無機質汚泥を含む被処理水の処理方法
【課題】排水の量を低減できる、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法を提供する。
【解決手段】脱水剤として凝集物を含む処理水を脱水して得られたろ水にカルボキシ基を有する単量体に由来する構成単位と式（１）の単量体または式（２）の単量体に由来する構成単位とを有する重合体からなる両性高分子凝集剤を溶解させたものを用いる。
［化１］
Ｒ１＝水素原子、メチル基；Ｒ２、Ｒ３＝水素原子、炭素数１〜４のアルキル基；Ｒ４＝炭素数１〜４のアルキル基、ベンジル基；Ｚ−＝Ｃｌ−、１／２ＳＯ４２−。
【解決手段】脱水剤として凝集物を含む処理水を脱水して得られたろ水にカルボキシ基を有する単量体に由来する構成単位と式（１）の単量体または式（２）の単量体に由来する構成単位とを有する重合体からなる両性高分子凝集剤を溶解させたものを用いる。
［化１］
Ｒ１＝水素原子、メチル基；Ｒ２、Ｒ３＝水素原子、炭素数１〜４のアルキル基；Ｒ４＝炭素数１〜４のアルキル基、ベンジル基；Ｚ−＝Ｃｌ−、１／２ＳＯ４２−。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木・建設工事で発生する泥水等の、無機質汚泥を含む被処理水を処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木・建設工事で発生する泥水は、多くの水を含み、かつ流動性が高いことから、そのままの状態では、取扱性が悪く、搬出に多額の費用がかかる。そのため、通常は、土木・建設工事の現場にて、泥水を脱水して減容化する処理を行い、搬出費用を抑えている。
【０００３】
泥水の処理方法としては、泥水に、凝集剤を含む脱水剤を添加して無機質汚泥を凝集させた後、脱水して無機質汚泥の脱水ケーキとし、該脱水ケーキを、埋戻土、盛土として再利用する方法が一般的である。
泥水の処理方法としては、下記の方法が提案されている。
【０００４】
（１）カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤および水溶性塩（塩化カルシウム、塩化マグネシウム等。）からなる脱水剤を用いる方法（特許文献１）。
（２）ベントナイト泥水に、水溶性金属塩（塩化マグネシウム、塩化カルシウム等。）を添加した後、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤および水溶性塩（硫酸ナトリウム等。）からなる脱水剤を添加する方法（特許文献２）。
（３）ベントナイト泥水に、カチオン性高分子凝集剤を添加した後、アニオン性高分子凝集剤を添加する方法（特許文献３）。
【０００５】
（１）〜（３）の方法においては、凝集物を含む処理水を脱水して得られるろ水を再利用することができないため、すべて排水として処理される。しかし、該排水はｐＨが高いため、酸性化合物で中和した後でなければ外部に排出できず、排水の処理にコストがかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３８４０４号公報
【特許文献２】特開２００１−４９９８１号公報
【特許文献３】特公昭５５−１６７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、排水の量を減らすことができる、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法は、無機質汚泥を含む被処理水に脱水剤を添加し、前記無機質汚泥を凝集させて凝集物を含む処理水を得る工程と、凝集物を含む処理水を脱水して脱水ケーキおよびろ水を得る工程とを有する、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法において、前記脱水剤として、前記ろ水に下記両性高分子凝集剤を溶解させたものを用いることを特徴とする。
両性高分子凝集剤：カルボキシ基を有する単量体（ａ）に由来する構成単位と、下記式（１）で表される単量体（ｂ１）または下記式（２）で表される単量体（ｂ２）に由来する構成単位とを有する重合体。
【０００９】
【化１】
【００１０】
式中、Ｒ１は、水素原子またはメチル基であり、Ｒ２は、水素原子または炭素数が１〜４のアルキル基であり、Ｒ３は、水素原子または炭素数が１〜４のアルキル基であり、Ｒ４は、炭素数が１〜４のアルキル基またはベンジル基であり、Ｚ−は、Ｃｌ−または１／２ＳＯ４２−である。
【００１１】
本発明の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法は、さらに、前記無機質汚泥を含む被処理水のｐＨを９〜１３に調整する工程を有することが好ましい。
また、無機質汚泥を含む被処理水に脱水剤を添加する際に、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、水酸化マグネシウム、硫酸アンモニウムおよび塩化アンモニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種の無機塩を添加してもよい。
【００１２】
前記両性高分子凝集剤は、前記単量体（ａ）に由来する構成単位の５〜２０モル％と、前記単量体（ｂ１）または前記単量体（ｂ２）に由来する構成単位の２〜２０モル％と、他の単量体（ｃ）に由来する構成単位の６０〜９３モル％とを有する重合体であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法によれば、排水の量を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法に用いられる処理システムの一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜無機質汚泥を含む被処理水の処理方法＞
図１は、本発明の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法に用いられる処理システムの一例を示す概略図である。処理システム１０は、無機質汚泥を含む被処理水を貯留する貯泥槽１２と、無機質汚泥を含む被処理水に脱水剤を添加し、無機質汚泥を凝集させて凝集物を含む処理水を得る凝集反応槽１４と、凝集物を含む処理水を脱水する脱水機１６と、凝集反応槽１４に供給される脱水剤を調製し、貯留する脱水剤槽１８と、脱水機１６から排出されるろ水を貯留するろ水槽２０とを備えるものである。
【００１６】
処理システム１０を用いた、無機質汚泥を含む被処理水の処理は、下記の工程（Ｉ）〜（III）を経て行われる。
（Ｉ）必要に応じて、貯泥槽１２等にて、無機質汚泥を含む被処理水のｐＨを７〜１１に調整する工程。
（II）凝集反応槽１４にて、無機質汚泥を含む被処理水に脱水剤を添加し、無機質汚泥を凝集させて凝集物を含む処理水を得る工程。
（III）脱水機１６にて、凝集物を含む処理水を脱水して脱水ケーキおよびろ水を得る工程。
【００１７】
（工程（Ｉ））
貯泥槽１２等にて、無機質汚泥を含む被処理水のｐＨをあらかじめ７〜１１に調整することにより、両性高分子凝集剤と無機質汚泥との反応が効率よく進行するため、工程（II）における脱水剤の添加量をさらに低減できる。ｐＨは９〜１１がより好ましい。
ｐＨの調整には、酸性化合物（硫酸、塩酸等。）、塩基性化合物（水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等。）を用いてもよい。
【００１８】
無機質汚泥を含む被処理水としては、土木・建設工事で発生する泥水、シールド泥水、浚渫泥水等が挙げられる。
土木・建設工事で発生する泥水とは、地中連続壁工法、泥水シールド工法、場所打ち杭工法等で発生するスラリー状物であり、該泥水としては、ベントナイト泥水、ポリマー泥水、シルト泥水等が挙げられる。
本発明の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法は、無機質汚泥が凝集しにくい、泥土調整剤（ベントナイト、ＣＭＣ等。）を含む泥水の処理に好適である。
【００１９】
（工程（II））
凝集反応槽１４にて、無機質汚泥を含む被処理水に脱水剤を添加し、無機質汚泥を凝集させて凝集物を含む処理水を得る。
凝集反応槽１４としては、２軸パドルミキサー、円形・矩形の槽と各種回転翼からなる混合槽、回転ドラム式、スタティックミキサー等が挙げられる。
【００２０】
また、硬い脱水ケーキを得ることを目的に、無機質汚泥を含む被処理水に脱水剤を添加する際に、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、水酸化マグネシウム、硫酸アンモニウムおよび塩化アンモニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種の無機塩を添加してもよい。
【００２１】
無機塩および脱水剤の添加方法としては、例えば、下記の添加方法（α）〜（γ）が挙げられ、凝集効果が高く、硬い脱水ケーキが得られる点から、添加方法（α）が好ましい。
（α）汚泥を含む被処理水に、無機塩を添加し、ついで脱水剤を添加する方法。
（β）汚泥を含む被処理水に、無機塩および脱水剤を同時に添加する、または無機塩を含む脱水剤を添加する方法。
（γ）汚泥を含む被処理水に、脱水剤を添加し、ついで無機塩を添加する方法。
【００２２】
添加方法（α）における無機塩の添加終了から、脱水剤の添加開始までの時間は、１〜２０分が好ましい。
添加方法（γ）における脱水剤の添加終了から、無機塩の添加開始までの時間は、１〜１０分が好ましい。
【００２３】
添加方法（α）の場合、無機塩は、貯泥槽１２と凝集反応槽１４との間の配管中で添加してもよく、凝集反応槽１４に添加してもよい。
無機塩は、粉体として用いてもよく、水溶液として用いてもよい。
無機塩の添加量は、無機塩の添加率が被処理水中、５０〜５０００ｐｐｍとなる量が好ましい。
【００２４】
脱水剤は、工程（III）で得られたろ水に両性高分子凝集剤を溶解させた水溶液である。
脱水剤の添加量は、両性高分子凝集剤の添加率が被処理水中、３００〜３０００ｐｐｍとなる量が好ましい。
脱水剤（１００質量％）中の両性高分子凝集剤の濃度は、０．０１〜１．０質量％が好ましい。
【００２５】
ろ水に両性高分子凝集剤を溶解させて得られた脱水剤は酸性となる場合がある。しかし、両性高分子凝集剤の脱水性能を十分に発揮させるためには、カルボキシル基を解離させた状態で無機質汚泥に添加する方が好ましい。よって、脱水剤が酸性の場合には、塩基性化合物を添加して、脱水剤のｐＨを９〜１３に調整することが好ましい。
塩基性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。
脱水剤に、さらに水を加えて濃度等を調整してもよい。
【００２６】
両性高分子凝集剤は、カルボキシ基を有する単量体（ａ）に由来する構成単位と、下記式（１）で表される単量体（ｂ１）または下記式（２）で表される単量体（ｂ２）（以下、単量体（ｂ１）および単量体（ｂ２）をまとめて単量体（ｂ）とも記す。）に由来する構成単位と、必要に応じて単量体（ａ）および単量体（ｂ）を除く他の単量体（ｃ）に由来する構成単位とを有する水溶性の重合体である。
【００２７】
【化２】
【００２８】
式中、Ｒ１は、水素原子またはメチル基であり、Ｒ２は、水素原子または炭素数が１〜４のアルキル基であり、Ｒ３は、水素原子または炭素数が１〜４のアルキル基であり、Ｒ４は、炭素数が１〜４のアルキル基またはベンジル基であり、Ｚ−は、Ｃｌ−または１／２ＳＯ４２−である。
【００２９】
単量体（ａ）としては、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸塩、クロトン酸、クロトン酸塩、イタコン酸、イタコン酸塩、マレイン酸、マレイン酸塩等が挙げられ、汎用性が高く、比較的安価である点から、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸塩が好ましい。単量体（ａ）は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３０】
単量体（ｂ）としては、３級塩（Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド等。）の塩酸塩等。）、４級アンモニウム塩（ハロゲン化アルキル付加物（Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミドの塩化メチル付加物等。）、ハロゲン化アリール付加物（Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミドの塩化ベンジル付加物等。）等。）等が挙げられ、ｐＨ：１０．３で解離を示す３級アミンを有するＮ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩酸塩が好ましい。単量体（ｂ）は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３１】
他の単量体（ｃ）としては、水に溶解する単量体であれば特に限定されず、水溶性非イオン性単量体である（メタ）アクリルアミドが好ましい。
【００３２】
単量体（ａ）に由来する構成単位の割合は、全構成単位（１００モル％）中、５〜２０モル％が好ましく、１０〜１５モル％がより好ましい。単量体（ａ）に由来する構成単位が５モル％以上であれば、単量体（ｂ）に由来する構成単位のカチオン性基とのバランスが良好となり、強固な凝集物（フロック）を形成できる。単量体（ａ）に由来する構成単位が２０モル％以下であれば、単量体（ｂ）に由来する構成単位のカチオン性基とイオンコンプレックスを形成しにくいため、両性高分子凝集剤を水に溶解しやすい。
【００３３】
単量体（ｂ）に由来する構成単位の割合は、全構成単位（１００モル％）中、２〜２０モル％が好ましく、３〜１５モル％がより好ましい。単量体（ｂ）に由来する構成単位が２モル％以上であれば、比較的ｐＨの高い泥水の脱水効果が発揮されやすい。単量体（ｂ）に由来する構成単位が２０モル％以下であれば、単量体（ａ）に由来する構成単位のアニオン性基とのイオンバランスが良好となり、強固な凝集物（フロック）を形成できる。
【００３４】
他の単量体（ｃ）に由来する構成単位の割合は、全構成単位（１００モル％）中、６０〜９３ル％が好ましく、７０〜９０モル％がより好ましい。他の単量体（ｃ）に由来する構成単位が該範囲内であれば、両性高分子凝集剤に導入されるアニオン性基およびカチオン性基のイオン量が適度な量となり、強固な凝集物（フロック）を形成できる。
各単量体に由来する構成単位の割合は、重合体を製造する際の各単量体の仕込み量から計算する。
【００３５】
両性高分子凝集剤は、単量体（ａ）と単量体（ｂ）と必要に応じて他の単量体（ｃ）とを共重合させることにより得られる。
重合方法としては、下記の方法（ｉ）、（ii）が挙げられ、方法（ii）が好ましい。
（ｉ）各単量体を水に溶解させた単量体水溶液を、熱によりラジカルを発生する開始剤（レドックス開始剤、アゾ系開始剤等。）を用いて共重合させる、水溶液断熱重合方法。
（ii）各単量体を水に溶解させた単量体水溶液を均一なシート状にし、光開始剤を用いて可視光または紫外光を照射して共重合させる、水溶液光重合方法。
方法（ii）では、通常、含水ゲル状の重合体（すなわち、両性高分子凝集剤の含水物。）が得られる。
【００３６】
光開始剤としては、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−プロパノン（チバ（Ｃｉｂａ）社製、ダロキュア（ＤＡＲＯＣＵＲ）１１７３）等が挙げられる。
光開始剤の添加量は、単量体水溶液の１００質量部に対して、０．００１〜０．１質量部が好ましい。光開始剤の添加量が０．００１質量部以上であれば、十分な共重合速度および共重合率を確保でき、生産性および品質を向上できる。光開始剤の添加量が０．１質量部以下であれば、共重合反応の暴走および共重合体の品質低下を防止できる。
【００３７】
各単量体を共重合させる際には、必要に応じて連鎖移動剤を添加してもよい。連鎖移動剤としては、次亜リン酸、ホスホン酸等が挙げられ、連鎖移動させやすい点から、次亜リン酸が好ましい。
連鎖移動剤の添加量は、単量体水溶液の１００質量部に対して、０．００１〜１質量部が好ましい。連鎖移動剤の添加量が０．００１質量部以上であれば、水に不溶性の架橋した共重合体の生成を抑制できる。連鎖移動剤の添加量が１質量部以下であれば、十分な分子量を確保できるため、特に高分子量を必要とする高分子凝集剤用途において十分な凝集脱水性が得られる。
なお、水に不溶性の架橋した共重合体の生成量は、両性高分子凝集剤水溶液を、直径２０ｃｍ、８０メッシュの篩でろ過し、篩の上に残った不溶解分を定量することにより求めることができる。
【００３８】
両性高分子凝集剤を、濃度０．５質量％の水溶液（以下、両性高分子凝集剤の水溶液をポリマー水溶液と記す。）とした際の塩粘度は、通常、５〜２００ｍＰａ・ｓであり、１０〜１００ｍＰａ・ｓが好ましい。０．５質量％ポリマー水溶液とした際の塩粘度が５ｍＰａ・ｓ以上であれば、特に高粘度を必要とする高分子凝集剤用途において十分な凝集性が得られる。０．５質量％ポリマー水溶液とした際の塩粘度が２００ｍＰａ・ｓ以下であれば、水に不溶性の架橋した共重合体の生成を抑制できる。
【００３９】
塩粘度は、両性高分子凝集剤を、４質量％の塩化ナトリウム水溶液に溶解させて０．５質量％ポリマー水溶液とした際の、Ｂ型粘度計にて測定した、２５℃における粘度である。
両性高分子凝集剤の塩粘度は、両性高分子凝集剤の分子量、イオン性の割合、分子量分布、製造方法、組成分布、親水性・疎水性度合い等を調整することによって制御できる。例えば、分子量を高くする程、イオン性の割合を低くする程、塩粘度の値が増加する傾向にある。一方、分子量を低くする程、イオン性の割合を高くする程、塩粘度の値が減少する傾向にある。
【００４０】
（工程（III））
脱水機１６にて、凝集物を含む処理水を脱水して、無機質汚泥の脱水ケーキを得る。
脱水機としては、フィルタープレス型脱水機、スクリュープレス型脱水機、真空脱水機、ベルトプレス型脱水機、遠心脱水機等が挙げられ、比較的低い含水率の脱水ケーキが得ることができる点から、フィルタープレス型脱水機またはスクリュープレス型脱水機が好ましい。
【００４１】
脱水ケーキの含水率は、３０〜４０質量％が好ましい。
脱水ケーキは、埋戻土、盛土として再利用できる。
脱水機１６から排出されるろ水は、ろ水槽２０へと送られ、貯留される。ろ水の一部は、脱水剤の調製に用いられ、余ったろ水は、酸性化合物により中和した後、外部に排水として排出される。
【００４２】
以上説明した本発明の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法にあっては、脱水剤として、凝集物を含む処理水を脱水して得られたろ水に特定の両性高分子凝集剤を溶解させたものを用いているため、排水の量を減らすことができる。
すなわち、本発明における特定の両性高分子凝集剤は、高ｐＨ域において加水分解されにくいため、脱水剤の調製にｐＨの高いろ水を利用できる。その結果、外部に排出される排水の量を減らすことができる。
【００４３】
一方、従来の（１）〜（３）の方法で用いる、カチオン性高分子凝集剤およびアニオン性高分子凝集剤には、以下の問題があるため、脱水剤の調製にｐＨの高いろ水を利用できない。その結果、ろ水をすべて排水として外部に排出しなければならない。
カチオン性高分子凝集剤は、ｐＨ９以上のアルカリ水溶液中にて溶解することにより、カチオン性基の解離が抑制されるため、溶解時間が非常に長くなる、加水分解を受けることにより、本来の性能を発揮できない等の問題がある。
アニオン性高分子凝集剤は、ｐＨ９以上のアルカリ水溶液中にて溶解することにより、ノニオン性基が加水分解を受けるため、本来のアニオン度からずれて、性能が発揮されない等の問題がある。
【００４４】
また、両性高分子凝集剤としては、式（１）で表される単量体（ｂ１）および式（２）で表される単量体（ｂ２）におけるアミド結合（−ＣＯＮＨ−）を、エステル結合（−ＣＯＯ−）に置き換えたエステル系両性高分子凝集剤が知られている。しかし、エステル系両性高分子凝集剤は、本発明におけるアミド系両性高分子凝集剤に比べ、高ｐＨ域において加水分解されやすく、脱水剤の調製にｐＨの高いろ水を利用できない。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例中の「％」は、特に断らない限り、質量％を示す。
【００４６】
（０．５％塩粘度の測定）
粉末状の両性高分子凝集剤の２．３８ｇを４％塩化ナトリウム水溶液に溶解し、０．５％ポリマー水溶液の５００ｇを調製した。Ｂ型粘度計（東機産業社製）を用い、温度：２５℃、回転速度：６０ｒｐｍの条件で、５分後のポリマー水溶液の塩粘度を測定した。
【００４７】
（０．５％不溶解分量の測定）
前記０．５％ポリマー水溶液の全量（５００ｇ）を、直径：２０ｃｍ、８０メッシュの篩でろ過し、篩上の残留物（不溶解分）の水分を拭き取り、その質量を測定した。
【００４８】
（脱水試験）
シールド工法によるトンネル掘削現場から排出されたベントナイト泥水を用意した。
該泥水に水酸化カルシウムを添加し、ｐＨを９．５に調整した。
５００ｍＬのビーカーに泥水（ｐＨ：９．５）の３００ｍＬを入れた。ついで、両性高分子凝集剤の添加率が６００ｐｐｍとなるように脱水剤を添加し、スパチュラにて１２０回撹拌した。さらに、同量の脱水剤を添加し、スパチュラにて１２０回撹拌した。さらに、同量の脱水剤を添加し、スパチュラにて１２０回撹拌し、凝集物（フロック）を形成させた。
凝集物を含む処理水を加圧型脱水機で脱水し、脱水ケーキおよびろ水を得た。
加圧型脱水機による脱水条件は、０．０５ＭＰａで３０秒、０．１０ＭＰａで３０秒、０．２０ＭＰａで３０秒、０．３０ＭＰａで３０秒、０．４０ＭＰａで３０秒、０．５０ＭＰａで３０秒とした。
【００４９】
（単量体）
単量体（ａ）：
アクリル酸（以下、ＡＡと記す。）、三菱化学社製、純度：５０％。
単量体（ｂ）：
Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド（以下、ＤＭＡＰＡＡと記す。）、興人社製、純度：１００％。
他の単量体（ｃ）：
アクリルアミド（以下、ＡＡＭと記す。）、ダイヤニトリックス社製、純度：５０％。
【００５０】
（光開始剤）
ＤＡＲＯＣＵＲ １１７３（以下、Ｄ−１１７３と記す。）、Ｃｉｂａ社製。
（連鎖移動剤）
次亜リン酸（以下、ＨＡと記す。）、関東化学社製。
【００５１】
〔製造例１〕
ＤＭＡＰＡＡの３８．７ｇ、ＡＡの７７．０ｇ、ＡＡＭの６１６．０ｇを、２０００ｍＬの褐色耐熱瓶に投入し、全単量体濃度：３５％、総質量：１１００ｇになるように蒸留水を加え、単量体水溶液を調製した。さらに、Ｄ−１１７３およびＨＡを、単量体水溶液の総質量に対して、それぞれ７０ｐｐｍおよび５０ｐｐｍとなるように投入し、これに窒素ガスを３０分間吹き込みながら水溶液の温度を１０℃に調節した。その後、単量体水溶液をステンレス反応容器に移し、容器の下方から１７℃の水を噴霧しながら、ケミカルランプを用いて、容器の上方から７Ｗ／ｍ２の照射強度で、表面温度計が３０℃になるまで光を照射した。表面温度計が３０℃に到達した後は、０．５Ｗ／ｍ２の照射強度で４５分間光を照射した。さらに単量体の残存量を低減させるために、照射強度を５０Ｗ／ｍ２にして１０分間光を照射した。これにより、含水ゲル状の重合体を得た。
【００５２】
含水ゲル状の重合体を容器から取り出し、小型ミートチョッパーを用いて解砕した。これを温度：６０℃で１６時間乾燥した後、粉砕して粉末状の両性高分子凝集剤を得た。両性高分子凝集剤における各単量体に由来する構成単位の割合を、各単量体の仕込み量から計算した。また、０．５％塩粘度、０．５％不溶解分量を測定した。結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
〔実施例１〕
水の４９８．０ｍＬに水酸化ナトリウムの０．５ｇを加え、ｐＨ：１２．０のアルカリ水溶液を得た。該アルカリ水溶液に両性高分子凝集剤の１．５ｇを加え、十分に撹拌して溶解させ、脱水剤Ａを得た。
脱水剤Ａを用いて前記脱水試験を行い、脱水ケーキおよびろ水を得た。
【００５５】
得られたろ水の上澄み液（ｐＨ：９．０）の４９５．０ｍＬに両性高分子凝集剤の１．５ｇを加え、十分に撹拌した。液のｐＨが５．０となったため、水酸化ナトリウムを加えて液のｐＨを１２．０に調整した後、蒸留水で総質量を５００．０ｇにし、脱水剤Ｂを得た。
脱水剤Ｂを用いて前記脱水試験を行い、脱水ケーキおよびろ水を得た。十分な硬さを有する脱水ケーキが得られた。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法は、ベントナイト泥水等の無機質汚泥が凝集しにくい被処理水の脱水処理方法として有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 処理システム
１２ 貯泥槽
１４ 凝集反応槽
１６ 脱水機
１８ 脱水剤槽
２０ ろ水槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木・建設工事で発生する泥水等の、無機質汚泥を含む被処理水を処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木・建設工事で発生する泥水は、多くの水を含み、かつ流動性が高いことから、そのままの状態では、取扱性が悪く、搬出に多額の費用がかかる。そのため、通常は、土木・建設工事の現場にて、泥水を脱水して減容化する処理を行い、搬出費用を抑えている。
【０００３】
泥水の処理方法としては、泥水に、凝集剤を含む脱水剤を添加して無機質汚泥を凝集させた後、脱水して無機質汚泥の脱水ケーキとし、該脱水ケーキを、埋戻土、盛土として再利用する方法が一般的である。
泥水の処理方法としては、下記の方法が提案されている。
【０００４】
（１）カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤および水溶性塩（塩化カルシウム、塩化マグネシウム等。）からなる脱水剤を用いる方法（特許文献１）。
（２）ベントナイト泥水に、水溶性金属塩（塩化マグネシウム、塩化カルシウム等。）を添加した後、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤および水溶性塩（硫酸ナトリウム等。）からなる脱水剤を添加する方法（特許文献２）。
（３）ベントナイト泥水に、カチオン性高分子凝集剤を添加した後、アニオン性高分子凝集剤を添加する方法（特許文献３）。
【０００５】
（１）〜（３）の方法においては、凝集物を含む処理水を脱水して得られるろ水を再利用することができないため、すべて排水として処理される。しかし、該排水はｐＨが高いため、酸性化合物で中和した後でなければ外部に排出できず、排水の処理にコストがかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３８４０４号公報
【特許文献２】特開２００１−４９９８１号公報
【特許文献３】特公昭５５−１６７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、排水の量を減らすことができる、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法は、無機質汚泥を含む被処理水に脱水剤を添加し、前記無機質汚泥を凝集させて凝集物を含む処理水を得る工程と、凝集物を含む処理水を脱水して脱水ケーキおよびろ水を得る工程とを有する、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法において、前記脱水剤として、前記ろ水に下記両性高分子凝集剤を溶解させたものを用いることを特徴とする。
両性高分子凝集剤：カルボキシ基を有する単量体（ａ）に由来する構成単位と、下記式（１）で表される単量体（ｂ１）または下記式（２）で表される単量体（ｂ２）に由来する構成単位とを有する重合体。
【０００９】
【化１】
【００１０】
式中、Ｒ１は、水素原子またはメチル基であり、Ｒ２は、水素原子または炭素数が１〜４のアルキル基であり、Ｒ３は、水素原子または炭素数が１〜４のアルキル基であり、Ｒ４は、炭素数が１〜４のアルキル基またはベンジル基であり、Ｚ−は、Ｃｌ−または１／２ＳＯ４２−である。
【００１１】
本発明の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法は、さらに、前記無機質汚泥を含む被処理水のｐＨを９〜１３に調整する工程を有することが好ましい。
また、無機質汚泥を含む被処理水に脱水剤を添加する際に、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、水酸化マグネシウム、硫酸アンモニウムおよび塩化アンモニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種の無機塩を添加してもよい。
【００１２】
前記両性高分子凝集剤は、前記単量体（ａ）に由来する構成単位の５〜２０モル％と、前記単量体（ｂ１）または前記単量体（ｂ２）に由来する構成単位の２〜２０モル％と、他の単量体（ｃ）に由来する構成単位の６０〜９３モル％とを有する重合体であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法によれば、排水の量を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法に用いられる処理システムの一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜無機質汚泥を含む被処理水の処理方法＞
図１は、本発明の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法に用いられる処理システムの一例を示す概略図である。処理システム１０は、無機質汚泥を含む被処理水を貯留する貯泥槽１２と、無機質汚泥を含む被処理水に脱水剤を添加し、無機質汚泥を凝集させて凝集物を含む処理水を得る凝集反応槽１４と、凝集物を含む処理水を脱水する脱水機１６と、凝集反応槽１４に供給される脱水剤を調製し、貯留する脱水剤槽１８と、脱水機１６から排出されるろ水を貯留するろ水槽２０とを備えるものである。
【００１６】
処理システム１０を用いた、無機質汚泥を含む被処理水の処理は、下記の工程（Ｉ）〜（III）を経て行われる。
（Ｉ）必要に応じて、貯泥槽１２等にて、無機質汚泥を含む被処理水のｐＨを７〜１１に調整する工程。
（II）凝集反応槽１４にて、無機質汚泥を含む被処理水に脱水剤を添加し、無機質汚泥を凝集させて凝集物を含む処理水を得る工程。
（III）脱水機１６にて、凝集物を含む処理水を脱水して脱水ケーキおよびろ水を得る工程。
【００１７】
（工程（Ｉ））
貯泥槽１２等にて、無機質汚泥を含む被処理水のｐＨをあらかじめ７〜１１に調整することにより、両性高分子凝集剤と無機質汚泥との反応が効率よく進行するため、工程（II）における脱水剤の添加量をさらに低減できる。ｐＨは９〜１１がより好ましい。
ｐＨの調整には、酸性化合物（硫酸、塩酸等。）、塩基性化合物（水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等。）を用いてもよい。
【００１８】
無機質汚泥を含む被処理水としては、土木・建設工事で発生する泥水、シールド泥水、浚渫泥水等が挙げられる。
土木・建設工事で発生する泥水とは、地中連続壁工法、泥水シールド工法、場所打ち杭工法等で発生するスラリー状物であり、該泥水としては、ベントナイト泥水、ポリマー泥水、シルト泥水等が挙げられる。
本発明の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法は、無機質汚泥が凝集しにくい、泥土調整剤（ベントナイト、ＣＭＣ等。）を含む泥水の処理に好適である。
【００１９】
（工程（II））
凝集反応槽１４にて、無機質汚泥を含む被処理水に脱水剤を添加し、無機質汚泥を凝集させて凝集物を含む処理水を得る。
凝集反応槽１４としては、２軸パドルミキサー、円形・矩形の槽と各種回転翼からなる混合槽、回転ドラム式、スタティックミキサー等が挙げられる。
【００２０】
また、硬い脱水ケーキを得ることを目的に、無機質汚泥を含む被処理水に脱水剤を添加する際に、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、水酸化マグネシウム、硫酸アンモニウムおよび塩化アンモニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種の無機塩を添加してもよい。
【００２１】
無機塩および脱水剤の添加方法としては、例えば、下記の添加方法（α）〜（γ）が挙げられ、凝集効果が高く、硬い脱水ケーキが得られる点から、添加方法（α）が好ましい。
（α）汚泥を含む被処理水に、無機塩を添加し、ついで脱水剤を添加する方法。
（β）汚泥を含む被処理水に、無機塩および脱水剤を同時に添加する、または無機塩を含む脱水剤を添加する方法。
（γ）汚泥を含む被処理水に、脱水剤を添加し、ついで無機塩を添加する方法。
【００２２】
添加方法（α）における無機塩の添加終了から、脱水剤の添加開始までの時間は、１〜２０分が好ましい。
添加方法（γ）における脱水剤の添加終了から、無機塩の添加開始までの時間は、１〜１０分が好ましい。
【００２３】
添加方法（α）の場合、無機塩は、貯泥槽１２と凝集反応槽１４との間の配管中で添加してもよく、凝集反応槽１４に添加してもよい。
無機塩は、粉体として用いてもよく、水溶液として用いてもよい。
無機塩の添加量は、無機塩の添加率が被処理水中、５０〜５０００ｐｐｍとなる量が好ましい。
【００２４】
脱水剤は、工程（III）で得られたろ水に両性高分子凝集剤を溶解させた水溶液である。
脱水剤の添加量は、両性高分子凝集剤の添加率が被処理水中、３００〜３０００ｐｐｍとなる量が好ましい。
脱水剤（１００質量％）中の両性高分子凝集剤の濃度は、０．０１〜１．０質量％が好ましい。
【００２５】
ろ水に両性高分子凝集剤を溶解させて得られた脱水剤は酸性となる場合がある。しかし、両性高分子凝集剤の脱水性能を十分に発揮させるためには、カルボキシル基を解離させた状態で無機質汚泥に添加する方が好ましい。よって、脱水剤が酸性の場合には、塩基性化合物を添加して、脱水剤のｐＨを９〜１３に調整することが好ましい。
塩基性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。
脱水剤に、さらに水を加えて濃度等を調整してもよい。
【００２６】
両性高分子凝集剤は、カルボキシ基を有する単量体（ａ）に由来する構成単位と、下記式（１）で表される単量体（ｂ１）または下記式（２）で表される単量体（ｂ２）（以下、単量体（ｂ１）および単量体（ｂ２）をまとめて単量体（ｂ）とも記す。）に由来する構成単位と、必要に応じて単量体（ａ）および単量体（ｂ）を除く他の単量体（ｃ）に由来する構成単位とを有する水溶性の重合体である。
【００２７】
【化２】
【００２８】
式中、Ｒ１は、水素原子またはメチル基であり、Ｒ２は、水素原子または炭素数が１〜４のアルキル基であり、Ｒ３は、水素原子または炭素数が１〜４のアルキル基であり、Ｒ４は、炭素数が１〜４のアルキル基またはベンジル基であり、Ｚ−は、Ｃｌ−または１／２ＳＯ４２−である。
【００２９】
単量体（ａ）としては、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸塩、クロトン酸、クロトン酸塩、イタコン酸、イタコン酸塩、マレイン酸、マレイン酸塩等が挙げられ、汎用性が高く、比較的安価である点から、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸塩が好ましい。単量体（ａ）は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３０】
単量体（ｂ）としては、３級塩（Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド等。）の塩酸塩等。）、４級アンモニウム塩（ハロゲン化アルキル付加物（Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミドの塩化メチル付加物等。）、ハロゲン化アリール付加物（Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミドの塩化ベンジル付加物等。）等。）等が挙げられ、ｐＨ：１０．３で解離を示す３級アミンを有するＮ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩酸塩が好ましい。単量体（ｂ）は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３１】
他の単量体（ｃ）としては、水に溶解する単量体であれば特に限定されず、水溶性非イオン性単量体である（メタ）アクリルアミドが好ましい。
【００３２】
単量体（ａ）に由来する構成単位の割合は、全構成単位（１００モル％）中、５〜２０モル％が好ましく、１０〜１５モル％がより好ましい。単量体（ａ）に由来する構成単位が５モル％以上であれば、単量体（ｂ）に由来する構成単位のカチオン性基とのバランスが良好となり、強固な凝集物（フロック）を形成できる。単量体（ａ）に由来する構成単位が２０モル％以下であれば、単量体（ｂ）に由来する構成単位のカチオン性基とイオンコンプレックスを形成しにくいため、両性高分子凝集剤を水に溶解しやすい。
【００３３】
単量体（ｂ）に由来する構成単位の割合は、全構成単位（１００モル％）中、２〜２０モル％が好ましく、３〜１５モル％がより好ましい。単量体（ｂ）に由来する構成単位が２モル％以上であれば、比較的ｐＨの高い泥水の脱水効果が発揮されやすい。単量体（ｂ）に由来する構成単位が２０モル％以下であれば、単量体（ａ）に由来する構成単位のアニオン性基とのイオンバランスが良好となり、強固な凝集物（フロック）を形成できる。
【００３４】
他の単量体（ｃ）に由来する構成単位の割合は、全構成単位（１００モル％）中、６０〜９３ル％が好ましく、７０〜９０モル％がより好ましい。他の単量体（ｃ）に由来する構成単位が該範囲内であれば、両性高分子凝集剤に導入されるアニオン性基およびカチオン性基のイオン量が適度な量となり、強固な凝集物（フロック）を形成できる。
各単量体に由来する構成単位の割合は、重合体を製造する際の各単量体の仕込み量から計算する。
【００３５】
両性高分子凝集剤は、単量体（ａ）と単量体（ｂ）と必要に応じて他の単量体（ｃ）とを共重合させることにより得られる。
重合方法としては、下記の方法（ｉ）、（ii）が挙げられ、方法（ii）が好ましい。
（ｉ）各単量体を水に溶解させた単量体水溶液を、熱によりラジカルを発生する開始剤（レドックス開始剤、アゾ系開始剤等。）を用いて共重合させる、水溶液断熱重合方法。
（ii）各単量体を水に溶解させた単量体水溶液を均一なシート状にし、光開始剤を用いて可視光または紫外光を照射して共重合させる、水溶液光重合方法。
方法（ii）では、通常、含水ゲル状の重合体（すなわち、両性高分子凝集剤の含水物。）が得られる。
【００３６】
光開始剤としては、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−プロパノン（チバ（Ｃｉｂａ）社製、ダロキュア（ＤＡＲＯＣＵＲ）１１７３）等が挙げられる。
光開始剤の添加量は、単量体水溶液の１００質量部に対して、０．００１〜０．１質量部が好ましい。光開始剤の添加量が０．００１質量部以上であれば、十分な共重合速度および共重合率を確保でき、生産性および品質を向上できる。光開始剤の添加量が０．１質量部以下であれば、共重合反応の暴走および共重合体の品質低下を防止できる。
【００３７】
各単量体を共重合させる際には、必要に応じて連鎖移動剤を添加してもよい。連鎖移動剤としては、次亜リン酸、ホスホン酸等が挙げられ、連鎖移動させやすい点から、次亜リン酸が好ましい。
連鎖移動剤の添加量は、単量体水溶液の１００質量部に対して、０．００１〜１質量部が好ましい。連鎖移動剤の添加量が０．００１質量部以上であれば、水に不溶性の架橋した共重合体の生成を抑制できる。連鎖移動剤の添加量が１質量部以下であれば、十分な分子量を確保できるため、特に高分子量を必要とする高分子凝集剤用途において十分な凝集脱水性が得られる。
なお、水に不溶性の架橋した共重合体の生成量は、両性高分子凝集剤水溶液を、直径２０ｃｍ、８０メッシュの篩でろ過し、篩の上に残った不溶解分を定量することにより求めることができる。
【００３８】
両性高分子凝集剤を、濃度０．５質量％の水溶液（以下、両性高分子凝集剤の水溶液をポリマー水溶液と記す。）とした際の塩粘度は、通常、５〜２００ｍＰａ・ｓであり、１０〜１００ｍＰａ・ｓが好ましい。０．５質量％ポリマー水溶液とした際の塩粘度が５ｍＰａ・ｓ以上であれば、特に高粘度を必要とする高分子凝集剤用途において十分な凝集性が得られる。０．５質量％ポリマー水溶液とした際の塩粘度が２００ｍＰａ・ｓ以下であれば、水に不溶性の架橋した共重合体の生成を抑制できる。
【００３９】
塩粘度は、両性高分子凝集剤を、４質量％の塩化ナトリウム水溶液に溶解させて０．５質量％ポリマー水溶液とした際の、Ｂ型粘度計にて測定した、２５℃における粘度である。
両性高分子凝集剤の塩粘度は、両性高分子凝集剤の分子量、イオン性の割合、分子量分布、製造方法、組成分布、親水性・疎水性度合い等を調整することによって制御できる。例えば、分子量を高くする程、イオン性の割合を低くする程、塩粘度の値が増加する傾向にある。一方、分子量を低くする程、イオン性の割合を高くする程、塩粘度の値が減少する傾向にある。
【００４０】
（工程（III））
脱水機１６にて、凝集物を含む処理水を脱水して、無機質汚泥の脱水ケーキを得る。
脱水機としては、フィルタープレス型脱水機、スクリュープレス型脱水機、真空脱水機、ベルトプレス型脱水機、遠心脱水機等が挙げられ、比較的低い含水率の脱水ケーキが得ることができる点から、フィルタープレス型脱水機またはスクリュープレス型脱水機が好ましい。
【００４１】
脱水ケーキの含水率は、３０〜４０質量％が好ましい。
脱水ケーキは、埋戻土、盛土として再利用できる。
脱水機１６から排出されるろ水は、ろ水槽２０へと送られ、貯留される。ろ水の一部は、脱水剤の調製に用いられ、余ったろ水は、酸性化合物により中和した後、外部に排水として排出される。
【００４２】
以上説明した本発明の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法にあっては、脱水剤として、凝集物を含む処理水を脱水して得られたろ水に特定の両性高分子凝集剤を溶解させたものを用いているため、排水の量を減らすことができる。
すなわち、本発明における特定の両性高分子凝集剤は、高ｐＨ域において加水分解されにくいため、脱水剤の調製にｐＨの高いろ水を利用できる。その結果、外部に排出される排水の量を減らすことができる。
【００４３】
一方、従来の（１）〜（３）の方法で用いる、カチオン性高分子凝集剤およびアニオン性高分子凝集剤には、以下の問題があるため、脱水剤の調製にｐＨの高いろ水を利用できない。その結果、ろ水をすべて排水として外部に排出しなければならない。
カチオン性高分子凝集剤は、ｐＨ９以上のアルカリ水溶液中にて溶解することにより、カチオン性基の解離が抑制されるため、溶解時間が非常に長くなる、加水分解を受けることにより、本来の性能を発揮できない等の問題がある。
アニオン性高分子凝集剤は、ｐＨ９以上のアルカリ水溶液中にて溶解することにより、ノニオン性基が加水分解を受けるため、本来のアニオン度からずれて、性能が発揮されない等の問題がある。
【００４４】
また、両性高分子凝集剤としては、式（１）で表される単量体（ｂ１）および式（２）で表される単量体（ｂ２）におけるアミド結合（−ＣＯＮＨ−）を、エステル結合（−ＣＯＯ−）に置き換えたエステル系両性高分子凝集剤が知られている。しかし、エステル系両性高分子凝集剤は、本発明におけるアミド系両性高分子凝集剤に比べ、高ｐＨ域において加水分解されやすく、脱水剤の調製にｐＨの高いろ水を利用できない。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例中の「％」は、特に断らない限り、質量％を示す。
【００４６】
（０．５％塩粘度の測定）
粉末状の両性高分子凝集剤の２．３８ｇを４％塩化ナトリウム水溶液に溶解し、０．５％ポリマー水溶液の５００ｇを調製した。Ｂ型粘度計（東機産業社製）を用い、温度：２５℃、回転速度：６０ｒｐｍの条件で、５分後のポリマー水溶液の塩粘度を測定した。
【００４７】
（０．５％不溶解分量の測定）
前記０．５％ポリマー水溶液の全量（５００ｇ）を、直径：２０ｃｍ、８０メッシュの篩でろ過し、篩上の残留物（不溶解分）の水分を拭き取り、その質量を測定した。
【００４８】
（脱水試験）
シールド工法によるトンネル掘削現場から排出されたベントナイト泥水を用意した。
該泥水に水酸化カルシウムを添加し、ｐＨを９．５に調整した。
５００ｍＬのビーカーに泥水（ｐＨ：９．５）の３００ｍＬを入れた。ついで、両性高分子凝集剤の添加率が６００ｐｐｍとなるように脱水剤を添加し、スパチュラにて１２０回撹拌した。さらに、同量の脱水剤を添加し、スパチュラにて１２０回撹拌した。さらに、同量の脱水剤を添加し、スパチュラにて１２０回撹拌し、凝集物（フロック）を形成させた。
凝集物を含む処理水を加圧型脱水機で脱水し、脱水ケーキおよびろ水を得た。
加圧型脱水機による脱水条件は、０．０５ＭＰａで３０秒、０．１０ＭＰａで３０秒、０．２０ＭＰａで３０秒、０．３０ＭＰａで３０秒、０．４０ＭＰａで３０秒、０．５０ＭＰａで３０秒とした。
【００４９】
（単量体）
単量体（ａ）：
アクリル酸（以下、ＡＡと記す。）、三菱化学社製、純度：５０％。
単量体（ｂ）：
Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド（以下、ＤＭＡＰＡＡと記す。）、興人社製、純度：１００％。
他の単量体（ｃ）：
アクリルアミド（以下、ＡＡＭと記す。）、ダイヤニトリックス社製、純度：５０％。
【００５０】
（光開始剤）
ＤＡＲＯＣＵＲ １１７３（以下、Ｄ−１１７３と記す。）、Ｃｉｂａ社製。
（連鎖移動剤）
次亜リン酸（以下、ＨＡと記す。）、関東化学社製。
【００５１】
〔製造例１〕
ＤＭＡＰＡＡの３８．７ｇ、ＡＡの７７．０ｇ、ＡＡＭの６１６．０ｇを、２０００ｍＬの褐色耐熱瓶に投入し、全単量体濃度：３５％、総質量：１１００ｇになるように蒸留水を加え、単量体水溶液を調製した。さらに、Ｄ−１１７３およびＨＡを、単量体水溶液の総質量に対して、それぞれ７０ｐｐｍおよび５０ｐｐｍとなるように投入し、これに窒素ガスを３０分間吹き込みながら水溶液の温度を１０℃に調節した。その後、単量体水溶液をステンレス反応容器に移し、容器の下方から１７℃の水を噴霧しながら、ケミカルランプを用いて、容器の上方から７Ｗ／ｍ２の照射強度で、表面温度計が３０℃になるまで光を照射した。表面温度計が３０℃に到達した後は、０．５Ｗ／ｍ２の照射強度で４５分間光を照射した。さらに単量体の残存量を低減させるために、照射強度を５０Ｗ／ｍ２にして１０分間光を照射した。これにより、含水ゲル状の重合体を得た。
【００５２】
含水ゲル状の重合体を容器から取り出し、小型ミートチョッパーを用いて解砕した。これを温度：６０℃で１６時間乾燥した後、粉砕して粉末状の両性高分子凝集剤を得た。両性高分子凝集剤における各単量体に由来する構成単位の割合を、各単量体の仕込み量から計算した。また、０．５％塩粘度、０．５％不溶解分量を測定した。結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
〔実施例１〕
水の４９８．０ｍＬに水酸化ナトリウムの０．５ｇを加え、ｐＨ：１２．０のアルカリ水溶液を得た。該アルカリ水溶液に両性高分子凝集剤の１．５ｇを加え、十分に撹拌して溶解させ、脱水剤Ａを得た。
脱水剤Ａを用いて前記脱水試験を行い、脱水ケーキおよびろ水を得た。
【００５５】
得られたろ水の上澄み液（ｐＨ：９．０）の４９５．０ｍＬに両性高分子凝集剤の１．５ｇを加え、十分に撹拌した。液のｐＨが５．０となったため、水酸化ナトリウムを加えて液のｐＨを１２．０に調整した後、蒸留水で総質量を５００．０ｇにし、脱水剤Ｂを得た。
脱水剤Ｂを用いて前記脱水試験を行い、脱水ケーキおよびろ水を得た。十分な硬さを有する脱水ケーキが得られた。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法は、ベントナイト泥水等の無機質汚泥が凝集しにくい被処理水の脱水処理方法として有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 処理システム
１２ 貯泥槽
１４ 凝集反応槽
１６ 脱水機
１８ 脱水剤槽
２０ ろ水槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機質汚泥を含む被処理水に脱水剤を添加し、前記無機質汚泥を凝集させて凝集物を含む処理水を得る工程と、凝集物を含む処理水を脱水して脱水ケーキおよびろ水を得る工程とを有する、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法において、
前記脱水剤として、前記ろ水に下記両性高分子凝集剤を溶解させたものを用いることを特徴とする、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法。
両性高分子凝集剤：カルボキシ基を有する単量体（ａ）に由来する構成単位と、下記式（１）で表される単量体（ｂ１）または下記式（２）で表される単量体（ｂ２）に由来する構成単位とを有する重合体。
【化１】
式中、Ｒ１は、水素原子またはメチル基であり、Ｒ２は、水素原子または炭素数が１〜４のアルキル基であり、Ｒ３は、水素原子または炭素数が１〜４のアルキル基であり、Ｒ４は、炭素数が１〜４のアルキル基またはベンジル基であり、Ｚ−は、Ｃｌ−または１／２ＳＯ４２−である。
【請求項２】
さらに、前記無機質汚泥を含む被処理水のｐＨを９〜１３に調整する工程を有する、請求項１に記載の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法。
【請求項３】
無機質汚泥を含む被処理水に脱水剤を添加する際に、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、水酸化マグネシウム、硫酸アンモニウムおよび塩化アンモニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種の無機塩を添加する、請求項１または２に記載の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法。
【請求項４】
前記両性高分子凝集剤が、前記単量体（ａ）に由来する構成単位の５〜２０モル％と、前記単量体（ｂ１）または前記単量体（ｂ２）に由来する構成単位の２〜２０モル％と、他の単量体（ｃ）に由来する構成単位の６０〜９３モル％とを有する重合体である、請求項１〜３のいずれかに記載の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法。
【請求項１】
無機質汚泥を含む被処理水に脱水剤を添加し、前記無機質汚泥を凝集させて凝集物を含む処理水を得る工程と、凝集物を含む処理水を脱水して脱水ケーキおよびろ水を得る工程とを有する、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法において、
前記脱水剤として、前記ろ水に下記両性高分子凝集剤を溶解させたものを用いることを特徴とする、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法。
両性高分子凝集剤：カルボキシ基を有する単量体（ａ）に由来する構成単位と、下記式（１）で表される単量体（ｂ１）または下記式（２）で表される単量体（ｂ２）に由来する構成単位とを有する重合体。
【化１】
式中、Ｒ１は、水素原子またはメチル基であり、Ｒ２は、水素原子または炭素数が１〜４のアルキル基であり、Ｒ３は、水素原子または炭素数が１〜４のアルキル基であり、Ｒ４は、炭素数が１〜４のアルキル基またはベンジル基であり、Ｚ−は、Ｃｌ−または１／２ＳＯ４２−である。
【請求項２】
さらに、前記無機質汚泥を含む被処理水のｐＨを９〜１３に調整する工程を有する、請求項１に記載の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法。
【請求項３】
無機質汚泥を含む被処理水に脱水剤を添加する際に、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、水酸化マグネシウム、硫酸アンモニウムおよび塩化アンモニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種の無機塩を添加する、請求項１または２に記載の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法。
【請求項４】
前記両性高分子凝集剤が、前記単量体（ａ）に由来する構成単位の５〜２０モル％と、前記単量体（ｂ１）または前記単量体（ｂ２）に由来する構成単位の２〜２０モル％と、他の単量体（ｃ）に由来する構成単位の６０〜９３モル％とを有する重合体である、請求項１〜３のいずれかに記載の、無機質汚泥を含む被処理水の処理方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−２０１３０９（Ｐ２０１０−２０１３０９Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４７９６９（Ｐ２００９−４７９６９）
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【出願人】（３０１０５７９２３）ダイヤニトリックス株式会社 (127)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【出願人】（３０１０５７９２３）ダイヤニトリックス株式会社 (127)
【Ｆターム（参考）】
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