JP2003211192A

JP2003211192A - 汚泥焼却灰を混合した用水泥発酵物

Info

Publication number: JP2003211192A
Application number: JP2002016274A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Niwada; 博章庭田
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2003-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】排泥、製紙スラッジ、家畜糞尿、汚泥焼却灰を
再資源化するとともに、悪臭の発生を抑制し、軽量で
あり、肥料の遅延性効果を有する汚泥焼却灰を混合した
用水発酵物を提供する。【解決手段】上水または工業用水製造時に排出される排
泥に製紙スラッジを混合して脱水し、その脱水物に家畜
糞尿を主体とする畜産廃棄物を混合、堆積して間欠的に
攪拌して発酵させる発酵物であり、発酵開始時、発酵途
中、または発酵完了後の何れかの時点における該発酵物
と排水処理工程より発生する汚泥焼却灰とを混合してな
ることを特徴とする汚泥焼却灰を混合した用水泥発酵
物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物である用水
排泥、製紙スラッジおよび汚泥焼却灰を利用した汚泥焼
却灰を混合した用水発酵物に関し、さらに詳しくは、多
孔性を有し、吸着性の優れた汚泥焼却灰を利用し、製造
時の悪臭を除去し、軽量かつ肥料効果が継続する農業用
資材として使用できる汚泥焼却灰を混合した用水発酵物
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、浄水排泥や工業用水排泥、紙パル
プ製造工程より排出される製紙スラッジ、家畜業から排
出される家畜糞尿の処理方法の一つとして、これらを混
合・堆積し、間欠的な撹拌を行いながら発酵させて堆肥
などの農業用資材とする方法が実施されている。しか
し、上記発酵物の製造中に家畜糞尿の有機物の分解によ
り、臭気物質が発生し、その一部が悪臭の原因となる。
さらに、発酵の際の発熱により臭気物質が拡散すること
にもなる。対策としては活性炭を添加する方法がある
が、その処理費用が高く、また活性炭製造自体の環境へ
の影響も考えられる。

【０００３】さらに、このような発酵物は、肥料成分を
大量に含有するとともに粘土質も大量に含むため、肥料
分の希釈、重量の軽減化が必要となる。希釈用物質とし
て、ピートモス、砂、バーク堆肥などが使用されてい
る。しかし、ピートモスは、近年の自然環境維持から、
その採取が制限されている。砂は、希釈後の重量が大き
くなり希釈後の発酵物の重量が増え、取り扱いが不便で
ある。バーク堆肥は、混合後の比重は小さくなるが、バ
ーク堆肥の製造に時間を要するとともに、バーク堆肥自
体に肥料成分があることから、肥料成分の調整が難しい
という問題がある。

【０００４】また、上記発酵物を肥料として使用する場
合、化学肥料に比べて嵩、重量ともに大きいことから取
り扱い難く、また、上記発酵物肥料、化学肥料とも追肥
が必要となるため、嵩、重量とも大きい発酵物肥料とし
ては取り扱いがさらに困難である。

【０００５】さらに、排水処理工程における汚泥の焼却
処理により発生する汚泥焼却灰の処理については、未だ
十分にその処理方法が確立されていないことから、再資
源化し、有効活用する方法が強く望まれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、排
泥、製紙スラッジ、家畜糞尿、汚泥焼却灰を再資源化す
るとともに、悪臭の発生を抑制し、軽量であり、肥料の
遅延性効果を有する汚泥焼却灰を混合した用水発酵物を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記に鑑み
鋭意検討した結果、本発明の汚泥焼却灰を混合した用水
発酵物を発明するに至った。

【０００８】即ち、本発明の汚泥焼却灰を混合した用水
発酵物は、上水または工業用水製造時に排出される排泥
に製紙スラッジを混合して脱水し、その脱水物に家畜糞
尿を主体とする畜産廃棄物を混合、堆積して間欠的に攪
拌して発酵させる発酵物であり、発酵開始時、発酵途
中、または発酵完了後の何れかの時点における該発酵物
と排水処理工程より発生する汚泥焼却灰とを混合してな
ることを特徴とするものである。

【０００９】本発明において、汚泥焼却灰としては、排
水処理工程より発生する汚泥を７００℃以上で焼却処理
してなり、かつ恒量となる重量までの強熱減量が３０％
以下であることが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】排泥と製紙スラッジの複合体に、
家畜糞尿を混合・堆積し発酵させる際、混合時、発酵
中、または発酵後の適する段階で、多孔性を有し、吸着
性の優れた汚泥焼却灰を混入することで、悪臭の発生を
減少させることができる。また、発酵物は植物の生育に
有効な肥料分を含むが、汚泥焼却灰を混合することによ
り、肥料分は汚泥焼却灰の細孔の中に吸着され、培養土
や土壌改良剤として使用した場合には、肥料成分が徐々
に放出され、肥料効果が継続する。

【００１１】さらに、汚泥焼却灰は、比重が軽く有機物
が殆ど存在しまいため、希釈剤として使用できる。

【００１２】本発明において使用される排泥とは、河川
や湖沼などから採取した土砂や土壌、浮遊物質などの固
形物が混入した水より飲料水や工業用水を製造する際
に、除去されるこれらの固形物と水の混合物であり、浄
水場や製紙工場で発生する産業廃棄物である。

【００１３】本発明において使用される製紙スラッジと
は、製紙工程において排出された製紙原材料を含む縣濁
液であり、パルプ繊維、填料の他、紙力増強剤、填料歩
留まり向上剤、サイズ剤などの製紙用各種薬品などを含
有するものである。その成分や濃度は一定ではないが、
本発明で用いられる製紙スラッジは、パルプ繊維を含有
し、植物の生育を阻害する有害物を含んでいないものに
限られる。

【００１４】本発明において使用される畜産糞尿とは、
養牛、養豚、養鶏業などを営む農場より排出される産業
廃棄物である。

【００１５】本発明において使用される汚泥焼却灰は、
排水処理工程より発生する汚泥を７００℃以上で焼却処
理してなり、かつ恒量となる重量までの強熱減量が３０
％以下であることを特徴とするものである。

【００１６】本発明における汚泥焼却灰を混合した用水
発酵物を製造する場合は、排泥と製紙スラッジを撹拌装
置付きのタンク内などで混合した後、凝集沈殿や圧搾な
どにより水分を除去し、さらに家畜糞尿を混合して屋外
や堆肥舎などに積み上げて発酵させる。

【００１７】混合される家畜糞尿の量は、十分な発酵温
度が得られるだけの量が必要であるが、一般的には、排
泥中の固形物量に対して、家畜糞尿固形分量が５重量％
以上であることが必要である。

【００１８】ここで、発酵中の悪臭除去を目的とする場
合は、排泥と製紙スラッジの複合物（以下、用水泥と呼
称する。）と家畜糞尿とを混合する時点で汚泥焼却灰を
添加し、混合する。汚泥焼却灰の混合量は、家畜糞尿の
混合率によって異なるが、一般的には、用水泥と家畜糞
尿の合計量の１０重量％以上である。

【００１９】また、肥料成分の吸着を目的とする場合
は、発酵が進行し、有害物質の分解が終わった段階で添
加する。汚泥焼却灰の混合量は、生成した肥料成分の濃
度、遅延期間によって異なるが、一般的には、発酵物の
１０重量％から等量程度である。

【００２０】また、発酵物の軽量化、増量を目的とする
場合は、発酵が終了した段階で混合する。その混合量
は、一般的には、発酵物の２５〜１０００重量％であ
る。

【００２１】混合方法については、上記の方法を個別に
行っても良いが、組み合わせて実施しても構わない。

【００２２】また、混合する汚泥焼却灰は、一般的に
は、粉体であるが、ペレットなどに整形しても構わな
い。

【００２３】本発明における汚泥焼却灰は、排水処理工
程で発生する汚泥を７００℃以上で焼却処理するもので
あり、焼却の目安として、完全な焼却により汚泥焼却灰
の重量が恒量となるまでの強熱減量が３０％以下であ
る。ここで、強熱減量とは、排水処理工程で発生した一
定重量の汚泥を脱水および水分蒸発後に高温（１０００
〜１２００℃）で恒量となる重量まで完全に焼却したと
きの重量減少率とする。

【００２４】このような条件で処理された汚泥焼却灰
は、微細孔を有する多孔性の焼却灰になることから、種
々の物質を吸着することができる。種々の物質として
は、例えば、有害物質、色素、臭気などが挙げられる。
この汚泥焼却灰は、灰色もしくは黒灰色を呈する微粉体
で、粒径の範囲は約１〜数百μｍである。また、金属酸
化物が主成分であり、比重の範囲は２．０〜２．５程度
である。化学的または物理的な処理を行わずに高い排水
処理効率を有することから、非常に安価な排水処理剤と
しても使用できる。

【００２５】汚泥の焼却に当たって、焼却温度としては
７００℃以上であり、より好ましくは８５０℃以上であ
る。ここで、７００℃未満の焼却温度では、汚泥焼却灰
の排水処理効果が低下することから好ましくない。

【００２６】本発明の汚泥焼却炉の具体的な形式は、例
えば、ロータリーキルン、サイクロン型、流動床型など
が挙げられる。運転開始時には、昇温させるために燃料
としてＡ重油などの燃料を用いてもよい。なお、本発明
は汚泥焼却炉の形式により限定されるものではない。

【００２７】本発明の汚泥焼却灰を得るための焼却時間
は、原料汚泥の量、組成により変動する。よって、汚泥
焼却の程度はその時間よりも、汚泥焼却灰の重量変化が
目安となる。焼却処理により恒量に達したときの重量を
基準として、その強熱減量が３０％以下、より好ましく
は１０％、さらに好ましくは５％以下となった時点で汚
泥焼却灰として満足すべき吸着、希釈効果が得られる。

【００２８】

【実施例】以下の実施例によって本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定さ
れるものではない。

【００２９】実施例１〜３および比較例１〜３パルプ工場の排水処理工程から得られた汚泥を原料と
し、流動床型焼却炉を用いて７００℃で焼却処理して汚
泥焼却灰を得た。汚泥焼却灰は、ＳｉＯ₂３３重量％、
Ａｌ₂Ｏ₃２７重量％、ＣａＯ２６重量％、ＭｇＯ３重量
％を主成分とし、他にＦｅ₂Ｏ₃、Ｎａ₂Ｏなどが微量に
含まれていた。なお、ここで述べた成分は各金属酸化物
として表したものである。得られた汚泥焼却灰は、恒量
となる重量までの強熱減量が３０％であった。

【００３０】また、工業用水製造時に発生した、水分９
５％の排泥１０００リットルに水分９９％のパルプ精製
工程より排出された製紙スラッジを、排泥の固形分に対
して、パルプ固形分が２０％となるように混合し、撹拌
した後、ベルトプレスを用いて水分５５％になるまで脱
水し、用水泥を得た。

【００３１】上記により得られた用水泥に、水分４０％
の鶏糞を用水泥の固形分に対して５％の割合になるよう
混合し、さらに上記により得られた汚泥焼却灰を混合物
の固形分に対して、混合なし、１％、５％、１０％、２
０％、３０％となるようにそれぞれ混合し、屋外で堆積
して発酵させた。堆積物を適宜切り返し、約１ヶ月かけ
て用水発酵物を得た。

【００３２】上記により得られた用水発酵物について、
下記の評価方法により評価し、その結果を表１に示し
た。

【００３３】＜官能臭気＞臭気測定は６段階臭気強度表示法にて判定を行った。６段階臭気強度表示法は下記となる。０：無臭１：やっと感知できるにおい２：何のにおいかがわかる弱いにおい３：楽に感知できるにおい４：強いにおい５：強烈なにおい

【００３４】

【表１】

【００３５】評価結果：その間、官能臭気測定により悪
臭の判定を行った。結果は表１に掲げた様に、焼却灰を
混合することにより悪臭を防止できることが判明した。
さらに、各用水発酵物を培養土として、面積当たりの全
窒素量が同じになるように配合し、春菊の栽培を行った
が、各用水発酵物それぞれでは特に生育に差は見られな
かった。

【００３６】実施例４〜６および比較例３上記用水泥と鶏糞の混合物を屋外で堆積、発酵させた。
発酵開始後、官能臭気にて、悪臭が感じられない時点
で、汚泥焼却灰を混合なし、１０％、５０％、１００％
混合し、発酵開始より、約３０日後に発酵が完了した。
得られた発酵物について、遅延性の測定を下記の方法に
従って行い、結果を表２に示した。

【００３７】＜遅延性＞黒土９に対して、焼却灰混合前
の用水汚泥堆肥が１の割合の試料を調製した。畑土壌に
おける可給態窒素量を評価する保温静置法に従って行っ
た。調製した土壌試料２０ｇをＵＭガラスサンプルびん
（１００ミリリットル容、外径５５ｍｍ、井内盛栄堂
製）に入れ、ポリエチレンフィルムと輪ゴムで覆いをし
た。４種類の試料と黒土のみのコントロール１種類の計
５種類の試料に、それぞれ経時測定回数分のびん入り試
料を調製した。全体の重量を測定後、２８℃の恒温器内
で、最大５ヶ月間インキュベーションした。インキュベ
ーション中、時折全体の重量を測定し、水分蒸発により
減少した重量分の水を添加した。以下の方法で、アンモ
ニウムイオン濃度、亜硝酸イオン濃度、硝酸イオン濃度
を測定し、各イオン中に含まれる窒素濃度の和を無機態
窒素濃度とした。

【００３８】・アンモニウムイオン濃度ポリアロマ製遠沈管に試料約２．５ｇを精秤し、超純水
を加えて約２５ｇ（精秤）とした。時折振とうし、１時
間以上放置後、遠心分離した（８０００〜１０００ｒｐ
ｍ、３０〜６０分）。遠沈後の上澄みを孔径０．２０μ
ｍのシリンジフィルターでろ過した。ろ液を適宜希釈
し、アンモニア測定用試薬キット（「アンモニア−テス
トワコー」、和光純薬工業社製）を加えて発色させた。
このとき、除タンパク処理は行わず、発色は標準処方の
１／２のスケールで行った。調製した液について、分光
光度計（Ｕ−１０００、日立製作所社製）を用いて６３
０ｎｍの吸光度を測定し、予めアンモニウムイオン標準
液から作成した検量線を用いて定量した。結果は、試料
固形分中の濃度（ｍｇ／ｋｇ）で表示した。

【００３９】・亜硝酸イオン濃度３００ミリリットル容三角フラスコに試料２０ｇを採
り、０．３％硫酸アルミニウム水溶液１００ミリリット
ルを加えて振とうした。２０分後、水酸化カルシウム
０．５ｇを添加して振とうした。１０分後上澄み約５０
ミリリットルを採り、少量の活性炭を加えて時折振とう
し、３０分以上経過した後、孔径０．４５μｍのシリン
ジフィルターでろ過した。適量のろ液を５０ミリリット
ル容メスフラスコに採り、０．５％スルファニルアミド
／２．４Ｍ塩酸溶液１ミリリットルを加え、５分後、
０．３％Ｎ−（１−ナフチル）−エチレンジアミン／
０．１２Ｍ塩酸溶液１ミリリットルを添加して赤紫色の
発色を得た。２０分間発色させた後、分光光度計（Ｕ−
１０００、日立製作所社製）を用いて５２０ｎｍの吸光
度を測定し、予め亜硝酸イオン標準液から作成した検量
線を用いて定量した。結果は、試料固形分中の濃度（ｍ
ｇ／ｋｇ）で表示した。

【００４０】・硝酸イオン濃度ポリアロマ製遠沈管に試料２．５ｇを精秤し、超純水を
加えて約２．５ｇ（精秤）とした。時折振とうし、１時
間以上放置後、遠心分離した（８０００〜１０００ｒｐ
ｍ、３０〜６０分）。遠沈後の上澄みを孔径０．２０μ
ｍのシリンジフィルターでろ過した。調製した試料を適
宜希釈し、イオンクロマトグラフィーにより硝酸イオン
を定量した。イオンクロマトグラフはＩＣ５００Ｓ（横
河電機社製、農水省農業環境技術研究所所有）、もしく
はＨＩＣ−６Ａ（島津製作所社製）を用い、前者では
１．７ｍＭ炭酸ナトリウム、２ｍＭ炭酸水素ナトリウム
溶液を溶離液として用い、後者では２．５ｍＭフタル
酸、２．４ｍＭトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタ
ン溶液を溶離液として用いた。結果は、試料固形分中の
濃度（ｍｇ／ｋｇ）で表示した。

【００４１】

【表２】

【００４２】評価結果：培養前の無機態窒素は何れのサ
ンプルも約８００ｍｇ／ｋｇ存在した。焼却灰を混合し
ないサンプルは１ヶ月後には約１２００ｍｇ／ｋｇの無
機態窒素が存在し、その後はほぼ変化のない状態である
ことから、今回製造した用水泥堆肥中に存在する可給無
機態窒素量は焼却混合率０の場合と大差ないが、３０日
目から少なくなる。しかし、１２０日目には、無機態窒
素量は約１２００ｍｇ／ｋｇとなり、可給無機態窒素は
焼却灰混合率０の場合と同量になる。すなわち、可給無
機態窒素の総量は同じであるが、焼却灰を混合すること
により、無機態窒素が長時間に渡り徐々に供給されるこ
とがわかる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
排泥、製紙スラッジ、家畜糞尿などの廃棄物からなる発
酵物に、汚泥焼却灰を混合することで、製造時の悪臭を
除去し、軽量かつ肥料効果が継続する堆肥または土壌改
良材または農業用培養土に用いる用水発酵物を得ること
が可能となった。また。本来、排泥な汚泥焼却灰中の鉱
物質を農業用地の還元することで、環境保全の一環とな
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）Ｃ０５Ｆ 3:00 Ｃ０５Ｆ 7:00 7:00）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上水または工業用水製造時に排出される
排泥に製紙スラッジを混合して脱水し、その脱水物に家
畜糞尿を主体とする畜産廃棄物を混合、堆積して間欠的
に攪拌して発酵させる発酵物であり、発酵開始時、発酵
途中、または発酵完了後の何れかの時点における該発酵
物と排水処理工程より発生する汚泥焼却灰とを混合して
なることを特徴とする汚泥焼却灰を混合した用水泥発酵
物。
【請求項２】汚泥焼却灰が、排水処理工程より発生す
る汚泥を７００℃以上で焼却処理してなり、かつ恒量と
なる重量までの強熱減量が３０％以下であることを特徴
とする請求項１記載の汚泥焼却灰を混合した用水泥発酵
物。