JP2003170181A - セメントコンクリートの排水処理材及びそれを用いた排水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生コンスラッジ中の六価クロム濃度を著しく
低減でき、まだ固まらないセメントコンクリートの六価
クロム溶出量を低減できるので、排水処理方法として極
めて有効であり、環境を汚染することがないなどの効果
を奏する、土木・建築業界において使用されるセメント
コンクリートの排水処理材及びそれを用いた排水の処理
方法を提供すること。 【解決手段】 高炉徐冷スラグ粉末を含有してなるセメ
ントコンクリートの排水処理材、高炉徐冷スラグ粉末の
非硫酸態イオウの含有量が0.5％以上である該排水処理
材、高炉徐冷スラグのガラス化率が30％以下である該排
水処理材、並びに、該排水処理材を用いてなる排水の処
理方法を構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に、土木・建築
業界において使用されるセメントコンクリートの排水処
理材及びそれを用いた排水の処理方法に関する。なお、
本発明ではセメントペースト、モルタル、及びコンクリ
ートを総称してセメントコンクリートという。また、本
発明でいう部や％は特に規定のないかぎり質量基準であ
る。

【０００２】

【従来の技術とその課題】環境問題の観点から、人体に
悪影響をおよぼす六価クロムに関して環境基準が定めら
れている(環境庁告示第４６号等)。

【０００３】一方、セメント系材料には微量ではあるが
クロムが含まれており、今日では、セメント製造におけ
るゴミ処理の頻度が増したことにより、クロム含有量が
比較的多いセメントもまれに見られる。

【０００４】また、セメント系材料の使用方法によって
も六価クロムの溶出量は大きく異なり、通常のセメント
硬化体からは、環境基準(0.05mg/l)を超えるような量の
六価クロムは溶出しないが、例えば、まだ固まらないセ
メントコンクリートの場合には、環境基準を超える量の
六価クロムが溶出することも懸念される。例えば、生コ
ン工場、セメントコンクリート二次製品工場、及び工事
現場ではセメントコンクリートのスラッジや洗い水が発
生する。生コンスラッジは、ピットで固液分離させてセ
メントなどの微粒子を沈降させ、上澄み液を回収水とし
て再利用するプロセスを採用しているのが一般的であ
る。このため、セメントに微量に含まれる有害金属が溶
出し、それが濃縮されて、環境基準を超える場合も想定
される。しかしながら、セメントコンクリート排水中の
有害金属に関して、抜本的な対策は施されていないのが
現状である。

【０００５】六価クロムなどの有害金属を還元剤や吸着
剤等によって低減する方法が提案されている。ところ
が、これらの素材は、セメントコンクリート分野へ利用
するには、あまりにも高価なものであり、ほとんど利用
されていないのが実状である(特開平03-205331号公報、
特開2000-086322号公報)。

【０００６】本発明者は、高炉スラグのうち、高炉徐冷
スラグを粉末化した高炉徐冷スラグ粉末が、高炉水砕ス
ラグ粉末よりもはるかに六価クロムの還元効果に優れる
ことを見出し、鋭意努力を重ね、高炉徐冷スラグ粉末を
含有することにより、有害物質を含む生コンスラッジや
洗い水等のセメントコンクリート排水においても六価ク
ロムの溶出量を著しく低減できることを知見し、本発明
を完成するに至った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、高炉徐
冷スラグ粉末を含有してなるセメントコンクリートの排
水処理材であり、高炉徐冷スラグ粉末の非硫酸態イオウ
の含有量が0.5％以上である該排水処理材であり、高炉
徐冷スラグのガラス化率が30％以下である該排水処理材
であり、該排水処理材を用いてなる排水の処理方法であ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００９】本発明で使用する高炉徐冷スラグ粉末(以
下、徐冷スラグ粉という)は徐冷されて結晶化した高炉
スラグの粉末である。徐冷スラグ粉の成分は高炉水砕ス
ラグと同様の組成を有しており、具体的には、SiO₂、Ca
O、Al₂O₃、及びMgOなどを主要な化学成分とし、その他
の成分として、TiO₂、MnO、Na₂O、S、P₂O₅、及びFe₂O₃
などが挙げられる。また、化合物としては、ゲーレナイ
ト2CaO・Al₂O₃・SiO₂とアケルマナイト2CaO・MgO・2SiO₂の
混晶である、いわゆるメリライトを主成分とし、その
他、ダイカルシウムシリケート2CaO・SiO₂、ランキナイ
ト3CaO・2SiO₂、及びワラストナイトCaO・SiO₂などのカル
シウムシリケート、メルビナイト3CaO・MgO・2SiO₂やモン
チセライトCaO・MgO・SiO₂などのカルシウムマグネシウム
シリケート、アノーサイトCaO・Al₂O₃・2SiO₂、リューサ
イト(K₂O、Na₂O)・Al₂O₃・SiO₂、スピネルMgO・Al₂O₃、マ
グネタイトFe₃O₄、並びに、硫化カルシウムCaSや硫化鉄
FeSなどの硫化物等を含む場合がある。これら硫化物は
徐冷スラグを粉砕することにより粒子表面に露出し、水
と接した際にチオ硫酸イオンや亜硫酸イオンとして溶出
し、６価クロム還元性能を発揮する。

【００１０】本発明では、徐冷スラグ粉のうち、例え
ば、硫化物、多硫化物、イオウ、チオ硫酸、及び亜硫酸
等のように非硫酸態イオウとして存在するイオウ(以
下、単に非硫酸態イオウという)を0.5％以上含むものを
粉末化した徐冷スラグ粉を用いる。非硫酸態イオウが0.
5％未満では、本発明の効果、即ち、流動性の保持性能
や六価クロムの還元性能が充分に得られない場合があ
る。非硫酸態イオウは、0.5％以上が好ましく、0.7％以
上がより好ましく、0.9％以上が最も好ましい。非硫酸
態イオウ量は、全イオウ量、単体イオウ量、硫化物態イ
オウ量、チオ硫酸態イオウ量、及び硫酸態イオウ量(三
酸化イオウ)を、山口と小野の方法により定量すること
によって、また、硫酸態イオウ量(三酸化イオウ)と硫化
物態イオウ量については、JIS R 5202に定められた方法
により定量することによって求められる(「高炉スラグ
中硫黄の状態分析」、山口直治、小野昭紘、製鉄研究、
第301号、pp.37-40、1980参照)。

【００１１】本発明で使用する徐冷スラグ粉のガラス化
率は30％以下が好ましく、10％以下がより好ましい。ガ
ラス化率が30％を超えると、本発明の効果、即ち、流動
性の保持性能や六価クロムの還元性能が充分に得られな
い場合がある。ガラス化率が高い場合、ほぼ同量の非硫
酸態イオウを含有していても、結晶質である徐冷スラグ
に比しガラス化率の高いスラグ粉はチオ硫酸イオンなど
の溶出が少なく、６価クロムの還元性能は小さい。本発
明でいうガラス化率(Ｘ)は、Ｘ(％)＝(１−Ｓ／Ｓ₀)×1
00として求められる。ここで、Ｓは粉末Ｘ線回折法によ
り求められる徐冷スラグ粉中の主要な結晶性化合物であ
るメリライト(ゲーレナイト2CaO・Al₂O₃・SiO₂とアケルマ
ナイト2CaO・MgO・2SiO₂の混晶)のメインピークの面積で
あり、Ｓ₀は徐冷スラグ粉を1,000℃で３時間加熱し、そ
の後、５℃／分の冷却速度で冷却したもののメリライト
のメインピークの面積を表す。

【００１２】徐冷スラグ粉の粉末度は特に限定されるも
のではないが、ブレーン比表面積(以下、ブレーン値と
いう)で、500cm²/g以上が好ましく、2,000〜8,000cm²/g
がより好ましく、3,000〜8,000cm²/gが最も好ましい。
ブレーン値が500cm²/g未満では、本発明の効果、即ち、
六価クロムの還元性能が充分に得られない場合があり、
8,000cm²/gを超えるように粉砕するには、粉砕動力が大
きくなり不経済であり、また、徐冷スラグ粉が風化しや
すくなり、品質の経時的な劣化が大きくなる場合があ
る。この粉末度によって、チオ硫酸イオンや亜硫酸イオ
ンなどの溶出量をコントロールすることが可能であり、
粉末度を高めることにより初期の６価クロム還元性能が
高まり、逆に粉末度を低くすることで長期にわたる６価
クロム還元性能を与えることが可能となる。

【００１３】本発明の排水処理材の使用量は特に限定さ
れるものではなく、セメントコンクリート排水中の有害
物質の濃度や排水の量に依存するため一義的に決定され
るものではなく、排水処理材の使用量は、あらかじめ、
排水中の有害物質の濃度等を調査した上で予備試験等を
行うことが好ましい。通常、スラッジや排水１m³あた
り、10kg以上が好ましく、50kg以上がより好ましく、10
0kg以上が最も好ましい。10kg未満では、本発明の効果
が充分に得られない場合があり、100kgを超えて使用し
てもさらなる効果の増進が期待できない。

【００１４】本発明では、徐冷スラグ粉の他に、従来よ
り知られている有害物質低減剤を本発明の目的を実質的
に阻害しない範囲で併用することが可能である。有害物
質低減剤の具体例としては、例えば、モンモリロナイト
やカオリナイトなどに代表される層状化合物である、い
わゆるベントナイト類、クリノプチロライトやモルデナ
イトに代表されるゼオライト類、セピオライト、アパタ
イト、リン酸ジルコニウムなどのリン酸塩、三酸化アン
チモンや五酸化アンチモンなどのアンチモン酸塩、ハイ
ドロタルサイト類、活性炭、多硫化物、硫化物、チオ硫
酸塩類、及び亜硫酸塩類等のイオウ化合物、アマルガ
ム、硫酸第一鉄や塩化第一鉄等の鉄化合物、セルロース
類、ポリビニルアルコール、及びキトサンなどの水溶性
高分子類、ジアルキルジチオカルバミン酸類、キノリン
化合物類、ポリアミン類、並びに、糖類等が挙げられ、
これらのうちの一種又は二種以上を併用することが可能
である。

【００１５】また、本発明では、高炉徐冷スラグ、有害
物質低減剤等の他に、セメント、高炉水砕スラグ粉末、
石灰石粉末、フライアッシュ、及びシリカフュームなど
の混和材料、無機系及び／又は有機系の凝集剤、並び
に、無機硫酸塩等のうちの一種又は二種以上を、本発明
の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能
である。

【００１６】本発明において、排水処理材は排水流路に
フィルター形式で配設して用いてもよいし、排水に直接
投入してもよい。また、排水に直接投入する場合には攪
拌するとより効果が顕著となるので好ましい。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実験例に基づいてさらに説明
する。

【００１８】実験例１ 生コン工場のスラッジピットからスラッジを採集し、遠
心分離により固液分離し、液相中の六価クロム濃度を測
定した。また、スラッジ１ｍ³あたり、表１に示す各種
スラグ粉を添加して５分間攪拌した後、同様に六価クロ
ム濃度を測定した。結果を表１に併記する。

【００１９】＜使用材料＞ スラグＡ ：徐冷スラグ粉、ブレーン値2,000cm²/g、ガ
ラス化率５％、比重3.00、非硫酸態イオウ0.9％ スラグＢ ：徐冷スラグ粉、ブレーン値3,000cm²/g、ガ
ラス化率５％、比重3.00、非硫酸態イオウ0.9％ スラグＣ ：徐冷スラグ粉、ブレーン値4,000cm²/g、ガ
ラス化率５％、比重3.00、非硫酸態イオウ0.9％ スラグＤ ：徐冷スラグ粉、ブレーン値6,000cm²/g、ガ
ラス化率５％、比重3.00、非硫酸態イオウ0.9％ スラグＥ ：徐冷スラグ粉、ブレーン値8,000cm²/g、ガ
ラス化率５％、比重3.00、非硫酸態イオウ0.9％ スラグＦ ：徐冷スラグ粉、スラグＤを水に浸漬してエ
イジングし、非硫酸態イオウを0.7％にしたもの、ブレ
ーン値6,000cm²/g、ガラス化率５％、比重3.00 スラグＧ ：徐冷スラグ粉、スラグＤを水に浸漬してエ
イジングし、非硫酸態イオウを0.5％にしたもの、ブレ
ーン値6,000cm²/g、ガラス化率５％、比重3.00 スラグＨ ：徐冷スラグ粉、ブレーン値6,000cm²/g、ガ
ラス化率10％、比重2.97、非硫酸態イオウ0.7％ スラグＩ ：徐冷スラグ粉、ブレーン値6,000cm²/g、ガ
ラス化率30％、比重2.94、非硫酸態イオウ0.5％ スラグＪ ：高炉水砕スラグ粉、ブレーン値6,000cm²/
g、ガラス化率95％、比重2.90、非硫酸態イオウ0.6％

【００２０】＜測定方法＞ 六価クロム濃度：JIS K 0102に準じ、ICP発光分光分析
法により測定した。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】本発明のセメントコンクリートの排水処
理材を用いることによって、生コンスラッジ中の六価ク
ロム濃度を著しく低減でき、特に、まだ固まらないセメ
ントコンクリートの六価クロム溶出量を低減できるの
で、排水処理方法として極めて有効であり、環境を汚染
することがないなどの効果を奏する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂井 悦郎 千葉県市川市東大和田２−５−１ (72)発明者 大門 正機 東京都町田市つくし野１−５−３ Ｆターム(参考） 4D050 AA12 AB54 BA06 BA07 BA20 4D059 AA13 BE53 BF20 BK30 DA70

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉徐冷スラグ粉末を含有してなるセメ
   ントコンクリートの排水処理材。
2. 【請求項２】 高炉徐冷スラグ粉末の非硫酸態イオウの
   含有量が0.5％以上であることを特徴とする請求項１に
   記載のセメントコンクリートの排水処理材。
3. 【請求項３】 高炉徐冷スラグ粉末のガラス化率が30％
   以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセ
   メントコンクリートの排水処理材。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のうちの一項に記載のセメ
   ントコンクリートの排水処理材を用いてなる排水の処理
   方法。