JP2008173572A - 濁水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】支保用の吹付けコンクリートなどによるセメント微粒子を懸濁物質として含む濁水を浄化する際に、セメント微粒子の固化により派生する弊害を防止する。
【解決手段】懸濁物質としてセメント微粒子を含む濁水中に加圧空気を溶解させた加圧水に軽油、灯油、ガソリンなどの油分を添加して加圧浮上槽内に導入し、加圧水の大気開放により発生した気泡により油分付着ＳＳを浮上させて固液分離し、浄水を放流するとともに加圧浮上した汚泥を回収して、バイオレメディエーション処理により好気性菌を添加して油分を分解し、セメント微粒子を含む無機の微粒分だけからなる汚泥にして取り出す。
【選択図】図１

Description

本発明は、トンネル掘削工事等において発生した処理濁水中に含まれるセメント微粒子を分離除去するための濁水処理方法に関する。

トンネル掘削工事においては、湧水が発生しやすく、この湧水に工事により発生した土砂が混じって濁水となる。この濁水は、工事の妨げとなるので排出されなければならず、そのまま排出したのでは河川等を汚染することになるので、濁水処理装置を使用して排出に適した水質に処理してから河川等に放流される。図３はこのような濁水処理装置の一例を示している。図３において、原水槽１には、トンネル工事により発生した濁水が、後工程における連続処理が可能なように一定量貯留される。原水槽１に貯留された濁水は、中和槽２へ送られ、中和槽２において炭酸ガスの供給を受けて中和される。中和された濁水は、凝集反応槽３に送られ、ここでポリ塩化アルミニウムおよび高分子凝集剤の注入を受けて、濁水中のスラリーが凝集される。凝集されたスラリーを含む濁水は、続いてシックナー４に送られ、ここで上層の上水と下層の凝集されたスラリーとに分離される。上層の上水はシックナー４からオーバフローして処理水槽５には入り、ここで一旦貯留された後、河川等に放流される。シックナー４の下層に沈殿したスラリーを含む濁水は、スラリー槽６に一旦貯留された後、フィルタープレス７に送られる。フィルタープレス７では、凝集されたスラリーが圧縮ろ過されて脱水ケーキとなり、所定の場所に排出されるとともに、そのとき搾り出されたろ液が原水槽１に戻される。

一方、濁水処理の基本技術として、空気を加圧して水に溶解させた後、減圧して微細な気泡を発生させ、この気泡に濁水中の懸濁物質（Suspended Solid：以下、単にＳＳという。）を付着させて固液分離を行う加圧浮上技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、近年では、微生物等の働きを利用して汚染物質を分解無害化することによって土壌・地下水等の浄化・修復を行うものとしてバイオレメディエーション技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１０−１２８６５８６号公報 特開２００３−１１２１６６号公報

しかしながら、トンネル工事等において発生する濁水中には、支保部材として使用される吹付けコンクリートや補助工法におけるセメント系注入材、アジテーター車の洗い水等により発生するセメント微粒子が含まれており、濁水中にこのようなセメント微粒子が含まれると、上記のような濁水処理装置においては、セメント微粒子がシックナー下部やシックナーからスラリー槽への配管内において固まり、装置の濁水処理が不能になることがある。このため、清掃およびメンテナンスのため、濁水処理装置の運転を停止させなければならないことがあり、結果として工程の遅延につながる問題があった。また、バキューム清掃やハツリ清掃が必要となり、その労力が必要となり、清掃費用もかかることになる。さらに、フィルタープレスのろ布が目詰まりを起こし、濁水処理が不能となることがあり、このため、ろ布の交換頻度が多くなり、コスト高につながっていた。さらに、強アルカリのセメント粒子が濁水内に混入することによって、中和槽における中和処理のための薬剤（炭酸ガス、塩酸または硫酸）の量が多くなり、コスト高になるという問題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、処理濁水中に含まれるセメント微粒子を容易かつ効率的に分離除去することのできる濁水処理方法を提供することを目的とする。

本発明の濁水処理方法は、加圧浮上槽内に導入された懸濁物質としてセメント微粒子を含む濁水中に油分を添加するとともに、前記濁水中に気泡を導入して前記気泡により前記加圧浮上槽内において前記油分を付着した懸濁物質を加圧浮上させ、前記加圧浮上した油分付着懸濁物質からなる汚泥を前記加圧浮上槽から取り出し、前記取り出された汚泥に好気性菌を添加して前記油分を分解するバイオレメディエーション処理を施す工程を含むものである。

加圧浮上槽内に導入されたセメント微粒子をＳＳとして含む濁水中には、油分が添加されてＳＳを油分に付着させるとともに、濁水中に導入された気泡により油分付着ＳＳを気泡に付着させ、または油分付着ＳＳに気泡を付着させて浮上させると、浮上した油分付着ＳＳが汚泥として凝集され、固液が分離される。浮上した汚泥は、加圧浮上槽から取り出されて、フィールドにおいてバイオレメディエーション処理が施される。バイオレメディエーション処理では、加圧浮上槽から取り出された汚泥に好気性菌が添加され、汚泥のうちの油分が好気性菌により分解され、後にはセメント微粒子を含む無機の微粒分だけからなる汚泥が残り、これを取り出して再利用する。

また、本発明の濁水処理方法は、前記加圧浮上槽内に添加する油分が、比較的軽い成分の多い油であることを特徴とする。油分の添加は、処理対象となる濁水中に含まれるセメント微粒子の固化反応を抑制すること、および加圧浮上効果を向上させることを目的とする。このため、添加する油分は、微生物による分解が行われやすく比較的軽い成分の多い動植物油や軽油、灯油、ガソリン等が好ましい。逆に、レジンやアスファルテンなどの重い成分の多い重油は、微生物の分解が遅く適当ではなく、パラフィンなどの鉱物油も微生物の分解には不適当である。油分の添加割合については、濁水処理に支障がなく、かつ微生物分解に不適にならない程度がよい。バイオレメディエーション処理フィールドへ搬送される油分付着ＳＳの油分濃度の目安としては、１％程度が好適である。例えば、ＳＳ濃度が３０００ｍｇ／Ｌの濁水に対しては１％程度、つまり３０ｍｇ／Ｌ程度である。

また、本発明の濁水処理方法は、前記濁水中に加圧空気を溶解させて前記加圧浮上槽内に導入し、前記加圧浮上槽内で大気開放することにより前記気泡を発生させることを特徴とする。油分付着ＳＳに気泡を付着させ、または気泡に油分付着ＳＳを付着させて加圧浮上処理を効果的に行うためには、濁水中にミクロン単位の気泡を万遍なく分散させる必要がある。このため、濁水中に予め加圧空気を溶解させてから加圧浮上槽で大気開放することにより、ミクロン単位の気泡を発生させる。

また、本発明の濁水処理方法は、前記濁水、油分および気泡が、前記加圧浮上槽内に配置された筒状案内部材の下部から導入されることを特徴とする。濁水、油分および気泡を筒状案内部材の下部から導入することにより、濁水中のＳＳおよび油分は筒状案内部材により効果的に気泡に捕集されて上昇し、油分付着ＳＳが凝集されて汚泥となるので、固液分離を効果的に行うことができる。

本発明の濁水処理方法は、加圧浮上法を利用して濁水中のＳＳを浮上させる際に、比較的軽い油分を適量添加することにより、油分がセメント微粒子を含むＳＳに付着して気泡とともに浮上するので、セメント微粒子の固化を抑制するとともに、加圧浮上効果が向上させることができ、濁水中のセメント微粒子を容易かつ効率的に分離除去することができる。このため、従来のような大掛かりな濁水処理装置を使用せずに、またセメント微粒子による濁水処理装置の閉塞等の諸問題を発生させることなく、セメント微粒子を含む濁水を効率的に処理することができる。また、最終的なバイオレメディエーション処理後には、無機の微粒分だけからなる汚泥に変換されるので、処分する汚泥量を削減することができ、環境負荷を低減することができるという効果を有する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は本実施の形態における濁水処理方法を実施するための加圧浮上槽の概略構成を示している。図１において、加圧浮上槽１は、矩形の大型の処理槽で、その上部にはバキュームポンプ等の汚泥回収装置２が配置されている。汚泥回収装置２の代わりに、縄、ロープ、レーキなどの手道具を使用してもよい。加圧浮上槽１の内部下部中央には、筒状案内部材３が宙ずり状態で配置されている。筒状案内部材３は、図示のものは逆円錐形であるが、ストレートな円筒形でもよく、逆角錐形でもよい。筒状案内部材３の底部には、濁水供給管４および油分供給管５の一端部が臨んでいる。濁水供給管４の他端部には濁水供給装置６が接続され、油分供給管５の他端部には油分供給装置８が接続されている。油分供給装置８は、タンク内に貯留された軽油、灯油、またはガソリンなどを加圧ポンプおよび流量制御弁を使用して適量だけ圧送するものである。濁水供給管４には、処理すべき濁水が濁水供給装置６から供給されるとともに、その途中に加圧空気発生装置７が接続されている。加圧空気発生装置７は、コンプレッサーにより空気を圧縮し、それを加圧ポンプにより加圧タンク内に貯蔵しておき、圧力調整弁を介して圧縮加圧空気を濁水中に送り込むものである。また、加圧浮上槽１の下部には処理水排出管９の一端部が接続され、その他端部は処理水槽１０に接続されている。符号１１は、加圧浮上槽１とは別の場所に設備されたバイオレメディエーション処理フィールドである。

次に、本実施の形態における濁水処理方法について、図２の工程図を参照しながら説明する。図２において、まず、濁水供給装置６により処理すべき濁水が、加圧ポンプを通じて濁水供給管４から加圧浮上槽１内の筒状案内部材３の底部から導入される（工程１）。加圧浮上槽１内に一定量の濁水が貯留されると、油分供給装置８から油分供給管５を通じて油分が導入される（工程２）。これにより、濁水中のセメント微粒子を含むＳＳに油分が付着し、油分によりセメント微粒子の固化が抑制される。次に、加圧空気発生装置７から加圧空気を濁水供給管４内の濁水中に導入して濁水中に溶解させる（工程３）。溶解された加圧空気を含む濁水は、筒状案内部材３の底部から加圧浮上槽１内に放出され、加圧空気が大気開放されることにより、直径が１ｍｍ以下の小さな気泡（マイクロバブル）が発生する。筒状案内部材３内に発生した気泡は、筒状案内部材３内の油分付着ＳＳに付着して、これらと共に浮上する（工程４）。浮上した油分付着ＳＳは、汚泥として凝集し、加圧浮上槽１の液面上に漂うので、これを汚泥回収装置２により回収する（工程５）。加圧浮上槽１内の油分付着ＳＳを除かれた濁水は、浄水となっているので、これを処理水排出管９を通じて処理水槽１０内に貯留し、そのまままたはさらに浄化して河川等に放流する（工程５Ａ）。そして、汚泥回収装置２により回収された汚泥は、バイオレメディエーション処理フィールド１１へ搬送される（工程６）。バイオレメディエーション処理フィールド１１においては、油分付着ＳＳからなる汚泥に好気性の土着菌や専用菌株などを添加して油分を分解し、攪拌道具または攪拌機により攪拌して酸素を供給しながら水分を調整し、必要に応じて燐、窒素、カリウムなどの栄養塩を添加して、数ヶ月間程度浄化することにより、セメント分を含む無機の微粒分からなる汚泥が形成される（工程７）。油分を浄化された汚泥は、再利用される。

このように、本実施の形態によれば、加圧浮上法を利用して濁水中のＳＳを浮上させる際に、比較的軽い油分を適量添加することにより、油分がセメント微粒子を含むＳＳに付着して気泡とともに浮上するので、セメント微粒子の固化を抑制するとともに、加圧浮上効果が向上させることができ、濁水中のセメント微粒子を容易かつ効率的に分離除去することができる。そして、油分を付着したＳＳは、回収されてバイオレメディエーション処理されるので、最終的にはセメント分を含む無機の微粒分だけからなる汚泥に変換され、環境負荷の少ない濁水処理を実現することができる。

以上のように、本発明に係る濁水処理方法は、セメント微粒子を含む濁水からセメント微粒子を容易かつ効率的に捕捉除去することができるとともに、回収された汚泥をバイオレメディエーション処理により無害化できるので、トンネル掘削工事用の他にも、セメントを使用するダム建設工事、構造物基礎工事用等にも適用することができる。

本発明の実施の形態における加圧浮上槽の概略構成図である。 本発明の実施の形態における濁水処理方法の工程図である。 従来の濁水処理方法を実施する装置の概略ブロック図である。

符号の説明

１ 加圧浮上槽
２ 汚泥回収装置
３ 筒状案内部材
４ 濁水供給管
５ 油分供給管
６ 濁水供給装置
７ 加圧空気発生装置
８ 油分供給装置
９ 処理水排出管
１０ 処理水槽
１１ バイオレメディエーション処理フィールド

Claims (4)

1. 加圧浮上槽内に導入された懸濁物質としてセメント微粒子を含む濁水中に油分を添加するとともに、前記濁水中に気泡を導入して前記気泡により前記加圧浮上槽内において前記油分を付着した懸濁物質を加圧浮上させ、前記加圧浮上した油分付着懸濁物質からなる汚泥を前記加圧浮上槽から取り出し、前記取り出された汚泥に好気性菌を添加して前記油分を分解するバイオレメディエーション処理を施す工程を含む濁水処理方法。
2. 前記加圧浮上槽内に添加する油分が、比較的軽い成分の多い油であることを特徴とする請求項１記載の濁水処理方法。
3. 前記濁水中に加圧空気を溶解させて前記加圧浮上槽内に導入し、前記加圧浮上槽内で大気開放することにより前記気泡を発生させることを特徴とする請求項１または２記載の濁水処理方法。
4. 前記濁水、油分および気泡が、前記加圧浮上槽内に配置された筒状案内部材の下部から導入されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の濁水処理方法。

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