(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体の圧力により膜材が膨張するとともに小孔も膨張開口して散気し、かつ、前記散気をしないときには前記膜材は膨張せずに前記小孔は閉じている状態である弾性体製の多孔膜材に、炭酸ガスを含む空気を通して、アルカリ性排水の水中に前記炭酸ガスを含む空気の微細気泡を発生させることで第一次の中和処理を実施する工程と、
前記第一次の中和処理が実施されたアルカリ性排水のｐＨを測定し、前記第一次の中和処理が実施されたアルカリ性排水へのポリ塩化アルミニウムの添加を、ｐＨが略８．５以上の場合には行い、ｐＨが略８．５未満の場合には行わないことで第二次の中和処理を実施する工程と
を有するアルカリ性排水の中和方法。
【請求項２】
気体の圧力により膜材が膨張するとともに小孔も膨張開口して散気し、かつ、前記散気をしないときには前記膜材は膨張せずに前記小孔は閉じている状態である弾性体製の多孔膜材に、高濃度炭酸ガスを通して、アルカリ性排水の水中に前記高濃度炭酸ガスの微細気泡を発生させることで第一次の中和処理を実施する工程と、
前記第一次の中和処理が実施されたアルカリ性排水のｐＨを測定し、前記第一次の中和処理が実施されたアルカリ性排水へのポリ塩化アルミニウムの添加を、ｐＨが略８．５以上の場合には行い、ｐＨが略８．５未満の場合には行わないことで第二次の中和処理を実施する工程と
を有するアルカリ性排水の中和方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル工事などにおけるアルカリ性排水の中和方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートの打設を行う土木現場や建築現場からの排水はセメントによりアルカリ性となっている。このような汚染された排水は、河川の水質汚濁・環境破壊を防止するために所定の基準値までｐＨ（水素イオン濃度）をコントロールした後に、放流することが必要である。
【０００３】
カルシウム系やナトリウム系のアルカリ性排水の中和処理は、塩酸、硫酸などの強酸で処理されることも多かったが、アルカリ性排水のｐＨが変動した際に、ｐＨ７付近になるように薬品を制御することが難しく酸の過剰添加を招き易く、また硫酸などでは危険物取扱主任者などの有資格者による必要があり、作業性・安全性・取扱いの容易性から問題があった。
【０００４】
一方、弱酸としての炭酸ガスのみを用いてアルカリ性排水の中和処理を行う場合、中性領域で平衡し酸性領域まで低下しない利点があるが、強アルカリ性領域でのガス注入量が多くなるという問題があったため、強アルカリ性領域では強酸（硫酸、塩酸等）で第一次の中和処理を行い、第二次の中和処理として弱アルカリ性領域では弱酸（炭酸ガス等）を用いて、全体での中和処理の効率化を図る方法も知られている。
【０００５】
関連技術として、アルカリ性排水に対して、強酸による第一次の中和処理の後、炭酸ガスを散気フィルターを介して第一次の中和処理が実施されたアルカリ性排水中に噴出させて、第二次の中和処理を行う技術が提案されている（特許文献１参照）。
この特許文献１には、散気フィルターのメッシュを細かくして接触効率（炭酸ガスの気泡とアルカリ性排水との）を上げることが望ましいが、あまりメッシュが細かいとフィルターによる圧力損失が大きくなり、またアルカリ性排水中の物質により目詰まりも起こる問題点が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５２−１４２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１に開示されている技術は、目詰まりなどを極力回避するためには散気フィルターのメッシュを細かくすることができなく、アルカリ性排水中に炭酸ガスの微細気泡を発生させて接触効率を向上することによる中和処理の促進を図ることが困難である。
また、アルカリ性排水を劇薬である強酸を添加して中和処理する上述の方法は、劇薬としての強酸が漏れたときの被害や、その対策や、また、劇薬に人が触れたときの人的被害等を考慮すると安全の面や環境の面からも問題であった。
また、薬品を用いた二段階での中和処理を行う際に、第一次が強酸で、第二次が弱酸（炭酸ガス）の順序であるので、必ず、第一次で薬品（強酸）を用いる必要があった。
【０００８】
本発明の目的は、第一次の中和処理では微細気泡により炭酸ガスとの接触効率を向上させつつ散気フィルターの目詰まりを回避し、必要に応じて安全性の高い薬品を用いて第二次の中和処理を行うアルカリ性排水の中和方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第一のアルカリ性排水の中和方法は、
気体の圧力により膜材が膨張するとともに小孔も膨張開口して散気し、かつ、散気をしないときには膜材は膨張せずに小孔は閉じている状態である弾性体製の多孔膜材に、炭酸ガスを含む空気（空気には一般に炭酸ガスが含まれていると考えれられるが念のため炭酸ガスを含む空気と記載したものである。）を通して、アルカリ性排水の水中に炭酸ガスを含む空気の微細気泡を発生させることで第一次の中和処理を実施する工程と、第一次の中和処理が実施されたアルカリ性排水のｐＨを測定し、第一次の中和処理が実施されたアルカリ性排水へのポリ塩化アルミニウムの添加を、ｐＨが略８．５以上の場合には行い、ｐＨが略８．５未満の場合には行わないことで第二次の中和処理を実施する工程とを有する。
このような工程を経ることにより、第一次の中和処理においては、用いられる弾性体製の多孔膜材（例えば、数十〜百単位の複数の多孔膜材）は、散気をしないときには膜材は膨張せずに小孔は閉じている状態であるので、目詰まりなどは発生しないため、目詰まりなどを極力回避するためには散気フィルターのメッシュを細かくすることができないという従来技術の問題点を解決し、微細気泡の発生により接触効率（炭酸ガスを含む空気とアルカリ性排水との）を向上することにより中和処理の促進が図られている。
また、第二次の中和処理においては、浄水場などで水の濁りを除去するために用いられている薬品である、安全性の高いポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を添加することにより、アルカリ性排水の中和処理を実現するため、劇薬である強酸を用いることなく、安全面・環境面に配慮した取扱いの便宜が図られている。
また、第一次の中和処理が実施されたアルカリ性排水のｐＨを測定し、第一次の中和処理が実施されたアルカリ性排水へのポリ塩化アルミニウムの添加を、ｐＨが略８．５以上の場合には行い、ｐＨが略８．５未満の場合には行わないことで、所定の水質基準（例えば、水質汚濁防止法の排水基準における水素イオン濃度は海域以外の公共用水域に排出されるものについてはｐＨ５．８以上かつｐＨ８．６以下など）を満たすために最小限のポリ塩化アルミニウムの使用量で済むという利点がある。さらに、第二次の中和処理としてポリ塩化アルミニウムの添加を行うことで、第一次の中和処理として必ず薬品を添加することと比較して使用量を低減させる効果を奏している。そして、これらの測定や添加を機械装置で自動制御（スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御など）することで作業を正確・効率的に行うことができる。
【００１０】
本発明の第二のアルカリ性排水の中和方法は、
気体の圧力により膜材が膨張するとともに小孔も膨張開口して散気し、かつ、散気をしないときには膜材は膨張せずに小孔は閉じている状態である弾性体製の多孔膜材に、高濃度炭酸ガスを通して、アルカリ性排水の水中に高濃度炭酸ガスの微細気泡を発生させることで第一次の中和処理を実施する工程と、第一次の中和処理が実施されたアルカリ性排水のｐＨを測定し、第一次の中和処理が実施されたアルカリ性排水へのポリ塩化アルミニウムの添加を、ｐＨが略８．５以上の場合には行い、ｐＨが略８．５未満の場合には行わないことで第二次の中和処理を実施する工程とを有する。
このような工程を経ることにより、第一次の中和処理においては、用いられる弾性体製の多孔膜材（例えば、数十〜百単位の複数の多孔膜材）は、散気をしないときには膜材は膨張せずに小孔は閉じている状態であるので、目詰まりなどは発生しないため、目詰まりなどを極力回避するためには散気フィルターのメッシュを細かくすることができないという従来技術の問題点を解決し、微細気泡の発生により接触効率（高濃度炭酸ガスとアルカリ性排水との）を向上することにより中和処理の促進が図られている。
また、高濃度（１００％を含む）の炭酸ガスにより効率的に中和反応を得ることができる。さらに、高濃度炭酸ガスが１００％の炭酸ガスである場合には、散気途中で排水中に溶け込み攪拌が不十分となることを回避すべく空気との混合物が好ましく効果的とする上記の特許文献１などに開示される従来技術とは異なり、純度の高い１００％の炭酸ガスにより効率的に中和反応を得ることができる。
そして、第二次の中和処理においては、浄水場などで水の濁りを除去するために用いられている薬品である、安全性の高いポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を添加することにより、アルカリ性排水の中和処理を実現するため、劇薬である強酸を用いることなく、安全面・環境面に配慮した取扱いの便宜が図られている。
また、第一次の中和処理が実施されたアルカリ性排水のｐＨを測定し、第一次の中和処理が実施されたアルカリ性排水へのポリ塩化アルミニウムの添加を、ｐＨが略８．５以上の場合には行い、ｐＨが略８．５未満の場合には行わないことで、所定の水質基準（例えば、水質汚濁防止法の排水基準における水素イオン濃度は海域以外の公共用水域に排出されるものについてはｐＨ５．８以上かつｐＨ８．６以下など）を満たすために最小限のポリ塩化アルミニウムの使用量で済むという利点がある。さらに、第二次の中和処理としてポリ塩化アルミニウムの添加を行うことで、第一次の中和処理として必ず薬品を添加することと比較して使用量を低減させる効果を奏している。そして、これらの測定や添加を機械装置で自動制御（スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御など）することで作業を正確・効率的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第一次の中和処理では微細気泡により炭酸ガスとの接触効率を向上させつつ散気フィルターの目詰まりを回避し、必要に応じて安全性の高い薬品を用いて第二次の中和処理を行うアルカリ性排水の中和方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一の実施の形態におけるアルカリ性排水の中和処理システムの一例を示す図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態における弾性体製の多孔膜材の散気・停止状態を示す模式図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態における各工程の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明の第二の実施の形態におけるアルカリ性排水の中和処理システムの一例を示す図である。
【図５】本発明の第二の実施の形態におけるアルカリ性排水の中和処理の実験データを示す図である。
【図６】本発明の第二の実施の形態における各工程の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の第一の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
本実施形態のアルカリ性排水の中和方法は、いわゆる二段階で中和処理を行う。すなわち、第一次の中和処理では、弾性体製の多孔膜材（メンブレンディフューザー等）に、炭酸ガスを含む空気を通して、アルカリ性排水の水中に炭酸ガスを含む空気の微細気泡を発生させ、アルカリ性排水に炭酸ガスを接触させて中和反応を得る。また、第二次の中和処理では、第一次の中和処理後のアルカリ性排水のｐＨを測定し、ｐＨが略８．５以上の場合にはポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を第一次の中和処理後のアルカリ性排水へ添加して中和反応を得る。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態のアルカリ性排水の中和方法が適用されるアルカリ性排水の中和処理システム一例としては、取水槽：処理水槽と、弾性体製の多孔膜材としての複数のメンブレンディフューザーと、ブロワポンプ（複数も可）と、ｐＨ測定器と、酸ポンプと、薬液タンクとから構成されるものがある。以下に、このようなシステムのオペレーション方法の概略を説明する。なお、アルカリ性排水の例として山中のトンネル工事終了後に徐々に湧き出てくるトンネル湧水（工事終了後であり一般にアルカリ性濃度はそれほど高くない：山中の天然水がアルカリ性であるようなイメージ。）を前提とする。
【００１５】
取水槽は、アルカリ性排水の一例であるトンネル湧水を流入（自然流下）させて貯水する。
ｐＨ測定器（流入側又は放流側）は、トンネル湧水（アルカリ性排水）のｐＨを測定する。ｐＨが略８．５以上の場合には、動力制御盤でブロワポンプ運転号機を選択する。そして選択されたブロワポンプの吐出弁を全開とする。ブロワポンプは炭酸ガスを含む空気を複数のメンブレンディフューザー（弾性体製の多孔膜材）を介して取水槽に溜まったトンネル湧水（アルカリ性排水）の水中に微細気泡として散気し、第一次の中和処理を行う。
さらに、ｐＨ測定器（放流側）により、トンネル湧水（アルカリ性排水）のｐＨを測定し、ｐＨが略８．５以上の場合に、酸ポンプは薬液タンク中のポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を取水槽に溜まったトンネル湧水（アルカリ性排水）の水中へ添加し、第二次の中和処理を行う。酸ポンプは、流入水量に対する薬品注入量をダイヤル目盛り等により調節する機能を備えていてもよい。また、ｐＨ測定器（放流側）により、取水槽に溜まったトンネル湧水（アルカリ性排水）のｐＨを測定し、ｐＨが略８．５未満の場合には、酸ポンプは動作を停止してポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）の添加を行わない。なお、薬液タンクは液位低警報が表示される機構を備えていてもよい。
ここで、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）とは、無色ないし黄色がかったうすい褐色の透明な液体であり、無臭のｐＨ２.４〜３.１程度のものをいう（黄色の粉末としても存在する。）。ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）は、そもそも水道用水の処理や、下水道排水の処理、工業排水の処理において、その凝集性を活かし、処理懸濁液中の微粒子、浮遊物を吸着し（フロック形成）、沈降させる工程で用いられてきた。本実施の形態のアルカリ性排水の中和方法ではこのようなポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を中和用の酸性の薬品として用いる点を一つの特徴としている。なお、当然ながら環境や人体への安全性も十分に担保されている。
【００１６】
次に、弾性体製の多孔膜材（メンブレンディフューザー等）について整理しておく。
多孔膜材（弾性体製に限らないものを意味する。）は、一般に、下水処理施設等において、微生物を利用して下水・汚水を浄化する下水処理装置の曝気槽の底部等に取り付けられ、給気用ホルダーに供給された空気が、多孔膜材（多孔板材）の小孔を通って微細気泡となり曝気槽内に送り出され、この微細気泡が曝気槽内の微生物を活性化して下水・汚水の処理の促進が図られている。
ここで、下水処理装置等に使用される多孔膜材としては、ゴムなどの弾性体製の他に樹脂又はセラミックの粒子を板状に焼結したもの等がある。しかし、一般的に、樹脂製又はセラミック製の多孔膜材は、散気していない状態（給気用ホルダーから曝気槽内に空気が送られていない状態）では、小孔に下水中のごみ・汚物等が詰まるといった問題がある。これに対して、弾性体製の多孔膜材は、給気用ホルダーに空気を供給すると、空気圧によって膜材が膨張し、このとき小孔も膨張開口して散気するが、一方で散気していない状態では、多孔膜材は膨張せず小孔は閉じている（或いは膨張開口状態から瞬時に閉じる。）ので目詰まりを起こすことはない（図２も参照）。したがって、上述の特許文献１などに開示される当時の技術水準における散気フィルターのようにメッシュが細かいと目詰まりを起こす、という短絡的な結びつきとは必ずしもならない。
【００１７】
上記のとおり、弾性体製の多孔膜材は、そもそも空気（酸素を含む空気）、特に酸素を供給する部材として用いられてきた。本実施の形態のアルカリ性排水の中和方法ではこのような弾性体製の多孔膜材を、炭酸ガスを含む空気を供給するために用いる点を一つの特徴としている。
【００１８】
具体的な微細気泡メンブレンディフューザーとしては、エチレンプロピレン共重合体(ＥＰＤＭ)ゴムで成型した膜（メンブレン）に多数の小孔を開け、樹脂製のベースプレート又はサポートチューブに取付けたものがある。使用目的に応じてチューブ型、パネル型、ディスク型などの形状がある。商品としては、例えば、ダイセン・メンブレン・システムズ（株）から販売されている、チューブ型のメンブレンディフューザーであるＰＭＤ−Ｔ０６、角形（平面形状が四角形のもの）のメンブレンディフューザーであるＰＭＤ−Ｐ３００Ｒ、ディスク型（平面形状が円形のもの）のメンブレンディフューザーであるＰＭＤ−Ｄ０９、ＰＭＤ−Ｄ１２がある。ベースプレート等と膜の間に炭酸ガスを送り込むと、膜は炭酸ガスを含む空気の空気圧で膨らみ、同時に小孔が開き、微細気泡を発生する。この微細気泡によって高い炭酸ガスを含む空気の移動効率が得られる。一方、散気を止めると、水圧によってメンブレンがベースプレート側に押され、小孔が閉じた状態となり、小孔の目詰まりを防ぐことができると共に、メンブレンとベースプレートとの間への汚水の浸入を防ぐことができる（図２も参照）。
【００１９】
次に、図３を参照して本実施の形態のアルカリ性排水の中和方法における各工程の流れを詳細に説明する。
ここでは、アルカリ性排水の例として山中のトンネル工事終了後に徐々に湧き出てくるトンネル湧水を前提とする。もちろんアルカリ性排水であればその他のものにも広く適用可能である。トンネル湧水は、工事終了後のものであり一般にアルカリ性濃度はそれほど高くなく、したがって、上述の特許文献１などに開示される強酸を用いてｐＨを調整する必要性は特に少なくなる。
また、弾性体製の多孔膜材として、チューブ型のメンブレンディフューザーであるＰＭＤ−Ｔ０６を複数用いるものとする。
【００２０】
図４を参照すると、まず、ステップＳ０１において、トンネル湧水（アルカリ性排水）を流入（自然流下）させて取水槽に貯水する。
【００２１】
次に、ステップＳ０２において、ｐＨ測定器（流入側又は放流側）により、トンネル湧水（アルカリ性排水）のｐＨを測定し、ｐＨが略８．５以上の場合には、動力制御盤でブロワポンプ運転号機で選択されたブロワポンプの吐出弁を全開とする。ブロワポンプは炭酸ガスを含む空気を複数のメンブレンディフューザー（弾性体製の多孔膜材）を介して取水槽に溜まったトンネル湧水（アルカリ性排水）の水中に微細気泡として散気し、第一次の中和処理を行う。
第一次の中和処理においては、用いられる弾性体製の多孔膜材（例えば、数十〜百単位の複数の多孔膜材）は、散気をしないときには膜材は膨張せずに小孔は閉じている状態であるので、目詰まりなどは発生しないため、目詰まりなどを極力回避するためには散気フィルターのメッシュを細かくすることができないという従来技術の問題点を解決し、微細気泡の発生により接触効率（炭酸ガスを含む空気とアルカリ性排水との）を向上することにより中和処理の促進が図られている。
なお、ｐＨが略８．５以上の場合に限らず、ｐＨが略８．１以上などと適宜設定を変更してよい。アルカリ性排水のアルカリ性濃度・中和速度やポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）のトータル使用量・コスト等の観点から決定されてよい。
【００２２】
次に、ステップＳ０３において、ｐＨ測定器（放流側）により、取水槽に溜まったトンネル湧水（アルカリ性排水）のｐＨを測定してｐＨが略８．５以上であるか否かを判定する。なお、ｐＨが略８．５以上の場合に限らず、ｐＨが略８．１以上などと適宜設定を変更してよい。
【００２３】
ｐＨが略８．５以上の場合（Ｓ０３／Ｙｅｓ）、ステップＳ０４において、酸ポンプは薬液タンク中のポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を取水槽に溜まったトンネル湧水（アルカリ性排水）の水中へ添加し、第二次の中和処理を行う。トンネル湧水などの現場では伏流水や雪解け水などで流れが大きく流水となっているケースも考えられ、ｐＨが所定の基準値まで下がりきらなく、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）などによる第二次の中和処理が必要となることもある。なお、他の場合（Ｓ０３／Ｎｏ）は何もしない。
第二次の中和処理においては、浄水場などで水の濁りを除去するために用いられている薬品である、安全性の高いポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を添加することにより、アルカリ性排水の中和処理を実現するため、劇薬である強酸などを用いることなく、安全面・環境面に配慮した取扱いの便宜が図られている。
【００２４】
次に、ステップＳ０５において、ｐＨ測定器（放流側）により、取水槽に溜まったトンネル湧水（アルカリ性排水）のｐＨを測定してｐＨが略８．５未満であるか否かを判定する。なお、ｐＨが略８．５未満の場合に限らず、ｐＨが略７．９以下などと適宜設定を変更してよい。
【００２５】
ｐＨが略８．５未満の場合（Ｓ０５／Ｙｅｓ）、ステップＳ０６において、第二次の中和処理を中断すべく、酸ポンプは動作を停止してポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）の添加を行わない。なお、他の場合（Ｓ０５／Ｎｏ）は何もしない。
【００２６】
上記のステップＳ０３〜ステップＳ０６を繰り返すフローにより、アルカリ性排水へのポリ塩化アルミニウムの添加を、ｐＨが略８．５以上の場合には行い、ｐＨが略８．５未満の場合には行わないことで、所定の水質基準（例えば、水質汚濁防止法の排水基準における水素イオン濃度は海域以外の公共用水域に排出されるものについてはｐＨ５．８以上かつｐＨ８．６以下など）を満たすために最小限のポリ塩化アルミニウムの使用量で済むという利点がある。さらに、第二次の中和処理としてポリ塩化アルミニウムの添加を行うことで、第一次の中和処理として必ず薬品を添加することと比較して使用量を低減させる効果を奏している。なお、これらの測定や添加を機械装置で自動制御（スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御など）することで作業を正確・効率的に行うことができるという効果も奏する。
【００２７】
次に、本発明の第二の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
上記の第一の実施の形態とは、第一次の中和処理において、空気ではなく、高濃度炭酸ガスを用いる点で異なる。その他の基本的な構成は同様であるので重複する説明は適宜省略する。
【００２８】
図４に示すように、本実施形態のアルカリ性排水の中和方法が適用されるアルカリ性排水の中和処理システム一例としては、取水槽：処理水槽と、弾性体製の多孔膜材としての複数のメンブレンディフューザーと、ブロワポンプ（複数も可）と、炭酸ガスボンベと、ｐＨ測定器と、酸ポンプと、薬液タンクとから構成されるものがある。以下に、このようなシステムのオペレーション方法の概略を説明する。
【００２９】
取水槽は、アルカリ性排水の一例であるトンネル湧水を流入（自然流下）させて貯水する。
ｐＨ測定器（流入側又は放流側）は、トンネル湧水（アルカリ性排水）のｐＨを測定する。ｐＨが略８．５以上の場合には、動力制御盤でブロワポンプ運転号機を選択する。そして選択されたブロワポンプの吐出弁を全開とする。ブロワポンプは炭酸ガスボンベからの１００％の炭酸ガスを空気と混合した高濃度炭酸ガスとして複数のメンブレンディフューザー（弾性体製の多孔膜材）を介して取水槽に溜まったトンネル湧水（アルカリ性排水）の水中に微細気泡として散気し、第一次の中和処理を行う。
さらに、ｐＨ測定器（放流側）により、トンネル湧水（アルカリ性排水）のｐＨを測定し、ｐＨが略８．５以上の場合に、酸ポンプは薬液タンク中のポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を取水槽に溜まったトンネル湧水（アルカリ性排水）の水中へ添加し、第二次の中和処理を行う。酸ポンプは、流入水量に対する薬品注入量をダイヤル目盛り等により調節する機能を備えていてもよい。また、ｐＨ測定器（放流側）により、取水槽に溜まったトンネル湧水（アルカリ性排水）のｐＨを測定し、ｐＨが略８．５未満の場合には、酸ポンプは動作を停止してポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）の添加を行わない。なお、薬液タンクは液位低警報が表示される機構を備えていてもよい。
【００３０】
ここで、図５に、弾性体製の多孔膜材による微細気泡（高濃度炭酸ガス）によりアルカリ性排水との接触面積を増大（通常のバブリングとの比較において）させることなどにより、中和処理の促進が図られることを確認する実験を実施した結果のデータを示す。
【００３１】
図５において、従来法として示す方法は安価な短管による１００％の炭酸ガスのバブリングであり、また改良法として示す方法はチューブ型のメンブレンディフューザーであるＰＭＤ−Ｔ０６による１００％の炭酸ガスの散気である。なお、ここでの短管はＰＭＤ−Ｔ０６に数ミリ程度の孔を２箇所突設して実現したもの（１００％の炭酸ガスは２箇所の孔から放出されて気泡となり膜の小孔は用いられない）を代用する。
実験方法は、水槽に貯めた８００リットルの水道水に生セメントを４００グラム添加してｐＨ１１（アルカリ性）に調整したものに対して、上記の各炭酸ガス注入装置を用いて１００％の炭酸ガスを２５リットル／分の割合で供給することとした。そして経過時間とｐＨを測定してまとめたデータが図３に示すものである。
【００３２】
図３に示すように、改良法は従来法よりも中和処理が促進されていることが明らかである。なお、この実験では水槽を用いてバッチで処理を行ったためｐＨが下がりきっているが、トンネル湧水などの現場では伏流水や雪解け水などで流れが大きく流水となっているケースも考えられ、ｐＨが所定の基準値まで下がりきらなく、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）などによる第二次の中和処理が必要となることもある。
【００３３】
次に、図６を参照して本実施の形態のアルカリ性排水の中和方法における各工程の流れを詳細に説明する。
ここでは、アルカリ性排水の例として山中のトンネル工事終了後に徐々に湧き出てくるトンネル湧水を前提とする。もちろんアルカリ性排水であればその他のものにも広く適用可能である。トンネル湧水は、工事終了後のものであり一般にアルカリ性濃度はそれほど高くなく、したがって、上述の特許文献１などに開示される強酸を用いてｐＨを調整する必要性は特に少なくなる。
また、弾性体製の多孔膜材として、チューブ型のメンブレンディフューザーであるＰＭＤ−Ｔ０６を複数用いるものとする。
【００３４】
図６を参照すると、まず、ステップＳ０１において、トンネル湧水（アルカリ性排水）を流入（自然流下）させて取水槽に貯水する。
【００３５】
次に、ステップＳ０２において、ｐＨ測定器（流入側又は放流側）により、トンネル湧水（アルカリ性排水）のｐＨを測定し、ｐＨが略８．５以上の場合には、動力制御盤でブロワポンプ運転号機で選択されたブロワポンプの吐出弁を全開とする。ブロワポンプは炭酸ガスボンベ（液化炭酸ガスボンベ）からの１００％の炭酸ガスを空気と混合した高濃度炭酸ガスとして複数のメンブレンディフューザー（弾性体製の多孔膜材）を介して取水槽に溜まったトンネル湧水（アルカリ性排水）の水中に微細気泡として散気し、第一次の中和処理を行う。
第一次の中和処理においては、用いられる弾性体製の多孔膜材（例えば、数十〜百単位の複数の多孔膜材）は、散気をしないときには膜材は膨張せずに小孔は閉じている状態であるので、目詰まりなどは発生しないため、目詰まりなどを極力回避するためには散気フィルターのメッシュを細かくすることができないという従来技術の問題点を解決し、微細気泡の発生により接触効率（高濃度炭酸ガスとアルカリ性排水との）を向上することにより中和処理の促進が図られている。
なお、ｐＨが略８．５以上の場合に限らず、ｐＨが略８．１以上などと適宜設定を変更してよい。アルカリ性排水のアルカリ性濃度・中和速度やポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）のトータル使用量・コスト等の観点から決定されてよい。
【００３６】
次に、ステップＳ０３において、ｐＨ測定器（放流側）により、取水槽に溜まったトンネル湧水（アルカリ性排水）のｐＨを測定してｐＨが略８．５以上であるか否かを判定する。
【００３７】
ｐＨが略８．５以上の場合（Ｓ０３／Ｙｅｓ）、ステップＳ０４において、酸ポンプは薬液タンク中のポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を取水槽に溜まったトンネル湧水（アルカリ性排水）の水中へ添加し、第二次の中和処理を行う。なお、他の場合（Ｓ０３／Ｎｏ）は何もしない。
第二次の中和処理においては、浄水場などで水の濁りを除去するために用いられている薬品である、安全性の高いポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を添加することにより、アルカリ性排水の中和処理を実現するため、劇薬である強酸などを用いることなく、安全面・環境面に配慮した取扱いの便宜が図られている。
【００３８】
次に、ステップＳ０５において、ｐＨ測定器（放流側）により、取水槽に溜まったトンネル湧水（アルカリ性排水）のｐＨを測定してｐＨが略８．５未満であるか否かを判定する。なお、ｐＨが略８．５未満の場合に限らず、ｐＨが略７．９以下などと適宜設定を変更してよい。
【００３９】
ｐＨが略８．５未満の場合（Ｓ０５／Ｙｅｓ）、ステップＳ０６において、第二次の中和処理を中断すべく、酸ポンプは動作を停止してポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）の添加を行わない。なお、他の場合（Ｓ０５／Ｎｏ）は何もしない。
【００４０】
上記のステップＳ０３〜ステップＳ０６を繰り返すフローにより、アルカリ性排水へのポリ塩化アルミニウムの添加を、ｐＨが略８．５以上の場合には行い、ｐＨが略８．５未満の場合には行わないことで、所定の水質基準（例えば、水質汚濁防止法の排水基準における水素イオン濃度は海域以外の公共用水域に排出されるものについてはｐＨ５．８以上かつｐＨ８．６以下など）を満たすために最小限のポリ塩化アルミニウムの使用量で済むという利点がある。さらに、第二次の中和処理としてポリ塩化アルミニウムの添加を行うことで、第一次の中和処理として必ず薬品を添加することと比較して使用量を低減させる効果を奏している。なお、これらの測定や添加を機械装置で自動制御（スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御など）することで作業を正確・効率的に行うことができるという効果も奏する。
【００４１】
また、上記のブロワポンプからの空気の流路と炭酸ガスボンベからの１００％の炭酸ガスの流路を別ルートとすることで、高濃度炭酸ガスを１００％の炭酸ガスとするシステムを実現できる。このシステムでは、散気途中で排水中に溶け込み攪拌が不十分となることを回避すべく空気との混合物が好ましく効果的とする上記の特許文献１などに開示される従来技術とは異なり、純度の高い１００％の炭酸ガスにより効率的に中和反応を得ることができる。
【００４２】
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されてよい。例えば、水中攪拌ポンプ（ディフューザー機能付）を用いることであってもよい。
【要約】
【課題】第一次の中和処理では微細気泡により炭酸ガスとの接触効率を向上させつつ散気フィルターの目詰まりを回避し、必要に応じて安全性の高い薬品を用いて第二次の中和処理を行うアルカリ性排水の中和方法を提供すること。
【解決手段】気体の圧力により膜材が膨張するとともに小孔も膨張開口して散気し、かつ、前記散気をしないときには前記膜材は膨張せずに前記小孔は閉じている状態である弾性体製の多孔膜材に、炭酸ガスを含む空気を通して、アルカリ性排水の水中に前記炭酸ガスを含む空気の微細気泡を発生させることで第一次の中和処理を実施する工程と、前記第一次の中和処理が実施されたアルカリ性排水のｐＨを測定し、前記第一次の中和処理が実施されたアルカリ性排水へのポリ塩化アルミニウムの添加を、ｐＨが略８．５以上の場合には行い、ｐＨが略８．５未満の場合には行わないことで第二次の中和処理を実施する工程とを有するアルカリ性排水の中和方法。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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