JPH10128275A

JPH10128275A - 砒素含有灰の処理方法

Info

Publication number: JPH10128275A
Application number: JP8292900A
Authority: JP
Inventors: Taiji Hara; 大治原
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 1996-11-05
Filing date: 1996-11-05
Publication date: 1998-05-19

Abstract

(57)【要約】【課題】安全かつ簡便に、更に効率的に灰の中の砒素を
固定化し、不溶出化する方法を提供する。【解決の手段】二価鉄化合物及び水を砒素含有灰に添加
し、混練する処理方法を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は都市ゴミや各種産業
廃棄物及び下水し尿処理汚泥の焼却などを行う焼却プラ
ントや石炭、重油の燃焼プラントから生成又は排出され
る灰を処理するに際し、灰に含有される砒素を簡便に固
定化し、不溶出化することを可能にする方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、各種燃焼施設より排出される燃焼
残渣、いわゆる灰の排出量は増加の一途を辿っており、
その処理方法の適正化が求められている。例えば、都市
ゴミや産業廃棄物などの焼却プラントから生成又は排出
される焼却灰（炉底灰）や飛灰は、その代表として挙げ
ることができ、溶出する重金属や非金属種の捕捉、固定
化の方法及び灰自体の有効利用の方法等が様々に提案さ
れている。

【０００３】殊に都市ゴミや産業廃棄物などの焼却プラ
ントから排出される飛灰は電気集塵機（以下「ＥＰ」と
いう）やバグフィルター（以下「ＢＦ」という）で捕集
された後に、埋め立てや海洋投棄がされている。

【０００４】しかし、これらの灰は有害な重金属を多く
含んでおり、埋め立て地からの雨水等による鉛、水銀等
の溶出は環境汚染の可能性がある。更に、砒素化合物に
ついては、木材防腐剤、ガラス清澄剤、半導体原料等に
用いられ、都市ゴミ中に混入する可能性があり、実際、
都市ゴミを焼却した際に発生する灰の中に砒素の含有を
認める場合が多々ある。更に、石炭及び重油等の燃焼設
備より排出される灰やし尿処理汚泥焼却灰には、砒素が
含有されている場合がある。一方、砒素化合物は、亜砒
酸に代表されるように、一般に毒性が高いものが多く、
雨水による飛灰からの砒素溶出は、極力抑制されるべき
ものである。

【０００５】このような問題に対して、灰は特別管理廃
棄物に指定され、「セメント固化法」、「酸その他の溶
剤による抽出法」、「溶融固定化法」あるいは「薬剤添
加法」のいずれかの処理を施した後、廃棄することが義
務づけられている。

【０００６】これらの内、薬剤添加法は他の方法に比
べ、装置ならびにその取扱いが簡便なため種々検討され
ている。例えば、分子量の異なる２種のポリアミンを原
料とするジチオカルバミン酸塩を用いる方法が特開平３
−２３１９２１公報に開示され、更に無機硫化物等と併
用する方法が特開平５−５００５５号公報等に開示され
されており、特開平６−７９２５４号公報には、ジエチ
レントリアミンを原料とするジチオカルバミン酸塩を使
用する方法が提案されている。更に、特公平５−７７４
７７には、水硫化ソーダで処理する方法、特公昭６３−
５３８７５には、鉄塩とＣａ（ＯＨ）₂（水酸化カルシ
ウム）等のアルカリで処理する方法、特公平４−６１７
１０や特開平７−１５５７２５にはリン酸塩を用いる方
法等の無機剤を用いる方法が開示されている。

【０００７】しかしながら、これらの方法は、鉛、カド
ミウム、亜鉛、クロム、水銀、銅、ニッケル等の重金属
を固定化し、不溶出化することを主目的としており、非
金属種である砒素の固定化、不溶出化に関しては、不充
分である。実際に、本発明者の知見によれば、３価の砒
素を捕捉するとされているジチオカルバミン酸塩を単独
で使用した場合などでは、砒素の固定化、不溶出化が充
分には成されず、その添加量が多くなる等の欠点を有し
ていた。特に、し尿処理汚泥の焼却飛灰や石炭、重油の
燃焼プラントからの飛灰のように砒素含有量が高く、砒
素が砒酸塩もしくは亜砒酸塩の状態で存在する灰におい
ては、砒素の固定化、不溶出化が不充分となる場合が多
い。一方、一般に硫化物、リン酸塩等の無機剤には、砒
素を捕捉する能力が無い。また、アルミニウム及びカル
シウムの塩は、砒酸、亜砒酸と水難溶性の塩を形成する
が、前者は砒素捕捉能が低く、後者は、酸性側での砒素
捕捉能が無い。更に鉄塩も、砒酸及び亜砒酸と水難溶性
塩を形成することから、砒素固定化が期待できるが、実
施例で示すように塩化第二鉄等の三価の鉄塩を用いた場
合には、その添加量が多くなるという課題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の問題等に鑑み、それを解決する、すなわち、安全かつ
簡便に、更に効率的に灰の中の砒素を固定化し、不溶出
化する方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の課題
を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、灰に二価鉄化合物
と水とを添加し、混練処理することにより、灰に含有す
る砒素を固定化し、不溶出化できることを見出し、本発
明を完成するに至った。すなわち本発明は、二価鉄化合
物及び水を砒素含有灰に添加し、混練することにより、
砒素を固定化し、不溶出化する方法である。

【００１０】本発明の方法において対象となる砒素含有
灰は、特に限定されるものではなく、砒素を含有するあ
らゆる燃焼残渣を指す。例えば通常都市ゴミや産業廃棄
物等の焼却施設、石炭・石油の燃焼施設、し尿処理汚泥
焼却施設等から排出され、ＥＰ、ＢＦ、マルチサイクロ
ン等で捕集された灰塵や焼却灰（炉底灰）等を指し、酸
性の灰、中性の灰、アルカリ性の灰等、あらゆる性状の
砒素含有灰に適用することができる。

【００１１】本発明の方法において用いられる二価鉄化
合物としては、有機二価鉄塩や無機二価鉄塩の無水物又
は水和物を使用することができる。具体的には、塩化第
一鉄、臭化第一鉄、硫酸第一鉄、硫酸第一鉄アンモニウ
ム、フマル酸鉄、乳酸鉄、シュウ酸鉄、過塩素酸第一
鉄、クエン酸第一鉄ナトリウム等の二価鉄塩の無水物又
は水和物を挙げることができる。これらの内、安価で入
手し易い塩化物、硫酸塩が好ましく用いられ、特に水に
対する溶解度が高い、塩化第一鉄、硫酸第一鉄が好まし
く用いられる。更に、これらの二価鉄化合物は、単独又
は２種以上の混合物として用いることができる。

【００１２】本発明の砒素含有灰の処理方法において、
二価鉄化合物の使用量は処理する灰に含有される砒素の
量やその他の重金属の形態により異なるが、通常、処理
する砒素含有灰１００重量部に対して、二価鉄化合物が
０．０５〜２０重量部の範囲で、好ましくは０．１〜１
０重量部の範囲で使用される。この範囲に満たない場合
には含有する砒素の固定化もしくは不溶出化が不充分で
あったり、この範囲を越えた場合には経済的に不利とな
ることがある。

【００１３】一方、使用する水の量としては、処理する
砒素含有灰１００重量部に対して、５〜５０重量部の範
囲で好ましく使用される。その理由としては、５重量部
未満にて使用した場合には、砒素を捕捉するための薬剤
との混練状態が不充分となることがあり、５０重量部を
越える量を用いて使用した場合には、処理して得られる
灰が液状となり、廃棄が困難となることがあるためであ
る。

【００１４】本発明の砒素含有灰を処理する方法におい
て、砒素含有灰と二価鉄化合物及び水とを混練する際の
温度、混練方式は、特に限定されるものではなく、本技
術分野で用いられる温度、混練方式が採用できる。例え
ば、温度としては、−５０〜５００℃の範囲が好まし
く、特に０〜３００℃の範囲が好ましい。また、混練方
式としては、２軸パドル方式、振動造粒方式、強制撹拌
パン型ミキサ−方式等を用いることができる。

【００１５】本発明の処理方法においては、必要に応じ
て、硫酸バンド、硫酸、塩酸、硝酸、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等のｐＨ調整剤
を用いて、砒素含有灰を任意のｐＨに調整し、本発明を
実施することもできる。この内、水酸化カルシウム又は
水酸化ナトリウムが好ましく用いられる。

【００１６】又、これらの二価鉄化合物、水、ｐＨ調整
剤の砒素含有灰に対する投入態様には特に制限はなく、
これらを砒素含有灰に別々に添加混練する方法、予め砒
素含有灰にｐＨ調整剤を添加混練し、その後に二価鉄化
合物を水に溶解させた水溶液を添加混練する方法、これ
らを予め混合し、砒素含有灰に添加混練する方法等、
又、これらを一度に添加するだけでなく、少量ずつ断続
的に添加する方法、砒素含有灰を混練しながら一度また
は少量ずつ添加する方法等、あらゆる投入態様をとるこ
とができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて更に詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００１８】尚、環境庁告示第１３号溶出試験により得
た溶出液中の砒素の濃度測定は、ＪＩＳ規格Ｋ０１０２
の対応する検定方法により行なった。

【００１９】実施例１砒素を６２ｐｐｍ含有する汚泥焼却ＥＰ飛灰１００重量
部に対して、水３０重量部、塩化第一鉄無水物２．５重
量部を加え、混練した。得られた処理飛灰を用いて環境
庁告示第１３号溶出試験を行ない、その結果である溶出
液中の砒素の濃度を表１に示した。

【００２０】

【表１】

【００２１】実施例２実施例１において、塩化第一鉄無水物の代わりに硫酸第
一鉄７水和物２．５重量部を添加したこと以外は、実施
例１と同様に砒素含有飛灰の処理を行ない、環境庁告示
第１３号溶出試験を行なった。その結果である溶出液中
の砒素濃度を表１に示した。

【００２２】実施例３砒素を６２ｐｐｍ含有する汚泥焼却ＥＰ飛灰１００重量
部に対して、水３０重量部、ｐＨ調整剤として、４８％
−ＮａＯＨ水溶液２．０重量部、塩化第一鉄無水物１．
０重量部となるように添加し、混練した。得られた処理
飛灰を用いて環境庁告示第１３号溶出試験を行ない、そ
の結果である溶出液中の砒素濃度を表１に示した。

【００２３】実施例４実施例３において、ｐＨ調整剤として４８％−ＮａＯＨ
水溶液を４．０重量部、塩化第一鉄無水物の代わりに硫
酸第一鉄７水和物２．０重量部を添加したこと以外は、
実施例３と同様に砒素含有飛灰の処理を行い、環境庁告
示第１３号溶出試験を行なった。その結果である溶出液
中の砒素濃度を表１に示した。

【００２４】実施例５実施例３において、ｐＨ調整剤として使用した４８％−
ＮａＯＨ水溶液の代わりに水酸化カルシウム５．０重量
部を使用したこと以外は実施例３と同様に砒素含有飛灰
の処理を行い、環境庁告示第１３号溶出試験を行なっ
た。その結果である溶出液中の砒素濃度を表１に示し
た。

【００２５】比較例１実施例１において用いたのと同じ砒素含有飛灰に対し
て、薬剤処理をせずに環境庁告示第１３号溶出試験を行
なった。その結果である溶出液中の砒素濃度を表１に示
した。

【００２６】比較例２実施例１において、塩化第一鉄無水物の代わりに塩化第
二鉄無水物２．５重量部を添加したこと以外は実施例１
と同様に砒素含有飛灰の処理を行ない、環境庁告示第１
３号溶出試験を行なった。その結果である溶出液中の砒
素濃度を表１に示した。

【００２７】比較例３実施例１において、塩化第一鉄無水物の代わりに塩化第
二鉄無水物１０．０重量部を添加したこと以外は、実施
例１と同様に砒素含有飛灰の処理を行ない、環境庁告示
第１３号溶出試験を行なった。その結果である溶出液中
の砒素濃度を表１に示した。

【００２８】比較例４実施例１において、塩化第一鉄無水物の代わりに硫酸第
二鉄無水物５．０重量部を添加したこと以外は実施例１
と同様に砒素含有飛灰の処理を行ない、環境庁告示第１
３号溶出試験を行なった。その結果である溶出液中の砒
素濃度を表１に示した。

【００２９】比較例５実施例１において、塩化第一鉄無水物の代わりにポリ塩
化アルミニウム２０．０重量部を添加したこと以外は実
施例１と同様に砒素含有飛灰の処理を行ない、環境庁告
示第１３号溶出試験を行なった。その結果である溶出液
中の砒素濃度を表１に示した。

【００３０】比較例６実施例１において、塩化第一鉄の代わりに硝酸アルミニ
ウム９水和物２．０重量部を添加したこと以外は実施例
１と同様に砒素含有飛灰の処理を行ない、環境庁告示第
１３号溶出試験を行なった。その結果である溶出液中の
砒素濃度を表１に示した。

【００３１】

【発明の効果】本発明により、以下の効果を奏すること
ができる。

【００３２】（１）砒素含有灰中の砒素を効率良く簡便
に固定化し、不溶出化できる。

【００３３】（２）砒素の固定化、不溶出化の能力が高
く、熱的にも安定であり、かつｐＨ調整が可能であるこ
とから、砒素を含有するあらゆる性状の灰において、少
量の添加で効果を発揮する。このため、経済的であると
ともに、他の助剤の使用に際しても安全かつ簡便な処理
方法にて実施できるため、工業的に非常に有用である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二価鉄化合物及び水を砒素含有灰に添加
し、混練することを特徴とする砒素含有灰の処理方法。
【請求項２】請求項１に記載の砒素含有灰の処理方法に
おいて、二価鉄化合物が塩化第一鉄及び／又は硫酸第一
鉄であることを特徴とする砒素含有灰の処理方法。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の砒素含有灰
の処理方法において、ｐＨ調整剤を二価鉄化合物及び水
とともに砒素含有灰に添加し、混練することを特徴とす
る砒素含有灰の処理方法。
【請求項４】請求項３に記載の砒素含有灰の処理方法に
おいて、ｐＨ調整剤が水酸化カルシウムであることを特
徴とする砒素含有灰の処理方法。