汚泥とは何か？種類や処理方法を簡単にわかりやすく解説～リサイクル方法や産業廃棄物に占める割合など～

下水処理や廃液処理など、活動を行っていく中で必ずと言っていいほど発生するのが「汚泥」です。汚泥は適切な処理を行うことで自然環境を壊すことなく対処でき、場合によってはリサイクルにも活用できます。

本記事では汚泥とは何かを中心に、汚泥の種類や処理方法、汚泥のリサイクル方法、リサイクル率の地域格差などをわかりやすくご紹介していきます。

汚泥とは、土木作業や建設工事などの活動を行う中で生じた「汚い泥」です。水を含んでおり、水を使う活動を行えば必ずと言っていいほど汚泥は発生します。汚泥には有害物質が含まれていることが多く、「産業廃棄物」として扱われます。

本来は適切な処理をしなければならない汚泥ですが、下水道に流す、山に投棄するなどの不法投棄によって問題になるケースも多いです。状況によっては毒性が強い物質を含んだ汚泥もあるため、扱いには慎重にならなければならず、許認可が下りた業者に処理を依頼する必要があります。

汚泥は下水や排水処理の段階で発生しやすいです。これは下水や排水を処理する際に大量の水を活用する中で、水の中の物質が沈んだり、浮いたりして泥状となり、汚泥となるためです。

工場などから出る汚水をきれいな状態で排水するには、微生物を使って水処理を行う必要があります。この水処理を行う際に、微生物が汚水の中にある有機物をエサにしてしまうのです。そして、どんどん増えていき、汚泥となります。

水の浄化に使われる一方で、汚泥が多く出てくる問題点があり、この汚泥をどのように取り扱うかで多くの業者が頭を悩ませるのです。

汚泥には主に2種類の汚泥があります。

• 有機汚泥
• 無機汚泥

実は法律上、有機汚泥と無機汚泥で分ける必要がなく、汚泥でひとまとめにされます。しかし、汚泥の処理を業者に委託する際、業者によっては無機汚泥しか処理が認められていないケースがあるなど、有機汚泥と無機汚泥の違いは意外と大きいのです。

ここからは有機汚泥と無機汚泥の違いについてご紹介します。

有機汚泥は、食べ物の残骸や動物から出た排泄物など有機物を多く含んだ汚泥のことを指します。生活排水や食品工場などからの排水を処理する際に出る汚泥は全て有機汚泥です。微生物が有機物を含んだ汚水をエサにしてどんどん消費していきます。

消費されていくと汚水の中の物質はガスに変わっていき、結果的に汚水から有機物などが取り除かれ、川などに流せる状態となります。ところが、微生物自身がどんどん増えてしまい、微生物自身が汚れになってしまうことがあり、これを「有機汚泥」と言います。

別名「余剰汚泥」と呼ばれ、微生物などが固まったものを表す言葉です。適量の段階であれば水をきれいにする便利な存在ですが、増えすぎると単に邪魔な存在となり、適切な処理が求められます。

無機汚泥は、無機物の物質を多く含んだ汚泥です。水銀や亜鉛などの金属物が入っている汚泥もあれば、建設工事などで掘削を行う際、掘削したところから出てくる泥水や泥土なども無機性汚泥に入ります。

このため、無機汚泥が出てくるのは建設現場での物が多く、「建設汚泥」とも呼ばれます。一方で無機汚泥は有害物質を含んでいるケースが多く、不法投棄などをすれば周辺に重大な影響を与えかねません。慎重に処理をすることが求められるのが無機汚泥です。

汚泥には一般廃棄物と産業廃棄物の違いが見られます。産業廃棄物の場合、指定された業種から出された廃棄物、あらゆる事業活動で生じる廃棄物と項目が分けられており、その項目に該当すれば産業廃棄物となります。

一方、一般廃棄物に該当する汚泥も存在します。毒性がある場合の汚泥は一見すると産業廃棄物に思われますが、焼却施設にある排ガス清浄装置から発生した汚泥の中で、ダイオキシンを多く含んでいる汚泥は「特別管理一般廃棄物」という扱いになります。同じ汚泥でも、含んでいるものによって扱いが大きく異なることが言えるでしょう。

先ほどは有機汚泥と無機汚泥をご紹介しましたが、ここからは具体的な汚泥の種類をご紹介します。

• 建設汚泥
• 下水汚泥
• ビルピット汚泥
• 赤泥

では、具体的な汚泥の中身について解説します。

建設汚泥は、建設工事の際に生じる汚泥全般を指すものです。掘削工事を行う際に水を使う機会が多いため、頻繁に建設汚泥が出やすく、産業廃棄物として扱われます。建設汚泥と言っても種類がいくつかあるため、建設汚泥についてさらに深掘りします。

建設汚泥は、「非自硬性汚泥」と「自硬性汚泥」に分類でき、非自硬性汚泥の中でも「泥水状汚泥」と「泥土状汚泥」に分けられます。

非自硬性汚泥はセメントが入っていない汚泥で、掘削時に出てくる汚泥のほとんどは非自硬性汚泥です。セメントが入っていないので放置していてもすぐには固まらないのが特徴となっています。

泥水状汚泥は水を含む量が多いことから脱水を行うことで処理することが可能ですが、泥土状汚泥だと水分量が少ないために機械を使って脱水を行うのが難しいという特徴を持ちます。

自硬性汚泥はセメントなどが入っている汚泥です。非自硬性汚泥と違い、放置すればすぐに固まってしまうことから早急な処理を行わないと処理に手間取ることになってしまいます。

下水汚泥は下水処理を行う際に生じる汚泥です。家庭から流れ出た汚水が下水管を通して下水処理場に流れ込むと、微生物を使って汚水の中の有機物を食べ、微生物を取り除いた形で川などに流します。

この時の微生物が沈殿されていき、最終的に汚泥となります。下水汚泥はリサイクルが進んでおり、様々な場面で活用されるなど、路盤材や肥料など様々な用途で用いられています。

汚泥に特化して解説すると、ビルピット内の汚泥が挙げられます。ビルピットとは、ビルから出た汚水などを一旦貯めておく場所であり、その後ポンプを使ってくみ上げてから下水道に流します。

ビルピット汚泥は「あらゆる事業活動に伴うもの」の区分の中にある汚泥に含まれるため、排水処理などで排出された泥状の物質とともに産業廃棄物扱いとなります。

一方で、トイレなどからし尿が流れてくる場合があります。し尿が含まれている汚泥に関しては「一般廃棄物」です。つまり、し尿を含めば一般廃棄物、含まなければ「産業廃棄物」となります。

一般廃棄物の項目には「し尿」の項目があり、いわゆる事業系一般廃棄物の扱いです。同じ汚泥でもし尿を含む含まないでは大きな違いをもたらします。

赤泥はボーキサイトからアルミナと呼ばれる成分を作り出す際に発生する汚泥の一種です。私たちが普段から使っているアルミニウムはボーキサイトから精製し、アルミナという成分を作り出します。この過程で生じるのが赤泥であり、近年赤泥の取り扱いが問題視されています。

リサイクルが難しかったため、海洋投棄が当たり前のように行われた時期もありました。ハンガリーでは赤泥が流出する事件が発生し、深刻な被害がもたらされたこともあります。そのため、赤泥が出る際には慎重に処理を行わなければなりません。

ここからは汚泥の処理方法についてご紹介します。汚泥の種類によって適切な処理方法が変わります。

• 焼却
• 溶融
• セメント原料化
• 埋立
• 造粒固化
• 脱水
• 油水分離
• 堆肥化
• メタン発酵

ここからは代表的な汚泥の処理方法について解説します。

1つ目は焼却です。

焼却の際にはまず汚泥を乾燥させます。そして乾燥させた汚泥を1000度ほどの焼却処理によって汚泥内部の有機物の大半が消え、害のない固形物質となります。

焼却で生じる灰もかなり抑制されるほか、この焼却灰をブロックやタイルなどの原料に活用することも可能です。

2つ目は溶融です。

焼却と同じく、こちらも熱を加えることで無害化を目指すやり方です。1400度ほどの熱を加えて溶岩のような形にしてから冷却し、ガラス状にします。このガラス状になったものを「溶融スラグ」と言います。

溶融スラグは急に固めて作られる急冷スラグや徐々に冷やす徐冷スラグなどがあり、それぞれに特徴があります。これらの溶融スラグは路盤材やアスファルトなどに用いられます。下水汚泥を再利用する際に用いられる方法の1つです。

3つ目はセメントの原料化です。

セメントは石灰石が主な原料ですが、セメントを作る際に石灰石のほかに粘土を混ぜ込みます。下水汚泥は粘土などと同じような性質を持っているため、下水汚泥をそのままセメント作りに応用することも可能です。

4つ目は埋立です。

埋立は再利用が難しい場合やこれ以上の減量が厳しい場合にとられる手段となっています。処分場に持ち込む形で埋立を行いますが、必ず許可を得たところで埋立を行わないと不法投棄とみなされるので気を付けなければなりません。

5つ目は造粒固化です。

造粒固化は、無機汚泥に特殊な固化剤を入れてかき混ぜることで、リサイクル処理土として生まれ変わります。再生土木資材としての活用もできることから、工事などで生じた無機汚泥を再び工事で利用するなどのリサイクルも可能です。

6つ目は脱水です。

脱水機に汚泥を入れることで泥と水に分離させていく方法です。まず濃縮された汚泥に薬品を加え、そこから脱水を行います。脱水されたものは「脱水ケーキ」と呼ばれ、この状態で焼却などの段階に入っていくこともあります。

脱水機には布を挟んで汚泥を絞り上げるベルトプレス型、汚泥を回転させて水分を取り除いていくスクリュープレス型などが存在します。

7つ目は油水分離です。

生活排水などの中には油分を含んでいることがあります。そこで生じた汚泥を苛性ソーダで中和させ、微生物処理を行います。そして、加圧によって汚泥と水に分離させる流れです。分離させた水は再度ろ過を重ねてから川などに放流します。

油水分離した汚泥は再度脱水の作業を行ってから堆肥などに活用されるのです。脱水と似ている部分がありますが、汚泥の中和、微生物処理などを最初に行う点で微妙に異なります。

8つ目は堆肥化です。

堆肥化のプロセスは有機汚泥の油水分離や下水処理場で生じた汚泥を脱水したものを堆肥として活用する流れです。下水汚泥の堆肥化によって環境への優しさやミネラルの豊富さもあって、堆肥化のメリットは多いと言われています。

最後はメタン発酵です。

酸素のない環境下において、嫌気性細菌と呼ばれるものを活用し、有期汚泥などに含まれる有機物をメタンと炭酸ガスに分解させていきます。天然ガスの成分でもあるメタンを作り出せることから、有機汚泥を資源化させることも可能です。

汚泥に関しては様々な処理方法が存在しますが、特に建設汚泥の処理がとても重要とされています。汚泥処理業務の責任者や担当者に向けたアンケートでは、「あなたは、土木・建設業において汚泥処理は重要だと思いますか。」と尋ねたところ、「非常にそう思う」という回答が64.2%、「ややそう思う」でも30.3%と実に9割以上の担当者が重要と答えている。

9割以上の責任者・担当者が重要と答える大きな理由は汚泥の発生量にあります。令和元年度において産業廃棄物の総排出量は3億8,596万トンと実に4億トンに迫り、その中で建設業は8,000万トンを占める状況です。
参照：環境省

またアンケートで「汚泥処理が重要だと思う理由を教えてください。」という質問を複数回答で行ったところ、およそ6割の担当者が「汚泥のままでは処理が難しいため」、「環境に悪影響を及ぼしてしまうため」と回答しています。

平成30年度建設副産物実態調査では建設汚泥のリサイクル状況が紹介されており、全体の95％が再資源化されています。つまり、ほとんどの建設汚泥は再資源化され、再利用されている状況です。最終処分に回ったのはわずか5％ほどと、汚泥を埋立るという選択肢より、再利用の選択肢の方がポピュラーと言えます。
参照：国土交通省

アンケートにも実態調査に即した結果が示されています。「建設汚泥に関して、汚泥の分類に基づいて適切な汚泥処理ができていますか。」という質問では、およそ8割近い担当者・責任者が「できている」、「ややできている」と回答しているのです。

現場の人々は汚泥をいかに安全に処理していくかに神経を尖らせ、環境に影響を与えない処理方法を模索し続けていることがわかります。

建設汚泥の95％がリサイクルによって再資源化されているように、建設汚泥以外の汚泥に関してもリサイクルは可能です。

建設汚泥も最終処分として埋立が選択されたのは5％だったように、時代は埋立からリサイクルへと流れが変わっています。下水汚泥の埋立処分量は21世紀を契機に減少傾向に入りました。

そこには下水道維持管理費が関係しています。2003年度の下水道維持管理費は年間でおよそ8000億円ほどあり、そのうちの6％が汚泥の埋立処分費とされ、500億円ほどを要した計算です。

下水道の発達で年々汚泥の発生量は増えています。仮に改善をしなければ、埋立処分費はどんどん増え、下水道維持管理費を圧迫し、場合によっては私たちの負担が増える恐れも考えられるのです。

こうした状況を受け、埋立ではなくリサイクルがメインとなり、様々な形で利用が進んでいく流れになりました。
出展：国土交通省

平成30年度建設副産物実態調査結果では再資源化率に関するランキングも出されています。その中で東京都は99.77％と再資源化率は堂々のトップです。沖縄県も99.50％と2位など、面積が狭い都道府県で上位に来やすいという見方もできるでしょう。

トップ10はいずれも100％に近く、ほぼすべての建設汚泥は再資源化されていると言っても過言ではないくらい、高い数値を残しています。この数値を見ても、埋立の選択肢は考えにくくなるでしょう。

建設汚泥をどのように処理しているのかに関してもアンケートが存在します。「工事現場で活用している汚泥の処理方法を教えてください。」と尋ねたところ、「バキュームカーによる処理」と「仮設水処理設備の活用」が共に42.2％となり、この2つのやり方が主流となっています。

建設汚泥の再資源化率は東京などの都市部ではかなり進んでいますが、地方部ではかなり低く、圧倒的な地域格差が伺えます。例えば、長崎県は22.06%と非常に少なく、島根県が27.88%、石川県が37.31%、愛媛県38.51%、宮崎県42.33%と50％以下の県は5県です。

平成24年時ではトップと最下位の差はおよそ54％ほどだったのに対し、今回は77％も開きがありました。再資源化を目指す地域は意識を高くして臨む一方、目指していない地域は全く意識をしていないことが伺えます。

しかし、同じ地方でも90％超えの県も多く、明らかに再資源化率が低い県は少なく、地域性以外の事情も関係していると言えるでしょう。平成7年では再資源化率の全国平均が10％ほどだった中、平成30年では85％まで増えています。特に都市部では汚泥の再資源化を強く意識するケースが当たり前と考えるべきでしょう。

今回は汚泥についてご紹介してきました。

下水汚泥など私たちが暮らす中でどうしても生じてしまう汚泥は数多くありますが、最大限の再資源化などを行い、汚泥を有効活用していく動きが活発になっています。埋立だけではいずれ物理的な限界を迎えるため、効果的な再資源化は必須と言えるでしょう。

最後にもう1つアンケート内容をご紹介します。「あなたは、汚泥処理によってサステナブルに貢献していきたいと思いますか。」という質問で、「非常にそう思う」、「ややそう思う」と答えたケースは合わせて8割近くに及びました。

SDGsに対する意識は土木・建設業においてもかなり高まっていることは明らかです。だからこそ、いかに汚泥処理をスムーズに行えるか、より環境に優しい形かつコストをかけずに実施できるかを模索し続ける状況と言えます。

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