(57)【要約】【課題】  設備コストおよびランニングコストを低減し、環境汚染の軽減化が図れる廃酸の処理方法を提供する。【解決手段】  建設発生土、建設汚泥などの軟弱土に水硬性材料と廃酸とを添加して攪拌混合し、粒状化処理土を製造する。このように、産業廃棄物である廃酸の添加により、廃棄処分されていた軟弱土を粒状化処理土として再生させることができる。しかも、従来は高価であった廃酸の処理コストを低減できる。また、廃酸は焼却処分しないので、刺激臭や有害な酸化物などが発生せず、不足する埋め立て処分場の延命にもつながり、環境保全に役立つ。【選択図】図１
2005324146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟弱土に水硬性材料と廃酸とを添加して攪拌混合し、粒状化処理土を製造する廃酸の処理方法。
【請求項２】
前記廃酸の添加量は、前記水硬性材料１００重量部に対して、１０〜４００重量部である請求項１に記載の廃酸の処理方法。
【請求項３】
前記水硬性材料は、ポルトランドセメント、混合セメント、特殊セメント、土質改良用固化材、生石灰、消石灰および石膏のうち、少なくとも１つである請求項１または請求項２に記載の廃酸の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は廃酸の処理方法、詳しくは石油精製により生じた硫酸ピッチなどの廃酸を無害化し、例えば土木建築用として有効利用可能な粒状化処理土を得る廃酸の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油精製プラントでは、石油の洗浄工程で石油を洗浄するために硫酸が使用されている。これにより、石油精製プラントからは、洗浄後の残留物として大量の硫酸ピッチが排出されている。硫酸ピッチ、スラッジといった酸を含む廃棄物を廃酸という。
【０００３】
不法投棄および倉庫などに不適正な環境で保管（以下、不適正保管）されている硫酸ピッチの量は、近年、急増している。このうち、硫酸ピッチの性状は、その製造方法および保管状況により異なるものの、ｐＨは２以下の強酸性を示す。
硫酸ピッチの成分は、硫酸イオンが３０〜６０％、油分１〜３０％である。その他、タール分が含まれている。硫酸ピッチは皮膚に触れるとただれが生じ、目に入ると失明するおそれがある。しかも、水と混ざることで亜硫酸ガスが発生し、そのガスを肺に吸い込むと呼吸器障害を誘発するおそれもある。
また、硫酸ピッチは、その成分中のタール分が多ければ、吸入毒性および水性生物への毒性を有したトリメチルベンゼン、トルエン、ジエチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類を多量に含む。さらには、腐食性が高いため、貯液用のドラム缶が腐食し易く、ドラム缶から漏出した硫酸ピッチが土壌または地下水に浸透し、環境汚染を誘引する可能性がある。
【０００４】
上述した課題を解消する従前の方法として、例えば石灰またはセメントなどを加えて硫酸ピッチを中和処理し、次にこの中和処理物を焼却して管理型埋立地に埋設処分する硫酸ピッチの処理方法が汎用されてきた。しかしながら、この方法では、焼却時に硫酸ピッチに含まれる硫黄分を原因とした刺激臭が発生し、人体などに有害な硫黄酸化物も多量に生成されていた。
【０００５】
そこで、これを解消する従来技術として、例えば特許文献１が知られている。特許文献１は、硫酸ピッチにセメントを添加して攪拌混合し、これを油分と気化ガスとに分離し、その後、得られた混合物から油分および反応生成物を回収し、これらを有効利用するものである。
また、他の従来技術として、例えば特許文献２も知られている。特許文献２は、硫酸ピッチにその３倍量の砂と、所定の固化材と、所定の処理材とをそれぞれ加えて攪拌混合し、硫酸ピッチを低粘性化する。次に、この低粘性化された硫酸ピッチの混合物を、塊状物と油分の多い物とに分離する。このうち、塊状物は破砕後にセメント原料として利用し、油分の多い物はセメント焼成時の助燃材として利用するというものである。
【特許文献１】特許第２６７１１０１号公報
【特許文献２】特許第３０１９２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらの特許文献１および特許文献２の硫酸ピッチの処理方法では、それぞれの処理工程が複雑で、その分、硫酸ピッチの無害化処理の設備コストおよびそれを運転するランニングコストが高騰してしまうという課題があった。
【０００７】
そこで、発明者は、鋭意研究の結果、例えば建設発生土、建設汚泥などの軟弱土に、硫酸ピッチと水硬性材料（セメントなど）とをそれぞれ添加して攪拌混合し、これにより粒状化処理土を製造すれば、硫酸ピッチの処理設備およびその処理工程が簡易化し、設備コストおよびランニングコストを低減できることを知見し、この発明を完成させた。しかも、この発明では、硫酸ピッチを焼却しない。そのため、硫黄分の強い刺激臭、人体に有害な硫黄酸化物の生成もされず、環境に優しい処理方法となる。
【０００８】
この発明は、設備コストおよびランニングコストを低減することができ、しかも環境汚染の軽減化が図れる廃酸の処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、軟弱土に水硬性材料と廃酸とを添加して攪拌混合し、粒状化処理土を製造する廃酸の処理方法である。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、軟弱土に水硬性材料と廃酸とをそれぞれ所定量だけ添加して攪拌混合することで粒状化処理土を製造する。このように、産業廃棄物である廃酸の添加により、吸水性高分子物質または急結促進剤を必要としないで、再利用されずに廃棄処分されていた土木工事時の建設発生土、建設汚泥などの軟弱土を、粒状化処理土として再生させることができる。しかも、従来は高騰していた廃酸の処理コストを低減させることができる。また、この発明では廃酸を焼却処分しないため、刺激臭や人体に有害な酸化物などが発生せず、しかも不足する埋め立て処分場の延命にもつながり、環境保全に役立つ処理方法となる。
【００１１】
例えば、廃酸として硫酸を含むものを採用した場合には、硫酸からの硫酸イオンと水硬性材料からのカルシウムイオンとが反応し、石膏が形成される。廃酸としてリン酸を含むものを採用した場合には、リン酸からのリン酸イオンと水硬性材料からのカルシウムイオンとが反応し、リン酸カルシウムが形成される。
いずれの反応においても、結晶水による吸水作用と中和熱による発熱・蒸発作用により、軟弱土中の水分を吸収することで塑性の状態となり、固化される過程において粒状化の状態を呈する。また、固化材の水和反応、固化材中のカルシウムと土中のシリカ、アルミニウム分とのポゾラン反応によりカルシウムシリケート、カルシウムアルミニネートなどの水和物が長期的に生成し、強度を増強し、水の侵食に対しても安定した粒子を造る。
【００１２】
製造された粒状化処理土は、道路の路床、路盤や盛り土、構造物などの基礎への埋め戻し土として有効利用することが可能である。これにより、コスト高となり易い例えば硫酸ピッチの処理費用を低減することができ、しかも埋め立て処分場への廃酸や軟弱土の埋め立て量の軽減も図れ、環境負荷の低減にもつなげることができる。
【００１３】
軟弱土としては、水分を多く含む泥土状土壌であれば限定されない。すなわち、この発明は、汎用の地盤改良工法に適用することができる。例えば軟弱土として、泥土状粘性土、建設現場から得られる建設発生土、建設汚泥などを採用することができる。これらの軟弱土は、主に、含水比５０％以上を含むものが使用の対象となる。
水硬性材料の種類は限定されない。例えば、ポルトランドセメント、混合セメント、特殊セメント、土質改良用固化材、生石灰、消石灰および石膏などを採用することができる。
【００１４】
ポルトランドセメントとしては、例えば普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、低アルカリ形ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメントなどを採用することができる。
【００１５】
混合セメントとしては、例えば高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメントなどを採用することができる。
特殊セメントとしては、例えばアルミナセメント、Ｃ２Ｓ系特殊セメント〔２ＣａＯ・ＳｉＯ２（ベリット）セメントのクリンカー鉱物名〕、超速硬セメント、カルシウムサルホアルミネート系特殊セメントなどを採用することができる。これらは、それぞれ単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して使用してもよい。
軟弱土に添加される水硬性材料の添加量は、一般的な地盤改良の際に用いられる水硬性材料の添加量と同じでもよい。具体的には、軟弱土１ｍ３に対して水硬性材料５０〜３００ｋｇである。
【００１６】
廃酸とは、硫酸ピッチ、スラッジなどの酸を含む廃棄物をいう。その他、硫酸ピッチが漏出して周辺の土壌に浸透したもの、すなわち硫酸ピッチの汚染土壌などでもよい。
廃酸の添加量は、廃酸の状態、濃度、対象土壌および混合機械などの条件によっても異なるが、一般的に水硬性材料１００重量部に対して１０〜４００重量部である。廃酸の添加量が１０重量部未満では、実質的に軟弱土が粒状化せず、粒状化の効果が極めて小さい。また、廃酸の添加量が４００重量部を超えると、酸濃度が高くなり過ぎ、危険性がある。しかも、廃酸が例えば硫酸ピッチの場合、油分およびタール分が水硬性材料の水和物の生成を阻害し、軟弱土の固化または粒状化の効果が低減する。硫酸ピッチの油分が３０％程度までのものは、支障なくこの固化および粒状化の効果を発揮することができる。油分が３０％を超えた硫酸ピッチでも、事前に確認試験を行うことにより、この固化および粒状化の効果を期待することができる。硫酸ピッチの油分やタール分が多い場合には、これらを分離して使用する方が、固化および粒状化の効果が高い。
廃酸の好ましい添加量は２０〜６０重量部である。この範囲であれば、粒状化の状態が良好となり、改良土の強度が高くなる。
【００１７】
廃酸の使用時には、廃酸が原液の状態では酸が強すぎることから、取り扱いには十分注意し、火傷などに気をつける必要がある。そこで、廃酸を１〜１００倍に希釈して取り扱う方がよい。廃酸の好ましい希釈濃度は２〜１０倍である。１０倍を超えて希釈しても効果は少ない。
粒状化処理土を作製する際の水硬性材料の添加量は、一般的な地盤改良を行う際に添加される量と同じでかまわない。従来では土１ｍ３に対して、水硬性材料の添加量は５０〜４００ｋｇ／ｍ３で地盤改良が行われている。しかしながら、この発明では、廃棄される軟弱土および廃酸を対象としている。そのため、軟弱土および廃酸の性状によっては、水硬性材料の添加量が増加してもかまわない。
この発明では、軟弱土に水硬性材料と廃酸とを混合して粒状化処理土を得ているが、これらの成分の混合順序は、特に限定されない。例えば、軟弱土と水硬性材料とを混合した後、廃酸を添加し混合してもよい。また、軟弱土と廃酸とを混合した後、水硬性材料を添加混合してもよい。さらには、軟弱土と水硬性材料と廃酸とを同時に添加混合してもよい。
【００１８】
軟弱土に水硬性材料と廃酸とを加えて攪拌して混合し、粒状化処理土を作製する方法を、図１を参照して具体的に説明する。ここでは、廃酸として硫酸ピッチ、軟弱土として建設発生土または建設汚泥を採用している。
攪拌混合工程では、建設発生土または建設汚泥に水硬性材料および硫酸ピッチを図示しない攪拌混合装置に投入して攪拌混合し、粒状化処理土を製造する。攪拌混合装置は、連続方式、バッチ方式のいずれでもよい。また、ミキサとしては例えば一軸式、二軸式、水平回転（パン型）式のいずれでもよい。なお、攪拌混合工程で、硫酸ピッチ中の硫酸が水硬性材料中の水分または土中の水分と反応し、亜硫酸ガスなどの揮発性ガスが発生する際には、排ガス回収工程を設ける。
【００１９】
攪拌混合工程において、建設発生土または建設汚泥、水硬性材料および硫酸ピッチが攪拌混合される場合には、硫酸ピッチからの硫酸塩と水硬性材料からのカルシウムが反応し、石膏が生成される。この反応において、結晶水による吸水作用と水和熱による発熱・蒸気作用により、建設発生土または建設汚泥中の水分を吸収することで塑性状態となり、その後の固化過程で粒状化する。得られた粒状化処理土は、雨水および乾燥を防ぐ管理ヤードで保管する。
その後、粒状化処理土は、例えば各種の工事の要請に応じて、道路の路床、路盤、盛り土および構造物などの基礎への埋め戻し土として出荷される。粒状化処理土を埋め戻し土として利用すると、固化材の水和反応、固化材中のカルシウムと土中のシリカ、アルミニウム分とのポゾラン反応により、カルシウムシリケート、カルシウムアルミネートなどの水和物が長期に生成して強度を増強し、水の侵食に対しても安定した地盤となる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、前記廃酸の添加量は、前記水硬性材料１００重量部に対して、１０〜４００重量部である請求項１に記載の廃酸の処理方法である。
【００２１】
廃酸の添加量が１０重量部未満では、軟弱土が粒状化し難くなるとともに、廃酸の処理量が少ない。また、４００重量部を超えると、粒状化処理土の酸性の度合いが高すぎて（例えばｐＨ９以下）、取り扱いに注意を要さなければならない。しかも、使用に際して環境汚染も配慮しなければならない。
廃酸の好ましい添加量は、２０〜６０重量部である。この範囲であれば粒状化の状態が良好となり、改良土の強度が高まる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、前記水硬性材料は、ポルトランドセメント、混合セメント、特殊セメント、土質改良用固化材、生石灰、消石灰および石膏のうち、少なくとも１つである請求項１または請求項２に記載の廃酸の処理方法である。
【００２３】
水硬性材料は、上記水硬性材料群のうちの１種類でもよい。具体的には、ポルトランドセメントだけ、混合セメントだけ、特殊セメントだけ、土質改良用固化材だけ、生石灰だけ、消石灰だけまたは石膏だけでもよい。
また、水硬性材料は、上記水硬性材料群のうちの２種類でもよい。具体的には、ポルトランドセメントと混合セメント、ポルトランドセメントと特殊セメント、特殊セメントと土質改良用固化材、特殊セメントと生石灰などでもよい。
水硬性材料は、上記水硬性材料群のうちの３種類でもよい。例えば、ポルトランドセメントと混合セメントと特殊セメント、ポルトランドセメントと混合セメントと土質改良用固化材などでもよい。
【００２４】
水硬性材料群のうちの４種類の場合は、例えばポルトランドセメントと混合セメントと特殊セメントと土質改良用固化材などでもよい。
水硬性材料群のうちの５種類の場合は、例えばポルトランドセメントと混合セメントと特殊セメントと土質改良用固化材と生石灰でもよい。
【００２５】
水硬性材料群のうちの６種類の場合は、例えばポルトランドセメントと混合セメントと特殊セメントと土質改良用固化材と生石灰と消石灰などでもよい。
水硬性材料群のうちの７種類全ての場合は、ポルトランドセメントと混合セメントと特殊セメントと土質改良用固化材と生石灰と消石灰と石膏である。
【発明の効果】
【００２６】
この発明によれば、軟弱土に水硬性材料と廃酸とをそれぞれ添加して攪拌混合し、粒状化処理土を製造するので、廃棄処分されていた廃酸および軟弱土を粒状化処理土として有効利用することができる。しかも、廃酸の処理コストを低減させることができる。さらに、廃酸処理中に刺激臭や酸化物などが発生せず、切迫している埋め立て処分場不足に貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。ただし、この発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００２８】
（比較例１，２、試験例１〜１５）
対象土として、泥土状の粘性土（さいたま市採取、湿潤ｇ／ｃｍ３、１．６６２ｇ／ｃｍ３、含水比５８．９％；軟弱土）を採用した。固化材と添加材には、一般軟弱土用セメント系固化材ユースタビラー１０（宇部三菱セメント株式会社製、記号ＵＳ１０）、普通ポルトランドセメント（宇部三菱セメント株式会社製、記号Ｎ）、高炉セメントＢ種（宇部三菱セメント株式会社製、記号ＢＢ）、吸水性高分子材ソイルハード（三菱化学株式会社製、記号ＳＨ）、急結促進材には珪酸ソーダ２号粉末（日本化学株式会社製、記号ＳＳ）、硫酸ピッチ（硫酸濃度７０％、油分３０％）、スラッジ（硫酸ピッチ固形タイプ、油分１０％）を使用した。
【００２９】
図１中のフローシートに示すように湿潤土１ｍ３に対して、表１中の固化材ＵＳ１０および材料を、水／固化材比０％で添加し、ホバート型ミキサにより３分間混合した。粒状化の状態を目視により、判断基準を判定印○、△、×の３段階で判定した。その後、寸法φ５ｃｍ×１０ｃｍのサミットモールドを使用し、地盤工学会基準「安定処理土の締固めをしない供試体作製方法（ＪＧＳ  ０８２１−２０００）」に準拠して供試体を作製した。強度試験は、材齢７日でＪＩＳ  Ａ  １２１６「土の一軸圧縮試験方法」に準拠して実施した。処理土のｐＨ試験は、地盤工学会基準「土懸濁液のｐＨ試験方法（ＪＧＳ  ０２１１−２０００）に準拠して実施した。
【００３０】
処理前の状況を図２に示し、処理直後の状況を図３〜図７に示す。また、その試験結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
2005324146.tif 000003
【００３２】
図２〜図７から明らかなように、泥土状の粘性土は硫酸ピッチの作用により何れも粒状に改良され、直ちに運搬可能な状態となった。粒状化処理土の強度は、比較例２のソイルハードと珪酸ソーダを添加した粒状化処理土と比べても、硫酸ピッチを添加したものと同程度であった。ただし、硫酸ピッチの添加率が過剰となる添加率４００重量部以上においては、粒状化処理土の強度は低下した。硫酸ピッチを添加した粒状化処理土のｐＨは、１１〜１２程度となり、粒状化処理土から酸、油膜および油分の溶出がないことがそれぞれ確認された。
【００３３】
このように、粘性土に水硬性材料と硫酸ピッチとをそれぞれ添加して攪拌混合し、粒状化処理土を製造するようにしたので、廃棄処分されていた硫酸ピッチおよび粘性土を粒状化処理土として有効利用することができた。しかも、硫酸ピッチの処理コストを低減させることができた。さらに、処理中に焼却処理による刺激臭や硫黄酸化物などの発生がなかった。さらにまた、切迫している埋め立て処分場不足にも貢献することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明に係る廃酸の処理方法を示すフローシートである。
【図２】この発明の実施例１に係る廃酸の処理方法により処理される前の粘性土を示す平面図である。
【図３】従来手段に係る廃酸の処理方法により処理された比較例１の粘性土を示す平面図である。
【図４】従来手段に係る廃酸の処理方法により処理された比較例２の粘性土を示す平面図である。
【図５】この発明の実施例１に係る廃酸の処理方法により処理された試験例１，１０の粘性土の状態を示す平面図である。
【図６】この発明の実施例１に係る廃酸の処理方法により処理された試験例２，１１の粘性土の状態を示す平面図である。
【図７】この発明の実施例１に係る廃酸の処理方法により処理された試験例３〜９，１２〜１５の粘性土の状態を示す平面図である。
【図１】
2005324146.tif 000004
【図２】
2005324146.tif 000005
【図３】
2005324146.tif 000006
【図４】
2005324146.tif 000007
【図５】
2005324146.tif 000008
【図６】
2005324146.tif 000009
【図７】
2005324146.tif 000010