JP4078200B2 - 焼却飛灰等の無害化処理方法（低温） - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ダイオキシン類等の有害な有機塩素化合物及び重金属の含有した、一般廃棄物焼却炉及び産業廃棄物焼却炉から発生する焼却飛灰を、硫酸もしくは硫黄、又はその両方を用いて調整された水ガラスを混合して加熱焼成することにより、ダイオキシン類等の有機塩素化合物においては分解無害化、重金属においては硫化物又は硫酸化物にし、不溶化させ、最終処分場に埋立てた場合に長期に渡り安定な状態を維持できる無害化処理技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般廃棄物焼却炉及び産業廃棄物焼却炉から発生する飛灰は、特別管理産業廃棄物として最終処分場で埋立処理されている。
埋立に際しては、規制基準が設定されており、含有するダイオキシン類及び重金属も対象である。
これまで、ダイオキシン類等の有機塩素化合物並びに重金属においては、単独での処理方法はあるものの、両方の有害物を同時に処理する手法が皆無であった。
よって、二段階に分けての処理が必要で煩雑であり、処理経費も高騰する傾向があった。
また、重金属において主流の処理手法である高分子並びに低分子のジチオカルバミン酸系キレート剤は、その混合時に有害物質である二硫化炭素の発生が認められており、作業者の健康被害が懸念される。
さらに、ダイオキシン類等の有機塩素化合物処理のための還元焼成方法の場合には、加熱後、処理飛灰の急冷が必要であり、急冷機構が不完全な場合には再合成を引き起こし、残留濃度が上昇する場合がある。
飛灰の形状で、アルカリ飛灰と呼ばれる高度な集塵機で中和処理されたものは、５００℃以上に昇温した場合には、取り出し時、固化し、ハンドリングが不能になる欠点があり、高温焼成並びに溶融処理による無害化は機構上困難になる場合がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、かかる従来技術の問題に鑑み、ダイオキシン類などの有機塩素化合物のみならず、重金属含有などの複合汚染物である焼却飛灰を簡単な方法で確実に無害化出来、処理作業者の健康被害を防止し、長期間、安定的に無害状態が維持できる無害化処理技術の提供を目的とする。
なお、ここで言う焼却飛灰とは、「廃棄物の処理及び清掃に関する法律」に指定される一般廃棄物焼却炉及び産業廃棄物焼却炉から排出される高度な集塵機で捕集された、消石灰等アルカリ中和剤を含む飛灰、並びに焼却炉から煙突に至るまでの煙道、煙突等処理設備内に付着した飛灰のことである。
【０００４】
かかる目的を達成するため、本発明は有害な有機塩素化合物及び有害な重金属を含有する飛灰に、水ガラスに硫酸を加えてｐＨ＝８〜９に調整した硫酸中和水ガラス１００重量部に対して、硫黄を１〜１０重量部混合した硫黄添加硫酸中和水ガラスを、１〜３０質量％を混合して３００℃から５００℃の範囲で加熱し、有害な有機塩素化合物と有害な重金属とを同時に無害化することを特徴とする
なお、本発明における水ガラスとは、いわゆる水飴状の溶液及びこれを乾燥させたもの、あるいは乾燥させたものを粉末状にしたものを意味する。
ここで、温度範囲の上限５００℃としたのは、アルカリ飛灰の固化を防止するためである。
また、有害な有機塩素化合物は、ダイオキシン類であってもよい。
【０００７】
本発明においては、ダイオキシン類をはじめとして、ジクロロメタン、四塩化炭素、１２−ジクロロエタン、１．１−ジクロロエチレン、シス−１．２−ジクロロエチレン、１．１．１−トリクロロエタン、１．１．２−トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、１．３−ジクロロプロペンなどの有機塩素化合物を含有する焼却飛灰に、硫黄と硫酸の両方で調整された水ガラスを混合して、酸素下条件又は還元雰囲気で３００℃から５００℃の範囲で加熱することで、これら有機塩素化合物が分解し、無害化される。
ダイオキシン類の分解生成物であり、生成時の前躯体ともなる塩素化合物も分解し、無害化される。
【０００８】
また、カドミウム、鉛、クロム、ヒ素、水銀、銅、セレンなどの有害な重金属を含有する焼却飛灰に硫黄もしくは硫酸又はその両方で調整された水ガラスを混合して、酸素下条件又は還元雰囲気で３００℃から５００℃の範囲で加熱することで、重金属は硫化物又は硫酸化物となり、不溶化される。
【０００９】
本発明に係る無害化処理技術の効果を明確にすべく、次のように有害金属の挙動を調査した。
本発明に係る添加物を加えず、単に焼却飛灰を５００℃程度に加熱した場合、その多くはｐＨが１２以上に上がることが確認された。
鉛においてはｐＨが１２を超えると両性金属であるが故、溶出量は急に増えた。
ここでの溶出試験は、環境庁告示１３号試験による。
よって、焼却飛灰をそのまま単に溶出試験した場合と比較すると加熱した方が鉛の溶出量は増えた。
【００１０】
カドミウム・銅については、強酸領域では溶出は認められるが、アルカリ領域での溶出は認められなかった。
従って、本発明に係る添加物を加えない場合には、焼却飛灰の加熱処理の有無による差は無かった。
【００１１】
クロムについては、蒸気圧が非常に低いことから加熱による差は無いと思われた。
ところが、酸素下雰囲気で加熱した場合には、試験してみると六価クロムの溶出量が増えることが確認された。
これは雰囲気中の酸素が三価クロムを六価クロムに酸化したものと考えられる。
【００１２】
無調整の焼却飛灰を加熱すると、蒸気圧の低いクロムは有害な六価の形で焼却灰に留まることが確認された。
【００１３】
そこで、焼却飛灰に硫黄もしくは硫酸又はその両方で調整された水ガラスを混合して試験したところ、無害な三価クロムは存在するが、六価クロムは溶出せず、無害化することができた。
無害な三価クロムはセメントにも含まれており、環境に与える影響は特殊な例を除き、非常に少ない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に本発明に係る硫黄もしくは硫酸又はその両方で調整された水ガラスの製造フローを示す。
【００１５】
「溶出防止薬品の調整方法」
水ガラス（珪酸ナトリウム）１００量部に水を１０〜５０量部加え、濃度２０〜６０％程度の硫酸を約２０〜４０量部程度加える。
ここで、水ガラスの種類は問わない。
水を加えた水ガラスは加水分解により強塩基を示す。
硫酸を加えることによりｐＨは８〜９に保たれ、半ゲル状態となる。
これを硫酸中和水ガラスと称する。
また、それを乾燥し粉末状にしたものを粉末状硫酸中和水ガラスと称する。
【００１６】
硫酸中和水ガラス１００量部に粉末ないしは粉砕した結晶状態の硫黄を１〜１０量部混合し、混合攪拌する。
半ゲル状態の硫酸中和水ガラスは硫黄粉末を保持し、長期間硫黄粉末を沈降させることはない。
この溶液を硫黄添加硫酸中和水ガラスと称する。
また、先に粉末状にした硫酸中和水ガラスに硫黄粉末を混合したものを粉末状硫黄添加硫酸中和水ガラスと称する。
硫黄の添加量については、硫黄は酸化され硫黄酸化物となるため、各々の焼却飛灰の無害化効果を示す最低限の添加量でよい。
【００１７】
図２に本発明に係る焼却飛灰等の無害化処理手順の一例を示す。
汚染した焼却飛灰の処理設備を焼却工場内に設置することにより、これまで焼却飛灰搬送時の飛散対策についても解決することができる。
処理設備はバッチ式でもキルン炉であってもよい。
【００１８】
「浄化手順」
焼却設備系から回収した飛灰は、飛散防止対策をしたミキサーに投入し、硫酸中和水ガラスないしは硫黄添加硫酸中和水ガラスを１〜３０質量％混合する。
混合手法はパン型、二軸型、高速ミキサー等どのような機種を用いても構わない。
混合割合については、経済性を考慮し、効果が得られる必要最低限の混合割合にて使用することが可能である。
混合時、常温にて固化するアルカリ飛灰の場合には、事前に仮乾燥し、その後、簡易粉砕処理を行う。
３００℃〜５００℃の範囲で昇温したキルンに代表される処理装置に外気と遮断された状態で送り込む。
【００１９】
キルン内滞留時間は１５分以上とし、焼成したものは飛散防止対策を行ったコンテナに保管する。
このようにして処理された前後の重金属の分析結果を図３に示す。
含有する鉛は難溶な硫酸鉛または硫化鉛に変化しており、その後の溶出が起きない。
クロムを除く重金属も鉛同様、硫酸化物または硫化物に変化しており、溶出は起きない。
焼成中、硫黄は還元剤として働き、クロムの酸化を防止する。
【００２０】
ダイオキシン類及び有機塩素化合物は、硫黄及び水酸基並びにアルカリ金属により、脱塩素化される。
よって、特別な還元装置は必要でない。
図４に処理試験結果を示す。
処理結果によると、ダイオキシン類濃度は１／１０００以下に減少している。
【００２１】
主成分の水ガラスについては、粉末硫黄の保持剤として利用される。
また、加水分解による水酸基の発生に供する。
３００℃〜５００℃において水ガラスは固化し、焼却飛灰表面を覆う働きがあり、物理的にも溶出を防止する働きがある。
【００２２】
図２に示すように、排ガスはバグフィルター等高度な集塵機で浄化する。
その際には通常の燃焼とは異なり、圧倒的に排ガス量は少ない。
集められた少量の二次飛灰は再度、焼成を行うことにより無害化する。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイオキシン類をはじめとする有害有機塩素化合物や重金属に汚染された焼却飛灰を、硫黄もしくは硫酸又はその両方で調整された水ガラスを混合して熱処理することにより、無害化することができる。
特に、有害有機塩素化合物や重金属による汚染を同時に処理できるという優れた効果がある。
また、５００℃以下で処理が可能なため、及び粉末での混合が可能なため、アルカリ飛灰の固化現象が起こりにくく、従来ハンドリングが困難であった課題が解決される。
処理時の有害物の発生もなく、作業者の健康保全に貢献する。
【００２４】
ダイオキシン類及び有機塩素化合物を脱塩し、無害化するためには、加熱設備内を還元状態にするのが一般的であるが、機構上キルン内部を還元状態にするためには、シール部分等の考慮が必要であるが、この発明では硫黄もしくは硫酸又はその両方で調整された水ガラスにより脱塩が可能なため、酸素存在下、又は還元状態下のどちらでも処理が可能である。
【００２５】
焼成処理としては比較的低温で処理するため、必要とする熱エネルギーが少なく経済的である。
また、使用する薬剤も複雑な製造処理を必要とせず、安価である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る溶出防止剤の製造方法を示す。
【図２】本発明に係る焼却飛灰等の浄化手順を示す。
【図３】重金属の溶出試験結果を示す。
【図４】ダイオキシン類処理結果を示す。

Claims (1)

1. 有害な有機塩素化合物及び有害な重金属を含有する飛灰に、水ガラスに硫酸を加えてｐＨ＝８〜９に調整した硫酸中和水ガラス１００重量部に対して、硫黄を１〜１０重量部混合した硫黄添加硫酸中和水ガラスを、１〜３０質量％を混合して３００℃から５００℃の範囲で加熱し、有害な有機塩素化合物と有害な重金属とを同時に無害化することを特徴とする焼却飛灰の無害化処理方法。

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