JP2009233646A - 廃棄物の有害成分固形化処理法 - Google Patents

Abstract

【解決課題】廃棄物に含まれるホウ素、フッ素、セレン、クロム等の溶出を抑制させることのできる有効な処理を基本目的とするが、さらには、セレンおよびフッ素の溶出量が環境基準の要求する程度にまで確実かつ十分に低減させること。
【解決手段】セレンおよびホウ素その他の有害物を含有する廃棄物にセメントまたは石灰もしくはその両者を添加混合し、この混合物を水熱処理したのち、得られた水熱固化物を石灰の水溶液に浸漬して養生する廃棄物の有害成分固形化処理法。
【選択図】なし

Description

本発明は、主としてセレンやホウ素等の有害成分を含有する石炭灰、焼却灰あるいは汚染土壌等の廃棄物の処理方法に関し、とくにこれらの有害成分を固形化してその溶出を防止する処理方法に関する。

フッ素、ホウ素、セレンさらにはクロム等の有害成分を含有する石炭灰、焼却灰あるいは汚染土壌等の廃棄物を、これら有害成分を固形化処理してその溶出を防止するために、高温溶融、セメントによる固化あるいはキレート剤による化学的固化等により処理する方法が知られている(下記特許文献１および２参照)。

しかし、これら公知の処理法は、対象とする有害成分の種類が限定的なために、溶出を確実に防止するのになお不十分さを残しており、また、費用面に難点があったりするので、下記特許文献３は、この点を改良した発明を開示する。

この方法は、ホウ素、フッ素、セレン、さらにはクロムを含有する廃棄物にセメントと石灰とを混合し、水熱処理することにより、生成する結晶性ケイ酸カルシウムが上記有害成分を補足してその溶出を低減化することを特徴とする発明である。本法は、高温溶融やキレート剤による化学的固化に比較して安価に実施でき、高強度の処理物が得られ、リサイクル用途にも好適である。

この特許文献３の発明は、本発明者による一連の技術開発成果の一つであり、この種廃棄物の経済的かつ工業的処理に有用であることを確認しているが、ますます多種多様化して排出される廃棄物の中にはなお解決すべき余地をともなうものが発生している。

すなわち、高濃度のセレンおよびホウ素を含有する廃棄物あるいは水に対して溶出しやすい存在形態のセレンおよびホウ素を含有する廃棄物に対して、この発明の処理法では十分でない場合が生じて来たのである。つまり、このような廃棄物を上記の水熱処理に付しても環境庁告示の環境基準を満足する程度までに、セレンおよびホウ素の溶出量が確実に低減できない場合のあることがわかったのである。それは廃棄物中に含有するセレンおよびホウ素の濃度があまりにも高く、その封じ込め処理が及ばないからである。
特開２００３−２０６１７２号公報 特開２００２−３２０９５２号公報 特開２００６−１７５６２２号公報

本発明は、廃棄物に含まれるホウ素、フッ素、セレン、クロム等の溶出を抑制させることのできる有効な処理を基本目的とするが、さらには、セレンおよびフッ素の溶出量が環境基準の要求する程度にまで確実かつ十分に低減させることをその解決課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の処理方法を特徴とする。

（１）セレンおよびホウ素その他の有害物を含有する廃棄物にセメントまたは石灰もしくはその両者を添加混合し、この混合物を水熱処理する廃棄物の処理法において、得られた水熱固化物を石灰の水溶液に浸漬して養生することを特徴とする廃棄物の有害成分固形化処理法。

（２）セレンおよびホウ素その他の有害物を含有する廃棄物にセメントまたは石灰もしくはその両者と石膏とを添加混合することを特徴とする上記（１）に記載の廃棄物の有害成分固形化処理法。

（３）石灰の水溶液と水熱固化物との重量比が０．１〜５となるようにして、水熱固化物を石灰の水溶液に浸漬して養生する上記（１）または（２）に記載の廃棄物の有害成分固形化処理法。

（４）水熱固化物を石灰の水溶液に浸漬して１日乃至２週間以内にわたって養生する上記（１）〜（３）のいずれかに記載の廃棄物の有害成分固形化処理法。

（５）廃棄物に対するセメントまたは石灰もしくはその両者の添加量を重量比で５〜６０％とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の廃棄物の有害成分固形化処理法。

（６）１３０〜３００℃の温度ならびにこの温度での飽和水蒸気圧以上の圧力下にて水熱処理をおこなう上記（１）〜（５）のいずれかに記載の廃棄物の有害成分固形化処理法。

（７）石灰として生石灰または消石灰を使用し、その水溶液中の石灰濃度をＣａＯ換算で０．５〜５％の範囲とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の廃棄物の有害成分固形化処理法。

本発明は、上記したように、セメント、石灰、石膏を添加混合した廃棄物の水熱処理固化物を石灰の水溶液に浸漬して養生することにより、廃棄物中に含まれる有害成分を封じこめて外部への溶出を抑制する方法であるが、とくに、有害成分中のセレンおよびホウ素の溶出を、環境基準値以下にまで確実に阻止できる点に画期的な効果をもたらすものである。

本発明が処理対象とする廃棄物は、ホウ素、セレン、フッ素あるいはクロム等の有害物を含有するものであり、たとえば石炭灰、焼却灰、汚泥、スラッジ、スラグあるいは汚染土壌等であるが、とくに有害なセレンとホウ素とをともに含有するものである。有害物としてのセレンとホウ素は、後記する環境基準を確実に満足する程度に除去すべきであるが、他の有害成分に比較すると、外界に溶出することがない程度にまで封じ込めることに抵抗があり、本発明はとくにこの点を解決課題とするからである。

本発明では、セレンとホウ素とを必須的に含有する廃棄物に対して、まずセメントもしくは石灰またはその両者を添加して混合する。セメントとしては、たとえば高炉セメントあるいはポルトランドセメントやフライアッシュセメント、石灰分としては、生石灰または消石灰が使用できる。また、これらのカルシウム化合物にさらに石膏を、付加的に添加混合することもよい。この石膏としては、二水石膏、半水石膏または無水石膏などを挙げることができる。

廃棄物に対する上記セメント、石灰などの添加量は、重量比で５〜６０％の範囲がよい。また、さらに石膏を追添するときは、廃棄物に対して３〜３０％の範囲がよい。

廃棄物とこれらの添加物との混合は適当なミキサーを使用して実施することができるが、つぎの工程でいわゆる水熱処理が行なわれるので、廃棄物とこれらの添加物とを所定量の水と一緒にミキサーに供給して３者をよく混合するとよい。

この水熱処理は、１３０〜３００℃の温度ならびにこの温度での飽和水蒸気圧以上の圧力下にて実施される。

廃棄物と添加物との混合物を水熱処理することにより、これらの被処理物中に含まれるＳｉＯ２がＣａＯ等のカルシウム化合物と反応し、トバモライト等の結晶性カルシウムすなわちケイ酸カルシウムを生成する。そして、このケイ酸カルシウムは、セレンおよびホウ素ならびにその他の有害成分を取りこみ、その溶出を抑制する。

しかし、この場合、廃棄物中に含まれていた有害成分としてのセレンおよびホウ素の含有濃度がとくに高い場合、あるいは処理されるべき廃棄物がとくに水に対して溶解しやすい場合、上記水熱処理による有害成分の取りこみ効果のみでは、十分な溶出抑制効果が確実に期待できない場合がある。

本発明では、上記した方法で水熱処理した水熱固化物を石灰の水溶液に浸漬して養生処理することにより、セレンおよびホウ素の溶出効果をより以上に高めることができる。石灰としては、生石灰または消石灰が使用でき、水溶液中の石灰濃度は、ＣａＯ換算で０．５〜５％の範囲がよい。

この処理を実施するには、あらかじめ十分に乾燥した水熱固化物を石灰水溶液の容器中に装入するか、または水熱固化物に対し石灰水溶液を直接に散水すればよい。そして、水熱固化物と石灰水溶液との割合は、セレンおよびホウ素の溶出効果を十分に発揮するためには、重量比で０．１〜５、好ましくは０．５〜２の範囲が良い。この重量比が０．１未満になると、養生処理工程における水熱固化物の乾燥が不十分となり、さらには処理費を増大させることになり、また、この重量比が２を越えると十分な溶出効果が得られなくなる可能性がある。

石灰水溶液に浸漬された水熱固化物は、常温で養生することにより、前述した水熱処理により生成したトバモライト等の結晶に加え、石灰水溶液への浸漬ならびに本養生処理により、常温下で成長する結晶が生成し、その溶出効果が十分に強化され、その結果セレンおよびホウ素の溶出が確実に阻止される。なお、養生期間は１日から２週間が適切であり、過度に長いと設備の処理能力を低下させるおそれがある。
（実施例）セレンおよびホウ素を必須的に含有する石炭灰の廃棄物を対象に、本発明の実施例ならびに比較例を表１に示すが、セレンおよびホウ素以外の有害物成分は、いうまでもなく確実にその溶出効果が発揮されるので、成分ごとの数値面での記載を省略してある。そして、この石炭灰の廃棄物に含まれるホウ素およびセレンの含有量にかえて、各溶出量を比較例１の欄に示す。なお、この溶出量ならびに各実施例および比較例の溶出量はすべて環境庁告示第４６号「土壌の汚染に係わる環境基準について」付表にしたがって実施測定した値である。

実施例１〜４ならびに比較例２、３は、本発明の処理方法にしたがって、同一の石炭灰廃棄物を対象とし、表１の各欄に示すように高炉セメント１０％または高炉セメント１０％と二水石膏１０％とを適量の水とともにミキサーに装入し、均一になるようによく混合した。

ついで、これをオートクレーブに移し、表１の処理欄に示すように、水熱処理のみ、もしくは水熱処理と石灰の水溶液への浸漬養生処理をおこなった。なお、このときの水熱処理はいずれも１８０℃・５時間とした。また、浸漬処理時の石灰の水溶液のＣａＯ濃度はいずれも２％とし、水熱固化物と石灰水溶液との比率は、それぞれ表１の各欄に示すように０．５と１．０に振り分けた。

以上の条件下で処理して得られた各試料のホウ素およびセレンの各溶出量は表１に示すとおりであり、以下のように考察できる。

処理されない廃棄物のホウ素溶出量は８．０ｍｇ／Ｌ、セレン溶出量は０．１６ｍｇ／Ｌで、もとより環境基準値を大きく超過している（比較例１）が、これに高炉セメント１０％を添加して水熱処理するだけで両元素の溶出量は明らかに減少する（比較例２）。

これらに対して、本発明の実施例１は、廃棄物に高炉セメントと水を添加して水熱処理したのち、その水熱固化物を石灰水溶液に浸漬し、室内で７日間常温養生した例であって、ホウ素溶出量は４．０ｍｇ／Ｌに半減し、セレン溶出量は０．０２７ｍｇ／Ｌに激減している。

また、実施例２は、水熱固化物を石灰水溶液に対し半減量にて浸漬し、同様に養生した例であって、ホウ素溶出量は１．８ｍｇ／Ｌとさらに半減し、セレン溶出量も０．０２１ｍｇ／Ｌに減少している。

また、実施例３および４は、高炉セメントと二水石膏とを添加して同様の水熱処理ならびに養生した例であって、ホウ素溶出量は１．２ｍｇ／Ｌから０．９ｍｇ／Ｌへとさらに減少し、セレン溶出量も０．０１１ｍｇ／Ｌから０．００６ｍｇ／Ｌへと劇的に減少している。

以上の実施例あるいは比較例から明らかなように、本発明による水熱固化物の石灰水溶液中での養生処理を実施することにより、ホウ素およびセレンの溶出抑制効果が顕著で、いずれも環境基準値を確実にクリアさせることができる。

Claims (7)

1. セレンおよびホウ素その他の有害物を含有する廃棄物にセメントまたは石灰もしくはその両者を添加混合し、この混合物を水熱処理する廃棄物の処理法において、得られた水熱固化物を石灰の水溶液に浸漬して養生することを特徴とする廃棄物の有害成分固形化処理法。
2. セレンおよびホウ素その他の有害物を含有する廃棄物にセメントまたは石灰もしくはその両者と石膏とを添加混合することを特徴とする請求項１に記載の廃棄物の有害成分固形化処理法。
3. 石灰の水溶液と水熱固化物との重量比が０．１〜５となるようにして、水熱固化物を石灰の水溶液に浸漬して養生することを特徴とする請求項１または２に記載の廃棄物の有害成分固形化処理法。
4. 水熱固化物を石灰の水溶液に浸漬して１日乃至２週間以内にわたって養生することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の廃棄物の有害成分固形化処理法。
5. 廃棄物に対するセメントまたは石灰もしくはその両者の添加量を重量比で５〜６０％とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の廃棄物の有害成分固形化処理法。
6. １３０〜３００℃の温度ならびにこの温度での飽和水蒸気圧以上の圧力下にて水熱処理をおこなうことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の廃棄物の有害成分固形化処理法。
7. 石灰として生石灰または消石灰を使用し、その水溶液中の石灰濃度をＣａＯ換算で０．５〜５％の範囲とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の廃棄物の有害成分固形化処理法。