JPS6029555B2 - 重金属含有廃棄物の固化処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、都市ゴミ、汚泥、ヘドロ等の焼却工程から排
出される焼却灰、ならびに各種ガス処理工程から生じる
ダスト等の重金属を含有する微粉状廃棄物の固化処理方
法に関するものである。

一般にこれら微粉状廃棄物の処理又は処分方法としては
、直接埋立、海洋投棄が主流であったが、粉体であるた
めに取り扱いが厄介であり、運搬途中や埋立地において
飛散、流出が著しくさらには残澄中に含まれる重金属等
の溶出が生じるなど、改善されなければならない点が多
くあった。また、これら残櫨の取り扱いを容易にし、重
金属等の溶出を防止するために、各種の固化技術が提案
されているが、この従来の固化技術としてはセメントや
アスファルト等の固化剤を添加する方法や加熱溶融した
のち放冷固化する方法などがあった。これらのうち、固
化剤を添加する方法は、有害物質の封じ込めや埋立地の
土質の改善等に効果はあるが、固化剤の価格が高く、日
々排出される前記微粉状廃棄物の全量を固化することは
困難である。一方、溶融法は廃棄物の体積が著しく減少
し、粒状若しくは塊状になるために取り扱いが容易で、
重金属等の有害物質を封じ込めることもでき、すぐれた
方法であるが、廃棄物を高温に加熱保持する必要があり
、エネルギーを大量に使用する点で難がある。このよに
、従来の廃棄物固化技術には解決しなければならない問
題が数多くあり、省資源、省エネルギーの観点から、新
しい技術を開発する必要にせまられているのが現状であ
る。本発明は、かかる現状に対して、重金属含有微粉状
廃棄物を、低コスト、省エネルギー的に固化して取り扱
いを容易にし、重金属等の有害物質の溶出を防止し、あ
わせて再利用の道を拓くことを目的とするものである。

本発明は、重金属含有微粉状廃棄物をカルシウム成分の
存在下で、必要に応じて固化促進剤もしくは還元剤を添
加混合し、成型したるのち非酸化性気体によって内部を
充満させたオートクレープ中で、水蒸気オートクレープ
処理を行い、前記廃棄物を固化させることを特徴とする
ものである。

本発明の処理方法は、水蒸気オートクレープ処理によっ
て生じる固化物の性状が水蒸気オートクレープを昇温、
昇圧する前の水蒸気オートクレーブ内の雰囲気によって
大きく影響されることの見知に基づいている。通常、オ
ートクレープ内の昇温、昇圧前の雰囲気気体は空気であ
るが、これは酸化性気体であり、得られる固化物の性状
は必ずしも好ましくない。従って本発明ではオートクレ
ープ内の酸化性気体を非酸化性気体によって置換した後
オートクレープを昇温、昇圧して処理し、得られる固化
物の性状を大幅に改善したことを特徴としている。非酸
化性気体といま、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性
気体や、一酸化炭素、水素等の還元性気体、さらに水蒸
気や二酸化炭素等の気体でも良い。

また、それらの気体を一種類のみ用いるのではなく、複
数の気体を混合して用いることもできる。その場合、複
数の気体の一つとして空気を用いることもできる。また
、燃焼排ガス等の様に酸素濃度が低く、非酸化性気体を
含む気体を用いることも効果的である。本発明において
は、カルシウム成分の存在が必要不可欠の条件であるが
、前記微粉状焼却残笹中にカルシウム成分が十分含有さ
れている場合はカルシウム成分を添加しなくてよいが、
不十分な場合にはカルシウム成分を予め添加して、残漬
中のカルシウム成分を１の重量％（生石灰換算）以上と
するとよい。

また、添加カルシウム成分の形態としては、炭酸カルシ
ウム、生石灰、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、消石
灰等種々を単独又は組み合わせて添加混合するが、この
うち消石灰が最適であり、場合によってはカルシウム成
分を用いて配水した各種汚泥を焼却して得られる残澄を
用いることもできる。また、カルシウム成分が十分でも
固化しにくい場合には必要に応じて固化促進剤としてけ
いそう土、けし・華、けし、酸白土、桂石、石英、けし
、酸ガラス、水ガラス、砂等のけし、酸貿物質、カオリ
ナイト、ベントナイト、／ぐーライド、ゼオライト、ハ
ロサィト等の粘土類、水酸化アルミニウム、酸化アルミ
ニウム等のアルミニウム化合物、または上記物質を含む
フライアッシュ、赤泥焼却灰等の廃棄物を単独あるいは
複数適当量（例えば１〜３０重量％）好ましくは１０〜
３の重量％）添加して処理するのが効果的である。

さらに、重金属として６価クロムを大量に含む微粉状廃
棄物を処理するにあたっては、あらかじめ還元剤を添加
しておくことも有効である。

還元剤は、焼却残湾中に均一に添加（１〜３の重量％好
ましくは５〜１５重量％添加）混合してもよいが、あら
かじめ焼却残澄のみの成型体をつくり、次いで液状の還
元剤をスプレーしたり、少量の水等のバインダーで固体
状の還元剤を成型体表面に付着させるなどして、還元剤
によるコーティング（被覆）をすれば還元剤を節約でき
る。用いる還元剤としては、２価鉄イオンの塩、亜硫酸
又は亜硫酸塩、石炭カーボンブラック、コークスもえ穀
、リグニン等の有機炭素類、マグネシウム、カルシウム
、亜鉛等の金属あるいはこれらを含む廃棄物などを単独
あるいは複数用い、団体状のものは微粉末で用い、水溶
性塩あるいは水溶液はスプレー用などに用いることがで
きる。このように化学組成を調整された微粉状廃棄物は
、徴粉同士の接触点数を増加させるために成型されるが
、この成型方法は、加圧、転動、押し出し等従来の技術
をそのまま利用できる。

かくて成型された廃棄物は、水蒸気を媒体として用いる
オートクレープ中に納められ、非酸化性気体によって、
オートクレープ内の空気を置換した後、加圧水蒸気の存
在下に放置されることにより固化する。

固化のメカニズムは現在明らかではないが、カルシウム
成分と桂石とによるカルシウムシリケート水和物の生成
、あるいはカルシウム成分とアルミニウム分とによるカ
ルシウムアルミネート水和物の生成により固体同志が強
固に結びつけられ、含有される重金属もそれら水和物中
にとりこまれるものと考えられる。次の本発明の実施例
を示す。

実施例 １ 某下水処理場で発生した汚泥に、消石灰を添加して脱水
し、乾燥後焼却して得た焼却灰の組成は次の通りであっ
た。

Ｃａ０ ３５％ Ｓｉ０２ ２９％Ｆｅ２０
３ １０％山２０３
８％Ｃｒ２０３
２５の風この焼却灰を、１．０００ｋ９〃地の圧力で
直径１０肋、長さ１仇岬こ成型し、若干量の水を充填し
たオートクレープ内におさめたのち、不活性気体でオー
トクレープ内の空気を置換し、密閉してオートクレープ
を昇溢、昇圧させた。

２気圧で２時間水蒸気オートクレーブして得た固化物の
溶出試験を行なった結果を表一１に示す。

表一１ これにより、不活性気体で置換するとクロム溶出量が低
下することがわかる。

実施例 ２ 実施例１で用いたグリーンベレツトを用い、オートクレ
ープ内を、水素、窒素中に希釈した一酸化炭素等の還元
性気体、あるいは水蒸気等で置換し、実施例１と同様の
実験を行なった結果を表−２に示す。

表−２ これにより、還元性気体、あるいは水蒸気等でオートク
レープ内の残留空気を置換すると、クｏム溶出量を低下
させうろことがわかる。

実施例 ３ 某都市ゴミ焼却場ＥＰダストにカルシウム成分として消
石灰を５％ｗｔ、固化促進剤として桂石粉末を５％Ｍを
混合し、１．０００ｋ９〆／のの圧力にて圧縮成型し、
直径１仇帆、長さＩＱ奴のグリーンベレットを得た。

このグリーンベレットを、オートクレープ内の雰囲気を
変えて２悦気圧で２時間固化処理した。固化物からの溶
出塁を表−３に示す。寿き−３これより、オートクレー
プ内の雰囲気を、非酸化性気体によって置換すると、固
化物からの溶出量が低下することがわかる。

実施例 ４ 某工場排水処理汚泥を脱水、乾燥、焼却して得た微粉状
焼却灰の化学組成は、以下の通りであった。

Ｃａ０ ４５％Ｓｉ０２
３７％Ｆｅ２０３
９％山２０３
６％Ｃｒ２０３ １．５０■肌
本試料単独及び本試料に還元剤として硫酸第一鉄を５重
量％添加し、水分を少量にして１．０００ｋｇ〃地の圧
力で直径１仇肋、長さ１比廠の大きさに成型し、水分１
０％のグリーンベレットを得た。

このグリーンベレツトを、オートクレープ内に入れたの
ち雰囲気を調整し、１５ｋ９″めで３時間水蒸気オート
クレープ処理した。得られた固化物の強度及び６価クロ
ムの溶出量を測定した結果を表−４に示す。表−４ これより、オートクレープ内の空気を非酸化性気体で置
換した後、水蒸気オートクレープ処理すると、固化物か
らの６価クロムの溶出量が低下することがわかる。

以上のべた様に、本発明は重金属含有微粉状廃棄物を、
カルシウム成分の存在下で、必要に応じて固化促進剤も
しくは還元剤を添加混合し成型したる後、非酸化性気体
によって内部を充満させたオートクレープ中で、水蒸気
オートクレープ処理することにより、容易に強固な固化
物を得ることができ、粉体のハンドリング性を改善し、
重金属の溶出を防止し、埋立地面積を大幅に低減させる
ことができ、場合によっては骨材としての再利用を可能
にし、事後処理の簡便化がなし得られ、固化物の性状を
極めて良好にし、また水蒸気オートクレープ処理に要す
る蒸気を生成する熱源として廃棄物の焼却処理工程から
生じる熱や水蒸気を直接あるいは蒸気ボイラー等を介し
て間接的に利用することができ、省エネルギー、省資源
的にもプロセスとして満足しうるものであり、公害防止
上極めて有用なる効果を有するもので、従釆の諸問題も
適確に排除し、しかも処理コストも安価で経済的に処分
できる利益がある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重金属含有廃棄物を、カルシウム成分の存在下で、
   そのまま又は固化促進剤もしくは還元剤の少なくともい
   ずれかを添加混合して成型し、これを水蒸気オートクレ
   ーブ処理して固化する方法において、オートクレーブ内
   に残留する酸化性気体を、非酸化性気体にて置換した後
   、オートクレーブを昇温、昇圧させて処理することを特
   徴とする重金属含有廃棄物の固化処理方法。 ２ 前記置換工程が、ヘリウム、アルゴン、窒素又は二
   酸化炭素の不活性気体の一種又は二種以上を非酸化性気
   体として用いて処理されるものである特許請求の範囲第
   １項記載の固化処理方法。 ３ 前記置換工程が、一酸化炭素又は水素の還元性気体
   を非酸化性気体として用いて処理されるものである特許
   請求の範囲第１項記載の固化処理方法。 ４ 前記置換工程が、水蒸気を非酸化性気体として処理
   されるものである特許請求の範囲第１項記載の固化処理
   方法。