(57)【要約】【課題】本発明の目的は、ペーパースラッジ焼却灰中に含まれる可溶性フッ素イオンを固定化する方法を提供することにある。【解決手段】本発明は、ペーパースラッジ焼却灰を、水の存在下で可溶性マグネシウム化合物と接触せしめることを特徴とするペーパースラッジ焼却灰中の可溶性フッ素イオンを固定化する方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペーパースラッジ焼却灰を、水の存在下で可溶性マグネシウム化合物と接触せしめることを特徴とするペーパースラッジ焼却灰中の可溶性フッ素イオンを固定化する方法。
【請求項２】
可溶性マグネシウム化合物が、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウムおよび酢酸マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項１記載の方法。
【請求項３】
得られるペーパースラッジ焼却灰は、環境庁告示第４６号溶出試験において、フッ素イオンの溶出量が０．８ｍｇ／Ｌ以下である請求項１記載の方法。
【請求項４】
可溶性マグネシウム化合物の量は、ペーパースラッジ焼却灰１００重量部あたり、１〜１０重量部である請求項１記載の方法。
【請求項５】
水の量は、ペーパースラッジ焼却灰１００重量部あたり、２０〜５０重量部である請求項１記載の方法。
【請求項６】
１００重量部のペーパースラッジ焼却灰および１〜１０重量部の可溶性マグネシウム化合物を含有する土壌改良剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、古紙再生過程で発生するペーパースラッジを焼却することにより発生する、ペーパースラッジ焼却灰に含まれている可溶性フッ素イオンを固定化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
古紙再生時に発生するペーパースラッジ中には、印刷インク由来のフッ素が１００〜１０００ｍｇ／ｋｇ程度含まれている。しかしながら、ペーパースラッジ中にはフッ素以外にコーティング剤として水酸化カルシウムおよび炭酸カルシウム等のカルシウム化合物も同時に添加されている。
通常ペーパースラッジは焼却処理するが、焼却時の熱によりペーパースラッジ中のフッ素は前記カルシウム化合物と反応し、フッ化カルシウムに変化し焼却灰中（ペーパースラッジ焼却灰）に含まれている。しかしながら、フッ化カルシウムは溶解度が０．００１６ｇ／１００ｇあり、ペーパースラッジ焼却灰は環境庁告示の溶出試験において溶出フッ素イオン濃度が土壌基準の０．８ｍｇ／Ｌ以下をクリアすることができない。従って、通常の埋め立て等による処分ができない。
ペーパースラッジ焼却灰中の可溶性フッ素イオンの固定化方法としては、ペーパースラッジに石灰精製残滓（石灰スラッジ）を混合して焼却し、発生するペーパースラッジ焼却灰に水を加えてフッ素をフッ化カルシウムとして固定化する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、ペーパースラッジ焼却灰に、カルシウム化合物、硫酸アルミニウム類および水を加えて混合処理することによりフッ素を固定化する方法が提案されている（特許文献２参照）。
しかしながら、ペーパースラッジ焼却灰に石灰生成残滓を混合しフッ化カルシウムを生成させる法は、前記したようにフッ化カルシウムの溶解度が大きいために土壌基準をクリアすることができない。また、特許文献２のペーパースラッジ焼却灰に、カルシウム化合物、硫酸アルミニウム類および水を加える方法も土壌基準をクリアすることが出来ていない。
【特許文献１】特開２００５−２３３５３７公報
【特許文献２】特開２００５−３１３１４７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ペーパースラッジ焼却灰中の可溶性フッ素イオンを固定化す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】
【０００５】
本発明者は、ペーパースラッジ焼却灰を水の存在下で可溶性マグネシウム化合物と接触せしめると、ペーパースラッジ焼却灰に残存している生石灰（ＣａＯ）と水との作用により、系内がアルカリ性となり、可溶性マグネシウム化合物が水酸化マグネシウム沈殿となりその構造中に可溶性フッ素イオンを取り込むことを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
即ち本発明は、ペーパースラッジ焼却灰を、水の存在下で可溶性マグネシウム化合物と接触せしめることを特徴とするペーパースラッジ焼却灰中の可溶性フッ素イオンを固定化する方法である。また本発明は、１００重量部のペーパースラッジ焼却灰および１〜１０重量部の可溶性マグネシウム化合物を含有する土壌改良剤である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ペーパースラッジ焼却灰中に含まれる可溶性フッ素イオンを低減させることができる。本発明によれば、ペーパースラッジ焼却灰中に含まれる可溶性フッ素イオンを土壌基準以下にすることができるため、該焼却灰を通常の埋め立て処理することができる。本発明によれば、ペーパースラッジ焼却灰の環境庁告示第４６号溶出試験において溶出するフッ素イオン濃度を、土壌基準の０．８ｍｇ／Ｌ以下にすることができる。
本発明の土壌改良剤は、散水、雨等の水により可溶性マグネシウム化合物が、水酸化マグネシウムに変化するので可溶性フッ素イオンを固定することができる。また、本発明の土壌改良剤を、土木工事の掘削時に排出される汚泥に添加すると、汚泥に含まれる水分を吸着し、汚泥を乾燥土にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
古紙には通常コーティング剤として、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム等が添加されている。従って、古紙再生時のペーパースラッジを焼却したペーパースラッジ焼却灰には、カルシウム化合物が酸化され生石灰（ＣａＯ）として存在している。よって、該焼却灰と水が接触すればその溶液のｐＨは１１〜１２となる。このような系に、可溶性マグネシウム化合物を存在させれば水酸化マグネシウムの沈殿が生ずる。水酸化マグネシウムが沈殿する際に、その構造にフッ素を取り込むことにより（フッ化マグネシウム様に）、可溶性フッ素イオンを固定化することができる。
本発明において、ペーパースラッジ焼却灰とは、古紙再生過程で発生するペーパースラッジを焼却することにより発生する灰分のことをいう。
古紙生成時に発生するペーパースラッジを焼却したペーパースラッジ焼却灰中の溶出可能なフッ素イオン濃度は通常約１〜５ｍｇ／Ｌであるが、可溶性マグネシウム化合物の添加量を調整することにより更に高濃度の可溶性フッ素イオンを含有する焼却灰にも対応することができる。
【０００９】
本発明において使用する可溶性マグネシウムとして、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウムおよび酢酸マグネシウム等が挙げられる。
本発明において、可溶性マグネシウム化合物の添加量は、ペーパースラッジ焼却灰１００重量部あたり１〜１０重量部、好ましくは３〜１０重量部である。上限については特に制限するものではないが、１０重量部以上の添加はコストが高くなり経済的でない。
また、これらを該焼却灰に添加するに当たっては、固形物（結晶）であっても、該焼却灰に対して５〜３０重量％の水に溶解した水溶液であっても良い。
水の量は、ペーパースラッジ焼却灰１００重量部あたり、好ましくは２０〜５０重量部、より好ましくは３０〜４０重量部である。
【００１０】
本発明によれば、ペーパースラッジ焼却灰の可溶性フッ素イオンを固定化することができる。即ち本発明によれば、ペーパースラッジ焼却灰の環境庁告示第４６号溶出試験におけるフッ素イオンの溶出量を、土壌基準の０．８ｍｇ／Ｌ以下とすることができる。
本発明は、１００重量部のペーパースラッジ焼却灰および１〜１０重量部、好ましくは３〜１０重量部の可溶性マグネシウム化合物を含有する土壌改良剤を包含する。可溶性マグネシウムとして、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウムおよび酢酸マグネシウム等が挙げられる。
本発明の土壌改良剤は、散水、雨等の水により可溶性マグネシウム化合物が、水酸化マグネシウムに変化するのでペーパースラッジ焼却灰中の可溶性フッ素イオンを固定化することができる。また、土木工事の掘削汚泥もそれ自体が水分を含有しているので同様に目的が達成される。
【実施例】
【００１１】
以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
以下の例で試料として用いたペーパースラッジ焼却灰は、古紙再生時に発生したペーパースラッジを、ＲＰＦボイラーの燃料として燃焼させた焼却灰を用いた(RPF:Refuse Paper & Piastic Fuel)。尚、該焼却灰の化学組成を表１に示す。
【００１２】
【表１】
2008119631.tif 000002
【００１３】
〈実施例１〉
１５０ｍＬ容栓付ポリエチレン容器に、ペーパースラッジ焼却灰１０ｇ、和光純薬製試薬特級塩化マグネシウム６水和物０．３ｇおよび水道水４ｍＬを入れ混合した。
【００１４】
（溶出試験）
得られたペーパースラッジ焼却灰に、ｐＨ５．８〜６．３に調整した水道水１００ｍＬを投入し、常温常圧のもと、振とう器を用いて６時間連続して振とうした。その後、３０分静置した後、遠心分離機を用いて３０００ｒｐｍ×２０分間処理し、上澄み液を孔径０．４５μｍのメンブランフィルターでろ過し検液とした。検液は、ＪＩＳ  Ｋ０１０２  ３４．１に準じてフッ素イオン濃度を分析した。その結果、フッ素イオン濃度は０．５ｍｇ／Ｌであり土壌基準に適合していた。本溶出試験法およびフッ素イオン濃度測定法は環境庁告示４６号溶出試験に順じた。
【００１５】
〈実施例２〉
実施例１において、試薬特級塩化マグネシウム６水和物量を０．５ｇとした以外は実施例１と同様とした。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は０．２ｍｇ／Ｌであり土壌基準に適合していた。
【００１６】
〈実施例３〉
実施例２において、可溶性マグネシウム化合物を和光純薬製試薬特級硝酸マグネシウム６水和物とした以外は実施例２と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は０．１ｍｇ／Ｌであり土壌基準に適合していた。
【００１７】
〈実施例４〉
実施例２において、可溶性マグネシウム化合物を和光純薬製試薬特級硫酸マグネシウム７水和物とした以外は実施例２と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は０．２ｍｇ／Ｌであり土壌基準に適合していた。
【００１８】
〈実施例５〉
実施例２において、可溶性マグネシウム化合物を和光純薬製酢酸マグネシウム４水和物とした以外は実施例２と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は０．１ｍｇ／Ｌであり土壌基準に適合していた。
【００１９】
〈実施例６〉
実施例２において、可溶性マグネシウム化合物を赤穂化成（株）製工業用塩化マグネシウム（ソフトウエハーＣ）とした以外は実施例２と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は０．２ｍｇ／Ｌで土壌基準に適合していた。
【００２０】
〈実施例７〉
実施例２において、可溶性マグネシウム化合物を赤穂化成（株）製精製硫酸マグネシウムとした以外は実施例２と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は０．２ｍｇ／Ｌで土壌基準に適合していた。
【００２１】
〈比較例１〉
実施例１において、ペーパースラッジ焼却灰中に含まれる可溶性フッ素イオンを固定化するための処理剤を加えなかった以外は実施例１と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は３．５ｍｇ／Ｌで土壌基準に不適合であった。
【００２２】
〈比較例２〉
実施例２において、処理剤を可溶性マグネシウム化合物から和光純薬製硫酸アルミニウム１４〜１８水和物とした以外は実施例２と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は１．３ｍｇ／Ｌであり土壌基準に不適合であった。
【００２３】
〈比較例３〉
実施例２において、処理剤を可溶性マグネシウム化合物から日ノ丸鉱業（株）製生石灰（日ノ丸石灰２０Ｋ）とした以外は実施例２と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は１．８ｍｇ／Ｌであり土壌基準に不適合であった。
【００２４】
〈実施例８〉
磁製乳鉢（径１５ｃｍ）に、掘削汚泥（含水率６５．５％）１３５ｇを入れ、その後ペーパースラッジ焼却灰１５ｇおよび和光純薬製試薬特級塩化マグネシウム６水和物０．７５ｇの混合物を投入し、スパーテルを用いて十分に攪拌混合した。得られた高粘度スラリーをステンレス製バットに投入し、常温常圧で１週間風乾（養生）した。
【００２５】
（溶出試験）
該風乾物を、非金属製の目開き２ｍｍの篩を通過させ、それらを良く混合し試料とした。該試料１５ｇを２５０ｍＬ容栓付ポリエチレン容器に投入し、ｐＨ５．８〜６．３に調整した水道水１５０ｍＬを加えて、常温常圧のもと、振とう器を用いて６時間連続して振とうした。後、３０分静置し、遠心分離機を用いて３０００ｒｐｍ×２０分間処理し、上澄み液を孔径０．４５μｍのメンブランフィルターでろ過し検液とした。検液は、ＪＩＳ  Ｋ０１０２  ３４．１に準じてフッ素イオン濃度を分析した。その結果、フッ素イオン濃度は０．２ｍｇ／Ｌで土壌基準に適合していた。本溶出試験法およびフッ素イオン濃度測定法は環境庁告示４６号溶出試験に準ずる。
【００２６】
〈実施例９〉
実施例８において、可溶性マグネシウム化合物を和光純薬製試薬特級硝酸マグネシウム水和物とした以外は実施例８と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は０．１ｍｇ／Ｌで土壌基準に適合していた。
【００２７】
〈実施例１０〉
実施例８において、可溶性マグネシウム化合物を和光純薬製試薬特級硫酸マグネシウム７水和物とした以外は実施例８と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は０．２ｍｇ／Ｌで土壌基準に適合していた。
【００２８】
〈実施例１１〉
実施例８において、可溶性マグネシウム化合物を和光純薬製酢酸マグネシウム４水和物とした以外は実施例８と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は０．１ｍｇ／Ｌで土壌基準に適合していた。
【００２９】
〈実施例１２〉
実施例８において、可溶性マグネシウム化合物を赤穂化成（株）製工業用塩化マグネシウム（ソフトウエハーＣ）とした以外は実施例８と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は０．２ｍｇ／Ｌで土壌基準に適合していた。
【００３０】
〈実施例１３〉
実施例８において、可溶性マグネシウム化合物を赤穂化成（株）製精製硫酸マグネシウムとした以外は実施例８と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は０．２ｍｇ／Ｌで土壌基準に適合していた。
【００３１】
〈比較例４〉
実施例８において、ペーパースラッジ焼却灰中に含まれる可溶性フッ素イオンを固定化するための処理剤を加えなかった以外は実施例８と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は２．３ｍｇ／Ｌで土壌基準に不適合であった。
【００３２】
〈比較例５〉
実施例８において、処理剤を可溶性マグネシウム化合物から和光純薬製硫酸アルミニウム１４〜１８水和物とした以外は実施例８と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は１．１ｍｇ／Ｌで土壌基準に不適合であった。
【００３３】
〈比較例６〉
実施例８において、処理剤を可溶性マグネシウム化合物から日ノ丸鉱業（株）製生石灰（日ノ丸石灰２０Ｋ）とした以外は実施例８と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は１．４ｍｇ／Ｌで土壌基準不適合であった。
【００３４】
実施例１〜７より、ペーパースラッジ焼却灰に可溶性マグネシウム化合物を添加することにより、ペーパースラッジ焼却灰中に含まれる可溶性フッ素イオンを吸着固定化できることが分かる。更に、該処理ペーパースラッジ焼却灰の環境庁告示溶出試験における溶出フッ素イオン濃度を、土壌基準の０．８ｍｇ／Ｌ以下とすることが可能であることが分かる。
また、実施例８〜１３より、ペーパースラッジ焼却灰中に含まれる可溶性フッ素イオンを吸着固定化するのみならず、土木工事の掘削汚泥と混合することにより、ペーパースラッジ焼却灰が汚泥中の水分を吸収することにより汚泥を土状にすることができることが分かる。更に、該処理汚泥の環境庁告示溶出試験における溶出フッ素イオン濃度を、土壌基準の０．８ｍｇ／Ｌ以下とすることが可能であることが分かる。
実施例６、７、１２、１３より、使用する可溶性マグネシウム化合物が試薬でなく工業用のマグネシウム化合物を用いることが可能であるので、ペーパースラッジ焼却灰の処理が比較的安価に実施できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によれば、ペーパースラッジ焼却灰を無害化できるので、ペーパースラッジ焼却灰を、土壌改良剤、埋め戻し材、盛土、埋め立て等として利用することができる。