有害廃棄物管理 ３年後期（選択）科目 環境システム学科 宮脇健太郎 第３回 有害廃棄物の処理（１） ばいじん他 （有害重金属を含む特定有害廃棄物） 有害重金属を含む特定有害廃棄物 環境基準等 ｱﾙｷﾙ水銀，水銀，カドミウム，鉛，六価クロム，ヒ素 ｱﾙｷﾙ水銀 水銀 カドミウム 鉛 六価クロム ヒ素 R-Hg，Hg，Cd，Pb，Cr(VI)，As 基準値以上に含む廃棄物＝特定有害廃棄物 そのまま埋立処分等ができない 重金属溶出抑制，無害化，など安定化処理が必要 1 一般廃棄物焼却施設の「ばいじん(煤塵）」 全て安定化処理が必要，法律で中間処理法が指定 溶融固化 セメント固化 薬剤処理 酸による抽出等 焼成処理（セメント原料化含む） 焼成処理（ ント原料化含む） 産業廃棄物（汚泥，燃え殻，鉱さい等） 代表的処理方法 溶融固化 セメント固化 薬剤処理 無害化・資源化 2 溶融固化 処理対象物 1200∼1600℃ 溶融 有機物 揮発・燃焼 低沸点有害金属 揮散 → 溶融飛灰 高沸点金属は冷却 ガラス質のスラグ スラグ 有害重金属類をケイ酸塩の骨格内に封じ込 め 表面溶融，旋回溶融，電気抵抗，プラズマ，コーク 表面溶融 旋回溶融 電気抵抗 プラズマ コーク スベッドなど 一般廃棄物スラグ → JIS化 有効利用 産業廃棄物スラグ 2007現在，有効利用されてい ない ガラス ケイ酸塩骨格 スラグの場合 重金属類が 閉じ込められる 3 プラズマ溶融 プラズマ外周 3000℃ エネルギー 電力 山梨県富士吉田市HP 表面溶融（KPS) バーナー加熱 燃料，灯油，重油，都市 燃料 灯油 重油 都市 ガスなど 炎，炉壁の輻射熱 1350℃ 4 電気抵抗（JFE) エネルギー 電力 炉内1500℃ スラグ＋メタル コークスベッド（IHI) コークスと廃棄物を 連続供給 下部コークスベッドで、 ガス化、溶融 5 セメント固化 廃棄物＋セメント＋水 混錬 ペレット ブロックなどに成型 ペレット，ブロックなどに成型 不溶化の機構 注意点 セメント中アルカリ分による水酸化物生成 セメントとの化学結合(吸着） 物理的な封じ込め 金属により混合条件で不溶化が不十分な場合がある 金属により混合条件で不溶化が不十分な場合がある。 メリット 原料が入手しやすい 安価 操作が容易 セメント固化 （混錬） 混錬機 固化物 福岡県久留米市HP 6 薬剤処理 有害重金属と安定な化合物を形成する物質を添加 し 混錬 → 重金属溶出抑制 し，混錬 多くの自治体のばいじん処理に採用 主にキレート系薬剤，リン酸系薬剤など 長期的安定性 ？(特にキレート系） 混錬時に二硫化炭素を発生する場合あり S R N R’ C S K M２+ 重金属イオン ジチオカルバミン酸塩(キレート） 無害化・資源化 含有量が高い → 有害重金属の抽出・資源化 例） 水銀，カドミウム 600∼800℃加熱・気化・凝結 （ばい焼法） ２HgO → ２Hg ＋O2 (500℃加熱） CdO 700℃で昇華（気体） 金属Cd 767℃で揮発（沸点） Pb バッテリーの鉛電極 （7%鉄粉 10%コークスを 加え） 還元溶融炉 →粗鉛 7 焼成（エコセメント、インターロッキングブロックなど） エコセメント 対象廃棄物 焼却灰（もえがら） 焼却飛灰（ばいじん） 溶融飛灰 処理工程（製造工程） 前処理 乾燥，破砕，選別 乾燥 破砕 選別 →石灰石，鉄を調合 石灰石 鉄を調合 焼成 均一に調合された原料を1350℃以上で焼成 仕上げ(生成クリンカに石膏を加え粉砕） 水銀（mercury） 7439-97-6 Hg 原子番号80 用途 温度計など計器，蛍光灯，歯科用アマルガム， 温度計など計器 蛍光灯 歯科用アマルガム など 生産量 年間 全世界7000トン，国内200トン 急性毒性 きわめて強い ヒト 経口致死量14∼ 57mg/kg 吐き気，嘔吐など 金属水銀蒸気の吸 入暴露 幻覚，うわごとなど中枢神経系障害 慢性一般毒性 金属水銀吸入 中枢神経障害（手 足のふるえ，不眠症，記憶力集中力低下，腎臓障 害 8 水銀(続き） 生殖毒性 亜急性吸入暴露(ラット） で影響 発生毒性 体内水銀量高い 流産，子供の学習能 流産 子供の学習能 力低下，奇形 免疫毒性 暴露の多い労働者に免疫担当細胞に異 常，自己免疫性の腎臓障害 皮膚アレルギー 内分泌かく乱性 甲状腺肥大（内分泌かく乱物質リ スト） 変異原性 暴露の多い労働者に白血球異常 生態毒性 水生生物に対する化合物毒性高い 多くの魚類 LC50 0.05∼0.5mg/L カドミウム(cadmium) 7440-43-9 Cd 原子番号48 用途 電池の電極，合金，メッキ，顔料・塗料，プラ 電池の電極 合金 メッキ 顔料・塗料 プラ スチック安定剤など 生産量 年間 全世界2万トン 国内7000トン（輸 入含む） 急性毒性 かなり強い（ラット経口LD50 = 225 mg/kg） g g ヒト 微粉末吸入で肺が炎症，経口摂取， 頭痛，発熱，嘔吐，けいれん 慢性一般毒性 肝臓・腎臓に蓄積，腎臓障害，骨発 育不良，歯変質（イタイイタイ病） 9 カドミウム（続き） 生殖毒性 精子形成阻害，妊娠率低下，不妊(ヒト） 発生毒性 奇形（ラット），胎児発育不良（ヒト） 奇形（ラ ト） 胎児発育不良（ヒト） 内分泌かく乱性 乳がん細胞の増殖促進，エストロ ゲン様作用（環境省内分泌かく乱物質リスト） 発がん性 労働者に肺がん・前立腺がん増加 ラッ トでの発ガン，IARC グループ１ EPA グループ B1 生態毒性 水生生物について毒性はきわめて強い 硝酸カドミウム LC50(48h) 0.055mg/L（ニジマス） 鉛(lead) 7439-92-1 Pb 原子番号82 用途 蓄電池，鉛管，電線被覆，合金，散弾，釣り 蓄電池 鉛管 電線被覆 合金 散弾 釣り のおもり，ガラス，プラスチック安定剤など 生産量 年間300万トン 国内30万トン（輸入含む） 急性毒性 かなり強い，ハト経口致死量 160mg/kg ヒト 胃腸障害，腎臓障害，神経障害 （頭痛，興奮，不眠など），重症→脳疾患（死亡） 慢性一般毒性 ヒト 中枢神経障害（上記プラス疲 労感，うつ状態，集中力低下など），末梢神経障害 （手足の脱力感など），学習能力低下，聴覚障害， 異常行動 10 鉛(続き） 生殖毒性 労働者の精子減少，不妊 発生毒性 流産，死産多発，出産異常，新生児知能 流産 死産多発 出産異常 新生児知能 低下など 内分泌かく乱性 ラット亜慢性経口投与 テストステ ロン濃度低下（環境省内分泌かく乱物質リスト） 発がん性 ラットなど経口投与で腎臓がん IARC グル プ B EPA グループB2 グループ２B，EPA グル プB2 生態毒性 ミジンコに対してかなり強い毒性 LC50(48h) 0.3mg/L クロム(chromium) 7440-47-3 Cr 原子番号24 用途 合金，メッキ，木材防腐剤，塗料，インク，絵 合金 メ キ 木材防腐剤 塗料 インク 絵 の具，など 生産量 年間 全世界1000万トン 国内80万トン （輸入含む） 急性毒性 六価クロム 例えばCrO3 LD50 80100 100mg/kg /k 三価クロムは強くない 三価ク ムは強くない 慢性一般毒性 皮膚のかいよう，鼻中隔穿孔，肺炎， 気管支炎 経口 肝臓，腎臓，胃腸 11 クロム(続き） 生殖毒性 流産増加（ラット） 発生毒性 流産，死産，奇形，発育不良 流産 死産 奇形 発育不良 免疫毒性 アレルギー症状（アナフィラキシーショッ ク，接触皮膚炎） 発がん性 肺がん，鼻腔がん，胃がん，腎臓がんな ど IARC グループ１ EPA グループA ヒ素(arsenic) 7440-38-2 As 原子番号３３ （非金属元素） 用途 合金，はんだ，半導体成分，木材防腐剤，家 合金 はんだ 半導体成分 木材防腐剤 家 畜寄生虫予防，ガラス脱色，顔料など 生産量 年間 全世界5万トン 急性毒性 きわめて強い（ヒト経口致死量 70180mg/kg) 頭痛，吐き気，発熱，食欲低下，皮 膚の黒変 末梢神経障害など 膚の黒変，末梢神経障害など 慢性一般毒性 皮膚炎，結膜炎，咽頭炎，中枢およ び末梢神経障害，皮膚障害 12 ヒ素（続き） 生殖毒性 飲料水汚染 流産，死産，早産 発生毒性 ラットなど ラ トなど 奇形 内分泌かく乱性 アメリカ内分泌かく乱物質リスト 発がん性 ヒ素粉塵 肺がん，飲料水 肝臓がん， 腎臓がん，肺がん IARC グループ１,EPA グ ループA 生態毒性 水生生物貝類・ミジンコに毒性がやや強 い ほたて貝 LC50（９６ｈ） 3.5mg/L 課題 有害物質である，ｱﾙｷﾙ水銀，水銀，カドミウム，鉛， 六価クロム ヒ素を含む廃棄物を廃棄物処理法で 六価クロム，ヒ素を含む廃棄物を廃棄物処理法で は，（ ） と呼ぶ。 特別管理一般廃棄物として指定される「ばいじん」 の廃棄物処理法で定められた5法の名前を挙げよ。 溶融固化法では，低沸点有害重金属は，（ し溶融飛灰に移行する。 ） 13 課題 溶融固化において，高沸点金属は（ ） 内に封じ込められる。 内に封じ込められる セメント固化における重金属不溶化機構は， ( ）（ ）（ ）であ る。 セメント固化のメリット，注意点を書け。 課題 薬剤処理において，重金属と安定な化合物を形成 する薬剤として （ する薬剤として，（ ）が主に使用される ）が主に使用される。 焼成処理（エコセメント化）では，焼却灰，飛灰，溶 融飛灰などに（ ），（ ）を加え，1350℃で 焼成する。 LD50およびLC50を説明せよ。 14
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