JPH10109100A - 高含水浚渫底泥の減容化処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、浚渫底泥を環境に悪影響を与える
ことなく凝集させ、かつ、汎用、低圧脱水機を使用で
き、大量処理に適する高含水浚渫底泥の減容化処理方法
を提供する。 【解決手段】 本発明は、含水比４００〜３０００％の
高含水浚渫底泥に重量平均分子量３００万〜５００万、
中和度２５％〜７５％のポリアクリル酸ソーダを加えて
分散安定化をはかり、つぎに二価または三価の金属塩水
溶液を加えて疎水性フロックをつくり、しかるのちに、
自然または強制的に脱水して高含水浚渫底泥を減容化す
る方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湖沼や河川、港湾
などから得られる高含水浚渫底泥を、環境への影響を最
小限にとどめつつ、凝集、脱水して減容化する方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】湖沼や河川、港湾などの底には、多くの
場合、ヘドロ状の物質が沈殿、堆積しているが、それら
は、栄養塩に富むヘドロ状物質である場合が多く、そこ
から溶け出る窒素、りんなどの富栄養素が植物プランク
トンの異常発生やメタンガス発生の原因となって、著し
い環境悪化をもたらしている。汚染の進んだ湖沼や河
川、港湾の浄化の有力な方法の一つは、この栄養塩に富
むヘドロ状物質を浚渫して取り除くことであり、国や多
くの地方自治体がはやくからこれに取り組んで一定の成
果を収めているが、その方法は、浚渫船から送られるヘ
ドロを処理ヤードにためて天日乾燥するものが殆どで、
処理ヤードに大規模な築堤工事が必要な上、乾燥が終っ
てヤードを再利用することが可能になるまで長期間（１
年以上）を要することから、処分地の確保に頭を悩ませ
ているところがほとんどである。

【０００３】天日乾燥は時間がかかる上、乾燥後といえ
ども処分地に地耐圧が出ず、処分地の用途が制限される
ことから、無薬注のまま、あるいは、アクリルアミド系
の凝集剤を加えて機械脱水する方法も一部で採用されて
いる。すなわち、従来は、湖沼や河川、港湾などから得
られる高含水浚渫底泥を減容化処理するにあたっては、
底泥を浚渫船で浚渫して堤防で取り囲んだ囲繞堤内に送
り、そこで天日乾燥する方法が、あるいは、ポリアクリ
ルアミド系の凝集剤を加えて凝集させてから脱水機にか
け減容化する方法が、もっぱら取られてきた。

【０００４】しかし、アクリルアミド系の凝集剤は、残
留するアクリルアミドモノマーの毒性の問題から、自然
界で大量に使用することは好ましいことでなく、例え
ば、厚生省環境衛生局水道課編の「浄水場排水処理施設
の手引き」によれば、浄水工程でのアクリルアミド系の
凝集剤の使用を禁じている。したがって、特に、湖沼の
ような閉鎖系水域や、下流に上水道の取り入れ口のある
ような河川でのアクリルアミド系の凝集剤の使用は、で
きるだけ避けることが望ましい。また、無薬注のまま、
あるいは、少量のアクリルアミド系の凝集剤を加えて機
械脱水する方法は、いずれも脱水に高圧を要するので、
高圧フィルタープレス以外、適する脱水方法がない。高
圧フィルタープレスは、連続操作ができないから、処理
能力が小さく、大量処理に向かない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、浚渫底泥を
環境に悪影響を与えることなく凝集させ、かつ、汎用、
低圧脱水機を使用でき、大量処理に適する高含水浚渫底
泥の減容化処理方法を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、含水比４００
〜３０００％の高含水浚渫底泥に重量平均分子量３００
万〜５００万、中和度２５〜７５％のポリアクリル酸ソ
ーダを加えて分散安定化をはかり、つぎに二価または三
価の金属塩水溶液を加えて疎水性フロックをつくり、し
かるのちに、自然または強制的に脱水して高含水浚渫底
泥を減容化する方法に関する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の対象となる高含水浚渫底
泥の含水比は、４００％〜３０００％である。４００％
未満の含水比では、たとえ凝集処理できたとしても自由
水が少なく、脱水機で分離水を全く得られないか、得ら
れてもごくわずかであり、減容化のメリットはない。３
０００％をこえる含水比のものは、通常の浚渫作業でほ
とんど発生しないし、もし３０００％をこえる含水比の
ものを本発明の処理法で処理しても、得られるフロック
の強度が弱く脱水作業が困難である。本発明でいう含水
比（％）とは、汚泥乾燥物重量（固形分）に対する水の
重量比に１００をかけた値をいう。含水量は、ＪＩＳ
Ａ−１２０３「土の含水量試験方法」に従って測定す
る。本発明では、アクリル酸ソーダおよび二価または三
価の金属塩の添加量を浚渫底泥無水物の重量に対する重
量または容量として記載する。この浚渫底泥無水物の重
量は、含水比の測定値から計算によって得ることができ
る。

【０００８】本発明で使用するポリアクリル酸ソーダ
は、厚生省令第３２号により食品添加物に指定されてい
る安全性の高い物質で、アクリルアミド系の高分子物質
と違って環境への影響は指摘されていない。ポリアクリ
ル酸ソーダは、それ自体、凝集性を有し、魚肉練製品・
缶詰等の製造時、水溶性魚肉蛋白質廃液にポリアクリル
酸ソーダを添加することにより、魚肉蛋白質の回収・再
利用及び廃水の浄化に広く使用されているが、この場合
のようにポリアクリル酸ソーダを凝集剤として用いる場
合の添加量は、５０〜２００ｐｐｍ程度と、非常に小さ
な添加率である。

【０００９】しかし、本発明においては、ポリアクリル
酸ソーダを凝集剤として使用するものではない。むし
ろ、懸濁液にポリアクリル酸ソーダを純分換算で浚渫底
泥無水物１００グラムあたり２〜７グラムという高い添
加率で加えることにより、懸濁粒子にポリアクリル酸ソ
ーダが過剰に吸着され、または、多分子系吸着に伴う表
面荷電の逆転、親水性の増大などによって保護コロイド
作用の形をとるため、粒子はかえって分散して安定化す
る。ポリアクリル酸ソーダを所定量加えた段階では、浚
渫底泥は凝集状態ではなく、高粘度で、かつ、安定な分
散液状態にある。

【００１０】つぎに、この安定分散液に二価または三価
の金属塩水溶液を加えて攪拌すると、ポリアクリル酸ソ
ーダが、その内部に懸濁粒子を含んだまま凝集し、疎水
性フロックをつくる。本発明で用いるポリアクリル酸ソ
ーダは、重量平均分子量が３００万〜５００万のポリア
クリル酸ソーダである。ポリアクリル酸ソーダの分子量
が極めて大きいため、二価または三価の金属塩水溶液を
加えて得られる凝集物は、極めて強度が強く疎水性に富
んでいる。凝集物の脱水性の良否を簡単に知る手段とし
て、それを片手で握った時、指の間から凝集物が漏れだ
してくるか否かをみる方法がよく使われるが、本発明で
得られた凝集物は、指の間から凝集物が漏れることな
く、水だけが滲み出る。すなわち、片手で簡単に絞るこ
とができ、極めて脱水性に優れていることが分かる。

【００１１】したがって、これを脱水機にかけると、低
含水率のスラッジを得ることができる。処理対象の浚渫
底泥の含水比が９００％以上では、野積みによる自然脱
水でも脱水、減容化が期待できるし、袋詰め脱水などの
簡易強制脱水法を用いて脱水、減容化を行ってもよい。
機械脱水法を採用する場合、汎用の低圧脱水機、例え
ば、スクリュープレス、ベルトプレス、ロールプレス、
デカンターなどの連続式の脱水機が使用でき、高圧フィ
ルタープレスに限定される無薬注脱水方式と違って、大
量処理が可能である。

【００１２】ポリアクリル酸ソーダを高い添加率で加え
て懸濁粒子を分散安定化させた後、二価または三価の金
属塩水溶液を加えることで、懸濁粒子とポリアクリル酸
ソーダを一緒に凝集させ、高強度、高脱水性のスラッジ
を得る技術は、今まで存在しなかったものである。

【００１３】本発明で用いるポリアクリル酸ソーダは、
重量平均分子量が３００万〜５００万のポリアクリル酸
ソーダである。重量平均分子量が３００万未満では、強
いフロックが得られず、脱水工程から得られる分離水が
濁ることが多い。重量平均分子量が５００万をこえる
と、水に対する溶解性が減少し、効果が減退する。

【００１４】本発明で用いるポリアクリル酸ソーダは、
中和度が２５〜７５％のポリアクリル酸ソーダである。
ポリアクリル酸ソーダの中和度は、医薬品添加物規格
（１９９４年追補）ＡＭ−１０５「ポリアクリル酸部分
中和物」により測定する。中和度が２５％未満でも疎水
性に富んだ凝集物を得ることはできるが、水に対する溶
解度が小さく、添加量が多くなって経済的でない。ま
た、中和度が７５％をこえるものでも、おなじく疎水性
に富んだ凝集物を得ることはできる。しかし、浚渫底泥
中に含まれる溶解性重金属類の吸着力が弱く、例えば、
浚渫底泥中に鉄が含まれていると、分離水が、数日後、
酸化鉄の赤色を帯びる。中和度が２５〜７５％のポリア
クリル酸ソーダを用いれば、溶解性重金属類を吸着して
沈殿するから、分離水が着色する恐れがない。湖沼の浚
渫を計画する際、かえって、ヘドロ中の重金属が溶けだ
し、水を汚染するとして問題になるケースがあるが、本
発明のように、中和度が２５〜７５％のポリアクリル酸
ソーダを使用して処理すれば、重金属の固定化がおこる
ので、水を汚染させるおそれはない。

【００１５】本発明で用いるポリアクリル酸ソーダは、
通常、粉末品が用いられるが、脱水ケーキの中に油が残
ることが許される場合は、油中水型エマルジョン、また
は、油溶性ポリマーを溶かした高粘性油にポリアクリル
酸ソーダ粒子を担持させたものを使うと、反応に要する
時間を短縮できる。

【００１６】本発明で用いるポリアクリル酸ソーダの添
加量は、浚渫底泥無水物１００グラムあたり１〜７グラ
ムである。１グラム未満では、丈夫な凝集物が得られ
ず、また、７グラムをこえても効果には影響ないが、経
済的でない。

【００１７】本発明で用いる金属塩は、二価または三価
の水溶性金属塩である。一価の金属塩では、ポリアクリ
ル酸ソーダの凝集が起きず、四価以上の水溶性金属塩で
汎用のものはないからである。本発明で用いる二価また
は三価の金属塩としては、たとえば、ポリ塩化アルミニ
ウム、含硫酸基ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸アルミ
ニウム、塩基性塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、
硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、アンモニウム明
バン、アルミン酸ナトリウム、塩素化コッパラス、塩化
亜鉛、硫酸亜鉛が挙げられる。このうち、特に、含硫酸
基ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムなどの酸性
塩が効果的、かつ、安全、安価であるが、必要に応じ、
塩化カルシウム、塩化マグネシウムなどの中性塩を酸性
塩とブレンドして用いてもよい。二価または三価の金属
塩水溶液として含硫酸基ポリ塩化アルミニウム（ＰＡ
Ｃ）（アルミナ１０〜１１％品）水溶液または硫酸アル
ミニウム（ＡＳ）（アルミナ８．０〜８．２％品）水溶
液を用いたときの添加量は、浚渫底泥無水物重量に対
し、２容量％〜１０容量％である。２容量％未満では凝
集が不完全であり、１０容量％をこえると、分離液のｐ
Ｈが下がりすぎたり、分離液中の塩分濃度が上がり過ぎ
たりして、分離液の放流に障害となる。含硫酸基ポリ塩
化アルミニウムは、ＪＩＳ Ｋ１４７５に準拠するも
の、硫酸アルミニウムは、ＪＩＳ Ｋ１４５０に準拠す
るものを使用するのが一般的である。二価または三価の
金属塩のかわりにカチオン系の高分子凝集剤を使用して
も凝集物は得られるが、カチオン系の高分子凝集剤は毒
性があり、本発明の目的にそぐわない。

【００１８】浚渫底泥は、普通、大量の有機物を含んで
おり、内部は、著しい還元状態にある。嫌気性菌が繁殖
し、ひどい腐敗臭がする場合も珍しくない。このような
浚渫底泥であっても本発明の処理法で処理可能である
が、還元状態は、使用するポリアクリル酸ソーダの必要
添加量に影響を与える。還元状態の程度は、ＯＲＰ計を
用いて酸化還元電位を測定することで知ることができ
る。酸化還元電位（Ｖ）が負で、その絶対値が大きいほ
ど、著しい還元状態にあり、ポリアクリル酸ソーダの必
要量が多くなる。したがって、経済的な処理を考えたと
き、あらかじめ、酸化剤を用いて浚渫底泥を酸化してか
ら処理に供するほうが有利な場合がある。

【００１９】酸化剤として、空気、酸素、オゾンなどの
酸素類、過酸化水素などの過酸化物、次亜塩素酸ソーダ
などの酸素酸塩類が使用できる。空気、酸素、オゾンの
場合は、気体を直接吹き込んで攪拌し、過酸化水素水、
次亜塩素酸ソーダ水溶液の場合は、薬注ポンプを用いて
添加攪拌する。添加量は、浚渫底泥の還元状態の程度で
異なるから、ＯＲＰ計を用いて酸化還元電位を測定して
添加量を決定する。空気を吹き込むかわりに、浚渫底泥
を大気中で激しく攪拌するなどして空気との接触をはか
ってもよい。

【００２０】

【実施例】本発明を実施例１〜４および比較例１〜２に
より詳細に説明する。しかし、本発明はこれに限定され
るものではない。実施例１ 含水比７００％の湖水浚渫底泥重量に対し、重量平均分
子量５００万、中和度５０％ポリアクリル酸ソーダ粉末
を０．５重量％（湖水浚渫底泥無水物重量に対して４重
量％）加え、つぎに含硫酸基ポリ塩化アルミニウム水溶
液（アルミナ１０〜１１％品）を０．７容量％（湖水浚
渫底泥無水物重量に対して５．６容量％）加えて疎水性
フロックをつくった。これをスクリュープレスを使って
脱水した。脱水後のケーキの含水比は２２３％であっ
た。また、分離水の性質と減容率は表１の通りであっ
た。

【００２１】実施例２ 含水比９００％の湖水浚渫底泥重量に対し、重量平均分
子量５００万、中和度５０％ポリアクリル酸ソーダ粉末
を０．３重量％（湖水浚渫底泥無水物重量に対して３重
量％）加え、つぎに含硫酸基ポリ塩化アルミニウム水溶
液（アルミナ１０〜１１％品）を０．４５容量％（湖水
浚渫底泥無水物重量に対して４．５容量％）加えて疎水
性フロックをつくった。これをベルトプレスを使って脱
水した。脱水後のケーキの含水比は２４１％であった。
また、分離水の性質と減容率は表１の通りであった。

【００２２】実施例３ 含水比１２００％の湖水浚渫底泥重量に対し、重量平均
分子量５００万、中和度５０％ポリアクリル酸ソーダ粉
末を０．２５重量％（湖水浚渫底泥無水物重量に対して
３．２５重量％）加え、つぎに硫酸アルミニウム水溶液
（アルミナ８．０〜８．２％品）を０．３２容量％（湖
水浚渫底泥無水物重量に対して４．２容量％）加えて疎
水性フロックをつくった。これを遠心分離器にかけて２
０００回転で５分間脱水した。脱水後のケーキの含水比
は２６０％であった。また、分離水の性質と減容率は表
１の通りであった。

【００２３】実施例４ 含水比１２００％の湖水浚渫底泥１リットルをビーカー
に取り、４枚羽根のスクリュー攪拌機で５０分間激しく
攪拌した。ＯＲＰ計による酸化還元電位は、攪拌前−３
４ｍＶ、攪拌後＋１１５ｍＶであった。これに、重量平
均分子量５００万、中和度５０％ポリアクリル酸ソーダ
を０．２重量％（湖水浚渫底泥無水物重量に対して１．
９５重量％）加え、つぎに硫酸アルミニウム水溶液（ア
ルミナ８．０〜８．２％品）を０．２６容量％（湖水浚
渫底泥無水物重量に対して３．３容量％）加えて疎水性
フロックをつくった。これを遠心分離器にかけて２００
０回転で５分間脱水した。脱水後のケーキの含水比は２
５３％であった。

【００２４】比較例１ 含水比７００％の湖水浚渫底泥３００ｍｌをフィルター
プレスに送って３気圧で３０分間脱水した。脱水後のケ
ーキの含水比は１７０％、ケーキ容積は７２ｍｌであっ
た。また、分離水の性質と減容率は表１の通りであっ
た。フロックが弱いため、フィルタープレス以外の汎用
脱水機では脱水できなかった。

【００２５】比較例２ 含水比７００％の湖水浚渫底泥３００ｍｌに、０．２重
量％のアクリルアミド系高分子凝集剤（重量平均分子量
５００万）溶液を３．５ｍｌ（この湖水浚渫底泥無水物
に対して高分子純分換算で０．０２重量％に相当）加え
て反応させた後、フィルタープレスに送って３気圧で１
０分間脱水した。脱水後のケーキの含水比は１８９％、
ケーキ容積は７７ｍｌであった。また、分離水の性質と
減容率は表１の通りであった。フロックが弱いため、フ
ィルタープレス以外の汎用脱水機では脱水できなかっ
た。

【００２６】実施例１〜４および比較例１〜２の結果を
表１に示す。表１において、透過率は、３５０ｎｍの波
長の光の透過率を、蒸留水を１００％として表した値で
ある。測定は、日立の１００−６０型ダブルビーム分光
光度計によりおこなった。また、減容率は、供試浚渫底
泥容積に対する脱水後のケーキ容積の割合（％）を１０
０から引いた値を示した。

【表１】

【００２７】

【発明の効果】実施例１〜３から明らかなように、本発
明の処理法によれば、浚渫底泥を環境に悪影響を与える
ことなく凝集させ、かつ、汎用、高能力の低圧脱水機す
ることにより、容積を２８／１００〜４０／１００にま
で減らせることが分かる。また、実施例３と実施例４の
比較から、浚渫底泥を酸化することから薬注量を減らせ
ることがわかる。一方、比較例のように無薬注、あるい
は、少量のアクリルアミド系高分子凝集剤で処理して
も、得られるフロックは弱く、高圧フィルタープレス以
外の脱水機は、使用できないことが分かる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 含水比４００％〜３０００％の高含水浚
   渫底泥に重量平均分子量３００万〜５００万、中和度２
   ５〜７５％のポリアクリル酸ソーダを加えて分散安定化
   をはかり、つぎに二価または三価の金属塩水溶液を加え
   て疎水性フロックをつくり、しかるのちに、自然または
   強制的に脱水することからなる高含水浚渫底泥の減容化
   処理方法。
2. 【請求項２】 上記ポリアクリル酸ソーダの添加量が、
   上記高含水浚渫底泥中の浚渫底泥無水物１００グラムあ
   たり１〜７グラムの添加率であることを特徴とする請求
   項１に記載の高含水浚渫底泥の減容化処理方法。
3. 【請求項３】 上記金属塩水溶液として含硫酸基ポリ塩
   化アルミニウム水溶液または硫酸アルミニウム水溶液を
   用いることを特徴とする請求項１に記載の高含水浚渫底
   泥の減容化処理方法。
4. 【請求項４】 上記高含水浚渫底泥として、酸化剤を用
   いて高含水浚渫底泥中の還元性物質を酸化したものを用
   いることを特徴とする請求項１に記載の高含水浚渫底泥
   の減容化処理方法。
5. 【請求項５】 上記酸化剤として、空気、酸素、オゾ
   ン、過酸化水素、次亜塩素酸ソーダを用いることを特徴
   とする請求項４に記載の高含水浚渫底泥の減容化処理方
   法。