JP2003340393A - 焼却灰の処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重金属を含有する焼却灰などから重金属の溶
出を防止し、アンモニアガスの発生を防止する重金属安
定化剤や、処理方法及び処理装置を提供する。 【解決手段】 焼却灰や煤塵に含まれる重金属を安定化
する処理方法において、焼却灰又は煤塵に、液状キレー
ト剤とアルコールの混合物からなる重金属安定剤を添加
して重金属を安定化することを特徴とする焼却灰の処理
方法、及びその装置。焼却炉からの焼却灰又は煤塵に灰
処理装置で水を加えて加湿する段階を有する焼却灰の処
理方法において、前記灰処理装置に供給される加湿水と
してアルコールを混合したものを用い、アルコールを含
む加湿水と液状キレート剤を別々に灰処理装置に供給す
ることを特徴とする焼却灰の処理方法、及びその装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として廃棄物処
理の技術に関し、詳細には、産業廃棄物や一般廃棄物な
どの焼却灰から鉛などの重金属が雨水などに溶け出さな
いように、安定化する処理技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ごみ焼却設備においては、焼却炉から排
ガスと共に飛散して捕集された飛灰は、特別一般廃棄物
に指定されているため、厚生労働大臣が定める方法（セ
メント固化法、薬剤添加法、溶融固化法、酸その他の溶
媒への抽出法）により処理し、飛灰中の重金属を安定化
させた後埋め立て処分している。これらの処理方法のう
ち、セメント固化法、薬剤処理法が普及している。

【０００３】セメント固化法は、焼却灰をセメントに混
ぜて固化させることで有害物質の溶出を防止する方法
で、安価な重金属安定化方法であるが、セメントと焼却
灰との混練り時に使用した多量の水由来の水分の蒸発に
よって、固化後に毛細管ができ固化物内部に水が浸透
し、重金属が溶出する可能性があったり、添加するセメ
ント量だけ最終処分量が増加する。薬剤処理法では、液
状キレート系の重金属安定化剤が一般的に使用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に排水など、水溶
液中では重金属と薬剤中のキレート成分が化学量論的に
反応し、水溶液から重金属が効果的に、低濃度まで除去
できる。しかしながら、焼却灰の安定化においては、焼
却灰と液状キレート剤を水分３０％以下の状態で混練り
して反応させるために、焼却灰中の重金属と液状キレー
ト剤が効果的に反応せず、そのために過剰の液状キレー
ト剤が必要である。さらに、溶融飛灰等のように重金属
の溶出量が多く、焼却灰の内部にも多量の重金属を保持
する場合には、液状キレート剤添加量も多くを要求さ
れ、さらに過剰の薬剤が必要である。

【０００５】また、焼却設備の排ガス対策で添加される
脱硝用のアンモニア水や尿素が焼却灰に残り、焼却灰の
灰処理過程でアンモニアガスが発生し、作業環境が著し
く悪化するという問題がある。乾燥状態で排出される焼
却灰であれば、アンモニア臭気の問題は発生しないが、
灰処理装置で、焼却灰と加湿水が加わることで、焼却灰
に含まれるアンモニム塩がアンモニウムイオンになり、
同時に焼却灰のアルカリ成分である、炭酸カルシウム、
水酸化カルシウム、酸化カルシウムなどのアルカリ金属
塩やアルカリ土類金属塩が加湿水と反応し、アルカリ性
を呈し、先のアンモニウムイオンがアンモニアガスにな
る。この時に加湿水への溶解熱により熱が発生する。こ
の熱により、より一層アンモニアガスの発生量が増加す
る。

【０００６】本発明は、上記した問題点に鑑み、鉛など
の重金属を含有する焼却灰などを処理する際に、焼却灰
について加湿水の供給が少な目に行われるときでも、重
金属安定化が良く行われ、かつアンモニアガスの発生が
少なくすることができ、被処理物と薬剤の混合状態が改
善できる重金属安定化剤や、処理方法及び処理装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の手段に
より上記課題を解決することができた。 （１）焼却灰や煤塵に含まれる重金属を安定化する処理
方法において、焼却灰又は煤塵に、液状キレート剤とア
ルコールの混合物からなる重金属安定剤と加湿水を添加
して重金属を安定化することを特徴とする焼却灰の処理
方法。 （２）焼却炉からの焼却灰又は煤塵に灰処理装置で水を
加えて加湿する段階を有する焼却灰の処理方法におい
て、前記灰処理装置に供給される加湿水としてアルコー
ルを混合したものを用い、アルコールを含む加湿水と液
状キレート剤を別々に灰処理装置に供給することを特徴
とする焼却灰の処理方法。 （３）焼却灰の灰処理過程で発生するアンモニアガスを
抑制することを特徴とする前記（１）又は（２）記載の
焼却灰の処理方法。

【０００８】（４）焼却灰や煤塵に含まれる重金属を安
定化する処理装置において、焼却灰又は煤塵に、液状キ
レート剤とアルコールの混合物からなる重金属安定剤の
添加装置と加湿水添加装置を有することを特徴とする焼
却灰処理装置。 （５）焼却炉からの焼却灰又は煤塵を受け入れる灰処理
装置が、アルコール供給装置を備えた加湿水供給装置
と、液状キレート剤供給装置とを設けた灰処理装置から
構成されることを特徴とする焼却灰処理装置。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。本発明の焼却灰は、産業廃棄物や一般廃棄物の焼却
設備や燃焼を伴う製造設備から排出される焼却灰や媒
塵、ダストなどである。

【００１０】焼却灰などの重金属含有灰の処理方法にお
いて、重金属含有灰を埋め立て処理などした場合にその
灰から重金属分が溶出しないようにするために使用する
重金属安定剤は、重金属抑制剤、重金属溶出抑制剤、重
金属固定化剤など呼ばれるが、成分的には、金属イオ
ン、金属化合物と薬剤成分が配置結合して化学的に固定
されるため、環境水中への重金属の溶出を防止する作用
を有する物質からなるものである。その作用はキレート
作用を利用するものが簡便であるため液状のキレート樹
脂を用いる場合が多く、その関係で「液状キレート剤」
と呼ばれるものが多く使用されている。

【００１１】本発明は、焼却灰などから重金属分が溶出
しないようにするために使用する重金属安定剤として液
状キレート剤を用いる場合において、前記の課題を解決
できるようにしたものであり、具体的には、重金属安定
剤として液状キレート剤を用いる際に、液状キレート剤
をアルコールと混合して用いるか、或いは焼却灰などに
アルコールを存在させた状態で液状キレート剤を用いる
ものである。液状キレート剤として水で希釈されたもの
を用いるときには、ここで加湿水に相当する水が供給さ
れるので、そのときには重金属安定剤とともに加える加
湿水の量を減らしてもよいし、また場合によってはそこ
で加湿水として別に加えなくてもよい。被処理物に液状
キレート剤とアルコールの混合物、被処理物の水分調節
のための加湿水を加えて、灰処理装置である混練機で混
練りする。この混練り時に被処理物の重金属と液状キレ
ート剤が反応して重金属が安定化し、溶出が抑制され
る。

【００１２】一般に、焼却灰と液状キレート剤を水分３
０％以下の状態で混練りして反応させた場合の、キレー
ト剤必要量は、焼却灰を水に分散させて１０％スラリー
状態で液状キレート剤と反応させた場合の、液状キレー
ト剤必要量の約１．５倍以上である。水分３０％以下で
混練時の液体キレート剤必要量は、その処理物を環境庁
告示第１３号の溶出試験により測定された重金属濃度
が、埋立基準値以下にするための液体キレート剤量であ
る。一方１０％以下の場合は、処理後のスラリー中の溶
解重金属濃度が、先の埋立基準値以下にするのに必要な
液体キレート剤量である。

【００１３】排水からの重金属処理でも液状キレート剤
が使用されるが、この場合には重金属イオンとキレート
成分が化学量論的に反応する。しかしながら、焼却灰の
安定化においては、焼却灰と液状キレート剤が水分３０
％以下の水分の少ない、むしろ固体反応に近い状態で
は、水分が少ないことや焼却灰の内部に存在する重金属
のために、焼却灰中の重金属と液状キレート剤を化学量
論的に反応させることは困難である。本発明によれば、
焼却灰内部への浸透性の高いアルコールを液状キレート
剤と併用することで、水分が少ない状態でも、焼却灰の
内部に重金属が存在する状態でも、焼却灰中の重金属と
液状キレート剤を化学量論的に反応させることは可能で
ある。

【００１４】本発明で用いるアルコールは、焼却灰内部
への浸透性の高いものが良く、メチルアルコール、エチ
ルアルコール、イソプロピルアルコールなどの1価のア
ルコールや、エチレングリコールのような多価アルコー
ルでも良い。アルコール以外に、焼却灰内部への浸透性
の高いものとして有機溶媒であるケトン類、特にアセト
ン、メチルエチルケトンが使用できるが、アルコールに
比べて、それらが蒸発する際に作業環境を悪化させる危
険性が高い。

【００１５】液状キレート剤とアルコールの混合比に
は、制限はないが、目安として液状キレート剤１重量部
に対して、アルコールは０．０５〜３重量部である。液
状キレート剤1重量部に対して、アルコール０．０５重
量部未満では、液状キレート剤が焼却灰内部へ浸透しに
くく、焼却灰の内部に重金属と液状キレート剤が効果的
に反応しない。一方、アルコールが３重量部を超える
と、液状キレート剤とアルコールの混合物中の液状キレ
ート剤の含有率が低下し、液状キレート剤とアルコール
の混合物の添加率が増えて薬剤コストが増加する。

【００１６】乾燥状態でもなくスラリーでもない状態で
の混合で、アルコールを併用することによって、被処理
物と薬剤の混合状態が改善できるために、灰処理量が増
加できて作業時間の短縮が図れる。

【００１７】液状キレート剤としては、市販の排水処理
からの重金属除去用キレート剤や、焼却灰などの重金属
の溶出抑制に使われている薬剤が挙げられる。重金属と
配位結合（キレート結合）を形成する官能基を持つキレ
ート化合物、及びその塩であれば特に限定されない。例
えば、配位結合（キレート結合）を形成する官能基とし
ては、−ＣＳＳＨ、−ＳＨ、＝ＮＨ、−ＣＯＯＨ、−Ｎ
Ｈ₂等である。これらの塩はナトリウム塩、カリウム塩
等のアルカリ塩、アルカリ土類塩、亜鉛塩、鉄塩、コバ
ルト塩などの遷移金属塩、アンモニウム塩などである。
これらのキレート化合物及びその塩の中では、ジチオカ
ルボン酸塩が望ましい。ジチオカルバミン酸系キレート
剤としては、例えば、ジエチルジチオカルバミン酸カリ
ウム、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウムなどであ
る。

【００１８】アルコールを含む加湿水と液体キレート剤
の添加順序は同時でも、いずれを先に添加しても良い。
また、本発明は、別の形態として、灰処理装置に供給さ
れる加湿水にアルコールを混合し、アルコールを含む加
湿水と液状キレート剤を別々に灰処理装置に供給するこ
とにより、焼却灰の処理を行うことができる焼却灰の処
理方法である。本発明では、加湿水供給装置の加湿水水
槽にアルコールを添加し、アルコールを含む加湿水を混
練り装置に供給するものである。加湿水中のアルコール
濃度は、１０〜６０重量％である。アルコール濃度は、
１０重量％未満では、液状キレート剤が焼却灰内部へ浸
透しにくく、焼却灰の内部で重金属と液状キレート剤が
効果的に反応しない。一方、アルコール濃度が６０重量
％を超えると、保管上危険である。

【００１９】本発明は、前記した（１）項又は（２）の
方法において、焼却灰の灰処理過程で発生するアンモニ
アガスを抑制するようにしたものである。その目的であ
る、灰処理過程でのアンモニアガスの発生の抑制であ
る。アルコールなどを液状キレート剤と併用すること
で、重金属と液状キレート剤の反応後に残留するアルコ
ールは、混練り時発生する熱で揮発する。この時蒸発潜
熱により焼却灰の処理物が冷却されて、アンモニアガス
の発生が抑制される。

【００２０】さらに、本発明は、加湿水供給装置と、ア
ルコール供給装置と、液状キレート剤供給装置と、灰処
理装置から構成される焼却灰処理装置であるが、前記し
た（１）と（２）に示す構成の差により装置としての構
成にも差を生じる。図により本発明装置をより具体的に
説明する。まず、図１にアルコールを含む液状キレート
剤による焼却灰処理装置１の概念図を示す。灰混練装置
３で被処理物２と液状キレート剤（アルコール含有）４
ａと市水、工業用水８や排水処理からの処理水など再利
用水である加湿水６が混合されて、灰処理される。その
ために、液状キレート剤供給装置５に液状キレート剤と
アルコールとの混合物を供給するようにしてもよいが、
図示するように同装置５にアルコール供給装置１１を付
属させて、アルコール１０を液状キレート剤とともに供
給してそこで液状キレート剤とアルコールとの混合物が
形成されるようにしてもよい。

【００２１】図２に、アルコールを添加した加湿水を使
用する焼却灰処理装置１の概念図を示す。なお、図２に
おいて、図１で示した構成要素と同一の構成要素は同一
符号を用いて示す。加湿水供給装置７に工業用水８を供
給するとともにアルコール供給装置１１からアルコール
１０を加湿水供給装置７へ供給する。加湿水供給装置７
からアルコールを含む加湿水６ａが灰混練装置３に供給
されて、被処理物２の安定化に使用される。

【００２２】

【実施例】以下に、本発明を実施例により詳細に説明す
るが、本発明は、これらの実施例に限定されるものでな
い。

【００２３】（実施例１）第１表に示す組成の一般廃棄
物焼却設備から発生した焼却飛灰３０ｇに、水道水であ
る加湿水と４０％ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウ
ムの水溶液である液状キレート剤、試薬１級のメチルア
ルコール、エチルアルコール又は試薬１級のエチレング
リコールを別々に加えて混練して１日間常温で養生し
た。その後、サンプルを径が５ｍｍ以下になるように粉
砕し、環境省告示１３号法の溶出試験方法に準拠し、溶
出液を調製して重金属溶出濃度を測定した。尚、処理物
の含水率が３０％、４５％となるように加湿水の添加量
を調整した。

【００２４】

【表１】

【００２５】第２表にその実験の結果を示す。液状キレ
ート剤とアルコールを併用することで、液状キレート剤
の添加率が下げられ、薬剤使用量の削減に寄与できる。
加湿水を増やすことでＰｂ溶出濃度を下げることができ
るが、水分が多くなり、処理物の強度が低下し、搬出時
の粉塵発生や処分時に崩壊が起きる。

【００２６】

【表２】

【００２７】（実施例２）実施例１の焼却飛灰に、エチ
ルアルコールと水道水を混合した加湿水と、実施例１の
液状キレート剤を用いて、実施例１と同様に試験した。
なお、乾燥飛灰に添加する加湿水の水分量は３０％であ
る。第３表にこの実施例２の結果を示す。エチルアルコ
ールと水道水を混合した加湿水を使用しても、実施例１
と同様に液状キレート剤の添加率を抑えることができ
た。

【００２８】

【表３】

【００２９】（実施例３）第４表の溶融飛灰を対象に実
施例２と同様に試験した。

【００３０】

【表４】

【００３１】第５表に本実施例の結果を示す。溶出濃度
が高い溶融飛灰でも浸透性の高いアルコールの併用によ
り、液状キレート剤の添加率を抑えることができた。

【００３２】

【表５】

【００３３】（実施例４）実施例１の飛灰に塩化アンモ
ニウムを０．１％添加し、これと加湿水３０％で実施例
１の液状キレート剤、試薬１級のエチルアルコールを別
々に加えて約５分間混練し、混練り終了直前の処理物の
温度を測定した。得られた処理物の約１０ｇを直ぐに容
量１リットルのテトラバッグに入れて、１リットルの空
気を密栓した後に、５０℃の恒温槽に１時間保管した。
１時間後に取り出して、テトラバッグ中の空気のアンモ
ニアガス濃度を検知管で測定した。混練り前の飛灰の温
度は、約１５℃であった。第６表に結果を示す。エチル
アルコールを併用することで、処理物の温度が低下し、
アンモニアガスの発生が抑制できた。

【００３４】

【表６】

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば以下の効果が得られる。 （１）液状キレート剤の少ない添加量で重金属の溶出を
抑制できる。 （２） 灰処理過程でのアンモニアガスの発生が防止で
き、作業環境が改善できる。 （３）被処理物と薬剤の混合状態が改善できるために、
処理量の増加が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】アルコールを含む液状キレート剤を用いる、本
発明による焼却灰処理装置の概要図である。

【図２】アルコールを添加した加湿水を使用する、本発
明による焼却灰処理装置の概要図である。

【符号の説明】 １ 焼却灰処理装置 ２ 被処理物 ３ 灰混練装置 ４ 液状キレート剤 ４ａ 液状キレート剤（アルコール含有） ５ 液状キレート剤供給装置 ６ 加湿水 ６ａ 加湿水（アルコール含有） ７ 加湿水供給装置 ８ 工業用水 ９ 処理物 １０ アルコール １１ アルコール供給装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼却灰や煤塵に含まれる重金属を安定化
   する処理方法において、焼却灰又は煤塵に、液状キレー
   ト剤とアルコールの混合物からなる重金属安定剤と加湿
   水を添加して重金属を安定化することを特徴とする焼却
   灰の処理方法。
2. 【請求項２】 焼却炉からの焼却灰又は煤塵に灰処理装
   置で水を加えて加湿する段階を有する焼却灰の処理方法
   において、前記灰処理装置に供給される加湿水としてア
   ルコールを混合したものを用い、アルコールを含む加湿
   水と液状キレート剤を別々に灰処理装置に供給すること
   を特徴とする焼却灰の処理方法。
3. 【請求項３】 焼却灰の灰処理過程で発生するアンモニ
   アガスを抑制することを特徴とする請求項1又は請求項
   ２記載の焼却灰の処理方法。
4. 【請求項４】 焼却灰や煤塵に含まれる重金属を安定化
   する処理装置において、焼却灰又は煤塵に、液状キレー
   ト剤とアルコールの混合物からなる重金属安定剤の添加
   装置と加湿水添加装置を有することを特徴とする焼却灰
   処理装置。
5. 【請求項５】 焼却炉からの焼却灰又は煤塵を受け入れ
   る灰処理装置が、アルコール供給装置を備えた加湿水供
   給装置と、液状キレート剤供給装置とを設けた灰処理装
   置から構成されることを特徴とする焼却灰処理装置。