JPH01218672A

JPH01218672A - アルカリ含有飛灰の処理方法

Info

Publication number: JPH01218672A
Application number: JP63046986A
Authority: JP
Inventors: Yoshinari Fujisawa; 能成藤沢; Yoji Ogaki; 陽二大垣; Yuji Yoshii; 祐二吉井; Tsuneharu Miyaji; 宮地　常晴
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1989-08-31
Anticipated expiration: 2009-01-12
Also published as: DE68920689D1; EP0364595A1; WO1989007990A1; EP0364595B1; US5092930A; EP0364595A4; JPH062276B2; DK539089A; DE68920689T2; DK539089D0

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、ごみ焼却炉から発生ずるアルカリ含有飛灰
中に含有されているを害な重金属類の溶出を防止る、た
めのアルカリ含有飛灰の処理方法に関る、ものである。

〔従来の技術］ごみ焼却炉からの排ガス中には、ｌＩＣ１，ＳＯｘ等の
有害ガスおよびＺｎ、　Ｃｄ、　Ｐｂ等の有害な重金属
類を含むダストが含まれている。前記有害ガス成分を排
ガス中から除去る、ために、ごみ焼却炉の煙道中等にお
いて、従来から排ガス中にアルカリ剤を添加る、ことが
行なわれている。ごの場合、ごみ焼却炉の後段に設けら
れた集塵機によって捕集された排ガス中の飛灰は、アル
カリを含有している。

このようなアルカリ含有飛灰中には、塩類および有害な
重金属類を含むダストが含有されている。

従来、上記有害な重金属類を含むダストが含有されてい
るアルカリ含有飛灰は、ごみ焼却場において、下記のよ
うな処理を施した上、埋立地等に投棄されていた。

（Ａ）飛灰とセメントとを混練して飛灰を固化る、。

（Ｂ）飛灰と加熱したアスファルトとを混練して、飛灰
を固化る、。

（Ｃ）飛灰を水槽中において、ごみ焼却炉から発生る、
排ガスにより中和、炭酸化合物化し、脱水処理を施した
上投棄し、脱水炉液については、ｒＪｌ水処理設備にお
いて、脱水処理後の排水に硫化物等を添加し、凝集沈澱
等の処理を行なう。

（Ｄ）飛灰を酸で中和し、重金属類を酸に溶解後、硫化
物の凝集、沈澱等の処理を行ない、不溶解分は脱水処理
る、。

（Ｅ）飛灰をｐＨｌｏ程度の弱アルカリ性の水で洗浄し
、飛灰中の重金属類を、主に水酸化物または炭酸化物と
して不溶化る、。

〔発明が解決しようとる、課題〕

上述した従来の処理方法には、次のような問題がある。

（１）　　上記（八）のセメントによる固化の場合、お
よび、上記（Ｂ）の加熱したアスファルトによる固化の
場合には、雨水等によって、高ｐｌ＋での溶解度の高い
重金属が溶出る、可能性がある。

（２）　　上記（Ｃ）の排ガスによる中和処理は、現在
もっともよい方法ではあるが、この方法の場合には、中
和、脱水、脱水後の処理等のために、設備が複雑になる
。

（３）　　上記（Ｄ）の酸による処理の場合には、大量
の酸が必要となるので、ごく小規模の場合を除き事実上
実施が不可能である。

（４）　　上記（Ｅ）の弱アルカリ性の水による水洗の
場合には、水洗後の水が高アルカリ性になることを防止
る、ために、大量の水が必要となり、且つ、反応時間が
長くなるため、設備が巨大化る、。

従って、この発明の目的は、上述した問題を解決し、ご
み焼却炉等から発生し、捕集したアルカリ含有飛灰中に
含有されている有害な重金属類の溶出を、簡単な方法で
長期にわたり安定して防止る、ことができるアルカリ含
有飛灰の処理方法を提供る、ことにある。

（課題を解決る、ための手段〕本発明者等は、上述した問題を解決し、ごみ焼却炉等か
ら発生し、捕集したアルカリ含有飛灰中に含有されてい
る有害な重金属類の溶出を、容易に且つ経済的に、長期
にわたり安定して防止る、ための方法を開発すべく、鋭
意研究を重ねた。

排ガス中のＨ（Ｊ（塩化水素）およびＳＯｘ　（硫黄酸
化物）等の有害ガスを除去る、目的で、排ガスに添加る
、アルカリ剤の主成分は、一般に消石灰である。このよ
うなアルカリ剤を排ガスに添加し、排ガスと反応させた
後の飛灰の化学成分組成の一例を第１表に示す。

第１表　　　　　（ｗｔ、χ）また、環境庁告示第１３号に従った飛灰の溶出試験にお
ける溶出液のｐｌｌは、１２，３〜１３．３であり、特
に、含有量が比較的多く、高ｐＨ側で溶解度が増加る、
ｐｂは、許容される産業廃棄物の溶出基準値（以下、「
溶出基準値」という）である３ｍｇ／ｆｆｉを超える場
合がある。

これに対して、重金属類は、キレート基を有る、化合物
によって、安定したキレート化合物を形成る、ことから
、キレート化剤を添加して安定化る、ことを考えた。キ
レート形成反応は、一般にｐｌｌが３から１０の範囲内
において効率的に進行る、ことはよく知られており、実
際にアルカリ含有飛灰の溶出試験で得た溶出液のｐＨを
調整し、キレート化剤を添加した試験を行なったところ
、ｐｌｌが１０程度以上で効率が低下る、ことが確認さ
れた。

このため、本発明者等は、アルカリ含有飛灰中のアルカ
リ分の不溶化法、酸による中和法、水洗法等によって、
キレート化反応に適る、ｐＨ条件に関し検討したが、ア
ルカリ分の不溶化法および酸による中和法によっては、
容易で且つ経済的な方法を見出すことができなかった。

しかし、少量の水による繰り返し水洗法について検討を
行なっている際に、洗浄１回目について水分量を少なく
る、ほど、液のｐＨが低下る、現象の生ずることがわか
った。

そこで、上記第１表に示す化学成分組成を有る、６種類
のアルカリ含有飛灰に対し、水をその添加量を変えて添
加、混合し、その液相のｐｌｌについて調べた。その結
果、第１図に示すように、飛灰の含水率が減少る、に伴
って液相のｐｎは低下し、水分の添加量を調節る、こと
によってキレート化反応に適る、条件をつくり得ること
がわかった。

この水分量の調節のみによるｐｌ＋条件の設定方法は、
アルカリ含有飛灰の種類、組成等によって、水分量に多
少の相違は生ずるものの、必要とる、水分量が非常に少
くてすむ点において、操作上からも極めて有利である。

本発明者等は、この現象について更に検討を進め、アル
カリ含有飛灰中の主要な可溶性塩の成分であるＣａＣｆ
　ｚ　・２ＨｚＯ，ＮａＣＲ、ＫＣｌおよびＣａ　（Ｏ
Ｈ）　２等について試薬を用いた検討を行ない、ｐｕの
低下る、現象が、主に上記４成分の塩の相互作用による
ことを確認した。なお、温度の影響については、８０°
Ｃ程度までは影響が少ないことも確認した。

水分量を調節しキレート化剤を添加、混合る、ことによ
り、重金属類の不溶化を達成る、のに通ずるｐＨ（ｉは
、１２以下であることがわかった。

上記から、次の知見を得た。即ち、アルカリ含有飛灰に
、キレート形成基を有る、化合物即ちキレート化剤およ
び水を添加しそして混合し、その水分量を調整して、飛
灰中の重金属類とキレート化剤との反応に適したｐＨ値
にすれば、その反応により生成したキレート化合物によ
って、飛灰中の重金属類を不溶化し、前記重金属類の溶
出を防止る、ことができる。更に、上述のキレート化剤
に加えて、高分子化合物を添加すれば、高分子化合物の
ネットワークによって、キレート化合物の粒子を凝集し
、粗大化させることができる。

この発明は、上述の知見に基いてなされたものであって
、有害なガスおよび重金属類を含むダストを含有る、焼
却炉からの排ガスにアルカリ剤を添加る、ことによって
、前記排ガス中の有害ガスと反応させ、その反応物およ
びダストを飛灰として捕集し、このようにして捕集され
た前記重金属類を含有る、アルカリ含有飛灰に、キレー
ト化剤を粉体状、溶液状またはスラリー状で添加しそし
て水分の存在下において混合し、得られた混合物中の液
相のｐＨが１２以下となるように前記水分の含有量を調
整し、前記重金属類と前記キレート化剤との反応により
生成したキレート化合物によって、前記アルカリ含有飛
灰中の重金属類を、水に不溶化したことに特徴を有る、
ものである。

この発明において使用る、キレート化剤は、１種以上の
キレ−１形成基を有し、重金属と反応して水に不溶性の
キレート化合物を形成る、水溶性の低分子化合物または
高分子化合物であるか、あるいは、水に不溶性の低分子
化合物または高分子化合物であることが必要である。

前者のキレート化剤としては、例えば、ジチオカルバミ
ン酸基、チオール基、ザンセート基およびチオウレイ］
・基等を有る、化合物が使用され、そして、後者のキレ
−１〜化剤としては、例えば、アミノ酸基（グリシン基
、イミノジ酢酸基等）、ポリアミノ基、ホスホメチルア
ミノ基等を有る、化合物が使用される。

アルカリ含有飛灰の種類、成分組成等によって、飛灰中
に含有されている重金属類が溶出しない安定化に適る、
ｐＨａ域（環境庁告示第１３号に従った重金属類の溶出
試験におりる許容される溶出量以下となるｐｌ＋領域）
は異なる。そこで、安定化に関し、液相のｐＨとの関係
を、以下に述べる方法によって調べた。

異なる３つのごみ焼却工場から採取した１０種類のアル
カリ含有飛灰に、強力なキレート化剤である、ジエチル
ジチオカルバミン酸ナトリウムを、含有重金属量に対し
て１倍当量と、水を、その量を変化させて添加し、混合
した後、５日間常温で放置したものについて、飛灰中の
重金属類の溶出試験を行なった。

その結果、特に溶出液中の濃度の紅について、第２図に
示すように安定化時の液相のｐｌ＋を１２以下とし、且
つ、第１図に基いて水分の含有量を約６０ｗｔ、″Ａ以
下にすれば、その溶出液中のｐｂ量は、許容溶出基準値
である３ｍＢ／１．以下にできることがわかった。なお
、第２図に示すようにｐｌ＋が１０を超えると、ｐｂ濃
度が増加しはじめた。

第３図は、処理時の液相のｐＨが１２以下の飛灰に対し
、３０日問屋外に放置したとき（実線で示す）と、処理
時の液相のｐｌ＋が１２．５の飛灰に対し、１５日問屋
外に放置したとき（点線で示す）の放置日数とン容出ン
夜（ｐ１１１２．３〜１３．０）中のｐｂ含イ了廿１と
の関係を示すグラフである。第３図から明らかなように
、溶出液の「〕１１が１２．３〜１３．０であるにもか
かわらず、溶出液中のｐｂは、溶出基準値以下であった
。

しかしながら、ｐ　Ｈ１２、５で処理した場合には、−
旦は安定化されても、放置しておくと重金属類が溶出し
はじめる。この点から本発明によれば長期間安定化させ
得ることがわかる。

なお、キレート化剤として、ジエチルジチオカルバミン
酸すトリウムに替えて、イミノジ酢酸基をもつキレート
樹脂、システィン、チオ尿素、アミルザンセ−１・を使
用した場合にも、混合物中の液相のｐ＋＋を１２以下に
調整すれば、同様の効果が得られた。

前記ｐ＋１が１２を超えれば、１２．１〜１２．２であ
っても溶出液中のＰｌ）含有量は、溶出基準値を超えた
。

このように、ごの発明において、アルカリ含有飛灰とキ
レート化剤との混合物中の液相のｐｉは、１２以下であ
ることが不可欠の条件である。

ごのよ・うなＩＩ　Ｉｔ　ｏ）　、ｉｌ；Ｉ整Ｇ」、第
１図に示すように水分含有量の調整によって行なわれる
が、この範囲内において水分は少ない方が、処理の点か
らも、また取扱いや運搬等の点からも便利である。

上述のように、アルカリ含有飛灰にキレート化剤を添加
して、飛灰中に含有されている重金属類が溶出しないよ
うに安定化る、に際し、複数の重金属の各々に適合る、
複数のキレート化剤を使用すれば、重金属類の安定化が
促進され、または、キレート化剤の添加量を低減る、こ
とができる。

即ち、キレート化剤として、ジエチルジチオカルバミン
酸ナトリウムおよびホスホメチルアミノ基を有る、キレ
ート樹脂の２種類をそれぞれ０．５当量づつ使用した場
合と、ジエチルジチオカルバミン酸すトリウム１種類の
みを１当量使用した場合と、未処理の場合の溶出液中の
重金属類の含有量を調へたところ、第２表の通りであっ
た。

第２表から明らかなように、上記２種類のキレート化剤
を使用した場合には、１種類のキレート化剤を使用した
場合に比べて、特にＺｎの溶出量が格段に低ドした。

上述のように、２種類のキレート化剤を使用した場合に
優れた効果が得られる理由は、重金属に対る、キレート
形成基の選択性の相違によるものである。即ち、一般に
廃液の処理の場合には、錯化剤等を含有しているような
特殊の場合を除いて、重金属の含有量が比較的少なく、
処理対象重金属間の濃度差が、Ｈｇを除いて比較的少な
い。これに対し、アルカリ含有飛灰の場合には、重金属
類の含有量が多く、処理対象重金属間の濃度差も大であ
る。

従って、飛灰中に含有る、重金属の種類およびその含有
量に合わせて、２種類以上のキレート化剤を選ぶと、よ
り優れた効果が発揮される。

キレート化剤の添加量は、−船釣には、飛灰中の重金属
含有量に対し当量以下で且つ溶出基準値以下であればよ
い。なお、要求される安定化の程度によっては、上記よ
りも増量る、ことによって、より一層の安定化を図るこ
とが可能である。第４図は、キレート化剤の添加量と溶
出液中のｐｂ量との関係を示すグラフである。第４図か
ら明らかなように、キレート他剤の添加量を増量る、に
伴って、溶出液中のｐｂ量は減少る、。但し、後述る、
キレート形成基を多く有る、高分子キレート他剤の場合
には、第５図に示すように、これを大量に添加る、と、
かえって、重金属類が再溶出る、場合が生ずる。

キレート化剤と高分子化合物の１種または２種以上、あ
るいは、高分子のキレート化剤を使用すれば、飛灰中に
含有されている重金属類の安定化の促進、および、キレ
ート他剤添加量の低減化を図ることができる。

即ち、飛灰に対る、キレート化剤の添加により、安定し
たキレート化合物が生成しても、微粒のキレート化合物
の粒子は、が紙を通過して、見かけ上溶出る、可能性が
ある。しかしながら、キレート化剤と共に高分子化合物
を添加し、または、高分子のキレート化剤を使用る、と
、上述の微粒のキレート化合物の粒子は高分子のネット
ワークにより封し込められ、従って、そのン容出が確実
に防止される。

高分子化合物としては、添加後に飛灰中の成分との相互
作用により不溶化または難溶化し、キレート化合物を捕
集る、作用を有る、水溶性高分子化合物またはラテック
ス状態で水に分散された高分子化合物であって、例えば
、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸系、ポリアク
リルアミド系、キトザン系、ポリアミン系およびセルロ
ース系等の水溶性高分子化合物、または、ポリアクリル
酸系、ポリアクリルアミド系、ポリアミン系、スチレン
ブダシエン系等のポリマーテックスが使用される。更に
、上記に加えて、例えば、ポリビニルアルコールにグリ
オキザールなどの架橋剤を併用すれば、より強固なネッ
トワークを形成させることができる。

高分子のキレート化剤を使用すれば、キレート化作用と
、高分子による封し込め作用とを兼ねさせることができ
る。高分子のキレート化剤としては、例えば、ジチオカ
ルバミン酸基をポリエチレン等に結合させたものが使用
される。

上述のような高分子化合物をキレート化剤と共に、また
は、高分子キレート化剤を、アルカリ含有飛灰中に添加
る、と、アルカリ含有飛灰の表面が凝集る、ため、投棄
後に飛灰が流出したり、風によって飛散る、ことが防止
される効果も生ずる。

本発明によれば、更に次のような効果が得られる。即ち
、アルカリ含有飛灰を処理る、に当り、その容積を減ら
すために塊状に固化る、ことが行なわれているが、この
発明の方法による処理を施した上で固化すれば、投棄後
における重金属の溶出量が溶出基準値を超えることはな
い。

キレート化剤と水またはキレート化剤および高分子化合
物と水とを、飛灰に添加しそして混合る、際の混合時間
は、その添加方法、即ち、キレート化剤またはキレート
化剤および高分子化合物を、粉体状で飛灰に添加る、か
または溶液状で飛灰に添加る、かによって異なる。溶液
状で飛灰に添加る、場合は、混合装置によっても異なる
が、３〜２０分程度でよい。粉体状で添加る、場合には
、予め飛灰と上記粉状のキレート化剤とを混合した後、
水を添加しそして混合し、全体の混合時間を５〜５０分
程度とすればよいが、同時に添加る、場合には混合時間
がやや長くなる。高分子化合物については、溶液状で添
加る、方が良い結果が得られる。

混合時には、水和熱などのために８０°Ｃ程度まで温度
が上昇る、場合があるが、安定化には特に問題とはなら
ない。

次に、この発明を実施例により説明る、。

〔実施例］第３表に示す化学成分組成を有る、アルカリ含有飛灰１
　ｋｇに、ジチオカルバミン酸基をポリエチレンにイ」
加してなる高分子キレート化剤の溶液０．８当量分と、
水２５０　ｍｌとを添加し、ホバートミキサーによって
５分間混合し、液相のｐＨが常温で１０．２の混合物を
得た。

この混合物を屋外に放置し、環境庁告示第１３号による
試験方法に従って、１日後、１０日後、２０日後および
３０日後における重金属類の溶出量を調べた。

比較のために、上記と同じアルカリ含有飛灰１ｋｇに水
のみを２５０ｍ１添加し混合した混合物に対し、上記と
同じ方法により重金属類の溶出量を調べた。

第４表にその試験結果を示す。

第３表　　　　　　〔％〕第４表から明らかなように、この発明の方法によりキレ
ート化処理を施した場合には、Ｚｎ、　Ｃｄ。

ｐｂ等の重金属類の溶出量が、比較例に比べて顕著に減
少した。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明によれば、ごみ焼却炉から
発生し、捕集したアルカリ含有飛灰中の重金属類を、水
に不溶化し、前記重金属類の溶出を、長期にわたり安定
して防止し得る工業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】第１図はアルカリ含有飛灰の含水率とその液相のｐＨと
の関係を示すグラフ、第２図はアルカリ含有飛灰の処理
時の液相のｐＨとその溶出液中のｐｂ量との関係を示す
グラフ、第３図はこの発明の方法により処理したアルカ
リ含有飛灰の放置日数と溶出液中のｐｂ量との関係を比
較例と共に示すグラフ、第４図はキレート化剤の添加量
と溶出液中のｐｂ量との関係を示すグラフ、第５図は高
分子キレート他剤の添加量と溶出液中のｐｂ量との関係
を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１、有害なガスおよび重金属類を含むダストを含有する
焼却炉からの排ガスにアルカリ剤を添加することによっ
て、前記排ガス中の有害ガスと反応させ、その反応物お
よびダストを飛灰として捕集し、このようにして捕集さ
れた前記重金属類を含有するアルカリ含有飛灰に、キレ
ート化剤を添加しそして水分の存在下において混合し、
得られた混合物中の液相のｐＨが１２以下となるように
前記水分の含有量を調整し、前記重金属類と前記キレー
ト化剤との反応により生成したキレート化合物によって
、前記アルカリ含有飛灰中の重金属類を、水に対し不溶
化したことを特徴とする、アルカリ含有飛灰の処理方法
。２、前記キレート化剤が、１種類以上のキレート形成基
を有し、前記重金属類と反応して水に不溶性のキレート
化合物を形成する、水溶性の低分子化合物または高分子
化合物からなる、請求項１に記載のアルカリ含有飛灰の
処理方法。３、前記キレート化剤が、水に不溶性の低分子化合物ま
たは高分子化合物からなる、請求項１に記載のアルカリ
含有飛灰の処理方法。４、前記アルカリ含有飛灰中に含有されている複数の重
金属に適合する複数の前記キレート化剤を使用する、請
求項１から３の何れか１つに記載のアルカリ含有飛灰の
処理方法。５、前記アルカリ含有飛灰に、前記キレート
化剤と共に高分子化合物を添加する、請求項１から４の
何れか１つに記載のアルカリ含有飛灰の処理方法。６、前記高分子化合物が、前記キレート化合物を捕集す
る作用のある水溶性高分子化合物からなる、請求項５に
記載のアルカリ含有飛灰の処理方法。７、前記高分子化合物が、前記キレート化合物を捕集す
る作用のある、ラテックス状態で水に分散された高分子
化合物からなる、請求項５に記載のアルカリ含有飛灰の
処理方法。８、前記アルカリ含有飛灰に、前記キレート
化剤および前記高分子化合物と共に架橋剤を添加する、
請求項５から７の何れか１つに記載のアルカリ含有飛灰
の処理方法。