JP2003275730A

JP2003275730A - 下水汚泥焼却灰からの有害物質の溶出抑制方法

Info

Publication number: JP2003275730A
Application number: JP2002082057A
Authority: JP
Inventors: Mikihiro Oida; 幹弘笈田; Noribumi Isu; 紀文井須; Hiroteru Maenami; 洋輝前浪; Hiroaki Kuno; 裕明久野
Original assignee: Inax Corp; Japan Science and Technology Corp
Current assignee: Inax Corp; Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-09-30

Abstract

(57)【要約】【課題】有害物質の溶出抑制効果がより大きな溶出抑制
方法を提供する。【解決手段】調合工程として、下水汚泥焼却灰に消石灰
を混合してなる水熱固化用調合物を用意する。成形工程
として、水熱固化用調合物を成形して成形体とする。成
形体を水熱処理し、ケイ酸カルシウム水和物を生じて固
化しているとともにアパタイト属を生じた水熱固化体を
得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は下水汚泥焼却灰から
の有害物質の溶出抑制方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、下水処理場や浄化槽から発生する
下水汚泥の処分が問題となっている。下水汚泥にはリン
や窒素等の栄養素や有機物が多量に含まれているため、
これをそのまま海に投棄したり、河川に放流したりすれ
ば、ＢＯＤ値が上昇し、赤潮が発生する等、環境汚染を
引き起こすことになる。このため、下水汚泥は焼却処分
によって下水汚泥焼却灰とされた後、埋め立て処分がな
されることが多い。

【０００３】しかし、下水汚泥焼却灰にはヒ素、セレニ
ウム等の有害物質も含まれ、それを埋め立て処分した場
合、それら有害物質が地中に溶出し、やはり環境汚染が
生じるおそれがある。

【０００４】このため、下水汚泥焼却灰等の無機廃棄物
を用いて水熱処理により水熱固化体とし、下水汚泥焼却
灰からの有害物質の溶出を抑制する方法が提案されてい
る（特開平１０−２９６２０５号公報）。

【０００５】この方法では、まず下水汚泥焼却灰に活性
カルシウム源と活性アルカリ源とを混合してなる水熱固
化用調合物を用意する。次に水熱固化用調合物を成形し
て成形体とする。さらに、成形体を水熱処理し、ケイ酸
カルシウム水和物を生じて固化しているとともにゼオラ
イト（zeolite）系鉱物を生じた水熱固化体を得る。

【０００６】上記方法によって得られる水熱固化体中に
は、有害物質を吸着するゼオライト系鉱物が生じている
ため、下水汚泥焼却灰からの有害物質の溶出を抑制する
ことができる。また、この方法は、水熱処理の温度が２
００°Ｃ以下という比較的低い温度であるため、下水汚
泥焼却灰からの有害物質の溶出抑制を少ないエネルギー
で実現できるというメリットもある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報記載
の下水汚泥焼却灰からの有害物質の溶出抑制方法では、
下水汚泥焼却灰からゼオライト系鉱物を生成することに
より有害物質の溶出抑制を行っているだけであり、下水
汚泥焼却灰中に多量に含まれているＰ₂Ｏ₅分を利用する
ことについて、全く考慮がなされていなかった。このた
め、この方法では、Ｐ₂Ｏ₅分が有害物質の溶出抑制に寄
与せず、有害物質の抑制効果が十分でない。

【０００８】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされ
たものであり、有害物質の溶出抑制効果がより大きな溶
出抑制方法を提供することを解決すべき課題としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明者らは、上記課題解
決のために鋭意研究を行い、下水汚泥焼却灰に含まれて
いるＰ₂Ｏ₅分を利用してアパタイト（apatite）属を生
じさせれば、有害物質がアパタイト属中に固定され、有
害物質の溶出を抑制できることを発見し、本発明を完成
するに至った。

【００１０】すなわち、本発明の下水汚泥焼却灰からの
有害物質の溶出抑制方法は、下水汚泥焼却灰に活性カル
シウム源を混合してなる水熱固化用調合物を用意する調
合工程と、該水熱固化用調合物を成形して成形体とする
成形工程と、該成形体を水熱処理し、ケイ酸カルシウム
水和物を生じて固化しているとともにアパタイト属を生
じた水熱固化体を得る水熱工程とを有することを特徴と
する。

【００１１】発明者らの試験結果によれば、下水汚泥焼
却灰に活性カルシウム源を混合し、得られた水熱固化用
調合物で成形した成形体を水熱処理した場合、ケイ酸カ
ルシウム水和物を生じて固化した水熱固化体にはアパタ
イト属が多量に生成する。つまり、本発明の溶出抑制方
法では、水熱工程において、水熱固化用調合物中に含ま
れている下水汚泥焼却灰のＰ₂Ｏ₅分と、活性カルシウム
源のカルシウム分とが反応し、アパタイト属が生じる。
そして、その水熱固化体からはヒ素及びセレニウムが溶
出しにくいことを発見した。このため、こうして水熱固
化体を製造すれば、アパタイト属にそれらの有害物質が
固定され、有害物質の溶出を抑制できることがわかる。

【００１２】したがって、この溶出抑制方法を採用すれ
ば、有害物質の溶出をより一層抑制することができる。

【００１３】また、この溶出抑制方法によれば、有害物
質の溶出を抑制した水熱固化体を製造することができる
ため、無機廃棄物の処分に困窮することなく、建材等の
製品が得られ、循環型社会の構築という社会的要請を実
現することができる。

【００１４】本発明の溶出抑制方法では、水熱固化用調
合物に下水汚泥焼却灰以外の無機廃棄物、例えば陶磁器
廃棄物、生素地屑、釉薬汚泥、キラ、ガラス屑、鋳込砂
屑、スラグ、フライアッシュ、石灰灰、焼却飛灰、都市
ゴミ焼却灰、コンクリートがら、建設汚泥等の１種又は
複数種を混合することもできる。こうして下水汚泥焼却
灰とともに多くの他の無機廃棄物を再利用すれば、より
一層循環型社会の構築を実現することができる。なお、
他の無機廃棄物がアパタイト属によって固定しにくい有
害物質を含有している場合には、本発明の溶出抑制方法
を実施する前の前処理として、その無機廃棄物中の有害
物質を低減又は除去しておいた方が好ましい。

【００１５】水熱固化用調合物は活性アルカリ源を含む
ことが好ましい。活性アルカリ源はゼオライトの構成元
素であるアルカリ分を含むため、こうであれば、水熱工
程において水熱固化体中にゼオライトを生じる。そし
て、そのゼオライトが水熱固化体中の有害物質を吸着す
る。このため、水熱固化体からの有害物質の溶出がアパ
タイト属及びゼオライトによって抑制され、無機廃棄物
からの有害物質の溶出をより一層抑制することができ
る。

【００１６】活性アルカリ源としては、ＮａＯＨ、ＫＯ
Ｈ、Ｎａ₂ＣＯ₃、Ｋ₂ＣＯ₃、ＮａＮＯ₃、ＫＮＯ₃等を採
用することができる。また、活性アルカリ源として、下
水汚泥焼却灰、焼却飛灰等のアルカリ分を多く含む無機
廃棄物を採用したり、水ガラス等を採用したりすること
もできる。

【００１７】活性カルシウム源としては消石灰や生石灰
を採用することができる。この中でも消石灰は安価であ
るため好ましい。

【００１８】発明者らは、本発明の溶出抑制方法によっ
て生じるアパタイト属がハイドロキシアパタイト（Ｃａ
₁₀（ＰＯ₄）₆（ＯＨ）₂）であることを試験結果によっ
て確認した。なお、発明者らは、本発明の溶出抑制方法
において、下水汚泥焼却灰の代わりに都市ゴミ焼却飛灰
を用いた場合、ハイドロキシエレスタダイト（Ｃａ
₁₀（ＳｉＯ₄）（ＳＯ₄）₃（ＯＨ）₂）を生じ、その水熱
固化体から鉛が溶出しにくいことを発見している。

【００１９】本発明の溶出抑制方法は乾式プレス法によ
り成形工程を行なう場合に効果が大きい。水を大量に使
用して成形する方法では下水汚泥焼却灰等の無機廃棄物
から有害物質が溶出するおそれがあるが、乾式プレス法
により成形体を成形するのであればこのようなおそれが
極めて低いからである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施例
を説明する。

【００２１】「調合工程」愛知県内の焼却場で生じた下
水汚泥焼却灰を用意し、これを粉砕することなくそのま
ま用いる。この下水汚泥焼却灰の化学組成を表１に示
す。また、活性カルシウム源としての消石灰を用意す
る。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１に示すように、この下水汚泥焼却灰中
には、Ｐ₂Ｏ₅分が多量に含まれている。また、これには
活性アルカリ源として、Ｋ₂Ｏ及びＮａ₂０も含まれてい
る。この下水汚泥焼却灰と消石灰とを８：２の質量比で
混合し、水熱固化用調合物を得る。

【００２４】「成形工程」次に、上記水熱固化用調合物
をプレス機により３０ＭＰａの成形圧力で常温乾式一軸
加圧成形し、４０×１５×１０ｍｍの成形体を得る。

【００２５】「水熱工程」さらに、上記成形体に１８０
°Ｃで６時間の水熱処理を行った後、８０°Ｃで２日間
の乾燥を行う。こうして、実施例の水熱固化体を得る。

【００２６】（評価）＜Ｘ線回折スペクトルの測定＞上記成形体及び実施例の
水熱固化体について、Ｘ線回折スペクトルの測定を行っ
た。図１に示すように、成形体では、消石灰に基づく大
きなＸ線のピークが認められる。これに対し、実施例の
水熱固化体では、図２に示すように、消石灰に基づくＸ
線のピークは極めて小さくなり、それに替わってハイド
ロキシアパタイトに基づくピークが認められることがわ
かる。

【００２７】以上の結果から、実施例の溶出抑制方法で
は、水熱工程において消石灰と下水汚泥焼却灰中のＰ₂
Ｏ₅分とが反応し、アパタイト属の一種であるハイドロ
キシアパタイトを生じていることがわかる。

【００２８】＜有害物質属の溶出試験＞下水汚泥焼却灰
及び実施例の水熱固化体について、重金属の溶出試験を
行った。有害物質の溶出試験は環境庁告示第４６号の方
法により行った。結果を表２に示す。

【００２９】

【表２】

【００３０】表２からわかるように、下水汚泥焼却灰中
にはヒ素が０．１ｍｇ／Ｌ、セレニウムが０．２ｍｇ／
Ｌ含まれており、大幅に土壌環境基準値を超えている。
これに対し、実施例の水熱固化体では、ヒ素が０．００
６ｍｇ／Ｌ未満、セレニウムが０．００４ｍｇ／Ｌ未満
となり、いずれも土壌環境基準値を下回っている。

【００３１】これらの結果から、実施例の溶出抑制方法
によれば、下水汚泥焼却灰中のヒ素及びセレニウムの溶
出を抑制できることがわかる。これは、水熱工程におい
て生じたハイドロキシアパタイト中にヒ素やセレニウム
が固定されたことによるものと考えられる。

【００３２】また、実施例において使用した下水汚泥焼
却灰中には、活性アルカリ源としてＫ₂Ｏ及びＮａ₂Ｏが
含まれている。このため、実施例の水熱固化体中にはゼ
オライトを生じていると考えられ、そのゼオライトによ
ってもヒ素やセレニウム等の有害物質の溶出が抑制され
ていると推定される。

【００３３】したがって、この溶出抑制方法を採用すれ
ば、有害物質の溶出をより一層抑制することができるこ
とがわかる。

【００３４】また、この溶出抑制方法によれば、有害物
質の溶出を抑制した水熱固化体を製造することができる
ため、無機廃棄物の処分に困窮することなく、建材等の
製品が得られ、循環型社会の構築という社会的要請を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の成形体のＸ線回折スペクトルである。

【図２】実施例の水熱固化体のＸ線回折スペクトルであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 28/18 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ // Ｃ０４Ｂ 111:20 ３０４Ｇ (72)発明者井須紀文愛知県常滑市鯉江本町５丁目１番地株式会社イナックス内 (72)発明者前浪洋輝愛知県常滑市鯉江本町５丁目１番地株式会社イナックス内 (72)発明者久野裕明愛知県常滑市鯉江本町５丁目１番地株式会社イナックス内Ｆターム(参考） 4D004 AA36 AB03 AB05 BA02 CA03 CA22 CA34 CA45 CB31 CC03 CC12 CC13 4G012 PA14 PA35 PB03 PE06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下水汚泥焼却灰に活性カルシウム源を混合
してなる水熱固化用調合物を用意する調合工程と、該水熱固化用調合物を成形して成形体とする成形工程
と、該成形体を水熱処理し、ケイ酸カルシウム水和物を生じ
て固化しているとともにアパタイト属を生じた水熱固化
体を得る水熱工程とを有する下水汚泥焼却灰からの有害
物質の溶出抑制方法。
【請求項２】水熱固化用調合物は活性アルカリ源を含む
ことを特徴とする請求項１記載の下水汚泥焼却灰からの
有害物質の溶出抑制方法。
【請求項３】活性カルシウム源は消石灰であることを特
徴とする請求項１又は２記載の下水汚泥焼却灰からの有
害物質の溶出抑制方法。
【請求項４】アパタイト属はハイドロキシアパタイトで
あることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記
載の下水汚泥焼却灰からの有害物質の溶出抑制方法。
【請求項５】成形工程は乾式プレス法によることを特徴
とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の下水汚泥焼
却灰からの有害物質の溶出抑制方法。