(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子系凝集剤を使用した下水汚泥焼却灰と酸との混練物からなることを特徴とする下水汚泥焼却灰固化物。
【請求項２】
高分子系凝集剤を使用した下水汚泥焼却灰と硫酸、塩酸、燐酸の何れか１種の酸との混練物からなることを特徴とする下水汚泥焼却灰固化物。
【請求項３】
高分子系凝集剤を使用した下水汚泥焼却灰と硫酸溶液を混練り後、乾燥することを特徴とする下水汚泥焼却灰固化物の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の下水汚泥焼却灰固化物の製造方法において、高分子系凝集剤を使用した下水汚泥焼却灰１００ｇに対し９７％濃硫酸１５〜２１ｃｃと水４５ｃｃを添加することを特徴とする下水汚泥焼却灰固化物の製造方法。
【請求項５】
請求項３又は４記載の下水汚泥焼却灰固化物の製造方法において、高分子系凝集剤を使用した下水汚泥焼却灰と硫酸溶液の混練物を、型枠に圧入し、脱型後、自然養生することを特徴とする下水汚泥焼却灰固化物の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の下水汚泥焼却灰固化物の製造方法において、高分子系凝集剤を使用した下水汚泥焼却灰と硫酸溶液の混練物を、型枠に圧入し、３時間放置後、脱型し、１４日間自然養生することを特徴とする下水汚泥焼却灰固化物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子凝集剤を用いた下水汚泥焼却灰の処理に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理によって発生する汚泥量は下水道の普及に伴って増加し、その主たる処分先である埋立地の減少などにより埋立処分はますます困難となり、その処分量の低減のための減量、減容の必要性が要求されている。
【０００３】
減量、減容に止まらず下水汚泥の有効利用のため資源化技術の確立が望まれている。
下水汚泥の処理方法は、▲１▼下水汚泥を脱水しコンポスト化し有機質土壌改良材として利用する、▲２▼埋立処分する、▲３▼脱水ケーキを焼却後埋立処分するのが一般的である。
【０００４】
一方、近年より高度な処理方法として、下水汚泥焼却灰を煉瓦状に圧縮成型し、焼成して製品とするか、下水汚泥或いは下水汚泥焼却灰を高温溶融し骨材とするなどの方法が取られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
然し、これら焼成煉瓦や溶融骨材などの製造には、多大の熱量と特別の設備を必要とする。
【０００６】
又、大量処理に適すと思われる土木、建築の分野において下水汚泥や下水汚泥焼却灰とセメントとの混合物は、強度的な面において一般的な用途に不向きである。
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、下水汚泥焼却灰の減量、減容と資源としての有効利用を可能とする下水汚泥焼却灰固化物及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、高分子系凝集剤を使用した下水汚泥焼却灰と酸との混練物からなることを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、高分子系凝集剤を使用した下水汚泥焼却灰と硫酸、塩酸、燐酸の何れか１種の酸との混練物からなることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３記載の発明は、高分子系凝集剤を使用した下水汚泥焼却灰と硫酸溶液を混練り後、乾燥することを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の下水汚泥焼却灰固化物の製造方法において、高分子系凝集剤を使用した下水汚泥焼却灰１００ｇに対し９７％濃硫酸１５〜２１ｃｃと水４５ｃｃを添加することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の下水汚泥焼却灰固化物の製造方法において、高分子系凝集剤を使用した下水汚泥焼却灰と硫酸溶液の混練物を、型枠に圧入し、脱型後、自然養生することを特徴とするものである。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の下水汚泥焼却灰固化物の製造方法において、高分子系凝集剤を使用した下水汚泥焼却灰と硫酸溶液の混練物を、型枠に圧入し、３時間放置後、脱型し、１４日間自然養生することを特徴とするものである。
【００１０】
（作用）
下水汚泥焼却灰の組成は、各処理場の設備、高分子凝集剤（例えば、ポリアクリルアミド、ポリ塩化アルミニウムなど）の種類、下水そのものの地域性などによってそれぞれ異なるが、何れにおいてもその形状が微細でポーラスであり、組成に関しては燐酸の存在がある。
【００１１】
表１は高分子系凝集剤を使用した下水汚泥焼却灰（以下、高分子系焼却灰と称する）の化学組成と、比較のために一般的なフライアッシュ、ポゾランの化学組成を示す。
表１において、焼却灰Ａの化学組成の特長として、焼却灰Ｂに比較して五酸化二燐（Ｐ2Ｏ5）の量が極端に多いことがいえる。
【表１】
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このため、セメントなどと配合した固化物は、強度が小さく実用化には適さない。
本来高分子系汚泥焼却灰は可溶成分を含まないが、セメント、その他無機、有機系固化材と混練りする場合、方法によっては実用に耐える固化物を得ることは難しい。
【００１２】
処で、本発明者は、実験によって、高分子系焼却灰は、酸と混練りすれば反応してその形状がゴム状に変化しやがて粘土状の物質になり、このグリーンな物質はやがて硬化して強固な固化物が得られることを見出した。とりわけ、硫酸との反応が顕著である。
各々の処理場の下水焼却灰の組成は異なるが、高分子系焼却灰であれば、処理場の高分子系焼却灰の組成に適した量、濃度の硫酸で十分の撹拌、混練を行い成形すれば自己硬化し、その固化物は非常に強固で安定な固化物を生成し得る。その反応、作用はあきらかでないが種々の硫酸塩を生成し溶液中の水は結晶水等となり固化物内において遊離の水はごく少量である。従ってこの固化物は水中に放置しても酸の溶出、吸水がごく微量で長期にわたって安定である。
【００１３】
尚、塩酸、燐酸を使用しても粘土状の物質ができるものの、強度的には、硫酸使用のものに比べてかなり弱く、価格的にも硫酸は安価であるため、硫酸が好適である。
例えば、表１に示す化学組成記載の焼却灰Ａ、Ｂそれぞれ１００ｇに対して硫酸９７％含有濃硫酸１５〜２１ｃｃ、水４５ｃｃ（焼却灰：３３〜４８％硫酸＝１：０．６２〜０．６４）を添加してよく混練りすると、褐色の粘土状の物質が得られる。これを型枠に圧入し室内に放置３時間後脱型、１４日間自然養生することによって、強固な褐色の固化物が得られる。
【００１４】
表２はこの固化物の性能を示す。
表２において、焼却灰Ａを使用した供試体（Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３）が焼却灰Ｂを使用した供試体（Ｂ−１，Ｂ−２，Ｂ−３）よりも曲げ強度において大きくなっているのは、五酸化二燐（Ｐ2Ｏ5）の量が何らか影響しているものと思われる。
【表２】
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本来微細でポーラスな形状で表面積の大きい高分子系焼却灰は硫酸溶液で改質され、グリーンな状態においては膠質の部分が多く、プラスチック並の成形自由度を有し、種々の成形方法にプラスチック同様対応できる。繊維補強材の添加、混合においても同様に扱い得る。
硬化は常温における自己硬化で加熱等の必要もなく自然放置で充分である。
【００１５】
この焼却灰固化物は若干酸性で吸水性においてもセメントモルタルに比較して少なく、無機材であるから完全に不燃である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
表１に示す化学組成記載の焼却灰Ａ１００ｇに対して９７％濃硫酸１５〜１７ｃｃ、水４５ｃｃを添加してよく混練りし、褐色の粘土状の物質を得た。
これを型枠に圧入し室内に３時間放置し、成形体として型枠から外せる強度に達したため脱型した。その後、曲げ強度として最大値に達する１４日間自然養生を行った。これにより、強固な褐色の固化物を得た。
【００１８】
表２にこれらの固化物の性能を記載した。
図１には酸の溶出によるｐＨ変化を掲載した。図１によれば、１０日間水道水に浸透させても大幅なｐＨ変化が起きなかったことが確認できる。
（第２の実施形態）
表１に示す化学組成記載の焼却灰Ｂ１００ｇに対して９７％濃硫酸１８〜２１ｃｃ、水４５ｃｃを添加してよく混練りし、褐色の粘土状の物質を得た。
【００１９】
これを型枠に圧入し室内に３時間放置し、成形体として型枠から外せる強度に達したため脱型した。その後、曲げ強度として最大値に達する１４日間自然養生を行った。これにより、強固な褐色の固化物を得た。
表２にこれらの固化物の性能を記載した。
【００２０】
図１には酸の溶出によるｐＨ変化を掲載した。図１によれば、１０日間水道水に浸透させても大幅なｐＨ変化が起きなかったことが確認できる。
放置３時間後脱型、１４日間自然養生し強固な褐色の固化物を得た。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１乃至６記載の発明によれば、高分子系焼却灰固化物は、高分子系焼却灰とごく一般的安価な硫酸、水で構成されているため、製造及び取扱いに特別な配慮が必要な物質を必要とせず、技術、設備についても特別のものの必要はない。
【００２２】
又、排水を初め何等の副生成物も生じない。溶融、焼結のように熱を必要としない。従って、装置、操作についてもそのための配慮の必要はない。
更に、この高分子系焼却灰固形物は、グリーンな状態においてプラスチックのような成形自由度をもち短時間で硬化するため、色々の成形方法が利用でき、繊維質などの補強材の混入も可能である。
【００２３】
又、充分硬化した高分子系焼却灰固形物は、弱酸性で有害な物質の溶出もない。無機素材なるがゆえ不燃で通常の温度においてはガスの発生もない。未処理の下水焼却灰に比し取扱いが容易で著しい減容になる。
更に、高分子系焼却灰固化物は、セメントと異なり酸性であり、セメントの不得意とする酸性雰囲気における素材としても有効である。複合材料としてガラス繊維と併用する場合にも、セメントのような特別なガラス繊維を必要としない。
【００２４】
又、下水汚泥焼却灰を廃棄物とせず、硫酸で処理した成形自由度の高い耐酸、耐火高強度の新素材とすることができるので、下水汚泥焼却灰の減量、減容と資源としての有効利用を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における酸の溶出によるｐＨ変化を示す。
【図１】
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