(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
泥土に所定割合の吸水性改質剤を混合して塑性状土に改質し、前記塑性状土から棒状または櫛状の器具を引き抜いて前記塑性状土に孔または切れ目からなる脱水促進部を形成しておき、この塑性状土に含まれている水分を、この塑性状土の自重の作用によってその表面と前記脱水促進部の表面から前記塑性状土の外部に排出させることを特徴とする泥土の脱水処理方法。
【請求項２】
泥土に所定割合の吸水性改質剤を混合して塑性状土に改質し、この塑性状土を下面および側面が透水性を有して移動可能でフレキシブルな透水性容器に接触させて収容し、この透水性容器の外周面を被覆体で覆うことなく直接外気に露出させた状態で、この塑性状土に含まれている水分を、この塑性状土の自重の作用によってその表面から前記透水性容器の下面または側面を通じて、前記塑性状土および前記透水性容器の外部に排出させることを特徴とする泥土の脱水処理方法。
【請求項３】
前記塑性状土に孔または切れ目からなる脱水促進部を形成しておき、この脱水促進部の表面からも前記水分を前記塑性状土の外部に排出させる請求項２に記載の泥土の脱水処理方法。
【請求項４】
前記脱水促進部を、少なくとも前記塑性状土を上下に縦断させて形成しておく請求項１または３に記載の泥土の脱水処理方法。
【請求項５】
処理対象の泥土について、前記改質剤を混合した際に塑性状土に改質され、かつ、含有している水分をこの塑性状土の自重の作用によって外部に排出可能にする前記所定割合を、予め把握しておく請求項１〜４のいずれかに記載の泥土の脱水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、泥土の脱水処理方法に関し、さらに詳しくは、泥土を簡便に、少ない工数で脱水処理できる泥土の脱水処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
土木建設などの工事現場から大量に発生する浚渫土は処分場等に搬送して処分されている。浚渫土が水分を多量に含んでいる場合には、搬送時の取り扱いが困難であり、受け入れ可能な処分場も限られる。また、含水量に応じて浚渫土の重量や体積が大きくなるため、処分に要するコストは高くなる。このような問題を解決するため、泥土を脱水する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の発明では、水分を多量に含んだ泥状土を特別な仕様の脱水装置に封入し、この脱水装置を水底へ沈設させる。これにより、水中で脱水装置内（管状部材内）の減圧を行うことにより脱水効率を高めるようにしている。しかし、この脱水方法では、多量の泥土の脱水を行う場合には、特別な仕様の脱水装置を数多く用意する必要がある。また、泥土を脱水装置に封入した後に脱水装置を水底へ沈設する必要があるため、作業工数が多くなり、これに伴い脱水にかかるコストも高くなる。
【０００３】
泥土の運搬時の取り扱い性を容易にするため、改質剤が用いられることもある。この改質剤は、泥土に混合することにより、土中の水分を吸収する。これにより、泥土の流動性を低下させて自立する程度に改質する。しかしながら、改質剤が土中の水分を抱え込むことになるので、改質前後で含水量は実質的に変わらない。それ故、泥土の処分に要するコストを低減する効果は期待できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−８８１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、泥土を簡便に、少ない工数で脱水処理できる泥土の脱水処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明の泥土の脱水処理方法は、泥土に所定割合の吸水性改質剤を混合して塑性状土に改質し、前記塑性状土から棒状または櫛状の器具を引き抜いて前記塑性状土に孔または切れ目からなる脱水促進部を形成しておき、この塑性状土に含まれている水分を、この塑性状土の自重の作用によってその表面と前記脱水促進部の表面から前記塑性状土の外部に排出させることを特徴とする。
本発明の別の泥土の脱水処理方法は、泥土に所定割合の吸水性改質剤を混合して塑性状土に改質し、この塑性状土を下面および側面が透水性を有して移動可能でフレキシブルな透水性容器に接触させて収容し、この透水性容器の外周面を被覆体で覆うことなく直接外気に露出させた状態で、この塑性状土に含まれている水分を、この塑性状土の自重の作用によってその表面から前記透水性容器の下面または側面を通じて、前記塑性状土および前記透水性容器の外部に排出させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、泥土に吸収性改質剤を適切な所定割合で混合することにより、土中の水分を一時的に土粒子間に保持させて泥土を自立可能な程度の粘性を有する塑性状土に改質する。この塑性状土では粒子間に水分が弱く保持されているので、塑性状土の自重が作用することによりこの水分が塑性状土の表面から外部に排出される。それ故、改質剤を混合しない場合の泥土に比して、土中の水分をより多く外部に排出することが可能となり、脱水時間も短縮することができる。また、特別な仕様の脱水装置やプレス機等の大がかりな装置も必要とせずに簡便に少ない工程で泥土を脱水処理できるので、労力やコストを低減させることができる。脱水前に比して重量や体積を小さくできるので、処分に要するコストも低減することができる。
【０００８】
処理対象の泥土について、前記改質剤を混合した際に塑性状土に改質され、かつ、含有している水分をこの塑性状土の自重の作用によって外部に排出可能にする前記所定割合を、予め把握しておくこともできる。このように、処理対象の泥土を脱水するのに適した吸水性改質剤の混合割合を予め試験等で把握することで、より効率的に泥土の脱水処理を行なうことができる。
【０００９】
前記塑性状土に孔または切れ目からなる脱水促進部を形成し、この脱水促進部の表面からも前記水分を前記塑性状土の外部に排出させることもできる。脱水促進部を形成することで、塑性状土の内部から表面までの排水距離が短くなり、脱水時間を短縮することができる。
【００１０】
前記脱水促進部を、少なくとも前記塑性状土を上下に縦断させて形成することもできる。脱水促進部を塑性状土の上下に縦断するように形成すると、塑性状土が自重の作用により変形したとしても、孔や切れ目を維持し易く、脱水促進部としての機能を確保するには有利になる。
【００１１】
前記塑性状土を透水性の容器に収容した状態で、前記水分を前記塑性状土の外部に排出させることもできる。塑性状土を透水性容器に収容すると、塑性状土を高く盛った状態においても塑性状土の自立した状態を安定して維持することができる。そのため、透水性容器を用いない場合に比して、塑性状土の自重の作用をより高めることが可能となり、泥土の脱水時間を短縮するのに有利になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】混合工程を縦断面視で例示する説明図である。
【図２】脱水工程を縦断面視で例示する説明図である。
【図３】経過時間と排水量との関係データを例示するグラフ図である。
【図４】脱水促進部が形成された塑性状土が脱水される状況を縦断面視で例示する説明図である。
【図５】塑性状土に脱水促進部を形成する状況を縦断面視で例示する説明図である。
【図６】実施例における経過時間と排水量との関係データを示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の泥土の脱水処理方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１４】
本発明では、吸水性改質剤（以下、改質剤という）を用いて泥土の脱水処理を行なう。改質剤は、例えば、吸水性を有する有機系高分子等から構成され、泥土に混合することにより、泥土中の水分を吸収する。従来、改質剤は、土中の水分を土粒子間に強固に保持して、泥土の流動性を低下させて土塊にするために使用されている。本発明では、発想を変えて従来の使用方法とは異なり、この改質剤を泥土の脱水処理を行なうために使用する。
【００１５】
本発明は、大きく分けて混合工程と脱水工程の２つの工程で構成されている。各工程の詳細は以下に説明する。なお、この実施形態では、泥土が汚染土である場合を例示するが、本発明は泥土が汚染土である場合に限らず浚渫土などの泥土に対しても適用することができる。
【００１６】
図１に例示する混合工程では、泥土Ｄに所定割合の改質剤Ｋを混合する。そして、泥土Ｄを自立可能な程度の粘性を有する塑性状土Ｓに改質する。具体的には、泥土Ｄに含まれる汚染物質が外部の土壌に流出することを防ぐために、泥土Ｄをタンク１等に収容し、泥土Ｄと外部の土壌とを隔離した状態にする。そして、タンク１に収容している泥土Ｄに所定割合で改質剤Ｋを混合することにより、泥土Ｄを塑性状土Ｓに改質する。泥土Ｄと改質剤Ｋとの混合は、例えば、ミキシングバケットを有するバックホウ２等によって行う。その他、様々な攪拌機等を用いて混合することができる。
【００１７】
このように、本発明では、泥土Ｄに所定割合の改質剤Ｋを混合することにより、改質剤Ｋの持つ親水基によって土中の自由水を土粒子間に保持させる。そして、この作用により、泥土Ｄの流動性を低下させる。即ち、混合工程では土中に含まれている水分Ｗを改質剤Ｋによって塑性状土Ｓ内に保持した状態にする。
【００１８】
ここで、本発明において重要なのは、泥土Ｄに混合する改質剤Ｋの所定割合である。この所定割合は、塑性状土Ｓの自重が作用することにより土粒子間に保持された水分Ｗが塑性状土Ｓの表面から外部に排出される割合とする。
【００１９】
脱水工程では、混合工程によって改質した塑性状土Ｓを水はけの良い状態で据え置き、塑性状土Ｓの自重の作用（自重圧密）によって、塑性状土Ｓに含まれている水分Ｗを塑性状土Ｓの表面から外部に排出させる。
【００２０】
この実施形態では、図２に示すように、塑性状土Ｓを透水性を有する透水性容器３に収容し、この塑性状土Ｓが収容された透水性容器３を砕石を詰みあげて形成された砕石台４の上に載置している。透水性容器３としては、例えば、土木工事等で使用されるフレキシブルコンテナバッグ等を例示できる。この実施形態では塑性状土Ｓに含まれている汚染物質が外部の土壌に流出しないように地面に遮水シート５を敷き、塑性状土Ｓの外面から排出されて透水性容器３から染み出した水分Ｗが遮水シート５上を流れ、溜水部６に溜まるようにしている。
【００２１】
このように、混合工程によって改質した塑性状土Ｓを自重の作用が働く状態で据え置くことにより、改質剤Ｋによって土粒子間に保持されていた水分Ｗは、塑性状土Ｓの自重の作用によって土粒子間から押し出され、塑性状土Ｓの表面から外部に排出される。詳述すると、据え置かれた状態の塑性状土Ｓの下部には相対的に大きな自重が作用するので、下部から相対的に多量の水分Ｗが排出される。下部の水分Ｗが外部に排出されると、上部の水分Ｗは水分Ｗの少なくなる下部に移動する。そして、上部から下部に移動した水分Ｗは自重の作用により塑性状土Ｓの外部に排出される。このようにして、下部の水分Ｗのみならず、上部の水分Ｗも塑性状土Ｓの外部に排出される。
【００２２】
つまり、本発明において泥土Ｄに混合する改質剤Ｋの所定割合とは、一時的に土中の水分Ｗを保持するが、塑性状土Ｓの自重が作用することで、経時的にはその水分Ｗを土粒子間から放出して塑性状土Ｓの外部に排出させることができる割合となる。
【００２３】
この所定割合は、改質剤Ｋや泥土Ｄの種類、泥土Ｄの含水率等の条件によって異なる。そのため、処理対象の泥土Ｄにおいて脱水効率が高い混合割合を、予め試験などによって把握する。
【００２４】
具体的には、例えば、処理対象の泥土Ｄに改質剤Ｋを異なる割合で混合した複数種類のサンプルを作成し、それぞれのサンプルの自重の作用（自重圧密）による経過時間当たりの排水量を測定する。それぞれのサンプルの脱水効率を比較する際には、例えば、図３に示すようなグラフ図を作成する。図３のグラフ図の縦軸は排水量（ｃｃ）を示しており、横軸は経過時間（日）を示している。そして、脱水効果が最も高い混合割合を選定する。この実施形態では、泥土に対してｎ％（重量割合）の改質剤を混合した場合が最も脱水効果が高いので、所定割合をｎ％とする。
【００２５】
図３に示すように、泥土Ｄに対する改質剤Ｋの混合割合が過大（混合量ｎ×２％）であると泥土Ｄの粘性は高くなるが、土中の水分Ｗが土粒子間に強く保持されるため、自重の作用が働いても土粒子間から水分Ｗが放出され難くなる。そのため、土中の水分Ｗは塑性状土Ｓの外部に排出され難くなり、脱水効果は低くなる。
【００２６】
逆に、泥土Ｄに対する改質剤Ｋの混合割合が過小（混合量ｎ／２％）であると土中の水分Ｗを土粒子間に十分に保持することができないため、自立可能な程度まで泥土Ｄの流動性を低下させることができない。泥土Ｄの粘度が低いと、自重の作用を十分に働かせることができないため、土中の水分Ｗは泥土Ｄの外部に排出され難くなり、脱水効果は低くなる。
【００２７】
このように、本発明によれば、従来の改質剤Ｋの使用方法とは異なる特別な混合割合（所定割合：混合量ｎ％）で泥土Ｄと改質剤Ｋとを混合することにより、土中の水分Ｗを一時的に土粒子間に保持した状態であり、かつ、泥土Ｄを自立可能な程度の粘性を有する塑性状土Ｓに改質する。この塑性状土Ｓでは粒子間に水分Ｗが弱く保持されているので、塑性状土Ｓの自重が作用することにより、この水分Ｗが塑性状土Ｓの表面から外部に排出される。
【００２８】
それ故、改質剤Ｋを混合しない場合（原泥）や改質剤Ｋを過小（混合量ｎ／２％）に混合した場合、あるいは、改質剤Ｋを過大（混合量ｎ×２％）に混合した場合に比して、土中の水分Ｗをより多く外部に排出することが可能となり、脱水時間も短縮することができる。
【００２９】
詳述すると、水分Ｗを多く含んだ泥土Ｄの状態では、土粒子がばらばらになった状態（単粒構造）であるが、改質剤Ｋを混合することにより、それぞれの土粒子がまとめられて団粒構造が形成される。団粒構造が形成されることで、団粒の間に大きなすき間ができるので、水分Ｗが通り易くなって自重による排出が促進される効果が得られる。さらに、塑性状土Ｓになったことで泥土Ｄの状態である場合に比して外気に接する表面積が増大する。そのため、塑性状土Ｓの上部では自然乾燥により脱水される効果も得られる。
【００３０】
また、特別な仕様の脱水装置やプレス機等の大がかりな装置も必要とせずに簡便に少ない工程で泥土Ｄを脱水処理できるので、労力やコストを低減させることができる。特に、多量の泥土Ｄの脱水処理を行う場合には有益である。
【００３１】
さらに、脱水処理を行うことで脱水前に比して重量や体積を小さくできるので、処分に要するコストも低減することができる。特に、泥土Ｄが汚染土である場合には有益である。汚染土は含水率が高い状態であると受け入れ可能な汚染土壌処理施設が限定されるため、汚染土を処分するには多大なコストがかかるが、本発明を利用して脱水処理を行なうことで、受け入れ可能な汚染土壌処理施設の選択肢を増やすことができる。それ故、汚染土を処分するコストを大幅に低減することができる。なお、脱水後の塑性状土Ｓは、処分施設（汚染土壌処理施設等）が指定する様態にして処分施設に搬送する。具体的には、例えば、透水性容器３から２重にしたフレキシブルコンテナバックやドラム缶等へ塑性状土Ｓの詰め替えを行い搬送する。
【００３２】
また、処理対象の泥土Ｄを脱水するのに適した泥土Ｄに混合する改質剤Ｋの所定割合を予め試験等で把握することで、効率的に泥土Ｄの脱水処理を行なうことができる。
【００３３】
この実施形態のように、塑性状土Ｓを透水性容器３に収容すると、塑性状土Ｓを高く盛った状態においても塑性状土Ｓの自立した状態を安定して維持することができる。そのため、透水性容器３を用いない場合に比して、塑性状土Ｓの自重の作用をより高めることが可能となり、脱水時間を短縮するのに有利になる。また、塑性状土Ｓを透水性容器３に収容して小分けにすることで、塑性状土Ｓを小分けにせずに盛土にした場合に比して、塑性状土Ｓの内部から表面までの排水距離を短くすることができる。そのため、透水性容器３を用いない場合に比して、脱水時間を短縮するのに有利になる。
【００３４】
図３に示す脱水工程では、塑性状土Ｓを透水性容器３に収容し、そのままの状態で据え置いていたが、図４に示すように、塑性状土Ｓに孔や切れ目等の脱水促進部Ｈを形成することにより、脱水促進部Ｈの表面からも土中の水分Ｗを塑性状土Ｓの外部に排出させるようにすることもできる。
【００３５】
脱水促進部Ｈは、例えば、棒状や櫛状の器具等を塑性状土Ｓに差し込み、引き抜くことで形成することができる。他にも例えば、塑性状土Ｓを据え置く場所に予め棒状や櫛状の器具等を設置しておき、塑性状土Ｓをその場所に移し替えた後にこれらの器具等を抜き取ることで脱水促進部Ｈを形成することもできる。
【００３６】
塑性状土Ｓの量が多い場合には、例えば、図５に示すように、バックホウ２を利用して脱水促進部Ｈを形成することもできる。具体的には、バックホウ２のアーム２ａに対して着脱可能な接続部７ｂと、この接続部７ｂに突設された状態の複数の棒状部７ａとで構成された脱水促進部形成用アタッチメント７をバックホウ２のアーム２ａに装着する。そして、バックホウ２のアーム２ａを操作することによって脱水促進部形成用アタッチメント７の棒状部７ａを塑性状土Ｓに挿入し、引き抜くことにより、脱水促進部Ｈを形成する。脱水促進部Ｈは、図４で示すように、塑性状土Ｓを上下に縦断するように形成するとよい。
【００３７】
このように、塑性状土Ｓに脱水促進部Ｈを形成することで、塑性状土Ｈの内部から表面までの排水距離が短くなり、脱水促進部Ｈの表面から染み出した水分Ｗが脱水促進部Ｈを通って速やかに塑性状土Ｓの外部へ排出される。そのため、塑性状土Ｓに脱水促進部Ｈを形成しない場合に比して脱水時間を短縮することができる。
【００３８】
さらに、脱水促進部Ｈを塑性状土Ｓの上下に縦断するように形成すると、塑性状土Ｓが自重の作用により変形したとしても、孔や切れ目を維持し易く、脱水促進部Ｈとしての機能を確保するには有利になる。なお、脱水促進部Ｈは、塑性状土Ｓの上下に縦断するように形成することが望ましいが、塑性状土Ｓの斜め方向や横方向に形成することもできるし、塑性状土Ｓの中途の位置まで形成することもできる。
【００３９】
なお、上記で示した実施形態の脱水工程では、透水性容器３に収容した塑性状土Ｓを砕石台４の上に載置することにより脱水を行っているが、例えば、塑性状土Ｓを収容した透水性容器３をクレーン等で吊り下げた状態で脱水することもできる。また、例えば、塑性状土Ｓを透水性容器３に収容せずに、塑性状土Ｓを盛土にした状態で脱水することもできる。
【実施例】
【００４０】
含水比が２２１％の同一の泥土に、同一の改質剤を異なる割合で混合した４種類の塑性状土サンプル（サンプルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を作成し、これらのサンプルと改質剤を混合していない原泥とをそれぞれ圧密容器に５００ｇずつ収容し、大気圧化での自重圧密による経過時間当たりの排水量の測定を行った。各サンプルにおける改質剤の混合割合は、泥土の単位体積当たり、それぞれ２ｋｇ／ｍ３（サンプルＡ）、３ｋｇ／ｍ３（サンプルＢ）、４ｋｇ／ｍ３（サンプルＣ）、６ｋｇ／ｍ３（サンプルＤ）であった。測定結果は図６に示すグラフ図のとおりである。  
【００４１】
この試験では、サンプルＢが最も脱水効率が高いことがわかる。具体的には、６時間の自重圧密で９５ｇの排水量が確認できた。これは、総重量５００ｇに対して１９％の排水量であり、保有水の２７．６％が脱水されたことになる。
【００４２】
サンプルＢは、原泥のおよそ２．７倍の速度で脱水していることががわかる。また、脱水効率の観点からはサンプルＤ（６ｋｇ／ｍ３）では改質剤の混合割合が過大であり、サンプルＡ（２ｋｇ／ｍ３）では過小であることがわかる。
【符号の説明】
【００４３】
１  タンク
２  バックホウ
２ａ  アーム
３  透水性容器
４  砕石台  
５  遮水シート
６  溜水部
７  脱水促進部形成用アタッチメント
７ａ  棒状部
７ｂ  接続部
Ｄ  泥土
Ｋ  吸水性改質剤
Ｓ  塑性状土
Ｈ  脱水促進部
Ｗ  水分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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