JP2014237110A

JP2014237110A - 濁水処理システムおよび濁水処理方法

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Publication number: JP2014237110A
Application number: JP2013122107A
Authority: JP
Inventors: 養市川又; Yoichi Kawamata; 守良設楽; Moriyoshi Shidara
Original assignee: HYUUENSU KK; Rinkai Nissan Construction Co Ltd
Current assignee: HYUUENSU KK; Rinkai Nissan Construction Co Ltd
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2014-12-18
Anticipated expiration: 2033-06-10
Also published as: JP6164941B2

Abstract

【課題】土木工事により生じる油分を含む濁水を、浮遊懸濁物質量（ＳＳ）が１〜２ｐｐｍ程度の高純度に浄化可能な濁水処理システムおよび濁水処理方法を提供する。
【解決手段】濁水処理システム１は、土木工事により生じる濁水をオゾンガスと反応させて、濁水に含まれる油分を分解するオゾン処理槽３０と、オゾン処理槽３０により処理された処理水に含まれる浮遊物を凝集させて除去する混和槽４０と、混和槽４０により処理された処理水をろ過膜に通す膜ろ過装置５０とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、土木工事により生じる油分を含む濁水を処理するための濁水処理システムおよび濁水処理方法に関する。

特許文献１には、泥水発生源に一方の端部を接続する排泥管と、排泥管内にｐＨ調整剤を注入するｐＨ調整剤槽と、ｐＨ調整剤槽の後段に配置した、排泥管内にオゾンを注入するオゾン発生装置とを備え、泥水式シールド工法等のように泥水の物性値を維持したまま有害物質を除去して泥水を循環させたり、汚泥を処理した場合に生じる排水を外部に排出可能なレベルにしたりすることが可能な泥水処理システムが記載されている。

特許文献２には、流入する原水に対してろ過処理を行う、浮上ろ材が充填された高効率固液分離ろ過槽と、高効率固液分離ろ過槽を通過したろ過水に対して活性汚泥を用いた生物処理および膜ろ過処理を行う、膜分離活性汚泥手段とを有する水処理システムが記載されている。

また、特許文献３には、攪拌しようとする液体を入れる円筒形容器と、円筒形容器内の液面から一定の深さのところに配置されたノズルとを有し、ノズルから一定以上の流量の気体を吹き込むことにより、プロペラなどの機械的な駆動源を用いずに円筒形容器内の液体を攪拌する攪拌装置が記載されている。この攪拌装置は、気体としてオゾンを用いたものが、食品工場などの排水処理に利用されている。

特開２０１１−１６１４０５号公報特開２０１３−０４６９０５号公報特許第４１９５７８２号公報

トンネルの掘削などの土木工事により生じる濁水を放流する際は、環境保全のため、濁水を高純度に浄化することが求められている。膜ろ過処理を用いた従来の濁水処理システムでは、濁度がＳＳ＝１０〜２０ｐｐｍ程度になるまで、濁水を浄化することができる。ここで、ＳＳ（ＳｕｓｐｅｎｄｅｄＳｏｌｉｄｓ）とは、水中に溶けずに含まれる、濁りの原因となる浮遊懸濁物質の総量である。しかしながら、濁水処理された処理水が河川放流基準を満たすためには、濁度がＳＳ＝１〜２ｐｐｍ程度のさらに高純度に濁水を浄化しなければならない。

一般に、トンネルの掘削などにより生じる濁水には油分が含まれているため、濁水処理システムでは、油分が混入した原水を処理することが想定される。しかしながら、膜ろ過処理の際に、その油分によってろ過膜が目詰まりを起こし、膜ろ過装置の性能が著しく低下するおそれがある。このため、処理対象の濁水に油分が含まれていると、単に濁水を膜ろ過装置に通すだけでは濁度をＳＳ＝１〜２ｐｐｍ程度まで低下させることができない。

そこで、本発明は、土木工事により生じる油分を含む濁水を、浮遊懸濁物質量（ＳＳ）が１〜２ｐｐｍ程度の高純度に浄化可能な濁水処理システムおよび濁水処理方法を提供することを目的とする。

本発明に係る濁水処理システムは、土木工事により生じる濁水を酸化作用のある反応性ガスと反応させて、濁水に含まれる油分を分解する油分処理部と、油分処理部により処理された処理水に含まれる浮遊物を凝集させて除去する凝集処理部と、凝集処理部により処理された処理水をろ過膜に通す膜ろ過処理部とを有する。

本発明に係る濁水処理システムでは、油分処理部により処理される前の濁水のｐＨを計測し、濁水が強アルカリ性である場合に濁水のｐＨを調整するｐＨ調整部をさらに有することが好ましい。また、油分処理部は、濁水を貯留する容器、および容器内に上向きに配置された噴出口を有し、反応性ガスを噴出口から噴出することで容器内の濁水を旋回させ、濁水に含まれる油分を反応性ガスと反応させて分解することが好ましい。

本発明に係る濁水処理システムでは、油分処理部は、濁水中のｎ−ヘキサン抽出物質が１０ｍｇ／Ｌ以下になるまで濁水に含まれる油分を分解するように、反応性ガスの噴出量および噴出時間を調整することが好ましい。また、油分処理部は、反応性ガスとしてオゾンガスを使用することが好ましい。

本発明に係る濁水処理方法は、土木工事により生じる濁水を酸化作用のある反応性ガスと反応させて、濁水に含まれる油分を分解する油分処理ステップと、油分処理ステップにより処理された処理水に含まれる浮遊物を凝集させて除去する凝集処理ステップと、凝集処理ステップにより処理された処理水をろ過膜に通す膜ろ過処理ステップとを有する。

本発明によれば、土木工事により生じる油分を含む濁水を、浮遊懸濁物質量（ＳＳ）が１〜２ｐｐｍ程度の高純度に浄化可能な濁水処理システムおよび濁水処理方法を提供することができる。

トンネルの掘削工事について説明するための図である。濁水処理システム１の平面図および断面図である。ろ過膜への油分の付着について説明するための図である。オゾン処理槽３０の断面図である。セラミック膜エレメント５１の破断斜視図である。濁水処理システム１による濁水処理のフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る濁水処理システムおよび濁水処理方法について詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

以下では、トンネルの掘削工事により生じる濁水処理を例として説明する。ただし、以下の濁水処理システムおよび濁水処理方法は、トンネル工事に限らず、地面や岩盤を掘削しコンクリートを使用する土木工事で生じる濁水処理に適用可能である。

図１は、トンネルの掘削工事について説明するための図である。掘削工事の際は、トンネル１００を掘削機１０１などで掘り進める。トンネル１００の周囲壁１０２は、セメントの吹付けなどにより、コンクリートで補強される。このとき、トンネル１００の内部には、地中からの湧水１０３が溜まることがある。この湧水１０３は、ポンプ１０４，１０５などにより汲み出される。湧水１０３は、コンクリートの洗浄水や、ミキサー車１０６の洗浄水、トンネル外部に溜まった雨水１０７などとともに、貯留槽１０８に集められる。そして、貯留槽１０８に集められた濁水は、濁水処理システム１で河川放流水レベルまで浄化処理され、河川１０９に放流される。

濁水処理システム１に流入する濁水は、例えば、水量が３０ｍ^３／ｈ程度、平均濁度ＳＳが１７００〜３０００ｐｐｍ程度、ｐＨが７．５超であり、低濃度の油分を含む。濁水処理システム１は、この濁水を、例えば、流入量と同じ３０ｍ^３／ｈ程度の水量で、平均濁度ＳＳが１〜２ｐｐｍ程度、ｐＨが５．８〜８．６のほぼ中性であり、ｎ−ヘキサン抽出物質が５ｐｐｍ以下になるように処理して放流する。ここで、ｎ−ヘキサン抽出物質は、濁水中に含まれる油分を示す指標である。以下、ｎ−ヘキサン抽出物質のことを「ｎ−Ｈｅｘ」と表記する。放流される処理水は、自治体等により定められた河川放流基準を満たすようにする。

図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、それぞれ濁水処理システム１の平面図および断面図である。濁水処理システム１は、原水槽１０、沈砂槽２０、オゾン処理槽３０、混和槽４０、膜ろ過装置５０および放流槽６０を、主要な構成要素として有する。濁水処理システム１は、このシステムの施設近傍に設置された制御部（図示せず）により全体が制御される。濁水処理システム１は、オゾン処理槽３０で濁水に含まれる油分を分解（油分処理）し、混和槽４０で濁水に含まれる浮遊物を凝集させ（凝集処理）、膜ろ過装置５０で処理水をろ過膜に通す（膜ろ過処理）という主に３段階で、濁水を処理する。

まず、濁水処理システム１で凝集処理および膜ろ過処理の前処理として油分処理を行う理由を説明する。膜ろ過装置５０の膜ろ過処理では、ろ過膜として、後述するセラミック膜を使用すると、高い性能が得られる。ろ過膜としてセラミック膜を使用した場合、ｎ−Ｈｅｘ＝８００ｍｇ／Ｌの油分を含む濁水を膜ろ過処理すると、濁度はＳＳ＝３ｍｇ／Ｌ程度まで低下することが実験によりわかっている。つまり、濁水に油分が含まれると、高性能のセラミック膜を使ったとしても、膜ろ過処理だけでは、目標とするＳＳ＝１〜２ｐｐｍ程度まで濁度を低下させることができない。

また、膜ろ過処理によりｎ−Ｈｅｘ＝８００ｍｇ／Ｌの濁水の濁度をＳＳ＝３ｍｇ／Ｌまで下げられるという実験結果は、この濃度の油分を含む濁水が一時的に流入した場合のものである。こうした高濃度の油分を含む濁水を長時間連続して処理した場合は、ろ過膜の孔壁に油分が付着し、膜ろ過処理を行ってもＳＳ＝３ｍｇ／Ｌほどの性能を実現できないことが予想される。

図３は、ろ過膜への油分の付着について説明するための図である。図３では、図中の矢印の方向に、ろ過膜１５０を通り抜けて濁水が流れるとする。一般に、濁水中の油滴１５１は、ろ過膜１５０の膜孔径より大きいため、ろ過膜１５０の膜面で捕捉される。しかしながら、油滴１５１の流入が継続すると、ろ過膜１５０の表面に油膜１５２が形成される。油膜１５２が付着すると、ろ過膜１５０が目詰まりを起こし、濁水のろ過ができなくなる。また、膜ろ過された処理水に油分が混入する限界の膜差圧は１００ｋＰａ程度であり、膜ろ過処理の膜運転圧力がこの限界を超えると、油膜１５２が変形して油滴１５３がろ過膜１５０を透過する。すると、膜ろ過された処理水に油分が混入するおそれがある。

このため、油分の濃度が高い濁水を直接膜ろ過処理する場合は、処理水の水質を確保するために、運転膜差圧を３０ｋＰａ程度に抑制したり、高頻度で逆洗を行ってろ過膜を洗浄したりすることなどが必要であり、濁水処理システムの処理量が低下する。また、膜ろ過処理の前段で油分を分解しておかないと、最終的な処理水の濁度はＳＳ＝３ｍｇ／Ｌ程度までしか低下しない。そこで、濁水処理システム１では、濁度をさらに高純度のＳＳ＝１〜２ｐｐｍ程度まで低下させるために、前段のオゾン処理槽３０で濁水中の油分を分解する。

次に、図２（Ａ）および図２（Ｂ）を参照して、濁水処理システム１の各構成要素について説明する。

原水槽１０では、トンネル掘削などの工事現場で集められた濁水を受け入れて貯留する。原水槽１０には、水位計とポンプ（ともに図示せず）が設置される。濁水はそのポンプにより次の沈砂槽２０に送水される。濁水処理システム１の制御部は、その水位計を用いて原水槽１０の水位を制御する。

沈砂槽２０では、濁水中に含まれる大きな砂や土を沈降させる。沈砂槽２０は、処理対象の濁水の濁度が高い場合に、特に必要になる。沈砂槽２０には、次のオゾン処理槽３０に濁水を送水するための定量移送ポンプ（図示せず）が設置される。オゾン処理槽３０には、この定量移送ポンプにより、単位時間当たり一定量の濁水が送水される。

オゾン発生装置３５は、オゾン処理槽３０に供給するオゾンを発生させるための装置である。オゾン発生装置３５は、例えば、エアコンプレッサにより空気を圧縮し、ＰＳＡ（ＰｒｅｓｓｕｒｅＳｗｉｎｇＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方式により圧縮空気から濃縮酸素ガスを生成し、さらに放電ユニットなどを用いて高電圧をかけることにより濃縮酸素ガスからオゾンを発生させる。

オゾン処理槽３０では、槽内に貯留された処理対象の濁水にオゾンガスを噴出することで濁水を旋回させ、濁水に含まれる油分をオゾンガスと反応させて分解する（油分処理）。オゾン処理槽３０は、油分処理部の一例である。オゾン処理槽３０は、例えば、特許４１９５７８２号公報に記載されている攪拌装置を使用して、いわゆる旋回噴流式オゾン処理を行う。

図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、オゾン処理槽３０の断面図である。図４（Ａ）に示すように、オゾン処理槽３０は、処理対象の濁水を貯留する円筒形容器３１と、円筒形容器３１の底面から上向きに突出するように配置されたオゾンガスの噴出口３２と、濁水の排出口３３とを有する。円筒形容器３１の内径をＤとし、濁水の液面から噴出口３２の先端までの深さをＨ１とする。円筒形容器３１内の液面の高さが一定に保たれるように、濁水は排出口３３から適宜排出される。

特許４１９５７８２号公報に記載されているように、円筒形容器３１の内径Ｄに対する噴出口３２の深さＨ１の比Ｈ１／Ｄが約０．３〜約１の範囲にあり、流量が一定の条件を満たす気体を噴出口３２から噴出させると、図４（Ｂ）に示すように、円筒形容器３１内の濁水が例えば矢印Ａの方向に旋回する。ここで、一定の条件とは、噴出させる気体の流量ＱがρＱ^２／（σＤ^３）＝１０^−５を満たす流量以上であり、かつ気泡が液面を吹き抜けない流量以下というものである。ただし、ρは濁水の密度、σは濁水の表面張力である。そして、噴出口３２の上方の濁水が矢印Ａ方向に旋回すると、角運動量保存則により、噴出口３２の下方の濁水は、逆向きの矢印Ｂ方向に旋回する。

このように、オゾン処理槽３０では、オゾンガスを噴出させることで、噴流の旋回が生じる。それに伴い、オゾン処理槽３０では、プロペラなどの機械的な駆動源を用いなくても、槽内の濁水が攪拌される。オゾン処理槽３０では、こうして槽内の濁水を攪拌し、オゾンガスを微細な気泡として濁水中に分散させることにより、槽の底面からオゾンガスを単純に注入する方法に比べて効率的にオゾンと濁水を反応させる。すると、オゾンの強力な酸化力により、濁水中の油分が分解される。オゾン発生装置３５からのオゾンガスの噴出量および噴出時間は、濁水中の油分の濃度が十分低下する（例えばｎ−Ｈｅｘの数値が１０ｍｇ／Ｌ以下になる）ように、濁水処理システム１の制御部により制御される。

このように、オゾンガスを噴出させることで旋回噴流を生じさせて、オゾンと濁水を反応させる処理のことを、旋回噴流式オゾン処理という。旋回噴流式オゾン処理によれば、原水槽１０でオイルマットやオイルスキマーなどを用いて濁水の油分を除去する方法と比べて効率的に、濁水中の油分を除去することが可能になる。

また、旋回噴流式オゾン処理には、油分を分解する能力に加えて、汚泥の発生が少ないことや、優れた脱臭・脱色効果があることなど、様々な利点がある。こうしたことから、油分処理の際に噴出させるガスには、酸化作用のある反応性ガスであるオゾンガスを用いることが好ましい。

上記の旋回噴流式オゾン処理の性能については、ｎ−Ｈｅｘ＝８７０ｍｇ／Ｌの油分を含む濁水を、油分がｎ−Ｈｅｘ＝３．３ｍｇ／Ｌになるまで処理できることが実験によりわかっている。旋回噴流式オゾン処理は、これまでのところ食品工場などの汚水処理にしか使われていないが、この実験結果から、トンネルの掘削などにより生じる濁水を処理する際の油分処理として効果的であるといえる。前段のオゾン処理槽３０で濁水のｎ−Ｈｅｘの数値を例えば１０ｍｇ／Ｌ以下に低下させておけば、後段の膜ろ過装置５０により、濁度をＳＳ＝１〜２ｐｐｍ程度まで低下させることが可能になる。

旋回噴流式オゾン処理は、濁水のｐＨが５〜１１程度であれば使用可能である。ただし、トンネルの掘削などにより生じる濁水は、例えばコンクリートの洗浄水などを含むことから、一般にアルカリ性を示し、ｐＨが高くなる傾向がある。そこで、オゾン処理槽３０の前段に、ｐＨ調整部３４を設けておき、沈砂槽２０の段階で、旋回噴流式オゾン処理が行われる前に、そのｐＨ調整部３４により濁水のｐＨを５〜１１程度に調整することが好ましい。

ｐＨ調整部３４は、ｐＨ計を有し、そのｐＨ計でオゾン処理槽３０に送水される濁水のｐＨを判定する。そして、濁水がｐＨ１１以上の強アルカリ性である場合、ｐＨ調整部３４は、濁水にｐＨ調整剤を注入し、ｐＨが１１未満になるように濁水を中和させる。

混和槽４０では、オゾン処理槽３０で処理された処理水を貯留する。混和槽４０は、ｐＨ調整槽４１、第１混和槽４２および第２混和槽４３で構成され、各槽内には攪拌機が設置される。混和槽４０では、濁水にｐＨ調整剤と凝集剤を注入し、攪拌して混和させることにより、濁水に含まれる浮遊物を凝集させて除去する（凝集処理）。混和槽４０は、凝集処理部の一例である。

ｐＨ調整槽４１では、オゾン処理槽３０からの濁水にｐＨ調整剤を注入し、攪拌機で攪拌することにより、濁水をｐＨがほぼ７の中性する。トンネルの掘削などにより生じる濁水はアルカリ性を示す傾向があるため、ｐＨ調整剤としては、例えば希硫酸が用いられる。希硫酸は、混和槽４０に併設された希硫酸貯留槽４４に貯留されており、ポンプを介してｐＨ調整槽４１に注入される。ｐＨ調整槽４１にはｐＨ計（図示せず）が設置される。濁水処理システム１の制御部は、このｐＨ計を用いて濁水のｐＨをモニタし、ｐＨ調整剤の注入量を制御する。

第１混和槽４２および第２混和槽４３では、ｐＨ調整槽４１で中和された濁水にさらに凝集剤を注入し、攪拌機で攪拌することにより、浮遊物を凝集させる。そして、凝集した浮遊物を沈降させることで、濁水から浮遊物を除去する。凝集剤としては、例えばＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）が用いられる。ＰＡＣは、混和槽４０に併設された凝集剤貯留槽４５に貯留されており、ポンプを介して第１混和槽４２に注入される。

第２混和槽４３は、例えば第１混和槽４２の２倍程度の容積を有する。加えて、例えば第２混和槽４３での攪拌速度は、第１混和槽４２の攪拌速度の１／２程度とする。こうして、第１混和槽４２では比較的大きな浮遊物を沈降させ、第２混和槽４３でより小さな浮遊物を沈降させる。このように、混和槽４０では、凝集処理を行う槽を２段階にすることで、より効果的に濁水中の浮遊物を除去する。

混和槽４０での凝集処理後の処理水の濁度は、最終的に河川などに放流される処理水の濁度がＳＳ＝１〜２ｐｐｍ程度になるように、後続する膜ろ過装置５０での膜ろ過処理の性能を考慮して設定される。例えば、後述するように膜ろ過装置５０でセラミック膜を用いた膜ろ過処理を行う場合は、混和槽４０により濁度をＳＳ＝１００ｐｐｍ程度まで低下させておくことが好ましい。濁水処理システム１の制御部は、混和槽４０で目標とする濁度の低下量に合わせて、凝集剤の注入量や、第１混和槽４２および第２混和槽４３での濁水の滞留時間を制御する。

なお、混和槽４０にも水位計（図示せず）が設置され、濁水処理システム１の制御部はその水位計を用いて混和槽４０の水位を制御する。第２混和槽４３での凝集処理後の処理水は、移送ポンプ４６により膜ろ過装置５０に送水される。

膜ろ過装置５０は、混和槽４０により処理された処理水をろ過膜に通す（膜ろ過処理）ことで、処理水の濁度をＳＳ＝１〜２ｐｐｍ程度に低下させる。膜ろ過装置５０は、膜ろ過処理部の一例である。膜ろ過装置５０は、以下で説明するセラミック膜エレメント５１が多数配列されたものを、ろ過膜として有する。

図５は、セラミック膜エレメント５１の破断斜視図である。個々のセラミック膜エレメント５１は、例えば、内径２．５ｍｍの円筒状の膜２０００本を一体として焼結した、直径１８０ｍｍの円柱状の多孔質ブロックである。図５では、この多孔質ブロックを模式的に示している。セラミック膜エレメント５１の内部には、膜ろ過セル５２、集水セル５３および集水スリット５４が形成されている。

膜ろ過セル５２は、セラミック膜エレメント５１の軸方向に沿って延びる管状の空洞であり、この中に処理対象の水が流入する。膜ろ過セル５２の内面には、膜ろ過をするための分離膜が形成されている。膜ろ過セル５２に流入した水は、この分離膜を通り抜けることにより浮遊物と分離されて、膜ろ過される。

集水セル５３は、セラミック膜エレメント５１の軸方向に沿って延びる管状の空洞であるが、膜ろ過セル５２と直接は連結されていない。集水セル５３には、膜ろ過セル５２からセラミック膜エレメント５１の内部に浸み込み、分離膜を通り抜けることで膜ろ過された処理水が流入する。

集水スリット５４は、集水セル５３同士を連結する部分である。集水セル５３に流入した膜ろ過水は、集水スリット５４を通ってセラミック膜エレメント５１の外周面に流れ出る。こうしてセラミック膜エレメント５１から流れ出た膜ろ過水は、さらに放流槽６０に送水される。

通常、膜ろ過装置を使用していると、破損した膜や劣化した膜の検出、修理および交換といった維持管理作業が必要になる。しかしながら、セラミック膜エレメント５１のようなセラミック製のろ過膜は、高強度であり高耐食性を有し、化学的な劣化や熱および圧力による変質がないため、そうした維持管理作業をしなくても長期間使用することができる。このため、ろ過膜としてセラミック膜エレメント５１を使用することにより、維持管理作業が軽減されるという利点がある。したがって、膜ろ過装置５０では、セラミック製のろ過膜を使用することが好ましい。

ただし、オゾン処理槽３０での油分処理により、ｎ−ヘキサン抽出物質を例えばｎ−Ｈｅｘ＝１０ｍｇ／Ｌ程度の十分低い値まで低下させることができる場合は、ろ過膜は必ずしもセラミック膜でなくてよい。また、混和槽４０での凝集処理により、濁水の濁度を例えばＳＳ＝１０ｐｐｍ程度の十分低い値まで低下させることができる場合も、ろ過膜は必ずしもセラミック膜でなくてよい。通常、セラミック膜は高価であるから、膜ろ過装置５０による膜ろ過処理に高い性能が要求されない場合は、コストを抑えるために、他のろ過膜を採用するとよい。

なお、セラミック膜エレメント５１の分離膜が異物などにより閉塞しても、洗浄によりその閉塞を除去することが可能である。セラミック膜エレメント５１を洗浄するときは、通常の膜ろ過処理のときとは逆向きに水を流し（逆洗工程）、圧縮空気をかけることにより異物を剥離させる（ブロー工程）。これにより、セラミック膜エレメント５１の分離膜に詰まっていた異物は除去される。

また、リザーバータンク５５は、セラミック膜エレメント５１のセラミック膜を逆洗するための、および膜ろ過装置５０の自動弁を駆動するための圧縮空気を貯留する。空気圧縮機５６は、リザーバータンク５５に貯留される圧縮空気を生成するための装置であり、リザーバータンク５５に併設される。

放流槽６０では、膜ろ過装置５０により膜ろ過処理が行われた処理水を貯留する。放流槽６０には濁度計とｐＨ計が設置され、この濁度計とｐＨ計により、放流前に処理水の濁度とｐＨが計測される。例えば平均濁度ＳＳが１〜２ｐｐｍ程度であり、ｐＨが５．８〜８．６のほぼ中性であれば、濁水処理システム１の制御部は、処理水が河川放流基準を満たしているものと判断して、処理水を放流槽６０から河川に放流させる。

また、放流槽６０には返送ポンプ（図示せず）も設けられている。処理水がＳＳ＝１〜２ｐｐｍとｐＨ＝５．８〜８．６の条件を満たさない場合には、濁水処理システム１の制御部は、処理水が河川放流基準を満たさないものと判断して、この返送ポンプにより処理水を混和槽４０に戻す。そして、混和槽４０にて、返送された処理水に対し再度ｐＨ調整剤と凝集剤の注入が行われる。

図６は、濁水処理システム１による濁水処理のフローチャートである。まず、トンネルの掘削などにより生じ、濁水処理システム１に流入した濁水が、原水槽１０に貯留される（Ｓ１０）。濁水は、原水槽１０からポンプにより次の沈砂槽２０に送水され、ここで濁水中に含まれる大きな砂や土を沈降させる（Ｓ２０）。次いで、濁水は沈砂槽２０からオゾン処理槽３０に送水される。

その際、オゾン処理槽３０の前段に設けられたｐＨ計で、送水される濁水のｐＨが計測される。計測されたｐＨが１１以上であり、濁水が強アルカリ性である場合（Ｓ２２でＹｅｓ）は、濁水にｐＨ調整剤が注入され、ｐＨが１１未満になるように濁水のｐＨが調整される（Ｓ２４）。一方、計測されたｐＨが１１未満であり、濁水が強アルカリ性でない場合（Ｓ２２でＮｏ）は、ｐＨの調整は行われずに、次の旋回噴流式オゾン処理（Ｓ３０）に進む。

オゾン処理槽３０では、オゾン発生装置３５によりオゾンガスを噴出させて、旋回噴流式オゾン処理（油分処理）が行われる（Ｓ３０）。すなわち、オゾンガスにより濁水を旋回させ、濁水に含まれる油分をオゾンガスと反応させて分解する。次いで、濁水はオゾン処理槽３０から混和槽４０に送水される。

混和槽４０では、ｐＨ調整剤と凝集剤を注入し、攪拌して混和させることにより、濁水に含まれる浮遊物を凝集させて除去する凝集処理が行われる（Ｓ４０）。Ｓ４０では、まず、ｐＨ調整槽４１にて、オゾン処理槽３０からの濁水にｐＨ調整剤を注入し、攪拌機で攪拌することにより、濁水をｐＨがほぼ７の中性に中和する（Ｓ４２）。続いて、第１混和槽４２および第２混和槽４３にて、ｐＨ調整槽４１で中和された濁水にさらに凝集剤を注入し、攪拌機で攪拌することにより、浮遊物を凝集させる（Ｓ４４）。第２混和槽４３での凝集処理後の処理水は、膜ろ過装置５０に送水される。

膜ろ過装置５０では、処理された処理水をろ過膜に通す（膜ろ過処理）ことで、処理水の濁度をＳＳ＝１〜２ｐｐｍ程度に低下させる（Ｓ５０）。膜ろ過装置５０を経た処理水は、さらに放流槽６０に送水される。放流槽６０では、濁度計とｐＨ計により、膜ろ過処理が行われた処理水の濁度とｐＨが計測される。計測されたｐＨと濁度がｐＨ＝５．８〜８．６かつＳＳ＝１〜２ｐｐｍの条件を満たさない場合（Ｓ６２でＮｏ）は、河川放流基準を満たさないため、処理水は返送ポンプにより混和槽４０に戻される。すなわち、この場合、濁水処理はＳ４０に戻る。一方、計測されたｐＨと濁度がｐＨ＝５．８〜８．６かつＳＳ＝１〜２ｐｐｍの条件を満たす場合（Ｓ６２でＹｅｓ）は、河川放流基準を満たすものとみなして、処理水を河川などに放流させる。これで、濁水処理システム１による濁水処理は終了する。

以上説明してきたように、濁水処理システム１は、オゾン処理槽３０で濁水に含まれる油分を分解（油分処理）し、混和槽４０で濁水に含まれる浮遊物を凝集させ（凝集処理）、膜ろ過装置５０で処理水をろ過膜に通す（膜ろ過処理）という主に３段階で、トンネル掘削などの土木工事により生じる油分を含む濁水を処理する。特に、オゾン処理槽３０で濁水のｎ−Ｈｅｘの数値を例えば１０ｍｇ／Ｌ以下に低下させておけば、膜ろ過装置５０により、濁度をＳＳ＝１〜２ｐｐｍ程度まで低下させることが可能になる。

１濁水処理システム
１０原水槽
２０沈砂槽
３０オゾン処理槽
４０混和槽
５０膜ろ過装置
６０放流槽

Claims

土木工事により生じる濁水を酸化作用のある反応性ガスと反応させて、前記濁水に含まれる油分を分解する油分処理部と、
前記油分処理部により処理された処理水に含まれる浮遊物を凝集させて除去する凝集処理部と、
前記凝集処理部により処理された処理水をろ過膜に通す膜ろ過処理部と、
を有することを特徴とする濁水処理システム。
前記油分処理部により処理される前の濁水のｐＨを計測し、前記濁水が強アルカリ性である場合に前記濁水のｐＨを調整するｐＨ調整部をさらに有する、請求項１に記載の濁水処理システム。
前記油分処理部は、前記濁水を貯留する容器、および前記容器内に上向きに配置された噴出口を有し、前記反応性ガスを前記噴出口から噴出することで前記容器内の濁水を旋回させ、前記濁水に含まれる油分を前記反応性ガスと反応させて分解する、請求項１または２に記載の濁水処理システム。
前記油分処理部は、前記濁水中のｎ−ヘキサン抽出物質が１０ｍｇ／Ｌ以下になるまで前記濁水に含まれる油分を分解するように、前記反応性ガスの噴出量および噴出時間を調整する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の濁水処理システム。
前記油分処理部は、前記反応性ガスとしてオゾンガスを使用する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の濁水処理システム。
土木工事により生じる濁水を酸化作用のある反応性ガスと反応させて、前記濁水に含まれる油分を分解する油分処理ステップと、
前記油分処理ステップにより処理された処理水に含まれる浮遊物を凝集させて除去する凝集処理ステップと、
前記凝集処理ステップにより処理された処理水をろ過膜に通す膜ろ過処理ステップと、
を有することを特徴とする濁水処理方法。