特開 2024-86677 焼却灰の処理剤およびその処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024086677

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】焼却灰の処理剤およびその処理方法

(51)【国際特許分類】

   C09K 3/00 20060101AFI20240620BHJP

   B09B 3/70 20220101ALI20240620BHJP

   B09B 101/30 20220101ALN20240620BHJP

【ＦＩ】

C09K3/00 S

B09B3/70 ZAB

B09B101:30

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023211587

(22)【出願日】2023-12-14

(31)【優先権主張番号】P 2022200720

(32)【優先日】2022-12-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】522489705

【氏名又は名称】有限会社ＨＡＲＴＳ

(74)【代理人】

【識別番号】100174090

【弁理士】

【氏名又は名称】和気 光

(74)【代理人】

【識別番号】100205383

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 諭史

(74)【代理人】

【識別番号】100100251

【弁理士】

【氏名又は名称】和気 操

(72)【発明者】

【氏名】高橋 正昭

(72)【発明者】

【氏名】武本 行正

(72)【発明者】

【氏名】岡本 拓也

(72)【発明者】

【氏名】角 忠治

【テーマコード（参考）】

4D004

【Ｆターム（参考）】

4D004AA36

4D004AB08

4D004BA02

4D004CA34

4D004CA35

4D004CB44

4D004CC03

4D004CC11

4D004CC12

4D004DA01

4D004DA02

4D004DA03

4D004DA10

(57)【要約】

【課題】焼却灰からフッ素などの有害物質を、経済的かつ効率的に除去できる焼却灰の処理剤およびその処理方法を提供する。
【解決手段】焼却灰の処理方法は、フッ素を含む焼却灰から少なくともフッ素を不溶化させる処理方法であって、処理槽１１内において少なくとも焼却灰１の粒子間の空隙が埋まるように、リン酸塩またはリン酸塩含有物質と、硫酸、塩酸、硝酸、およびリン酸から選ばれる少なくとも１種の無機酸と、水とを含む処理剤２を存在させつつ、ｐＨ４．０以上の環境下で焼却灰１を曝露させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フッ素を含む焼却灰から少なくともフッ素を不溶化させるための処理剤であって、
リン酸塩またはリン酸塩含有物質と、硫酸、塩酸、硝酸、およびリン酸から選ばれる少なくとも１種の無機酸と、水とを含むことを特徴とする焼却灰の処理剤。

【請求項2】

前記処理剤は、硫酸鉄（ＦｅＳＯ_４）または塩化鉄（ＦｅＣｌ_２）をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の焼却灰の処理剤。

【請求項3】

前記リン酸塩が、第二リン酸カルシウム（ＣａＨＰＯ_４）または第三リン酸カルシウム（Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２）であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の焼却灰の処理剤。

【請求項4】

前記無機酸は、前記リン酸塩または前記リン酸塩含有物質に含まれるリン酸塩成分１モルに対して前記無機酸に由来するプロトンのモル数が２モル以下となるように含まれることを特徴とする請求項１または請求項２記載の焼却灰の処理剤。

【請求項5】

フッ素を含む焼却灰から少なくともフッ素を不溶化させる処理方法であって、
処理槽内において少なくとも前記焼却灰の粒子間の空隙が埋まるように請求項１または請求項２記載の処理剤を存在させつつ、ｐＨ４．０以上の環境下で前記焼却灰を曝露させることを特徴とする焼却灰の処理方法。

【請求項6】

前記処理方法は、前記処理剤を満たした前記処理槽内に前記焼却灰を投入しつつ、前記焼却灰を移送し排出する方法であり、前記処理槽内のｐＨをモニタリングして、そのｐＨに応じて前記処理槽へ供給する前記処理剤の供給量を制御することを特徴とする請求項５記載の焼却灰の処理方法。

【請求項7】

前記処理槽の上部がオーバーフロー構造であり、前記処理槽から溢れ出た余剰水が前記処理槽に循環可能になっていることを特徴とする請求項６記載の焼却灰の処理方法。

【請求項8】

前記処理剤は、酸性溶液として保管槽にて保管され、前記保管槽から調整槽を介して前記処理槽に供給され、前記余剰水は前記調整槽に流入するように接続され前記処理槽に循環可能になっていることを特徴とする請求項７記載の焼却灰の処理方法。

【請求項9】

前記処理槽から排出された焼却灰に対して、ｐＨ７以上の環境下で硫化ナトリウム水溶液または鉄硫化物を添加して処理することを特徴とする請求項５記載の焼却灰の処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バイオマス発電やゴミ焼却処理などに伴い発生する焼却灰の資源化に関し、具体的には、焼却灰の処理剤およびその処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、エネルギー資源の確保の一環として、バイオマス資源の活用が進められている。その活用として、バイオマス資源を燃焼させて発電を行なうバイオマス発電がある。バイオマス発電の増大に伴って、焼却灰が多量に排出され増加しつつある。また、日常生活において排出されるゴミ焼却処理に伴う焼却灰の処理も問題になり得る。排出される焼却灰の一部は、例えば、脱塩セメント原料化、あるいは高温処理による溶融固化によるリサイクルが行われている。例えば、セメント原料化は、焼却灰を石灰岩、硅石、粘土などの原料に添加し、セメント原料として利用するものであり、この方法では、塩分の除去が要求されることから、通常は水洗による脱塩処理が行われている。

【0003】

ところで、バイオマス資源などの焼却灰には人体に有害な物質が含まれている。従来、これらの有害物質の除去方法が検討されており、例えば化学合成された有機系化合物のキレート剤と混合して、不溶化する方法が広く採用されている（例えば特許文献１）。しかし、キレート薬剤は高価であり、また長期的安定性は必ずしも保証されていない。そのため、焼却灰の多くが廃棄物として埋め立て処分されている。この原因として、一部、フッ素や六価クロムなどの有害物質を含むことが指摘されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６－３１６１８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、焼却灰からフッ素などの有害物質を、経済的かつ効率的に除去できる焼却灰の処理剤およびその処理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】

【0006】

本発明の焼却灰の処理剤は、フッ素を含む焼却灰から少なくともフッ素を不溶化させるための処理剤であって、リン酸塩またはリン酸塩含有物質と、硫酸、塩酸、硝酸、およびリン酸から選ばれる少なくとも１種の無機酸と、水とを含むことを特徴とする。

【0007】

上記処理剤は、硫酸鉄（ＦｅＳＯ_４）または塩化鉄（ＦｅＣｌ_２）をさらに含むことを特徴とする。

【0008】

上記リン酸塩が、第二リン酸カルシウム（ＣａＨＰＯ_４）または第三リン酸カルシウム（Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２）であることを特徴とする。

【0009】

上記無機酸は、上記リン酸塩または上記リン酸塩含有物質に含まれるリン酸塩成分１モルに対して上記無機酸に由来するプロトンのモル数が２モル以下となるように含まれることを特徴とする。

【0010】

本発明の焼却灰の処理方法は、フッ素を含む焼却灰から少なくともフッ素を不溶化させる処理方法であって、処理槽内において少なくとも上記焼却灰の粒子間の空隙が埋まるように本発明の処理剤を存在させつつ、ｐＨ４．０以上の環境下で上記焼却灰を曝露させることを特徴とする。

【0011】

上記処理方法は、上記処理剤を満たした上記処理槽内に上記焼却灰を投入しつつ、上記焼却灰を移送し排出する方法であり、上記処理槽内のｐＨをモニタリングして、そのｐＨに応じて上記処理槽へ供給する上記処理剤の供給量を制御することを特徴とする。例えば、ｐＨが所定値以上（例えば９．０以上）になった場合に処理剤を供給するというようにできる。なお、処理槽への処理剤の供給は、調整槽などの他の槽を介して行われてもよい。

【0012】

上記処理槽の上部がオーバーフロー構造であり、上記処理槽から溢れ出た余剰水が上記処理槽に循環可能になっていることを特徴とする。

【0013】

上記処理剤は、酸性溶液として保管槽にて保管され、上記保管槽から調整槽を介して上記処理槽に供給され、上記余剰水は上記調整槽に流入するように接続され上記処理槽に循環可能になっていることを特徴とする。

【0014】

上記処理槽から排出された焼却灰に対して、ｐＨ７．０以上の環境下で硫化ナトリウム（Ｎａ_２Ｓ）水溶液または鉄硫化物を添加して処理することを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明の焼却灰の処理剤は、リン酸塩またはリン酸塩含有物質と、硫酸、塩酸、硝酸、およびリン酸から選ばれる少なくとも１種の無機酸と、水とを含むので、従来用いられているキレート薬剤に比べて安価であり、また、リン酸塩とフッ素のアパタイトは常温、中性の環境では安定であり、長期的に環境への再溶出、悪影響がない。また、リン酸塩は、多くの重金属（鉛、カドミウムなど）と不溶化塩を生成することも知られていることから、フッ素に加えて、他の重金属などの有害物質の除害化にも繋がる。これにより、焼却灰からフッ素などの有害物質を、経済的かつ効率的に除去できる。

【0016】

上記処理剤は、硫酸鉄または塩化鉄をさらに含むので、フッ素とともに焼却灰に含まれやすい六価クロムも同時に除害化することができ、効率的である。また、硫酸鉄や塩化鉄も安価であり、還元によって生じる三価クロムは、常温、中性の環境では安定であり、長期的に環境への再溶出、悪影響がない。なお、硫酸鉄や塩化鉄はヒ素の除去効果の報告もあり、他の有害物質の除去にも繋がる。

【0017】

本発明の焼却灰の処理方法は、処理槽内において少なくとも焼却灰の粒子間の空隙が埋まるように本発明の処理剤を存在させつつ、ｐＨ４．０以上の環境下で焼却灰を曝露させるので、後述の実施例で示すように、フッ素を効果的に不溶化させることができる。また、ｐＨ４．０未満の酸性になると、重金属が溶出しやすくなる。

【0018】

上記処理方法は、処理剤を満たした処理槽内に上記焼却灰を投入しつつ、焼却灰を移送し排出する方法であり、処理槽内のｐＨをモニタリングして、そのｐＨに応じて処理槽へ供給する処理剤の供給量を制御するので、連続的な処理も安定的に実施でき、ｐＨをモニタリングすることで、除害化処理のバラつきも抑えることができる。さらに、処理槽の上部がオーバーフロー構造であり、処理槽から溢れ出た余剰水が処理槽に循環可能になっているので、簡易な構造としながら処理槽内における余剰水の量を管理しやすく、また、排出処理される余剰水の処理量を抑制することができ、より経済的である。

【0019】

処理槽から排出された焼却灰に対して、ｐＨ７．０以上の環境下で硫化ナトリウム水溶液または鉄硫化物を添加して処理するので、焼却灰中の六価クロム濃度をより低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の焼却灰の処理方法の一例の概略図である。

【図2】処理槽中における焼却灰と処理剤の拡大イメージ図である。

【図3】本発明の焼却灰の処理方法の他の例の概略図である。

【図4】処理槽へ処理剤を供給するシステムの全体概略図である。

【図5】本発明の焼却灰の処理方法の他の例の概略図である。

【図6】試験２におけるリン酸塩類の添加量とフッ素濃度の関係図である。

【図7】試験４における処理剤の添加量とフッ素・六価クロム濃度の関係図である。

【図8】試験４における処理剤の添加量とセレン・ホウ素濃度の関係図である。

【図9】原料灰の含水率毎の処理剤の添加量と余剰水量の関係図である。

【図10】連続的な処理の試験の試験装置の概略図である。

【図11】試験例１～１０における槽内ｐＨ推移と六価クロム濃度のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明者らは、少なくともフッ素を含む焼却灰から、少なくともフッ素を経済的かつ効率的に不溶化し除害化するべく鋭意検討を行った。従来より、水処理の分野においては、フッ素がカルシウムと反応してフッ化カルシウム（ＣａＦ）を生成し、不溶化することが知られている。また、フッ素は、第二リン酸カルシウム（ＣａＨＰＯ_４）と反応して、フッ素とリン酸カルシウムのアパタイト化合物を生成し不溶化することが知られている。本発明者らは、フッ素を含む焼却灰の処理において、リン酸塩などに無機酸を加えることで、フッ素の不溶化の効力が増大することを見出した。具体的には、焼却灰の除害化処理において、リン酸塩またはリン酸塩含有物質と、所定の無機酸と、水とを含む処理剤がフッ素の不溶化に有効であることを見出した。本発明はこのような知見に基づくものである。

【0022】

（処理剤）
本発明の処理剤は、リン酸塩またはリン酸塩含有物質（以下、まとめてリン酸塩類ともいう）と、硫酸、塩酸、硝酸、およびリン酸から選ばれる少なくとも１種の無機酸と、水とを含む。

【0023】

リン酸塩としては特に限定されないが、第一リン酸カルシウム（Ｃａ（Ｈ_２ＰＯ_４）_２）、第二リン酸カルシウム（ＣａＨＰＯ_４）、第三リン酸カルシウム（Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２）、リン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ_４）、Ｐ_２Ｏ_５などを挙げることができる。これらの中でも、特に安価な第二リン酸カルシウム、第三リン酸カルシウムを用いることが好ましい。

【0024】

リン酸塩含有物質は、リン酸塩を含有する物質であればよく、下水汚泥焼却灰、過リン酸石灰、家畜糞（例えば、牛糞や鶏糞）などが含まれる。例えば、下水汚泥焼却灰は、Ｐ_２Ｏ_５が１５質量％～２５質量％含まれる。また、過リン酸石灰は、主成分として第一リン酸カルシウムを含む。また、鶏糞や下水汚泥焼却灰は、多くが廃棄物として扱われているものであり、廃棄物の削減とコスト低減が期待される。

【0025】

無機酸には、硫酸、塩酸、硝酸、およびリン酸から選ばれる少なくとも１種を用いることができる。これらの無機酸は、単独で用いることもでき、２種以上を組み合わせて用いることもできる。例えば、第三リン酸カルシウムは水に対する溶解度が低く反応が遅いと推測されるが、無機酸を添加すると第一リン酸カルシウムを生成し水溶性となる。

【0026】

無機酸の含有量は特に限定されないが、リン酸塩またはリン酸塩含有物質に含まれるリン酸イオン（ＰＯ_４ ^３－）成分１モルに対し無機酸に由来するプロトン（Ｈ^＋）のモル数が２モル以下となるように含まれることが好ましい。

【0027】

処理対象の焼却灰が六価クロムを含む場合、上記処理剤は硫酸鉄（ＦｅＳＯ_４）または塩化鉄（ＦｅＣｌ_２）をさらに含むことが好ましい。例えば、硫酸鉄は有害性もなく、扱いやすく、コストも安価であるため好ましい。硫酸鉄によって、六価クロムは三価クロムに還元されて除害化される。硫酸鉄を用いる場合、上記処理剤に用いられる無機酸は硫酸が好ましい。

【0028】

また、上記処理剤は硫酸アルミニウムＡｌ_２（ＳＯ_４）_３、塩化アルミニウム、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）などのアルミニウム塩をさらに含んでいてもよい。これらアルミニウム塩は、アルカリ性の条件下で、セレンやホウ素とアパタイトを形成して不溶化させることができる。焼却灰に含まれ得るセレンやホウ素の有害物質の除害化に有効である。

【0029】

上記処理剤は、例えば、予め混合された状態で焼却灰に添加されてもよい。硫酸第一鉄などの第一鉄塩は、アルカリ性条件下では水酸化鉄を形成し酸化しやすいため、分解しやすい。一方で、酸性条件下では安定である。そのため、例えば、リン酸カルシウムに硫酸を加えたもの（酸性ｐＨ２程度）に第一鉄塩を混合させておくことで酸性溶液として長期の保存が可能となり、また製造上、タンク数を削減できるなど製造効率化も図りやすい。また、アルミニウム塩も同様に、アルカリ性下では水酸化アルミニウムを生成し不安定であるが、酸性下では安定である。

【0030】

（処理方法）
本発明の焼却灰の処理方法は、少なくともフッ素を含む焼却灰から少なくともフッ素を不溶化させる方法である。図１は、焼却灰の処理方法の一例の概略図を示す。図１は、所定量の焼却灰１を処理槽１２へ添加して処理剤２に曝露させた後、処理された焼却灰を全量取り出すバッチ式の処理を示している。なお、処理剤２には、上述した処理剤を用いることができるが、これに限定されるものではない。以下では、処理剤２を上述の処理剤として説明する。

【0031】

図１に示すように、この処理方法では、処理装置１１の処理槽１２にて焼却灰１と処理剤２が混合される。処理剤２は、各種成分を予め混合した状態で処理槽１２に添加してもよく、別々に添加してもよい。例えば、焼却灰１は、該焼却灰を貯留するホッパーなどから配管などを通して処理槽１２に供給される。焼却灰１は、周知の粉砕機を用いてミクロンレベルまで粒子状に粉砕してもよい。

【0032】

処理対象となる焼却灰１は、少なくともフッ素を含むものであれば特に限定されず、家庭から排出される一般ごみの焼却灰や、産業用焼却灰、バイオマス発電由来などの火力発電所の焼却灰などを用いることができる。焼却灰１には、有害物質として六価クロムが含まれていてもよい。また、焼却灰１に含まれる有害物質の濃度は特に限定されないが、例えば、溶出濃度として、フッ素が１～５ｍｇ／Ｌ程度、六価クロムが０．０５～０．５ｍｇ／Ｌ程度であり、より具体的には、フッ素が２～４ｍｇ／Ｌ程度、六価クロムが０．０５～０．２ｍｇ／Ｌ程度である。

【0033】

ここで、原料となる焼却灰に対して化学的処理を行う場合、焼却灰に付着するフッ素などの有害物質の水への溶解を促進するべく、処理剤と反応できる充分な環境が必要である。本発明の処理方法では、少なくとも焼却灰の粒子間の空隙が埋まるように処理剤を存在させる。すなわち、処理槽１２での処理において、良好な反応を引き起こすために灰粒子全体が処理剤２に覆われ、水溶解できる状況、つまり粒子間に空隙がない状態（空隙率を超える充分な湿潤状態）に保つことで、有害物質の水への溶解が促進され、処理効率を向上できる。具体的には、図２に示すように、焼却灰１を構成する粒子Ｐと粒子Ｐの間隙を処理剤２（間隙水）が埋めている。なお、図２では、処理剤２の液面水位は、焼却灰１の堆積表面の高さよりも上方に位置している。

【0034】

処理剤２の添加量について、具体的には、原料となる焼却灰２０ｋｇに対して例えば５Ｌ～３０Ｌであり、好ましくは６Ｌ～１８Ｌであり、より好ましくは８Ｌ～１２Ｌである。なお、除害化処理後には、粒子間の空隙にある処理剤の多くは余剰水として残存するため、余剰水の処理の観点からは処理剤の添加量は少ないことが望ましい。一方、効率的な除害化の観点からは処理剤が過剰にあることが望ましい。なお、後述する連続的な除害化処理の場合には、処理槽から溢れ出た余剰水を循環させることで、焼却灰に対して処理剤の量を過剰な状態に保ちながら、余剰水の処理量を減少させることができる。

【0035】

図１において、処理槽１２では焼却灰１の粒子間の空隙が埋まるように処理剤２を存在させつつ、例えばｐＨ４．０以上（好ましくはｐＨ６．０以上）の環境下で焼却灰１を曝露させる。曝露させる時間は特に限定されないが、例えば５分～１時間程度である。例えば、図１の処理装置１１は、焼却灰１と処理剤２を撹拌するための撹拌装置１３と、処理槽内のｐＨを測定するためのｐＨ計１４を有している。

【0036】

処理槽内のｐＨは例えば４．０以上に維持される。フッ素の除去の観点では、リン酸カルシウム態アパタイトを形成しやすいことなどから、６．０以上に維持されることが好ましく、より好ましくは８．０以上１２．０未満に維持され、さらに好ましくは９．０以上１２．０未満に維持される。処理槽内のｐＨの変動は、焼却灰のアルカリ度合いによって異なり、そのアルカリ度合いによってコントロールされるｐＨの範囲を設定してもよい。例えば処理槽内のｐＨを１１．０未満に維持してもよく、１０．０未満に維持してもよい。なお、処理槽内のｐＨは余剰水のｐＨとほぼ同等である。処理槽中のｐＨや有害物質の濃度をモニタリングすることなどにより、除害化処理が充分に行われている状況であるかを判断できる。焼却灰１や処理剤２の処理槽１２への供給量は、これらのモニタリング結果などに応じて制御することが好ましい。

【0037】

処理槽１２での除害化処理後、余剰水を含む処理灰は処理灰受槽１５に移送される。処理灰受槽１５では、処理灰と余剰水が分離される。分離手法は特に限定されず、例えば自然分離やろ過により行われる。通常、粉体粒子含水物は、粒子の重力沈降現象により下部に沈積することから、処理灰と余剰水は静置により自然分離する。自然分離を行う場合、例えば、余剰水は処理灰受槽１５の上部から排出される。

【0038】

排出された余剰水は、放流のために排水処理されてもよいが、次回の除害化処理に再利用することもできる。例えば、余剰水を処理槽１２へ循環させるようにしてもよい。この場合、余剰水のｐＨや有害物質の濃度などに応じて、新たに添加される処理剤２の供給量が制御される。なお、余剰水には、焼却灰由来のカリウムが含まれる場合があり、必要に応じて余剰水を濃縮することで、資源回収することができる。例えば、カリウム濃縮水からフッ素や六価クロムなどを除去して肥料液としたり、中和・濃縮、結晶化して硫酸カリウムなどとして回収したりできる。余剰水は、除害化されていることから資源回収としての利用が容易である。

【0039】

一般的な焼却灰の処理では、添加水量や薬剤量は、原料灰の性状を予め分析することにより設定される場合が多い。そのため、原料灰の性状に変動が生じた場合、添加水量や薬剤量の調整は困難になりやすい。上記方法では処理槽内の水質（ｐＨや有害物質の濃度など）をモニタリングすることによって、処理剤の添加量を容易に制御できる。

【0040】

続いて、連続的な除害化処理の方法について図３～図５を用いて説明する。これらの処理方法は、処理剤を満たした処理槽内に焼却灰を投入し、焼却灰を処理剤に曝露させつつ移送して排出する方法である。なお、曝露させる時間は特に限定されないが、例えば５分～１時間程度である。また、処理槽内での曝露に際して、撹拌や、かき混ぜ、混合などの手段は必ずしも必要なく、投入した後、移送する態様でもよい。

【0041】

図３に示す処理装置２１は、焼却灰１と処理剤２を添加する処理槽２２と、処理槽内において焼却灰を移送する移送手段２３と、処理槽内から焼却灰を引き上げる回転バケット体２４と、回転バケット体２４で引き上げられた焼却灰を外部へ排出する排出手段２５とを有する。

【0042】

移送手段２３は、複数のプーリと、複数のプーリに無端状に掛け渡されたチェーン２３ａと、チェーン２３ａの走行方向に所定間隔で取り付けられる複数のスクレーパ２３ｂとを有する。プーリは、処理槽外に設けられたモータなどの駆動装置に接続され、回転可能になっている。プーリが回転することで、チェーン２３ａの上側部分が移送方向上流側（先端側から基端側）に向かって走行し、チェーン２３ａの下側部分が移送方向下流側（基端側から先端側）に向かって走行する。

【0043】

スクレーパ２３ｂは、例えば、処理槽２２の幅方向に延びる平板状をなしている。スクレーパ２３ｂは、チェーン２３ａの走行方向に対して板面がほぼ直角をなすように、かつ、幅方向で２つのチェーンに掛け渡すように取り付けられている。図３に示すように、スクレーパ２３ｂは、チェーン２３ａの下側部分に保持された状態で、その下縁が処理槽２２の底面２２ａに近接して位置している。下側部分の走行に伴ってスクレーパ２３ｂが移動し、底面２２ａに堆積した焼却灰を掻き取り移送方向下流側へ移送させる。スクレーパ２３ｂの移動に伴って、焼却灰は、底面２２ａの一部に形成された凹部２２ｃに供給される。

【0044】

なお、スクレーパ２３ｂの形状は複数間で互いに同じ形状であってもよいが、例えば、団子状や塊になった灰を掻き分けて分散させやすくするため、スクレーパの形状を互いに異なる形状としてもよい。具体的には、平板状のスクレーパの下端に切り欠き部を設け、その切り欠き部の形成箇所を互いに異なるようにしてもよい。

【0045】

回転バケット体２４は、外周部において周方向に離間して配置された複数のバケット２４ａを有する。回転バケット体２４は、その回転によって凹部２２ｃに溜まった焼却灰をバケット２４ａで掻き上げるように配置されている。回転バケット体２４の回転駆動によりバケット２４ａが回転し、処理槽内にて処理剤２に曝露された焼却灰が、余剰水とともに引き上げられる。

【0046】

排出手段２５は、バケット２４ａから落下する焼却灰を受けることができるよう回転バケット体２４に隣接して設けられている。排出手段２５は、例えば、引き上げられた焼却灰から水分をろ過可能なベルトフィルターで構成され、処理槽２２の上方に配置される。焼却灰とともに引き上げられた余剰水は下方の処理槽２２に回収される。また、必要に応じて供給される洗浄用の洗浄水も、下方に落下して処理槽２２に回収される。なお、排出手段２５には、脱水作用を高めるため、振動付与手段（超音波振動など）を設けてもよい。排出手段２５の下方の処理槽２２には、底面２２ａに向けて槽深さが深くなるように傾斜した傾斜部２２ｂが設けられており、余剰水や洗浄水とともに落下した焼却灰が凹部２２ｃに再度供給されやすいように構成されている。

【0047】

図３において、原料となる焼却灰１は投入ベルトにより処理槽内に連続的に投入される。投入前に、焼却灰１を、必要に応じて粉砕機（例えば図１０参照）で細かく粉砕してもよい。処理槽２２には、処理剤２が満たされており、ｐＨ計２６によってｐＨが４．０以上（好ましくは６．０以上）を維持するようにモニタリングされている。なお、コントロールされるｐＨの範囲については、上記図１で説明した内容を適用できる（図５も同様である）。処理槽２２に投入された焼却灰は、処理槽２２の底面２２ａに堆積する。堆積した灰粒子は重力沈降により圧密する。その焼却灰はスクレーパ２３ｂの移動によって凹部２２ｃに移送された後、バケット２４ａによって掻き上げられる。そして、バケット２４ａによって処理槽２２から引き上げられた後、排出手段２５に送られて、脱水、必要に応じて洗浄を経て処理灰として排出される。図３では、例えば引き上げられた焼却灰を洗浄することで、焼却灰に付着した余剰水を取り除くことができ、結果として処理灰に含まれる不純物を低減させることができる。

【0048】

焼却灰の除害化処理では、原料灰に対して処理剤の供給量（特にリン酸塩類および無機酸の薬剤量）を適正に管理することが重要となる。この管理は、原料灰の含水率や有害物質の濃度などにより種々変動する。例えば、処理槽内の液面水位をモニタリングして行う。また、余剰水量の調整により実施される。処理剤の供給量を適正に制御するため、処理槽内の余剰液の水質（ｐＨ、電気伝導度（ＥＣ）、有害物質の濃度など）をモニタリングすることが好ましい。

【0049】

例えば、処理剤における水の量は液面水位により制御し、処理剤における薬剤量は水質で制御してもよい。処理槽２２の液面水位は略一定となるように制御されることが好ましい。これにより、余剰水の量を管理でき、処理能力を安定して発揮させることができる。例えば、処理槽２２の上部をオーバーフロー構造とし、余剰水をオーバーフローさせるようにして液面水位を維持するようにしてもよい。さらに、処理槽２２から溢れ出た余剰水が処理槽２２に循環可能になっていることが好ましい。

【0050】

図３に示す処理装置２１は、図示の構成に限らず、適宜変更することができる。例えば、移送手段をベルト部材としてベルト部材の上に堆積した焼却灰を移送方向下流側に移送するようにしてもよい。また、バケット２４ａ内の焼却灰に洗浄水が供給されるようにしてもよい。この場合、洗浄水はバケット２４ａから落下して下方の処理槽２２に回収される。

【0051】

図４には、処理槽へ処理剤を供給するシステムの全体概略図を示す。図４において処理剤２は、無機酸とリン酸塩類と硫酸鉄と水とを含む。この処理剤２は、酸性溶液（例えばｐＨ２以下）として保管槽２８で保管されている。上述したように、硫酸鉄は酸性条件下では安定である。そして、処理槽２２への供給は、調整槽２７を介して行われる。処理槽２２ではｐＨ計２６によってｐＨがモニタリングされている。また、処理槽２２の余剰水は調整槽２７に流入するように接続され、調整槽２７から処理槽２２へ循環可能になっている。なお、必要に応じて処理槽２２から排水処理が行われてもよい。このように構成することで、処理剤２を効率的にかつ安定的に保管しながら、処理槽２２内のｐＨを管理しやすく、さらには余剰水の有効利用も図ることができる。

【0052】

図５に示す処理装置３１は、焼却灰１と処理剤２を添加する処理槽３２と、焼却灰を移送して排出する移送ベルト３３と、ｐＨ計３４とを有する。処理槽３２には、移送ベルト３３に向けて槽深さが深くなるように傾斜した傾斜部３２ａが設けられている。

【0053】

移送ベルト３３は、複数のローラと、複数のローラに無端状に掛け渡されたベルト部材を有する。移送ベルト３３は、図５に示すように、移送方向上流側から下流側に向かうにつれて上方へ傾斜して設置されており、ベルト部材の一部が水面よりも上側まで延びている。また、移送ベルト３３には、振動付与手段３５が設けられており、水面よりも上側に移送された焼却灰に振動を与えて脱水させる構造になっている。脱水された焼却灰は、移送ベルトから外部へ排出される。

【0054】

図５において、原料となる焼却灰１は投入ベルトにより処理槽内に連続的に投入される。なお、投入前に焼却灰１を粉砕してもよい。処理槽３２には、処理剤２が満たされており、ｐＨ計３４によってｐＨが４．０以上（好ましくは６．０以上）を維持するようにモニタリングされている。処理槽３２に投入された焼却灰は、傾斜部３２ａに堆積し、堆積した灰粒子は重力沈降により圧密され、傾斜部３２ａの下部に徐々に移送される。そして、移送ベルト３３に到達した焼却灰は、順次移送される。なお、図５の処理装置３１では、移送ベルト上の焼却灰に洗浄水を加えて洗浄する構成になっている。洗浄に用いられた洗浄水は、下方の処理槽３２に供給される。

【0055】

また、処理槽３２においても上部をオーバーフロー構造とし、余剰水をオーバーフローさせるようにして液面水位を維持するようにしてもよい。さらに、処理槽３２から溢れ出た余剰水が処理槽３２に循環可能になっていることが好ましい（例えば図４参照）。

【0056】

図５に示す処理装置３１は、図示の構成に限らず、適宜変更することができる。例えば、傾斜部３２ａの構成を省略して、投入ベルトから投入された焼却灰が直接移送ベルトの上に堆積するように配置してもよい。

【0057】

上述した図３～図５に示す連続的な処理方法では、焼却灰に対して所定量の薬剤量が添加されるとともに比較的過剰な水が添加される。

【0058】

なお、本発明の処理方法は、図１～図５で説明した構成に限定されるものではない。

【0059】

上述した処理方法において、さらに、六価クロムを三価クロムに還元するべく、硫化ナトリウム水溶液または鉄硫化物（硫化鉄、黄鉄鉱など）の粉末を用いてもよい。具体的には、処理槽から排出された焼却灰に対して、ｐＨ７．０以上（好ましくは８．０以上）の環境下で硫化ナトリウム水溶液または鉄硫化物を添加して処理してもよい。例えば、処理灰について六価クロムの環境基準値を満たしていない場合などに、追加工程としてこの処理を行ってもよい。また、硫化ナトリウム水溶液または鉄の硫化物を別途、処理槽中に添加してもよい。

【0060】

硫化物イオン（Ｓ^２－）は還元性があり、六価クロム処理剤として使用されている。しかし、アルカリ性領域では難溶性の金属硫化物を形成し、効力が少ないため、通常は酸性領域で使用されている。一方、硫化物イオンは酸性領域で硫化水素を発生し、容易に分解し、また、これによる悪臭の発生や機材の腐食も懸念される。

【0061】

これに対して、硫化ナトリウムはアルカリ性領域においても水溶性であり、還元作用を有する。また、硫化鉄などの鉄硫化物は、アルカリ性領域においてもある程度は溶解し（例えば、硫化鉄の場合、水１Ｌに対して６ｍｇの溶解度である）、還元作用を有する。鉄硫化物は平均粒子径が１ｍｍ以下まで粉砕することが好ましい。また、焼却灰中の六価クロムは三価クロムに還元されても強度の酸化雰囲気においては再度六価クロムに再生するおそれがある。この点、硫化物はアルカリ性領域では比較的安定で、また長期の保存にも耐えるので、これを混合することで長期にわたる六価クロムの再生を防止できると考えられる。

【実施例0062】

［試験１］
各種処理剤を加えた際のフッ素除去効果を検討した。フッ素をあらかじめ添加した焼却灰１０ｇに各種処理剤を加えて１分程度撹拌後、ろ過し、ろ液中のフッ素濃度をパックテスト法により測定し、添加前の数値と比較して、効果を検討した。結果を表１に示す。

【0063】

【表1】

【0064】

表１に示すように、第二リン酸カルシウム、第三リン酸カルシウム、リン酸アルミニウムに硫酸を加えたもの（水も含む）、下水汚泥焼却灰に硫酸を加えたもの（水も含む）に、フッ素除去作用が認められた。すなわち、フッ素を不溶化させることでろ液中のフッ素が低減した。また、第二リン酸カルシウムにおいては硫酸を加えることで、上記作用が高まることが認められた。

【0065】

［試験２］
焼却灰にフッ化ナトリウム試薬を添加した汚染灰を作製した。この汚染灰１０ｇに、種々の添加量のリン酸塩類と、無機酸を適宜加えて除害化処理を行った。溶出試験として、処理後の検体に水を１：１０（固体／液体）加えて１分程度撹拌した。これを、ろ紙を用いてろ過し、ろ液のフッ素濃度（ｍｇ／Ｌ）を測定した。分析方法は、アリザリンコンプレクソン比色法で行った。結果を図６に示す。

【0066】

各処理剤の詳細を以下に示す。
下水灰＋Ｈ_２ＳＯ_４；灰１０ｇに硫酸４ｇを添加
ＡｌＰＯ_４＋Ｈ_２ＳＯ_４；リン酸アルミニウム１０ｇに硫酸１８ｇを添加
ＡｌＰＯ_４＋Ｈ_３ＰＯ_４；リン酸アルミニウム１０ｇにリン酸１７ｇを添加
Ｃａ（Ｈ_２ＰＯ_４）_２；無機酸添加なし
ＣａＨＰＯ_４＋Ｈ_２ＳＯ_４－１；ＣａＨＰＯ_４１０ｇに硫酸３ｇを添加
ＣａＨＰＯ_４＋Ｈ_２ＳＯ_４－２；ＣａＨＰＯ_４１０ｇに硫酸９ｇを添加

【0067】

図６に示すように、原料となる汚染灰のフッ素濃度は１．５ｍｇ／Ｌ～３．０ｍｇ／Ｌであった。これに対して、リン酸塩類の添加量が増加するとともに、フッ素濃度が低下する結果となった。図６の結果より、汚染灰１０ｇについて、第二リン酸カルシウムは０．１ｇ～０．２ｇの添加で、溶出試験濃度が環境基準値（０．８ｍｇ／Ｌ）以下となり、有効であると判断された。

【0068】

［試験３］
フッ素除去効果とｐＨの関係について検討した。フッ素７．９ｍｇ／Ｌの溶液に、水酸化カルシウムと下水道灰（リン酸分Ｐ_２Ｏ_５として２０％含む）と硫酸を加えて、撹拌後、ろ過し、フッ素の除去効果を検討した。結果を表２に示す。表２に示すように、ｐＨの低い試料では、フッ素除去能は確認されたものの、フッ素除去効果が低いことが分かった。中性～アルカリ性ではｐＨに依らず、良好なフッ素除去効果を示した。

【0069】

【表2】

【0070】

［試験４］
原料灰にはバイオマス発電所の焼却灰（含水率０．９％）を用いた。フッ素の溶出濃度を３ｍｇ／Ｌ、六価クロムの溶出濃度を０．２０ｍｇ／Ｌと仮定し、それに合わせて、原料灰にクロム酸カリウムおよびフッ化ナトリウムを添加して汚染灰とした。

【0071】

薬剤Ａ：第二リン酸カルシウム０．８ｋｇ、硫酸０．４ｋｇを水４Ｌに溶解
薬剤Ｂ：硫酸鉄・７水和物０．１ｋｇを水５Ｌに溶解（２％液）

【0072】

予め調製した汚染灰（乾物量２０ｋｇ）を入れた撹拌機に、実施例１～５では薬剤Ａ（２Ｌ）、薬剤Ｂ（１Ｌ）、水（３Ｌ～７Ｌ）をそれぞれ別個に投入した。一方、比較例１～２では、ブランクとして水１０Ｌのみを投入した。これらを投入後、１分間撹拌した。実施例１～５では、槽内ｐＨは９～１１程度（余剰水ｐＨとほぼ同等）であり、アルカリ性の環境下で原料灰を処理剤に曝露させた。撹拌後、排出して容器に保管した。１０分以上放置後、灰から上水として分離した余剰水を掬い取って回収し、回収した余剰水の量を計量した。また、パックテスト法により余剰水中のフッ素、六価クロムを測定するとともに、ｐＨ計にてｐＨの測定を行った。また、余剰水が分離された処理灰についてもｐＨ測定、および、溶出試験によりフッ素、六価クロム、鉛、ヒ素、カドミウム、セレン、ホウ素の測定を行った。結果を表３に示す。また、図７には、フッ素および六価クロムの溶出試験の結果を示し、図８には、セレンおよびホウ素の溶出試験の結果を示す。

【0073】

【表3】

【0074】

表３に示すように、比較例１～２は、余剰水のフッ素濃度が３ｍｇ／Ｌ、六価クロム濃度が２ｍｇ／Ｌ以上であったのに対して、処理剤を添加することで（実施例１～５）、余剰水のフッ素濃度が０．５～０．８ｍｇ／Ｌ、六価クロム濃度がＮＤ（未検出）～０．０２ｍｇ／Ｌとなった。また、処理灰の溶出試験においても、フッ素濃度および六価クロム濃度の低減が認められた（図７参照）。また、処理剤を添加することで、ｐＨが低下し、アルカリ度の低減も認められた。焼却灰はｐＨ１２程度のアルカリ性であり、処理剤を用いることで処理灰の中和効果が期待される。なお、余剰水について、カリウムイオンメータ（株式会社堀場製作所製）を用いてカリウム濃度を測定したところ、０．８％～１％程度の高濃度のカリウムが検出された。また、処理剤の添加量と除害化能との関係でいえば、焼却灰２０ｋｇに対して処理剤の添加量７Ｌ以下では、余剰水の発生がなくなり、処理性能が低下する傾向が見られた。

【0075】

また、セレンとホウ素の溶出試験では、処理剤の添加によりこれらの溶出濃度の低下が認められた（図８参照）。特にホウ素については、処理剤の添加量７Ｌ以下の方がより高い効果が認められた。以上の結果から、余剰水の調整により除害化処理の制御ができる（余剰水量の適正化）。

【0076】

次に、フッ素および六価クロムの除害化処理において、処理手順などの差異を検討した。
実施例７では、処理剤として、薬剤Ａと薬剤Ｂを予め混合して１週間以上放置したものを用いた。表４に示すように、この場合も処理剤を別々に投入する場合（実施例６）と同様の効果が認められた。
また、上述の実施例では、原料灰に対して処理剤を投入するという手順で行ったのに対して、実施例８では、原料灰と処理剤の投入順序を変更して、処理剤に対して原料灰を投入した。すなわち、連続的な除害化処理を想定して、予め処理剤を満たした処理槽に原料灰を投入するようにした。実施例８および実施例９では処理剤の液量が十分となるように、処理剤の添加量を１０Ｌ［薬剤Ａ（２Ｌ）、薬剤Ｂ（１Ｌ）、水（７Ｌ）］とした。表４に示すように、処理剤の液量が十分の場合において両者に差は認められなかった。

【0077】

【表4】

【0078】

次に、余剰水が多い場合について検討するべく、原料灰に含水率１９％のものを用いた。表５の試験（実施例１０～１２）では、表３の試験に比べて原料灰の含水率が多い分、余剰水が多量に発生する結果となった。表５に示すように、余剰水が過剰に多い場合でも処理効果に差は認められなかった。

【0079】

【表5】

【0080】

ここで、図９には、原料灰の含水率毎における処理剤の添加量と余剰水量との関係を示す。図９に示すように、原料灰の含水率によって余剰水量が大きく異なることが分かった。すなわち、原料灰の含水率が多くなると、用いる処理剤の量が同じでも、発生する余剰水量が多くなることが分かった。原料灰は、飛散抑制のため、予め水分が付与されている場合がある。その場合、原料灰によって含水率が異なることになるが、原料灰毎に含水率を測定することは作業負担に繋がる。これに対して、本発明では、余剰水量を管理することで、原料灰の含水率を測定しなくても、簡便に処理能力を安定させることができる。例えば、原料灰の含水率に依らず余剰水が所定以上発生する条件で処理できるよう液面を設定することが考えられる。

【0081】

表６には、余剰水の液性と処理灰の除害効果を示す。表６に示すように、余剰水の有害物質の濃度が高いと、処理灰の溶出試験における有害物濃度が高くなる傾向があることが分かった。そのため、余剰水中の有害物濃度をモニタリングすることで、処理灰中の有害物質の溶出濃度を管理することができる。

【0082】

【表6】

【0083】

表７には、除害化処理中の灰の性状による処理効果の影響について評価した。灰（乾灰）３０ｇに水１００ｍＬを添加した場合は団子状になった。一方、灰（湿灰）４５ｇに水１００ｍＬを添加した場合は泥状になった。これらを比較すると、団子状の場合に比べて、泥状の場合の方が除害化効果が高いことが分かった。灰は粒子が団子状や塊として存在する場合があるが、このような場合には、これらを粉砕、分散させることで、処理剤が灰の各粒子の表面まで到達するようにすることが好ましい。

【0084】

【表7】

【0085】

乾燥灰において団子状や塊の粉砕は容易ではないが、湿潤状態では比較的容易となる。そのため、処理装置は、灰を処理剤に曝露した状態で分散させやすくする構造を有することが好ましい。例えば、移送ベルトで灰を移送する構成においては、ベルト上に複数の羽を突設させることで灰を分散させやすくなる。なお、連続的な除害化処理のように、処理剤に灰を添加する手順であれば、灰が分散されやすくなると考えられる。

【0086】

［連続的な処理の試験］
図１０に示す試験装置を用いて、連続的な処理を模擬した試験を実施した。この試験では、連続的な処理の実施可能性および六価クロムの除害化について評価した。なお、この試験に用いた焼却灰はフッ素濃度が低かったため、フッ素の除害化については評価していない。図１０に示すように、試験装置４１は、原料灰と処理剤を添加する処理槽４２（内容積：１５０Ｌ）と、処理槽４２内において原料灰を移送する移送手段４３と、処理槽４２内から原料灰を引き上げて排出する排出手段とを有する。移送手段４３は、複数のプーリと、チェーンと、複数のスクレーパとを有する構成とした。試験装置４１では、排出手段として回収容器４４を用いており、これを手動で引き上げることで、処理槽４２から原料灰を回収した。

【0087】

図１０において、粉砕機４５は、水平に配置され内側に回転する２本のロールを有している。粉砕機４５は、上部から原料灰を投入し粉砕した原料灰を下部から排出する構成であり、連続的な処理に好適である。また、ロール間隙による粉砕粒度の調整が容易であり、例えば平均粒径がミクロンオーダーに粉砕される。なお、粉砕機４５の構成は、これに限定されるものではなく、ロールを複数段に設けてもよく、またロール方式以外の方式の粉砕機を用いてもよい。

【0088】

図１０に示す試験では、各段階の処理により効率化を図った。具体的には、粉砕機４５による粉砕と投入量の制御、Ａ部における混合処理、Ｂ部における撹拌処理、Ｃ部における脱水・熟成処理を行った。

【0089】

試験例１について、薬液Ａ（１Ｌ）と薬液Ｂ（４Ｌ）に水を混合し、総量７５Ｌとした処理剤を処理槽４２に投入した。
薬液Ａ：第二リン酸カルシウム２００ｇと硫酸５０ｍＬを水１Ｌに溶解
薬液Ｂ：硫酸第一鉄２０ｇを水１Ｌに溶解
原料灰１０ｋｇを粉砕機４５によって粉砕し、５分程度かけて処理槽４２の上部から逐次投入した。移送手段４３を２回転させて原料灰を撹拌するとともに、移送し、原料灰を回収容器４４に収集した。数分後、回収容器４４を処理槽４２から引き上げて、処理槽４２の槽内液のｐＨを測定した。処理槽４２から引き上げた処理灰は１時間程度、静置し、余剰水を分離して、処理灰を得た。

【0090】

試験例１の終了後、処理槽４２に、薬液Ａを１Ｌ、薬液Ｂを４Ｌ補充し、水を加えて計１５０Ｌにしてから、原料灰１０ｋｇを投入し、試験例１と同様の処理を行った（試験例２）。後続の試験例３～５では、各試験終了後、薬液の補充を行わずに原料灰１０ｋｇを投入し、試験例１と同様の処理を行った。

【0091】

試験例１～５で得られた処理灰を用いて溶出試験を行い、六価クロム濃度を測定した。結果を表８に示す。

【0092】

【表8】

【0093】

表８に示すように、試験例１～５のいずれの場合も、未処理灰に比べて、六価クロム濃度を大幅に低減させることができた。これらの試験では、槽内ｐＨは５～８程度であり、弱酸性～弱アルカリ性の環境下で原料灰を処理剤に曝露させた。この連続的な処理の試験において、処理剤の補充が少ない若しくは無いため、原料灰の投入に伴い、ｐＨは徐々に上昇した。なお、六価クロム濃度については、ｐＨの上昇に伴い、上昇する傾向が見られた。

【0094】

次に、処理剤の使用量を増量して、下記の試験例６～１０を実施した。

【0095】

試験例６について、薬液Ａ（５Ｌ）と薬液Ｂ（２０Ｌ）に水を混合し、総量１５０Ｌとした処理剤を処理槽４２に投入した。原料灰１０ｋｇを用いて、試験例１と同様の処理を行った。

【0096】

試験例６の終了後、処理槽４２に、薬液Ａを０．５Ｌ、薬液Ｂを２Ｌ補充し、水を加えて計１５０Ｌにしてから、原料灰１０ｋｇを投入し、試験例６と同様の処理を行った（試験例７）。後続の試験例８では、試験例７と同様の処理を行った。さらに後続の試験例９～１０では、各試験終了後、薬液の補充を行わずに原料灰１０ｋｇを投入し、同様の処理を行った。

【0097】

試験例６～１０で得られた処理灰を用いて溶出試験を行い、六価クロム濃度を測定した。結果を表９に示す。

【0098】

【表9】

【0099】

表９に示すように、試験例６～１０のいずれの場合も、未処理灰に比べて、六価クロム濃度を大幅に低減させることができ、試験例６～９は、環境基準値以下であった。表９の試験では、槽内ｐＨは４～６程度であり、弱酸性の環境下で原料灰を処理剤に曝露させた。試験例６～１０でも、原料灰の投入に伴い、ｐＨは徐々に上昇した。

【0100】

図１１（ａ）、（ｂ）には、連続的な処理の試験における槽内ｐＨ推移と六価クロム濃度を示した。処理剤は弱酸性であり、原料灰がアルカリ性であることから、連続的な処理においてｐＨの変化が生じる。今回の試験では、原料灰の連続的な投入に伴い槽内ｐＨは上昇したが、処理剤の添加によって、ｐＨを低下させることもできる。浸漬法（水槽処理）における槽内処理液のモニタリング手段として、ｐＨが簡易であり、ｐＨをモニタリングすることで、原料灰と処理剤の投入量の調整が可能であり、除害処理を管理することができる。図１１の結果より、原料灰の投入により処理剤中の成分が消耗され、これに伴いｐＨが上昇するとともに処理灰中の六価クロムが増加することが認められた。

【0101】

上記の試験結果より、本発明の焼却灰の処理方法は、連続的な処理の実施が可能であり、また、六価クロムの除害化も十分行うことができる。また、処理槽の水位を管理することで、原料灰の吸水性や含水率などによる変動を調節できる。また、槽内ｐＨをモニタリングすることで、処理剤の添加量などを調節でき、処理剤の不足などの変動を制御できる。また、余剰液のｐＨ、六価クロム濃度などの濃度をチェックすることで、処理状況の確認を行うことができる。

【0102】

［硫化物を用いた試験］
試験１
微量の六価クロムを含む焼却灰に１％（重量％）の粉末硫化鉄（市販の硫化鉄を１ｍｍ以下に粉砕したもの）を混合し、溶出試験を行った。この混合物１２．５ｇに水を加えて３２ｍＬとし、撹拌後、一定時間放置後、ろ紙（アドバンテク株式会社製５Ａ）を用いてろ過し、ろ液のｐＨと六価クロム濃度を測定した。種々の撹拌・放置時間における六価クロム濃度を検討した。六価クロム濃度はパックテスト（共立理化学研究所株式会社製）を使用した。結果を表１０に示す。

【0103】

【表10】

【0104】

表１０に示すように、六価クロム濃度は撹拌・放置時間が長いほど低下することが認められた。

【0105】

試験２
微量の六価クロムを含む焼却灰１２．５ｇに１％（重量％）の硫化ナトリウム９水和物水溶液を１ｍＬ添加し、これを１０日間、室内に放置、自然乾燥を行った。乾燥物に水を加えて３２ｍＬとし、撹拌後、一定時間放置後、ろ紙（アドバンテク株式会社製５Ａ）を用いてろ過し、試験１と同様にして、ろ液のｐＨと六価クロム濃度を測定した。なお、硫化ナトリウム水溶液の添加にあたっては添加後、かき混ぜにより薬液が均一となるようにしたものと、不均一となるようにしたものの２形態を作製した。結果を表１１に示す。

【0106】

【表11】

【0107】

表１１に示すように、硫化ナトリウムの添加により、アルカリ性領域においても六価クロム濃度は大きく低下した。均一の形態の方が六価クロム濃度がより低い値であった。また、撹拌・放置時間が長いと六価クロム濃度は低下した。

【0108】

試験３
微量の六価クロムを含む焼却灰２５ｇに１％（重量％）の硫化ナトリウム９水和物水溶液を２ｍＬ添加し、これに水を加えて６６ｍＬとし、１分撹拌後、ろ紙（アドバンテク株式会社製５Ａ）を用いてろ過し、試験１と同様にして、ろ液のｐＨとクロム濃度を測定した。これを未処理物（焼却灰２５ｇに水を加えて６６ｍＬとし、同様にろ過したもの）と比較した。結果を表１２に示す。

【0109】

【表12】

【0110】

表１２に示すように、アルカリ性領域において六価クロム濃度は大きく低下し、環境基準値以下となった。

【0111】

上記の硫化物を用いた試験の結果より、例えば、硫酸鉄などを用いた処理によっても六価クロムの値が環境基準値を満たさない場合などには、硫化物を用いた還元により、六価クロム濃度をより低下させることができる。

【0112】

なお、バイオマス焼却灰には肥料として有用なカリウムが多量に含まれている。また、処理剤として使用するリン酸カルシウムも肥料として通常使用されている。そのため、焼却灰に含まれるフッ素や六価クロムを本発明の処理方法で除害化することで、焼却灰の有効利用が促進される。

【産業上の利用可能性】

【0113】

本発明の処理剤および処理方法は、焼却灰からフッ素などの有害物質を、経済的かつ効率的に除去でき、さらには、フッ素に加えて、六価クロム、ヒ素、その他の重金属の除害化も可能であるので、廃棄物として埋め立て処分されている焼却灰の資源活用において有用である。

【符号の説明】

【0114】

１ 焼却灰
２ 処理剤
１１ 処理装置
１２ 処理槽
１３ 撹拌装置
１４ ｐＨ計
１５ 処理灰受槽
２１ 処理装置
２２ 処理槽
２３ 移送手段
２４ 回転バケット体
２５ 排出手段
２６ ｐＨ計
２７ 調整槽
２８ 保管槽
３１ 処理装置
３２ 処理槽
３３ 移送ベルト
３４ ｐＨ計
３５ 振動付与手段
４１ 試験装置
４２ 処理槽
４３ 移送手段
４４ 回収容器
４５ 破砕機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】