(57)【要約】【課題】有害性重金属を含有する各種廃棄物を、リサイクル材料を使用して無害化することにより、レンガブロック、骨材、路盤材等として有効利用する。【解決手段】有害性のある重金属を含有する各種廃棄物に、水系エマルジョン又はラテックスの凝集沈殿汚泥と各種充填材を添加することにより、経済性に優れた有害性重金属の溶出を防止する方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害性のある重金属を含有する廃棄物に、水系エマルジョン又はラテックス含有水溶液の凝集沈殿汚泥を添加し、これに塊状又は粒状又は粉状の充填材を混合して混練り後、成型して固化することにより有害物質の溶出を防止する無害化処理方法。
【請求項２】
前記汚泥は、水系エマルジョン又はラテックス含有水溶液を凝集沈殿処理した時に発生する汚泥であり、脱水処理により含水率２０〜８０％に調整したものであることを特徴とする請求項１記載の無害化処理方法。
【請求項３】
前記脱水処理された汚泥を、全重量中１０〜７０％含有することを特徴とする請求項１記載の無害化処理方法。
【請求項４】
前記塊状又は粒状又は粉状の充填材を、全重量中１０〜５０％含有することを特徴とする請求項１記載の無害化処理方法。
【請求項５】
前記配合原料に対し、必要により水系エマルジョン又はラテックスを、廃棄物に対し１〜１５重量％併用添加することを特徴とする請求項１記載の無害化処理方法。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載の無害化処理した配合物を混合、混練後、成型し、養生することにより固化成型体とすることを特徴とする無害化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、有害性のある重金属を含有する廃棄物を無害化することにより、ブロック成型体、建材、路盤材、骨材等の有用物として使用できるようにするためのものである。
【背景技術】
【０００２】  有害性のある重金属を含有する汚染された土壌又は汚泥又は焼却灰及び建築廃材などの廃棄物の処理は、現在非常に大きな問題となっている。各所で、様々な無害化処理方法やリサイクル方法の検討がなされている。なかでも最も一般的な方法としてセメント系での固化が提案されているが、安価で且つ安全性の高い効果的な方法はいまだに提案されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  前記の様に、セメントを使用する場合は、近年セメントに含有されている六価クロム溶出の問題や長期安定性の問題がある。【０００４】  また、各種無機系の塩化物などを使用する方法も提案されているが、一様の溶出防止性能は認められるものの、有害性のある重金属の含有量が多くなった場合には、その効果は限定的である。【０００５】  また、アクリル系エマルジョン等の合成樹脂エマルジョンを添加する方法も提案されているが、処理コストが高いことなどの問題がある。【０００６】  一方、水系エマルジョン又はラテックス含有水溶液を製造又は使用する工場において発生する凝集沈殿汚泥は、現在すべて産業廃棄物として処理されている。その処理方法は埋め立て、焼却が主である。埋め立ては場所の確保、焼却はエネルギー消費と焼却後の残渣の処理など多くの問題を含んでいる。【０００７】  本発明は、上記の問題点を解決する方法であり、リサイクル材料を使用して、有害性のある重金属の溶出を防止できる非常に経済性に優れた方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  すなわち請求項１記載の発明は、有害性のある重金属を含有する廃棄物１００重量部に対し、水系エマルジョン又はラテックス含有水溶液を凝集沈殿処理した時に発生する凝集沈殿汚泥を３０〜１５０重量部添加混合した後、骨材として各種充填材を１０〜１００重量部添加して混練後、成型して固化成型体とすることにより、廃棄物中の有害性重金属の溶出を防止することを特徴とする無害化処理方法である。【０００９】  請求項２記載の発明は、水系エマルジョン又はラテックス含有水溶液を凝集沈殿処理した時に発生する汚泥が、脱水処理により含水率２０〜８０％に調整したものであることを特徴とする請求項１記載の無害化処理方法である。【００１０】  請求項３記載の発明は、脱水処理された汚泥を全重量中１０〜７０％含有することを特徴とする請求項１記載の無害化処理方法である。【００１１】  請求項４記載の発明は、塊状又は粒状又は粉状の充填材を、全重量中１０〜５０％含有することを特徴とする請求項１記載の無害化処理方法である。【００１２】  請求項５記載の発明は、廃棄物に含有される有害性のある重金属が大量に含まれている場合などに、水系エマルジョン又はラテックスを廃棄物に対し１〜１５重量％併用添加することを特徴とする請求項１記載の無害化処理方法である。【００１３】  請求項６記載の発明は、請求項１乃至５に記載の無害化処理した配合物を混練し、成型した後、養生することにより、その使用用途に応じて各種形状の固化成型体とすることを特徴とする無害化処理方法である。
【発明の効果】
【００１４】  本発明の発端は、水系エマルジョン又はラテックス含有水溶液の凝集沈殿汚泥が、バインダー特性を有すること、及び汚泥単独で自然乾燥したものが非常に強い凝集力を有して固化することを見出したことにある。且つ凝集後の固化物が、水に全く溶解しないことも確認された。さらに、有害性のある重金属を含有する汚泥と重量比で１：１に混合したものを自然乾燥後、重金属の溶出試験を実施したところ、まったく重金属の溶出がないことを発見した。また、凝集沈殿汚泥はｐＨが６．０〜８．０と中性領域であり、乾燥後の固化成型体が非常に良好な耐アルカリ、耐酸性を有することも確認した。
本発明は、このようなエマルジョン及びラテックス含有水溶液の凝集沈殿汚泥の持つ特異な性能を利用することにより、リサイクル材料を利用して、有害性のある重金属を含有する各種廃棄物の溶出防止を可能とした。これにより、現在各所で問題となっている有害物を含有した廃棄物のリサイクル化が、非常に安価に可能となることから、環境保全の面で多くの貢献が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  まず、本発明において主原料である凝集沈殿汚泥について説明する。エマルジョン及びラテックスは様々な分野で使用されている。用途は接着剤、粘着剤、塗料、コーティング剤等である。その種類は非常に多く、酢酸ビニルエマルジョン、酢酸ビニル共重合エマルジョン、アクリルエマルジョン、アクリル共重合エマルジョン、ウレタンエマルジョン、エポキシエマルジョン、ＳＢＲラテックス、ＮＢＲラテックス、ＭＢＲラテックスなどがある。これらのエマルジョンやラテックスの製造並びに使用工程においては、製造並びに使用工程で使用した反応釜、各種保存容器、配管、塗布等の装置を洗浄した排水が発生する。これらの排水は当然そのまま流すことはできない。【００１６】  前記の排水は、必ず工場内の一定の処理槽に集められてから凝集沈殿処理をおこなう。凝集沈殿処理の方法については各種の方法があるが、一例を挙げれば、塩化第二鉄や硫酸バンドなどを適量添加してｐＨを酸性領域に調製する。次に苛性ソーダ、消石灰などでｐＨ調整（６．０〜８．０）する。必要に応じて各種高分子凝集剤を添加してフロックを形成させる。【００１７】  上澄み液を取り除いた後、上記フロック状沈殿層に珪藻土を加えて、真空脱水機に導入して脱水処理をおこなう。この脱水処理後の成分は、一例を挙げればアクリル樹脂１０、アクリル系共重合樹脂５、珪藻土３、炭酸カルシウム４、その他２、水分７６（重量％）となっている。【００１８】  この汚泥を、含水率２０〜８０％、より好ましくは４０〜６０％になるまで脱水調整する。含水率が２０％未満の場合、混合する原料との混合が不均一になりやすく、溶出防止効果が低下する。８０％を超えるとベトベトで、取り扱いが容易でなくなると同時に固化するまでの時間が長くなる。【００１９】  前記の適度に乾燥調整した汚泥は、有害性のある重金属を含有する各種廃棄物と混合されることにより、汚泥の持つバインダー機能により廃棄物中の有害性のある重金属を包み込む状態となり、溶出防止機能を発現する。【００２０】  必須成分として使用する塊状又は粒状又は粉状の充填材としては、炭酸カルシウム、消石灰、生石灰、シリカなどの他に、産業廃棄物である燃え殻、廃プラスチック、天然物クズ、ガラス及び陶磁器クズ、鉱さい、がれき類、ダストなどが使用される。燃え殻としては下水道汚泥焼却灰、ボトムアッシュ、廃プラスチックとしては合成樹脂クズ、合成繊維クズ、合成ゴムクズなどがある。天然物クズとしては天然ゴムクズ、繊維クズなどがある。鉱さいとしては鋳物砂、高炉等のスラグ、ボタなどがある。がれき類としてはブロッククズ、レンガクズ、瓦クズ、アスファルトクズなどがある。ダストとしてはフライアッシュなどがある。これらを単独又は併用使用する。【００２１】  必要に応じて、各種エマルジョンやラテックスを添加する場合もある。一例として、処理する廃棄物中に大量の有害性のある重金属が含有されている場合や、廃棄物の表面特性より、汚泥だけではバインダー効果が不十分な場合に限り併用使用する。使用されるエマルジョンとしては、酢酸ビニルエマルジョン、酢酸ビニル共重合エマルジョン、アクリルエマルジョン、アクリル共重合エマルジョン、ウレタンエマルジョン、エ���キシエマルジョンなどがある。ラテックスとしてはＳＢＲラテックス、ＮＢＲラテックス、ＭＢＲラテックスなどがある。その中でもアクリル系及びアクリル共重合系のエマルジョンが最適である。【００２２】  以上、本発明の大きな特徴は、使用する材料がすべて産業廃棄物を使用しても可能なことである。【００２３】  次に、原料の配合比率について述べる。主原料である汚泥の配合比率が１０重量％未満の場合、混合する原料との混合が不均一になりやすく、且つバインダー効果も低いことから溶出防止効果が低下する。７０重量％を超えると配合品の含水率が高くなり、固化するまでの時間が長くなる。したがって、凝集沈殿汚泥の配合比率は、１０〜７０重量％が適切な範囲となる。中でも３０〜５０重量％が乾燥及び溶出効果から最適な範囲である。【００２４】  次に、この発明の混練り工程について説明する。まず、有害性のある重金属を含有する廃棄物に、凝集沈殿汚泥を添加して十分攪拌して混練りする。その後、塊状又は粒状又は粉状の充填材を添加してさらに混練りを実施する。【００２５】  十分に混練りされた混合物は、真空押出機に導入され、ここで真空吸引により脱気しつつ押し出し成型され、カットあるいはプレス等で所定の成型体とされる。【００２６】  その後、押し出し成型された成型体を乾燥して固化する。乾燥方法は常温で可能であるが、乾燥時間を短縮するため４０〜１２０℃程度の加温乾燥も可能である。【００２７】  固化成型体はレンガ、ブロック等の商品として、また再粉砕して路盤材や骨材として使用する。
以下本発明について実施例、比較例を挙げて詳しく説明する。
【実施例１】
【００２８】  この実施例は、有害性のある重金属を含有した汚泥を、本発明の処理方法により無害化することにより、骨材として使用したものである。【００２９】  有害物含有汚泥１００ｋｇに、接着剤メーカーより排出されたエマルジョンの凝集沈殿汚泥１００ｋｇを添加混練りし、さらに粒度を５ｍｍ以下に調整したレンガシャモット７０ｋｇ及び二水石膏３０ｋｇを混練りして配合物を得た。この配合物を小型真空押し出し成型機に通して、直系５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの円筒成型体を得た。この試験体を室温で２８日養生後、吸水率と曲げ強度及び圧縮強度を測定した。その結果を表１に示した。なお、本実施例で使用したエマルジョンの凝集沈殿汚泥の成分を表２で示した。【００３０】
【表１】
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【００３１】
【表２】
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【００３２】  前記円筒成型体を室温養生２８日後、粉砕して２ｍｍアンダー部分のみを使用し、昭和４８年環境庁告示第１３号に基づき溶出試験を実施した。結果を表３に示した。【００３３】  比較のため、上記汚泥１００ｋｇに、粘土５０ｋｇ、キラ汚泥５０ｋｇ、及びレンガシャモット４５ｋｇ、シリカ粉２０ｋｇを混練りして配合したものに、ポルトランドセメント３６ｋｇと無機系硬化剤１．６ｋｇを添加した配合物を、小型真空押し出し成型機を通して、直系５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの円筒成型体を得た。この円筒成型体を、室温養生２８日後、粉砕して２ｍｍアンダー部分のみを使用し、昭和４８年環境庁告示第１３号に基づき溶出試験を実施した。結果を比較例１として表３に示した。【００３４】
【表３】
2011036842.tif 000004
【００３５】  表１より、強度面について、骨材としての性能を十分有していた。また、表３の溶出試験の結果より、本実施例１の配合物では、すべての有害性物質が検出されず、その効果は、セメント系での防止効果との比較において顕著な差が見られた。
【実施例２】
【００３６】  この実施例は、各種有害性のある重金属を含有する焼却灰を、本発明の処理方法により無害化することにより、レンガブロックを製造する。【００３７】  焼却灰６０ｋｇに、接着剤メーカーより排出されたエマルジョンの凝集沈殿汚泥１２０ｋｇを添加混練りし、さらに粒度を５ｍｍ以下に調整したレンガシャモット９０ｋｇ及び粒度を５ｍｍ以下に調整したシリカ粉１０ｋｇを混練りして配合物を得た。この配合物を小型真空押し出し成型機に通して、直系５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの円筒成型体を得た。この試験体を室温養生２８日後に、吸水率と曲げ強度及び圧縮強度を測定した。その結果を表４に示した。なお、本実施例で使用したエマルジョンの凝集沈殿汚泥の成分を表５で示した。【００３８】
【表４】
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【００３９】
【表５】
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【００４０】  前記円筒成型体を、室温養生２８日後、粉砕して２ｍｍアンダー部分のみを使用し、昭和４８年環境庁告示第１３号に基づき重金属の溶出試験を実施した。結果を表６に示した。【００４１】  比較のため、上記焼却灰６０ｋｇに、粘土６０ｋｇ、キラ汚泥５０ｋｇ、及び瓦シャモット６０ｋｇ、シリカ粉１０ｋｇを混練りして配合したものに、ポルトランドセメント３４ｋｇと無機系硬化剤１．０ｋｇを添加した配合物を、小型真空押し出し成型機に通して、直系５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの円筒成型体を得た。この円筒成型体を、室温養生２８日後、粉砕して２ｍｍアンダー部分のみを使用し、昭和４８年環境庁告示第１３号試験に基づき溶出試験を実施した。これを比較例２として溶出試験の結果を表６に示した。【００４２】
【表６】
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【００４３】  表４の結果より、本実施例の配合で作成した固化成型体は、ＪＩＳＲ１２５０の普通レンガの規格に合格する性能を示した。また、表６の結果より、本実施例２の配合において、有害性のある重金属の含有量が多くなっても、その溶出を完全に防止する効果があることが明確となった。
【実施例３】
【００４４】  この実施例は、六価クロムを大量に含有した汚泥を、本発明の処理方法に基づき無害化することにより、路盤材として使用したものである。【００４５】  六価クロム含有汚泥１００ｋｇに、塗料メーカーより排出されたエマルジョンの凝集沈殿汚泥１２０ｋｇを添加混練り後、粒度を５ｍｍ以下に調整したレンガシャモット８０ｋｇ及び粒度を５ｍｍ以下に調整した陶磁器クズ４０ｋｇを混練りして配合物を得た。この配合物を小型真空押し出し成型機に通し、直径５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの円筒成型体を得た。この試験体を室温養生２８日後に、吸水率と曲げ強度及び圧縮強度を測定した。その結果を表７に示した。なお、本実施例で使用したエマルジョンの凝集沈殿汚泥の成分を表８で示した。【００４６】
【表７】
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【００４７】
【表８】
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【実施例４】
【００４８】実施例３と同様の目的で、さらに溶出防止効果を高めるために、エマルジョンの併用配合を実施。実施例３の六価クロム含有汚泥１００ｋｇに、塗料メーカーより排出されたエマルジョンの凝集沈殿汚泥１２０ｋｇを添加混練り後、不揮発分５０％のスチレン−アクリル系共重合エマルジョン６ｋｇを添加混練りし、さらに粒度を５ｍｍ以下に調整したレンガシャモット８０ｋｇ及び粒度を５ｍｍ以下に調整した陶磁器クズ４０ｋｇを混練りして配合物を得た。この配合物を、小型真空押し出し成型機に通し、直系５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの円筒成型体を得た。この試験体を室温養生２８日後に、吸水率と曲げ強度及び圧縮強度を測定した。その結果を表９に示した。なお、本実施例で使用したエマルジョンの凝集沈殿汚泥の成分は表８で示したものを使用した。【００４９】
【表９】
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【００５０】  前記実施例３及び４配合の円筒成型体を、室温養生１５日及び２８日後、粉砕して２ｍｍアンダー部分のみを使用し、昭和４８年環境庁告示第１３号試験に基づき、六価クロムの溶出試験を実施した。結果を表１０に示した。【００５１】  比較のため、実施例３の六価クロム含有汚泥１００ｋｇに、粘土７０ｋｇ、キラ汚泥５０ｋｇ、及びレンガシャモット８０ｋｇ、陶磁器クズ４０ｋｇを混練りして配合したものに、ポルトランドセメント４６ｋｇと無機系硬化剤１．６ｋｇを添加した配合物を、小型真空押し出し成型機に通し、直系５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの円筒成型体を得た。この円筒成型体を、室温養生１５及び２８日後、粉砕して２ｍｍアンダー部分のみを使用し、昭和４８年環境庁告示第１３号試験に基づき、六価クロムの溶出試験を実施した。これを比較例３として表１０に示した。【００５２】
【表１０】
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（注）初期含有量とは、溶出試験前の検体中に存在する六価クロム全量のこと。【００５３】  実施例４のアクリル系共重合エマルジョンを併用使用したものは、表１０の結果より、多量の有害性のある重金属を含有する汚泥であっても、完全な溶出防止効果が確認された。