JP2003190991A - 水中泥状堆積物の水中汚濁防止剤、その使用方法、及び水中汚濁防止剤を用いた水中泥状堆積物処理方法 - Google Patents

水中泥状堆積物の水中汚濁防止剤、その使用方法、及び水中汚濁防止剤を用いた水中泥状堆積物処理方法

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JP2003190991A
JP2003190991A JP2001397165A JP2001397165A JP2003190991A JP 2003190991 A JP2003190991 A JP 2003190991A JP 2001397165 A JP2001397165 A JP 2001397165A JP 2001397165 A JP2001397165 A JP 2001397165A JP 2003190991 A JP2003190991 A JP 2003190991A
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gel
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Yoshihisa Sakane
義久 坂根
Akira Kamimura
明良 上村
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Daicel Chemical Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、湖沼、河川、池、湾口
などにおいて、水中の泥状堆積物を浚渫又は原位置処理
する際に、水中泥状堆積物(ヘドロ)が水中に巻き上が
るのを抑制し、水の汚濁を防止する水中泥状堆積物の水
中汚濁防止剤及びそれを用いた水中泥状堆積物処理方法
を提供する。 【解決手段】 主としてゲル形成用高分子と架橋
剤とを有する高分子ゲル形成水溶液からなることを特徴
とする水中汚濁防止剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、湖沼、河川、池、
湾口などにおいて、水中の泥状堆積物を浚渫又は原位置
処理する際に、水中泥状堆積物(ヘドロ)が水中に巻き
上がるのを抑制し、水の汚濁を防止する水中泥状堆積物
の水中汚濁防止剤及びそれを用いた水中泥状堆積物処理
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、水中に堆積している水中泥状堆積
物処理をする際には、大きく分けて2つの方法があっ
た。まず前者としては、浚渫などを行ない、陸上で水中
泥状堆積物を処理する方法があり、これには、水底に沈
積している水中泥状堆積物をポンプによって吸引・輸送
することによって除去する方法や、浚渫船からのクラム
シェルバケットによって水中泥状堆積物を堀削して除去
する方法が挙げられる。
【0003】また、後者としては、水中の原位置で水中
泥状堆積物を処理する方法があり、これには、一定の体
積を覆う箱体を水中泥状堆積物層に被せ、その箱体の中
で凝集剤又は固化剤を攪拌混合する方法や、堆積してい
る水中泥状堆積物中にパイプから凝集剤又は固化剤を吐
出して水中泥状堆積物を減容化又は固化する方法が挙げ
られる。
【0004】しかしながら、水中泥状堆積物は有機物質
を含む軽い粘土粒子でできているため、水流で巻き上が
りやすく、浚渫法や水中泥状堆積物層中に凝集剤や固化
剤を吐出させる方法では、作業中に生ずる水流により、
水中泥状堆積物が水中に巻き上がり、付近の水中を汚濁
させてしまうという問題点があった。又、箱体を水中泥
状堆積物層に被せて処理を行なう方法では、一度に処理
できる量が限定されやすいため、多くの時間及び労力が
必要である上に、箱体を水中で上下・横移動させる際に
水中泥状堆積物が巻き上がるため、上記と同様に付近の
水中を汚濁させてしまうものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、水中泥状堆積物の処理作業中の水中泥状堆積物の巻
き上がりを防止するために、水中泥状堆積物層上界面に
分散した後にゲル化する水中汚濁防止剤及びそれを用い
た水中泥状堆積物処理方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、主
としてゲル形成用高分子と架橋剤とを有する高分子ゲル
形成水溶液からなり、該高分子ゲル形成水溶液が水中の
泥状堆積物上界面に分散した後にゲル化することを特徴
とする水中汚濁防止剤、並びに本発明で得られた水中汚
濁防止剤を水中泥状堆積物層上に分散及びゲル化させゲ
ル層を形成させた後に、砂状物質を該ゲル層が上界面に
形成された水中泥状堆積物層上に堆積させて、水中泥状
堆積物層を封じ込める水中泥状堆積物処理方法である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明に用いられるゲル形成用高
分子としては、カルボキシメチルセルロース(以下CM
Cとする)又はその塩、アルギン酸又はその塩、カルボ
キシメチル化デンプン、カルボキシメチル化ポリビニル
アルコールなどが挙げられ、上記の高分子に限られず、
ゲルを形成する高分子として一般に用いられているもの
が使用できる。上記のゲル形成用高分子は単独で使用し
てもよいし、複合して使用してもよい。上記のゲル形成
用高分子は、生分解性を持つため、使用した後に環境中
へ悪影響を及ぼすことなく分解される。
【0008】これらのゲル形成用高分子として、均一で
ゲル強度の高いゲル層を得る点から好ましくはCMC又
はその塩及び/又はアルギン酸又はその塩が挙げられ、
CMCの塩としては、CMCナトリウム、CMCカリウ
ム、CMCアンモニウム、CMCマグネシウム、CMC
カルシウムなどが挙げられ、アルギン酸の塩としてはア
ルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸
アンモニウム、アルギン酸マグネシウム、アルギン酸カ
ルシウムが挙げられる。
【0009】CMC又はその塩において、カルボキシル
メチル基の置換度(以下DSという)は、0.5〜2.
0のものが適しており、好ましくは0.7〜1.5であ
る。DSが2.0を超えると、生分解(酸素分解)しに
くく、DSが0.5未満であると、水に不溶性となり、
またゲル強度が確保できなくなる。
【0010】前記ゲル形成用高分子の濃度は、その高分
子ゲル形成水溶液に対して0.5〜10重量%含まれて
いることが好ましく、より好ましくは1.5〜3.0重
量%含まれていることである。ゲル形成用高分子の濃度
が10重量%を超えると不経済であると共に、十分な流
動性が確保できず、0.5重量%未満であると、ゲル強
度が確保できなくなる。
【0011】本発明に用いられる架橋剤としては、アル
ミニウム、鉄、カルシウム、亜鉛、マグネシウム及びバ
リウムなどの水溶性多価金属塩が使用でき、この中でも
好ましくはアルミニウム塩が挙げられ、より好ましくは
難溶性のアルミニウム塩が挙げられる。特に好ましくは
塩基性酢酸アルミニウム塩である。
【0012】水溶性多価金属塩によって、前記ゲル形成
用高分子は三次元に架橋され、水溶性多価金属塩の中で
も、アルミニウム塩は生成したゲル強度が高いので好ま
しい。また、本発明の水中汚濁防止剤を使用後にアルミ
ニウム塩からアルミニウムイオンが溶出した場合も、そ
の量は微量であり、嫌気性である水中泥状堆積物中から
溶出するリンイオンとアルミニウムイオンが不溶性塩を
作るため、環境に影響を及ぼす可能性は低い。更に、ア
ルミニウム塩の中でも難溶性のアルミニウム塩は均一な
ゲル形成を達成する点で好都合であり、その中でも塩基
性酢酸アルミニウム塩価格も廉価で手にいれやすく好都
合である。
【0013】高分子ゲル形成水溶液に対して、前記架橋
剤は0.05〜1重量%添加する事が好ましく、より好
ましくは0.1〜0.5重量%である。添加量が1重量
%を超えると、不経済であるととも共に、環境への影響
も懸念される。また、添加量が0.05重量%未満であ
ると、ゲル強度が確保できなくなる。
【0014】ゲル形成用高分子と架橋剤を有する高分子
ゲル形成水溶液の作成方法は、特に限定されるものでは
ないが、例えば、ゲル形成用高分子を水道水に溶解させ
て水溶液とし、別途作成した架橋剤の分散溶液を攪拌混
合する方法や、架橋剤の水溶液に顆粒状のゲル形成用高
分子を混入して攪拌混合する方法などが挙げられる。
【0015】また、アルカリ性にして前記ゲル形成用高
分子水溶液と前記架橋剤との混合溶液を調整した後、酸
性化剤を加えてゲル化させても良い。アルカリ性に調整
する手段としては、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム
など、通常一般に水溶液中で塩基性を示す物質を用いる
事ができ、アルカリ性に調整する際のpHは7〜13程
度であるのが好ましく、より好ましくは7〜10であ
る。pHが7以上であると、ゲル化の進行を停止させる
事ができ、pHが13以下であると、酸性化剤の使用量
を適正に保ち、製造コストを低下できる。
【0016】また、酸性化剤は、有機酸及び/又は無機
酸を使用する事ができ、例えば、無水コハク酸、無水マ
レイン酸、フマル酸、マレイン酸、フタル酸、無水フタ
ル酸、アスパラギン酸などが挙げられる。また、無機酸
としては塩酸、硫酸、硝酸、酢酸などが上げられるが、
水に易溶の無機酸は上記の有機酸と併用して溶解速度を
遅くして用いる事ができる。酸化剤添加後の水溶液のp
Hは、好ましくは1〜6であり、より好ましくは3.0
〜6.0である。pHが1以上であると、酸化剤の添加
量を適正に保ち、製造コストを低下でき、pHが6以下
であるとゲル強度を高くする事ができる。
【0017】本発明の水中汚濁防止剤には、上記成分以
外にも本発明の目的を損なわない種類及び量の他の成
分、例えば粘土などの無機物質、着色剤、香料、抗菌
剤、防黴剤などを配合する事ができる。
【0018】高分子ゲル形成水溶液の25℃における粘
度は、50〜3000mPa・sであるのが好ましく、
より好ましくは200〜1000mPa・sである。粘
度が3000mPa・sを超えると、不経済であり、ま
た十分な流動性が確保できず、ゲル層が厚くなりすぎる
と共にセルフレベリングが悪く、粘度が50mPa・s
未満であると水中泥状堆積物層上に分散する際に周囲の
水に散りやすくなりすぎる。
【0019】本発明の水中汚濁防止剤は、高分子ゲル形
成水溶液を作成後、パイプなどを用いて高分子ゲル形成
水溶液を水中泥状堆積物上界面に注入し、その上界面に
分散させてゲル層を水中泥状堆積物の上界面に形成する
ことができる。
【0020】水中汚濁防止剤によるゲル層を水中泥状堆
積物上界面に形成した後、砂状物質を前記ゲル層が上界
面に形成された水中泥状堆積物の上に散布し、堆積させ
て水中泥状堆積物層を封じ込めることが可能となる。砂
状物質は、天然に産する土砂でも、人工的に合成したガ
ラスやコンクリートなどの無機物質を砂状粒子に形成し
たものでもよい。砂状物質を散布する際、水中泥状堆積
物はゲル層によって保護されるので、散布作業による水
中泥状堆積物の巻き上がりが起こらない。
【0021】また、水中泥状堆積物層の下には土砂層が
存在しているため、その土砂層をポンプなどで吸い上
げ、その土砂を、ゲル層が上界面に形成された水中泥状
堆積物層の上に散布し堆積させてもよい。
【0022】更にまた、水中泥状堆積物層上界面にゲル
層を形成後、ゲル層下にパイプから凝集剤・固化剤を吐
出させて水中泥状堆積物と混合攪拌、又は、攪拌装置に
よって凝集剤・固化剤を水中泥状堆積物と攪拌混合させ
て、水中泥状堆積物の減容化・固化をすることも可能で
ある。
【0023】上記の何れの水中泥状堆積物処理方法にお
いても、本発明による水中汚濁防止剤を使用する事によ
り、作業中に水中泥状堆積物が巻きあがって付近の水を
汚濁させることがなくなる。
【0024】
【実施例】実施例1 水中泥状堆積物とほぼ同様の粒子径を持つシールド用粘
土SCP−A(稲垣鉱業(株)製)の含水比300%分
散液を3.5L作成した。砂層を想定した硅砂を5Lガ
ラスビーカーに1L入れ、その上から上記粘土分散液を
静かに注ぎ入れ、粘土粒子が沈降するまでこの状態で静
置し、硅砂による砂層の上に、水中泥状堆積物を想定し
た粘土層を形成した。粘土層形成後、モーターに接続さ
れている直径5cmの攪拌羽根を層の中心になるようビ
ーカー内に配設した。
【0025】ゲル形成用高分子として、CMC(ダイセ
ル化学工業(株)製、商品名:1240)を3重量%水
溶液になるよう水道水に溶解し、また、架橋剤として塩
基性酢酸アルミニウムを10倍量のグリセリンで分散液
を作製した。上記CMC水溶液に対して、酢酸アルミニ
ウムが0.4重量%含まれるよう、上記酢酸アルミニウ
ム/グリセリン分散液を加え、攪拌機で攪拌混合した。
【0026】上記5Lガラスビーカー中に、上記CMC
水溶液+酢酸アルミニウム/グリセリン分散液をガラス
管にて、粘土層上面からゆっくりと流し込み、粘土層上
面に水中汚濁防止剤層を形成し、この状態で数時間静置
し、CMC水溶液ゲル層を形成させた。
【0027】CMC水溶液ゲル層を形成させた後、ビー
カー内に配設した攪拌羽根を300rpmで回転させ、
水流を発生させ、粘土粒子の巻き上がり状態を目視で観
察したところ、粘土粒子はCMC水溶液ゲル層より上に
巻き上がらず、CMC水溶液ゲル層より上の水は攪拌羽
根を回転する前と同様の状態であった。
【0028】実施例2 実施例1と同様に、砂層と粘土層を形成後、粘土層上面
に水中汚濁防止剤層を形成させた後、硅砂を上から散布
して、粘土粒子の巻き上がり状態を目視で観察したが、
粘土粒子はCMC水溶液ゲル層より上に巻き上がらず、
粘土粒子による水の汚濁は見られなかった。
【0029】比較例1,2 比較例1として、粘土層上面に水中汚濁防止剤層を形成
させない点以外は実施例1と同様にして、粘土粒子の巻
き上がり状態を目視で観察したところ、粘土粒子は水中
全体に拡散し、水の汚濁が確認された。また、比較例2
として、粘土層上面に水中汚濁防止剤層を形成させない
点以外は実施例2と同様にして、粘土粒子の巻き上がり
状態を目視で観察したところ、粘土粒子は水中全体に拡
散し、水の汚濁が確認された。
【0030】
【発明の効果】本発明の水中汚濁防止剤によって、水中
泥状堆積物の上界面にゲル層を形成することができ、ゲ
ル層に保護された水中泥状堆積物は、水流によって巻き
上がらなくなる。これによって土砂などの砂状物質を水
中泥状堆積物の上に載置するといった処理作業中に、水
中泥状堆積物の巻き上がりを防止することが可能とな
り、水の汚濁を起こさずに、水中泥状堆積物を処理する
ことが可能となる。また、本発明の水中汚濁防止剤によ
るゲル層は生分解性の高分子から構成されているため、
使用した後に環境中へ悪影響を及ぼすことなく還元され
る。したがって本発明の水中泥状堆積物処理方法によ
り、水底に堆積している水中泥状堆積物を無害化する事
ができる。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主としてゲル形成用高分子と架橋剤とを
    有する高分子ゲル形成水溶液からなることを特徴とする
    水中汚濁防止剤。
  2. 【請求項2】 前記ゲル形成用高分子がカルボキシメチ
    ルセルロース又はその塩及び/又はアルギン酸又はその
    塩であることを特徴とする請求項1に記載の水中汚濁防
    止剤。
  3. 【請求項3】 前記架橋剤が多価金属塩であることを特
    徴とする請求項1又は2に記載の水中汚濁防止剤。
  4. 【請求項4】 前記架橋剤がアルミニウム塩であること
    を特徴とする請求項3に記載の水中汚濁防止剤。
  5. 【請求項5】 前記架橋剤が難溶性のアルミニウム塩で
    あることを特徴とする請求項4に記載の水中汚濁防止
    剤。
  6. 【請求項6】 前記架橋剤が塩基性酢酸アルミニウム塩
    であることを特徴とする請求項5に記載の水中汚濁防止
    剤。
  7. 【請求項7】 前記ゲル形成用高分子及び前記架橋剤の
    混合水溶液をアルカリ性にして調整した後、酸性化剤を
    加えて生成することを特徴とする請求項1乃至6のいず
    れかに記載の水中汚濁防止剤。
  8. 【請求項8】 請求項1乃至7のいずれかに記載の水中
    汚濁防止剤を水中の泥状堆積物上界面に分散させてゲル
    化させることを特徴とする水中汚濁防止剤の使用方法。
  9. 【請求項9】 請求項1乃至7のいずれかに記載の水中
    汚濁防止剤を水中泥状堆積物層上に分散及びゲル化させ
    ゲル層を形成させた後に、砂状物質を該ゲル層が上界面
    に形成された水中泥状堆積物層上に堆積させて、水中泥
    状堆積物層を封じ込める水中泥状堆積物処理方法。
  10. 【請求項10】 請求項1乃至7のいずれかに記載の水
    中汚濁防止剤を水中泥状堆積物層上に分散及びゲル化さ
    せゲル層を形成させた後に、水中泥状堆積物層の下層の
    土砂を該ゲル層が上界面に形成された水中泥状堆積物層
    上に堆積させて、水中泥状堆積物層を封じ込める水中泥
    状堆積物処理方法。
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