JP3705012B2 - 泥水の脱水処理法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木、建設の工事の際において排出される泥水や各種産業排水の処理によって生ずる泥水のうち、高濃度、高粘度の泥水を効率的に脱水処理するための泥水の脱水処理法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルの掘削、ボーリング、杭打ちなどの土木工事や建設工事においては様々な性状の泥水が排出されるため、泥水の発生源である現場において、短時間に脱水減量して搬出可能な性状に変え、作業環境の維持と搬出コストの削減が行われている。
【０００３】
このような泥水の一般的な処理法は、泥水に凝集剤を添加して適当な大きさのフロックに凝集させたのち、これを脱水して固液分離し、得られたケーキ（汚泥固形分）と分離水は、泥水の種類や量により要すれば爾後処理を行って最終的に一定強度の脱水ケーキとし、これを埋め戻し用や路床材料、堤防および宅地造成用などの土として、あるいは肥料として利用し、分離水は河川その他に放流するようにしている。
【０００４】
この泥水の脱水に使用する凝集剤（以下、単に「脱水剤」という）としては、たとえば、カチオン性高分子凝集剤の単独使用、カチオン性高分子凝集剤とアニオン性高分子凝集剤の併用など各種の脱水剤が挙げられ、また、その使用方法としても種々の方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの高分子凝集剤による脱水処理は、一般に、凝集力が充分でないため、爾後の脱水処理に際して充分な脱水ができず、経済的ではないという問題があると共に、建築工事現場などから排出される泥水のうち、水分の少ない高濃度、高粘度の泥水は、セメントなどの固化剤で処理して固めるか、泥水に水を吸収させて希釈化したのち、アニオン性高分子で凝集処理している。
【０００６】
しかしながら、固化剤による処理手段は、泥水を固めるために固化剤を大量に使用する必要からコストが嵩むという欠点を有し、希釈化手段は、泥水を希釈するための水を必要とするため、水の供給が不便な場所では適用が難しく、希釈のための施設を新たに必要とすると共に、凝集力を弱めるため、減容率が小さく、経済的でないなど解決すべき多くの課題を有している。
【０００７】
本発明はかかる現状に鑑み鋭意研究の結果、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤および水溶性塩からなる脱水剤を、高濃度、高粘度の泥水に添加し、これを２軸の攪拌機によって攪拌混合することによって迅速かつ高効率に混合、凝集できることを見出したことにより完成されたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の泥水の脱水処理法は、
外周に多数の攪拌送り羽根を有する左右一対のパドル軸を、その羽根を互いに噛み合わせながら相反方向に回転するよう設けたパドル型凝集反応槽に、
比重１．２以上の泥水を供給すると共に、
３．０〜５．２ｍｅｑ／ｇのコロイド当量値を有するカチオン性高分子凝集剤、
−０．７〜−５．５ｍｅｑ／ｇのコロイド当量値を有するアニオン性高分子凝集剤および５重量％水溶液のpＨが４．５〜９．０であるアンモニウム塩、アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩から選択される水溶性無機塩からなる脱水剤を添加し、
パドル軸によって泥水と脱水剤との攪拌混合を行い、フロックを形成させ脱水することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
土木工事や建設工事において排出される泥水、すなわち、土とセメント系懸濁液を混合して地中に壁体を作る地中連続壁工事で排出される泥水やトンネル掘削工事において打設した推進管を通じて排出される掘削泥水は、濃度や粘度が非常に高く、また、その比重は概ね１．２〜１．７で、従来の方法では脱水が非常に困難なものである。
【００１０】
本発明において、上記脱水が非常に困難な比重１．２以上の泥水の脱水処理に用いる脱水剤は、
３．０〜５．２ｍｅｑ／ｇのコロイド当量値を有するカチオン性高分子凝集剤、
−０．７〜−５．５ｍｅｑ／ｇのコロイド当量値を有するアニオン性高分子凝集剤
および、
５重量％の水溶液のpＨが４．５〜９．０のアンモニウム塩、アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩から選択される水溶性無機塩
からなるものである。
【００１１】
本発明に用いられる、３．０〜５．２ｍｅｑ／ｇのコロイド当量値を有するカチオン性高分子凝集剤としては、具体的には、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート又はそれらの４級化物もしくは３級化物の単独重合体およびこれらとアクリルアミド又はメタクリルアミドとの共重合体、ポリアクリルアミドもしくはポリメタクリルアミドのマンニッヒ変性物又はその４級化物、ポリアクリルアミドのホフマン分解物、ジアリルジメチルアンモニウム塩の単独重合体もしくはキトサンの酢酸塩など公知のもので、コロイド当量値が３．０〜５．２ｍｅｑ／ｇの範囲にあるものを挙げることができる。
【００１２】
これらのうち、特に、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートのメチルクロライド４級化物の単独重合体もしくは該４級化物の８０モル％以上を含むアクリルアミド共重合体などのカチオン性の高分子凝集剤が好適で、コロイド当量値が３．０〜５．２ｍｅｑ／ｇの範囲のものが使用される。
【００１３】
−０．７〜−５．５ｍｅｑ／ｇのコロイド当量値を有するアニオン性高分子凝集剤としては、具体的には、ポリアクリル酸ナトリウム、（メタ）アクリルアミドと（メタ）アクリル酸ナトリウムとの共重合体、ポリ（メタ）アクリルアミドの部分加水分解物、アクリルアミドと２−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（以下、ＡＭＰＳという）との共重合体、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウム及びメタクリル酸ナトリウムの三元共重合体、（メタ）アクリルアミドと（メタ）アクリル酸ナトリウム及び前記ＡＭＰＳとの三元共重合体及びアルギン酸ナトリウムなどで、コロイド当量値が−０．７〜−５．５ｍｅｑ／ｇの範囲にあるものが挙げられる。
【００１４】
本発明においては、弱アニオン〜強アニオン、すなわちコロイド当量値が−０．７〜−５．５ｍｅｑ／ｇのアニオン性高分子凝集剤が用いられるが、それらの中でも、コロイド当量値として−０．７〜−３．０ｍｅｑ／ｇの弱アニオン〜中アニオンのアニオン性高分子凝集剤に該当するアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムとの共重合体、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウム及び前記ＡＭＰＳとの三元共重合体が本発明にとり好ましい。
【００１５】
これらカチオン性高分子凝集剤及びアニオン性高分子凝集剤と共に使用される、５重量％水溶液のpＨが４．５〜９．０であるアンモニウム塩、アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩から選択される水溶性無機塩としては、具体的には、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウムなどであり、これらのうちの塩化カルシウム、塩化アンモニウムが特に好適である。
【００１６】
この脱水剤におけるカチオン性高分子凝集剤とアニオン性高分子凝集剤の好ましい配合比率としては、カチオン性高分子凝集剤が２０〜９５重量％で、アニオン性高分子凝集剤が８０〜５重量％、より好ましくはカチオン性高分子凝集剤が３０〜９０重量％、アニオン性高分子凝集剤が７０〜１０重量％の範囲である。
【００１７】
前記カチオン性とアニオン性の高分子凝集剤に対する前記水溶性無機塩の好ましい配合量は、両者の高分子凝集剤の合計量に対して１倍量（重量）以上、より好ましくは５〜１０倍量以上であり、１倍量未満では泥水の粘性の低下が現れず、脱水性が悪化するおそれがある。
【００１８】
この脱水剤の泥水への添加は、対象となる泥水の性状によって異なるが、泥水の固形分に対する各高分子凝集剤のポリマーの量として、１〜５重量%程度が使用される。
【００１９】
泥水と脱水剤との混合は、図１に示すような泥水を受入れる装置本体２と、該装置本体２の上部開口部を閉止する蓋体９とからなるパドル型凝集反応槽１において実施されるものである。装置本体２には長手方向に沿って、多数の攪拌送り羽根３、３・・・を外周に突設した一対のパドル軸４ａ、４ｂを、前記羽根３を互いに噛み合わせながら相反方向に回転するように配置すると共に、いずれか一方のパドル軸４ａに可変速モータ５を連結し、他のパドル軸４ｂはギア６によってパドル軸４ａと同期して回転するよう構成してある。
【００２０】
他方の蓋体９には、前記装置本体２内に泥水を供給するための供給管１０および脱水剤を供給添加するための供給管１１とが接続されており、供給管１０を通じて装置本体２内に供給された泥水は、多数の攪拌送り羽根３、３・・・・によって供給管１１を通して供給添加された脱水剤と攪拌混合され、一方側から他方側に所要の速度で送られ、脱水剤によって凝集固化して形成されたフロック状泥土と分離された汚水は、共にオーバーフロー部８を通じてベルトプレスなどの公知の脱水機（図示せず）によって脱水して含水率の低下したケーキ状のものとするものである。
【００２１】
この構造のパドル型凝集反応槽１は、多数の攪拌送り羽根、３、３・・・・を外周に突設した一対のパドル軸４ａ、４ｂを低速回転させることによって高濃度、高粘度の泥水と脱水剤との攪拌を効率よく行い、同時に泥分の凝集を生じさせてフロック化し、泥水を高能率で凝集させることができるものである。なお、７は排泥管である。
【００２２】
【作用】
本発明の泥水の脱水処理法は、３．０〜５．２ｍｅｑ／ｇのコロイド当量値を有するカチオン性高分子凝集剤と、−０．７〜−５．５ｍｅｑ／ｇのコロイド当量値を有するアニオン性高分子凝集剤、及び５重量％の水溶液のpＨが４．５〜９．０であるアンモニウム塩、アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩から選択される水溶性無機塩からなる脱水剤を用いて、比重１．２以上の高濃度、高粘性の泥水を凝集固化させるに際し、多数の攪拌送り羽根を外周に突設した一対のパドル軸を具備したパドル型凝集反応槽で行うことによって、泥水と脱水剤との攪拌混合がきわめて効率的に行われ、脱水をすることができる。
【００２３】
その際、使用される上記脱水剤は、水溶解性と水分散性に優れ、カチオン性基の加水分解が生じないため、得られる溶解液の安定性もよく、泥土の凝集性および生成したフロックの脱水性に優れ、機器に対する腐食性もない。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の高濃度、高粘性の泥水の脱水処理法を実施例によってより具体的に説明する。
＜実施例１＞
カチオン性高分子凝集剤として、コロイド当量値が３．０ｍｅｑ／ｇの２−メタクリロイルオキシメチルトリメチルアンモニウムクロライド−アクリルアミド共重合体９０ｇ、アニオン性高分子凝集剤として、コロイド当量値が−２．７ｍｅｑ／ｇのアクリル酸ナトリウム−アクリルアミド共重合体１０ｇ及び水溶性無機塩として塩化ナトリウム１ｋｇを２０リットルの蒸留水に溶解した。この溶解液を脱水剤として、推進工法によってシルト分を主として含み砂分および粘土分をそれぞれ少量含有する土質から生じた比重１．５の高濃度の泥水１００リットルに添加し、図１に示すパドル型凝集反応槽１において攪拌し凝集させた。
【００２５】
このパドル型凝集反応槽１から取り出した凝集物をベルトプレス脱水機にかけて脱水したところ、含水率３１％の脱水ケーキを得ることができた。得られた脱水ケーキは、埋め戻し材料や路床材料、堤防および宅地造成用などの資材として充分に使用可能なものであり、濾過による水は河川その他に放流してもなんら問題が生じない程度の澄んだものであった。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の泥水の脱水処理法は、３．０〜５．２ｍｅｑ／ｇのコロイド当量値を有するカチオン性高分子凝集剤と、−０．７〜−５．５ｍｅｑ／ｇのコロイド当量値を有するアニオン性高分子凝集剤、および５重量％の水溶液のpＨが４．５〜９．０のアンモニウム塩、アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩から選択される水溶性無機塩からなる脱水剤を使用し、比重１．２以上の高濃度、高粘性の泥水を、外周に多数の攪拌送り羽根を有する左右一対のパドル軸をその羽根を互いに噛み合わせながら、相反方向に回転するよう設けたパドル型凝集反応槽において、攪拌混合させながら泥分の凝集を図り、得られた凝集泥分を脱水することによって含水率の低い脱水ケーキを得ることを可能とするもので、前記した特定の脱水剤と、特定構造の機器との組み合せによってきわめて効率よく脱水処理して脱水ケーキとすることが出来る点において優れたものである。
【００２７】
この発明の泥水の脱水処理法で脱水された脱水ケーキは、埋め戻し材料や路床材料、堤防および宅地造成用などの資材として充分に使用可能なものであり、また、脱水で生じた水は河川その他に放流してもなんら問題が生じない程度に清浄なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の泥水の脱水処理法における泥水の攪拌・凝集に使用するパドル型凝集反応槽の分解斜視図である。
【符号の説明】
１ パドル型凝集反応槽
２ 装置本体
３ 攪拌送り羽根
４ａ，４ｂ パドル軸
５ モータ
６ ギア
７ 排泥管
８ オーバーフロー部
９ 蓋体
１０，１１ 供給管

Claims (1)

1. 外周に多数の攪拌送り羽根を有する左右一対のパドル軸を、その羽根を互いに噛み合わせながら相反方向に回転するよう設けたパドル型凝集反応槽に、
   比重１．２以上の泥水を供給すると共に、
   ３．０〜５．２ｍｅｑ／ｇのコロイド当量値を有するカチオン性高分子凝集剤、
   −０．７〜−５．５ｍｅｑ／ｇのコロイド当量値を有するアニオン性高分子凝集剤
   および
   ５重量％水溶液のpＨが４．５〜９．０であるアンモニウム塩、アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩から選択される水溶性無機塩からなる脱水剤を添加し、
   パドル軸によって泥水と脱水剤との攪拌混合を行い、フロックを形成させ脱水することを特徴とする泥水の脱水処理法。

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