(57)【要約】【課題】  従来の石灰混入処理の問題点を解決し、今後も多量に発生することが予想されるベントナイト汚泥及び廃石膏を簡便かつ効率的に自然投棄可能とし、さらには低コストでの産業・社会資源としての再利用も可能な新しい汚泥固化剤及びこれを用いた固化処理方法を提供すること。【解決手段】  汚泥に添加して固化させるための汚泥固化剤であって、石膏粉又はＰＳ灰と、ケイ酸ナトリウム水溶液と、希硫酸とを含むことを特徴とする。【選択図】図１
2020099897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥に添加して固化させるための汚泥固化剤であって、少なくとも、石膏粉又はＰＳ灰と、ケイ酸ナトリウム水溶液と、希硫酸とを含むことを特徴とする汚泥固化剤。
【請求項２】
前記汚泥１００質量部に対して、前記石膏粉又はＰＳ灰が１０〜３０質量部、前記ケイ酸ナトリウム水溶液と希硫酸の合計量が２０〜３０質量部の範囲で配合されていることを特徴とする請求項１に記載の汚泥固化剤。
【請求項３】
リン酸カルシウム及び／又は塩化カルシウムが０．１〜０．３質量部の範囲で配合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の汚泥固化剤。
【請求項４】
前記石膏粉が、廃石膏ボードから得られる廃石膏粉であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の汚泥固化剤。
【請求項５】
リン酸、カリウム、硫酸アンモニウムのうちの少なくとも一種が配合されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の汚泥固化剤。
【請求項６】
少なくとも、（ａ）前記汚泥の含水量を調整する汚泥含水量調整工程と、
（ｂ）含水量調整後の前記汚泥に前記ケイ酸ナトリウム水溶液を添加する水ガラス添加工程と、
（ｃ）前記希硫酸を添加する希硫酸添加工程と、
（ｄ）前記石膏粉又はＰＳ灰を添加する石膏粉ＰＳ灰添加工程とを含むことを特徴とする汚泥の固化処理方法。
【請求項７】
固化を促進するための半水石膏中性固化剤を添加する半水石膏中性固化剤添加工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の汚泥の固化処理方法。
【請求項８】
前記リン酸カルシウム及び／又は塩化カルシウムを添加するフッ素抑制剤添加工程を含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の汚泥の固化処理方法。
【請求項９】
前記汚泥がベントナイト汚泥であることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の汚泥の固化処理方法。
【請求項１０】
請求項１から５のいずれかに記載の汚泥固化剤を産業・社会資源として利用可能とすることを特徴とする汚泥の固化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド工法汚泥等として多量の水分を含み、産業廃棄物として扱われている汚泥を廃石膏を用いて固化させて、自然界への投棄処分を可能とし、さらには建設資材、土木資材等としての産業・社会資源としての利用も可能とする、汚泥固化剤及びこれを用いた汚泥の固化処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ビル建設のための杭打ちや掘削、シールド工法等による地下トンネルの掘削等においては、掘削壁、掘削孔壁の崩れの防止、止水、さらには掘削作業の効率化等のために大量の含水ベントナイトが使用されている。この含水ベントナイトを使用した後においては多量の水分を含んだ汚泥が発生する。このようなベントナイト汚泥は産業廃棄物に指定されており、その処分が大きな問題となる。
【０００３】
そこで、従来では、ベントナイト汚泥を産業廃棄物の中間処理場へと搬入し、石灰等を含むポルトランドセメント又はこのポルトランドセメントを主とする混合セメント、又はこれらと同等の効果を有する固化剤を混入し、水分を吸収させ、産業廃棄物から普通土砂、即ち建設残土にして自然界に投棄している。
【０００４】
この処理方法は、ベントナイト汚泥に上記ポルトランドセメント等の石灰成分を混入して水分と反応させて９５℃程度の高熱を発生させることで水分を蒸発させ、結果的に水分を除去し、固化させることにより建設残土としての通常の土になるとの考えに基づいている。
【０００５】
しかしながら、ベントナイト汚泥に上記ポルトランドセメント等の石灰成分を混入して水分を蒸発させて固化させた処理後の土には六価クロムが含まれている場合がある。これは、ポルトランドセメント等に含まれている三価クロムが、処理過程においてその材料を高温で処理する際に六価クロムに変化し、当該処理後の固化物に混合されるからである。なお、通常、六価クロムは、セメントが水和反応を起こす際に固化されて溶出はしないが、固化処理の際に水和反応を阻害する腐植土や火山灰質粘性土が混入した場合には、十分固化せずに六価クロムが溶出する場合がある。また、ポルトランドセメント等の石灰成分を混入して固化処理した土は高アルカリ性であるため、重金属の溶出とともに田畑や河川を汚染する虞がある。
【０００６】
ベントナイト汚泥の処理については、これまでにもいくつかの改善提案がなされている。例えば、石灰混入後に起泡剤を添加し、焼成して多孔性軽量骨材として利用すること(特許文献１)や、酸化鉄、硫酸、硫酸カルシウムを主体とする酸性混合物、さらには鉄族金属触媒をも添加して、建設・土木資材として利用すること(特許文献２)等が提案されている。
【０００７】
しかしながら、これらの提案は、多量のベントナイト汚泥の処理としては実際的ではなく、複雑な工程やコスト増大等の問題が解消されていない。
【０００８】
一方、近年、建築現場及び解体現場で発生する石膏ボード端材や経年劣化した廃石膏ボードの処理も問題となっている。現在、廃石膏ボードの処理としては、廃石膏中間処理業者が廃石膏ボードを紙紛と廃石膏紛に分別し、その後紙紛は製紙会社の製紙原料として再使用し、廃石膏紛は全体の５〜１０％を石膏ボード原料に再使用し、５〜１０％をエコセメント原料として再使用している。しかしながら、残りの８０％程度の一部は、高額の費用を支払って処分場へ持ち込まれるか、又は仮置き場で未処理のまま放置されているのが現状である。
【０００９】
また、製紙会社では大量の紙を製造するため、製紙製造過程で発生する製紙残渣を高熱処理し、水分を除去したＰＳ灰（ペーパースラッジ）が発生する。このＰＳ灰もまた廃石膏粉と同様、一部をリサイクルとして再利用しているが、大半は未処理のまま放置されているのが現状である。
【００１０】
そのため、上記の弊害を解消するとともに、安価に処分が可能な処理剤及び処理方法の開発が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平６−３２６７６号公報
【特許文献２】特開２００３−１０８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、従来の石灰混入処理の問題点を解決し、今後も多量に発生することが予想されるベントナイト汚泥、廃石膏又はＰＳ灰を簡便かつ効率的に自然投棄可能とし、さらには低コストでの産業・社会資源としての再利用も可能な新しい汚泥固化剤及びこれを用いた固化処理方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記課題を解決する手段として以下のことを提供する。
【００１４】
＜1＞汚泥に添加して固化させるための汚泥固化剤であって、少なくとも、石膏粉又はＰＳ灰と、ケイ酸ナトリウム水溶液と、希硫酸とを含むことを特徴とする汚泥固化剤。
＜２＞前記汚泥１００質量部に対して、前記石膏粉又はＰＳ灰が１０〜３０質量部、前記ケイ酸ナトリウム水溶液と希硫酸の合計量が２０〜３０質量部の範囲で配合されていることを特徴とする＜１＞に記載の汚泥固化剤。
＜３＞リン酸カルシウム及び／又は塩化カルシウムが０．１〜０．３質量部の範囲で配合されていることを特徴とする＜１＞又は＜２＞に記載の汚泥固化剤。
＜４＞前記石膏粉が、廃石膏ボードから得られる廃石膏粉であることを特徴とする＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の汚泥固化剤。
＜５＞リン酸、カリウム、硫酸アンモニウムのうちの少なくとも一種が配合されていることを特徴とする＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の汚泥固化剤。
＜６＞少なくとも、（ａ）前記汚泥の含水量を調整する汚泥含水量調整工程と、
（ｂ）含水量調整後の前記汚泥に前記ケイ酸ナトリウム水溶液を添加する水ガラス添加工程と、
（ｃ）前記希硫酸を添加する希硫酸添加工程と、
（ｄ）前記石膏粉又はＰＳ灰を添加する石膏粉ＰＳ灰添加工程とを含むことを特徴とする汚泥の固化処理方法を含むことを特徴とする汚泥の固化処理方法。
＜７＞固化を促進するための半水石膏中性固化剤を添加する半水石膏中性固化剤添加工程を含むことを特徴とする＜６＞に記載の汚泥の固化処理方法。
＜８＞前記リン酸カルシウム及び／又は塩化カルシウムを添加するフッ素抑制剤添加工程を含むことを特徴とする＜６＞又は＜７＞に記載の汚泥の固化処理方法。
＜９＞前記汚泥がベントナイト汚泥であることを特徴とする＜６＞から＜８＞のいずれかに記載の汚泥の固化処理方法。
＜１０＞＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の汚泥固化剤を産業・社会資源として利用可能とすることを特徴とする汚泥の固化処理方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、従来の石灰混入処理の問題点を解決し、今後も多量に発生することが予想されるベントナイト汚泥及び廃石膏を、簡便かつ効率的に自然投棄を可能とし、さらには低コストでの産業・社会資源としての再利用も可能な新しい汚泥固化剤及びこれを用いた固化処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の汚泥の固化処理方法における各工程を実施する装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】汚泥貯蔵ホッパー及び振動ホッパーの実施形態を示す概略図である。
【図３】振動ホッパーの実施形態を示す概略図である。
【図４】スクリューコンベアを示す概略図であり、（Ａ）は長手方向垂直断面図であり、（Ｂ）は側方断面図である。
【図５】スクリューコンベア及びコンベア群を示す概略図である。
【図６】装置一式を納めるトラックの寸法を示す概略図である。
【図７】装置一式を納めるコンテナの寸法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の汚泥固化剤は、汚泥に添加して固化させるための汚泥固化剤であって、その構成において石膏粉又はＰＳ灰とケイ酸ナトリウム水溶液と希硫酸とを混合して含むことを必須としている。
【００１８】
本実施形態の汚泥固化剤に用いる石膏粉は、汚泥固化副剤として硫酸カルシウムを主成分とする石膏粉である。石膏粉としては、一般に入手可能な硫酸カルシウム粉末を用いることができるが、本発明においては廃石膏ボードから得られる石膏粉を用いるのが好ましい。廃石膏ボードとは、建築現場や解体現場で発生する石膏ボード端材や経年劣化した石膏ボードであり、通常、処分場へ持ち込まれて処分されるものや、仮置き場で未処理のまま放置され暫定処分されるものである。
【００１９】
石膏粉として廃石膏ボードから得られる石膏粉を汚泥固化副剤として用いることにより、これまで処分に多大な費用と労力を要していた廃石膏を効率的に再利用することが可能となる。上記石膏粉の大きさは特に限定されないが、分散性や反応性の観点から、通常、平均粒径２ｍｍ以下程度が考慮される。なお、ここで平均粒径は、市販のレーザー回折・散乱式粒度分布測定装置を用いて、レーザー回折・散乱法による粒度分布の測定値から、累積分布によるメディアン径（ｄ５０、体積基準）として求めることができる。また、平均粒径２ｍｍ以下の石膏粉の平均比重は０．３５〜０．４０程度が好ましい。
【００２０】
本実施形態の汚泥固化剤に用いるケイ酸ナトリウム水溶液は、通常、水ガラスと呼ばれ、ＪＩＳ Ｋ１４０８で規定されるケイ酸ナトリウムを水に溶かして加熱することで得られる水飴状の粘性を持つ物質であり、汚泥の固化及び汚泥中に含まれる重金属を不溶化する機能を有する。汚泥は、通常の条件ではコロイド粒子が安定に分散しているが、ケイ酸ナトリウム水溶液（アルカリ）の添加によるｐＨの人為的変動により分散が保持できなくなり、凝集・沈降することにより固化する。具体的には、例えば、ケイ酸ナトリウム水溶液を含水率７０〜５０％の汚泥に混入すると約１５〜３０分で急速に固化する。
【００２１】
また、ケイ酸ナトリウムはＳｉＯ２＋Ｎａ２Ｏからなるメタケイ酸のナトリウム塩（Ｎａ２ＳｉＯ３）であり、このＳｉＯ２は多孔質及び多積層で１０〜１００ｎｍのナノ孔を担持する。重金属は、これら多孔質の積層状のポーラス内及びその付近でイオン結合により吸着して不溶化する。これの不溶化原理は、多孔質の形状結合もあるが、多くは酸性陰イオンとアルカリ性陽イオンのイオン結合によるものである。
【００２２】
また、本実施形態の汚泥固化剤には希硫酸を配合する。希硫酸は、質量％濃度が約９０％未満の濃度の低い硫酸であり、ケイ酸ナトリウム水溶液のケイ酸塩と作用して、シリカ粒子が安定的に分散したシリカゾル（コロイダルシリカ）を生成する。シリカゾルは、水ガラスのアルカリを酸で中和した非アルカリ性水ガラス溶液をベースとした注入材の総称である。
【００２３】
水ガラスにおける水を含む液相では、シリカゾルの表面のＯＨ基（陽イオン）は水酸基に覆われている。酸は水に溶けると水素＋陰イオンとなり、イオン結合を起こしやすくシリカ表面の比表面積は非常に大きく、イオン結合を促進補助する役目を持ち、重金属等の微粒子がポーラス状付近でイオン結合することで重金属が不溶化する。
【００２４】
イオン等の結合では、酸性物質とアルカリ性物質において、酸は電離して水素イオン＋陰イオンとなり、アルカリは電離して陽イオン＋水酸化物イオンとなる。また、シリカ粒子の多孔質孔は、１０〜１００ｎｍの超微粒子であり形状結合もしやすい。
【００２５】
また、希硫酸を添加することにより、アルカリ性の汚泥を中性域に調整することが容易となる。汚泥（特にベントナイト汚泥やシールド工法汚泥）は、通常、ｐＨ１２以上の高アルカリ性であり、そのまま汚泥を自然界に埋設した場合には、環境汚染の原因となる場合がある。なお、希硫酸の配合により、最終的に汚泥のｐＨを９程度のややアルカリ性に近い中性域に調整することが望ましい。これは、弱酸性雨等による長期にわたる影響により数年を経た段階で自然に中性域ｐＨ８程度に変化することを想定しての調整である。また、この調整により、固化した汚泥の自然界への処分や、土木工事及び農業分野の再利用（リサイクル）製品とすることが可能となる。
【００２６】
また、本実発明においては、上記石膏粉とは別にＰＳ灰を添加することができる。ＰＳ灰は製紙製造過程で発生する製紙残渣を高熱処理して水分を除去した廃材であり、廃石膏粉と同様、一部がリサイクルとして処理されるほかは大量のＰＳ灰が未処理のまま放置されている。
【００２７】
本発明の汚泥固化剤における、上記必須成分の石膏粉又はＰＳ灰、ケイ酸ナトリウム水溶液及び希硫酸の各成分の配合割合については、処理対象とする汚泥の含水率や性状等を考慮して適宜調整して決定することができるが、通常、汚泥１００質量部に対して、石膏粉又はＰＳ灰が１０〜３０質量部、好ましくは１５〜２５質量部、ケイ酸ナトリウム水溶液と希硫酸の合計量が２０〜３０質量部、好ましくは２３〜２８質量部の範囲が考慮される。各成分の配合割合を上記の範囲とすることにより、効率よく廃石膏又はＰＳ灰を処分することができるとともに、汚泥を適正なｐＨに調整して確実に固化させることができる。
【００２８】
また、本実施形態の汚泥固化剤には、上記必須の成分のほかに、リン酸カルシウム及び塩化カルシウムの少なくとも何れかを含有させるのが好ましい。廃石膏粉は、通常フッ素を３〜７％含んでいる。このフッ素含有量のバラツキは、建築現場の石膏ボードの端材や、数年から１０年以上経過した廃石膏の経年劣化により生じる。
【００２９】
フッ素は、石膏粉が水と水和反応を起こして発生するが、リン酸カルシウム又は塩化カルシウムを配合することにより、フッ素がこれらと結合してフッ化カルシウムとなりフッ素の発生を抑制することができる。生成されるフッ化カルシウムは、フッ素とカルシウムからなる無機化合物であり、フッ素化合物の原料となる物質である。このフッ化カルシウムは自然界では蛍石と呼ばれて存在しており高い安全性が確認されている。
【００３０】
また本発明では、汚泥固化剤を用いてベントナイト汚泥を処理した普通土をリサイクル土として使用する場合、植物の育成に適したリサイクル土とすることを目的として、リン酸、カリウム、流安（硫酸アンモニウム）のうちの少なくとも一種を配合させることができる。リン酸、カリウム、流安は、各々が植物に対して必要な栄養素であり、これらの何れかを配合させることにより処理後のリサイクル土を一般土として自然投棄した場合に、植物の育成を阻害することなく、エコロジーに有用な社会資源として利用することができる。
【００３１】
上記リン酸、カリウム、流安の配合割合は、目的とする土壌改質適正に応じて適宜決定することができ、特に限定されるものではないが、通常、汚泥固化剤１００質量％に対して、リン酸０．２〜０．７質量％、カリウム０．１〜０．７質量％、流安０．２〜０．９質量％の範囲が考慮される。
【００３２】
なお、本発明の汚泥固化剤を適用する汚泥としては、主としてベントナイト汚泥を対象とする。ベントナイトは粘土の一種であり、水との親和力が強く、その懸濁液が連続地中壁工法やトンネル掘削のシールド工法等に泥水材料として用いられるが、本発明においては、ベントナイトを用いた施工後に回収される各種のものも含まれる。ベントナイト汚泥には、例えば、回収ベントナイトとともにセメントミルクや掘削された地盤、地中の土砂も含まれていてもよい。
【００３３】
ベントナイト汚泥の固化処理方法としては、本発明の汚泥固化剤をベントナイト汚泥に投入後、攪拌し、その後２０時間前後、条件によっては６０〜１８０分放置することで、軟土として自然に投棄可能な残土とすることができる。
【００３４】
また、本発明の汚泥の固化処理方法においては、少なくとも以下の（ａ）〜（ｄ）の工程を含む方法で固化処理を行う。
（ａ）汚泥の含水量を調整する汚泥含水量調整工程。
（ｂ）含水量調整後の汚泥にケイ酸ナトリウム水溶液を添加する水ガラス添加工程。
（ｃ）希硫酸を添加する希硫酸添加工程。
（ｄ）石膏粉又はＰＳ灰を添加する石膏粉ＰＳ灰添加工程。
図１に本発明の汚泥の固化処理方法における各工程を実施する装置の一実施形態を示す。
【００３５】
（ａ）汚泥含水量調整工程では、まず、（ｂ）以降の工程で各成分を添加する前に、汚泥の含水量を調整する。具体的には、図１、図２に示す汚泥貯蔵ホッパーＡに汚泥を導入し、所定の時間貯蔵して上澄みの上部水のみをポンプや毛細管排水装置等により隣接する水タンクＣに移送する。汚泥貯蔵ホッパーＡとしては、例えば、汚泥容量２〜５トン（約２ｍの立方体）の鋼製で上部が開口している大きさの汚泥貯蔵ホッパーＡを例示することができる。
【００３６】
次に、残余の汚泥を汚泥貯蔵ホッパーＡの下部に設けられた排出口から振動ホッパーＢに移送してさらに水を分離する。振動ホッパーＢとしては、例えば、上部に水排出口を備え、汚泥容量２〜３トン（約１．５ｍの立方体）の鋼製で、電動駆動で左右又は上下に振動させる振動式装置Ｂ１と高周波発生装置Ｂ２を備えた付け振動ホッパーＢを例示することができる。振動式装置Ｂ１として、例えば、容器本体を振動させる電動駆動の振動器を用いることができ、高周波発生装置Ｂ２としては、例えば、汚泥のみを振動させる高周波振動機や超音波振動機を用いることができる。これにより効率的に汚泥中の水を分離することができる。また、振動ホッパーＢには篩機を内設することもできる。篩機を通すことにより、分散して空気との接触面積が大きい汚泥として次工程に送出することができる。
【００３７】
なお、汚泥貯蔵ホッパーＡ及び振動ホッパーＢで分離された水はポンプ等により水タンクＣに移送されるが、上記汚泥貯蔵ホッパーＡ及び振動ホッパーＢの水排出口にはフィルターを設けることが好ましい。フィルターを通して排出された水は、ｐＨ調整剤を添加する等して中性化し、所定の基準を満たす水質とした上で適宜廃棄したり、現場に還元することができる。
【００３８】
また、本実施形態においては、汚泥貯蔵ホッパーＡ内又は振動ホッパーＢ内に毛細管排水装置を設けることもできる。毛細管排水装置は、ホッパーの上部０．５〜１．０ｍの側面の位置に設置する毛細管現象を利用した装置である。具体的には、直径０．１〜０．５ｍｍ、長さ約１ｍの繊維を１００本程束ねたものを更に１０〜２０本程束ねて一式としたものを汚泥貯蔵ホッパーＡ上部又は振動ホッパーＢ上部に設けた穴に設置して、ホッパー内の汚泥の水分のみを毛細管現象により水タンクＣに排出する装置である。
【００３９】
（ａ）汚泥含水量調整工程において行う汚泥の含水量の調整は、導入時の汚泥の種類や含水量に応じて適宜設定することができるが、含水量調整後の汚泥は、導入時の汚泥に対してできる限り脱水することが好ましく、少なくとも導入時の汚泥の容量から１０〜３０％、好ましくは１０〜５０％程度容量が減少するまで脱水させることが好ましい。この工程（ａ）で汚泥容量を減少させることにより、その後の処理時間を短縮できるとともに処理費用を大幅に削減することが可能となる。
【００４０】
本実施形態の固化処理方法では、（ａ）汚泥含水量調整工程で脱水処理が完了した汚泥をスクリューコンベアＤに導入して以降の処理工程を行う。なお、汚泥を導入するスクリューコンベアＤは、移送の途中で各種固化成分を添加できるものであれば特に限定されるものではなく、通常公知のスクリューコンベアを用いることができるが、より空気との撹拌を効率的に行う観点から、図４に示すような上部開口型の外部漏れ防止板Ｋを有するトラフ式スクリューコンベアを用いるのが好ましい。具体的には、直径２０〜５０ｃｍの鋼製の管の外部カバーＬの内部に、鋼製で螺旋形状のスクリュー翼Ｍをスクリュー回転中心軸Ｊに取り付け、スクリュー回転中心軸Ｊを電動で回転さることにより汚泥と汚泥固化剤を移送、攪拌するスクリューコンベアＤを例示することができる。
【００４１】
次に、上記スクリューコンベアＤに導入した汚泥に対して、（ｂ）含水量調整後の汚泥にケイ酸ナトリウム水溶液を添加する水ガラス添加工程、（ｃ）希硫酸を添加する希硫酸添加工程、（ｄ）石膏粉又はＰＳ灰を添加する石膏粉ＰＳ灰添加工程を順次行う。
【００４２】
（ｂ）水ガラス添加工程では、スクリューコンベアＤの上方に設置された水ガラスタンクＥ内にケイ酸ナトリウム水溶液を貯蔵しておき、スクリューコンベアＤで汚泥が搬送されてきたときに水ガラスタンクＥからケイ酸ナトリウム水溶液を所定量添加する。
【００４３】
また、（ｃ）希硫酸添加工程では、スクリューコンベアＤの上方で、水ガラスタンクＥに隣接する位置に設置された希硫酸タンクＦ内に希硫酸を貯蔵しておき、スクリューコンベアＤで汚泥が搬送されてきたときに希硫酸タンクＦから希硫酸を所定量添加する。上記（ｂ）水ガラス添加工程及び（ｃ）希硫酸添加工程により、水ガラス及び希硫酸が汚泥に添加され、かつ、空気に触れながら撹拌されることにより固化が開始する。
【００４４】
そして、次の（ｄ）石膏粉ＰＳ灰添加工程では、スクリューコンベアＤの上方で、希硫酸タンクＦに隣接して設けられた石膏粉ＰＳ灰ホッパーＧ内の石膏粉又はＰＳ灰をスクリューコンベアＤで搬送された汚泥に添加する。これにより、汚泥中の残存水分と石膏粉又はＰＳ灰が水和反応して発熱し、残存水分が蒸発することにより固化反応がさらに急速に進行する。
【００４５】
一方、汚泥に石膏粉又はＰＳ灰を添加すると、石膏粉又はＰＳ灰が汚泥の残存水と水和反応を起こしてフッ素が発生することが考慮される。そのため、本実施形態の固化処理方法では、（ｄ）石膏粉ＰＳ灰添加工程のあとに、リン酸カルシウム又は塩化カルシウムの少なくともいずれかを添加するフッ素抑制剤添加工程を設けることが好ましい。
【００４６】
フッ素抑制剤添加工程においても、スクリューコンベアＤの上方で、石膏粉ＰＳ灰ホッパーＧの下流側に設けたフッ素抑制剤タンクＨから、リン酸カルシウム又は塩化カルシウムからなるフッ素抑制剤を添加することができる。これにより、発生したフッ素が上記フッ素抑制剤と結合してフッ化カルシウムとなりフッ素の残存を抑制することができる。
【００４７】
また、本実施形態においては、さらなる急速固化を目的として、半水石膏中性固化剤を添加することができる。本発明における半水石膏中性固化剤とは、半水石膏及び／又はシリカ微粉高分子からなる固化剤を意味し、一般にエコハード（登録商標）（チヨダウーテ株式会社製）として入手可能である。半水石膏中性固化剤は、スクリューコンベアＤの上方で、石膏粉ＰＳ灰ホッパーＧに隣接して設けられた半水石膏中性固化剤タンクＩ内からスクリューコンベアＤで搬送された汚泥に添加することができる。半水石膏中性固化剤の添加量は、汚泥１００質量部に対して５〜２０質量部の範囲が考慮される。半水石膏中性固化剤を添加することにより、高アルカリ性の石膏粉やＰＳ灰を添加しても中性域に調整できるとともに急速固化させることができる。
【００４８】
また、本実施形態の汚泥の固化処理方法の上記各工程においては、（ａ）汚泥含水量調整工程によって含水量が調整された汚泥容量に対して、各成分の添加量を自動計算して添加することができる。具体的には、各々の成分のタンク及びホッパーの排出口に排出量を制御する排出自動制御装置を設置し、自動計測された導入汚泥量に応じて、コンピュータにより自動計算した各成分の添加量をスクリューコンベアＤに投入させることで実現することができる。また、添加のタイミングを徐々に所定量を添加するように制御することにより、導入汚泥に対して一様に分散添加させることが可能となる。
【００４９】
さらに、本発明の汚泥の固化処理方法に用いる装置一式は、移動可能な大型トラック、トレーラー、コンテナ等に搭載できるようにすることが好ましい。本実施形態では、所定の容積内に収まるように、汚泥貯蔵ホッパーＡ、振動ホッパーＢ、水タンクＣ、水ガラスタンクＥ、希硫酸タンクＦ、石膏粉ＰＳ灰ホッパーＧ、フッ素抑制剤タンクＨ、半水石膏中性固化剤タンクＩが配設されたタンク群と、それらの下部に設けられたスクリューコンベアＤ、また、各成分が添加された汚泥を搬送して外部に搬出するためのコンベア群が設けられている。
【００５０】
なお、汚泥を搬送、搬出するためのコンベア群は、図５に示すように、スクリューコンベアＤで搬送されてきた汚泥を下方で引き受けた後、つづら折り状に搬送して外部に搬出する。ここで、コンベア群で搬送時間を調整することにより、搬出までにさらに汚泥の固化反応を進行させることができる。また、搬出された汚泥は、そのままダンプカー等に積載して運搬してもよいし、いったん現場に仮置きして完全に固化反応を完了させてからダンプカー等に積載して運搬してもよい。
【００５１】
従来の汚泥中間処理施設場においては、大きさ５ｍの立方体で上部が開口しているコンクリート製半地下のピッチに汚泥を投下し、上部からバックホウ等で攪拌し、汚泥の固化状態により数ピットに入れ替えて、相当の水分除去した汚泥を堆積して処理しているが、本発明では、ピットを使用せず振動式ふるい機とスクリューコンベアで攪拌するため、都市部における汚泥処理場は狭小でも稼働処理が可能で土地を有効利用できる。また、バックホウの汚泥攪拌をスクリューコンベアが代行するので、騒音や二酸化炭素を排出しない低炭素社会に貢献できる。
【００５２】
また、上記装置一式は、運搬可能にするために可能な限りコンパクトに設計することが好ましく、図６に示すような大型車両に積載する場合には、荷台長さが約９ｍ、高さ３．８ｍ、幅２．５ｍの寸法内に収めることが考慮される。また、図７に示すような４０フィートコンテナに内設する場合には、高さ２．５ｍ、長さ１２ｍ、幅２．４ｍの寸法内に収めることが考慮される。
【００５３】
以上、本発明を一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形、変更が可能である。例えば、上記汚泥の固化処理方法の実施形態では、（ａ）汚泥含水量調整工程で、汚泥貯蔵ホッパーＡ及び振動ホッパーＢを用いて汚泥の含水量を調整しているが、汚泥の導入時の含水量が比較的少ない場合、直接振動ホッパーＢに導入して汚泥の含水量を調整してもよい。
【００５４】
また、（ｂ）水ガラス添加工程、（ｃ）希硫酸添加工程、（ｄ）石膏粉ＰＳ灰添加工程、フッ素抑制剤添加工程、半水石膏中性固化剤添加工程をこの順序で実施するようにしているが、状況に応じて、例えば、予め水ガラスと希硫酸を混合させておき、（ｂ）水ガラス添加工程と（ｃ）希硫酸添加工程を同時に行うようにしてもよい。
【００５５】
以下に、本発明の汚泥固化剤及び汚泥の固化処理方法についての実際的な態様を例示する。まず、以下の各成分を汚泥１００質量部に対して以下の配合割合となるように汚泥処理剤を調整した。
石膏粉（廃石膏ボードを粉砕し、２ｍｍメッシュをパスした石膏粉）：２０質量部
ケイ酸ナトリウム水溶液（水ガラス）及び希硫酸：２５質量部
リン酸カルシウム：０．２質量部
【００５６】
次に、含水率５０％のベントナイト汚泥を準備して、このベントナイト汚泥８５質量％に対して、上記汚泥処理剤１５質量％となるように調整した各成分を添加、撹拌し、その固化時間、ｐＨ、フッ素含有量を測定した。その結果、固化時間は約２５分であり、ｐＨは９．３、フッ素含有量は０．５ｍｇ／ｌであった。なお、廃石膏のみのフッ素含有量は５．９ｍｇ／ｌであった。
【００５７】
上記の結果から、本発明の汚泥固化剤は、汚泥を簡便かつ速やかに固化させることができ、固化させた汚泥のｐＨは適正値に調整され、フッ素含有量も低くい建設残土として自然投棄が可能な土の形態になっていることが確認された。また、処理後の土からは、重金属も検出されなかった。
【００５８】
本発明の汚泥固化剤によれば、処理後の土は通常の建設残土として自然界に投棄することができ、しかも、従来の石灰混入の場合のような重金属の溶出といった問題も生じない。即ち、処理後の土は、河川堤防地盤材、道路路床地盤材、建築物基礎地盤材、窪地埋立材等の土木工事骨材として、また、農業用地盤改良材として、安価かつ安全な広範囲な用途への産業・社会資源として利用可能となる。
【符号の説明】
【００５９】
Ａ  汚泥貯蔵ホッパー
Ｂ  振動ホッパー
Ｂ１  振動式装置
Ｂ２  高周波振動器
Ｃ  水タンク
Ｄ  スクリューコンベア
Ｅ  水ガラスタンク
Ｆ  希硫酸タンク
Ｇ  石膏粉ＰＳ灰ホッパー
Ｈ  フッ素抑制剤タンク
Ｉ  半水石膏中性固化剤タンク
Ｊ  スクリュー回転中心軸
Ｋ  外部漏れ防止板
Ｌ  外部カバー
Ｍ  スクリュー翼
【図１】
2020099897.tif 000003
【図２】
2020099897.tif 000004
【図３】
2020099897.tif 000005
【図４】
2020099897.tif 000006
【図５】
2020099897.tif 000007
【図６】
2020099897.tif 000008
【図７】
2020099897.tif 000009