JP5571138B2 - 排水中和緩衝処理剤、排水中和緩衝処理剤添加水及び排水処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート構造物の解体時、及びコンクリート廃材を再生砕石に加工する際に生じる、破砕片や粉塵の拡散防止のために散水使用される水に添加して、排水時のpHを所定範囲内に中和・緩衝する排水中和緩衝処理剤、排水中和緩衝処理剤添加水及び排水処理方法に関する。

工事及び事業場のコンクリート構造物、例えばビルなどを解体する場合には、コンクリートの破砕の際に生じる、破砕片や粉塵の拡散防止のために水を散水することが一般に行われている。これらのコンクリートの破砕片や粉塵を含む排出水は、強いアルカリ性を示し、そのpHは１１以上となる場合がある。これらのアルカリ性排出水をそのまま排水すると、公共用水域の水質の汚濁、及び当該土地の土壌汚染、並びに地下水の水質の汚濁につながり、生活環境や人の健康に影響を与えてしまう。

工事現場及び事業場付近に河川や湖沼、または海がある場合、アルカリ性排出水が流入し魚場などを汚染した例も有る。こうした事情を踏まえて、近年、コンクリート構造物の解体や再生砕石への加工などにより発生するアルカリ性排出水に対して規制が打ち出され、大きな社会問題化している。

コンクリートの構造物の解体や再生砕石への加工の場合は、発生するアルカリ性の排出水を回収して酸などのpH調整剤を添加することで、中和することは可能である。しかしながら、排出水全てを回収するには相応の貯蔵設備と中和を行う設備が必要となる。特にコンクリート構造物の解体では、工事現場は一定でなく随時移動するため貯蔵設備や中和のための設備も移動させる必要があり、コスト的にも技術的にも大規模な工事でしか採用が難しい。そこで中小規模の工事においても採用可能な排水処理方法が求められている。

これについて、pH緩衝性能を有する高分子化合物含有液状物を破砕片や粉塵の拡散防止のために散水使用される水に予め添加して使用することを特徴とするアルカリ排水処理剤が提案されている（特許文献１）。
特開２００９−１８９９０６号

上記特許文献１では、コンクリート構造物の解体時、及びコンクリート廃材を再生砕石に加工する際に生じる破砕片や粉塵の飛散防止や冷却目的で使用される水、さらにはウォータジェットで使用される水に予め、pH緩衝性能を有する高分子化合物を添加し、その水を散水することによって、アルカリ性排水の中和を行う排水処理方法が記載されており、貯蔵設備や中和を行う設備が不要になる可能性を示唆している。しかし、特許文献１の技術では、中和した排出水が土壌に浸透した場合、その薬剤の保水性という特性上、土壌との混和性が高く、かつ地中移動を起こしにくいという面から、中和し緩衝させた排出水が地中にとどまり、その中和し緩衝させた排出水が、土壌のpHに対しても緩衝性能が作用してしまい、土壌のpHの変化を招いてしまう可能性があり、土壌汚染対策という観点から、土壌のpHの変化による土壌汚染の負荷を負ってしまうことになりかねないという課題が残る。

本発明は上記課題に鑑み、コンクリートの破砕片や粉塵の拡散防止に使用する水に添加し、散水後のpHを所定の範囲内で中和・緩衝させるとともに、河川などの公共用水域への流入や、土壌中に浸透した場合には、その緩衝作用が緩和し、公共用水域や土壌のpHに還元させる再生型の排水中和緩衝処理剤、排水中和緩衝処理剤添加水及び、その排水処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を達成するため、本発明に係る排水中和緩衝処理剤の第１の特徴は、コンクリートの破砕片や粉塵の拡散防止のために散水使用する水に添加し、散水して排出されるアルカリ性排出水を中和し、かつ一時的に該排出水のpHを５．８から８・６の間に緩衝する性能を有する排水中和緩衝処理剤であって、クエン酸、リンゴ酸、クエン酸三ナトリウム、グルコノデルタラクトン、フィチン酸及び純水からなり、pHを４．６から５．８以内に調整したことにある。

また、本発明に係る排水中和緩衝処理剤の第２の特徴は、前記排水中和緩衝処理剤の第１の特徴における前記クエン酸が８.０%(W/W)、前記リンゴ酸が５.０%(W/W)、前記クエン酸三ナトリウムが３２.０%(W/W)、前記グルコノデルタラクトンが１.０%(W/W)、前記フィチン酸が０.５%(W/W)含有され、残分は純水であることにある。

さらに、本発明に係る排水中和緩衝処理剤の第３の特徴は、前記排水中和緩衝処理剤の第１又は第２の特徴における前記リンゴ酸が、ＤＬ−リンゴ酸であることにある。

また、本発明に係る排水中和緩衝処理剤添加水の第１の特徴は、コンクリートの破砕片や粉塵の拡散防止のために散水使用する水に添加し、散水して排出されるアルカリ性排出水を中和し、かつ一時的に該排出水のpHを５．８から８・６の間に緩衝する性能を有する排水中和緩衝処理剤であって、クエン酸、リンゴ酸、クエン酸三ナトリウム、グルコノデルタラクトン、フィチン酸及び純水からなり、pHを４．６から５．８以内に調整した排水中和緩衝処理剤を、水に０．６から１．０％（Ｖ／Ｖ）添加したことにある。

さらに、本発明に係る排水中和緩衝処理剤添加水の第２の特徴は、前記排水中和緩衝処理剤添加水の第１の特徴における前記クエン酸が８.０%(W/W)、前記リンゴ酸が５.０%(W/W)、前記クエン酸三ナトリウムが３２.０%(W/W)、前記グルコノデルタラクトンが１.０%(W/W)、前記フィチン酸が０.５%(W/W)含有され、残分は純水であることにある。

さらにまた、本発明に係る排水中和緩衝処理剤添加水の第３の特徴は、前記排水中和緩衝処理剤添加水の第１又は第２の特徴における前記リンゴ酸が、ＤＬ−リンゴ酸であることにある。

また、本発明に係る排水処理方法の第１の特徴は、クエン酸、リンゴ酸、クエン酸三ナトリウム、グルコノデルタラクトン、フィチン酸及び純水からなり、pHを４．６から５．８以内に調整した排水中和緩衝処理剤を水に０．６から１．０％（Ｖ／Ｖ）添加し、次いで該排水中和緩衝処理剤が添加された添加水を対象となるコンクリートの破砕片や粉塵に対しそれらの容量の２倍容量以上の量を散水することにより、コンクリート構造物の解体時、及びコンクリート廃材を再生砕石に加工する際に生じる、破砕片や粉塵の拡散を防止し、散水により排出されるアルカリ性の排出水のｐＨを５.８から８.６以下の範囲内に中和するとともに、当該排出水が公共用水域に流入したり土壌に浸透した場合には、その排出水の緩衝作用を緩和する性能が働き、当該排出水のｐＨが公共用水域や土壌、又は地下水のｐＨに復元し再生することができることにある。

さらに、本発明に係る排水処理方法の第２の特徴は、クエン酸、リンゴ酸、クエン酸三ナトリウム、グルコノデルタラクトン、フィチン酸及び純水からなり、pHを４．６から５．８以内に調整した排水中和緩衝処理剤を散水用タンク内の水に０．６から１．０％（Ｖ／Ｖ）添加して、循環させながら混合して前記排水中和緩衝処理剤が添加された添加水を生産し、前記散水用タンクに接続されたホースの先端に設けられたノズルを通して該添加水を対象となるコンクリートの破砕片や粉塵に対しそれらの容量の２倍容量以上の量を散水することにより、コンクリート構造物の解体時、及びコンクリート廃材を再生砕石に加工する際に生じる、破砕片や粉塵の拡散を防止し、散水により排出されるアルカリ性の排出水のpHを５.８から８.６以下の範囲内に中和するとともに、当該排出水が公共用水域に流入したり土壌に浸透した場合には、その排出水の緩衝作用を緩和する性能が働き、当該排出水のpHが公共用水域や土壌、又は地下水のｐＨに復元し再生することができることを特徴とするものである。

さらにまた、本発明に係る排水処理方法の第３の特徴は、前記排水処理方法の第１又は第２の特徴における排水中和緩衝処理剤が、クエン酸を８.０%(W/W)、リンゴ酸を５.０%(W/W)、クエン酸三ナトリウムを３２.０%(W/W)、グルコノデルタラクトンを１.０%(W/W)、フィチン酸を０.５%(W/W)含有し、残分は純水であることを特徴とするものである。

また、本発明に係る排水処理方法の第４の特徴は、前記排水処理方法の第１から第３のいずれか１の特徴における前記リンゴ酸が、ＤＬ−リンゴ酸であることを特徴とするものである。

本発明によれば、コンクリート構造物の解体時、及びコンクリート廃材を再生砕石に加工する際、アルカリ性排出水を貯蔵する施設や中和のための特別な設備を必要とせず、低コストでアルカリ性排出水を所定のpH内に中和し緩衝させて排水することができる。

また、公共用の水域や土地等に排水され、公共用水域への流入したり、土壌に浸透しても、その排出水のpH緩衝作用が緩和し、公共用水域や土壌、及び地下水のpHに復元し再生することで、公共用水域の水質汚濁や当該土地の土壌汚染、並びに地下水の水質汚濁に対する負荷を大きく低減することができる。

本発明に係る排水中和緩衝処理剤を添加した添加水を通水程度の時間、セメント固化物になじませた場合における、添加水の濃度及び量の変化によるpHの変動をグラフに示した図である。 本発明に係る排水中和緩衝処理剤を添加した添加水を１時間程度、セメント固化物になじませた場合における、添加水の濃度及び量の変化によるpHの変動をグラフに示した図である。

以下、図及び表を参照して、本発明の最良の実施の形態を説明する。

（排水中和緩衝処理剤の実施例）
本発明に係る再生型の排水中和緩衝処理剤は、コンクリート構造物の解体の際に生じる、破砕片や粉塵の拡散防止のために使用される水や、再生砕石への加工時に生じる、破砕片や粉塵の拡散防止目的で使用される水、さらにはウォータージェットでコンクリートをハツリ取る際に使用する水に、予め添加しておくものである。

前記中和緩衝処理剤は、クエン酸を８.０%(W/W)、リンゴ酸を５.０%(W/W)、クエン酸三ナトリウムを３２.０%(W/W)、グルコノデルタラクトンを１.０%(W/W)、フィチン酸を０.５%(W/W)含有し、残分は純水から構成されている。また、前記中和緩衝処理剤は、その原液のpHが４．６以上、５．８以下に調整されている。前記リンゴ酸は、ＤＬ−リンゴ酸であることが望ましい。

（排水中和緩衝処理剤添加水の実施例）
本発明に係る排水中和緩衝処理剤添加水は、前記中和緩衝処理剤を水に０．６から１．０％（Ｖ／Ｖ）添加したものである。

前記中和緩衝処理剤及び中和緩衝処理剤添加水は、以下の方法により使用する。

（排水処理方法の実施例）
本発明に係る排水処理方法は、水の量に対して前記中和緩衝処理剤を０.６〜１.０%(V/V)を添加し、該中和緩衝処理剤添加水を対象となるコンクリートの破砕片や粉塵に散水する。

なお、前記中和緩衝処理剤を混入する水は、工事現場や解体事業場において、一般的に利用されている簡易式散水用タンクに貯水されていることが好ましく、無論、工事の規模によって散水タンクの貯水量は異なるものである。また、該簡易式散水用タンクには、放水距離１５m以上の放水機能を備えたものであることが好ましい。

また、前記添加水は、前記散水用タンク内の水に前記中和緩衝処理剤を添加して、循環させながら混合し生産するのが望ましい。

さらに、この添加水を散水する場合は、前記散水タンクに接続されたホースの先端に設けられたノズルを通して、対象となるコンクリートの破砕片や粉塵の容量の２倍容量以上の前記添加水を散水することが望ましい。

散水使用された前記添加水は、コンクリートの破砕片や粉塵を含んで排出されるアルカリ性の排出水のpHを５.８以上、８.６以下の範囲内に中和する。また、この添加水の散水水量が破砕片や粉塵の容量の数倍容量以上に過剰散水されたとしても、pH緩衝性能が働き、コンクリートの破砕片や粉塵を含む排出水のpHが５.８以上、８.６以下の範囲から逸脱することはない。

次に、本発明に係る排水中和緩衝処理剤、排水中和緩衝処理剤添加水及び排水処理方法に関する実験結果を以下に示す。
小石程度のセメント固化物を一定容量はかり取りビーカーに入れ、そのセメントと同容量から１０容量まで、前記中和緩衝処理剤を添加した前記添加水を注入し、排出される液のpHを測定した。

該セメント固化物に前記添加水を注入してから排出するまでの反応時間を、通水程度(５〜１０秒程度)なじませた後排出し、その溶液のpHを測定した。結果、通水程度の時間で同容量より多くの前記添加水を注入することで、前記中和緩衝処理剤が無添加の水のpH結果と比較して緩衝していることが確認できた。表１に通水程度の散水処理を想定した測定結果を示す。

次に、セメント固化物に前記添加水を注入してから排出するまでの反応時間を、１時間程度なじませた後排出し、その溶液のpHを測定した。結果、１時間程度の時間を置いた場合、前記添加水の無添加時のpHと比較し顕著な差は認められないということが確認できた。このことは、排水中和緩衝処理剤を添加した添加水が土壌中に排水されたとしても、該添加水のpH緩衝性能が緩和し、土壌のpHに復元し再生するということを示している。表２に１時間程度放置後の排出液の測定結果を示す。

すなわち、一般的にセメント固化物の成分は、CaCO3(石灰石)、SiO2(粘土、ケイ土)、Al2O3(粘土)、Fe2O3(鉄材、鉄原料)、CaSO4・2H2O(石膏)等であり、この中ではCaCO3(石灰石)の割合が最も多いのが特徴であり、化学的に、このCaCO3は水溶液中で塩基性となりOH−(水酸化物イオン)を放出する。一方、前記中和緩衝処理剤の成分であるクエン酸、リンゴ酸、フィチン酸、グルコノデルタラクトンは酸であることから、これらの酸は水溶液中ではH+(水素イオン)を放出する。従って、実施例におけるセメント固化物に本発明に係る排水中和緩衝処理剤を添加した添加水を注水すると、その液中ではH+及びOH−が存在し酸−塩基反応(中和反応)が起こる。

よって、通水程度(５〜１０秒程度)の時間帯で注入するのであれば、添加水をセメント固化物の容量の２倍以上注水することで、水溶液中のH+(水素イオン)量に対してOH−(水酸化物イオン)の量が少なくなり、かつ添加水の緩衝能により排水の水素イオン濃度(pH)は５.８以上、８.６以下の範囲から逸脱することがない。

一方、セメント固化物と添加水との接触時間を１時間とした場合、水溶液中のH+(水素イオン)量に対してOH−(水酸化物イオン)の量が多くなってしまうため、排水の水素イオン濃度(pH)はセメント固化物のpHに傾いてしまう。

このことから、セメント固化物を土壌に置き換えた場合、土壌中にはSi, Al, Fe, Ca, K, Na, Mg等の成分が含まれており、これらが酸素と結合している。概ね、セメント固化物と似た性質であるため、前記添加水やその排水が土壌中に滞留した場合には、前記セメント固化物の場合と同じ結果が得られ、排水の水素イオン濃度(pH)は土壌のpHに傾いていくと言える。

本発明に係る排水中和緩衝処理剤及び排水中和緩衝処理剤添加水は、コンクリート破砕片や粉塵の拡散防止のために散水使用される水の他、工場等から排出されるアルカリ性の排水のpHを調整するものとしても使用することができる。

Claims (10)

1. コンクリートの破砕片や粉塵の拡散防止のために散水使用する水に添加し、散水して排出されるアルカリ性排出水を中和し、かつ一時的に該排出水のｐＨを５．８から８・６の間に緩衝する性能を有する排水中和緩衝処理剤であって、クエン酸、リンゴ酸、クエン酸三ナトリウム、グルコノデルタラクトン、フィチン酸及び純水からなり、ｐＨを４．６から５．８以内に調整した、ことを特徴とする排水中和緩衝処理剤。
2. 前記クエン酸は８.０%(W/W)、前記リンゴ酸は５.０%(W/W)、前記クエン酸三ナトリウムは３２.０%(W/W)、前記グルコノデルタラクトンは１.０%(W/W)、前記フィチン酸は０.５%(W/W)含有され、残分は純水であることを特徴とする、請求項１に記載の排水中和緩衝処理剤。
3. 前記リンゴ酸は、ＤＬ−リンゴ酸であることを特徴とする請求項１又は２に記載の排水中和緩衝処理剤。
4. コンクリートの破砕片や粉塵の拡散防止のために散水使用する水に添加し、散水して排出されるアルカリ性排出水を中和し、かつ一時的に該排出水のｐＨを５．８から８・６の間に緩衝する性能を有する排水中和緩衝処理剤であって、クエン酸、リンゴ酸、クエン酸三ナトリウム、グルコノデルタラクトン、フィチン酸及び純水からなり、ｐＨを４．６から５．８以内に調整した排水中和緩衝処理剤を、水に０．６から１．０％（Ｖ／Ｖ）添加した、ことを特徴とする排水中和緩衝処理剤添加水。
5. 前記クエン酸は８.０%(W/W)、前記リンゴ酸は５.０%(W/W)、前記クエン酸三ナトリウムは３２.０%(W/W)、前記グルコノデルタラクトンは１.０%(W/W)、前記フィチン酸は０.５%(W/W)含有され、残分は純水であることを特徴とする、請求項４に記載の排水中和緩衝処理剤添加水。
6. 前記リンゴ酸は、ＤＬ−リンゴ酸であることを特徴とする請求項４又は５に記載の排水中和緩衝処理剤添加水。
7. クエン酸、リンゴ酸、クエン酸三ナトリウム、グルコノデルタラクトン、フィチン酸及び純水からなり、ｐＨを４．６から５．８以内に調整した排水中和緩衝処理剤を水に０．６から１．０％（Ｖ／Ｖ）添加し、次いで該排水中和緩衝処理剤が添加された添加水を対象となるコンクリートの破砕片や粉塵に対しそれらの容量の２倍容量以上の量を散水することにより、コンクリート構造物の解体時、及びコンクリート廃材を再生砕石に加工する際に生じる、破砕片や粉塵の拡散を防止し、散水により排出されるアルカリ性の排出水のｐＨを５.８から８.６以下の範囲内に中和するとともに、当該排出水が公共用水域に流入したり土壌に浸透した場合には、その排出水の緩衝作用を緩和する性能が働き、当該排出水のｐＨが公共用水域や土壌、又は地下水のｐＨに復元し再生することができることを特徴とする排水処理方法。
8. クエン酸、リンゴ酸、クエン酸三ナトリウム、グルコノデルタラクトン、フィチン酸及び純水からなり、ｐＨを４．６から５．８以内に調整した排水中和緩衝処理剤を散水用タンク内の水に０．６から１．０％（Ｖ／Ｖ）添加して、循環させながら混合して前記排水中和緩衝処理剤が添加された添加水を生産し、前記散水用タンクに接続されたホースの先端に設けられたノズルを通して該添加水を対象となるコンクリートの破砕片や粉塵に対しそれらの容量の２倍容量以上の量を散水することにより、コンクリート構造物の解体時、及びコンクリート廃材を再生砕石に加工する際に生じる、破砕片や粉塵の拡散を防止し、散水により排出されるアルカリ性の排出水のｐＨを５.８から８.６以下の範囲内に中和するとともに、当該排出水が公共用水域に流入したり土壌に浸透した場合には、その排出水の緩衝作用を緩和する性能が働き、当該排出水のｐＨが公共用水域や土壌、又は地下水のｐＨに復元し再生することができることを特徴とする排水処理方法。
9. 前記排水中和緩衝処理剤は、クエン酸を８.０%(W/W)、リンゴ酸を５.０%(W/W)、クエン酸三ナトリウムを３２.０%(W/W)、グルコノデルタラクトンを１.０%(W/W)、フィチン酸を０.５%(W/W)含有し、残分は純水であることを特徴とする、請求項７又は８に記載の排水処理方法。
10. 前記リンゴ酸は、ＤＬ−リンゴ酸であることを特徴とする請求項７から９までのいずれか１項に記載の排水処理方法。

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