(57)【要約】【課題】廃棄物として大量に排出される帆立貝を有効利用して環境問題に寄与するのみならず、高含水汚泥を土壌等として有効利用できる脱水補助材及び高含水比汚泥の脱水方法並びにリサイクル方法を提供すること。【解決手段】帆立貝の肉片を除去した貝殻部分を粉砕して得られた貝殻粒子からなり、含水比３００％以上の高含水比汚泥を脱水することを特徴とする脱水補助材であり、帆立貝の肉片を除去した貝殻部分を粉砕して得られた貝殻粒子を含水比３００％以上の高含水比汚泥に添加し、攪拌後、脱水することを特徴とする高含水比汚泥の脱水方法であり、帆立貝の肉片を除去した貝殻部分を粉砕して得られた貝殻粒子を含水比３００％以上の高含水比汚泥に添加し、攪拌後、強制脱水して脱水固形物を生成し、該脱水固形物をリサイクルすることを特徴とする高含水比汚泥のリサイクル方法。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
帆立貝の肉片を除去した貝殻部分を粉砕して得られた貝殻粒子からなり、含水比３００％以上の高含水比汚泥を脱水することを特徴とする脱水補助材。
【請求項２】
前記帆立貝粒子の粒径が、０．０５〜５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１記載の脱水補助材。
【請求項３】
帆立貝の肉片を除去した貝殻部分を粉砕して得られた貝殻粒子を含水比３００％以上の高含水比汚泥に添加し、攪拌後、脱水することを特徴とする高含水比汚泥の脱水方法。
【請求項４】
帆立貝の肉片を除去した貝殻部分を粉砕して得られた貝殻粒子を含水比３００％以上の高含水比汚泥に添加し、３ｍ／sec以上の流速で乱流攪拌した後、強制脱水することを特徴とする高含水比汚泥の脱水方法。
【請求項５】
帆立貝の肉片を除去した貝殻部分を粉砕して得られた貝殻粒子を含水比３００％以上の高含水比汚泥に添加し、攪拌後、強制脱水して脱水固形物を生成し、該脱水固形物をリサイクルすることを特徴とする高含水比汚泥のリサイクル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は脱水補助材及び高含水比汚泥の脱水方法並びにリサイクル方法に関し、詳しくは、脱水性に優れる帆立貝粒子を用いた脱水補助材及び高含水比汚泥の脱水方法並びにリサイクル方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建設現場汚泥や、湖沼、河川、港湾などの沈積汚泥のような高含水汚泥は、廃棄物として処理するには量的に膨大であり、コストも膨大にかかる。このためこれらの高含水汚泥のリサイクルが検討され、特許文献１にはリサイクル手法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−３１３８５５号公報  泥土のリサイクル
【特許文献２】特開２００１−１９９８２３号公報  ホタテ貝の貝殻を用いた抗菌剤
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１のリサイクル手法は、セメント固化材などを用いて泥土を改質して天然砂と同等の性状を与える技術であるが、固化された改質土は極めて用途が限定される欠点がある。
【０００４】
なお、特許文献１の従来技術で、帆立貝をフィルター材として利用する記載があるが、フィルター材として利用しても同公報に記載のように耐用年数が短い問題があり、用途としては適当でない欠点がある。
【０００５】
本発明者は、高含水汚泥を土壌として賦活化させることが環境問題を解決する上で、重要であると考え、鋭意検討した結果、帆立貝の溝構造が意外にも脱水性に優れていることを見出し、つまり多孔質体の吸着性自体はそれほど重要ではなく、脱水性に優れる多孔質体として帆立貝が優れていることを見出し、本発明に至ったものである。
【０００６】
本発明の課題は、廃棄物として大量に排出される帆立貝を有効利用して環境問題に寄与するのみならず、高含水汚泥を土壌等として有効利用できる脱水補助材及び高含水比汚泥の脱水方法並びにリサイクル方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【０００８】
（請求項１） 
帆立貝の肉片を除去した貝殻部分を粉砕して得られた貝殻粒子からなり、含水比３００％以上の高含水比汚泥を脱水することを特徴とする脱水補助材。
【０００９】
（請求項２）
前記帆立貝粒子の粒径が、０．０５〜５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１記載の脱水補助材。
【００１０】
（請求項３）
帆立貝の肉片を除去した貝殻部分を粉砕して得られた貝殻粒子を含水比３００％以上の高含水比汚泥に添加し、攪拌後、脱水することを特徴とする高含水比汚泥の脱水方法。
【００１１】
（請求項４） 
帆立貝の肉片を除去した貝殻部分を粉砕して得られた貝殻粒子を含水比３００％以上の高含水比汚泥に添加し、３ｍ／sec以上の流速で乱流攪拌した後、強制脱水することを特徴とする高含水比汚泥の脱水方法。
【００１２】
（請求項５） 
帆立貝の肉片を除去した貝殻部分を粉砕して得られた貝殻粒子を含水比３００％以上の高含水比汚泥に添加し、攪拌後、強制脱水して脱水固形物を生成し、該脱水固形物をリサイクルすることを特徴とする高含水比汚泥のリサイクル方法。  
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、廃棄物として大量に排出される帆立貝を有効利用して環境問題に寄与するのみならず、高含水汚泥を土壌等として有効利用できる脱水補助材及び高含水比汚泥の脱水方法並びにリサイクル方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１５】
（脱水補助材の説明）
本発明の脱水補助材としては、帆立貝の肉片を除去した貝殻部分を粉砕して得られた貝殻粒子が用いられる。
【００１６】
帆立貝は、主に北海道で養殖されたものであり、かかる帆立貝を用いて本発明の脱水補助材を製造するには、養殖帆立貝の肉片を食用等に使用した後の廃棄物である貝殻部分を用い、廃棄物である貝殻部分に貝柱が付着残存している場合は、当該貝柱を除去した後に使用する。
【００１７】
粉砕の前には、水（好ましくは海水）で洗浄しておくことが良質の脱水補助材を製造する上で好ましい。
【００１８】
貝殻部分の粉砕に用いる粉砕機は、特に限定されず、回転式の粉砕機を用いることができる。
【００１９】
粉砕後の帆立貝粒子は粉末状であり、帆立貝粒子の粒径は、特徴的な溝が現れ、良好な脱水性を発現する上で、０．０５〜５ｍｍの範囲が好ましく、より好ましくは０．５〜５ｍｍの範囲であり、更に好ましくは０．５〜１．５ｍｍの範囲である。この範囲であれば水中で動きがよく、ポンプ搬送が容易である。なお、０．０５ｍｍ未満になると脱水性がなくなり、また５ｍｍを越えると特徴的な溝による脱水機能が失われる。
【００２０】
得られた貝殻粒子の成分は、その一例を示すと以下の表１に示すような成分のものである。
【００２１】
【表１】
2006035176.tif 000002
【００２２】
本発明に用いる帆立貝粒子は、第１に、固形物を脱離しないように吸着する性質を有し、第２に、吸着した固形物に含まれる水分を吸収しないで排出する性質を備えている。
【００２３】
この性質は、帆立貝粒子特有の溝構造に起因している。帆立貝粒子は多孔質ではあるが、その孔構造は、図１に示すように、溝構造となっている。即ち、表面の孔が粒子内部で溝と繋がっており、その粒子裏面の孔に連続している構造である。
【００２４】
このため本発明の脱水補助材は、高含水比汚泥を効率よく脱水する機能を果たすことができる。その脱水メカニズムを図２に示す。
【００２５】
図２（Ａ）は、高含水比汚泥の状態を示しており、図２（Ａ）において、Ｓは汚泥粒子（固形物）であり、Ｈは遊離水である。この状態で脱水補助材が添加されると、図２（Ｂ）に示すようになる。図２（Ｂ）において、Ａは脱水補助材である。脱水補助材Ａを添加後、攪拌すると、図２（Ｃ）に示すように、脱水補助材Ａの周囲に汚泥粒子Ｓが吸着する。次いで脱水すると、図２（Ｄ）に示すように、脱水圧力は汚泥粒子Ｓにほぼ均等に掛かり、汚泥粒子中の水分は、帆立貝粒子特有の溝構造が作用し、当該溝から外部排出され、脱水される。
【００２６】
本発明における脱水補助材の脱水機能の発現は、脱水圧力が印加された状態で顕著になる。従来、建設汚泥などの脱水助材として、高分子凝集剤やＰＡＣ（商品名、硫酸アルミ系）を用い遠心脱水機による脱水を行っていたが、脱水汚泥の含水率の低下に限界があった。従来この限界を遠心脱水機の機能性の限界と見ていたのが実情である。しかし、本発明者は、この含水率の限界について種々検討した結果、脱水助剤の機能に問題があることを見出した。即ち、本発明者は、汚泥の脱水では、汚泥に付着する水と、汚泥に内包する水の両方に着目する必要があることを考えた。従来の高分子凝集剤などの助材は汚泥の凝集に主眼がおかれるため、汚泥の付着水の脱水には寄与するが、内包水に関してはかえって脱水しにくい状況を作っており、電荷による凝集、水酸化物生成による凝集などの汚泥表面凝集によって内部の水は凝集物の一組成を形成していると推定できる。このため遠心脱水しても汚泥内部の水は外に排出できず、含水率の高い脱水汚泥しか得られない。
【００２７】
これに対し、本発明では、帆立貝粒子特有の溝構造を利用し、粒子に付着した汚泥の付着水は、遠心脱水圧力によって分離除去し、さらに特有の溝構造によって汚泥内部の内包水も脱水することができる。当該特有の溝は、水を内包する汚泥の壁を破る機能を果たすと共に、その内包水を外部に誘導して除去する機能を果たす。従って、従来限界とされていた遠心脱水機によっても高度に脱水可能となった。
【００２８】
（高含水比汚泥の脱水方法の説明）
次に本発明の脱水方法を図３に基づいて説明する。
【００２９】
脱水対象となる含水比３００％以上の高含水比汚泥と上述した脱水補助材を脱水予備槽１に受け入れる。脱水予備層１には攪拌機２を備えている。
【００３０】
含水比３００％以上の高含水比汚泥としては、建設発生土（一般土砂、浚渫軟泥土など）、建設汚泥（汚泥、廃泥水など）、建設工事に伴う濁水、不良地盤汚泥、湖沼、河川、港湾などの沈積汚泥、下水道処理施設からの発生汚泥、し尿処理施設からの発生汚泥、工場廃水処理設備等からの発生汚泥、農村集落廃水処理施設からの発生汚泥、家畜糞尿などが挙げられる。
【００３１】
本発明において、含水比（％）は、以下の式によって求められる。なお含水比は、ＪＩＳ Ａ−１２０３「土の含水量試験方法」に従って測定できる。
【００３２】
含水比（％）＝（水の重量／汚泥乾燥物重量）×１００
【００３３】
脱水補助材の添加量は、汚泥の種類や汚泥の固形物濃度によって変化するが、好ましい添加量を例示的に示すと以下のようになる。
【００３４】
１）港湾浚渫軟泥土（海水）で、有機微細粒子汚水の場合
汚水内固形物濃度が３〜５％のとき、０．５〜０．７ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましく、
汚水内固形物濃度が５〜１０％のとき、０．８〜１．２ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましく、
汚水内固形物濃度が１０〜２０％のとき、１．２〜２．０ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましい。
【００３５】
２）港湾浚渫軟泥土（海水）で、砂質・シルト質汚水の場合
汚水内固形物濃度が３〜５％のとき、０．４〜０．６ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましく、
汚水内固形物濃度が５〜１０％のとき、０．６〜１．０ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましく、
汚水内固形物濃度が１０〜２０％のとき、１．０〜１．５ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましい。  
【００３６】
３）河川浚渫軟泥土（淡水）で、有機微細粒子汚水の場合
汚水内固形物濃度が３〜５％のとき、０．５〜１．０ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましく、
汚水内固形物濃度が５〜１０％のとき、１．０〜１．４ｇ／ｍ３の範囲が好ましく、
汚水内固形物濃度が１０〜２０％のとき、１．５〜２．０ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましい。      
【００３７】
４）河川浚渫軟泥土（淡水）で、砂質・シルト質汚水の場合
汚水内固形物濃度が３〜５％のとき、０．５〜０．９ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましく、
汚水内固形物濃度が５〜１０％のとき、０．８〜１．２ｇ／ｍ３の範囲が好ましく、
汚水内固形物濃度が１０〜２０％のとき、１．３〜１．８ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましい。      
【００３８】
５）無機濁水汚泥の場合
汚水内固形物濃度が１％以下のとき、０．１〜０．３ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましく、
汚水内固形物濃度が１〜３％のとき、０．２〜０．４ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましく、
汚水内固形物濃度が３〜５％のとき、０．３〜０．６ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましい。  
【００３９】
６）下水道汚泥の場合
汚水内固形物濃度が１％以下のとき、０．２〜０．５ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましく、
汚水内固形物濃度が１〜３％のとき、０．４〜０．７ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましく、
汚水内固形物濃度が３〜５％のとき、０．７〜１．０ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましい。
【００４０】
７）食品関係汚泥の場合
汚水内固形物濃度が１％以下のとき、０．２〜０．５ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましく、
汚水内固形物濃度が１〜３％のとき、０．４〜０．７ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましく、
汚水内固形物濃度が３〜５％のとき、０．７〜１．０ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましく、
汚水内固形物濃度が５〜１０％のとき、１．０〜１．３ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましく、
汚水内固形物濃度が１０〜２０％のとき、１．５〜２．０ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましい。  
【００４１】
８）家畜糞尿汚泥の場合（牛糞）
汚水内固形物濃度が１〜３％のとき、０．４〜０．７ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましく、
汚水内固形物濃度が３〜５％のとき、０．７〜１．０ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましく、
汚水内固形物濃度が５〜１０％のとき、１．０〜１．３ｋｇ／ｍ３の範囲が好ましい。
【００４２】
本発明の脱水補助材の添加量は、従来の高分子凝集剤やＰＡＣと比べて、使用量も少量であり、しかも前述のように高脱水性能を発揮できる。
【００４３】
脱水補助材を脱水予備槽１へ添加する方法は、特に限定されず、粉末時の状態でそのまま添加することができる。添加に際しては公知の定量供給機等を用いてもよい。
【００４４】
脱水予備槽１において、高含水比汚泥と脱水補助材は攪拌機２によって攪拌される。攪拌に際しては、３ｍ／sec以上の流速で乱流攪拌することが脱水を促進する上で好ましい。
【００４５】
高含水比汚泥と脱水補助材は攪拌されてスラリーとなった後、そのまま定量スラリーポンプ３を用いて、脱水機４に送液する。
【００４６】
本発明では、攪拌後沈降分離して、沈降したスラリーのみを脱水機４に送液するようにしてもよい。その場合、脱水予備槽１の攪拌を停止し、沈降分離させてもよいし、あるいは濃縮槽を別途設けて濃縮させてもよい。
【００４７】
脱水機４としては、強制脱水できる脱水機であれば各種の脱水機を使用でき、例えば、遠心脱水機（遠心分離機）、フィルタープレスなどを用いることができる。
【００４８】
脱水機４により高含水比汚泥は分離水と脱水固形物（脱水ケーキ）に分離される。本発明における脱水方法によると、脱水後の減容化率は含水比１２０％の汚泥を対象にした場合、６０％以下となる。  
【００４９】
以上の実施の形態では強制脱水の例で説明したが、汚泥の種類や汚泥含有濃度によっては、強制脱水と自然脱水（フレコン及び脱水ピット等使用）のいずれも選択的に使用できる。
【００５０】
なお、上記脱水補助材の説明は当該脱水方法の説明に援用する。
【００５１】
（高含水比汚泥のリサイクル方法）
上記の脱水補助材を用い、含水比３００％以上の高含水比汚泥（建設発生土（一般土砂、浚渫軟泥土など）、建設汚泥（汚泥、廃泥水など）、建設工事に伴う濁水、不良地盤汚泥、湖沼、河川、港湾などの沈積汚泥、下水道処理施設からの発生汚泥、し尿処理施設からの発生汚泥、工場廃水処理設備等からの発生汚泥、農村集落廃水処理施設からの発生汚泥、家畜糞尿など）を脱水して得られる脱水固形物は、リサイクル可能であり、例えば覆土・盛り土、植生土、透水性向上土、仮設道路・園路・駐車場地盤、法面補強材料、インターロッキング等の二次製品、漁礁（養殖用）・重金属類等吸着剤、その他現場に応じた改良材などが挙げられる。
【００５２】
なお、上記脱水補助材の説明及び脱水方法の説明は当該リサイクル方法の説明に援用する。
【００５３】
また、上記の説明では、脱水補助材のみを添加したが、本発明の目的を逸脱しない範囲で他の添加剤を併用することもできる。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例により本発明の効果を例証する。
【００５５】
（実施例）
実験Ｎｏ．１〜７
脱水補助材を以下のようにして製造した。即ち、北海道で養殖された帆立貝の肉片を食用等に使用した後の廃棄物である貝殻部分から貝柱を除き、水洗浄して、市販の粉砕機を用いて粉砕し、平均１ｍｍの粉末粒子を得た。
【００５６】
得られた粉末粒子の毒性を調べるために、溶出試験を行った。その結果を表２、３に示す。表２は分析方法を示す、表３は測定結果である。その結果、溶出による問題がないことが確認された。
【００５７】
次いで、表４に示す高含水比汚泥０．１Ｌ（リットル）を、１Ｌ（リットル）の脱水予備槽に受け入れ、上記の脱水補助材を表４に示す量だけ添加した。
【００５８】
次いで、攪拌機を始動した。攪拌流速が３m/secとなるように攪拌速度（攪拌機の回転数）を調整した。
【００５９】
攪拌を１０秒間行った後、停止し、沈降分離を１分間行い、沈降したスラリーを脱水機（ＩＨＩ社製遠心分離機）にかけて脱水した。
【００６０】
脱水後の脱水固形物の含水率及び含水比を表４に示す。
【００６１】
（比較例）
実験Ｎｏ．８〜１４
実施例において脱水補助材を用いない以外は同様にして脱水を行い、その脱水固形物の含水率及び含水比を測定した。その結果を表４に示す。
【００６２】
【表２】
2006035176.tif 000003
【００６３】
【表３】
2006035176.tif 000004
【００６４】
【表４】
2006035176.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】顕微鏡写真の例を示す図
【図２】脱水のメカニズムを示す図
【図３】本発明の脱水方法の一例を示す図
【符号の説明】
【００６６】
１：脱水予備槽
２：攪拌機
３：ポンプ
４：脱水機
【図１】
2006035176.tif 000006
【図２】
2006035176.tif 000007
【図３】
2006035176.tif 000008