JP2001261477A - 有機性肥料及び/又は土壌改良材の製造方法 - Google Patents

有機性肥料及び/又は土壌改良材の製造方法

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JP2001261477A JP2000084403A JP2000084403A JP2001261477A JP 2001261477 A JP2001261477 A JP 2001261477A JP 2000084403 A JP2000084403 A JP 2000084403A JP 2000084403 A JP2000084403 A JP 2000084403A JP 2001261477 A JP2001261477 A JP 2001261477A
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豊彦 仲里
Tomonori Kobarigawa
智則 小梁川
Minoru Matsubara
稔 松原
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    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 今後発生量が増加すると予測される廃棄物で
ある石炭灰と下水汚泥から、悪臭の発生が少なく、しか
も、取り扱いやすい有機肥料及び/又は土壌改良材を製
造する技術を提供する。 【解決手段】 炉内脱硫方式の流動床石炭ボイラー灰と
下水汚泥を混合し、更に必要に応じて水を添加し、造粒
した有機性肥料及び/又は土壌改良材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に産業廃棄物扱
いされている炉内脱硫方式流動床石炭ボイラー灰と、下
水処理で発生する有機性汚泥とを原料とした、悪臭の発
生が少ない有機性肥料及び/又は土壌改良材の製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】石炭は他の化石燃料に比べ埋蔵量が豊富
で、長期的には安定供給可能な重要なエネルギー源であ
る。我が国も世界有数の石炭消費国であり、エネルギー
資源の多様化対策から今後も石炭エネルギーへの依存度
が高まると予想されている。通商産業省資源エネルギー
庁の資料によると、石炭火力発電所から発生する石炭灰
は、2005年度には約1,370万トンに達すると予想されてい
る。
【0003】石炭灰の有効利用率は、1996年度で約70%
であり、主な分野は、セメント、土木、建築、農林・水
産関係である。この中で、セメント原料としての利用が
大きなウェイトを占めている。セメント原料としての利
用は、セメントの原料の一つである粘土代替えとしての
使用であるが、JISフライアッシュ(JIS A 6201)を除
き、殆どの場合、産業廃棄物扱いであり、セメントメー
カーへ委託処理費用を支払わなければならず、火力発電
所を所有する企業にとって、石炭灰の処理費用の負担は
大きい。このため石炭灰の他の利用分野の開発が望まれ
ている。
【0004】一方、我が国における下水汚泥の発生量
は、下水道の普及が進むに従って年々増加しており、今
後の下水道の普及や高度処理の推進などによって、発生
量は一層増大するものと考えられる。
【0005】下水汚泥は、その約99%が水分であり、こ
れを処分する場合、水分を除去することによって減量化
した後、処分する。その汚泥の発生量は、焼却処分され
たものを除いて、1993年度の1年間で約2億m3にも達
している。現在、下水汚泥の約50%が埋め立てによって
処分されているが、特に大都市を中心として処分地の確
保は年々困難になってきている。このため下水汚泥を有
効に活用する方法が強く求められている。
【0006】本発明は、今後年々増加していく石炭灰と
下水汚泥という廃棄物を合体させることにより、付加価
値の高い製品を衛生的かつ効率的に生産しようとする技
術である。
【0007】石炭灰と下水汚泥から肥料や土壌改良材を
製造する技術としては、特開昭61−186277号公報、特開
昭63−185881号公報、特公平1−27036号公報、特開昭59
−3089号公報がある。
【0008】特開昭61−186277号公報では、発酵消化汚
泥のケーキに石炭灰を加え悪臭を除く方法が開示されて
いるが、この方法は、汚泥と石炭灰を単に混合するだけ
であり、悪臭の除去が不十分である。特開昭63−185881
号公報では、窒素分を含有する高含水率の有機性廃棄物
(畜ふん、下水汚泥、屎尿汚泥、厨芥など)にフライアッ
シュ粗粉などの吸湿材とpH調整材(硫酸第一鉄、硫酸ア
ルミニウムなど)を加え悪臭を防ぐ方法が開示されてい
るが、この方法も汚泥とフライアッシュを単に混合する
だけであり、悪臭の除去が不十分である。
【0009】特公平1−27036号公報では、有機性汚泥
(下水汚泥、水産汚泥、畜産汚泥など)の脱水前後にフラ
イアッシュ粗粉を加える方法が開示されている。この方
法では、悪臭はかなり低減されると考えられるが、フラ
イアッシュを2回に分けて添加するため、作業が繁雑と
なる欠点がある。特開昭59−3089号公報では、含水率75
〜80%の有機性汚泥ケーキ(下水汚泥、屎尿処理汚泥な
ど)に多孔性鉱物(バーミキュライト、パーライトなど)
と石炭灰を混合し造粒した有機肥料の製造方法が開示さ
れている。この方法では、焼成により膨張させたバーミ
キュライトやパーライトの粒状物を使用するため、生産
される有機肥料は高価となり、実用的ではない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、今後発生量
が増加すると予測される廃棄物である石炭灰と下水汚泥
から、悪臭の発生が少なく、しかも、取り扱いやすい有
機肥料及び/又は土壌改良材を製造する技術を提供する
ものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
の解決について種々検討した結果、炉内脱硫方式の流動
床石炭ボイラー灰が水と接触すると固化する性質がある
こと、また、この石炭灰と下水汚泥と水があれば簡単に
固化造粒物が得られること、また、生成した粒状の有機
肥料及び/又は土壌改良材は、散布時および散布後の悪
臭の発生が少ないことを見出し、本発明を完成するに至
った。
【0012】以下、本発明の詳細を説明する。本発明の
石炭灰は、炉内脱硫方式の流動床石炭ボイラー灰に限定
適用される。国内炭、海外炭の区別無く適用される。ま
た、灰の発生箇所の制約はなく、フライアッシュとベッ
ドアッシュの区別なく使用することが出来る。この方式
の石炭ボイラーでは、石炭微粉と炭酸カルシウムを燃焼
炉へ投入し流動状態で燃焼させる。石炭の燃焼によって
生成したイオウ酸化物は、炭酸カルシウムが高温で分解し
生成した生石灰に吸収されることで、排煙脱硫が達成さ
れる。この生石灰はイオウ酸化物との反応で全て消費され
るのではなく、石炭灰中には未反応の生石灰が残留して
いる。本発明では、石炭灰中の生石灰含有率は4%以上が
好ましい。4%未満であると、石炭灰と下水汚泥との造粒
物が得にくい。
【0013】本発明の下水汚泥は、脱水処理型式の制約
は特になく、真空脱水濾過装置、加圧濾過 装置、遠心
脱水装置、ベルトプレス脱水装置、スクリュウプレス脱
水装置、多重円盤型脱水装置などから得られる汚泥を使
用することが出来る。また、脱水助剤として、高分子凝
集剤が入っていても良い。汚泥としては初沈汚泥、活性
処理汚泥、混合汚泥およびこれらの消化汚泥などに適用
される。発酵助剤としては、ムギワラ、もみがら、おが
くず、バーク(樹皮)、木片などの有機物の他にゼオライ
トなどの無機鉱物が入っても良い。また、野積み法の他
にロータリーキルン式、多段式、サイロ式、オーガ式、
ビン式などの発酵方式や発酵程度の制約は特になく、本
発明を適用できる。また、下水汚泥の含水率の制約もな
く、乾燥処理工程を経た低水分の下水汚泥でも良い。
【0014】下水汚泥に石炭灰、更に必要に応じて水を
添加した後、混合し、造粒機で造粒する。下水汚泥と石
炭灰の混合比は、(下水汚泥随伴水分量+添加水分量):
石炭灰=15〜45 :100となるようにするのが好まし
い。水分量が15%未満であると、水分が少なく、良好な
造粒物が得られない。一方、水分量が45%を超すと、下
水汚泥と石炭灰の混合物がペースト状となり、これも良
好な造粒物が得られない。下水汚泥固形分配合量は、本
発明の有機性肥料及び/又は土壌改良材を満足する範囲
で混合すれば良い。
【0015】下水汚泥と石炭灰から成る造粒物を製造す
る造粒機の型式の制約はなく、バイブロニーダー式、逆
流混合式などを用いることが出来る。造粒物の粒子径
は、有機性肥料としての散布作業性や土壌改良材として
の施用作業性の観点から、20mm以下が好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の炉内脱硫方式流動床石炭
ボイラー、下水汚泥について説明する。
【0017】流動床石炭ボイラーは、ベッド材と呼ばれ
る細かい粒子と燃料である微粉石炭が高速の燃焼ガス中
に流動した状態で運転される方式のボイラーである。こ
の方式では、燃焼室部に細粒の石灰石を供給することで
燃焼ガスの脱硫を行なうことができる。その反応を次に
示す。これが炉内脱硫方式流動床石炭ボイラーである。 燃料中のイオウ分の燃焼: S + O2 → SO2 石灰石の生石灰への反応: CaCO3 → CaO + CO2 脱硫反応 : CaO + SO2 1/2O2 → CaSO4 下水汚泥は、人糞、尿の処理施設で発生する汚泥であ
り、初沈汚泥、活性汚泥、混合汚泥及びこれらの消化汚
泥である。真空脱水濾過、加圧濾過、遠心分離脱水、ベ
ルトプレス脱水、スクリュウプレス脱水、多重円盤型脱
水などの汚泥の脱水処理型式の制約は特にない。炉内脱
硫方式の流動床石炭ボイラー灰の主成分は、SiO2、AL2O
3、CaO、CaSO4、未燃カーボンなどである。この石炭灰
中のCaOと水が接触するとセメントと同様にポゾラン反
応が進行し固化する。ポゾラン反応は、カルシウムシリ
ケート相、カルシウムアルミネート相、エトリンガイト
の生成反応である。反応式を次に示す。
【0018】ポゾラン反応 CaO + H2O → Ca(OH)2 Ca(OH)2 + [SiO2,AL2O3,CaSO4]→ 3CaO・2SiO2・3H2O(カ
ルシウムシリケート相) 3CaO・AL2O3・6H2O(カルシウムアルミネート相) 3CaO・AL2O3・3CaSO4・32H2O(エトリンカ゛イト) この性質を利用して、下水汚泥固形分と石炭灰と水とで
簡単に造粒物を作ることが出来る。造粒することによ
り、悪臭の発生源である下水汚泥を造粒物中に閉じこめ
ることが出来る。これを有機性肥料及び/又は土壌改良
材として散布、施用すると、造粒物表面に露出している
下水汚泥から、窒素、リン、カリウムなどの肥料成分が
溶出する。表面の露出している下水汚泥から臭気は発生
するが、下水汚泥そのものを散布するよりは、はるかに
臭気発生量が少なくなる。また、造粒物中の未燃カーボ
ンが悪臭を吸収する効果もある。造粒物内部の下水汚泥
は土中で徐々に発酵分解され、肥料成分を徐々に放出
し、施肥効果の持続期間が長くなる。
【0019】
【実施例】実施例1 供試した下水汚泥は、北海道A市の下水処理センターで
発生したものであり、遠心分離機で脱水した消化汚泥で
ある。含水率は、80%であった。
【0020】供試した炉内脱硫方式の流動床石炭ボイラ
ー灰(フライアッシュ:ベッドアッシュ=85重量%:15重
量%)の化学組成を表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】上記の脱水後の消化下水汚泥へ添加する表
1の石炭灰の混合比率を変え、逆流式高速造粒機で造粒
した。造粒結果を表2に示す。汚泥随伴水分量が少ない
T−1と、水分量が多すぎるT−6では造粒物が得られ
なかった。T−2〜T−5では良好な造粒物が得られ
た。
【0023】
【表2】
【0024】良好なT−2〜T−5の造粒物から発生す
る臭気濃度を測定した。含水下水汚泥の臭気濃度を測定
し比較例−1とした。臭気濃度の測定は、測定サンプル
中の下水汚泥固形量が一定になるように試料を採取し、
これをビニール袋へ入れ、発生する臭気成分をガスクロ
マトグラフを用いて測定した。結果を表3に示す。造粒
物T−2〜T−5で各悪臭成分の濃度が減少しているこ
とが解る。
【0025】
【表3】
【0026】実施例2 供試した乾燥下水汚泥は、北海道B市の下水処理センタ
ーで発生した活性汚泥処理後の汚泥を、減容のために蒸
気ドライヤーで乾燥させたものであり、水分は45%であ
る。炉内脱硫方式の流動床石炭ボイラー灰は表1記載の
ものを供試した。乾燥下水汚泥と上記石炭灰との混合比
変え、また、添加する水量を変化させ、逆流式高速造粒
機で造粒した。造粒結果を表−4に示す。
【0027】石炭灰重量を100とすると水重量15〜45の
範囲良好な造粒物が得られた。これは実施例1の表2で
示した結果と同様であった。
【0028】
【表4】
【0029】T−8,9,12,13,15,16につ
いて造粒物から発生する臭気の濃度を測定した。臭気濃
度の測定は実施例1と同様に行った。乾燥下水汚泥に水
を加え、臭気を測定し、比較例−2とした。結果を表−
5に示す。造粒物はいずれも臭気濃度が減少している。
【0030】
【表5】
【0031】
【発明の効果】実施例1および2から明らかなように、
下水汚泥にCaOを含有する炉内脱硫方式流動床石炭ボイ
ラー灰と必要に応じて適量の水を添加することにより、
造粒機で造粒物を作ることが出来る。造粒することによ
り、下水汚泥から発生するアンモニア、メチルメルカプ
タン、硫化水素などの悪臭成分の濃度を減少させること
ができる。
【0032】この造粒物を有機肥料および土壌改良材と
して使用した場合、下水汚泥の悪臭の問題を低減するこ
とができる。
【0033】本発明は、従来廃棄物扱いされている炉内
脱硫方式流動床石炭ボイラーと下水汚泥から有機肥料及
び/又は土壌改良材の再生資源を提供するものであり、
この技術により、地球規模の環境問題にも貢献する、極
めて価値の高い技術である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09K 17/32 C09K 17/32 H 17/48 17/48 H // C09K 101:00 101:00 (72)発明者 松原 稔 北海道苫小牧市勇払143 日本製紙株式会 社勇払工場内 Fターム(参考) 4D004 AA02 AA36 AC04 BA04 BA10 CA14 CA15 CA45 CC03 DA02 DA03 DA10 DA20 4D059 AA03 AA23 BA02 BA47 BE14 BE15 BE16 BE26 BE27 BE38 BE56 BG00 BK09 CC01 CC10 DA55 DA64 DB32 DB33 EB07 4H026 AA01 AA04 AA18 AB04 4H061 AA01 CC51 DD01 DD02 EE02 EE42 FF08 GG26 HH11 HH42 LL15 LL26

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炉内脱硫方式の流動床石炭ボイラー灰と
    下水汚泥を混合し、更に必要に応じて水を添加し、造粒
    した有機性肥料及び/又は土壌改良材。
  2. 【請求項2】 配合比率が、(下水汚泥随伴水分量+添
    加水分量):石炭灰=15〜45:100である、請求項1に記
    載の有機性肥料及び/又は土壌改良材。
  3. 【請求項3】 炉内脱硫方式の流動床石炭ボイラー灰中
    の生石灰含有率が4%以上である、請求項1又は2いずれ
    かに記載の有機性肥料及び/又は土壌改良材。
  4. 【請求項4】 造粒した有機性肥料および土壌改良材の
    粒子径が、20mm以下である、請求項1、2又は3いず
    れかに記載の有機性肥料及び/又は土壌改良材。
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