JPS6329599B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、土木排水、特に土木工事に際して
生ずる土砂―セメント系懸濁排水の処理方法に関
するものである。 地下工事、ダム建設、トンネル工事など各種の
土木工事において、土砂やセメントの微細粒子が
湧水や流水に伴なつて土木排水が多量に発生し、
その効果的な処理ができないので工事現場では大
きな問題となりつつある。 現在、かかる土木排水においてセメント含有の
高い場合には多くの場合、硫酸で中和処理する方
法がとられている。しかしながら、この方法は、
排水中のアルカリ分を中和すると共に、セメント
粒子をも中和する必要があるから多量の硫酸を必
要とするのみならず分離困難な汚泥となる。ま
た、この方法は、生成する石膏は溶解度が比較的
高いため溶存Caの低減にはおのずと限度があ
り、SO^2- ₄と共に排水中の電気伝導度の低下はあ
まり期待できない。一方、土砂分の多い懸濁排水
の場合には凝集剤で処理する方法がとられている
が、良好なフロツクが形成されないとか、凝集剤
の使用量の増大、特に有機凝集剤はあまり効果が
ない等の為に汚泥処理の困難が伴なうにもかかわ
らず、濁度の実質的低下は期待できない。このよ
うなことから、本発明者は近時、セメント系排水
を炭酸ガス中で中和処理する方法を提案した（特
開昭55―137084号）。この方法は、排水に、消石
灰等のCaを放出する難溶性カルシウム含有物
質を加え、排水中に不溶性珪酸カルシウムを生成
し、これに凝集剤を添加して前記珪酸カルシウム
を凝集沈降させて固液分離するものである。ま
た、特に排水のPHが高い場合には炭酸ガスを導入
して中和処理を行ない、過剰に添付したカルシウ
ム含有物質からくるCaを容易に不溶化できる
ようにしたものである。しかしながら、この方法
では、炭酸ガスの供給口が炭酸カルシウムの生成
に伴なう閉塞が生じ易くトラブルの原因となり、
加えて生成炭酸カルシウムが極めて微細であるた
め白濁し、これを分離することが非常に困難であ
ることが分つた。 一方、土木排水はその性質上、工事施工の状
況、土質等の変化により、流量や水質を著しく変
化させ、これを完全に無公害化することは非常に
困難を伴なう。これに対し、環境汚染に対する対
策は年々厳しく要求され、例えば濁度、PHのみな
らず電気伝導度の規制もされる状況にある。 本発明者らは、このような土木排水に対して鋭
意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至つ
た。 すなわち、本発明は、土木工事から発生する土
砂セメント系懸濁排水を処理するに当り、流量と
共に石灰乳により、該排水のPHを常にPH10.5以上
に制御する排水調製工程、次いでこの排水スラリ
ーに凝集剤を添加して凝集沈降させて固液分離す
る工程、次いで、この分離排水に炭酸水を添加し
て溶存Caを不溶化せしめて分離除去する工程、
次いで前工程で分離された処理排水を炭酸水で中
和すると共に、他方、分離汚泥は要すれば濃縮後
脱水処理する工程からなることを特徴とする土木
排水の処理方法である。 本発明において、適用される土木排水は、土砂
分の多い懸濁排水、セメント懸濁排水及び土砂―
セメント系の懸濁排水など土木工事の施工に伴な
つて発生する排水である。 従つて、本発明において適用する土木工事から
の排水はいわゆる水ガラス系グラウト排水は除か
れる。 かかる土木排水は、凝集剤のみでは本質的に処
理できない。例えば、第１図は、第１表に示した
各種の組成のカオリン―セメント系懸濁液を、凝
集剤として硫酸バンドを用いて除濁効果を試験し
た結果である。その実験は次の条件によつて行な
つた。カオリン200mg／およびセメント10〜
1000mg／の含成懸濁液に凝集剤を添加して
150RPMで５分間撹拌した後10分間静置して水温
18〜20℃において残留濁度を測定したものであ
る。

【表】 この図からわかるように、セメント量の少ない
懸濁水の場合には凝集剤の添加効果は期待できな
い。 次に第２図は、上記の第１表の合成懸濁水を凝
集剤として硫酸バンドで処理した残留カルシウム
を測定したものであるが、凝集剤の添加では殆ん
ど残留カルシウムの低減に寄与しないことが明白
である。更に、第３図は、同じく凝集剤添加後の
合成懸濁液の25℃における電気電導度（μ／
cm）を測定したものである。 この結果も第２図と殆んど同様の傾向を示し、
電気電導度の低下には寄与しないことがわかる。
これに対し、第４図は、セメント懸濁水（初期溶
存カルシウムCa：168mg／）を常温における
炭酸ガスによる炭酸化反応を行なわせて、その際
の残留カルシウム、PH、濁度、電気電導度の関係
を測定したものであるが、PH9.5〜10.5において、
残留カルシウム、電気電導度が最少になるが、生
成する微細な炭酸カルシウムのために濁度は最大
域に達する。このような事から、排水には石灰乳
で常にアルカリ調整してCaが存在するような
状態、これをPH測定で制御し、特に10.5以上にお
いて、凝集剤を添加することが凝集剤の効果を最
も発揮することができ、炭酸化においては炭酸水
を用いると特に凝集剤を用いずとも分離し易い炭
酸カルシウムを生成して以下の処理を容易にする
ことがわかつた。 従つて、本発明は前記の事実を応用することに
より土木排水を極めて効果的に処理することがで
きる。第５図は、本発明の実施態様を示す工程図
であるが、該図面に基づいて以下に本発明を説明
する。 土木排水を処理するに当つて、該排水はできる
だけ安定に流量を制御して調整することが必要で
ある。このため排水調整槽１の如き排水ピツトを
坑内又は坑外の適当な場所に設けて排水を送り込
むことが望ましい。土木排水は、工法、土質およ
び環境などによつ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。従つて、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。流量は基本的にはほぼ100％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各工
程における処理時間が保たれずそのまま次へ移行
し、沈殿槽６，８からフロツクがキヤリオーバー
することにもなりかねない。同様に水質もできる
限り変動の少ないことが望ましい。 従つて、この排水調整槽１において、PHを監視
して常に10.5以上になるようにPHを制御する。例
えば土砂質の多い場合には石灰乳を石灰乳貯槽２
より流入せしめて石灰乳にて水質を流量と同様に
調整する。 尚、排水調整槽１の容量は、前記の理由を考慮
して長期的予測を基本に推定して設定することが
望ましく、また一方、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―フロツ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、排水調整槽１から流出する水質及び流量
を制御された排水は凝集剤貯槽３，４より凝集剤
の添加を受けつつフロツキユレーター５へ送られ
る。第５図において凝集剤貯槽３は無機凝集剤、
凝集剤貯槽４は有機凝集剤を用いた例であるが、
後者は必ずしも必要でなく、又前者の添加は、排
水調整槽１の出口付近であつても差支えない。か
くして、凝集剤の添加された排水スラリーは、フ
ロツキユレーター５より沈殿槽６へ送られフロツ
クの形成による凝集沈降によつて容易に固液分離
される。この沈殿槽６は、現場の事性によつては
急速撹拌槽を設けた沈殿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
沈殿池よりも横流式沈殿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ヤリオーバーす
るのに対し、横流式では水面積負荷以下の粒子を
除去しうるからであり、流量変動のはげしい場合
は特に有効である。 なお、凝集剤は無機凝集剤としては、例えば塩
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ものがあり、ま
た、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。 かくして沈殿槽６にて上澄水と汚泥に固液分離
され、処理排水の上澄液は炭酸カルシウム析出槽
７に移送される。ここにおいて、処理排水中の溶
存CaがCO₂溶解槽１０より供給された炭酸水
と反応して炭酸カルシウムを生じて不溶化する。
この反応はPHが9.5〜11.5特にPH10前後で行なう
ことが最も効果的であり、更に必要に応じて凝集
剤を添加してもよい。 次いで、沈殿槽８に処理排水が移行され、ここ
において、主として上澄水と炭酸カルシウムとの
固液分離が行なわれる。 この場合も前工程と同様のシステムを採用する
ことができる。すなわち、炭酸水による炭酸化反
応で生成する炭酸カルシウムは、炭酸ガスによる
炭酸カルシウムの生成と異なつて、沈殿分離し易
い粒子となるが、反応後、凝集剤を添加し、適当
なフロツキユレーターを前記と同様に設ければ、
沈殿槽８において固液分離を一層円滑に行なうこ
とができる。次いで、ここで分離された上澄排水
は約PH10前後のアルカリ性となつているのでCO₂
溶解槽１０により炭酸水が中和槽１１に供給され
てPH７前後に中和されると同時に電気電導度も著
しく低下されており実質的に無害な排水となつて
放流される。 一方、各固液分離工程から排出される分離汚泥
は脱水機１３により脱水されて処理されるが、こ
の処理能力を高めるべく要すれば濃縮槽１２を経
て脱水処理することが適当である。このスラツジ
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１３から分離
されたしぼり液１５、同じく濃縮槽１２から分離
された上澄液１４は前の処理工程のいずれかへ移
送することができるが、通常は図面の如く排水調
整槽１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土木排水を経済
的に有利に無害化することができる。 実施例 １ 土砂―セメント系土木排水をポンプにて５m³／
mmの流量で排水調整槽１に送り込む。この排水は
セメント500ppm、Ca130ppm、濁度980、PH
11.6および電気電導度は1350μ／cmであつた。
PH11.6であるので石灰乳の添加は行なわない。排
水調整槽１から流出する調整排水に対し、濃度
30ppmとなるように硫酸バンド溶液を凝集剤貯槽
３より添加し、更にポリアクリルアミドを濃度
5ppmとなるように凝集剤貯槽４よりフロツキユ
レーター５へ添加し、沈殿槽６へ送り込む。この
沈殿槽６における排水の平均帯留時間は15mmに設
計されたものであつたが、形成された粗大フロツ
クが速やかに凝集沈降して容易に沈殿分離するこ
とができた。上澄水は連続的に流出しCO₂溶解槽
１０より飽和炭酸水がCaCO₃析出槽７に供給さ
れ上澄水をPH10に一定すると白濁して沈殿槽８へ
流れ込む。ここでは平均滞留時間20mmに設計され
たものであつたが、容易に沈殿分離することがで
き、上澄水は次いで同様に炭酸水により中和槽１
１にてPH7.0に中和されてそのまま放流した。一
方、沈殿槽６および沈殿槽８より排出される分離
汚泥は濃縮槽１２を経て脱水機１３にかけられて
ケーキとなり、そのまま工事現場の埋立用土とし
た。なお、放流した排水を測定したところ、
Ca15ppm、濁度1.5および電気電導度は65μ
／cmであり実質的に無害化されたものであつ
た。 実施例 ２ セメント懸濁水（初期溶存カルシウムCa：
180mg／）に対して、炭酸ガスと飽和炭酸水の
２種を使用し、常温下、PH9.5〜10.5の条件で炭
酸化反応を行なつた。処理後、各々を濾紙5B（東
洋濾紙製）に通し、その過速度等を測定した。
結果を表―２に示す。

【表】 上記結果から飽和炭酸水を用いる本発明によれ
ば、炭酸ガスを用いた場合に比べ生成されるフロ
ツクの固液分離が極めて容易となることが明らか
となつた。 比較例 １ 前記実施例１の第５図において、CaCO₃析出
槽７の下部に炭酸ガス導入管（口径１インチパイ
プの下部60cmにφ3mmのガス供給孔を多数設けた
もの）を接続し、飽和炭酸水の代わりに炭酸ガス
を380／minの割合で向流導入して炭酸化を行
つた。他の構成は前述の実施例１と同様である。 この場合、次第に生成する微細な炭酸カルシウ
ムにより、炭酸ガス供給孔が閉塞して炭酸ガスの
導入不能となり、24時間作業で炭酸ガス導入管を
３回取り換えざるを得ない結果となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は各種の合成排水に対する硫酸バンドの
添加と残留濁度との関係を示すグラフ、第２図は
同じく硫酸バンドと残留カルシウムの関係を示す
グラフ、第３図は同じく硫酸バンドと電気電導度
の関係を示すグラフ、第４図はセメント上澄液の
炭酸ガス導入による炭酸化反応におけるPH、残留
カルシウム、濁度および電気電導度との関係を示
すグラフおよび第５図は本発明の一実施態様を示
す工程図である。 １…排水調整槽、２…石灰乳貯槽、３…凝集剤
貯槽、４…凝集剤貯槽、５…フロツキユレータ
ー、６…沈殿槽、７…CaCO₃析出槽、８…沈殿
槽、９…CO₂貯留タンク、１０…CO₂溶解槽、１
１…中和槽、１２…濃縮槽、１３…脱水機、１４
…上澄液、１５…しぼり液。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 土木工事から発生する土砂―セメント系懸濁
   排水を処理するに当り、流量と共に石灰乳により
   常に該排水のPHを10.5以上に制御する排水調整工
   程、次いで、この排水スラリーに凝集剤を添加し
   て凝集沈降させて固液分離する工程、次いで分離
   排水と炭酸水を添加して溶存Caを不溶化せし
   めて分離除去する工程、次いで前工程で分離され
   た処理排水を炭酸水で中和すると共に、他方、分
   離汚泥は要すれば濃縮後脱水処理する工程からな
   ることを特徴とする土木排水の処理方法。