JP3325049B2

JP3325049B2 - 汚泥処理方法およびそのための汚泥処理装置

Info

Publication number: JP3325049B2
Application number: JP21590792A
Authority: JP
Inventors: 正博伊地; 政美依田; 信鈴木; 馨石塚; 外雄久保; 勲八巻; 甫邦橋本
Original assignee: Chemical Grouting Co Ltd; Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Chemical Grouting Co Ltd; Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1992-06-18
Filing date: 1992-08-13
Publication date: 2002-09-17
Anticipated expiration: 2017-09-17
Also published as: JPH0663600A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地盤改良工事現場より
発生する汚泥を安定して処理し得る汚泥処理方法および
そのための汚泥処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】地盤改良工事の現場から排出される汚
泥、たとえばセメントまたはベントナイト系汚泥は、セ
メント分等を多く混入しているため、産業廃棄物として
の取扱いが必要となっている。広いヤードが確保できる
建設現場ではピットを掘り汚泥を集めて、天日乾燥を行
った後、運搬処理を行うことができるが、現実にはヤー
ドの確保が難しく、発生汚泥の大部分（９０％以上）
は、バキュームカーまたは汚泥専用運搬ダンプカーによ
る、いわゆる「生出し」によって最終処分地まで運搬さ
れ、専門業者によって天日乾燥等により処分されてい
る。一方、通常のダム現場または泥水シールド掘削現場
等では、前記汚泥処理は、濁水中の浮遊物質のうち、粒
径、比重の大きいものは、予め沈砂池あるいは液体サイ
クロン、マッドスクリーンなどで分級除去し、次いでこ
こを通過した微細な粒子を凝集剤により凝集沈殿させる
ことにより行われている。凝集沈殿したスラッジは、含
水率が高く、このままの状態ではダンプ運搬、埋立処分
ができないため、さらに天日乾燥や脱水機による脱水処
理を行った後に運搬処理されている。また、浮遊物質を
凝集沈殿した上澄水については、ｐＨ値が規制の範囲
（通常はｐＨ５．８〜８．６）外となっている場合に
は、中和剤によりｐＨ調整を行った後、放流または再利
用している。前記脱水処理に際しては、ベルトフィルタ
ー、オリバーフィルター等による真空脱水、遠心脱水機
による遠心脱水、フィルタープレス、ベルトプレス等に
よる加圧脱水、造粒脱水機による造粒脱水等があるが、
機械規模が小さく搬入出および取扱いが容易などの理由
により、脱水能力の高いフィルタープレスが多く用いら
れている。

【０００３】他方、近年、環境問題等が取り沙汰されて
いる中で、産業廃棄物の処分地の確保が難しくなってい
るとともに、ますます遠方となっている状況下では、地
盤改良工事により発生する汚泥についても、処理費節減
のために凝集・脱水処理による減量化を行った後、運搬
する必要が生じている。しかし、地盤改良工法に係る各
種工法のうち、特にいわゆるＣ−ＪＧ（コラムジェッ
ト）工法、ＪＳＧ工法等の噴射攪拌工法において発生す
る汚泥は、セメントまたはベントナイト分を多く含有す
るとともに、噴射攪拌に伴う微細土粒子の混入により比
較的比重が高く、図１４および図１５の汚泥比重分布図
（図１４は粘性土の場合であり、図１５は砂質土の場合
である。）に示されるように、概ねγ＝１．３５〜１．
５０、地盤種によってはγ＝１．６０となる場合もあ
り、その汚泥処理に際しては、幾つかの問題点を抱えて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】廃棄物処理法では埋立
処分をする汚泥の含水率は８５％以下とするように規制
しているが、実際は脱水ケーキのダンプ搬出に際し、脱
水ケーキの含水率が５０％程度以上であると、長い運搬
距離では泥流化し易く、実際にはこれよりも低い含水率
の脱水ケーキにしないと運搬できないため、汚泥処理に
際しては安定した脱水処理能力を確保し得ることが最も
重要な条件となる。

【０００５】しかしながら、地盤改良工事現場において
発生する、セメントまたはベントナイト系汚泥に凝集剤
を添加して脱水装置により連続的に処理しようとして
も、前述のように原汚泥が比較的高比重でバラツキがあ
るという特質を有するとともに、凝集剤の添加量に過不
足が生じ、その結果フィルタープレス、またはベルトプ
レスに使用している濾布に徐々に目詰まりを生じさせ、
次第に処理能力の低下を招き、長期に渡って安定した脱
水能力が確保できない問題があった。

【０００６】また、従来の汚泥処理においては、必要な
汚泥処理装置を現場に持ち込んで、主に作業員の監視の
下、手操作により行っていたため、労力的にも多大な手
間を要し、維持管理費用も嵩んでいたため、その処理を
自動化し、ランニングコストの低下を図ると同時に、減
量化によるコスト低減も図る必要がある。

【０００７】そこで、本発明の主たる課題は、原汚泥の
比重にバラツキがあっても脱水装置の能力に合わせて一
定比重の汚泥を自動供給し、しかも最適範囲の凝集剤添
加を行うことにより、長期に渡って安定した脱水性能を
確保するとともに、作業の効率化および減量化によるコ
スト低減を図るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明は、噴射攪拌工法による地盤改良工事現場から
発生するセメントまたはベントナイト系汚泥を凝集・脱
水する汚泥処理方法であって、原汚泥の比重を測定しそ
の比重測定値に基づいて、希釈後の汚泥比重が１．１５
〜１．３５の範囲になるように水で希釈し、その後凝集
剤を添加した希釈汚泥を濾布を用いたベルトプレスによ
り加圧脱水処理を行うとともに、前記凝集剤の添加量を
予め求められた汚泥比重−凝集剤添加曲線に基づき制御
することを特徴とするものである。ここで、添加される
凝集剤が、無機凝集剤および高分子凝集剤であるのが望
ましい。

【０００９】一方、本発明装置は、噴射攪拌工法による
地盤改良工事現場から発生するセメントまたはベントナ
イト系汚泥を貯留するための原泥槽と、前記汚泥を希釈
するための希釈水供給設備と、前記原泥槽から供給され
る汚泥と前記希釈水供給設備からの希釈水を受け入れて
汚泥を希釈化するとともに、使用する脱水機の能力に合
わせて前記希釈汚泥を脱水機に供給する汚泥希釈設備
と、脱水機に供給される希釈汚泥に凝集剤を添加する凝
集剤添加装置と、凝集剤が添加された希釈汚泥を濾布を
用いたベルトプレスからなる加圧汚泥脱水機と、この脱
水機により分離された分離水を前記汚泥希釈設備に希釈
水として返送する分離水返送手段と、さらに希釈後の汚
泥比重が１．１５〜１．３５になるように汚泥希釈設備
への汚泥量および希釈水添加量を制御する制御手段と、
希釈汚泥に添加する凝集剤量を制御する制御手段とを備
えたことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】本発明においては、凝集・脱水する前処理段階
で処理対象汚泥の比重を１．１５〜１．３５の範囲に調
整する。したがって、後工程の脱水処理においては、濾
布の目詰まりも抑えられ、使用する脱水機の性能上、最
も効率的かつ安定した脱水性能を長期に渡って確保でき
る。また、凝集剤添加量の点からも、凝集剤が適性添加
率よりも少ないとフロック形成が不完全となり圧搾時に
濾布への未凝集分が付着残留し、また過剰添加の場合に
は、形成フロック全体が粘性を持ち、かつ余剰の凝集剤
が濾布の目に付着残留して濾布の目詰まりを発生させ、
脱水機の運転に支障をきたすため、予め求められた汚泥
比重−凝集剤添加量曲線に基づいて、凝集剤の添加量を
汚泥比重に従って制御することにより、長期に渡って安
定した脱水性能が確保できるようになる。

【００１１】一方、前記比重調整は、好ましくは連続練
りミキサーに供給される汚泥密度に基づき行われ、かつ
連続練りミキサーによってリターンを行いながら安定的
に調製されているため、使用する脱水装置の能力に合わ
せて、すばやく迅速に供給することができるため、脱水
処理能力が向上し、全体として作業が効率化する。

【００１２】

【実施例】以下本発明を図面を参照しながら実施例によ
りさらに詳説する。図１は本発明例の全体図で、たとえ
ば、Ｃ−ＪＧ工法、またはＪＳＧ工法等の噴射攪拌工法
による地盤改良工法によって、発生したスライム等の原
汚泥Ｓは、先ずマッドスクリーン２によって粗粒分の分
級が行われ、ここで、たとえば粒径２mm以上の砂および
レキ等についてはスクリーン２ａによって処理対象から
除外される。前記スクリーン２ａを通過した汚泥分は、
一旦原泥槽３に貯留される。前記原泥槽３内には、レベ
ル計５Ａ、５Ｂ、送給ポンプ４Ａ、４Ｂの他に比重計６
が配設されており、この測定値は制御器８に送られる。

【００１３】前記原汚泥Ｓの比重は、図１４および図１
５に示されるように、通常１．３５〜１．５０の範囲で
あり、地盤の種類によっては１．６程度となる場合もあ
り、このままでは後の脱水処理で目詰まりを起こし運転
に支障をきたす。

【００１４】これを避けるために、本発明においては、
前記汚泥比重分布図のデータに基づいて、汚泥に希釈水
を加えて比重が１．１５〜１．３５になるように調整
し、また汚泥比重に応じた最適の凝集剤添加量に制御す
るものである。

【００１５】そこで、送給ポンプ４Ａを制御器８の指令
に従って駆動させ、原泥槽３内の汚泥を連続練りミキサ
ー１２に送給する。連続練りミキサー１２への送給量
は、前記連続練りミキサー１２の充填量がロードセル１
９により測定されるとともに、その供給量が流量計７に
よって測定され、連続練りミキサー１２がオーバーフロ
ーしないように、前記制御器８によって制御される。ま
た、送給ポンプ４Ｂは、原泥槽３内に配設された比重計
６を通して汚泥を循環供給する一方、送給汚泥の一部を
原泥槽３内に噴射させ貯留汚泥の攪拌を行うものであ
る。また、原泥槽３内ではレベル計５Ａ、５Ｂによって
液面レベルが測定され、このレベル信号は前記制御器８
に送られ、レベル制御が行われる。９〜１１は各ポンプ
制御用のインバータであり、５７は３ペン式記録計、５
４は流量計７の表示器である。

【００１６】連続練りミキサー１２への希釈水の供給
は、前記原泥槽３内の汚泥比重測定結果に基づき、調製
後の比重が１．１５〜１．３５の範囲となるように、前
記制御器８によって制御される。汚泥処理ラインでの搬
送性、凝集剤との混合性、脱水効率等を重視するなら
ば、好ましくは１．２０〜１．３３の範囲となるように
原汚泥の比重調整を行う。しかし、希釈率をあまり高く
設定することも処理効率の低下を招くため、原汚泥の比
重の確認を行った上で、これに応じて全ての条件を考慮
し、好適な希釈率を決定する必要がある。

【００１７】希釈水の供給は、処理当初は制御器８の指
令に従って、連続練りミキサー１２に対する流量調整弁
１４で制御し、所定水量が前記連続練りミキサー１２内
に供給された後、定常運転時は、脱水装置からの分離水
を貯留した分離水水槽２６の分離水が希釈水として供給
される。この定常運転時の最適希釈水の添加量の制御
は、流量調整弁１７により、供給管路の途中に配設され
た流量計１８からの流量信号に基づいて制御する。な
お、比重調整に当たっては、前記のように供給汚泥を主
として、希釈水量を変動させても良いし、また希釈水量
を主として、供給汚泥量を変動させることでもよい。ま
た、希釈水および汚泥の供給態様は連続的であってもよ
いし、断続的であってもよい。

【００１８】前記制御方式に従って汚泥と希釈水は連続
練りミキサー１２に投入され、混合攪拌されるが、ここ
で、前記連続練りミキサー１２について詳述すると、ミ
キサー１２は、円筒状攪拌槽の下部に槽内と連通するデ
ィスクケーシング１２Ａを有するとともに、このディス
クケーシング１２Ａの内部に回転ディスクを備え、かつ
前記ディスクケーシング１２Ａと連通してリターン管１
２Ｂおよび放出管１２Ｃを有し、それぞれの管路の途中
に操作弁１３ａ、１３ｂを備えている。仮に、前記操作
弁１３ｂを閉とし操作弁１３ａを開として運転を行う
と、槽内の汚泥はリターン管１２Ｂを通り絶えず循環
（リターン）しながら攪拌混合され、前記操作弁１３ｂ
の開閉に応じて放出管１２Ｃから所定量の汚泥を任意に
連続的もしくは断続的に送給することができる。なお、
必要に応じて連続練りミキサー１２の出口側に比重計を
設けておくこともできる。

【００１９】前記放出管１２Ｃを通り送給される汚泥
は、次の脱水処理工程に送られる。送給量は、中間に設
けられた流量計２０によって測定される。送給された汚
泥は、計量槽２３を経て、造粒または凝集促進用の第１
ブレンダー２４Ａおよびこれに連続する第２ブレンダー
２４Ｂを通過し、ベルトプレス２５などの連続脱水装置
に供給される。前記計量槽２３においては、連続練りミ
キサー１２からの送給汚泥のうち、コントローラー２２
による制御により、単位時間当たりの所定の供給量をも
って連続的にベルトプレス２５側に送られ、余剰分はマ
ッドスクリーン２にリターンされる。リターン量は流量
計２１によって測定されており、前記主供給経路に配設
された流量計２０との差分がベルトプレス２５への送給
量として前記３ペン式記録計５７に記録されるととも
に、表示器５３に表示される。

【００２０】上段の第１ブレンダー２４Ａの入口部にお
いては、無機凝集剤槽４１から送給される無機凝集剤Ｇ
₁が添加され、この第１ブレンダー２４Ａ内で混合さ
れ、続いて第２ブレンダー２４Ｂの入口部においてアニ
オン系高分子凝集剤Ｇ₂が添加され、この第２ブレンダ
ー２４Ｂ内で混合された後、ベルトプレス２５に供給さ
れている。

【００２１】前記無機凝集剤Ｇ₁は、無機凝集剤槽４１
により貯留され、残存量がレベル計４２により監視さ
れ、送給ポンプ４３により前記第１ブレンダー２４Ａの
入口部に連続的に定量送りされている。無機凝集剤Ｇ₁
の送給量は、流量計４９により測定されている。一方、
アニオン系高分子凝集剤Ｇ₂は、凝集剤原液槽３０に貯
留された凝集剤原液が、レベル計３１のレベル信号に基
づいて起動するポンプ３２により凝集剤希釈槽３３に送
給され、かつ希釈水が流量調整弁１６を介して攪拌機を
有する凝集剤希釈槽３３内に投入され、ここで１／１０
〜１／４００程度に希釈される。高分子凝集剤Ｇ₂の送
給量の管理は、凝集剤希釈槽３３およびアニオン系高分
子凝集剤貯留槽３９に設けられたレベル計３４、３５、
３６により貯留量が把握されるとともに、前記の高分子
凝集剤希釈比率となるように、制御器３７によりポンプ
３２の起動停止および流量調整弁１６による希釈水の添
加量が制御される。希釈された高分子凝集剤Ｇ₂は、前
記制御器３７の管理の下、操作弁３８を介して、アニオ
ン系高分子凝集剤貯留槽３９に蓄えられ、送給ポンプ４
０により前記第２ブレンダー２４Ｂの入口部に連続的に
定量送りされている。高分子凝集剤Ｇ₂の送給量は流量
計４６により測定されている。前記無機凝集剤Ｇ₁およ
び高分子凝集剤Ｇ₂の供給制御は、制御器２２による制
御の下、インバーター４７、４８を介して送給ポンプ４
３、４０の回転数を制御することにより行われており、
凝集剤添加率の設定は、設定器６０、６１により行われ
る。

【００２２】凝集剤添加量は、予め汚泥の比重とそれに
最適な凝集剤の添加量との関係を求めておき、その時の
汚泥の比重に合った量が添加されるように制御される。
粘土・シルト分の多い原汚泥の場合には、汚泥の物性に
よって範囲は異なるが、１次凝集用の無機凝集剤が３０
００〜９０００g/m³の範囲で添加混合され、その後アニ
オン系高分子凝集剤が５００〜１５００g/m³程度の範囲
で添加混合されることにより非常に良好なフロックを形
成することができる。ここで、前記高分子凝集剤Ｇ₂の
みで良好なフロックを形成できる場合には、単独添加に
よることもできるが、両者を併用することがこの種の汚
泥の処理に最適であることを確認している。

【００２３】また、汚泥の脱水に際し、得られる脱水ケ
ーキの強度が不足する場合には、必要に応じて固化剤を
添加することもできる。固化剤としては、セメント、セ
メント系固化材、石膏、石灰等、または近年開発が進ん
でいる土質改良用高分子系複合材等が用いられる。

【００２４】前記脱水装置２５において、前記汚泥の固
液分離が行われる。脱水装置２５としては、汚泥の前処
理において比重調整が成されたことにより、その脱水性
能を十分に発揮できるようになる脱水装置、具体的には
濾布を用いた脱水装置であり、特にベルトプレスが対象
とされる。前記ベルトプレスは連続処理方式であるから
汚泥は連続的に供給される。前記脱水装置２５により生
成された脱水ケーキは、平ダンプ５２に荷積みされて搬
出される。前記脱水装置２５に供給される汚泥量は、用
いる脱水装置の能力に合わせた供給量、具体的には汚泥
比重によって定まる最大脱水能力の±５％の範囲として
供給することが望ましい。

【００２５】脱水装置２５により分離された分離水は、
分離水水槽２６に貯蔵され、その一部はポンプ２７によ
って前記連続練りミキサー１２に投入され汚泥希釈水と
して使用される。なお、汚泥処理のスタート時に前記分
離水水槽２６を水で満たすために、操作弁１５を介して
前記分離水水槽２６に水が供給される。

【００２６】一方、分離水水槽２６に貯留された分離水
の余剰分は、下水放流処理されるが、多量のセメントミ
ルクが混入したアルカリ性汚泥の場合には、放水に当た
っては中和処理が必要となる。そのため、分離水はｐＨ
処理機５０に送られ、ここで希硫酸などが添加混合さ
れ、中和処理の後に放水される。

【００２７】また、分離水水槽２６内は、仕切り壁５８
によって、その内部の濾液沈降ゾーンＡと分離清澄ゾー
ンＢとに仕切られている。ベルトプレス２５からの分離
水は、一旦前記濾液沈降ゾーンＡに投入され、沈降分
は、この濾液沈降ゾーンＡの底に沈滞し、上澄水が仕切
り壁５８を超えて分離清澄ゾーンＢに溢流する。前記濾
液沈降ゾーンＡに沈降した汚泥分は、レベル計４５によ
って監視される液面に達したならば、ポンプ４４によっ
て原泥槽３に送給される。また、分離清澄ゾーンＢの清
澄水は、ポンプ５７によってベルトプレス２５に送ら
れ、洗浄水としても使用されている。

【００２８】なお、本発明の用途としては、前記Ｃ−Ｊ
Ｇ工法、ＪＳＧ工法等の噴射攪拌地盤改良工法に限られ
ず、他の地盤改良工法、浚渫汚泥処理、ダム建設に係る
止水壁の造成、地中連続壁、杭等の基礎構造物の造成、
トンネル掘削等の種々の建設工事において発生する汚泥
処理に対しても好適に用いることができる。

【００２９】ところで、本発明では、汚泥の比重を１．
３５以下に調整した状態で、脱水処理を行うようにして
いる。汚泥の比重が、１．３５を超えると、スクイズポ
ンプまたはスネイクポンプにより、汚泥の搬送が不可能
ではないが、そのサクション側で詰まったり、輸送管路
やホッパーなどの容器内で付着または閉塞を生じ、結果
として、汚泥の処理を行うことができないことを確認し
ている。これに対して、本発明に従って、予め汚泥を希
釈した後に、脱水処理することが搬送および取扱性を高
める。

【００３０】希釈は、一般的な攪拌機を有するものよ
り、前述の連続練りミキサー（コロイダルミキサーまた
はコロイドミキサーとも呼ばれる）を用いるのが、攪拌
分散効果が遙に大きく、しかも安定した汚泥濃度に調整
できるので最適である。

【００３１】無機凝集剤と高分子凝集剤との併用が、こ
の種の汚泥の凝集には優れている。この理由は定かでな
いが、一旦、無機凝集剤がある程度のフロックに生成さ
せ、後に高分子凝集剤が、生成したフロックを大きく凝
集させるのではないかと考えられる。その添加量として
は、無機凝集剤は、汚泥重量当たり3000〜9000ｇ／m³、
高分子凝集剤（特にアニオン系）は、300 〜1500（より
好適には500 〜1100）ｇ／m³が好ましい。高分子凝集剤
は前述のように、その添加量となるように、希釈した後
添加される。

【００３２】凝集効果は、ベルトプレスを用いる場合、
その重力沈降ゾーンにおいて、表面側からたとえば超音
波厚み計により、その厚みを測定する、あるいはその後
においてベルト側方からのリーク量を測定することによ
り、判断できる。

【００３３】一方、前述の装置例のように、ブレンダー
２４Ａ、２４Ｂで二段凝集を図るのが好ましいが、一旦
無機凝集剤により１次凝集を図った後に、高分子凝集剤
を添加する間欠方式を採ることもできるが、全体の処理
系を考えた場合、二段凝集により連続凝集処理を図るの
が適している。凝集処理が終了した汚泥は、その凝集状
態を壊すことなく、そのままベルトプレスなどの脱水機
にかけるのが適している。実施例では、このために、第
２ブレンダー２４Ｂの下方にベルトプレス２５を設けて
ある。

【００３４】（実施例１）比重１．３８の地盤改良工事現場から持ち込んだベント
ナイト系汚泥に希釈水を加えて比重を変えるとともに、
それらに表１に示される物性を持つ高分子凝集剤（ポリ
アクリルアミド部分加水分解物）を用い、その添加量を
種々変化させて添加し、ベルトプレス脱水機により脱水
を行い、含水率およびフロック化状況を観察することに
より、各比重における高分子凝集剤の最適添加量を求め
た。その結果を図２に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】図２より判明されるように、高分子凝集剤
の最適添加量は、汚泥比重と比例関係にあり、汚泥比重
が既知であれば、その値に応じて決定される。また、同
様の試験により、無機凝集剤の添加量と汚泥比重との関
係を求めたグラフを図３に示す。この場合も同様に、無
機凝集剤の最適添加量は、汚泥比重が既知であれば、そ
の値に応じて一義的に決定されることとなる。

【００３７】以上のように、各汚泥比重に応じた最適凝
集剤添加量のグラフを予め求めておき、実際の汚泥脱水
処理に当たっては、前記汚泥比重−凝集剤添加量曲線に
従って、凝集剤添加量を制御できることが判る。

【００３８】（実施例２）ところで、前記実施例１は、汚泥比重に応じて、凝集化
状態の観察により最適と思われる値を決定したものであ
るが、たとえば連続運転時におけるベルトプレスにおけ
る目詰まり状況について試験を行った。

【００３９】試験は、先ず実施例１で用いた比重１．３
８の汚泥を希釈することなく、図２のグラフから求めら
れる高分子凝集剤添加量１７００g/m³を添加し、ベルト
プレス脱水機により脱水を連続的に行った。その結果、
含水率３０％の脱水汚泥がベルトプレス脱水機から排出
されたが、運転開始２０分後に濾布への目詰まりが発生
し、さらに３０分後には運転を停止せざるを得なくなっ
た。

【００４０】次に、前記比重１．３８の原汚泥を水で希
釈し、比重１．３４に調整した後、図２のグラフより求
められる高分子凝集剤を１５００g/m³添加した場合と、
比重１．２２に調整した後、図２のグラフより求められ
る高分子凝集剤を１０００g/m³添加した場合について、
ベルトプレス脱水機による脱水を連続的に行った。その
結果、含水率３０％の脱水汚泥が長期間に渡って濾布の
目詰まりは生じることなく排出され、安定して脱水処理
を行うことができた。

【００４１】以上より、本発明においては、原汚泥は希
釈により１．３５以下とすることにより、脱水機におい
て安定的処理を可能とするものである。なお、本発明に
おける希釈化汚泥比重の下限値は、希釈による処理対象
汚泥の増量による処理効率を考慮し、比重１．１５とし
ている。

【００４２】（実施例３）実施例３においては、表２の左欄に示される物性を持つ
シルト−セメントミルク混合スラリー（試料１）および
シルトスラリー（試料２）に対して机上試験により、高
分子凝集剤を種々変化させて、その凝集効果についての
確認を行い、凝集剤の選定、汚泥比重−凝集剤添加量曲
線の決定、脱水条件等の決定を行ったものである。

【００４３】〔試験方法〕試料汚泥に各種凝集剤を添加し、凝集フロックを生成し
たものをヌッチェ試験による重力脱水性の判定を行うと
ともに、重力脱水後の脱水ケーキ（一次脱水ケーキ）を
圧力および時間の圧搾条件を種々変えながら、圧搾脱水
試験を行い、圧搾脱水性の判定を行う。具体的には、図
４に示される要領に従って試験を行う。ステップＩおよ
びIIに示されるように、容器７１に試料汚泥を入れ、ハ
ンドミキサーにより６５０rpm で２０秒の攪拌を行う。
前処理として無機凝集剤を添加する場合にはここで添加
し、フロック状況の確認を行う。

【００４４】次に、ステップIII およびステップIVで
は、高分子凝集剤を所定量添加し攪拌を行い、そのまま
静置して凝集フロックを沈降させてスパーテルでフロッ
クの安定性の確認を行う。

【００４５】ステップＶでは、濾布７３上の型枠７２内
に全量投入して、落下した濾水をメスシリンダー７４に
て集水する重力脱水試験を行い、次いでステップVIに示
されるように、３０φ×１７．７mmの円形型枠７５に重
力脱水済みのケーキを詰め成形した後、ステップ VIIに
示される圧搾脱水試験機７６により圧搾を行った。な
お、前記圧搾脱水試験では、成形試料を濾布７７、７７
で挟み、さらにスポンジ７８、７８で挟み込み、上から
エアシリンダー７９によって圧力をかけることにより行
う。

【００４６】〔試験結果〕以上の試験要領に従って試験を行った結果を表２および
表３にまとめた。

【００４７】

【表２】

【００４８】

【表３】

【００４９】汚泥種と凝集剤の適合性試料１は、濾過性能試験結果をグラフ化した図５にも示
されるように、またヌッチェケーキ安定性、手絞り性に
より明らかなように、アニオン系高分子凝集剤単独で対
汚泥当り７５０g/m³（対ＳＳ当り０．２４％）添加処理
時に最も良好な凝集濾過性を示した。一方、試料２の場
合には、表２および濾過性能試験結果をグラフ化した図
６より明らかなように、アニオン系高分子凝集剤単独で
はフロック形成が非常に悪く濾過性能試験は不能とな
り、またカチオン系高分子凝集剤単独または併用でも改
良効果は満足できるものではなかった。しかし、同じカ
チオン系凝集剤でも無機凝集剤とアニオン系高分子凝集
剤の併用処理が良好な結果を示し、特に無機凝集剤（塩
化カルシウム）との併用により濾水性が非常に良好なも
のとなった。したがって、シルト単独汚泥またはシルト
分の混入の多い汚泥に対しては無機凝集剤とアニオン系
高分子凝集剤の併用が最も効果的と言える。この場合、
無機凝集剤の添加量としては対汚泥当り５０００g/m
³で、アニオン系高分子凝集剤は対汚泥当り６２５g/m³
（対ＳＳ当り０．２６％）であった。

【００５０】汚泥種と凝集剤添加必要添加率および添
加量の決定表２の試験結果に基づき、試料１と試料２について、ア
ニオン系高分子凝集剤の対ＳＳ当りの添加率とヌッチェ
（重力）濾過６０秒間の発生濾水量との関係を図７に描
いた。図７に描かれた曲線より、良好な凝集濾過性を得
る対ＳＳ当りの添加率としては、０．２２〜０．２６％
とされ、平均的には０．２４％と判断される。このよう
にして対ＳＳ当りの添加率が決定されたならば、前記凝
集濾過性の良好値対ＳＳ当り０．２４％と基準として、
試料１および２に対する汚泥比重に対応した対汚泥当り
の必要添加量が図８のように求められる。なお、試料２
については無機凝集剤の併用が前提条件となる。したが
って、仮に前記試料１、２を汚泥処理対象として脱水処
理する場合には、図８に示される汚泥比重−凝集剤添加
量曲線に従って添加量が制御されることとなる。

【００５１】圧搾圧力、時間とケーキ含水率の関係図９より明らかなように、脱水ケーキの含水率は圧搾圧
力によって大きく変化し、重力脱水（自由水が抜けた状
態）汚泥の含水率として、約５８％のものが、圧力０．
２、０．５、１kg/cm²で圧搾した場合、ケーキ含水率は
それぞれ４５．５、４２、３８％となっている（圧搾時
間３０秒時）。ケーキ含水率の低下傾向から外挿する
と、ケーキ含水率を３５、３０％にするには、圧搾圧力
を１．５、２．５kg/cm²とする必要があることが判明さ
れる。

【００５２】一方、図１０より、圧搾圧力を同一レベル
とした場合の圧搾時間とケーキ含水率の関係は、圧搾時
間が長いほど含水率は低下しており、各圧力状態ごとに
同じ様な低下傾向を示していることから、この試料１
は、脱水性の良い汚泥であると同時に出来るだけ長い圧
搾時間を保持することにより、各圧力段階毎に連続した
脱水効果が得られることを示している。なお、図１０は
試料１について示すが、試料２についても同じ結果が得
られていることから、無機凝集剤を併用して前処理をき
ちんと実施しておけば良好な脱水効果が得られることが
予想される。

【００５３】圧搾圧力、時間と濾過速度の関係圧搾圧力、時間と濾過速度の関係を図１１および図１２
に示す。これらの関係から見ると、濾過速度は圧搾圧力
よりも圧搾時間に大きく左右されることが判明される。
圧搾時間と濾過速度は逆比例しており、圧搾時間３０
秒、６０秒での濾過速度は２２５０kg・ds/m・h 、１１
８０kg・ds/m・h と半減している。

【００５４】凝集剤添加率とケーキ含水率、濾過速度
の関係アニオン系高分子凝集剤の対ＳＳ添加率と濾過速度の関
係を図１３に示す。添加率が０．２４％前後では濾過速
度の変動は小さく添加率の差が濾過速度を大きく狂わせ
る状況にはない。但し、０．３％以上になると影響がで
だすので、添加しすぎには注意が必要である。アニオン
系高分子凝集剤の添加率は重力脱水時の自由水の濾過性
に大きく影響してくるものであり、濾過速度（処理量）
には特別大きな影響はないように考えがちであるが、適
性添加率に対して少ない場合にはフロック形成が不完全
となり圧搾時に濾布への未凝集分が付着残留すること、
過剰添加の場合には形成フロック全体が粘性があり余剰
の凝集剤が濾過の目に付着残留することから、濾布を目
詰めてしまい、結果として洗浄効率を低下させ濾過処理
能力を低下させてしまうので注意を要する。

【００５５】効果的な圧搾脱水条件汚泥容量の減容化効果を高めるためには、脱水ケーキの
含水率を低減する必要がある。減容化率を汚泥比重が
１．４kg/cm³の時に５０％以上とするにはケーキ含水率
を３０％にする必要があることから、図９より判断され
るように圧搾圧力を２．５kg/cm²以上にする必要があ
る。

【００５６】一方、脱水時間の設定については、同一圧
力においては脱水時間が長くとった方がケーキ含水率は
低減できる（図１０参照）が、反面濾過速度は低下傾向
となるので（図１１参照）、いちがいに長くするのは得
策とはいえない。脱水圧力と濾過速度の関係（図１１）
から、圧搾時間３０秒以内では圧搾圧力２．５kg/cm²に
対する濾過速度は２０００kg・ds/m・h 以上（圧搾時間
１５秒での濾過速度は４０００kg・ds/m・h 以上）であ
ることから、圧搾時間は出来るだけ短くして圧搾圧力を
高くした脱水方式が効果的であると言える。

【００５７】以上の事柄を総合的に判断すると、重力脱
水から圧搾脱水条件は表４のように想定される。

【００５８】

【表４】

【００５９】まとめ１）汚泥の減容化を計るためには脱水ケーキ含水率を３
０％程度にする必要があるが、効果的に得るための脱水
条件（脱水要領）は、重力脱水時間（重力脱水パート）
を６０秒として自由水を除いた後に圧搾圧力と圧搾時間
の設定として、圧力０．１〜０．５kg/cm²で２０秒、
０．５〜１kg/cm²で２０秒、１〜２kg/cm²で２０秒と圧
搾時間を一定として圧力を段階的に設定していくベルト
脱水が好適である。この時の濾過速度（但し、推定値）
は、概ね３ t・ds/m・h （有効ベルト幅、１時間当り）
である。

【００６０】２）フロック形成に最も有効な高分子凝集
剤はアニオン系高分子凝集剤であって、汚泥中の固形分
（ＳＳ）当り０．２４％の添加率が適性であった。

【００６１】３）セメントミルクが比較的多く混入した
汚泥は、アニオン系高分子凝集剤のみで良好なフロック
形成と脱水効果を示したが、セメントミルクを含まない
シルト・粘土主体の汚泥はフロック形成が悪く、脱水性
が良くないが、無機凝集剤の一種である塩化カルシウム
を５０００g/m³- 汚泥（対ＳＳ２．１％）前添加するこ
とでフロック形成、脱水性も非常に良好なものとなる。

【００６２】

【発明の効果】以上詳説のとおり、本発明によれば、汚
泥の比重を一定範囲に調整し、また凝集剤添加量を最適
範囲に調整するため、脱水装置における目詰まりが抑制
されるため、長期に渡って安定した脱水能力が確保され
る。また、維持管理も容易になるとともに、ランニング
コストの低減、作業の効率化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る汚泥処理システムのフロー図であ
る。

【図２】実施例１における高分子凝集剤の汚泥比重−凝
集剤添加量曲線である。

【図３】実施例１における無機凝集剤の汚泥比重−凝集
剤添加量曲線である。

【図４】実施例３における試験要領を示す図である。

【図５】実施例３における試料１の濾過時間−ヌッチェ
濾水量曲線である。

【図６】実施例３における試料２の濾過時間−ヌッチェ
濾水量曲線である。

【図７】実施例３におけるアニオン系高分子凝集剤の対
ＳＳ当りの添加率−６０秒間の濾水量曲線である。

【図８】実施例３における汚泥比重とアニオン系高分子
凝集剤必要量曲線である。

【図９】実施例３における圧搾圧力−ケーキ含水率曲線
である。

【図１０】実施例３における圧搾時間−ケーキ含水率曲
線である。

【図１１】実施例３における圧搾圧力−濾過速度曲線で
ある。

【図１２】実施例３における圧搾時間−濾過速度曲線で
ある。

【図１３】実施例３におけるアニオン系高分子凝集剤対
ＳＳ当り添加率−濾過速度曲線である。

【図１４】粘性土の場合の汚泥比重分布図である。

【図１５】砂質土の場合の汚泥比重分布図である。

【符号の説明】

２…マッドスクリーン、３…原泥槽、６…比重計、８・
２１・３７・４３・５２…制御器、１２…連続練りミキ
サー、２３…計量槽、２４Ａ…第１ブレンダー、２４Ｂ
…第２ブレンダー、２５…脱水装置（ベルトプレス）、
２６…分離水水槽、３０…アニオン系高分子凝集剤原液
槽、３３…凝集剤希釈槽、３９…アニオン系高分子凝集
剤貯留槽、４１…無機凝集剤槽、５０…ｐＨ処理機、

フロントページの続き (72)発明者伊地正博千葉県千葉市美浜区真砂１−８−11 (72)発明者依田政美神奈川県大和市つきみ野４−６ビレッジＣ−1604 (72)発明者鈴木信東京都府中市府中町３−２−４−303 (72)発明者石塚馨東京都新宿区西新宿３丁目４番７号栗田工業株式会社内 (72)発明者久保外雄東京都新宿区西新宿３丁目４番７号栗田工業株式会社内 (72)発明者八巻勲東京都渋谷区本町５丁目43番18号フロントエンジニアリング株式会社内 (72)発明者橋本甫邦埼玉県川口市差間２−17−24 (56)参考文献特開昭54−10562（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−37580（ＪＰ，Ａ) 特開平３−202194（ＪＰ，Ａ) 実開昭56−164100（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 11/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】噴射攪拌工法による地盤改良工事現場から
発生するセメントまたはベントナイト系汚泥を凝集・脱
水する汚泥処理方法であって、原汚泥の比重を測定しそ
の比重測定値に基づいて、希釈後の汚泥比重が１．１５
〜１．３５の範囲になるように水で希釈し、その後凝集
剤を添加した希釈汚泥を濾布を用いたベルトプレスによ
り加圧脱水処理を行うとともに、前記凝集剤の添加量を
予め求められた汚泥比重−凝集剤添加曲線に基づき制御
することを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項２】添加される凝集剤が、無機凝集剤および高
分子凝集剤である請求項１記載の汚泥処理方法。
【請求項３】噴射攪拌工法による地盤改良工事現場から
発生するセメントまたはベントナイト系汚泥を貯留する
ための原泥槽と、前記汚泥を希釈するための希釈水供給
設備と、前記原泥槽から供給される汚泥と前記希釈水供
給設備からの希釈水を受け入れて汚泥を希釈化するとと
もに、使用する脱水機の能力に合わせて前記希釈汚泥を
脱水機に供給する汚泥希釈設備と、脱水機に供給される
希釈汚泥に凝集剤を添加する凝集剤添加装置と、凝集剤
が添加された希釈汚泥を濾布を用いたベルトプレスから
なる加圧汚泥脱水機と、この脱水機により分離された分
離水を前記汚泥希釈設備に希釈水として返送する分離水
返送手段と、さらに希釈後の汚泥比重が１．１５〜１．
３５になるように汚泥希釈設備への汚泥量および希釈水
添加量を制御する制御手段と、希釈汚泥に添加する凝集
剤量を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする汚
泥処理装置。