JP6138499B2 - 濁水の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、濁水の処理方法に関し、特に、土木・建設工事によって排出される濁水の処理方法に関するものである。

従来、土木・建設工事によって排出される濁水の処理に当たっては、一般的に、凝集剤として、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）等の無機凝集剤及び高分子凝集剤が併せて使用されている。
ところで、濁水の性状は、工事の種類や現地の地質、さらには、工事の進捗状況等によって大きく異なり、凝集剤を一律に使用するだけでは、必ずしも最適の凝集効果が得られるとは限らず、処理水の濁度が大きくなり、処理水の放流に支障を来すことがあった。
また、無機凝集剤として用いられるＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）等から生成される水酸化アルミニウムは、河川等に排出されることにより魚類に影響を及ぼすおそれがあることが指摘されている。
また、土木・建設工事によって排出される濁水には、セメント由来のカルシウムを含む粒子が含有されることが多いことから、この種の粒子を凝集させるために特化した薬剤の提供が要請されていた。

ところで、浚渫工事などで大量に発生する高含水泥土の処理方法として、特許文献１には、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの４級アンモニウム塩又はジアルキルジアリルアンモニウム塩のホモ−若しくはコポリマーから選ばれる水溶性カチオンポリマーを用いて脱水処理する方法が記載されている。
しかし、特許文献１に記載の方法は、セメント由来のカルシウムを含む濁水の処理方法に特化したものではない。

特許第３６９７６３０号公報

本発明は、土木・建設工事によって排出される濁水の処理に、凝集剤として無機凝集剤及び高分子凝集剤を併せて使用する従来の濁水の処理方法などの有する問題点に鑑み、特に、セメント由来のカルシウムを含む粒子に対する高い凝集効果によって安定した処理水の濁度を維持できるとともに、併せて、河川等に排出されることにより魚類に影響を及ぼすおそれがある水酸化アルミニウムの低減を図ることができる濁水の処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の濁水の処理方法は、トンネル工事によって排出されるセメント由来のカルシウムを含む濁水の処理方法において、前記濁水に、有機凝結剤として、処理する濁水に対して固形分で１〜２０ｍｇ／Ｌ、固有粘度０．１〜３．０ｄＬ／ｇのジアルキルジアリルアンモニウム塩のホモ−若しくはコポリマーから選ばれた水溶性カチオンポリマーを添加した後、処理する濁水に対して固形分で１〜１０ｍｇ／Ｌ、固有粘度１０〜３０ｄＬ／ｇの水溶性のノニオンポリマー及びアニオンポリマーの少なくともいずれかを含む高分子凝集剤を添加して濁水中の懸濁粒子を固液分離することを特徴とする。

本発明の濁水の処理方法によれば、トンネル工事によって排出されるセメント由来のカルシウムを含む濁水に、有機凝結剤として、ジアルキルジアリルアンモニウム塩のホモ−若しくはコポリマーから選ばれた水溶性カチオンポリマーを添加することにより、セメント由来のカルシウムを含む粒子に対して、この水溶性カチオンポリマーが有効に作用して、必要最小限の有機凝結剤の使用により、濁水中の懸濁粒子の一次フロック化を行い、さらに、水溶性のノニオンポリマー及びアニオンポリマーの少なくともいずれかを含む高分子凝集剤による架橋フロック化と相俟って、高い凝集効果を実現することができる。
これにより、セメント由来のカルシウムを含む粒子に対する高い凝集効果によって安定した処理水の濁度を維持できるとともに、併せて、河川等に排出されることにより魚類に影響を及ぼすおそれがある水酸化アルミニウムの低減又はゼロ化を図ることができる。

（ａ）は無機凝集剤を、（ｂ）は有機凝結剤を、それぞれ使用した濁水処理のメカニズムの説明図である。

以下、本発明の濁水の処理方法の実施の形態を説明する。

土木・建設工事、例えば、トンネル工事によって排出される濁水の処理では、図１（ａ）に示すように、一般的に、凝集剤として、無機凝集剤のＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）及び高分子凝集剤が併せて使用されている。
処理対象となる濁水は、坑内で発生する湧水がずり出し作業等によって濁水となったもの、削孔水、生コンの洗浄水等であり、それぞれの性状（浮遊物質量（ＳＳ）、ｐＨ等）は大きく異なる。
一方、濁水の性状や量が時間的に変動するため、凝集剤の添加量をきめ細かく管理することは困難であり、必ずしも最適な凝集効果が得られない場合があった。
また、一般に使用されている無機凝集剤は多量（１００ｐｐｍ〜２００ｐｐｍ）に使用されるため、残留した腐食性イオン（ＣＬ⁻）により水酸化アルミニウムからなる多量のスラッジが発生し、処理水は再利用に適さないものとなり、さらに、この水酸化アルミニウムは、河川等に放流されれば、魚類に影響を及ぼすことになる。

これに対して、無機凝集剤のＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）に代えて凝結効果に優れた有機凝結剤を採用することにより、スラッジの発生を抑制でき、また、スラッジが万一放流されても魚類への影響がない。
一般に懸濁粒子は、マイナスに荷電しており、これが凝集を妨害しているため、マイナス荷電の中和（プラス荷電を持った薬剤の添加）が必要となる。有機凝結剤を採用した濁水の処理では、図１（ｂ）に示すように、有機凝結剤によってこのマイナス荷電の中和を行って、懸濁粒子の一次フロック化を行い、さらに、高分子凝集剤による架橋フロック化を行うことによって、高い凝集効果を実現することができる。

本発明においては、このような特性を有する有機凝結剤として、濁水に含まれるセメント由来のカルシウムを含む粒子に対して有効に機能する、ジアルキルジアリルアンモニウム塩のホモ−若しくはコポリマーから選ばれた水溶性カチオンポリマーを用いることを特徴とする。
具体的には、メチルジアリルアミン及びエチルジアリルアミンのようなアルキルジアリルアミンに上記の４級化剤を反応させて得られるジアルキルジアリルアンモニウム塩のホモ−又はコポリマーを用いることができる。
コポリマーの場合には、単独若しくは合計して４０モル％、好ましくは３０モル％までのアクリルアミド及びそのＮ−置換体、アクリル酸及びその水溶性塩を含んでいる二元あるいは三元共重合体が好ましい。

上記水溶性カチオンポリマーの固有粘度は特に限定されるものではないが、濁水との反応性や、濁水から固液分離された懸濁粒子を脱水処理する場合に効果的に含水率を低下させることができることから、０．１〜３．０ｄＬ／ｇ（３０℃、１Ｎ ＮａＮＯ_３）であることが好ましい。
また、上記水溶性カチオンポリマーの添加量も特に限定されるものではなく、濁水の性状などによって最適な添加量は異なるものの、概ね、処理する濁水に対して固形分で１〜２０ｍｇ／Ｌ、好ましくは１〜１０ｍｇ／Ｌを添加するようにする。

また、高分子凝集剤には、従来汎用されている水溶性のノニオンポリマー及びアニオンポリマーの少なくともいずれかを含む高分子凝集剤を使用することができ、例えば、ポリ（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸と（メタ）アクリルアミドの共重合物、及び、それらのアルカリ金属塩等の水溶性のアニオンポリマーであるアニオン系有機高分子凝集剤、ポリ（メタ）アクリルアミド等の水溶性のノニオンポリマーであるノニオン系有機高分子凝集剤を好適に使用することができる。
上記高分子凝集剤を構成する水溶性ポリマーの固有粘度は特に限定されるものではないが、濁水との反応性や懸濁粒子の分離性などの点から、１０〜３０ｄＬ／ｇ（３０℃、１Ｎ ＮａＣｌ）であることが好ましい。
また、上記高分子凝集剤の添加量も特に限定されるものではなく、濁水の性状などによって最適な添加量は異なるものの、概ね、処理する濁水に対して固形分で１〜１００ｍｇ／Ｌ、好ましくは１〜１０ｍｇ／Ｌを添加するようにする。

本発明の濁水の処理方法は、上記の水溶性カチオンポリマーを含む有機凝結剤と、上記水溶性のノニオンポリマー及び水溶性アニオンポリマーの少なくともいずれかを含む高分子凝集剤とを、土木・建設工事によって排出されるセメント由来のカルシウムを含む濁水に順次添加して、固液分離処理を行うものである。
そして、本発明が対象とする土木・建設工事によって排出されるセメント由来のカルシウムを含む濁水は、特に限定されるものではないが、具体的には、コンクリートバッチャーの洗浄水、セメントミキサー車の洗浄水、その他のセメントと土砂が混じる濁水等である。
このようなセメント由来のカルシウムを含む濁水は、一般に高ｐＨを示し、通常、ｐＨ１１〜１３である。
濁水の処理に当たっては、具体的には、まず、上記濁水に上記有機凝結剤を添加し攪拌する。
その後、上記高分子凝集剤を添加し、さらに攪拌して濁水中の懸濁粒子を凝集させた後、固液分離手段によって懸濁粒子を分離するものである。
固液分離手段としては特に限定されるものではなく、濁水の固液分離に用いられるものであればよい。具体的には、横型沈殿槽、縦型沈殿槽等を用いることができる。
固液分離手段によって濁水から分離された懸濁粒子は、必要に応じて、フィルタープレス等の濾過装置によってさらに脱水処理することができる。

以下、本発明を実施例及び比較例に基づいてさらに詳述するが、本発明はこの実施例により何ら限定されるものではない。

（実施例１）
コンクリートミキサーの洗浄排水（ｐＨ１２．７、電気伝導度 ２００ｍＳ／ｍ、固形分濃度９．３質量％）５００ｍＬを入れた５００ｍＬビーカーに、有機凝結剤としてジメチルジアリルアンモニウムクロライドのホモポリマー（固有粘度：０．８ｄＬ／ｇ（３０℃、１Ｎ ＮａＮＯ_３）、ポリマー１）を固形分換算で３ｍｇ／Ｌ添加し、１５０ｒｐｍで１分間攪拌した。
次に、高分子凝集剤としてアクリル酸（ＡＡ）とアクリアミド（ＡＡｍ）との共重合物（ＡＡ：ＡＡｍ＝２０：８０（ｍｏＬ％）、固有粘度：２２ｄＬ／ｇ（３０℃、１Ｎ ＮａＣｌ）、ポリマー２）を固形分換算で１ｍｇ／Ｌ添加し、まず、１５０ｒｐｍにて１分、次いで５０ｒｐｍで２分攪拌し、沈降速度を計測するとともに、静置３分後の上澄みの濁度及びフロック径を計測した。結果を表１に示す。

（実施例２）
ポリマー２の添加量を３ｍｇ／Ｌとしたこと以外は実施例１と同様の操作を行った。結果を表１に示す。

（比較例１）
有機凝結剤の代わりにポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を１００ｍｇ／Ｌ添加したこと以外は実施例１と同様の操作を行った。結果を表１に示す。

（比較例２）
有機凝結剤の代わりにポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を１００ｍｇ／Ｌ添加したこと以外は実施例２と同様の操作を行った。結果を表１に示す。

（比較例３）
有機凝結剤としてジアルキルアミノアルキルメタクリレートの４級アンモニウム塩のホモポリマー（固有粘度：０．５ｄＬ／ｇ（３０℃、１Ｎ ＮａＮＯ_３）、ポリマー３）を添加した以外は実施例１と同様の操作を行った。結果を表１に示す。

（比較例４）
有機凝結剤としてポリマー３を添加した以外は実施例２と同様の操作を行った。結果を表１に示す。

本発明の濁水処理方法を用いた実施例１〜２と、比較例１〜４とを比較すると、高分子凝集剤の添加量が十分な場合には、本発明の方法と比較例とでは効果に大きな差は認めらない。
しかし、高分子凝集剤の添加量が少ない場合には、本発明の濁水処理方法は比較例と比べ沈降速度が速く、また、上澄みの濁度も小さいことがわかる。
このことより、本願発明の濁水処理方法は、従来の方法と比較して安定して濁水を処理できることがわかる。

以上、本発明の濁水の処理方法について、その実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の濁水の処理方法は、セメント由来のカルシウムを含む粒子に対する高い凝集効果によって安定した処理水の濁度を維持できるとともに、河川等に排出されることにより魚類に影響を及ぼすおそれがある水酸化アルミニウムの低減を図ることができることから、濁水中の懸濁粒子にセメント由来のカルシウムを含む粒子が含まれることが多い土木・建設工事によって排出される濁水の処理の用途に好適に用いることができる。

Claims (1)

1. トンネル工事によって排出されるセメント由来のカルシウムを含む濁水の処理方法において、前記濁水に、有機凝結剤として、処理する濁水に対して固形分で１〜２０ｍｇ／Ｌ、固有粘度０．１〜３．０ｄＬ／ｇのジアルキルジアリルアンモニウム塩のホモ−若しくはコポリマーから選ばれた水溶性カチオンポリマーを添加した後、処理する濁水に対して固形分で１〜１０ｍｇ／Ｌ、固有粘度１０〜３０ｄＬ／ｇの水溶性のノニオンポリマー及びアニオンポリマーの少なくともいずれかを含む高分子凝集剤を添加して濁水中の懸濁粒子を固液分離することを特徴とする濁水の処理方法。

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