JPS5845908B2 - グラウト注入工法排水の処理方法 - Google Patents

グラウト注入工法排水の処理方法

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JPS5845908B2
JPS5845908B2 JP10819579A JP10819579A JPS5845908B2 JP S5845908 B2 JPS5845908 B2 JP S5845908B2 JP 10819579 A JP10819579 A JP 10819579A JP 10819579 A JP10819579 A JP 10819579A JP S5845908 B2 JPS5845908 B2 JP S5845908B2
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tank
wastewater
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sludge
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俊朗 丸山
貞美 江村
章造 高津
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NIPPON KAGAKU KOGYO KK
NIPPON TETSUDO KENSETSU KODAN
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NIPPON KAGAKU KOGYO KK
NIPPON TETSUDO KENSETSU KODAN
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  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はグラウト注入工法における排水、特に水ガラ
ス系薬液によるグラウト注入工法に際して生ずる排水の
処理方法に関するものである。
水ガラス薬液注入による土壌の土質安定化および湧水防
止には周知の如く、LW土工法称する水ガラス・セメン
ト系の懸濁型又は半懸濁型の薬液を注入する方法と、セ
メントを使用しない溶液型の注入工法があり、それぞれ
適用する土壌の性状および湧水圧力に応じて土壌の安定
化および止水が行われている。
しかしながら、かかる注入工法において、湧水や流水そ
の他土木工事の施工に伴って土木排水(以下グラウト排
水という)が多量に発生する。
このグラウト排水は懸濁状から溶液状まで工事現場では
大きな問題となっており、特に、水ガラス薬液注入工法
におけるグラウト排水には土砂の混入と共にその薬液が
随伴されるため強いアルカリ性を帯び、その処理を一層
難かしくしている。
例えば、排水中の珪酸ソーダの濃度が高い場合は単に中
和するとゲル化して含水量の太きい分離し難い汚泥とな
り、一方、それが低い場合には、ゲル化することなく溶
存する。
従来、かかるグラウト排水に対して、多くの場合、硫酸
で中和処理して、沈澱分離しているが、上記の点に加え
て、セメント粒子が懸濁している場合には、これをも中
和消費するので多量の硫酸を必要とするのみならず、分
離困難な汚泥となる。
又特に、LW工法における排水に生じ易いのであるが、
排水によっては珪酸ソーダ中の珪酸外がコロイド化して
白濁現象が起き、この白濁は前記の中和処理や凝集剤で
は殆んど凝集できないため、通常の分離操作では除去で
きない。
本発明者らは、グラウト排水処理について、上記の課題
に鑑み、これを解決すべく鋭意研究を重ねた結果、白濁
現象は排水中の珪酸イオンと2価の陽イオン特にCa+
+がある特定の関係にある場合に生じ、この関係を取り
除けば発生しないという事実、更に効果的な中和処理を
も達成できることを知見し本発明を完成した。
すなわち、本発明はグラウト排水を処理するに当り (イ)反応槽■においてできるだけ安定した所定の流量
に調整された該排水に対し石灰乳スラリーを添加して反
応させること、 (ロ)次いで、沈澱槽■へ移送された処理排水スラリー
に凝集剤を添加して凝集沈降させた後固液分離すること
、 (ハ)分離排水を中和槽■にて液化CO2タンク[相]
よりCO2ガスを導入して中和処理し、一方、分離汚泥
は要すればスラッジ濃縮槽■で濃縮後脱水機■で脱水処
理すること を特徴とするグラウト排水の処理方法に関する。
グラウト排水において、特に処理困難な排水は外観的特
徴がカオリンやセメント粒子による白濁でなく全体的に
白濁したものでpHが高く、沈澱汚泥量が多いものであ
る。
このような排水は現場の事情にもよるが、多くの場合、
水ガラス使用量の多い施工の際に出現する。
本発明者らの数多くの実験結果によれば、かかる白濁現
象は排水中の珪酸ソータ、Mg 及びCa 濃度の
バランスに関係があり、珪酸ソーダの濃度が特にCa濃
度より犬なるときに生ずることがわかった。
この理由は恐らく珪酸ソーダの溶存量に対してゲル化を
促進させる塩類濃度が低いため、排水中のpHの影響と
相俟って珪酸イオンがコロイド化して微細な珪酸ゲル粒
子を生成し、その粒子がゲル化するまで成長しないこと
によるものと思われる。
例えば、珪酸ソーダ水溶液とセメント、海水十珪酸ソー
ダ+セメントの各々の場合、添加順序に関係なく混合す
るとゲル化して沈澱物を生成させるが、珪酸ソーダに対
してCa の量が少い場合は上澄液は乳白濁し、これ
は沈降や済過操作で分離できないのみならず凝集剤を添
加しても凝集しない。
ところが、かかる白濁水にCa を増加して両者の濃
度関係を変化させてゆくと沈澱が生じて白濁は除去され
る。
この理由は恐らく活性なシリカコロイド粒子、微細な珪
酸カルシウム粒子あるいは珪酸イオンが溶存Ca と
反応して粗大な珪酸カルシウム粒子を生成することによ
るものと思われる。
そして、本発明者らの数多くの実験によれば、本反応に
おいて供給態カルシウム塩の如何によって、残留珪酸イ
オンに著しい差異を生じることを確認した。
すなわち可溶性カルシウム塩よりも難溶性カルシウム塩
、多くの場合、石灰乳の状態で反応させると珪酸イオン
に基づく乳白濁現象はもとより、残留珪酸イオンを著し
く低減せしめ、実質的に珪酸カルシウムとして不溶化し
、除去できる。
更に本反応は次に説明するシステム上からみてもpHが
少なくとも11.5であり、好ましくは11.8以上と
いう高アルカリ側で石灰乳を全珪酸分に対し少過剰添加
することによって、不溶化物を凝集分離し易い状態で生
成させることができる。
本発明は、かかる事実の追求の結果、グラウト排水の処
理システムを完成したものであるが、以下に該システム
を図面と共に説明する。
まず排水調整池■にグラウト排水を送り込むことが必要
である。
グラウト排水はグラウト注入工法、土質および環境など
によって水質および水量は常に変化し、これを直接扱う
ことは条件の多様性のゆえに適切でない。
従って、グラウト排水を緩衝して、水質および水量をで
きるだけ一定の被処理排水となることが望ましい。
流量は基本的にははN100%の確率で設計値になるよ
うにシステムに流さねばならない。
システムに入る流量が変動すると以下の反応槽■におけ
る反応時間が保たれず反応を生じないまま次へ移行し、
沈澱槽■からフロックがキャリオーバーすることにもな
りかねない。
同様に水質もできる限り変動の少いことが望ましい。
かかる理由から排水調整池■は設けられるものであり、
池容量は、前記の理由を考慮して長動的予測を基本に推
定して設定することが望ましい。
なお、原則的に高濁水の状態で処理する方が、水量負荷
、水質負荷の変動並びに凝集−フロックの生成の観点か
ら望ましいので、できる限り予め清水と濁水を分離すべ
きである。
次に排水調整池■から流量ができるだけ安定した状態の
被処理排水が反応槽■へ移送される。
この場合、流路において水質を検査するための分析機器
が組込まれて反応槽■へ供給される排水の水質が事前に
測定されることが望ましい。
尤もこの流路排水を定期時に採取して水質検査すること
であっても差支えない。
このように、反応槽■においてできるだけ安定した流量
に調整された該排水に対して石灰乳スラリーを添加して
反応させる。
前記のように排水中のCa と珪酸イオン等のバラン
スを変えるために、他のカルシウム塩も使用することが
できるが特に石灰乳スラリーが珪酸イオンを実質的に除
くことができかつ取扱いや経済的な実用上の点からも最
もすぐれている。
従って排水や現場の事情によってはこれとや\劣るが均
等的な他の難溶性カルシウム塩、°例えばセメント類、
燃成ドロマイトの如きスラリーも用いることは可能であ
る。
本反応は前記のように、排水中のpHが少なくとも11
.5望ましくは11.8以上で行わせることが重要であ
る。
この理由は前記値以下の場合は、残留珪酸イオンが多く
なって珪酸イオンの除去効果が低下すると共に、効果的
な量の凝集剤によるフロック形成が円滑に行われ難くな
ることによる。
この反応では珪酸イオン、コロイドなどの全珪酸弁がC
a と反応して次の沈澱槽■で行われる凝集剤で容易
に凝集沈降する程度のサイズまで生成させることを目的
とする。
従って石灰乳はその限度において添加すれば極めて経済
的な消費で処理することができるが、多くの場合石灰乳
の添加量は、排水中の全珪酸弁に対しモル比CaO15
i02が少なくとも0.5であることを要し、その上限
は特に限定はなく、経済的な条件で設定すればよいが、
多くの場合1〜4の範囲が適当である。
なお、排水中の全珪酸弁とは、主として排水中の溶存珪
酸ソーダの珪酸外を意味するが、他にコロイドシリカや
微細な珪酸カルシウムなどの存在である場合には、それ
らも含めた珪酸外をいうものとする。
また、この反応槽■での反応時間として少なくとも20
分程度、望ましくは30分程度の滞留時間が保持される
ことが必要である。
なお以上の如き反応を行わせる場合、工事の現場の実情
又は排水の実情によっては必ずしも排水調整池■と反応
槽■のシステムを組むことが困難であるとか必要性のな
い場合がある。
従って、このようなときは、例えば排水調整池■内で排
水流量の調整と同時に反応槽■を兼ねた前記反応を行わ
せることも可能であり又排水調整池■の代りに排水調整
槽を設けるとか、更には排水調整池や排水調整槽などを
複数設けることもそれぞれの現場の実情に応じて処理シ
ステムを設計すればよい。
要は変動する水量や水質を緩衝させて、できるだけ安定
な流量、水質の排水に対して前記の反応を効果的に行わ
せるように構成する。
次いで反応槽■での反応と沈澱槽■での沈降操作の前に
要すれば炭酸カルシウム析出槽■を設けることが望まし
い。
ここにおいて液化CO2タンク[相]よりCO2ガスを
導入してpH10前後とし、排水中の過剰のCa を
CaCO3として効果的に不溶化することができる。
尤も、この処理は、本発明に係る処理システムにおいて
最後にCO2ガスによる中和処理を行うため、この際に
分離装置を設ければ中和処理においてもCa を除去
することができるし、又Ca が過剰でない場合は必
ずしも必要とするものではない。
しかしながら排水の完全処理および不溶化物の一括処理
の立場からみるとできるだけこの炭酸カルシウム析出槽
■を設けることが必要である。
なお、この反応槽■からの処理流出排水は反応槽■内の
状態を平均化しあるいはショックに対応し、かつ過剰の
Ca を再利用するために一部循環使用することも望
ましいことである。
炭酸カルシウム析出槽■は流入水中のCa が約70
9F以下の場合(中和槽■でのpHにおいてCaCO3
の生成に起因する白濁が生じない濃度)オフにしてCO
2ガスの導入なしに通過せしめ、それ以上のときは、前
記の如き条件でCO2ガスを導入してCa CO3の生
成を行わせるようにする。
すなわちこのプロセスの目的は、過剰のCa をCa
CO3として沈澱させること(pH10に維持すれば残
留Ca は5pIm8度と実質的な除去が達成される
)、これにより後の中和処理でCaCO3による白濁化
を防止すること、および電気伝導度の低下をはかること
などである。
次に、処理排水は管内混合機■を通過して沈澱槽■へ移
送される。
この場合沈澱槽5での沈降分離を効果あらしめるため、
スラッジ濃縮槽■からの濃縮汚染を一部循環して管内混
合機■の前に戻し、要すれば凝集剤又は凝集助剤をこの
時点で少量添加することもできる。
しかし、このプロセスは必ずしも必要でなく管内混合機
■も実情に応じて設ければよい。
ここにおいて凝集剤貯槽0より凝集剤溶液を添加し、反
応槽■および炭酸カルシウム析出槽■で生成した不溶性
粒子を凝集し沈降させる。
前の工程で生成した微細な不溶化物は本システムによれ
ば極めて少量の凝集剤で容易にフロックを形成して凝集
沈降する。
この沈澱槽■は凝集剤の添加後の急速攪拌を要する凝集
槽を兼ねたものが好ましく、また場合によっては別途凝
集槽を設けて凝集処理を行った後、沈澱槽■へ移送する
こともできる。
要は不溶性粒子を凝集剤でフロックを効果的Iこ形成し
て汚泥を効果的に沈降分離することにある。
この沈澱槽■は現場の事情によっては急速攪拌槽を設け
た沈澱池として構成することもできる。
この場合、従来多用されている上向流式沈澱池よりも横
流式沈澱池の方が優れている。
即ち上向流式では水面積負荷(上昇流速以下の沈降速度
を有する粒子の全量がキャリオーバーするのに対し、横
流式では水面積負荷以上の粒子を除去しうるからであり
、土木排水のように流量変動のはげしい場合は特に有効
である。
なお、凝集剤としては、塩基性塩化アルミニウム、硫酸
アルミニウム、硫酸鉄あるいは塩化鉄などの公知の無機
凝集剤であり、有機凝集剤としては代表的なものでポリ
アクリルアミドの加水分解物、アクリル酸とアクリルア
ミドのコポリマーなどであり、それらの1種又は2種以
上の混合物を使用する。
かくして沈澱槽■にて上澄水と汚泥に固液分離され、上
澄液は中和槽■に移送されて液化CO2タンク[相]よ
りCO2ガスを導入して中和される。
なおこの際炭酸カルシウムが生成して白濁する場合は、
これを分離した後放流する。
また、この中和において、硫酸を併用することも可能で
ある。
一方分離汚泥は要すればスラッジ濃縮槽■で更に汚泥を
濃縮した後、上澄水は排水調整池■へ戻し、濃縮汚泥は
脱水機■にかけられて脱水される。
このスラッジはほとんど有害物を含まないのでそのまま
適当な場所へ埋立処理すればよい。
脱水機■から分離された液、同じく濃縮槽■から分離さ
れた液は前の処理工程のいずれか又は中和槽■へ移送す
ることができるが通常は図面の如く排水調整池■へ移送
する。
かくして、本発明によれば、単純な薬剤と簡便な操作で
、処理困難とされている水ガラスを用いるグラウト排水
を経済的に有利に無害化することができる。
特に、処理排水中の珪酸イオンはS i02として50
ppm以下のレベルまで低下させることの意義は太きい
実施例 I LW手工法おけるグラウト排水を排水調整池■に送り込
みポンプで1011 Aninの流量で反応槽■へ移送
する。
この移送の際のモニタリングにより、pH:11.1、
濁度:850、珪酸ソーダ(S102 ) ’ 165
oppmと測定された。
なおこの排水は懸濁物を分離しても分離液は乳白濁を示
し、濁度は150であった。
一方、石灰乳貯槽■より20 g/11の消石灰スラリ
ーを反応槽■へ0.221/minの割合で添加し、p
H11,9で反応させる。
この反応槽における平均滞留時間は30分間であった。
次いで反応液を炭酸カルシウム析出槽■に移送して液化
CO2タンク[相]よりCO2ガスを該析出槽■へ導入
してpH10としてCa++を炭酸カルシウムとして析
出させる。
次いで、沈澱槽■へ移送された処理液は凝集剤貯槽0よ
り塩基性ポリ塩化アルミニウム溶液を少量連続的に添加
すると、前の工程で生成した微粒子が凝集しフロックを
形成して速やかに沈降する。
なおこの間の平均滞留時間は5分間とした。
次いで、上澄液は中和槽■へ移送し、一方、スラッジは
スラッジ濃縮槽■へ移送されて濃縮後、脱水機■により
脱水されてケーキとして排臭した。
一方中和槽■において液化CO2タンク[相]よりCO
2ガスが導入してpH7,5まで中和しそのまま放流し
た。
この処理された放流液は残留S i02 ’ 271’
P、Ca++:15ppln1濁度1.5の実質的に無
害化された処理水であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るグラウト排水処理システムの一実
施態様を示すフローチャートである。 ■・・・・・・排水調整池、■・・・・・・反応槽、■
・・・・・・炭酸カルシウム析出槽、■・・・・・・管
内混合機、■・・・・・・沈澱槽、■・・・・・スラッ
ジ濃縮槽、■・・・・・・脱水機、■・・・・・・中和
槽、■・・・・・・石灰乳貯槽、[相]・・・・・・液
化CO2タンク、0・・・・・・凝集剤貯槽。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 水ガラス系グラウト注入工法から生ずる排水を処理
    するに当り、 (イ)反応槽■においてできるだけ安定した所定の流量
    に調整された該排水に対し石灰乳スラリーを添加して反
    応させること (ロ)次いで沈澱槽■へ移送された処理排水スラリーに
    凝集剤を添加して凝集沈降させたのち固液分離すること (ハ)分離排水を中和槽■にて液化CO2タンク[相]
    よりCO2ガスを導入して中和処理し、一方分離汚泥は
    要すればスラッジ濃縮槽■で濃縮後脱水機■で脱水処理
    すること を特徴とする水ガラスを含むグラウト注入工法排水の処
    理方法。 2 排水を反応槽■で石灰乳スラリーと添加反応させた
    後沈澱槽■で凝集沈降させる前において炭酸カルシウム
    析出槽■を設け、ここにおいて液化CO2タンク[相]
    よりCO2ガスを導入してpH10前後して排水中の過
    剰のCa+“を炭酸カルシウムとして不溶化せしめる特
    許請求の範囲第1項記載のグラウト注入工法排水の処理
    方法。 3 反応槽■での反応は排水中のpHが少なくとも11
    .5でかつCaO/SiO2モル比が0.5となるよう
    な条件で石灰乳を添加して行わせる特許請求の範囲第1
    項記載のグラウト注入工法排水の処理方法。
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