(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水比が２００％〜５００％であり、有機物を含み灼熱減量が１０〜３０％の浚渫底泥に、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の大きさの古紙破砕物を添加、混合して流動性を低下させ、次に、硫酸ばん土またはポリ塩化アルミニウムを浚渫底泥１ｍ３に対して無水物換算で０．３〜１０ｋｇ添加、混合し、さらにカルボキシル基を含む水溶性合成高分子物質を添加、混合して流動性を消失させることを特徴とする浚渫底泥の非流動化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、比較的中小規模の湖沼や河川、港湾などから得られる高濃度の浚渫底泥を、環境への影響を最小限にとどめつつ非流動化する浚渫底泥の非流動化処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、湖沼や河川、港湾などから得られる浚渫底泥を非流動化処理する方法としては、底泥を浚渫船で浚渫し、堤防、矢板等で取り囲んだポンド内に浚渫底泥を送り、そこで天日乾燥する方法、あるいは、底泥をポンプによって浚渫し、浚渫底泥に凝集剤を加えて凝集させてから脱水機にかけ減容化する方法が行われている。
中小規模の浚渫に限れば、上記天日乾燥する方法が多く採用されている。しかし、乾燥が終了するまで長期間（１年以上）を要するため、ポンドをつくる場所がないこと、及び天日乾燥して非流動化させても十分な強度の処理土が得られず、再利用が難しいなどの問題があった。
【０００３】
一方、浚渫底泥を短時間に固めてしまう試みもなされているが、例えば、セメントによる固化は、高アルカリによる環境汚染が懸念されるので好ましくない。また、水溶性高分子や吸水性ポリマーによる改良処理は、含水比が１００％以上（土質構成によっては１５０％以上）の浚渫底泥の場合、どんなに添加量を増しても流動性を失わせることが出来ず、適用が制限されてきた。また、２価、３価の金属塩および水溶性高分子物質を添加、混合することを提案されてきた。さらに、大規模浚渫で実績のある機械脱水を中小規模で採用する提案が一部でなされているが、機械脱水する方法は装置の運搬設置撤去などの一時的なコストが高く、特に小規模な浚渫ではそれが処理単価に大きく跳ね返るため、ほとんど採用に至っていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に対して、中小規模の湖沼や河川、港湾などから得られるの高濃度（高含水比）の浚渫底泥をできるだけ短時間で、簡単かつ経済的に非流動化処理し、さらに、処理物を再利用できる浚渫底泥の非流動化処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の浚渫底泥の非流動化処理方法は、含水比が２００〜５００％であり、有機物を含み灼熱減量が１０〜３０％の浚渫底泥に、大きさが５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の古紙破砕物を添加、混合して流動性を低下させ、次に、硫酸ばん土またはポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を、浚渫底泥１ｍ３に対して無水物換算で０．３〜１０ｋｇ添加、混合し、さらにカルボキシル基を含む水溶性合成高分子物質を添加、混合して流動性を消失させることを特徴とする。
【０００６】
本発明では、上記浚渫底泥として、含水比が２００〜５００％であり、有機物を含み灼熱減量が１０〜３０％のものを対象とする。
さらに、上記古紙の破砕物の大きさは、５ｍｍ四方以上１０ｍｍ四方以下（５ｍｍ以上１０ｍｍ以下ともいう）であることが好ましい。また、上記古紙の破砕物の添加量は、浚渫底泥１ｍ３あたり、（（含水比×５０）／（含水比＋４０））ｋｇから（（含水比×１５０）／（含水比＋４０））ｋｇの範囲内が適当である。
【０００７】
さらに、上記水溶性高分子物質は、ガム類またはその誘導体類、でんぷんまたはその誘導体類、アルギン酸ソーダ、セルロース誘導体類、及びカルボキシル基を含む水溶性合成高分子物質からなるグループから選ばれた１種又は２種以上の組み合わせを用いることができる。
また、上記水溶性高分子物質の添加量は、浚渫底泥１立方米に対し、天然系の場合にあっては１．０〜２０ｋｇ、半合成系の場合にあっては１．０〜１５ｋｇ、合成系の場合にあっては０．２〜５．０ｋｇを用いることができる。
【０００８】
【実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の浚渫底泥の非流動化処理方法は、上記浚渫底泥に、上記の大きさの古紙の破砕物を添加、混合し、次に、硫酸ばん土またはポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を添加、混合し、さらにカルボキシル基を含む水溶性合成高分子物質を添加、混合することによって施工する。
【０００９】
本発明の処理方法では、先ず、浚渫底泥に、古紙の破砕物を添加する。古紙の大きさは、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましい。
ここで対象となる浚渫底泥は、比較的中小規模の湖沼や河川、港湾などから得られる高濃度の浚渫底泥である。例えば、その土質構成は、砂分１０％、シルト分４０％、粘度分５０％というように、非常に微細な土粒子を多く含み、かつ、有機物の量を示す灼熱減量が、１０〜３０％に達するものである。
また、浚渫底泥の含水比は、２００〜５００％である。含水比が低い浚渫底泥は、水溶性高分子単独でも改質できる。一方、含水比が５００％を超える浚渫底泥は、非流動化するよりも、脱水して減容化した方が、有利になる場合が多い。
【００１０】
本発明で用いられる古紙としては、例えば、古新聞、古雑誌、古段ボール、古電話帳など、吸水性に優れたものが用いられる。古紙の破砕物は、最近、家畜の敷料として注目されており、他の吸収材にない優れた効果を有する。含水比が２００〜５００％の浚渫底泥に、古紙の破砕物を添加、混合すると、１〜３分の間に吸水が進み、浚渫底泥の流動性が著しく低下する。
一方、他の吸収剤、例えば、衛生用品に広く使われている吸水性ポリマーは、吸水力があるものの、吸水後もポリマー同士のすべり現象が残り、処理物の改良効果が弱い。天然鉱物ではベントナイトの吸水性がずば抜けてよいが、粉末品は水を吸うと粘着性が障害になり、破砕品はコストが高く、本発明の目的にそぐわない。コットン、わら、もみがら、おがくず、材木チップなどでも良好な吸水効果は得られない。
【００１１】
また、古紙の破砕物としては、例えば、古新聞、古雑誌などを５ｍｍ四方以上１０ｍｍ四方以下にカットしたものが好ましい。１０ｍｍ四方より大きな古紙破砕物は、取り扱いにくくなり好ましくない。また、５ｍｍ四方未満のサイズの古紙をつくるのは、コストがかかり過ぎて実用的でない。
古紙の破砕物の添加量は、浚渫底泥１ｍ３あたり、（（含水比×５０）／（含水比＋４０））ｋｇから（（含水比×１５０）／（含水比＋４０））ｋｇの範囲内が好ましい。また、（（含水比×５０）／（含水比＋４０））ｋｇから（（含水比×１００）／（含水比＋４０））ｋｇの範囲内がさらに好ましい。この程度の添加量では、処理後の浚渫底泥の増量はわずかである。
【００１２】
本発明では、硫酸ばん土またはポリ塩化アルミニウムを添加、混合する。
浚渫底泥が多量の有機物を含み、すなわち灼熱減量１０〜３０％であって強い還元性雰囲気にある場合、古紙破砕物および水溶性高分子を添加、混合しても、流動性を消失させることができない。このような場合、古紙破砕物を添加した後、硫酸ばん土またはポリ塩化アルミニウムを加え、さらに後述する水溶性高分子物質を加えることによって、流動性を消失させることができる。
上記硫酸ばん土またはポリ塩化アルミニウムの添加量は、浚渫底泥１ｍ３に対し、無水物換算で０．３〜１０ｋｇが好ましい。
【００１３】
本発明では、さらに水溶性高分子物質を添加、攪拌する。
数分の撹拌により、浚渫底泥は流動性を完全に失い、団粒化した処理物となる。本発明で用いる水溶性高分子物質としては、ガム類またはその誘導体類、でんぷんまたはその誘導体類、アルギン酸ソーダ、セルロース誘導体類、カルボキシル基を含む水溶性合成高分子物質等からなるグループから選ばれた少なくとも１種又は２種以上の組み合わせである。上記カルボキシル基を含む水溶性合成高分子物質としては、例えば、ポリアクリル酸ソーダまたはその誘導体、アクリル酸又はその塩とアクリルアミドとの共重合物、アクリルアミド重合物の部分加水分解物、マレイン酸又はその塩と酢酸ビニルとの共重合物、イタコン酸又はその塩とアクリルアミドとの共重合物などがある。
【００１４】
上記水溶性高分子物質の添加量は、浚渫底泥１ｍ３に対し、天然系の場合にあっては１．０〜２０ｋｇ、好ましくは２．０〜１０ｋｇである。半合成系の場合にあっては１．０〜１５ｋｇ、好ましくは２．０〜１０ｋｇである。合成系の場合にあっては０．２〜５．０ｋｇ、好ましくは０．５〜３．０ｋｇである。上記天然系の水溶性高分子とは、例えば、ガム類又はその誘導体類、でんぷん又はその誘導体類、アルギン酸ソーダなどである。また、上記半合成系の水溶性高分子とは、例えば、ＣＭＣ、その他のセルロース誘導体類などである。さらに、上記合成系の水溶性高分子とは、例えば、カルボキシル基を含む水溶性合成高分子物質などである。
【００１５】
本発明は、中小規模の河川や湖沼、ダム、港湾などの浚渫に最適な処理方法を提供するものである。代表例として、ヘドロが大量に堆積して流れが悪くなっている小規模河川を、重機を使用して浚渫、改良処理する方法について説明する。
まず、施工準備を、添付図面を参照にして説明する。図１及び３は、施工準備の実施の形態を示す河川の平面図である。また、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００１６】
図１に示すように、小規模河川１に、大量に堆積したヘドロ２がある。ヘドロ２を浚渫、改良作業する場所を確保するため、川の水３が入り込まないよう、ヘドロ２の上流と下流の両方に、河川１の幅いっぱいに矢板４を打ち込む。しかし、河川１を完全に堰き止めると水３の行き場がなくなるので、必要最小限の仮設水路５を設置する。図１は、河川１の片側の岸に沿って矢板４で水路を作った場合の例である。また図３は、上流及び下流の矢板４の間に、鋼管又はヒューム管で通水路６を設けた場合の例である。通水路６が設置される高さは、特に限定されないが、図４に示されるように、ある程度の高さの位置に設置することもできる。鋼管又はヒューム管は、河川１の水量に応じて、適宜、本数を決める。以上のような施工準備によって、浚渫底泥を非流動化する場所を確保することができる。
ただし、大雨が降ると、矢板４で作った仮設水路５や通水路６の通水能力を超えた量の雨水が上流から流れてくるため、川から水が溢れたり、水が矢板４を乗り越えて浚渫、改良作業を行う場所に入り込む危険がある。よって、工事は比較的雨の少ないときを選ぶ。また、１工区（上流と下流の２箇所の仕切り間）は、あまり大きく取らない方が良い。川幅３〜５ｍの小規模河川を例にとれば、１工区は、長さ１０〜５０ｍ程度が好ましい。
【００１７】
施工準備が終わったら、浚渫箇所内の余水をポンプで汲み出してから、底面に複数のスリットを有するバケットを装着したバックホウを浚渫箇所にいれ、ゴミをすくいとり除去する。次に、上記の古紙破砕物を必要量ばらまき、バックホウで良く撹拌する。さらに、硫酸ばん土またはポリ塩化アルミニウムをばらまき、同様にバックホウで撹拌する。さらに水溶性高分子粉末を必要量ばらまき、同じくバックホウで良く撹拌する。以上の作業の結果、ヘドロ等の浚渫底泥は非流動化し、団粒化する。最後に、団粒化された浚渫土をダンプで搬出する。強度をさらに強めたい場合は、野積み等をして乾燥させる。攪拌、混合に使用するバックホウは、バケット内に撹拌羽根を有するものを用いると、効率良く作業を進めることができる。
施工方法は、重機による現地混合のほか、バッチ式あるいは連続式の混練ミキサーなどの混合機械によっても良く、その他、浚渫土と添加材を十分混ぜ合わせられるものであれば手段を問わない。
【００１８】
本発明では、対象とする上記高濃度浚渫土に、第１段階で５ｍｍ以下１０ｍｍ以下の古紙破砕物からなる吸水材を添加混合し、第２段階で硫酸ばん土またはポリ塩化アルミニウムを添加混合し、第３段階で水溶性高分子物質を添加混合する。
第１段階の吸水材の添加混合だけでは、見掛けの流動性は減退するもののいわゆる改質効果はなく、したがって再び水に会うとヘドロ化する。また、第３段階の水溶性高分子物質の添加混合だけでも、流動性を失わせることはできない。古紙と、硫酸ばん土またはポリ塩化アルミニウムと水溶性高分子物質の３つを順次に添加混合することで、高濃度浚渫土の疎水化、改質がおこり、再利用が可能な土になる。
【００１９】
本発明では、高濃度底泥中から大部分の水を古紙に吸収させ、結果として底泥の含水比を大幅に低下させることで、水溶性高分子物質による土粒子の疎水性化を図っている。例えば、含水比２００％の底泥１００ｇ中には、６７ｇの水が存在する。これに古紙５ｇを加えると、古紙は重量比で１０倍の吸水能力があるので、５０ｇの水を吸収する。よって、底泥の残留水分は１７ｇとなり、見かけ上、含水比は、５１％に減少することになる。前述のように土質によって異なるが、おおむね含水比１５０％を超える底泥には、水溶性高分子物質をどんなに加えても、糊状になるばかりで、疎水性化しない。しかし、含水比が１００％より下がるあたりから、疎水性化して見かけがパサパサになる。
【００２０】
本発明の大きな特徴は、改質に伴うアルカリ汚染がないことである。セメント系の固化材では、いかに川の流れを隔離して作業を行なってもアルカリ分の漏洩による汚染の危険は避けられず、おのずとヘドロを他の処理場に運び出して処理せねばならない。また、セメント固化物は植生に適さないので、再利用用途が限定される。これに対し本発明による改質は、中性下での処理であり、周辺環境の汚染はない。また、処理物は適度に団粒化するので、処理物を野積みしておくと、改良しないものに比べて著しく乾燥速度が速まり、それにつれて強度も増してくる。さらに、ヘドロの処理では臭いが問題になるが、古紙は悪臭を吸着する作用があり、悪臭問題の軽減につながる。処理物は粒状で、通気性、透水性に富み、必要に応じ栄養分を添加すれば、最適な植生土となる。通常、古紙は脱リグニン処理がなされている上、易分解性の炭水化物が含まれているので堆肥化し易い。ヘドロ中の有機物も堆肥化にプラスに作用する。安価であること、豊富に存在すること、最近余りぎみの古紙の再利用の拡大にも貢献することができる。
【００２１】
【実施例】
実施例をあげて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２２】
実施例１
含水比２３０％の都市河川浚渫底泥１リットルをポリビーカーにとり、ジャパンクリエチティブル社製の古紙破砕品（大きさ１０ｍｍ以下、商品名あんしん君）を６０グラム添加し、大型試薬匙で１分間混合した。次に、ポリ塩化アルミニウム水溶液（Ａｌ２Ｏ３１０％）を９ｍｌ添加し、同じく大型試薬匙で１分間混合した。さらに、東亜合成社のアクリルアミド、アクリル酸共重合物（品番Ｔ−１４０）を１グラム添加し、同じく大型試薬匙で１分間混合した。その結果、得られた処理物はきれいに団粒化したものであった。処理物の外見、及び処理物を水に投入して撹拌したときの水の性状を表１に示す。
【００２３】
比較例１
含水比２００％の湖水浚渫底泥１リットルをポリビーカーにとり、ジャパンクリエイティブル社製の古紙破砕品（大きさ１０ｍｍ以下、商品名あんしん君）を１００グラム添加し、大型試薬匙で１分間混合した。処理物の外見、及び処理物を水に投入して撹拌したときの水の性状を表１に示す。
【００２４】
比較例２
含水比２００％の湖水浚渫底泥１リットルをポリビーカーにとり、東亜合成社のアクリルアミド、アクリル酸共重合物（品番Ｔ−１４０）を１〜３ｇ添加したものを、大型試薬匙で１分間混合した。処理物の外見、及び処理物を水に投入して撹拌したときの水の性状を表１に示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
実施例１は、浚渫底泥が多量の有機物を含み、強い還元性雰囲気にある場合である。表１に示すように、古紙破砕物を添加混合し、これにポリ塩化アルミニウム水溶液を添加し、さらにアクリルアミド、アクリル酸共重合体を添加、混合することで、処理物の外見が団粒化し、好ましい改良状態になった。処理物を水中に投入して攪拌しても、ｐＨは５．８を示し、濁りもなかった。
一方、古紙のみを添加した比較例１は、団粒化せず、水中に投入して攪拌した結果、ひどく濁った。水溶性高分子のみを添加した比較例２は、添加量を増やしても団粒化せず、
水中に投入して攪拌した結果、薄い濁りを示した。
【００２７】
【発明の効果】
上述したように、本発明の処理法により、有機物を多く含む高濃度浚渫土に、古紙破砕物からなる吸水材を添加混合し、次いで硫酸ばん土またはポリ塩化アルミニウムを添加混合し、さらにカルボキシル基を含む水溶性合成高分子物質を添加混合することによって、浚渫底泥を、環境に悪影響を与えることなく改質し、団粒化した疎水性の処理物を得ることが可能となる。改良後は、野積みによる乾燥速度を著しく速くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浚渫底泥の非流動化処理方法における施工準備の一実施の形態を示す河川の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の浚渫底泥の非流動化処理方法における施工準備の一実施の形態を示す河川の平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１  小規模河川
２  堆積したヘドロ
３  水
４  矢板
５  仮設水路
６  通水管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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