(57)【要約】【課題】本発明の課題は、土砂代替材としての強度が天然資材に匹敵するものであって、製造コストも採算が見合うものである上に、重金属等の有害物質の溶出が防止された無機性汚泥を主原料とした土砂代替材の製造方法を提供することにある。【解決手段】本発明の無機性汚泥を主原料とする土砂代替材の製造方法は、無機性汚泥に砂質の溶融スラグ、コンクリートガラ、ガラス、陶器を破砕した再生資源、シルト質の石炭灰、石膏のうち少なくとも１種からなる補助剤を無機性汚泥に混合した後、セメント系の固化剤と蛋白質加水分解物に鉄塩をキレート結合させた溶出防止剤を加えて固化させるようにした。【選択図】図１
2008155069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機性汚泥に砂質の溶融スラグ、コンクリートガラ、ガラス、陶器を破砕した再生資源、シルト質の石炭灰、石膏のうち少なくとも１種からなる補助剤を無機性汚泥に混合した後、セメント系の固化剤と蛋白質加水分解物に鉄塩をキレート結合させた溶出防止剤を加えて固化させてなる無機性汚泥を主原料とする土砂代替材の製造方法。
【請求項２】
無機性汚泥が水分を含んでいるときは脱水ケーキとして用いることを特徴とする請求項１に記載の無機性汚泥を主原料とする土砂代替材の製造方法。
【請求項３】
固化させる際は造粒機を用いて所望の粒径に形成するものである請求項１または２に記載の無機性汚泥を主原料とする土砂代替材の製造方法。
【請求項４】
固化させる際は大きな塊とし、その後破砕機を用いて所望の粒径に形成するものである請求項１または２に記載の無機性汚泥を主原料とする土砂代替材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無機性汚泥を主原料とする天然の土砂材の代わりに使用することができる土砂代替材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木工事現場での掘削やボーリングによって発生する無機性汚泥は、盛り土などでそのまま再利用できるものは少なく、主に天日乾燥及び脱水され減量化して管理型の最終処分場に埋立処理されてきたが、管理型最終処分場については、近年残容量がひっ迫し差し迫った状況にある。一方、土木用資材として用いられている砂利や土といった資材も、山や海を掘削して採取してきたが、近年自然環境保護の観点から採取が難くなってきた。
そこで、無機性汚泥の再資源化が検討され、開発されたいくつかの技術が提示されている。特許文献１に示されている技術は土木工事の掘削工法から排出される性状の不安定で再利用の難しかった大量の排出汚泥を、短時間で、脱水・造粒固化して、安定した均質の性能の資源として再生する汚泥再資源化方法及びその再資源化装置を提供することを目的としたもので、脱水し含水率を低下した汚泥を原料として、添加剤に固化剤を用いて、混合翼で高速で攪拌混練すると汚泥粒子と残留水分が遠心力により更に分離され、汚泥の多数の微細粒子が固化剤と結合して、粒径が増大し造粒固化されるというものである。
また、特許文献２に示される技術は土木建設工事において発生する無機性汚泥を天日乾燥、脱水処理等の中間処理を施しコンクリートプラントでセメント、細骨材、粗骨材、水と撹拌後型枠に流し込み養生後クラッシャーにて破砕し再生砕石とするものである。
しかし、従来の技術は天然資材と比べて土砂代替材としての強度が弱かったり、製造コストが高く付いたりして殆ど再資源化が実現できていない状況にある。また、これらの技術は使用後雨水等によって有害物質が溶出することにの対応がとられていなかった。
【０００３】
特許文献３に示される技術は有害物質の溶出防止の課題が認識されており、被処理物中に含まれる物質を易溶出状態から難溶出状態へと変化させる技術を提供するものである。この発明は、水に溶出し易い物質を含有する被処理物にアロフェンを含有する降下性火山噴出物の風化物を混合し、そして該混合物において該水に溶質し易い物質と該降下性火山噴出物の風化物との結合により難溶出性の化学的複合体を形成するというものである。しかし、示された元素濃度は、ホウ素、フッ素、ヒ素、セレンについてだけであり、初期の目的である重金属についての溶出防止効果について確認することができない。また、アロフェンが主たる溶出防止効果を担うとして軽石等の中にこれがどの程度含有されているものかは採取した軽石によって千差万別であろうことを考えれば、この明細書には当業者が容易に実施できる程度の開示がなされているとはいえない。
【特許文献１】特開平９−２９４９９８号公報  「汚泥再資源化方法及びその再資源化装置」  平成９年１１月１８日公開
【特許文献２】特開２０００−３３３９９号公報  「建設汚泥のリサイクル」  平成１２年２月２日公開
【特許文献３】特開２００６−２６３５０９号公報  「水に溶出し易い物質の固定化方法、およびそれにより得られる資材」  平成１８年１０月５日公開
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、土砂代替材としての強度が天然資材に匹敵するものであって、製造コストも採算が見合うものである上に、重金属等の有害物質の溶出が防止された無機性汚泥を主原料とした土砂代替材の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】
【０００５】
本発明の無機性汚泥を主原料とする土砂代替材の製造方法は、無機性汚泥に砂質の溶融スラグ、コンクリートガラ、ガラス、陶器を破砕した再生資源、シルト質の石炭灰、石膏のうち少なくとも１種からなる補助剤を無機性汚泥に混合した後、セメント系の固化剤と蛋白質加水分解物に鉄塩をキレート結合させた溶出防止剤を加えて固化させるようにした。
また、この無機性汚泥を主原料とする土砂代替材の製造方法において、無機性汚泥が水分を含んでいるときは脱水ケーキとして用いるようにした。
また、この無機性汚泥を主原料とする土砂代替材の製造方法において、その土砂代替材を所望の粒径に形成する方法として、固化させる際に造粒機を用いる方法と、固化させる際は大きな塊とし、その後破砕機を用いて所望の粒径に形成する方法を提示する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の無機性汚泥を主原料とする土砂代替材の製造方法は、無機性汚泥を主原料とし、また補助材として産業廃棄物を利用して土砂代替材を製造することにより、従来管理型や安定型の最終処分場に埋立て処分されてきた無機性汚泥や産業廃棄物を環境に安全な素材として再資源化することができ、管理型及び安定型の最終処分場の延命化に寄与することができる。
本発明の無機性汚泥を主原料とする土砂代替材の製造方法は、溶出防止剤として蛋白質加水分解物に鉄塩をキレート結合させたものを使うものであるから、無機性汚泥を主原料として産業廃棄物を利用した補助材を用いても、そこに含まれる重金属等の有害物質を効果的に溶出防止でき、環境に対して安全で且つ高品質の土砂代替材を製造することができる。すなわち、自然環境の保護に大いに寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を添付図面に示す実施形能に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の第１形能による無機性汚泥を主原料とする土砂代替材の製造方法の工程を示す概略説明図である。主原料である無機性汚泥Ａとは、シールド掘削機或いはボーリングマシン等によって排出された建設汚泥や河川や池を浚渫した際に排出される浚渫汚泥や砕石場において砕石を水洗した際に発生する土質分を含む砕石汚泥等である。また補助材Ｂとは、砂質の溶融スラグやコンクリートガラ、ガラス、陶器を破砕した再生資源及びシルト質の石炭灰や石膏等であり、少なくともこれらの１種を無機性汚泥Ａに混合して固化する。この固化の際この補助材Ｂが核となり、土砂代替材Ｅが形成されることにより、その強度が増し天然素材に劣らない高品質の土砂代替材を製造することができる。特に無機性汚泥Ａに加える補助材Ｂとしては溶融スラグと石炭灰をほぼ等重量で混合したものを使用した場合、堅く機械的な強度の高い土砂代替材が生成されることが確認できた。
本発明に用いる固化材Ｃには、セメント系の固化材や生石灰・消石灰等の無機系の固化材が用いられる。また、溶出防止剤Ｄは、固化材Ｃとしてセメント系の固化材を用いた際に「土壌の汚染にかかわる環境基準」の基準を満足させる目的のために用いる薬剤で重金属等の溶出を抑えることにより環境に対して安全な土砂代替材Ｅを製造するためのものである。有害物質の溶出を効果的に防止するためにどのような溶出防止剤を使用するかは極めて重要な技術事項となる。本発明では、この溶出防止剤Ｄに蛋白質加水分解物に鉄塩をキレート結合させたものを使うものとした。
【０００８】
図１を用い本発明の第１実施形態について説明する。前記のような無機性汚泥Ａと補助材Ｂの少なくても１種を解砕・混合・混練・造粒の機能を兼ね備えた造粒装置２に投入し、解砕・混合を施した後、固化材Ｃを全重量の４〜１８％になる量だけ造粒装置２に投入し混合・混練そして造粒の工程を踏んで造粒固化させる。この際、補助材Ｂが核となり土砂代替材Ｅの強度を増すものとなる。この際、使用する無機性汚泥Ａと補助材Ｂから検査において有害物質が検出された場合には、溶出防止剤Ｄを混練の工程時に造粒装置２に投入する。本発明では溶出防止剤Ｄに前述した蛋白質加水分解物に鉄塩をキレート結合させたものを使うことにより重金属等の溶出を効果的に抑えることができ、環境に対して安全で且つ高品質の土砂代替材Ｅを製造することができる。また、この図１に示す実施形能において場合によっては、無機性汚泥Ａと補助材Ｂの少なくても１種とほぼ同時に固化材Ｃを造粒装置２に投入して解砕・混合・混練・造粒の工程を踏んで造粒固化させてもよい。
本発明の実施の第２形態による無機性汚泥を主原料とする土砂代替材の製造方法は、水分を多量に含水した無機性汚泥Ａを用いる場合である。その場合には図１において破線で示したように無機性汚泥Ａを直接造粒装置２に投入せずに、脱水装置１に投入して脱水処理した脱水ケーキを造粒装置２に投入するステップを踏むようにする。なお、他の工程と動作は前述した実施の形態で説明したものと同様であるので、重複する説明は省略する。
【０００９】
図２は本発明の実施の第３形態による無機性汚泥を主原料とする土砂代替材の製造方法の工程を示す概略説明図である。なお、前途した実施の形態で説明したものと同様の機能を有する材料には同一の符号を付して重複する説明は省略する。前途した無機性汚泥Ａと補助材Ｂの少なくても１種を解砕・混合・混練の機能を兼ね備えた混合・混練機３に投入し解砕・混合させた後、固化材Ｃを全重量の４〜１８％になる量だけ混合・混練機３に投入し混合・混練の工程を踏む。これを適宜の容器に流し込んで塊の形態で固化させる。固化させた後破砕機４を用いて固化物を破砕して適宜の大きさの粒とし、土砂代替材Ｅを製造するものである。この際、使用する無機性汚泥Ａと補助材Ｂから検査において有害物質が検出された場合には、溶出防止剤Ｄを混練の工程時に混合・混練機３に投入する。本実施形態でも先の例と同様に溶出防止剤Ｄに蛋白質加水分解物に鉄塩をキレート結合させたものを使う。これにより重金属等の溶出を効果的に抑えることができ、環境に対して安全で且つ高品質の土砂代替材Ｅを製造することができることは先の例と同様である。また、この図２に示す実施形能においても場合によっては、無機性汚泥Ａと補助材Ｂの少なくても１種とほぼ同時に固化材Ｃを混合・混練機３に投入して解砕・混合・混練・造粒の工程を踏んで造粒固化させてもよい。
本発明の実施の第４形態による無機性汚泥を主原料とする土砂代替材の製造方法は、水分を多量に含水した無機性汚泥Ａを用いる場合である。その場合には図２において破線で示したように無機性汚泥Ａを直接混合・混練機３に投入せずに、脱水装置１に投入して脱水処理した脱水ケーキを混合・混練機３に投入するステップを踏むようにする。
【００１０】
図３は、本発明の実施の第５形態による無機性汚泥を主原料とする土砂代替材の製造方法の工程を示す概略説明図である。なお、前述した実施の形態で説明したものと同様の機能を有する材料及び装置・機器には同一の符号を付して重複する説明は省略する。前途した無機性汚泥Ａと補助材Ｂの少なくても１種を混合・混練機３に投入し解砕・混合した後、固化材Ｃを全重量の４〜１８％になる量だけ混合・混練機３に投入し混合・混練の工程を踏む。その後、造粒装置２に送り込んで造粒固化させて土砂代替材Ｅを製造するものである。本実施形態でも先の例と同様に溶出防止剤Ｄに蛋白質加水分解物に鉄塩をキレート結合させたものを使う。これにより重金属等の溶出を効果的に抑えることができ、環境に対して安全で且つ高品質の土砂代替材Ｅを製造することができることは先の例と同様である。
上記図３に示す実施形態において無機性汚泥Ａと補助材Ｂの少なくても１種と固化材Ｃを混合・混練機３にほぼ同時に投入して解砕・混合・混練の工程を踏んだ後、造粒装置２に送り込んで造粒固化して土砂代替材Ｅを製造してもよく、なお、必要に応じて溶出防止材Ｄを混練工程に混合・混練機３に投入して重金属等の溶出を抑えて土砂代替材Ｅを製造するものである。
本発明の実施の第６形態による無機性汚泥を主原料とする土砂代替材の製造方法は、水分を多量に含水した無機性汚泥Ａを用いる場合である。その場合には図３において破線で示したように無機性汚泥Ａを直接混合・混練機３に投入せずに、脱水装置１に投入して脱水処理した脱水ケーキを混合・混練機３に投入するステップを踏むようにする。
【実施例１】
【００１１】
本発明によって生成された無機性汚泥を主原料とする土砂代替材の１実施例について報告する。砕石汚泥と脱硫石膏と普通ポルトラントセメントを造粒装置に投入して解砕・混合した後、本発明に係る蛋白質加水分解物に鉄塩をキレート結合させた溶出防止剤を造粒装置に投入して混練・造粒工程を踏むことにより造粒固化して土砂代替材を製造した。この実施例の原料等の配合割合は表１に示すとおりであった。
【表１】
2008155069.tif 000003
この原料を図１に示す実施形態１によって造粒固化して土砂代替材を製造したものを試料として県の認定試験機関（株式会社南西環境研究所）に依頼して溶出試験を行った。その際の結果を表２に示す。
【表２】
2008155069.tif 000004
検査方法は最右欄に示される方法によってなされ、１リットル当たりの含有量に換算して環境基準値と比較させて本実施例の結果を示している。なお、この基準値＊１は平成３年８月環境庁告示第４６号（最終改正：平成１３年３月環境省告示第１６号）によるもの、計量方法における環告第６４号＊２は環境大臣が定める排水基準に係る検査方法であって、昭和４９年９月環境庁告示第６４号（最終改正：平成１３年６月環境省告示第３７号）、環告第５９号＊３は環境大臣が定める水質汚濁に係る環境基準の検査方法であって、昭和４６年１２月環境庁告示第５９号（最終改正：平成１５年１１月環境省告示第１２３号）、総理府令第６６号＊４は農用地土壌汚染対策地域の指定要件に係る銅の量の検定の方法を定める省令であって、昭和４７年１０月総理府令第６６号（最終改正：平成１２年８月総理府令第９４号）によるものである。この溶出試験結果の中で、コンクリート系物質から溶出されやすい有害物質として六価クロムは基準値0.05以下の0.04，セレンは基準値0.01以下の0.004，そしてホウ素は基準値１以下の0.01であった。その他の重金属などいずれの着目物質についても環境基準をクリアーしていることが確認できた。
【００１２】
また、この実施例によって生成された土砂代替材についてのコーン指数試験を県の認定試験機関（株式会社シビルエンジニアリング）に依頼して行った。コーン指数とは、コーンベネトロメーターを土中のある深さまで貫入させるのに要する力をコーンの底面積で除した値である。JIS A 1228に準拠しておこなったコーン指数試験では1,939KN/m３との結果が出た。建設省令で定められた土質区分基準は表３に示すとおりであって、この値は第２種建設発生土（砂質土、礫質土及びこれらに準ずるもの）の基準値である800KN/m３以上を大きくクリアーしたものであった。
【表３】
2008155069.tif 000005
【実施例２】
【００１３】
本発明によって生成された無機性汚泥を主原料とする土砂代替材の他の実施例について報告する。建設現場から排出された汚泥(含水比４００％)を図１に示した本発明の第２実施形態で処理したものである。泥水のように水分が多いことからそのまま用いることはできないのでまず脱水装置１で脱水し、脱水ケーキ(含水比６７％)としたものと溶融スラグと高炉セメントＢ種を造粒装置２に投入して解砕・混合した後、本発明に係る蛋白質加水分解物に鉄塩をキレート結合させた溶出防止剤を造粒装置２に投入して混練・造粒工程をふみ造粒固化して土砂代替材を製造した。なお、この実施例の原料等の配合割合はを表４に示すとおりであった。
【表４】
2008155069.tif 000006
この原料を図１に示す実施形態２によって造粒固化して土砂代替材を製造したものを試料として県の認定試験機関（株式会社南西環境研究所）に依頼して溶出試験を行った。その際の結果を表５に示す。
【表５】
2008155069.tif 000007
この溶出試験結果の中で、コンクリート系物質から溶出されやすい有害物質として六価クロムは基準値0.05以下の0.01，セレンは基準値0.01以下の0.001，そしてホウ素は基準値１以下の0.01であった。その他の重金属などいずれの着目物質についても環境基準をクリアーしていることが確認できた。
【００１４】
また、この実施例によって生成された土砂代替材についてのコーン指数試験を県の認定試験機関（財団法人沖縄県建設技術センター）に依頼して行った。JIS A 1228に準拠しておこなった締め固めた土のコーン指数試験では1,657KN/m３との結果が出た。この値は第２種建設発生土（砂質土、礫質土及びこれらに準ずるもの）の基準値である800KN/m３以上を大きくクリアーしたものであった。
【００１５】
上記の実施例の試験結果によって、本発明の無機性汚泥を主原料とする土砂代替材の製造方法によれば、土砂代替材としての強度が天然資材に匹敵するものであって、製造コストも採算が見合うものである上に、重金属等の有害物質の溶出が防止された無機性汚泥を主原料とした土砂代替材の製造方法を提供できることが確認できた。特にコンクリート系物質から溶出されやすい有害物質として六価クロムについての確かな安全性について確認が採れたことは意義深い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態と第２実施形態を説明するブロック図である。
【図２】本発明の第３実施形態と第４実施形態を説明するブロック図である。
【図３】本発明の第５実施形態と第６実施形態を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００１７】
Ａ  無機性汚泥                        Ｂ  補助材
Ｃ  固化材                            Ｄ  溶出防止剤
Ｅ  土砂代替材                        １  脱水装置
２  造粒装置                          ３  混合・混練機
４  破砕機
【図１】
2008155069.tif 000008
【図２】
2008155069.tif 000009
【図３】
2008155069.tif 000010