(57)【要約】【課題】下水処理場等で発生する生汚泥や消化汚泥、或いは底質汚泥、焼酎粕汚泥などの汚泥類を安価、安全且つ簡便な方法で処理技術を提供する。【解決手段】汚泥類とともに、処理が問題になっている来待石や安山岩、安山岩質凝灰岩の粉体を、オガ屑やモミ殻と共にミキシング装置で攪拌混合して含水率を低下させるとともに造粒し次いで乾燥し素焼き焼成して多孔質焼成豆石を製造する。更に汚泥類の吸水材となる汚泥吸水材を製造する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水処理場等で発生する生汚泥や消化汚泥、底質汚泥、焼酎粕汚泥などの汚泥類に、来待石や安山岩、安山岩質凝灰岩の粉体と、のこ屑やモミ殻を加えてミキシング装置で攪拌混合して汚泥類の含水率を低下させるとともに造粒、乾燥し次いで５００℃〜９５０℃で素焼き焼成したもの或いは乾燥したままのものを、下水処理場等で発生する生汚泥や消化汚泥、底質汚泥、焼酎粕汚泥などの汚泥類の脱水材として使用し、更にこれらにのこ屑やモミ殻を加えてミキシング装置で攪拌混合して含水率を低下させるとともに造粒し次いで乾燥し焼成することを特徴とする汚泥類の処理方法。
【請求項２】
請求項１の操作を１回以上繰り返した後、１０００〜１１８０℃で本焼成するものである、請求項１記載の汚泥類の処理方法。
【請求項３】
汚泥類と、来待石や安山岩、安山岩質凝灰岩の粉体及びのこ屑やモミ殻をミキシング装置で攪拌混合して造粒、乾燥したもの、或いはこれを素焼きしたことを特徴とする汚泥吸水材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理場や屎尿処理場、農村集落排水処理施設等で大量に発生する生汚泥或いは沼湖やダム湖から浚渫される底質生汚泥、更には焼酎粕汚泥などの汚泥類、或いはこれらの消化汚泥を、安全、簡便且つ低コストで処理することが可能な新規な処理方法及び該方法により得られる汚泥吸水材に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、下水や屎尿等の殆どは生物活性汚泥法により処理されており、その結果大量の生汚泥が発生する。古くは、生汚泥を単に堆積させて埋め立てたり乾燥床で脱水したり農地に施して土壌の肥沃化・改良化などに役立てられていた。小規模な施設では現在でも有効な方法であるが、大量な生汚泥はこのような小手先の技術では対応できない。特に、生汚泥には病原菌が多くその取り扱いには厳重な注意が必要となる。
【０００３】
そこで、生汚泥の濃縮、薬品処理、機械的脱水、乾燥、焼却などが行われるが、衛生、作業、経済上の諸要求に最も適しているのは、嫌気的消化処理である。消化処理は、上記各処理と組み合わせて用いられることも多く、汚泥の悪臭や病原菌を減少させ肥料的価値を向上させるしコンポストの材料も提供するなど優れ物である。
【０００４】
しかし、汚泥の嫌気的消化処理の欠点は、設備が非常に大がかりになり、下水処理場などの建設費の３０〜４０％も占めるほど高価なものであることである。また、嫌気的消化は２カ月程度の時間がかかり、その分だけ槽の容量も大きくなる。
【０００５】
同様に、沼湖やダム湖から浚渫される底質生泥や、生産が増大の一途をたどっている焼酎粕汚泥など、下水や屎尿処理汚泥の他にも多くの汚泥類の処理もその対応が迫られている。前者では、浄化材を投入して汚泥を減らす技術（特許文献１）や浚渫した汚泥に固定化剤を添加して増粘させ湖底に戻す技術（特許文献２）などがあるがコストがかかり、大部分が現場に底質汚泥を積み上げて風乾し、埋め立て処分などが行われている。しかし、含まれている植物質が腐敗して悪臭を放つし乾燥微粉が風でとばされるなどの問題がある。
【０００６】
また後者は、特に生産が増大している芋焼酎の場合粕が非常に細かくて高価な特殊濃縮装置以外では濃縮しずらいものである。かっては、焼酎粕処理は海洋投棄が一般的であったが現在では禁止され、各メーカーはコストをかけて濃縮したり（特許文献３）デキストリンに吸着させたり（特許文献４）するなどしているが、大量で安価に焼酎粕を処理する方法が希求されている。
【特許文献１】特開２００６−０２１１５７号公報
【特許文献２】特開平９−０８５２９６号公報
【特許文献３】特開２００６−２０４１０７号公報
【特許文献４】特開２００５−２１３１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来様々な問題がある汚泥類を、安価、安全且つ簡便な方法で処理する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
即ち、本発明は、下水処理場等で発生する生汚泥や消化汚泥、或いは底質汚泥、焼酎粕汚泥などの汚泥類を、来待石や安山岩、安山岩質凝灰岩の粉体、更にのこ屑やモミ殻を吸水材として加えてミキシング装置で攪拌混合して汚泥類の含水率を低下させるとともに造粒して乾燥し、次いで素焼き焼成する。次に、この素焼き焼成品とのこ屑やモミ殻を汚泥類の吸水材として加えてミキシング装置で攪拌混合して汚泥類の含水率を低下させるとともに造粒して乾燥し、続いて素焼き焼成する。この素焼き焼成を１〜３回程度繰り返す。或いは素焼きをせずに、造粒して乾燥したものをのこ屑やモミ殻を汚泥類の吸水材として加えてミキシング装置で攪拌混合して汚泥類の含水率を低下させるとともに造粒して乾燥するこの工程を一回以上繰り返す。即ち、乾燥品や素焼き品は、汚泥吸水材として使用される。
【０００９】
そして、最後の段階で、或いは途中の任意の段階で造粒乾燥後本焼きして多孔質焼成材を得る。この多孔質焼成材は、例えば、農業用培地や河川や沼湖における葦の培地、湖底泥の覆砂など環境保全資材として様々な分野で使用できる。覆砂としては従来砂が用いられているが、砂の比重が湖底泥の比重よりも大きいため経時的に砂が泥中に沈降して役目を果たさなくなる問題点があった。本発明の多孔質焼成材は比重が１に近いため覆砂に用いても沈降の問題が無いなど優れたものである。
【００１０】
本発明で使用される来待石などの鉱物粉体は、それ自体が廃棄物、余剰物質である。そして、来待石粉体などの吸水性を利用して、更にのこ屑やモミ殻を加えることにより汚泥類の含水率を低下させ、そのままの状態で、場合によっては水分調整して同時にミキシングで造粒する。この造粒したものは自然乾燥あるいは焼成時の廃熱を利用して乾燥させる。乾燥時（貯蔵時）には、汚泥含有有機物の醗酵により醗酵熱も生じて乾燥が促進される。
【００１１】
また、造粒物の焼成時には、のこ屑やモミ殻更には汚泥類に含まれている有機物が燃焼して空隙となり、得られた焼成物は多孔質となる。おが屑や籾殻を添加すると焼成温度が低下する。尚、吸水材として、廃瓦粉砕品を幾分添加できる。廃瓦粉砕品は処分が困難なものであるので、その処理に本発明が利用できる。焼成温度が高い廃瓦粉砕品の場合、低コスト化が図れて特に好ましいものである。また、ゼオライトや貝殻粉砕品などの無機系副資材も吸水剤として働くほか、焼成物を土壌や水処理剤に使用した場合、リン吸収材としても作用する。
【００１２】
本発明において最も好ましい鉱物粉体は、来待石粉体である。これは、特にその大きな吸水性と成形性にある。来待石（来待錆石）は、島根県に存在する宍道湖の南岸に広く分布する新第三紀中新世出雲層群下位層来待層を構成する凝灰質砂岩のことを言い、良質のものは、塊状凝灰質粗粒砂岩のうち特に淘汰の良い岩相の所に集中し、八束郡玉湯町から宍道町にかけての東西約１０ｋｍ、幅１〜２ｋｍの範囲に存在する。この来待石は、石質が柔らかく採掘、加工が容易で、出雲石灯ろうは伝統工芸品に指定されている。
【００１３】
この来待錆石は、多種多様な岩石片や結晶片、それらの粒間を埋める基質（マトリックス）から構成されている。岩石片のサイズは径0.５ｍｍ〜1.０ｍｍが多く、最大でも1.５ｍｍ程度である。岩石片や結晶片の占める割合が８０％と多い。岩石片としては、安山岩、石英安山岩、流紋岩、花崩岩、多種類の凝灰岩などが確認されている。結晶片としては、斜長石、輝石、角閃石、黒雲母、不透明鉱物、火山ガラス、変質鉱物が確認されている。また、基質（マトリックス）としては、変質によってできた沸石、緑泥石、炭酸塩鉱物が確認されている。
【００１４】
これらの鉱物の中には粘土鉱物と言われるものが多く含まれており、このことが、来待錆石の粉砕物が成形できる理由である。また、沸石（ゼオライト）を含んでいることから、アンモニアの吸着や湿気の吸排出に優れている。来待錆石以外に、来待白石といわれるものがある。これは、年代的に古くて流紋岩系でモンモリロナイトに変質した部分が多く、本発明では使用できないものである。尚、表１に分析値を示す（島根県発行「島根の地質」）ように、来待錆石には鉄が多く（Ｆｅ2 Ｏ3 として6.１３％）含まれている。そのため、本発明の陶土は焼成すると赤、茶〜黒系統色に呈色する。ただ、本発明の場合濾過材や緑化資材などに使用するので、焼成物の色は問題にならない。表中、数値は重量パーセントを示す。また、表１からも明らかなように、来待錆石には７％程度の焼熱減量（Ｉｇ．ｌｏｓｓ）が含まれている。これは、古代の植物残滓であり、これが焼成時に消滅して微細孔を生じることになる。
【表１】
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【００１５】
ところで、石材は採掘されたのち各種製品に加工されるが、採掘や加工の段階で端材や研削・研磨屑が大量に発生する。以前は、これらの加工屑は採掘跡地などに廃棄埋め立てするなどして処理されてきたが、埋め立て地の減少や処理費用の高騰で各地の石材加工業者は頭を悩ましている。
【００１６】
このことは、凝灰質砂岩の一種である来待石の場合も同様であり、以前はその粉末を石州瓦の釉薬などに使用していたが現在ではその用途も少なくなってきている。そのため、多くの業者は、加工屑の処理をひきのばして自社の敷地内などに加工屑を保管することなどで対処しているが、抜本的な対策にはならず、加工屑の処理は大きな問題となっている。
【００１７】
更に来待石の場合、変成が不十分なためか炭酸カルシウムリッチな脆い部分（方解石）が含まれることがあるが、このような部分は加工に向かないため、折角採掘されても石材のままで廃棄される不良石材もかなりの割合になる。
【００１８】
そこで本発明者らは、来待石の加工屑を粉砕して粘土などに使用する技術を開発した。しかし、粘土の場合消費量が少なく、廃棄物の処理には不十分である。本発明に使用することで、大量の加工屑の処理が促進される。
【００１９】
しかし、来待石の加工屑には粉末も含まれているが、破砕屑も多く、これの粉砕に手間とコストがかかる。そこで、本発明は安山岩や安山岩質凝灰岩に着目した。安山岩や安山岩質凝灰岩は、砕石として大量に使用されているが、それに伴って大量の砕石粉が発生する。この砕石粉も産業廃棄物であり、業界ではその処理が大きな問題となっている。砕石には、乾式と湿式があり、乾式の場合は非常に細かな粉体が得られる。そして、本発明ではそのまま汚泥類の吸水材として使用される。湿式の場合は、乾燥して用いる。
【００２０】
但し、発生する汚泥類の量に比べて、来待石粉末や安山岩粉末の量は圧倒的に少ない。そこで、本発明では来待石粉末や安山岩粉末は最初の素焼き焼成の場合或いは最初の乾燥品の場合にのみ使用し、２度目からは、この得られた素焼き焼成品や乾燥品を来待石粉末や安山岩粉末の代わりに用いることで、来待石粉末や安山岩粉末の使用割合を低減させることにした。これが、本発明の最も大きな特徴である。
【００２１】
来待石や安山岩の粉末（粉体）の粒度は、砂（２ｍｍ以下）やシルト（0.０２ｍｍ以下）程度とする。粉体の含水は来待石が５〜１０％程度、安山岩が２〜３％程度である。各粉体と汚泥類の混合割合は、汚泥類（９０〜９５％）と脱水汚泥類（５０〜８０％）とでは異なる。おが屑やモミ殻の含水率は２〜５％程度である。これらの混合割合は、ミキシング装置（コンクリートミキサー類似の装置）に投入して攪拌混合て造粒できる程度の割合とする。通常、粉体と汚泥類及びおが屑やモミ殻の使用割合（重量比）は、１対0.５〜２対0.０３〜0.１程度である。
【００２２】
次いで、造粒したものを一時保管し、保管中に醗酵や乾燥を行わせ、続いて素焼き焼成する。素焼きの焼成温度は、５００〜９５０℃である。得られた素焼き焼成品が図１（ａ）の初期処理における１次豆石（多孔質焼成豆石）である。この１次豆石（１）は図１の実線矢印のように次段階の脱水材として使用するが、点線矢印のように１１００〜１１８０℃の温度で本焼き焼成して、環境保全資材としても使用できる。尚、素焼きしない単なる乾燥品の場合は吸水能力が幾分劣る。
【００２３】
この１次豆石（１）を汚泥類の脱水材として（割合は容量比で例えば等量）、更におが屑やモミ殻を加えて攪拌混合し造粒乾燥した後素焼きしたものが、図１の（ｂ）の一次リサイクルにおける２次豆石（多孔質焼成豆石）である。この２次豆石（２）も図１実線矢印のように次段階の脱水材として使用するか、点線矢印のように１１００〜１１８０℃の温度で本焼き焼成して、環境保全資材として使用する。同様に、図１（ｃ）の二次リサイクルにおける３次豆石（３）、図１（ｄ）の三次リサイクルにおける４次豆石（４）も製造できる。
【００２４】
尚、ここに言う温度は最高温度を意味する。即ち、常温から徐々に昇温して１１４０℃に至り、次いで降温する。この場合の焼成温度を、１１４０℃と言う。昇温は、常温から８時間かけて徐々に行い、１１４０℃になった時点で電源を切る。その後１０時間かけて自然放冷し、３００℃になった時点で窯の蓋を開ける。以上は、バッチ式の窯の場合であるが、トンネル窯で連続焼成する場合もおおよそこの温度範囲で行う。
【００２５】
図２は、上記の豆石（１）〜（４）の密度◆と吸水率（体積）○、吸水率（重量）●の変化を示すグラフである。比重は、1.０７〜1.１６と水に近い軽さを示す。一方、吸水率は、３次豆石までは上昇するが、４次豆石になると汚泥や来待石のなかの微細な無機物が空隙を埋めはじめるので、低下する。従って、本発明のリサイクルは三次まで程度が実用的である。
【００２６】
尚、図３は、本発明方法により汚泥類を処理する装置の模式図の一例である。この装置１は、汚泥と来待石や安山岩等の粉末とのこ屑やモミ殻を所定割合で受け入れて攪拌造粒するミキシング装置２と、得られた造粒品３をストックし、焼成の排熱や自然循環空気で乾燥するとともに、一部では自然発酵を行って乾燥品３′とするストック室４、該ストック室４から定量的に送り込まれる造粒品を素焼き焼成する低温トンネル室５（素焼き焼成品３′′）、低温トンネル室５から定量的に送り込まれる高温トンネル室６、および高温トンネル室６から排出される焼成品３′′′を冷却し篩分けする冷却室７を含んで構成される。符号８は多孔質用材である。低温トンネル室５や高温トンネル室６は、これに代えてバッチ式の燃焼釜でもよい。
【００２７】
そして、来待石粉体等の代わりに或いはこれに加えて、乾燥品３′（ルートＡ）や、素焼き焼成品３′′（ルートＢ）、焼成品３′′′（ルートＣ）、或いはこれらの小径品や篩分けした粉末を使用すると、来待石粉体等の使用を減らすことができる。これらの工程を数回繰り返した最後に、１０００〜１１８０℃で本焼成するものである。尚、乾燥品３′や素焼き焼成品３′′は、汚泥吸水剤として使用することができる。
【００２８】
本発明で得られる多孔質焼成材は、その優れた多孔性と吸水性に着目して、濾過材、浄化材、地盤改良材、路盤材、農業の土壌代替品などの環境保全資材として、多くの分野で使用できる優れたものである。
【発明の効果】
【００２９】
以上詳述したように、本発明は、下水処理場等で発生する生汚泥や消化汚泥、或いは底質汚泥、焼酎粕汚泥などの汚泥類を、来待石や安山岩、安山岩質凝灰岩の粉体及びおが屑やモミ殻ともに、ミキシング装置で攪拌混合して含水率を低下させるとともに造粒し、次いで乾燥し素焼き焼成するものである。
【００３０】
従って、
（１）従来、用途がなくて廃棄されていた来待石の粉末や安山岩の砕石粉と同じく処理に手を焼いている汚泥類を一挙に処理することができる。
（２）しかも、両者をミキシング装置で攪拌混合するだけで成形できるのでこの段階までは殆ど処理エネルギーを必要としない。最もエネルギーを消費するのはその後の焼成であるが、これも有機物の混合により焼成温度の低下が図れる。
（３）乾燥品や素焼き品を繰り返して使用できるので、来待石や安山岩粉末の使用量を減らすことができる。
（４）比重が１に近いので、湖底泥の覆砂に用いると沈降も無く安定した作用をもたらす。
（５）連続多孔性による透水性や保水性、水の浄化能を利用して、汚水や排水の浄化材や濾過材、鉢やプランターの土壌や屋上緑化土壌などの園芸や緑化資材、地下浸透材や透水性舗装の下の路盤材、地盤改良に使用するサンドパイル代替え品などの土木資材などに広く利用できる。
などの効果があり、幾分かの手間とコストを掛けるだけで廃棄物の商品化ができ、来待石関連業界や砕石業界、汚泥類発生業界にとってまさに救世主となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
容量比で、底質脱水汚泥（含水率７０％）１に対し来待石粉体（含水率８％
）２及びオガ屑１の割合（重量比で約１対２対0.１）てミキシング装置に投入して攪拌混合して造粒、乾燥して９００℃の温度で素焼き焼成して、汚泥吸水材を得る。
【実施例１】
【００３２】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明における底質汚泥の処理工程を示す説明図である。図２は、図１の方法により得られた１次〜４次素焼き焼成物（豆石）の密度と吸水率の関係を示すグラフである。
【００３３】
まず、砂（２ｍｍ以下）或いはシルト（0.０２ｍｍ以下）の粒度を持つ来待石粉末（含水率５〜１０％程度）１００重量部に対し、底質汚泥（含水率７０％）５０重量部及びオガ屑及び／又はモミ殻（含水率２〜５％程度）５重量部をミキシング装置（コンクリートミキサー類似の装置）に投入して攪拌混合して造粒する。造粒したものを一時保管し、保管中に醗酵や乾燥を行わせ、続いて素焼き焼成する。素焼きの焼成温度は、９００℃である。得られた素焼き焼成品が図１（ａ）の初期処理における１次豆石（多孔質焼成豆石）である。この１次豆石（１）は図１の実線矢印のように次段階の脱水材として使用するが、点線矢印のように１１００〜１１８０℃の温度で本焼き焼成して、環境保全資材としても使用できる。
【００３４】
この１次豆石（１）を汚泥類の脱水材として（割合は容量比で例えば等量）、更におが屑やモミ殻を加えて攪拌混合し造粒乾燥した後素焼きしたものが、図１の（ｂ）の一次リサイクルにおける２次豆石（多孔質焼成豆石）である。この２次豆石（２）も図１実線矢印のように次段階の脱水材として使用するか、点線矢印のように１１００〜１１８０℃の温度で本焼き焼成して、環境保全資材として使用する。同様に、図１（ｃ）の二次リサイクルにおける３次豆石（３）、図１（ｄ）の三次リサイクルにおける４次豆石（４）も製造できる。
【００３５】
図３に示す装置１により、汚泥と来待石や安山岩等の粉末とのこ屑やモミ殻を攪拌造粒して乾燥して乾燥品３′とし、或いはこれを低温（５００〜９００℃）で素焼きして素焼き焼成品３′′とし、これらの工程を繰り返し行うことができる。また、１１００〜１１８０℃で本焼き焼成した焼成品３′′′の小径品や篩分けした粉体も来待石等の粉体の代わりに使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明における底質汚泥の処理工程を示す説明図である。（実施例１）
【図２】図１の方法により得られた１次〜４次素焼き焼成物（豆石）の密度と吸水率の関係を示すグラフである。（実施例１）
【図３】本発明方法により汚泥類を処理する装置の模式図の一例である。（実施例１）
【符号の説明】
【００３７】
１      本発明の汚泥処理装置
２      ミキシング装置
３      造粒品
３′    乾燥品
３′′  素焼き焼成品
３′′′焼成品
４      ストック室
５      低温トンネル室
６      高温トンネル室
７      冷却室
８      多孔質用材
【図１】
2009148752.tif 000004
【図２】
2009148752.tif 000005
【図３】
2009148752.tif 000006