JPH0663600A - 汚泥処理方法およびそのための汚泥処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】脱水装置の目詰まりを抑えて、長期に渡って安
定した脱水性能を確保する。 【構成】連続練りミキサー１２において、原泥槽３から
供給される汚泥と前記希釈水供給設備１４からの希釈水
を受け入れて汚泥を１．１５〜１．３５に希釈するとと
もに、使用する脱水機２５の能力に合わせて前記希釈汚
泥を脱水機に供給する。凝集剤は、無機凝集剤Ｇ₁ が最
初に添加され第１ブレンダー２４Ａで混合された後、次
いで高分子凝集剤Ｇ₂ が添加され第２ブレンダー２４Ｂ
で混合された後にベルトプレス脱水機２５に供給されて
脱水処理が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地盤改良工事現場より
発生する汚泥を安定して処理し得る汚泥処理方法および
そのための汚泥処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】地盤改良工事の現場から排出される汚
泥、たとえばセメントまたはベントナイト系汚泥は、セ
メント分等を多く混入しているため、産業廃棄物として
の取扱いが必要となっている。広いヤードが確保できる
建設現場ではピットを掘り汚泥を集めて、天日乾燥を行
った後、運搬処理を行うことができるが、現実にはヤー
ドの確保が難しく、発生汚泥の大部分（９０％以上）
は、バキュームカーまたは汚泥専用運搬ダンプカーによ
る、いわゆる「生出し」によって最終処分地まで運搬さ
れ、専門業者によって天日乾燥等により処分されてい
る。一方、通常のダム現場または泥水シールド掘削現場
等では、前記汚泥処理は、濁水中の浮遊物質のうち、粒
径、比重の大きいものは、予め沈砂池あるいは液体サイ
クロン、マッドスクリーンなどで分級除去し、次いでこ
こを通過した微細な粒子を凝集剤により凝集沈殿させる
ことにより行われている。凝集沈殿したスラッジは、含
水率が高く、このままの状態ではダンプ運搬、埋立処分
ができないため、さらに天日乾燥や脱水機による脱水処
理を行った後に運搬処理されている。

【０００３】また、浮遊物質を凝集沈殿した上澄水につ
いては、ｐＨ値が規制の範囲（通常はｐＨ５．８〜８．
６）外となっている場合には、中和剤によりｐＨ調整を
行った後、放流または再利用している。前記脱水処理に
際しては、ベルトフィルター、オリバーフィルター等に
よる真空脱水、遠心脱水機による遠心脱水、フィルター
プレス、ベルトプレス等による加圧脱水、造粒脱水機に
よる造粒脱水等があるが、機械規模が小さく搬入出およ
び取扱いが容易などの理由により、脱水能力の高いフィ
ルタープレスが多く用いられている。

【０００４】他方、近年、環境問題等が取り沙汰されて
いる中で、産業廃棄物の処分地の確保が難しくなってい
るとともに、ますます遠方となっている状況下では、地
盤改良工事により発生する汚泥についても、処理費節減
のために凝集・脱水処理による減量化を行った後、運搬
する必要が生じている。しかし、地盤改良工法に係る各
種工法のうち、特にいわゆるＣ−ＪＧ（コラムジェッ
ト）工法、ＪＳＧ工法等の噴射攪拌工法において発生す
る汚泥は、セメントまたはベントナイト分を多く含有す
るとともに、噴射攪拌に伴う微細土粒子の混入により比
較的比重が高く、図１４および図１５の汚泥比重分布図
（図１４は粘性土の場合であり、図１５は砂質土の場合
である。）に示されるように、概ねγ＝１．３５〜１．
５０、地盤種によってはγ＝１．６０となる場合もあ
り、その汚泥処理に際しては、幾つかの問題点を抱えて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】廃棄物処理法では埋立
処分をする汚泥の含水率は８５％以下とするように規制
しているが、実際は脱水ケーキのダンプ搬出に際し、脱
水ケーキの含水率が５０％程度以上であると、長い運搬
距離では泥流化し易く、実際にはこれよりも低い含水率
の脱水ケーキにしないと運搬できないため、汚泥処理に
際しては安定した脱水処理能力を確保し得ることが最も
重要な条件となる。

【０００６】しかしながら、地盤改良工事現場において
発生する、セメントまたはベントナイト系汚泥に凝集剤
を添加して脱水装置により連続的に処理しようとして
も、前述のように原汚泥が比較的高比重でバラツキのあ
るという特質を有するとともに、凝集剤の添加量に過不
足が生じ、その結果フィルタープレス、またはベルトプ
レスに使用している濾布に徐々に目詰まりが生じさせ、
次第に処理能力の低下を招き、長期に渡って安定した脱
水能力が確保できない問題があった。

【０００７】また、従来の汚泥処理においては、必要な
汚泥処理装置を現場に持ち込んで、主に作業員の監視の
下、手操作により行っていたため、労力的にも多大な手
間を要し、維持管理費用も嵩んでいたため、その処理を
自動化し、ランニングコストの低下を図ると同時に、減
量化によるコスト低減も図る必要がある。

【０００８】そこで、本発明の主たる課題は、原汚泥の
比重にバラツキがあっても脱水装置の能力に合わせて一
定比重の汚泥を自動供給し、しかも最適範囲の凝集剤添
加を行うことにより、長期に渡って安定した脱水性能を
確保するとともに、作業の効率化および減量化によるコ
スト低減を図るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明は、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、原汚泥の比重測定測定値に基づい
て、汚泥比重が１．１５〜１．３５の範囲になるように
水で希釈し、その後凝集剤を添加して脱水処理を行うこ
とを特徴とするものである。ここで、凝集剤添加量は、
予め求められた汚泥比重−凝集剤添加量曲線の汚泥比重
に従って制御することができる。

【００１０】一方、本発明装置は、地盤改良工事現場か
ら発生する汚泥を貯留するための原泥槽と、前記汚泥を
希釈するための希釈水供給設備と、前記原泥槽から供給
される汚泥と前記希釈水供給設備からの希釈水を受け入
れて汚泥を希釈化するとともに、使用する脱水機の能力
に合わせて前記希釈汚泥を脱水機に供給する汚泥希釈設
備と、脱水機に供給される希釈汚泥に凝集剤を添加する
凝集剤添加装置と、凝集剤が添加された希釈汚泥を機械
脱水する汚泥脱水機と、さらに汚泥比重が１．１５〜
１．３５になるように汚泥希釈設備への汚泥量および希
釈水添加量を制御する制御手段と、希釈汚泥に添加する
凝集剤量を制御する制御手段とを備えたことを特徴とす
るものである。

【００１１】

【作用】本発明においては、凝集・脱水する前処理段階
で処理対象汚泥の比重を１．１５〜１．３５の範囲に調
整する。したがって、後工程の脱水処理においては、濾
布の目詰まりも抑えられ、使用する脱水機の性能上、最
も効率的かつ安定した脱水性能を長期に渡って確保でき
る。また、凝集剤添加量の点からも、凝集剤が適性添加
率よりも少ないとフロック形成が不完全となり圧搾時に
濾布への未凝集分が付着残留し、また過剰添加の場合に
は、形成フロック全体が粘性を持ち、かつ余剰の凝集剤
が濾布の目に付着残留して濾布の目詰まりを発生させ、
脱水機の運転に支障をきたすため、予め求められた汚泥
比重−凝集剤添加量曲線に基づいて、凝集剤の添加量を
汚泥比重に従って制御することにより、長期に渡って安
定した脱水性能が確保できるようになる。

【００１２】一方、前記比重調整は、好ましくは連続練
りミキサーに供給される汚泥密度に基づき行われ、かつ
連続練りミキサーによってリターンを行いながら安定的
に調製されているため、使用する脱水装置の能力に合わ
せて、すばやく迅速に供給することができるため、脱水
処理能力が向上し、全体として作業が効率化する。

【００１３】

【実施例】以下本発明を図面を参照しながら実施例によ
りさらに詳説する。図１は本発明例の全体図で、たとえ
ば、Ｃ−ＪＧ工法、またはＪＳＧ工法等の噴射攪拌工法
による地盤改良工法によって、発生したスライム等の原
汚泥Ｓは、先ずマッドスクリーン２によって粗粒分の分
級が行われ、ここで、たとえば粒径２mm以上の砂および
レキ等についてはスクリーン２ａによって処理対象から
除外される。前記スクリーン２ａを通過した汚泥分は、
一旦原泥槽３に貯留される。

【００１４】前記原泥槽３内には、レベル計５Ａ、５
Ｂ、送給ポンプ４Ａ、４Ｂの他に比重計６が配設されて
おり、この測定値は制御器８に送られる。

【００１５】前記原汚泥Ｓの比重は、図１４および図１
５に示されるように、通常１．３５〜１．５０の範囲で
あり、地盤の種類によっては１．６程度となる場合もあ
り、このままでは後の脱水処理で目詰まりを起こし運転
に支障をきたす。

【００１６】これを避けるために、本発明においては、
前記汚泥比重分布図のデータに基づいて、汚泥に希釈水
を加えて比重が１．１５〜１．３５になるように調整
し、また汚泥比重に応じた最適の凝集剤添加量に制御す
るものである。

【００１７】そこで、送給ポンプ４Ａを制御器８の指令
に従って駆動させ、原泥槽３内の汚泥を連続練りミキサ
ー１２に送給する。連続練りミキサー１２への送給量
は、前記連続練りミキサー１２の充填量がロードセル１
９により測定されるとともに、その供給量が流量計７に
よって測定され、連続練りミキサー１２がオーバーフロ
ーしないように、前記制御器８によって制御される。ま
た、送給ポンプ４Ｂは、原泥槽３内に配設された密度計
６を通して汚泥を循環供給する一方、送給汚泥の一部を
原泥槽３内に噴射させ貯留汚泥の攪拌を行うものであ
る。また、原泥槽３内にはレベル計５Ａ、５Ｂによって
液面レベルが測定され、このレベル信号は前記制御器８
に送られ、レベル制御が行われる。９〜１１は各ポンプ
制御用のインバータであり、５７は３ペン式記録計、５
４は流量計７の表示器である。

【００１８】連続練りミキサー１２への希釈水の供給
は、前記原泥槽３内の汚泥比重測定結果に基づき、調製
後の比重が１．１５〜１．３５の範囲となるように、前
記制御器８によって制御される。汚泥処理ラインでの搬
送性、凝集剤との混合性、脱水効率等を重視するなら
ば、好ましくは１．２０〜１．３３の範囲となるように
原汚泥の比重調整を行う。しかし、希釈率をあまり高く
設定することも処理効率の低下を招くため、原汚泥の比
重の確認を行った上で、これに応じて全ての条件を考慮
し、好適な希釈率を決定する必要がある。

【００１９】希釈水の供給は、処理当初は制御器８の指
令に従って、連続練りミキサー１２に対する流量調整弁
で制御し、所定水量が前記連続練りミキサー１２内に供
給された後、定常運転時は、脱水装置からの分離水を貯
留した分離水水槽２６の分離水が希釈水として供給され
る。この定常運転時の最適希釈水の添加量の制御は、流
量調整弁１７により、供給管路の途中に配設された流量
計１８からの流量信号に基づいて制御する。なお、比重
調整に当たっては、前記のように供給汚泥を主として、
希釈水量を変動させても良いし、また希釈水量を主とし
て、供給汚泥量を変動させることでもよい。また、希釈
水および汚泥の供給態様は連続的であってもよいし、断
続的であってもよい。

【００２０】前記制御方式に従って汚泥と希釈水は連続
練りミキサー１２に投入され、混合攪拌されるが、ここ
で、前記連続練りミキサー１２について詳述すると、ミ
キサー１２は、円筒状攪拌槽の下部に槽内と連通するデ
ィスクケーシング１２Ａを有するとともに、このディス
クケーシング１２Ａの内部に回転ディスクを備え、かつ
前記ディスクケーシング１２Ａと連通してリターン管１
２Ｂおよび放出管１２Ｃを有し、それぞれの管路の途中
に操作弁１３ａ、１３ｂを備えている。仮に、前記操作
弁１３ｂを閉とし操作弁１３ａを開として運転を行う
と、槽内の汚泥はリターン管１２Ｂを通り絶えず循環
（リターン）しながら攪拌混合され、前記操作弁１３ｂ
の開閉に応じて放出管１２Ｃから所定量の汚泥を任意に
連続的もしくは断続的に送給することができる。なお、
必要に応じて連続練りミキサー１２の出口側に比重計を
設けておくこともできる。

【００２１】前記放出管１２Ｃを通り送給される汚泥
は、次の脱水処理工程に送られる。送給量は、中間に設
けられた流量計２０によって測定される。送給された汚
泥は、計量槽２３を経て、造粒または凝集促進用の第１
ブレンダー２４Ａおよびこれに連続する第２ブレンダー
を通過し、ベルトプレス２５などの連続脱水装置に供給
される。前記計量槽２３においては、連続練りミキサー
１２からの送給汚泥のうち、コントローラー２２による
制御により、単位時間当たりの所定の供給量をもって連
続的にベルトプレス２５側に送られ、余剰分はマッドス
クリーン２にリターンされる。リターン量は流量計２１
によって測定されており、前記主供給経路に配設された
流量計２０との差分がベルトプレス２５への送給量とし
て前記３ペン式記録計５７に記録されとともに、表示器
５３に表示される。

【００２２】上段の第１ブレンダー２４Ａの入口部にお
いては、無機凝集剤槽４１から送給される無機凝集剤Ｇ
₁ が添加され、この第１ブレンダー２４Ａ内で混合さ
れ、続いて第２ブレンダー２４Ｂの入口部においてアニ
オン系高分子凝集剤Ｇ₂ が添加され、この第２ブレンダ
ー２４Ｂ内で混合された後、ベルトプレス２５に供給さ
れている。

【００２３】前記無機凝集剤Ｇ₁ は、無機凝集剤槽４１
により貯留され、残存量がレベル計４２により監視さ
れ、送給ポンプ４３により前記第１ブレンダー２４Ａの
入口部に連続的に定量送りされている。無機凝集剤Ｇ₁
の送給量は、流量計４９により測定されている。一方、
アニオン系高分子凝集剤Ｇ₂ は、凝集剤原液槽３０に貯
留された凝集剤原液が、レベル計３１のレベル信号に基
づいて起動するポンプ３２により凝集剤希釈槽３３に送
給され、かつ希釈水が流量調整弁１６を介して攪拌機を
有する凝集剤希釈槽３３内に投入され、ここで１／１０
〜１／４００程度に希釈される。

【００２４】高分子凝集剤Ｇ₂ の送給量の管理は、凝集
剤希釈槽３３および高分子貯留槽３９に設けられたレベ
ル計３４、３５、３６により貯留量が把握されるるとと
もに、前記の高分子凝集剤希釈比率となるように、制御
器３７によりポンプ３２の起動停止および流量調整弁１
６による希釈水の添加量が制御される。希釈された高分
子凝集剤Ｇ₂ は、前記制御器３７の管理の下、操作弁３
８を介して、アニオン系高分子凝集剤貯留槽３９に蓄え
られ、送給ポンプ４０により前記第２ブレンダー２４Ｂ
の入口部に連続的に定量送りされている。高分子凝集剤
Ｇ₂ の送給量は流量計４６により測定されている。前記
無機凝集剤Ｇ₁ および高分子凝集剤Ｇ₂ の供給制御は、
制御器２２による制御の下、インバーター４７、４８を
介して送給ポンプ４３、４０の回転数を制御することに
より行われており、凝集剤添加率の設定は、設定器６
０、６１により行われる。

【００２５】凝集剤添加量は、予め汚泥の比重とそれに
最適な凝集剤の添加量との関係を求めておき、その時の
汚泥の比重に合った量が添加されるように制御される。
粘土・シルト分の多い原汚泥の場合には、汚泥の物性に
よって範囲は異なるが、１次凝集用の無機凝集剤が３０
００〜９０００g/m³の範囲で添加混合され、その後アニ
オン系高分子凝集剤が５００〜１５００g/m³程度の範囲
で添加混合されることにより非常に良好なフロックを形
成することができる。ここで、前記高分子凝集剤Ｇ₂ の
みで良好なフロックを形成できる場合には、単独添加に
よることもできるが、両者を併用することがこの種の汚
泥の処理に最適であることを確認している。

【００２６】また、汚泥の脱水に際し、得られる脱水ケ
ーキの強度が不足する場合には、必要に応じて固化剤を
添加することもできる。固化剤としては、セメント、セ
メント系固化材、石膏、石灰等、または近年開発が進ん
でいる土質改良用高分子系複合材等が用いられる。

【００２７】前記脱水装置２５において、前記汚泥の固
液分離が行われる。脱水装置２５としては、汚泥の前処
理において比重調整が成されたことにより、その脱水性
能を十分に発揮できるようになる脱水装置、具体的には
濾布を用いた脱水装置であり、フィルタープレス、真空
脱水機、ベルトプレス等が対象とされる。前記フィルタ
ープレスはバッチ処理であるため、送給される汚泥は１
圧搾操作毎に供給される。また前記真空脱水機、ベルト
プレスは連続処理方式であるから汚泥は連続的に供給さ
れる。前記脱水装置２５により生成された脱水ケーキ
は、平ダンプ５２に荷積みされて搬出される。前記脱水
装置２５に供給される汚泥量は、用いる脱水装置の能力
に合わせた供給量、具体的には汚泥比重によって定まる
最大脱水能力の±５％の範囲として供給することが望ま
しい。

【００２８】脱水装置２５により分離された分離水は、
分離水水槽２６に貯蔵され、その一部はポンプ２７によ
って前記連続練りミキサー１２に投入され汚泥希釈水と
して使用される。なお、汚泥処理のスタート時に前記分
離水水槽２６を水で満たすために、操作弁１５を介して
供給される水が前記分離水水槽２６に供給される。

【００２９】一方、分離水水槽２６に貯留された分離水
の余剰分は、下水放流処理されるが、多量のセメントミ
ルクが混入したアルカリ性汚泥の場合には、放水に当た
っては中和処理が必要となる。そのため、分離水はｐＨ
処理機５０に送られ、ここで希硫酸などが添加混合さ
れ、中和処理の後に放水される。

【００３０】また、分離水水槽２６内は、仕切り壁５８
によって、その内部の濾液沈降ゾーンＡと分離清澄ゾー
ンＢとに仕切られている。ベルトプレス２５からの分離
水は、一旦前記濾液沈降ゾーンＡに投入され、沈降分
は、この濾液沈降ゾーンＡの底に沈滞し、上澄水が仕切
り壁５８を超えて分離清澄ゾーンＢに溢流する。前記濾
液沈降ゾーンＡに沈降した汚泥分は、レベル計４５によ
って監視される液面に達したならば、ポンプ４４によっ
て原泥槽３に送給される。また、分離清澄ゾーンＢに清
澄水は、ポンプ５７によってベルトプレス２５に送ら
れ、洗浄水としても使用されている。

【００３１】なお、本発明の用途としては、前記Ｃ−Ｊ
Ｇ工法、ＪＳＧ工法等の噴射攪拌地盤改良工法に限られ
ず、他の地盤改良工法、浚渫汚泥処理、ダム建設に係る
止水壁の造成、地中連続壁、杭等の基礎構造物の造成、
トンネル掘削等の種々の建設工事において発生する汚泥
処理に対しても好適に用いることができる。

【００３２】ところで、本発明では、汚泥の比重を１．
３５以下に調整した状態で、脱水処理を行うようにして
いる。汚泥の比重が、１．３５を超えると、スクイズポ
ンプまたはスネイクポンプにより、汚泥の搬送が不可能
ではないが、そのサクション側で詰まったり、輸送管路
やホッパーなどの容器内で付着または閉塞を生じ、結果
として、汚泥の処理を行うことができないことを確認し
ている。これに対して、本発明でに従って、予め汚泥を
希釈した後に、脱水処理することが搬送および取扱性を
高める。

【００３３】希釈は、一般的な攪拌機を有するものよ
り、前述の連続練りミキサー（コロイダルミキサーまた
はコロイドミキサーとも呼ばれる）を用いるのが、攪拌
分散効果が遙に大きく、しかも安定した汚泥濃度に調整
できるので最適である。

【００３４】無機凝集剤と高分子凝集剤との併用が、こ
の種の汚泥の凝集には優れている。

【００３５】この理由は定かでないが、一旦、無機凝集
剤がある程度のフロックに生成させ、後に高分子凝集剤
が、生成したフロックを大きく凝集させるのではないか
と考えられる。その添加量としては、無機凝集剤は、汚
泥重量当たり3000〜9000ｇ／m³、高分子凝集剤（特にア
ニオン系）は、300 〜1500（より好適には500 〜1100）
ｇ／m³が好ましい。高分子凝集剤は前述のように、その
添加量となるように、希釈した添加される。

【００３６】凝集効果は、ベルトプレスを用いる場合、
その重力沈降ゾーンにおいて、表面側からたとえば超音
波厚み計により、その厚みを測定する、あるいはその後
においてベルト側方からのリーク量を測定することによ
り、判断できる。

【００３７】一方、前述の装置例のように、ブレンダー
２４Ａ、２４Ｂで二段凝集を図るのが好ましいが、一旦
無機凝集剤により１次凝集を図った後に、高分子凝集剤
を添加する間欠方式を採ることもできるが、全体の処理
系を考えた場合、二段凝集により連続凝集処理を図るの
が適している。凝集処理が終了した汚泥は、その凝集状
態を壊すことなく、そのままベルトプレスなどの脱水機
にかけるのが適している。実施例では、このために、ブ
レンダー２４Ｂの下方にベルトプレス２５を設けてあ
る。

【００３８】（実施例１）比重１．３８の地盤改良工事
現場から持ち込んだベントナイト系汚泥に希釈水を加え
て比重を変えるとともに、それらに表１に示される物性
を持つ高分子凝集剤（ポリアクリルアミド部分加水分解
物）を用い、その添加量を種々変化させて添加し、ベル
トフィルターにより脱水を行い、含水率およびフロック
化状況を観察することにより、各比重における高分子凝
集剤の最適添加量を求めた。その結果を図２に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】図２より判明されるように、高分子凝集剤
の最適添加量は、汚泥比重と比例関係にあり、汚泥比重
が既知であれば、その値に応じて決定される。また、同
様の試験により、無機凝集剤の添加量と汚泥比重との関
係を求めたグラフを図３に示す。この場合も同様に、無
機凝集剤の最適添加量は、汚泥比重が既知であれば、そ
の値に応じて一義的に決定されることとなる。

【００４１】以上のように、各汚泥比重に応じた最適凝
集剤添加量のグラフを予め求めておき、実際の汚泥脱水
処理に当たっては、前記汚泥比重−凝集剤添加量曲線に
従って、凝集剤添加量を制御できることが判る。

【００４２】（実施例２）ところで、前記実施例１は、
汚泥比重に応じて、凝集化状態の観察により最適と思わ
れる値を決定したものであるが、たとえば連続運転時に
おけるベルトプレスにおける目詰まり状況について試験
を行った。

【００４３】試験は、先ず実施例１で用いた比重１．３
８の汚泥を希釈することなく、図２のグラフから求めら
れる高分子凝集剤添加量１７００g/m³を添加し、ベルト
プレス脱水装置により脱水を連続的に行った。その結
果、含水率３０％の脱水汚泥がベルトプレス脱水機から
排出されたが、運転開始２０分後に濾布への目詰まりが
発生し、さらに３０分後には運転を停止せざるを得なく
なった。

【００４４】次に、前記比重１．３８の原汚泥を水で希
釈し、比重１．３４に調整した後、図２のグラフより求
められる高分子凝集剤を１５００g/m³添加した場合と、
比重１．２２に調整した後、図２のグラフより求められ
る高分子凝集剤を１０００g/m³添加した場合について、
ベルトプレス脱水機による脱水を連続的に行った。その
結果、含水率３０％の脱水汚泥が長期間に渡って濾布の
目詰まりは生じることなく排出され、安定して脱水処理
を行うことができた。

【００４５】以上より、本発明においては、原汚泥は希
釈により１．３５以下とすることにより、脱水機におい
て安定的処理を可能とするものである。なお、本発明に
おける希釈化汚泥比重の下限値は、希釈による処理対象
汚泥の増量による処理効率を考慮し、比重１．１５とし
ている。

【００４６】（実施例３）実施例３においては、表２の
左欄に示される物性を持つシルト−セメントミルク混合
スラリー（試料１）およびシルトスラリー（試料２）に
対して机上試験により、高分子凝集剤を種々変化させ
て、その凝集効果についての確認を行い、凝集剤の選
定、汚泥比重−凝集剤添加量曲線の決定、脱水条件等の
決定を行ったものである。

【００４７】〔試験方法〕試料汚泥に各種凝集剤を添加
し、凝集フロックを生成したものをヌッチェ試験による
重力脱水性の判定を行うとともに、重力脱水後の脱水ケ
ーキ（一次脱水ケーキ）を圧力および時間の圧搾条件を
種々変えながら、圧搾脱水試験を行い、圧搾脱水性の判
定を行う。具体的には、図４に示される要領に従って試
験を行う。ステップＩおよびIIに示されるように、容器
７１に試料汚泥を入れ、ハンドミキサーにより６５０rp
m で２０秒の攪拌を行う。前処理として無機凝集剤を添
加する場合にはここで添加し、フロック状況の確認を行
う。

【００４８】次に、ステップIII およびステップIVで
は、高分子凝集剤を所定量添加し攪拌を行い、そのまま
静置して凝集フロックを沈降させてスパーテルでフロッ
クの安定性の確認を行う。

【００４９】ステップＶでは、濾布７３上の型枠７２内
に全量投入して、落下した濾水をメスシリンダー７４に
て集水する重力脱水試験を行い、次いでステップVIに示
されるように、３０φ×１７．７mmの円形型枠７５に重
力脱水済みのケーキを詰め成形した後、ステップ VIIに
示される圧搾脱水試験機７６により圧搾を行った。な
お、前記圧搾脱水試験では、成形試料を濾布７７、７７
で挟み、さらにスポンジ７８、７８で挟み込み、上から
エアシリンダー７９によって圧力をかけることにより行
う。

【００５０】〔試験結果〕以上の試験要領に従って試験
を行った結果を表２および表３にまとめた。

【００５１】

【表２】

【００５２】

【表３】

【００５３】汚泥種と凝集剤の適合性 試料１は、濾過性能試験結果をグラフ化した図５にも示
されるように、またヌッチェケーキ安定性、手絞り性に
より明らかなように、アニオン系高分子凝集剤単独で対
汚泥当り７５０g/m³（対ＳＳ当り０．２４％）添加処理
時に最も良好な凝集濾過性を示した。一方、試料２の場
合には、表２および濾過性能試験結果をグラフ化した図
６より明らかなように、アニオン系高分子凝集剤単独で
はフロック形成が非常に悪く濾過性能試験は不能とな
り、またカチオン系高分子凝集剤単独または併用でも改
良効果は満足できるものではなかった。しかし、同じカ
チオン系凝集剤でも無機凝集剤とアニオン系高分子凝集
剤の併用処理が良好な結果を示し、特に無機凝集剤（塩
化カルシウム）との併用により濾水性が非常に良好なも
のとなった。したがって、シルト単独汚泥またはシルト
分の混入の多い汚泥に対しては無機凝集剤とアニオン系
高分子凝集剤の併用が最も効果的と言える。この場合、
無機凝集剤の添加量としては対汚泥当り５０００g/m
³で、アニオン系高分子凝集剤は対汚泥当り６２５g/m³
（対ＳＳ当り０．２６％）であった。

【００５４】 汚泥種と凝集剤添加必要添加率および添加量の決定 表２の試験結果に基づき、試料１と試料２について、ア
ニオン系高分子凝集剤の対ＳＳ当りの添加率とヌッチェ
（重力）濾過６０秒間の発生濾水量との関係を図７に描
いた。図７に描かれた曲線より、良好な凝集濾過性を得
る対ＳＳ当りの添加率としては、０．２２〜０．２６％
とされ、平均的には０．２４％と判断される。このよう
にして対ＳＳ当りの添加率が決定されたならば、前記凝
集濾過性の良好値対ＳＳ０．２４％と基準として、試料
１および２に対する汚泥比重に対応した対汚泥当りの必
要添加量が図８のように求められる。なお、試料２につ
いては無機凝集剤の併用が前提条件となる。したがっ
て、仮に前記試料１、２を汚泥処理対象として脱水処理
する場合には、図８に示される汚泥比重−凝集剤添加量
曲線に従って添加量が制御されることとなる。

【００５５】圧搾圧力、時間とケーキ含水率の関係 図９より明らかなように、脱水ケーキの含水率は圧搾圧
力によって大きく変化し、重力脱水（自由水が抜けた状
態）汚泥の含水率として、約５８％のものが、圧力０．
２、０．５、１kg/cm²で圧搾した場合、ケーキ含水率は
それぞれ４５．５、４２、３８％となっている（圧搾時
間３０秒時）。ケーキ含水率の低下傾向から外挿する
と、ケーキ含水率を３５、３０％にするには、圧搾圧力
を１．５、２．５kg/cm²とする必要があることが判明さ
れる。

【００５６】一方、図１０より、圧搾圧力を同一レベル
とした場合の圧搾時間とケーキ含水率の関係は、圧搾時
間が長いほど含水率は低下しており、各圧力状態ごとに
同じ様な低下傾向を示していることから、この試料１
は、脱水性の良い汚泥であると同時に出来るだけ長い圧
搾時間を保持することにより、各圧力段階毎に連続した
脱水効果が得られることを示している。なお、図１０は
試料１について示すが、試料２についても同じ結果が得
られていることから、無機凝集剤を併用して前処理をき
ちんと実施しておけば良好な脱水効果が得られることが
予想される。

【００５７】圧搾圧力、時間と濾過速度の関係 圧搾圧力、時間と濾過速度の関係を図１１および図１２
に示す。これらの関係から見ると、濾過速度は圧搾圧力
よりも圧搾時間に大きく左右されること判明される。圧
搾時間と濾過速度は逆比例しており、圧搾時間３０秒、
６０秒での濾過速度は２２５０kg・ds/m・h 、１１８０
kg・ds/m・h と半減している。

【００５８】 凝集剤添加率とケーキ含水率、濾過速度の関係 アニオン系高分子凝集剤の対ＳＳ添加率と濾過速度の関
係を図１３に示す。添加率が０．２４％前後では濾過速
度の変動は小さく添加率の差が濾過速度を大きく狂わせ
る状況にはない。但し、０．３％以上になると影響がで
だすので、添加しすぎには注意が必要である。アニオン
系高分子凝集剤の添加率は重力脱水時の自由水の濾過性
に大きく影響してくるものであり、濾過速度（処理量）
には特別大きな影響はないように考えがちであるが、適
性添加率に対して少ない場合にはフロック形成が不完全
となり圧搾時に濾布への未凝集分が付着残留すること、
過剰添加の場合には形成フロック全体が粘性があり余剰
の凝集剤が濾過の目に付着残留することから、濾布を目
詰めてしまい、結果として洗浄効率を低下させ濾過処理
能力を低下させてしまうので注意を要する。

【００５９】効果的な圧搾脱水条件 汚泥容量の減容化効果を高めるためには、脱水ケーキの
含水率の低減する必要がある。減容化率を汚泥比重が
１．４kg/cm³の時に５０％以上とするにはケーキ含水率
を３０％にする必要があることから、図９より判断され
るように圧搾圧力を２．５kg/cm²以上にする必要があ
る。

【００６０】一方、脱水時間の設定については、同一圧
力においては脱水時間が長くとった方がケーキ含水率は
低減できる（図１０参照）が、反面濾過速度は低下傾向
となるので（図１１参照）、いちがいに長くするのは得
策とはいえない。脱水圧力と濾過速度の関係（図１１）
から、圧搾時間３０秒以内では圧搾圧力２．５kg/cm²に
対する濾過速度は２０００kg・ds/m・h 以上（圧搾時間
１５秒での濾過速度は４０００kg・ds/m・h 以上）であ
ることから、圧搾時間は出来るだけ短くして圧搾圧力を
高くした脱水方式が効果的であると言える。

【００６１】以上の事柄を総合的に判断すると、重力脱
水から圧搾脱水条件は表４のように想定される。

【００６２】

【表４】

【００６３】まとめ １）汚泥の減容化を計るためには脱水ケーキ含水率を３
０％程度にする必要があるが、効果的に得るための脱水
条件（脱水要領）は、重力脱水時間（重力脱水パート）
を６０秒として自由水をんぞいた除いた後に圧搾圧力と
圧搾時間の設定として、圧力０．１〜０．５kg/cm²で２
０秒、０．５〜１kg/cm²で２０秒、１〜２kg/cm²で２０
秒と圧搾時間を一定として圧力を段階的に設定していく
ベルト脱水が好適である。この時の濾過速度（但し、推
定値）は、概ね３ t・ds/m・h （有効ベルト幅、１時間
当り）である。

【００６４】２）フロック形成に最も有効な高分子凝集
剤はアニオン系高分子凝集剤であって、汚泥注の固形分
（ＳＳ）当り０．２４％の添加率が適性であった。

【００６５】３）セメントミルクが比較的多く混入した
汚泥は、アニオン系高分子凝集剤のみで良好なフロック
形成と脱水効果を示したが、セメントミルクを含まない
シルト・粘土主体の汚泥はフロック形成が悪く、脱水性
が良くないが、無機凝集剤の一種である塩化カルシウム
を５０００g/m³- 汚泥（対ＳＳ２．１％）前添加するこ
とでフロック形成、脱水性も非常に良好なものとなる。

【００６６】

【発明の効果】以上詳説のとおり、本発明によれば、汚
泥の比重を一定範囲に調整し、また凝集剤添加量を最適
範囲に調整するため、脱水装置における目詰まりが抑制
されるため、長期に渡って安定した脱水能力が確保され
る。また、維持管理も容易になるとともに、ランニング
コストの低減、作業の効率化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る汚泥処理システムのフロー図であ
る。

【図２】実施例１における高分子凝集剤の汚泥比重−凝
集剤添加量曲線である。

【図３】実施例１における無機凝集剤の汚泥比重−凝集
剤添加量曲線である。

【図４】実施例３における試験要領を示す図である。

【図５】実施例３における試料１に濾過時間−ヌッチェ
濾水量曲線である。

【図６】実施例３における試料２に濾過時間−ヌッチェ
濾水量曲線である。

【図７】実施例３におけるアニオン系高分子凝集剤の対
ＳＳ当りの添加率−６０秒間の濾水量曲線である。

【図８】実施例３における汚泥比重とアニオン系高分子
凝集剤必要量曲線である。

【図９】実施例３における圧搾圧力−ケーキ含水率曲線
である。

【図１０】実施例３における圧搾時間−ケーキ含水率曲
線である。

【図１１】実施例３における圧搾圧力−濾過速度曲線で
ある。

【図１２】実施例３における圧搾時間−濾過速度曲線で
ある。

【図１３】実施例３におけるアニオン系高分子凝集剤対
ＳＳ当り添加率−濾過速度曲線である。

【図１４】粘性土の場合の汚泥比重分布図である。

【図１５】砂質土の場合の汚泥比重分布図である。

【符号の説明】

２…マッドスクリーン、３…原泥槽、６…密度計、８・
２１・３７・４３・５２…制御器、１２…連続練りミキ
サー、２３…計量槽、２４Ａ…第１ブレンダー、２４Ｂ
…第２ブレンダー、２５…脱水装置（ベルトプレス）、
２６…分離水水槽、３０…アニオン系高分子凝集剤原液
槽、３３…凝集希釈槽、３９…アニオン系高分子凝集剤
貯蔵槽、４１…無機凝集剤槽、５０…ｐＨ処理機、

フロントページの続き (72)発明者 伊地 正博 千葉県千葉市美浜区真砂１−８−11 (72)発明者 依田 政美 神奈川県大和市つきみ野４−６ ビレッジ Ｃ−1604 (72)発明者 鈴木 信 東京都府中市府中町３−２−４−303 (72)発明者 石塚 馨 東京都新宿区西新宿３丁目４番７号 栗田 工業株式会社内 (72)発明者 久保 外雄 東京都新宿区西新宿３丁目４番７号 栗田 工業株式会社内 (72)発明者 八巻 勲 東京都渋谷区本町５丁目43番18号 フロン トエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 橋本 甫邦 埼玉県川口市差間２−17−24

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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、原汚泥の比重測定測定値に基づい
   て、汚泥比重が１．１５〜１．３５の範囲になるように
   水で希釈し、その後凝集剤を添加して脱水処理を行うこ
   とを特徴とする汚泥処理方法。
2. 【請求項２】凝集剤添加量を、予め求められた汚泥比重
   −凝集剤添加量曲線の汚泥比重に従って制御することを
   特徴とする請求項１記載の汚泥処理方法。
3. 【請求項３】地盤改良工事現場から発生する汚泥を貯留
   するための原泥槽と、前記汚泥を希釈するための希釈水
   供給設備と、前記原泥槽から供給される汚泥と前記希釈
   水供給設備からの希釈水を受け入れて汚泥を希釈化する
   とともに、使用する脱水機の能力に合わせて前記希釈汚
   泥を脱水機に供給する汚泥希釈設備と、脱水機に供給さ
   れる希釈汚泥に凝集剤を添加する凝集剤添加装置と、凝
   集剤が添加された希釈汚泥を機械脱水する汚泥脱水機
   と、さらに汚泥比重が１．１５〜１．３５になるように
   汚泥希釈設備への汚泥量および希釈水添加量を制御する
   制御手段と、希釈汚泥に添加する凝集剤量を制御する制
   御手段とを備えたことを特徴とする汚泥処理装置。