(57)【要約】      （修正有）【課題】有機性廃棄物の焼却灰中の植物体が利用可能なリンの存在量を高め、もってリン資材としての価値を高める製造方法の提供。【解決手段】有機性廃棄物の焼却灰と、濃度１０％〜８０％の硫酸とを、液固比２．０以下で、混合する酸処理工程と、これにより得られた泥状もしくは湿り粉体状の物質とカルシウム源とを混合する調整工程と、を有する土壌資材の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物の焼却灰と、濃度１０％〜８０％の硫酸とを、液固比２．０以下で、混合する酸処理工程と、
これにより得られた泥状もしくは湿り粉体状の物質とカルシウム源とを混合する調整工程と、
を有することを特徴とする有機性廃棄物の焼却灰由来の土壌資材の製造方法。
ここに液固比とは、有機性廃棄物の焼却灰の単位質量当たりの硫酸液の質量（ｇ／ｇ＝ｋｇ／ｋｇ）を意味する。
【請求項２】
酸処理工程を１時間以下とする請求項１記載の有機性廃棄物の焼却灰由来の土壌資材の製造方法。
【請求項３】
酸処理工程と調整工程とを同一の容器内で行う請求項１又は請求項２記載の有機性廃棄物の焼却灰由来の土壌資材の製造方法。
【請求項４】
前記調整工程は、前記酸処理工程にて得られた泥状もしくは湿り粉体状の物質とカルシウム源との混合及び造粒を行うことを特徴とする、請求項１から請求項３記載の有機性廃棄物の焼却灰由来の土壌資材の製造方法。
【請求項５】
前記調整工程にて、５ｍｍ以下の造粒物を得ることを特徴とする、請求項４記載の有機性廃棄物の焼却灰由来の土壌資材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機性廃棄物の焼却灰由来の土壌資材製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物にとって、リンは必須の栄養素であり、土壌に十分なリンが存在しない場合、リン酸石灰又は過リン酸石灰肥料を施肥する必要がある。
【０００３】
一方、肥料分類にある過リン酸石灰はリン鉱石に硫酸を混ぜるだけで残渣・副産物を含んだリン酸石灰として肥料登録されている。
この方法では、ろ過工程もなく低コストな資材を提供できる利点がある。しかし、過リン酸石灰に含まれるリンは水溶性リンであり、農地にそのまま利用する場合、土壌中に溶出して土壌成分に固定化され不溶化するため、植物体に取り込まれる効率が悪い。そのため、肥効が遅効性であり、水に溶けないク溶性リンを含むリン資材と併せて利用することが推奨されている。
【０００４】
他方で、リン資源は人間の活動に伴い最終的に下水処理場に集約され、最終的には下水処理における焼却灰に濃縮され蓄積されている。都市下水の焼却灰においては概ね４０％前後のＰ2Ｏ5濃度に達している状況である。
【０００５】
そこで下水汚泥焼却灰中のリンを回収する方法として硫酸、有機酸等の酸処理、苛性ソーダ等のアルカリ処理が古くから検討されてきた（例えば特許文献１）。これらは焼却灰に含有するリンをリン酸として抽出し、この抽出液を残渣と固液分離した上でリン酸をカルシウム源と反応させてリン酸カルシウムとして晶析させるプロセスを採用する（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２７８８１４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４４３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２の方法は固液分離工程を必須とするなど工程が複雑であり、経済的な方法とはいえないと評価できる。
特許文献１の方法は、固液比が０．０４ｇ／ｍｌ以下がカルシウムの溶出を促進しつつリン成分を溶出できるとしている。
しかし、特許文献１は、固液比がカルシウムの溶出及びリン成分の溶出に関係することを開示するものの、本発明の液固比が低いことについて予想させる示唆はない。
【０００８】
したがって、本発明の主たる課題は、有機性廃棄物の焼却灰中の植物体が利用可能なリンの存在量を高め、もってリン資材としての価値を高める製造方法を提供することにある。他の課題は、製造工程が簡素であり、もって経済的な製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決した本発明の有機性廃棄物の焼却灰由来の土壌資材の製造方法は、有機性廃棄物の焼却灰と、濃度１０％〜８０％の硫酸とを、液固比２．０以下で混合する酸処理工程と、
これにより得られた泥状もしくは湿り粉体状の物質とカルシウム源とを混合する調整工程と、
を有することを特徴とするものである。
ここに液固比とは、有機性廃棄物の焼却灰の単位質量当たりの硫酸液の質量（ｇ／ｇ＝ｋｇ／ｋｇ）を意味する。
【００１０】
本発明に従って液固比２．０以下、より好ましくは１．５以下、特に好ましくは１．０以下で酸処理すると、植物体が利用可能なリンの量を高めることができる。
【００１１】
酸処理工程を１時間以下とすることでき、短い酸処理時間であるために、製造効率が高いものとなる。
【００１２】
酸処理工程と調整工程とを同一の容器内で行うことができる。設備コストの低減を達成できるほか、処理時間の短縮となる。
酸処理工程と調整工程とを別工程とし、酸処理物を調整工程設備に移送し、調整工程を実施することも可能である。
【００１３】
また、調整工程は、酸処理工程にて得られた泥状もしくは湿り粉体状の物質とカルシウム源との混合及び造粒を行うことが処理時間の短縮などの点で望ましい。
【００１４】
さらに、調整工程にて５ｍｍ以下の造粒物を得ることは、土壌資材としてリンを植物体へ供給させる上で望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、有機性廃棄物の焼却灰中の植物体が利用可能なリンの存在量を高め、もってリン資材としての価値を高める製造方法となる。また、製造工程が簡素であり、もって経済的な製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る図である。
【図２】実施例で得られた資材の外形を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について詳説する。
【００１８】
本発明は有機性廃棄物の焼却灰を原材料とする。有機性廃棄物の焼却灰としては、例えば都市下水の汚泥を、脱水のうえ、焼却した残渣を挙げることができる。食品残渣や屎尿・動物糞の焼却灰であってもよいし、都市下水に対して食品残渣や屎尿・糞が混入した焼却灰も使用できる。
【００１９】
この有機性廃棄物の焼却灰に対して、硫酸が添加され酸処理がなされる。酸として、リン酸なども考えられるが、高い反応速度を考慮すると硫酸、望ましくは濃度１０〜８０％の硫酸が使用される。
【００２０】
酸処理工程は、有機性廃棄物の焼却灰と、濃度１０％〜８０％の硫酸とを、液固比２．０以下で、混合する工程である。液固比とは、有機性廃棄物の焼却灰の単位質量当たりの硫酸液の質量（ｇ／ｇ＝ｋｇ／ｋｇ）を意味する。
硫酸と焼却灰の接触は液固比が０．５以上２．０以下が望ましい。好ましくは０．６〜１．０の範囲である。硫酸の添加量は焼却灰に対して例えば１０〜７０質量％の範囲で、好ましくは１０〜４０質量％である。硫酸の濃度は、液固比、焼却灰に対する硫酸添加量により必然的に決まるものである。
また、焼却灰と濃度１０〜８０％の硫酸を混合するに当り、先に焼却灰に所定量の水を添加し、その後９８％硫酸を所定量添加してもよい。
【００２１】
この酸処理工程では、例えば撹拌槽内に、有機性廃棄物の焼却灰及び硫酸を逐次的又は同時に投入して、撹拌混合を行うことができる。
【００２２】
酸処理工程は、１時間以下とすることができる。混合が５分〜１時間でリンの抽出が可能であり、例えば、攪拌混合により反応時間を１０〜３０分程度でもリンの抽出が満足できる。また、撹拌混合後に一定時間静置してもよい。例えば、撹拌混合を１０分行い、その後５０分静置してもよい。また予め粉砕処理することにより攪拌時間の短縮も可能となる。
【００２３】
これにより得られた泥状もしくは湿り粉体状の物質とカルシウム源とを混合する調整工程を有する。例えば、撹拌、振動等を行いながら混合することで、流動性を保ちながら混合することができる。
また、酸処理工程と調整工程とを別の容器で行うことも、同一の容器内で行うこともできる。同一の容器内で行うことは設備費の低減及び処理時間の短縮のために望ましい。
【００２４】
調整工程では、酸処理工程にて得られた泥状もしくは湿り粉体状の物質とカルシウム源との混合及び造粒を行うことができる。例えば、ミキサー等を用いることで、これらの混合と併せて造粒物を得ることができる。
また、調整工程にて、５ｍｍ以下の造粒物を得ることができる。造粒物を５ｍｍ以下とするのは、土壌資材としてリンを植物体へ供給させる上で望ましい。
【００２５】
本発明におけるカルシウム源の種類に限定されるものではないが、消石灰が望ましい。
生石灰は発熱反応かつ硬化が速すぎるためハンドリングが難しい。他に使用可能なカルシウム源としては、普通ポルトランドセメント、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、製紙スラッジ焼却灰なども挙げることができる。
【００２６】
この酸処理灰に添加するカルシウム源は消石灰が好ましく、酸処理灰のスラリーにカルシウム源が混合されることで、水分調整が進み、同時にカルシウムとリン酸イオン、硫酸イオン等の陰イオンとの反応により石膏もしくはリン酸カルシウム等が生成し、これがつなぎ剤となり造粒が進むものとなる。
この混練操作と同時に粉砕処理、水分調整を行うことで所定の造粒物を得ることができる。そのため、ろ過工程や固液分離工程を設けない製造工程とすることもできる。ろ過工程や固液分離工程を設けない場合は、製造工程が簡素化し、より経済的な製造方法となる。
水分調整は水分補給若しくはケイ酸などのシリカ成分、焼却灰を混ぜる方法をとることができる。
またカルシウム源の添加量調整にて製品ｐＨ値を酸性からアルカリ性に至るまで任意に調整が可能である。
【００２７】
製造品の粒径調整のため後段に篩い機さらには粉砕機を設け、製品粒度を調整することも可能である。
【実施例】
【００２８】
（実施例１）
関東地方の下水処理場で排出される焼却灰３０ｇに対して、重量比４０質量％の硫酸を添加し、液固比１となるように硫酸溶液を調整し、焼却灰と攪拌混合した後、静置した（混合・静置合計６０分間）。
その後、消石灰１０ｇを添加混合し、５分間攪拌造粒したものを排出した。
この資材は、ク溶性リン酸（Ｃ−Ｐ2Ｏ5）１５．２質量％、可溶性リン酸（Ｓ−Ｐ2Ｏ5）１５．４質量％、水溶性リン酸（Ｗ−Ｐ2Ｏ5）０．２質量％含むものとなるもので、その外形は図２に示すものである。
この改良灰中の全リン酸（Ｔ−Ｐ2Ｏ5）は２２．４％であり、ク溶性比率＝Ｐ2Ｏ5／Ｔ−Ｐ2Ｏ5＝６８％となる。
その後、３００ｇの純水にてリスラリーした溶液のｐＨ値は９であった。
この資材に対して、肥料取締法に基づく、熔性燐肥とする場合は、ク溶性苦土、可溶性ケイ酸を別途添加する、あるいは混合工程で予め添加混合すればよい。
【００２９】
（実施例２）
前記焼却灰１０ｇに対して重量比５６質量％の硫酸を添加し、液固比２となるように硫酸溶液を調整し、焼却灰と攪拌混合した後、静置した（混合・静置合計６０分間）。
その後、消石灰４．６ｇを添加混合し、５分間攪拌造粒したものを排出した。
ク溶性リン酸（Ｃ−Ｐ2Ｏ5）１６．２質量％、この改良灰中の全リン酸（Ｔ−Ｐ2Ｏ5）は１８．５％であり、ク溶性比率＝Ｐ2Ｏ5／Ｔ−Ｐ2Ｏ5＝８７％となった。
【００３０】
（実施例３）
前記焼却灰１０ｇに対して重量比２０質量％の硫酸を添加、液固比１となるように硫酸溶液を調整し、焼却灰と攪拌混合した後、静置した（混合・静置合計６０分間）。
その後、消石灰１．７ｇを添加混合し、５分間攪拌造粒したものを排出した。
ク溶性リン酸（Ｃ−Ｐ2Ｏ5）１２．７  質量％、この改良灰中の全リン酸（Ｔ−Ｐ2Ｏ5）は２６．１％であり、ク溶性比率＝Ｐ2Ｏ5／Ｔ−Ｐ2Ｏ5＝４９％となった。
【００３１】
（実施例４）
前記焼却灰１０ｇに対して重量比４０質量％の硫酸を添加、液固比０．６となるように硫酸溶液を調整し、焼却灰と攪拌混合した後、静置した（混合・静置合計６０分間）。
その後、消石灰３．３ｇを添加混合し、５分間攪拌造粒したものを排出した。
ク溶性リン酸（Ｃ−Ｐ2Ｏ5）１４．０  質量％、この改良灰中の全リン酸（Ｔ−Ｐ2Ｏ5）は２２．０％であり、ク溶性比率＝Ｐ2Ｏ5／Ｔ−Ｐ2Ｏ5＝６４％となった。
【００３２】
（実施例５）
前記焼却灰２０ｇに対して重量比４０質量％の硫酸を添加、液固比０．６となるように硫酸溶液を調整し、焼却灰と攪拌混合した後、静置した（混合・静置合計６０分間）。
その後、消石灰３．３ｇを添加混合し、５分間攪拌造粒したものを排出した。
ク溶性リン酸（Ｃ−Ｐ2Ｏ5）１８．２  質量％、この改良灰中の全リン酸（Ｔ−Ｐ2Ｏ5）は２２．８％であり、ク溶性比率＝Ｐ2Ｏ5／Ｔ−Ｐ2Ｏ5＝８０％となった。
【００３３】
（実施例６）
前記焼却灰２０ｇに対して重量比６０質量％の硫酸を添加、液固比０．８となるように硫酸溶液を調整し、焼却灰と攪拌混合した後、静置した（混合・静置合計６０分間）。
その後、消石灰１０ｇを添加混合し、５分間攪拌造粒したものを排出した。
ク溶性リン酸（Ｃ−Ｐ2Ｏ5）１６．６  質量％、この改良灰中の全リン酸（Ｔ−Ｐ2Ｏ5）は１８．０％であり、ク溶性比率＝Ｐ2Ｏ5／Ｔ−Ｐ2Ｏ5＝９２％となった。
【００３４】
（比較例１）
前記焼却灰１０ｇに対して重量比５６質量％の硫酸を添加、液固比２０となるように硫酸溶液を調整し、焼却灰と攪拌混合した後、静置した（混合・静置合計６０分間）。
その後、消石灰４．６ｇを添加混合し、１０分間攪拌混合したものを排出した。
このスラリーをろ過、乾燥後、試料のク溶性リン酸、全リン酸を測定した。
ク溶性リン酸（Ｃ−Ｐ2Ｏ5）１０．０質量％、この改良灰中の全リン酸（Ｔ−Ｐ2Ｏ5）は１８．５％であり、ク溶性比率＝Ｐ2Ｏ5／Ｔ−Ｐ2Ｏ5＝５４％となった。
【００３５】
（比較例２）
前記焼却灰１０ｇに対して重量比２０質量％の硫酸を添加、液固比２０となるように硫酸溶液を調整し、焼却灰と攪拌混合した後、静置した（混合・静置合計６０分間）。
その後、消石灰１．６６ｇを添加混合し、１０分間攪拌混合したものを排出。
このスラリーをろ過、乾燥後、試料のク溶性リン酸、全リン酸を測定した。
ク溶性リン酸（Ｃ−Ｐ2Ｏ5）９．６質量％、この改良灰中の全リン酸（Ｔ−Ｐ2Ｏ5）は２６．１％であり、ク溶性比率＝Ｐ2Ｏ5／Ｔ−Ｐ2Ｏ5＝３７％となった。
【００３６】
上記実施例及び比較例の結果を表１に示すとともに、図１に示した。
【００３７】
【表１】
2019073415.tif 000002
【００３８】
肥料取締法に基づけば、熔性燐肥はク溶性リン酸２０％、ク溶性苦土１５％、可溶性ケイ酸２０％を含む必要がある。過リン酸石灰は可溶性リン酸１８％、水溶性リン酸１５％含む必要がある。
したがって、本発明による土壌資材は、上記の肥料の目的に応じて適宜成分の調整を行えばよい。
【図１】
2019073415.tif 000003
【図２】
2019073415.tif 000004