JPH09108539A - 排ガス及びばいじんの処理剤並びに処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物焼却時に発生する排ガスから捕集され
る最終廃棄物であるばいじん中の有害金属を確実に封入
して再溶出を防止しうる排ガス及びばいじんの処理剤お
よび処理方法を提供する。 【解決手段】 廃棄物焼却設備に付属する排ガス処理装
置に於いて、主にＨＣｌガスを中和する目的の比表面積
２０ｍ²/ｇ以上の粉体状ケイ酸カルシウム水和物と、セ
メント類、中和剤、無機吸着剤、水ガラス、リン酸塩、
およびＰｂ等の有害金属化合物と反応し難溶性あるいは
不溶性の化合物を生成する化合物の内から選択される１
種以上を主たる構成成分とする有害金属安定化剤を使用
する排ガス及びばいじんの処理処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物焼却時に発
生する排ガス中に含まれる塩化水素ガス等を処理すると
ともに、該排ガスから集塵機等で捕集されるばいじん中
の有害金属等を安定化するに有効な排ガス及びばいじん
の処理方法に関するものであり、特に、鉛（Ｐｂ）の溶
出抑制が困難なばいじん中のＰｂ等の有害金属を安定化
処理するのに有効な処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、有害金属等を含む廃棄物を処分す
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
ている。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、電気集塵機やバグフィルターで捕集
されるばいじんには、Ｐｂ等の有害金属が高濃度に含ま
れているにも拘わらず、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】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
公害が発生しない処理方法が望まれていた。

【０００４】このような課題に対し、本発明者らは特開
平０７−１８５４９９号等において、セメント類と還元
性の金属、更には、硫酸アルミニウムや粉体状アルミニ
ウムシリケート等を処理剤とする廃棄物処理方法を提案
している。又、同様な技術として特公平０４−６１７１
０号には、水溶性フォスフェート源を含有する処理剤に
よる廃棄物処理方法も開示されている。

【０００５】しかしながら、廃棄物焼却時に生成するば
いじんの中には、このような従来技術を用いてさえも、
Ｐｂ等の有害金属の溶出を実質的に防止することができ
ないばいじんが存在し、又、安定化処理が可能であった
としても、高価な有害金属安定化剤を多量に使用する結
果、処理費用が膨大であったり、更には、有害金属安定
化剤と集塵機で捕集されるばいじんを混練する設備が別
途必要となる等、公益に適合しない場合があり、更なる
廃棄物処理技術の革新が求められている。上記問題は、
一般ゴミ等の廃棄物の焼却時に発生し、集塵機等で捕集
されるばいじんにおいて特に顕著である。この一般ゴミ
の焼却設備は、代表的には、焼却炉、排ガスの冷却を目
的とした熱交換器や水噴霧装置、塩化水素等の酸性ガス
の中和を目的とした消石灰吹き込み装置（排ガス誘導管
内への吹き込み）、及び集塵機から構成されており、更
に硫黄酸化物（ＳＯx ）、窒素酸化物（ＮＯx ）、ダイ
オキシン等の有害成分除去装置、機器が付加されている
こともある。又、ばいじんには、粉塵、消石灰と塩化水
素等の酸性ガスとの反応生成物、及び消石灰の未反応残
分、有害な低融点金属等が含有されている。このばいじ
んは有害金属安定化剤と混合、混練され最終処分廃棄物
として埋め立てられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
廃棄物焼却時に発生する最終廃棄物であるばいじんの処
理の現状を鑑み、ばいじん中の種々の有害金属を確実に
封入し、有害金属等が再溶出しないように安定化するこ
とが可能であり、かつ簡便な処理方法を提供することを
目的とするものである。

【０００７】

【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る目的で鋭意検討した結
果、実質的にＰｂ等の有害金属の溶出を防止できないば
いじん、又は多量の有害金属安定化剤を必要とするばい
じんには共通の特徴があることを見出した。即ち、比較
的容易に有害金属の溶出を防止できるばいじんと比較
し、これら処理が困難なばいじんは、アルカリ性化合物
を多量に含有していることを知見した。多くのばいじん
に含有されるアルカリ性化合物は、焼却炉の排ガス処理
装置で塩化水素ガス等の酸性ガスの中和を目的として使
用される消石灰の未反応分に起因するものと推定され
る。そこで、従来使用されている消石灰に比し、反応性
の高い粉体状のケイ酸カルシウム水和物、及び有害金属
安定化剤を排ガス処理装置において使用することによっ
て、この排ガスから集塵機で捕集されるばいじんに含有
されるアルカリ性化合物量を低減せしめ、かつ、ばいじ
ん中のＰｂ等有害金属の溶出を簡便に防止しうる、との
発想に基づき本発明を完成させたものである。

【０００８】即ち本発明は、比表面積２０ｍ² ／ｇ以上
の粉体状のケイ酸カルシウム水和物と、セメント類、中
和剤、無機吸着剤、水ガラス、リン酸塩、及びＰｂ等の
有害金属化合物と反応し難溶性あるいは不溶性の化合物
を生成する化合物の内から選択される１種以上を主たる
構成成分とする有害金属安定化剤とからなる処理剤を、
廃棄物焼却設備に付属する排ガス誘導管内に噴霧するこ
とで排ガス中の塩化水素ガス等の酸性ガスを中和すると
ともに、該排ガスから捕集されるばいじん中の有害金属
の溶出を防止してなる排ガス及びばいじんの処理方法を
内容とするものである。

【０００９】

【発明の実施の態様】本発明に係る排ガス及びばいじん
の処理方法を更に詳細に説明する。先ず、本発明で用い
られる比表面積２０ｍ² ／ｇ以上の粉体状のケイ酸カル
シウム水和物は、塩化水素ガスとの反応効率を考慮する
点で比表面積が大きいものが好ましいが、工業的入手の
容易性から、比表面積３０〜６０ｍ² ／ｇ程度のものが
好ましい。具体的には旭化成工業株式会社製「ＨＰ：サ
ンパルファー」（代表的には５ＣａＯ・６ＳｉＯ₂ ・５
Ｈ₂ Ｏで表される）の使用が工業的には好適である。使
用に際しては、溶媒に分散して使用することが考えられ
るが、特に、塩化水素ガスとの反応性を考慮すると水に
分散して使用することが好適な態様である。また、排ガ
ス誘導管内に噴霧して使用することから、噴霧管内での
目詰まりを防止するために粒度１０００μｍ以下である
ことが好ましい。更には、従来の消石灰を噴霧する装置
をそのまま使用するためには、かさ比重が０．４５〜
０．７５であることが好ましい。なお、作用機構につい
ては明らかではないが、本発明で用いられる粉体状のケ
イ酸カルシウム水和物には、有害金属、例えばＰｂを吸
着、安定化せしめる効果があることも付記しておく。

【００１０】上記比表面積２０ｍ² ／ｇ以上の粉体状の
ケイ酸カルシウム水和物の使用量は、排ガス中の塩化水
素ガス濃度、排ガスの温度、流量、及び最終的に屋外へ
排出する塩化水素ガス濃度等によって適宜設定しなけれ
ばならないが、従来一般的に使用されるＪＩＳ特号消石
灰（比表面積１４．５ｍ² ／ｇ）に比し、比表面積が大
きいことから、塩化水素ガスとの反応効率が高く、ＪＩ
Ｓ特号消石灰に比べ単位重量当たりのアルカリ成分は少
ないものの、同程度の塩化水素ガス等の酸性ガス中和性
能を有し、結果として、この排ガスから捕集されるばい
じん中の未反応残分アルカリ成分量を低減することがで
きる。

【００１１】本発明で有害金属安定化剤として用いられ
る前記セメント類には焼き石膏、ポルトランドセメン
ト、早強セメント、ジェットセメント、高炉セメント、
アルミナセメント等が例示でき、これらを単独で又は２
種以上を混合して使用することもできる。

【００１２】本発明で有害金属安定化剤として用いられ
る前記中和剤には、塩酸、硫酸、硝酸、シュウ酸、炭
酸、ほう酸等の汎用の酸、硫酸アルミニウム等の硫酸
塩、非結晶質水酸化アルミニウム、塩化鉄、リン酸等が
例示できるが、価格、工業的入手の容易性、実使用の容
易さから、硫酸塩、水酸化アルミニウム、塩化鉄が好ま
しく、更に、ばいじん中のＰｂ化合物と反応し不溶性の
化合物を形成しうるリン酸が特に好ましい。これら中和
剤は、水溶液として使用することも、粉末として使用す
ることも、更には水分散状態で使用することもできる。

【００１３】本発明で有害金属安定化剤として用いられ
る前記無機吸着剤には、各種活性白土、合成ケイ酸、天
然ケイ酸加工物、活性炭等が例示できるが、比表面積２
００ｍ² ／ｇ以上の粉体状アルミニウムシリケート、粉
体状二酸化ケイ素が好ましい。更には、工業的入手の容
易性の観点から、比表面積２００〜１０００ｍ² ／ｇの
ものが好ましい。尚、比表面積が２００ｍ² ／ｇ以上の
無機吸着剤は、嵩高くハンドリング困難なものが多く、
事前に造粒等の加工を行うことも好適である。

【００１４】本発明で有害金属安定化剤として用いられ
る前記水ガラスとしては、汎用の水溶性ケイ酸塩、即ち
ケイ酸ソーダ、ケイ酸カリウム等が例示でき、モル比
（ＳｉＯ₂ ／Ｍ₂ Ｏ組成比：但し、Ｍはアルカリ金属）
は、市販の０．５〜４．２の範囲で任意に選択すること
ができる。この中で、Ｐｂ溶出防止性能、価格を考慮す
るとケイ酸ソーダであることが好ましく、更にはモル比
が約３のＪＩＳ規格３号水ガラスを用いることが好まし
い。又、この水ガラスは、水溶液として使用すること
も、粉末として使用することも、更には水分散状態で使
用することもできる。更に、水ガラスに炭酸ナトリウム
等の、カルシウムイオンと反応して不溶性あるいは難溶
性のカルシウム化合物を生成する化合物、あるいは硫酸
等、水ガラスと反応してゲル化する化合物を適量添加す
ることも、Ｐｂ溶出防止性能を向上させる目的で有効で
ある。

【００１５】本発明で有害金属安定化剤として用いられ
る前記リン酸塩としては、正リン酸塩、正リン酸水素
塩、縮合リン酸塩、及び縮合リン酸水素塩等が例示で
き、更にナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、
カルシウム塩等が例示できるが、水溶性塩であることが
好ましく、水溶性のリン酸ソーダが好ましい。

【００１６】本発明で有害金属安定化剤として用いられ
る、Ｐｂ等の有害金属化合物と反応し難溶性あるいは不
溶性の化合物を生成する化合物としては、硫化ソーダ等
の硫化物、炭酸塩、シュウ酸塩、硫酸塩、クロム酸塩等
が例示できる。工業的に入手可能なものとして、例え
ば、栗田工業（株）製「アッシュナイトＲシリーズ」等
が例示できる。

【００１７】上記のように、本発明で用いられる有害金
属安定化剤は、上記セメント類、中和剤、無機吸着剤、
水ガラス、リン酸塩、及びＰｂ等の有害金属化合物と反
応し難溶性あるいは不溶性の化合物を生成する化合物の
内から選択される１種以上を主たる構成成分とするもの
であるが、不可避的不純物の他、有害金属イオン還元剤
等の各種添加剤を含むこともできる。又、構成成分が２
種以上の場合、事前に混合して使用することもできる
し、排ガス誘導管内に別々に噴霧することもできる。選
択した２種以上の構成成分相互で反応し、有害金属安定
化効果を阻害したり、有害ガスを発生するような場合に
は、別々に噴霧することが好ましい。また、このような
場合、個別のタンクより押し出し、噴霧直前に合流、噴
霧させることもできる。

【００１８】本発明で用いられる有害金属安定化剤の噴
霧量は、適用するばいじんの性状、及び目標とするＰｂ
溶出量によって適宜設定しなければならないが、通常、
ばいじん１００重量部に対し、１〜３５重量部でよい。

【００１９】本発明で用いられる比表面積２０ｍ² ／ｇ
以上の消石灰、及び有害金属安定化剤は、事前に混合し
た後、排ガス誘導管内に噴霧することもできるし、別々
に噴霧することもできる。選択した有害金属安定化剤と
消石灰が反応し、有害金属安定化効果を阻害したり、塩
化水素ガス等の酸性ガス中和効果を阻害したり、有害な
ガスが発生したりするような場合には、別々に噴霧する
ことが好ましい。また、このような場合、個別のタンク
より押し出し、噴霧直前に合流、噴霧させることもでき
る。

【００２０】

【作用】本発明の処理方法がばいじん中のＰｂ等を安定
化する機構は必ずしも明らかではないが、次のように推
定できる。即ち、一般的にＰｂ化合物はアルカリ雰囲気
中で溶解し易い傾向があることから、廃棄物焼却時に発
生するばいじんの場合、塩化水素ガスの中和に使用され
る消石灰の未反応残分がＰｂの溶出を促進する大きな要
因と考えられる。そこで、本発明では、反応効率の高い
比表面積２０ｍ²／ｇ以上の粉体状ケイ酸カルシウム水
和物を使用することにより、この未反応残分を低減せし
めること、及びこの排ガスに有害金属安定化剤を適用す
ることの相乗効果によって、排ガスから集塵機等で捕集
されるばいじん中の有害金属の溶出をより効果的に防止
しうるものと考えられる。

【００２１】

【発明の効果】本発明の排ガス及びばいじんの処理方法
を用いて焼却炉の排ガス及びこの排ガスから捕集される
ばいじんを処理することにより、排ガス中の酸性ガスが
中和され、かつ、排ガスから捕集されるばいじん中の有
害金属、特に廃棄物焼却時に発生するばいじん中のＰｂ
が安定化され、溶出量が減少する。

【００２２】

【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。

【００２３】（比較例）一般ゴミ焼却場に於いて、排ガ
ス中和の目的でＪＩＳ特号消石灰を７０６ｋｇ／日の割
合で煙道に吹き込んだ。このとき、消石灰吹き込み口前
の排ガス中の塩化水素ガス濃度は平均７９０ｐｐｍ、消
石灰吹き込み口後の排ガス中の塩化水素ガス濃度は平均
４２ｐｐｍであった。また、この時バグフィルターで捕
集されたばいじん生成量は平均１９００ｋｇ／日であっ
た。このばいじんに対し、下記表１に示す有害金属安定
化剤を表１に示す添加量となるように添加、混合し、更
に適宜水を添加、混練したものを２０℃で７日間静置し
た後、環境庁告示第１３号法（日本）のＰｂ溶出試験を
行った。結果を表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】（実施例）前記一般ゴミ焼却場に於いて、
排ガス中和の目的で粉体状のケイ酸カルシウム水和物
（旭化成工業株式会社製「ＨＰ：サンパルファー」、比
表面積約３５ｍ²/ｇ）を７００ｋｇ／日と、下記表２に
示す有害金属安定化剤を表２の割合となるように煙道に
吹き込んだ。このとき、ケイ酸カルシウム水和物吹き込
み口前の排ガス中の塩化水素ガス濃度は平均８１０ｐｐ
ｍ、ケイ酸カルシウム水和物吹き込み口後の排ガス中の
塩化水素ガス濃度は平均２８〜３５ｐｐｍであった。こ
の時バクフィルターで捕集されたばいじんに対し、水を
添加、混練したものを２０℃で７日間静置した後、環境
庁告示第１３号法（日本）のＰｂ溶出試験を行った。結
果を表２に示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】上記表１及び表２の結果から、ＪＩＳ特号
消石灰を用いて処理した排ガスから捕集されるばいじん
を有害金属安定化剤によって処理を行う従来法に比べ、
比表面積２０ｍ²/ｇ以上の粉体状珪酸カルシウム水和物
と有害金属安定化剤を用いて処理した排ガスから捕集し
たばいじんを単に水で処理する本発明の処理方法の方
が、同程度の有害金属安定化剤使用量でより有効にＰｂ
の溶出を防止できることがわかる。

【００２８】以上より、本発明の排ガス及びばいじんの
処理方法が、ばいじんからの有害金属の溶出防止及び排
ガス中の塩化水素ガス低減処理に極めて有効であること
が明らかとなった。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 比表面積２０ｍ² ／ｇ以上の粉体状のケ
   イ酸カルシウム水和物と、セメント類、中和剤、無機吸
   着剤、水ガラス、リン酸塩、及び鉛（Ｐｂ）等の有害金
   属化合物と反応し難溶性あるいは不溶性の化合物を生成
   する化合物の内から選択される１種以上を主たる構成成
   分とする有害金属安定化剤と、からなる排ガス及びばい
   じんの処理剤。
2. 【請求項２】 比表面積２０ｍ² ／ｇ以上の粉体状のケ
   イ酸カルシウムと、セメント類、中和剤、無機吸着剤、
   水ガラス、リン酸塩、及び鉛（Ｐｂ）等の有害金属化合
   物と反応し難溶性あるいは不溶性の化合物を生成する化
   合物の内から選択される１種以上を主たる構成成分とす
   る有害金属安定化剤とを、廃棄物焼却設備に付属する排
   ガス誘導管内に噴霧して排ガスを処理することで、廃棄
   物焼却時に発生する排ガス中の塩化水素ガス等の酸性ガ
   スを中和するとともに、該排ガスから集塵機等で捕集さ
   れるばいじん中の有害金属の溶出を防止してなる排ガス
   及びばいじんの処理方法。
3. 【請求項３】 上記中和剤が、硫酸塩、水酸化アルミニ
   ウム、塩化鉄、リン酸の内から選択される１種以上を主
   たる構成成分とする請求項２記載の排ガス及びばいじん
   の処理方法。
4. 【請求項４】 上記無機吸着剤が、粉体状アルミニウム
   シリケート、粉体状二酸化ケイ素の内から選択される１
   種以上で比表面積が２００ｍ² ／ｇ以上のものを主たる
   構成成分とする請求項２記載の排ガス及びばいじんの処
   理方法。
5. 【請求項５】 上記水ガラスが、ケイ酸ソーダである請
   求項２記載の排ガス及びばいじんの処理方法。
6. 【請求項６】 上記リン酸塩が、水溶性リン酸ソーダで
   ある請求項２記載の排ガス及びばいじんの処理方法。