JP2646312B2 - 都市ごみ焼却灰の処理方法 - Google Patents

都市ごみ焼却灰の処理方法

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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、都市ごみ焼却炉で発生
するゴミフライアッシュ、ボトムアッシュの焼却灰を、
火力発電所から回収される廃棄物を主成分とする物質に
混合して再使用可能に処理する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、上記のような都市ごみの焼却灰
は、そのまま埋設廃棄すると2次公害を発生するおそれ
があるので、囲まれた管理型の処分場に埋立処分され、
そこから生じる排水も無害に処理して放出されている。
また、火力発電所で発生する排煙中の有害成分とフライ
アッシュとを回収し、これに石灰または石灰石を含む懸
濁液を混合してセメント質混合物とし、これを建築用充
填物、レンガ等の建築材料、或いは道路基礎材料に利用
することも提案されている(特公昭57−10057号
公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】都市ごみの焼却灰を埋
設破棄する場合、投棄場所を次々に用意しなければなら
ない。都市ごみのこうした処理は地域的に行なわれるこ
とになるから、永年に亘って投棄を続けれる場所が地域
内に充分に存在する必要があるが、都市ごみが多量に発
生する都市部では投棄場所の手当ても満足に行なえな
い。また、都市ごみは有害物を含有して公害を起こす恐
れがあるために、そのままでの再使用は難しい。
【0004】本発明は、都市ごみ焼却灰を投棄すること
なく建設用資材として再使用でき、投棄場所が不要にな
る処理方法を提案することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、水性懸濁液に30〜90重量%の固形物
を含有し、該固形物が0.25ないし70重量%のアル
カリ土類金属水酸化物と10ないし99.5重量%のフ
ライアッシュ及び0.25ないし70重量%のアルカリ
土類金属亜硫酸塩(この亜硫酸塩の一部はアルカリ土類
属硫酸塩であ)から成るセメント質混合物に、都市
ごみ焼却灰を、乾燥重量%で、該セメント質混合物:都
市ごみ焼却灰=25〜75:75〜25の割合で混入
し、建設材料とするようにした。
【0006】
【作用】上記セメント質混合物に25ないし75乾燥重
量%の都市ごみ焼却灰を混入攪拌し、含水比を調整して
混合物としたものは、路盤材や盛土材と同様に突き固め
られると、その最大乾燥密度が上記セメント質混合物の
みを突き固めた場合よりも大きく、圧縮強さは経時的に
増大し、上記セメント質混合物のみの圧縮強さと略同程
度で有害物の溶出もなく、土木工事材料として一般土と
同様に使用ができる。
【0007】
【実施例】火力発電所の排出ガスを石灰石スラリー中に
導いて亜硫酸カルシウムと硫酸カルシウムを含むスラリ
ーを得、これにボイラー排出ガスと共に排出されるフラ
イアッシュを添加した後これの水分を調整し、石灰を混
入してセメント質混合物を得る。その組成の一例は次の
通りである。 水 20% CaSO3・1/2H2O+CaSO4・2H2O 25% 未反応石灰石(CaCO3) 12% フライアッシュ 40% 消石灰(Ca(OH)2) 3% このセメント質混合物に、都市ごみ焼却炉で発生するゴ
ミフライアッシュ、ボトムアッシュを混入すると、焼却
灰からの有害物の溶出がなく、焼却灰を埋設投棄せずに
建設材料例えば路盤材料として再使用が可能になる。
【0008】都市ごみ焼却灰と上記セメント質混合物
は、土質試験法による試験では次表1〜2に示すような
物理的性質を有し、セメント協会標準試験法と環境庁告
示第13号のイによる試験では次表3〜4に示すような
化学的性質を有する。これらの表に於いて、都市ごみは
焼却炉の上方で発生するゴミフライアッシュFAと、下
方で発生するボトムアッシュBAとに分けて分析し、セ
メント質混合物は、石炭灰のフライアッシュF(以下、
単にフライアッシュという)と、亜硫酸カルシウムと硫
酸カルシウムを含む石灰水スラリーSとに分けて分析試
験をした。表1は含水比、比重及び粒度分布を調べたも
ので、表2はFAの含水比の測定試験結果であり、表3
は化学成分分析試験結果、表4は溶出試験結果である。
【0009】
【表1】
【0010】
【表2】
【0011】
【表3】
【0012】
【表4】
【0013】表1、2に見られるように、都市ごみ焼却
灰のゴミフライアッシュFAは、フライアッシュFと同
様に74μm以下の細粒分が多く、土の分類ではシルト
に相当する。FA及びBAの粒子の比重はセメント(比
重3.16程度)や土(比重2.7程度)より小さく、
Fと同程度である。また、FAの含水比の測定は、加水
後一週間以上炉乾燥を行なわないと求められない場合が
あった。一般土やFの場合、炉乾燥は約1日である。B
Aは、細粒分(74μm以下)がFAよりも少なく、土
の分類では砂質土に相当する。BA粒子の比重はセメン
トや土より小さく、FAやFと同程度である。
【0014】表3に見られるように、FAの化学成分
は、Fと比較するとSiO2とAl2O3がかなり少なく、CaO、
SO3が多く、未燃分が多いのが特徴的である。また、F
AのpHはFほどアルカリ性を示していない。その溶出試
験では、表4のように、基準値を越えないもののカドミ
ウム、六価クロム及び全水銀が検出されている。特に、
Fと比較して六価クロムが多い傾向がある。BAの化学
成分はFAと同様の傾向を示しているが、FAよりSiO2
とAl2O3が少なく、pHはFAより高いアルカリ性を示す
が、Fと比較するとやや低い。BAの溶出試験では有害
物質は検出されなかった。
【0015】このような都市ごみ焼却灰を、上記セメン
ト質混合物に25ないし75乾燥重量%の割合で混入
し、水分を調整すると、突き固めの可能な土状の建設材
料となり、火力発電所から生じる廃棄物と都市ごみ焼却
灰を同時に土木材料に再生できる。
【0016】国内産の石炭を使用した火力発電所に於い
て、CaSO3・1/2H2O+CaSO4・2H2Oと未反応石灰石(CaCO
3)の合計の乾燥重量%とフライアッシュの乾燥重量%
とが1:3であり、これらCaSO3・1/2H2O+CaSO4・2H2O
と未反応石灰石(CaCO3)とフライアッシュの合計重量
に対して2%の消石灰を配合し、残部が水のセメント質
混合物(原料A)を用い、これに配合割合を変えて都市
ごみ焼却灰のゴミフライアッシュFA(原料B)、ボト
ムアッシュBA(原料C)を混合して次の6種の試料を
作製し、試料が建設材料として適しているかどうかを調
べる各種の試験を行なった。この試料の作製時に固化特
性の比較のためにFAに2%の消石灰を添加した試料を
作製しておいた。この試験に使用した試料は、均質に混
合するため、まず配合割合になるよう計量した原料をソ
イルミキサーに入れて3分間攪拌し、その後所定の水を
加え、更に3分間攪拌する混合方法で作製した。得られ
た混合物の試料を直ちに試験に供した。試料と試験の詳
細は次の通りである。 試料1:乾燥重量%で25%の原料Aと75%の原料B
を上記混合方法で作製した。 試料2:乾燥重量%で50%の原料Aと50%の原料B
を上記混合方法で作製した。 試料3:乾燥重量%で75%の原料Aと25%の原料B
を上記混合方法で作製した。 試料4:乾燥重量%で25%の原料Aと75%の原料C
を上記混合方法で作製した。 試料5:乾燥重量%で50%の原料Aと50%の原料C
を上記混合方法で作製した。 試料6:乾燥重量%で75%の原料Aと25%の原料C
を上記混合方法で作製した。 試料7:乾燥重量%で100%の原料Bに2%の消石灰
を添加し、上記の混合方法で作製した。 これらの試料で土質試験法に基づく締固め特性と固化特
性の試験及び溶出試験を行なった。締固め特性の試験
は、各試料を路盤材や盛土材として利用する場合、一般
土と同様に施工できるかどうか、どの程度の含水比で原
料A,B、Cを混合すれば良いのかを知る目的で行なわ
れ、試料の含水比と乾燥密度の関係から当該配合の最適
含水比及び最大乾燥密度を求めるものである。一般に、
土の強度や耐久性は乾燥密度に比例して大きくなるが、
乾燥密度は含水比によっても変化するため、この試験に
より含水比と乾燥密度の関係を求めておく必要がある。
施工の際には、土を最適含水比に調整し、重機械で何度
も走行して高密度とするのが普通である。また、固化特
性は一軸圧縮試験により評価され、締固め特性の試験か
ら求めた最適含水比で原料A,B又はCの混合物を作製
し、その作製直後に直径5cm、高さ10cmのモールドに
最大乾燥密度になるように突き固めて供試体を得、これ
をビニール袋で密封して20℃の恒温室で所定の材令ま
で養生したのち試験した。一軸圧縮試験はJIS A
1216に従って材令7、28日に行なった。溶出試験
は都市ごみ焼却灰を原料A(セメント質混合物)に混合
して混合物とした場合、原料Aの溶出抑制効果を調べる
ために実施したもので、この混合物を陸上で利用するも
のとして、この試験を産業廃棄物の陸上埋立の場合に適
用される溶出試験方法(環境庁告示第13号のイ)に従
って行なった。試料は材令28日の一軸試験の供試体を
破砕して粒径0.5〜5.0mmの範囲のもので試験を行
なった。ただし、その試験項目は原料でも溶出が認めら
れない項目を除外した。締固め特性の試験の結果は次表
5の如くであり、FAを混合した試料1〜3は土と同様
に締固め特性を持ち、その締固め特性は配合割合による
相違が少なく、最大乾燥密度と最適含水比は原料A(セ
メント質混合物)と同程度である。また、BAと比較す
ると、最適含水比が小さく、最大乾燥密度が大きい結果
となった。BAを混合した試料4〜6も土と同様に締固
め特性を有し、その締固め特性は配合割合による相違が
少ないものの、FAと比較して最大乾燥密度が小さく最
適含水比が高い。BAは原料Aの締固め特性にFAより
も影響を与えていることが分かった。
【0017】
【表5】
【0018】固化特性を知るための一軸圧縮試験の結果
を次表6に示す。この試験によれば、FAの混合物の試
料1〜3で作製した供試体は、いずれの配合でも強度発
現がほとんど認められないが、材令28日ではやや強度
が増加する傾向を示した。FAの配合割合が25%以上
では、FAは原料Aの固化反応を阻害するようである。
供試体の体積変化は膨脹傾向を示し、膨脹量はかなり大
きい。これらの傾向はBAより顕著である。BAの混合
物の試料4〜6で作製した供試体は、いずれの配合でも
強度発現が認められた。その強度は、材令7日では配合
の違いによる差がほとんど見られないが、材令28日で
は原料Aの多い配合ほど強度が高く、強度増加が大きく
なっている。BAは原料Aの固化反応を阻害しないが、
反応を促進するものでもないと考えられる。また、BA
の供試体の体積変化はFAと同様に膨脹傾向にあるが、
FAに比べて小さく、原料Aと同程度であった。
【0019】
【表6】
【0020】溶出試験はFAの混合物の試料1〜3につ
いてのみ実施した。その結果を次表7に示す。BA混合
物の試料4〜6は、表4に見られる通りBA自体から有
害物質の溶出がなかったので、実施しなかった。この溶
出試験では、表4のように、FA単独では溶出したカド
ミウム、六価クロム及び全水銀が試料1〜3からは溶出
しなかった。これは原料Aの化学反応による溶出抑制効
果と考えられる。一方、これらの試料1〜3から鉛が溶
出している。しかし、鉛は原料A中のF(石炭灰のフラ
イアッシュ)から溶出したと考えられ、今回使用した石
炭灰が表4の参考値を上回っていることを示している。
特に注目されるのは、FAを75%配合した試料1では
鉛が溶出していないことである。これら試料1〜3のpH
はいずれも高いアルカリ性を示しており、原料Aの配合
割合が多い方がより高くなっている。
【0021】
【表7】
【0022】原料Aに原料B又はCを混合した混合物
は、いずれも土と同様の締固め特性があり、その含水比
は原料Aのみの場合と大差がなく、比較的容易に混合物
として製造ができ、盛土や路盤用の建設材料として利用
が可能である。本来、都市ごみのゴミフライアッシュか
らは有害物質が溶出するので、管理された処分場に埋設
廃棄しなければ2次公害の問題が起きるが、原料Aを混
合することにより有害物質の溶出がなくなり、廃棄物の
再利用が安全に行なえる。原料AとB又はCの配合比は
上記の割合を越えて配合することも可能である。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明によるときは、懸濁
液のアルカリ土類金属水酸化物とフライアッシュ及びア
ルカリ土類金属亜硫酸塩(この亜硫酸塩の一部はアルカ
リ土類金属硫酸塩であ)からなるセメント質混合物
に、都市ごみの焼却灰を一定の割合で混合したことによ
り、該焼却灰からの有害物質の溶出が抑制された締固め
特性のある建設材料として利用できる混合物が得られ、
都市ごみ焼却灰を埋設廃棄せずに火力発電所等で得られ
る産業廃棄物と共に有効利用でき、該焼却灰の廃棄場所
の用意が不要になり、処理経費を節減できる等の効果が
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 28/14 ZAB C04B 28/14 ZAB B09B 3/00 301S

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水性懸濁液に30〜90重量%の固形物
    を含有し、該固形物が0.25ないし70重量%のアル
    カリ土類金属水酸化物と10ないし99.5重量%のフ
    ライアッシュ及び0.25ないし70重量%のアルカリ
    土類金属亜硫酸塩(この亜硫酸塩の一部はアルカリ土類
    金属硫酸塩であ)から成るセメント質混合物に、都市
    ごみ焼却灰を、乾燥重量%で、該セメント質混合物:都
    市ごみ焼却灰=25〜75:75〜25の割合で混入
    し、建設材料とすることを特徴とする都市ごみ焼却灰の
    処理方法。」
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