(57)【要約】【課題】塩素含有土の塩素濃度をセメント原料として受入可能な範囲まで十分に短い時間で低減できる塩素含有土のセメント原料化方法を提供する。【解決手段】本発明に係る塩素含有土のセメント原料化方法は、塩素含有土と洗浄水とを水洗槽内において混合することによって、塩素含有土から塩素イオンを液相に移行させて塩素含有土を洗浄する洗浄工程と、水洗槽からのスラリーを固液分離することによって、濾液とセメント原料の一つとして使用される脱水ケーキとを得る脱水工程とを備える。上記洗浄水は、Ｃａ２＋イオン及びＭｇ２＋イオンの一方又は両方を含み且つｐＨが９以上であり、消石灰、ポルトランドセメント及び酸化マグネシウムから選ばれる１種以上の脱水助剤と、清水とを混合することによって得られるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素含有土と洗浄水とを水洗槽内において混合することによって、前記塩素含有土から塩素イオンを液相に移行させて前記塩素含有土を洗浄する洗浄工程と、
前記水洗槽からのスラリーを固液分離することによって、濾液とセメント原料の一つとして使用される脱水ケーキとを得る脱水工程と、
を備え、
前記洗浄水は、Ｃａ２＋イオン及びＭｇ２＋イオンの一方又は両方を含み且つｐＨが９以上であり、消石灰、ポルトランドセメント及び酸化マグネシウムから選ばれる１種以上の脱水助剤と、清水とを混合することによって得られるものである、塩素含有土のセメント原料化方法。
【請求項２】
前記塩素含有土の塩素濃度は、当該塩素含有土の乾燥質量を基準として５０００〜４００００ｍｇ／ｋｇである、請求項１に記載の塩素含有土のセメント原料化方法。
【請求項３】
前記塩素含有土は、水底土砂、建設発生土及び建設汚泥から選ばれる１種以上である、請求項１又は２に記載の塩素含有土のセメント原料化方法。
【請求項４】
前記洗浄工程において、前記洗浄水に含まれる前記脱水助剤の質量は、前記塩素含有土の乾燥質量１００質量部に対して０．５〜１０質量部である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の塩素含有土のセメント原料化方法。
【請求項５】
前記洗浄工程において、前記塩素含有土と混合する前記洗浄水の質量は、当該塩素含有土の乾燥質量の５〜９０倍である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の塩素含有土のセメント原料化方法。
【請求項６】
前記脱水工程で得た前記濾液の一部を回収し、回収した濾液の塩素イオン濃度を低減してリサイクル水を得るリサイクル水調製工程と、
塩素含有土と、前記脱水助剤と、前記リサイクル水とを前記水洗槽内において混合することによって、前記塩素含有土から塩素イオンを液相に移行させ、前記塩素含有土を洗浄する第２の洗浄工程と、
前記水洗槽からのスラリーを固液分離することによって、濾液とセメント原料の一つとして使用される脱水ケーキとを得る第２の脱水工程と、
前記第２の脱水工程で得た前記濾液の少なくとも一部を回収し、回収した濾液の塩素イオン濃度を低減してリサイクル水を再び得る第２のリサイクル水調製工程と、
を更に備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の塩素含有土のセメント原料化方法。
【請求項７】
前記リサイクル水調製工程及び前記第２のリサイクル水調製工程において、回収した前記濾液を清水で希釈することによって塩素イオン濃度を低減させる、請求項６に記載の塩素含有土のセメント原料化方法。
【請求項８】
前記リサイクル水調製工程及び前記第２のリサイクル水調製工程において、回収した前記濾液を、逆浸透膜を透過させることによって塩素イオン濃度を低減させる、請求項６又は７に記載の塩素含有土のセメント原料化方法。
【請求項９】
前記リサイクル水と、前記脱水助剤とを混合することによってリサイクル洗浄水を得るリサイクル洗浄水調製工程を更に備え、
前記リサイクル洗浄水は、ｐＨが９以上であり且つ塩素イオン濃度が１０〜７５０ｍｇ/Ｌである、請求項６〜８のいずれか一項に記載の塩素含有土のセメント原料化方法。
【請求項１０】
前記第２の洗浄工程において、前記塩素含有土と混合する前記リサイクル水の質量は、当該塩素含有土の乾燥質量の５〜９０倍である、請求項６〜９のいずれか一項に記載の塩素含有土のセメント原料化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩素含有土のセメント原料化方法に関する。ここでいう塩素含有土とは、水底土砂、あるいは高濃度の塩素を含有する建設発生土や建設汚泥等のような土砂をいう。また水底土砂とは、河川や海の底質を浚渫した際に発生する土砂をいう。
【背景技術】
【０００２】
一般に、多くの港湾においては、船の航路を確保する目的で定期的に海底の浚渫が行われている。また、河川においては、船の通過する区域では港湾と同様、船の航路を確保する目的で、その他の区域では河川の流量を確保する目的で、汚泥や底質汚染を除去するために浚渫が行われている。浚渫によって生じた水底土砂は、埋め立てや海洋投棄などによって処分がなされてきた。しかし、近年埋め立て処分場の減少や環境問題への配慮から、これらの処分方法は難しくなっており、水底土砂の有効利用方法の開発が求められている。
【０００３】
従来、水底土砂の有効利用方法として、水底土砂を分級して洗浄し、得られた洗浄物をセメント原料として使用する方法が知られている。例えば、特許文献１は、海底浚渫土を砂、砂利等の粗粒土と、シルト等の微粒土に分級し、粗粒土と微粒土を別々の工程を通して清水で洗浄し、脱水することにより塩素を低減し、得られた洗浄物をセメント原料に使用することを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０７３５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らの検討によると、清水を使用して塩素含有土を洗浄した場合、洗浄後の脱水処理に時間を要し、このために単位時間当たりの処理量が制限される。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、十分に短い時間で塩素含有土の塩素濃度をセメント原料として受入可能なレベルにまで低減できる塩素含有土のセメント原料化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、水底土砂の洗浄時に消石灰、普通ポルトランドセメント及び酸化マグネシウムから選ばれる一種以上を脱水助剤として特定量添加することで脱水時間を大幅に短縮できること、これに加えて塩素濃度をセメント原料受入基準の１５００ｍｇ／ｋｇ以下に低減できることを見出し、以下の本発明を完成させるに至った。
【０００８】
すなわち、本発明に係る塩素含有土のセメント原料化方法は、塩素含有土と洗浄水とを水洗槽内において混合することによって、塩素含有土から塩素イオンを液相に移行させて塩素含有土を洗浄する洗浄工程と、水洗槽からのスラリーを固液分離することによって濾液とセメント原料の一つとして使用される脱水ケーキとを得る脱水工程とを備え、上記洗浄水は、Ｃａ２＋イオン及びＭｇ２＋イオンの一方又は両方を含み且つｐＨが９以上であり、消石灰、ポルトランドセメント及び酸化マグネシウムから選ばれる１種以上の脱水助剤と、清水とを混合することによって得られるものである。
【０００９】
上記方法によれば、塩素含有土と洗浄水とを混合してスラリーを調製し、このスラリーを脱水濾過して脱水ケーキを得るという工程を経ることで、脱水ケーキをセメント原料の一つとして利用することが可能となる。本発明において使用する洗浄水は、特定の種類の脱水助剤を含むことによって、Ｃａ２＋イオン及びＭｇ２＋イオンの一方又は両方を含み且つｐＨ９以上のアルカリ性を呈している。上記脱水助剤を添加することで、スラリーの脱水処理に要する時間を大幅に短縮することができる。つまり、十分に短い時間で塩素含有土の塩素濃度をセメント原料として受入可能なレベルにまで低減でき、単位時間当たりに塩素含有土をセメント原料化できる量を十分に増大できる。
【００１０】
本発明において、スラリーの脱水処理に要する時間を短縮できるのは以下のメカニズムによるものと推察される。すなわち、土砂の表面は構造中のシラノール基やアルミノール基、有機物由来のカルボキシル基の末端の水酸基により酸性溶液中では正に、アルカリ性溶液中では負に帯電し、土砂の粒子同士が静電的相互作用により反発して分散する。また一般的に、粘土鉱物はｐＨが６〜８で表面電荷の変化が著しい。したがって、ｐＨが９以上のアルカリ性を呈すように脱水助剤を添加すると土砂粒子表面の電荷が負になり、この負電荷を脱水助剤由来のＣａ２＋及び／又はＭｇ２＋イオンが中和することで粒子同士の凝集が促進される。このため、粗大粒子が増加して脱水機での固液分離が促進され、脱水時間が短くなると考えられる。また、脱水助剤の分散粒子が、脱水時に形成されるケーキ層の空隙率を増加させ、ケーキの比抵抗、すなわち乾燥ケーキの単位重量当たりの濾過抵抗を低下させることも脱水時間の短縮に寄与していると考えられる。
【００１１】
本発明は、塩素濃度が当該塩素含有土の乾燥質量を基準で５０００〜４００００ｍｇ／ｋｇである塩素含有土を対象とすることができる。塩素含有土の具体例としては、水底土砂、建設発生土、建設汚泥及びこれらの混合物が挙げられる。
【００１２】
上記洗浄工程において、洗浄水に含まれる脱水助剤の質量は、塩素含有土の乾燥質量１００質量部に対して０．５〜１０質量部とすることができる。また、洗浄工程において、塩素含有土と混合する洗浄水の質量は、当該塩素含有土の乾燥質量に対して５〜９０倍（加水比５〜９０）とすることができる。
【００１３】
本発明者らは、ランニングコスト削減の観点から、洗浄水の調製に使用する清水の代わりに、塩素含有土の洗浄処理によって生じたスラリーの濾液を再生処理して得たリサイクル水を使用することを試みた。その結果、洗浄水の調製にリサイクル水を使用しても、上記と同様の効果、すなわち、塩素含有土のセメント原料化処理（特にスラリーの脱水工程）に要する時間を十分に短縮でき、塩素含有土の塩素濃度を１５００ｍｇ／ｋｇ以下に低減できることを確認した。リサイクル水を使用する場合、本発明は以下の構成とすることができる。
【００１４】
すなわち、本発明の塩素含有土のセメント原料化方法は、脱水工程で得た濾液の一部を回収し、回収した濾液の塩素イオン濃度を低減してリサイクル水を得るリサイクル水調製工程と、塩素含有土と、上記特定の脱水助剤と、リサイクル水とを水洗槽内において混合することによって塩素含有土から塩素イオンを液相に移行させ、塩素含有土を洗浄する第２の洗浄工程と、水洗槽からのスラリーを固液分離することによって濾液とセメント原料の一つとして使用される脱水ケーキとを得る第２の脱水工程と、第２の脱水工程で得た濾液の少なくとも一部を回収し、回収した濾液の塩素イオン濃度を低減してリサイクル水を再び得る第２のリサイクル水調製工程とを更に備えてもよい。
【００１５】
リサイクル水調製工程及び第２のリサイクル水調製工程において、回収した濾液を清水で希釈することによって塩素イオン濃度を低減させてもよいし、回収した濾液を、逆浸透膜を透過させることによって塩素イオン濃度を低減させてもよい。
【００１６】
本発明は、上記リサイクル水と、上記特定の脱水助剤とを混合することによってリサイクル洗浄水を得るリサイクル洗浄水調製工程を更に備えてもよい。リサイクル洗浄水は、ｐＨが９以上であり且つ塩素イオン濃度が１０〜７５０ｍｇ/Ｌとすればよい。第２の洗浄工程において、塩素含有土と混合するリサイクル洗浄水の質量は当該塩素含有土の乾燥質量の５〜９０倍とすることができる。洗浄された土砂を含むスラリーを脱水処理して得られた濾液を処理して再利用することで、ランニングコストを削減できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、十分に短い時間で塩素含有土の塩素濃度をセメント原料として受入可能なレベルにまで低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る塩素含有土のセメント原料化方法を実施するための処理設備の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。ここでは、セメント原料化する対象として、塩素を含有する水底土砂（海底浚渫土、湖底浚渫土又は河川底質土）を挙げるが建設発生土又は建設汚泥を対象としてもよい。
【００２０】
本実施形態に係る塩素含有土のセメント原料化方法は、水底土砂に洗浄水を加えてスラリーを調製し、このスラリーを攪拌することによって水底土砂を洗浄する（洗浄工程）。洗浄後のスラリーを脱水濾過した脱水ケーキをセメント原料として利用するものである（脱水工程及びセメント調製工程）。上記洗浄水は、水に脱水助剤を添加することによって調製されたものであり、ｐＨ９以上のアルカリ性を呈し且つＣａ２＋イオン及びＭｇ２＋イオンの一方又は両方を含んでいる。本実施形態においては、脱水工程で得た濾液の一部を回収し、回収した濾液の塩素イオン濃度を低減してリサイクル水を得る（リサイクル水調製工程）。このリサイクル水は、所定の脱水助剤が添加され、洗浄水として再利用される。
【００２１】
水底土砂の塩素濃度は、効率的な洗浄及び脱水処理を実施する観点から、当該水底土砂の乾燥質量を基準として好ましくは５０００〜４００００ｍｇ／ｋｇであり、より好ましくは１００００〜３００００ｍｇ／ｋｇであり、更に好ましくは１５０００〜２５０００ｍｇ／ｋｇである。かかる水底土砂をセメント原料として利用できるようにするには、セメント製造設備に負荷がかからない程度まで水底土砂の塩素濃度を低減する必要がある。一般にセメント原料中の塩素濃度が１５００ｍｇ／ｋｇを超えるとセメント製造設備への負荷が大きく、安定的なセメント製造に支障が出る可能性が高い。そのため、水底土砂をセメント原料化するためには塩素濃度をできる限り低減するのが望ましい。しかし、水底土砂の塩素濃度を大きく低減するためには多量の水が必要となるため、極端に低い濃度を得るにはランニングコストの増加を招き、得策とは言えない。したがって、海底浚渫土のような高含水率且つ高塩素濃度の水底土砂のセメント原料受入基準は塩素濃度１５００ｍｇ／ｋｇ程度、他方、河川浚渫土のような低含水率且つ低塩素濃度の水底土砂のセメント原料受入基準は塩素濃度１０００ｍｇ／ｋｇ程度に設定することが望ましい。
【００２２】
本実施形態に係る原料化方法によれば、水底土砂に洗浄水を添加して攪拌によって洗浄した後、水底土砂スラリーを脱水機で固液分離することでセメント原料受入基準以下まで塩素濃度が低減した土砂を得ることができる。すなわち、水底土砂中の塩素は、その間隙水に存在する塩素と洗浄水との分配作用により水底土砂中の塩素が液相中に移動する。その後脱水機により塩素含有量の高い液相と塩素含有量の低い固相とに分離することで塩素濃度が低減した水底土砂を得ることができる。
【００２３】
上記洗浄水は、ｐＨが９以上のアルカリ性を呈し且つＣａ２＋イオン及びＭｇ２＋イオンの一方又は両方を含んでいる。洗浄水は、清水と、特定の脱水助剤とを混合することによって調製したものである。清水に特定の脱水助剤を添加することで、脱水工程における脱水時間を大幅に短縮することができ、より短時間に水底土砂の塩素濃度を低減することができる。なお、脱水処理に要する時間を短縮できるメカニズムについては上述のとおりである。
【００２４】
洗浄及び脱水処理された水底土砂（脱水ケーキ）はセメント原料として利用されるものであるため、脱水助剤としてはセメントに混入しても支障のない材料（成分）である必要がある。かかる観点及び比較的安価であり且つ入手のしやすさの点から、好適な脱水助剤として消石灰、普通ポルトランドセメント及び酸化マグネシウムが挙げられる。これらの脱水助剤は一種を単独で、あるいは、二種以上を併用してもよい。
【００２５】
脱水助剤として消石灰を使用して洗浄水を調製すると洗浄水のｐＨは約１３となる。脱水助剤として普通ポルトランドセメント（ＯＰＣ）を使用して洗浄水を調製すると洗浄水のｐＨは約１２となる。脱水助剤として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を使用して洗浄水を調製すると洗浄水のｐＨは約１１となる。水底土砂の含水率が高く、加水比が高い場合は、脱水助剤無添加の場合においても脱水に要する時間が短時間であるため、単価の安い普通ポルトランドセメントを添加するのが好ましい。水底土砂の含水率が低く、加水比が低い場合は、脱水助剤無添加では脱水に長時間を要するため、より脱水時間の短縮効果が大きい消石灰を脱水助剤として使用するのが好ましい。また、脱水助剤として酸化マグネシウムを用いた場合も脱水時間の短縮に関して一定以上の効果が得られる。ただし、酸化マグネシウムは消石灰に比べて材料費が高いにもかかわらず効果が小さいため、排水のｐＨを低く抑えたい等の別の要求があるときに使用するとよい。
【００２６】
洗浄水（及びリサイクル洗浄水）のｐＨは、好ましくは９以上であり、より好ましくは１１．５以上であり、更に好ましくは１２．５以上である。洗浄水のｐＨが９未満であると洗浄後の脱水処理に長い時間を要する傾向にある。洗浄水（及びリサイクル洗浄水）のｐＨ上限値は例えば１４である。上記ｐＨの範囲となるように、上記３種の脱水助剤から２種を選択して併用してもよい。
【００２７】
脱水助剤の添加量は、水底土砂の乾燥時の質量１００質量部に対して好ましくは０．５〜１０質量部であり、より好ましくは０．７５〜７．５質量部であり、更に好ましくは１〜５質量部である。脱水助剤の添加量が０．５〜１０質量部であると、水底土砂表面の負電荷をＣａ２＋イオン又はＭｇ２＋イオンで中和し、水底土砂粒子を凝集させることができる。脱水助剤の添加量が０．５質量部未満であると、電荷中和に寄与するＣａ２＋又はＭｇ２＋イオンが不足するため凝集効果が十分ではなく、また脱水助剤粒子が全て溶解してケーキの比抵抗が減少しない場合がある。また、１０質量部を超えて脱水助剤を添加しても、添加量に見合う脱水時間の短縮効果は得られ難い。一方、前記脱水助剤の選定と同様、水底土砂の含水率が高く、加水比が高い場合、すなわち脱水助剤無添加の場合においても比較的脱水時間が短い場合には、脱水助剤の添加量を０．５〜１質量部としてもよい。
【００２８】
洗浄水の調製には、脱水工程で得た濾液の塩素イオン濃度を低減して得たリサイクル水を使用してもよい。濾液を再利用することで、ランニングコストの多くを占める清水の使用量を大幅に削減し、ランニングコストを大きく低減できる。また、洗浄水中に脱水助剤由来のＣａ２＋及び／又はＭｇ２＋イオンをあらかじめ存在させることができるため、脱水時間を短縮することができる。一方、水底土砂を含むスラリーの濾液には塩素イオンが多量に含まれており、この濾液をそのまま循環利用することは効率的でない。塩素イオン濃度の低減には、逆浸透膜を使用すればよい。逆浸透膜は、エネルギーコストの低い脱塩装置であり、大量の排水を処理できる点、処理水の塩素濃度を数十〜数百ｍｇ／Ｌに低減できる点から本実施形態において濾液の塩素イオンを低減する手段として好適である。
【００２９】
処理水の塩素イオン濃度は、好ましくは１０〜７５０ｍｇ／Ｌであり、より好ましくは１００〜６００ｍｇ／Ｌであり、更に好ましくは２００〜５００ｍｇ／Ｌである。逆浸透膜で回収する処理水中の塩素イオンが所定の濃度になるように回収率を定めるとよい。洗浄水の塩素濃度が７５０ｍｇ／Ｌを超えた場合、水底土砂の塩素濃度をセメント原料受入基準以下まで低減するのに多量の水を要するため経済的でない。
【００３０】
本実施形態における水底土砂の洗浄水量は、水底土砂の乾燥時の質量に対して５〜９０倍（加水比５〜９０）が好ましい。加水比が５未満であると、脱塩後の水底土砂の塩素濃度が高く、セメント製造設備に悪影響がでる可能性がある。他方、加水比が９０を超えると洗浄水量に見合う塩素低減効果が得られ難く、また洗浄排水処理プロセスの負荷が大きくなり、ランニングコストの増加を招く。洗浄水の調製に上水を使用する場合は、ランニングコスト削減の点から、加水比はより好ましくは８〜４５であり、更に好ましくは１６〜２７である。他方、洗浄水の調製にリサイクル水を使用する場合は、脱水時間の更なる短縮化の観点から、より好ましくは１６〜７０であり、更に好ましくは２５〜５０である。
【００３１】
水底土砂の水洗時間は特に限定されないが、処理時間短縮のため、短い時間であるほど好ましく、脱水機での脱水に要する時間よりも短い時間であるほうがより好ましい。
【００３２】
脱水ケーキの含水率は、できるだけ小さいほうが好ましく、３０％程度まで小さくするのがより好ましい。これは、スラリー中の水分には多量の塩素が含まれており、含水率が大きいと脱水ケーキ中に残存する塩素が多くなるためである。一方、通常の脱水機による脱水では含水率を３０％程度までしか小さくできず、３０％未満にするには脱水機をより高圧で長時間使用する必要があり、ランニングコストの増加を招く、また脱水機の寿命を縮める原因ともなる。
【００３３】
水底土砂と洗浄水からなるスラリーの脱水機としては十分にスラリーを脱水できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、フィルタープレス、スクリュープレス、ベルトプレス、真空脱水機、スクリューデカンタ等が挙げられる。これらの中でも脱水ケーキの含水率を最も下げることができるフィルタープレスが好ましい。
【００３４】
水底土砂の洗浄排水には、水底土砂から溶出した塩素以外にも、ＣＯＤや窒素、リン、ＳＳなどの不純物やＣａ２＋イオンやＮａ＋イオン、硫酸イオン、Ｍ−アルカリ等の共存イオンが存在している。このため、そのまま逆浸透膜に通すことは早期目詰まり等による逆浸透膜処理効率の低下の原因となり、膜の再生処理頻度の増加によりランニングコストの増加を招く。そのため、洗浄排水を適切な前処理プロセスで処理した後に逆浸透膜で処理することが求められる。
【００３５】
以上を踏まえて、図１を参照しながら本発明の好適な実施形態について、より詳細に説明する。図１は、本発明に係る塩素含有土のセメント原料化方法を実施するための処理設備の一例を示す概略構成図である。同図に示す処理設備は、浚渫された水底土砂をセメント原料化するためのものである。
【００３６】
まず、浚渫された水底土砂を受入槽１に導入する。受入槽１内の水底土砂を順次水洗槽２に移送するとともに、洗浄水貯留槽３から洗浄水を水洗槽２に供給する。水洗槽２が備えるプロペラ状の攪拌機２ａによって水底土砂と洗浄水が混合してスラリー化する。これにより、水底土砂から塩素イオンを液相に移行させ、水底土砂を洗浄する（洗浄工程又は第２の洗浄工程）。水洗槽２における洗浄時間（スラリー滞留時間）は好ましくは０．５〜６０分であり、より好ましくは１〜３０分であり、更に好ましくは３〜１５分である。洗浄時間が０．５分未満であると、水底土砂の塩素濃度低減が不十分となりやすく、他方、６０分を超えて処理してもこれに見合う塩素濃度効果は得られ難い。
【００３７】
なお、洗浄水貯留槽３では、上水（清水）と、脱水助剤と、後述の工程で塩素イオンが低減されたリサイクル水とが適宜混合された懸濁液（洗浄水又はリサイクル洗浄水）を調製する。
【００３８】
ポンプ４によって水洗槽２内の水底土砂スラリーをフィルタープレス５に投入する。フィルタープレス５によって水底土砂スラリーを脱水ケーキと濾液に固液分離する（脱水工程又は第２の脱水工程）。脱水ケーキはセメント工場へ運搬され、セメントの原料の一つとして使用される（セメント調製工程）。一方、濾液は濾液貯留槽６に一旦貯留された後、一次中和槽７で希硫酸等により中和され、その後、ポンプ８によって中和反応管９へ送られる。濾液を中和反応管９へと移送する配管は外部からＰＡＣや炭酸ガスを添加できるように構成されている。
【００３９】
中和反応管９で中和処理された濾液を凝集槽１０に収容する。凝集槽１０では槽内の濾液に高分子凝集剤を添加する。その後、濾液を傾斜板沈殿槽１１に移送し、ここで懸濁物質を沈降分離によって除去する。懸濁物質の除去がなされた処理水を中間槽１２に移送する。なお、傾斜板沈殿槽１１で分離した汚泥をポンプ１３によって化学反応槽１４に送り、更に一次中和槽７に返送する。これにより、濾液の水質を向上させるとともにスラリー粒子の凝集の種結晶として凝集効率を向上させることができる。
【００４０】
中間槽１２内の処理水（濾液）をポンプ１５によって触媒酸化塔１６に送り、ここで窒素を除去する。触媒酸化塔１６からの濾液を連続活性炭塔１７に通水することによってＣＯＤを低減する。連続活性炭塔１７から排出される処理水を重力濾過器１８に導入し、ここで微粉炭を除去する。重力濾過器１８から排出される処理水が逆浸透膜装置２１に通水可能な水質であれば、当該排水を中継槽１９に導入する。一方、当該処理水の水質が逆浸透膜装置２１に通水可能なレベルでない場合は、当該処理水を受入槽１又は濾液貯留槽６に返送し、再度の処理を施す。
【００４１】
中継槽１９内の処理水に必要に応じて塩酸等を添加してｐＨ調整した後、ポンプ２０によって処理水を逆浸透膜装置２１に通水する。これによって処理水から塩素イオンが低減した処理水（リサイクル水）を得る（リサイクル水調製工程又は第２のリサイクル水調製工程）。再利用槽２２内の処理水を適宜洗浄水貯留槽３に送り、そこで脱水助剤等を添加して洗浄水を調製する（リサイクル洗浄水調製工程）。処理水は洗浄水の一部として循環利用される。一方、逆浸透膜装置２１から排出される濃縮水は監視槽２３に貯留され、排水基準項目を検査した後、排水規準を合格した場合は放流され、不合格の場合は受入槽１又は濾液貯留槽６に返送される。
【実施例】
【００４２】
本発明について実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４３】
〔水底土砂〕
水底土砂には、河川より浚渫された水底土砂Ａ、及び、海底より浚渫された水底土砂Ｂ，Ｃを用いた。水底土砂Ａ〜Ｃの特性を以下の方法により測定した。
〔水底土砂の特性の測定〕
（ｉ）ＣａＯ、ＳｉＯ２，Ｆｅ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３含有量の測定
ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３含有量は、ＪＩＳ  Ｍ  ８８５３「セラミックス用アルミノけい酸塩質原料の化学分析方法」に準拠して行った。結果を表１に示す。
（ｉｉ）塩素濃度の測定
塩素濃度は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０２「セメントの化学分析方法」に準拠して行った。結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
〔脱水助剤〕
脱水助剤には、消石灰（宇部マテリアルズ（株）製）と普通ポルトランドセメント（宇部三菱セメント（株）製、以下「ＯＰＣ」と略記）、酸化マグネシウム（宇部マテリアルズ（株）製、以下「ＭｇＯ」と略記）を用いた。
【００４６】
＜試験例１（水底土砂の水洗脱塩試験における脱水助剤の検討）＞
〔実施例１〜５〕
水底土砂には水底土砂Ａを用いた。まず、水（水道水：塩素濃度１０ｍｇ／Ｌ）と脱水助剤とを所定量混合し洗浄水を調製し、次に水底土砂と洗浄水を混合した。水、脱水助剤及び水底土砂の混合割合は以下のようにした。すなわち、水底土砂と洗浄水の合量が２５０ｇとなるように、水底土砂の乾燥時の質量に対し水を５倍の質量比（加水比５）とした。また、水底土砂の乾燥時の質量１００質量部に対し脱水助剤を１．２５〜５質量部とした。脱水助剤として、実施例１〜３では消石灰を使用し、実施例４ではＯＰＣを使用し、実施例５ではＭｇＯを使用した。
【００４７】
水底土砂と洗浄水を容器内で３分間攪拌することによって水底土砂の洗浄を行った。洗浄装置として、内容積５００ｍＬの容器と、攪拌用ブレードとを備える装置（新東科学株式会社製）を使用し、ブレードの回転数は２００ｒｐｍとした。洗浄処理後、容器内のスラリーを加圧脱水試験機（昭栄科学工業（株）製、ＴＳ−１６０−５）に投入し、０．６ＭＰａで加圧濾過して脱水を行い、脱水時間を測定した。ここでの脱水時間は、加圧脱水試験機内の加圧開始から加圧脱水試験機下部からの液の流出が終了した時間とした。また、得られた脱水ケーキの含水率及び塩素濃度（６０℃乾燥質量ベース）を測定した。脱水ケーキの塩素濃度の測定は、水底土砂と同様にＪＩＳ  Ｒ  ５２０２「セメントの化学分析方法」に準拠して行った。また、洗浄水のｐＨの測定は、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２「工場排水試験方法」に準拠して測定を行った。その結果を表２に示す。
【００４８】
〔比較例１〕
水に脱水助剤を添加しなかったことの他は、実施例１と同様にして水底土砂Ａの水洗脱塩試験を実施した。すなわち、水底土砂と水の合量が２５０ｇとなるように、水底土砂の乾燥時の質量に対し水道水を５倍の質量比（加水比５）で添加した。水底土砂と水道水とのスラリーを３分間攪拌した後、脱水試験機に投入し、０．６ＭＰａで加圧濾過して脱水を行った。脱水時間と得られた脱水ケーキの含水率、塩素濃度（６０℃乾燥質量ベース）を測定した。その結果を表２に示す。
【００４９】
【表２】
2014224015.tif 000004
【００５０】
表２の実施例３〜５と比較例１の結果から、脱水助剤を添加することで脱水助剤を添加しない場合に比べ、脱水時間が大幅に短縮されることがわかる。また、消石灰を添加した場合に最も脱水時間の短縮効果が大きく、脱水助剤を添加しない場合の１０分の１以下の時間で脱水が完了した。また、塩素濃度は、いずれの場合もセメント原料として受入可能な１５００ｍｇ／ｋｇ以下まで低減されていた。また、このときの洗浄水のｐＨは消石灰を添加した場合で１３、ＯＰＣで１２、ＭｇＯで１１、無添加の場合で７．７となった。以上より、脱水助剤を添加した洗浄水を使用することで、脱水助剤を添加しない洗浄水（水道水）を使用した場合に比べ、非常に短い時間で水底土砂の脱水と脱塩を行えることがわかった。なお、表２の実施例１〜３に示すように、脱水助剤の添加量が多いほど脱水時間は短くなった。
【００５１】
＜試験例２（洗浄水のリサイクル試験）＞
〔洗浄水の調製〕
試験例１の実施例３と同様の試験方法・条件で試験を複数回行った（洗浄工程及び第２の洗浄工程）。脱水により得られた濾液を採取し、リサイクル試験用の洗浄水の母液とした。この母液を水道水で希釈して所定の塩素イオン濃度の洗浄水（リサイクル洗浄水）を得た（リサイクル水調製工程及び第２のリサイクル水調製工程）。以上の操作により３種類の洗浄水Ａ〜Ｃを得た。洗浄水Ａ〜Ｃの特性を以下の方法により測定した。
〔洗浄水の物性の測定〕
（ｉ）ｐＨの測定
ｐＨは、上記の方法で得られた洗浄水Ａ〜Ｃそれぞれを検液とし、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２「工場排水試験方法」に準拠して測定を行った。結果を表３に示す。
（ｉｉ）塩素イオン濃度の測定
塩素イオン濃度の測定は、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２「工場排水試験方法」に準拠して行った。結果を表３に示す。
【００５２】
【表３】
2014224015.tif 000005
【００５３】
〔実施例６〕
水底土砂には水底土砂Ａを用いた。本実施例においては、水底土砂Ａの乾燥時の質量１００質量部に対し、５倍（５００質量部）の洗浄水Ａと、５質量部の消石灰とを添加した（水底土砂と水の合量：２５０ｇ）。スラリーを内容積５００ｍＬの容器内で３分間攪拌することによって水底土砂の洗浄を行った。洗浄処理後、試験例１と同様、スラリーを脱水試験機に投入して０．６ＭＰａで加圧濾過して脱水を行った。試験例１と同様の方法によって、脱水時間、脱水ケーキの含水率及び塩素濃度（６０℃乾燥質量ベース）を測定した。その結果を表４に示す。
【００５４】
〔実施例７〕
洗浄水Ａの代わりに洗浄水Ｂを使用したことの他は実施例６と同様にして洗浄水のリサイクル試験を行った。その結果を表４に示す。
【００５５】
〔実施例８〕
洗浄水Ａの代わりに洗浄水Ｃを使用したことの他は実施例６と同様にして洗浄水のリサイクル試験を行った。その結果を表４に示す。
【００５６】
【表４】
2014224015.tif 000006
【００５７】
表４の実施例６〜８の結果を実施例３の結果と比較すると、脱水時間及び含水率は実施例３の値と同様の値であった。一方、脱水ケーキの塩素濃度は実施例６〜８の方が若干高い値となった。これは洗浄水に含まれる塩素量分によって値が高くなったもので、脱塩効果に対した影響はないと考えられる。以上より、所定濃度の塩素を含有する水を洗浄水として用いた場合でも、水底土砂の塩素濃度を１５００ｍｇ／ｋｇ以下まで低減できた。
【００５８】
＜試験例３（水底土砂の水洗脱塩に用いる洗浄水量の検討）＞
〔実施例９〜１２〕
（水底土砂Ａ）
水底土砂には、水底土砂Ａを用いた。本試験においては水底土砂の乾燥時の質量に対して添加する水道水の質量比を５倍（すなわち加水比５）とする代わりに、表５に示すように９〜２６倍（加水比９〜２６）に変更したことの他は実施例２と同様にして試験を行った。つまり、水底土砂の乾燥時の質量１００質量部に対して２．５質量部の消石灰を添加してスラリーを調製した。試験例１と同様の方法によって、脱水時間、脱水ケーキの含水率及び塩素濃度（６０℃乾燥質量ベース）を測定した。その結果を表５に示す。
【００５９】
【表５】
2014224015.tif 000007
【００６０】
表５の実施例９〜１２に示すように、脱水時間は加水比の増加とともに短くなり、いずれの場合も１０分以下となり、脱水ケーキの含水率は４０％以下と水底土砂Ａよりも低い値となった。また、脱水ケーキの塩素濃度は加水比を高くするほど低くなる傾向となり、いずれも１５００ｍｇ／ｋｇ以下となった。
【００６１】
〔実施例１３〜１５〕
（水底土砂Ｂ）
水底土砂Ａの代わりに水底土砂Ｂを使用し、また、加水比を１６〜５１としたことの他は水底土砂Ａの場合（実施例９〜１２）と同様の試験を行った。試験例１と同様の方法によって、脱水時間、脱水ケーキの含水率及び塩素濃度（６０℃乾燥質量ベース）を測定した。その結果を表６に示す。
【００６２】
【表６】
2014224015.tif 000008
【００６３】
表６の実施例１３〜１５に示すように、脱水時間は加水比の増加とともに短くなる傾向となり、脱水ケーキの含水率は５０％程度と水底土砂Ｂの含水率よりも低い値となった。また、加水比の増加とともに脱水ケーキの塩素濃度は低くなる傾向であり、いずれも１５００ｍｇ／ｋｇ以下となった。
【００６４】
〔実施例１６，１７〕
（水底土砂Ｃ）
水底土砂Ａの代わりに水底土砂Ｃを使用し、また、加水比を４３又は８６としたことの他は水底土砂Ａの場合（実施例９〜１２）と同様の試験を行った。試験例１と同様の方法によって、脱水時間、脱水ケーキの含水率及び塩素濃度（６０℃乾燥質量ベース）を測定した。その結果を表７に示す。
【００６５】
【表７】
2014224015.tif 000009
【００６６】
表７の実施例１６，１７に示すように、脱水時間は３分以下と非常に速く、水底土砂の含水率が６３％であったのが、得られた脱水ケーキでは、５０％程度まで低下していた。また、加水比の増加とともに脱水ケーキの塩素濃度は低くなる傾向であり、いずれも１５００ｍｇ／ｋｇ以下となった。
【００６７】
＜試験例４（水底土砂の水洗脱塩試験における水洗時間の検討）＞
〔実施例１８〜２１〕
攪拌による水洗時間を３分とする代わりに、５〜３０分としたことの他は実施例４と同様にして試験を行った。すなわち、本試験においては、脱水助剤としてＯＰＣを使用し、水底土砂Ａの乾燥時の質量１００質量部に対し、ＯＰＣを５質量部添加し、加水比は５とした。試験例１と同様の方法によって、脱水時間、脱水ケーキの含水率及び塩素濃度（６０℃乾燥質量ベース）を測定した。その結果を表８に示す。
【００６８】
【表８】
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【００６９】
表８の実施例１８〜２１に示すように、水洗時間によらず脱水時間、脱水ケーキの含水率、塩素濃度ともにほぼ一定となった。以上より、脱水助剤の分散及び水底土砂からの塩素の低減は非常に速く、水底土砂の水洗時間は非常に短い時間でよい。
【００７０】
＜試験例５（逆浸透膜による濾液の塩素低減効果の検討）＞
濾液の原水（ｐＨ１０．１）に対し、凝集剤を添加し且つ水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨを６．４に調整して凝集沈殿処理を行った。
・凝集剤：ＰＡＣ（商品名、ポリ塩化アルミニウム、栗田工業（株）製）、濃度２００ｍｇ／Ｌ、
・水酸化ナトリウム水溶液：濃度４０ｍｇ／Ｌ。
濾液を凝集沈殿処理した後、処理液を５Ａ濾紙で濾過し、その後活性炭で処理して５μｍ濾過処理を行った水を一次処理水とした。この一次処理水に対して塩酸（２５ｍｇ／Ｌ）を添加してｐＨを５．３に調整した。この水を流量０．３４ｍＬ／分、圧力２．４ＭＰa、回収率６５％の条件で逆浸透膜に通水し、逆浸透膜処理水及び逆浸透膜濃縮水を回収した（リサイクル水調製工程及び第２のリサイクル水調製工程）。
【００７１】
濾液の原水、一次処理水、逆浸透膜濃縮水及び逆浸透膜処理水の特性を以下の方法により測定した。
〔測定方法〕
（ｉ）ｐＨ、懸濁物質、ＣＯＤ、全窒素及び塩素イオン濃度の測定
ｐＨ、懸濁物質、ＣＯＤ、全窒素及び塩素イオン濃度の測定は、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２「工場排水試験方法」に準拠して行った。その結果を表９に示す。
（ｉｉ）濁度の測定
濁度は、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０１「工業用水試験方法」に準拠して行った。その結果を表９に示す。
【００７２】
【表９】
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【００７３】
表９に示すように、洗浄排水の原水を凝集沈殿、活性炭処理することで水中の懸濁成分やＣＯＤを除去することができた。一次処理水を逆浸透膜で処理することで、塩素濃度を約５０００ｍｇ／Ｌから５３５ｍｇ／Ｌまで低減できた。以上より、適切な前処理を施すことで洗浄排水を逆浸透膜で処理することができ、処理水を洗浄水に再利用することができると考えられる。
【符号の説明】
【００７４】
１…受入槽、２…水洗槽、２ａ…攪拌機、３…洗浄水貯留槽、４，８，１３，１５，２０…ポンプ、５…フィルタープレス、６…濾液貯留槽、７…一次中和槽、９…中和反応管、１０…凝集槽、１１…傾斜板沈殿槽、１２…中間槽、１４…化学反応槽、１６…触媒酸化塔、１７…連続活性炭塔、１８…濾過器、１９…中継槽、２１…逆浸透膜装置、２２…再利用槽、２３…監視槽。
【図１】
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