(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２０％スラリーｐＨが７以上で、ＢＥＴ比表面積値が１．０ｍ2／ｇ以上〜３．０ｍ2／ｇ未満の石炭灰を、汚泥中の水分量に対して１０重量％以上、汚泥に添加することを特徴とする有機質汚泥の消臭方法。
【請求項２】
２０％スラリーｐＨが７以上で、ＢＥＴ比表面積値が３．０ｍ2／ｇ以上〜９．０ｍ2／ｇ未満の石炭灰を、汚泥中の水分量に対して５重量％以上、汚泥に添加することを特徴とする有機質汚泥の消臭方法。
【請求項３】
２０％スラリーｐＨが７以上で、ＢＥＴ比表面積値が９．０ｍ2／ｇ以上の石炭灰を、汚泥中の水分量に対して２．５重量％以上、汚泥に添加することを特徴とする有機質汚泥の消臭方法。
【請求項４】
前記有機質汚泥が、アンモニアもしくは硫化水素を含む天然悪臭物質及び/またはアセトアルデヒドもしくはフェノールの人工悪臭物質を含むことを特徴とする請求項１ないし３記載の請求項から選ばれた各一の有機質汚泥の消臭方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、有機質汚泥の消臭剤及び消臭方法、特に河川、湖沼、港湾等に堆積したヘドロや各種産業活動で発生する有機質スラッジ（以下、有機質汚泥という）からの悪臭を防止する消臭剤及び消臭方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、有機質汚泥は、脱水の上、セメント等により固化処理されるが、固化処理に先立つ浚渫、運搬、埋立て等において、あるいは固化処理時において、人に不快感を与える悪臭を発する。消臭対策としては、（１）水、空気等による希釈拡散、（２）酸、アルカリ、過酸化水素、オゾン等による化学的分解、（３）芳香成分によるマスキング、（４）吸着等があげられるが、作業現場の環境保持及び省資源エネルギーの立場から（１）、（２）は望ましくなく、（３）も薬液が高価な上、添加量調整、混合法が難しいという欠点がある。その中で吸着、特に活性炭による物理吸着が多く行われている。
【０００３】
しかしながら、活性炭による吸着は、空気や水洗浄には好適であるが、有機質汚泥（ヘドロやスラッジ）の消臭には、添加量自体が多いことに加え、活性炭が吸水することにより、本来悪臭物質の吸着に必要とする以上の活性炭を添加しなければならず、コスト的に極めて高価なものになる。また、吸着効果を高めるために粉状、粒状、繊維状にした活性炭は、着火しやすい危険物でもあり、取扱いにくい欠点がある。
【０００４】
このような中にあって、石炭灰を悪臭対策に用いようとする試みがある。「第１回石炭灰利用技術会議講演集」（（財）石炭利用総合センター、平成３年９月）１０５頁、「石炭灰の養鶏用脱臭剤に関する研究」には、養鶏場における鶏糞からの悪臭低減技術として、菜種油を３〜５％添加した石炭灰を鶏舎に散布し、硫化水素やアンモニア濃度を低減した例が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、火力発電所のボイラから副産品として産出される石炭灰は、世界各地からの石炭の輸入により、使用される石炭が多種に及び、しかもその燃焼条件が同一でないために、石炭灰の発生発電所が異なれば、得られる性状も大きく変化するものであり、これを脱臭剤として散布しても、その性状次第では、得られる消臭効果も大きく変動することになる。
【０００６】
また、前記ヘドロやスラッジ等の有機質汚泥は、養鶏場において発生する天然悪臭物質に対して、工業生産物質や産業廃棄物によるアセトアルデヒド、スチレン、フェノール等の人工悪臭物質を発生するものであり、前記石炭灰の性状が大きく変化することに併せてこれらの悪臭物質にも対応していく必要がある。
【０００７】
この発明は、ヘドロやスラッジ等の有機質汚泥の消臭対策として、高価な活性炭等の消臭剤を用いる事なく、産業廃棄物である石炭灰を使用すると共に、石炭灰の有する比表面積及びＰＨに着目し、これらを適性に規定することにより、汚泥の消臭効果を効果的に発揮することができる有機質汚泥の消臭剤及び消臭方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明の有機質汚泥の消臭剤によれば、２０％スラリーｐＨが７以上で、ＢＥＴ比表面積値が１．０ｍ2 ／ｇ以上の石炭灰を含んでなること（請求項１）を特徴とする。また、この発明の有機質汚泥の消臭方法は、２０％スラリーｐＨが７以上で、ＢＥＴ比表面積値が１．０ｍ2 ／ｇ以上の石炭灰を汚泥に添加すること（請求項２）、前記石炭灰のＢＥＴ比表面積値が１．０ｍ2 ／ｇ以上〜３．０ｍ2 ／ｇ未満にあっては、汚泥中の水分量に対し、石炭灰を１０重量％以上添加すること（請求項３）、前記石炭灰のＢＥＴ比表面積値が３．０ｍ2 ／ｇ以上〜９．０ｍ2 ／ｇ未満にあっては、汚泥中の水分量に対し、石炭灰を５重量％以上添加すること（請求項４）、前記石炭灰のＢＥＴ比表面積値が９．０ｍ2 ／ｇ以上にあっては、汚泥中の水分量に対し、石炭灰を２．５重量％以上添加すること（請求項５）を特徴とする。以下、この発明を詳しく説明する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明で処理する有機質汚泥は、河川、湖沼、港湾等に堆積したヘドロや各種産業活動で発生するスラッジであり、有機物を多量に含んでいる汚泥である。これらの汚泥は、水きり後、空気中に表面が現れるや有機物が吸着している悪臭成分、すなわち、硫化水素、アンモニア、メチルメルカプタン等の揮発性成分を放出する。加えて、微生物の活動により汚泥中の有機物が変質し、温度、湿度、風向きによって様々な種類の悪臭物質を発生することがあり、また、発生条件により悪臭強度も異なってくる。
【００１０】
これら様々な悪臭物質を発生する有機質汚泥の消臭処理として、この発明は石炭灰を使用する。石炭灰は、石炭の燃焼方式（ストーカ式、微粉炭式、流動床式等）如何にかかわず得られる、粒径５ｍｍ程度以下のフライアッシュ、シンダ−アッシュ、クリンカアッシュ、流動床灰等、いわゆる広い意味での石炭灰全般を使用することができるが、石炭灰の２０％スラリーｐＨは７以上、ＢＥＴ比表面積値は１．０ｍ2 ／ｇ以上の石炭灰を使用する。
【００１１】
石炭灰は、無機質成分と未燃焼炭素（カーボン）成分からなる混合物であり、前者はｐＨ、後者はＢＥＴ比表面積値で特性を示すことができる。すなわち、石炭灰の無機質成分は、ＣａＯ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＭｇＯを主成分とするが、他にＳＯ3成分を含有しており、ＳＯ3成分の変動により、石炭灰の水溶液は、アルカリ性を示すものと酸性を示すものがある。例えば、溶出ＳＯ4-の中和をＡｌ3+、Ｆｅ3+、Ｃａ2+、Ｍｇ2+等の陽イオンで対応できないものは、ｐＨが７よりも小さい酸性を示す。
【００１２】
一方、悪臭物質の発生において、有機質汚泥のｐＨがアルカリ性であると、硫化水素、メチルメルカプタン等の酸性物質が水溶解し、気中へ拡散しなくなる。従って、消臭剤として用いる石炭灰もアルカリ性を示すものが好ましく、石炭灰は２０％スラリーｐＨが７以上のものを使用する。
【００１３】
他方、有機質汚泥のｐＨをアルカリ性にすると、アンモニアを主とする塩基性悪臭物質が発生しやすくなる。この点への対応として、この発明の消臭剤は、石炭灰のＢＥＴ比表面積値を１．０ｍ2 ／ｇ以上とする。後述するように、ＢＥＴ比表面積値は、石炭灰中の未燃カーボン量と多孔度を総合評価的に示すものであり、これを１．０ｍ2 ／ｇ以上とした石炭灰を汚泥に添加することにより、多孔質の活性炭状態にある未燃カーボンが悪臭物質を効果的に吸着する。
【００１４】
ここで、ＢＥＴ法による比表面積値は、石炭灰粒子表面に窒素ガスを吸脱着させ、その差圧により比表面積を求めるもので、操作や装置的にも簡便、迅速で、石炭灰中の未燃カーボンの量、及び多孔度を端的に現わすことができる。すなわち、未燃カーボン含有量の少ないもの、未燃カーボンの多孔性の低いものでは、ＢＥＴ比表面積値が小さく、逆に未燃カーボン含有量の多いもの、未燃カーボンの多孔性の高いものでは、ＢＥＴ比表面積値は大きい。石炭灰中の未燃カーボンを除く無機質部分の比表面積は高々０．５〜０．８ｍ2 ／ｇであり、それ以外の数値は、未燃カーボンの性状を量と多孔度から総合的評価した値を示すものと言える。
【００１５】
尚、石炭灰においては、空気透過式のブレーン法による比表面積値の測定が多用されているが、本来、ブレーン法はセメントの粉末度測定を目的としており、前述したように、石炭灰が多孔性の未燃カーボンを含むものであり、ブレーン法では、石炭灰の粉末度、及び未燃カーボンの性状のいずれからも評価として必ずしも妥当なものといい難い。因みに発明者らが、全国の石炭火力発電所から発生した１５０ロットの石炭灰を分析したところ、ブレーン法による比表面積値は、ＢＥＴ比表面積値に対して０．５〜０．０５の値、言換えれば、ＢＥＴ比表面積値は、ブレーン比表面積値の２〜２０倍の値を示し、極めて効果的に未燃カーボンの性状を表現するが、ブレーン値では明確な関係が得られなかった。
【００１６】
このように２０％スラリーｐＨが７以上で、ＢＥＴ比表面積値が１．０ｍ2 ／ｇ以上の石炭灰を汚泥に添加するが、前述したようにＢＥＴ比表面積値は、多孔質の活性炭状態にある未燃カーボン量と多孔度を総合評価的に示すものであり、石炭灰の汚泥に対する添加量は、ＢＥＴ比表面積値に応じて、しかも汚泥中の水分量に対して定めることが好ましい。すなわち、（１）ＢＥＴ比表面積値が、１．０ｍ2 ／ｇ以上〜３．０ｍ2 ／ｇ未満にあっては、汚泥中の水分量に対し、石炭灰を１０重量％以上、（２）ＢＥＴ比表面積値が３．０ｍ2 ／ｇ以上〜９．０ｍ2 ／ｇ未満にあっては、汚泥中の水分量に対し、石炭灰を５重量％以上、（３）ＢＥＴ比表面積値が９．０ｍ2 ／ｇ以上にあっては、汚泥中の水分量に対し、石炭灰を２．５重量％以上添加することが好ましい。
【００１７】
汚泥中の水分は、水分が汚泥表面を覆っている状態では、水気界面が悪臭物質の揮散障壁となり防臭作用を示すが、空気と汚泥固形分が接するようになるや、たちまち臭気成分が揮散する。しかし、石炭灰を添加すると、そのプロセスは必ずしも明確ではないが、石炭灰中の多孔質部分が毛細管現象により吸水し、例えば、ＢＥＴ比表面積値が５．０ｍ2 ／ｇ当たり、平均して対固形分比で２０％程度の吸水を行うので、保水した水による揮発悪臭成分の放散を防止することができるものであり、この点からも石炭灰の添加量は、汚泥中の水分量に対して定めることが好ましい。尚、石炭灰添加量の上限は、有機質汚泥の処理形態や使用固化材に応じて適宜定めれば良く、特に制限されるものではないが、通常は、汚泥中の水分量に対し、１００〜５００重量％程度以下である。以下、この発明を実施例に基づいてさらに説明する。
【００１８】
【実施例】
（実施例１）
千葉県北部地方の河川に堆積する淡水ヘドロを採取し、含水量８０重量％になるように水分調整した。ヘドロのｐＨは７．６、固形分の平均粒径は１５μｍ、有機物含有率９７重量％であり、弱い硫化水素臭が認められた。このヘドロ２０ｇを１００ｃｃのガラス瓶中に入れると共に、表１に示す各種の石炭灰をヘドロの含水分に対して、２〜１０％上乗せし、キャッピングの後、２０℃、２４時間保持した。次いで、ガラス瓶残気をガラス管式検知管で、アンモニア及び硫化水素の濃度を測定した。結果を表２に示す。
【００１９】
【表１】
0003943619.tif 000002
【００２０】
【表２】
0003943619.tif 000003
【００２１】
表２において、この発明の２０％スラリーｐＨ、ＢＥＴ比表面積値、及び汚泥中の水分量に対する添加量を満足する石炭灰は、いずれもヘドロから発生する臭気を吸着し、周囲気体に発散することなく、有機質汚泥の消臭剤として好適に使用できるものであった。尚、ブランクでのアンモニアおよび硫化水素の濃度は、それぞれ１４０ｐｐｍ、１５０ｐｐｍであり、一部の石炭灰では、添加することによりブランク以上の値を示した（ＮＯ４）。因みにアンモニアおよび硫化水素濃度は検出値が０ｐｐｍでなければ、悪臭感を与えるものである。
【００２２】
（実施例２）
東京都区部の工場地帯にある運河中のヘドロを採取し、含水量８０重量％になるように水分調整した。ヘドロのｐＨは５．４、固形分の平均粒径は２０μｍであり、弱い石油化学系物質の臭いが認められた。このヘドロ２０ｇを１００ｃｃのガラス瓶中に入れ、表１に示すＮＯ１〜５、及び８の石炭灰を実施例１と同様に上乗せし、同様に、ガラス瓶残気をガラス管式検知管で、アセトアルデヒド及びフェノール濃度を測定した。結果を表３に示す。実施例１と同様に、この発明は、好適な結果を示した。尚、ブランクでのアセトアルデヒド及びフェノール濃度は、それぞれ３５ｐｐｍ、１０ｐｐｍである。
【００２３】
【表３】
0003943619.tif 000004
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、安価な産業廃棄物である石炭灰を用いて、有機質汚泥を効果的、簡単に消臭処理することができる。