(57)【要約】【課題】  従来の脱水処理装置はフィルタープレスを用いていたので、設備が大掛かりで、高価であるという欠点があった。【解決手段】  本発明の脱水処理方法及び装置においては泥水槽内に筒状濾過材を設け、この濾過材内を負圧にせしめ上記濾過材からの排水を外部に排出せしめる。加圧手段によって上記濾過材内を負圧から大気圧またはそれ以上にする。上記濾過材内が所望の負圧となったとき、または所望の時間後に上記切替えを行なう。【選択図】  図１
2005103372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
泥水が供給される泥水槽と、上記泥水槽内に設けた筒状濾過材と、この濾過材内を負圧ならしめ上記濾過材内から濾過水を外部に排出せしめる真空排出装置と、上記濾過材内を負圧から大気圧ならしめる切替手段とよりなることを特徴とする脱水処理装置。
【請求項２】
泥水が供給される泥水槽と、上記泥水槽内に設けた筒状濾過材と、この濾過材内を負圧ならしめ上記濾過材内から濾過水を外部に排出せしめる真空排出装置と、上記濾過材内を大気圧以上ならしめる加圧手段と、上記濾過材内を負圧から大気圧以上ならしめる切替手段とよりなることを特徴とする脱水処理装置。
【請求項３】
上記切替手段が、上記濾過材内の負圧が所定の値となったとき作動される事を特徴とする請求項１または２記載の脱水処理装置。
【請求項４】
上記切替手段が所定時間毎に作動されることを特徴とする請求項１または２記載の脱水処理装置。
【請求項５】
上記加圧手段が、流体注入機であることを特徴とする請求項２、３または４記載の脱水処理装置。
【請求項６】
上記濾過材を振動せしめる手段を更に有することを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の脱水処理装置。
【請求項７】
泥水槽に泥水を供給する第一の工程と、
真空排出装置により上記泥水槽内に設けた筒状濾過材内を負圧ならしめ上記濾過材からの濾過水を外部に排出する第二の工程と、
上記濾過材内の圧力が所望の圧力となった時に上記濾過材内を負圧から大気圧ならしめる第三の工程と
よりなることを特徴とする脱水処理方法。
【請求項８】
泥水槽に泥水を供給する第一の工程と、
真空排出装置により上記泥水槽内に設けた筒状濾過材内を負圧ならしめ上記濾過材からの濾過水を外部に排出する第二の工程と、
上記濾過材内の圧力が所望の圧力となった時に上記濾過材内を負圧から大気圧以上ならしめる第三の工程とよりなることを特徴とする脱水処理方法。
【請求項９】
泥水槽に泥水を供給する第一の工程と、
真空排出装置により上記泥水槽内に設けた筒状濾過材内を負圧ならしめ上記濾過材からの濾過水を外部に排出する第二の工程と、
所望の時間後上記濾過材内を負圧から大気圧ならしめる第三の工程とよりなることを特徴とする脱水処理方法。
【請求項１０】
泥水槽に泥水を供給する第一の工程と、
真空排出装置により上記泥水槽内に設けた筒状濾過材内を負圧ならしめ上記濾過材からの濾過水を外部に排出する第二の工程と、
所望の時間後上記濾過材内を負圧から大気圧以上ならしめる第三の工程とよりなることを特徴とする脱水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は脱水処理装置及び脱水処理方法、特にトンネル濁水やポンプ浚渫泥水などの泥水の脱水処理装置及び脱水処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９は従来のトンネル濁水などの泥水の脱水処理装置を示し、貯泥槽（図示せず）からの泥水はシックナー１、中間槽２を介してフィルタープレス３に送られ、このフィルタープレス３により脱水処理され脱水ケーキ４と処理水に分離され、上記脱水ケーキ４は貯蔵部５に貯蔵され、上記処理水はシックナー６に送られ再度凝集沈降処理される。
【０００３】
このような脱水処理装置としては特許文献１に示すものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３９３１０号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
然しながら、上記フィルタープレスは設備が大掛かりで、高価であるという欠点があった。
【０００６】
本発明は上記のような欠点を除くようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の脱水処理装置は、泥水が供給される泥水槽と、上記泥水槽内に設けた筒状濾過材と、この濾過材内を負圧ならしめ上記濾過材内から濾過水を外部に排出せしめる真空排出装置と、上記濾過材内を負圧から大気圧ならしめる切替手段とよりなることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の脱水処理装置は、泥水が供給される泥水槽と、上記泥水槽内に設けた筒状濾過材と、この濾過材内を負圧ならしめ上記濾過材内から濾過水を外部に排出せしめる真空排出装置と、上記濾過材内を大気圧以上ならしめる加圧手段と、上記濾過材内を負圧から大気圧以上ならしめる切替手段とよりなることを特徴とする。
【０００９】
上記切替手段は、上記濾過材内の負圧が所定の値となったとき作動される事を特徴とする。
【００１０】
上記切替手段は、所定時間毎に作動されることを特徴とする。
【００１１】
上記加圧手段は、流体注入機であることを特徴とする。
【００１２】
上記濾過材は、振動せしめる手段を更に有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の脱水処理方法は、泥水槽に泥水を供給する第一の工程と、真空排出装置により上記泥水槽内に設けた筒状濾過材内を負圧ならしめ上記濾過材からの濾過水を外部に排出する第二の工程と、上記濾過材内の圧力が所望の圧力となった時に上記濾過材内を負圧から大気圧ならしめる第三の工程とよりなることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の脱水処理方法は、泥水槽に泥水を供給する第一の工程と、真空排出装置により上記泥水槽内に設けた筒状濾過材内を負圧ならしめ上記濾過材からの濾過水を外部に排出する第二の工程と、上記濾過材内の圧力が所望の圧力となった時に上記濾過材内を負圧から大気圧以上ならしめる第三の工程とよりなることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の脱水処理方法は、泥水槽に泥水を供給する第一の工程と、真空排出装置により上記泥水槽内に設けた筒状濾過材内を負圧ならしめ上記濾過材からの濾過水を外部に排出する第二の工程と、所望の時間後上記濾過材内を負圧から大気圧ならしめる第三の工程とよりなることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の脱水処理方法は、泥水槽に泥水を供給する第一の工程と、真空排出装置により上記泥水槽内に設けた筒状濾過材内を負圧ならしめ上記濾過材からの濾過水を外部に排出する第二の工程と、所望の時間後上記濾過材内を負圧から大気圧以上ならしめる第三の工程とよりなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の脱水処理装置によれば安価な濾過材を用いているので経済性に優れ、また大掛かりな設備が不要であるという大きな利益がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下図面によって本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の脱水処理装置は図１及び図２に示すように、泥水槽７と、上記泥水槽７に泥水を輸送するための泥水管８と、上記泥水管８に介挿した泥水ポンプ９と、上記泥水槽７内に配置した、一端をエンドキャップ１０により塞ぎ、他端を排水キャップ１１を介して排水ホース１２の一端に接続した複数の筒状のプラスチックボードドレーン材１３からなる濾過材部１４と、上記各排水ホース１２の他端に連結せしめた集水管１５と、上記集水管１５に、その一端を連結した排水管１６と、上記排水管１６の他端に設けた、水または空気を外部に排出可能なバキューマーやウェルポイントポンプ等の真空排水装置１７と、外部に開放された開放管１８と、上記排水管１６を上記真空排水装置１７及び開放管１８のいずれか一方に連通せしめる切り替え自在な電磁弁等の切替弁１９と、上記排水管１６内に設けた圧力計（図示せず）と、上記集水管１５を吊り下げる吊り架台２０と、上記泥水槽７内下部から上方に向って設けた、脱水ケーキ排出用のスクリュウコンベアやフライトコンベア等の脱水ケーキ掻き上げ装置２１とよりなる。
【００２０】
なお、上記真空排水装置１７は真空タンク２２と真空ポンプ２３を有し、上記真空タンク２２内は常時真空ポンプ２３により一定の真空度に維持され、吸引された濾過水が真空タンク２２内で一定レベル以上貯留されると、自動的にタンク２２内から排出される機能を有する。
【００２１】
本発明の脱水処理装置は上記のような構成であるから、図１に示すように、上記切替弁１９が上記排水管１６と上記真空排水装置１７とを連通せしめた状態では上記真空排水装置１７の作動によりドレーン材１３内が負圧となり、これにより上記ドレーン材１３の表面には泥水中の固形分が真空力によって付着し、水分だけがドレーン材１３内部に吸引され、上記集水管１５、排水管１６を経て上記真空排出装置１７に送られ、上記ドレーン材１３の表面の固形分は、真空圧密により時間経過と共に厚みを増し脱水ケーキとなる。
【００２２】
上記排水管１６内に設けた圧力計が予め設定した真空度に達したことを検出したとき、電気回路（図示せず）を介して、図３に示すように、上記切替弁１９を操作して上記排水管１６と上記開放管１８とを連通せしめ、上記ドレーン材１３内を負圧から大気圧とする。この結果、上記ドレーン材１３内部の負圧によりその外表面が内側に変形していたドレーン材が、急に正圧となり元の形状に戻り、その反動により上記ドレーン材１３の表面に密着していた脱水ケーキは剥離し、泥水槽７下部に沈降する。
【００２３】
上記ドレーン材１３の表面から脱水ケーキが剥離した後は、図１に示すように上記切替弁１９を作動して上記排水管１６と上記真空排水装置１７とを連通せしめ、上記と同様に脱水処理を行ない、以下この操作を繰り返す。
【００２４】
上記泥水槽７下部に沈積した脱水ケーキは上記脱水ケーキ掻き上げ装置２１により、上記泥水槽７底部から静かに乱されぬように掻き上げ、水面上で水切りし、上記泥水槽７外に排出せしめる。
【００２５】
なお、脱水ケーキ排出作業は、連続的にまたはある程度貯留した度に断続的に行なう。
【００２６】
また、上記圧力計を用いる代わりに、タイマー（図示せず）を用い、上記切替弁１９を真空度に関係なく一定時間毎に切り替えるようにしてもよい。
【００２７】
図４は脱水処理を始めてからの時間と上記ドレーン材１３の表面に密着する脱水ケーキの層厚の関係を示し、図５は同じく時間と脱水ケーキの含水比の関係を表したものである。
【００２８】
図４及び図５から層厚及び含水比は所定の時間経過後は一定であることが明らかであるから、濾過層厚の増大量が低下し始める時間をあらかじめ試験などで把握しておき、タイマーを用いてその時間を記憶させておき、脱水処理を始めたときから所望の時間に達したときに上記切替弁１９を操作せしめ上記排水管１６と上記開放管１８とを連通せしめ、上記ドレーン材１３内を負圧から大気圧となるようにしてもよい。
【実施例２】
【００２９】
本発明の第２の実施例においては、図６に示すように、脱水処理装置の上記吊り架台２０と上記集水管１５との間に発条装置２４とこの発条装置２４を起動せしめる起振機２５を介挿する。
【００３０】
この第２の実施例によれば、上記起振機２５により上記発条装置２４を起動せしめ上記集水管１５を振動せしめれば、これによってドレーン材１３の表面の脱水ケーキを剥離せしめることができる。
【００３１】
なお、上記発条装置２４は上記ドレーン材１３内が負圧から大気圧になる毎に振動せしめてもよく、常時継続的に振動せしめてもよい。
【実施例３】
【００３２】
本発明の第３の実施例においては、第１の実施例における開放管１８を設ける代わりに、図７に示すように、上記排水管１６に空気又は水等の流体を圧入するための圧縮機２６を設ける。
【００３３】
この第３の実施例においては、排水管１６内が所定の真空度に達したときに、図８に示すように、上記切替弁１９を操作して上記排水管１６と上記圧縮機２６とを連通せしめ、上記ドレーン材１３内を大気圧以上に加圧せしめ、上記ドレーン材１３表面に密着していた脱水ケーキを剥離せしめ、泥水槽７下部に沈降せしめる。
【００３４】
（実験例）
【００３５】
実際のトンネル濁水を供して実験を行なった。以下にその概要を記す。
【００３６】
（実験条件）
【００３７】
ドレーン材の形状は、長さ1m×幅100mm×厚さ2mmである。ドレーン材を籠に入れ、泥水槽に沈設した。供試泥水はシックナで濃縮後（濃縮工程でPAC及び高分子凝集剤添加済み）の泥水で含水比は470％であった。付与した負圧は75kN／m2、逆洗時付与した正圧は100kN／m2とした。
【００３８】
（実験結果）
【００３９】
約10分でドレーン材表裏に各々25mm厚の脱水ケーキが付着し、この脱水ケーキの平均含水比は158％であった。約2秒の圧縮空気による逆洗作業で、脱水ケーキは完全にドレーン材から剥離した。
【００４０】
脱水ケーキの生成量は2×0.025m×0.1m×1m＝0.005m3（ただしドレーン材1m、10分間あたり）であった。
【００４１】
このときの排水量は、10分間で0.0055 m3であった。なお、長さ10mのドレーン材でも略同様の結果が得られた。
【００４２】
（実機試算）
【００４３】
実験結果を基に性能を試算した。脱水時間を10分とし、逆洗および再負圧付与時間を2分とすると、脱水作業サイクルタイムは計12分となる。依って、5回／h脱水作業が可能である。
【００４４】
脱水ケーキの生成量は、0.005m3×5回／h＝0.025m3／h（ドレーン材1m当たり）である。
【００４５】
同様に、排水量は、0.0055m3×5回／h＝0.0275m3／h（ドレーン材1m当たり）である。
【００４６】
ドレーン材を200 m3の泥水槽（直径6m×高さ6.8m）に設置した場合、5m長のドレーンを600本吊り下げるとすると、ドレーン材の総延長は、3,000ｍとなる。結論として、このドレーン式脱水システムは、
【００４７】
脱水ケーキの生成量は、0.025m3／ｈ×3000m＝75 m3／ｈ、
【００４８】
同様に、排水量は、0.0275m3／h×3000m＝82.5 m3／ｈ、
【００４９】
処理受入泥水量は、75＋82.5＝157.5 m3／ｈとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の脱水処理装置の説明用縦断側面図である。
【図２】本発明の脱水処理装置の濾過材部の説明用側面図である。
【図３】本発明の脱水処理装置の切替弁の動作説明図である。
【図４】本発明の脱水処理装置の脱水ケーキの層厚を示すグラフである。
【図５】本発明の脱水処理装置の含水比を示すグラフである。
【図６】本発明の脱水処理装置の他の実施例の説明用側面図である。
【図７】本発明の脱水処理装置の更に他の実施例の切替弁の動作説明図である。
【図８】本発明の脱水処理装置の更に他の実施例の切替弁の動作説明図である。
【図９】従来の脱水処理装置の説明用縦断側面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  シックナー
２  中間槽
３  フィルタープレス
４  脱水ケーキ
５  貯蔵部
６  シックナー
７  泥水槽
８  泥水管
９  泥水ポンプ
１０  エンドキャップ
１１  排水キャップ
１２  排水ホース
１３  プラスチックボードドレーン材
１４  濾過材部
１５  集水管
１６  排水管
１７  真空排水装置
１８  開放管
１９  切替弁
２０  吊り架台
２１  脱水ケーキ掻き上げ装置
２２  真空タンク
２３  真空ポンプ
２４  発条装置
２５  起振機
２６  圧縮機
【図１】
2005103372.tif 000003
【図２】
2005103372.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005103372.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005103372.tif 000008
【図７】
2005103372.tif 000009
【図８】
2005103372.tif 000010
【図９】
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