JP7527587B2 - Flocculant composition - Google Patents
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Description
本発明は、泥水を処理するための凝集剤組成物に関する。 The present invention relates to a flocculant composition for treating muddy water.
シールドマシンを用いた泥水シールド工事では、発生した土砂が泥水状であることから、土砂の廃棄量削減等の目的で固液分離処理が行われる。具体的には、地中で発生した土砂(泥水)を地上に圧送し、サイクロン等を用いて泥水中の粗粒分を取り除く分級(一次処理)を行った後、細粒分を含む泥水(余剰泥水)を貯留槽に貯留する。次いで、貯留槽中で余剰泥水に含まれる細粒分を凝集沈降させ、さらにフィルタープレス等の脱水機に通して高度な脱水(二次処理)を行う。脱水後に発生したケーキは、廃棄物として廃棄されるか、あるいは再利用される。 In muddy water shield construction using shield machines, the generated soil and sand is in the form of muddy water, so solid-liquid separation is carried out to reduce the amount of soil and sand disposed of. Specifically, the soil and sand (muddy water) generated underground is pumped to the ground, and after classification (primary treatment) is performed to remove coarse particles in the muddy water using a cyclone or similar device, the muddy water containing fine particles (excess muddy water) is stored in a storage tank. Next, the fine particles contained in the excess muddy water are coagulated and settled in the storage tank, and further passed through a dehydrator such as a filter press for advanced dehydration (secondary treatment). The cake generated after dehydration is either discarded as waste or reused.
泥水の凝集沈降処理を行うにあたっては、一般に、無機凝集剤や有機高分子凝集剤が使用されている。例えば、泥水シールド工事で使用する泥水処理装置として、泥水に無機凝集剤を添加して混合器に導入し、この混合器から排出される泥水と無機凝集剤との混合物に有機高分子凝集剤を注入するように構成した装置があった(例えば、特許文献1を参照)。特許文献1の泥水処理装置は、閉塞等の原因となる高濃度SSの泥水を処理するため、無機凝集剤と有機高分子凝集剤とを前段と後段とに分けて投入している。そして、特許文献1には、無機凝集剤としてポリ塩化アルミニウム(PAC)を使用することが記載されている(同文献段落[0007])。 In general, inorganic coagulants and organic polymer coagulants are used to perform the coagulation and settling treatment of muddy water. For example, there is a muddy water treatment device used in muddy water shield construction that adds an inorganic coagulant to muddy water and introduces it into a mixer, and then injects an organic polymer coagulant into the mixture of muddy water and inorganic coagulant discharged from the mixer (see, for example, Patent Document 1). The muddy water treatment device in Patent Document 1 adds inorganic coagulant and organic polymer coagulant separately to the front and back stages to treat muddy water with high concentrations of SS that can cause blockages, etc. Patent Document 1 also describes the use of polyaluminum chloride (PAC) as an inorganic coagulant (paragraph [0007] of the same document).
また、泥水シールド工事で発生した高含水掘削土(泥水)に高分子凝集剤を添加して一次凝集土とし、この一次凝集土に無機凝集剤を添加し、混合して二次凝集土とし、当該二次凝集土を脱水機にかけて固液分離を行う脱水処理方法が知られている(例えば、特許文献2を参照)。特許文献2には、高分子凝集剤としてポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、無水マレイン酸重合物等を使用することが記載され、無機高分子凝集剤としてポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム等を使用することが記載されている(同文献段落[0032])。 A dehydration method is also known in which a polymer coagulant is added to the highly water-containing excavated soil (mud) generated during slurry shield construction to produce primary coagulated soil, an inorganic coagulant is added to this primary coagulated soil, and the mixture is mixed to produce secondary coagulated soil, which is then passed through a dehydrator to separate solid and liquid (see, for example, Patent Document 2). Patent Document 2 describes the use of polyacrylamide, polyvinyl alcohol, maleic anhydride polymers, etc. as polymer coagulants, and the use of polyaluminum chloride, ferric chloride, aluminum sulfate, etc. as inorganic polymer coagulants (paragraph [0032] of the same document).
泥水シールド工事を行うにあたっては、泥水の処理に大きな負担やコストが掛からないことが従来から求められていたが、脱水の所要時間がシールド掘進の所要時間を超える場合、又は脱水ケーキの脱水率が不十分な場合には、脱水性能を向上させるために薬剤の過剰添加で対応する必要があった。この場合、求める脱水性能の向上を得られつつ、機械や設備の腐食を引き起こさないこと、さらには周辺環境に悪影響を及ぼさないこと等も望まれている。 When carrying out slurry shield construction, it has traditionally been necessary to treat the slurry without imposing a large burden or cost. However, when the time required for dewatering exceeds the time required for shield tunneling, or when the dewatering rate of the dewatered cake is insufficient, it has been necessary to deal with this by adding an excess of chemicals to improve the dewatering performance. In these cases, it is also desirable to achieve the desired improvement in dewatering performance without causing corrosion of machinery and equipment, and without adversely affecting the surrounding environment.
この点に関し、特許文献1の泥水処理装置は、無機凝集剤として強酸性のポリ塩化アルミニウムを使用しているため、無機凝集剤の添加量を増加すると機械や設備の腐食が進み易く、このような機械や設備の腐食を防止するためには、無機凝集剤そのものや処理後の泥水が触れる可能性のある箇所に耐食性のある素材を使用したり、耐食性コーティングを施したりする等の対策が必要となる。また、廃棄物を環境に負担を掛けずに廃棄するためには、脱水ケーキや処理水に対してpH調整(中和作業)を行う必要があり、手間とコストが掛かることになる。 In this regard, the muddy water treatment device of Patent Document 1 uses highly acidic polyaluminum chloride as an inorganic coagulant, and so increasing the amount of inorganic coagulant added is likely to accelerate corrosion of machinery and equipment. In order to prevent corrosion of such machinery and equipment, measures such as using corrosion-resistant materials or applying corrosion-resistant coatings to the inorganic coagulant itself or to areas that may come into contact with the treated muddy water are necessary. Also, in order to dispose of waste without putting a burden on the environment, it is necessary to adjust the pH (neutralization work) of the dehydrated cake and treated water, which is time-consuming and costly.
特許文献2の脱水処理方法についても、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム等の中酸性ないし強酸性の無機凝集剤を使用しているため、特許文献1と同様の問題が内在している。 The dehydration treatment method of Patent Document 2 also has the same inherent problems as Patent Document 1 because it uses inorganic coagulants that are moderately to strongly acidic, such as polyaluminum chloride, ferric chloride, and aluminum sulfate.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、泥水の処理に大きな負担やコストが掛からず、脱水性能を向上させるために薬剤の添加量を増量させた場合にも機械や設備の腐食を引き起こす虞が少なく、さらには環境にも優しい凝集剤組成物を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a flocculant composition that does not impose a large burden or cost on the treatment of muddy water, has little risk of causing corrosion of machinery and equipment even when the amount of chemical added is increased to improve dewatering performance, and is also environmentally friendly.
上記課題を解決するための本発明にかかる凝集剤組成物の特徴構成は、
泥水を処理するための凝集剤組成物であって、
(a)以下の構造式(I):
を有する第4級アンモニウムカチオンと他のアニオンとの塩(第4級アンモニウム塩)を含む凝集剤と、
(b)二価のカチオンの金属塩を含む凝集脱水助剤と、
を含有することにある。
The characteristic configuration of the flocculant composition according to the present invention for solving the above problems is as follows:
A flocculant composition for treating muddy water, comprising:
(a) a compound having the following structural formula (I):
and a flocculant comprising a salt of a quaternary ammonium cation having the formula:
(b) a flocculating dewatering aid comprising a metal salt of a divalent cation;
The point is that it contains:
本構成の凝集剤組成物によれば、凝集剤として第4級アンモニウム塩と、凝集脱水助剤として二価のカチオンの金属塩とを組み合わせたことで、当該凝集組成物を泥水シールド工事で発生した泥水の凝集沈降処理及び高度脱水処理(二次処理)に使用した場合、高いフロック形成能(凝集性)と強いケーキ形成能(脱水性)とを両立させることができる。従って、例えば、泥水が大量に発生するような場面であっても、効率的に泥水処理を進めることが可能となり、作業員の負担や処理コストの低減に寄与するものとなる。また、第4級アンモニウム塩及び二価のカチオンの金属塩は、中性ないし弱塩基性の物質であるため、脱水性能を向上させるために凝集剤組成物の添加量を増量させた場合にも機械や設備の腐食を引き起こす虞が少ないものとなる。そして、処理後に生成した脱水ケーキ及び処理水は、中性ないし弱酸性を維持できることから、従来は必要とされていたpH調整(中和作業)は不要又は低減することができ、結果として、環境への負荷も小さいものとなる。 According to the flocculant composition of this configuration, by combining a quaternary ammonium salt as a flocculant and a metal salt of a divalent cation as a flocculant and dehydration aid, when the flocculant composition is used for the flocculation and settling treatment and advanced dehydration treatment (secondary treatment) of muddy water generated in muddy water shield construction, it is possible to achieve both high floc forming ability (flocculation) and strong cake forming ability (dehydration). Therefore, for example, even in a situation where a large amount of muddy water is generated, it is possible to efficiently proceed with muddy water treatment, which contributes to reducing the burden on workers and the treatment cost. In addition, since the quaternary ammonium salt and the metal salt of a divalent cation are neutral or weakly basic substances, there is little risk of causing corrosion of machines and equipment even if the amount of the flocculant composition added is increased to improve dehydration performance. And, since the dehydrated cake and treated water generated after treatment can maintain neutral or weak acidity, the pH adjustment (neutralization work) that was previously required can be unnecessary or can be reduced, and as a result, the burden on the environment is also small.
本発明にかかる凝集剤組成物において、
前記凝集剤及び前記凝集脱水助剤の剤形は、溶液又は懸濁液であることが好ましい。
In the flocculant composition according to the present invention,
The flocculant and the flocculating dewatering aid are preferably in the form of a solution or suspension.
本構成の凝集剤組成物によれば、凝集剤及び凝集脱水助剤の剤形を、溶液又は懸濁液として適用することにより、第4級アンモニウム塩と二価のカチオンの金属塩とを混合したときの発熱、あるいは二価のカチオンの金属塩が水に接触したときの発熱が抑えられ、作業環境の安全性が向上する。 According to the flocculant composition of this configuration, the flocculant and flocculation dehydration aid are applied in the form of a solution or suspension, which suppresses heat generation when a quaternary ammonium salt and a metal salt of a divalent cation are mixed, or when a metal salt of a divalent cation comes into contact with water, improving the safety of the working environment.
本発明にかかる凝集剤組成物において、
前記凝集剤における前記第4級アンモニウム塩の含有量は、30~50重量%であり、前記凝集脱水助剤における前記二価のカチオンの金属塩の含有量は、25~45重量%であることが好ましい。
In the flocculant composition according to the present invention,
It is preferable that the content of the quaternary ammonium salt in the flocculant is 30 to 50% by weight, and the content of the metal salt of the divalent cation in the flocculating dewatering aid is 25 to 45% by weight.
本構成の凝集剤組成物によれば、凝集剤における第4級アンモニウム塩の含有量、及び凝集脱水助剤における二価のカチオンの金属塩の含有量が適切な範囲にあるため、使い勝手がよく、且つ優れた凝集性及び脱水性を発揮することができる。 The flocculant composition of this configuration has an appropriate range of quaternary ammonium salt content in the flocculant and divalent cation metal salt content in the flocculant dehydration aid, making it easy to use and capable of exhibiting excellent flocculation and dehydration properties.
本発明にかかる凝集剤組成物において、
前記凝集剤と前記凝集脱水助剤との配合比率(a:b)が、体積比で1:0.5~1:7に設定されていることが好ましい。
In the flocculant composition according to the present invention,
It is preferable that the blending ratio (a:b) of the flocculant and the flocculating dewatering aid is set to 1:0.5 to 1:7 by volume.
本構成の凝集剤組成物によれば、凝集剤と凝集脱水助剤との配合比率が適切な範囲にあるため、凝集性と脱水性とのバランスに優れたものとなる。 The flocculant composition of this configuration has an appropriate blend ratio of the flocculant and the flocculation and dewatering aid, resulting in an excellent balance between flocculation and dewatering properties.
本発明にかかる凝集剤組成物において、
水で3~5倍の体積に希釈されていることが好ましい。
In the flocculant composition according to the present invention,
It is preferably diluted with water to 3 to 5 times its volume.
本構成の凝集剤組成物によれば、水で適切な倍率に希釈されているため、優れた凝集性と脱水性とを維持しながら、液剤としての使い勝手が向上し、作業性が良好なものとなる。 The flocculant composition of this configuration is diluted with water at an appropriate ratio, so it maintains excellent flocculation and dewatering properties while improving ease of use as a liquid agent and improving workability.
本発明にかかる凝集剤組成物において、
前記二価のカチオンの金属塩の濃度が、2.5重量%以上に設定されていることが好ましい。
In the flocculant composition according to the present invention,
It is preferable that the concentration of the divalent cation metal salt is set to 2.5% by weight or more.
本構成の凝集剤組成物によれば、二価のカチオンの金属塩の濃度が一定以上確保されているため、優れた脱水性を実現することができる。 The flocculant composition of this configuration ensures that the concentration of the divalent cation metal salt is at a certain level or higher, making it possible to achieve excellent dewatering properties.
本発明にかかる凝集剤組成物において、
前記第4級アンモニウム塩の濃度が、3重量%以上に設定されていることが好ましい。
In the flocculant composition according to the present invention,
It is preferable that the concentration of the quaternary ammonium salt is set to 3% by weight or more.
本構成の凝集剤組成物によれば、第4級アンモニウム塩の濃度が一定以上確保されているため、優れた凝集性を実現することができる。 The flocculant composition of this configuration ensures that the concentration of the quaternary ammonium salt is at a certain level or higher, making it possible to achieve excellent flocculation properties.
本発明にかかる凝集剤組成物において、
前記二価のカチオンの金属塩は、カルシウム塩、マグネシウム塩、バリウム塩、ニッケル塩、亜鉛塩、及びコバルト塩からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。
In the flocculant composition according to the present invention,
The metal salt of a divalent cation is preferably at least one selected from the group consisting of calcium salts, magnesium salts, barium salts, nickel salts, zinc salts, and cobalt salts.
本構成の凝集剤組成物によれば、二価のカチオンの金属塩として適切な金属塩を含むため、凝集性及び脱水性が優れたものとなり、さらには、剤形が溶液又は懸濁液の使い易い液剤として提供することができる。 The flocculant composition of this configuration contains an appropriate metal salt as a metal salt of a divalent cation, so it has excellent flocculation and dewaterability, and can be provided in the form of an easy-to-use liquid formulation such as a solution or suspension.
本発明にかかる凝集剤組成物において、
前記二価のカチオンの金属塩は、塩化カルシウム、硫酸カルシウム、及びリン酸カルシウムからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。
In the flocculant composition according to the present invention,
The metal salt of a divalent cation is preferably at least one selected from the group consisting of calcium chloride, calcium sulfate, and calcium phosphate.
本構成の凝集剤組成物によれば、二価のカチオンの金属塩として適切な無機カルシウム塩を含むため、凝集性及び脱水性がより優れたものとなり、液剤としての使い勝手もさらに向上する。 The flocculant composition of this configuration contains an appropriate inorganic calcium salt as a metal salt of a divalent cation, which provides better flocculation and dewaterability, and further improves usability as a liquid agent.
本発明にかかる凝集剤組成物において、
無機凝集剤を含有しないことが好ましい。
In the flocculant composition according to the present invention,
It is preferred that the composition does not contain any inorganic flocculants.
本構成の凝集剤組成物によれば、無機凝集剤を含有しないものとすることにより、従来の凝集剤又は凝集剤組成物において解決が望まれていた腐食性、作業性、コスト、環境負荷等の諸問題を同時に解決することが可能となる。 The flocculant composition of this configuration does not contain an inorganic flocculant, and therefore it is possible to simultaneously solve the various problems that have been desired to be solved with conventional flocculants or flocculant compositions, such as corrosivity, workability, cost, and environmental impact.
本発明にかかる凝集剤組成物について説明する。ただし、本発明は、以下で説明する実施形態や実施例に記載される構成に限定されるものではない。 The flocculant composition of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the configurations described in the embodiments and examples described below.
本発明にかかる凝集剤組成物は、凝集剤と、凝集脱水助剤とを含有する。 The flocculant composition of the present invention contains a flocculant and a flocculation dewatering aid.
<凝集剤>
凝集剤は、泥水シールド工事で発生した泥水中に浮遊する土粒子を凝集し、沈降させるための薬剤であり、その主成分は、第4級アンモニウム塩である。第4級アンモニウム塩は、第4級アンモニウムカチオンと他のアニオンとの塩であり、カチオン系凝集剤に分類される。
<Flocculant>
Flocculants are chemicals used to flocculate and settle soil particles suspended in the muddy water generated during muddy water shield construction, and their main component is quaternary ammonium salt. Quaternary ammonium salts are salts of quaternary ammonium cations and other anions, and are classified as cationic flocculants.
第4級アンモニウムカチオンは、以下の構造式(I): Quaternary ammonium cations have the following structural formula (I):
第4級アンモニウムカチオンは、上記構造式(I)において、R3及びR4が共にメチル基である以下の構造式(II): The quaternary ammonium cation is represented by the following structural formula (II) in which R3 and R4 in the above structural formula (I) are both methyl groups:
好ましいジメチルアルキルアンモニウム塩は、R1及びR2が共にメチル基であるテトラメチルアンモニウム塩、R1及びR2の一方がメチル基であり他方がエチル基であるトリメチルエチルアンモニウム塩、R1及びR2が共にエチル基であるジメチルジエチルアンモニウム塩、R1及びR2の一方がメチル基であり他方がプロピル基であるトリメチルプロピルアンモニウム塩、R1及びR2の一方がエチル基であり他方がプロピル基であるジメチルエチルプロピルアンモニウム塩、R1及びR2が共にプロピル基であるジメチルジプロピルアンモニウム塩、R1及びR2が共にブチル基であるジメチルジブチルアンモニウム塩、R1及びR2の一方がメチル基であり他方がブチル基であるトリメチルブチルアンモニウム塩、R1及びR2の一方がエチル基であり他方がブチル基であるジメチルエチルブチルアンモニウム塩、R1及びR2の一方がプロピル基であり他方がブチル基であるジメチルプロピルブチルアンモニウム塩である。 Preferred dimethylalkylammonium salts are tetramethylammonium salt in which R 1 and R 2 are both methyl groups, trimethylethylammonium salt in which one of R 1 and R 2 is a methyl group and the other is an ethyl group, dimethyldiethylammonium salt in which R 1 and R 2 are both ethyl groups, trimethylpropylammonium salt in which one of R 1 and R 2 is a methyl group and the other is a propyl group, dimethylethylpropylammonium salt in which one of R 1 and R 2 is an ethyl group and the other is a propyl group, dimethyldipropylammonium salt in which R 1 and R 2 are both propyl groups, dimethyldibutylammonium salt in which R 1 and R 2 are both butyl groups, trimethylbutylammonium salt in which one of R 1 and R 2 is a methyl group and the other is a butyl group, dimethylethylbutylammonium salt in which one of R 1 and R 2 is an ethyl group and the other is a butyl group, and dimethylpropylbutylammonium salt in which one of R 1 and R 2 is a propyl group and the other is a butyl group.
第4級アンモニウムカチオンと組み合わせ可能な他のアニオンとしては、塩化物イオン(Cl-)、臭化物イオン(Br-)、フッ化物イオン(F-)、ヨウ化物イオン(I-)等のハロゲン化物イオンに代表される単原子イオン、次亜塩素酸イオン(ClO-)、水酸化物イオン(OH-)、硝酸イオン(NO3 -)、硫酸イオン(SO4 -)、リン酸イオン(PO4 -)、酢酸イオン(CH3COO-)、炭酸水素イオン(HCO3 -)等の多原子イオン、テトラヒドロキシドアルミン酸イオン([Al(OH)4]-)等の錯イオンが挙げられる。これらのうち好ましいアニオンは、ハロゲン化物イオンであり、より好ましいアニオンは、塩化物イオン(Cl-)である。 Other anions that can be combined with the quaternary ammonium cation include monoatomic ions such as halide ions, such as chloride ion (Cl - ), bromide ion (Br - ), fluoride ion (F - ), and iodide ion (I - ), polyatomic ions, such as hypochlorite ion (ClO - ), hydroxide ion (OH - ), nitrate ion (NO 3 - ), sulfate ion (SO 4 - ), phosphate ion (PO 4 - ), acetate ion (CH 3 COO - ), and bicarbonate ion (HCO 3 - ), and complex ions, such as tetrahydroxide aluminate ion ([Al(OH) 4 ] - ). Of these, preferred anions are halide ions, and more preferred anion is chloride ion (Cl - ).
上記の構造式(I)又は構造式(II)に示される第4級アンモニウムカチオンと他のアニオンとを組み合わせた第4級アンモニウム塩は、同一の構造式を有する同種の第4級アンモニウム塩のみからなる単一物であってもよいし、異なる二種以上の構造式を有する第4級アンモニウム塩の混合物であってもよい。 The quaternary ammonium salt, which is a combination of the quaternary ammonium cation shown in the above structural formula (I) or structural formula (II) and another anion, may be a single substance consisting of only the same type of quaternary ammonium salt having the same structural formula, or it may be a mixture of quaternary ammonium salts having two or more different structural formulas.
上記の第4級アンモニウム塩を含む凝集剤の剤形は、後述する発熱の問題や使い勝手の点から、溶液又は懸濁液とすることが好ましい。なお、第4級アンモニウム塩が水溶性である場合は、凝集剤は水溶液として調製され、第4級アンモニウム塩が難水溶性である場合は、凝集剤は懸濁液として調製される。 The formulation of the flocculant containing the above-mentioned quaternary ammonium salt is preferably a solution or suspension in terms of heat generation issues and ease of use, which will be described later. If the quaternary ammonium salt is water-soluble, the flocculant is prepared as an aqueous solution, and if the quaternary ammonium salt is poorly water-soluble, the flocculant is prepared as a suspension.
凝集剤における第4級アンモニウム塩の含有量は、30~50重量%であることが好ましく、35~45重量%であることがより好ましい。凝集剤における第4級アンモニウム塩の含有量が上記の範囲内であれば、凝集剤として使い易いものとなり、且つ優れた凝集性を発揮することができる。 The content of quaternary ammonium salt in the flocculant is preferably 30 to 50% by weight, and more preferably 35 to 45% by weight. If the content of quaternary ammonium salt in the flocculant is within the above range, it will be easy to use as a flocculant and will be able to exhibit excellent flocculation properties.
<凝集脱水助剤>
凝集脱水助剤は、凝集剤による凝集性能を向上させるとともに、凝集剤によって凝集沈降させた土粒子のフロックをフィルタープレス等の脱水機に通してケーキとする際の当該ケーキの脱水効果を向上させるための薬剤であり、その主成分は、二価のカチオンの金属塩である。二価のカチオンの金属塩は、従来、凍結防止剤、除湿剤、乾燥剤、排水処理剤、肥料等の用途として知られていたが、本発明者らは、凝集剤として第4級アンモニウム塩を使用した泥水処理において、二価のカチオンの金属塩を助剤として併用すると、泥水中の土粒子の凝集性及びフロックの脱水性が向上するという予期し得ない新たな効果を発見し、本発明を完成するに至った。
<Flocculating dehydration aid>
The flocculating dewatering aid is an agent for improving the flocculating performance of a flocculant and for improving the dewatering effect of a cake when flocs of soil particles flocculated and settled by the flocculant are passed through a dehydrator such as a filter press to produce a cake, and its main component is a metal salt of a divalent cation. Metal salts of divalent cations have conventionally been known for applications such as antifreezing agents, dehumidifying agents, drying agents, wastewater treatment agents, and fertilizers, but the present inventors have discovered an unexpected new effect that the coagulation of soil particles in muddy water and the dewatering of flocs are improved when a metal salt of a divalent cation is used in combination as an auxiliary in muddy water treatment using a quaternary ammonium salt as a flocculant, and have thus completed the present invention.
二価のカチオンの金属塩としては、カルシウム塩、マグネシウム塩、バリウム塩、ニッケル塩、亜鉛塩、及びコバルト塩等が挙げられる。これらの二価のカチオンの金属塩は、同種の二価のカチオンの金属塩のみからなる単一物として使用してもよいし、異なる二種以上の二価のカチオンの金属塩の混合物として使用してもよい。とりわけ好ましい二価のカチオンの金属塩は、カルシウム塩である。カルシウム塩としては、塩化カルシウム等の水溶性カルシウム塩、又は硫酸カルシウムやリン酸カルシウム等の難水溶性カルシウム塩の何れも使用可能であるが、水溶性カルシウム塩である塩化カルシウムがより好ましく使用される。 Examples of metal salts of divalent cations include calcium salts, magnesium salts, barium salts, nickel salts, zinc salts, and cobalt salts. These metal salts of divalent cations may be used as a single substance consisting of only the metal salt of the same kind of divalent cation, or may be used as a mixture of metal salts of two or more different kinds of divalent cations. A particularly preferred metal salt of a divalent cation is a calcium salt. As the calcium salt, either a water-soluble calcium salt such as calcium chloride or a poorly water-soluble calcium salt such as calcium sulfate or calcium phosphate can be used, but calcium chloride, which is a water-soluble calcium salt, is more preferably used.
上記の二価のカチオンの金属塩を含む凝集脱水助剤の剤形は、第4級アンモニウム塩と二価のカチオンの金属塩とを混合したときの発熱(凝集剤組成物の調製時の発熱)、あるいは二価のカチオンの金属塩が水に接触したときの発熱(凝集脱水助剤の調製時の発熱)が抑えられるという点から、凝集剤と同様に溶液又は懸濁液とすることが好ましい。凝集剤組成物の調製時の発熱、あるいは凝集脱水助剤の調製時の発熱が抑えられることで、作業環境の安全性も向上する。なお、二価のカチオンの金属塩として、塩化カルシウム等の水溶性カルシウム塩を用いる場合は、凝集脱水助剤は水溶液として調製され、硫酸カルシウム等の難水溶性カルシウム塩を用いる場合は、凝集脱水助剤は懸濁液として調製される。 The formulation of the flocculating dehydration aid containing the metal salt of the divalent cation is preferably a solution or suspension, like the flocculating agent, in order to suppress the heat generated when the quaternary ammonium salt and the metal salt of the divalent cation are mixed (heat generated during preparation of the flocculating composition) or when the metal salt of the divalent cation comes into contact with water (heat generated during preparation of the flocculating dehydration aid). By suppressing the heat generated during preparation of the flocculating composition or the flocculating dehydration aid, the safety of the working environment is improved. When a water-soluble calcium salt such as calcium chloride is used as the metal salt of the divalent cation, the flocculating dehydration aid is prepared as an aqueous solution, and when a poorly water-soluble calcium salt such as calcium sulfate is used, the flocculating dehydration aid is prepared as a suspension.
凝集脱水助剤における二価のカチオンの金属塩の含有量は、25~45重量%であることが好ましく、30~40重量%であることがより好ましい。凝集脱水助剤における二価のカチオンの金属塩の含有量が上記の範囲内であれば、凝集脱水助剤として使い易いものとなり、且つ優れた凝集性及び脱水性を発揮することができる。 The content of the metal salt of a divalent cation in the flocculating dehydration aid is preferably 25 to 45% by weight, and more preferably 30 to 40% by weight. If the content of the metal salt of a divalent cation in the flocculating dehydration aid is within the above range, it will be easy to use as a flocculating dehydration aid and will be able to exhibit excellent flocculation and dehydration properties.
<凝集剤組成物>
本発明にかかる凝集剤組成物は、上記の凝集剤と、上記の凝集脱水助剤とを組み合わせたことで、当該凝集組成物を泥水シールド工事で発生した泥水の凝集沈降処理及び高度脱水処理(二次処理)に使用した場合、高いフロック形成能(凝集性)と強いケーキ形成能(脱水性)とを両立させることができる。従って、例えば、泥水が大量に発生するような場面であっても、効率的に泥水処理を進めることが可能となり、作業員の負担や処理コストの低減に寄与するものとなる。また、凝集剤に含まれる第4級アンモニウム塩、及び凝集脱水助剤に含まれる二価のカチオンの金属塩は、中性ないし弱塩基性の物質であるため、脱水性能を向上させるために凝集剤組成物の添加量を増量させた場合にも機械や設備の腐食を引き起こす虞が少ないものとなる。そして、処理後に生成した脱水ケーキ及び処理水は、中性ないし弱酸性を維持できることから、従来は必要とされていたpH調整(中和作業)は不要又は低減することができ、結果として、環境への負荷も小さいものとなる。
<Flocculant Composition>
The flocculant composition according to the present invention is a combination of the flocculant and the flocculating and dehydrating aid, and when the flocculant composition is used for the flocculating and settling treatment and advanced dehydration treatment (secondary treatment) of muddy water generated in muddy water shield construction, it is possible to achieve both high floc forming ability (flocculation) and strong cake forming ability (dehydration). Therefore, for example, even in a situation where a large amount of muddy water is generated, it is possible to efficiently proceed with the muddy water treatment, which contributes to reducing the burden on workers and the treatment cost. In addition, since the quaternary ammonium salt contained in the flocculant and the metal salt of the divalent cation contained in the flocculating and dehydrating aid are neutral or weakly basic substances, there is little risk of causing corrosion of machines and equipment even when the amount of the flocculant composition added is increased to improve the dehydration performance. And, since the dehydrated cake and treated water generated after the treatment can maintain neutral or weak acidity, the pH adjustment (neutralization work) that was previously required can be unnecessary or can be reduced, and as a result, the burden on the environment is also small.
本発明にかかる凝集剤組成物において、フロック形成能(凝集性)とケーキ形成能(脱水性)とを同時に高める(両立させる)ためには、凝集剤及び凝集脱水助剤は夫々適量配合されることが好ましい。具体的には、凝集剤組成物における凝集剤の配合量をaとし、凝集剤組成物における凝集脱水助剤の配合量をbとすると、凝集剤と凝集脱水助剤との配合比率(a:b)は、体積比で1:0.5~1:7に設定されることが好ましく、1:1~1:7に設定されることがより好ましい。凝集剤と凝集脱水助剤との配合比率(a:b)が上記の範囲であれば、泥水処理に凝集剤組成物を使用した場合、優れた凝集性及び脱水性を発揮することができ、凝集性と脱水性とのバランスにも優れたものとなる。 In the flocculant composition of the present invention, in order to simultaneously enhance (achieve both) the flocculant (coagulation) and cake-forming (drainage) abilities, it is preferable that the flocculant and the flocculant dehydration aid are each mixed in appropriate amounts. Specifically, if the amount of flocculant mixed in the flocculant composition is a and the amount of flocculant dehydration aid mixed in the flocculant composition is b, the mixing ratio (a:b) of the flocculant and the flocculant dehydration aid is preferably set to 1:0.5 to 1:7 by volume, and more preferably set to 1:1 to 1:7. If the mixing ratio (a:b) of the flocculant and the flocculant dehydration aid is within the above range, when the flocculant composition is used for muddy water treatment, it can exhibit excellent coagulation and dehydration, and the balance between coagulation and dehydration is also excellent.
本発明にかかる凝集剤組成物は、上記の凝集剤と、上記の凝集脱水助剤とを含む原液をそのまま使用することも可能ではあるが、液剤としての使い勝手や作業性を良好なものとするため、通常、水で3~5倍の体積に希釈して、好ましくは3.5~4.5倍の体積に希釈して、より好ましくは4倍の体積に希釈して使用される。この場合、水で希釈した凝集剤組成物中において、二価のカチオンの金属塩の濃度は、2.5重量%以上に設定されていることが好ましく、第4級アンモニウム塩の濃度は、3重量%以上に設定されていることが好ましい。このように水で希釈した凝集剤組成物であっても、希釈倍率が適正であれば、優れた凝集性と脱水性とを維持することができる。 The flocculant composition of the present invention can be used as is as a stock solution containing the above flocculant and the above flocculant dewatering aid, but in order to improve usability and workability as a liquid, it is usually diluted with water to 3 to 5 times its volume, preferably 3.5 to 4.5 times its volume, and more preferably 4 times its volume. In this case, in the flocculant composition diluted with water, the concentration of the metal salt of the divalent cation is preferably set to 2.5% by weight or more, and the concentration of the quaternary ammonium salt is preferably set to 3% by weight or more. Even in the flocculant composition diluted with water in this way, excellent flocculation properties and dewaterability can be maintained as long as the dilution ratio is appropriate.
本発明にかかる凝集剤組成物は、上記の凝集剤と、上記の凝集脱水助剤とを組み合わせたことで優れた凝集性及び脱水性を発揮できるため、従来使用されていたポリ塩化アルミニウム(PAC)、液体塩化アルミニウム(LAC)、硫酸バンド(硫酸アルミニウム)、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等の無機凝集剤を含有しないものとして調製することができる。これにより、本発明にかかる凝集剤組成物は、機械や設備の腐食を引き起こす虞が少ないものとなる。また、処理後に発生する脱水ケーキや処理水に対してpH調整(中和作業)を行う必要がないため、作業員の手間とコストが大幅に低減され、さらには環境にも優しいものとなる。 The flocculant composition of the present invention exhibits excellent flocculation and dewatering properties by combining the above flocculant with the above flocculation and dewatering aid, and can be prepared without containing inorganic flocculants such as polyaluminum chloride (PAC), liquid aluminum chloride (LAC), aluminium sulfate (aluminum sulfate), ferric chloride, and polyferric sulfate that have been used in the past. This reduces the risk of the flocculant composition of the present invention causing corrosion of machinery and equipment. In addition, since there is no need to adjust the pH (neutralization work) of the dehydrated cake and treated water generated after treatment, the labor and cost of workers is significantly reduced, and the composition is also environmentally friendly.
本発明にかかる凝集剤組成物は、必要に応じて、その他の成分を含有することも可能である。その他の成分としては、消泡剤、pH調整剤、溶剤、増粘剤、安定化剤、着色剤、消臭剤、防錆剤等が挙げられる。 The flocculant composition of the present invention may contain other components as necessary. Examples of other components include defoamers, pH adjusters, solvents, thickeners, stabilizers, colorants, deodorants, and rust inhibitors.
本発明に含まれる凝集剤組成物(実施例1~3)、及び本発明に含まれない凝集剤組成物(比較例1)を夫々以下のとおり調製した。また、参考のため、代表的な無機凝集剤であるポリ塩化アルミニウム(PAC)(参考例1)を準備した。 The flocculant compositions included in the present invention (Examples 1 to 3) and the flocculant composition not included in the present invention (Comparative Example 1) were prepared as follows. For reference, polyaluminum chloride (PAC), a representative inorganic flocculant, was also prepared (Reference Example 1).
<実施例1>
凝集剤として、第4級アンモニウム塩であるジアルキルジメチルアンモニウムクロリド(製品名:TGスコール、剤形:40重量%水溶液、テクニカ合同株式会社製)を使用し、凝集脱水助剤として、塩化カルシウム(剤形:35重量%水溶液、株式会社トクヤマ製)を使用した。ジアルキルジメチルアンモニウムクロリドと、塩化カルシウムとを体積比で1:0.57となるように混合し、この混合物に水を添加して4倍の体積となるように希釈し、実施例1の凝集剤組成物(ジアルキルジメチルアンモニウムクロリド濃度:5重量%、塩化カルシウム濃度:2.5重量%)を得た。
Example 1
As the flocculant, dialkyldimethylammonium chloride (product name: TG Squall, dosage form: 40% by weight aqueous solution, manufactured by Technica Godo Co., Ltd.), which is a quaternary ammonium salt, was used, and as the flocculation and dehydration aid, calcium chloride (dosage form: 35% by weight aqueous solution, manufactured by Tokuyama Co., Ltd.) was used. Dialkyldimethylammonium chloride and calcium chloride were mixed in a volume ratio of 1:0.57, and water was added to this mixture to dilute it to 4 times its volume, to obtain the flocculant composition of Example 1 (dialkyldimethylammonium chloride concentration: 5% by weight, calcium chloride concentration: 2.5% by weight).
<実施例2>
凝集剤として、第4級アンモニウム塩であるジアルキルジメチルアンモニウムクロリド(製品名:TGスコール、剤形:40重量%水溶液、テクニカ合同株式会社製)を使用し、凝集脱水助剤として、塩化カルシウム(剤形:35重量%水溶液、株式会社トクヤマ製)を使用した。ジアルキルジメチルアンモニウムクロリドと、塩化カルシウムとを体積比で1:1となるように混合し、この混合物に水を添加して4倍の体積となるように希釈し、実施例2の凝集剤組成物(ジアルキルジメチルアンモニウムクロリド濃度:5重量%、塩化カルシウム濃度:4.4重量%)を得た。
Example 2
As the flocculant, dialkyldimethylammonium chloride (product name: TG Squall, dosage form: 40% by weight aqueous solution, manufactured by Technica Godo Co., Ltd.), which is a quaternary ammonium salt, was used, and as the flocculation and dehydration aid, calcium chloride (dosage form: 35% by weight aqueous solution, manufactured by Tokuyama Co., Ltd.) was used. Dialkyldimethylammonium chloride and calcium chloride were mixed in a volume ratio of 1:1, and water was added to this mixture to dilute it to 4 times its volume, to obtain the flocculant composition of Example 2 (dialkyldimethylammonium chloride concentration: 5% by weight, calcium chloride concentration: 4.4% by weight).
<実施例3>
凝集剤として、第4級アンモニウム塩であるジアルキルジメチルアンモニウムクロリド(製品名:TGスコール、剤形:40重量%水溶液、テクニカ合同株式会社製)を使用し、凝集脱水助剤として、塩化カルシウム(剤形:35重量%水溶液、株式会社トクヤマ製)を使用した。ジアルキルジメチルアンモニウムクロリドと、塩化カルシウムとを体積比で1:7となるように混合し、この混合物に水を添加して4倍の体積となるように希釈し、実施例3の凝集剤組成物(ジアルキルジメチルアンモニウムクロリド濃度:5重量%、塩化カルシウム濃度:30.6重量%)を得た。
Example 3
As the flocculant, dialkyldimethylammonium chloride (product name: TG Squall, dosage form: 40% by weight aqueous solution, manufactured by Technica Godo Co., Ltd.), which is a quaternary ammonium salt, was used, and as the flocculation and dehydration aid, calcium chloride (dosage form: 35% by weight aqueous solution, manufactured by Tokuyama Co., Ltd.) was used. Dialkyldimethylammonium chloride and calcium chloride were mixed in a volume ratio of 1:7, and water was added to this mixture to dilute it to 4 times its volume, to obtain the flocculant composition of Example 3 (dialkyldimethylammonium chloride concentration: 5% by weight, calcium chloride concentration: 30.6% by weight).
<比較例1>
凝集剤として、第4級アンモニウム塩であるジアルキルジメチルアンモニウムクロリド(製品名:TGスコール、剤形:40重量%水溶液、テクニカ合同株式会社製)を使用した。ジアルキルジメチルアンモニウムクロリドに水を添加して8倍の体積となるように希釈し、比較例1の凝集剤組成物(ジアルキルジメチルアンモニウムクロリド濃度:5重量%、塩化カルシウム濃度:0重量%)を得た。
<Comparative Example 1>
As the flocculant, dialkyldimethylammonium chloride, which is a quaternary ammonium salt (product name: TG Squall, formulation: 40 wt% aqueous solution, manufactured by Technica Godo Co., Ltd.) was used. Water was added to the dialkyldimethylammonium chloride to dilute it to 8 times its volume, and a flocculant composition of Comparative Example 1 (dialkyldimethylammonium chloride concentration: 5 wt%, calcium chloride concentration: 0 wt%) was obtained.
<参考例1>
無機凝集剤として市販されているポリ塩化アルミニウム(製品名:PAC250A、濃度:10重量%(Al2O3換算)、多木化学株式会社製)を、そのまま参考例1の凝集剤として使用した。
<Reference Example 1>
Polyaluminum chloride (product name: PAC250A, concentration: 10% by weight (Al 2 O 3 equivalent), manufactured by Taki Chemical Industry Co., Ltd.), which is commercially available as an inorganic flocculant, was used as the flocculant in Reference Example 1 as it was.
実施例1~3の凝集剤組成物、比較例1の凝集剤組成物、並びに参考例1の凝集剤の性能を比較するため、泥水シールド工事で発生した泥水を用いて、以下の試験を実施した。 To compare the performance of the flocculant compositions of Examples 1 to 3, the flocculant composition of Comparative Example 1, and the flocculant of Reference Example 1, the following tests were conducted using muddy water generated during muddy water shield construction.
〔CST試験〕
CST(Capillary Suction Time)試験は、毛細管現象により液が一定の範囲に広がる時間を測定するものであり、これにより泥水のろ水性を評価することができる。CST試験では、泥水に粘物質が多く含まれると、測定値(CST値)が大きくなり、脱水性が悪いと評価されることになる。
[CST Test]
The Capillary Suction Time (CST) test measures the time it takes for a liquid to spread over a certain area due to capillary action, and this allows the freeness of muddy water to be evaluated. In the CST test, if the muddy water contains a lot of viscous substances, the measured value (CST value) will be large, and the muddy water will be evaluated as having poor dewatering properties.
泥水に対し、実施例1~3の凝集剤組成物、比較例1の凝集剤組成物、並びに参考例1の凝集剤を夫々、0kg/m3、2kg/m3、4kg/m3の割合で添加し、十分に混合した後、泥水のCST値をスラッジ評価CST測定装置(製品名:Type304M、Triton Electronics社製)を用いて測定した。なお。凝集剤組成物を添加する前の泥水の物性(初期値)は、比重が1.14、ファンネル粘性が21.5(秒)、浮遊土粒子が0.22(sst/m3)、pHが10.3、砂分が3重量%であった。泥水のファンネル粘性は、ファンネル粘度計(製品名:S-251、株式会社西日本試験機製)により測定したものである。CST値の測定結果を下記の表1に示す。 The flocculant compositions of Examples 1 to 3, the flocculant composition of Comparative Example 1, and the flocculant of Reference Example 1 were added to the muddy water at a rate of 0 kg/m 3 , 2 kg/m 3 , and 4 kg/m 3 , respectively, and mixed thoroughly, and then the CST value of the muddy water was measured using a sludge evaluation CST measurement device (product name: Type 304M, manufactured by Triton Electronics). Note that the physical properties (initial values) of the muddy water before the addition of the flocculant composition were a specific gravity of 1.14, a funnel viscosity of 21.5 (seconds), suspended soil particles of 0.22 (sst/m 3 ), a pH of 10.3, and a sand content of 3 wt %. The funnel viscosity of the muddy water was measured using a funnel viscometer (product name: S-251, manufactured by Nishinippon Test Instruments Co., Ltd.). The measurement results of the CST value are shown in Table 1 below.
実施例1の凝集剤組成物は、従来から泥水処理に使用されているポリ塩化アルミニウム(参考例1)と同等のCST値を示したことから、実用上問題のない脱水性を発揮し得ることが示唆された。実施例2及び3の凝集剤組成物は、ポリ塩化アルミニウム(参考例1)よりも優れたCST値を示し、優れた脱水性を発揮し得るものであった。これに対し、塩化カルシウムを含まない比較例1の凝集剤組成物は、ポリ塩化アルミニウム(参考例1)よりもCST値が劣っており、脱水性が不十分であると考えられる。 The flocculant composition of Example 1 showed a CST value equivalent to that of polyaluminum chloride (Reference Example 1), which has traditionally been used for muddy water treatment, suggesting that it can exhibit dewatering properties that are acceptable for practical use. The flocculant compositions of Examples 2 and 3 showed CST values superior to polyaluminum chloride (Reference Example 1), and were capable of exhibiting excellent dewatering properties. In contrast, the flocculant composition of Comparative Example 1, which does not contain calcium chloride, had a CST value inferior to polyaluminum chloride (Reference Example 1), and was considered to have insufficient dewatering properties.
以上のCST試験の結果より、凝集剤組成物に含まれる塩化カルシウムの濃度が2.5重量%以上であれば、従来の凝集剤であるポリ塩化アルミニウムと同等以上の優れた脱水性を発揮し得ることが判明した。 The above CST test results show that if the concentration of calcium chloride contained in the flocculant composition is 2.5% by weight or more, it can exhibit excellent dewatering properties equal to or better than those of polyaluminum chloride, a conventional flocculant.
〔脱水試験〕
CST試験で使用した泥水について、本発明に含まれる凝集剤組成物の添加による脱水性の向上効果をフィルタープレス試験機(株式会社三央製)により確認した(実施例4~7)。また、比較のため、本発明に含まれない凝集剤組成物の添加による泥水の脱水性(比較例2)、並びに、参考のため、代表的な無機凝集剤であるポリ塩化アルミニウム(PAC)の添加による泥水の脱水性(参考例3)についても、同じフィルタープレス試験機を用いて確認した。
[Dehydration test]
The effect of improving the dewaterability of the muddy water used in the CST test by adding the flocculant composition included in the present invention was confirmed using a filter press tester (manufactured by Sano Co., Ltd.) (Examples 4 to 7). For comparison, the dewaterability of muddy water by adding a flocculant composition not included in the present invention (Comparative Example 2) and, for reference, the dewaterability of muddy water by adding polyaluminum chloride (PAC), a representative inorganic flocculant (Reference Example 3), were also confirmed using the same filter press tester.
<実施例4>
泥水10Lに対し、実施例2の凝集剤組成物(ジアルキルジメチルアンモニウムクロリド濃度:5重量%、塩化カルシウム濃度:4.4重量%)を3.7kg/m3の割合で添加し、泥水を3分間攪拌した。次いで、攪拌後の泥水をフィルタープレス試験機に打込み圧0.5MPaで導入し、ろ水量が5000gに達するまでプレスを継続し、その間1分毎にろ水量を計測した。実施例4における脱水時間は、55分であった。プレス終了後に回収した脱水ケーキの特性は、重量が3.01(kg)、コーン指数が60(kN/m2)、含水率が49.3(重量%)であった。ろ水の特性は、pHが10.1、電気伝導度が2.11(ms/cm)であった。
Example 4
The flocculant composition of Example 2 (dialkyldimethylammonium chloride concentration: 5 wt%, calcium chloride concentration: 4.4 wt%) was added to 10 L of muddy water at a rate of 3.7 kg/ m3 , and the muddy water was stirred for 3 minutes. The stirred muddy water was then introduced into a filter press tester at a driving pressure of 0.5 MPa, and pressing was continued until the amount of filtrate reached 5000 g, during which the amount of filtrate was measured every minute. The dewatering time in Example 4 was 55 minutes. The characteristics of the dewatered cake collected after pressing were a weight of 3.01 (kg), a cone index of 60 (kN/ m2 ), and a moisture content of 49.3 (wt%). The characteristics of the filtrate were a pH of 10.1 and an electrical conductivity of 2.11 (ms/cm).
<実施例5>
泥水10Lに対し、実施例2の凝集剤組成物(ジアルキルジメチルアンモニウムクロリド濃度:5重量%、塩化カルシウム濃度:4.4重量%)を7.4kg/m3の割合で添加し、泥水を3分間攪拌した。次いで、攪拌後の泥水をフィルタープレス試験機に打込み圧0.5MPaで導入し、ろ水量が5000gに達するまでプレスを継続し、その間1分毎にろ水量を計測した。実施例5における脱水時間は、37分であった。プレス終了後に回収した脱水ケーキの特性は、重量が3.06(kg)、コーン指数が71(kN/m2)、含水率が50.3(重量%)であった。ろ水の特性は、pHが9.9、電気伝導度が1.88(ms/cm)であった。
Example 5
The flocculant composition of Example 2 (dialkyldimethylammonium chloride concentration: 5 wt%, calcium chloride concentration: 4.4 wt%) was added to 10 L of muddy water at a rate of 7.4 kg/ m3 , and the muddy water was stirred for 3 minutes. The stirred muddy water was then introduced into a filter press tester at a driving pressure of 0.5 MPa, and pressing was continued until the amount of filtrate reached 5000 g, during which the amount of filtrate was measured every minute. The dewatering time in Example 5 was 37 minutes. The characteristics of the dewatered cake collected after pressing were a weight of 3.06 (kg), a cone index of 71 (kN/ m2 ), and a moisture content of 50.3 (wt%). The characteristics of the filtrate were a pH of 9.9 and an electrical conductivity of 1.88 (ms/cm).
<実施例6>
泥水10Lに対し、実施例3の凝集剤組成物(ジアルキルジメチルアンモニウムクロリド濃度:5重量%、塩化カルシウム濃度:30.6重量%)を3.7kg/m3の割合で添加し、泥水を3分間攪拌した。次いで、攪拌後の泥水をフィルタープレス試験機に打込み圧0.5MPaで導入し、ろ水量が5000gに達するまでプレスを継続し、その間1分毎にろ水量を計測した。実施例6における脱水時間は、51分であった。プレス終了後に回収した脱水ケーキの特性は、重量が2.98(kg)、コーン指数が73(kN/m2)、含水率が43.3(重量%)であった。ろ水の特性は、pHが9.8、電気伝導度が3.15(ms/cm)であった。
Example 6
The flocculant composition of Example 3 (dialkyldimethylammonium chloride concentration: 5 wt%, calcium chloride concentration: 30.6 wt%) was added to 10 L of muddy water at a rate of 3.7 kg/ m3 , and the muddy water was stirred for 3 minutes. The stirred muddy water was then introduced into a filter press tester at a driving pressure of 0.5 MPa, and pressing was continued until the amount of filtrate reached 5000 g, during which the amount of filtrate was measured every minute. The dewatering time in Example 6 was 51 minutes. The characteristics of the dewatered cake recovered after pressing were a weight of 2.98 (kg), a cone index of 73 (kN/ m2 ), and a moisture content of 43.3 (wt%). The characteristics of the filtrate were a pH of 9.8 and an electrical conductivity of 3.15 (ms/cm).
<実施例7>
泥水10Lに対し、実施例3の凝集剤組成物(ジアルキルジメチルアンモニウムクロリド濃度:5重量%、塩化カルシウム濃度:30.6重量%)を7.4kg/m3の割合で添加し、泥水を3分間攪拌した。次いで、攪拌後の泥水をフィルタープレス試験機に打込み圧0.5MPaで導入し、ろ水量が5000gに達するまでプレスを継続し、その間1分毎にろ水量を計測した。実施例7における脱水時間は、44分であった。プレス終了後に回収した脱水ケーキの特性は、重量が3.00(kg)、コーン指数が62(kN/m2)、含水率が51.3(重量%)であった。ろ水の特性は、pHが9.9、電気伝導度が5.33(ms/cm)であった。
Example 7
The flocculant composition of Example 3 (dialkyldimethylammonium chloride concentration: 5 wt%, calcium chloride concentration: 30.6 wt%) was added to 10 L of muddy water at a rate of 7.4 kg/ m3 , and the muddy water was stirred for 3 minutes. The stirred muddy water was then introduced into a filter press tester at a driving pressure of 0.5 MPa, and pressing was continued until the amount of filtrate reached 5000 g, during which the amount of filtrate was measured every minute. The dewatering time in Example 7 was 44 minutes. The characteristics of the dewatered cake recovered after pressing were a weight of 3.00 (kg), a cone index of 62 (kN/ m2 ), and a moisture content of 51.3 (wt%). The characteristics of the filtrate were a pH of 9.9 and an electrical conductivity of 5.33 (ms/cm).
<比較例2>
泥水10Lに対し、比較例1の凝集剤組成物(ジアルキルジメチルアンモニウムクロリド濃度:5重量%、塩化カルシウム濃度:0重量%)を3.7kg/m3の割合で添加し、泥水を3分間攪拌した。次いで、攪拌後の泥水をフィルタープレス試験機に打込み圧0.5MPaで導入し、ろ水量が5000gに達するまでプレスを継続し、その間1分毎にろ水量を計測した。比較例1における脱水時間は、56分であった。プレス終了後に回収した脱水ケーキの特性は、重量が3.24(kg)、コーン指数が41(kN/m2)、含水率が47.6(重量%)であった。ろ水の特性は、pHが10.1、電気伝導度が1.20(ms/cm)であった。
<Comparative Example 2>
The flocculant composition of Comparative Example 1 (dialkyldimethylammonium chloride concentration: 5 wt%, calcium chloride concentration: 0 wt%) was added to 10 L of muddy water at a rate of 3.7 kg/ m3 , and the muddy water was stirred for 3 minutes. The stirred muddy water was then introduced into a filter press tester at a driving pressure of 0.5 MPa, and pressing was continued until the amount of filtrate reached 5000 g, during which the amount of filtrate was measured every minute. The dewatering time in Comparative Example 1 was 56 minutes. The characteristics of the dewatered cake recovered after pressing were a weight of 3.24 (kg), a cone index of 41 (kN/ m2 ), and a moisture content of 47.6 (wt%). The characteristics of the filtrate were a pH of 10.1 and an electrical conductivity of 1.20 (ms/cm).
<参考例2>
泥水10Lに対し、参考例1の凝集剤(ポリ塩化アルミニウム、濃度:10重量%(Al2O3換算))を5.6kg/m3の割合で添加し、泥水を3分間攪拌した。次いで、攪拌後の泥水をフィルタープレス試験機に打込み圧0.5MPaで導入し、ろ水量が5000gに達するまでプレスを継続し、その間1分毎にろ水量を計測した。参考例2における脱水時間は、60分であった。プレス終了後に回収した脱水ケーキの特性は、重量が3.01(kg)、コーン指数が25(kN/m2)、含水率が44.5(重量%)であった。ろ水の特性は、pHが7.3、電気伝導度が2.78(ms/cm)であった。
<Reference Example 2>
To 10 L of muddy water, 5.6 kg/ m3 of the coagulant ( polyaluminum chloride, concentration: 10% by weight ( Al2O3 equivalent)) of Reference Example 1 was added, and the muddy water was stirred for 3 minutes. The stirred muddy water was then introduced into a filter press tester at a driving pressure of 0.5 MPa, and pressing was continued until the amount of filtrate reached 5000 g, during which the amount of filtrate was measured every minute. The dewatering time in Reference Example 2 was 60 minutes. The characteristics of the dewatered cake recovered after pressing were a weight of 3.01 (kg), a cone index of 25 (kN/ m2 ), and a moisture content of 44.5 (wt%). The characteristics of the filtrate were a pH of 7.3 and an electrical conductivity of 2.78 (ms/cm).
<参考例3>
泥水10Lに対し、参考例1の凝集剤(ポリ塩化アルミニウム、濃度:10重量%(Al2O3換算))を11.2kg/m3の割合で添加し、泥水を3分間攪拌した。次いで、攪拌後の泥水をフィルタープレス試験機に打込み圧0.5MPaで導入し、ろ水量が5000gに達するまでプレスを継続し、その間1分毎にろ水量を計測した。参考例3における脱水時間は、43分であった。プレス終了後に回収した脱水ケーキの特性は、重量が2.95(kg)、コーン指数が46(kN/m2)、含水率が45.9(重量%)であった。ろ水の特性は、pHが6.6、電気伝導度が4.44(ms/cm)であった。
<Reference Example 3>
The flocculant of Reference Example 1 ( polyaluminum chloride, concentration: 10% by weight ( Al2O3 equivalent)) was added to 10 L of muddy water at a rate of 11.2 kg/ m3 , and the muddy water was stirred for 3 minutes. The stirred muddy water was then introduced into a filter press tester at a driving pressure of 0.5 MPa, and pressing was continued until the amount of filtrate reached 5000 g, during which the amount of filtrate was measured every minute. The dewatering time in Reference Example 3 was 43 minutes. The characteristics of the dewatered cake recovered after pressing were a weight of 2.95 (kg), a cone index of 46 (kN/ m2 ), and a moisture content of 45.9 (wt%). The characteristics of the filtrate were a pH of 6.6 and an electrical conductivity of 4.44 (ms/cm).
上記の実施例4~7、比較例2、並びに参考例2~3による脱水試験の結果を表2及び表3、並びに図1に示す。表2及び表3は、フィルタープレス試験機によるプレス期間のろ水量の値を0~30分(表2)と31~60分(表3)とに分けて示したものであり、図1は、表2及び表3に示したろ水量をプロットしたグラフである。 The results of the dehydration tests for the above Examples 4 to 7, Comparative Example 2, and Reference Examples 2 to 3 are shown in Tables 2 and 3, as well as in Figure 1. Tables 2 and 3 show the filtered water amount values during the pressing period using a filter press tester, divided into 0 to 30 minutes (Table 2) and 31 to 60 minutes (Table 3), and Figure 1 is a graph plotting the filtered water amounts shown in Tables 2 and 3.
表2及び表3、並びに図1から考察すると、本発明にかかる凝集剤組成物の脱水性について、以下の知見が得られた。 Considering Tables 2 and 3, as well as Figure 1, the following findings were obtained regarding the dewaterability of the flocculant composition of the present invention.
(1)実施例4~7と比較例2との対比から、ジアルキルジメチルアンモニウムクロリドに塩化カルシウムを併用すると、ジアルキルジメチルアンモニウムクロリドを単独で使用した場合と比べて、脱水性が向上することが確認された。
(2)実施例4と実施例5との対比から、凝集剤組成物に含まれる塩化カルシウムの濃度が低い場合、泥水に対する凝集剤組成物の添加量を増加させると、脱水性が向上することが確認された。この傾向は、凝集剤組成物に含まれる塩化カルシウムの濃度が高い場合(実施例6と実施例7との対比)においても同様であった。
(3)実施例4と実施例6との対比から、泥水に対する凝集剤組成物の添加量が少ない場合、凝集剤組成物に含まれる塩化カルシウムの濃度が高くなると、脱水性が向上することが確認された。一方、実施例5と実施例7との対比から、泥水に対する凝集剤組成物の添加量が多い場合は、凝集剤組成物に含まれる塩化カルシウムの濃度は脱水性の向上に寄与するとは限らないことが示唆された。
(4)実施例4及び6と参考例2との対比から、ジアルキルジメチルアンモニウムクロリドと塩化カルシウムとを含む本発明にかかる凝集剤組成物は、従来用いられていたポリ塩化アルミニウムより、少ない添加量で優れた脱水性を達成できることが確認された。この傾向は、泥水に対する添加量を2倍にした場合(実施例5及び7と参考例3との対比)においても同様であった。
(5)凝集剤組成物を添加する前の泥水のpHは10.3であるところ、実施例4~7による脱水試験で得られたろ水のpHは9.8~10.1であり、参考例2及び3による脱水試験で得られたろ水のpHは6.6~7.3であった。このように、本発明にかかる凝集剤組成物は、使用前後のpH変動が小さいことから、脱水性能を向上させるために凝集剤組成物の添加量を増量させた場合にも機械や設備の腐食を引き起こす虞が少なく、さらには、pH調整(中和作業)に掛かる負担を低減し得るものであった。
(1) Comparing Examples 4 to 7 with Comparative Example 2, it was confirmed that the use of calcium chloride in combination with dialkyldimethylammonium chloride improved dehydration compared to the use of dialkyldimethylammonium chloride alone.
(2) Comparing Example 4 with Example 5, it was confirmed that when the concentration of calcium chloride contained in the flocculant composition was low, increasing the amount of the flocculant composition added to the muddy water improved the dewaterability. This tendency was also observed when the concentration of calcium chloride contained in the flocculant composition was high (comparing Example 6 with Example 7).
(3) Comparison between Example 4 and Example 6 confirmed that when the amount of flocculant composition added to the muddy water was small, the dewaterability improved as the concentration of calcium chloride contained in the flocculant composition increased. On the other hand, comparison between Example 5 and Example 7 suggested that when the amount of flocculant composition added to the muddy water was large, the concentration of calcium chloride contained in the flocculant composition did not necessarily contribute to improving dewaterability.
(4) Comparing Examples 4 and 6 with Reference Example 2, it was confirmed that the flocculant composition according to the present invention, which contains dialkyldimethylammonium chloride and calcium chloride, can achieve excellent dewatering properties with a smaller amount of addition than conventionally used polyaluminum chloride. This tendency was also observed when the amount of addition to the muddy water was doubled (comparing Examples 5 and 7 with Reference Example 3).
(5) The pH of the muddy water before the addition of the flocculant composition was 10.3, while the pH of the filtrate obtained in the dehydration tests of Examples 4 to 7 was 9.8 to 10.1, and the pH of the filtrate obtained in the dehydration tests of Reference Examples 2 and 3 was 6.6 to 7.3. As described above, since the flocculant composition according to the present invention has a small pH fluctuation before and after use, even if the amount of the flocculant composition added is increased to improve dehydration performance, there is little risk of causing corrosion of machines and equipment, and further, the burden of pH adjustment (neutralization work) can be reduced.
本発明の凝集剤組成物は、泥水シールド工事で発生した泥水を処理するために好適に利用されるものであるが、その他の用途として、下水、し尿等の生活排水の処理、化学工業、食品工業、紙パルプ業、窯業、染色業等の各種産業廃水の処理においても利用可能である。 The flocculant composition of the present invention is suitable for use in treating muddy water generated during muddy water shield construction, but can also be used for other purposes, such as treating domestic wastewater such as sewage and human waste, and treating various industrial wastewater from the chemical industry, food industry, paper and pulp industry, ceramics industry, dyeing industry, etc.
Claims (10)
(a)以下の構造式(I):
を有する第4級アンモニウムカチオンとアニオンとの塩(第4級アンモニウム塩)を含む凝集剤と、
(b)二価のカチオンの金属塩を含む凝集脱水助剤と、
を含有する凝集剤組成物。 A flocculant composition for treating muddy water, comprising:
(a) a compound having the following structural formula (I):
a flocculant comprising a salt of a quaternary ammonium cation and an anion (quaternary ammonium salt) having the formula:
(b) a flocculating dewatering aid comprising a metal salt of a divalent cation;
A flocculant composition comprising:
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