(57)【要約】高濃度のホウ素、フッ素、セレン、六価クロム、ヒ素等を含む土壌、灰などの効率的かつ経済的な溶出抑制を可能とする有害物質の不溶化剤を提供する。軽焼マグネシアと、生石灰又は消石灰とを含有させた。酸性物質を含有し、軽焼マグネシアと生石灰又は消石灰、酸性物質との配合重量比を、１．０：（０．１〜１．０）：（０．０〜２．０）の範囲とすれば被処理物に加えて混練したときの被処理物のｐＨが１０．５以上１２．５以下となる。さらに、還元剤を含有させてもよい。土壌や灰等に含まれる高濃度のホウ素、フッ素の溶出抑制を確実に、経済的に行うことができる。また、セレン、ヒ素、六価クロム等を含む、複合汚染の溶出抑制を、効率よく一括処理することが可能である。本発明の有害物質不溶化剤を用いて無害化された土壌や焼却灰などは堅固に硬化するため、安全にリサイクル利用することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽焼マグネシアと、生石灰又は消石灰とを含有することを特徴とする有害物質の不溶化剤。
【請求項２】
酸性物質を含有し、軽焼マグネシアと生石灰又は消石灰、酸性物質との配合重量比が、１．０：（０．１〜１．０）：（０．０〜２．０）の範囲にあることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有害物質の不溶化剤。
【請求項３】
被処理物に加えて混練したときの被処理物のｐＨが１０．５以上１２．５以下となることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の有害物質の不溶化剤。
【請求項４】
前記酸性物質が、硫酸、塩酸、硝酸、酢酸、石膏、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸第１鉄、硫酸第２鉄、鉄明礬石、塩化第１鉄、塩化第２鉄、硫酸アルミニウム、塩化アルミウム、正リン酸、第一リン酸マグネシウム、第二リン酸マグネシウム、第三リン酸マグネシウム、ピロリン酸マグネシウム、メタリン酸マグネシウム、第一リン酸アルミニウム、第二リン酸アルミニウム、第三リン酸アルミニウム、メタリン酸アルミニウム、及び重過石から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求の範囲第２項又は第３項に記載の有害物質の不溶化剤。
【請求項５】
還元剤を含有することを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の有害物質の不溶化剤。
【請求項６】
前記還元剤が金属鉄、硫酸第１鉄、塩化第１鉄、硫化ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カルシウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、金属アルミニウム、高炉スラグ粉末、粉末硫黄、石炭微粉末のいずれかであることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の有害物質の不溶化剤。
【請求項７】
珪酸アルカリ金属塩を含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の有害物質の不溶化剤。
【請求項８】
前記珪酸アルカリ金属塩が水ガラス、カリウム水ガラス、シリカゾル、リチウム水ガラス、粉末珪酸ソーダ、粉末珪酸カリウムのいずれかであることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の有害物質の不溶化剤。
【請求項９】
請求の範囲第１項〜第８項のいずれかに記載の有害物質の不溶化剤を用い、石炭灰、焼却灰、又はガス化炉から排出される灰を不溶化することを特徴とする有害物質の不溶化方法。
【請求項１０】
前記有害物質の不溶化剤の添加量が１０質量％以下であることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の有害物質の不溶化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌、石炭灰、焼却灰等に含まれる重金属等有害物質の不溶化剤組成に関する。
【背景技術】
【０００２】
我が国においては、土壌汚染が判明した土地の件数が平成８年度から飛躍的に増加し、現在、約３２万箇所の土地で土壌汚染が発生していると推定されている。また、海外における土壌汚染の状況は、米国で５０万箇所、ヨーロッパにおいてはフランスで７０万箇所、ドイツで３０万箇所と推定されている。さらに、アジア地域では近年の急速な工業化により、土壌汚染を含む環境面での様々な問題が複合的に発生しているといわれている。【０００３】
環境省発表の「平成１６年度土壌汚染対策法の実施状況及び土壌汚染調査・対策事例等にする調査結果」によると、平成１７年度末日までに都道府県等が把握した土壌汚染調査結果では、超過事例が１，９０６件となり、我が国の深刻な土壌汚染の現状が明らかになっている。このような背景の中、我が国では平成１５年に土壌汚染対策法が施行され、直接摂取によるリスク、地下水等の摂取によるリスクの回避に重点をおいた対策が示され、土壌汚染対策法の厳しい環境基準に対応できるような、抜本的な対策技術の確立が求められている。【０００４】
判明した土壌汚染原因の内訳は、重金属等超過事例が６１％、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）超過事例が２５％、複合汚染超過事例が１４％となっており、重金属等が汚染原因となっている割合が非常に高い。また重金属等の汚染原因物質の順位は、鉛、ヒ素、フッ素、六価クロム、水銀、シアン、セレン、カドミウム、ホウ素、アルキル水銀の順になっている。環境基準の改定された平成1５年度以降は、フッ素の超過事例が顕著に増加している傾向が認められる。【０００５】
一方、火力発電により発生する大量の石炭灰の安全で経済的な処理やリサイクル利用の促進も重要な課題となっている。近年の原油価格の高騰により、発電燃料は石油から石炭へと急速にシフトが進んできている。平成１４年度末に３，３７７万ｋＷであった石炭火力発電設備は、平成１９年度には３，９２２万ｋＷ、平成２４年度には４，３１５万ｋＷとなる計画となっており、これにより、国内の石炭灰発生量は、平成１４年度末の約９２０万トンが、平成１９年度末には約１，０００万トンに達するものと予測されている。【０００６】
現在の石炭灰の処理の状況をみると、排出量の５５％が有効利用され、４５％が主に海域で埋め立て処分されているが、この埋め立て処分地の確保が非常に困難になってきている。また、石炭灰の具体的な有効利用の用途としては、セメント原料及び土木・建築分野での利用が９０％を占めている。【０００７】
我が国で排出されている石炭灰は基本的には重金属の溶出は少ないが、一部には土壌環境基準を超過するホウ素、フッ素、六価クロム、ヒ素などの溶出量を生ずるものが存在している。石炭灰は、路盤材、軽量裏込材など建設分野での応用範囲が広いため、安価で確実な有害物質の不溶化技術が確立されれば、さらに、そのリサイクル利用を推進することができると考えられる。【０００８】
一般廃棄物、ごみ処理施設から排出される焼却灰などの処理残渣を合わせた埋め立て総量は、平成１３年度では９９０万トンとなっている。ごみの選別・破砕などによる再資源化の努力により、この埋め立て総量は年々減少しているが、一般廃棄物の最終処分場の残余年数は逼迫した状況にある。したがって、焼却灰の減容と焼却灰等に含まれる有害物質を無害化し、前記のように建設分野などでリサイクル利用を推進することで、処分量の低減を図ることが望まれる。【０００９】
重金属等の有害物質で汚染された土壌や灰の一般的な無害処理対策として、置き換え法，土壌洗浄、遮蔽、不溶化処理などが挙げられる。置き換え法は汚染土を処理場に処分し、良質土と置き換える方法である。また、土壌洗浄は、汚染土を洗浄し、汚染物質と分離した後に現地に戻す方法であり、土壌より有害成分を完全に除去するため、安全で確実な方法であるが、比較的コストは高く、また、汚染土を処分するため廃棄物が発生する。また、遮蔽はシートパイル、地中壁を設置することで汚染領域を遮蔽し、汚染の拡散を防ぐ方法である。【００１０】
不溶化処理は本発明のように、有害物質溶出抑制効果をもつ薬剤を汚染土、灰に混合し、再び現地に戻す方法で、経済的で廃棄物が発生しない利点がある。不溶化処理法は、置き換え法において、汚染土壌を処分場に処理するため、含有する有害物質の溶出量低減を行うために用いられる。これらの技術の中で、不溶化処理は経済性に優れるため、大量に発生する灰などの廃棄物の処理に適する。【００１１】
現在の土壌環境基準第二種（重金属等）特定有害物質には、総水銀、カドミウム、鉛、六価クロム、ヒ素、全シアン、フッ素、ホウ素の９種が規定されている。これら中では、特にホウ素、フッ素、セレンの溶出抑制が困難であるといわれている。【００１２】
ホウ素、フッ素の溶出抑制を行う既存技術としては、例えば、特許文献１に開示されたようにセメント・石灰などのカルシウム原料と、硫酸バンドを組み合わせてアルミン酸カルシウムを形成し溶出抑制を行う方法、鉄粉・ウスタイト（ＦｅＯ）、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）などの酸化鉄などの鉄化合物を用いる方法、さらには、リン酸とカルシウムなどのアルカリ物質を加えて撹拌し難溶化を図る方法などが挙げられる。【００１３】
また、特許文献４は、石炭灰の造粒に関する技術を開示している。ここでは重金属抑制剤として消石灰、腐食酸、及びキレート剤を用いているが、キレート剤の使用については、処理コストが高いという問題点が生ずる。特許文献５には、軽焼マグネシウムを主な組成として用いたシアン、リン、窒素、ヒ素の不溶化剤組成に関するものが開示されている。【００１４】
また、セレンの溶出抑制を行う技術として、特許文献６には、セレンを含む土壌に、リン酸、２価の鉄イオンの水溶性塩及び生石灰を含有する吸湿剤を添加する方法が示されている。また、特許文献７には、２価鉄化合物もしくは３価鉄化合物とチオ硫酸化合物の溶液を添加して混練し、その後に加熱処理する方法が示されている。
【特許文献１】特開２００４−２６７９７５号公報
【特許文献２】特開２００５−１３１５７０号公報
【特許文献３】特開２００４−３０５８３３号公報
【特許文献４】特開２００５−１６９３７９号公報
【特許文献５】特開２００６−１８７７７３号公報
【特許文献６】特開２００４−２９０９３０号公報
【特許文献７】特開２００４−１４８２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
前述のようにホウ素、フッ素、セレンの溶出抑制には様々な方法があるが、高濃度の汚染に対応することは難しい。また、複合汚染においては、汚染の原因物質に応じて処理方法を変更する必要があることから、複合汚染の場合には、すべての原因物質について厳しい環境基準に対応するように処理することは難しく、処理が煩雑、高コストになるという問題があった。【００１６】
また、キレート剤を用いる方法では、キレート剤が一般的に高価であることによるコスト上の問題があるほか、キレート剤が有機材料であることにより、環境中で劣化しやすいという問題があった。【００１７】
本発明の解決しようとする課題は、高濃度のホウ素、フッ素を含む土壌、灰などの効率的かつ経済的な溶出抑制技術を提供することにある。さらには、ホウ素、フッ素に加えて、セレン、六価クロム、ヒ素等の陰イオン型の有害物質、及びこれらによる複合汚染を生じている土壌、灰の効果的な溶出抑制技術を提供することにある。このような陰イオン型の複数の有害物質を含む材料の典型的な例としては、例えば石炭灰などがある。また、本発明はこれらの溶出抑制技術を提供することにより、処理した土壌や灰のリサイクル利用の促進を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の有害物質の不溶化剤は、軽焼マグネシアと、生石灰又は消石灰とを含有することを特徴とする。【００１９】
本発明の有害物質の不溶化剤は、さらに酸性物質を含有し、軽焼マグネシアと生石灰又は消石灰、酸性物質との配合重量比が、１．０：（０．１〜１．０）：（０．０〜２．０）の範囲にあることを特徴とする。【００２０】
本発明の有害物質の不溶化剤は、さらに被処理物に加えて混練したときの被処理物のｐＨが１０．５以上１２．５以下となることを特徴とする。【００２１】
本発明の有害物質の不溶化剤は、前記酸性物質が、硫酸、塩酸、硝酸、酢酸、石膏、硫酸マグネシウム、硫酸第１鉄、硫酸第２鉄、鉄明礬石、塩化第１鉄、塩化第２鉄、硫酸アルミニウム、塩化アルミウム、正リン酸、第一リン酸マグネシウム、第二リン酸マグネシウム、第三リン酸マグネシウム、ピロリン酸マグネシウム、メタリン酸マグネシウム、第一リン酸アルミニウム、第二リン酸アルミニウム、第三リン酸アルミニウム、メタリン酸アルミニウム、及び重過石から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする。【００２２】
本発明の有害物質の不溶化剤は、さらに還元剤を含有することを特徴とする。【００２３】
本発明の有害物質の不溶化剤は、前記還元剤が金属鉄、硫酸第１鉄、塩化第１鉄、硫化ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カルシウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、金属アルミニウム、高炉スラグ粉末、粉末硫黄、石炭微粉末のいずれかであることを特徴とする。【００２４】
本発明の有害物質の不溶化剤は、さらに珪酸アルカリ金属塩を含有することを特徴とする。【００２５】
本発明の有害物質の不溶化剤は、前記珪酸アルカリ金属塩が水ガラス、カリウム水ガラス、シリカゾル、リチウム水ガラス、粉末珪酸ソーダ、粉末珪酸カリウムのいずれかであることを特徴とする。【００２６】
本発明の有害物質の不溶化方法は、本発明の有害物質の不溶化剤を用い、石炭灰、焼却灰、又はガス化炉から排出される灰を不溶化することを特徴とする。【００２７】
本発明の有害物質の不溶化方法は、前記有害物質の不溶化剤の添加量が１０質量％以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の有害物質不溶化剤によれば、土壌や灰等に含まれる高濃度のホウ素、フッ素の溶出抑制を確実に、経済的に行うことができる。また、本発明の有害物質の不溶化剤によれば、さらに、これに加えてセレン、ヒ素、六価クロム等を含む、複合汚染の溶出抑制を、効率よく一括処理することが可能である。本発明の有害物質不溶化剤を用いて無害化された土壌や焼却灰などは堅固に硬化するため、安全にリサイクル利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の有害物質の不溶化剤について詳細に説明する。【００３０】
本発明の不溶化剤は、軽焼マグネシアと、生石灰又は消石灰とを含有するものである。本発明の不溶化剤は、特にホウ素、フッ素を不溶化するために用いることができる。【００３１】
ここで、本発明に用いられる軽焼マグネシア（酸化マグネシウム）としては、天然鉱物であるマグネサイト（炭酸マグネシウム）を７００〜８００℃で焼成したもの、ブルーサイト（水酸化マグネシウム）を３００〜８００℃で焼成したものが好適である。なお、マグネサイト、ブルーサイトを１０００℃を超える高温で焼成したものは、反応活性が低いため好ましくない。【００３２】
また、本発明において使用する生石灰又は消石灰は、石灰石（炭酸カルシウム）を９００℃以上で焼成してつくられ、また、消石灰は生石灰を水と反応させてつくられる。生石灰、消石灰は最も安価なアルカリ剤であり、日本国内にも多く産出する。【００３３】
ドロマイトは炭酸マグネシウム及び炭酸カルシウムを含有するものであり、この焼成物については、通常炭酸カルシウムを分解するために１０００℃以上で焼成が行われるため、酸化マグネシウム部分の活性が低下するため、本発明に用いることは好ましくない。【００３４】
本発明の有害物質の不溶化剤を重金属等の有害物質で汚染された土壌、有害物質を含有するごみ、製紙スラッジ、下水汚泥、石炭等の飛灰及び燃え殻、高炉スラグ、ガス化炉のスラグ等の焼却灰などの被処理物に加え、加水して混練し、湿潤状態を保ったまま数日間養生を行うことで、本発明の有害物質の不溶化剤の組成中に含まれるマグネシウム、カルシウムは硫酸化合物、リン酸化合物等を生成し、あるいは空気との接触により炭酸化合物を形成し、堅固に硬化する。また、粉末珪酸ソーダなどの珪酸アルカリ金属塩を添加した場合には、さらに固化強度を増加させることができる。本発明の不溶化剤と水を添加し混練処理した土壌や灰のｐＨは概ね１０．５〜１２．５を示し、その後の養生により、硫酸化合物、リン酸化合物の生成と炭酸化にともない若干低下する傾向を示す。【００３５】
本発明の有害物質不溶化剤は汚染土壌や灰を堅固に固め、処理した土壌や灰の飛散や解砕を防ぎ、透水性を低下させることにより、有害物の溶出、流出を防ぐ効果を発揮する。さらに、本発明の有害物質不溶化剤は以下に述べるように有害物質の溶出抑制機能を有する組成物を含有するため、優れた溶出低減効果をもつと考えられる。【００３６】
ここで、軽焼マグネシアと、生石灰又は消石灰は、アルカリ域では水酸化物となり沈殿し、この共沈作用や化合物の形成によりホウ素、フッ素の溶出抑制効果が生じると考えられる。また、酸性化合物を添加した場合においては、例えば硫酸カルシウム（石膏）、リン酸カルシウムなどの難溶性化合物形成時の共沈作用によりホウ素、フッ素の溶出抑制効果が生じる。【００３７】
ところで、ホウ素は、濃度やｐＨにより形態が変化することが知られている。ホウ素は、比較的濃度が低い場合は、アルカリ性の領域では次式のように解離が進み、ｐＨ１０〜１２の範囲ではほとんどが溶液中でイオン化しＢ（ＯＨ）４−の形態で存在する。また、ｐＨ８〜９以下ではほとんど解離せずＨ３ＢＯ３の形態となる。【００３８】
【化１】
2009001719.tif 000002
【００３９】
また、ホウ素は０．０２５Ｍ（およそ３００ｍｇ／Ｌ）以上の濃度、ｐＨ６〜１１の範囲で、Ｂ３Ｏ３（ＯＨ）４−、Ｂ５Ｏ５（ＯＨ）４−、Ｂ７Ｏ７（ＯＨ）４−などのポリマー状の形態となる。【００４０】
したがって、効率よくホウ素を固定するためにはｐＨを制御し、ホウ素を溶出抑制に都合の良いイオン化した状態に変化させることが重要である。【００４１】
本発明の有害物質の不溶化剤においては、軽焼マグネシアと、生石灰又は消石灰と、酸性物質を加えて混練時のｐＨを１０．５以上１２．５以下の範囲にコントロールすることで、ホウ素を効率よく固定することができる。これに対し、生石灰又は消石灰を加えずに軽焼マグネシアのみを添加した場合には、土壌や灰の硬化後のｐＨは概ね１０以下の条件となり、前述のホウ素固定のために望ましいｐＨ範囲とすることができない。また、生石灰又は消石灰のみでは、フッ素やホウ素の高い固定能力を得ることはできない。【００４２】
軽焼マグネシアと、例えば、水酸化ナトリウムなどのナトリウム化合物を添加すれば、同様にｐＨ制御を容易に行うことができるが、ナトリウム化合物は溶解度が高いため、環境中において長期的安定性に欠けると思われる。このため、不溶化剤の組成物としては溶解度の低いカルシウム原料を用いることが好ましい。【００４３】
フッ素の溶出抑制方法として、先ず石灰を添加する方法が挙げられるが、これに軽焼マグネシア、水酸化マグネシウムを加えることで溶出抑制効果はさらに大きくなる。また、これに硫酸イオン、リン酸イオンなどを与え、カルシウムの難溶性化合物形成に伴う共沈作用により不溶化効果を高めることができる。【００４４】
本発明の有害物質の不溶化剤は、さらに酸性物質を含有してもよい。この場合の軽焼マグネシアと生石灰又は消石灰、酸性物質との配合重量比は、１．０：（０．１〜１．０）：（０．０〜２．０）の範囲とし、この配合条件によってｐＨ制御の自由度が増し、本発明の有害物質の不溶化剤を用いて処理して固化した有害物質を含む土壌や灰の処理物のｐＨを１０．５以上、好ましくは１０．５〜１２．０の範囲に容易に制御することができる。さらに、酸性化合物の添加により、例えば、硫酸カルシウムやリン酸カルシウムなどの難溶性化合物形成に伴う共沈作用により、ホウ素及びフッ素の効率的吸着を行うことができる。【００４５】
ここで、酸性物質としては、硫酸、塩酸、硝酸、酢酸、石膏、硫酸マグネシウム、硫酸第１鉄、硫酸第２鉄、鉄明礬石、塩化第１鉄、塩化第２鉄、硫酸アルミニウム、塩化アルミウム、さらに、リン酸化合物として、正リン酸、第一リン酸マグネシウム、第二リン酸マグネシウム、第三リン酸マグネシウム、ピロリン酸マグネシウム、メタリン酸マグネシウム、第一リン酸アルミニウム、第二リン酸アルミニウム、第三リン酸アルミニウム、メタリン酸アルミニウム、及び重過石などを用いることができる。これらのうち１種のみを用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。【００４６】
本発明の有害物質の不溶化剤は、さらに還元剤を含有してもよい。還元剤を含有することで、六価クロム、セレン、ヒ素等の有害物質の良好な溶出抑制効果が得られる。例えば、有害な六価クロムを無害な三価クロムに還元し、セレンを６価から４価、０価に還元することで、より固定しやすい形態へ変化させ、これらの有害物質の効率的な溶出抑制を行うことができる。【００４７】
ここで、還元剤としては、金属鉄、硫酸第１鉄、塩化第１鉄、硫化ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カルシウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、金属アルミニウム、高炉スラグ粉末、粉末硫黄、石炭微粉末などが挙げられる。硫酸第１鉄、塩化第１鉄の２価鉄化合物は、本発明では、酸性物質としても用いることができる。硫酸第１鉄、塩化第１鉄などは前述のように酸性物質としても利用することができる。【００４８】
本発明の有害物質の不溶化剤は、さらに珪酸アルカリ金属塩を含有してもよい。珪酸アルカリ金属塩を含有することで、本発明の不溶化剤によって固化された処理材の強度発現を高めることができ、これにより不溶化効果が向上し、また、好適にリサイクル利用を促進することができる。【００４９】
すなわち、珪酸アルカリ金属塩溶液は、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｂａなどの多価金属イオンと反応して、不溶性の珪酸金属塩水和物や珪酸を同時に生成してゲル化する。例えば、珪酸アルカリ金属塩として珪酸ソーダ、多価金属イオンとしてＭｇを用いた場合、化１の反応によりゲル化する。なお、この反応においてＳｉＯ２も同時に生成する。この機構により、不溶化処理剤の強度特性は向上する。【００５０】
【化２】
2009001719.tif 000003
【００５１】
ここで、珪酸アルカリ金属塩としては、特定のものに限定されるものではないが、例えば、水ガラス、カリウム水ガラス、シリカゾル、リチウム水ガラス、粉末珪酸ソーダ、粉末珪酸カリウムを用いることができる。特に、水ガラス、カリウム水ガラス、リチウム水ガラスを用いた場合は、その分散効果に基づく減水作用により、被処理物の強度特性を向上させる。【００５２】
本発明の有害物質の不溶化剤は、さらに遅延剤を含有してもよい。この遅延剤は、混練処理に必要な時間、混練後の運搬、埋め立てなどの処理に必要な時間を確保するために、固化反応を遅延させる目的で用いられる。遅延剤の添加量は、不溶化剤成分合計質量の１０質量部以下が好ましい。【００５３】
ここで、遅延剤としては、特定のものに限定されるものではなく、例えば、オキシカルボン酸塩、スルフォン酸ソーダ、澱粉分解生成物、多糖類、有機酸、コンクリート混和剤、アルカリリン酸化合物、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムを用いることができる。【００５４】
本発明の有害物質の不溶化剤によれば、以上の組成物を適宜組み合わせることで、土壌環境基準に規定する第２種有害物による複合汚染、特にホウ素、フッ素、セレン、ヒ素、六価クロムなどの陰イオン型有害物質による複合汚染を一括で処理することができる。一部の石炭灰にはホウ素、フッ素の溶出を伴うものがある。また、これに加えて、セレン、ヒ素、六価クロムの溶出を伴うものもあり、これらの溶出を一括で処理する方法として、本発明の不溶化剤組成物が最適である。本発明の有害物質不溶化剤は、これらの有害物質の優れた固定能力を有するため、灰の固形物分に対して10質量％以下の添加で、環境基準以下まで溶出抑制を行うことが可能である。【００５５】
なお、本発明の有害物質の不溶化剤を用いて、有害物質を確実に不溶化するためには、不溶化剤と被処理物を十分に混練することが望ましい。本不溶化剤は微細な無機粒子で構成されるため容易に攪拌・混練を行うことができるため、特殊な混練方法は必要としない。実際の処理には、ミキサーを用いた混練や、重機による攪拌混合処理などにより混練を行う方法が用いられる。例えばスタビライザー、ブルドーザ、バックホウ、自走式土壌改良機、高圧噴射法を用いた混練処理を行うことができ、さらに、ベルトコンベヤーと重力式混合装置の組み合わせや、回転打撃による撹拌方法など公知の混練方法を使用してもよい。【００５６】
本発明の有害物質不溶化剤は、汚染土壌や灰を堅固に固め、処理した土壌や灰の飛散や解砕を防ぎ、さらに透水性を低下させることにより、有害物の溶出、流出を防ぐ効果を発揮する。したがって、本発明の有害物質の不溶化剤を用いることによって、重金属を含有する石炭灰や焼却灰等と混合して、安全に埋め立て処理を行うことができ、さらに、例えば、粒状物に加工して道路路盤材料、裏込め材として安全にリサイクル利用を行うことができる。そして、本発明の有害物質の不溶化剤は、固化強度が従来の技術よりも大きいため、地盤強度を容易に確保することができ、また、長期の不溶化効果が期待できる。【００５７】
なお、本発明は上記の実施例に限定されるものでなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。【００５８】
以下、具体例に基づき、さらに詳細に説明する。
【実施例１】
【００５９】
フッ化水素酸を用いて、フッ素含有量２００ｍｇ／ｋｇに調整した汚染土壌を模擬的に作成し、これを容器に入れて密閉し、乾燥を防ぎながら３日間養生した。【００６０】
次に表１に示す組成物粉体を所定の割合（表中の質量％）で配合した組成物を、このフッ素含有土壌に添加し、これをモルタルミキサーにより３分混練後、セメント協会基準ＪＣＡＳ  Ｌ−０１:２００３に基づきφ５０ｍｍ、Ｈ１００ｍｍの圧縮強度試験供試体を作成し、２０℃の恒温で１週間養生を行った。この供試体を用いて、圧縮強度試験を行った。さらに、圧縮強度試験を行った試験片を粉砕し、平成３年環境省告示第４６号に示す方法に従い溶出試験を実施した。この結果を表２に示す。【００６１】
表２に示すように、石灰を用いて溶出抑制を施した比較例のフッ素溶出量に比べ、本発明の軽焼マグネシア、生石灰を混合した実施例のフッ素溶出量は低減された。さらに、圧縮強度も２Ｎ／ｍｍ２以上となり、処理土壌の硬化強度は良好な値を示した。生石灰のみを添加した土壌の混練時のｐＨは１２．７、軽焼マグネシアと生石灰を併せて配合することで混練処理土壌のｐＨは上昇し１１．２を示している。【００６２】
【表１】
2009001719.tif 000004
【００６３】
【表２】
2009001719.tif 000005
【００６４】
ここでフッ化水素酸は関東化学製試薬、軽焼マグネシアは中国産軽焼マグネシア（ＭｇＯ：９２．４％、ＣａＯ：２．１％、Ｃｌ：２．０％、Ｆｅ２Ｏ３：０．６％、Ａｌ２Ｏ３：０．２％、３２５メッシュ通過９５％）、上田石灰製造(株)製（ＣａＯ：９４．８％、ＳｉＯ２：０．７％、Ａｌ２Ｏ３：０．３％、Ｆｅ２Ｏ３：０．１％、ＭｇＯ：０．９％、ｉｇ．ｌｏｓｓ：２．７％、−０．５ｍｍふるい通過９７％）を使用した。
【実施例２】
【００６５】
表３に示す組成を有し、表４に示す量の有害物質を含有する石炭灰の溶出試験を行った。なお、この石炭灰は酸化カルシウム成分を比較的多く含むアルカリ灰で、ホウ素、六価クロムの溶出を伴うことが多いタイプの組成である。【００６６】
この原灰の溶出試験結果を表５に示すが、六価クロム、セレン、ホウ素が第１溶出量基準を超過している。中でもセレンは基準値の１０倍、ホウ素は１６倍の濃度となっている。【００６７】
当該石炭灰に表６に示す所定の割合（表中の質量％）で配合した組成物を、所定の割合（表中の質量％）で添加し、これをモルタルミキサーにより３分混練後、セメント協会基準ＪＣＡＳ  Ｌ−０１:２００３に基づきφ５０ｍｍ，Ｈ１００ｍｍの圧縮強度試験供試体を作成し、２０℃の恒温で４週間養生を行った。【００６８】
この供試体を用いて、圧縮強度試験を行い、試験後の試験片を粉砕し、環境省告示第４６号に示す方法に従い溶出試験を実施した。【００６９】
【表３】
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【００７０】
【表４】
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【００７１】
【表５】
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【００７２】
【表６】
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【００７３】
【表７】
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【００７４】
表７に示すように本発明の有害物質抑制剤は大きな効果を発揮し、高含有のホウ素、セレン及び六価クロムを環境基準値以下に溶出抑制を行うことができた。【００７５】
比較例２にはホウ素、フッ素に対して同様に溶出抑制効果をもつといわれる軽焼マグネシアを用いた試験結果を示した。この比較例では混練処理時のｐＨは１０程度と本発明の抑制剤より低くなり、六価クロムの溶出量は基準値以下となるものの、セレン、ホウ素の溶出量は依然環境基準を超過した。軽焼マグネシアのみを添加した比較例２の混練時ｐＨは１０．０、軽焼マグネシアと生石灰を併せて配合した実施例３における混練時ｐＨは１２を示しており、これにより石炭灰に含まれるホウ素についても環境基準以下に不溶化することができた。【００７６】
ここで軽焼マグネシアは中国産軽焼マグネシア（ＭｇＯ：９２．４％、ＣａＯ：２．１％、Ｃｌ：２．０％、Ｆｅ２Ｏ３：０．６％、Ａｌ２Ｏ３：０．２％、３２５メッシュ通過９５％）、生石灰は上田石灰製造株式会社製（ＣａＯ：９４．８％、ＳｉＯ２：０．７％、Ａｌ２Ｏ３：０．３％、Ｆｅ２Ｏ３：０．１％、ＭｇＯ：０．９％、ｉｇ．ｌｏｓｓ：２．７％、−０．５ｍｍふるい通過９７％）、硫酸第１鉄は株式会社テツゲン製  硫酸第一鉄七水和物（純度９３〜９９重量％）、水ガラス３号は富士化学株式会社製ＪＩＳ  Ｋ１４０８を使用した。
【実施例３】
【００７７】
表８に示す量の有害物質を含有する石炭灰の溶出試験を行った。表８右欄にこの石炭灰の環境省告示第４６号に示す方法による溶出試験結果を示す。この石炭灰はホウ素の含有量が非常に多く、その溶出量は環境基準値の４０倍となっている。また、六価クロム、フッ素の溶出量も環境基準値以上になっている。【００７８】
当該石炭灰に表９に示す所定の割合（表中の質量％）で配合した組成物を、所定の割合（表中の質量％）で添加し、これをモルタルミキサーにより３分混練後、セメント協会基準ＪＣＡＳ  Ｌ−０１:２００３に基づきφ５０ｍｍ、Ｈ１００ｍｍの圧縮強度試験供試体を作成し、２０℃の恒温で１週間養生を行った。【００７９】
この供試体を用いて、圧縮強度試験を行い、試験後の試験片を粉砕し、平成３年環境省告示第４６号に示す方法に従い溶出試験を実施した。各処理剤のｐＨは２ｍｍ以下の粉砕原料を用いて測定を行った。この結果を表１０に示す。【００８０】
【表８】
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【００８１】
【表９】
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【００８２】
【表１０】
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【００８３】
表１０に示すように本発明の有害物質抑制剤は大きな効果を発揮し、高含有のホウ素を環境基準値以下に溶出抑制を行うことができた。また、環境基準を超過していた六価クロム、フッ素の溶出量も基準値以下となった。【００８４】
比較例３にはホウ素、フッ素に対して同様に溶出抑制効果をもつといわれる軽焼マグネシアを用いた試験結果を示した。軽焼マグネシアのみを添加した比較例３の混練時ｐＨは１０．３と本発明の不溶化剤より低くなり、軽焼マグネシアと生石灰を併せて配合した実施例４、５における混練時ｐＨはおよそ１２を示している。この比較例では、六価クロム、フッ素の溶出量は基準値以下となるもののホウ素溶出量は１６と基準値を満足することができなかった。また、フッ素の溶出量は本発明の組成物以上の結果となった。【００８５】
ここで軽焼マグネシアは中国産軽焼マグネシア（ＭｇＯ：９２．４％、ＣａＯ：２．１％、Ｃｌ：２．０％、Ｆｅ２Ｏ３：０．６％、Ａｌ２Ｏ３：０．２％、３２５メッシュ通過９５％）、生石灰は上田石灰製造株式会社製（ＣａＯ：９４．８％、ＳｉＯ２：０．７％、Ａｌ２Ｏ３：０．３％、Ｆｅ２Ｏ３：０．１％、ＭｇＯ：０．９％、ｉｇ．ｌｏｓｓ：２．７％、−０．５ｍｍふるい通過９７％）、硫酸第１鉄は株式会社テツゲン製  硫酸第一鉄七水和物（純度９３〜９９重量％）、水ガラス３号は富士化学株式会社製ＪＩＳ  Ｋ１４０８を使用した。
【国際調査報告】
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