JP3624296B2 - 重金属を含む産業廃棄物の処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、都市ごみ、産業廃棄物などの固形廃棄物を処理する焼却炉や廃液焼却炉あるいは石炭焚ボイラー、電気炉、非鉄溶解炉などの排ガスに同伴される集塵ダストからなる重金属含有産業廃棄物の処理方法に関し、更に詳しくはアルミニウム塩類と重金属との反応により化学的に安定なスピネル型構造を有する複酸化物を生成させて重金属分の溶出を防止することを目的とする。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市ごみや産業廃棄物排出量の増加、あるいは焼却場の増加に伴って、集塵灰や焼却灰、あるいは各種工場設備における集塵灰の発生量が増え、この結果、これらに含まれる重金属が新しい環境汚染源となっていた。
【０００３】
特に、これらの集塵灰からは重金属が溶出するため、その防止を行なう技術として溶融炉で溶融固化する方法や、セメントと均質に混練して造粒または整形した物を養生して固化する方法、あるいは、キレートと薬剤による処理方法等が開発されている。
【０００４】
然しながら、溶融炉で溶融固化する場合には、高温処理時に揮散する重金属を含む物質の処理を別途必要とする。
【０００５】
また、セメント固化の場合には、飛灰に排ガス処理に使用された末反応の消石灰が多く残存しているため強いアルカリ性を示し、さらに、固化剤として強アルカリ性のセメント等が加えられると、灰は水と接触してさらに強いアルカリ性を示すことになる。
【０００６】
このため固化された灰中の鉛は、高アルカリ領域ではｐＨが高いほど亜鉛酸イオン（ＨＰｂＯ）となって液中に溶出し易くなり、土壌中へ拡散することによって環境汚染の原因となっていた。
【０００７】
更に、キレート薬剤で処理した場合には、長期の酸性雨に曝されたときや、経年劣化によって重金属分が溶出することが懸念された。
【０００８】
更に、本出願は先に特開平６−１７０３５１号公報に開示するように酸により重金属を溶出し金属水酸化物として回収除去する方法を提案しているが、この処理後の灰は完全に投棄が可能となっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来法においては、重金属成分を含む各種可燃物を焼却又は溶融、乾留などを行なうことによって発生するガス中から捕集された重金属含有集塵ダスト、あるいは焼却残渣を無害化することは確定されておらず、従って経済的にも安価で有効な処理法の開発が望まれていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は斯かる課題を解決するために鋭意研究したところ、焼却炉等から捕集した集塵ダストや焼却灰中の重金属を無害化する方法として、化学的に安定な化学処理法を開発することができた。
【００１１】
すなわち本発明は第１に、排ガスに同伴される集塵ダストからなる重金属含有廃棄物に水およびアルミニウム塩を添加して攪拌することによって空気酸化し、スピネル型結晶構造を有するアルミネート系複酸化物を生成させ重金属分の溶出を防止することを特徴とする重金属を含む産業廃棄物の処理方法であり、第２に、上記攪拌は液中のｐＨを７〜１２、好ましくはｐＨ７．５〜１１．５に保つ範囲で行なうことを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】
本発明で処理対象とする重金属含有廃棄物としては、都市ごみ、産業廃棄物などの固形廃棄物を処理する焼却炉や廃液焼却炉、あるいは石炭焚ボイラー、電気炉、非鉄溶解炉等の排ガスに同伴される集塵ダストであり、また、焼却灰を対象とする。
【００１３】
次いで、これらの廃棄物を対象として混練用の水を添加して湿状態とした混合物に、３価アルミニウム塩と必要に応じて酸、又はアルカリを加えて均一に混合物を分散攪拌する。
【００１４】
この場合、混合物中のｐＨを７〜１２、好ましくは７．５〜１１．５に調整しながら常温で攪拌維持するが、添加した３価アルミニウムは、混合物中の重金属と反応し、混練中に空気酸化を受け、次第にアルミ酸化物の結晶格子を形成して行く過程で、スピネル型結晶構造を持つアルミネート系複酸化物に変わる。
【００１５】
通常、スピネル属化合物は２価の金属酸化物（ＸＯ）と３価の金属酸化物（Ｙ_２ Ｏ_３ ）とが等モルで結合し、正常スピネル型ＸＹ_２ Ｏ_４ と、逆スピネル型Ｙ（ＸＹ）Ｏ_４ なる一般式で示され、ＸはＦｅ、Ｚｎ、Ｐｂなどの重金属であり、これらの重金属が本来アルミニウムの原子が占めるべき位置にアルミニウムの代わりに取り込まれて、固定化するものと考えられる。
【００１６】
上記３価アルミニウム塩としては、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、硝酸アルミニウム、ミョウバンから選ばれる一種を使用した。
【００１７】
以下、実施例をもって詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
【００１８】
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
【００２０】
スクリュー式混練機に表１に示す組成の捕集灰Ａ５００ｇを投入し、次いで３価アルミニウムとして硫酸アルミニウムと水を加え両者を均一に混合分散させて湿状態とした。
【００２１】
【表１】

【００２２】
この場合、捕集灰Ａ中のＣｕ^２＋，Ｐｂ^２＋，Ｚｎ^２＋に対して加える３価アルミニウムの割合として、その反応に要する化学当量の２当量とした。
【００２３】
上記、湿状態の混合物はｐＨが１２．５であるため、濃硫酸を添加してｐＨを１０．０に保ち、この混合物を二種類に分け、一方は常温で、また他方は７０℃に加温しながら６０分間混練反応して、スピネル型の複酸化物を得た。
【００２４】
上記の反応によって得られたスピネル化した灰の溶出試験方法は、環境庁告示第１３号法に準拠した溶出試験を行ない得られた結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】

【００２６】
現在の金属等を含む産業廃棄物に係わる判定基準は表３に示す範囲であるが、上記捕集灰Ａを用いて比較のため、従来法（（１）そのまま、（２）コンクリート固化法）で溶出試験を行なって、その結果を表２に併せて示す。
【００２７】
【表３】

【００２８】
表２の結果から明らかなように本発明法による処理によって何れの重金属も表３に示す埋立処分基準以下であり、コンクリート固化法と比較しても特に鉛の溶出に効果が顕著に見られた。
【００２９】
（実施例２）
【００３０】
供試捕集灰として表４に示すＢ捕集灰を使用した以外は、実施例１と同様に実施した結果を表５に示す。この結果本発明法によって処理した灰はスピネル化しているため、実施例１と同様に表３に示す溶出基準を完全に満たすものであった。
【００３１】
【表４】

【００３２】
【表５】

【００３３】
（実施例３）
【００３４】
供試捕集灰として表６に示すＣ捕集灰を使用した以外は、実施例１と同様に実施した結果を表７に示す。この結果本発明法によって処理した灰はスピネル化しているため、実施例１と同様に表３に示す溶出基準を完全に満たすものであった。
【００３５】
【表６】

【００３６】
【表７】

【００３７】
【発明の効果】
上述のように本発明法は、従来法のコンクリート固化法と比較しても判るように、重金属の溶出防止処置を完全に行なうことが出来、また、重金属の含有量の多少にかかわらず同時に多種の重金属を処理できるものである。更に、短時間で重金属の完全なる固定化が可能であるため、処理時間の大幅な短縮化及び処理設備の大幅なコンパクト化ができる。

Claims (2)

1. 排ガスに同伴される集塵ダストからなる重金属含有廃棄物に水およびアルミニウム塩を添加して攪拌することによって空気酸化し、スピネル型結晶構造を有するアルミネート系複酸化物を生成させ重金属分の溶出を防止することを特徴とする重金属を含む産業廃棄物の処理方法。
2. 上記攪拌は、液中のｐＨを７〜１２、好ましくはｐＨ７．５〜１１．５に保つ範囲で行なうことを特徴とする請求項１記載の重金属を含む産業廃棄物の処理方法。