JP3579110B2 - 泥水の処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば建築工事等にて排出される泥水の処理方法に関し、詳しくは、この泥水を簡易かつ有効に利用する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
堀削工事現場あるいは建築工事現場においては、掘削孔の安定化のため多量の水若しくは地盤安定液を堀削孔内に投入しつつ堀削を行っている。したがって、掘削等の終了時には、水と土（粘土）とが混合された水分の高い泥水が堀削孔内に発生するため、これをポンプ等で排出する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この泥水は、ｐＨが高く、粘土等の微粒子を含むものであるため、そのまま河川等に廃棄することはできず、産業廃棄物として処理される必要がある。
したがって、この泥水を産業廃棄物処理施設にまで運搬しなければないところ、大量の泥水の運搬には、多数のコンテナダンプ等の運搬手段を確保する必要があり、速やかに処理することが困難な場合が多い。
また、コンテナダンプ等による泥水の運搬の際には、泥水が周囲に飛散するという不都合や、泥水が高比重のため、過積載を避けるために大量に積載できないという不都合があった。
これに対して、現場に打設する生コンクリートを運搬するコンクリートミキサ（アジテータ車）は、通常、生コンクリートを排出後は、ミキサ内に生コンクリート残留物を少量残してはいるがほぼ空車の状態でコンクリートプラントへ戻っていくという現実があった。
【０００４】
また、泥水は、水分と固形分とに分離した後に、廃棄処分をしなければならないため、多数の工程を経て処理する必要があった。すなわち、図２に示すように、産業廃棄物処理施設では、泥水に凝集剤を添加して、アジテーションを行い、上澄水を得るとともに、沈殿物をさらに脱水して水を得て、これらの水を合わせて、さらに中和処理を施して下水道に放流するのである。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、工事等において発生した泥水の処理方法に関し、泥水の凝集処理を効率的に行うことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記した技術的課題を解決するべく、生コンクリートを運搬・排出後のコンクリートミキサに着目し、空のミキサ内に泥水を投入し、ミキサの回転により、泥水の凝集処理が可能であることを見いだし、本発明を完成した。
すなわち、請求項１に記載の発明は、土と水とが混合してなる泥水を、凝集化させ沈澱物と上澄水とに分離する処理方法であって、前記泥水をミキサ車のミキサ内に投入する工程と、このミキサ内において泥水を凝集化させる工程、とを備えたことを特徴とする泥水の処理方法である。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、前記凝集化は、前記ミキサ車のミキサ内において、セメント溶出液と泥水を混合することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の泥水の処理方法である。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、前記セメント溶出液は、前記ミキサ車のミキサ内のセメント成分に水を添加してなることを特徴とする請求項２に記載の泥水の処理方法である。
また、請求項４に記載の発明は、前記上澄水をコンクリート用水として用いることを特徴とする請求項１又は２又は３のいずれかの記載の泥水の処理方法である。
【０００９】
以下、本発明を詳細に説明する。
前記泥水とは、例えば工事等に伴って発生する土（粘土）と水とを主体とするものであり、具体的には、地盤安定液等を含む廃ベントナイト泥水、リバース工法等に伴う廃泥水等が含まれる。
なお、かかる工事には、建設工事、土木工事、堀削工事等が広く含まれる。
【００１０】
本発明にいう凝集とは、前記泥水に含まれる粒子を集合させて遊離水を発生させることをいう。この凝集の結果、泥水は沈殿物（凝集体）と上澄水とに分離される。
本発明では、この凝集をミキサ内で行うことを特徴とする。ミキサは、生コンクリートを工事現場に運搬し排出た後は、空ミキサの状態でコンクリートプラントへ戻るのが通常である。しかし、このミキサは、回転させることにより、泥水の凝集反応を効率的に行うことのできる装置でもある。
したがって、このミキサを凝集反応装置として用いることができ、この結果、凝集反応装置の設備を省略化することができる。さらに、ミキサ車の運行時間を利用してミキサを回転させて、ミキサ内で凝集を行うこととすれば、凝集のための時間を特に設ける必要がなくなる。
【００１１】
そして、同時に、ミキサ内には、運搬後排出した生コンクリートが内壁等に残存するのが通常であり、この場合、生コンクリート残留物は、セメント成分を含むためカルシウムイオンの供給源となり、泥水に凝集をおこさせる凝集剤として作用させることが可能である。
【００１２】
ここに、生コンクリート残留物を、凝集剤として作用させるためには、このままの状態で泥水と混合してよいし、さらに効果的には、生コンクリート残留物に水を加えてセメント成分からカルシウムイオン等を溶出させて得たセメント溶出液と泥水を混合する。セメント溶出液は、具体的には、ミキサ内に一定量残留する生コンクリートに対して水を添加してミキサを回転させて混合することにより、あるいは、ミキサ外部で余剰の生コンクリートに水を添加して撹拌混合することにより得ることができる。なお、セメント溶出液は、セメントに水を添加してセメント中のカルシウムイオンが溶出したものであれば、その製法や状態を問うものではない。
【００１３】
なお、泥水の凝集化には、一般的な凝集剤を添加することもできる。かかる凝集剤としては、例えば、消石灰等の無機系凝集剤や高分子凝集剤を用いることができる。
【００１４】
このように、ミキサ内の生コンクリート残留物やそのセメント溶出液を凝集剤として用いて、ミキサを回転させることにより、凝集剤の添加の手間及びコストを省略化することが可能となり、全体的な処理工程を簡略化することができる。
ミキサにおける生コンクリート排出後の生コンクリート残留量は、例えば５０００Ｌの容積のミキサにおいて５０Ｌ程度（約１％）であり、この残留物に対して１００Ｌ程度の水を投入することにより、充分カルシウムイオンの溶出したセメント溶出液をミキサ内で生成させることができる。
【００１５】
凝集を起こさせるために必要なミキサの回転は、一般的なミキサの回転数で充分であり、通常はごく低回転数で凝集する。
ミキサ内で凝集された泥水は、処理施設において、ミキサから排出され、貯泥槽に投入され、静置されると、沈殿物と上澄水とに分離される。必要あれば、この状態でさらに凝集剤を添加して凝集を補助、あるいは促進することができる。
【００１６】
凝集により得られた沈殿物は、フィルタプレスや遠心分離機等の脱水機等で、水分を除去したケーキとされ、一方、除去した水は、貯泥槽から分取した上澄水水混合される。
このケーキは、産業廃棄物として最終処分場に廃棄する。また、上澄液は、そのまま中和することなく、生コンクリート用水として使用できる。さらに、中和により下水道に放流が可能となる。
【００１７】
ミキサで凝集させた後の沈殿物の脱水工程や上澄水の分取工程は、図１に示すように、コンクリートプラントの排水処理用施設を利用して行うことができる。したがって、コンクリートミキサの帰着地であるコンクリートプラントでかかる泥水処理を行うことは、コンクリートミキサがコンクリートプラントへ帰途途中の運行工程で、泥水の凝集を行うことにより、運行工程の無駄を排除し、かつ処理工程時間の短縮化を図るという利点がある。
さらに、コンクリートプラントでかかる工程を行うことにより、凝集処理により得た上澄水の再利用を効率的に行うことができるという利点がある。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、工事において発生する泥水を、空車のミキサあるいは、さらにミキサの運行時間を利用して効率的に処理することができる。
請求項２に記載の発明によれば、さらに、セメント溶出液を凝集剤として利用することにより、凝集剤のコストを低減することができる。
請求項３に記載の発明によれば、ミキサ内に残存するセメント成分に水を添加してセメント溶出液とすることにより、凝集剤のコスト及び添加の手間を省くことができる。
請求項４に記載の発明によれば、効率的に処理された泥水を、さらに、コンクリートの製造に有効利用することにより、コンクリート製造コストの低減及び環境への悪影響を低減することができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明を具現化した一実施例について説明する。
以下の実施例では、ミキサ車の容量を小スケール化して泥水の処理試験を行った。
【００２０】
（実施例１〜５）
道路建設現場（名古屋高速四谷（その２）工区）にて採取した泥水サンプルにつき、以下の表に示す配合に従って各種実施例の試料を調製し、試験を行った。なお、各実施例は、泥水サンプル３００ｍｌ に、高分子凝集剤であるＭＤ−ＰＬＵＳ（商品名）（ＰＨＰＡ（Ｐａｒｔｉａｌｙ Ｈｉｄｒｉｚｅｄ Ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ） を主成分とする）を所定量（泥水に対する割合で０．０３〜０．１３ｖｏｌ ％（ 以下、単に％という。） 添加して、薬さじで撹拌混合し、さらに予め調製しておいたセメント溶出液 （セメントペースト（Ｗ／Ｃ 比＝５０％） ２０ ｍｌ に水 ４０ ｍｌ を添加してカルシウムイオンを溶出させておいた上澄液）６ｍｌ（泥水サンプルに対して２ ％） を添加して、薬さじで撹拌混合して試験した。
なお、セメント溶出液には、カルシウムイオンが飽和状態で含まれているものである（ なお、カルシウムの水への飽和溶解度は常温で１６５０ｐｐｍ 程度である） 。
【００２１】
【表１】

【００２２】
（ 実施例６〜９）また、他の現場（ＪＲ 名古屋駅ツインビル建設現場） で採取した泥水サンプルにつき、以下の表２に示す配合に基づいて各実施例の試料を調製して試験を行った。なお、リハイデー２１は高分子凝集剤の商品名であり、ＦＡＳＴ ＡＩＤはカルシウム塩凝集剤の商品名である。これらの実施例においては、表２に示すように、リハイデー２１又はＭＤ−ＰＬＵＳ 、次にＦＡＳＴ ＡＩＤの順で添加後、撹拌混合し、予め調製しておいたセメントペースト（ Ｗ／Ｃ 比＝５０％） を加えて、さらに撹拌した。
【００２３】
【表２】

なお、表１及び２における遊離水の発生量は、各実施例においてセメント溶出液あるいはセメントペーストを添加・撹拌し 静置して１０分経過後に、試験容器（ ビーカー） において現れたスラッジと上澄水との界面位置に対応する容量目盛りを読み取って測定した。
【００２４】
（ 実施例１〜５について） ＭＤ−ＰＬＵＳ 及びセメント溶出液を添加して撹拌後、静置した泥水サンプルの状態を観察した結果を表１に併せて示す。この表から明らかなように、セメント溶出液のみを添加した実施例１においては、泥水中の粘土分は凝集するが、圧密されにくいため、スラッジボリュームが大きい。ただし、実施例１の場合であっても、泥水の凝集は観察されたので、セメント溶出液との混合撹拌の効果を確認できた。
一方、高分子凝集剤ＭＤ−ＰＬＵＳ を添加した実施例２〜５においては、遊離水量も多く、特に実施例４及び５では、大きなフロックが形成されたため、スラッジは圧密されやすく、脱水性に優れていた。
【００２５】
また、ＭＤ−ＰＬＵＳ の添加量についてみると、０．０３％、０．０７％の添加量でも効果はあるが、０．１ ％、０．１３％の添加量で脱水及びフロック形成能向上の効果が顕著であり、０．１ ％以上が効果的な添加量であることがわかった。なお、一般に、凝集剤の添加量と効果の関係には、ある閾値があり、これらの実施例においては、０．１３％以上の添加量では、凝集状態の目立った改善は見られず、ＭＤ−ＰＬＵＳ の添加量としては０．１ 〜０．１３％は、ほぼ最適値であると考えられる。
【００２６】
なお、実施例２〜５においては、先に少量添加するＭＤ−ＰＬＵＳ 中のＰＨＰＡが泥水中の粘土の活性点に吸着され、粘土の微粒子間が架橋される。そして、続いて添加されるセメント溶出液中のカルシウムイオンとの反応によりＰＨＰＡが不溶性となって析出すると同時に、粘土とカルシウムイオンとのイオン交換反応により脱水性に優れたスラッジとなる。
【００２７】
このように、実施例１〜５では、生コンクリート残留物から発生するカルシウムイオン以外の無機凝集剤を添加することなく、高分子凝集剤の添加のみで効果的に凝集化させることができた。
また、この結果から、ミキサ車のミキサ内の生コンクリート残留物を凝集剤として利用できることを明らかにすることができた。すなわち、セメント中に大量に含まれるカルシウムイオンを、生コンクリート排出後のミキサ内に予め水を添加することにより、水中へ溶出させ、泥水の凝集処理に必要なカルシウムイオンをミキサー内で生成させることができることがわかった。
また、カルシウムイオンの溶解度は低いので生コンクリート残留物には、イオン化していないカルシウムが豊富に残存している。したがって、ミキサ内の生コンクリート残留物の多少にかかわらず、ミキサ内に水を添加することにより、凝集剤としての作用を発揮させることができる。なお、通常ミキサ内の生コンクリート排出後の生コンクリート残留物は、ミキサ容積比にして約１％程度であり、例えば５０００Ｌのミキサでは、約５０Ｌの生コンクリートがミキサ内に残留し、１００Ｌ程度の水を添加混合することにより、充分量のカルシウムイオンが溶出されてくる。
【００２８】
（ 実施例６〜９について）セメントペーストのみを添加した実施例６では、実施例１と同様に、泥水は凝集し遊離水は発生するが、スラッジボリュームが大きく圧密されにくい状態となっている。ただし、実施例６の場合であっても、泥水の凝集は観察されたので、セメント溶出液との混合撹拌の効果を確認できた。
一方、セメントペーストの他、各種凝集剤を加えた場合（ 実施例７〜９）には、遊離水も多く発生し、また、形成されるフロックも大きく、脱水性に優れるスラッジを形成していた。
【００２９】
この結果から、ミキサ内の生コンクリート残留物をそのままの状態で用いても、各種処理剤の添加により、ミキサ車内での泥水の凝集が可能であることを確認することができた。
また、特に、高分子凝集剤を組み合わせて用いれば、効果的に大きなフロックを形成することができ、スラッジの圧密等が行いやすい状態とすることができる。
【００３０】
なお、これらの実施例は、いずれもコンクリートミキサ車のミキサでなく、ビーカー内等で行ったが、ミキサ車のミキサ内での実験に対応させることができる。ミキサ車において、ミキサの回転により、内容物の混合撹拌効果は確実であり、しかも凝集反応は速やかに生じるからである。
【００３１】
また、ミキサ内における凝集反応をより促進させるため、ミキサから凝集した泥水を排出後にも、さらに、ミキサ外の反応槽で泥水の凝集反応を生じさせることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における泥水の処理システムを示した図である。
【図２】従来における泥水の処理システムを示した図である。

Claims (4)

1. 土と水とが混合してなる泥水を、凝集化させ沈澱物と上澄水とに分離する処理方法であって、前記泥水をミキサ車のミキサ内に投入する工程と、このミキサ内において泥水を凝集化させる工程、とを備えたことを特徴とする泥水の処理方法。
2. 前記凝集化は、前記ミキサ車のミキサ内において、セメント溶出液と泥水を混合することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の泥水の処理方法。
3. 前記セメント溶出液は、前記ミキサ車のミキサ内のセメント成分に水を添加してなることを特徴とする請求項２に記載の泥水の処理方法。
4. 前記上澄水をコンクリート用水として用いることを特徴とする請求項１又は２又は３のいずれかの記載の泥水の処理方法。

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