(57)【要約】【課題】  従来の石灰混入処理の問題点を解決し、今後も多量に発生することが予想されるベントナイト汚泥を簡便、効率的に建設残土としての自然投棄が可能とされ、さらには産業・社会資源としての再利用も可能とされるベントナイト汚泥処理の新しい処理手段を提供する。【解決手段】  ペーパースラッジと硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウムおよびポリ硫酸アルミニウムのうちの少なくとも一種の薬剤と、該薬剤が液含浸され、乾燥されたシリカ粒子との混合物をベントナイト汚泥処理剤とする。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペーパースラッジ灰と硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウムおよびポリ硫酸アルミニウムのうちの少なくとも一種の薬剤と、該薬剤が液含浸され、乾燥されたシリカ粒子との混合物であることを特徴とするベントナイト汚泥処理剤。
【請求項２】
請求項１に記載のベントナイト汚泥処理剤をベントナイト汚泥に混合することを特徴とするベントナイト汚泥の処理方法。
【請求項３】
産業・社会資源として利用可能とすることを特徴とするベントナイト汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド工法汚泥等として多量の水分を含み産業廃棄物として扱われているベントナイト汚泥を普通の土砂の、建設残土として自然界への投棄処分を可能とし、さらにはエコセメントや建設資材、土木資材等としての産業・社会資源としての利用も可能とする、ベントナイト汚泥処理剤とこれを用いたベントナイト汚泥の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、都市部のビル建設のための杭打ちや掘削、シールド工法等による地下トンネルの掘削等においては、掘削壁、掘削孔壁の崩れの防止、止水、さらには掘削作業の効率化等のために大量の含水ベントナイトが使用されている。この含水ベントナイトについては、使用後においては多量の水分を含んだ汚泥を発生させる。このようなベントナイト汚泥は、産業廃棄物に指定されており、その処分が大きな問題となる。そこで、従来では、ベントナイト汚泥を産業廃棄物中間処理場へと搬入し、石灰を混入し、水分を吸収させ、産業廃棄物から普通土砂へと変えて、すなわち建設残土として、自然界に投棄するようにしている。このことは、ベントナイト汚泥に石灰を混入すると水分と反応し、９５℃程度の高熱が発生するのでその熱で水分を蒸発させ、結果的に水分が無くなって、建設残土として普通の土になるとの考えに基づいている。
【０００３】
しかしながら、ベントナイト汚泥に石灰を混入して水分を蒸発させ、建設残土として投棄した場合、数年（２年〜５年）を経ると、自然界に還元した土砂から白濁した液（石灰を含んだ水分）が流れ出し、ＰＨは高アルカリ性を示す。
【０００４】
このため、川に流れて河川の白濁と汚染が進み、魚等が死ぬ又はその河川から魚がいなくなった等の住民からの苦情が多発する。また、田畑に流れ込んで、白濁とともに食物の生育が悪くなったり、食物や野菜などが枯れる現象も見られた。このような苦情や問題が発生しても、実際的には行政は適切な指導、対応ができず、問題を抱えたまま、解決手段を見い出せないのが現状である。
【０００５】
一方、都市部はますます高層化し、そのため地下よりも深く掘削して建設ビルを倒壊から守り安定を図る。リニアカー、新幹線、道路、共同溝、特殊施設の地価埋設物、雨水大規模調整池、地下商店街等も既存の地上には設置が困難となり、インフラ建設はより深く地下を利用する考えに至っている。将来、都市部は地下を利用する機会が多くなり、結果、建設工事に伴うベントナイト汚泥が大量に発生搬出されることとなる。
【０００６】
ベントナイト汚泥の処理については、これまでにもいくつかの改善提案がなされている。例えば、石灰混入後に起泡剤を添加し、焼成して多孔性軽量骨材として利用すること(特許文献１)や、酸化鉄、硫酸、硫酸カルシウムを主体とする酸性混合物、さらには鉄族金属触媒をも添加して、建設・土木資材として利用すること(特許文献２)などが提案されている。
【０００７】
しかしながら、これらの提案は、多量のベントナイト含有汚泥の処理としては実際的ではなく、複雑な工程やコスト増大等の問題が解消されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−３２６７６号公報
【特許文献２】特開２００３−１０８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のとおりの背景から、従来の石灰混入処理の問題点を解決し、今後も多量に発生することが予想されるベントナイト汚泥を簡便、効率的に建設残土としての自然投棄が可能とされ、さらには産業・社会資源としての再利用も可能とされるベントナイト汚泥の新しい処理手段を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記課題を解決する手段として以下のことを提供する。
【００１１】
＜1＞ペーパースラッジ灰と硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウムおよびポリ硫酸アルミニウムのうちの少なくとも一種の薬剤と、該薬剤が液含浸され、乾燥されたシリカ粒子との混合物であることを特徴とするベントナイト汚泥処理剤。
【００１２】
＜２＞上記いずれかのベントナイト汚泥処理剤をベントナイト汚泥に混合することを特徴とするベントナイト汚泥の処理方法。
【００１３】
＜３＞産業・社会資源として利用可能とすることを特徴とするベントナイト汚泥の処理方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従来の石灰混入処理の問題点を解決し、シールド工法汚泥等として今後も各種の建設・土木施工現場から多量に発生することが予想されるベントナイト汚泥を簡便、効率的に建設残土としての自然投棄が可能とされ、さらには産業・社会資源としての再利用も可能とされるベントナイト汚泥の新しい処理が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ベントナイト汚泥に対し、本発明の処理剤を投入している状況を例示した写真である。
【図２】ベントナイト汚泥と処理剤とをショベルで攪拌している状況を例示した写真である。
【図３】攪拌後４０時間経過した土の状況を例示した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明のベントナイト汚泥処理剤はその構成においてペーパースラッジ灰（以下、「ＰＳ灰」と略記する）と硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウムおよびポリ硫酸アルミニウムのうちの少なくとも一種の薬剤と、該薬剤が液含浸され、乾燥されたシリカ粒子とを混合して含むことを必須としている。
【００１７】
このうちのＰＳ灰は、古紙から原料となるパルプ繊維を回収する際に排出される、無機物である填料、紙にならない短いパルプ繊維、脱墨されたインキ成分等からなるものを焼却した後に残るもので、古紙利用率の増加に伴い発生量も増加している。ＰＳ灰は、一般的には製紙工場からの残渣として、つまり産業廃棄物として埋設処理されているものである。
【００１８】
このようなＰＳ灰についてはセメント原料等への利用が試みられているが、現実的方策とはなり得ていない。このため、古紙利用率の上昇に伴い新たな有効利用先の開拓が重要な課題となっている。
【００１９】
ＰＳ灰については焼却工場により組成に若干の相違が見られるものの、一般的には質量％で、ＳｉＯ２：３０〜４５％、ＣａＯ：１０〜３５％、Ａｌ２Ｏ３：２５〜３５％が主なものとなっている。ただ、ＰＳ灰には、環境規制の対象として、フッ素、ホウ素、セレンが微量に含まれていることがある。なお、ＰＳ灰については、通常はこれらの微量元素や重金属元素の含有量が環境規制の基準以下となるように処理されている。
【００２０】
ＰＳ灰は、細孔性、多孔質であって、吸水性に優れていることから、本発明のベントナイト汚泥の処理剤では欠かすことのできない成分である。ただ、ベントナイト汚泥のｐＨは、通常、６．８〜８．６の中性域にあるのに対し、一般的にＰＳ灰のｐＨは１２〜１４のアルカリ域にある。このため、ＰＳ灰の利用においては、ＰＳ灰のｐＨ域を中性に保つ必要がある。このため、酸を添加することが考えられるが、酸の添加による漏出や好ましくない塩の生成とこのものの環境への悪影響が懸念される。このため、酸の添加に代替し得る効果的な手段や、酸添加の場合の工夫が必要となる。
【００２１】
本発明においてＰＳ灰に混合される硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、ポリ硫酸アルミニウムには、このような懸念はなく、しかも、加水することでアルミニウムイオンにより酸性化することから、多量の含水状態にあるベントナイト汚泥に混合すると、ベントナイト汚泥を中性域とする。しかも、重金属イオンを不溶化するという利点も有している。
【００２２】
このような作用効果は、本発明の処理剤においては、必須の成分としての、前記の硫酸アルミニウムなどの薬剤の水溶液もしくは分散液などの水性液を含浸させ、その後乾燥したポーラスなシリカ粒子を配合していることから、
脱水効果、ｐＨの中性化調整、そして重金属の不液化の効果がより確実に、増強されることになる。
【００２３】
例えば、ＰＳ灰に硫酸アルミニウムと硫酸アルミニウム水性液を含浸させた後に乾燥させたシリカ粒子を混合して加水した後の溶出検査によれば（Ｓ４８環告第１３号１．１−（ハ）産業廃棄物に含まれる金属等の検査方法）、次の表１のような良好な結果が得られている。表１中の「燃穀」はＰＳ灰そのものについて示している。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
本発明のベントナイト汚泥処理剤においては、ＰＳ灰と硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、ポリ硫酸アルミニウムのうちの少なくとも一種の薬剤を混合するが、ＰＳ灰と薬剤の両者の混合比率については、ＰＳ灰の組成のうちの主としてのＳｉＯ２とＣａＯの含有比や処理対象とするベントナイト汚泥の水分比、ベントナイトそのものの性状等を考慮して決めることができる。一般的には、質量比として、ＰＳ灰：薬剤が、１００：５０〜２００を目安とすることができる。
【００２６】
前記薬剤については一種でもよく、複数種でもよいが、硫酸アルミニウム、もしくは硫酸アルミニウムを主として他種との混合であることが好ましい。
また、本発明のベントナイト汚泥処理剤においては、前記のとおりに含浸、乾燥させた薬剤担持シリカ（ＳｉＯ２）粒子を添加配合するが、シリカ粒子の大きさは例えば、数ミクロンから数センチメートルの適宜な粒径であってよく、前記のとおり、その細孔性、多孔質性によって、ＰＳ灰そのものの作用効果をさらに増加させて、ベントナイト汚泥の水分の吸収、ＰＨの中性化、重金属の不溶化を促進する。一般的には、シリカ粒子に対しての前記薬剤の担持量については１〜３０質量％の範囲を適宜に考慮することができる。ＰＳ灰に対しての薬剤担持シリカの配合割合は、ＰＳ灰に対して、質量比で２〜３０％の割合を考慮することができる。
【００２７】
ＰＳ灰への薬剤、さらには薬剤担持シリカ粒子の混合においては、水分の添加は必ずしも必要ではないが、あらかじめ水分をＰＳ灰と薬剤の混合時に添加する場合には、ＰＳ灰の質量に対して０．０１〜０．２倍程度を考慮することができる。
【００２８】
水分とともに、もしくは水分を添加することなく、硫酸を添加配合することも考慮される。これによりＰＨ調整等の効果がより増強させる場合がある。薬剤やシリカ粒子については、化学的な純品であることは必ずしも必要ではなく、各種産業からの回収物であってもよく、例えば硫酸を用いる場合にはアルミニウムの磨き仕上工程からの回収物であってもよい。シリカ粒子も同様であり、回収再利用品や粉末、粒状体の各種の市販品を適宜に使用することができる。
【００２９】
なお、本発明が対象とするベントナイト汚泥には、粘土の一種であり、水との親和力が強く、その懸濁液が連続地中壁工法やトンネル掘削のシールド工法等に人口汚水として用いられるベントナイトの施工後に回収される各種のものが含まれる。そして、このベントナイト汚泥には、回収ベントナイトとともにセメントミルクや掘削された地盤、地中の土砂も含まれていてもよい。
【００３０】
ベントナイト汚泥の処理においては、本発明の前記処理剤を、質量比で、ベントナイト汚泥：処理剤として、１００：２０〜１２０を目安とすることができる。投入後に攪拌し、その後、２０時間前後放置することで自然残土となる。
【００３１】
例えば、図１は、ベントナイト汚泥１３５ｔに対し、処理剤９０ｔを投入している状況をしめしている。図２はショベルで攪拌している状況を示している。図３は攪拌後、４０時間経過した状況を示しており、水熱反応により固化した土の形態になっていることがわかる。
【００３２】
この土からは、ＰＳ灰由来のフッ素やホウ素は析出されず（検出限界未満）、重金属についても同様に検出されていない。
本発明の処理によれば、処理後の土は、通常の建設残土として自然界に投棄することができ、しかも、従来の石灰混入の場合のような不都合も生じない。
また、処理後の土は、エコセメントや、インターロッキング、セメント系外壁材などの建設資材、道路路床骨材等の土木資材、さらには、牛馬等の糞尿処理材として、広範囲な用途への産業・社会資源として利用可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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