～意義と課題～

一般廃棄物焼却灰のリサイクル

～意義と課題～

国立研究開発法人国立環境研究所 資源循環・廃棄物研究センター

肴倉 宏史

1

令和元年１２月２０日（金）

令和元年度 東京都環境科学研究所 公開研究発表会 都民ホール（都庁 都議会議事堂）

廃棄物の総排出量の推移

2

環境省(2014) 日本の廃棄物処理の歴史と現状

● 一般廃棄物

■

産業廃棄物

http://free-style.com.co/general.html http://www.suncleanyou-me.com/contents/sangyou_haiki.html 3

日本の廃棄物の区分

4

http://shirakawa-go.org/kurashi/recycle/12853/

5

可燃ごみ

焼却

焼却灰

6

不燃ごみ・粗大ごみ

可燃残渣 不燃残渣

資源

一般廃棄物処理の主な流れ

7

可燃ごみ

粗大ごみ 不燃ごみ

資源ごみ

焼却

破砕・選別

選別等

焼却灰 可燃残渣

資源 不燃残渣

最終処分

※以下、「焼却」にはガス化を含める。

内津山北最終処分場

浜松市平和最終処分場 さしま環境管理事務組合最終処分場

写真：各最終処分場ホームページから

岡崎市北部一般廃棄物処分場

8

エコパークかごしま

第二伊地山一般廃棄物最終処分場 大阪沖埋立処分場

東京都新海面処分場

写真：各最終処分場ホームページから

9

一般廃棄物の排出量、処理量、最終処分量の推移

77.3 77.5 76.9 77.3 77.5 77.4 76.8 76.4 76.7 76.2 77.4 77.8 77.7 78.0 78.3 78.3 78.7 79.2 79.4 79.5

21.2 20.2 19.2 18.2

16.7 15.6 15.2 13.9 13.1 12.5 11.5 11.0 10.7 10.6 10.3 10.1 9.7 9.5 9.2 9.0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0

H10 H11 H12 H13 H14 H15 H16 H17 H18 H19 H20 H21 H22 H23 H24 H25 H26 H27 H28 H29 焼却率、処分率 (%)

総排出量、最終処分量 (100 万 t)

総排出量 焼却処理量（中間処理残渣焼却量含む）

最終処分量（全体） 焼却処理／総排出

処分（全体）／総排出

環境省 一般廃棄物処理実態調査 より作成

10

一般廃棄物の最終処分量に焼却灰が占める割合の推移

50.7 52.8 54.0 56.7 58.6 60.5 60.2 62.1 64.1 63.6

68.9 70.9 71.7 72.9 74.4 73.4 74.7 75.9 76.7 77.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0

H10 H11 H12 H13 H14 H15 H16 H17 H18 H19 H20 H21 H22 H23 H24 H25 H26 H27 H28 H29 焼却灰 ／全体 (%)

最終処分量 (100 万 t)

最終処分量（全体） 最終処分量（焼却残渣） 焼却残渣／全体

11

環境省 一般廃棄物処理実態調査 より作成

最終処分に対する私の認識

• 最終処分場は私たちの生活に必要な施設

– 廃棄物の発生は未来永劫続き、最終処分しなければならない廃棄物は必ず残る。

– わが国の最終処分場は、従来型、被覆型、海面型など、様々なタイプに発展し、高い 技術の下、廃棄物を安全に処分することが可能である。

• 最終処分場の寿命（残余年数）は上昇傾向

– ごみの減量やリサイクルの進展による、最終処分量の減少

• しかし、最終処分場の新規建設は、昔も今も極めて困難

– （上手くいっている自治体も少なくはないが、一般論として）

– 昔の処分場のイメージ（害獣虫、臭いなど）からか？

– 現有の処分場を、少しでも、長く持たせたい。

– 最終処分場を持っていない自治体も多い。

• 主要な埋立物である焼却灰のリサイクルが問題解決の鍵

12

焼却処理に対する私の認識

• 衛生面と減量化の面から必須。エネルギー回収も重要。

– 腐敗性の有機物の迅速な無機化 – 約90%がガス化

– 高効率発電、余熱利用

• マイナス面 ⇒ 技術で解決

– ダイオキシン類の発生抑制（完全燃焼）、酸性廃ガスの中和処理 – 焼却灰に重金属が濃縮

• これまでに様々な技術が開発されてきたが、焼却処理以上に確 かな技術は無く、これからも頼っていかなければならない。

– 焼却灰は発生し続ける。

13

焼却炉形式の種類と割合

環境省 一般廃棄物処理統計から計算

14

ストーカ式 焼却

71%

流動床式 焼却

17%

ガス化 10%

その他 2%

ストーカ式焼却 流動床式焼却 ガス化 その他

ストーカ式 焼却

75%

流動床式 焼却

12%

ガス化 14%

その他 0%

ストーカ式焼却 流動床式焼却 ガス化 その他

施設数（全1103施設） 処理量（全3千3百万トン）

ストーカ式焼却炉

15

炉

1 1

1 1 1

3 4 4 4 4

5 6

7

2

5

①落じん灰, 0.73

②焼却主灰(炉 底灰), 81.9

③ボイラー灰, 3

④過熱器灰, 3.3

⑤エコノマイザ灰, 0.12

⑥減温塔灰, 0.46

⑦集じん灰, 10.5

焼却灰の発生割合（例）

落じん灰 焼却主灰

ガス冷灰 集じん灰

ガス冷却器

ガス冷却器灰 流動床灰

バグフィルター

廃棄物 二次燃焼室

燃焼室 ボイラー

／空気予熱器

消石灰

・活性炭

ボイラー灰

／空気予熱器灰

排ガス

流動砂・不燃分 空気

空気

流動砂、不燃物類、鉄類

減温塔灰 集じん灰 バグフィルター 減温塔

ボイラー 燃焼室

16

流動床式焼却炉

不燃物, 34.2%

鉄分, 3.9%

抜き出し 流動砂,

12.2%

ボイラー 灰, 5.2%

減温塔灰, 2.0%

集じん灰, 42.5%

流動砂 不燃物類 金属類

Pyrolysis and gasification

Burning and Melting

流動床式ガス化炉＋旋回溶融炉

Drying and preheating

~300-400

^o

C

Burning

~1000-1700

^o

C Melting 1700-1800

^o

C

Pyrolysis and gasification

~300-1000

^o

C

シャフト式ガス化溶融炉

ガス化溶融炉

神鋼環境 ソリューション

日鉄エンジニアリング

「溶融メタル」 「溶融スラグ」（水砕／空冷） 「溶融飛灰」 ₁₇

18 Ca, 26.7

Si, 13.0 Al, 5.6

Fe, 4.2 Cl, 2.9

Na, 2.2 K, 2.0

Mg, 1.5 Ti, 1.3 P, 1.0

Others, 37.7

Ca, 24.5

Si, 6.8

Al, 1.9 Fe, 1.0

Cl, 21.9

Na, 4.5 K, 6.2 Mg, 0.9

Ti, 0.6 S, 2.3 Zn, 0.6 , 0.0 , 0.0 , 0.0

Others, 27.7

Ca, 22.8

Si, 17.0 Al, 8.8

Fe, 1.9 Cl, 1.0 Na, 1.6 K, 0.8 Mg, 1.8 Ti, 1.2 , 0.0 , 0.0 , 0.0 , 0.0

Others, 41.5

Ca, 13.7 ^{Si, 1.0}

Cl, 29.1 Na, 10.6

K, 14.0

S, 2.5

Zn, 6.5 , 0.0 , 0.0

Pb, 1.3

, 0.0 , 0.0 , 0.0 , 0.0 , 0.0 , 0.0

Others, 19.4

Si, 4.0

Fe, 70.2 Cl, 0.0 P, 6.9 S, 0.0 Cu, 8.3 F, 0.0

Cr, 0.9 Ni, 0.9

Rb, 0.0 Br, 0.0 Y, 0.0 ^Others, 7.4

焼却主灰

72.6

焼却飛灰

27.4

溶融 スラグ

90.0

溶融飛灰

7.7

溶融 メタル

2.3

元素記号 元素名

Al アルミニウム

Ca カルシウム

Cl 塩素

Cu 銅

Fe 鉄

K カリウム

Mg マグネシウム

Na ナトリウム

P リン

Pb 鉛

S 硫黄

Si ケイ素

Ti チタン

Zn 亜鉛

各生成物を構成する元素（例）

単位 : 重量 % 中央の数値は 発生重量割合%

その他（Others）は

主に酸素。

19

焼却灰中の微量元素の濃度（“含有量”という。）

肴倉ら(2010) 廃棄物資源循環学会研究発表会

焼却主灰 焼却飛灰 スラグ 溶融飛灰 メタル

Ag 銀 2.7 8.2 1.8 16.2 57.2

As ヒ素 5.0 16.0 0.80 12.6 192

Au 金 0.39 <0.25 <0.25 <0.25 14.6

B ホウ素 122 65.7 179 15.5 299

Bi ビスマス 0.80 9.8 <0.5 67.3 <1

Cd

カドミウム

3.4 49.2 <0.05 344 <0.1

Co コバルト 60.0 22.3 9.7 3.9 1390

Cr クロム 353 214 595 20.3 9180

Cs セシウム 0.89 2.4 0.100 12.7 <0.1

Cu 銅 2200 411 329 2740 82600

In インジウム <0.05 <0.05 <0.05 0.3 7.7

Li リチウム 19.6 18.3 28.0 41.5 <5

Mn マンガン 934 393 1260 379 1680

Mo モリブデン 8.2 9.0 2.4 4.3 400

Nd ネオジム 12.1 5.8 19.5 0.81 0.28

Ni ニッケル 382 26.2 99.5 10.0 9090

Pb

鉛

781 1010 8.4 12600 271

Pd パラジウム 0.38 0.20 <0.05 <0.05 19.0

Pt プラチナ <0.05 0.05 <0.05 <0.05 14.7

Sb アンチモン 41.0 225 1.5 611 1940

Se セレン 0.71 2.5 1.5 5.6 <1

Sn スズ 365 151 16.8 2540 2270

Tl タリウム <0.25 0.50 <0.25 4.3 <0.5

V バナジウム 62.8 28.1 46.9 2.9 386

Zn 亜鉛 2640 4800 456 69300 1740

3検体の平均値。網掛けはばらつきが大きいもの（変動係数20%以上）

単位: 1キログラムあたりのミリグラム ※100万ミリグラム＝1キログラム。1キログラム中に1万ミリグラム(=0.01 キログラム）存在すれば1重量%

可燃物類および「その他（5 mm以下）」（以下、各可燃ごみ等という。）の各 分類について、650℃にて恒量となるまで加熱することにより各灰を得た。

それぞれの灰について、王水抽出とアルカリ溶融の

2

段階で分解を行い、

各抽出液中を

ICP

発光または

ICP-MS

で定量（

n=3

）。

Cl

や

P

は

XRF

データ。

20

焼却灰中の元素の由来は？

21

22

各試料の元素組成（湿重量基準）

23

0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 10000 100000

Li Be B Na Mg Al Si K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga As Se Rb Sr Y Zr Nb Mo Pd Ag Cd In Sn Sb Cs Ba La Ce Nd Eu Dy Hf Ta W Pt Au Tl Pb Bi

3 4 5 11 12 13 14 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 33 34 37 38 39 40 41 42 46 47 48 49 50 51 55 56 57 58 60 63 66 72 73 74 78 79 81 82 83

試料中の含有量

(m g /k g -w e t)

厨芥類 紙・布類 木・竹・わら類 ビニール・樹脂類 ゴム・皮革類

5 mm

以下 再配合

0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 10000 100000

Li Be B Na Mg Al Si K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga As Se Rb Sr Y Zr Nb Mo Pd Ag Cd In Sn Sb Cs Ba La Ce Nd Eu Dy Hf Ta W Pt Au Tl Pb Bi

3 4 5 11 12 13 14 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 33 34 37 38 39 40 41 42 46 47 48 49 50 51 55 56 57 58 60 63 66 72 73 74 78 79 81 82 83

試料中の含有量

(m g /k g -w e t)

厨芥類 紙・布類 木・竹・わら類 ビニール・樹脂類 ゴム・皮革類

5 mm

以下 再配合

ごみの灰分と焼却灰の元素組成の比較

24

0.01 0.1 1 10 100 1000 10000 100000 1000000

0.01 0.1 1 10 100 1000 10000 100000 1000000

全部の灰からの計算値(mg/kg)

全灰分組成計算値 (mg/kg)

y = 1.436x

^0.955

R² = 0.9362

各ごみ中元素の焼却灰への寄与率

25

9.0 3.4 6.6 21.7

3.0 1.9 3.4 36.6

3.8

24.7 26.0

3.3 2.2 0.3 3.1 3.6 5.0 4.2 3.1 1.6 1.0 3.0 1.9 4.4

18.2 17.9

3.4 4.3 2.0 0.4 17.1

3.3 3.8 2.8 5.5 3.0 1.5 4.1 4.5 3.7 3.6 2.9 4.6 3.3 0.0 0.0 0.6 8.0

2.4 7.4

2.4 4.5 8.4 24.8 38.8

10.4 18.4

42.3 53.2

26.1 19.7

13.2 11.3

25.7

33.9 40.8

3.9 38.8

14.0 21.3 20.0 20.5 8.8

73.6

10.4 54.3

16.2

22.2 25.6

20.1 25.8 14.4

1.0 13.5

26.8 17.6

10.5 24.3

20.3 3.9

20.7 12.8

33.3 38.7 41.9 26.1 34.1

16.5 7.6 5.1

16.9 24.5 9.0

5.7 24.7

39.2 6.4

4.4

1.8 2.6

1.6 2.3

3.0 3.7

2.5 0.4

5.7

1.2 2.3

1.0 4.9

13.2 30.6

14.9 9.3

12.9 3.7

11.6 3.1

7.7 6.2 7.4

6.2 21.9

4.9

0.6

10.4 15.9

15.0 37.8 10.0 29.8

4.6 5.2

8.5

16.5 10.4 9.2

22.7 5.4

4.7

2.6 1.1 2.7

24.0

6.7 9.2

15.2 11.2 48.2

21.0 56.2

33.1

44.0 21.0

17.5 13.0

69.3

55.3 16.4 49.3 29.1

91.9

23.6 54.6 20.6

29.3

33.9 54.5 2.9

42.9 20.6

26.8

28.8 17.0 53.5

28.2

60.8 97.0 44.8

27.4 39.0 9.2

21.5 33.5

80.0 37.5 36.4

26.5

23.4 23.2 26.8 30.6

56.3 81.3

11.4 49.4

30.1

45.2 68.2

28.5 35.9 1.4

1.6

0.1 0.2 2.6

0.7

3.6 0.3

4.0 2.0

0.3 2.6

0.9 0.4

1.5 1.2

2.0

1.1 0.9 1.0 0.1

20.4 0.8

1.2 3.6

0.6

0.9 1.7 1.5 0.1

0.7

2.2 1.7 30.0 2.8

1.7 2.2

0.8 0.8

1.6

1.3 1.3 1.8

1.4 1.9

0.5

0.1 17.2

1.5

2.0 2.1

3.1 10.3 1.4

30.8 24.9 23.9 6.6

20.9

46.4 26.7

7.1 6.2 25.9

9.7 24.8

2.5

28.1 13.3

20.4

30.6 32.3

21.2 18.8 11.6

19.3 43.8

21.0 31.5

15.9 18.0 16.3 0.9

13.5

24.4 22.9 9.6

35.9 11.8 7.8

31.7 37.0

18.5

22.7 21.5 18.0 25.3 20.7

7.9

81.7 5.9

17.4 29.7

12.3 24.1

4.0

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Li Be B Na Mg Al Si P S Cl K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga As Se Rb Sr Y Zr Nb Mo Pd Ag Cd In Sn Sb Cs Ba La Ce Nd Eu Dy Hf Ta W Pt Au Tl Pb Bi

重量割合

3 4 5 11 12 13 14 15 16 17 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 33 34 37 38 39 40 41 42 46 47 48 49 50 51 55 56 57 58 60 63 66 72 73 74 78 79 81 82 83

厨芥類 紙・布類 木・竹・わら類 ビニール・樹脂類 ゴム・皮革類

5 mm

以下

焼却灰の最終処分とリサイクルの推移

2.2 2.9 2.8 3.9

7.1

10.0 11.2

15.6

18.4

20.6 21.7 23.0 23.7 23.6 24.1 25.7 27.0 27.6

28.8 29.2

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0

H10 H11 H12 H13 H14 H15 H16 H17 H18 H19 H20 H21 H22 H23 H24 H25 H26 H27 H28 H29 有効利用率 (%)

焼却灰 量 (100 万 t)

最終処分 金属類 溶融スラグ利用 セメント原料化 飛灰の山元還元 その他

26

環境省 一般廃棄物処理実態調査 より作成

溶融スラグ化

Takuma co.

•

微量に残留する有機物を分解

•

溶融スラグを建設資材利用

•

溶融飛灰や溶融メタルにより金 属を回収

電気溶融

表面溶融

メタル

Fe Cu

スラグ

SiO_2, Al₂O_3, CaO

1250-1400

^o

C

1300-1400

^o

C

焼却灰

27

※定量下限値以下のデータは定量下限値と仮定して全体の分配率を計算し、図には非表示とした。

97 93 92

88 88 88 87 87 86 86 86 86 86 86 85 85 85 84 83 83 83 82 81 80 80 80 78 78 75 74 73 71 67 66 59 54

50 50 47 45 43 33

17 15 81 3 7

8 12 12 12 13 13 14 14 14 14 14 14 15 15 15 16 17 17 17 18 19 20 20 22 22 25 26 27 29 33 34 41 46

50 50 53 55 57 67

83 85 19

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0

Ni Cu Fe W Nb Co La Sn Sc Mn Ce Si Eu V Zr Nd Al Ba Pd B Y Ge Cr Ca Au Ti Sr Mg Ga Li Ta Mo Pb Na Zn K Rb Cs Ag As Se Sb Bi Cd 発生割合

焼却主灰 焼却飛灰

焼却と溶融の元素分配傾向の違い

焼却飛灰へ

焼却主灰へ

元素分配率 ( ％ )

90 88

79 79 78

72 71 69

60 58 57 40 36

28 17

4 3 3 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

47

18 2 18 12 22

12 30

37 42

60 63 72

83

95 94 97 99 100100100100100100 99 99 99 98 98 98 88

74 70

37 23

8 7

1 1

28 92 3 9 1

16

11

0 3 1 0 1 0 0 1 2 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 2 2

11 24 30

63 77

92 92

92 99 100 51 54

6

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0

Pd Pt Mo Cu Co As In Ni Ge Au Fe Nb W Cr V B Mn Zr Ti Al Sc Ce Si Nd La Mg Eu Ba Y Ca Sr Li Se Na K Rb Cs Bi Zn Pb Cd Sb Ga ^発生_割合

溶融スラグへ

溶融メタルへ

溶融飛灰へ

データ：肴倉ら(2010) 廃棄物資源循環学会研究発表会

28

溶融スラグの有効利用

29

JIS A 5031 ^:2016 一般廃棄物，下水汚泥又は

それらの焼却灰を溶融固化したコンクリート用溶融スラグ骨材

• 種類

–

粗骨材 (MG20-05, MG20-15, MG15-05)

–

細骨材 (MS5, MS2.5, MS1.2, MS5-0.3)

• 品質

–

一般事項

–

化学成分及び物理的性質

–

アルカリシリカ反応性

–

粒度及び粗粒率

–

膨張性

–

ポップアウト

–

環境安全品質基準

30

JIS A 5032 ^:2016 一般廃棄物，下水汚泥又は

それらの焼却灰を溶融固化した道路用溶融スラグ

• 種類

–

単粒度溶融スラグ (SM-20, SM-13, SM-5)

–

溶融スラグ細骨材 (FM-2.5)

–

粒度調整溶融スラグ (MM-40, MM-30, MM-25)

–

クラッシャラン溶融スラグ (CM-40, CM-30, CM-20, CM-5)

• 品質

–

一般事項

–

物理的性質 (表乾密度, 吸水率, すりへり減量)

–

粒度

–

修正CBR

–

環境安全品質基準

31

溶融スラグの有効利用

日本産業機械工業会 エコスラグ利用普及委員会

道路用骨 材

, 36.8

コンクリート 用骨材

,

地盤・土質

18.2

改良材

, 7.5

最終処分

場の覆土

, 5.1

管渠基礎

材

, 5.3

埋戻、盛土 など

, 12.9

凍上抑制

材

, 0.3

その他

,

13.9

有効利用用途の内訳

（2014年度）

有効利用状況の推移

32

セメント原料化

大平洋セメント株式会社

HP 33

建設資材化（非加熱処理）

ISWA 2014

34 34

欧州各国の焼却主灰の取扱いの特徴

35

国名 焼却主灰の取扱い

ドイツ

資材リサイクルに関する統一的制度を準備中だが、現在は地方政府ごとに運用。

天然資材が豊富な内陸部では規制は厳しく、資材が比較的乏しい北の平野部で は利用に積極的する傾向。

焼却主灰の有効利用率は公式には90%（路盤材が30%程度、最終処分場内の敷 土材や覆土材に45%程度）。

スイス

焼却主灰の建設資材利用は法律上許可されておらず、埋立処分しなければなら ない。

デンマーク

道路材料として長年利用され、自動車専用道路の路盤材として特に利用が進ん でいる。99%がリサイクルされている。

オランダ

全ての都市ごみ焼却事業者と政府との間で”Green Deal Bottom Ash”を契約（内 容：>6 mm非鉄の75%以上を回収する。2020年以降、粒状物を全て利用できるよう にクリーンにする）。自動車専用道路のジャンクションや防音壁にも利用。

■ 焼却主灰の道路材料利用を行っている国：デンマーク、ベルギー、フランス、ドイツ、オランダ、ポルトガル、英国、スペイン。

■ イタリア BSB プラントはコンクリート骨材に利用

Source: 現地ヒアリング情報（ドイツ）、 CEWEP Bottom ash fact sheet

36

台湾での状況

37

38

39

焼却灰のリサイクル／処分方法のまとめ

特徴など 選択の留意点

溶融スラグ化

主灰・飛灰を対象。1250℃以上で加熱 スラグ、メタル、溶融飛灰が発生、資源化 56万トン（2015 環境省一廃調査）

（金属の事前除去）

乾燥状態であること

セメント原料化

主灰・飛灰を対象。1450℃以上

セメント原料のごく一部（約0.5-1%）を代替 33万トン（2015 環境省一廃調査）

金属の事前除去 塩素、クロム

建設資材化

（非加熱処理）

主灰を対象。非加熱で、異物除去やセメ ント等を混合して建設資材化

欧州、台湾の他、日本も一部実施

金属の事前除去

建設資材としての環境 安全性、pH

埋立処分 主灰・飛灰を対象（特に、焼却飛灰？）。

320万トン（2015 環境省一廃調査）

主灰：金属の事前除去 処分物としての環境安 全性、塩類（スケール）

キレート

40

欧州・台湾 日本

焼却主灰の物理組成（例）

【灰分】 【鉄含有物】 【ガラス類】 【陶器類】 【非鉄金属類】

WR-F

灰分鉄含有物 ガラス類陶器類 非鉄金属類

92.6 % 4.8%

1.0 % ^0.8% 0.8 %

DR-Sg

灰分鉄含有物 ガラス類陶器類 非鉄金属類

92.0%

3.4%

2.2% 1.7% 0.7%

WR-B

灰分鉄含有物 ガラス類 陶器類非鉄金属類

92.9%

5.2% 0.8% 1.6%

0.5%

灰分鉄含有物 ガラス類陶器類 非鉄金属類

90.4%

WR-Od 6.8 % 1.1 % ^{1.0 %}

0.7 %

41

焼却主灰

福岡大学 道路・土質研究室

灰分主体の中に、数

%

の鉄含有物や非鉄金属類が含まれている。

ヨーロッパにおける一般廃棄物焼却主灰のリサイクル

42

62%

32%

4%

2%

0%

0% 0%

kg/t

Fe Al Cu Zn Pb Ag Au

10%

33%

2% 23%

1%

3%

28%

Euro/t

Fe Al Cu Zn Pb Ag Au

Euro/t 3.77 12.88 8.80 0.66 0.32 1.08 11.04 38.55

ISWA 2014

43

※ 2016

年調査

44

施設E

46

47

国内で稼働中の選別施設

落じん灰（ストーカーから直下に落下し た粒子）を有価で受け入れ、貴金属を多 く含み粒子密度の高い画分の回収を 行っている。（写真とは別施設）

焼却主灰のリサイクル推進に向けた研究課題

48

• 金・銀などの有価金属を回収する物理選別処理の効率 は？

 セメント原料化、建設資材化、埋立処分で有効

• 物理選別処理によって、鉛などの有害金属も同時に回 収される可能性はないか？

 セメント原料化、建設資材化、埋立処分で有効

• エージング処理により、有害物質の溶出性をさらに抑 制できないか？

• 建設資材化、埋立処分で有効

落じん灰

焼却主灰

環境研究総合推進費 3-1804 (2018-2020年度)

物理選別とエージングを組み合わせた「焼却主灰グリーン改質技術」の確立

有用／有害金属高含有ごみ品目の調査 焼却対象物の異なる灰の金属含有量・形態解明

有価／有害金属の由来廃棄物の特定 と焼却主灰中の存在形態把握

ST-2

エアテーブル選別の適用条件最適化

（前処理、空気量、斜度等）

散水とCO₂富化ガス通気による 有害物質の環境汚染負荷低減技術の確立

脱着式コンテナを用いたオンサイト エージング技術の確立

ST-4

エアテーブル選別を用いた粒径ごと の有価／有害金属回収技術研究

ST-3

49

地域特性（制約条件）に適した

システム導入の考え方

有害物質含有・溶出量や物理・

力学特性等の品質基準設定 助言委員会の設置・運営と改質 技術システム導入ガイドライン とりまとめ

グリーン改質技術の 地域特性に応じた

適用方策の提示

ST-1

建設資材

セメント原料

金属

溶融

埋立

セメント原料 埋立

厨芥類、紙・布 類、木・竹・わら 類、ビニール・樹 脂類、ゴム・皮革 類、不燃物類

破砕残渣

■ 焼却対象廃棄物中の有害金属低減

■ 有価・有害金属の高度物理選別回収

■ エージングによる金属溶出等の負荷の低減

改質処理に必要なエネルギーが 小さく、環境安全性が高い

脱着式コンテナを用いたオンサイトエージング研究

50 CO

₂

散水 水

アーム車脱着式コンテナ（約

8 m

³）を改造し、

散水（標準条件：液固比0.7 L/kg）とCO₂富化ガス通気

（

CO

₂濃度

10% or 100%, 24

時間以内）

エージング：ある温度・水分・ガス条件で所定の期間養 生し、灰を安定化（中性化、不溶化、洗い出し）

▲屋外エージング： 処理に長時間を要する・・・

オンサイト促進エージング

■

不溶化：Pb

■

洗い出し；

B

、

Cl

、

Cr(VI)

■

中性化

焼却施設敷地内で処理可能

焼却主灰

6 試料の物理・力学特性

■ 全国から収集した焼却主灰6試料（乾灰2, 湿灰4）

■ JIS A 1202 土粒子の密度試験（真空脱気法）

■ JIS A 1204 粒度試験

（JIS A 1103 洗い試験により付着細粒分を除去）

■ コーン指数試験

⇒ 盛土材の強度を十分に満たす。

1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8

DR-1 DR-2 WR-1 WR-2 WR-3 WN-1 灰粒子密度s (g/cm3)

排出地域(2018年)

標準偏差 s = 0.21

0 20 40 60 80 100

0.001 0.01 0.1 1 10 100

WR-3 DR-2 WR-2 DR-1

WN-1 WR-1

シルト 細砂 粗砂 細礫 中礫 粗礫

0.075 0.850 2 4.75 19 75

粘土

0.005 0.250

中砂

シルト 細砂 粗砂 細礫 中礫 粗礫

0.075 0.850 2 4.75 19 75

粘土

0.005 0.250

中砂

粒径 (mm)

通過質量百分率 (%)

Uc' Uc

1.76 216.06 DR-1

1.06 194.37 DR-2

2.81 82.37 WR-1

3.73 61.81 WR-2

5.12 178.33 WR-3

2.43 100.58 WN-1

8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5

DR-1 DR-2 WR-1 WR-2 WR-3 WN-1 コーン指数qc ( MN/m2 )

排出地域(2018年) 1

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7

5 10 15 20 25 30 35 40 45 WR-3 DR-2

WR-2 DR-1

WN-1 WR-1

含水比 w (%) 乾燥密度d (g/cm3)

締固め曲線 コーン指数

粒子密度 粒径加積曲線

福岡大学・（株）フジタ

福岡大学・（株）フジタ

砕石

デジタルタイマ

排水 タンク

P 焼却灰

給水タンク 給水

仕切り材 塩ビカラム

φ104×400Hmm

流量計 給気

CO2含有ガス

51

脱着式コンテナを用いたオンサイトエージング研究

処理区 充填量 (kg)

充填高さ (cm)

充填密度 (g/cm³)

液固比 (mL/g)

通気量 (gCO₂/kg)

処理時間 (h) 散水

2.9 28～41 0.9～1.2 0.50～0.65 － 24

散水+CO₂

60 18+6

CO₂ － 6

焼却主灰

6 試料の促進エージング試験（簡易型）

エージング装置（簡易型）

Pb

46号溶出試験Pb濃度(mg/L)

■ CO

2

通気は6試料中5試料でPb溶出抑制 に大きな効果を確認。 WR-3 は表面水が 過剰であった可能性がある。Cr(VI)の 溶出の傾向は灰種によって異なった。

■ 散水液固比0.7 L/kg以下でClの洗出しは 十分進むことを確認した。

■ 佐賀市清掃工場CO2分離・回収施設に てエージング実証試験を実施。

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20

DR-1 DR-2 WR-1 WR-2 WR-3 WN-1

溶出率

Na Cl

Na, Cl

洗出し率(溶出試験時との比)

金属粒子物理選別やエージング処理を導入した焼却主灰資源化フロー(案)

一次物理選別 エージング

焼却主灰

溶融処理

溶融メタル 溶融飛灰 溶融スラグ

金属精錬原料

セメント原料 建設資材 最終処分

二次選別残渣 金属粒子主体

回収物

灰粒子主体

落じん灰

二次物理選別

52

地域特性に応じて選択

53

焼却灰の各性状に応じたリサイクルや最終処分に向けて

溶融、焼成、

セメント原料化

再加熱

ボイラー 減温塔

ボイラー灰 減温塔灰

焼却飛灰

焼却炉

金属資源

エージング 固化・不溶化

安定化

最終処分

落じん灰 焼却主灰

都市ごみ

^{集じん設備}

建設資材

トレーサビリティ構築 ガイドライン提示 各元素の由来を把握し

有害性を低減

物理選別 技術の最適化、高度化と適用

推進費研究 範囲

スラグ、セメント 改質主灰

地域特性 地域制約条件

集約による 効率化

溶出 抑制 含有

低減

ご清聴ありがとうございました