(57)【要約】【課題】上水汚泥を使用した、リンの吸収速度が速くリンの吸収能力を十分に発揮することができる安価な塊状リン吸着剤が求められている。さらに、有用微生物の担体としても流用できるものが求められている。【解決手段】上水汚泥をひも状に成型し、表面積を大きくすることでリンの吸着速度を速くして、そのひも状の上水汚泥を立体状に形成した塊状リン吸着剤とすることで、大きな空隙を有する塊状構造にした。このことで、処理汚水中に含まれる固形分による目詰まりが少なく、リン吸着能力を十分に発揮できる。さらに、有用微生物を担持させることで、汚水の浄化能力を高めた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上水汚泥をひも状に成型し、その成型したひも状の上水汚泥を内部に空隙を有する立体に形成したことを特徴とする塊状リン吸着剤。
【請求項２】
前記上水汚泥をひも状に成型する前に、粘性調整材を添加して粘性を調整することを特徴とする請求項１記載の塊状リン吸着剤。
【請求項３】
前記粘性調整材が、ぬか、おが屑あるいは高吸水性高分子であることを特徴とする請求項２に記載の塊状リン吸着剤。
【請求項４】
前記上水汚泥に有用微生物を担持させたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の塊状リン吸着剤。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、河川、湖沼あるいは港湾などの水域から、リンや悪臭などを除去するのに適した塊状リン吸着剤を、上水汚泥から製造する新技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】生活排水や工場排水などに起因する汚染が、河川や湖沼あるいは港湾などに広がっている。その原因の一つにリンによる富栄養化があり、それに伴う典型的な現象に、アオコや赤潮の発生がある。これらの環境汚染は、流域に生息する動植物に大きな影響を与えつつあり、さらにそこに生活している住民にも、景観の破壊以外に、悪臭や蚊の異常発生に悩まされる状態にまで悪化した地域が目だって来ており、その改善策が望まれている。【０００３】従来から、鹿沼土、アロフェン、活性アルミナなどは、リン吸着力の大きな物質として知られており、これらを数センチメートルの粒状に焼成した物を用いて、リンを除去しようとする試みがなされている。しかしながらこれらは、成型、焼成するため価格が高くなる。さらに、数センチメートルの粒状に成型しているので、リンの吸着にはその表面の部分しか有効に利用できない欠点があった。【０００４】他の方法として、上水汚泥にセメント及び高吸水性高分子を混練・造粒することで、小さな粒子の集合体とする方法が開示されている。粒子と粒子の集合体の空間は、小さいので目詰まりが起こり、内部が有効に活用できない欠点があった。さらに、大量の高吸水性高分子を使用するので製造価格が高くなる以外に、使用された高吸水性高分子そのものが、新たな廃棄物になる基本的な問題を含んでいるので、大量消費には問題があった（特許文献１参照）。【０００５】また、微生物担体の製造方法として、上水汚泥を無酸素状態ないし酸素希薄状態で焼成を行なう方法がある（特許文献２参照）。しかしながら、焼成を行なうので製造費用が高くなるため、焼成を必要としない微生物担体の開発が望まれている。
【特許文献１】特開平９−１０７６２号公報
【特許文献２】特開平９−２５６号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】従来の粒状リン吸着剤は、小さな粒状あるいはその集合体に成型している。そのためそれらの粒子群の空隙が小さく、汚水に含まれる固形分によってその空隙が閉塞されて、リンの吸着はその表面の部分しか有効に使用されない欠点があった。汚水に含まれる固形分によって目詰まりが起こりにくい構造で安価な塊状リン吸着剤が求められている。さらに、有用微生物の担体としても流用できるものが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】上記課題を解決ために、本発明の請求項１では、上水汚泥をひも状に成型し、その成型したひも状の上水汚泥を内部に空隙を有する立体に形成したことを特徴とする塊状リン吸着剤としている。このように、上水汚泥をひも状に成型し、さらにそのひも状の上水汚泥を内部に空隙を有する立体に形成して塊状にすることで、空隙に富んだ塊状リン吸着剤にすることができる。形成された塊状リン吸着剤は、例えば天日で乾燥した後に河川などの浄化剤として使用される。なお、立体とは、三角錐（すい）、四面体、ピラミッド、立方体、直方体、六面体、多面体、球、三角柱、四角柱、多角柱等をいう。
【０００８】河川や湖沼水に、凝集剤としてＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、硫酸バンドなどを添加して、生成フロックを分離する方法が一般的で、本発明の対象とする上水汚泥である。このような上水汚泥は、水酸化アルミニウムが多く含まれているため、リンの吸着機能があることは従来からよく知られている。また、乾燥すると強固な岩石状の塊になる。さらに、夏場などで臭気がある場合には、粉状活性炭が添加される場合がある。
【０００９】上水汚泥は、河川や湖沼などの原水中に含まれていた微細な砂であり、その粒子径は５０％重量径で１０ミクロン程度である。そのため乾燥した上水汚泥には、粒子間の空隙として概略１０ミクロンの細孔が形成されている。この乾燥上水汚泥をリンの吸収剤として使用した場合、この空隙に汚水が入りリンが吸着される。汚水中のリンが順じ吸着されるためには、この空隙内をリンイオンが拡散していかなければ吸着されないので、リンイオンの拡散移動距離を短くすると、より速くリンを吸着できることになる。また空隙が閉塞されるとリンの吸着が行われなくなり、上水汚泥のリン吸着能力が十分に発揮できないことになる。
【００１０】拡散移動距離を短くする一般的な手段として、形状を小さくする方法が知られている。上水汚泥を小さな粒子に成型することで、表面積が多くなると共にリンイオンの拡散移動距離が短くなるので有効である。しかしながら一般的には粒子群で使用するので、汚水に含まれる固形分によって上水汚泥粒子間の空隙が閉塞されてしまって、内部の上水汚泥が有効に活用できないことが明らかになった。
【００１１】リン吸収剤の理想的な形状を研究した結果、表面積を大きくする手段として上水汚泥をひも状に成型し、処理汚水中に含まれている固形分による目詰まりが起こりにくくする手段として、そのひも状の上水汚泥を内部に空隙を有する立体に形成した構造が優れていることが明らかになった。直径２ｍｍから２０ｍｍ程度のうどん状に成型した上水汚泥を、内部に空隙を有する立体に形成することで、少なくともひも状の直径と同等の空間が内部に形成されることが明らかになった。このことは、空隙の大きさはひも状の直径を変えることである程度規定できることが判明した。
【００１２】さらに、全体の大きさは、数センチメートルから２０センチメートル程度が取り扱い易い。ひも状の上水汚泥を立体に形成することで、乾燥する時の強度も確保できることが明らかになり、乾燥品の取り扱い時や輸送時の必要な強度、汚水処理施設での必要な強度も十分確保できることが明らかになった。さらに、必要に応じて焼成した時の強度も十分に確保できることが判明した。
【００１３】また、上記課題を解決するために、本発明の請求項２では、前記上水汚泥をひも状に成型する前に、粘性調整材を添加して粘性を調整することを特徴とする塊状リン吸着剤としている。成型機による成型技術は、従来から良く知られた技術であり、成型機に適合した粘性にするために、粘性調整がおこなわれている。粘性が高い時には、水分を加えて混練することで粘性を低くできるが、水分が多くて粘性が低い場合は水分を除去して粘性を高くする必要がある。その方法として、天日乾燥法あるいは加熱法などで除去を必要とする水分の大部分を除去した後で、最終的な粘性の調整手段として、短時間で調整できる粘性調整材の添加を行なう方法が有効であった。
【００１４】また、上記課題を解決するために本発明の請求項３では、粘性調整材が、ぬか、おが屑あるいは高吸水性高分子である塊状リン吸着剤としている。バイオ資源としてその活用が望まれている、ぬか、おが屑などが粘性調整材として活用できることが明らかになった。ぬか、おが屑などを上水汚泥に入れると、上水汚泥中の水を吸収するので、結果的に上水汚泥の粘性を高くすることができた。さらに、高吸水性高分子は少ない添加量で効果的な粘性の調整が可能であった。
【００１５】また、上記課題を解決するために本発明の請求項４では、有用微生物を担持させたことを特徴とする塊状リン吸着剤としている。塊状のリン吸着剤を、有用微生物を含む液に浸漬して担持させた。この担持させた塊状リン吸着剤を河川などに用いることで、生物学的に浄化することができる。本来のリン吸着機能と生物学的な浄化機能を合わせることで、優れた機能を備えた塊状リン吸着剤を製造することができた。粉状活性炭を添加した上水汚泥、あるいは、ぬか、おが屑などを粘性調整材として添加した上水汚泥が有用微生物の担体として、特に優れている。
【発明の効果】
【００１６】上水汚泥をひも状にしたことによって、処理する汚水と接触する面積が多くなりリンの吸着速度を早くすることができる。さらに、内部に空隙を有する立体に形成した塊状リン吸着剤としたことで、ひも状の上水汚泥の直径と同等程度の空隙が内部に形成されるので、汚水中の固形分にもとづく目詰まりがほとんど解消され、上水汚泥の持っているリンの吸着能力を十分に発揮することができる。また、取り扱い上の必要な強度を確保できる。
【００１７】さらに、粘性調整材を用いることで、成型機の仕様に適合した上水汚泥の粘性に、容易に短時間でできるので、成型機の性能を十分に発揮し、安定した品質の塊状リン吸着剤を製造することが可能となった。また、粘性調整材として、高吸水性高分子は少ない添加量で上水汚泥の粘性を変えることができた。粘性調整材を用いることで、品質の向上と製造時間を大幅に短縮できる。その結果安価な製品にすることができる。
【００１８】さらに、有用微生物を担持させることで、上水汚泥のリン吸着機能と合わせて、生物学的な浄化機能との複合機能を持った塊状リン吸着剤を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】上水汚泥の脱水方法として、一般的に圧縮脱水あるいは真空脱水などの機械脱水が採用され、脱水ケーキの水分は概略６０％程度である。次いで行なう成型方法によって適切な水分量が異なるので、水分調整が行なわれる。成型方法には、上水汚泥を開口部から押出す押出成型法、平板状の上水汚泥を切断する切断法あるいは回転するローラの溝に上水汚泥を入れる型枠法などが知られている。一般的には押出成型機が使われ、その好適な水分濃度は概略４０％程度であるが、上水汚泥の粘性によって判断される。まず天日乾燥や加熱乾燥などが行われ、次いで上水汚泥が粘性調整部に送られる。特に天日乾燥された上水汚泥は、その外部と内部とでは水分含有量が大きく異なるので、粘性調整部に設けている混練機で均一に混練して、上水汚泥の粘性が調査される。調査したその粘性と上水汚泥量に応じて、必要な粘性調整材量が決定される。粘性調整材を添加して混練することで、短時間に適確な粘性に調整することができる。粘性を調整した上水汚泥は、成型機に送る。【００２０】成型機で成型するひも状の上水汚泥の直径は、２ｍｍから２０ｍｍ程度を採用できるが、好適には５ｍｍから１０ｍｍ程度で、それらを不規則に立体状に形成して塊状にする。この時に、軽く押さえる操作で上水汚泥のひも状同士がくっつく状態が、上水汚泥の粘性として最も好ましい状態である。このようにひも状の上水汚泥を、立体状に形成して塊状にすることで、ひも状の直径と同等の空隙が内部に形成されることが明らかになり、この空隙の大きさは、ひも状の直径を変えることで、ある程度規定することが可能であった。【００２１】立体状に形成する塊状の大きさは、次の工程である乾燥部への搬送、乾燥部での効率的な通気性、乾燥後の強度などの点から判断して、数センチメートルから２０センチメートル程度の立体状が、好ましい大きさであった。さらに、この塊状リン吸着剤は、例えば天日乾燥することで、輸送、貯蔵などにおいて必要な強度が得られ、塊状リン吸着剤として使用できる。【００２２】乾燥した塊状リン吸着剤には、有用微生物として例えばＥｆｆｅｃｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏ−ｏｒｇａｎｉｓｍ（ＥＭ菌と呼ぶ）などを含む液に浸漬することでＥＭ菌を担持させることができる。ＥＭ菌を担持させる上水汚泥は、粉状活性炭を添加した上水汚泥、ぬかあるいはおが屑などを粘性調整材として添加した上水汚泥が、ＥＭ菌の能力を発揮さすためには優れている。
【実施例】
【００２３】図１は、本発明の塊状リン吸着剤の製造工程を示す工程説明図である。同図に示すように、水分概略６０％の上水汚泥１を、天日乾燥部２で水分概略４５％程度にまで乾燥する。次いで上水汚泥を粘性調整部３に入れて、備えている混練機で上水汚泥を混練することで、水分の均一化を行ない必要な粘性調整材量が調査される。次いで必要な粘性調整材４を加えて混練を行なう。粘性を調整した上水汚泥は成型部５に入れて、成型機でひも状に成型する。ひも状に成型された上水汚泥は、形成部６で立体状に形成する。次いで乾燥室７で乾燥した後に、ＥＭ菌槽８でＥＭ菌を担持させて製品９にする。【００２４】図２は、本発明の形成工程を示す説明図である。上水汚泥は、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムを使い、臭気対策として粉状活性炭が添加されている。天日乾燥で概略水分４５％程度にまで乾燥し、高吸水性高分子としてポリアクリル酸塩を約４重量部加えて粘性を調整した上水汚泥を、押出成型機１０に供給した。直径６ｍｍの３つの開口から押し出されて、ひも状の上水汚泥１１に成型される。成型された上水汚泥は、ここでは人手で野球のボール大に丸めた状態１２に形成して、ベルトコンベアー１３で乾燥工程に搬送される。なお、高吸水性高分子としては、ポリアクリル酸塩以外に酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール系などが利用できる。【００２５】図３は、野球のボール大に丸めた状態に形成した上水汚泥１２の拡大模式図である。直径６ｍｍの開口から押し出されたうどん状の上水汚泥を、直径約１２センチメートルのボール状に丸めた状態に形成しているので、内部の空隙は概略６ｍｍ程度のものが多い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の塊状リン吸着剤の製造工程を示す工程説明図
【図２】本発明の形成工程を示す説明図
【図３】本発明の塊状リン吸着剤の拡大模式図
【符号の説明】
【００２７】１  上水汚泥
２  天日乾燥部
３  粘性調整部
４  粘性調整材
５  成型部
６  形成部
７  乾燥室
８  ＥＭ菌槽
９  製品
１０  押出成型機
１１  ひも状の上水汚泥
１２  形成上水汚泥
１３  ベルトコンベアー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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