(57)【要約】【課題】  汚染物質（フッ素、鉛、砒素等）を含む大量の処理対象泥水が発生した場合であっても、これを効率的かつ適切に処理する。【解決手段】  汚染物質が混入した廃棄泥水に含まれる粘土塊を解砕する粘土解砕装置（解砕機３０）と、粘土塊が解砕された廃棄泥水に含まれる砂分を洗浄して取り除く砂洗浄分級装置（サイクロン７０を含む第３の分級装置６０と、砂洗浄槽８０内に設置した各装置）と、砂分が取り除かれた廃棄泥水のｐＨを調整するｐＨ調整装置１１０と、ｐＨを調整した廃棄泥水中に、鉄粉を添加する鉄粉添加装置１５０と、サイクロンを用いて、鉄粉を含まない廃棄泥水と、汚染物質が吸着した鉄粉とに比重分離する鉄粉分離装置１６０と、鉄粉を分離後の廃棄泥水を脱水処理する脱水処理装置（フィルタープレス１９０）とを備える。【選択図】図１
2019171304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染物質が混入した廃棄泥水を減容化処理するための装置であって、
前記廃棄泥水に含まれる粘土塊を解砕する粘土解砕装置と、
粘土塊が解砕された廃棄泥水に含まれる砂分を洗浄して取り除く砂洗浄分級装置と、
砂分が取り除かれた廃棄泥水のｐＨを調整するｐＨ調整装置と、
ｐＨを調整した廃棄泥水中に鉄粉を添加する鉄粉添加装置と、
サイクロンを用いて、鉄粉を含まない廃棄泥水と、汚染物質が吸着した鉄粉とに比重分離する鉄粉分離装置と、
鉄粉を分離後の廃棄泥水を脱水処理する脱水処理装置と、
を備えたことを特徴とする廃棄泥水の減容化処理装置。
【請求項２】
前記砂洗浄分級装置は、粘土塊が解砕された廃棄泥水を吸引して圧縮空気とともに高圧で吐出し、板状部材に衝突させることにより、砂分に付着した細粒分を剥離する装置を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の廃棄泥水の減容化処理装置。
【請求項３】
汚染物質が混入した廃棄泥水を減容化処理するための方法であって、
前記廃棄泥水に含まれる粘土塊を解砕する粘土解砕工程と、
粘土塊が解砕された廃棄泥水に含まれる砂分を洗浄して取り除く砂洗浄分級工程と、
砂分が取り除かれた廃棄泥水のｐＨを調整するｐＨ調整工程と、
ｐＨを調整した廃棄泥水中に、鉄粉を添加する鉄粉添加工程と、
鉄粉に汚染物質を吸着させ、サイクロンを用いて、鉄粉を含まない廃棄泥水と、汚染物質が吸着した鉄粉とに比重分離する鉄粉吸着分級工程と、
鉄粉を分離後の廃棄泥水を脱水処理する脱水処理工程と、
を含むことを特徴とする廃棄泥水の減容化処理方法。
【請求項４】
前記砂洗浄分級工程では、粘土塊が解砕された廃棄泥水を吸引して圧縮空気とともに高圧で吐出し、板状部材に衝突させることにより、砂分に付着した細粒分を剥離することを特徴とする請求項３に記載の廃棄泥水の減容化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄泥水の減容化処理装置及び減容化処理方法に関するものであり、特に泥水式シールド工法で発生するフッ素、鉛、砒素等の汚染物質を含む廃棄泥水を、工事現場で減容化処理するために好適に適用される技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フッ素、鉛、砒素等の汚染物質が含有されていることが懸念される地盤にシールド工法でトンネルを構築する場合、環境基準を超える脱水ケーキが生じるおそれがある。このため、掘削土を泥水状とすることで汚染物質（フッ素、鉛、砒素等）の抽出・分離が容易に実施できるため、掘削土が泥水状を呈するシールド工法を採用して、掘削土から汚染物質を抽出・分離する対策が考えられている。
【０００３】
ここで、泥水式シールド工法において、廃棄泥水から汚染物質（フッ素、鉛、砒素等）を抽出分離する方法として、次の二つの方法がある。第１の方法は、廃棄泥水に鉄粉を添加して溶解性の汚染物質（例えば溶解性のフッ素、鉛、砒素等）を吸着させた後、汚染物質が吸着した鉄粉を回収する方法である。第２の方法は、廃棄泥水に汚染物質（フッ素、鉛、砒素等）の抽出を促進する薬剤を添加した後、廃棄泥水を脱水して汚染物質（フッ素、鉛、砒素等）が溶解した水を回収する方法である。
【０００４】
さらに、泥土圧式シールド工法を採用して、鉄粉や不溶化材を切羽に供給することで、掘削を行いながら汚染物質（フッ素、鉛、砒素等）を不溶化する方法も考えられている。
【０００５】
このように、従来、汚染土壌の処理方法や処理施設について、種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。特許文献１に記載された技術は、工業排水や、電子材料となるニッケル化成品の中間原料である硫酸ニッケル水溶液など、各種の砒素含有水溶液から砒素を分離するための方法である。すなわち、特許文献１に記載された技術は、砒素含有水溶液に金属鉄粉を添加して撹拌混合するか、金属鉄粉を充填したカラム等に砒素含有水溶液を通液して、金属鉄粉の表面で砒素を反応させた後、固液分離により砒素が鉄の化合物として吸着された金属鉄粉を回収する技術である。ここで、金属鉄粉の粒径は１ｍｍ以下とし、１０μｍ〜１ｍｍに調整することが好ましいとしている。
【０００６】
特許文献２に記載された技術は、フッ素、ほう素、砒素、クロム、鉛、セレン等重金属類を含む汚染土壌を浄化するための浄化材に関する技術である。すなわち、特許文献２に記載された技術で使用する浄化材は、金属鉄粉表面に希土類元素の水酸化物または酸化物を付着させることで、同量の希土類元素の水酸化物または酸化物を単体で用いるよりも、希土類元素の水酸化物または酸化物の重金属吸着能を向上することができるとしている。
【０００７】
特許文献３に記載された技術は、密閉型シールドトンネル工事に伴って発生する重金属類汚染土壌を処理する場合、掘削排出される重金属類汚染土壌を現位置にて不溶化処理する技術であり、現位置の重金属類汚染土壌内に、密閉型シールドトンネルの掘削切羽前面から不溶化材を注入し、カッターフェース面で攪拌混合する。さらに、排送管内で再混合と不溶化処理反応を促進させることにより、不溶化の基準を確保することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１５５１０５号公報
【特許文献２】特開２０１２−５１９６７号公報
【特許文献３】特開２００６−３１６５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上述した第１の方法については、シールド排泥水の発生から脱水ケーキを生成するまでの全体装置について総合的な検討が必要である。また、汚染物質である砒素を吸着させた鉄粉を回収する設備については、設備規模に対して処理能力が小さい設備を用いて検討を進めている事例が多く、大口径シールドで生じる大量の廃棄泥水を処理するためには、鉄粉回収設備を非現実的なレベルで大量導入する必要がある等、種々の問題がある。
【００１０】
また、上述した第２の方法については、添加した抽出材が脱水ケーキに残留するため、将来的な脱水ケーキの安全性が担保されないだけではなく、抽出材が高価であるため、処理コストが高価になる等、種々の問題がある。
【００１１】
さらに、泥土圧式シールド工法を採用した場合には、汚染物質（フッ素、鉛、砒素等）を不溶化処理することになり、処理土には汚染物質（フッ素、鉛、砒素等）が含まれるため、永久に管理する必要がある。
【００１２】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、例えば、シールド排泥水の発生から脱水ケーキを生成するまでの一連の工程全体において、汚染物質（フッ素、鉛、砒素等）を含む大量の処理対象泥水が発生した場合であっても、これを効率的かつ適切に処理することが可能な廃棄泥水の減容化処理装置及び減容化処理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】
【００１３】
本発明の廃棄泥水の減容化処理装置及び減容化処理方法は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明の廃棄泥水の減容化処理装置は、汚染物質（フッ素、鉛、砒素等）が混入した廃棄泥水を減容化処理するための装置であって、減容化処理の各段階において使用する装置群を備えている。
【００１４】
本発明の廃棄泥水の減容化処理装置は、主要な構成要素として、廃棄泥水に含まれる粘土塊を解砕する粘土解砕装置と、粘土塊が解砕された廃棄泥水に含まれる砂分を洗浄して取り除く砂洗浄分級装置と、砂分が取り除かれた廃棄泥水のｐＨを調整するｐＨ調整装置と、ｐＨを調整した廃棄泥水中に鉄粉を添加する鉄粉添加装置と、サイクロンを用いて、鉄粉を含まない廃棄泥水と、汚染物質が吸着した鉄粉とに比重分離する鉄粉分離装置と、鉄粉を分離後の廃棄泥水を脱水処理する脱水処理装置とを備えている。
【００１５】
また、砂洗浄分級装置は、粘土塊が解砕された廃棄泥水を吸引して圧縮空気とともに高圧で吐出し、板状部材に衝突させることにより、砂分に付着した細粒分を剥離する装置を含んでいることが好ましい。
【００１６】
さらに、各装置の前段または後段に、廃棄泥水を減容化する際に必要な他の機器を備えることができる。他の機器については、具体的な実施例として後に詳述する。
【００１７】
本発明の廃棄泥水の減容化処理方法は、汚染物質（フッ素、鉛、砒素等）が混入した廃棄泥水を減容化処理するための方法であって、粘土解砕工程と、砂洗浄分級工程と、ｐＨ調整工程と、鉄粉添加工程と、鉄粉吸着分級工程と、脱水処理工程とを含むことを特徴とするものである。各工程には、上述した減容化処理装置を構成する装置を利用することができるが、上述した装置以外の装置を用いて各工程で特定される処理を実施してもよい。
【００１８】
粘土解砕工程は、廃棄泥水に含まれる粘土塊を解砕するための工程である。砂洗浄分級工程は、粘土塊が解砕された廃棄泥水に含まれる砂分を洗浄して取り除くための工程である。ｐＨ調整工程は、砂分が取り除かれた廃棄泥水のｐＨを調整するための工程である。鉄粉吸着分級工程は、鉄粉に汚染物質を吸着させ、サイクロンを用いて、鉄粉を含まない廃棄泥水と、汚染物質が吸着した鉄粉とに比重分離するための工程である。脱水処理工程は、鉄粉を分離後の廃棄泥水を脱水処理するための工程である。
【００１９】
砂洗浄分級工程では、粘土塊が解砕された廃棄泥水を吸引して圧縮空気とともに高圧で吐出し、板状部材に衝突させることにより、砂分に付着した細粒分を剥離することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る廃棄泥水の減容化処理装置及び減容化処理方法によれば、例えば、泥水式シールド工事で発生する自然由来のフッ素、鉛、砒素等の汚染物質を含む土壌を工事現場で減容化処理する際に、シールド排泥水の発生から脱水ケーキを生成するまでの一連の工程全体において、これらの汚染物質を含む大量の廃棄泥水が発生した場合であっても、効率的かつ適切に処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る廃棄泥水の減容化処理装置の構成を示す説明図。
【図２】本発明の実施形態に係る廃棄泥水の減容化処理方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明に係る廃棄泥水の減容化処理装置及び減容化処理方法の実施形態を説明する。図１及び図２は本発明の実施形態に係る廃棄泥水の減容化処理装置及び減容化処理方法を説明するもので、図１は減容化処理装置の構成を示す説明図、図２は減容化処理方法のフローチャートである。
【００２３】
＜減容化処理装置及び減容化処理方法の概要＞
本発明の実施形態に係る廃棄泥水の減容化処理装置及び減容化処理方法は、例えば、泥水式シールド工事で発生するフッ素、鉛、砒素等を含む汚染泥水を減容化処理するための装置及び方法であって、図１に示すように、シールドマシン１０の後段に配設する装置群であって、処理工程の進行順に、粘土解砕装置（解砕機３０）、礫分級装置（第２の分級装置５０）、砂洗浄分級装置（サイクロン７０を含む第３の分級装置６０と、砂洗浄槽８０内に設置した各装置）、ｐＨ調整装置１１０、鉄粉添加装置１５０、サイクロンを用いた鉄粉分離装置１６０、脱水処理装置（フィルタープレス１９０）を備えており、これらの装置を用い廃棄泥水を減容化する。
【００２４】
なお、本発明に係る減容化処理装置及び減容化処理方法は、泥水式シールド工事だけではなく、適切な前処理を行うことにより、泥土圧式シールド工事や通常の掘削工事で発生する残土に対しても適用することができる。
【００２５】
また、本発明の廃棄泥水の減容化処理装置及び減容化処理方法では、フッ素、鉛、砒素等の汚染物質が混入した廃棄泥水を処理対象として想定しているが、これら以外の汚染物質（例えば、ほう素、クロム、鉛、セレン等）を含んだ廃棄泥水にも適用することができる。以下に説明する実施形態では、廃棄泥水にフッ素、鉛、砒素等が含まれており、さらに他の汚染物質が含まれていてもよいことを前提として、汚染物質が含まれた泥水を廃棄泥水として説明を行う。
【００２６】
＜砂分の洗浄及び分級／鉄粉の分級＞
本発明の廃棄泥水の減容化処理装置及び減容化処理方法では、図１に示すように、主要な工程として、砂洗浄分級工程と鉄粉吸着分級工程とを含んでいる。
【００２７】
砂洗浄分級工程は、本発明の廃棄泥水の減容化処理装置及び減容化処理方法において特に重要な工程であり、予め廃棄泥水中の砂分を洗浄するとともに分級して除去することにより、以降の処理を簡素化することができる。この砂洗浄分級工程に用いる主要な装置は、サイクロン７０を含む第３の分級装置６０と、砂洗浄槽８０内に設置した各装置である。
【００２８】
鉄粉吸着分級工程は、本発明の廃棄泥水の減容化処理装置及び減容化処理方法において、従来の技術と比較して簡素化された工程であり、予め廃棄泥水中の砂分を除去しているため、鉄粉を分離するためのドラム型等の磁性分離装置を必要としない。この鉄粉分級工程に用いる主要な装置はサイクロンを用いた鉄粉分離装置１６０である。
【００２９】
＜粘土解砕装置＞
粘土解砕装置は、廃棄泥水に含まれる粘土塊を解砕するための装置であり、本実施形態では解砕機３０により構成されている。また、解砕機３０の前段に第１の分級装置２０を配設し、解砕機３０及び第１の分級装置２０の後段に解泥槽４０を配設してある。第１の分級装置２０における篩下分は解泥槽４０に貯留され、第１の分級装置２０の篩残留分は解砕機３０で解砕された後に解泥槽４０に貯留される。
【００３０】
一般的なシールド工事では、シールドマシン１０から排出された廃棄泥水に対して、２ｍｍを超える砂と２ｍｍ以下の細粒分に篩い分けし、篩残留分を砂として残土処理することが多い。自然由来のフッ素、鉛、砒素等を含む地盤を掘削する場合には、掘削対象となる土質が土丹になる可能性が高く、その場合、篩残留分に土丹が固結した粘土塊が含まれる可能性を払拭できない。このため、本実施形態では、篩残留分を解砕するための粘土解砕装置を備えている。粘土解砕装置（解砕機３０）は、例えば、ローラーミル、鬼歯ローラ、ボールミル、高速溶解機（攪拌機）等を用いることができる。
【００３１】
第１の分級装置２０は、廃棄泥水を篩い分けして、２ｍｍ以下の細粒分を含む廃棄泥水を取り出すための装置であり、シールドマシン１０から排出された廃棄泥水中に含まれる粘土塊を篩い分けする。ここで、２ｍｍ以下の細粒分を含む廃棄泥水は、汚染物質を含有しているものとして、汚染物質を分離して減容化処理を行うため、解泥槽４０に貯留する。また、上述したように、２ｍｍを超える篩残留部は、粘土塊が含まれている可能性があるため、解砕機３０で解砕した後、解泥槽４０に貯留する。
【００３２】
＜解泥槽＞
解泥槽４０は、第１の分級装置２０により篩い分けられた篩残留分及び解砕機３０で解砕された篩下分を一時的に貯留するための貯留槽である。すなわち、解泥槽４０は、シールドマシン１０から排出された廃棄泥水について、２ｍｍ以上の粘土塊等を解砕（解泥）した後に、廃棄泥水の全量を一時的に貯留するための貯留槽である。解泥槽４０に貯留された廃棄泥水は、第２の分級装置５０を介して砂洗浄槽８０に送出される。なお、図示しないが、解泥槽４０には、廃棄泥水を第２の分級装置５０に送出するためのポンプを備えている。
【００３３】
＜礫分級装置＞
礫分級装置は、粘土塊が解砕された廃棄泥水から２ｍｍを超える礫分を取り除くための装置であり、第２の分級装置５０により構成されている。砂洗浄槽８０には、解泥槽４０から第２の分級装置５０を介して廃棄泥水が送出されてくる。上述したように、第２の分級装置５０では、解泥槽４０に貯留された廃棄泥水中に含まれる２ｍｍを超える礫分を取り除いて砂洗浄槽８０に送出する。
【００３４】
＜砂洗浄分級装置＞
砂洗浄分級装置は、廃棄泥水に含まれる砂分を洗浄分級するための装置群からなる。砂分を洗浄分級するための装置群は、砂洗浄槽８０内に貯留された廃棄泥水を吸引する吸引ポンプ９０と、吸引ポンプ９０で吸引された廃棄泥水を圧縮空気とともに高圧で吐出して、砂洗浄槽８０の内壁部（板状部材）に衝突させる噴射ノズル１００と、サイクロン７０を含む第３の分級装置６０とからなる。なお、吸引ポンプ９０と噴射ノズル１００との間は噴射ホースで連通接続されている。また、図示しないが、砂洗浄槽８０は、サイクロン７０を含む第３の分級装置６０に廃棄泥水を送出するためのポンプと、吸引ポンプ９０で吸引された廃棄泥水を吐出時に加速させるコンプレッサーを備えている。
【００３５】
砂洗浄槽８０では、吸引ポンプ９０により吸引された砂を含む廃棄泥水が圧縮空気とともに噴射ノズル１００から噴射されて、砂洗浄槽８０の内壁部に衝突する。この際、砂粒子の表面に付着している細粒分が砂粒子から剥離され、汚染物質が付着していない砂分となる。また、砂洗浄槽８０内に一時的に貯留された廃棄泥水は、サイクロン７０及び第３の分級装置６０により０．０７５ｍｍ以上２ｍｍ未満の砂分が篩い分けされる。篩い分けられた砂分は１次処理土（洗浄砂）として処理される。一方、サイクロン７０及び第３の分級装置６０を通過した篩下分は砂洗浄槽８０に戻される。そして、加水を行って適切な水分量となった廃棄泥水は、上述した処理を繰り返すことにより、０．０７５ｍｍ以上２ｍｍ未満の砂分が除去される。
【００３６】
＜ｐＨ調整装置＞
サイクロン７０により分級された０．０７５ｍｍ未満の細粒分を含む廃棄泥水は、調整槽１２０に一時的に貯留された後、廃棄泥水受槽１３０に送出される。廃棄泥水受槽１３０にはｐＨ調整装置１１０からｐＨ調整剤が添加される。また、本実施形態では、鉄粉添加装置１５０により廃棄泥水に鉄粉が添加される。ｐＨ調整装置１１０は、この鉄粉を再利用することを前提とした装置であり、必要以上に鉄粉が溶解することを防止するため、廃棄泥水をｐＨ５程度に調整する。
【００３７】
また、廃棄泥水をｐＨ５程度とすることにより、フッ素の除去率が向上するという実験結果を得ている。例えば、鉛０．０５ｍｇ／Ｌ、フッ素４ｍｇ／Ｌを含む廃棄泥水に、鉄粉を添加して１時間撹拌した後のフッ素除去率は、ｐＨ５で７０％程度、ｐＨ５．５で６０％程度、ｐＨ６で７％程度であった。すなわち、ｐＨ５とｐＨ６とで比較した場合には、ｐＨ５とすることにより、フッ素除去率を１０倍程度高めることができる。
【００３８】
また、調整槽１２０に一時的に貯留された廃棄泥水のうち、０．０７５ｍｍ未満の細粒分を含む廃棄泥水は送泥水槽１４０に一時的に貯留された後、シールドマシン１０における掘削用泥水として再利用される。なお、図示しないが、調整槽１２０、廃棄泥水受槽１３０、送泥水槽１４０は、廃棄泥水を後段に配設した装置に送出するためのポンプを備えている。
【００３９】
＜鉄粉添加装置／鉄粉分離装置＞
鉄粉添加装置１５０は、ｐＨを調整されて汚染物質吸着槽１７０に送出された廃棄泥水中に鉄粉を添加して、当該鉄粉にフッ素、鉛、砒素等の汚染物質を吸着させるための装置である。汚染物質吸着槽１７０では廃棄泥水中に鉄粉が添加され、フッ素、鉛、砒素等の汚染物質を鉄粉に吸着して除去する。鉄粉によりフッ素、鉛、砒素等の汚染物質が除去されるとともに、当該鉄粉が分離された廃棄泥水は、浄化泥水槽１８０に送出される。なお、図示しないが、汚染物質吸着槽１７０は、廃棄泥水を後段に配設した装置に送出するためのポンプを備えている。
【００４０】
鉄粉分離装置１６０はサイクロンからなり、鉄粉を含まない廃棄泥水と、フッ素、鉛、砒素等の汚染物質が吸着した鉄粉とに比重分離するための装置である。鉄粉分離装置（サイクロン）１６０により比重分離された鉄粉は、サイクロンから直接、汚染物質吸着槽１７０に投入して所定回数再利用される。汚染物質吸着槽１７０に送られてくる廃棄泥水は、既に砂分が取り除かれているため、極端に比重の違う細粒分と鉄粉の泥水となっており、容易に比重分離することが可能である。
【００４１】
このため、磁性分離装置を使用する必要がなく、装置の簡素化を図ることが可能となる。すなわち、本発明では、コストの低減及び機器トラブルの低減を図ることができる。本願の出願人が既に出願している特願２０１６−３５０８７号（特開２０１７−１４８７６０号）では、鉄粉を回収するために磁性分離装置を備えているが、本願発明では、予め砂分を除去しているため、磁性分離装置を省略することができる。
【００４２】
廃棄泥水から分離された鉄粉は、フッ素、鉛、砒素等の汚染物質を吸着しているため、所定回数再利用した後、酸、アルカリ、アスコルビン酸のいずれか、もしくはこれらを組合せて処理することにより汚染物質を分離させて、汚染物質の吸着能力を復元することができる。なお、分離したフッ素、鉛、砒素等の汚染物質に対しては、適切な廃棄処理を行う。
【００４３】
＜鉄粉＞
本発明の廃棄泥水の減容化処理装置で使用する鉄粉は、多孔質状鉄粉及びこれに表面酸化処理を施した表面酸化処理鉄粉である。表面酸化処理鉄粉は、表面酸化処理を行っていない鉄粉と比較して、フッ素の吸着率を増加させることができるという実験結果を得ている。例えば、鉛０．０５ｍｇ／Ｌ、フッ素４ｍｇ／Ｌを含む廃棄泥水におけるフッ素除去率は、表面が酸化処理されていない多孔質状鉄粉では７％程度、表面酸化処理鉄粉では６０％程度であった。表面酸化処理鉄粉と多孔質状鉄粉とを併用する場合には、両者を１：１の割合で配合する。廃棄泥水への鉄粉の添加量は、２〜１６％程度である。そこで、鉄粉添加装置１５０は、廃棄泥水中の汚染物質がフッ素を含む場合に、表面が酸化処理された鉄粉を添加することが好ましく、廃棄泥水中の汚染物質がフッ素に加えて鉛及び砒素を含む場合に、表面が酸化処理された鉄粉と多孔質状の鉄粉を添加することが好ましい。
【００４４】
これらの鉄粉は、その一部または全部は、表面から内部にわたる多数の微細孔を有するとともに、粒度が１５０μｍ以上３００μｍ以下、見掛密度が１．３ｇ／ｃｍ3以上１．５ｇ／ｃｍ3以下、比表面積が０．１２ｍ2／ｇ以上０．３６ｍ2／ｇ以下のものを使用する。なお、粒度が１５０μｍ以上の鉄粉が９０％であることが望ましい。また、見掛密度が１．３ｇ／ｃｍ3以上２．０ｇ／ｃｍ3以下とすることも可能である。比表面積の値は、ＪＩＳ  Ｚ  ８８３０：２０１３に準拠し、ＢＥＴ多点法／吸着側相対圧（Ｐ／Ｐ0＝０．００１〜０．３０）で測定したものである。このような鉄粉の性状について、その臨界的意義を説明する。
【００４５】
＜鉄粉の粒度＞
鉄粉の粒度が１５０μｍを下回ると、比重分離を行う際に、泥水と鉄粉が確実に分離できないおそれがある。一方、鉄粉の粒度が３００μｍを上回ると、当該鉄粉に重金属を吸着させる過程で当該鉄粉の被処理泥水中での分散性が低下し、重金属類の吸着効率が低下する。
【００４６】
＜鉄粉の見掛密度＞
鉄粉の見掛密度が１．３ｇ／ｃｍ3を下回ると、微細孔の数が多くなり、鉄粉の強度が低下する。なお、強度的に問題がない場合には、鉄粉の見掛密度は1．０ｇ／ｃｍ3まで許容することができる。一方、鉄粉の見掛密度が１．５ｇ／ｃｍ3を上回ると、微細孔の数が少なくなり、重金属の吸着効率が低下する。
【００４７】
＜鉄粉の比表面積＞
鉄粉の比表面積が０．１２ｍ2／ｇ以上０．３６ｍ2／ｇ以下の範囲を逸脱すると、重金属を効率的に吸着することができなくなり、除去可能な重金属の量が減少する。
【００４８】
＜多孔質状鉄粉／表面酸化処理鉄粉＞
本実施形態に使用する鉄粉は、表面から内部にわたる多数の微細孔を有する性状、すなわち、多孔質状(スポンジ状)の鉄粉とすることにより、鉄粉自身の表面積が大きくなり、重金属の吸着効率が向上する。また、上述したように、表面に酸化処理を施すことにより、フッ素に対する吸着作用を高めることができる。
【００４９】
＜浄化泥水槽＞
浄化泥水槽１８０は、汚染物質吸着槽１７０でフッ素、鉛、砒素等の汚染物質が除去されて浄化された廃棄泥水を貯留して、ｐＨ調整を行うとともに凝集剤を添加するための貯留槽である。浄化泥水槽１８０では、廃棄泥水中にｐＨ調整剤及び凝集剤が添加された後、脱水処理装置（フィルタープレス１９０）に送出される。なお、図示しないが、浄化泥水槽１８０は、廃棄泥水（浄化泥水）を後段に配設した装置に送出するためのポンプを備えている。
【００５０】
＜脱水処理装置＞
脱水処理装置（フィルタープレス１９０）は、浄化泥水槽１８０から送られてきた廃棄泥水（浄化泥水）を脱水するための装置である。すなわち、鉄粉をすべて回収した泥水を脱水処理装置（フィルタープレス１９０）で脱水処理することにより、廃棄泥土量を減少させることができる。なお、脱水処理を行う装置はフィルタープレス１９０に限られず真空加圧脱水機等を利用することができる。脱水処理装置として、セメントを添加して脱水処理を行う真空加圧脱水機を利用することにより、自硬性のある脱水ケーキを生成して、将来的な汚染物質（有害物質）溶出のリスクをさらに低減することができる。脱水処理装置（フィルタープレス１９０）から排出される濾水は、送泥水槽１４０に一時的に貯留された後、シールドマシン１０における掘削用泥水として再利用される。
【００５１】
＜廃棄泥水の減容化処理方法＞
本発明の実施形態に係る廃棄泥水の減容化処理方法は、上述した廃棄泥水の減容化処理装置等を用いて、フッ素、鉛、砒素等の汚染物質が混入した廃棄泥水を減容化処理する。すなわち、本発明の実施形態に係る廃棄泥水の減容化処理方法は、図２に示すように、シールドマシン１０から排出される廃棄泥水を減容化処理するために、粘土解砕工程（Ｓ１）、砂分洗浄分級工程（Ｓ２）、ｐＨ調整工程（Ｓ３）、鉄粉添加工程（Ｓ４）、鉄粉吸着分級工程（Ｓ５）、脱水処理工程（Ｓ６）を主要な処理工程としている。なお、各工程における具体的な数値（処理時間、処理温度、ｐＨ等）は、廃棄泥水の減容化処理装置で説明したとおりである。
【００５２】
具体的には、廃棄泥水に含まれる粘土塊を解砕し（Ｓ１）、粘土塊が解砕された廃棄泥水から砂分を洗浄して取り除き（Ｓ２）、砂分が取り除かれた廃棄泥水のｐＨを調整する（Ｓ３）。続いて、ｐＨを調整した廃棄泥水中に鉄粉を添加する（Ｓ４）。続いて、鉄粉に汚染物質を吸着させた後、サイクロンを用いて、鉄粉を含まない廃棄泥水と、汚染物質が吸着した鉄粉とに比重分離する（Ｓ５）。鉄粉に汚染物質を吸着させるためには、鉄粉を添加した廃棄泥水を所定温度で所定時間、撹拌する。この際、汚染物質としてフッ素を含んでいる場合には、表面が酸化処理された多孔質上の鉄粉を添加して、フッ素の除去能力を向上させる。
【００５３】
比重分離された鉄粉は、所定の回数分、直接、投入される。所定の回数再利用した鉄粉は、酸、アルカリ、アスコルビン酸のいずれか、もしくはこれらを組合せて処理することにより汚染物質を分離させて、汚染物質の吸着能力を復元させ、鉄粉添加工程（Ｓ４）において再生利用する。
【００５４】
続いて、鉄粉を分離後の廃棄泥水を脱水処理する（Ｓ６）。脱水処理装置（例えば、フィルタープレス１９０）から排出される濾水は、シールドマシン１０における掘削用泥水として再利用される。
【００５５】
＜従来技術と比較した本発明の有利な効果＞
以下、本発明に係る廃棄泥水の減容化処理装置及び減容化処理方法が、従来考えられていた装置及び方法と比較して有利な効果を奏する点について説明する。鉄粉混合槽から磁気分離機に鉄粉混じりの排泥水をポンプアップし、浄化泥水を回収する従来の装置構成では、７００ｍ3程度を超える廃棄泥水から鉄粉を回収することは困難である。なぜならば、鉄粉混合槽から磁気分離機に鉄粉混じりの排泥水をポンプアップし、浄化泥水を回収する方法では、７００ｍ3程度を超える廃棄泥水を２〜３時間以内に処理する必要があるため、２３０〜３５０ｍ3／ｈ程度の処理能力が必要となり、複数の設備（例えば、５〜８台）の処理装置が必要となる。
【００５６】
また、ドラム型等の磁性分離装置において、被処理泥水を回転ドラムの下側から供給する方法では、砂分が多い泥水を処理対象とすると、回転ドラム下側の水路が土砂により閉塞して処理不良を起こすおそれがあるため、現場向きの処理設備とすることに懸念がある。この点、本発明に係る廃棄泥水の減容化処理装置及び減容化処理方法では、予め廃棄泥水から砂分を除去しているため、ドラム型等の磁性分離装置を使用する必要がなく、このような不具合は生じない。
【符号の説明】
【００５７】
１０  シールドマシン
２０  第１の分級装置
３０  解砕機
４０  解泥槽
５０  第２の分級装置
６０  第３の分級装置
７０  サイクロン
８０  砂洗浄槽
９０  吸引ポンプ
１００  噴射ノズル
１１０  ｐＨ調整装置
１２０  調整槽
１３０  廃棄泥水受槽
１４０  送泥水槽
１５０  鉄粉添加装置
１６０  鉄粉分離装置（サイクロン）
１７０  汚染物質吸着槽
１８０  浄化泥水槽
１９０  脱水処理装置（フィルタープレス）
【図１】
2019171304.tif 000003
【図２】
2019171304.tif 000004