(57)【要約】【課題】本発明は、含水汚泥を短時間で減容、固化処理でき、かつ処理土の強度を保つことができる含水汚泥安定処理用固化助剤、含水汚泥安定処理用固化材、及び含水汚泥安定処理方法を提供する。【解決手段】本発明は、主としてポリアクリルアミド及びセルロースエーテルを含有してなる含水汚泥安定処理用固化助剤であって、前記ポリアクリルアミドを５〜３５重量％含み、かつ前記セルロースエーテルを５〜５０重量％含むことを特徴とする含水汚泥安定処理用固化助剤、及びこれに水硬性物質が添加された含水汚泥安定処理用固化材を提供することができる。これにより、粒子径の細かいシルト・粘土分の多い含水汚泥も良好に安定処理することができ、処理土は盛土、裏込め、埋め戻し等に使用することができるため、含水汚泥を再利用できるようになる。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
主としてポリアクリルアミド及びセルロースエーテルを含有してなる含水汚泥安定処理用固化助剤であって、前記ポリアクリルアミドを５〜３５重量％含み、かつ前記セルロースエーテルを５〜５０重量％含むことを特徴とする含水汚泥安定処理用固化助剤。
【請求項２】
前記ポリアクリルアミドが、粉末状のアニオン性ポリアクリルアミドであることを特徴とする請求項１記載の含水汚泥安定処理用固化助剤。
【請求項３】
前記セルロースエーテルが、カルボキシメチルセルロースであることを特徴とする請求項１又は２記載の含水汚泥安定処理用固化助剤。
【請求項４】
さらに無機粉末を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の含水汚泥安定処理用固化助剤。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の含水汚泥安定処理用固化助剤に、水硬性物質を添加して得られることを特徴とする含水汚泥安定処理用固化材。
【請求項６】
前記水硬性物質が半水石膏であることを特徴とする請求項５記載の含水汚泥安定処理用固化材。
【請求項７】
含水汚泥１ｍ３に、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の含水汚泥安定処理用固化助剤を０．５〜５ｋｇ添加することを特徴とする含水汚泥安定処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、含水汚泥を短時間で減容、固化処理でき、かつ処理土の強度を保つことができる含水汚泥安定処理用固化助剤、含水汚泥安定処理用固化材、及び含水汚泥安定処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ボーリング工事、構造物基礎工事や地下トンネル掘削工事等の土木工事で発生する排土や、水中泥状堆積物（ヘドロ）等の含水汚泥を除去するため、トラック等で廃棄場所まで搬出する方法が用いられているが、これらの含水汚泥は流動性が高いことから、搬送に制約があり困難であった。これらの含水汚泥はを標準仕様ダンプトラック等で搬送するためには、一般的に、処理土のコーン指数が２００ｋＮ／ｍ２以上であることが要求されている。なお、コーン指数とは、粘性土の変形・強度特性を求めるために利用される指数である。
【０００３】
そこで、これらの含水汚泥の流動性を低下させるために固化材を添加し、減容化又は固化させる方法が開発されており、例えば、含水汚泥処理用固化材としては、セメントや生石灰等の水硬性物質からなるもの、水溶性高分子とセメント等の水硬性物質からなるもの、有機高分子吸収剤や無機吸収剤等の吸水性に優れた成分と水硬性物質等の固化成分を含んでなるもの等が開発されてきた（特許文献１〜４参照。）。
【０００４】
しかし、水硬性物質のみを用いて含水汚泥を処理する場合には、大量に添加しなければならず、また、処理土の十分な強度を得るまでに長時間を要するなどの問題があった。また、水溶性高分子等のみを用いて含水汚泥を処理する場合には、処理土の強度を確保しにくく、費用的にも問題があった。また、水溶性高分子等と水硬性物質等の組み合わせにより、それぞれの特徴を組み合わせた添加剤も多く開発されているが、含水汚泥の種類によってその効果に大きな差が出るという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特公平６−９１９９９号公報
【特許文献２】
特開平５−５７２６６号公報
【特許文献３】
特開平１０−２７３６７０号公報
【特許文献４】
特開平１０−２７３６６２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、含水汚泥の固化速度を高め、作業効率を向上させるとともに、処理土の強度を十分に確保でき、得られた処理土を盛土、裏込め、埋め戻し等として再利用できる含水汚泥安定処理用固化助剤を提供することを目的とする。また、さらに、これを用いた含水汚泥安定処理用固化材、含水汚泥安定処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意研究の結果、主としてポリアクリルアミド及びセルロースエーテルを含有してなる含水汚泥安定処理用固化助剤であって、前記ポリアクリルアミドを５〜３５重量％を含み、かつ前記セルロースエーテルを５〜５０重量％含むことを特徴とする含水汚泥安定処理用固化助剤を見出し、本発明に至った。
【０００８】
また、本発明は、上記含水汚泥安定処理用固化助剤に水硬性物質を添加して得られる含水汚泥安定処理用固化材、及びこれを用いた含水汚泥安定処理方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の含水汚泥安定処理用固化助剤は、主としてポリアクリルアミド及びセルロースエーテルを含有してなる必要がある。ポリアクリルアミドを含有することにより、水中に懸濁分散する微粒子に吸着し、凝結・凝集作用により含水汚泥中の懸濁粒子を凝集させ、含水汚泥の体積を減容させることができる。
【００１０】
本発明の含水汚泥安定処理用固化助剤は、ポリアクリルアミドを５〜３５重量％含み、かつセルロースエーテルを５〜５０重量％以上含む必要がある。ポリアクリルアミドの含有量が５重量％未満であり、かつセルロースエーテルの含有量が５重量％未満であると、含水汚泥に対して使用した場合に凝集性が低下し、また、含水汚泥の凝集性発現までに長時間を要する。ポリアクリルアミドの含有量が３５重量％を超え、かつセルロースエーテルの含有量が５０重量％を超えると、経済性が低下する。
【００１１】
本発明において用いられるポリアクリルアミドは、粉末状であることが好ましく、６０メッシュを通過する粒径のポリアクリルアミドが、使用するポリアクリルアミド全量に対して３０重量％以上であることがより好ましく、さらに好ましくは６０メッシュを通過する粒径のポリアクリルアミドが、使用するポリアクリルアミド全量に対して５０重量％以上である。６０メッシュを通過しない粒径のポリアクリルアミドは、水への溶解速度が遅く、含水汚泥に対して使用した際に含水汚泥の凝集性発現までに長時間を要し、含水汚泥の処理効率が低下しやすい。しかし、６０メッシュを通過する粒径のポリアクリルアミドが、使用するポリアクリルアミド全量に対して３０重量％以上であれば、セルロースエーテルと組み合わせて用いた場合に、処理効率の低下を防ぐことができる。
【００１２】
ポリアクリルアミドは、分子中に含まれる官能基の種類・含量によって、ノニオン性、アニオン性、カチオン性の３つに大別できるが、本発明に用いられるポリアクリルアミドは、アニオン性ポリアクリルアミドであることが好ましい。本発明において用いられるアニオン性ポリアクリルアミドのカルボキシル基の含量は、１５〜５０モル％であることが好ましく、より好ましくは２０〜４０モル％である。カルボキシル基の含量が１５モル％未満であると、十分な凝集効果を得にくいため処理土の十分な強度を得にくく、また、５０モル％を超えても、十分な凝集効果を得にくい。
【００１３】
本発明に用いられるセルロースエーテルとしては、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられ、カルボキシメチルセルロースであることが好ましい。カルボキシメチルセルロースは、含水汚泥中の水分及び後述の含水汚泥安定処理用固化材中のＣａイオン等の多価イオンの存在下で架橋し、不溶性のゲルとなる。従って、含水汚泥中の懸濁粒子や後述の水硬性物質等の粒子間にカルボキシメチルセルロースが侵入した場合に、生成したゲルが懸濁粒子等を凝集（結合）する作用を有するだけでなく、カルボキシメチルセルロースの優れた吸水性のために、含水汚泥が減容し、処理土の十分な強度を得ることができるようになる。
【００１４】
なお、本発明において、カルボキシメチルセルロースとは、カルボキシメチルセルロースおよび／またはその塩をいう。カルボキシメチルセルロースの塩としては特に限定されず、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、アンモニウム塩等が挙げられ、これらの塩の混合物であってもよい。
【００１５】
本発明で使用するカルボキシメチルセルロースは、カルボキシメチル基のエーテル置換度が０．７〜１．５であることが好ましく、より好ましくは０．８〜１．２である。エーテル置換度が０．７未満であると、吸水速度が遅くなり、凝集性が低下しやすく、エーテル置換度が１．５を超えると、製造コストが増加し、経済性が低下しやすい。
【００１６】
また、保水性及び含水汚泥の保型性を高めるために、本発明で使用するカルボキシメチルセルロースの１重量％水溶液の粘度はなるべく高いほうがよい。
【００１７】
また、本発明の含水汚泥安定処理用固化助剤は、上述の構成に加え、さらに無機粉末を含んでなることが好ましく、無機粉末は含水汚泥安定処理用固化助剤全量に対して、１５〜９０重量％含んでなることが好ましい。
【００１８】
本発明において、無機粉末としては、従来より含水汚泥安定処理用として一般に用いられているものであれば特に限定されず、例えば、フライアッシュ、高炉スラグ粉末、ベントナイト、粘土粉末、ゼオライト等が挙げられ、多孔性で吸水性が優れることから、ゼオライトであることが好ましい。また、無機粉末の粒径は、ポリアクリルアミド及びセルロースエーテルとの混合均一性の観点から、３０メッシュを通過するのが好ましい。
【００１９】
本発明の含水汚泥安定処理用固化助剤は、本発明の特性を阻害しない範囲で他の成分を含有していてもよい。
【００２０】
本発明の含水汚泥安定処理用固化助剤の製造方法としては特に限定されず、構成成分をミキサー等で混合する、公知の混合方法が用いられる。
【００２１】
本発明の含水汚泥安定処理用固化助剤は、後述のように、水硬性物質と併用し、含水汚泥安定処理用固化材として用いられることが好ましい。
【００２２】
本発明の含水汚泥安定処理用固化助剤を、例えば後述のような含水汚泥安定処理用固化材などの成分として使用することにより、含水汚泥を短時間で処理でき、減容性、固化性を高めることができる。また、後述する水硬性物質の量を低減させることができるため、経済性に優れるようになる。
【００２３】
本発明の含水汚泥安定処理用固化材は、上記含水汚泥安定処理用固化助剤に水硬性物質を添加して得られる。本発明において、水硬性物質は含水汚泥の水分により硬化し、含水汚泥を固化させることができるため、含水汚泥の減容性を高めることができる。すなわち、含水汚泥安定処理用固化材に含まれる含水汚泥安定処理用固化助剤の構成成分であるポリアクリルアミドにより、含水汚泥中の懸濁粒子が凝集され、セルロースエーテルにより含水汚泥中の水分の吸収及び懸濁粒子の凝集が起こり、その残存する水分により水硬性物質が硬化するため、含水汚泥を減容化、固化することができ、短時間で処理でき、また、処理土の強度を十分に保つことができるようになる。
【００２４】
本発明に用いられる水硬性物質としては、従来の含水汚泥安定処理用固化材の水硬性物質として使用されているものであれば特に限定されず、セメント、消石灰、生石灰、石膏等が挙げられ、処理後の含水汚泥のｐＨ値を中性に保つことが必要な場合、半水石膏を用いることがより好ましい。
【００２５】
本発明の含水汚泥安定処理用固化材は、本発明の作用を阻害しない範囲で、高吸水性樹脂等の他の成分を含有していても良い。
【００２６】
なお、本発明において、含水汚泥安定処理用固化助剤と水硬性物質との混合時期については特に限定されず、例えば、含水汚泥安定処理用固化助剤と水硬性物質とを予め混合させていても、含水汚泥にそれぞれを別々に添加して混合させてもよい。また、含水汚泥安定処理用固化助剤と水硬性物質との混合方法は特に限定されず、公知のミキサー等を用いて混合させればよい。また、本発明において、含水汚泥安定処理用固化助剤と水硬性物質の混合割合は特に限定されず、含水汚泥の構成（水分量、懸濁粒子等の性状）等によって、適宜選択することができる。
【００２７】
本発明の含水汚泥安定処理用固化助剤の添加量は、含水汚泥の水分量や懸濁粒子の性状によっても異なるが、含水汚泥安定処理用固化助剤は、含水汚泥１ｍ３に対して０．５〜５．０ｋｇ添加されることが好ましく、より好ましくは１．５〜３．０ｋｇである。添加量が０．５ｋｇ未満であると含水汚泥の凝集性が低下しやすく、５．０ｋｇを超えると、経済性が低下しやすい。
【００２８】
本発明の含水汚泥安定処理用固化助剤は、含水汚泥の水分量が２０〜８０重量％である含水汚泥の安定処理に好適に用いることができ、含水汚泥の水分量が３０〜５０重量％である含水汚泥の安定処理にさらに好適である。また、含水汚泥中の懸濁粒子の性状については特に限定されないが、シルト・粘土分が砂礫分より多く含まれる含水汚泥の安定処理に好適である。
【００２９】
なお、上記シルト・粘土分とは、含水汚泥中の懸濁粒子において粒径が７４μｍ以下のものをいう。また、上記砂礫分とは、含水汚泥中の懸濁粒子において粒径が７４μｍを超えるものをいう。
【００３０】
本発明の含水汚泥安定処理用固化助剤は、例えば、水分量が３３重量％、懸濁粒子のシルト・粘土分と砂礫分との比率が１／１（重量比）を処理する場合、含水汚泥１ｍ３に対し、０．５〜３．０ｋｇ添加させることが好ましく、より好ましくは１．０〜２．０ｋｇである。この場合、添加量が０．５ｋｇ未満であると、凝集性、固化性が低下しやすく、３．０ｋｇを超えると、ポリアクリルアミドの曳糸性が大きくなり、作業性が低下するばかりでなく、経済性にも低下しやすい。
【００３１】
本発明の含水汚泥安定処理用固化助剤を用いて処理され得られた処理土は、十分に固化され、保型性に優れるため、盛土、裏込め、埋め戻し等の含水汚泥の再利用に供されることができるようになる。
【００３２】
以下に、実施例、比較例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００３３】
【実施例】
実施例１
（１）含水汚泥安定処理用固化助剤及び含水汚泥安定処理用固化材の調製
６０メッシュ以下に調製した粉末ポリアクリルアミド「アコフロックＡ１３０」（三井サイテック社製、カルボキシル基含量；３０モル％、分子量；１．６×１０７）１０重量部、カルボキシメチルセルロース（ダイセル化学工業（株）製、＜２２６０＞、エーテル置換度；０．８８、１％水溶液粘度；５０８０ｍＰａ・ｓ）１５重量部、ゼオライト（ジークライト社製、「ＳＧＷ−Ｂ３」）７５重量部を、ミキサーを用いて撹拌混合し、含水汚泥安定処理用固化助剤を得た。得られた含水汚泥安定処理用固化助剤２．０ｇを、普通ポルトランドセメント（トクヤマ（株）製）１００ｇに添加し、ミキサーを用いて撹拌混合し、含水汚泥安定処理用固化材を得た。
【００３４】
（２）含水汚泥安定処理
上記（１）で得られた含水汚泥安定処理用固化材１０２ｇを、表１に示す配合割合の含水汚泥（含水汚泥Ａ、Ｂ）２Ｌにそれぞれ添加し、モルタルミキサーを用いて、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１「セメントの物理試験方法」に準じて、低速（自転  １４０±５回転／分、公転  約６２回転）で１分間撹拌混合し、処理土Ａ、Ｂを得た。得られた処理土Ａ、Ｂをそれぞれステンレス製バット（２８ｃｍ×２２ｃｍ×高さ５ｃｍ）に移し、２０℃に温調された室内において、処理土Ａについては１日間、処理土Ｂについては３日間自然乾燥養生させた。
【００３５】
実施例２
ポリアクリルアミドとして、６０メッシュ以下に調整した粉末ポリアクリルアミド「アコフロックＡ１３０」（三井サイテック社製、カルボキシル基含量；３０モル％、分子量；１．６×１０７）を３．５重量部、６０メッシュ以下に調整しなかった粉末ポリアクリルアミド「アコフロックＡ１３０」（三井サイテック社製、カルボキシル基含量；３０モル％、分子量；１．６×１０７）を６．５重量部用いた以外は、実施例１と同様にして、含水汚泥安定処理用固化材を得た。得られた含水汚泥安定処理用固化材を用いて、実施例１と同様に含水汚泥Ａ、Ｂを処理した。
【００３６】
比較例１
ポリアクリルアミドとして、６０メッシュ以下に調製された粉末ポリアクリルアミド「アコフロックＡ１３０」（三井サイテック社製、カルボキシル基含量；３０モル％、分子量；１．６×１０７）を２５重量部、ゼオライト（ジークライト社製、「ＳＧＷ−Ｂ３」）を７５重量部を用いた以外は、実施例１と同様にして、含水汚泥安定処理用固化材を得た。得られた含水汚泥安定処理用固化材を用いて、実施例１と同様に含水汚泥Ａ、Ｂを処理した。
【００３７】
参考例１
カルボキシメチルセルロースの代わりに、ヒドロキシエチルセルロース（ダイセル化学工業（株）製、「ＳＰ９００」、モル置換度；２．２、１％水溶液粘度；４５２０ｍＰａ・ｓ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、含水汚泥安定処理用固化材を得た。得られた含水汚泥安定処理用固化材を用いて、実施例１と同様に含水汚泥Ａ、Ｂを処理した。
【００３８】
試験方法
（１）コーン指数の測定
実施例１〜２、比較例１、参考例１で得られた安定処理土について、（財）先端建設技術センター編「建設汚泥リサイクル指針」（発行所；（株）大成出版社、４２頁）記載の処理土のコーン指数測定を行った。結果を表２に示した。
【００３９】
（２）ポリアクリルアミドのカルボキシル基含量の分析
水９０ｍｌをビーカーに入れ、Ｎ／１０水酸化ナトリウム水溶液０．５ｍｌを加え、撹拌しながらメチルグリコールキトサン（ＭＧｃｈ）約３．５ｇをメスフラスコ１Ｌに取り、標線まで水を加えて作成したＮ／２００メチルグリコールキトサン水溶液５ｍｌを加え、１分間以上撹拌した。次に、試料液１０ｍｌを徐々に添加し、５分間以上撹拌した後、トルイジンブルー指示薬（０．１ｗ／ｖ％）を数滴加え、Ｎ／４００ポリビニル硫酸カリウム水溶液で滴定した。滴定速度は２ｍｌ／分で実施し、液が青色から赤紫色に変色した後、約１０秒間以上保持する時間まで滴定し、これに要したＮ／４００ポリビニル硫酸カリウム水溶液の量（ｍｌ）を求めた。別に、水１００ｍｌについて空試験を行い、下記式１、２によりカルボキシル基含量を求めた。なお、上記Ｎ／２００メチルグリコールキトサン水溶液は、Ｎ／４００ポリビニル硫酸カリウム水溶液で標定することができる。
Ａ  ＝  （ａ−ｂ）×ｆ／２                                    式１
Ｂ  ＝  ７１．８×Ａ×１００／（１０００−２２．９６×Ａ）    式２
但し、上記式１、２において、
Ａ：コロイド当量値（ｍｅｑ／ｇ）
Ｂ：カルボキシル基含量（モル％）
ａ：試料液に要したＮ／４００ポリビニル硫酸カリウム水溶液の量（ｍｌ）
ｂ：空試験に要したＮ／４００ポリビニル硫酸カリウム水溶液の量（ｍｌ）
ｆ：Ｎ／４００ポリビニル硫酸カリウム水溶液のファクター
とする。
【００４０】
【表１】
2004181302.tif 000002
【００４１】
【表２】
2004181302.tif 000003
【００４２】
【発明の効果】
本発明の含水汚泥安定処理用固化助剤を用いることにより、粒子径の細かいシルト・粘土分の多い含水汚泥であっても、良好に安定処理をすることができる。また、本発明の含水汚泥安定処理用固化材は、含水汚泥に対する溶解性が早く、短時間に混合撹拌により均一に混合することができるので、効率的に固化処理を行うことができる。また、本発明の含水汚泥安定処理方法により得られた処理土は、盛土、裏込め、埋め戻し等に使用することができ、含水汚泥を再利用することができるようになる。