湖沼底泥(ﾍﾄﾞﾛ)を活用した生物付着性の高い多孔質ｾﾗﾐｯｸｽ：ﾍﾄﾞﾛｾﾗﾐｯｸｽ製造技術の開発第2報−低比重ヘドロセラミックス製造条件の検討と浄化槽用微生物担体の物性−
小島
１．目
的
本研究は底質浄化用微生物製剤用の保持担体及び水質浄化システム用の微生物担体用多孔質セラミックス製造技術の開発を目的に実施した。 Ｈ10年度に引き続き浚渫
ヘドロを原料とし低比重（表乾比重1.2〜1.4）ヘドロセラミックスの製造条件を検討するため，浚渫ヘドロ採取地を桜川村に変えて，原料配合及び焼成条件の検討を行った。
また，ヘドロセラミックスとの性能比較のため市販担体９種の物性調査を行った。

均＊

飯村

修志＊

表１−２ 桜川村内浚渫ヘドロの元素組成２(Flux組成)
元 素 組 成試料
Fe2O3
CaO+MgO
K2O+Na3O
ヘドロ10：粘土０17.00
2.91
2.72
ヘドロ９：粘土１15.32
2.65
2.70
ヘドロ８：粘土２13.68
2.402.68
Rileyの発泡組成
5〜100〜63〜4

２．実験方法2.1 低比重ヘドロセラミックス製造条件検討
低比重ヘドロセラミックス製造条件の検討方法を次に示す｡
・前 処 理 採取した浚渫ヘドロは，120℃で24ｈｒ乾燥しジョ−クラッシャ−で粗砕，ミルで粉砕後1.0ｍｍのふるいを通過した物を試料とした。
・元素組成分析 上記の試料について蛍光Ｘ線分析（ガラスビード法）により行った。
・焼 成 試 験 成形助剤に蛙目粘土を使用し浚渫ヘドロ
図１ 浚渫ヘドロの元素組成とRileyの発泡組成範囲(桜川村)と表１に示す割合で混合したテストピ−ス１）を焼成条件を変えて焼成し，表乾比重について検討した。
3.1.2 焼成試験結果
焼成は,前報告と同様の急速昇温条件１）で行った。
焼成試験結果を原料配合別に，焼成温度及び時間による
2.2 市販担体の性状
表乾比重の変化を図２−１〜２−３に示す。
市販担体９種類及びＨ10年度に試作したヘドロセラミ
ックスについて比重，気孔率等の物性測定及び担体表面，断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察を行った。
測定項目と方法を次に示す。
元素組成：蛍光Ｘ線分析（ガラスビ−ド法）
比重：JIS A1135 軽量骨材試験方法
気孔率等：JIS R2164 耐火煉瓦試験方法に準拠
３．結果と考察
3.1 元素組成と低比重ヘドロセラミックス製造条件
3.1.1 元素組成分析結果
桜川村浚渫ヘドロ及び混合試料の蛍光Ｘ線分析結果を表１に，桜川及び玉里村浚渫ヘドロのRileyの発泡組成範
囲を図１に示した。
桜川村浚渫ヘドロは，玉里村浚渫ヘドロと比べて溶融に影響を及ぼすＦｌｕｘ成分が多く含有され１），より低温度の焼成で低比重ヘドロセラミックスが得られると考えられた。また，成型性は玉里村浚渫ヘドロと比べやや成型しにくいが，ヘドロ単独でも粒状に成型できた。成型に必用な水分は原料の約60（ｗｔ/ｗｔ％）であった。
表１−１ 桜川村内浚渫ヘドロの元素組成１元 素 組 成試料 Ig.loss
SiO2
Al2O3Flux計
ヘドロ10：粘土０ 16.19
54.01
19.00
22.64
ヘドロ９：粘土１ 15.43
55.13
20.04
20.68
ヘドロ８：粘土２ 14.67
56.24
21.06
18.76
Rileyの発泡組成
60〜70 15〜25 8〜20＊

窯業指導所

材料技術部

広い範囲の焼成条件で溶融発泡が起こり，目的とする［表乾比重１．４］未満のヘドロセラミックスを配合１及び２で表２に示す条件で製造できると考えられる。

また，配合１では図２.１に示すように表乾比重1.0の超軽量ヘドロセラミックスが製造できると考えられる。

3.2 市販担体の物性及びＳＥＭによる観察結果
3.2.1 市販担体の元素組成
市販担体の元素組成の測定結果を図３に示す。［試料No.
Ｔ−５]がＨ10年度試作ヘドロセラミックスである。

らの中でヘドロセラミックスは比較的小さい値であった。
見かけ気孔率は，Ｔ−16，Ｔ−17を除き1.8〜2.0％であった。
へドロセラミックスは，市担体と比較し表乾比重がやや大きい値であったが，静水吸水率，見かけ気孔率及び見かけ比重ががやや低い値であった。

3.2.2 ＳＥＭ観察結果
市販担体の表面及び断面のＳＥＭ像を図４−１〜10に示す。Ｔ−17，Ｔ−19及びＴ−20の表面は他の担体と比べ滑らかであり，Ｔ−５及びＴ−23が表面に開孔が多く見られた。
内部構造はＴ−５，Ｔ−16を除き内部までほぼ均一気孔が存在していた。特にＴ−16は，内部と表面近くの構造が大きく変化していることから２重構造になる様に成形（造粒）されていると思われる。

Ｔ−２表面 ×50
Ｔ−２断面 ×50
図４−１ 市販担体ＳＥＭ像 担体：Ｔ−２

市販担体の元素組成はＴ−16，Ｔ−17，Ｔ−19を除きRileyの発泡組成範囲２）にあり，これらの市販担体は試作
ヘドロセラミックスと同様の原理に基づいて製造されていると考えられる。
3.2.2 市販担体の物性
市販担体の物性値を表３に示す。

Ｔ−５表面 ×50
Ｔ−５断面 ×50
図４−２ 市販担体ＳＥＭ像 担体：Ｔ−５(ﾍﾄﾞﾛｾﾗﾐｯｸｽ)

表３ 市販担体の物性値
試 料 表乾比重 静水吸水 見かけ気No.
(g/cm3)率（％） 孔率(％)
Ｔ−２
1.21
15.46
49.95
Ｔ−５
1.39
13.26
34.26
Ｔ−14
1.22
15.20
48.12
Ｔ−16
1.20
1.78
12.53
Ｔ−171.24
8.49
30.45
Ｔ−19
1.15
20.33
52.03
Ｔ−20
1.19
36.36
68.06
Ｔ−21
1.08
19.22
56.48
Ｔ−22
1.14
15.74
45.84
Ｔ−23
1.12
17.9847.70※Ｔ−５：Ｈ11試作ヘドロセラミックス

見かけ比重(g/cm3)
2.09
1.87
2.041.35
1.68
1.96
1.80
2.05
1.84
1.81

Ｔ−14表面 ×50
Ｔ−14断面 ×50
図４−３ 市販担体ＳＥＭ像 担体：Ｔ−14

市販担体の表乾比重1.1〜1.2(ｇ/ｃｍ３ )に対しヘドロセラミックスは，1.39(ｇ/ｃｍ３ )とやや大きい値であった。静水吸水率はＴ−16，17を除き13〜20％であり，これＴ−16表面 ×50
Ｔ−16断面 ×50
図４−４ 市販担体ＳＥＭ像 担体：Ｔ−16

Ｔ−17表面 ×50
Ｔ−17断面 ×50
図４−５ 市販担体ＳＥＭ像 担体：Ｔ−１７

Ｔ−19表面 ×50
Ｔ−19断面 ×50
図４−６ 市販担体ＳＥＭ像 担体：Ｔ−19

Ｔ−20表面 ×50
Ｔ−20断面 ×50
図４−７ 市販担体ＳＥＭ像 担体：Ｔ−20

4. ま と め浚渫ヘドロの元素組成は浚渫地点により変化し，これから同一仕様のヘドロセラミックスを製造するためには，原料ヘドロにより焼成条件を調整するか，数種のヘドロを混合使用する等の処置が必要であり，後者の方法が現実的であると考えらる。
桜川村内の浚渫ヘドロを原料として［表乾比重1.4］未満のヘドロセラミックスの製造条件は，ヘドロ単味で焼成温度1140℃〜1170℃，焼成時間10〜15分間を得た。
また，表乾比重1.0の超軽量ヘドロセラミックス製造条件，焼成温度1160℃〜1170℃，焼成時間10〜15分間を得た。
試作ヘドロセラミックスと市販担体の物性を比較した
結果，ヘドロセラミックスは表乾比重がやや大きい値であったが，他の物性はほぼ同等であり，表面の状態が他の担体と比較して開孔や溝が多く存在し微生物付着性に関しての市販品と同程度以上の性能を持つことが期待できる。
今後はヘドロセラミックス製造及び使用時の環境への影響を検討のため，焼成時の排ガス及び焼成品中のダイオキシン濃度の測定及び焼成品からの有害物質溶出の検討が必要であり，これに関する実験を平成12年度に実施する計画である。
当研究は，茨城県地域結集型共同研究事業
ＷＧ分類：ＷＧⅡ「生態工学を導入した汚濁環境水質改善」
サブテーマ分類：Ⅱ−Ａ「底質の直接浄化手法の開発」の分担課題として実施したものです。
参考文献
1)茨城県工業技術センター研究報告,27,73〜76(1999)
2)茨城県工業技術センタ−研究報告,27,82〜87(1999)

Ｔ−21表面 ×50
Ｔ−21断面 ×50
図４−８ 市販担体ＳＥＭ像 担体：Ｔ−21

Ｔ−22表面 ×50
Ｔ−22断面 ×50
図４−９ 市販担体ＳＥＭ像 担体：Ｔ−22

Ｔ−23表面 ×50
Ｔ−23断面 ×50
図４−10 市販担体ＳＥＭ像 担体：Ｔ−23