JPH11147740A - 土木工事の廃水スラッジからなる建材用補助材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 土木工事に伴う泥水を廃水処理した廃水スラ
ッジを用いて、不燃性で軽量なうえ優れた断熱性や吸音
性を保持する建材用補助材を安価に提供する。 【構成】 廃水スラッジの水分率を３５乃至７０％重量
割合まで脱水したうえ、適宜粒径に破砕した火山ガラス
を２０乃至５０％重量割合で配合のうえ分散混練し、而
してその残留水分率が１乃至１０％重量割合まで乾燥し
て適宜粒径に破砕したうえ、１０００乃至１１５０℃の
温度で焼成発泡させることにより、その比重が０、２乃
至０、８に焼成発泡されてなる建材用補助材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は土木工事の廃水処理に伴
い多量に発生する廃水スラッジを再利用した建材用補助
材に関するものである。

【０００２】

【従来技術】土木工事における地下工事や地中埋設工事
等においては地質や地盤の条件によって多量の地下水の
浸出が招来され、更には地中連続壁工法の如く多量の注
水をなす土木工事等においては、極めて多量の泥水が発
生するためこの泥水の排出がなされるが、かかる泥水を
直接下水や河川等に排水できぬため一旦廃水処理を施し
たうえ浄化水を排水させ且スラッジについては産廃業者
に廃棄費用を以って廃棄させる必要がある。然るに土木
工事で発生する泥水はその工事規模によっては極めて膨
大量に昇り、従って廃水処理により発生するスラッジ量
も極めて多量となるものの、近年では廃棄場所の著るし
い制約とともに廃棄コストも高騰化しつつあることか
ら、スラッジを加熱乾燥させて含有水分の除去により実
質的に１／５乃至１／１０の減量化や減嵩化が図られて
いるものの、発生するスラッジ量が膨大なため仮令乾燥
させて減量化、減嵩化がなされても、依然として多量の
乾燥スラッジが発生することから、これの廃棄問題の解
決は重要課題とされ且未だその有効利用も未解決であ
る。

【０００３】ところで土木工事で発生する泥水中には、
主として砂礫やシルト及び粘土等の無機質が混在してお
り、且この泥水の廃水処理においては凝集剤として硫酸
アルミニウムが専ら使用されることから、その乾燥うス
ラッジの組成成分は概ね酸化珪素５０乃至５５％、酸化
アルミニウム２０乃至２５％、酸化カルシウム３、４乃
至３、８％、酸化鉄３、３乃至３、７％、酸化マグネシ
ウム２、２乃至２、３％、酸化カリウム２、１乃至２、
４％、酸化硫黄２、０乃至２、２％、及び酸化リンや酸
化チタン或いは酸化ナトリウム等が全体で１、２乃至
１、３％重量割合のものであって、而もその比重も略
２、６乃至２、７程度のものである。

【０００４】他方近年においては事務所建物を始め店
舗、住宅に至る建物まで耐火、耐震構造が採用され、而
も省エネルギー化の指向とも相俟って、天井材や内壁材
或いは床材等の建材においても、強靱性や耐火性はもと
より軽量で且断熱性や吸音性を保持する建材が要望され
るに至っている。これがため、コンクリートやしっく
い、石膏、粘土等を基礎材として、これに不燃性で多孔
質嵩高なパーライトやひる石等を略２０乃至３０％重量
割合配合のうえ成形し、若しくは積層添着させて、不燃
性で軽量且断熱性や吸音性に優れた天井材や内壁材或い
は床材等が多量に使用されつつあることから、既にパー
ライトやひる石等の補助材の供給不足に直面している。

【０００５】発明者等はかかる実情に鑑み鋭意研究を重
ねた結果、泥水の廃水処理により発生するスラッジはガ
ラス質分以外パーライトの原料である真珠岩やひる石と
成分組成や比重が近似していること、高温発泡焼成のた
めには含有水分率が略１乃至１０％程度が好適であるこ
と、ガラス質成分の多い所謂火山ガラスとしては流紋岩
や石英安山岩質の黒曜石や真珠岩、或いはピッチストー
ン、並びに玄武岩質のタキライト、及び噴出岩のガラス
質メソスタシス等が好適であること等を究明し本発明に
至ったものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】即ち本発明は土木工事
に伴う泥水の廃水処理で発生するスラッジに火山ガラス
を配合混練し焼成発泡させて、不燃性で軽量なうえ優れ
た断熱性や吸音性を保持する建材用補助材を安価に提供
しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明が採用した技術的手段は、土木工事の廃水処
理で発生するスラッジの水分率を３５乃至７０％重量割
合まで脱水して粘性流状となしたるうえ、黒曜石や真珠
岩、ピッチストーン、タキライト或いはガラス質メソス
タシス等の火山ガラスを適宜粒径に破砕のうえ２０乃至
５０％重量割合で配合混練させたうえ、残留水分率が１
乃至１０％重量割合まで乾燥させつつ適宜の粒径に破砕
し、而して１０００乃至１１５０℃の温度で焼成させる
ことにより、火山ガラスの熔融化に伴う熔融粘性と、残
留水分の気化膨張とにより、その比重が０、２乃至０、
８に焼成発泡されてなる土木工事の廃水スラッジからな
る建材用補助材に存する。

【０００８】

【作 用】上述の如き技術的手段を用いてなる本発明
は、以下の如き作用を有する。即ち泥水を廃水処理し
て、その組成物が砂礫やシルト、粘土及び凝集剤等から
なる廃水スラッジの水分率を３５乃至７０％重量割合の
範囲に脱水することにより、該廃水スラッジの粘性が高
まるとともに、この脱水された廃水スラッジに所要の粒
径に破砕された火山ガラスが２０乃至５０％重量割合で
配合され混練されるため、脱水された廃水スラッジの粘
性により火山ガラスが強く結合されながら混練されて相
互が均質に分散されることとなる。そしてこの均質に分
散された脱水廃水スラッジ及び火山ガラスの残留水分率
を１乃至１０％重量割合まで乾燥させることにより硬化
するとともに、これを所要の粒径に破砕するため、均等
な粒径の微粉体が形成されることとなる。而してこの微
粉体を１０００乃至１１５０℃の高温度で焼成させるこ
とにより、火山ガラスが熔融し且残留水分は急激に気化
膨張するととも熔融されたガラスの粘性で包被され、略
３乃至１０倍に多孔状に発泡し且実質比重が０、２乃至
０、８程度で均等な粒径の発泡粒体としての本発明品が
形成されることとなる。

【０００９】

【実施例】以下に本発明実施例を図に基づき詳細に説明
すれば、図１は脱水された廃水スラッジ１の拡大説明
図、図２は所要粒径に破砕された火山ガラスの拡大説明
図であって、脱水された廃水スラッジ１は土木工事に伴
う泥水の排水に際しての廃水処理で発生する廃水スラッ
ジの水分率を３５乃至７０％重量割合となるまで脱水さ
せたものであって、かかる水分率まで脱水することは廃
水スラッジの流動粘性を十分に高めることによるもので
ある。

【００１０】本発明においては、不燃性で軽量なうえ断
熱性や吸音性に優れた建材用補助材、更に詳しくはパー
ライトやひる石に代るべき補助材を安価に提供すること
にあるから、多孔質で且発泡構造のものが望まれる。反
面廃水スラッジは微細な砂礫やシルト或いは粘土等が凝
集剤で凝集されたものであるから、この廃水スラッジを
単に焼成させた場合には、その含有水分が急激に気化蒸
散し砂礫、シルト或いは粘土等が離散するのみの状態と
なる。そこで焼成に際しての高温度で熔融しその熔融粘
性によって、含有水分の気化膨張を包被して多孔状に且
発泡された構造の粒体を形成するうえから、所要の粒径
に破砕してなる火山ガラス２を、脱水された廃水スラッ
ジ１に対して２０乃至５０％重量割合で配合し且分散混
練がなされる。

【００１１】この火山ガラス２は、ガラス質分が多く且
焼成温度で熔融させその熔融粘性を以って含有水分の気
化膨張を包被させながら多孔状で発泡構造を形成せしめ
るため、黒曜石や真珠岩、ピッチストーン、タキライト
或いはガラス質メソスタシス等から選択される。更にこ
の火山ガラス２は可能な限り脱水された廃水スラッジ１
と均質な分散状態で混練されることが、良好な焼成発泡
をなすうえから望まれるため、成可く微細に好ましくは
その粒径が最大でも５０μｍ以下に破砕することが好都
合である。脱水された廃水スラッジ１と火山ガラス２と
の混練手段については特別な制限はなく相互が均質に分
散混練されるものであれば使用可能であるが、一般的に
はエクストルダーやニーダーの使用が簡便である。

【００１２】かくして均質に分散混練のなされた脱水さ
れた廃水スラッジ１及び火山ガラス２は、その残留水分
率が１乃至１０％重量の範囲まで乾燥し固化せしめたう
え所要の粒径に破砕されて微粉体となされるものであっ
て、かかる場合における残留水分率を１乃至１０％重量
割合に制限する理由は、本発明が不燃性で軽量なうえ断
熱性や吸音性に優れた建材用補助材としての多孔状発泡
構造の微粒体を形成するものであるから、一方において
は焼成発泡に際してその残留水分の気化膨張により所要
の発泡割合まで発泡させるうえから、最底でも残留水分
率が１％重量割合は必要とされることによるものである
が、他方においては残留水分率が１０％重量割合以上と
なると、焼成時における残留水分の気化膨張も極めて大
きくなり、焼成に際して火山ガラス２の熔融に伴う熔融
粘性によっても十分に包被が出来なくなるばかりか、仮
令包被されて多孔状の発泡構造が形成されても脆弱で圧
縮強力等が著るしく低下し、建材用補助材としての使用
に耐えぬものとなることによる。

【００１３】かくして脱水された廃水スラッジ１及び火
山ガラス２が所要の割合で配合され均質に分散混練され
たうえ、その残留水分率を１乃至１０％重量割合の範囲
まで乾燥させることにより該分散混練されてなる脱水さ
れた廃水スラッジ１及び火山ガラス２は固形化する。従
ってこれを所要の粒径に破砕させることにより一旦図３
に示す如く微粉状スラッジ原料３となす。かかる場合に
おける微粉状スラッジ原料３の具体的粒径は、その残留
水分の気化膨張に伴う焼成発泡割合並びに焼成発泡によ
り所望される製品粒径等により決定される。更に微粉状
に破砕させる手段としては特段の制限はなく、一般的に
はボールミルやジェットミル等の使用が提案される。

【００１４】そして微粉状スラッジ原料３の焼成発泡に
際しては、均質に分散混練されてなる火山ガラス２を短
時に熔融させて、その熔融粘性により残留水分の気化膨
張を包被させて所要の発泡割合で多孔状の発泡構造を形
成せしめるうえから、少なくとも１０００℃から最高１
１５０℃の範囲の焼成温度で焼成させることが望まれる
もので、具体的な焼成温度並びに焼成時間は、微粉状ス
ラッジ原料３の粒径や残留水分率、並びに発泡割合或い
は火山ガラス２の種類によって決定されることとなる。
当然のことながら、所要の発泡割合に焼成発泡させた後
は、直ちに除熱雰囲気中において徐冷させることが、安
定した粒径と品質を保持した微粒状の本発明品４を形成
するうえで望まれる。

【００１５】微粉状スラッジ原料３の焼成発泡のための
手段としては特に制限はないが、簡便な操作で安価に且
多量の焼成発泡をなすうえからは、焼成発泡、除熱、徐
冷を連続的になしえる手段が望ましい。因みに好ましい
焼成発泡の手段を図５に従って説明すれば、所要容量で
且その上端には微粉状スラッジ原料３を噴霧供給する噴
霧器５Ａが設けられ、下端には焼成発泡の後除熱、徐冷
された本発明品４を滑落集合させるための勾配５Ｂの端
縁下部に取出口５Ｃが設けられてなり、而も噴霧器５Ａ
の近傍には焼成発泡に必要な高温度の熱風を噴出させる
噴出口５Ｄが設けられ、更に該噴出口５Ｄの適宜下方位
置には、噴出された熱風を吸気排出させる排気口５Ｅが
設けられた焼成発泡炉５を用いて、所要の粒径に破砕さ
れてなる微粉状スラッジ原料３を噴霧器５Ａより噴霧供
給するとともに、焼成発泡に必要な温度と風量の熱風を
噴出口５Ｄより該焼成発泡炉５内に噴出させることによ
り、噴霧供給された微粉状スラッジ原料３は、所要の熱
エネルギーの受熱により、その火山ガラス２が短時に熔
融し、且残留水分も気化膨張するとともに該火山ガラス
２の熔融粘性により包被され所要の発泡割合に発泡され
る。そして噴出口５Ｄから噴出された所要温度の熱風
は、その適宜下方位置に設けられた排気口５Ｅから排出
されるため、焼成発泡に係る焼成温度は実質的に噴霧器
５Ａから該排気口５Ｅの間で維持されることとなり、該
排気口５Ｅの位置より下方に落下する焼成発泡された粒
体は除熱、徐冷作用が働き固化して落下集合し取出口５
Ｃより本発明品４が連続して得られる。

【００１６】

【実験例】以下に本発明と、不燃性で軽量且断熱性及び
吸音性に優れる建材用補助材とされるパーライトとを用
いて作成した内壁板材についての比較試験結果を述べれ
ば、試験に用いた本発明品は土木工事で発生する泥水を
廃水処理してなる廃水スラッジを、その水分率が５５％
となるように脱水したうえ、その平均粒径が３５μｍに
破砕してなる黒曜石を４０％重量割合で配合し、ニーダ
ーを用いて分散混練し且その残留水分率が７％となるよ
う１１０℃の温度で乾燥固化させたうえ、これをボール
ミルで平均粒径５５０μｍに破砕し微粉状スラッジ原料
となした。而してこの微粉状スラッジ原料を１０８０℃
に加熱された焼成発泡炉で略９、３倍に焼成発泡させ
て、その比重が略０、２７、平均粒径が１、６ｍｍに形
成された本発明品を用い、対照としてその平均粒径が
１、６ｍｍのパーライトを用いた。かくしてなる本発明
品とパーライトとを、セメント５５％、石線５％からな
る基礎材にそれぞれ４０％容量割合で配合のうえ、厚さ
１０ｍｍの内壁板材を成形したうえその物性を測定した
結果は表１の通りであり、本発明品が十分パーライトに
代用しえることが確認された。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【発明の効果】本発明は上述したように、土木工事に伴
う泥水の廃水処理で発生する膨大量の廃水スラッジに、
極めて安価な火山ガラスを適宜割合で配合し焼成発泡さ
せることにより、安価で而も不燃性で著るしく軽量なう
え断熱性や吸音性に優れる天井材や内壁材或いは床材等
が形成しえ、特に使用素材が無機質であるから二次汚染
の如き危険物質がなく、且仮令微量の重金属類が混在し
たとしても高温度の焼成発泡により固定されてその溶出
危険も全く無くなる。そして莫大な建材分野への有効利
用が可能なため、産廃物処理コストの削減はもとより産
廃物の廃棄場所に係る社会的問題も解決されることとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】脱水された廃水スラッジの拡大説明図である。

【図２】破砕された火山ガラスの拡大説明図である。

【図３】微粉状スラッジ原料の拡大説明図である。

【図４】本発明品の拡大説明図である。

【図５】焼成発泡炉の説明図である。

【符号の説明】

１ 脱水された廃水スラッジ ２ 火山ガラス ３ 微粉状スラッジ原料 ４ 本発明品 ５ 焼成発泡炉 ５Ａ 噴霧器 ５Ｂ 勾配 ５Ｃ 取出口 ５Ｄ 噴出口 ５Ｅ 排気口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石山 慶泰 東京都府中市若松町３丁目１番19号 株式 会社日本水処理技研内 (72)発明者 二渡 肇 静岡県清水市村松390番地 日立清水エン ジニアリング株式会社内 (72)発明者 海野 治男 静岡県静岡市下川原３丁目31番13号 丸は 工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 土木工事の廃水処理により発生する廃水
   スラッジの水分率を３５乃至７０％重量割合となるよう
   脱水のうえ、適宜粒径に破砕してなる火山ガラスを２０
   乃至５０％重量割合で配合混練し、その残留水分率を１
   乃至１０％重量割合まで乾燥させつつ適宜粒径に破砕
   し、而して１０００乃至１１５０℃の温度で焼成発泡さ
   せ、以ってその比重が０、２乃至０、８に焼成発泡され
   た土木工事の廃水スラッジからなる建材用補助材。