廃棄物を用いた緑化資材の製造方法及び緑化資材
【課題】 廃棄物を原料としていた、土壌機能、肥料機能に優れ、安全性に問題のない緑化資材の提供。
【解決手段】
廃棄物に水及び酸性液を添加してｐＨが３以下で酸処理を行う。次に、固液分離を行ってケーキを得、このケーキに水を加えて洗浄水がｐＨ４〜７．５の範囲になるまで洗浄処理及び固液分離を繰り返す。得られた洗浄ケーキの乾燥を行うことにより、溶出液のｐＨが４〜７．５、導電率（ＥＣ）が２ｍｓ／ｃｍ以下、陽イオン交換容量が１５ｍｅｑ／１００ｇ以上、可溶性ケイ酸の含有量が０．２〜１５重量％の範囲である緑化資材を得る。
【解決手段】
廃棄物に水及び酸性液を添加してｐＨが３以下で酸処理を行う。次に、固液分離を行ってケーキを得、このケーキに水を加えて洗浄水がｐＨ４〜７．５の範囲になるまで洗浄処理及び固液分離を繰り返す。得られた洗浄ケーキの乾燥を行うことにより、溶出液のｐＨが４〜７．５、導電率（ＥＣ）が２ｍｓ／ｃｍ以下、陽イオン交換容量が１５ｍｅｑ／１００ｇ以上、可溶性ケイ酸の含有量が０．２〜１５重量％の範囲である緑化資材を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を用いた緑化資材の製造方法及び緑化資材に関し、より詳細には、廃棄物を原料とし、土壌機能及び肥料機能に優れ、更に安全性の高い緑化資材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、廃棄物は、必要に応じて添加剤を加えた後、混合、撹拌、造粒、破砕、乾燥、焼成などの処理を行って、土壌や培土として利用されている。このような従来技術として、例えば、浄水汚泥を乾燥し、粒度調整後にリン酸を加えて培土とする技術（特許文献１）、廃土と腐葉土を混合して培土とする技術（特許文献２）、下水汚泥等を乾留炭化後、酵素やミネラルを加え、醗酵させて培土とする技術（特許文献３）、ＡＬＣを炭酸処理して土壌、培土とする技術（特許文献４）、粘土等の無機粉体と高分子から調製したバインダーとを用いて廃鋳物砂等を粒状に固化して土壌又は培土とする技術（特許文献５）等が知られている。
【０００３】
しかしながら、上記の従来技術により得られる土壌及び培土は、溶出液のｐＨ及び導電率（ＥＣ）が植物の生育に良好な範囲（ｐＨ＝５．５〜７．５、ＥＣ＝２．０ｍｓ／ｃｍ以下）から外れる場合があり、問題となる。また、提供される肥料成分が１つか２つと少ないため肥効性が低いという問題に加えて、保肥性、リン酸吸収係数、透水性、保水性、殺菌性などの土壌特性にも問題がある。更に、上記肥効性及び土壌特性の両方を必要とする培土としての機能を備えていない。加えて、重金属の溶出などの安全性にも問題があり、また、比重等が異なる材料を混合したものは、ハンドリング時に材料分離が起こり、均一な効果が発揮されないという問題もある。
【特許文献１】特開２００４−３２９０２３
【特許文献２】特開２００５−２７６１５
【特許文献３】特開平１０−７０９３８
【特許文献４】特開平０６−１４１６７１
【特許文献５】特開平０７−２２４２８０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するために為されたものであり、本発明の目的は、肥効性及び土壌特性に劣り、かつ安全性に問題のある廃棄物を、肥効性、土壌特性及び安全性に優れた緑化資材として利用するための緑化資材の製造方法及びその緑化資材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の廃棄物を用いた緑化資材の製造方法は、廃棄物に水及び酸性液を添加してｐＨが３以下で酸処理を行った後、固液分離を行ってケーキを得、該ケーキに水を加えて洗浄水がｐＨ４〜７．５の範囲になるまで洗浄処理及び固液分離を繰り返すことにより洗浄ケーキを得た後、該洗浄ケーキの乾燥を行うことを特徴とする。
【０００６】
また、上記に加えて、前記洗浄ケーキに、更に肥料成分、土壌成分、バインダー成分及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される成分を加えて混合した後、乾燥を行うことができる。
【０００７】
緑化資材としての機能のうち、土壌として必要な機能は、透水性、保水性、保肥性に優れ、リン酸吸収係数が小さく、溶出液のｐＨが５．５〜７．５、導電率が２．０ｍｓ／ｃｍ以下であり、安全性に優れていることである。
【０００８】
上記のうち、溶出液の特性、リン酸吸収係数、保肥性及び安全性は、酸性液によるｐＨ３以下の処理により達成される。即ち、ｐＨ３以下での処理により、アルカリ金属、アルカリ土類金属等が溶出して除かれ、その結果、溶出液特性及びリン酸吸収係数が改善される。また、この酸性液による処理により、ガラス質が破壊され、これにより、シリカ、アルミナ等が溶出して廃棄物の形態が変化し、廃棄物が本来的に含有している肥料成分のケイ酸の溶出特性が調整されるとともに、保肥性の向上と有害重金属の固定とが達成される。更に、透水性及び保水性は、必要に応じてバインダー成分を添加し、水中で崩壊しない粒状体とすることにより、改善することができる。
【０００９】
緑化資材としての機能のうち、肥料として必要な保肥性は、廃棄物の含まれる肥料成分の量と形態を調整し、かつ不足分を添加することにより達成される。即ち、廃棄物を酸性液で処理することにより、かつ不足分を添加することにより、肥料成分の量を調整することができる。また、造粒により肥料としての形態を調整することができ、肥料成分を均一に分散させることができる。また、製造した緑化資材の均一性は、比重が同じで、粒子の大きさのみが異なる材料で構成することにより、達成される。
【００１０】
酸性液処理した後の溶液中には、肥料として有用な微細なシリカなどが溶出するが、すぐに結晶として析出して粗大化するので、有用な肥料成分を多く残存させながら、固液分離特性を改善することができる。
【００１１】
本発明の廃棄物を用いた緑化資材の製造方法では、酸処理後の洗浄処理は、洗浄水がｐＨ４〜７．５の範囲になるまで行うことが必要であり、ｐＨが上記範囲になるまで洗浄処理及び固液分離を繰り返すことになる。洗浄処理は、通常、１回のみでは不十分であり、少なくとも２回行う必要がある。洗浄効果を確実にするためには、３〜４回行うことが好ましい。
【００１２】
本発明においては、固液分離は、フィルタープレス、ベルトプレス、真空脱水機、スクリュープレス、円板脱水機などを用いて行うことできる。特にろ布を水平で使用する方式の装置は、固液分離した後、直ちに洗浄が可能なので好ましい。
【００１３】
本発明の廃棄物を用いた緑化資材の製造方法では、得られた緑化資材を更に造粒することが好ましい。造粒を行うことにより、水中で崩壊しない緑化資材が得られる。造粒は、少ない水分量で行う加圧方式で行うのは適切ではなく、また、短時間で行うことができるという観点から、撹拌方式、転動方式及び押出方式の何れかの装置を用いて行うことが好ましい。
【００１４】
緑化資材の粒径は、取り扱い性、肥効性などを考慮して、適正な粒度とすることが好ましい。具体的には、０．２ｍｍの篩通過割合が１０重量％以下で、５ｍｍの篩通過割合が９０重量％以上であることが好ましい。０．２ｍｍ以下の粒子が多いと粉塵が多く発生した材料分離が起こる等の問題が生じるとともに、栽培時に透水性が低下するので好ましくない。また、５ｍｍ以上の粒子が多いと、表面積が減少して肥効性が悪くなるとともに、保水量が低下するので好ましくない。
【００１５】
また、適正範囲を外れた０．２ｍｍより小さい粒子及び５ｍｍより大きい粒子は、０．１ｍｍ以下に粉砕した後、造粒前の混合工程に戻すことにより、最終的に無駄なく全てを粒状の緑化資材として利用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、肥効性、土壌特性及び安全性に関して問題のある廃棄物に対し、酸性液で処理した後、固液分離し、水で洗浄することにより、土壌特性である溶出液特性（ｐＨ、導電率）、保肥性及びリン酸吸収係数に優れ、高い安全性をも備えた緑化資材を得ることができる。
【００１７】
また、水洗後の洗浄ケーキに対し、必要に応じて肥料成分、土壌成分、バインダー成分等を加えることにより、保肥性、透水性、保水性等を改善することができる。また、これを造粒・乾燥すれば、強固で耐水性が良好な粒状体となり、土壌特性である透水性、保水性及び保肥性が改善される。また、肥料成分が適正化され、均一分散されることで、肥効性も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に用い得る廃棄物の種類は、特に限定されるものでないが、ガラス質のＳｉＯ2含有量が多く、平均粒径が３０μｍ以下であるものが好ましい。これらの条件を満足しない場合には、異なる種類の廃棄物を混合したり、事前に粉砕するなどにより、できるだけ上記条件に近づけることが好ましい。
【００１９】
本発明に使用し得る具体的な廃棄物は、焼却灰、炭化物、スラグ、汚泥、廃コンクリート及びこれらの任意の組み合わせから選択されたものである。
【００２０】
上記焼却灰としては、紙・プラスチック焼却灰、石炭灰、製紙スラッジ灰、下水汚泥焼却灰、ごみ焼却灰、バイオマス燃焼灰、家畜糞尿燃焼灰等を挙げることができる。
【００２１】
上記炭化物としては、紙・プラスチック炭化物、製紙スラッジ炭化物、下水汚泥炭化物、ごみ炭化物、バイオマス炭化物、家畜糞尿炭化物等を挙げることができる。
【００２２】
上記スラグとしては、鉄鋼スラグ、ごみ溶融スラグ、上水汚泥溶融スラグ、下水汚泥溶融スラグ、シリカヒューム、石綿等の溶融スラグ等を挙げることができる。
【００２３】
上記汚泥としては、建設汚泥、上水汚泥、下水汚泥、砕石スラッジ等を挙げることができる。
【００２４】
上記廃棄物のうち、かさ比重の小さい炭化物と、シリカが多い石炭灰と、リンやカリが多い下水汚泥焼却灰やバイオマス燃焼灰と、粘土が多い建設汚泥との組合せが、適量の肥料分を含有し、保水性が良好で、強度の大きい緑化資材が得られるという観点から好ましい。
【００２５】
本発明の酸性液としてに用い得る酸は、特に限定されないが、塩酸、硫酸、硝酸、蓚酸、酢酸、リン酸、塩化鉄、硫酸鉄、硫酸アルミニウム及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである。これらのうち、経済性の観点からは塩酸、硫酸が好ましい。特に、アルカリ土類金属、Ｃｌ、ＳＯ4などを多く含有する廃棄物においては、塩酸が好ましい。ただし、有害量金属の含有量が多い場合には、塩化鉄、硫酸鉄、硫酸アルミニウムを単独、又は塩酸等との組み合わせで使用することが好ましい。酸性液による酸処理のｐＨは３以下であり、特にｐＨ１以下が好適である。ｐＨが３より大きくなるとガラス質構造が破壊され難くなり、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミナ、シリカ等の溶出が少なくなる。また、酸処理効果が不十分となるなので、土壌物性、肥効性の改善効果が不十分になるとともに、安全性が問題となる。酸処理の条件は、常温〜２５０℃で１〜２４時間が好ましく、特に６０〜１８０℃で２〜６時間か好適である。温度が高くなるに件い、反応速度は速くなり、処理時間を短くすることができる。
【００２６】
本発明においては、洗浄ケーキには、肥料成分、土壌成分、バインダー成分及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される成分を加えてもよい。この肥料成分は、アルカリ源材料、苦土源材料、加里源材料、リン酸源材料、窒素源材料及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択することができる。
【００２７】
上記アルカリ源材料としては、生石灰、消石灰、炭酸カルシウム、石灰石微粉、セメント、鉄鋼スラグ粉末、ライムケーキ、貝殻及びそれらの焼成品としては、生石灰、消石灰、セメント、鉄鋼スラグ粉末、ライムケーキ、貝殻及びこれらの焼成品、並びにこれらの任意の組み合わせを例示することができる。アルカリ源材料としてはｐＨ１０付近のものが好ましいが、この点からすれば、炭酸カルシウム、石灰石微粉、ライムケーキ等はｐＨ調整を行い易いので好ましい。
【００２８】
本発明において使用し得る苦土源材料としては、硫酸マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、ドロマイト、苦土石灰及びこれらの任意の組み合わせを例示することができる。上記のうち、ｐＨが比較的低く、カルシウムと難溶性の塩を生成し易い硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト等が好適である。
【００２９】
本発明において使用し得る加里源材料としては、カリガラス、酸化カリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、硫酸カリウム、塩化カリウム、硝酸カリウム及びこれらの任意の組み合わせを例示することができる。上記のうち、ｐＨが比較的低く、カルシウムと難溶性の塩を生成し易い炭酸カリウム、硫酸カリウム等が好適である。
【００３０】
本発明において使用し得るリン酸源材料としては、リン酸、リン酸塩、アパタイト、下水汚泥焼却灰、骨粉、油粕、家畜糞尿及びこれらの任意の組み合わせを例示することができる。上記のうち、ｐＨが比較的低く、溶解速度が比較的遅いアパタイト、骨粉、油粕等が好適である。
【００３１】
本発明において使用し得る窒素源材料としては、硫安、塩化アンモニウム、尿素、石灰窒素、硝酸塩、油粕、家畜糞尿及びこれらの任意の組み合わせを例示することができる。上記のうち、ｐＨが比較的低いもので、カルシウムと難溶性の塩を生成し易く、又は溶解速度が比較的遅い、硫安、尿素、家畜糞尿等が好適である。
【００３２】
上記土壌成分としては、赤玉土、赤土、黒土、鹿沼土、バーミュキュライト、ピートモス及びフミン酸を含む腐植質資材、腐葉土、堆肥、ゼオライト並びにこれらの任意の組み合わせを例示することができる。上記のうち、軽量で、陽イオン交換容量が比較的大きいバーミュキュライト、ピートモス、腐植質資材、腐葉土等が好適である。
【００３３】
本発明において添加される肥料成分及び土壌成分の種類及び量は、廃棄物の種類、栽培する植物により異なるので、個別に調整を行うことが必要である。肥料成分の量が少ないと、植物の十分な生育効果が現れず、多いと種々の生育障害が起こる。肥料成分の量は、廃棄物のみ、あるいは廃棄物を組み合わせることにより調整できることが多い。土壌成分の添加は保肥性等の改善を目的として行われ、保肥性が大きくなるに件い、肥料成分の量も増加させることができる。
【００３４】
本発明におけるバインダー成分は、廃棄物によっては不要な場合もあるが、より強固で耐水性が良好な粉状体を得るためには必要である。使用し得るバインダー成分としては、無機粉末のアタパルジャイト、高分子系のポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリアクリル酸Ｎａ、リグニンスルホン酸Ｎａ及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものを例示することができる。無機系のアタパルジャイトと高分子系のバインダー成分とを同時に使用することにより、より強固な粒状体を得ることができる。バインダー成分の添加量は、無機粉末系のバインダー成分の場合には１〜１０重量％、高分子系のバインダー成分の場合には０．１〜２重量％が好適である。
【００３５】
本発明の廃棄物を用いた緑化資材の製造方法により得られる緑化資材は、その溶出液のｐＨが４〜７．５、導電率（ＥＣ）が２ｍｓ／ｃｍ以下、陽イオン交換容量が１５ｍｅｑ／１００ｇ以上、可溶性ケイ酸の含有量が０．２〜１５重量％の範囲である。
【００３６】
ここで、本明細書においては、緑化資材の溶出液のｐＨ及び導電率は、蒸留水２５ｍｌに緑化資材１０ｇを投入し、撹拌しながら１時間経過した後、それぞれガラス電極ｐＨ計及び電気伝導率系を使用して測定したものをいう。また、陽イオン交換容量は、土壌環境分析法（土壌養分測定委員会(1976)）のセミミクロSchollenberger法により測定したものをいい、具体的には、カラムに下から脱脂綿、ろ紙パルプ、分析試料をこの順で充填し、その上から１Ｍの酢酸アンモニウム液を通過させ、エタノールで洗浄した後、塩化ナトリウム溶液を通過させて、この塩化ナトリウム溶液中のＮＨ4+を水蒸気蒸留法で定量することにより、陽イオン交換容量が求められる。また、可溶性ケイ酸の含有量とは、６０℃、０．５ＮのＮａＯＨ溶液へのケイ酸の溶解量を測定することにより得られるものをいう。
【００３７】
本発明の廃棄物を用いた緑化資材の製造方法の実施形態について、図面に基づいて具体的に説明する。図１は、苦土、加里、リン酸などを含有している廃棄物１に対し、酸性液による酸処理の後、水による２回の洗浄処理を行い、乾燥させて緑化資材を製造する場合の一実施形態を示した概念図である。本実施形態では、６０．３重量％のＳｉＯ2、０．４重量％の苦土、０．６５重量％の加里、０．１５重量％のリン酸を含有する廃棄物１（石炭灰）１００重量部に、水２５０重量部及び塩酸３０重量部を添加し、９５℃で３時間酸処理（工程２）した後、固液分離（工程３）してケーキ４を得る。次に、ケーキ４に水１０００重量部を添加し、常温で１５分間撹拌して洗浄処理（工程５）を行った後、固液分離（工程６）を行ってケーキ７を得る。更に、ケーキ７に水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌して洗浄処理（工程８）を行い、洗浄水のｐＨが４〜７．５の範囲にあることを確認した後、再度固液分離（工程９）して洗浄ケーキ１０を得る。これを撹拌しながら乾燥させて（工程１１）、粒径１〜６ｍｍの緑化資材を得る。酸処理工程２、洗浄処理工程５及び洗浄処理工程８で生じる酸性の廃水は、中和処理により廃棄することができる。
【００３８】
図２は、多くのＣａＯ、少量の苦土、加里、リン酸などを含有している廃棄物１に対し、酸性液による酸処理の後、水による２回の洗浄処理を行い、造粒し、乾燥させて緑化資材を製造する場合の一実施形態を示した概念図である。本実施形態では、３６．１重量％のＳｉＯ2、３．３重量％の苦土、１．１５重量％の加里、０．１２重重％のリン酸を含有する廃棄物１（製紙スラッジ灰）１００重量部に、水２５０重量部及び塩酸１１５重量部を添加し、８０℃で４時間酸処理（工程２）した後、固液分離（工程３）してケーキ４を得る。次に、ケーキ４に水１０００重量部を添加し、常温で１５分間撹拌して洗浄処理（工程５）を行った後、固液分離（工程６）を行ってケーキ７を得る。次に、ケーキ７に水１０００重量部を添加し、常温で１５分間撹拌して洗浄処理（工程８）を行い、洗浄水のｐＨが４〜７．５の範囲にあることを確認した後、再度固液分離（工程９）して洗浄ケーキ１０を得る。更に、洗浄ケーキ１０に硫安を０．０５重量部とアタパルジャイト３重量部とを添加し、撹拌しながら造粒（工程１３）を行った後、乾燥させて（工程１１）、１〜５ｍｍの緑化資材を得る。
【実施例】
【００３９】
本発明を以下の実施例に基づいて説明するが、本発明は以下の記載に限定されるものではない。
【００４０】
なお、以下の実施例及び比較例において、アルカリ源とはＣａＯ及びＭｇＯの合計の含有量をいい、また、く溶性苦土の含有量、く溶性加里の含有量、及びく溶性リン酸の含有量は、何れも１重量％クエン酸溶液への溶解量を測定したものをいう。
【００４１】
（実施例１）
表１に示す組成の石炭灰を用いて緑化資材を製造した。まず、石炭灰（平均径２２μｍ）１００重量部に、水２５０重量部及び塩酸４０重量部を添加し、９５℃で４時間酸処理（ｐＨ＜３）を行った後、固液分離してケーキを得た。次に、このケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、固液分離した。さらにこのケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、再度固液分離して洗浄ケーキを得た。このときの洗浄液のｐＨは４〜７．５の範囲内であった。この洗浄ケーキを撹拌しながら乾燥させて、粉末状の緑化資材を得た。緑化資材のアルカリ源含有量は０．８重量％、可溶性ケイ酸含有量５重量％、く溶性苦土含有量０．１５重量％、く溶性加里含有量０．３重量％、く溶性リン酸含有量０．０６重量％であり、溶出液のｐＨは４．９で、導電率（ＥＣ）は０．８４ｍｓ／ｃｍ、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は１８ｍｅｑ／１００ｇであり、有害物溶出量は土壌環境基準を満足した。
【００４２】
（実施例２）
表１に示す組成の製紙スラッジ灰を用いて緑化資材を製造した。まず、製紙スラッジ灰（平均径８７μｍ）１００重量部に、水２５０重量部及び塩酸１１５重量部を添加し、８０℃で４時間酸処理（ｐＨ＜３）を行った後、固液分離してケーキを得た。次に、このケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、固液分離した。さらにこのケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、再度固液分離して洗浄ケーキを得た。このときの洗浄液のｐＨは４〜７．５の範囲内であった。この洗浄ケーキに硫安０．０５重量部とアタパルジャイト粉末４重量部とを添加し、撹拌しながら造粒を行った後、乾燥させて１〜５ｍｍの緑化資材を得た。緑化資材のアルカリ源含有量は１３重量％、可溶性ケイ酸含有量６重量％、く溶性苦土含有量１．８重量％、く溶陸加里０．７重量％、く溶性リン酸含有量０．０７重量％、く溶性窒素含有量０．０３重量％であり、溶出液のｐＨは５．９で、導電率（ＥＣ）は０．７８ｍｓ／ｃｍ、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は２３ｍｅｑ／１００ｇであった。また、この緑化資材を水中投入しても、崩壊しなかった。
【００４３】
（実施例３）
表１に示す組成の下水汚泥焼却灰を用いて緑化資材を製造した。まず、下水汚泥焼却灰（平均径４５μｍ）１００重量部に、水２５０重量部及び塩酸３０重量部、塩化第二鉄２０重量部を添加し、１８０℃で２時間酸処理（ｐＨ＜３）を行った後、固液分離してケーキを得た。次に、このケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、固液分離した。さらにこのケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、再度固液分離して洗浄ケーキを得た。このときの洗浄液のｐＨは４〜７．５の範囲内であった。この洗浄ケーキに硫安０．０５重量部、アタパルジャイト粉末３重量部、及びポリビニルアルコール粉末０．５重量部を添加し、撹拌しながら造粒を行った後、乾燥させて１〜５ｍｍの緑化資材を得た。緑化資材のアルカリ源含有量は３．６重量％、可溶性ケイ酸含有量４重量％、く溶性苦土含有量１．４重量％、く溶性加里含有量０．４重量％、く溶性リン酸含有量１０．４重量％、く溶性窒素含有量０．０３重量％であり、溶出前のｐＨは６．１で、導電率（ＥＣ）は０．６４ｍｓ／ｃｍ、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は５２ｍｅｑ／１００ｇであり、有害物溶出量は土壌環境基準を満足した。
【００４４】
（実施例４…バインダー成分なし）
表１に示す組成の製紙スラッジ灰を用いて緑化資材を製造した。まず、製紙スラッジ灰（平均径８７μｍ）１００重量部に、水２５０重量部及び塩酸１０５重量部を添加し、６０℃で４時間酸処理（ｐＨ＜３）を行った後、固液分離してケーキを得た。次に、このケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、固液分離した。さらにこのケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、再度固液分離して洗浄ケーキを得た。このときの洗浄液のｐＨは４〜７．５の範囲内であった。この洗浄ケーキに硫安を０．０５重量部添加し、撹拌しながら造粒を行った後、乾燥させて１〜５ｍｍの緑化資材を得た。緑化資材のアルカリ源含有量は１４．５重量％、可溶性ケイ酸含有量４重量％、く溶性苦土含有量１．５重量％、く溶性加里含有量０．５重量％、く溶性リン酸含有量０．０５重量％、く溶性窒素含有量０．０３重量％であり、溶出液のｐＨは６．３で、導電率（ＥＣ）は０．６４ｍｓ／ｃｍ、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は１６ｍｅｑ／１００ｇであった。また、この緑化資材を水中投入すると、徐々に崩壊した。
【００４５】
（比較例…酸処理のｐＨ＝４．５）
表１に示す組成の石炭灰を用いて緑化資材を製造した。まず、石炭灰（平均径２２μｍ）１００重量部に、水２５０重量部及び塩酸４．５重量部を添加し、９５℃で４時間酸処理（ｐＨ＝４．５）を行った後、固液分離してケーキを得た。次に、このケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、固液分離した。さらにこのケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、再度固液分離して洗浄ケーキを得た。このときの洗浄液のｐＨは４〜７．５の範囲内であった。この洗浄ケーキを撹拌しながら乾燥させて、１〜６ｍｍの緑化資材を得た。緑化資材のアルカリ源含有量は１．０重量％、可溶性ケイ酸含有量０．１重量％、く溶性苦土含有量０．２０重量％、く溶性加里含有量０．４重量％、く溶性リン酸含有量０．０８重量％であり、溶出前のｐＨは７．９で、導電率（ＥＣ）は０．６５ｍｓ／ｃｍ、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は９．４ｍｅｑ／１００ｇであり、有害物溶出量は土壌環境基準を満足しなかった。
【００４６】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の緑化資材は、肥効性、土壌特性及び安全性に優れているので、園芸用、畑作用、緑化用の資材の分野で利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】苦土、加里、リン酸などを含有している廃棄物に対し、酸性液による酸処理の後、水による２回の洗浄処理を行い、乾燥させて緑化資材を製造する場合の一例を示した概念図である。
【図２】多くのＣａＯ、少量の苦土、加里、リン酸などを含有している廃棄物に対し、酸性液による酸処理の後、水による２回の洗浄処理を行い、造粒し、乾燥させて緑化資材を製造する場合の一例を示した概念図である。
【符号の説明】
【００４９】
２ 酸処理工程
３，６，９ 固液分離工程
５，８ 洗浄処理工程
１１ 乾燥工程
１３ 造粒工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を用いた緑化資材の製造方法及び緑化資材に関し、より詳細には、廃棄物を原料とし、土壌機能及び肥料機能に優れ、更に安全性の高い緑化資材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、廃棄物は、必要に応じて添加剤を加えた後、混合、撹拌、造粒、破砕、乾燥、焼成などの処理を行って、土壌や培土として利用されている。このような従来技術として、例えば、浄水汚泥を乾燥し、粒度調整後にリン酸を加えて培土とする技術（特許文献１）、廃土と腐葉土を混合して培土とする技術（特許文献２）、下水汚泥等を乾留炭化後、酵素やミネラルを加え、醗酵させて培土とする技術（特許文献３）、ＡＬＣを炭酸処理して土壌、培土とする技術（特許文献４）、粘土等の無機粉体と高分子から調製したバインダーとを用いて廃鋳物砂等を粒状に固化して土壌又は培土とする技術（特許文献５）等が知られている。
【０００３】
しかしながら、上記の従来技術により得られる土壌及び培土は、溶出液のｐＨ及び導電率（ＥＣ）が植物の生育に良好な範囲（ｐＨ＝５．５〜７．５、ＥＣ＝２．０ｍｓ／ｃｍ以下）から外れる場合があり、問題となる。また、提供される肥料成分が１つか２つと少ないため肥効性が低いという問題に加えて、保肥性、リン酸吸収係数、透水性、保水性、殺菌性などの土壌特性にも問題がある。更に、上記肥効性及び土壌特性の両方を必要とする培土としての機能を備えていない。加えて、重金属の溶出などの安全性にも問題があり、また、比重等が異なる材料を混合したものは、ハンドリング時に材料分離が起こり、均一な効果が発揮されないという問題もある。
【特許文献１】特開２００４−３２９０２３
【特許文献２】特開２００５−２７６１５
【特許文献３】特開平１０−７０９３８
【特許文献４】特開平０６−１４１６７１
【特許文献５】特開平０７−２２４２８０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するために為されたものであり、本発明の目的は、肥効性及び土壌特性に劣り、かつ安全性に問題のある廃棄物を、肥効性、土壌特性及び安全性に優れた緑化資材として利用するための緑化資材の製造方法及びその緑化資材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の廃棄物を用いた緑化資材の製造方法は、廃棄物に水及び酸性液を添加してｐＨが３以下で酸処理を行った後、固液分離を行ってケーキを得、該ケーキに水を加えて洗浄水がｐＨ４〜７．５の範囲になるまで洗浄処理及び固液分離を繰り返すことにより洗浄ケーキを得た後、該洗浄ケーキの乾燥を行うことを特徴とする。
【０００６】
また、上記に加えて、前記洗浄ケーキに、更に肥料成分、土壌成分、バインダー成分及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される成分を加えて混合した後、乾燥を行うことができる。
【０００７】
緑化資材としての機能のうち、土壌として必要な機能は、透水性、保水性、保肥性に優れ、リン酸吸収係数が小さく、溶出液のｐＨが５．５〜７．５、導電率が２．０ｍｓ／ｃｍ以下であり、安全性に優れていることである。
【０００８】
上記のうち、溶出液の特性、リン酸吸収係数、保肥性及び安全性は、酸性液によるｐＨ３以下の処理により達成される。即ち、ｐＨ３以下での処理により、アルカリ金属、アルカリ土類金属等が溶出して除かれ、その結果、溶出液特性及びリン酸吸収係数が改善される。また、この酸性液による処理により、ガラス質が破壊され、これにより、シリカ、アルミナ等が溶出して廃棄物の形態が変化し、廃棄物が本来的に含有している肥料成分のケイ酸の溶出特性が調整されるとともに、保肥性の向上と有害重金属の固定とが達成される。更に、透水性及び保水性は、必要に応じてバインダー成分を添加し、水中で崩壊しない粒状体とすることにより、改善することができる。
【０００９】
緑化資材としての機能のうち、肥料として必要な保肥性は、廃棄物の含まれる肥料成分の量と形態を調整し、かつ不足分を添加することにより達成される。即ち、廃棄物を酸性液で処理することにより、かつ不足分を添加することにより、肥料成分の量を調整することができる。また、造粒により肥料としての形態を調整することができ、肥料成分を均一に分散させることができる。また、製造した緑化資材の均一性は、比重が同じで、粒子の大きさのみが異なる材料で構成することにより、達成される。
【００１０】
酸性液処理した後の溶液中には、肥料として有用な微細なシリカなどが溶出するが、すぐに結晶として析出して粗大化するので、有用な肥料成分を多く残存させながら、固液分離特性を改善することができる。
【００１１】
本発明の廃棄物を用いた緑化資材の製造方法では、酸処理後の洗浄処理は、洗浄水がｐＨ４〜７．５の範囲になるまで行うことが必要であり、ｐＨが上記範囲になるまで洗浄処理及び固液分離を繰り返すことになる。洗浄処理は、通常、１回のみでは不十分であり、少なくとも２回行う必要がある。洗浄効果を確実にするためには、３〜４回行うことが好ましい。
【００１２】
本発明においては、固液分離は、フィルタープレス、ベルトプレス、真空脱水機、スクリュープレス、円板脱水機などを用いて行うことできる。特にろ布を水平で使用する方式の装置は、固液分離した後、直ちに洗浄が可能なので好ましい。
【００１３】
本発明の廃棄物を用いた緑化資材の製造方法では、得られた緑化資材を更に造粒することが好ましい。造粒を行うことにより、水中で崩壊しない緑化資材が得られる。造粒は、少ない水分量で行う加圧方式で行うのは適切ではなく、また、短時間で行うことができるという観点から、撹拌方式、転動方式及び押出方式の何れかの装置を用いて行うことが好ましい。
【００１４】
緑化資材の粒径は、取り扱い性、肥効性などを考慮して、適正な粒度とすることが好ましい。具体的には、０．２ｍｍの篩通過割合が１０重量％以下で、５ｍｍの篩通過割合が９０重量％以上であることが好ましい。０．２ｍｍ以下の粒子が多いと粉塵が多く発生した材料分離が起こる等の問題が生じるとともに、栽培時に透水性が低下するので好ましくない。また、５ｍｍ以上の粒子が多いと、表面積が減少して肥効性が悪くなるとともに、保水量が低下するので好ましくない。
【００１５】
また、適正範囲を外れた０．２ｍｍより小さい粒子及び５ｍｍより大きい粒子は、０．１ｍｍ以下に粉砕した後、造粒前の混合工程に戻すことにより、最終的に無駄なく全てを粒状の緑化資材として利用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、肥効性、土壌特性及び安全性に関して問題のある廃棄物に対し、酸性液で処理した後、固液分離し、水で洗浄することにより、土壌特性である溶出液特性（ｐＨ、導電率）、保肥性及びリン酸吸収係数に優れ、高い安全性をも備えた緑化資材を得ることができる。
【００１７】
また、水洗後の洗浄ケーキに対し、必要に応じて肥料成分、土壌成分、バインダー成分等を加えることにより、保肥性、透水性、保水性等を改善することができる。また、これを造粒・乾燥すれば、強固で耐水性が良好な粒状体となり、土壌特性である透水性、保水性及び保肥性が改善される。また、肥料成分が適正化され、均一分散されることで、肥効性も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に用い得る廃棄物の種類は、特に限定されるものでないが、ガラス質のＳｉＯ2含有量が多く、平均粒径が３０μｍ以下であるものが好ましい。これらの条件を満足しない場合には、異なる種類の廃棄物を混合したり、事前に粉砕するなどにより、できるだけ上記条件に近づけることが好ましい。
【００１９】
本発明に使用し得る具体的な廃棄物は、焼却灰、炭化物、スラグ、汚泥、廃コンクリート及びこれらの任意の組み合わせから選択されたものである。
【００２０】
上記焼却灰としては、紙・プラスチック焼却灰、石炭灰、製紙スラッジ灰、下水汚泥焼却灰、ごみ焼却灰、バイオマス燃焼灰、家畜糞尿燃焼灰等を挙げることができる。
【００２１】
上記炭化物としては、紙・プラスチック炭化物、製紙スラッジ炭化物、下水汚泥炭化物、ごみ炭化物、バイオマス炭化物、家畜糞尿炭化物等を挙げることができる。
【００２２】
上記スラグとしては、鉄鋼スラグ、ごみ溶融スラグ、上水汚泥溶融スラグ、下水汚泥溶融スラグ、シリカヒューム、石綿等の溶融スラグ等を挙げることができる。
【００２３】
上記汚泥としては、建設汚泥、上水汚泥、下水汚泥、砕石スラッジ等を挙げることができる。
【００２４】
上記廃棄物のうち、かさ比重の小さい炭化物と、シリカが多い石炭灰と、リンやカリが多い下水汚泥焼却灰やバイオマス燃焼灰と、粘土が多い建設汚泥との組合せが、適量の肥料分を含有し、保水性が良好で、強度の大きい緑化資材が得られるという観点から好ましい。
【００２５】
本発明の酸性液としてに用い得る酸は、特に限定されないが、塩酸、硫酸、硝酸、蓚酸、酢酸、リン酸、塩化鉄、硫酸鉄、硫酸アルミニウム及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである。これらのうち、経済性の観点からは塩酸、硫酸が好ましい。特に、アルカリ土類金属、Ｃｌ、ＳＯ4などを多く含有する廃棄物においては、塩酸が好ましい。ただし、有害量金属の含有量が多い場合には、塩化鉄、硫酸鉄、硫酸アルミニウムを単独、又は塩酸等との組み合わせで使用することが好ましい。酸性液による酸処理のｐＨは３以下であり、特にｐＨ１以下が好適である。ｐＨが３より大きくなるとガラス質構造が破壊され難くなり、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミナ、シリカ等の溶出が少なくなる。また、酸処理効果が不十分となるなので、土壌物性、肥効性の改善効果が不十分になるとともに、安全性が問題となる。酸処理の条件は、常温〜２５０℃で１〜２４時間が好ましく、特に６０〜１８０℃で２〜６時間か好適である。温度が高くなるに件い、反応速度は速くなり、処理時間を短くすることができる。
【００２６】
本発明においては、洗浄ケーキには、肥料成分、土壌成分、バインダー成分及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される成分を加えてもよい。この肥料成分は、アルカリ源材料、苦土源材料、加里源材料、リン酸源材料、窒素源材料及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択することができる。
【００２７】
上記アルカリ源材料としては、生石灰、消石灰、炭酸カルシウム、石灰石微粉、セメント、鉄鋼スラグ粉末、ライムケーキ、貝殻及びそれらの焼成品としては、生石灰、消石灰、セメント、鉄鋼スラグ粉末、ライムケーキ、貝殻及びこれらの焼成品、並びにこれらの任意の組み合わせを例示することができる。アルカリ源材料としてはｐＨ１０付近のものが好ましいが、この点からすれば、炭酸カルシウム、石灰石微粉、ライムケーキ等はｐＨ調整を行い易いので好ましい。
【００２８】
本発明において使用し得る苦土源材料としては、硫酸マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、ドロマイト、苦土石灰及びこれらの任意の組み合わせを例示することができる。上記のうち、ｐＨが比較的低く、カルシウムと難溶性の塩を生成し易い硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト等が好適である。
【００２９】
本発明において使用し得る加里源材料としては、カリガラス、酸化カリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、硫酸カリウム、塩化カリウム、硝酸カリウム及びこれらの任意の組み合わせを例示することができる。上記のうち、ｐＨが比較的低く、カルシウムと難溶性の塩を生成し易い炭酸カリウム、硫酸カリウム等が好適である。
【００３０】
本発明において使用し得るリン酸源材料としては、リン酸、リン酸塩、アパタイト、下水汚泥焼却灰、骨粉、油粕、家畜糞尿及びこれらの任意の組み合わせを例示することができる。上記のうち、ｐＨが比較的低く、溶解速度が比較的遅いアパタイト、骨粉、油粕等が好適である。
【００３１】
本発明において使用し得る窒素源材料としては、硫安、塩化アンモニウム、尿素、石灰窒素、硝酸塩、油粕、家畜糞尿及びこれらの任意の組み合わせを例示することができる。上記のうち、ｐＨが比較的低いもので、カルシウムと難溶性の塩を生成し易く、又は溶解速度が比較的遅い、硫安、尿素、家畜糞尿等が好適である。
【００３２】
上記土壌成分としては、赤玉土、赤土、黒土、鹿沼土、バーミュキュライト、ピートモス及びフミン酸を含む腐植質資材、腐葉土、堆肥、ゼオライト並びにこれらの任意の組み合わせを例示することができる。上記のうち、軽量で、陽イオン交換容量が比較的大きいバーミュキュライト、ピートモス、腐植質資材、腐葉土等が好適である。
【００３３】
本発明において添加される肥料成分及び土壌成分の種類及び量は、廃棄物の種類、栽培する植物により異なるので、個別に調整を行うことが必要である。肥料成分の量が少ないと、植物の十分な生育効果が現れず、多いと種々の生育障害が起こる。肥料成分の量は、廃棄物のみ、あるいは廃棄物を組み合わせることにより調整できることが多い。土壌成分の添加は保肥性等の改善を目的として行われ、保肥性が大きくなるに件い、肥料成分の量も増加させることができる。
【００３４】
本発明におけるバインダー成分は、廃棄物によっては不要な場合もあるが、より強固で耐水性が良好な粉状体を得るためには必要である。使用し得るバインダー成分としては、無機粉末のアタパルジャイト、高分子系のポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリアクリル酸Ｎａ、リグニンスルホン酸Ｎａ及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものを例示することができる。無機系のアタパルジャイトと高分子系のバインダー成分とを同時に使用することにより、より強固な粒状体を得ることができる。バインダー成分の添加量は、無機粉末系のバインダー成分の場合には１〜１０重量％、高分子系のバインダー成分の場合には０．１〜２重量％が好適である。
【００３５】
本発明の廃棄物を用いた緑化資材の製造方法により得られる緑化資材は、その溶出液のｐＨが４〜７．５、導電率（ＥＣ）が２ｍｓ／ｃｍ以下、陽イオン交換容量が１５ｍｅｑ／１００ｇ以上、可溶性ケイ酸の含有量が０．２〜１５重量％の範囲である。
【００３６】
ここで、本明細書においては、緑化資材の溶出液のｐＨ及び導電率は、蒸留水２５ｍｌに緑化資材１０ｇを投入し、撹拌しながら１時間経過した後、それぞれガラス電極ｐＨ計及び電気伝導率系を使用して測定したものをいう。また、陽イオン交換容量は、土壌環境分析法（土壌養分測定委員会(1976)）のセミミクロSchollenberger法により測定したものをいい、具体的には、カラムに下から脱脂綿、ろ紙パルプ、分析試料をこの順で充填し、その上から１Ｍの酢酸アンモニウム液を通過させ、エタノールで洗浄した後、塩化ナトリウム溶液を通過させて、この塩化ナトリウム溶液中のＮＨ4+を水蒸気蒸留法で定量することにより、陽イオン交換容量が求められる。また、可溶性ケイ酸の含有量とは、６０℃、０．５ＮのＮａＯＨ溶液へのケイ酸の溶解量を測定することにより得られるものをいう。
【００３７】
本発明の廃棄物を用いた緑化資材の製造方法の実施形態について、図面に基づいて具体的に説明する。図１は、苦土、加里、リン酸などを含有している廃棄物１に対し、酸性液による酸処理の後、水による２回の洗浄処理を行い、乾燥させて緑化資材を製造する場合の一実施形態を示した概念図である。本実施形態では、６０．３重量％のＳｉＯ2、０．４重量％の苦土、０．６５重量％の加里、０．１５重量％のリン酸を含有する廃棄物１（石炭灰）１００重量部に、水２５０重量部及び塩酸３０重量部を添加し、９５℃で３時間酸処理（工程２）した後、固液分離（工程３）してケーキ４を得る。次に、ケーキ４に水１０００重量部を添加し、常温で１５分間撹拌して洗浄処理（工程５）を行った後、固液分離（工程６）を行ってケーキ７を得る。更に、ケーキ７に水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌して洗浄処理（工程８）を行い、洗浄水のｐＨが４〜７．５の範囲にあることを確認した後、再度固液分離（工程９）して洗浄ケーキ１０を得る。これを撹拌しながら乾燥させて（工程１１）、粒径１〜６ｍｍの緑化資材を得る。酸処理工程２、洗浄処理工程５及び洗浄処理工程８で生じる酸性の廃水は、中和処理により廃棄することができる。
【００３８】
図２は、多くのＣａＯ、少量の苦土、加里、リン酸などを含有している廃棄物１に対し、酸性液による酸処理の後、水による２回の洗浄処理を行い、造粒し、乾燥させて緑化資材を製造する場合の一実施形態を示した概念図である。本実施形態では、３６．１重量％のＳｉＯ2、３．３重量％の苦土、１．１５重量％の加里、０．１２重重％のリン酸を含有する廃棄物１（製紙スラッジ灰）１００重量部に、水２５０重量部及び塩酸１１５重量部を添加し、８０℃で４時間酸処理（工程２）した後、固液分離（工程３）してケーキ４を得る。次に、ケーキ４に水１０００重量部を添加し、常温で１５分間撹拌して洗浄処理（工程５）を行った後、固液分離（工程６）を行ってケーキ７を得る。次に、ケーキ７に水１０００重量部を添加し、常温で１５分間撹拌して洗浄処理（工程８）を行い、洗浄水のｐＨが４〜７．５の範囲にあることを確認した後、再度固液分離（工程９）して洗浄ケーキ１０を得る。更に、洗浄ケーキ１０に硫安を０．０５重量部とアタパルジャイト３重量部とを添加し、撹拌しながら造粒（工程１３）を行った後、乾燥させて（工程１１）、１〜５ｍｍの緑化資材を得る。
【実施例】
【００３９】
本発明を以下の実施例に基づいて説明するが、本発明は以下の記載に限定されるものではない。
【００４０】
なお、以下の実施例及び比較例において、アルカリ源とはＣａＯ及びＭｇＯの合計の含有量をいい、また、く溶性苦土の含有量、く溶性加里の含有量、及びく溶性リン酸の含有量は、何れも１重量％クエン酸溶液への溶解量を測定したものをいう。
【００４１】
（実施例１）
表１に示す組成の石炭灰を用いて緑化資材を製造した。まず、石炭灰（平均径２２μｍ）１００重量部に、水２５０重量部及び塩酸４０重量部を添加し、９５℃で４時間酸処理（ｐＨ＜３）を行った後、固液分離してケーキを得た。次に、このケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、固液分離した。さらにこのケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、再度固液分離して洗浄ケーキを得た。このときの洗浄液のｐＨは４〜７．５の範囲内であった。この洗浄ケーキを撹拌しながら乾燥させて、粉末状の緑化資材を得た。緑化資材のアルカリ源含有量は０．８重量％、可溶性ケイ酸含有量５重量％、く溶性苦土含有量０．１５重量％、く溶性加里含有量０．３重量％、く溶性リン酸含有量０．０６重量％であり、溶出液のｐＨは４．９で、導電率（ＥＣ）は０．８４ｍｓ／ｃｍ、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は１８ｍｅｑ／１００ｇであり、有害物溶出量は土壌環境基準を満足した。
【００４２】
（実施例２）
表１に示す組成の製紙スラッジ灰を用いて緑化資材を製造した。まず、製紙スラッジ灰（平均径８７μｍ）１００重量部に、水２５０重量部及び塩酸１１５重量部を添加し、８０℃で４時間酸処理（ｐＨ＜３）を行った後、固液分離してケーキを得た。次に、このケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、固液分離した。さらにこのケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、再度固液分離して洗浄ケーキを得た。このときの洗浄液のｐＨは４〜７．５の範囲内であった。この洗浄ケーキに硫安０．０５重量部とアタパルジャイト粉末４重量部とを添加し、撹拌しながら造粒を行った後、乾燥させて１〜５ｍｍの緑化資材を得た。緑化資材のアルカリ源含有量は１３重量％、可溶性ケイ酸含有量６重量％、く溶性苦土含有量１．８重量％、く溶陸加里０．７重量％、く溶性リン酸含有量０．０７重量％、く溶性窒素含有量０．０３重量％であり、溶出液のｐＨは５．９で、導電率（ＥＣ）は０．７８ｍｓ／ｃｍ、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は２３ｍｅｑ／１００ｇであった。また、この緑化資材を水中投入しても、崩壊しなかった。
【００４３】
（実施例３）
表１に示す組成の下水汚泥焼却灰を用いて緑化資材を製造した。まず、下水汚泥焼却灰（平均径４５μｍ）１００重量部に、水２５０重量部及び塩酸３０重量部、塩化第二鉄２０重量部を添加し、１８０℃で２時間酸処理（ｐＨ＜３）を行った後、固液分離してケーキを得た。次に、このケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、固液分離した。さらにこのケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、再度固液分離して洗浄ケーキを得た。このときの洗浄液のｐＨは４〜７．５の範囲内であった。この洗浄ケーキに硫安０．０５重量部、アタパルジャイト粉末３重量部、及びポリビニルアルコール粉末０．５重量部を添加し、撹拌しながら造粒を行った後、乾燥させて１〜５ｍｍの緑化資材を得た。緑化資材のアルカリ源含有量は３．６重量％、可溶性ケイ酸含有量４重量％、く溶性苦土含有量１．４重量％、く溶性加里含有量０．４重量％、く溶性リン酸含有量１０．４重量％、く溶性窒素含有量０．０３重量％であり、溶出前のｐＨは６．１で、導電率（ＥＣ）は０．６４ｍｓ／ｃｍ、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は５２ｍｅｑ／１００ｇであり、有害物溶出量は土壌環境基準を満足した。
【００４４】
（実施例４…バインダー成分なし）
表１に示す組成の製紙スラッジ灰を用いて緑化資材を製造した。まず、製紙スラッジ灰（平均径８７μｍ）１００重量部に、水２５０重量部及び塩酸１０５重量部を添加し、６０℃で４時間酸処理（ｐＨ＜３）を行った後、固液分離してケーキを得た。次に、このケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、固液分離した。さらにこのケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、再度固液分離して洗浄ケーキを得た。このときの洗浄液のｐＨは４〜７．５の範囲内であった。この洗浄ケーキに硫安を０．０５重量部添加し、撹拌しながら造粒を行った後、乾燥させて１〜５ｍｍの緑化資材を得た。緑化資材のアルカリ源含有量は１４．５重量％、可溶性ケイ酸含有量４重量％、く溶性苦土含有量１．５重量％、く溶性加里含有量０．５重量％、く溶性リン酸含有量０．０５重量％、く溶性窒素含有量０．０３重量％であり、溶出液のｐＨは６．３で、導電率（ＥＣ）は０．６４ｍｓ／ｃｍ、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は１６ｍｅｑ／１００ｇであった。また、この緑化資材を水中投入すると、徐々に崩壊した。
【００４５】
（比較例…酸処理のｐＨ＝４．５）
表１に示す組成の石炭灰を用いて緑化資材を製造した。まず、石炭灰（平均径２２μｍ）１００重量部に、水２５０重量部及び塩酸４．５重量部を添加し、９５℃で４時間酸処理（ｐＨ＝４．５）を行った後、固液分離してケーキを得た。次に、このケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、固液分離した。さらにこのケーキに水１０００重量部を添加して常温で１５分間撹拌した後、再度固液分離して洗浄ケーキを得た。このときの洗浄液のｐＨは４〜７．５の範囲内であった。この洗浄ケーキを撹拌しながら乾燥させて、１〜６ｍｍの緑化資材を得た。緑化資材のアルカリ源含有量は１．０重量％、可溶性ケイ酸含有量０．１重量％、く溶性苦土含有量０．２０重量％、く溶性加里含有量０．４重量％、く溶性リン酸含有量０．０８重量％であり、溶出前のｐＨは７．９で、導電率（ＥＣ）は０．６５ｍｓ／ｃｍ、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は９．４ｍｅｑ／１００ｇであり、有害物溶出量は土壌環境基準を満足しなかった。
【００４６】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の緑化資材は、肥効性、土壌特性及び安全性に優れているので、園芸用、畑作用、緑化用の資材の分野で利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】苦土、加里、リン酸などを含有している廃棄物に対し、酸性液による酸処理の後、水による２回の洗浄処理を行い、乾燥させて緑化資材を製造する場合の一例を示した概念図である。
【図２】多くのＣａＯ、少量の苦土、加里、リン酸などを含有している廃棄物に対し、酸性液による酸処理の後、水による２回の洗浄処理を行い、造粒し、乾燥させて緑化資材を製造する場合の一例を示した概念図である。
【符号の説明】
【００４９】
２ 酸処理工程
３，６，９ 固液分離工程
５，８ 洗浄処理工程
１１ 乾燥工程
１３ 造粒工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を用いた緑化資材の製造方法であって、廃棄物に水及び酸性液を添加してｐＨが３以下で酸処理を行った後、固液分離を行ってケーキを得、該ケーキに水を加えて洗浄水がｐＨ４〜７．５の範囲になるまで洗浄処理及び固液分離を繰り返すことにより洗浄ケーキを得た後、該洗浄ケーキの乾燥を行うことを特徴とする緑化資材の製造方法。
【請求項２】
前記洗浄ケーキに、更に肥料成分、土壌成分、バインダー成分及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される成分を加えて混合した後、乾燥を行うことを特徴とする請求項１記載の緑化資材の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の緑化資材の造粒を更に行うことを特徴とする緑化資材の製造方法。
【請求項４】
前記緑化資材の溶出液のｐＨが４〜７．５、導電率（ＥＣ）が２ｍｓ／ｃｍ以下、陽イオン交換容量が１５ｍｅｑ／１００ｇ以上、可溶性ケイ酸の含有量が０．２〜１５重量％の範囲である請求項１乃至３の何れかに記載の緑化資材の製造方法。
【請求項５】
前記廃棄物は、焼却灰、炭化物、スラグ、汚泥、廃コンクリート及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである請求項１乃至４の何れかに記載の緑化資材の製造方法。
【請求項６】
前記焼却灰は、紙・プラスチック焼却灰、石炭灰、製紙スラッジ灰、下水汚泥焼却灰、ごみ焼却灰、バイオマス燃焼灰、家畜糞尿燃焼灰及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである請求項５に記載の緑化資材の製造方法。
【請求項７】
前記炭化物は、紙・プラスチック炭化物、製紙スラッジ炭化物、下水汚泥炭化物、ごみ炭化物、バイオマス炭化物、家畜糞尿炭化物及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである請求項５に記載の緑化資材の製造方法。
【請求項８】
前記スラグは、鉄鋼スラグ、ごみ溶融スラグ、上水汚泥溶融スラグ、下水汚泥溶融スラグ、シリカヒューム、石綿等の溶融スラグ及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである請求項５に記載の緑化資材の製造方法。
【請求項９】
前記汚泥は、建設汚泥、上水汚泥、下水汚泥、砕石スラッジ及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである請求項５に記載の緑化資材の製造方法。
【請求項１０】
前記酸性液は、塩酸、硫酸、硝酸、蓚酸、酢酸、リン酸、塩化鉄、硫酸鉄、硫酸アルミニウム及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである請求項１乃至９の何れかに記載の緑化資材の製造方法。
【請求項１１】
前記肥料成分は、アルカリ源材料、苦土源材料、加里源材料、リン酸源材料、窒素源材料及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものであり、
前記アルカリ源材料は、生石灰、消石灰、炭酸カルシウム、石灰石微粉、セメント、鉄鋼スラグ粉末、ライムケーキ、貝殼及びそれらの焼成品並びにこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものであり、
前記苦土源材料は、硫酸マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、ドロマイト、苦土石灰及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものであり、
前記加里源材料は、カリガラス、酸化カリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、硫酸カリウム、塩化カリウム、硝酸カリウム及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものであり、
前記リン酸源材料は、リン酸、リン酸塩、アパタイト、下水汚泥焼却灰、骨粉、油粕、家畜糞尿及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものであり、
前記窒素源材料は、硫安、塩化アンモニウム、尿素、石灰窒素、硝酸塩、油粕、家畜糞尿及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである請求項２記載の緑化資材の製造方法。
【請求項１２】
前記土壌成分は、赤玉土、赤土、黒土、鹿沼土、バーミュキュライト、ピートモス及びフミン酸を含む腐植質資材、腐葉土、堆肥、ゼオライト並びにこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである請求項２記載の緑化資材の製造方法。
【請求項１３】
前記バインダー成分は、アタパルジャイト、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリアクリル酸Ｎａ、リグニンスルホン酸Ｎａ及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである請求項２記載の緑化資材の製造方法。
【請求項１４】
前記造粒は、撹拌方式、転動方式及び押出方式の何れかにより行うことを特徴とする請求項３に記載の緑化資材の製造方法。
【請求項１５】
前記酸処理は、常温〜２５０℃で０．５〜２４時間行うことを特徴とする請求項１乃至１４の何れかに記載の緑化資材の製造方法。
【請求項１６】
前記緑化資材の分級を行って、所定の範囲の粒径を有する緑化資材を選別することを特徴とする請求項１乃至１５の何れかに記載の緑化資材の製造方法。
【請求項１７】
請求項１乃至１６の何れかの緑化資材の製造方法によって製造される緑化資材。
【請求項１】
廃棄物を用いた緑化資材の製造方法であって、廃棄物に水及び酸性液を添加してｐＨが３以下で酸処理を行った後、固液分離を行ってケーキを得、該ケーキに水を加えて洗浄水がｐＨ４〜７．５の範囲になるまで洗浄処理及び固液分離を繰り返すことにより洗浄ケーキを得た後、該洗浄ケーキの乾燥を行うことを特徴とする緑化資材の製造方法。
【請求項２】
前記洗浄ケーキに、更に肥料成分、土壌成分、バインダー成分及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される成分を加えて混合した後、乾燥を行うことを特徴とする請求項１記載の緑化資材の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の緑化資材の造粒を更に行うことを特徴とする緑化資材の製造方法。
【請求項４】
前記緑化資材の溶出液のｐＨが４〜７．５、導電率（ＥＣ）が２ｍｓ／ｃｍ以下、陽イオン交換容量が１５ｍｅｑ／１００ｇ以上、可溶性ケイ酸の含有量が０．２〜１５重量％の範囲である請求項１乃至３の何れかに記載の緑化資材の製造方法。
【請求項５】
前記廃棄物は、焼却灰、炭化物、スラグ、汚泥、廃コンクリート及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである請求項１乃至４の何れかに記載の緑化資材の製造方法。
【請求項６】
前記焼却灰は、紙・プラスチック焼却灰、石炭灰、製紙スラッジ灰、下水汚泥焼却灰、ごみ焼却灰、バイオマス燃焼灰、家畜糞尿燃焼灰及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである請求項５に記載の緑化資材の製造方法。
【請求項７】
前記炭化物は、紙・プラスチック炭化物、製紙スラッジ炭化物、下水汚泥炭化物、ごみ炭化物、バイオマス炭化物、家畜糞尿炭化物及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである請求項５に記載の緑化資材の製造方法。
【請求項８】
前記スラグは、鉄鋼スラグ、ごみ溶融スラグ、上水汚泥溶融スラグ、下水汚泥溶融スラグ、シリカヒューム、石綿等の溶融スラグ及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである請求項５に記載の緑化資材の製造方法。
【請求項９】
前記汚泥は、建設汚泥、上水汚泥、下水汚泥、砕石スラッジ及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである請求項５に記載の緑化資材の製造方法。
【請求項１０】
前記酸性液は、塩酸、硫酸、硝酸、蓚酸、酢酸、リン酸、塩化鉄、硫酸鉄、硫酸アルミニウム及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである請求項１乃至９の何れかに記載の緑化資材の製造方法。
【請求項１１】
前記肥料成分は、アルカリ源材料、苦土源材料、加里源材料、リン酸源材料、窒素源材料及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものであり、
前記アルカリ源材料は、生石灰、消石灰、炭酸カルシウム、石灰石微粉、セメント、鉄鋼スラグ粉末、ライムケーキ、貝殼及びそれらの焼成品並びにこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものであり、
前記苦土源材料は、硫酸マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、ドロマイト、苦土石灰及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものであり、
前記加里源材料は、カリガラス、酸化カリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、硫酸カリウム、塩化カリウム、硝酸カリウム及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものであり、
前記リン酸源材料は、リン酸、リン酸塩、アパタイト、下水汚泥焼却灰、骨粉、油粕、家畜糞尿及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものであり、
前記窒素源材料は、硫安、塩化アンモニウム、尿素、石灰窒素、硝酸塩、油粕、家畜糞尿及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである請求項２記載の緑化資材の製造方法。
【請求項１２】
前記土壌成分は、赤玉土、赤土、黒土、鹿沼土、バーミュキュライト、ピートモス及びフミン酸を含む腐植質資材、腐葉土、堆肥、ゼオライト並びにこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである請求項２記載の緑化資材の製造方法。
【請求項１３】
前記バインダー成分は、アタパルジャイト、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリアクリル酸Ｎａ、リグニンスルホン酸Ｎａ及びこれらの任意の組み合わせからなる群より選択されたものである請求項２記載の緑化資材の製造方法。
【請求項１４】
前記造粒は、撹拌方式、転動方式及び押出方式の何れかにより行うことを特徴とする請求項３に記載の緑化資材の製造方法。
【請求項１５】
前記酸処理は、常温〜２５０℃で０．５〜２４時間行うことを特徴とする請求項１乃至１４の何れかに記載の緑化資材の製造方法。
【請求項１６】
前記緑化資材の分級を行って、所定の範囲の粒径を有する緑化資材を選別することを特徴とする請求項１乃至１５の何れかに記載の緑化資材の製造方法。
【請求項１７】
請求項１乃至１６の何れかの緑化資材の製造方法によって製造される緑化資材。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−３０６８４４（Ｐ２００７−３０６８４４Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３８５６９（Ｐ２００６−１３８５６９）
【出願日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【出願人】（５００２１３４１０）カワサキプラントシステムズ株式会社 (25)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【出願人】（５００２１３４１０）カワサキプラントシステムズ株式会社 (25)
【Ｆターム（参考）】
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