【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生コンクリートプラントで発生する強アルカリ洗浄廃水を有効利用する方法、
詳しくは該廃水により火山灰を中和してコンクリート用細骨材等に利用したり、ゴミ焼却工場で発生する酸性ガスを中和処理する利用方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】生コンクリート（以下、生コンと略称する）プラントでは、一日の操業が終了する度に、コンクリートを練り混ぜるミキサー室を洗浄し、トラックアジテータ車が工場に帰って来る度に、ミキサーを洗浄する。 この作業で発生する洗浄廃水はコンクリートの材料であるセメントが入っているため、ｐＨ１２〜１３の強アルカリである。 この洗浄廃水には、砂利（砕石）、
砂、セメントが混じっているため、一度沈澱池に集められ、砂利（砕石）、砂、セメントを沈澱させ、上澄水だけ回収して塩酸等で中和し、一般排水溝に放流している。 また、一部のプラントでは、上澄水を再度、コンクリートの混練水として使用している。 この様に、強アルカリである上澄水を利用せずに、中和処理の費用を掛けて捨てるか、再度混練水としてしか利用していない。

【０００３】又、例えば桜島で発生している火山灰は、
一年を通じて風向きにより鹿児島県内各所で、降っている。 この降灰は、私有地内においては各自が掃き集め、
指定の袋に入れて指定場所に集積する。 集積された降灰袋は、回収業者により回収され、強酸性のまま埋立て処分されている。 公道にて発生した降灰も、ロードスイーパーで回収され、埋立て処分されている。 この様に、降灰は産業廃棄物でないので、未処理のまま埋立て処分されているのが現状である。 しかし、産業廃棄物最終処分場の確保が困難な現在降灰を資源として利用せず、ゴミとして埋立て処分されているのは、ムダである。 以上のように、生コンプラントで発生している強アルカリの上澄水や、鹿児島県等で発生している強酸性の火山灰は、
資源として有効利用されていない。

【０００４】又、都市ゴミ焼却工場の排ガスには、酸性ガスが含まれている。 この酸性ガスを処理するための酸性ガス除去設備のウォータースクラバー（湿式排ガス洗浄装置）には、中和剤（吸収液）としてアルカリ溶液や真水（効果は落ちるが塩化水素ガスや亜硫酸ガスなどは水に解けやすい為）を使用している。 ここで、ウォータースクラバーについて簡単に説明すると、ウォータースクラバーには、各種の形式のものがあるが、いずれも大量の中和剤（吸収液）を洗浄塔内に供給して排ガスと効率よく接触させ、排ガスを飽和温度まで冷却して排ガス中の酸性ガスを吸収するものである。 吸収液にはアルカリ薬剤が使用されている。 この方式は、酸性ガスの除去性能に優れており、出口のＨＣｌ濃度で３０ppm 以下、
除去率としてはＨＣｌで９５％以上、ＳＯ _xで８０％以上も可能でありまた薬品の反応率もほぼ１００％と極めて高い。 ゴミ焼却工場では酸性ガスを除去するのに、上記ウォータースクラバーを用いて酸性ガスの中和処理を行って除去している。 この中和剤（吸収液）には、水酸化ナトリウム〔ＮａＯＨ〕や水酸化カルシウム〔Ｃａ
（ＯＨ） ₂ 〕等のアルカリ溶液又は真水を使用しているのが従来の技術である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】生コンプラントで発生する洗浄廃水は、月間出荷高１０，０００m ³の工場で１
日当りの平均で、６０ｔ〜７０ｔにものぼる。 又、洗浄廃水がｐＨ１２〜１３の強アルカリ性を示すのは、生コンの主な使用材料である砂利（砕石）、砂、セメント、
水のうち、主にセメントに由来する。 即ち、洗浄廃水にはセメント成分の酸化カルシウム（石灰石ＣａＣＯ ₃を強熱すると分解して酸化カルシウムＣａＯになる）と水が混ざるため水酸化カルシウム〔ＣａＯ＋Ｈ ₂ Ｏ→Ｃａ
（ＯＨ） ₂ ）と成り、強アルカリ性を示す。 現在の生コンプラントにおいては、この強アルカリの洗浄廃水を、
塩酸等の酸を加えて中和し、一般排水溝に放流しているのが現状であり、又一部においても、洗浄廃水を集め、
上澄水を再度混練水として使用している程度であり、洗浄廃水の持っている強アルカリ性の特性を活かさないでムダにしているのが現状である。

【０００６】そこで本発明は、生コンクリートプラントで発生する洗浄廃水を、その強アルカリ性の特性を活用して有効利用する方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、第１の発明は、生コンクリートプラントで生ずる強アルカリ洗浄廃水の上澄水を、強酸性の火山灰に混合して中和することを特徴とする。

【０００８】この第１の発明は、例えばコンクリート用細骨材に利用される。 一般的には、コンクリートに用いる骨材に酸性のものを使用すると、コンクリートは中長期的には強度不足になり、また、中性化が早まり劣化のもとになる。 その為に酸性の火山灰を、コンクリート用の細骨材として使用するには、中和処理を行ってからコンクリート用細骨材として使用するのがよい。 生コンプラントより発生する洗浄廃水は、東洋濾紙（株）のＷＨ
ＯＬＥ ＲＡＮＧＥ試験紙を用いて検査したところｐＨ
１２〜１３である（各生コンプラントによりバラツキはあるが、一般にはｐＨ１０〜１３の範囲にあると言われている）。 と言う事は（ＯＨ ^- ）となりうる水酸基をもっている化合物である。 火山灰は、化学物質的には酸化珪素（ＳｉＯ ₂ ）が大半を占め、あとは酸化アルミ（Ａ
ｌ ₂ Ｏ ₃ ）、酸化鉄（Ｆｅ ₂ Ｏ ₃ ）などである。 火山灰が強酸性を示すのは、火山灰が噴出するさい火口付近に充満している、亜硫酸ガスや塩化水素ガスが灰に付着し、これが水蒸気と交わり、亜硫酸（Ｈ ₂ ＳＯ ₃ ）や塩酸（ＨＣｌ）など有害物質に変化し、灰と共に落ちるからである。 火山灰を東洋濾紙（株）のＷＨＯＬＥ ＲＡ
ＮＧＥ試験紙を用いて検査したところ、ｐＨ３〜４である（降ったばかりの火山灰はｐＨ２〜３と言われている）。 従ってこれは、他の物質に水素イオン（Ｈ ⁺ ）を与える化合物と言える。 火山灰を中和処理するには、アルカリの性質を持った化合物と混ぜれば良い。 しかし、
中和処理をおこなうには、水酸化ナトリウム（ＮａＯ
Ｈ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ） ₂ ）などのアルカリの性質を持った化合物で行うため、設備費や薬費等コストが掛かる為、火山灰を使用してのコンクリートとしては割高になってしまう。

【０００９】そこで第１の発明により、生コンプラントにて発生する強アルカリ性の洗浄廃水と、強酸性の火山灰を混ぜて、中和処理を行い、コンクリート用の細骨材として使用する。 さらに詳しく述べれば、生コンプラントにおいては、洗浄廃水を沈澱槽に集め、スラッジ分を沈澱させ上澄水（強アルカリ性）とし、この上澄水をコンクリートの混練水として使用できる設備を備えている。 また、設備を備えていないプラントでも、水の計量槽まで配管をおこない、電磁弁をとりつければ上澄水を混練水として使用できる。 以上のように、生コンプラントにおいて、混練水としての上澄水（強アルカリ）、粗骨材｛砕石、砂利｝、細骨材｛砂＋火山灰（強酸性）｝、セメント、混和剤を必要に応じて配合を行い、
ミキサーで混練を行えばコンクリートとして使用できる。

【００１０】ＪＩＳＡ５３０８（ＪＩＳ生コン規格）において、混練水としてスラッジ水の使用は規制があるが、上澄水の使用においては規制が無い。 この様に、Ｊ
ＩＳにおいて上澄水を使用して混練しても問題がない。
すなわち、ｐＨにおいてｐＨ７〜ｐＨ１３の混練水を使用しても問題がない。 従って、強アルカリ性の上澄水と強酸性の火山灰を使用しての中和処理での管理において、酸性側だけ管理をおこなえば良いので、製造が非常に容易である。

【００１１】又、鹿児島県等において、降灰として発生している火山灰は、集積所に集められ、最終処分場で埋立て処分されているが、産業廃棄物でないため、強酸性を中和処理しないで埋立て処分を行っているのが現状である。 単純にいえばｐＨは１０倍に薄めて１しか減少しないので、ｐＨ３の物をｐＨ６にするためには１０００
倍に薄めなければならない。 以上のように、強酸性のものを雨水などｐＨ７の中性のもので中和するには、ｐＨ
を３下げるだけでも１０００倍もの水が必要になる（ｐ
Ｈ７の水で薄めてもｐＨ７に近付くだけである）。 現実的には、これは不可能に近いので、最終処分場に埋立てられている火山灰は、短期間で雨水によって中和されることはない。 従って、最終処分場周辺の環境保全からも、この火山灰に、生コンプラントにて発生する強アルカリの洗浄廃水を管理散水し、利用すれば、安価な経費で中和処理できる。

【００１２】又、第２の発明は、生コンクリートプラントで生ずる強アルカリ洗浄廃水の上澄水を、ゴミ焼却工場で発生する酸性ガスの中和剤として、酸性ガス除去設備のウォータースクラバーで使用することを特徴とする。

【００１３】都市ゴミ清掃工場の焼却炉において、焼却排ガス中には酸性ガスが含まれている。 これらの酸性ガスを処理するのに、水酸化カルシウムや水酸化ナトリウムなどのアルカリ溶液で中和洗浄処理している。 その為に、日本全国で必要なアルカリ薬剤は年間５０万ｔと言われている、金額にして、約１３０億円になる。 この様に、水酸化カルシウムや水酸化ナトリウムなどで中和洗浄を行うには経費が掛かる。 従来の技術でウォータースクラバーに用いる中和剤としてのアルカリ溶液は、生石灰（ＣａＯ）に水を加え攪拌し、水酸化カルシウム（Ｃ
ａ（ＯＨ） ₂ ）として使用している。 生コンプラントにて発生する強アルカリの洗浄水（上澄水）も、セメントの主成分であるＣａＯに水が加わるため、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ） ₂ ）になり、現在使用されている中和剤と同じ成分である。 そこで、生コンプラントにて発生する強アルカリの洗浄排水（上澄水）を利用すれば、
安価な経費で酸性ガスの除去が行える。 なぜならば、焼却工場において上澄水を利用する事により新たな設備を設ける必要がなく、既設の設備がそのまま利用でき、中和剤として今まで捨てられていた上澄水を利用する為、
薬剤費としては非常に安価である。 又、洗浄廃水の運搬コストにおいても、生コンプラントには生コンを運搬するため、トラックアジテータ車が常備してあり、この車で運搬することで専用車がいらず、ローコストで運搬できる。

【００１４】

【実施例】生コンプラントで発生する洗浄廃水の上澄水を用いて火山灰を中和処理し、コンクリート用細骨材として使用するためには、コンクリートを製造する前に、
次の中和適性試験を行い、確認してから製造を行う。 中和適性試験 示方配合における、火山灰の使用量と単位水量（表面水を考慮する）の比率で、火山灰と上澄水を混ぜ、ｐＨ試験を行い、ｐＨ７以上あれば良い（前項で述べたように、上澄水ｐＨ７〜ｐＨ１３を混練水として使用しても良いとＪＩＳでは述べている）。 示方配合は表１の通りである。

【表１】

【００１５】実施例１． ａ． 目的 中和適性試験 ｂ． 試験結果は表２の通りである。

【表２】

【００１６】実施例２． ａ． 目的 既に実績ある普通コンクリートの細骨材に、一部火山灰を置き換え、試し練りを行い、火山灰を使用したコンクリートの品質の確認を行う。 ｂ． 仕様条件 項 目 条 件 呼び強度 ２１０kg スランプ １２cm 空気量 ４．０％ 粗骨材寸法 ２０mm セメントの種類 普通ポルトランド 混和剤の種類 ＡＥ減水剤 ｃ． 圧縮強度試験 示方配合に基ずき、試験練りを行い、１週及び４週強度試験を実施した。 試験結果は表３の通りである。

【表３】

【００１７】

【発明の効果】生コンプラントにて発生する強アルカリ洗浄廃水の上澄水を、有効利用することにより、下記のような効果が生じる。 （１）鹿児島県内等で発生しゴミとして埋め立て処分されている強酸性の火山灰を、上澄水で中和処理し、コンクリート用細骨材などの資源として有効利用することにより、ゴミの減量となる。 又、最終処分場の確保が困難な現在、稼働中の最終処分場延命が急務になっている、
その為にも、ゴミの減量が大切である。

【００１８】（２）火山灰は、産業廃棄物の規制を受けない為、酸性のまま未処理で埋め立て処分されている。
この為、最終処分場周辺の環境保全の為にも、中和処理して埋め立てすべきである。 しかし、苛性ソーダ等で中和処理を行うと、維持管理に莫大ない費用が掛かるので、現在は未処理で埋め立て処分されている。 本発明によれば、捨てられている上澄水を有効利用する事により、安価で中和処理ができ、最終処分場周辺の環境保全に役立つ。

【００１９】（３）都市ゴミ焼却工場で発生する酸性ガスを除去する中和洗浄設備のウォータースクラバーに、
生コンプラントで発生する強アルカリの上澄水を利用することにより、焼却工場での中和洗浄のランニングコストダウンになり経済効果が大きく、又、予算が少なく真水で行っている工場も、安価な強アルカリの上澄水で中和洗浄を行うため、環境保全に役立つ。 又、生コンプラントで塩酸等で中和処理されて捨てられていた上澄水も有効利用出来る為、本発明によれば、一挙両得である。