JPS5841119B2 - 重金属含有難固化性廃棄物の固形化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、下水汚泥、水底堆積汚泥、有害金属等による
混染土壌、その他各種産業廃棄物等で６価クロムや水銀
等の重金属を含有している所の難固化性廃棄物を、水硬
性セメントを主材とする固化剤によって固形化する方法
に関する。

近年、各種産業の発達に伴って、固形化及び含有重金属
の不溶化が困難な難固化性廃棄物が多量排出されかつ蓄
積され、環境の悪化、人体への悪影響を促進している。

そこで、環境の浄化を計るために、難固化性廃棄物を、
陸上もしくは水面埋立て等に適した状態にすべく、ポル
トランドセメント等の比較的安価なかつ取扱いが容易な
水硬性セメントを主材とする固化剤によって固形化する
方法が提案あるいは実施されている。

その代表的な例として、特開昭５３−１１２２７７号公
報で開示されているように、水硬性セメントに、この水
硬性セメントとの共存下における水和反応において多量
の結晶水を保有するエトリンジヤイト（３ＣａＯ’Ａｌ
２Ｏ３・３ＣａＳＯ４＃ ３２Ｈ２０）を生成するため
の助材、即ち、硫酸アルミニウム等の可溶性無機アルミ
ニウム塩、水酸化カルシウム等のカルシウム化合物、及
び、半水石こうを混在させて固形化する方法が知られて
いる。

しかし、上記のような従来方法では、固化物の強度（−
軸圧縮強度）の発現効果が不十分で陸上または水面埋立
て等の処理成分が困難であり、増しでや固化物からの６
価クロムや水銀等の重金属の溶出は殆どといって言い位
、防止できず、従って、水硬性セメントの硬化を阻害す
る有機物及び重金属が廃棄物に多量台まれる場合には、
上記欠点が顕著であった。

本発明は、上記実情に鑑みて、水硬性セメントな固化剤
の主材とすることにより経済上及び施工上の利点を損う
ことなく、戴置化性廃棄物を埋立て等にも十分に対応で
きるだけの強度で確実に固形化でき、しかも、廃棄物中
に含有されている重金属の溶出を確実十分に防止できる
方法を提供する点に目的がある。

上記目的を達成すべく案出された本発明に係る重金属音
有難固化性廃棄物の固形化方法は、水硬性セメントを主
材とする固化剤によって戴置化性廃棄物を固形化する方
法であって、固化反応に際して、水硬性セメントの共存
下における反応系内に、２００℃以上の熱履歴を受けて
いない非結晶質の水酸化アルミニウムから成る第１成分
、無水石こうと含水石こうの少なくとも一方から成る第
２成分、消石灰と生石灰の少なくとも一方から成る第３
成分、並びに、硫酸第１鉄、硫酸第２鉄、塩化第１鉄及
び塩化第２鉄から成る群から選ばれた少なくとも１つか
ら成る第４成分を混在させる事を特徴とする。

すなわち、本発明者達が種々研究の結果、上述のように
第１ないし第３成分といった助材を水硬性セメントと共
存させる事によって、水和反応において多量の結晶水を
保有するエトリンジヤイトを生成させ、殊に前記第１成
分として２００℃以上の熱履歴を受けていない非結晶質
な水酸化アルミニウムを用いる事によって、可溶性無機
アルミニウム塩（硫酸アルミニウムや塩基性硫酸アルミ
ニウムなど）を第１戒分とする場合に比べて第１成分の
水硬性セメントに対する添加量を少なく抑えれる状態で
前述の工） ＩＪンジャイトの生成を容易、活発化でき
、もって戴置化性廃棄物を、その性状や成分等にかかわ
らず、陸上または海上埋立て等の処理処分が容易に行な
える程度の固化強度のものに確実に固形化できる。

しかも、前述の第４成分も混在させることによって、前
記第１〜第３成分との相乗的効果により、固形化すべき
廃棄物に含有されている、６価クロムや水銀等の有害重
金属を固形後の溶出がないように確実に封じ込めた状態
で固形化できる。

以上によって、環境浄化等のための重金属音有難固化性
廃棄物の適切な処理処分を容易確実かつ、可及的経済的
に実行できるに至った。

加えて、上述の第１ないし第４成分は、いずれも、産業
廃棄物や副産物として大量に発生しそれ自身が処理成分
を必要とするものを活用できるから、各成分の入手に困
難もなげれば、経済負担も非常に少なく、これら産業廃
棄物の再利用・再資源化の道を拓く一石二鳥の効果をも
奏する利点がある。

尚、上記水硬性セメントとしては、普通ポルトランドセ
メント、早強ポルトランドセメント、高炉セメント、フ
ライアッシュセメント、シリカセメント、高アルミナ質
セメント等の各種のものが利用できるが、経済性、入手
の容易さ、固化助剤成分との適合性等の面から普通ポル
トランドセメントが最も望ましい。

前記第１成分としては、アルマイト加工廃液や硫酸パン
上製造廃液から回収したもので、２００℃以上の熱履歴
を受けないようにして処理したものを、また、前記第２
成分としては、排煙脱硫石こうや無機化学工業における
副産層こうを、さらに、前記第３成分としてはカーバイ
ト滓、石灰滓、含む下水汚泥焼却灰等を、夫々利用する
事が望ましいが、前記各成分を含有するものであれば多
種多様な産業廃棄物や副産物を有効に再利用できる。

また、第４成分としては、酸化チタ／製造廃液や金属酸
洗廃液等から回収したもの、その他各種のものが利用で
きる。

前起難固化性廃棄物の固化に際して、固化反応系内に混
在させる水硬性セメント、第１ないし第４成分の量は、
夫々、廃棄物の固形化や有害金属の固定化の難易、固形
化や固定化後に要求される固化物の性状、あるいは、水
硬性セメントの種別等によって、適宜変更することが望
ましい。

そして、前記第１ないし第４成分の夫々の廃棄物中への
添加量は、それら成分に相当する成分が廃棄物中に夾雑
物として既に存在している場合、その夾雑成分量に見合
って少なくする事が可能である。

例えば、下水汚泥の場合、下水処理場における処理過程
で汚泥中に前記第３成分や第４成分に該当する成分が加
えられる場合があるので、固化剤中からそれら成分の添
加量を無くしたりあるいは少なくしたりできる。

また、水硬性セメントの水和により遊離石灰の生成が十
分期待できる場合には、そして、例えば短期の固化強度
発現を必要としない場合、前記第３成分の添加量を少な
くできる。

上述のように固化反応系内の各成分の割合は各種変更で
きるが、普通ポルトランドセメントを使用する場合は、
下記のような成分割合の範囲となすことが最も望ましい
。

同、一般に、第１ないし第３成分の添加量を増量すると
短期強度発現がよくなり、逆に減少すると長期強度発現
がよくなる。

普通ポルトランドセメント １００重量部第１成分
（酸化アルミニウム換算値として）８ないし５０重量部 第２成分（硫酸カルシウム無水物換算値として）１０な
いし６０重量部 第３成分（酸化カルシウム換算値として）６ないし４０
重量部 第４成分（鉄換算値として） ０．５ないし７重量部 上述のように固形化に必要な成分を反応系内に混在させ
るに、水硬性セメントに対して第１ないし第４成分を予
め調合して、固化剤を調製し、その固化剤を固化処理現
場で廃棄物中に混入してもよく、あるいは、第１ないし
第４成分を予め調合して、固化助剤を調製し、その固化
助剤と水硬性セメントを固化処理現場で廃棄物中に混入
してもよく、さらには各成分を固化処理現場で任意の順
に別々に廃棄物中に混入してもよい。

また、固形化すべき廃棄物が多量の水分を含有している
場合には、前記固化剤を添加混合した後に、ろ過や沈降
等によって脱水処理すると、固液分離が容易となるため
、脱水及び固形化のいずれも迅速確実に行えると共に、
水硬性セメントや固化助剤の各成分を乾燥物としてでは
なく、含水スラリー状態でも使用できる利点がある。

次に、本発明による方法の実験例を示す。

実験例 １ 含水率６８．２５％、強熱減量１７．７％、総水銀含有
量３１０ ｐｐｍの浚渫汚泥を供試汚泥とし、この供試
汚泥１００重量部に対して２０重量部の各種固化剤を各
別に添加混合して、数種類の泥状物を調製し、これら泥
状物の夫々及び固化剤を添加していない供試汚泥を３０
ｆｉｒずつ採集して各別に１１ビーカ中に投入し、そ
の上に６００ｒｒＬｌの蒸留水を静かに注ぎ、そのまま
３日間静置した。

そして、静置後、上澄液のｐＨを測定すると共に、上澄
液中に溶出した総水銀の濃度をＪＩＳ Ｋ０１０２
Ｂ法（還元気化循環法）によって定量し、下記表１に
示す結果を得た。

伺、本実験例１に使用した固化剤Ａの組成は、普通ポル
トランドセメン） １００重量部アルマイト加工
廃液スラッジの１２５℃乾燥物（酸化アルミニウム換算
値として） ４０重量部 非煙脱硫廃石こう （硫酸カルシウム無水物換算値として） ５０重量部 消石灰（酸化カルシウム換算値として） ３０重量部 チタン白製造副産硫酸第１鉄 （鉄換算値として） ５重量部表１ 上記表１に示す結果から明らかなように、従来方法のい
ずれに対するよりも本発明方法によれば極めて優れた水
銀固定を行える。

実験例 ２ 実験例１で示した供試汚泥と各種固化剤を用いて固化実
験を行った。

つまり、先ず、汚泥１００重量部に固化剤２０重量部を
添加混練したものを、直径５ｃＩｒＬ、高さ１０ｃＩＩ
Ｌの円筒形鉄製型枠中に詰めて成形し、温度２０±１℃
、相対湿度８５％以上の恒温室中で所定材令まで養生し
て、養生材令３日、７Ｅｌ、２８日の各種円柱状固化物
を得た。

そ※して、それら円柱状固化物夫々の一軸圧縮強度を測
定すると共に、その強度試験後の供試体について、環境
庁告示昭和４８年１３号の改正方法「産業廃棄物に含ま
れる有害物質の検定方法」（陸上埋立処分）に基づく総
水銀の溶出試験を行い、次頁表２に示す結果を得た。

前頁表２に示す結果から明らかなように、従来方法のい
ずれに対するよりも本発明方法によれば優れだ固化並び
に水銀固定を行える。

実験例 ３ 含水率７４．２０％、強熱減量３６．８％、石灰含有率
３６．４０％（乾燥汚泥に対する酸化カルシウム換算値
として）の下水汚泥に重クロム酸カリウムを添加して、
６価クロム含有量５０００ｐｐｍ（鉱泥に対して）の供
試汚泥を調製し、この供試汚泥１００重量部に対して２
０重量部の各種固化剤を各別に添加混練して、実験例２
と同様に、円筒形鉄製型枠中で成型養生して、各養生材
令における円柱状固化物の一軸圧縮強度を測定した。

また、強度試験後の円柱状固化物夫々について、環境庁
告示昭和４８年１３号の改正方法に基づく６価クロム溶
出試験を行い、次の表３に示す結果な★★得た。

同、本発明方法に使用した固化剤Ｃの組成は、普通ポル
トランドセメント １００重量部硫酸パン土製造廃
液から得られた 塩基性硫酸アルミニウムと水酸化 アルミニウムより成る組成物を１２５℃で乾燥したもの （酸化アルミニウム換算値として） ５０重量部 副産石こう （硫酸カルシウム無水物換算値として） ６０重量部 副産硫酸第１鉄 （鉄換算値として） である。

５重量部 前頁３に示す結果から明らかなように、従来方法よりも
本発明方法による方が優れた固化及び６価クロム固定効
果がある。

実験例 ４ この実験は、前記第１成分の受けた熱履歴が固化物の固
化強度に及ぼす影響を調べるために行ったものである。

先ず、第１成分として、非晶質の水酸化アルミニウムを
主成分とするアルマイト加工廃液スラッジ（１０５℃で
の乾燥水分７９．９８％）を、種々の温度で加熱乾燥し
て、７種類のものを調製した。

そして、普通ポルトランドセメント１００重量部に、前
記のごとく調製した第１成分を酸化アルミニウム換算値
として４０重量部、第２成分として一級試薬品の硫酸カ
ルシウム２水塩を硫酸カルシウム無水物換算値として５
０重量部、第３戒分としての消石灰を酸化カルシウム換
算値として３５重量部を混合して、第１成分の熱履歴を
異にする７種類の固化剤（Ｅ−１）ないし※（Ｅ−７）
を調製した。

次に、含水率６８．３０％、強熱減量４９．２０％、石
灰無添加の下水汚泥遠心脱水ケーキ１００重量に対して
、前記７種類の固化剤（Ｅ−１）ないしくＥ−７）を１
５重量部ずつ各別に添加混練して、実験例２と同様の方
法で固化物の一軸圧縮強度を測定した。

但し、固化物の養生材令は１日及び３日の短期材令とし
た。

その結果を下記表４に示す。前頁衣３に示す結果から明
らかなように、第１成分の加熱乾燥温度が２００℃を超
えると、固化物の一軸圧縮強度が急激に低下する。

したがって、強固な固化物を得るためには、前述のよう
に、第１成分として２００℃以上の熱履歴を受けないも
のを使用することが望ましい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水硬性セメントを主材とする固化剤によって難固化
   性廃棄物を固形化する方法であって、固化反応に際して
   、水硬性セメントの共存下における反応系内に、２００
   ℃以上の熱履歴を受けていない非晶質の水酸化アルミニ
   ウムから成る第１成分、無水石こうと含水石こうの少な
   くとも一方から成る第２成分、消石灰と生石灰の少なく
   とも一方から成る第３成分、並びに、硫酸第１鉄、硫酸
   第２鉄、塩化第１鉄及び塩化第２鉄から成る群から選ば
   れた少なくとも１つから戒る第４戒分を混在さする事を
   特徴とする重金属音有難固化性廃棄物の固形化方法。 ２ 前記水硬性セメントとしてのポルトランドセメント
   を１００重量部、前記第１成分を酸化アルミニウム換算
   値として８ないし５０重量部、前記第２成分を硫酸カル
   シウム無水物換算値として１０ないし６０重量部、前記
   第３成分を酸化カルシウム換算値として６ないし４０重
   量部、前記第４成分を鉄換算値として０．５ないし７重
   量部、夫々前記固化反応に際しての反応系内に混在させ
   る事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 前記固化剤を廃棄物に混合した後に、脱水処理を施
   す事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。