(57)【要約】【課題】  薬剤を使用せず、濁水を処理することができ、脱水ケーキも再利用することができるシステムおよび方法を提供する。【解決手段】  このシステムは、複数の孔を有する板状部材から構成され、濁水が放出される水平方向に対して傾斜させて配置され、濁水に含まれる粒子を下側に向いた面に捕捉することにより濁水から粒子を分離するとともに、連続的に放出される濁水によりその面に捕捉された粒子を剥離させ、下方にその粒子からなる泥土を堆積させるフィルタ２７と、その泥土を受け入れる脱水容器３０を備え、脱水容器３０内のガスを吸引することにより、泥土に含まれる水分を除去する脱水装置とを含む。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濁水を処理する濁水処理システムであって、
複数の孔を有する板状部材から構成され、前記濁水が放出される水平方向に対して傾斜させて配置され、該濁水に含まれる粒子を下側に向いた面に捕捉することにより該濁水から該粒子を分離し、連続的に放出される前記濁水により前記面に捕捉された前記粒子を剥離させ、下方に前記粒子からなる泥土として堆積させる分離手段と、
前記泥土を受け入れる脱水容器を備え、該脱水容器内のガスを吸引することにより、該泥土に含まれる水分を除去する脱水装置とを含む、濁水処理システム。
【請求項２】
前記分離手段が、複数の孔を備えるフィルタと、前記フィルタの孔径より大きい孔径の複数の孔を有するベーススクリーンと、厚さ方向へＶ字状に打ち抜かれて形成された複数の孔を有するパンチングスクリーンとから構成され、前記フィルタを、前記ベーススクリーンと前記パンチングスクリーンとで挟み込んだものとされる、請求項１に記載の濁水処理システム。
【請求項３】
前記分離手段が、前記水平方向に配列して複数設置される、請求項１または２に記載の濁水処理システム。
【請求項４】
複数設置される前記分離手段は、互いに異なる孔径を有するフィルタを含み、前記濁水の流入側から順に前記フィルタの前記孔径が小さくなるように配置される、請求項３に記載の濁水処理システム。
【請求項５】
前記分離手段は、前記粒子を分離させるフィルタ部と、前記分離容器の内部を分離し、前記濁水を通過させないように遮蔽する遮蔽部とから構成され、
前記遮蔽部が、内部が中空で一端と他端とに開口を有し、前記分離容器の出口ノズルに取り外し可能に接続される前記一端から前記他端へ向けて拡張された構造とされ、前記他端の開口を覆うようにシール材を介して前記フィルタ部が連結された、請求項４に記載の濁水処理システム。
【請求項６】
前記脱水装置は、前記脱水容器内のガスを吸引するガス吸引手段を備え、さらに、前記脱水容器内へ圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給手段もしくは前記脱水容器内に収容された泥土を加熱する加熱手段またはその両方を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の濁水処理システム。
【請求項７】
前記濁水を供給するための濁水供給手段と、
上部に、前記濁水を受け入れるための入口ノズルおよび前記粒子が分離された後の水を排出するための出口ノズルと、底部に、前記泥土を排出するための排出口とを備え、前記入口ノズルと前記出口ノズルとの間に前記分離手段が配置された１以上の分離容器と、
前記排出口から排出された泥土を搬送する搬送手段とをさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の濁水処理システム。
【請求項８】
濁水を処理する濁水処理方法であって、
複数の孔を有する板状部材から構成され、前記濁水が放出される水平方向に対して傾斜させて配置される分離手段の下側に向いた面に、該濁水に含まれる粒子を捕捉することにより該濁水から該粒子を分離するステップと、
連続的に放出される前記濁水により前記面に捕捉された前記粒子を剥離させ、前記分離手段の下方に前記粒子からなる泥土として堆積させるステップと、
前記泥土を脱水容器に受け入れ、該脱水容器内のガスを吸引することにより、該泥土に含まれる水分を除去するステップとを含む、濁水処理方法。
【請求項９】
前記分離手段が、複数の孔を備えるフィルタと、前記フィルタの孔径より大きい孔径の複数の孔を有するベーススクリーンと、厚さ方向へＶ字状に打ち抜かれて形成された複数の孔を有するパンチングスクリーンとから構成され、前記フィルタを、前記ベーススクリーンと前記パンチングスクリーンとで挟み込んだものとされることを特徴とする、請求項８に記載の濁水処理方法。
【請求項１０】
濁水供給手段により前記濁水を前記分離手段へ向けて放出させるステップと、
上部に、前記濁水を受け入れるための入口ノズルおよび前記粒子が分離された後の水を排出するための出口ノズルと、底部に、前記泥土を排出するための排出口とを備え、前記入口ノズルと前記出口ノズルとの間に前記分離手段が配置された１以上の分離容器の前記排出口から排出された泥土を搬送手段により搬送するステップとをさらに含む、請求項８または９に記載の濁水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬剤を使用することなく濁水を処理水と泥土とに分離し、泥土を充分に脱水して再利用を可能にする濁水処理システムおよび濁水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダム工事やトンネル工事等で発生する工事濁水は、凝集沈殿方式による濁水処理装置および汚泥脱水装置を含む濁水処理設備により処理されている（例えば、特許文献１参照）。なお、この濁水は、工事現場において発生する湧き水が土砂と混じり合って発生するものや、掘削、ずり運搬、吹付けコンクリート、コンクリート打設、洗浄水等に伴い発生するものである。
【０００３】
図１に、従来の濁水処理設備の構成例を示す。工事濁水には、礫、砂、泥土が粒子として含まれる。このため、比較的大きい粒子径をもつ粒子を沈降させ、固液分離するために、まず、沈砂槽１０へ供給される。沈砂槽１０は、連続処理が可能なように一定量貯留し、また、比較的大きい粒子径をもつ礫および砂を泥水と分離する。沈砂槽１０では、礫や砂を自然に沈降させることにより礫や砂は底に集まり、上澄み液が泥水として分離される。
【０００４】
その後、上澄み液は、濁水処理装置１１へ送られ、上澄み液のｐＨ、濁度が計測される。セメント等のアルカリ成分を含む場合はｐＨが高くなることから、濁水処理装置１１へ流入する手前で炭酸ガス等の中和用ガスを注入し、液を中和する。その後、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄等の凝集剤が添加され、これにより、粒子径の小さい集合体が形成される。また、濁水処理装置１１では、ポリアクリルアミド系の高分子凝集剤等が添加され、これにより、粒子径の小さい集合体が集められ、大きな集合体（フロック）が形成される。
【０００５】
濁水処理装置１１は、フロックの沈降時間を確保するため、凝集沈殿槽（シックナー）１２を備える。凝集沈殿槽１２では、上記の２つの凝集剤が添加された上澄み液が、上層の上水と、下層の凝集されたフロックとに分離される。
【０００６】
上水は、凝集沈殿槽１２からオーバーフローし、放流水槽１３へ送られ、ｐＨ計でｐＨが、濁度計で濁度が計測され、予め求めておいた濁度と浮遊物質量（ＳＳ）との相関関係式により、計測された濁度をＳＳへ換算し、放流基準を満たすｐＨ値およびＳＳであれば河川等に放流される。ｐＨ値またはＳＳが放流基準を満たさない場合、破線で示されるように、沈砂槽１０へ戻され、ｐＨが調整される。
【０００７】
一方、凝集沈殿槽１２に沈殿したフロックは、汚泥貯留槽１４へ送られ、固液分離を容易にするために脱水剤等の薬剤が添加される。その後、フロックは、フィルタプレス等の汚泥脱水装置１５へ送られ、圧縮ろ過されて脱水ろ液と脱水ケーキとに分離される。脱水ケーキは、脱水剤や凝集剤を含み、高含水となることもあるため、所定の強度が得られない場合もある。このため、一般的には再利用が困難であるため、産業廃棄物として処分される場合が一般的である。一方、脱水ろ液は、沈砂槽１０へ戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３０７５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
濁水処理装置の処理水は、ｐＨ値およびＳＳを放流基準値以下にして河川等に排水するのが一般的であるが、その処理の際、上記の凝集剤を使用するため、自然環境が豊かな河川等へ放流する場合、このような薬剤は使用しない方が好ましい。それは、放流水中に薬剤が残留し、河川環境等への影響が懸念されるからである。
【００１０】
凝集剤を使用する場合、フロックの沈降時間を確保するために凝集沈殿槽１２を設ける必要があり、その結果、濁水処理装置が大型化し、広い設置スペースが必要となり、装置コストが高くなるという問題があった。
【００１１】
また、脱水剤の使用も、河川環境等への影響が懸念される。脱水ケーキは、再利用が困難で、産業廃棄物として処分されることから、処分費用がかかる。
【００１２】
したがって、凝集剤や脱水剤等の薬剤を使用せず、濁水を処理することができ、脱水ケーキも再利用することができ、また、小型化して安価で提供することができ、容易にメンテナンスができるシステムや方法の提供が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の発明者らは、鋭意検討の結果、濁水に含まれる粒子を分離する分離手段としてのフィルタと、分離された粒子からなる泥土を受け入れる脱水容器を備え、該脱水容器内のガスを吸引することにより該泥土に含まれる水分を除去する脱水装置とを含む構成を採用することにより、上記の問題を解決することができることを見出した。
【００１４】
フィルタは、濁水が放出される水平方向に対して傾斜させて配置される。このように傾斜させて配置する構成を採用することで、粒子によるフィルタの目詰まりを防止することができる。また、フィルタとして、高強度フィルタを採用することで、濁水の供給圧力を高めることができ、粒子の濃度が高い濁水の処理を実現することができる。高圧の濁水中の水は、フィルタを通して水平方向へ放出され、濁水に含まれる粒子は、フィルタの下側に向いた面に捕捉され、連続的に放出される濁水によりその面に捕捉された粒子は剥離し、装置の下部に粒子からなる泥土が堆積する。
【００１５】
フィルタは、濁水中の懸濁物質（ＳＳ）を除去するが、濁水中にコロイドおよび粘土のような細かな土粒子分が多く混入していると、非常に細かな目幅のフィルタを選定する必要がある。しかし、フィルタの目幅を細かくすると、濁水中の粒子が時間の経過とともに圧密され、固結化されて、圧力上昇と目詰まりを発生させる。また、非常に細かな目幅のフィルタを使用すると一定の厚みがあるものの、軟らかいスクリーンが多く、ＳＳを除去するためにブラッシングを行うと、擦り切れるおそれがある。
【００１６】
本発明では、分離手段として、フィルタを、該フィルタの孔径より大きい孔径の複数の孔を有するベーススクリーンと、厚さ方向へＶ字状に打ち抜かれて形成された複数の孔を有するパンチングスクリーンとで挟み込んだものを採用することができる。このようにフィルタを挟み込む構成を採用することにより、フィルタの劣化を防止することができる。また、泥水は、パンチングスクリーンの複数の孔内へ集中して流れ、それらの孔内に略円錐状のＳＳ塊を形成し、そのＳＳ塊の濁水の流入側の断面が流出側の断面に比較して大きく、かつ傾斜して配置されることから、水流により容易に剥がれ、装置の下部に堆積させることができるので、フィルタ全面にＳＳが張り付くことをなくすことができる。これにより、凝集沈殿方法と同様な効果を期待できる。
【００１７】
フィルタは、１つに限られるものではなく、水平方向に配列して複数設置することができ、複数設置した場合、そのフィルタに設けられる複数の孔の孔径を、濁水の流入側から順に小さくしていくことができる。このように複数のフィルタを設置することで、より確実に粒子を捕捉することができ、孔径を小さくしていくことで、より小さな粒径の粒子まで捕捉することができる。この場合も、上記のようなフィルタをベーススクリーンとパンチングスクリーンとで挟み込んだものを採用することができる。
【００１８】
脱水容器内の空気および水蒸気を吸引するために、真空ポンプといったガス吸引手段を備えることができる。脱水容器内を吸引していくと、泥土に含まれる水分が気化し、それを吸引することにより泥土を乾燥させることができる。この乾燥を促進するために、マグネトロンや遠赤外線ヒータ等の加熱装置を採用することができる。また、脱水容器内へ圧縮ガスを送り、圧縮ガス中へ水分を気化させ、それを上記のガス吸引手段により吸引して乾燥を促進させることができ、そのために、空気圧縮機といった圧縮ガス供給手段を備えることができる。
【００１９】
脱水容器は、水平方向に対し傾斜させて配置され、泥土を上方から入れ、脱水容器内を滑らせ、下方から取り出すようにすることで、脱水容器内において泥土を搬送するための搬送手段を設ける必要がなくなる。
【００２０】
したがって、このシステムは、（ａ）濁水を供給するための濁水供給手段と、（ｂ）上部に、濁水を受け入れるための入口ノズルおよび粒子が分離された後の水を排出するための出口ノズルと、底部に、泥土を排出するための排出口とを備え、入口ノズルと出口ノズルとの間にフィルタが配置された１以上の分離容器と、（ｃ）排出口から排出された泥土を搬送する搬送手段と、（ｄ）脱水容器と、該脱水容器内の圧縮空気を吸引するガス吸引手段とを備える脱水装置とから構成することができる。
【００２１】
本発明では、このシステムを用いた濁水処理方法も提供することができる。この方法は、濁水が放出される水平方向に対して傾斜させて配置される分離手段の下側に向いた面に、該濁水に含まれる粒子を捕捉することにより該濁水から該粒子を分離するステップと、連続的に放出される濁水によりその面に捕捉された粒子を剥離させ、分離手段の下方に粒子からなる泥土として堆積させるステップと、泥土を脱水容器に受け入れ、該脱水容器内のガスを吸引することにより、該泥土に含まれる水分を除去するステップとを含む。
【００２２】
また、この方法は、濁水供給手段により濁水を分離手段へ向けて放出させるステップと、
上部に、濁水を受け入れるための入口ノズルおよび粒子が分離された後の水を排出するための出口ノズルと、底部に、泥土を排出するための排出口とを備え、入口ノズルと出口ノズルとの間に分離手段が配置された１以上の分離容器の排出口から排出された泥土を搬送手段により搬送するステップとをさらに含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の濁水処理設備の構成を示した図。
【図２】本発明の濁水処理システムの構成を例示した図。
【図３】濁水処理システムに用いられる分離手段の１つの構成例を示した図。
【図４】濁水処理システムに用いられる分離手段の別の構成例を示した図。
【図５】濁水処理システムに用いられる分離手段のさらに別の構成例を示した図。
【図６】図５に示す分離手段に用いられるパンチングスクリーンを例示した図。
【図７】分離手段に付着したＳＳ塊を除去する除去手段の１つの構成を示した図。
【図８】分離手段に付着したＳＳ塊を除去する除去手段の別の構成を示した図。
【図９】濁水処理システムに用いられる脱水装置の構成例を示した図。
【図１０】脱水装置に用いられるガス吸引手段を例示した図。
【図１１】脱水装置の別の構成例を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の濁水処理システムは、自然環境に優しいシステムであり、ゼロエミッション化（廃棄物ゼロ）を実現するものである。
【００２５】
図２は、濁水処理システムの１つの構成例を示した図である。図２に示すシステムは、１つの例であり、本発明はこれに限定されるものでないことは言うまでもない。
【００２６】
ダム工事やトンネル工事等においては、湧き水が発生し、この湧き水と掘削することにより出る土砂とが混じり合い、また、掘削、ずり運搬、吹付けコンクリート、コンクリート打設、洗浄水等に伴い、濁水が発生する。濁水には、コンクリート吹き付け等によりセメント材料の一部等も含まれるが、その多くは土砂である。濁水処理システムを連続運転するために、濁水は一度、図示しない原水槽へ貯留される。このため、原水槽において、比較的粒子径の大きい礫や砂は沈殿し、分離される。
【００２７】
粒子径の小さい土粒子は、水とともに濁水を構成して図２に示すシステム内へ供給される。濁水処理システムは、高圧ポンプといった濁水供給手段２０を備え、濁水供給手段２０により濁水を圧送する。濁水供給手段２０により圧送される濁水は、配管２１および弁２２を通り、分離容器２３の入口ノズル２４へ供給される。
【００２８】
濁水をシステム内へ供給する際、必要に応じてｐＨを調整することができる。ダム工事やトンネル工事において発生する濁水は、ほぼ中性であるか、アルカリ性を呈することが多い。アルカリ性を呈する場合、炭酸ガスを注入し、液を中和することができる。一般排水基準値のｐＨ値は５．８〜８．６であるから、この範囲に入るように、炭酸ガスを注入することができる。なお、中和剤としては、炭酸ガスのほか、希硫酸を用いることができる。
【００２９】
分離容器２３は、ＦＲＰ等のプラスチック樹脂や、炭素鋼あるいはステンレス鋼等の金属材料から製造され、入口ノズル２４のほか、水を排出するための出口ノズル２５と、濁水に含まれる粒子（主に土粒子）からなる泥土を排出するための排出口２６とを備えている。分離容器２３の形状は、中空円筒と、その下側に頂点を下にした中空円錐状のものとが合体した形状とされている。入口ノズル２４と出口ノズル２５は、上部の円筒部分の曲面に、対向して配設され、排出口２６は、円錐状のものの頂点部分に設けられている。このように下側を円錐状のものとしたのは、泥土を容易に１箇所に集めることができるからである。
【００３０】
また、分離容器２３内には、入口ノズル２４と出口ノズル２５との間に、複数の孔を有する板状部材から構成される分離手段としてのフィルタ２７が、入口ノズル２４から放出される濁水の放出方向に対し傾斜させて配置されている。濁水の放出方向は、地面に対して略水平方向であり、その水平方向に対し、下方に約４５°傾斜させて配置されている。
【００３１】
図２では、この分離容器２３が、水平方向に３つ設けられ、隣り合う分離容器の出口ノズルと入口ノズルとをフランジ接続することにより連結されている。また、各分離容器２３の排出口２６には、弁２８が設けられ、ある程度の量の泥土が堆積したところで弁２８を開き、下方へ落下させることができるようになっている。
【００３２】
１つの分離容器２３の入口ノズル２４へ供給された濁水は、例えば０．７〜２ＭＰａといった高圧であり、ほぼ直進的に放出され、直進的に進む。したがって、その分離容器のフィルタおよび出口ノズル、隣り合う分離容器の入口ノズルおよびフィルタおよび出口ノズル、さらに隣り合う分離容器の入口ノズルおよびフィルタおよび出口ノズルを通り、処理水として排出される。
【００３３】
その間、濁水に含まれる粒子は、各分離容器２３内に配設されるフィルタ２７に捕捉される。ここでの粒子は、主に土粒子であり、土粒子はその表面が水により覆われているため、土粒子同士が水を介在させてくっつき、ある程度の数の土粒子が集まって１つの集合体を形成する。しかしながら、この集合体は、傾斜したフィルタ２７の下側に向いた面に形成されるため、連続して放出される濁水により容易に剥がれ落ち、分離容器２３の底部へ向けて落下し、その途中、分離容器２３の円錐状とされた内壁面を滑り落ち、その頂点部分に集められる。これを繰り返すことにより、泥土として分離容器２３の底部に堆積する。
【００３４】
このようにフィルタ２７は、傾斜させて配置されるため、水を適切に通すことができ、粒子が付着したとしても容易に剥がれ落ちるので、粒子による目詰まりを防止することができる。また、後述する高強度フィルタを採用することで、濁水の供給圧力を高めることができる。
【００３５】
フィルタ２７の傾斜は、３０°〜６０°程度とすることができるが、図２に示すように４５°が好ましい。傾斜角度が３０°より小さくなると、水がフィルタ２７を通りにくくなり、粒子の捕捉も困難になる。一方、傾斜角度が６０°より大きくなると、粒子を捕捉するための面が濁水の放出口である入口ノズル２４に向いた状態となるため、粒子を捕捉することができるにしても、連続的に供給される濁水によりその粒子が孔内へ押し込まれ、目詰まりを起こしてしまうからである。
【００３６】
また、分離容器２３は、その頂部に、開閉可能な蓋を備えており、フィルタ２７のメンテナンスを行うことができるようになっている。このため、フィルタ２７は、取り外し可能とされ、必要に応じてこのシステムの外部において簡易に洗浄するように構成されていてもよい。
【００３７】
フィルタ２７は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂材料から製造される樹脂フィルタを用いることが可能であるが、セラミックスや窒化ケイ素セラミックス等から製造されるセラミックフィルタ、チタンやステンレス鋼等の金属材料から製造される金属フィルタ等の高強度フィルタが好ましい。この高強度フィルタを採用することで、さらに濁水の供給圧力を高めることができるため、粒子の濃度が高い濁水の処理を実現することができる。フィルタ２７は、上記の樹脂フィルタと高強度フィルタといったように、フィルタを組み合わせて使用することも可能である。
【００３８】
土質材料は、粘土、シルト、細砂、中砂、粗砂、細礫、中礫、粗礫に分けることができ、粗粒分である細砂、中砂、粗砂、細礫、中礫、粗礫は、原水槽にて沈殿し、分離される。したがって、原水槽から濁水処理システムへ供給される濁水中には、粘土およびシルトが主成分として含まれる。粘土は、粒径が０．００１ｍｍ〜０．００５ｍｍ未満のものをいい、シルトは、粒径が０．００５ｍｍ〜０．０７５ｍｍの範囲のものをいう。
【００３９】
フィルタ２７は、複数の孔を有する板状部材とされ、その孔数および孔径は、放流基準に応じて適切なものを採用することができる。フィルタ２７は、高強度のものが好ましいことから板状部材が好ましいが、網状に形成された布状物であってもよいものである。具体的には、上記の粘土やシルトを捕捉することができる複数の細孔を有する細目スクリーンを挙げることができる。
【００４０】
図２に示す実施形態では、フィルタ２７が水平方向に３つ配置されているが、分離容器２３を１つもしくは２つ、または４つ以上とし、フィルタ２７を１つもしくは２つ、または４以上としてもよい。フィルタ２７の孔径は、配置する複数のフィルタのすべてにつき、同じ孔径のものを採用することができる。しかしながら、濁水中の粒子の小さいものまで確実に捕捉するために、すべてにつき、小さく同じ径のフィルタを採用すると、濁水の流入側にあるフィルタでほとんどの粒子が捕捉され、そのフィルタが目詰まりを起こしやすくなり、後流側へ水が通らなくなってしまう場合がありうる。このため、複数のフィルタを配置する場合、互いに異なる孔径のフィルタを採用することができ、また、濁水中の粒子の径に応じて分離することができるように、濁水の流入側から順に孔径が小さくなるように配置することができる。
【００４１】
フィルタ２７は、具体的には、図３に示すような構成とすることができる。なお、図３は、分離容器２３の蓋を開き、上から見た図である。分離容器２３の内部には、フィルタ２７を傾斜させて差し込むことができる片側につき２枚の板から構成されるガイド２３ａが対向して設けられ、そのガイド２３ａに差し込むことにより設置することができる。フィルタ２７は、分離容器２３の内部を、入口ノズルおよび底部がある領域と出口ノズルがある領域の２つに分離し、中央部分に円形で、水が通過可能な複数の孔を有するフィルタ部２７ａと、分離容器２３の内部を分離し、フィルタ部２７ａを通して以外、濁水を通過させないように遮蔽する遮蔽部２７ｂとから構成される。
【００４２】
フィルタ部２７ａは、円形の薄板状のものに限られるものではなく、矩形等であってもよい。遮蔽部２７ｂは、略台形の薄板の中央部分を円形にくり抜いて形成され、フィルタ部２７ａを通過した水が、入口ノズルおよび底部がある領域へ逆流しないように、ガイド２３ａに挿嵌される。
【００４３】
また、フィルタ２７は、図４に示すような構成にすることもできる。図４も、分離容器２３の蓋を開き、上から見た図である。図４に示すフィルタ２７は、矩形で、水が通過可能な複数の孔を有するフィルタ部２７ａと、分離容器２３の内部を分離し、フィルタ部２７ａを通して以外、濁水を通過させないように遮蔽する遮蔽部２７ｂとから構成されるが、遮蔽部２７ｂが、内部が中空とされ、一端と他端とに開口を有し、出口ノズルに取り外し可能に接続される一端から他端へ向けて拡張された構造とされ、他端の開口を覆うように、ゴムパッキン等のシール材を介してフィルタ部２７ａが連結されている。
【００４４】
図４に示す構成では、他端の開口を覆うようにゴムパッキンを介してフィルタ部２７ａが連結され、一端が出口ノズルと接続されるため、遮蔽部２７ｂの内部へ流れた水が、入口ノズルおよび底部がある側へ逆流するのを防止し、適切に次の分離容器２３へ、あるいは処理水として排出することができる。このように、水が逆流し、底部に堆積する泥土へと流れるのを防止することで、泥土の脱水が容易になる。
【００４５】
また、一端と出口ノズルとが、ボルトおよびナットによりフランジ接続される場合、ボルトおよびナットを外すことで、容易にフィルタ２７を取り外すことができ、このシステムの外部において、遮蔽部２７ｂからフィルタ部２７ａを取り外し、フィルタ部２７ａを洗浄することができる。
【００４６】
この構成では、ガイド２３ａが存在しないので、フィルタ部２７ａの面積を大きくとることができる。また、一端の開口の高さ位置を、他端の開口の高さ位置より低くし、遮蔽部２７ｂ内に傾斜を設けることにより、遮蔽部２７ｂの内部へ流れた水が、入口ノズルおよび底部がある側へ逆流するのを確実に防止することができる。
【００４７】
フィルタ２７は、濁水中の懸濁物質（ＳＳ）を除去するが、近年では、浄化目的でコロイド分の除去も進められており、コロイド分が微粒子であることから、フィルタの目が細かくなってきている。このため、フィルタ２７を通過する水の流量は低下し、目詰まりが起こりやすくなる。コロイド分は、目の細かいフィルタに張り付き、時間の経過とともに圧密され、固結化されて、圧力上昇と目詰まりを発生させるからである。フィルタ２７として上記の細目スクリーンを採用することができるが、この細目スクリーンの場合、一定の厚みがあるものの、軟らかいスクリーンが多く、ＳＳを除去するためにブラッシングを行うと、擦り切れるおそれがある。
【００４８】
このため、分離手段として、図５に示すように、フィルタ２７を、フィルタ２７の孔径より大きい孔径の複数の孔を有するベーススクリーン４０と、プレス加工により厚さ方向へＶ字状に打ち抜かれて形成された複数の孔を有するパンチングスクリーン４１とで挟み込んだものを採用することができる。このように両側から複数の孔を有する補強部材で挟み込んで補強する構成を採用することにより、フィルタ２７の劣化を防止することができる。また、上記の構造を有するパンチングスクリーン４１を採用することで、泥水は、パンチングスクリーン４１の複数の孔４１ａ内へ集中して流れ、ＳＳ塊４２が、それらの孔４１ａ内に形成されるものの、その孔４１ａが、濁水の流入側の断面が流出側の断面に比較して大きく、その流入側が流出側より下方に位置する構造であることから、流入側へ滑り落ちやすく、また、水流により容易に剥がれ、分離容器２３の下部に堆積させることができる。これにより、フィルタ２７の全面にＳＳが張り付くことをなくすことができ、凝集沈殿方法と同様な効果を期待できる。
【００４９】
パンチングスクリーン４１は、図６に示すように、一定間隔でプレス加工により円形に打ち抜かれた複数の孔４１ａを有し、その孔４１ａは、図５にも示すように、その厚さ方向へ行くにつれて孔径が小さくなるように形成されている。また、パンチングスクリーン４１は、網目状のものではなく、一定の厚さを有しているので、その強度も高く、高圧で放出される濁水にも変形することなく充分に耐えうるものである。パンチングスクリーン４１は、ベーススクリーン４０とともに、フィルタ２７を挟み込むように設けられ、濁水が放出される水平方向に対し、傾斜させて配置されるため、濁水の水圧をフィルタ２７が直接受けることはなく、これにより、フィルタ２７の劣化を防止している。
【００５０】
この構成を採用することにより、ＳＳ塊４２が容易に剥がれおちることから、パンチングスクリーン４１の表面を洗浄する必要はないが、パンチングスクリーン４１の複数の孔４１ａ内に強く付着している場合、水流だけでは除去することができない場合がある。このため、図７に示すように、パンチングスクリーン４１の表面にブラシ４３を接触させ、ブラシ４３を揺動もしくは往復動させることにより、パンチングスクリーン４１の複数の孔４１ａ内に形成されたＳＳ塊４２を除去することができる。ブラシ４３には、動力手段としてのモータ４４が取り付けられ、モータ４４の回転数を制御することによりブラシ４３の揺動もしくは往復動の速度を調節することができる。したがって、洗浄手段としてのブラシ４３と、動力手段としてのモータ４４とからなる除去手段を備えることができる。このモータ４４は、放出される濁水と接触する可能性があることから、耐水圧型水中モータを採用することができる。
【００５１】
そのほか、除去手段としては、図８に示すように、パンチングスクリーン４１の表面に向けて配設されるノズル４５と、ノズル４５を接続し、高圧の水を噴射させる高圧洗浄機４６とから構成されるものを用いることも可能である。ノズル４５は、一定方向に回転させることができるようになっていて、高圧洗浄機４６は、水を加圧してノズル４５へと供給し、ノズル４５から高圧水を回転させつつ噴射させることができる。このように高圧水を回転させつつ噴射することで、パンチングスクリーン４１の複数の孔４１ａ内に形成されたＳＳ塊４２を充分に除去することができる。高圧洗浄機４６のほか、空気圧縮機を設けることもでき、パンチングスクリーン４１の下方から圧縮空気を噴射させ、ＳＳ塊４２を除去することも可能である。また、これらを併用し、圧縮空気と、高圧水とによりＳＳ塊４２を充分かつ効率的に除去することも可能である。
【００５２】
再び図２を参照して、分離容器２３の下部には、コンベアといった搬送手段２９が設けられる。搬送手段２９としては、スクリューフィーダー等を用いることができる。
【００５３】
搬送手段２９により搬送された泥土は、水分を多く含み、埋め立てや地盤改良等に再利用するにはその含水率が高い。したがって、再利用するためには、泥土を脱水しなければならない。
【００５４】
脱水するための装置として脱水装置が挙げられるが、１つの実施形態として、脱水装置を、脱水容器３０と、空気圧縮機といった圧縮ガス供給手段３１と、真空ポンプといったガス吸引手段３２とから構成することができる。
【００５５】
脱水容器３０は、中空円筒状の容器とされ、その両端に開閉可能な蓋３０ａ、３０ｂが設けられている。脱水容器３０は、水平方向に対し傾斜させて配置され、搬送手段２９により搬送された泥土が落下し、脱水容器３０内へ受け入れる。このとき、蓋３０ａは開かれ、蓋３０ｂは閉じられる。
【００５６】
所定の量の泥土が入れられたところで、蓋３０ａを閉じ、圧縮ガス供給手段３１により圧縮ガスを供給し、脱水容器３０内の泥土をブローする。これにより、脱水容器３０内は加圧されることになるため、脱水容器３０は、耐圧性を有するものとされ、密閉性が良好なものとされる。このため、本体は、所定の厚さを有する炭素鋼やステンレス鋼等の金属から製造される中空円筒状のものとされ、蓋３０ａ、３０ｂも同様の金属から製造される円形の蓋とされ、その蓋には、密閉性を良好にするためにゴムパッキン等が設けられる。
【００５７】
圧縮ガス供給手段３１が空気圧縮機である場合、圧縮された空気は高温となり、この高温の圧縮空気が脱水容器３０内へ供給される。すると、泥土に含まれる水分は、高温の空気によって蒸発し始め、また、内部の圧力が上昇することにより粒子間に介在する水分が押し出される。
【００５８】
押し出された水分は、脱水容器３０の傾斜した底面に沿って下方へ流れ、脱水容器３０の下方に設けられた排水口３３から適宜抜き出される。排水口３３から抜き出された水分は、原水槽に戻すことができる。
【００５９】
空気圧縮機を停止した後、真空ポンプを起動し、真空ポンプによって空気を吸引するとともに蒸発した水分も吸引する。脱水容器３０内を減圧すると、泥土に含まれる水分が気化して水蒸気となり、その水蒸気が吸引されて除去され、その分の減容化が図られる。内部にある泥土は、水分の除去によりその容積が減少する。
【００６０】
このようにして脱水された泥土は、傾斜した脱水容器３０の蓋３０ｂを開くことにより自然落下し、薬剤を含まないので地盤改良等に再利用することができる。なお、脱水された泥土は、容積および質量が減少するため、搬送が容易となる。
【００６１】
圧縮ガスは、高圧窒素、高圧酸素や高圧炭酸ガス等であってもよいが、漏洩した場合の安全性を考慮すると、圧縮空気が好ましく、泥土に含まれる水分を除去する点において乾燥空気が好ましい。なお、高圧窒素、高圧酸素、高圧炭酸ガス等を供給する場合、ボンベやカードル等により供給することができる。
【００６２】
図２では、濁水処理システムとして、濁水供給手段２０と、分離容器２３と、フィルタ２７と、搬送手段２９と、脱水容器３０、圧縮ガス供給手段３１、ガス吸引手段３２を備える脱水装置とを備える構成としたが、所定圧力で濁水が供給されるのであれば、濁水供給手段２０は備えていなくてもよい。また、フィルタ２７により適切に処理水と泥土とに分離できれば分離容器２３も備えていなくてもよく、泥土を脱水容器３０へ入れることができれば搬送手段２９も備えていなくてもよい。したがって、本発明の濁水処理システムは、フィルタ２７と、脱水装置とから構成するものであってもよいものである。なお、ガス吸引手段３２により、泥土に含まれる水分を気化させ、水蒸気として吸引することができるため、脱水装置は、圧縮ガス供給手段３１を備えていなくてもよい。
【００６３】
脱水装置は、脱水容器３０内にろ布を備える構成にすることもできる。例えば、脱水装置は、図９に示すようなろ布からなる袋５０を脱水容器３０の中に備えることができる。この場合、その袋５０の中に泥土５１を入れ、その袋５０の上に、下部に水分の排水が可能となるように隙間を設けた図示しない不透水製シートをかぶせ、または、その不透水製シートからなる袋で覆い、袋５０の口を排水口３３の方へ向けて配置し、蓋３０ａ、３０ｂを閉じ、圧縮ガス供給手段３１を起動させて圧縮ガスを供給し、脱水容器３０内を加圧する。ろ布は、泥土５１の表面の水分を吸収し、また、不透水製シートは、脱水容器３０内が加圧されることにより、周囲のガスによって内側に押し込まれ、それが押し込まれることにより袋５０を内側へ押し込み、さらに内部にある泥土５１を圧縮し、泥土５１に含まれる水分を絞り出す。絞り出された水は、排水口３３へと流れ、適宜排出される。
【００６４】
その後、圧縮ガス供給手段３１を停止させ、ガス吸引手段３２により脱水容器３０内のガスを、ガス中に蒸気として存在する水分とともに吸引する。このとき、ろ布に吸収された水分も吸い取られる。脱水容器３０内を減圧すると、このようにして水分が除去され、その分の減容化が図れるため、内部にある泥土５１もその容積が減少する。
【００６５】
上記では、袋５０の中に泥土を入れて圧縮および減圧して脱水する構成について説明したが、泥土５１上を単にろ布および不透水製シートで覆った構成にすることもできる。この場合は、ろ布が、泥土５１の表面の水分を吸収するとともに、脱水容器３０内を加圧することにより、不透水製シートが内側へ押し込まれ、それが押し込まれることによりろ布を内側へ押し込み、さらに内部にある泥土５１を圧縮し、泥土５１に含まれる水分を絞り出すことができる。
【００６６】
真空ポンプによる気化乾燥では、使用される真空ポンプがオイル粘性を用いて負圧化している。この場合、気化する際、水蒸気がオイルに混合され、真空ポンプがキャビテーションを発生し、故障の原因となる。このため、一度サンプルを凍結して固体化し、直接気化させて乾燥するドライフリージングが一般的に採用される。しかしながら、凍結にコストおよび時間がかかることから、この方法は、現状において食品等に限定されている。また、真空釜乾燥により常温で乾燥する方法も知られているが、これでは乾燥するのに１日半以上もかかる。さらに、真空釜を利用し、水蒸気乾燥を行う方法では、釜のボリュームに対し試料が多い場合、結露が発生するという問題がある。
【００６７】
このため、真空ポンプを、オイル式から図１０に示すような水封式のエルモ型ポンプにすることができる。エルモ型ポンプは、ケージング６０が円形とされていて、水が封入されたケーシング６０内でインペラ６１を回転させ、水面と回転子間にて圧力変化を持たせ、主にガスを吸引するポンプである。このポンプは、水蒸気を吸引することができるため、脱水装置に適用することで、ドライフリージングのように昇華で気化させるために凍結する必要はなく、コストダウンと時間を短縮することができる。
【００６８】
早期乾燥と結露を防止するために、脱水容器３０内の泥土を加熱することができる。真空状態では熱を伝える物質が存在しないことから、図１１に示すように、脱水容器３０内に、マグネトロンによる電磁波や遠赤外線を利用して加熱する加熱手段７０を設けることができる。また、上記の加熱手段７０ではなく、脱水容器３０内に伝熱ヒータを設けたり、脱水容器３０の外部にジェットヒータを設け、脱水容器３０内へジェットヒータからの熱風を供給して、脱水容器３０内を予め所定温度に加熱しておいてから、ガス吸引手段３２である真空ポンプで吸引することも可能である。
【００６９】
真空ポンプにより真空気化を行い、水蒸気を吸引する場合、泥土５１から水蒸気が発生するが、脱水容器３０は、密閉されているため、泥土５１に水分が多く含まれている場合、脱水容器３０内に結露が発生し、水が溜まることが多い。このため、上記の圧縮ガス供給手段３１により脱水容器３０内に圧縮ガスを噴射し、圧縮ガスの噴射と、ガス吸引手段３１による吸引とを繰り返し、脱水容器３０の内部に存在する水蒸気を除去することができる。なお、脱水容器３０は、ガス吸引手段３１を使用して、あるいはガス吸引手段３１と加熱手段７０もしくはヒータまたは圧縮ガス供給手段３１を併用して、さらにはガス吸引手段３２と加熱手段７０もしくはヒータと圧縮ガス供給手段３１のすべてを併用して適切に水分を除去し、泥土を乾燥させることができれば、図９に示すように傾斜させて設置する必要はなく、図１１に示すように、脱水容器３０の長手方向を水平にして設置することも可能である。
【００７０】
ここで、濁水処理システムを用いた濁水処理方法について簡単に説明する。複数の孔を有する板状部材から構成され、水平方向に対して傾斜させて配置されるフィルタ２７に向けて濁水を放出すると、フィルタ２７は複数の孔を有するため、水は孔を通して水平方向へ放出され、濁水に含まれる土粒子は孔を通らないため、フィルタ２７の下側に向いた面に捕捉される。土粒子は、その面に連続的に捕捉されるが、連続して供給される濁水により容易に剥がれ落ち、フィルタ２７の下方にその粒子からなる泥土として堆積する。
【００７１】
その泥土を脱水容器３０内に入れ、蓋をして密閉した後、図２に示す実施形態では、脱水容器３０内に圧縮ガスを供給し、圧縮ガス中へ水分を蒸発させるとともに、泥土中の土粒子間に介在する水分を押し出して脱水し、その後、蒸発した水分を含むガスを吸引することにより、泥土に含まれる水分を除去し、泥土の容積を減少させる。これにより、低含水率で低容量化した脱水泥土となり、薬剤を含まないので、この脱水泥土は、再利用可能となる。
【００７２】
濁水処理システムを用いた濁水処理方法では、必要に応じて濁水供給手段２０により濁水を高圧にしてフィルタ２７へ向けて放出させることができ、また、フィルタ２７により土粒子を分離した後、分離容器２３の排出口２６から排出された泥土を搬送手段２９により搬送し、自動で脱水容器３０内へ入れ、その後、泥土を脱水することができる。
【００７３】
これまで本発明の濁水処理システムおよび濁水処理方法について図面に示した実施形態を参照しながら詳細に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７４】
１０…沈砂槽、１１…濁水処理装置、１２…凝集沈殿槽、１３…放流水槽、１４…汚泥貯留槽、１５…汚泥脱水装置、２０…濁水供給手段、２１…配管、２２…弁、２３…分離容器、２３ａ…ガイド、２４…入口ノズル、２５…出口ノズル、２６…排出口、２７…フィルタ、２７ａ…フィルタ部、２７ｂ…遮蔽部、２８…弁、２９…搬送手段、３０…脱水容器、３０ａ、３０ｂ…蓋、３１…圧縮ガス供給手段、３２…ガス吸引手段、３３…排水口、４０…ベーススクリーン、４１…パンチングスクリーン、４１ａ…孔、４２…ＳＳ塊、４３…ブラシ、４４…モータ、４５…ノズル、４６…高圧洗浄機、５０…袋、５１…泥土、６０…ケーシング、６１…インペラ、７０…加熱手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2011206660.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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