JP5180106B2

JP5180106B2 - ヘドロの消臭固化方法、及びヘドロの消臭固化方法によって製造された水質浄化固形物及び再生下層路盤材

Info

Publication number: JP5180106B2
Application number: JP2009007661A
Authority: JP
Inventors: 笑美香中口
Original assignee: 株式会社山隆組
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2029-01-16
Also published as: JP2010162494A

Description

本発明は、河川、湖沼、又は港湾にて浚渫されたヘドロを、微生物菌及びセメント系固化剤を用いて消臭固化する方法に関する。加えて、この消臭固化方法によって製造された固形物の有効利用に関する。

河川、湖沼及び港湾などに堆積したヘドロは、多量の有機物を含むことから悪臭源となり、夏季や浚渫作業の際には、この悪臭が作業環境や周辺環境を著しく損なう。例えば、浚渫作業においては、ヘドロから水を抜いて空気に晒されると、ヘドロ中に存在している硫黄化合物や窒素化合物（アミン物質など）に代表される悪臭成分が周辺の環境に影響を与える。

また、浚渫したヘドロも廃棄するか埋め戻す等して処分するしかない。ヘドロ処分の方法の一つに、ヘドロにセメントを添加し固化して埋め戻す方法が考えられるが、セメントがアルカリ性であるために固形物からアンモニア系、アミン系のアルカリ性悪臭ガスが発生しやすいといった問題点があり、有効な解決策となっていなかった。

この問題点を解決するための従来技術として、特許文献１は、ヘドロにグリオキサールを添加することを特徴とするヘドロの悪臭防止方法を開示している。また、特許文献２は、ヘドロに界面活性剤を含んだ液状消臭剤を添加し、次いでゼオライト等の固体消臭剤を散布することを特徴とするヘドロの臭気発生抑制方法を開示している。

一方、微生物菌とセメントとを混合して製造された水質浄化用コンクリートでもって、河川や湖沼の水質改善を図ることを特徴とする従来技術も開示されている。例えば、特許文献３では、バチルスサブチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓ）、バチルスツリュゲナイセス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ）及びバチルススパリカス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｐｈａｅｒｉｃｕｓ）からなる微生物菌の混合物を含んだセメントペーストを使用した水浄化用コンクリートプレートが開示している。また、特許文献４では、セメントに有効微生物群（ＥｆｆｅｃｔｉｖｅＭｉｃｒｏ−ｏｒｇａｎｉｓｍｓ，ＥＭ）希釈液と糖蜜とを混ぜ発酵し乾燥させたＥＭ発酵資材（ＥＭぼかし）を混練し、生コンクリート様に使用することを特徴とする有効微生物群担体構造素材が開示されている。ここで、有効微生物群（ＥＭ）とは、乳酸菌、酵母、光合成細菌を主体とする有用な微生物の群（共生体）である。

しかしながら、特許文献１又は２で開示する技術は、消臭に用いられる材料（グリオキサールやゼオライト）が非常に高価であることや、取扱いに注意が必要である薬品を使用していること等の問題があった。

また、特許文献３又は特許文献４に開示する技術は、微生物菌とセメントペーストとを混合することによって水質浄化効果のあるコンクリート製品を製造するものであり、これらの製品を河川や湖沼に投入することによって初めて水質浄化や水質改善が達成するものである。

しかしながら、特許文献３又は４で開示するコンクリート製品は、ヘドロに直接作用するわけではなく、河川や湖沼の一定領域の系全体に作用するため、水質浄化が即時に達成されるものではない。また、悪臭を強烈に放つヘドロに対して直接消臭処理するものでなかった。

特開平１１−３１９８９３号公報特開２００５−２９６８０６号公報特開第４０６５４０２号公報特開第３０７４５２４号公報

そこで、本発明は、従来の問題点を解消し、微生物菌及びセメント系固化剤を用いてヘドロを消臭固化する方法を提供することを目的とする。

さらに、本発明では、上記消臭固化方法によって製造された水質浄化固形物や再生下層路盤材を提供することを目的とする。

本発明の発明者は、鋭意検討の末、悪臭を放つ浚渫されたヘドロに微生物菌（バチルス菌）及びセメント系固化剤を混練し、セメント養生中に悪臭を消臭することができれば、従来技術における問題全てを克服できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明では次の１〜４の構成を採用する。
１．ヘドロを採取して脱水するステップと、
脱水された前記ヘドロに、少なくともセメント系固化材と、バチルス菌と、製紙焼却灰
及び／又は石炭灰と、を加えて混練するステップと、
混練物を養生するステップと、
を含み、かつ、
前記バチルス菌がバチルスシンプレックスであり、
前記混練ステップにおける前記バチルス菌と前記セメント系固化材との添加量が、前記ヘドロを１００重量部としたとき、１０重量部以上６５重量部以下と、２５重量部以上１００重量部以下とにそれぞれ設定されることを特徴とするヘドロの消臭固化方法。
２．前記混練ステップでは、前記製紙焼却灰及び／又は前記石炭灰と、前記バチルス菌と、を予め混合し乾燥させた状態にした後に前記ヘドロと前記セメント系固化材とに混練するようにしたことを特徴とする前記１に記載のヘドロの消臭固化方法。
３．前記１又は２に記載のヘドロの消臭固化方法によって製造された水質浄化固形物。
４．前記１又は２に記載のヘドロの消臭固化方法によって製造された再生下層路盤材であって、前記養生ステップの後に、粒径が４０ｍｍ未満かつ一軸圧縮強度が１１．２Ｎ／ｍｍ^２以上になるように造粒固化されていることを特徴とする再生下層路盤材。

以上のような態様をなす本発明のヘドロ消臭固化方法及び該方法によって製造された水質浄化固形物や再生下層路盤材は、次のような顕著な効果を奏する。

本発明で使用する微生物菌（バチルス菌）は、稲藁から取り出した自然界由来の微生物菌であるため、人に安全であるとともに周辺環境への影響も無いばかりか、経済的でもある。

本発明によれば、悪臭を放つヘドロを強制的に集積してバチルス菌及びセメント等を混練し固化することで集積へドロの悪臭を直接消臭できる。さらに、この消臭固化方法によって製造された固形物は、固形物内にバチルス菌がなお存在しているため、これを河川や湖沼に戻せば、河川や湖沼内の水や汚泥を浄化することも可能となる。すなわち、本発明は多段的浄化（浚渫されたヘドロへの直接的な消臭・浄化と、湖沼等の環境系全体への間接的な浄化）と環境調和とに非常に優れているといえる。

本発明のヘドロ消臭固化方法を説明したフローチャートである。（実施例１）本発明のヘドロ消臭固化方法を説明したフローチャートである。（実施例２）

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づき説明するが、本発明は、下記の具体的な実施態様に何等限定されるものではない。

本発明において「ヘドロ」とは、一般に、生活排水や産業排水に伴って排出された浮遊物質、あるいはプランクトンの死骸や微細な粘土粒子などが、河川、運河、内湾等の暖流部の水底に沈殿し形成された浮動性に富む軟らかい泥をいう。特に、有機物を多く含むヘドロが堆積している水の中では、溶存酸素がほとんどなくなり、嫌気性微生物の働きで有機物が分解されて、メタン、アンモニアなどの含窒素化合物、硫化水素などの含硫黄化合物に代表される悪臭ガスが発生しうる。

本発明の消臭固化方法は、まず、浚渫工事などにおいて採取されたヘドロを脱水するステップ（ステップＳ１）と、脱水されたヘドロ（以下、「脱水ケーキ」と呼ぶ。）にバチルス菌と、製紙焼却灰（及び／又は石炭灰）と、セメント系固化材と、キレート剤と、混和材と、を加えて混練するステップ（ステップＳ２）と、この混練物を養生させて固化するステップ（ステップＳ３）と、を含む（図１を参照）。

なお、図２に示すように、バチルス菌を脱水ケーキに直接添加せずに、バチルス菌を予め添加し乾燥させた製紙焼却灰（ペーパースラッジ，ＰＳ灰）を脱水ケーキに加えるようにしてもよい（図２中のステップＳ２ａ，Ｓ２ｂを参照）。このように準備することより、バチルス菌の運搬を容易にしつつ、製造工程の簡素化及び効率化を図ることが可能となる（図２及び実施例２を参照）。

本発明の消臭固化方法によって、自然界由来の微生物菌を用いて浚渫へドロの悪臭を直接脱臭することが可能である。

なお、ステップＳ１において脱水された水は、河川や湖沼に戻すことでリサイクルが図られる。また、上記消臭固化方法によって製造された固形物も河川や湖沼に戻すことも可能であり、さらに固形物中に存在するバチルス菌によって河川や湖沼の水質浄化も図られる。つまり、浚渫したヘドロ自体の悪臭を処理するだけでなく、その処理工程において発生した副産物（水、最終固形物）も環境調和又は環境浄化する形で再利用することが可能となる。

また、粒径を４０ｍｍ未満にするように上記固形物を造粒すれば、再生下層路盤材としても利用できる。

ここで、「セメント系固化材」には、普通ポルトランドセメントや高炉セメント等の従来から使用されているセメントを使用することができ、特に限定されるものではない。

また、本発明において「バチルス菌」とは、バチルスシンプレックス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｉｍｐｌｅｘ）の他、バチルスサブチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓ）、バチルスツリュゲナイセス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ）、バチルススパリカス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｐｈａｅｒｉｃｕｓ）などが挙げられる。このうち、バチルスシンプレックスは、後述の実施例の結果からもわかるようにその消臭効果が他のバチルス菌に比して非常に大きいことから、本発明のバチルス菌として最も好ましい。

また、本発明において「キレート剤」とは、金属イオンを捕捉できる特殊な有機化合物
のことであり、例えば、クエン酸やＥＤＴＡ(エチレンジアミン・テトラアセティックア
シッド)等が挙げられるが、これらに限定されない。本発明では固形物への重金属類の不
溶化を図るためにキレート剤が使用される。

また、本発明において「混和材」とは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化カルシウムなどを含み、セメントのアルカリ性下で水和反応（減水作用）をする材料である。主にシリカの粉末や高炉スラグ、フライアッシュ（石炭灰）、石灰石、籾殻灰などが挙げられるが、必ずしもこれに限定されない。

なお、混練される各材料の添加範囲として、ヘドロを１００重量部としたとき、製紙焼却灰を２０〜１６０重量部、バチルス菌を１０〜６５重量部、セメント系固化材を２５〜１００重量部、混和材を０．１〜１７．０重量部、キレート剤を０．０１〜１０重量部に設定することが好ましい。

また、本発明において「養生」とは、セメント固化剤の化学変化（硬化反応）が完全に進むように、特に初期において、コンクリート製品を保護することを意味する。養生方法として、製品の露出面が乾燥し、化学変化に必要な水分が無くなるのを防ぐため、シートや屋根などで覆うことが挙げられる。

以下の実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例は、本発明の好適な態様の例示であり、本発明を限定するものではない。

実施例１
湖沼（加茂湖、新潟県加茂市）から採取したヘドロ（砂質、含水率４３．１％）を脱水して脱水ケーキを生成し、ミキサーに投入する。このミキサー内の脱水ケーキに、製紙焼却灰つまりペーパースラッジ（下記の表１，表２においてＰＳ灰と表示）と、バチルスシンプレックス菌（下記の表１，表２においてＢＳ菌と表示）と、普通ポルトランドセメント（通常の市販品）と、混和材（主原料：塩化カルシウム系統）と、キレート剤（主原料：ジチオカルバミン酸系化合物）と、をさらに投入して混練し、7日間養生させた。なお、混練される各材料の分量は、脱水ケーキ（脱水へドロ）を１００重量部としたとき、ＰＳ灰を７５．５重量部、ＢＳ菌を２５．８重量部、普通ポルトランドセメントを４７．５重量部、混和材を１．３重量部、キレート剤を０．５重量部となるように設定した（下記の表１を参照）。

そして、養生中の１，２，３，及び7日目における臭気濃度を検知管式気体測定器ＧＶ−１００（株式会社ガステック製）を用いて測定した。ここで、検知管式気体測定器は、臭気濃度目盛付き検知管と気体採取器（密閉できる容器）とから構成される。実際の臭気濃度測定方法は、養生期間における各測定日時の１時間前に試料１００グラムを気体採取器に入れ、この採取器内に発生する臭気ガスを１時間経過後に測定する。

実施例２
実施例１と同様のヘドロを脱水し、脱水ケーキを生成し、ミキサーに投入する。ここで、実施例２のＰＳ灰は、予めＢＳ菌をＰＳ灰に１：１の割合で混合して乾燥させたものを使用した。そして、このミキサー内の脱水ケーキに、ＰＳ灰（ＢＳ菌を添加済）と、普通ポルトランドセメント（実施例１と同じ）と、混和材（実施例１と同じ）と、キレート剤（実施例１と同じ）と、をさらに投入して混練し、7日間養生させた。なお、混練される各材料の分量は、脱水ケーキ（脱水されたへドロ）を１００重量部としたとき、ＰＳ灰（ＢＳ菌を添加済）を１２３．４重量部、普通ポルトランドセメントを５２．８重量部、混和材を１．３重量部、キレート剤を０．５重量部となるように設定した（下記の表１を参照）。

実施例３
バチルスシンプレックス（ＢＳ）菌に代えて別のバチルス菌である納豆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓｖａｒｎａｔｔｏ，バチルスサブチルス菌ともいう）を使用した以外は実施例１と同様であり、添加量も実施例１と同様に設定した（下記の表１を参照）。

比較例１
ＢＳ菌を使用しなかった以外は実施例１と同様であり、ＢＳ菌の代わりに水（水道水）を使用して混練した。なお、混練される各材料の添加量は、実施例１と同様に設定した。

比較例２
微生物菌のＢＳ菌に代えてＥＭ菌（ＥｆｆｅｃｔｉｖｅＭｉｃｒｏ−ｏｒｇａｎｉｓｍｓ）を使用した以外は実施例１と同様であり、添加量も実施例１と同様に設定した（下記の表１を参照）。

上記臭気測定試験の結果を以下の表２に示す。この表２の結果より、ＢＳ菌を使用した本発明の実施例１又は２は、比較例１及び２に比べて顕著な消臭効果を発揮することがわかる。例えば、比較例１（微生物菌なし）の養生7日目の臭気濃度は１４ｐｐｍに対して、本実施例１又は２の養生7日目の臭気濃度は３〜４ｐｐｍとなっており、ヘドロの悪臭を大幅（２〜３割程度）にまで抑制できることがわかる。加えて、消臭速度も顕著に高く、特に実施例１又は２の養生２日目の消臭効果は、比較例１の養生７日目（濃度１４ｐｐｍ）とほぼ同等の濃度に匹敵することがわかる。

また、別のバチルス物菌（バチルスサブチルス菌）を使用した本実施例３でも、比較例１（微生物菌なし）よりも、ヘドロの悪臭を半減（４〜５割程度）できることがわかる。

これに対して、ＥＭ菌を使用した比較例２では、養生７日目の臭気濃度は９ｐｐｍであり、実施例１〜３の場合ほど臭気濃度（対応する各濃度は、３ｐｐｍ、４ｐｐｍ、６ｐｐｍ）は下がっておらず、バチルス菌よりも消臭効果が低いといえる。従って、本発明の各実施例を比較例２と比べても、ヘドロの悪臭を約３割〜６割程度まで抑制することができることが確認された。

なお、実施例１〜３の実施結果のみに着目し、これらを比較すると、実施例１、２の消臭濃度が実施例３の消臭濃度の約６割〜５割に半減している。実施例１，２と実施例３との本質的な違いは、採用したバチルス菌が異なっていることである。これにより、消臭効果の面からバチルス菌の中でも実施例１，２に採用したバチルスシンプレックス菌を使用することがさらに好ましいといえる。

以上のように説明された本発明のヘドロ消臭固化方法及び該方法によって製造された水質浄化固形物及び再生下層路盤材は、次のような顕著な効果を奏する。

本発明によれば、悪臭を放つ大量のヘドロを強制的に集積してバチルス菌及びセメント等を混練し固化することで集積へドロの悪臭を直接消臭できる。さらに、この消臭固化方法によって製造された固形物は、固形物内にバチルス菌が存在しているため、これを河川や湖沼に戻せば、河川や湖沼内の水や汚泥を浄化することも可能となる。すなわち、本発明は多段的浄化（浚渫されたヘドロへの直接的な消臭・浄化と、湖沼等の環境系全体への間接的な浄化）と環境調和とに非常に優れているといえる。

本発明は、浚渫工事の際に、ヘドロにセメント系固化剤を混練して固化する作業と同時に行うことが出来るので、作業工程を特段増やすことなく高い消臭効果を得ることが可能である。また、本発明の消臭固化方法によって製造された固形物は、再び河川や湖沼に戻すことが可能であるとともに、この固形物表面の微生物（バチルス菌）が水中の有機物を分解することで水質浄化にも効果を発揮する（水浄化用再生骨材になりえる）。

さらに、製造される固形物の粒径を４０ｍｍ未満かつ一軸圧縮強度１１．２Ｎ／ｍｍ^２以上になるように造粒固化すれば、この固形物を再生下層路盤材等の土木工事用基礎材としても利用しうる。

本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の記載した発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。

Claims

ヘドロを採取して脱水するステップと、
脱水された前記ヘドロに、少なくともセメント系固化材と、バチルス菌と、製紙焼却灰及び／又は石炭灰と、を加えて混練するステップと、
混練物を養生するステップと、
を含み、かつ、
前記バチルス菌がバチルスシンプレックスであり、
前記混練ステップにおける前記バチルス菌と前記セメント系固化材との添加量が、前記ヘドロを１００重量部としたとき、１０重量部以上６５重量部以下と、２５重量部以上１００重量部以下とにそれぞれ設定されることを特徴とするヘドロの消臭固化方法。
前記混練ステップでは、前記製紙焼却灰及び／又は前記石炭灰と、前記バチルス菌と、を予め混合し乾燥させた状態にした後に前記ヘドロと前記セメント系固化材とに混練するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のヘドロの消臭固化方法。
請求項１又は２に記載のヘドロの消臭固化方法によって製造された水質浄化固形物。
請求項１又は２に記載のヘドロの消臭固化方法によって製造された再生下層路盤材であって、前記養生ステップの後に、粒径が４０ｍｍ未満かつ一軸圧縮強度が１１．２Ｎ／ｍｍ^２以上になるように造粒固化されていることを特徴とする再生下層路盤材。