JPS6353875B2 - - 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まれること。

前記ダスト等に含まれる酸化物の主たる形態
はSiO₂、Al₂O₃、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含量に含み、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、この方法を用いた固化物は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
渣に分離し、この残渣を50〜500℃好ましくは300
℃以下で加熱処理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、水に可溶なアルカリ金
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
的な加熱処理により鉄と重金属の非常に安定した
結晶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。

本発明においては熱処理時間は処理温度、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
ような塩類はほとんど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ればよ
い。

本発明方法によれば有害でかつ不安定な重金属
塩を安定な形態に変換したのち再利用に便な固化
物とし、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、溶出後の
重金属濃度はZn0.3ppm、Pb0.5ppm、Cu0.1ppm、
Cd0.1ppm、であり酸性状態でも規準値を十分満
足するものであつた。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における加熱後の過残渣に重量で15
％のポルトランドセメントと20％の水を加えニー
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65Kg/cm³の強固な成形物であり、かつ埋立地
に投棄処分しても崩壊、粉化することはなかつ
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
Zn0.2ppm、Pd0.4ppm、Cu0.1ppm、Cd0.1ppm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、次いでこれをして液と残渣に
   分離し、得られた残渣を加熱処理することを特徴
   とする重金属含有廃棄物の処理方法。 ２ 前記加熱処理工程が、50℃〜500℃の温度範
   囲内で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項又は第２項記載の廃
   棄物処理方法。 ４ 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３項記載
   の廃棄物処理方法。 ５ 前記残渣が、加熱処理したのち、1000℃以上
   の温度で焼結固化処理されるものである特許請求
   の範囲第１項、第２項、第３項又は第４項記載の
   廃棄物処理方法。 ６ 前記残渣が、加熱処理したのちセメント固化
   処理されるものである特許請求の範囲第１項、第
   ２項、第３項又は第４項記載の廃棄物処理方法。 ７ 前記液が、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１項、第２項、
   第３項、第４項、第５項又は第６項記載の廃棄物
   処理方法。