JPH10225672A - 都市廃棄物の溶融飛灰の安定化処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 都市ごみ等の都市廃棄物の焼却炉において発
生する焼却飛灰と焼却灰および焼却飛灰を溶融した際に
発生する溶融飛灰とに含まれている重金属を水等に溶出
し難い安定化した化合物に転化させる方法を課題とす
る。 【解決手段】 都市廃棄物の焼却に伴い発生する焼却飛
灰と、該焼却飛灰の溶融処理に伴って発生する溶融飛灰
とを混合し、ナトリウムジアルキルジチオカルバメート
と水とを添加混合し、焼却飛灰と溶融飛灰中の少なくと
も水銀（Ｈｇ）、鉛（Ｐｂ）、カドミウム（Ｃｄ）を安
定化する。また、上記ナトリウムジアルキルジチオカル
バメートの添加量が、上記焼却飛灰と溶融飛灰中に含ま
れる少なくとも鉛（Ｐｂ）とカドミウム（Ｃｄ）の全部
と反応する化学量論的量以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみ等の都市
廃棄物の焼却炉において発生する焼却飛灰と焼却灰およ
び焼却飛灰を溶融した際に発生する溶融飛灰とに含まれ
ている重金属を水等に溶出し難い安定化した化合物に転
化させる方法に関する。

【０００２】

【従来技術】都市ごみ等のごみ焼却炉から発生する焼却
灰及び飛灰の減容化と安定化処理として溶融処理が通常
行われている。しかし、溶融処理は処理温度が高いの
で、焼却灰と飛灰に含まれている鉛等の重金属はスラグ
中に残留する部分も有るが、一部は揮散して排ガスに含
まれて、溶融飛灰として捕集される。

【０００３】この溶融飛灰には鉛、カドミウム等の重金
属が高濃度に含有されているのでそのまま投棄すること
が制限されている。そこで、この溶融飛灰の無害化処理
方法として溶融処理方法（例えば特開平７−３０８６５
０号公報）、キレート剤による安定化処理方法（例えば
特開平８−５７４４４号公報）、酸抽出方法（例えば特
開平６−２２７５号公報）等が行われている。

【０００４】溶融処理方法は溶融飛灰と焼却灰及び飛灰
と共に混合して溶融し、重金属をスラグに封じ込める
か、若しくは溶融飛灰として再度回収する方法である。
薬剤による安定化処理方法は、溶融飛灰中に含まれる重
金属を高価な液体キレート剤等と反応させ難溶性化合物
に変化させて処理する方法である。また、酸抽出方法は
溶融飛灰を酸に溶解し、溶液中の重金属を水硫化ナトリ
ウム等と反応させて、難溶性化合物である硫化物に変化
させる方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、焼却灰と溶融
飛灰とを混合して溶融する処理方法は、溶融物の重金属
類濃度が高くなることにより、スラグに移行する重金属
の割合が増し、スラグの重金属類の濃度を高くし、スラ
グからの重金属溶出が懸念される。また、溶融炉から発
生する溶融飛灰の量が増し、ダクトの閉塞などの問題が
生じる。

【０００６】一方、溶融飛灰単独のキレート剤安定化方
法では溶融飛灰中の重金属類濃度が高く、また、濃度の
変動が大きいため、薬剤を多めに使用せねばならず、薬
剤処理に大変コストがかかる。このため、溶出液のｐＨ
を調整することにより溶出する重金属を水酸化物の形態
で固定化する方法が取られているが、酸性雨等により溶
出時の溶液のｐＨが低下した場合に対処することが困難
である。

【０００７】酸抽出法による溶融飛灰の無害化処理方法
は湿式処理方法であるため排水処理施設が必要となる。
廃棄物処理装置としては、より安全性が高く、コンパク
トな装置が求められている。以上の点から、上記の処理
方法に代わる処理システムにより溶融飛灰を無害化する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、種々研究をした結果、比較的安価なナトリウムジ
アルキルジチオカルバメートの添加により溶融飛灰に含
まれている重金属類を安定化処理ができるとの知見を得
て下記の発明をするに至った。

【０００９】第１の発明は、都市廃棄物の焼却に伴い発
生する焼却飛灰と、該焼却飛灰の溶融処理に伴って発生
する溶融飛灰とを混合し、更にナトリウムジアルキルジ
チオカルバメートと水とを添加混合し、焼却飛灰と溶融
飛灰中の少なくとも水銀（Ｈｇ）、鉛（Ｐｂ）、カドミ
ウム（Ｃｄ）を安定化することを特徴とする都市廃棄物
の溶融飛灰の安定化処理方法である。

【００１０】上記方法は、溶融飛灰と焼却飛灰とを薬剤
処理する際に溶融飛灰と焼却飛灰を一定の比率で混合
し、所定量のナトリウムジアルキルジチオカルバメート
と水を添加・混合し、水銀、鉛、カドミウムなどの重金
属類を水に難溶性の化合物に転化せしめ安定化させる方
法である。この方法は、溶融飛灰と焼却飛灰を同時処理
し、また乾式処理を採用することによって、処理装置を
コンパクトにすることが可能になる。

【００１１】第２の発明は、前記ナトリウムジアルキル
ジチオカルバメートの添加量が、前記焼却飛灰と溶融飛
灰とに含まれる少なくとも鉛とカドミウムの全部と反応
する化学量論的量以上であることを特徴とする溶融飛灰
の安定化処理方法である。溶融飛灰中の重金属類として
は鉛、カドミウムが多く、他の重金属類は比較的に少な
いので鉛、カドミウムを安定な化合物に変化させるのに
十分なナトリウムジアルキルジチオカルバメートの量と
しては、鉛及びカドミウムと反応する化学量論的量以上
であれば現在の環境庁告示１３号法に抵触しない程度ま
で上記重金属を安定化できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１により
説明する。図１に示すように、ごみ焼却炉の焼却飛灰の
溶融炉２から排出される溶融飛灰を集塵機４で捕集し、
溶融飛灰タンク６に貯蔵する。他方、ごみ焼却炉２２か
ら排出される焼却飛灰を集塵機２４で捕集し、焼却飛灰
タンク２６に貯蔵する。

【００１３】両者を、例えばスクリューコンベア８、２
８により混合灰タンク１０に装入し、ここで重金属の安
定化剤３０と水３２を添加し、混練機１２で混練して溶
融飛灰等に含まれている重金属類を安定化させる。その
後は灰ピット１４に貯蔵し、投棄する。上記の通り、処
理装置は極めて簡単な構成である。集塵機は乾式の集塵
機、例えば電気集塵機が便利である。

【００１４】上記の通り、ごみ焼却飛灰の処理施設は焼
却飛灰等のタンク、混合灰タンク、コンベア、混練機か
ら構成される。溶融処理により発生した溶融飛灰と焼却
飛灰と混合し同時処理することができる溶融飛灰の乾式
処理装置である。溶融飛灰は一度溶融飛灰タンクに貯え
られ、溶融飛灰の切り出し量にしたがって焼却飛灰が一
定量となるように切り出される。

【００１５】溶融飛灰と焼却飛灰を混合する位置として
は、焼却飛灰等タンク内、あるいは混練機内上部でもよ
い。本法を採用することにより新たに溶融飛灰混練機を
設置する必要は無く、混合灰の重金属濃度は安定して低
下する。

【００１６】焼却飛灰処理用の混練機内でＰｂ、Ｃｄと
ナトリウムジアルキルジチオカルバメートとの反応を進
行させることにより、焼却飛灰および溶融飛灰中の重金
属類は水に難溶性の物質に転化する。このような処理形
態をとることにより、処理システムを大幅に拡大するこ
となく、溶融飛灰の無害化処理を行うことが可能とな
る。

【００１７】次に、図２として示す表１に溶融飛灰と焼
却飛灰の成分組成を示す。溶融飛灰は焼却飛灰に比較し
亜鉛と塩素が多く、焼却飛灰はＳｉとＣａが多いのが特
徴である。 上記元素は種々の分子形態で存在し、Ｓｉ
はＳｉＯ₂ ，ＣａはＣａＯ，ＡｌはＡｌ₂ Ｏ₃ ，ＫはＫ
Ｃｌ，ＮａはＮａＣｌ等の分子形態で存在していると推
定される。

【００１８】溶融飛灰と焼却飛灰の混合比率は、発生比
率である１：３０が理想的であるが、１：１０以上であ
れば処理できる。両者を混合することによりＰｂ、Ｃ
ｄ、Ｃｒ等の重金属類の濃度が低くなる。従って、安定
化剤の添加量を減少できる。

【００１９】ナトリウムジアルキルジチオカルバメート
は下記のような化学構造を有している。

【００２０】

【化】

【００２１】焼却飛灰に含まれている重金属類と反応は
明確ではないが、ナトリウムジアルキルジチオカルバメ
ートのＮａは水溶液中で解離し、重金属類と置換反応し
て重金属類を安定化させると推定される。

【００２２】次に水の配合量であるが、実験によれば混
合灰に対して１８〜３０ｗｔ％で足りる。１８ｗｔ％未
満では上記反応が円滑でなく、３０ｗｔ％を超えると安
定化剤の濃度を薄めるからである。

【００２３】

【実施例】以下、本発明に係る溶融飛灰の無害化処理の
一実施例を説明する。 比較例 図２として示す表１は実施した溶融飛灰と焼却飛灰の成
分分析例を示したものである。この溶融飛灰に対し、安
定化剤としてナトリウムジアルキルジチオカルバメート
の添加量を、溶融飛灰の（Ｐｂ＋Ｃｄ）量にたいして０
〜１０モル添加した。水溶液中の重金属類の濃度を環境
庁告示１３号法（以下、環告１３号法と記す）に従って
溶出試験を行った。

【００２４】有害重金属の溶出濃度を調査したところ、
図３として示す表２に示すようになった。ＰｂとＣｄを
０．３ｍｇ／ｌ以下とするためには混合灰の（Ｐｂ＋Ｃ
ｄ）量にたいして１０モルの添加量が必要であった。こ
のように溶融飛灰単独の場合には安定化剤の必要な量が
多く、余り経済的ではなかった。

【００２５】実施例 図４として示す表３に、溶融飛灰と焼却飛灰を発生比率
（１：３０）で混合した混合灰の成分分析例を示す。こ
の混合灰に対し、ナトリウムジアルキルジチオカルバメ
ートの添加量を変えて環告１３号法にしたがい溶出試験
を行った。その結果、有害重金属の溶出濃度は図５とし
て示す表４のようになった。

【００２６】この結果から、ナトリウムジアルキルジチ
オカルバメート添加率を処理灰に含まれるＰｂとＣｄの
合計モル量の１倍以上、即ちＰｂ及びＣｄの全部と反応
する化学量論的量以上とすると、焼却飛灰および溶融飛
灰中に含まれる重金属類の溶出を基準値（各０．３ｍｇ
／ｌ）未満に抑制することができ、本発明の無害化処理
方法は環境基準を十分満足できた。

【００２７】

【発明の効果】以上に説明した通り、溶融飛灰と焼却飛
灰を混合し、重金属類の濃度を低下させて、安定化剤と
してナトリウムジアルキルジチオカルバメートを添加す
ると、環境基準値以下に重金属類の溶出量を低下させる
ことができる。また、溶融飛灰と焼却飛灰中には特にＰ
ｂとＣｄが多いがこれらを安定な化合物に転化すること
ができるので、産業上の利用性が高い発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する装置の概要を示す図である。

【図２】溶融飛灰と焼却飛灰の成分組成を表１として示
す図である。

【図３】溶融飛灰を安定化剤で処理した場合における重
金属類の溶出量を表２として示す図である。

【図４】溶融飛灰と焼却飛灰との混合灰の成分組成を表
３として示す図である。

【図５】混合灰を安定化剤で処理した場合における重金
属類の溶出量を表５として示す図である。

【符号の説明】

２ 溶融炉 ４ 集塵機 ６ 溶融飛灰タンク ８ スクリューコンベア １０ 混合灰タンク １２ 混練機 １４ 灰ピット ２２ ごみ焼却炉 ２４ 集塵機 ２６ 焼却飛灰タンク ２８ スクリューコンベア ３０ 安定化剤 ３２ 水

【化１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 品川 拓也 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 都市廃棄物の焼却に伴い発生する焼却飛
   灰と、該焼却飛灰の溶融処理に伴って発生する溶融飛灰
   とを混合し、更にナトリウムジアルキルジチオカルバメ
   ートと水とを添加混合し、焼却飛灰と溶融飛灰中の少な
   くとも水銀（Ｈｇ）、鉛（Ｐｂ）、カドミウム（Ｃｄ）
   を安定化することを特徴とする都市廃棄物の溶融飛灰の
   安定化処理方法。
2. 【請求項２】 前記ナトリウムジアルキルジチオカルバ
   メートの添加量が、前記焼却飛灰と溶融飛灰中に含まれ
   る少なくとも鉛（Ｐｂ）とカドミウム（Ｃｄ）の全部と
   反応する化学量論的量以上であることを特徴とする請求
   項１記載の溶融飛灰の安定化処理方法。