特開 2025-30794 中和装置および中和方法

(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】P2025030794

(43)【公開日】2025-03-07

(54)【発明の名称】中和装置および中和方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/66 20230101AFI20250228BHJP

【ＦＩ】

C02F1/66 510S

C02F1/66 522A

C02F1/66 522B

C02F1/66 522F

C02F1/66 530A

C02F1/66 530B

C02F1/66 530C

C02F1/66 530D

C02F1/66 530G

C02F1/66 530K

C02F1/66 530L

C02F1/66 530Q

C02F1/66 540Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023136389

(22)【出願日】2023-08-24

(71)【出願人】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉田 有香

(72)【発明者】

【氏名】山下 達也

(57)【要約】

【課題】懸濁物質を含む廃水のｐＨを高精度に調整する。
【解決手段】中和装置１００は、収容部１３０と、収容部に廃水を供給する廃水供給部１２０と、廃水供給部によって収容部に供給される廃水のｐＨを検出するｐＨ検出部１８０と、廃水供給部によって収容部に供給される廃水に含まれるＳＳの濃度を検出するＳＳ検出部１８２と、ＳＳ検出部によって検出されたＳＳの濃度に基づいて、ＳＳから溶出される水酸化物イオンの量を推定する推定部２１２と、推定部によって推定された水酸化物イオンの量に基づいて中和剤の第１の供給量を演算し、検出されたｐＨに基づいて中和剤の第２の供給量を演算し、第１の供給量および第２の供給量を加算もしくは減算することにより合計供給量を演算する演算部２１４と、中和剤供給部を制御することにより、合計供給量の中和剤を供給する供給制御部２１６と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

懸濁物質を含む廃水を収容する収容部と、
前記収容部に前記廃水を供給する廃水供給部と、
前記収容部に中和剤を供給する中和剤供給部と、
前記廃水供給部によって前記収容部に供給される前記廃水のｐＨを検出するｐＨ検出部と、
前記廃水供給部によって前記収容部に供給される前記廃水に含まれる前記懸濁物質の濃度を検出するＳＳ検出部と、
前記ＳＳ検出部によって検出された前記懸濁物質の濃度に基づいて、前記懸濁物質から溶出される水酸化物イオンの量を推定する推定部と、
前記推定部によって推定された前記水酸化物イオンの量に基づいて前記中和剤の第１の供給量を演算し、検出された前記ｐＨに基づいて前記中和剤の第２の供給量を演算し、前記第１の供給量および前記第２の供給量を加算もしくは減算することにより合計供給量を演算する演算部と、
前記中和剤供給部を制御することにより、前記合計供給量の前記中和剤を供給する供給制御部と、
を備える、中和装置。

【請求項2】

前記推定部は、前記懸濁物質の濃度に溶出係数を乗算することにより、前記懸濁物質から溶出される水酸化物イオンの量を推定する、請求項１に記載の中和装置。

【請求項3】

前記収容部には、排出口が設けられ、
前記廃水供給部によって前記収容部に供給された前記廃水が、前記排出口に向かって流れることで、前記収容部内において前記廃水の流れが形成され、
前記中和剤供給部は、流れている前記廃水に前記中和剤を供給する、請求項１または２に記載の中和装置。

【請求項4】

前記中和剤は、二酸化炭素である、請求項１または２に記載の中和装置。

【請求項5】

懸濁物質を含む廃水のｐＨを検出し、
前記廃水に含まれる前記懸濁物質の濃度を検出し、
検出された前記懸濁物質の濃度に基づいて、前記懸濁物質から溶出される水酸化物イオンの量を推定し、
推定された前記水酸化物イオンの量に基づいて中和剤の第１の供給量を演算し、
検出された前記ｐＨに基づいて前記中和剤の第２の供給量を演算し、
前記第１の供給量および前記第２の供給量を加算もしくは減算することにより合計供給量を演算し、
前記廃水を収容する収容部に、前記合計供給量の前記中和剤を供給する、中和方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、中和装置および中和方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、土木建設工事で発生する濁水は、浄化処理が施された後、河川、湖沼、海等に放流される。濁水は、懸濁物質（Suspended Solids、ＳＳ）を含む廃水である。以下、懸濁物質を「ＳＳ」という場合がある。

【0003】

濁水の浄化処理として、濁水槽と、濁水槽に貯留された濁水のｐＨを計測するｐＨ計と、濁水槽から排出された濁水に炭酸ガスを供給して中和する炭酸ガス供給装置とを備える技術が開示されている（例えば、特許文献１）。特許文献１の技術において、炭酸ガス供給装置は、ｐＨ計の計測値に基づいて設定された量の炭酸ガスを供給する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１－１８９３３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記特許文献１のような濁水のｐＨのみに基づいて、濁水を中和する技術では、濁水に含まれるＳＳによって、濁水のｐＨを目標値に調整できないという問題がある。具体的に説明すると、濁水のｐＨのみに基づいて、目標値となる中和剤の量を決定し、当該決定した量の中和剤を濁水に添加した場合、濁水は一旦目標値となるが、時間の経過に伴って濁水のｐＨが変化する場合がある。これは、中和剤の添加によって、濁水のｐＨが、例えば低下することにより、濁水に含まれるＳＳ内のｐＨが相対的に高くなり、濁水中の水とＳＳとの間でｐＨの平衡が崩れ、ＳＳ内からアルカリ成分が濁水中に溶出してくることによると推察される。

【0006】

本開示は、このような課題に鑑み、懸濁物質を含む廃水のｐＨを高精度に調整することが可能な中和装置および中和方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る中和装置は、懸濁物質を含む廃水を収容する収容部と、収容部に廃水を供給する廃水供給部と、収容部に中和剤を供給する中和剤供給部と、廃水供給部によって収容部に供給される廃水のｐＨを検出するｐＨ検出部と、廃水供給部によって収容部に供給される廃水に含まれる懸濁物質の濃度を検出するＳＳ検出部と、ＳＳ検出部によって検出された懸濁物質の濃度に基づいて、懸濁物質から溶出される水酸化物イオンの量を推定する推定部と、推定部によって推定された水酸化物イオンの量に基づいて中和剤の第１の供給量を演算し、検出されたｐＨに基づいて中和剤の第２の供給量を演算し、第１の供給量および第２の供給量を加算もしくは減算することにより合計供給量を演算する演算部と、中和剤供給部を制御することにより、合計供給量の中和剤を供給する供給制御部と、を備える。

【0008】

また、推定部は、懸濁物質の濃度に溶出係数を乗算することにより、懸濁物質から溶出される水酸化物イオンの量を推定するとしてもよい。

【0009】

また、収容部には、排出口が設けられ、廃水供給部によって収容部に供給された廃水が、排出口に向かって流れることで、収容部内において廃水の流れが形成され、中和剤供給部は、流れている廃水に中和剤を供給するとしてもよい。

【0010】

また、中和剤は、二酸化炭素であるとしてもよい。

【0011】

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る中和方法は、懸濁物質を含む廃水のｐＨを検出し、廃水に含まれる懸濁物質の濃度を検出し、検出された懸濁物質の濃度に基づいて、懸濁物質から溶出される水酸化物イオンの量を推定し、推定された水酸化物イオンの量に基づいて中和剤の第１の供給量を演算し、検出されたｐＨに基づいて中和剤の第２の供給量を演算し、第１の供給量および第２の供給量を加算もしくは減算することにより合計供給量を演算し、廃水を収容する収容部に、合計供給量の中和剤を供給する。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、懸濁物質を含む廃水のｐＨを高精度に調整することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る中和装置を説明する図である。

【図2】図２は、第１の実施形態に係る中和方法の処理の流れを示すフローチャートである。

【図3】図３は、第２の実施形態に係る中和装置を説明する図である。

【図4】図４は、実施例および比較例に係る実験条件、測定値、および、演算値を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0015】

［第１の実施形態：中和装置１００］
図１は、第１の実施形態に係る中和装置１００を説明する図である。図１において、実線の矢印は、廃水、中和剤、および、凝集剤等の液体および気体の流れを示す。また、図１において、破線の矢印は、信号の流れを示す。

【0016】

中和装置１００は、懸濁物質（ＳＳ）を含む廃水（濁水）を浄化する。中和装置１００は、例えば、土木建設工事で発生する廃水を浄化する。土木建設工事は、例えば、トンネル工事、地下鉄工事、ダム建設、護岸工事、または、浚渫工事である。中和装置１００は、例えば、土木建設工事の現場に設置される。

【0017】

本実施形態では、廃水として、セメント成分を含む廃水を例に挙げる。セメント成分は、例えば、ポルトランドセメントの成分である。セメント成分は、水などと反応して結果的に、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）を含む。セメント成分を含む廃水のｐＨは、７超であり、例えば、１２以上、１４以下である。

【0018】

図１に示すように、中和装置１００は、例えば、原水槽１１０と、廃水供給部１２０と、収容部１３０と、中和剤供給部１４０と、凝集部１５０と、凝集剤供給部１６０と、沈殿槽１７０と、ｐＨ検出部１８０と、第１ＳＳ検出部１８２と、第２ＳＳ検出部１８４と、制御装置２００とを含む。

【0019】

原水槽１１０は、土木建設工事の現場で生じた廃水（原水）を一時的に貯留するタンクである。

【0020】

廃水供給部１２０は、原水槽１１０に貯留された廃水を収容部１３０に供給する。廃水供給部１２０は、例えば、配管１１２、ポンプ１２２、配管１２４を含む。ポンプ１２２の吸入側は、配管１１２を通じて原水槽１１０に接続される。ポンプ１２２の吐出側は、配管１２４を通じて収容部１３０に接続される。ポンプ１２２が動作すると、原水槽１１０に貯留された廃水が収容部１３０に供給される。

【0021】

収容部１３０は、廃水供給部１２０により供給された廃水を収容する。収容部１３０は、例えば、廃水を一時的に収容する。本実施形態において、収容部１３０には、例えば、供給口１３０ａおよび排出口１３０ｂが設けられる。収容部１３０は、例えば、タンク、または、管である。

【0022】

収容部１３０の供給口１３０ａには、配管１２４を通じて廃水供給部１２０のポンプ１２２の吐出側が接続される。また、収容部１３０の排出口１３０ｂには、配管１３２を通じて凝集部１５０の凝集槽１５２が接続される。

【0023】

廃水供給部１２０のポンプ１２２が動作すると、原水槽１１０に貯留された廃水が供給口１３０ａを通じて収容部１３０内に供給され、供給された廃水は、排出口１３０ｂに向かって流れる。これにより、収容部１３０内において、供給口１３０ａから排出口１３０ｂに向かう廃水の流れが形成される。

【0024】

中和剤供給部１４０は、収容部１３０に中和剤を供給する。これにより、収容部１３０内に収容された廃水が中和される。本実施形態において、中和剤供給部１４０は、供給口１３０ａから排出口１３０ｂに向かって流れている廃水に中和剤を供給する。

【0025】

上記のように、セメント成分が含まれる廃水のｐＨは、７超である。このため、中和剤は、ｐＨを低下させるものが好ましい。中和剤は、例えば、二酸化炭素（気体）である。中和剤が二酸化炭素である場合、中和剤供給部１４０は、例えば、平均粒径（平均の気泡径）が２．５ｍｍ以下、好ましくは、１ｍｍ未満の二酸化炭素の泡を供給する。中和剤供給部１４０は、例えば、二酸化炭素貯留部１４２と、散気部１４４と、配管１４６と、流量調整弁１４８とを含む。

【0026】

二酸化炭素貯留部１４２は、二酸化炭素を貯留する。二酸化炭素貯留部１４２は、例えば、二酸化炭素ボンベである。二酸化炭素ボンベは、高圧圧縮された二酸化炭素を貯留する。

【0027】

散気部１４４は、収容部１３０の底面に設けられる。散気部１４４には、複数の孔が形成される。散気部１４４は、例えば、板状、管状、または、棒状である。散気部１４４は、例えば、多孔質体で構成されてもよい。多孔質体は、例えば、樹脂、ガラス、セラミック、金属、軽石で構成される。

【0028】

配管１４６は、二酸化炭素貯留部１４２と散気部１４４とを接続する。流量調整弁１４８は、配管１４６に設けられる。流量調整弁１４８が開かれると、二酸化炭素貯留部１４２に貯留された二酸化炭素は、配管１４６を通じて、散気部１４４に供給される。そして、二酸化炭素は、散気部１４４の複数の孔を通じて、収容部１３０内の廃水に供給される。流量調整弁１４８は、後述する制御装置２００によって開度が調整される。制御装置２００による流量調整弁１４８の開度調整については後に詳述する。

【0029】

凝集部１５０は、収容部１３０から供給された廃水に含まれるＳＳを凝集させる。凝集部１５０は、例えば、凝集槽１５２と、撹拌機１５４とを含む。

【0030】

凝集槽１５２は、収容部１３０から供給された廃水を一時的に収容する。撹拌機１５４は、凝集槽１５２に収容された廃水を撹拌する。

【0031】

凝集剤供給部１６０は、凝集槽１５２に凝集剤を供給する。したがって、撹拌機１５４により凝集槽１５２に収容された廃水および凝集剤が撹拌されることになる。これにより、凝集槽１５２において、廃水と凝集剤が混合される。そうすると、廃水に含まれるＳＳが凝集剤によって凝集する。

【0032】

凝集剤は、例えば、無機系凝集剤および有機系凝集剤のうち一方もしくは双方である。無機系凝集剤は、例えば、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、および、硫酸第一鉄からなる群から選択された１つまたは複数である。有機系凝集剤は、例えば、アニオン性凝集剤、ノニオン性凝集剤、および、カチオン性凝集剤からなる群から選択された１つまたは複数である。

【0033】

凝集剤供給部１６０は、例えば、凝集剤貯留部１６２と、ポンプ１６４とを含む。凝集剤貯留部１６２は、凝集剤を貯留する。ポンプ１６４の吸入側は、配管１６６を通じて凝集剤貯留部１６２に接続される。ポンプ１６４の吐出側は、配管１６８を通じて凝集槽１５２に接続される。ポンプ１６４が動作すると、凝集剤貯留部１６２に貯留された凝集剤が凝集槽１５２に供給される。ポンプ１６４は、制御装置２００によって出力が調整される。制御装置２００によるポンプ１６４の出力調整については後に詳述する。

【0034】

沈殿槽１７０には、凝集槽１５２から廃水が供給される。沈殿槽１７０は、廃水を所定時間滞留させる。上記のように、凝集槽１５２において、廃水に含まれるＳＳは、凝集剤によって凝集される。したがって、沈殿槽１７０において、廃水が所定時間滞留している間に、廃水に含まれる凝集したＳＳは、沈殿槽１７０の下方に沈殿する。こうして、ＳＳが取り除かれた廃水（上澄み、処理水）は、河川等に放流される。

【0035】

ｐＨ検出部１８０は、廃水供給部１２０によって収容部１３０に供給される廃水のｐＨ（水素イオン濃度指数）を検出する。ｐＨ検出部１８０は、収容部１３０に供給される前の廃水のｐＨを検出する。本実施形態において、ｐＨ検出部１８０は、配管１２４を流れる廃水のｐＨを検出する。ｐＨ検出部１８０は、例えば、ｐＨ計である。

【0036】

第１ＳＳ検出部１８２（ＳＳ検出部）は、廃水供給部１２０によって収容部１３０に供給される廃水に含まれるＳＳの濃度［ｇ／Ｌ］を検出する。第１ＳＳ検出部１８２は、収容部１３０に供給される前の廃水に含まれるＳＳの濃度を検出する。本実施形態において、第１ＳＳ検出部１８２は、配管１２４を流れる廃水に含まれるＳＳの濃度を検出する。第１ＳＳ検出部１８２は、例えば、濁度計である。

【0037】

第２ＳＳ検出部１８４は、収容部１３０から排出され凝集槽１５２に供給される前の廃水に含まれるＳＳの濃度［ｇ／Ｌ］を検出する。本実施形態において、第２ＳＳ検出部１８４は、配管１３２を流れる廃水に含まれるＳＳの濃度を検出する。第２ＳＳ検出部１８４は、例えば、濁度計である。

【0038】

制御装置２００は、中央制御部２１０と、記憶部２２０とを含む。

【0039】

中央制御部２１０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成される。中央制御部２１０は、ＲＯＭからＣＰＵを動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出す。中央制御部２１０は、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して制御装置２００全体を管理および制御する。

【0040】

記憶部２２０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成される。記憶部２２０は、中央制御部２１０に用いられるプログラムや各種データを記憶する。本実施形態において、記憶部２２０は、例えば、成分情報、溶出情報、中和情報、および、凝集情報を予め記憶する。

【0041】

成分情報は、例えば、土木建設工事の現場と、廃水に含まれるＳＳの成分とが関連付けられた情報である。

【0042】

溶出情報は、ＳＳの成分と、溶出係数とが関連付けられた情報である。溶出係数は、ＳＳの成分によって予め決定される。溶出係数は、ＳＳに含まれる水酸化物イオン（ＯＨ^－）のうち、ＳＳから溶出される水酸化物イオンの割合を示す。ＳＳの成分がセメント成分である場合、溶出係数は、例えば、０．０超、１．０未満であり、好ましくは、０．０超、０．６以下であり、より好ましくは、０．０超、０．５以下であり、さらに好ましくは、０．０超、０．４以下であり、さらに好ましくは、０．０超、０．２以下である。

【0043】

中和情報は、水酸化物イオンの量［ｇ／Ｌ］と、中和剤の供給量［ｇ／Ｌ］とが関連付けられた情報である。中和剤の供給量は、ｐＨを中和目標範囲内とするのに必要な中和剤の量である。中和目標範囲は、例えば、放流基準値、および、凝集部１５０で用いられる凝集剤の適用範囲のうち一方または双方である。放流基準値は、例えば、ｐＨ５．０以上、ｐＨ９．０以下である。凝集剤の適用範囲は、例えば、ｐＨ６．０以上、ｐＨ１１．０以下である。中和目標範囲は、例えば、ｐＨ５．０以上、ｐＨ１１．０以下であってもよい。

【0044】

凝集情報は、ＳＳの濃度［ｇ／Ｌ］と、凝集剤の供給量［ｇ／Ｌ］とが関連付けられた情報である。凝集剤の供給量は、ＳＳの濃度を凝集目標値未満とするのに必要な凝集剤の量である。凝集目標値は、例えば、放流基準値である。

【0045】

また、本実施形態において、中央制御部２１０は、推定部２１２、演算部２１４、供給制御部２１６としても機能する。

【0046】

推定部２１２は、第１ＳＳ検出部１８２によって検出されたＳＳの濃度［ｇ／Ｌ］に基づいて、ＳＳから溶出される水酸化物イオンの量を推定する。本実施形態において、推定部２１２は、例えば、位置情報、または、作業者による操作入力に基づいて、土木建設工事の現場を示す情報を取得する。そして、推定部２１２は、例えば、成分情報を参照して、ＳＳの成分を取得する。続いて、推定部２１２は、記憶部２２０に記憶された溶出情報を参照し、取得したＳＳの成分に関連付けられた溶出係数を読み出す。続いて、推定部２１２は、第１ＳＳ検出部１８２によって検出されたＳＳの濃度に、読み出した溶出係数を乗算することにより、ＳＳから溶出される水酸化物イオンの量［ｇ／Ｌ］を推定する。

【0047】

演算部２１４は、推定部２１２によって推定された水酸化物イオンの量に基づいて中和剤の第１の供給量を演算する。例えば、演算部２１４は、記憶部２２０に記憶された中和情報を参照し、推定された水酸化物イオンの量に関連付けられた供給量を読み出す。こうして、演算部２１４は、読み出した供給量を第１の供給量とする。

【0048】

また、演算部２１４は、ｐＨ検出部１８０によって検出されたｐＨに基づいて中和剤の第２の供給量を演算する。例えば、演算部２１４は、検出されたｐＨを水酸化物イオンの量に換算する。そして、演算部２１４は、記憶部２２０に記憶された中和情報を参照し、換算された水酸化物イオンの量に関連付けられた供給量を読み出す。こうして、演算部２１４は、読み出した供給量を第２の供給量とする。

【0049】

そして、演算部２１４は、第１の供給量および第２の供給量を加算することにより合計供給量を演算する。

【0050】

また、演算部２１４は、第２ＳＳ検出部１８４によって検出されたＳＳの濃度［ｇ／Ｌ］に基づいて、凝集剤の供給量を演算してもよい。例えば、演算部２１４は、記憶部２２０に記憶された凝集情報を参照し、検出されたＳＳの濃度に関連付けられた凝集剤の供給量を読み出す。

【0051】

供給制御部２１６は、中和剤供給部１４０を制御して、合計供給量の中和剤を供給する。本実施形態において、供給制御部２１６は、中和剤供給部１４０の流量調整弁１４８の開度を調整することにより、合計供給量の中和剤を供給する。

【0052】

また、供給制御部２１６は、凝集剤供給部１６０を制御して、演算部２１４によって演算された供給量の凝集剤を供給する。本実施形態において、供給制御部２１６は、凝集剤供給部１６０のポンプ１６４の出力を調整することにより、演算部２１４によって演算された供給量の凝集剤を供給する。

【0053】

［中和方法］
続いて、上記中和装置１００を用いた廃水の中和方法について説明する。図２は、本実施形態に係る中和方法の処理の流れを示すフローチャートである。図２に示すように、本実施形態に係る中和方法は、例えば、ｐＨ検出工程Ｓ１１０と、ＳＳ濃度検出工程Ｓ１２０と、推定工程Ｓ１３０と、第１演算工程Ｓ１４０と、第２演算工程Ｓ１５０と、合計演算工程Ｓ１６０と、第３演算工程Ｓ１７０と、中和剤供給量調整工程Ｓ１８０と、凝集剤供給量調整工程Ｓ１９０とを含む。なお、本実施形態に係る中和方法において、ポンプ１２２、１６４は、動作している。また、流量調整弁１４８は開かれている。以下、各工程について説明する。

【0054】

［ｐＨ検出工程Ｓ１１０］
ｐＨ検出工程Ｓ１１０では、ｐＨ検出部１８０が、ＳＳを含む廃水のｐＨを検出する。

【0055】

［ＳＳ濃度検出工程Ｓ１２０］
ＳＳ濃度検出工程Ｓ１２０では、第１ＳＳ検出部１８２が、廃水に含まれるＳＳの濃度を検出する。また、第２ＳＳ検出部１８４が、廃水に含まれるＳＳの濃度を検出する。

【0056】

［推定工程Ｓ１３０］
推定工程Ｓ１３０では、推定部２１２が、ＳＳ濃度検出工程Ｓ１２０において第１ＳＳ検出部１８２により検出されたＳＳの濃度に基づいて、ＳＳから溶出される水酸化物イオンの量を推定する。

【0057】

［第１演算工程Ｓ１４０］
第１演算工程Ｓ１４０では、演算部２１４が、推定工程Ｓ１３０において推定された水酸化物イオンの量に基づいて中和剤の第１の供給量を演算する。

【0058】

［第２演算工程Ｓ１５０］
第２演算工程Ｓ１５０では、演算部２１４が、ｐＨ検出工程Ｓ１１０において検出されたｐＨに基づいて中和剤の第２の供給量を演算する。

【0059】

［合計演算工程Ｓ１６０］
合計演算工程Ｓ１６０では、演算部２１４が、第１演算工程Ｓ１４０において演算された第１の供給量、および、第２演算工程Ｓ１５０において演算された第２の供給量を加算することにより合計供給量を演算する。

【0060】

［第３演算工程Ｓ１７０］
第３演算工程Ｓ１７０では、演算部２１４が、ＳＳ濃度検出工程Ｓ１２０において第２ＳＳ検出部１８４により検出されたＳＳの濃度に基づいて、凝集剤の供給量を演算する。

【0061】

［中和剤供給量調整工程Ｓ１８０］
中和剤供給量調整工程Ｓ１８０では、供給制御部２１６が、中和剤供給部１４０を制御することにより、合計演算工程Ｓ１６０において演算された合計供給量の中和剤を収容部１３０に供給する。例えば、供給制御部２１６は、合計供給量の中和剤が収容部１３０に供給されるように、中和剤供給部１４０の流量調整弁１４８の開度を調整する。

【0062】

［凝集剤供給量調整工程Ｓ１９０］
凝集剤供給量調整工程Ｓ１９０では、供給制御部２１６が、凝集剤供給部１６０を制御することにより、第３演算工程Ｓ１７０において演算された供給量の凝集剤を凝集部１５０の凝集槽１５２に供給する。例えば、供給制御部２１６は、第３演算工程Ｓ１７０において演算された供給量の凝集剤が凝集槽１５２に供給されるように、凝集剤供給部１６０のポンプ１６４の出力を調整する。

【0063】

以上説明したように、第１の実施形態に係る中和装置１００および中和方法は、廃水のｐＨに加えて、廃水に含まれるＳＳから溶出される水酸化物イオンの濃度を勘案して、中和剤の供給量を調整することができる。したがって、本実施形態に係る中和装置１００および中和方法は、廃水のｐＨを高精度に中和目標範囲とすることが可能となる。

【0064】

また、上記のように、推定部２１２は、ＳＳの濃度に溶出係数を乗算することにより、ＳＳから溶出される水酸化物イオンの量を推定してもよい。これにより、推定部２１２は、簡易な処理でＳＳから溶出される水酸化物イオンの量を推定することができる。

【0065】

また、上記のように、収容部１３０には、排出口１３０ｂが設けられ、廃水供給部１２０によって収容部１３０に供給された廃水が、排出口１３０ｂに向かって流れることで、収容部１３０内において廃水の流れが形成され、中和剤供給部１４０は、流れている廃水に中和剤を供給するとしてもよい。これにより、撹拌機を備えずとも、廃水に中和剤を効率よく拡散させることができる。したがって、廃水を効率よく中和することが可能となる。

【0066】

また、上記のように、中和剤は、二酸化炭素であってもよい。これにより、特定化学物質等作業主任者の資格を取得させる人材育成や、労働基準監督署への届出といった煩雑な作業を回避しつつ、廃水を中和することができる。

【0067】

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態において、記憶部２２０が予め溶出情報を記憶しており、推定部２１２は、溶出情報を参照して溶出係数を取得する場合を例に挙げた。しかし、中和装置３００が設置される現場において溶出係数を演算してもよい。

【0068】

図３は、第２の実施形態に係る中和装置３００を説明する図である。図３において、実線の矢印は、廃水、中和剤、および、凝集剤等の液体および気体の流れを示す。また、図３において、破線の矢印は、信号の流れを示す。

【0069】

図３に示すように、中和装置３００は、例えば、原水槽１１０と、廃水供給部１２０と、収容部１３０と、中和剤供給部１４０と、凝集部１５０と、凝集剤供給部１６０と、沈殿槽１７０と、ｐＨ検出部１８０と、第１ＳＳ検出部１８２と、第２ＳＳ検出部１８４と、制御装置２００と、分析装置３１０とを含む。なお、上記中和装置１００と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0070】

分析装置３１０は、原水槽１１０に貯留された廃水からＳＳを抽出する。そして、分析装置３１０は、純水または超純水に、抽出したＳＳを混合して所定時間放置する。続いて、分析装置３１０は、ＳＳが混合された水のｐＨを検出することにより、溶出係数を演算する。

【0071】

また、第２の実施形態において、推定部２１２は、第１ＳＳ検出部１８２によって検出されたＳＳの濃度に、分析装置３１０によって演算された溶出係数を乗算することにより、ＳＳから溶出される水酸化物イオンの量［ｇ／Ｌ］を推定する。

【0072】

以上説明したように、第２の実施形態に係る中和装置３００は、分析装置３１０を備える。これにより、溶出係数を精度よく演算することができる。したがって、中和装置３００は、ＳＳから溶出される水酸化物イオンの量の推定精度を向上することが可能となる。

【0073】

また、土木建設工事の現場における堀削場所によっては、廃水に混入する土壌が変化する場合がある。そうすると、廃水に含まれるＳＳの成分が変化する。そこで、第２の実施形態に係る中和装置３００は、分析装置３１０を備えることにより、廃水に含まれるＳＳの成分が変化する場合であっても、溶出係数を精度よく演算することができる。したがって、中和装置３００は、廃水に含まれるＳＳの成分が変化する場合であっても、廃水のｐＨを高精度に中和目標範囲とすることが可能となる。

【0074】

なお、第２の実施形態に係る中和装置３００の記憶部２２０は、成分情報および溶出情報を予め記憶していなくてもよい。

【0075】

［実施例］
実施例１、実施例２の廃水として、セメント粒子を懸濁した廃水を作成した。実施例１は、ｐＨ１２．５４、ＳＳ濃度１５００ｐｐｍであった。実施例２は、ｐＨ１２．５７、ＳＳ濃度１５００ｐｐｍであった。

【0076】

比較例１、比較例２の廃水として、ＳＳを含まない廃水を作成した。比較例１は、ｐＨ１２．６８とした。比較例２は、ｐＨ１２．２６とした。

【0077】

そして、実施例１、実施例２、比較例１、および、比較例２に対し、中和目標値ｐＨ７となるまで中和剤（二酸化炭素）を供給した場合の中和剤の量［ｇ／Ｌ］を測定した。

【0078】

また、溶出係数を０．１４として、実施例１および実施例２の、第１の供給量［ｇ／Ｌ］、第２の供給量［ｇ／Ｌ］、および、合計供給量［ｇ／Ｌ］を演算した。また、比較例１および比較例２の第２の供給量［ｇ／Ｌ］を演算した。

【0079】

図４は、実施例および比較例に係る実験条件、測定値、および、演算値を示す表である。図４に示すように、実施例１の中和剤の量［ｇ／Ｌ］の実測値は、１．１０ｇ／Ｌであった。また、実施例１の第１の供給量は、０．２７ｇ／Ｌとなり、第２の供給量は、０．８４ｇ／Ｌとなり、合計供給量は１．１１ｇ／Ｌとなった。実施例１では、中和剤の量の実測値と、合計供給量との差分は、－０．０１ｇ／Ｌとなった。

【0080】

実施例２の中和剤の量［ｇ／Ｌ］の実測値は、１．１５ｇ／Ｌであった。また、実施例２の第１の供給量は、０．２７ｇ／Ｌとなり、第２の供給量は、０．９０ｇ／Ｌとなり、合計供給量は１．１７ｇ／Ｌとなった。実施例２では、中和剤の量の実測値と、合計供給量との差分は、－０．０２ｇ／Ｌとなった。

【0081】

比較例１の中和剤の量［ｇ／Ｌ］の実測値は、１．１５ｇ／Ｌであった。また、比較例１の第１の供給量は、０ｇ／Ｌとなり、第２の供給量は、１．１６ｇ／Ｌとなり、合計供給量は１．１６ｇ／Ｌとなった。比較例１では、中和剤の量の実測値と、合計供給量との差分は、－０．０１ｇ／Ｌとなった。

【0082】

比較例２の中和剤の量［ｇ／Ｌ］の実測値は、０．４４ｇ／Ｌであった。また、比較例２の第１の供給量は、０ｇ／Ｌとなり、第２の供給量は、０．４４ｇ／Ｌとなり、合計供給量は０．４４ｇ／Ｌとなった。比較例２では、中和剤の量の実測値と、合計供給量との差分は、０．００ｇ／Ｌとなった。

【0083】

以上の結果から、実施例１、実施例２では、ｐＨに基づいて決定される第２の供給量の中和剤を供給しただけでは、中和目標値までｐＨを下げられないことが確認された。

【0084】

また、実施例１、実施例２では、中和剤の量の実測値と、演算した合計供給量との差分が、－０．０２ｇ／Ｌ以下であることが分かった。したがって、実施例１、実施例２では、ｐＨに基づいて決定される第２の供給量に加えて、ＳＳの濃度に基づいて決定される第１の供給量の中和剤を供給することにより、ｐＨを中和目標値とすることができることが確認された。

【0085】

さらに、実施例１、実施例２では、中和剤の量の実測値と、演算した合計供給量との差分が、－０．０２ｇ／Ｌ以下であり、比較例１、比較例２の差分と実質的に等しいことが確認された。この結果から、ＳＳが含まれる廃水であっても、廃水のｐＨを中和目標値とすることができることが確認された。

【0086】

以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

【0087】

例えば、上記実施形態において、ｐＨ検出部１８０が配管１２４を通過する廃水のｐＨを検出する場合を例に挙げた。しかし、ｐＨ検出部１８０は、収容部１３０に収容される前の廃水のｐＨを検出できればよい。ｐＨ検出部１８０は、例えば、原水槽１１０に貯留された廃水のｐＨを検出してもよい。

【0088】

同様に、第１ＳＳ検出部１８２が配管１２４を通過する廃水に含まれるＳＳの濃度を検出する場合を例に挙げた。しかし、第１ＳＳ検出部１８２は、収容部１３０に収容される前の廃水に含まれるＳＳの濃度を検出できればよい。第１ＳＳ検出部１８２は、例えば、原水槽１１０に貯留された廃水に含まれるＳＳの濃度を検出してもよい。

【0089】

また、上記実施形態において、収容部１３０に供給される廃水のｐＨが７超であり、中和剤が酸性の物質である場合を例に挙げた。しかし、収容部１３０に供給される廃水のｐＨが７未満である場合、中和剤は、アルカリ性（塩基性）の物質であってもよい。この場合、演算部２１４は、第２の供給量から第１の供給量を減算するとよい。これにより、ＳＳを含む廃水のｐＨを高精度に調整することができる。

【0090】

また、上記実施形態において、収容部１３０が供給口１３０ａおよび排出口１３０ｂを有する場合を例に挙げた。しかし、収容部１３０は、少なくとも排出口１３０ｂを有していればよい。この場合、収容部１３０は、例えば、上面が開放されているとよい。

【0091】

また、上記実施形態において、廃水供給部１２０が、配管１１２、ポンプ１２２、配管１２４を含む場合を例に挙げた。しかし、廃水供給部１２０は、原水槽１１０に貯留された廃水を収容部１３０に供給することができれば、その構成は限定されない。例えば、原水槽１１０が収容部１３０の上方に位置する場合等の原水槽１１０の水位が収容部１３０の水位よりも高い場合、廃水供給部１２０は、原水槽１１０と収容部１３０とを接続する配管で構成されてもよい。この場合、原水槽１１０に貯留された廃水は、圧力差によって収容部１３０に供給される。

【0092】

また、上記実施形態において、複数の孔が形成された散気部１４４を例に挙げた。しかし、散気部１４４は、少なくとも１の孔が形成されていればよい。なお、散気部１４４が１の孔を有する場合、中和剤供給部１４０は、エジェクタ等の撹拌機構をさらに備えてもよい。

【0093】

また、上記実施形態において、中和剤が二酸化炭素である場合を例に挙げた。しかし、中和剤は、酸性の物質であればよい。中和剤は、例えば、硫酸、塩酸、および、クエン酸からなる群から選択された１つまたは複数であってもよい。この場合、収容部１３０は、ラインミキサ等の撹拌機構を備えるとよい。

【0094】

また、中和装置１００、３００は、収容部１３０に供給される廃水に含まれるＳＳの濃度を５０００ｐｐｍ以下に調整する調整装置を収容部１３０の前段に備えてもよい。これにより、ＳＳによって散気部１４４の孔が塞がれてしまう事態を回避することができる。

【0095】

また、上記実施形態において、中和装置１００、３００が、原水槽１１０、凝集部１５０、凝集剤供給部１６０、沈殿槽１７０、第２ＳＳ検出部１８４を備える場合を例に挙げた。しかし、これらの構成は必須の構成ではない。

【0096】

また、上記第１の実施形態において、中和装置１００の記憶部２２０が、成分情報を予め記憶する場合を例に挙げた。しかし、中和装置１００の記憶部２２０は、成分情報を予め記憶していなくてもよい。この場合、推定部２１２は、作業者による操作入力に応じて、ＳＳの成分を取得してもよい。

【0097】

また、上記実施形態において、中和装置１００、３００の記憶部２２０が、中和情報を予め記憶する場合を例に挙げた。しかし、中和装置１００、３００の記憶部２２０は、中和情報を予め記憶していなくてもよい。この場合、演算部２１４は、水酸化物イオンの量と、中和剤の種類とに基づいて、第１の供給量を演算してもよい。また、演算部２１４は、ｐＨと、中和剤の種類とに基づいて、第２の供給量を演算してもよい。

【0098】

また、上記実施形態において、中和装置１００、３００の記憶部２２０が、凝集情報を予め記憶する場合を例に挙げた。しかし、中和装置１００、３００の記憶部２２０は、凝集情報を予め記憶していなくてもよい。この場合、演算部２１４は、ＳＳの濃度と、凝集剤の種類とに基づいて、凝集剤の供給量を演算してもよい。

【0099】

また、廃水が水素イオン（Ｈ^＋）を溶出するＳＳを含む場合、中和装置は、懸濁物質を含む廃水を収容する収容部と、前記収容部に前記廃水を供給する廃水供給部と、前記収容部に中和剤を供給する中和剤供給部と、前記廃水供給部によって前記収容部に供給される前記廃水のｐＨを検出するｐＨ検出部と、前記廃水供給部によって前記収容部に供給される前記廃水に含まれる前記懸濁物質の濃度を検出するＳＳ検出部と、前記ＳＳ検出部によって検出された前記懸濁物質の濃度に基づいて、前記懸濁物質から溶出される水素イオンの量を推定する推定部と、前記推定部によって推定された前記水素イオンの量に基づいて前記中和剤の第１の供給量を演算し、検出された前記ｐＨに基づいて前記中和剤の第２の供給量を演算し、前記第１の供給量および前記第２の供給量を加算もしくは減算することにより合計供給量を演算する演算部と、前記中和剤供給部を制御することにより、前記演算部によって演算された前記合計供給量の前記中和剤を供給する供給制御部と、を備えるとしてもよい。

【0100】

なお、本明細書の中和方法の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。

【符号の説明】

【0101】

１００ 中和装置
１２０ 廃水供給部
１３０ 収容部
１３０ｂ 排出口
１４０ 中和剤供給部
１８０ ｐＨ検出部
１８２ 第１ＳＳ検出部（ＳＳ検出部）
２１２ 推定部
２１４ 演算部
２１６ 供給制御部
２２０ 記憶部
３００ 中和装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】