(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカおよびカルシウムを主成分とし、セメントクリンカー焼成キルンの途中から取り出されたクリンカー半焼成物であって、Ｃａ（ＯＨ）２又はＣａ（ＯＨ）２とＣａＯを４５〜７５重量％、ＳｉＯ２５〜３０重量％、Ａｌ２Ｏ３１〜８重量％、Ｆｅ２Ｏ３０．５〜６重量％の鉱物成分を含み、且つＣａＯとＣａ（ＯＨ）２の含有重量比がＣａＯ／Ｃａ（ＯＨ）２＝０〜９であることを特徴とする凝集剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、下水、産業廃水、浚渫土の処理の際に用いられる凝集剤に関する。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処理工程から容易に得られる取り扱い性に優れた無機性の凝集剤に関する。
【０００２】
【従来技術】
河川、湖沼、海域等の浚渫土或いは下水や産業廃水は、一般に多量の汚泥粒子が懸濁した泥漿状の流体となっている。これらを処分する場合、昨今の埋立処分地の枯渇化に伴い、減容化即ちその容積をできるだけ減少させることが望まれる。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、真空濾過等の機械的脱水および凝集剤の添加或いはこれらの技術を組み合わせる方法がある。被脱水物が高含水率のものでは、直接土木的脱水処理を行うと処理時間が長くなり、その間対象物によっては異臭を発したり、また均一な減容化も行い難い為、まず凝集剤で沈降分離させ、これを土木的脱水処理や機械的脱水することが行われている。一方で、凝集剤を用いる方法は他の処理策と比較すると一般に処理コストが高いものとなりがちであり、とりわけ高分子系凝集剤は添加量は少なくて済むものの単価がかなり高い。このため、比較的安価な無機系の凝集剤、中でもより安価な凝集剤としてセメント中間品などから製造されたものの開発が進められている。
【０００３】
【発明が解決する課題】
セメント中間品から製造した凝集剤は、セメントクリンカー焼成物を原料とし、コスト増加を抑えるために物理的及び化学的処理を最小限度に留めたもので、従って新たな添加物を配合しない限り、その主成分がシリカと生石灰からなるものである。このため、凝集化処理効率を高める観点から従来の無機系凝集剤で一般に行われるように、凝集剤を水に加えて液状に調整した凝集剤溶液を使用しようとすると、生石灰と水とが反応し、顕著な発熱が起こる為、取り扱いに制約が生じた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題の解決、即ちコストの増加を抑え、且つ凝集化能力も低下させず、発熱を抑制して取り扱い性の改善を検討した結果、前記のような凝集剤の主成分たる生石灰の一部又は全てを、水と反応しても顕著な発熱が起きない水酸化カルシウムに変換することで、かかる課題の解決を図ることができた。
【０００６】
即ち、本発明は、シリカおよびカルシウムを主成分とし、セメントクリンカー焼成キルンの途中から取り出されたクリンカー半焼成物であって、Ｃａ（ＯＨ）２又はＣａ（ＯＨ）２とＣａＯを４５〜７５重量％、ＳｉＯ２５〜３０重量％、Ａｌ２Ｏ３１〜８重量％、Ｆｅ２Ｏ３０．５〜６重量％の鉱物成分を含み、且つＣａＯとＣａ（ＯＨ）２の含有重量比がＣａＯ／Ｃａ（ＯＨ）２＝０〜９であることを特徴とする凝集剤である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、例えば河川、湖沼、海域等の浚渫土、産業廃水、家庭等からの下水などの、懸濁粒子からなる泥漿を凝集対象とした凝集剤に関するものである。本発明の凝集剤は、シリカおよび水酸化カルシウムを主成分とし、アルミニウム分及び鉄分を酸化物換算でおのおの１〜８重量％、０．５〜６重量％含むものであり、本発明においてシリカおよび水酸化カルシウムを主成分とするとは、これら二成分の合計含有量が、他の含有化学成分中最大の含有量を示す成分の含有量よりも多いことを云う。
【０００８】
上記成分中、シリカ及び水酸化カルシウムは、高含水汚泥中の水分と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及び鉄イオンの供給源となり、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。アルミニウム分及び鉄分が酸化物換算で、各々１重量％未満、０．５重量％未満ではこの効果が十分ではない。一方、アルミニウム分及び鉄分が各々８重量％、６重量％を超えても上記効果は大差ない。アルミニウム分の含有量は１〜８重量％が適当であり、３〜７重量％が好ましい。また、鉄分の含有量は０．５〜６重量％が適当であり、１〜５重量％が好ましい。
【０００９】
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ることができる。即ち、本発明はセメント製造工程でのクリンカー焼成中に取り出した中間品を消化することにより凝集剤として使用できるようにしたものである。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の途中から取り出されたクリンカー半焼成物であり、セメント製造ではクリンカーに添加配合される他の原料成分は未配合としたものである。また、この中間品に粉砕等の物理的加工や加熱等を行う必要は特にない。即ち、適度の加水による消化のみを行えば良く、従って、極めて簡単に作製でき、製造コストも比較的安価である。
【００１０】
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％の鉱物成分を含み、更にＣａ（ＯＨ）2又はＣａ（ＯＨ）2とＣａＯ：４５〜７５重量％、但し、ＣａＯの含有重量／Ｃａ（ＯＨ）2の含有重量＝０〜９なる関係を満たす成分を含むものである。本凝集剤ではこれ以外の含有成分として、通常のセメントクリンカー焼成物に含まれる成分も含むことができる。
【００１１】
ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3の各成分の上記含有量範囲は、セメント製造の中間品中の成分含有量範囲でもあるため、前記成分の含有量は自ずと上記範囲に定まる。一方、カルシウム分も同様に中間品中に含まれるカルシウム分の含有範囲によって定まるものの、中間品中に含まれるカルシウム分の存在形態としては大部分が生石灰（ＣａＯ）及び遊離ＣａＯで存在する為、本発明の凝集剤ではこのＣａＯのうちの１０〜１００重量％をＣａ（ＯＨ）2に変換して含有させたものとする。即ち、ＣａＯの含有重量／Ｃａ（ＯＨ）2の含有重量＝０〜９なる関係を満たす必要がある。ＣａＯの含有重量／Ｃａ（ＯＨ）2の含有重量の値が９を超えると水に加えた時の発熱反応が顕著となり、取り扱い性に支障を及ぼすことがあるので好ましくない。尚、ＣａＯの含有重量／Ｃａ（ＯＨ）2の含有重量の値が０に近づくほど水を加えた時の反応は常温に近づくので、より好ましくは、ＣａＯの含有重量／Ｃａ（ＯＨ）2の含有重量＝０〜２とする。カルシウム分は含水処理物中の固体粒子を固結化できると共に、比較的早期の凝集力にも優れる。
【００１２】
尚、中間品中に含有するＣａＯのＣａ（ＯＨ）2への変換方法としては、公知の消化方法であれば特に限定されないが、例えば、常圧式消化装置や加圧式消化装置を用いた乾式消化、ロータリー式、クラリファイヤー式、粉砕消化機を用いた湿式消化、散水機を用いた散水による消化等の操作を行えば容易にできる。尚、消化操作に於いて、大量のＣａＯを水によって一気にＣａ（ＯＨ）2にすると、Ｃａ（ＯＨ）2への変換率を高めたものほど消化の際に発熱し易くなるので、その場合は前記例示した装置を使用し、比較的少量ずつ消化操作を行うのが望ましい。
【００１３】
本発明の凝集剤は、粉末のままでも使用できるが、水に加えて混合し、水溶液として使用すると良い。水溶液にすることで高含水の処理対象物にも均一且つ速やかに混ざり易く、凝集処理効率が格段に高まる。水溶液中の凝集剤濃度は特に限定されないが、好ましくは５〜４０％が良く、通常は外見的に乳濁状の溶液となれば使用できる。処理対象物に対する凝集剤溶液の使用量も特に限定されるものではないが、高含水処理物を凝集処理対象とする場合、処理対象物１００重量部に対し、固形分で概ね０．１〜１００重量部相当を加えるのが好ましい。これは０．１重量部未満では凝集作用が極めて乏しく、また１００重量部を超える添加量では凝集作用の向上が殆ど見られないため好ましくない。
【００１４】
凝集剤添加後の凝集物は、必要に応じ、濃縮、沈降、脱水等を公知手法で行うことによって、十分な減容化や一層の処理時間の短縮を行うことができる。尚、本凝集剤は他の公知無機系凝集剤と併用しても良い。
【００１５】
【実施例】
［実施例１〜３］  普通セメント製造のクリンカー焼成中に取り出したクリンカー構成成分以外には配合物を加えてない中間品に、該中間品１００重量部に対し、水約１５重量部が加わるよう常圧式消化装置を用いて消化処理を行い、表１に記した含有成分のフレーク状の凝集剤を作製した。この凝集剤の表２に記した重量分をそれぞれ１００ｇの２５℃の水に添加し、攪拌混合して凝集剤溶液を作製した。凝集剤を水に添加してから約１分後の凝集剤溶液の温度を測定し、その結果を併せて表２に記す。次いで作製した各凝集剤溶液の全量を、表３に記した固形成分からなる泥水２５００ｇ（含水率約８０％）に投入し、攪拌機で約３分間攪拌した。攪拌混練物は約１リットルをメスシリンダーに移してこれを静置し、その間の混練物単位容積あたりの発生ブリージング水の容積比を減容化率として３０分〜３日間の経時変化で調べた。その結果を表２に併せて記す。
【００１６】
【表１】
0004049493.tif 000002
【００１７】
［比較例１］  参考として他の条件は全て同じで、前記加水による消化、即ちＣａＯのＣａ（ＯＨ）2への変換処理のみを行っていない表１記載含有成分の凝集剤を、固形分濃度がほぼ３０重量％の溶液となるよう２５℃の水に添加混合した。混合直後の凝集剤溶液の温度を測定し、更にこの凝集剤溶液についても前記と同様の泥水２．５Ｋｇに凝集剤溶液の全量を投入し、投入した際の減容化率を調べた。測定結果は表２に併せて記す。
【００１８】
【表２】
0004049493.tif 000003
【００１９】
【表３】
0004049493.tif 000004
【００２０】
【発明の効果】
本発明の凝集剤は、経済的にも安価であり、水と混ぜても顕著な発熱を生じることなく、ほぼ常温の溶液として得ることができるので、この溶液を用いることで大量の含水処理対象物に対しても、高い凝集力で斑無く短時間で安定した凝集処理を行うことができる。