JP2005254143A

JP2005254143A - 廃棄物を収容する石函及び廃棄物を収容した石函ブロック

Info

Publication number: JP2005254143A
Application number: JP2004069860A
Authority: JP
Inventors: Kokin Rin; 林岡▲きん▼
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】
従来再利用が不可能とされた廃棄物を、効率的に建材等として再利用できるようにする。
【解決手段】
粘土を骨材とし、これにSiO₂及びCaOを主成分とする硬化剤を混合し、3,000ｋｇ/ｃｍ²以上、6,000ｋｇ/ｃｍ²以下の高圧で圧縮成形して、廃棄物を収容する石函を製造し、
同様な方法で、上記石函に廃棄物を収容し得るようにするため、上記同様の硬化剤を混合し、3,000ｋｇ/ｃｍ²以上、6,000ｋｇ/ｃｍ²以下の高圧で圧縮成形してブロック体とし、これを上記石函にいれ、更に圧縮一体化して、建材等に供する.。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物処理するため用いる石函及びその石函に廃棄物を収容して廃棄に適した形状とする技術に関するものである。

今日では、廃棄物の一部はリサイクルされているが、その大部分は一般に焼却又は埋め立てにより処分されている。

焼却に適した廃棄物は、焼却されその燃焼熱が発電等に利用されているが、焼却できない廃棄物は、海面を埋め立てたり、処理場に廃棄したり、埋めたりするほかないが、このような処理が可能な処理場は最早飽和状態であり、今後は、このようなゴミはできるだけ排出しないようにすることが要請されている。

又、埋め立て等に用いた廃棄物は、地下水の汚染など二次災害をもたらすことがある。このような恐れのない廃棄物処理方法が期待されているが、現在では、未だ有効な処理方法は提案されていない。

廃棄物を圧縮固化する技術も数多く提案されているが、それらは対象とする廃棄物が放射性廃棄物、医療廃棄物など特殊なものであったり、こかされたものも最終的処理に適していなかったりする。
特開２００２−１４２５６７号公報特開２００２−３０２２０７号公報特開２００３−０５３２９９号公報特開２００３−０９４０２５号公報特開２００３−１０７１９３号公報特開２００３−２１５２９６号公報特開２００３−３０７５９２号公報特開２００４−０１６５５２号公報特開２００４−０１６５５３号公報

環境保護技術としての有害廃棄物処理法のうち、固化（solidification）埋設法は、固化剤と廃棄物とを混合してブロック状固体物に成形するようになっており、廃棄物に含まれる有害成分がブロック状固体物に包容又は拘束され、環境へ分散して汚染を引き起こすことが回避される。

固化埋設法は、有害廃棄物に対し、固化処理前に有害成分の安定化処理（stabilization）、例えば有害成分の除去や凝結、中和、溶解度低減などの処理を実行し、これらの処理により有害成分の毒性及びその流動性を低減しなければならず、また、固化埋設法では、有害物が単純に圧縮固化されるだけである。
上記のように、有害事業廃棄物は、固化処理された後、その有害成分が固体物に拘束されるが、その後密閉して埋設場に埋設する必要がある。

固化処理埋設の常用の処理方法として、（1）セメント固化法（cement-Based Process及び（2）石灰固化法（Lime-Based Process）が挙げられるが、それらの方法は次のような欠点がある。
セメント固化法の欠点：
1）強酸性廃棄物を処理する場合には、固化生成物の強度が低くなり、セメントの分解により汚染物が漏洩し、地下水を汚染するおそれがある。
2）廃棄物に有機物やリン化合物が含まれている場合には、セメントの凝結が影響され、安全処理が確保されない。

石灰固化法の欠点：
1）セメント固化法と同様、石灰固化法の場合は、石灰固化後の生成物の重量が重くて体積が大きい上、凝固硬度がセメントよりも劣っている。
2）廃棄物に酸性汚染物が含まれている場合には、石灰固化物の凝結や熱成に大きな影響が及ばされるため、有害汚染物の処理には不向きである。

通常のセメント製品は、下記のように三大欠点を有している。一方、本汚染物最終密閉処理用石函は、通常のセメント製品に比べれば、このような欠点を有していない。
1）強酸性廃棄物を処理する場合には、固化生成物の強度が低くなり、セメントの分解により汚染物が漏洩するおそれがある。
2）廃棄物に有機物やリン化合物が含まれている場合には、セメントの凝結が影響され、安定剤を漆加したとしても、凝結後の強度はやはり低下してしまう。
3）従来のセメント固化法や石灰固化法は、単に汚染物を凝結して埋設しているだけで、有害汚染物の処理に不向きである。

本発明が解決しようとする課題は、一般廃棄物を半永久的に安全かつ経済的にリサイクルし有効利用し得るよう、圧縮固化する処理方法を提供することにある。
本発明は、一般廃棄物をリサイクルし、有効利用できるような廃棄物処理方法を提供する。

本発明は廃棄物を処理するため、廃棄物を収容し得る石函を提供する。
この石函は、粘土を骨材とし、これにSiO₂及びCaOを主成分とする硬化剤を混合し、鋼製の型を用いて3,000ｋｇ/ｃｍ²以上、6,000ｋｇ/ｃｍ²以下の高圧で圧縮成形して成る。
この混合、圧縮により発熱が生じ、90〜95℃の高温になり、極めて硬質の石函が形成される。

硬化剤としては、重量比で、18％以上、28％以下のSiO₂と、48％以上、72％以下のCaOを含む硬化剤が好適である。
配合比がこの範囲外であると、得られた石函の強度が充分でなくなることがある。

硬化剤は、更に、4％以上、6％以下のAl₂O₃と、1.5％以上、2.5％以下のFe₂O₃と、1.8%以上、2.6％以下のSO₃と、1.5％以上、2.5％以下のMgOを含むものが推奨される。これは通常入手し易い材料に含有されているものである。但し、これらの酸化物の含有量はこの範囲以外であっても差し支えない。

骨材に対する上記硬化剤の配合比は、4：1乃至1：1とする。配合比がこの範囲外となると、石函の強度が不足することになる。

廃棄物には、上記硬化剤を混合し、3,000ｋｇ/ｃｍ²以上、6,000ｋｇ/ｃｍ²以下の高圧で圧縮成形してブロックに成形し、上記の石函に収容し、隙間に廃棄物−硬化剤混合物又は粘土−硬化剤混合物を隙間に充填し、必要に応じて粘土−硬化剤混合物を用いて蓋をし、3,000ｋｇ/ｃｍ²以上、6,000ｋｇ/ｃｍ²以下の高圧で圧縮一体化して内部に廃棄物を収容、密閉した石函ブロックを完成する。
石函は硬度及び強度が高く、天然石製のような見栄えであり、立方体、直方体、円筒体等の形状に形成され、各種建材、構築物材料、道路の舗装材等に利用される。

本発明は叙上の如く構成されるので、埋め立て用地などを必要とせず、廃棄物を有効利用できるものである。

以下図面により本発明の実施例について説明する。
図1は、本発明を利用して廃棄物を処理する工程を示すフローチャート、図2は廃棄物を収容する石函を示す斜視図、図3は石函に収容される廃棄物ブロックを示す斜視図、図4は廃棄物を密閉収容した石函ブロック成形体を示す斜視図、図5は石函材料の圧縮強度試験結果を、通常のセメント製品のそれと対比して示すグラフ、図6は石函材料の圧縮及び曲げ強度試験結果を、通常のセメント製品のそれと対比して示すグラフ、図7は石函材料の経日収縮率を通常のセメント製品のそれと対比して示すグラフである。

本発明は、特殊な泥性硬化剤を混合した骨材及び有害汚染物をそれぞれ堅牢な鋼製型枠に導入し、超高圧連続型プレス機でプレスして圧縮硬化することにより、骨材を図2に示したような石函10に成形すると共に、有害汚染物を図3に示した超硬ブロック体11に形成し、超硬ブロック体11に形成された有害汚染物を、上記骨材を圧縮硬化してなる石函10に入れ、更に、必要に応じて、骨材−硬化剤混合物で覆い、超高圧連続型プレス機でプレスすることにより、石函10と有害汚染物ブロックからなる超硬ブロック体11とを完全に密着するように一体化させ、図4に示す如き密着度の高い石函ブロック成形体1を形成する。

図4に示すものは、有害汚染物及び一般廃棄物を収納処理するための高密着型石函ブロック成形体1である。
石函10の成形には、通常の粘土を骨材として使用し、特殊な泥性硬化剤を適当な超硬度配合比、即ち、4：1〜1：1で添加、混合し、堅牢な鋼製型枠を用い、3,000〜6,000ｋｇ/ｃｍ²の超高圧で連続プレスする。これにより95℃以上に達する応力熱反応が発生し、冷却後に化学的結合が完成する。

その製品としての石函10は、天然石材から彫った石函に比べても遜色がない。有害汚染物は、石函10に導入し最終的な固化処理をする前に、石函10と同様な成形方法により超高圧型プレス機でプレスして圧縮硬化し、有害物に含まれる有毒成分を安定杓に包容し、かつ拘束しうる硬度の高いブロック状固体11に成形する。

毒性測定により有害物質の溶出がないことを確認した後に、このブロック状固体11を石函10に入れ、再び同様な圧縮硬化方法により、高圧連続型プレス機でプレスして一体化させ、石函ブロック成形体1を形成する。

本発明に用いる泥性硬化剤は、外観的にはセメントに似ている。望ましい配合比の一例を下記表1に示す。尚、組成分を調整することにより、さまざまなグレードや配合比にすることができる。

表1

4.1％の不純物はすべて無機質で、毒性物質は含まれていない。

汚染物最終密閉処理用石函1は、以下のように製作される。
超高圧プレスにより、有害汚染物と上記硬化剤とを適当な配合比、即ち4：1〜1：2で配合して、図3に示すブロック体11に成形し、図2に示す箱形石函10に収容した後に、必要に応じて、石函材料の粘土−硬化剤混合物で覆い、超高圧連続プレスにより、圧縮し一体化してブロック成形体1を形成する。

このブロック成形体1は次のような特徴を有する。
単軸圧縮強度は、表2並びに図5及び6に示す如く、製作から2週間後には700kg／cm²以上となり、曲げ強度も150kg／cm²以上となる。石函の水浸透率は1.0×10⁻¹⁰cm／秒以下、図7に示す如く経日収縮量も優れた特性を示す。
図示されているように、これらの特性は、通常のセメント製品より優れている。

表2

この特殊な泥性硬化剤は、優れた耐酸性、耐アルカリ性、耐腐食性、耐衝撃性及び耐熱性を有しており、これを用いて製作した石函の熱伝導率や収縮率、水浸透率は実質的に天然石材に相当する値である。
本発明を用いれば、廃棄物処理場を設ける必要がなくなり、また、石函材料の硬化剤の配合比を増やし、璧の内層に厚い鉛片を骨材として設けることにより、濃縮処理や固体物吸収などの固化処理が施された半減期の長い高放射性廃棄物の密閉保管処理に用いることができる。

本発明の方法により処理した有害廃棄汚染物からは、有害物質が石函外に漏洩することがない。
各種溶出物に対する測定や衛生測定は、極めて優れた測定値を示しており、台湾の国家環境保護条例に合致しており、有害汚染物の二次汚染を起こすことがなく、有害汚染廃棄物の最終処理に係わる関連衛生埋設基準を上回っている。

本発明は、従来資源としてリサイクルする価値のないものとされた有害汚染物を効果的に処理できるばかりでなく、これらを資源として活用することができ、これにより二次汚染を防止し、高額な社会的支出を回避することができる。
利用価値のない有害汚染廃棄物を石函に収納することにより、利用価値高い有効資源としてかつ高い経済価値のある資源として再生することができる。
そのメリットとしては、埋設処理場を建設する必要がなくなり、地方や社会が、限りある土地資源を有効に利用し得るようになる。

本発明に係る石函は、構造密度が極めて高く、基質が堅牢で、搬送が容易で、大規模な処理が可能であり、成形体は、0.5ｍ³、0.8ｍ³、1ｍ³、1.5ｍ³、2ｍ³、2.5ｍ³など、任意の容積及び形状に製作することが可能である。
図４に示した形状は、上下に積み上げるとき、強固に積み上げられ容易には崩れないように考慮された立方体であるが、単純な直方体や、円筒体とすることもできること勿論である。
本発明に係る石函によるときは、様々な汚染物を収納して一体化成形することができ、かつその構造に対する検査によって石函が十分な安定性を有していることが確認された。

本発明に係る石函は頑丈で、外観が美しく、あたかも天然石材を彫ってできたような外観をしている上、利用価値が高く、天然石材より高い資源効果を有している。
天然石材は中空状に彫って有害汚染物を収納するが、一体化密閉が難しく、コストが高い上、彫り出した石屑が更に廃棄物となると言う問題がある。

本発明に係る廃棄物を収容した石函ブロックは、公共施設や一般家庭の造園、道路、土手、海の防波堤、山の水土保持用防護壁、橋梁の基礎、土石流防止施設、港湾建設用資材、高速鉄道の基礎石、海の埋め立て用資材などとして利用することができる。
本発明に係る石函ブロックは、工事が簡単であり、自然災害発生時の救済用資材として高い経済的利用価値を有している。

本発明に係る汚染物最終密閉処理用石函は、上記のような重要な特徴の外に、更に次のような特徴を有している。
つまり、一体化処理により完全に密閉されたブロック体は、防火機能を有しているのみならず、臭味がなく、黴菌の媒体にならず、最高の圧縮強度からすれば、耐震資材として用いることが可能であり、熱伝導せず、ブロック状固体体物から汚水が漏洩することがなく、埋設するための衛生埋設処理を必要とせず、汚水処理設備を必要としない。

本発明を実施するときの手順を示すフローチャートである。石函の形状の一例を示す斜視図である。図2に示した石函に収容される固化された廃棄物の一例を示す斜視図である。固化された廃棄物を石函に収容し、一体化した状態を示す斜視図である。圧縮強度比較試験結果を示すグラフである。圧縮強度と曲げ強度の比較試験結果を示すグラフである。収縮率の比較試験結果を示すグラフである.

符号の説明

１固化廃棄物を収容した石函ブロック
10 石函
11 固化された廃棄物ブロック

Claims

粘土を骨材とし、これにSiO₂及びCaOを主成分とする硬化剤を混合し、3,000ｋｇ/ｃｍ²以上、6,000ｋｇ/ｃｍ²以下の高圧で圧縮成形して成る、廃棄物を収容する石函。
硬化剤が、重量比で、18％以上、28％以下のSiO₂と、48％以上、72％以下のCaOを含む、請求項1に記載の、廃棄物を収容する石函。
硬化剤が、更に、4％以上、6％以下のAl₂O₃と、1.5％以上、2.5％以下のFe₂O₃と、1.8%以上、2.6％以下のSO₃と、1.5％以上、2.5％以下のMgOを含む、請求項2に記載の、廃棄物を収容する石函。
骨材と、硬化剤の配合比が、4：1乃至1：1である、請求項1乃至3の何れか1に記載の、廃棄物を収容する石函。
廃棄物に、SiO₂及びCaOを主成分とする硬化剤を混合し、3,000ｋｇ/ｃｍ²以上、6,000ｋｇ/ｃｍ²以下の高圧で圧縮成形して成るブロックを、請求項1乃至4に記載の石函に収容し、圧縮一体化してなる、廃棄物を収容した石函ブロック。