(57)【要約】【課題】高濃度浚渫船、グラブ浚渫船等で浚渫した浚渫土砂を空気圧送により揚土する過程でサイクロンによって分級する浚渫土砂分級システム。【解決手段】浚渫した軟泥状の土砂Ｓを空気圧送し、土砂圧送管１１８内で土砂プラグＳ’の形成と崩壊とを繰り返し、乱流状態で圧送される土砂プラグＳ’を逆円錐形のサイクロン本体１２５内に導入し、その速度エネルギーに起因する遠心力と被処理物の重量差を利用して細粒分ｂと粗粒分ａとに二相分離する。前記サイクロン本体１２５の軸芯部に設けたオーバーフロー排出管１３３の下端開口部を細粒分ｂの領域に位置させ、更に、この細粒分ｂの領域の土砂を土砂圧送用の高圧空気の圧力を利用してオーバーフロー排出管１３３から吐出させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浚渫した軟泥状の土砂を空気圧送し、土砂圧送管内で土砂プラグの形成と崩壊とを繰り返し、乱流状態で圧送される土砂プラグを逆円錐形のサイクロン本体内に導入し、その速度エネルギーに起因する遠心力と被処理物の重量差を利用して細粒分と粗粒分とに二相分離するとともに、前記サイクロン本体の軸芯部に設けたオーバーフロー排出管の下端開口部を細粒分の領域に位置させ、更に、この細粒分の領域の土砂を土砂圧送用の高圧空気の圧力を利用して前記オーバーフロー排出管から吐出させることを特徴とする空気圧送システム利用の浚渫土砂分級システム。
【請求項２】
請求項１に記載の空気圧送システム利用の浚渫土砂分級システムにおいて、前記土砂圧送管に注水管を設ける一方、前記サイクロン本体及びオーバーフロー排出管を具備するサイクロン型分級装置によって分級された粗粒分と細粒分とをそれぞれ固液分離し、その時に発生する上澄水の一部を前記注水管への注水に循環使用することを特徴とする空気圧送システム利用の浚渫土砂分級システム。
【請求項３】
逆円錐形のサイクロン本体の軸芯部にオーバーフロー排出管を具備すると共に、サイクロン本体内に導入した土砂プラグを、その速度エネルギーに起因する遠心力と被処理物の重量差を利用して細粒分と粗粒分とに二相分離するようにしたサイクロン型分級装置において、前記オーバーフロー排出管の下端開口部を細粒分の領域に位置させると共に、前記オーバーフロー排出管の下端部にフローセパレーターを具備し、該フローセパレーターを、前記オーバーフロー排出管と一部重複するように設けた筒体と、該筒体の下部に隙間を持たせて設けた反転用の底部とから構成させたことを特徴とする浚渫土砂分級装置。
【請求項４】
前記オーバーフロー排出管の下端部に設けたフローセパレーターの筒体を、二相分離された細粒分と粗粒分との境目に位置させることを特徴とする請求項３記載の浚渫土砂分級装置。
【請求項５】
前記オーバーフロー排出管を、テレスコープ状に形成すると共に、前記オーバーフロー排出管の下部開口が細粒分の領域に位置するように長さ調整するようにしたことを特徴とする請求項３記載の浚渫土砂分級装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高濃度浚渫船、グラブ浚渫船等で浚渫した浚渫土砂を空気圧送により揚土する過程でサイクロンによって分級する浚渫土砂分級システム及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、河川・港湾を維持するために、航路や河口に堆積した土砂を浚渫船により浚渫し、その土砂を埋立・海洋投棄することが行われていたが、新たな埋立地が環境問題等で造れなくなってきたこと、および浚渫土砂の海洋投棄が規制されたため、大量の浚渫土砂を投棄する場所の確保が緊急の課題になっている。
【０００３】
一方、沿岸流などによって海浜が侵食され、砂浜が陸地側に向かってどんどん後退して自然環境の悪化を招いている所もある。また、防潮堤などによって閉鎖された閉鎖海域では、好気性の微生物が増殖して水中や汚泥層の酸素を大量に消費するため、魚介類が死滅するなどの問題がある。
【０００４】
また、近年では、ダム、湖水、河川、閉鎖海域、あるいは養殖場などの水質を改善するために、これらの底部に堆積した汚泥などを改質、減容化することが積極的に行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
即ち、図１０に示すように、浄化対象水域としてのダム１６からポンプ浚渫船１１の吸引ポンプ１７によって底泥を連続して吸引し、底泥送給管１８を介して振動フルイ１２に送給する。振動フルイ１２は、ポンプ浚渫船１１から送給された底泥を底泥ホッパ２０で受け取り、ここで、底泥から砂や礫、遊木、ゴミなどの異物を除去し、泥水を排出して泥水タンク２１に貯留する。そして、泥水タンク２１に貯留された泥水をポンプ２２によって泥水送給管２３を介して三相サイクロン１３に送給する。
【０００６】
三相サイクロン１３では、各円筒状容器２４内に流入した泥水が内部で強い旋回流を生じて遠心分離によって大きい粒径の粒子が側壁に飛ばされて分離される一方、中心部には遠心分離機能で分離しきれない小さい粒径の粒子が多数遊離し、ここに加圧水が導入されて多くのミクロ気泡が発生して微粒径粒子や有機分などが付着する。
【０００７】
そして、壁面に遠心分離された粒径の大きい粒子は、壁面を伝って重力落下し、排砂タンク２６へ排出される一方、微粒径粒子や有機分は、付着したミクロ気泡により上部へ上がり、円筒状集合容器２５へ流出する。また、この円筒状集合容器２５で遠心分離によって確実に分離され得なかった大きい粒径の粒子と微粒径土砂、有機分、ミクロ気泡を含んだスラリー原液とに分離し、大きい粒子を排砂タンク２６へ、スラリー原液を自己フィルタ１４へ供給する。すなわち、三相サイクロン１３にて、泥水を遠心力分離作用によって所定粒径（０．０７５ｍｍ）より大きい砂礫と所定粒径以下のシルトや有機物を含んだスラリー原液とに分級する。
【０００８】
この排砂タンク２６では、内部に溜まった水分の上澄水をスラリー原液排出管３３に移送することで、排砂タンク２６から排出される大きな砂礫（粒径が０．０７５ｍｍより大きい砂礫）の含水量を５０％程度に調整している。そして、排砂タンク２６から排出された大きな砂礫は、図示しないトラックなどによってダム１６よりも下流側の河川に戻される。
【０００９】
一方、自己フィルタ１４へ供給されたスラリー原液は、途中で凝集剤注入装置５１によりスラリー原液に対して凝集剤が注入され、ミキサー５５によって攪拌することで、スラリー原液中の懸濁物質が相互に凝集するのを促進させる。そして、自己フィルタ１４では、スラリー原液を各原液供給ノズル４６から上向流として処理槽４１内に流入すると、処理槽４１内を上昇するスラリー原液中の懸濁物質の一部が沈降して処理槽４１内の下方領域に懸濁物質濃度が高い濃厚スラリー層が形成され、スラリー原液を各原液供給ノズル４６から上向流がこの濃厚スラリー層を通過することで極めて清澄化された上澄液（濁度が２０ｐｐｍ以下）が処理槽４１内を上昇し、上澄液放出口４２から放出されて送給管１５によってダム１６に戻される。
【００１０】
一方、処理槽４１内の底部には、スラリー原液中の懸濁物質が沈降・堆積することによって堆積スラリー層が形成され、堆積スラリー（含水率８５％以下）が堆積スラリー排出部４７によって排出される。
【００１１】
この場合、堆積スラリーは、堆積スラリー排出部４７によって連続して、あるいは定期的に排出され、排出管６１、排泥ポンプ６２を介して脱水汚泥ホッパ６４に送られ、脱水汚泥が搬送トラック６６で再処理場に搬送される。再処理場では、脱水汚泥に対して有機物除去処理や固化処理などを施して再利用可能なものとする。この場合、有機物除去処理方法としては、焼却、高温好気発酵、比重差による分別後にコンポスト化などがある。また、固化処理を施した後の利用方法としては、埋立材やコンクリート骨材があり、また、河川に放流することもできる。
【特許文献１】特開２００１−２０３１８号公報（第７−８頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上記特許文献１の発明は、次のような問題を抱えている。即ち、
（ａ）  特許文献１の発明は、ポンプ浚渫船１１から送給された底泥を振動フルイ１２によって砂や礫、遊木、ゴミなどの異物を除去し、泥水を、一旦、泥水タンク２１に貯留する。そして、泥水タンク２１に貯留された泥水をポンプ２２によって泥水送給管２３を介してサイクロン１３に送給するため、泥水を貯留する泥水タンク２１を必要とするばかりでなく、泥水を送給する泥水ポンプ２２を必要とするため、その分の設備コストが嵩むという問題がある。
【００１３】
（ｂ）  一方、分級の対象になっている河口付近や閉鎖海域などの土砂は、比較的砂分が多い。このように比較的砂分が多い土砂を土砂スラリーにして管路輸送する場合は、管路輸送の途中で砂分が分離して管路の底部に沈降し易いため、輸送速度によっては砂が管底部分に堆積し、管閉鎖に至る危険がある。管閉鎖に至らない場合でも土砂スラリーの濃度が不規則、かつ、大きく変動するため、安定した分級効果が得られない。
【００１４】
このため、従来のサイクロン型土砂分級装置では、サンドポンプへ土砂スラリーを投入する前段に攪拌槽を設けて土砂スラリーを十分に攪拌し、砂分の分離沈降を防いだ上でサンドポンプに投入している。そして、輸送中の砂分沈降及び堆積による管閉鎖を避けるため、少なくとも投入土砂スラリーの堆積限界速度を上回る流速を生ぜしめる吐出能力を持たせている。このため、サンドポンプの大型化が避けられなかった。
【００１５】
（ｃ）  また、土砂の分級性能を向上させるためには、土砂のスラリー濃度を低くする必要がある。必要であれば大量の加水をする必要がある。しかし、この場合には、分級処理後に大量の余水が発生するため、余水を処理する水処理費用が多大となる。
【００１６】
本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、浚渫船から高濃度で送給される浚渫泥を、泥水タンクなどの貯留槽に貯留することなく、空気圧送システムにて直接、サイクロン型分級装置に導入し、高効率で砂礫とシルト粘土に分級する空気圧送システム利用の浚渫土砂分級方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の本発明は、浚渫した軟泥状の土砂を空気圧送し、土砂圧送管内で土砂プラグの形成と崩壊とを繰り返し、乱流状態で圧送される土砂プラグを逆円錐形のサイクロン本体内に導入し、その速度エネルギーに起因する遠心力と被処理物の重量差を利用して細粒分と粗粒分とに二相分離するとともに、前記サイクロン本体の軸芯部に設けたオーバーフロー排出管の下端開口部を細粒分の領域に位置させ、更に、この細粒分の領域の土砂を土砂圧送用の高圧空気の圧力を利用して前記オーバーフロー排出管から吐出させることを特徴とする空気圧送システム利用の浚渫土砂分級システムである。
【００１８】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の空気圧送システム利用の浚渫土砂分級システムにおいて、前記土砂圧送管に注水管を設ける一方、前記サイクロン本体及びオーバーフロー排出管を具備するサイクロン型分級装置によって分級された粗粒分と細粒分とをそれぞれ固液分離し、その時に発生する上澄水の一部を前記注水管への注水に循環使用することを特徴とする空気圧送システム利用の浚渫土砂分級システムである。
【００１９】
請求項３に記載の本発明は、逆円錐形のサイクロン本体の軸芯部にオーバーフロー排出管を具備すると共に、サイクロン本体内に導入した土砂プラグを、その速度エネルギーに起因する遠心力と被処理物の重量差を利用して細粒分と粗粒分とに二相分離するようにしたサイクロン型分級装置において、前記オーバーフロー排出管の下端開口部を細粒分の領域に位置させると共に、前記オーバーフロー排出管の下端部にフローセパレーターを具備し、該フローセパレーターを、前記オーバーフロー排出管と一部重複するように設けた筒体と、該筒体の下部に隙間を持たせて設けた反転用の底部とから構成させたことを特徴とする浚渫土砂分級装置である。
【００２０】
請求項４に記載の本発明は、前記オーバーフロー排出管の下端部に設けたフローセパレーターの筒体を、二相分離された細粒分と粗粒分との境目に位置させることを特徴とする請求項３記載の浚渫土砂分級装置である。
【００２１】
請求項５に記載の本発明は、前記オーバーフロー排出管を、テレスコープ状に形成すると共に、前記オーバーフロー排出管の下部開口が細粒分の領域に位置するように長さ調整するようにしたことを特徴とする請求項３記載の浚渫土砂分級装置である。
【発明の効果】
【００２２】
（ａ）  上記のように、請求項１に記載の本発明は、浚渫した軟泥状の土砂を空気圧送し、土砂圧送管内で土砂プラグの形成と崩壊とを繰り返し、乱流状態で圧送される土砂プラグを逆円錐形のサイクロン本体内に導入し、その速度エネルギーに起因する遠心力と被処理物の重量差を利用して細粒分と粗粒分とに二相分離するとともに、前記サイクロン本体の軸芯部に設けたオーバーフロー排出管の下端開口部を細粒分の領域に位置させ、更に、この細粒分の領域の土砂を土砂圧送用の高圧空気の圧力を利用して前記オーバーフロー排出管から吐出させる。これらの手段を用いることにより、土砂圧送管の途中で粗粒分（砂）の沈降及び堆積による管路閉鎖の危険が少なく、安定したスラリー濃度で土砂を搬送することができ、分級装置であるサイクロン型分級装置において安定した分級を行うことができる。また、空気圧送の特性により、比較的少ない圧力損失で浚渫地点から分級装置であるサイクロン型分級装置までの長距離輸送が可能である。
【００２３】
また、本発明は、浚渫地点から分級処理地点までの搬送手段として従来使用している空気圧送装置を、そのままサイクロン型分級装置への土砂スラリー注入手段として兼用させている。従って、サンドポンプなどの土砂スラリー注入手段を、別途、用意する必要がなく、設備費などを抑制することが可能となる。
【００２４】
また、上記サイクロン型分級装置では、サイクロン接線方向に土砂プラグが注入され、その際に発生する強い遠心力によって重い粒子や大きな粒子がサイクロン壁面に寄り、軽い粒子や微細な粒子がサイクロンの中心付近に寄る。この効果を利用して粗粒分（砂）と細粒分（泥水）の分級を容易に行うことができる。
【００２５】
空気圧送システムを利用すれば、搬送用の圧縮空気により土砂圧送管内に生成される土砂プラグの移動速度は、特許文献１で示される送泥ポンプによる泥水輸送速度の数倍の高速となる。移動速度が高い程、強い遠心力が得られ、高い分級効果が得られる。空気圧送システムを利用するメリットがここにもある。
【００２６】
（ｂ）  また、請求項２に記載の本発明は、前記土砂圧送管に注水管を設ける一方、前記サイクロン本体及びオーバーフロー排出管を具備するサイクロン型分級装置によって分級された粗粒分と細粒分とをそれぞれ固液分離し、その時に発生する上澄水の一部を前記注水管への注水に循環使用するため、土砂分級時の泥水濃度を低下させることができるとともに、余水が少なくなることから余水処理費用の増加を防ぐことができる。
【００２７】
（ｃ）  また、請求項３に記載の本発明は、逆円錐形のサイクロン本体の軸芯部にオーバーフロー排出管を具備すると共に、サイクロン本体内に導入した土砂プラグを、その速度エネルギーに起因する遠心力と被処理物の重量差を利用して細粒分と粗粒分とに二相分離するようにしたサイクロン型分級装置において、前記オーバーフロー排出管の下端開口部を細粒分の領域に位置させると共に、前記オーバーフロー排出管の下端部にフローセパレーターを具備し、該フローセパレーターを、前記オーバーフロー排出管と一部重複するように設けた筒体と、該筒体の下部に隙間を持たせて設けた反転用の底部とから構成させたため、一旦、サイクロン型分級装置によって分級された粗粒分が、注入速度変動により中心付近に再移動することを防ぎ、分級効果を安定化させる効果を有する。
【００２８】
（ｄ）  また、請求項４に記載の本発明は、前記オーバーフロー排出管の下端部に設けたフローセパレーターの筒体を、二相分離された細粒分と粗粒分との境目に位置させたため、細粒分の排出時に細粒分と粗粒分との混合を回避し、細粒分のみを効率的に排出することができる。
【００２９】
（ｅ）  請求項５に記載の本発明は、前記オーバーフロー排出管を、テレスコープ状に形成すると共に、前記オーバーフロー排出管の下部開口が細粒分の領域に位置するように長さ調整するようにしたため、細粒分の排出時に細粒分と粗粒分との混合を回避し、細粒分のみを効率的に排出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００３１】
図１は、本発明に係る浚渫土砂分級システムを実現するための概略構成図であり、土砂搬送手段としての空気圧送装置１１０と、分級手段としてのサイクロン型分級装置（以下、ソイルサイクロンという）１１１と、固液分離手段としての沈殿槽１１２及び止砂ピット集水桝１１３を具備している。
【００３２】
図２に示すように、空気圧送装置１１０は、攪拌装置１１４を備えた横長の耐圧タンク１１５を具備している。この耐圧タンク１１５の上部には、図示しないグラブ浚渫船によって浚渫された底泥（土砂）Ｓを投入する土砂投入ホッパー１１６と、高圧空気Ａを導入する高圧空気導入管１１７が設けられている。一方、この耐圧タンク１１５の下部には、耐圧タンク１１５内の土砂Ｓをソイルサイクロン１１１に向けて送出する土砂圧送管１１８が設けられている。
【００３３】
土砂投入ホッパー１１６は、その上部開口端に振動フルイ１１９を備えると共に、下方の出口部にバルブ１２０を備えている。また、土砂圧送管１１８は、耐圧タンク１１５の近傍にバルブ１２１を備えている。また、攪拌装置１１４は、図示しないモータによって回転される水平な回転軸１２２と、水平な回転軸１２２に対して交差する方向に設けた複数の攪拌翼１２３により構成されている。また、高圧空気導入管１１７もバルブ１２４を備えている。
【００３４】
図３に示すように、ソイルサイクロン１１１は、逆円錐状のサイクロン本体１２５と、テレスコープ式の内筒１２６と、フローセパレーター１２７により構成されている。そして、サイクロン本体１２５の下端部（アンダーフロー排出管）１２９に粗粒分貯留槽１２８を設けている。また、テレスコープ式の内筒１２６と、後述する曲管部１３７によってオーバーフロー排出管１３３を形成している。
【００３５】
サイクロン本体１２５は、上から下に進むにしたがって次第に直径が細るいわゆる逆円錐形状に形成されており、その中心線（図示せず）上にテレスコープ式の内筒１２６が設けられている。このテレスコープ式の内筒１２６は、固定筒１３０と可動筒１３１から形成されており、固定筒１３０の上端は、サイクロン本体１２５の甲板１３２の中心に設けた開口部に気密状に設けられている。可動筒１３１の下部開口の位置は、土砂の特性などにより適宜調整するようにしている。具体的には、細粒分の領域に位置させる。
【００３６】
フローセパレーター１２７は、円筒状の側壁（筒体）１３４と反転用の底壁（底部）１３５により形成されている。反転用の底壁１３５は、陣笠状に形成された上、テレスコープ式の内筒１２６の中心に設けた昇降稈１３６の下部に取り付けられている。この昇降稈１３６は、テレスコープ式の内筒１２６に接続している曲管部１３７に設けられている雌ねじ部１３８に螺合しており、ハンドル１３９を回転させることによって昇降するようにしている。
【００３７】
一方、上記円筒状の側壁１３４は、所定の直径に形成されている上、放射状に配した複数の支持板１４０によって可動筒１３１と一部重複するように可動筒１３１及び反転用の底壁１３５に取り付けられている。更に詳しく説明すると、上記円筒状の側壁１３４は、粗粒分と細粒分との境目に位置させることが肝要である。
【００３８】
また、サイクロン本体１２５の側面には、土砂導入管１４１がサイクロン本体１２５の接線方向に取り付けられている。また、サイクロン本体１２５の下部には、分級された粗粒分を一時的に貯留するための壺状の粗粒分貯留槽１２８が設けられている。この貯留槽粗粒分貯留槽１２８には、粗粒分排出管１４２が挿入されている。
【００３９】
ソイルサイクロン１１１のオーバーフロー排出管１３３にさらに別途用意するソイルサイクロン１１１を連結し、土砂圧送用の高圧空気力を利用し、数段に分けて分級するシステムとすることもできる。この方法によれば、さらに高い分級効果が得られる。
【００４０】
図４に示すように、沈殿槽１１２は、既に説明したソイルサイクロン１１１と同様にサイクロン状に形成されており、逆円錐形の沈殿槽本体１４５には、接線方向に泥水注入管１４６を設け、ソイルサイクロン１２５によって分級された細粒分（泥水）ｂを導入するようにしている。
【００４１】
この沈殿槽本体１４５の中心部には、多孔板により形成された有底の整流筒１４７及び１４８が二重に設けられている。これらの整流筒１４７及び１４８は、本体１４５の甲板１４９の下面に設けられている。なお、小径の整流筒１４８の上部は、開口になっている。また、この甲板１４９の上面には、有蓋の排気筒１５０が設けられており、その側面には、複数の排気口１５１が設けられている。また、沈殿槽本体１４５には、小径の整流筒１４８の中心にサイフォン式の排水管１５２を設けており、沈殿槽本体１４５内の上澄水ｗを排水するようにしている。
【００４２】
更に、沈殿槽本体１４５の下端部には、沈殿槽本１４５の下部に沈殿した細粒子（シルト・粘土）ｎを排出する排土管１５３が設けられている。この排土管１５３のバルブ１５４は、排土管１５３内に設けたお碗形のフレキシブルな弁膜１５５と、球形状の弁体１５６により構成され、球形状の弁体１５６を前進させてお碗形の弁膜１５５を排土管１５３の内面に押圧することによって排土管１５３を閉塞し、球形状の弁体１５６を後退させることによって排土管１５３を開口させるようにしている。
【００４３】
ここで、弁膜としては、柔軟性と耐磨耗性を有するものであればよく、例えば、ゴム製のものや、ゴムを塗布した布帛製のものなどを挙げることができる。
【００４４】
図５に示すように、止砂ピット集水桝１１３は、箱形のピット１５８内が仕切堰１５９によって仕切られており、集砂桝１６０には、ソウルサイクロン１１１によって分級された粗粒分ａを導入する配管１６１が設けられ、集水桝１６２には、上澄水ｗを排出する排水管１６３が設けられている。
【００４５】
図１に戻って説明すると、空気圧送装置１１０とソイルサイクロン１１１とを連通する土砂圧送管１１８の途中には、注水管１６４が設けられている。この注水管１６４には、余水循環パイプ１６５が接続し、沈殿槽１１２及び止砂ピット集水桝１１３の上澄水ｗの一部、即ち、余水ｗ’が供給されるようにしている。この余水循環パイプ１６５には、沈殿槽１１２及び止砂ピット集水桝１１３の排水管１５２及び１６３が接続されている。上澄水ｗの残りは、水処理装置１６７で最終処理された後、系外に放流される。水処理装置１６７へは、余水循環パイプ１６５に接続している配管１６８を経て余分な上澄水ｗを供給するようにしている。
【００４６】
次に、図示しないグラブ浚渫船によって浚渫された底土（土砂）の処理方法について説明する。
【００４７】
図２に示すように、図示しないグラブ浚渫船によって浚渫された底土（土砂）Ｓを振動フルイ１１９上に投入すると、振動フルイ１１９によつて遊木やゴミなどの大型の異物や大径の礫（図示せず）が除去された土砂Ｓが土砂投入ホッパー１１６を経て耐圧タンク１１５内に流入する。この耐圧タンク１１５内に流入した土砂Ｓは、攪拌装置１１４によって攪拌されて液相化し、土砂スラリーとなる。
【００４８】
耐圧タンク１１５内に所定量の土砂Ｓを投入後、土砂投入ホッパー１１６のバルブ１２０を閉め、高圧空気供給管１１７のバルブ１２４を開くと、高圧空気供給管１１７から耐圧タンク１１５内に高圧空気Ａが流入し、耐圧タンク１１５内の圧力が上昇する。耐圧タンク１１５内の圧力が定圧に達したところで土砂圧送管１１８のバルブ１２１を開くと、耐圧タンク１１５内の土砂スラリーが土砂圧送管１１８内に押し出され、ソイルサイクロン１１１に向けて圧送される。
【００４９】
土砂スラリーは、図６に示すように、土砂圧送管１１８内でプラグ流、つまり、液相部（土砂プラグ）Ｓ’と気相部Ａ’とが交互に流下する流れ、つまり、二相流を形成して移動する。土砂プラグＳ’の前面では、巻き波状の渦（図示せず）が発生し、土砂プラグＳ’の前面土砂を取り込んで攪拌しながら前進する。土砂圧送管１１８内の土砂プラグＳ’は、絶えず攪拌混合されながら土砂圧送管１１８の端部まで移動するため、砂分の分離予防効果があるばかりでなく、スラリー濃度安定効果もある。土砂の流下距離（搬送距離）が伸びるにつれてプラグ流は発達し、高速で土砂圧送管１１８のソイルサイクロン１１１に注入される。
【００５０】
図７に示すように、ソイルサイクロン１１１内に高速で流入した液相分（土砂プラグ）Ｓ’は、逆円錐状のサイクロン本体１２５に沿って螺旋を描きながら降下する間に遠心力が発生し、液相分（土砂プラグ）Ｓ’の中の粗粒分（砂）ａは、サイクロン本体１２５の壁面近くに寄り、壁面に沿ってゆっくり降下する。
【００５１】
一方、細粒分（泥水）ｂは、サイクロン本体１２５の中央に押しやられる。このため、サイクロン本体１２５の下部には、粗粒分（砂）ａが多くなり、その上部には、細粒分（泥水）ｂが溜まる。サイクロン本体１２５の中心に設けた内筒（オーバーフロー排出管）１２６は、サイクロン本体１２５内に流入した液相分（土砂プラグ）Ｓ’及び気相分Ａ’のショートパスを防止する役目を持っている。
【００５２】
液相部（土砂プラグ）Ｓ’の間欠的な流入によってサイクロン本体１２５内の土砂レベルが上昇し、内筒（オーバーフロー排出管）１２６の下部開口が泥水ｂによって塞がれると、図８に示すように、空気圧によって泥水ｂが内筒（オーバーフロー排出管）１２６から排出される。フローセパレーター１２７は、一旦、分級された粗粒分（砂）ａが土砂プラグＳ’の脈動などによって再移動するのを防止する役目を持っている。
【００５３】
一方、図示しない計測装置で粗粒分貯留槽１２８に粗粒分が貯留されたことを感知した時点で図示しないポンプを駆動し、租粒分貯留槽１２８内に堆積した粗粒分（砂）ａを排出管１４２から排出する（図９参照。）。                          
【００５４】
図４に示すように、ソイルサイクロン１１１の内筒（オーバーフロー排出管）１２６から供給された泥水ｂは、沈殿槽１１２で固液分離され、細粒子（シルト・粘土）ｎが沈殿槽１１２の下部に沈殿し、その上に上澄水ｗが溜まる。この上澄水ｗは、サイフォン式の排水管１５２から排出される。沈殿槽１１２の下部に沈殿した細粒子（シルト・粘土）ｎは、バルブ１５４を、適宜、操作して取り出した後、例えば、最終処分場（図示せず）に投棄される。
【００５５】
一方、図５に示すように、粗粒分貯留槽１２８から供給された粗粒分（砂）ａは、止砂ピット集水桝１１３の集砂桝１６０内に貯留される。その際、粗粒分（砂）ａ上の上澄水ｗは、仕切壁１５９を超えて隣の集水隣１６２に流入し、排水管１６３から排水される。集砂桝１６０内の砂ａは、バックホーなどの土木作業機械によって取り出した後、例えば、流失した海浜に補充される。
【００５６】
再度、図１に戻って説明すると、沈殿槽１１２及び止砂ピット集水桝１１３から排出された上澄水ｗの一部（余水）ｗ’は、余水循環パイプ１６５を経て注水管１６４に供給される。この注水管１６４から土砂圧送管１１８内に導入された余水ｗ’は、土砂圧送管１１８内で土砂プラグＳ’と攪拌され、土砂プラグＳ’のスラリー濃度が低下する。このため、ソイルサイクロン１１１内で粗粒分（砂）ａと細粒分（泥水）ｂとの分級が、一層、向上する。
【００５７】
既に説明したように、上澄水ｗの残りは、水処理装置１６４によって最終処理された後、放流されるのであるが、本発明では、上澄水ｗの一部（余水）を循環して使用するため、水処理装置１６４によって最終処理する上澄水ｗの処理量を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る浚渫土砂分級システムを実現するための概略構成図である。
【図２】空気圧送装置の断面図である。
【図３】ソイルサイクロンの断面図である。
【図４】沈殿槽（例）の断面図である。
【図５】止砂ピット集水桝（例）の断面図である。
【図６】土砂プラグの説明図である。
【図７】ソイルサイクロンによって土砂プラグを粗粒分（砂）と細粒分（泥水）に分級する様子を示す説明図である。
【図８】空気圧を利用して細粒分（泥水）をオーバーフロー排出管から排出する様子を示す説明図である。
【図９】ソイルサイクロンの下部にある粗粒分貯留槽から粗粒分（砂）を取り出す様子を示す説明図である。
【図１０】従来の水域浄化システムの概略構成図である。
【符号の説明】
【００５９】
ａ  粗粒分
ｂ  細粒分
Ｓ  土砂
Ｓ’  土砂プラグ
１１１  サイクロン型分級装置
１１８  土砂圧送管
１２８  貯留部
１３８  内筒付き排出口
【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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【図１０】
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