JP3717774B2 - ダイオキシン類等を含んだ汚染物質の処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ダイオキシン類等を含んだ汚染物質の処理方法に関し、さらに詳細には、焼却飛灰、焼却主灰（底灰）、土壌、粉砕物、沈殿物等の汚染物質に含まれるダイオキシン類を無害化するとともに重金属を不溶化したうえ、その有効使用を可能とする処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ごみ焼却施設において発生する焼却飛灰には、有害なダイオキシン類（塩素を含む有機化合物のうち、ポリ塩化ジベンゾパラジオキシン(PCDD)及びポリ塩化ジベンゾフラン(PCDF)の総称、以下同じ）が含まれる恐れがあり、社会問題化している。この焼却飛灰の処理方法として、近年、焼却飛灰を溶融スラグ化してダイオキシン類を熱分解するとともに重金属を不溶化し、リサイクル材として骨材、路盤材に活用することが試みられている。しかし、実証実験段階であり、焼却飛灰は無処理のまま遮断型処分場にて処分されるか、焼却飛灰に含まれる重金属を不溶化処理して管理型処分場にて埋立処分されているのが実状である。そして、遮断型処分場については、その整備が困難な状況にあるため、ほとんどの焼却飛灰が重金属を不溶化して管理型処分場で処分されている。
【０００３】
重金属の不溶化処理に際しては、一般に混練機が用いられ、通常、高含水比状態の方が不溶化剤の混合状態が優れているが、不溶化処理後の汚泥運搬等が困難であるため、低含水比での不溶化処理が一般的である。
【０００４】
一方、近時ダイオキシン類特別措置法が制定され、焼却飛灰中に含まれるダイオキシン類の受け入れ基準が定められた。また、処分場の浸出水処理への負荷を低減し、管理型処分場の早期閉鎖を可能とするために、焼却飛灰中に含まれるダイオキシン類を分解するとともに重金属を予め不溶化してから、埋め立てることも求められている。したがって、焼却飛灰中のダイオキシン類、重金属等への対応が急務となっている。
【０００５】
他方では、管理型処分場の新たな設置は近年困難となっており、廃棄物をリサイクルして最終処分場を減らすことにより、管理型処分場を延命化することが求められている。全国には日当たりのごみ焼却能力が２０トンに満たない焼却場が多く存在するが、それら全てが統廃合されるとは限らず、また溶融炉への転換も難しい場合が多い。こうした既存の焼却場に対して、新たに焼却飛灰の処理設備を設置することは難しく、コスト、操作、設置といった面で既存のごみ焼却施設にも導入が容易な焼却飛灰の処理方法が求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、管理型処分場においては、埋立方式として、衛生的かつ計画的に埋め立てるために、廃棄物を水平に敷きならした層と覆土層とを交互に積み重ねるサンドイッチ方式や、ダンプした廃棄物を斜面に沿ってブルドーザーで押し上げて１日分の廃棄物をセル化し、セル毎に毎日覆土を行うセル方式が採用されている。そして、いずれの埋立方式の場合も、覆土材が全埋立容積の３割程度を占めている。
【０００７】
この発明者らは、この覆土材のうち、最終的には表面に現れることのない即日覆土材に着目し、廃棄物として取り扱われている焼却飛灰中のダイオキシン類を無害化し、重金属を不溶化処理したうえで、即日覆土材として利用すれば、管理型処分場のほぼ全容積を従来廃棄物であった焼却飛灰の改良物と実際の廃棄物で占めることになり、管理型処分場の延命を図ることができるということを想起するに至った。
【０００８】
この発明は上記のような着想に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、ごみ焼却施設等から発生する焼却飛灰等の汚染物質に含まれるのダイオキシン類を無害化するとともに重金属を不溶化処理し、処理後においても廃棄することなく土木資材として使用を可能として、不足する処分場の延命化に対応することができる汚染物質の処理方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、被処理汚染物質にダイオキシン類分解剤を添加して加熱することにより、被処理汚染物質中のダイオキシン類を分解し、
次いで加水して含水比が５０〜１００％の高含水の状態で重金属捕集剤を添加し、混練することにより被処理汚染物質中の重金属を不溶化し、
次いで造粒材を添加して含水造粒固化することにより造粒固化物を製造し、この造粒固化物を土木資材として利用することを特徴とするダイオキシン類等を含んだ汚染物質の処理方法にある。
【００１０】
また、この発明は、前記造粒材は、高吸水性ポリマーとセメント系固化材とからなることを特徴とするダイオキシン類等を含んだ汚染物質の処理方法にある。
【００１１】
さらに、この発明は、前記ダイオキシン類の分解工程、重金属の不溶化工程及び造粒固化工程を可搬式設備で行うことを特徴とするダイオキシン類等を含んだ汚染物質の処理方法にある。
【００１２】
この発明は、ダイオキシン類や重金属類を含んだ汚染物質を処理対象物としており、処理対象物としては焼却飛灰のほか、焼却底灰（主灰）、土壌、粉砕物、沈殿物等を挙げることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１に示す工程図を参照して説明する。処理工程は、ダイオキシン類分解工程と、重金属類不溶化工程と、造粒固化工程とからなる。処理工程を実施するためのプラントは可搬式のものであり、ロータリーキルンからなる加熱装置と、ミキサからなる混練造粒装置とを備えている。
【００１４】
ごみ焼却施設で発生した飛灰は、ダイオキシン類分解剤が添加されて加熱装置であるロータリーキルンで加熱処理され、ダイオキシン類が分解される。ここで、使用されるダイオキシン類分解剤は還元剤であり、例えば亜燐酸塩及び／又は次亜燐酸塩類、金属水素化物類、金属水素錯化合物、ボラン、ヒドラジン、アルカリ金属アルコール錯体、アルカリ金属類等を使用することができる。添加量は焼却飛灰に対し１〜１０重量％、加熱温度は８０℃〜８００℃より好ましくは１００℃〜５００℃、滞留時間は約３０〜６０分が好ましい。
【００１５】
次に、ダイオキシン類を分解した焼却飛灰を混練造粒装置に入れ、加水して５０〜１００％程度の高含水比の泥状にする。そして、重金属捕集剤を添加して混練し、焼却飛灰中の重金属を不溶化する。ここで、使用される重金属捕集剤は公知のものであり、例えばチオカルバミン酸基を有する化合物、燐酸化合物、チオール基を有する化合物等を使用することができる。添加量は焼却飛灰に対し０．２〜１０重量％、混練時間は１〜３０分である。
【００１６】
次に、重金属が不溶化された泥状の焼却飛灰を混練造粒装置に入れた状態で、造粒材を添加し、混練して含水造粒固化することにより、焼却飛灰造粒固化物を製造する。ここで、使用する造粒材は高吸水性ポリマー単独、セメント系固化材単独又は高吸水性ポリマーを含有するセメント系固化材（以下、特殊固化材という）からなり、次のようにして焼却飛灰が造粒される。
【００１７】
高吸水性ポリマーを泥状焼却飛灰に添加すると、高吸水性ポリマーが泥状焼却飛灰中の水分を吸収する。水分を吸着したポリマーは、水に溶解することにより、高粘性の被膜を形成し、泥状焼却飛灰を団粒化する。そして、さらに、ポリマーとともに添加されたセメント系固化材が、粒状化した焼却飛灰粒子の表面を被覆し、エトリンガイトや水酸化カルシウム、珪酸カルシウム水和物の生成、ポゾラン反応により強度を高める。
【００１８】
高吸水性ポリマーは、特殊固化材中に１〜４％（重量比）含有され、このポリマーとしては成分にガラクツロナン、ポロウロニド、ガラクトマンナン、グルコマンナン、グルコノマンヌロラン等を含むペクチン質（水溶性）のものやアクリル酸ポリマー等を使用することができ、例えば加工澱粉、植物ガム、粘質物、海藻多糖類、化学修飾多糖類、ＣＭＣ等を挙げることができる。
【００１９】
造粒固化工程における泥状焼却飛灰の含水比は、重金属の不溶化工程で加水して調整されたように５０〜１００％であり、この含水状態で造粒が好適に行われる。他方では、この含水比は、重金属捕集剤と焼却飛灰との混合を完全なものにして、重金属類の不溶化の品質を安定的に高めることができる。すなわち、この発明では重金属の不溶化後に直ちに汚泥として運搬処理するのではなく、高含水比状態での造粒固化処理がなされるので、重金属の不溶化を完全にするのに好適な含水状態とすることができる。
【００２０】
特殊固化材の添加量は、焼却飛灰に対し５〜１５重量％であり、２〜３分の混練で泥状焼却飛灰が含水造粒固化する。含水造粒固化する際に、建設汚泥や塵芥、瓦礫粉砕物などの廃棄物を添加混合してもよく、廃棄物の有効利用の面で効果的である。
【００２１】
焼却飛灰造粒固化物は、造粒後に直ちに養生されてコーン指数２００Ｋｐａ以上に改良され、バックホウにてダンプに積み込み、運搬可能な状態になる。そして、その焼却飛灰造粒固化物を管理型処分場まで運搬し、所定の仮置きヤードへ仮置きし、管理型処分場における廃棄物の即日覆土材として活用する。なお、焼却飛灰造粒固化物は、管理型処分場における廃棄物の即日覆土材に限らず、各種の土木資材として利用することもできる。
【００２２】
【実施例】
▲１▼ダイオキシン類分解処理
加熱温度を変化させ、ダイオキシン類の分解処理を行い、処理後のダイオキシン類の濃度を測定した。処理条件は、原飛灰に分解剤の添加量：５重量％、加熱時間：６０分として分解処理を行った。濃度測定結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】

【００２４】
▲２▼重金属不溶化処理
焼却飛灰にキレート剤を添加して重金属の不溶化処理を行い、原飛灰及び不溶化処理後の金属溶出濃度を測定した。処理条件は、重金属捕集剤の添加量：１．５重量％、ダイオキシン類分解処理飛灰：アルカリ性飛灰、含水比：５０％である。金属溶出濃度の測定結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】

【００２６】
▲３▼造粒固化処理
特殊固化材の添加量（重量％）を変化させ、造粒固化物の通過質量百分率を測定した。その結果を図２に示す。また、養生日数を変化させ、特殊固化材の添加量に対する一軸圧縮強度を測定した。その結果を図３に示す。さらに、特殊固化材の添加量を変化させ、養生日数に対する一軸圧縮強度を測定した。その結果を図４に示す。処理条件として、混練時間はいずれの場合も２分である。造粒固化物は、粒度分布、一軸圧縮強度ともに、即日覆土材として使用可能な範囲にある。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ごみ焼却施設等から発生する焼却飛灰等の汚染物質に含まれるダイオキシン類を無害化処理するとともに、重金属を土壌環境基準値以下まで不溶化処理したうえ、造粒固化物として処理するので、処理後は有効利用可能となる。この造粒固化物を廃棄物最終処分場の即日覆土材等の土木資材として利用することにより、最終処分場のほぼ全容積を従来は廃棄物であったその改良物と実際の廃棄物とで占めることとなり、処分場の延命を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、焼却飛灰の処理工程図である。
【図２】図２は、特殊固化材の添加量を変化させた場合の、造粒固化物の通過質量百分率を示すグラフである。
【図３】図３は、養生日数を変化させた場合の、特殊固化材の添加量に対する造粒固化物の一軸圧縮強度を示すグラフである。
【図４】図４は、特殊固化材に添加量を変化させた場合の、養生日数に対する造粒固化物の一軸圧縮強度を示すグラフである。

Claims (3)

1. 被処理汚染物質にダイオキシン類分解剤を添加して加熱することにより、被処理汚染物質中のダイオキシン類を分解し、
   次いで加水して含水比が５０〜１００％の高含水の状態で重金属捕集剤を添加し、混練することにより被処理汚染物質中の重金属を不溶化し、
   次いで造粒材を添加して含水造粒固化することにより造粒固化物を製造し、この造粒固化物を土木資材として利用することを特徴とするダイオキシン類等を含んだ汚染物質の処理方法。
2. 前記造粒材は、高吸水性ポリマーとセメント系固化材とからなることを特徴とする請求項１記載のダイオキシン類等を含んだ汚染物質の処理方法。
3. 前記ダイオキシン類の分解工程、重金属の不溶化工程及び造粒固化工程を可搬式設備で行うことを特徴とする請求項１又は２記載のダイオキシン類等を含んだ汚染物質の処理方法。

Images