JP2016000389A - 濁水処理システム及び濁水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】災害廃棄物や津波堆積物等の洗浄に伴って生じる濁水を安定して処理することができる濁水処理システム及び濁水処理方法を提供する。
【解決手段】濁水処理システム２００は、第１凝集反応槽２０２内の第１被処理水がアルカリ性になるようにアルカリ性物質を添加するアルカリ添加手段２１４と、第２凝集反応槽２０５内の第２被処理水が酸性になるように酸性物質を添加する酸添加手段２１３と、第１被処理水に第１凝集剤を添加するための第１凝集剤添加手段と、第２被処理水に第２凝集剤を添加するための第２凝集剤添加手段と、濁水の濁度又はＳＳ濃度を検出する濁度／ＳＳ検出手段と、濁度／ＳＳ検出手段によって検出された濁度又はＳＳ濃度に基づいて第１凝集剤の添加量を制御する凝集剤制御手段２２０と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、濁水処理システム及び濁水処理方法に関する。

土木工事現場等で発生する濁水は、ｐＨやＳＳ（浮遊物質）濃度が環境基準値内になるように処理される。例えば特許文献１には、原水を貯留する原水槽と、凝集剤が添加された原水をスラッジと分離水とに分離する固液分離装置とを備えるシステムが記載されている。この特許文献１に記載されたシステムでは、土木工事現場で発生した濁水を原水とし、原水が高アルカリと検出されたとき、固液分離装置へ移送するラインに凝集剤を添加して固液分離する。

特開２００２−２０５０７５号公報

ところで、地震災害によって発生した災害廃棄物や津波災害によって発生した津波堆積物等を処理するために分級洗浄を行う場合、この分級洗浄により発生した洗浄後水は、多量の無機物や有機物を含む濁水となる。しかも、災害廃棄物や津波堆積物の汚染状態はばらつきが大きいため、濁水の性状は時間的に大きく変動する。そのため、従来の処理システムでは、このような性状が大きく変動する濁水を安定して処理することは困難である。

本発明は、災害廃棄物や津波堆積物等の洗浄に伴って生じる濁水を安定して処理することができる濁水処理システム及び濁水処理方法を提供することを目的とする。

本発明による濁水処理システムは、濁水を導入して凝集沈殿処理する第１凝集反応槽及び第１沈殿槽と、第１沈殿槽の後段に設けられて第１沈殿槽からの被処理水を導入して凝集沈殿処理する第２凝集反応槽及び第２沈殿槽と、を備える濁水処理システムであって、第１凝集反応槽内の第１被処理水がアルカリ性になるようにアルカリ性物質を添加するアルカリ添加手段と、第２凝集反応槽内の第２被処理水が酸性になるように酸性物質を添加する酸添加手段と、第１被処理水に第１凝集剤を添加するための第１凝集剤添加手段と、第２被処理水に第２凝集剤を添加するための第２凝集剤添加手段と、濁水の濁度又はＳＳ濃度を検出する濁度／ＳＳ検出手段と、濁度／ＳＳ検出手段によって検出された濁度又はＳＳ濃度に基づいて第１凝集剤の添加量を制御する凝集剤制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明による濁水処理方法は、濁水を導入して凝集沈殿する第１凝集反応槽及び第１沈殿槽と、第１沈殿槽の後段に設けられて第１沈殿槽からの被処理水を導入して凝集沈殿処理する第２凝集反応槽及び第２沈殿槽と、を備える濁水処理システムを用いた濁水処理方法であって、第１凝集反応槽内の第１被処理水がアルカリ性になるようにアルカリ性物質を添加するアルカリ添加工程と、第２凝集反応槽内の第２被処理水が酸性になるように酸性物質を添加する酸添加工程と、第１被処理水に第１凝集剤を添加する第１凝集剤添加工程と、第２被処理水に第２凝集剤を添加する第２凝集剤添加工程とを含み、第１凝集剤添加工程では、濁水の濁度又はＳＳ濃度に基づいて第１凝集剤の添加量を制御することを特徴とする。

このような濁水処理システム及び濁水処理方法によれば、２段階の凝集沈殿処理が行われる。第１凝集反応槽内の第１被処理水は、アルカリ性に調整されて凝集沈殿処理される。続いて、第２凝集反応槽内の第２被処理水は、酸性に調整されて凝集沈殿処理される。１段目の凝集沈殿処理では、主に重金属やＳＳ等が低減され、２段目の凝集沈殿処理では、主にＣＯＤ等の有機性物質が低減される。本発明者らは、災害廃棄物や津波堆積物等の洗浄に伴って生じる、性状変動の大きい濁水を処理する際、濁水の濁度又はＳＳ濃度を指標とすることが有効であることを見出した。第１凝集剤の添加量は、凝集剤制御手段（凝集剤制御工程）によって、濁水の濁度又はＳＳ濃度に基づいて制御される。これにより、濁水の性状が変動した場合でも、１段目の凝集沈殿処理が良好に行われる。また、濁水の性状の変動が２段目の凝集沈殿処理に及ぼす影響を低減できる。その結果として、災害廃棄物や津波堆積物等の洗浄に伴って生じる濁水を安定して処理することができる。

また、本発明において、第１凝集反応槽及び第２凝集反応槽には、第１被処理水のｐＨ及び第２被処理水のｐＨを検出するｐＨ検出手段がそれぞれ設けられており、ｐＨ検出手段によって検出されたｐＨに基づいて、第１凝集反応槽内の第１被処理水がアルカリ性になるようにアルカリ添加手段を制御すると共に第２凝集反応槽内の第２被処理水が酸性になるように酸添加手段を制御するｐＨ制御手段を備えてもよい。この構成により、第１被処理水がアルカリ性に、第２被処理水が酸性になるように確実に調整することができる。

また、凝集剤制御手段は、濁度／ＳＳ検出手段によって検出された濁度又はＳＳ濃度に基づいて第２凝集剤の添加量を制御してもよい。この構成により、濁水の性状の変動に合わせて第２凝集剤の添加量が調整される。よって、災害廃棄物や津波堆積物等の洗浄に伴って生じる濁水をより安定して処理することができる。

また、第１凝集剤及び／又は第２凝集剤は、高分子凝集剤を含んでもよい。この場合、凝集反応により形成されたフロックは、大きく成長されやすくなる。よって、第１沈殿槽及び／第２沈殿槽内で行われる固液分離の効果が一層発揮される。

また、第１凝集剤と第２凝集剤とは、異なる凝集剤であってもよい。この場合、対応できる無機物や有機物の種類範囲が広くなるので、濁水の性状の変動が大きくなっても、安定的な処理を行うことができる。

本発明によれば、災害廃棄物や津波堆積物等の洗浄に伴って生じる濁水を安定して処理することができる。

混合廃棄物のリサイクル方法の概要を示すフロー図である。 破砕選別工程を示すフロー図である。 土壌洗浄工程を示すフロー図である。 津波堆積物のリサイクル方法の概要を示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係る濁水処理システムを示すフロー図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。便宜上、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。本発明は、種々の廃棄物を洗浄した場合に生じる、性状の変動が大きい濁水に対して広く適用可能である。ここでは、一例として、津波災害によって発生した廃棄物等に対してリサイクル処理を行う場合における、分級洗浄等の処理によって発生した濁水に対する濁水処理システム及び濁水処理方法について説明する。

津波災害における廃棄物は、大きく、災害廃棄物と津波堆積物とに分類することができる。本実施形態において、災害廃棄物は、さらにコンクリートガラ、木くず及び混合廃棄物に分類される。また、津波堆積物は、規定以上の有害物を含む津波堆積物と、規定以上の有害物を含まない津波堆積物とに分類される。混合廃棄物及び津波堆積物は、いずれも、津波災害に由来しているため、海底から巻き上げられた土砂分を含んでいる。混合廃棄物及び津波堆積物に対してリサイクル処理を行うとき、分級洗浄等の処理により濁水が生じる。本実施形態の濁水処理システムは、このような濁水を凝集沈殿処理するものである。以下、混合廃棄物と津波堆積物に関するリサイクル処理と、本実施形態の濁水処理システム及び濁水処理方法について説明する。

混合廃棄物は、可燃物（木くず、廃プラスティック、紙、布等）、不燃物（土砂、石、コンクリートガラ、ガラス、陶磁器くず、金属等）、危険物（石綿含有物、ＰＢＣ等の有害物を含む廃棄物、ガスボンベ、消火器等）、思い出の品（写真、アルバム、位牌、貴重品等の個人にとって特別な意味をもつ物品）等と、津波に由来する土砂分とが雑多に混合された状態となっている。

図１に示されるように、混合廃棄物のリサイクルシステム１は、破砕選別工程Ｓ１００、土壌洗浄工程Ｓ２００及び焼却工程Ｓ３００を備えている。破砕選別工程Ｓ１００は、そのままリサイクル材となる廃棄物と、リサイクル材となるまでにさらに工程が必要な細粒物及び可燃物とが破砕選別手段によって選別される工程である。土壌洗浄工程Ｓ２００は、洗浄手段によって細粒物を洗浄し、付着した粘性土等を分離する洗浄工程Ｓ２００ａと、洗浄工程Ｓ２００によって発生した濁水Ａ（図３参照）を処理する濁水処理工程Ｓ２００ｂとを含んでいる。焼却工程Ｓ３００は、破砕選別工程Ｓ１００等によって選別された可燃物を可燃物焼却手段によって焼却し、リサイクル材に加工する工程である。以下、各工程について、詳細に説明する。

図２は、破砕選別工程Ｓ１００の詳細を示すフロー図である。図２に示されるように、破砕選別工程Ｓ１００は、所定の大きさ以上の廃棄物を破砕する工程（粗破砕工程Ｓ１０２、破砕工程Ｓ１０７）と、大きさの異なる廃棄物が混合された廃棄物群を大きさによって複数のクラスに分ける工程（分級工程Ｓ１０３、Ｓ１０８）と、廃棄物から可燃物、不燃物、金属等を選別する工程（粗選別工程Ｓ１０１、手選別工程Ｓ１０４、磁力選別工程Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１１１、風力選別工程Ｓ１０９、回転棒選別工程Ｓ１１０）と、を含んでいる。

破砕選別工程Ｓ１００では、まず、混合廃棄物が粗選別工程Ｓ１０１に送られる。この粗選別工程Ｓ１０１では、混合廃棄物から、燃料や原料として利用可能な木くず、スクラップとして利用可能な金属くず、再生砕石として利用可能なコンクリートガラや石及び燃料として利用可能な廃プラスティックが、リサイクル材として取り除かれる。また、粗選別工程Ｓ１０１では、リサイクルに適さない危険物及び思い出の品も取り除かれる。

粗選別工程Ｓ１０１を経た長尺物を含む廃棄物は、粗破砕工程Ｓ１０２によって約３００ｍｍ以下に粗粉砕される。粗破砕工程Ｓ１０２では、例えば、二軸せん断式破砕機のような破砕手段としての破砕機が用いられる。粗破砕された廃棄物は、分級工程Ｓ１０３によって１００ｍｍより大きなものと、３０ｍｍ〜１００ｍｍのものと、３０ｍｍ以下のものとに分けられる。この分級工程Ｓ１０３では、例えば分級手段としての振動篩が用いられる。

１００ｍｍより大きなものは、手選別工程Ｓ１０４によって、非鉄金属、コンクリートガラ・石、瓦・煉瓦及びガラス・陶磁器が選別される。非鉄金属、コンクリートガラ・石は、スクラップとして利用可能なリサイクル材となる。瓦・煉瓦、ガラス・陶磁器は土木資材として利用可能なリサイクル材となる。このようなリサイクル材が取り除かれた廃棄物は、続いて磁力選別工程Ｓ１０５に送られる。この磁力選別工程Ｓ１０５によって、鉄くずが、利用可能なリサイクル材として選別される。磁力選別工程Ｓ１０５によって鉄くずが除去されたものは、可燃物として焼却工程Ｓ３００に送られる。

分級工程Ｓ１０３によって３０ｍｍ〜１００ｍｍに分級されたものは、磁力選別工程Ｓ１０６によって鉄くずがスクラップとして利用可能なリサイクル材として選別される。鉄くずが除去された廃棄物は、破砕工程Ｓ１０７において、ハンマークラッシャ等の破砕機によって破砕される。破砕後のものは、振動篩を用いた分級工程Ｓ１０８によって３０ｍｍ以下のものと、３０ｍｍより大きなものとに分けられる。そして、３０ｍｍ以下のものは、細粒物として選別され、土壌洗浄工程Ｓ２００に送られる。

分級工程Ｓ１０８によって３０ｍｍより大きいとして分級された廃棄物は、風力選別工程Ｓ１０９に送られる。風力選別工程Ｓ１０９では、風力選別手段としての風力選別装置を用いた選別によって、可燃物が選別される。選別された可燃物は、焼却工程Ｓ３００に送られる。

風力選別工程Ｓ１０９において不燃物回収部に回収されたものは、その多くが不燃物であるが、風力選別装置で選別しきれなかった可燃物を含んでいる。そこで、さらに回転棒選別手段としての回転棒選別装置によって精選別されることで、一部が可燃物として選別され、焼却工程Ｓ３００に送られる。残った廃棄物（不燃物）は、土木資材として利用可能なリサイクル材として回収される。

分級工程Ｓ１０３によって３０ｍｍ以下として分級された廃棄物は、磁力選別によって鉄くずが除去された後、細粒物（篩下）として選別される。なお、鉄くずはスクラップとしてリサイクルされる。破砕選別工程Ｓ１００によって選別された細粒物は、土壌洗浄工程Ｓ２００に送られる。

土壌洗浄工程Ｓ２００では、細粒物から、土木資材として利用可能な礫・砂と、同じく土木資材として利用可能な固化物（脱水汚泥）とがリサイクル材として選別される。図３は、土壌洗浄工程Ｓ２００の詳細を示すフロー図である。図３に示されるように、土壌洗浄工程Ｓ２００は、細粒物を洗浄し、付着した粘性土等を分離する洗浄工程Ｓ２００ａと、洗浄工程Ｓ２００ａによって発生した濁水Ａに対して凝集沈殿処理及び不溶化・脱水固化処理を行う濁水処理工程Ｓ２００ｂとを有している。なお、洗浄工程Ｓ２００ａによって発生した汚水が濁水Ａとなる。

細粒物は、３０ｍｍ以下の混合廃棄物であり、例えば、礫、砂、鉄くず等の不燃物と、可燃物との混合物に粘性土（シルト、粘土）が付着したものである。また、この細粒物には、ヒ素、ホウ素、フッ素等の有害物が含有されている。これらの有害物は、礫や砂よりも粒径の小さな粘性土に付着しやすい性質をもっている。

洗浄工程Ｓ２００ａでは、まず、浮力選別手段としての浮力選別装置を用いた浮力選別工程Ｓ２０１によって可燃物が選別される。浮力選別工程Ｓ２０１によって、細粒物から可燃物が取り除かれる。

続いて、可燃物が取り除かれた細粒物は、磁力選別工程Ｓ２０２に送られる。磁力選別工程Ｓ２０２では、細粒物から鉄くずが選別される。鉄くずが除去された細粒物は、解泥洗浄工程Ｓ２０３に送られる。解泥洗浄工程Ｓ２０３では、ドラムスクラバ等によって、細粒物に付着した粘性土が解きほぐされることで、細粒物から粘性土が汚水として除去（選別）される。なお、図３では、汚水の流れが破線によって示されている。

粘性土が除去された細粒物は、分級工程Ｓ２０４に送られる。分級工程Ｓ２０４では、トロンメル等によって、１０ｍｍ以上のものと、２ｍｍより大きく１０ｍｍ未満のものと、２ｍｍ以下のものとに分級される。１０ｍｍ以上のものは、浮力選別装置を用いた浮力選別工程Ｓ２０５によって可燃物と不燃物とに分けられる。不燃物は土木資材としてリサイクル可能な礫として選別される。同様に、２ｍｍより大きく１０ｍｍ未満のものは、浮力選別装置を用いた浮力選別工程Ｓ２０６によって可燃物と不燃物とに分けられる。不燃物は土木資材としてリサイクル可能な礫として選別される。２ｍｍ以下のものは、さらにハイメッシュセパレータを用いた分級工程Ｓ２０７によって０．０７４ｍｍより大きなものと、０．０７４ｍｍ以下のものを含んだ汚水とに分級される。０．０７４ｍｍより大きなものは、ロッグウォッシャを用いたもみ洗い工程Ｓ２０８によって洗浄され、土木資材としてリサイクル可能な砂として選別される。０．０７４ｍｍ以下のものを含んだ汚水と、解泥洗浄工程Ｓ２０３、分級工程Ｓ２０４及びもみ洗い工程Ｓ２０８で発生した汚水とは、濁水Ａとなって濁水処理工程Ｓ２００ｂに送られる。

濁水処理工程Ｓ２００ｂは、凝集沈殿処理を行う凝集沈殿処理工程Ｓ２１０と、凝集沈殿処理工程Ｓ２１０で生じた汚泥に対し不溶化・脱水固化処理を行う不溶化・脱水固化処理Ｓ２１１を含む。この濁水処理工程Ｓ２００ｂについては、後述する。

次に、津波堆積物の処理方法について説明する。津波堆積物は、土砂分の中に基準値以上の有害物が含有されているかの土壌分析が所定量（例えば、約９００ｍ^３）ごとに行われる。基準値は、例えば土壌汚染対策法によって規定されるものである。土壌分析の結果、基準値を超過したしたものは津波堆積物（汚染有）に分類され、基準値を超過しなかったものは津波堆積物（汚染無）に分類される。津波堆積物（汚染有）と津波堆積物（汚染無）とは、それぞれ別のシステムによってリサイクルが行われる。

図４を参照して、津波堆積物（汚染有）のリサイクルシステム４について説明する。津波堆積物（汚染有）は、その多くが土砂によって構成されているが、土砂以外の廃棄物も含まれている。そのため、津波堆積物（汚染有）のうち、振動篩を用いた分級工程Ｓ４０１によって、１００ｍｍ以下のものが選別される。１００ｍｍより大きな津波堆積物（汚染有）は、廃棄物として、混合廃棄物の処理工程における破砕選別工程Ｓ１００に送られる。

１００ｍｍ以下の津波堆積物（汚染有）は、磁力選別工程Ｓ４０２に送られ、スクラップとしてリサイクル可能な鉄くずが除去される。鉄くずが除去された津波堆積物（汚染有）は、解泥洗浄工程Ｓ４０３に送られる。解泥洗浄工程Ｓ４０３では、ドラムスクラバ等によって、津波堆積物（汚染有）に付着した粘性土が解きほぐされることで、津波堆積物（汚染有）から粘性土が汚水として除去（選別）される。なお、図４では、汚水の流れが破線によって示されている。

粘性土が除去された津波堆積物（汚染有）は、分級工程Ｓ４０４に送られる。分級工程Ｓ４０４では、トロンメル等によって、４０ｍｍ以上のものと、２ｍｍより大きく４０ｍｍ未満のものと、２ｍｍ以下のものとに分級される。４０ｍｍ以上のものは、混合廃棄物として混合廃棄物のリサイクルシステム１に送られる。２ｍｍより大きく４０ｍｍ未満のものは、浮力選別装置を用いた浮力選別工程Ｓ４０５によって可燃物と不燃物とに分けられる。可燃物は焼却工程Ｓ３００に送られる。不燃物は土木資材としてリサイクル可能な礫として選別される。２ｍｍ以下のものは、ロッグウォッシャを用いたもみ洗い工程Ｓ４０６によって洗浄され、分級工程Ｓ４０７に送られる。分級工程Ｓ４０７では、２ｍｍ以下のものが、洗浄分級機によって０．０７４ｍｍより大きなものと、０．０７４ｍｍ以下のものを含んだ汚水とに分級されるとともに、さらに洗浄が行われる。０．０７４ｍｍより大きなものは、土木資材としてリサイクル可能な砂として選別される。０．０７４ｍｍ以下のものを含んだ汚水と、解泥洗浄工程Ｓ４０３及び分級工程Ｓ４０４で発生した汚水等が濁水Ｂとなって濁水処理工程Ｓ４００に送られる。濁水処理工程Ｓ４００は、凝集沈殿処理を行う凝集沈殿処理工程Ｓ４１０と、凝集沈殿処理工程Ｓ４１０で生じた汚泥に対し不溶化・脱水固化処理を行う不溶化・脱水固化処理工程Ｓ４１１とを含む。

以下、濁水Ａと濁水Ｂとに対し、それぞれ凝集沈殿処理及び不溶化・脱水固化処理を行う濁水処理工程Ｓ２００ｂ及び濁水処理工程Ｓ４００について説明する。濁水処理工程Ｓ２００ｂ及び濁水処理工程Ｓ４００は、それぞれ濁水処理システム２００を用いて実施される。

図５に示されるように、濁水処理システム２００は、濁水Ａ又は濁水Ｂを導入する原水槽２０１と、濁水Ａ又は濁水Ｂに対して１段目の凝集沈殿処理を行う第１凝集反応槽２０２及び第１沈殿槽２０３と、２段目の凝集沈殿処理を行う第２凝集反応槽２０５及び第２沈殿槽２０６と、を備える。第１沈殿槽２０３と第２凝集反応槽２０５との間には、第１ｐＨ調整槽２０４が設けられている。第２沈殿槽２０６の後段には、第２ｐＨ調整槽２０７と、貯水槽２０８とが設けられている。

濁水処理システム２００は、さらに、酸添加手段２１３と、アルカリ添加手段２１４と、無機凝集剤添加手段２１１と、高分子凝集剤添加手段２１２と、不溶化・脱水固化手段２４０とを備える。以下、原水槽２０１から流出して第１凝集反応槽２０２に流入する被処理水及び第１凝集反応槽２０２内の被処理水を第１被処理水といい、第１沈殿槽２０３から流出して第２凝集反応槽２０５に流入する被処理水及び第２凝集反応槽２０５内の被処理水を第２被処理水という。

第１凝集反応槽２０２は、原水槽２０１から流出した第１被処理水を導入して凝集反応を行うものである。第１凝集反応槽２０２には、第１凝集剤を添加するための無機凝集剤添加手段２１１及び高分子凝集剤添加手段２１２が接続されている。ここで、無機凝集剤添加手段２１１及び高分子凝集剤添加手段２１２と、これらが第１凝集反応槽２０２に接続されるラインとは、第１凝集剤を添加するための第１凝集剤添加手段に相当する。第１凝集反応槽２０２には、第１凝集剤添加手段によって第１凝集剤が添加される。また、第１凝集反応槽２０２には、アルカリ性物質を添加するためのアルカリ添加手段２１４が接続されている。第１凝集反応槽２０２内の第１被処理水は、アルカリ添加手段２１４によってアルカリ性物質が添加されることにより、アルカリ性に調整される。よって、第１凝集反応槽２０２内の、第１凝集剤と第１被処理水との凝集反応は、アルカリ性の条件下で行われる。

第１凝集剤は、第１凝集剤添加手段によって第１凝集反応槽２０２に添加される。この第１凝集剤は、アルカリ性の環境で第１被処理水と凝集反応することで、フロックを形成し成長させる。第１凝集剤には、例えば無機凝集剤、高分子凝集剤、又は無機系凝集剤と高分子凝集剤とを組み合わせたものが用いられる。無機凝集剤としては、例えば、硫酸バンド、塩化アルミ、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミ）、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等が挙げられる。高分子凝集剤としては、例えば、アニオン性凝集剤、ノニオン性凝集剤、カチオン性凝集剤等が挙げられる。第１凝集剤は、無機凝集剤を含む。第１凝集剤は、アルカリ性環境で第１被処理水と凝集反応するので、１段目の凝集沈殿処理では重金属やＳＳ等が低減されやすい。第１凝集剤は、高分子凝集剤を含むことが好ましい。この場合、無機凝集剤の凝集反応によって形成されたフロックは、高分子凝集剤により大きく成長されやすくなる。凝集反応で形成されたフロックが大きくなると、次の第１沈殿槽２０３で行われる固液分離の効果が一層発揮される。

アルカリ添加手段２１４は、第１凝集反応槽２０２内の第１被処理水を第１凝集剤との凝集反応に適するｐＨ値に調整するために、当該第１被処理水にアルカリ性物質を添加する。アルカリ性物質としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ金属の水酸化物が挙げられる。

第１沈殿槽２０３は、第１凝集反応槽２０２からの第１被処理水と第１凝集剤との混合液を導入し、分離水と汚泥とに固液分離する。第１沈殿槽２０３の上部の分離水は、第１ｐＨ調整槽２０４に流入する。第１ｐＨ調整槽２０４には、酸性物質を添加するための酸添加手段２１３が接続されている。酸添加手段２１３は、第１ｐＨ調整槽２０４内の第２被処理水を２段目の凝集反応に適するｐＨ値に調整するために、当該第２被処理水に酸性物質を添加する。酸性物質としては、例えば無機酸、有機酸、又は酸性の無機酸塩等が挙げられる。なお、酸添加手段２１３は、第２凝集反応槽２０５に接続されて、第２凝集反応槽２０５内の第２被処理水に酸性物質を添加する構成であってもよい。第１沈殿槽２０３の下部の汚泥は、汚泥ポンプにより不溶化・脱水固化手段２４０に送られる。

第２凝集反応槽２０５は、第２ｐＨ調整槽２０７から流出した第２被処理水を導入して凝集反応を行うものである。第２凝集反応槽２０５には、第２凝集剤を添加するための無機凝集剤添加手段２１１及び高分子凝集剤添加手段２１２が接続されている。ここで、無機凝集剤添加手段２１１及び高分子凝集剤添加手段２１２と、これらが第２凝集反応槽２０５に接続されるラインとは、第２凝集剤を添加するための第２凝集剤添加手段に相当する。第２凝集反応槽２０５には、第２凝集剤添加手段により第２凝集剤が添加される。

第２凝集剤は、酸性の環境で凝集反応を行うことが可能なものである。この第２凝集剤は、酸性の環境で第２被処理水と凝集反応することで、フロックを形成し成長させる。第２凝集剤としては、上記した第１凝集剤と共通の（すなわち同一の）凝集剤が用いられ得る。

第２沈殿槽２０６は、第２凝集反応槽２０５からの第２被処理水と第２凝集剤との混合液を導入し、分離水と汚泥とに固液分離する。第２沈殿槽２０６の上部の分離水は、第２ｐＨ調整槽２０７に流入する。なお、第２沈殿槽２０６の下部の汚泥は、汚泥ポンプにより不溶化・脱水固化手段２４０に送られる。

第２ｐＨ調整槽２０７には、酸添加手段２１３とアルカリ添加手段２１４とが接続されている。酸添加手段２１３またはアルカリ添加手段２１４によって、第２沈殿槽２０６からの分離水が中性域のｐＨに調整される。中性域のｐＨに調整された被処理水は、貯水槽２０８に貯留され、混合廃棄物及び津波堆積物の洗浄設備に供される（循環利用される）。

不溶化・脱水固化手段２４０は、第１沈殿槽２０３及び第２沈殿槽２０６からの汚泥を導入し、不溶化・脱水固化処理を行うものである。不溶化・脱水固化手段２４０には、不溶化剤が添加され、汚泥と不溶化剤とが混合される。不溶化剤が混合された汚泥は、例えばフィルタープレス等の脱水装置（固化手段）によって脱水される。これにより、汚泥は、脱水ケーキと水分（脱離液）とに分離される。脱水ケーキは、例えば石膏系の固化材が添加されることで、固化され、固化物となる。この固化物は、土木資材としてリサイクルすることが可能である。

不溶化剤としては、例えば、鉄塩系、キレート系、マグネシウム系、アルミニウム塩系、無機鉱物系等の不溶化剤が用いられ、これらには、生石灰、二水石膏、半水石膏、酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄等、有害物質や重金属溶出を抑制する物質が含まれる。

本実施形態の濁水処理システム２００は、濁水の濁度又はＳＳ濃度を検出する濁度／ＳＳ検出手段と、濁度／ＳＳ検出手段によって検出された濁水の濁度又はＳＳ濃度に基づいて第１凝集剤の添加量を制御する凝集剤制御手段２２０とをさらに備えている。

濁度／ＳＳ検出手段は、原水槽２０１に設けられたＳＳ計２０９を含む。濁度／ＳＳ検出手段は、原水槽２０１に設けられた濁度計を含んでもよい。濁度／ＳＳ検出手段は、凝集剤制御手段２２０に接続されており、検出した情報を凝集剤制御手段２２０に送る。凝集剤制御手段２２０は、濁度／ＳＳ検出手段から取得した濁水の濁度又はＳＳ濃度に基づいて第１凝集剤の添加量を算出し、算出した添加量に基づき第１凝集剤添加手段を制御する。このようにして、凝集剤制御手段２２０は、濁水の濁度又はＳＳ濃度に基づいて、第１凝集反応槽２０２に添加される第１凝集剤の添加量を制御する。

凝集剤制御手段２２０は、濁水の濁度又はＳＳ濃度に基づいて、第２凝集反応槽２０５へ添加する第２凝集剤の添加量を制御する。この場合、凝集剤制御手段２２０は、濁度／ＳＳ検出手段によって検出された情報に基づいて第２凝集剤の添加量を算出し、算出した添加量に基づき第２凝集剤添加手段を制御する。このようにして、凝集剤制御手段２２０は、濁水の濁度又はＳＳ濃度に基づいて、第１凝集剤の添加量と第２凝集剤の添加量とをそれぞれ制御可能である。この場合、濁水の性状の変動に合わせて第２凝集剤の添加量を調整できる。よって、濁水の性状の変動により１段目の凝集反応処理の効果にばらつきが生じても、第２凝集剤による２段目の凝集反応処理により、安定して凝集沈殿処理を行うことができる。つまり、濁水をより安定して処理することができる。

濁水処理システム２００は、第１凝集反応槽２０２内の第１被処理水がアルカリ性になるように制御するｐＨ制御手段２３０を備える。第１凝集反応槽２０２には、ｐＨ値を検出するｐＨ検出手段が設けられている。このｐＨ検出手段は、ｐＨ制御手段２３０に接続されており、検出したｐＨ値をｐＨ制御手段２３０に送る。ｐＨ制御手段２３０は、取得したｐＨ値に基づいてアルカリ性物質の添加量を算出し、算出した添加量に基づきアルカリ添加手段２１４を制御する。よって、第１被処理水へのアルカリ性物質の添加量を制御できる。ｐＨ制御手段２３０は、第１凝集反応槽２０２内の第１被処理水が所定のアルカリ性になるように制御可能である。１段目の凝集反応における好適なｐＨは、たとえば、８〜１１程度である。

さらに、ｐＨ制御手段２３０は、第２凝集反応槽２０５内の第２被処理水が酸性になるように酸添加手段２１３を制御する。第１ｐＨ調整槽２０４には、ｐＨ値を検出するｐＨ検出手段が設けられている。このｐＨ検出手段は、ｐＨ制御手段２３０に接続されており、検出したｐＨ値をｐＨ制御手段２３０に送る。ｐＨ制御手段２３０は、取得したｐＨ値に基づいて酸性物質の添加量を算出し、算出した添加量に基づき酸添加手段２１３を制御する。よって、第２被処理水への酸性物質の添加量を制御できる。ｐＨ制御手段２３０は、第１ｐＨ調整槽２０４内の第２被処理水が所定の酸性になるように制御可能である。２段目の凝集反応における好適なｐＨは、たとえば、４〜６程度である。なお、濁水の性状に応じて、ジャーテスト等を実施して好適なｐＨ値を適宜決定してもよい。

上記したｐＨ制御手段２３０により、第１凝集反応槽２０２内の第１被処理水は、アルカリ添加手段２１４によって所定のアルカリ性になるように調整される。第２凝集反応槽２０５内の第２被処理水は、酸添加手段２１３によって所定の酸性になるように調整される。この構成により、第１被処理水が所定のアルカリ性に、第２被処理水が所定の酸性になるように確実に調整でき、安定して凝集沈殿処理を行うことができる。

以上説明した濁水処理システム２００を用いた濁水処理方法について説明する。

まず、混合廃棄物によって発生した濁水Ａ又は津波堆積物によって発生した濁水Ｂを原水槽２０１に流入させる。原水槽２０１で濁水を攪拌機等により濃度むらがないように撹拌し、第１凝集反応槽２０２に導入する。

アルカリ添加手段２１４によって、第１凝集反応槽２０２内の第１被処理水にアルカリ性物質を添加して、第１被処理水をアルカリ性に調整する（アルカリ添加工程）。また、第１凝集剤添加手段によって、第１凝集反応槽２０２内の第１被処理水に第１凝集剤を添加する（第１凝集剤添加工程）。この第１凝集剤添加工程では、濁水の濁度又はＳＳ濃度に基づいて、第１凝集剤の添加量を制御する。第１凝集反応槽２０２において、アルカリ性の条件下で１段目の凝集反応を行う。

より詳細には、第１凝集剤添加工程で添加する第１凝集剤の添加量は、濁水の濁度又はＳＳ濃度に基づいて制御される。まず、濁水の濁度又はＳＳ濃度を濁度／ＳＳ濃度検出手段により検出する。濁度／ＳＳ濃度検出手段により検出した濁度又はＳＳ濃度は、凝集剤制御手段２２０に送られる。凝集剤制御手段２２０は、取得した濁度又はＳＳ濃度に基づいて、第１凝集剤の添加量を算出する。凝集剤制御手段２２０は、算出した第１凝集剤の添加量に基づいて、第１凝集剤添加手段を制御し、第１凝集剤の添加量を制御する。

続いて、第１凝集反応槽２０２内の凝集反応によって形成されたフロックを含む第１被処理水を第１沈殿槽２０３に導入し、汚泥と分離水とに固液分離する。この分離水を第２被処理水として第１ｐＨ調整槽２０４に送る。酸添加手段２１３によって、第１ｐＨ調整槽２０４内の第２被処理水に酸性物質を添加して、第２被処理水を酸性に調整する（酸添加工程）。酸性に調整された第２被処理水を第２凝集反応槽２０５に送る。

第２凝集剤添加手段によって、第２凝集反応槽２０５内の第２被処理水に第２凝集剤を添加する（第２凝集剤添加工程）。第２凝集反応槽２０５において、酸性の条件下で２段目の凝集反応を行う。凝集反応によって形成されたフロックを含む第２被処理水を第２沈殿槽２０６に導入し、汚泥と分離水とに固液分離する。この分離水を第２ｐＨ調整槽２０７に送り、中性域のｐＨに調整した後、処理水として貯水槽２０８に貯留する。貯水槽２０８に貯留された処理水は、混合廃棄物や津波堆積物に対する洗浄設備等に循環利用される。

本実施形態では、濁水Ａは、混合廃棄物に対する洗浄工程Ｓ２００ａにより生じるため、０．０７４ｍｍ以下の土粒子の細粒分を含んでいる。濁水Ｂは、津波堆積物に対する分級洗浄工程等により生じるため、０．０７４ｍｍ以下の土粒子の細粒分を含むと共に、津波堆積物に巻き込まれた物質による重金属、砒素、フッ素等を含む有害物質を含んでいる。さらに、濁水Ａ及び濁水Ｂは、津波災害や自然由来によるＣＯＤ等の有機性物質を含む。しかも、混合廃棄物や津波堆積物は、一次仮置きされている場所ごとによって性状が大きく異なる。したがって、混合廃棄物や津波堆積物のリサイクル処理を行う際に生じる濁水の性状は、時間的に大きく変動する。

本発明者らは、災害廃棄物や津波堆積物等の洗浄に伴って生じる、性状変動の大きい濁水を処理する際、濁水の濁度又はＳＳ濃度を指標とすることが有効であることを見出し、本実施形態に至った。

すなわち、本実施形態の濁水処理システム２００及び濁水処理方法によれば、１段目の凝集沈殿処理では、主に重金属やＳＳ等が低減され、２段目の凝集沈殿処理では、主にＣＯＤ等の有機性物質が低減される。第１凝集剤の添加量は、凝集剤制御手段（凝集剤制御工程）２２０によって、濁水の濁度又はＳＳ濃度に基づいて制御される。これにより、濁水の性状が変動した場合でも、１段目の凝集沈殿処理が良好に行われる。また、濁水の性状の変動が２段目の凝集沈殿処理に及ぼす影響を低減できる。その結果として、災害廃棄物や津波堆積物等の洗浄に伴って生じる濁水を安定して処理することができる。

また、第１凝集反応槽２０２には、酸添加手段２１３が接続されている。これにより、濁水が高アルカリ性のｐＨ値になった場合であっても、第１凝集反応槽２０２内の第１被処理水が適切なアルカリ性のｐＨ値に調整され、第１凝集反応槽２０２の凝集反応が好適に行われる。第２凝集反応槽２０５には、アルカリ添加手段２１４が接続されている。これにより、１段目の凝集沈殿処理によって第２被処理水のｐＨ値が低下しすぎた場合であっても、第２凝集反応槽２０５内の第２被処理水が適切な酸性のｐＨ値に調整され、第２凝集反応槽２０５の凝集反応が好適に行われる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。例えば、上記実施形態では、第１凝集剤添加手段又は第２凝集剤添加手段は、無機凝集剤添加手段２１１と高分子凝集剤添加手段２１２とを共用しているが、単独の第１凝集剤添加手段及び第２凝集添加手段をそれぞれ設けてもよい。この場合、第１凝集剤の添加と第２凝集剤の添加とが独立しているので、第１凝集剤の添加量及び第２凝集剤の添加量を別個に制御することができる。

また、第１凝集剤と第２凝集剤とは、異なる凝集剤であってもよい。この場合、対応できる無機物や有機物の種類範囲が広くなるので、濁水の性状の変動が大きくなっても、安定的な凝集沈殿処理を行うことができる。

また、第１凝集剤添加手段は、原水槽２０１と第１凝集反応槽２０２とを連結するラインに接続されてもよい。この場合、第１凝集剤は、第１凝集反応槽２０２に流入する前の第１被処理水に添加される。この構成により、第１凝集剤と第１被処理水との混合が十分に行われるので、第１凝集反応槽２０２内の凝集反応が十分に行われる。第２凝集剤添加手段は、第１沈殿槽２０３と第２凝集反応槽２０５とを接続するライン又は第１ｐＨ調整槽２０４に接続されてもよい。この場合、第２凝集剤は、第２凝集反応槽２０５に流入する前の第２被処理水に添加される。この構成により、第２凝集剤と第２被処理水との混合が十分に行われるので、第２凝集反応槽２０５内の凝集反応は十分に行われる。

また、第１凝集反応槽２０２内の第１被処理水がアルカリ性のｐＨ値に調整された後に、第１凝集剤を添加してもよい。このとき、第１凝集剤は、第１凝集剤の凝集反応に適したアルカリ性に調整されてから添加されるので、第１凝集反応槽２０２での凝集反応が十分に行われる。第２凝集反応槽２０５内の第２被処理水が酸性のｐＨ値に調整された後に、第２凝集剤を添加してもよい。このとき、第２凝集剤は、第２凝集剤の凝集反応に適した酸性に調整されてから添加されるので、第２凝集反応槽２０５での凝集反応が十分に行われる。

上記実施形態では、凝集剤制御手段２２０により第１凝集剤の添加量及び第２凝集剤の添加量を制御する場合について説明したが、凝集剤制御手段２２０は、第１凝集剤の添加量のみを制御してもよい。すなわち、第２凝集剤の添加量を一定にしてもよい。上記実施形態では、ｐＨ制御手段２３０により第１凝集反応槽２０２におけるアルカリ性のｐＨ値及び第２凝集反応槽２０５における酸性のｐＨ値を制御する場合について説明したが、このｐＨ制御手段２３０を省略してもよい。

２００…濁水処理システム、２０２…第１凝集反応槽、２０３…第１沈殿槽、２０４…第１ｐＨ調整槽、２０５…第２凝集反応槽、２０６…第２沈殿槽、２１１…無機凝集剤添加手段、２１２…高分子凝集剤添加手段、２１３…酸添加手段、２１４…アルカリ添加手段、２２０…凝集剤制御手段、２３０…ｐＨ制御手段、２４０…不溶化・脱水固化手段。

Claims (6)

1. 濁水を導入して凝集沈殿処理する第１凝集反応槽及び第１沈殿槽と、前記第１沈殿槽の後段に設けられて前記第１沈殿槽からの被処理水を導入して凝集沈殿処理する第２凝集反応槽及び第２沈殿槽と、を備える濁水処理システムであって、
   前記第１凝集反応槽内の第１被処理水がアルカリ性になるようにアルカリ性物質を添加するアルカリ添加手段と、
   第２凝集反応槽内の第２被処理水が酸性になるように酸性物質を添加する酸添加手段と、
   前記第１被処理水に第１凝集剤を添加するための第１凝集剤添加手段と、
   前記第２被処理水に第２凝集剤を添加するための第２凝集剤添加手段と、
   前記濁水の濁度又はＳＳ濃度を検出する濁度／ＳＳ検出手段と、
   前記濁度／ＳＳ検出手段によって検出された濁度又はＳＳ濃度に基づいて前記第１凝集剤の添加量を制御する凝集剤制御手段と、
   を備えることを特徴とする濁水処理システム。
2. 前記第１凝集反応槽及び前記第２凝集反応槽には、前記第１被処理水のｐＨ及び前記第２被処理水のｐＨを検出するｐＨ検出手段がそれぞれ設けられており、
   前記ｐＨ検出手段によって検出されたｐＨに基づいて、前記第１凝集反応槽内の第１被処理水がアルカリ性になるように前記アルカリ添加手段を制御すると共に前記第２凝集反応槽内の第２被処理水が酸性になるように酸添加手段を制御するｐＨ制御手段を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の濁水処理システム。
3. 前記凝集剤制御手段は、前記濁度／ＳＳ検出手段によって検出された濁度又はＳＳ濃度に基づいて前記第２凝集剤の添加量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の濁水処理システム。
4. 前記第１凝集剤及び/又は前記第２凝集剤は、高分子凝集剤を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の濁水処理システム。
5. 前記第１凝集剤と前記第２凝集剤とは、異なる凝集剤であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の濁水処理システム。
6. 濁水を導入して凝集沈殿する第１凝集反応槽及び第１沈殿槽と、前記第１沈殿槽の後段に設けられて前記第１沈殿槽からの被処理水を導入して凝集沈殿処理する第２凝集反応槽及び第２沈殿槽と、を備える濁水処理システムを用いた濁水処理方法であって、
   前記第１凝集反応槽内の第１被処理水がアルカリ性になるようにアルカリ性物質を添加するアルカリ添加工程と、
   第２凝集反応槽内の第２被処理水が酸性になるように酸性物質を添加する酸添加工程と、
   前記第１被処理水に第１凝集剤を添加する第１凝集剤添加工程と、
   前記第２被処理水に第２凝集剤を添加する第２凝集剤添加工程と、を含み、
   前記第１凝集剤添加工程では、前記濁水の濁度又はＳＳ濃度に基づいて前記第１凝集剤の添加量を制御する
   ことを特徴とする濁水処理方法。

Images