JPH0631282A

JPH0631282A - 水質汚濁防止剤

Info

Publication number: JPH0631282A
Application number: JP4212336A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Takegami; 広光岳上; Tsutomu Ueno; 努上野; Kunihiro Mori; 邦広森; Masahiro Takeda; 正宏武田; Yoshiyuki Niizaki; 義幸新崎
Original assignee: Hokkaido Electric Power Co Inc; Nittetsu Cement Co Ltd
Current assignee: Hokkaido Electric Power Co Inc; Nippon Steel Cement Co Ltd
Priority date: 1992-07-17
Filing date: 1992-07-17
Publication date: 1994-02-08

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、泥土の固化および人工池や
水路の造成の際に、用いたセメント、石灰、それらを含
む固化材、およびコンクリート、モルタル等の水硬性材
料によって水中に溶出するカルシウムアルカリを吸収
し、ｐＨの上昇を低減させる水質汚濁防止剤を提供する
ことにある。【構成】酸化カルシウム、硫酸カルシウム、酸化アル
ミ、二酸化ケイ素系硬化物を含有し、石炭灰あるいは使
用済石灰系排ガス処理剤に消石灰、生石灰、石膏、およ
び火山灰の一つ以上を混合して水和硬化させ、その後に
硫黄酸化物、窒素酸化物を含有する排煙で処理してなる
水質汚濁防止剤。【効果】本発明の水質汚濁防止剤は石灰系の使用済排
煙処理剤を活用するものであって，水硬性材料によるカ
ルシウムアルカリの溶出やｐＨの上昇を容易にかつ有効
に低減，抑制することができるものである。また、この
汚濁防止剤自体が水中で硬化して固結体となるため、水
中での流出や散逸もなく二次汚濁を生じることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、泥土の固化および人工
池や水路の造成の際に、用いた水硬性材料によって水中
に溶出するカルシウムアルカリを吸収し、ｐＨの上昇を
低減させる水質汚濁防止剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】湖沼、河川などの水底部に堆積したヘド
ロや汚泥、底質は、環境保全上大きな問題となってい
る。

【０００３】これらの堆積物質（以下、単に泥土とも云
う。）にはカドミニウム、鉛、六価クロム、シアン化合
物などの有害な重金属や有機物質が含まれることがあ
り、これらの溶出防止、密封化と浮泥化防止、汚濁防止
のため、水硬性材料を用いて泥土を固化処理することが
行われている。

【０００４】用いられる水硬性材料はセメント、セメン
ト系固化材、石灰および石灰系固化材などである。

【０００５】これらが水と接触したときの水和過程にお
いて、石灰系の場合、Ｃａ（ＯＨ） ₂が溶解するし、セ
メント系材料では、

【０００６】

【化１】２Ｃａ₃ＳｉＯ₅＋６Ｈ₂Ｏ＝Ｃａ₃Ｓｉ₂Ｏ₇・３
Ｈ₂Ｏ＋３Ｃａ（ＯＨ）₂

【０００７】

【化２】２Ｃａ₂ＳｉＯ₄＋４Ｈ₂Ｏ＝Ｃａ₃Ｓｉ₂Ｏ₇・３
Ｈ₂Ｏ＋Ｃａ（ＯＨ）₂

【０００８】の反応によりＣａ（ＯＨ）₂を遊離する。
Ｃａ（ＯＨ）₂は、

【０００９】

【化３】Ｃａ（ＯＨ）₂＝Ｃａ（ＯＨ）⁺＋ＯＨ^-

【００１０】

【化４】Ｃａ（ＯＨ） ₂＝Ｃａ²⁺ ＋２ＯＨ^-

【００１１】に解離して水酸イオンを増加させ、ｐＨを
大きく上昇させる。

【００１２】高ｐＨ域においては、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｐｂ、
Ｃｕなどの金属のイオンは、水酸化物を形成して沈澱す
る。

【００１３】また，水硬性材料がセメント系固化材であ
れば，Ｍｎ、Ｐｂ、Ａｓ、ＣｒなどのＡｌまたはＳＯ₄
^2-に近似するイオン半径や構造物性を有する元素は、エ
トリンガイト中に置換固溶されるため有害金属の密封化
には非常に有効である。

【００１４】また、泥土が有機質汚泥である場合、水硬
性材料は、カルシウムアルカリの作用で好気性、嫌気性
菌、大腸菌等を短時間で死滅させて消毒するとともに、
悪臭の原因となる各種酸性ガスと反応して固定し脱臭効
果を現す。

【００１５】このように環境整備や保全上、水硬性材料
による汚泥、底質などの固化処理は有用な対策方法であ
る。

【００１６】その他にも、人工池や貯水池の造成あるい
は水路や河川の護岸、床止め工事において、水浸安定
性、水密性を確保することを目的として、壁面や底面の
土を水硬性材料を用いて固結させることが行われてい
る。

【００１７】また，土を固化させるかわりにセメントコ
ンクリート、モルタル、セメントペーストなどを打設す
ることも行われている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】水硬性材料を用いる
と、それに接する水は、水硬性材料から溶出したＣａ
（ＯＨ）₂の解離によってＯＨ^-イオンが増大し、ｐＨが
著しく上昇する。

【００１９】ｐＨの上昇は、水中生物や農作物に悪影響
を与え、生棲環境ないし生育環境を破壊する。

【００２０】また，水中で飽和したＣａ（ＯＨ） ₂は析
出して水面に浮遊して白い塵状の「あく」を形成する
し、水底に水垢状の物質を生成して白濁する。

【００２１】汚泥や底質の固化において有害物質の封じ
込めや有機物の無害化に有用であったｐＨの上昇は，水
質汚濁の観点では有害な要因である。

【００２２】水質汚濁防止法に基く排出基準においても
ｐＨは５．８〜８．６の間であり、これ以上のｐＨで
は、中和処理を行って範囲内にまで低下させなければな
らない。

【００２３】固化処理した泥土、あるいは造成した人工
池や水路が，養殖池や生物の生棲域に関連する場合、接
触する水が中性域に入るまで入れ換えするなどの措置が
必要であり、アルカリ性の強い水が不用意に流出しない
ような対策を講ずる必要がある。

【００２４】従って、本発明の目的は，上記のカルシウ
ムアルカリを吸収し水のｐＨの上昇を低減させる水質汚
濁防止剤を提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】発明者らは、上記目的を
達成すべく種々検討の結果、驚くべきことに、発明者ら
がすでに排煙処理剤として開発した石灰系組成物を排煙
処理に供した後のものがカルシウムアルカリの吸収、ｐ
Ｈの上昇低減に有効であることを見出した。

【００２６】すなわち、この発明は、ＣａＯ、ＣａＳＯ
₄、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂系硬化物を含有し、石炭灰および
／または使用済石灰系排ガス処理剤に消石灰、生石灰、
石膏および火山灰からなる群から選ばれた少なくとも一
つを混合して水和硬化させ、その後に硫黄酸化物、窒素
酸化物を含有する排煙で処理してなるもので、水硬性材
料で硬化させたものの表面を被覆することを特徴とする
水質汚濁防止剤である。

【００２７】ここでＣａＯ、ＣａＳＯ₄、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓ
ｉＯ₂系硬化物の原料としては、工業用アルミナ、シリ
カ等の工業用単品を用いてもよく、又天然物、工業廃棄
物等も利用できる。

【００２８】すなわちＣａＯ、ＣａＳＯ₄源としては、
例えば生石灰、消石灰、炭酸石灰、石膏、セメント、ス
ラグ、ドロマイトプラスター（石灰含有）、およびアセ
チレン滓などの副生品などがあげられる。

【００２９】Ａｌ₂Ｏ₃源としては、例えばアルミナ、水
酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、硫酸ばん土、
明ばん、硫化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化ア
ルミニウム、アルミン酸カルシウム、ベントナイト、カ
オリン、ケイソウ土、ゼオライト、パーライト、ボーキ
サイト、アルミン酸ナトリウム、氷晶石、アルミ洗浄残
滓（アルサイト）などの反応性アルミニウムを含有する
化合物などが挙げられる。

【００３０】ＳｉＯ₂源としては、例えばケイ酸、含水
ケイ酸、メタケイ酸、ケイ酸アルミニウム、水ガラス、
ケイ酸カルシウムおよびクリストバライト、トリジマイ
ト、カオリン、ベントナイト、タルク、パーライト、シ
ラス、ケイソウ土、ガラス、モミ殻灰、木炭などの焼却
灰など反応性二酸化ケイ素を含有する化合物などが挙げ
られる。

【００３１】また、前述の４種の成分中少なくとも２種
類以上同時に供給しうる物質の例として、石炭灰および
火山灰、石炭流動層燃焼灰（酸化カルシウム，二酸化ケ
イ素、酸化アルミニウム、硫酸カルシウム源）、セメン
トおよびセメントクリンカー（酸化カルシウム、二酸化
ケイ素、酸化アルミニウム源）、スラグおよびシラス、
安山岩、チャート、石英粗面岩、オパール、沸石、長
石、粘土鉱物、エトリンガイト（硫酸カルシウム、二酸
化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化カルシウム源）など
の反応性二酸化ケイ素、およびアルミニウム、カルシウ
ムなどの酸化物、塩化物、硫酸塩などを含有する鉱物、
流動層燃焼灰などの炉内脱硫灰および使用済石灰系排ガ
ス処理剤、汚泥焼却灰、都市ゴミ焼却灰、セメントく
ず、アセチレン滓、使用済排水処理剤などがあげられ
る。

【００３２】ここで、使用済石灰系排ガス処理剤とは、
ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）₂、ＣａＣＯ₃などから製造される
カルシウム系脱硫剤の使用済のもの、および特開昭６１
―２０９０３８、特開昭６３―２８３７４５などに示さ
れるＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＣａＳＯ₄系組成物か
らなる脱硫剤の使用済のものなどをいう。第１表、第２
表、第３表にこれらの代表的原料の化学分析の例を示
す。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】

【表３】

【００３６】この発明において、これらの原料を混合
し、水和硬化して得られる、ＣａＯ、ＣａＳＯ₄、Ａｌ₂
Ｏ₃、ＳｉＯ₂系硬化物および後述の排煙処理後の硬化物
中のそれぞれの成分割合は、ＣａＯ２〜８％ＣａＳＯ₄ ０．１〜７０％Ａｌ₂Ｏ₃ ５〜７０％ＳｉＯ₂ ５〜８０％である。

【００３７】前記原料の好ましい組合せは、石炭灰およ
び／または使用済石灰系排ガス処理剤と、消石灰、生石
灰、石膏および火山灰からなる群から選ばれた少なくと
も一つの組合せである。

【００３８】この発明で、水和硬化とは、原料混合物に
水を加えて水和処理して硬化させることを言い、具体的
には次のような処理である。

【００３９】水和処理は、例えば特開昭６４―３８１３
０に開示したように、前述の諸物質（原料）間の水和反
応を進行させるために必要な処理をいい、例えば湿空養
生、熱水養生、蒸気養生などが含まれる。

【００４０】処理は前記諸原料と水との混合割合（固液
比）を小に、例えば１：０．２〜１：０．９９とするこ
とによって、材料粒子間の結合を促進させ、硬化体を得
るもので、必要により二段階に分けて行うこともでき
る。

【００４１】硬化性水和処理における湿空養生は、温度
１０℃〜４０℃、相対湿度５０％〜１００％で、数分間
あるいは数十日間が好ましく、また蒸気養生は，温度４
０℃〜１８０℃、相対湿度１００％で数分間〜数日間が
好ましい。

【００４２】このようにして得られた硬化物を乾燥、調
湿、粉砕するか、またはさらに成形して、組成物が得ら
れる。

【００４３】湿ったまま、あるいは乾燥した硬化物の破
砕、粉砕物およびスラリー状物質の乾燥物の圧縮成形
は、マルメライザー、ディスクペレッター、ブリケット
マシーン、打錠成形機、押し出し成形機、その他一般に
使用される圧力成形可能な装置によって行うことができ
る。

【００４４】上述の組成物を次に公知の排煙処理に供す
る。排煙中のガス成分は、酸素、水（水蒸気）、窒素酸
化物および硫黄酸化物を含むものもある。

【００４５】この処理によって、排煙中のＳＯ_X、ＮＯ_X
と接触し、組成物中の活性なカルシアが反応してそれら
を固定する。

【００４６】

【作用】水質汚濁防止剤による汚濁防止作用は次のよう
に考えられる。

【００４７】本汚濁防止剤の製造過程において、固液比
を小さくして水和硬化させたため、汚濁防止剤中の材料
粒子同士の間に多数の細微な空隙が保有されている。

【００４８】また排煙処理によって汚濁防止剤表面にエ
トリンガイトに類似した微細な針状物質を多数生成させ
ている。このため比表面積が著しく大きくなり、吸着能
が強いものとなる。

【００４９】また、排煙処理中に固定された硫黄酸化
物、窒素酸化物は水中で負に帯電する。それによって、
水硬性材料から水中に遊離した陽イオンは、電気的に収
着される。

【００５０】対イオンであるＯＨ^-イオンも捕捉された
陽イオンの周囲に電気二重層的にイオン吸着される。こ
うして水中の遊離Ｃａ（ＯＨ）₂濃度が減少し，それ故
水のｐＨも上昇しないと考えられる。

【００５１】また、本汚濁防止剤は無水硫酸カルシウム
を高濃度に含有しており、水に接すると硫酸カルシウム
の水和が生じ汚濁防止剤同士で固結する。

【００５２】硬化体の表面を２〜３ｃｍから十数ｃｍま
で被覆した後に水に浸漬すると、被覆物自体が固結体と
なり、水中での流出や散逸もなく二次汚濁を生じること
がない。

【００５３】

【実施例】第１表に示す石炭灰Ｂ（海外）３０重量部に
消石灰３０重量部、使用済処理剤（使用済石灰系排ガス
処理剤）４０重量部および水４５重量部を加えて混練し
た後、成形に耐えうる強度になるまで湿空養生した。次
に押し出し成形し、９０〜１００℃で１２時間蒸気養生
を行った。

【００５４】この硬化物を整粒、乾燥して得た粒子状組
成物を用いて第４表の条件で排煙処理を行った。

【００５５】

【表４】

【００５６】このように排煙処理して本願発明の水質汚
濁防止剤（水分１％）を得た（性状第５表）。

【００５７】

【表５】

【００５８】水質汚濁防止剤としての性能試験は次のよ
うにして行った。

【００５９】第６表に示した性状の試料土に第７表に示
した性状のセメント系固化材日鐵アースタイト１０４を
それぞれの試料土に対して４．５重量パーセント加え
て、ホバート型ソイルミキサーで十分撹拌した後、容量
３ｌのポリスチレン製広口びんに１３００ｇずつ投入し
て丸鋼を用いて適度に締め固めた。また直径５ｃｍ、高
さ１０ｃｍの型粋にも充填して圧縮強度の測定に用い
た。

【００６０】また、コンクリート用細骨材３０重量部に
普通ポルトランドセメント１０重量部，水４重量部を加
えてミキサーで混練しモルタルを作製し、その１６００
ｇを上記と同じ広口びんに投入し，軽打して充填した。
それぞれの２４時間後の圧縮強度を第８表に示す。

【００６１】

【表６】

【００６２】

【表７】

【００６３】

【表８】

【００６４】各固化処理物の成形後、広口びんに上記水
質汚濁防止剤が固化処理物の表面で７〜８ｍｍの厚さ
になるように８５ｇ入れて被覆したもの、２０ｍｍの
厚さになるよう２２０ｇ入れて被覆したもの、比較の
ために何も入れなかったもの、石炭灰を２２０ｇ入れ
て被覆したものを作り、２４時間後にそれぞれに蒸留水
１２００ｇを注入してふたを締めて静置し、測定用の試
料とした。

【００６５】比較のため水質汚濁防止剤に蒸留水１２０
０ｇを加えたものも用意した。第９表にそれらを示す。

【００６６】注水後、３時間、１日、３日、７日に各試
料の水のｐＨを測定した。注水後７日で各試料の水を目
視観察した後、水を採取し、ＫＯＨ溶液を加えてアルカ
リにし、ＮＮ指示薬を加え、ＥＤＴＡで滴定してＣａ
（ＯＨ）₂、を定量した。結果を第１０表に示す。

【００６７】

【表９】

【００６８】

【表１０】

【００６９】

【表１１】

【００７０】固化処理物が火山灰質粘性土であれば、汚
濁防止剤を入れない比較例１と石炭灰を入れた比較例２
は、ｐＨが１１以上の強アルカリであるが、汚濁防止剤
を入れた実施例１、２は、ｐＨが７で中性であった。

【００７１】固化処理物がシルトである実施例３、４、
比較例３、４についても同様であった。

【００７２】固化処理物が細粒分混り砂では、カルシウ
ムアルカリの溶出量が多いために、汚濁防止剤の量が少
ない実施側５はｐＨが少し高かった。量を増した実施例
６ではｐＨが低下した。

【００７３】固化処理物がモルタルである実施例７，８
も同様であった。

【００７４】本汚濁防止剤に蒸留水を加えただけの比較
例９では，ｐＨは７であった。本汚濁防止剤は酸性物質
としてアルカリを中和するのではなく，アルカリ物質を
吸着固定するものと考えられる。

【００７５】

【実施例９】実施例１で得られた汚濁防止剤を直径５ｃ
ｍ，高さ１０ｃｍの型枠に投入して型枠を軽打した後
に，型枠上面まで水を注ぎ静置した。７日後に脱型して
水を流し出させた後，一軸圧縮強度を測定した。

【００７６】結果は１．７ｋｇｆ／ｃｍ²であった。こ
のように汚濁防止剤は、水に浸漬させると固結体を形成
する。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように，この発明の水質汚
濁防止剤は石灰系の使用済排煙処理剤を活用するもので
あって，水硬性材料によるカルシウムアルカリの溶出や
ｐＨの上昇を容易にかつ有効に低減，抑制することがで
きるものである。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｅ０２Ｂ 3/12 7150−2Ｄ (72)発明者森邦広北海道札幌市豊平区里塚461―６北海道電力株式会社総合研究所内 (72)発明者武田正宏北海道札幌市中央区北１条西５丁目、北一条ビル６階日鐵セメント株式會社内 (72)発明者新崎義幸北海道室蘭市仲町64番地日鐵セメント株式會社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水に浸漬する部分を水硬性材料で処理し
て得た硬化体の表面を被覆することに用い、硬化体から
発生するカルシウムアルカリを吸収し、かつ水のｐＨの
上昇を低減させることを特徴とする水質汚濁防止剤。
【請求項２】ＣａＯ、ＣａＳＯ₄、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂
系硬化物を含有し、石炭灰および／または使用済石灰系
排ガス処理剤に消石灰、生石灰、石膏、および火山灰か
らなる群から選ばれた少なくとも一つを混合して水和硬
化させ、その後に硫黄酸化物、窒素酸化物を含有する排
煙で処理してなる請求項１記載の水質汚濁防止剤。
【請求項３】硬化体が、石灰、セメント、石灰系固化
材およびセメント系固化材のいずれか１種以上で固化処
理した土砂もしくは泥土か、コンクリート、モルタル、
セメント硬化物である請求項１記載の水質汚濁防止剤。
【請求項４】硬化体の表面を被覆した水質汚濁防止剤
が水中で硬化し、自らも固結体を形成することを特徴と
する請求項１記載の水質汚濁防止剤。