(57)【要約】【課題】好適にプリコート材を供給するとともに精度よくバネ式フィルターの表面にプリコート層を形成することを可能にする。【解決手段】表面にプリコート材を付着させてプリコート層を形成したバネ式フィルター１１を用いて対象水Ｗ１をろ過して対象水Ｗ１中の不溶性物質を除去し、不溶性物質を除去処理した後の対象水Ｗ２を注水井戸４から地中に注水するリチャージ工法であって、プリコート層の形成工程で、予めプリコート材を水と混ぜてスラリー状のプリコート液Ｓとしておき、プリコート液Ｓをプリコートタンク１３にポンプ１８で供給し、バネ式フィルター１１でプリコート液Ｓをろ過することによってバネ式フィルター１１の表面にプリコート層を形成するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にプリコート材を付着させてプリコート層を形成したバネ式フィルターを用いて対象水をろ過して対象水中の不溶性物質を除去し、
前記不溶性物質を除去処理した後の対象水を注水井戸から地中に注水するリチャージ工法であって、
プリコート層の形成工程で、予めプリコート材を水と混ぜてスラリー状のプリコート液としておき、前記プリコート液をプリコートタンクにポンプで供給し、前記バネ式フィルターで前記プリコート液をろ過することによって前記バネ式フィルターの表面に前記プリコート層を形成するようにしたことを特徴とするリチャージ工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削工事等で用いられるリチャージ工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、地下掘削工事においては、掘削工事部分の水分を適度に抑えるため、掘削前に予め掘削部分の地下水を地表近くに汲み上げ、地下水位を低下させた状態で掘削を行うケースが多い。このとき、地下水放流量を削減するとともに、現場周辺の水位低下による影響を低減するために、汲み上げた地下水を再び地中に戻すリチャージ工法が多用されている。
【０００３】
一方、従来のリチャージ工法においては、注水井戸（リチャージウェル）のスクリーン近傍の地盤の目詰まり現象が発生しやすく、注水井戸の通水性能／注水性能を長期にわたって維持することが難しい。このため、地表に汲み上げた地下水に含まれる目詰まり物質を取り除くための種々の技術が提案、実用化されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、筒状の中空管体と、中空管体内の中心部に設けられた筒状のフィルター部とを備えた目詰まり防止装置（リチャージシステム）が開示されている。
【０００５】
この目詰まり防止装置では、中空管体の内周とフィルター部の外周との間に環状空間を形成し、環状空間内に、工事発生水、雨水や地下水等が含まれた排出水を接線方向から水平線に対して下方を向くような旋回流が起こるように導入する。このとき、遠心力と重力差とにより排出水中の重量の大きな異物が落下するとともに重量の小さい異物が上方に浮上し、これら異物をフィルター部でろ過して除去することができる。
【０００６】
しかしながら、上記の目詰まり防止装置は粘土粒子等の浮遊物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  ｓｏｌｉｄｓ：ＳＳ）成分の除去を主な目的としたものであるため、この目詰まり防止装置を用いたとしてもリチャージ工法の目詰まり現象の発生を十分に抑えることが難しい。
【０００７】
また、注水井戸の通水性能を回復させるために、リチャージを中止して時間をかけて注水井戸の逆洗を行った場合でも、注水井戸近傍の地盤が目詰まりしていると、通水性能を初期の状態まで回復させることが難しい。
【０００８】
これに対し、本願の発明者ら／出願人は、鋭意検討を行い、注水井戸付近の地盤の目詰まりが土粒子等のＳＳ成分の他に、地下水（排出水）に含まれる鉄成分が大きく関与していることを突き止め、例えば注水井戸の注水部（スクリーン）近傍に三価鉄が到達すること防止するための地下水の処理方法を発明し、既に特許出願を行っている（特願２０１６−０７５４１７）。
【０００９】
また、本願の発明者ら／出願人は、バネ式フィルターの表面に、例えば珪藻土などを原料として製造したプリコート材を付着させ、このバネ式フィルター及びプリコート材で地下水をろ過することにより、精密なろ過を高速、且つ低圧で実現できるとともに三価鉄等を好適に除去できることを見出している。
【００１０】
さらに、バネ式フィルター１１の表面にプリコート材１２を付着させる際には、図２に示すように、紛体のプリコート材１２を所定の水を貯留した下方のプリコートタンク１３に助剤供給タンク（ホッパー）１４の投入口から定量落下させて供給して混合撹拌する。そして、プリコート材１２が均等に分散／混合したプリコート液Ｓをプリコートタンク１３からろ過装置１６のバネ式フィルター１１でろ過し、バネ式フィルター１１の表面にプリコート層１７を形成するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４３７９０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、紛体のプリコート材を使用するため、プリコート材が湿度を含むと粘着性が増して助剤供給タンクの投入口から重力で落下しないなどの不都合が生じ、所定量のプリコート材を正確にプリコートタンクに供給できなくなるなどの問題があった。このため、屋外でプリコート材を保管・投入する際の粉体の湿度管理や投入時の天候などに大きな制約、手間が生じており、この点を改善することが強く望まれていた。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑み、好適にプリコート材を供給するとともに精度よくバネ式フィルターの表面にプリコート層を形成することを可能にするリチャージ工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１５】
本発明のリチャージ工法は、表面にプリコート材を付着させてプリコート層を形成したバネ式フィルターを用いて対象水をろ過して対象水中の不溶性物質を除去し、前記不溶性物質を除去処理した後の対象水を注水井戸から地中に注水するリチャージ工法であって、プリコート層の形成工程で、予めプリコート材を水と混ぜてスラリー状のプリコート液としておき、前記プリコート液をプリコートタンクにポンプで供給し、前記バネ式フィルターで前記プリコート液をろ過することによって前記バネ式フィルターの表面に前記プリコート層を形成するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のリチャージ工法においては、紛体のプリコート材をプリコートタンクに供給する場合と比較し、スラリー状であることから簡便に且つ精度よく必要なプリコート材を投入でき、均一で好適にバネ式フィルターの表面にプリコート層を形成することが可能になる。
【００１７】
これにより、助剤供給タンクの設置位置をろ過装置の近くに限定する必要がなくなり、プリコート材が搬入し易い任意の場所に設置することが可能になる。
【００１８】
さらに、高密度スラリー状態のプリコート材を輸送する手段として、モーノポンプなどの定量ポンプを用いれば、ポンプ稼働時間でプリコート材のプリコートタンクへの供給量を管理することが可能になる。 
【００１９】
さらに、このように予め高密度スラリー状にしたプリコート材を用いることにより、湿度管理や投入時の天気などを考慮することを不要にでき、施工管理を容易にすることが可能になる。
【００２０】
よって、本発明のリチャージ工法によれば、従来と比較し、好適にプリコート材を供給することが可能になるとともに精度よくバネ式フィルターの表面にプリコート層を形成することが可能になる。また、プリコート材の管理等を容易にすることができ、施工性、経済性の向上を図ることも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るリチャージ工法を示す図である。
【図２】従来のバネ式フィルターの表面にプリコート層を形成する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図１を参照し、本発明の一実施形態に係るリチャージシ工法について説明する。
【００２３】
はじめに、本実施形態は、例えば、掘削工事等を行う現場に設置され、揚水井戸によって地中の帯水層内から地下水を揚水して地下水位を制御するとともに、汲み上げた地下水を所望の位置に設置した注水井戸（リチャージウェル）に導き、この注水井戸から地中に注水して戻すリチャージ工法、及びリチャージ工法のシステムに関するものである。
なお、本発明は、リチャージ工法が適用可能であれば、地盤の構造や揚水位置、注水位置を特に限定する必要はない。
【００２４】
また、本実施形態のリチャージシステム及びリチャージ工法においては、例えば、揚水した地下水に酸化剤を添加し、この本発明における対象水の地下水に溶存する二価鉄を酸化させて不溶性／難溶性の三価鉄とし、この三価鉄（不溶性物質）を地下水からろ過して除去した後に地下水を地中に戻すように構成されている。
【００２５】
具体的に、本実施形態のリチャージシステムＡは、図１に示すように、本実施形態の対象水である地下水を揚水するための揚水井戸（不図示）と、揚水井戸から汲み上げた地下水Ｗ１に酸化剤Ｐを添加する酸化剤添加手段１と、酸化剤Ｐを添加した後の地下水Ｗ１を一時的に貯留する原水タンク２と、原水タンク２から地下水Ｗ１を導入し、地下水Ｗ１中に存在するＳＳ成分等を除去する除去処理手段３と、除去処理手段３で処理した後の地下水Ｗ２を地中の帯水層に注水して返送するための注水井戸４とを備えて構成されている。
【００２６】
揚水井戸は、地中の帯水層から地下水を地上に汲み上げるための設備であり、例えば、土留めによって区画された掘削領域内に設けられたディープウェルを備えて構成されている。また、揚水井戸は、地下水位以深の帯水層内に配設されるスクリーン（集水部）を備え、このスクリーンを通じて地下水を内部に流入させ、集水可能に構成されている。
【００２７】
ここで、揚水井戸から揚水した地下水Ｗ１には一般に鉄が二価鉄として溶存しており、この地下水Ｗ１中に溶存した二価鉄が空気（酸素）に触れると不溶性／難溶性の三価鉄に変化する。このため、本実施形態のリチャージシステムＡでは、揚水井戸から酸化剤添加手段１までの間を揚水管で接続し、揚水井戸から地上に汲み上げた地下水Ｗ１が空気に触れることを防止し、地下水Ｗ１中の二価鉄が三価鉄に変化しないように構成されている。
【００２８】
酸化剤添加手段１は、揚水管で送られた地下水Ｗ１に酸化剤Ｐを添加し、主に、地下水Ｗ１中に溶存する二価鉄を三価鉄に酸化させるためのものであり、地下水Ｗ１に酸化剤Ｐを添加／供給するための酸化剤供給装置と、酸化剤Ｐを添加した地下水Ｗ１を撹拌する撹拌装置（混合装置）５とを備えている。なお、酸化剤添加手段１は、地下水Ｗ１に酸化剤Ｐを供給することが可能であれば、特にその構成を限定する必要はない。
【００２９】
酸化剤添加手段１で供給する酸化剤Ｐは、地下水Ｗ１に一般的に含有されている二価鉄を酸化させて三価鉄を析出させることができれば特に限定を必要としないが、例えば、この酸化剤Ｐとしては、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、塩素酸ナトリウム、オゾン、塩素等を挙げることができる。
【００３０】
また、鉄と同様、マンガンも目詰まりを引き起こすことが本願の発明者らによって確認されているため、酸化剤Ｐは、二価鉄だけでなく、地下水Ｗ１に溶存するマンガンも酸化し、水和二酸化マンガンなどとして析出させることが可能な物質を含むことが好ましい。
【００３１】
撹拌装置（混合装置）５は、スタティックミキサー等であり、酸化剤Ｐを添加した地下水Ｗ１が流通するとともに地下水Ｗ１と酸化剤Ｐを混合可能に構成されている。なお、地下水Ｗ１と酸化剤Ｐとを所望の状態に混合可能であれば、特にその構成（混合方法）を限定する必要はない。
【００３２】
除去処理手段３は、原水タンク２から送られた地下水Ｗ１中のＳＳ成分（不溶性物質）や、酸化剤Ｐによって酸化された鉄及びマンガンをはじめとする不溶性／難溶性の酸化金属（不溶性物質）を除去するための設備であり、バネ式ろ過器を有するろ過装置１６を備えて構成されている。
【００３３】
バネ式ろ過器は、例えば、非常にさびにくい材質からなるステンレス（ＳＵＳ）を、特殊な線の形状に加工し、固いバネ線材をコイル状に巻いたバネ式フィルター１１の表面にプリコート材１２を付着させ、このプリコート材１２の堆積層（プリコート層１７）をフィルターとして地下水Ｗ１をろ過するように構成したものである。
【００３４】
また、バネ式フィルター１１を伸縮／弾性変形させるだけで、バネ式フィルター１１の表面に付着したプリコート材１２を剥落させて除去することができる。すなわち、地下水Ｗ１中のＳＳ成分や三価鉄等の酸化金属といった除去残留物をろ過して捕捉した段階でプリコート材１２を剥落させることにより、除去残留物をプリコート材１２ごと一緒に分離して回収できるように構成されている。
【００３５】
このようなバネ式ろ過器は、例えば、特開平８−１９６８２１号公報に開示されている液体ろ過フィルターエレメントや特許１８２２３１７号公報等に開示されているバネ式フィルターろ過装置等を挙げることができ、特に優れた自浄効果、逆洗再生機能を有している。
【００３６】
なお、上記のバネ式フィルター１１は、従来、排水（濁水）処理を主な目的として用いられているが、ろ過処理にあたり、最初の段階でバネ式フィルター１１にコーティングするプリコート材１２、ろ過助剤１５を適切に選択することにより、バネ式フィルター１１でろ過される粒子径（ろ過精度）を定めることができ、精密なろ過を高速、且つ低圧で実現することができる。このような自浄効果を利用し、三価鉄が含まれる水をバネ式フィルター１１でろ過することで、三価鉄などを好適に除去することができる。すなわち、バネ式ろ過器には凝集剤等の添加物が不要である。
【００３７】
注水井戸４は、リチャージウェル、すなわち、地下水を帯水層内に注水ための公知の注水設備である。注水井戸４は、地下水位以深の地盤（帯水層）内に埋設されたスクリーン（注水部）４ａを備え、スクリーン４ａから注水井戸４内の地下水Ｗ２が帯水層内に注入できるように構成されている。また、注水井戸４の上端に蓋が取り付けられ、注水井戸４は密閉されている。
【００３８】
そして、上記構成からなる本実施形態のリチャージシステムＡにおいては、揚水井戸から揚水された地下水Ｗ１に酸化剤添加手段１で酸化剤Ｐが添加され、地下水Ｗ１中の二価鉄（やマンガン）を酸化し、三価鉄として析出させる。
【００３９】
析出された三価鉄やマンガン等の酸化金属、粘土粒子等のＳＳ成分などの不溶性物質を除去処理手段３でろ過し地下水Ｗ１から除去する。これにより、除去処理手段３によって地下水Ｗ１に含まれる目詰まり起因成分を除去することができる。
【００４０】
揚水井戸から揚水された地下水Ｗ１を注水井戸４付近の地盤Ｇの目詰まりの原因となる成分を除去して良好な状態にすることで、本実施形態のリチャージシステムＡ及びリチャージ工法によれば、地盤Ｇや注水井戸４のスクリーン４ａの目詰まりを防止し通水性能を良好に保持しつつ、汲み上げた地下水Ｗ１を地盤Ｇ中に戻すことができる。
【００４１】
一方、本実施形態のリチャージシステムＡを用いたリチャージ工法においては、バネ式フィルター１１の表面にプリコート層１７を形成するプリコート層の形成工程で、紛体のプリコート材１２をプリコートタンク１３に投入して撹拌混合するのではなく、濃縮溶液の状態でプリコート材１２を助剤供給タンク２０内に貯留し、バネ式フィルター１１の伸縮操作１回のプリコートに必要な所定量をその都度プリコートタンク１３に供給する。
【００４２】
また、本実施形態では、中央シリカ株式会社製の６００Ｈなど、例えば珪藻土を原料として製造したプリコート材１２を塑性状とならない濃度、例えば２５ｗｔ％以下の濃度で溶液状にしておき、プリコート材１２をなるべく高密度に貯留しておくために、２５ｗｔ％付近の濃度で助剤供給タンク２０内に貯留する。
【００４３】
これにより、本実施形態のリチャージ工法においては、紛体のプリコート材１２をプリコートタンク１３に供給する場合と比較し、スラリー状であることから簡便に且つ精度よく必要なプリコート材１２を投入でき、均一で好適にバネ式フィルター１１の表面にプリコート層１７を形成することが可能になる。
【００４４】
また、助剤供給タンク２０の設置位置をろ過装置１６の近くに限定する必要がなくなり、プリコート材１２が搬入し易い任意の場所に設置することが可能になる。なお、ホースによる圧力損失を考慮して圧送するポンプの種類、容量を選定すればよい。
【００４５】
さらに、高密度スラリー状態のプリコート材１２を輸送する手段として、モーノポンプなどの定量ポンプ１８を用いれば、ポンプ稼働時間でプリコート材１２のプリコートタンク１３への供給量を管理することが可能になる。 
【００４６】
さらに、このように予め高密度スラリー状にしたプリコート材１２を用いることにより、湿度管理や投入時の天気などを考慮することを不要にでき、施工管理を容易にすることが可能になる。
【００４７】
また、溶液で貯留した場合のプリコート材１２の密度は２５ｗｔ％の濃度で０．２８ｇ／ｃｍ３であり、粉体時のかさ密度０．２５ｇ／ｃｍ３と略同等である。これにより、サイロで保管する場合とタンク２０の必要量に差違はほとんどなく、スラリー状にすることによって保管に関する取扱性の悪化は生じない。
【００４８】
よって、本実施形態のリチャージ工法によれば、従来と比較し、好適にプリコート材１２を供給することが可能になるとともに精度よくバネ式フィルター１１の表面にプリコート層１７を形成することが可能になる。また、プリコート材１２の管理等を容易にすることができ、施工性、経済性の向上を図ることも可能になる。
【００４９】
以上、本発明に係るリチャージ工法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００５０】
本実施形態では、掘削工事等を行う現場に揚水井戸を設置し、揚水井戸から汲み上げた地下水Ｗ１を処理して注水井戸４から地中の帯水層に戻すものとして説明を行ったが、本発明は、例えば、汚染した地下水を地上に汲み上げて浄化処理した後に地中に戻したり、地上で排水などの水を処理し、地中に注水する際に適用してもよく、特にその用途を限定する必要はない。
【００５１】
さらに、必要量を上回る酸化剤Ｐを添加し、除去処理手段３で処理された地下水Ｗ２中の酸化剤Ｐの残量（すなわち、地下水の酸化還元電位として検知される酸化剤の量）が所定値以下になるまで還元剤を添加する還元剤添加手段を設け、還元剤を添加した後の地下水Ｗ２を注水井戸４から帯水層に注水するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１      酸化剤添加手段
２      原水タンク
３      除去処理手段
４      注水井戸
４ａ    スクリーン
５      撹拌装置（混合装置）
１１    バネ式フィルター
１２    プリコート材
１３    プリコートタンク
１４    助剤供給タンク（ホッパー）
１６    ろ過装置
１７    プリコート層
２０    助剤供給タンク
Ａ      リチャージシステム
Ｇ      地盤
Ｐ      酸化剤
Ｓ      プリコート液
Ｗ１    地下水（対象水）
Ｗ２    処理後の地下水
【図１】
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【図２】
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