JP2008106088A - Powder solidifying material for soft mud soil and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軟泥土壌用粉末固化材及びその製造方法に係り、特に、ポルトランドセメント等のセメントを含まない非セメント系の粉末固化材とそれを有利に製造する方法に関するものである。 The present invention relates to a powder solidified material for soft mud soil and a method for producing the same, and more particularly to a non-cement type powder solidified material containing no cement such as Portland cement and a method for advantageously producing the same.
近年、経済の高度発展に伴い、河川、湖沼、港湾等において、生活排水等の流入により自然生態系の浄化能力を超える有機物が堆積している。この堆積した有機物を分解するために大量の溶存酸素が消費されて、底質が貧酸素状況に陥り、微生物や魚介類、植物等が生育できない状態となっている。特に、閉鎖系水域においては、底質がヘドロ化し、農業や漁業に悪影響を与える等、種々の問題が顕在化してきている。 In recent years, with advanced economic development, organic matter exceeding the purification capacity of natural ecosystems is accumulated in rivers, lakes, harbors, etc. due to the inflow of domestic wastewater. A large amount of dissolved oxygen is consumed to decompose the deposited organic matter, and the sediment is in an oxygen-poor state, so that microorganisms, seafood, plants and the like cannot grow. In particular, in closed waters, various problems have become apparent, such as sludge bottoming and adverse effects on agriculture and fisheries.
このような有機性のヘドロ状堆積物による問題に対処するため、浚渫を行い、採取された汚泥を、凝集剤を用いて固液分離した後に埋め立てたり、セメント系固化材を用いてブロック状に固化して再利用したり、又は焼却して固化する等の処理が行われている。 In order to cope with the problems caused by such organic sludge deposits, dredging is performed, and the collected sludge is solid-liquid separated using a flocculant and then reclaimed, or is made into a block using a cement-based solidifying material. Processes such as solidification and reuse or incineration and solidification are performed.
しかしながら、上記の凝集剤を用いて固液分離を行う方法、具体的には、無機凝集剤で前処理した後に、有機凝集剤を添加して固液分離を行う方法は、工程が複雑であると共に、セメント系固化材等を使用する場合に比して処理時間が長くなるといった問題がある。また、セメント系固化材を用いる方法では、処理後の土壌（改良土壌）が強アルカリ性を示すと共に、六価クロム等の重金属の溶出があり、安全性の面で問題を内在している。 However, the method of performing solid-liquid separation using the above-mentioned flocculant, specifically, the method of performing solid-liquid separation by adding an organic flocculant after pretreatment with an inorganic flocculant has complicated steps. At the same time, there is a problem that the processing time becomes longer than when a cement-based solidified material or the like is used. Further, in the method using a cement-based solidifying material, the treated soil (improved soil) exhibits strong alkalinity, and elution of heavy metals such as hexavalent chromium has a problem in terms of safety.
また一方、近年においては、産業廃棄物として処分されている製紙スラッジ焼却灰（製紙工場から大量に排出されるペーパースラッジを焼却したもの）を利用した固化材が提案されている（特許文献１〜３）。この製紙スラッジ焼却灰を、含水量の多い泥土やヘドロ状泥土等の軟泥土壌に添加すると、焼却灰の構成成分により水和反応が生じて、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・３ＣａＳＯ4・３２Ｈ2Ｏ）が形成され、軟泥土壌を団粒化することができるのであるが、この製紙スラッジ焼却灰のみでは、改良土壌に十分な強度を付与することが出来ない。このため、製紙スラッジ焼却灰を主原料とする固化材においては、改良土壌の強度を高めるべく、一般に、セメントが固化助剤として併用されているのである。 On the other hand, in recent years, solidification materials using paper sludge incineration ash (incinerated paper sludge discharged in large quantities from a paper mill) disposed as industrial waste have been proposed (Patent Documents 1 to 3). 3). If this paper sludge incineration ash is added to soft mud soil such as mud or sludge mud with a high water content, a hydration reaction occurs due to the components of the incineration ash, and ettringite (3CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 .32H 2 O) is formed and soft mud soil can be agglomerated, but this papermaking sludge incineration ash alone cannot give sufficient strength to the improved soil. For this reason, in the solidified material mainly made of paper sludge incineration ash, cement is generally used in combination as a solidification aid in order to increase the strength of the improved soil.
例えば、特許文献１の固化材では、有害なセメントの使用量を極力抑制するようにしてはいるものの（［０００９］参照）、ポルトランドセメントが配合せしめられていることには変わりはなく、それ故に、依然として、強アルカリや六価クロム等の重金属の溶出のおそれがある。同様に、特許文献２及び３の固化材においても、ポルトランドセメントが必須成分として使用されており、セメントに起因する問題が完全に払拭され得ないものであったのである。 For example, in the solidified material of Patent Document 1, although the amount of harmful cement used is suppressed as much as possible (see [0009]), there is no change in that Portland cement is blended. There is still a risk of elution of heavy metals such as strong alkali and hexavalent chromium. Similarly, in the solidified materials of Patent Documents 2 and 3, Portland cement is used as an essential component, and problems caused by the cement cannot be completely eliminated.
これに対し、特許文献４には、粉粒状の凝集性樹脂と、粉粒状の半水石膏と、粉粒状の無機質材料（カオリン系粘土）との混合物からなる、非セメント系の中性固化材が明らかにされており、これにて、セメントに起因する問題が解消されているが、固化材の凝集性能（特に、濁水の浄化）や製品コストの点で未だ改善の余地を有している。 On the other hand, Patent Document 4 discloses a non-cemented neutral solidified material comprising a mixture of a granular cohesive resin, a granular hemihydrate gypsum, and a granular inorganic material (kaolin clay). This has solved the problem caused by cement, but there is still room for improvement in terms of coagulation performance of solidified material (especially purification of turbid water) and product costs. .
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決すべき課題とするところは、セメントを含まない非セメント系の軟泥土壌用粉末固化材にして、凝集性能が高く、且つ効果的に固化せしめることができる安価な軟泥土壌用粉末固化材を提供すること、並びにそのような軟泥土壌用粉末固化材の製造方法を提供することにあるにある。 Here, the present invention has been made in the background of such circumstances, and the problem to be solved is a non-cemented powder solidifying material for soft mud soil that does not contain cement, and agglomeration performance. The object of the present invention is to provide an inexpensive powder solidifying material for soft mud soil that is high and can be effectively solidified, and to provide a method for producing such a powder solidifying material for soft mud soil.
そして、本発明者等が、上述の如き課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、産業廃棄物として大量に廃棄されている製紙スラッジ焼却灰や有機系焼却灰を主原料として用い、これに、固化助剤としてクリンカアッシュと無水石膏とを組み合わせて加えることによって、セメントを用いなくとも、改良土壌に十分な強度を付与することができると共に、固化材の製品コストを低くすることができ、更に、凝集剤として、無機系凝集剤に加えて、カチオン性高分子凝集剤の粉末とアニオン性高分子凝集剤の粉末とを組み合わせて使用することによって、固化材の凝集性能が飛躍的に向上し、固化材の使用量が少量であっても、迅速に軟泥土壌を凝集化，団粒化，固化し得ることを見出したのである。 And, as a result of repeated studies by the present inventors to solve the above-mentioned problems, paper sludge incineration ash and organic incineration ash, which are disposed of in large quantities as industrial waste, are used as main raw materials. By adding a combination of clinker ash and anhydrous gypsum as a solidification aid, sufficient strength can be imparted to the improved soil without using cement, and the product cost of the solidification material can be reduced. Furthermore, in addition to inorganic flocculants, the use of a combination of cationic polymer flocculant powder and anionic polymer flocculant powder as a flocculant dramatically improves the coagulation performance of the solidified material. The present inventors have found that even if the amount of solidifying material used is small, the soft mud soil can be quickly agglomerated, aggregated and solidified.
従って、本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものであって、その要旨とするところは、製紙スラッジ焼却灰及び／又は有機系焼却灰を主原料とし、これに、固化助剤としてのクリンカアッシュ及び無水石膏と、凝集剤としての無機系凝集剤、カチオン性高分子凝集剤粉末及びアニオン性高分子凝集剤粉末とを配合せしめた粉状組成物からなることを特徴とする軟泥土壌用粉末固化材にある。 Therefore, the present invention has been completed based on such knowledge, and the gist thereof is that paper sludge incineration ash and / or organic incineration ash is used as a main raw material, and as a solidification aid. For soft mud soil, characterized by comprising a powdery composition in which clinker ash and anhydrous gypsum, an inorganic flocculant as a flocculant, a cationic polymer flocculant powder and an anionic polymer flocculant powder are blended It is in powder solidification material.
なお、そのような本発明に従う軟泥土壌用粉末固化材における好ましい態様の一つによれば、前記カチオン性高分子凝集剤粉末及び前記アニオン性高分子凝集剤粉末の粒子径が、それぞれ、１００μｍ以下とされる。 In addition, according to one of the preferable aspects in the powder solidifying material for soft mud soil according to the present invention, the particle diameters of the cationic polymer flocculant powder and the anionic polymer flocculant powder are each 100 μm or less. It is said.
また、そのような本発明に従う軟泥土壌用粉末固化材における好ましい態様によれば、前記カチオン性高分子凝集剤粉末は、０．１〜１０重量％の割合で配合せしめられる一方、前記アニオン性高分子凝集剤粉末は、０．１〜１０重量％の割合で配合せしめられる。 Further, according to a preferred embodiment of the powder solidifying material for soft mud soil according to the present invention, the cationic polymer flocculant powder is blended at a ratio of 0.1 to 10% by weight, while the anionic high-flocculating agent powder is mixed. The molecular flocculant powder is blended at a ratio of 0.1 to 10% by weight.
さらに、本発明の別の好ましい態様の一つにおいては、前記製紙スラッジ焼却灰又は前記有機系焼却灰が、５０〜９０重量％の割合で含有せしめられる。 Furthermore, in another preferable aspect of the present invention, the papermaking sludge incineration ash or the organic incineration ash is contained in a proportion of 50 to 90% by weight.
また更に、本発明の更に別の好ましい態様においては、前記クリンカアッシュが、３〜４５重量％の割合で配合せしめられる一方、前記無水石膏が、２〜２０重量％の割合で配合せしめられる。 In still another preferred embodiment of the present invention, the clinker ash is blended at a ratio of 3 to 45% by weight, while the anhydrous gypsum is blended at a ratio of 2 to 20% by weight.
加えて、本発明に従う軟泥土壌用粉末固化材における好ましい態様の一つによれば、前記無機系凝集剤が、１〜１０重量％の割合で配合せしめられる。 In addition, according to one of the preferable embodiments of the powder solidified material for soft mud soil according to the present invention, the inorganic flocculant is blended at a ratio of 1 to 10% by weight.
また、本発明は前記軟泥土壌用粉末固化材を製造する方法であって、前記主原料又は前記固化助剤に対して、アニオン性高分子凝集剤粉末を添加，混合した後、カチオン性高分子凝集剤粉末を添加，混合する工程を含むことを特徴とする軟泥土壌用粉末固化材の製造方法を、その要旨とするものである。 Further, the present invention is a method for producing the powder solidification material for soft mud soil, wherein anionic polymer flocculant powder is added to and mixed with the main raw material or the solidification aid, and then the cationic polymer is prepared. The gist of the present invention is a method for producing a powder solidifying material for soft mud soil, which includes a step of adding and mixing flocculant powder.
さらに、本発明は上述せる如き軟泥土壌用粉末固化材を製造する方法であって、前記主原料又は前記固化助剤を２つに分け、一方にカチオン性高分子凝集剤粉末を、他方にアニオン性高分子凝集剤粉末を、それぞれ別個に添加，混合する工程を含むことを特徴とする軟泥土壌用粉末固化材の製造方法も、その要旨とする。 Furthermore, the present invention is a method for producing a powder solidification material for soft mud soil as described above, wherein the main raw material or the solidification aid is divided into two, one is a cationic polymer flocculant powder and the other is an anion. The gist of the present invention is also a method for producing a powder solidifying material for soft mud soil, which includes a step of separately adding and mixing the functional polymer flocculant powder.
このように、本発明に従う軟泥土壌用粉末固化材にあっては、主原料として、製紙工場で排出される製紙スラッジの焼却灰や、活性汚泥法において排出される有機汚泥の焼却灰（有機系焼却灰）が用いられ、これに、固化助剤として、クリンカアッシュと無水石膏とを組み合わせて配合しているところから、低廉に製造することができ、しかもセメントを配合しなくても、十分な固化強度が発現され得るようになっている。このため、セメントに起因する強アルカリの問題や六価クロムの溶出の問題が、悉く解消され得ることとなるのである。 Thus, in the powder solidification material for soft mud soil according to the present invention, as a main raw material, incineration ash of paper sludge discharged at a paper mill or incineration ash of organic sludge discharged by an activated sludge method (organic system) Incineration ash) is used, and since it is combined with clinker ash and anhydrous gypsum as a solidification aid, it can be manufactured at low cost, and it is sufficient even without cement Solidification strength can be expressed. For this reason, the problem of strong alkali caused by cement and the problem of elution of hexavalent chromium can be solved.
しかも、本発明に従う軟泥土壌用粉末固化材は、凝集剤として、無機系凝集剤に加えて、カチオン性高分子凝集剤とアニオン性高分子凝集剤が組み合わされて配合されていると共に、それらカチオン性高分子凝集剤とアニオン性高分子凝集剤とが、溶媒に溶解せしめられることなく、それぞれ、粉末形態において配合されているため、固化材の凝集性能が著しく向上し、これにより、凝集剤による凝集化作用が、主原料及び固化助剤による団粒化，固化作用と相俟って、固化材の使用量が少量であっても、迅速に軟泥土壌を凝集化，団粒化，固化することができるのである。 Moreover, the powder solidifying material for soft mud soil according to the present invention contains a combination of a cationic polymer flocculant and an anionic polymer flocculant in addition to an inorganic flocculant as a flocculant, and these cations. The aggregating agent and the anionic polymer aggregating agent are blended in a powder form without being dissolved in the solvent, so that the aggregating performance of the solidified material is remarkably improved. Combined with the agglomeration and solidification of the main raw material and solidification aid, the agglomeration action quickly agglomerates, aggregates and solidifies the soft mud soil even if the amount of solidification material used is small. It can be done.
なお、本発明に従う軟泥土壌用粉末固化材の好ましい態様の一つに従って、カチオン性高分子凝集剤粉末及びアニオン性高分子凝集剤粉末の粒子径が、それぞれ、１００μｍ以下の微粉末とされると、これらの凝集剤が、軟泥土壌中の水に溶解され易くなり、凝集性能、特に凝集スピードがより一層向上せしめられるようになる。 In addition, according to one of the preferred embodiments of the powder solidifying material for soft mud soil according to the present invention, the particle diameters of the cationic polymer flocculant powder and the anionic polymer flocculant powder are each fine powder of 100 μm or less. These flocculants are easily dissolved in water in the soft mud soil, and the agglomeration performance, particularly the agglomeration speed, can be further improved.
また、本発明に従う軟泥土壌用粉末固化材の製造方法によれば、カチオン性高分子凝集剤の粉末とアニオン性高分子凝集剤の粉末の配合が、軟泥土壌用粉末固化材を構成する粉状組成物に、同時に行われるのではなく、１）アニオン性高分子凝集剤粉末が添加，混合された後に、カチオン性高分子凝集剤粉末が添加，混合されるか、又は、２）アニオン性高分子凝集剤粉末とカチオン性高分子凝集剤粉末が別々に添加，混合されるようになっているところから、これらの高分子凝集剤が、それぞれ、粉状組成物中に均一に混合され、上述せる如き優れた凝集性能が発揮されるようになっているのである。なお、カチオン性高分子凝集剤の粉末とアニオン性高分子凝集剤の粉末を粉状組成物中に同時に添加，混合する場合や、カチオン性高分子凝集剤粉末を添加，混合した後に、アニオン性高分子凝集剤粉末を添加，混合する場合には、カチオン性高分子凝集剤粉末とアニオン性高分子凝集剤粉末がくっつき合って、ダマができ易く、得られる粉状固化材の凝集性能が低下するようになる。 Further, according to the method for producing a powder solidifying material for soft mud soil according to the present invention, the combination of the powder of the cationic polymer flocculant and the powder of the anionic polymer flocculant forms the powder solidifying material for the soft mud soil. Rather than being performed simultaneously with the composition, 1) the anionic polymer flocculant powder is added and mixed, and then the cationic polymer flocculant powder is added and mixed, or 2) anionic high Since the molecular flocculant powder and the cationic polymer flocculant powder are added and mixed separately, each of these polymer flocculants is uniformly mixed in the powdery composition, and the above-mentioned Thus, excellent agglomeration performance is exhibited. It should be noted that the cationic polymer flocculant powder and the anionic polymer flocculant powder are added and mixed in the powder composition at the same time, or after the cationic polymer flocculant powder is added and mixed, When the polymer flocculant powder is added and mixed, the cationic polymer flocculant powder and the anionic polymer flocculant powder stick to each other, and it is easy to cause lumps and the agglomeration performance of the resulting powdered solidified material is reduced. To come.
ところで、かくの如き本発明に従う軟泥土壌用粉末固化材においては、主原料として、製紙スラッジ焼却灰及び有機系焼却灰のうちの何れかが単独で、或いは双方が共に用いられる。 By the way, in the powder solidification material for soft mud soil according to the present invention as described above, any one of papermaking sludge incineration ash and organic incineration ash is used alone, or both are used as a main raw material.
ここで、製紙スラッジ焼却灰は、製紙産業において排出される汚泥（製紙スラッジ）を焼却したものであるが、本発明では、製紙スラッジを乾燥・粉砕したものを更に焼却してなる粉末状の焼却灰、特に乾灰が、吸水効果の点から好適に採用されるのであり、そのような製紙スラッジ焼却灰の組成の一例を、下記表１に示す。 Here, the papermaking sludge incineration ash is obtained by incinerating sludge (papermaking sludge) discharged in the papermaking industry. In the present invention, the powdered incineration is obtained by further incinerating the dried and crushed papermaking sludge. Ash, particularly dry ash, is preferably employed from the viewpoint of water absorption effect, and an example of the composition of such papermaking sludge incineration ash is shown in Table 1 below.
一方、有機系焼却灰は、排水や下水等の浄化処理方法の一つである活性汚泥法において排出される有機汚泥を焼却したものであるが、本発明では、有機汚泥を乾燥・粉砕し、更に焼却してなる粉末状の有機系焼却灰、特に乾灰が、吸水効果の点から好適に採用される。なお、有機系焼却灰として、下水を活性汚泥法で処理した際に排出された有機汚泥の焼却灰の組成の一例を、下記表１に示す。 On the other hand, the organic incineration ash is incinerated organic sludge discharged in the activated sludge method, which is one of the purification treatment methods such as drainage and sewage, but in the present invention, the organic sludge is dried and pulverized, Furthermore, incinerated powdery organic incinerated ash, particularly dry ash, is preferably employed from the viewpoint of water absorption effect. An example of the composition of the incinerated ash of organic sludge discharged when sewage is treated by the activated sludge method as organic incinerated ash is shown in Table 1 below.
下記表１からも明らかなように、製紙スラッジ焼却灰と有機系焼却灰は、同様な成分組成とされており、これらの焼却灰が単独で又は組み合わされて、主原料として用いられるのである。そして、かかる焼却灰が、軟泥土壌に添加されると、軟泥土壌が団粒状に固化されるのである。具体的には、焼却灰が軟泥土壌中の水分を吸収し、焼却灰中の水和化鉱物が速やかに水和反応して、急速にエトリンガイトの針状結晶を生成する。このエトリンガイトの生成は、軟泥土壌の含水比を低下させつつ進行し、エトリンガイトの結晶が、軟泥土壌中の土粒子や有機物を包含しながら成長して、軟泥土壌を迅速に団粒状に固化するものと考えられる。また、焼却灰は、多孔質であるため、その孔表面に有機質、重金属、臭気等を吸着する作用も奏する。 As is clear from Table 1 below, paper sludge incineration ash and organic incineration ash have the same component composition, and these incineration ash are used alone or in combination as the main raw material. When such incinerated ash is added to the soft mud soil, the soft mud soil is solidified into a granular shape. Specifically, the incinerated ash absorbs moisture in the soft mud soil, and the hydrated mineral in the incinerated ash rapidly hydrates to rapidly form ettringite needle-like crystals. The production of ettringite progresses while lowering the moisture content of the soft mud soil, and the crystals of ettringite grow while containing the soil particles and organic matter in the soft mud soil to quickly solidify the soft mud soil into a granular shape. it is conceivable that. Moreover, since incineration ash is porous, the effect | action which adsorb | sucks an organic substance, heavy metal, an odor, etc. on the surface of the hole is also show | played.
而して、かかる主原料としての焼却灰は、軟泥土壌用粉末固化材を構成する粉状組成物中において、好ましくは、５０〜９０重量％、更に好ましくは６０〜８０重量％となるように含有せしめられることとなる。主原料の配合割合が少なすぎる場合には、製品コストが上昇する一方、主原料の配合割合が多すぎる場合には、固化助剤や凝集剤の配合割合が必然的に少なくなって、十分な固化強度を実現することができなくなる。 Thus, the incinerated ash as the main raw material is preferably 50 to 90% by weight, more preferably 60 to 80% by weight in the powdery composition constituting the powder solidified material for soft mud soil. It will be included. If the blending ratio of the main raw material is too small, the product cost will increase, whereas if the blending ratio of the main raw material is too large, the blending ratio of the solidification aid and the flocculant will inevitably decrease, which is sufficient. Solidification strength cannot be achieved.
また、本発明に従う軟泥土壌用粉末固化材には、上記主原料である焼却灰による固化強度を向上させるべく、固化助剤として、クリンカアッシュと無水石膏が組み合わされて配合される。このように、クリンカアッシュと無水石膏とが併用されることにより、ポルトランドセメントを用いなくとも、植生を阻害しない適度な固化強度（一軸圧縮強度：１９０〜８００ｋＮ／ｍ2 程度）の改良土壌が得られる。従って、改良土壌の固化強度が大きくなりすぎたり、重金属や強アルカリが溶出すること等によって、植生を阻害したり、生態系に対しての悪影響を及ぼしてしまうようなことや、改良土壌の固化強度が不十分となるようなことが、有利に防止され得るのである。 Moreover, the powder solidification material for soft mud soil according to the present invention is blended with clinker ash and anhydrous gypsum as solidification aids in order to improve the solidification strength by the incinerated ash which is the main raw material. Thus, by using clinker ash and anhydrous gypsum in combination, an improved soil with an appropriate solidification strength (uniaxial compressive strength: about 190 to 800 kN / m 2 ) that does not inhibit vegetation can be obtained without using Portland cement. It is done. Therefore, the solidification strength of the improved soil becomes too large, the elution of heavy metals and strong alkalis, etc. may inhibit vegetation and have an adverse effect on the ecosystem. Such an insufficient strength can be advantageously prevented.
ここで、クリンカアッシュは、石炭灰の一種であって、石炭を炉内で燃焼させることによって生じた石炭灰の粒子が相互に凝集し、多孔質な塊となって炉底に落下堆積したものを、粉砕機で砕いたものである。本発明では、吸水性及び固化強度の点から、この石炭灰を焼却し、ふるい機等により１〜１００μｍの細粒となるように粒度調整されたものが好適に採用される。そして、そのようなクリンカアッシュの組成の一例を、上記表１に示した。かかる表１から明らかなように、クリンカアッシュは、シリカ（ＳｉＯ2 ）とアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を主成分としている。このため、上記主原料である焼却灰や後述する無水石膏と組み合わせて使用することにより、シリカやアルミナ等が、カルシウムシリケート水和物（ｎＣａＯ・ＳｉＯ2・ｍＨ2Ｏ）やカルシウムアルミネート水和物（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・６Ｈ2Ｏ）、エトリンガイト等を形成するポゾラン反応が長時間に亘って持続し、これにより、改良土壌の強度が、より一層長期に亘って増強され、耐久性に富んだものとなるのである。更にまた、クリンカアッシュは、０．２〜２０μｍ程度の小さな空隙構造を有する多孔質体であるため、保水性に優れていると共に、軟泥汚泥中の有機物、重金属、臭気等を効果的に吸着せしめることもできる。 Here, clinker ash is a kind of coal ash, and coal ash particles generated by burning coal in the furnace are aggregated together to form a porous mass and fall to the furnace bottom. Is crushed with a pulverizer. In the present invention, from the viewpoint of water absorption and solidification strength, the coal ash is incinerated and suitably adjusted to have a particle size of 1 to 100 μm by a sieve or the like. An example of the composition of such clinker ash is shown in Table 1 above. As is apparent from Table 1, clinker ash is mainly composed of silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ). For this reason, when used in combination with the incinerated ash which is the main raw material and anhydrous gypsum described later, silica, alumina and the like become calcium silicate hydrate (nCaO · SiO 2 · mH 2 O) and calcium aluminate hydrate. The pozzolanic reaction that forms products (3CaO.Al 2 O 3 .6H 2 O), ettringite, etc. lasts for a long time, thereby enhancing the strength of the improved soil for a longer period of time and durability. It will be rich. Furthermore, since the clinker ash is a porous body having a small void structure of about 0.2 to 20 μm, it has excellent water retention and effectively adsorbs organic substances, heavy metals, odors, etc. in soft mud sludge. You can also
なお、かかるクリンカアッシュは、軟泥土壌用粉末固化材を構成する粉状組成物中において、好ましくは、３〜４５重量％、更に好ましくは１０〜４０重量％となるように含有せしめられることとなる。かかるクリンカアッシュの配合割合が少なすぎる場合には、改良土壌に十分な強度を付与することが出来なかったり、固化しても雨水や流水等により軟弱化して膨潤崩壊するおそれがある。また、クリンカアッシュの配合割合が多すぎる場合には、固化強度が大きくなりすぎて、具体的には一軸圧縮強度が１２００ｋＮ／ｍ2 となり、改良土壌における植物等の生育が劣る等の問題を生ずるようになる。 Such clinker ash is preferably contained in the powdery composition constituting the powder solidified material for soft mud soil so as to be 3 to 45% by weight, more preferably 10 to 40% by weight. . When the blending ratio of such clinker ash is too small, sufficient strength cannot be imparted to the improved soil, or even when solidified, it may be weakened by rain water or running water and swell and collapse. Moreover, when there are too many mixture ratios of clinker ash, solidification intensity | strength will become large too much, specifically, uniaxial compressive strength will be set to 1200 kN / m < 2 >, and the problem of the growth of the plant etc. in improved soil will be produced. It becomes like this.
一方、クリンカアッシュと共に固化助剤として使用される無水石膏は、分子式：ＣａＳＯ4 にて表される硫酸カルシウム無水物からなるものであり、本発明においては、吸水効果の点から、粉状のものが好適に採用される。かかる無水石膏は、軟泥土壌中の水分を吸収して固化すると共に、前述せる如きエトリンガイトの生成やポゾラン反応にも寄与し、改良土壌の固化強度を高める役割を奏するのである。また、無水石膏を配合することにより、固化後の土壌の膨潤崩壊が効果的に防止され得ると共に、後述する凝集剤の凝集力が向上せしめられ、以て、改良土壌のひび割れも有利に防止され得るようになるのである。なお、石膏には、無水石膏の他にも、半水石膏（ＣａＳＯ4・１／２Ｈ2Ｏ）や二水石膏ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）があるが、本発明においては、改良土壌の固化強度を長期に亘って維持するために、無水石膏が用いられるのである。 On the other hand, anhydrous gypsum used as a solidification aid together with clinker ash is made of calcium sulfate anhydride represented by the molecular formula: CaSO 4 , and in the present invention, it is in powder form from the point of water absorption effect. Is preferably employed. Such anhydrous gypsum absorbs moisture in soft mud soil and solidifies, contributes to the formation of ettringite and the pozzolanic reaction as described above, and plays the role of increasing the solidification strength of the improved soil. Also, by adding anhydrous gypsum, the swelling and collapse of the soil after solidification can be effectively prevented, and the cohesive force of the coagulant described later is improved, so that cracking of the improved soil is also advantageously prevented. You will get. In addition to anhydrous gypsum, gypsum includes hemihydrate gypsum (CaSO 4 .1 / 2H 2 O) and dihydrate gypsum CaSO 4 .2H 2 O. In the present invention, the solidified improved soil is used. Anhydrous gypsum is used to maintain strength over time.
そして、そのような無水石膏の配合割合としては、軟泥土壌用粉末固化材を構成する粉状組成物中において、好ましくは、２〜２０重量％、更に好ましくは５〜１０重量％となる割合が採用される。なぜなら、無水石膏の配合割合が少なすぎる場合には、改良土壌に十分な強度を付与することが出来なかったり、固化しても雨水や流水等により膨潤崩壊するおそれがあるからであり、また、無水石膏の配合割合が多すぎる場合には、植物の生育等に適した団粒状固化状態からより緻密な固化状態となって、固化強度が大きくなりすぎ、以て、植物の適切な生育が妨げられるからである。 And as a mixture ratio of such anhydrous gypsum, in the powdery composition which comprises the powder solidification material for soft mud soil, Preferably the ratio used as 2-20 weight%, More preferably, it becomes 5-10 weight% Adopted. This is because if the blending ratio of anhydrous gypsum is too small, sufficient strength cannot be imparted to the improved soil, or it may swell and collapse due to rainwater or running water even if solidified, If the anhydrite blending ratio is too high, the aggregated solid state suitable for plant growth will become a denser solid state and the solidification strength will be too high, which will prevent proper growth of the plant. Because it is.
また、本発明に従う軟泥土壌用粉末固化材には、凝集性能を向上すべく、凝集剤として、無機系凝集剤と共に、カチオン性高分子凝集剤粉末とアニオン性高分子凝集剤粉末が組み合わされて用いられ、これによって、凝集性能が顕著に向上すると共に、改良土壌の固化強度が向上し、更に、改良土壌の膨潤崩壊も有利に防止され得るのである。 In addition, the powder solidifying material for soft mud soil according to the present invention includes a cationic polymer flocculant powder and an anionic polymer flocculant powder combined with an inorganic flocculant as a flocculant in order to improve the agglomeration performance. In this way, the agglomeration performance is remarkably improved, the solidification strength of the improved soil is improved, and the swelling and collapse of the improved soil can be advantageously prevented.
ここで、無機系凝集剤としては、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、ポリ硫酸鉄、ポリ塩化鉄、珪酸アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸鉄等の従来から公知の無機系凝集剤を例示することができ、これらのうちの１種が単独で或いは２種以上が組み合わされて用いられる。これらの中でも、硫酸バンドは、安価であると共に、焼却灰中に含まれるアルカリ成分に対するｐＨ調整の作用をも奏するところから、特に好適に採用されるのである。 Here, as inorganic flocculants, conventionally known inorganic materials such as aluminum sulfate (sulfuric acid band), polyaluminum chloride (PAC), polyiron sulfate, polyiron chloride, aluminum silicate, ferric chloride, iron sulfate, etc. An aggregating agent can be exemplified, and one of these is used alone or in combination of two or more. Among these, the sulfuric acid band is particularly preferably employed because it is inexpensive and also has the effect of adjusting the pH of the alkali component contained in the incinerated ash.
そして、かかる無機系凝集剤は、後述する高分子凝集剤粉末と組み合わされることにより、相乗的な凝集効果を発揮し、軟泥土壌中の様々な粒子径の懸濁粒子が効果的に凝集せしめられるのである。なお、無機系凝集剤の配合割合としては、軟泥土壌用粉末固化材を構成する粉状組成物中において、好ましくは、１〜１０重量％、更に好ましくは２〜７重量％となる割合が採用される。この無機系凝集剤の配合割合が少なくなりすぎると、同程度の凝集性能を得るために後述する高分子凝集剤を多量に添加しなければならず、経済性が悪化すると共に毒性が出るおそれがある。逆に、多すぎる場合には、微細な凝集物が非常に多くなって濁水成分を分散させ、沈降性能が低下する等して、却って凝集性能が低下するようになる。 And when this inorganic type flocculant is combined with the polymer flocculant powder mentioned later, a synergistic agglomeration effect is exhibited and the suspended particles of various particle diameters in soft mud soil are effectively aggregated. It is. In addition, as a blending ratio of the inorganic flocculant, a ratio of preferably 1 to 10% by weight, more preferably 2 to 7% by weight is adopted in the powdery composition constituting the powder solidified material for soft mud soil. Is done. If the blending ratio of this inorganic flocculant is too small, a large amount of the polymer flocculant described later must be added in order to obtain the same degree of flocculation performance, which may lead to deterioration in economy and toxicity. is there. On the other hand, if the amount is too large, the amount of fine aggregates increases so much that the turbid water component is dispersed and the sedimentation performance is lowered.
ところで、本発明においては、上記無機系凝集剤と共に、カチオン性高分子凝集剤粉末とアニオン性高分子凝集剤粉末の２種類の高分子凝集剤が配合せしめられるのであり、そこに、大きな特徴が存しているのである。即ち、カチオン性高分子凝集剤とアニオン性高分子凝集剤は、一般に、イオン性の異なる凝集剤同士で凝集や結合することを避けるために、一方のみが軟泥土壌に添加されたり、或いは、一方を添加した後に他方を添加する等、別々に軟泥土壌に添加されて用いられているのであるが、本発明に従う固化材においては、これらカチオン性高分子凝集剤とアニオン性高分子凝集剤の粉末が共に粉状組成物中に配合されるところから、そのような粉末組成物からなる粉末固化材を軟泥土壌に添加，混合すれば、カチオン性高分子凝集剤の粉末とアニオン性高分子凝集剤の粉末が、軟泥土壌に同時に添加，混合されることとなるのである。そして、このようにして添加，混合されたカチオン性高分子凝集剤粉末とアニオン性高分子凝集剤粉末は、軟泥土壌中の水に溶解せしめられ、ゲル化するのである。このゲル化が、従来にない強力な凝集作用を発揮して、大きなフロック（集塊）が瞬時に形成され、軟泥土壌の濁水は短時間で透明な水へと変化するのである。具体的には、軟泥土壌中に存在する５μｍ以下のシルト質を主体とする微粒子物質は、一般に凝集され難いのであるが、上記のゲル化により形成された網目構造に、かかる微粒子物質が瞬時に取り込まれ、網目構造からの流出が有利に防止されるのである。このように、カチオン性高分子凝集剤粉末とアニオン性高分子凝集剤粉末とを併用することにより、固化材の凝集性能が、顕著に高められるのである。このため、カチオン性高分子凝集剤やアニオン性高分子凝集剤の何れかを単独で使用する場合に比して、使用する凝集剤の総量を低く抑えることも可能となるのである。 By the way, in the present invention, two kinds of polymer flocculants, cationic polymer flocculant powder and anionic polymer flocculant powder, can be blended together with the inorganic flocculant, and there are significant features. It exists. That is, in general, only one of the cationic polymer flocculant and the anionic polymer flocculant is added to the soft mud soil in order to avoid aggregation and bonding between the flocculants having different ionicity. In the solidifying material according to the present invention, the powder of the cationic polymer flocculant and the anionic polymer flocculant is added separately to the soft mud soil. Are mixed in a powdery composition, and if a powder solidifying material made of such a powder composition is added to and mixed with a soft mud soil, a cationic polymer flocculant powder and an anionic polymer flocculant This powder is added to and mixed with soft mud soil at the same time. The cationic polymer flocculant powder and the anionic polymer flocculant powder thus added and mixed are dissolved in water in the soft mud soil and gelled. This gelation exhibits an unprecedented strong cohesive action, and a large floc (agglomeration) is instantly formed, and the muddy water of the soft mud soil changes to clear water in a short time. Specifically, particulate matter mainly composed of silt having a particle size of 5 μm or less present in soft mud soil is generally difficult to agglomerate. However, such particulate matter is instantly formed in the network structure formed by the gelation. It is taken in and the outflow from the network structure is advantageously prevented. As described above, by using the cationic polymer flocculant powder and the anionic polymer flocculant powder in combination, the coagulation performance of the solidified material is remarkably enhanced. For this reason, it is possible to keep the total amount of the flocculant used low compared to the case where either a cationic polymer flocculant or an anionic polymer flocculant is used alone.
なお、これらカチオン性高分子凝集剤とアニオン性高分子凝集剤による凝集効果を、より一層向上せしめるには、固化材を軟泥土壌に添加，混合した際に、これら高分子凝集剤が瞬時に水に溶解せしめられることが望ましい。このため、それら高分子凝集剤粉末は、溶解性の良好な微粉末タイプであることが望ましく、具体的には、試験用ふるいの目開きで表される、ふるい分け法によって測定した粒子径が、好ましくは、１００μｍ以下、更に好ましくは、７０μｍ以下とされることが望ましい。なお、高分子凝集剤としては、一般に、顆粒状のものが多く市販されているが、そのような顆粒状の高分子凝集剤をボールミル、ジェットミル、ピンミル等の公知の粉砕機にて粉砕すること等により、上述の粒子径を有する微粉末状の高分子凝集剤を得ることができる。このように、本発明においては、粉末状の高分子凝集剤が採用され得るのであり、溶液状やエマルジョンタイプの高分子凝集剤は、固化材の凝集・固化作用、保存性等を著しく悪化させるため、採用されない。 In order to further improve the agglomeration effect of the cationic polymer flocculant and the anionic polymer flocculant, the polymer flocculant is instantly added to the water when the solidifying material is added to and mixed with the soft mud soil. It is desirable that it be dissolved in. For this reason, it is desirable that these polymer flocculant powders are fine powder types with good solubility. Specifically, the particle diameter measured by the screening method, represented by the opening of the test sieve, The thickness is preferably 100 μm or less, more preferably 70 μm or less. In addition, as the polymer flocculant, there are generally many granular ones on the market, but such granular polymer flocculants are pulverized by a known pulverizer such as a ball mill, a jet mill, or a pin mill. Thus, a fine powdery polymer flocculant having the above-mentioned particle diameter can be obtained. As described above, in the present invention, a powdery polymer flocculant can be employed, and a solution-form or emulsion-type polymer flocculant remarkably deteriorates the aggregating / solidifying action and storage stability of the solidifying material. Therefore, it is not adopted.
ここで、上記カチオン性高分子凝集剤としては、水溶性アニリン樹脂塩酸塩、ポリエチレンイミン、ポリビニルイミダゾリン、ポリビニルピリジン、ポリアミン、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ポリアミノアクリレート、ポリアルキルアミノメタクリレート、ヘキサメチレンジアミン・エピクロヒドリン縮重合物、キトサン、アルキルアミノメタクリレート四級塩重合物（ＤＡＭ系）、アルキルアミノアクリレート四級塩・アクリルアミド共重合物（ＤＡＡ系）、ポリアミジン塩酸塩、ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性物等を主成分とする従来から公知のカチオン性高分子凝集剤を挙げることができ、これらのうちの１種が単独で、或いは２種以上が組み合わされて用いられる。 Here, the cationic polymer flocculant includes water-soluble aniline resin hydrochloride, polyethyleneimine, polyvinylimidazoline, polyvinylpyridine, polyamine, polydiallyldimethylammonium chloride, polyaminoacrylate, polyalkylaminomethacrylate, hexamethylenediamine / epichlorohydrin. Condensation polymer, chitosan, alkylaminomethacrylate quaternary salt polymer (DAM), alkylaminoacrylate quaternary salt / acrylamide copolymer (DAA), polyamidine hydrochloride, polyacrylamide Mannich modified product, etc. Conventionally known cationic polymer flocculants can be mentioned, and one of these can be used alone, or two or more can be used in combination.
このカチオン性高分子凝集剤の粉末は、軟泥土壌用粉末固化材を構成する粉状組成物中において、好ましくは、０．１〜１０重量％、更に好ましくは０．３〜７重量％となる割合が採用される。なぜなら、配合割合が少なすぎる場合には、十分な効果が得られないからである。また、配合割合が多すぎる場合には、経済性が悪化したり、多量の高分子が溶出することにより毒性が生じて生物や微生物への悪影響が招来されたり、更には処理時に粘性が上昇したり、高分子の内部保水力で固化強度の発現が遅れて迅速な処理が出来ず工期が遅延する等の問題を招来するおそれがあるからである。 The powder of the cationic polymer flocculant is preferably 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.3 to 7% by weight in the powdery composition constituting the powder solidified material for soft mud soil. Ratio is adopted. This is because a sufficient effect cannot be obtained when the blending ratio is too small. In addition, when the blending ratio is too large, the economy is deteriorated, or a large amount of polymer is eluted to cause toxicity, thereby causing adverse effects on organisms and microorganisms. Further, the viscosity increases during processing. This is because there is a possibility of causing problems such as a delay in the construction period due to delay in the development of the solidification strength due to the internal water-holding power of the polymer, and a rapid processing cannot be performed.
また、アニオン性高分子凝集剤としては、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド部分加水分解物、アクリルアミド・ビニルスルホン酸ナトリウム共重合物、アクリルアミド・アクリル酸ナトリウム共重合物、アクリルアミド・アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム共重合物、アクリルアミド・ビニルスルホン酸ナトリウム共重合物等を主成分とする従来から公知のアニオン性高分子凝集剤を挙げることができ、これらのうちの１種が単独で、或いは２種以上が組み合わされて用いられる。 Examples of the anionic polymer flocculant include sodium polyacrylate, polyacrylamide partial hydrolyzate, acrylamide / sodium vinyl sulfonate copolymer, acrylamide / sodium acrylate copolymer, acrylamide / acrylamide-2-methylpropane. Conventionally known anionic polymer flocculants mainly composed of sodium sulfonate copolymer, acrylamide / sodium vinyl sulfonate copolymer and the like can be mentioned, one of these being used alone or 2 More than species are used in combination.
そして、アニオン性高分子凝集剤は、軟泥土壌用粉末固化材を構成する粉状組成物中において、好ましくは、０．１〜１０重量％、更に好ましくは０．３〜７重量％となる割合が採用される。なぜなら、配合割合が少なすぎる場合には、十分な効果が得られないからであり、また、配合割合が多すぎる場合には、経済性が悪化したり、多量の高分子が溶出することにより毒性が生じて生物や微生物への悪影響が招来されたり、更には処理時に粘性が上昇したり、高分子の内部保水力で固化強度の発現が遅れて迅速な処理が出来ず工期が遅延する等の問題を招来するおそれがあるからである。 The anionic polymer flocculant is preferably 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.3 to 7% by weight in the powdery composition constituting the powder solidified material for soft mud soil. Is adopted. This is because when the blending ratio is too small, a sufficient effect cannot be obtained, and when the blending ratio is too large, the economy is deteriorated or a large amount of polymer is eluted, resulting in toxicity. May cause adverse effects on organisms and microorganisms, increase viscosity during processing, delay the onset of solidification strength due to the internal water retention capacity of the polymer, and delay the construction period, etc. This may cause problems.
このように、本発明に従う軟泥土壌用粉末固化材には、凝集剤として、無機系凝集剤、カチオン性高分子凝集剤及びアニオン性高分子凝集剤が配合せしめられるのであるが、それら無機系凝集剤、カチオン性高分子凝集剤及びアニオン性高分子凝集剤以外にも、ノニオン性高分子凝集剤や両性高分子凝集剤を、配合することも可能である。 As described above, the powder solidifying material for soft mud soil according to the present invention contains an inorganic flocculant, a cationic polymer flocculant, and an anionic polymer flocculant as flocculants. In addition to the agent, the cationic polymer flocculant, and the anionic polymer flocculant, a nonionic polymer flocculant and an amphoteric polymer flocculant can be blended.
而して、上記した主原料としての焼却灰、固化助剤としてのクリンカアッシュ及び無水石膏、並びに凝集剤としての無機系凝集剤、カチオン性高分子凝集剤及びアニオン性高分子凝集剤を必須の構成成分とする粉状組成物からなる本発明に従う軟泥土壌用粉末固化材には、更に必要に応じて、無機系材料、分散剤、消臭剤、ｐＨ調整剤等の従来から公知の添加剤を、適宜に選択し、本発明の効果を阻害しない量的範囲において、配合することも可能である。これによって、その添加剤の種類に応じた機能乃至は作用を有利に享受することが出来る。 Thus, incineration ash as the main raw material, clinker ash and anhydrous gypsum as solidification aids, and inorganic flocculants, cationic polymer flocculants and anionic polymer flocculants as flocculants are essential. The powder solidifying material for soft mud soil according to the present invention comprising the powdery composition as a constituent component may further include conventionally known additives such as inorganic materials, dispersants, deodorants, pH adjusters and the like, if necessary. Can be appropriately selected and blended in a quantitative range that does not impair the effects of the present invention. Thereby, the function or action according to the kind of the additive can be enjoyed advantageously.
ここにおいて、無機系材料は、改良土壌の固化強度の向上及び膨潤崩壊を防止する作用を奏するものであって、ヒュームドシリカ、天然鉱物のゼオライト、モンモリナイト、セリサイト、パイロフィライト、カオリナイト、パラゴナイトを例示することができ、これらのうちの１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、ゼオライト等の天然鉱物は、吸水補助作用を有していると共に、金属イオン交換能力を有しているため、土壌中の重金属捕集剤としても作用し、重金属の溶出を有利に防止することが可能となる。 Here, the inorganic material has the effect of improving the solidification strength of the improved soil and preventing the swelling collapse, fumed silica, natural mineral zeolite, montmorillonite, sericite, pyrophyllite, kaolinite, Paragonite can be exemplified, and one of these can be used alone or in combination of two or more. Among them, natural minerals such as zeolite have a water absorption assisting action and also have a metal ion exchange ability, and thus act as a heavy metal scavenger in soil, and advantageously prevent elution of heavy metals. It becomes possible.
また、分散剤は、固化材の有効成分を軟泥土壌中の水に速やかに分散させる作用を奏するものであって、これにより、各種有効成分による凝集作用や固化作用が促進されるようになる。分散剤としては、トリポリリン酸塩、リグニンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ステアリン酸塩等を挙げることができ、これらのうちの１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。分散剤を添加する場合、その配合割合が多くなると、凝集作用や固化作用が阻害されて、改良土壌の固化強度が低くなるおそれがあるため、分散剤は、軟泥土壌用粉末固化材を構成する粉状組成物中において、好ましくは５重量％以下、更に好ましくは、０．２〜３重量％となるように添加される。 Moreover, a dispersing agent has the effect | action which disperse | distributes the active ingredient of a solidification material rapidly to the water in a soft mud soil, and, thereby, the coagulation | solidification action and solidification action by various active ingredients come to be accelerated | stimulated. Examples of the dispersant include tripolyphosphate, lignin sulfonate, alkylbenzene sulfonate, stearate, and the like, and one of these can be used alone or in combination of two or more. When adding a dispersant, if the blending ratio increases, the agglomeration action and the solidification action may be inhibited, and the solidification strength of the improved soil may be lowered. Therefore, the dispersant constitutes a powder solidification material for soft mud soil. In the powdery composition, it is preferably added in an amount of 5% by weight or less, more preferably 0.2 to 3% by weight.
さらに、有機物を含有する軟泥土壌には、悪臭を放つ物質がが多く含まれているところから、消臭効果を有する添加剤（消臭剤）が、必要に応じて添加されることが望ましい。かかる消臭剤としては、多孔質物質である活性炭、珪藻土、珪藻頁岩、ベントナイト、ヒュームドシリカ等を例示することができ、これらのうちの１種が単独で、又は２種以上が組み合わされて、使用され得る。 Furthermore, it is desirable that an additive having a deodorizing effect (deodorant) is added to the soft mud soil containing the organic matter as necessary because it contains many substances that emit malodors. Examples of such deodorants include activated carbon, diatomaceous earth, diatom shale, bentonite, fumed silica, and the like, which are porous substances, one of which is singly or a combination of two or more. Can be used.
また、ｐＨ調整剤は、土壌のｐＨを調整するためのものであって、改良土壌に接した水のｐＨが水質汚濁防止法の排水基準を満たすように、必要に応じて適宜に添加されるものである。酸性土壌に対しては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウムの水酸化物等のアルカリ性無機化合物、具体的には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等を例示することができる一方、アルカリ性土壌に対しては、リン酸、硫酸、塩酸、硝酸、酢酸、リンゴ酸、蓚酸、クエン酸等の鉱酸や有機酸を例示することができ、これらが適宜に選択されて用いられる。 The pH adjuster is for adjusting the pH of the soil, and is appropriately added as necessary so that the pH of water in contact with the improved soil satisfies the drainage standard of the Water Pollution Control Law. Is. For acidic soils, alkaline inorganic compounds such as alkali metals, alkaline earth metals, aluminum hydroxides, specifically sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide On the other hand, for alkaline soil, mineral acids such as phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid, malic acid, succinic acid, citric acid, and organic acids can be exemplified. It is appropriately selected and used.
ところで、上述のように、必須の構成成分として、主原料たる焼却灰と、２種類の固化助剤と、３種類の凝集剤とを含有すると共に、その他必要に応じて添加される添加剤を含有する粉状組成物からなる軟泥土壌用粉末固化材は、それらの各種粉末成分を、リボン型、Ｖ型、ロッド型等の公知の攪拌・混合機を用いて、均質に混合することにより製造することができる。 By the way, as mentioned above, while containing incinerated ash as a main raw material, two types of solidification aids, and three types of flocculants as essential constituents, other additives added as necessary The powder solidified material for soft mud soil comprising the powder composition is produced by mixing these various powder components homogeneously using a known stirrer / mixer such as a ribbon type, V type, or rod type. can do.
この製造の際、本発明においては、カチオン性高分子凝集剤粉末とアニオン性高分子凝集剤粉末とが結着して、ダマができないように、１）マトリックスとなる主原料乃至は固化助剤に対して、アニオン性高分子凝集剤粉末を添加し、所定時間、攪拌混合した後に、カチオン性高分子凝集剤粉末を添加し、攪拌混合して、イオン性の異なる高分子凝集剤粉末を粉状組成物中に均一に混合する手法か、或いは、２）マトリックスとなる主原料乃至は固化助剤を２つに分け、一方にカチオン性高分子凝集剤粉末を、他方にアニオン性高分子凝集剤粉末を、それぞれ別個に添加し、均一になるように、所定時間、攪拌混合した後に、それらを合わせて攪拌混合し、イオン性の異なる高分子凝集剤粉末を粉状組成物中に均一に混合する手法が、有利に採用される。なお、カチオン性高分子凝集剤の粉末とアニオン性高分子凝集剤の粉末を粉状組成物中に同時に添加，混合する場合や、カチオン性高分子凝集剤粉末を添加，混合した後に、アニオン性高分子凝集剤粉末を添加，混合する場合には、カチオン性高分子凝集剤粉末とアニオン性高分子凝集剤粉末とがくっつき合ってダマが形成され、均質な粉状組成物を製造することが困難となり、以て、得られる粉状固化材の凝集性能が低下するようになる。 At the time of this production, in the present invention, 1) the main raw material or the solidification aid used as a matrix so that the cationic polymer flocculant powder and the anionic polymer flocculant powder are not bound to cause lumps. In contrast, after adding an anionic polymer flocculant powder and stirring and mixing for a predetermined time, a cationic polymer flocculant powder is added and stirred and mixed to powder a polymer flocculant powder having different ionicity. 2) The main raw material or solidification aid used as the matrix is divided into two, one is cationic polymer flocculant powder and the other is anionic polymer aggregation Add each agent powder separately, stir and mix for a predetermined time so that it is uniform, then combine them together and stir to mix the polymer flocculant powders with different ionic properties uniformly in the powder composition Mixing is advantageous It is use. It should be noted that the cationic polymer flocculant powder and the anionic polymer flocculant powder are added and mixed in the powder composition at the same time, or after the cationic polymer flocculant powder is added and mixed, When the polymer flocculant powder is added and mixed, the cationic polymer flocculant powder and the anionic polymer flocculant powder stick to each other to form lumps, thereby producing a homogeneous powdery composition. As a result, the agglomeration performance of the obtained powdery solidified material is lowered.
また、上記高分子凝集剤以外の成分の配合順序は、特に制限されるものではないものの、好ましくは、主原料である製紙スラッジ焼却灰や有機系焼却灰に配合するに先立ち、他の成分を均一に混合せしめたマスターバッチを調製し、このマスターバッチを主原料に添加し、攪拌混合することが望ましい。こうすることによって、配合割合の小さな成分をマトリックス中に、より一層効果的に分散させることができ、均質な粉状組成物を有利に得ることができるようになる。 In addition, the blending order of the components other than the polymer flocculant is not particularly limited, but preferably, other components are blended prior to blending with the papermaking sludge incineration ash and organic incineration ash as the main raw material. It is desirable to prepare a masterbatch that is uniformly mixed, add the masterbatch to the main raw material, and stir and mix. By doing so, it is possible to more effectively disperse components having a small blending ratio in the matrix, and it is possible to advantageously obtain a homogeneous powdery composition.
かくして製造された粉状組成物からなる軟泥土壌用粉末固化材は、水に接触した瞬間から固化し始めるところから、水等の溶媒と混ぜ合わされることなく、粉末のまま、軟泥土壌に添加，攪拌混合され、これによって、軟泥土壌が、迅速に（具体的には、１０〜４０秒で）凝集化，団粒化，固化されるのである。なお、上述の如く製造された粉末固化材の粒子径（ふるい分け法によって測定した粒子径）は、特に限定されるものではないものの、好ましくは、３００μｍ以下、更に好ましくは、３〜１５０μｍの微粉末とされることが望ましく、このような粒子径とすることで、凝集性能及び固化性能をより一層向上せしめて、より一層迅速な凝集・固化が可能となり、これにより、軟泥土壌へ混合する際の攪拌時間を短縮化することも可能となって、作業効率も飛躍的に向上せしめられるようになるのである。 The powder solidified material for soft mud soil made of the powdery composition thus produced begins to solidify from the moment of contact with water, and is added to the soft mud soil as a powder without being mixed with a solvent such as water. As a result, the soft mud soil is rapidly agglomerated, aggregated, and solidified (specifically, in 10 to 40 seconds). In addition, although the particle diameter (particle diameter measured by the sieving method) of the powder solidified material produced as described above is not particularly limited, it is preferably 300 μm or less, more preferably 3 to 150 μm. It is desirable that the particle diameter is such that the agglomeration performance and solidification performance are further improved, and more rapid agglomeration / solidification is possible. The agitation time can be shortened, and the working efficiency can be dramatically improved.
また、本発明に従う粉末固化材が適用される軟泥土壌としては、特に限定されるものではないものの、河川水、土木・建築泥水、湖底や海底等に存在する有機物を含んだ堆積物の浚渫土、所謂ヘドロや活性汚泥処理設備の沈降汚泥、屎尿泥等を例示することができる。なお、かかる軟泥土壌の含水比は、好ましくは、９００重量％以下、更に好ましくは、２００〜５００重量％であることが望ましい。軟泥土壌の含水比が大きすぎる場合には、粉末固化材が多量に必要となるところから、本発明に従う粉末固化材の添加に先立ち、公知の高分子吸収剤、凝集剤、凝結剤等を添加・混合したり、フィルタープレス、スクリュープレス等の機械的圧搾手法により、予め上記の含水比となるように調整することが、望ましい。 Further, the soft mud soil to which the powder solidifying material according to the present invention is applied is not particularly limited, but is a dredged soil containing organic matter existing in river water, civil engineering / architectural mud water, lake bottom, sea bottom, etc. Examples of so-called sludge, sedimentation sludge of activated sludge treatment equipment, manure mud, and the like can be given. In addition, the water content ratio of the soft mud soil is preferably 900% by weight or less, and more preferably 200 to 500% by weight. When the moisture content of the soft mud soil is too large, a large amount of powder solidifying material is required. Therefore, prior to the addition of the powder solidifying material according to the present invention, a known polymer absorbent, flocculant, coagulant, etc. are added. -It is desirable to mix and adjust beforehand so that it may become said water content ratio by mechanical pressing methods, such as a filter press and a screw press.
また、軟泥土壌に対する粉末固化材の添加量は、軟泥土壌に含まれる水分量等に応じて適宜に設定され、特に限定されるものではないものの、通常、軟泥土壌の１００重量部に対して、１〜４０重量部、好ましくは２〜１０重量部の割合で、添加されることが望ましい。なぜなら、上記添加量が過少であると、軟泥土壌の固化が不十分となり、改良土壌が雨水や流水等で崩壊したりして、再分散してしまうおそれがあるからであり、逆に、多過ぎる場合は、経済性が悪化するからである。 In addition, the amount of the powder solidifying material added to the soft mud soil is appropriately set according to the amount of water contained in the soft mud soil, etc., but is not particularly limited, usually, with respect to 100 parts by weight of the soft mud soil, It is desirable to add 1 to 40 parts by weight, preferably 2 to 10 parts by weight. This is because if the amount added is too small, solidification of the soft mud soil becomes insufficient, and the improved soil may collapse due to rain water or running water and re-disperse. If too much, the economy will deteriorate.
ところで、本発明に従う粉末固化材と軟泥土壌との混合手法は、何等限定されるものではなく、従来から公知の混合手法が採用され得るのであり、例えば、バックフォー、双軸ニーダ、二軸混練押出機、槽型混合機等の公知の混合機を用いて、固化材と軟泥土壌とを攪拌，混合することが出来る。 By the way, the mixing method of the powder solidified material and the soft mud soil according to the present invention is not limited in any way, and a conventionally known mixing method can be adopted, for example, back for, biaxial kneader, biaxial kneading The solidified material and the soft mud soil can be stirred and mixed using a known mixer such as an extruder or a tank mixer.
そして、軟泥土壌用粉末固化材が添加，混合されることによって処理された軟泥土壌は、天日による養生や、固液分離機を用いた固液分離等が適宜に行われ、所望とする強度、具体的には、一軸圧縮強度：１９０〜８００ｋＮ／ｍ2 程度、より好適には、２００〜６００ｋＮ／ｍ2 程度の土壌に改質されるのである。しかも、十分な固化強度が長期間に亘って持続し、雨水や河川水、海水等による膨潤崩壊や再分散が有利に防止され得るようになっているため、改良土壌の固化物を、海底や湖底等の水中に戻しても、固化物に封じ込められた有機物や有害物質が水中に溶出するようなことが有利に防止され、以て、安全性にも優れたものとなっているのである。 Then, the soft mud soil treated by adding and mixing the powder solidifying material for soft mud soil is appropriately subjected to curing in the sun, solid-liquid separation using a solid-liquid separator, etc., and desired strength Specifically, the uniaxial compressive strength is improved to about 190 to 800 kN / m 2 , more preferably about 200 to 600 kN / m 2 . Moreover, sufficient solidification strength is maintained for a long period of time, and swelling collapse and redispersion caused by rainwater, river water, seawater, etc. can be advantageously prevented. Even if it is returned to the water such as the bottom of the lake, it is advantageously prevented that organic substances and harmful substances contained in the solidified material are eluted into the water, so that the safety is also improved.
而して、上述のようにして団粒状に固化された改良土壌は、法面の崩壊防止に用いられたり、また、安全性や植物・魚介類の育成にも優れているため、葦原、海苔、海藻類の藻場、浅場、干潟、魚介類等の生育に適した底質層として有効利用することができる。 Thus, the improved soil solidified in the form of aggregates as described above is used for preventing the collapse of slopes, and is also excellent in safety and the growth of plants and seafood. It can be effectively used as a bottom layer suitable for the growth of seaweed algae fields, shallow fields, tidal flats, and seafood.
以下に、本発明の実施例を幾つか示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記した具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等が加え得るものであることが、理解されるべきである。 Some examples of the present invention will be shown below to clarify the present invention more specifically. However, the present invention is not limited by the description of such examples. Needless to say. In addition to the following examples, the present invention includes various changes and modifications based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention, in addition to the specific description described above. It should be understood that improvements and the like can be added.
−軟泥土壌用粉末固化材の製造−
先ず、下記表２に示される配合割合となるように、各種の粉末固化材（試料１〜１０）を以下のように製造した。なお、かかる製造に際して、主原料としては、上記表１に示される組成の製紙スラッジ焼却灰の粉末、又は上記表１に示される組成の下水汚泥焼却灰の粉末を用いると共に、固化助剤としては、上記表１に示される組成のクリンカアッシュの粉末及び粉末状の無水石膏を用いた。また、無機系凝集剤としては、粉末状の硫酸バンドを用い、カチオン性高分子凝集剤としては、５０メッシュの金網（網の目の寸法：３００μｍ）又は１５０メッシュの金網（網の目の寸法：９８μｍ）を全通する粒子径のカチオン系ポリアクリル酸エステル（ハイモ社製のハイモロックＭＰをピンミルで粉砕したもの）を用い、アニオン性高分子凝集剤としては、５０メッシュの金網（網の目の寸法：３００μｍ）又は１５０メッシュの金網（網の目の寸法：９８μｍ）を全通する粒子径のアニオン系ポリアクリルアミド（ハイモ社製のハイモロックＳＳをピンミルで粉砕したもの）を用いた。また、比較のために、固化助剤として、ポルトランドセメントを準備した。
-Manufacture of solidified powder for soft mud soil-
First, various powder solidification materials (samples 1 to 10) were produced as follows so as to have the blending ratios shown in Table 2 below. In addition, in such production, as the main raw material, papermaking sludge incineration ash powder having the composition shown in Table 1 above or sewage sludge incineration ash powder having the composition shown in Table 1 above is used as a solidification aid. The clinker ash powder and the powdery anhydrous gypsum having the composition shown in Table 1 were used. In addition, a powdered sulfuric acid band is used as the inorganic flocculant, and as the cationic polymer flocculant, a 50 mesh wire mesh (mesh size: 300 μm) or a 150 mesh wire mesh (mesh size). : Cationic polyacrylic acid ester having a particle diameter of 98 μm) (hymolock MP manufactured by Hymo Co., Ltd., pulverized with a pin mill), and an anionic polymer flocculant is a 50-mesh wire mesh (mesh The size of the anionic polyacrylamide (Hymorok SS manufactured by Hymo Co., Ltd. was pulverized with a pin mill) having a particle diameter passing through a wire mesh of 150 mesh (mesh size: 98 μm) was used. For comparison, Portland cement was prepared as a solidification aid.
そして、固化助剤としてのクリンカアッシュ又はポルトランドセメントに対して、固化助剤である無水石膏と無機凝集剤である硫酸バンドとを添加、混合した後、アニオン性高分子凝集剤粉末を添加して、攪拌混合した。そして、アニオン性高分子凝集剤の粉末が均一に混ざったことを確認した後、そこに、カチオン性高分子凝集剤粉末を、添加、攪拌混合することにより、マスターバッチを調製した。そして、得られたマスターバッチを、主原料である製紙スラッジ焼却灰又は下水汚泥焼却灰に配合し、攪拌混合することにより、粉末状の固化材を製造した。得られた固化材（試料１〜１０）は、何れも、５０メッシュの金網（網の目の寸法：３００μｍ）を全通し、粒子径は３００μｍ以下であった。 Then, after adding and mixing anhydrous gypsum as a solidification aid and a sulfuric acid band as an inorganic flocculant to clinker ash or Portland cement as a solidification aid, an anionic polymer flocculant powder is added. , Stirred and mixed. Then, after confirming that the anionic polymer flocculant powder was uniformly mixed, a cationic polymer flocculant powder was added thereto and mixed by stirring to prepare a master batch. And the powdery solidified material was manufactured by mix | blending the obtained masterbatch with the papermaking sludge incineration ash or sewage sludge incineration ash which are main raw materials, and stirring and mixing. All of the obtained solidified materials (samples 1 to 10) passed through a 50-mesh wire mesh (mesh size: 300 μm), and the particle diameter was 300 μm or less.
−凝集性能の評価−
上記で得られた試料１〜１０の粉末状の固化材を用いて、凝集性能の評価を行った。具体的には、比色管に炭酸カルシウムの１％分散液を入れ、そこに、かかる分散液の０．３重量％となる量の粉末固化材を添加した後、直ぐに、（１）１回／秒で１５回、又は（２）１回／秒で６０回、転倒振揺し、３０秒静置後の濁度を測定し、得られた結果をブランクの濁度と共に下記表３に示した。なお、濁度の測定は、波長：６６０ｎｍにおける吸光度をハック社製ＤＲ２０００を用いて測定することにより行い、吸光度が低いほど、比色管内の上澄み液の透明度が高いことを示している。
-Evaluation of aggregation performance-
Aggregation performance was evaluated using the powdered solidified materials of Samples 1 to 10 obtained above. Specifically, a 1% dispersion of calcium carbonate is put into a colorimetric tube, and after adding a powder solidifying material in an amount of 0.3% by weight of the dispersion, immediately (1) once. 15 times / second, or (2) 60 times at 1 time / second, tumbling and measuring the turbidity after standing for 30 seconds, and the obtained results are shown in Table 3 below together with the turbidity of the blank It was. The turbidity is measured by measuring the absorbance at a wavelength of 660 nm using DR2000 manufactured by Hack. The lower the absorbance, the higher the transparency of the supernatant in the colorimetric tube.
かかる表３からも明らかなように、本発明に従って、各種の必須成分が配合された試料１〜４に係る固化材にあっては、１５回の転倒振揺で、吸光度が略１以下となっており、凝集スピードが速いことが認められる。特に、高分子凝集剤として粒子径が１００μｍ以下のものが配合された試料１及び２に係る固化材にあっては、凝集性能が顕著に高められており、少量であっても、優れた効果が発揮されることがわかる。これに対し、アニオン性高分子凝集剤が配合されていない試料７に係る固化材やカチオン性高分子凝集剤が配合されていない試料８に係る固化材、無機系凝集剤が配合されていない試料９にかかる固化材にあっては、粒子径が１００μｍ以下のアニオン性高分子凝集剤、粒子径が１００μｍ以下のカチオン性高分子凝集剤及び無機系凝集剤が配合された試料１に比して、凝集性能が劣っていることがわかる。 As apparent from Table 3, according to the present invention, in the solidified material according to Samples 1 to 4 in which various essential components are blended, the absorbance becomes approximately 1 or less after 15 overturns. It is recognized that the aggregation speed is high. In particular, in the solidified materials according to Samples 1 and 2 in which a polymer flocculant having a particle size of 100 μm or less is blended, the agglomeration performance is remarkably enhanced, and even if the amount is small, excellent effects are obtained. It can be seen that On the other hand, the solidification material according to the sample 7 not containing the anionic polymer flocculant, the solidification material according to the sample 8 not containing the cationic polymer flocculant, and the sample not containing the inorganic flocculant 9 is compared with Sample 1 in which an anionic polymer flocculant having a particle size of 100 μm or less, a cationic polymer flocculant having a particle size of 100 μm or less, and an inorganic flocculant are blended. It can be seen that the aggregation performance is inferior.
−固化性能の評価−
供試土（軟泥土壌）として、下記表４に示される性状の粘土混砂（自然含水比：２０％）に、水道水を加えて、含水比が３５％に調整されたものを準備した。そして、かかる供試土に対し、供試土の総量（水を含む）の５重量％となる量の粉末固化材を添加、混合した後、養生７日目に、固化された供試土の含水比、一軸圧縮強度及び破壊ひずみをそれぞれ測定し、得られた結果を下記表５に示した。なお、含水比は、ＪＩＳ Ａ １２０３−１９９９に規定される「土の含水量試験方法」、一軸圧縮強度は、ＪＩＳ Ａ １２１６−１９９８に規定される「土の一軸圧縮試験方法」、破壊ひずみは、ＪＩＳ Ａ １２２７−２０００に規定される「土の定ひずみ速度載荷による圧密試験方法」に準拠して、それぞれ、測定した。
-Evaluation of solidification performance-
As test soil (soft mud soil), tap water was added to clay mixed sand having the properties shown in Table 4 below (natural moisture content: 20%) to adjust the moisture content to 35%. And after adding and mixing the powder solidification material of the quantity used as 5 weight% of the total amount (including water) of the test soil, the solidified test soil The water content, uniaxial compressive strength, and fracture strain were measured, and the results obtained are shown in Table 5 below. The moisture content is “Soil moisture content test method” defined in JIS A 1203-1999, the uniaxial compressive strength is “Soil uniaxial compression test method” defined in JIS A 1216-1998, and the fracture strain is In accordance with JIS A 1227-2000, “Consolidation test method by constant strain rate loading of soil” was measured.
かかる表５から明らかなように、本発明に従って、各種の必須成分が配合された試料１〜４に係る固化材で処理された供試土にあっては、一軸圧縮強度が１９０ｋＮ／ｍ2 以上となっており、少量でも十分な強度が付与されていることが分かる。特に、高分子凝集剤として粒子径が１００μｍ以下のものが配合された試料１及び２に係る固化材で処理された供試土にあっては、一軸圧縮強度が２００ｋＮ／ｍ2 以上となっている。これに対し、無水石膏が配合されていない試料１０は、固化強度が低く、１７６ｋＮ／ｍ2 となり、固化性能が劣っていることを認めた。 As is apparent from Table 5, in the test soil treated with the solidified material according to Samples 1-4 in which various essential components are blended according to the present invention, the uniaxial compressive strength is 190 kN / m 2 or more. It can be seen that sufficient strength is imparted even in a small amount. In particular, in the sample soil treated with the solidification material according to Samples 1 and 2 in which a polymer flocculant having a particle size of 100 μm or less is blended, the uniaxial compressive strength is 200 kN / m 2 or more. Yes. On the other hand, Sample 10 in which anhydrous gypsum was not blended had a low solidification strength of 176 kN / m 2 , indicating that the solidification performance was poor.
−ｐＨと重金属の溶出の評価−
また、上記固化性能の評価における養生７日目の供試土を、１０重量％となるように水に入れて攪拌した後、上澄み液のｐＨを測定すると共に、六価クロムの溶出量を、土壌環境基準に規定される測定方法に準じて測定し、得られた結果を、下記表６に示した。
-Evaluation of pH and elution of heavy metals-
In addition, the test soil on the seventh day of curing in the evaluation of the solidification performance was stirred in water so as to be 10% by weight, then the pH of the supernatant was measured, and the elution amount of hexavalent chromium was The measurement was performed according to the measurement method defined in the soil environmental standards, and the obtained results are shown in Table 6 below.
かかる表６から明らかなように、本発明に従って、固化助剤としてクリンカアッシュと無水石膏が配合された試料１〜４にあっては、ｐＨが中性域（ｐＨ５．８〜８．６）に入っていると共に、六価クロムの溶出量も０．０５ｍｇ／ｌ未満となっている。これに対し、固化助剤としてポルトランドセメントと無水石膏が配合された試料５及び６にあっては、ｐＨが高く、且つ六価クロムが０．０８ｍｇ／ｌも溶出していることが、わかる。
As is apparent from Table 6, according to the present invention, in Samples 1 to 4 in which clinker ash and anhydrous gypsum were blended as solidification aids, the pH was in a neutral range (pH 5.8 to 8.6). In addition, the elution amount of hexavalent chromium is less than 0.05 mg / l. On the other hand, it can be seen that Samples 5 and 6 containing Portland cement and anhydrous gypsum as a solidification aid have a high pH and 0.08 mg / l of hexavalent chromium is eluted.
Claims (10)
It is a method of manufacturing the powder solidification material for soft mud soil of any one of Claim 1 thru | or 8, Comprising: The said main raw material or the said solidification adjuvant is divided into two, and cationic polymer aggregation is carried out to one side. A method for producing a powder solidifying material for soft mud soil, comprising a step of separately adding and mixing an agent powder and an anionic polymer flocculant powder on the other side.
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