JP2004008850A

JP2004008850A - 泥水の処理方法

Info

Publication number: JP2004008850A
Application number: JP2002163013A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Shimizu; 清水　孝浩
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】浚渫工事や建設工事などに伴って発生する泥水中の泥土を、高分子凝集剤を用いて凝集し、分離する過程で、脱水減容処理の際に発生する脱水濾液中に残存する未反応の高分子凝集剤を、この濾液中のＳＳ（浮遊物質量）を上昇させずに、簡便に除去できる泥水の処理方法を提供することである。
【解決手段】泥水に高分子凝集剤を加えて攪拌し、凝集泥土を含む液状体とした後に、この液状体を脱水して固形分と濾液とに分離し、この濾液に濃度が１０％以上３０％未満の範囲にあるＮａ−ベントナイトの懸濁液を加えて攪拌し、濾液中に残存する高分子凝集剤を凝集沈殿させて分離するようにしたのである。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、泥水に高分子凝集剤を加えて泥土分を凝集し、分離する過程で発生する脱水濾液中に含まれる、未反応の高分子凝集剤の外部への排出を抑制する泥水の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
湖沼河川では環境浄化、港湾では船の航路確保を目的として底泥の浚渫が行われる。このとき発生する泥土の処分は、埋め立ておよび盛土などの建設材料としてリサイクルされるほか、海洋投棄や陸上廃棄によってなされていた。しかし、最近では、海洋投棄の禁止や廃棄物処分場の確保が困難になりつつあるため、浚渫により発生する泥土の脱水減容処理を行なうケースが増えてきている。
【０００３】
浚渫泥土の脱水減容処理は機械的方法により行なわれるのが主流であり、一般には、振動フルイによりその夾雑物やレキ分が除去された後の浚渫泥土に、高分子凝集剤が添加されて凝集泥土が形成され、この凝集泥土が、フィルタプレスやベルトプレスまたはロール加圧プレスなどの脱水装置に投入されて脱水ケーキが得られ、浚渫泥土が減容化される。
【０００４】
前記高分子凝集剤は、泥水中の固形分に見合う分量だけ添加されるが、減容処理により脱水装置から排出される濾液には、泥土と未反応の高分子凝集剤が含まれる場合が多い。この高分子凝集剤は、その種類によっては高い魚毒性を有するものがあるため、浚渫泥土などの脱水減容処理システムには、通常、濾液中に残存する高分子凝集剤の除去を目的とした水処理装置が併設されている。この水処理装置では、濾液中の未反応の高分子凝集剤に対して適量の泥土を加えて凝集泥土を形成させることで、高分子凝集剤を凝集泥土中に取り込んだ後、濾液と凝集泥土とを分離することで、残存する高分子凝集剤の除去が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、濾液中に残存する高分子凝集剤の除去を目的とした、上記の脱水減容システムにおける水処理装置での処理工程では、泥土に含まれる細粒分が高分子凝集剤との反応性が低いため、結果的に、前記脱水装置から排出される濾液中のＳＳ（浮遊物質量）の上昇をもたらす。このため、ＳＳの低減のために更に水処理設備が必要となり、排水処理工程が煩雑となる。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、浚渫工事や建設工事などに伴って発生する泥水中の泥土を、高分子凝集剤を用いて凝集し、分離する過程で、脱水減容処理の際に発生する脱水濾液中に残存する未反応の高分子凝集剤を、この濾液中のＳＳを上昇させずに、簡便に除去できる泥水の処理方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、この発明では以下の構成を採用したのである。即ち、泥水に高分子凝集剤を加えて攪拌し、凝集泥土を含む液状体とした後に、この液状体を脱水して固形分と濾液とに分離し、この濾液にベントナイトを加えて攪拌し、濾液中に残存する高分子凝集剤を凝集沈殿させて分離するようにしたのである。
【０００８】
このように、濾液にベントナイトを添加すると、その微量の添加で高分子凝集剤との凝集フロックを形成し、この凝集フロックが速やかに沈殿するために、凝集フロックを取り除いた濾液中に固形分が殆んど残存しない。その結果、ＳＳの上昇を伴わずに、未反応の高分子凝集剤を除去することができる。
【０００９】
ベントナイトの添加により、上記凝集フロックが形成され、速やかに沈殿するのは、以下のような理由による。
【００１０】
ベントナイトは層状の結晶構造をしており、特に、ナトリウムイオンやカリウムイオンを多く含むアルカリベントナイトは、その結晶間に強く水を引き込む性質を有するため、水中で数倍から数十倍の体積に膨潤する特異な膨潤性を有する。一方、濾液中の未反応の高分子凝集剤は、水分子に吸着した状態で存在しているため、この高分子凝集剤は混合攪拌の過程でベントナイト層間に引き込まれ、さらにこの引き込まれた高分子凝集剤の架橋作用により粗大な凝集フロックが形成され、この凝集フロックが速やかに沈降して分離する。また、ベントナイトは負に帯電しているため、未反応高分子凝集剤がカチオン性高分子凝集剤の場合には、電気的に引き合う力が加わり、即ち、静電引力の作用により、より速やかに凝集沈殿し、分離する。
【００１１】
前記ベントナイトを、水に懸濁させた状態で前記濾液に加えることが望ましい。
【００１２】
このように、ベントナイトを予め水に分散させたスラリー状の懸濁液にし、この懸濁液を濾液に加えて攪拌する方が、濾液中への速やかな混合が実現でき、濾液中の高分子凝集剤とベントナイトとの接触効率が高まり、即ち前記ベントナイト層間に高分子凝集剤を引き込みやすくなり、好ましい。
【００１３】
水に懸濁した前記ベントナイトの濃度が、１０ｍａｓｓ％以上３０ｍａｓｓ％未満の範囲にあることが望ましい。以下、％はすべてｍａｓｓ％を示す。
【００１４】
ベントナイトの濃度が高くなり、３０％以上になると、ベントナイトが全水量を吸収してゲル状になって攪拌してもゾル化しないため、濾液に投入すると高分子凝集剤との接触効率が低下する。また、ベントナイトの濃度が低くなり、１０％未満になると、前記凝集フロックの形成に必要な量のベントナイトを濾液中に投入するために、濾液に加えるべき前記のベントナイト懸濁液の量が多くなって、処理効率が低下して好ましくない。したがって、水に懸濁させるベントナイトの濃度は１０％から３０％の範囲が好ましく、なかでも２０％の濃度とすることが最も好ましい。
【００１５】
なお、高分子凝集剤とベントナイトを併用する方法として、例えば、特開平２−９０９８７号公報および特開平２−９０９９２号公報で、油分が分散して含まれる食堂排水や鋼板の洗浄排水に混合したベントナイトに油分を吸着させ、高分子凝集剤を加えて凝集させて沈殿分離させる方法が提案されている。同様に、特開平９−２２５４７５号公報では、生活廃水、都市排水、各種の産業排水などの排水に、水に溶解させて予め調整したベントナイト溶液を加えて攪拌した後、高分子凝集剤を添加、混合することにより、排水に含まれる汚染物質を吸着し、除去する方法が提案されている。
【００１６】
しかし、これらの排水処理方法は、排水中の油分などの汚染物質を予め添加したベントナイトにより吸着し、これらを高分子凝集剤によって凝集した凝集フロックを脱水、減容化により分離する方法であり、脱水濾液中に残留する未反応の高分子凝集剤の除去に特徴を有する本発明の泥水の処理方法は、これらの排水処理方法とは異なるものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を添付の図１から図３を参照して説明する。
【００１８】
浚渫工事や建設工事などに伴って発生する泥水は、その処理工程を図１に示すように、まず、工程１で、泥水処理設備の凝集剤攪拌槽で高分子凝集剤を添加して攪拌され、凝集泥土を含む液状体となる。次に、この凝集泥土を含む液状体は、工程２で、例えばフィルタプレスなどの脱水装置で脱水され、固形分、即ち脱水ケーキと濾液とに固液分離される。
【００１９】
この固形分を除いた濾液には、泥土と未反応の高分子凝集剤が残存しているため、工程３で、予め１０％から３０％の濃度範囲に収まるように水に分散させたベントナイト、好ましくは高膨潤性のＮａ−ベントナイトの懸濁液を加えて、凝集沈降分離槽で混合攪拌される。この混合攪拌により、前述のように、添加されたベントナイトに未反応の高分子凝集剤が引き込まれ、この高分子凝集剤の架橋作用により、粗大な凝集フロックが形成され、この凝集フロックが速やかに沈殿する。
【００２０】
そして、工程４で、脱水処理により固液分離した、即ち凝集フロックを取り除いた濾液中には固形分が殆んど残存しない。その結果、ＳＳの上昇を伴わずに、未反応の高分子凝集剤を除去することができる。
【００２１】
前記高分子凝集剤として、カチオン性、アニオン性、ノニオン性、両性タイプのいずれの種類のものでも用いることができる。具体的には、カチオン性の高分子凝集剤として、ジメチルアミノエチルメタアクリケート系、ジメチルアミノエチルアクリケート系、ポリアクリルアミド系などのアクリル酸ポリマー無機塩、およびキトサン、ポリビニルアミジンなどがあり、アニオン性高分子凝集剤やノニオン性高分子凝集剤としては、ポリアクリル酸エステル系ポリマー等があり、両性の高分子凝集剤としてアクリル酸ポリマー無機塩等がある。
【００２２】
前記カチオン性凝集剤を用いると、前記の静電引力の作用などにより、纏った凝集フロックが形成されやすいため、固液分離の取り扱いが容易となる。しかし、このカチオン性の高分子凝集剤は、アニオン性やノニオン性の高分子凝集剤に比べて、使用量が多い場合などにやや毒性の高い傾向を示すものが多いため、一般には、アニオン性高分子凝集剤が使用される場合が多い。
【００２３】
一方、前記ベントナイトは、高い膨潤性と水への良好な分散性を示すアルカリベントナイト、即ちＮａ−ベントナイト、および低膨潤性のアルカリ土類ベントナイト、即ちＣａ−ベントナイトを、人工的にＮａ交換した高膨潤性のベントナイト（Ｎａ交換ベントナイト）を用いることが望ましい。また、前記ＮａベントナイトとＣａ―ベントナイトの中間的な陽イオン組成の中膨潤性のベントナイトや低膨潤性のＣａ−ベントナイトも用いることができる。これらのベントナイトはいずれも、前記いずれの種類の高分子凝集剤とも凝集フロックを形成する。
【００２４】
【実施例】
泥水にカチオン性高分子凝集剤の０．２ｍａｓｓ％水溶液を、このカチオン性高分子凝集剤が、あらかじめサンプリングして測定した泥水中の固形分に対して０．１ｍａｓｓ％となるように添加した後、混合攪拌して凝集フロックを形成し、この凝集フロックを含む液状体を脱水し、固形分（脱水ケーキ）と濾液とに分離した。濾液１リットルあたりの、ＳＳ（ｍｇ／Ｌ）およびＴＯＣ（全有機性炭素；ｍｇ／Ｌ）を表１に示す。
【００２５】
【表１】

【００２６】
この濾液に、濃度を変えたベントナイトの水溶液（懸濁液）を各々加えて混合攪拌した後のそれぞれの上澄み液のＳＳおよびＴＯＣを測定した。なお、ベントナイトは、Ｎａ−ベントナイトを用いた。比較として、ベントナイトの代わりに、石炭灰、石英砂およびカオリナイトなどの鉱産物や泥水を加えた場合の上澄み液中のＳＳおよびＴＯＣをも測定した。測定したＴＯＣは、Ｎａ−ベントナイト、または上記鉱産物などを前記上澄み液に加えた後に、前記濾液中に残存していた未反応高分子凝集剤の減少の程度把握するための指標に用いた。
【００２７】
前記上澄み液の作製条件を以下の実施例１、２、および比較例１〜５に示す。（１）実施例１
水１００ｇに対してベントナイトを、その濃度が１０％となるように混合して、ベントナイトの懸濁液を調製した。このベントナイトの懸濁液を前記濾液４００ｍＬに混合攪拌し、凝集フロックと上澄み液とに分離した。
（２）実施例２
水１００ｇに対してベントナイトを、その濃度が２０％となるように混合して、ベントナイトの懸濁液を調製した。このベントナイトの懸濁液を、実施例１の場合と同様に、前記濾液４００ｍＬに混合攪拌し、凝集フロックと上澄み液とに分離した。
（３）比較例１
水１００ｇに対してベントナイトを、その濃度が３０％となるように混合したが、ベントナイトが全水量を吸収してゲル状となり、攪拌してもゾル（液状）化せず、濾液に混合攪拌できないため、上澄み液が得られなかった。
（４）比較例２
従来の水処理装置の場合と同様に、濾液中の未反応高分子凝集剤を、適量の泥土を加えて凝集泥土を形成させることよって凝集泥土中に取り込み、残存する高分子凝集剤の除去を行なうことを目的として、カチオン性凝集剤による凝集処理前の泥水を前記濾液４００ｍＬに混合し、凝集フロックと上澄み液とを分離した。
（５）比較例３
凝集作用を有する石炭灰を、水１００ｇに対して、その濃度が１０％となるように混合して、石炭灰の懸濁液を調製した。この石炭灰の懸濁液を前記濾液４００ｍＬに混合し、上澄み液を分離した。
（６）比較例４
濾過作用を有する石英砂を、水１００ｇに対して、その濃度が１０％となるように混合し、石英砂の懸濁液を調製した。この石英砂の懸濁液を前記濾液４００ｍＬに混合し、上澄み液を分離した。
（７）比較例５
水に対する分散・懸濁性が良好なカオリナイトを、水１００ｇに対して、その濃度が１０％となるように、カオリナイトの懸濁液を混合し、上澄み液を分離した。
【００２８】
実施例１、２および比較例２〜５に記した各上澄み液に含まれるＴＯＣおよびＳＳを、図２および図３に示す。
【００２９】
図２から、実施例１および実施例２に記したように、濃度が１０％および２０％のベントナイトの懸濁液を、いずれも、濾液４００ｍＬに対してベントナイトが０．１ｇ程度添加されるように混合すれば、濾液中のＴＯＣは、表１に示した当初のレベルの半分以下のレベルにまで減少していることがわかる。しかも、図３から、ベントナイトの添加量が増加しても、濾液中のＳＳは、表１に示したベントナイトの添加前の当初のレベル（ＳＳ＜１ｍｇ／Ｌ）から上昇していないことがわかる。これは、ベントナイトには、泥土内に存在するような微細な粒子がなく、前述のように、膨潤により残留する高分子凝集剤と凝集フロックを形成し、沈殿、分離できることによると考えられる。
【００３０】
一方、比較例２〜比較例４に記した、濾液にベントナイト以外の鉱物の懸濁液または泥水をそのまま混合した場合には、程度の差はあるものの、いずれも上澄み液中のＴＯＣの減少は少なく（図２参照）、しかも、いずれの場合もＳＳの上昇を伴っていることがわかる（図３参照）。一方、比較例５のカオリナイトの懸濁液を用いた場合には、濾液４００ｍＬに対してカオリナイトが０．１ｇ程度以上に添加されるように前記懸濁液を混合すれば、上澄み液中のＴＯＣは、表１に示した当初のレベルからほぼ半減するが（図２参照）、ＳＳの急激な上昇を伴っていることがわかる（図３参照）。
【００３１】
このように、適正濃度のＮａ−ベントナイト、即ちアルカリベントナイトの懸濁液を添加混合すれば、前記濾液中のＴＯＣは半分以下と顕著に低減し、未反応の高分子凝集剤が、排水上問題のないレベルにまで効果的に除去され、しかも、ＳＳの上昇を伴わないことが確認された。
【００３２】
なお、本発明の、アルカリベントナイトを脱水濾液に添加、混合して、この脱水濾液中に残存する未反応の高分子凝集剤を凝集沈殿させて除去する処理方法は、上記の泥水に対してだけでなく、生活廃水や産業廃水に含まれる油分などの汚染物質を高分子凝集剤を用いて凝集沈殿させた後の脱水濾液に対しても用いることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、泥水に高分子凝集剤を加えて凝集泥土を含む液状体とした後、この液状体の脱水濾液にアルカリベントナイトを添加するので、このベントナイトが前記濾液に残存する未反応の高分子凝集剤と粗大な凝集フロックを形成し、この凝集フロックが速やかに沈殿する。それにより、簡便な操作で、凝集フロックを取り除いた濾液中に固形分が殆んど残存せず、ＳＳの上昇を伴わずに未反応の高分子凝集剤を効果的に除去することができるので、複雑な水処理設備を必要とせず、泥水処理工程が簡素化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の泥水処理工程の流れを示す説明図
【図２】脱水濾液中の高分子凝集剤と凝集フロックを形成するための添加物の量と上澄み液に残存するＴＯＣとの関係を示す説明図
【図３】脱水濾液中の高分子凝集剤と凝集フロックを形成するための添加物の量と上澄み液に残存するＳＳとの関係を示す説明図
【符号の説明】
１：高分子凝集剤の添加攪拌工程　　　２：脱水処理による固液分離工程
３：ベントナイトの添加・攪拌工程　　４：脱水処理による固液分離工程

Claims

泥水に高分子凝集剤を加えて攪拌し、凝集泥土を含む液状体とした後に、この液状体を脱水して固形分と濾液とに分離し、この濾液にベントナイトを加えて攪拌し、濾液中に残存する高分子凝集剤を凝集沈殿させて分離する泥水の処理方法。
前記ベントナイトを、水に懸濁させた状態で前記濾液に加える請求項１に記載の泥水の処理方法。
水に懸濁した前記ベントナイトの濃度が、１０ｍａｓｓ％以上３０ｍａｓｓ％未満の範囲にある請求項２に記載の泥水の処理方法。