(57)【要約】【課題】濁水に対して凝集沈殿を施した後の上澄み液の濁度を効果的に低減できるようにする。【解決手段】濁水Ｗを貯溜する貯溜タンク１０と、貯溜タンク１０に貯溜された濁水Ｗを吸引して所定の流路に吐出するポンプ２０と、流路を流れる濁水中の物質に対してイオン化を促進する活性化装置３０と、活性化装置３０より下流側における濁水の流路内に配置され、濁水中の物質から電子を奪うように作用する第１合金プレート４３と、第１合金プレート４３よりも下流側に配置され、濁水中の物質を電気的に吸着するように作用する第２合金プレート４４と、第２合金プレート４４よりも下流側に配置され、濁水中の物質に電子を与えるように作用する第３合金プレート４５と、を含むプレート群を１以上有する処理装置４０と、を備えるように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象の濁水中の物質に対してイオン化を促進させる処理を実行する活性化ステップと、
濁水中の物質から電子を奪うように作用する第１プレートと、前記第１プレートよりも下流側に配置され、前記濁水中の物質を電気的に吸着するように作用する第２プレートと、前記第２プレートよりも下流側に配置され、前記濁水中の物質に電子を与えるように作用する第３プレートとを含むプレート群が１以上配置されている流路に、前記活性化ステップが実行された濁水を流す処理ステップと、
前記濁水に凝集剤を添加して混合する混合ステップと、
を有する濁水処理方法。
【請求項２】
前記濁水に対して、前記活性化ステップ及び前記処理ステップを少なくとも一回以上実行する
請求項１に記載の濁水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設工事等において発生する濁水を処理する濁水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、建設工事で発生する濁水は、一般的に、凝集剤が添加されて凝集沈殿が行われた後、上澄み液が河川などの公共水域や下水道に放流される一方、沈殿物は、産業廃棄物として処分されている。
【０００３】
上澄み液を公共水域や下水道に放流する際には、上澄み液が所定の放流基準値を満たす必要があり、この基準を満たすために、例えば、濁水に添加する凝集剤の量を増やすようにして対応することがある。
【０００４】
また、濁水処理装置において、濁水の濁度に応じて凝集剤の投入を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１５０４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
放流基準値を満たすために、凝集剤の添加量を増やすようにすると処理コストが増大するという問題がある。一方、凝集剤の添加量を増やせば、必ずしも上澄み液が放流基準値を満たすとは限らない。
【０００７】
濁水処理においては、凝集沈殿を施した後の上澄み液の濁度をできるだけ低減することが要請されている。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、濁水に対して凝集沈殿を施した後の上澄み液の濁度を効果的に低減することのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一観点に係る濁水処理方法は、処理対象の濁水中の物質に対してイオン化を促進させる処理を実行する活性化ステップと、濁水中の物質から電子を奪うように作用する第１プレートと、第１プレートよりも下流側に配置され、濁水中の物質を電気的に吸着するように作用する第２プレートと、第２プレートよりも下流側に配置され、濁水中の物質に電子を与えるように作用する第３プレートとを含むプレート群が１以上配置されている流路に、活性化ステップが実行された濁水を流す処理ステップと、濁水に凝集剤を添加して混合する混合ステップと、を有する。
【００１０】
また、上記濁水処理方法において、濁水に対して、活性化ステップ及び処理ステップを少なくとも一回以上実行するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、濁水に対して凝集沈殿を施した後の上澄み液の濁度を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る濁水処理システムの構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る濁水処理のフローチャートである。
【図３】実施例の実験結果を示す図である。
【図４】比較例の実験結果を示す図である。
【図５】実施例と比較例とのフロック容積と濁度とを説明する図である。
【図６】実施例と比較例とのフロック容積の変化を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず、本発明の一実施形態に係る濁水処理システムについて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る濁水処理システムの構成図である。
【００１５】
濁水処理システム１は、貯溜タンク１０と、ポンプ２０と、活性化装置３０と、処理装置４０と、配管５１〜５４とを備える。
【００１６】
貯溜タンク１０は、処理対象の濁水Ｗを貯溜する。濁水Ｗは、例えば、建設工事において発生した濁水である。
【００１７】
配管５１は、一端が貯溜タンク１０の濁水Ｗ中に配置され、他端がポンプ２０の吸入口に接続されている。本実施形態では、例えば、配管５１は、内径が１９ｍｍのシリコンチューブである。なお、配管５１は、金属、塩化ビニル等の任意の材料で形成されていてもよい。
【００１８】
配管５２は、一端がポンプ２０の排出口に接続され、他端が配管５３の一端と接続されている。本実施形態では、例えば、配管５２は、内径が１９ｍｍのシリコンチューブである。なお、配管５２は、金属、塩化ビニル等の任意の材料で形成されていてもよい。
【００１９】
配管５３は、一端が配管５２に接続され、他端が処理装置４０の後述する円筒部材４１の入口側と接続されている。配管５３は、例えば、呼び径１５Ａの鋼管である。
【００２０】
配管５４は、一端が円筒部材４１の出口側と接続され、他端が貯溜タンク１０の濁水Ｗ中に配置されている。本実施形態では、例えば、配管５４は、内径が１９ｍｍのシリコンチューブである。なお、配管５４は、金属、塩化ビニル等の任意の材料で形成されていてもよい。
【００２１】
ポンプ２０は、吸入口に接続された配管５１を介して貯溜タンク１０から濁水Ｗを吸引し、排出口に接続された配管５２に吐出する。ポンプ２０は、例えば、マグネットポンプである。ポンプ２０による濁水Ｗの吐出量は、処理装置４０の機能を発揮するために適切な流量となる様に調整されている。本実施形態では、ポンプ２０の濁水Ｗの吐出量は、処理装置４０の円筒部材４１内での流速が、１．５ｍ／ｓ以上２．５ｍ／ｓ以下となるようにすることが好ましく、１．５５ｍ／ｓとなるようにすることがより好ましい。
【００２２】
活性化装置３０は、濁水Ｗ中の物質（例えば、水分子等）のイオン化を促進する。本実施形態では、活性化装置３０は、配管５３の外周に取り付けられている。活性化装置３０としては、例えば、特許第３９５２４７７号公報に記載の流体活性化装置を用いることができる。具体的には、活性化装置３０は、複数種類の金属酸化物の粉体を焼結させて電磁波を放射するように構成された黒体放射焼結体と、黒体放射焼結体から放射される電磁波を一定の波長に収束させる電磁波収束体とを備える。なお、活性化装置３０は、濁水中の物質のイオン化を促進できるように作用すればよく、例えば、強力な磁場を発生させる永久磁石を備える装置であってもよく、核磁気共鳴エネルギーを発生させる装置であってもよい。後述する実施例では、活性化装置３０としては、日本システム企画株式会社製のノンスケーラー（登録商標）のノンスケーラーＡを用いている。
【００２３】
処理装置４０は、円筒部材４１と、円筒部材４１の円筒内（濁水の流路内）に配置される、１以上（図１では、３つ）の合金プレート群４２とを備える。円筒部材４１は、例えば、金属で構成されている。後述する実施例及び比較例では、呼び径が１３Ａの円筒部材４１を用いている。
【００２４】
合金プレート群４２は、合金プレート群４２のプレートの内で円筒部材４１の最も上流側に配置される第１合金プレート４３と、第１合金プレート４３の下流側に配置される第２合金プレート４４と、第２合金プレート４４の下流側に配置される第３合金プレート４５とを有する。第１合金プレート４３は、少なくとも銅、錫を含んだ合金により構成されている。第１合金プレート４３は、流路を流れる濁水中の物質に対して電子を奪うように作用する。第２合金プレート４４は、少なくとも珪素、チタンを含んだ合金により構成されている。第２合金プレート４４は、流路に流れる濁水中の物質を電気的に吸着するように作用する。第３合金プレート４５は、少なくとも鉄、モリブデン、マンガンを含んだ合金により構成されている。第３合金プレート４５は、流路に流れる濁水中の物質に電荷を与えて帯電させるように作用する。
【００２５】
処理装置４０は、例えば、濁水中にカルシウムイオン（Ｃａ２+）が含まれている場合には、このカルシウムイオンを強制的に酸化させて炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の超微粒子に変化させる。
【００２６】
処理装置４０としては、例えば、特許第４１３４１９６号公報に記載の循環水殺菌器を流用することができる。後述する実施例では、処理装置４０としては、日本システム企画株式会社製のノンスケーラーのノンスケーラーＢを用いている。
【００２７】
この濁水処理システム１では、貯溜タンク１０に貯留された濁水Ｗは、ポンプ２０が動作することにより、配管５１、ポンプ２０、配管５２、配管５３、処理装置４０の円筒部材４１、及び配管５４で構成される流路を通って、再び貯溜タンク１０に戻ってくる。そして、濁水Ｗ中の物質は、配管５３を流れる際には、活性化装置３０によりイオン化が促進され、処理装置４０の円筒部材４１内を流れる際には、合金プレート群４２による作用を受けることとなる。
【００２８】
この濁水処理システム１により処理された濁水Ｗに対して、濁水Ｗに適した所定の凝集剤を添加・混合し、凝集沈殿させると、濁水処理システム１により処理をしない場合に比して得られる上澄み液の濁度を低減させることができる。
【００２９】
次に、本発明の一実施形態に係る濁水処理について説明する。
【００３０】
図２は、本発明の一実施形態に係る濁水処理のフローチャートである。
【００３１】
ここで、濁水処理を実行する前に、処理対象の濁水を濁水処理システム１の貯溜タンク１０に貯溜させているものとする。
【００３２】
まず、濁水処理システム１のポンプ２０を動作させて、貯溜タンク１０に貯溜されている濁水Ｗを配管５１及び配管５２を介して配管５３に供給し、活性化装置３０により、配管５３を流れる濁水Ｗ中の物質のイオン化を促進する（活性化ステップ:Ｓ１１）。更に、配管５３から処理装置４０の円筒部材４１を流れる濁水Ｗに対して、処理装置４０の合金プレート群４２による作用を施す（処理ステップ：Ｓ１２）。
【００３３】
次いで、濁水Ｗに対して活性化ステップ及び処理ステップを所定回数以上実施していない場合、例えば、ポンプ２０による処理開始からの総吐出量が、濁水Ｗの総量の所定回数倍の量、すなわち、濁水Ｗを所定回数だけ循環させたことに相当する量以上となっていない場合（ステップＳ１３：ＮＯ）には、ポンプ２０の動作を継続して実行させることにより、活性化ステップ及び処理ステップの実行を継続する。
【００３４】
その後、濁水Ｗに対して活性化ステップ及び処理ステップを所定回数以上実施した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）には、ポンプ２０の動作を停止し、濁水Ｗに対して、凝集沈殿させるための凝集剤を添加して、混合させる（混合ステップ：Ｓ１４）。この後、濁水中のフロックが沈殿していき、濁水がフロック部分と、上澄み液部分とに分離されることとなる。
【００３５】
次に、濁水処理についての実施例及び比較例について説明する。
【００３６】
まず、実施例及び比較例に用いる処理対象の濁水として、カルシウムが含まれているベントナイト濁水を用意した。具体的には、クニゲルＶ１（クニミネ工業株式会社製）を水に添加・混合して、その濃度が４０００ｐｐｍとなるようにした濁水を実施例用と比較例用とにそれぞれ３Ｌ用意した。
【００３７】
実施例では、上記した濁水処理システム１において、用意した３Ｌの濁水を貯溜タンク１０に流し入れ、ポンプ２０の濁水の吐出量を処理装置４０の円筒部材４１内での流速が１．５５ｍ／ｓとなるように調整し、２０分間動作させることにより、濁水を循環させた。この場合には、濁水の全量が複数回（約８０回）流路を循環したこととなる。
【００３８】
その後、貯溜タンク１０から４つの２５０ｍＬメスシリンダーのそれぞれに濁水を２５０ｍＬとった。
【００３９】
実施例１では、１つのメスシリンダーの濁水に、濃度が５０ｐｐｍとなる量の凝集剤の一例としての凝集ポリマー（例えば、大明化学工業株式会社の高分子凝集剤ＴＣ−７４００）を添加し、メスシリンダーの上端の開口を塞いだ後、メスシリンダーが上下逆となるように１０回降った後、静置させた。
【００４０】
実施例２では、１つのメスシリンダーの濁水に、濃度が７５ｐｐｍとなる量の凝集ポリマーを添加し、メスシリンダーの上端の開口を塞いだ後、メスシリンダーが上下逆となるように１０回降った後、静置させた。
【００４１】
実施例３では、１つのメスシリンダーの濁水に、濃度が１００ｐｐｍとなる量の凝集ポリマーを添加し、メスシリンダーの上端の開口を塞いだ後、メスシリンダーが上下逆となるように１０回降った後、静置させた。
【００４２】
実施例４では、１つのメスシリンダーの濁水に、濃度が１２５ｐｐｍとなる量の凝集ポリマーを添加し、メスシリンダーの上端の開口を塞いだ後、メスシリンダーが上下逆となるように１０回降った後、静置させた。
【００４３】
比較例では、上記した濁水処理システム１において、活性化装置３０と処理装置４０とを取り除き、且つ、配管５３と配管５４とを接続したシステム（比較例システム）を用意した。比較例システムにおいて、用意した３Ｌの濁水を貯溜タンク１０に流し入れ、ポンプ２０の濁水の吐出量を実施例と同様にし、２０分間動作させることにより、濁水を循環させた。この場合には、濁水の全量が複数回（約８０回）流路を循環したこととなる。
【００４４】
その後、貯溜タンク１０から４つの２５０ｍＬメスシリンダーのそれぞれに濁水を２５０ｍＬとった。
【００４５】
比較例１では、１つのメスシリンダーの濁水に、濃度が５０ｐｐｍとなる量の凝集ポリマーを添加し、メスシリンダーの上端の開口を塞いだ後、メスシリンダーが上下逆となるように１０回降った後、静置させた。
【００４６】
比較例２では、１つのメスシリンダーの濁水に、濃度が７５ｐｐｍとなる量の凝集ポリマーを添加し、メスシリンダーの上端の開口を塞いだ後、メスシリンダーが上下逆となるように１０回降った後、静置させた。
【００４７】
比較例３では、１つのメスシリンダーの濁水に、濃度が１００ｐｐｍとなる量の凝集ポリマーを添加し、メスシリンダーの上端の開口を塞いだ後、メスシリンダーが上下逆となるように１０回降った後、静置させた。
【００４８】
比較例４では、１つのメスシリンダーの濁水に、濃度が１２５ｐｐｍとなる量の凝集ポリマーを添加し、メスシリンダーの上端の開口を塞いだ後、メスシリンダーが上下逆となるように１０回降った後、静置させた。
【００４９】
実施例１〜実施例４、及び比較例１〜比較例４について、静置を開始した後における沈殿したフロックの容積の変化を測定した。フロックの容積は、目視によりフロックの境界を特定し、その境界のメスシリンダーの目盛を読んだ。また、実施例１〜実施例４、及び比較例１〜比較例４について、静置した後９０分を経過した際における上澄み液の濁度を測定した。ここで、上澄み液としては、メスシリンダーにおける２００ｍＬの目盛近傍の上澄み液を採取した。また、濁度としては、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０１：１９９８の透過光濁度の測定方法により得られた試料の透過光の強度のカオリン標準液の透過光の強度に対する割合を示す値（度（カオリン））を用いた。
【００５０】
次に、実施例１〜実施例４、及び比較例１〜比較例４の実験結果について説明する。
【００５１】
図３は、実施例の実験結果を示す図である。
【００５２】
実施例１では、フロックの容積は、静置直後では、２５０ｍＬであったものが、時間経過とともに減少し、静置時間が９０分の場合には、６２ｍＬとなった。実施例１における上澄み液の濁度は、４９度（カオリン）であった。
【００５３】
実施例２では、フロックの容積は、静置直後では、２５０ｍＬであったものが、時間経過とともに減少し、静置時間が９０分の場合には、９４ｍＬとなった。実施例２における上澄み液の濁度は、１１度（カオリン）であった。
【００５４】
実施例３では、フロックの容積は、静置直後では、２５０ｍＬであったものが、時間経過とともに減少し、静置時間が９０分の場合には、５５ｍＬとなった。実施例３における上澄み液の濁度は、６０度（カオリン）であった。
【００５５】
実施例４では、フロックの容積は、静置直後では、２５０ｍＬであったものが、時間経過とともに減少し、静置時間が９０分の場合には、６７ｍＬとなった。実施例４における上澄み液の濁度は、４２度（カオリン）であった。
【００５６】
図４は、比較例の実験結果を示す図である。
【００５７】
比較例１では、フロックの容積は、静置直後では、２５０ｍＬであったものが、時間経過とともに減少し、静置時間が９０分の場合には、６４ｍＬとなった。比較例１における上澄み液の濁度は、６３度（カオリン）であった。
【００５８】
比較例２では、フロックの容積は、静置直後では、２５０ｍＬであったものが、時間経過とともに減少し、静置時間が９０分の場合には、７８ｍＬとなった。比較例２における上澄み液の濁度は、３３度（カオリン）であった。
【００５９】
比較例３では、フロックの容積は、静置直後では、２５０ｍＬであったものが、時間経過とともに減少し、静置時間が９０分の場合には、５５ｍＬとなった。比較例３における上澄み液の濁度は、８７度（カオリン）であった。
【００６０】
比較例４では、フロックの容積は、静置直後では、２５０ｍＬであったものが、時間経過とともに減少し、静置時間が９０分の場合には、３５ｍＬとなった。比較例４における上澄み液の濁度は、３９８度（カオリン）であった。
【００６１】
次に、実施例１〜実施例４と比較例１〜比較例４との実験結果を比較して説明する。
【００６２】
図５は、実施例と比較例とのフロック容積と濁度とを説明する図である。図５（Ａ）は、比較例１と実施例１とを比較する図であり、図５（Ｂ）は、比較例２と実施例２とを比較する図であり、図５（Ｃ）は、比較例３と実施例３とを比較する図であり、図５（Ｄ）は、比較例４と実施例４とを比較する図である。
【００６３】
凝集ポリマーの濃度を５０ｐｐｍとした実施例１と比較例１とを比較すると、図５（Ａ）に示すように、濁水処理システム１により処理を行った実施例１の方が、比較例１よりも凝集沈殿後の上澄み液の濁度を低くすること、すなわち、上澄み液をより清澄にできることがわかる。
【００６４】
凝集ポリマーの濃度を７５ｐｐｍとした実施例２と比較例２とを比較すると、図５（Ｂ）に示すように、濁水処理システム１により処理を行った実施例２の方が、比較例２よりもフロック容積を多くすることができる。また、実施例２の方が比較例２よりも凝集沈殿後の上澄み液の濁度を低くすること、すなわち、上澄み液をより清澄にできることがわかる。
【００６５】
凝集ポリマーの濃度を１００ｐｐｍとした実施例３と比較例３とを比較すると、図５（Ｃ）に示すように、濁水処理システム１により処理を行った実施例３の方が、比較例３よりも凝集沈殿後の上澄み液の濁度を低くすること、すなわち、上澄み液をより清澄にできることがわかる。
【００６６】
凝集ポリマーの濃度を１２５ｐｐｍとした実施例４と比較例４とを比較すると、図５（Ｄ）に示すように、濁水処理システム１により処理を行った実施例４の方が、比較例４よりもフロック容積を多くすることができる。また、実施例４の方が比較例４よりも凝集沈殿後の上澄み液の濁度を低くすること、すなわち、上澄み液をより清澄にできることがわかる。
【００６７】
以上より、添加する凝集ポリマーの量が同じ、すなわち凝集ポリマーの濃度が同じ場合には、実施例の方が比較例よりも上澄み液をより清澄にできることが確認された。したがって、凝集ポリマーの量を増加させることなく、凝集沈殿後の上澄み液をより清澄にすることができることがわかる。
【００６８】
図６は、実施例と比較例とのフロック容積の変化を説明する図である。
【００６９】
凝集ポリマーの濃度を５０ｐｐｍとした実施例１と比較例１とを比較すると、図６（Ａ）に示すように、実施例１と比較例１とでフロック容積の時間変化が同等であることがわかる。
【００７０】
凝集ポリマーの濃度を７５ｐｐｍとした実施例２と比較例２とを比較すると、図６（Ｂ）に示すように、比較例１の方が、実施例１よりもフロック容積の減少が早いことがわかる。
【００７１】
凝集ポリマーの濃度を１００ｐｐｍとした実施例３と比較例３とを比較すると、図６（Ｃ）に示すように、実施例３と比較例３とでフロック容積の時間変化が同等であることがわかる。
【００７２】
凝集ポリマーの濃度を１２５ｐｐｍとした実施例４と比較例４とを比較すると、図６（Ｄ）に示すように、比較例４の方が、実施例４よりもフロック容積の減少が早いことがわかる。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態に係る濁水処理方法によると、濁水に対して活性化ステップと処理ステップとを実行するようにしたために、濁水に添加する凝集ポリマーの量を増加させることなく、凝集沈殿後の上澄み液をより清澄にすることができる。
【００７４】
なお、本発明は、上述の実施形態、実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００７５】
例えば、上記実施形態では、活性化ステップと処理ステップとを実行した後に、濁水に凝集剤を添加して混合する混合ステップを実行するようにしていたが、本発明はこれに限られず、活性化ステップと処理ステップとを実行する前、又はこれらのステップの実行中に混合ステップを実行するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１…濁水処理システム、１０…貯溜タンク、２０…ポンプ、３０…活性化装置、４０…処理装置、４１…円筒部材、４２…合金プレート群、４３…第１合金プレート、４４…第２合金プレート、４５…第３合金プレート、５１，５２，５３，５４…配管、Ｗ…濁水
【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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