(57)【要約】【課題】コロイド状鉄水溶液が、鉄粉の沈殿を生じさせることなく、常時、均一なコロイド状を維持できるコロイド状鉄水溶液収容装置の提供。【解決手段】微細鉄粉を水に加えてコロイド状に浮遊させたコロイド状鉄水溶液を収容する半円筒形底面の収容槽１０に、底部のコロイド状鉄水溶液を上方に掻き揚げる機械的攪拌手段２０とを備え、機械的攪拌手段は、収容槽１０の半円形底面の中心に設置した回転軸２１と、その外周に多数突設された攪拌棒２２と、その先端に固定した攪拌翼２３とを備える。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細鉄粉を水に加えてコロイド状に浮遊させたコロイド状鉄水溶液を収容する収容槽と、該収容槽内の底部のコロイド状鉄水溶液を上方に掻き揚げる機械的攪拌手段とを備え、収容槽底部に堆積しようとする沈殿物を上部の水溶液内に分散させるようにしてなるコロイド状鉄水溶液収容装置。
【請求項２】
収容槽は半円筒状をした底面を有し、機械的攪拌手段は、前記収容槽の前記半円形底面の中心に設置した回転軸と、該回転軸の外周に、その長手方向に間隔を隔てて多数突設された攪拌棒と、該各攪拌棒の先端に、該攪拌棒の長手方向と直交する向きに固定した攪拌翼と、前記収容槽外に設置され、前記回転軸を所定の速度で回転させる駆動機構とを備えてなる請求項１に記載のコロイド状鉄水溶液収容装置。
【請求項３】
各攪拌棒には、その長手方向に沿って補強兼攪拌用のリブ状翼体を一体に備えてなる請求項２に記載のコロイド状鉄水溶液収容装置。
【請求項４】
攪拌翼は少なくとも回転移動方向前方側に、該回転移動方向と直交する向きのフラット面と、前記回転移動方向に対して傾斜したテーパ面を有し、回転軸を一方方向に回転させることにより、収容槽内の溶液が攪拌されると同時に、該収容槽の一端側から他端側への動きが与えられるようにしてなる請求項２又は３に記載のコロイド状鉄水溶液収容装置。
【請求項５】
攪拌棒は回転軸外周面に螺旋状配置に多数突設させてなる請求項２，３又は４に記載のコロイド状鉄水溶液収容装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として有機塩素系溶媒による汚染地盤を浄化処理するためのコロイド状鉄水溶液を、運搬、保管する際に微細鉄粒子を沈殿させないで収容するコロイド状鉄水溶液収容装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、有機塩素系溶媒による土壌や地下水汚染に対して鉄粉が有効なことが知られている（非特許文献１）。しかし、従来の方法で使用されていた鉄粉は粒径が１０μｍ以上であったため、土壌中にこれを機械的に混合して使用されていた。この方法では汚染土壌に対する鉄粉の均一な混合が困難であり、コスト高とならざるを得なかった。
【０００３】
この欠点を解消するものとして、近時、粒径２μｍ程度の微細鉄粉を使用し、これを水に混合してコロイド状溶液となし、そのコロイド状鉄水溶液を汚染地盤中に注入することによって土壌に機械的混合処理を施すことなく汚染土壌地盤の浄化処理を行う方法が開発された（非特許文献２）。
【０００４】
このコロイド状鉄水溶液を使用する方法では、土壌に注入する水溶液が、鉄粉を常時均一な状態で水中に浮遊させたコロイド状に維持される必要があり、このため、特殊なタンクローリーからなるコロイド状鉄水溶液収容装置を使用して運搬し、浄化処理現場において必要な濃度に希釈し、汚染地盤中に注入している。
【０００５】
この特殊なタンクローリーとしては、図６に示すように、底面がすり鉢型をした縦型の収容槽１を使用し、その底部中心に攪拌装置２を設置したものが使用されていた。この攪拌装置はプロペラ３を水中モーター４により回転させ、上向の吸引口４から溶液を吸い込み、底部周囲の吐出口５から排出させることにより収容槽内全体に一定流速の上向流れを形成し、これによって微細鉄粉の沈殿を防止せんとしている。
【０００６】
一般に、流体内に浮遊して静止している粒子は、下向きに作用する重力と上向きに作用する浮力とがつり合った状態にある。鉄粉は、重力が浮力に勝るために沈もうとするが、その際の沈降速度は、沈降加速度の増加とともに沈降抵抗力が大きくなり、抵抗力は有効重力とつり合うようになり、加速度が０になる。この時の沈降速度は一定の終末速度となる。この終末速度はストークスの抵抗法則によって算出される。
【０００７】
ストークスの法則によれば、沈降抵抗Ｒｆ及び終末速度Ｖｔは次式で表される。
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前述したコロイド状鉄水溶液のコロイド状を維持させるには、上記ストークスの抵抗法則によって算出される終末速度より早い流速で攪拌すればよいことが論理的に判明している。
【０００８】
【非特許文献１】
先崎哲男、熊谷裕男（１９８９）：工業用水、３６３、ｐｐ．１９〜２５
【０００９】
【非特許文献２】
建設機械　２００１．４．５５　「コロイド状鉄による勇気塩素系溶媒の処理」
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のコロイド状鉄水溶液収容装置では、微細鉄粉の沈殿を完全に防止することができず、何らかの条件が複合的に作用して鉄粉の沈殿が生じることあった。一端沈殿が生じると、使用している攪拌装置ではコロイド状に戻すことができず、手作業で掻き上げ浮遊させる作業が必要となり、多大の労力を要することとなる。また、コロイド状に戻しつつ使用に供することとすると濃度にばらつきが生じ、均一な地盤浄化処理ができなくなる等の問題があった。
【００１１】
本発明はこのような従来の問題に鑑み、コロイド状鉄水溶液が、鉄粉の沈殿を生じさせることなく、常時、均一なコロイド状を維持できるコロイド状鉄水溶液収容装置の提供を目的としてなされたものである。
【００１２】
【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するために、本発明者は各種実験の結果、コロイド状鉄水溶液は、３０分程度は攪拌しなくても沈殿しないようにシリカ粉末や親水性樹脂を添加した場合であっても、これら材料の配合処置の有無にかかわらず、長時間収容しておくと、鉄微粉末相互間で一部会合が生じ、粒径が大きくなって沈殿が生じる知見を得た。
【００１３】
本発明は、上記知見に基づき完成されたものであり、所期の目的を達成するための請求項１に記載の発明の特徴は、微細鉄粉を水に加えてコロイド状に浮遊させたコロイド状鉄水溶液を収容する収容槽と、該収容槽内の底部のコロイド状鉄水溶液を上方に掻き揚げる機械的攪拌手段とを備え、収容槽底部に堆積しようとする沈殿物を上部の水溶液内に分散させるようにしてなるコロイド状鉄水溶液収容装置にある。
【００１４】
このように構成することにより、一部会合して沈降する微鉄粉末が、機械的に掻き揚げられることによって水溶液中に浮遊されるとともに、もとの微粒子に戻され、コロイド状が維持される。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１の構成に加え、収容槽は半円筒状をした底面を有し、機械的攪拌手段は、前記収容槽の前記半円形底面の中心に設置した回転軸と、該回転軸の外周に、その長手方向に間隔を隔てて多数突設された攪拌棒と、該各攪拌棒の先端に、該攪拌棒の長手方向と直交する向きに固定した攪拌翼と、前記収容槽外に設置され、前記回転軸を所定の速度で回転させる駆動機構とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
このように構成することにより、収容槽内では、低部に沈降した微鉄粒子が円形の底面に沿って上方に旋回する攪拌翼によって確実に上方に掻き揚げられることとなり、沈殿が生じなくなる。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、前記請求項２の構成に加え、各攪拌棒には、その長手方向に沿って補強兼攪拌用のリブ状翼体を一体に備えたことを特徴とする。
【００１８】
このように構成することにより、攪拌棒によるコロイド状鉄水溶液の攪拌効果が高くなる。
【００１９】
また、請求項４に記載の発明は、前記請求項２又は３の構成に加え、攪拌翼は少なくとも回転移動方向前方側に、該回転移動方向と直交する向きのフラット面と、前記回転移動方向に対して傾斜したテーパ面を有し、回転軸を一方方向に回転させることにより、収容槽内の溶液が攪拌されると同時に、該収容槽の一端側から他端側への動きが与えられるようにしたことにある。
【００２０】
このように構成することにより、コロイド状鉄水溶液は、上下方向のみならず水平方向の運動をも与えられることなり、一方側端部に移動する流れと、端部に反射した逆向きの流れとが衝突し、攪拌効果が高まる。
【００２１】
また、請求項５に記載の発明は、前記請求項２，３又は４の構成に加え、攪拌棒は回転軸外周面に螺旋状配置に多数突設させたことにある。
【００２２】
このように構成することにより、収容槽内が端部から順に攪拌が繰り返されることとなり、より均一な攪拌効果が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図１〜図５について説明する。
【００２４】
図において符号１０は後述する機械的攪拌手段を備えた収容槽である。この収容槽１０は、支持台１１上に設置され、上部が長方体形をなし底面１２が半円筒状に成形されている。上面は天板１３によって閉鎖され、天板１３には作業用マンホール１４及び空気抜き孔１５が設けられている。
【００２５】
収容槽１０には、機械的攪拌手段２０が設置されている。この攪拌手段２０は、収容槽１０の半円形底面の中心に設置した回転軸２１、回転軸の外周に、その長手方向に間隔を隔てて多数突設された攪拌棒２２、各攪拌棒２２の先端に固定された攪拌翼２３、収容槽外１０に設置され、回転軸２１を所定の速度で回転させる駆動機構２４から構成されている。
【００２６】
回転軸２１は収容槽１０の長手方向両端部の側壁２５，２５に貫通して回転自在に軸受されている。軸受部は図４に示すように、ローラベアリング３０が使用され、その収容槽内部側に断面がコ字状をした耐圧シールリング３１，３１が二重に設置されている。
【００２７】
この軸受部は、前述したローラベアリング３０の内外リング内及び両シールリング３１，３１間の空隙にグリース等の潤滑材が、収容槽１０内の液圧より高い圧力で充填されている。このように潤滑材を収容槽の内圧より高く充填しておくことにより、軸受部分からの液漏れが完全に防止できる。尚、図中３２はグリース注入路である。
【００２８】
両軸受部一方はその外側端部が端板３３により閉鎖され、その内側に回転軸２１の一端が対向配置に位置している。他方の軸受部には回転軸の他端側が貫通されて外方に突出されており、その突出端部にはスプロケット３４が固定されている。
【００２９】
回転軸突出側の支持台１１上には駆動機構２４の駆動源であるモータ３５が設置され、このモータ３５の駆動軸に固定されたスプロケット３６と回転軸２１のスプロケット３４とにローラチェーン３７が掛けまわされ、これによって回転軸２１を回転させるための駆動機構２４が構成されている。
【００３０】
収容槽１０内に位置している回転軸２１の外周面には、軸方向に一定間隔を隔て且つ周方向に一定角度ずつ位置をずらせた配置、即ち螺旋状の配置に多数の攪拌棒２２，２２……が固定されている。各攪拌棒２２は回転軸２１の軸心を中心にした放射状配置に突設されており、その各々の回転方向側の両側面に補強用のリブ４０，４０が長手方向に沿って一体に備えられている。また、各攪拌棒２２の回転軸方向側の両側面には補強兼攪拌用のリブ状翼体４１，４１が長手方向に沿って一体に備えられている。
【００３１】
各攪拌棒２２の先端に攪拌翼２３が固定されている。この攪拌翼２３は攪拌棒２２軸方向に一定の幅を有し、平面が二等辺三角形をした本体部５０と、その二等辺三角形の頂点位置に突出された突片部５１とから構成されている。そして前記二等辺三角形の重心位置に攪拌棒２２が直立する配置に固定されている。また、二等辺三角形の二等辺部分が、回転軸２１の軸心方向に対して対称な配置となる向きとなっている。
【００３２】
これらの各攪拌翼２３は全て同じ向きに設置され、それぞれ旋回方向に直交する向きからやや傾斜した角度のテーパ面５２，５２が旋回方向前後面に配置された状態となっている。
【００３３】
このように構成される攪拌手段２０は、回転軸２１をモータ３５によって回転させることにより、各攪拌棒２２とともに攪拌翼２３が旋回され、攪拌棒２２が水平より下向きにある時、攪拌翼２３は収容槽１０の底面１２の表面近くをこれに沿って上下方向の円運動をなし、その上昇側動作時に、収容槽１０内に収容したコロイド状鉄水溶液を上方に掻き揚げる。これと同時に、テーパ面５２の存在によって、コロイド状鉄水溶液を回転軸心方向にも移動させる方向の攪拌動作がなされる。
【００３４】
尚、粒子径２μｍ以下の微鉄粉のコロイド状鉄水溶液において一部会合が生じ３０μｍ程度の粒径の塊が生じると想定されるが、その３倍程度の安全率を考慮し、粒子径１００μｍとした場合、前述したストークスの抵抗法則によれば、鉄粒子比重７．７８、水粘度１．１３８×１０−３Ｐａ・ｓ（１５℃）として算出すると、理論終末速度は０．２２５８ｍ／ｓｅｃどなる。従って、上記攪拌翼２３の移動速度は、この理論終末速度より速い速度であれば、沈殿を生じさせないでコロイド状を維持できる。
【００３５】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係るコロイド状鉄水溶液収容装置においては、微鉄粉粒に一部会合が生じ、粒径が増大した粒子を含むこととなっても、沈殿を生じさせないで効果的にコロイド状を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る装置の実施例を示す平面図である。
【図２】同、部分縦断側面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１に示す装置の回転軸の軸受部分を示す断面図である。
【図５】図１に示す装置の攪拌翼の平面図である。
【図６】従来装置の断面図である。
【符号の説明】
１０　収容槽
１１　支持台
１２　底面
１３　天板
１４　マンホール
１５　空気抜き孔
２０　機械的攪拌手段
２１　回転軸
２２　攪拌棒
２３　攪拌翼
２４　駆動機構
２５　側壁
３０　ローラベアリング
３１　耐圧シールリング
３２　グリース注入路
３３　端板
３４　スプロケット
３５　モータ
３６　スプロケット
３７　ローラチェーン
４０　リブ
４１　リブ状翼体
５０　本体部
５１　突片部
５２　テーパ面
【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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