JP2021041311A - 固化材 - Google Patents

Abstract

【課題】再生半水石膏を含む固化材であって、再生半水石膏からのフッ素の溶出を低コストで効率的に抑制することができる固化材を提供する。【解決手段】泥土の固化処理に用いられる固化材であって、再生半水石膏と、含水率が２０質量％以下の乾燥浄水汚泥とを含み、再生半水石膏１００質量部当たり、乾燥浄水汚泥を３０質量部以下の割合で含有する、固化材。【選択図】なし

Description

本発明は、土壌改良などに有利に使用し得る固化材に関し、特には中性域で泥土を固化し得る固化材に関するものである。

近年、廃石膏ボードから分離した二水石膏を熱処理して得た再生半水石膏を固化材として地盤改良に用いる技術が提案されている。そして、再生半水石膏を用いた固化材には、再生半水石膏からのフッ素の溶出を抑制することが求められている。

ここで、再生半水石膏などに使用し得るフッ素不溶化剤としては、例えば、フッ素含有被処理物中のフッ素をフッ素アパタイトとして不溶化するフッ素不溶化剤が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、例えば特許文献１には、リン酸水素カルシウム二水和物とヒドロキシアパタイトとを所定の割合で混合してなるフッ素不溶化剤が開示されている。

また、近年では、浄水汚泥を用いて再生半水石膏からのフッ素の溶出を抑制する技術も提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

特開２０１１−２５６３５６号公報

平川裕也、他２名、「再生半水石膏から溶出するフッ素が危険！？浄水汚泥を使って環境に優しい不溶化材造りに挑む！！！」、平成26年3月1日、第３回サイエンス・インカレ、［令和1年8月20日検索］、インターネット〈URL：http://www.eis.tohtech.ac.jp/~sozolab/2014_hirakawa.pdf〉

しかし、特許文献１に記載されているようなフッ素不溶化剤は、高価であり、再生半水石膏からのフッ素の溶出を十分に抑制する（例えば、フッ素溶出量を土壌環境基準値（０．８ｍｇ／Ｌ）以下にする）ためには、処理コストが嵩むという問題があった。

また、非特許文献１に記載の浄水汚泥を用いたフッ素溶出抑制方法には、再生半水石膏からのフッ素の溶出を更に効率的に抑制するという点において改善の余地があった。

そこで、本発明は、再生半水石膏を含む固化材であって、再生半水石膏からのフッ素の溶出を低コストで効率的に抑制することができる固化材を提供することを目的とする。

この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の固化材は、泥土の固化処理に用いられる固化材であって、再生半水石膏と、含水率が２０質量％以下の乾燥浄水汚泥とを含み、前記再生半水石膏１００質量部当たり、前記乾燥浄水汚泥を３０質量部以下の割合で含有することを特徴とする。このように、含水率が２０質量％以下の乾燥浄水汚泥を所定の割合で含有させれば、再生半水石膏と乾燥浄水汚泥とが反応して固化材の硬化性能が低下するのを防止しつつ、廃棄物である浄水汚泥を利用して再生半水石膏からのフッ素の溶出を低コストで抑制することができる。
なお、本発明において、浄水汚泥の含水率は、加熱乾燥式水分計や赤外線水分計を用いて測定することができる。

ここで、本発明の固化材は、前記乾燥浄水汚泥が、アルミニウムを含有することが好ましい。アルミニウムを含有する乾燥浄水汚泥を使用すれば、再生半水石膏からのフッ素の溶出を更に抑制することができる。

また、本発明の固化材は、前記再生半水石膏１００質量部当たり、フッ素溶出抑制剤を０．１質量部以上０．５質量部以下の割合で更に含有することが好ましい。フッ素溶出抑制剤を所定の割合で含有させれば、コストの増加を抑制しつつ、フッ素の溶出量を確実に低下させることができる。

そして、本発明の固化材は、前記フッ素溶出抑制剤が、リン酸カルシウム系フッ素溶出抑制剤であることが好ましい。リン酸カルシウム系のフッ素溶出抑制剤を使用すれば、再生半水石膏からのフッ素の溶出を良好に抑制することができる。

本発明によれば、再生半水石膏を含む固化材であって、再生半水石膏からのフッ素の溶出を低コストで効率的に抑制することができる固化材が得られる。

（固化材）
本発明の固化材は、泥土の固化処理に用いられるものであり、例えば地盤改良工事などにおいて泥土と混合して土壌を改良する際に有利に使用することができる。

ここで、本発明の固化材は、再生半水石膏と、乾燥浄水汚泥とを含み、任意に、フッ素溶出抑制剤を更に含有し得る。また、本発明の固化材は、泥土の固化処理の分野において固化材に添加され得る添加剤を更に含有していてもよい。
なお、本発明の固化材は、泥土のｐＨに実質的に影響を与えることなく泥土を固化処理できるものであることが好ましく、泥土を中性域（ｐＨ５．８〜８．６）のまま固化処理できる中性固化材であることがより好ましい。

＜再生半水石膏＞
再生半水石膏としては、廃石膏ボードから再生された再生半水石膏を用いることができる。具体的には、再生半水石膏としては、廃石膏ボードから再生された、フッ素を含有する再生半水石膏を用いることができる。

＜乾燥浄水汚泥＞
乾燥浄水汚泥としては、含水率が２０質量％以下の浄水汚泥を使用することを必要とする。含水率が２０質量％以下の乾燥浄水汚泥を使用すれば、泥土との混合前に乾燥浄水汚泥と再生半水石膏とが反応するのを抑制することができる。従って、固化材の硬化性能が低下するのを防止することができる。また、乾燥浄水汚泥を使用すれば、再生半水石膏からのフッ素の溶出を低コストで抑制することができる。なお、乾燥浄水汚泥を使用することで再生半水石膏からのフッ素の溶出を抑制することができる理由は、明らかではないが、乾燥浄水汚泥にフッ素を吸着させることができるためであると推察される。

ここで、含水率が２０質量％以下の乾燥浄水汚泥は、特に限定されることなく、浄水場から排出された浄水汚泥を既知の乾燥方法を用いて含水率２０質量％以下まで乾燥させて得ることができる。具体的には、含水率が２０質量％以下の乾燥浄水汚泥は、例えば、浄水汚泥を天日乾燥した後、分級し、細粒化した汚泥を熱風乾燥することにより得ることができる。
なお、再生半水石膏との反応を抑制する観点からは、乾燥浄水汚泥の含水率は、１５質量％以下であることが好ましい。また、コストの増加を抑制する観点からは、乾燥浄水汚泥の含水率は、１０質量％以上であることが好ましい。

また、乾燥浄水汚泥は、アルミニウムを含有することが好ましい。乾燥浄水汚泥がアルミニウムを含有していれば、再生半水石膏からのフッ素の溶出を更に抑制することができるからである。なお、アルミニウムは、特に限定されることなく、浄水汚泥の凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）などのアルミニウムを含有する凝集剤を使用することにより、乾燥浄水汚泥中に含有させることができる。そして、乾燥浄水汚泥がアルミニウムを含有することでフッ素の溶出を更に抑制することができる理由は、明らかではないが、乾燥浄水汚泥中のアルミニウムが水酸化アルミニウムゲルを形成し、当該水酸化アルミニウムゲルにフッ素が良好に吸着するためであると推察される。

そして、本発明の固化材は、上述した再生半水石膏１００質量部当たり、乾燥浄水汚泥を３０質量部以下の割合で含有することを必要とする。乾燥浄水汚泥の含有量が上記上限値以下であれば、再生半水石膏と乾燥浄水汚泥とが反応して固化材の硬化性能が低下するのを防止しつつ、廃棄物である浄水汚泥を利用して再生半水石膏からのフッ素の溶出を低コストで抑制することができる。なお、再生半水石膏１００質量部当たりの乾燥浄水汚泥の含有量は、５質量部以上であることが好ましい。乾燥浄水汚泥の含有量が上記下限値以上であれば、再生半水石膏からのフッ素の溶出を更に効果的に抑制することができる。

＜フッ素溶出抑制剤＞
本発明の固化材に任意に配合されるフッ素溶出抑制剤としては、特に限定されることなく、フッ素を固定化して溶出を抑制し得る任意のフッ素溶出抑制剤を使用することができる。
再生半水石膏の性状（フッ素含有量など）には、製造工程や使用原料の違い等に起因してバラツキが生じ得るところ、フッ素溶出抑制剤を使用すれば、再生半水石膏の性状の変動の如何にかかわらず、再生半水石膏からのフッ素の溶出量を十分に低下させることができる。

中でも、再生半水石膏からのフッ素の溶出を良好に抑制する観点からは、フッ素溶出抑制剤としては、フッ素と反応してフルオロアパタイトを形成することによりフッ素を固定化するフッ素溶出抑制剤を用いることが好ましく、リン酸カルシウム系フッ素溶出抑制剤を用いることがより好ましい。ここで、リン酸カルシウム系フッ素溶出抑制剤としては、例えば、リン酸水素カルシウム二水和物と水酸化アパタイトとを含むフッ素溶出抑制剤などのリン酸水素カルシウム二水和物を含むフッ素溶出抑制剤を好適に用いることができる。

そして、フッ素溶出抑制剤の含有量は、再生半水石膏１００質量部当たり、０．１質量部以上であることが好ましく、０．３質量部以上であることがより好ましく、０．５質量部以下であることが好ましく、０．４質量部以下であることがより好ましい。フッ素溶出抑制剤の含有量を上記下限値以上とすれば、フッ素の溶出量を確実に低下させることができる。また、フッ素溶出抑制剤の含有量を上記上限値以下とすれば、コストの増加を抑制することができる。

なお、通常、フッ素溶出抑制剤の使用量は少量であるため、再生半水石膏からのフッ素の溶出をフッ素溶出抑制剤のみで抑制する場合には、フッ素溶出抑制剤と再生半水石膏と均一に混合するのが困難である。しかし、本発明の固化材では、フッ素の溶出を抑制する成分として乾燥浄水汚泥とフッ素溶出抑制剤とを併用しているので、固化材中でフッ素の溶出を抑制する成分を均一に分散させ、フッ素の溶出を良好に抑制することができる。

＜固化材の調製＞
固化材は、再生半水石膏と、乾燥浄水汚泥と、任意成分であるフッ素溶出抑制剤および／または添加剤とを、例えばパドルミキサーなどの混合装置を用いて混合することにより、調製することができる。
ここで、各成分は、一括で混合してもよいし、任意の順序で混合してもよい。中でも、配合成分を均一に分散させる観点からは、配合量が少量のものから混合することが好ましく、特にフッ素溶出抑制剤および／または添加剤を配合する場合には、フッ素溶出抑制剤および／または添加剤を均一に分散させるという観点から、最初にフッ素溶出抑制剤および／または添加剤と乾燥浄水汚泥とを混合し、その後、得られた混合物と再生半水石膏とを混合することが好ましい。

以上、本発明の固化材について説明したが、本発明の固化材は上述した内容に限定されるものではない。

以下、本発明について実施例を用いて更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜６、比較例１〜２）
再生半水石膏と、乾燥浄水汚泥（ありあけ浄水場より採取、凝集剤：ＰＡＣ、含水率：２０質量％）と、リン酸カルシウム系フッ素溶出抑制剤（チヨダウーテ社製、商品名「Ｆクレスト」）とを表１に示す割合で混合し、固化材を調製した。
そして、調製した固化材について、環境省告示第１８号（平成１５年３月６日）に記載の方法に従ってフッ素溶出量を測定した。結果を表１に示す。

表１より、本発明の固化材によれば、再生半水石膏からのフッ素の溶出を低コストで効率的に抑制することができることが分かる。

本発明によれば、再生半水石膏を含む固化材であって、再生半水石膏からのフッ素の溶出を低コストで効率的に抑制することができる固化材が得られる。

Claims (4)

1. 泥土の固化処理に用いられる固化材であって、
   再生半水石膏と、含水率が２０質量％以下の乾燥浄水汚泥とを含み、
   前記再生半水石膏１００質量部当たり、前記乾燥浄水汚泥を３０質量部以下の割合で含有する、固化材。
2. 前記乾燥浄水汚泥は、アルミニウムを含有する、請求項１に記載の固化材。
3. 前記再生半水石膏１００質量部当たり、フッ素溶出抑制剤を０．１質量部以上０．５質量部以下の割合で更に含有する、請求項１または２に記載の固化材。
4. 前記フッ素溶出抑制剤が、リン酸カルシウム系フッ素溶出抑制剤である、請求項３に記載の固化材。