JP2004203962A

JP2004203962A - 泥土の固化剤及び固化方法

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Publication number: JP2004203962A
Application number: JP2002372391A
Authority: JP
Inventors: Takanori Hirao; 孝典平尾; Kazumasa Yamamoto; 和正山本; Motoshi Kumagai; 元四熊谷
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2022-12-24
Also published as: JP4380154B2

Abstract

【課題】建設汚泥等の含水比の高い泥土を、良好な作業性のもとに効果的に固化することができ、ｐＨが中性ないし弱アルカリ性で再泥化や容量の増加の問題もないリサイクル性に優れた処理土を得る。
【解決手段】酸性無機物質と水硬性物質とを含み、泥土に混合して得られる処理土のｐＨが中性ないし弱アルカリ性で、かつコーン指数が２００ｋＮ／ｍ^２以上となる泥土の固化剤。酸性無機物質としては過燐酸石灰等の燐含有酸性肥料が好ましく、水硬性物質としては、酸化マグネシウムが好ましい。この固化剤を泥土に混合する泥土の固化方法。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、泥土の固化剤及び固化方法に係り、例えば土木建築現場において発生する建設汚泥等の高含水比の泥土であっても固化することができる固化剤及び固化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設現場から排出される土は、含水比が高く、「泥状の状態」を示すことがある。「泥状の状態」とは、一般的に、標準仕様ダンプトラックに山積みができず、その上を人が歩けない状態を指し、この「泥状の状態」を、土の強度の指標で示すならば、コーン指数が２００ｋＮ／ｍ^２未満、又は一軸圧縮強度５０ｋＮ／ｍ^２以下の状態である。なお、コーン指数（ｋＮ／ｍ^２）とは、コーンを土中に貫入させたときの貫入抵抗力をコーンの底面積で除した値であり、運搬、リサイクルのためには、コーン指数２００ｋＮ／ｍ^２以上が必要とされる。
【０００３】
このような泥状の状態を示す建設汚泥は、産業廃棄物として取り扱われるため、廃棄物処理法に従って埋立処分等の方法で、適性に処理する必要がある。
【０００４】
ところで、建設現場から排出される各種の建設廃棄物のうち、「木材、コンクリート塊、アスファルト塊」については、平成１４年５月３０日に施行された「建設リサイクル法」にてリサイクルすることが義務付けられている。しかしながら、建設汚泥は、１年間に８００万トン（平成７年実績）排出され、建設廃棄物の１０％程度を占めているにもかかわらず、十分な処理技術が確立されていないという理由から、「建設リサイクル法」の規制の対象とされておらず、産業廃棄物としてその多くが埋立て処分されているのが現状である。
【０００５】
しかし、埋立処分場の残余容積は逼迫しており、残余年数は全国平均で３．１年という状態である（平成１０年実績）。このような背景から、国土交通省は、新たに「建設リサイクル推進計画２００２」を策定し、建設汚泥のリサイクルの推進目標を具体的にうたっている。従って、今後は、建設汚泥のリサイクルが必要とされることが十分に予想される。
【０００６】
従来、泥土の固化処理技術としては、以下の方法がある。
▲１▼ セメント系固化剤による泥土の固化
▲２▼ 古紙、吸水繊維、無機吸水材、吸水樹脂といった吸水素材による泥土の固化
▲３▼ 機械的な脱水による泥土の固化
【０００７】
このうち、セメント系固化剤による泥土の固化では、処理土がｐＨ１２付近という強いアルカリ性になるという問題がある。高アルカリ性の土壌は植物の生育に不向きであり、発芽障害、生育障害が起こるため、セメント系固化剤で固化することはできず処理された高ｐＨの処理土は、植生を目的とした用途にリサイクルすることはできず、用途が限定される。また、降雨や地下水などが高ｐＨの処理土と接触した場合、アルカリ性に変化して流れ出ることになり、環境基準、排水基準を満足しないという問題も生じる。
【０００８】
吸水素材による泥土の固化では、含水率が高い泥土に対して、吸水素材を大量に添加しなければならず、効率が悪い。また、吸水素材を泥土に大量に混合することで、処理土の体積が増加し、処理土の運搬費用の増大につながる。また一般的に、吸水素材は比重が軽く、粒径が小さいことから、泥土と混合する際の粉塵が問題となることもある。
【０００９】
機械的な脱水による泥土の固化では、脱水機の設置スペースが必要であり、また、脱水された処理土は化学的性状が改質された状態ではないため、再び降雨や地下水にさらされることで、泥状の状態に戻る（再泥化）という問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、運搬汚泥等の高含水比の泥土であっても十分に固化することができ、また、ｐＨが中性ないし弱アルカリ性でありリサイクル性に優れた処理土を得ることができる泥土の固化剤及び固化方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の泥土の固化剤は、泥土に混合することにより該泥土を固化するための固化剤において、酸性無機物質と水硬性物質とを含み、泥土に混合して得られる処理土のｐＨが中性ないし弱アルカリ性であり、かつコーン指数が２００ｋＮ／ｍ^２以上であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の固化剤では、水硬性物質により泥土をコーン指数２００ｋＮ／ｍ^２以上に固化し、また酸性無機物質により処理土のｐＨを中性ないし弱アルカリ性に調整することができる。
【００１３】
本発明において、酸性無機物質としては、燐含有酸性肥料が好ましく、また水硬性物質としては酸化マグネシウム及び／又は酸化カルシウムが好ましい。
【００１４】
本発明の固化剤の作用効果を、水硬性物質としての酸化マグネシウムと酸性無機物質としての過燐酸石灰を例に説明すると、泥土に混合された酸化マグネシウムはその水和反応に伴い、水酸化マグネシウムを経て、空気中の炭酸に炭酸化され、炭酸マグネシウムとなる。この反応により泥土が固化される。この状態では、泥土は弱アルカリ性を示すが、酸性無機物質である燐酸石灰を併用することによりｐＨを中性ないし弱アルカリ性とすることができ、かつ、コーン指数２００ｋＮ／ｍ^２以上の処理土を得ることができる。
【００１５】
なお、燐酸は、土のｐＨが６以上の場合は、置換性カルシウムと反応して難溶性の燐酸第二石灰や燐酸第三石灰となるため、土に吸収され、肥料として植物の生育に利用される。マグネシウムと燐酸の塩は石灰と比べて、水に溶けやすいが、土への燐酸の吸収を促進することが期待できる。
【００１６】
本発明の泥土の固化方法は、このような本発明の泥土の固化剤を泥土に混合して、ｐＨが中性ないし弱アルカリ性で、コーン指数が２００ｋＮ／ｍ^２以上の処理土を得るものであり、植生土として有効利用可能な良好な処理土を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の泥土の固化剤及び固化方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
本発明の固化剤は、酸性無機物質と水硬性物質とを含むものである。
【００１９】
酸性無機物質としては、処理土を植生土としてリサイクルした場合に良好な植生効果が得られることから、燐含有耐性肥料を用いることが好ましく、燐含有酸性肥料としては、過燐酸石灰、重過燐酸石灰、苦土過燐酸、苦土重焼燐、及び熔成燐肥等の一般に農業分野で使用されているものを用いることができる。
【００２０】
酸性無機物質は、燐と共にマグネシウムを含む肥料であっても良く、このようなものとしては、蛇紋岩過燐酸石灰があり、マグネシウム欠乏地では特に肥料効果が高い。即ち、燐とマグネシウムは肥料の５要素（Ｎ，Ｐ，Ｋ，Ｃａ，Ｍｇ）に含まれるものであり、植物の生育に適した処理土を得るために有効である。
【００２１】
これらの燐含有酸性肥料は１種を単独で用いても良く、２種以上を混合して用いても良い。
【００２２】
水硬性物質としては、酸化マグネシウム及び／又は酸化カルシウムが好適であるが、ポルトランドセメントなどのセメントであっても良い。なお、酸化マグネシウムは、植生土としての再利用の場合に有効である。
【００２３】
酸性無機物質と水硬性物質との混合割合には特に制限はなく、ｐＨ中性ないし弱アルカリ性でコーン指数が２００ｋＮ／ｍ^２以上の処理土が得られるような割合となるように適宜決定されるが、通常の場合、酸性無機物質：水硬性物質＝２０：８０〜５０：５０（重量比）の範囲とすることが好ましい。この範囲よりも酸性無機物質が多いと得られる処理土のコーン指数が低くなる傾向にあり、水硬性物質が多いと得られる処理土のｐＨが高くなる傾向がある。
【００２４】
本発明の固化剤は、酸性無機物質と水硬性物質とが予め混合されたものであっても良く、また、各々別々となっているものであっても良い。酸性無機物質と水硬性物質とが別々に提供される場合、予め混合して泥土に添加しても良く、各々別々に添加混合しても良い。酸性無機物質と水硬性物質とを別々に泥土に添加混合する場合、酸性無機物質を先に添加混合しても水硬性物質を先に添加混合でも、いずれでも良い。
【００２５】
また、本発明の固化剤は、酸性無機物質及び水硬性物質以外の成分を含有していても良く、この場合、含有し得る他の成分としては木材、古紙、シリカ等の繊維物質やシリカヒューム、炭酸カルシウムなどのマイクロフィラー効果が得られる無機物等が挙げられる。
【００２６】
泥土への本発明の固化剤の添加量は、所望のｐＨ及びコーン指数の処理土が得られるような量であれば良く、特に制限はないが、実用的な添加量は泥土に対して５０〜１５０ｋｇ／ｍ^３である。
【００２７】
このような本発明の固化剤で処理して得られる処理土のｐＨは、特に６〜１０の中性ないし弱アルカリ性であることが好ましい。また、処理土のコーン指数は、２００ｋＮ／ｍ^２以上とする。
【００２８】
なお、このコーン指数は、本発明の固化剤を泥土に添加混合した後、長くとも２４時間後の処理土のコーン指数である。即ち、本発明の固化剤は、泥土に混合した後２４時間以内にコーン指数２００ｋＮ／ｍ^２以上の処理土を得ることができるものである。
【００２９】
本発明の固化方法は、このような本発明の固化剤を泥土に添加混合して固化するものであるが、この固化剤の添加混合に先立ち、必要に応じてアクリルアミド系、グアーガム系、セルロース系等の高分子凝集剤を泥土に添加混合し、その後本発明の固化剤を添加混合するようにしても良い。
【００３０】
このように固化剤の添加混合に先立ち高分子凝集剤を添加混合することにより、泥土を団粒化させ、固化剤との混練性を良好なものとすることができる。
【００３１】
この場合、高分子凝集剤の添加量には特に制限はないが、泥土に対して１〜８ｋｇ／ｍ^３程度、或いはコーン指数５０〜１５０ｋＮ／ｍ^２程度の団粒物が得られる程度とするのが好ましい。
【００３２】
本発明で固化対象とする泥土は、土木建築現場（浚渫工事、建設工事、トンネル工事）等で発生する建設汚泥であるが、本発明はこれに限らず、泥水、ヘドロ、スラッジ類、更には、上、下水処理場などで発生する汚泥の固化処理にも適用することができる。これらの泥土は通常含水比（含有水分重量／泥土の乾燥重量）０．６５以上、特に０．７以上の高含水比で、コーン指数３０ｋＮ／ｍ^２以下の低コーン指数の泥状物である。
【００３３】
本発明の固化方法により得られた処理土は、ｐＨ中性ないし弱アルカリ性で植生に適したものであるため、農業用土壌として有効に再利用することができる。
【００３４】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３５】
［泥土の固化試験］
実施例１〜４，比較例１
以下の手順で泥土の固化処理を行った。
▲１▼ 浚渫泥土（含水比：１．４４３、比重：１．３５０、ｐＨ：６．９７、コーン指数０ｋＮ／ｍ^２）を２００ｃｃビーカーに採取した。
▲２▼ 凝集剤（栗田工業（株）製アクリルアミド系高分子エマルジョン「クリサットＣ−３３３Ｌ」を３ｋｇ／ｍ^３添加して、泥土を団粒化させた。
▲３▼ 表１に示す配合の固化剤を泥土１ｍ^３当り、２００ｋｇ添加した（ただし、比較例１では固化剤添加せず）。
▲４▼ スパーテルにて十分に撹拌した。
【００３６】
上記固化処理後、４時間及び２４時間経過後の処理土のコーン指数を各々山中式土壌硬度計を用いて測定すると共に、処理土のｐＨを測定した。
【００３７】
結果を表１に示す。
【００３８】
比較例２，３
実施例１で処理したものと同じ浚渫泥土に凝集剤を添加することなく、普通ポルトラントセメントを５０ｋｇ／ｍ^３（比較例２）又は２００ｋｇ／ｍ^３（比較例３）添加、混合して固化処理し、同様に２４時間後の処理土のコーン指数及びｐＨを測定し、結果を表１に示した。
【００３９】
【表１】

【００４０】
［植生試験］
上記汚泥の固化試験において、実施例１，４及び比較例１〜３で得られた処理土を試験土壌とし、「こまつな」を２０粒植えて発芽試験を行うと共に、生育試験を行った。
【００４１】
栽培から２日及び４日経過した段階での発芽率をそれぞれ調べ、結果を表２に示した。また、１３日経過後の草丈を調べ、結果を表２に示した。
【００４２】
【表２】

【００４３】
以上の結果から本発明によれば、高含水比の泥土を固化して、植生土として有効利用可能な良好な改質土を得ることができることがわかる。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の泥土の固化剤及び固化方法によれば、建設汚泥等の含水比の高い泥土を、良好な作業性のもとに効果的に固化することができ、ｐＨが中性ないし弱アルカリ性で再泥化や容量の増加の問題もないリサイクル性に優れた処理土を得ることができる。

Claims

泥土に混合することにより該泥土を固化するための固化剤において、
酸性無機物質と水硬性物質とを含み、
泥土に混合して得られる処理土のｐＨが中性ないし弱アルカリ性であり、かつコーン指数が２００ｋＮ／ｍ^２以上であることを特徴とする泥土の固化剤。
請求項１において、該酸性無機物質が燐含有酸性肥料であることを特徴とする泥土の固化剤。
請求項２において、該燐含有酸性肥料が過燐酸石灰、重過燐酸石灰、苦土過燐酸、苦土重焼燐、及び熔成燐肥よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする泥土の固化剤。
請求項１ないし３のいずれか１項において、該水硬性物質が酸化マグネシウム及び／又は酸化カルシウムであることを特徴とする固化剤。
請求項１ないし４のいずれか１項において、該処理土のｐＨが６〜１０であることを特徴とする固化剤。
請求項１ないし５のいずれか１項において、該酸性無機物質と水硬性物質との含有割合が酸性無機物質：水硬性物質＝２０：８０〜５０：５０（重量比）であることを特徴とする固化剤。
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の泥土の固化剤を泥土に混合し、ｐＨが中性ないし弱アルカリ性で、コーン指数が２００ｋＮ／ｍ^２以上の処理土を得ることを特徴とする泥土の固化方法。
請求項７において、泥土に高分子凝集剤を混合した後、前記固化剤を混合することを特徴とする泥土の固化方法。