(57)【要約】【課題】土砂分離手段による二次処理を施すことなくフィルタープレスに直接充填することで、場外に排出できるようにして活用できない産業廃棄物や汚染水を一切外部に排出しない排出土処理方法を提供する。【解決手段】本発明の排出土処理方法は、排出土を横方向に積層されたフィルタープレス４の複数の濾室４−２に、濾室４−２の上部位置に連通して設けられる開口４−３から順次に充填して行くと共に、前記排出土から分離させた泥土分をスラリー槽５−１に貯留して置き、次いで、スラリー槽から濃度調整された泥土分を取り出してフィルタープレス４に加圧充填して、充填された泥土分と前記排出土とを加圧脱水し、しかる後に、フィルタープレスの濾室４−２を開放して脱水ケーキを排出している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排出土を横方向に積層されたフィルタープレスの複数の濾室に、該濾室の上部位置に連通して設けられる開口から順次に充填して行くと共に、前記排出土から分離させた泥土分をスラリー槽に貯留して置き、次いで、該スラリー槽から泥土分を取り出してフィルタープレスに加圧充填して、充填された泥土分と前記排出土とを加圧脱水し、しかる後に、フィルタープレスの濾室を開放して脱水ケーキを排出する排出土処理方法。
【請求項２】
排出土が、所定粒径以上の粗粒分と土砂及び泥土分に分級され、粗粒分が分離されて取り除かれると共に、該土砂を横方向に積層されたフィルタープレスの複数の濾室に、該濾室の上部位置に連通して設けられる開口から順次に充填されることを特徴とする請求項１に記載の排出土処理方法。
【請求項３】
排出土もしくは排出土から分級された土砂が、フィルタープレスの濾室に充填される前に、消粘剤を供給添加されることを特徴とする請求項１又は２に記載の排出土処理方法。
【請求項４】
スラリー槽から取り出された泥土分が、フィルタープレスに加圧充填される前に消粘剤を供給されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の排出土処理方法。
【請求項５】
脱水ケーキが、分級後の粗粒分と混合されて外部に排出されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の排出土処理方法。
【請求項６】
排出土が、予め所定粒径以下の大きさに粉砕されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の排出土処理方法。
【請求項７】
フィルタープレスからの脱水液が、濾水槽に集められて再利用されると共に、坑内排水処理装置及び中和処理装置を経て浄化処理水として外部放流されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の排出土処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設現場で発生される掘削土、建設残土、浚渫土砂及び汚泥等の排出土にフィルタープレスを活用した有効処理を加えることで、外部に活用できない産業廃棄物及び汚染水としては、一切排出しない排出土処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業の発達は、公害や環境破壊の防止を図りながら発達することを求められるが、建土現場で発生される掘削土、建設残土、浚渫土砂及び汚泥等の排出土や各種製造工場等から廃棄される泥土等の産業廃棄物等は、その廃棄や焼却減容化等の処分方式では、施設の設定が時間的に間に合わない状況にあることから、産業廃棄物による資源の再利用化を促進する状況にある。
【０００３】
しかして、浚渫土砂や汚泥のように土粒分の少ない水／土粒分の重量比３００％程度のしゃぶしゃぶ状態の泥土については、フィルタープレス等を用いた加圧脱水によって処理してきたが、泥土圧シールド工法による玉石、砂礫、シルト及び粘土等が混合状態にあるの礫混じり土砂のように、水／土粒分の重量比７０〜８０％程度と含水比の小さい排出土及び泥土状の粘性土については、フィルタープレスによる加圧脱水の処理対象にされていなかった。
【０００４】
そこで、泥水圧シールド工法等では、掘削ずりの混入した排泥水をシールドマシンから土砂分離装置に投入して、排泥水中の玉石、砂礫、砂、シルト及び粘土を分離除去して一次処理土にすることで普通土として処理しているが、土砂分離装置で分離できなかった粒径の細かいシルトや粘土については、凝集剤によってフロック状に凝集させてから、フィルタープレス等を用いて加圧脱水することで、脱水ケーキにする二次処理土にして産業廃棄物として処理していた。
【０００５】
しかして、一次処理において規定粒度以上に分級選別したとしても、玉石、礫、砂等の周りには高含水率の粘土分やシルト分等の泥土分が付着していることが多いために、これをダンプ等で場外に排出するには泥土分が飛散するために困難であることから、固化剤によって付着泥土分を固着させる固化処理を施して含水比を低下させて場外搬出していた。
【０００６】
一次処理土の運搬及び搬出作業では積込み運搬機械の作業効率やダンプによる運搬効率も低下すると共に、運搬中に周辺環境を悪化させるばかりか処分地での敷均しや盛土をも困難にしていた。
【０００７】
又、二次処理土では、シルトや粘土分が相対的に多すぎると脱水ケーキの内部が十分脱水されないために、ストックヤードで二次処理土に生石灰やセメント系固化剤を添加して混合しながら固化処理する必要があり、処理土量を増加させてコスト高にしていた。
【０００８】
そこで、掘削土、建設残土、浚渫土砂及び汚泥等のように玉石、砂礫、砂、シルト及び粘土の混在する排出土については、排出土を一旦粒土選別して大きいサイズの土砂礫分を除去し、土砂と泥土分のみをフィルタープレスで処理できるサイズに破砕機で微破砕して、フィルタープレスに圧送する一方、泥土分を濃度調整槽で最適濃度に調整して高圧ポンプでフィルタープレス送給して加圧脱水する処理方法や、排泥水から土砂を分離する際に、排泥水から細砂よりも粒径の大きな粗粒分を土砂分離手段で分級選別して一次処理土にすると共に、分級選別された残りの排泥水を凝集沈殿スラリー槽で凝集沈殿させて、一次処理の粗粒分よりも粒径の小さな細粒分をフィルタープレスで加圧脱水することで二次処理土とすることで、一次処理土に含まれる細砂の量を大幅に減少させてシルトや粘土分が付着混入する割合を削減して一次処理土の流動化を抑制すると共に、二次処理土には細砂を含ませてシルトや粘土分だけの場合より脱水ケーキの含水比を低下させる提案もなされている。（例えば、特許文献１、２を参照）
【０００９】
しかるに、固液分離を利用する従来のフィルタープレスでは、濾室の厚さを３０ｍｍにして、５〜７ｋｇ／ｍ２の圧力で脱水していたので、濾室の厚さより大きいサイズの土砂礫分を分級除去して別途処理しなくてはならず、さらに、それらの土砂礫分を除去した残りの排出土も微微粉砕したり凝集沈殿スラリー槽で凝集沈殿させて細流分を取り出す等の様々な処置を講じたうえでなければ、フィルタープレスで処理するには、処理固液分離効率が悪くなってケーキ状態がブロック状や汚泥状になるので、有効再使用化するのに効率的に移行出来ない難点があった。
【００１０】
又、土砂と泥土分のみを従来のフィルタープレスで処理できるサイズに破砕機で微破砕するには多大の労力と時間を要し、凝集沈殿スラリー槽で凝集沈殿させて細流分を取り出すにも、別途設備や沈殿に多大な時間を要していた。
【００１１】
これを改善して開発された高圧フィルタープレスは、濾室の厚さを２１ｍｍの薄層にして、１５ｋｇ／ｍ２の中圧にしたり、濾室の厚さを３０ｍｍにして、４０ｋｇ／ｍ２の高圧にしているが、建設現場等から発生する砂礫や土砂を含む低含水率の泥土を含むスラリー等に対しては、処理費が高くて操作性も良く無く、得られるケーキは依然としてブロック状であって、稼働効率を悪くして資源の有効な再利用化が図れていなかった。
【００１２】
特に、泥土圧シールド工法等では、掘削時に切羽面の安定を図るため粘性剤等が添加され、これらも排出土のフィルタープレスによる脱水処理効率を妨げる傾向にあった。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００−１９７８８０号公報、（段落符号「０００６」〜「０００９」末行、「００１３」〜「００２３」末行、図１）
【特許文献２】
特開２０００−１５０１８号公報、（段落符号「０００２」〜「０００７」末行、「００１９」〜「００２８」末行、図１）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の状況に鑑みて提案するものであり、現場からの礫混じり土砂のように水／土粒分の重量比７０〜８０％程度と含水比の小さい排出土について、従来のような土砂分離手段による分級選別や固化剤によって付着泥分を固着させる二次処理を施すことなく、フィルタープレスに直接充填することで加圧脱水し、水／土粒分の重量比２０〜３０％程度の低含水率状態にしてダンプ等で場外に排出できるようにすることによって、活用できない産業廃棄物や汚染水を一切外部に排出しない排出土処理方法を提供している。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明である排出土処理方法は、排出土を横方向に積層されたフィルタープレスの複数の濾室に、濾室の上部位置に連通して設けられる開口から順次に充填して行くと共に、前記排出土から分離させた泥土分をスラリー槽に貯留して置き、次いで、スラリー槽から濃度調整された泥土分を取り出してフィルタープレスに加圧充填して、充填された泥土分と前記排出土とを加圧脱水し、しかる後に、フィルタープレスの濾室を開放して脱水ケーキを排出しており、排出土を面倒な微破砕処理や凝集沈殿処理を講じて細粒分化することなくフィルタープレスに直接充填し、しかも、その充填を横方向に積層されたフィルタープレスの複数の濾室に、濾室の上部位置に連通して設けられる開口から順次に充填して行くので、排出土を複数の濾室に確実に容易に充填することができ、建土現場で発生される掘削土、建設残土、浚渫土砂及び汚泥等の排出土にフィルタープレスを活用しながら低含水率状態にして、活用できない産業廃棄物及び汚染水としては、外部に一切排出しないで処理している。
【００１６】
請求項２に記載の発明である排出土処理方法は、請求項１に記載の排出土処理方法において、排出土を所定粒径以上の粗粒分と土砂及び泥土分に分級し、粗粒分が分離されて取り除かれると共に、土砂を横方向に積層されたフィルタープレスの複数の濾室に、濾室の上部位置に連通して設けられる開口から順次に充填されることを特徴としており、上記機能に加えて、排出土を例えばフィルタープレスに充填できないか若しくは容易に充填できないような所定粒径以上の粗粒分と土砂及び泥土分に分級しながら、粗粒分を取り除くことで排出土の充填を容易にして処理効率を向上させている。
【００１７】
請求項３に記載の発明である排出土処理方法は、請求項１又は２に記載の排出土処理方法において、排出土もしくは排出土から分級された土砂が、フィルタープレスの濾室に充填される前に、消粘剤を供給添加されることを特徴としており、上記機能に加えて、移送される排出土又は排出土を分級して得られた土砂を、フィルタープレスに送られる迄は所定の粘性に保つことで容易に移送でき、フィルタープレス内に充填された後においては、排出土に含まれている礫混じり土砂の玉石、礫、砂等の周りに付着している粒径の細かいシルトや粘土を消粘剤で分離し易くすることで脱水を早めており、フィルタープレスにおける脱水操作を容易にしている。
【００１８】
請求項４に記載の発明である排出土処理方法は、請求項１乃至３に記載の排出土処理方法において、スラリー槽から取り出された泥土分に、フィルタープレスに加圧充填される前に消粘剤を供給することを特徴としており、上記機能に加えて、圧送される泥土分がフィルタープレスに送られる迄は所定の粘性を保って容易に圧送できると共に、フィルタープレス内に充填された後は脱水を早めるように、泥土分に含まれる粒径の細かいシルトや粘土を消粘剤で分離し易くして、フィルタープレスにおける脱水操作を容易にしている。
【００１９】
請求項５に記載の発明である排出土処理方法は、請求項２乃至４に記載の排出土処理方法において、脱水ケーキを分級後の粗粒分と混合して外部に排出することを特徴としており、上記機能に加えて、周りに高含水率の粘土分やシルト分等の泥土が付着して運搬搬出が困難であった粗粒分に対して、生石灰やセメント系固化剤等を添加する固化処理に換えて、同じ排出土から生成した脱水ケーキによって水分を吸収させることで、粗粒分の周りに付着する高含水率の泥土の含水率を低下させて粗粒分運搬搬出を可能にしており、活用できる産業廃棄物の搬出を容易にしている。
【００２０】
請求項６に記載の発明である排出土処理方法は、請求項１乃至５に記載の排出土処理方法において、排出土を予め所定粒径以下の大きさに粉砕することを特徴としており、上記機能に加えて、現場で発生する玉石や礫混じり土砂等の発生土を移送管を円滑に移送できる径に粉砕してフィルタープレス等に移送し易いようにしたり、或いはフィルタープレスの充填口と濾室幅より小径に粉砕して、フィルタープレスに充填し易すくすると共にフィルタープレスに充填できる排出土の充填量を増加させて排出土処理量の増大を図っている。
【００２１】
請求項７に記載の発明である排出土処理方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の排出土処理方法において、フィルタープレスからの脱水液を濾水槽に集めて再利用すると共に、坑内排水処理装置及び中和処理装置を経て浄化処理水として外部放流することを特徴としており、上記機能に加えて、活用できない産業廃棄物や汚染水を一切外部に排出しないように処理している。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明による排出土処理方法は、排出土を横方向に積層されたフィルタープレスの複数の濾室に、該濾室の上部位置に連通して設けられる開口から順次に充填して行くと共に、前記排出土から分離させた泥土分をスラリー槽に貯留して置き、次いで、該スラリー槽から濃度調整された泥土分を取り出してフィルタープレスに加圧充填して、充填された泥土分と前記排出土とを加圧脱水し、しかる後に、フィルタープレスの濾室を開放して脱水ケーキを排出することを基本にし、排出土を所定粒径以上の粗粒分と土砂及び泥土分に分級して粗粒分を分離して取り除くと共に、土砂を横方向に積層されたフィルタープレスの複数の濾室に、濾室の上部位置に連通して設けられる開口から順次に充填したり、排出土もしくは排出土から分級された土砂に、フィルタープレスの濾室に充填される前に消粘剤を供給添加し、スラリー槽から取り出された泥土分にフィルタープレスに加圧充填する前に消粘剤を供給すると共に、脱水ケーキを分級後の粗粒分と混合して外部に排出することを特徴としている。
以下に、本発明による排出土処理方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図１に示す実施の形態は、本発明の排出土処理方法を泥土圧シールド工法に適用した例であり、図において、１は泥土圧シールド機、２は一次貯留のための土砂ホッパー、３は分級装置、４はフィルタープレス、５は泥土の濃度調整装置であり、６は脱水ケーキを解砕して搬出するための土砂ホッパー、７、８及び９は、濾水槽、坑内排水処理ユニット及び中和処理ユニットである。
【００２４】
泥土圧シールド機１では、掘削された玉石、砂礫、砂、シルト及び粘土等の混在している土砂、即ち、排出土を、排出パイプ１−３を用いずにそのままコンベヤやトロッコ等で運搬して土砂ホッパー２に移送したり、本実施の形態で示すようにスクリューコンベア１−１でコーンクラッシャー１−２に移送することで、排出パイプ１−３に適合できるように所定の粒径以下に予め粉砕しながら、粒径以下に粉砕された土砂の全てをスラッジポンプ１−４によって土砂ホッパー２にポンプ圧送して一次貯留している。
【００２５】
コーンクラッシャー１−２で排出土を所定粒径以下に破砕するのは、排出土を排出パイプ１−３に適合できる径に粉砕して排出パイプ１−３を円滑に移送できるようにしたり、コンベヤやトロッコ等で運搬しやすい径に粉砕して、運搬を容易にできるようにしており、或いはフィルタープレスの充填口や濾室幅より小径に粉砕して、フィルタープレスに充填し易すくすると共に、フィルタープレスに充填できる排出土の充填量を増加させて排出土処理量の増大を図るためのものである。
【００２６】
以上のように、本実の形態では、コーンクラッシャー１−２で所定の粒径以下に粉砕しているが、排出土が、移送或いは充填がが容易に行えるような粒径である場合には、粉砕せずに直接土砂ホッパー２に移送するものであり、さらに、排出土が、フィルタープレス４への充填が容易に行えるような粒径である場合には、コーンクラッシャー１−２及び分級装置３を設けることなく、図の仮想線が示すように、土砂ホッパー２に移送してから後述する分級装置３による分級を介さずに、土砂ホッパー３−２に直接移送してもよいものである。
【００２７】
コーンクラッシャー１−２の粉砕によって所定の粒径以下に成された排出土は、土砂ホッパー２からスクリューフィーダー２−１によって分級装置３に移送され、振動篩３−１、二次貯留のための土砂ホッパー３−２から構成されている分級装置３によって処理され、スクリューフィーダー２−１からの排出土は、網目の大きさと傾斜角を調整された振動篩３−１によって、玉石、砂礫等の所定粒径以上の粗粒分から成る一次処理土１５と所定の粒径以下に成った礫混じりの土砂１０と泥土分に分離されている。
【００２８】
分級装置３で排出土を分級するのは、コーンクラッシャー１−２を通さずに排出土をそのまま土砂ホッパー２に移送したり、コーンクラッシャー１−２を通しても、フィルタープレスに充填する際に容易に充填できる粒径に粉砕されていないものもあり、これらを、フィルタープレス４に充填する際に容易に充填できない所定粒径以上の粗粒分からなる一次処理土１５と、所定の粒径以下に成った礫混じりの土砂１０と泥土分に分級することで、排出土から所定粒径以上の粗粒分から成る一次処理土１５を取り除いて、フィルタープレス４への排出土の充填を容易にして処理効率の向上を図るものである。
【００２９】
次いで、一次処理土１５は、普通土として外部に排出されるか後述するように脱水ケーキと混合することで含水率を低下させた状態にすることで、活用可能な産業廃棄物として外部に排出されるが、礫混じりの土砂１０と泥土分から成る排出土は、フィルタープレス４への充填が直接行える粒径の排出土と共に、土砂ホッパー３−２において二次貯留される。
【００３０】
土砂ホッパー３−２に直接移送された排出土又は分級装置介して所定粒径以上の粗粒分を取り除いて移送された排出土は、土砂ホッパー３−２内において粒径や重量が大な土砂分は下方に沈降し、泥土分は上部に集積して互いに分離することになる。
【００３１】
上部に集積した泥土分は、土砂ホッパー３−２から取り出されて濃度調整装置５に移送され、スラリー槽５−１に貯留されるが、土砂ホッパー３−２内で沈降している礫混じりの土砂１０は、土砂ホッパー３−２からスラッジポンプ等の泥土給液ポンプ３−３によってフィルタープレス４に供給されている。
【００３２】
しかして、礫混じりの土砂１０は、土砂ホッパー３−２からフィルタープレス４に移送される過程で、消粘処理装置１６から供給される消粘材が泥土給液ポンプ３−３の前で添加されているものであり、礫混じりの土砂１０は、消粘材の供給添加によって、フィルタープレス内に移送充填された土砂１０の加圧脱水を早め、処理効率の向上を図っている。
【００３３】
消粘材の供給添加は、掘削時の切羽安定を目的にして粘性剤が添加されている泥土圧シールドからの排出土の場合に、特に有効である。
即ち、泥土圧シールドからの排出土は、添加されている粘性剤に対する粘性剤の作用によって、フィルタープレスに送られる期間にあっては所定の粘性を保って容易に移送できると共に、フィルタープレス内に充填された後には、礫混じりの土砂１０をその作用によって離脱容易にすることで加圧脱水の処理効率を向上させるものであり、その効果が大である。
【００３４】
尚、この消粘材は、添加時期によってその作用を発揮する時間が異なることから、フィルタープレス４に充填した土砂１０が効率よく脱水処理できるように、その添加場所と添加時期の選択をしながら調整することができる。
【００３５】
フィルタープレス４への供給は、ホース４−１を通じて行われるが、本実施の形態では、図示のように濾室４−２の上部位置に連通して設けられる開口４−３を通じて挿入されるホース４−１によって、フィルタープレス４の一方端に在る濾室４−２’から、脱出されるホース４−１に従って他方端の濾室４−２”まで順次に充填している。
【００３６】
フィルタープレス４の濾室４−２への礫混じりの土砂１０の充填は、濾室４−２の上方端から一斉に充填することができると共に、ホース４−１を他方端の濾室４−２”側に固定して置いて濾室４−２の上部位置に連通して設けられる開口４−３から全ての濾室４−２へ一斉に充填することも可能である。
【００３７】
フィルタープレスの開口４−３は、詳細に図示していないが、濾室４−２”側にホース４−１に対する充填バルブ４−４と、後述するように土砂ホッパー３−２で分離され、スラリー槽５−１に貯留されている泥土分を高圧ポンプによってフイルタープレス４に圧送し、既に充填されている土砂１０と一緒に加圧脱水するための注入孔４−５を備えている。
【００３８】
又、開口４−３の濾室４−２’側には、開口４−３に高圧空気を吹き込むための供給孔４−８が装備されており、加圧脱水終了後に濾室４−２内に残る未脱水部分をを高圧空気によって注入孔４−５から取り出して、空気送付配管１１を経由させて濃度調整装置５のスラリー槽５−１に貯留して置けるように構成している。
【００３９】
尚、本実施の形態は、泥土圧シールド工法の例なので、排出土としての土砂には、玉石、砂礫、砂、シルト及び粘土等を混在させているが、泥水シールド工法の掘削土砂や浚渫土砂及び建設排土については、排出土としての土砂において、砂礫は小さな土粒子に粉砕されていたり、存在しても小径の粒土である。従って、本発明の排出土処理方法においては、上記実施の形態のようにコーンクラッシャーによる破砕や付着粘土等に対処する消粘材の添加を行うことが必須ではなく、必要に応じて適宜に選択されることになる。
【００４０】
又、スラリー槽５−１には、濃度調整装置５を構成している給水槽５−２から水が供給されているので、貯留されている泥土分の粘性が高すぎる場合には、給水槽５−２から水を供給して攪拌を加えられながら、その粘性を調整することになる。次いで、粘性を調整された泥土分は、高圧ポンプ５−３によって送給配管１２を経由しながら開口４−３の注入孔４−５に圧送されている。
【００４１】
開口４−３からの泥土分１３は、１５〜１８ｋｇ／ｃｍ２の圧力を加えられることで、フィルタープレス４の全ての濾室４−２に加圧充填されると共に、先に濾室内に充填されている土砂１０と一体になって加圧脱水されることによって、水／土粒分の重量比を２０〜３０％程度に低下させた状態に絞り込むことができる。
【００４２】
そして、濃度調整された泥土分は、スラリー槽５−１からフィルタープレス４に圧送される過程で、消粘処理装置１６から供給される消粘材が、図示※印のように高圧ポンプ５−３の前で供給添加されている。消粘材の供給添加は、泥土分だけでなく先にフィルタープレス４内に移送充填されている土砂１０の加圧脱水を早め、処理効率の向上を図っているが、この消粘材は、上述したように添加時期によってその作用を発揮する時間が異なるので、泥土分だけでなくフィルタープレス４に既に充填されている土砂１０を効率よく脱水処理できるように、その添加場所、添加時期を選択調整している。
【００４３】
充分な脱水で低含水率に形成された脱水ケーキ１４は、濾室４−２を開放することでフィルタープレス４から排出されるが、コンベア６−１によって解砕機６−２に搬送されることで、パサパサ状態にしてから土砂ホッパー６に貯留されており、二次処理された活用できる産業廃棄物として、ダンプ等で場外に搬出している。
【００４４】
しかして、脱水ケーキ１４は、上記した玉石、砂礫等の所定粒径以上の粗粒分から成る一次処理土１５と混合することで、周りに高含水率の粘土分やシルト分等の泥土を付着させているために、運搬搬出が困難であった粗粒分の水分を吸収することで含水率を低下させており、脱水ケーキ１４と一次処理土１５との混合物の運搬搬出を可能にして、活用可能な産業廃棄物としてダンプ等で場外に一括搬出することを可能にしている。
【００４５】
又、フィルタープレス４からの抽出水は、一般に行われているように集められて濾水槽７に貯留されており、場内においてそのままの状態で再利用されると共に、余剰水は坑内排水処理ユニット８に送られている。
【００４６】
坑内排水処理ユニット８は、坑内排水を集める坑内排水原水槽８−１と高分子溶解槽８−２及びシックナー８−３から構成されているので、濾水槽７からの余剰水は、坑内排水と共に坑内排水原水槽８−１に貯留され、高分子溶解槽８−２からの溶解高分子を受けて浄化されている。高分子浄化後の排水は、一部をスラリー槽５−１に還元して泥土分の攪拌に活用しながら、大部分を中和処理ユニット９に移している。
【００４７】
尚、この排水は、上述した給水槽５−２からの水として活用できるものであるから、この排水を利用することで濃度調整装置５を構成している給水槽５−２を省略することも可能である。
【００４８】
中和処理ユニット９は、中和原水槽９−１と此処から汲み上げて炭酸ガスを加えることで中和処理される中和反応槽９−２から構成されており、移相されてきた高分子浄化後の排水を中和処理して無害に浄化してから再び中和原水槽９−１に返している。
【００４９】
従って、坑内排水やフィルタープレスから抽出される脱水、即ち、現場から外部に排出される全べての排水は、完全な清水として浄化されているものである。
【００５０】
以上のように、本発明による排出土処理方法は、上記実施の形態で詳細に説明した構成によって、泥土圧シールド機から掘削された玉石、砂礫、砂、シルト及び粘土等の混在している土砂及びその他の掘削土砂や浚渫土砂及び建設排土等の排出土を、玉石、砂礫等の一次処理土と所定の粒径以下に粉砕された礫混じりの土砂に分級した後に、配置した構成のフィルタープレスの活用によって、二次処理された活用できる産業廃棄物として場外に搬出したり、砂礫等の一次処理土と一体化されることで、活用可能な産業廃棄物としてダンプ等で場外に一括搬出すると共に、場内の排水を全て浄化水にして排出するものであって、従来から問題になっている活用できない産業廃棄物や汚染水を外部に一切排出しないものである。
【００５１】
次に、本発明の排出土処理方法に用いるフィルタープレスについて、その実施の形態を説明する。
【００５２】
図２は、フィルタープレスの実施の形態を示す正面図であり、図３、４はその操作概要を示す工程図である。
本実施の形態におけるフィルタープレス４は、前方に土砂を充填するホース４−１を備えており、複数の濾室４−２が一方端の濾室４−２’から他方端の濾室４−２”まで横方向に積層されて、ファーストヘッド４−６とルーズヘッド４−７との間に開放可能に配置されている。
【００５３】
ファーストヘッド４−６には、開口４−３が濾室４−２の上部位置を連通するように設けられており、その端部には充填バルブ４−４と泥土分を出し入れすると共に、これを加圧するための注入孔４−５とが配置されており、ルーズヘッド４−７には、濾室４−２の上部位置に連通して、高圧空気を注入できる供給孔４−８が配置されている。
【００５４】
ホース４−１は、可撓性を備えていることで、フィルタープレス４への挿脱に従いながらガイドドラム４−８等によって柔軟に折り曲げられて、狭い場所に収まっている。
【００５５】
又、濾室４−２は、濾布４−９を両側に装備した中空リング濾枠４−１０から構成されている。平板から成る濾布４−９の両面には、フィルターが貼設されると共に複数の脱水溝４−１４が設けられていることで、中空リング濾枠４−１０からの脱水を抽出し易いように形成されており、上方側に偏らせた位置には、開口４−３に対応させてホース４−１を通すための開口４−１１が設けられている。
【００５６】
濾室４−２は、隣接する濾布４−９間の間隔、開口４−３及び濾布４−９の開口４−１１を、少なくとも粒径５０ｍｍ以上〜２００ｍｍ程度の排出土が充填できる間隔に構成している。従って、排出土に混在する大きいサイズの玉石や礫分を５０ｍｍ〜２００ｍｍ程度の粒径に破砕する場合には、従来行われていたフィルタープレスによる脱水処理における事前処理のように、排出土を砂や泥土分のような小粒径に粉砕処理していたのに比べて、時間と労力が大幅に削減されている。
【００５７】
そして、中空リング濾枠４−１０は、一方側に傾斜した傾斜面４−１２を有する内孔４−１３を形成することで、脱水することによって形成される脱水ケーキが中空リング濾枠４−１０から落下し易いように構成している。
【００５８】
尚、フィルタープレス４の下方には、脱水ケーキを解砕して土砂ホッパー６に搬出するためのコンベア６−１と、図示していないが前述したフィルタープレス４からの抽出水を集めて濾水槽７に貯留するための集水器が配置されている。
しかして、フィルタープレス４は、土砂をホース４−１で充填されながら脱水することで脱水ケーキを形成して排出するが、その経過を図３、４に示す工程図に従って以下に説明する。
【００５９】
図３は、フィルタープレス４に脱水処理する礫混じりの土砂１０を充填する工程を示しており、図３（ａ）は、フィルタープレス４に礫混じりの土砂１０を充填する工程である。
本工程では、濾室４−２の上方から充填したり、固定したホースから充填するという実施の形態もあるが、本実施の形態では、濾室４−２の上部位置を連通する開口４−３から挿脱する充填ホースを通じて充填している。
【００６０】
本実施の形態では、ホース４−１を開口４−３から挿入して一方端の濾室４−２’迄到達させた後に、泥土の充填がホース４−１を通じて開始されることでホース４−１を開口４−３から脱出させながら濾室４−２に順次に充填しており、他方端の濾室４−２”に達した段階で充填バルブ４−４を閉鎖して礫混じり土砂１０の充填を完了する。
【００６１】
図３（ｂ）は、濾室４−２において、脱水処理する礫混じりの土砂１０を満杯に充填し終えた状態を示している。
礫混じり土砂１０は、図示のように濾室４−２の全域に亘って充填されているが、所定の時間が経過すると、所定の粒径以下に粉砕された玉石や砂礫等と細砂泥土とが分離状態になって、各濾室４−２の下方部には、重量の重い粉砕された玉石、砂礫等と砂から成る粗粒分１０−１が沈下して貯留されることになり、濾室４−２の上方位置には、泥土分１０−２が集積されることになって、相互に分離した状態に保持されることになる。
【００６２】
図３（ｃ）は、濾室４−２において、脱水処理する礫混じりの土砂１０をほぼ一杯に充填した状態を示している。
本実施の形態は、礫混じり土砂１０を濾室４−２内に充満状態に充填することなく、濾室４−２の上方位置の部分を空室に形成しておくものであり、濃度調整した後の調整泥土分１３を濾室４−２内に充填し易いようにしている。しかして、礫混じり土砂１０の充填割合をどの程度にするかは、礫混じり土砂１０に混入されている粒土の粒径や礫等の周りに付着している粘土分やシルト分等の泥土の状態を勘案して適宜に調整できるものである。
【００６３】
図４は、フィルタープレス４にスラリー槽５−１で濃度調整した後の調整泥土分を加圧充填する工程を示しており、図４（ａ）は、フィルタープレス４に濃度調整された後の調整泥土分１３を加圧充填する工程である。
【００６４】
図４での実施の形態は、図３（ｃ）で説明した実施の形態のように、礫混じり土砂１０が濾室４−２内に密に充填されずに濾室４−２の上方部分が、空室を形成した場合であり、図４（ａ）では、前述した濃度調整装置５のスラリー槽５−１において濃度調整された後の調整泥土分１３が、送給配管１２を経由して注入孔４−５から濾室４−２に加圧充填されている。
【００６５】
図４（ｂ）は、注入孔４−５からの調整泥土分１３が濾室４−２の空室に加圧充填され、粗粒分１０−１と一体になって加圧脱水される状態を示している。
【００６６】
送給配管１２を経由する調整泥土分１３は、注入孔４−５から加圧充填されることで全ての濾室４−２に加圧充填されて行き、図示のように下方に沈降している粗粒分１０−１と上部空室に充填される調整泥土分１３とが一体になって、濾室４−２内に加圧状態で充満している。
【００６７】
本工程では、送給配管１２と注入孔４−５から１５〜１８ｋｇ／ｃｍ２の圧力で調整泥土分１３を更に加圧供給することで、同様の圧力が濾室４−２に加えられる。これによって、粗粒分１０−１と調整泥土分１３とは、充分に加圧脱水されることになり、水／土粒分の重量比を２０〜３０％程度に低下させた状態に絞り込むことで脱水ケーキ１４を形成している。
【００６８】
図４（ｃ）は、脱水ケーキ１４を形成してから濾室４−２内に残る未脱水の調整泥土分１３を取り出す工程を示している。
フィルタープレスで脱水処理を行う場合、加圧脱水を終えた時点で濾室４−２内には、その上部位置に連通して設けられる濾布４−９の開口４−１１近辺に未脱水部分が残る。そこで、加圧脱水が終了した後に、ルーズヘッド４−７に配置されている供給孔４−８から濾室４−２に高圧空気を吹き込んでおり、これによって濾室４−２の内に残る未脱水部分を高圧空気によって注入孔４−５から取り出している。
【００６９】
以上の操作で、注入孔４−５から取り出された未脱水部分は、空気送付配管１１を通じて濃度調整装置５のスラリー槽５−１に回収しており、次の加圧脱水操作に待機させている。
【００７０】
図４（ｄ）は、加圧脱水された脱水ケーキ１４をフィルタープレスから排出する最終工程を示している。
本工程では、ルーズヘッド４−７を後退させて積層状態にある濾室４−２を解放した後にこれを回動させているが、濾室４−２を構成している中空リング濾枠４−１０は、一方側に傾斜した傾斜面４−１２を有している内孔４−１３を形成していることから、中空リング濾枠４−１０をその傾斜面４−１２のの傾斜方向に回動させることで、脱水ケーキ１４は、濾布４−９と離反して傾斜する中空リング濾枠４−１０から容易に落下することになる。
【００７１】
以上のように、泥土圧シールド機から掘削された玉石、砂礫、砂、シルト及び粘土等の混在している土砂、その他の掘削土砂や浚渫土砂及び建設排土等を対象にする排出土は、分級によって所定の粒径以下に粉砕された礫混じりの土砂をフィルタープレスにその上方端もしくは積層方向の上方位置から充填されることによって、水／土粒分の重量比２０〜３０％程度の含水率に低下させた脱水ケーキとしてフィルタープレスから確実に排出することを可能にしている。
【００７２】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明による排出土処理方法は、これらの実施の形態に何ら限定されるものでなく、個々の装置や部材に関してその形状と材質等を、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは当然のことである。
【００７３】
【発明の効果】
請求項１に記載の排出土処理方法は、排出土を横方向に積層されたフィルタープレスの複数の濾室に、濾室の上部位置に連通して設けられる開口から順次に充填して行くと共に、前記排出土から分離させた泥土分をスラリー槽に貯留して置き、次いで、該スラリー槽から濃度調整された泥土分を取り出してフィルタープレスに加圧充填して、充填された泥土分と前記排出土とを加圧脱水し、しかる後に、フィルタープレスの濾室を開放して脱水ケーキを排出しているので、排出土を面倒な微破砕処理や凝集沈殿処理を講じて細粒分化することなくフィルタープレスに直接充填し、しかも、その充填を横方向に積層されたフィルタープレスの複数の濾室に、濾室の上部位置に連通して設けられる開口から順次に充填して行くので、排出土を複数の濾室に確実に容易に充填することができ、建土現場で発生される掘削土、建設残土、浚渫土砂及び汚泥等の排出土にフィルタープレスを活用しながら低含水率状態にして、活用できない産業廃棄物及び汚染水としては、外部に一切排出しないで処理できる効果を奏している。
【００７４】
請求項２に記載の排出土処理方法は、請求項１に記載の排出土処理方法において、排出土を所定粒径以上の粗粒分と土砂及び泥土分に分級し、粗粒分が分離されて取り除かれると共に、土砂を横方向に積層されたフィルタープレスの複数の濾室に、濾室の上部位置に連通して設けられる開口から順次に充填されることを特徴としているので、上記効果に加えて、排出土を例えばフィルタープレスに充填できないか若しくは容易に充填できないような所定粒径以上の粗粒分と土砂及び泥土分に分級しながら、粗粒分を取り除くことで排出土の充填を容易にして処理効率を向上できる効果を奏している。
【００７５】
請求項３に記載の排出土処理方法は、請求項１又は２に記載の排出土処理方法において、排出土もしくは排出土から分級された土砂を、フィルタープレスの濾室に充填される前に、消粘剤を供給添加することを特徴としているので、上記効果に加えて、移送される排出土又は排出土を分級して得られた土砂を、フィルタープレスに送られる迄は所定の粘性に保つことで容易に移送でき、フィルタープレス内に充填された後においては、排出土に含まれている礫混じり土砂の玉石、礫、砂等の周りに付着している粒径の細かいシルトや粘土を消粘剤で分離し易くすることで脱水を早めており、フィルタープレスにおける脱水操作を容易にできる効果を奏している。
【００７６】
請求項４に記載の排出土処理方法は、請求項１乃至３に記載の排出土処理方法において、スラリー槽から取り出された泥土分に、フィルタープレスに加圧充填される前に消粘剤を供給することを特徴としているので、上記効果に加えて、圧送される泥土分がフィルタープレスに送られる迄は所定の粘性を保って容易に圧送できると共に、フィルタープレス内に充填された後は脱水を早めるように、泥土分に含まれる粒径の細かいシルトや粘土を消粘剤で分離し易くして、フィルタープレスにおける脱水操作を容易にできる効果を奏している。
【００７７】
請求項５に記載の排出土処理方法は、請求項２乃至４に記載の排出土処理方法において、脱水ケーキを分級後の粗粒分と混合して外部に排出することを特徴としているので、上記効果に加えて、周りに高含水率の粘土分やシルト分等の泥土が付着して運搬搬出が困難であった粗粒分に対して、生石灰やセメント系固化剤等を添加する固化処理に換えて、同じ排出土から生成した脱水ケーキによって水分を吸収させることで、粗粒分の周りに付着する高含水率の泥土の含水率を低下させて粗粒分運搬搬出を可能にしており、活用できる産業廃棄物の搬出を容易にできる効果を奏している。
【００７８】
請求項６に記載の排出土処理方法は、請求項１乃至５に記載の排出土処理方法において、排出土を予め所定粒径以下の大きさに粉砕することを特徴としているので、上記効果に加えて、現場で発生する玉石や礫混じり土砂等の発生土を移送管を円滑に移送できる径に粉砕してフィルタープレス等に移送し易いようにしたり、或いはフィルタープレスの充填口と濾室幅より小径に粉砕して、フィルタープレスに充填し易すくすると共にフィルタープレスに充填できる排出土の充填量を増加させて排出土処理量の増大できる効果を奏している。
【００７９】
請求項７に記載の排出土処理方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の排出土処理方法において、フィルタープレスからの脱水液を濾水槽に集めて再利用すると共に、坑内排水処理装置及び中和処理装置を経て浄化処理水として外部放流することを特徴としているので、上記効果に加えて、活用できない産業廃棄物や汚染水を一切外部に排出しないように処理できる効果を奏している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による排出土処理方法を示す実施の形態図
【図２】本発明の排出土処理方法に用いるフィルタープレスの正面図
【図３】フィルタープレスに礫混じりの土砂を充填する工程図
【図４】フィルタープレスに調整泥土分から細砂泥土を取り出し細粒分として再充填する工程図
【符号の説明】
１  泥土圧シールド機、  ２  一次貯留土砂ホッパー、  ３  分級装置、
４  フィルタープレス、  ５  濃度調整装置、  ６  土砂ホッパー、
７  濾水槽、  ８  坑内排水処理ユニット、  ９  中和処理ユニット、
１０  礫混じりの土砂、  １１  空気送付配管、  １２  送給配管、
１３  調整泥土分、  １４  脱水ケーキ、  １５  一次処理土、
１６  消粘処理装置、
１−１  スクリューコンベア、  １−２  コーンクラッシャー、
１−３  排出パイプ、  １−４  スラッジポンプ、
２−１  スクリューフィーダー、  ３−１  振動篩、
３−２  土砂ホッパー、  ３−３  泥土給液ポンプ、  ４−１  ホース、
４−２  濾室、  ４−３  開口、  ４−２’  一方端の濾室、
４−２”  他方端の濾室、  ４−４  充填バルブ、  ４−５  注入孔、
４−６  ファーストヘッド、  ４−７  ルーズヘッド、  ４−８  供給孔、
４−９  濾布、  ４−１０  中空リング濾枠、  ４−１１  開口、
４−１２  傾斜面、  ４−１３  内孔、  ４−１４  脱水溝、
５−１  スラリー槽、  ５−２  給水槽、  ５−３  高圧ポンプ、
６−１  コンベア、  ６−２  解砕機、  ８−１  坑内排水原水槽、
８−２  高分子溶解槽、  ８−３  シックナー、  ９−１  中和原水槽、
９−２  中和反応槽、  １０−１  粗粒分、  １０−２    泥土分、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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