JPH02500500A - 特に堆積処分場造成のための水密土層形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 欧州特許−Ｂ−１２５６８０の記載によって、砂または砂利で形成される地表面 下にある地層を水密化する方法であって、排水沈澱浄化施設から得られ、脱水処 理によりペースト状または塑性状にした沈澱汚泥を、この地層の乾燥重量を基準 にして、１０〜３０％の重量比で地層に添加混入し、続いて機械的に圧縮する方 法は公知に属する。砂層または砂利層を水密化するこの方法の特性の１つは、密 封された地層上の土壌の耕作および潅辺を可能とすることにあり、これにより、 荒蕪地における永年栽培が経済的な方法で初めて可能となる。

欧州特許−Ｂ−１２５６８０の記載によって、多様な目的に対して十分な透水率 を達成することができるが、その際、特に耕作目的に対しては、透水率をさらに 小さなものとして、より大きな水密化効果を達成することは不要である。しがし 堆積処分場の場合には事情は異なっており、この場合、水密化によってさらに厳 しい透水率を達成することが要求される。

さらに、最近では、海洋河川湖沼の汚泥除去について重要な問題が生じている。

例えば港湾の浚渫では、毎年、多量の汚泥を生じるが、これらは重金属で汚染さ れていることが多いので、処理を必要とする。この場合、こうした汚泥は、場合 により凝集剤による処理の後、フィルターベルトプレスを経て部分乾燥し、乾燥 状態を基準にして５５〜８０％の水分含有量を有する軟塑性コンパウンドに加工 する。こうした処理を経た汚泥廃棄物は、有害物質を含有するので、専ら、水密 化された堆積処分場において貯蔵保管しなければならない。この種の汚泥の貯蔵 保管は主として第２級の堆積処分場、一部は第３級の堆積処分場において行なわ なければならない。また、こうした堆積処分場には、土壌および地下水を保護す るため、特別な水密化処理を施さなければならない。こうした堆積処分場の要件 を満たすため、計画された堆積処分場の天然の地層を特別な方法によって水密化 しなければならないが、この場合、ますます厳しい透水率を達成することが要求 される。水密化された堆積処分場での汚泥の保管処分は２つの点から見てコスト 高と一＝る： １、軟質汚泥コンパウンドは形状安定性と支持強さを欠いているので、添加物の 添加なしには処分場において貯蔵保管することができない； ２、大量の汚泥は広大でかつ貴重な処分場所を必要とし、これにより他の廃棄物 用の処分場所が失なわれることとな名。

このことは、今後の新たな処分場所の入手にかなりの制限と困難が見込まれるの で、特に重大である。

したがって、焼却による処分、あるいは水密化された堆積処分場における貯蔵保 管による処分はコスト高なものとなる。

こうしたことから海洋河川湖沼の汚泥を直接処理する他の方法をめる必要が生じ る。

ところで、沈澱汚泥または海洋河川湖沼汚泥にまず骨材を混入し、こうして得ら れた：昆合物で水密化すべき土層形成部を被覆し、次いで機械的に稠密化するこ とにより、遥かに優れた透水率を達成し得ることを見出した。

したがって、本発明の対象は、沈澱汚泥または海洋河川湖沼汚泥を、汚泥の乾燥 重量を基準にして、３０〜７０重量パーセントの吸水性骨材と混合し、こうして 得られた混合物で土層たは既存堆積体もしくは堆積処分場のカプセル化被覆方法 である。

沈澱汚泥は、実際に至る所で発生すると共に本発明に基く方法により有利な形で 有効に利用し得る副産物である。しかもこの副産物は、一般にコストをかけて貯 蔵保管しなければならないので、安価に入手することが可能である。このため沈 澱浄化施設において発生する沈澱汚泥はまず部分乾燥する。

海洋河川湖沼汚泥自身も、本発明の方法により、水密化処理された堆積処分場の 造成に利用することができ、これにより一方においてこの汚泥の処分を行ない得 ると共に、他方において貴重な堆積処分場を造成することができる。海洋河川湖 沼汚泥は以下に述べる処理により、天然の水密化土層（混抄粘土、粘土）と同じ 水密化特性を得、処分に代えて、既設堆積処分場および汚染水貯水池の基盤また は表面を水密化する材料として利用し得る。

沈澱浄化施設において発生し、部分乾燥される汚泥の水分含有量は、通常、汚泥 の乾燥状態を基準にして５０〜８０重量パーセントである。この材料は本発明の 方法において直ちに使用することが可能である。但し、例えば沈澱汚泥が、風雨 から保護されること！；＜降雨降雪に曝されていたことにより、水分含有量が前 記パーセントよりも高いものとなっている場合には、水分含有量が≦８０％とな るように予め部分乾燥しておくことが有利であり、その際、水分含有量を５０〜 ６０％、好ましくは５０〜５５％としておくのが望ましい。また、粘土粉を添加 することにより品分乾燥させることも可能である。いずれにせよ、汚泥と骨材と の混合に際して何時でも水を加えることができるので、水分含有量が少なければ 、それだけ問題も少ないこととなる。

海洋河川湖沼の汚泥除去にあたって発生し、部分乾燥された汚泥の水分含有量は 、通常、汚泥の乾燥状態を基準にして５０〜７０重量パーセントである。この材 料は本発明の方法において直ちに使用することが可能である。但し、例えばこれ らの汚泥が風雨から保護されることなく降雨降雪に曝されていたことにより水分 含有量が前記パーセントよりも高いものとなっている場合には、水分含有量が９ ７０％となるよう予め品分乾燥じておくことが有利であり、その際、水分含有量 を５０〜６０％、好ましくは５０〜５５％としておくのが望ましい。また、粘土 粉を添加することにより品分乾燥させることも可能である。いずれにせよ、汚泥 と骨材との混合に際して何時でも水を加えることができるので、水分含有量が少 なければ、それだけ問題も少ないわけである。

本発明の方法において、多孔性により汚泥の水分を吸収する吸水性骨材を使用す る。処分すべき汚泥の水分含有量は、多くの場合、前記水分含有量の上限にある ので、高い吸水率を有しかつそれにより汚泥に乾燥作用をもたらす、本発明によ り好ましく乾燥した骨材を使用する。この場合、形状安定性の粒子からなる骨材 、したがって、水分の作用または化学反応によっても粒子の寸法を維持できる骨 材を使用することが好ましい。

他の有利な実施形態において、粉砕され、高度な剪断強さを有する材料を骨材と して使用するが、これは得られる混合物の形状安定性を、球状粒子の骨材を使用 した場合に比較して大幅に向上させる。

コストの点から見ても好ましい骨材の具体例は、再利用土砂、例えば建築工事現 場で発生する瓦礫土砂、棟瓦またはコンクリート、焼結された火力発電新法、微 粉砕された高炉スラグおよび成分に応じて焼却された塵芥法である。塵芥焼却灰 については、個々に、適性に関する別個の試験をそれぞれ実施しプＱければなら ない。骨材の粒度は０〜６ｍｍまたは０〜８ｍｍが好ましい。骨材の粒度は水密 化すべき個々の層の厚さによっても決定する。層の厚さが＜２５ｃｍの場合には 粒度は０〜８ｍｍが好ましく、＞２５ｃｍの場合には粒度１６ｍｍまでの過大粒 子骨材を使用することも可能である。

その他の適切な骨材は熔岩の砂および石灰石の砂であるが、濾過残滓も、再吸湿 作用を有するので、適当である。高度な水密化処理により有害物質の漏出を広範 に防止する。稠密な汚泥−濾過残滓混合物は、濾過残滓の負荷力が高いので、単 独の処分場における貯蔵保管も可能である。また溶出の可能性が低下するので、 堆積処分場の等級も向上することとなる。

骨材の量は、汚泥乾燥重量を基準にして、３０〜７０重量パーセントである。ま た、骨材の量は骨材自体の水分含有量にも依存する。乾燥した骨材を使用する場 合には、骨材の量は、それぞれ汚泥乾燥重量を基準にして、混合物の４０〜６０ ％であることが望ましく、好ましくは４５〜５５％であるのが望ましい。

造成すべき堆積処分場の透水率の要件がそれほど高度でない場合には、適切な機 械を使用して直接基層上で沈澱汚泥または海洋河川湖沼汚泥を骨材と混合すれば 十分である。但し、透水率の要件がより高度である場合には、この方法は最早や 十分ではない。こうした場合には、むしろ、混合装置、例えば強制混合装置内で 海洋河川湖沼汚泥と骨材とを、最適な均質混合物を得るまで、混合することが必 要である。

沈澱汚泥または海洋河川湖沼汚泥と骨材との混合は混合装置、例えば強制混合装 置内で最適な均質混合物を得るまで行なうことが好ましい。

機械的圧縮は、２０〜２５ｃｍの厚さで層をなして被覆した水密化層をローラー により静的に稠密化することが好ましい。この場合、９４％のブロクター密度を 達成するまで圧縮することが好ましい。その際には、本発明により、Ｋ＝４Ｘ１ ０−’〜５　Ｘ　１０−”　ｍ／　ｓの透水率を達成できる。

好ましい実施形態において、沈澱汚泥と骨材との混合物に、それぞれ混合物の乾 燥重量を基準にして、１０％までの粘土粉、または２重量％まで、好ましくは１ 〜２重量％までの粉末状水ガラスを混入することにより、さらに優れた水密化効 果を達成する。通常市販の粉末状水ガラスはＤｅｐｏｓｉｌ　Ｎの名称で入手す ることができる。

さらに別の好ましい実施形態において、水ガラスに加え、好ましくはアルミン酸 ナトリウム（ＮａＡｊ２０２または（Ｎａ２ＡＡ　２０４＋ｎ　Ｘ　Ｎａ０Ｈ） 　０．５Ｈ２０）をベースとする軟質ゲル化剤を使用し、場合により酸化アルミ ニウムも使用する。これらの軟質ゲル化剤は好ましくは、混合物の乾燥重量を基 準にして、０．５〜１重量パーセントの量で使用する。

所望の水密化効果を得るため、汚泥を、通例使用する、例えば垂直な止水壁を造 成する際に使用するような単相／複相−止水壁材と共に使用することも可能であ る。一般に市販される単相−止水壁材の例はＤＹＮＡＧＲＯｔｌＴ　ＤＷＲ−Ｃ またはＤｙｎａｍｉｔＮｏｂｅｌの５ｉｌａｎｅである。一般に市販される複相 −止水壁材の例はＤＹＮＡＧＲＯＵＴ　ＤＷＲ−ＡおよびＤＷＲ−Ｂである。

試験の結果、液状ゲル化剤を水ガラスと１＝３〜１：５の比で付加するのが好ま しいことを確認した。汚泥への液状剤の混入により最早や圧縮不能になった軟塑 性コンパウンドを形成する。したがって、水ガラスはまず乾燥した形で混入した 。約２４時間後に水ガラスは溶解して使用可能な水性相となる。その後に初めて 軟質ゲル化剤を次の工程を通して混入することができる。

所望の水密化効果を得るための基本的前提は前述の安定化処理を講することであ る。この加工方法により、同じく５×１０−”　〜３　Ｘ　１０−”　ｍ／　ｓ のに値を達成した。これら（４はその軟塑性形状を保持し続け、容易に変形し難 いものとなる。

水ガラスと軟質ゲル化剤との混入により、集中的な混合と圧縮を行ない５日間の 養生期間の後、１〜５　ｘｌＯ−”　ｒｎ／　ｓの透水率を達成した。養生期間 を更に延長する場合には当初値はに一≦１０−”　ｍ／　ｓにまで向上する。

水ガラスの使用によってもたらされるさらに別な利益は、沈澱汚泥および海洋河 川湖沼汚泥中にしばしば含まれる重金属イオンを、形成された珪酸と結合させる ことができる点にあり、その際、結合作用は水ガラスの添加量にも依存する。

したがって、水密化に必要とされるよりも多量の水ガラスの混入も行プ；ったが 、完成した層の圧縮性および水密性は共にこれによって損わちることがなかった 。

さらに、表面化学反応によって重金属と化学結合する物質を添加することにより 所望の固定化を達成することができ、これによって水密化効果を損うこともない 。

表面化学反応の例は静電的相互作用であり、例えばＳｉ−０−Ｍ”（Ｍ＝重金属 イオン）、あるいは高い化学結合Ｓｉ−５−Ｍ”を有する静電的相互作用である 。固定化は、さらに、ゼオライト化合物を入れることによって達成することがで きた。

本発明による方法は、正確な配合を行なうことにより、沈澱汚泥の組成に応じ、 許可官庁の要求に対応した鉱物性水密化処理の達成を可能とする。この方法は、 さらに、造成した堆積処分場に貯蔵保管する汚泥廃棄物に降雨が滲み込まない許 容される限り、予防改修措置として表面を鉱物性水密化するだけで、その後の有 害物質の溶出を防止する。本発明の方法は前記のすべての場合に適用することが でき、その際、同時に、望ましくない副産物である沈澱汚泥および海洋河川湖沼 汚泥の処分を行なうことができる。

この処分についてもう１つの利益は、沈澱汚泥中に含まれる砂および微細砂利を 、従来の沈澱汚泥処分に際して行なっていたように、取除く必要がない点である 。

海洋河川湖沼汚泥を石灰の添加により吸湿させ、湿潤した混抄粘土のように塑性 化し、かつ変形を一定限度に制限することは既に公知に属する。しかしながら、 我々独自の実験室試験が明らかにしたように、石灰を使用しては実用に耐える水 密化を達成することができない。本発明の方法は、好ましい実施形態において、 水ガラスの使用により、さらに別な重要な利益を有する。すなわち海洋河川湖沼 汚泥に含まれる有機物を確実に封じ込め、最早や腐敗を生じないので、有機物の 腐敗による水密化作用の損傷を懸念する必要はない。したがって本発明の水密化 方法を耐久的水位を保つべき貯水池に使用することも可能である。

實　弊　調　査　報　告 国際調査報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．水密土層形成方法、特に堆積処分場の基盤の水密化方法または既存堆積体も しくは堆積処分場のカプセル化被覆方法において、沈澱汚泥または海洋河川湖沼 汚泥を、汚泥の乾燥重量を基準にして、３０〜７０重量パーセントの吸水性骨材 と混合し、こうして得られた混合物で、土層形成部を被覆し、かつ機械的に稠密 化することを特徴とする方法。
2. ２．乾燥させた骨材を使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ３．粉砕された、高度な剪断強さを有する骨材を使用することを特徴とする請求 項１または２に記載の方法。
4. ４．骨材として再利用土砂、発電所灰、塵芥焼却灰または微粉砕された高炉スラ グを使用することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. ５．沈澱汚泥または海洋河川湖沼汚泥と骨材とからなる混合物の調製を、強制混 合装置内で均質な混合物を得るまで十分に混合することを特徴とする請求項１〜 ４のいずれかに記載の方法。
6. ６．２０〜２５ｃｍの厚さで層状に被覆した層をローラーにより静的に圧縮する ことにより機械的に稠密化することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載 の方法。
7. ７．９４％のプロクター密度を達成するまで稠密化することを特徴とする請求項 ６に記載の方法。
8. ８．粉末状水ガラスを、混合物の乾燥重量を基準にして、工〜２重量パーセント の量で添加使用することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. ９．軟質ゲル化剤としてアルミン酸ナトリウムを、混合物の乾燥重量を基準にし て、０．５〜１重量パーセントの量で添加使用することを特徴とする請求項８に 記載の方法。