（様式３）新潟大学災害・復興科学研究所
共同研究報告書リサイクル資材を活用した酸性温泉廃水の中和処理における環境安全性評価

研究分担者氏名

川辺 能成 1）
斎藤 健志 1）

研究分担者氏名

渡部 直喜 2）

研究代表者氏名

1）産業技術総合研究所地質調査総合センター 2）新潟大学災害・復興科学研究所
研究要旨
本研究では、炭酸カルシウムなど天然の中和剤の代替として、リサイクル資材であるリサイクルコン
クリート、鉄鋼スラグ、軽量気泡コンクリートを活用し、酸性廃水と酸性土壌の中和処理性能、また、その環境安全性を評価することを目的とした。酸性土壌の中和処理に着目すると、中和（pH 7 と想定）までに至るリサイクル資材と炭酸カルシウムの 3 種類の酸性土壌（pH は低い順に、4.75、4.91、5.54 であった）に対する添加率で評価した場合、リサイクルコンクリートと軽量気泡コンクリートは同程度の添加率を示した。鉄鋼スラグの添加率はより低く、具体的には、0.4%～1.8%の範囲であった。一方、炭酸カルシウムは 0.3%～1.6%の範囲を示し、鉄鋼スラグと同程度であった。よって、リサイクル資材の中鉄スラグの中和性能が最も高く、それは、炭酸カルシウムと同程度であり、鉄鋼スラグは、炭酸カルシウムの代替となる可能性が高いことが明らかになった。

Ａ．研究目的

このような酸性廃水ならびに酸性土壌に対し日本列島では、酸性の温泉廃水や鉱山廃水などては、中和処理が施される事例も、しばしば認めが、しばしば認められる。このような酸性の廃水られる。中和処理では、石灰石の主成分であり、が流入することなどにより、酸性河川が形成され天然資源でもある炭酸カルシウムが使用されるる。酸性河川では、pH が低いことだけではなく、ことが多く、酸性の温泉廃水や鉱山廃水を処理しヒ素や鉛に代表される有害重金属類が比較的高ている実現場では、24 時間 365 日の中和処理が必濃度に検出されることもあり、周辺の自然環境や要なケースもある。また、農地においても、大量人間生活などへの影響が懸念されている。の炭酸カルシウムなどが広く用いられている。循

一方、降水量が比較的多い日本列島では、pH が環型社会の形成や、近年、注目されている SDGs の5.5 以下の酸性土壌も広く分布する。酸性土壌に推進などに向けて、炭酸カルシウムなど天然資材は、酸化することで硫酸が生じる硫化鉱物（例、の代替として、アルカリ性を呈するリサイクル資黄鉄鉱）を含む土壌、また、上述の酸性廃水によ材による中和処理への適用性検討が重要であり、るインパクトを受けた土壌なども含まれる。農地

2019 年度より、その研究を進めている。

として、このような土壌を利用する場合には、そ昨年度（2020 年度）は、コントロールとなる炭の酸性ゆえに、アルミニウムやマンガン、鉄など酸カルシウムに加え、リサイクル資材として、リの溶出による農作物への影響、また、カルシウムサイクルコンクリート、鉄鋼スラグ、軽量気泡コやマグネシウム、リンなどの養分欠乏などが問題

ンクリート、草木灰、牡蠣殻石灰などを活用し、となる。また、酸性廃水でも同様ではあるが、酸pH が 2 前後の強酸性温泉廃水に対する室内中和性土壌は、鋼構造物やコンクリート構造物である試験を実施して、特にリサイクル資材の中和性能インフラ施設などへの影響も懸念される。

およびヒ素や鉛の除去性能を評価した。加えて、予備的に、逐次抽出法を用いた中和生成物中におけるヒ素や鉛の安定性も評価した。その結果、中和処理ならびに有害重金属類除去性能、また、環境安全性の観点から総合的に考察すると、鉄鋼スラグとリサイクルコンクリートの代替性が高いことが示唆された。
本年度は、酸性廃水における環境安全性評価の再現性試験（さらなるデータを加える試験）に取り組み、また、リサイクル資材の用途拡大を目指し、新たに酸性土壌中和へのリサイクル資材の適用性（中和処理性能の観点から）について、評価を行った。ここでは、特に後者、酸性土壌中和に関する内容を報告する。
Ｂ．研究方法リサイクル資材としては、リサイクルコンクリート、鉄鋼スラグ、軽量気泡コンクリートを選定し、コントロールとして、炭酸カルシウムを用いた。酸性土壌としては、pH が 4.75、4.91、5.54 を示す、3 種類の土壌を利用した。

図 1 酸性土壌の中和（pH 7 と想定）までに至るリサイクル資材および炭酸カルシウ
ムの 3 種類の土壌に対する添加率（%）
Ｄ．考察
リサイクル資材の中和性能を評価するに当た室内中和試験は、100 mL ポリプロピレン製容器り、中和までに至るリサイクル資材の 3 種類の土に、風乾した酸性土壌 5 g、0～300 mg のリサイ

壌に対する添加率が低い方が、中和性能が高いとクル資材もしくは炭酸カルシウム、12.5 mL の超言うことができる。この添加率が最も低かったの

純水をそれぞれ混合し、20℃ならびに相対湿度は鉄鋼スラグであり、また、その添加率は上述の60%の環境下で 24 時間、養生した。その後、180ように、炭酸カルシウムと同程度であった。言いrpm にて、5 時間振とうし、この過程で生成された換えると、鉄鋼スラグは、炭酸カルシウムとほぼ過剰な CO2 をエアレーションにより除去した。最同程度の中和性能を示したと考えられる。したが後に、pH を測定した。って、鉄鋼スラグの代替性が最も高いことが明らかになった。

Ｃ．研究結果図 1 に、酸性土壌の中和（pH 7 と想定）までにＥ．結論至るリサイクル資材（リサイクルコンクリート、本研究では、炭酸カルシウムなど天然の中和剤鉄鋼スラグ、軽量気泡コンクリート）ならびに炭の代替とし、リサイクル資材（リサイクルコンク酸カルシウムの 3 種類の土壌に対する添加率（%）

リート、鉄鋼スラグ、軽量気泡コンクリート）をを示す。

活用して、3 種類の酸性土壌に対する中和処理性中和に至るまでの添加率は、リサイクルコンク能を評価した。

リートおよび軽量気泡コンクリートは同程度を中和（pH 7 と想定）までに至るリサイクル資材示し、鉄鋼スラグはより低く、炭酸カルシウムとおよび炭酸カルシウムの 3 種類の酸性土壌（pH は同程度であった。具体的には、鉄鋼スラグの 3 種低い順に、4.75、4.91、5.54 であった）に対する類の土壌に対する添加率は、0.4%～1.8%の範囲で添加率を実験的に検討したところ、リサイクルコあり、炭酸カルシウムのそれは、0.3%～1.6%の範

ンクリートならびに軽量気泡コンクリートは同囲を示した。

程度の添加率を示した。鉄鋼スラグの添加率はより低く、炭酸カルシウムと同程度であった。具体的な添加率は、鉄鋼スラグで 0.4%～1.8%の範囲を示し、炭酸カルシウムで 0.3%～1.6%の範囲をとった。
このことは、リサイクル資材の中で鉄鋼スラグの中和性能が最も高く、それは、炭酸カルシウムと同程度であることを示唆している。換言すると、鉄鋼スラグは、炭酸カルシウムの代替となる可能性が高いことが明らかになった。
Ｆ．研究発表1.論文発表(掲載誌名･巻号･頁･発行年を記入し，掲載論文あるいはＰＤＦファイルを別紙で 1 部提出)なし
2.学会発表（学会名・発表年月・開催地なども記入）
1) Saito,T.

andNeutralization

Watanabe,usingN.

recycled(2021):
wastematerials for acid wastewater from theKusatsu hot spring area in Japan. Japan
Geoscience Union Meeting 2021, Online,
June 2021．
Ｇ．知的財産権の出願・登録状況（予定を含む）
1.特許取得なし
2.実用新案登録なし
3.その他なし