JPH0929293A - 湖沼等の底質土の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 湖水等の底質土の処理方法の提供 【構成】 湖沼、河川、水路または貯水池を含む淡水圏
の水底部に堆積した底質土の処理法であって、該底質土
の表層をなす泥土を選択的に採取し、脱水してアルカリ
金属含有量を低減した後に、乾燥して窯業原料とするこ
とを特徴とする湖沼等の底質土の処理方法。 【効果】 泥土をセメントなどの窯業原料として有効利
用でき、しかも底質土を選択的に採取し、脱水処理する
だけで、従来のセメント原料の一部に代替使用できるの
で実施し易く、処理コストも格段に少ない。また、加熱
乾燥時に有機物が燃焼除去されるので悪臭が除去され取
扱い易い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湖沼、河川、水路
または貯水池その他の淡水圏における水底部に堆積した
底質土（ヘドロ）の処理方法に関する。より具体的に
は、有機物を含むヘドロを水底から除去し、これを窯業
原料等に有効利用する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】市街地や農工業地帯あるいはその近傍に
存在する湖、沼、池、河川あるいは水路等は、生活排水
や農工業排水等の流入により富栄養化している。かかる
環境では、アオコに代表される各種の植物プランクトン
や藻類が繁殖しやすい。このため、都市周辺の水圏の底
質土は、プランクトンの死骸等、生物由来の有機分に富
んだ軟泥と通常の流水作用による微細な無機粒子が混在
した泥土および砂礫から構成される。

【０００３】かかる底質土は、含有する有機物が微生物
により分解され硫化水素等の悪臭物質を発生するなど周
辺環境に望ましくない影響を与えることが多く、従来は
主に浚渫作業によって除去されてきた。このようにして
回収された底質土は埋立て等に用いられているが、多量
の有機物と水分を含有し、強い臭気を発するため必ずし
も埋立てに適したものではない。また、埋立用地の確保
が難しいという問題もある。焼成処理も試みられている
が、アルカリ金属成分の含有量が多いためガラス化し易
くそのままでは有用性が乏しく、エネルギーコストを考
慮すると現実的な処理法ではない。さらに、アルカリ成
分を含有するため窯業原料に適さず、高温での焼成時に
粉体が流路に付着し易いために流路の閉塞を招く虞があ
り、また砂礫質の底質土は窯業原料としての易焼成性が
悪いと云う問題もある。

【０００４】

【発明の解決課題】本発明は、以上のような淡水系底質
土の処理方法に関する問題の解決を図ったものであり、
底質土の有効利用を可能にしてこれを大量にかつ継続的
に処理することを可能にする処理方法を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題の解決手段】本発明者らは、淡水系底質土の有効
利用法について検討した。その結果、底質土全体として
はアルカリ金属成分が多く、また、砂礫分も多いため焼
成性に問題があり窯業原料には適さないが、底質土のう
ち表層の泥土は簡単な脱水処理だけでアルカリ金属分を
低減することが可能であり、成分の均質化を図り、有機
物に起因する悪臭の除去処理などを施せば、窯業原料と
して有効に利用できることを見出した。本発明はかかる
知見に基づき従来の問題を解決したものである。

【０００６】すなわち、本発明によれば、以下の構成か
らなる淡水系底質土の処理方法が提供される。 （１）湖沼、河川、水路または貯水池を含む淡水圏の水
底部に堆積した底質土の処理法であって、該底質土の表
層をなす泥土を選択的に採取し、脱水してアルカリ金属
含有量を低減した後に、乾燥して窯業原料とすることを
特徴とする湖沼等の底質土の処理方法。 （２）平均粒径が８８μｍ以下の泥土を選択的に採取す
る上記(1) に記載の処理方法。 （３）脱水後のアルカリ金属含有量を３．０％以下に低
減する上記(1) または(2) に記載の処理方法。 （４）上記泥土をセメント原料の粘土・珪石の一部に用
い、セメント原料と共に焼成してセメントクリカーとす
る上記(1) 〜(3) のいずれかに記載の処理方法。

【０００７】

【具体的な説明】本発明の方法は、淡水圏、すなわち、
塩濃度の低い湖沼、河川等の底質土に対して有効に適用
できる。具体的には塩濃度が３００ppm以下であれば本
発明の方法を適用することができる。塩濃度が上記範囲
を超えると、凝結遅延、コンクリート鉄筋を錆びさせる
ことがあるので窯業原料、特にセメント原料としては適
さない。本発明の方法は、泥土の分離採取工程、脱水工
程及び乾燥工程を必須工程として含む。これらの工程に
加えて、成分調整工程、焼成工程及び破砕工程を含んで
もよい。以下、各工程について説明する。

【０００８】（Ｉ）泥土の分離採取工程 淡水圏においては、底質土は有機物を含有する微細な泥
粒子と砂礫との混合物であるが、一般に堆積層には垂直
方向に粒度分布の変化があり、水底面からの距離に応じ
て平均粒子径が大きくなり砂礫の割合が増していく。特
に静水系ないし準静水系（例えば、比較的流れの緩い河
川または河川の滞留部）では底質土の表面から２０〜８
０cmの範囲の表層は概ね平均粒径８８μm以下の微粒子
からなる泥土層となっている。従来のヘドロ回収作業で
は、砂礫と表層泥土を区別せずに浚渫作業を行なってい
るが、本発明においては、上記表層泥土のみを選択的に
採取する。

【０００９】表層泥土のみを採取するためには、偏平な
潜水採取装置を水底に着底させ、その底部より泥土を吸
引する方法が有効である。かかる方法により水底の表層
泥土を効率的にしかも泥土を周囲に攪乱することなく採
取することが可能となる。このような潜水採取装置の具
体例としては、特開平6-146336号に記載されている採取
船が挙げられるが、これに限定されものではない。

【００１０】（◆）脱水工程 採取された表層泥土は多量の水分を含んでいるので脱水
処理し、含水量を概ね９０％以下に低下させる。脱水に
先立ち、例えば粗目のフィルターを通すなどして空缶そ
の他のゴミを選別除去し、さらに必要に応じ、サンドス
クリーン等を通し、混在している砂礫を除く。しかる
後、通常の濃縮手段、例えばシックナーにより固液分離
し、フィルタープレス等により含水率が６０〜１００％
程度に達するまで脱水する。脱水により上記泥土のアル
カリ成分が除去される。

【００１１】従来行なわれていた砂礫を含む底質土の回
収方法と異なり、本発明は表層泥土のみを選択的に採取
する。この表層泥土中には水底に沈降してきた腐植等に
由来するフミン酸のような有機酸や硫化水素に代表され
る無機酸が下方の砂礫層よりも比較的高い濃度で含まれ
ている。この結果、個々の粒子の粒径が小さいことと相
俟って、アルカリ金属成分が液中に溶出し易く、固液分
離を行なうことにより泥土中のアルカリ金属成分を低減
することができる。

【００１２】後述のようにセメント原料として利用する
場合にはアルカリ金属含有量を３．０wt％程度以下に抑
制する必要があるが、本発明の方法によれば、脱水によ
りかかる水準までアルカリ含有量を低下させることがで
きる。なお、特にアルカリ含有量の高い底質土の処理等
では、本発明の特徴を損なわない範囲で、脱水に先立ち
少量の希酸で洗浄してアルカリ金属含有量を所定値以下
まで低減させてもよい。用いられる希酸としては生石灰
を添加した場合に石膏を生じ窯業原料としての有用性を
害さない希硫酸が好ましい。

【００１３】(III) 加熱乾燥工程 脱水して得られたケーキは解砕し、８００℃程度以上に
加熱して乾燥させる。上記泥土には有機物が含まれてい
るので、この乾燥工程において有機物を加熱燃焼させて
除去する。有機物の燃焼により臭気が取り除かれ、取扱
い易くなると共にその燃焼熱を乾燥に利用することがで
きる。加熱乾燥手段は特に制限されないが、解砕した泥
土を攪拌混合して均一に加熱するものが好ましい。

【００１４】外部加熱に代え、または外部加熱とともに
解砕した泥土に生石灰類を混合して生石灰の水和熱を利
用して乾燥させても良い。生石灰類の添加により燃焼エ
ネルギーコストが低減する上、泥土から発生するアンモ
ニアが石灰と反応して分解し臭気が軽減される。生石灰
類の添加合量は予備脱水後の泥土の含水率にもよるが、
概ね、泥土１００重量部に対して８０〜１３０重量部程
度が好ましい。生石灰の添加量がこの範囲よりも少ない
と泥土が乾燥せず、窯業原料として適さない。また生石
灰の添加量が多すぎるとコスト高になるので好ましくな
い。含水率８０％の泥土に同量程度の生石灰を混合した
ものは、含水率がほぼゼロの乾燥した粉体が得られる。
生石灰類の粒度は概ね粒径７０mm以下、好ましくは３０
mm以下が適当である。

【００１５】脱水汚泥にさらに、ケイ藻土や酸性白土な
どの粉体を加えて悪臭を吸着除去しても良い。これらの
粒子は多孔性であり、しかも金属溶出部のプロトンを有
し、アンモニア分子がこれら粒子表面および多孔質内部
のプロトンと結合して粒子に吸着されるので悪臭が効果
的に除去される。因みに、ゼオライトやシリカゲル、活
性炭なども吸着剤として常用されているが、これらは吸
着効果がその多孔性に依存しているため、アンモニア成
分以外の他の成分も吸着するので、多孔面が直ちに飽和
し、酸性白土よりはアンモニア吸着効果が低い。

【００１６】(IV)窯業原料としての利用 得られた乾燥泥土は、有機物の燃焼残分のほかにケイ
素、アルミニウム、鉄およびカルシウム等を酸化物換算
で７０％以上含み、窯業原料として利用できる成分を含
んでいる。具体的には、例えば、セメント原料の粘土・
珪石の一部に代替して利用することができる。セメント
は、ＣａＯ、ＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｆｅ₂ Ｏ₃ を含有
する粘土や珪石などのセメント原料を目的の量比に混合
し、焼成してセメントクリンカーを製造し、これに石膏
を加えて粉砕して得られる。上記乾燥泥土はこの粘土や
珪石の代替に用いられ、他のセメント原料に混合され、
キルンで通常１４５０℃程度に加熱焼成してセメンント
クリンカーに製造される。

【００１７】

【発明の実施形態】以下に本発明の実施例および比較例
を示す。なお本実施例は例示であり、本発明の範囲を限
定するものではない。試験例 琵琶湖の湖底において、表層（水底面）から０〜５cmの
底質土を底水ごとを採取した。採取した泥土はフィルタ
ーとサンドスクリーンを用いてそれぞれゴミ及び砂礫を
除いた。平均粒径は１０μｍであり、サンドスクリ−ン
（25mm）により回収された砂礫は全固形分の０．５wt％
であった。ゴミ及び砂礫を除いた泥水に凝集剤（商品名
ダイアクリアMA、三菱化学社製）を添加して撹拌、静
置し、沈降した固形分をフィルタープレスにより含水率
８５％まで脱水した。同様の方法により表層から５〜１
０ｃｍの底質土を採取した。この底質土の平均粒径は８
μｍであり、０．１ｍｍ以上の粒径を有する砂礫は全固
形分の０．８wt％であった。これを上記と同様にして脱
水した。得られた底質土を乾燥し重量分析法（JIS R 52
02）により分析した。結果を酸化物換算で表１に示す。
なお、表１には、セメント原料として使用される粘土お
よびケイ石の組成例を併せて示した。

【００１８】

【表１】 表１：底質土化学成分（酸化物換算） 単位：wt％ 採取深さ igloss* SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O ０〜５cm 4.9 75.9 10.2 3.7 0.3 0.6 0.1 1.2 ５〜10cm 3.8 74.2 10.4 3.9 0.4 0.5 1.3 1.6 粘 土 7.5 55.7 16.9 8.2 4.8 1.6 0.6 1.4 ケイ石 1.8 86.2 4.6 2.4 0.0 0.4 0.04 1.2 ＊igloss：熱灼減量

【００１９】上記表１の結果に示されるように、表層泥
土では脱水後のアルカリ金属含有量が３．０％であるの
に対し砂礫を含む底質土では脱水後のアルカリ金属含有
量が３．０％を超えており、セメント原料として不適当
である。また、表層泥土の化学成分は粘土やケイ石と類
似しており、底質土はセメント原料の粘土、ケイ石等と
混合してセメント原料として利用可能であることがわか
る。

【００２０】泥土処理システム 本発明における泥土処理システムの概略を図１に示す。
なお、このシステムはセメント原料製造システムである
が、添加材の種類や量を変えることにより他の窯業原料
を製造するシステムとすることも可能である。図示する
処理システムは、供給部１、乾燥部２、窯業原料を得る
焼成部３およびこれらを結ぶ移送系から構成されてい
る。

【００２１】淡水系水圏の底質土から採取した表層の泥
土は供給部１に搬入され、予備処理される。すなわち、
フィルターを通してゴミを除き、さらにサンドフィルタ
ーを通して砂礫（粒径0.2mm以上）が除去される。かく
して得られた泥水をスラリー槽に貯溜し、シックナーで
泥土の沈降を行なう。得られた泥土はフィルタープレス
１１により含水量が６０〜９０％まで脱水され、加熱乾
燥機１２に装入される。乾燥機１２において約８００℃
に加熱し、有機物が燃焼除去された乾燥泥土は混合器１
３に送られ、生石灰を混合した後にセメント原料の焼成
部３に送られる。焼成部３において、上記乾燥泥土は、
石灰石、粘土、珪石および鉄原料などと均一に攪拌混合
されロータリーキルン１４に装入され、約１４５０℃前
後に加熱焼成され、セメントクリンカーに製造される。
得られたクリンカーは粉砕機１５により粉砕され、石膏
と混合されてセメントとなる。

【００２２】実施例１〜２、比較例および対照例 上記泥土処理システムにより琵琶湖湖底泥土の処理を試
みた。実施例および比較例で用いた材料は次のとおりで
ある。 （１）泥土 実施例１〜２では表１に示す表層（０〜約５cm）泥土を
用いた。比較例では実施例と同一地域において深さ１０
cmまでの泥土＋砂礫混合物を用いた。また、対照例では
泥土を添加していない。

【００２３】（２）添加材 生石灰の配合量を１：１（重量比）とし、表２に示す配
合量で添加材を加え、焼成温度：１４５０℃でセメント
クリンカーを製造した。

【００２４】

【表２】 表２：セメントクリンカー配合例 （単位：乾燥wt％） 泥土 粘土 ケイ石 鉄原料 石灰石 実施例１ 1.6 14.3 1.6 0.3 82.2 実施例２ 3.2 12.7 1.6 0.3 82.2 比較例 1.6 14.3 1.6 0.3 82.2 対照例 0.0 15.9 1.6 0.3 82.2

【００２５】（３）セメント製造例 上記(2) の工程で得たセメントクリンカーをブレーン値
３５００ｍ² /gになるまで粉砕した。クリンカー１００
重量部に対し石膏２．０重量部を加えてポルトランドセ
メントを製造しJIS R 5201により評価した。結果を表３
〜４に示す。

【００２６】

【表３】 表３：セメント製造工程の比較 原料粉砕電力量 易焼成性 セメント品質 実施例１ 小 良 良 実施例２ 小 良 やや不良 比較例 大 不良 不良 対照例 中 良 良

【００２７】

【表４】 表４：セメントモルタル圧縮強度の比較（単位：kgf/cm² ） 材令３日 材令７日 材令２８日 実施例１ １６８ ２６０ ４３０ 実施例２ １５５ ２４５ ４１０ 比較例 １４５ ２３０ ４００ 対照例 １７０ ２６０ ４３０

【００２８】表３の結果に示すように、本発明の泥土処
理物を添加したセメント原料は、これを加えない通常の
セメント原料と比較して、易焼成性およびセメント品質
においては同等であり、上記処理物をセメント原料とし
て使用できることが確認された。原料粉砕電力量におい
てはむしろ対照例に優っている。これに対し、砂礫の混
じった底質土を処理した場合（比較例）では原料粉砕電
力量が大きく、焼成性も悪い上にセメント品質も不良で
ある。また、表４に示すように、本発明の処理物を用い
たセメントモルタルでは初期圧縮強度および約１か月経
過後の圧縮強度のいずれにおいてもこれを用いていない
セメントモルタルとほぼ同様かこれに優る結果が得られ
た。

【００２９】

【発明の効果】本発明による泥土処理方法によれば、泥
土をセメントなどの窯業原料として有効利用でき、しか
も底質土を選択的に採取し、脱水処理するだけで、従来
のセメント原料の一部に代替使用できるので実施し易く
処理コストも格段に少ない。また、加熱乾燥時に有機物
が燃焼除去されるので悪臭が除去され取扱い易い。さら
に処理産物はセメントなどの産業材料として有効に使用
されるため、泥土の回収コストの一部などを回収するこ
とができ、ヘドロ処理において実際上大きな障害であっ
た処理コスト低減の問題を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の処理工程図。

【符号の説明】

１−供給部 ２−脱水乾燥部 ３ 原料混合部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 33/02 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０１Ｅ (72)発明者 野崎 賢二 千葉県佐倉市大作２丁目４番２号 秩父小 野田株式会社中央研究所内 (72)発明者 宮尾 吉治 滋賀県長浜市元浜町12−15

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 湖沼、河川、水路または貯水池を含む淡
   水圏の水底部に堆積した底質土の処理法であって、該底
   質土の表層をなす泥土を選択的に採取し、脱水してアル
   カリ金属含有量を低減した後に、乾燥して窯業原料とす
   ることを特徴とする湖沼等の底質土の処理方法。
2. 【請求項２】 平均粒径が８８μｍ以下の泥土を選択的
   に採取する請求項１に記載の処理方法。
3. 【請求項３】 脱水後のアルカリ金属含有量を３．０％
   以下に低減する請求項１または２に記載の処理方法。
4. 【請求項４】 上記泥土をセメント原料の粘土・珪石の
   一部に用い、セメント原料と共に焼成してセメントクリ
   カーとする請求項１〜３のいずれかに記載の処理方法。