JPH0966277A - 有害廃棄物処理材および処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有害金属を含有する廃棄物、特に、焼却炉か
ら排出されるアルカリ性の飛灰に含まれる有害金属が再
溶出しないように安定化しうる廃棄物処理材および処理
方法を提供する。 【解決手段】 鉛、カドミウム、水銀、クロム、銅、ニ
ッケル、亜鉛などの有害物質を含有する廃棄物に、分子
内にヒドロキシル基、カルボキシル基、またはニトロソ
基の官能基を合計２個以上含む化合物である、ピロガロ
ール、没食子酸、タンニン酸、シキミ酸、酒石酸、粘液
酸、アスコルビン酸、２−ニトロソフェノール、１−ニ
トロソ−２−ナフトール、２−ニトロソ−１−ナフトー
ルからなる群より選ばれる少なくとも１種を主成分とし
て含む廃棄物処理材を、粉体状、溶液状、または、懸濁
液状で３〜５０重量％混合し、必要に応じて水を添加し
たものを混練し、養生固化させる処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有害な重金属など
を含有する廃棄物を安定化処理するのに有効な、廃棄物
処理材および処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、日本では約４８００万トン（１９
８８年）の一般廃棄物と、約３．１億トン（１９８５
年）の産業廃棄物が排出されている。さらに西暦２００
０年には、一般廃棄物は約８０００万トンに、産業廃棄
物は約６億トンに達すると予測されている。そのうち、
一般廃棄物の約７割が焼却処理され、約２割が直接処分
されている。また、産業廃棄物は、約４割が再生利用さ
れ、約３割が焼却などによって減容化されて処分され、
約３割が直接最終処分場で廃棄されている。これらの焼
却された一般廃棄物や産業廃棄物は、有害な重金属が大
量に含まれているために、処分に関する規制が大幅に強
化される方向にある。

【０００３】例えば、都市ゴミ処理場の場合、ゴミの中
に含まれるカラー印刷の紙やセロファン類にはカドミウ
ム（Ｃｄ）、鉛（Ｐｂ）、クロム（Ｃｒ）、水銀（Ｈ
ｇ）、砒素（Ａｓ）、銅（Ｃｕ）など、プラスチック類
にはカドミウム、鉛、亜鉛（Ｚｎ）、クロム、水銀、砒
素などが含まれており、これらを焼却することによって
重金属が濃縮された灰が得られる。焼却場では、この灰
をゴミのもえがらからなる主灰と、バグフィルターなど
で回収される飛灰に分けて回収する場合が多くなってき
ている。この主灰、飛灰ともに重金属が含まれている
が、飛灰では特に重金属が溶出しやすくなっている。こ
れは、焼却場では焼却時に発生する塩酸ガスを捕捉する
ために、排気経路途中で消石灰や生石灰を吹き込んでい
るからである。これらは塩酸ガスと結合して塩化カルシ
ウムとなるために、排ガス中の塩酸ガス濃度が低減でき
る。ところが、未反応の消石灰や生石灰が飛灰中に残存
するために、飛灰はｐＨ１２以上の高アルカリ性とな
る。飛灰には鉛が高濃度に含まれており、この鉛は高ア
ルカリ性では鉛酸塩として水溶性となる性質があるため
に、灰を未処理で廃棄すると鉛が溶出することになる。
そこで、焼却場では、有害金属の溶出を防ぐ目的で、飛
灰をセメントと混合し、水を加えて混練した後、養生固
化して廃棄したり、主灰と混ぜて埋め立てたりしてい
る。しかしながら、セメントはアルカリ性であるところ
から、このような飛灰に対してセメントを大量に加える
と鉛の溶出は抑制されない。したがって、単にセメント
で固化する従来の処理方法には種々の問題があり、用途
を限定しなければ二次公害が発生する恐れがある。

【０００４】また、飛灰処理にキレート化剤が試験的に
使用されているが、とくにアルカリ性が高く鉛含有量の
多い飛灰に対しては、飛灰の重量に対して６％以上加え
ないと規制値以下に抑制されないものもある。一般に、
この様なキレート化剤は単価がセメントの５０倍から８
０倍と高価であるため、ランニングコストの面で大きな
負荷になると考えられる。このようにセメントやキレー
ト化剤を用いた重金属の安定化処理は困難な場合がある
ことが分かってきた。

【０００５】以上のように、現状では処理材及び処理方
法に問題があり、加えて国内の陸上埋立処分地の不足も
問題になりはじめており、少量の処理材の添加でダスト
中の有害な重金属が再溶出しないよう強力に安定化する
ことが可能な処理材および処理方法が望まれていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
廃棄物中の有害な重金属などを含有する廃棄物を、安定
化処理するのに有効な廃棄物処理材を提供することであ
る。特に、本発明は、上記のごとく焼却炉から排出され
るアルカリ性の飛灰に含まれる有害な重金属などが再溶
出しないように、安定化することが可能な廃棄物処理材
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】本発明者らはこのような
問題を解決するために鋭意検討した結果、この目的を達
成しうる廃棄物処理材を見出すに至った。すなわち、本
発明の処理材は、分子内にヒドロキシル基、カルボキシ
ル基、またはニトロソ基の官能基を合計２個以上含む化
合物を主成分とすることを特徴とするものである。上記
化合物としては、好ましくは、ピロガロール、没食子
酸、タンニン酸、シキミ酸、酒石酸、粘液酸、アスコル
ビン酸、２−ニトロソフェノール、１−ニトロソ−２−
ナフトール、２−ニトロソ−１−ナフトールからなる群
より選ばれる少なくとも１種が用いられ、さらに好まし
くは、没食子酸またはタンニン酸が用いられる。また、
上記化合物として、没食子酸、またはタンニン酸をホル
ムアルデヒドと縮合させることにより得られる重合体、
さらには、アルギン酸、フルボ酸、フミン酸からなる群
より選ばれる少なくとも１種が挙げられる。

【０００８】また、本発明に係る廃棄物の処理方法は、
鉛、カドミウム、水銀、クロム、銅、ニッケル、亜鉛か
らなる群より選ばれた少なくとも１つの有害物質を含有
する廃棄物に、上記のような廃棄物処理材を、粉体状、
溶液状、または、懸濁液状で３〜５０重量％混合し、必
要に応じて水を添加したものを混練し、養生固化させる
ことを特徴とするものであり、本発明の処理材および処
理方法は、特に、焼却炉から排出される高アルカル性飛
灰に含まれる有害重金属の安定化に有効である。

【０００９】上記のような本発明に係る有害廃棄物処理
材による有害重金属の安定化の機構は、分子内に２個以
上存在する官能基によるキレート錯体の生成によるもの
である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明で使用する、分子内にヒド
ロキシル基、カルボキシル基、またはニトロソ基の官能
基を合計２個以上含む化合物とは、分子内にヒドロキシ
ル基、カルボキシル基、またはニトロソ基の中の１種の
官能基を分子内に２個以上含む化合物、および、分子内
にヒドロキシル基、カルボキシル基、またはニトロソ基
の中の２種以上の官能基を含む化合物であり、この化合
物としては特に制限はなく、各種のものを用いることが
できる。

【００１１】上記の化合物を例示するならば、ヒドロキ
シル基を２個以上含む化合物である、エチレングリコー
ル、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレ
ングリコール、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタ
ンジオール、１，２−シクロペンタンジオール、１，２
−シクロヘキサンジオール、１，３−シクロヘキサンジ
オール、グリセリン、ソルビトール、マンニトール、グ
ルコース、フルクトース、カテコール、１，３−ジヒド
ロキシベンゼン、ピロガロール、１，２，４−トリヒド
ロキシベンゼン、１，３，５−トリヒドロキシベンゼ
ン、１，２，３，４−テトラヒドロキシベンゼン、１，
２，４，５−テトラヒドロキシベンゼン、１，２，３，
５−テトラヒドロキシベンゼン、ペンタヒドロキシベン
ゼン、ヘキサンヒドロキシベンゼン、１，２−ジヒドロ
キシナフタレン、１，３−ジヒドロキシナフタレン、
１，８−ジヒドロキシナフタレン、１，４，５，８−テ
トラヒドロキシナフタレンなどが挙げられ、カルボキシ
ル基を２個以上含む化合物である、シュウ酸、マロン
酸、琥珀酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、ci
s-アコニチン酸、trans-アコニチン酸、１，２，３，４
−ブタンテトラカルボン酸、テトラヒドロフラン−２，
３，４，５−テトラカルボン酸、シクロヘキサンヘキサ
カルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、１，２，３−ト
リメリット酸、１，２，４−トリメリット酸、１，２，
３，４−ピロメリット酸、１，２，４，５−ピロメリッ
ト酸、ベンゼンペンタカルボン酸、ベンゼンヘキサカル
ボン酸、ジフェン酸、１，８−ナフタレンジカルボン
酸、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸など
が挙げられ、また、ヒドロキシル基とカルボキシル基と
の両方を含む化合物である、サルチル酸、ジヒドロキシ
マロン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、３−ヒドロキ
シフタル酸、４−ヒドロキシフタル酸、没食子酸、タン
ニン酸、エラージ酸、デヒドロジ没食子酸、フラボガロ
ン酸、バロネア酸、サングイソクビン酸、テルガリン
酸、ガラジン酸、デヒドロヘキサヒドロキシジフェン
酸、チェブリン酸、トリロン酸、キニン酸、シキミ酸、
粘液酸、ガラクツロン酸、グルコン酸、ロジゾン酸、ア
スコルビン酸などが挙げられ、さらに、ヒドロキシル基
とニトロソ基を含む化合物である、２−ニトロソフェノ
ール、２個のニトロソ基を含む化合物である、１−ニト
ロソ−２−ナフトール、２−ニトロソ−１−ナフトール
などが挙げられる。

【００１２】このような化合物の中でも、官能基の数の
合計が多いものほど、重金属の安定化能が高くなる傾向
がある。特に、重金属に対して選択性が高いという理由
から、ピロガロール、没食子酸、タンニン酸、シキミ
酸、酒石酸、粘液酸、アスコルビン酸、２−ニトロソフ
ェノール、１−ニトロソ−２−ナフトール、２−ニトロ
ソ−１−ナフトールが好ましい。さらに重金属安定化能
が極めて良好であり、かつ安価に入手できることから、
没食子酸またはタンニン酸が特に好ましい。

【００１３】さらに、没食子酸やタンニン酸は、高分子
量化したものも好適に用いることができる。このような
重合体は、没食子酸あるいはタンニン酸を鉱酸触媒の存
在下、ホルムアルデヒドなどのアルデヒド類と縮合させ
ることにより得ることができる。

【００１４】また、 分子内にヒドロキシル基、カルボ
キシル基、またはニトロソ基の官能基を合計２個以上有
する化合物としては、この他に各種有機重合体を用いる
こともできる。このような高分子としては特に制限はな
く、各種のものを用いることができる。例示するなら
ば、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタ
クリル酸、マレイン酸とオレフィンの共重合体、マレイ
ン酸とメチルビニルエーテルの共重合体、フェノール樹
脂、セルロース、アルギン酸、フミン酸、フルボ酸など
が挙げられる。これらの中でも、アルギン酸、フミン
酸、フルボ酸が特に好ましい。

【００１５】上に例示した化合物は、単独で用いても、
２種類以上を併用しても構わない。また、その使用量
は、廃棄物１００重量部に対して３〜５０重量部とする
ことが適当である。

【００１６】本発明の処理材は、廃棄物に対して粉体状
で添加し、必要に応じて水を加えても良いし、予め水溶
液あるいは懸濁液状にして添加しても良い。更には、廃
棄物の処理時に、セメントやキレート剤、無機吸着材、
その他の処理材成分と併用してもよい。但し、セメント
は廃棄物の固化という観点や低コストであるという面
で、本処理材と混合することは有効であるが、石膏、普
通セメント、ポルトランドセメントなどはカルシウムを
大量に含んでいるため本処理材と混合することは望まし
くなく、アルミナセメントなどの低カルシウム性の固化
剤と混合することが有効である。さらに前記の場合、混
合の仕方とか順序については特に制限はない。なお、予
め混合する場合の処理材の保存に当たっては、水分の混
合を出来るだけ避けるのがよい。

【００１７】次に本発明の処理材による廃棄物の処理方
法を説明する。本発明の処理方法は、上記のような処理
材を廃棄物に添加し、必要に応じて水を添加したものを
混練し、養生固化させることを特徴とする。本発明の好
ましい実施態様としては、ホッパーに集められたダスト
や飛灰を、別のホッパーからの前記の廃棄物処理材とを
混合し、必要に応じてこれに水を加え賦型装置内で十分
に練り合わせて押し出す。一般に、従来のセメントによ
る処理方法では、廃棄物１００重量部に対して１０〜３
０重量部のセメントを加えて混練を行う。本発明の処理
材を用いる場合には、セメントを同量加えた場合よりも
優れた性能が得られる。そのために、例えば、セメント
と同等の重金属安定化能を希望する場合には、セメント
よりも少量の添加でよく、固化物の減容化が期待でき
る。また、従来のセメントでは重金属の安定化が不十分
な場合には、セメントと同量の処理材を加えることで、
より強力な重金属安定化効果が期待できる。

【００１８】

【発明の効果】本発明の廃棄物処理材を用いて有害重金
属を含有する産業廃棄物や都市ゴミの焼却炉から排出さ
れるＥＰ灰やバグ灰（特に、消石灰や生石灰を吹き込ん
だＥＰ灰やバグ灰）を処理することで、有害重金属、特
にＰｂが効率よく安定化され、溶出量が減少する。その
他の有害重金属では、カドミウム、水銀、クロム、銅、
ニッケル、亜鉛などを安定化できる。従って、本発明の
廃棄物処理材を用いることにより、有害な重金属を含有
する産業廃棄物、半導体工場やメッキ工場から排出され
る高濃度の銅、水銀などを含む産業廃棄物、スラリー状
スラッジや脱水ケーキスラッジ、あるいは製鋼所での電
気炉溶融窯などの作業場での作業環境保全用の有害集塵
ダスト、都市ゴミ溶融炉からでる飛灰、あるいは埋立投
棄処分などによる汚染土壌などを安定化処理する事が出
来、この際、有害重金属が安定化され、溶出量が抑えら
れる。

【００１９】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。

【００２０】（実施例１〜７）都市ゴミ焼却工場から排
出された、鉛を大量に含有する飛灰Ａ（３０ｇ）に対し
て、下記表１に示した処理材、および水（１８ｇ、６０
重量部）を添加して混練を行い、２０℃で１日養生固化
させた。その後、環境庁告示１３号法に従い、鉛の溶出
試験を行い、溶出液中の鉛濃度を原子吸光にて定量し
た。結果を表１に示した。なお、処理材を加えず、飛灰
に水を加えて同様に混練を行い、環境庁告示１３号に従
って溶出試験を行った場合のＰｂ溶出量は３２ｍｇ／Ｌ
であった。

【００２１】（比較例１〜２）処理材としてセメントを
使用して、上記実施例１〜７と同様に飛灰Ａを処理した
場合のＰｂ溶出量を表１に併記した。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１から明らかなように、本発明の処理材
を用いると、セメント固化の場合に比較してＰｂ溶出量
が大幅に改善された。

【００２４】（実施例８〜１５）都市ゴミ焼却工場から
排出された、鉛を大量に含有する飛灰Ｂ（３０ｇ）に対
して、表２に示した処理材、および水（１８ｇ、６０重
量部）を添加して混練を行い、２０℃で１日養生固化さ
せた。その後、環境庁告示１３号法に従い、鉛の溶出試
験を行い、溶出液中の鉛濃度を原子吸光にて定量した。
結果を表２に示した。なお、処理材を加えず、飛灰に水
を加えて同様に混練を行い、環境庁告示１３号に従って
溶出試験を行った場合のＰｂ溶出量は３６ｍｇ／Ｌであ
った。

【００２５】（比較例３）処理材としてセメントを使用
し、実施例８〜１５と同様にして飛灰Ｂを処理した場合
のＰｂ溶出量を表２に併記した。

【００２６】

【表２】

【００２７】表２より明らかなように、本発明の処理材
を用いると、セメント固化の場合に比較してＰｂ溶出量
が大幅に改善された。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上北 正和 大阪府摂津市鳥飼西５丁目１番１号 鐘淵 化学工業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分子内にヒドロキシル基、カルボキシル
   基、またはニトロソ基の官能基を合計２個以上含む化合
   物を主成分とする有害廃棄物処理材。
2. 【請求項２】 上記化合物が、ピロガロール、没食子
   酸、タンニン酸、シキミ酸、酒石酸、粘液酸、アスコル
   ビン酸、２−ニトロソフェノール、１−ニトロソ−２−
   ナフトール、２−ニトロソ−１−ナフトールからなる群
   より選ばれる少なくとも１種である請求項１記載の有害
   廃棄物処理材。
3. 【請求項３】 上記化合物が、没食子酸またはタンニン
   酸である請求項１記載の有害廃棄物処理材。
4. 【請求項４】 上記化合物が、没食子酸、またはタンニ
   ン酸をホルムアルデヒドと縮合させることにより得られ
   る重合体である請求項１記載の有害廃棄物処理材。
5. 【請求項５】 上記化合物が、アルギン酸、フルボ酸、
   フミン酸からなる群より選ばれる少なくとも１種である
   請求項１記載の有害廃棄物処理材。
6. 【請求項６】 鉛、カドミウム、水銀、クロム、銅、ニ
   ッケル、亜鉛からなる群より選ばれた少なくとも１つの
   有害物質を含有する廃棄物に、請求項１〜５に記載の廃
   棄物処理材を、粉体状、溶液状、または、懸濁液状で３
   〜５０重量％混合し、必要に応じて水を添加したものを
   混練し、養生固化させることを特徴とする廃棄物処理方
   法。
7. 【請求項７】 有害物質を含有する廃棄物が、アルカリ
   性の都市ゴミ焼却飛灰であることを特徴とする請求項６
   に記載の廃棄物処理方法。