JP4092373B2 - スラッジの処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水処理の過程で処理場から多量に排出されるスラッジの処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浄水処理場の処理過程で、多量の沈殿物がこれら処理場に堆積する。この堆積した沈殿物はスラッジ、あるいは汚泥と言われ、含水率が極めて高い物質である。スラッジの堆積は処理場の処理効率を低下させるため、逐次排出されるが、含水率が高いため処理が困難であった。このため、大部分のスラッジは、脱水処理工程を経て、あるいは経ることなく埋め立てなどで処理されているのが現状である。
【０００３】
しかし、首都圏を始めとして、各地方自治体がスラッジを埋め立て廃棄処分する最終処分場の確保が年々困難になってきており、スラッジを再資源として有効に活用できる画期的な活用策の開発が期待されている。そこで、下水処理場等から採取した下水汚泥を一般廃棄物、産業廃棄物と共に焼却し、得た焼却灰を加水して含水比率を調製した後、カルボキシル基を有する高分子化合物を添加し砂状に粒状化する方法が開発されている（特開平１０−２９７９９４８号公報参照）。
しかし、この方法では、下水汚泥を一度焼却した後、加水調製する工程が必要となるため、工程が複雑な上に焼却炉や加水調製装置等が必要になり経済的ではなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、浄水処理場から排出されるスラッジを加工処理することなく、そのままの状態で再資源として活用した新たなスラッジの処理方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、浄水処理場から発生するスラッジ、及び土木建設現場から発生する粘性及び含水比の高い土壌の物性を鋭意研究した結果、土壌にスラッジを添加混合した混合土にカルボキシル基含有水溶性重合体を添加して撹拌混合すると、スラッジの細かい粒子が土壌の粒子と結合して、粘性の強い土壌が細かい粒の粒状土に変性することを見い出してなされたものである。
【０００６】
具体的に述べると、本発明の処理方法は、スラッジに土壌を混合させた混合土に、径４０ｍｍの砕石もしくは原石とカルボキシル基含有水溶性重合体を添加し、前記砕石もしくは原石で前記混合土をカットしながら攪拌混合して粒状化した後、固化材を添加混合することを特徴とする。生石灰粉末等の固化材を添加し混合すると、粒状土中の水分と反応して粒状土の表面に消石灰の被膜が形成され、より強固な粒状土を得ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明で使用するスラッジは、粒度が０．１ｍｍ以下の通常のスラッジでも使用できるが、浄水処理場に堆積した浄水汚泥は、周知なように水酸化アルミニュウムを主原料とする微細な固形粒状物質を含有する含水比率が９８％以上の泥質物であり、カドミウム、鉛等の有害物質を含まないので好ましい。また下水処理場から排出される下水汚泥を使用する場合は、予め、下水汚泥に含まれるカドミウム、鉛、六価クロムのような有害物質を化学的処理等の手段により除去することが望ましい。
【０００８】
また、本発明に使用する土壌は、ビル建設工事、宅地造成工事、地中埋設管工事等の一般の土木・建築工事に伴って工事現場から多量に発生する柔軟で粘着性が強く、かつ含水比の高い建設発生土、建設残土である。
【０００９】
本発明は、土木．建築工事現場から採取した土壌に、スラッジを添加して撹拌機で撹拌混合する。スラッジを土壌に添加して撹拌混合すると、スラッジを構成する細かい固形粒状物は、解砕された土壌の土粒子と結合するため、土壌はスラッジを含んだ粒状化しやすい粒状土に変性する。
【００１０】
スラッジを土壌に添加する割合は、スラッジと土壌との総和に対して３０重量％を越えないことが好ましい。混合の割合が３０重量％を越えると、撹拌混合してもスラッジが塊として残存し、土壌とスラッジとの結合性が生じない。このため、スラッジは、含水性を帯びない細かい固化粒状物の状態で土壌中に残存するため、後述するカルボキシル基含有水溶性重合体を添加混合してもスラッジと反応しないので、粒状土を生成することができない。
【００１１】
本発明は、スラッジの細かい粒子が土壌の粒子と結合して、粘性の強い土壌が細かい粒の粒状土に変性することを確実なものとするため、土壌とスラッジとの混合土にカルボキシル基含有水溶性重合体を添加混合する。この際、混合土に対して径４０ｍｍの砕石もしくは原石を１０重量％以下加えることにより、土壌とスラッジとの混合土とカルボキシル基含有水溶性重合体との混合が均一となる。該重合体は、親水基としてカルボキシル基を有するものであり、重合体を構成する全単量体単位のうちカルボキシル基を有する単量体が、通常１〜８０モル％、好ましくは５〜６０モル％含まれる。
【００１２】
また、カルボキシル基は、遊離酸または塩の形のどちらで存在してもよい。塩の種類としては、例えばナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属の塩、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土類金属の塩、アンモニウム塩、炭素数１〜１８のアルキルアミン、アルカノールアミンなどのアミン塩、およびこれら２種以上の混合物があるが、好ましくはアルカリ金属の塩類である。
【００１３】
かかる水溶性重合体としては、（メタ）アクリル酸またはその塩と（メタ）アクリルアミドとの共重合体、マレイン酸またはその塩と酢酸ビニルとの共重合体、イタコン酸またはその塩と（メタ）アクリルアミドとの共重合体などの合成水溶性重合体、アラビヤガム、カラヤガム、トラントガム、アルギン酸などの天然水溶性重合体、及び、カルボキシメチルセルロース、カルボキシハイドロエチルセルロース、グアーガム変性物のような半合成水溶性重合体が例示される。
【００１４】
以上のカルボキシル基含有水溶性重合体のうち、好ましくは（メタ）アクリル酸またはその塩と（メタ）アクリルアミドとの共重合体である。（メタ）アクリル酸またはその塩を含有する（メタ）アクリルアミド系重合体としては、（メタ）アクリル酸またはその塩と（メタ）アクリルアミドを共重合したもののほか、（メタ）アクリルアミドの単独重合体を部分加水分解したものでもよい。
【００１５】
更に、以上のカルボキシル基含有水溶性重合体には、親水性基としてスルホン酸基を含む単量体、例えばビニルスルホン酸、アクリルスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸およびこれらの塩などを含めて共重合してもよい。また、水溶性を阻害しない程度であればオレフィン、アクリル酸エステル、ビニルエステルのような疎水性単量体を含んでもよい。
【００１６】
カルボキシル基含有水溶性重合体の添加量は、スラッジの添加割合や土壌の含水比などに応じて異なるが、３０重量％のスラッジを土壌に混合した混合土の場合は、混合土に対して０．０７〜０．１重量％添加する。また、カルボキシル基含有水溶性重合体と混合土との撹拌混合は、撹拌機を用いて緩やかな撹拌を通常０．８〜２分程度行うのが望ましい。
【００１７】
混合土にカルボキシル基含有水溶性重合体を上記の割合で添加し、撹拌機で約０．８〜２分程度緩やかに撹拌混合すると、カルボキシル基含有水溶性重合体は、粒状土の表面を均一に被覆し、粒状土内部の土粒子やスラッジの固形粒子間の遊離水分を吸引して溶解する。このため、カルボキシル基含有水溶性重合体に吸引された土壌内部の水分は、遊離水としての性質を失い、疑似固定水（吸着水）として粒状土の表面に固定されることになり、粒状土は互いに付着せず、撹拌混合されることにより、球状に造粒される。
【００１８】
本発明は、生成された粒状土の表面に固定された被膜を安定化させ、長期に亘って粒状に保持するため、石灰等の固化材を粒状土の表面に均一に付着させる。本発明に使用する固化材は、粒状土の表面に付着し易いものがよく、平均粒径が０．５ｍｍ以下の石灰粉末を用いるのが好ましい。固化材としての石灰には、酸化カルシウム、水酸化カルシウムを含むもので、具体的には、消石灰、生石灰、水硬セメント、石灰系改良材、セメント系改良材などを適用できるが、脱水および固化速度が速い生石灰の粉末が好ましい。固化材の添加量は、混合土に対して、１〜１０重量％が好ましい。
【００１９】
水分を吸引し溶解したカルボキシル基含有水溶性重合体の被膜で被覆された粒状土の表面に、生石灰等の固化材が付着すると、被膜中の水分は固形材と反応して発熱しながら消石灰となるため、被膜中の水分を蒸発させながら、石灰分布の高い表面から浸透しつつポゾラン反応によって、強度が発現する。
粒状土の強度は生石灰の量により変化するので、粒状土の使用目的に応じて生石灰の量を増やすことができる。例えば、埋め戻し用にしようする粒状土の場合は生石灰の量は混合土に対して３重量％程度とする。
なお、粒状土の強度を更に発現させるために養生を行うこともできる。養生は、通常、常温下で１〜７日、好ましくは３〜６日程度放置することで行う。
【００２０】
本発明の処理方法により製造された粒状土の粒度は、東京都の基準を充分に満たす範囲内に収まり、また粒度の大小は砕石または原石の量によって変化させることができ、粒径も幅広く均衡が保たれるため、従来の粒状改良土と同等の地盤支持力、強度特性、粒土特性を有し透水性に優れた粒状土を得ることができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の具体例として、実施例を述べるが本発明はこれら実施例に限定されるものでない。
実施例
建築現場から採取した含水比９８％の関東ロームが主体な含水土壌７ｋｇと、浄水処理場から採取したスラッジ３ｋｇとを容量２０リットルのミキサーに入れて約６０秒間撹拌混合して粒状化しやすい混合土を得た。
次に、上記工程で得た混合土１０ｋｇにアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムの共重合体１０g（混合土に対して０．１重量％）を添加し約９０秒間緩やかに撹拌混合した後、生石灰粉末３００gを添加し、更に３０秒間ほとんど外圧を加えないで撹拌すると消石灰で被覆された粒状土を得た。
【００２２】
この粒状土をふるいわけ試験機にかけ粒径等を計測した。測定結果を表１に示す。このふるいわけ試験機は、目開き１３．２ｍｍで重量５７６．６ｇ、目開き９．５ｍｍで重量５４５．６ｇ、目開き６．７ｍｍで重量４７９．６ｇ、目開き４．７５ｍｍで重量５２７．６ｇ、目開き２．３６ｍｍで重量４９８．４ｇ、目開き１．１８ｍｍで重量４６０．７ｇ、目開き０．４２５ｍｍで重量４０３．３ｇ、目開き０．０７５ｍｍで重量３６１ｇ及び目開き０ｍｍで重量３５６．１ｇの網ふるいを上方からこの順序に重合し、上方から７９５．７ｇの粒状土を供給して行った。
【００２３】
【表１】
ふるいわけ測定結果

（注）百分率Ｃ÷合計×１００％
すなわち、最上段のふるいに供給された粒状土はすべて目開き１３．２ｍｍの網目より２段目のふるいに落下し、２段目の目開き９．５ｍｍのふるいの上には１．６ｇの残留土を残して３段目に落下する。
このようにして、最下段の目開き０ｍｍのふるい上には１．１ｇの粒状土が残留する。また、表中の百分率は各ふるい上に残留した粒状土の供給粒状土に対するものである。
【００２４】
上記の測定結果や試験結果から明らかなように、本発明によって得られた粒状土の粒度は、０．４２５〜９．５ｍｍの範囲内のものが大多数を示め、東京都基準（粒度１３．０ｍｍ以下）に適合し、良質な砂と同等の粒径、粒度分布を有していた。なお、平均粒径は２．６ｍｍであった。
【００２５】
以上のことから、単独では細粒分が多すぎるスラッジでも予め土壌に混合させておけば、カルボキシル基含有水溶液重合体の浸透性を促進させ、従来の粒状改良土と同等の地盤支持力、せん断強度特性を備えた粒状土を得ることができることが分かる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、予め、土壌にスラッジを添加混合することにより、土壌は添加されたスラッジの粒子を含んだ細かい粒状の含水土壌になるため、カルボルキシル基含有水溶性重合体の浸透が良好になり、生成された粒状土はより川砂に近いものとなる。
また、粘性が強い土壌は、撹拌するのが困難であったが、スラッジを添加することにより、スラッジが撹拌補助剤的な役割を果たすため、撹拌機に対する負荷を軽減でき耐久性を向上することができる。
【００２７】
また、従来、その大部分が埋め立て廃棄物として埋め立て処理されていたスラッジを再生粒状土の再生資源として利用できるため、スラッジの利用性を高め、環境問題に貢献するところが大きい。また、スラッジを再生利用するにあたり、スラッジ自体に特別な加工処理工程を介在する必要がないため、再生処理に要する費用を軽減できる。
さらに、混合土に対して径４０ｍｍの砕石もしくは原石を１０重量％以下加えることにより、粘性の強い混合土がこれら砕石もしくは原石でカットされてカルボキシル基含有水溶性重合体の混合を容易に且つ均一にし、耐久力が向上すると共に、砕石もしくは原石の量によって粒度の大小を変化させることができる。

Claims (4)

1. スラッジに土壌を混合させた混合土に、径４０ｍｍの砕石もしくは原石とカルボキシル基含有水溶性重合体を添加し、前記砕石もしくは原石で前記混合土をカットしながら攪拌混合して粒状化した後、固化材を添加混合することを特徴とするスラッジの処理方法。
2. 前記固化材が石灰の粉末であることを特徴とする請求項１に記載のスラッジの処理方法。
3. 前記混合土の前記スラッジ量は前記混合土の３０重量％を越えないことを特徴とする請求項１又は２記載のスラッジの処理方法。
4. 前記カルボキシル基含有水溶性重合体は前記混合土の０．０７〜０．１重量％であることを特徴とする請求項１又３のいずれかに記載のスラッジの処理方法。