【発明の詳細な説明】
本発明は特に有機質汚泥を固化するに適したセ
メントを主成分とする固化材組成物に関する。
従来、パルプ廃液、糖質、石油分解物質、油脂
類、フミン酸化合物、腐敗植物、等の有機物を多
く含んだスラツジ、ヘドロ、ピート、および上下
水等の水処理において生ずる汚泥等（以下、これ
らを総称して単に有機質汚泥という）を固化する
方法としては、水硬性セメントを主成分とする固
化材組成物を添加混合して固化する方法が広く採
用されている。しかしながら、これらの有機質汚
泥には、水硬性セメントの凝結を阻害する物質が
含まれているため、多量のセメントを用いなけれ
ば目標とする固化強度が得られず、作業量を増大
させるだけでなく不経済である。このような欠点
を除去する方法として、水硬性セメントに種々の
添加剤を添加する方法が提案されている。例えば
特開昭50−57070号公報には、水硬性セメントの
他に硫酸アルカリ、二水石膏およびまたは不溶性
無水石膏とを添加する固化方法が提案されてい
る。なお、特開昭50−57070号公報には、同じ硫
酸根を有する化合物でも硫酸アルミニウム、硫酸
鉄、硫酸アンモニウム等は固化効果がないことと
記載されている（固公報１頁右欄下から４行以
下）。また特開昭54−45965号公報にはポルトラン
ドセメントに、非晶質水酸化アルミニウム、半水
石膏、二水石膏若しくは可溶性無水石膏、炭酸ナ
トリウム、アルミナセメントを配合した固化材が
提案されている。
一方、本出願人は有機質汚泥に、水硬性セメン
ト組成物、アルカリ金属の酸性炭酸塩または／お
よびセスキ炭酸塩および硫酸アルミニウムを添加
することにより、良好な作業性を有し、短期強度
ばかりか、長期強度をも満足することを見い出
し、既に提案した。
しかしながら、上記した如きいずれの固化材組
成物にも一長一短があり、すべての有機質汚泥に
有効で満足すべきものが得られていないのが現状
である。例えば、初期強度と長期強度がともに十
分発揮されない欠点があつた。本出願人はこのよ
うな欠点を改善するために、更に研究を重ねた結
果、水硬性セメント、硫酸ばん土、アルミナセメ
ント、石膏および石灰の５成分からなる固化材組
成物が有機質汚泥に対して、初期強度ばかりでな
く、長期強度をも発揮することを見い出し、本発
明を完成した。本発明は、従来の固化材組成物例
えば特開昭54−45965号公報に比べて、特に強度
の伸びが大きく、長期強度が高い点に特徴があ
る。
本発明の固化材組成物の主成分である水硬性セ
メントは、普通ポルトランドセメント、早強ポル
トランドセメント、超早強ポルトランドセメン
ト、中庸熱ポルトランドセメント、高炉セメン
ト、フライアツシユセメント、シリカセメント、
超速硬セメントから選ばれた１種または２種以上
を混合してなる水硬性セメントである。
本発明で用いる硫酸ばん土はAl2O3換算で10重
量％以上の硫酸ばん土なら特に限定されないが、
Al2（SO4）3・14H2O、Al2（SO4）3・18H2O仮焼明
ばん石K2SO4・Al2（SO4）3・4Al（OH）3等が有効
に用いられる。硫酸ばん土の使用量は、有機質汚
泥の性状、他の成分との関係で一概に決められな
いが、一般には、主成分である水硬性セメント
100重量部に対して、10〜80重量部、好ましくは
20〜65重量部である。この範囲外では強度の伸び
が不十分である。
更に、本発明で用いるアルミナセメントはカル
シウムアミネートCaO・Al2O3を主成分とする水
硬性セメントの総称である。その使用量は有機質
汚泥の性状、他の成分との関係で一概に決められ
ないが、一般には、主成分である水硬性セメント
100重量部に対して10〜50重量部、好ましくは15
〜40重量部である。使用量がこの範囲外では、初
期強度が十分発揮できない。
更に、本発明で用いる石膏は、２水石膏、半水
石膏、無水石膏が制限されず用いられる。その使
用量は、有機質汚泥の性状、他の成分との関係で
一概に決められないが、一般には主成分である水
硬性セメント100重量部に対して、10〜80重量部、
好ましくは20〜65重量部である。使用量がこの範
囲外では初期強度が十分満足できない。
又、更に、本発明で用いる石灰としては生石
灰、消石灰、ドロマイトの脱炭酸物等が好適に用
いられる。その使用量は、有機質汚泥の性状、他
の成分との関係で一概に決められないが、一般に
は主成分である水硬性セメント100重量部に対し
て、20〜80重量部、好ましくは30〜65重量部であ
る。使用量が、この範囲外では、初期強度、長期
強度とも不十分である。
本発明の有機質汚泥について、更に具体的に示
すと、パルプ廃液、糖類、石油分解物質、油脂
類、フミン酸化合物、腐敗植物、等の有機物を含
んだスラツジ、ピート等、および上下水等の水処
理において生ずる汚泥等で、有機質含量が５重量
％以上のもの、特に10重量％以上のものを対象と
する。これらの有機質汚泥には、本発明の成分で
ある石灰、硫酸ばん土等を含む場合があり、その
都度、本発明の範囲内で最適配合を選択する必要
がある。本発明の固化材組成物は、有機質汚泥の
中でも特に高分子凝集剤を用いて下水処理して生
成した有機質汚泥を固化するのに適している。
本発明の固化材組成物の使用量は、有機質汚泥
の性状、固化処理物の必要強度等の関係で一概に
決められないが、一般には有機質汚泥湿潤基準
100重量部に対して５〜25重量部で十分である。
本発明の固化材組成物がどのうな作用機構で、
有機質汚泥を固化するかはまだはつきり解明でき
ていないが、今までの実験結果から次のように推
定される。有機質汚泥に本発明の固化材組成物を
添加すると、速やかにエトリンガイド
3CaOAl2O3・3CaSO4・32H2Oがまず生成、有機
質汚泥中の過剰の水分を結晶水と取り込むだけで
なく、有機質汚泥中の水硬性セメント凝結阻害物
質を吸着、または夾雑する。その後、水硬性セメ
ントが硬化を開始し、徐々にその強度を増大して
いく。後述の実施例、比較例で明らかなように、
本発明の固化組成物の各成分はすべて必須不可欠
で、そのうちの一成分が欠けても満足な効果を発
揮し得ない。各々の成分がそれぞれ別固に作用す
るのではなく、すべての成分が一体となつて相剰
効果を発揮しているものと思われる。
本発明において、固化材組成物を添加混合する
方法は、何ら制限されず、各成分をあらかじめ混
合しておき、これを廃棄物汚泥に添加混合する方
法、または各成分をそれぞれ別個に、同時あるい
は順次廃棄物汚泥に添加混合する方法などがあげ
られる。
本発明の固化材組成物は、初期強度に優れるだ
でなく、特に強度の伸びの発現性がよいので、仮
りに固化処理後、練り返して、強度が一時的に低
下しても、その後時間の経過とともに再度強度が
発現する特徴を有する。
以下、本発明を実施、比較例に基づいて具体的
に説明するが、本発明はこれのみに限定されるも
のではない。
実施例 １
アクリルアミド系凝集剤で処理して生成した下
水汚泥（含水比78.9重量％、有機物14.1重量％、
無機物７・０重量％）湿潤基準100重量部に対し
て、第１表に重量比で混合比を記載した本発明固
化材組成物を15重量部添加混合し、内径50mm、高
さ100mmの円筒形枠に流し込み、温度20℃、温度
90％の湿空中で養生固定せしめ、この固化体の３
日、７日、28日の１軸圧縮強度を測定した。結果
を第１表に示した。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a cement-based solidifying material composition particularly suitable for solidifying organic sludge. Conventionally, sludge, sludge, peat, and sludge (hereinafter referred to as sludge) generated during water treatment such as pulp waste liquid, carbohydrates, petroleum decomposition substances, oils and fats, humic acid compounds, and rotting plants, etc., contain a large amount of organic matter. As a method for solidifying organic sludge (collectively referred to simply as organic sludge), a method of solidifying by adding and mixing a solidifying material composition whose main component is hydraulic cement is widely adopted. However, since these organic sludges contain substances that inhibit the setting of hydraulic cement, the target solidification strength cannot be achieved unless a large amount of cement is used, which not only increases the amount of work but also It is uneconomical. As a method for eliminating such drawbacks, methods of adding various additives to hydraulic cement have been proposed. For example, JP-A-50-57070 proposes a solidification method in which alkali sulfate, dihydrate gypsum, and/or insoluble anhydrite are added in addition to hydraulic cement. In addition, JP-A-50-57070 states that aluminum sulfate, iron sulfate, ammonium sulfate, etc. have no solidifying effect even if they have the same sulfate group (Line 4 from the bottom of the right column on page 1 of the patent publication). below). Further, JP-A-54-45965 proposes a solidifying material in which Portland cement is blended with amorphous aluminum hydroxide, gypsum hemihydrate, gypsum dihydrate, soluble anhydrite, sodium carbonate, and alumina cement. On the other hand, the present applicant has achieved good workability by adding a hydraulic cement composition, an acidic carbonate or/and a sesquicarbonate of an alkali metal, and aluminum sulfate to organic sludge, and has achieved not only short-term strength but also It has been found that it satisfies long-term strength and has already been proposed. However, all of the above-mentioned solidifying material compositions have advantages and disadvantages, and at present no one that is satisfactory and effective for all types of organic sludge has been obtained. For example, there was a drawback that both initial strength and long-term strength were not sufficiently exhibited. In order to improve these shortcomings, the applicant has conducted further research and found that a solidifying agent composition consisting of five components: hydraulic cement, sulfuric acid clay, alumina cement, gypsum, and lime is effective against organic sludge. , discovered that it exhibits not only initial strength but also long-term strength, and completed the present invention. The present invention is characterized by a particularly large increase in strength and high long-term strength compared to conventional solidifying material compositions such as those disclosed in JP-A-54-45965. The hydraulic cement that is the main component of the solidifying material composition of the present invention includes ordinary Portland cement, early strength Portland cement, ultra early strength Portland cement, moderate heat Portland cement, blast furnace cement, fly assemblage cement, silica cement,
This is a hydraulic cement made by mixing one or more types selected from ultra-fast hardening cements. The sulfuric acid loam used in the present invention is not particularly limited as long as it contains 10% by weight or more in terms of Al 2 O 3 , but
Al 2 (SO 4 ) 3・14H 2 O, Al 2 (SO 4 ) 3・18H 2 O calcined alumite K 2 SO 4・Al 2 (SO 4 ) 3・4Al(OH) 3 etc. are effective used. The amount of sulfate sand to be used cannot be determined unconditionally depending on the properties of the organic sludge and its relationship with other components, but in general, it is
10 to 80 parts by weight per 100 parts by weight, preferably
20 to 65 parts by weight. Outside this range, strength elongation is insufficient. Furthermore, the alumina cement used in the present invention is a general term for hydraulic cements whose main component is calcium aluminate CaO.Al 2 O 3 . The amount used cannot be determined unconditionally depending on the properties of the organic sludge and its relationship with other components, but in general, it is
10 to 50 parts by weight, preferably 15 parts by weight per 100 parts by weight
~40 parts by weight. If the amount used is outside this range, sufficient initial strength cannot be achieved. Furthermore, the gypsum used in the present invention is not limited to dihydrate gypsum, hemihydrate gypsum, and anhydrite gypsum. The amount to be used cannot be determined unconditionally depending on the properties of the organic sludge and its relationship with other components, but it is generally 10 to 80 parts by weight per 100 parts by weight of hydraulic cement, which is the main component.
Preferably it is 20 to 65 parts by weight. If the amount used is outside this range, the initial strength will not be sufficiently satisfactory. Further, as the lime used in the present invention, quicklime, slaked lime, decarboxylated dolomite, etc. are suitably used. The amount used cannot be determined unconditionally depending on the properties of the organic sludge and its relationship with other components, but it is generally 20 to 80 parts by weight, preferably 30 to 80 parts by weight, per 100 parts by weight of hydraulic cement, which is the main component. It is 65 parts by weight. If the amount used is outside this range, both initial strength and long-term strength will be insufficient. More specifically, the organic sludge of the present invention includes sludge, peat, etc. containing organic matter such as pulp waste liquid, sugars, petroleum decomposition substances, fats and oils, humic acid compounds, and decaying plants, and water such as water and sewage. This applies to sludge, etc. generated during processing, with an organic content of 5% by weight or more, especially 10% by weight or more. These organic sludges may contain lime, sulfuric acid sodium chloride, etc., which are the components of the present invention, and it is necessary to select the optimum blend within the scope of the present invention each time. The solidifying material composition of the present invention is particularly suitable for solidifying organic sludge produced by treating sewage using a polymer flocculant among organic sludge. The amount of the solidifying material composition of the present invention cannot be determined unconditionally depending on the properties of the organic sludge, the required strength of the solidified product, etc., but it is generally based on wet organic sludge standards.
5 to 25 parts by weight per 100 parts by weight are sufficient. What is the action mechanism of the solidifying material composition of the present invention?
Although it is not yet clear whether organic sludge solidifies, it is estimated as follows from the experimental results to date. When the solidification material composition of the present invention is added to organic sludge, the Etrin guide is immediately produced.
3CaOAl 2 O 3 and 3CaSO 4 and 32H 2 O are first formed and not only take in the excess water in the organic sludge with crystallization water, but also adsorb or contaminate the hydraulic cement setting inhibitors in the organic sludge. The hydraulic cement then begins to harden, gradually increasing its strength. As is clear from the Examples and Comparative Examples described below,
All of the components of the solidified composition of the present invention are indispensable, and even if one of them is missing, a satisfactory effect cannot be achieved. It seems that each component does not act separately, but that all components work together to exert a mutually beneficial effect. In the present invention, the method of adding and mixing the solidifying material composition is not limited in any way, and the method of adding and mixing each component to the waste sludge is a method of mixing each component in advance, or adding and mixing each component separately, simultaneously or Examples include a method of sequentially adding and mixing waste sludge. The solidifying material composition of the present invention not only has excellent initial strength, but also has particularly good strength elongation. It has the characteristic that the strength reappears over time. Hereinafter, the present invention will be specifically explained based on practical and comparative examples, but the present invention is not limited thereto. Example 1 Sewage sludge produced by treatment with an acrylamide flocculant (water content 78.9% by weight, organic matter 14.1% by weight,
15 parts by weight of the solidifying material composition of the present invention whose mixing ratio by weight is shown in Table 1 was added to 100 parts by weight on a wet basis (inorganic matter 7.0% by weight), and a cylinder with an inner diameter of 50 mm and a height of 100 mm was prepared. Pour into the form, temperature 20℃, temperature
After curing and fixing in 90% humid air, 3
The uniaxial compressive strength was measured on days 1, 7, and 28. The results are shown in Table 1. 【table】