JP2620741B2 - 脱水汚泥を原料とする焼結土の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、浄水場から発生する
汚泥や、河川、湖沼等に堆積した汚泥等を再利用する技
術に関し、さらに詳しくは、上記汚泥を脱水処理してな
る脱水汚泥を原料とする焼結土の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】浄水場において沈殿池に沈殿した汚泥
は、脱水処理が施された後、その大部分が埋立て処分さ
れていた。また、河川や湖沼等に堆積した汚泥（ヘド
ロ）は、ポンプによる吸引やショベルによる掘削等の機
械的手段によって集められ、これにセメントや凝固剤を
混入して固化せしめられた後、埋立て処分されていた。
そして、汚泥の他の処分方法として、脱水された汚泥に
肥料を混入して田畑用土として使用するものがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、浄水場
から発生する汚泥の量は増大する傾向にあり、しかも埋
立て地の確保が年々困難になってきているので、汚泥の
埋立てによる処分は今後期待することができない。ま
た、脱水された汚泥に肥料を混入して田畑用土として使
用する場合、汚泥中に可溶性アルミニウムやヒ素等の有
害物質が含有されていると公害源となるおそれがあるの
で、用土としての使用に制限があり、実際にはごく僅か
な量しか使用されていなかった。

【０００４】この発明は、上記実情に鑑みてなされたも
のであって、浄水場から発生する汚泥や河川、湖沼等に
堆積した汚泥等を脱水処理してなる脱水汚泥を原料とす
る成品価値の高い園芸用土等に用いる焼結土を製造する
方法を提供して、汚泥の有効な再利用を図ることをその
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用】この発明による
脱水汚泥を原料とする焼結土の製造方法は、上記の目的
を達成するために、浄水場から発生する汚泥や河川、湖
沼等に堆積した汚泥等を脱水処理してなる脱水汚泥を原
料として園芸用土等に用いる焼結土を製造する方法であ
って、脱水汚泥を粗砕する一次解砕工程と、一次解砕物
を間接加熱により所要の含水率となるまで乾燥させる一
次乾燥工程と、一次乾燥物を粒度約５ｍｍ以下に解砕す
る二次解砕工程と、二次解砕物を撹拌式造粒機によって
団粒状ペレットに造粒する造粒工程と、ペレットを含水
率約１０％以下に乾燥させる二次乾燥工程と、乾燥され
たペレットを焼成温度約８００℃〜１１００℃で焼成す
る焼成工程とよりなるものである。

【０００６】上記一次解砕工程においては、脱水汚泥を
粒度約２０ｍｍ〜３０ｍｍ以下に解砕することが好まし
い。この一次解砕によって、次の一次乾燥工程における
乾燥が効率よく行なわれる。

【０００７】一次乾燥工程では、比較的水分を多く含む
材料の乾燥に好適な間接加熱式乾燥機が用いられる。こ
の乾燥機によって、一次解砕物は、造粒工程における撹
拌造粒に最適な含水率、例えば浄水場発生汚泥を原料と
する場合には含水率３５％〜４５％まで乾燥させられ
る。この一次乾燥によって、次の二次解砕工程の前工程
として篩分工程を設けることが可能となり、未解砕物を
一次または二次解砕工程に戻して解砕することができ、
また成品中に生汚泥が混入するのを防止することができ
るので、結果的に成品の品質及び歩留りの向上を図るこ
とができる。

【０００８】二次解砕工程において、一次乾燥物の好適
な解砕度は、粒度約５ｍｍ以下、より好ましくは約４ｍ
ｍ以下であって、上記粒度を越えるものであると後工程
における撹拌式造粒機による造粒を効率的に行なうこと
ができない。

【０００９】二次乾燥工程においては、高温の熱ガスに
よる急激な乾燥ではペレットにクラックが生じることに
なり、得られた成品の強度が落ちるので、熱源として低
温（例えば、浄水場発生汚泥を原料とする場合には２０
０℃以下）の熱ガスを使用する熱風加熱式乾燥機によっ
て、ペレットを比較的時間をかけて乾燥させるのが好ま
しい。この二次乾燥によって、各ペレットには分子間力
等が働き、結合力に優れた団粒構造が形成されるととも
に、次の焼成工程においてペレットに爆裂やひび割れが
生じるのを防止することができる。なお、ペレットの乾
燥度が含水率１０％を越えるものであると、焼成によっ
て得られた成品の硬さが十分ではなく、形くずれを起こ
しやすくなるので、乾燥工程においてはペレットを含水
率約１０％以下まで乾燥させるのが、好ましい。

【００１０】乾燥されたペレットは、焼成工程において
所要の焼成温度で焼成され、これにより原料中に含有さ
れる可溶性アルミニウム等の溶出量が成品に要求される
目標値以下に低減されるとともに、吸水性および硬度に
優れた成品が得られる。好適な焼成温度としては８００
℃〜１１００℃、より好ましくは９００℃〜９５０℃の
範囲であって、この範囲以外の焼成温度では、成品に要
求される可溶性アルミニウム等の有害物質の溶出量の低
減化を十分に達成することができない。

【００１１】こうして、吸水性、透水性及び硬度に優
れ、しかも可溶性アルミニウム等の有害物質の溶出量が
目標値以下に低減された無公害の成品が得られる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の一実施例を説明する。

【００１３】この実施例では、沈殿池に沈殿した汚泥が
浄水場に設置された脱水機によって含水率約６５％に脱
水されてなる手のひら大のフィルターケーキ（脱水汚
泥）が、原料として用いられた。なお、フィルターケー
キには、バインダ等の添加物は一切含まれていない。成
品が得られるまでの各工程は、図１に示すとおりであっ
て、一次解砕工程、一次乾燥工程、二次解砕工程、一次
篩分工程、造粒工程、二次乾燥工程、焼成工程及び二次
篩分工程とよりなる。

【００１４】（ａ）一次解砕工程 この工程では、手のひら大のフィルターケーキを、解砕
機を用いて粒度２０ｍｍ〜３０ｍｍ以下の大きさに解砕
した。

【００１５】（ｂ）一次乾燥工程 一次乾燥工程では、乾燥効率の良い間接加熱式乾燥機が
用いられて、一次解砕物を含水率３５％〜４５％まで乾
燥させた。

【００１６】（ｃ）二次解砕工程 二次解砕工程では、一次乾燥物を、解砕機を用いて粒度
４ｍｍないし５ｍｍ以下の大きさに解砕した。

【００１７】（ｄ）一次篩分工程 二次解砕物を一次篩分用スクリーンにかけて篩分け、そ
のうちの未解砕物は、一次または二次解砕工程に戻され
て、解砕される。なお、一次篩分工程は、特に必要のな
い場合には、省略してもよい。

【００１８】（ｅ）造粒工程 造粒工程においては、植物土壌に要求される団粒構造を
形成させるために撹拌式造粒機を使用して、二次解砕物
を平均粒度８ｍｍ〜１５ｍｍ程度のペレットに造粒し
た。

【００１９】（ｆ）二次乾燥工程 二次乾燥工程では、ペレットを低温で比較的時間をかけ
て乾燥させて結合力に優れた団粒構造を有するものとす
るため、熱源として２００℃以下の熱ガスを用いる充填
層形乾燥機にペレットを投入して、これを含水率１０％
以下まで乾燥させた。

【００２０】（ｇ）焼成工程 焼成工程では、ロータリーキルンを使用して、焼成温度
９００℃〜１０００℃で乾燥ペレットを焼成した。

【００２１】ここで、キルン内温度（焼成温度）と焼成
ペレットの吸水率、硬さ及び可溶性アルミニウム溶出量
との関係を調べた実験データを、図２〜図４に示す。な
お、図２及び図３には、前工程の二次乾燥工程を本工程
と同じロータリーキルン内で行ない、他は同一条件で行
なった実験データも併せて示してある。

【００２２】図２は、焼成ペレットの吸水率とキルン内
温度との関係を示し、同図から明らかなように、キルン
内温度が高くなる程、焼成ペレットの吸水率は低くなる
傾向を示している。

【００２３】図３は、焼成ペレットの硬さとキルン内温
度との関係を示し、同図から明らかなように、キルン内
温度が高くなる程、焼成ペレットは硬くなる傾向を示し
ている。

【００２４】図４は、焼成ペレットの可溶性アルミニウ
ム溶出量とキルン内温度との関係を示すものである。
（なお、溶出分析のサンプルとしては、焼成ペレットを
粒径０．５ｍｍ以下に微粉砕したものを供試し、また溶
媒としてｐＨ４，Ｎ酢酸ナトリウムを使用した。）同図
から明らかなように、キルン内温度が高くなる程、可溶
性アルミニウムの溶出量は減少する傾向を示している。

【００２５】図２〜図４から明らかなように、焼成温度
約９５０℃を維持すれば、可溶性アルミニウムの溶出量
が低く、しかも吸水性及び硬度に優れた成品を得ること
ができる。

【００２６】なお、一次及び二次乾燥工程並びに焼成工
程において使用された排ガスは、大型高性能集塵機を介
して、系外に排出され、これによりプラントの無公害化
が図られている。

【００２７】また、実施例にあっては、成品を得るに当
って一次及び二次乾燥工程並びに焼成工程において消費
された熱量は、成品１ｋｇ当り約２３００Ｋｃａｌであ
った。ところが、比較のために、一次解砕工程及び一次
乾燥工程を省いて製造を行なったところ、二次乾燥工程
及び焼成工程において消費された熱量は、成品１ｋｇ当
り約２７４０Ｋｃａｌと、実施例の場合に比べてかなり
熱効率の悪いものであった。これは、低温（２００℃以
下）の熱ガスを熱源とする充填層形乾燥機による二次乾
燥が、非常に熱効率の悪いものだからである。上記比較
例から明らかなように、実施例では、熱効率の良い一次
乾燥工程も設けることにより、二次乾燥工程の負荷を軽
減させることができ、トータル的な省エネルギー化を図
ることができる。

【００２８】（ｈ）二次篩分工程 焼成工程において焼成されたペレットは、冷却された
後、二次篩分用スクリーンにかけられて、適宜の粒度を
有するものが成品として選り分けられる。他方オーバー
サイズのもの及びアンダーサイズのものは、適度な粒度
に粉砕されてから、一次解砕工程又は造粒工程に戻さ
れ、これにより成品歩留りの向上を図ることができる。

【００２９】

【発明の効果】この発明の脱水汚泥を原料とする園芸用
土等に用いる焼結土の製造方法は、脱水汚泥を粗砕する
一次解砕工程と、一次解砕物を間接加熱により所要の含
水率となるまで乾燥させる一次乾燥工程と、一次乾燥物
を粒度約５ｍｍ以下に解砕する二次解砕工程と、二次解
砕物を撹拌式造粒機によって団粒状ペレットに造粒する
造粒工程と、ペレットを含水率約１０％以下に乾燥させ
る二次乾燥工程と、乾燥されたペレットを焼成温度約８
００℃〜１１００℃で焼成する焼成工程とよりなるの
で、吸水性及び透水性に優れ、表面硬度が高く、しかも
可溶性アルミニウム等有害物質の溶出量が目標値以下に
低減された、無公害で高価値の成品が得られる。したが
って、この発明によれば、浄水場発生汚泥等の有効な再
利用を図ることができ、ひいては汚泥の廃棄処理量の低
減に寄与することができる。

【００３０】また、一次解砕工程と、熱効率の良い間接
加熱により乾燥させる一次乾燥工程を設けることによ
り、二次乾燥工程の負荷を低減することができるので、
トータル的な省エネルギー化を図ることができる。しか
も、一次乾燥によって次の二次解砕工程の前に篩分工程
を設けることが可能となり、未解砕物を一次または二次
解砕工程に戻すことができるので、成品の品質及び歩留
りの向上を図ることができる。

【００３１】なお、この発明によって製造される焼結土
を、園芸用土以外の用途、例えば骨材等の建設資材、土
壌改良材等に使用してもよいことは、勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す工程図である。

【図２】焼成ペレットの吸水率と焼成温度との関係を示
す図である。

【図３】焼成ペレットの硬さと焼成温度との関係を示す
図である。

【図４】焼成ペレットの可溶性アルミニウムの溶出量と
焼成温度との関係を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 仁四郎 大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日 立造船株式会社内 (72)発明者 伊津野 修 大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日 立造船株式会社内 (72)発明者 山崎 裕義 大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日 立造船株式会社内 (72)発明者 岡田 博 埼玉県浦和市北浦和５丁目６番５号 財 団法人 埼玉県環境保全公社内 (56)参考文献 特開 平１−199524（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−275618（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−74694（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−38527（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】浄水場から発生する汚泥や河川、湖沼等に
   堆積した汚泥等を脱水処理してなる脱水汚泥を原料とし
   て園芸用土等に用いる焼結土を製造する方法であって、
   脱水汚泥を粗砕する一次解砕工程と、一次解砕物を間接
   加熱により所要の含水率になるまで乾燥させる一次乾燥
   工程と、一次乾燥物を粒度約５ｍｍ以下に解砕する二次
   解砕工程と、二次解砕物を撹拌式造粒機によって団粒状
   ペレットに造粒する造粒工程と、ペレットを含水率約１
   ０％以下に乾燥させる二次乾燥工程と、乾燥されたペレ
   ットを焼成温度約８００℃〜１１００℃で焼成する焼成
   工程とよりなる、脱水汚泥を原料とする焼結土の製造方
   法。