(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル掘削工事で生じた濁水が原水槽から供給されるとともに、二酸化炭素等の中和剤が供給される中和槽と、この中和槽の後流側に配置されて、ポリ塩化アルミニウム及び高分子凝集剤を中和濁水中にそれぞれ注入してスラリーを順に凝集させる第１及び第２凝集反応槽と、この第２凝集反応槽の後流側に配置されて、スラリーを沈殿させるシックナーと、このシックナーからオーバーフローした処理水を放流するために貯溜しておく処理水槽と、前記シックナーの底部から抜き取られた前記スラリーが濃く沈殿している濁水から前記スラリーを除去するためのスラリー槽及びフィルタープレスとを備えた濁水処理装置において、
前記中和槽、第１及び第２凝集反応槽の内、少なくとも中和槽中の底部に攪拌翼を設けるとともに、
前記原水槽から中和槽への原水供給に同期させて、前記シックナーの底部から、既に凝集されたスラリーを多く含む濁水を前記第１凝集槽内に積極的に供給するようにして、前記スラリーが前記第１凝集槽内での凝集のタネになるようにしたことを特徴とする濁水処理装置。
【請求項２】
前記中和槽、第１凝集反応槽、第２凝集反応槽、及びシックナーの内の少なくとも前記シックナー中であって、当該槽のオーバーフロー口の反対側に、下端に開口を有して上端が液面より高くなる遮蔽板を配置して、供給されまたはオーバーフローしてくる前記濁水の攪拌を、当該槽の底部を中心にして十分行えるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の濁水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、トンネル工事等によって発生する濁水を処理してスラリーを除去し、その後の水をそのまま放流できるようにすることのできる濁水処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルの掘削工事中においては、湧水が発生し易く、この湧水中には工事による泥や砂等が混入して所謂「濁水」となり易い。この濁水は、これをそのまま沢や谷川に放流すると河川の汚染を招くから、何等かの処理を施して、放流してもよい水質のものとしなければならない。
【０００３】
このため、従来では、トンネル工事現場、あるいはその近くに濁水処理装置を設置して、この濁水処理装置により放流可能な水質に濁水処理を行っている。この従来の濁水処理装置は、濁水（以下ではこれを原水ということとする。）中に混入しているものが、岩石を構成していたものが主であることからアルカリ性のものであるため、一旦これを希硫酸等によって中和させ、この中和濁水中に高分子凝集剤を注入してスラリーを凝集させ、フィルタープレス等を使用してスラリーを固形化または半固形化するものである。
【０００４】
ところが、この従来の濁水処理装置では、処理水中のスラリー量を測定してみると、１リットル中に５０ミリグラム以上混入したままであり、目視によっても放流できそうもない程度に汚れたままとなっていたのである。この原因を本発明者等がつきとめたところ、要するに、原水の中和反応や凝集反応が十分なされていないことが分かったのである。
【０００５】
そこで、本発明者等は、この種の濁水処理装置をより効果的なものにするにはどうしたらよいか、について種々検討を重ねてきた結果、本発明を完成したのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、この種の濁水処理装置について、各反応を確実に行えるようにして、処理水中のスラリー量が、放流しても十分な、つまり１リットル中に２５ミリグラム以下となるようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、まず、請求項１に係る発明の採った手段は、後述する実施の形態の説明中において使用する符号を付して説明すると、
「トンネル掘削工事で生じた濁水が原水槽から供給されるとともに、二酸化炭素等の中和剤が供給される中和槽２０と、この中和槽２０の後流側に配置されて、ポリ塩化アルミニウム及び高分子凝集剤を中和濁水中にそれぞれ注入してスラリーを順に凝集させる第１及び第２凝集反応槽３０・４０と、この第２凝集反応槽４０の後流側に配置されて、スラリーを沈殿させるシックナー５０と、このシックナー５０からオーバーフローした処理水を放流するために貯溜しておく処理水槽７０と、シックナー５０の底部から抜き取られたスラリーが濃く沈殿している濁水からスラリーを除去するためのスラリー槽７０及びフィルタープレス８０とを備えた濁水処理装置１００において、
中和槽２０、第１及び第２凝集反応槽３０・４０の内、少なくとも中和槽２０中の底部に攪拌翼２４を設けるとともに、
原水槽１０から中和槽２０への原水供給に同期させて、シックナー５０の底部から、既に凝集されたスラリーを多く含む濁水を第１凝集槽３０内に積極的に供給するようにして、スラリーが第１凝集槽３０内での凝集のタネになるようにしたことを特徴とする濁水処理装置１００」
である。
【０００８】
すなわち、この請求項１に係る濁水処理装置１００は、まず、原水中のスラリーを水から分離して固形化または半固形化する前に、次の５段階を得るようにしているものである。
【０００９】
▲１▼鉱物を含んでアルカリ性（ＰＨ１１〜１２）になっている原水を、中和槽２０にてＰＨ５．８〜８．６程度に中和させる。
▲２▼中和濁水中のスラリーを、ポリ塩化アルミニウムを使用して第一段階のフロック化を行う。
▲３▼同スラリーについて、高分子凝集剤を使用して第二段階のフロック化を行う。
▲４▼シックナー５０中にてフロックを沈殿させて、上ずみ中のスラリー量が１リットル中に２５ミリグラム以下となるようにする。
▲５▼上ずみを放流するために処理水槽６０中に貯溜させるとともに、大量のフロックをフィルタープレス８０に掛けて半固形化または固形化する。
【００１０】
そして、この請求項１の濁水処理装置１００において重要なことは、まず、上記の▲１▼〜▲３▼の段階中において、その各反応を十分かつ確実になされ得るように、少なくとも▲１▼段階における中和反応を、中和槽２０中の撹拌翼２４によって原水と、中和剤である炭酸ガスとの混合を、特に中和槽２０の底部において十分行うようにしたことである。
【００１１】
また、この濁水処理装置１００において重要なことは、原水槽１０から中和槽２０への原水供給に同期させて、シックナー５０の底部から、既に凝集されたスラリーを多く含む濁水を第１凝集槽３０内に積極的に供給するようにして、スラリーが第１凝集槽３０内での凝集のタネになるようにしたことである。特に、シックナー５０の底部からスラリーを含む濁水の一部を抜くことにより、当該シックナー５０内にオーバーフローしてくる濁水の流れが安定し、これによって既にできているフロックがシックナー５０内にて舞い上がらず、フロックの沈殿作用を安定的に行うのである。
【００１２】
勿論、この濁水処理装置１００における中和槽２０中での中和反応を十分なものとするために、図１中に示す炭酸ガスボンベ２２からの炭酸ガスの噴出を、中和槽２０の底面近傍に配置した給気管２３によって行うとともに、この給気管２３の直近にて撹拌翼２４による攪拌を行うようにしているのである。
【００１３】
また、後述する実施形態では、この中和槽２０だけではなく、第１凝集反応槽３０については撹拌翼３２が、また第２凝集反応槽４０については撹拌翼４２が各槽の底部にての攪拌を行うようにしている。これにより、実施形態の濁水処理装置１００では、ポリ塩化アルミニウムによる第１凝集反応槽３０での凝集反応、及び高分子凝集剤による第２凝集反応槽４０での凝集反応がそれぞれ十分になされるようになっている。
【００１４】
さらに、この請求項１の濁水処理装置１００においては、原水槽１０から中和槽２０への原水供給に同期させて、シックナー５０の底部から、既に凝集されたスラリーを多く含む濁水を第１凝集槽３０内に積極的に供給するようにしているため、言わば第１凝集槽３０内に再供給されたフロックがスラリーの凝集のためのタネになるのである。これにより、この第１凝集槽３０内での凝集反応がより確実になされるのである。
【００１５】
従って、この請求項１の濁水処理装置１００は、少なくとも中和槽２０における中和反応が十分なされることになり、その後のポリ塩化アルミニウムや高分子凝集剤を使用した凝集反応をより確実に行うのであり、結果として、処理水槽６０中に貯溜される処理水中のスラリー量を１リットル中で２５ミリグラム以下とすることができて、そのまま河川等に放流できるものとするのである。
【００１６】
さて、上記課題を解決するために、請求項２に係る発明の採った手段は、上記請求項１の濁水処理装置１００について、
「中和槽２０、第１凝集反応槽３０、第２凝集反応槽４０、及びシックナー５０の内の少なくともシックナー５０中であって、当該槽のオーバーフロー口５１の反対側に、下端に開口を有して上端が液面より高くなる遮蔽板５６を配置して、供給されまたはオーバーフローしてくる濁水の攪拌を、当該槽の底部を中心にして十分行えるようにしたこと」
である。
【００１７】
すなわち、この請求項２の濁水処理装置１００は、少なくともシックナー５０中に遮蔽板５６を設けることにより、このシックナー５０に向けてオーバーフローしてくるフロックを含む濁水をシックナー５０の底部に供給するようにして、折角沈殿したフロックが上方に舞い上がらないようにしているものである。つまり、この遮蔽板５６を、当該シックナー５０のオーバーフロー口５１とは反対側、換言すれば最も遠い位置に設けるとともに、このシックナー５０の下端に形成してある開口から、第２凝集反応槽４０からの濁水をシックナー５０の中央底部に供給するようにして、オーバーフロー口５１からオーバーフローする処理水中にフロックが殆んど混入しないようにしているものである。
【００１８】
勿論、後述する実施形態の濁水処理装置１００では、中和槽２０においては遮蔽板２５が、第１凝集反応槽３０において遮蔽板３３が、そして第２凝集反応槽４０においては遮蔽板４３が、それぞれ供給されてきたまたはオーバーフローしてきた濁水を各槽の底部に供給されるようにしていて、これにより、各槽中での滞留時間を最大限長くなるようにしているのである。滞留時間が長くなれば、中和槽２０、第１凝集反応槽３０、及び第２凝集反応槽４０での各反応を十分行えるからである。
【００１９】
従って、この請求項２の濁水処理装置１００は、上記請求項１の濁水処理装置１００と同様な作用を発揮することは勿論のこと、各遮蔽板２５、３３、４３または５６によって、各反応や沈殿が十分行われるのであり、処理水槽６０中に貯溜される処理水中のスラリー量を、１リットル中で２５ミリグラム以下とすることができて、そのまま河川等に放流できるものとするのである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、上記のように構成した各請求項に係る発明を、図面に示した実施の形態である濁水処理装置１００について説明するが、図１には、本発明に係る濁水処理装置１００の配管状況を中心にした配管図が示してあり、この図１中の二点鎖線で区切って示した部分が、図２〜図５として拡大して示してある。また、この濁水処理装置１００の具体的な正面図及び平面図が、図６及び図７として示してある。さらに、本発明の濁水処理装置１００は、１つのフィルタープレス８０について、それぞれ２つの原水槽１０、中和槽２０、第１凝集反応槽３０、第２凝集反応槽４０、シックナー５０、処理水槽６０、及びスラリー槽７０を備えるようにして、処理系統が２本となるようにしているものである。
【００２１】
原水槽１０は、トンネル工事で発生した濁水（原水）を一時貯溜しておいて、濁水処理が連続的に行えるようにしたものであり、原水の汲み上げを、図２に示すように、ポンプＰ１によって行うようにして、容量が３立方メートル程度となるようにしてある。
【００２２】
なお、原水の汚れは、最大で、１リットル中３０００ミリグラムであることが分っている。また、原水のＰＨ値は、最大で１１程度である。
【００２３】
原水槽１０からポンプＰ１で汲み上げられた原水は中和槽２０に送られ、この中和槽２０にて炭酸ガスによる中和反応がなされ、後述のポリ塩化アルミニウム及び高分子凝集剤による凝集が最も効果的に行えるように調整される。この中和槽２０は、１立方メートル程度の容積を有するもので、上記中和反応は、ＰＨガラス電極法によるものである。
【００２４】
また、この中和槽２０は、中和した原水を次の第１凝集反応槽３０にオーバーフローにより供給するものであり、図１、図３及び図４に示したように、図示右側部分をオーバーフロー口２１としたものである。中和反応のための炭酸ガスは、図１に示したように、近傍に配置した炭酸ガスボンベ２２から気化器を通して、当該中和槽２０の底部に配置した給気管２３から供給される。これにより、炭酸ガスは、原水の底深くから立ち昇り、中和反応が十分なされることになる。
【００２５】
また、給気管２３の直上には、図４にも示したように、撹拌翼２４が配置してあって、この撹拌翼２４は外部のモータＭ１によって駆動されている。すなわち、この撹拌翼２４は、当該中和槽２０内の原水と炭酸ガストの反応を促すべく、原水の攪拌を行っているものである。
【００２６】
さらに、この中和槽２０は、図３及び図４に示したように、オーバーフロー口２１の反対側となる部分に、下端が開口して上端が最大液面から突出する遮蔽板２５を有しているものであり、その図示左側に原水槽１０からの原水が供給されるものである。これにより、この中和槽２０では、供給されたばかりの未だ中和されていない原水が給気管２３から吹き出している炭酸ガスに常に向かうことになり、中和反応が長い時間をかけてなされ、中和完了した頃にオーバーフロー口２１から次の第１凝集反応槽３０にオーバーフローするのである。
【００２７】
以上の結果、この中和槽２０による原水の中和反応は、原水が常に底部を通して定常的に流れかつ攪拌されていることにより、短時間内（本実施形態では約１分前後）でなされるのである。勿論、この中和反応は、ＰＨ計により監視され、支持調節器によって、ＰＨ５．８〜ＰＨ８．６の範囲となるように調節されている。
【００２８】
第１凝集反応槽３０は、中和された原水中のスラリーを、ポリ塩化アルミニウムにより一次フロック化を行うものであり、これを行った原水を、図３及び図４に示したように、後流側に位置する第２凝集反応槽４０側にオーバーフロー口３１からオーバーフローさせるものである。また、この第１凝集反応槽３０も、その底部側で回転される撹拌翼３２を有しているものであり、この撹拌翼３２に向けて開口している遮蔽板３３を有しているものである。
【００２９】
この遮蔽板３３の図示右側には、ポリ塩化アルミ貯槽３４からの供給が行えるように配管の一部が臨ませてあり、また後述するシックナー５０からの濁水配管５４も臨ませてある。つまり、この遮蔽板３３内には、中和槽２０からオーバーフローした中和濁水と、ポリ塩化アルミニウムと、シックナー５０でフロックがほぼ分離された後の濁水が注入されることになるものである。濁水配管５４から送られてくる濁水中にはフロックが僅かに残っているものであり、この残留フロックが核となって新たなフロックを当該第１凝集反応槽３０において形成するのである。
【００３０】
勿論、この一次フロックの形成は、常に新しい中和濁水を遮蔽板３３によって当該第１凝集反応槽３０の底部に導き、撹拌翼３２によってポリ塩化アルミニウムとの反応を十分行うようにしているため、スラリーの一次フロック化は十分なされるのである。
【００３１】
一次フロック化がなされた濁水は、オーバーフロー口３１から次の第２凝集反応槽４０にオーバーフローするのであるが、この第２凝集反応槽４０においても、撹拌翼４２及び遮蔽板４３が配置してあるため、二次フロック化が十分なされるのである。
【００３２】
すなわち、この第２凝集反応槽４０においても、前述した第１凝集反応槽３０と同様に、オーバーフローしてきた濁水を遮蔽板４３の内側に受け取って底部側に流すのである。これと同時に、図１及び図２に示した高分子凝集剤溶解槽４４からの高分子凝集剤が、当該第２凝集反応槽４０内に注入されるのである。これにより、この第２凝集反応槽４０は、スラリーの二次フロック化、換言すれば最終フロック化を高分子凝集剤によって行うのであり、二次フロック化が完了した濁水は、オーバーフロー口４１から次のシックナー５０に向けてオーバーフローされるのである。
【００３３】
シックナー５０は、図４にも示したように、オーバーフローしてきて大量のフロックをむくむ濁水を遮蔽板５６にて受けとり、この遮蔽板５６の底部開口から収集スクリュー５２側に向けて静かに送り込むのである。このシックナー５０は、フロックを自然沈降させるものであり、その沈降速度（時速約３．５メートル）に応じられるようにするために、約１１立方メートルで深さ２．３メートルとしたものである。
【００３４】
このシックナー５０の底部には、図３及び図４に示したように、前述したように収集スクリュー５２が配置してあって、この収集スクリュー５２は、適宜な時（フロックがある程度沈降したとき）にモータＭ５を作動させることにより、当該シックナー５０の底に形成してある収集溝５３内に送られるのである。この収集溝５３にはスラリー配管５５が接続してあって、このスラリー配管５５を通して次工程のスラリー槽７０内に送り込まれるのである。
【００３５】
また、このシックナー５０の底には、図４等に示したように、濁水配管５４が接続してあり、この濁水配管５４を通して、前述したように、フロックをある程度含む濁水を第１凝集反応槽３０内に送り込むようにしている。
【００３６】
勿論、フロックが沈降することにより、このシックナー５０の上部には、汚れ物質が取り除かれたきれいな水（本実施形態では、１リットル中のスラリー量が２５ミリグラム以下である）が上ずみとして残ることになり、第２凝集反応槽４０側からオーバーフローしてくる濁水によって押し出されて、図４の図示右側上部に形成してあるオーバーフロー口５１から、図１及び図５に示した処理水槽６０側に流れ出るのである。処理水槽６０内に溜められた水は、ＰＨ計によるチェックを受けて記録されながら、適宜放流される。
【００３７】
なお、この処理水槽６０内のきれいな水は、図１及び図２に示したように、配管６１を通して、高分子凝集剤溶解槽４４内に送り込まれ、高分子凝集剤を一定の濃度にする溶剤の役目を果たすことになるものである。
【００３８】
一方、シックナー５０からスラリー配管５５を介してスラリー槽７０内に送り込まれたスラリーは、図５にも示したように、配管７１を通してフィルタープレス８０に送られてここで半固形化または固形化され、排土搬送車８２によって所定場所に搬送される。このフィルタープレス８０では、当然に雑排水が出るが、この雑排水は、図５にも示した雑排水槽８１内に一時的に溜められ、濁水処理が必要な原水として、配管８３を介して原水槽１０側に再び送り込まれるものである。
【００３９】
また、スラリー槽７０内の底部には、図１及び図５に示したように、攪拌翼７２が配置してあり、これを回転させることにより、フロックがスラリー槽７０内にて固化しないようにし、配管７１内等で詰まりが発生しないようにしている。
【００４０】
なお、本実施形態の濁水処理装置１００では、谷川からの清水を汲み上げて、種々配管した清水配管９０を介して各ポンプに供給し、これら各ポンプの洗浄や冷却を行うようにしており、また、この汲み上げた各水等を、図５を示したように、清水配管９０を介して濾布洗浄水槽９１内に貯溜しておくようにしている。この濾布洗浄水槽９１内の各水等は、例えばポンプＰ９によりフィルタープレス８０側に送られ、このフィルタープレス８０の濾布を洗浄するために使用される。
【００４１】
【発明の効果】
以上、詳述した通り、まず請求項１の発明においては、上記実施形態にて例示した如く、
「トンネル掘削工事で生じた濁水が原水槽から供給されるとともに、二酸化炭素等の中和剤が供給される中和槽２０と、この中和槽２０の後流側に配置されて、ポリ塩化アルミニウム及び高分子凝集剤を中和濁水中にそれぞれ注入してスラリーを順に凝集させる第１及び第２凝集反応槽３０・４０と、この第２凝集反応槽４０の後流側に配置されて、スラリーを沈殿させるシックナー５０と、このシックナー５０からオーバーフローした処理水を放流するために貯溜しておく処理水槽７０と、シックナー５０の底部から抜き取られたスラリーが濃く沈殿している濁水からスラリーを除去するためのスラリー槽７０及びフィルタープレス８０とを備えた濁水処理装置１００において、
中和槽２０、第１及び第２凝集反応槽３０・４０の内、少なくとも中和槽２０中の底部に攪拌翼２４を設けるとともに、
原水槽１０から中和槽２０への原水供給に同期させて、シックナー５０の底部から、既に凝集されたスラリーを多く含む濁水を第１凝集槽３０内に積極的に供給するようにして、スラリーが第１凝集槽３０内での凝集のタネになるようにしたこと」
にその構成上の特徴があり、これにより、濁水処理装置１００について、各反応を確実に行えるようにして、処理水中のスラリー量が、放流しても十分な、つまり１リットル中に２５ミリグラム以下となるようにすることができるのである。
【００４２】
特に、この請求項１の濁水処理装置１００は、中和槽２０の底部に給気管２３を配置し、この給気管２３から噴出して濁水中を立ち昇る炭酸ガスと濁水とを撹拌翼２４によって攪拌するとともに、原水槽１０から中和槽２０への原水供給に同期させて、シックナー５０の底部から、既に凝集されたスラリーを多く含む濁水を第１凝集槽３０内に積極的に供給するようにして、スラリーが第１凝集槽３０内での凝集のタネになるようにしているため、中和反応を確実に行うことができ、その後の凝集反応をも効果的に行うことができるのである。また、第１凝集反応槽３０及び第２凝集反応槽４０においても、それぞれ撹拌翼３２及び撹拌翼４２による攪拌を行うようにしているため、それぞれの凝集反応を効果的に行えるのであり、結果として処理水槽６０内に送られる水をそのまま谷川等に放流できる適度に浄化することができるのである。
【００４３】
また、請求項２に係る濁水処理装置１００によれば、上記請求項１の濁水処理装置１００について、
「中和槽２０、第１凝集反応槽３０、第２凝集反応槽４０、及びシックナー５０の内の少なくともシックナー５０中であって、当該槽のオーバーフロー口５１の反対側に、下端に開口を有して上端が液面より高くなる遮蔽板５６を配置して、供給されまたはオーバーフローしてくる濁水の攪拌を、当該槽の底部を中心にして十分行えるようにしたこと」
にその特徴があり、これにより、上記請求項１の濁水処理装置１００と同様な効果を発揮することができる他、中和槽２０、第１凝集反応槽３０、及び第２凝集反応槽４０における各反応を十分行わせることができて、効果的な濁水処理を行うことができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る濁水処理装置を構成する各部材とこれらを結ぶ配管系統図である。
【図２】図１中の二点鎖線で囲った部分であって、図２として指示した部分の部分拡大図である。
【図３】図１中の二点鎖線で囲った部分であって、図３として指示した部分の部分拡大図である。
【図４】図３中の中和槽、第１凝集反応槽、及び第２凝集反応槽の部分拡大断面図である。
【図５】図１中の二点鎖線で囲った部分であって、図５として指示した部分の部分拡大図である。
【図６】本発明に係る濁水処理装置の正面図である。
【図７】同濁水処理装置の平面図である。
【符号の説明】
１００  濁水処理装置
１０    原水槽
２０    中和槽
２１    オーバーフロー口
２２    炭酸ガスボンベ
２３    給気管
２４    撹拌翼
２５    遮蔽板
３０    第１凝集反応槽
３２    撹拌翼
３３    遮蔽板
３４    ポリ塩化アルミ貯槽
４０    第２凝集反応槽
４１    オーバーフロー口
４２    撹拌翼
４３    遮蔽板
４４    高分子凝集剤溶解槽
４４ａ  撹拌翼
５０    シックナー
５１    オーバーフロー口
５２    収集スクリュー
５３    収集溝
５４    濁水配管
５５    スラリー配管
５６    遮蔽板
６０    処理水槽
６１    配管
７０    スラリー槽
７１    配管
７２    攪拌翼
８０    フィルタープレス
８１    雑排水槽
８２    排土搬送車
８３    配管
９０    清水配管
【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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【図７】
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