JP2008114198A

JP2008114198A - 廃石膏の処理方法

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Publication number: JP2008114198A
Application number: JP2006302212A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Hayashi; 芳信林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-11-08
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2008-05-22

Abstract

【課題】
本発明は、廃石膏を処理して、埋め立てなどに用いた時に硫酸塩還元菌の作用によっておこる硫化水素発生を防止するための方法である。
【解決手段】
（１）廃石膏から紙などを分離したのち、成型して、成型物をシリコーン樹脂の乳化液で処理して表面に皮膜を形成する。
（２）さらに硫酸塩還元菌の作用を抑えるために、成型物をスピラエ属などの樹木からの抽出液、あるいは銀、銀化合物で処理しておく。
（３）成型物をシリコーン樹脂乳化液に深さが１．５ｍ以上までの浸漬と、引き上げを２回以上おこなうことで、シリコーン樹脂皮膜の安定性を向上させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、廃石膏を硫化水素の発生を防止できるようにして安定して処分できるようにするための方法に関する。

石膏は建築資材として広く用いられているが、これが廃棄物となった時、たとえば埋め立てられた場合、有毒な硫化水素を発生するおそれがあることが知られている。廃石膏から硫化水素を発生する機構として、石膏（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）ボードの中に多量に存在する硫酸塩が硫酸塩還元菌によって還元されて発生するものといわれている。この反応は、廃石膏ボードの中に紙などの有機物が存在していると起こりやすいことから、特許文献１では廃石膏を処理して紙などの有機物を除去する処理を行う方法が示されている。しかし、このように紙などの有機物を除いた石膏分について、埋め立てなどの処分を行うと、侵入してきた硫酸塩還元菌によって硫化水素が発生する反応を完全には抑えられないことが知られている。
特許文献２にはスピラエ属植物から抽出された消臭抗菌防腐剤が示されているが、硫酸塩還元菌との関係については触れられていない。
特開２００４−２４３１６５特開２００６−３６７５２

本発明は、廃石膏からの硫化水素発生を防止できるようにして安定して最終処分しやすくするためのものである。

上記の課題を解決するための手段の第１は、廃石膏について次の工程からなる処理を行うことである。
（１）．廃石膏から紙などを分離する工程
（２）．（１）で得られた石膏分を成型する工程
（３）．（２）で得られた石膏分の成型物をシリコーン樹脂の乳化液を含む液に浸漬する工程
（４）．（３）で得られた成型物を液から引き上げて乾燥・硬化する工程

手段の第２は、０００４の（２）の工程を以下の（２−２）に置き代えた処理を行うことである。
（２−２）．（１）で得られた石膏分に、樹木から抽出した液を混合して成型するか、あるいは成型されたものに樹木から抽出された液を振りかけて浸透させる工程

手段の第３は、０００５で用いる液を抽出する樹木の種類がスピラエ属に属するものとすることである。

手段の第４は、０００４の（２）の工程を（２−３）に置き代えた処理を行うことである。
（２−３）．（１）で得られた石膏分に銀あるいは銀の化合物を混合して成型する工程

手段の第５は、０００４，０００５、０００６、０００７の（３）の工程で、石膏分の成型物をシリコーン樹脂の乳化液の深さが１．５ｍ以上まで浸漬と引き上げを２回以上繰り返しておこなうことである。

これらの方法により、石膏分に硫酸塩還元菌が侵入してくることを長期間、安定して防止することができて、その結果として硫酸塩還元による硫化水素が発生しないようにすることができる。

建物の解体などによって生じた廃石膏分には、紙や糊などの有機物が混じっている。この紙などが付着した部分は有機質成分を含んでいるので、それが還元材として作用するため埋め立てなどを行うと硫化水素を発生しやすく、従来から管理型処分場に埋め立てることが必要とされてきた。それに対して、石膏の部分は、比較的硫化水素を発生しにくいことから、従来は安定型処分場に埋め立てることが認められていた。しかし、硫化水素発生を防止するために、石膏だけの部分についても硫化水素の発生防止の処理を行わなければ、安定型処分場に埋め立てることができないという方向にむかっている。

それに対応するための方法は、まず、廃石膏から紙などの有機物を分離して、得られた石膏分を成型し、その成型物をシリコーン樹脂の乳化液で処理したのち、水分を乾燥・除去して撥水性を持つシリコーン樹脂皮膜で覆い、石膏内部への硫酸塩還元菌の侵入を防止することによって、以後、どのような環境下においても硫化水素の発生を防止することである。

第１工程では、処理対象物である廃石膏から紙などの有機物を分離して石膏分を得る。そのための第１の方法は、廃石膏ボードなどを破砕して単体分離し、石膏の部分と紙などの部分の物理的特性値の差、たとえば比重などの差を利用して、紙などの有機物の部分を分離することである。第二の方法は、加熱炉に入れて、１５０〜２５０℃の温度に加熱し、有機質分を酸化し、また、石膏分を半水石膏にして分離する方法である。なお、後者の方法ではこの加熱の工程で、石膏ボード中に存在していた、硫酸塩還元菌を含む微生物類を死滅させることができるという効果があり、後続の工程との組み合わせで、硫化水素の発生をより確実に防止できるという効果がある。

第２工程では、分離された石膏部分を集めて成型する。形としてはたとえば円筒状、円錘状、レンガ状、あるいはブロック状など任意のものが得られる。この工程についての第１の実施形態は、第１工程で得られた石膏分重量１００に対して、５〜５０の水を加えて型に入れて、必要に応じて加圧することである。成型するのは、後続の第３、第４の工程によって成型物の表面にシリコーン樹脂による皮膜を形成することによって、内部への硫酸塩還元菌の侵入あるいはその活動を防止するためである。

第２工程の第２の実施形態は、とくに硫酸塩還元菌が石膏成型物の内部に侵入するのを防止する効果を００１３で述べた方法よりさらに高めることで、硫化水素の発生をより確実に実現しようとするものである。そのためには、石膏分の成型物の内部に硫酸塩還元菌が忌避する環境を作るために、樹木から抽出液を採取し、それを、第１工程で得られた石膏分に加える水に添加して混合、成型するか、あるいは成型されたものにこの樹木から抽出された液をスプレイなどによって振りかけて浸透させる方法が取られる。樹木は害虫や腐敗菌などから身を守るために、害虫や微生物が忌避する成分を放出している。忌避反応とは外部から石膏分の内部に侵入しようとする硫酸塩還元菌がこれを感知して、侵入をしなくなることである。多くの樹木がこの機能を有しているが、とくに、少量で長期間効果があるものがスピラエ属の樹木である。その代表的なものが雪柳である。スピラエ科に属する樹木からこの抽出液を得るには、初夏、花が咲き終わって葉が出たころ、枝ごと採取して粉砕し、水につけおけばよい。この抽出液は、生ごみなどに散布しておくと、腐敗菌などを忌避するので悪臭を発生しにくいこと、また蝿や蚊などの害虫に対しても忌避作用があること知られていたが、本発明が対象とする硫酸塩還元菌にも忌避作用があることが本発明において確かめられた。抽出液は、樹木の粉砕したもの１ｋｇに対して、水を１０ｋｇの割合で加えて抽出された。この抽出液は、石膏に加える水に混ぜて成型するか、あるいは成型後、成型物表面にこの抽出液を吹き付けて浸透させることによって石膏成型物に含有させる。図１は、石膏分重量１００あたりの抽出液としての添加重量と、その成型物を硫酸塩還元菌が存在している土中に埋めたときの硫化水素発生状況の関係を示すが、石膏成型物重量に対する抽出液の添加量を０．２以上、できれば０．５以上とすることが望ましい。とくに本発明においては、後続の第３、４工程で石膏成型物の表面にシリコーン樹脂膜が作られるので、石膏成型物からのこの抽出液成分の揮散が抑制され、長期間の忌避作用の継続が可能になる。

第２工程の第３の実施形態は、同じく、硫酸還元菌が石膏成型物の内部に侵入するのを防止する効果を００１３で述べた方法よりさらに高めることで、硫化水素の発生をより確実に実現しようとするものである。そのために、第１工程で得られた石膏分に銀あるいは銀の化合物を混合して成型する。混合量は、石膏分の重量１００に対して銀としての０．０２〜０．３である。銀の持つ殺菌効果については、たとえば硝酸銀は強い殺菌効果を持つことが知られており、その機構としては銀が微生物の酵素などと結びつき、酵素を失活させるためであると言われている。本発明の場合には、後続の第３、４工程で石膏成型物の表面にシリコーン樹脂膜が作られた条件下で、加えられた金属銀あるいは酸化物、硝酸塩などの化合物が硫酸塩還元菌の活動阻止し長期間安定して作用することが確かめられた。

第３工程では、この成型物をリコーン樹脂の乳化液を含む液に浸漬し、成型物の外部に通じているミクロ表面をシリコーン樹脂の乳化液で浸潤する。シリコーン樹脂の乳化液は、シリコーン樹脂に水などから構成される乳化液を加え、シリコーン樹脂分の割合が１５〜５０重量％の範囲、とくに好ましくは２０〜４８重量％の範囲に調整したものとする。シリコーン樹脂分の濃度は石膏成型物の微細な空隙に浸入する能力と、水を蒸発させて硬化させたときの皮膜の強さの兼ね合いによってこの配合割合が選ばれる。石膏分の成型の仕方によって、成型物の内部に形成されている空気を含む空隙の形状や量が変化する。そして場合によっては、空隙内部にシリコーン樹脂を含む乳化液が十分に行き渡らない状況を生じ、後続の第５工程を終わった後、十分な撥水処理効果が得られない場合がある。これは、石膏分の成型物をシリコーン樹脂の乳化液に浸漬した時に、成型物の内部に存在していた空隙の部分に気泡が溜まって、これがシリコーン樹脂の乳化液の浸潤を妨げるためである。これを防止するためには雰囲気を減圧して、気泡が分離しやすくする方法もあるが、その場合にはシリコーン樹脂の乳化液に含まれているアルコールなどの易揮発成分が逸散して乳化状態が悪影響を受けるという問題がある。そこで本発明では、図２に示すような装置を用いて、石膏分の成型物をシリコーン樹脂の乳化液の深さが１．５ｍ以上までの浸漬と引き上げを２回以上おこなうこという方法を取る。まずシリコーン樹脂の乳化液の深さが１．７ｍ以上にした槽１に、本工程の処理を行おうとする石膏分成型物２を、開閉可能な格子状の容器３に収め支持棒４を介して１．５ｍ以上の深さまで押し込んで５分以内引き上げ、さらに繰り返して押し込み、また引き上げるという処理を繰り返す。この過程で、まず押し込まれると液の圧力によって、石膏成型物に中に存在する気泡のうち、成型物外に通じているものは圧縮されて、そこにシリコーン樹脂の乳化液が侵入して、石膏分のミクロ的表面の湿潤が進む。ついで、引き上げると、石膏成型物の中に残っていた気泡の外に通じているものは膨張がおこり、押し込む前に比べて減少している空間に気泡が留まれなくなって石膏分成型物から離脱する。この押し込み、引き上げの回数と、後続の処理を行った後の成型物の吸水の程度（成型物を水につけて１０日間、放置した時の重量増加率）の関係を図３に示す。この吸水の程度によって表される、成型物表面部に形成されたシリコーン樹脂皮膜の健全性から判断して、安定した皮膜を形成するためには２回以上、望ましくは４回以上、繰り返すことが有効であることがわかる。また、図４には、シリコーン樹脂乳化液への押し込み深さと、後続の処理を行った後の成型物の吸水の程度の関係を示すが、１．５ｍ以上、特に望ましくは２．０ｍ以上である。

第４工程では、成型物をシリコーン樹脂乳化液から引き上げて、たとえば自然乾燥するとシリコーン樹脂の硬化が進み、撥水性の皮膜が形成される。このような処理を終わった成型物は、最終処分場に埋め立てられたり、あるいは土木用基礎として土中に埋めたてられる。その場合に、外に通じる空隙の表面は樹脂の皮膜に覆われている程度が大きいと、まず、硫酸塩還元菌の内部への侵入が抑制され、また、スピラエ属などに属する樹木からの抽出液成分の外部への逸散、あるいは銀成分の外部への逸散が抑制されること、さらには、硫酸塩還元菌の活動に使われる還元剤の供給が抑えられることによって、総合的に硫化水素の発生を防止できる。なお、シリコーン樹脂は生分解性ではないので還元剤の供給源にはならず、この条件では、外部から供給される水の中に含まれる有機質分が唯一の還元剤であるからである。

廃石膏を破砕して、加熱炉に入れて、１７０〜２３０℃の範囲で加熱を行った。得られた石膏分に、石膏分重量１００に対して水を３５の割合で加えてレンガ状に成型した。これを、シリコーン樹脂分を２５重量％含む乳化液の槽（液の深さ２ｍ）に押し込みと引き上げを繰り返し３回実施した。この成型物を、１０日間自然乾燥して硬化させたものを、試験的に、硫酸塩還元菌が存在する土中に埋めてパイプを取り付け、６ヶ月間、吸引したガスを分析した所、硫化水素は検出されなかった。

廃石膏の破砕、加熱、水を加えてのレンガ状物への成型までは、実施例１と同じである。植物からの抽出液は次ぎのようにして製造した。雪柳を６月に枝ごと採取し、これを粉砕機にかけて粉砕した。そしてこの粉砕物１ｋｇに対して、水を１０ｋｇの割合で加えて２ヶ月放置した。得られた抽出液を、レンガ状の石膏成型物の重量１００に対して０．６の割合で表面全面に吹きつけた。これを、シリコーン樹脂分を２５重量％含む乳化液〔液の高さ２ｍ〕に押し込みと引き上げを繰り返し３回実施した。この成型物を、１０日間自然乾燥して硬化させたものを、試験的に、硫酸塩還元菌が存在する土中に埋めてパイプを取り付け、２年間、吸引されたガスを分析した所、硫化水素は検出されなかった。

廃石膏の破砕、加熱までの工程、および雪柳からの抽出液の製造工程は実施例２で述べたのと同じである。その雪柳から抽出液を水で希釈し第１工程で得られた石膏分に加えて混合しレンガ状に成型した。この工程での抽出液の添加量は、石膏成型物重量１００に対して０．６である。これを、シリコーン樹脂分を２５重量％含む乳化液〔液の高さ２ｍ〕に押し込みと引き上げを繰り返し３回実施した。この成型物を、１０日間自然乾燥して硬化させたものを、試験的に、硫酸塩還元菌が存在する土中に埋めてパイプを取り付け、２年間、吸引されたガスを分析した所、硫化水素は検出されなかった。

廃石膏の破砕、加熱までの工程は実施例１で述べたのと同じである。得られた石膏分の重量１００に対して、金属銀粉を０．０８の重量割で添加し、さらに３５の重量割合で水を加えて混合しレンガ状に成型した。これを、シリコーン樹脂分を２５重量％含む乳化液〔液の高さ２ｍ〕に押し込みと引き上げを繰り返し５回実施した。この成型物を、１０日間自然乾燥して硬化させたものを、試験的に、硫酸塩還元菌が存在する土中に埋めてパイプを取り付け、６ヶ月間、吸引されたガスを分析した所、硫化水素は検出されなかった。

この発明は、建築用に使われた廃石膏ボードなどの廃石膏を、土中に埋めるなどのほう方法で処分しようとする場合に問題になる硫化水素の発生を防止できる方法として用いることができる。なお、請求項４の方法は、廃石膏に限らず多孔性の成型物をシリコーン樹脂の乳化液で処理して、安定な撥水性皮膜を形成するのに用いることができる。

、石膏分重量１００あたりの抽出液としての添加重量と、その成型物を硫酸塩還元菌が存在している土中に埋めたときの硫化水素発生状況の関係を示す。第３工程で石膏分の成型物のシリコーン樹脂の乳化液の中への押し込み、引き上げをおこなうための装置を示す。押し込み、引き上げの回数と、第４工程までの処理を終わった後の成型物の吸水の程度との関係を示す。シリコーン樹脂乳化液への押し込み深さと、第４工程までの処理を終わった後成型物の吸水の程度の関係を示す。

符号の説明

１．シリコーン樹脂の乳化液を収めた槽
２．石膏分の成型物
３．格子状の容器
４．支持棒
５．シリコーン樹脂の乳化液

Claims

次の工程からなる廃石膏の処理方法。
（１）．廃石膏から紙などを分離する工程
（２）．（１）で得られた石膏分を成型する工程
（３）．（２）で得られた石膏分の成型物をシリコーン樹脂の乳化液を含む液に浸漬する工程
（４）．（３）で得られた成型物を液から引き上げて乾燥、硬化する工程
請求項１で（２）の工程が以下の（２−２）に置き代えられたことを特徴とする廃石膏の処理方法。
（２−２）．（１）で得られた石膏分に、樹木から抽出した液を混合して成型するか、あるいは成型されたものに樹木から抽出された液を振りかけて浸透させる工程
請求項２で、用いる液を抽出する樹木の種類がスピラエ属に属するものであることを特徴とする廃石膏の処理方法。
請求項１で（２）の工程が以下の（２−３）に置き代えられたことを特徴とする廃石膏の処理方法。
（２−３）．（１）で得られた石膏分に銀あるいは銀の化合物を混合して成型する工程
請求項１、２、３あるいは４の工程（３）において、石膏分の成型物をシリコーン樹脂の乳化液の深さが１．５ｍ以上までの浸漬と、引き上げを２回以上繰り返しておこなうことを特徴とする廃石膏の処理方法。