JP2009050776A

JP2009050776A - 重金属含有汚染物の無害化方法

Info

Publication number: JP2009050776A
Application number: JP2007218391A
Authority: JP
Inventors: Kozo Ueda; 浩三上田; Kenichi Nakano; 憲一中野; Shuji Hamano; 修史浜野; Tsunehei Yamamoto; 常平山本; Hiroki Harada; 浩希原田
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2007-08-24
Filing date: 2007-08-24
Publication date: 2009-03-12

Abstract

【解決手段】Pb含有廃棄物を焼成してPbの溶出を抑制するに当たり、焼成前に同廃棄物にSi含有化合物を、添加後の構成比で10〜50重量％添加することを特徴とする重金属含有汚染物の無害化方法である。
【効果】Pb等の重金属類を高濃度に含有する汚染物に対して、重金属類の溶出成分の濃度が土壌汚染対策法に示された土壌含有量試験および土壌溶出量試験の基準値以下となり、従来のように処理物を最終処分するのではなく、土木資材等への利用が可能となる。また本発明の方法は溶融法に比べて低い温度で処理を行うため、エネルギー消費とコストの両観点から優れている。

【選択図】なし

Description

本発明は、Pb等の重金属を含有した汚染物の無害化方法に関し、より詳細には、無害化物が土木資材等への利用可能となり、またエネルギー消費とコストの両観点から優れている重金属含有汚染物の無害化方法に関するものである。

従来、Pb等の重金属を含有した汚染物に対して無害化処理を施すには、汚染物にキレート薬剤等を添加して重金属の溶出を抑制することが多い。この場合、汚染物中にPb等の重金属が高濃度に存在しても溶出試験において重金属の溶出を抑制することができる。一方で、汚染物を1200℃以上の高温で溶融することによりスラグ化し、汚染物中に含有されるPb等の重金属を、ベントナイトのようにSiO₂を主成分とする鉱物のガラス質のスラグ内に封じ込めて不溶化する技術もある（特許文献１参照）。また、重金属汚染物の焼成処理時にこれにSi含有化合物を添加して重金属の溶出を抑制する技術もある。
特許第3697479号公報、段落［００１２］および図３，並びに段落［００３１］

しかしながら平成15年の土壌汚染対策法の施行に伴い新たに含有量基準と溶出量基準が設定され、汚染物の処理物を埋め戻し材等に利用にする際にこの基準を適用されるケースが発生するようになった。特に含有量基準については、1mol/Lの塩酸によって抽出試験を行うために、重金属を高濃度で含有する汚染物はキレート剤等による薬剤処理でこの基準を達成することができない。また溶融処理は、高温を得るために多量のエネルギーを必要とし、より低エネルギーで低コストの処理方法の確立が望まれている。

本発明者らは、Pb等の重金属を含有する汚染物にベントナイト等のSi含有化合物を添加し、この混合物を溶融処理よりも低い温度域である900〜1100℃で加熱処理することによって、重金属溶出量（土対法、廃掃法）および重金属含有量（土対法）をいずれも低減できることを見い出した。

請求項１による発明は、Pb含有廃棄物を焼成してPbの溶出を抑制するに当たり、焼成前に同廃棄物にSi含有化合物を、添加後の構成比で10〜50重量％添加することを特徴とする重金属含有汚染物の無害化方法である。

請求項２による発明は、Pb含有廃棄物が、土壌、土壌細粒分スラリ、底質または汚泥であることを特徴とする請求項１記載の重金属含有汚染物の無害化方法である。

請求項３による発明は、Si含有化合物がベントナイトであることを特徴とする請求項１または２記載の重金属含有汚染物の無害化方法である。

請求項４による発明は、Pb含有廃棄物とSi含有化合物を添加した後にさらに水分を添加して、同廃棄物を粒径5mm〜15mmの範囲で造粒することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の重金属含有汚染物の無害化方法である。

請求項５による発明は、Pb含有廃棄物に添加するSi含有化合物の量が、混合後の構成比で20％以上40%未満である場合、造粒物を950〜1100℃で焼成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の重金属含有汚染物の無害化方法である。

請求項６による発明は、Pb含有廃棄物に添加するSi含有化合物の量が、混合後の構成比で40％以上50%以下である場合、造粒物を900〜1100℃で焼成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の重金属含有汚染物の無害化方法である。

この方法の適用できるPb等重金属含有廃棄物は、土壌のほかに土壌を分級した細粒分スラリ、底質、汚泥であってもよい。

ベントナイト等のSi含有化合物の添加率は、混合後の構成比で10%以上であればその効果を発現するが、逆に添加量が増えるとコストが増大するため、望ましくは最大で50%である。

Pb含有廃棄物にSi含有化合物を添加した後、この混合物を造粒することが好ましい。この造粒によって、Si含有化合物と汚染物の粒子の接触機会を増加させ、また加熱時にその接触状態を保持させることができる。造粒物の粒径は大きすぎると造粒物の中心まで十分に加熱されないおそれがあり、逆に粒径が小さすぎると処理時に粉塵として舞い上がってしまうおそれがある上にPb含有汚染物とSi含有化合物の混合状態の均一性が失われるおそれがある。したがって望ましくは造粒物の粒径は5〜15mmの範囲である。

焼成温度は、低すぎればSi含有化合物の添加効果を発現しにくくなり、また高すぎれば多くの熱エネルギーと時間を消費することになる。よって、焼成温度は好ましくは900~1100℃、より好ましくは950〜1100℃である。特に、Pb含有廃棄物に添加するSi含有化合物の量が、混合後の構成比で20％以上40%未満である場合は、造粒物を950〜1100℃で焼成することが好ましく、Pb含有廃棄物に添加するSi含有化合物の量が、混合後の構成比で40％以上50%以下である場合は、造粒物を900〜1100℃で焼成することが好ましい。

本発明の方法に従えば、Pb等の重金属類を高濃度に含有する汚染物に対して、重金属類の溶出成分の濃度が土壌汚染対策法に示された土壌含有量試験および土壌溶出量試験の基準値以下となり、従来のように処理物を最終処分するのではなく、土木資材等への利用が可能となる。また本発明の方法は溶融法に比べて低い温度で処理を行うため、エネルギー消費とコストの両観点から優れている。

つぎに、本発明を具体的に説明するために、本発明の実施例をいくつか挙げる。

一般的な操作は下記のように行われる。

Pb等の重金属を含有する汚染物に、ベントナイト等のSi含有化合物を加え、さらに水を加え、この混合物を混練して造粒し、得られた造粒物を乾燥後にキルン等の加熱処理装置に投入し、撹拌しながら900〜1200℃で処理する。

高濃度にPb等重金属類を含有する汚染物は、これをベントナイト等のSi含有化合物と均一に混合し、この混合物を造粒する。そのため、飛散物が低減し、なおかつ処理後の無害化物は造粒物として利用できる。

実施例
総Pb濃度がおよそ1500mg/kgである二種類の汚染土壌（AとB）を対象とし、Si含有化合物であるベントナイトを、混合後の構成比で、土壌Aに20%、40%、土壌Bには0%、10%、20%、30%、40%、50%になるように、それぞれ添加して、全体を十分に攪拌混合した。その後、ここへ適量の蒸留水を添加して混練を続け、この混練物を直径5〜15mmの範囲で造粒し、得られた造粒物を105℃の大気雰囲気下で約6時間乾燥させた。乾燥した造粒物を約30mL容のアルミナ製の坩堝に充填し、大気雰囲気下の電気炉内で常温から約70℃/minの速度で、汚染土壌Aについては800℃、900℃、950℃、1100℃のそれぞれの温度まで造粒物を昇温し、また汚染土壌Bについては1100℃まで造粒物を昇温し、それぞれ30分間保持後に徐冷した。その後、焼成残渣を取り出して土壌含有量試験（環告19号試験）および土壌溶出量試験（環告46号試験）を実施した。試験結果を図１および図２のグラフに示す。

これらのグラフからわかるように、汚染土壌Aにおいては、ベントナイトの添加率が20%では950℃、40%では900℃でそれぞれ土壌含有量試験の基準値である150mg/kgと土壌溶出量試験の基準値である0.01mg/Lを同時に満足した。汚染土壌Bにおいては、ベントナイトの添加率の上昇に伴って土壌含有量試験と土壌溶出量試験のそれぞれの結果が低下し、ベントナイトの添加率が10%のときに土壌含有量試験の基準値である150mg/kgと土壌溶出量試験の基準値である0.01mg/Lを同時に満足した。

汚染土壌Ａについての土壌含有量試験および土壌溶出量試験の結果を示すグラフである。汚染土壌Ｂについての土壌含有量試験および土壌溶出量試験の結果を示すグラフである。

Claims

Pb含有廃棄物を焼成してPbの溶出を抑制するに当たり、焼成前に同廃棄物にSi含有化合物を、添加後の構成比で10〜50重量％添加することを特徴とする重金属含有汚染物の無害化方法。
Pb含有廃棄物が、土壌、土壌細粒分スラリ、底質または汚泥であることを特徴とする請求項１記載の重金属含有汚染物の無害化方法。
Si含有化合物がベントナイトであることを特徴とする請求項１または２記載の重金属含有汚染物の無害化方法。
Pb含有廃棄物とSi含有化合物を添加した後にさらに水分を添加して、同廃棄物を粒径5mm〜15mmの範囲で造粒することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の重金属含有汚染物の無害化方法。
Pb含有廃棄物に添加するSi含有化合物の量が、混合後の構成比で20％以上40%未満である場合、造粒物を950〜1100℃で焼成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の重金属含有汚染物の無害化方法。
Pb含有廃棄物に添加するSi含有化合物の量が、混合後の構成比で40％以上50%以下である場合、造粒物を900〜1100℃で焼成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の重金属含有汚染物の無害化方法。