(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと酸無水物を主体とする脱臭固化材、またはセメントと酸無水物と石膏を主体とする脱臭固化材を汚泥に添加して脱臭固化させる施工方法であって、該脱臭固化材を水に懸濁させてスラリーとし、これを汚泥に混合することを特徴とする脱臭固化材の施工方法。
【請求項２】
酸無水物と石膏の混合スラリーを汚泥に混合した後に、セメントスラリーを混合する請求項１に記載の施工方法。
【請求項３】
酸無水物の粒度を２mm篩残分で５％以下とした脱臭固化材スラリーを１０kgf/cm2以下の低圧で汚泥に混合する請求項１または２に記載の施工方法。
【請求項４】
酸無水物の粒度を４２５μm篩残分で５％以下とした脱臭固化材スラリーを１００kgf/cm2以上の高圧で汚泥に噴射する請求項１または２に記載の施工方法。
【請求項５】
セメントと酸無水物を主体とする脱臭固化材、またはセメントと酸無水物と石膏を主体とする脱臭固化材を、粉体で汚泥に混合することを特徴とする脱臭固化材の施工方法。
【請求項６】
酸無水物と石膏の混合粉体を汚泥に混合した後に、セメントの粉体を混合する請求項５に記載の施工方法。
【請求項７】
酸無水物の粒度を５mm篩残分で５％以下とした脱臭固化材の粉体を圧縮空気によって管路を通じて汚泥に噴射して混合する請求項５または６に記載の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脱臭固化材を用いた汚泥の処理方法に関し、特に汚泥を固化処理する際または固化処理した汚泥を掘削する際などにおいて、悪臭の発生を抑制する脱臭固化材の施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、湖沼や河川では、長年の間に川底などに堆積した汚泥からリン酸などが溶出し水質悪化の一因となっている。このため、汚泥を浚渫し、天日乾燥などをした後に処分場に埋め立てるなどの処理が行われているが、このような処理方法では天日乾燥のための広大な用地が必要となる。
そこで、汚泥を原位置で固化した後に処分場の埋立に用いたり、または盛土材料に利用することが行われ始めている。しかし、下水道の整備が充分でない地域の湖沼や河川の底には有機質成分の高い汚泥が堆積しており、このような有機質成分の高い汚泥をセメントなどで固化処理をすると、アンモニアやアミン類などの悪臭が発生する。
【０００３】
これらの悪臭成分は水に溶けやすいため、冠水した状態で汚泥を処理できれば悪臭を除去するうえで有利である。しかし、従来の固化材で施工したものは、固化処理した汚泥を掘削し、運搬したりする際に強烈な悪臭を発生させている。
このような場合、悪臭を除去する手段として、固化した汚泥に塩化第一鉄水溶液などの薬剤を散布する方法が知られているが、その効果は一時的であり、暫くすると再び悪臭を生じるようになる。しかも、汚泥を掘削して薬剤が散布されてない場所が露出すれば再び強烈な悪臭が発生することになり、恒久的な対策にはほど遠い。
【０００４】
【発明の解決課題】
本発明は、従来の汚泥処理における上記問題を解決したものであり、汚泥の固化と同時に悪臭を除去する施工処理方法を提供するものである。本発明の施工方法によれば、汚泥の固化強度を高め、同時にそのアンモニアやアミン類の臭気を大幅に低減して悪臭を恒久的に除去することができる。
【０００５】
【課題を解決する手段】
すなわち、本発明は、（１）セメントと酸無水物を主体とする脱臭固化材、またはセメントと酸無水物と石膏を主体とする脱臭固化材を汚泥に添加して脱臭固化させる施工方法であって、該脱臭固化材を水に懸濁させてスラリーとし、これを汚泥に混合することを特徴とする脱臭固化材の施工方法に関する。
【０００６】
本発明の上記施工方法は、（２）酸無水物と石膏の混合スラリーを汚泥に混合した後に、セメントスラリーを混合する施工方法、（３）酸無水物の粒度を２mm篩残分で５％以下とした脱臭固化材スラリーを１０kgf/cm2以下の低圧で汚泥に流し入れる施工方法、（４）酸無水物の粒度を４２５μm篩残分で５％以下とした脱臭固化材スラリーを１００kgf/cm2以上の高圧で汚泥に噴射する施工方法を含む。
【０００７】
また本発明は、（５）セメントと酸無水物を主体とする脱臭固化材、またはセメントと酸無水物と石膏を主体とする脱臭固化材を、粉体で汚泥に混合することを特徴とする脱臭固化材の施工方法に関する。
本発明の上記施工方法は、（６）酸無水物と石膏の混合粉体を汚泥に混合した後に、セメントの粉体を混合する施工方法、（７）酸無水物の粒度を５mm篩残分で５％以下とした脱臭固化材の粉体を圧縮空気によって管路を通じて汚泥に噴射して混合する施工方法を含む。
【０００８】
【発明の実施態様】
以下に本発明を実施例と共に詳しく説明する。
(Ｉ)脱臭固化材
本発明の施工方法は、セメントと酸無水物を主体とする脱臭固化材、またはセメントと酸無水物と石膏を主体とする脱臭固化材を用いる。
脱臭固化材に用いるセメントの種類は制限されない、各種のポルトランドセメントや混合セメントを用いることができる。酸無水物はアンモニアなどと反応して脱臭効果を発揮する。酸無水物としては、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水グルタル酸などを用いることができる。なかでも無水フタル酸および無水マレイン酸は安価であるので好ましい。酸無水物の量は概ねセメント１００重量部に対して０.５〜１００重量部が適当である。
【０００９】
上記脱臭固化材はセメントおよび酸無水物と共に石膏を加えたものを含む。石膏を加えることにより増大した硫酸イオンがアミン類と反応してアミン類特有の悪臭を抑制することができ、また固化作用を促進させることができる。石膏としては、二水石膏、半水石膏、無水石膏、フッ酸石膏、または排煙脱硫石膏などの副産石膏を含む各種の石膏を用いることができる。また、上記脱臭固化材は石膏に代えて、あるいは石膏と共にアルカリ金属塩を併用するものを含む。アルカリ金属塩も固化作用を促進することができる。石膏ないしアルカリ金属塩の使用量は概ねセメント１００重量部に対して１〜２００重量部であれば良い。
【００１０】
なお、本発明において汚泥とは、高含水比の未処理汚泥のほかに、比較的低含水比の機械脱水された汚泥や、天日乾燥された汚泥を含む。さらに、杭打機などの施工機械が稼動できるように低強度に固化処理した汚泥を含む。
【００１１】
(II)施工方法
本発明の施工方法は、(イ)上記脱臭固化材を水に懸濁させてスラリーとし、これを汚泥に混合する方法、あるいは(ロ)上記脱臭固化材の粉体を圧縮空気によって管路を通じて汚泥に噴出させて混合する方法である。
このとき、酸無水物と石膏の混合物を先に汚泥に添加し、その後にセメントを添加しても良い。即ち、先ず酸無水物と石膏の混合スラリーを汚泥に混合した後にセメントスラリーを混合する。あるいは、酸無水物と石膏の混合粉体を汚泥に噴出させて混合した後にセメント粉体を噴出させて混合する。このように酸無水物と石膏を先に施工すると、比較的中性の条件下であるために、上述のアンモニアと酸無水物との反応、およびアミン類と硫酸イオンとの反応の進行が容易になるので一層有効である。
また、このような施工方法によれば固化処理した汚泥を掘削する時に新たな断面が露出しても、悪臭が発生しないので作業環境をも良好に維持することができる。
【００１２】
(イ)スラリーによる施工：
セメントと酸無水物を混合した脱臭固化材スラリー、セメントと酸無水物および石膏を混合した脱臭固化材スラリー、または酸無水物と石膏の混合スラリーおよびセメントのスラリーを１０kgf/cm2以下の低圧で汚泥に混合する。スラリーをこのような低圧で汚泥に混合して攪拌することにより、汚泥に脱臭固化材が十分に混合されるので汚泥表層部を効果的に固化し、脱臭することができる。なお、スラリーの吐出圧力が１０kgf/cm2を上回ると脱臭固化材が機械攪拌翼の攪拌範囲の外側にも吐出されてしまい、土質改良の必要な範囲に脱臭固化材が十分に混合されなくなるので吐出圧力はこれより低いほうが好ましい。
【００１３】
また汚泥の深部に差し入れた注入管路を通じて上記スラリーを１００kgf/cm2以上の高圧で噴射することにより汚泥の深部まで広い範囲にわたって固化することができる。このような高圧注入によれば注入管路の周囲にスラリーが噴射されて混合されるので、注入管路を通じて汚泥の深部まで広く均一に固化することができる。また、このような高圧噴射による固化方法によれば、脱臭固化材を土留め壁などの壁面まで到達させて密着施工できるので、壁面までの脱臭固化処理が可能となり、壁面の掘削時の作業環境も改善することができる。
なお、以上の高圧噴射においては、スラリーの吐出圧力が１００kgf/cm2よりも低いと脱臭固化材の噴出が不十分なため混合される範囲が狭くなり、施工能率が悪くなるので好ましくない。
【００１４】
脱臭固化材スラリーを１０kgf/cm2以下の低圧で混合する場合には、酸無水物の粒度を２mm篩残分で５％以下とするのが好ましい。また、脱臭固化材スラリーを１００kgf/cm2以上の高圧で汚泥に噴射する場合には、酸無水物の粒度を４２５μm篩残分で５％以下とするのが好ましい。これより粒度が粗いとポンプ管路内で閉塞する虞がある。
これらの粒度を制御するには、低圧混合の場合には目開き２mm程度のスクリーンを用い、高圧噴射の場合には目開き０.４mm程度のスクリーンを用い、このスクリーンをスラリープラントのミキサー出口に設置し、所定の粒径以上の固形物がポンプに供給されないようにすれば良い。
【００１５】
なお、汚泥の深部に脱臭固化材を送り込む手段としては、上記スラリーによる他に、穿孔手段を利用して粉体状の脱臭固化材を圧縮空気で送り込む方法があるが、この方法では穿孔シャフトを立設するための空間を必要とする。一方、スラリーの高圧注入はこのような上部空間を必要としないので、上方の作業空間が制約される施工現場に適する。
【００１６】
(ロ)粉体による施工：
セメントと酸無水物を混合した脱臭固化材の粉体、セメントと酸無水物および石膏を混合した脱臭固化材の粉体、酸無水物と石膏の混合粉体およびセメントの粉体を汚泥に混合する。脱臭固化材料を粉体で用いることにより作業環境が向上するだけでなく、水を持ち込まないので盛上がり土も殆ど発生せずに脱臭固化処理が可能となる。
脱臭固化材を粉体で汚泥に直接に散布して混合する場合には、脱臭固化材の最大粒度は特に制限されない。
【００１７】
また、脱臭固化材の粉体を、穿孔攪拌手段を利用して、圧縮空気によって汚泥の深部に噴射混合することにより、汚泥深部を効果的に固化することができる。穿孔攪拌手段としてはシャフトの下端に攪拌翼を備え、この攪拌翼の付近から脱臭固化材の粉体が噴射されるものなどが好適に用いられる。汚泥に立設したシャフトを回転しながら深部に掘り進み、脱臭固化材を噴射して周囲の汚泥を固化する。
脱臭固化材粉体を圧縮空気によって噴射する場合には、脱臭固化材の最大粒度は５mm以下が好ましい。これより粒度が粗いと管路内で閉塞する虞がある。
【００１８】
なお、比較的含水比が低い高有機質土の表層を脱臭固化したり、既に汚泥を低強度に固化した処理土を脱臭固化する場合には、脱臭固化材を粉体のまま散布してバックホウやスタビライザーで混合してもよい。
また、比較的含水比が高い汚泥の深部を脱臭固化する場合には、あらかじめ汚泥の表層部を施工機械が搬入・稼動できる程度に固化処理した後に、脱臭固化材を施工するのが良い。
【００１９】
【作用】
セメントと酸無水物、あるいはセメント、酸無水物および石膏からなる脱臭固化材を汚泥に添加して混合すると、汚泥に含まれるアンモニアなどが酸無水物と反応して脱臭される。また、石膏を併用することにより、汚泥に含まれるアミン類などが石膏中の硫酸イオンと反応してアミン類が脱臭され、さらに固化作用も促進される。このように、本発明の施工方法によれば、アンモニアやアミン類などの悪臭成分が酸無水物や石膏と反応して脱臭されると共に汚泥の固化が進行する。
【００２０】
【実施例】
本発明を実施例によって以下に具体的に示す。
実施例１
有機成分を高濃度に含有する河川の底泥(含水比230％)に、底泥１ｍ3当たり、無水フタル酸２０kg、II型無水石膏３０kgおよび高炉Ｂ種セメント７０kgからなる脱臭固化材を加えてアンモニア濃度と圧縮強度を測定した。なお、脱臭固化材に代えて高炉Ｂ種セメントを単味で用いた他は同様に処理したものを比較例として示した。
試験は固化材を添加した底泥をモールド（φ35mm,h90mm）に詰めてビニール袋に封入し、４０℃の恒温槽で２４時間養生した。この後に、検知管によりアンモニア臭気を定量し、また一軸圧縮強度試験を行った。この結果を表１に示した。なお、脱臭固化材の添加方法はスラリーと粉体との２通りの態様で行った。その具体的な態様は以下のとおりである。
３成分混合の場合
(Ａ)スラリーによる添加：無水フタル酸、II型無水石膏および高炉Ｂ種セメントの３成分に、底泥１ｍ3当たり水１２０kgを添加して３０分混練したスラリーを底泥に混合した。
(Ｂ)粉体による添加：上記３成分を粉体のまま底泥に混合した。
２成分混合後にセメントを追加する場合
(Ｃ)スラリーによる添加：無水フタル酸とII型無水石膏の２成分に、底泥１ｍ3当たり水５０kgを加えて３０分混練したスラリーを底泥に混合して２０分放置した。一方、別途、高炉セメントＢ種に底泥１ｍ3当たり水７０kgを加え３０分間混練してセメントスラリーを調製し、これを上記２成分スラリーを混合した底泥に追加混合した。
（Ｄ）粉体による添加：上記２成分を粉体のまま底泥に混合して２０分間放置した後に、この底泥に高炉Ｂ種セメントを粉体のまま追加混合した。
【００２１】
本発明の試料は何れもアンモニア濃度が大幅に低下し、また圧縮強度も比較的大きい。一方、比較例ではアンモニア濃度が処理前と殆ど変わらず、また圧縮強度も向上しない。なお、本発明の試料において、脱臭効果は予め酸無水物と石膏の混合物を用い、その後にセメントを加えた２段処理の場合が大きく、一方、圧縮強度は酸無水物と石膏およびセメントを一緒に混合して用いた一段処理の場合が大きい。
【００２２】
【表１】
0003909479.tif 000002
【００２３】
実施例２
有機質含有量と含水比が高い底泥を有する河川の一部を遮水壁で区切り、試験ヤードとした。処理船型のスラリー機械撹拌方式で、底泥の表層６ｍを表２に示す脱臭固化材を用いて処理した。また、比較例として高炉Ｂ種セメント単味を用いて同様に処理した。
施工から７日後、表層土は臭気が散逸しているので深さ１ｍまで表層土を除去し、臭気測定用として縦横高さが各々１ｍのアクリル製枠を設置した。枠設置直後、枠設置から１時間後、および１日後に、それぞれ枠に蓋をして２０分間臭気を貯めた後、内部のアンモニア濃度を検知管(ガステック3L,3M)を用いて測定した。さらに、高炉Ｂ種セメントを用いた比較例の部分には、塩化第１鉄２％溶液を処理土１ｍ2当たり１０リットル散布して同様の方法でアンモニア濃度の経時変化を測定した。この結果を表２に示した。本発明例では１時間後の試験でもアンモニア濃度が検出されないが、比較例では多量のアンモニアが検出された。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
実施例３
実施例２において、高炉Ｂ種セメントのみ施工した比較例の部分について、表部を削り取った後に６ｍの範囲に本発明の脱臭固化処理を施した。脱臭固化材は粉体を噴射して撹拌する方法を採用し、無水フタル酸とII型無水石膏の混合粉体を最初に噴射して撹拌した後に、高炉Ｂ種セメントの粉体を噴射撹拌した。さらに比較例として、無水フタル酸混合物を用いず、高炉Ｂ種セメントの粉体を単独に噴射して撹拌した。
施工から２８日後、ボーリングによりコアサンプル(φ100mm,h200mm)を採取して、１０リットルの臭気袋の中にコアサンプルを入れ、さらに臭気袋の口から無臭空気を入れて膨らませ、２０分経過後に袋中のアンモニア濃度を検知管を用いて測定し、またその圧縮強度を測定した。この結果を表３に示した。本発明例は比較例に比べてアンモニア濃度が大幅に低減しており、また圧縮強度も大きい。
【００２６】
【表３】
0003909479.tif 000004
【００２７】
【発明の効果】
本発明の施工方法によれば、有機質成分が多い汚泥の悪臭を効果的に除去して固化するすることができる。従って、有機質成分が汚泥を掘削して処理する際にも悪臭を発生させずに固化することができる。