(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排泥水から土砂を分離する泥水処理方法において、
土砂分離装置及びそれに設置された液体サイクロンにて前記排泥水から細砂よりも粒径の大きな粗粒分を分級選別して一次処理土とするとともに、分級選別された残りの排泥水から前記粗粒分よりも粒径の小さな細粒分を二次処理土とし、前記粗粒分を分級選別する際、３００μｍ〜７００μｍ以上の粗粒分を分級選別することを特徴とする泥水処理方法。
【請求項２】
排泥水から細砂よりも粒径の大きな粗粒分を分級選別する土砂分離装置及びそれに設置された液体サイクロンと、分級選別された残りの排泥水から前記粗粒分よりも粒径の小さな細粒分を凝集沈殿させるスラリー槽と、該スラリー槽内で凝集沈殿させた前記細粒分を加圧脱水する加圧脱水手段とからなり、前記粗粒分を分級選別する際、３００μｍ〜７００μｍ以上の粗粒分が分級選別されるように前記土砂分離装置及び前記液体サイクロンを構成したことを特徴とする泥水処理設備。
【請求項３】
前記スラリー槽に細砂を投入するための細砂補充手段を備えた請求項２記載の泥水処理設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中連続壁工法、泥水加圧シールド工法などの泥水を用いた工法に適用される泥水処理方法及び設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
泥水を用いた工法、例えば泥水シールド工法では、掘削ずりが混入した排泥水をシールドマシンから地上に揚泥し、しかる後にサンドコレクタとも呼ばれる土砂分離装置に投入して、排泥水中のレキ、砂、シルト塊及び粘土塊を土砂分離装置に備えられた振動スクリーンや液体サイクロンで分離除去し、これらを一次処理土とするとともに、該土砂分離装置で分離できなかったより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た後、これを例えばフィルタープレスを用いて加圧脱水し、該フィルタープレスで発生する脱水ケーキを二次処理土としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、一次処理土と二次処理土とを選別する分級点は、土質工学上の境界点でもあることから７５μｍが標準となっていたが、一次処理において７５μｍ以上のものだけを分級選別することは難しく、実際にはレキ、砂等の周りに７５μｍ以下の粘土分やシルト分が１０〜１５％程度付着していることが多い。そのため、一次処理土の含水比を２０％程度に低下させても流動化を避けることができないという問題を生じていた。
【０００４】
かかる流動性の問題は、一次処理土を計画容量通りにストックヤードに貯留することができない、ダンプによる運搬効率が低下する、バックホウなどの積込み運搬機械の作業効率すなわちトラフィカビリティーが低下する、運搬中に周囲に流れ落ちて道路周辺環境を悪化させる、処分地での敷均しや盛土が困難になるなどの事態を招く。
【０００５】
一方、二次処理においては、脱水ケーキの内部が十分脱水されないという問題や、シルトや粘土分が相対的に多すぎると含水率が５０〜７０％に達する場合もあるという問題を生じていた。
【０００６】
かかる不十分な脱水の問題は、二次処理土のストックヤードで生石灰を添加したり一次処理土を混合するなどして含水比を別途低下させなければならない、一次処理土を混合させた場合には二次処理土の量が増加し廃棄処分がコスト高になるなどの事態を招く。
【０００７】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、一次処理土の流動性を抑制するとともに二次処理での脱水効率を上げて該処理土の含水比を低下させることが可能な泥水処理方法及び設備を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る泥水処理方法は請求項１に記載したように、排泥水から土砂を分離する泥水処理方法において、
土砂分離装置及びそれに設置された液体サイクロンにて前記排泥水から細砂よりも粒径の大きな粗粒分を分級選別して一次処理土とするとともに、分級選別された残りの排泥水から前記粗粒分よりも粒径の小さな細粒分を二次処理土とし、前記粗粒分を分級選別する際、３００μｍ〜７００μｍ以上の粗粒分を分級選別するものである。
【０００９】
また、本発明に係る泥水処理設備は請求項２に記載したように、排泥水から細砂よりも粒径の大きな粗粒分を分級選別する土砂分離装置及びそれに設置された液体サイクロンと、分級選別された残りの排泥水から前記粗粒分よりも粒径の小さな細粒分を凝集沈殿させるスラリー槽と、該スラリー槽内で凝集沈殿させた前記細粒分を加圧脱水する加圧脱水手段とからなり、前記粗粒分を分級選別する際、３００μｍ〜７００μｍ以上の粗粒分が分級選別されるように前記土砂分離装置及び前記液体サイクロンを構成したものである。
【００１０】
また、本発明に係る泥水処理設備は、前記スラリー槽に細砂を投入するための細砂補充手段を備えたものである。
【００１１】
本発明に係る泥水処理方法においては、シールドマシン、地中連続壁の掘削孔などから圧送されてきた排泥水から、まずは細砂よりも粒径の大きな粗粒分を分級選別して一次処理土とする。次に、分級選別された残りの排泥水から前記粗粒分よりも粒径の小さな細粒分を二次処理土とする。
【００１２】
また、本発明に係る泥水処理設備においては、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ある土砂分離装置及びそれに設置された液体サイクロンで分級選別し、次いで、分級選別された残りの排泥水から前記粗粒分よりも粒径の小さな細粒分をスラリー槽で凝集沈殿させ、次いで、該スラリー槽内で凝集沈殿させた細粒分を加圧脱水手段で加圧脱水する。
【００１３】
このようにすると、一次処理土に含まれる細砂の量が大幅に減少するので、シルトや粘土分が付着混入する割合が少なくなり、その結果、一次処理土の流動化が抑制される。一方、二次処理土には細砂が含まれるので、シルトや粘土分だけの場合に比べて脱水効率が向上し、脱水ケーキの含水比が低下する。
【００１４】
細砂よりも粒径の大きな粗粒分とは、細砂を含まず、粗砂、レキが主体のものを意味し、粒径としては、３００μｍ〜７００μｍ以上、特に５００μｍ以上のものが目安となる。一方、前記粗粒分よりも粒径の小さな細粒分とは、シルトや粘土とともに細砂を含んだものを意味し、粒径としては、３００μｍ〜７００μｍ未満、特に５００μｍ未満のものが目安となる。
【００１５】
加圧脱水手段の構成は任意であり、例えば圧搾式フィルタープレスの採用が考えられる。
【００１６】
ここで、地山の状況によっては細砂の量が少ない場合が想定されるが、このような場合には、前記スラリー槽に細砂を投入するための細砂補充手段を備えるようにすればよい。かかる構成においては、細砂の不足分を細砂補充手段によって補い、二次処理土に所定量の細砂を含ませることができる。
【００１７】
なお、先に述べた粗粒分あるいは細粒分の定義とも関連するが、本発明でいうところの細砂の粒径については、一次処理土の非構成物とすることで該一次処理土に混入するシルト分や粘土分を低減し流動化を抑制できるかどうか、また、二次処理土の構成物としてシルト分や粘土分とともに加圧脱水することで含水比を低減できるかどうかについて適宜定めればよく、例えば土質工学会で定められている粒径区分（７５〜４２５μｍ）はひとつの目安とはなるものの、この範囲に拘束されるものではない。特に、その上限については、４２５μｍを上回って７００μｍ程度となることも考えられる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る泥水処理方法及び設備の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る泥水処理設備を示した全体図である。同図でわかるように、本実施形態に係る泥水処理設備１は、土砂分離手段としての土砂分離装置２及びそれに設置された液体サイクロン３と、該液体サイクロンのオーバー泥水を一時的に貯留する貯蔵槽４と、該貯蔵槽からの泥水をＰＡＣ槽５から供給される凝集剤とともに混合攪拌するスラリー槽６と、該スラリー槽で凝集沈殿したものを引き抜いてこれを加圧脱水する加圧脱水手段としてのフィルタープレス７とを備える。
【００２０】
土砂分離装置２及び液体サイクロン３は、シールドマシン８から送られてきた排泥水から細砂よりも粒径の大きな粗粒分、例えば５００μｍ以上の粗粒分を分級選別するようになっており、分級選別された粗粒分は、一次処理土としてベルトコンベア９で搬送され、一次処理ヤード１０に仮置きされる。
【００２１】
スラリー槽６は、分級選別された残りの排泥水を凝集剤とともに攪拌混合することによって、上述した粗粒分よりも粒径の小さな細粒分、すなわち５００μｍよりも小さな細粒分を凝集沈殿させるようになっている。
【００２２】
フィルタープレス７は、５００μｍよりも小さな細粒分を加圧脱水するようになっており、その脱水ケーキは、二次処理土としてベルトコンベア１１で搬送され、二次処理ヤード１２に仮置きされる。かかるフィルタープレス７としては、脱水ケーキのコーン指数を改善しやすいという点で圧搾式のものを採用するのがよい。
【００２３】
スラリー槽６には比重計１３を取り付けてあり、該比重計で細砂の比重を監視し、細砂の含有量が少ない場合には、細砂補充手段としての泥水槽１４から細砂を随時補充できるようになっている。
【００２４】
ここで、貯蔵槽４、スラリー槽６及び泥水槽１４では、各槽での細砂の割合が高いため、高出力の攪拌機１５を使用するのがよい。
【００２５】
一方、泥水を再利用する関係上、貯蔵槽４から送られてきた排泥水のうち、７５μｍ以下のシルトや粘土分を液体サイクロン１６のオーバー泥水として分級して取り出し、これを濾水層１９から供給される水や、ベントナイトやＣＭＣといった作泥材とともに調整槽１７で混合攪拌し、しかる後にシールドマシン８に循環させるとともに、再利用しない分については余剰泥水槽１８を介してスラリー槽６に戻すようになっている。なお、濾水槽１９には、清水槽２０から適宜清水が供給される。
【００２６】
ここで、液体サイクロン１６の供給側には開閉弁２０ａ、２０ｂを設けてあり、貯蔵槽４からの泥水に含まれる細砂の量が少ない場合には、かかる細砂を二次処理土の構成物としてすべて利用すべく、開閉弁２０ａを閉じるとともに開閉弁２０ｂを開くことによって、スラリー槽６に直接投入するようになっている。
【００２７】
なお、フィルタープレス７で生じた濾水は、濾水槽１９を介して三次処理設備（図示せず）に送られ、該三次処理設備にてｐＨ調整された後、河川等に放流される。
【００２８】
本実施形態に係る泥水処理方法においては、シールドマシン８から圧送されてきた排泥水から、まずは土砂分離装置２及び液体サイクロン３にて細砂よりも粒径の大きな粗粒分、例えば５００μｍ以上の粗粒分を分級選別して一次処理土とし、これを一次処理ヤード１０に仮置きするとともに、分級選別された残りの排泥水から上述の粗粒分よりも粒径の小さな細粒分、すなわち５００μｍ未満の細粒分をスラリー槽６の凝集沈殿物として取り出し、これをフィルタープレス７で加圧脱水して二次処理土とし、これを二次処理ヤード１２に仮置きする。
【００２９】
このようにすると、一次処理土には細砂がほとんど含まれないので、シルトや粘土分が付着混入する割合も少なくなり、その結果、一次処理土の流動化が抑制される。一方、二次処理土には細砂が多く含まれるので、シルトや粘土分だけの場合に比べて脱水効率が向上し、フィルタープレス７から生じる脱水ケーキの含水比が低下する。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態に係る泥水処理方法及び設備によれば、一次処理土には細砂がほとんど含まれないので、シルトや粘土分が付着混入する割合も少なくなり、その結果、一次処理土の流動化を抑制することが可能となる。
【００３１】
したがって、一次処理土を計画容量通りにストックヤードに貯留することができるとともに、ダンプによる運搬効率やバックホウなどの積込み運搬機械の作業効率が改善されるのみならず、処分地での敷均しや盛土が可能となる。
【００３２】
また、二次処理土には細砂が多く含まれるので、シルトや粘土分だけの場合に比べて脱水効率が向上し、フィルタープレス７から生じる脱水ケーキの含水比を低下させることが可能となる。
【００３３】
したがって、含水比を低下させるべく、二次処理土のストックヤードで生石灰を添加したり一次処理土を混合する必要がなくなることはもちろん、細砂を二次処理土の構成物とすることによってシルト、粘土及び細砂といったさまざまな粒径の土粒子が該処理土に含まれることとなり、液状化が起こりにくくなる。そのため、コーン指数を大幅に改善することが可能となり、例えば高規格堤防（適用基準は室内試験で８kgf/cm2以上）の盛土材として有効利用することが可能となる。
【００３４】
図２は、濾過圧力とコーン指数との関係を示した室内試験の結果を示したグラフであり、分級点を５００μｍとしフィルタープレスを圧搾式とした場合には、コーン指数が１０〜１４kgf/cm2程度まで改善されることがわかる。ここで、同図中の比率は、７５μｍ以下の粘土やシルト分と７５〜５００μｍの細砂分との比率を示す。
【００３５】
なお、細砂の混合によって圧搾式フィルタープレス７の給泥・圧搾時間が短縮されて処理サイクルが短くなり、泥水処理設備１のコスト削減を図ることが可能となるという効果も奏する。
【００３６】
また、本実施形態に係る泥水処理設備によれば、スラリー槽６に細砂を投入するための泥水槽１４を備えるようにしたので、液体サイクロン３からのオーバー泥水中に細砂の量が少ない場合、その不足分を細砂補充手段である泥水槽１４で補い、二次処理土に一定量の細砂を含ませることが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る泥水処理方法及び泥水処理設備によれば、一次処理土には細砂がほとんど含まれないので、シルトや粘土分が付着混入する割合も少なくなり、その結果、一次処理土の流動化を抑制することが可能となる。したがって、一次処理土を計画容量通りにストックヤードに貯留することができるとともに、ダンプによる運搬効率やバックホウなどの積込み運搬機械の作業効率が改善されるのみならず、処分地での敷均しや盛土が可能となる。また、二次処理土には細砂が多く含まれるので、シルトや粘土分だけの場合に比べて脱水効率が向上し、含水比を低下させることが可能となる。したがって、含水比を低下させるべく、別の対策を講じる必要がなくなるとともに、二次処理土を例えば高規格堤防の盛土材として有効利用することが可能となる。
【００３８】
また、請求項２に係る泥水処理設備によれば、土砂分離手段で粗粒分が分級選別された残りの排泥水中に細砂の量が少ない場合、その不足分を細砂補充手段で補い、二次処理土に一定量の細砂を含ませることが可能となるという効果も奏する。
【００３９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る泥水処理設備の全体図。
【図２】本実施形態に係る泥水処理方法及び設備において発生した二次処理土のコーン指数を示したグラフ。
【符号の説明】
１                          泥水処理設備
２                          土砂分離装置（土砂分離手段）
３                          液体サイクロン（土砂分離手段）
６                          スラリー槽
７                          フィルタープレス（加圧脱水手段）
１４                        泥水槽（細砂補充手段）
【図１】
0004072740.tif 000002
【図２】
0004072740.tif 000003