(57)【要約】【課題】  掘削泥水に含まれている不純物の凝集・分離から不純物の凝集により生じた凝集物に含まれている水分の除去までの一連の処理を効率良く行うことのできる掘削泥水の連続処理装置を提供する。【解決手段】  本発明の掘削泥水の連続処理装置１は、掘削泥水１０に鉱物系凝集剤９を投入する凝集剤投入装置２と、掘削泥水１０が流入する泥水流入口７Ａと掘削泥水１０と鉱物系凝集剤９とからなる混合物１５を撹拌して凝集物１５′を生成する撹拌機と撹拌により生成された凝集物１５′を排出する泥水流出口７Ｂとが設けられた浴槽３と、凝集物１５′を圧搾して脱水する圧搾脱水装置４とを備え、撹拌機は鉱物系凝集剤９を巻き込んで混合物１５を高速撹拌する高速撹拌部材１２と高速撹拌により生成された凝集物１５′を成長させるために混合物１５を低速撹拌する低速撹拌部材１３とからなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削泥水に鉱物系凝集剤を投入する凝集剤投入装置と、前記掘削泥水が流入する泥水流入口及び前記掘削泥水と前記鉱物系凝集剤とからなる混合物を撹拌して凝集物を生成する撹拌機並びに撹拌により生成された凝集物を排出する泥水流出口が設けられた浴槽と、前記凝集物を圧搾して脱水する圧搾脱水装置とを備え、前記撹拌機は前記鉱物系凝集剤を前記掘削泥水中に巻き込んで前記混合物を高速撹拌する高速撹拌部材と前記高速撹拌により生成された凝集物を成長させるために前記混合物を低速撹拌する低速撹拌部材とからなることを特徴とする掘削泥水の連続処理装置。
【請求項２】
掘削泥水に鉱物系凝集剤を投入する凝集剤投入装置と、前記掘削泥水が流入する泥水流入口及び前記掘削泥水と前記鉱物系凝集剤とからなる混合物を撹拌して凝集物を生成する撹拌機並びに撹拌により生成された凝集物を排出する泥水流出口が設けられた浴槽と、前記凝集物を圧搾して脱水する圧搾脱水装置とを備え、前記撹拌機は前記鉱物系凝集剤を前記掘削泥水中に巻き込んで前記混合物を高速撹拌する高速撹拌部材と前記高速撹拌により生成された凝集物を成長させるために前記混合物を低速撹拌する低速撹拌部材とからなり、前記浴槽には前記高速撹拌部材が設けられた上流側の高速撹拌室と前記低速撹拌部材が設けられた下流側の低速撹拌室とを連通可能に画成する仕切り板が設けられ、前記泥水流入口は前記高速撹拌室に設けられ、前記泥水流出口は前記低速撹拌室に設けられ、該泥水流出口は前記圧搾脱水装置に連通されていることを特徴とする掘削泥水の連続処理装置。
【請求項３】
前記圧搾脱水装置は、凝集物を圧搾する圧搾室と圧搾により生じた水分を排出する排水室とにシリンダ室を画成しかつ前記圧搾室と前記排水室との間の通水性を確保するピストン状抽出板と、該ピストン状抽出板を前記シリンダ室内で往復動させるピストンロッドとからなるシリンダ式脱水装置であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の掘削泥水の連続処理装置。
【請求項４】
前記シリンダ式脱水装置が二連式であり、一方のシリンダ式脱水装置が前記凝集物を圧搾中に、他方のシリンダ式脱水装置の圧搾室に前記凝集物が取り込まれるように両シリンダ式脱水装置が運転されることを特徴とする請求項３に記載の掘削泥水の連続処理装置。
【請求項５】
前記ピストンロッドはスクリューネジからなり、前記ピストン状抽出板は前記スクリューネジに螺合されて前記シリンダ室を往復動されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の掘削泥水の連続処理装置。
【請求項６】
前記シリンダ式脱水装置の後段に前記圧搾された圧搾物を再圧搾し除水するベルトプレス型圧搾除水装置が設けられていることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか1項に記載の掘削泥水の連続処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水処理の技術分野に属し、掘削泥水中の汚泥、有機物等の不純物を効率良く連続して除去することのできる掘削泥水の連続処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、廃水処理の技術分野では、被処理液に含まれている汚泥、有機物等の不純物を被処理液から凝集・分離するために被処理液に電極部材を浸漬し、交流電界を被処理液に加えて、被処理液から不純物を凝集・分離する技術が知られている。このものでは、電極部材に付着した付着物を除去するために、電極部材に低周波振動が加えられ、セルフクリーニングできるようになっている。
【０００３】
また、従来から、汚水を処理するために、本来産業廃棄物として捨てられる焼却灰、フライアッシュ等から人工的に生成した人工ゼオライト組成凝集剤を汚水に混和させて、撹拌しながら不純物を凝集・沈殿させ、脱水固形化して廃棄する技術も知られている。
【特許文献１】特開２０００−２６３０５０号公報
【特許文献２】特開２００２−２７３１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の被処理液に交流電界を加えて不純物を被処理液から分離・凝集させる処理装置では、電気分解処理でも凝集・分離できない難分解性の成分があり、また、使用する電力量も多大なものがあって、処理コストが高くなるという問題がある。
【０００５】
一方、人口ゼオライト組成凝集剤を汚水に混和させて撹拌しながら不純物を凝集・沈殿させる処理装置では、処理コストは安くなるが、脱水、固化に時間がかかると共に、人工ゼオライト組成凝集剤の凝集作用のみに依存するために処理効率が悪いという問題がある。
【０００６】
特に、掘削により生じる掘削泥水には、水分が多量に含まれているために、掘削泥水の不純物を凝集させてから脱水するまでの一連の処理を効率良く行うことが要望され、従来の処理装置では、次から次に発生する掘削泥水から不純物を凝集分離して、その掘削泥水を清浄化すると共に、不純物が凝集することにより生じた凝集物に含まれている水分を効率良く除去して固形化させるまでの一連の工程を効率良く行うことができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、掘削泥水に含まれている不純物の凝集・分離から不純物の凝集により生じた凝集物に含まれている水分の除去までの一連の処理を効率良く行うことのできる掘削泥水の連続処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の掘削泥水の連続処理装置は、掘削泥水に鉱物系凝集剤を投入する凝集剤投入装置と、前記掘削泥水が流入する泥水流入口及び前記掘削泥水と前記鉱物系凝集剤とからなる混合物を撹拌して凝集物を生成する撹拌機並びに撹拌により生成された凝集物を排出する泥流出口が設けられた浴槽と、前記凝集物を圧搾して脱水する圧搾脱水装置とを備え、前記撹拌機は前記鉱物系凝集剤を前記掘削泥水中に巻き込んで前記混合物を高速撹拌する高速撹拌部材と前記高速撹拌により生成された凝集物を成長させるために前記混合物を低速撹拌する低速撹拌部材とからなることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の掘削泥水の連続処理装置は、掘削泥水に鉱物系凝集剤を投入する凝集剤投入装置と、前記掘削泥水が流入する泥水流入口及び前記掘削泥水と前記鉱物系凝集剤とからなる混合物を撹拌して凝集物を生成する撹拌機並びに撹拌により生成された凝集物を排出する泥水流出口が設けられた浴槽と、前記凝集物を圧搾して脱水する圧搾脱水装置とを備え、前記撹拌機は前記鉱物系凝集剤を前記掘削泥水中に巻き込んで前記混合物を高速撹拌する高速撹拌部材と前記高速撹拌により生成された凝集物を成長させるために前記混合物を低速撹拌する低速撹拌部材とからなり、前記浴槽には前記高速撹拌部材が設けられた上流側の高速撹拌室と前記低速撹拌部材が設けられた下流側の低速撹拌室とを連通可能に画成する仕切り板が設けられ、前記泥水流入口は前記高速撹拌室に設けられ、前記泥水流出口は前記低速撹拌室に設けられ、該泥水流出口は前記圧搾脱水装置に連通されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の掘削泥水の連続処理装置は、前記圧搾脱水装置は、凝集物を圧搾する圧搾室と圧搾により生じた水分を排出する排水室とにシリンダ室を画成しかつ前記圧搾室と前記排水室との間の通水性を確保するピストン状抽出板と、該ピストン状抽出板を前記シリンダ室内で往復動させるピストンロッドとからなるシリンダ式脱水装置であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の掘削泥水の連続処理装置は、前記シリンダ式脱水装置が二連式であり、一方のシリンダ式脱水装置が前記凝集物を圧搾中に、他方のシリンダ式脱水装置の圧搾室に前記凝集物が取り込まれるように両シリンダ式脱水装置が運転されることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の掘削泥水の連続処理装置は、前記ピストンロッドはスクリューネジからなり、前記ピストン状抽出板は前記スクリューネジに螺合されて前記シリンダ室を往復動されることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の掘削泥水の連続処理装置は、前記シリンダ式脱水装置の後段に前記圧搾された圧搾物を再圧搾し除水するベルトプレス型圧搾除水装置が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、掘削泥水に含まれている不純物の凝集・分離から不純物の凝集により生じた凝集物に含まれている水分の除去までの一連の処理を効率良く行うことができる。
特に、請求項２に記載の発明によれば、浴槽を高速撹拌室と低速撹拌室とに画成し、高速撹拌室で掘削泥水と鉱物系凝集剤との撹拌を効率良く行い、高速撹拌により生じた塊（凝集物）を低速撹拌室で成長させるようにしたから、凝集物の生成効率を高めることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、シリンダ式圧搾装置を用いて凝集物を圧搾するようにしたから凝集物の圧搾力の向上を期待できる。
請求項４に記載の発明によれば、シリンダ式圧搾装置を二連式とし、一方のシリンダ式圧搾装置の圧搾中に、他方のシリンダ式圧搾装置の圧搾室内に浴槽から凝集物を取り込むようにしたので、掘削泥水に含まれている不純物の凝集・分離から不純物の凝集により生じた凝集物に含まれている水分の除去までの一連の処理効率をより一層高めることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、シリンダ式脱水装置のピストン状抽出板の往復動の確実化を図ることができる。
請求項６に記載の発明によれば、シリンダ式脱水装置により脱水された凝集物に含まれている水分の脱水の確実化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
【実施例】
【００１８】
図１は本発明に係る掘削泥水の連続処理装置１の概要図を示すものである。
この掘削泥水の連続処理装置１は、横置きの凝集剤投入装置２、浴槽３、圧搾脱水装置４、泥水管接続口５を有する。凝集剤投入装置２は投入口６を有し、本体内部に鉱物系凝集剤９を撹拌する撹拌羽根７、粉末状の鉱物系凝集剤９の投与量を計量するスクリュー羽根８が設けられている。掘削泥水１０は７４ミクロン以上の粒径の砂礫が除去され、サンドポンプ等により泥水管接続口５から掘削泥水１０が泥水流入口７Ａに連続して供給される。浴槽３は泥水流入口７Ａと泥水流出口７Ｂとを有し、掘削泥水１０は泥水流入口７Ａから泥水流出口７Ｂに向かう流れを有し、凝集剤投入装置２はその浴槽３の上流の一壁側に設けられている。スクリュー羽根８は駆動モータ８′により回転制御され、駆動モータ８′はインバータ制御され、その鉱物系凝集剤９はその投入口６から適量が掘削泥水１０に投与される。
【００１９】
その鉱物系凝集剤９には、人工ゼオライト類似の組成物が用いられ、この人工ゼオライト類似の組成物の掘削泥水１０に対する混和量は混和量が重量比にして０.１％〜１.０％である。この鉱物系凝集剤には、下記の表１に示す成分のものを用いることが好適である。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
その浴槽３には駆動ロッド１１が水平方向に設けられている。その駆動ロッド１１には撹拌部材１２と撹拌部材１３とが設けられている。撹拌部材１２は図２、図３に示すように中央に駆動ロッド１１に貫挿されて固定される嵌合筒部１２Ａを有し、その嵌合筒部１２Ａの外周にシロッコファン形状（渦状）の羽根１２Ｂが形成されている。撹拌部材１３は図４、図５に示すように駆動ロッド１１に貫挿されて固定される嵌合筒部１３Ａを有し、その嵌合筒部１３Ａに半径方向に延びる連結棒１３Ｂが形成され、その連結棒１３Ｂの先端に断面円形状のすなわち丸棒羽根の撹拌棒１３Ｃが形成されている。その撹拌部材１２は浴槽３の上流側に位置され、撹拌部材１３は浴槽３の下流側に位置されている。
【００２２】
その駆動ロッド１１は、駆動モータ１４によって回転駆動され、駆動ロッド１１、撹拌部材１２、１３、駆動モータ１４により鉱物系凝集剤９と掘削泥水１０とからなる混合物１５を撹拌する撹拌機が大略構成されている。ここでは、撹拌部材１２の羽根１２Ｂの個数は１２個であり、撹拌部材１３の撹拌棒１３Ｃの個数は２個である。
【００２３】
掘削泥水１０に投与された鉱物系凝集剤９は、掘削泥水１０の比重が高いために掘削泥水１０の表面上を浮遊するが、撹拌部材１２の１２枚の羽根１２Ｂが鉱物系凝集剤９と掘削泥水１０とを巻き込みながら回転するので、鉱物系凝集剤９と掘削泥水１０とはこれらの羽根１２Ｂにより高速撹拌され、鉱物系凝集剤９と掘削泥水１０とが短時間のうちに均一に撹拌される。すなわち、撹拌部材１２は鉱物系凝集剤９と掘削泥水１０とからなる混合物１５を高速撹拌する高速撹拌部材として機能する。
【００２４】
その高速撹拌された鉱物系凝集剤９と掘削泥水１０とからなる混合物１５は上流側から下流側に向かって流れに沿って流される。その混合物１５は流れにそって流れるうちに凝集されて撹拌部材１３に向かって流れ、この撹拌部材１３によって緩やかに撹拌されて凝集物１５′が成長される。すなわち、撹拌部材１３は高速撹拌により生成された凝集物１５′を成長させるために混合物１５を低速撹拌する低速撹拌部材として機能する。
【００２５】
なお、駆動モータ１４はインバータ制御により回転駆動され、これにより、掘削泥水１０の性状に応じて、混合物１５の巻き込み、拡散の度合いが調整される。
ここでは、浴槽３には、仕切り板１６が設けられ、浴槽３はこの仕切り板１６により撹拌部材１２が設けられた高速撹拌室３Ａと撹拌部材１３が設けられた低速撹拌室３Ｂとに連通可能に仕切られ、泥水流入口７Ａは高速撹拌室３Ａに臨み、泥水流出口７Ｂは低速撹拌室３Ｂに臨んでいる。
【００２６】
圧搾脱水装置４は、シリンダ式脱水装置１７とベルトプレス型圧搾脱水装置１８とから構成されている。シリンダ式脱水装置１７はシリンダ筒１９を有する。そのシリンダ筒１９のシリンダ室２０はピストン状抽出板２１によって、凝集物を圧搾する圧搾室２２と圧搾により生じた水分を排出する排水室２３とに画成されている。このピストン状抽出板２１は圧搾室２２と排水室２３との間の通水性を確保する材料、例えば、ネット部材から構成されている。その圧搾室２２には凝集物が流入する凝集物流入口１７Ａと除水された圧搾物を排出する圧搾物排出口１７Ｂが設けられている。排水室２３には凝集物１５′から絞り出された水分を排出する排水口１７Ｃが設けられている。
【００２７】
そのピストン状抽出板２１はピストンロッド２４によりシリンダ室２０内を可動されるもので、ここでは、そのピストンロッド２４はスクリューネジから構成され、そのピストン状抽出板２１はそのスクリューネジに螺合されて、スクリューネジの回転により往復動される。２５はそのスクリューネジを駆動する駆動モータである。
【００２８】
シリンダ式脱水装置１７はそのピストン状抽出板２１がシリンダ筒１９の一方の壁部から他方の壁部に向かって往動される間に、圧搾室２２に採り込まれた凝集物１５′を圧搾しつつ凝集物に含まれている水分を除水する役割を果たす。その圧搾物１５′′は圧搾物排出口１７Ｂから後段のベルトプレス型圧搾装置１８に排出される。除水された水分は排水口１７Ｃから排出される。
【００２９】
なお、排水口１７Ｃ、圧搾物排出口１７Ｂには図示を略すシャッター部材が設けられ、圧搾物排出口１７Ｂはピストン状抽出板２１が一方の壁部から他方の壁部に向かって可動される間は閉じられており、ピストン状抽出板２１が他方の壁部に達する直前に開口され、排水口１７Ｃはピストン状抽出板２１が他方の壁部から一方の壁部に向かって可動される間は開口されており、ピストン状抽出板２１が一方の壁部に達する直前でかつ凝集物流入口１７Ａから凝集物が流入する直前に閉じられるようにされている。
【００３０】
そのシリンダ式脱水装置１７は、ここでは二連式であり、浴槽３の泥水流出口７Ｂには分岐管２６Ａと分岐管２６Ｂとを有する二股式の連通管２６が設けられ、その分岐管２６Ａは一方のシリンダ式脱水装置１７の凝集物流入口１７Ａに接続され、その分岐管２６Ｂは他方のシリンダ式脱水装置１７の凝集物流入口１７Ａに接続されている。その分岐管２６Ａ、２６Ｂには切り換えシャッター部材２７が設けられ、切り換えシャッター部材２７は分岐管２６Ａを介して凝集物１５′が一方のシリンダ式脱水装置１７に供給されているときには分岐管２６Ｂを介して他方のシリンダ式脱水装置１７に凝集物１５′が供給されるのを遮断する機能を有する。
【００３１】
両シリンダ式脱水装置は、その切り換えシャッター部材２７による凝集物１５′の流入切り換えにより、一方のシリンダ式脱水装置１７による凝集物１５′の圧搾中に、他方のシリンダ式脱水装置１７の圧搾室２２に凝集物１５′が取り込まれるように運転される。これにより、連続的に凝集物１５′が圧搾される。
【００３２】
シリンダ式脱水装置１７の後段に設けられたベルトプレス型圧搾装置１８は圧搾されて泥土と化しつつある圧搾物１５′′を再圧搾する役割を果たす。圧搾物排出口１７Ｂはシューター２９を介してそのベルトプレス型圧搾装置１８に臨まされ、圧搾物１５′′はそのベルトプレス型圧搾装置１８に投入される。
【００３３】
そのベルトプレス型圧搾装置１８は、テンションローラ３０Ａ、３０Ｂ、プレスローラ３０Ｃ、３０Ｄ、共用ローラ３０Ｅ、ならしローラ３０Ｆを有する。そのテンションローラ３０Ａ、プレスローラ３０Ｃ、３０Ｄ、共用ローラ３０Ｅにはプレスベルト３１が掛け渡され、テンションローラ３０Ｂ、プレスローラ３０Ｃ、３０Ｄ、共用ローラ３０Ｅにはプレスベルト３２が掛け渡されている。そのプレスベルト３１、３２は例えば化繊不織布等のベルトプレス用濾布から構成される。
【００３４】
そのプレスローラ３０Ｃはプレスローラ３０Ｄよりも大径でかつプレスローラ３０Ｄよりも軽いものとされ、ここでは、プレスローラ３０Ｄが回転駆動されることにより、両プレスベルト３１、３２が搬送されるものとされている。
【００３５】
圧搾物はプレスベルト３１に投入されるものとされ、ならしローラ３０Ｆはならし板３３を有し、プレスベルト３１に投入された圧搾物１５′′はそのならし板３３によって一定高さにならされて、プレスローラ３０Ｃに向かって搬送され、プレスローラ３０Ｃはプレスベルト３１、３２により圧搾物１５′′をその両側から加圧して圧搾する役割を果たす。
【００３６】
プレスローラ３０Ｄはそのプレスベルト３１、３２によりそのプレスローラ３０Ｃの部分で圧搾された圧搾物をそのプレスローラ３０Ｃの部分で加えられる加圧力よりも高圧の加圧力で圧搾する役割を果たし、ベルトプレス型圧搾装置１８に投入された圧搾物１５′′は、そのベルトプレス型圧搾装置１８のプレスベルト３１、３２による搬送中に二段階の圧搾を受け、スクレーパ３３に向けて移送され、そのスクレーパ３３から外部に泥土として排出される。このベルトプレス型圧搾装置１８の圧搾により搾り出された水分は、その下部に設けられているトイ部材３４に受け止められて、排水される。
【００３７】
なお、外部に排出された泥土は、コーン指数２００キロニュートン//平方メートル以上であり、建設用のリサイクル土として利用できる。
以上、発明の実施形態においては、浴槽３に仕切り板１６を設けて、浴槽３を高速撹拌室３Ａと低速撹拌室３Ｂとに画成することにしたが、この仕切り板１６を浴槽３に設けた方がいったん生成された凝集物が再び壊れるのを防止するうえで望ましいが、必ずしも設ける必要のないものである。
【００３８】
すなわち、図６、図７、図８に示すように、浴槽３′内に駆動ロッド１１により架設した丸棒羽根の攪拌棒１３Ｃ′，１３Ｃ′は攪拌部材１２に比して軸方向に長尺であり、このように低速攪拌の区間を長くしたことで仕切り板を不要ならしめている。なお、攪拌棒１３Ｃ′，１３Ｃ′を両端で支承し連結しているのは連結棒１３Ｂに代えて丸棒羽根の攪拌棒支持板１３Ｂ′である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、土木工事、トンネル工事その他の掘削作業により生じる掘削泥水を浄化するのに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る掘削泥水の連続処理装置の概要を示す図である。
【図２】図１に示す高速撹拌部材の正面図である。
【図３】図２に示す高速撹拌部材の側面図である。
【図４】図１に示す低速撹拌部材の正面図である。
【図５】図４に示す高速撹拌部材の側面図である。
【図６】図１に示す撹拌機の異型例を示す。
【図７】図６に示す低速撹拌部材の側面図である。
【図８】図７に示す低速撹拌部材の側面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・連続処理装置
２・・・凝集剤投入装置
３・・・浴槽
４・・・圧搾脱水装置
７Ａ・・・泥水流入口
７Ｂ・・・泥水流出口
９・・・鉱物系凝集剤
１０・・・掘削泥水
１１・・・駆動ロッド
１２・・・撹拌部材（高速撹拌部材）
１２Ｂ・・・羽根
１３・・・撹拌部材（低速撹拌部材）
１３Ｂ′・・・丸棒羽根の攪拌棒支持板
１３Ｃ，１３Ｃ′・・・丸棒羽根の攪拌棒
１５・・・混合物
１５′・・・凝集物
１８・・・ベルトプレス式圧搾除水装置
【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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