JP3725068B2

JP3725068B2 - 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

Info

Publication number: JP3725068B2
Application number: JP2001371067A
Authority: JP
Inventors: 実盛岡; 隆行樋口; 賢司山本; 悦郎坂井; 正機大門
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2021-12-05
Also published as: JP2003170181A

Description

【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、ブレーン比表面積 2,000 〜 8,000cm ² /g の非硫酸態イオウの含有量が 0.5 ％以上でガラス化率が 30 ％以下の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を、セメントコンクリートのスラッジ１ m ³ あたり 10 〜 100kg を投入し攪拌することにより、スラッジの上澄み液の排水中の六価クロム濃度を低減する排水の処理方法であり、ブレーン比表面積 2,000 〜 8,000cm ² /g の非硫酸態イオウの含有量が 0.5 ％以上でガラス化率が 30 ％以下の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を、セメントコンクリートのスラッジの上澄み液の排水１ m ³ あたり 10 〜 100kg を投入し攪拌することにより、排水中の六価クロム濃度を低減す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、CaO、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)×100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、100kg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。

Claims

ブレーン比表面積 2,000 〜 8,000cm ² /g の非硫酸態イオウの含有量が 0.5 ％以上でガラス化率が 30 ％以下の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を、セメントコンクリートのスラッジ１ m ³ あたり 10 〜 100kg を投入し攪拌することにより、スラッジの上澄み液の排水中の六価クロム濃度を低減する排水の処理方法。
ブレーン比表面積 2,000 〜 8,000cm ² /g の非硫酸態イオウの含有量が 0.5 ％以上でガラス化率が 30 ％以下の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を、セメントコンクリートのスラッジの上澄み液の排水１ m ³ あたり 10 〜 100kg を投入し攪拌することにより、排水中の六価クロム濃度を低減する排水の処理方法。