(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体内に配置された洗浄槽に海底から採取した海砂を収容した後、該船体を航行して途中にある淡水を排出する工場の近傍に係留する第１海砂運搬工程と、
前記工場から排出される、工場廃液を集約して処理を行い、河川又は海洋に放流することのできる環境基準を満たした前記淡水を係留された前記船体内の前記洗浄槽に供給して、該洗浄槽中で該淡水と前記海砂とを接触させる希釈工程と、
前記海砂及び前記淡水を前記洗浄槽に保持する船体を前記海砂の消費地に向けて航行させ、前記海砂中から前記淡水に溶出される塩分を含む処理水を前記洗浄槽から抜き取って航行中に海洋に放流する第２海砂運搬工程とを有し、
しかも、前記工場が製鉄所であって、該製鉄所から排出される前記淡水中には硫酸塩が含有されていることを特徴とする海砂の処理方法。
【請求項２】
前記船体の航行中に前記海砂と前記淡水を保持する前記洗浄槽内に圧縮空気を供給して、該海砂と該淡水とを攪拌することを特徴とする請求項１記載の海砂の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は海砂から塩分を除去してコンクリート用骨材等に好適な脱塩処理砂を得ると共に、工場から排出される淡水中の有害物質を低減することのできる海砂の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンクリート使用量の増大に伴い、コンクリートの細骨材となる砂の需要が高まっている。
この砂の需要を満たすために、陸砂に代わって大量採取の容易な海砂が使用される。しかし、海砂には塩分が多量に含まれており、海砂を建築、構造用等のコンクリートに適用する場合には、施工時の硬化不良や、鉄筋等への腐食を起こし易いために耐久性の劣化等の問題を有している。
このような海砂の脱塩処理方法として、例えば以下の（１）〜（３）に示すようなものが知られている。
（１）特開昭５４−７７６７号公報には、航行自在な船体を使用し、該船体内に海砂を収容した後、真水を給水し、しかる後、底部より圧縮空気を注入して水砂内に気泡による攪拌と対流作用を起こさしめ、その後、圧縮空気の注入を停止して船体内の水砂より塩分を含む水を排出せしめる洗浄方法が記載されている。
（２）特開昭５５−１１６４５０号公報には、下底に濾過板及び排水機構を設けて成る洗槽内に海砂を投入充填し、しかる後に該海砂の上部より淡水を撒水して海砂内の塩分を水の作用にて砂と分離し、該塩分を洗水と共に前記排水機構を介して外部に排出する海砂の塩分除去方法が示されている。
（３）特開平２−２１８４４４号公報には、ＦｅＳＯ4及びＭｇＳＯ4の希薄水溶液を用いて海砂を洗浄する方法が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記（１）特開昭５４−７７６７号公報に示される船体内の海砂に真水を供給して圧縮空気により海砂を攪拌する洗浄方法では、以下の１）〜３）に示す問題点があった。
１）利用価値の高い真水が飲用等に適さない塩水となり、しかも多量に消費されるため不経済である。
２）海砂中の塩分の真水に対する溶解度が小さいために、真水を用いた場合には海砂の除塩効果が不充分で処理効率が低い。
３）圧縮空気により海砂を攪拌するが、真水が船体の上部から散水されるだけなので、真水と海砂とを効率的に接触させることができない。
【０００４】
（２）特開昭５５−１１６４５０号公報に示される下底に濾過板及び排水機構を設けて、海砂の上部より淡水を撒水する塩分除去方法では、前記（１）公報と同様に淡水が海砂の上部から撒水されるだけなので、淡水と海砂とを効率的に接触させることができず、脱塩効率が低くなる欠点がある。
【０００５】
（３）特開平２−２１８４４４号公報に記載のＦｅＳＯ4及びＭｇＳＯ4の希薄水溶液を用いて海砂を洗浄する方法では、以下の１）〜３）に示すような問題点があった。
１）脱塩処理に際して、ＦｅＳＯ4及びＭｇＳＯ4を含む希薄水溶液を大量に使用せねばならず、このための原料費用、調整費用等の経費が高くなる。
２）海砂を脱塩処理設備へ陸揚げする輸送作業、及び脱塩処理設備からベルトコンベア、ショベルカーを介して運搬船等へ搬出する作業に手間がかかり、時間的なロスが多くなる。このため、海砂の採取地と消費地との間で海砂を脱塩処理して、これを消費地に効率的に供給することができない。
３）希薄水溶液により海砂を処理した後には海砂中の硫酸塩濃度が高くなるために、コンクリートの骨材として使用したときにコンクリートの硬化不良、強度劣化、腐食等の問題を生じる場合がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、工業資源を有効に活用して無駄な副産物を生成することなく脱塩処理して、脱塩処理された海砂をその採取場所から消費地に効率的に輸送、供給することのできる海砂の処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う請求項１記載の海砂の処理方法は、船体内に配置された洗浄槽に海底から採取した海砂を収容した後、該船体を航行して途中にある淡水を排出する工場の近傍に係留する第１海砂運搬工程と、
前記工場から排出される、工場廃液を集約して処理を行い、河川又は海洋に放流することのできる環境基準を満たした前記淡水を係留された前記船体内の前記洗浄槽に供給して、該洗浄槽中で該淡水と前記海砂とを接触させる希釈工程と、
前記海砂及び前記淡水を前記洗浄槽に保持する船体を前記海砂の消費地に向けて航行させ、前記海砂中から前記淡水に溶出される塩分を含む処理水を前記洗浄槽から抜き取って航行中に海洋に放流する第２海砂運搬工程とを有し、
しかも、前記工場が製鉄所であって、該製鉄所から排出される前記淡水中には硫酸塩が含有されている。
船体とは、タグボート等により曳航されて航行可能な海上浮上体あるいは自力航行できる砂利運搬船等をいう。
工場とは、製鉄所であって、該製鉄所から排出される淡水中には硫酸塩が含有されている。
淡水中の硫酸塩の含有量が少なすぎると、脱塩効果が低下するので好ましくない。また、硫酸塩の含有量が多くなると、脱塩処理砂中に移行する硫酸塩等の不純物量が多くなって、これをコンクリート用の原料として使用したときに、腐食、あるいは強度劣化等の要因となり易い。
請求項２記載の海砂の処理方法は、請求項１記載の海砂の処理方法において、前記船体の航行中に前記海砂と前記淡水を保持する前記洗浄槽内に圧縮空気を供給して、該海砂と該淡水とを攪拌する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに図１は本発明の一実施の形態に係る海砂の処理方法を説明するフロー図、図２は本発明の一実施の形態に係る海砂の処理方法を適用する船体の断面図、図３は同船体の変形例を示す断面図である。
【０００８】
まず、船体の一例である砂利運搬船１０の構造について図２を参照しながら説明する。
同図に示すように砂利運搬船１０は、海底及びその近傍等から吸い上げて採取したものを粒度調整してなる海砂１１を洗浄して脱塩処理砂とするための洗浄槽１２と、洗浄槽１２の下部から洗浄後の処理水を抜き取るための排出ポンプ１４とを有している。
なお、海砂１１を脱塩するための淡水を洗浄槽１２に供給する供給ポンプ１３は、陸上もしくは砂利運搬船１０に設けられている。
砂利運搬船１０は海砂１１を海底から採取して、海砂１１を積載し、淡水を供給するための図示しない工場の近傍を経由して、脱塩処理砂の消費地に輸送するための一般的な形態の運搬船等を用いることができる。
なお、海砂を脱塩処理して得られる脱塩処理砂とは、塩分含有量が微量となるように調整されたコンクリートの原料となる細骨材をいう。
砂利運搬船１０の内部に保持される洗浄槽１２は、必要により幾つかの区画に分割されており、各区画内に投入された海砂１１を個別に貯蔵し、それぞれ脱塩処理を行うことができる。
そして、工場は排水処理設備を有する製鉄所であって、製鉄所内の高炉設備、コークス設備等の製銑工程、及び電気炉設備、製鋼設備、連続鋳造設備等の製鋼工程、熱間圧延設備、冷間圧延設備、線材、形鋼、鋼管等の圧延工程、自家発電工程で用いる冷却水や工場廃液を集約して、中和処理装置、シックナー等により処理して、河川又は海洋等に放流することのできる環境基準値を満たした淡水（以下工業用排水という）を得るための設備であり、その近傍に砂利運搬船１０の係留可能な脱塩処理のための岸壁を有している。
脱塩処理砂の消費地は一般に内陸の生コン製造プラント、建築、土木工事現場等にあり、そこに隣接する荷揚げ岸壁に砂利運搬船が係留されるようになっている。
なお、前記工場から排出される工業用排水の排出口は、海砂１１の採取地とその消費地との航路の間にある砂利運搬船の係留場所に隣接して配置される。
【０００９】
ここで、図１に示すフロー図、及び図２を参照しながら、前記説明した砂利運搬船１０を用いる海砂１１の処理方法について説明する。
まず、ステップＳ−１に示す第１海砂運搬工程では、海砂１１の採取地、例えば北部北九州の玄界灘の海底等において、吸い上げ管、ショベルカー、ベルトコンベア等を用いて海砂１１を砂利運搬船１０の洗浄槽１２に搬入する。なお、必要に応じて、洗浄槽１２に搬入する前に海砂１１の粒度を調整しておくこともできる。
そして、海砂１１を保持する砂利運搬船１０を航行して、海砂１１の採取地と消費地との航路間又は航路近くにある、例えば中国地方の大規模製鉄所の工業用排水処理設備に隣接する脱塩処理用の岸壁に海砂１１を海上輸送する。
【００１０】
次のステップＳ−２に示す希釈工程では、工場に付属する工業用排水処理設備からの工業用排水を供給ポンプ１３を介して洗浄槽１２内の海砂１１に上部から供給して、海砂１１と接触させて海砂１１中の塩分を工業用排水中に移行させる。
なお、洗浄後の処理水を抜き取るために洗浄槽１２の下部に配置された排水配管１５の入口部分には図示しない多孔板等からなるフィルターが設けられており、処理水のみを抽出できるようになっている。
これによって、脱塩のために陸上の処理設備等へ海砂１１を搬送することなく、少ない作業負荷により脱塩処理砂を効率的に得ることができる。
また、工業用排水に含まれる金属イオン、あるいは固形分が海砂１１との接触により捕捉、吸着されるので、洗浄後の処理水中の前記金属イオンあるいは固形分の濃度は洗浄処理前の濃度よりも低くなる。
このため、洗浄後の処理水を海洋等へ廃棄する際には、工業用排水をそのまま海洋に放流する場合に較べて、その環境に対する安全性を高めることができる。
さらに、工業用排水中には微量の硫酸塩が存在するために、海砂１１中の塩分が硫酸イオン等と反応して、溶出性の高いナトリウム塩等を生成して、真水、淡水等を使用する場合に較べて脱塩効果を高めることが可能である。
このようにして、本発明に係る海砂の処理方法においては、海砂の脱塩化と工業用排水の清浄化という二つの処理を同時に行うことができる。
【００１１】
ステップＳ−３に示す第２海砂運搬工程では、砂利運搬船１０に保持する脱塩処理砂の海上輸送を行って、例えば大阪方面の消費地に供給する。
そして、この海上輸送の際に、前記工業用排水及び海砂１１を洗浄槽１２に保持したまま航行して、航路の途中で処理水を海洋に放流することも可能である。
このような洗浄後の処理水は、環境基準を満たす工業用排水を天然に産出する海砂１１と接触させることにより得られるので、工業用排水中の有害成分が海砂１１中に移行し、その安全性がさらに高められていて環境汚染等の恐れがない。
しかも、海砂１１からはコンクリートの細骨材として使用する場合に有害となる塩分が除かれた脱塩処理砂を同時に得ることができる。
また、洗浄後の処理水の抜き取りが海上輸送中に行われるので、輸送時間を有効に活用でき、かつ洗浄後の処理水の保持タンク等を省略でき、設備費用及び作業費用を軽減できる利点がある。
以上説明したステップＳ−１〜Ｓ−３の工程によって、従来のように大規模な脱塩処理設備を必要とすることなく効率的に海砂を脱塩して、その脱塩された脱塩処理砂をコンクリート用の細骨材として使用することができると共に、工業用排水（淡水）の清浄化とその処理の効率化とを図ることが可能である。
【００１２】
また、所定量の海砂１１を所定量の工業用排水を用いて所定時間脱塩処理する操作を繰り返して、その都度、得られる脱塩処理砂の塩分濃度の変化を調査することができ、硫酸塩等を含む工業用排水を用いることにより、真水を用いる場合に較べて優れた脱塩効果が得られることが分かる。
また、このような脱塩処理の回数あるいは、その程度を予め実験的に定めておき、脱塩処理砂中の塩分濃度が所定値となるようにすれば、最少限度の量の工業用排水を用いて適正な脱塩処理を行うことができる。
さらに、工業用排水を用いた脱塩処理を必要に応じて複数回繰り返して行うことにより、工業用排水中の環境に対して有害な不純物を脱塩処理砂に移行させて減少させることができる。
このため、工業用排水の海洋等への廃棄に際して、環境に対する安全性をさらに高められる。
【００１３】
続いて、洗浄槽を保持する砂利運搬船の変形例について説明する。
図３に示すように船体の一例である砂利運搬船２０は、採取された海砂２１を洗浄して脱塩処理砂を得るための洗浄槽２２と、工業用排水を洗浄槽２２の上部から供給するための供給ポンプ２３と、洗浄槽２２の底部から洗浄後の処理水を航行中に抜き取るための排出ポンプ２４と、航行中に洗浄槽２２の底部に堆積する海砂２１に圧縮空気を供給して流動化させるための圧縮空気供給ポンプ２５とを有する。
同図に示すように洗浄槽２２内部には、圧縮空気供給管２６と洗浄後の処理水の排出管２７とが予め固定して配置されている。
このように、砂利運搬船２０の場合には、圧縮空気供給管２６を洗浄槽２２となる船体容器の中に配置するだけなので大規模な船体改造等を伴うことなく脱塩処理が行える利点がある。
なお、排出管２７の洗浄後の処理水の取り入れ口には、砂と洗浄後の処理水とを分離するための多孔体を有するフィルター２８が取付けられていて、排出管２７には砂を殆ど含まない洗浄後の処理水が取り込まれるようになっている。
そして、圧縮空気供給ポンプ２５から送入される空気によって洗浄槽２２の下部に堆積する海砂２１を流動化させ、工業用排水と海砂２１との攪拌状態を良好に維持することができるので、脱塩効率の向上を図れる。
【００１４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１、２記載の海砂の処理方法においては、船体内に配置された洗浄槽に海底から採取した海砂を収容した後、船体を航行して途中にある淡水を排出する工場の近傍に係留する第１海砂運搬工程を有するので、採取された海砂を中途で陸揚げする作業を行うことなく海砂の輸送を行うことができる。
そして、工場から排出される淡水を係留された船体内の洗浄槽に供給して、洗浄槽中で淡水と海砂とを接触させる希釈工程を有するので、海砂と淡水とを洗浄槽に保持させたまま海砂の脱塩処理を行えると共に、淡水中の不純物濃度を低下させることができる。
次に、海砂及び淡水を洗浄槽に保持する船体を海砂の消費地に向けて航行させ、海砂中から淡水に溶出される塩分を含む処理水を洗浄槽から抜き取って航行中に海洋に放流する第２海砂運搬工程とを有するので、淡水を排出する工場又はその近傍から消費地に向かうまでの船体の航行時間を有効に利用して、海砂からの塩分の抽出作業及び／又は淡水の海洋への放流作業とを効率的に行うことができ、結果として塩分の除去された安価な海砂を提供できる。
【００１６】
請求項１記載の海砂の処理方法においては、工場が製鉄所であって、製鉄所から排出される淡水中には硫酸塩が微量含有されているので脱塩処理用の処理水として好適な硫酸塩濃度の工業用排水が大量に確保でき、海砂の効果的な脱塩を行え、腐食あるいは強度劣化の少ないのコンクリート用細骨材を提供することができる。
また、工場から大量に排出される淡水中に含まれる環境に対して有害な不純物を同時に削減することができる。
請求項２記載の海砂の処理方法は、船体の航行中に海砂と淡水を保持する洗浄槽内に圧縮空気を供給して、海砂と淡水とを攪拌するので、両者の有効接触面積が増加して、さらに海砂の脱塩効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る海砂の処理方法を説明するフロー図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る海砂の処理方法を適用する船体の断面図である。
【図３】同船体の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  砂利運搬船（船体）            １１  海砂
１２  洗浄槽                        １３  供給ポンプ
１４  排出ポンプ                    １５  排水配管
２０  砂利運搬船（船体）            ２１  海砂
２２  洗浄槽                        ２３  供給ポンプ
２４  排出ポンプ                    ２５  圧縮空気供給ポンプ
２６  圧縮空気供給管                ２７  排出管
２８  フィルター
【図１】
0004137194.tif 000002
【図２】
0004137194.tif 000003
【図３】
0004137194.tif 000004