(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント焼成キルン投入直前の中間品であって、ＳｉＯ2５〜３０重量％、Ａｌ2Ｏ3１〜８重量％、Ｆｅ2Ｏ3０.５〜６重量％、ＣａＯ４５〜７５重量％、塩素０.１〜４重量％の鉱物成分を含み、さらに遊離のＣａＯを２５〜５５重量％含むことを特徴とする凝集剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浚渫土や生活・産業廃水等に使用する凝集剤に関する。より詳細には、これらに含まれる汚泥粒子を凝集する凝集剤であってセメント製造の中間工程から容易に得られる安価な無機性の凝集剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
河川、湖沼、海域等の浚渫土あるいは下水等の生活廃水や各種産業廃水には多量の汚泥粒子が懸濁したスラリー状の高含水物である。これらを処理する場合、埋立処分地が不足していることから、できるだけその容積を減じることが望まれる。また、これらを有効利用する場合もハンドリング性の向上のために減容化は不可欠である。減容化の方法としては、天日乾燥・サンドドレーン等の土木的脱水、真空濾過・加圧濾過・遠心濾過等の機械的脱水および凝集剤の添加あるいはこれらの技術を組み合わせる方法がある。
【０００３】
しかし、土木的脱水による処理では、工期が長くなり、また脱水の程度が不均質かつ不十分である等の問題があり、一般的には、まず凝集剤で沈降分離させた後に、さらに機械的脱水を施すことが行われている（特開昭５３−１２３５５８号公報等）。
【０００４】
凝集剤は、高分子系（特開昭６３−２６７４０８号公報）と無機系（ポリ塩化アルミニウム、消石灰、塩化第二鉄等）に大別され、被脱水物の性状・脱水の程度等を勘案して使い分け、または、併用する技術が開示されている（特開昭６４−９０１００号公報）。高分子系凝集剤は被脱水物に対する添加量は少ないが単価が高い。一方、無機系凝集剤は単価は高分子系に比較して安いものの多量に添加する必要がある。従って、いずれにしても凝集剤のコストは非常に高い。このため経済的な凝集剤が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、河川、湖沼、海域等の浚渫土あるいは下水等の生活廃水や各種産業廃水等の高含水物を効率よく脱水できる安価な凝集剤を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明は、セメント焼成キルン投入直前の中間品であって、ＳｉＯ2５〜３０重量％、Ａｌ2Ｏ3１〜８重量％、Ｆｅ2Ｏ3０.５〜６重量％、ＣａＯ４５〜７５重量％、塩素０.１〜４重量％の鉱物成分を含み、さらに遊離のＣａＯを２５〜５５重量％含むことを特徴とする凝集剤に関するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例形態に基づいて具体的に説明する。
本発明の凝集剤は、セメント焼成キルン投入直前の中間品であって、ＳｉＯ2５〜３０重量％、Ａｌ2Ｏ3１〜８重量％、Ｆｅ2Ｏ3０.５〜６重量％、ＣａＯ４５〜７５重量％、塩素０.１〜４重量％の鉱物成分を含み、さらに遊離のＣａＯを２５〜５５重量％含むことを特徴とするものである。
【０００８】
上記成分のうち、シリカおよび生石灰は、高含水汚泥中の水分と反応して各種の珪酸カルシウム化合物を生成することにより、脱水作用と固形化作用を発揮する。また、アルミニウム分と鉄分はアルミニウムイオンおよび鉄イオンの供給源となり、これらの陽イオンがカルシウムイオンと共に汚泥粒子表面の陰イオンを中和して凝集を誘発させる。アルミニウム分の含有量は酸化物換算で１〜８重量％が適当であり、３〜７重量％が好ましく、４〜５重量％が更に好ましい。また、鉄分の含有量は酸化物換算で０.５〜６重量％が適当であり、１〜５重量％が好ましく、３〜４重量％が更に好ましい。アルミニウム分の含有量が１重量％未満および鉄分の含有量が０.５重量％未満ではこの効果が十分ではない。一方、アルミニウム分の含有量が８重量％を超えおよび鉄分の含有量が６重量％を超えても上記効果は大差ない。
【０００９】
本発明の凝集剤は０.１〜４重量％の塩素を含む。この塩素によってイオン雰囲気が圧縮されるために分散粒子は斥力よりもファンデルワールス引力の方が支配的な領域まで互いに接近できるようになり、凝集効果が高くなる。
【００１０】
本発明の凝集剤はセメント製造工程の中間品から好適に得られる。すなわち換言すれば、本発明はセメント製造工程の中間品を凝集剤として使用できることを見出したものである。ここで、セメント製造工程の中間品とは、セメントクリンカー焼成キルンに投入される直前の原料であり、本発明は、これを凝集剤としてそのまま利用するものであり、新たな成分を加えたり、粉砕等の加工を行う必要はない。従って、セメント製品よりも製造コストが低く安価である。
【００１１】
セメント製造工程の中間品から得られる本発明の上記凝集剤は、具体的には、ＳｉＯ2：５〜３０重量％、Ａｌ2Ｏ3：１〜８重量％、Ｆｅ2Ｏ3：０.５〜６重量％、ＣａＯ：４５〜７５重量％、塩素：０.１〜４重量％の鉱物成分を含み、さらに遊離のＣａＯを２５〜５５重量％含むものである。なお、通常、セメントの未焼成原料にはＳＯ3が２重量％前後含まれるが、もちろんこれを含むものでも良い。
【００１２】
上記中間品の各成分量がそれぞれ上記範囲を外れると、セメント製品としたときに、凝結作用や硬化作用などの基本特性を満たさず不良品となる。従って、上記中間品の化学成分は自と上記範囲に定まる。
【００１３】
上記中間品は、塩素の含有量がセメントよりも多く、またセメントにはない遊離の石灰を含む。先に述べたように、塩素は凝集効果を高める作用がある。エコセメントと通称される種類のセメントは、キルン投入直前の中間品の塩素量は概ね２〜３重量％であり、他のセメント中間品よりも塩素量が高いが、本発明はこのような高塩素量の中間品を凝集剤として好適に用いることができる。
【００１４】
さらに、上記中間品に含まれる遊離の石灰は、鉱物中に含まれるカルシウムよりも速やかに溶解するので、早期の凝集力に優れる。セメント鉱物に含まれるカルシウムは溶解しても液相中のアルミニウムやシリカと反応して水和物を生成するため、液相中のカルシウムイオン濃度は遊離の石灰の水溶液より低くなる。
【００１５】
本発明の凝集剤の高含水物への添加方法は、粉体のままあるいはスラリーのどちらでもよい。また、高分子凝集剤は高含水物に添加した際に強く撹拌するとフロックが破壊して脱水効果が低下するが、本発明の凝集剤はこのような欠点がなく、混合撹拌に特別の注意をはらう必要はない。
【００１６】
本発明の凝集剤の高含水物に対する添加量は、目標の脱水の程度、コスト等により適宜選定でき、限定されない。なお、一般的には、高含水物に対して０.１〜１０重量％の添加量で良好な凝集効果が得られる。
【００１７】
【実施例】
本発明を実施例によって以下に具体的に示す。なお、本発明の範囲はこれらの例に限定されない。
【００１８】
実施例１
表１に示す浚渫土に水道水を加水して含水比１２００％(比重1.05g/cm3)の泥水を調整し、これに表２の成分を有するセメント製造工程の中間品を凝集剤として用い、この凝集剤を０.５％、１％、２％、５％(湿潤試料に対する外割重量百分率)の割合で添加し、ホバートミキサーにて３分間混練した。混練物1000mlを直ちにポリ袋(50mmφ)に入れ、３０分、１時間、３時間、６時間、１日および３日経過後の上澄み水(ブリージング水)の量を測定した。混練物の容積(1000ml)に対するブリージング水の容積比を減容化率として表３に示した。なお、凝集剤として従来用いられている無機系凝集剤として、消石灰(試薬1級)およびポリ塩化アルミニウム(PAC：市販品)を用いたものを比較例として表３に示した。なお、有機系の高分子凝集剤(アニオン系市販品)を参考例として示した。
【００１９】
この結果に示すように、本発明の凝集剤を用いたものは、添加量にかかわらず２４時間経過後の減容化率は２５％程度に達する。なお、３０分〜６時間の早期凝集効果は添加量１〜２％のものが高い。また、３０分〜１時間の早期凝集効果は従来の消石灰およびＰＡＣよりも高く、特に６時間以内の凝集効果はＰＡＣよりも格段に優れている。一方、従来の消石灰は、本発明と同等の２４時間後の凝集効果を得るには本発明の凝集剤よりも多量の添加量を必要とする。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
【表２】
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【００２２】
【表３】
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【００２３】
実施例２
表４に示す浚渫土に、表２に示した本発明の凝集剤を、試料中固形分に対して２.５％，３.８％，１０.８％（湿潤試料に対する外割重量百分率で各々0.6％，1％，3％）添加し、スクリューミキサーにて３分間混練した。混練物を直ちに小型フィルタープレス機(内容量400ml)に圧力０.４MPaで５分間充填した後、さらに０.７MPaの圧搾圧で脱水し、脱水量が１分間に１ml以下になるまでに要する時間(圧搾時間)を測定した。なお、比較例として、凝集剤無添加の例、消石灰(試薬１級)を添加した例、およびＰＡＣ(市販品)と消石灰を併用した例を併せて表５に示した。また、実施例として、ＰＡＣと本発明の凝集剤を併用した例を示した。これらの結果を脱水ケーキの水分量と共に表５に示した。
【００２４】
本発明の凝集剤を用いたものは無添加の場台よりも迅速に脱水でき、３.８％の添加量で圧搾時間を無添加の場合の約半分に短縮することができ、かつ、ケーキ水分量を減少することができた。また、本発明の凝集剤は２.５％の添加量でも効果が認められた。一方、比較例であるＰＡＣと消石灰の併用例および消石灰添加例は、いずれも本発明の凝集剤を３.８％添加したものよりも圧搾時間が長く、本発明よりも効果が低かった。また、ＰＡＣと本発明凝集剤を併用したものは、従来のＰＡＣと消石灰とを併用したものよりも圧搾時間が短く、従来のＰＡＣと消石灰との混合剤より効果がある代替材料として利用できることが認められた。
【００２５】
【表４】
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【００２６】
【表５】
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【００２７】
【発明の効果】
本発明の凝集剤はセメント製造の中間品を用いることができるので、安価であり、しかも従来の消石灰やＰＡＣ等の無機系凝集剤よりも早期の凝集効果に優れる。