JP2010022993A

JP2010022993A - 焼却飛灰の処理方法

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Publication number: JP2010022993A
Application number: JP2008190476A
Authority: JP
Inventors: Junichi Inamura; 准一稲村; Norio Makita; 則夫槇田; Norihiro Yaide; 乃大矢出; Katsuaki Sato; 克昭佐藤
Original assignee: Ebara Engineering Service Co Ltd
Current assignee: Swing Corp
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2028-07-24
Also published as: JP4329946B1

Abstract

【課題】重金属類の溶出防止とダイオキシン類の低減を同時に効率的に処理できる焼却飛灰の新規な安定化処理方法と装置を提供する。
【解決手段】焼却飛灰を安定化する処理方法において、該焼却飛灰２に、鉄及び／又は鉄含有量が９０重量%以上の鉄合金、又は、さらに遷移金属と、還元性硫黄化合物と水とを添加し、それらを混練４して得られる混練物を、温度６０〜１００℃、相対湿度７０％以上の環境にて大気と１０分以上接触５させながら養生する方法であり、前記焼却飛灰への鉄、鉄合金、遷移金属及び還元性硫黄化合物から選ばれる１種以上の添加は、該焼却飛灰を集塵する前の燃焼排ガス中に行うことができ、その際、該燃焼排ガス中への添加は、炭酸水素ナトリウム又は消石灰から選ばれるアルカリ剤、又は、炭化物、活性コークス又は活性炭のいずれかと混合して行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、都市ごみ、産業廃棄物、下水汚泥等の廃棄物焼却炉や溶融炉、亜鉛回収プロセス、アルミニウム精錬プロセス、鉄鋼精錬プロセスから排出される焼却飛灰に含有されるダイオキシン類やダイオキシン類縁化合物などの有機ハロゲン化合物及び重金属類の処理方法と処理装置に関する。また、本発明は、汚染土壌、浚渫泥土などに含有される重金属類やダイオキシン類などの有機ハロゲン化合物の処理にも適用可能である。

都市ごみ、産業廃棄物、下水汚泥等の廃棄物焼却炉や溶融炉、亜鉛回収プロセス、アルミニウム精錬プロセス、鉄鋼精錬プロセスから排出される排ガスには、ダイオキシン類が含まれている。ダイオキシン類には、多くの異性体が存在し、ポリ塩化ジベンゾパラジオキシン類（ＰＣＤＤ）、ポリ塩化ジベンゾフラン類（ＰＣＤＦ）、コプラナーＰＣＢ（ｃｏ−ＰＣＢ）等で構成される。排ガス中のガス状ダイオキシン類の除去方法としては、集塵装置の前段に粉末活性炭を吹き込んで吸着除去する方法が普及している。排ガス中のダイオキシン類が付着した飛灰や、ダイオキシン類を吸着した活性炭は、集塵装置によって焼却飛灰（集塵灰）として排ガスから分離される。
集塵装置には、電気集塵装置（ＥＰ）とろ過方式のバグフィルター（ＢＦ）があり、ダイオキシン類や飛灰の捕集効果の高いバグフィルターが普及している。このような集塵装置によって、排ガスからダイオキシン類を効果的に除去できるが、集塵装置で分離された重金属類やダイオキシン類を含有する焼却飛灰は、特別管理一般廃棄物に指定されている。従来、このようなダイオキシン類を含有した焼却飛灰の処理方法としては、次のような方法が提案されていた。

(１) ダイオキシン類を含有する焼却飛灰を、窒素ガス等の還元性雰囲気下で、３２０℃では２時間、３４０℃では１〜１．５時間保持することによりダイオキシン類を分解する方法〔ハーゲンマイヤープロセス，ＯｒｇａｎｏｈａｌｏｇｅｎＣｏｍｐｏｕｎｄ，２７，１４７−１５２ (１９９６)〕。(２) ダイオキシン類含有焼却飛灰を、ダイオキシン類生成抑制剤（ピリジン）の存在下で、３００〜５００℃で熱処理する方法（特開平４−２４１８８０号公報）。(３)焼却飛灰を、酸素を制限しつつ５０ｋｇ／ｃｍ^２以上の加圧下で３００〜５００℃に加熱し、ダイオキシン類を分解する方法（特開平４−８４９７７号公報）。
これらの方法は、３００℃以上に加熱することによってダイオキシン類を低減処理するものであり、次のような問題点があった。（ａ）処理温度が高く処理時間も長いため、必要とするエネルギーが多く処理コストも高くなる。（ｂ）冷却時にダイオキシン類が再合成する可能性がある。（ｃ）窒素ガス等の還元性雰囲気下で処理する必要があるが、酸素を完全には遮断できないためにダイオキシン類の低減率が低くなる。

産業廃棄物や都市ゴミの焼却処理の際に発生する焼却飛灰は、最終的には埋め立て処分されるが、これらの焼却飛灰は重金属類を含有しているので、埋め立て処分を行った後に、雨水などによって重金属類が溶出しないように固定化しなければならない。この焼却飛灰の固定化処理に関しては、「セメント固化法」、「酸、その他の溶媒による抽出法」、「溶融固定化」、「薬剤添加法」のいずれかの処理を行うことが義務づけられている。このうち、「薬剤添加法」は、他の方法に比べて一般的に装置並びに取り扱いが簡便なため、種々検討されている。薬剤添加法とは、所定量の水と薬剤と焼却飛灰とを混練して反応させ、有害な重金属類を固定化する方法である。この目的で用いられる薬剤としては、重金属類とキレート化合物を形成して、水に不溶性の安定な固定化物を形成する有機キレート重金属固定化剤、鉄塩などの無機重金属固定化剤がある。

有機キレート重金属固定化剤としては、ジアルキルジチオカルバミン酸やジアルキルジチオカルバミン酸基を分子内に２個以上有する化合物のアルカリ金属塩又は遷移金属塩、具体的には、ジエチルジチオカルバミン酸、Ｎ_１，Ｎ_２，Ｎ_３，Ｎ_５−テトラ（ジチオカルボキシ）テトラエチレンペンタミン、ピペラジンビスジチオカルバミン酸などのカリウム塩、ナトリウム塩、亜鉛塩、鉄塩などがある。また、無機重金属固定化剤のうち、鉄塩系のものとしては、硫酸第１鉄、塩化第１鉄などの第１鉄塩、ポリ硫酸鉄、塩化第２鉄、硫酸第２鉄などの第２鉄塩がある。鉄塩を用いた焼却飛灰の処理方法としては、第１鉄塩及び／又は第２鉄塩を焼却飛灰中に添加し重金属類を固定化する方法が提案されている。
特開２００４−８９９２６号公報では、重金属含有灰に２価鉄化合物もしくは３価鉄化合物の溶液を添加した後に第１加熱処理し、その後、重金属類含有灰にチオ硫酸化合物の溶液を添加して混練した後に第２加熱処理する重金属類含有灰の不溶化方法が開示されている。

特開２００５−１３８０４９号公報では、処理焼却灰を、雰囲気温度６００℃付近の第１ロータリーキルンに送入し、水分除去と未燃物質の燃焼を行い、処理物を取り出し、粉砕し、次に、内壁に貴金属触媒がセットされ、２００℃付近の温度で還元雰囲気で運転される第２ロータリーキルンに送って、処理し、発生する塩素ガスは還元されて、塩化水素に転換され、焼却灰中のカルシウムと反応して、塩化カルシウムとなり、次に、その処理物を取り出し、０．５〜１重量％の硫黄をＳＯ_３として含有する粉末スラグと混合されて、２００℃付近の雰囲気温度の安定化炉に送られて塩化カルシウムが石膏になり安定化され、製品として、多孔質のゼオライト様生成品が得られる処理焼却灰の無害化処理方法が開示さている。
これらの方法は、いずれも重金属類とダイオキシン類を同時に処理できず、操作が複雑で処理コスト的にも満足のいくものではなかった。
特開平４−８４９７７号公報特開平４−２４１８８０号公報特開２００４−８９９２６号公報特開２００５−１３８０４９号公報

本発明は、上記背景技術に鑑み、重金属類の溶出防止とダイオキシン類の低減を同時に効率的に処理できる焼却飛灰の新規な安定化処理方法と装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明では、焼却飛灰を安定化する処理方法において、該焼却飛灰に、鉄及び／又は鉄合金と、還元性硫黄化合物と水とを添加し、それらを混練して得られる混練物を、温度６０〜１００℃、相対湿度７０％以上の環境にて大気と接触させながら１０分以上養生することを特徴とする焼却飛灰の安定化処理方法、又は、焼却飛灰を安定化する処理方法において、該焼却飛灰に、鉄及び／又は鉄合金と遷移金属と還元性硫黄化合物と水とを添加し、それらを混練して得られる混練物を、温度６０〜１００℃、相対湿度７０％以上の環境にて大気と接触させながら１０分以上養生することを特徴とする焼却飛灰の安定化処理方法としたものである。

また、本発明では、焼却飛灰を安定化する装置において、焼却飛灰導入口を有し、該焼却飛灰に添加された鉄及び／又は鉄合金と還元性硫黄化合物と水とを混練する混練機と、得られた混練物を温度６０〜１００℃、相対湿度７０％以上の環境で１０分以上養生する加温、加湿手段及び大気との接触手段を備えた養生装置とを有することを特徴とする焼却飛灰の安定化装置、又は、焼却飛灰を安定化する装置において、焼却飛灰導入口を有し、該焼却飛灰に添加された鉄及び／又は鉄合金と遷移金属と還元性硫黄化合物と水とを混練する混練機と、得られた混練物を温度６０〜１００℃、相対湿度７０％以上の環境で１０分以上養生する加温、加湿手段及び大気との接触手段を備えた養生装置とを有することを特徴とする焼却飛灰の安定化装置としたものである。
前記本発明において、焼却飛灰への鉄、鉄合金、遷移金属及び還元性硫黄化合物から選ばれる１種以上の添加は、該焼却飛灰を集塵する前の燃焼排ガス中に行うことができ、その際、鉄、鉄合金、遷移金属又は還元性硫黄化合物の一種以上の燃焼排ガス中への添加は、炭酸水素ナトリウム又は消石灰から選ばれるアルカリ剤と混合して、又は、炭化物、活性コークス又は活性炭のいずれかと混合して行うことができる。

本発明は、混練時に加湿された混練物（又は混練成型物）を、搬出コンベア上又は処理灰ピットで大気と接触させ自然乾燥するという一般的に行われている処理方法と異なり、焼却飛灰に、（１）「鉄及び／又は鉄合金」あるいは「鉄及び／又は鉄合金と遷移金属化合物」と、（２）還元性硫黄化合物と（３）水とを添加し、それらを混練した混練物に大気接触下、積極的に湿度を付与し、加熱養生するものであり、本発明によれば、飛灰からの重金属類の溶出防止ができ、同時に、従来法ではダイオキシン類を低減できないと考えられていた３００℃以下の低温度域でも、短時間でダイオキシン類を低減処理することができる。更には、酸素の存在下においても、ダイオキシン類を効率よく処理することができる。上述のように、焼却飛灰の重金属類とダイオキシン類を同時に効率的に処理することができるため、処理コストを低減することができる。

以下、本発明の各種実施形態を、焼却飛灰の処理を例として説明する。本発明において対象となる焼却飛灰は、特に限定されるものではないが、都市ゴミや産業廃棄物、下水汚泥の焼却施設から排出される焼却飛灰（ＥＰ、ＢＦ、マルチサイクロン等で捕集されたばいじん）である。
本発明の安定化方法を、概略構成図である図１を用いて説明すると、貯留サイロ１に貯められた焼却飛灰２は、貯留サイロ1から重量計３で計量されて混練機４へ送られ、薬剤貯留槽７から（１）「鉄及び／又は鉄合金」あるいは「鉄及び／又は鉄合金と遷移金属化合物」と（２）還元性硫黄化合物が添加され、さらに加湿水タンク８からの加湿水が添加され混練される。また、必要に応じ遷移金属を同時に添加することもできる。混練機から出た混練物は、温度６０〜１００℃、相対湿度７０％以上の環境で大気中１０分以上養生する。養生するため、加温、加湿手段を備えた養生装置５を用いることもできる。養生された処理物は、処理灰ピット６に移送される。

通常、混練機から出た混練物は、搬出コンベア上及び灰ピットで搬出されるまで養生（乾燥固化）される。搬出コンベアは、養生コンベアとも言われることもあるが、混練機から出た混練物を処理灰ピットまで運ぶ単なる搬送用コンベアであり本発明とは異なる。
以下に、養生装置について具体例を示し説明する。図２に示すように、送風機と加温装置と加湿装置を備える養生装置５を、混練機４と処理灰ピット６の間に、設置することができる。養生装置は、単なる乾燥装置ではなく、この装置を通過する間に、混練物中の重金属類を安定化させ、且つダイオキシン類濃度を低減させるためのものである。すなわち、単なる乾燥では、処理物から重金属類が溶出し易いのに対し、本装置により養生することにより、重金属類を安定化し固定でき、ダイオキシン類を低減できるという大きな違いがある。

図３に、ホッパー型養生装置の概略図を示した。混練物１６は、加湿用散水装置１８と散気管２０を備えるホッパーに蓄えられる。必要に応じて、散気管２０から空気又は加温空気、加温加湿空気２１を送ることができる。また、必要に応じて、加湿用散水装置１８から散水１９することができる。
さらに、養生装置本体（ホッパー）を保温、加熱することができる。混練物自体が熱を持ち、温度が６０〜１００℃、雰囲気の相対湿度が７０％以上あれば、特に養生装置を設けなくても良い。加湿用散水装置１８に散水用のノズルスプレーを配備し、連続的又は間欠的に散水１９することができる。加温、加湿空気として、焼却排ガスなどの高温ガスを水に通気させて発生させた水蒸気を用いることができる。さらに、加湿用散水装置１８から温水を散布することもできる。また、養生装置本体（ホッパー）の保温、加熱は、焼却排ガス又は温水をホッパ−外壁に設けたジャケットに導入し、間接的に行うこともできる。

図４に、キルン型養生装置２２の概略図を示した。図４（ａ）は、正面図であり、図４（ｂ）は、Ａ−Ａ線断面図である。搬送装置（コンベア）２３上の混練物１６は、加温加湿装置（加温用ヒーター、空気又は加湿空気又は加温加湿空気排出装置、蒸気配管などから構成される）２４を備えるキルン型養生装置２２に送られる。また、必要に応じて、空気又は加温空気、加温加湿空気を送ることができる。加温、加湿空気として、焼却施設などから排出される排ガスを水に通気させて発生させた水蒸気を用いてもよい。加温加湿装置２４は、搬送装置２３全体に備えても良く、搬送装置２３の前段部分のみに備えてもよい。養生装置前後は、開放状態にあるので空気を自然通気してもよいし、養生装置の通気を良くするために、装置出口部に換気口又は排気ファンなどの強制換気、送風装置を設けることもできる。

また、本発明に係わる薬剤（鉄、鉄合金、遷移金属、還元性硫黄化合物から選ばれる1種以上）を集塵装置前段の燃焼排ガスに添加することもできる。添加しようとする薬剤の全量を集塵装置前段の燃焼排ガスに添加しても良いし、添加しようとする薬剤の一部を集塵装置前段の燃焼排ガスに添加し、残りを混練機に添加しても良い。本発明に係わる薬剤を、燃焼排ガスに添加する処理方法を、図５を用いて具体的に説明する。図５中、９は焼却炉、１０はガス冷却塔、１１、１１’は煙道、１２は集塵装置、１３は本発明に係わる薬剤を貯留するホッパ、１４、１５は本発明に係わる薬剤の供給配管、１は集塵灰の貯留サイロ、４は混練機、８は加湿水タンクである。煙道１１又は１１’には、本発明に係わる薬剤を貯留するホッパ１３から配管１４及び１５を介して接続されており、所定量の薬剤が、煙道１１及び／又は１１’内に供給される。

焼却炉９から排出される排ガスは、８５０〜１１００℃と高温であるが、ガス冷却塔１０により３００℃以下に冷却される。ガス冷却塔１０で冷却された排ガスは、煙道１１’を通って集塵装置１２に送られ、そこで集塵処理されて、本発明に係わる薬剤を含有する焼却飛灰が排ガスから分離される。集塵灰の貯留サイロ１に貯留された集塵灰は、混練機４に送られ加湿水や必要に応じてセメントが添加され混練処理された後、養生装置で処理される。混練物は、温度６０〜１００℃、相対湿度７０％以上の環境で養生するための加温、加湿手段を備えた養生装置で大気と接触させながら１０分以上養生される。本発明の薬剤を、焼却炉の排ガスに噴霧し添加する場合、焼却炉から排出された中温排ガス（一般に３００〜５００℃）に対して行ってもよく、冷却装置で冷却した後の中〜低温排ガス（一般に１４０〜３００℃）に対して行うこともできる。
本発明に係わる薬剤を、集塵装置前段の燃焼排ガスに添加する方法によれば、飛灰と本発明に係わる薬剤との混合が煙道中で均一にされるという利点がある。

さらに、本発明に係わる薬剤（鉄、鉄合金、遷移金属、還元性硫黄化合物から選ばれる1種以上）を炭酸水素ナトリウム又は消石灰から選ばれるアルカリ剤と混合し、集塵装置前段の燃焼排ガスに添加することもできる。さらに、本発明に係わる薬剤を、炭化物、活性コークス、粉末活性炭などと混合し、集塵装置前段の燃焼排ガスに添加することもできる。前記方法によれば、アルカリ剤によるダイオキシン類の生成に寄与する排ガス中の塩化水素除去効果と、炭化物、活性コークス、粉末活性炭によるダイオキシン類前駆物質の吸着効果との相乗効果により排ガス中のダイオキシン類濃度や水銀など重金属類の低減も可能となる。

炭酸水素ナトリウム又は消石灰の平均粒子径としては、１０〜３０μｍが好ましい。１０μｍ以下では、集塵装置のろ布の目つまりを起こし易いし、また、３０μｍ以上では、酸性ガスとの反応効率が低下する。消石灰としては、特号消石灰、高反応消石灰など一般に市販されているものを使用できる。炭化物、活性コークス、粉末活性炭の粒子径としては、１００μｍ以下が好ましい。活性炭としては、荏原エンジニアリングサービス（株）製の「エバダイヤ５ＡＰ−２」が挙げられる。
本発明の処理対象となる元素としては、鉛（Ｐｂ）、カドミウム（Ｃｄ）、水銀（Ｈｇ）、クロム（Ｃｒ）、ひ素（Ａｓ）、セレン（Ｓｅ）などの有害な重金属類や、ホウ素（Ｂ）、フッ素（Ｆ）などが挙げられる。

次に、本発明に使用する薬剤について詳述する。まず、「鉄及び／又は鉄合金」の鉄含有量は、９０重量％以上である。鉄としては、還元鉄粉、アトマイズ鉄粉が使用できる。鉄合金としては、Ｃｒ系合金鉄粉（Ｃｒ含有量１０重量％以下、鉄含有量９０重量％以上)、Ｎｉ系合金鉄粉（Ｎｉ含有量１０重量％以下、鉄含有量９０重量％以上)、Ｎｉ-Ｍｏ系合金鉄粉（Ｎｉ+Ｍｏ含有量１０重量％以下、鉄含有量９０重量％以上)などが挙げられる。遷移金属としては、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、パラジウム（Ｐｄ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）などが挙げられる。鉄、鉄合金、遷移金属は、粉体として使用することができるし、溶媒に分散させて使用することもできる。粒径としては、１０〜３００μｍが好ましい。

「鉄及び鉄合金」を用いる場合は、鉄/鉄合金＝９９〜１／１〜９９(重量％)の比率が好ましい。遷移金属を用いる場合の、「鉄及び／又は鉄合金」に対する遷移金属の比率は、０．１〜１０(重量％)が好ましい。「鉄及び／又は鉄合金」の添加率としては、５〜３０重量％（対焼却飛灰）が好ましい。
還元性硫黄化合物の添加量としては、１〜３０重量％（対焼却飛灰）が好ましい。
還元性硫黄化合物としては、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸アンモニウムなどのチオ硫酸化合物、チオシアン酸アンモニウム、二チオン酸アンモニウム、二チオン酸カリウム、二チオン酸カルシウムなどの二チオン酸塩、亜硫酸ソーダなどの亜硫酸化合物、重亜硫酸ソーダなどの重亜硫酸化合物などが挙げられる。還元性硫黄化合物の粒径は、１０〜１０００μｍが好ましい。また、還元性硫黄化合物は、粉体として使用することができるし、水などの溶媒に溶解又は分散させて添加することも可能である。

また、本発明において例示した薬剤と、有機キレート重金属固定化剤やセメントを併用し、処理しても構わない。さらに、本発明において例示した薬剤を、セメントに混合して焼却飛灰に添加し、処理しても構わない。
養生温度については、６０〜１００℃が好ましい。１００℃未満の場合は、加圧装置を必要とせず、加熱装置も簡易となり装置を簡素化できるばかりか、エネルギーコストの観点からも経済的である。６０℃未満では、混練物中の重金属の固定化やダイオキシン類の分解反応が遅く実用化が難しい。１００℃を超えると混練物表面の乾燥が急激に進み、重金属固定効果が減少するばかりか、保温装置や加温装置が重厚となり設備費が高くなり経済的でない。養生時の相対湿度としては、７０％以上、さらに好ましくは９０％以上である。

混練時に添加する加湿水の量は、通常２０〜４０重量％（対焼却飛灰）であるが、混練物の状態により適宜調節することができる。水分過剰になると、流動性が高まり、固化しない混練成型物どうしの固着が生じるなどの問題が生じる。また、水分過少になると、本発明に係わる薬剤の反応が十分に進まず、所望する効果が得られないばかりか、処理物の飛散を防止することができない。
本装置に供給される混練物の形状は、特に限定されないが、養生効率を高めるため、ペレット状であれば直径１〜１０ｍｍ、長さ１〜３０ｍｍ、粒状であれば直径１〜１０ｍｍが好ましい。また、養生前に混練物を粉砕し、装置に供給してもよい。混練機の種類については、特に限定されず、振動型ミキサー、パン型造粒式ミキサー、二軸ベンチニーダ式ミキサーなど適宜使用できる。

本発明の効果発現メカニズムについては明らかでないが、以下のように推測される。本発明者等は鋭意検討した結果、（１）「鉄及び／又は鉄合金」あるいは「鉄及び／又は鉄合金と遷移金属化合物」と、（２）還元性硫黄化合物とを水に溶解又は分散させると、（１）「鉄及び／又は鉄合金」あるいは「鉄及び／又は鉄合金と遷移金属化合物」を単独で水に溶解又は分散させたときや、（２）還元性硫黄化合物を単独で水に溶解又は分散させたときと比較し、酸化還元電位が大きく低下し、水が還元状態になることを見出した（図６）。
図６は、それぞれの薬剤を水に対して、５重量％添加したときの酸化還元電位の変化を示すグラフである。

この現象から、（１）「鉄及び／又は鉄合金」あるいは「鉄及び／又は鉄合金と(遷移金属化合物」と、（２）還元性硫黄化合物を併用して添加し、さらに水を添加して混練処理した焼却飛灰の混練物を単純に乾燥するのでなく、湿度を付与しながら養生する（つまり水分を付与しながら養生する）ことにより、焼却飛灰に含有される重金属類やダイオキシン類の還元反応を促進し、重金属の難溶化やダイオキシン類の還元脱塩素化を図ることができる。さらに、養生雰囲気温度を６０〜１００℃にすることにより前記反応が促進される。つまり、焼却飛灰に、（１）「鉄及び／又は鉄合金」あるいは「鉄及び／又は鉄合金と遷移金属化合物」と、（２）還元性硫黄化合物を併用して添加し、水を添加し混練して得られる混練物を、温度６０〜１００℃、相対湿度７０％以上の環境にて大気と接触させ養生することにより、焼却飛灰中の重金属類固定化やダイオキシン類低減ができることにより本発明に至った。
本発明による養生期間は、焼却飛灰の性状や養生条件により異なり、一概には決められないが、１０分以上養生することが好ましい。また、本発明による混練物の養生後、さらに自然乾燥しても良いし、強制加熱し乾燥させてもよい

以下の実施例により、本発明を更に詳細に説明する。
試験方法
試験法は以下の通りである。
（1）試料焼却飛灰の性状を表１に示す。

(２)溶出試験と濃度分析
焼却飛灰１００ｇに対して、水３０ｇを加え、更に所定量の薬剤を添加して十分混練後、所定条件で１０分〜２４時間養生した。その後、環境庁告示第１３号試験法に基づいて重金属の溶出試験とダイオキシン類濃度の分析に供した。ガスクロマトグラフ質量分析法によってダイオキシン類（ＰＣＤＤｓ、ＰＣＤＦｓＴｏｔａｌ）の濃度として測定し、国際毒性等価係数（Ｉ-ＴＥＦ）を用いて算出したダイオキシン類毒性等量値（ｎｇ-ＴＥＱ／ｇ）として示した。
(３) ダイオキシン類濃度の測定
飛灰１００ｇに対して、水３０ｇを加え、更に所定量の薬剤を添加して十分混練後、所定条件で１０分〜２４時間養生した処理物をダイオキシン類濃度の分析に供した。ダイオキシン類濃度の分析は、ガスクロマトグラフ質量分析法によってダイオキシン類（ＰＣＤＤｓ、ＰＣＤＦｓＴｏｔａｌ）の濃度として測定し、国際毒性等価係数（Ｉ-ＴＥＦ）を用いて算出したダイオキシン類毒性等量値（ｎｇ-ＴＥＱ／ｇ）として示した。

（４）添加薬剤
薬剤Ａ：鉄粉
種類：アトマイズ鉄粉（和光純薬工業株式会社試薬）
粒度：180μm以下
薬剤Ｂ：鉄粉/モリブデン粉末混合物
含有量：鉄粉/モリブデン粉末=99/1(重量%)
鉄粉：アトマイズ鉄粉（粒度180μm以下、和光純薬工業株
式会社製試薬）
モリブデン粉末：粒度45μm以下が99.5%（和光純薬工業株式
会社製試薬）
薬剤Ｃ：鉄粉/ニッケル粉末混合物
含有量：鉄粉/ニッケル粉末=99/1(重量%)
鉄粉：アトマイズ鉄粉（粒度180μm以下、和光純薬工業株
式会社製試薬）
ニッケル粉末：粒度150μm以下が95%以上（和光純薬工業株
式会社製試薬）
薬剤Ｄ：ニッケル系合金鉄粉
含有量(重量%)
Ｃ：0.01≧、Si：0.05≧、Mn：0.12≧、P：0.015≧、S ：0.015≧、
Ni：1.8〜2.2、Mo：0.9〜1.1、O：0.12≧、Fe：97≦
薬剤Ｅ：チオ硫酸ナトリウム・5水和物
和光純薬工業製・試薬1級
薬剤Ｆ：酸化鉄(III)
和光純薬工業製・試薬
薬剤Ｇ：四三酸化鉄
和光純薬工業製・試薬
薬剤Ｈ：硫酸鉄(II)七水和物(硫酸第一鉄)
和光純薬工業製・試薬
薬剤Ｉ：硫酸鉄(III)ｎ水和物(硫酸第二鉄)
和光純薬工業製・試薬

実施例１〜１９、及び比較例１〜４
表１の試料Ａを用いた実施例１〜１９の結果を表２に示し、試料Ａを用いた比較例１〜４の結果を表３に示す。

本発明の薬剤を添加せずに９０℃、相対湿度９５％で２０分間の養生処理を行った比較例３、本発明の薬剤を添加したが養生温度が３０℃と低かった比較例２、４と相対湿度が３０％と低かった比較例１については、ダイオキシン類濃度が未処理の試料Ａ（４．３ｎｇ−ＴＥＱ／ｇ−ｄｒｙ）と概ね等しい４．２〜４．３ｎｇ−ＴＥＱ／Ｇ−ｄｒｙであり、ダイオキシン類濃度の低減効果が見られず、鉛溶出濃度が２．１〜３．１ｍｇ／Ｌであったのに対し、本発明の処理を行った結果、鉛溶出濃度は０．２３ｍｇ／Ｌ以下、ダイオキシン類濃度は０．８〜３．６ｎｇ−ＴＥＱ／ｇに低減された（実施例１〜１９）。

実施例２０〜２６及び比較例５〜１５
表１の試料Ｂを用いた実施例２０〜２６を表４に示し、試料Ｂを用いた比較例５〜９を表５に、試料Ｂを用いた比較例１０〜１５を表６に示す。

本発明の薬剤を添加せずに９０℃、相対湿度９５％以上で２０分間の養生処理を行った比較例８、１０〜1５、本発明の薬剤を添加したが養生温度が３０℃と低かった比較例７と相対湿度が３０％と低かった比較例６、養生時間が５分間と短かった比較例５については、ダイオキシン類濃度が３．７〜４．０ｎｇ−ＴＥＱ／Ｇ−ｄｒｙ、鉛溶出濃度が１．７〜２．１ｍｇ／Ｌであったのに対し、本発明の処理を行った結果、鉛溶出濃度は０．０５ｍｇ／Ｌ未満、ダイオキシン類濃度は０．８〜２．５ｎｇ−ＴＥＱ／Ｇに低減された（実施例２０〜２６）。

実施例２７〜３１及び比較例１６〜２１
図５に示す実験装置を用いて燃焼排ガスの処理実験を行った。排ガス量は１００ｍ^３(ＮＴＰ)／ｈであった。焼却炉９からの排ガスをガス冷却塔１０によって冷却し、排ガス温度１７０℃の煙道１１’に処理薬剤をホッパ１３から配管１４を通して排ガス中に吹き込んだ後、集塵装置１２において集塵処理を行った。排ガス１ｍ^３(ＮＴＰ)に対し、本発明の薬剤を１００ｍｇ添加したとき、集塵灰１００ｇに対する本発明の薬剤の添加量は１．６重量％であった。集塵装置としてはバグフィルターを用いた。集塵装置１２から排出され貯留サイロ１に貯留された集塵灰は、混練機４に送られ、集塵灰１００ｇに対して、水３０ｇを加え、温度９５℃、相対湿度９７％で３０分間養生した。その後、重金属の溶出試験とダイオキシン類濃度の分析に供した。
排ガスへの薬剤添加処理実験の結果を表７に示す。

消石灰：特号消石灰
炭酸水素ナトリウム：純度９９％以上、平均粒子径２０μｍ
活性炭：エバダイヤ５ＡＰ−２（荏原エンジニアリングサービス製）、粒径４５μｍ以下が９０％以上
活性コークス：平均粒子径５０μｍ

薬剤無添加で養生処理をしなかった比較例１６、薬剤無添加で養生処理した比較例１７及び本発明の薬剤を添加しなかった比較例１８〜２１についてはダイオキシン類濃度が３．５〜４．３ｎｇ−ＴＥＱ／ｇ−ｄｒｙ、鉛溶出濃度が８．１〜１１ｍｇ／Ｌであったのに対し、本発明の薬剤を添加し、養生処理した結果、ダイオキシン類濃度が２．１ｎｇ−ＴＥＱ／ｇ−ｄｒｙ以下、鉛溶出濃度が６．１ｍｇ／Ｌ以下に低減された（実施例２７〜３１）。

本発明の焼却飛灰の安定化処理を行う装置の一例を示す概略構成図。本発明の養生処理を行うフロー構成図。本発明の養生処理に用いるホッパー型養生装置の概略構成図。本発明の養生処理に用いるキルン型養生装置の概略構成図で（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図。本発明の安定化処理を行う装置で、焼却排ガス中に薬剤を添加する際の概略構成図。安定化薬剤を添加したときの酸化還元電位の変化を示すグラフ。

符号の説明

1：貯留サイロ、2：焼却飛灰、3：重量計、4：混練機、5：養生装置、6：処理灰ピット、7：薬剤貯留槽、8：加湿水タンク、９：焼却炉、１０：ガス冷却塔、１１：ガス冷却塔から集塵装置への煙道、１２：集塵装置、１３：処理剤を貯留するホッパ、１４及び１５：処理剤の供給配管、１６：混練物、１７：養生中の混練物、１８：加湿用散水装置、２０：散気管、２１：空気、加温空気又は加温加湿空気、２２：キルレ型養生装置、２３：搬送装置、２４：加温加湿装置

Claims

焼却飛灰を安定化する処理方法において、該焼却飛灰に、鉄及び／又は鉄含有量が９０重量％以上の鉄合金（以下、鉄合金という）と、還元性硫黄化合物と水とを添加し、それらを混練して得られる混練物を、温度６０〜１００℃、相対湿度７０％以上の環境にて大気と接触させながら１０分以上養生することを特徴とする焼却飛灰の安定化処理方法。
焼却飛灰を安定化する処理方法において、該焼却飛灰に、鉄及び／又は鉄合金と遷移金属と還元性硫黄化合物と水とを添加し、それらを混練して得られる混練物を、温度６０〜１００℃、相対湿度７０％以上の環境にて大気と接触させながら１０分以上養生することを特徴とする焼却飛灰の安定化処理方法。
前記焼却飛灰への鉄、鉄合金、遷移金属及び還元性硫黄化合物から選ばれる１種以上の添加は、該焼却飛灰を集塵する前の燃焼排ガス中に行うことを特徴とする請求項１又は２記載の焼却飛灰の処理方法。
前記鉄、鉄合金、遷移金属及び還元性硫黄化合物から選ばれる１種以上の燃焼排ガス中への添加は、炭酸水素ナトリウム又は消石灰から選ばれるアルカリ剤と混合して行うことを特徴とする請求項３記載の焼却飛灰の処理方法。
前記鉄、鉄合金、遷移金属及び還元性硫黄化合物から選ばれる１種以上の燃焼排ガス中への添加は、炭化物、活性コークス又は活性炭のいずれかと混合して行うことを特徴とする請求項３記載の焼却飛灰の処理方法。
焼却飛灰を安定化する装置において、焼却飛灰導入口を有し、該焼却飛灰に添加された鉄及び／又は鉄合金と還元性硫黄化合物と水とを混練する混練機と、得られた混練物を温度６０〜１００℃、相対湿度７０％以上の環境で１０分以上養生する加温、加湿手段及び大気との接触手段を備えた養生装置とを有することを特徴とする焼却飛灰の安定化装置。
焼却飛灰を安定化する装置において、焼却飛灰導入口を有し、該焼却飛灰に添加された鉄及び／又は鉄合金と遷移金属と還元性硫黄化合物と水とを混練する混練機と、得られた混練物を温度６０〜１００℃、相対湿度７０％以上の環境で１０分以上養生する加温、加湿手段及び大気との接触手段を備えた養生装置とを有することを特徴とする焼却飛灰の安定化装置。