JPS6240391B2

JPS6240391B2 -

Info

Publication number: JPS6240391B2
Application number: JP10750183A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Takada
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Priority date: 1983-06-15
Filing date: 1983-06-15
Publication date: 1987-08-27
Also published as: JPS59232166A

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つて行なわれ
る堀井工事においては、地中に向けて堀削された
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
としてリグ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）等が凝集を起こ
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）に加えてある。ところで、従来地熱発電のための堀井工事にあ
たつて、使用後の泥水の処理方法としては、廃棄
泥水池にて泥水中の固体成分をある程度沈降さ
せ、上澄水の一部分を分離水として地下に還元
し、固体成分を含む部分を普通ポルトランドセメ
ント等の添加により固化させ、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度で含まれ、またSS成分
の分離が不充分なため、分離水を水質基準上公水
域には放流できず、従つて地下に還元しているの
であるが、この分離水にはSS成分が多く含まれ
るため、還元井が目詰りを起こすという問題を生
じていた。また、泥水の全量に対して、固化処理
して埋立処分する部分の割合が大きいため、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り、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つた。本発明は、上記従来の泥水処理方法の問題点を
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、本発明を詳細に説明する。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つて、前
記泥水に対して石灰系水硬性物質、塩化第二
鉄、カチオン系有機剤アニオン系有機済を順
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
あつて、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CMC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
ている泥状の液であるが、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てある。
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
属が溶け込むことが多い。本発明では、泥水処理
にあたつて上記のような使用に伴つて溶け込む成
分をも分離除去する。処理にあたつて、上記泥水からは粗土砂を除去
しておくことが望ましい。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つた種々
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のカルシウム塩が生成する。この
カルシウム塩は解離度が小さく、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度
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、泥水の組成及び用いる石灰系水硬性物質の種
類に応じて若干異なるが、ボルトランドセメント
を用いる場合には、通常泥水１m³あたり50Kg程度
が適当である。この場合、添加量が60Kgを超える
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、塩化第２鉄がセメントと反応
して水酸化第二鉄を生成し、これに対する結合水
が多くなるためと考えられる。なお、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
フミン酸、リグニン酸等の有機酸と反応してこれ
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つた泥水中で、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、ジシアンージ
アミドが使用できる。こ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、
従つて、これの添加により分散剤はその作用を失
ない、泥水中のベントナイトやCMC等が凝集し
易くなる。カチオン系有機剤を添加後更に、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、
フミン酸、リグニン酸及び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け込んでいた砒素、銅、カ
ドミウム、鉛、水銀等の微量成分が捕捉され、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
濾布により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、従つて専用埋立地を必
要としない。一方、脱水分離水は、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りを起こすことがない。なお、凝集成分の回収にあたつて、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こ
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
法を実施した。ここで、処理対象とした泥水の組成は、次のと
おりである。 Γベントナイト 60〜80Kg／m³ Γ分散剤、リグニンスルホン酸 10〜30Kg／m³ Γ増粘剤、CMC ８Kg／m³ Γ使用に伴つて溶け込んだ成分・COD 200，000ppm ・砒素 0.06〜2.0ppm ・カドミウム 0.07〜1.0ppm ・鋼 0.07〜1.0ppm 次に処理工程を図に参照しながら説明する。な
お、処理能力は１時間当り泥水0.5m³として処理
を行なつた。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、ここで一定量が計
量されて反応槽４に送られる。反応槽４は、それぞれ0.1m³の容量をもつ４個
の水槽４ａ，４ｂ，４ｃ，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つている。計量槽３
からの原水は、第１の水槽４ａに導入されるが、
この際原水と等量の希釈水が加えられて希釈され
る。第１の水槽４ａでは、攬拌装置５ａによつて泥
水を攬拌しながら、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、攬拌装置５ｂに
よつて泥水を攬拌しつつ、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
では攬拌装置５ｃにより泥水を攬拌しつつ、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６ｃ、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、
攬拌装置５ｄにより泥水を攬拌しつつ、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、貯槽６
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を経て固体成分が凝集性をもつた
泥水は、次いで沈殿槽８に導入される。この沈殿
槽８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８ａ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、沈殿槽８の底部に沈降した凝集成分は、
タイマー１０により制御されたポンプ１１によつ
て所定時間経過毎に沈殿槽８から引き抜かれ、汚
泥貯槽１２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に送り込まれ、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、この例では濾布１７がローラ
１８…に巻回され、循環される形式のものであつ
て、循環経路の一部で濾布１７に付着された凝集
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、濾布１７は、前述した上澄水の一部で洗浄
される。脱水分離水及び口布洗浄水は、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つて、前記した組成
をもつ泥水の処理を、第１表に示すＡ，Ｂ，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
出試験を行なつた。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Ａ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つた。その結果を第
３表に水質基準値とあわせて示す。

【表】

【表】第１表に示す結果から分かるように、本発明の
処理方法により凝集成分が除去された処理水は、
いずれも水質基準を満足し、公水域に放流できる
ものであつた。また、SS分が少なく、従つて地
下に還元しても還元井の目詰を引き起こす恐れが
ないものであつた。また、各処理で生じる脱水ケーキは、泥水処理
量の約40％程度（含水率約50％の場合）であつ
て、従来の処理方法に比較して２分の１以下であ
る。従つ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り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、
有毒成分が凝集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、従つて、凝集成分の処理が容易となると共に
処理コストの低減が可能であることが分かつた。更に、第３表に示す結果から、凝集成分の脱水
により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ことが確認された。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つて、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、これにより生じる固体物（凝
集成分）を水から分離、回収することにより、処
理に伴つ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、従つてその処理コ
ストの低減を図ることができる。また、処理に伴
つ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。４……反応槽、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ……水
槽、８……沈殿槽、８ａ……溢流堰、９……処理
水槽、１６……脱水装置、１７……濾布。

Claims

【特許請求の範囲】１地熱発電のための堀井工事に用いた泥水を処
理するにあたつて、前記泥水に対して石灰系水硬性物質、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。