JP3419330B2

JP3419330B2 - 一液型重金属固定化剤

Info

Publication number: JP3419330B2
Application number: JP34306698A
Authority: JP
Inventors: 好弘堀; 克美松本; 一郎伊藤; 敏仁内田
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2003-06-23
Anticipated expiration: 2018-12-02
Also published as: JP2000167512A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は重金属固定化剤に係
り、特に、焼却煤塵、主灰、溶融媒塵などの都市ゴミや
産業廃棄物の焼却灰ないし飛灰、シュレッダーダスト、
廃水処理に伴なって発生する汚泥、鉱滓、汚染土壌など
の重金属含有廃棄物、とりわけ、重金属含有灰や重金属
汚染土壌を容易かつ効率的に処理して、処理物からの重
金属の溶出を確実に防止する一液型重金属固定化剤に関
する。

【０００２】

【従来の技術】都市ゴミや産業廃棄物を焼却プラントで
焼却した際に発生する焼却灰や飛灰には、鉛、カドミウ
ム、水銀、クロム、セレン、ヒ素、アンチモンなどの重
金属類が多量に含まれている。特に、飛灰中には鉛、カ
ドミウム、アンチモン、ヒ素が多く含有されている。

【０００３】これらの重金属含有灰は、埋立て、地盤工
事等に有効利用されるか、或いは廃棄処分されるが、重
金属を含むことから、重金属含有灰の有効利用又は廃棄
に当っては、含有される重金属の溶出を防止する処理を
施す必要がある。

【０００４】また、シュレッダーダストや廃水処理工程
で発生する汚泥、鉱滓、汚染土壌にも重金属が含まれて
いることから、これらの廃棄に当っては、含有される重
金属の溶出を防止する処理を施す必要がある。

【０００５】従来、重金属含有廃棄物の重金属溶出防止
方法としては、溶融法、セメント固化法、酸或いはその
他の溶媒による抽出法、薬剤処理法などが提案されてい
るが、設備、運転管理、処理コスト等の面から薬剤処理
法が注目されている。

【０００６】薬剤処理法としては、水溶性リン酸又はそ
の塩を重金属含有灰に添加する方法（特公平４−６１７
１０号公報）、ジチオカルバミン酸を主成分とするキレ
ート系重金属固定化剤を重金属含有灰に添加する方法な
どが提案されているが、これらの方法は、鉛及びカドミ
ウムに対する固定効果は高く、これらの溶出を防止でき
るが、アンチモンやヒ素に対する固定効果は乏しく、ア
ンチモンやヒ素の溶出を防止し得ないという問題点があ
った。

【０００７】これに対して、鉛、カドミウム、ヒ素など
を固定できる重金属固定化剤として、水溶性リン酸又は
その塩と二価の鉄化合物とを併用するものが提案されて
いる（特開平１０−１２８２７３号公報）。

【０００８】その他、リン化合物と鉄化合物とを併用す
る重金属固定化剤としては、リン酸塩と三価の鉄塩物と
を含む粉体状重金属固定化剤（特開平９−２４８４５０
号公報）やリン酸（塩）と二価の鉄塩物とを含む重金属
固定化剤（特開平９−２９９９０５号公報）が提案され
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のリン酸化合
物／鉄塩系重金属固定化剤のうち、特開平９−２４８４
５０号公報に記載されるものは、粉末状であり、液状と
することはもとより、液状化した場合の安定性について
の考慮は全くなされていないが、このような粉体状重金
属固定化剤では、補充等の取り扱いの際の薬剤飛散の問
題がある。

【００１０】重金属固定化処理における薬剤の取り扱い
性を考慮した場合、薬剤は液状であることが、更には薬
剤注入操作の簡便化のためには一液型薬剤であることが
望まれるが、二価の鉄塩を用いた重金属固定化剤では、
リン化合物と共に一液化した状態で保存すると結晶（固
体状物質）が析出ないし沈殿し、これにより薬注ポンプ
や散布ノズルの閉塞が起き、注入、散布が困難ないし不
可能になるという欠点があった。

【００１１】本発明は、上記従来の問題点を解決し、
鉛、カドミウムだけでなく、ヒ素やアンチモンなどの重
金属の溶出を確実に防止することができるリン化合物／
鉄塩系重金属固定化剤であって、結晶の析出の問題がな
く、保存安定性に優れた一液型重金属固定化剤を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の一液型重金属固
定化剤には、リン酸化合物５〜５０重量％（ＰＯ₄とし
て）と、三価の鉄塩１〜１５重量％（Ｆｅとして）と、
水２０〜９４重量％とを含有することを特徴とする。

【００１３】本発明の重金属固定剤は、リン化合物と鉄
塩とを含むため、鉛、カドミウムの他、ヒ素、アンチモ
ンなどの重金属をも効果的に固定化してその溶出を確実
に防止することができる。このリン化合物と鉄塩との併
用による重金属固定機構の詳細は明らかではないが、次
のように推定される。

【００１４】即ち、鉄塩は、これを添加することにより
生成する水酸化鉄が、アンチモンやヒ素などの重金属と
難溶性の塩を形成して共沈することによりこれらを固定
化する。また、リン化合物は、重金属含有廃棄物中の鉛
とカドミウムを固定化すると共に、鉄塩と相互作用し、
重金属固定化能を強める。

【００１５】本発明の一液型重金属固定化剤が、液状の
一液製剤としても結晶の析出が起こらず、保存安定性に
優れることの理由の詳細は明らかではないが、一般に三
価の鉄塩は二価の鉄塩に比べて結晶化し難く、また、本
発明では、このような三価の鉄塩と共に、リン化合物を
特定の濃度で配合するために、結晶化が抑制され、一液
型液状薬剤が安定するものと考えられる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。

【００１７】本発明においては、リン化合物と三価の鉄
塩とを水に溶解して一液製剤とする。

【００１８】リン化合物としては、リン酸又はその塩が
用いられ、このうち、リン酸としては正リン酸や次亜リ
ン酸、メタ亜リン酸、ピロ亜リン酸、正亜リン酸、次リ
ン酸、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、縮合リン酸
が挙げられ、リン酸塩としては、これらのリン酸の塩、
第一リン酸塩、第二リン酸塩が挙げられる。

【００１９】本発明においては、特に水溶性の高いリン
化合物が好ましく、特に正リン酸（Ｈ₃ＰＯ₄）、リン酸
二水素一ナトリウム（ＮａＨ₂ＰＯ₄）、リン酸一水素二
ナトリウム（Ｎａ₂ＨＰＯ₄）、縮合リン酸等を好適に使
用することができる。

【００２０】三価の鉄塩、即ち、第二鉄塩としては、入
手のし易さから、硫酸第二鉄（III）、塩化第二鉄（II
I）、ポリ硫酸鉄（III）等を好適に使用することができ
る。

【００２１】なお、本発明の一液型重金属固定化剤で
は、薬剤の安定性を損なわない範囲で二価の鉄塩を含有
しても良く、この場合、二価の鉄塩としては、塩化第一
鉄（II）、硫酸第一鉄（II）等が挙げられる。

【００２２】本発明の一液型重金属固定化剤において、
リン化合物、三価の鉄塩及び水の含有量は、リン化合物
（ＰＯ₄換算）：５〜５０重量％、好ましくは１０〜４
５重量％、三価の鉄塩（Ｆｅ換算）：１〜１５重量％、
好ましくは３〜１０重量％、水：２０〜９４重量％、好
ましくは４０〜９４重量％である。

【００２３】リン化合物含有量（ＰＯ₄換算）が５重量
％未満であっても５０重量％を超えても結晶の析出の問
題があり、良好な保存安定性を得ることができない。三
価の鉄塩含有量（Ｆｅ換算）が１重量％未満では、鉄塩
を併用することによる重金属固定化効果の向上作用を得
ることができず、１５重量％を超えると結晶の析出の問
題があり、良好な保存安定性を得ることができない。

【００２４】このような本発明の一液型重金属固定化剤
は、重金属含有廃棄物１００重量部に対して、次のよう
な量で添加して処理するのが好ましい。

【００２５】重金属含有飛灰・焼却灰に対して：０．５
〜５０重量部、特に５〜１５重量部重金属含有土壌に対して：０．０５〜５０重量部、特に
０．５〜１５重量部このような本発明のリン化合物／鉄塩系重金属固定化剤
は、マグネシウム化合物及び／又はカルシウム化合物と
共に用いることが好ましい。即ち、マグネシウム化合
物、カルシウム化合物は、本発明の重金属固定化剤と共
にアパタイトを生成して鉛、カドミウムを取り込んだ安
定な結晶を生成すると共に、鉄塩から生成する水酸化鉄
と相互作用して水酸化鉄の重金属共沈作用を強める。ま
た、水酸化マグネシウムと水酸化カルシウムは、ｐＨ調
整剤としても作用し、処理物の溶出液ｐＨをｐＨ８〜１
２に保持することで、安定した重金属固定化処理を可能
とする。

【００２６】この場合、カルシウム化合物、マグネシウ
ム化合物としては、特に制限はなく、市販されている水
酸化カルシウム、塩化カルシウム等のカルシウム化合
物、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム等のマグネ
シウム化合物を用いることができる。カルシウム化合
物、マグネシウム化合物として水酸化物を用いた場合に
は、同時にｐＨ調整を行うこともできるが、水酸化カル
シウムを過剰に添加した場合には、処理物の溶出液のｐ
Ｈが高くなり（ｐＨ１２以上）、鉛が溶出するおそれが
あるので、水酸化カルシウムを用いる場合には、塩化カ
ルシウム等の他のカルシウム化合物と組み合わせ、ｐＨ
が適当な値となるように調整するのが好ましい。一方、
水酸化マグネシウムでは処理物の溶出液のｐＨは９．５
〜１０で安定するため、鉛が溶出するおそれは少ない。

【００２７】本発明において、これらのカルシウム化合
物及び／又はマグネシウム化合物の添加量は、重金属含
有廃棄物が重金属含有飛灰、焼却灰の場合には、これら
の重金属含有灰に対して１〜２０重量％、重金属を含有
する汚染土壌である場合には、重金属含有汚染土壌に対
して０．１〜５０重量％とするのが好ましい。

【００２８】なお、カルシウム化合物及び／又はマグネ
シウム化合物は、粉体として添加しても、スラリーや水
溶液として添加してもよい。

【００２９】本発明においては、重金属含有廃棄物に、
本発明の一液型重金属固定化剤と、必要に応じてカルシ
ウム化合物及び／又はマグネシウム化合物の他、更に別
途水を添加しても良い。この場合、処理物の含水率によ
り処理効果に差が生じることはないことから、取り扱い
性や作業性の面から、水の添加量を適宜調整すれば良
く、一般的には、重金属含有廃棄物に添加する水の総
量、即ち、一液型重金属固定化剤中の水、カルシウム化
合物及び／又はマグネシウム化合物をスラリーとして添
加する場合のスラリー中の水及び別途添加する水の合計
量が重金属含有廃棄物に対して１０〜６０重量％となる
ようにするのが好ましい。

【００３０】本発明において、重金属含有廃棄物への、
本発明の一液型重金属固定化剤、カルシウム化合物及び
／又はマグネシウム化合物、水の添加順の違いによる処
理効果の差はなく、本発明では、重金属含有廃棄物に水
を添加した後、本発明の一液型重金属固定化剤とカルシ
ウム化合物及び／又はマグネシウム化合物とを添加して
も良く、また、これらを同時に添加しても良いが、同時
添加の場合であっても、一液型重金属固定化剤とカルシ
ウム化合物及び／又はマグネシウム化合物とは、瞬時に
反応し、析出物が生成するため、薬注に不具合が生じ
る、リン酸と鉄がカルシウム、マグネシウムに消費され
るため、重金属固定化効果が悪くなるなどの点から、本
発明の一液型重金属固定化剤と、カルシウム化合物及び
／又はマグネシウム化合物とは、予め混合することな
く、別々に添加するのが好ましい。

【００３１】なお、本発明においては、従来の重金属固
定化剤を併用添加することもでき、この場合、併用でき
る重金属固定化剤としては、キレート系重金属固定化
剤、活性白土のような粘土鉱物系重金属固定化剤、澱粉
のような高分子化合物系重金属固化剤、セメント系重金
属固定化剤、チタン系重金属固定化剤などが挙げられ
る。

【００３２】本発明の一液型重金属固定化剤により重金
属含有飛灰や焼却灰を処理する場合には、これらの重金
属含有灰に、本発明の一液型重金属固定化剤、必要に応
じて更にカルシウム化合物及び／又はマグネシウム化合
物と水を添加して混練すればよく、これにより、比較的
少量の薬剤添加量で重金属の固定が可能となり、重金属
の溶出の問題が殆どない混練物が得られる。この混練物
は、通常の場合、埋立処分される。

【００３３】また、重金属を含有する汚染土壌を処理す
る場合には、例えば予めボーリング調査等により、重金
属類で汚染された土壌の範囲や濃度分布を調べておくの
が良く、この結果に基いて、重金属類の汚染が地表付近
の土壌のみである場合には、本発明の一液型重金属固定
化剤と、必要に応じて更にカルシウム化合物及び／又は
マグネシウム化合物、水を直接地表に向けて散布すれば
良い。また、汚染がある程度地中の深い部分にまで達し
ている場合には、その汚染領域に達するように、数カ所
掘削して、汚染部分に本発明の一液型重金属固定化剤
と、必要に応じてカルシウム化合物及び／又はマグネシ
ウム化合物と水とを、これらが地中で接触するように掘
削穴から散布するか、土壌を採り出して混練機などで混
合し再度埋め戻すようにすればよい。

【００３４】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。

【００３５】実施例１〜５、比較例１〜４正リン酸水溶液（７５重量％asＰＯ₄）と鉄塩水溶液を
用いて表１に示す薬剤を調製し、−５℃と室温（約２５
℃）でそれぞれ放置し、外観を観察することにより経時
安定性を調べ、結果を表１に示した。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１より明らかなように、二価の鉄塩を用
いた比較例１、リン酸の濃度が５０重量％を超える比較
例２及び５重量％未満の比較例３、三価の鉄塩が１５重
量％を超える比較例４では、１０日後に結晶が析出した
のに対し、三価の鉄塩を用い、かつリン酸濃度５〜５０
重量％で鉄塩濃度０．１〜１５重量％の実施例１〜５で
は４０日後にも結晶は析出せず、保存安定性に優れてい
た。

【００３８】実施例６、比較例５実施例５及び比較例１の薬剤を用い、図１に示す処理装
置により産業廃棄物焼却飛灰（成分分析値を表２に示
す。）の処理を行った。

【００３９】

【表２】

【００４０】図１に示す処理装置は、集塵装置（図示せ
ず）で捕集された煤塵を搬送コンベア１で搬送して一旦
サイロ２に貯留し、サイロ２の下部より定量的に排出し
て混練機３に供給すると共に、重金属固定化剤タンク４
及び希釈水タンク５からそれぞれ重金属固定化剤及び水
を定量的に供給し、十分混練した後、養生コンベア６で
ピット７に搬送して処理物を貯留するものである。

【００４１】薬剤及び水の添加量は、煤塵１００重量部
に対して重金属固定化剤１０重量部、水１０重量部と
し、薬剤調製後１週間後と、１ヶ月後において、それぞ
れサイロ２及びピット７から処理前の煤塵と処理灰とを
採取して、環境庁告示１３号に準じて溶出試験を行い、
結果を表３に示した。

【００４２】なお、重金属固定化剤タンク４の設置場所
の環境温度は約２０〜２５℃であった。

【００４３】

【表３】

【００４４】表３より明らかなように、比較例１の薬剤
を用いた比較例５では、薬剤調製後１ヶ月経過したとき
に、処理灰の重金属溶出量が増大した。このとき、薬注
ポンプを点検したところ、目詰まりを起こしており、薬
剤が適正に注入されていなかった。

【００４５】これに対して、実施例５の薬剤を用いた実
施例６では、安定した薬注を行うことができたため、１
ヶ月経過後も重金属の溶出はなく、安定して処理するこ
とができた。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の一液型重金
属固定化剤によれば、重金属含有灰や重金属含有土壌等の重金属含有廃棄
物を効果的に処理して、処理物からの鉛、カドミウム、
アンチモン、ヒ素等の重金属の溶出を確実に防止するこ
とができる。液状であるため、飛散などの問題がなく取り扱い性
に優れる。固体状物質の析出の問題のない長期保存安定性に優
れた一液製剤であるため、配管やポンプの閉塞を引き起
こすことなく、安定に供給することができ、また、土壌
等に散布する場合にもノズル等の目詰まりを引き起こす
ことがない。といった効果を奏し、処理効果及び取り扱
い性に優れた一液型重金属固定化剤が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例６及び比較例５で用いた薬剤処理装置を
示す系統図である。

【符号の説明】

１搬送コンベア２サイロ３混練機４重金属固定化剤タンク５希釈水タンク６養生コンベア７ピット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者内田敏仁東京都新宿区西新宿三丁目４番７号栗田工業株式会社 (56)参考文献国際公開96／009902（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B09B 3/00 - 5/00 B09C 1/00 - 1/10 C09K 3/00 C02F 11/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】リン酸化合物５〜５０重量％（ＰＯ_４と
して）と、三価の鉄塩１〜１５重量％（Ｆｅとして）
と、水２０〜９４重量％とを含有することを特徴とする
一液型重金属固定化剤。
【請求項２】請求項１において、リン酸化合物１０〜
４５重量％（ＰＯ _４として）と、三価の鉄塩３〜１０重
量％（Ｆｅとして）と、水４０〜９４重量％とを含有す
ることを特徴とする一液型重金属固定化剤。
【請求項３】請求項１又は２において、鉛、カドミウ
ム、ヒ素及びアンチモンの固定化剤であることを特徴と
する一液型重金属固定化剤。