(57)【要約】【課題】  高炉スラグ及び製鋼スラグなどから、安価にしかも簡便な設備で、固結しにくく且つｐＨ上昇の抑制効果に優れ、環境改善材料や土木建築材料として好適なスラグ材を作製するためのスラグ処理方法を提供する。【解決手段】  本発明のスラグ処理方法は、微生物及び養分を含有する１０℃以上の水にスラグを浸漬させることを特徴とする。その際に、前記水に酸素含有ガスを供給すること、そして、水の溶存酸素濃度を１．５ｍｇ／Ｌ以上に保持することが好ましい。また、適用するスラグとしては、高炉スラグ及び／または製鋼スラグが最適である。【選択図】            なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物及び養分を含有する１０℃以上の水にスラグを浸漬させることを特徴とする、スラグの処理方法。
【請求項２】
前記水に酸素含有ガスを供給することを特徴とする、請求項１に記載のスラグの処理方法。
【請求項３】
前記水の溶存酸素濃度を１．５ｍｇ／Ｌ以上に保持することを特徴とする、請求項２に記載のスラグの処理方法。
【請求項４】
前記スラグが高炉スラグ及び／または製鋼スラグであることを特徴とする、請求項１ないし請求項３の何れか１つに記載のスラグの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉スラグ及び製鋼スラグなどから、固結しにくく且つｐＨ上昇の抑制効果に優れたスラグ材を作製するためのスラグの処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海、河川、湖沼などの水底を浄化する方法として、水底を覆砂する方法、即ち、水底を粉粒状材料で覆い、赤潮や青潮の原因となる、水底から溶出する硫化水素や栄養塩類を封じ込める方法が知られており、この覆砂に用いる材料としては、海砂や山砂などの天然砂のように水底を覆うことのみを目的とした材料の他に、石灰のように水底を覆うことに加えて水底の富栄養化成分を化学的に吸着する機能を持つものが用いられてきた。しかし、天然砂のような化学反応性を有しない材料では、覆砂効果が十分に得られないことが懸念され、一方、石灰のように化学反応性を有する材料では、費用が高価になること、及びｐＨの制御が困難で水質が高アルカリになる場合があるといった問題点があった。
【０００３】
そこで、上記の問題点を解決する手段として、覆砂材料として高炉スラグ或いは製鋼スラグを用い、水質や水底の浄化を図る技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、高炉スラグや製鋼スラグには水中で固まる（固結）という性質があり、固結した場合、砂泥中に生息する生物、つまり貝類やゴカイなどの主要な底生生物の生息場としては不適となり、また、アマモの根も張れない状況になってしまうという問題点があった。この固結は、スラグ粒子間の間隙水に溶出したカルシウムイオン（以下「Ｃａ2+イオン」と記す）が沈殿し、水和物を形成してスラグ粒子を結合させる水和反応によって発生する。
【０００５】
また、高炉スラグ及び製鋼スラグは上記の覆砂材料のみならず、様々な用途に使用されており、例えば、製鋼スラグは、土壌改良材、路盤材、地盤改良材、セメントやコンクリートの骨材などの土木建築材料として有効利用されている。しかしながら、製鋼スラグは、ＣａＯ成分などを始めとする水和性成分（遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯ）を有しており、とりわけ遊離ＣａＯが水に溶出することに起因するｐＨの上昇現象や、同じく海水に溶出してｐＨが増加し、Ｍｇ（ＯＨ）2 が析出することに起因する白濁現象などを生じさせることから、路盤材、骨材、石材といった土木建築材料や海洋での潜堤材などの土木建築材料として利用を図る際の阻害要因となっていた。
【０００６】
また更に、前述したスラグの固結は、水中のみならず、破砕して所定のサイズに調製した高炉スラグ或いは製鋼スラグを例えば野外に積み上げて仮置きし、仮置き期間が長引くと、スラグ粒子同士が固結してしまい、再度破砕しなければ、環境改善材料や土木建築材料として使用できなくという問題点もあった。
【０００７】
そこで、高炉スラグ及び製鋼スラグの固結防止及びｐＨ上昇を抑制する手段が多数提案されている。
【０００８】
例えば、特許文献２には、高炉水砕スラグの固結防止剤であって、全構成単位中に、アクリルアミド、アクリル酸、アクリル酸誘導体及びアクリル酸誘導体の架橋構造部分の構成単位を合計で８０モル％以上含有し、且つ、アクリルアミドを１４〜４８モル％、アクリル酸を１〜４２モル％、アクリル酸誘導体を１０〜８４モル％及びアクリル酸誘導体の架橋構造部分の構成単位を０．０５〜１モル％の割合で含有する、水不溶性で高吸水性のアクリル系架橋重合体から成る固結防止剤が提案されている。
【０００９】
特許文献３には、水酸基またはカルボキシル基を有する、例えば脂肪酸のような有機物またはその金属塩によってスラグ表面を被覆する方法が提案されている。特許文献４には、スラグ粒子１００質量部に対して、酸化アルミニウムを０．１ないし２質量部含む粉粒体と、少なくとも５質量部の水系溶媒とを加え、三者をクラッシング混合して、このときに起こる複分解反応により、スラグ粒子群の粒子表面にアルミニウム含有化合物からなる改質層を形成せしめ、必要に応じて脱水処理して、水溶出ｐＨ値を５．８ないしは８．６の中性域にする方法が提案されている。
【００１０】
また、特許文献５には、高炉水砕スラグを摩砕処理して摩砕高炉スラグとし、この摩砕高炉スラグに、無機酸または無機酸を主体とし一部有機酸を含む混酸の何れかを添加して撹拌混合処理を行い、摩砕高炉スラグから溶出するアルカリを中和することによって、含有アルカリ量を低減させる方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−２８６７１１号公報
【特許文献２】特開２００６−１８８３８１号公報
【特許文献３】特開２００２−１０４８４８号公報
【特許文献４】特開２００６−２９０７１３号公報
【特許文献５】特開２００６−２８２４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来技術には以下の問題点がある。
【００１２】
特許文献２による固結防止剤の製造には、３００ｋＰａの圧力雰囲気中で最高温度９０℃で重合反応を行わせることが必要であり、特殊な圧力容器を必要とすることから、製造コストが高価になるという問題がある。また、この固結防止剤が添加された高炉水砕スラグを水中で使用する場合、カルシウム溶出の活性点を被覆しているわけではないので、必ずしも有効な固結防止対策とはならない。
【００１３】
特許文献３では、スラグ表面を有機物またはその金属塩によって被覆しているが、有機物をスラグ粒子全体に被覆させるためには、有機物を使用量以上に加える必要があり、製造コスト上昇の原因となる。また、スラグ粒子が大きい場合には、有機物との混合が行い難く、均一被覆の障害になる。特許文献３の実施例によれば、９０℃の加熱が必要であり、これもコスト高の原因となる。
【００１４】
特許文献４では、基礎成分のアルミニウム塩化合物に捕捉成分の鉄含有化合物を添加した後に、混和接触、整粒工程、室温〜８０℃の養生工程、室温〜１９０℃の脱水工程が必要であり、工程が複雑であり製造コスト上昇の原因となる。アルミノ珪酸塩生成時にＣａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｈの反応も起こり、その反応生成物からカルシウム溶出が起こる可能性があり、長期間に亘るアルカリ溶出抑制効果が保持されない恐れがある。また、対象が高炉スラグに限られるという欠点もある。
【００１５】
特許文献５では、硫酸などの無機酸でスラグから溶出するアルカリを中和しながら、無機酸でアルカリ中のＣａ2+イオンを封鎖する技術であるが、硫酸は安価であるものの生成する石膏が設備に付着して、設備トラブルの原因となり、一方、硝酸や塩酸は高価であり、それに応じて処理されたスラグが高価になる。また、酸でスラグを溶解するとカルシウム溶出の活性点が新たに現れるので、完全なｐＨ抑制対策としては不十分である。また更に、対象が高炉スラグに限られるという欠点もある。
【００１６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高炉スラグ及び製鋼スラグなどから、安価にしかも簡便な設備で、固結しにくく且つｐＨ上昇の抑制効果に優れ、環境改善材料や土木建築材料として好適なスラグ材を作製することのできるスラグの処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究・検討を行った。その結果、微生物及び養分を含有する水にスラグを浸漬させ、スラグ表面或いは表面近傍で微生物を増殖させることにより、増殖した微生物によって形成される、バイオフィルムと呼ばれる有機物被膜でスラグ粒子の少なくとも一部分の表面が被覆され、スラグ粒子同士の接触が物理的に妨げられてスラグの固結が抑制される、並びに、バイオフィルムによってスラグからのＣａ2+イオンの溶出が抑制され、ｐＨの上昇現象も防止されるとの知見を得た。
【００１８】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、第１の発明に係るスラグの処理方法は、微生物及び養分を含有する１０℃以上の水にスラグを浸漬させることを特徴とするものである。
【００１９】
第２の発明に係るスラグの処理方法は、第１の発明において、前記水に酸素含有ガスを供給することを特徴とするものである。
【００２０】
第３の発明に係るスラグの処理方法は、第２の発明において、前記水の溶存酸素濃度を１．５ｍｇ／Ｌ以上に保持することを特徴とするものである。
【００２１】
第４の発明に係るスラグの処理方法は、第１ないし第３の発明の何れかにおいて、前記スラグが高炉スラグ及び／または製鋼スラグであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、微生物及び養分を含有する水にスラグを浸漬させ、スラグ表面或いは表面近傍で微生物を増殖させることにより、この増殖した微生物によって形成される、バイオフィルムと呼ばれる微生物の集合体からなる有機物被膜がスラグ粒子の表面の少なくとも一部を被い、これにより、スラグヤードに仮置きしたり、水中或いは水浜に敷設したりしてもスラグ粒子同士の接触が妨げられて、スラグの固結が抑制される。また、スラグがバイオフィルムを有することにより、スラグから溶出するＣａ2+イオンもバイオフィルム中に留まるため、スラグ固結の原因となるＣａ2+イオン自体の溶出が少なくなり、固結がより一層抑制される。スラグから溶出するＣａ2+が減少することにより、ｐＨが低下し、海中に敷設した際の白濁現象を防止することができる。
【００２３】
このバイオフィルムは、増殖した微生物によってスラグ粒子の１粒１粒に簡単に形成させることができるので、極めて簡単に且つ安価に形成することができる。また、バイオフィルム自体が燐や窒素といった養分を含んでいるので、バイオフィルムを有するスラグ材を環境改善材料としてアマモ基盤材などに用いた場合には、養分補給の役割も果たすことができる。更に、予めバイオフィルムつまり有機物を有しているので、海底などに沈設した際に天然の微生物も付着しやすくなり、既に海中に存在する天然石や砂の状態に、より早く近づきやすくなる。また更に、予め有機物を有していることによって、例えば海域の生物の親和性が高くなり、貝やゴカイなどの底性生物が生息しやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を具体的に説明する。
【００２５】
本発明では、高炉スラグや製鋼スラグなどから、環境改善材料や土木建築材料として使用可能なスラグ材を作製するに当たり、微生物及び養分を含有する１０℃以上の水にスラグを浸漬させ、スラグを処理する。水中には、微生物及び養分が存在するので微生物が増殖し、この増殖した微生物によって形成されるバイオフィルムで、スラグ粒子の少なくとも一部分の表面が被覆される。このバイオフィルムによって、スラグ粒子同士の接触が物理的に妨げられてスラグの固結が抑制されるとともに、スラグから溶出するＣａ2+イオンがバイオフィルム中に留まるため、スラグ固結の原因となるＣａ2+イオン自体が少なくなり、固結がより一層抑制されると同時にｐＨの上昇現象も防止される。
【００２６】
本発明において、スラグを水中に浸漬させる理由は、微生物の生育には水が必要であり、また、水中に存在する微生物をスラグ粒子表面に付着するためであり、また更に、バイオフィルム形成速度を促進させるためである。更にまた、スラグはアルカリ成分を溶出し、これによってスラグ周囲のｐＨが１１〜１２になると、微生物が死滅してバイオフィルムが形成されない恐れがあり、水で希釈してｐＨを下げるためである。
【００２７】
使用する水としては、通常の工業用水、水道水、精製水などを用いることができるが、コスト面から、工業用水及び精製水を用いることが好ましい。水は、そのままの状態で使用してもよいが、スラグ表面から溶出するアルカリ成分の一部を中和して、微生物によるバイオフィルム形成を促進させるために、無機酸及び有機酸などの酸性成分を添加することが好ましい。
【００２８】
酸性成分の添加量は用いるスラグの性状によって異なるが、好適範囲は０〜１０質量％、好ましくは０〜５質量％、更に好ましくは０〜３質量％である。ここで、０質量％を含むのは、アルカリ成分の溶出が少ないスラグに対しては酸性成分を加える必要はなく、加えることでコストアップになるからである。酸性成分の添加量が１０質量％を越えると水のｐＨが低くなり、微生物が死滅する恐れがあり、また、スラグからのアルカリ溶出が促進されて、中和反応による発熱・発泡が起こることから、好ましくない。
【００２９】
水の温度は１０℃以上に保持されていることが必要である。水温が１０℃未満になると、微生物の活動が低下し、バイオフィルムが形成されなくなるので望ましくない。一方、水温が４０℃を越えると、微生物の活動が低下し、バイオフィルムの形成に支障を来たすので、４０℃以下に保持することが好ましい。
【００３０】
バイオフィルムの形成は、主に好気性微生物によってなされるので、水中の溶存酸素濃度を確保することが好ましい。好気性微生物の生育においては、水中の溶存酸素濃度を、水温によっても異なるが、２０℃で１．５ｍｇ／Ｌ以上とすることが好ましく、より好ましくは、２．０ｍｇ／Ｌを確保することである。好気性微生物の場合、水の溶存酸素濃度が１．５ｍｇ／Ｌ未満になると、酸素が再供給されるまで活動を停止するからである。
【００３１】
水中の溶存酸素濃度を１．５ｍｇ／Ｌ以上に保つための水中への酸素供給方法としては、（１）空気などの酸素含有ガスを供給するブロワーと水槽内に設置される散気装置とを用いて、ブロワーで供給される酸素含有ガスを水槽下方の散気装置から水中に連続的或いは断続的に供給する方法、（２）水槽内の水の一部を圧力装置に導入し、加圧状態で酸素ガスを過飽和に溶解させた後、水槽に循環させる方法、（３）水槽内の水の一部を大気中に霧状に噴霧して酸素を溶解させた後、水槽に戻す方法などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３２】
固結していないスラグの透水係数は１０-2ｃｍ／秒以上であり、攪拌処理や曝気処理を行うことで、スラグ層の深部への水の入れ替えが短時間で行われるため、スラグ層深部への酸素供給が滞ることはなく、バイオフィルムの形成が十分に行われる。
【００３３】
本発明で対象とするスラグは、水に浸したときにアルカリ成分が溶出してくるスラグであり、組成や生成過程によって限定されるものではないが、特に、好適なスラグは、鉄鋼製造工程で副産物として発生する高炉スラグ及び製鋼スラグ（以下、これらを総称して「鉄鋼スラグ」と記す）である。
【００３４】
鉄鋼スラグにも、（１）溶融状態の鉄鋼スラグをスラグ処理ヤードに流して空冷し、冷却固化した塊状のスラグを破砕機によって破砕して得たスラグ、（２）溶融状態の鉄鋼スラグに大量の水を噴射・混合攪拌して急冷する或いは溶融状態の鉄鋼スラグを大量の水の中に流し込んで急冷する方法（これらの冷却方法を「水砕法」という）によって得た、粒径がおよそ６ｍｍ以下の粒状のスラグ（「水砕スラグ」と呼ぶ）、（３）溶融状態の鉄鋼スラグを空気などの気体とともに空気中に吹き飛ばして急冷する方法（この冷却方法を「風砕法」という）によって得た、粒径がおよそ６ｍｍ以下の球状のスラグ（「風砕スラグ」と呼ぶ）があるが、どの方法により得られたスラグであっても構わない。また、その組成も所謂「高炉スラグ」及び所謂「製鋼スラグ」であるならば、組成に多少の違いがあっても構わない。ここでいう、高炉スラグとは、溶鉱炉から溶銑とともに排出されるスラグであり、製鋼スラグとは、溶銑予備処理工程で発生する脱珪スラグ、脱硫スラグ、脱燐スラグ、並びに、転炉における溶銑の脱炭精錬時に発生する脱炭スラグ（「転炉スラグ」と呼ぶ）である。
【００３５】
スラグ表面にバイオフィルムを形成させる微生物としては、バクテリア、放線菌、菌類界に含まれる麹菌などのカビ、白色腐朽菌などのキノコや酵母、を使用することができる。この中でも、バイオフィルムの形成には好気性菌が好ましく、特に、ｐＨ８程度の環境でも生育できるという観点からバチルス属細菌が好ましい。バチルス属細菌は、土壌中や枯れ草に存在し、食品では納豆、味噌、醤油などにも存在する一般的な菌である。
【００３６】
バチルス属細菌の例として、バチルス・コーニー（Bacillus cohnii ）、バチルス・アルカロフィラス（Bacillus alcalophilus）、バチルス・アガラドハエレンス（Bacillus agaradhaerens sp.）、バチルス・クラーキー（Bacillus clarkii sp.）、バチルス・クラウジー（Bacillus clausii sp.）、バチルス・ギブソニー（Bacillus gibsonii sp.）、バチルス・ハルマパラス（Bacillus halmapalus sp.）、バチルス・ハロデュランス（Bacillus halodurans comb.）、バチルス・ホリコジー（Bacillus horikosii sp.）、バチルス・シュードアルカロフィラス（Bacillus pseudoalcalophilus sp.）、バチルス・シュードファームス（Bacillus pseudofirmus sp.）、バチルス・ベッデリ（Bacillus vedderi sp.）などが上げられる。納豆菌（Bacillus subtilis natto）もこの属に属し、増殖速度が速く大量に培養しやすいことから有効に利用できる。
【００３７】
また、上記の微生物から選ばれる２種以上を併用することが好ましい。２種以上を併用することにより、バイオフィルムが形成されやすくなったり、しっかりとしたバイオフィルムが形成されたりする効果が得られる。これは、様々な場所で形成されているバイオフィルムにおける微生物叢を考えた場合、その多くは複合系で存在しているからである。例えば、古川等（Furukawa et al.,Proc.ASM Biofilm Conf.,p.93,2003.参照）は、複合微生物系バイオフィルムの形成機構解明に関して、４３種類の食品関連微生物の２種ずつの複合培養系におけるバイオフィルム形成について検討を行った結果、全９０３通り中で３０．６％の組み合わせでバイオフィルムの形成量が増加し、９．７％の組み合わせでバイオフィルム形成量が減少したことを報告している。
【００３８】
一般的に微生物は、その周囲から無機或いは有機の溶存物質を取り込んで、分解系代謝の過程でそれらを用いてエネルギーの獲得或いは細胞構成成分の合成を行っている。これらの溶存物質を栄養源といい、栄養源は、エネルギー源、炭素源、窒素源、無機塩類、微量栄養素（或いは成育因子（ビタミンなど））に分けられる。
【００３９】
従って、上記の微生物を増殖させるためには、この栄養源が必要であり、この栄養源としてスラグに添加する養分としては、グルコース溶液（グルコース濃度：０．５〜１０質量％）、たんぱく質加水分解物、肉や酵母のエキス、血液や卵、焼酎やビールの絞り粕、サトウキビの絞り粕、糖蜜、廃糖蜜、剪定材や海藻や植物系廃棄物やその醗酵物などが好適である。これらの中でも、廃糖蜜や酒類の製造工程で発生する廃液など、ｐＨが中性よりも低めの液であることがより好ましい。ｐＨが中性よりも低めの液であることにより、スラグからアルカリ成分が溶出しても、ｐＨの上昇を抑え、微生物の成育に好ましい環境に維持できるからである。
【００４０】
水中にスラグを浸漬させた後、スラグ表面にバイオフィルムが形成されるまでの時間は、水温、菌体数、養分の量によって異なり、３〜２１日程度である。浸漬時間が短いとバイオフィルムの形成が十分でなく、逆に、長すぎるとバイオフィルムが過剰に形成され、泥状になるために好ましくない。
【００４１】
この場合、１週間程度でバイオフィルムを形成させるには、スラグ１ｍ3 に対して、１ｍＬ当たり１０7 cells（以下、「cells/ｍＬ」と記す）程度の微生物を含有する、５質量％のグルコース溶液を０．１５ｍ3程度添加することが好ましい。通常、培養した微生物は１０6 〜１０8 cells/ｍＬ存在するので、存在する微生物個数に応じて前記関係を維持するようにすればよい。同様に、グルコース溶液の濃度に応じて前記関係を維持するようにすればよい。尚、微生物の数の単位を「cells」と記載する理由は、微生物は単細胞であり、細胞（cell）の数と微生物個体の数とが一致するからである。
【００４２】
スラグ表面におけるバイオフィルム付着同定は、グラム染色によって染色された菌体面積を顕微鏡によって計測する方法によって行うことができる。微生物から由来した有機物と判断するには、元素分析において、炭素量及び窒素量がスラグ自体の含有量より明らかに多いことから識別できる。また微生物の形態がはっきりしていれば識別することができる。スラグ表面の一部が炭酸化されて、スラグ粒子の５％以上にバイオフィルムが付着していれば、スラグ粒子からのアルカリ溶出や、スラグの固結が防止される。
【００４３】
また、スラグに存在する微生物の数を、微生物の生死に拘わらず計数する方法としては計数盤法がある。計数盤法とは、スライドグラスの表面を極薄く削って低くした部分に、小さな溝を刻んでつくった格子を描いたものを用い、そこに、スラグ５ｇを生理的食塩水１０ｍＬに入れて超音波で２分間程度処理してスラグから微生物を剥離し、剥離した微生物を含む生理的食塩水を滴下し、カバーグラスをかけて一定の間隙が液で満たされるようにし、顕微鏡でスライドグラスにある格子状の最少区画内にいる微生物の数を数え、そこから単位容量当たりの数を計算で求める方法である。また、スラグから遺伝子を抽出し、リアルタイムＰＣＲ法と呼ばれる遺伝子解析手法を用いて、遺伝子の数を計測して微生物の数を求める手法も用いることができる。具体的には、０．５ｇのスラグを抽出キットに装入し、ＤＮＡを抽出する方法である。
【００４４】
スラグに所定量のバイオフィルムを形成させた後に乾燥させて、バイオフィルムをスラグ粒子の表面に密着させることが好ましい。乾燥して密着させることで効果が高まるが、必ずしも乾燥させる必要はない。スラグを乾燥するには、水槽から取り出したスラグをスラグヤードに放置する、或いは、水槽から取り出したスラグをコンテナに収容するなどして行うことができる。スラグを乾燥することで、微生物の大半は死滅するが、バイオフィルムとしてスラグに存在しており、スラグ粒子の固結及びアルカリ溶出が防止される。
【００４５】
このようにして得られたスラグ材は、海、河川、湖沼などの水底の環境及び水質を改善するための環境改善材料として好適であり、また、路盤材、土壌改良材、地盤改良材、セメントやコンクリートの骨材、石材、及び、海洋における、潜堤材、裏ごめ材、裏埋め材、盛土材、サンドコンパクション、ＳＣＰサンドマット、浅場造成材などの土木建築材料としても好適である。
【実施例１】
【００４６】
酸素含有ガスを水槽内の水に供給するために、水槽外に設けられたブロワーと配管で接続された散気装置を水槽内に設け、水槽内の水の溶存酸素濃度を調整できるような水槽を設置し、この水槽内に工業用水（ｐＨ７．３）及び水道水を供給した。その水槽内に、体積１０ｍ3 の高炉水砕スラグまたは冷却固化した後に破砕した製鋼スラグ（転炉スラグ、予備処理スラグ）を、スラグの表面が水に浸るように浸漬した。その後、クエン酸、酒石酸、ギ酸、硫酸を水溶液濃度が０〜８質量％になるように加え、散気装置から空気または酸素ガスを供給して、水槽内の水を撹拌することにより、添加した酸と水とを均一混合した。微生物として納豆菌または納豆菌と乳酸菌、及び、その養分としてグルコースまたは糖蜜を水槽に添加し、微生物を増殖させた。水の温度は１２℃〜３８℃に調整し、水槽中の水の溶存酸素濃度は、溶存酸素濃度計によって測定し、溶存酸素濃度が２．５〜８．４ｍｇ／Ｌになるように曝気を行って、７日間ないし１１日間に亘って微生物を増殖させた。この微生物によるスラグ処理（バイオフィルム形成処理）の終了後、水槽からスラグを取り出して、スラグに存在する菌コロニーの数を測定するとともに、スラグ間隙水のｐＨを測定した（発明例１〜２０）。
【００４７】
尚、スラグに存在する菌コロニー数は、次のようにして求めた。表乾状態のスラグ（「wet-slag」という）３ｇを燐酸緩衝溶液３０ｍＬに入れ、超音波振動を与えながらスラグに存在する菌体を燐酸緩衝溶液に抽出し、抽出した菌体を従属栄養細菌用寒天培地で培養し、２４時間経過後のコロニー数を計測し、wet-slag１ｇ当たりのコロニー数に換算して求めた。
【００４８】
また、比較のために、スラグを水中浸漬した後、微生物及びその養分を加えない状態で保持させたときの例（比較例１〜１１）も実施した。比較例１〜１１では、微生物及びその養分を加えないこと以外は、発明例に準して行った。表１に、本発明例及び比較例の処理条件及び処理結果を示す。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
表１に示すように、比較例１〜１１では、処理後の菌コロニー数はゼロであり、またスラグ間隙水ｐＨは１０を超えていた。これは、微生物によるバイオフィルム形成が行われないために、酸によって活性化されたスラグ表面からＣａ2+イオンが溶出した結果である。このスラグ材を環境修復材料や土木建築材料として使用した場合には、固結やアルカリ溶出を防止できないことが予想される。
【００５１】
これに対して本発明１〜２０では、菌コロニー数は１０6 以上であり、スラグ間隙水ｐＨは８以下であった。このスラグを環境修復材や土木建築材料として使用した場合には、固結やアルカリ溶出が抑制され、長期間安定した状態での使用が可能になる。
【００５２】
水分を含んだ状態のスラグは、その周囲のｐＨは１０を超える場合がほとんどであり、微生物が容易に増殖できる環境ではない。本発明では、スラグを水中に浸漬することにより、微生物の活動に必要な水分を供給するとともに高ｐＨを希釈する効果を発現し、有機酸や無機酸の併用下で、微生物と栄養分とを水に供給することで、バイオフィルムをスラグ表面に容易に形成させることができる。