(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌菌を配合した珪藻土に対して活性炭１０〜３０重量部、セメント２０〜５０重量部、有機系凝集剤２〜５重量部を配合した主成分１００重量部に対し、チオ硫酸ナトリウム１０〜２０重量部、酸化鉄１０〜２０重量部、硫酸カルシウム３０〜６０重量部、硫酸アルミニウム２０〜５０重量部、アルカリ金属炭酸塩１０〜２０重量部が均一に配合されていることを特徴とする無機系汚泥改質凝集浄化剤。
【請求項２】
珪藻土は淡水成珪藻土、海水成珪藻土のいずれか一方あるいは両方が使用されていることを特徴とする請求項１に記載の無機系汚泥改質凝集浄化剤。
【請求項３】
活性炭は１００メッシュ以下の微細な粉末であることを特徴とする請求項１、２いずれかに記載の無機系汚泥改質凝集浄化剤。
【請求項４】
セメントは各種のポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、アルミナセメントのいずれか一方あるいはこれらを複数種配合したものであることを特徴とする請求項１、２、３いずれかに記載の無機系汚泥改質凝集浄化剤。
【請求項５】
土壌菌が枯草菌類、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｂａｃｔｅｒｉａ）と、シュウドモナス菌類（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）と、これらの変成菌類のいずれかであることを特徴とする請求項１、２、３、４いずれかに記載の無機系汚泥改質凝集浄化剤。
【請求項６】
主成分１００重量部に対し、チオ硫酸ナトリウム、酸化鉄、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム、アルカリ金属炭酸塩の総重量が２０〜３０重量部の配分比であることを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載の無機系汚泥改質凝集浄化剤。
【請求項７】
アルカリ金属炭酸塩は炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイドの群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１ないし６いずれかに記載の無機系汚泥改質凝集浄化剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無機系汚濁排水、有機系汚濁排水の汚泥凝集分離浄化剤に関し、また当該汚濁排水中に溶存する金属類（重金属類を含む）による汚濁物質と浮遊懸濁物質とを同時に吸着、あるいは収着し凝集分離するとともに、凝集汚泥の性状を改質し、金属類（重金属類を含む）も再溶出することのない極めて安定した固形物として分離することができる。即ち、当該汚濁排水を優れた水質に浄化するとともに、汚濁物質を極めて安定した疎水性に富んだ凝集汚泥として分離することができ、さらに、脱水汚泥は再び水に溶解し崩壊することがなく、経時的に自然土壌に近似した泥質に改質する機能を兼ね備えた汚濁排水浄化処理剤の新規の無機系汚泥改質凝集浄化剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無機系、有機系の汚濁排水の処理は、従来は無機系または有機系凝集剤を添加して汚濁排水中の浮遊懸濁物質を凝集分離し、所定の水質基準を満たすよう処理水を調整（例えばＰＨ調整、脱色など）して放流され、分離汚泥は脱水し、さらには必要に応じて重金属類など不溶化処理して廃棄されている。
【０００３】
汚濁排水処理に使用されている無機系あるいは有機系凝集剤のいずれにおいても、汚濁排水中の浮遊物質を効率よく凝集させることが主目的となっている。
したがって、汚濁排水中に溶存している金属類（重金属類を含む）などの一部は浮遊懸濁物質に取り込まれた状態で分離されているとはいえ、従来の凝集剤自体には積極的に金属類（重金属類を含む）の固定する機能は備えていないので、投棄された場合、溶出は免れない。即ち、金属類（重金属類を含む）の不溶出化処理には別法が必要となる。
【０００４】
さらに、汚濁排水処理に使用されている無機系または有機系凝集剤による凝集分離汚泥、また、脱水後の汚泥のいずれの場合もその含水率が高い。
また、一般に水に再溶解しやすく、投棄した場合には土壌汚染の大きな原因となり、新たな環境汚染を引き起こすことになる。
【０００５】
汚濁排水処理に使用されている無機系または有機系凝集剤で凝集分離された汚泥は脱水されるが、減容化のために焼却処分している。
この焼却処分の際に発生する排気ガス中の極めて有害とされるダイオキシン類と焼却灰および飛灰中に残留する不安定な重金属類が、新たに環境汚染の原因となり、早急の対策法が求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の無機系、有機系の汚濁排水の処理における、上記したような種々の問題を解決することのできる新規の粉体の汚濁排水の汚泥改質凝集分離浄化剤の提供を目的とする。
具体的には、当該の汚濁排水（無機系、有機系を問わず）が酸性またはアルカリ性（水素イオン濃度ＰＨ４〜９の範囲）であっても、極めて迅速に汚濁物質（溶存物質も含む）を物理的・化学的に凝集分離し、清浄な中性の分離水が得られ、しかも、凝集分離した汚泥は極めて安定な物質に改質されて、脱水性に富み、さらに、金属類（重金属類を含む）も化学的に、また生物的にも固定され、安定した難溶性の汚泥が得られる。さらに、凝集汚泥、脱水汚泥は水に難溶性となり、微生物により汚泥は土壌に近似した性状に改質される。
また、脱水汚泥の焼却処分の際に発生するダイオキシン類の有害ガスも、脱水汚泥の含水率低下と配合される無機成分の相乗効果により抑制され、焼却灰および飛灰中に残留する不安定な重金属類も化学的に安定固化・固定される。
【０００７】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は土壌菌を配合した珪藻土に対して活性炭１０〜３０重量部、セメント２０〜５０重量部、有機系凝集剤２〜５重量部を配合した主成分１００重量部に対し、チオ硫酸ナトリウム１０〜２０重量部、酸化鉄１０〜２０重量部、硫酸カルシウム３０〜６０重量部、硫酸アルミニウム２０〜５０重量部、アルカリ金属炭酸塩１０〜２０重量部が均一に配合して無機系汚泥改質凝集剤を構成している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
図１および図２に示す本発明の第１の実施の形態において、１は無機系汚濁排水、有機系汚濁排水を処理する無機系汚泥改質凝集浄化剤で、この無機系汚泥改質凝集浄化剤１は土壌菌２を配合した珪藻土３に対して活性炭４を１０〜３０重量部、セメント５を２０〜５０重量部、有機系凝集剤６を２〜５重量部を配合した主成分７を１００重量部に対し、総重量が２０〜３０重量部の配合比となるようにチオ硫酸ナトリウム８を１０〜２０重量部、酸化鉄９を１０〜２０重量部、硫酸カルシウム１０を３０〜６０重量部、硫酸アルミニウム１１を２０〜５０重量部、アルカリ金属炭酸塩１２を１０〜２０重量部が均一に配合されて構成されている。
【００１１】
前記の珪藻土３は、淡水成珪藻土または海水成珪藻土の１種あるいは２種の混合、いずれかが選ばれる。珪藻土３は濾材として、また、油脂類の吸着などに優れた機能をもつ他、これらの天然鉱物には多種多様の鉱物性微量元素（ミネラル成分）が含有している。
この微量元素は経時的に汚濁排水中に溶出し、当該汚濁排水中の溶存酸素や解離酸イオンと相乗的に反応し、有機質の汚濁物質（溶存物質も含む）を還元または酸化・分離などにより疎水性の凝固体として分離し、浄化する機能がある。
なお、これらの天然鉱物は、当該汚濁排水の水素イオン濃度ＰＨ４〜９の範囲（酸性領域、中性領域、アルカリ領域）で、その機能を有効に発揮する。
【００１２】
前記の土壌菌２は、枯草菌類バチルスＢａｃｉｌｌｕｓとシュウドモナス菌類Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓとこれらの変成菌類を選択した。いずれも代表的存在の土壌菌であり、油類、油脂類の分解能のほか、長期にわたって汚濁物質（無機化合物、有機化合物なども含む）の分解と土壌化、さらには無害化の能力を発揮する。また、処理水の水質値低下にも寄与している。
【００１３】
前記の活性炭４とセメント５および有機系凝集剤６については特に限定はしていない。活性炭４は１００メッシュ以下の微細な粉末を選び、その吸着能を利用して有機物、臭気、色などの除去が目的である。
セメントはポルトランドセメント（普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩）、高炉セメント、フライアッシュセメント、アルミナセメントから選ばれるが、実際には１種類または数種類混合して配合され、臭気、有害物質の吸着と水和反応による凝集固化などの機能を付加することを目的としている。
有機系凝集剤６については通常、汚濁排水中の浮遊懸濁物質の１．２ｗｔ％が標準使用量とされているが、本発明の無機系汚泥改質凝集浄化剤１では実質の有機系凝集剤の量は有機系凝集剤単独使用の約１０分の１で同等の効果があげられる。有機系凝集剤の減量が図れる優位差がある。
また、本発明の無機系汚泥改質凝集浄化剤１は粉末のまま当該の汚濁排水に添加され、前段の反応すなわち汚濁物質の分解と汚泥改質機能が優先され、後段の反応すなわち凝集固化反応には時間差が設定されている。
配合されている有機系凝集剤６は前段の反応の間に徐々に溶解し、改質汚泥を凝集分離し固化が進行する。
【００１４】
前記チオ硫酸ナトリウム８は、重金属類と積極的に反応して不溶性のチオ硫酸金属化合物を形成する。汚濁物質中の重金属類の数値に応じてチオ硫酸ナトリウム８の配合比を調整することができる。
【００１５】
前記酸化鉄９（具体的にはベガラ）は、汚濁物質の凝集、改質などのそれぞれの反応における触媒として相乗効果をあげる目的がある。
【００１６】
前記硫酸カルシウム１０は、当該の汚濁排水中で分散して懸濁し、その一部が溶解する。後述の硫酸アルミニウム１１の解離により生成する遊離酸の中和剤としての機能を発揮すると同時に、凝集、固化反応の助剤としても寄与する。
【００１７】
前記硫酸アルミニウム１１は、当該の汚濁排水中に容易に溶解し、加水分解して硫酸アルミニウム１１と硫酸に解離する。
酸化アルミニウムはさらにコロイド状の水酸化アルミニウムと、イオン化した水酸化アルミニウムからなる重縮合水酸化アルミニウムに転化する。
この重縮合水酸化アルミニウムは、当該の汚濁排水中の浮遊懸濁物の粒子間の電位を低下させる。そのために汚濁物質の粒子間のバランスは崩壊して微粒子化し、この微粒子は有機金属類の無機化、金属類（重金属類も含む）のイオン吸着、固定などの機能を発揮して、新たに凝集し分離する。
【００１８】
前記アルカリ金属炭酸塩１２も当該汚濁排水に容易に溶解して、遊離酸の中和と凝集反応に寄与する。
アルカリ金属炭酸塩１２としては、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトなどがあげられる。
【００１９】
上記構成の無機系汚泥改質凝集浄化剤１は、微生物（土壌菌類）を含浸させた天然鉱物（粉体）と、無機系化合物（いずれも粉末）と少量の有機系凝集剤（粉末）が所定の割合で配合され、構成されていることを特徴としている。
【００２０】
上記構成の無機系汚泥改質凝集浄化剤１の使用上の条件は、
（１）粉末のまま所定量を添加する。
（２）添加後の混合撹拌、設計された反応（分解、汚泥改質、固定、凝集、分離など）をより効果的にするために強い撹拌が望ましい。
（３）標準添加量は、当該汚濁排水中の汚濁物質の５ｗｔ％ｔが目安となる。
【００２１】
上記構成の無機系汚泥改質凝集浄化剤１の凝集反応は極めて速く、凝集汚泥は撹拌によりさらに固く高密度化して分離する。
凝集分離汚泥は疎水性の極めて安定した汚泥であり、崩壊や再溶解することがない。
また、凝集分離汚泥の脱水性は高く、脱水汚泥の臭気も緩和され、自然土壌に近似した汚泥に改質し、金属類（重金属類を含む）の溶出もなく、汚泥中の残留有機物の腐敗なども土壌菌により抑制され、経時的に自然に腐植化される。
【００２２】
【発明の異なる実施の形態】
次に、図３および図４に示す本発明の異なる実施の形態につき説明する。なお、この本発明の異なる実施の形態の説明に当って、前記本発明の第１の実施の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２３】
図３および図４に示す本発明の第２の実施の形態において、前記本発明の第１の実施の形態と主に異なる点は、主成分７を１００重量部に対し、チオ硫酸ナトリウム８を１０〜２０重量部、酸化鉄９を１０〜２０重量部、硫酸カルシウム１０を３０〜６０重量部、硫酸アルミニウム１１を１０〜５０重量部、アルカリ金属炭酸塩１２を１０〜２０重量部のうちの、少なくとも３種以上を均一に配合した点で、このように構成した無機系汚泥改質凝集浄化剤１Ａにしてもよい。
【００２４】
【実験例】
（１）無機系汚泥改質凝集浄化剤の調整
・主要成分の調整：珪藻土３はＲａｄｉｏｌｉｔｅ＃８００を選び、これに予め土壌菌２の培養液を散水して含浸させた後、乾燥させておく。
配合比は、珪藻土３が１００重量部に対して活性炭４が（１００メッシュ以下）１０重量部、普通ポルトランドセメント２０重量部、高分子凝集剤（＋）３重量部とし、これらを均一に混合する。
・必須成分の調整：配合比は、主成分７が１００重量部に対してチオ硫酸ナトリウム８が１０〜２０重量部、酸化鉄９が１０重量部、硫酸カルシウム１０が３５重量部、硫酸アルミニウム１１が４０重量部、炭酸カルシウム１２が１５重量部とした。
それぞれ所定量を採り、均一になるよう混合して本発明の無機系汚泥改質凝集浄化剤を調整した。
（２）対象物としては、現在一般に使用されている無機系または有機系の凝集剤によるデータを採用した。
１．下水処理場の一次処理水の浄化試験の結果を図５に、濃縮汚泥の脱水試験の結果を図６に示した。
２．し尿処理場の脱離液の浄化試験の結果を図７に示した。
３．畜産（豚）し尿の前処理の結果を図８に示した。
４．工場排水：製紙工場の排水の水質浄化試験の結果を図９に示した。
５．鉱山排水：排水および汚泥の重金属類の固定処理の結果を図１０に示した。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
【００２６】
（１）土壌菌を配合した珪藻土に対して活性炭１０〜３０重量部、セメント２０〜５０重量部、有機系凝集剤２〜５重量部を配合した主成分１００重量部に対し、チオ硫酸ナトリウム１０〜２０重量部、酸化鉄１０〜２０重量部、硫酸カルシウム３０〜６０重量部、硫酸アルミニウム２０〜５０重量部、アルカリ金属炭酸塩１０〜２０重量部が均一に配合されているので、無機系汚濁排水、有機系汚濁排水が酸性またはアルカリ性（水素イオン濃度ＰＨ４〜９の範囲）であっても、極めて迅速に汚濁物質（溶存物質も含む）を物理的・化学的に凝集分離し、清浄な中性の分離水が得られる。
しかも、凝集分離した汚泥は極めて安定な物質に改質されて、脱水性に富み、さらに、金属類（重金属類を含む）も化学的に、また生物的にも固定され、安定した難溶性の汚泥が得られる。
【００２７】
（２）前記（１）によって、凝集汚泥、脱水汚泥は水に難溶性となり、微生物により汚泥は土壌に近似した性状に改質できる。
【００２８】
（３）前記（１）によって、脱水汚泥の焼却処分の際に発生するダイオキシン類の有害ガスも脱水汚泥の含水率低下と、配合される無機成分の相乗効果により抑制され、焼却灰および飛灰中に残留する不安定な重金属類も化学的に安定固化・固定させることができる。
【００２９】
（４）請求項２ないし７も前記（１）〜（３）と同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の主成分の説明図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の説明図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の主成分の説明図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の説明図。
【図５】無機系汚泥改質凝集浄化剤による下水処理場の一次処理水の浄化試験結果を示す図。
【図６】無機系汚泥改質凝集浄化剤による下水処理場の濃縮汚泥の脱水試験結果を示す図。
【図７】無機系汚泥改質凝集浄化剤によるし尿処理場の脱離液の浄化試験結果を示す図。
【図８】無機系汚泥改質凝集浄化剤による畜産（豚）し尿の前処理試験結果を示す図。
【図９】無機系汚泥改質凝集浄化剤による製紙工場排水の水質浄化試験結果を示す図。
【図１０】無機系汚泥改質凝集浄化剤による鉱山排水の浄化と重金属類の固定試験結果を示す図。
【符号の説明】
１、１Ａ：無機系汚泥改質凝集浄化剤、
２：土壌菌、            ３：珪藻土、
４：活性炭、            ５：セメント、
６：有機系凝集剤、      ７：主成分、
８：チオ硫酸ナトリウム、９：酸化鉄、
１０：硫酸カルシウム、  １１：硫酸アルミニウム、
１２：アルカリ金属炭酸塩。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003727303.tif 000008
【図８】
0003727303.tif 000009
【図９】
0003727303.tif 000010
【図１０】
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