説明

ペーパースラッジ焼却灰中の可溶性フッ素イオンを固定化する方法

【課題】本発明の目的は、ペーパースラッジ焼却灰中に含まれる可溶性フッ素イオンを固定化する方法を提供することにある。
【解決手段】本発明は、ペーパースラッジ焼却灰を、水の存在下で可溶性マグネシウム化合物と接触せしめることを特徴とするペーパースラッジ焼却灰中の可溶性フッ素イオンを固定化する方法である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、古紙再生過程で発生するペーパースラッジを焼却することにより発生する、ペーパースラッジ焼却灰に含まれている可溶性フッ素イオンを固定化する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
古紙再生時に発生するペーパースラッジ中には、印刷インク由来のフッ素が100〜1000mg/kg程度含まれている。しかしながら、ペーパースラッジ中にはフッ素以外にコーティング剤として水酸化カルシウムおよび炭酸カルシウム等のカルシウム化合物も同時に添加されている。
通常ペーパースラッジは焼却処理するが、焼却時の熱によりペーパースラッジ中のフッ素は前記カルシウム化合物と反応し、フッ化カルシウムに変化し焼却灰中(ペーパースラッジ焼却灰)に含まれている。しかしながら、フッ化カルシウムは溶解度が0.0016g/100gあり、ペーパースラッジ焼却灰は環境庁告示の溶出試験において溶出フッ素イオン濃度が土壌基準の0.8mg/L以下をクリアすることができない。従って、通常の埋め立て等による処分ができない。
ペーパースラッジ焼却灰中の可溶性フッ素イオンの固定化方法としては、ペーパースラッジに石灰精製残滓(石灰スラッジ)を混合して焼却し、発生するペーパースラッジ焼却灰に水を加えてフッ素をフッ化カルシウムとして固定化する方法が提案されている(特許文献1参照)。
【0003】
また、ペーパースラッジ焼却灰に、カルシウム化合物、硫酸アルミニウム類および水を加えて混合処理することによりフッ素を固定化する方法が提案されている(特許文献2参照)。
しかしながら、ペーパースラッジ焼却灰に石灰生成残滓を混合しフッ化カルシウムを生成させる法は、前記したようにフッ化カルシウムの溶解度が大きいために土壌基準をクリアすることができない。また、特許文献2のペーパースラッジ焼却灰に、カルシウム化合物、硫酸アルミニウム類および水を加える方法も土壌基準をクリアすることが出来ていない。
【特許文献1】特開2005−233537公報
【特許文献2】特開2005−313147公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、ペーパースラッジ焼却灰中の可溶性フッ素イオンを固定化する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者は、ペーパースラッジ焼却灰を水の存在下で可溶性マグネシウム化合物と接触せしめると、ペーパースラッジ焼却灰に残存している生石灰(CaO)と水との作用により、系内がアルカリ性となり、可溶性マグネシウム化合物が水酸化マグネシウム沈殿となりその構造中に可溶性フッ素イオンを取り込むことを見出し、本発明を完成した。
【0006】
即ち本発明は、ペーパースラッジ焼却灰を、水の存在下で可溶性マグネシウム化合物と接触せしめることを特徴とするペーパースラッジ焼却灰中の可溶性フッ素イオンを固定化する方法である。また本発明は、100重量部のペーパースラッジ焼却灰および1〜10重量部の可溶性マグネシウム化合物を含有する土壌改良剤である。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、ペーパースラッジ焼却灰中に含まれる可溶性フッ素イオンを低減させることができる。本発明によれば、ペーパースラッジ焼却灰中に含まれる可溶性フッ素イオンを土壌基準以下にすることができるため、該焼却灰を通常の埋め立て処理することができる。本発明によれば、ペーパースラッジ焼却灰の環境庁告示第46号溶出試験において溶出するフッ素イオン濃度を、土壌基準の0.8mg/L以下にすることができる。
本発明の土壌改良剤は、散水、雨等の水により可溶性マグネシウム化合物が、水酸化マグネシウムに変化するので可溶性フッ素イオンを固定することができる。また、本発明の土壌改良剤を、土木工事の掘削時に排出される汚泥に添加すると、汚泥に含まれる水分を吸着し、汚泥を乾燥土にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
古紙には通常コーティング剤として、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム等が添加されている。従って、古紙再生時のペーパースラッジを焼却したペーパースラッジ焼却灰には、カルシウム化合物が酸化され生石灰(CaO)として存在している。よって、該焼却灰と水が接触すればその溶液のpHは11〜12となる。このような系に、可溶性マグネシウム化合物を存在させれば水酸化マグネシウムの沈殿が生ずる。水酸化マグネシウムが沈殿する際に、その構造にフッ素を取り込むことにより(フッ化マグネシウム様に)、可溶性フッ素イオンを固定化することができる。
本発明において、ペーパースラッジ焼却灰とは、古紙再生過程で発生するペーパースラッジを焼却することにより発生する灰分のことをいう。
古紙生成時に発生するペーパースラッジを焼却したペーパースラッジ焼却灰中の溶出可能なフッ素イオン濃度は通常約1〜5mg/Lであるが、可溶性マグネシウム化合物の添加量を調整することにより更に高濃度の可溶性フッ素イオンを含有する焼却灰にも対応することができる。
【0009】
本発明において使用する可溶性マグネシウムとして、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウムおよび酢酸マグネシウム等が挙げられる。
本発明において、可溶性マグネシウム化合物の添加量は、ペーパースラッジ焼却灰100重量部あたり1〜10重量部、好ましくは3〜10重量部である。上限については特に制限するものではないが、10重量部以上の添加はコストが高くなり経済的でない。
また、これらを該焼却灰に添加するに当たっては、固形物(結晶)であっても、該焼却灰に対して5〜30重量%の水に溶解した水溶液であっても良い。
水の量は、ペーパースラッジ焼却灰100重量部あたり、好ましくは20〜50重量部、より好ましくは30〜40重量部である。
【0010】
本発明によれば、ペーパースラッジ焼却灰の可溶性フッ素イオンを固定化することができる。即ち本発明によれば、ペーパースラッジ焼却灰の環境庁告示第46号溶出試験におけるフッ素イオンの溶出量を、土壌基準の0.8mg/L以下とすることができる。
本発明は、100重量部のペーパースラッジ焼却灰および1〜10重量部、好ましくは3〜10重量部の可溶性マグネシウム化合物を含有する土壌改良剤を包含する。可溶性マグネシウムとして、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウムおよび酢酸マグネシウム等が挙げられる。
本発明の土壌改良剤は、散水、雨等の水により可溶性マグネシウム化合物が、水酸化マグネシウムに変化するのでペーパースラッジ焼却灰中の可溶性フッ素イオンを固定化することができる。また、土木工事の掘削汚泥もそれ自体が水分を含有しているので同様に目的が達成される。
【実施例】
【0011】
以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
以下の例で試料として用いたペーパースラッジ焼却灰は、古紙再生時に発生したペーパースラッジを、RPFボイラーの燃料として燃焼させた焼却灰を用いた(RPF:Refuse Paper & Piastic Fuel)。尚、該焼却灰の化学組成を表1に示す。
【0012】
【表1】

【0013】
〈実施例1〉
150mL容栓付ポリエチレン容器に、ペーパースラッジ焼却灰10g、和光純薬製試薬特級塩化マグネシウム6水和物0.3gおよび水道水4mLを入れ混合した。
【0014】
(溶出試験)
得られたペーパースラッジ焼却灰に、pH5.8〜6.3に調整した水道水100mLを投入し、常温常圧のもと、振とう器を用いて6時間連続して振とうした。その後、30分静置した後、遠心分離機を用いて3000rpm×20分間処理し、上澄み液を孔径0.45μmのメンブランフィルターでろ過し検液とした。検液は、JIS K0102 34.1に準じてフッ素イオン濃度を分析した。その結果、フッ素イオン濃度は0.5mg/Lであり土壌基準に適合していた。本溶出試験法およびフッ素イオン濃度測定法は環境庁告示46号溶出試験に順じた。
【0015】
〈実施例2〉
実施例1において、試薬特級塩化マグネシウム6水和物量を0.5gとした以外は実施例1と同様とした。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は0.2mg/Lであり土壌基準に適合していた。
【0016】
〈実施例3〉
実施例2において、可溶性マグネシウム化合物を和光純薬製試薬特級硝酸マグネシウム6水和物とした以外は実施例2と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は0.1mg/Lであり土壌基準に適合していた。
【0017】
〈実施例4〉
実施例2において、可溶性マグネシウム化合物を和光純薬製試薬特級硫酸マグネシウム7水和物とした以外は実施例2と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は0.2mg/Lであり土壌基準に適合していた。
【0018】
〈実施例5〉
実施例2において、可溶性マグネシウム化合物を和光純薬製酢酸マグネシウム4水和物とした以外は実施例2と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は0.1mg/Lであり土壌基準に適合していた。
【0019】
〈実施例6〉
実施例2において、可溶性マグネシウム化合物を赤穂化成(株)製工業用塩化マグネシウム(ソフトウエハーC)とした以外は実施例2と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は0.2mg/Lで土壌基準に適合していた。
【0020】
〈実施例7〉
実施例2において、可溶性マグネシウム化合物を赤穂化成(株)製精製硫酸マグネシウムとした以外は実施例2と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は0.2mg/Lで土壌基準に適合していた。
【0021】
〈比較例1〉
実施例1において、ペーパースラッジ焼却灰中に含まれる可溶性フッ素イオンを固定化するための処理剤を加えなかった以外は実施例1と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は3.5mg/Lで土壌基準に不適合であった。
【0022】
〈比較例2〉
実施例2において、処理剤を可溶性マグネシウム化合物から和光純薬製硫酸アルミニウム14〜18水和物とした以外は実施例2と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は1.3mg/Lであり土壌基準に不適合であった。
【0023】
〈比較例3〉
実施例2において、処理剤を可溶性マグネシウム化合物から日ノ丸鉱業(株)製生石灰(日ノ丸石灰20K)とした以外は実施例2と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は1.8mg/Lであり土壌基準に不適合であった。
【0024】
〈実施例8〉
磁製乳鉢(径15cm)に、掘削汚泥(含水率65.5%)135gを入れ、その後ペーパースラッジ焼却灰15gおよび和光純薬製試薬特級塩化マグネシウム6水和物0.75gの混合物を投入し、スパーテルを用いて十分に攪拌混合した。得られた高粘度スラリーをステンレス製バットに投入し、常温常圧で1週間風乾(養生)した。
【0025】
(溶出試験)
該風乾物を、非金属製の目開き2mmの篩を通過させ、それらを良く混合し試料とした。該試料15gを250mL容栓付ポリエチレン容器に投入し、pH5.8〜6.3に調整した水道水150mLを加えて、常温常圧のもと、振とう器を用いて6時間連続して振とうした。後、30分静置し、遠心分離機を用いて3000rpm×20分間処理し、上澄み液を孔径0.45μmのメンブランフィルターでろ過し検液とした。検液は、JIS K0102 34.1に準じてフッ素イオン濃度を分析した。その結果、フッ素イオン濃度は0.2mg/Lで土壌基準に適合していた。本溶出試験法およびフッ素イオン濃度測定法は環境庁告示46号溶出試験に準ずる。
【0026】
〈実施例9〉
実施例8において、可溶性マグネシウム化合物を和光純薬製試薬特級硝酸マグネシウム水和物とした以外は実施例8と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は0.1mg/Lで土壌基準に適合していた。
【0027】
〈実施例10〉
実施例8において、可溶性マグネシウム化合物を和光純薬製試薬特級硫酸マグネシウム7水和物とした以外は実施例8と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は0.2mg/Lで土壌基準に適合していた。
【0028】
〈実施例11〉
実施例8において、可溶性マグネシウム化合物を和光純薬製酢酸マグネシウム4水和物とした以外は実施例8と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は0.1mg/Lで土壌基準に適合していた。
【0029】
〈実施例12〉
実施例8において、可溶性マグネシウム化合物を赤穂化成(株)製工業用塩化マグネシウム(ソフトウエハーC)とした以外は実施例8と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は0.2mg/Lで土壌基準に適合していた。
【0030】
〈実施例13〉
実施例8において、可溶性マグネシウム化合物を赤穂化成(株)製精製硫酸マグネシウムとした以外は実施例8と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は0.2mg/Lで土壌基準に適合していた。
【0031】
〈比較例4〉
実施例8において、ペーパースラッジ焼却灰中に含まれる可溶性フッ素イオンを固定化するための処理剤を加えなかった以外は実施例8と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は2.3mg/Lで土壌基準に不適合であった。
【0032】
〈比較例5〉
実施例8において、処理剤を可溶性マグネシウム化合物から和光純薬製硫酸アルミニウム14〜18水和物とした以外は実施例8と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は1.1mg/Lで土壌基準に不適合であった。
【0033】
〈比較例6〉
実施例8において、処理剤を可溶性マグネシウム化合物から日ノ丸鉱業(株)製生石灰(日ノ丸石灰20K)とした以外は実施例8と同操作を実施した。その結果、処理後液中のフッ素イオン濃度は1.4mg/Lで土壌基準不適合であった。
【0034】
実施例1〜7より、ペーパースラッジ焼却灰に可溶性マグネシウム化合物を添加することにより、ペーパースラッジ焼却灰中に含まれる可溶性フッ素イオンを吸着固定化できることが分かる。更に、該処理ペーパースラッジ焼却灰の環境庁告示溶出試験における溶出フッ素イオン濃度を、土壌基準の0.8mg/L以下とすることが可能であることが分かる。
また、実施例8〜13より、ペーパースラッジ焼却灰中に含まれる可溶性フッ素イオンを吸着固定化するのみならず、土木工事の掘削汚泥と混合することにより、ペーパースラッジ焼却灰が汚泥中の水分を吸収することにより汚泥を土状にすることができることが分かる。更に、該処理汚泥の環境庁告示溶出試験における溶出フッ素イオン濃度を、土壌基準の0.8mg/L以下とすることが可能であることが分かる。
実施例6、7、12、13より、使用する可溶性マグネシウム化合物が試薬でなく工業用のマグネシウム化合物を用いることが可能であるので、ペーパースラッジ焼却灰の処理が比較的安価に実施できる。
【産業上の利用可能性】
【0035】
本発明によれば、ペーパースラッジ焼却灰を無害化できるので、ペーパースラッジ焼却灰を、土壌改良剤、埋め戻し材、盛土、埋め立て等として利用することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ペーパースラッジ焼却灰を、水の存在下で可溶性マグネシウム化合物と接触せしめることを特徴とするペーパースラッジ焼却灰中の可溶性フッ素イオンを固定化する方法。
【請求項2】
可溶性マグネシウム化合物が、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウムおよび酢酸マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項1記載の方法。
【請求項3】
得られるペーパースラッジ焼却灰は、環境庁告示第46号溶出試験において、フッ素イオンの溶出量が0.8mg/L以下である請求項1記載の方法。
【請求項4】
可溶性マグネシウム化合物の量は、ペーパースラッジ焼却灰100重量部あたり、1〜10重量部である請求項1記載の方法。
【請求項5】
水の量は、ペーパースラッジ焼却灰100重量部あたり、20〜50重量部である請求項1記載の方法。
【請求項6】
100重量部のペーパースラッジ焼却灰および1〜10重量部の可溶性マグネシウム化合物を含有する土壌改良剤。

【公開番号】特開2008−119631(P2008−119631A)
【公開日】平成20年5月29日(2008.5.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−307691(P2006−307691)
【出願日】平成18年11月14日(2006.11.14)
【出願人】(000162489)協和化学工業株式会社 (66)
【Fターム(参考)】