JP3770354B2 - 建設汚泥の固化処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設汚泥の固化処理方法に関するものであり、さらに詳しくは、建設汚泥を例えば粒状化して再利用を図るのに好適な固化処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、例えば、泥水シールド推進工法やリバース杭工法、地中連続壁工法等を採用した掘削工事においては、掘削孔に掘削泥水を供給することにより、掘削時に発生する発生土を該掘削泥水と共に外部に排出している。上記の発生土は、土砂が分離されて再利用されると共に、残りが泥水として廃棄される。従って、泥水は、粘土と共に水を多量に含んだスラリー状となっている。そして、上記の泥水は、産業廃棄物として処理しなければならない。このため、運搬等が行えるように、該泥水に、ポリ塩化アルミニウム等の無機系或いは有機系の凝集剤を比較的多量に混合し、脱水プレスする等して固液分離を行った後、脱水ケーキ等として得られる汚泥、即ち、含水汚泥に重合体等を混合して固化することが行われている。該凝集剤は酸性を呈することが多い。このような固化処理方法として、例えば、特開平１−１７６４９９号公報には、含水汚泥に、水溶性を有する高分子化合物等を混合する方法が開示されている。また、例えば、特許第２５７４６２４号公報には、アルカリ金属化合物とポリアクリル酸塩とからなる固化剤を用いて含水汚泥を固化処理する方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の含水汚泥には、泥水を固液分離する際に混合した凝集剤、つまり、余剰の凝集剤が含まれている。ところが、本願発明者等が含水汚泥に高分子物質を混合する上記従来の固化処理方法を検討した結果、含水汚泥に余剰の凝集剤が含まれていると、該凝集剤が高分子物質による含水汚泥の固化処理に悪影響を及ぼすという知見を得た。即ち、含水汚泥に余剰の凝集剤が含まれていると、含水汚泥を固化処理する際に該凝集剤が高分子物質を凝集させてしまうため、含水汚泥を固化処理するのに必要な量よりも、高分子物質の実際の使用量が多くなるという知見を得た。
【０００４】
高分子物質は一般的に高価であり、それゆえ、含水汚泥に余剰の凝集剤が含まれていると、高分子物質の使用量が多くなるので多大な処分費用がかかり、含水汚泥を安価に固化処理することができないという問題点を有している。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、建設汚泥（含水汚泥）に例えば余剰の凝集剤が含まれている場合等、高分子化合物（高分子物質）による固化処理に悪影響を及ぼす要因を建設汚泥が有している場合においても、従来の固化処理方法と比較して高分子化合物の使用量を低減することができ、建設汚泥を安価に固化処理することができる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】
本願発明者等は、上記の目的を達成すべく、建設汚泥の固化処理方法について鋭意検討した。その結果、建設汚泥に高分子化合物を混合する前に、該建設汚泥にアルカリ性物質を混合することにより、高分子化合物による固化処理に悪影響を及ぼす要因を建設汚泥が有している場合においても、該要因をアルカリ性物質を用いて除去することができることを見い出した。そして、従来の固化処理方法と比較して高分子化合物の使用量を低減することができるので、建設汚泥を安価に固化処理することができることを見い出し、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
即ち、請求項１記載の発明の建設汚泥の固化処理方法は、上記の課題を解決するために、建設汚泥にアルカリ性物質を混合した後、該汚泥混合物に、中和率（塩となっている割合）７０％以下であり、遊離酸を繰り返し単位とする構造を主鎖および／または側鎖に備えた水溶性を有する高分子化合物を混合することを特徴としている。
【０００８】
請求項２記載の発明の建設汚泥の固化処理方法は、上記の課題を解決するために、請求項１記載の建設汚泥の固化処理方法において、脱水処理された建設汚泥にアルカリ性物質を混合することを特徴としている。
【０００９】
請求項３記載の発明の建設汚泥の固化処理方法は、上記の課題を解決するために、請求項１または２記載の建設汚泥の固化処理方法において、上記建設汚泥が酸性を呈することを特徴としている。
【００１０】
請求項４記載の発明の建設汚泥の固化処理方法は、上記の課題を解決するために、請求項１、２、または３記載の建設汚泥の固化処理方法において、上記高分子化合物がポリアクリル酸および／またはポリアクリル酸塩であることを特徴としている。
【００１１】
請求項５記載の発明の建設汚泥の固化処理方法は、上記の課題を解決するために、請求項１〜４の何れか１項に記載の建設汚泥の固化処理方法において、さらに、上記汚泥混合物に上記高分子化合物を混合した固化処理後の建設汚泥を、粒子径０．１ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内に粒状化した後、無機添加物を混合することを特徴としている。
【００１２】
請求項６記載の発明の建設汚泥の固化処理方法は、上記の課題を解決するために、請求項１〜５の何れか１項に記載の建設汚泥の固化処理方法において、上記建設汚泥に凝集剤が含まれていることを特徴としている。
【００１３】
上記の方法によれば、高分子化合物による固化処理に悪影響を及ぼす要因を建設汚泥が有している場合においても、該要因を、高分子化合物と比較して安価なアルカリ性物質を用いて除去することができる。これにより、従来の固化処理方法と比較して、高価な高分子化合物の使用量を低減することができるので、建設汚泥を安価に固化処理することができる。固化処理された建設汚泥は例えば埋め立て処分場等の所定の廃棄場所に廃棄することができるが、固化処理後の建設汚泥は粒状化するので、再利用（資源の有効利用）を図るのに好適である。例えば、掘削孔の埋め戻しが必要な土木工事においては、固化処理後の該建設汚泥を掘削孔に埋め戻せばよい。
【００１４】
以下に本発明を詳しく説明する。
【００１５】
本発明にかかる建設汚泥の固化処理方法は、建設汚泥にアルカリ性物質を混合した後、該汚泥混合物に高分子化合物を混合する方法である。本発明において、建設汚泥とは、土木建設工事に伴って生じる含水汚泥（土壌）を指している。
【００１６】
本発明にかかる固化処理方法によって固化処理を行うのに好適な建設汚泥としては、主に粘土やシルトで構成され、例えば、泥水シールド推進工法やリバース杭工法、地中連続壁工法等を採用した掘削工事での掘削時に発生する泥水に、ポリ塩化アルミニウム等の無機系或いは有機系の凝集剤を比較的多量に混合し、脱水プレスする等して固液分離を行った後、脱水ケーキ等として得られる汚泥；建設作業に伴って発生する泥水を沈殿槽に静置することにより、沈殿として得られる汚泥；掘削残土、軟弱残土；等が挙げられる。本発明にかかる固化処理方法は、脱水処理された建設汚泥、並びに、酸性を呈する建設汚泥に対してより一層効果的であり、凝集剤を用いて脱水処理された、酸性を呈する建設汚泥に対して特に効果的である。
【００１７】
そして、上記の建設汚泥は、ＪＩＳ Ａ １２０３（含水比試験方法）に基づいて測定され、「〔水（ｇ）／固形分（ｇ）〕×１００」で表される含水比が６０％〜３００％の範囲内のものが好ましい。含水比が３００％を超える建設汚泥は、水の含有量（以下、水分量と称する）が多いので、高分子化合物を多量に用いなければならず、高分子化合物のコストが高くなり、好ましくない。尚、水分量が多い建設汚泥は、再度、固液分離を行い、水分量を低減すればよい。また、建設汚泥の出所は、上記例示にのみ限定されるものではない。さらに、建設汚泥は、粘土やシルトの他に、ベントナイト等を含有していてもよい。
【００１８】
本発明にかかる固化処理方法に用いるアルカリ性物質は、高分子化合物よりも安価であればよい。アルカリ性物質としては、具体的には、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物；水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属水酸化物；炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩；炭酸カルシウム等のアルカリ土類金属炭酸塩；アンモニア；モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の有機アミン；セメントペーストや石灰ペースト等の、水と混合することによってアルカリ性を呈する無機物の混合物；等が挙げられるが、特に限定されるものではない。これらアルカリ性物質は、一種類のみを用いてもよく、また、二種類以上を併用してもよい。アルカリ性物質は、土木建設工事の現場での取り扱いに支障を来さない程度の強アルカリを呈することがより好ましい。
【００１９】
上記例示のアルカリ性物質のうち、セメントペーストがより好ましい。アルカリ性物質としてセメントペーストを用いることにより、固化処理後の建設汚泥がより一層粒状化し易くなると共に、その強度がより一層向上する。
【００２０】
建設汚泥に対するアルカリ性物質の使用量は、該建設汚泥の性状、つまり、高分子化合物による固化処理に悪影響を及ぼす要因の多少に応じて、より具体的には、建設汚泥に例えば凝集剤が含まれている場合には該凝集剤の種類や含有量等に応じて、適宜設定すればよく、特に限定されるものではないが、０．０１重量％〜０．５重量％の範囲内がより好ましく、０．０１重量％〜０．３重量％の範囲内がさらに好ましい。
【００２１】
本発明にかかる固化処理方法に用いる高分子化合物は、凝集性を有し、固化剤としての機能を備えていればよく、合成高分子、半合成高分子、天然高分子の何れであってもよい。高分子化合物としては、親水性高分子、または、建設汚泥に添加・混合したときに加水分解等の反応によって親水性高分子となる各種高分子がより好ましい。上記親水性高分子とは、親水性の官能基を有する高分子、若しくは、主鎖および／または側鎖に親水性を示す骨格を備えた高分子を指し、より具体的には、水に完全に溶解する高分子、その一部が水に溶解する高分子、吸水することにより膨潤（ゲル化）する高分子、水に分散する（エマルションとなる）高分子等を指す。親水性の官能基としては、具体的には、例えば、カルボキシル基、水酸基、スルホン基、ホスホン基、アミノ基等が挙げられるが、特に限定されるものではない。また、親水性を示す骨格としては、具体的には、例えば、ポリアルキレンオキシド等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００２２】
これら高分子化合物は、一種類のみを用いてもよく、また、二種類以上を併用してもよい。高分子化合物の重量平均分子量（Ｍｗ）は、特に限定されるものではないが、２００，０００〜２０，０００，０００の範囲内がより好ましく、５００，０００〜１０，０００，０００の範囲内がさらに好ましい。高分子化合物の重量平均分子量が２００，０００未満である場合には、建設汚泥を粒状化することができなくなるおそれがある。また、重量平均分子量が２０，０００，０００を越える場合には、建設汚泥に高分子化合物を添加したときに、両者を均一に混合することができなくなるおそれがある。
【００２３】
上記例示の高分子化合物のうち、水溶性を有する高分子が、より一層安全であり、かつ、建設汚泥を固化処理するのに必要な使用量をより一層少なくすることができるため、より好ましい。そして、水溶性を有する高分子としては、遊離酸を繰り返し単位とする構造を主鎖および／または側鎖に主に備えている高分子（以下、高分子Ａと記す）がより好ましく、具体的には、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等の単独重合体（ホモポリマー）、並びにそれらの塩；アクリル酸および／またはメタクリル酸を含む単量体成分を共重合してなるランダム共重合体（ランダムコポリマー）や、ブロック共重合体、グラフト共重合体、並びにそれらの塩；アルギン酸、カルボキシメチルセルロース等の天然多糖類、並びにそれらの塩；等が挙げられるが、特に限定されるものではない。尚、高分子Ａが塩となっている場合における該塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩；アンモニウム塩；アミン塩等が挙げられるが、特に限定されるものではない。また、高分子Ａの中和率（塩となっている割合）は、特に限定されるものではないが、７０％以下がより好ましく、４０％以下がさらに好ましく、２０％以下が特に好ましい。高分子Ａの中和率が７０％を越える場合には、建設汚泥を粒状化することができなくなるおそれがある。
【００２４】
そして、高分子Ａのうち、アクリル酸を繰り返し単位とする構造を備えている高分子、即ち、ポリアクリル酸および／またはポリアクリル酸塩がさらに好ましく、ポリアクリル酸が特に好ましい。
【００２５】
建設汚泥に対する高分子化合物の使用量は、該建設汚泥の性状、例えば、建設汚泥の水分量、或いは、アルカリ性物質の使用量等に応じて、適宜設定すればよく、特に限定されるものではないが、０．０１重量％〜１．０重量％の範囲内がより好ましく、０．０１重量％〜０．３重量％の範囲内がさらに好ましい。
【００２６】
上記の建設汚泥にアルカリ性物質を混合した後、該汚泥混合物に高分子化合物を混合することにより、建設汚泥が固化処理される。固化処理方法について以下に説明する。
【００２７】
先ず、建設汚泥に上記のアルカリ性物質を添加・混合する。アルカリ性物質が粉体（固体）である場合には、該アルカリ性物質を粉体（固体）の状態で建設汚泥に添加すればよい。また、アルカリ性物質を、適当な濃度の水溶液（若しくは懸濁液、ペースト）とした後、建設汚泥に添加してもよい。建設汚泥とアルカリ性物質（またはその水溶液）とを混合する際に用いられる混合機としては、両者の混合物を混練することなく攪拌・混合することができる装置が好ましく、例えば、いわゆる遊星運動式または二軸式で、かつ、両者の混合物に対して剪断力を付与しながら攪拌することができるように、攪拌翼の形状が棒状や釣針状等に形成されている装置が好適である。つまり、攪拌翼は、攪拌・混合によって移動する混合物の移動方向に対して、できるだけ直角方向に拡がった形状が、混練による該混合物の粒子径の粗大化を抑制することができると共に、攪拌翼や装置内壁への混合物の付着を防止することができるので、望ましい。
【００２８】
このような装置としては、例えば、遊星型強制ミキサ（プラネタリミキサ）等が挙げられる。上記の混合機を用いて建設汚泥とアルカリ性物質（またはその水溶液）とを混合すると共に、攪拌翼によって生じる剪断力を用いることにより、建設汚泥とアルカリ性物質との混合物である汚泥混合物が得られる。これにより、建設汚泥に例えば余剰の凝集剤が含まれている場合等、高分子化合物による固化処理に悪影響を及ぼす要因を建設汚泥が有している場合においても、該要因をアルカリ性物質を用いて除去することができる。尚、建設汚泥とアルカリ性物質（またはその水溶液）との混合方法や混合条件は、特に限定されるものではない。
【００２９】
次いで、該汚泥混合物に上記の高分子化合物を添加・混合する。高分子化合物が粉体（固体）である場合には、該高分子化合物を粉体（固体）の状態で汚泥混合物に添加すればよい。また、高分子化合物を、適当な濃度の水溶液（若しくは分散液）とした後、汚泥混合物に添加してもよい。汚泥混合物と高分子化合物（またはその水溶液）とを混合する際に用いられる混合機としては、前記建設汚泥とアルカリ性物質（またはその水溶液）との混合に用いた混合機が好適である。前記例示の混合機を用いて汚泥混合物と高分子化合物（またはその水溶液）とを混合すると共に、攪拌翼によって生じる剪断力を用いることにより、汚泥混合物、即ち、建設汚泥が固化処理されて粒状化（細粒化）される。固化処理後の建設汚泥（以下、粒状固化物と称する）の粒子径は、特に限定されるものではないが、０．１ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内が好適であり、０．３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内が最適である。尚、汚泥混合物と高分子化合物（またはその水溶液）との混合方法や混合条件は、特に限定されるものではない。汚泥混合物と高分子化合物（またはその水溶液）との混合操作は、建設汚泥とアルカリ性物質（またはその水溶液）との混合操作に引き続いて（連続して）行ってもよく、別個に行ってもよい。要するに、建設汚泥に高分子化合物を混合する前に、該建設汚泥にアルカリ性物質を混合すればよい。
【００３０】
上記の方法によれば、建設汚泥は、高分子化合物による固化処理を行う前に、アルカリ性物質を用いて処理される。つまり、上記の方法によれば、高分子化合物による固化処理に悪影響を及ぼす要因を建設汚泥が有している場合においても、該要因を、高分子化合物と比較して安価なアルカリ性物質を用いて除去しているので、従来の固化処理方法と比較して、高価な高分子化合物の使用量を低減することができる。従って、建設汚泥を安価に固化処理することができる。
【００３１】
また、粒状固化物の再利用（資源の有効利用）を図るために、該粒状固化物に、必要に応じて、各種無機物の粉体、生石灰や消石灰等の各種石灰、ポルトランドセメントや高炉セメント等の各種セメント、微粉炭を焼却するボイラーから排出されるフライアッシュや焼却灰、高炉スラグ等の各種スラグ、石膏、細骨材等の無機添加物をさらに添加・混合してもよい。即ち、粒状固化物の表面に、該無機添加物を付着させてもよい。これにより、粒状固化物の強度をより一層向上させることができる。無機添加物を使用する場合における、粒状固化物としての建設汚泥に対する無機添加物の使用量は、該粒状固化物の粒子径等に応じて、適宜設定すればよく、特に限定されるものではないが、２０重量％以下がより好ましく、１０重量％以下がさらに好ましい。
【００３２】
上記の方法によって固化処理された建設汚泥、即ち、粒状固化物は、所定の粒子径を備えているので、例えば、埋設管や構造物等を埋め戻す際の埋め戻し材、人工砂等としての遮断層材、のり面に吹き付けて該のり面を加工する植生基材、土壌改良材、路盤材料、保水材、透水材、水質改善材等として再利用を図ることができる。粒状固化物の再利用の具体的な方法としては、例えば、掘削孔の埋め戻しが必要な土木工事においては、固化処理後の該建設汚泥を掘削孔に埋め戻せばよい。また、粒状固化物は、例えば埋め立て処分場等の所定の廃棄場所に廃棄することができる。
【００３３】
【実施例】
以下、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
〔実施例１〕
泥水シールド推進工法を採用した掘削工事によって発生した泥水に、ポリ塩化アルミニウム（凝集剤）を混合して凝集させた後、該凝集物を脱水プレス機を用いて脱水プレスすることにより、建設汚泥を得た。建設汚泥の含水比は、１０５％であり、ｐＨは４．５であった。そして、混合機として、釣針状のフック型攪拌翼を備えたプラネタリ式混合機（西日本試験機製作所製）を用いた。
【００３４】
該混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、該建設汚泥にアルカリ性物質としての水酸化ナトリウムの４８重量％水溶液３１．２５ｇを添加した後、１６０ｒｐｍで凡そ３０秒間、攪拌・混合した。建設汚泥に対する水酸化ナトリウムの使用量は、０．３重量％であった。
【００３５】
続いて、得られた汚泥混合物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該汚泥混合物に高分子化合物としてのポリアクリル酸の１０重量％水溶液２５０ｇを少しずつ添加・混合して粒子化（固化処理）した。ポリアクリル酸の重量平均分子量は８００，０００であり、中和率は０％であった。また、建設汚泥に対するポリアクリル酸の使用量は、０．５重量％であった。
【００３６】
以上の操作により、固化処理された建設汚泥である粒状固化物を得た。該粒状固化物は、粒子径が０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内であり、平均粒子径が２ｍｍであった。主な固化処理条件、および、粒状固化物の粒子径等を表１に示す。
〔実施例２〕
実施例１において用いた水酸化ナトリウム水溶液の代わりに、水酸化カルシウム（アルカリ性物質）を、建設汚泥に対する使用量が０．５重量％となるように用いると共に、同実施例において用いたポリアクリル酸水溶液の代わりに、重量平均分子量が１，５００，０００、中和率が０％であるポリアクリル酸の１０重量％水溶液を、建設汚泥に対する使用量が０．３重量％となるように用いた以外は、同実施例の操作と同様の操作を行うことにより、建設汚泥を固化処理して粒状固化物を得た。該粒状固化物は、粒子径が０．５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内であり、平均粒子径が３ｍｍであった。主な固化処理条件、および、粒状固化物の粒子径等を表１に示す。
〔実施例３〕
実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、含水比が９５％、ｐＨが４．５の建設汚泥を得た。そして、同実施例で用いた混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、該建設汚泥にアルカリ性物質としてのセメントペースト（固形分７０重量％）を、建設汚泥に対する使用量が０．５重量％となるように添加した後、１６０ｒｐｍで凡そ３０秒間、攪拌・混合した。
【００３７】
続いて、得られた汚泥混合物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該汚泥混合物に、重量平均分子量が１，３００，０００、中和率が０％であるポリアクリル酸の１０重量％水溶液を少しずつ添加・混合して粒子化（固化処理）した。建設汚泥に対するポリアクリル酸の使用量は、０．２重量％であった。
【００３８】
以上の操作により、固化処理された建設汚泥である粒状固化物を得た。次いで、得られた粒状固化物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該粒状固化物に無機添加物であるポルトランドセメント２５０ｇを少しずつ添加・混合した。建設汚泥に対するポルトランドセメントの使用量は、５重量％であった。これにより、表面にポルトランドセメントがほぼ均一に付着した粒状固化物を得た。該粒状固化物は、粒子径が０．２ｍｍ〜５ｍｍの範囲内であり、平均粒子径が１．５ｍｍであった。主な固化処理条件、および、粒状固化物の粒子径等を表１に示す。
〔実施例４〕
実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、含水比が９５％、ｐＨが４．５の建設汚泥を得た。そして、同実施例で用いた混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、該建設汚泥に水酸化カルシウムを、建設汚泥に対する使用量が０．３重量％となるように添加した後、１６０ｒｐｍで凡そ３０秒間、攪拌・混合した。
【００３９】
続いて、得られた汚泥混合物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該汚泥混合物に高分子化合物としてのアクリル酸−アクリルアミド共重合体の１０重量％水溶液を少しずつ添加・混合して粒子化（固化処理）した。該共重合体は、アクリル酸とアクリルアミドとをモル比１：１で共重合させてなり、重量平均分子量が８，０００，０００であった。また、建設汚泥に対する該共重合体の使用量は、０．５重量％であった。
【００４０】
以上の操作により、固化処理された建設汚泥である粒状固化物を得た。次いで、得られた粒状固化物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該粒状固化物に無機添加物である消石灰を少しずつ添加・混合した。建設汚泥に対する消石灰の使用量は、５重量％であった。これにより、表面に消石灰がほぼ均一に付着した粒状固化物を得た。該粒状固化物は、粒子径が０．５ｍｍ〜２５ｍｍの範囲内であり、平均粒子径が２ｍｍであった。主な固化処理条件、および、粒状固化物の粒子径等を表１に示す。
〔実施例５〕
実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、含水比が１２０％、ｐＨが４．５の建設汚泥を得た。そして、同実施例で用いた混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、該建設汚泥に水酸化ナトリウムの４８重量％水溶液を、建設汚泥に対する水酸化ナトリウムの使用量が０．０５重量％となるように添加した後、１６０ｒｐｍで凡そ３０秒間、攪拌・混合した。
【００４１】
続いて、得られた汚泥混合物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該汚泥混合物に高分子化合物としてのポリメタクリル酸の１０重量％水溶液を少しずつ添加・混合して粒子化（固化処理）した。ポリメタクリル酸の重量平均分子量は８００，０００であり、中和率は０％であった。また、建設汚泥に対するポリメタクリル酸の使用量は、０．５重量％であった。
【００４２】
以上の操作により、固化処理された建設汚泥である粒状固化物を得た。次いで、得られた粒状固化物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該粒状固化物に無機添加物であるフライアッシュを少しずつ添加・混合した。建設汚泥に対するフライアッシュの使用量は、５重量％であった。これにより、表面にフライアッシュがほぼ均一に付着した粒状固化物を得た。該粒状固化物は、粒子径が１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内であり、平均粒子径が３ｍｍであった。主な固化処理条件、および、粒状固化物の粒子径等を表２に示す。
〔実施例６〕
実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、含水比が１２０％、ｐＨが４．５の建設汚泥を得た。そして、同実施例で用いた混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、該建設汚泥にセメントペースト（固形分７０重量％）を、建設汚泥に対する使用量が０．３重量％となるように添加した後、１６０ｒｐｍで凡そ３０秒間、攪拌・混合した。
【００４３】
続いて、得られた汚泥混合物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該汚泥混合物にポリメタクリル酸の１０重量％水溶液を少しずつ添加・混合して粒子化（固化処理）した。ポリメタクリル酸の重量平均分子量は２，０００，０００であり、中和率は０％であった。また、建設汚泥に対するポリメタクリル酸の使用量は、０．４重量％であった。
【００４４】
以上の操作により、固化処理された建設汚泥である粒状固化物を得た。次いで、得られた粒状固化物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該粒状固化物に無機添加物である焼却灰を少しずつ添加・混合した。建設汚泥に対する焼却灰の使用量は、１０重量％であった。これにより、表面に焼却灰がほぼ均一に付着した粒状固化物を得た。該粒状固化物は、粒子径が１ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内であり、平均粒子径が３ｍｍであった。主な固化処理条件、および、粒状固化物の粒子径等を表２に示す。
〔実施例７〕
実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、含水比が１０５％、ｐＨが４．５の建設汚泥を得た。そして、同実施例で用いた混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、該建設汚泥に水酸化ナトリウムの４８重量％水溶液を、建設汚泥に対する水酸化ナトリウムの使用量が０．１重量％となるように添加した後、１６０ｒｐｍで凡そ３０秒間、攪拌・混合した。
【００４５】
続いて、得られた汚泥混合物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該汚泥混合物に高分子化合物としてのアルギン酸ナトリウムの１０重量％水溶液を少しずつ添加・混合して粒子化（固化処理）した。アルギン酸ナトリウムの重量平均分子量は４，０００，０００であり、中和率は１００％であった。また、建設汚泥に対するアルギン酸ナトリウムの使用量は、０．５重量％であった。
【００４６】
以上の操作により、固化処理された建設汚泥である粒状固化物を得た。次いで、得られた粒状固化物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該粒状固化物に無機添加物である高炉スラグを少しずつ添加・混合した。建設汚泥に対する高炉スラグの使用量は、３重量％であった。これにより、表面に高炉スラグがほぼ均一に付着した粒状固化物を得た。該粒状固化物は、粒子径が３ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内であり、平均粒子径が５ｍｍであった。主な固化処理条件、および、粒状固化物の粒子径等を表２に示す。
〔実施例８〕
実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、含水比が１０５％、ｐＨが４．５の建設汚泥を得た。そして、同実施例で用いた混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、該建設汚泥に水酸化ナトリウムの４８重量％水溶液を、建設汚泥に対する水酸化ナトリウムの使用量が０．２重量％となるように添加した後、１６０ｒｐｍで凡そ３０秒間、攪拌・混合した。
【００４７】
続いて、得られた汚泥混合物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該汚泥混合物に高分子化合物としてのポリアクリル酸ナトリウムの１０重量％水溶液を少しずつ添加・混合して粒子化（固化処理）した。ポリアクリル酸ナトリウムの重量平均分子量は６，０００，０００であり、中和率は１００％であった。また、建設汚泥に対するポリアクリル酸ナトリウムの使用量は、０．１重量％であった。
【００４８】
以上の操作により、固化処理された建設汚泥である粒状固化物を得た。次いで、得られた粒状固化物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該粒状固化物に無機添加物である石膏を少しずつ添加・混合した。建設汚泥に対する石膏の使用量は、５重量％であった。これにより、表面に石膏がほぼ均一に付着した粒状固化物を得た。該粒状固化物は、粒子径が０．５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内であり、平均粒子径が２ｍｍであった。主な固化処理条件、および、粒状固化物の粒子径等を表２に示す。
〔比較例１〕
水酸化ナトリウム水溶液を用いない以外は、実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、建設汚泥を固化処理した。つまり、建設汚泥に水酸化ナトリウム水溶液を添加・混合することなく、建設汚泥にポリアクリル酸の１０重量％水溶液を添加・混合した。
【００４９】
しかしながら、建設汚泥は固化しなかった。即ち、ポリアクリル酸（高分子化合物）による固化処理を行う前に、水酸化ナトリウム（アルカリ性物質）を用いて建設汚泥を処理しない場合には、建設汚泥に対してポリアクリル酸を０．５重量％使用しても、該建設汚泥を固化処理することはできなかった。主な固化処理条件等を表３に示す。
〔比較例２〕
実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、含水比が９５％、ｐＨが４．５の建設汚泥を得た。そして、同実施例で用いた混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該汚泥混合物にポリアクリル酸ナトリウムの１０重量％水溶液を少しずつ添加・混合した。ポリアクリル酸ナトリウムの重量平均分子量は６，０００，０００であり、中和率は１００％であった。また、建設汚泥に対するポリアクリル酸ナトリウムの使用量は、０．７重量％であった。その後、上記の混合物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該混合物にポルトランドセメントを、建設汚泥に対するポルトランドセメントの使用量が５重量％となるように少しずつ添加・混合した。つまり、建設汚泥にアルカリ性物質を添加・混合することなく、建設汚泥にポリアクリル酸ナトリウムとポルトランドセメントとを添加・混合した。
【００５０】
しかしながら、建設汚泥は固化しなかった。即ち、ポリアクリル酸ナトリウム（高分子化合物）による固化処理を行う前に、アルカリ性物質を用いて建設汚泥を処理しない場合には、建設汚泥に対してポリアクリル酸ナトリウムを０．７重量％使用しても、該建設汚泥を固化処理することはできなかった。主な固化処理条件等を表３に示す。
【００５１】
比較例１・２から明らかなように、アルカリ性物質を用いて建設汚泥を処理しない場合には、実施例の場合と比較して、該建設汚泥を固化処理するためには高分子物質を多量に使用しなければならないことがわかった。
〔比較例３〕
実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、含水比が１０５％、ｐＨが４．５の建設汚泥を得た。そして、同実施例で用いた混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、該建設汚泥に水酸化ナトリウムの４８重量％水溶液を、建設汚泥に対する水酸化ナトリウムの使用量が０．５重量％となるように添加した後、１６０ｒｐｍで凡そ３０秒間、攪拌・混合した。しかしながら、建設汚泥を固化処理することはできなかった。主な固化処理条件等を表３に示す。
〔比較例４〕
実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、含水比が１０５％、ｐＨが４．５の建設汚泥を得た。そして、同実施例で用いた混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該建設汚泥にポリアクリル酸の１０重量％水溶液を少しずつ添加・混合した。ポリアクリル酸の重量平均分子量は８００，０００であった。また、建設汚泥に対するポリアクリル酸の使用量は、０．５重量％であった。
【００５２】
続いて、上記の混合物に水酸化ナトリウムの４８重量％水溶液を、建設汚泥に対する水酸化ナトリウムの使用量が０．３重量％となるように添加した後、１６０ｒｐｍで凡そ３０秒間、攪拌・混合した。
【００５３】
しかしながら、建設汚泥は固化しなかった。即ち、ポリアクリル酸（高分子化合物）による固化処理を行った後に、水酸化ナトリウム（アルカリ性物質）を用いて建設汚泥を処理しても、該建設汚泥を固化処理することはできなかった。主な固化処理条件等を表３に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
【表２】
【００５６】
【表３】
【００５７】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の建設汚泥の固化処理方法は、以上のように、建設汚泥にアルカリ性物質を混合した後、該汚泥混合物に、中和率（塩となっている割合）７０％以下であり、遊離酸を繰り返し単位とする構造を主鎖および／または側鎖に備えた水溶性を有する高分子化合物を混合する方法である。
【００５８】
本発明の請求項２記載の建設汚泥の固化処理方法は、以上のように、脱水処理された建設汚泥にアルカリ性物質を混合する方法である。
【００５９】
本発明の請求項３記載の建設汚泥の固化処理方法は、以上のように、上記建設汚泥が酸性を呈する方法である。
【００６０】
本発明の請求項４記載の建設汚泥の固化処理方法は、以上のように、上記高分子化合物がポリアクリル酸および／またはポリアクリル酸塩である方法である。
【００６１】
本発明の請求項５記載の建設汚泥の固化処理方法は、以上のように、さらに、上記汚泥混合物に上記高分子化合物を混合した固化処理後の建設汚泥を、粒子径０．１ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内に粒状化した後、無機添加物を混合する方法である。
【００６２】
本発明の請求項６記載の建設汚泥の固化処理方法は、以上のように、上記建設汚泥に凝集剤が含まれている方法である。
【００６３】
それゆえ、高分子化合物による固化処理に悪影響を及ぼす要因を建設汚泥が有している場合においても、該要因を、高分子化合物と比較して安価なアルカリ性物質を用いて除去することができる。これにより、従来の固化処理方法と比較して、高価な高分子化合物の使用量を低減することができるので、建設汚泥を安価に固化処理することができるという効果を奏する。
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設汚泥の固化処理方法に関するものであり、さらに詳しくは、建設汚泥を例えば粒状化して再利用を図るのに好適な固化処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、例えば、泥水シールド推進工法やリバース杭工法、地中連続壁工法等を採用した掘削工事においては、掘削孔に掘削泥水を供給することにより、掘削時に発生する発生土を該掘削泥水と共に外部に排出している。上記の発生土は、土砂が分離されて再利用されると共に、残りが泥水として廃棄される。従って、泥水は、粘土と共に水を多量に含んだスラリー状となっている。そして、上記の泥水は、産業廃棄物として処理しなければならない。このため、運搬等が行えるように、該泥水に、ポリ塩化アルミニウム等の無機系或いは有機系の凝集剤を比較的多量に混合し、脱水プレスする等して固液分離を行った後、脱水ケーキ等として得られる汚泥、即ち、含水汚泥に重合体等を混合して固化することが行われている。該凝集剤は酸性を呈することが多い。このような固化処理方法として、例えば、特開平１−１７６４９９号公報には、含水汚泥に、水溶性を有する高分子化合物等を混合する方法が開示されている。また、例えば、特許第２５７４６２４号公報には、アルカリ金属化合物とポリアクリル酸塩とからなる固化剤を用いて含水汚泥を固化処理する方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の含水汚泥には、泥水を固液分離する際に混合した凝集剤、つまり、余剰の凝集剤が含まれている。ところが、本願発明者等が含水汚泥に高分子物質を混合する上記従来の固化処理方法を検討した結果、含水汚泥に余剰の凝集剤が含まれていると、該凝集剤が高分子物質による含水汚泥の固化処理に悪影響を及ぼすという知見を得た。即ち、含水汚泥に余剰の凝集剤が含まれていると、含水汚泥を固化処理する際に該凝集剤が高分子物質を凝集させてしまうため、含水汚泥を固化処理するのに必要な量よりも、高分子物質の実際の使用量が多くなるという知見を得た。
【０００４】
高分子物質は一般的に高価であり、それゆえ、含水汚泥に余剰の凝集剤が含まれていると、高分子物質の使用量が多くなるので多大な処分費用がかかり、含水汚泥を安価に固化処理することができないという問題点を有している。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、建設汚泥（含水汚泥）に例えば余剰の凝集剤が含まれている場合等、高分子化合物（高分子物質）による固化処理に悪影響を及ぼす要因を建設汚泥が有している場合においても、従来の固化処理方法と比較して高分子化合物の使用量を低減することができ、建設汚泥を安価に固化処理することができる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】
本願発明者等は、上記の目的を達成すべく、建設汚泥の固化処理方法について鋭意検討した。その結果、建設汚泥に高分子化合物を混合する前に、該建設汚泥にアルカリ性物質を混合することにより、高分子化合物による固化処理に悪影響を及ぼす要因を建設汚泥が有している場合においても、該要因をアルカリ性物質を用いて除去することができることを見い出した。そして、従来の固化処理方法と比較して高分子化合物の使用量を低減することができるので、建設汚泥を安価に固化処理することができることを見い出し、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
即ち、請求項１記載の発明の建設汚泥の固化処理方法は、上記の課題を解決するために、建設汚泥にアルカリ性物質を混合した後、該汚泥混合物に、中和率（塩となっている割合）７０％以下であり、遊離酸を繰り返し単位とする構造を主鎖および／または側鎖に備えた水溶性を有する高分子化合物を混合することを特徴としている。
【０００８】
請求項２記載の発明の建設汚泥の固化処理方法は、上記の課題を解決するために、請求項１記載の建設汚泥の固化処理方法において、脱水処理された建設汚泥にアルカリ性物質を混合することを特徴としている。
【０００９】
請求項３記載の発明の建設汚泥の固化処理方法は、上記の課題を解決するために、請求項１または２記載の建設汚泥の固化処理方法において、上記建設汚泥が酸性を呈することを特徴としている。
【００１０】
請求項４記載の発明の建設汚泥の固化処理方法は、上記の課題を解決するために、請求項１、２、または３記載の建設汚泥の固化処理方法において、上記高分子化合物がポリアクリル酸および／またはポリアクリル酸塩であることを特徴としている。
【００１１】
請求項５記載の発明の建設汚泥の固化処理方法は、上記の課題を解決するために、請求項１〜４の何れか１項に記載の建設汚泥の固化処理方法において、さらに、上記汚泥混合物に上記高分子化合物を混合した固化処理後の建設汚泥を、粒子径０．１ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内に粒状化した後、無機添加物を混合することを特徴としている。
【００１２】
請求項６記載の発明の建設汚泥の固化処理方法は、上記の課題を解決するために、請求項１〜５の何れか１項に記載の建設汚泥の固化処理方法において、上記建設汚泥に凝集剤が含まれていることを特徴としている。
【００１３】
上記の方法によれば、高分子化合物による固化処理に悪影響を及ぼす要因を建設汚泥が有している場合においても、該要因を、高分子化合物と比較して安価なアルカリ性物質を用いて除去することができる。これにより、従来の固化処理方法と比較して、高価な高分子化合物の使用量を低減することができるので、建設汚泥を安価に固化処理することができる。固化処理された建設汚泥は例えば埋め立て処分場等の所定の廃棄場所に廃棄することができるが、固化処理後の建設汚泥は粒状化するので、再利用（資源の有効利用）を図るのに好適である。例えば、掘削孔の埋め戻しが必要な土木工事においては、固化処理後の該建設汚泥を掘削孔に埋め戻せばよい。
【００１４】
以下に本発明を詳しく説明する。
【００１５】
本発明にかかる建設汚泥の固化処理方法は、建設汚泥にアルカリ性物質を混合した後、該汚泥混合物に高分子化合物を混合する方法である。本発明において、建設汚泥とは、土木建設工事に伴って生じる含水汚泥（土壌）を指している。
【００１６】
本発明にかかる固化処理方法によって固化処理を行うのに好適な建設汚泥としては、主に粘土やシルトで構成され、例えば、泥水シールド推進工法やリバース杭工法、地中連続壁工法等を採用した掘削工事での掘削時に発生する泥水に、ポリ塩化アルミニウム等の無機系或いは有機系の凝集剤を比較的多量に混合し、脱水プレスする等して固液分離を行った後、脱水ケーキ等として得られる汚泥；建設作業に伴って発生する泥水を沈殿槽に静置することにより、沈殿として得られる汚泥；掘削残土、軟弱残土；等が挙げられる。本発明にかかる固化処理方法は、脱水処理された建設汚泥、並びに、酸性を呈する建設汚泥に対してより一層効果的であり、凝集剤を用いて脱水処理された、酸性を呈する建設汚泥に対して特に効果的である。
【００１７】
そして、上記の建設汚泥は、ＪＩＳ Ａ １２０３（含水比試験方法）に基づいて測定され、「〔水（ｇ）／固形分（ｇ）〕×１００」で表される含水比が６０％〜３００％の範囲内のものが好ましい。含水比が３００％を超える建設汚泥は、水の含有量（以下、水分量と称する）が多いので、高分子化合物を多量に用いなければならず、高分子化合物のコストが高くなり、好ましくない。尚、水分量が多い建設汚泥は、再度、固液分離を行い、水分量を低減すればよい。また、建設汚泥の出所は、上記例示にのみ限定されるものではない。さらに、建設汚泥は、粘土やシルトの他に、ベントナイト等を含有していてもよい。
【００１８】
本発明にかかる固化処理方法に用いるアルカリ性物質は、高分子化合物よりも安価であればよい。アルカリ性物質としては、具体的には、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物；水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属水酸化物；炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩；炭酸カルシウム等のアルカリ土類金属炭酸塩；アンモニア；モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の有機アミン；セメントペーストや石灰ペースト等の、水と混合することによってアルカリ性を呈する無機物の混合物；等が挙げられるが、特に限定されるものではない。これらアルカリ性物質は、一種類のみを用いてもよく、また、二種類以上を併用してもよい。アルカリ性物質は、土木建設工事の現場での取り扱いに支障を来さない程度の強アルカリを呈することがより好ましい。
【００１９】
上記例示のアルカリ性物質のうち、セメントペーストがより好ましい。アルカリ性物質としてセメントペーストを用いることにより、固化処理後の建設汚泥がより一層粒状化し易くなると共に、その強度がより一層向上する。
【００２０】
建設汚泥に対するアルカリ性物質の使用量は、該建設汚泥の性状、つまり、高分子化合物による固化処理に悪影響を及ぼす要因の多少に応じて、より具体的には、建設汚泥に例えば凝集剤が含まれている場合には該凝集剤の種類や含有量等に応じて、適宜設定すればよく、特に限定されるものではないが、０．０１重量％〜０．５重量％の範囲内がより好ましく、０．０１重量％〜０．３重量％の範囲内がさらに好ましい。
【００２１】
本発明にかかる固化処理方法に用いる高分子化合物は、凝集性を有し、固化剤としての機能を備えていればよく、合成高分子、半合成高分子、天然高分子の何れであってもよい。高分子化合物としては、親水性高分子、または、建設汚泥に添加・混合したときに加水分解等の反応によって親水性高分子となる各種高分子がより好ましい。上記親水性高分子とは、親水性の官能基を有する高分子、若しくは、主鎖および／または側鎖に親水性を示す骨格を備えた高分子を指し、より具体的には、水に完全に溶解する高分子、その一部が水に溶解する高分子、吸水することにより膨潤（ゲル化）する高分子、水に分散する（エマルションとなる）高分子等を指す。親水性の官能基としては、具体的には、例えば、カルボキシル基、水酸基、スルホン基、ホスホン基、アミノ基等が挙げられるが、特に限定されるものではない。また、親水性を示す骨格としては、具体的には、例えば、ポリアルキレンオキシド等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００２２】
これら高分子化合物は、一種類のみを用いてもよく、また、二種類以上を併用してもよい。高分子化合物の重量平均分子量（Ｍｗ）は、特に限定されるものではないが、２００，０００〜２０，０００，０００の範囲内がより好ましく、５００，０００〜１０，０００，０００の範囲内がさらに好ましい。高分子化合物の重量平均分子量が２００，０００未満である場合には、建設汚泥を粒状化することができなくなるおそれがある。また、重量平均分子量が２０，０００，０００を越える場合には、建設汚泥に高分子化合物を添加したときに、両者を均一に混合することができなくなるおそれがある。
【００２３】
上記例示の高分子化合物のうち、水溶性を有する高分子が、より一層安全であり、かつ、建設汚泥を固化処理するのに必要な使用量をより一層少なくすることができるため、より好ましい。そして、水溶性を有する高分子としては、遊離酸を繰り返し単位とする構造を主鎖および／または側鎖に主に備えている高分子（以下、高分子Ａと記す）がより好ましく、具体的には、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等の単独重合体（ホモポリマー）、並びにそれらの塩；アクリル酸および／またはメタクリル酸を含む単量体成分を共重合してなるランダム共重合体（ランダムコポリマー）や、ブロック共重合体、グラフト共重合体、並びにそれらの塩；アルギン酸、カルボキシメチルセルロース等の天然多糖類、並びにそれらの塩；等が挙げられるが、特に限定されるものではない。尚、高分子Ａが塩となっている場合における該塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩；アンモニウム塩；アミン塩等が挙げられるが、特に限定されるものではない。また、高分子Ａの中和率（塩となっている割合）は、特に限定されるものではないが、７０％以下がより好ましく、４０％以下がさらに好ましく、２０％以下が特に好ましい。高分子Ａの中和率が７０％を越える場合には、建設汚泥を粒状化することができなくなるおそれがある。
【００２４】
そして、高分子Ａのうち、アクリル酸を繰り返し単位とする構造を備えている高分子、即ち、ポリアクリル酸および／またはポリアクリル酸塩がさらに好ましく、ポリアクリル酸が特に好ましい。
【００２５】
建設汚泥に対する高分子化合物の使用量は、該建設汚泥の性状、例えば、建設汚泥の水分量、或いは、アルカリ性物質の使用量等に応じて、適宜設定すればよく、特に限定されるものではないが、０．０１重量％〜１．０重量％の範囲内がより好ましく、０．０１重量％〜０．３重量％の範囲内がさらに好ましい。
【００２６】
上記の建設汚泥にアルカリ性物質を混合した後、該汚泥混合物に高分子化合物を混合することにより、建設汚泥が固化処理される。固化処理方法について以下に説明する。
【００２７】
先ず、建設汚泥に上記のアルカリ性物質を添加・混合する。アルカリ性物質が粉体（固体）である場合には、該アルカリ性物質を粉体（固体）の状態で建設汚泥に添加すればよい。また、アルカリ性物質を、適当な濃度の水溶液（若しくは懸濁液、ペースト）とした後、建設汚泥に添加してもよい。建設汚泥とアルカリ性物質（またはその水溶液）とを混合する際に用いられる混合機としては、両者の混合物を混練することなく攪拌・混合することができる装置が好ましく、例えば、いわゆる遊星運動式または二軸式で、かつ、両者の混合物に対して剪断力を付与しながら攪拌することができるように、攪拌翼の形状が棒状や釣針状等に形成されている装置が好適である。つまり、攪拌翼は、攪拌・混合によって移動する混合物の移動方向に対して、できるだけ直角方向に拡がった形状が、混練による該混合物の粒子径の粗大化を抑制することができると共に、攪拌翼や装置内壁への混合物の付着を防止することができるので、望ましい。
【００２８】
このような装置としては、例えば、遊星型強制ミキサ（プラネタリミキサ）等が挙げられる。上記の混合機を用いて建設汚泥とアルカリ性物質（またはその水溶液）とを混合すると共に、攪拌翼によって生じる剪断力を用いることにより、建設汚泥とアルカリ性物質との混合物である汚泥混合物が得られる。これにより、建設汚泥に例えば余剰の凝集剤が含まれている場合等、高分子化合物による固化処理に悪影響を及ぼす要因を建設汚泥が有している場合においても、該要因をアルカリ性物質を用いて除去することができる。尚、建設汚泥とアルカリ性物質（またはその水溶液）との混合方法や混合条件は、特に限定されるものではない。
【００２９】
次いで、該汚泥混合物に上記の高分子化合物を添加・混合する。高分子化合物が粉体（固体）である場合には、該高分子化合物を粉体（固体）の状態で汚泥混合物に添加すればよい。また、高分子化合物を、適当な濃度の水溶液（若しくは分散液）とした後、汚泥混合物に添加してもよい。汚泥混合物と高分子化合物（またはその水溶液）とを混合する際に用いられる混合機としては、前記建設汚泥とアルカリ性物質（またはその水溶液）との混合に用いた混合機が好適である。前記例示の混合機を用いて汚泥混合物と高分子化合物（またはその水溶液）とを混合すると共に、攪拌翼によって生じる剪断力を用いることにより、汚泥混合物、即ち、建設汚泥が固化処理されて粒状化（細粒化）される。固化処理後の建設汚泥（以下、粒状固化物と称する）の粒子径は、特に限定されるものではないが、０．１ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内が好適であり、０．３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内が最適である。尚、汚泥混合物と高分子化合物（またはその水溶液）との混合方法や混合条件は、特に限定されるものではない。汚泥混合物と高分子化合物（またはその水溶液）との混合操作は、建設汚泥とアルカリ性物質（またはその水溶液）との混合操作に引き続いて（連続して）行ってもよく、別個に行ってもよい。要するに、建設汚泥に高分子化合物を混合する前に、該建設汚泥にアルカリ性物質を混合すればよい。
【００３０】
上記の方法によれば、建設汚泥は、高分子化合物による固化処理を行う前に、アルカリ性物質を用いて処理される。つまり、上記の方法によれば、高分子化合物による固化処理に悪影響を及ぼす要因を建設汚泥が有している場合においても、該要因を、高分子化合物と比較して安価なアルカリ性物質を用いて除去しているので、従来の固化処理方法と比較して、高価な高分子化合物の使用量を低減することができる。従って、建設汚泥を安価に固化処理することができる。
【００３１】
また、粒状固化物の再利用（資源の有効利用）を図るために、該粒状固化物に、必要に応じて、各種無機物の粉体、生石灰や消石灰等の各種石灰、ポルトランドセメントや高炉セメント等の各種セメント、微粉炭を焼却するボイラーから排出されるフライアッシュや焼却灰、高炉スラグ等の各種スラグ、石膏、細骨材等の無機添加物をさらに添加・混合してもよい。即ち、粒状固化物の表面に、該無機添加物を付着させてもよい。これにより、粒状固化物の強度をより一層向上させることができる。無機添加物を使用する場合における、粒状固化物としての建設汚泥に対する無機添加物の使用量は、該粒状固化物の粒子径等に応じて、適宜設定すればよく、特に限定されるものではないが、２０重量％以下がより好ましく、１０重量％以下がさらに好ましい。
【００３２】
上記の方法によって固化処理された建設汚泥、即ち、粒状固化物は、所定の粒子径を備えているので、例えば、埋設管や構造物等を埋め戻す際の埋め戻し材、人工砂等としての遮断層材、のり面に吹き付けて該のり面を加工する植生基材、土壌改良材、路盤材料、保水材、透水材、水質改善材等として再利用を図ることができる。粒状固化物の再利用の具体的な方法としては、例えば、掘削孔の埋め戻しが必要な土木工事においては、固化処理後の該建設汚泥を掘削孔に埋め戻せばよい。また、粒状固化物は、例えば埋め立て処分場等の所定の廃棄場所に廃棄することができる。
【００３３】
【実施例】
以下、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
〔実施例１〕
泥水シールド推進工法を採用した掘削工事によって発生した泥水に、ポリ塩化アルミニウム（凝集剤）を混合して凝集させた後、該凝集物を脱水プレス機を用いて脱水プレスすることにより、建設汚泥を得た。建設汚泥の含水比は、１０５％であり、ｐＨは４．５であった。そして、混合機として、釣針状のフック型攪拌翼を備えたプラネタリ式混合機（西日本試験機製作所製）を用いた。
【００３４】
該混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、該建設汚泥にアルカリ性物質としての水酸化ナトリウムの４８重量％水溶液３１．２５ｇを添加した後、１６０ｒｐｍで凡そ３０秒間、攪拌・混合した。建設汚泥に対する水酸化ナトリウムの使用量は、０．３重量％であった。
【００３５】
続いて、得られた汚泥混合物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該汚泥混合物に高分子化合物としてのポリアクリル酸の１０重量％水溶液２５０ｇを少しずつ添加・混合して粒子化（固化処理）した。ポリアクリル酸の重量平均分子量は８００，０００であり、中和率は０％であった。また、建設汚泥に対するポリアクリル酸の使用量は、０．５重量％であった。
【００３６】
以上の操作により、固化処理された建設汚泥である粒状固化物を得た。該粒状固化物は、粒子径が０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内であり、平均粒子径が２ｍｍであった。主な固化処理条件、および、粒状固化物の粒子径等を表１に示す。
〔実施例２〕
実施例１において用いた水酸化ナトリウム水溶液の代わりに、水酸化カルシウム（アルカリ性物質）を、建設汚泥に対する使用量が０．５重量％となるように用いると共に、同実施例において用いたポリアクリル酸水溶液の代わりに、重量平均分子量が１，５００，０００、中和率が０％であるポリアクリル酸の１０重量％水溶液を、建設汚泥に対する使用量が０．３重量％となるように用いた以外は、同実施例の操作と同様の操作を行うことにより、建設汚泥を固化処理して粒状固化物を得た。該粒状固化物は、粒子径が０．５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内であり、平均粒子径が３ｍｍであった。主な固化処理条件、および、粒状固化物の粒子径等を表１に示す。
〔実施例３〕
実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、含水比が９５％、ｐＨが４．５の建設汚泥を得た。そして、同実施例で用いた混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、該建設汚泥にアルカリ性物質としてのセメントペースト（固形分７０重量％）を、建設汚泥に対する使用量が０．５重量％となるように添加した後、１６０ｒｐｍで凡そ３０秒間、攪拌・混合した。
【００３７】
続いて、得られた汚泥混合物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該汚泥混合物に、重量平均分子量が１，３００，０００、中和率が０％であるポリアクリル酸の１０重量％水溶液を少しずつ添加・混合して粒子化（固化処理）した。建設汚泥に対するポリアクリル酸の使用量は、０．２重量％であった。
【００３８】
以上の操作により、固化処理された建設汚泥である粒状固化物を得た。次いで、得られた粒状固化物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該粒状固化物に無機添加物であるポルトランドセメント２５０ｇを少しずつ添加・混合した。建設汚泥に対するポルトランドセメントの使用量は、５重量％であった。これにより、表面にポルトランドセメントがほぼ均一に付着した粒状固化物を得た。該粒状固化物は、粒子径が０．２ｍｍ〜５ｍｍの範囲内であり、平均粒子径が１．５ｍｍであった。主な固化処理条件、および、粒状固化物の粒子径等を表１に示す。
〔実施例４〕
実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、含水比が９５％、ｐＨが４．５の建設汚泥を得た。そして、同実施例で用いた混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、該建設汚泥に水酸化カルシウムを、建設汚泥に対する使用量が０．３重量％となるように添加した後、１６０ｒｐｍで凡そ３０秒間、攪拌・混合した。
【００３９】
続いて、得られた汚泥混合物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該汚泥混合物に高分子化合物としてのアクリル酸−アクリルアミド共重合体の１０重量％水溶液を少しずつ添加・混合して粒子化（固化処理）した。該共重合体は、アクリル酸とアクリルアミドとをモル比１：１で共重合させてなり、重量平均分子量が８，０００，０００であった。また、建設汚泥に対する該共重合体の使用量は、０．５重量％であった。
【００４０】
以上の操作により、固化処理された建設汚泥である粒状固化物を得た。次いで、得られた粒状固化物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該粒状固化物に無機添加物である消石灰を少しずつ添加・混合した。建設汚泥に対する消石灰の使用量は、５重量％であった。これにより、表面に消石灰がほぼ均一に付着した粒状固化物を得た。該粒状固化物は、粒子径が０．５ｍｍ〜２５ｍｍの範囲内であり、平均粒子径が２ｍｍであった。主な固化処理条件、および、粒状固化物の粒子径等を表１に示す。
〔実施例５〕
実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、含水比が１２０％、ｐＨが４．５の建設汚泥を得た。そして、同実施例で用いた混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、該建設汚泥に水酸化ナトリウムの４８重量％水溶液を、建設汚泥に対する水酸化ナトリウムの使用量が０．０５重量％となるように添加した後、１６０ｒｐｍで凡そ３０秒間、攪拌・混合した。
【００４１】
続いて、得られた汚泥混合物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該汚泥混合物に高分子化合物としてのポリメタクリル酸の１０重量％水溶液を少しずつ添加・混合して粒子化（固化処理）した。ポリメタクリル酸の重量平均分子量は８００，０００であり、中和率は０％であった。また、建設汚泥に対するポリメタクリル酸の使用量は、０．５重量％であった。
【００４２】
以上の操作により、固化処理された建設汚泥である粒状固化物を得た。次いで、得られた粒状固化物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該粒状固化物に無機添加物であるフライアッシュを少しずつ添加・混合した。建設汚泥に対するフライアッシュの使用量は、５重量％であった。これにより、表面にフライアッシュがほぼ均一に付着した粒状固化物を得た。該粒状固化物は、粒子径が１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内であり、平均粒子径が３ｍｍであった。主な固化処理条件、および、粒状固化物の粒子径等を表２に示す。
〔実施例６〕
実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、含水比が１２０％、ｐＨが４．５の建設汚泥を得た。そして、同実施例で用いた混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、該建設汚泥にセメントペースト（固形分７０重量％）を、建設汚泥に対する使用量が０．３重量％となるように添加した後、１６０ｒｐｍで凡そ３０秒間、攪拌・混合した。
【００４３】
続いて、得られた汚泥混合物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該汚泥混合物にポリメタクリル酸の１０重量％水溶液を少しずつ添加・混合して粒子化（固化処理）した。ポリメタクリル酸の重量平均分子量は２，０００，０００であり、中和率は０％であった。また、建設汚泥に対するポリメタクリル酸の使用量は、０．４重量％であった。
【００４４】
以上の操作により、固化処理された建設汚泥である粒状固化物を得た。次いで、得られた粒状固化物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該粒状固化物に無機添加物である焼却灰を少しずつ添加・混合した。建設汚泥に対する焼却灰の使用量は、１０重量％であった。これにより、表面に焼却灰がほぼ均一に付着した粒状固化物を得た。該粒状固化物は、粒子径が１ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内であり、平均粒子径が３ｍｍであった。主な固化処理条件、および、粒状固化物の粒子径等を表２に示す。
〔実施例７〕
実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、含水比が１０５％、ｐＨが４．５の建設汚泥を得た。そして、同実施例で用いた混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、該建設汚泥に水酸化ナトリウムの４８重量％水溶液を、建設汚泥に対する水酸化ナトリウムの使用量が０．１重量％となるように添加した後、１６０ｒｐｍで凡そ３０秒間、攪拌・混合した。
【００４５】
続いて、得られた汚泥混合物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該汚泥混合物に高分子化合物としてのアルギン酸ナトリウムの１０重量％水溶液を少しずつ添加・混合して粒子化（固化処理）した。アルギン酸ナトリウムの重量平均分子量は４，０００，０００であり、中和率は１００％であった。また、建設汚泥に対するアルギン酸ナトリウムの使用量は、０．５重量％であった。
【００４６】
以上の操作により、固化処理された建設汚泥である粒状固化物を得た。次いで、得られた粒状固化物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該粒状固化物に無機添加物である高炉スラグを少しずつ添加・混合した。建設汚泥に対する高炉スラグの使用量は、３重量％であった。これにより、表面に高炉スラグがほぼ均一に付着した粒状固化物を得た。該粒状固化物は、粒子径が３ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内であり、平均粒子径が５ｍｍであった。主な固化処理条件、および、粒状固化物の粒子径等を表２に示す。
〔実施例８〕
実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、含水比が１０５％、ｐＨが４．５の建設汚泥を得た。そして、同実施例で用いた混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、該建設汚泥に水酸化ナトリウムの４８重量％水溶液を、建設汚泥に対する水酸化ナトリウムの使用量が０．２重量％となるように添加した後、１６０ｒｐｍで凡そ３０秒間、攪拌・混合した。
【００４７】
続いて、得られた汚泥混合物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該汚泥混合物に高分子化合物としてのポリアクリル酸ナトリウムの１０重量％水溶液を少しずつ添加・混合して粒子化（固化処理）した。ポリアクリル酸ナトリウムの重量平均分子量は６，０００，０００であり、中和率は１００％であった。また、建設汚泥に対するポリアクリル酸ナトリウムの使用量は、０．１重量％であった。
【００４８】
以上の操作により、固化処理された建設汚泥である粒状固化物を得た。次いで、得られた粒状固化物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該粒状固化物に無機添加物である石膏を少しずつ添加・混合した。建設汚泥に対する石膏の使用量は、５重量％であった。これにより、表面に石膏がほぼ均一に付着した粒状固化物を得た。該粒状固化物は、粒子径が０．５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内であり、平均粒子径が２ｍｍであった。主な固化処理条件、および、粒状固化物の粒子径等を表２に示す。
〔比較例１〕
水酸化ナトリウム水溶液を用いない以外は、実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、建設汚泥を固化処理した。つまり、建設汚泥に水酸化ナトリウム水溶液を添加・混合することなく、建設汚泥にポリアクリル酸の１０重量％水溶液を添加・混合した。
【００４９】
しかしながら、建設汚泥は固化しなかった。即ち、ポリアクリル酸（高分子化合物）による固化処理を行う前に、水酸化ナトリウム（アルカリ性物質）を用いて建設汚泥を処理しない場合には、建設汚泥に対してポリアクリル酸を０．５重量％使用しても、該建設汚泥を固化処理することはできなかった。主な固化処理条件等を表３に示す。
〔比較例２〕
実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、含水比が９５％、ｐＨが４．５の建設汚泥を得た。そして、同実施例で用いた混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該汚泥混合物にポリアクリル酸ナトリウムの１０重量％水溶液を少しずつ添加・混合した。ポリアクリル酸ナトリウムの重量平均分子量は６，０００，０００であり、中和率は１００％であった。また、建設汚泥に対するポリアクリル酸ナトリウムの使用量は、０．７重量％であった。その後、上記の混合物を１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該混合物にポルトランドセメントを、建設汚泥に対するポルトランドセメントの使用量が５重量％となるように少しずつ添加・混合した。つまり、建設汚泥にアルカリ性物質を添加・混合することなく、建設汚泥にポリアクリル酸ナトリウムとポルトランドセメントとを添加・混合した。
【００５０】
しかしながら、建設汚泥は固化しなかった。即ち、ポリアクリル酸ナトリウム（高分子化合物）による固化処理を行う前に、アルカリ性物質を用いて建設汚泥を処理しない場合には、建設汚泥に対してポリアクリル酸ナトリウムを０．７重量％使用しても、該建設汚泥を固化処理することはできなかった。主な固化処理条件等を表３に示す。
【００５１】
比較例１・２から明らかなように、アルカリ性物質を用いて建設汚泥を処理しない場合には、実施例の場合と比較して、該建設汚泥を固化処理するためには高分子物質を多量に使用しなければならないことがわかった。
〔比較例３〕
実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、含水比が１０５％、ｐＨが４．５の建設汚泥を得た。そして、同実施例で用いた混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、該建設汚泥に水酸化ナトリウムの４８重量％水溶液を、建設汚泥に対する水酸化ナトリウムの使用量が０．５重量％となるように添加した後、１６０ｒｐｍで凡そ３０秒間、攪拌・混合した。しかしながら、建設汚泥を固化処理することはできなかった。主な固化処理条件等を表３に示す。
〔比較例４〕
実施例１の操作と同様の操作を行うことにより、含水比が１０５％、ｐＨが４．５の建設汚泥を得た。そして、同実施例で用いた混合機に上記の建設汚泥５ｋｇを仕込み、１６０ｒｐｍで攪拌しながら、該建設汚泥にポリアクリル酸の１０重量％水溶液を少しずつ添加・混合した。ポリアクリル酸の重量平均分子量は８００，０００であった。また、建設汚泥に対するポリアクリル酸の使用量は、０．５重量％であった。
【００５２】
続いて、上記の混合物に水酸化ナトリウムの４８重量％水溶液を、建設汚泥に対する水酸化ナトリウムの使用量が０．３重量％となるように添加した後、１６０ｒｐｍで凡そ３０秒間、攪拌・混合した。
【００５３】
しかしながら、建設汚泥は固化しなかった。即ち、ポリアクリル酸（高分子化合物）による固化処理を行った後に、水酸化ナトリウム（アルカリ性物質）を用いて建設汚泥を処理しても、該建設汚泥を固化処理することはできなかった。主な固化処理条件等を表３に示す。
【００５４】
【表１】
【表２】
【表３】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の建設汚泥の固化処理方法は、以上のように、建設汚泥にアルカリ性物質を混合した後、該汚泥混合物に、中和率（塩となっている割合）７０％以下であり、遊離酸を繰り返し単位とする構造を主鎖および／または側鎖に備えた水溶性を有する高分子化合物を混合する方法である。
【００５８】
本発明の請求項２記載の建設汚泥の固化処理方法は、以上のように、脱水処理された建設汚泥にアルカリ性物質を混合する方法である。
【００５９】
本発明の請求項３記載の建設汚泥の固化処理方法は、以上のように、上記建設汚泥が酸性を呈する方法である。
【００６０】
本発明の請求項４記載の建設汚泥の固化処理方法は、以上のように、上記高分子化合物がポリアクリル酸および／またはポリアクリル酸塩である方法である。
【００６１】
本発明の請求項５記載の建設汚泥の固化処理方法は、以上のように、さらに、上記汚泥混合物に上記高分子化合物を混合した固化処理後の建設汚泥を、粒子径０．１ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内に粒状化した後、無機添加物を混合する方法である。
【００６２】
本発明の請求項６記載の建設汚泥の固化処理方法は、以上のように、上記建設汚泥に凝集剤が含まれている方法である。
【００６３】
それゆえ、高分子化合物による固化処理に悪影響を及ぼす要因を建設汚泥が有している場合においても、該要因を、高分子化合物と比較して安価なアルカリ性物質を用いて除去することができる。これにより、従来の固化処理方法と比較して、高価な高分子化合物の使用量を低減することができるので、建設汚泥を安価に固化処理することができるという効果を奏する。
Claims (6)
- 建設汚泥にアルカリ性物質を混合した後、該汚泥混合物に、中和率（塩となっている割合）７０％以下であり、遊離酸を繰り返し単位とする構造を主鎖および／または側鎖に備えた水溶性を有する高分子化合物を混合することを特徴とする建設汚泥の固化処理方法。
- 脱水処理された建設汚泥にアルカリ性物質を混合することを特徴とする請求項１記載の建設汚泥の固化処理方法。
- 上記建設汚泥が酸性を呈することを特徴とする請求項１または２記載の建設汚泥の固化処理方法。
- 上記高分子化合物がポリアクリル酸および／またはポリアクリル酸塩であることを特徴とする請求項１、２、または３記載の建設汚泥の固化処理方法。
- さらに、上記汚泥混合物に上記高分子化合物を混合した固化処理後の建設汚泥を、粒子径０．１ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内に粒状化した後、無機添加物を混合することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の建設汚泥の固化処理方法。
- 上記建設汚泥に凝集剤が含まれていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の建設汚泥の固化処理方法。
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