JPS6352553B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は都市ごみ、産業廃棄物等の重金属を含
む有害な廃棄物を無公害に処理する方法に関する
ものである。

一般に都市ごみ、廃水処理工程からでるスラツ
ジ等を焼却処理した際に排出する残渣、およびダ
スト等には、各種の有害な重金属が含まれる。と
ころが、これら有害な重金属を含むダスト等の廃
棄物はその処理法が確立されておらずそのまま埋
立投棄されているのが現状でありセメント固化法
などの処理を施して投棄しても有害な重金属が雨
水などにより溶出して埋立地周辺の環境を汚染す
る心配がある。

例えば、都市ごみの焼却処分の際に生ずるダス
ト等の廃棄物の化学的性状を検討すると、 ダスト等には水に不溶性の酸化物の他、水に
可溶性の塩類が大量に含されること。

前記ダスト等に含まれる酸化物の主たる形態
はSiO₂、Al₂O、CaOであり、塩類としては
NaCl、KCl、Na₂SO₄、K₂SO₄のアルカリ金属
塩であること。

さらに、有害な重金属（例えば、Cd、Pb、
Zn、Cu、Hg）の大部分も塩化物もしくは硫酸
塩の形態の重金属塩となつていること。

があり、これら塩類を多量に含むダスト等を従来
の方法を用いて重金属の固定化を行なうため、そ
のまま高温で処理して焼結固化、および溶融固化
することを試みても処理後の固化物は単なる溶融
塩の状態にしかならず、決つして重金属の固定は
できない。また、重金属塩は蒸気圧が非常に高い
ため、前記高温処理を行なう際に蒸発して大気中
に拡散してしまう恐れが非常に強い。さらにセメ
ントと直接混合して固めようとしても、塩類は水
溶性であるため、養生期間中に崩壊、粉化してし
まい目的を達成することが不可能である。

このようにアルカリ金属塩を多量に含み、かつ
重金属も塩類の形態となつているダスト等の廃棄
物はきわめて公害性が強く処理上問題があつたの
である。

これら公害性の強いダスト等の廃棄物から重金
属の溶出を防止する手段として本発明者は既に特
願昭56−144620でダストをアルカリ水溶液で溶解
したのち液と残渣に分離し、この残渣を高温焼
結（溶融）またはセメントで固化する方法を提案
している。しかし、この方法は重金属の溶出を防
止するために、発生した残渣をさらにエネルギー
コストの高い高温処理（1000℃以上の加熱温度が
必要）を行なつたり、あるいは高価なセメントを
添加して固化する必要があつた。また、処理後の
固化物はPHが中性付近の水中では重金属の溶出は
ないが、酸性の水に接すると大量の重金属の溶出
が見られた。

本発明は、これら問題点をさらに解決し、どの
ような条件下でも重金属を含む有害な廃棄物を支
障なく投棄しうるようにし、さらに安定な重金属
溶出防止法を提案すると同時に、該廃棄物から重
金属を含まない無害な有価物を回収する有効な方
法を安価な形態で提供することを目的とするもの
である。

本発明は、重金属を含む廃棄物を微粉状にし、
または重金属含有微粉状廃棄物はそのまま、水に
浸漬して、該廃棄物に含まれる重金属塩やアルカ
リ金属塩を水に溶解すると共に、添加された鉄
塩、および溶解された重金属塩をアルカリによつ
て水酸化物とし、次いでこれを過して液と残
渣に分離することを特徴とする重金属含有廃棄物
の処理方法である。

本発明の一実施態様を図面を用いて説明する
と、まずダスト等の廃棄物Ａを水槽Ｂに投入して
水に浸漬して懸濁液とし、水の可溶なアルカリ金
属塩と重金属塩を水中に溶解させる。次いで該浸
漬液に鉄塩ＣとアルカリＤを添加すると、ダスト
中の重金属塩と添加された鉄塩は水酸化物の状態
となり不溶性となる。一方、ダスト中のアルカリ
金属塩は水酸化物を作らないためそのまま溶解し
ており、また、酸化物はもともと不溶性であるた
めそのまま懸濁していて、前記重金属水酸化物、
水酸化鉄と混合状態で懸濁した懸濁液となつてい
る。次に該懸濁液を沈降させたのち、さらに過
装置Ｅによつて過して固液分離を行なえば液
Ｆ側にはNaCl、KCl、Na₂SO₄、K₂SO₄等のアル
カリ金属塩が移行し、過残渣Ｇ側には重金属水
酸化物、水酸化鉄、SiO₂、Al₂O₃、CaO等の酸化
物が混合状態で残留する。

一方、前記液Ｆ側に移行したNaCl、KCl、
Na₂SO₄、K₂SO₄等のアルカリ金属塩を含む溶液
１は、例えば蒸発装置Ｈで蒸発濃縮することによ
り回収したのち、カリ鉱や岩塩のかわりとして無
害状態の工業用、肥料用の原料２として用いるこ
とができる。

この実施態様では、沈降性の良い水酸化鉄と沈
降性の悪い重金属水酸化物を混合状態で沈殿させ
たのち過分離を行なうが、該水酸化鉄は重金属
水酸化物を結晶構造のの中に組み込んだりあるい
は吸着して沈殿するため、重金属水酸化物単独の
沈降速度より速く、かつ過性も良好である。さ
らに該水酸化鉄は重金属イオンの吸着作用も有し
ており、水酸化物の溶解度で溶けている重金属イ
オンも吸着して沈殿するため、重金属イオンが
液側に移行するのを完全に防止できる。

前記過残渣Ｇ側の重金属水酸化物、水酸化
鉄、酸化物の混合物３は熱処理装置Ｉで所定温度
の熱処理をすると、酸性の水にも安定な残渣４と
なる。

この場合廃棄物中の重金属が不溶性になるの
は、重金属イオンに鉄イオンとアルカリが共存す
ることにより、重金属と鉄の混合水酸化物が生成
し、この時点において該重金属水酸化物は水酸化
鉄の結晶格子中に組み込まれたり、あるいは水酸
化鉄に重金属水酸化物が吸着される。さらに人為
的な加熱処理あるいは大気中における長期間の自
然放置により鉄と重金属の非常に安定した結晶構
造が作成されるためと推察される。

本発明において使用される鉄塩とは硫酸第一鉄
（FeSO₄）硫酸第二鉄（Fe₂（SO₄）₃）塩化第一鉄
（FeCl₂）塩化第二鉄（FeCl₃）等の薬品の他、鉄
板の酸洗い、酸化チタン製造の際に大量に生じる
副産物の塩化第一鉄、硫酸第一鉄も用いることが
できる。また、前記アルカリとしては水酸化ナト
リウム（NaOH）、水酸化カリウム（KOH）、水
酸化カルシウム（Ca（OH）₂）、水酸化アンモニウ
ム（NH₄OH）などを単独又は組合わせて用いる
ことができる。

本発明においては、前記鉄塩およびアルカリの
量は廃棄物の成分、含まれる重金属の種類や量に
よつて異なり、実験によつて定めるべきであるが
廃棄物１部（重量）に対し、それぞれ0.01部〜３
部、0.02部〜２部とすることが好ましい。また前
記熱処理時の温度は熱処理時間、廃棄物の成分、
添加物の量によつても異なるが概略50℃〜500℃
の範囲で、好ましくは300℃以下である。

本発明においては前記過残渣を人為的に加熱
処理することなく常温の空気中に自然放置しても
目的は達成されるものであるが、この場合は人為
的に熱処理する場合に比べてかなり反応時間が長
くなるか、もしくは鉄塩やアルカリの添加量がか
なり多くなるが、熱的なエネルギーや熱処理装置
を用いないですむ利点がある。一方、熱処理時
間、あるいは自然放置時間は処理温度、廃棄物の
成分、添加物の量等によつて異なるが必要最少限
の時間を選定すれば良く、10分以上が好ましい。

なお、これら一連の工程において、ダスト等の
廃棄物を水に溶解させる際に含まれるアルカリ金
属塩の飽和溶液となつていることが望ましい。す
なわち、これらアルカリ金属塩を回収するには例
えば蒸発濃縮工程が必要であるため、浸漬用の水
は必要最少限とする。すなわち飽和水溶液とする
のが効率的である。さらに該ダスト等の廃棄物が
焼却設備より排出される場合においては、該焼却
設備の廃熱Ｊ例えば廃ガスを使用して液の蒸
発、過残渣の熱処理を行なつても良い。

なお、該液中には有害な重金属を含まないた
め、アルカリ金属塩類を回収することなくそのま
ま放流することも可能であり、さらに該ダスト等
の廃棄物が焼却設備より排出される場合において
は、焼却炉本体より排出される水分の全く含まな
い取り扱い時に飛散する恐れのある焼却灰に該
液を吸水させて廃棄処分することも可能である。

また、本発明によつて生成した熱処理／自然放
置後の残渣は酸性の水に対しても安定で重金属の
溶出はほとんど見られないものであるが、機械的
強度にややもろいので再利用に便な固化物（例え
ば骨材等への再利用）とするために、さらに高温
（1000℃以上）で焼結溶融固化物とすると残渣中
に含まれるSiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃等が融体
を形成してスラグとなり機械的強度の大きな固化
物となる。さらに前記残渣中にはセメントに悪影
響を及ぼすような塩類は含まれていないため通常
のポルトランドセメントを用いて機械的強度の大
きな固化物とすることもできる。すなわち、熱処
理又は自然放置後の残渣とセメントを混合する
か、もしくは過残渣に直接セメントを添加混合
して自然放置すれば良い。

本発明方法によれば有害でかつ不安定な重金属
塩を安定な酸化物の形態に変換したのちエネルギ
ーコストの安い形態で処理し、一方、無害でかつ
有価物であるアルカリ金属塩（NaCl、KCl、
Na₂SO₄、K₂SO₄）を効率よく分離回収する経済
的な処理で適確な重金属溶出防止が可能となる有
用な利益がある。

次に本発明の実施例を示す。

実施例 １ 都市ごみ焼却工場の電気集塵機より排出される
ダスト中には、酸化物としてSiO₂が3.3％、
Al₂O₃1.5％、CaO3.0％が、アルカリ金属塩とし
てNaCl23.3％、KCl9.5％、Na₂SO₄11.0％、
K₂SO₄33.0％が含まれ、その他重金属塩として
ZnCl₂とZnSO₄の合計2.1％、PbCl₂とPbSO₄の合
計0.5％、CuCl₂とCuSO₄の合計0.2％、CdCl₂と
CdSO₄の合計0.05％含まれていた。このダストを
水に浸漬して前記アルカリ金属塩の飽和溶液とし
たのち鉄塩としてFeSO₄をダスト１Kg当り160ｇ、
Ca（OH）₂を110ｇ添加したのち撹拌し重金属水酸
化物と水酸化鉄の混合物を作成した。次いでこの
混合物を沈降分離し、さらに過した。このとき
の液からは重金属の溶出はほとんど見られなか
つた。次に過残渣を加熱炉を用いて100℃で一
時間加熱処理した。処理後の試料を粉砕後PH７の
水を用いて溶出試験（環境庁告示13号の方法）を
行なつたが、重金属の溶出液濃度は全て0.1ppm
以下であり総理府令に定められた規準値以下であ
つた。さらに、酸性状態での重金属の溶出性を検
討するために、前記試料を用いてPH４に制御した
液中での溶出試験を行なつた。その結果、溶出液
の重金属濃度はZn0.3ppm、Pb0.5ppm、
Cu0.1ppm、Cd0.1ppm、であり重金属の溶出はほ
とんどみられず前記規準値以下であつた。一方、
液を蒸発濃縮した結果、NaCl、KCl、
Na₂SO₄、K₂SO₄のきわめて純度の良い白色の混
合物が得られた。

実施例 ２ 実施例１における加熱前の過残渣に重量で15
％のボルトランドセメントを加えニーダーで５分
間混練し、次いで押出し成型機により直径10m/
ｍの短棒状の成形物を得た。この成形物を大気中
に10日間放置し養生した結果、軸圧縮強度45Kg／
cm²の強固な成形物であつた。この成形物を粉砕後
PH７の水を用いて溶出試験（環境庁告示13号の方
法）を行なつたが重金属の溶出液濃度は全て
0.1ppm以下であり総理府令に定められた規準値
以下であつた。さらに、酸性状態での重金属の溶
出性を検討するために前記試料を用いてPH４に制
御した液中での溶出試験を試みた。その結果、溶
出液の重金属濃度はZn0.5ppm、Pb0.8ppm、
Cu0.2ppm、Cd0.15ppmでありいずれも規準値以
下であつた。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法の系統説明図である。 Ａ…廃棄物、Ｂ…水槽、Ｃ…鉄塩、Ｄ…アルカ
リ、Ｅ…過装置、Ｆ…液、Ｇ…過残渣、Ｈ
…蒸発装置、Ｉ…熱処理装置、Ｊ…廃熱、１…ア
ルカリ金属塩含有溶液、２…肥料原料、３…混合
物、４…残渣。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重金属を含む微粉状廃棄物又は微粉状にした
   廃棄物を水に浸漬してスラリとし、該スラリに鉄
   塩とアルカリ性物質またはその水溶液を加えたの
   ち撹拌混合し、次いでこれを過して液と残渣
   に分離し、得られた残渣を自然放置することを特
   徴とする重金属含有廃棄物の処理方法。 ２ 前記廃棄物を水に浸漬してスラリとする処理
   が、廃棄物１部（重量）に対して鉄塩0.01部〜３
   部アルカリを0.02部〜２部添加して処理するもの
   である特許請求の範囲第１項記載の廃棄物処理方
   法。 ３ 前記浸漬工程が、重金属水酸化物と水酸化鉄
   との混合状態で懸濁した懸濁液としたのち沈降分
   離処理するものである特許請求の範囲第２項記載
   の廃棄物処理方法。 ４ 前記残渣が、そのまま焼結固化処理されるも
   のである特許請求の範囲第２項又は第３項記載の
   廃棄物処理方法。 ５ 前記残渣が、セメント固化したのち自然放置
   処理されるものである特許請求の範囲第２項又は
   第３項記載の廃棄物処理方法。 ６ 前記液が、アルカリ金属塩を回収したのち
   焼却灰に吸水させて廃棄処分されるものである特
   許請求の範囲第２項、第３項、第４項又は第５項
   記載の廃棄物処理方法。