(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高含水比の汚泥に１ｃｍ四方以下で厚さ０．１ｍｍ以下の古紙とアクリル系ポリマーを添加して機械的剪断応力を加えることにより前記汚泥に動圧と回転運動を与えて空隙率を低下させ、土粒子間の距離を短くして土粒子間結合力の増大による粘りを発生させて内部に水分を閉じ込めた状態で前記汚泥を団粒化することを特徴とする植栽土壌の製造方法。
【請求項２】
高含水比の汚泥に１ｃｍ四方以下で厚さ０．１ｍｍ以下の古紙とアクリル系ポリマーを添加して機械的剪断応力を加えることにより前記汚泥に動圧と回転運動を与えて空隙率を低下させ、土粒子間の距離を短くして土粒子間結合力の増大による粘りを発生させて内部に水分を閉じ込めた状態で前記汚泥を団粒化させた植栽土壌。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば建設汚泥などの土を改質処理する方法と同方法によって得られた処理土に関する。本方法で得られた処理土は、団粒化しており再泥化しないために環境への影響が少なく、かつ保水性に優れているために植栽用の土壌としての有効利用が可能である。
【０００２】
【従来の技術】
土とは、主として岩石の風化作用によってできた比較的粒径の小さい粒の集合体であり、土質工学でいう「土」は、地盤を構成するあらゆる材料を含んでいるため、岩塊から粘度に至るまで、その粒子の大きさも広範囲であり、また、構成する材料も純粋な鉱物から産業廃棄物までいろいろな種類のものを含んでいる。例えば、建設汚泥、有機物含有量の多い河川、湖沼、運河、海域などに堆積したヘドロ、セメント等の固化材によって改質された浚渫埋立土が含まれる。したがって、その挙動はきわめて複雑で変化に富んでいる。
【０００３】
上述した土でも、建設汚泥は高含水比状態を呈し、本来地盤を形づくっていた土が建設工事の過程で泥状となった場合が多く、有害物質などを含有する例は極めて稀である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
建設汚泥は、建設工事に伴って発生する掘削汚泥や微細な泥状土などであり、そのままでは盛土などに直接流用できない。このため、現状ではごく一部再利用されるものを除き、大部分は産業廃棄物である「汚泥」として中間処理施設で脱水処理を行ない、あるいは直接最終処分場に持ち込まれている。しかし、脱水作業は水処理施設も含めて多大な設備と費用を要し、また作業には広い面積の土地が必要である。このため、建設汚泥を脱水作業をしないで処理してリサイクルに供することができる簡易な方法が望まれていた。
また、浄水場にて浄水処理の過程で発生する発生土（高含水泥土）も同様である。
【０００５】
本発明は、建設汚泥、浄水汚泥等のような高含水比の土を処理して他の有効な用途に供することができるリサイクル方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された植栽土壌の製造方法は、高含水比の汚泥に１ｃｍ四方以下で厚さ０．１ｍｍ以下の古紙とアクリル系ポリマーを添加して機械的剪断応力を加えることにより前記汚泥に動圧と回転運動を与えて空隙率を低下させ、土粒子間の距離を短くして土粒子間結合力の増大による粘りを発生させて内部に水分を閉じ込めた状態で前記汚泥を団粒化することを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載された植栽土壌は、高含水比の汚泥に１ｃｍ四方以下で厚さ０．１ｍｍ以下の古紙とアクリル系ポリマーを添加して機械的剪断応力を加えることにより前記汚泥に動圧と回転運動を与えて空隙率を低下させ、土粒子間の距離を短くして土粒子間結合力の増大による粘りを発生させて内部に水分を閉じ込めた状態で前記汚泥を団粒化させたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る植栽土壌の製造方法を説明する。
建設汚泥を貯泥槽に投入する。貯泥槽内に繊維状物質としての新聞紙古紙片等を投入して撹拌する。新聞紙古紙片は汚泥中の自由水を吸水する。貯泥槽内に高分子凝集材を添加して撹拌する。
水溶性高分子が泥土の粒子表面の吸着水と反応するとともに架橋作用により粒子が結合する。
次に機械的せん断応力を加えると団粒状態となる。
【０００９】
前述した例において使用した高分子改良材としては、従来より土壌改良材として知られているポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリルアミド、それらの組み合せによるコポリマーや、それらのポリアルキレングリコールや無水マレイン酸、エポキシ化合物等とのコポリマー等の各種のものが考慮されるが、なかでも水溶性のポリマーが好適なものとして挙げられる。例えば、主成分をポリアクリル系ポリマーとする合成水溶性ポリマー粉末（ＰＨ７〜８、水分１０±２％、嵩比重０．６〜０．７、真比重１．４〜１．５）などが使用できる。これらの高分子改良材については、対象土１ｍ3 に対して１ｋｇ以上の割合で添加するのが望ましい。
【００１０】
また、繊維状物質としては、前述した新聞紙の古紙等の他、天然又は合成の各種のものが使用できる。これらの繊維状物質については、その形状は細片状、小片状、糸状、布状等の各種の形状であってよく、例えば古紙においては、１ｃｍ四方以下で厚さ０．１ｍｍ以下のものとして添加することができる。添加量については、高分子系改良材の添加量との相乗効果が大きなものとなるように、対象土の種類、性質に応じて適宜実験的に定めることができる。例えば、その添加量は対象土１ｍ3 に対して、古紙の場合は望ましくは３０ｋｇから９０ｋｇ程度とすることが目安として考慮される。さらに、高含水汚泥の場合は、１００ｋｇ以上が必要である。
【００１１】
前記工程において、土に繊維状物質と高分子系改良材を添加した後に、撹拌するなどの手段で土に機械的剪断応力を加えると、前述したように土は団粒化するが、その際土の特性は破壊しにくくねばり強くなる方向に制御されている。
一般に一軸圧縮強度が高い改良土に撹拌のような機械的剪断応力を加えると砕石状になる。また、一軸圧縮強度が低い改良土の場合にはペースト状になる。
このように改良土を団粒化することは従来は困難なこととされていた。
しかし、本発明では、繊維状物質と高分子系改良材の添加といった操作を行なうことによって適度な圧縮強度と大きな破壊ひずみを得ることができる。そして、機械的剪断応力による動圧と回転運動を与えると、大きな圧縮ひずみ応力を有する処理土は、その空隙率を低下させる。すなわち、空隙率の低下は、処理土を構成する粒子間の距離が短くなることを意味する。その結果、粒子間結合力増大による粘りが発生して団粒化を可能にするのである。
【００１２】
従来、建設汚泥に固化材を加える固化処理が知られていたが、この方法では固化した汚泥を破砕、ときほぐしする必要があったが、本例で得られた土は、はじめから団粒化しているので破砕、ときほぐしする必要がない。当然、従来の建設汚泥のようにプレスで水分を抜く必要もない。この状態でダンプトラックに積み込んで運び出すことができる。即ち、養生時間が不要となるために仮置場を必要としない。
【００１３】
また、本例で得られた土は、保水性に優れており、植栽土壌として有用であるという特徴がある。
本例の土Ａと、他の土Ｂ、Ｃを比較した。Ｂは法面緑化吹付工用の基盤材土である。Ｃは一般園芸用土である。各土の含水比はそれぞれ異なる。各土Ａ〜Ｃの各々１リットルの塊を用意する。各土の塊をそれぞれ別々の貯槽の水中に所定時間浸漬した。水中から取り出した各土の塊の重量を測定すると、本例の土の塊は１．７ｋｇ、Ｂは１．３ｋｇ、Ｃは１．１ｋｇであった。
【００１４】
これら各土の塊を直射日光のあたらない屋外に放置し、その重量の日変化を測定した。結果を図１に示す。本例の土Ａは、最も多くの水分を含んでおり、徐々に水分を蒸発させて一定の重量に落ち着いて水分の蒸発が略止まるまでに概ね３０日の長期間を要した。この間に放出した水分の量は図１中に示すａで表される。これに比較し、土Ｂは水分の蒸発が止まるまでに約１０日であり、この間に放出した水分の量は図１中に示すｂであった。土Ｃは水分の蒸発が止まるまでに概ね５日であり、この間に放出した水分の量は図１中に示すｃであった。図から明かなように、ａ＞ｂ、ｃである。
【００１５】
このように本例の土によれば、他の土に比べて保水性が良好である。即ち、本例の土は保水量が多く、保水日数が長い。従って、この本例の土を植栽土壌に使用すれば、水遣り頻度が少なくても植物は適正に発芽し、成長することができる。この本例の土と、前記他の土をそれぞれ同量を鉢に入れて小松菜種を播種し、同様の条件で水遣りする実験を行なった。その結果、１５日めでは本例の土土の全面に小松菜が成育したのに対し、他の例では全く発芽が見られなかった。
【００１６】
このように、本例の土は、水分を内部に閉じ込めた状態で団粒化しているため、外部の水に接触しても溶けだしにくく、上記実験で貯槽の水中に浸漬しても貯槽中の水が濁ることはなかった。従って、本例の土を公園などの植栽土壌として使用しても、降雨時などに土が溶け出して環境を汚染するといった不都合が生じるおそれはない。
【００１７】
さらに、以上説明したような本例の土の特性に鑑みれば、公園などに用いる単なる植栽土壌としてのみならず、法面緑化成育基盤材、屋上緑化成育基盤材に使用することができる。また、荒廃した自然や農耕地を回復させるために積極的に使用することもできる。例えば、火山活動などによって火山灰の泥流土で山林や農耕地が覆われた場合、この泥流土を前述した本発明の方法で処理して保水性の良好な団粒化した土とすれば、降雨などによる流出のおそれがなく、また高い保水性によって植生の回復も円滑に進むことが期待できる。また、本発明は、沖縄などで問題となっている赤水問題、即ち山の赤土が雨水とともに海に流れ込んで当該海域を汚染する問題に対する対策としても効果がある。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に係る植栽土壌及びその製造方法によれば、建設汚泥などに繊維状物質と高分子系改良材を添加して撹拌することにより、土を団粒化させて保水性を向上させることができるので、従来産業廃棄物として高コストで処理しなければならなかった建設汚泥等を低いコストで広い有用な用途の植栽土壌としてリサイクルできるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって処理した土と他の土との保水性を比較した実験結果を示す図である。
【図１】
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