(57)【要約】【課題】我国において、河川、湖底、海域からの高含水汚泥の処理方法は、未だ技術が甚だ不十分である。即ち、一般には浚渫後天日乾燥など１カ月以上も広大な面積に放置され甚だ不経済である。また、最近の迅速処理方法も高分子凝集剤など価格の高い薬品を使用しなければならず、実用化されているものはない。本発明は、このように行詰っている高含水汚泥処理の方法について、迅速化、かつ低コスト化の新規技術を創造開発し、提供することを課題とする。【解決手段】遠心分離等、機械的に脱水できないスラッジ中の余剰水分を多孔質である原料の毛細管引力によって吸水して見かけ上の水分を減水し、かつ多量の水分によっても急速に硬化するセッコウを用いて高含水汚泥を１０分程で即時固化するものであり、更に水質浄化機能を与えるための加工処理をして低コストで高付加価値の固化体を造り、場所をとらず即日処理を可能として解決した。【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川、湖底及び海域において浚渫された汚泥、又は土木工事で発生するシールドスラッジ、或は産業廃棄物として排出される高含水汚泥類を高吸水性、保水性原料である乾燥粉末と混合して液性限界を下げ、見かけ上の含水率を下げないしは流動性を下げた後、水硬性焼セッコウ、必要によりセメント類を加えて均一に混合し、急速に硬化させ固化させることを特徴とする高含水汚泥類の処理方法。
【請求項２】
前記高吸水性、保水性原料は、産業廃棄物として排出される高吸水性樹脂製品層、紙類、ワラ類、衣料類、焼却灰類のうちより選ばれた１種以上の粉末である請求項１に記載の高含水汚泥類の処理方法。
【請求項３】
前記高吸水性、保水性原料は、産業廃棄物として排出される水熱合成珪酸カルシウムボード類、ＡＬＣ、珪藻土類、ゼオライト鉱物類を加熱脱水させたもの、木炭類のうちより選ばれた１以上の粉末である請求項１に記載の高含水汚泥類の処理方法。
【請求項４】
前記高吸水性、保水性原料は、その処理方法が前処理として、Ｆｅ及び又はＣｕ及び又はＺｎの塩類を添着させたものである請求項１乃至３のいずれかに記載の高含水汚泥類の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、今だに、処理に長くかかり、社会全体として非常に困っている高含水汚泥を、従来になく、非常に短時間のうちに、硬化させ、即利用可とする新技術に関する。換言すれば本発明は、河川、湖底、海域からの浚渫汚泥、土木工事のシールドスラッジや、各種産業から排出される高含水の汚泥を、従来よりも、遥かに急速に合理的、経済的に固化状態とするため、産業廃棄物から選ばれた資源を有効に活用し、付加価値を特に大とした土壌材、水質浄化剤を造る、進歩性大なる新技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような目的を持った、一応の技術は多数存在するが、現在の浚渫汚泥は、陸上の広大な凹地処理ヤードに入れられて約１年間かけて天日乾燥する方法が広く行われているが、ある程度乾いても、雨が降ればまた含水泥状に戻るなど、長い期間がかかり、従って、処分地の確保や、維持コストの面で大きい負担となっている。一方、これらを改善するには凝集剤や固化剤を使って、早い方でも１０日間程度で運搬可能な状態にして、埋立土壌等とする方法は、以下のように数多くの特許出願もされている。
【０００３】
第１の従来技術は、特開平１１−６１１２０のようなもので、ＦｅやＡｌの陽イオンを含む固化剤を利用する技術である。即ち、汚泥等の廃土を資源化して土壌改良材を製造することを目的とするものである。その解決手段としては、建設汚泥、浚渫汚泥、窯業系の未利用粘土等の粘土質廃土に、鉄やアルミニュウム等の陽イオンを含む固化剤と、肥料成分剤と、造粒剤を混合し、造粒処理して適当な粒径の粒状体を形成し、この粒状体を乾燥固化して土壌改良材とする、という技術である。
【０００４】
第２の従来技術は、特開平９−１６８８００に開示されたような技術であり、高含水浚渫汚泥の処理方法である。その課題とするところは、湖沼や河川、港岸などの底にたまった大量の高含水汚泥を、迅速に、かつ経済的に処理する方法を提供し、また、地盤沈下が起こらず埋立地の用途が限定されない処理方法を提供することにある。而して、その解決手段としては、高含水浚渫汚泥に凝集剤を加えてフロックをつくり、しかるのちに自然脱水または機械脱水で水を抜く処理方法において、はじめに固化材を添加し、次に凝集剤を添加することにより、固化材粒子を包含するフロックを形成させることからなる方法、または、はじめに、ノニオン系またはアニオン系の高分子凝集剤を加え、次に無機凝集剤の代わりをなす固化材を加え、更に必要に応じ無機凝集剤またはカチオン系凝集剤を補足して、固化材粒子を包含するフロックを形成させることからなる方法によるという技術である。
【０００５】
第３の従来技術は、特開平１１−３３５９６に開示された技術で浚渫汚泥処理方法であり、その課題は、海底等から浚渫された汚泥を陸上にある廃棄場まで搬送する場合、汚泥が搬送途中に溢れやすく搬送路を汚染する恐れがあるので、これを解決しようとするものである。その解決手段としては、汚泥を浚渫する浚渫船上で浚渫汚泥を反応遅延性生石灰と反応させて疎水性土壌に改良することによって、汚泥をそのまま陸上搬送する必要をなくすことを図った技術とのことである。
【０００６】
第４の従来技術は、特開平１１−２９３２４８に開示されているようなもので、改良土の製造方法の技術である。その課題とするところは、建設残土、河川、湖沼、港湾の浚渫汚泥等の産業廃土を植生可能土壌として利用する方法を提供するというものである。而して、その解決手段としては、産業廃土の性状及び成分を分析して、土、砂、有機廃棄物、コンポスト、焼却灰を添加し、混合・養生することにより、ユーザが要求する仕様の土壌を効率的に製造する技術によるということである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記多くの従来技術によっても、高含水汚泥の合理的、経済的、迅速処理は次の通り、未だ十分なものがなく、依然として未解決である。即ち、第１の従来技術では、鉄やアルミニウム等の陽イオンを含む硬化剤と肥料成分剤を高含水汚泥に付加したとしてもそれらはいずれも、遅効性のものであって、急速硬化の機能はない。従って、長く処理場の場所をとって、甚だ不経済であるという大きな欠点を有している。総体的に見て、これらの従来技術では、高分子吸水剤等固化剤や凝集剤のコストが高く、経済性の面でほとんど実用化されていないという問題点がある。
【０００８】
また、第２の従来技術は、高含水汚泥に凝集剤を加えて、フロック状とした後脱水速度を早める技術であるが、実施例によると３日後でいくらか水浸透率が上る程度のものであって、この程度であると固形物として運搬可能となるのは１０日以上かかることになる。効果としても具体的硬化日数は全く報告しておらず、迅速処理という言葉だけであって、実際には硬化するのに、長い日数がかかるという問題点がある。
【０００９】
次に、第３の従来技術では、船を用いるが、浚渫したこの汚泥は、非常に多くの水分を含んでいるから、この多くの水分と化合させるには、非常に多くの生石灰が必要となり、不経済でもあるし、発熱反応なので、作業上危険を伴う大きな欠点がある。その上、このように多量の石灰を含む土壌は、埋立に使ったとしても石灰は消石灰になっているから、水溶性であって、それにより埋立てた土地は、石灰部分が、雨や地下水により、溶失し、地盤が空洞化し、建物を建てると、基礎部分が不安定であるという大きな問題点がある。
【００１０】
更に、第４の従来技術では高含水汚泥に通常の土壌コンポスト、有機物などを加えているが、有機物はむしろ硬化を遅らせることが多い。これだけでは急速硬化の要因は殆どない。従って、実施例でも１カ月間養生させたとある。依ってこの方法は、高含水汚泥に対して、硬化処理が遅すぎて役に立たないという大欠点を有している。
【００１１】
本発明は、前記従来技術の諸欠点、諸問題点を除去し、従来と異なる全く新しい技術によつて高含水汚泥を急速に即時に硬化させ、直ちに運搬可能とし、場所を長くとらず、即日にリサイクル原料として使用可能とする画期的新技術を開発し提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、次の幾つかの新規な手段を創始した。本発明は、上記作業技術の最大のネックである凝集剤、固化剤の機能を持つ資源を　産業廃棄物の中から選択する事と　遠心分離等の機械的脱水処理では除去できない余剰水分を高吸水、保水性の原料によつて毛細管吸引力で吸いを移行させ、見かけ上の含水比を下げて固化作業を効率よく行う事　更には浚渫汚泥等の富栄養化成分であるリン分、アンモニア分を有効利用して農業土壌とする事。　或は固化物を湖水等へ再投入して水質や、湖底の浄化機能を持つ製品を造る全く新規な発想によるものである。
【００１３】
本発明の１番目の特徴は、河川、湖底及び海域において浚渫された汚泥、又は土木工事で発生するシールドスラッジ、或は産業廃棄物として排出される高含水汚泥類を高吸水性、保水性原料である乾燥粉末と混合して液性限界を下げ、見かけ上の含水率を下げないしは流動性を下げた後、水硬性焼セッコウ、必要によりセメント類を加えて均一に混合し、急速に硬化させ固化させる含水汚泥類の処理方法であることである。
【００１４】
本発明の手段、構成の２番目の特徴が、前記高吸水性、保水性原料が産業廃棄物として排出される高吸水性樹脂製品層、紙類、ワラ類、衣料類、焼却灰類のうちより選ばれた１種以上の粉末である高含水汚泥類の処理方法であることである。また、その３番目の特徴は、前記高吸水性、保水性原料は、産業廃棄物として排出される水熱合成珪酸カルシウムボード類、ＡＬＣ、珪藻土類、ゼオライト鉱物類を加熱脱水させたもの、木炭類のうちより選ばれた１以上の粉末である請求項１に記載の高含水汚泥類の処理方法であることである。
【００１５】
更に、その４番目の特徴は、前記高吸水性、保水性原料は、その処理方法が前処理として、Ｆｅ及び又はＣｕ及び又はＺｎの塩類を添着させたものである請求項１乃至３のいずれかに記載の高含水汚泥類の処理方法であることである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の課題と手段と、実施の形態の関連について説明する。浚渫汚泥やシールドスラッジなどの汚泥は、発生時の含水比は（固体分に対する水比）３００％〜４００％であり、これらを遠心分離等の機械的処理をしてもなお１００％以上の水を持っている。粘土質にはハロイサイトのように結晶格子中にゆるく結合された水分子を持ち、少なくとも１００℃以上の加熱処理などによらないと水を抜くことができないものである。本発明の第１の課題は、微細な気孔をたくさん持つ多孔体の毛細管吸引力によって、これらの水分を吸着転移させて見かけ上の自由水分を下げ、固化剤の固化条件を効果的にすることである。固化剤に（請求項−１）に示す焼石膏（半水石膏）を選んだのは無機質の水硬生原料として最も急結性であるとともに約９０％程度までの多量の水分をもって硬化するものである。更には、建築廃材としてセッコウボードのリサイクルによる低コストの物である。第２の課題は高吸水性の原料である。特に、産業廃棄物の中から選択するものであるが、（請求項−２）に示す、紙、ワラ、木綿衣料等は自重の数倍以上の水を保水する。特に紙おむつ、ナプキン等高級水性樹脂製品廃材は１０倍以上の保水率を示し、極めて効果的な物であるが発生量が少なく、数％の範囲で添加して使用する。（請求項−３）に示す多孔質吸水材料は産業廃棄物として大量に排出される物であり、本発明の対象とする主たる資源である。これらの中から選択して地域に応じて対処するものである。また、この材料は発明者による特開平９−１９６８０に於いて湖水、河川の富栄養化成分であるリン分、アンモニア分、臭気等の吸着や反応固着により水質を浄化させようとするもので、予め低温度の加熱処理をして付着水、結晶水を放出させたものを使用するが、特に（請求項−４）のようにＣｕ、Ｚｎ、Ｆｅ等のイオンを溶着させて触媒的効果を与えるものであり、珪藻土はＳ２やフミン酸が吸着、ゼオライト鉱物はＮＨ４の吸着に効果的なものである。
【００１７】
本発明の実施例の一般説明
処理対象汚泥は、宇賀沼浚渫スラッジで含水比１０５％のものを使用した。
（Ａ）固化剤：石膏ボード廃材を２００℃に加熱脱水して半水石膏をしたものを使用した。
保水材料：紙おむつ廃材は解砕して細綿状とした。
（Ｂ）水質浄化機能剤
ＡＬＣ建材工場の切り屑を２％以下の泡粒状として入手し６００℃に加熱したもの及び加熱脱水前に硫酸銅の１０％水溶液を吸着させた後、加熱脱水したものを使用した。
（実施例−１）急速固化効果に関する
汚泥スラッジ（含水比１０５％）１Ｋｇに紙おむつ切り屑を綿状に解砕したものを３０ｇ加えて混合するとゼリー状の凝集対となった。次に、焼石膏を２００ｇ加えて混合すると急速に効果反応が進み、１０分間で固化状態となった。即ち、スラッジ中の固体分５２．５％、水分５２．５％の状態に紙おむつ粉３％を入れると約１０倍の水を吸着して、残存水分は２２．５％となり、焼石膏は約１１０％の水で硬化したことになる。なお、固化体を水中に浸漬して５日間放置しても形が崩壊することはなかった。
（実施例−２）急速固化及び水質浄化に関するもの
ＡＬＣ建材（ヘーベル）の工場から出る切断破片を２ｍｍ以下に破砕した後、６００℃で加熱して結晶水を脱水したもの（Ａ）及び熱処理前に硫酸銅１０％水溶液を約１５％吸着させた後、６００℃で加熱したもの（Ｂ）を造り、ＰＯ４−Ｐ及び臭気成分Ｓ２の除去効果を調べた。
（固化物の製造）
汚泥スラッジ１ＫｇにＡＣＬ処理物３００ｇ、焼石膏２００ｇを加えて混合すると約１０分間で固化状態となった。これら固化体を約５日間天日乾燥したものの吸着試験をした。
【００１８】
【表１】
2004082016.tif 000002
【００１９】
この実験結果を従来技術と対比すると、従来は、高含水汚泥の固化には、これまでの最新技術を用いても、少なくも１０日以上かかっていたところ、本発明の実験では僅か１０分で固化している。従って、本発明は、従来技術とは全く異り進歩性大なるもので、この固化短縮期間は、まさに驚天的といえる程大変な利益をもたらすものであることがわかった。
【００２０】
【発明の効果】
１）以上説明したように本発明の効果の第１は、産業廃棄物の中から選ばれた資源を持つ特徴的機能を有効利用することにより、格段に低コストで、かつ従来技術に於いて例のない短時間で固化作業ができることである。
２）更に単なる固化処理に止まらず、河川や湖水の富栄養化成分及び臭気成分を吸着して除去できる浄化機能を持つ高付加価値の製品とするものである。
３）本発明によれば、従来と全く異なり、社会全体が処理に困っていた高含水汚泥も、即時に硬化させることができ、即日処理が可能となるので、広大な処理場は、最早全く必要がなくなるから、それだけでも莫大な経済効果をもたらすものである。