JP2019126761A - ベントナイト汚泥もしくはシールド工法汚泥の処理剤とその製造方法並びにこれを用いたベントナイト汚泥もしくはシールド工法汚泥の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】今後も多量に発生することが予想されるベントナイト汚泥もしくはシールド工法汚泥を簡便、効率的に建設残土としての自然投棄が可能とされ、さらには産業・社会資源としての再利用も可能とされるベントナイト汚泥もしくはシールド工法汚泥処理の新しい処理剤の製造方法を提供する。
【解決手段】
珪酸ナトリウムの水性液に希硫酸および硫酸塩のうちの少なくとも一種を混合することを特徴とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、シールド工法汚泥もしくはシールド工法汚泥等として多量の水分を含み産業廃棄物として扱われているベントナイト汚泥を普通の土砂と同等性質にし、建設残土として自然界への投棄処分を可能とし、建設資材、土木資材等としての産業・社会資源としての利用も可能とする、ベントナイト汚泥もしくはシールド工法汚泥処理剤とその製造方法並びにこれを用いたベントナイト汚泥もしくはシールド工法汚泥の処理方法に関するものである。

従来より、ビル建設や橋梁や堤防等土木構造物建設のための杭打ちや掘削、汚泥シールド工法等による地下トンネルの掘削等においては、掘削壁、掘削孔壁の崩れの防止、止水、さらには掘削作業の効率化等のために大量の含水ベントナイトが使用されている。この含水ベントナイトについては、使用後においては多量の水分を含んだ汚泥を発生させる。このようなベントナイト汚泥は、産業廃棄物に指定されており、その処分が大きな問題となる。そこで、従来では、ベントナイト汚泥を産業廃棄物中間処理場へと搬入し、石灰を混入し、水分を吸収させ、産業廃棄物から普通土砂へと変えて、すなわち建設残土として、自然界に投棄するようにしている。このことは、ベントナイト汚泥に石灰を混入すると水分と反応し、９５℃程度の高熱が発生するのでその熱で水分を蒸発させ、結果的に水分が無くなって、建設残土として普通の土になるとの考えに基づいている。

しかしながら、ベントナイト汚泥に石灰を混入して水分を蒸発させ、建設残土として投棄した場合、数年（２年〜５年）を経ると、自然界に還元した土砂から白濁した液（石灰を含んだ水分）やセメントが固化する際に毒性のある六価クロムが流れ出し、ＰＨは高アルカリ性を示す。

このため、川に流れて河川の白濁と汚染が進み、魚等が死ぬ又はその河川から魚がいなくなった等の住民からの苦情が多発する。また、田畑に流れ込んで、白濁とともに食物の生育が悪くなったり、食物や野菜などが枯れる現象も見られた。このような苦情や問題が発生しても、実際的には行政は適切な指導、対応ができず、問題を抱えたまま、解決手段を見出せないのが現状である。

一方、都市部はますます高層化し、そのため地下深く掘削して建設ビルを倒壊から守り安定を図る。鉄道、リニアカー、新幹線、道路、共同溝、特殊施設の地価埋設物、雨水大規模調整池、地下商店街等も既存の地上には設置が困難となり、インフラ建設はより深く地下を利用する考えに至っている。将来、都市部は地下を利用する機会が多くなり、結果、建設工事に伴うシールド汚泥やベントナイト汚泥が大量に発生搬出されることとなる。

ベントナイト汚泥やシールド汚泥の処理については、これまでにもいくつかの改善提案がなされている。例えば、石灰混入後に起泡剤を添加し、焼成して多孔性軽量骨材として利用すること(特許文献１)や、酸化鉄、硫酸、硫酸カルシウムを主体とする酸性混合物、さらには鉄族金属触媒をも添加して、建設・土木資材として利用すること(特許文献２)などが提案されている。

しかしながら、これらの提案は、多量のベントナイト含有汚泥の処理としては実際的ではなく、複雑な工程やコスト増大等の問題が解消されていない。

特開平６−３２６７６号公報 特開２００３−１０８９１号公報

本発明は、以上のとおりの背景から、従来の石灰混入処理の問題点を解決し、今後も多量に発生することが予想されるベントナイト汚泥もしくはシールド工法汚泥を簡便、効率的に建設残土としての自然投棄が可能とされ、さらには産業・社会資源としての再利用も可能とされるベントナイト汚泥処理剤とその製造方法を提供することを課題としている。

本発明は、前記課題を解決する手段として以下のことを提供する。

＜1＞珪酸ナトリウムの水性液に希硫酸および硫酸塩のうちの少なくとも一種を混合することを特徴とするベントナイト汚泥もしくはシールド工法汚泥処理剤の製造方法。

＜２＞上記方法により製造されたベントナイト汚泥もしくはシールド工法汚泥の処理剤。

＜３＞上記の方法により製造された汚泥処理剤をベントナイト汚泥もしくはシールド工法汚泥に混合する汚泥の処理方法

本発明によれば、珪酸ナトリウムの水性液に希硫酸および硫酸塩のうちの少なくとも一種を混合することでよく、これによって、従来の石灰混入処理の問題点を解決し、シールド工法汚泥等として今後も各種の建設・土木施工現場から多量に発生することが予想されるベントナイト汚泥を簡便、効率的に、泥土の流動化抑制、固化を促進し、しかもｐHの適正化を図ることによって建設残土としての自然投棄が可能とされる処理剤とその新しい製造方法並びにこれら汚泥の処理が実現される。

本発明における珪酸ナトリウムの水性液は、水ガラスもしくは水ガラス調整水溶液として用いられる。珪酸ナトリウム水性液は市販品もしくは、ガラス工業等からの産業再生品でもよいし、あるいはこれらを、もしくは原料としての珪酸ナトリウムを所要の粘度、比重、たとえば１．０１〜１．２程度の比重品として水希釈したものであってもよい。

本発明の前記処理剤は、以上のような珪酸ナトリウム水性液に希硫酸および硫酸アルミニウムや硫酸亜鉛等の硫酸塩のうちの一種以上が添加混合されて調製される。

この混合調製は、処理対象としてのベントナイト汚泥やシールド工法汚泥に処理剤として添加される前にあらかじめ行われてもよいし、これら汚泥に、珪酸ナトリウム水性液、次いで希硫酸もしくは硫酸塩のうちの一種以上が順次に添加され混合されることであってもよい。

本発明の処理剤における成分としての珪酸ナトリウムは、ベントナイト汚泥やシールド工法汚泥の泥土の流動化抑制、固化を促進する役割を果たしている。泥土のゲル化等によって、このような作用が期待されることになる。

一方、希硫酸、硫酸塩は水性液状態として多量の含水状態にあるベントナイト汚泥もしくはシールド工法汚泥のｐHを適正化して中性域とする。しかも、重金属イオンを不溶化するという利点も有している。

上記のような作用効果は、本発明の処理剤においては、必須の成分としての、前記の珪酸ナトリウムと希硫酸、硫酸アルミニウム等の硫酸（金属）塩の水溶液もしくは分散液などの水性液を汚泥に混合することから、汚泥の流動化抑制、固化の促進効果、ｐＨの中性化調整、そして重金属の不液化の効果がより確実に、増強されることになる。

珪酸ナトリウムの水性液に混合されるｐH適正化のための希硫酸および硫酸塩の一種以上については、ｐH適正化の作用そのものについては希硫酸がより好適である。ただ、金属加工業等からの産業再生品として硫酸アルミニウム他を用いてもよく、これらは希硫酸と併用してもよい。

本発明の処理剤における成分組成としては、水：珪酸ナトリウム：希硫酸および硫酸塩のうちの一種以上の場合には、１００％質量比の内訳として、６０〜８０％：１５〜２５％：５〜１５％の範囲を好ましく考慮することができる。

本発明が対象とするベントナイト汚泥もしくはシールド工法汚泥には、粘土の一種であり、水との親和力が強く、その懸濁液が連続地中壁工法やトンネル掘削のシールド工法等に人口汚水として用いられるベントナイトの施工後に回収される各種のものが含まれる。そして、このベントナイト汚泥もしくはシールド工法汚泥には、回収ベントナイトとともにセメントミルクや掘削された地盤、地中の土砂も含まれていてもよい。

ベントナイト汚泥もしくはシールド工法汚泥の処理においては、本発明の前記処理剤を、質量比で、汚泥：処理剤として、１００：５〜２０、より好適には、５〜１５を目安とすることができる。投入後に攪拌し、その後、放置することで自然残土となる。
本発明についての実際的な態様を例示すると以下のとおりである。
まず、珪酸ナトリウム水性液に希硫酸を、混合比率（質量比）として、水：珪酸ナトリウム：希硫酸＝７０：２０：１０の割合となるように混合して処理剤を調整した。
東京都墨田区での掘削土として次の２種のベントナイト汚泥（Ａ）（Ｂ）を供試体とし、上記処理剤を用いて処理を試みた。

供試体（Ａ）（Ｂ）の原土（砂質系シルト）のｐＨ、含水率は、
（Ａ）：ｐＨ１１．４６、含水率３３．３％
（Ｂ）：ｐＨ１１．４６、含水率５０．０％
であった。
供試体（Ａ）に対し、質量比５％の上記処理剤を添加混合した場合、５回後にはｐＨ８．０１、含水率３０．４％、５日後には、ｐＨ７．９６、含水率２０．１％であることが確認された。
また、供試体（Ｂ）の場合には、１５％混合で、６日後にはｐＨ７．９４、含水率２９．７％であることが確認された。

本発明の処理剤によれば、処理後の土は、通常の建設残土として自然界に投棄することができ、しかも、従来のセメント及び石灰混入の場合のような不都合も生じない。また、処理後の土は、エコセメントや、インターロッキング、セメント系外壁材などの建設資材、道路路床骨材等の土木資材、さらには、牛馬等の糞尿処理材として、広範囲な用途への産業・社会資源として利用可能となる。

Claims (3)

1. 珪酸ナトリウムの水性液に希硫酸および硫酸塩のうちの少なくとも一種を混合することを特徴とするベントナイト汚泥もしくはシールド工法汚泥処理剤の製造方法。
2. 請求項１に記載された方法により製造されたものであることを特徴とするベントナイト汚泥もしくはシールド工法汚泥の処理剤。
3. 請求項１に記載の方法により製造された汚泥処理剤をベントナイト汚泥もしくはシールド工法汚泥に混合することを特徴とするベントナイト汚泥もしくはシールド工法汚泥の処理方法。