(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水率６０〜９５％の高含水泥土に、アクリルアミド系高分子凝集剤を加えてフロックをつくり、しかる後に自然脱水または機械脱水する高含水泥土の処理方法において、アクリルアミド系高分子凝集剤を粉末で添加し、該粉末アクリルアミド系高分子凝集剤の粒度が、１００メッシュ以下が５０重量％以上で、かつ、６０メッシュ以上が１０重量％以下であることを特徴とする高含水泥土の処理方法。
【請求項２】
上記粉末アクリルアミド系高分子凝集剤を、粉末希釈剤と混合して添加することを特徴とする請求項１に記載の高含水泥土の処理方法。
【請求項３】
上記粉末アクリルアミド系高分子凝集剤を、振動篩を使って分散させながら上記高含水泥土に添加することを特徴とする請求項１に記載の高含水泥土の処理方法。
【請求項４】
上記粉末アクリルアミド系高分子凝集剤と上記粉末希釈剤との混合物を、振動篩を使って分散させながら上記高含水泥土に添加することを特徴とする請求項２に記載の高含水泥土の処理方法。
【請求項５】
上記粉末アクリルアミド系高分子凝集剤と上記粉末希釈剤との混合重量比が１：１から１：２０の範囲内にあることを特徴とする請求項２または請求項４に記載の高含水泥土の処理方法。
【請求項６】
上記粉末希釈剤の粒度が、１００メッシュ以下が５０重量％以上で、かつ、６０メッシュ以上が１０重量％以下であることを特徴とする請求項２、４〜５のいずれかに記載の高含水泥土の処理方法。
【請求項７】
上記粉末希釈剤が、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、カオリン、ベントナイト、パーライト、タルク、ケイソウ土、活性白土からなる一群から選ばれた一以上であることを特徴とする請求項２、４〜６のいずれかに記載の高含水泥土の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木工事、浚渫工事、各種ボーリング工事などの際に発生する高含水泥土の固液分離を容易にする泥土の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土木工事、浚渫工事、各種ボーリング工事などの際に発生する高含水泥土を凝集脱水処理するにあたっては、アクリルアミド系の高分子凝集剤を加えてフロックをつくり、しかるのちに自然脱水または機械脱水で水を抜く処理法が知られている。
この方法において用いる市販のアクリルアミド系高分子凝集剤は、それを水に溶解して０．１〜０．２％の希薄水溶液で加えるのが一般的であるが、土木工事、浚渫工事、各種ボーリング工事などの際に発生する高含水泥土の処理に要するアクリルアミド系高分子凝集剤の添加量は、１００〜２０００ｍｇ／リットルと非常に多いため、溶解作業に多大の労力を必要とすること、高分子凝集剤の希釈水が大量に加わることで被処理物の濃度低下がおき、それが凝集フロックの強度低下を招くこと、全体の容量が増え処理装置が大型化することなどの欠点がある。これを解決する方法として、純分濃度が２５〜４０％程度の逆相エマルジョンの状態で加える方法が知られているが、エマルジョン化に使用する界面活性剤が分離水に漏れ出し分離水の白濁を招くおそれがある上、脱水スラッジに有機溶剤に起因する異臭が残り問題である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高含水泥土にアクリルアミド系の高分子凝集剤を加えてフロックをつくり、しかるのちに自然脱水または機械脱水で水を抜く処理法において、高分子凝集剤の溶解作業を省き、コンパクトな処理装置で強い凝集フロックをつくる方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、含水率６０〜９５％の高含水泥土に、アクリルアミド系高分子凝集剤を加えてフロックをつくり、しかるのちに自然脱水または機械脱水する高含水泥土の処理方法において、アクリルアミド系高分子凝集剤を、１００メッシュ以下５０重量％以上で、かつ、６０メッシュ以上が１０重量％以下の粒度に調整し、粉末のまま直接、あるいは、粉末希釈剤で希釈して、あるいは、篩を通過させて分散状態を維持しながら、泥土に添加することを特徴とする高含水泥土の処理方法に関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、アクリルアミド系の高分子凝集剤を高含水泥土に加え凝集処理するにあたり、高分子凝集剤の溶解作業を省き、コンパクトな処理装置で強い凝集フロックをつくる方法について、鋭意研究を重ねた結果、アクリルアミド系の高分子凝集剤を粉末で加える方法を見出すに至った。
【０００６】
本発明の対象となる汚泥について説明する。本発明によって処理される高含水泥土は、たとえば、土木工事や浚渫工事、各種ボーリング工事などの際に発生する軟弱な土砂やヘドロなどが挙げられる。これらの高含水泥土は、工法や地域によって異なるが、多量の水分（例えば、含水率６０〜９５％）を含んでいるから、その処理にあたっては、脱水処理を行って減容化を図るのが普通である。
【０００７】
本発明でいう含水率（％）とは、水の重量（含水量）の、汚泥全重量に対する比に１００をかけた値をいう。含水量は、ＪＩＳ  Ａ−１２０３「土の含水量試験方法」に従って測定した。
【０００８】
本発明で用いるアクリルアミド系高分子凝集剤は、純粋なポリアクリルアミドのほか、ポリアクリルアミドを部分的に加水分解したり、あるいは、アクリルアミドとアクリル酸ソーダを共重合したものをいう。なお、共重合に関しては、特に共重合の仕方に限定されず、ランダム、ブロック共重合体などを含む。
これらの一般に製造されているアクリルアミド系高分子凝集剤は、粒の大きさが、０．１５〜０．５０ｍｍのものが殆どであり、これをこのまま汚泥に添加すると、反応に時間がかかり、処理能力を上げることができない。
本発明では、アクリルアミド系高分子凝集剤の粒度を１００メッシュ（０．１４９ｍｍ）以下が５０％以上で、かつ、６０メッシュ（０．５ｍｍ）以上が１０重量％以下とすることによりアクリルアミド系高分子凝集剤の凝集反応時間の短縮を可能にした。この範囲外では、凝集反応時間が長くなって装置の大型化につながる。また、粒子表面にホモゲル状の被膜ができ、ままこ状態で反応が止まってしまうこともある。
【０００９】
本発明で用いる上記粒度を有する細かなアクリルアミド系高分子凝集剤は粒の粗いものを粉砕することによって得られる。また、一般流通品を製造する際に分級工程から出る規格外品のうち、上記粒度に該当するものを選んで使用しても良い。
【００１０】
粒の大きい粗いものの粉砕方法としては、冷凍粉砕法、ジェット気流粉砕法などがある。
【００１１】
アクリルアミド重合物またはアクリルアミド共重合物を粉末で泥土に直接添加する技術としては、泥土の水を抜くことなく、単に泥土の流動性を消失させる目的で粉末を直接添加する方法が実用化されている（特願平第８−８２１９１号）。これは、低含水泥土の処理技術であり、水を抜かないことから、多量の水が入るような水溶液添加は考えられないのが当然である。
しかし、本発明のように脱水の前段階の凝集反応にあたって粉末を直接添加する方法は知られていない。これは、第一に、粉末添加のメリットがはっきりしなかったこと、第二に、アクリルアミドの分子を十分水和膨潤させた方が少量の添加量で済むはずであるという概念が定着していること、第三に、高分子凝集剤の水溶液をつくる際、デスパーサーと呼ばれる分散機を使って少しづつ時間をかけて高分子凝集剤を添加し、しかも１時間以上も攪拌を続けなければならないという事実があるため、粉末を直接添加する方法を考えなかったことが原因である。しかし、実際、高含水泥土に直接粉末を添加することに関し鋭意研究した結果、粉末の粒度を特定の範囲とすることにより、添加量が増えることはなく、しかも、水溶液をつくる場合よりはるかに早いスピードで高分子凝集剤の泥土への溶解が進行することが確かめられた。これは、溶け出す端から凝集反応に預かるため、水溶液をつくる場合と違って粘性の急上昇が抑えられること、攪拌に伴って泥土を構成する土粒子が高分子凝集剤と激しい衝突を繰り返すこと、以上の二つの要因が重なって、高いせん断力が反応系に与えられる結果と考えられる。
【００１２】
本発明に関する泥土の処理方法では、まず泥土の含水率を測定する。含水率から泥土中の固形分率を計算し、固形分１００キログラム当たり０．１〜４ｋｇのアクリルアミド系高分子凝集剤を、慣用の方法によって添加する。この範囲未満では、汚泥の凝集効果が得られず、また、この範囲をこえても、ポリマーの保護コロイド効果により凝集が妨げられる。
【００１３】
本発明で用いる凝集反応装置としては回転式の攪拌機、攪拌ポンプなどを備えた反応槽、リボン型、パドル型などの連続または回分式混合機、ラインミキサー、スタテックミキサーなどの管内混合機のいずれでもよいし、汎用の建設機械、バックホウのバケット内に攪拌羽根のついた特殊な建設機械などを用いて、現地混合してもよい。反応時間は、混合手段、混合装置の構造と大きさに依存するが、本発明の細かなアクリルアミド系高分子凝集剤を用いた場合には、粗いアクリルアミド系高分子凝集剤を用いた場合と比較して１／３〜２／３程度まで反応時間の短縮が可能である。
【００１４】
本発明で用いるアクリルアミド系高分子凝集剤は、一種類でも、イオン性の異なる数種類を併用してもよいし、無機系の凝集剤、たとえば、硫酸ばん土やポリ塩化アルミニウム等や、天然水溶性高分子凝集剤、たとえば、アルギン酸ナトリウム、キトサンなどと組み合わせてもよい。これらの凝集剤は、粉末で加える場合でもままこの問題を生じないので、粉末状でも液状でも添加でき、通常用いられる方法で添加できる。併用の場合の添加順序は特に限定されないし、二種類以上を同時に添加して良い場合がある。
【００１５】
本発明で用いる粉末アクリルアミド系高分子凝集剤は、攪拌力が弱かったり、攪拌時間が短かったりすると、本発明の粒度であっても、ままこを生じることがある。この場合、粉末アクリルアミド系高分子凝集剤を粉末希釈剤で希釈してやるか、添加する際に塊で液体と接触させないよう、分散機を介して添加すると、ままこの発生を抑制することができる。
粉末希釈剤としては、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、カオリン、ベントナイト、パーライト、タルク、ケイソウ土、活性白土などが適しており、単独でまたは二以上の混合物として用いることができる。なお、硫酸カルシウムなど水和物としても存在するものは、水和物として添加してもよいことはいうまでもない。
粉末希釈剤の粒度は、粉末アクリルアミド系高分子凝集剤の粒度とできるだけ近似しているほうが、貯蔵運搬時における高分子凝集剤と粉末希釈剤との分離が起きにくい。すなわち、好ましくは、粉末希釈剤の粒度も、１００メッシュ（０．１４９ｍｍ）以下が５０％以上で、かつ、６０メッシュ（０．５ｍｍ）以上が１０重量％以下である。
【００１６】
粉末アクリルアミド系高分子凝集剤と粉末希釈剤との混合重量比は、１：１から１：２０の範囲内が適当である。１：１より希釈率が低いとままこを抑制する効果が出ないし、１：２０をこえると全体の添加量が多くなりすぎて、利便性、経済性の点で不利である。
【００１７】
添加の際に用いる分散機としては、市販の高分子凝集剤溶解用のデスパーサー（例えば、東亞合成社のアロンフィーダー）を使ってもよいが、粉末の最大粒子径よりほんのわずか大きい目の金網を張った振動篩が非常に効果的である。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例１〜１４および比較例１〜４により具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、実施例および比較例における粘度測定は、Ｂ型粘度計ローターＮｏ．４、30回転で行った。
実施例１、比較例１
杭工事から発生した廃棄泥水（比重１．１２、含水率８３．６％）５００ミリリットルを２個のビーカーにとり、６００回転のラボスタラーで攪拌しながら、２種類の粒度の異なるポリアクリルアミド系高分子凝集剤１．２ｇをそれぞれに加え、攪拌時間と粘性の関係およびままこの有無を観察して比較した。ポリアクリルアミド系高分子凝集剤は、実施例１は東亜合成社製（アロンフロックＡ１４０、加水分解度３０％）を粉砕して使用し、比較例１は同品を粉砕することなく使用した。結果を表１に示す。
【００１９】
実施例２、比較例２
湖沼底から採取したヘドロ（比重１．０８、含水率８８．２％）５００ミリリットルを２個のビーカーにとり、６００回転のラボスタラーで攪拌しながら、片方には粉末ポリアクリルアミド系高分子凝集剤０．５ｇを、他方には同じポリアクリルアミド系高分子凝集剤の０．２％水溶液２５０ミリリットルを加え、５分間反応させた。次に、両者にポリ塩化アルミニウム水溶液（Ａｌ2 Ｏ3 １０％）を２．５ミリリットル加え、２分間凝集反応させ、得られたフロックの強度を観察した。ポリアクリルアミド系高分子凝集剤は、実施例２、比較例２とも、フランス国ＳＮＦ社製（ＡＮ−９３４）を使用した。結果を表２に示す。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
【表２】
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【００２２】
実施例３〜１３、比較例３
湖沼底から採取したヘドロ（比重１．０８、含水率８８．２％）５００ミリリットルを１２個のビーカーにとり、４００回転というやや低速のラボスタラーで攪拌しながら、ひとつには粉末ポリアクリルアミド系高分子凝集剤０．５ｇを、その他には粉末ポリアクリルアミド系高分子凝集剤と粉末希釈剤との混合物を、高分子凝集剤の添加量が０．５ｇになるように加え、５分間反応させ、攪拌時間と粘性の関係およびままこの有無を観察して比較した。ポリアクリルアミド系高分子凝集剤は、東亞合成社製（アロンフロックＡ−１４０、加水分解度３０％）を粉砕し、実施例１と同じ粒度を有するものを使用した。結果を表３に示す。
実施例３〜５は希釈剤として粉末炭酸カルシウムを用いたが、粉末高分子凝集剤：粉末炭酸カルシウムの重量比は、１：５（実施例３）、１：１０（実施例４）、１：１５（実施例５）であった。実施例６〜１３は、粉末高分子凝集剤：希釈剤の重量比は、１：１０であったが、使用した希釈剤は、粉末硫酸カルシウム（実施例６）、粉末硫酸バリウム（実施例７）、粉末カオリン（実施例８）、粉末ベントナイト（実施例９）、粉末パーライト（実施例１０）、粉末タルク（実施例１１）、粉末ケイソウ土（実施例１２）、粉末活性白土（実施例１３）であった。比較例３は粉末高分子凝集剤のみを用いた。各粉末希釈剤の粒度は、粉末高分子凝集剤の粒度に近似させた。
【００２３】
【表３】
0003880700.tif 000004
【００２４】
実施例１４、比較例４
湖沼底から採取したヘドロ（比重１．０８、含水率８８．２％）２０リットルを２個の円筒ポリ容器にとり、３００回転のやや低速ラボスタラーで攪拌しながら、片方は粉末ポリアクリルアミド系高分子凝集剤２０ｇを手でつまんで振りまく方法で、他方は、８０メッシュの篩を手で揺すった状態で通過させる方法で添加し、５分間反応させた。次に、両者にポリ塩化アルミニウム水溶液（Ａｌ2 Ｏ3 １０％）を１００ミリリットル加え、２分間凝集反応させ、得られたフロックの状態を観察した。ポリアクリルアミド系高分子凝集剤は、実施例１と同じ東亞合成社製（アロンフロックＡ１４０、加水分解度３０％）を粉砕し、実施例１と同じ粒度を有するものを使用した。
【００２５】
実施例１では、１００メッシュ以下が８７．６重量％で、かつ、１５０メッシュ以下が４７．１重量％の細かなアクリルアミド系水溶性高分子凝集剤を、比較例１では、１００メッシュ以下が２．１重量％で、かつ、１５０メッシュ以下が０．２重量％、６０メッシュ以上が９３．４重量％の粗いアクリルアミド系水溶性高分子凝集剤を用いた。前者は短時間に反応液の粘性が上昇し、すぐ低下に転じていて、凝集反応が迅速に進んでいることを示している。これに対し比較例１は、実施例１より粘性の上昇が遅く、凝集反応に時間がかかっている様子がうかがえる。ままこの多いのも問題である。実施例２では、１００メッシュ以下が１００重量％で、かつ、１５０メッシュ以下が９９．７重量％のさらに細かなアクリルアミド系水溶性高分子凝集剤を、比較例２は、同じアクリルアミド系水溶性高分子凝集剤を水に溶解して用いた。前者は、後者に比べ、反応系の土粒子濃度が低下しないため、強いフロックが形成されていることがわかる。フロック強度が弱いと機械脱水した時、フロックがつぶれて、ケーキ水分が思うように下がらなかったり、分離水に固形分が漏れ出し、分離水のＳＳ（浮遊懸濁物）濃度が上昇したりして問題になる。
【００２６】
実施例３〜１３は、微粉末の高分子凝集剤と粉末希釈剤とを、炭酸カルシウムにあっては３種類の比率で、その他の粉末希釈剤にあっては１：１０の重量比で混合したものを用いた結果である。実施例１、２より攪拌機の回転数が遅かったにもかかわらず、粉末の高分子凝集剤のみを用いた比較例３に比較して粘性の上昇が早く、ままこにもなりにくいことがわかる。
【００２７】
実施例１４の篩による添加では全くままこがみられなかったが、比較例４の手による添加では、５ｍｍ程度の白い塊が多数見られ、篩による添加の有効性が確かめられた。
【００２８】
【発明の効果】
粉末のアクリルアミド系高分子凝集剤を単独で、あるいは、粉末希釈剤で希釈して、あるいは、篩を通して分散状態を維持しながら高含水泥土に添加することにより、希薄水溶液で添加するのに比べ凝集に預かる泥土の濃度を高く保てるから、フロック強度を弱めず、機械脱水時に分離水のＳＳ（浮遊懸濁物質）分が高くなるのを防止できる。高分子凝集剤の溶解作業がいらないから、省力化、省エネ化、節水に貢献する。よって、細かなアクリルアミド系高分子凝集剤を粉末で添加することで得られる経済的なメリットは、きわめて大きい。