【手続補正書】
【提出日】平成17年4月11日(2005.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】泥土の処理方法、泥土の脱水装置および泥土への添加材添加圧送装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】泥土を流路中を搬送する過程において、前記泥土の物性を検知する工程、前記泥土の検知した物性に基づいて決定した添加量をもって前記泥土に対して疎水材を添加する工程、および前記泥土に対してさらに凝集剤を添加する工程、を順に有し；
その後その泥土の脱水を行う工程を備えることを特徴とする泥土の処理方法。
【請求項２】泥土を流路中を搬送する過程において、前記泥土の物性を検知する工程、前記泥土の検知した物性に基づいて決定した添加量をもって前記泥土に対して疎水材を添加する工程、および前記泥土に対してさらに凝集剤を添加する工程、を順に有し；
その後その泥土の脱水を行う工程、および脱水泥土に対して固化材を添加する工程を備えることを特徴とする泥土の処理方法。
【請求項３】泥土を流路中を搬送する過程において、
前記泥土の物性を検知する工程、
前記泥土の検知した物性に基づいて決定した添加量をもって前記泥土に対して疎水材を添加する工程、
前記泥土に対してさらに凝集剤を添加する工程、
前記泥土中の水分を流路から濾過排水して脱水を図る工程、
脱水泥土に対して固化材を添加する工程、
を順に有することを特徴とする泥土の処理方法。
【請求項４】前記泥土の物性として、流路に設けた流量計および密度計により得られる流量および密度を用い、この流量および密度から含泥率、泥土の流量および流速を求めて、疎水材添加工程における疎水材の添加量および添加タイミングを定める請求項１〜３のいずれか１項に記載の泥土の処理方法。
【請求項５】透水性ベルトを有する無端ベルトコンベアの上側ベルト上に対して泥土を供給するようになし、
この供給位置の下流側において設けられた、ベルトの両側部を上面側に折り返す折り返し手段と、
そのベルト折り返しにより泥土を包んだ部分において、折り返しベルト上からプレスするプレス手段とを備えたことを特徴とする泥土の脱水装置。
【請求項６】前記折り返し手段は、ベルトの両側縁部がラップするように折り返すものであり、この折り返しベルト上に回転するプレスロールが配置されてプレス手段を構成している請求項５記載の泥土の脱水装置。
【請求項７】ベルトコンベアの上側の下方に上方開口の集水パンが設けられている請求項５記載の泥土の脱水装置。
【請求項８】前記ベルトに水噴射して洗浄する洗浄ノズルが設けられている請求項５記載の泥土の脱水装置。
【請求項９】上工程から泥土が流れ込む管路内に回転軸を有し、その管路の上流側に管路内壁面に近接するスクリュー羽根が回転軸に一体化され、下流側に攪拌羽根が回転軸に一体化され、前記スクリュー羽根より下流側で攪拌羽根取付けゾーン領域内の回転軸に内部から外部に開口する噴出口を有し、
前記粉体系添加材を圧縮空気に乗せて圧送し、前記回転軸内に送り込み、前記噴出口から噴出させるようにした、
ことを特徴とする泥土への添加材添加圧送装置。
【請求項１０】前記管路は、前記攪拌羽根取付けゾーン領域より下流側に３ｍ以上延長しており、その管路先端開口が圧送目的位置に臨んでいる請求項９記載の泥土への添加材添加圧送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湖沼や港湾などにおける浚渫工事に伴う浚渫泥土などの泥土の処理方法、泥土の脱水装置および泥土への粉体系添加材添加圧送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浚渫泥土は、一般に含水比が高く、処分地に投棄してもその土が、地盤としての十分な強度を発現するまでには、多くの年月を要し、なんらかの処理を必要とすることが多い。
【０００３】
そこで、従来は、浚渫船からの泥土を地上のピットに投入し、そのピットにおいて処理する方法が採られていた。
【０００４】
しかしながら、浚渫泥土の場合は、処理量が時間当たり数百ｍ3と膨大となる場合が多く、一旦ピットに投入してから処理する工程では、そのピットまでの運搬コストがかさむばかりでなく、ピット近傍に設ける機械設備や作業ヤードの確保などが大きな障害になっている。
【０００５】
このようなことから、これまでにも浚渫船からの排泥管に、固化材を供給して管路内で混合する方式の処理法が提案されている。
【０００６】
しかし、浚渫船から直接圧送される浚渫土には、水が多量に含まれているばかりでなく、含水比も大きくばらつくことが原因となって、均質な固化が困難であった。
【０００７】
そこで、本発明者は、先に特開平９−１５８２４５号公報において、含水比が高く、含水比のばらつきの大きい浚渫土を搬送管路内で連続的に、安定して処理する方法を提案した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この先行技術においては、固化材の添加前において、含泥率を検知し、この含泥率に基づいて固化材の添加量を設定する方法を採っていた。
【０００９】
しかし、その後の多くの実験の結果、固化材の添加に先立つ疎水材の添加量および添加タイミングを適確に定めることが重要であることを知見した。
【００１０】
したがって、本発明の主たる課題は、かかる知見に基づいて、優れた安定処理性を示す方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した請求項１に記載の発明は、泥土を流路中を搬送する過程において、前記泥土の物性を検知する工程、前記泥土の検知した物性に基づいて決定した添加量をもって前記泥土に対して疎水材を添加する工程、および前記泥土に対してさらに凝集剤を添加する工程、を順に有し；
その後その泥土の脱水を行う工程を備えることを特徴とする泥土の処理方法である。
【００１２】
請求項２記載の発明は、泥土を流路中を搬送する過程において、前記泥土の物性を検知する工程、前記泥土の検知した物性に基づいて決定した添加量をもって前記泥土に対して疎水材を添加する工程、および前記泥土に対してさらに凝集剤を添加する工程、を順に有し；
その後その泥土の脱水を行う工程、および脱水泥土に対して固化材を添加する工程を備えることを特徴とする泥土の処理方法である。
【００１３】
請求項３記載の発明は、泥土を流路中を搬送する過程において、
前記泥土の物性を検知する工程、
前記泥土の検知した物性に基づいて決定した添加量をもって前記泥土に対して疎水材を添加する工程、
前記泥土に対してさらに凝集剤を添加する工程、
前記泥土中の水分を流路から濾過排水して脱水を図る工程、
脱水泥土に対して固化材を添加する工程、
を順に有することを特徴とする泥土の処理方法である。
【００１４】
請求項４記載の発明は、前記泥土の物性として、流路に設けた流量計および密度計により得られる流量および密度を用い、この流量および密度から含泥率、泥土の流量および流速を求めて、疎水材添加工程における疎水材の添加量および添加タイミングを定める請求項１〜３のいずれか１項に記載の泥土の処理方法である。
【００１５】
請求項５記載の発明は、透水性ベルトを有する無端ベルトコンベアの上側ベルト上に対して泥土を供給するようになし、
この供給位置の下流側において設けられた、ベルトの両側部を上面側に折り返す折り返し手段と、
そのベルト折り返しにより泥土を包んだ部分において、折り返しベルト上からプレスするプレス手段とを備えたことを特徴とする泥土の脱水装置である。
【００１６】
請求項６記載の発明は、前記折り返し手段は、ベルトの両側縁部がラップするように折り返すものであり、この折り返しベルト上に回転するプレスロールが配置されてプレス手段を構成している請求項５記載の泥土の脱水装置である。
【００１７】
請求項７記載の発明は、ベルトコンベアの上側の下方に上方開口の集水パンが設けられている請求項５記載の泥土の脱水装置である。
【００１８】
請求項８記載の発明は、前記ベルトに水噴射して洗浄する洗浄ノズルが設けられている請求項５記載の泥土の脱水装置である。
【００１９】
請求項９記載の発明は、上工程から泥土が流れ込む管路内に回転軸を有し、その管路の上流側に管路内壁面に近接するスクリュー羽根が回転軸に一体化され、下流側に攪拌羽根が回転軸に一体化され、前記スクリュー羽根より下流側で攪拌羽根取付けゾーン領域内の回転軸に内部から外部に開口する噴出口を有し、
前記粉体系添加材を圧縮空気に乗せて圧送し、前記回転軸内に送り込み、前記噴出口から噴出させるようにした、
ことを特徴とする泥土への添加材添加圧送装置である。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、前記管路は、前記攪拌羽根取付けゾーン領域より下流側に３ｍ以上延長しており、その管路先端開口が圧送目的位置に臨んでいる請求項９記載の泥土への添加材添加圧送装置である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面を参照しながら発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る処理設備全体の概要図であり、図２〜図４がその各部の詳細図である。
【００２２】
浚渫船１から発生した浚渫泥土は、流路を構成するパイプライン２を通して地上などの処理設備に向けて輸送され、この輸送過程において処理され、利用場所に搬送される。実施の形態においては、主たる設備として、物性検知部（流量、密度計測部）１０、疎水材添加混練部２０、反応管路部３０、凝集剤添加混練部４０、脱水部５０、固化材添加混練圧送部６０を順に備える。
【００２３】
これらの要素は、処理対象泥土の性状や利用地において要求される処理土の品質の条件などによって、一部省略して構成することができる。これらの要素について順に説明する。
【００２４】
（１）物性検知部１０
パイプライン２の途中に電磁流量計１１および密度計１２が設けられている。電磁流量計１１は一般に市販されているものをそのまま適用できる。この電磁流量計１１は、流量そのものと既知のパイプライン２径に基づく流速情報を与える。これらの情報は密度計１２からの含泥率計測値と併せて利用することにより、疎水材、さらには凝集剤およびまたは固化材の添加量の制御、日処理量の管理などに有効に行うことができる。
【００２５】
一定の品質の処理土を得るためには、泥土の主に含泥率が疎水材の添加量、また、固化処理を前提とする処理の場合、主に土量および含水比が固化材の添加量に関係するため、疎水材の添加前に泥土の含泥率に基づいて疎水材、あるいはさらに固化材の添加量を制御する。
【００２６】
ここに、含水比は、泥土の水と土粒子の比で表し、含泥率は土粒子と泥水全体との比で表され、一般に、土を主体に扱うときに含水比、浚渫泥水のような泥水を主体に扱うときには含泥率であらわされる。含泥率のほか重要な要素は土粒子の性状であり、特に土粒子の比重である。これらは、密度や流量を計測することにより判断できる。
【００２７】
含泥率の計測手段としての密度計としては、ＲＩ密度計などを用いることができるが、実施例での含泥率の計測手段としての密度計１２は、計量管路部１２Ａ両端に設けられた隣接する流路と連結するフレキシブルジョイント１２Ｂ，１２Ｃと、計量管路部１２Ａの一端部を支持する支点１２Ｄと、計量管路部１２Ａの他端部に作用する荷重を検出するロードセルなどの荷重検出器１２Ｅとを備える。
【００２８】
泥土が計量管路部１２Ａを流れるとき、支点１２Ｄに対してモーメントが作用し、そのモーメントを荷重検出器１２Ｅで計測できる。このモーメントは、泥土の含泥率と比例するので、逆に荷重に基づいて含泥率を計測できる。この場合、計量管路部１２Ａに作用する浮力、流量などが補正項として考慮される。
【００２９】
（２）疎水材添加混練部２０
パイプライン２に対して疎水材の添加混練部２０が設けられている。泥水中の土粒子と水の分離を促進するための疎水材については各種開発されている。しかし、これらの疎水材は、水分離が起こるまでのたとえば５〜３０秒程度の反応時間を要するため、パイプライン２中を流れる過程で疎水材を添加した後、所定の距離（たとえば数十ｍ）離間させて凝集剤添加混練部４０および脱水部５０に導くようにし、途中の反応管路部３０において疎水材による反応を生じさせる。この距離は、泥土の流速と疎水材の泥土に対する反応時間から設定できる。この距離を確保できない場合には、パイプライン２の内径を大きくするなどして、流速を低くすることにより所要の反応時間を確保することができる。
【００３０】
疎水材の添加混練部２０においては、スクリュー羽根２１および攪拌羽根２２を回転モータ２３により中心軸周りに好適には８０ｒｐｍ以上の回転数をもって高速回転するようになし、スイベル２４を介して、回転軸２５内に疎水材２６を供給し、その回転軸２５の適宜の位置の噴射孔２５ａから、流れる泥土に対して疎水材２６を添加するようになっている。泥土はスクリュー羽根２１により送られながら、疎水材２６の添加を受けた後、攪拌羽根２２により攪拌されることにより均一に混練が行われ、前方に輸送される。スクリュー羽根２１は混練を効果的にさせるとともに、圧送圧を助長する機能をも有する。
【００３１】
（３）凝集剤添加混練部４０
脱水を効果的に行うために、フロックを形成させるために、脱水の前処理として泥土に凝集剤４６を添加して混練するものである。この凝集剤としては、硫酸バンドなどの無機系凝集剤のほか、ＰＡＣなどの有機系凝集剤を適宜選択して用いることができる。
【００３２】
凝集剤添加混練部４０の具体的設備例は疎水材の添加混練部２０と同様であるので、四十番台の符号に変えるのみで改めて説明はしない。また、疎水材ほどの混練性が要求されないので、単に管路内に凝集剤を添加し混練を省略することもできる。
【００３３】
（４）脱水部５０
凝集剤が添加された泥土の脱水を行うものである。実施の形態の脱水部５０の例としては、図２〜図４に詳細が示されている。
【００３４】
すなわち、織布などの透水性ベルト５１がプーリ５２Ａ，５２Ｂ間に巻き掛けられ、その一方が図示しない駆動モータに連結されて無端ベルトコンベアが構成されている。上側ベルト上に対して泥土を供給するために、凝集泥土を受けるホッパー５３が設けられ、下部にほぐし分散させるためにフィーダスクリュー５４が配置されている。この供給位置の下流側において、ベルト５１の両側部を上面側に折り返す折り返しガイドローラ５５，５５…が図４に示す態様で配置されている。
【００３５】
これらのガイドローラ５５，５５…は、ベルト５１の両側縁部がラップするように折り返すものであり、この折り返し終了部分においてベルト５１上に回転するプレスロール５６，５６，５６が配置されてプレス手段を構成している。
【００３６】
最終段のプレスロール５６を抜けると、折り返しを解放させるために、ガイドローラ５７，５７…が設けられている。
【００３７】
また、ベルトコンベアの上側の下方に上方開口の集水パン５８が設けられており、濾水はこの集水パン５８に集められ、排水口５８ａから排水される。さらに、適宜の位置にベルト５１に水噴射して洗浄する洗浄ノズル５９が設けられている。
【００３８】
泥土が上側ベルト５１上に供給され搬送される過程で、ガイドローラ５５，５５…により袋状に包まれる。この包まれた状態において、プレスロール５６，５６，５６による圧搾力により脱水を行われる。
【００３９】
（５）固化材添加混練圧送部６０
浚渫泥土は、細粒分が多く脱水しただけでは、良質な土にはなりにくい場合がほとんどである。そのため、固化材を混練して固化処理して良質の土を作ることが望ましい。固化処理には、地上の利用場所で混合処理をする方式、およびプラントで混合処理をする方式が考えられるものの、可能な限り、輸送過程で混合処理するのが設備を簡素化できる点などから好適である。
【００４０】
そこで、実施例においては、疎水材添加混練部２０の構成を適用したものを挙げる。すなわち、スクリュー羽根６１および攪拌羽根６２を回転モータ６３により中心軸周りに回転するようになし、スイベル６４を介して、回転軸６５内に固化材６６を供給し、その回転軸６５の適宜の位置の噴射孔６５ａから、流れる泥土に対してセメントや石灰系などの粉体系固化材６６を添加するようになっている。脱水処理済泥土はホッパー６７から管路内に投入され、スクリュー羽根６１により送られながら、固化材６６の添加を受けた後、攪拌羽根６２により攪拌されることにより均一に混練が行われ、利用場所に輸送される。スクリュー羽根６１は混練を効果的にさせるとともに、利用場所への圧送圧を助長する機能をも有する。
【００４１】
（その他）
上記の例において、泥土の性質および処理目的によっては、固化材の添加を省略して、疎水材の添加混練、および凝集剤の添加および脱水処理のみで十分な場合もある。脱水部としては、スクリューデカンタ方式、サイクロン方式、ベルトプレス方式などの適宜の方式で構成できる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
上記の第１の実施の形態においては、脱水部として、ベルトコンベア方式を採用したので、脱水部において全ての処理を管路内で行う連続方式ではないが、全ての処理を管路内で行う連続方式として第２の実施の形態を図５および図６に示す。また、コンピュータによる制御の下で運転管理を行い、運転管理や施工記録はデータベース化し、その後の管理に応用するための形態をも説明する。
【００４３】
連続処理のために、図５に示すように、パイプライン２内で脱水を図るようにしてある。すなわち、脱水部７０は、図示のように二重構造になっており、内管７１は土粒子分を阻止し水分を透過するたとえば織布製のホースフィルターとされ、このフィルター内管７１の外周囲を囲んで鋼管などの仕切壁部７２を設け、この仕切壁部７２にその内部に対して負圧を作用させて強制的に外部に排水を行う排水制御圧調整弁７３Ａ、電磁流量計７３Ｂ、第１圧力計７３Ｃおよび第２圧力計７３Ｄなどからなる排水手段を設けたものである。
【００４４】
泥土の圧送圧に対して排水手段により排水の排水圧をコントロールすることにより、その差圧に応じた泥土中の水分がフィルター内管７１の壁面を通して濾過排水される。
【００４５】
この場合、単にフィルターを通すのみでなく、仕切壁部７２とフィルター内管７１とに間隙を確保し、フィルター内管７１の周囲に常にある程度の背圧が発生するように、排水量を排水制御圧調整弁７３Ａによる調整を行うことにより、ゆるやかに濾過排水を行わせ、フィルター内管７１を構成する織布の目詰まりを防止することができる。
【００４６】
必要により、フィルター内管７１の径を選定することによって、その内管７１に送泥圧による脈動を生じさせて、目詰まりを防止することができる。フィルター内管７１の長さは、処理土の性状や脱水後の土の条件によって設定される。
【００４７】
制御要素は次述のとおりである。すなわち、図５が参照されるように、電磁流量計１１から（必要により浚渫船側に設けた電磁流量計からも）、ならびに密度計１２からの信号を中央制御装置８０に取り込んで、泥土の流量、流速および含泥率を求め、疎水材２６の流量可変供給ポンプ２７に対して、疎水材の添加タイミングおよび添加量指令を与える。
【００４８】
同様に、凝集剤４６の流量可変供給ポンプ４７に対して、凝集剤の添加タイミングおよび添加量指令を与える。粉体系の固化材６６については、サイロ（図示せず）からの固化材６６を、ホッパー６７を通して供給フィーダ６８により圧縮空気６９に乗せて圧送する。このとき、供給フィーダ６８による切り出し制御量を中央制御装置８０から与える。
【００４９】
脱水部においては、第１圧力計７３Ｃおよび第２圧力計７３Ｄによる差圧を監視しながら、排水制御圧調整弁７３Ａにより排水圧を制御し、電磁流量計７３Ｂにより排水量を記録しておく。
【００５０】
図５に示す固化材の添加混練圧送部６０の詳細を図６に示した。すなわち、スクリュー羽根６１により泥土の押出しと図５に示す圧縮空気の背圧に抗して逆流防止が行われ、最初の攪拌羽根６２により泥土の解泥を行うプレミックスが行われ、回転軸６５に形成された噴射孔６５ａから粉体系固化材６６が添加された後に、後続の攪拌羽根６２群により泥土と固化材との混練が行われる。噴射孔６５ａから粉体系固化材６６と共に圧縮空気が噴射されるので、混練泥土は管路内の利用場所または目的個所に向かって空気圧送される。したがって、後続の攪拌羽根６２群の終端より３ｍ以上、特に１０ｍ以上を混練泥土を圧送できることが、実験の結果からも知見された。よって、混練泥土を別途特別の輸送装置を用いることなく遠くまで（利用場所または目的個所に）圧送することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、含水比が高く、含水比のばらつきの大きい浚渫土に対して適切なタイミングおよび添加量をもって疎水材を添加するものであるために、安定して処理することができ、実際に現場適用した場合において、先行技術に比較して、きわめて安定した物性の処理済土を得ることができることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【図１】
第１の実施の形態に係る処理設備全体の概要図である。
【図２】
脱水部例の平面図である。
【図３】
その正面図である。
【図４】
（ａ）〜（ｅ）はその断面図である。
【図５】
管路内連続処理を行う第２の実施の形態に係る処理設備全体の概要図である。
【図６】
固化材添加混練部の他の例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…浚渫船、２…パイプライン、１０…物性検知部、２０…疎水材添加混練部、３０…反応管路部、４０…凝集剤添加混練部、５０，７０…脱水部、６０…固化材添加混練部。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2000054428.tif 000001
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2000054428.tif 000002