(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高含水泥土へ、固有粘度０．１〜３．０ｄｌ／ｇ（３０℃，１Ｎ  ＮａＮＯ3 ）を有する、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの４級アンモニウム塩またはジアルキルジアリルアンモニウム塩のホモ−もしくはコポリマーから選ばれた水溶性カチオンポリマーを、泥土固形分の０．１〜１０％に相当する量において混合し、混合した泥土を加圧濾過することを特徴とする高含水泥土の脱水方法。
【請求項２】
高含水泥土へ、固有粘度０．１〜３．０ｄｌ／ｇ（３０℃，１Ｎ  ＮａＮＯ3 ）を有する、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの４級アンモニウム塩またはジアルキルジアリルアンモニウム塩のホモ−もしくはコポリマーから選ばれた水溶性カチオンポリマーと、アルミニウムもしくは鉄の水溶性塩との１：９９〜５０：５０混合物を、水溶性カチオンポリマーとして泥土固形分の０．１〜１０％に相当する量において混合し、混合した泥土を加圧濾過することを特徴とする高含水泥土の脱水方法。
【請求項３】
前記アルミニウムもしくは鉄の水溶性塩は、アルミニウムおよび鉄塩化物または硫酸塩である請求項２の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【背景技術および課題】
本発明は、浚渫土のような高含水泥土の脱水方法に関する。
【０００２】
港湾、河川、湖沼などの浚渫工事では大量の高含水泥土が発生し、その処分方法が問題になる。その一つとして浚渫泥土をそのまま、または無機凝集剤によって凝集させた後脱水し、減容化した脱水ケーキを埋立てその他により処分する方法がある。この場合脱水にフィルタープレスを使用すると大きな減容率が得られるので、埋立処分地の確保が困難な場合や、脱水ケーキを他の用途に活用する場合に利用されている。
【０００３】
しかしながら湖沼、内湾などの閉鎖性水域の浚渫土は生活排水や流入河川水に含まれる有機物を多量に含んでいるため離水性が低く、加圧脱水方式による大きい減容化は期待できない。
【０００４】
フィルタープレスを使用する加圧脱水方式では、有機分を多く含む泥土へ無機凝集剤単独を加えただけでは脱水速度が低く、設備の効率的運用が困難である。
【０００５】
特開平１０−１０９１００号は、含水比４００〜３０００％の高含水浚渫底泥に重量平均分子量３００万〜５００万、中和度２５％〜７５％のポリアクリル酸ソーダを加えて分散安定化をはかり、次に二価または三価の金属塩水溶液を加えて疎水性フロックをつくり、しかるのちに自然または強制的に脱水して高含水浚渫底泥を減容化する方法を記載する。しかしながらこの方法は大きな減容率が得られるフィルタープレスを使用する加圧脱水方式の効率化を目的としたものではなく、かつアクリル酸ソーダによる分散安定化と、無機凝集剤によるフロック形成を別々の工程で行うことを要する。
【０００６】
そこで高含水泥土、特に有機分を多く含んでいる浚渫土を加圧濾過脱水方式を用いてより効率的に脱水する方法の開発が望まれる。
【０００７】
【本発明の概要】
本発明は上記要望を満たす。一面において本発明は、高含水泥土へ、固有粘度０．１〜３．０ｄｌ／ｇ（３０℃，１Ｎ  ＮａＮＯ3 ）を有する水溶性のカチオンポリマーを、泥土固形分の０．１〜１０％に相当する量において混合し、混合した泥土を加圧濾過することを特徴とする高含水泥土の脱水方法を提供する。
【０００８】
他の面において本発明は、高含水泥土へ、固有粘度０．１〜３．０ｄｌ／ｇを有する水溶性のカチオンポリマーおよびアルミニウムもしくは鉄の水溶性塩との１：９９〜５０：５０混合物を、水溶性カチオンポリマーとして泥土固形分の０．１〜１０％に相当する量において混合し、混合した泥土を加圧濾過することを特徴とする高含水泥土の脱水方法を提供する。
【０００９】
【詳細な議論】
本発明方法の対象となる高含水汚泥は、主にヘドロと呼ばれる有機分を多く含む内湾、湖沼などの浚渫土であるが、都市下水や産業廃水の処理プロセスで発生する汚泥の脱水にも同様に適用することができる。
【００１０】
本発明に用する水溶性カチオンポリマーは、水処理プロセスにおいて浮遊固形物をフロックとして凝集するために用いられているジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの４級アンモニウム塩のホモ−もしくはコポリマーがその典型例である。この４級アンモニウム塩はジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートまたはジエチルアミノエチル（メタ）アクリレートのような対応する３級アミンに塩化メチル、塩化エチル、これらに対応する臭化物もしくはヨウ化物のような４級化剤を反応させて得られる。
【００１１】
メチルジアリルアミンおよびエチルジアリルアミンのようなアルキルジアリルアミンに上記の４級化剤を反応させて得られるジアルキルジアリルアンモニウム塩のホモ−またはコポリマーでもよい。
【００１２】
コポリマーの場合、単独もしくは合計して４０モル％，好ましくは３０モル％までのアクリルアミドおよびそのＮ−置換体、アクリル酸およびその水溶性塩を含んでいる二元あるいは三元共重合体であってもよい。
【００１３】
本発明において使用する水溶性カチオンポリマーは、固有粘度が０．１〜３．０ｄｌ／ｇ（３０℃，１Ｎ  ＮａＮＯ3 ）の範囲内であることを除いて、公知の水処理のための凝集剤として使用されているカチオンポリマーと同じであることができる。水処理用凝集剤として使用されているポリマーは、本発明で使用するポリマーより高分子量であり、固有粘度は一般に５．０ｄｌ／ｇ（３０℃，１ＮＮａＮＯ3 ）より高い。このような高分子ポリマーは単独または無機凝集剤と併用して泥土と混合するとき攪拌が困難になるほど混合物の粘度が高くなることがあり、同様に単独または無機凝集剤と組合せてストック溶液を調製する場合にも高粘度になり、設備の効率的運用に悪影響する。
【００１４】
上記カチオンポリマーは無機凝集剤との９９：１〜５０：５０混合物の形で使用し、両者の相乗効果による高含水泥土の脱水効率を高めることができる。塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、明ばん、塩化第二鉄、硫酸第二鉄などの水処理用無機凝集剤をこの目的に使用することができる。
【００１５】
単独または無機凝集剤との混合物の形のカチオンポリマーの添加量は、泥土の含水率および性質に応じて最大の脱水速度および減容率が得られるように実験的に定めるべきであるが、一般に高含水泥土の固形分を基準にして０．１〜１０％，好ましくは５％までの範囲である。混合物の場合、カチオンポリマーの添加量が上の基準で０．１％〜１０％において相乗効果が最大に発揮される。
【００１６】
添加方法は添加成分が高含水泥土に均一に混合される限り任意である。大量の泥土の処理において添加剤のストック溶液をつくっておき、この液を定量ポンプを使って一定流量で流れている泥土の流れへ一定比率へ注入し、同時に混合する方法が便利であろう。
【００１７】
添加剤を混合した高含水泥土は加圧濾過方式によって濾過され、減容される。加圧濾過方式とは濾布を境にして原液側を陽圧（大気圧以上）に維持することにより、濾液側との圧力差をつくり出す方式を意味する。この方式は真空あるいは減圧濾過方式より大きい圧力差をつくることができるので高い減容率を得ることができる。
【００１８】
装置は、フィルタープレスに代表される回分式装置が代表的であるが、場合によってはプレッシャーフィルターのような連続式装置も使用し得るであろう。
【００１９】
本発明においては、脱水剤として固有粘度０．１〜０．３ｄｌ／ｇの比較的低分子量の水溶性カチオンポリマーを使用する。これに対し凝集剤として一般に使用される水溶性カチオンポリマーはこれより高い分子量を有し、固有粘度も高い。そのため本発明のカチオンポリマーは処理泥土との混合を含む作業性に支障を来すことなく例えば１０〜４０％の高濃度溶液として処理泥土へ直接添加することができる。凝集剤として一般に使用されるカチオン性ポリマーのこれに匹敵する濃度の溶液は粘度が高過ぎて作業性に支障を来すので１〜２％程度の低濃度溶液を用いなければならない。
【００２０】
そのため本発明によれば、カチオン系ポリマー凝集剤を使用する場合に比較して脱水剤の溶解設備や添加設備を小型化することができ、またフィルタープレスへの負荷量増大を最小限にとどめることによって設備の効率的運用が可能となる利益を有する。
【００２１】
【実施例】
以下に限定を意図しない実施例と比較例を参照して本発明を詳しく説明する。これらにおいて％は特記しない限り重量基準であり、固有粘度は１Ｎ  ＮａＮＯ3 水溶液中、３０℃における値である。
【００２２】
実施例１
以下のカチオン脱水剤Ａ〜Ｄ（本発明）およびＥ（比較例）を用意した。
カチオン脱水剤Ａ（本発明）：
ジメチルアミノエチルメタクリレート・メチルクロライド４級化物のホモポリマー、固有粘度２．３ｄｌ／ｇ
カチオン脱水剤Ｂ（本発明）：
同上、固有粘度０．１８ｄｌ／ｇ
カチオン脱水剤Ｃ（本発明）：
ポリ（ジメチルジアリルアンモニウムクロライド）、固有粘度２．１３ｄｌ／ｇカチオン脱水剤Ｄ（本発明）：
同上、固有粘度０．５１ｄｌ／ｇ
カチオン脱水剤Ｅ（比較例）：
ジメチルアミノエチルメタクリレート・メチルクロライド４級化物のホモポリマー、固有粘度１２．２ｄｌ／ｇ
【００２３】
市販の液状ポリ塩化アルミニウム（Ａｌ含量１０％，固形分約４０％）（ＰＡＣと略称）とカチオン脱水剤を種々の割合で混合・溶解し、Ｂ型粘度計により溶液の粘度を測定し（３０ｒｐｍ，２５℃，単位ｍＰａ・ｓ）、表１に示す結果を得た。
【００２４】
【表１】
0003697630.tif 000002
【００２５】
次にカチオン脱水剤を種々の濃度で溶解した水溶液の粘度をＢ型粘度計により同様に測定し（３０ｒｐｍ，２５℃，単位ｍＰａ・ｓ）、表２に示す結果を得た。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
以上の結果が示すように、本発明の水溶性カチオンポリマーは液状ポリ塩化アルミニウムに高濃度に溶解でき、また水溶液中の濃度が約４０％程度に高くなっても作業性に支障のない粘度範囲にとどまる。
【００２８】
実施例２
実験室用フィルタープレスを使用し、本発明により高有機分湖底泥の脱水試験を行った。
供試泥土：
灼熱減量１４．８０％の湖底泥（湖底泥Ａ）を固形分１５％（含水比５６７％）に調整して使用。
試験用フィルタープレス：
藪田式丸型フィルタープレス（株式会社藪田製作所）
濾過面積：０．０５３ｍ2 
濾室容積：０．６１Ｌ
濾布：通気度１８〜２０ｃｃ／ｓｅｃのポリエステル濾布
試験方法：
脱水剤を混合した供試泥土を濾室に４ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力で連続的に圧入し、２０００ｍｌの濾液が得られるまでの時間を測定し、圧入脱水時間とした。
その後原液の供給を止め、濾室へ７ｋｇｆ／ｃｍ2 の加圧空気を１０分間導入し、濾室内の濃縮ケーキを更に圧搾脱水し、その時の濾液の量をもって圧搾脱水量とした。
脱水剤：
カチオン脱水剤を単独で使用する場合は、１０％水溶液として供試泥土へ混合し、他の場合は市販の液状ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）または液状ポリ硫酸第二鉄（ＰＦＳ）へ溶解して供試泥土へ混合した。添加率はいずれの場合も供試泥土中の固形分（蒸発残分）に対するカチオン脱水剤としての重量％で示した。
【００２９】
比較例では上と同じ基準による添加率においてそれぞれの成分を供試泥土へ混合し、同様に試験した。
結果：表３に示すとおり。
【００３０】
【表３】
0003697630.tif 000004
【００３１】
実施例３
供試泥土として、灼熱減量１９．２０％の湖底泥Ｂを固形分１５％（含水比５６７％）に調整して用いたことを除き、実施例２と同じ操作によって脱水試験を行った。結果を表４に示す。
【００３２】
【表４】
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【００３３】
表３および４の結果が示すように、本発明による脱水剤は消石灰を併用した無機凝集剤に比較して、同じレベルの含水比へ減容化するのに要する添加率が遙かに少なく、脱水速度も速い。また消石灰を併用しなくても濾液のｐＨは放出が許容されるｐＨ範囲内に維持される。さらに表４の結果が示すように、本発明による脱水方法は離水性が低い高有機分湖底泥の処理にもすぐれた効果を発揮する。