JPS586522B2

JPS586522B2 - ベントナイト泥水分離方法および装置

Info

Publication number: JPS586522B2
Application number: JP50139079A
Authority: JP
Inventors: 梶岡保夫; 江副楠雄; 今喜多美方
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Priority date: 1975-11-19
Filing date: 1975-11-19
Publication date: 1983-02-04
Also published as: JPS5263177A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ベントナイトなどの粘土含有泥水中のベント
ナイト粒子を電気的に陽極に吸着せしめて、水と分離す
る泥水分離方法及び装置に関する。

最近、ビルなどの建設工事において、地中連続壁を構築
するにあたり、地中に堀削した孔の土壌壁面を孔中に満
した泥水により保護しつゝコンクリートと置換して壁体
を構築する泥水工法が採用されることが多く、特に市街
地においては騒音や振動による公害防止の立場から、泥
水工法がますます多用される傾向にある。

この泥水工法に使用される泥水は、ベントナイトなど粘
土質の粒子を主成分としたものからなっており、このベ
ントナイト粒子は数ミクロンの微小な粒子で、このもの
を含む液は、コロイド液としての性質をもち、粒子は液
中に均一に分散し、容器中に放置しても沈降することも
ほとんどなく、また微粒子なので、ろ過などによる水と
の分離はきわめて困難である。

泥水工法においては、使用済みの泥水の廃棄に当って、
泥水をそのまゝ投棄することは、公害上からも問題があ
るため、水とベントナイトとを分離して投棄することを
行っているが、前記したように水とベントナイトを簡単
に分離することが、むずかしいので、従来、各種凝集剤
を用いて、ベントナイトを凝集沈澱させて水と分離する
方法が行われている。

この方法は、多量の凝集剤を用いるので、経済的にも多
くの費用を要するばかりでなく、ベントナイトに混ざっ
た凝集剤を泥と共に投棄することが、公害上問題となる
場合もあり、また、多量の泥水を処理する場合には、凝
集沈澱させるための大きなタンクを必要とするなどの欠
点があったためこれらの欠点を除いた新しい分離方法が
望まれていた。

本発明は、上記の問題点を解決し、最も効果的に泥水中
のベントナイトと水とを分離し、とくに循環して使用さ
れる泥水を再調製するために、ベントナイトの回収をも
目的として泥水工法におけるベントナイト泥水を分離す
る方法および装置を提供するものである。

本発明者らはベントナイトなどの泥土を含有する泥水を
電解槽に入れて陽極、陰極間に直流電流を通じ、電気泳
動作用によって、ベントナイトを陽極に吸着させて水と
分離する方法を試みた。

まず陰極を含む電解槽のほぼ中央に小型陽極を設けた装
置による実験においては、陽極電流密度に制限があるた
め吸着量も少なく、大量の泥水中のベントナイト粒子を
吸着させるには、泥水量に比して陽極面積をできるだけ
大きくする必要が生じた。

そこで電解槽中に陽極と陰極とは交互に並列させて泥水
分離を行なったところ、前記装置に比べて同一の電気量
で十分の一以下の電着量であった。

これは陰極面で生成したアルカリが急速に泥水中に拡散
して、泥水のｐＨを著しく上昇させ、このｐＨの上昇が
ベントナイト粒子の吸着効率を著しく低下させるためで
あることが判明した。

本発明者らは上記のような実験結果に基づき、更に研究
した結果、大量の泥水より短時日に効率よくベントナイ
ト粒子を吸着して水と分離する泥水分離方法及び装置を
開発し、本発明に到達したものである。

以下添付図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明の泥水分離装置の１例を示す概略説明図
であるが、同図において、１は電解槽に直流電流を供給
するための直流電源装置で、該直流電源装置のプラス出
力端子は１５のスイッチおよび２のケーブルによって、
電解槽の陽極４ａ、４ｂ・・・４ｎと接続されている。

マイナス出力端子は、３のケーブルによって陰極を兼ね
る水槽５を介して、５ａ，５ｂ・・・５ｎの陰極と接続
されている。

６ａ、６ｂ・・・６ｎの陽極室は電解隔膜８ａ，８ｂ、
８ｃ・・・８２ｎによって、７ａ、７ｂ、７ｃ・・・７
２ｎの陰極室と隔離されている。

該電解隔膜の微細孔は、水と接することによって負の電
位を持ち、直流電流を通ずることによってプラス側より
マイナス側に向って電気浸透作用をもつものである。

本発明による泥水分離方法及び装置に使用する電解隔膜
は、素焼き板、多孔質合成樹脂板、ガラス焼結多孔板な
どで該隔膜の微細孔と微細孔中の水との間に負の電位を
有した電気浸透作用があり、ベントナイト粒子よりも小
さな直径の微細孔、たとえば直径１ミクロン以下のもの
を使用する。

また電解に用いる陽極は、不溶性陽極、溶解性陽極のい
ずれでもよい。

陰極は適当な金属電極が使用できる。

１１は電解槽５の上方に設けた陽極支持金具で、陽極室
６ａ、６ｂ・・・・・・６ｎに挿入される陽極４ａ、４
ｂ・・・・・・４ｎを取付ボルトナツト１２ａ，１２ｂ
・・・・・・１２ｎによって所定間隔に吊持し、両端の
ローラ３４を介して電解槽支持架台１４の支柱間に水平
に架け渡してある。

そして、上記支柱は電解槽５の深さと陽極４ａ、４ｂ・
・・・・・４ｎの長さに見合った所定高さに突設されて
おり、図示しない動力により陽極支持金具１１を昇降し
、陽極の挿入、抜上げを行なう。

５の陰極の機能を兼ねる水槽は１３の絶縁体を介して、
１４の電解槽支持架台によって支持されている。

９は、陽極室の水位を調節するための水位検出器で、通
信ケーブル１８によって１６の陽極室水位調整装置に接
続されている。

１０は陰極室の水位を調節するための水位検出器で通信
ケーブル１９によって１７の陰極室水位調整装置に接続
されている。

上記構成の電解槽において、陽極室にベントナイトなど
の粘土含有泥水を、また、陰極室に清水を満し、１５の
スイッチを閉じて、陽極４ａ、４ｂ・・・４ｎと陰極５
，５ａ，５ｂ・・・５ｎ間に直流電圧を加えると、電解
隔膜８ａ，８ｂ，８ｃ・・・８２ｎを通して電流が流れ
、陽極４ａ、４ｂ・・・４ｎ表面にベントナイト粒子が
電着し始める。

通電電流値は、直流電源装置に組み込まれている図示し
ていない電流調整器によって、適正な電流値に調整する
。

泥と分離した６ａ，６ｂ・・・６ｎの陽極室の水は、８
ａ，８ｂ，８ｃ・・・８２ｎの電解隔膜の電気浸透作用
により、７ａ，７ｂ，７ｃ・・・７２ｎの陰極室に吸引
される結果、該陰極室の水が増量するので第１図には図
示していない陰極室の上部に設けられた排水管により随
時電解槽外に排出される。

陰極室の水は、電解の進行によってｐＨが上昇し陽極室
の水との間にｐＨＨの差が生ずるが、陽極室陰極室間に
存在する電解隔膜の電気浸透作用によって、絶えず陽極
室より陰極室に水が移動するのでｐＨが上昇してアルカ
リ溶液となった陰極室７ａ、７ｂ，７ｃ・・・７２ｎの
液は陽極室６ａ、６ｂ・・・６ｎの水に混入しない。

そのために陽極室の水のｐＨはほとんど変化しないので
、良好な好率で泥水中のベントナイト粒子を電着して水
と分離することができる。

陽極室６ａ，６ｂ・・・６ｎでは、水が陰極室７ａ、７
ｂ，７ｃ・・・７２ｎへ移動して水位が下がるが、陽極
室の一つに設けられた水位検出器９によって、陽極室水
面が下限に達したことが検知され、１８の信号ケーブル
により、１６の陽極室水位調整装置に信号が送られ、該
陽極室水位調整装置に接続した第１図に図示していない
電動ポンプにより、自動的に陽極室に泥水が供給され、
水位が上限に達すると、自動的に泥水の供給が停止され
るようになっている。

陰極室７ａ、７ｂ、７ｃ・・・７２ｎの水は、前記した
ように、電気浸透によって増加した量だけ排水管によっ
て随時排出されるが、万一不足した場合は、１０の陰極
室水位検出器によって水位の下限が検出され、通信ケー
ブル１９により、１７の陰極室水位調整装置に信号が送
られ、第１図に図示していない電動ポンプに電力が供給
されて、自動的に陰極室に清水が供給され、水位が上限
に達すると、自動的に清水の供給が停止されるようにな
つている。

第１図において、並列に設けられた各陽極室、各陰極室
は、それぞれ図示していない配管によって接続され、同
一水位を保持するようになっている。

以上説明した操作により、陽極にベントナイト粒子が十
分に電着し、ベントナイト粒子の脱水が進むと抵抗が増
加して電流も流れにくゝなるので、電解槽への通電を停
止して、ベントナイト粒子の電着が終了する。

電着終了後は、第１図に図示していない動力により、陽
極全体を電解槽の上方に吊り上げて、陽極に付着した泥
を、他の容器に回収する。

以上の操作はもちろん自動的にも行うことができる。

第２図は、本発明の１例を示す概略フローシートである
。

１は電解槽に直流電流を供給する直流電源装置であり、
該電源装置は、２のプラス側配線ケーブルおよび３のマ
イナス側配線ケーブルにより、電解槽中の３３の陽極お
よび陰極に、それぞれ接続されている。

１６は陽極室水位調節装置で、電解槽の陽極室の一つに
設けてある陽極室水位検出器９と１８の通信ケーブルに
よって接続され、電解の進行により陽極室６ａ、６ｂ・
・・６ｎの水位が下降したときに、陽極室水位検出器よ
り発せられる信号によって、陽極室水位調節装置１６に
より、該陽極室水位調節装置と２０の動力ケーブルによ
って結ばれた２２の電動ポンプを動かし２９の泥水槽に
貯溜されている泥水を２８ａの手動弁および２４の配管
を経て、電解槽に供給する。

電解槽の陽極陰極間に直流電流を通じ電解を行い、水と
泥の分離が終了し、陽極室にわずか残った水は、２６の
配管および２８ｂの手動弁を経て、３０の陽極室排水槽
に排水する。

１７の陰極室水位調節装置は、電解槽の陰極室７ａ，７
ｂ，７ｃ・・・７２ｎに設けてある陰極室水位検出器１
０と１９の通信ケーブルによって接続され陰極室の水位
が下降したときに陰極室水位検出器１０より発せられる
信号によって１７の陰極室水位調節装置によって、該陰
極室水位調節装置と２１の動力ケーブルによって接続さ
れた２３の電動ポンプを動かし、３２の清水槽に貯溜さ
れている清水を、２８ｄの手動弁および２５の配管を経
て電解槽の陰極室７ａ、７ｂ、７ｃ・・・７２ｎへ供給
する。

電解によって増量した陰極水は、前記したように陰極室
上部に接続された排水管２７および電解継続中は常時開
かれている手動弁２８ｃを経て３１の陰極室排水槽に排
出される。

以上の操作を継続することによって連続的に泥水中のベ
ントナイト粒子と水とを分離することができる。

本発明者らは上記実施例に示した方法および装置によっ
て含水率約９４％、比重１．１２、ｐＨ９．７、抵抗率
１３００Ω・ｃｍの泥水１００ｌについて泥水分離を行
なった。

陽極−陰極間電圧５５Ｖ、電流値平均８Ａ（電流密度１
８０ｍＡ／αｍ２）の条件で、ポリプロピレンよりなる
電解隔膜（孔径１ミクロン）を介して６時間通電した結
果、上記泥水は含水率５５．６％のベントナイト粒子４
３ｋｇと６１ｌの水に分離された。

以上説明したように、本発明は、泥の電着効率を低下さ
せる原因である陰極室液と陽極室の泥水との混合を隔膜
によって防止して電解を行うものであるから、陽極室の
泥水中の泥を効率よく陽極に電着させて水と分離するこ
とが可能であり、さらに水の電解により、ベントナイト
粒子と分離した排水が浄化されるという二重の効果もあ
る。

事実、本発明者らの詳細な実験によれば、電解槽の陰極
で生成するアルカリ液が陽極室に混入することはほとん
どなく、泥水中のベントナイト粒子のほとんど全量を電
極に電着することができ、また電着後の脱水も十分に行
われ、消費する電力も、凝集沈澱法の場合の数分の一と
いう極めて良好な結果を得た。

そして水と分離した泥は十分脱水されるので、そのまま
所定の投棄場所に投棄することができる。

また陰極室の排水は、陽極室の排水と混合し、ｐＨを調
整するなどして、下水道を放流することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための装置の１例を示す概略
説明図、第２図は本発明の１実施例を示す概略フローシ
ートである。１・・・・・・直流電源装置、２・・・・・・プラス側
配線ケーブル、３・・・・・・マイナス側配線ケーブル
、４ａ，４ｂ・・・４ｎ・・・・・・陽極、５ａ，５ｂ
・・・５ｎ・・・・・・陰極６ａ、６ｂ・・・６ｎ・・
・・・・陽極室、７ａ，７ｂ・・・７２ｎ・・・・・・
陰極室、８ａ，８ｂ・・・８２ｎ・・・・・・電解隔膜
、９・・・・・・陽極室水位検出器、１０・・・・・・
陰極室水位検出器、１１・・・・・・陽極支持金具、１
２ａ，１２ｂ・・・１２ｎ・・・・・・陽極取付ボルト
ナット、１３・・・・・・絶縁体、１４・・・・・・電
解支持架台、１５・・・・・・スイッチ、１６・・・・
・・陽極室水位調節装置、１７・・・・・・陰極室水位
調節装置、１８．１９・・・・・・通信ケーブル、２０
，２１・・・・・・動力ケーブル、２２，２３・・・・
・・電動ポンプ、２４，２５，２６，２７・・・・・・
配管、２８ａ，２８ｂ・・・２８ｎ・・・・・・手動弁
、２９・・・・・・泥水槽、３０・・・・・・陽極室排
水槽、３１・・・・・・陰極室排水槽、３２・・・・・
・清水槽、３３・・・・・・電解槽。

Claims

【特許請求の範囲】１陰極を兼ねる電解槽に陽極を挿入し、両極間に電解
隔膜を設けて電解槽を陽極室と陰極室とに区分し、この
電解槽に泥水工法におけるベントナイト泥水を導き電解
法によってベントナイト粒子を電気的に吸着して水から
分離するに際し、前記電解隔膜を電気浸透性を有し且つ
水のみを透過する多孔質のものとし、陽極室にベントナ
イト泥水を、陰極室には清水をそれぞれ満たし陽極−陰
極間に直流電流を通じて陽極にベントナイト粒子を吸着
させると共にベントナイト粒子を分離した水を電解隔膜
の電気浸透作用により陽極室から陰極室へ移動させ、こ
の結果生じる陽極室の水位の下降を検出して陽極室にベ
ントナイト泥水を補給して所定水位に調節し、また、陰
極室の水位の上昇下降を検出して所定水位に保ち、連続
的にベントナイト泥水のベントナイト粒子と水とを分離
することを特徴とする泥水工法におけるベントナイト泥
水の分離方法。２陰極を兼ねる電解槽に陽極を挿入し、両極間に電解
隔膜を設けて電解槽を陽極室と陰極室に区分したベント
ナイト泥水分離装置において、前記電解隔膜が電気浸透
性を有し且つ水のみを通す多孔質のものであり、前記陽
極が電解槽上方に支柱間にわたって架け渡した陽極支持
金具によって昇降自在に吊持され、また、前記陽極室と
陰極室とにそれぞれ水位検出器を設けると共に水位調節
装置を介して前記陽極室とベントナイト泥水槽、および
前記陰極室と清水槽をそれぞれ連通させてなることを特
徴とするベントナイト泥水の分離装置。