WO1997012662A1

WO1997012662A1 - Procede de traitement des gaz brules et des poussieres

Info

Publication number: WO1997012662A1
Application number: PCT/JP1996/002915
Authority: WO
Inventors: Masakazu Uekita; Hidekazu Kuromatsu; Kenji Ueshima; Takuji Nomura; Motoyoshi Iwata
Original assignee: Kaneka Corporation
Priority date: 1995-10-06
Filing date: 1996-10-07
Publication date: 1997-04-10
Also published as: CA2208142A1; EP0801971A1

Description

明糸田排ガス及びばいじんの処理方法技術分野

本発明は、廃棄物焼却時に発生する排ガス中に含まれる塩化水素ガスや硫黄酸化物（S O x 、以下「S O x 」と略記する。）等の酸性ガスや、有害重金属を含有する排ガスを処理するとともに、この排ガスから生成して集塵機で捕集されるばいじん中の有害重金属を安定化処理する方法に関するものであり、特に、鉛 ( P b ) の溶出抑制が困難なばいじん中の P b等の有害重金属を安定化処理するのに有効な処理方法に関するものである。背景技術

現在、有害重金属を含む廃棄物を処分する際には、セメントが処理剤として用いられ、セメントと廃棄物を混合し、水を加えて混練した後、養生固化し、有害重金属の溶出を防ぎ安定化する方法が用いられている。しかしながら、このように単にセメン卜で固化する従来の廃棄物の処理方法には種々の問題があり、用途を限定しなければ 2次公害が発生する恐れがある。特に、ゴミ焼却の際、電気集塵機やバグフィルターで捕集されるばいじんには、 P b等の有害重金属が高澳度に含まれているにも拘わらず、従来技術であるセメン卜処理では充分に溶出を防止できないため、現在では有害重金属の安定化が不充分なまま埋立処理されており、処理後の 2次公害の問題が噴出している。

このように、今日では、単にセメントによって固化するだけでは有害重金属を含有する廃棄物を、有害重金属が溶出してこない状態に安定化することが困難なことが国内外で明らかとなってきている。そこで、廃棄物の陸上埋立処分時あるいは海洋投棄処分時においても有害重金属が確実に封入されて再溶出せず、 2次公害が発生しない処理方法が望まれていた。

このような課題に対し、本発明者らは特開平 0 7— 1 8 5 4 9 9号等において、セメント類と還元性の金属、更には、硫酸アルミニウムや粉体状アルミニウムシリゲート等を処理剤とする廃棄物処理方法を提案している。又、同様な技術として特公平 0 4— 6 1 7 1 0号には、水溶性フォスフュート源を含有する処理剤による廃棄物処理方法も開示されている。

一般ゴミの焼却設備は、代表的には、焼却炉、排ガスの冷却を目的とした熱交換器ゃ水噴霧装置、塩化水素等の酸性ガスの中和を目的とした消石灰吹き込み装置（排ガス誘導管内への吹き込み）、及び集塵機から構成されており、更に S O X 、窒素酸化物（N O x ) 、ダイォキシン等の有害成分除去装置、機器が付加されていることもある。前記集塵機で捕集されるばいじんには、粉塵、消石灰と塩化水素等の酸性ガスとの反応生成物、及び消石灰の未反応残分、有害な低融点金厲等が含有されている。このばいじんは有害金属安定化剤と混合、混練され最終処分廃棄物として埋め立てられる。

し力、しな力《ら、廃棄物焼却時に生成するばいじんの中には、前記のような従来技術では、 P b等の有害重金属の溶出を実質的に防止することができないばいじんが存在し、又、安定化処理が可能であったとしても、高価な有害金属安定化剤を多量に使用する結果、処理費用が膨大であったり、更には、有害金属安定化剤と集塵機で捕集されるばいじんを混練する設備が別途必要となる等、公益に適合しない場合があり、更なる廃棄物処理技術の革新が求められている。これらの問題は、上記一般ゴミの焼却時に発生する排ガスから集塵機で捕集されるばいじんにおいて特に顕著である。

本発明は、このような廃棄物焼却時に発生する最終廃棄物であるばいじんの処理の現状に鑑み、ばいじん中の種々の有害重金属を確実に封入して再溶出しないように安定化することが可能で、かつ簡便な処理方法を提供することを目的とするものである。発明の開示

本発明者らは、上記の従来技術における問題点を解決する目的で鋭意検討した結果、実質的に P b等の有害重金属の溶出を防止できないばいじん、又は多量の有害金属安定化剤を必要とするばいじんには共通の特徴があることを見出した。即ち、比較的容易に有害重金属の溶出を防止できるばいじんと比較し、これら処理が困難なばいじんは、アル力リ性化合物を多量に含有していることを知見した。多くのばいじんに含有されるアルカリ性化合物は、焼却炉の排ガス処理装置で塩化水素ガス等の酸性ガスの中和を目的として使用される消石灰の未反応分に起因するものと推定される。そこで、従来使用されている消石灰の代わりに、それより反応性の高い酸性ガス中和剤を排ガスに吹き込むことによって、この排ガスから集塵機で捕集されるばいじんに含有されるアル力リ性化合物量を低減せしめ、ばいじん中の P b等の有害重金属の溶出を簡単に防止しうる、との発想に基づき本発明を完成させたものである。

即ち、本発明は、廃棄物焼却設備に付属する排ガス処理装置において、廃棄物焼却時に発生する排ガスに、反応性の高い酸性ガス中和剤を吹き込み、この排ガスから生成したばいじんを、必要に応じて水を加え、混練するものである。

前記酸性ガス中和剤としては、水ガラス、及び高比表面積の消石灰や粉体状ケィ酸カルシウム水和物を用いることができる。

前記水ガラスは酸性ガス中和剤としての作用だけでなく、有害金属安定化剤としても作用する。使用する水ガラスは汎用の水ガラスでよく、アルカリ成分が N aや Kであるもの、即ち珪酸ソーダ、珪酸カリウムが使用でき、工業的入手の容易さ、価格の点ではゲイ酸ソーダであることが好ましい。ゲイ酸ソ一ダの組成は、一般的に N a a 0 · n S i 0 ₂ で表される。市販のものでは、モル比 nは、おおよそ n = 0 . 5〜4 . 2の範囲であり、この範囲のものを使用できる。 P b溶出防止性能ではモル比 nが約 3の J I S規格 3号水ガラスが好ましく、排ガス中の塩化水素ガス等の酸性ガスを中和する能力の点では、モル比 nが 0 . 5〜2の範囲にあるオルソケィ酸ソーダゃメタケイ酸ソーダを使用することが好ましい。水ガラスには粉末及び水溶液のものがあり、本発明では、いずれも使用できる。水溶液の場合には、排ガス処理工程で煙道中へ定量的に吹き込むには便利であり、又、排ガスに対する減温効果もある。水ガラス水溶液の p Hは、組成、濃度によって異なる力く、一般的には 9〜 1 4 . 6の範囲である。

排ガス処理工程で水ガラス水溶液を煙道中へ定量的に吹き込む場合、水ガラスができるだけ霧状に微細に噴霧されるのが望ましい。そこで、噴霧に使用する装置にもよるが、水ガラス水溶液の濃度を調整する必要がある。水ガラス水溶液を希釈するほど噴霧しやすいが、濃度が低すぎると塩化水素ガス等の酸性ガスとの反応によってできるゲイ酸の成長が十分でない。反対に、水ガラス水溶液の澳度が高すぎると、水ガラスが霧状に微細に噴霧されず、塩化水素ガスや S O x 等の酸性ガスとの反応によってできるゲイ酸の成長が急激に起こり、重金属成分の安定化には望ましくない形状になる傾向がある。上記の水ガラスに加え、重金属成分を安定化する凝集剤、沈澱剤、キレー卜剤、還元剤等を助剤として添加してもよい。

水ガラスが排ガス中の塩化水素ガス等の酸性ガスを中和する機構は明らかではないが、水ガラスのアル力リ成分が塩化水素ガス等の酸性ガスと反応するためと考えられる。又、水ガラスによる有害金属安定化機構も必ずしも明らかではないが、水ガラスが塩化水素ガスや S O x 等の酸性ガスと反応して生成するゲイ酸ゲルが、有害重金属を吸着し安定化するためと考えられる。従って、水ガラスを排ガスに吹き込むことで、廃棄物焼却時の排ガス中の酸性ガスを効率的に捕捉できるとともに、水ガラスと酸性ガスが反応してできた反応生成物によつて有害重金属が安定化され、こうして処理した排ガスから生成するばいじん中に含まれる有害重金属も安定化される。

前記排ガス中の塩化水素ガス、 S O x 、 N O x 等の酸性ガスを中和する性能を持つ成分としての消石灰は、塩化水素ガス等の酸性ガスとの反応性の点で、好ましくは比表面積が 2 O m ² Z g以上、更に好ましくは 3 O m ² 以上の消石灰である。消石灰による前記排ガス中の塩化水素ガス等の酸性ガスに対する作用は中和反応であるが、この場合、比表面積の大きな消石灰を用いることにより前記中和反応効率が上昇し、吹き込む消石灰量が少なくて済む効果がある。 J I S 特号の消石灰の比表面積は 1 4〜 1 5 m ² である。しかし、例えば、特公平 0 6 - 8 1 9 4号によって開示されている方法によって、比表面積が 3 5〜 4 0 m ² g程度の消石灰を作製することができる。この方法は、微細塊状の、又は粉砕された、軽度に焼成された石灰を、水と反応を遅延せしめる有機溶剤とからなる消和液体に強力かつ均一に混合することにより上記石灰を消和することによつて、乾燥水酸化カルシウムを製造する方法において、水 3 0〜5 0容量部及び有機溶剤 5 0〜7 0容量部よりなる消和液体と石灰との混合を混合容器内で 4 5 °C以下の温度において行い、次いで反応混合物を主反応容器に移し、その中で加熱装置によって 5 0〜7 0 °Cの温度となし、そして最終反応を第 2の反応容器内で行い、その際前記混合容器内における石灰対消和液体の割合を、前記第 2の反応容器において 8 5〜 1 1 0 °Cの反応温度が達成されるように選択するものであり、更に、次いで脱ガス工程において、仕上げられた水酸化カルシウムから付着している溶剤を真空の適用及び/又は不活性ガスを用いるパージにより除去するというものである。このような高比表面積の消石灰としては、具体的には奥多摩工業株式会社製消石灰「タマカルク」の使用が工業的には好適である。比表面積がこの程度に大きいと、消石灰の吹き込み量は従来の約半分程度で酸性ガスの排出量を半分程度にすることができる。この消石灰の使用に際しては、粉体状で使用する方法、溶媒に分散して使用する方法等があるが、塩化水素ガス等の酸性ガスとの反応性を考慮すると水に分散して使用することが好ましい。又、消石灰の使用量は、排ガス中の酸性ガス濃度、排ガスの温度、流量、及び最終的に屋外へ排出する酸性ガス濃度等によって適宜設定しなければならないが、従来一般的に使用される J I S特号消石灰（比表面積 1 4 . 5 m ² Z g ) に比し比表面積が約 2倍であることから、塩化水素ガス等の酸性ガスとの反応効率が高く、おおよそ J I S特号消石灰の約半分（重量）の添加で、最終的に排出する酸性ガス濃度を同程度とすることができる。

次に、酸性ガス中和剤として使用されるゲイ酸カルシウム水和物は、比表面積 2 0 m ² 以上のものが好ましく、更に、塩化水素ガス等の酸性ガスとの反応効率を考慮すると、比表面積が 3 O m ² 以上の大きいものがより好ましく、工業的入手の容易性から、比表面積 3 0〜6 0 m ² 程度のものが好ましい。具体的には旭化成工業株式会社製「H P ：サンパルファー」（代表的には 5 C a 0 · 6 S i 0 ₂ · 5 H ₂ 0で表される）の使用が工業的には好適てある。使用に際しては、溶媒に分散して使用することが考えられるが、特に、塩化水素ガス等の酸性ガスとの反応性を考慮すると水に分散して使用することが好適である。又、排ガス誘導管内に噴霧して使用することから、噴霧管内での目詰まりを防止する目的で粒度 1 0 0 0 z m以下であることが好ましい。更には、従来の消石灰を噴霧する装置をそのまま使用するためには、かさ比重が 0 . 4 5〜 7 5であることが好ましい。なお、作用機構については明らかではないが、粉体状のゲイ酸カルシウム水和物には、酸性ガス中和作用のみでなく、有害重金属、例えば P bを吸着、安定化せしめる効果もある。

上記比表面積 2 0 m ² 以上の粉体状のゲイ酸カルシウム水和物の使用量は、排ガス中の酸性ガス濃度、排ガスの温度、流量及び最終的に屋外へ排出する酸性ガス濃度などによつて適宜設定しなければならないが、従来一般的に使用される J I S特号消石灰（比表面積 1 4 . 5 m ² / g ) に比し、比表面積が大きいことから、塩化水素ガス等の酸性ガスとの反応効率が高く、 J I S特号消石灰に比ベ単位重量当たりのアル力リ成分は少ないものの、同程度の酸性ガス中和性能を有し、結果として、このゲイ酸カルシウム水和物で処理された排ガスから捕集されるばいじん中の未反応残分アル力リ成分量を低減することができる。

更に、本発明では、上記の酸性ガス中和剤に加えて、有害金属安定化剤を用いることで、ばいじん中の有害重金属をより確実に安定化することができる。本発明で使用する有害金属安定化剤について以下に説明する。この有害金属安定化剤は、排ガス中の塩化水素ガス、 S O x 、 N O x 等の酸性ガスを中和する性能と、ガス中に含まれる重金属成分を安定化する性能とを有するものを主成分とすることが好ましい。

前記有害金属安定化剤として、前記酸性ガス中和剤として用いた水ガラスを主成分とするものを使用することができる。更に、この水ガラスに、炭酸ナトリウム等の、カルシウムイオンと反応して不溶性あるいは難溶性のカルシウム化合物を生成する化合物、あるいは硫酸等、水ガラスと反応してゲル化する化合物を適量添加することも、 P b溶出防止性能を向上させる目的で有効である。

有害金属安定化剤としては、上記の水ガラス以外に、中和剤、無機吸着剤、キレート剤、リン酸塩、セメント類、又は P b等の有害金属化合物と反応し難溶性あるいは不溶性の化合物を生成する化合物を主成分とするものを使用できる。前記中和剤としては、塩酸、硫酸、硝酸、シユウ酸、炭酸、ほう酸等の汎用の酸、硫酸アルミニウム等の硫酸塩、非結晶質水酸化アルミニウム、塩化鉄、リン酸等が例示できるが、価格、工業的入手の容易性、実使用の容易さから、硫酸塩、水酸化アルミニウム、塩化鉄、リン酸が好ましく、ばいじん中の P b化合物と反応し不溶性の化合物を形成しうるリン酸が特に好ましい。これら中和剤は、水溶液として使用することも、粉末として使用することも、更には水分散状態で使用することもできる。

前記無機吸着剤には、各種活性白土、合成ゲイ酸、天然ゲイ酸加工物、活性炭等が例示できるが、多孔質アルミニウムシリゲートや多孔質二酸化ケイ素が好適に使用される。多孔質二酸化ケイ素は、結晶性、無定形、非晶質、ガラス状、合成品、天然品等の種類が知られているが、ここでは、粉体状であればいずれも使用することができる。又、アルミニウムシリゲートとは、ゲイ酸のゲイ素の一部がアルミニウムで置換されたもので、軽石、フライアッシュ、カオリン、タルク、ベントナイト、活性白土、ゲイソゥ土、ゼォライト等の天然のアルミニウムシリケ一トゃ、合成のアルミニウムシリゲートが知られている。この中でも、合成のアルミニウムシリケートは比表面積も大きく鉛の吸着能力が高いため、効率的に P b等の有害重金属を安定化することが出来る。これらの多孔質二酸化ケイ素やアルミニゥムシリケート等の無機多孔質吸着剤は、比表面積が大きい方が P b 等の有害重金属の吸着能力が高い。しかし、比表面積が大きくなるに従って処理剤の体積も増大してしまうため、比表面積が大きすぎることも望ましくない。従つて、本発明で使用する多孔質吸着剤の比表面積は 2 0 0 m ² 以上、 7 0 0 m ² 未満であることが望ましく、 4 0 0 m ² 以上、 7 0 0 m ² Z g未満であることがより望ましい。

前記キレート剤には、 — O H、一 C S S H、 — S H、 = N H、 — C O O H、一 N H ₂ など、有害金属に対するキレート配位子を構造中に有する化合物、及びそれらの塩などが例示できるが、特に P b溶出防止性能の点でジメチルジチォカルバミン酸塩、ジェチルジチ才力ルバミン酸塩、ジブチルジチォカルバミン酸塩、タンニン酸が好ましい。工業的に入手可能なものとして、（株）荏原製作所製「アッシュクリーン C一 3 0 0」、ミヨシ油脂（株）製「N e wェポルバ— 8 0 0 J 、日本曹達（株）製「ハイジオン」、不二サッシ（株）製「アルサイト L一 1 0 1」、オルガノ（株）製「オルガナイト 2 0 5 0」、住友化学工業（株）製「スミキレート A C— 2 0」、オリエンタル技研（株）製「オリトール」、内外化学（株）製「ヒバイブロック」などが例示できる。これらキレート剤は、水溶液として使用することも、粉末として使用することも、更には水分散状態で使用することもできる。

前記リン酸塩としては、正リン酸塩、正リン酸水素塩、縮合リン酸塩、及び縮合リン酸水素塩等が例示でき、更にナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩等が例示できるが、水溶性塩であることが好ましく、水溶性のリン酸ソーダが好ましい。

前記セメント類には焼き石膏、ポルトランドセメント、早強セメント、ジヱットセメント、高炉セメント、アルミナセメント等が例示でき、これらを単独で又は 2種以上を混合して使用することもできる。

前記 P b等の有害金属化合物と反応し難溶性あるいは不溶性の化合物を生成する化合物としては、硫化ソ一ダ等の硫化物、炭酸塩、シユウ酸塩、硫酸塩、クロム酸塩等が例示できる。工業的に入手可能なものとして、例えば、栗田工業（株 ) 製「アツシュナイト Rシリーズ」等が例示できる。

上記のように、本発明で用いられる有害金属安定化剤は、水ガラス、中和剤、無機吸着剤、キレート剤、リン酸塩、セメント類、及び P b等の有害金属化合物と反応し難溶性あるいは不溶性の化合物を生成する化合物の内から選択される 1 種以上を主たる構成成分とするものであるが、不可避的不純物の他、有害金属ィオン還元剤等の各種添加剤を含むこともできる。

上記の有害金属安定化剤は、酸性ガス中和剤とともに排ガスに吹き込んでもよいし、ばいじんの混練時に添加してもよい。酸性ガス中和剤とともに有害金属安定化剤を排ガスに吹き込めば、排ガス中の塩化水素ガス等の酸性ガスを中和するとともに、該排ガスから集塵機等により捕集されるばいじんからの有害金属の溶出を防止することができる。

有害金属安定化剤の構成成分が 2種以上の場合、各成分は事前に混合して使用することもできるし、焼却施設の排ガス誘導管内に各成分を別々に噴霧したり、ばいじんの混練時に各成分を別々に添加したりすることもできる。選択した 2種以上の構成成分相互で反応し、有害金属安定化効果を阻害したり、有害ガスを発生するような場合には、各成分を別々に噴霧、又は添加することが好ましい。この場合、各成分を個別のタンクより押し出し、噴霧又は混練直前に合流させたうえ、噴霧又は添加することもできる。

本発明で用いられる有害金属安定化剤の噴霧量は、適用するばいじんの性状、及び目標とする重金属溶出量によって適宜設定しなければならないが、通常、ばいじん 1 0 0重量部に対し、 1〜3 5重量部でよい。

又、酸性ガス中和剤と有害金属安定化剤とは、各成分を予め混合してもよいし、使用に際して混合してもよい。つまり、両者を事前に混合した後、排ガス誘導管内に噴霧することもできるし、別々に噴霧することもできる。用いる有害金属安定化剤と酸性ガス中和剤とが反応し、有害金属安定化効果を阻害したり、酸性ガスを中和する効果を阻害したり、有害なガスが発生したりするような場合には、別々に噴霧することが好ましい。又、このような場合、有害金属安定化剤と酸性ガス中和剤とを個別のタンクより押し出し、噴霧直前に合流、噴霧させることもできる。両成分の使用割合は、処理される排ガスやばいじんによって異なり、一概に限定することはできないが、排ガス中の塩化水素ガスや S O x 、 N O x 等の酸性ガスの中和剤である消石灰やゲイ酸カルシウム水和物 1 0 0重量部に対して有害金属安定化剤が 1 0重量部以上、 1 0 0重量部未満の範囲で混合されていれば十分であり、一般的には 1 0重量部以上、 5 0重量部程度で十分である。上記のような酸性ガス中和剤及び有害金属安定化剤の排ガスへの吹き込みについて説明する。焼却炉の構造は色々のタイプのものがあり、処理剤の吹き込みについて、その場所を特定するのは難しいが、ボイラーを出て集塵機に入るまでの間で吹き込まれるのが望ましい。本発明では、処理剤を粉体状でも、液体状でも吹き込むことができる。液体状の場合には、現在、冷却水や消石灰スラリーが吹き込まれている急冷反応塔で吹き込むことが、急冷反応塔の設置目的や液体吹き込みのための設備を兼ね備えている点でも望ましい。又、処理剤が粉体状の場合には、現在、消石灰が吹き込まれている集塵機の手前が、粉体吹き込みのための設備を兼ね備えている点で好ましい。

次に、前記のように酸性ガス中和剤や有害金属安定化剤により処理された排ガスから生成して集塵機で集められるばいじんの処理は、現在、一般に使用されている処理装置、即ちホイール型、ボール型、ブレード型に大別される混練機なら特に限定なく使用することができる。特に、焼却炉で使われている加湿機、二軸混練機、パイブ口ミキサー等の混練機が好ましい。集塵機で集められホッパーに貯められたばいじんが混練機に送られ、必要に応じて望ましい量の水を添加して混練される。望むなら、更に成型機で望ましい形に成型しても勿論よい。この場合、排ガス処理剤が有害金属安定化剤を含んでいる場合には、重金属安定化のための薬剤をばいじんに混合する必要がなく、薬剤のホッパーや定量供袷装置が必要でなく好ましい。又、処理剤を排ガスに吹き込むことによって、処理剤と排ガス中のばいじんとが混合されているので、ばいじんに対して処理剤の混合混練が充分に行われる。

更に、本発明の処理方法では、ばいじんの混練時に、上記有害金属安定化剤の他、有害重金属を安定化しうる他の薬剤を更に添加してもよい。つまり、排ガスへの酸性ガス中和剤や有害金属安定化剤の吹き込みのみによっては、有害重金属の安定化が十分でないときには、有害重金属成分を安定化する性能を有する他の薬剤が更に採用される。この場合には、集塵機で集められ、ホッパーに貯められたばいじんが、望ましくは定量的に混練機に送られ、これに前記の有害重金属の安定化のための薬剤が加えられる。この場合にも、混練機としては、上記に例示した通常の混練機を特に限定なく使用することができる。勿論、混練された処理物を成型機で望ましい形に成形してもよい。ここで使用される薬剤としては、先に挙げた特開平 7 - 1 8 5 4 9 9号に記載された、硫酸アルミニウム、リン酸ァノレミニゥム、固体酸、更にはこれらの薬剤に活性白土等の固結防止剤を添加したもの等である。前記固体酸としては、酸性白土、スラ一ズ ·アース、モンモリロナイト、ベントナイト、カオリン、クラリット、フロリジン等の天然の粘土鉱物があり、好ましくはその比表面積が 1 5 0 m ² g以上、 5 0 0 m ² / g以下のもの、又はシリカゲルもしくはアルミナに、硫酸、リン酸、もしくはマロン酸を付着させたもの、又はケイソゥ土、シリカゲル、石英砂、もしくは酸化チタンを担体として、リン酸を付着加熱させた固定化酸、ポリア二オン化合物、陽イオン交換樹脂等がある。又、前記固結防止剤としては、活性白土、活性アルミナ、ステアリン酸カルシウム、シリカゲル等がある。更に、カリウム、ナトリウム、又はアンモニゥムの、リン酸塩、炭酸塩、硫酸塩、又はカルボン酸塩、例えば、水酸化ナトリウム、炭酸力リウム、炭酸ナトリウム、あるいは、リン酸三力リウム、三リン酸五ナトリウム（トリポリリン酸ナトリウム）、四リン酸六ナトリウム（テトラポリリン酸ナトリウム）、へキサメタリン酸ナトリウム、硫酸アンモニゥム、しゅう酸カリウム等の他、 1 ーヒドロキシェタン一 1 , 1—ジホスホン酸力リウム、 1 —ヒドロキシェタン一 1 , 1 —ジホスホン酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸カリウム、エチレンジァミン四酢酸ナトリウム、ジメチルジチ才力ルバオン酸ナトリウム等、更に、これらに加えて、ダルコン酸塩、酒石酸塩、安息香酸塩、リグニンスルホン酸塩、多糖類、又は、 1価のカチオンと水酸化物ィオンからなる塩等を添加したもの等が好ましい例として挙げられる。更に、粉体系の薬剤として市販されいる P S L (ポリユーションサイエンスラボラトリーズ社）の「ァスト一リート」、不二サッシ株式会社の「アルサイト」、秩父小野田株式会社の「S T X」等も使用できる。又、ミヨシ油脂株式会社の「N e wェポルバ」、日本曹達株式会社の「ハイジオン」等の高分子キレート薬剤の他、住友化学工業株式会社の「スミキレート」、オリエンタル技研株式会社の「オリトール」、ュニチカ株式会社の「U M L」等のジアルキルジチォ力ルバメート系の低分子キレート薬剤等も使用可能である。更に、粟田工業株式会社の「アッシュナイト R」シリーズの薬剤も使用できる。

本発明の処理方法がばいじん中の P b等の有害重金属を安定化する機構は必ずしも明らかではないが、次のように推定できる。即ち、従来、廃棄物焼却時の排ガス中の酸性ガスを中和するために、消石灰が使用されていた。しかし、一般的に P b化合物はアル力リ雰囲気中で溶解し易い傾向があることから、廃棄物焼却時に発生するばいじんの場合、塩化水素ガス等の酸性ガスの中和に使用される前記消石灰の未反応残分が P bの溶出を促進する大きな要因と考えられる。そこで、本発明のように、反応効率の高い酸性ガス中和剤を使用することにより、ばいじん中のアルカリ成分低減作用、更には、このアルカリ成分低減作用と前記有害金属安定化剤による安定化性能の相乗効果によって、排ガスから集塵機で捕集されるばいじん中の有害金属の溶出をより効果的に防止しうるものと考えられる。

発明を実施するための最良の形態以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。

(実施例 1 )

排ガス急冷反応塔の塩化水素入口濃度が約 8 0 0 p pm (O₂ ： 1 2 %ドライ換算）、排ガス量が 1 0 0 0 Nm³ — we tZh r、ばいじん約 4 g/Nm³ 一 d r yの運転条件の焼却炉において、前記急冷反応塔へ排ガス処理剤としてオルソケィ酸ソーダの 3 0 %水溶液を 5 k g/h rで吹き込んだ。この結果、バグフィルター出口の塩化水素濃度が 4 0 p pm (0₂ ： 1 2 %ドライ換算）となった。更に、この排ガスからバグフィルターで捕集されたばいじん 5 0 gに対して、水 3 0 gを添加し混練を行った後、 2 0°C (室温）で 7日間養生固化させた。その後、この混練物について、環境庁告示 1 3号法（日本）による溶出試験方法を行った結果、鉛溶出量が 0. 1 8 p pmであった。この溶出試験結果は、日本における鉛の溶出規制値である 0. 3 p pmを十分に下回っており、更なる安定化処理の必要はなかった。

尚、前記環境庁告示 1 3号法（日本）とは、正式名称を、「産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法」といい、この検定方法の概要は下記のとおりである _c

1. 処理物の破砕を行う。

燃え殻、汚泥、及びばいじん以外の産業廃棄物のうち、粒径 5 mm以下のものにあっては、有姿のまま採取したものとし、それ以外のものにあっては有姿のまま採取し、粉砕した後、標準ふるい 3 2番及び 4番を用いて粒径が 0. 5 mm以上 5 mm以下になるようにしたものとする。

2. 試料液

試料と溶媒とを重量体積比 1 0 %の割合で混合し、かつ、その混合液が 5 0 0 m 1以上となるようにしたものとする。

3. 溶出

常温（概ね 2 0°C) 、常圧（概ね 1気圧）で振とう機（予め振とう回数を毎分約 2 0 0回に、振とう幅を 4 cm以上 5 cm以下に調整したもの）を用いて、 6 時間連続して振とうする。 4. 濂過

金属等の溶出の操作を行って得られた試料液を孔径 1 ミクロンのグラスフアイバーフィルターペーパーを用いて濾過をした後の溶液。ここに記載した実施例、比較例の溶出試験は、この方法に準じて、廃棄物を粉砕した後、粒径が 0. 5 mm以上 5 mm以下になるようにしたものを回収して試料とし、これに固液比が 1 ： 1 0になるように精製水を加えて、常温、常圧で振とう機（振とう回数を毎分約 2 0 0回に、振とう幅を 4 cm以上 5 cm以下に調整したもの）を用いて、 6時間連続して振とうし、得られた試料液を、孔径 1 ミク口ンのグラスファイバ一フィルターを用いて濾過し、濾液中の重金属濃度を測疋しこ。

(実施例 2 )

排ガス急冷反応塔の塩化水素ガス入口濃度が約 8 0 0 p pm (0₂ ： 1 2 %ドライ換算）、ガス量が 1 0 0 0 Nm³ — we t/h r、ばいじん約 4 g/Nm³ — d r yの運転条件の焼却炉において、バグフィルター入口手前で塩化水素ガス入口濃度の 1倍等量の奥多摩工業株式会社製消石灰「タマカルク」（比表面積約 3 8m² /g) を 2. 0 7 KgZh rとシオノギ株式会社製合成二酸化ケイ素を 2. 0 7 K g/h rで吹き込んだ。この結果、バグフィルター出口の塩化水素ガス濃度は 6 O p pm (0₂ ： 1 2 %ドライ換算）に減少した。更に、バグフィルターで捕集されたばいじん 5 0 gに対して、水 3 0 gを添加し混練を行った後、 2 0°C (室温）で 7日間養生固化させた。その後、溶出試験を行った結果、鉛溶出量が 0. 1 p pmであり、鉛の溶出量は、十分に規制値を下回っており、更なる安定化処理の必要はなかった。

(比較例 1 )

排ガス急冷反応塔の塩化水素ガス入口濃度が約 8 0 0 p pm (0₂ ： 1 2 %ドライ換算）、ガス量が 1 0 0 0 Nm³ -we t / r、ばいじん約 4 g/Nm³ 一 d r yの実施例 1と同一の運転条件の焼却炉において、バグフィルター入口手前で塩化水素ガス入口濃度の 2倍等量の J I S特号消石灰（比表面積 1 4. 5 m ² g) を 4. 1 4 K g/h rで吹き込んだ。この結果、バグフィルター出口の塩化水素ガス濃度は 6 0 p pm (0₂ : 1 2 %ドライ換算）に減少した。更に、バグフィルターで捕集されたばいじん 5 0 gに対して、水 3 0 gを添加し混練を行った後、 2 0°C (室温）で 7日間養生固化させた。その後、溶出試験を行った結果、鉛溶出量は 7 5 p pmであり、何らかの安定化薬剤による更なる処理が必要 Cあった o

(比較例 2 )

一般ゴミ焼却場に於いて、排ガス中和の目的で、 J I S特号消石灰を 7 9 6 k 日の割合で煙道に吹き込んだ。このとき、消石灰吹き込み口前の排ガス中の塩化水素ガス濃度は平均 8 0 0 p pm、消石灰吹き込み口後の排ガス中の塩化水素ガス濃度は平均 3 7 p pmであった。又、この時の排ガスからバグフィルターで捕集されたばいじん生成量は、平均 2 1 0 0 k 日であった。このばいじんに対し、表 1に示す有害金属安定化剤を表 1に示す添加量で添加、混合し、更に適宜水を添加して混練したものを、 2 0°C (室温）で 7日間静置した後、 P b溶出試験を行った。結果を表 1に示す。

表 1

有害金属安定化剤ばいじんからの P b溶出量種類添加量ばいじんに対する (p pm)

(k gノ日）添加量（％)

ポルトランドセメント 3 1 5 1 5 1. 3 非結晶質水酸化 A 1 3 1 5 1 5 4 5

ゲイ酸 A 1微粉末 4 2 0 2 0 0. 6 (比表面積 4 5 0 m7g)

ジチォ力ルバミン酸 1 0 5 5 1. 9 ソーダ（試薬）

J I S珪酸ソーダ 3号 9 4 5 4 5 2. 5

水溶液

リン酸水素 2 N a (試薬） 3 1 5 1 5 9. 9 (実施例 3 )

一般ゴミ焼却場に於いて、排ガス中和の目的で、奥多摩工業株式会社製消石灰「タマカルク」（比表面積 3 5〜4 0111²/ ）を4 1 0 1^ 2/日と、表 2に示す有害金属安定化剤を表 2の割合で煙道に吹き込んだ。このとき、消石灰吹き込み口前の排ガス中の塩化水素ガス濃度は平均 8 2 0 p pm、消石灰吹き込み口後の排ガス中の塩化水素ガス濃度は平均 1 0〜3 5 p pmであった。このばいじんに対し水を添加、混練したものを 2 0°C (室温）で 7日間静置した後、 P b溶出試験を行った。結果を表 2に示す。

表 2

上記表 1、表 2の結果から、 J I S特号消石灰を用いて処理した排ガスから捕集したばいじんを有害金属安定化剤によって処理を行う従来法に比べ、高比表面積消石灰と有害金属安定化剤を噴霧して処理した排ガスから捕集したばいじんを単に水で処理する本発明方法の方が、同程度の有害金属安定化剤使用量でより有効に Pbの溶出を防止できることがわかる。又、 J I S特号消石灰に比し、高比表面積消石灰は約半分の吹き込み量で排ガス中の塩化水素ガス濃度を同程度以下にすることができ、ばいじん処理物（有害金属安定化処理を施した最終廃棄物）の発生量も低減することができることから、埋め立て処分場の延命化にも有効である。

(比較例 3 )

一般ゴミ焼却場に於いて、排ガス中和の目的で J I S特号消石灰を 7 0 6 k g /日の割合で煙道に吹き込んだ。このとき、消石灰吹き込み口前の排ガス中の塩化水素ガス'濃度は平均 7 9 0 p pm、消石灰吹き込み口後の排ガス中の塩化水素ガス濃度は平均 4 2 p pmであった。又、この時バグフィルターで捕集されたばいじん生成量は平均 1 9 0 0 k 日であった。このばいじんに対し、下記表 3 に示す有害金属安定化剤を表 3に示す添加量となるように添加、混合し、更に適宜水を添加、混練したものを 2 0°Cで 7日間静置した後、 P b溶出試験を行った。結果を表 3に示す。

表 3

(実施例 4 )

前記一般ゴミ焼却場に於いて、排ガス中和の目的で粉体状のゲイ酸カルシウム水和物（旭化成工業株式会社製「ΗΡ ：サンパルファー」、比表面積約 3 5 mV g) を 7 0 0 k g/日と、下記表 4に示す有害金属安定化剤を表 4の割合となるように煙道に吹き込んだ。このとき、ゲイ酸カルシウム水和物吹き込み口前の排ガス中の塩化水素ガス濃度は平均 8 1 0 p pm, ゲイ酸カルシウム水和物吹き込み口後の排ガス中の塩化水素ガス濃度は平均 2 8〜3 5 p pmであった。この時パクフィルタ一で捕集されたばいじんに対し、水を添加、混練したものを 2 0 °C で 7日間静置した後、 P b溶出試験を行った。結果を表 4に示す。

表 4

表 3及び表 4の結果から、 J I S特号消石灰を用いて処理した排ガスから捕集されるばいじんを有害金属安定化剤によって処理を行う従来法に比べ、比表面積 2 O m V g以上の粉体状珪酸カルシウム水和物と有害金属安定化剤を用いて処理した排ガスから捕集したばいじんを単に水で処理する本発明の処理方法の方が、同程度の有害金属安定化剤使用量でより有効に P bの溶出を防止できることがわ Sヽる。

(比較例 4及び実施例 5 )

一般ゴミ焼却場に於いて、屋外排ガス中の塩化水素ガス濃度を一定にするよう消石灰を調整しながら焼却設備及び排ガス処理装置を運転した場合のばいじんを採取し、各種有害金属安定化剤を用いて処理を行った。ばいじんは、消石灰として J I S特号消石灰を使用した場合（比較例 4 ) と、奥多摩工業株式会社製消石灰「タマカルク」を使用した場合（実施例 5 ) の 2種を採取した。上記 2種のばいじんに対し、各々表 5に示す添加量の有害金属安定化剤を表 5に示す添加量となるように添加、混合し、更に適宜水を添加、混練したものを、 2 0°C (室温）で 7日間静置した後、 P b溶出試験を行った。結果を表 5に示す。

表 5

注）消石灰の比表面積は 3 5〜4 Om² /g 表 5の結果から、比表面積の大きい消石灰を使用して処理した排ガスから捕集されたばいじんに対し、有害金属安定化剤を適用することにより、効果的に Pb の溶出を防止できることがわかる。即ち、 J I S待号消石灰等を用いた従来法で処理した排ガスから捕集したばいじんでは、有害金属安定化剤を適用しても実質的に P b溶出量を規制値 0. 3 p pm以下にできない場合であっても、本発明の処理方法を使用することにより、有害金属安定化剤の効果が顕著に発揮され、 P b溶出量を規制値の 0. 3 p pm以下にできることがわかる。又、従来法で生成したばいじんよりも、本発明の処理方法により処理したばいじんの方が、より少ない有害金属安定化剤の添加で P b溶出量を 0. 3 pm以下にできることがわかる。

(比較例 5及び実施例 6)

一般ゴミ焼却場に於いて、屋外排ガス中の塩化水素ガス濃度を一定にするよう消石灰、又は粉体状ゲイ酸カルシウム水和物の量を調整しながら焼却設備及び排ガス処理装置を運転した場合の排ガスから捕集されるばいじんを採取し、このばいじんを各種有害金属安定化剤を用いて処理を行った。ばいじんは、 J I S特号消石灰を使用した場合（比較例 5) と、粉体状ゲイ酸カルシウム水和物（旭化成工業株式会社製「HP ：サンパルファー」、比表面積約 3 5m²/g) を使用した場合（実施例 6) の 2種を採取した。上記 2種のばいじんに対し、各々表 6に示す有害金属安定化剤を表 6に示す添加量となるように添加、混合し、更に適宜水を添加、混練したものを 2 0°Cで 7日間静置した後、 P b溶出試験を行った。結果を表 6に示す。

表 6

注）旭化成工業株式会社製「HP ：サンパルファー」（比表面積約 35m²/g) 表 6の結果から、比表面積 2 0 m ²/ g以上の粉体状ゲイ酸カルシウム水和物を使用して処理した排ガスから捕集したばいじんに、有害金属安定化剤を適用することにより、効果的に P bの溶出を防止できることがわかる。詳細には、 J I S 特号消石灰等を用いた従来法で処理した排ガスから捕集したばいじんでは、有害金属安定化剤を適用しても実質的に P b溶出量を規制値 0 . 3 p p m以下にできない場合であっても、本発明の方法により有害金属安定化剤の効果が顕著に発揮され、 P b溶出量を 0 . 3 p p m以下にできることがわかる。又、従来法で処理した排ガスから捕集されるばいじんよりも、本発明の方法により処理した排ガスから捕集されるばいじんの方が、より少ない有害金属安定化剤の添加で P bを 0 . 3 p p m以下にできることがわかる。産業上の利用可能性

本発明によれば、排ガスに吹き込んだ高反応性の酸性ガス中和剤により廃棄物焼却時に発生する排ガスに含まれる塩化水素ガスや S O x 等の酸性ガスを効率的に捕捉できるとともに、ばいじん中のアルカリ成分を低減することができ、また、この排ガス中に酸性ガス中和剤とともに有害金属安定化剤を吹き込んだ場合には、有害金属安定化剤と酸性ガスとが反応してできた反応生成物によって、有害重金属を安定化することが可能となる。従って、本発明は、産業廃棄物や都市ゴミの焼却炉の排ガス処理とともに、排ガスから生成する E P灰やバク灰等のばいじんに含まれる有害重金属の安定化処理に有効なものであり、し力、も、酸性ガス中和剤や有害物質安定化剤を吹き込んで処理した排ガスから捕集したばいじんは、捕集後の処理が容易である。

Claims

請求の範囲

1 . 廃棄物焼却設備に付属する排ガス処理装置において、廃棄物焼却時に発生する排ガスに、水ガラス、および比表面積が 2 0 m ² 以上の消石灰もしくは粉体状ゲイ酸カルシウム水和物からなる群から選択される少なくとも 1種の酸性ガス中和剤を吹き込み、この排ガスから生成したばいじんを、必要に応じて水を加え、混練することで、ばいじんからの有害金属の溶出を防止してなる排ガス及びばいじんの処理方法。

2 . 混練時に、有害金属安定化剤を添加する請求項 1記載の排ガス及びばいじんの処理方法。

3 . 排ガスに、前記酸性ガス中和剤とともに、有害金属安定化剤を吹き込んでなる請求項 1記載の排ガス及びはいじんの処理方法。

4 . 混練時に、有害金属を安定化しうる薬剤を更に添加する請求項 3記載の排ガス及びばいじんの処理方法。

5 . 前記酸性ガス中和剤が水ガラスである請求項 1記載の排ガス及びばいじんの処理方法。

6 . 前記水ガラスがゲイ酸ソーダである請求項 5記載の排ガス及びばいじんの処理方法。

7 . 前記ゲイ酸ソーダがオルソケィ酸ソーダである請求項 6記載の排ガス及びばいじんの処理方法。

8 . 前記ゲイ酸ソーダがメタケイ酸ソ一ダである請求項 6記載の排ガス及びばいじんの処理方法。

9 . 前記ゲイ酸ソーダが液体ゲイ酸ソーダである請求項 6記載の排ガス及びばいじんの処理方法。

10. 前記酸性ガス中和剤が比表面積が 2 0 m ² 以上の消石灰である請求項 1 記載の排ガス及びばいじんの処理方法。

11. 前記消石灰の比表面積が 3 0 m ² g以上である請求項 10記載の排ガス及びばいじんの処理方法。

12. 前記酸性ガス中和剤が比表面積が 2 0 m ² / g以上の粉体状ゲイ酸カルシゥム水和物である請求項 1記載の排ガス及びばいじんの処理方法。

13. 前記有害金属安定化剤が、水ガラス、中和剤、無機吸着剤、キレート剤、リン酸塩、セメント類、及び鉛等の有害金属化合物と反応し難溶性あるいは不溶性の化合物を生成する化合物の内から選択される少なくとも 1種を主成分とする請求項 2又は請求項 3記載の排ガス及びばいじんの処理方法。

14. 前記有害金属安定化剤が、硫酸塩、水酸化アルミニウム、塩化鉄、及びリン酸からなる群から選択される少なくとも 1種の中和剤を主成分とする請求項 13 記載の排ガス及びばいじんの処理方法。

15. 前記有害金属安定化剤が、粉体状アルミニウムシリゲート、及び粉体状二酸化ゲイ素の少なくとも一方で、かつ比表面積が 2 0 O m ² 以上の無機多孔質吸着材を主成分とする請求項 13記載の排ガス及びばいじんの処理方法。

16. 前記有害金属安定化剤が、ジメチルジチ才力ルバミン酸塩、ジェチルジチォ力ルバミン酸塩、ジブチルジチォカルバミン酸塩、及びタンニン酸の内から選択される少なくとも 1種のキレート剤を主成分とする請求項 13記載の排ガス及びばいじんの処理方法。

17. 前記有害金属安定化剤が水溶性リン酸塩を主成分とする請求項 13記載の排ガス及びばいじんの処理方法。

18. 前記有害金属安定化剤が、硫化物、炭酸塩、シユウ酸塩、硫酸塩、及びクロム酸塩の内から選択される少なくとも 1種の鉛等の有害金属化合物と反応し難溶性あるいは不溶性の化合物を生成する化合物を主成分とする請求項 13記載の排ガス及びばいじんの処理方法。

19. 水ガラス、比表面積が 2 0 m ² 以上である消石灰もしくは粉体状ゲイ酸カルシゥム水和物からなる群から選択される少なくとも 1種の酸性ガス中和剤と、水ガラス、中和剤、無機吸着剤、キレート剤、リン酸塩、セメント類、及び鉛等の有害金属化合物と反応し難溶性ある L、は不溶性の化合物を生成する化合物の内から選択される少なくとも 1種を主成分とする有害金属安定化剤とからなる排ガス及びばいじんの処理剤。

20. 前記酸性ガス中和剤が水ガラスである請求項 19記載の排ガス及びばいじんの処理剤。

21. 前記水ガラスがゲイ酸ソ一ダである請求項 20記載の排ガス及びばいじんの処理剤。

22. 前記ゲイ酸ソーダがオルソケィ酸ソーダである請求項 21記載の排ガス及びばいじんの処理剤。

23. 前記ゲイ酸ソーダがメタケイ酸ソ一ダである請求項 21記載の排ガス及びばいじんの処理剤。

24. 前記ゲイ酸ソーダが液体ゲイ酸ソーダである請求項 21記載の排ガス及びばいじんの処理剤。

25. 前記酸性ガス中和剤が比表面積が 2 O m ² Z g以上の消石灰である請求項 19 記載の排ガス及びばいじんの処理剤。

26. 前記消石灰の比表面積が 3 0 m ² Z g以上である請求項 25記載の排ガス及びばいじんの処理剤。

27. 前記酸性ガス中和剤が比表面積が 2 0 m ² 以上の粉体状ゲイ酸カルシゥム水和物である請求項 19記載の排ガス及びばいじんの処理剤。