JPS59232166A - 地熱発電のための堀井工事に用いた泥水の処理法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、地熱発電設備の建設における堀井工事に用い
た泥水の処理方法に関する。

従来、地熱発電設備の建設にあたって行なわれる堀井工
事においては、地中に向けて掘削された穴の内壁面の保
護等を図るために穴内部に泥水を満して行なう泥水工法
が採用されている。このような工法に用いられる泥水は
、一般の土木、建築工事に使用される泥水工法用泥水と
同様に、ベントナイトを主成分として水に分散させ、こ
れに増粘剤としてカルボキシメチルセルロースや分散剤
としてｖ′ゲニンスルホン酸などを加えたものであるが
、地熱発電のための堀井工事では特に高温度の地中にお
いて加熱され、ベントナイトやカルボキシメチルセルロ
ース（ＣＭＣ）等が′Ｍ＠を起こし易い条件下で使用さ
れるため、リグニンスルホン酸等の分散剤を通常の泥水
工法用泥水に比べて大量（１０倍程度の量）に加えであ
る。

ところで、従来地熱発電のための堀井工事にあたって、
使用後の泥水の処理方法としては、廃棄泥水油にて泥水
中の固体成分をある程度沈降させ、上澄水の一部を分離
水として地下に憚元し、固体成分を含む部分を普通ポル
トランドセメント等の添加によシ固化させ、埋立処分す
る処理方法が通常採られている。

ところが、このような従来の処理方法では、分離水には
分散剤が高濃疫で含まれ、またＳＳ成分の分離が不充分
外ため、分離水を水質基準１公水域には放流できず、従
って地下に葆元してし）るのであるが、この分離水には
ＳＳ成分が多ぐ含まれるため、還元井が目詰りを起こす
とし）う問題を生じていた。また、泥水の全量に吋して
、固化処Ｂｌして埋立処分する部分の割合が大きし）た
め、多量の埋立物が生じ、このため処理施設用地として
広い面積の土地が必要であシ、かつ埋立処分用地の使用
年限が短かく、延いては泥水処理に要する経費が嵩む等
の問題があった。

本発明は、上記従来の泥水処理方法の間額点を解消し、
分散剤を多量に含む泥水の処理に適した処理方法を提供
することを目的とする。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の泥水の処理方法は、地熱発電のための堀井工事
に用いた泥水を処理するにあたって、前記泥水に対して
■石灰系水硬性物質、９塩化第二鉄、■カチオン系有機
剤、■アニオン系有機剤を順次添加、混合し、生成する
凝集成分を水から分離、回収することを特徴とするもの
である。

本発明の処理方法が処理対象とする泥水は、地熱発電設
備のための堀井工事に用いられたものであって、水を溶
媒とし、これにベントナイト等の微粉状の粘土鉱物やＣ
ＭＣ等の増粘剤、リグニンスルホン酸等の分散剤などが
分散または溶解されている泥吠の液であるが、特にベン
トナイト等の凝集防止のために分散剤を多量に含ませで
ある。

このような泥水には、使用の際に土壌中のフミン酸や銅
、カドミウム、鉛、水銀等の毒性をもつ金属が溶は込む
ことが多い。本発明では、泥水処理にあたって上記のよ
うな使用に伴って溶は込む成分をも分離除去する。

処理にあたって、上記泥水からは粗土砂を除去しておく
ととが望ましい。

まず、本発明の処理方法においては、泥水に石灰系水硬
性物質が添加混合される。石灰系水硬性物質としては、
ポルトランドセメント、アルミナセメント、石灰スラグ
セメント、高炉セメント等の水中でＣａイオンを生成す
る性質をもった種々の石灰系物質が適用できる。石灰系
水硬性物質を泥水に添加すると、ＣａイオンとＣＭＣと
が反応を起こしてＣＭＣのカル汐ム塩が生成する。この
カルシウム塩は解離廖が小さく、遊離状態のＣＭＣに比
べて凝集し易い。

また、Ｃａイオンは、泥水中の他の有機酸（リグニン酸
等）の一部と反応して水に対する溶解庁の小さいカルシ
ウム塩を生成する。

上記石灰系水硬性物質の泥水に対する添加量は、泥水の
組成及び爪いる石灰系水硬性物質の種類に応じて若干異
なるが、ポルトランドセメントを用いる場合には、通常
泥水１ぜあたりｓｏｋｇ程邸が適当である。この場合、
添加量が６０ｋｇを越えると、固体成分の凝集性が悪化
すると共に凝集成分の含水率が急激に増加し、また凝集
成分を濾布を用いて脱水回収する場合に、濾布からの剥
離性が悪くなる。これは、塩化ｆｆ１２鉄がセメントと
反応して水酸化第二鉄を生成し、とれに対する結合水が
多くなるためと考えられる。

々お、この処理方法では、上記の石灰系水硬性物質の添
加処理から、以下に述べるアニオン系有機剤の添加処理
に至るまでの間に、泥水から凝集成分を除去する必要は
ない。

次いで、泥水に対して塩化第二鉄が添加混合される。こ
の塩化第二鉄は、泥水中に溶解している７ミｙ酸、リグ
ニン酸等の有機やと反応してこれらの鉄塩を生成すると
共に、前記石灰系水硬性物質の添加によりアルカリ性と
なった泥水中で、水酸化第二鉄の沈殿を生じる。この水
酸化第二鉄の沈殿は、泥水中に溶解している砒素、銅、
カドミウム、鉛、水銀等の微量成分を吸着して共沈させ
る作用をする。

次に、泥水に対してカチオン系有機剤が添加、混合され
る。このカチオン系有機剤としては、ポリアクリルエス
テル、ポリアミド、ジシアン−ジアミドが使用できるう
とのカチオン系有機剤は、泥水中の分散剤を電気的に中
和する作用を有し、従って、これの添加によシ分散剤は
その作用を失ない、泥水中のベントナイトやＣＭＣ等が
′Ｍ−集し易くなる。

カチオン系有機剤を添加後頁に、泥水に対してアニオン
系有機剤が添加、混合される。このアニオン系有機剤と
しては、例えば、ポリアクリルアミドの部分分解物塩が
好適である。このアニオン系有機剤の添加後に泥水を静
置すると泥水中の各成分は凝集、沈殿する。生成する凝
集成分は、ベントナイト及び石灰系水硬物質を主な成分
とし、アミン酸、リグニン酵及びＣＭＣの鉄塩やカルシ
ウム塩、及び水酸化第二鉄などを含む。この凝集成分中
には泥水中に溶は込んでいた砒素、銅、カドミウム、鉛
、水銀等の微ｆｆ１ｌｆｆｉ分が捕捉され、共沈する。

これらの微量成分を共沈せしめる成分は、主に水酸化第
二鉄であると考えられる。

次いで、生成した凝集成分を、水から分離、回収する。

これに用いる回収手段としては、例えば濾布によシ濾過
し捕集された凝集成分を脱水する等の周知の種々の脱水
手段が適用できる。脱水により得られた凝集成分のケー
キは、有毒成分が固定化されて溶出しないから、例えば
埋立造成用土等に使用することができ、従って専用埋立
地を必要としがい。一方、脱水分離水け、良好な水質を
もち、公水域への放流が可能であり、また地下へ還元し
ても還元井の目詰シを起とすことがない。

なお、凝集成分の回収にあたって、一旦沈殿槽等で凝集
成分を沈降させ、沈殿部分を引き抜いて脱水処理を行な
うことにより、回収作業の能率向上を図ることもできる
。この場合、上澄水は良好な水質であるため公水域への
放流が可能であり、また地下へ還元しても還元井の目詰
りを起こすととがない。

次に実施例を示して本発明を更に具体的に説明する。

〔実施例〕

図に示す泥水処理装置を用いて本発明の処理方実施例 ここで、処理対象とした泥水の組成は、次のとおりであ
る。

０ベントナイト　　　　　　　　　６０〜８０ｋｇ／−
０分散剤、リグニンスルホン阿ψ　　　　　１ｏ〜３０
ｋｇ／ｍ”Ｏ増粘剤、ＣＭ　Ｃｅｋｑ／ぜ ０使用に伴って溶は込んだ成分 、ＣＯＤ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２
０１１．ｒｌ［］０１ｌＩＩｌ・砒素　　　　　　　　
　ｆｌ、１１６〜２．Ｉ’１ＩＩＰ・カドミウム　　　
　　　　　　　（Ｌｎ７〜１．ＯｒＫＭＩ銅　　　　　
　　　　　　　　　［７−１，０ｐ４次に処理工程を図
を参照し表がら説明する。力お、処理能力は１時間当り
泥水Ｑ、５　ｄとして処理を行なった。

廃棄泥水は、粗土砂を除去した後に、原水槽１に一旦集
められる。この泥水は原水槽１からポンプ２により計量
槽３に送られ、とこで一定量が計ｆｆ＋されて反応槽４
に遂られる。

反応槽４け、それぞれ０．１　ｒｒ？の容量をもつ４個
の水槽４１％　４　ｂ、４Ｇ、４ｄを直列的に連結し、
第１の水槽４ａから第４の水槽４ｄに向けて順次泥水が
送られるようになっている。計量槽３からの原水は、第
１の水槽４ａに導入されるが、この際原水と等晴の希釈
水が加えられて希釈される。

？Ａ１の水ＰＭ４ａでは、攪拌装置５ａによって泥水を
攪拌しながら、石灰系水硬性物質として普通ポルトラン
ドセメントを所定の割合で添加する。

このセメントの添加は、セメント貯槽６ａから定量ポン
プ７ａを介して定量的に行なわれる。

次いで、第２の水槽４ｂでは、攪拌装置５ｂによって泥
水を攪拌しつつ、塩化第二鉄を所定の割合で添加する。

ここで塩化第二鉄は、貯槽６ｂに水溶液として供給され
、定量ポンプ７ｂにより定量的に送られる。

泥水は、次いで第３の水槽４ｃに送られ、ここでは攪拌
装置５ｃによシ泥水を攪拌しつつ、カチオン系有機剤と
してポリアクリルエステルを所定の割合で添加する。こ
のカチオン系有機剤も、貯槽６０．定量ポンプ７ｃを通
して定量的に添加される。

反応槽４の最終段である第４の水槽４ｄでは、攪拌装置
５ｄによシ泥水を攪拌しつつ、アニオン系有機剤として
ポリアクリルアミドを所定の割合で添加する。このアニ
オン系有機剤も、貯拾〇ｄ％定量ポンプ７ｄを通して定
量的に添加される。

上記反応槽４を経て固体成分が絣集性をもった泥水は、
次いで沈殿槽８に導入される。この沈殿ｔａ８では、泥
水に生じた凝集成分が沈降し、上澄水と沈殿物とに分離
される・上澄水は、沈殿槽８上部の溢流堰８＆から流出
し、処理水槽９に送られる。この上澄水の一部は、前記
反応槽４に導かれる原水の希釈と、後に述べる脱水装置
の濾布の洗浄に使用され、残部は放流される。

一方、沈殿ＷＪ８の底部に沈降した凝集成分は、タイマ
ー１０によシ制御されたポンプ１１によって所定時間経
過毎に沈殿槽８から引き抜かれ、汚泥貯Ｍ１２に送られ
る。この汚泥貯槽１２の汚泥は、ポンプ１３により計量
槽１４を経て一定量づつ薬剤混合槽１５に送シ込まれ、
ここで少量のアニオン有機剤（ポリアクリルアミド）が
添加混合され、次いで連続式の脱水装置１６に送られる
。

脱水装置１６は、この例では瀘布１７がローラ１８・・
・に巻回され、循環される形式のものであって、循環経
路の一部で濾布１７に付着された凝集（１１） 成分が、脱水ロール１９．１９間で脱水され、脱水ケー
キとして濾布１７から剥離、回収される。

また、’Ｉｔ’ｄ　布１７は、前述した上澄水の一部く
で洗浄される。脱水分離水及び口重洗浄水け、雑廃水槽
２０に集められ、ポンプ２１により原水槽１に送られて
原水（泥水）と共に処理される。

上記のような処理工程によって、前記した組成をもつ泥
水の処理を、笛１表に示すＡ％Ｔ３．Ｃ’の３とおりの
処理条件下で行ない、それぞれの処理について沈殿槽８
からの上澄水の水質を分析した。

分析結果を第１表中に示す。

また、上記処理条件Ａ、Ｂにより得られた脱水ケーキに
ついて、それぞれＪＩＳ　　Ｋ　　１０１に基く溶出試
験を行なった。その結果を第２表に基準値とあわせて示
す。

更に、上記処理条件人による処理工程中の脱水装置１６
において、凝集成分を脱水して得られる脱水分離水の水
質分析を行なった。その結果を第３表に水質基準値とあ
わせて示す。

（１２） ＠１　　　麦 （１３） 第２表 （１４） 第１表に示す結果から分かるように、本発明の処理方法
によシ凝集成分が除失された処理水は、いずれも水質基
準を満足し、公水域に放流できるものであった。また、
ＳＳ分が少なく、従って地下に還元しても還元井の目詰
を引き起こす恐れが表いものであった。

また、各処理で生じる脱水ケーキは、泥水処理量の約４
０％程麿（含水率約５０％の場合）であって、従来の処
理方法に比較して２分の１以下である。従って脱水ケー
キの運搬に要する費用や埋立用地の面積を従来よシ小さ
くして処理コストの低減を図ることができる。

第２表に示す脱水ケーキの溶出試験の結果から、本発明
により処理された泥水の凝集成分は、有毒成分が凝ｇ４
成分中に固定化されてほとんど溶出しないから、専用の
埋立用地を必要とせず、一般の造成用土としても使用可
能であることが分かり、□ 従って、凝集成分の処理が容易となると共に処理コスト
の低域が可能であることが分かった。

更に、第３表に示す結果から、凝集成分の脱水（１５） によシ生じる脱水分離液もまた良好な水質をもち、公水
域への放流及び地、下への還元を何ら支障なく行なうこ
とができるととが確認された。

以上、詳細に説明したように、本発明の泥水の処理法に
よれば、リグニンスルホン酸等の分散剤を多量に含む泥
水を処理するにあたって、分散剤をカチオン系有機剤に
より中和して泥水中の固体成分を凝集せしめ、これによ
シ生じる固体物（凝集成分）を水から分離、回収するこ
とにより、処理に伴って生じる固体物の量を従来方法に
比べて大幅に減少させることができ、従ってその処理コ
ストの低減を図ることができる。また、処理に伴って生
じる処理水の水質が良好であるため、公水域への放流や
地下への還元を何ら支障なく行なうことができる等の効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明を実施するための処理装置の一例を示す
概略構成図である。 （１６） ４・・・・・反応槽、４　ａｘ　４　ｂｓ　４　ｃ　ｓ
　４１・・・・・水槽、８・・・・・沈殿槽、３ａ・・
・・・溢流堰、９・・・・・処理水槽、１６・・・・・
脱水装置、１７・・・・・濾布。 ４３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 地熱発電のための堀井工事に用いた泥水を処理するにあ
   たって、 前記泥水に対して Ｏ石灰系水硬性物質、 ■　塩化第二鉄、 ■　カチオン系有機剤、 ■　アニオン系有機剤、 を順次添加、混合し、 生成する凝集成分を水から分離、回収することを特徴と
   する泥水の処理法。