JP6084745B1 - 泥水式シールド工法で発生する泥土の処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】泥水式シールド工法で発生する泥土に関して、大きいコーン指数を有する固化体（処理済みの泥土）を形成させ、かつ、該固化体からの重金属等の有害物質の溶出量を低減させることができる泥土の処理方法を提供する。【解決手段】泥水式シールド工法で発生する泥土に、カチオン性高分子凝集剤を添加することなく、アニオン性高分子凝集剤、および、固化不溶化材を添加して、粉砕および混合処理を行ない、処理済みの泥土を形成させる混合工程、を含む、泥水式シールド工法で発生する泥土の処理方法であって、固化不溶化材が、固化作用を有するマグネシウム成分および／またはカルシウム成分、並びに、金属硫酸塩および／または金属塩化物からなる金属塩を含むものであり、粉砕が、アニオン性高分子凝集剤および固化不溶化材を含む泥土の５０％通過質量百分率が２０ｍｍ以下になるまで行なわれる泥水式シールド工法で発生する泥土の処理方法。【選択図】なし
Description
本発明は、泥水式シールド工法で発生する泥土の処理方法に関する。
泥水式シールド工法で発生する泥水は、通常、脱水剤を添加した後、脱水機を用いて脱水されて泥土（脱水ケーキ）となる。脱水によって含水比が低下した泥土は、産業廃棄物として処分される場合が多いが、近年、その処分場の確保が難しく、また、処分にかかる費用が高いことが問題となっている。
特許文献１には、泥水式シールド工法において発生した掘削土砂を有効利用できる処理方法として、泥水式シールド工法において発生した土砂を、一次処理土と、該一次処理土よりも粒度が小さい二次処理土とに分級した後、石膏を含む改質剤と前記二次処理土とを混合して混合物とし、この混合物を前記一次処理土又は前記改質剤が混合された一次処理土と混合することを特徴とする泥水式シールド工法土砂の処理方法が記載されている。
特許文献１には、泥水式シールド工法において発生した掘削土砂を有効利用できる処理方法として、泥水式シールド工法において発生した土砂を、一次処理土と、該一次処理土よりも粒度が小さい二次処理土とに分級した後、石膏を含む改質剤と前記二次処理土とを混合して混合物とし、この混合物を前記一次処理土又は前記改質剤が混合された一次処理土と混合することを特徴とする泥水式シールド工法土砂の処理方法が記載されている。
一方、重金属等を含む汚染土壌を固化して、重金属等を不溶化するための固化不溶化材として、例えば、特許文献２に、金属硫酸塩および金属塩化物から選ばれる、少なくとも１種以上の水溶性塩類（Ａ）１００質量部に対し、下記（Ｂ１）〜（Ｂ３）：
（Ｂ１）炭酸マグネシウムおよび／または水酸化マグネシウムを主成分とする固形物を、６５０〜１０００℃で焼成して、酸化マグネシウムを含む焼成物を得た後、該焼成物を部分的に水和させて生成した水酸化マグネシウムを一部に含むマグネシア類、
（Ｂ２）１０００℃における強熱減量率が、１．５〜１２．０質量％であるマグネシア類、
（Ｂ３）カルシウムの含有率が、ＣａＯ換算で３．０質量％以下であるマグネシア類、
の条件をすべて満たすマグネシア類（Ｂ）を、５〜５０質量部含むことを特徴とする重金属等処理材が記載されている。
（Ｂ１）炭酸マグネシウムおよび／または水酸化マグネシウムを主成分とする固形物を、６５０〜１０００℃で焼成して、酸化マグネシウムを含む焼成物を得た後、該焼成物を部分的に水和させて生成した水酸化マグネシウムを一部に含むマグネシア類、
（Ｂ２）１０００℃における強熱減量率が、１．５〜１２．０質量％であるマグネシア類、
（Ｂ３）カルシウムの含有率が、ＣａＯ換算で３．０質量％以下であるマグネシア類、
の条件をすべて満たすマグネシア類（Ｂ）を、５〜５０質量部含むことを特徴とする重金属等処理材が記載されている。
本発明の目的は、泥水式シールド工法で発生する泥土に関して、大きいコーン指数（４００ｋＮ／ｍ２以上）を有する固化体（処理済みの泥土）を形成させ、かつ、該固化体からの重金属等の有害物質の溶出量を低減させることができる泥土の処理方法を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、処理対象物である泥土に対して、特定の高分子凝集剤および固化不溶化材を添加して、粉砕および混合処理を行う泥土の処理方法であって、上記粉砕が、上記高分子凝集剤および固化不溶化材を含む泥土の、５０％通過質量百分率が１８ｍｍ以下、８０％通過質量百分率が４０ｍｍ以下になるまで行なわれる泥土の処理方法によれば、本発明の目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
本発明は、以下の［１］〜［８］を提供するものである。
［１］ 泥水式シールド工法で発生する泥土に、カチオン性高分子凝集剤を添加することなく、アニオン性高分子凝集剤、および、固化不溶化材を添加して、粉砕および混合処理を行ない、処理済みの泥土を形成させる混合工程、を含む、泥水式シールド工法で発生する泥土の処理方法であって、上記固化不溶化材が、固化作用を有するマグネシウム成分および／またはカルシウム成分、並びに、金属硫酸塩および／または金属塩化物からなる金属塩を含むものであり、上記粉砕が、上記アニオン性高分子凝集剤および固化不溶化材を含む泥土の、５０％通過質量百分率が１８ｍｍ以下、８０％通過質量百分率が４０ｍｍ以下になるまで行なわれることを特徴とする泥水式シールド工法で発生する泥土の処理方法。
［２］ 上記粉砕および混合処理が、多軸ハンマー式混合機または竪型三軸クラッシャーを用いて行なわれる前記［１］に記載の泥土の処理方法。
［３］ 上記混合工程が、上記多軸ハンマー式混合機または竪型三軸クラッシャーを用いて、粉砕および混合処理を行なった後、上記多軸ハンマー式混合機および竪型三軸クラッシャー以外の混合手段を用いて混合処理を行なうことからなる前記［２］に記載の泥土の処理方法。
［１］ 泥水式シールド工法で発生する泥土に、カチオン性高分子凝集剤を添加することなく、アニオン性高分子凝集剤、および、固化不溶化材を添加して、粉砕および混合処理を行ない、処理済みの泥土を形成させる混合工程、を含む、泥水式シールド工法で発生する泥土の処理方法であって、上記固化不溶化材が、固化作用を有するマグネシウム成分および／またはカルシウム成分、並びに、金属硫酸塩および／または金属塩化物からなる金属塩を含むものであり、上記粉砕が、上記アニオン性高分子凝集剤および固化不溶化材を含む泥土の、５０％通過質量百分率が１８ｍｍ以下、８０％通過質量百分率が４０ｍｍ以下になるまで行なわれることを特徴とする泥水式シールド工法で発生する泥土の処理方法。
［２］ 上記粉砕および混合処理が、多軸ハンマー式混合機または竪型三軸クラッシャーを用いて行なわれる前記［１］に記載の泥土の処理方法。
［３］ 上記混合工程が、上記多軸ハンマー式混合機または竪型三軸クラッシャーを用いて、粉砕および混合処理を行なった後、上記多軸ハンマー式混合機および竪型三軸クラッシャー以外の混合手段を用いて混合処理を行なうことからなる前記［２］に記載の泥土の処理方法。
［４］ 上記アニオン性高分子凝集剤が、逆相エマルション型アニオン性ポリアクリルアミドを含む前記［１］〜［３］のいずれかに記載の泥土の処理方法。
［５］ 上記固化不溶化材が、上記マグネシウム成分として下記（１）〜（３）の条件をすべて満たすマグネシウム含有物、上記カルシウム成分として下記（４）の条件を満たすカルシウム含有物、並びに、上記マグネシウム成分およびカルシウム成分として下記（５）の条件を満たすマグネシウムとカルシウム含有物から選ばれる１種以上を、合計で上記金属塩１００質量部当たり５〜１００質量部の量で含む前記［１］〜［４］のいずれかに記載の泥土の処理方法。
（１）炭酸マグネシウムおよび／または水酸化マグネシウムを主成分とする固形物を、６５０〜１０００℃で焼成して得られる酸化マグネシウムを含むマグネシウム含有物、または、該マグネシウム含有物を部分的に水和させて生成した水酸化マグネシウムを一部に含むマグネシウム含有物
（２）１０００℃における強熱減量率が、１．５〜１２．０質量％であるマグネシウム含有物
（３）カルシウムの含有率が、ＣａＯ換算で３．０質量％以下であるマグネシウム含有物
（４）酸化カルシウムおよび／または水酸化カルシウムの含有率の合計が、ＣａＯ換算で７０質量％以上であるカルシウム含有物
（５）マグネシウムの含有率が、ＭｇＯ換算で５〜３５質量％であり、カルシウムの含有率が、ＣａＯ換算で２０〜５０質量％であり、上記マグネシウムの含有率と上記カルシウムの含有率の合計が、５０質量％以上であるマグネシウムとカルシウム含有物
［５］ 上記固化不溶化材が、上記マグネシウム成分として下記（１）〜（３）の条件をすべて満たすマグネシウム含有物、上記カルシウム成分として下記（４）の条件を満たすカルシウム含有物、並びに、上記マグネシウム成分およびカルシウム成分として下記（５）の条件を満たすマグネシウムとカルシウム含有物から選ばれる１種以上を、合計で上記金属塩１００質量部当たり５〜１００質量部の量で含む前記［１］〜［４］のいずれかに記載の泥土の処理方法。
（１）炭酸マグネシウムおよび／または水酸化マグネシウムを主成分とする固形物を、６５０〜１０００℃で焼成して得られる酸化マグネシウムを含むマグネシウム含有物、または、該マグネシウム含有物を部分的に水和させて生成した水酸化マグネシウムを一部に含むマグネシウム含有物
（２）１０００℃における強熱減量率が、１．５〜１２．０質量％であるマグネシウム含有物
（３）カルシウムの含有率が、ＣａＯ換算で３．０質量％以下であるマグネシウム含有物
（４）酸化カルシウムおよび／または水酸化カルシウムの含有率の合計が、ＣａＯ換算で７０質量％以上であるカルシウム含有物
（５）マグネシウムの含有率が、ＭｇＯ換算で５〜３５質量％であり、カルシウムの含有率が、ＣａＯ換算で２０〜５０質量％であり、上記マグネシウムの含有率と上記カルシウムの含有率の合計が、５０質量％以上であるマグネシウムとカルシウム含有物
［６］ 上記固化不溶化材が、半水石膏、炭酸カルシウム含有物、珪石粉末、および砕石微粉末から選ばれる少なくとも１種からなる助材を含む前記［１］〜［５］のいずれかに記載の泥土の処理方法。
［７］ 上記処理済みの泥土の溶出検液のｐＨが、５．８〜８．６である前記［１］〜［６］のいずれかに記載の泥土の処理方法。
［８］ 上記泥水式シールド工法で発生する泥土１ｍ３当たり、上記アニオン性高分子凝集剤の添加量が、０．１〜１０ｋｇであり、かつ、上記固化不溶化材の添加量が、２０〜２５０ｋｇである前記［１］〜［７］のいずれかに記載の泥土の処理方法。
［７］ 上記処理済みの泥土の溶出検液のｐＨが、５．８〜８．６である前記［１］〜［６］のいずれかに記載の泥土の処理方法。
［８］ 上記泥水式シールド工法で発生する泥土１ｍ３当たり、上記アニオン性高分子凝集剤の添加量が、０．１〜１０ｋｇであり、かつ、上記固化不溶化材の添加量が、２０〜２５０ｋｇである前記［１］〜［７］のいずれかに記載の泥土の処理方法。
本発明によれば、泥水式シールド工法で発生する泥土に関して、大きいコーン指数（４００ｋＮ／ｍ２以上）を有する固化体（処理済みの泥土）を形成させ、かつ、該固化体からの重金属等の有害物質の溶出量を低減させることができる。
また、得られた固化体は、例えば、産業廃棄物として取り扱われず、盛土用材料や埋立用材料等として利用することができる。
また、得られた固化体は、例えば、産業廃棄物として取り扱われず、盛土用材料や埋立用材料等として利用することができる。
本発明の泥水式シールド工法で発生する泥土の処理方法は、泥水式シールド工法で発生する泥土に、カチオン性高分子凝集剤を添加することなく、アニオン性高分子凝集剤、および、固化不溶化材を添加して、粉砕および混合処理を行ない、処理済みの泥土を形成させる工程、を含む、泥水式シールド工法で発生する泥土の処理方法であって、固化不溶化材が、固化作用を有するマグネシウム成分および／またはカルシウム成分、並びに、金属硫酸塩および／または金属塩化物からなる金属塩を含むものであり、粉砕が、アニオン性高分子凝集剤および固化不溶化材を含む泥土の、５０％通過質量百分率が１８ｍｍ以下、８０％通過質量百分率が４０ｍｍ以下になるまで行なわれるものである。
以下、工程毎に詳しく説明する。
以下、工程毎に詳しく説明する。
［混合工程］
本工程は、泥水式シールド工法で発生する泥土（以下、「泥土」ともいう。）に、カチオン性高分子凝集剤を添加することなく、アニオン性高分子凝集剤、および、固化不溶化材を添加して、粉砕および混合処理を行ない、処理済みの泥土を形成させる工程である。
泥水式シールド工法とは、シールド工法の一種であり、チャンバ内で掘削した土砂と水を混合しながら、掘進する方法をいう。
本発明の処理対象物である「泥水式シールド工法で発生する泥土」とは、泥水式シールド工法で発生する泥水（掘削した土砂と水が混合したもの）を脱水して、含水比を低下させた泥土（脱水ケーキ）である。
脱水は、通常、ベルトプレス、フィルタープレス、遠心分離脱水機、ロータリープレス、真空脱水機、スクリュープレス、多重円盤脱水機、または多重板型スクリュープレス等の一般的な脱水機を用いて行われる。
また、脱水を効率的に行う観点から、泥水に脱水剤（例えば、ポリ塩化アルミニウム、水溶性高分子等）を添加して、脱水してもよい。
本工程は、泥水式シールド工法で発生する泥土（以下、「泥土」ともいう。）に、カチオン性高分子凝集剤を添加することなく、アニオン性高分子凝集剤、および、固化不溶化材を添加して、粉砕および混合処理を行ない、処理済みの泥土を形成させる工程である。
泥水式シールド工法とは、シールド工法の一種であり、チャンバ内で掘削した土砂と水を混合しながら、掘進する方法をいう。
本発明の処理対象物である「泥水式シールド工法で発生する泥土」とは、泥水式シールド工法で発生する泥水（掘削した土砂と水が混合したもの）を脱水して、含水比を低下させた泥土（脱水ケーキ）である。
脱水は、通常、ベルトプレス、フィルタープレス、遠心分離脱水機、ロータリープレス、真空脱水機、スクリュープレス、多重円盤脱水機、または多重板型スクリュープレス等の一般的な脱水機を用いて行われる。
また、脱水を効率的に行う観点から、泥水に脱水剤（例えば、ポリ塩化アルミニウム、水溶性高分子等）を添加して、脱水してもよい。
本発明の処理対象物である、泥水式シールド工法で発生する泥土の好ましい例としては、土壌汚染対策法（平成１５年）における第二種特定有害物質の土壌溶出量基準を満たさないもの（換言すると、土壌溶出量基準として定められているカドミウム及びその化合物、六価クロム化合物、シアン化合物、水銀及びその化合物、セレン及びその化合物、鉛及びその化合物、ひ素及びその化合物、ふっ素及びその化合物、および、ほう素及びその化合物の中のいずれかについて、土壌溶出量基準（ｍｇ／Ｌ）の上限値を超えるもの；本明細書中において、これらの有害物質を「重金属等」と総称することがある。）が挙げられる。
本発明の処理対象物である泥土の含水比は、特に限定されないが、泥水式シールド工法における作業性や、処理対象物の含水比の調整に要する処理コストを低減する観点からは、好ましくは３０％以上、より好ましくは４０％以上、特に好ましくは５０％以上であり、処理済みの泥土について、より大きなコーン指数を得る観点からは、好ましくは８０％以下、より好ましくは７０％以下、特に好ましくは６０％以下である。
ここで、含水比（単位：％）とは、泥土に含まれている水の質量を、泥土の絶対乾燥状態の質量で除したものを百分率で表したもの（「水の質量」×１００÷「絶対乾燥状態の質量」）をいう。
ここで、含水比（単位：％）とは、泥土に含まれている水の質量を、泥土の絶対乾燥状態の質量で除したものを百分率で表したもの（「水の質量」×１００÷「絶対乾燥状態の質量」）をいう。
本発明で用いるアニオン性高分子凝集剤の例としては、逆相エマルション型アニオン性ポリアクリルアミド等が挙げられる。
本発明の処理対象物である泥土１ｍ３当たりのアニオン性高分子凝集剤の添加量は、好ましくは０．１〜１０ｋｇ、より好ましくは０．４〜８ｋｇ、さらに好ましくは０．５〜５ｋｇ、特に好ましくは０．８〜４ｋｇである。
該添加量が０．１ｋｇ以上であると、固化体（処理済みの泥土）について、より大きなコーン指数を得ることができる。該添加量が１０ｋｇ以下であると、高分子凝集剤および固化不溶化材を含む泥土の粉砕および混合の処理を、より容易に行うことができ、また、処理コストの過度な増大を避けることができる。
本発明の処理対象物である泥土１ｍ３当たりのアニオン性高分子凝集剤の添加量は、好ましくは０．１〜１０ｋｇ、より好ましくは０．４〜８ｋｇ、さらに好ましくは０．５〜５ｋｇ、特に好ましくは０．８〜４ｋｇである。
該添加量が０．１ｋｇ以上であると、固化体（処理済みの泥土）について、より大きなコーン指数を得ることができる。該添加量が１０ｋｇ以下であると、高分子凝集剤および固化不溶化材を含む泥土の粉砕および混合の処理を、より容易に行うことができ、また、処理コストの過度な増大を避けることができる。
本発明で用いる固化不溶化材は、固化作用を有するマグネシウム成分および／またはカルシウム成分、並びに、金属硫酸塩および／または金属塩化物からなる金属塩を含むものである。
固化作用を有するマグネシウム成分の例としては、酸化マグネシウム含有物、水酸化マグネシウム含有物等が挙げられる。酸化マグネシウム含有物の例としては、軽焼マグネシアや、軽焼マグネシアの部分水和物等が挙げられる。
固化作用を有するカルシウム成分の例としては、酸化カルシウム含有物、水酸化カルシウム含有物等が挙げられる。酸化カルシウム含有物の例としては、生石灰等が挙げられる。水酸化カルシウム含有物の例としては、消石灰等が挙げられる。
固化作用を有するマグネシウム成分およびカルシウム成分を含むもの（マグネシウム成分およびカルシウム成分が、各々、固化作用を有するもの）の例としては、軽焼ドロマイトや、軽焼ドロマイトの部分水和物等が挙げられる。
固化作用を有するマグネシウム成分の例としては、酸化マグネシウム含有物、水酸化マグネシウム含有物等が挙げられる。酸化マグネシウム含有物の例としては、軽焼マグネシアや、軽焼マグネシアの部分水和物等が挙げられる。
固化作用を有するカルシウム成分の例としては、酸化カルシウム含有物、水酸化カルシウム含有物等が挙げられる。酸化カルシウム含有物の例としては、生石灰等が挙げられる。水酸化カルシウム含有物の例としては、消石灰等が挙げられる。
固化作用を有するマグネシウム成分およびカルシウム成分を含むもの（マグネシウム成分およびカルシウム成分が、各々、固化作用を有するもの）の例としては、軽焼ドロマイトや、軽焼ドロマイトの部分水和物等が挙げられる。
金属硫酸塩の例としては、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等の硫酸鉄塩や、硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウムカリウム、硫酸アルミニウムナトリウム等の硫酸アルミニウム塩等が挙げられる。なお、後述の半水石膏（助材の一例）は、ここでの金属硫酸塩の例に含まれないものとする。
金属塩化物の例としては、塩化第一鉄、塩化第二鉄等の塩化鉄塩や、ポリ塩化アルミニウム等の塩化アルミニウム塩等が挙げられる。
金属塩化物の例としては、塩化第一鉄、塩化第二鉄等の塩化鉄塩や、ポリ塩化アルミニウム等の塩化アルミニウム塩等が挙げられる。
本発明で用いる固化不溶化材の好ましい一例として、マグネシウム成分として下記（１）〜（３）の条件をすべて満たすマグネシウム含有物、カルシウム成分として下記（４）の条件を満たすカルシウム含有物、並びに、マグネシウム成分およびカルシウム成分（マグネシウム成分およびカルシウム成分を含むもの）として下記（５）の条件を満たすマグネシウムとカルシウム含有物から選ばれる１種以上を、合計で上述の金属塩（金属硫酸塩と金属塩化物の中から選ばれる少なくとも１種からなるもの）１００質量部当たり５〜１００質量部、好ましくは１０〜８０質量部、特に好ましくは２０〜６０質量部の量で含むものが挙げられる。
（１）炭酸マグネシウムおよび／または水酸化マグネシウムを主成分とする固形物を、６５０〜１０００℃で焼成して得られる酸化マグネシウムを含むマグネシウム含有物、または、該マグネシウム含有物を部分的に水和させて生成した水酸化マグネシウムを一部に含むマグネシウム含有物
（２）１０００℃における強熱減量率が、１．５〜１２．０質量％であるマグネシウム含有物
（３）カルシウムの含有率が、ＣａＯ換算で３．０質量％以下であるマグネシウム含有物
（４）酸化カルシウムおよび／または水酸化カルシウムの含有率の合計が、ＣａＯ換算で７０質量％以上であるカルシウム含有物
（５）マグネシウムの含有率が、ＭｇＯ換算で５〜３５質量％であり、カルシウムの含有率が、ＣａＯ換算で２０〜５０質量％であり、上記マグネシウムの含有率と上記カルシウムの含有率の合計が、５０質量％以上であるマグネシウムとカルシウム含有物
この固化不溶化材（好ましい一例）の詳細は、特許第５７５７６１３号公報（上述の特許文献２）に記載されているとおりである。
上記（１）の条件において、「主成分」とは、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは８５質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上含むことをいう。
（１）炭酸マグネシウムおよび／または水酸化マグネシウムを主成分とする固形物を、６５０〜１０００℃で焼成して得られる酸化マグネシウムを含むマグネシウム含有物、または、該マグネシウム含有物を部分的に水和させて生成した水酸化マグネシウムを一部に含むマグネシウム含有物
（２）１０００℃における強熱減量率が、１．５〜１２．０質量％であるマグネシウム含有物
（３）カルシウムの含有率が、ＣａＯ換算で３．０質量％以下であるマグネシウム含有物
（４）酸化カルシウムおよび／または水酸化カルシウムの含有率の合計が、ＣａＯ換算で７０質量％以上であるカルシウム含有物
（５）マグネシウムの含有率が、ＭｇＯ換算で５〜３５質量％であり、カルシウムの含有率が、ＣａＯ換算で２０〜５０質量％であり、上記マグネシウムの含有率と上記カルシウムの含有率の合計が、５０質量％以上であるマグネシウムとカルシウム含有物
この固化不溶化材（好ましい一例）の詳細は、特許第５７５７６１３号公報（上述の特許文献２）に記載されているとおりである。
上記（１）の条件において、「主成分」とは、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは８５質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上含むことをいう。
固化不溶化材は、上述のマグネシウム成分および／またはカルシウム成分、並びに、上述の金属塩の他に、泥土の固化または重金属等の不溶化の効果を高めることなどを目的として、各種の助材を含むことができる。
助材の例としては、半水石膏、炭酸カルシウム含有物、珪石粉末、砕石微粉末等が挙げられる。これらの助材の例の詳細は、特許第５７５７６１３号公報（上述の特許文献２）に記載されているとおりである。
助材の量は、助材の種類やその目的によっても異なるが、通常、上述の金属塩１００質量部当たり、好ましくは５００質量部以下、より好ましくは４００質量部以下である。
助材の例としては、半水石膏、炭酸カルシウム含有物、珪石粉末、砕石微粉末等が挙げられる。これらの助材の例の詳細は、特許第５７５７６１３号公報（上述の特許文献２）に記載されているとおりである。
助材の量は、助材の種類やその目的によっても異なるが、通常、上述の金属塩１００質量部当たり、好ましくは５００質量部以下、より好ましくは４００質量部以下である。
本発明の処理対象物である泥土１ｍ３当たりの固化不溶化材の添加量は、好ましくは２０〜２５０ｋｇ、より好ましくは３０〜２００ｋｇ、さらに好ましくは４０〜１７０ｋｇ、特に好ましくは５０〜１６０ｋｇである。該添加量が２０ｋｇ以上であると、重金属類等（特に、第二種特定有害物質）の溶出量をより低く抑えることができ、不溶化の効果をより高めることができる。また、固化体（処理済みの泥土）について、より大きなコーン指数を得ることができる。該添加量が２５０ｋｇ以下であると、処理コストの過度な増大を避けることができる。
高分子凝集剤および固化不溶化材の添加方法や添加順序は、特に限定されるものではなく、泥水式シールド工法で発生する泥土に、高分子凝集剤および固化不溶化材を同時に添加してもよく、別々に添加してもよい。
また、固化不溶化材は、予め調整した固化不溶化材を泥土に添加してもよく、固化不溶化材を構成する各材料を別々に泥土に添加（例えば、マグネシウム成分と金属塩の混合物と、カルシウム成分と金属塩の混合物を別々に泥土に添加する）してもよい。
また、固化不溶化材は、予め調整した固化不溶化材を泥土に添加してもよく、固化不溶化材を構成する各材料を別々に泥土に添加（例えば、マグネシウム成分と金属塩の混合物と、カルシウム成分と金属塩の混合物を別々に泥土に添加する）してもよい。
アニオン性高分子凝集剤および固化不溶化材を含む泥土の粉砕のために用いられる粉砕手段の好ましい例として、多軸ハンマー式混合機、竪型三軸クラッシャー等が挙げられる。また、泥土の含水比が低い場合には自走式破砕機を用いても良い。中でも、竪型三軸クラッシャーは、短時間で粉砕可能な点で、特に好ましい。
多軸ハンマー式混合機または竪型三軸クラッシャーを用いることによって、粉砕と混合を同時に行なうことができ、本発明の処理方法における処理の効率を高めることができる。
多軸ハンマー式混合機または竪型三軸クラッシャーを用いることによって、粉砕と混合を同時に行なうことができ、本発明の処理方法における処理の効率を高めることができる。
上記粉砕は、アニオン性高分子凝集剤および固化不溶化材を含む泥土の５０％通過質量百分率が、１８ｍｍ以下、より好ましくは１２ｍｍ以下、さらに好ましくは１０ｍｍ以下、特に好ましく６ｍｍ以下になるまで行なわれる。該率が２０ｍｍ以下であれば、固化体（処理済みの泥土）について、大きなコーン指数を得ることができ、固化体（処理済みの泥土）からの有害物質（重金属等）の溶出量を小さくすることができる。
また、上記粉砕は、アニオン性高分子凝集剤および固化不溶化材を含む泥土の８０％通過質量百分率が、４０ｍｍ以下、さらに好ましくは３０ｍｍ以下、さらに好ましくは２６ｍｍ以下、特に好ましく２０ｍｍ以下になるまで行なわれる。該率が５０ｍｍ以下であれば、固化体（処理済みの泥土）について、より大きなコーン指数を得ることができ、固化体（処理済みの泥土）からの有害物質の溶出量をより小さくすることができる。
なお、「５０％通過質量百分率」または「８０％通過質量百分率」とは、アニオン性高分子凝集剤および固化不溶化材を含む泥土について、「ＪＩＳ Ａ １２０４（２００９）」（土の粒度試験方法）に準拠して粒径加積曲線を作成した場合における、該曲線から得られる「通過質量百分率が５０％である上記泥土の粒径」または「通過質量百分率が８０％である上記泥土の粒径」をいう。
なお、「５０％通過質量百分率」または「８０％通過質量百分率」とは、アニオン性高分子凝集剤および固化不溶化材を含む泥土について、「ＪＩＳ Ａ １２０４（２００９）」（土の粒度試験方法）に準拠して粒径加積曲線を作成した場合における、該曲線から得られる「通過質量百分率が５０％である上記泥土の粒径」または「通過質量百分率が８０％である上記泥土の粒径」をいう。
アニオン性高分子凝集剤および固化不溶化材を含む泥土の混合のために用いられる混合手段としては、バックホウ、各種のミキサ（例えば、強制撹拌型ミキサ、パン型ミキサ、パドルミキサ、ロータリーハンマミキサ、４軸直列混合式ミキサ等）等が挙げられる。
なお、泥土の粉砕手段として多軸ハンマー式混合機または竪型三軸クラッシャーを用いることによって、泥土と、アニオン性高分子凝集剤および固化不溶化材の混合を十分に行える場合、多軸ハンマー式混合機または竪型三軸クラッシャーを、泥土の混合手段とみなして、その他の混合手段の使用を省略することができる。
粉砕と混合の順序は、混合の後に粉砕を行なってもよいし、粉砕の後に混合を行なってもよい。
また、粉砕の前に混合を行う場合において、泥水式シールド工法で発生する泥土を、スクリューコンベアを用いて搬送する際に、該泥土に高分子凝集剤および固化不溶化材を添加し、スクリューコンベアにおいて混合してもよい。
なお、泥土の粉砕手段として多軸ハンマー式混合機または竪型三軸クラッシャーを用いることによって、泥土と、アニオン性高分子凝集剤および固化不溶化材の混合を十分に行える場合、多軸ハンマー式混合機または竪型三軸クラッシャーを、泥土の混合手段とみなして、その他の混合手段の使用を省略することができる。
粉砕と混合の順序は、混合の後に粉砕を行なってもよいし、粉砕の後に混合を行なってもよい。
また、粉砕の前に混合を行う場合において、泥水式シールド工法で発生する泥土を、スクリューコンベアを用いて搬送する際に、該泥土に高分子凝集剤および固化不溶化材を添加し、スクリューコンベアにおいて混合してもよい。
多軸ハンマー式混合機または竪型三軸クラッシャーを用いて粉砕と混合を同時に行った後、粉砕は十分であるが、混合が不十分である場合等において、追加の混合手段を用いてさらに混合してもよい。
追加の混合手段を用いることによって、固化不溶化材を十分に混合することができる。
追加の混合手段としては、バックホウ、各種のミキサ（例えば、強制撹拌型ミキサ、パン型ミキサ、パドルミキサ、ロータリーハンマミキサ、４軸直列混合式ミキサ等）等が挙げられる。
なお、追加の混合手段を用いた混合時に、上述の固化不溶化材の一部（例えば、３０質量％以下）を添加してもよい。
追加の混合手段を用いることによって、固化不溶化材を十分に混合することができる。
追加の混合手段としては、バックホウ、各種のミキサ（例えば、強制撹拌型ミキサ、パン型ミキサ、パドルミキサ、ロータリーハンマミキサ、４軸直列混合式ミキサ等）等が挙げられる。
なお、追加の混合手段を用いた混合時に、上述の固化不溶化材の一部（例えば、３０質量％以下）を添加してもよい。
本発明の泥土の処理方法で得られた処理済みの泥土は、好ましくは、土壌汚染対策法（平成１５年）における第二種特定有害物質の土壌溶出量基準を満たすものである。該基準を満たす泥土は、盛土用材料や埋立用材料として好適に使用できる。
ここで、第二種特定有害物質の土壌溶出量は、平成１５年３月６日環境省告示第１８号「土壌溶出量調査に係る測定方法を定める件」に記載されている方法を用いて、溶出検液を作成し、「ＪＩＳ Ｋ ０１０２（２０１３）」に準じて測定することができる。
また、本発明で得られた処理済みの泥土は、好ましくは、その溶出検液のｐＨが５．８〜８．６の範囲内となるものである。
ここで、処理済みの泥土の溶出検液のｐＨは、「ＪＩＳ Ｋ ０１０２（２０１３） １２．１ ガラス電極法」に準拠して測定することができる。
ここで、第二種特定有害物質の土壌溶出量は、平成１５年３月６日環境省告示第１８号「土壌溶出量調査に係る測定方法を定める件」に記載されている方法を用いて、溶出検液を作成し、「ＪＩＳ Ｋ ０１０２（２０１３）」に準じて測定することができる。
また、本発明で得られた処理済みの泥土は、好ましくは、その溶出検液のｐＨが５．８〜８．６の範囲内となるものである。
ここで、処理済みの泥土の溶出検液のｐＨは、「ＪＩＳ Ｋ ０１０２（２０１３） １２．１ ガラス電極法」に準拠して測定することができる。
処理済みの泥土（固化体）のコーン指数は、泥土の処理の終了時から６時間経過後の時点における値として、好ましくは４００ｋＮ／ｍ２以上、より好ましくは４２０ｋＮ／ｍ２以上、さらに好ましくは４６０ｋＮ／ｍ２以上、特に好ましくは５００ｋＮ／ｍ２以上である。
なお、コーン指数が４００ｋＮ／ｍ２以上であれば、十分な強度を有することから、盛土用材料や埋立用材料として好適に使用できる。また、処理済みの泥土の運搬が容易となる。
ここで、コーン指数は、「ＪＩＳ Ａ １２１０（２００９）」（突固めによる土の締固め試験方法）に準拠して、供試体（未処理の泥土）を作製した後、この供試体についての固化不溶化材添加工程の混合の終了時から６時間経過後の時点で、「ＪＩＳ Ａ １２２８（２００９）」（締固めた土のコーン指数試験方法）に準拠して、測定することができる。
なお、コーン指数が４００ｋＮ／ｍ２以上であれば、十分な強度を有することから、盛土用材料や埋立用材料として好適に使用できる。また、処理済みの泥土の運搬が容易となる。
ここで、コーン指数は、「ＪＩＳ Ａ １２１０（２００９）」（突固めによる土の締固め試験方法）に準拠して、供試体（未処理の泥土）を作製した後、この供試体についての固化不溶化材添加工程の混合の終了時から６時間経過後の時点で、「ＪＩＳ Ａ １２２８（２００９）」（締固めた土のコーン指数試験方法）に準拠して、測定することができる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［使用材料］
使用材料は、以下に示すとおりである。
（ａ）泥土：泥水（比重：１．１２ｇ／ｃｍ３、含水比：約４００％）に、脱水剤（栗田工業社製、商品名「ソイルフレッシュＰ−１０１」）を２．５ｋｇ／ｍ３となる量添加した後、脱水機（日本エンバイロ工業社製、フィルタープレス：型式「ＫＰＦ−７５ＰＲ」）を用いて、６０分間脱水した、表１に示す泥土
（ｂ）アニオン性高分子凝集剤：逆相エマルション型アニオン性ポリアクリルアミド（太平洋シールドメカニクス社製、商品名「ＳＰ−α」）
（ｃ）固化不溶化材Ａ〜Ｆ：表２に示す各材料からなるもの
（ｄ）マグネシウム含有物：マグネサイト（炭酸マグネシウムの含有率が９０質量％以上のもの）を８５０℃で６０分間、電気炉（中外エンジニアリング社製、型式「ＫＳＬ−２」）を用いて焼成して軽焼マグネシアを得た後、該軽焼マグネシアをボールミルで粉砕し、ブレーン比表面積が６，３００ｃｍ２／ｇとなるように粒度調整したもの
（ｅ）カルシウム含有物：消石灰、奥多摩工業社製、特号
（ｆ）マグネシウムとカルシウム含有物：ドロマイト（ＣａＯとＭｇＯの質量比（ＣａＯ：ＭｇＯ）＝１．８：１．０）を７９０℃で６０分間、電気炉（中外エンジニアリング社製、型式「ＫＳＬ−２」）を用いて焼成して軽焼ドロマイトを得た後、該軽焼ドロマイトをボールミルで粉砕し、ブレーン比表面積が５，０００ｃｍ２／ｇとなるように粒度調整したもの
なお、上記マグネシウム含有物は、固化不溶化材の好ましい一例である上述の（１）〜（３）の条件をすべて満たすマグネシウム含有物に該当するものである。
上記カルシウム含有物は、固化不溶化材の好ましい一例である上述の（４）の条件をすべて満たすカルシウム含有物に該当するものである。
上記マグネシウムとカルシウム含有物は、固化不溶化材の好ましい一例である上述の（５）の条件をすべて満たすマグネシウムとカルシウム含有物に該当するものである。
［使用材料］
使用材料は、以下に示すとおりである。
（ａ）泥土：泥水（比重：１．１２ｇ／ｃｍ３、含水比：約４００％）に、脱水剤（栗田工業社製、商品名「ソイルフレッシュＰ−１０１」）を２．５ｋｇ／ｍ３となる量添加した後、脱水機（日本エンバイロ工業社製、フィルタープレス：型式「ＫＰＦ−７５ＰＲ」）を用いて、６０分間脱水した、表１に示す泥土
（ｂ）アニオン性高分子凝集剤：逆相エマルション型アニオン性ポリアクリルアミド（太平洋シールドメカニクス社製、商品名「ＳＰ−α」）
（ｃ）固化不溶化材Ａ〜Ｆ：表２に示す各材料からなるもの
（ｄ）マグネシウム含有物：マグネサイト（炭酸マグネシウムの含有率が９０質量％以上のもの）を８５０℃で６０分間、電気炉（中外エンジニアリング社製、型式「ＫＳＬ−２」）を用いて焼成して軽焼マグネシアを得た後、該軽焼マグネシアをボールミルで粉砕し、ブレーン比表面積が６，３００ｃｍ２／ｇとなるように粒度調整したもの
（ｅ）カルシウム含有物：消石灰、奥多摩工業社製、特号
（ｆ）マグネシウムとカルシウム含有物：ドロマイト（ＣａＯとＭｇＯの質量比（ＣａＯ：ＭｇＯ）＝１．８：１．０）を７９０℃で６０分間、電気炉（中外エンジニアリング社製、型式「ＫＳＬ−２」）を用いて焼成して軽焼ドロマイトを得た後、該軽焼ドロマイトをボールミルで粉砕し、ブレーン比表面積が５，０００ｃｍ２／ｇとなるように粒度調整したもの
なお、上記マグネシウム含有物は、固化不溶化材の好ましい一例である上述の（１）〜（３）の条件をすべて満たすマグネシウム含有物に該当するものである。
上記カルシウム含有物は、固化不溶化材の好ましい一例である上述の（４）の条件をすべて満たすカルシウム含有物に該当するものである。
上記マグネシウムとカルシウム含有物は、固化不溶化材の好ましい一例である上述の（５）の条件をすべて満たすマグネシウムとカルシウム含有物に該当するものである。
［実施例１〜９、比較例１〜３］
上記泥土（処理対象物）に表４に示す量の上記アニオン性高分子凝集剤、並びに、表４に示す種類及び量の固化不溶化材を添加し、表３および４に示す粉砕条件（粉砕機および該粉砕機の回転数）で、１〜３秒間、粉砕および混合の処理を行なった。
処理後の泥土について、「ＪＩＳ Ａ １２０４（２００９）」（土の粒度試験方法）に準拠して粒径加積曲線を作成し、該曲線から５０％通過質量百分率および８０％通過質量百分率を得た。
また、表３に示す多軸ハンマー式混合機としては、奥多摩工業社製の「多軸回転ハンマー式混合機（Ｓ−４Ｒ型）」を使用し、竪型三軸クラッシャーとしては、冨士機社製の「マルチクラッシャー（ＢＢ−５０）」を使用し、回転数を変化させて粉砕後の粒度分布を変化させた。
上記泥土（処理対象物）に表４に示す量の上記アニオン性高分子凝集剤、並びに、表４に示す種類及び量の固化不溶化材を添加し、表３および４に示す粉砕条件（粉砕機および該粉砕機の回転数）で、１〜３秒間、粉砕および混合の処理を行なった。
処理後の泥土について、「ＪＩＳ Ａ １２０４（２００９）」（土の粒度試験方法）に準拠して粒径加積曲線を作成し、該曲線から５０％通過質量百分率および８０％通過質量百分率を得た。
また、表３に示す多軸ハンマー式混合機としては、奥多摩工業社製の「多軸回転ハンマー式混合機（Ｓ−４Ｒ型）」を使用し、竪型三軸クラッシャーとしては、冨士機社製の「マルチクラッシャー（ＢＢ−５０）」を使用し、回転数を変化させて粉砕後の粒度分布を変化させた。
なお、固化不溶化材Ａ〜Ｃ、Ｅ〜Ｆは、各材料（金属硫酸塩、マグネシウム成分等）を事前に混合しておき、該混合物（固化不溶化材）を処理対象物に添加することによって用いた。固化不溶化材Ｄは、硫酸アルミニウムとマグネシウム含有物を事前に混合しておき、該混合物とポリ塩化アルミニウムをそれぞれほぼ同時に処理対象物に添加することによって用いた。
処理済みの泥土について、上述の方法を用いて、コーン指数（第一の混合工程の終了から６時間後の値）、有害物質（ふっ素およびひ素）の土壌溶出量、および、溶出検液のｐＨを測定した。なお、測定は１０個の検体について行い、その平均値を測定結果とした。結果を表３、４に示す。
処理済みの泥土について、上述の方法を用いて、コーン指数（第一の混合工程の終了から６時間後の値）、有害物質（ふっ素およびひ素）の土壌溶出量、および、溶出検液のｐＨを測定した。なお、測定は１０個の検体について行い、その平均値を測定結果とした。結果を表３、４に示す。
表４から、実施例１〜９では、短時間（６時間）で４３１ｋＮ／ｍ２以上のコーン指数が得られているため、処理済みの泥土の取扱い（運搬等）が容易になり、かつ、処理済みの泥土の運搬等を早期に始めることができる。また、得られた処理済みの泥土は十分な強度を有しているため、盛土用材料や埋立用材料として利用できる。
また、実施例１〜３から、高分子凝集剤および固化不溶化材を含む泥土の５０％通過質量百分率が小さくなると、コーン指数が大きく、かつ、ふっ素の土壌溶出量が小さくなることがわかる。
また、実施例１〜９では、ふっ素およびひ素の土壌溶出量は、土壌溶出量基準値を満たしていることがわかる。
さらに、実施例１〜９では、溶出検液のｐＨが６．２〜７．３であり、排出基準値である５．８〜８．６を満たしていることがわかる。
一方、比較例１〜３では、コーン指数が３７９ｋＮ／ｍ２以下であり、実施例１〜９に比べて、非常に小さいことがわかる。
また、比較例１〜２のふっ素の土壌溶出量は基準値を満たしておらず、比較例３のひ素の土壌溶出量は基準値を満たしていないことがわかる。
また、実施例１〜３から、高分子凝集剤および固化不溶化材を含む泥土の５０％通過質量百分率が小さくなると、コーン指数が大きく、かつ、ふっ素の土壌溶出量が小さくなることがわかる。
また、実施例１〜９では、ふっ素およびひ素の土壌溶出量は、土壌溶出量基準値を満たしていることがわかる。
さらに、実施例１〜９では、溶出検液のｐＨが６．２〜７．３であり、排出基準値である５．８〜８．６を満たしていることがわかる。
一方、比較例１〜３では、コーン指数が３７９ｋＮ／ｍ２以下であり、実施例１〜９に比べて、非常に小さいことがわかる。
また、比較例１〜２のふっ素の土壌溶出量は基準値を満たしておらず、比較例３のひ素の土壌溶出量は基準値を満たしていないことがわかる。
Claims (8)
- 泥水式シールド工法で発生する泥土に、カチオン性高分子凝集剤を添加することなく、アニオン性高分子凝集剤、および、固化不溶化材を添加して、粉砕および混合処理を行ない、処理済みの泥土を形成させる混合工程、
を含む、泥水式シールド工法で発生する泥土の処理方法であって、
上記固化不溶化材が、固化作用を有するマグネシウム成分および／またはカルシウム成分、並びに、金属硫酸塩および／または金属塩化物からなる金属塩を含むものであり、
上記粉砕が、上記アニオン性高分子凝集剤および固化不溶化材を含む泥土の、５０％通過質量百分率が１８ｍｍ以下、８０％通過質量百分率が４０ｍｍ以下になるまで行なわれることを特徴とする泥水式シールド工法で発生する泥土の処理方法。 - 上記粉砕および混合処理が、多軸ハンマー式混合機または竪型三軸クラッシャーを用いて行なわれる請求項１に記載の泥土の処理方法。
- 上記混合工程が、上記多軸ハンマー式混合機または竪型三軸クラッシャーを用いて、粉砕および混合処理を行なった後、上記多軸ハンマー式混合機および竪型三軸クラッシャー以外の混合手段を用いて混合処理を行なうことからなる請求項２に記載の泥土の処理方法。
- 上記アニオン性高分子凝集剤が、逆相エマルション型アニオン性ポリアクリルアミドを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の泥土の処理方法。
- 上記固化不溶化材が、上記マグネシウム成分として下記（１）〜（３）の条件をすべて満たすマグネシウム含有物、上記カルシウム成分として下記（４）の条件を満たすカルシウム含有物、並びに、上記マグネシウム成分およびカルシウム成分として下記（５）の条件を満たすマグネシウムとカルシウム含有物から選ばれる１種以上を、合計で上記金属塩１００質量部当たり５〜１００質量部の量で含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の泥土の処理方法。
（１）炭酸マグネシウムおよび／または水酸化マグネシウムを主成分とする固形物を、６５０〜１０００℃で焼成して得られる酸化マグネシウムを含むマグネシウム含有物、または、該マグネシウム含有物を部分的に水和させて生成した水酸化マグネシウムを一部に含むマグネシウム含有物
（２）１０００℃における強熱減量率が、１．５〜１２．０質量％であるマグネシウム含有物
（３）カルシウムの含有率が、ＣａＯ換算で３．０質量％以下であるマグネシウム含有物
（４）酸化カルシウムおよび／または水酸化カルシウムの含有率の合計が、ＣａＯ換算で７０質量％以上であるカルシウム含有物
（５）マグネシウムの含有率が、ＭｇＯ換算で５〜３５質量％であり、カルシウムの含有率が、ＣａＯ換算で２０〜５０質量％であり、上記マグネシウムの含有率と上記カルシウムの含有率の合計が、５０質量％以上であるマグネシウムとカルシウム含有物 - 上記固化不溶化材が、半水石膏、炭酸カルシウム含有物、珪石粉末、および砕石微粉末から選ばれる少なくとも１種からなる助材を含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の泥土の処理方法。
- 上記処理済みの泥土の溶出検液のｐＨが、５．８〜８．６である請求項１〜６のいずれか１項に記載の泥土の処理方法。
- 上記泥水式シールド工法で発生する泥土１ｍ３当たり、上記アニオン性高分子凝集剤の添加量が、０．１〜１０ｋｇであり、かつ、上記固化不溶化材の添加量が、２０〜２５０ｋｇである請求項１〜７のいずれか１項に記載の泥土の処理方法。
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