(57)【要約】【課題】  河川や海洋、陸水域における水質汚濁の原因物質であるリンを、再資源化し有効利用するためのシステムを構築する。【解決手段】ガラスを粉砕し焼成して作成したガラス発泡体を水質浄化材として、河川や海洋、陸水域などの水域に施用し、水質汚濁の原因物質であるリンを吸着させて回収した後、リンが吸着したガラス発泡体製水質浄化材を、耕地や乾燥地などの貧栄養土地域に施用することで、ガラス成分や吸着したりんを解放させ土壌改良や植物育成の肥料として再利用する。  【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水域の富栄養化の原因物質であるリンを回収した物質を、植物の肥料及び土壌改良材として再利用することを特徴とするリンのリサイクルシステム。
【請求項２】
リンを回収する物質として、ガラス発泡体を用いる請求項１に記載のリンのリサイクルシステム。
【請求項３】
ガラス発泡体が廃ガラスを原料として作られている請求項２に記載のリンのリサイクルシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶液中のリンを回収し、回収したリンを植物の肥料として利用するリサイクルシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人間活動が活発な地域では、年々閉鎖性水域の富栄養化が進行しており、生態系の著しい変化や食物連鎖の崩壊など深刻な問題が起こっている。富栄養化の原因物質であるリンは一般家庭からの生活排水や飲食店、旅館、病院、魚市場、青果市場、鮮魚精肉販売店などの都市排水として排出される。また、農業の灌漑排水や牧場や畜舎の汚水、養殖場の排水など農業排水からも排出される。
【０００３】
富栄養化の対策として、発生源からの排出量を抑制するため、公共下水道の整備や合併浄化槽の普及整備、高度水処理施設の導入等が図られている。また、富栄養化の著しい湖沼などの閉鎖性水域では、リンを対象とした活性炭による吸着や活性汚泥による生物固定化処理などの水質浄化の試みが各地で行われている。
【０００４】
一方、一般家庭や事業所から排出されるガラスを粉砕し、熱分解性物質を添加し焼成することで発泡ガラスを製造する方法が提案されている。このようなガラスは、軽量性や断熱性などの特徴を活かして土木資材や建築用資材として利用されている。
【特許文献１】特開２００１−３０２２６１号公報
【特許文献２】特開２０００−２６１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水中のリンを取り除く有効な方法として、活性炭の吸着処理と活性汚泥による生物固定化処理が実用化されている。しかし、この方法では、リンを含むスラッジや汚泥が多量に発生し、これらの副産物は焼却もしくは埋め立て処理され、大気汚染の原因や埋め立て処分場の不足といった問題を引き起こしている。
【０００６】
一方、リンは植物の生育に欠かせない必須元素であり、不足すると生育障害や生育不良を引き起こす。このため、植物栽培にはリン酸を含む肥料を施用する必要がある。しかし、リン資源として容易に利用可能なリン鉱石は枯渇が危惧されており、リン鉱石以外のリン酸供給源が必要である。
【０００７】
そこで本発明は、斯かる実情に鑑み、水質浄化や排水処理で回収されたリンを肥料として用いることを特徴とするリサイクルシステムを提供しようとするものである。また、リンの回収材としてガラスを原料とするガラス発泡体を使用することを特徴としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載のリンのリサイクルシステムは、水質浄化時にリンを吸着した浄化材を、植物へのリン酸供給源及び培地の物理性改良材として土壌や水耕養液に施用して活用するものである。
【０００９】
請求項２に記載のリンのリサイクルシステムは、リンの回収材としてガラス発泡体を使用することにより、リン酸の供給のみならずガラス成分中のケイ素、カルシウム、ナトリウムによる肥効及び酸性土壌のｐH矯正などの土壌改良効果を提供するものである。
【００１０】
請求項３に記載のリンのリサイクルシステムは、請求項２に記載のガラス発泡体の原料として廃ガラスを用いている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載のリンのリサイクルシステムによれば、富栄養化が進行する水域の水質浄化ができ、さらに植物の生育に必須のリン酸肥料を供給できるといった優れた効果がある。請求項２に記載のリンのリサイクルシステムでは、リンの吸着、回収の資材としてガラス発泡体を使用することで、ガラス成分中のケイ素、カルシウム、ナトリウムによる肥効、酸性土壌のｐH矯正、培地の物理性改良及び土壌微生物活性の改善などの効果を提供出来る。請求項３に記載のリンのリサイクルシステムでは、リンの吸着、回収の資材として廃ガラスを原料とするガラス発泡体を使用することにより、ガラスの再資源化が可能になり循環型社会形成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】
【００１２】
以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１３】
（ガラス発泡体の作成）
ガラス発泡体の製造方法は多くの方法が提案されている（特許文献２など）。ここでは図１に示す工程でガラス発泡体を作成した。以下、図１の各工程について説明する。
【００１４】
原料となるガラスは、一般家庭で廃棄されるガラス容器を用いた。これらのガラス容器は、ソーダ石灰ガラスの組成であれば、無色、有色いずれでも差し支えない。また、ほう珪酸ガラスや石英ガラスであっても差し支えない。しかし、装飾用ガラスとして使用されている鉛ガラスは、ガラス発泡体とした場合に鉛が溶出する可能性があり、好ましくない。
【００１５】
異物除去工程では、ガラスに混在している金属類や木片などガラス以外のものを取り除く。
【００１６】
破砕工程は、粉砕の前段階としてジョークラッシャー等を使用してガラスびんを、１０ｍｍ程度の大きさに破砕する。
【００１７】
粉砕工程では、例えば振動ミル（中央化工機株式会社製CD５０など）で平均粒径が５００μｍ以下になるまで粉砕する。
【００１８】
混合工程では発泡剤となる炭酸カルシウムとガラス粉末を均一に混合する。発泡剤の添加量はガラス粉末に対して０．１重量％以上１０重量％以下の範囲が好ましいが、より好ましくは０．５重量％以上５重量％以下である。これは発泡剤の添加量が０．５重量％未満では充分な発泡が起こらない。一方、５重量％以上では、発泡体内部の孔径が大きくなりすぎ、機械的強度が低下し扱いにくくなるためである。発泡剤は加熱した場合、ソーダ石灰ガラスの軟化点付近の温度で分解し、ガス化するものであれば各種の炭酸塩や水酸化物、窒化物であっても差し支えない。また、これらの物質を複数種同時に使用してもかまわない。
【００１９】
焼成工程では、メッシュベルト上に被焼成物をのせ、炉内に搬送するタイプの炉を用いて焼成を行った。発泡剤を添加したガラス粉末をメッシュベルト上に敷き、炉内に搬送することにより焼成する。炉内の設定温度は昇温速度１００℃／分、最高温度９００℃、最高温度の保持時間３０分で焼成した。こうして作成したガラス発泡体は０．５ｍｍ〜５ｍｍ径の細孔を有し、見掛け比重は０．７５〜１．０５を示した。使用する焼成炉は発泡に必要な昇温速度と最高温度を所定の時間確保できるタイプのものであれば、ローラーハースタイプ、ロータリーキルン、バッチ式等形態は限定されない。得られたガラス発泡体を破砕し、粒径２ｍｍ以上４ｍｍ以下の大きさのものをふるいで選別し、次のリン酸吸着・解離実験に用いた。
【００２０】
（リン酸吸着試験）
上記の方法で作成したガラス発泡体を、リン酸濃度１ｐｐｍ、１０ｐｐｍ、１００ｐｐｍに調整した水溶液中に、リン酸溶液とガラス発泡体の重量比を１対５の割合で投入し浸漬させた。２４時間静置後のリン酸濃度をモリブデン青吸光光度法で測定した。表１に測定されたリン酸濃度と発泡体１ｇ当たりのリン酸回収量を示す。リン酸水溶液にガラス発泡体を浸漬すると、水溶液中のリン酸濃度が３０％から４０％減少している。また、ガラス発泡体からの溶出物質とリン酸との化学反応による可視的な沈殿は一切認められなかった。また、溶液のｐＨとカルシウム濃度を測定した結果、リン酸カルシウムとして沈殿を生じる溶液の条件ではなく、リン酸とアルミや鉄との反応もあり得ないことを確認した。以上のことから、ガラス発泡体は水中のリンを吸着する特性を有しており、富栄養化をきたした閉鎖性水域の水質浄化材として活用できるといえる。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
（肥料効果の確認試験）
上記、吸着試験で用いたガラス発泡体を回収して、８０％エタノールで洗浄し、風乾した後、ガラス発泡体に吸着した水溶性リン酸及びク溶性リン酸を肥料分析法（農林水産省農業環境技術研究所法）に基づき定量した。表１にガラス発泡体１ｇ当たりの水溶性リン酸量及びク溶性リン酸量とリン酸再利用率（（水溶性リン酸量＋ク溶性リン酸量）／リン酸吸着量）を示す。リン酸を回収したガラス発泡体から解離する水溶性リン酸量は、１ｐｐｍリン酸浸漬発泡体で０．３μｇ／ｇ、１０ｐｐｍリン酸浸漬発泡体では２．４μｇ／ｇ、１００ｐｐｍリン酸浸漬発泡体では５．４μｇ／ｇであった。すなわち、１ｐｐｍのリン酸水溶液にガラス発泡体を投入した場合、２９％のリン酸が回収され、その２１％が肥料成分として取り出せることになる。このように、富栄養化が進行する水域の水質浄化に用いたガラス発泡体を、植物肥料とすることで、リンを有効に活用するリサイクルシステムを構築することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
例えば、生活排水や農業排水が流入し、富栄養化の進行する閉鎖性水域の水質浄化に用いたガラス発泡体を、酸性土壌や貧栄養土壌で肥料及び土壌改良材として施用することで、植物が生育するのに必要なリンを循環使用することが出来る。また、水質浄化材としてガラス発泡体を使用することで、廃棄されるガラスの再資源化が可能になり循環型社会形成に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ガラス発泡体の製造工程を示したフローチャートである。
【図１】
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