(57)【要約】【課題】高価な固化材を大量に使用することなく、また油分吸着剤を使用することなく、効果的にかつ安価に油分汚染泥状物の油分を不溶化する方法を提供する。【解決手段】油分汚染泥状物に水硬性を有するカルシウムアルミネート系スラグを加えて固化し、油分を不溶化することを特徴とする油分汚染泥状物の処理方法である。水硬性を有するカルシウムアルミネート系スラグが、Ａｌ2Ｏ3を２0質量％以上、ＣａＯを４０質量％以上含有し、ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3比が質量比で１．０〜２．５であると好ましい。固化材として水硬性を有するカルシウムアルミネート系スラグを用いるので、何ら油分吸着剤を用いることなく油分を封じ込めることができる。スラグは安価であり、安価に処理を行うことができる。油分汚染泥状物の含有水分が多い場合でも固化させることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
油分汚染泥状物に水硬性を有するカルシウムアルミネート系スラグを加えて固化し、油分を不溶化することを特徴とする油分汚染泥状物の処理方法。
【請求項２】
水硬性を有するカルシウムアルミネート系スラグが、Ａｌ2Ｏ3を２0質量％以上、ＣａＯを４０質量％以上含有し、ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3比が質量比で１.0〜２.5であることを特徴とする請求項１に記載の油分汚染泥状物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油分で汚染された土壌、油泥、産業廃棄物などの油分汚染泥状物を不溶化する処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機械工作工場などでは長年にわたり切削油を使用し、これら油が工場内あるいはその周囲の土壌に染み込み、油分汚染土壌が形成される。また、集塵ダスト、排水堆積物中に油分を含んだ産業廃棄物、油泥が発生する。ここで、土壌に油分が長期間にわたりしみ込んだものや油の流出により汚染されたもの、燃焼系に油分を含み集塵ダストなどに汚染されたもの、排水系に油分が混入し排水の混合物に油分が付着して汚染された堆積物など油分で汚染された土壌、砂、粒状物及びこれらに水分を含んだ状態にあるものを、油分汚染泥状物と定義する。前記油分汚染土壌、油分を含んだ産業廃棄物、油泥は、油分汚染泥状物であるということができる。
【０００３】
油分汚染泥状物を埋め立て処分する際には油分浄化処理が必要とされ、また低濃度であっても汚染土壌や保管堆積物が悪臭や油膜の発生の原因となるため、適切な処理が要求される。
【０００４】
油分汚染泥状物の油分処理方法として、浄化技術、固化封じ込め技術がある。浄化技術として溶剤やアルカリ界面活性剤などによる洗浄処理、油分の揮発・分解温度以上まで加熱除去する燃焼法、土壌中に生息する微生物を活性化させ油分を分解する微生物分解法がある。
【０００５】
これらの処理方法はそれぞれ長所・短所があり、発生物、油分の含有量に応じた方法が使用されている。例えば洗浄法は多量処理には適しているが、溶剤・薬剤が土壌などに残留し再利用には問題が生じる場合がある。燃焼法は確実な浄化が可能である反面、燃焼設備のコスト負担が大きく、処理コストが高くなる。微生物分解処理は低コストで処理できる反面、処理期間を要し処理量・期間に応じた処理場が必要となる。
【０００６】
油分汚染土壌を固化して油分溶出を封じ込めることを目的として、一般的に、セメント、石灰等のアルカリ性土壌改良材を土壌に添加しているが、セメント、石灰による固化作用はカルシウムの水和反応によるので、固化と同時に土壌表面の油分がカルシウムに置き換わって遊離する。また、土壌のアルカリ化によって油分の遊離分散が促進される。したがって、油分汚染土壌中の油分を封じ込めるためには、油分量に応じた適切なセメントを用いて固めないと表面から油分の分離遊離が生じることになり、セメント処理費用によるコスト負担が大きくなる。
【０００７】
特許文献１に記載のものは、油分汚染土壌に、まず油分吸着剤を添加し、続いて水硬性固化材を添加する方法である。予め油分吸着剤を添加してその後に水硬性固化材を添加すると、油分汚染土壌が完全に固化した後の油膜の発生はほとんど見られないが、油分吸着剤を添加しない場合は、水硬性固化材を添加する段階で油分が浮き出し、油粘土状になった。
【０００８】
また特許文献２においては、重金属類、油、難分解性化学物質等の汚染物質に汚染された土壌、廃棄物等を固化して、汚染物質の不溶化を行うことを目的とし、所定の温度で焼成して粉末にした酸化マグネシウムを、汚染土壌等に添加することにより、汚染土壌を固化して、汚染物質の不溶化を行う方法が記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１２８４号公報
【特許文献２】特開２００３−３３４５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
セメントを用いて油分汚染泥状物を固化し油分溶出を封じ込めるためには、油分量に応じた適切な量のセメントを用いることが必要となり、セメント処理費用によるコスト負担が大きくなる。特許文献１に記載のように油分吸着剤と水硬性固化材の両方を用いるのでは、処理費用の増大をきたすために好ましくない。また特許文献２に記載のように焼成した酸化マグネシウムを用いることとすると、処理費用の高額化を招くこととなる。
【００１１】
また、セメントや石灰の水和反応によって固化する場合において、油分汚染泥状物の含有水分が多い場合、水分が多すぎて十分に固化できない場合がある。
【００１２】
本発明は、高価な固化材を大量に使用することなく、また油分吸着剤を使用することなく、効果的にかつ安価に油分汚染泥状物の油分を不溶化する方法を提供することを目的とする。また、油分汚染泥状物の含有水分が多い場合でも問題なく固化できる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）油分汚染泥状物に水硬性を有するカルシウムアルミネート系スラグを加えて固化し、油分を不溶化することを特徴とする油分汚染泥状物の処理方法。
（２）水硬性を有するカルシウムアルミネート系スラグが、Ａｌ2Ｏ3を２0質量％以上、ＣａＯを４０質量％以上含有し、ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3比が質量比で１.0〜２.5であることを特徴とする上記（１）に記載の油分汚染泥状物の処理方法。
【００１４】
本発明において水硬性を有するとは、水との化学反応で水和物を形成し、凝結し硬化する性質をいう。また本発明においてカルシウムアルミネート系スラグとは、鉄の製造工程において副産される鉄鋼スラグであり、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3を主成分とするスラグをいう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、油分汚染泥状物を固化して油分を不溶化するための固化材として水硬性を有するカルシウムアルミネート系スラグを用いるので、何ら油分吸着剤を用いることなく油分を封じ込めることができる。スラグは製鉄所の製銑・製鋼工程で発生する発生物であり、安価に処理を行うことができる。カルシウムアルミネート系スラグを用いるので、油分汚染泥状物の含有水分が多い場合でも固化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明において、油分汚染泥状物とは、土壌に油分が長期間にわたりしみ込んだものや油の流出により汚染されたもの、燃焼系に油分を含み集塵ダストなどに汚染されたもの、排水系に油分が混入し排水の混合物に油分が付着して汚染された堆積物など油分で汚染された土壌、砂、粒状物及びこれらに水分を含んだ状態にあるものをいう。
【００１７】
従来、油分汚染泥状物にセメントなどの水硬性固化材を用いて固化し油分を固定しようとすると、高価なセメントを大量に使用するか、あるいは予め油分吸着剤を添加した上で水硬性固化材を添加する必要があった。
【００１８】
ところが、油分汚染泥状物に用いる水硬性固化材として水硬性を有するカルシウムアルミネート系スラグを使用したところ、高価なセメントを大量に使用することなく、また予め油分吸着剤を添加することなく、油分汚染泥状物を固化しかつ油分を封じ込めることが可能であることが分かった。
【００１９】
例えばステンレス鋼の製鋼工程のように、溶鋼の脱酸剤にアルミニウムを使用して脱酸する際に、スラグ中にＡｌ2Ｏ3が生成される。そのＡｌ2Ｏ3を含めスラグの主な組成はＣａＯ：４５％、ＳｉＯ2：４％、Ａｌ2Ｏ3：３０％の他にＭｇＯ：１０％程度のカルシウムアルミネート系スラグが形成される。これらのスラグ組成は、製鋼方法などの操業条件により大きく変化する。また、条件によっては、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）を多量に含有するホタル石を使用する場合もある。このようにして生成したカルシウムアルミネート系スラグは、鉱物組成として、１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3が主体的に発生し、３ＣａＯ・ＳｉＯ2が生成する。フッ化カルシウムを使用した場合には１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2が主体的に発生し、ＣａＯが生成する。
【００２０】
カルシウムアルミネート系スラグに生成した上記の鉱物組成は、水の存在下において水硬性を有し、ＣａＯが遊離するとともにＡｌ2Ｏ3とアルミン酸カルシウム水和物を形成して凝結し硬化する。例えば、ほぼ全量１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3が生成したスラグを用いた水和物の固化体は特に強い強度を有し、コンクリートと同程度の強度を発現する。脱酸剤のアルミニウムの使用量を少なくし、シリコン脱酸になるとカルシウムシリケート系スラグとなり、生成ずる鉱物組成は１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3  から２ＣａＯ・ＳｉＯ2へ主体が移行し、固化体の強度も低下する。水硬性を有するカルシウムアルミネート系スラグは、鉱物組成として１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3あるいは１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2が主体的に発生するスラグであり、スラグの組成ではＡｌ2Ｏ3の発生量がＳｉＯ2より多いスラグである。
【００２１】
適度に水分を含んだ油分汚染泥状物とカルシウムアルミネート系スラグを混合することにより、油分が遊離したＣａＯと結びつき、疎水性の物質に変化するけん化作用が生じる。また同時に疎水性物質に変化した泥状物と混合したカルシウムアルミネート系スラグは水和物を形成して固化する。水硬性固化材としてカルシウムアルミネート系スラグを用いた本発明においては、固化した油分汚染泥状物中の油分は不溶化し、表面から分散遊離することはない。油分を固化物の中に封じ込めることができるのである。また油分汚染泥状物にカルシウムアルミネート系スラグを添加する段階で油分が浮き出すことがなく、固化した後の固化表面に油分がたまることもない。固化した表面に水道水を流し込んでも油膜が発生することもない。
【００２２】
適度に水分を含んだ油分汚染泥状物とカルシウムアルミネート系スラグを混合する際に、水分を適切な範囲に管理する必要がある。カルシウムアルミネート系スラグの吸水率は高く、混合して10分〜15分後に急速に水分を吸収し、アルミン酸カルシウム水和物を形成して固化し始める。固化速度も速く1時間後には指で押しても変形が生じない程度の強度を有する。適切な水分量は、混合初期では水分が存在してけん化を十分に行い、混合20分程度後には水分を吸収して固化し始める程度とし、必要に応じて水分の除去・追加を行う。好ましくは、２０〜５０％の水分量を必要とする。水分が少ないと油分とのけん化が十分に行われず、かつ固化も完全に起こらず油分を封じ込めることができない。また、水分が多すぎると油分とのけん化が十分に行われるが、固化できず油分を封じ込めることができない。カルシウムアルミネート系スラグの固化に適切な水分量はカルシウムアルミネート系スラグの配合量に応じて油分汚染泥状物の含水率も勘案して事前に把握しておく必要がある。
【００２３】
本発明で用いる水硬性を有するカルシウムアルミネート系スラグとしては、Ａｌ2Ｏ3を２0質量％以上、ＣａＯを４０質量％以上含有し、ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3比が質量比で１.0〜２.5であることとすると好ましい。
【００２４】
スラグ中のＡｌ2Ｏ3濃度が低すぎると、アルミン酸カルシウム水和物を生成するために必要なＡｌ2Ｏ3が不足することになるが、Ａｌ2Ｏ3含有量が２0質量％以上であれば、水分を含む油分汚染泥状物と混合したときに十分にアルミン酸カルシウム水和物を生成し、固化することができる。また、スラグ中のＣａＯ含有量を４０質量％以上としたのは、水の存在下において十分な遊離ＣａＯを確保し油分をけん化させて疎水性物質に変化させ、同時にアルミン酸カルシウム水和物を生成するためである。ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3比を質量比で１．０〜２．５とするのは、これによってスラグの水硬性を特に高めることができ、油分汚染泥状物を固化するのに好適な範囲だからである。
【００２５】
油分汚染泥状物と水硬性を有するカルシウムアルミネート系スラグとの混合において、適切な配合割合、及び水分量は、油分汚染泥状物の油分量と抑制すべき油分量とその用途あるいは処分方針により予め実験により求めて決定することができる。油分汚染泥状物の油分量が高く、溶出する油分量を低く抑えたい場合には、カルシウムアルミネート系スラグの混合量を多くして油分を十分けん化させかつ十分に固化することが必要である。カルシウムアルミネート系スラグの混合量を多くするほど遊離ＣａＯが多くかつ水和物が多く生成して固化強度も高くなり、塊状となる。油分汚染泥状物の油分量が低く、溶出する油分量も周囲の環境が許容できる範囲に抑えたい場合には、カルシウムルアルミネート系スラグの混合量を少なくして油分を適度にけん化させかつ固化することができる。アルミン酸カルシウム水和物の生成を適度に保ち固化強度を制御することで土壌としての利用も可能である。
【００２６】
本発明に使用するカルシウムアルミネート系スラグの粒度は、油分とのけん化と固化を促進させ、少ないスラグの使用量で油分を抑制するためには、小さいほうが望ましい。水分、油分の高い泥状物の場合は例えば2ｍｍ以下に篩ったスラグを用いる。油分汚染土壌などのように発生土壌に塊状の固形物が含まれており、スラグの使用量を多く許容できる場合などは、発生土壌の粒度に合わせて例えば5〜30ｍｍ程度の塊状スラグが混在することも可能であり、使用用途に応じた適切な設計を行うことができる。
【実施例】
【００２７】
圧延工場の冷却ピット内には、冷却スケールとともにグリスなどの油類が流れ込み、油分を含有した沈殿物が発生する。この沈殿物は、水分を４５％含み、油分汚染泥状物を形成している。冷却ピット内において、表面に油膜が発生し悪臭を伴っている。この油分汚染泥状物を乾燥し、ノルマルヘキサン抽出で油分を測定した結果、１２％の油分を含んでいた。この油分汚染泥状物を産業廃棄物として産業廃棄物処理場で埋め立て処分するには、油膜が発生する上、油分の含有量を判定する総発熱量（ＪＩＳ  ０１０２−４１）の上乗せ個別基準である６２８５ＫＪ／ｋｇを大きく上回る８１６０ＫＪ／ｋｇであるため、処分場への受け入れ不可であった。
【００２８】
上記圧延工場で発生した油分汚染泥状物について、種々の成分組成を有するカルシウムアルミネート系スラグを混合し、固化による油分の封じ込めを試みた。カルシウムアルミネート系スラグの成分組成、混合時の混合割合を表１に示す。
【００２９】
【表１】
2008132423.tif 000002
【００３０】
カルシウムアルミネート系スラグについては、ステンレス鋼の製鋼工程において、溶鋼の脱酸剤にアルミニウムを使用して脱酸する際に発生するスラグを用いた。そしてスラグの粒度を２ｍｍ以下とし、粒度調整の方法は篩いを用いて選別して行った。
【００３１】
表１において、比較例０は油分汚染泥状物そのものである。油分汚染泥状物（乾燥）５５０ｋｇに対し、水分が４５０ｋｇであった。本発明例１〜３、比較例１については、表１に示す成分組成のカルシウムアルミネート系スラグを油分汚染泥状物と混合した。混合に際し、水分配合量が油分汚染泥状物、水分、カルシウムアルミネート系スラグの合計に対し、混合物が適度に固化する水分量に調整した。混合したものをミキサー車に入れて2０分間攪拌した後、保管場に排出し、１週間放置し固化・乾燥した。この時点で、水分含有量、固化状況、油膜発生の有無、発熱量の評価を行った。
【００３２】
水分含有量は、採取した試料を１１０℃で２時間乾燥させた後の質量減量率とした。
【００３３】
固化状況については、手で握りつぶせないような塊を形成している場合は固化体形成、手で容易に崩壊するような弱い固化体である場合は固化せずと判断した。
【００３４】
油膜の有無については、１週間放置後の試料を採取し、試料を粉砕して2ｍｍ以下となるように粒度調整し、試料１０ｇを採取した。１リットルビーカーに純水１リットルを計り取り、マグネチックスターラーを用いて攪拌した状態にし、渦流の中心付近に試料１０ｇを静かに投入し、１５分連続して穏やかに攪拌する。攪拌を止めて５分間静置し、明るい場所で液面を観察して油膜の有無を確認した。
【００３５】
発熱量についてはＪＩＳ  ０１０２−４１に基づいて評価を行った。
【００３６】
本発明例１〜３については、カルシウムアルミネート系スラグの成分組成が本発明の好ましい成分組成範囲内にあり、もともと強い水硬性を有するものである。そして油分汚染泥状物と混合して１週間経過後、いずれも固化体を形成し、水分含有量は２％以下に低減し、油膜の発生もなく、総発熱量が著しく減少して良好な結果を得ることができた。特に本発明例３については、配合量１０００ｋｇに対してスラグの混合量を４４０ｋｇに増量しているため、総発熱量が６５０ＫＪ／ｋｇ、水分含有量が１％以下と著しい改善を示している。
【００３７】
本発明例１、２については、スラグ混合量が１１０ｋｇに対して水分が４００ｋｇと多いにもかかわらず、１週間後の水分含有量が２％以下まで低減している。カルシウムアルミネート系スラグが、水和に際して水分を多量に消費するためである。
【００３８】
比較例１については、使用したカルシウムルアルミネート系スラグのＡｌ2Ｏ3含有量が低すぎるため、水硬性を有しないスラグであった。そのため、１週間経過後で固化せず、油膜が発生し、総発熱量も基準を満たすことができなかった。