(57)【要約】【課題】少ないエネルギーで効率良く浚渫土砂中の砂分を取り出すことができ、しかも高い回収率で高品質の砂分を得ることができる浚渫土砂の分級処理方法の提供。【解決手段】砂分を含む浚渫土砂と水とが混合された浚渫泥水がポンプ輸送される送泥管路の途中に、粗粒分と細粒分とに分離させる粗分級手段２１を備え、粗分級手段をもって送泥管内の浚渫泥水流を低含砂泥水と高含砂泥水とに分流させ、分流された低含砂泥水はそのまま沈澱処理池２７に送り、高含砂泥水を低含砂泥水とは別の分級処理用管路に送り込み、管路の途中に希釈水混合手段２３を備え、希釈水混合手段２３により、高含砂泥水の送泥圧を利用して管路内に希釈水を吸引させて高含砂泥水に混合させ、希釈された高含砂泥水を沈殿分級槽２２に送り、沈殿分級槽２２で粗粒成分を沈殿させるとともに細粒成分を水と共に流過させることにより砂分を分離させる。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砂分を含む浚渫土砂と水とが混合された浚渫泥水がポンプ輸送される送泥管路の途中に、粗粒分と細粒分とに分離させる粗分級手段を備え、該粗分級手段をもって前記送泥管内の浚渫泥水流を低含砂泥水と高含砂泥水とに分流させ、分流された低含砂泥水はそのまま沈澱処理池に送り、前記高含砂泥水を前記低含砂泥水とは別の分級処理用管路に送り込み、該管路の途中に希釈水混合手段を備え、該希釈水混合手段により、前記高含砂泥水の送泥圧を利用して該管路内に希釈水を吸引させて高含砂泥水に混合させ、希釈された高含砂泥水を沈殿分級槽に送り、該沈殿分級槽で粗粒成分を沈殿させるとともに細粒成分を水と共に流過させることにより砂分を分離させることを特徴とする浚渫土砂の分級処理方法。
【請求項２】
希釈水混合手段には、分級処理管路下流側を絞り込んだ噴出ノズルと、該噴出ノズルの周囲に希釈水を供給する希釈水供給部と、該希釈水供給部の下流側を絞り込んだ首部とし、該首部の下流側を拡開させたテーパ部とを備えたエダクターを使用し、前記分級管路上流側の高含砂泥水が前記噴出ノズルから吐出する際に生じる負圧によって希釈水を吸引し、テーパ部における拡散により高含砂泥水に希釈水を混合拡散させるようにした請求項１に記載の浚渫土砂の分級処理方法。
【請求項３】
希釈水は、低含砂泥水が送り込まれた沈澱処理池の表層水を使用する請求項１又は２に記載の浚渫土砂の分級処理方法。
【請求項４】
粗分級手段は、浚渫泥水を輸送する送泥管路の途中に、該送泥管路を上下に仕切って複数段の分級路を設け、下側の分級路の下流側を分級処理用管路に連通させてなる請求項１、２又は３に記載の浚渫土砂の分級処理方法。
【請求項５】
沈殿分級槽は、希釈水混合手段によって希釈された高含砂泥水が流入される上流側に砂分沈殿部を備え、該砂分沈殿部の下流側端部に沈殿分級槽を上流側と下流側とに仕切る潜堰を上下流側に移動可能にした請求項１〜３又は４に記載の浚渫土砂の分級処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、河川や港湾等における砂分を含む浚渫土砂から、主として砂分を取り出し、資源として利用可能にするための浚渫土砂の分級処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、浚渫土砂の処理は、臨海部等の埋立てに多く用いられてきたが、近年では産業構造の転換や環境問題への関心が高まるなかで、埋め立ての需要は減じており、浚渫土砂の処理場を安定して確保することが困難になりつつある。
【０００３】
一方で、砂や砂利等の建設資材の採取量が減少しつつあり、環境に配慮した上で、これらの建設資材を安定して確保できる方法が求められている。
【０００４】
そこで、浚渫した土砂の減容化を図るとともに、浚渫土砂より砂や砂利等の建設資材を分級して再利用することを目的とした浚渫土砂の処理方法が提案されている。
【０００５】
この浚渫土砂の処理方法では、図７、図８に示すように、浚渫手段１から浚渫土砂と水とを混合させた浚渫泥水を攪拌機２ａを有する混合槽２に送り、該混合槽２において浚渫泥水をよく撹拌させて泥水の濃度を均一化させ、その砂分を主体とした粗粒泥土と水とが混合した状態の泥水をポンプ３によって分級手段４に送り、この分級手段４で前記泥水を砂、砂利等の砂分と、シルト等のその他の成分とに分級させ、砂分を再利用可能な状態で取り出し、その他の成分は沈殿処理池５に送り込まれるようになっている。尚、この分級手段４には、図７に示すようなサイクロン付き振動篩や、図８に示すような沈殿槽（或いは沈殿水路）を利用して砂分を沈殿させるものが知られている。
【０００６】
また、図９に示す如き分級装置１０を利用して浚渫泥水を砂分等の粗粒分とシルト分等の細粒分とに分級して浚渫土砂を処理する方法（特公平５−５８７７８号公報）も提案されている。
【０００７】
この分級装置１０は、浚渫手段に連結された輸送管内を上下で複数に仕切った複数の分級路１１ａ，１１ｂ…を設け、その各分級路の下流側をそれぞれ異なる別の流路とすることによって、上側の分級路１１ａ，１１ｂには、シルト・粘土分等の粒子の細かいものが流れ、下側の分級路１１ｃには粒子の粗い砂分等の殆どが流れるようになっている。従って、管路内をポンプ輸送により送られた浚渫泥水は、この分級装置１０を通ることによって自動的に分級され、シルト分等の細粒分と砂分等の粗粒分とに分けて、浚渫土砂を処理することができるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような従来の技術では、浚渫土砂中の砂、砂利等の砂分を取り出す為にサイクロン等の動力源を必要とする装置や、泥水を輸送するために多くのポンプ等を用いるものであるため、これらの装置やポンプを動作させるために大量のエネルギーを消費するという問題があった。
【０００９】
また、浚渫土砂中より得られた砂分を、コンクリートの骨材等として再利用するためには、粘土質分を含まない純度の高いものが望まれるが、従来の例えば、沈殿水路を用いた分級方法等では、処理される浚渫土砂の割合に対して分級回収率を高くすると品質が悪くなり、品質を良くしようとすると回収率が低くなるという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような従来の技術の状況を鑑み、少ないエネルギーで効率良く浚渫土砂中の砂分を取り出すことができ、しかも高い回収率で高品質の砂分を得ることができる浚渫土砂の分級処理方法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項１の発明は、砂分を含む浚渫土砂と水とが混合された浚渫泥水がポンプ輸送される送泥管路の途中に、粗粒分と細粒分とに分離させる粗分級手段を備え、該粗分級手段をもって前記送泥管内の浚渫泥水流を低含砂泥水と高含砂泥水とに分流させ、分流された低含砂泥水はそのまま沈澱処理池に送り、前記高含砂泥水を前記低含砂泥水とは別の分級処理用管路に送り込み、該管路の途中に希釈水混合手段を備え、該希釈水混合手段により、前記高含砂泥水の送泥圧を利用して該管路内に希釈水を吸引させて高含砂泥水に混合させ、希釈された高含砂泥水を沈殿分級槽に送り、該沈殿分級槽で粗粒成分を沈殿させるとともに細粒成分を水と共に流過させることにより砂分を分離させることを特徴とする。
【００１２】
このように構成することによって、砂分濃度の高い高含砂泥水を希釈して砂分の沈殿を促進させるので、高品質の砂分を高い回収率で取り出すことができ、また、高含砂泥水の送泥圧を利用して管路内に希釈水を吸引させることで、少ないエネルギーで効率良く砂分を取り出すことができる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加え、希釈水混合手段には、分級処理管路下流側を絞り込んだ噴出ノズルと、該噴出ノズルの周囲に希釈水を供給する希釈水供給部と、該希釈水供給部の下流側を絞り込んだ首部とし、該首部の下流側を拡開させたテーパ部とを備えたエダクターを使用し、前記分級管路上流側の高含砂泥水が前記噴出ノズルから吐出する際に生じる負圧によって希釈水を吸引し、テーパ部における拡散により高含砂泥水に希釈水を混合拡散させるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
このように構成することにより、希釈水混合手段のエジェクター効果、即ち噴出ノズルから高含砂泥水を噴出することによるポンプ効果によって、動力源を必要とするポンプ装置を用いなくとも、希釈水を吸引することができ、高含砂泥水の希釈が自動的、連続的に行われ、効率良く分級処理を行うことができる。更には、高含砂泥水を希釈するとともに洗浄する効果も得られるので、より高い品質の砂分を得ることができる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１又は２の構成に加え、希釈水は、低含砂泥水が送り込まれた沈澱処理池の表層水を使用することを特徴とする。
【００１６】
このように構成することにより、特に希釈水を貯蔵しておく設備を設ける必要がなく、安価に処理することができる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１、２又は３の構成に加え、粗分級手段は、浚渫泥水を輸送する送泥管路の途中に、該送泥管路を上下に仕切って複数段の分級路を設け、下側の分級路の下流側を分級処理用管路に連通させたことを特徴とする。
【００１８】
このように構成することにより、浚渫土砂中の砂分の量を減らすことなく、水量だけを減らすことができ、シルト分とともに砂分が流されることがないので、分級作業における砂分のロスが少なく、高い回収率で砂分等を取り出すことができる。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項１〜３又は４の構成に加え、沈殿分級槽は、希釈水混合手段によって希釈された高含砂泥水が流入される上流側に砂分沈殿部を備え、該砂分沈殿部の下流側端部に沈殿分級槽を上流側と下流側とに仕切る潜堰を上下流側に移動可能にしたことを特徴とする。
【００２０】
このように構成することにより、必要とされる粒径の砂分を効率良く回収することができ、潜堰を移動可能にしたことで、沈殿分級槽内に堆積する砂分の粒径を調整することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図について説明する。
【００２２】
図１は渫土砂の分級処理装置の概略を示している。
【００２３】
この浚渫土砂の分級処理装置は、浚渫土砂と水とを混合した浚渫泥水を供給する浚渫手段２０と、該浚渫泥水がポンプ輸送により輸送される送泥管路とを備え、その送泥管路の途中に粗分級手段２１と、沈殿分級槽２２とを設けて、段階的に分級を行い、最終的に浚渫土砂に含まれる砂分を再利用可能な状態で取り出すようになっている。
【００２４】
また、この浚渫土砂の分級処理装置では、粗分級手段２１と沈殿分級槽２２との間に希釈水混合手段２３を設け、粗分級手段２１において分級された砂分を主体とした高含砂泥水に希釈水を混合し、高含砂泥水に含まれる砂分を沈殿し易い状態にして沈殿分級槽２２に送り込むようになっている。
【００２５】
浚渫手段２０は、ポンプ浚渫船のように、浚渫土砂を水と混合された状態で取り込み、その浚渫土砂と水とが混合した浚渫泥水をそのままポンプ２０ａによって送泥管路に送り込むか、或いは、別の場所でグラブ浚渫等のように加水しないで浚渫された土砂を土運船等により分級処理現場に搬送し、この土砂を水と混合させて浚渫泥水としたものをポンプにより送泥管路に圧送するようになっている。
【００２６】
粗分級手段２１は、浚渫土砂を輸送する送泥管路の途中に、分級分岐管２４を設けることによって送泥管路を上下に仕切って上下の分級路２５，２６を設け、上側分級路２５の下流側を沈殿処理池２７へ、下側分級路２６の下流側を分級処理用管路へそれぞれ連通させている。
【００２７】
分級分岐管２４は、図２〜図４に示すように、円筒状の本体部２８と、本体部２８内を上下に仕切る仕切版２９と、本体部２８の仕切版下側流路３０ｂと連通した状態に突設された円筒状の分岐筒部３１と、本体部の仕切版下側流路３０ｂの下流側開口部を閉鎖する誘導版３２とを備えている。
【００２８】
この分級分岐管２４では、本体部内を仕切版２９により上下に仕切っているので、シルトや粘土分を主体とした低含砂泥水が仕切版上側流路３０ａを流れ、砂分を主体とした高含砂泥水が仕切版下側流路３０ｂを流れるようになっており、また、誘導版３２によって本体部２８の仕切版下側流路３０ｂの下流側が閉鎖されているので、高含砂泥水は分岐筒部３１側、即ち、分級処理管路へ流れ、該管路を通して希釈水混合手段２３に送られるようになっている。
【００２９】
尚、図中符号３３，３３…は、整流片であり、この整流片３３，３３…で仕切版下側流路３０ｂの上流側開口を仕切ることによって、砂礫等によって仕切版下側管路３０ｂが閉塞されるのを防止している。
【００３０】
希釈水混合手段２３には、エダクターを使用し、該エダクターは、図５に示すように、分級処理管路下流側を絞り込んだ噴出ノズル３４と、噴出ノズルの周囲に希釈水を供給する希釈水供給部３５と、希釈水供給部３５の下流側を絞り込んだ首部とし、首部の下流側を拡開させたテーパ部３６とを備えている。
【００３１】
このエダクターは、噴出ノズル３４より粗分級手段２１から送り込まれた高含砂泥水をその送泥圧により吐出させることによって、吐出時に発生する負圧により希釈水供給部３５内が減圧され、該希釈水供給部内に希釈水を吸引するとともに、噴出ノズル３４から噴出された高含砂泥水と、吸引された希釈水とがテーパ部３６における拡散により混合拡散されるようになっている。また、この希釈された高含砂泥水は、テーパ部３６の下流側がテーパ状に拡開していることによって、下流側、即ち沈殿分級槽２２側に向かって流れるようになっている。
【００３２】
また、この希釈水混合手段２３では、希釈水供給部３６を低含砂泥水が送り込まれた沈殿処理池２７の上部に連通させ、その沈殿処理池２７の表層水を希釈水として吸引するようにしてもよい。
【００３３】
沈殿分級槽２２は、希釈水混合手段２３によって希釈された高含砂泥水が流入される上流側に砂分沈殿部３７を備え、砂分沈殿部３７の下流側端部に沈殿分級槽２２を上流側と下流側とに仕切る潜堰３８を上下流側に移動可能に備えている。
【００３４】
この沈殿分級槽２２は、上流側にある砂分沈殿部３７に高含砂泥水の粗粒成分である砂、砂礫等の砂分が沈殿されるとともに、下流側では高含砂泥水の細粒成分を水とともに潜堰３８を越えて沈殿処理池２７に流過させることにより砂分から分離させている。
【００３５】
この砂分沈殿部３７に堆積した砂分は、バックホー等の砂分回収手段３９により取り出し、砂ストックヤード４０に送るようになっている。また、沈殿分級槽２２の手前の管路に開閉弁４１を設けておき、開閉弁４１を閉鎖し、沈殿分級槽２２への高含砂泥水の流入を停止させて、砂分の回収を行うようにしてもよい。
【００３６】
尚、図中の符号４２はγ線密度計、４３，４３は電磁流量計であり、これらの計器より得られるデータを基に高含砂泥水の希釈濃度等を調節することができるようになっている。
【００３７】
次に、上述の分級処理装置を使用した浚渫土砂の分級処理方法について説明する。
【００３８】
まず、浚渫手段２０から、浚渫土砂と水とを混合させた浚渫泥水をポンプ２０ａによって送泥管路に送り込む。
【００３９】
この送泥管路をポンプ輸送される浚渫泥水は、送泥管路の途中に設けられた粗分級手段２１を構成する分級分岐管２４内を通る。このとき、シルト、粘土等の細粒分は管内全段面にわたり、略均一の濃度で流れ、一方、砂分等の粗粒分は管の下側に集中し、転摺動しながら流れるので、シルト等を主体とした低含砂泥水は仕切版上側流路３０ａを経て上側分級路２５へ、砂分を主体とした高含砂泥水は、仕切版下側流路３０ｂを経て下側分級路２６、即ち分級処理用管路へそれぞれ送られる。従って、低含砂泥水は上側分級路２５を通り沈殿処理池２７に送り込まれ、高含砂泥水は下側分級路２６を通って希釈水混合手段２３に送り込まれる。
【００４０】
下側分級路２６を構成する送泥管内は、継続的に高含砂泥水が送り込まれて加圧状態となっているので、希釈水混合手段２３に送り込まれた高含砂泥水は、加圧されて噴出ノズル３４から吐出される。このとき、噴出ノズル３４の周囲は、吐出する際に生じる負圧によって減圧され、希釈水供給部３５に連通した沈殿処理池２７よりその表層水が希釈水として吸引され、この表層水が噴出ノズル３４より吐出された高含砂泥水とテーパ部３６における拡散により混合拡散される。
【００４１】
このように高含砂泥水を希釈することで、図６に示すように（図は分級分岐管の分岐率が５０％：５０％の場合）、分級されたことで砂分の濃度が高くなった高含砂泥水の母液（即ちシルトを含む水）の粘性係数μを下げることができ、ストークスの式で導かれるように、母液の粘性係数μが下がることによって、砂分粒子の沈降速度が大きくなり、砂分を分級されやすくすることができる。
【００４２】
尚、ストークスの式とは、
ｖ＝１／１８・ｇ（ρ‘−ρ）・ｄ２／μ
で表される式を言い、ｖは粒子の終末沈降速度（ｃｍ／ｓ）、ｇは重力加速度（ｃｍ／ｓ２）、ρ‘は粒子の密度（ｇ／ｃｍ３）、ρは媒体の密度（ｇ／ｃｍ３）、ｄは粒子の直径（ｃｍ）、μは母液の粘性係数（ｇ／ｃｍ・ｓ）である。
【００４３】
そして、希釈された高含砂泥水は、沈殿分級槽２２に送り込まれ、上流側で粗粒成分である砂、砂礫等の砂分を砂分沈殿部において沈殿させるとともに、下流側で細粒成分であるシルト、粘土質等を表層水とともにオーバーフローによって沈殿処理池２７に排出する。
【００４４】
最後に他の成分より分離された砂分をバックホー等の砂分回収手段によって回収し、砂ストックヤードに送る。
【００４５】
尚、上述の実施例では、希釈水として沈殿処理池の表層水を用いる例について説明したが、これに限定されるものではなく、高含砂泥水より十分に濃度が低いものであればよい。
【００４６】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る浚渫土砂の分級処理方法は、少ないエネルギーで効率良く、しかも、高品質の砂、砂礫等の砂分を高い回収率で得ることができる。
【００４７】
また、希釈水として沈殿処理池の表層水を使用すれば、表層水を周辺水域等に排出する必要がなくなるので排水基準に適合した余水処理を行う必要もなく、安価に処理することができる。
【００４８】
更に、浚渫手段以外の動力源を要する装置を必要とせずに高含砂泥水の希釈を自動的・連続的に行うことができ、エネルギー効率が向上する。更には、高含砂泥水を希釈するとともに洗浄する効果も得られるので、より高い品質の砂分を得ることができる。
【００４９】
また、分級分岐管を用いれば、浚渫土砂中の砂分量を減らす事なく、水分量だけを減らすことができ、分級作業における砂分のロスが少なく、高い回収率で砂分等を取り出すことができ、従来に比べ相対的に砂分量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る浚渫土砂の分級処理方法の概略を示すフロー図である。
【図２】図１中の分級分岐管を示す正面図である。
【図３】同上の縦断面図である。
【図４】同上のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図１中の希釈水混合手段を示す縦断面図である。
【図６】同上の原理を説明する為のブロック図である。
【図７】従来の浚渫土砂の分級処理方法の一例の概略を示すフロー図である。
【図８】同上の他の一例の概略を示すフロー図である。
【図９】（ａ）は従来の分級装置の一例を示す正面図、（ｂ）は同縦断面図である。
【符号の説明】
２０　浚渫手段
２０ａ　ポンプ
２１　粗分級手段
２２　沈殿分級槽
２３　希釈水混合手段
２４　分級分岐管
２５　上側分級路
２６　下側分級路
２７　沈殿処理池
２８　本体部
２９　仕切版
３０ａ　仕切版上側流路
３０ｂ　仕切版下側流路
３１　分岐筒部
３２　誘導版
３３　整流片
３４　噴出ノズル
３５　希釈水供給部
３６　テーパ部
３７　砂分沈殿部
３８　潜堰
３９　砂分回収手段
４０　砂ストックヤード
４１　開閉弁
４２　γ線密度計
４３　電磁流量計
【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】
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