JPH09299908A

JPH09299908A - 廃泥の固化処理方法

Info

Publication number: JPH09299908A
Application number: JP8142393A
Authority: JP
Inventors: Minichirou Men; 民一郎面; Yutaka Ishii; 裕石井; Toshiaki Doi; 俊明土井; Takayuki Izeki; 隆幸井関
Original assignee: Nitto Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Nitto Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1996-05-14
Filing date: 1996-05-14
Publication date: 1997-11-25

Abstract

(57)【要約】【目的】固化剤の混合性がよく、短時間で、容易に固化
処理でき、しかもこの固化物はべたつきや糸引きがな
く、ブリージングを生ぜず、高強度であり、直ちにダン
プトラック等の割安な車両による搬出が可能であり、搬
出・処理費用が低減され、さらに再利用の可能性を高
め、埋立用地確保の必要性も少なくする優れた固化処理
方法を提供する。【構成】セメントを含む廃泥に、珪酸ナトリウムを少な
くとも含有する固化剤を添加混合して固化後、粒状ない
し塊状物とする固化処理方法。【効果】土木建設工事より発生する廃泥を短時間に、コ
ンパクトな装置で容易に固化することができ、しかも固
化物のべたつきや糸引きがなく、又、ブリージングを生
ずることもなく、強度も高いため、収集、運搬等の作業
性が非常に良く、固化物の再利用の可能性も高い、優れ
た廃泥の固化処理方法を提供し得る。更に、得られる固
化物は骨材や煉瓦、瓦等の材料として再利用可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は廃泥の固化処理方法
に関し、より詳しくは、土木・建設工事で発生する廃
泥、とりわけ水硬性セメントを含む廃泥の効果的な固化
処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地下掘削、地盤改良、浚渫等の土
木・建設工事で大量の廃泥が発生しており、しかもこの
廃泥は年を追って更に増加する傾向にある。この廃泥は
通常多量の水を含み、流動性が高いことから取り扱い性
が悪く、従来はバキューム車等の特殊車両を用いて廃泥
発生現場から搬出して中間処理場に運び、そこで凝集、
脱水、固化などの処理を行った後、最終処分場に埋め立
てたり、海洋投棄したりしていた。しかし、バキューム
車のような特殊車両での搬出には多額の費用を要するこ
と、最終処分場の確保が困難になってきていること、及
び環境保護の観点から海洋投棄が禁止される方向にある
こと等多くの問題があり、廃泥を容易に搬出するための
工夫、廃泥を減らす或いはなくす工夫が強く求められて
いた。

【０００３】このため、廃泥を発生現場で、そのまま固
化処理して搬出する方法や、さらには何らかの減容化処
理を行った上で固化処理して搬出する方法が種々検討さ
れている。この減容化処理は、例えば、礫、砂等の比較
的粒径が大きく沈降性の良い固形物を振動篩、回転篩等
で分離した後、シルト、粘土等の微粒固形物を凝集沈殿
させる、更に脱水等処理を行うなど種々の操作を組み合
せて行われている。

【０００４】これまで、諸形態の廃泥に対して、各種の
固化剤及び固化方法が提案されている。例えば、廃泥に
石灰系（特公昭６２−３１８号公報参照）、セメント系
（特公昭６２−４２００号公報参照）の固化剤を加え、
その水硬性により固化させる方法、高吸水性樹脂を添加
し、見かけ上の水分を低下させることにより固化させる
方法（特開昭５９−１５５４８８号公報参照）、高分子
量のアクリル系凝集剤を添加して凝集固化させる方法
（特公平６−９１９９８号公報参照）等である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、石灰系
・セメント系固化剤を用いる固化処理方法は、添加量が
多いこと、混合性が悪いこと、固化時間が長く、固化に
数時間から数日を要すること等の問題がある。又、高吸
水性樹脂を使用する方法は、添加した高吸水性樹脂が廃
泥中に均一に分散されないため、固化した部分と固化し
ていない部分が生じ、しかも固化のためには高吸水性樹
脂量が多量に必要とされるため効率的でないこと、さら
に、吸水した樹脂と廃泥との接着性がないことから、ブ
リージングが起きやすく、ダンプトラック等による運搬
時の振動で、固化廃泥より水分が流出する等の問題があ
る。一方、アクリル系高分子凝集剤を用いる方法は、土
粒子の凝集が強固で接着性を有しているが、固化処理物
がべたつき、糸を引き、処理装置、運搬車等に付着する
ため、作業性が悪い等の問題がある。

【０００６】本発明の目的は、廃泥の固化処理に関し
て、上記問題点を解決し、混合性がよく、短時間で、容
易に固化処理でき、しかもこの固化物はべたつきや糸引
きがなく、ブリージングを生ぜず、強度も高く、直ちに
ダンプトラック等の割安な車両による搬出が可能であ
り、搬出・処理費用の低減が可能となり、さらに再利用
の可能性を高め、埋立用地確保の必要性も少なくする優
れた固化処理方法を提供することにある。

【０００７】

【問題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために鋭意検討した結果、珪酸ナトリウムを
少なくとも含有する固化剤を用いて、廃泥を固化処理す
る方法が上記目的のため極めて有効であることを見出
し、本発明に到達した。

【０００８】即ち、本発明は、セメントを含む廃泥に、
珪酸ナトリウムを少なくとも含有する固化剤を添加混合
して固化後、粒状ないし塊状物とすることを特徴とする
固化処理方法を要旨とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明で対象とする廃泥は、例え
ば、地下掘削、地盤改良、浚渫等の土木・建設工事等で
発生するセメントを含む廃泥であり、多くの場合、粒径
が７４μｍ以上である礫・砂等の比較的粒径が大きく沈
降性の良い固形物と、粒径が７４μｍ未満であるシルト
・粘土等の比較的粒径が小さく沈降性の悪い物質を含ん
でいる。上記のセメントを含む廃泥としては、必要に応
じ元々セメントを含まない或いはセメント量の少ない廃
泥に各種処理前にセメントを加えたものであってもよ
い。水硬性セメントを含む硬化材液を地盤内に噴射して
土壌と混合し、硬化体を形成させて地盤を強化する噴射
混合工法では、セメントを含む強アルカリ性の廃泥が発
生するが、本発明の方法は、このような廃泥の処理に特
に好適である。

【００１０】本発明の方法は、対象とする廃泥をそのま
ま固化処理しても良いが、前記のように処理コストの低
減、再利用性の向上の点等から、廃泥中の礫・砂を篩等
で分離し、さらに脱水機等で脱水して減容化しておく方
が好ましい。なお、この廃泥の水分は、固化時間や固化
処理物の流動性、べたつき、ブリージング、強度等にも
影響し、水分が多いと必要な固化剤量が多くなる傾向が
あることからも、上記のように減容化処理して水分を減
らしておく方が好ましい。

【００１１】廃泥中のセメント分は、固化時間や固化物
の流動性、強度等に影響し、珪酸ナトリウムの固化作用
を満足するには３重量％以上であることが好ましく、６
重量％以上であることがより好ましく、１０重量％以上
であることが更に好ましい。廃泥中に含まれるセメント
分が不十分と判断される場合は必要に応じ、新たにセメ
ントを添加しても良い。なお、固化物の形状としては、
粒状は２mmから２０mm、塊状は２０mmを超え２００mm程
度までのものを意味する。

【００１２】珪酸ナトリウムを少なくとも含有する固化
剤とは、珪酸ナトリウム水溶液（以下、水ガラスと記
す）、粉末水ガラス、結晶性珪酸ナトリウムやこれらと
他の物質の混合物を意味し、その形態を問わないが、取
扱い性や廃泥との混合性の点からは、水ガラスであるこ
とが好ましい。

【００１３】廃泥の固化に際して、珪酸ナトリウムの添
加量は、廃泥の組成により異なるが、廃泥１００kgに対
して１〜３０kgであることが好ましく、３〜１５kgであ
ることがより好ましい。添加量１kg未満では固化が不十
分となる場合も生ずるおそれがあり、３０kgを越えても
それ以上の際だった効果の向上はみられない。

【００１４】珪酸ナトリウムと併用して、親水性アクリ
ル系高分子を用いると、廃泥の固化時間、硬化時間が早
くなり、水分の多い廃泥でも、固化物のべたつきやブリ
ージングが非常に少なくなる等の相乗効果が得られ極め
て効果的である。又、この併用により、使用する珪酸ナ
トリウムの量を大幅に減らすことが可能である。

【００１５】この親水性アクリル系高分子としては、ア
クリル系非イオン性単量体もしくはアクリル系イオン性
単量体からの重合体、または両者の共重合体を例示で
き、さらには、これらと水溶性の架橋性単量体との共重
合物も該当する。このようなアクリル系非イオン性単量
体としては、アクリルアミド、イソプロピルアクリルア
ミド、ジアセトンアクリルアミド、ジメチルアクリルア
ミド、ジエチルアクリルアミド等を例示でき、アクリル
系イオン性単量体としては、アニオン性単量体である、
(メタ)アクリル酸、２−アクリルアミドアルキルスルホ
ン酸もしくはこれらの塩等と、カチオン性単量体であ
る、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、ジ
アルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミドもしくは
これらの塩または四級化物等を例示できる。また、水溶
性の架橋性単量体としては、メチレンビス(メタ)アクリ
ルアミド、１,２−ジヒドロキシエチレンビスアクリル
アミド、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート等を
例示できる。また、親水性アクリル系高分子には、特に
物性を大きく変化させない限りは必要に応じ上記単量体
と共重合可能な他の水溶性単量体を若干量加えることも
できる。

【００１６】この親水性アクリル系高分子は、水溶性の
ものでも非水溶性のものでも良く、粉末でも、液状でも
良い。しかし、水溶性のもの或いは水溶性単量体ととも
に３乃至１００ｐｐｍ程度の架橋性単量体を加えて重合
してなる部分的に架橋しているが曳糸性を有するアクリ
ル系高分子も好ましく用いられる。この親水性アクリル
系高分子の分子量は、高分子が鎖状高分子（水溶性高分
子）の場合は凝集性能の観点から、１００万以上である
ことが好ましい。又、親水性アクリル系高分子は、添加
混合のし易さから粒径が１００μｍ以下の粒子として、
これを溶解しない油や塩水溶液等に分散された状態にあ
るものが好ましく用いられる。この場合、廃泥に加える
液量を少なくし、廃泥の流動防止に与える悪影響を少な
くするためには、分散液中のアクリル系高分子の濃度が
１０重量％以上であることが好ましく、混合性の観点か
ら、この分散液の粘度が３０００mPa・s 以下であること
が好ましい。

【００１７】珪酸ナトリウムや、これと併用してアクリ
ル系高分子を、廃泥の固化剤として使用するに際して、
固化助剤として、珪酸ナトリウム水溶液の硬化剤や、硬
化助剤も併用すると、さらに短時間に硬化が可能とな
り、固化物を高強度化できる。このような固化助剤とし
ては、生石灰、消石灰、石膏、セメント、スラグ、塩化
カルシウム等のカルシウム化合物や、塩化ナトリウム、
塩化カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウム、
水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウ
ム等のナトリウム、カリウムの塩化物、硫酸塩、硫酸水
素塩、水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩等、また塩化マグ
ネシウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、アル
ミン酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、酸化マグネシウ
ム等のマグネシウム、アルミニウム化合物、硫酸、塩
酸、リン酸、酢酸等の酸類、およびグリオキザール、エ
チレングリコールジアセテート、エチレンカーボネー
ト、γ- ブチルラクトン、トリアセチン等の有機化合物
等が例示でき、一種または、二種以上を加えても良い。
これらの固化助剤の添加量は、珪酸ナトリウムの添加量
や、固化助剤の種類、廃泥の組成等によって異なり、一
概には言えないが、好ましくは廃泥１００kgに対して１
〜１５kgである。

【００１８】上記の固化剤や、固化助剤を廃泥に添加混
合するには、十分な混合が達成されるものであれば何で
も良く、例えば、回分式のニーダー、コニカルブレンダ
ー、Ｖミキサー等、連続式のニーダー、リボンミキサ
ー、パグミル、スクリューフィーダー等、および土木用
のパワーシャベル等が挙げられる。

【００１９】本発明の固化処理法では、廃泥の固化は通
常、３０秒から３分の間の短時間に速やかに行うことも
でき、短時間で固化させると直ちに搬送が可能であるた
め、処理能力が大きい、装置の処理能力が大きくなる、
または装置をコンパクトにできるなどの利点を有する
が、この固化時間は調整可能であり、必要に応じ、より
長くすることも更に短くすることもできる。

【００２０】

【実施例】次に、本発明を実施例により、さらに具体的
に説明するが、本発明がこれらの実施例に限定されるも
のではない。実施例および比較例において使用した、廃
泥および固化剤は以下の通りである。

【００２１】廃泥：ジェットグラウト廃泥等の土木・建
設廃泥やその減容化処理物について、モデル廃泥を調合
した。セメントは、普通ポルトランドセメントを、シル
ト・粘土は日本タルク（株）販売のSAMクレー(粒径３〜
６μｍ)を、砂は遠州珪砂５号・６号ミックス品(平均粒
径０.２ｍｍ)を用いた。

【００２２】珪酸ナトリウム：ＪＩＳＫ１４０８記載の
３号水ガラス（ＳiＯ₂２８〜３０重量％、Ｎa₂Ｏ９〜１
０重量％、以下ＪＩＳ３号と記す。）、２号水ガラス
（ＳiＯ₂３４〜３６重量％、Ｎa₂Ｏ１４〜１５重量％、
以下ＪＩＳ２号と記す。）及び無水メタ珪酸ナトリウム
結晶（ＳiＯ₂４６重量％、Ｎa₂Ｏ５１重量％）を用い
た。

【００２３】親水性アクリル系高分子：下記の３種の高
分子を用いた。Ａ：日本触媒化学工業（株）製アクアリックＣＡＷ(ポ
リアクリル酸ナトリウム架橋体、水不溶性、吸水能２５
０〜５００倍、平均粒径１５０〜３００μｍ)を用い
た。以下、高分子Ａと記す。

【００２４】Ｂ：下記の高分子Ｂ製法で製造したアクリ
ルアミド・アクリル酸共重合物（油中水型エマルショ
ン、高分子純分約３０％、分子量約１０００万、粘度４
００〜６００mPa・s）を用いた。以下高分子Ｂと記す。

【００２５】高分子Ｂ製法：水６７．３部にアクリルア
ミド５０％水溶液４２６．０部とアクリル酸７２．０
部、４５％水酸化ナトリウム８８．９部を加えて水性相
を調製した。この水性相に出光石油化学製 IP-ソルベン
ト2028 ３０６．９部及び花王製レオドール MS-60 １
０．２部及びレオドール SP-010 ２０．４部を含有する
油相を加えてワーリングブレンダー中で１分間攪拌し、
油中水型エマルションを得た。このエマルションを攪拌
機、窒素ガス吹き込み管、温度計及びガス出口管を設置
した１５００mlセパラブルフラスコに仕込み、ベンゾイ
ンエチルエーテル（メタノール１ml中０．０５部）を添
加した。このエマルション中に窒素ガスを吹き込み溶存
酸素を除去後、ウオーターバス上で重合温度を４０℃に
保ち、紫外線ランプにより光照射して残存モノマーが１
％以下になるまで重合を行った。こうして得られた油中
水型エマルションに花王製エマルゲン910 ２０．４部及
びエマルゲン906 １０．２部を添加して、水中に投下し
たときに水中油型エマルションに転換可能な重合体油中
水型エマルションを得た。得られた重合体は水溶性であ
る。

【００２６】Ｃ：水性相の調製において更にメチレンビ
スアクリルアミド０．００２９を加えた以外は高分子Ｂ
製法と同様にして得たアクリルアミド・アクリル酸共重
合物の油中水型エマルションを用いた。（以下高分子Ｃ
と記す。）これは高分子純分約３０％、粘度４００〜６
００mPa・s であり、このポリマーは部分的に架橋構造を
有しているため、このポリマーを水に分散させてポリマ
ー分０．１％濃度にした水性液をポアサイズ１μｍのフ
ィルターで濾過したときのフィルター通過率は５％以下
である。ちなみに水溶性である高分子Ｂはフィルター透
過率は９８％以上である。又、このポリマー分０．１％
濃度の水性液に先端を丸めた直径６．６mmのガラス製棒
を液面から１０mm入ったところに保持した後５００mm／
分の速度で引き上げて糸が切れるまでの距離を測定する
曳糸性試験で１０mmという曳糸性を示し、曳糸性が０mm
である高分子Ａとは異なる性状を示すものである。

【００２７】固化助剤：塩化カルシウム４０重量％水溶
液(以下、塩化カルシウム水溶液と記す)と、硫酸水素カ
リウム３０重量％水溶液(以下、硫酸水素カリウム水溶
液と記す)を用いた。

【００２８】廃泥の調合：表１に示した組成のモデル廃
泥３０００ｇを上記の原料を用いて、ＪＩＳＲ５２０１
記載のモルタルミキサーで３分間混練することにより調
合した。

【００２９】廃泥の固化処理：このモデル廃泥１５００
ｇに、表１に示した固化剤を所定量加え、同モルタルミ
キサーで２分間混練した後、固化物の評価を行った。結
果を表１に示す。ここでの評価方法は、以下の通りであ
る。

【００３０】固化処理物評価方法：固化状態：固化状態を目視により観察し、評価した。 ○印：固化十分(粒状・塊状) △印：固化やや不十分 ×印：固化不十分(泥状等)

【００３１】ブリージング：固化処理した廃泥を手のひ
らに約６０ｇ程度採り、１５秒間に３０回の往復振動を
与え、にじみ出てきた水の量を目視で評価した。 ○印：ブリージングなし、または極めてわずか △印：
ブリージングがややある ×印：ブリージングがある

【００３２】べたつき、糸引き性：固化処理した廃泥を
ＳＵＳ３０４板上にとり、軽く押しつけた後廃泥を板か
ら剥がすことにより廃泥のべたつき及び糸引き性を評価
した。 ○印：べたつき、および糸引き性がない △印：べたつ
き、および糸引き性がややある ×印：べたつき、およ
び糸引き性がある

【００３３】運搬性ダンプトラックで問題なく運べるかどうか判定した。 ○印：問題なし △印：やや問題がある(ブリージン
グ、付着) ×印：問題がある(ブリージング、液だれ、付着）

【００３４】

【表１】

【００３５】＊１前記実施例説明文参照＊２廃泥１００kgに対する固化剤添加量 [kg]

【発明の効果】本発明によれば、土木建設工事より発生
する廃泥を短時間に、コンパクトな装置で容易に固化す
ることができ、しかも固化物のべたつきや糸引きがな
く、又、ブリージングを生ずることもなく、強度も高い
ため、収集、運搬等の作業性が非常に良く、固化物は骨
材や煉瓦、瓦、陶磁器等の材料として再利用が可能な有
用材料となるという、優れた廃泥の固化処理方法を提供
しうる。

フロントページの続き (72)発明者井関隆幸東京都千代田区丸の内一丁目５番１号日東化学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメントを含む廃泥に、珪酸ナトリウムを
少なくとも含有する固化剤を添加混合して固化後、粒状
ないし塊状物とすることを特徴とする廃泥の固化処理方
法。
【請求項２】廃泥中のセメント分が３重量％以上で、珪
酸ナトリウムの添加量が、廃泥１００kgに対して、１〜
３０kgである請求項１記載の廃泥の固化処理方法。
【請求項３】珪酸ナトリウムと併用される固化剤が親水
性のアクリル系高分子であり、添加量が、廃泥１００kg
に対して、純分で０.０１〜２kgである請求項１記載の
廃泥の固化処理方法。
【請求項４】アクリル系高分子が、水溶性のアクリル系
高分子又は部分的に架橋しているが曳糸性を有する親水
性アクリル系高分子である請求項３記載の廃泥の固化処
理方法。
【請求項５】アクリル系高分子が、分子量１００万以上
であり、粒径１００μｍ以下の粒子として、該粒子を実
質的に溶解しない液に分散された状態のものである請求
項４記載の廃泥の固化処理方法。
【請求項６】さらに固化助剤として、珪酸ナトリウム水
溶液の硬化剤や硬化助剤を併用する請求項１記載の廃泥
の固化処理方法。