JPS58180299A - 土木建築用材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、汚水処理場で発生する余剰汚泥などの有機性
スラッジを原料とし、これを弗素化合物電解法によって
処理し、土木建築用材料を得る方法に関するものである
。

一般に、都市上下水、廃水その他の水処理において発生
する余剰汚泥あるいは厨芥、雑芥などの都市とみは焼却
処理、コンポスト処理あるいは埋立処分されているが、
このような廃棄物処理には多大の労力・費用・薬剤等が
必要となるばかりでなく、二次公害発生の原因にもなる
など多くの問題点が伴う。したがって、このような問題
を有効に解決することは現今の都市問題、公害問題の最
大の焦点の一つになっている。

本発明は、「廃棄物」として邪魔物扱いされていた上記
物質を改質処理し、優れた物性を持つ土木建築用材料を
得る方法を提供することを目的とするものである。

本発明は有機性廃棄物又は有機性排水の処理施設で得ら
れる汚泥を原料として弗素化合物電解法によって土木建
築用材料を得るものであり、その原料の具体例としては
次のようなものが挙げられる。

（１）　　厨芥、雑芥、 （２）動物ふん （３）有機性排水処理施設において得られる汚泥、例え
ば排水中の汚泥、排水の生物処理により得られる余剰汚
泥、排水の物理的又は化学的処理によシ得られる汚泥 本発明では、以下説明の便宜上これらの汚泥を「有機性
スラッジ」と総称することにする。

しかして本発明は、有機性スラッジを弗化物、架橋凝集
剤、及びＣａｃＯｓ又は反応してＣａＣＯ５を生成する
物質の共存下で電解処理し、もって水に難溶な繊維状の
物質を創製せしめることを特徴とする廃棄物から土木建
築用材料を製造する方法である。

以下、本発明を説明するに、本発明方法は、弗化物例え
ばＣａＦ２の存在下に於いて電解することにより、処理
すべきスラッジ中の結合水を自由水に変換し脱水すると
と４に、更に双極子を作る結晶となるような物質、例え
ばＣに０５の存在下に於いて当腋スラッジを電解し、ス
ラッジ中に前記処理によシ生成して含まれている繊維物
質の結晶性部分の極性とＣａＣＯ５の相互の極性を打ち
消すよう、ＣａＣＯ５結晶を生成せしめ、当蚊スラッジ
を水に対し難溶な土木建築用材料に改質する方法である
。

しかして現在の我国に於ける廃棄物に関する都市問題の
情況下にあって極めて注目さｂべき本発明は、以下の如
き考察及び幾多の実験に基づき完成され友ものである。

即ち、同じＣ＆化合物でも塩化物はよく水に溶解するが
、酸化物は殆ど溶解せず、弗化物に至っては理想値です
ら約１６　ｐｐｍ　Ｌか溶解しないのは、弗素、酸素、
塩素の電気陰性度がこの順に大きいことによることが知
られておシ、更に、電解によってＣａ、Ｆ　のイオンが
水和した状態で再び引き合ったときはＣ＆Ｆ２コロイド
となり、水和イオンの引き合う状態であるから、更に水
和して水に溶けるということがない。

従って、このことによシ処理スラッジは一応弗化物とし
て電解生成後は安定となることが判明し九のであるが、
更に本発明者の貝殻ならびに生体硬組織の研究より、第
１図（−）ないし第１図（ｅ）　Ｋその原理を示すごと
く、粒径的１０　　ｃｐｓと考えられている繊維質１０
の周期的結晶性部分１０ｍの極性と、オーバーラツプし
て生成した同程度の粒度を有するＣａＣ０６２ｏの極性
が打ち消し合ってＣａＣＯ５結晶りが生成するときは、
その極性の消去状態から殆ど尋方的混合物となって粒度
が定まり、このように１０　　ｃｓｓｓｇ度の微小結晶
の集合体間を形成することにより、強固な固体を形成す
るのが生体硬組織であることが判明した。

従ってスラッジ中の生成繊維物質に対しＣａＣＯ３、あ
るいはＮａ２ＣＯｓ及びＣａＣ２２等反応してＣａＣＯ
５となる物質を投入して電解すれば、難溶性のスラッジ
となり、これが新規・有用な土木建築用材料として使用
できるであろうことに着目して完成されたのが本発明で
ある。

しかして、本発明に於いて添加される弗化物の量は処理
対象スラッジにより異なるものの、通常スラッジＴ−８
８の５〜２０重量−程度で充分である。

また、電解するに際しての電流量は処理すべきスラッジ
ｉ当り約１０ＯＡ乃至５００Ａあるいは必要に応じてそ
れ以上とし、且つ弗化物、例えば（：ａＦ２の分解電圧
以上、即ち約３ｖ以上を加えて電解するのが好ましい。

次に本発明方法を図面に示し友製造設備の一例に従って
説明する。第２図において、１はアルミニウムの陽極板
、２は鋼の陰極板であって、これら両極板１および２は
交互に５〜２０１間隔に平行に、絶縁性連結片３を以て
連結し、これら両極板１および２は、おのおのコード４
および５を介して、図にあられれない電源に接続される
。

上述のように、枠形に組まれた極板部材を、電解区域６
内に装設するのであって、その態様は極板部材を構成す
る各極板１，２が前記電解区域６内のスラッジの流通方
向と平行になるようにすると良い。同、極板部材は必要
に応じて適宜段数に亘って配設する。

前記電解区域６内に入ロアより処理すべきスラッジを流
通させながら、弗化物、例えばＣａＦｚを該スラッジに
加え７．ｎＣＬ２、珪藻土、ＦｅＣＬｓ等、周知の有機
質間の架橋凝集剤をスラッジＴ−８８の５〜２０重量−
程度投下しつつ、電流を通じた両極間を通過させるうち
に、スラッジを脱水する。即ち、電解により陽極付近に
は韮が生成し、周知のように、韮の脱水作用により、ス
ラッジ中の主として有機物の結合水を奪うので、スラッ
ジ中の有機物は相互に結合して、含有水分を減少して繊
維性物質を形成する。一方水分が分離された処理スラッ
ジは繊維物質が多大となって、電解作用によるＨ２ガス
の生成により、通常の場合は当該Ｈ２ガスにともなわれ
てスカム状に処理槽表面に浮上しく処理対象スラッジに
より沈降する場合奄ある）、その下（場合により上下が
逆となる）にスラッジから脱離した分離水が溜まること
となる。この脱水プロセスは通常１５分乃至１時間、好
ましくは加分乃至４０分間ｍ絖される。崗、上記した架
橋凝集剤は、周知のものでＴｏシ、スラッジの繊維物質
生成に伴い、固液分離を著しく助長せしめることは当業
者にとっては容易に理解しうることであろう。

さて、脱水処理された電解区域６内のスラッジに対し、
更に上述しえ如く双極子を作る結晶となるような物質、
例えばＣａＣＯ３、あるいはＮａ２ｃｌｓとＣａＣｌ２
との組合わせの如く反応してＣａＣＯ５となる物質を投
下し、上記電解作用を継続する。これＫより、スラッジ
中に含まれている繊維物質の結晶性部分の極性とＣａＣ
Ｏ５の極性とは相互に打ち消され、ＣａＣＯ５結晶が生
成され、処理スラッジは水に対し離溶性となる。このス
ラッジのいわゆる安定化プロセスは、通常（９）分乃至
１時間継続される。

冑、この安定化プロセスは、上記脱水プロセスと重畳し
て、即ち投入時間をくり上げて行なうことにより、ある
いは分離された分離水を処理槽底部（場合によシ上部）
より排出しつつ実施すれば、よシ効率的に実施しうろこ
とが理解できる・であろう。

使用される上記架橋凝集剤及びＣａ剤の量は、処理さる
べきスラッジの性質により異なるものの、通常は上記弗
化物と同様それぞれスラッジＴ−８８の５〜２０重量−
程度で充分である。

しかして、処理スラッジは処理槽に般社られる取出口８
よシ、間歇的にベルトコンベアその他により取シ出して
直接あるいは必要によ抄処理スラッジを後処理工程９に
移送し、種々の処理を施して土木建築用材料となす。

本発明においては、上記後処理工程９Ｆｉ（１）　　自
然通風下、加熱下などによる乾燥処理（２）所望の形状
に成形する成形処理 （３）　　防水剤を使用して行なう防水処理以上（１）
、（２）、（３）の処理を単独に選んで又はこれらを適
宜に組合わせて構成される。以下、これＫついて詳細に
説明する。

まず、乾燥処理については、電解処理槽から取出した電
解処理スラッジを水切りしたのち、そのまま直接又は乾
燥促進物質を添加して、風乾もしくは天日乾燥するか又
は温度（資）℃前後で自然通風乾燥もしくは強制通風転
像する方法が採用できる。

本発明による電解処理スラッジは、電解処理前のスラッ
ジにいわゆる結合水として含有されていた水分が自由水
に変化している丸め上記水切り処理によって著しく含水
率が低減されるうえ、上記乾燥処理により殆ど絶乾状態
にまで乾燥することができ、さらに、後記するような乾
燥促進物質を使用して風乾すれば、電解処理しないスラ
ッジを約１００℃で自然通風により加熱乾燥し是場合の
約磯以下の短時間で完全乾燥することが可能となる。

このようにして乾燥処理されたスラッジは、繊維質に富
んだしかも相互に良く絡み合った一見フエルト状の物質
に変化する。そして電解の際、該物質は既に弗素イオン
により殺菌されているため無害且つ無臭であるばかりか
、天然の表土より弾力性に富み、理想的な土地表面材と
なり得る。

なお、処理スラッジを上述の如く乾燥せしめることなく
湿潤状態で投棄し友場合に於いても、当該処理スラッジ
は、水に対し難溶であるのみならず、電解作用により殺
菌されておシ、従って結合水を再生することもなく、ま
た有害金属もその弗化物は極性が強いので（：ａＣＯｓ
結晶中に閉じこめられて水に溶解せず、したがって二次
公害の生ずる余地はない。

しかして、前記乾燥促進物質としては、水よりも浸透性
が有り且つ鉄水と代替して処理スラッジ中の有機あるい
は無機組織の濡れを構成する物質、例ｊｃ−ハ）　ｆル
アルコール、エチルアルコール勢、あるいは、蚊処理ス
ラッジ中の有機あるいは無機組織の濡れを構成している
水を結晶水として吸収固化する物質、例えばＣａＯ、Ｃ
ａＯ・５ｉ０２等が選定される。もっとも、これら両物
質を併用添加しても良いことは言うまでもない。而して
これら物質の添加時期は、電解し、脱水且つ安定化され
た処理スラッジを固化乾燥すべき時、即ち、乾燥過程の
ほぼ任意時、好ましくは乾燥過程初期あるい祉中期に添
加すれば良い。

次に１これら物質の添加量及び添加方法を説明すると、
先ず添加物質が前記メチルアルコール、エチルアルコー
ル勢の場合には、添加量としてコスト等を考慮し、処理
後スラッジＴ−８８の約謁容量以上とすれば嵐＜、１喪
添加方法は乾燥過程初期に添加する場合には処理スラッ
ジが未だ流体であることより、乾燥装置底部にスパージ
ャ−等を設置し、その小孔より徐々に一様に前記物質を
流入せしめる方法、あるいは前記物質を処理スラッジ底
部より添加し、緩慢に攪拌する方法等が採用でき、また
乾燥過程中期に添加する場合には処理スラッジの底部よ
り徐々に添加し浸透せしめれば良く、いずれＫしてもほ
ぼ任意の方法が採用しうる。一方添加物質が前記ＣａＯ
、ＣａＯ・５ｉ０２等の場合には、添加量としてコスト
勢を考慮し、処理後のスラッジＴ−８８の約１重量以上
とするのが好ましく、ま九添加方法としては、前記添加
物質が粉末固体であることＫより、原則的には乾燥過程
初期の前記処理スラッジが流体である時に１なるべく一
様に添加し、緩慢に攪拌する方法を採るのが好ましい。

なお、本発明では原料としての有機性スラッジが泥状物
でなく固体状のものである場合は、これを微粉砕して泥
状物としてから上記電解処理を行なえばよい。

上記のように本発明によって電解処理及び乾燥処理を行
なったスラッジは、そのまま土木用材料として有用なも
のであるが、更にその用途を拡大し広く土木建築用材料
として使用できるようにするために、成形処理や防水処
理が施される。

すなわち、上記乾燥固化物はそのままの状態で木片セメ
／）Ｋ匹敵する強度が得られるが、更にこれを１０Ｋｆ
ｆ／、ｌＫて圧縮成形すると圧縮強度が（資）〜１２０
　’ｆＪ／、１見、コンクリートブロックを上回るもの
となる。また、上記乾燥固化物は比重が１．０前後であ
シ多孔性であるので板状体に成形すれば防音材、断熱材
として有用なものとなり、粒状又は粉末状に成形して、
または電解処理スラッジをそのまま液状で土や砂に混合
して自然乾燥すればこれらの流亡時間が長くなり、土砂
崩れ防止、法面強化あるいは砂地の緑化に役立つ。さら
に、管状や板状に成形して海水中に浸漬すればＣａＣＯ
５の析出が起こったり、浮遊する稚具が沈着するなどし
て強固な建造物（パイル、プレートなど）が得られる。

なお、この成形処理は前記乾燥処理前に行なってもよく
、乾燥処理と並行的に行なってもよい。

本発明による前記電解処理スラッジは、上記のように水
に浸漬しても結合水が再生することはないので、水に長
時間浸漬しても簡単に水切シ・乾燥することができるが
、自由水の付着・浸透による問題を防止するために防水
剤で処理するとよい。

防水剤としては、ケイ酸カルシウムの分散液（懸濁液、
スラリー、ペースト状など）、防水塗料もしくはアスフ
ァルトの有機性溶媒溶液などが使用でき、前記乾燥処理
物を防水剤中に浸漬するか又は防水剤を乾燥処理物の表
面に塗布もしくは噴霧すればよい。

以上述べたように、本発明による得られた電解処理スラ
ッジは、コンクリートその他の任意素材上に敷きつめ、
更に紋表面に砂又は芝を植設する吟、任意の表面処理を
施すことにより理想的なスポーツ広場の実現が可能であ
る。また、道路の表面材、あるいは路床材としても充分
な機能を果すとともに、該物質は繊維質を主成分とする
ため建築材料、特に防音用材として壁、天井、床材等あ
るいは断熱材として利用−でき、又、砂地等Ｋまぜると
繊維物質により辷り応力を生じ、土砂くずれ防止となる
とともに植物の生成により、更に効果は倍加するうえ、
二次公害の心配もないなど土木建築用材料として多大の
長所を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至第１図（Ｃ）は本発明方法の基礎とな
る原理を示す図、第２図は本発明に係る方法を実施する
に適する設備の平面略図である。 １．２・・・極板、３・−・絶縁性連結片、４，５・・
・コード、６・・・電解区域、７・−・入口、８・・・
取出口、９・・−後処理工程。 特許出願人　金　井　昌　邦 代理人弁理士　端　山　五　− 同　　弁理士　千　１）　　稔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　有機性スラッジを弗化物、架橋凝集剤、及びＣａｃ
   Ｏｓ又は反応してＣａＣＯ３を生成する物質の共存下で
   電解処理し、水に難溶性の固形物とすることを特徴とす
   る土木建築用材料の製造方法。 ２、有機性スラッジを弗化物、架橋凝集剤、及びＣａｃ
   ｏｓ又は反応して（ａｃｏｓを生成する物質の共存下で
   電解処理して水に難溶性の固形物となしたのち、該固形
   物を乾燥することを特徴とする土木建築用材料の製造方
   法。 五　有機性スラッジを弗化物、架橋凝集剤、及びＣａＣ
   Ｏ５又は反応してＣａＣ０１を生成する物質の共存下て
   電解処理して水に難溶性の固形物となしたのち、該固形
   物を乾燥処理及び成形処理することを特徴とする土木建
   築用材料の製造方法。 ４、　有機性スーラッジを弗化物、架橋凝集剤、及びＣ
   ＪＬＣＯｓ又は反応してＣに０５を生成する物質の共存
   下で電解処理して水Ｋ１１ｉ溶性の固形物となしたのち
   、皺固形物を乾燥処理、成形処理及び防水処理すること
   をｅｌｌとする土木建築用材料の製造方法。 ５、前記固形物を乾燥処理、成形処理、防水処理の願に
   処理する特許請求の範囲第４項記載の製造方法。 ＆　前記固形物を成形処理、乾燥処理、防水処理のＩｉ
   Ｋ処理する特許請求の範囲第４項記載の製造方法。 Ｚ　前記乾燥処理を前記固形物の乾燥促進物質を添加し
   て行なう特許請求の範囲第５項又は第６項記載の製造方
   法。 ＆　前記固形物の乾燥促進物質が、水よシも浸透性が有
   夛且つ該水と代替して皺固形物中の有機あるいは無機組
   織の濡れを構成する物質である特許請求の範囲第７項記
   載の製造方法。 ９　前記固形物の屹燥促進物質が、該固形物中の有機あ
   るいは無機組織の濡れを構成している水を水和水として
   吸収固化する物質である特許請求の範囲第７項記載の製
   造方法。 １０、　　前記水よりも浸透性が有り且つ該水と代替し
   て前記固形物中の有機あるいは無機組織の濡れを構成す
   る物質が、メチルアルコール及び／又はエチルアルコー
   ルである特許請求の範囲第８項記載の製造方法。 １１　　前記固形物中の有機あるいは無機組織の濡れを
   構成している水を結晶水として吸収固化する物質がＣａ
   Ｏ及び／又はＣａＯ・５ｉ０２である特許請求の範囲第
   ９項記載の製造方法。 １２、前記弗化物がＣａＦ２である特許請求の範囲第４
   項、第５項、第６項又は第７項記載の製造方法。 １′５．前記防水処理を、防水剤としてケイ酸カルシウ
   ムの分散液を使用して°行なう特許請求の範囲第５項又
   は第６項記載の製造方法。 １４、前記防水処理を、防水剤として塗料を使用して行
   なう特許請求の範囲第５項又は第６項記載の製造方法。 １５、前記防水処理を、防水剤としてアスファルトを使
   用して行なう特許請求の範囲第５項又は第６項記載の製
   造方法。