(57)【要約】【課題】公園や幼稚園等の砂場において動物の糞尿や雨水に同伴された土の微細粒子で汚染された砂の洗浄、ゴルフ場のバンカーや農業向けの砂地の砂の流動性の改善や特性の回復を目的とする汚染砂の洗浄方法を提供する。【解決手段】汚染砂と希釈水を高速のスラリーとし、該高速のスラリーを急激に減速させることにより、汚染砂中の汚染物質を分離することを特徴とする汚染砂の洗浄方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染砂と希釈水を高速のスラリーとし、該高速のスラリーを急激に減速させることにより、汚染砂中の汚染物質を分離することを特徴とする汚染砂の洗浄方法。
【請求項２】
汚染砂の体積をＳ、汚染砂中の含有水の体積をＧ、希釈水の体積をＫとするとき、スラリーの組成が、１．５≦（Ｇ＋Ｋ）／Ｓ≦１０を満足することを特徴とする請求項１記載の汚染砂の洗浄方法。
【請求項３】
高速スラリーの速度が１〜１５０ｍ／秒であることを特徴とする請求項１又は２記載の汚染砂の洗浄方法。
【請求項４】
減速手段として、衝突板を有する減速器を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の汚染砂の洗浄方法。
【請求項５】
混合器、高速スラリー化装置、スラリー受槽、スラリー移送ポンプ、沈降分離槽、排出装置及び排水槽を有する機器一式を、全部または分割して台車に積載した汚染砂の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染砂から汚染物質を分離する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
公園や幼稚園の砂場、競馬場の砂場、ゴルフ場のバンカーなどの砂や海岸砂には、微細な異物粒子、動物の排泄物、枯葉などの汚染物質が混入して、時間の経過と共に汚染される。また、スイカや芋等の砂地畑では、農作物の根等の残渣や周囲の土壌から雨水とともに微細な異物粒子の流入による汚染、耕運機が作業することにより砂自体が微細化することにより、砂固有の保水性が大きくなりすぎて砂の通気性や流動性などの特性が悪化する。その結果、砂場が使用できなくなって、砂を全量入れ替える必要が生じたり、農作物の収穫量の減少や品質の低下を招く。
【０００３】
従来、汚染砂の洗浄方法としては下記のような方法が知られている。
特許文献１には、加熱装置が内蔵された回転斜め円筒槽を用い、汚染砂を該円筒槽に吸引し、殺菌剤及び抗菌剤を混入して滅菌した後、加熱乾燥して砂を排出するという方法が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、スクリュー体を内蔵した円筒管に汚染砂洗浄液を圧入し、スクリュー体に沿って流動する際に生じる砂同士の摩擦による揉み洗い効果によって砂を洗浄するという方法が記載されている。
【０００５】
しかしながら、上記のような方法は、洗浄のためにオゾン水などの薬剤を使用するために、残留オゾンによる毒性が不安であり、皮膚に直接触れる子供の砂場には適さないし、農業向け砂地の砂洗浄には使用することが出来ない。また、加熱装置や複雑な装置を必要とするという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２９０３２４号公報
【特許文献２】特開２００６−１１０５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、公園や幼稚園等の砂場において動物の糞尿や雨水に同伴された土の微細粒子で汚染された砂の洗浄、ゴルフ場のバンカーや農業向けの砂地の砂の流動性の改善や特性の回復を目的とする汚染砂の洗浄方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、人体や環境への影響を考慮し、洗浄媒体として水のみを使用して洗浄砂を得る方法を見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、汚染砂と希釈水を高速のスラリーとし、該高速のスラリーを急激に減速させることにより、汚染砂中の汚染物質を分離することを特徴とする汚染砂の洗浄方法である。
【０００９】
以下、本発明につき詳細に説明する。
汚染砂は、砂、汚染物質及び含有水から構成されており、含有水の体積は僅かであるから、流動性がほとんど無い。
したがって、本発明においては、この汚染砂に希釈水を加え、汚染砂中の含有水と希釈水からなる混合水に汚染砂が分散したスラリーを作る。
【００１０】
スラリーの組成は、汚染砂の体積をＳ、汚染砂中の含有水の体積をＧ、希釈水の体積をＫとするとき、１．５≦（Ｇ＋Ｋ）／Ｓ≦１０を満足することが好ましい。
一般にＧはＳより小さく、汚染砂は流動性がないので、希釈水を加えて汚染砂に流動性を与えるのであるが、流動性を確保する上から、Ｇ＋ＫはＳの１．５倍以上であることが好ましく、また、水が多すぎると、スラリーを駆動するために過剰なエネルギーが必要となるので、Ｇ＋ＫはＳの１０倍以下であることが好ましい。
【００１１】
本発明においては、スラリーを高速化し、該高速のスラリーを急激に減速させて、汚染砂から汚染物質を剥離させる。
【００１２】
高速のスラリーを得る手段は、例えば、水エジェクターを用いて、高圧水と土壌を混合する手段が挙げられる。また、高速のスラリーを急激に減速させる手段としては、例えば水エジェクターの場合であれば、水エジェクターの進行方向の正面に衝突板を設置してスラリーを減速した後、さらに、衝突板を有する減速器を用いることができる。減速器としては、水エジェクターから流入して来る少し減速したスラリーの全流体が衝突できる断面積を有する衝突円盤を内蔵した縦型円筒槽の減速器が好ましいが、これに限定されるものではなく、また、衝突円盤は１枚だけでなく複数枚あってもよい。
【００１３】
縦型円筒槽の槽壁と衝突円盤の距離は、減速したスラリーがスムーズに流れることができる距離が必要である。該衝突円盤と円筒槽の槽壁との隙間におけるスラリーの通過速度は０．０１ｍ／秒以上であることが好ましい。
【００１４】
本発明において、高速スラリーの速度は１〜１５０ｍ／秒が好ましく、より好ましくは１〜５０ｍ／秒、さらに好ましくは５〜３０ｍ／秒である。高速スラリーの速度が上記の範囲であると、衝突板で減速させることにより、汚染物質を効率的に剥離することができる。
本発明においては、汚染砂から汚染物質を剥離した後、該汚染物質を砂から分離する。分離する方法は、特に限定されないが、例えば、沈降分離槽を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の方法は、洗浄媒体として水のみを使用するので、人手が触れるような幼稚園の砂場や畑の砂などの洗浄において薬害被害を発生させる心配がない。さらに、汚染物質の一つである微細粒子や植物の分泌物もほぼ確実に除去できるために、砂の流動性や通気性という砂固有の特性を回復することができる。
【００１６】
また、設備自体も水流体の作用のみで操作するために、ポンプ以外の回転機器は不要であり、装置を個別に設置することも容易なので、地形の悪いゴルフ場のバンカーの洗浄にも適応しやすいというが特徴がある。さらに、従来行われていた、風力を利用して微粒子を分離する方法に比較してもコンパクトであるという特徴がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施態様について、好ましい工程に分けて説明する。
（１）砂、汚染物質及び含有水からなる汚染砂に、希釈水を加えてスラリーを作るスラリー化工程。
【００１８】
砂は、粒径が２ｍｍから０．８５ｍｍの範囲の粗砂、０．８５ｍｍから０．２５ｍｍの範囲の中砂、０．２５ｍｍから０．０７５ｍｍの範囲の細砂、０．０７５ｍｍから０．００５ｍｍの範囲のシルト及び０．００５ｍｍ以下の粘土で構成されている。この砂の粒子群のなかに汚染物質が存在しているが、一般には砂粒子間に固着したり、砂と単純に混在したり、砂表面に付着しているので、希釈水と汚染砂を強力に混合することにより、砂から汚染物質を効率的に剥離することができる。
【００１９】
したがって、スラリーを作る場合、高圧力水化装置によって加圧した０．５〜３０ＭＰａの希釈水を混合器内に注入して負圧吸引力を発生させることにより、希釈水と吸引した汚染砂との混合を充分に行うことが好ましい。
【００２０】
（２）スラリーを高速化して高速スラリーとする工程。
高速のスラリーを得る手段は、例えば、水エジェクターを用いることが好ましい。
（３）該高速スラリーの流動速度を減速器により急激に減速させる工程。
この工程により、汚染砂中の汚染物質を砂から効率的に剥離することができる。
【００２１】
（４）砂から汚染物質が剥離されたスラリーを分離する工程。
分離手段としては、例えば、沈降分離槽を用いることができる。スラリーを沈降分離槽に供給することにより、洗浄砂は沈降分離槽の下部へ沈降して排出され、微細粒子や雑菌などの汚染物質が分散した混合水の大部分は沈降分離槽内を上昇して、沈降分離槽の上部から連続的に排出される。
【００２２】
汚染物質が分散した混合水が沈降分離槽を上昇する条件として、その上昇速度を制御することにより、洗浄砂に同伴する微細粒子の含有量を制御することができる。
（５）汚染物質が分散した混合水から汚染物質を除去する工程。
除去する手段は、特に限定されず、公知の手段を採用することができる。汚染物質が除去された水は、循環、再使用することができる。
【００２３】
本発明を実施するにあたり、上記の各工程に使用する機器一式を全部または分割して台車に積載し、移動可能な状態で使用することが経済効率を高め、かつ、便利な場合がある。
このような実施態様としては、混合器、高速スラリー化装置、スラリー受槽、スラリー移送ポンプ、沈降分離槽、排出装置及び排水槽を有する機器一式を、全部または分割して台車に積載した汚染砂の洗浄装置が、好ましい例として挙げられる。なお、台車には、上記の機器以外に、必要に応じて、本発明の方法を実施するために用いる公知の付属機器を積載できることは、言うまでもない。
【実施例】
【００２４】
図１は、本発明の方法を用いた具体的なプロセスの一例を示す概略図である。
汚染砂１は、粒径２ｍｍ以下の粒子と含有水から構成されており、この汚染砂１に少量の加水３をして緩やかなペースト状に湿潤にした湿潤砂２を得る。次いで、横型円筒の形状の混合器５の一方の端部から０．５〜３０Ｍｐａの水圧を有する吸引水６を流入することにより混合器に発生する負圧吸引力を利用し、吸引管４を通して湿潤砂２を吸引する。
【００２５】
湿潤砂２は、混合器５の内部で吸引水６との混合体を形成しながら混合器の他方の端部に衝突した後、衝突板を内蔵した減速器７を通過することにより、該混合体の速度エネルギーが減少し、減速したスラリー８となる。なお、加水３と吸引水６を合わせた水が希釈水で、この希釈水に汚染砂の含有水を加えた水を混合水と呼ぶ。
【００２６】
スラリー８は、汚染砂が混合水中で砂を構成する粒子にバラバラに分散しており、汚染物質の微細粒子や雑菌類も同様に分散したスラリーとなっている。このスラリー８は、スラリー受槽９に収蔵され、同時にスラリー受槽９からスラリー移送ポンプ１０で移送されて配管１１の先端に設置されている沈降分離槽１３に装着されている内筒１２に流入する。
【００２７】
内筒１２は、流入するスラリーがスムーズに流入して沈降分離槽１３の内部の流れを乱さないようにする機能を有している。したがって、沈降分離槽への流入速度が０．０１〜１ｍ／秒程度になるように、内筒１２の横断面の相当直径を選定する。内筒１２は垂直に設置するのが望ましく、沈降分離槽１３での浸漬長さは、相当直径の１．５倍以上であることが望ましい。
【００２８】
沈降分離槽１３の形状は、円筒や角筒などの任意の形状の胴部とそれに接続する逆円錐や逆角錐などの底部から構成されており、前記内筒１２は、この胴部の中心部分に設置されており、内筒１２の入口は沈降分離槽１３の液面より上に設けられている。
内筒１２を通過したスラリー中の砂の大部分は、沈降して沈降分離槽の底部に蓄積し、排出装置１４により排出されて洗浄砂１５が得られる。
【００２９】
一方、スラリーから分離された大部分の混合水には汚染物質が分散しており、混合水は上昇流となって沈降分離槽１３の上部より流出して排水１６となる。この上昇流には、汚染物質に該当する微細粒子も同伴させる必要があるので、上昇流の速度は、ストークス理論に基づいた速度になるように沈降分離槽１３の横断面積を採用する必要がある。
【００３０】
排水１６には、汚染物質が分散しているので、排水槽１７に貯蔵した後、排水ポンプ１８を使用して次の処理設備に移送する。
吸引水６や加水３のための供給水２３は、新水槽２０で貯蔵し、圧力水ポンプ２１及び加水ポンプ２２で供給する。
【００３１】
本発明の方法を用いて、農地において耕運機の使用により砂が微細化した汚染砂の洗浄を行ったところ、次のような結果を得た。
汚染砂１の処理量９００リットル／ｈｒの組成は、粒径２０ミクロン以上の砂粒子５００リットル／ｈｒ、２０ミクロン以下の微粒子１００リットル／ｈｒ、及び、含有水３００リットル／ｈｒであった。
【００３２】
この汚染砂１に２００リットル／ｈｒの加水３を行い、湿潤砂２を作った。次いで、直径５０ｍｍで長さ１０００ｍｍの横型円筒状の混合器５の一方の端部から３Ｍｐａの吸引水６を１３００リットル／ｈｒ注入して混合器５の内部に負圧を発生させながら、混合器５に接続している吸引管４を通して湿潤砂２を吸引した。湿潤砂２と吸引水の混合体は、混合器５の他方の端面に衝突した後、直径２００ｍｍの円板を内蔵した直径３００ｍｍで長さ３００ｍｍの円筒状の減速器７を通過してスラリー８となる。
【００３３】
このスラリー８を、１ｍ３のスラリー受槽９に貯槽し、スラリー移送ポンプ１０を使用して移送し、５０ｍ離れた所に設置されている沈降分離槽１３に内装されている内筒１２へ供給した。内筒１２は、直径１００ｍｍで浸漬長２５０ｍｍである。
沈降分離槽１３の形状は、直径６００ｍｍで長さ３００ｍｍの円筒の胴部と、直径６００ｍｍで高さ４００ｍｍの逆円錐の底部からなる円筒円錐槽である。
【００３４】
内筒１２を通過したスラリー中の砂の大部分は、沈降分離槽の底部に沈降し、スクリュウ型の排出装置で排出されて、洗浄砂が得られた。排出装置は、ロータリーバルブ方式でも良い。
この洗浄砂１５の組成は、粒径２０ミクロン以上の砂は４９０リットル／ｈｒ、粒径２０ミクロン以下の微細粒子は１６リットル／ｈｒ、及び、同伴水は３００リットル／ｈｒであった。
【００３５】
一方、混合水の大部分は、上昇流となって沈降分離槽１３の上端から溢流して排水１６となった。排水１６の組成は、粒径２０ミクロン以上の砂は１０リットル／ｈｒ、粒径２０ミクロン以下の微細粒子は８４リットル／ｈｒ、及び、同伴水は１５００リットル／ｈｒであった。
以上の結果、粒径２０ミクロン以下の微細粒子の８４％を除去することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の方法を用いた具体的なプロセスの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    汚染砂
２    湿潤砂
３    加水
４    吸引管
５    混合器
６    吸引水
７    減速器
【００３８】
８    減速したスラリー
９    スラリー受槽
１０    スラリー移送ポンプ
１１    配管
１２    内筒
１３    沈降分離槽
１４    排出装置
１５    洗浄砂
【００３９】
１６    排水
１７    排水槽
１８    排水ポンプ
２０    新水槽
２１    圧力水ポンプ
２２    加水ポンプ
２３    供給水
【図１】
2008086921.tif 000002