JP6318872B2

JP6318872B2 - 泥水の処理方法

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Publication number: JP6318872B2
Application number: JP2014114074A
Authority: JP
Inventors: 平尾　孝典; 孝典平尾; 徹生相賀; 正淳大津
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2014-06-02
Filing date: 2014-06-02
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2034-06-02
Also published as: JP2015226882A

Description

本発明は、シールド工事等の土木建築工事で排出される土砂混じりの泥水を脱水処理する方法に関するものであり、詳しくは、脱水処理に供する泥水を脱水濾液で希釈することによりその比重を所定の範囲に調整し、また、脱水剤として特定のカチオン性高分子凝集剤を使用することにより、効率的な脱水処理を行う泥水の処理方法に関する。

シールド工事とは、地下に道路、鉄道等の輸送手段や電気、水道管などのユーテリティを建設する際に用いられる工法であって、シールドマシンを用いて地中を掘削し、掘削で発生した土砂や泥水を地上に排出する工法である。シールド工事には、泥水シールドと泥土圧シールドがあり、泥土圧シールドの場合、地上に排出された土砂は、目的品質に応じて分級、固化される。泥水シールドの場合、地上に送られた泥水は、固液分離と減容化を目的として脱水処理される。また、近年、泥土圧シールドであっても、地下で土砂に送泥用の水を混合して泥水を調製し、これを地上に排出して地上にて脱水する方法も開発されている。

泥水シールド工事及び一部の泥土圧シールド工事において発生する泥水は、一般的に以下の手順で処理されている。
（１）泥水を地下から地上に配管で圧送
（２）地上にて泥水を沈殿濃縮
（３）濃縮された泥水を脱水処理
（４）脱水処理で得られた脱水ケーキを排出処分
（５）脱水処理で得られた脱水濾液を放流又は泥水処理設備内で再利用

例えば、非特許文献１には、以下の一次処理と二次処理を行う泥水処理設備が記載されている。
一次処理：シールドマシンから地上に移送した泥水を前処理機で粗粒分を分離し、分離水から更にサイクロンで砂分を分離し、得られた分離水を調整槽に送り、この槽内で二次処理で得られた脱水濾液で希釈して比重調整し、調整した泥水をシールドマシンに循環して送泥水として再利用する。
二次処理：一次処理の調整槽からの余剰泥水に脱水剤としてＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）を添加してフィルタープレスで脱水処理し、脱水ケーキと脱水濾液を得る。脱水濾液の一部は希釈水として一次処理の調整槽に送給し、残部は更に高分子凝集剤を添加して沈降分離し、上澄水を放流し、分離汚泥はフィルタープレスの上流側に返送して余剰泥水と共に脱水処理する。

泥水シールド工事等の土木建築工事で発生する泥水の脱水処理効率は、シールド工事全体の効率に大きく影響し、泥水の脱水処理に時間を要すると、プラント全体の泥水量が増え、新たに掘進することができなくなる。従って、泥水の脱水処理効率の改善は、重要な課題であるが、以下のようなことから、従来においては十分な脱水処理効率が得られていないのが現状である。

土木建築工事で排出される泥水の固形分濃度は通常大きく変動するのに対して、脱水剤の添加量を一定注入とすると、ある固形分濃度の泥水に対して設定した脱水剤の添加量は、泥水の固形分濃度が低くなれば過剰添加となり、逆に泥水の固形分濃度が高くなれば過少添加となり、薬剤の無駄、脱水処理効率の低下の問題が起こる。

非特許文献１では、一次処理の調整槽内の泥水の一部を余剰泥水として二次処理に送給して脱水処理しているが、この余剰泥水は、送泥用として適当な比重に調整されたものである。非特許文献１では、二次処理における脱水処理に当たっては、比重調整は行われていないため、脱水処理効率を十分に高めることができないと考えられる。しかも、非特許文献１では、脱水剤として酸性のＰＡＣを用いているため、酸による設備腐食の問題や、脱水濾液の中和処理が必要となるという問題がある。また、アルミニウムの析出、スケール成分によるスラッジ量の増加で、処分すべき脱水ケーキが増量してしまうという問題もある。

なお、従来、泥水の脱水剤としては、消石灰が用いられる場合もあるが、アルカリ性の消石灰でも、ＰＡＣと同様、脱水濾液の中和、カルシウムスケールの析出の問題がある。

特許文献１には、地盤改良工事現場から発生する汚泥を凝集・脱水する汚泥処理方法であって、汚泥を脱水する最終処理工程までの間に、汚泥の比重が１．１５〜１．３５の範囲になるように脱水濾液で希釈し、その後凝集剤を添加して脱水処理する方法が記載されている。この特許文献１では、凝集剤としては、アニオン系凝集剤を単独で、或いは、無機凝集剤とアニオン系凝集剤を併用して添加すると記載されている。

また、泥水の脱水剤として、特許文献２には、下記３成分からなるベントナイト泥水用脱水剤が記載されている。
１）カチオン性有機高分子凝集剤
２）アニオン性有機高分子凝集剤又はノニオン性有機高分子凝集剤
３）水溶性塩
また、特許文献３には、両性高分子凝集剤と、アニオン性又はノニオン性高分子凝集剤と、水溶性塩とを含有する土建汚泥処理用の脱水剤が記載されている。
特許文献４には、港湾、河川、湖沼などの浚渫工事で発生する高含水泥土の脱水に当たり、固有粘度０．１〜３．０ｄＬ／ｇのカチオン性高分子凝集剤を、好ましくはアルミニウム又は鉄の水溶性塩との混合物として添加混合することが記載されている。

特開平６−６３６００号公報特開平５−３８４０４号公報特開２００８−２２９４９７号公報特許第３６９７６３０号公報

成和リニューアルワークスの資料（http://www.seiwarw.co.jp/maintain/water.pdf）

特許文献１に記載されるように、泥水の比重調整を行って固形分濃度を所定範囲とすることにより、脱水剤添加量の過不足は防止される。また、泥水の比重調整に脱水濾液を用いることにより、水資源の節約にもつながる。

しかし、本発明者らの検討により、泥水に脱水濾液を添加して希釈することで比重調整を行った後、脱水剤を添加して脱水処理する場合、従来の脱水剤では次のような問題があることが分かった。
ＰＡＣや消石灰は、前述の通り、設備の腐食や、中和処理、スケール生成の問題もあるが、泥水に脱水濾液を添加して希釈することで比重調整を行った後、脱水剤を添加して脱水処理する場合に、脱水剤としてＰＡＣ（例えば、非特許文献１）や消石灰のような無機凝集剤を使用すると、脱水濾液の循環で徐々に系内の金属成分（Ａｌ又はＣａ）濃度が高まり、脱水処理に供する泥水がゲル化する。このため、定期的な脱水濾液のブローと新水の供給が必要となり、水不足の地域ではコストアップを招き、また、工事の進行自体に影響する。

特許文献１に記載されるアニオン系凝集剤では、上記のようなゲル化の問題はないものの、脱水濾液中に残留したアニオン系凝集剤が極低濃度であっても、脱水濾液の粘度を高める原因となり、また、このような脱水濾液を添加した泥水の粘度も増大するため、脱水剤の循環で泥水の脱水性が徐々に低下してくる。
また、アニオン系凝集剤の添加で造粒された凝集汚泥は、フィルタープレスの濾布を目詰まりさせ易く、脱水不良を起こしやすいという問題もある。

特許文献２，３に記載の脱水剤も、泥水に脱水濾液を添加して希釈することで比重調整を行った後、脱水剤を添加して脱水処理する方法に適用すると、次のような問題が起こる。
特許文献２に記載される脱水剤は、３種類もの脱水剤成分を必要とし、コスト面、薬剤管理、薬注操作等の面で好ましくない上に、水溶性塩として用いた無機金属成分が脱水濾液中に残留し、脱水濾液の循環使用で濃縮されることによるゲル化の問題がある。特に、特許文献２で対象とするベントナイト泥水は、泥水中に砂分よりも粘土成分を多く含むものであり、このようなベントナイト泥水に無機金属成分を含む脱水濾液を添加すると、ゲル化の問題が大きい。
特許文献３でも、水溶性塩を併用することから、上記と同様にゲル化の問題があり、また、アニオン系凝集剤を用いた場合は、前述の特許文献１と同様の問題がある。

特許文献４では、港湾、河川、湖沼などの浚渫工事で発生する高含水泥土を対象とし、脱水濾液の循環による比重調整についての考慮がなされておらず、また、アルミニウム又は鉄の水溶性塩との併用が好ましいとされているが、アルミニウム又は鉄の水溶性塩の併用では、上記特許文献２，３と同様、ゲル化の問題が起こる。
また、本発明者らの検討により、カチオン性高分子凝集剤を泥水に添加して脱水処理する場合、カチオン性高分子凝集剤による脱水処理効果を有効に得るための泥水の好適比重が存在するが、特許文献４では、そのような検討がなされていないため、カチオン性高分子凝集剤による脱水処理効果が有効に発揮されない場合もある。

このように、従来においては、泥水の脱水処理に当たり、脱水濾液を用いて泥水を希釈することにより泥水の比重調整を行うこと、更には、その場合に好適な脱水剤の検討がなされておらず、従来法では、泥水の希釈のための脱水濾液が系内を循環することで、添加した脱水剤が系内で濃縮される結果、泥水の粘度上昇、ゲル化、フィルタープレスの濾布の目詰まりといった問題を引き起こす。このため、脱水濾液のみを用いた希釈で泥水の比重調整を行うことはできず、脱水濾液のブローと新水の供給が不可欠となっていた。また、脱水剤の種類に応じて、その脱水処理効果が有効に発揮される泥水の比重範囲についての検討もなされていないために、十分な脱水処理効果が得られないという問題もあった。

本発明は上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、土木建築工事で排出される泥水を脱水処理するに当たり、脱水濾液による希釈で泥水を比重調整して脱水剤の過不足を防止すると共に、脱水濾液の循環で脱水剤が濃縮されることによる泥水の粘度上昇やゲル化等の問題を防止し、更には、添加した脱水剤の効果を有効に発揮させて、効率的な脱水処理を行う方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、土木建築工事で排出される泥水の脱水処理に当たり、脱水濾液を添加して泥水の比重が所定範囲となるように希釈した後、脱水剤として特定の固有粘度のカチオン性高分子凝集剤を添加することにより、脱水濾液の循環による脱水剤の濃縮による泥水の粘度上昇やゲル化等の問題を防止すると共に、カチオン性高分子凝集剤の効果を有効に発揮させることができることを見出した。

本発明はこのような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。

［１］土木建築工事で排出される泥水を再利用するにあたって泥水の比重調整を行う調整槽からの余剰泥水に脱水剤を添加して脱水処理する方法において、前記泥水の比重調整とは別に、該脱水剤添加前の余剰泥水の比重が１．１５〜１．３０ｔ／ｍ ^３となるように、該余剰泥水の脱水処理で得られた脱水濾液の一部を該余剰泥水に添加して希釈した後、前記脱水剤として固有粘度３ｄＬ／ｇ以下のカチオン性高分子凝集剤のみを添加することを特徴とする泥水の処理方法。

［２］土木建築工事で排出される泥水を再利用せずに実質的に全量の泥水に脱水剤を添加して脱水処理する方法において、該脱水剤添加前の泥水の比重が１．１５〜１．３０ｔ／ｍ ^３となるように、該泥水の脱水処理で得られた脱水濾液の一部を該泥水に添加して希釈した後、前記脱水剤として固有粘度３ｄＬ／ｇ以下のカチオン性高分子凝集剤のみを添加することを特徴とする泥水の処理方法。

［３］［１］又は［２］において、前記カチオン性高分子凝集剤が、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの４級アンモニウム塩及びジアルキルジアリルアンモニウム塩よりなる群から選ばれる１種又は２種以上を重合してなるホモポリマー及び／又はコポリマーであることを特徴とする泥水の処理方法。

［４］［１］ないし［３］のいずれかにおいて、前記カチオン性高分子凝集剤の添加量が、前記希釈後の泥水の固形分に対して０．１〜２重量％であることを特徴とする泥水の処理方法。

［５］［１］ないし［４］のいずれかにおいて、前記泥水に新水を添加することなく、実質的に前記脱水濾液の添加のみで前記泥水を希釈することを特徴とする泥水の処理方法。

［６］［１］ないし［５］のいずれかにおいて、前記希釈前の泥水の固形分濃度と、前記希釈後の泥水の固形分濃度を測定し、該希釈前の泥水の固形分濃度の測定値に基づいて、前記脱水濾液の泥水への添加量を制御すると共に、該希釈後の泥水の固形分濃度の測定値に基づいて、前記カチオン性高分子凝集剤の泥水への添加量を制御することを特徴とする泥水の処理方法。

本発明によれば、泥水の比重を所定範囲に調整することにより、脱水剤の過不足を防止して効率的な脱水処理を行える。また、その際に、比重調整のための希釈水として脱水濾液を用いるため、水資源を節約することができると共に排水量を削減することができる。また、脱水剤として、特定の固有粘度のカチオン性高分子凝集剤を用いるため、これを含む脱水濾液の循環で、系内にカチオン性高分子凝集剤が濃縮されても、泥水の粘度上昇やゲル化、フィルタープレスの濾布の目詰まりといった問題を引き起こすことがなく、このため、脱水濾液のブローや新水の供給を行うことなく、実質的に脱水濾液のみで泥水の比重調整を行うことが可能となる。

このため、本発明によれば、土木建築工事で排出される泥水を低コストで効率的に、長期に亘り安定に脱水処理することが可能となる。

本発明の泥水の処理方法の実施の形態を示す系統図である。実験例２における比重１．２４１の泥水にＰＡＣ又はカチオンポリマーＡを添加して凝集処理した場合の添加量と凝集処理水の脱水性（ＣＳＴ／Ｄｓ値）の関係を示すグラフである。実験例２における比重１．２０１の泥水にＰＡＣ又はカチオンポリマーＡを添加して凝集処理した場合の添加量と脱水性（ＣＳＴ／Ｄｓ値）の関係を示すグラフである。実験例３における各比重の泥水にカチオンポリマーＡを添加して凝集処理した場合の添加量と脱水性（ＣＳＴ／Ｄｓ値）の関係を示すグラフである。実験例４における模擬泥水に各種の脱水剤を添加した場合の添加量とファンネル粘度（ＦＶ）との関係を示すグラフである。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。

本発明は、土木建築工事で排出される泥水の脱水処理に関するものであり、その適用分野としては、具体的には、次のようなものが挙げられるが、何ら以下のものに限定されるものではない。
（１）泥水シールド工事等の余剰泥水のフィルタープレス脱水処理
（２）泥水推進工事の余剰泥水のフィルタープレス脱水処理
（３）トンネル、ダム築造工事の濁水沈殿処理で発生する泥水のフィルタープレス脱水処理

このような土木建築工事で排出される泥水は、非特許文献１に記載されるように、これを再利用するために、調整槽で泥水の比重調整を行い、その必要量を再利用し、残部を余剰泥水として脱水処理に供する場合（以下、「ケース１」という。）と、その実質的に全量を再利用せずに脱水処理に供する場合（以下、「ケース２」という。）とがある。本発明は、ケース１で脱水処理に供される余剰泥水、又はケース２の場合に脱水処理に供される泥水の脱水処理に適用される。
なお、ケース２の場合、「実質的に全量」とは、「移送途中で蒸発したり、意図せずに別系統へ流出したりする少量の泥水以外の全量」を意味し、通常、土木建築工事から排出される泥水の９０％以上をさす。
以下において、本発明による脱水処理に供する泥水を「余剰泥水」と称す。

本発明では、余剰泥水を脱水処理するに当たり、まず、後段の脱水処理で得られる脱水濾液を余剰泥水に添加することにより希釈して泥水の比重を所定の範囲、好ましくは１．１５〜１．３０ｔ／ｍ^３、より好ましくは１．１８〜１．２５ｔ／ｍ^３に調整する。

本発明で脱水対象となる余剰泥水は、例えば、前述の（１）〜（３）に記載される泥水発生場所で発生したものであり、これらの泥水は、脱水工程に移送するに際し、通常、粗粒分の分離と、沈殿濃縮の一次処理を行った後脱水工程に移送される。この脱水工程に移送され、脱水処理に供される余剰泥水の比重（固形分濃度）は、その発生場所により異なる上に、更に天候（雨量等）によっても異なるが、一般的には１．１０〜１．３５ｔ／ｍ^３の範囲で大きく変動する。従って、余剰泥水の比重が上記の好適範囲を外れる場合には、脱水濾液を添加して泥水を希釈し、比重調整する。なお、余剰泥水の比重は必ずしも、上記の好適範囲を外れて高いとは限らず、上記の好適範囲内の場合もある。その場合には、余剰泥水の比重が上記好適範囲である期間においては、泥水への脱水濾液の添加は不要となる。
ただし、近年、泥水シールド工事等においては、発生した泥水を沈殿濃縮する一次処理で泥水を高濃縮することで後段処理の小型化を図っている場合が多く、一般的には、本発明で処理対象とする余剰泥水は、上記好適範囲よりも高比重である。

脱水濾液による比重調整後の泥水（以下「比重調整泥水」と称す。）の比重が１．３５よりも高いと、本発明による効果が得られず、後述の脱水剤の添加で、高い脱水性の向上効果を得ることができない。比重調整泥水の比重が１．１５よりも低くなるように希釈しても、希釈量に対応する効果の向上は認められず、脱水処理に供する比重調整泥水の水量が多くなり好ましくない。
比重調整泥水の比重を上記範囲とすることにより、脱水剤としての後述のカチオン性高分子凝集剤の必要量を抑えて効率的な脱水処理を行える。

なお、余剰泥水の希釈で脱水剤必要量の低減を図ることができる反面、脱水処理される泥水量が増加する結果、脱水剤の総使用量が増加する懸念があるが、後掲の実験例３に示されるように、上記の比重範囲となるような希釈倍率であれば、そのような問題はない。

比重調整泥水は、次いで脱水剤を添加した後、脱水処理に供する。

本発明では、この脱水剤として固有粘度３ｄＬ／ｇ以下のカチオン性高分子凝集剤を用いる。これは以下の理由による。
即ち、前述の通り、無機凝集剤では、これを含む脱水濾液が希釈水として系内で循環、濃縮されることによりゲル化の問題がある。また、アニオン性高分子凝集剤では泥水の粘度上昇の問題やフィルタープレスの濾布の目詰まりの問題がある。これに対して、固有粘度３ｄＬ／ｇ以下のカチオン性高分子凝集剤であれば、このような問題が防止される。
一般に排水処理で使用されるカチオン性高分子凝集剤は、高い分子量を有し、固有粘度も高い。このような高粘度のカチオン性高分子凝集剤では、泥水の性状によっては泥水をゲル化させるおそれがある。このため、本発明では、固有粘度３ｄＬ／ｇ以下のカチオン性高分子凝集剤を用いる。

また、このような低粘度で低分子量のカチオン性高分子凝集剤は、泥水に添加する際に、１０〜４０重量％程度の比較的高濃度の水溶液として添加することができることから、脱水剤貯槽や薬注設備を小型化することができる点においても好ましい。これに対して、通常の排水処理で使用されている高粘度、高分子量のカチオン性高分子凝集剤では、高濃度水溶液とすると、水溶液が高粘度となり、薬注作業に支障をきたすことから、１〜２重量％程度の希薄水溶液とする必要があり、脱水剤貯槽や薬注設備が大型化する。

カチオン性高分子凝集剤の固有粘度は、３ｄＬ／ｇ以下であればよいが、固有粘度が小さいカチオン性高分子凝集剤では脱水性の向上効果に劣る傾向があることから、カチオン性高分子凝集剤の固有粘度は０．１〜３ｄＬ／ｇ、特に０．３〜２．０ｄＬ／ｇであることが好ましい。

なお、ここで、カチオン性高分子凝集剤の固有粘度は、１Ｎ硝酸ナトリウム水溶液を溶媒として、ウベローデ型粘度計等により３０℃で測定した値である。

カチオン性高分子凝集剤は、固有粘度が上記範囲のものであればよく、その構成単位には特に制限はないが、好ましくは、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの４級アンモニウム塩、ジアルキルジアリルアンモニウム塩よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のモノマーを重合又は共重合してなるホモポリマー、コポリマーを用いることができる。上記のジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの４級アンモニウム塩は、ジメチルアミノエチルメタクリレート（ＤＡＭ）等のジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートやジエチルアミノエチル（メタ）アクリレートのような対応する３級アミンに塩化メチル、塩化エチル、これらに対応する臭化物もしくはヨウ化物のような４級化剤を反応させて得られる。ジアルキルジアリルアンモニウム塩は、メチルジアリルアミンやエチルジアリルアミンのようなアルキルジアリルアミンに上記の４級化剤を反応させて得られる。
また、カチオン性高分子凝集剤がコポリマーの場合、単独もしくは合計して４０モル％以下、好ましくは３０モル％以下までのアクリルアミドおよびそのＮ−置換体、アクリル酸およびその水溶性塩を含む二元あるいは三元共重合体であってもよい。

脱水剤としてのカチオン性高分子凝集剤の添加量は、比重調整泥水の固形分当たり０．１〜２重量％、特に０．３〜１．５重量％とすることが好ましい。カチオン性高分子凝集剤の添加量が少な過ぎるとカチオン性高分子凝集剤を添加したことによる脱水処理効率の向上効果を十分に得ることができず、多過ぎても添加量に見合う効果は得られず、薬剤コストの面で不利である。

なお、無機凝集剤やアニオン系高分子凝集剤は、前述のように、脱水濾液を循環使用する泥水の脱水処理には好ましくない。従って、本発明において、これら無機凝集剤やアニオン系高分子凝集剤を併用することなく、好ましくは、カチオン性高分子凝集剤のみを脱水剤と用いる。

脱水剤を添加した後の泥水は、次いで脱水機で脱水処理する。この脱水機としては、得られる脱水ケーキの含水率を十分に下げることができ、廃棄物量を削減できることから、フィルタープレスを用いることが好ましい。フィルタープレスにおけるプレス圧力は４〜１５ｋｇｆ／ｃｍ^２程度が適当である。

脱水処理で得られた脱水ケーキは、通常含水率３０〜４５％程度のものであり、系外へ排出され、処分される。

図１は、このような本発明の泥水の処理方法の実施に好適な処理システムの一例を示す系統図であり、余剰泥水は、泥水受槽１、調整槽２を経て脱水機３で脱水処理され、脱水ケーキは系外へ排出され、脱水濾液は濾液槽４に送給されるが、その際、余剰泥水は、調整槽２において、濾液槽４からの脱水濾液により希釈されて比重調整されると共に、脱水剤貯槽５からの脱水剤が添加された後、脱水機３に送給される。

図１においては、以下の通り、脱水剤の添加量及び脱水濾液の添加量が、制御器６により自動制御されるように構成されている。即ち、泥水受槽１に設けられた泥水の固形分濃度測定手段１Ａと調整槽２に設けられた固形分濃度測定手段２Ａの測定値が制御器６に入力され、制御器６において、固形分濃度測定手段１Ａで測定された固形分濃度から余剰泥水の比重と、この余剰泥水の比重を所定範囲に調整するために必要な脱水濾液量が算出され、この結果に基づいて、脱水濾液送液ポンプＰ_１の制御信号が出力される。また、固形分濃度測定手段２Ａで測定された比重調整泥水の固形分濃度に基づいて、脱水剤の必要量が算出され、この結果に基づいて、脱水剤の薬注ポンプＰ_２の制御信号が出力される。

なお、図１は、本発明の泥水の処理方法の実施の形態の一例を示すものであって、本発明は何ら図示の方法に限定されるものではない。例えば、比重調整のための槽と脱水剤添加による凝集処理槽は別々に設けてもよく、また、泥水の移送配管に固形分濃度測定手段を設けて、泥水受槽１を省略してもよい。

このような本発明の泥水の処理方法によれば、系外からの新水を必要とすることなく、実質的に脱水濾液のみで余剰泥水の比重調整を行うことができる。なおここで、「実質的に脱水濾液のみで余剰泥水の比重調整を行う」とは、水道水や工水等の新水を系外から供給してこれを比重調整に用いることなく、また、雨水の混入や意図しない水の混入以外に他の水を用いることなく、脱水濾液のみで比重調整を行うことであり、例えば、希釈のために余剰泥水に添加される水の９９％以上が脱水濾液であることを意味する。

なお、上記の固形分濃度測定手段１Ａ，２Ａとしては各種のものを用いることができるが、例えば、奥井電機株式会社製超音波式濃度計「ＭＯＤＥＬＳＤＭ−５００Ｒ」などを用いることができる。

以下に実施例及び比較例に代わる実験例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

なお、以下において、泥水の脱水性は、ＣＳＴ試験器（ＴＯＲＩＴＯＮ社製）により、ＣＳＴ（ＣａｐｉｌｌａｒｙＳｕｃｔｉｏｎＴｉｍｅ（毛細管吸引時間））値（秒）を測定するＣＳＴ試験により評価した。
ＣＳＴ試験は、濾紙上に立設した円筒内に試料を入れ、毛細管吸引現象によって泥水が濾紙に浸透し、円周方向に同心円状に拡大したときに、所定の同心円の２点間を通過するのに要する時間であり、試料の性状把握の測定に用いられる試験である。
ＣＳＴ値は、試料の固形分濃度に依存するため、ＣＳＴ値を固形分濃度（Ｄｓ：重量％）で除したＣＳＴ／Ｄｓ値を脱水性の指標とし、ＣＳＴ／Ｄｓ＜１０秒／％を良好な脱水性の目標値として評価した。

また、脱水剤のカチオン性高分子凝集剤（カチオンポリマー）、アニオン性高分子凝集剤（アニオンポリマー）としては、以下のものを用いた。
カチオンポリマーＡ：栗田工業（株）製「ソイルフレッシュＰ−１０１」
固有粘度０．５ｄＬ／ｇのＤＡＭホモポリマー
カチオンポリマーＢ：栗田工業（株）製「クリフィックスＣＰ−６０４」
固有粘度４．５ｄＬ／ｇのＤＡＭホモポリマー
アニオンポリマーＡ：栗田工業（株）製「クリフロックＰＡ−３３１」
固有粘度２２ｄＬ／ｇのポリアクリルアミド系ポリマー
（アニオン基比率２０モル％）
アニオンポリマーＢ：栗田工業（株）製「クリフロックＰＡ−３１２」
固有粘度１５ｄＬ／ｇのポリアクリル酸ソーダ
（アニオン基比率１００モル％）

［実験例１：脱水濾液の発生量と余剰泥水の比重調整のマスバランス］
泥水シールド工事で発生する脱水濾液の発生量と余剰泥水の比重調整のマスバランスを、以下の通り確認した。
比重調整泥水１ｍ^３をフィルタープレスで脱水した際の脱水ケーキの含水率を４０％として、脱水濾液発生量と、余剰泥水の比重調整のために必要な希釈水量を計算した。
余剰泥水の比重を１．４０ｔ／ｍ^３、比重調整後の泥水（比重調整泥水）の比重を１．１５ｔ／ｍ^３と仮定した。
この場合、泥水の比重を１．４０ｔ／ｍ^３から１．１５ｔ／ｍ^３に希釈するのに必要な水量は０．６２５ｔｏｎであり、発生する脱水濾液量は下記表１の通り、０．７４ｔｏｎであるから、脱水濾液の循環利用のみで、新水を用いることなく、泥水の比重調整を行えることが確認された。

［実験例２：泥水の比重調整と脱水性の関係］
高濃度泥水をそのまま脱水処理するよりも、希釈して比重を調整した泥水を脱水処理する方が、脱水効率が向上することを確認する実験を行った。
評価に用いた泥水は、泥水シールド工事で発生する下記表２に示す性状の余剰泥水である。

上記の余剰泥水に、水を添加して希釈することにより、比重を１．２４１から１．２０１に調整した比重調整泥水と、希釈前の余剰泥水とについて、それぞれポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）とカチオンポリマーＡを添加して凝集処理し、添加量に対する凝集処理水の脱水性を評価し、結果を図２，３に示した。
図２，３より明らかなように、ＰＡＣを添加した場合は、泥水の比重に関係なく、いずれの場合も、ＣＳＴ／Ｄｓ値は、５秒／％で収束するが、比重１．２０１とした比重調整泥水にカチオンポリマーＡを添加した場合は、比重１．２４１の場合に比べてＣＳＴ／Ｄｓ値は大幅に低下し、脱水促進効果が得られることが分かる。この結果から、泥水を希釈することの有効性が確認できた。

［実験例３：泥水の比重調整と水量増加の関係］
余剰泥水を希釈すると、脱水性が向上するが、希釈しすぎると泥水量が増加し、単位泥水量当たりの脱水剤の使用量は下がるものの、使用する脱水剤の総量は増加してしまう。この比重調整と水量増加の関係から、余剰泥水の比重を１．１５〜１．３０に希釈することが有効であることを確認する実験を行った。
比重１．３５の余剰泥水の比重と希釈倍率の関係は下記表３の通りである。

泥水シールド工事で発生した余剰泥水を自然沈降させて濃縮した後、水を添加して表４に示す各比重に調整した。各比重調整泥水に、カチオンポリマーＡを添加してＣＳＴ／ｄｓ＜１０秒／％となる添加量を求めた。
泥水の比重、固形分濃度、ＣＳＴ値、希釈倍率を表４に、カチオンポリマーＡの添加量とＣＳＴ／Ｄｓ値との関係を図４に示す。

図４より、比重１．３２３の泥水のＣＳＴ／Ｄｓ値を１０秒／％以下にするために必要なカチオンポリマーＡの添加量は１０ｋｇ／ｍ^３であった。これに対し、比重１．２８５では７ｋｇ／ｍ^３であった。比重１．３２３の泥水を１．１７倍希釈すると比重１．２８５になったため、カチオンポリマーＡの使用量は１．１７倍になるが、カチオンポリマーＡの使用量が７０％まで削減できているため、トータルのカチオンポリマーＡの使用量の比は０．８程度となり、希釈により泥水量が増加しても、カチオンポリマーＡの総使用量が増加しないことが確認された。

表５に泥水比重、希釈倍率、泥水のＣＳＴ／Ｄｓ値を１０秒／％以下にするためのカチオンポリマーＡの必要添加量、使用量比の関係を示す。

実プラントにおいては、泥水貯槽の容量、ポンプの最大送泥量が決まっているため、希釈しすぎることは設備的に問題となる。そこで、余剰泥水は１．１５〜１．３０程度の比重に調整するのが好ましい。

［実験例４：脱水剤を含む泥水の循環とゲル化しない脱水剤の関係］
粘土系の模擬泥水を調製し、各種脱水剤を添加し、添加量とゲル化の挙動を調査した。粘土成分としてはクニミネ工業製「クニゲルＶ２」を使用し、粘度成分４重量％と純水９６重量％を混合して模擬泥水を調製した。
ゲル化の状態はファンネル粘度（ＦＶ）にて評価した。ファンネル粘度とは、５００ｃｃの泥水が一定の形状の漏斗を通過するのに必要な秒数であって、地中掘削工事で使用する安定液の性状調査に一般的に用いられるものである。
上記の模擬泥水のＦＶは２１秒であった。
この模擬泥水にポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）、カチオンポリマーＡ、カチオンポリマーＢ、アニオンポリマーＡ、又はアニオンポリマーＢをそれぞれ添加し、添加量とＦＶとの関係を調べ、結果を図５に示した。

図５より明らかなように、アニオンポリマーＡ,Ｂ（図中、◇、□）は、添加量の増加に伴いＦＶが増加した。模擬泥水のファンネル粘度が約２１秒であることから２倍以上まで増加した。また、カチオンポリマーＢ（図中×）も同様の傾向があった。ＰＡＣ（図中◆）は、５，０００ｍｇ／Ｌ程度までは増加し、その後緩やかに減少したが、開始時と比較し５秒（増加率４０％）増加していた。ＣａＣｌ_２（図中■）及びカチオンポリマーＡ（図中○）は、ほとんど増加がみられず、泥水の粘度上昇がないことを確認したが、ＣａＣｌ_２では脱水効率の向上効果を得ることはできない。

１泥水受槽
２調整槽
３脱水機
４濾液槽
５脱水剤貯槽
６制御器
１Ａ，２Ａ固形分濃度測定手段

Claims

土木建築工事で排出される泥水を再利用するにあたって泥水の比重調整を行う調整槽からの余剰泥水に脱水剤を添加して脱水処理する方法において、前記泥水の比重調整とは別に、該脱水剤添加前の余剰泥水の比重が１．１５〜１．３０ｔ／ｍ ^３となるように、該余剰泥水の脱水処理で得られた脱水濾液の一部を該余剰泥水に添加して希釈した後、前記脱水剤として固有粘度３ｄＬ／ｇ以下のカチオン性高分子凝集剤のみを添加することを特徴とする泥水の処理方法。
土木建築工事で排出される泥水を再利用せずに実質的に全量の泥水に脱水剤を添加して脱水処理する方法において、該脱水剤添加前の泥水の比重が１．１５〜１．３０ｔ／ｍ ^３となるように、該泥水の脱水処理で得られた脱水濾液の一部を該泥水に添加して希釈した後、前記脱水剤として固有粘度３ｄＬ／ｇ以下のカチオン性高分子凝集剤のみを添加することを特徴とする泥水の処理方法。
請求項１又は２において、前記カチオン性高分子凝集剤が、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの４級アンモニウム塩及びジアルキルジアリルアンモニウム塩よりなる群から選ばれる１種又は２種以上を重合してなるホモポリマー及び／又はコポリマーであることを特徴とする泥水の処理方法。
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記カチオン性高分子凝集剤の添加量が、前記希釈後の泥水の固形分に対して０．１〜２重量％であることを特徴とする泥水の処理方法。
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記泥水に新水を添加することなく、実質的に前記脱水濾液の添加のみで前記泥水を希釈することを特徴とする泥水の処理方法。
請求項１ないし５のいずれか１項において、前記希釈前の泥水の固形分濃度と、前記希釈後の泥水の固形分濃度を測定し、該希釈前の泥水の固形分濃度の測定値に基づいて、前記脱水濾液の泥水への添加量を制御すると共に、該希釈後の泥水の固形分濃度の測定値に基づいて、前記カチオン性高分子凝集剤の泥水への添加量を制御することを特徴とする泥水の処理方法。