JPS6020074B2 - グラウト排水の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はグラウト注入工法における排水、特に水ガラ
ス系薬液によるグラウト注入工法に際して生ずる排水の
処理方法に関するものである。

水ガラス薬液注入による士壌の土質安定化および湧水防
止には周知の如く、ＬＷ工法と称する水，ガラス・セメ
ント系の懸濁型又は半懸濁型の薬液を注入する方法と、
セメントを使用しない溶液型の注入工法があり、それぞ
れ適用する土壌の性状および湧水氏力に応じて土壌の安
定化および止水が行われている。しかしながら、かかる
注入工法において、導水や流水その他土木工事の施工に
伴って土木排水（以下グラゥト排水という）が多量に発
生する。

このグラウト排水は懸濁状から溶液状まで工事現場では
大きな問題となっており、特に、水ガラス薬液注入工法
におけるグラウト排水には士砂の混入と共にその薬液が
随伴されるため強いアルカリ性を帯び、その処理を一層
難かしくしている。例えば、排水中の珪酸ソーダの濃度
が高い場合は単に中和するとゲル化して含水量の大きい
分離し難い汚泥となり、一方、それが低い場合には、ゲ
ル化することなく溶存する。従釆、かかるグラウト排水
に対して、多くの場合、硫酸で中和処理して、沈澱分離
しているが、上記の点に加えて、セメント粒子が懸濁し
ている場合には、これをも中和消費するので多量の硫酸
を必要とするのみならず、分離困難な汚泥となる。又特
に、ＬＷ工法における排水に生じ易いのであるが、排水
によっては珪酸ソーダ中の珪酸分がコロイド化して白濁
現象が起き、この白濁は前記の中和処理や凝集剤では殆
んど凝集できないため、通常の分離操作では除去できな
い。本発明者らは、グラウト排水処理について、上記の
議題に鑑み、これを糠決すべ〈鋭意研究を重ねた結果、
白濁現象は排水中の珪酸イオンと２価の腸イオン特にＣ
が十がある特定の関係にある場合に生じ、この関係を取
り除けば発生しないという事実、更に効果的な中和処理
をも達成できることを知見し本発明を完成した。

すなわち、本発明の要旨とするところは、水ガラス注入
工法における排水に生石灰、消石灰、セメント、焼成ド
ロマィトから選ばれた１種または２種以上の麓溶性カル
シウム含有物質をモル比Ｃａ０／Ｓｉ０２が少なくとも
０．ふかつＰＨ８．５以上において該排水に添加し、次
いで凝集剤を添加して懸濁物を凝集分離することを特徴
とするグラウト排水の処理方法である。

グラウト排水において、特に処理困簸な排水は外観的特
徴がカオリンやセメント粒子による白濁でなく全体的に
白濁したものでｐＨが高く、沈澱汚泥量が多いものであ
る。

このような排水は現場の事情にもよるが、多くの場合、
水ガラス使用量の多い施工の際に出現する。本発明者ら
の数多くの実験結果によれば、かかる白濁現象は排水中
の珪酸ソーダ、Ｍｇ＋＋及びＣが十濃度のバランスに関
係があり、珪酸ソーダの濃度が特にＣａＨ濃度より大な
るときに生ずることがわかった。

この理由は恐らく珪酸ソーダの溶存量に対してゲル化を
促進させる塩類濃度が低いため、排水中のｐＨの影響と
相挨つて珪酸イオンがコロイド化して微細な珪酸ゲル粒
子を生成し、その粒子がゲル化するまで成長しないこと
によるものと思われる。例えば、珪酸ソーダ水溶液とセ
メント、海水＋珪酸ソーダ＋セメントの各々の場合、添
加順序に関係なく混合するとゲル化して沈澱物を生成さ
せるが、珪酸ソーダに対してＣが十の量が少い場合は上
燈液は乳白濁し、これは沈降や炉過操作で分離できない
のみならず凝集剤を添加しても凝集しない。

ところが、かかる白濁水にＣａ＋＋を増加して両者の濃
度関係を変化させてゆくと沈澱が生じて白濁は除去され
る。この理由は恐らく活性なシリカコロイド粒子、微細
な珪酸カルシウム粒子あるし、は珪酸イオンが溶存Ｃａ
Ｈと反応して粗大な珪酸カルシウム粒子を生成すること
によるものと思われる。

上記のことから、水ガラス系グラウト排水の清浄化に当
り、Ｃが十を放出する雛港性カルシウム含有物質が好適
であることがわかった。

かかる物質としては、例えば生石灰、消石灰、セメント
類、焼成ドロマィトなどがあげられる。これらは、添加
に当っては、固体粉末あるいはスラリー状で使用される
が、多くの場合消石灰のスラリーが好適である。

上記簸溶性カルシウム含有物質に代えて水落性カルシウ
ム化合物を用いた場合、乳白濁のグラウト排水について
は除濁効果は実質的にないので本発明においては適用で
きない。

他方、これと、併用される凝集剤としては、塩基性塩化
アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸鉄あるいは塩化
鉄などの公知の無機凝集剤であり、有機凝集剤としては
代表的なものでポ１′アクリルアミド、アクリル酸とア
クリルアミドのコポリマーなどであり、それらの１種又
は２種以上の混合物を使用する。

本反応は排水中のｐＨが少なくとも８．５以上であるこ
とが望ましく特に９０〜１１．０の範囲が好適である。

この理由はＰＨ８５以下の場合は、不溶性珪酸塩の生成
が行われ難いことによる。もっとも、一般に水ガラス系
グラウト排水は上記のｐＨ範囲にあるので特に本反応を
行わせるに当り、排水ｐＨを調整することは要しない場
合が多く、必要に応じて行えばよい。

次に、記Ｃａ含有物質の添加量は排水中の全珪酸分に対
しモル比ＣａＣ／Ｓｉ０２が少なくとも０．５であるこ
とを要し、その上限は特に限定はなく、経済的な条件で
設定すればよいが、多くの場合１〜４の範囲が適当であ
る。

なお、排水中の全珪酸分とは、主として排水中の溶存珪
酸ソーダの珪酸分を意味するが、他にコロイドシリカや
微細な珪酸カルシウムなどの存在がある場合には、それ
らも含めた珪酸分をいうものとする。

排水はその性質上、施工の態様、±質あるいは漏水など
の事情により絶えず変化するので、カルシウム含有物質
の添加にあたっては、処理システム中に予め全珪酸分を
簡単に監視する機器を設定しておくことが望ましい。

本反応はグラウト排水に上記カルシウム含有物質を添加
後、適当な蝿梓がなされ）ば進行して、不溶性の珪酸カ
ルシウムを生成し、次いで、この生成物やカリオンなど
の懸濁物の分離性を良くするために、凝集剤を添加する
。本反応により生成する珪酸カルシウムは極めて鋭敏に
凝集剤と作用して凝集し易く、・容易に粗大なフロツク
を形成し沈降するので凝集剤は極く少量でよい。次いで
上記の如く処理された排水は実質的に珪酸イオンを含有
しない程でありかつ清浄化された処理水となり、そのま
ま放流することができるが、排水のｐＨが高い場合には
、中和処理することが必要である。

本発明においては、この中和処理をＣ０２ガスの導入に
よって効果的に行うことができる。

即ち、本反応において、添加した過剰のカルシウム含有
物質からくるＣａＨをＣ０２ガスの導入によって容易に
不溶化できるので、この処理によって実質的に無害化す
ることができる。このＣ０２ガスの導入は前記の反応後
に生じた沈澱の分離に関係なくそのまま行ってもよいし
、また沈澱分離後であっても特に差支えなく現場の事情
によって設定することができるが、一般的には後者の方
が好ましい。なお、このＣＱガスの導入によって中和す
ることが不充分である場合には、さらに必要によっては
硫酸にて中和してもよい。かくして、本発明によれば、
単純な薬剤として簡便な操作で、処理困難とされている
水ガラスを用いるグラウト排水を経済的に有利に無害化
することができる。

特に、処理排水中の珪酸イオンはＳｉ０２として５加ｐ
ｍ以下のレベルまで低下させることの意義は大きい。実
施例 １ 水９７０の‘、水ガラス（３号）２夕およびカオリン２
０咳ｐｍ相当の混合物を１５０Ｒｐｍ、５分間燈梓する
。

次いで、ＣａＣ１２溶液を所定量添加して、４０Ｒｐｍ
、１５分間蝿拝し、３０分間放置後、上燈液５００の‘
をモデル排水として検液とする。この検液はいずれも乳
白濁液（ｐＨ１０〜１２）である。この検液に消石灰ス
ラリ−（１０００倣ｐｍ）を所定量添加して燭拝し、３
０分間放置後上燈液を測定したところ、第１表の結果と
なった。第１表 実験番号６の検液ＡおよびＢの処理水に硫酸バンド溶液
（ｌｏｏ０ゆｐｍ）をそれぞれ１の‘添加後櫨拝したと
ころ、フロック容量は６．９、７．３濁度はいずれも０
．３、溶存蓬酸分はＳｊ０２として４５ｐｐｍ、３５ｐ
ｐｍとなった。

（注）検液Ａ：ＣａＣ１２をＣａ＋＋として１０岬ｐ血
相当添加して調製した乳白濁液検液Ｂ：ＣａＣ１２をＣ
ａ＋１として２０のｐｍ相当添加して調製した乳白濁液
検液Ｃ：ＣａＣ１２をＣａ＋＋として３０蛇ｐｍ相当添
加して調製した乳白濁液実施例 ２ ＪＩＳ珪酸ソーダ３号水溶液の中にボルトランドセメン
トを添加して各濃度における濁度とセメント添加量との
関係をみたところ第２表に示す結果が得られた。

第２表 上記の如く、排水中の乳白濁は珪酸ソーダ濃度が高くな
ると幅広くかつ高濃度で発生することが推定される。

各最高濁度を示す上澄液試料各５００のとをとり、Ｃａ
○／Ｓｉ０２モル比４となるように１０００倣ｐｍ濃度
の消石灰スラリ−を添加して１５０Ｒｐｍで１び分間、
次いで塩基性塩化アルミニウム溶液を２のｐｍ添加し同
様に鷹拝して放置したところ、フロックは沈降し、上燈
液はいずれも清澄となった。この上燈液を測定したとこ
ろ、いずれも濁度は０．５以下、溶存珪酸分はＳｉ０２
として２０〜４岬ｐｍであった。なお、ポリアクリルア
ミドの凝集剤５ｐｐｍを添加した場合も同様の煩向を示
した。

実施例 ３ ＬＷ工法によるグラウト排水（ｐＨ：１１．６、濁度：
斑○珪酸ソーダ（Ｓｉ０２）：１７６のｐｍ）について
、懸濁物を分離しても分離液は乳白濁を示し、濁度は１
６０であった。

この液５００の【に対し、消石灰スラリー（１０００倣
ｐｍ濃度）をモル比Ｃａ○／Ｓｉ０２３．８となるよう
に添加反応させて、次いで塩基性塩化アルミニウム溶液
を少量添加して蝿拝させた後、Ｃ０２ガスを５００机上
／分の流速で２分間導入した。次いで懸濁物を炉過分離
したところ、分離は良好であり、液は透明となった。こ
の液の溶存珪酸分はＳｉ０２として３かｐｍ、ｐＨ７．
５麹度０．４でありほとんど実害のないまでに浄化され
た。実施例 ４溶存珪酸がＳｉ０２として３６５ｐｐｍ
、カオリン２３０ｐｐｍの水ガラス含有のグラウト排水
５００の‘に、アルミナセメントの塩酸による５０％部
分分解物のスラリー（１０００岬ｐｍ）を２０奴【およ
び消石灰スラリー（１０００岬ｐｍ）を３０泌添加して
鷹拝させたところ、フロックを生成して凝集沈降した。

その上燈液は濁度０．３、綾存蓬酸分はＳｉ０２として
３かｐｍ、ＰＨ‘ま１０．２であった。この液にＣ０２
ガスを５００私／分で２分間導入して中和したところ、
ｐＨは７．４となり、遊離のＣａＨも実質的に除去でき
、無害化することができた。

比較例 １実施例１と同じ乳白濁水１夕に対し１規定−
比Ｓ０４液を中和するまで添加したところｐＨと濁度の
関係は次の如くであり、ほとんど乳白濁は消失させるこ
とができなかった。第３表にその結果を示す。第３表 比較例 ２ 実施例１で用いた試料検液Ｂに硫酸アルミニウム溶液（
１０００蛇ｐｍ）を所定量添加して、それぞれの処理液
について測定したところ、第４表の結果が得られた。

第４表

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水ガラス系グラウト注入工法における排水に生石灰
   、消石灰、セメントまたは焼成ドロマイトから選ばれた
   １種または２種以上の難溶性カルシウム含有物質をモル
   比ＣａＯ／ＳｉＯ＿２が少なくとも０．５、かつｐＨ８
   ．５以上において該排水に添加し、次いで凝集剤を添加
   して懸濁物を凝集分離することを特徴とする水ガラス系
   グラウト排水の処理方法。