(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
泥水に、置換度０.０１以上のカチオン性多糖類及び１Ｎ塩化ナトリウム水溶液を溶媒として３０℃で測定した固有粘度２.０ｄｌ／ｇ以上のアニオン性高分子化合物を添加して泥水中の泥土を沈降させることにより、沈降した泥土の圧密性を向上させることを特徴とする泥水の凝集処理方法。
【請求項２】
カチオン性多糖類がカチオン化デンプン又はカチオン化グアーガムである請求項１記載の泥水の凝集処理方法。
【請求項３】
ｐＨ１０において測定したアニオン性高分子化合物のコロイド当量が−０.２０ｍｅｑ／ｇ以下である請求項１又は２記載の泥水の凝集処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、泥水の凝集処理方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、処理後の泥土の凝集圧密性が良好で固液分離性にすぐれ、河川、湖沼などでの浚渫埋め立て現場や建設現場などで排出される泥水の処理に好適に使用することができる泥水の凝集処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、河川、湖沼などにおける浚渫埋め立てや、建設現場などで排出される泥水の凝集処理方法として、無機凝集剤とアニオン性有機合成高分子凝集剤の併用法が用いられている。この方法は、スラリー状の泥水に、無機凝集剤とアニオン性有機合成高分子凝集剤を添加して、固形分を凝集沈降させ、上澄水と分離する方法である。通常、無機凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化第二鉄などが使用されており、アニオン性有機合成高分子凝集剤としては、アクリルアミドとアクリル酸の共重合物、ポリアクリルアミドの加水分解物などが用いられている。
無機凝集剤とアニオン性有機合成高分子凝集剤の併用法は、泥水の固液分離を効率よく行うための必要不可欠な方法とされているが、次のような問題点があった。すなわち、無機凝集剤とアニオン性有機合成高分子凝集剤を用いた場合、大きな凝集フロックを形成するものの、凝集フロックの密度が低いために沈降した泥土の圧密性が悪く、スラッジボリュームが容易に減少しないという好ましくない事態を招来する。その結果、凝集スラッジから上澄液を分離して固形分を処分する場合、水分含有量が高いために、その運搬作業に手間がかかり、処理コストがかさみ、さらに脱水処理において脱水効果が大幅に低下することなどが問題になっている。
また、浚渫埋め立て現場においては、海底や湖、池などの底から土砂をくみ上げ、海岸、湖岸などの埋め立てを行っている。この場合、くみ上げたスラリー状の土砂に凝集剤を添加してフロック化し、土砂を沈降させたのち上澄液を除去し、埋め立てを行っているが、圧密性が悪いために堆積した土砂からなかなか水が抜けず、埋め立てた土地を利用し得るまでに長期間を要し、改善が求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来法の有する問題点を改善し、泥土の圧密性が良く、固液分離が良好で、浚渫埋め立てや建設などの土木分野において好適に用いることができる泥水の凝集処理方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、従来アニオン性高分子凝集剤と併用されている無機凝集剤の代わりにカチオン性多糖類を使用することにより、沈降した泥土の圧密性が著しく改善されることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）泥水に、置換度０.０１以上のカチオン性多糖類及び１Ｎ塩化ナトリウム水溶液を溶媒として３０℃で測定した固有粘度２.０ｄｌ／ｇ以上のアニオン性高分子化合物を添加して泥水中の泥土を沈降させることにより、沈降した泥土の圧密性を向上させることを特徴とする泥水の凝集処理方法、
（２）カチオン性多糖類がカチオン化デンプン又はカチオン化グアーガムである第(１)項記載の泥水の凝集処理方法、及び、
（３）ｐＨ１０において測定したアニオン性高分子化合物のコロイド当量が−０.２０ｍｅｑ／ｇ以下である第(１)項又は第(２)項記載の泥水の凝集処理方法、
を提供するものである。
【０００５】
本発明方法においては、泥水にカチオン性多糖類及びアニオン性高分子化合物を添加し、混合撹拌する。対象となる泥水としては、河川、湖沼、海、池などで浚渫される泥水、建設現場や土木工事現場などで排出される泥水などを挙げることができる。カチオン性多糖類及びアニオン性高分子化合物の添加順序には特に制限はないが、通常はカチオン性多糖類を先に添加し撹拌したのち、アニオン性高分子化合物を添加して混合する。カチオン性多糖類及びアニオン性高分子化合物は、取り扱いを容易にするために通常は水溶液として添加するが、粉末の形態で添加しても同様に性能を発揮することができる。
本発明方法において使用するカチオン性多糖類は、多糖類のカチオン化により得られる化合物である。多糖類としては、例えば、澱粉、セルロース、グリコーゲンなどのほか、マンナンなどの根茎多糖類、アラビアガム、トラガントガム、カラヤガムなどの樹液多糖類、ローカストビーンガム、グアーガム、タラガムなどの種子多糖類、寒天、カラギーナン、アルギンなどの海藻多糖類、キチン、キトサンなどの動物性多糖類、デキストラン、シクロデキストリン、キサンタンガムなどの微生物多糖類などを使用することができる。これらの多糖類をカチオン化する方法には特に制限はなく、例えば、エピハロヒドリンと三級アミンを反応させる方法、アルカリ触媒存在下でハロゲン化アルキルアミン塩を反応させる方法、グリシジル基あるいはハロヒドリン基を有する第四級アンモニウム塩を反応させる方法などを挙げることができる。本発明方法において使用するカチオン性多糖類は、置換度０.０１以上であることが好ましい。置換度とは、多糖類を構成する単糖１個当たりの置換された水酸基の平均値である。例えば、置換度０.０１とは単糖１００個に１個の置換を表す。
【０００６】
本発明方法において使用するカチオン性多糖類としては、カチオン化デンプン、カチオン化グアーガム、カチオン化セルロース、キトサンが好ましく、これらの中でカチオン化デンプンを特に好適に使用することができる。カチオン化デンプンは、デンプンにカチオン化剤を反応させて得られる化合物であり、通常その窒素含量は０.１〜３重量％程度である。原料物質として用いるデンプンとしては、例えば、バレイショデンプン、カンショデンプン、トウモロコシデンプン、モチトウモロコシデンプン、高アミローストウモロコシデンプン、コムギデンプン、コメデンプン、タピオカデンプン、サゴデンプンなどの天然デンプンやこれらの分解物、アミロースやアミロペクチン分画物、架橋デンプン、エーテル化デンプン、酸化デンプン、エステル化デンプン、酸処理デンプン、グラフト変性デンプン、酵素処理デンプン、デキストリンなどの化工デンプン、小麦粉、トウモロコシ粉、切干甘藷、切干タピオカなどのデンプン含有物などを挙げることができる。また、カチオン化剤としては、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルトリエチルアンモニウムクロライド、２−クロロエチルトリメチルアンモニウムクロライドなどのハロゲン化アルキル四級アンモニウム塩や、グリシジルトリメチルアンモニウムクロライド、グリシジルトリエチルアンモニウムクロライドなどのグリシジル四級アンモニウム塩などを挙げることができる。
【０００７】
本発明方法において使用するアニオン性高分子化合物には特に制限はなく、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム、アクリルアミドとアクリル酸の共重合物、ポリアクリルアミド部分加水分解物、部分スルホメチル化ポリアクリルアミド、ポリ（２−アクリルアミド）−２−メチルプロパン硫酸塩などのアニオン性合成高分子化合物、カルボキシメチルセルロースなどのアニオン性半合成高分子化合物、アルギン酸ナトリウムなどのアニオン性天然高分子化合物などを挙げることができる。本発明方法において使用するアニオン性高分子化合物は、分子量の指標である固有粘度（１Ｎ塩化ナトリウム水溶液を溶媒として３０℃において測定）が２.０dl／ｇ以上であることが好ましく、５.０dl／ｇ以上であることがさらに好ましい。本発明方法において使用するアニオン性高分子化合物は、アニオン量の指標として用いられるコロイド当量（pH＝１０において測定）が−０.２０meq／ｇ以下であることが好ましく、−０.５０meq／ｇ以下であることがさらに好ましい。
本発明方法において使用するカチオン性多糖類の凝集性は無機凝集剤の凝集性よりもすぐれ、無機凝集剤を用いた場合と比較してアニオン性高分子化合物の添加量を低減することができ、あるいは、より分子量の低いアニオン性高分子化合物を用いることができる。したがって、従来の無機凝集剤を用いる方法と比較して、凝集処理後の泥土中に残存する凝集薬剤の量を減少するか、あるいは凝集薬剤の分子量を小さくすることができるため、泥土の圧密性を改善することができると考えられる。また、カチオン性多糖類は生分解性を有し、処理後の泥土中に長期間残存することがないので、泥土の圧密性に悪影響を与えない。
【０００８】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例及び比較例に用いた凝集薬剤を第１表に示す。
【０００９】
【表１】
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【００１０】
また、試験泥水として浚渫泥水を用いた。用いた泥水の性状を第２表に示す。
【００１１】
【表２】
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【００１２】
実施例１
１０００mlビーカに試験泥水１を１０００mlとり、ジャーテスターにて１５０ｒｐｍで撹拌しながら、第１表に示すカチオン化多糖類（Ａ、カチオン化デンプン）を濃度１５０mg／リットルになるよう添加し、１分間撹拌した。次いで、第１表に示すアニオン性高分子化合物（Ｃ、アクリルアミドとアクリル酸の共重合物）を濃度３mg／リットルになるよう添加して、１分間撹拌した。撹拌停止後、直ちに凝集させた泥水を容積１０００ml、内径６０mmのメスシリンダーに移した。フロックは界面をつくって沈降した。沈降界面が水面から２、５、１０、１５、２０cmの深さに達するまでの時間を測定し、経過時間及び沈降距離の関係を図に表したところ、等速沈降域におけるフロック沈降速度は７.６ｍ／hrであった。１０分後の上澄水濁度は４.３度であった。また、スラッジボリュームの経時変化を測定し、第４表及び図１に示した。
実施例２
実施例１の第１表に示すカチオン化多糖類（Ａ、カチオン化デンプン）を濃度１５０mg／リットルになるよう添加する代わりに、第１表に示すカチオン化多糖類（Ｂ、カチオン化グアーガム）を濃度７０mg／リットルになるよう添加した以外は、実施例１と全く同じ操作を繰り返した。フロック沈降速度は７.９ｍ／hrであり、１０分後の上澄水濁度は４.５度であった。また、スラッジボリュームの経時変化は、第４表及び図１に示すごとくであった。
比較例１
実施例１の第１表に示すカチオン化多糖類（Ａ、カチオン化デンプン）を濃度１５０mg／リットルになるよう添加する代わりに、ポリ塩化アルミニウムを濃度６００mg／リットルになるよう添加し、第１表に示すアニオン性高分子化合物（Ｃ、アクリルアミドとアクリル酸の共重合物）を濃度３mg／リットルになるよう添加する代わりに、濃度８mg／リットルになるよう添加した以外は、実施例１と全く同じ操作を繰り返した。フロック沈降速度は７.２ｍ／hrであり、１０分後の上澄水濁度は４.５度であった。また、スラッジボリュームの経時変化は、第４表及び図１に示すごとくであった。
フロック沈降速度と上澄水濁度は凝集性を示す指標であり、スラッジボリュームの経時変化は圧密性を示す指標である。実施例１、２及び比較例１の薬剤添加量、フロック沈降速度及び上澄液濁度を第３表に、スラッジボリュームの経時変化を第４表及び図１に示す。
【００１３】
【表３】
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【００１４】
【表４】
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【００１５】
実施例１及び実施例２の処理泥水は、いずれもフロック沈降速度が大きく、１０分後の上澄水濁度も低い。比較例１の処理泥水は、薬剤添加濃度を実施例１、２より高くすることにより、実施例１、２とほぼ同程度のフロック沈降速度及び上澄水濁度が得られている。しかし、実施例１及び実施例２の処理泥水は、時間の経過とともにスラッジボリュームが速やかに減少するのに対して、比較例１の処理泥水は、時間が経過してもスラッジボリュームは約３０容量％にとどまっている。
実施例３
１０００mlビーカに試験泥水２を１０００mlとり、ジャーテスターにて１５０ｒｐｍで撹拌しながら、第１表に示すカチオン化多糖類（Ａ、カチオン化デンプン）を濃度６００mg／リットルになるよう添加し、１分間撹拌した。次いで、第１表に示すアニオン性高分子化合物（Ｄ、アクリルアミドとアクリル酸の共重合物）を濃度２０mg／リットルになるよう添加して、１分間撹拌した。撹拌停止後、直ちに凝集させた泥水を容積１０００ml、内径６０mmのメスシリンダーに移した。フロックは界面をつくって沈降した。沈降界面が水面から２、５、１０、１５、２０cmの深さに達するまでの時間を測定し、経過時間及び沈降距離の関係を図に表したところ、等速沈降域におけるフロック沈降速度は６.４ｍ／hrであった。１０分後の上澄水濁度は２.１度であった。また、スラッジボリュームの経時変化を測定し、第６表及び図２に示した。
比較例２
実施例３の第１表に示すカチオン化多糖類（Ａ、カチオン化デンプン）を濃度６００mg／リットルになるように添加する代わりに、ポリ塩化アルミニウムを濃度８００mg／リットルになるように添加し、第１表に示すアニオン性高分子化合物（Ｄ、アクリルアミドとアクリル酸の共重合物）を濃度２０mg／リットルになるように添加する代わりに、アニオン性高分子化合物（Ｃ、アクリルアミドとアクリル酸の共重合物）を濃度２０mg／リットルになるように添加した以外は、実施例３と全く同じ操作を繰り返した。フロック沈降速度は６.２ｍ／hrであり、１０分後の上澄水濁度は２.３度であった。また、スラッジボリュームの経時変化は、第６表及び図２に示すごとくであった。
実施例３及び比較例２の薬剤添加量、フロック沈降速度及び上澄液濁度を第５表に、スラッジボリュームの経時変化を第６表及び図２に示す。
【００１６】
【表５】
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【００１７】
【表６】
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【００１８】
実施例３の処理泥水は、フロック沈降速度が大きく、１０分後の上澄水濁度も低い。比較例２の処理泥水は、固有粘度の大きいアニオン性高分子化合物を使用することにより、実施例３とほぼ同程度のフロック沈降速度及び上澄水濁度が得られている。しかし、スラッジボリュームの経時変化に見られるように、圧密性では実施例３の処理泥水の方が比較例２の処理泥水よりすぐれている。
【００１９】
【発明の効果】
泥水の凝集処理において、カチオン性多糖類及びアニオン性高分子化合物を用いることにより、凝集処理後の泥土の圧密性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、スラッジボリュームの経時変化を示すグラフである。
【図２】図２は、スラッジボリュームの経時変化を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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