廃棄物の処理方法及び資源化方法
【課題】都市ごみの焼却施設から排出される焼却飛灰、ごみまたは焼却灰の溶融設備から排出される溶融飛灰、セメント焼成設備から排出される煤塵、産業廃棄物の焼却設備から排出される煤塵等のように鉛を多く含む廃棄物から、廃棄物の種類によらずに、安定的かつ高度に脱鉛することができる廃棄物の処理方法及び資源化方法を提供する。
【解決手段】本発明の廃棄物の処理方法は、鉛を含む廃棄物をカルシウムイオンを含む水溶液に加えてスラリーとし、このスラリーを撹拌しつつ廃棄物から鉛成分をスラリー中に溶出させ、この溶出した鉛成分が廃棄物に戻る前に撹拌を停止し、このスラリーを鉛含有量の低い固形分と鉛含有量の高い溶液とに固液分離する。
【解決手段】本発明の廃棄物の処理方法は、鉛を含む廃棄物をカルシウムイオンを含む水溶液に加えてスラリーとし、このスラリーを撹拌しつつ廃棄物から鉛成分をスラリー中に溶出させ、この溶出した鉛成分が廃棄物に戻る前に撹拌を停止し、このスラリーを鉛含有量の低い固形分と鉛含有量の高い溶液とに固液分離する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物の処理方法及び資源化方法に関し、更に詳しくは、都市ごみの焼却施設から排出される焼却飛灰、ごみまたは焼却灰の溶融設備から排出される溶融飛灰、セメント焼成設備から排出される煤塵、産業廃棄物の焼却設備から排出される煤塵等、鉛を多く含む廃棄物から高度に脱鉛することが可能な廃棄物の処理方法、及び、この廃棄物の処理方法により得られた固形分を資源とすることが可能な資源化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、都市ごみの焼却飛灰、ごみまたは焼却灰の溶融飛灰、セメント焼成設備から排出される煤塵、産業廃棄物の焼却設備から排出される煤塵等の廃棄物をセメント原料として用いるにあたっては、この廃棄物に含まれている障害成分となる鉛や亜鉛等を、前もって除去する必要がある。そこで、廃棄物から鉛や亜鉛等を分離・回収する様々な方法が提案されている。
例えば、廃棄物を洗浄処理して鉛を分離・回収する方法としては、ｐＨ７〜１２のチオ硫酸塩水溶液で飛灰から鉛を溶出させ、この溶出液を電気分解して鉛を硫化鉛として析出回収する方法（特許文献１）、廃棄物の硫酸浸出残渣をｐＨ１３．６以上でアルカリ浸出することにより残渣中の鉛を液中に溶出させて分離する方法（特許文献２）、飛灰にアルカリ水溶液を混合するとともに９０℃以上に加熱し、得られた混合液を沈殿物と濾液とに分離して重金属を分離する方法（特許文献３）が提案されている。
【０００３】
また、焼却灰ないし飛灰に塩化カルシウム濃度が１０〜３５％の塩化カルシウム水溶液を加えて鉛分を溶出させ、次いで固液分離して得られた濾液に硫化剤を添加して鉛を沈澱分離する方法（特許文献４）、鉛を含む廃棄物とカルシウムイオンを４．５〜１６％含む水溶液とを混合して得られたスラリーを固液分離し、得られた鉛及びカルシウムイオンを含む水溶液に硫化剤を添加して固液分離し、鉛を回収する方法（特許文献５）も提案されている。
なかでも、塩化カルシウム水溶液を用いて洗浄し鉛分を溶出させる方法では、酸やアルカリを用いて洗浄する場合と比べて、使用する薬剤の量が少なくて済む等、メリットが大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９１１５８７号公報
【特許文献２】特許第３９２４９８１号公報
【特許文献３】特開２００６−２５５５０１号公報
【特許文献４】特許第３７６６９０８号公報
【特許文献５】特開２００３−２０１５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した塩化カルシウム水溶液を用いて鉛分を溶出させる方法では、確かに、酸やアルカリを用いて洗浄する場合と比べて使用する薬剤の量が少なくて済む等、メリットが大きいものの、実際に飛灰を塩化カルシウム水溶液により洗浄してみると、この飛灰の種類や履歴により鉛の溶出挙動が異なったものとなり、したがって、鉛の溶出量が最大となる塩化カルシウムの濃度が飛灰の種類により異なったものとなり、その結果、鉛の除去率に大きな差が生じるという問題点があった。
特に、濃度が１０〜３５％の塩化カルシウム水溶液あるいはカルシウムイオンを４．５〜１６％含む水溶液を用いた場合においては、焼却灰や飛灰の種類によっては、鉛の除去率がかえって悪化する等の問題点があった。
【０００６】
このような問題点を解決するために、本発明者は、次のような廃棄物の処理方法を提案した（特願２００８−９１６４６号）。
すなわち、廃棄物に水を加え撹拌・混合してスラリーとし、このスラリーに溶出した硫酸イオンの濃度を測定し、この硫酸イオン濃度の測定値に基づきカルシウムイオンを含む水溶液中の最適なカルシウムイオン濃度を推定し、このカルシウムイオンを含む水溶液を前記廃棄物と混合し、前記廃棄物に含まれる鉛を溶出させる方法である。
【０００７】
しかしながら、この方法においても、確かに、効率よく鉛を除去することができるものの、予めスラリーに溶出した硫酸イオンの濃度を測定する工程が必須となり、また、カルシウムイオンを含む水溶液を廃棄物と混合する際に、廃棄物の種類により薬剤のカルシウム濃度を制御する必要があるという問題点がある。
さらに、スラリーを作製する際の撹拌時間の長さにより、スラリー中の鉛成分が変動するという問題点もある。
廃棄物の処理の分野では、廃棄物の種類によらずに、安定的かつ高度に脱鉛することができる廃棄物の処理方法は、いまだに実現されていないのが現状である。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、都市ごみの焼却施設から排出される焼却飛灰、ごみまたは焼却灰の溶融設備から排出される溶融飛灰、セメント焼成設備から排出される煤塵、産業廃棄物の焼却設備から排出される煤塵等のように鉛を多く含む廃棄物から、廃棄物の種類によらずに、安定的かつ高度に脱鉛することができる廃棄物の処理方法及び資源化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、焼却飛灰や溶融飛灰等の鉛を多く含む廃棄物から、この廃棄物の種類によらずに、安定的かつ高度に脱鉛するためには、廃棄物をカルシウムイオンを含む水溶液に加えてスラリーとする場合に、廃棄物からスラリー中に溶出した鉛成分が最大量となる時点付近で撹拌を停止し、このスラリーを鉛含有量の低い固形分と鉛含有量の高い溶液とに固液分離すれば、廃棄物の種類によらずに、安定的かつ高度に脱鉛することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の廃棄物の処理方法は、廃棄物に含まれる鉛を取り除くための廃棄物の処理方法であって、前記廃棄物をカルシウムイオンを含む水溶液に加えてスラリーとし、このスラリーを撹拌しつつ前記廃棄物から鉛成分を該スラリー中に溶出させ、この溶出した鉛成分が前記廃棄物に戻る前に撹拌を停止し、このスラリーを鉛含有量の低い固形分と鉛含有量の高い溶液とに固液分離することを特徴とする。
【００１１】
前記カルシウムイオンを含む水溶液中のカルシウムイオンの濃度は、１質量％以上かつ１５質量％以下であることが好ましい。
前記廃棄物は、都市ごみの焼却施設から排出される焼却飛灰、ごみまたは焼却灰の溶融設備から排出される溶融飛灰、セメント焼成設備から排出される煤塵、産業廃棄物の焼却設備から排出される煤塵、のうちいずれか１種以上を含むことが好ましい。
【００１２】
本発明の廃棄物の資源化方法は、本発明の廃棄物の処理方法により得られた固形分を資源として利用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の廃棄物の処理方法によれば、廃棄物及びカルシウムイオンを含むスラリーを撹拌しつつ廃棄物から鉛成分をスラリー中に溶出させ、この溶出した鉛成分が廃棄物に戻る前に撹拌を停止し、このスラリーを鉛含有量の低い固形分と鉛含有量の高い溶液とに固液分離するので、焼却飛灰や溶融飛灰等の鉛を多く含む廃棄物から、その廃棄物の種類によらずに、安定的かつ高度に脱鉛することができる。
したがって、焼却飛灰や溶融飛灰等の鉛を多く含む廃棄物から、環境汚染物質である鉛を高度かつ効率的に除去することができ、鉛の含有量が極めて少ない固形分を資源として有効利用することができる。
【００１４】
本発明の廃棄物の資源化方法によれば、本発明の廃棄物の処理方法により得られた固形分を資源として利用するので、焼却飛灰や溶融飛灰等の鉛を多く含む廃棄物から、鉛の含有量が極めて少ない固形分を資源として容易にかつ安定して利用することができる。
また、この固形分の鉛の含有量が極めて少ないことから、この固形分をセメント原料として有効利用することができる。
さらに、この固形分の鉛の含有量が極めて少ないことから、セメント原料として利用される固形分の量を増大させることができ、引いては廃棄物の最終処分場における受入量の削減を図ることができ、この最終処分場を延命させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】履歴が異なる焼却飛灰毎に、カルシウムイオンの濃度を変化させた水溶液を加えたときの鉛の溶出率を示す図である。
【図２】スラリーの撹拌時間と溶出する鉛の溶出率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の廃棄物の処理方法及び資源化方法の最良の形態について説明する。
なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１７】
本実施形態の廃棄物の処理方法は、廃棄物に含まれる鉛を取り除くための廃棄物の処理方法であって、前記廃棄物をカルシウムイオンを含む水溶液に加えてスラリーとし、このスラリーを撹拌しつつ前記廃棄物から鉛成分を該スラリー中に溶出させ、この溶出した鉛成分が前記廃棄物に戻る前に撹拌を停止し、このスラリーを鉛含有量の低い固形分と鉛含有量の高い溶液とに固液分離する方法である。
【００１８】
ここで用いられる廃棄物としては、例えば、都市ごみの焼却施設から排出される焼却飛灰、ごみまたは焼却灰の溶融設備から排出される溶融飛灰、セメント焼成設備から排出される煤塵、産業廃棄物の焼却設備から排出される煤塵、のうちいずれか１種以上が好適である。
これらの飛灰は鉛を概ね７００ｐｐｍ以上含むものであるから、本実施形態の処理方法を適用することにより、鉛を高度に回収するとともに、固液分離して得られた固形分をセメント原料等に有効利用することができる。
【００１９】
次に、本実施形態の廃棄物の処理方法について詳細に説明する。
（１）スラリーの作製
上記の廃棄物を、カルシウムイオンを含む水溶液に加えてスラリーとする。
ここで、カルシウムイオンを含む水溶液としては、水溶性のカルシウム化合物を含む水溶液、例えば、塩化カルシウム水溶液、硝酸カルシウム水溶液等が好適である。
【００２０】
このカルシウムイオンを含む水溶液中のカルシウムイオンの濃度は、１質量％以上かつ１５質量％以下であることが好ましく、より好ましくは３質量％以上かつ１１質量％以下である。
カルシウムイオンの濃度を上記の範囲に限定した理由は、上記の範囲が廃棄物からの鉛の溶出量が高くなる範囲だからである。ここで、カルシウムイオンの濃度が１質量％未満の場合には、鉛の溶出量が少なくなり、効果的に鉛を除去することができなくなり、一方、カルシウムイオンの濃度が１５質量％を超えると、スラリーの粘性が高くなるために速やかに固液分離をすることが難しくなるので好ましくない。
【００２１】
ここでは、上記の廃棄物に、カルシウムイオンを含む水溶液を、質量比で、この廃棄物の１倍量以上かつ１０倍量以下、好ましくは２倍量以上かつ６倍量以下加える。
【００２２】
ここで、上記の廃棄物に加えるカルシウムイオンを含む水溶液の量を、この廃棄物の１倍量以上かつ１０倍量以下とした理由は、カルシウムイオンを含む水溶液の量が上記範囲より少ないと、粒子が水中に十分に分散した状態のスラリーを得ることができなくなるからであり、一方、上記範囲より多いと、鉛を溶出させた後の濾液量が多くなり、この濾液中のカルシウムイオン等を除去するための水処理の量も増大するからである。
【００２３】
（２）スラリーの撹拌及び撹拌の停止
上記のスラリーを撹拌しつつ上記の廃棄物から鉛成分を該スラリー中に溶出させ、この溶出した鉛成分が廃棄物に戻る前に撹拌を停止する。
ここで、溶出した鉛成分が廃棄物に戻る前に撹拌を停止する理由について説明する。
【００２４】
図１は、履歴が異なる焼却飛灰毎に、カルシウムイオンの濃度（質量％）を変化させた水溶液を加えたときの鉛の溶出率（質量％）を示す図である。図中、Ａ〜Ｄは、都市ごみの焼却施設Ａ〜Ｄそれぞれから排出された排ガスから回収された飛灰を示している。なお、撹拌時間は２時間に固定してある。
この図１によれば、撹拌時間を２時間に固定した場合、カルシウムイオン濃度が概ね１質量％〜８質量％の範囲で鉛の溶出量が高くなっており、カルシウムイオン濃度がそれ以上高くなると、逆に鉛の溶出量が低下していることが分かる。また、鉛の溶出量が極大値を示すカルシウムイオン濃度は、飛灰の種類により異なることが分かる。
【００２５】
図２は、都市ごみの焼却施設Ｅから排出された排ガスから回収された飛灰Ｅを基に作製されたスラリーの撹拌時間（分）と、このスラリーに溶出する鉛の溶出率（質量％）との関係を示す図であり、図中、ａは、加えた水溶液中のカルシウムイオンの濃度が１０．８質量％のときの撹拌時間と鉛の溶出率との関係を、ｂは、加えた水溶液中のカルシウムイオンの濃度が３．６質量％のときの撹拌時間と鉛の溶出率との関係を、ｃは、加えた水溶液中のカルシウムイオンの濃度が０質量％のときの撹拌時間と鉛の溶出率との関係を、それぞれ示している。
【００２６】
図２によれば、スラリー中のカルシウムイオンの濃度が増加するにしたがって、鉛の溶出量も大幅に増加していることが分かる。また、撹拌開始から時間が経過するとともに鉛の溶出率が減少し、この傾向は、スラリー中のカルシウムイオンの濃度が高いほど顕著であることが分かる。
これにより、撹拌時間が撹拌開始から３０分までは、鉛の溶出率が極めて高く、撹拌時間が３０分を超えると、スラリー中の鉛が飛灰に再吸着するために、鉛のスラリーへの溶出率が徐々に減少し、特に、スラリー中のカルシウムイオンの濃度が３０質量％のときでは、撹拌時間が３０分を超えると鉛の溶出率が急激に減少することが分かる。
【００２７】
以上の点を考慮すれば、カルシウムイオンを含む水溶液中のカルシウムイオンの濃度は、１質量％以上かつ１５質量％以下、好ましくは３質量％以上かつ１１質量％以下であり、また、撹拌時間の範囲は、溶出量の低下が最大の溶出量から２０％程度の範囲内に収まる、撹拌開始から３０分以内、好ましくは撹拌開始から１５分以内である。
したがって、カルシウムイオンの濃度が１質量％以上かつ１５質量％以下のカルシウムイオンを含む水溶液中にて廃棄物を撹拌・混合し、撹拌開始から３０分以内に撹拌を停止して固液分離を行えば、飛灰からスラリー中に鉛を高濃度に溶出させることができ、しかも、スラリー中に溶出した鉛が再度飛灰に吸着することもなくなる。したがって、飛灰等の鉛を多く含む廃棄物から、効率よくかつ高度に脱鉛することができる。
【００２８】
（３）スラリーの固液分離
撹拌を停止したスラリーを、鉛含有量の低い固形分と鉛含有量の高い溶液とに固液分離する。
ここでは、上記のスラリーを、フィルタープレス等の濾過機、あるいは遠心分離機等に投入し、これらの装置を稼働させることにより、鉛含有量の低い固形分と、鉛含有量の高い溶液とに、固液分離する。
【００２９】
（４）固形分の資源化
この鉛含有量の低い固形分は、資源として利用した場合、安定して供給することが可能である。
また、この固形分の鉛の含有量が極めて少ないことから、この固形分をセメント原料として有効利用することが可能である。
さらに、この固形分の鉛の含有量が極めて少ないことから、セメント原料として利用した場合、固形分の量を増大させることが可能である。これにより、廃棄物の最終処分場における受入量の削減が可能になり、この最終処分場を延命させることも可能である。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態の廃棄物の処理方法によれば、廃棄物及びカルシウムイオンを含むスラリーを３０分間以下の時間にて撹拌しつつ廃棄物から鉛成分をスラリー中に溶出させ、その後、このスラリーを鉛含有量の低い固形分と鉛含有量の高い溶液とに固液分離するので、焼却飛灰等の鉛を多く含む廃棄物から、その廃棄物の種類によらずに、安定的かつ高度に脱鉛することができる。
【００３１】
本実施形態の廃棄物の資源化方法によれば、本実施形態の廃棄物の処理方法により得られた固形分を、資源として容易にかつ安定して利用することができる。
また、この固形分の鉛の含有量が極めて少ないことから、この固形分をセメント原料として有効利用することができる。
さらに、この固形分の鉛の含有量が極めて少ないことから、セメント原料として利用される固形分の量を増大させることができ、引いては廃棄物の最終処分場における受入量の削減を図ることができ、この最終処分場を延命させることができる。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００３３】
「実施例１」
都市ごみの焼却施設Ａから排出された排ガスから回収された飛灰５０ｇに、カルシウムイオンの濃度が３．６質量％の塩化カルシウム水溶液２００ｍＬを加え、マグネチックスターラーを用いて３０分間撹拌し、スラリーを得た。
次いで、このスラリーを濾過し、固形分と濾液とに分離した。
この濾液の鉛の含有率をＩＰＣ発光分光法により測定したところ、鉛の含有率は２００ｐｐｍであった。
これにより、元の飛灰に含まれていた鉛の約５０％を取り除くことができた。
【００３４】
「実施例２」
都市ごみの焼却施設Ａから排出された排ガスから回収された飛灰５０ｇに、カルシウムイオンの濃度が３．６質量％の塩化カルシウム水溶液２００ｍＬを加え、マグネチックスターラーを用いて１０分間撹拌し、スラリーを得た。
次いで、このスラリーを濾過し、固形分と濾液とに分離した。
この濾液の鉛の含有率をＩＰＣ発光分光法により測定したところ、鉛の含有率は２３０ｐｐｍであった。
これにより、元の飛灰に含まれていた鉛の約５７％を取り除くことができた。
【００３５】
「実施例３」
都市ごみの焼却施設Ａから排出された排ガスから回収された飛灰５０ｇに、カルシウムイオンの濃度が１０．８質量％の塩化カルシウム水溶液２００ｍＬを加え、マグネチックスターラーを用いて１０分間撹拌し、スラリーを得た。
次いで、このスラリーを濾過し、固形分と濾液とに分離した。
この濾液の鉛の含有率をＩＰＣ発光分光法により測定したところ、鉛の含有率は２５５ｐｐｍであった。
これにより、元の飛灰に含まれていた鉛の約６０％を取り除くことができた。
【００３６】
「比較例１」
都市ごみの焼却施設Ａら排出された排ガスから回収された飛灰５０ｇに、水２００ｍＬを加え、マグネチックスターラーを用いて３０分間撹拌し、スラリーを得た。
次いで、このスラリーを濾過し、固形分と濾液とに分離した。
この濾液の鉛の含有率をＩＰＣ発光分光法により測定したところ、鉛の含有率は８８ｐｐｍであった。
これにより、取り除くことができた鉛は元の飛灰に含まれていた鉛の約２２％にとどまった。
【００３７】
「比較例２」
都市ごみの焼却施設Ａから排出された排ガスから回収された飛灰５０ｇに、カルシウムイオンの濃度が１０．８質量％の塩化カルシウム水溶液２００ｍＬを加え、マグネチックスターラーを用いて１２０分間撹拌し、スラリーを得た。
次いで、このスラリーを濾過し、固形分と濾液とに分離した。
この濾液の鉛の含有率をＩＰＣ発光分光法により測定したところ、鉛の含有率は７９ｐｐｍであった。
これにより、取り除くことができた鉛は元の飛灰に含まれていた鉛の約１８％にとどまった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物の処理方法及び資源化方法に関し、更に詳しくは、都市ごみの焼却施設から排出される焼却飛灰、ごみまたは焼却灰の溶融設備から排出される溶融飛灰、セメント焼成設備から排出される煤塵、産業廃棄物の焼却設備から排出される煤塵等、鉛を多く含む廃棄物から高度に脱鉛することが可能な廃棄物の処理方法、及び、この廃棄物の処理方法により得られた固形分を資源とすることが可能な資源化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、都市ごみの焼却飛灰、ごみまたは焼却灰の溶融飛灰、セメント焼成設備から排出される煤塵、産業廃棄物の焼却設備から排出される煤塵等の廃棄物をセメント原料として用いるにあたっては、この廃棄物に含まれている障害成分となる鉛や亜鉛等を、前もって除去する必要がある。そこで、廃棄物から鉛や亜鉛等を分離・回収する様々な方法が提案されている。
例えば、廃棄物を洗浄処理して鉛を分離・回収する方法としては、ｐＨ７〜１２のチオ硫酸塩水溶液で飛灰から鉛を溶出させ、この溶出液を電気分解して鉛を硫化鉛として析出回収する方法（特許文献１）、廃棄物の硫酸浸出残渣をｐＨ１３．６以上でアルカリ浸出することにより残渣中の鉛を液中に溶出させて分離する方法（特許文献２）、飛灰にアルカリ水溶液を混合するとともに９０℃以上に加熱し、得られた混合液を沈殿物と濾液とに分離して重金属を分離する方法（特許文献３）が提案されている。
【０００３】
また、焼却灰ないし飛灰に塩化カルシウム濃度が１０〜３５％の塩化カルシウム水溶液を加えて鉛分を溶出させ、次いで固液分離して得られた濾液に硫化剤を添加して鉛を沈澱分離する方法（特許文献４）、鉛を含む廃棄物とカルシウムイオンを４．５〜１６％含む水溶液とを混合して得られたスラリーを固液分離し、得られた鉛及びカルシウムイオンを含む水溶液に硫化剤を添加して固液分離し、鉛を回収する方法（特許文献５）も提案されている。
なかでも、塩化カルシウム水溶液を用いて洗浄し鉛分を溶出させる方法では、酸やアルカリを用いて洗浄する場合と比べて、使用する薬剤の量が少なくて済む等、メリットが大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９１１５８７号公報
【特許文献２】特許第３９２４９８１号公報
【特許文献３】特開２００６−２５５５０１号公報
【特許文献４】特許第３７６６９０８号公報
【特許文献５】特開２００３−２０１５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した塩化カルシウム水溶液を用いて鉛分を溶出させる方法では、確かに、酸やアルカリを用いて洗浄する場合と比べて使用する薬剤の量が少なくて済む等、メリットが大きいものの、実際に飛灰を塩化カルシウム水溶液により洗浄してみると、この飛灰の種類や履歴により鉛の溶出挙動が異なったものとなり、したがって、鉛の溶出量が最大となる塩化カルシウムの濃度が飛灰の種類により異なったものとなり、その結果、鉛の除去率に大きな差が生じるという問題点があった。
特に、濃度が１０〜３５％の塩化カルシウム水溶液あるいはカルシウムイオンを４．５〜１６％含む水溶液を用いた場合においては、焼却灰や飛灰の種類によっては、鉛の除去率がかえって悪化する等の問題点があった。
【０００６】
このような問題点を解決するために、本発明者は、次のような廃棄物の処理方法を提案した（特願２００８−９１６４６号）。
すなわち、廃棄物に水を加え撹拌・混合してスラリーとし、このスラリーに溶出した硫酸イオンの濃度を測定し、この硫酸イオン濃度の測定値に基づきカルシウムイオンを含む水溶液中の最適なカルシウムイオン濃度を推定し、このカルシウムイオンを含む水溶液を前記廃棄物と混合し、前記廃棄物に含まれる鉛を溶出させる方法である。
【０００７】
しかしながら、この方法においても、確かに、効率よく鉛を除去することができるものの、予めスラリーに溶出した硫酸イオンの濃度を測定する工程が必須となり、また、カルシウムイオンを含む水溶液を廃棄物と混合する際に、廃棄物の種類により薬剤のカルシウム濃度を制御する必要があるという問題点がある。
さらに、スラリーを作製する際の撹拌時間の長さにより、スラリー中の鉛成分が変動するという問題点もある。
廃棄物の処理の分野では、廃棄物の種類によらずに、安定的かつ高度に脱鉛することができる廃棄物の処理方法は、いまだに実現されていないのが現状である。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、都市ごみの焼却施設から排出される焼却飛灰、ごみまたは焼却灰の溶融設備から排出される溶融飛灰、セメント焼成設備から排出される煤塵、産業廃棄物の焼却設備から排出される煤塵等のように鉛を多く含む廃棄物から、廃棄物の種類によらずに、安定的かつ高度に脱鉛することができる廃棄物の処理方法及び資源化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、焼却飛灰や溶融飛灰等の鉛を多く含む廃棄物から、この廃棄物の種類によらずに、安定的かつ高度に脱鉛するためには、廃棄物をカルシウムイオンを含む水溶液に加えてスラリーとする場合に、廃棄物からスラリー中に溶出した鉛成分が最大量となる時点付近で撹拌を停止し、このスラリーを鉛含有量の低い固形分と鉛含有量の高い溶液とに固液分離すれば、廃棄物の種類によらずに、安定的かつ高度に脱鉛することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の廃棄物の処理方法は、廃棄物に含まれる鉛を取り除くための廃棄物の処理方法であって、前記廃棄物をカルシウムイオンを含む水溶液に加えてスラリーとし、このスラリーを撹拌しつつ前記廃棄物から鉛成分を該スラリー中に溶出させ、この溶出した鉛成分が前記廃棄物に戻る前に撹拌を停止し、このスラリーを鉛含有量の低い固形分と鉛含有量の高い溶液とに固液分離することを特徴とする。
【００１１】
前記カルシウムイオンを含む水溶液中のカルシウムイオンの濃度は、１質量％以上かつ１５質量％以下であることが好ましい。
前記廃棄物は、都市ごみの焼却施設から排出される焼却飛灰、ごみまたは焼却灰の溶融設備から排出される溶融飛灰、セメント焼成設備から排出される煤塵、産業廃棄物の焼却設備から排出される煤塵、のうちいずれか１種以上を含むことが好ましい。
【００１２】
本発明の廃棄物の資源化方法は、本発明の廃棄物の処理方法により得られた固形分を資源として利用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の廃棄物の処理方法によれば、廃棄物及びカルシウムイオンを含むスラリーを撹拌しつつ廃棄物から鉛成分をスラリー中に溶出させ、この溶出した鉛成分が廃棄物に戻る前に撹拌を停止し、このスラリーを鉛含有量の低い固形分と鉛含有量の高い溶液とに固液分離するので、焼却飛灰や溶融飛灰等の鉛を多く含む廃棄物から、その廃棄物の種類によらずに、安定的かつ高度に脱鉛することができる。
したがって、焼却飛灰や溶融飛灰等の鉛を多く含む廃棄物から、環境汚染物質である鉛を高度かつ効率的に除去することができ、鉛の含有量が極めて少ない固形分を資源として有効利用することができる。
【００１４】
本発明の廃棄物の資源化方法によれば、本発明の廃棄物の処理方法により得られた固形分を資源として利用するので、焼却飛灰や溶融飛灰等の鉛を多く含む廃棄物から、鉛の含有量が極めて少ない固形分を資源として容易にかつ安定して利用することができる。
また、この固形分の鉛の含有量が極めて少ないことから、この固形分をセメント原料として有効利用することができる。
さらに、この固形分の鉛の含有量が極めて少ないことから、セメント原料として利用される固形分の量を増大させることができ、引いては廃棄物の最終処分場における受入量の削減を図ることができ、この最終処分場を延命させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】履歴が異なる焼却飛灰毎に、カルシウムイオンの濃度を変化させた水溶液を加えたときの鉛の溶出率を示す図である。
【図２】スラリーの撹拌時間と溶出する鉛の溶出率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の廃棄物の処理方法及び資源化方法の最良の形態について説明する。
なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１７】
本実施形態の廃棄物の処理方法は、廃棄物に含まれる鉛を取り除くための廃棄物の処理方法であって、前記廃棄物をカルシウムイオンを含む水溶液に加えてスラリーとし、このスラリーを撹拌しつつ前記廃棄物から鉛成分を該スラリー中に溶出させ、この溶出した鉛成分が前記廃棄物に戻る前に撹拌を停止し、このスラリーを鉛含有量の低い固形分と鉛含有量の高い溶液とに固液分離する方法である。
【００１８】
ここで用いられる廃棄物としては、例えば、都市ごみの焼却施設から排出される焼却飛灰、ごみまたは焼却灰の溶融設備から排出される溶融飛灰、セメント焼成設備から排出される煤塵、産業廃棄物の焼却設備から排出される煤塵、のうちいずれか１種以上が好適である。
これらの飛灰は鉛を概ね７００ｐｐｍ以上含むものであるから、本実施形態の処理方法を適用することにより、鉛を高度に回収するとともに、固液分離して得られた固形分をセメント原料等に有効利用することができる。
【００１９】
次に、本実施形態の廃棄物の処理方法について詳細に説明する。
（１）スラリーの作製
上記の廃棄物を、カルシウムイオンを含む水溶液に加えてスラリーとする。
ここで、カルシウムイオンを含む水溶液としては、水溶性のカルシウム化合物を含む水溶液、例えば、塩化カルシウム水溶液、硝酸カルシウム水溶液等が好適である。
【００２０】
このカルシウムイオンを含む水溶液中のカルシウムイオンの濃度は、１質量％以上かつ１５質量％以下であることが好ましく、より好ましくは３質量％以上かつ１１質量％以下である。
カルシウムイオンの濃度を上記の範囲に限定した理由は、上記の範囲が廃棄物からの鉛の溶出量が高くなる範囲だからである。ここで、カルシウムイオンの濃度が１質量％未満の場合には、鉛の溶出量が少なくなり、効果的に鉛を除去することができなくなり、一方、カルシウムイオンの濃度が１５質量％を超えると、スラリーの粘性が高くなるために速やかに固液分離をすることが難しくなるので好ましくない。
【００２１】
ここでは、上記の廃棄物に、カルシウムイオンを含む水溶液を、質量比で、この廃棄物の１倍量以上かつ１０倍量以下、好ましくは２倍量以上かつ６倍量以下加える。
【００２２】
ここで、上記の廃棄物に加えるカルシウムイオンを含む水溶液の量を、この廃棄物の１倍量以上かつ１０倍量以下とした理由は、カルシウムイオンを含む水溶液の量が上記範囲より少ないと、粒子が水中に十分に分散した状態のスラリーを得ることができなくなるからであり、一方、上記範囲より多いと、鉛を溶出させた後の濾液量が多くなり、この濾液中のカルシウムイオン等を除去するための水処理の量も増大するからである。
【００２３】
（２）スラリーの撹拌及び撹拌の停止
上記のスラリーを撹拌しつつ上記の廃棄物から鉛成分を該スラリー中に溶出させ、この溶出した鉛成分が廃棄物に戻る前に撹拌を停止する。
ここで、溶出した鉛成分が廃棄物に戻る前に撹拌を停止する理由について説明する。
【００２４】
図１は、履歴が異なる焼却飛灰毎に、カルシウムイオンの濃度（質量％）を変化させた水溶液を加えたときの鉛の溶出率（質量％）を示す図である。図中、Ａ〜Ｄは、都市ごみの焼却施設Ａ〜Ｄそれぞれから排出された排ガスから回収された飛灰を示している。なお、撹拌時間は２時間に固定してある。
この図１によれば、撹拌時間を２時間に固定した場合、カルシウムイオン濃度が概ね１質量％〜８質量％の範囲で鉛の溶出量が高くなっており、カルシウムイオン濃度がそれ以上高くなると、逆に鉛の溶出量が低下していることが分かる。また、鉛の溶出量が極大値を示すカルシウムイオン濃度は、飛灰の種類により異なることが分かる。
【００２５】
図２は、都市ごみの焼却施設Ｅから排出された排ガスから回収された飛灰Ｅを基に作製されたスラリーの撹拌時間（分）と、このスラリーに溶出する鉛の溶出率（質量％）との関係を示す図であり、図中、ａは、加えた水溶液中のカルシウムイオンの濃度が１０．８質量％のときの撹拌時間と鉛の溶出率との関係を、ｂは、加えた水溶液中のカルシウムイオンの濃度が３．６質量％のときの撹拌時間と鉛の溶出率との関係を、ｃは、加えた水溶液中のカルシウムイオンの濃度が０質量％のときの撹拌時間と鉛の溶出率との関係を、それぞれ示している。
【００２６】
図２によれば、スラリー中のカルシウムイオンの濃度が増加するにしたがって、鉛の溶出量も大幅に増加していることが分かる。また、撹拌開始から時間が経過するとともに鉛の溶出率が減少し、この傾向は、スラリー中のカルシウムイオンの濃度が高いほど顕著であることが分かる。
これにより、撹拌時間が撹拌開始から３０分までは、鉛の溶出率が極めて高く、撹拌時間が３０分を超えると、スラリー中の鉛が飛灰に再吸着するために、鉛のスラリーへの溶出率が徐々に減少し、特に、スラリー中のカルシウムイオンの濃度が３０質量％のときでは、撹拌時間が３０分を超えると鉛の溶出率が急激に減少することが分かる。
【００２７】
以上の点を考慮すれば、カルシウムイオンを含む水溶液中のカルシウムイオンの濃度は、１質量％以上かつ１５質量％以下、好ましくは３質量％以上かつ１１質量％以下であり、また、撹拌時間の範囲は、溶出量の低下が最大の溶出量から２０％程度の範囲内に収まる、撹拌開始から３０分以内、好ましくは撹拌開始から１５分以内である。
したがって、カルシウムイオンの濃度が１質量％以上かつ１５質量％以下のカルシウムイオンを含む水溶液中にて廃棄物を撹拌・混合し、撹拌開始から３０分以内に撹拌を停止して固液分離を行えば、飛灰からスラリー中に鉛を高濃度に溶出させることができ、しかも、スラリー中に溶出した鉛が再度飛灰に吸着することもなくなる。したがって、飛灰等の鉛を多く含む廃棄物から、効率よくかつ高度に脱鉛することができる。
【００２８】
（３）スラリーの固液分離
撹拌を停止したスラリーを、鉛含有量の低い固形分と鉛含有量の高い溶液とに固液分離する。
ここでは、上記のスラリーを、フィルタープレス等の濾過機、あるいは遠心分離機等に投入し、これらの装置を稼働させることにより、鉛含有量の低い固形分と、鉛含有量の高い溶液とに、固液分離する。
【００２９】
（４）固形分の資源化
この鉛含有量の低い固形分は、資源として利用した場合、安定して供給することが可能である。
また、この固形分の鉛の含有量が極めて少ないことから、この固形分をセメント原料として有効利用することが可能である。
さらに、この固形分の鉛の含有量が極めて少ないことから、セメント原料として利用した場合、固形分の量を増大させることが可能である。これにより、廃棄物の最終処分場における受入量の削減が可能になり、この最終処分場を延命させることも可能である。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態の廃棄物の処理方法によれば、廃棄物及びカルシウムイオンを含むスラリーを３０分間以下の時間にて撹拌しつつ廃棄物から鉛成分をスラリー中に溶出させ、その後、このスラリーを鉛含有量の低い固形分と鉛含有量の高い溶液とに固液分離するので、焼却飛灰等の鉛を多く含む廃棄物から、その廃棄物の種類によらずに、安定的かつ高度に脱鉛することができる。
【００３１】
本実施形態の廃棄物の資源化方法によれば、本実施形態の廃棄物の処理方法により得られた固形分を、資源として容易にかつ安定して利用することができる。
また、この固形分の鉛の含有量が極めて少ないことから、この固形分をセメント原料として有効利用することができる。
さらに、この固形分の鉛の含有量が極めて少ないことから、セメント原料として利用される固形分の量を増大させることができ、引いては廃棄物の最終処分場における受入量の削減を図ることができ、この最終処分場を延命させることができる。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００３３】
「実施例１」
都市ごみの焼却施設Ａから排出された排ガスから回収された飛灰５０ｇに、カルシウムイオンの濃度が３．６質量％の塩化カルシウム水溶液２００ｍＬを加え、マグネチックスターラーを用いて３０分間撹拌し、スラリーを得た。
次いで、このスラリーを濾過し、固形分と濾液とに分離した。
この濾液の鉛の含有率をＩＰＣ発光分光法により測定したところ、鉛の含有率は２００ｐｐｍであった。
これにより、元の飛灰に含まれていた鉛の約５０％を取り除くことができた。
【００３４】
「実施例２」
都市ごみの焼却施設Ａから排出された排ガスから回収された飛灰５０ｇに、カルシウムイオンの濃度が３．６質量％の塩化カルシウム水溶液２００ｍＬを加え、マグネチックスターラーを用いて１０分間撹拌し、スラリーを得た。
次いで、このスラリーを濾過し、固形分と濾液とに分離した。
この濾液の鉛の含有率をＩＰＣ発光分光法により測定したところ、鉛の含有率は２３０ｐｐｍであった。
これにより、元の飛灰に含まれていた鉛の約５７％を取り除くことができた。
【００３５】
「実施例３」
都市ごみの焼却施設Ａから排出された排ガスから回収された飛灰５０ｇに、カルシウムイオンの濃度が１０．８質量％の塩化カルシウム水溶液２００ｍＬを加え、マグネチックスターラーを用いて１０分間撹拌し、スラリーを得た。
次いで、このスラリーを濾過し、固形分と濾液とに分離した。
この濾液の鉛の含有率をＩＰＣ発光分光法により測定したところ、鉛の含有率は２５５ｐｐｍであった。
これにより、元の飛灰に含まれていた鉛の約６０％を取り除くことができた。
【００３６】
「比較例１」
都市ごみの焼却施設Ａら排出された排ガスから回収された飛灰５０ｇに、水２００ｍＬを加え、マグネチックスターラーを用いて３０分間撹拌し、スラリーを得た。
次いで、このスラリーを濾過し、固形分と濾液とに分離した。
この濾液の鉛の含有率をＩＰＣ発光分光法により測定したところ、鉛の含有率は８８ｐｐｍであった。
これにより、取り除くことができた鉛は元の飛灰に含まれていた鉛の約２２％にとどまった。
【００３７】
「比較例２」
都市ごみの焼却施設Ａから排出された排ガスから回収された飛灰５０ｇに、カルシウムイオンの濃度が１０．８質量％の塩化カルシウム水溶液２００ｍＬを加え、マグネチックスターラーを用いて１２０分間撹拌し、スラリーを得た。
次いで、このスラリーを濾過し、固形分と濾液とに分離した。
この濾液の鉛の含有率をＩＰＣ発光分光法により測定したところ、鉛の含有率は７９ｐｐｍであった。
これにより、取り除くことができた鉛は元の飛灰に含まれていた鉛の約１８％にとどまった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物に含まれる鉛を取り除くための廃棄物の処理方法であって、
前記廃棄物をカルシウムイオンを含む水溶液に加えてスラリーとし、このスラリーを撹拌しつつ前記廃棄物から鉛成分を該スラリー中に溶出させ、この溶出した鉛成分が前記廃棄物に戻る前に撹拌を停止し、このスラリーを鉛含有量の低い固形分と鉛含有量の高い溶液とに固液分離することを特徴とする廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記カルシウムイオンを含む水溶液中のカルシウムイオンの濃度は、１質量％以上かつ１５質量％以下であることを特徴とする請求項１記載の廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記廃棄物は、都市ごみの焼却施設から排出される焼却飛灰、ごみまたは焼却灰の溶融設備から排出される溶融飛灰、セメント焼成設備から排出される煤塵、産業廃棄物の焼却設備から排出される煤塵、のうちいずれか１種以上を含むことを特徴とする請求項１または２記載の廃棄物の処理方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載の廃棄物の処理方法により得られた固形分を資源として利用することを特徴とする廃棄物の資源化方法。
【請求項１】
廃棄物に含まれる鉛を取り除くための廃棄物の処理方法であって、
前記廃棄物をカルシウムイオンを含む水溶液に加えてスラリーとし、このスラリーを撹拌しつつ前記廃棄物から鉛成分を該スラリー中に溶出させ、この溶出した鉛成分が前記廃棄物に戻る前に撹拌を停止し、このスラリーを鉛含有量の低い固形分と鉛含有量の高い溶液とに固液分離することを特徴とする廃棄物の処理方法。
【請求項２】
前記カルシウムイオンを含む水溶液中のカルシウムイオンの濃度は、１質量％以上かつ１５質量％以下であることを特徴とする請求項１記載の廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記廃棄物は、都市ごみの焼却施設から排出される焼却飛灰、ごみまたは焼却灰の溶融設備から排出される溶融飛灰、セメント焼成設備から排出される煤塵、産業廃棄物の焼却設備から排出される煤塵、のうちいずれか１種以上を含むことを特徴とする請求項１または２記載の廃棄物の処理方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載の廃棄物の処理方法により得られた固形分を資源として利用することを特徴とする廃棄物の資源化方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−８３６８７（Ｐ２０１１−８３６８７Ａ）
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３７７５７（Ｐ２００９−２３７７５７）
【出願日】平成２１年１０月１４日（２００９．１０．１４）
【出願人】（０００１８３２６６）住友大阪セメント株式会社 (1,342)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１４日（２００９．１０．１４）
【出願人】（０００１８３２６６）住友大阪セメント株式会社 (1,342)
【Ｆターム（参考）】
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