特開 2024-98305 重金属の不溶化方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024098305

(43)【公開日】2024-07-23

(54)【発明の名称】重金属の不溶化方法

(51)【国際特許分類】

   B09B 3/25 20220101AFI20240716BHJP

   C02F 11/00 20060101ALI20240716BHJP

【ＦＩ】

B09B3/25 ZAB

C02F11/00 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023001724

(22)【出願日】2023-01-10

(71)【出願人】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤井 太志

(72)【発明者】

【氏名】三浦 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】田中 薫

【テーマコード（参考）】

4D004

4D059

【Ｆターム（参考）】

4D004AA31

4D004AB03

4D004CA34

4D004CA45

4D004CC11

4D004DA03

4D004DA10

4D059AA09

4D059AA11

4D059BE37

4D059BJ00

4D059CB27

4D059DA03

4D059EB11

(57)【要約】

【課題】貯留液に混じった重金属の不溶化処理の省力化を図ることである。
【解決手段】貯留液に混じった重金属の不溶化方法であって、前記貯留液に、不溶化材を含むスラリーを添加する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

貯留液に混じった重金属の不溶化方法であって、
前記貯留液に、不溶化材を含むスラリーを添加することを特徴とする重金属の不溶化方法。

【請求項2】

請求項１に記載の重金属の不溶化方法であって、
前記貯留液が、工事終了後の余剰な安定液であり、
前記スラリーを、工事敷地内に設置された安定液プラント設備を構成する複数の液槽のうちの少なくとも１つに投下することを特徴とする重金属の不溶化方法。

【請求項3】

請求項１に記載の重金属の不溶化方法であって、
前記重金属が砒素であり、前記スラリーが石灰系不溶化材を含むことを特徴とする重金属の不溶化方法。

【請求項4】

請求項３に記載の重金属の不溶化方法において、
前記スラリーと前記貯留液の混合量に対して、前記石灰系不溶化材が１重量％以上５重量％以下含まれることを特徴とする重金属の不溶化方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、掘削を伴う工事などで使用された重金属の不溶化方法に関する。

【背景技術】

【0002】

杭や連続地中壁などを構築する工事では孔壁や掘削溝壁の安定、掘削土砂の運搬分離、コンクリートとの置換を目的として、水(作液水)、ベントナイト、ポリマー、分散剤等からなる安定液が使用される。安定液は、例えば特許文献１で示すように、工事現場の敷地内に設置された安定液プラント設備で、製造・供給・循環・回収・調整などが集中的に処理される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１８６１７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このように、安定液プラント設備で処理される安定液は、工事の過程で繰り返し使用されるごとに機能の劣化を生じる。最終的に品質管理値を満たさない安定液は、安定液プラント設備内に用意された廃棄槽に一時貯留したのち、廃棄となる。また、工事終了後に余剰となった安定液プラント設備内の安定液も、同様に廃棄となる。

【0005】

安定液を廃棄する際には、ｐＨや浮遊物質量（ＳＳ）などが下水道放流基準に適合するよう様々な処理を行うが、重金属が混じっている場合にはさらに、不溶化処理を実施する必要が生じる。ところが、安定液プラント設備内の余剰な安定液を不溶化処理する技術が確立されておらず、多大な手間を要していた。

【0006】

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、貯留液に混じった重金属の不溶化処理の省力化を図ることである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

かかる目的を達成するため本発明の重金属の不溶化方法は、貯留液に混じった重金属の不溶化方法であって、前記貯留液に、不溶化材を含むスラリーを添加することを特徴とする。

【0008】

本発明の重金属の不溶化方法は、前記貯留液が、工事終了後の余剰な安定液であり、前記スラリーを、工事敷地内に設置された安定液プラント設備を構成する複数の液槽のうちの少なくとも１つに投下することを特徴とする。

【0009】

本発明の重金属の不溶化方法は、前記重金属が砒素であり、前記スラリーが石灰系不溶化材を含むことを特徴とする。

【0010】

本発明の重金属の不溶化方法は、前記スラリーと前記貯留液の混合量に対して、前記石灰系不溶化材が１重量％以上５重量％以下含まれることを特徴とする。

【0011】

本発明によれば、不溶化材を含むスラリーを採用するから、従来工法で不溶化材を含む粉体を添加する場合に必要であった攪拌混合作業を省略できる。つまり、重金属が混じった貯留液に不溶化材を含むスラリーを投下するのみで重金属を不溶化でき、不溶化処理の省力化を実現できる。

【0012】

また、重金属の混じった貯留液が工事終了後の余剰な安定液である場合、不溶化材を含むスラリーによる不溶化処理は、安定液プラント設備に設けたいずれの液槽でも実施できる。

【0013】

したがって、余剰な安定液を処理するために、工事終了時まで攪拌設備を備える安定液の作液槽を残置しておく必要がない。これにより、工事の進捗に対応させて順次安定液プラント設備を解体し、最終的に残った液槽で不溶化処理を実施できるため、工事全体の作業効率を向上できるとともに工期短縮に寄与できる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、不溶化材を含むスラリーを採用することで、貯留液に混じった重金属の不溶化処理を省力化できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施の形態における杭打設工事の進捗と安定液プラント設備から循環供給される安定液の流れを示す図である。

【図2】本発明の実施の形態における杭打設工事終了後の安定液プラント設備で不溶化処理を実施する様子を示す図である。

【図3】本発明の実施の形態における安定液に混じった重金属を不溶化する手順を示す図である。

【図4】本発明の実施の形態における不溶化材を含むスラリーによる不溶化処理の実験結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明は、貯留液に混じった重金属を不溶化する方法に関するものである。貯留液は何ら限定されるものではないが、本実施の形態では、現場打ちコンクリート杭を構築する工事現場で使用する安定液を事例に挙げ、その詳細を図１～図４を参照しつつ説明する。

【0017】

≪≪安定液・安定液プラント設備≫≫
図１で示すように、現場打ちコンクリート杭の工事現場にはその施設内に、安定液Ｂの製造・供給・循環・回収・調整・廃棄などを集中的に処理する安定液プラント設備１００が設けられている。

【0018】

この安定液プラント設備１００で製造した安定液Ｂは、現場打ちコンクリート杭を構築する際、一般には次のように使用される。安定液Ｂの使用事例を安定液プラント設備１００の一事例とともに説明する。

【0019】

≪掘削・一次スライム処理：掘削孔５１≫
まず、掘削予定地点５０の地盤を、削孔機を利用して削孔しつつ安定液Ｂ１を供給し、安定液Ｂ１が満たされた掘削孔５１を構築する。次に、削孔完了後に所定時間静置して、安定液Ｂ１中に浮遊する土砂分を沈殿させたのち、掘削孔５１の孔底に堆積したスライムを除去する、いわゆる一次スライム処理を行う。

【0020】

上記の作業中、安定液Ｂ１は掘削孔５１内で土砂混じり安定液Ｂ２となるため、安定液プラント設備１００に回収し、土砂分離装置２０で土砂を分離する。まず、土砂混じり安定液Ｂ２は、安定液プラント設備１００でマッドスクリーン２１を介して、受水槽２２に貯留される。

【0021】

こののち、サイクロン２３を経由して土砂が分離される。土砂が取り除かれたのちに循環槽２８に一旦貯留され、機能回復した安定液Ｂ１となって、掘削孔５１に循環供給される。取り除かれた土砂は、残土槽２５に貯留される。

【0022】

≪二次スライム処理：掘削孔５２≫
一次スライム処理が終了したのちの掘削孔５２では、鉄筋かごを建て込む直前に、いわゆる二次スライム処理を行う。二次スライムは、掘削孔５２を満たす安定液Ｂ１中に浮遊していた沈降の遅い土砂分が孔底に堆積したものであり、二次スライム処理では、この堆積物を除去する。

【0023】

二次スライム処理中、掘削孔５２を満たす安定液Ｂ１は安定液プラント設備１００に回収される。回収された安定液Ｂ１は、安定液プラント設備１００で回収槽２６に貯留されたのち、遠心分離機２７を経由してケーキが分離される。

【0024】

ケーキが取り除かれたのち、循環槽２８もしくは良液槽２４に一旦貯留される。良液槽２４では、作液プラント１０で作液された安定液の新液Ｂ３が混合されて良液Ｂ４となり、この良液Ｂ４が掘削孔５２に供給される。

【0025】

なお、作液プラント１０では、原料タンク１１に格納されている安定液材料と清水槽１２に貯留されている水とが作液槽１３で混合攪拌され、安定液の新液Ｂ３が作液される。このため、作液槽１３には、エジェクトミキサやフリクトミキサなどの混合攪拌機器が設けられている。この作液槽１３で作液された新液Ｂ３が、良液槽２４に供給される。

【0026】

≪コンクリート打設：掘削孔５３≫
良液Ｂ４で満たされるとともに鉄筋かごが建て込まれたのちの掘削孔５３では、水中コンクリートが打設されるとともに、良液Ｂ４が回収される。安定液プラント設備１００で回収された良液Ｂ４は、その状態によって廃液槽３０、回収槽２６、もしくは良液槽２４のいずれかに貯留される。

【0027】

掘削予定地点５０の各地点で上記の作業が順次行われて、現場打ちのコンクリート杭５４が構築される。杭工事が進捗し、安定液Ｂの循環供給は安定液プラント設備１００に設けた各液槽の貯留分で賄うことができ、新液Ｂ３の作液が不用と判断された時点で、作液プラント１０の解体作業が開始される。

【0028】

すると、掘削予定地点５０の各地点で現場打ちコンクリート杭Ｐが構築されて、杭工事が終了した際には図２で示すように、余剰な安定液Ｂが、良液槽２４、循環槽２８、回収槽２６、廃液槽３０などの液槽に貯留された状態となる。

【0029】

この余剰安定液は、産業廃棄物となるが、下水道放流基準に適合した水質を得るための処理を行うことで、下水道に放流することができる場合がある。この下水道に放流するための処理の一つとして、不溶化処理を実施する。次に、不溶化処理の手順を説明する。

【0030】

≪≪重金属の不溶化処理≫≫
安定液プラント設備１００に設けた回収槽２６に貯留する余剰な安定液Ｂ１を、不溶化処理する場合を事例に挙げ、その処理方法を以下に説明する。

【0031】

図３で示すように、回収槽２６には、掘削孔５２から回収した安定液Ｂ１が貯留している。この安定液Ｂ１は、地山の微細な砂分とともに地山に存在していた砒素が混じった状態となっている。

【0032】

この砒素を不溶化する手順は、回収槽２６に石灰系スラリー４０を投下するのみであり、攪拌混合作業などは不要である。石灰系スラリー４０は、石灰系不溶化材４１と水を４２とを混合攪拌して製造したものであり、市場で一般に流通されているいずれの石灰系スラリー４０も採用できる。

【0033】

石灰系スラリー４０は、２０wt％濃度～４０wt％濃度程度、より好ましくは２５wt％濃度～３０wt％濃度に調整されたものが好ましい。またタンクローリーＴなどに積載された荷姿で工事現場に搬入可能なものが好ましい。

【0034】

こうすると、図２で示すように、タンクローリーで石灰系スラリー４０を工事現場へ搬入し、そのまま液槽に投下できる。これにより、余剰な安定液Ｂに混じった砒素を不溶化処理できる。

【0035】

さらに、不溶化処理と前後して、その他の下水道放流基準に適合した水質を得るための処理を行えば、安定液を下水道に放流することも可能となる。なお、図２では、循環槽２８、回収槽２６、廃液槽３０に石灰系スラリー４０を投下し、不溶化処理を実施する場合を事例に挙げている。

【0036】

また、石灰系スラリー４０の添加量は、石灰系スラリー４０と回収槽２６に貯留する安定液Ｂ１の混合量に対して、石灰系不溶化材４１が１重量％以上５重量％以下含まれるよう調整するとよい。

【0037】

≪≪実験結果≫≫
図４に、石灰系不溶化材４１に消石灰を採用し、安定液Ｂに混じった砒素を不溶化処理する実験を実施した結果を示す。

【0038】

図４を見ると、石灰系不溶化材４１を添加する前の安定液Ｂには、砒素が0.061ppm含まれている。しかし、石灰系不溶化材４１が１重量％以上含まれるよう調整すると、砒素が0.002ppmまで低下できる様子がわかる。

【0039】

砒素が混じった水を排水処理する場合、水質汚濁防止法によって「砒素及びその化合物 0.1mg As/L」と定められている。ppm≒mg/Lであるから、砒素0.002ppmは、この基準を十分下回っているといえる。

【0040】

上記のとおり、重金属の不溶化方法によれば、従来より実施されている石灰系不溶化材４１を含む粉体を添加する場合に必要であった攪拌混合作業を省略でき、不溶化処理の省力化を実現できる。

【0041】

また、工事終了後の余剰な安定液Ｂを、安定液プラント設備１００に設けたいずれの液槽でも実施できる。したがって、余剰な安定液Ｂを処理するために、工事終了時まで攪拌設備を備える作液槽１３を残置しておく必要がない。これにより、工事の進捗に対応させて順次安定液プラント設備１００を解体し、最終的に残った液槽で不溶化処理を実施できるため、工事全体の作業効率を向上できるとともに工期短縮に寄与できる。

【0042】

本発明の重金属の不溶化方法は、上記の実施形態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、種々の変更が可能であることはいうまでもない。

【0043】

例えば、本実施の形態では、石灰系不溶化材４１として消石灰を事例に挙げたが、砒素の不溶化処理に効果のある材料であれば、消石灰を含む混合物などを採用することもできる。

【0044】

また、重金属の一例として砒素を例示したが、他の重金属を不溶化する場合には、適宜対応する材料を不溶化材として採用し、スラリーを作成してもよい。

【符号の説明】

【0045】

１００ 安定液プラント設備
１０ 作液プラント
１１ 原料タンク
１２ 清水槽
１３ 作液槽
２０ 土砂分離装置
２１ マッドスクリーン
２２ 受水槽
２３ サイクロン
２４ 良液槽
２５ 残土槽
２６ 回収槽
２７ 遠心分離機
２８ 循環槽
３０ 廃液槽
４０ 石灰系スラリー
４１ 石灰系不溶化材
４２ 水
５０ 掘削予定地点
５１ 掘削孔（削孔・一次スライム処理）
５２ 掘削孔（二次スライム処理）
５３ 掘削孔（コンクリート打設）
５４ コンクリート杭
Ｂ 安定液
Ｂ１ 安定液
Ｂ２ 土砂混じり安定液
Ｂ３ 新液
Ｂ４ 良液

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】