(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥１００重量部に対して、先ず、植物系粉体１〜１００重量部を添加して混合し、次いで、１００重量部のカルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩と５〜２０００重量部の無機粉体を含む汚泥処理剤０．１〜５重量部を添加して混合することを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項２】
カルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩は、その１重量％水溶液の２５℃における粘度が、１０〜１５０００ｍＰａ・ｓであり、置換度が０．４〜１．６であることを特徴とする請求項１記載の汚泥処理方法。
【請求項３】
汚泥処理剤の添加量は、０．２〜４重量部であることを特徴とする請求項１記載の汚泥処理方法。
【請求項４】
汚泥処理剤の添加量は、２．５〜４重量部であることを特徴とする請求項１記載の汚泥処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥処理剤および汚泥処理方法に関する。さらに詳しくは、土木工事、建設工事、浚渫工事などにおいて発生する汚泥を、再利用または廃棄が容易な形態に改質することができる汚泥処理剤、および植物系粉体と該汚泥処理剤とを併用する汚泥処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石油井、ガス井、地熱井、トンネル工事、浚渫工事、建設工事、その他の工事現場で発生する掘削泥土、特に排水処理施設で発生するヘドロや砕石場などの工場で発生するスラッジ類などの汚泥、ダム底に堆積した土や海や川に流入した土などは、含水率が高く流動性に富むため、通常のダンプカーやトラックなどによる運搬作業が困難なものである。このため、従来はこれらの汚泥に、石灰あるいはセメント系固化剤を混合して処理したり、水溶性高分子化合物または高吸水性樹脂を混合して処理している。
【０００３】
しかし、石灰あるいはセメント系固化剤を用いて、汚泥、特に含水率の高い汚泥を処理する場合には、処理後の汚泥を、取り扱いが容易な状態に達するまでには通常数十時間を要する上、大量の固化剤を汚泥に添加しなければならないという問題がある。
【０００４】
一方、水溶性高分子化合物または高吸水性樹脂を用いて、汚泥を処理する場合には、添加後数分程度で汚泥が流動性を失うものの、汚泥の含水率が非常に高い場合や、汚泥が粘性土または有機性土である場合には、処理汚泥の強度が十分には高くならないという欠点があった。
【０００５】
このような欠点を解決するための方法の一つとして、汚泥に植物系粉体を添加する方法が知られている。たとえば、特開平７−２３２１４８号公報には、水性高分子と天然有機物粉末とを混合してなる残土処理用固化剤が開示され、特開平１０−３６８３９号公報には、椰子屑と多糖類系の水溶性高分子物質を含有する掘削泥土の改質剤が開示されている。
【０００６】
しかし、特開平７−２３２１４８号公報に開示の技術は、天然有機物粉末を水性高分子の増量分散剤として添加しているため、天然有機物粉末の汚泥への添加量は少ない。その結果、天然有機物粉末のもつ吸水効果による汚泥固化の機能は十分発揮されない。一方、特開平１０−３６８３９号公報に開示の技術は、椰子殻のもつ吸水効果を利用して掘削泥土を固化させているが、植物系粉体を椰子殻に限定するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、含水汚泥に、添加して混合することにより、短時間でその流動性を失わせ、しかも優れた強度を有する処理汚泥に改質することができる汚泥処理剤、および植物系粉体と該汚泥処理剤と併用する汚泥処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決するために、カルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩と無機粉体とを含む汚泥処理剤について鋭意検討した結果、含水汚泥に、所定量の上記汚泥処理剤と所定量の植物系粉体とを添加することにより、含水汚泥を、取り扱いが可能な強度を有する処理汚泥に短時間で改質できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、汚泥１００重量部に対して、先ず、植物系粉体１〜１００重量部を添加して混合し、次いで、１００重量部のカルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩と５〜２０００重量部の無機粉体を含む汚泥処理剤０．１〜５重量部を添加して混合することを特徴とする汚泥処理方法を提供するものである。また、カルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩は、その１重量％水溶液の２５℃における粘度が、１０〜１５０００ｍＰａ・ｓであり、置換度が０．４〜１．６であることを特徴とする上記の汚泥処理方法を提供するものである。
【００１０】
さらに、本発明は、汚泥処理剤の添加量は、０．２〜４重量部または２．５〜４重量部であることを特徴とする上記の汚泥処理方法を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の汚泥処理剤および該汚泥処理剤を用いる汚泥処理方法を詳細に説明する。
【００１２】
（汚泥処理剤）
（ｉ）カルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩
本発明の汚泥処理剤で用いるカルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩（以下、単にＣＭＣともいう。）は、カルボキシセルロースのリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、ルビジウム塩、セシウム塩およびこれらの混合塩のいずれでもよいが、好ましくはナトリウム塩である。これらのＣＭＣは、単独にまたは混合して用いることができる。
【００１３】
本発明で用いるＣＭＣは、ＣＭＣの１重量％水溶液の２５℃における粘度（以下、単に１重量％粘度ともいう。）を、１０〜１５０００ｍＰａ・ｓ、好ましくは１００〜１２０００ｍＰａ・ｓ、さらに好ましくは１０００〜１００００ｍＰａ・ｓとするものである。１重量％粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満の場合は、処理汚泥の強度が不充分となり、汚泥の再利用や廃棄が困難となる。また、１５０００ｍＰａ・ｓを超える場合は、汚泥に添加した際に、ＣＭＣを汚泥粒子間に均一に分散させることが困難となる。
【００１４】
また、本発明で使用するＣＭＣは、エーテル化度（以下、ＤＳともいう。）を、０．４〜１．６、好ましくは０．６〜１．３の範囲とするものである。エーテル化度が０．４未満の場合は、ＣＭＣは水に殆ど溶解しないために汚泥を改質することができず、１．６を超える場合は、ＣＭＣのコストが高くなり好ましくない。
【００１５】
（ｉｉ）無機粉体
本発明の汚泥処理剤で用いる無機粉体としては、半水石膏、無水石膏、ポルトランドセメント、アルミナセメント、カルシウムセメント、フライアッシュやポゾランを含有するセメント類、生石灰、消石灰、石灰系の土壌改質剤などの無機水硬性物質、ゼオライト、パーライト、バーミキュライト、籾殻灰、珪藻土焼成物、粘土鉱物多孔質焼成物、ケイ酸カルシウム焼成物などの無機多孔性物質、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチーブンサイト、膨潤性雲母などの膨潤性粘土鉱物などを挙げることができる。これらの無機粉体は、単独にまたは混合して用いることができる。
【００１６】
（ｉｉｉ）汚泥処理剤
本発明の汚泥処理剤は、上記したＣＭＣと無機粉体とを含むものである。ＣＭＣと無機粉体の配合割合は、ＣＭＣ１００重量部に対して、無機粉体５〜２０００重量部である。好ましくは１０〜１０００である。無機粉体の添加量が５重量部未満および／または２０００重量部を超える場合には、処理汚泥の強度が不充分となる。
【００１７】
本発明の汚泥処理剤は、所望によりその性能を阻害しない範囲で、他の多糖類系の水溶性高分子物質（天然高分子物質および半合成高分子物質）や、水溶性合成高分子物質を含むことができる。多糖類系の水溶性高分子物質や水溶性合成高分子物質は、増粘効果、吸水効果などを有し、処理汚泥の強度をさらに大きくする効果がある。
【００１８】
天然高分子物質としては、たとえば、デンプン、マンナン、トロロアオイ粘質物、アラビアガム、トラガカントガム、ローカストビーンガム、グアーガム、ジェランガム、デキストラン、キサンタンガム、ペクチンなどを挙げることができる。
【００１９】
半合成高分子物質としては、たとえば、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カチオン化セルロース、α−デンプン、デキストリン、ブリティシュガム、カルボキシルデンプン、エーテル化デンプン、ジアルデヒドデンプン、カチオン化デンプン、カチオン化グアーガム、アニオン化グアーガム、メチルグリコールキトサン、アルギン酸ナトリウムなどを挙げることができる。
【００２０】
水溶性合成高分子物質としては、たとえば、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリ（メタ）アクリル酸ナトリウム、ポリ−２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、ポリ２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウムなどを挙げることができる。
【００２１】
（汚泥処理方法）
本発明の汚泥処理方法は、汚泥に、植物系粉体を添加して混合し、次いで上記の汚泥処理剤を添加して混合するものである。
（ｉ）汚泥
本発明の汚泥処理剤によって処理できる汚泥は、石油井、ガス井、地熱井、トンネル工事、浚渫工事、建設工事、その他の工事現場で発生する掘削泥土である。特に、排水処理施設で発生するヘドロや採石場などの工場で発生するスラッジ類、ダム底に堆積した土や海や川に流入した土などの含水汚泥は、好ましく処理されることができる。汚泥中の含水率は、特に限定するものはないが、含水率１５〜９５重量％のものを挙げることができる。
【００２２】
（ｉｉ）植物系粉体
本発明の汚泥処理方法で用いる植物系粉末としては、籾殻粉末、椰子殻粉末、綿花の削り屑、胡桃粉末、木屑、食品製造において発生する廃棄物の乾燥物（たとえば、ビール粕、サトウキビの絞り粕などの乾燥物）を挙げることができる。これらは、単独にまたは混合して用いることができる。これらの植物系粉体は、汚泥中の水分を吸収して、汚泥処理剤が添加された際に、汚泥処理剤の性能を十分に発揮させる効果を有する。また、処理汚泥を補強する効果を有する。
【００２３】
（ｉｉｉ）混合方法
本発明の汚泥処理方法においては、汚泥に植物系粉体を添加して混合した後、さらに汚泥処理剤を添加して混合するか、または汚泥に植物系粉体および汚泥処理剤を添加して混合することができる。混合方法は、特に限定するものではなく、ミキサーなどの公知の方法を採用することができる。
【００２４】
汚泥と植物系粉体の混合割合は、汚泥の土質、含水率、植物系粉体の種類や性状などにより適宜選択することができるが、汚泥１００重量部に対して、植物系粉体１〜１００重量部、好ましくは５〜５０重量部である。植物系粉体の添加量が１重量部未満の場合は、汚泥中の水分の吸収が不充分となり、処理汚泥の強度が不充分となる。また、１００重量部を超える場合は、水分の吸収に寄与しない植物系粉体の割合が増えるため経済的でない。
【００２５】
また、汚泥、植物系粉体、汚泥処理剤の混合割合は、混合物の土質、含水率、汚泥処理剤の種類や性状などにより適宜選択することができるが、汚泥１００重量部に対して、植物系粉体１〜１００重量部、汚泥処理剤０．１〜５重量部、好ましくは０．２〜４重量部、さらに好ましくは２．５〜４重量部である。汚泥処理剤の添加量が０．１重量部未満の場合は、処理汚泥を固化することができず、５重量部を超える場合は、ＣＭＣによる粘着性が強くなりすぎ好ましくない。また、汚泥に対するＣＭＣおよび無機粉体の配合割合は、汚泥１００重量部に対して、ＣＭＣ０．００５〜４．７５重量部、無機粉体０．００５〜４．７５重量部である。
【００２６】
本発明の汚泥処理方法においては、植物系粉体および汚泥処理剤は、未粉砕または１ｍｍ以上の粒径のものを使用することができるが、ミルなどを用いて粉砕し、粒径を１ｍｍ以下であることが望ましい。粒径が１ｍｍ以下である場合には、汚泥の処理時間が短くなり効果的である。
【００２７】
また、植物系粉体および汚泥処理剤は、両成分が乾燥状態であるとき最も高い効果が示すが、スラリー状でも使用することができる。スラリー状の場合は、高粘性液体用ポンプで輸送することが可能となる。
【００２８】
本発明の汚泥処理方法においては、上記したとおり、汚泥に、特定量の上記植物系粉体と、特定量の上記汚泥処理剤を添加して混合することによってのみ、短時間でその流動性を失わせ、取り扱いが容易で、しかも優れた強度を有する処理汚泥に改質することができるものである。
【００２９】
【実施例】
本発明を実施例に基づいてさらに説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
【００３０】
実施例および比較例で用いた汚泥、植物系粉体、ＣＭＣ、無機粉体およびその他の成分は、次のとおりである。
（１）汚泥
排水処理施設（ダイセル化学工業株式会社網干工場）より採取した液状汚泥を用いた。固形分は０．１６重量％（含水率は９９．８４重量％）であった。
（２）植物系粉体
木粉（（株）島田商会製）および綿花の削り屑（（株）テルナイト製「テルストップＰ」）を用いた。
（３）ＣＭＣ
１重量％粘度１３００ｍＰａ・ｓおよび置換度０．６８のＣＭＣ（ダイセル化学工業株式会社製ＣＭＣダイセル＜１１９０＞）、および１重量％粘度９０００ｍＰａ・ｓおよび置換度０．７５のＣＭＣ（ダイセル化学工業株式会社製ＣＭＣダイセル＜２２８０＞）を用いた。
（４）無機粉体
パーライト（三井金属工業株式会社製パ−ライトネニサンソ防散３号）およびフライアッシュ（石炭ボイラーで発生したもの）を用いた。
（５）その他の成分
ポリアクリル酸ナトリウム（日本化薬（株）製パナカヤクＦ）およびアルギン酸ナトリウム（君津化学（株）製アルギテックスＭ−１）を用いた。
【００３１】
ＣＭＣの粘度は、ＣＭＣの１重量％水溶液の粘度を表し、ＪＩＳ  Ｋ７１１７に準拠して測定した。Ｂ型粘度計を用いて、２５℃および回転数６０ｒｐｍで測定した。
【００３２】
（実施例１）
汚泥としての液状汚泥１００重量部に、植物系粉体として木粉３０重量部を添加し、撹拌モーターで５分間撹拌しながら混合した。次いで、ＣＭＣとしてＣＭＣダイセル＜１１９０＞と、無機粉体としてパーライトを混合して得た汚泥処理剤を１重量部添加し、５分間撹拌しながら混合して、団粒状の処理汚泥を得た。表１に、液状汚泥、木粉および汚泥処理剤の配合割合（重量部）、および汚泥処理剤の配合割合（重量部）とを示した。
【００３３】
【表１】
0004210384.tif 000002
【００３４】
次に、調製した処理汚泥について、圧縮強度を測定した。表２に測定装置および主な測定条件を示した。また、表１に測定結果を示した。
【００３５】
【表２】
0004210384.tif 000003
【００３６】
（実施例２）
実施例１において、木粉の代わりに綿花の削り屑を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、団粒状の処理汚泥を調製し、その圧縮強度を測定した。表１にその結果を示した。
【００３７】
（実施例３）
実施例１において、パーライトの代わりにフライアッシュを用いて汚泥処理剤を調製したこと以外は、実施例１と同様にして、団粒状の処理汚泥を調製し、その圧縮強度を測定した。表１にその測定結果を示した。
【００３８】
（実施例４）
実施例１において、ＣＭＣダイセル＜１１９０＞の代わりにＣＭＣダイセル＜２２８０＞を用いて汚泥処理剤を調製したこと以外は、実施例１と同様にして、団粒状の処理汚泥を調製し、その圧縮強度を測定した。表１にその測定結果を示した。
【００３９】
（比較例１）
実施例４において、ＣＭＣダイセル＜２２８０＞の代わりにポリアクリル酸ナトリウムを用いて汚泥処理剤を調製したこと以外は、実施例４と同様にして、団粒状の処理汚泥を調製し、その圧縮強度を測定した。表１にその測定結果を示した。
【００４０】
（比較例２）
実施例３において、ＣＭＣダイセル＜１１９０＞の代わりにアルギン酸ナトリウムを用いて汚泥処理剤を調製したこと以外は、実施例３と同様にして、団粒状の処理汚泥を調製し、その圧縮強度を測定した。表１にその測定結果を示した。
【００４１】
表１に示した結果から明らかなように、ＣＭＣと無機粉体を含む汚泥処理剤を用いて調製した実施例１〜４の処理汚泥は、優れた圧縮強度を示した。しかし、ＣＭＣを含まない汚泥処理剤を用いて調製した比較例１および２の処理汚泥の圧縮強度は劣るものであった。
【発明の効果】
以上、詳細かつ具体的に説明したように、汚泥処理剤を、カルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩１００重量部と、無機粉体５〜２０００重量部の混合物とし、また汚泥１００重量部に対して、植物系粉体１〜１００重量部と上記の汚泥処理剤０．１〜５重量部とを添加して混合したことよって、汚泥に含まれる水分が植物系粉体中に吸収され、かつ植物系粉体により汚泥が補強され、さらに汚泥処理剤中のＣＭＣによる増粘効果、吸水効果、さらにＣＭＣと無機粉体との相乗作用により、取り扱いの容易な処理汚泥に改質することができ、その再利用または廃棄が容易となるという効果を奏する。