(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、および土壌改良剤を提供することである。さらに改良された汚泥を利用して埋め戻し材、盛り土材、埋め立て材等に利用することである。【解決手段】本発明は、ペーパースラッジ焼却灰を、リン酸と接触せしめることにより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し、さらにペーパースラッジ焼却灰１００重量部に０．２〜２０重量部のリン酸を配合することにより土壌の水分を吸収する土壌改良剤とする。【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１００重量部を、リン酸０．２〜２０重量部と接触処理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】
リン酸が次亜リン酸、亜リン酸、次リン酸、メタリン酸、ピロリン酸およびオルトリン酸からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載の方法。
【請求項３】
リン酸がオルトリン酸である請求項１記載の方法。
【請求項４】
接触処理されたペーパースラッジ焼却灰のフッ素イオンの溶出量が、環境庁告示第４６号溶出試験において、０．８ｍｇ／Ｌ以下である請求項１記載の方法。
【請求項５】
リン酸の量は、ペーパースラッジ焼却灰１００重量部あたり、０．５〜１０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０．２〜２０重量部のリン酸を含有する土壌改良材。
【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（以降ＰＳ灰と称する）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し、さらに土壌改良材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＳ灰は多孔質であるために保水性に優れており、例えば土木工事の掘削時に排出される汚泥に添加し混合することにより汚泥に含まれる水分を吸着し、掘削汚泥を乾燥土にするべく検討がなされている。
しかしながら、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および紙のコーティング剤として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おり、このペーパースラッジを焼却処理すると、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ＰＳ灰中に含まれる。しかしながら、フッ化カルシウムは溶解度が０．００１６ｇ／１００ｇであるために、ＰＳ灰をそのまま廃棄、また、前記掘削汚泥と混合し廃棄すると、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。
【０００３】
ＰＳ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）を混合して焼却することにより得られるＰＳ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）。
また、ＰＳ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）。
しかしながら、ＰＳ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ＰＳ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号公報
【特許文献２】特開２００５−３１３１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ＰＳ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、およびＰＳ焼却灰１００重量部にリン酸０．２〜２０重量部を配合した土壌改良材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、ＰＳ灰をリン酸と接触処理せしめると、ＰＳ灰中の生石灰（ＣａＯ）および可溶性フッ素イオンとリン酸が反応しフッ素リン灰石が生成し、その構造中にフッ素イオンを取り込むことができ不溶化しうることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明によれば、ペーパースラッジ焼却灰（ＰＳ灰）１００重量部を、リン酸０．２〜２０重量部と接触処理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およびペーパースラッジ焼却灰１００重量部とリン酸０．２〜２０重量部を含有する土壌改良材が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ＰＳ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。すなわち、本発明によれば、ＰＳ灰から溶出するフッ素イオン濃度を、環境庁告示第４６号溶出試験において、土壌基準の０．８ｍｇ／Ｌ以下にすることができる。すなわち、本発明によれば、リン酸とＰＳ灰中の生石灰および可溶性フッ素イオンが反応し、フッ素リン灰石が生成しＰＳ灰中の可溶性フッ素イオンを固定することができる。また、本発明の方法で処理したＰＳ灰を、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、埋め戻し材、盛り土材、埋め立て材等に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
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含まれており、同時に印刷インク由来のフッ素が含まれている。従って、古紙再生時のペーパースラッジを焼却したＰＳ灰には、前記カルシウム化合物が酸化され生石灰（ＣａＯ）として、又、前記フッ素はカルシウム化合物と反応しフッ化カルシウムとして存在している。よって、ＰＳ灰にリン酸が接触するとリン灰石が生成すると同時に可溶性フッ素イオンを構造に取り込んだフッ素リン灰石が生成することにより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（ＰＳ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言う。
古紙生成時に発生するペーパースラッジを焼却したＰＳ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、リン酸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。
【０００８】
本発明において使用するリン酸としては、次亜リン酸、亜リン酸、次リン酸、メタリン酸、ピロリン酸およびオルトリン酸等からなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられるが、オルトリン酸が安価であり、かつ最も有効である。
【０００９】
本発明において、リン酸の添加量は、ペーパースラッジ焼却灰１００重量部あたり０．２〜２０重量部、好ましくは０．５〜１０重量部、さらに好ましくは２．０〜６．０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、２０重量部以上の添加はコストが高くなり経済的でない。
【００１０】
また、リンは河川等の富栄養源となり排水基準（１６ｍｇ／Ｌ未満）で規制されているが、本発明においてはＰＳ灰中のＣａＯ含有量に対してリン酸使用量が極めて少ないので、リンは全てリン灰石に変化するので、前記排水基準等に対して問題ないものである。
また、リン酸をＰＳ灰に添加するに当たっては、１００％リン酸であっても、希釈リン酸であってもよいが、ＰＳ灰との混和性（作業性）を考慮し適宜希釈して用いることが望ましい。
【００１１】
本発明は、１００重量部のＰＳ灰および０．２〜２０重量部のリン酸を含有する土壌改良材を包含する。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。
【００１２】
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。
以下の実施例および比較例で試料として用いたＰＳ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。
【００１３】
【表１】
2009262034.tif 000002
また、以下の実施例におけるフッ素およびリンイオン濃度は、それぞれＪＩＳ  Ｋ０１０２  ３４．１およびＪＩＳ  Ｋ０１０２  ４６．３．３に準じて測定した。
フッ素およびリンイオン以外の濃度は、蛍光Ｘ線分析装置  ＲＩＸ２０００（（株）リガク製）を用いて測定した。測定条件は、ターゲット：Ｒｈ、電圧：５０ｋＶ、電流：５０ｍＡであった。
【実施例１】
【００１４】
２００ｍＬ容栓付ポリエチレン容器に、ＰＳ灰１５ｇおよびラサ工業株式会社製７５％オルトリン酸０．６ｇ（オルトリン酸として０．４５ｇ）を水道水４ｍＬで希釈した液を入れ良く混合した。
得られたＰＳ灰とオルトリン酸混合物に、ｐＨ５．８〜６．３に調整した水道水１５０ｍＬ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。検液のフッ素イオン濃度は０．６ｍｇ／Ｌであり土壌基準に適合していた。また、リンイオン濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満であり排水基準に適合していた。
【実施例２】
【００１５】
実施例１において、７５％オルトリン酸使用量を１ｇ（オルトリン酸として０．７５ｇ）とした以外は同様とした。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は０．４ｍｇ／Ｌであり土壌基準に適合していた。また、リンイオン濃度は０．１ｍｇ／Ｌ未満であり排水基準に適合していた。
【実施例３】
【００１６】
（比較例１）
実施例１において、ＰＳ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（オルトリン酸）を加えなかった以外は同操作を実施した。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。
【実施例４】
【００１７】
（比較例２）
実施例２において、処理剤をオルトリン酸から和光純薬製硫酸アルミニウム１４〜１８水和物０．７５ｇとした以外は同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は１．５ｍｇ／Ｌであり土壌基準に不適合であった。
【実施例５】
【００１８】
（比較例３）
実施例２において、処理剤をオルトリン酸から日ノ丸鉱業（株）製生石灰（日ノ丸石灰２０Ｋ）０．７５ｇとした以外は同操作を実施した。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。
【実施例６】
【００１９】
磁製乳鉢（径１５ｃｍｍ）に、高ｐＨ掘削汚泥（含水率６５．５％、ｐＨ１２．４）１００ｇを入れ、その後ペーパースラッジ焼却灰１０ｇおよび７５％オルトリン酸０．６７ｇ（オルトリン酸として０．５ｇ）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。
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２００ｍＬ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。検液のフッ素イオン濃度は０．７ｍｇ／Ｌで土壌基準に適合していた。
【実施例７】
【００２０】
実施例６において、７５％オルトリン酸使用量を１．３３ｇ（オルトリン酸として１ｇ）とした以外は同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は０．５ｍｇ／Ｌで土壌基準に適合していた。
【実施例８】
【００２１】
（比較例４）
実施例６において、ＰＳ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１．２ｍｇ／Ｌで土壌基準に不適合であった。
【実施例９】
【００２２】
（比較例５）
実施例7において、処理剤をオルトリン酸から和光純薬製硫酸アルミニウム１４〜１８水和物１ｇとした以外は同操作を実施した。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。
【実施例１０】
【００２３】
（比較例６）
実施例７において、処理剤をオルトリン酸から日ノ丸鉱業（株）製生石灰（日ノ丸石灰２０Ｋ）１ｇとした以外は同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は１．０ｍｇ／Ｌで土壌基準不適合であった。
【００２４】
実施例１、２より、ＰＳ灰にオルトリン酸を添加することにより、ＰＳ灰中に含まれる可溶性フッ素イオンを吸着固定化でき、更に、該処理ＰＳ灰の溶出フッ素イオン濃度を環境庁告示第４６号溶出試験により測定すれば、土壌基準の０．８ｍｇ／Ｌ以下とすることが可能であることも見出した。
また、実施例６、７より、ＰＳ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、ＰＳ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第４６号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。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
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、土壌改良材、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。