JP2002102861A - シリカゲルを含有する廃水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】水ガラスグラウト剤による地盤改良工事の際に
生じる含水シリカゲルを含んだ廃液の処理方法を提供す
る。 【解決手段】 シリカゲル含有廃水の減容処理方法であ
って、水酸化アルカリ及び凝集剤を加えシリカゲルを溶
解させた後、酸で中和する際に再生するシリカゲルを予
め添加した凝集剤を用いて凝集させ、得られた懸濁液を
沈殿分離によって上澄液と沈殿に分離し、上澄液は排水
し沈殿は回収・廃棄する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薬液注入工法による
地盤改良工事、特に水ガラスグラウト剤による地盤改良
工事の際に発生する含水シリカゲル（以下「シリカゲ
ル」と称す）を含有する廃水を、主に水酸化アルカリ及
び凝集剤により処理して減容する廃水の処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】薬液注入工法による地盤改良工事は、珪
酸ナトリウムと硫酸を反応させて生じるシリカゲルによ
り軟弱な地盤を強化するものである。この反応過程にお
いてまず珪酸ナトリウム溶液と硫酸を特殊製造装置にて
シリカ溶液を作成しＡ液とし、希釈した珪酸ナトリウム
溶液Ｂ液を特殊モニターにて1:1（2:1、3:1、1:0）混合
し先端より対象とする地盤に浸透させ、土粒子間にシリ
カゲルを生成させるが、この過程で未反応のシリカ溶液
が地下水とともに地上に排出されて反応し、シリカゲル
が生成し、廃水が発生する。また、地上の未反応物が雨
水や雪解け水により混合されてシリカゲルが生成し廃水
が発生する。

【０００３】シリカゲルは水分を約87%含み、廃水中に
懸濁している。廃水に占めるシリカゲルの重量比は最大
でも5%ほどであり土砂を除くほとんどは水である。

【０００４】このためシリカゲルを含んだ廃水の廃棄方
法の一つとして、工事現場に公共下水道が整備されてお
り、なおかつ廃水中のSS濃度が下水道の排出規制値より
も小さな場合は公共下水道へ排水できる。しかし含有さ
れているシリカゲルが下水処理される過程で濾過装置の
目詰まりを生じるという問題がある。

【０００５】公共下水道が整備されていなかったりある
いはSS濃度が大きく公共下水道に流せなかったりする場
合は産業廃棄物として産業廃棄物場に廃棄し、天日で水
分を除く方法が採られる。

【０００６】しかしこの方法では廃水の運搬に多くの費
用を要するほか廃棄に十分な広さの産廃場の確保も困難
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は珪酸ナ
トリウムと硫酸による薬液注入工法を施工する際に生じ
る、シリカゲルを含んだ廃水を水酸化アルカリ及び凝集
剤を用いて沈殿処理する方法において、シリカゲルと上
澄液の分離を容易にし、沈殿の含水量を減少させ、発生
した廃水を減容させ、廃棄物処理経費が少なくて済むよ
うな手段を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、ケイ酸ナト
リウム及び硫酸を用いた薬液注入工法により発生するシ
リカゲルを含む廃水を、水酸化アルカリ、酸および凝集
剤を主とする薬剤で沈殿物を形成する処理方法におい
て、沈殿部と上澄部を容易に分離して上澄部を排水し、
廃水を減容する処置方法を提供する。

【０００９】好適には、水酸化アルカリ濃度が0.1mol/L
以上（pH=12.5以上）、凝集剤の濃度が0.5g/L以上とな
るように各々をシリカゲル含有廃水に添加してシリカゲ
ルを溶解し、酸を添加して中和することにより生じたシ
リカ化合物を凝集させ沈殿させる、シリカゲル含有廃水
の減容処理方法である。

【００１０】さらに好適には、前記シリカゲルを前記水
酸化アルカリで溶解する過程で前記凝集剤を添加する。

【００１１】

【作用】本発明にしたがって廃水に水酸化アルカリを添
加するとシリカゲルは溶解される。しかる後にたとえば
硫酸などを用いて中和することにより再度シリカを含む
ゲルが発生し、廃水は懸濁する。シリカゲルが再生成す
る前に適当な凝集剤を加えておくことで沈降が容易なシ
リカを含むゲルの生成が可能となる。ゲル化に関与しな
いシリカは溶液中に溶解しているが、河川放流基準を満
たすｐＨ範囲に溶液のｐＨを変化させてもゲルは生じな
いため上澄液を河川に放流することに支障はない。

【００１２】水酸化アルカリとして水酸化カリウムや水
酸化ナトリウム等が使用可能であるが、水酸化ナトリウ
ム等では溶解時間が大きくなるため、水酸化カリウムの
使用が好ましい。

【００1３】凝集剤として水酸化カルシウムや炭酸カル
シウムなどの使用が可能である。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に本発明を具体的にさらに詳説
する。なお、以下の実験においては次の一般的手法を用
いた。シリカゲル含有廃水として珪酸ナトリウムと硫酸
から合成したシリカゲル（乾燥固体分13%）を、純水中
に懸濁させたものを用いた。シリカゲルの濃度はアルカ
リ溶液と混合したときに5 wet g/Lとなるように調製し
た。廃水中のシリカゲルの溶解は前記シリカゲル懸濁液
に水酸化アルカリを固体あるいは液体で添加し、総量が
200mLとなるよう純水で調製したのち、ジャーテスター
を用いて撹拌回転数50rpmで1時間撹拌しながら行った。
このような処理を行った溶液に硫酸を加えて中和し、撹
拌した後、目盛付試験管に液面が10cmの高さになるよう
に移して静置し、沈殿形成の様子を観察した。溶液中の
シリカゲル濁度としてλ=600nmにおける吸光度を測定し
た。

【００１５】実施例： 水ガラス系グラウト材を用いた
地盤改良工事で発生するシリカゲル含有廃水を水酸化ア
ルカリと凝集剤で処理することができる。例えば水酸化
カリウムと水酸化カルシウムを用いた場合、水酸化カリ
ウムの含有量は、より好ましくは，0.5mol/L以上、水酸
化カルシウムは0.5g/L以上である。このときの温度は限
定されない。水酸化カリウムの濃度が低いと溶解に時間
を要する、水酸化カルシウムの過剰な添加は凝集性を向
上させることなく、むしろコストの増大を招く。

【００１６】他の水酸化アルカリを添加して溶解する
が、アルカリとしては水酸化カリウムが好適である。水
酸化ナトリウムも溶解力が劣るが使用することができ
る。水酸化カリウムを含むシリカゲルの含有廃水に凝集
剤を添加するがこの添加時期は水酸化カリウム添加前か
らシリカゲルを溶解する間、好ましくは水酸化カリウム
添加時が効果的である。

【００１７】本発明にかかる廃水処理方法の好適な条件
はpH=12.5以上（水酸化カリウム濃度は0.1mol/L以
上）、凝集剤濃度0.5g/Lとなるように水酸化カリウムを
液状あるいは固体状で添加し、撹拌する。これによりシ
リカゲルは溶解するが、その時間は添加する水酸化カリ
ウムの濃度による。シリカゲルは希薄な水酸化カリウム
によっても溶解するが、溶解時間の短縮のためには0.5m
ol/L以上含有するのが望ましい。逆に水酸化カリウムが
過剰であると中和のための酸を多量に必要とすることに
なりコストがかかる。凝集剤の添加量は効果を発現させ
るために0.5g/L以上添加することが要求される。しかし
添加量が大きいと凝集、沈降時間は変わらないが凝集剤
を含む沈殿の量が増加し、処理コストがかかる。

【００１８】本発明のかかるシリカゲル含有廃水の処理
は少なくとも一基の撹拌層で処理することができる。

【００１９】＜実験例1＞ アルカリの種類による溶解
性の検討 モデル廃水100mLに対して0.5mol/Lとなるように水酸化
カリウムあるいは水酸化ナトリウムを添加して撹拌し、
溶解を開始した。このときモデル廃水の濁度の経時変化
をλ=660nmで測定した。結果を図1に示す。

【００２０】この結果から、水酸化アルカリによってシ
リカゲルを溶解することができ、水酸化カリウムは溶解
力が大きなことがわかる。

【００２１】＜実験例2＞ 水酸化カリウム濃度（廃水
のpH）の検討 さらに撹拌回転数を50rpm、撹拌時間を1時間に設定し、
シリカゲルの溶解と溶液のpHの関係を調べた。結果を図
2に示した。

【００２２】この結果から水酸化カリウム濃度の増大は
シリカゲルの溶解性の向上をもたらし、pH=12.5（水酸
化カリウム濃度0.1mol/L）以上の時に1時間でほぼ完全
にシリカゲルを溶解することがわかった。

【００２３】＜実験例3＞ 凝集剤添加時期の選定 シリカゲルを溶解し中和によって再ゲル化する過程での
凝集剤の添加時期について、凝集剤として水酸化カルシ
ウムを用いて検討した。添加時期は（１）モデル廃液に
水酸化カリウムを添加する際に同時に添加した場合と、
（２）モデル廃液に水酸化カリウムを添加して１時間溶
解した後に水酸化カルシウムを添加した場合、各につい
て溶液を中和処理して再ゲル化と沈殿形成の比較を行っ
た。

【００２４】その結果（１）の場合には、中和後約10分
でほぼ沈降は終わり、廃液全量のうちの約25vol%の沈殿
が生成した。上澄液は無色透明で１日静置した後にも状
態は変わらなかった。（２）の場合は凝集がわずかにし
か起こらず上澄液は中和直後から白濁し、生じた微細な
ゲル状物質は沈降することなく１日後には廃液全体がゲ
ル化した。この結果から凝集剤はシリカゲルを水酸化カ
リウムで溶解する過程で添加することが望ましく、完全
に溶解後に添加しても効果はほとんどないといえた。

【００２５】＜実験例4＞ 凝集剤としての水酸化カル
シウムの添加量の検討。 中和により再ゲル化するシリカゲルを凝集させるための
水酸化カルシウムの添加量を検討した。水酸化カルシウ
ムは水酸化カリウムと同時に添加した。結果を図3に示
す。

【００２６】液面が10cmの高さになるよう試験管に廃液
を入れ、凝集剤を添加した。いずれの濃度においても沈
殿は速やかに起こり、約10分で一定となった。0.1g/Lの
凝集剤濃度でも沈降に十分な効果があるが、沈殿高さは
0.5g/L以上で一定であり水酸化カルシウムの添加量は添
加後の濃度が0.5g/Lでよいとことがわかった。

【００２７】＜実験例5＞ 地盤改良工事廃水の処理 実工事廃水（pH=9.6、シリカゲル濃度43wet g/L）にフ
レーク状の水酸化カリウムをその濃度が0.5mol/Lとなる
ように添加した。同時に水酸化カルシウムを濃度が0.5g
/Lとなるよう添加し、1時間撹拌した。溶解後、60%硫酸
を用いて中和し、静置した。このときの沈殿生成量及び
上澄液の様子を観察した。また、沈殿に含まれるシリカ
ゲル量を測定した。

【００２８】その結果、無色透明な上澄液と分離しやす
い沈殿部とに、体積比として上澄液:沈殿＝7:3に分離し
た。このとき廃液中有のシリカゲルは沈殿部に約40%、
上澄部に約60%溶解していることがわかった。しかしこ
の上澄液中にはほとんどSSが含まれていないこと、河川
法流可能なpH範囲において数日間静置しても再ゲル化が
見られなかったことから、この上澄液は河川に排水する
ことが可能である。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、水酸化アルカリによる
シリカゲルの溶解と、中和時に再生するシリカゲルを凝
集剤により沈殿させることで、フィルタープレスや通常
の沈殿処理では分離が困難であるシリカゲルを含む廃水
を効率的に上澄液と沈殿部に分離して減容することがで
きる。

【００３０】これにより、珪酸ナトリウムと硫酸による
薬液注入工法を施工する際に生じる、シリカゲルを含ん
だ廃水の処理において、シリカゲルと上澄液の分離を容
易にし、沈殿の含水量を減少させ、発生した廃水を減容
させ、廃棄物処理経費が少なくて済むという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】シリカゲル含有廃水に水酸化カリウムおよび水
酸化ナトリウム濃度が各々0.5mol/Lとなるように添加し
て撹拌した時の、溶液濁度と撹拌時間の関係を示したも
のである。

【図２】シリカゲル溶解に及ぼす水酸化カリウム濃度の
影響を、溶液のpHと1時間撹拌したときの濁度の関係で
示したものである。

【図３】シリカゲルを水酸化アルカリで溶解させた後中
和し、再生成したシリカゲルが沈降していく過程を、水
酸化カルシウム濃度と10分間静置後の沈殿高さの関係で
示したものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D040 AB01 CA02 4D015 BA19 BA21 BB05 CA10 DA22 DA39 DC02 DC04 EA04 EA10 EA14 EA17 EA32 FA01 FA11 FA28 4D062 BA19 BA21 BB05 CA10 DA22 DA39 DC02 DC04 EA04 EA10 EA14 EA17 EA32 FA01 FA11 FA28

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水酸化アルカリ濃度が0.1mol/L以上（pH
   =12.5以上）、凝集剤の濃度が0.5g/L以上となるように
   各々をシリカゲル含有廃水に添加してシリカゲルを溶解
   し、酸を添加して中和することにより生じたシリカ化合
   物を凝集させ沈殿させる、シリカゲル含有廃水の減容処
   理方法。
2. 【請求項２】 前記シリカゲルを前記水酸化アルカリで
   溶解する過程で前記凝集剤を添加することを特徴とする
   請求項1に記載のシリカゲル含有廃水の減容処理方法。