JP3880700B2 - 高含水泥土の処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木工事、浚渫工事、各種ボーリング工事などの際に発生する高含水泥土の固液分離を容易にする泥土の処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
土木工事、浚渫工事、各種ボーリング工事などの際に発生する高含水泥土を凝集脱水処理するにあたっては、アクリルアミド系の高分子凝集剤を加えてフロックをつくり、しかるのちに自然脱水または機械脱水で水を抜く処理法が知られている。
この方法において用いる市販のアクリルアミド系高分子凝集剤は、それを水に溶解して0.1〜0.2%の希薄水溶液で加えるのが一般的であるが、土木工事、浚渫工事、各種ボーリング工事などの際に発生する高含水泥土の処理に要するアクリルアミド系高分子凝集剤の添加量は、100〜2000mg/リットルと非常に多いため、溶解作業に多大の労力を必要とすること、高分子凝集剤の希釈水が大量に加わることで被処理物の濃度低下がおき、それが凝集フロックの強度低下を招くこと、全体の容量が増え処理装置が大型化することなどの欠点がある。これを解決する方法として、純分濃度が25〜40%程度の逆相エマルジョンの状態で加える方法が知られているが、エマルジョン化に使用する界面活性剤が分離水に漏れ出し分離水の白濁を招くおそれがある上、脱水スラッジに有機溶剤に起因する異臭が残り問題である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高含水泥土にアクリルアミド系の高分子凝集剤を加えてフロックをつくり、しかるのちに自然脱水または機械脱水で水を抜く処理法において、高分子凝集剤の溶解作業を省き、コンパクトな処理装置で強い凝集フロックをつくる方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、含水率60〜95%の高含水泥土に、アクリルアミド系高分子凝集剤を加えてフロックをつくり、しかるのちに自然脱水または機械脱水する高含水泥土の処理方法において、アクリルアミド系高分子凝集剤を、100メッシュ以下50重量%以上で、かつ、60メッシュ以上が10重量%以下の粒度に調整し、粉末のまま直接、あるいは、粉末希釈剤で希釈して、あるいは、篩を通過させて分散状態を維持しながら、泥土に添加することを特徴とする高含水泥土の処理方法に関する。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、アクリルアミド系の高分子凝集剤を高含水泥土に加え凝集処理するにあたり、高分子凝集剤の溶解作業を省き、コンパクトな処理装置で強い凝集フロックをつくる方法について、鋭意研究を重ねた結果、アクリルアミド系の高分子凝集剤を粉末で加える方法を見出すに至った。
【0006】
本発明の対象となる汚泥について説明する。本発明によって処理される高含水泥土は、たとえば、土木工事や浚渫工事、各種ボーリング工事などの際に発生する軟弱な土砂やヘドロなどが挙げられる。これらの高含水泥土は、工法や地域によって異なるが、多量の水分(例えば、含水率60〜95%)を含んでいるから、その処理にあたっては、脱水処理を行って減容化を図るのが普通である。
【0007】
本発明でいう含水率(%)とは、水の重量(含水量)の、汚泥全重量に対する比に100をかけた値をいう。含水量は、JIS A−1203「土の含水量試験方法」に従って測定した。
【0008】
本発明で用いるアクリルアミド系高分子凝集剤は、純粋なポリアクリルアミドのほか、ポリアクリルアミドを部分的に加水分解したり、あるいは、アクリルアミドとアクリル酸ソーダを共重合したものをいう。なお、共重合に関しては、特に共重合の仕方に限定されず、ランダム、ブロック共重合体などを含む。
これらの一般に製造されているアクリルアミド系高分子凝集剤は、粒の大きさが、0.15〜0.50mmのものが殆どであり、これをこのまま汚泥に添加すると、反応に時間がかかり、処理能力を上げることができない。
本発明では、アクリルアミド系高分子凝集剤の粒度を100メッシュ(0.149mm)以下が50%以上で、かつ、60メッシュ(0.5mm)以上が10重量%以下とすることによりアクリルアミド系高分子凝集剤の凝集反応時間の短縮を可能にした。この範囲外では、凝集反応時間が長くなって装置の大型化につながる。また、粒子表面にホモゲル状の被膜ができ、ままこ状態で反応が止まってしまうこともある。
【0009】
本発明で用いる上記粒度を有する細かなアクリルアミド系高分子凝集剤は粒の粗いものを粉砕することによって得られる。また、一般流通品を製造する際に分級工程から出る規格外品のうち、上記粒度に該当するものを選んで使用しても良い。
【0010】
粒の大きい粗いものの粉砕方法としては、冷凍粉砕法、ジェット気流粉砕法などがある。
【0011】
アクリルアミド重合物またはアクリルアミド共重合物を粉末で泥土に直接添加する技術としては、泥土の水を抜くことなく、単に泥土の流動性を消失させる目的で粉末を直接添加する方法が実用化されている(特願平第8−82191号)。これは、低含水泥土の処理技術であり、水を抜かないことから、多量の水が入るような水溶液添加は考えられないのが当然である。
しかし、本発明のように脱水の前段階の凝集反応にあたって粉末を直接添加する方法は知られていない。これは、第一に、粉末添加のメリットがはっきりしなかったこと、第二に、アクリルアミドの分子を十分水和膨潤させた方が少量の添加量で済むはずであるという概念が定着していること、第三に、高分子凝集剤の水溶液をつくる際、デスパーサーと呼ばれる分散機を使って少しづつ時間をかけて高分子凝集剤を添加し、しかも1時間以上も攪拌を続けなければならないという事実があるため、粉末を直接添加する方法を考えなかったことが原因である。しかし、実際、高含水泥土に直接粉末を添加することに関し鋭意研究した結果、粉末の粒度を特定の範囲とすることにより、添加量が増えることはなく、しかも、水溶液をつくる場合よりはるかに早いスピードで高分子凝集剤の泥土への溶解が進行することが確かめられた。これは、溶け出す端から凝集反応に預かるため、水溶液をつくる場合と違って粘性の急上昇が抑えられること、攪拌に伴って泥土を構成する土粒子が高分子凝集剤と激しい衝突を繰り返すこと、以上の二つの要因が重なって、高いせん断力が反応系に与えられる結果と考えられる。
【0012】
本発明に関する泥土の処理方法では、まず泥土の含水率を測定する。含水率から泥土中の固形分率を計算し、固形分100キログラム当たり0.1〜4kgのアクリルアミド系高分子凝集剤を、慣用の方法によって添加する。この範囲未満では、汚泥の凝集効果が得られず、また、この範囲をこえても、ポリマーの保護コロイド効果により凝集が妨げられる。
【0013】
本発明で用いる凝集反応装置としては回転式の攪拌機、攪拌ポンプなどを備えた反応槽、リボン型、パドル型などの連続または回分式混合機、ラインミキサー、スタテックミキサーなどの管内混合機のいずれでもよいし、汎用の建設機械、バックホウのバケット内に攪拌羽根のついた特殊な建設機械などを用いて、現地混合してもよい。反応時間は、混合手段、混合装置の構造と大きさに依存するが、本発明の細かなアクリルアミド系高分子凝集剤を用いた場合には、粗いアクリルアミド系高分子凝集剤を用いた場合と比較して1/3〜2/3程度まで反応時間の短縮が可能である。
【0014】
本発明で用いるアクリルアミド系高分子凝集剤は、一種類でも、イオン性の異なる数種類を併用してもよいし、無機系の凝集剤、たとえば、硫酸ばん土やポリ塩化アルミニウム等や、天然水溶性高分子凝集剤、たとえば、アルギン酸ナトリウム、キトサンなどと組み合わせてもよい。これらの凝集剤は、粉末で加える場合でもままこの問題を生じないので、粉末状でも液状でも添加でき、通常用いられる方法で添加できる。併用の場合の添加順序は特に限定されないし、二種類以上を同時に添加して良い場合がある。
【0015】
本発明で用いる粉末アクリルアミド系高分子凝集剤は、攪拌力が弱かったり、攪拌時間が短かったりすると、本発明の粒度であっても、ままこを生じることがある。この場合、粉末アクリルアミド系高分子凝集剤を粉末希釈剤で希釈してやるか、添加する際に塊で液体と接触させないよう、分散機を介して添加すると、ままこの発生を抑制することができる。
粉末希釈剤としては、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、カオリン、ベントナイト、パーライト、タルク、ケイソウ土、活性白土などが適しており、単独でまたは二以上の混合物として用いることができる。なお、硫酸カルシウムなど水和物としても存在するものは、水和物として添加してもよいことはいうまでもない。
粉末希釈剤の粒度は、粉末アクリルアミド系高分子凝集剤の粒度とできるだけ近似しているほうが、貯蔵運搬時における高分子凝集剤と粉末希釈剤との分離が起きにくい。すなわち、好ましくは、粉末希釈剤の粒度も、100メッシュ(0.149mm)以下が50%以上で、かつ、60メッシュ(0.5mm)以上が10重量%以下である。
【0016】
粉末アクリルアミド系高分子凝集剤と粉末希釈剤との混合重量比は、1:1から1:20の範囲内が適当である。1:1より希釈率が低いとままこを抑制する効果が出ないし、1:20をこえると全体の添加量が多くなりすぎて、利便性、経済性の点で不利である。
【0017】
添加の際に用いる分散機としては、市販の高分子凝集剤溶解用のデスパーサー(例えば、東亞合成社のアロンフィーダー)を使ってもよいが、粉末の最大粒子径よりほんのわずか大きい目の金網を張った振動篩が非常に効果的である。
【0018】
【実施例】
以下、本発明を実施例1〜14および比較例1〜4により具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、実施例および比較例における粘度測定は、B型粘度計ローターNo.4、30回転で行った。
実施例1、比較例1
杭工事から発生した廃棄泥水(比重1.12、含水率83.6%)500ミリリットルを2個のビーカーにとり、600回転のラボスタラーで攪拌しながら、2種類の粒度の異なるポリアクリルアミド系高分子凝集剤1.2gをそれぞれに加え、攪拌時間と粘性の関係およびままこの有無を観察して比較した。ポリアクリルアミド系高分子凝集剤は、実施例1は東亜合成社製(アロンフロックA140、加水分解度30%)を粉砕して使用し、比較例1は同品を粉砕することなく使用した。結果を表1に示す。
【0019】
実施例2、比較例2
湖沼底から採取したヘドロ(比重1.08、含水率88.2%)500ミリリットルを2個のビーカーにとり、600回転のラボスタラーで攪拌しながら、片方には粉末ポリアクリルアミド系高分子凝集剤0.5gを、他方には同じポリアクリルアミド系高分子凝集剤の0.2%水溶液250ミリリットルを加え、5分間反応させた。次に、両者にポリ塩化アルミニウム水溶液(Al2 O3 10%)を2.5ミリリットル加え、2分間凝集反応させ、得られたフロックの強度を観察した。ポリアクリルアミド系高分子凝集剤は、実施例2、比較例2とも、フランス国SNF社製(AN−934)を使用した。結果を表2に示す。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
実施例3〜13、比較例3
湖沼底から採取したヘドロ(比重1.08、含水率88.2%)500ミリリットルを12個のビーカーにとり、400回転というやや低速のラボスタラーで攪拌しながら、ひとつには粉末ポリアクリルアミド系高分子凝集剤0.5gを、その他には粉末ポリアクリルアミド系高分子凝集剤と粉末希釈剤との混合物を、高分子凝集剤の添加量が0.5gになるように加え、5分間反応させ、攪拌時間と粘性の関係およびままこの有無を観察して比較した。ポリアクリルアミド系高分子凝集剤は、東亞合成社製(アロンフロックA−140、加水分解度30%)を粉砕し、実施例1と同じ粒度を有するものを使用した。結果を表3に示す。
実施例3〜5は希釈剤として粉末炭酸カルシウムを用いたが、粉末高分子凝集剤:粉末炭酸カルシウムの重量比は、1:5(実施例3)、1:10(実施例4)、1:15(実施例5)であった。実施例6〜13は、粉末高分子凝集剤:希釈剤の重量比は、1:10であったが、使用した希釈剤は、粉末硫酸カルシウム(実施例6)、粉末硫酸バリウム(実施例7)、粉末カオリン(実施例8)、粉末ベントナイト(実施例9)、粉末パーライト(実施例10)、粉末タルク(実施例11)、粉末ケイソウ土(実施例12)、粉末活性白土(実施例13)であった。比較例3は粉末高分子凝集剤のみを用いた。各粉末希釈剤の粒度は、粉末高分子凝集剤の粒度に近似させた。
【0023】
【表3】
【0024】
実施例14、比較例4
湖沼底から採取したヘドロ(比重1.08、含水率88.2%)20リットルを2個の円筒ポリ容器にとり、300回転のやや低速ラボスタラーで攪拌しながら、片方は粉末ポリアクリルアミド系高分子凝集剤20gを手でつまんで振りまく方法で、他方は、80メッシュの篩を手で揺すった状態で通過させる方法で添加し、5分間反応させた。次に、両者にポリ塩化アルミニウム水溶液(Al2 O3 10%)を100ミリリットル加え、2分間凝集反応させ、得られたフロックの状態を観察した。ポリアクリルアミド系高分子凝集剤は、実施例1と同じ東亞合成社製(アロンフロックA140、加水分解度30%)を粉砕し、実施例1と同じ粒度を有するものを使用した。
【0025】
実施例1では、100メッシュ以下が87.6重量%で、かつ、150メッシュ以下が47.1重量%の細かなアクリルアミド系水溶性高分子凝集剤を、比較例1では、100メッシュ以下が2.1重量%で、かつ、150メッシュ以下が0.2重量%、60メッシュ以上が93.4重量%の粗いアクリルアミド系水溶性高分子凝集剤を用いた。前者は短時間に反応液の粘性が上昇し、すぐ低下に転じていて、凝集反応が迅速に進んでいることを示している。これに対し比較例1は、実施例1より粘性の上昇が遅く、凝集反応に時間がかかっている様子がうかがえる。ままこの多いのも問題である。実施例2では、100メッシュ以下が100重量%で、かつ、150メッシュ以下が99.7重量%のさらに細かなアクリルアミド系水溶性高分子凝集剤を、比較例2は、同じアクリルアミド系水溶性高分子凝集剤を水に溶解して用いた。前者は、後者に比べ、反応系の土粒子濃度が低下しないため、強いフロックが形成されていることがわかる。フロック強度が弱いと機械脱水した時、フロックがつぶれて、ケーキ水分が思うように下がらなかったり、分離水に固形分が漏れ出し、分離水のSS(浮遊懸濁物)濃度が上昇したりして問題になる。
【0026】
実施例3〜13は、微粉末の高分子凝集剤と粉末希釈剤とを、炭酸カルシウムにあっては3種類の比率で、その他の粉末希釈剤にあっては1:10の重量比で混合したものを用いた結果である。実施例1、2より攪拌機の回転数が遅かったにもかかわらず、粉末の高分子凝集剤のみを用いた比較例3に比較して粘性の上昇が早く、ままこにもなりにくいことがわかる。
【0027】
実施例14の篩による添加では全くままこがみられなかったが、比較例4の手による添加では、5mm程度の白い塊が多数見られ、篩による添加の有効性が確かめられた。
【0028】
【発明の効果】
粉末のアクリルアミド系高分子凝集剤を単独で、あるいは、粉末希釈剤で希釈して、あるいは、篩を通して分散状態を維持しながら高含水泥土に添加することにより、希薄水溶液で添加するのに比べ凝集に預かる泥土の濃度を高く保てるから、フロック強度を弱めず、機械脱水時に分離水のSS(浮遊懸濁物質)分が高くなるのを防止できる。高分子凝集剤の溶解作業がいらないから、省力化、省エネ化、節水に貢献する。よって、細かなアクリルアミド系高分子凝集剤を粉末で添加することで得られる経済的なメリットは、きわめて大きい。
Claims (7)
- 含水率60〜95%の高含水泥土に、アクリルアミド系高分子凝集剤を加えてフロックをつくり、しかる後に自然脱水または機械脱水する高含水泥土の処理方法において、アクリルアミド系高分子凝集剤を粉末で添加し、該粉末アクリルアミド系高分子凝集剤の粒度が、100メッシュ以下が50重量%以上で、かつ、60メッシュ以上が10重量%以下であることを特徴とする高含水泥土の処理方法。
- 上記粉末アクリルアミド系高分子凝集剤を、粉末希釈剤と混合して添加することを特徴とする請求項1に記載の高含水泥土の処理方法。
- 上記粉末アクリルアミド系高分子凝集剤を、振動篩を使って分散させながら上記高含水泥土に添加することを特徴とする請求項1に記載の高含水泥土の処理方法。
- 上記粉末アクリルアミド系高分子凝集剤と上記粉末希釈剤との混合物を、振動篩を使って分散させながら上記高含水泥土に添加することを特徴とする請求項2に記載の高含水泥土の処理方法。
- 上記粉末アクリルアミド系高分子凝集剤と上記粉末希釈剤との混合重量比が1:1から1:20の範囲内にあることを特徴とする請求項2または請求項4に記載の高含水泥土の処理方法。
- 上記粉末希釈剤の粒度が、100メッシュ以下が50重量%以上で、かつ、60メッシュ以上が10重量%以下であることを特徴とする請求項2、4〜5のいずれかに記載の高含水泥土の処理方法。
- 上記粉末希釈剤が、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、カオリン、ベントナイト、パーライト、タルク、ケイソウ土、活性白土からなる一群から選ばれた一以上であることを特徴とする請求項2、4〜6のいずれかに記載の高含水泥土の処理方法。
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- 1997-09-05 JP JP24058497A patent/JP3880700B2/ja not_active Expired - Lifetime
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