JP2017047358A - ベントナイト系安定液の廃液処理方法、及び、それに用いられる有機凝集剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】安定液廃液をスクリューデカンタ型遠心分離機によって処理した際に、分離水に含まれる浮遊物質量を効果的に下げる。【解決手段】ベントナイト系安定液の廃液処理方法は、ベントナイト系安定液の廃液にｐＨ調整剤を添加し、安定液廃液のｐＨを中性域に調整するｐＨ調整工程（Ｓ１）と、ｐＨが調整された安定液廃液に対し、１０％溶液の粘度が１２ｃｐｓ以下である有機凝集剤を添加する凝集剤添加工程（Ｓ２）と、有機凝集剤が添加された安定液廃液をスクリューデカンタ型遠心分離機に導入し、安定液廃液の固液分離を行う固液分離工程（Ｓ３）とを含むことを特徴とする。【選択図】図９
Description
本発明は、ベントナイト系安定液の廃液処理方法、及び、この廃液処理方法に用いられる有機凝集剤に関する。
杭工事や連続地中壁工事では、掘削時に溝壁を保護するためベントナイト系安定液（ベントナイト泥水）を使用する。性能が劣化した安定液は、廃液（産業廃棄物）として処分しなければならない。しかし、都市部での大規模工事では、日々発生する廃液の処理に時間を掛けることができない。このため、スクリューデカンタ型遠心分離機を用いて、廃液の固液分離を行っている。
廃液における液体部分には浮遊物質（ＳＳ）が含まれていることから、固液分離に先立って廃液に凝集剤を添加し、浮遊物質を凝集させている。例えば、特許文献１には、ベントナイト系安定液に添加されるカチオン系有機高分子凝集剤、アニオン系有機高分子凝集剤、及び、ノニオン系有機高分子凝集剤が開示されている。
スクリューデカンタ型遠心分離機で固液分離する場合、その常用遠心力は概ね９００〜２０００Ｇである。ここで、特許文献１に開示された有機高分子凝集剤は、スクリューデカンタ型遠心分離機での固液分離を考慮したものではない。このため、これらの有機高分子凝集剤を用いても、スクリューデカンタ型遠心分離機では浮遊物質が十分に凝集除去されず、分離水における単位容積あたりの浮遊物質量が下水道への放流基準値（６００ｍｇ／Ｌ）を満たさない可能性があった。放流基準値を満たさない場合、分離水の処理を別途行う必要があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、安定液廃液をスクリューデカンタ型遠心分離機によって処理する際に、分離水に含まれる浮遊物質量を効果的に下げることにある。
前述の目的を達成するため、本発明に係るベントナイト系安定液の廃液処理方法は、ベントナイト系安定液の廃液にｐＨ調整剤を添加し、前記廃液のｐＨを中性域に調整する第１ステップと、ｐＨが調整された前記廃液に対し、１０％溶液の粘度が１２ｃｐｓ以下である有機凝集剤を添加する第２ステップと、前記有機凝集剤が添加された前記廃液をスクリューデカンタ型遠心分離機に導入し、前記廃液の固液分離を行う第３ステップと、を含むことを特徴とする。
また、本発明は、ベントナイト系安定液の廃液をスクリューデカンタ型遠心分離機で固液分離する際に前記廃液へ添加され、前記廃液に含まれる浮遊物質を凝集させる有機凝集剤であって、１０％溶液での粘度が１２ｃｐｓ以下であることを特徴とする。
本発明によれば、安定液廃液をスクリューデカンタ型遠心分離機によって処理する際に、分離水に含まれる浮遊物質量を効果的に下げることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、図１を参照し、対象となる８種類の凝集剤について物性を説明する。
１番目の凝集剤は、Ｐ−ＤＡＤＭＡＣ系有機凝集剤である。この凝集剤は、本発明に係る凝集剤の一例であり、ポリ−ジアリルジメチルアンモニウムクロライド（Ｐ−ＤＡＤＭＡＣ）を主成分として含有する。Ｐ−ＤＡＤＭＡＣは、次式（１）に示す構造の重合体であり、液体状である。本実施形態では、原液を体積濃度で１０％に希釈した希釈液を用いた。この希釈液の粘度は９．５ｃｐｓである。
［［（ＣＨ３)２Ｎ＋（ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２）２］Ｃｌ−］ｎ ・・・ （１）
２番目の凝集剤は、ポリアミン系有機凝集剤である。この凝集剤は、本発明に係る凝集剤の一例であり、例えば次式（２）に示す構造を有する液体状の重合体である。本実施形態では、原液を体積濃度で１０％に希釈した希釈液を用いた。この希釈液の粘度は１２．０ｃｐｓである。
（Ｃ３Ｈ５ＣｌＯＣ２Ｈ８Ｎ２Ｃ２Ｈ７Ｎ）ｎ ・・・ （２）
３番目の凝集剤は、メタクリレート系カチオン性有機高分子凝集剤である。この凝集剤は比較例であり、粉体状である。本実施形態では、０．１重量％の濃度で溶媒（水）に溶解した溶解液を用いた。溶解液の粘度は４４．５ｃｐｓである。
４番目の凝集剤は、アクリレート系カチオン性有機高分子凝集剤である。この凝集剤は比較例であり、粉体状である。本実施形態では、０．１重量％の濃度で溶媒（水）に溶解した溶解液を用いた。溶解液の粘度は３１．０ｃｐｓである。
５番目の凝集剤は、低粘性仕様のアクリレート系カチオン性有機高分子凝集剤である。この凝集剤は比較例であり、粉体状である。本実施形態では、０．１重量％の濃度で溶媒（水）に溶解した溶解液を用いた。この溶解液の粘度は１５．０ｃｐｓである。
６番目の凝集剤は、アクリルアミド系アニオン性有機高分子凝集剤である。この凝集剤は比較例であり、粉体状である。本実施形態では、０．１重量％の濃度で溶媒（水）に溶解した溶解液を用いた。この溶解液の粘度は５８．０ｃｐｓである。
７番目の凝集剤は、アクリルアミド系ノニオン性有機高分子凝集剤である。この凝集剤は比較例であり、粉体状である。本実施形態では、０．１重量％の濃度で溶媒（水）に溶解した溶解液を用いた。この溶解液の粘度は２３．０ｃｐｓである。
＜凝集剤の選定試験＞
前述の凝集剤を用いて凝集剤の選定試験を行った。この選定試験には、ベントナイト系安定液の廃液として、図２（ｂ）に示す廃液サンプルＢを用いた。この廃液サンプルＢは、ベントナイト、ポリマー剤、分散剤（ＣＭＣ）を含んだ泥水であり、ｐＨが１０．５、単位容積あたりの浮遊物質量が５６０００ｍｇ／Ｌ、電気伝導度が２８５ｍＳ／ｍ、比重１．０３８ｇ／ｃｍ３であった。また、溶存イオン濃度は、Ｎａ＋が６６２ｍｇ／Ｌ、Ｋ＋が１３ｍｇ／Ｌ、Ｃａ２＋が２８ｍｇ／Ｌ、Ｃｌ−が３０９ｍｇ／Ｌ、ＳＯ４ ２−が２９８ｍｇ／Ｌであり、多くのベントナイトが残存していた。
前述の凝集剤を用いて凝集剤の選定試験を行った。この選定試験には、ベントナイト系安定液の廃液として、図２（ｂ）に示す廃液サンプルＢを用いた。この廃液サンプルＢは、ベントナイト、ポリマー剤、分散剤（ＣＭＣ）を含んだ泥水であり、ｐＨが１０．５、単位容積あたりの浮遊物質量が５６０００ｍｇ／Ｌ、電気伝導度が２８５ｍＳ／ｍ、比重１．０３８ｇ／ｃｍ３であった。また、溶存イオン濃度は、Ｎａ＋が６６２ｍｇ／Ｌ、Ｋ＋が１３ｍｇ／Ｌ、Ｃａ２＋が２８ｍｇ／Ｌ、Ｃｌ−が３０９ｍｇ／Ｌ、ＳＯ４ ２−が２９８ｍｇ／Ｌであり、多くのベントナイトが残存していた。
選定試験では、廃液サンプルＢを容積８５ｍＬの複数の遠沈管のそれぞれに５０ｍＬ秤り取った。秤り取った各廃液サンプルＢに対して硫酸（ｐＨ調整剤）を添加し、ｐＨを中性域（ｐＨ６〜８の範囲内）に調整した。各凝集剤をそれぞれ、１００００ｍｇ／Ｌ（原液換算で１０００ｍｇ／Ｌ）、２００００ｍｇ／Ｌ（原液換算で２０００ｍｇ／Ｌ）の濃度となるように、各廃液サンプルＢに対して添加した。各廃液サンプルＢを遠心分離機にセットし、回転数２６００ｒｐｍ、５秒間の条件で遠心分離を行った。この条件は、後述するスクリューデカンタ型遠心分離機の遠心力である１０００Ｇと、廃液通過時間である５秒間を模擬している。
遠心分離後の上澄み液を分離水としてデカンテーションにより採取し、分離水の量を記録した。記録した量を採取量（５０ｍＬ）で除し、分離水割合（％）を算出した。分離水については濁度を測定し、予め測定しておいた濁度と浮遊物質量（ＳＳ）との関係式を適用することで浮遊物質量に換算した。また、分離水のｐＨを測定した。
選定試験の結果を図３に示す。ここで、分離水割合については、３０％以上を合格の判定基準とした。浮遊物質量（ＳＳ）については、下水道への放流基準値である６００ｍｇ／Ｌ以下を合格の判定基準とした。そして、分離水割合と浮遊物質量に関し、分離水割合が４０％以上であって浮遊物質量が６００ｍｇ／Ｌ以下の条件を満たす場合には優良評価（◎）とし、分離水割合が３０％以上４０％未満であって浮遊物質量が６００ｍｇ／Ｌ以下の条件を満たす場合には良評価（○）とし、分離水割合が３０％以上、又は、浮遊物質量が６００ｍｇ／Ｌ以下の条件を満たす場合には可評価（△）とし、分離水割合が３０％未満であって浮遊物質量が６００ｍｇ／Ｌ未満である場合には不可評価（×）とした。なお、分離水のｐＨについては全ての凝集剤で中性域（ｐＨ６〜８）を示した。
１番目のダドマック系有機凝集剤について説明する。分離水割合に関しては、凝集剤添加濃度を１００００ｍｇ／Ｌにした場合には４０％であり、２００００ｍｇ／Ｌにした場合には６０％であった。何れも４０％以上であり、判定基準を満たしていた。浮遊物質量に関し、凝集剤添加濃度を１００００ｍｇ／Ｌにした場合には２５１ｍｇ／Ｌであり、２００００ｍｇ／Ｌにした場合には９２ｍｇ／Ｌであった。何れも６００ｍｇ／Ｌ以下であり、判定基準を満たしていた。この結果、１番目の凝集剤については優良評価となった。
２番目のポリアミン系有機凝集剤について説明する。分離水割合に関しては、凝集剤添加濃度を１００００ｍｇ／Ｌにした場合には３０％であり、２００００ｍｇ／Ｌにした場合には５４％であった。何れも３０％以上であり、判定基準を満たしていた。浮遊物質量に関し、凝集剤添加濃度を１００００ｍｇ／Ｌにした場合には２５４ｍｇ／Ｌであり、２００００ｍｇ／Ｌにした場合には１９７ｍｇ／Ｌであった。何れも６００ｍｇ／Ｌ以下であり、判定基準を満たしていた。この結果、２番目の凝集剤については良評価となった。
３番目のメタクリレート系カチオン性有機高分子凝集剤について説明する。分離水割合に関しては、凝集剤添加濃度を１００００ｍｇ／Ｌにした場合、２００００ｍｇ／Ｌにした場合のそれぞれにおいて１０％であった。何れも３０％未満であり、判定基準を満たさなかった。浮遊物質量に関しては、分離水（試料）が少なすぎたため測定できなかった。この結果、３番目の凝集剤については不可評価となった。
４番目のアクリレート系カチオン性有機高分子凝集剤について説明する。分離水割合に関しては、凝集剤添加濃度を１００００ｍｇ／Ｌにした場合、２００００ｍｇ／Ｌにした場合のそれぞれにおいて１０％であった。何れも３０％未満であり、判定基準を満たさなかった。浮遊物質量に関しては、分離水が少なすぎたため測定できなかった。この結果、４番目の凝集剤については不可評価となった。
５番目の低粘性仕様のアクリレート系カチオン性有機高分子凝集剤について説明する。分離水割合に関しては、凝集剤添加濃度を１００００ｍｇ／Ｌにした場合、２００００ｍｇ／Ｌにした場合のそれぞれにおいて２０％であった。何れも３０％未満であり、判定基準を満たさなかった。浮遊物質量に関しては、２００００ｍｇ／Ｌにした場合のみ測定が行え、９５０ｍｇ／Ｌであり、６００ｍｇ／Ｌ以下に達しなかった。この結果、５番目の凝集剤については不可評価となった。
６番目のアクリルアミド系アニオン性有機高分子凝集剤について説明する。分離水割合に関しては、凝集剤添加濃度を１００００ｍｇ／Ｌにした場合、２００００ｍｇ／Ｌにした場合のそれぞれにおいて１０％であった。何れも３０％未満であり、判定基準を満たさなかった。浮遊物質量に関しては、分離水が少なすぎたため測定できなかった。この結果、６番目の凝集剤については不可評価となった。
７番目のアクリルアミド系ノニオン性有機高分子凝集剤について説明する。分離水割合に関しては、凝集剤添加濃度を１００００ｍｇ／Ｌにした場合には１０％であり、２００００ｍｇ／Ｌにした場合には２０％であった。何れも３０％未満であり、判定基準を満たさなかった。浮遊物質量に関し、凝集剤添加濃度を２００００ｍｇ／Ｌにした場合のみ測定が行え、４９８ｍｇ／Ｌと判定基準（６００ｍｇ／Ｌ以下）を満たした。この結果、７番目の凝集剤については可評価となった。
以上より、各凝集剤のうち、１番目の凝集剤（ダドマック系有機凝集剤）について優良評価が得られ、２番目の凝集剤（ポリアミン系有機凝集剤）について良評価が得られた。
１〜２番目の凝集剤について優良評価又は良評価が得られ、３〜７番目の凝集剤について不可評価又は可評価となった理由について考察する。図１に示される凝集剤の濃度は、一般的に現場で使用される濃度である。これ以上濃度を増加させると粘度が上昇し、作業性が悪くなるため利用できない。１〜２番目の凝集剤は比較的粘度が低いため、３〜７番目の凝集剤よりも１０％溶液と高濃度の溶液を廃液に適用できる。また、１０％溶液の粘度が１２ｃｐｓと低いため、凝集剤の分子は廃液中に容易に分散することができる。そのため、粘土粒子に効率よく吸着することが可能となり、凝集が促進されたものと考えられる。なお、本実施形態では１０％溶液を使用したが、１０％以下の溶液、例えば２％〜８溶液であっても同様の作用効果が得られると考えられる。
＜安定液廃液の凝集試験＞
選定試験で良評価が得られた１番目の凝集剤を用い、安定液廃液の凝集試験を行った。この凝集試験では、前述した廃液サンプルＢの他、図２（ａ）に示す廃液サンプルＡも用いた。この廃液サンプルＡは、ベントナイト、ポリマー剤、分散剤（ＣＭＣ）を含んだ泥水であり、ｐＨが１１．７、単位容積あたりの浮遊物質量が７００００ｍｇ／Ｌ、電気伝導度が４０５ｍＳ／ｍ、比重１．０３７ｇ／ｃｍ３であった。また、溶存イオン濃度は、Ｎａ＋が５４４ｍｇ／Ｌ、Ｋ＋が３３ｍｇ／Ｌ、Ｃａ２＋が２３ｍｇ／Ｌ、Ｃｌ−が１４０ｍｇ／Ｌ、ＳＯ４ ２−が７２０ｍｇ／Ｌであり、廃液サンプルＢよりも残存するベントナイトの量が少なかった。
選定試験で良評価が得られた１番目の凝集剤を用い、安定液廃液の凝集試験を行った。この凝集試験では、前述した廃液サンプルＢの他、図２（ａ）に示す廃液サンプルＡも用いた。この廃液サンプルＡは、ベントナイト、ポリマー剤、分散剤（ＣＭＣ）を含んだ泥水であり、ｐＨが１１．７、単位容積あたりの浮遊物質量が７００００ｍｇ／Ｌ、電気伝導度が４０５ｍＳ／ｍ、比重１．０３７ｇ／ｃｍ３であった。また、溶存イオン濃度は、Ｎａ＋が５４４ｍｇ／Ｌ、Ｋ＋が３３ｍｇ／Ｌ、Ｃａ２＋が２３ｍｇ／Ｌ、Ｃｌ−が１４０ｍｇ／Ｌ、ＳＯ４ ２−が７２０ｍｇ／Ｌであり、廃液サンプルＢよりも残存するベントナイトの量が少なかった。
凝集試験では、廃液サンプルＡに対して硫酸を添加し、ｐＨを６，７，９に調整した。同様に、廃液サンプルＢに対して硫酸を添加し、ｐＨを６，８に調整した。ｐＨ調整後の廃液サンプルＡ、Ｂを容積５００ｍＬの複数の樹脂製ボトルにそれぞれ２００ｍＬずつ秤り取った。秤り取った廃液サンプルＡ、Ｂに対して１番目の凝集剤を原液換算で、２５〜４０００ｍｇ／Ｌの範囲で複数定めた規定濃度となるように添加した。凝集剤の添加後、樹脂製ボトルを３０秒間に亘って転倒撹拌した。転倒撹拌後の廃液サンプルＡ，Ｂに対して遠心分離を行った。遠心分離の条件は選定試験と同じく、回転数２６００ｒｐｍ、５秒間とした。
遠心分離後の上澄み液を分離水としてデカンテーションにより採取し、上澄み液の水量を記録した。記録した量を採取量（２００ｍＬ）で除し、分離水割合（％）を算出した。分離水については濁度を測定し、予め測定しておいた濁度と浮遊物質量（ＳＳ）との関係式を適用することで浮遊物質量に換算した。
また、廃液サンプルＡについては、１番目の凝集剤と共に、水酸化物を生成しない水溶性の無機中性塩を添加し、分離水割合の測定を行った。この測定では、１番目の凝集剤を原液換算で、添加濃度が５００ｍｇ／Ｌ，１０００ｍｇ／Ｌ，１５００ｍｇ／Ｌとなるように添加すると共に、無機中性塩として塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）を添加濃度が１２５０ｍｇ／Ｌとなるように添加し、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）を添加濃度が６２５０ｍｇ／Ｌとなるように添加した。
以下、凝集試験の結果について説明する。図４は、廃液サンプルＡに対し、ｐＨと凝集剤添加濃度を変えて浮遊物質量と分離水割合を測定した結果である。なお、図４における凝集剤添加濃度は原液換算値である。
まず、浮遊物質量について説明する。凝集剤添加濃度を２５ｍｇ／Ｌにした場合、ｐＨ６での浮遊物質量は約６４０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ７での浮遊物質量は約９１０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ９での浮遊物質量は約７８０ｍｇ／Ｌであり、何れも判定基準（６００ｍｇ／Ｌ以下）に達しなかった。
凝集剤添加濃度を１００ｍｇ／Ｌにした場合、ｐＨ６での浮遊物質量は約３８０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ７での浮遊物質量は約３４０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ９での浮遊物質量は約４６０ｍｇ／Ｌであり、何れも判定基準を満たした。
凝集剤添加濃度を２００ｍｇ／Ｌにした場合、ｐＨ６での浮遊物質量は約２６０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ７での浮遊物質量は約１８０ｍｇ／Ｌであり、何れも判定基準を満たしていた。凝集剤添加濃度を２５０ｍｇ／Ｌにした場合、ｐＨ７での浮遊物質量は約５０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ９での浮遊物質量は約２０ｍｇ／Ｌであり、何れも判定基準を満たした。
凝集剤添加濃度を５００ｍｇ／Ｌにした場合、ｐＨ６での浮遊物質量は約１３０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ７での浮遊物質量は約２４０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ９での浮遊物質量は約３０ｍｇ／Ｌであり、何れも判定基準を満たしていた。凝集剤添加濃度を１０００ｍｇ／Ｌにした場合、ｐＨ７での浮遊物質量は約３０ｍｇ／Ｌであり、判定基準を満たした。
次に、分離水割合について説明する。凝集剤添加濃度を１００ｍｇ／Ｌにした場合、ｐＨ６での分離水割合は約５０％、ｐＨ７及び９での分離水割合は約４３％であり、何れも判定基準（３０％以上）を満たした。
凝集剤添加濃度を２００ｍｇ／Ｌにした場合、ｐＨ６での分離水割合は約４７％、ｐＨ７での分離水割合は約５５％であり、何れも判定基準を満たしていた。凝集剤添加濃度を２５０ｍｇ／Ｌにした場合、ｐＨ７及び９での分離水割合は約５８％であり、何れも判定基準を満たした。
凝集剤添加濃度を５００ｍｇ／Ｌにした場合、ｐＨ６での分離水割合は約５７％、ｐＨ７での分離水割合は約７５％、ｐＨ９での分離水割合は約６２％であり、何れも判定基準を満たしていた。凝集剤添加濃度を１０００ｍｇ／Ｌにした場合、ｐＨ７での分離水割合は約７７％であり、判定基準を満たした。
このように、廃液サンプルＡに対しては、１番目の凝集剤を添加濃度が１００ｍｇ／Ｌ以上となるように添加することで、浮遊物質量並びに分離水割合について、判定基準を満たすことが確認された。
次に、廃液サンプルＢに対する試験結果について説明する。図５は、廃液サンプルＢに対し、ｐＨと凝集剤添加濃度を変えて浮遊物質量と分離水割合を測定した結果である。なお、図５における凝集剤添加濃度も原液換算値である。
まず、浮遊物質量について説明する。凝集剤添加濃度を２５０ｍｇ／Ｌにした場合、ｐＨ６での浮遊物質量は約１５００ｍｇ／Ｌであり、判定基準（６００ｍｇ／Ｌ以下）に達しなかった。凝集剤添加濃度を５００ｍｇ／Ｌにした場合、ｐＨ６での浮遊物質量は約５２０ｍｇ／Ｌであり、判定基準を満たした。
凝集剤添加濃度を７５０ｍｇ／Ｌにした場合、ｐＨ６での浮遊物質量は約４３０ｍｇ／Ｌであり、判定基準を満たした。一方、ｐＨ８での浮遊物質量は約７９８０ｍｇ／Ｌであり、判定基準に達しなかった。凝集剤添加濃度を１０００ｍｇ／Ｌにした場合、ｐＨ６での浮遊物質量は約１００ｍｇ／Ｌであり、判定基準を満たした。一方、ｐＨ８での浮遊物質量は約４８２０ｍｇ／Ｌであり、判定基準に達しなかった。
凝集剤添加濃度を２０００ｍｇ／Ｌにした場合、ｐＨ６での浮遊物質量は約１０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ８での浮遊物質量は約６０ｍｇ／Ｌであり、何れも判定基準を満たした。凝集剤添加濃度を３０００ｍｇ／Ｌにした場合、ｐＨ６及び８での浮遊物質量は約５０ｍｇ／Ｌであり、何れも判定基準を満たした。
凝集剤添加濃度を４０００ｍｇ／Ｌにした場合、ｐＨ６での浮遊物質量は約２１０ｍｇ／Ｌであり、判定基準を満たした。一方、ｐＨ８での浮遊物質量は約１０００ｍｇ／Ｌであり、判定基準に達しなかった。
次に、分離水割合について説明する。ｐＨ６での分離水割合は、凝集剤添加濃度を５００ｍｇ／Ｌにした場合に約３８％であり、判定基準（３０％以上）を満たした。凝集剤添加濃度を７５０ｍｇ／Ｌにした場合には約４６％、凝集剤添加濃度を１０００ｍｇ／Ｌにした場合には約５５％であり、何れも判定基準（４０％以上）を満たした。同様に、凝集剤添加濃度を２０００ｍｇ／Ｌにした場合には約６０％、凝集剤添加濃度を３０００ｍｇ／Ｌにした場合には約５２％、凝集剤添加濃度を４０００ｍｇ／Ｌにした場合には約５０％であり、何れも判定基準を満たした。
ｐＨ８での分離水割合は、凝集剤添加濃度を２０００ｍｇ／Ｌにした場合に約５５％、凝集剤添加濃度を３０００ｍｇ／Ｌにした場合に約５５％であり、何れも判定基準を満たした。
このように、廃液サンプルＢに対しては、ｐＨを６に調整すると共に、１番目の凝集剤を添加濃度が２０００ｍｇ／Ｌ以上となるように添加することで、浮遊物質量並びに分離水割合について、判定基準を満たすことが確認された。また、ｐＨを８に調整した場合には、１番目の凝集剤を添加濃度が２０００ｍｇ／Ｌ以上約３５００ｍｇ以下となるように添加することで、浮遊物質量並びに分離水割合について、判定基準を満たすことが確認された。
なお、廃液サンプルＡと廃液サンプルＢを比較すると、廃液サンプルＡよりも廃液サンプルＢの方が、浮遊物質量を判定基準値以下に低下させるための凝集剤添加濃度が高くなっている。特に、添加濃度１０００ｍｇ／Ｌ以下において、ｐＨによる浮遊物質量の差が大きくなっている。これは、廃液サンプルＡよりも廃液サンプルＢの方が、ベントナイトが多量に含まれているためと考えられるが、凝集剤添加前にｐＨ調整を行うことで、凝集剤の添加量を低減できることを示している。
次に、無機中性塩による効果について説明する。ここでは、水溶性の無機中性塩を、１番目の凝集剤と共に廃液サンプルＡに添加した場合における、分離水割合を測定した。
前述したように、この測定では、ｐＨを中性域（ｐＨ６）に調整した廃液サンプルＡを容積５００ｍＬの複数の樹脂製ボトルにそれぞれ２００ｍＬずつ秤り取った。秤り取った廃液サンプルＡに対し、１番目の凝集剤を、添加濃度が５００ｍｇ／Ｌ，１０００ｍｇ／Ｌ，１５００ｍｇ／Ｌとなるように添加すると共に、無機中性塩として塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）を添加濃度が１２５０ｍｇ／Ｌとなるように添加し、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）を添加濃度が６２５０ｍｇ／Ｌとなるように添加した。
凝集剤及び無機中性塩の添加後、樹脂製ボトルを３０秒間に亘って転倒撹拌し、遠心分離を行った。遠心分離の条件は選定試験や凝集試験と同じく、回転数２６００ｒｐｍ、５秒間とした。遠心分離後の上澄み液を分離水としてデカンテーションにより採取し、上澄み液の水量を記録した。記録した量を採取量（２００ｍＬ）で除し、分離水割合（％）を算出した。
図６に試験結果を示す。凝集剤添加濃度を５００ｍｇ／Ｌにした場合、塩なし（比較例）での分離水割合は約４０％であった。これに対し、塩化マグネシウムを添加した場合における分離水割合は約４４％、硫酸マグネシウムを添加した場合における分離水割合は約５０％であった。凝集剤添加濃度を１０００ｍｇ／Ｌにした場合、塩なしでの分離水割合は約５０％であった。これに対し、塩化マグネシウムを添加した場合における分離水割合は約６０％、硫酸マグネシウムを添加した場合における分離水割合は約５４％であった。凝集剤添加濃度を１５００ｍｇ／Ｌにした場合、塩なし、塩化マグネシウムを添加した場合、硫酸マグネシウムを添加した場合の何れも、分離水割合は約６０％であった。
以上の結果より、無機中性塩を凝集剤と併用することにより、凝集剤が過剰に存在しない環境下（例えば凝集剤添加濃度が原液換算で１０００ｍｇ／Ｌ以下の環境下）であれば、分離水割合が向上されることが確認された。
以上の試験結果を総括する。
ベントナイト系安定液の廃液を処理するに際し、（１）硫酸等のｐＨ調整剤を添加して廃液のｐＨを中性域（ｐＨ６〜８）に調整すること、（２）ｐＨが調整された廃液に対して１０％溶液の粘度が１２ｃｐｓ以下である有機凝集剤を添加すること、（３）有機凝集剤が添加された廃液をスクリューデカンタ型遠心分離機に導入して固液分離を行うことで、分離水における浮遊物質量（ＳＳ）を、下水道への放流基準値（６００ｍｇ／Ｌ）を満たすレベルまで低減できることが確認できた。また、２〜８％溶液と高濃度の有機凝集剤を添加できる。
有機凝集剤としては、Ｐ−ＤＡＤＭＡＣ系有機凝集剤やポリアミン系有機凝集剤が好ましいことが確認できた。
有機凝集剤と共に、塩化マグネシウムや硫酸マグネシウム等の無機中性塩を添加することで、分離水の量を増加できることも確認できた。
次に、前述したベントナイト系安定液の廃液処理方法を適用した廃液処理システムについて説明する。
図７に示す廃液処理システムは、地中連続壁の構築現場で生じたベントナイト安定液の廃液を処理するものである。この構築現場では、地盤Ｇを掘削して溝１を形成すると共に、溝１の内部にベントナイト安定液２を注入して溝壁を保護している。そして、トレミー管３を通じて溝１の底部からコンクリート４を打設し、溝１から越流したベントナイト安定液２の廃液２´を第１釜場５に導入して粗大固形物６を沈降させている。
粗大固形物６を沈降させた廃液２´を第２釜場７に導入し、サンドポンプ８で吸い上げ、配管９を通じてスクリューデカンタ型遠心分離機１０（以下、単に遠心分離機１０という）に導入して固液分離を行う。固液分離された固形分１１（脱水ケーキ）は、一次貯留容器１２に排出された後、図示しないコンベアによって堆積場所まで運搬される。固液分離された分離水１３は、一次貯留容器１４に排出された後、ポンプ１５及び配管１６によって圧送される。
図８に示すように、遠心分離機１０は、所定方向に回転する外筒３１と、外筒３１の内部空間に配置され、外筒３１と同軸で回転するスクリュー３２と、配管９を通じて導入された廃液２´（被処理液）を、外筒３１とスクリュー３２の間に供給する被処理液供給管３３（液体供給部）とを備えている。この遠心分離機１０では、外筒３１の回転によって、回転中心から半径方向に向かう遠心力が廃液２´に作用される。外筒３１とスクリュー３２の回転速度差により、廃液２´の固形分１１がスクリュー３２の羽根部に押され、外筒３１の縮径部３１ａへ向かって移動される。その後、固形分１１は、縮径部３１ａの先端側部分に設けられた固形分排出口３４から、外筒３１の外部に排出される。一方、廃液２´の分離水１３は、縮径部３１ａとは反対側の側面３１ｂに設けられた液体分排出口３５から外筒３１の外部に排出される。その結果、廃液２´に含まれる固形分１１と分離水１３とが分離される。
図７に示すように、この廃液処理システムでは、ｐＨ調整剤貯留部１７に貯留されたｐＨ調整剤（例えば硫酸）が供給管１８を通じて第１釜場５に供給される（図９に示すｐＨ調整工程Ｓ１，本発明に係る第１ステップ）。また、凝集剤貯留部１９に貯留された有機凝集剤（例えば第１〜第３の凝集剤）、及び、中性塩貯留部２０に貯留された無機中性塩（例えば塩化マグネシウム溶液や硫酸マグネシウム溶液）が、供給管２１，２２を通じて第２釜場７に供給される（図９に示す凝集剤添加工程Ｓ２，本発明に係る第２ステップ）。これらにより、溝１からあふれた廃液２´は、第１釜場５でｐＨが中性域に中和され、第２釜場７に導入される。第２釜場７では、有機凝集剤及び無機中性塩によって、廃液２´に含まれる浮遊物質の凝集が促進される。
さらに、第２釜場７で有機凝集剤や無機中性塩が添加された廃液２´が遠心分離機１０に導入され、固液分離される（図９に示す固液分離工程Ｓ３，本発明に係る第３ステップ）。前述したように、凝集剤添加後の廃液粘度を低く抑えることができるので、遠心分離機１０の常用遠心力であっても、浮遊物質の凝集が促進され、かつ、凝集物を高い速度で沈降させることができる。その結果、廃液２´を遠心分離機１０によって処理した際に、分離水１３に含まれる浮遊物質量を効果的に低減できる。例えば、下水道に直接排出できるレベルまで低減できる。さらに、無機中性塩を併用しているので、分離水割合を高めることができ、固形分１１に含まれる水分量を効果的に低減できる。
以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。例えば、次のように構成してもよい。
有機凝集剤に関し、前述の実施形態では、２種類のダドマック系有機凝集剤と１種類のポリアミン系有機凝集剤を例示したが、これらに限定されるものではない。すなわち、１０％溶液の粘度が１２ｃｐｓ以下である有機凝集剤であれば、他の種類の有機凝集剤であっても使用可能である。
有機凝集剤と共に添加される無機中性塩に関し、前述の実施形態では塩化マグネシウムと硫酸マグネシウムを例示したが、これらに限定されるものではない。食塩や塩化カルシウムなど、有機凝集剤とあわせて水酸化物を生成しない水溶性の塩（塩酸、硫酸、炭酸のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩）であれば、同様に使用できると解される。また、無機中性塩は、有機凝集剤と共に添加する必要はなく、有機凝集剤とは別個に添加してもよいし、必要に応じて添加すればよい。
ｐＨ調整剤に関し、前述の実施形態では硫酸を例示したが、これに限定されるものではない。
１…溝，２…安定液，２´…ベントナイト安定液の廃液，３…トレミー管，４…コンクリート，５…第１釜場，６…粗大固形物，７…第２釜場，８…サンドポンプ，９…配管，１０…スクリューデカンタ型遠心分離機，１１…固形分，１２…一次貯留容器，１３…分離水，１４…一次貯留容器，１５…ポンプ，１６…配管，１７…ｐＨ調整剤貯留部，１８…ｐＨ調整剤用の供給管，１９…凝集剤貯留部，２０…中性塩貯留部，２１…有機凝集剤用の供給管，２２…無機中性塩用の供給管，３１…外筒，３１ａ…外筒の縮径部，３１ｂ…外筒の側面，３２…スクリュー，３３…被処理液供給管，３４…固形分排出口，３５…液体分排出口，Ｇ…地盤
Claims (4)
- ベントナイト系安定液の廃液にｐＨ調整剤を添加し、前記廃液のｐＨを中性域に調整する第１ステップと、
ｐＨが調整された前記廃液に対し、１０％溶液の粘度が１２ｃｐｓ以下である有機凝集剤を添加する第２ステップと、
前記有機凝集剤が添加された前記廃液をスクリューデカンタ型遠心分離機に導入し、前記廃液の固液分離を行う第３ステップと、
を含むことを特徴とするベントナイト系安定液の廃液処理方法。 - 前記第２ステップで添加される有機凝集剤は、Ｐ−ＤＡＤＭＡＣ系有機凝集剤、又は、ポリアミン系有機凝集剤の少なくとも一種であることを特徴とする請求項１に記載のベントナイト系安定液の廃液処理方法。
- 前記第２ステップでは、水酸化物を生成しない水溶性の無機中性塩を、前記廃液に対して添加することを特徴とする請求項１又は２に記載のベントナイト系安定液の廃液処理方法。
- ベントナイト系安定液の廃液をスクリューデカンタ型遠心分離機で固液分離する際に前記廃液へ添加され、前記廃液に含まれる浮遊物質を凝集させる有機凝集剤であって、
１０％溶液の粘度が１２ｃｐｓ以下であることを特徴とする有機凝集剤。
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