(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に浮かせた筒体に異物混入土砂を投入しそれを旋回流で異物と土砂とを分離させる水中分離装置であって、
前記筒体における床部の全範囲若しくは一部範囲に設けられ前記異物を水底に落とさず前記土砂のみを通過させて落とす網目を有するスクリーンと、
前記筒体の中央部で前記スクリーンの上に載置される異物分離用の網状筒と、
前記筒体の内側周壁に設けられ旋回流を発生させ異物混入土砂を旋回させるミキサ装置とで構成されていること、
を特徴とする異物混入土砂の水中分離装置。
【請求項２】
網状筒は、異物混入土砂の筒体中心部への移動を阻止する所要の直径に形成されるとともに、前記網状筒の網目の大きさは前記異物が筒中に侵入できない大きさであって土砂は通過できる大きさであること、
を特徴とする請求項１に記載の異物混入土砂の水中分離装置。
【請求項３】
網状筒は、その周壁面に異物を中に回収する開口部が設けられ、該開口部には周壁面に沿って移動可能な開閉用の網状扉が設けられていること、
を特徴とする請求項１または２に記載の異物混入土砂の水中分離装置。
【請求項４】
ミキサ装置には、旋回流とともに旋回する異物が当該ミキサ装置に衝突しないようにする、異物侵入防止壁が設けられていること、
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の異物混入土砂の水中分離装置。
【請求項５】
スクリーンは、筒体に対して着脱自在であること、
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の異物混入土砂の水中分離装置。
【請求項６】
スクリーンは、床部から立設され周方向に連続する網目状の外周壁が設けられていること、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の異物混入土砂の水中分離装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の異物混入土砂の水中分離装置を形成し、該異物混入土砂の水中分離装置を所望の位置に移動・運搬して設置し、ミキサ装置を駆動させて旋回流を発生させ、浚渫した異物混入土砂を前記水中分離装置に投入し、前記異物混入土砂を前記旋回流によって前記水中分離装置の網状筒に収斂させ且つ旋回させることで異物と土砂とを分離させ、更に、スクリーン上に異物を堆積させるとともに土砂を前記網状筒下の水底中央付近に沈降させ堆積させること、
を特徴とする異物混入土砂の水中分離方法。
【請求項８】
網状筒の網状扉を移動させ開口部を開口させて分離された異物を網状筒の内部に収納させ、前記網状扉で前記開口部を蓋した後に前記網状筒を撤去して前記異物を回収すること、
を特徴とする請求項７に記載の異物混入土砂の水中分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旧貯木場付近の海域やダム、河川、海中不法投棄等によるゴミが多い海水域の浚渫土砂における、異物混入土砂の水中分離方法とその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ゴミや木皮等の多い水域の土砂を浚渫すると、土砂に異物が混入しているので土砂全体が産業廃棄物となる。浚渫した土砂から砂等のリサイクルできるものを分離する方法として、例えば、特許文献１に記載されているように、旋回流を使用して異物と土砂とを分離する方法であって、地下水等の液体中に混ざった不純物を分離濾過する濾過装置を有し、ポンプで地下水等を汲み上げる際、地下水に含まれた土砂や塵を取り除くものが知られている。しかしながら、土砂中に堆積した異物を対象にして分離する方法は、特に技術文献等で紹介されたものはなく、台船上や陸上等でスクリーン付のホッパーに土砂を投入しながら、異物と土砂の分離を行う方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１３７９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の異物混入土砂の水中分離装置などでは、ごく少量の分離しかできないものであり、対象としている分離物のサイズが小さく、異物が混入した浚渫土砂には適用できない。また、土砂を陸上に揚土する場合は、広大なヤードを必要とし、かつ、土砂の悪臭が発生するためヤードの確保が困難であるとともに、陸上運搬となるため、コストおよび時間がかかる。一方、台船上で浚渫土砂を分離する場合は、大規模な艤装が必要となり、かつ、作業スペースが限られているので、大量に土砂を分離することができない。
【０００５】
更に、ゴミや木皮等の多い水域で浚渫した土砂を大量に処理するには、例えば、前記水域内に汚濁が漏出しないように分離処理用の区域を設置し、その分離処理用の区域内に浚渫土砂を投入して、水に浮く異物を分離し海底に沈降した土砂を浚渫する方法がある。しかしながら、この方法も、水に浮く物体しか分離できず、水に沈む物体は土砂と一緒に水底に沈降してしまい、土砂を投入するだけではほとんど土砂と異物とを分離させることができない。
【０００６】
また、水底に沈降した土砂を浚渫する際に、処理用区域の端部に土砂が堆積すると、分離処理後に浚渫することが困難になる。本発明に係る異物混入土砂の水中分離方法とその装置は、このような課題を解決するために提案されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る異物混入土砂の水中分離装置の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、水中に浮かせた筒体に異物混入土砂を投入しそれを旋回流で異物と土砂とを分離させる水中分離装置であって、前記筒体における床部の全範囲若しくは一部範囲に設けられ前記異物を水底に落とさず前記土砂のみを通過させて落とす網目を有するスクリーンと、前記筒体の中央部で前記スクリーンの上に載置される異物分離用の網状筒と、前記筒体の内側周壁に設けられ旋回流を発生させ異物混入土砂を旋回させるミキサ装置とで構成されていることである。
【０００８】
前記網状筒は、異物混入土砂の筒体中心部への移動を阻止する所要の直径に形成されるとともに、前記網状筒の網目の大きさは前記異物が筒中に侵入できない大きさであって土砂は通過できる大きさであることである。
【０００９】
前記網状筒は、その周壁面に異物を中に回収する開口部が設けられ、該開口部には周壁面に沿って移動可能な開閉用の網状扉が設けられていることである。
【００１０】
また、前記ミキサ装置には、旋回流とともに旋回する異物が当該ミキサ装置に衝突しないようにする、異物侵入防止壁が設けられていることである。
更に、前記スクリーンは、筒体に対して着脱自在であること、また、スクリーンは床部から立設され周方向に連続する網目状の外周壁が設けられていることを含むものである。
【００１１】
本発明に係る異物混入土砂の水中分離方法の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、前記異物混入土砂の水中分離装置を形成し、該異物混入土砂の水中分離装置を所望の位置に移動・運搬して設置し、ミキサ装置を駆動させて旋回流を発生させ、浚渫した異物混入土砂を前記水中分離装置に投入し、前記異物混入土砂を前記旋回流によって前記水中分離装置の網状筒に収斂させ且つ旋回させることで異物と土砂とを分離させ、更に、スクリーン上に異物を堆積させるとともに土砂を前記網状筒下の水底中央付近に沈降させ堆積させることである。
【００１２】
前記網状筒の網状扉を移動させ開口部を開口させて分離された異物を網状筒の内部に収納させ、前記網状扉で前記開口部を蓋した後に前記網状筒を撤去して前記異物を回収することを含むものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の異物混入土砂の水中分離方法と装置によれば、異物混入土砂を大量に投入して処理することができる。投入された異物混入土砂は、旋回流によって筒体の中央部に集まるようになるが、前記網状筒によって、前記異物混入土砂が流速の小さな筒体の中心部に移動するのを阻止する。それによって、異物混入土砂が前記網状筒の周壁面を大きな流速を維持して旋回することになり、異物混入土砂の分離が促進されるものである。また、前記網状筒の周壁面と異物混入土砂とが摺接することで、土砂と異物とを効率的に分離させる。このように、旋回流の大きな流速と網状筒の周壁との衝突作用とによって、土砂と異物とを分離させるものである。
【００１４】
更に、筒体中央部に設置した分離用の筒を網状にすることで、分離された土砂のみ中に通過し、該土砂は流速の小さな筒体の中心に集まるため、水底に土砂が集中して堆積し、異物分離処理の後で、堆積土砂の浚渫がしやすくなる。そして、分離された異物は、スクリーン上に堆積することになるので、回収しやすい。
【００１５】
スクリーンは、筒体に対して着脱自在にしてあるので、このスクリーンを持ち上げることで異物を回収することもできる。更に、前記網状筒に異物回収機能を持たせることで、容易に木皮等の異物を回収できる。
【００１６】
前記スクリーンを筒体の床部に設ける際に、その周囲に板を配置することで、旋回流の流速が網状スクリーンの影響を受けないとともに、当該板の上と下で仕切られて旋回流が筒体の下の流体の影響を受けるのを断ち切る。こうして従来の床全面貼スクリーンでは流速の損失が大きいが、床の一部に板を配置することで流速の損失が減少する。よって、旋回流の流速の低下を防止して解泥効果が向上する、と言う数々の優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る異物混入土砂の水中分離装置１の斜め上から見た斜視図である。
【図２】同本発明の異物混入土砂の水中分離装置１における網状筒３の斜視図である。
【図３】同本発明の異物混入土砂の水中分離装置１におけるスクリーン２の斜視図（Ａ）と、床部の一部にスクリーン２を設けた状態の平面図（Ｂ）とである。
【図４】同異物混入土砂の水中分離装置１の使用状態の平面図（Ａ）と、縦断面図（Ｂ）と、ミキサー装置７の側面図（Ｃ）とである。
【図５】同異物混入土砂の水中分離装置１における旋回流の流速を検証した説明図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る異物混入土砂の水中分離方法とその分離装置１は、図１に示すように、旋回流によって木皮等の土砂以外の固形物である異物を装置１の中央部に集め、床部のスクリーン２と網状筒３によって異物４を土砂５から分離させ、木皮等の異物４を回収するものである。
【実施例１】
【００１９】
本発明にかかる異物混入土砂の水中分離装置１は、図１に示すように、水中に浮かせた筒体１ａに異物混入土砂を投入しそれを旋回流で異物４と土砂５を分離させるものであり、前記筒体１ａにおける床部の全範囲若しくは一部範囲に設けられ前記異物４を水底に落とさず前記土砂５のみを通過させて落とす網目を有するスクリーン２がある。
【００２０】
前記筒体１ａは、剛性な筒体、若しくは、壁体の中にバラスト用空間部が設けられ任意に上下高さを調節できる浮上可能な筒状体等である。よって、曳航船で浚渫などの処理地域に移動させることができるものである。この筒体１ａは、図１に示すように、多角形や丸形の函体とすることで旋回流が効率よく循環する。
【００２１】
前記スクリーン２の網目は、筒体１ａの上下方向で略中央部〜下端部の位置において、所要大きさの網目を持ち、木皮等の異物４の通過を阻止して、土砂５の通過を許容するものである。また、スクリーン２は、図３（Ａ）に示すように、床部から立設され周方向に連続する網目状の外周壁を有して上部開口させた箱状体にしてもよい。このスクリーン２を引き上げる際に、側面から異物４が落下しないようにするためである。
【００２２】
また、図３（Ｂ）に示すように、前記スクリーン２を、丸形状筒体１ａの床部の全範囲に設けるのではなく、網目部分を中央部の一部にして、残りの周囲には床板２ａを配設することで、網目のスクリーンによる旋回流の流速における損失が減少し、また、水深の影響を受けにくくなり、旋回流の流速を大きく維持して分離作業が効率的になる。
【００２３】
前記スクリーン２が床部に平面的に設ける場合には、これを複数段にして、各段のスクリーン２の網目の大きさを変えることで、前記異物４をその大きさ毎に分けて回収することができるようになる。
【００２４】
図１乃至図２に示すように、前記筒体１ａの中央部で前記スクリーン２の上に、固定して設置されるか、若しくは、着脱自在に載置される網状筒３がある。前記網状筒３は、前記異物４を流速の小さな筒体１ａの中心に移動させないようにするものであり、また、この網状筒３と異物混入土砂（４，５）とが摺接することで、土砂５と異物４とを効率的に分離させるものである。この網状筒３の大きさは、任意であり、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、筒体１ａの上端面に届く高さにして、直径は、異物４の大きさや旋回流の流速、異物回収所望量などを考慮して、適宜に定める。なお、前記床の一部に設けた場合のスクリーン２と前記網状筒３との大きさの関係は、いずれか一方が大きい場合と、ほぼ同じ大きさの場合とがある。
【００２５】
前記網状筒３は、異物４の回収機能が付与されることがある。即ち、図２に示すように、その網状筒３の周壁面に異物４を中に回収する開口部３ａが設けられ、該開口部３ａには周壁面に沿って上下若しくは左右に移動可能な網状扉３ｂが設けられる。一例として前記網状扉３ｂを上下に移動させる場合には、該扉の上部結びつけたロープ等を人手やウインチなどで持ち上げ、その自重で降下させるものである。前記開口部３ａを開口させると、筒体１ａの中央に旋回流６によって収斂された異物４が、この網状筒３の内部に自然に入り込むものである。なお、前記網状扉３ｂは、開口部３ａを開口させればよいので、必ずしも網状筒３の周壁面に沿って移動する必要は無いが、例えば、回転軸を中心に回転する回転式の扉であれば、前記周壁面を旋回する異物等と回転中の扉とが衝突する恐れがあるので、前記周壁面に沿って上下、左右に網状扉３ｂを移動させるのが好ましい。
【００２６】
図１及び図４（Ａ），（Ｃ）に示すように、前記筒体１ａの内側周壁に、旋回流６を発生させ旋回させるミキサ装置７が設けられる。前記ミキサ装置７は、筒体１ａに一つまたは二つ以上設けられるとともに、旋回流を時計方向・反時計方向のいずれか一つの方向に、若しくは、両方向に交互後に反転させるものである。
【００２７】
前記ミキサ装置７には、図１に示すように、旋回流６とともに旋回する異物４が当該ミキサ装置７に衝突しないようにする、異物侵入防止壁８が設けられている。該異物侵入防止壁８は、金属や合成樹脂などの板や網で構成されており、投入される異物混入土砂の性状や旋回流の速さの程度から適宜決定し設置する。
【００２８】
前記筒体１ａの下端部と水底との間には、筒体１ａの周囲の水と筒体１ａ下の内部の水とを仕切る昇降自在な汚泥防止膜１１が垂設されている。
【００２９】
このようにしてなる異物混入土砂の水中分離装置１において、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、旋回流６の流速に関して、流速測定地点における中心からの距離における流速（ｃｍ／ｓ）を測定して検証している。この測定条件は、前記スクリーン２無し、ミキサ装置７の位置は水面から３０ｃｍで、ミキサ装置７の出力は２．８〜４．０（ｍ３／ｍｉｎ）である。
【００３０】
この結果を基にして、前記ミキサ装置７による流速の値が大きくなるように設定する。例えば、周壁の流速値より格段に小さくなる中心からの距離３０ｃｍ以内を避けて、網状筒３の半径を４０ｃｍ〜４５ｃｍ等に設定して、旋回流の流速が大きくなるようにする。
【００３１】
また、図５（Ｃ）は、スクリーン２において、その周囲に床板２ａがある場合と無い場合とにおける流速の比較である。この条件は、測定点が図５（Ｂ）の黒丸地点であり、スクリーン２位置は水面より７０ｃｍで、ミキサ装置７位置は水面より３０ｃｍで、ミキサ装置７の出力は２．８〜４．０（ｍ３／ｍｉｎ）である。これにより、スクリーン２の周囲に床板２ａのあるほうが、旋回流の流速を大きく維持できる。
【００３２】
上記の本発明に係る異物混入土砂の水中分離装置１を形成し、これを使用した異物混入土砂の水中分離方法について説明する。前記異物混入土砂の水中分離装置１を移動させ分離処理用区域の所望の位置に運搬して設置する。この場合、前記異物混入土砂の水中分離装置１の筒体を函体にしてバラストで調整して浮かせて曳航したり、前記異物混入土砂の水中分離装置１の筒体にフロータをつけて水中に浮かせて曳航したり、台船上に前記異物混入土砂の水中分離装置１を固定して運搬したり、前記異物混入土砂の水中分離装置１の組立用パーツを台船上に乗せて、組み立てながら運搬して若しくは現地で前記パーツを組み立てて、所望の位置に設置したりするものである。
【００３３】
そして、ミキサ装置７を駆動させて旋回流６を発生させ、浚渫した異物混入土砂（４，５）を前記水中分離装置１に投入する。これにより、前記異物混入土砂（４，５）が前記旋回流６によって前記水中分離装置１の網状筒３に収斂され、その流速が大きく維持されて旋回され、異物４と土砂５が分離される。
【００３４】
更に、前記網状筒３に前記異物混入土砂（４，５）を摺接させて、その衝撃と摩擦とによって異物４と土砂５を分離させるものである。こうして、スクリーン２上に異物４を堆積させるとともに土砂５を水底中央付近に沈降させ堆積させるものである。
【００３５】
前記異物４の回収に関しては、前記網状筒３の周囲に収斂されスクリーン２上に堆積させ後に、前記スクリーン２をクレーン等で持ち上げて筒体１ａから回収する。なお、この場合に前記網状筒３と前記スクリーン２とを同時にクレーン等で引き上げてもよいし、先に網状筒３をクレーンで引き上げてから、スクリーン２を異物４とともにクレーンで引き上げて回収してもよい。
【００３６】
前記網状筒３に異物回収機能を設けている場合には、当該網状筒３の網状扉３ｂをロープ等を介して上に持ち上げ、開口部３ａを開口させて分離された異物４を網状筒３の内部に収納させる。その後、前記網状扉３ｂで前記開口部３ａを蓋した後に、前記網状筒３をクレーンのワイヤなどで撤去して前記異物４を回収する。このようにして、浚渫した異物混入土砂を、大量に処理することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る異物混入土砂の水中分離装置とそれによる分離方法は、水に浮く物や沈む物でも回収できるので、あらゆる浚渫土砂の異物分離に適用できるものである。
【符号の説明】
【００３８】
１          異物混入土砂の水中分離装置、      １ａ        筒体、
２          スクリーン、                      ２ａ        床板、  
３          網状筒、                          ３ａ        開口部、
３ｂ        網状扉、
４          異物、
５          土砂、
６          旋回流、
７          ミキサ装置、                      ７ａ        土台、
８          異物侵入防止壁、
１１        汚泥防止膜。
【図１】
0005703150.tif 000002
【図２】
0005703150.tif 000003
【図３】
0005703150.tif 000004
【図４】
0005703150.tif 000005
【図５】
0005703150.tif 000006