(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高吸水性樹脂１００重量部に対し、水溶性アルミン酸塩および水溶性ケイ酸塩の少なくとも一方を１０〜３００重量部含むことを特徴とする汚泥固化材。
【請求項２】
上記高吸水性樹脂が、単量体を、当該単量体に対して０．００１〜５モル％の架橋剤の存在下にて重合することにより得られることを特徴とする請求項１に記載の汚泥固化材。
【請求項３】
高吸水性樹脂が、一般式（１）
【化１】
0003795102.tif 000006
（ただし、Ｒは水素またはメチル基であり、Ｘは全オキシアルキレン基に対するオキシエチレン基のモル分率が５０モル％以上である炭素数２〜４のオキシアルキレン基であり、Ｙは炭素数１〜５のアルコキシ基、フェノキシ基、または炭素数１〜９のアルキル基を１〜３個置換基として有するオキシアルキルフェニル基であり、ｎは３〜１００の正数である。）で表されるノニオン性単量体を３０〜１００重量％含む単量体成分を重合して得られる架橋重合体であることを特徴とする請求項１または２記載の汚泥固化材。
【請求項４】
高吸水性樹脂が、アミド基含有単量体を４０〜１００重量％含む単量体成分を重合して得られる架橋重合体であることを特徴とする請求項１または２記載の汚泥固化材。
【請求項５】
高吸水性樹脂が、スルホン酸基含有単量体を２０〜１００重量％含む単量体成分を重合して得られる架橋重合体であることを特徴とする請求項１または２記載の汚泥固化材。
【請求項６】
汚泥に対し、高吸水性樹脂と、水溶性アルミン酸塩および水溶性ケイ酸塩の少なくとも一方とを併用添加する汚泥固化方法において、高吸水性樹脂１００重量部に対し、アルミン酸塩およびケイ酸塩の少なくとも一方を１０〜３００重量部となるように併用添加することを特徴とする汚泥固化方法。
【請求項７】
さらに、セメントを併用添加することを特徴とする請求項６に記載の汚泥固化方法。
【請求項８】
汚泥に対し、水溶性アルミン酸塩および水溶性ケイ酸塩の少なくとも一方を添加した後、高吸水性樹脂を添加することを特徴とする請求項６に記載の汚泥固化方法。
【請求項９】
汚泥に対し、水溶性アルミン酸塩および水溶性ケイ酸塩の少なくとも一方を添加した後、高吸水性樹脂およびセメントを添加することを特徴とする請求項７に記載の汚泥固化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、土木工事や浚渫工事、下水を活性汚泥法にて処理した後などから発生する汚泥を廃棄容易な形態にするための汚泥固化材および汚泥固化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、土木工事や浚渫工事、下水を活性汚泥法にて処理した後などから発生する汚泥は、水分を多く含み、また、異臭を備えることから、廃棄処理に手間取るものであった。そこで、水分を多く含む上記汚泥を、固化、安定化させて、廃棄処理を容易にするため、例えば、セメント系固化剤を用いる方法が考えられている。しかしながら、このような方法では、汚泥が固化して、取り扱い易い一定の強度に達するまでに約24〜72時間という長時間を要するという問題を招来している。
【０００３】
そこで、上記問題を回避するために、(1)特開昭54−112554号公報では、泥状物に対し、水を吸水して膨潤する親水性架橋重合体を配合することが開示されている。(2)特開平６−287556号公報では、高吸水性樹脂、セメント、酸性物質よりなる土質固化剤が開示されている。(3)特公平４-42080号公報では、汚泥に対し、吸収性樹脂と、２価以上の陽イオンを含有する化合物とを添加混合し、次いで、水硬性セメントを混合することが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の各公報の構成や方法では、汚泥を完全に固化させることができないか、または一時的に固化できても、そのような固化した汚泥を処理のため運搬するときに固化した汚泥に含まれる水分の一部が離水することから、そのような離水によって周囲に汚れが生じ、固化した汚泥の廃棄処理等の処理時において周囲の環境を劣化させたり、流出した離水の処理に手間取ったりするという問題を生じている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の汚泥固化材は、高吸水性樹脂と、水溶性アルミン酸塩および水溶性ケイ酸塩の少なくとも一方とを含むことを特徴としている。
【０００６】
本発明の汚泥固化方法は、汚泥に対し、高吸水性樹脂と、水溶性アルミン酸塩および水溶性ケイ酸塩の少なくとも一方とを併用添加することを特徴としている。
【０００７】
本発明の他の汚泥固化方法は、汚泥に対し、高吸水性樹脂と、水溶性アルミン酸塩および水溶性ケイ酸塩の少なくとも一方と、セメントとを併用添加することを特徴としている。
【０００８】
セメントを併用しない場合、固化物は弾力性を有する固体であるが、セメントを併用すると、経時により高強度の固化物を得ることができる。特に、高強度の固化物は、例えば埋め立て用として用いた場合に地面沈下や恐れを回避できると共に、汚泥に有害物質が含有している場合に、地下水や雨水等と接触しても上記有害物質が固化物から溶出することを防止できるものである。よって、高強度の固化物は廃棄処理の場所の適用範囲を拡大化できるものである。
【０００９】
アルミン酸塩としては、オルトアルミン酸ナトリウム、オルトアルミン酸カリウム、オルトアルミン酸リチウム、メタアルミン酸ナトリウム、メタアルミン酸カリウム、メタアルミン酸リチウム等の水溶性アルミン酸塩を挙げることができる。
【００１０】
ケイ酸塩としては、オルトケイ酸ナトリウム、オルトケイ酸カリウム、オルトケイ酸リチウム、メタ二ケイ酸ナトリウム、メタ二ケイ酸カリウム、メタ二ケイ酸リチウム、メタ三ケイ酸ナトリウム、メタ三ケイ酸カリウム、メタ三ケイ酸リチウム、メタ四ケイ酸ナトリウム、メタ四ケイ酸カリウム、メタ四ケイ酸リチウム等の水溶性ケイ酸塩を挙げることができる。
【００１１】
汚泥としては、河川や海の浚渫工事の際に発生する汚泥や、下水を活性汚泥法にて処理する際に発生する汚泥や、土木工事において排出される汚泥や、各種産業廃棄物等が挙げられる。本願発明では、例えばＳＭＷ（soil mixing wall) 工法等により排出される汚泥のように、Ａｌ+3、Ｃａ+2、Ｆｅ+3等の多価金属イオンを多く含む汚泥に対し、特に顕著な効果を有する。
【００１２】
このような効果は、アルミン酸塩およびケイ酸塩の少なくとも一方の添加によって、高吸水性樹脂による汚泥の固化に対する上記多価金属イオンに起因する悪影響を軽減できるからであると考えられる。ＳＭＷ工法とは、セメントおよび水を含み、必要に応じてベンナイトを含むスラリーを地下に注入して地下に隔壁を作製するための工事工法である。
【００１３】
高吸水性樹脂と、アルミン酸塩およびケイ酸塩の少なくとも一方との配合は、高吸水性樹脂を１００重量部に対し、アルミン酸塩およびケイ酸塩の少なくとも一方を１０〜３００重量部配合することが好ましい。
【００１４】
１０重量部未満の少ない配合量では、汚泥を充分に固化せしめることが困難になる場合があり、また、経時により離水が認められる場合もある。３００重量部を越える多い配合量とした場合、経時安定性に優れた汚泥固化物を得るためには高吸水性樹脂の添加量を増す必要が生じる。
【００１５】
また、本発明の汚泥固化方法は、汚泥に対し、アルミン酸塩およびケイ酸塩の少なくとも一方を添加した後、高吸水性樹脂を添加することが特に好ましい。また、本発明の他の汚泥固化方法は、汚泥に対し、アルミン酸塩およびケイ酸塩の少なくとも一方を添加した後、高吸水性樹脂およびセメントを添加することが特に好ましい。
【００１６】
このようなアルミン酸塩およびケイ酸塩の少なくとも一方を先に添加する理由については、明確ではないが次のように推察される。つまり、汚泥に対し、まず、アルミン酸塩およびケイ酸塩の少なくとも一方を添加することにより、固化性に悪影響を及ぼす前記多価金属イオンが、より不活性化するためであろうと考えられる。
【００１７】
高吸水性樹脂を得るための原料の単量体としては、特に制限はなく、広い範囲の単量体が使用でき、例えば、1)  アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸あるいはそれらの一価金属、二価金属、アンモニア、有機アミンによる部分中和物や完全中和物等の不飽和モノカルボン酸系単量体；
2)  マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸あるいはそれらの一価金属、二価金属、アンモニア、有機アミンによる部分中和物や完全中和物等の不飽和ジカルボン酸系単量体；
3)  ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2-アクリルアミド−2-メチルプロパンスルホン酸、スルホエチル（メタ）アクリレート、スルホプロピル（メタ）アクリレート、2-ヒドロキシスルホプロピル（メタ）アクリレート、スルホエチルマレイミド、3-アリロキシ−2-ヒドロキシプロパンスルホン酸あるいはそれらの一価金属、二価金属、アンモニア、有機アミンによる部分中和物や完全中和物等の不飽和スルホン酸系単量体；
4)  （メタ）アクリルアミド、ビニルアセトアミド、イソプロピルアクリルアミド、t-ブチル（メタ）アクリルアミド等のアミド系単量体；
5)  （メタ）アクリル酸エステル、スチレン、2-メチルスチレン、酢酸ビニル等の疎水性単量体；
6)  2-ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、アリルアルコール、ポリエチレングリコールモノアリルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアリルエーテル、3-メチル−2-ブテン−1-オール（プレノール）、ポリエチレングリコールモノプレノールエーテル、ポリプロピレングリコールモノプレノールエーテル、2-メチル−3-ブテン−2-オール（イソプレンアルコール）、ポリエチレングリコールモノイソプレンアルコールエーテル、ポリプロピレングリコールモノイソプレンアルコールエーテル、N-メチロール（メタ）アクリルアミド、グリセロールモノ（メタ）アクリレート、グリセロールモノアリルエーテル、ビニルアルコール等の水酸基含有不飽和単量体；
7)  ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド等のカチオン性単量体；
8)  （メタ）アクリロニトリル等のニトリル系単量体；
9)  （メタ）アクリルアミドメタンホスホン酸、（メタ）アクリルアミドメタンホスホン酸メチルエステル、2-（メタ）アクリルアミド−2-メチルプロパンホスホン酸等の含リン単量体；
10) 下記の一般式（１）にて表されるノニオン性単量体などを挙げることができる。
【００１８】
【化２】
0003795102.tif 000002
【００１９】
（ただし、Ｒは水素またはメチル基であり、Ｘは全オキシアルキレン基に対するオキシエチレン基のモル分率が５０モル％以上である炭素数２〜４のオキシアルキレン基であり、Ｙは炭素数１〜５のアルコキシ基、フェノキシ基、または炭素数１〜９のアルキル基を１〜３個置換基として有するオキシアルキルフェニル基であり、ｎは３〜１００の正数である。）
一般式（１）にて表されるノニオン性単量体として、例えば、メトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール・ポリブチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコール・ポリブチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、フェノキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ベンジルオキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート等を挙げることができ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００２０】
上記した単量体の中でも、一般式（１）で表されるノニオン性単量体、アミド基含有単量体およびスルホン酸基含有単量体の使用が好ましい。
【００２１】
一般式（１）で表されるノニオン性単量体を用いる場合、単量体組成として、ノニオン性単量体３０〜１００重量％、ノニオン性単量体と共重合可能な単量体７０〜０重量％とすることが好ましい。ノニオン性単量体と共重合可能な好ましい単量体としては、前記した、不飽和モノカルボン酸系単量体、不飽和スルホン酸系単量体を挙げることができる。
【００２２】
アミド基含有単量体を用いる場合、単量体組成として、アミド基含有単量体４０〜１００重量％、アミド基含有単量体と共重合可能な単量体６０〜０重量％とすることが好ましい。アミド基含有単量体と共重合可能な好ましい単量体としては、前記した、不飽和モノカルボン酸系単量体、不飽和スルホン酸系単量体を挙げることができる。
【００２３】
スルホン酸基含有単量体を用いる場合、単量体組成として、スルホン酸基含有単量体２０〜１００重量％、スルホン酸基含有単量体と共重合可能な単量体８０〜０重量％とすることが好ましい。スルホン酸基含有単量体と共重合可能な好ましい単量体としては、前記した、不飽和モノカルボン酸系単量体、アミド基含有
単量体および一般式（１）で表されるノニオン性単量体を挙げることができる。
【００２４】
高吸水性樹脂は、通常、前記単量体を、その単量体に対して 0.001〜５モル％の架橋剤の存在下にて重合して得られる。
【００２５】
架橋剤としては、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−メチレンビス（メタ）アクリルアミド、イソシアヌル酸トリアリル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル等の１分子中にエチレン性不飽和基を２個以上有する化合物；単量体中のカルボキシル基と反応する官能基を２個以上有するものとして例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、プロピレングリコール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ポリプロピレングリコール、ペンタエリスリトール、ソルビット、ソルビタン、グルコース、マンニット、マンニタン、ショ糖等の多価アルコール類や、エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル等のポリエポキシ化合物等が挙げられ、これらの１種または２種以上の混合物を用いることができる。
【００２６】
架橋剤として、多価アルコールを用いる場合には１５０〜２５０℃で、ポリエポキシ化合物を用いる場合には５０〜２５０℃で重合中あるいは重合後に熱処理することが好ましい。
【００２７】
架橋剤の使用量は、前記単量体に対して 0.001〜５モル％とすることが好ましい。５モル％を越える量では、架橋重合体である得られる高吸水性樹脂の架橋密度が大きくなりすぎて吸水能が低下する結果、固化性が不良となる傾向がある一方、逆に 0.001モル％未満の少ない量では、架橋密度が小さすぎて初期の吸収速度が著しく低下する結果、固化性が低下する。
【００２８】
高吸水性樹脂を得るための重合方法は、従来から知られている公知の方法が採用でき、例えばラジカル重合触媒を用いる方法、放射線・電子線・紫外線等を照射する方法等が挙げられる。ラジカル重合触媒としては、例えば過酸化水素、ベンゾイルパーオキサイド、キュメンハイドロパーオキサイド等の過酸化物：アゾビスイソブチロニトリル、2,2'- アゾビス-2- アミジノプロパン塩酸塩等のアゾ化合物：過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩等が挙げられる。これらの重合開始剤は２種以上混合して使用することも可能であり、さらに亜硫酸塩、Ｌ−アスコルビン酸、第２鉄塩等の還元剤との組合わせによるレドックス系開始剤として使用してもよい。
【００２９】
重合温度は用いる触媒の種類により異なるが、得られる高吸水性樹脂の分子量が充分大きくでき、また重合を完結させる意味から２０〜１００℃の範囲であることが好ましい。
【００３０】
単量体を溶媒に溶解希釈してから重合に供することも自由であり、このような重合系溶媒としては、例えば水、メタノール、エタノール、アセトン、ジメチルホルムアミド等やこれらの混合物や、ベンゼン、トルエン、シクロヘキサン等の有機溶媒を使用することができる。
【００３１】
単量体に対し溶媒溶液を用いる場合の溶液濃度には特に制限はないが、重合反応の制御の容易さと収率・経済性を考慮すれば、２０重量％〜飽和濃度以下であることが好ましい。
【００３２】
重合形態としては、溶液重合法の他に、例えばソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、エチルセルロース、セルロースアセテート等のセルロースエステル、セルロースエーテル、α−オレフィン−無水マレイン酸共重合体等のカルボキシル基含有重合体等を分散剤として用いて疎水性有機溶媒中に単量体水溶液を分散させて行う逆相懸濁重合法、注型重合法、双腕型ニーダーのせん断力による含水ゲル状重合体を細分化しながら重合する方法、薄膜重合法、噴霧重合法等の種々の方法を採用できる。
【００３３】
上記のようにして得られた架橋重合体である高吸水性樹脂の表面近傍に対し親水性架橋剤によってさらに架橋し、表面の近傍と内部との間に架橋密度勾配を導入し、それによって初期吸水速度を速めたものを用いることもできる。
【００３４】
このような親水性架橋剤としては、例えばグリセリン、エチレングリコール、ペンタエリスリトール等の多価アルコール類：エチレングリコールジグリシジルエーテル等のポリエポキシ化合物：エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ポリエチレンイミン等の多価アミン類：グルタルアルデヒド、グリオキサール等の多価アルデヒド類：塩化アルミニウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム等の多価金属塩類等が挙げられる。
【００３５】
これらの親水性架橋剤の使用量は、表面近傍を架橋しようとする高吸水性樹脂に対して、 0.005〜５重量％の範囲が好ましい。また、高吸水性樹脂の表面近傍を架橋する方法についても特に制限はなく、高吸水性樹脂の粉体に親水性架橋剤をそのままあるいは溶液の形で、混合したのち必要により加熱する方法や、高吸水性樹脂の粉体を疎水性有機溶媒中に分散させて得た分散液に親水性架橋剤を混合したのち必要により加熱する方法等を採用することができる。
【００３６】
高吸水性樹脂の粒子径は特に制限はないが、通常１０〜１０００μｍの粒径が、取り扱い性や工業的に容易に得られるために賞用されている。高吸水性樹脂の吸水能については特に制限はないが、１％セメント水に対する吸水倍率が下記の測定方法で１０ｇ／ｇ以上の吸水倍率を有するものが好ましい。
（吸水倍率の測定方法）
脱イオン水９９重量部に対し、ポルトランドセメント（トクヤマ社製）１重量部を入れ、２時間攪拌して混合液を得た。ついで、その混合液を、Ｎｏ．２ろ紙でろ過して、そのろ液を１％セメント水とした。
【００３７】
吸水倍率の測定では、まず、不織布等の透水性を有する素材からなるティーバック状の袋内に高吸水製樹脂約 0.1ｇを秤量して加えた後、上記袋を、上記１％セメント水１００ｇに２４時間浸漬した後、上記袋の重量を測定し、次式にしたがって吸水倍率を算出した。
【００３８】
吸水倍率（ｇ／ｇ）＝（Ｂ−Ｃ）／Ａ
Ａ：採取した高吸水性樹脂粉末の重量（ｇ）
Ｂ：吸水後の袋を含めた全重量（ｇ）
Ｃ：空試験における袋を含めた重量（ｇ）
本発明の汚泥固化材は、それ単独使用にて強度を有し、しかも離水量の少ない汚泥固化物が得られるが、必要に応じて、他の固化材と併用することはもちろん可能である。
【００３９】
このような他の固化材として、グアーガム、ローカストビンガム、クインスシードガム、アラビノガラクタンガム、アラビアガム、トラガントガム、澱粉、ザンサンガム、ザンコート、ゼラチン、サイリュームガム、多糖類、アルギン酸塩類、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルハイドロオキシエチルセルロースなどの天然あるいは半合成高分子物質や、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンイミン等の合成高分子物質や吸水性繊維等を挙げることができる。
【００４０】
【実施例】
以下、実施例および比較例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。なお、「部」は「重量部」を示す。
【００４１】
汚泥固化材は、高吸水性樹脂と、アルミン酸塩およびケイ酸塩の少なくとも一方とを含むものである。まず、上記高吸水性樹脂の各例を参考例１〜１０として次にそれぞれ説明する。
【００４２】
〔参考例１〕
温度計を備えた容量 2.5Ｌの卓上型ジャケット付ニーダー（内面は３フッ化エチレンでライニング処理）に43％メタクリル酸ナトリウム水溶液 581.4部（50重量％）およびメトキシポリエチレングリコール（ＥＯ付加モル数９）メタクリレート 250部（50重量％）、架橋剤としてポリエチレングリコール（ＥＯ付加モル数８）ジメタクリレート 2.6部（対単量体 0.2モル％）およびイオン交換水 164.8部を仕込んだ。
【００４３】
系内を窒素置換した後、ニーダーのブレードを回転させながらジャケットに40℃の温水を通水して内容物を40℃に昇温した（このとき、内容物中の単量体の濃度は50％である）。次いで、重合開始剤として、2,2'- アゾビス（2-アミジノプロパン）塩酸塩1.16部（対単量体0.15モル％）を添加して20秒間攪拌し溶解した後、攪拌を停止した。
【００４４】
直ちに重合が開始して 120分でピーク温度84℃に到達した。この間、ジャケット温度は内容物の温度と等しくなるように昇温した。次いで、ジャケット温度を80℃に調節して１時間熟成した。熟成終了後、回転数40rpm で10分間の解砕を行った。ニーダーを反転して、含水ゲルをニーダーの重合容器から取り出した。含水ゲルの重合容器への付着は全く認められなかった。
【００４５】
かくして得られた微細な含水ゲルを熱風循環式乾燥機で 120℃、４時間乾燥した。乾燥後、卓上簡易型粉砕機（共立理工（株）製）を用いて粉砕して高吸水性樹脂（１）を得た。高吸水性樹脂（１）における１％セメント水に対する吸水倍率を前記した方法により測定した結果、上記吸水倍率は３８ｇ／ｇであった。
【００４６】
〔参考例２〕
単量体組成として、メタクリル酸ナトリウム70重量％、メトキシポリエチレングリコール（ＥＯ付加モル数９）メタクリレート30重量％とし、かつ、単量体濃度を40重量％とした他は参考例１と同様にして高吸水性樹脂（２）を得た。高吸水性樹脂（２）の吸水倍率は、２２ｇ／ｇであった。
【００４７】
〔参考例３〕
単量体組成として、メトキシポリエチレングリコール（ＥＯ付加モル数９）メタクリレート 100重量％とし、かつ、単量体濃度を60重量％とした他は参考例１と同様にして高吸水性樹脂（３）を得た。高吸水性樹脂（３）の吸水倍率は、１６ｇ／ｇであった。
【００４８】
〔参考例４〕
単量体組成として、アクリル酸ナトリウム50重量％、ブトキシポリエチレングリコール（ＥＯ付加モル数50）アクリレート50重量％とした以外は実施例１と同様にして高吸水性樹脂（４）を得た。高吸水性樹脂（４）の吸水倍率は、２７ｇ／ｇであった。上記各高吸水性樹脂（１）〜（４）は請求項３記載の高吸水性樹脂に対応するものである。
【００４９】
〔参考例５〕
参考例１で用いたのと同じ重合容器に、37％アクリル酸ナトリウム水溶液 275.6部（30重量％）、40％アクリルアミド水溶液 595部（70重量％）および架橋剤としてＮ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド0.68部（対単量体 0.1モル％) およびイオン交換水 127.6部を仕込んだ。系内を窒素置換した後、ニーダーのブレードを回転（ 40rpm）させながらジャケットに20℃の温水を通水して内容物を20℃に昇温した（このとき、内容物中の単量体濃度は34重量％である）。
【００５０】
次いで、重合開始剤として、過硫酸ナトリウム1.55部、Ｌ−アスコルビン酸 0.155部を添加した。直ちに重合が開始して30分でピーク温度97℃に到達した。この間、ジャケット温度は内容物の温度と等しくなるように昇温した。次いで、ジャケット温度を80℃に調節して、30分間熟成した。
【００５１】
熟成終了後、上記回転数 40rpmで10分間の解砕を行い、ニーダーを反転して含水ゲルをニーダーの重合容器から取り出した。含水ゲルの重合容器への付着は全く認められなかった。
【００５２】
このように得られた微細な含水ゲルを熱風循環式乾燥機で 160℃、３時間乾燥した。乾燥後、卓上簡易型粉砕機（共立理工（株）製）を用いて粉砕して高吸水
性樹脂（５）を得た。高吸水性樹脂（５）の吸水倍率は、３３ｇ／ｇであった。
【００５３】
〔参考例６〕
単量体組成として、アクリル酸ナトリウム60重量％、アクリルアミド40重量％とした他は参考例５と同様にして高吸水性樹脂（６）を得た。高吸水性樹脂（６）の吸水倍率は、１８ｇ／ｇであった。
【００５４】
〔参考例７〕
単量体組成として、アクリルアミド 100重量％とした他は参考例５と同様にして高吸水性樹脂（７）を得た。高吸水性樹脂（７）の吸水倍率は、２１ｇ／ｇであった。上記各高吸水性樹脂（５）〜（７）は、請求項４記載の高吸水性樹脂に対応するものである。
【００５５】
〔参考例８〕
参考例１で用いたのと同じ重合容器に、43％メタクリル酸ナトリウム水溶液 372部（40重量％）、45％ソディウムスルホエチルメタクリレート水溶液 533.3部（60重量％）および架橋剤としてＮ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド0.40部（対単量体 0.1モル％) およびイオン交換水93.4部を仕込んだ。系内を窒素置換した後、ニーダーのブレードを回転（ 40rpm）させながらジャケットに50℃の温水を通水して内容物を50℃に昇温した（このとき、内容物中の単量体濃度は40重量％である）。
【００５６】
次いで、重合開始剤として、2,2'- アゾビス（N,N'- ジメチレンイソブチルアミジン）二塩酸塩0.39部および2,2'- アゾビス（2-アミジノプロパン）二塩酸塩0.52部を添加して20秒間攪拌し溶解した後、攪拌を停止した。
【００５７】
直ちに重合が開始して40分でピーク温度98℃に到達した。この間、ジャケット温度は内容物の温度と等しくなるように昇温した。次いで、ジャケット温度を80℃に調節して、30分間熟成した。
【００５８】
熟成終了後、上記回転数 40rpmで10分間の解砕を行い、ニーダーを反転して含水ゲルをニーダーの重合容器から取り出した。含水ゲルの重合容器への付着は全く認められなかった。
【００５９】
このように得られた微細な含水ゲルを熱風循環式乾燥機で 160℃、３時間乾燥した。乾燥後、卓上簡易型粉砕機（共立理工（株）製）を用いて粉砕して高吸水
性樹脂（８）を得た。高吸水性樹脂（８）の吸水倍率は、２７ｇ／ｇであった。
【００６０】
〔参考例９〕
単量体組成として、メタクリル酸ナトリウム80重量％、ソディウムスルホエチルメタクリレート20重量％とした他は参考例８と同様にして高吸水性樹脂（９）を得た。高吸水性樹脂（９）の吸水倍率は、１３ｇ／ｇであった。
【００６１】
〔参考例１０〕
単量体組成として、ソディウムスルホエチルメタクリレート 100重量％とした他は参考例８と同様にして高吸水性樹脂（１０）を得た。高吸水性樹脂（１０）の吸水倍率は、２５ｇ／ｇであった。上記各高吸水性樹脂（８）〜（１０）は請求項５記載の高吸水性樹脂に対応するものである。
【００６２】
〔実施例１〕
ベンナイト、セメント、水道水を含み、ベンナイト濃度６kg/m3 、セメント濃度250kg/m3の注入液を、ＳＭＷ（soil mixing wall) 工法により地下注入して排出されるセメント含有の汚泥1000部に対し、上記高吸水性樹脂（１）４部とアルミン酸ナトリウム（メタアルミン酸ナトリウム）１部を同時に添加して攪拌して混合した。
【００６３】
上記汚泥について、30分後の外観を肉眼で観察した結果、上記汚泥は、浮水、遊離水などの水分が全く認められず、弾力性を有する固体状態であった。さらに、この弾力性を有するが固体状態の汚泥 100部に対し２kg/cm2の荷重を印加し、その固化物からの離水量を測定した。その測定結果を表１に示した。さらに、この弾力性を有するが固体状態の汚泥を室温で２日間静置しておくと、汚泥中のセメントの作用により、高強度に固化していた。
【００６４】
〔実施例２〜３〕
実施例１におけるアルミン酸ナトリウムの使用量（部）を、実施例１に記載の１部に代えて、表１に示したように、４．０部、０．４部にそれぞれ使用量を変更した以外は、実施例１と同様の操作を行い、得られた汚泥の固化物における外観および離水量をそれぞれ測定した。その測定結果を表１に合わせて示した。
【００６５】
〔実施例４〕
実施例１におけるアルミン酸ナトリウムに代えてアルミン酸カリウムを使用した以外は、実施例１と同様の操作を行い、得られた汚泥の固化物における外観および離水量をそれぞれ測定した。その測定結果を表１に合わせて示した。
【００６６】
〔実施例５〕
実施例１と同じ汚泥1000部に対し、アルミン酸ナトリウム１部を添加して５分間攪拌して混合した後、実施例１と同様の高吸水性樹脂（１）４部を添加して攪拌して混合した。30分後の固化した汚泥の外観を肉眼で観察した結果、浮水、遊離水などの水分は全く認められず、上記汚泥は固体状態であった。
【００６７】
さらに、この固化物 100部に対し３kg/cm2の荷重を印加し、その固化物からの離水量を測定したところ、印加した荷重を実施例１と比べて増加させても離水量は０部であった。その測定結果を表１にも示した。
【００６８】
〔実施例６〜１４〕
実施例１における高吸水性樹脂（１）に代えて、参考例（２）〜（１０）の各高吸水性樹脂（２）〜（１０）をそれぞれ用いて、実施例１と同様の操作を行い、固化した汚泥について、その外観および離水量についてそれぞれ測定した。それらの測定結果を表１に合わせて示した。
【００６９】
〔実施例１５〜１９〕
実施例１における高吸水性樹脂（１）に代えて、市販の吸水性樹脂であるポリアクリル酸系吸水性樹脂（１％セメント水の吸水倍率、４ｇ／ｇ）、イソブチレン／マレイン酸系吸水性樹脂（１％セメント水の吸水倍率、２１ｇ／ｇ）、ビニルアルコール／アクリル酸系吸水性樹脂（１％セメント水の吸水倍率、１８ｇ／ｇ）、ポリビニルアセトアミド系吸水性樹脂（１％セメント水の吸水倍率、３３ｇ／ｇ）、ポリビニルアルコール系吸水性樹脂（１％セメント水の吸水倍率、１４ｇ／ｇ）をそれぞれ用いて、実施例１と同様の操作を行い、固化した汚泥について、その外観および離水量についてそれぞれ測定した。それらの測定結果を表１に合わせて示した。
【００７０】
【表１】
0003795102.tif 000003
【００７１】
〔実施例２０〕
実施例１におけるアルミン酸ナトリウムに代えて、ケイ酸ナトリウム（メソ二ケイ酸ナトリウム、キシダ化学株式会社製）を、１部用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、得られた汚泥の固化物における外観および離水量をそれぞれ測定した。その測定結果を表２に示した。
【００７２】
〔実施例２１〕
実施例１におけるアルミン酸ナトリウムに代えて、ケイ酸ナトリウム（メソ二ケイ酸ナトリウム、キシダ化学株式会社製）を、４部用いた以外は、実施例１と同様の操作を行い、得られた汚泥の固化物における外観および離水量をそれぞれ測定した。その測定結果を表２に合わせて示した。
【００７３】
〔実施例２２〕
実施例１と同様な汚泥1000部に対し、ケイ酸ナトリウム３部を添加して５分間５分間攪拌して混合した後、実施例１と同様の高吸水性樹脂（１）１部を添加して攪拌して混合した。３０分後の固化した汚泥について、その外観および離水量についてそれぞれ測定した。その測定結果を表２に合わせて示した。
【００７４】
【表２】
0003795102.tif 000004
【００７５】
次に、本願発明を説明するための各比較例１〜４について説明する。各比較例１〜４では、汚泥を固化させるための固化主剤として、参考例１に記載の高吸水性樹脂（１）、実施例１９記載のポリビニルアルコール系吸水性樹脂、およびグアーガムを用いた。
【００７６】
〔比較例１〕
実施例１におけるアルミン酸ナトリウムの添加を省いた他は実施例１と同様にして汚泥を固化させ、その固化した汚泥について、外観および離水量をそれぞれ測定した。それらの結果を表３に示した。
【００７７】
〔比較例２〕
比較例１における高吸水性樹脂（１）の使用量４．０部に代えて、上記高吸水性樹脂（１）を６．０部用いた他は比較例１と同様にアルミン酸ナトリウムの添加を省いて、汚泥を固化させた。その固化した汚泥について、外観および離水量をそれぞれ測定した。それらの結果を表３に合わせて示した。
【００７８】
〔比較例３〕
実施例１に記載の汚泥1000部に対し、高吸水性樹脂として、ポリビニルアルコール系高吸水性樹脂を４．０部と、酸性物質である硫酸アルミニウムを１．０部とを加えて、他は実施例１と同様に上記汚泥を固化させ、その固化した汚泥について、外観および離水量をそれぞれ測定した。それらの結果を表３に合わせて示した。
【００７９】
〔比較例４〕
実施例１に記載の汚泥1000部に対し、吸水性のものとして、グアーガムを４．０部と、添加剤としての塩化カルシウムを１．０部とを加えて、他は実施例１と同様に上記汚泥を固化させ、その固化した汚泥について、外観および離水量をそれぞれ測定した。それらの結果を表３に合わせて示した。
【００８０】
【表３】
0003795102.tif 000005
【００８１】
本願発明に係る各実施例の構成は、表１および表２に示すように、外観において離水が観察されず固体状であり、加圧下での離水量も２部以下であった。一方、各比較例１〜４の各汚泥固化材では、離水が多く観察され、また、加圧下の離水量も２部を越えていた。
【００８２】
このように上記各実施例の構成では、高吸水性樹脂と、アルミン酸塩およびケイ酸塩の少なくとも一方とを用いることによって、汚泥が迅速に固化することから上記汚泥の取り扱いを容易化できると共に、固化した汚泥からの水分の離水を回避できるので、上記離水による周囲に対する汚れに起因する汚泥の処理時における周囲の環境の劣化や、流出した離水に対する処理の手間を防止できる。
【００８３】
その上、上記構成は、前記のＳＭＷ工法での排出汚泥のように、セメントを含有する汚泥に用いた場合においても、その固化処理を迅速化および確実化でき、かつ、固化した汚泥の固化強度が上記セメントにより経時的に向上することから、固化した汚泥による周囲への汚染をさらに確実に回避できるものとなっており、また、上記の汚泥を例えば埋め立てに用いたときに地盤沈下の恐れ等を回避できるといった顕著な効果を有するものとなっている。
【００８４】
本願発明の汚泥固化方法では、上述したように固化した汚泥から離水を抑制できて、固化した汚泥を取り扱い易いものとなっているが、さらに実施例５に示すように、まず、アルミン酸塩を加えた後に、高吸水性樹脂を添加・混合することにより、固化した汚泥からさらに離水を抑制、すなわち防止することができて、固化した汚泥の取り扱い易いをさらに容易とすることができる。
【００８５】
さらに、上記方法では、汚泥に対し、高吸水性樹脂、アルミン酸塩およびケイ酸塩の少なくとも一方と、セメントを混合することにより、上記汚泥における含水率が50重量％というように高含水率で、かつ、セメントの存在下に場合においても、汚泥を迅速に固化できると共に、そのように固化した汚泥の固化強度を上記セメントの固化により経時的にさらに高めることが可能となる。
【００８６】
よって、上記方法では、汚泥を廃棄処理する場合、高強度に固化した汚泥を、例えば埋め立て用として用いたときに、埋め立て地の地盤沈下の恐れを回避できると共に、汚泥に有害物質が含有しているときに、上記汚泥が地下水や雨水等と接触しても上記有害物質が固化した汚泥から溶出することを防止できるので、上記汚泥は廃棄処理の場所の適用範囲を拡大化でき、利用価値の高いものとなる。
【００８７】
【発明の効果】
本発明の汚泥固化材および汚泥固化方法は、高吸水性樹脂と、水溶性アルミン酸塩および水溶性ケイ酸塩の少なくとも一方とを汚泥固化材として含む構成であり、その汚泥固化材を汚泥に対し混合する方法である。
【００８８】
それゆえ、上記構成および方法は、高吸水性樹脂と、水溶性アルミン酸塩および水溶性ケイ酸塩の少なくとも一方とによって、汚泥が迅速に固化することから上記汚泥の取り扱いを容易化できると共に、固化した汚泥からの離水を抑制できるので、上記離水による周囲に対する汚れに起因する汚泥の処理時における周囲の環境の劣化や、流出した離水に対する処理の手間を軽減できるという効果を奏する。
【００８９】
本発明の他の汚泥固化方法は、汚泥に対し、高吸水性樹脂と、水溶性アルミン酸塩および水溶性ケイ酸塩の少なくとも一方と、セメントとを混合する方法である。
【００９０】
それゆえ、上記方法では、さらに、セメントを混合しても、水溶性アルミン酸塩および水溶性ケイ酸塩の少なくとも一方の混合によって、汚泥の固化が上記セメントの混合により阻害されることを回避できる。
【００９１】
このことから、上記方法では、汚泥の迅速な固化が維持されながら、固化した汚泥の強度を上記セメントにより、さらに経時的に改善できるという効果を奏する。