JPH08155416A

JPH08155416A - 廃棄物の処理方法

Info

Publication number: JPH08155416A
Application number: JP6301076A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Kuromatsu; 秀寿黒松; Takuji Nomura; 卓司野村; Toru Yoshida; 融吉田; Masakazu Kamikita; 正和上北
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1994-12-05
Filing date: 1994-12-05
Publication date: 1996-06-18

Abstract

(57)【要約】【目的】廃棄物中の有害金属を安定化する処理方法を
提供する。【構成】廃棄物に、水ガラスのゲル化剤をあらかじめ
混合しておき、これに水ガラス水溶液を主たる構成成分
としてなる処理剤を混合、混練し、養生することを特徴
とする有害金属の安定化処理方法である。【効果】廃棄物中の有害金属等などを安定化すること
に有効である。特に、Ｃａ化合物を含有する廃棄物焼却
飛灰中のＰｂの安定化に有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、廃棄物中の有害金属等
を安定化するに有効な廃棄物の処理方法に関するもので
あり、特に、Ｃａ水酸化物、Ｃａ酸化物、Ｃａ塩化物等
のＣａ化合物を含み、鉛（Ｐｂ）の溶出抑制が困難な廃
棄物焼却飛灰中のＰｂ等の有害金属を安定化処理するの
に有効な廃棄物の処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、有害重金属等を含む産業廃棄物を
処理する際には、セメントが処理剤として用いられ、セ
メントと廃棄物を混合し、水を加えて混練した後、養生
固化し、有害金属等の溶出を防ぎ安定化する方法が用い
られいる。しかしながら、このように単にセメントで固
化する従来の産業廃棄物の処理方法には種々の問題があ
り、用途を限定しなければ２次公害が発生する恐れがあ
る。特にゴミ焼却の際、電気集塵器やバグフィルターで
捕捉された飛灰には、Ｐｂ等の有害金属が高濃度に含ま
れているにも関わらず、従来技術であるセメント処理で
は充分に溶出を防止できないため、現在では有害金属等
の安定化が不充分なまま埋立処理されており、処理後の
２次公害の問題が噴出している。

【０００３】特に、廃棄物焼却飛灰中のＰｂはアルカリ
雰囲気下で溶出しやすいことが一般的に知られている
が、都市ゴミの焼却炉等では稼働中に発生する塩酸ガス
量を抑制する目的で消石灰を吹き込んでいるため、この
ような運転条件下で生成する電気集塵器捕集飛灰やバグ
フィルター捕集飛灰は特にＰｂ溶出量が多く、従来技術
のセメントでは充分に溶出を防止できない。

【０００４】このように、今日では、単にセメントによ
って固化するだけでは有害金属等を含有する産業廃棄物
を有害金属等が溶出してこない状態に安定化することが
困難なことが国内外で明らかとなってきている。そこ
で、有害金属等が陸上埋立処分時あるいは海洋投棄処分
時においても確実に封入され、有害金属等が再溶出せず
２次公害が発生しない廃棄物の処理方法が望まれてい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
廃棄物処理の現状に鑑み、廃棄物中の種々の有害金属を
確実に固化封入し、有害金属等が再溶出しないように安
定化することが可能な廃棄物の処理方法を提供すること
を目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の従
来技術における問題点を解決すべく鋭意検討した結果、
この目的を達成しうる新たな廃棄物の処理方法を得るに
至った。即ち、本発明に係る廃棄物の処理方法は、廃棄
物、特に、Ｃａ水酸化物、Ｃａ酸化物、Ｃａ塩化物等の
Ｃａ化合物を含有する廃棄物焼却飛灰に、ゲル化剤を予
め混合し、この混合物に、水ガラス水溶液を主たる構成
成分としてなる処理剤を混合、混練し、この連結物を養
生することを内容とするものである。

【０００７】前記のように、廃棄物焼却飛灰中のＰｂは
アルカリ雰囲気下で溶出しやすく、消石灰を吹き込み稼
働中に発生する塩酸ガス量を抑制してなる都市ゴミ焼却
炉の電気集塵器捕集飛灰やバグフィルター捕集飛灰は特
にＰｂ溶出量が多く、従来技術のセメトでは充分に溶出
を防止できなかったが、本発明のようにゲル化剤を予め
廃棄物に混合し、これに水ガラス水溶液を主たる構成成
分としてなる処理剤を混合、混練し、養生することで、
有害金属、特にＰｂに対して高い溶出防止効果を示す。
この作用機構は明らかではないが、次のように推定しう
る。即ち、水ガラス水溶液の有害金属安定化性能は、水
ガラス水溶液がゲル化反応した際に生じる反応生成物中
に有害金属が封入されることにより発現すると推定され
る。このような作用で、水ガラス水溶液により有害金属
が安定化されるには、水ガラス水溶液のゲル化反応が、
有害金属の溶出よりも速く進む必要がある。そして、水
ガラス水溶液のゲル化反応が起こるためには、水ガラス
水溶液のゲル化剤となりうる多価金属イオン、酸、アル
コール等が必要となる。ここで、廃棄物中からの多価金
属イオンの溶出を期待することもできるが、その溶出量
及び溶出速度は、廃棄物の性状によりまちまちであるた
め、水ガラス水溶液の有害金属安定化性能が、安定的に
発現されない恐れがある。しかしながら、本発明に係る
廃棄物の処理方法では、廃棄物に予めゲル化剤を混合す
ることで、常に一定量のゲル化剤が供給でき、水ガラス
水溶液の有害金属安定化性能を安定的に発現せしめるこ
とが可能となる。

【０００８】この際、ゲル化剤が液体であると、水ガラ
ス水溶液が有害金属を封入する前に、液に触れた有害金
属が、溶出してしまう恐れがあるため、ゲル化剤は固形
であるのが好ましい。又、このゲル化剤は、水ガラス水
溶液と触れた際に、速やかに溶解してゲル化反応を促進
させるために、水溶性であることが好ましい。

【０００９】上記のように、本発明で用いられる水ガラ
スのゲル化剤は、廃棄物との混合時には、固形であり、
水、又は水ガラス水溶液と触れた際に、速やかに溶解す
るものが好ましい。そのような性状を有する物質として
は、多価金属を含有する物質がある。この多価金属を含
有する物質としては、マグネシウム、カルシウム、スト
ロンチウム、バリウム、アルミニウム、鉄、又は亜鉛等
の多価金属の、塩化物、水酸化物、硝酸塩、硫酸塩、又
はリン酸塩等の多種多様なものが例示できるが、工業的
入手のしやすさ、価格、有害金属安定化性能等を考慮す
ると、硫酸アルミニウム又はその水和物、ミョウバン
（ナトリウムミョウバン、カリウムミョウバン、アンモ
ニウムミョウバン）、アルミン酸ナトリウム、アルミン
酸カリウムの何れかを使用するのが好ましい。更に、必
要に応じて異なる種類のものを２つ以上併用することも
本発明の範疇である。又、ゲル化剤として、多価金属を
含有する物質の代わりに、シュウ酸を用いることも可能
であり、又、必要に応じて、多価金属を含有する物質と
シュウ酸とを併用することも本発明の範疇である。

【００１０】本発明の廃棄物処理方法における、ゲル化
剤の添加量は、添加する水ガラス水溶液の量との兼ね合
いもあり、一概には言えないが、廃棄物１００重量部に
対して概ね２０重量部以下が好ましい。この範囲を超え
て、ゲル化剤の添加が行なわれた場合、水ガラス水溶液
で処理した後の処理物の体積が必要以上に大きくなり、
運搬、埋立地の確保といった面で不都合が生じる恐れが
ある。又、場合によっては、水ガラス水溶液にゲル化剤
として消費されなかったものが、水ガラス水溶液の有害
金属安定化性能を低下させる懸念もあり、好ましくな
い。

【００１１】本発明に使用される水ガラス水溶液は汎用
の水ガラス水溶液でよい。水ガラス水溶液は、Ｍ₂Ｏ・
ｎＳｉＯ₂（但し、Ｍは水ガラス水溶液中のカチオン）
で表され、ｎ（ＳｉＯ₂／Ｍ₂Ｏ組成比）はおおよそ市
販品においてｎ＝０．５〜４．２の範囲である。一般
に、水ガラス水溶液は、ｎの値が小さいと水溶液での安
定性が劣り、冬場の気温が下がる時期には保管状態によ
って水ガラス水溶液中の固形分が析出する恐れがあるこ
と、又、アルカリ成分としてはＮａ、Ｋ、アンモニア等
が例示できるが、工業的入手の容易さ、価格の点からＮ
ａ、即ち珪酸ソーダであることが好ましく、更にＪＩＳ
規格の水ガラス水溶液３号であることがより望ましいこ
とを付記しておく。尚、本発明で使用する水ガラス水溶
液は、鉄分等の不可避的不純物を含有していても問題は
ない。

【００１２】又、水ガラス水溶液の添加量は、予め廃棄
物に混合されるゲル化剤の添加量によって、そのＰｂ安
定化性能が異なるため、一概には言えないが、廃棄物中
のＰｂ含有量、Ｃａ化合物含有量、無処理の場合の廃棄
物からの有害金属の溶出量、更には目標とする溶出許容
量、例えば法規制値等によって異なるが、実用的にはコ
スト的な面から最も少ない水ガラス水溶液の添加で目標
溶出量以下にすることが、添加量を決定する要因とな
る。そして、実際には、ほとんど全ての廃棄物の場合、
廃棄物１００重量部に対し、水ガラス水溶液の固形分
（Ｍ₂Ｏ量とＳｉＯ ₂量の和）が、おおよそ３０重量部
以下の添加で、Ｐｂ溶出量を法規制値である３ｐｐｍ以
下に抑制することが可能である。水ガラス水溶液の固形
分がこの範囲を超えて添加された場合、処理物の再利用
等大きな強度が求められる場合を除いては、必要以上の
添加量となり、処理後の固化物の体積が増大し、処理物
の埋め立て地が確保できない等の問題が生じたり、コス
トアップになる場合が多いので好ましくない。この理由
から、水ガラス水溶液の添加量は、廃棄物１００重量部
に対し、水ガラス水溶液の固形分が２０重量部以下とな
る量とすることがより好ましい。

【００１３】本発明の廃棄物処理方法において、処理剤
と廃棄物とを混合、混練した後、養生することは、処理
剤の効果を充分発現せしめるために有効な手段であっ
て、本発明の範疇である。これは、本発明においては、
処理剤としての水ガラス水溶液と廃棄物成分とが接触す
ることによって、瞬時に反応が開始し、有害金属安定化
効果を発現するものの、その後にも徐々に反応が進行す
ることを示唆している。一般的には養生時間は長い程良
く、又、加温することで更に養生効果を発現せしめるこ
とも可能である。

【００１４】本発明では、水ガラス水溶液を含む処理剤
を廃棄物と混合、混練する場合、処理剤と廃棄物とが充
分に接触することが効果発現のためには重要である。そ
のため、処理剤を予め水で希釈すること、又は、処理剤
と廃棄物とを混合、混練した後、水を添加し、更に混練
することも本発明の範疇である。廃棄物によって含水
率、処理剤との濡れ性等が異なるため、一概には言えな
いが、焼却飛灰のような比較的乾燥した廃棄物の場合に
は、処理剤中の水分と添加する水分の総和が、廃棄物１
００重量部に対し、２５重量部以上であることが好まし
い。但し、水分が多すぎると、混練後の廃棄物のハンド
リング性が悪い、処理剤が所定の効果を示さない等の問
題が発生する恐れもあるので、注意を要する。

【００１５】

【作用】本発明に係る廃棄物の処理方法が、Ｐｂ等の有
害金属を安定化する機構は必ずしも明らかではないが、
廃棄物に予め混合したゲル化剤と水ガラス水溶液の反応
で生じる反応生成物によるＰｂ化合物の封入、固化と理
解することができる。従って、本発明の廃棄物処理方法
を用いることにより、廃棄物中の有害金属、特にＣａ水
酸化物、Ｃａ酸化物、Ｃａ塩化物等のＣａ化合物を含有
する廃棄物焼却飛灰中のＰｂの安定化処理を行なうこと
ができる。

【００１６】

【発明の効果】本発明に係る廃棄物の処理方法を用い
て、有害金属を含有する産業廃棄物を処理することによ
り、有害金属、特に、廃棄物焼却飛灰中のＰｂが安定化
され、溶出量が減少する。又、本発明で廃棄物を処理し
た結果得られる、廃棄物と、予めこの廃棄物に混合した
ゲル化剤と、水ガラス水溶液を主たる構成成分としてな
る処理剤とからなる処理後の固化物は、有害金属の溶出
量が極めて少ない材料として、路盤材、セメントの骨材
等に再利用することができ貴重な資源となり得る。

【００１７】

【実施例】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。

【００１８】（比較例１）都市ゴミ焼却施設で生成した
バグフィルター捕集飛灰Ａの成分分析結果を表１に示
す。このＣａ水酸化物、Ｃａ酸化物、Ｃａ塩化物等のＣ
ａ化合物を含有する飛灰Ａについて、無処理のまま、環
境庁告示第１３号（日本）の溶出試験（以下、単に溶出
試験という。）を行った。

【００１９】

【表１】

【００２０】（比較例２）珪酸ソーダ溶液（日本化学工
業株式会社製珪酸ソーダ溶液、品名：Ｊ珪酸ソーダ３
号、固形分３８．５％、ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏ組成比＝
３．１５）１３．０ｇ（固形分：５．０ｇ）に水２６．
０ｇを添加して水ガラス水溶液を調製した。この水ガラ
ス水溶液を処理剤として上記飛灰Ａ５０ｇに添加、混練
したもの（灰１００重量部に対し水ガラス水溶液の固形
分５重量部）を２０℃で２４時間養生固化し、固化後粉
砕したものを目開き５ｍｍのふるいで分級し、ふるいを
通過したものについて３０ｇを分取して溶出試験を行っ
た。

【００２１】（比較例３）上記飛灰Ａ５０ｇに、硫酸ア
ルミニウム１８水和物１５ｇ（廃棄物１００重量部に対
し３０重量部）を混合したものに、上記珪酸ソーダ溶液
１３．０ｇ（固形分５．０ｇ）を水２６．０ｇに溶かし
た水溶液を添加、混練したものを、比較例２と同様にし
て養生固化し、溶出試験を行なった。

【００２２】（比較例４）上記珪酸ソーダ溶液１３．０
ｇ（固形分５．０ｇ）を水２６．０ｇに溶かした水溶液
に硫酸アルミニウム１８水和物１０ｇ（廃棄物１００重
量部に対し２０重量部）を添加したものを処理剤とし
て、上記飛灰Ａを処理しようとしたところ、処理剤がゲ
ル化し、飛灰に添加、混練することが不可能であった。

【００２３】（実施例１）上記飛灰Ａ５０ｇに、水酸化
マグネシウム２．５ｇ（廃棄物１００重量部に対し５重
量部）を混合したものに、上記珪酸ソーダ溶液１３．０
ｇ（固形分５．０ｇ）を水２６．０ｇに溶かした水溶液
を添加、混合したものを、比較例２と同様に養生固化
し、溶出試験を行なった。

【００２４】（実施例２）水酸化マグネシウムの代わり
に、塩化カルシウム２．５ｇを混合した以外は、実施例
１と全く同様にして溶出試験を行った。

【００２５】（実施例３）水酸化マグネシウムの代わり
に、硝酸ストロンチウム２．５ｇを混合した以外は、実
施例１と全く同様にして溶出試験を行った。

【００２６】（実施例４）水酸化マグネシウムの代わり
に、硫酸亜鉛２．５ｇを混合した以外は、実施例１と全
く同様にして、溶出試験を行った。

【００２７】（実施例５）水酸化マグネシウムの代わり
に、リン酸鉄（III)２．５ｇを混合した以外は、実施例
１と全く同様にして、溶出試験を行った。

【００２８】（実施例６）水酸化マグネシウムの代わり
に、塩化バリウム２．５ｇを混合した以外は、実施例１
と全く同様にして、溶出試験を行った。

【００２９】（実施例７）水酸化マグネシウムの代わり
に、硫酸アルミニウム１８水和物１０．０ｇ（廃棄物１
００重量部に対して２０重量部）を混合した以外は、実
施例１と全く同様にして溶出試験を行った。

【００３０】（実施例８）水酸化マグネシウムの代わり
に、ナトリウムミョウバン２．５ｇを混合した以外は、
実施例１と全く同様にして、溶出試験を行った。

【００３１】（実施例９）水酸化マグネシウムの代わり
に、カリウムミョウバン２．５ｇを混合した以外は、実
施例１と全く同様にして、溶出試験を行った。

【００３２】（実施例１０）水酸化マグネシウムの代わ
りに、アンモニウムミョウバン２．５ｇを混合した以外
は、実施例１と全く同様にして、溶出試験を行った。

【００３３】（実施例１１）水酸化マグネシウムの代わ
りに、アルミン酸ナトリウム２．５ｇを混合した以外
は、実施例１と全く同様にして、溶出試験を行った。

【００３４】（実施例１２）水酸化マグネシウムの代わ
りに、アルミン酸カリウム２．５ｇを混合した以外は、
実施例１と全く同様にして、溶出試験を行った。

【００３５】（実施例１３）水酸化マグネシウムの代わ
りに、シュウ酸２．５ｇを混合した以外は、実施例１と
全く同様にして、溶出試験を行った。

【００３６】以上の、比較例１〜３、及び実施例１〜１
３の溶出試験結果を表２にまとめす示す。

【００３７】

【表２】

【００３８】比較例１、２の比較から、水ガラス水溶液
を添加して処理することで、無処理の場合に比べてＰｂ
溶出量が低減し、水ガラス水溶液が有害金属（Ｐｂ）安
定化性能を有することが立証された。但し、このように
単に水ガラス水溶液を添加するだけではＰｂ安定化性能
は未だ不充分である。

【００３９】実施例１〜１３と比較例２の比較から、廃
棄物に予め水ガラスのゲル化剤となる物質を混合し、こ
れに水ガラス水溶液を主たる構成成分とする処理剤を混
合、混練する本発明の処理方法は、優れたＰｂ溶出防止
性能を示し、本発明の廃棄物処理方法の効果が明らかと
なった。又、比較例４と実施例７との比較から、水ガラ
スのゲル化剤となりうる物質は、処理剤に添加するより
も、予め廃棄物に混合しておくことが有効であることが
明らかとなった。

【００４０】更に、実施例１〜６と実施例７〜１２の比
較から、水ガラスのゲル化剤である、多価金属を含有す
る物質として、硫酸アルミニウム又はその水和物、ミョ
ウバン、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウムを
選択した場合、他のものと比較して優れたＰｂ安定化性
能を示すことが効果が明らかとなった。

【００４１】又、実施例７と比較例３の比較から、ゲル
化剤の添加量は、廃棄物１００重量部に対し２０重量部
以下であることが好ましいことも明らかとなった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０１Ｍ (72)発明者上北正和神戸市兵庫区吉田町１丁目２番80号鐘淵化学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水ガラスのゲル化剤となりうる物質で、
５０℃以下で固形で、かつ水溶性である物質を、廃棄物
に予め混合し、次いでこの混合物に、水ガラス水溶液を
主たる構成成分としてなる処理剤を混合、混練し、この
混練物を養生することを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項２】廃棄物が、Ｃａ水酸化物、Ｃａ酸化物、
Ｃａ塩化物等のＣａ化合物を含有する廃棄物である請求
項１記載の廃棄物の処理方法。
【請求項３】Ｃａ水酸化物、Ｃａ酸化物、Ｃａ塩化物
等のＣａ化合物を含有する廃棄物が、廃棄物焼却飛灰で
ある請求項２記載の廃棄物の処理方法。
【請求項４】ゲル化剤となりうる物質が、多価金属を
含有する物質である請求項１記載の廃棄物の処理方法。
【請求項５】多価金属を含有する物質が、硫酸アルミ
ニウム（Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃）又はその水和物、ミョウ
バン（Ｍ^IＡｌ（ＳＯ₄）₂・１２Ｈ₂Ｏ：但し、Ｍ^I
はＮａ、Ｋ、又はＮＨ₄のいずれか）、アルミン酸ナト
リウム（ＮａＡｌＯ₂）、アルミン酸カリウム（ＫＡｌ
Ｏ₂）のうちから選択される少なくとも１種である請求
項４記載の廃棄物の処理方法。
【請求項６】ゲル化剤が、シュウ酸（（ＣＯＯ
Ｈ）₂）である請求項１記載の廃棄物の処理方法。
【請求項７】水ガラスのゲル化剤となりうる物質の添
加量が、廃棄物１００重量部に対して２０重量部以下で
ある請求項１から請求項６のいずれかに記載の廃棄物の
処理方法。
【請求項８】水ガラス水溶液の添加量が、廃棄物１０
０重量部に対して水ガラス水溶液の固形分が３０重量部
以下となる量である請求項１から請求項６記載の廃棄物
の処理方法。