JP3921161B2

JP3921161B2 - ケーソン中詰材排水の処理方法

Info

Publication number: JP3921161B2
Application number: JP2002293526A
Authority: JP
Inventors: 幸弘野村; 健詞片桐; 茂雄小林; 弘武藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2022-10-07
Also published as: JP2004124631A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーソン中詰材として投入した鉄鋼スラグから排出される排水の中和処理に関する排水処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ケーソン護岸の建設では、引用文献１の港湾工事項に記載されているように、まず、海水をケーソン内部に注水しケーソンを着底させ、その内部に中詰材として一般的には山砂を投入し安定させる工法がとられている。この山砂投入時に、ケーソン中詰排水がオーバーフローするため、ケーソン周囲に展帳した汚濁防止幕内に溢れさせ周辺海域の汚濁を防止している。
【０００３】
【引用文献】
（１）引用文献１（成瀬勝武、谷藤正三ら監修「土木施工データブック」（森北出版、Ｐ６９７、昭和３８年６月１５日発行）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ケーソン中詰材を、山砂等から産業副産物である鉄鋼スラグへ変更することは、山砂等の使用を抑制できるために森林等を保護することができ、自然環境保護の観点から望ましいことである。しかし、鉄鋼スラグをケーソン中詰材として使用した場合、アルカリ性の溶出水が発生するという課題がある。アルカリ性の溶出水は、特に閉鎖性水域のように環境への影響を最小にすべき海域では、中和処理が求められる場合が多い。
【０００５】
一般的に、産業排水処理での中和処理は、水処理プラント内のプロセス制御および最終放流水のｐＨ調整に広く採用されている。この中和方法は、被処理水量の１０分〜２０分程度の滞留時間を持つ開放中和タンクに排水を連続的に受入れ、投げ込み式のｐＨ計でｐＨを測定しつつ中和剤の注入量をコントロールする方法である。この方法は幅広い水質変動にも安定した制御が行え、ＳＳを含んだ排水でも適用可能であり最も実績のある方法である。しかし、ケーソン中詰材として投入した鉄鋼スラグからのアルカリ溶出水を、上述した中和タンク方式で処理を試みる場合、大容量の中和タンクを必要とするが、ケーソン中詰材からの排水は通常は海域内で発生するため、大容量の中和タンクを船舶に積載する等の大がかりな処置が必要であり、手間とコストがかかる。
【０００６】
また、一部の産業排水処理では、コンパクトな密閉式のインラインミキサーにて中和が行われる場合がある。この方法は被処理水の流れる配管に中和剤を連続的に圧入し、固定式の攪拌羽根を通過させ被処理水と中和剤を混合する方法である。このインラインミキサーをケーソン中詰材として投入した鉄鋼スラグからのアルカリ溶出水の処理に適用する場合、中和設備を船舶に積載することは問題はないものの、排水中に含まれる微細スラグ粉末や砂礫により、ｐＨ計測用配管の閉塞および中和用薬品使用量の大幅な変化が生じ、ｐＨ制御が不能になってしまう。以上のことから、本発明では、鉄鋼スラグの利用拡大のために、限られた工事現場の狭いスペースや船上での揺れにも対応可能で、効率よく中和処理が行える方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の通りである。
（１）海水等が内部空間に注水されたケーソンへ、中詰材として鉄鋼スラグを投入する方法において、鉄鋼スラグから溶出したアルカリ排水を連続的に排出し、船舶上に搭載した中和設備により、該排水に酸を供給して中和処理を行うことを特徴とするケーソン中詰材排水の処理方法。
（２）中和処理後の排水のｐＨの測定値により、中和処理用の酸の供給量を制御する方法であって、該中和処理後の排水のスラグの影響を受けない様に、ｐＨ測定用排水を導入することを特徴とする前記（１）に記載のケーソン中詰材排水の処理方法。
（３）中和処理用の酸の注入を２系列以上で行うことを特徴とする前記（１）または（２）に記載のケーソン中詰材排水の処理方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
基本的にケーソンは海域に設置させることから、ケーソン中詰排水の中和処理設備も同様に海域に必要であるため、通常は船舶に中和処理設備を搭載させるため、設備はコンパクトなものであることが、船舶での操作性の観点から重要である。従って、これを実現するにはケーソン中詰排水を連続的に排出させながら、中和処理のための酸も連続的に供給し、中和処理後の排水を海等へ放流することで、安定してケーソン中詰排水を処理できることを見出した。
【０００９】
以下に、本願発明の実施の形態を図１に基づいて説明する。
海域等へケーソンを設置するために、水上に浮かべているケーソンの内部空間へ、まず海水等を注入し、ケーソンを海底に着底させる。その後ケーソンの内部空間へ、中詰材として鉄鋼スラグを投入するが、その際にケーソン内部に注入していた海水等へアルカリが溶出するため、このケーソン中詰排水（以降、原水と記載する）をオーバーフローさせない様に、ポンプ等によりケーソンから連続的に排出し、中和処理設備へ移送される。ここで、鉄鋼スラグとは、鉄鋼プロセスから発生するスラグである、高炉水砕、高炉除冷スラグ、転炉スラグ、電気炉スラグ等を意味している。
【００１０】
移送された原水は、中和剤注入弁７より中和剤である酸を注入される。酸としては通常は、ＨＣｌ等が用いられる。なお、中和剤は中和剤タンク３に設置された中和剤ポンプ９から供給される。その後、原水は連続に設置されたインラインミキサー１を通過する。この時、水流による強力な攪拌力が発生し、排水はアルカリ性から中性へと中和される。中和された排水は放流弁１１を経由して海域に放流される。この結果、ケーソン内排水を排出しながら中和処理も行い、処理水を海域へ放流するという、一連の工程を連続的に行うことができる。なお、インラインミキサーは１個でも良いが、攪拌力不足の場合は、安定した中和処理のために２個以上のインラインミキサー２を連続に設置することが望ましい。
【００１１】
中和処理開始時には、制御が不安定な時間が数分程度発生するため、放流弁１１を閉めリターン弁１０を開けた状態で開始する。その後ｐＨ値が安定化した後、放流弁１１を開けリターン弁１０を閉め、中和処理を継続する。通常、中和剤注入量は、処理水ｐＨ計８により計測された排水ｐＨ値をもってフィードバック制御され、中和剤注入弁７の開度により制御される。なお、中和処理水の目標ｐＨは本発明方法を実施する海域に応じて適宜設定するものである。また、中和機能の把握のため原水ｐＨ計５によりケーソン内排水のｐＨも計測している。
【００１２】
次に、中和処理水のｐＨ測定用排水の導入が、中和処理後の排水のスラグの影響を受けない様にする方法について説明する。
一般的には処理水ｐＨ計８用の小配管は、水流取り出しの観点から言えば水流と同方向が理想的である。しかし、本発明で扱う中和処理水の性状は、スラグ粉末等を含んでいるため、水流方向と同方向とすると、流れによる慣性力で砂礫が小配管に閉塞しトラブルの原因となる。このため、本発明ではスラグ粉末等を含んでいる様な中和処理後の排水の影響を受けない方法として、中和処理水のｐＨ測定用排水の導入用の小配管の取り出し方向を、中和処理後の排水と異なった方向とすることで、閉塞を回避できることを見出した。特に、中和処理後の排水の配管方向に対して、中和処理水のｐＨ測定用排水の導入用の小配管の方向は、直角で上向きが、最も好ましい。
【００１３】
次に、中和処理用の酸の注入を２系列以上で行うことについて説明する。
ケーソン中詰排水は、スラグ微細粉末を巻き込む等により、一時的に原水のｐＨが急上昇するため、中和剤使用量も急増加することがある。この様に急激なｐＨの変化が生じた際には、制御に使用している中和剤注入弁７だけでは中和能力不足となるため、これを補うためには中和剤の注入を２系列以上で行うことが好ましい。例えば２系列の場合について、以下に記載する。
【００１４】
まず、中和剤注入弁７の上流方向に手動の中和剤注入弁６を設置している。具体的な運転方法は、中和剤注入弁７の開度を監視し、開度１００％でも処理水ｐＨが高く、管理値内に収まらないと判断した場合、中和剤注入弁６を手動にて開け、中和剤を定量注入する。つまり定量注入系統の中和剤注入弁６と制御系統の中和剤注入弁７を併用することとなる。逆に、中和剤注入弁６が開状態で、中和剤注入弁７の開度が０％でも処理水ｐＨが低下しすぎて管理値内に収まらないと判断した場合、中和剤注入弁６を閉め制御系統のみに復帰する。なお、定量注入系統を複数系統設置することで、より大きな中和剤使用量の変動にも対応可能となる。なお、符号４は制御盤を示す。
【００１５】
【実施例】
本発明の実施例を図面に基づいて以下に説明する。
海水を注入したケーソンに、中詰材として高炉除冷スラグを約９千トン投入しながら、ポンプを用いてケーソン中詰排水を連続的に排出し、中和設備へ移送した。中和剤として１５質量％濃度の塩酸を使用した。また中和設備を搭載した船舶をケーソンの横に停舶させて、中和処理を行った。中和処理開始時には、制御が不安定な時間が数分程度発生したため、放流弁１１を閉めリターン弁１０を開けた状態で開始し、その後ｐＨ値が７．８〜８．３に安定化した後、放流弁１１を開けリターン弁１０を閉め、中和処理を継続した。
【００１６】
アルカリ性のケーソン内排水は水中ポンプにて中和設備に移送される。移送された原水は、中和剤注入弁７より中和剤を注入した。なお、中和剤は中和剤タンク３に設置された中和剤ポンプ９から供給した。その後、原水は連続に設置されたインラインミキサー１、２を通過させた。中和された排水は放流弁１１を経由して海域に放流した。なお、インラインミキサーは２個設置したものを用いた。
【００１７】
中和剤注入量は、処理水ｐＨ計８により計測された排水ｐＨをもってフィードバック制御を行い、中和剤注入弁７の開度により制御した。なお、中和機能の把握のため原水ｐＨ計５によりケーソン内排水のｐＨも計測した。処理水ｐＨ計８小配管の取り出し方向は、原水配管と直角に上向きのものを用いた。
その結果、ケーソン中詰め材として投入した高炉除冷スラグからのアルカリ性溶出水の排水と中和を、処理能力３ｍ³／分以上にて連続的に実施することが出来た。また、作業スペースも含め約２５ｍ²以下のコンパクトな設備としたため、船舶上での作業性の優れたものとなっただけでなく、設置・撤去も速やかに行え作業の効率化が達成された。
【００１８】
ケーソン中詰排水は、一時的に中和剤使用量が急増加した。従って、中和剤注入弁７の開度が１００％でも処理水ｐＨが８．３以下に低下しなかったため、中和剤注入弁６を手動にて開け、中和剤をベース注入した。その結果、速やかに処理水ｐＨは８．３以下に低下し、中和剤注入弁７の開度も１００％以下となり正常は制御に復帰した。逆に、しばらくした後、中和剤注入弁６が開状態で、中和剤注入弁７の開度が０％になっても、処理水ｐＨが７．８以上に上昇しなくなったため、中和剤注入弁６を閉め制御系統のみに復帰した。その結果、速やかに処理水ｐＨは７．８以上に上昇し、中和剤注入弁７の開度も０％以上となり正常は制御に復帰した。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているから次のような効果が得られる。
（１）ケーソン中詰材の山砂の代替として、鉄鋼スラグをあらゆる海域でも使用することができるため、山砂採掘による環境破壊の防止が図れる。
（２）排水作業と中和作業が同時に行え、微細スラグ粉末や砂礫によるトラブルが回避できるため、作業の効率化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る中和装置フローを示す図である。
【符号の説明】
１、２インラインミキサー
３中和剤タンク
４制御盤
５原水ｐＨ計
６、７中和剤注入弁
８処理水ｐＨ計
９中和剤ポンプ
１０リターン弁
１１放流弁

Claims

海水等が内部空間に注水されたケーソンへ、中詰材として鉄鋼スラグを投入する方法において、鉄鋼スラグから溶出したアルカリ排水を連続的に排出し、船舶上に搭載した中和設備により、該排水に酸を供給して中和処理を行うことを特徴とするケーソン中詰材排水の処理方法。
中和処理後の排水のｐＨの測定値により、中和処理用の酸の供給量を制御する方法であって、該中和処理後の排水のスラグの影響を受けない様に、ｐＨ測定用排水を導入することを特徴とする請求項１に記載のケーソン中詰材排水の処理方法。
中和処理用の酸の注入を２系列以上で行うことを特徴とする請求項１または２に記載のケーソン中詰材排水の処理方法。