JPH06328063A

JPH06328063A - 廃棄物安定化処理剤及び廃棄物安定化処理方法

Info

Publication number: JPH06328063A
Application number: JP5142917A
Authority: JP
Inventors: Taiichirou Sasae; 笹江鯛一郎; Tomio Nishida; 西田富男
Original assignee: PORIYUUSHIYON SCI KENKYUSHO KK
Current assignee: PORIYUUSHIYON SCI KENKYUSHO KK
Priority date: 1993-05-21
Filing date: 1993-05-21
Publication date: 1994-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】種々の有害金属を含有した産業廃棄物を確実
に固化封入し、再溶出しないように安定化処理可能な廃
棄物安定化処理剤、及び廃棄物安定化処理方法を提供す
る。【構成】セメントとリン酸水素塩化合物、例えばリン
酸二水素ナトリウム、リン酸一水素ナトリウム、リン酸
二水素アンモニウム、リン酸一水素アンモニウム、リン
酸二水素カリウム、リン酸一水素カリウム等とを含有す
る。又、更にフライアッシュ、セッコウ、ベントナイト
及びアロフェンの少なくとも１種を含有する処理剤は、
より優れた安定化処理効果を示す。尚、上記処理剤を、
カドミウム、鉛、亜鉛、銅などの有害重金属を含有する
廃棄物に混合し、水を添加した後に混練して養生固化さ
せると、上記金属が再溶出することなく、確実に固化封
入できる。【効果】広範囲にわたる産業廃棄物の安定化処理に非
常に有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有害な重金属を無害化
処理するのに有効な廃棄物安定化処理剤、及び廃棄物安
定化処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、有害な重金属を含有する産業
廃棄物を処理する際には、水硬性セメントを産業廃棄物
１トン（重量部）に対して１５０ｋｇ（重量部）以上の
割合で混合し、更に水を加えて混練した後、養生固化
し、有害金属を封じ込めて処理する方法が用いられてい
る。その他、硫黄系キレート剤を産業廃棄物１トン（重
量部）に対して１０〜５０ｋｇ（重量部）以上の割合で
混合し、更に水を加えて混合し、硫黄系キレート化合物
を生成させて安定化処理する方法がある。又、処理が非
常に困難な産業廃棄物や、有害な重金属化合物が極端に
多く含まれている産業廃棄物に対しては、先に硫黄系キ
レート化合物で安定化処理した後に、水硬性セメントを
添加して固化する方法が採られる場合等がある。

【０００３】しかしながら、これらの水硬性セメント固
化処理や、硫黄系キレート安定化処理、あるいはこの２
つの方法の併用法などによる処理は、産業廃棄物を限定
して使用しなければ２次公害の発生や十二分に安定固化
処理できないなど種々の問題がある。

【０００４】例えば、都市ごみ焼却炉において発生する
飛散灰を、電気集塵機やバグフィルターで捕集して無害
化処理する場合、飛灰中には、鉛（Ｐｂ）、カドミウム
（Ｃｄ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）などの有害な重金
属が含まれているのはもちろんであるが、煙道中の飛灰
と共に発生する有害ガス、例えば塩化水素（ＨＣｌ）や
硫黄酸化物（ＳＯＸ）を無害化処理するために、スラリ
ー状あるいは粉末状で水酸化カルシウム（Ｃａ（Ｏ
Ｈ₂））や酸化カルシウム（ＣａＯ）などが噴霧されて
いる。このため、電気集塵機やバグフィルターで捕集さ
れた飛灰中には、有害な重金属と共に有害ガスの塩化水
素とカルシウムが反応してできた塩化カルシウム（Ｃａ
Ｃｌ₂）や、硫黄酸化物と反応した硫酸カルシウム（Ｃ
ａＳＯ₄）などが共存する。更に、余剰に噴霧された水
酸化カルシウムや酸化カルシウムが共存し、捕集飛灰と
しては非常に高いアルカリ性を示す。このような高アル
カリ飛灰を従来法で処理しようとした場合、鉛、亜鉛、
カドミウムなどが高アルカリ雰囲気下で再溶出する性質
を持っている。従って、無害化処理が不十分なまま埋め
立て処理されたり、処理後の２次公害が懸念されてい
る。

【０００５】又、製鉄くずや自動車スクラップなどを電
気炉で溶融し、再生鉄や特殊鋼を生産する際に発生する
ダストを、サイクロン、電気集塵機あるいはバグフィル
ターで捕集したダストの場合においては、鉛や亜鉛が多
量に含まれており、無害化処理するには多硫化カルシウ
ムなど硫化物法が採用されているが、共存物質による水
素イオン濃度（ｐＨ）の変化で影響を受け、十二分に無
害化処理できず、有害金属の鉛や亜鉛が再溶出するとい
う問題点がある。

【０００６】このように、有害金属を含有する産業廃棄
物を無害化処理し、埋め立て処分するには、高アルカリ
飛灰のアルカリ性による有害金属の再溶出や、産業廃棄
物のｐＨの変動により影響され、無害化処理できないこ
となどが深刻な問題となっており、産業廃棄物の処置時
のｐＨあるいは処理後のｐＨなどに関係なく、埋め立て
処分後も確実に安定化処理される廃棄物安定化処理剤が
要求されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
おける問題点を解決し、種々の有害金属を含有した産業
廃棄物を確実に固化封入し、再溶出しないように安定化
処理可能な廃棄物安定化処理剤、及び廃棄物安定化処理
方法を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の廃棄物安定化処
理剤は、セメントとリン酸水素塩化合物を含有すること
を特徴とする。又、本発明の廃棄物安定化処理剤は、更
に、石炭火力発電所から発生するフライアッシュ、同じ
く石炭火力発電所の硫黄酸化物を処理する脱硫工程で発
生するセッコウ（硫酸カルシウム）及び粘土鉱物（ベン
トナイトやアロフェン等）からなる群より選ばれた少な
くとも１種を含有することを特徴とするものでもあり、
この場合には、より優れた安定化処理効果を得ることが
できる。

【０００９】更に、本発明は、カドミウム、鉛、亜鉛及
び銅からなる群より選ばれた少なくとも１種の有害重金
属を含有する廃棄物を安定化処理する方法でもあり、こ
の処理方法は、処理しようとする上記廃棄物を、セメン
ト及びリン酸水素塩化合物と共に一定の割合で混合し、
更に水を添加した後に混練し、養生固化させることを特
徴とする。

【００１０】まず、本発明の廃棄物安定化処理剤につい
て詳細に説明する。本発明の廃棄物安定化処理剤の主成
分はセメントであるが、このセメントは、ポルトランド
セメント系（普通、超早強、中よう熱、耐硫酸塩など）
や、混合セメント系（フライアッシュ、高炉、シリカな
ど）等の各種のものを使用することができる。ただし、
対象となる産業廃棄物によっては、セメントの混合割合
は少なくなり、硫酸カルシウム（セッコウ）を多く含む
こともでき、処理対象の産業廃棄物によっては混合比率
を変えることもできる。

【００１１】特に、本発明の廃棄物安定化処理剤に含有
される硫酸カルシウムは、リン酸水素塩と反応して、リ
ン酸水素カルシウムやリン酸カルシウムとなり、早期強
度に大きく作用し、安定のための養生日数を短期間にし
たり、産業廃棄物を再生利用する時に大きな効果を発揮
する。又、本発明の処理剤中に含有されるリン酸水素塩
としては、リン酸二水素ナトリウム（Ｎａ₂ＨＰ
Ｏ₄）、リン酸一水素ナトリウム（ＮａＨ₂ＰＯ₄）、
リン酸二水素アンモニウム（ＮＨ₄Ｈ₂ＰＯ₄）、リン
酸一水素アンモニウム（（ＮＨ₄）₂ＨＰＯ₄）、リン
酸二水素カリウム（Ｋ₂ＨＰＯ₄）、リン酸一水素カリ
ウム（ＫＨ₂ＰＯ₄）、リン酸二水素アルミニウム（Ａ
ｌ（Ｈ₂ＨＰＯ₄）₃）等が挙げられる。尚、これらの
薬品添加剤の純度、品質、結晶水の規格は特に限定され
るものではなく、不純物などを含んでいるものであって
も使用可能である。

【００１２】更に、本発明の廃棄物安定化処理剤にあっ
ては、上記のセメント、セッコウ、フライアッシュある
いはリン酸水素塩などの薬品添加物の他に、粘土鉱物
（ベントナイトやアロフェン等）を補助的に加え、セメ
ント、セッコウ、フライアッシュなどの固化作用を助長
させることが好ましい。粘土鉱物は、ベントナイトやア
ロフェンなど細孔が小さく、比表面積の大きいもので、
物理吸着の能力に優れたものであれば十二分に使用でき
る。従って、コスト的な問題が解決されれば種々のゼオ
ライトも使用可能であるが、物理吸着作用には優れてい
ても固化作用を助長することが難しいゼオライトが多
い。

【００１３】次に、本発明の廃棄物安定化処理剤におけ
る各成分の混合比率について説明する。本発明における
各成分の混合比率は、対象となる産業廃棄物により適宜
調整されるが、セメントが５〜５０重量部％、フライア
ッシュが０〜５０重量部％、セッコウが０〜５０重量部
％、粘土鉱物が０〜５０重量部％で、リン酸水素塩は５
〜９５重量部％の範囲内で混合して用いる。セメントの
混合比率は高ければ高いほど亜鉛などの安定化作用には
効果が認められるが、鉛などの安定化作用には逆効果と
なり、安定化処理できない場合があるので最高でも５０
重量部％の混合比率にする必要があり、より好ましくは
２０〜４０重量部％の混合比率である。

【００１４】一方、フライアッシュもセメントと同様の
作用をするので、セメントと同様に２０〜４０重量部％
の混合比率が好ましい。又、セッコウは０〜５０重量部
％の範囲内で使用できるが、早期強度の確保や対象とな
る産業廃棄物の種類によって限定するのは難しいが、よ
り好ましくは２０〜４０重量部％の混合比率が適切であ
る。更に、粘土鉱物の例としては、ベントナイトを挙げ
て説明する。ベントナイトは、生成した化合物などの吸
着作用があるので添加するが、好ましくは１０〜２０重
量部％の範囲が適切である。この範囲を越えると、添加
水量が多くなったり、安定処理後の固化物が固化しない
などの弊害が生じることもある。尚、アロフェンも同様
の作用が認められるので、ベントナイトと同様に添加す
ることができる。

【００１５】本発明の廃棄物安定化処理剤におけるリン
酸水素塩の混合比率は、有害金属の含有量の多少で５〜
９５重量部％の範囲内で変化させることがあるが、２５
〜５０重量部％の範囲がより好ましい。本発明の廃棄物
安定化処理剤は、セメント、フライアッシュ、ベントナ
イト、セッコウ及びリン酸水素塩を、一般的には上記の
混合比率の範囲内で混合してなるものであるが、各々の
添加材料を別個に保存し、処理時に廃棄物に直接各化合
物を添加し、混練することもできる。又、各化合物単独
での保存、及び混合後の処理剤の保存については、水分
の混入を避けて密封状況で行い、処理性能の安定性を確
保するのが良い。

【００１６】尚、本発明の廃棄物安定化処理方法におい
ては、上述の廃棄物安定化処理剤が使用され、この処理
剤を、カドミウム、鉛、亜鉛及び銅からなる群より選ば
れた少なくとも１種の有害重金属を含有する廃棄物に混
合し、更に水を添加した後に混練し、養生固化させれば
良く、上記有害重金属が再溶出することなく、確実に封
入、固化することができる。

【００１７】

【作用】本発明の廃棄物安定化処理剤が有害重金属を再
溶出せずに安定化処理できるのは、主にリン酸水素塩と
有害重金属との直接反応によるところが大きい。即ち、
水酸化物及び硫化物と有害金属との生成物に比べて、リ
ン酸化物と有害金属との生成物は水に対する溶解度が非
常に小さく、安定性に優れている。又、リン酸塩化合物
では反応しない水素イオン濃度領域（ｐＨ範囲）でリン
酸水素塩化合物が反応し、リン酸化合物を形成する。そ
の他に加えるセメント、フライアッシュ、ベントナイ
ト、セッコウなどは廃棄物中の有害金属とリン酸水素塩
との生成物であるリン酸化合物を固化封入したり、物理
的吸着作用する補助的な働きを行う。更に、本発明の処
理剤の対象となる産業廃棄物の適用範囲を広げるために
も、補助的に添加するセメント、フライアッシュ、ベン
トナイト、セッコウの作用が重要である。このような作
用により、本発明の処理剤は、産業廃棄物中に含有され
る有害金属を再溶出することなく安定化することができ
る。

【００１８】以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的
に説明するが、本発明は、これに限定されるものではな
い。

【実施例】処理しようとする廃棄物としては、ごみ焼却
炉から発生する飛散灰を用いた。この飛散灰は、有害な
塩化水素や硫黄酸化物などのガスを無害化するために、
煙道中に水酸化カルシウムや酸化カルシウムなどが吹き
込まれ、未反応分の水酸化カルシウムや酸化カルシウム
が、バグフィルターや電気集塵機に捕集され混在してい
る。従って、有害金属を含んだ飛散灰は高アルカリ雰囲
気下にあって、鉛や亜鉛などの溶出が多い。

【００１９】実施例１：ごみ焼却炉バグフィルター捕集灰の処理実験まず、以下に示す各成分を下記の混合比率で調合するこ
とによって、本発明の廃棄物安定化処理剤を得た。（１）普通ポルトランドセメント：４５重量％（２）リン酸水素ナトリウム：２５重量％（３）フライアッシュ（市販、石炭火力発電所）：１０重量％（４）ベントナイト：１０重量％（５）無水セッコウ：１０重量％そして、上記の飛散灰１トンに対して、上記の本発明の
廃棄物安定化処理剤２００ｋｇと水５００ｋｇを添加
し、混練し、常温にて７日間養生し、環境庁告示第１３
号の溶出試験方法を実施した。

【００２０】一方、比較のための従来技術としては、普
通ポルトランドセメント２００ｋｇと水５００ｋｇを添
加して同様に処理した場合と、硫黄系キレート剤を５０
ｋｇ添加し、水５００ｋｇを添加し処理した場合の、２
種類の比較実験を行った。この時の実験結果を表１に示
す。尚、表１において、実験に用いたごみ焼却炉飛散灰
中に含有される有害金属の量、無処理の場合の溶出量及
び、総理府令第５号昭和４８年２月１７日に発令された
金属等を含む産業廃棄物に係わる判定基準値を併記し
た。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１に示される実験結果より、本発明の処
理剤は、カドミウム、鉛、亜鉛、銅の４種類の有害金属
すべてに優れた安定化効果を示し、有害金属を含む産業
廃棄物の処理に適したものであった。又、従来より知ら
れている処理剤、即ち普通ポルトランドセメントや硫黄
系キレート剤と比較しても、非常に優れた安定化性能が
あることが分かった。中でも、従来の処理剤に比べて鉛
の安定化性能で顕著な差があることが確認された。

【００２３】実施例２：産業廃棄物焼却炉飛散灰の処理実験本発明の処理剤の材料混合比率は、実施例１と同じもの
を使用した。従来技術については、実施例１と同様の、
普通ポルトランドを用いた場合と、硫黄系キレート剤を
用いた場合とで行った。前記の飛散灰１トンに対して、
実施例１記載の本発明の処理剤２００ｋｇと、水６５０
ｋｇを添加し、混練して、常温にて７日間養生を行っ
た。一方、従来技術の場合に関しても、普通ポルトラン
ドセメントを飛散灰１トンに対して２００ｋｇと、水５
７５ｋｇを添加し、混練後、７日間養生を行った。又、
硫黄系キレート剤は、飛散灰１トンに対して７０ｋｇ加
え、水を４３５ｋｇ添加し、混合して７日間の養生を行
った。その後、従来の処理剤と、本発明の処理剤との安
定化の比較を、環境庁告示第１３号による溶出試験の溶
出量によって行った。この実験結果を表２に示す。

【００２４】

【表２】

【００２５】表２に示される実験結果より、実施例１と
同様に、本発明の廃棄物安定化処理剤は、鉛の安定化性
能に対して従来の処理剤に比べており、顕著な差が認め
られた。

【００２６】実施例３：ごみ焼却炉飛散灰の処理実験実施例１に記載されるごみ焼却炉飛散灰を用いて、セメ
ントと各種リン酸水素塩化合物を含有する処理剤による
安定化処理実験を実施した。実験は、前述のごみ焼却炉
飛散灰１トンに対して、セメント１００ｋｇと各種リン
酸水素塩化合物１００ｋｇを添加し、水６００ｋｇを加
えて混練し、７日間養生固化した。安定処理効果の比較
は、環境庁告示第１３号の溶出試験により、有害金属の
溶出量（ｍｇ／ｌ）で行った。この実験結果を表３に示
す。

【００２７】

【表３】

【００２８】表３の実験結果に見られる通り、セメント
とリン酸水素塩化合物とが混合してなる本発明の廃棄物
安定化処理剤（実験Ｎｏ．３〜９）については、陸上埋
立処分の基準値を満たしており、特に鉛について顕著な
効果を示すことがわかる。これに対し、リン酸塩化合物
やリン化合物を含む処理剤（実験Ｎｏ．１０〜１２）に
ついては、全て鉛の溶出基準値を満たさないことが示さ
れた。

【００２９】

【発明の効果】本発明の廃棄物安定化処理剤は、有害金
属を含む産業廃棄物を処理するのに適しており、有害金
属を高アルカリ雰囲気下でも再溶出することなく安定的
に封じ込めることができ、広範囲にわたる産業廃棄物の
安定化処理に非常に有効なものである。又、このような
廃棄物安定化処理剤を用いる本発明の処理方法を用いる
ことにより、有害金属を含む産業廃棄物を安定化処理す
ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメントとリン酸水素塩化合物を含有す
ることを特徴とする廃棄物安定化処理剤。
【請求項２】フライアッシュ、セッコウ、ベントナイ
ト及びアロフェンからなる群より選ばれた少なくとも１
種を、更に含有することを特徴とする、請求項１記載の
廃棄物安定化処理剤。
【請求項３】カドミウム、鉛、亜鉛及び銅からなる群
より選ばれた少なくとも１種の有害重金属を含有する廃
棄物に、セメント及びリン酸水素塩化合物を共に混合
し、水を添加した後に混練して養生固化させることを特
徴とする廃棄物安定化処理方法。