(57)【要約】【課題】  安価に汚泥及び石こう廃棄物の処理ができ、製造された固化物の強度が高く、しかも、汚泥に含まれる重金属が溶出し難い石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法を提供する。【解決手段】  石こう廃棄物を破砕し、石こう廃棄物に含まれる石こう主体物を得た後、石こう主体物を加熱して製造した焼石こうを汚泥に混合する石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法であって、建設汚泥、軟弱土、及び工場発生汚泥のいずれか１及び２以上を有する汚泥物と焼石こうとを混合し、得られた混合物に水を加えて混練して塊状又は粒状の固化物を得る。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石こう廃棄物を破砕し、該石こう廃棄物に含まれる石こう主体物を得た後、該石こう主体物を加熱して製造した焼石こうを汚泥に混合する石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法であって、
建設汚泥、軟弱土、及び工場発生汚泥のいずれか１及び２以上を有する汚泥物と前記焼石こうとを混合し、得られた混合物に水を加えて混練して塊状又は粒状の固化物を得ることを特徴とする石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、前記石こう廃棄物は、廃石こうボードであって、しかも、該廃石こうボードを破砕した後、篩い分けして紙類を除去して、前記石こう主体物を得ることを特徴とする石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、前記混合物に更にセメントを添加することを特徴とする石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法。
【請求項４】
請求項３記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、前記焼石こうは、前記混合物中に５〜３５質量％含まれていることを特徴とする石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法。
【請求項５】
請求項３及び４のいずれか１項に記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、前記セメントは、前記混合物中に５〜３５質量％含まれていることを特徴とする石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、前記混合物に硫酸第一鉄、硫化ナトリウム、炭酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、及びポリ塩化アルミニウムのいずれか１又は２以上の金属溶出防止剤を添加することを特徴とする石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法。
【請求項７】
請求項６記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、前記金属溶出防止剤は、前記混合物中に０を超え２質量％以下含まれていることを特徴とする石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建設汚泥、軟弱土、及び工場発生汚泥等の汚泥物は、水分を多く含み、焼却処理にはコストがかかるので、通常、コンクリートを混合して固化物として埋め立て処理を行っている。
また、廃石こうボード、使用済みのマネキン等の石こう廃棄物は排出量が年々増加する傾向にある。また、石こうボードは、板状の石こうを芯材として、その両面をボード用原紙で被覆して形成されており、廃石こうボードは管理型処分場で埋め立て処理が行われている。また、廃石こうボードを加熱してボード用原紙を炭化させ、廃石こうボードから石こうを回収して再利用する方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１４２６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、汚泥物とコンクリートとを混合して製造した固化物は、強度が低く、運搬中あるいは埋め立て中に破損するという問題があった。また、特に、工場発生汚泥には、重金属が含まれていることが多く、その埋め立て処分は困難となっている。
また、処分場において石こう廃棄物は、石こう（いわゆる２水石こう、ＣａＳＯ4 ・２Ｈ2 Ｏ）に含まれる硫酸イオンと、石こう廃棄物を覆う土壌中の有機物とが反応して、硫化水素を発生するという問題があった。また、廃石こうボードから得られた石こうを石こうボードとして再利用する際には、その混入率を強度等の問題により５０％以下と低くしなければならないという問題もあった。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、安価に汚泥及び石こう廃棄物の処理ができ、製造された固化物の強度が高く、しかも、汚泥に含まれる重金属が溶出し難い石こう廃棄物を使用した汚泥の処理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】
【０００６】
前記目的に沿う請求項１記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法は、石こう廃棄物を破砕し、該石こう廃棄物に含まれる石こう主体物を得た後、該石こう主体物を加熱して製造した焼石こうを汚泥に混合する石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法であって、
建設汚泥、軟弱土、及び工場発生汚泥のいずれか１及び２以上を有する汚泥物と前記焼石こうとを混合し、得られた混合物に水を加えて混練して塊状又は粒状の固化物を得る。
【０００７】
請求項１記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、石こう主体物には２水石こうが多く含まれ、この石こう主体物を１３０〜１９０℃、好ましくは１３０〜１６０℃に加熱して得られる焼石こうには半水石こう（ＣａＳＯ4 ・１／２Ｈ2 Ｏ）及び無水石こう（ＣａＳＯ4 ）のいずれか一方又は双方が含まれている。また、混合物は、水を加えて混練すると塊状の固化物が得られ、これを破砕して粒状の固化物を得ることできる。得られた固化物は、地盤改良材、軟弱土固化材等として利用できる。なお、焼石こうは、好ましくは混合物中に２０質量％以上、更に好ましくは３０質量％以上添加するのがよい。
【０００８】
請求項２記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法は、請求項１記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、前記石こう廃棄物が、廃石こうボードであって、しかも、該廃石こうボードを破砕した後、篩い分けして紙類を除去して、前記石こう主体物を得る。
【０００９】
ここで、石こうボードは、板状の石こうを芯材として、その両面をボード用原紙で被覆して形成され、防火、防音、気密性、断熱性に優れた建築材料である。
請求項２記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、廃石こうボードを破砕してそのまま加熱すると、廃石こうボードを覆うボード用原紙が燃えるので、篩い分けして紙類を除去し、２水石こうを主体とする石こう主体物を得る。なお、石こう主体物中には、破砕時に繊維状となったボード用原紙が少量残存するが、汚泥との混合時にスサの役割を果たすことができ、また、水分吸収材にもなる。
【００１０】
請求項３記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法は、請求項１及び２記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、前記混合物に更にセメントを添加する。
請求項３記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、セメントとしては、ポルトランドセメント、フライアッシュセメント、シリカセメント、高炉セメント、アルミナセメント等が使用できる。
【００１１】
請求項４記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法は、請求項３記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、前記焼石こうが、前記混合物中に５〜３５質量％、好ましくは１０〜３０質量％、更に好ましくは１５〜２５質量％含まれている。
請求項４記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、混合物中の焼石こうの含有率が、５質量％未満では製造した固化物の強度が低くなり、３５質量％を超えると汚泥物の処理量が減少する。
【００１２】
請求項５記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法は、請求項３及び４記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、前記セメントは、前記混合物中に５〜３５質量％、好ましくは１０〜２５質量％、更に好ましくは１５〜２０質量％含まれている。
請求項５記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、混合物中のセメントの含有量が５質量％未満では固化を促進させ難く、３５質量％を超えると汚泥及び石こう廃棄物の処理量が減少する。
【００１３】
請求項６記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法は、請求項１〜５記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、前記混合物に硫酸第一鉄、硫化ナトリウム、炭酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、及びポリ塩化アルミニウムのいずれか１又は２以上の金属溶出防止剤を添加する。
請求項６記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、特に硫酸第一鉄は汚泥中に陰イオンの形態で存在する六価クロム及びヒ素を不溶化させるので好ましく、また、ポリ塩化アルミニウムは固化を促進し、固化物の強度を高めるので好ましい。
【００１４】
請求項７記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法は、請求項６記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、前記金属溶出防止剤は、前記混合物中に０を超え２質量％以下含まれている。
請求項７記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、混合物中の金属溶出防止剤が２質量％を超えても、金属の溶出量はほとんど変わらない。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１〜７記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法は、石こう廃棄物を破砕して石こう主体物を得た後、石こう主体物を加熱して製造した焼石こうと、建設汚泥、軟弱土、及び工場発生汚泥のいずれか１及び２以上を有する汚泥物とを混合し、得られた混合物に水を加えて混練して塊状又は粒状の固化物を得るので、安価に汚泥及び石こう廃棄物の処理ができ、強度の高い固化物を得ることができる。また、製造された固化物には、石こうが含まれているので、汚泥に含まれる重金属が溶出し難くなる。
【００１６】
特に、請求項２記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法は、石こう廃棄物が廃石こうボードであるので、処理費用の高い廃石こうボードの処理ができる。また、廃石こうボードを破砕した後、篩い分けして紙類を除去するので、加熱して石こう主体物を得る際に燃えることがなくなる。
請求項３記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法は、混合物に更にセメントを添加するので、固化物をより強固にすることができる。
【００１７】
請求項４記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法は、焼石こうが混合物中に５〜３５質量％含まれているので、固化物の強度を高く、また、汚泥の処理量を多くすることができる。
請求項５記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法は、セメントが混合物中に５〜３５質量％含まれているので、固化物の強度を高めることができる。
【００１８】
請求項６記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法は、混合物に硫酸第一鉄、硫化ナトリウム、炭酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、及びポリ塩化アルミニウムのいずれか１又は２以上の金属溶出防止剤を添加するので、汚泥中の金属が溶出し難くなる。
請求項７記載の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法は、金属溶出防止剤が混合物中に０を超え２質量％以下含まれているので、汚泥中の金属の溶出が少なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の一実施の形態に係る石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法について説明する。
まず、石こう廃棄物の一例である廃石こうボードを粒径が約２０ｍｍ以下になるように破砕した後、篩い分けして紙類を除去して、２水石こう（ＣａＳＯ4 ・２Ｈ2 Ｏ）を主体とする石こう主体物を得た。篩い分けの際に除去できなかったボード用原紙は、粉砕時に繊維状となり、汚泥中ではスサの働きがあり、水分吸収材の働きもする。
【００２０】
この石こう主体物を１３０〜１９０℃、好ましくは１３０〜１６０℃、例えば１５０℃で３０〜１２０分間、例えば６０分間加熱（焼成）して、半水石こう（ＣａＳＯ4 ・１／２Ｈ2 Ｏ）及び無水石こう（ＣａＳＯ4 ）のいずれか一方又は双方を含む焼石こうを製造し、更にミルで粒径が例えば０. ５ｍｍ以下となるように粉砕した。石こう主体物の焼成は、他の廃棄物を焼却処理した排ガスを使用したドライヤー方式のロータリーキルンで行った。
【００２１】
次に、建設汚泥、軟弱土、及び工場発生汚泥のいずれか１及び２以上を有する汚泥物に、粒径が０．５ｍｍ以下の焼石こうを混合し、得られた混合物に水を加えて混練して塊状の固化物を得た後、更にこれを破砕して使用目的に応じた粒径の固化物を得た。なお、焼石こうは、混合物中の含有量が５〜３５質量％となるように汚泥物に添加した。また、加える水の量は、混合物が混練できる量でよく、汚泥物中の水分が多い場合には添加しなくてもよい。
【００２２】
汚泥物と焼石こうとを混合して混合物を得る際に、更に混合物中の含有量が５〜３５質量％となるようにセメントを加えてもよい。また、混合物中の含有量が０を超え２質量％以下となるように硫酸第一鉄、硫化ナトリウム、炭酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、及びポリ塩化アルミニウムのいずれか１又は２以上の金属溶出防止剤を添加してもよい。
【実施例】
【００２３】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここで、使用する汚泥物としては、汚泥物Ａとして地下鉄工事で発生した建設汚泥を、汚泥物Ｂとして用水貯水池の底泥（軟弱土）を、汚泥物Ｃとして工場発生汚泥をそれぞれ使用した。汚泥物Ａ〜Ｃをそれぞれ恒温乾燥機により１０５〜１１０℃で４８時間以上乾燥し、汚泥物Ａ〜Ｃに含有している水分量を測定し、更に、得られた乾燥物を化学分析、粉末Ｘ線回折によりそれぞれの乾燥物中の化学物質量を測定した。更に、この乾燥物を「廃棄物に含まれる有害物質の検定方法（昭和４８年２月環境庁告示１３号）」のロの試験方法（以下、「環境庁告示１３号のロの試験方法」という）に従って、溶出試験を行った。ここで、表１に汚泥物Ａ〜Ｃの化学分析結果を、表２に汚泥物Ａ〜Ｃの溶出試験の結果を示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
【表２】
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【００２６】
表１に示すように、汚泥物Ａ〜Ｃは、６０質量％程度の水分を含んでいる。ここで、Ｉｇ・Ｌｏｓｓ（ignition loss ）とは強熱減量を示し、有機物の量の指標である。また、表２に示すように、汚泥物Ａは、銅（Ｃｕ）、カドミウム（Ｃｄ）、鉛（Ｐｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、六価クロム（Ｃｒ6+）、ヒ素（Ａｓ）、総水銀（Ｔ・Ｈｇ）、及びセレン（Ｓｅ）（以下、総称して有害金属という）の溶出は見られなかった。なお、表中の「ｔｒ」はその化学物質が検出されなかったことを示している。また、汚泥物Ｂ及び汚泥物Ｃは、銅を除く他の有害金属の溶出が認められた。
【００２７】
次に、本発明の一実施の形態に係る石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法により、汚泥物Ａ〜Ｃのいずれか１又は２以上を表３〜表５に示す配合比に従って焼石こう及び／又はセメントと混合して固化物Ｎｏ．１〜４８（以下、それぞれ固化物１〜固化物４８という）を製造する。なお、固化物、１〜３、７〜９、１８〜２０、２８〜３０は比較例であって、焼石こうが混合されていない。
【００２８】
【表３】
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【００２９】
【表４】
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【００３０】
【表５】
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【００３１】
焼石こうは、以下の方法で製造した。まず、石こう廃棄物の一例である廃石こうボードを粒径が約２０ｍｍ以下になるように破砕した後、篩い分けして紙類を除去して、２水石こうを主体とする石こう主体物を得た。この石こう主体物をドライヤー方式のロータリーキルンを用いて、１３０〜１９０℃、好ましくは１３０〜１６０℃、例えば１５０℃で３０〜１２０分間、例えば６０分間加熱して、半水石こう及び無水石こうのいずれか一方又は双方を含む焼石こうを製造し、更にミルで粒径が約０. ５ｍｍ以下となるように粉砕したものを用いて実験を行った。
【００３２】
また、セメントとしては市販の普通ポルトランドセメントを使用した。混合はＪＩＳモルタルミキサーで行い、混練り後、ＪＩＳ型枠（４×４×１６ｃｍ）に打設し脱型後、標準養生を行い所定日（例えば、１４日後）に曲げ及び圧縮強さを測定し、更に、その破片を環境庁告示１３号のロの試験方法に従って溶出試験を行った。その結果を表６〜表８に示す。なお、表中の硬さは手で握っての硬さを測定し、「◎」は非常に硬い、「○」は硬い、「△」は若干固化している、「×」は固化していない、「−」は測定していないことを示す。また、圧縮の値は、アムスラー圧縮機で測定した結果を示す。
【００３３】
【表６】
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【００３４】
【表７】
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【００３５】
【表８】
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【００３６】
（固化物１〜１７について）
汚泥物Ａは、表２に示すように有害金属の溶出は見られず、また、汚泥物Ａから製造した固化物１〜１７においても有害金属の溶出は見られなかった。ここで、セメントを含まず焼石こうのみを添加した固化物４〜６、１０〜１３において、焼石こうの含有量が１０質量％の固化物４〜６では固化し難く、２０質量％以上（３０質量％）である固化物１０〜１３では固化し、焼石こうの添加量が多い方が固化される結果となった。なお、焼石こうを含まずセメントのみを添加した固化物１〜３、７〜９（これらは比較例である）においても、セメントの添加量が、１０質量％である固化物１〜３は固化し難く、３０質量％である固化物７〜９では固化し、セメントの添加量が多い方が固化される結果となった。
【００３７】
また、焼石こうを含まずセメントのみを添加した固化物７〜９と、セメントを含まず焼石こうのみを添加した固化物１０〜１３とを比較すると、焼石こうのみを含む固化物４〜６、１０〜１３の方が若干硬くなる傾向にあった。これは、水分の吸収がセメントよりも焼石こうの方が多く、初期から固化が促進されるためと思われる。なお、焼石こう及びセメントを含む固化物１４〜１７は更に硬くなり、強度が高くなる傾向となった。
【００３８】
また、焼石こうを含みセメントを添加していない固化物４〜６、１０〜１３のｐＨはほぼ中性となり、地盤改良材、軟弱土固化材として使用し易い。また、焼石こう及びセメントを添加した固化物１４〜１７のｐＨは１１程度と高くなった。また、ポリ塩化アルミニウムを添加した固化物６、１２、１３、１６、１７は固化が促進される傾向にあり、急速に固化された。更に、金属溶出防止剤の添加によって強度が高くなる傾向となった。
【００３９】
（固化物１８〜２７について）
汚泥物Ｂは、有機物が多いためセメントのみを３０質量％添加して製造した固化物１８〜２０（これらは比較例である）は固化されなかった。ここで、セメントの代わりに焼石こうを添加した固化物２１〜２３は若干固化され、更に、焼石こう及びセメントを添加した固化物２４〜２７は更に固化が促進されている。ここで、ポリ塩化アルミニウムを添加した固化物２３、２６、２７は固化が促進される傾向にあり、急速に固化された。また、セメントを添加した固化物２４〜２７のｐＨは１１程度と高くなった。また、セメントを含まない固化物２１〜２３のｐＨはほぼ中性となり、地盤改良材、軟弱土固化材として使用し易い。
【００４０】
汚泥物Ｂは銅を除く他の有害金属の溶出が認められ、固化物２４〜２６では、カドミウム、鉛、亜鉛、６価クロム、及びヒ素のいずれか１又は２以上が溶出しているが、固化物２７のように金属溶出防止剤である硫酸第一鉄、ポリ塩化アルミニウム、炭酸ナトリウム、及び硫酸アルミニウムをそれぞれ所定量添加することにより、有害金属の溶出を防止することができた。更に、金属溶出防止剤の添加によって強度が高くなる傾向となった。
【００４１】
（固化物２８〜３９について）
汚泥物Ｃは、有機物及び水分が多いためセメントのみを３０質量％添加して製造した固化物２８〜３０（これらは比較例である）は固化されなかった。ここで、セメントの代わりに焼石こうを添加した固化物３１、３２は若干固化され、焼石こうにポリ塩化アルミニウムを添加した固化物３３、３４は固化が促進される傾向にあり、急速に固化された。更に、焼石こう及びセメントを添加した固化物３５〜３９はより強度が高く、また、ポリ塩化アルミニウムを添加したものは固化が促進された。また、セメントを添加した固化物３５〜３９のｐＨは１１程度と高くなった。また、セメントを含まない固化物３１〜３４のｐＨはほぼ中性となり、地盤改良材、軟弱土固化材として使用し易い。
【００４２】
汚泥物Ｃは銅を除く他の有害金属の溶出が認められ、固化物３１〜３８では、カドミウム、鉛、亜鉛、６価クロム、及びヒ素のいずれか１又は２以上が溶出しているが、固化物３９のように金属溶出防止剤である硫酸第一鉄、ポリ塩化アルミニウム、及び炭酸ナトリウムをそれぞれ所定量添加することにより、有害金属の溶出を防止することができた。更に、金属溶出防止剤の添加によって強度が高くなる傾向となった。
【００４３】
（固化物４０〜４８について）
更に、汚泥物Ａと、汚泥物Ｂ及び汚泥物Ｃのいずれか一方又は双方を混合した汚泥物と、焼石こう及びセメントとを混合した固化物４０〜４８では、ｐＨは１１程度と高くなったが、強度が高くなる傾向にあり、有害金属の溶出もほとんどなかった。
【００４４】
本発明は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、前記実施の形態の石こう廃棄物を使用した汚泥の処理方法において、石こう廃棄物として廃石こうボードを用いたが、使用済みのマネキン等を使用してもよい。