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泥水連続処理方法および装置
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- 【要約】
【課題】 量的にも質的にも高い処理能力を有し、省スペース化、低コスト化を図ることのできる泥水連続処理方法および装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 泥水連続処理設備２０では、第一次薬剤混合工程において、第一次薬剤混合部Ｓ１に使用済みの泥水を送り込み、これに泥分を分離・凝集させるための薬剤Ａを添加し、攪拌機２９でこの泥水を攪拌しつつ下方に送ってオーバーフロー部Ｓ２に送り込み、第二次薬剤混合工程では、オーバーフロー部Ｓ２から第二次薬剤混合部Ｓ３に流れ込んできた泥水に薬剤Ｂを添加し、これを攪拌機３３で攪拌しつつ下方に送ってフロック生成部Ｓ４の下部に送り込み、泥分凝集生成工程では、薬剤ＡおよびＢが添加された泥水を攪拌機３４で攪拌しつつ上方に送ることによって、フロックＦを徐々に生成し、生成したフロックＦと分離した水を排出口３５から排出シュート３６に排出する構成とした。
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- 【特許請求の範囲】
【請求項１】 掘削工事の安定を保つために用いた使用済みの泥水を第一次薬剤混合部に送り込み、前記泥水を泥分と水とに分離させて前記泥分を凝集させるための第一の薬剤を添加して、これら泥水と第一の薬剤とを攪拌混合する第一次薬剤混合工程と、この泥水を第二次薬剤混合部に送り込み、ここに、前記泥分の凝集をさらに促進させるための第二の薬剤を添加して、これら泥水と第二の薬剤とを攪拌混合する第二次薬剤混合工程と、前記泥水を泥分凝集生成部に送り込み、これを攪拌することによって前記泥分を凝集させた塊を生成する泥分凝集生成工程と、前記泥分の塊をさらに脱水する脱水工程とを備え、前記第一次薬剤混合工程、第二次薬剤工程、泥分凝集生成工程のそれぞれにおいては、泥水を次工程に向けて移動させつつ処理を行う構成となっていることを特徴とする泥水連続処理方法。
【請求項２】 請求項１記載の泥水連続処理方法であって、前記排出した泥分の塊を作液槽内に投入し、前記泥分の塊を泥水状に再分散させるための第三の薬剤と水とを前記作液槽内に投入して攪拌混合することによって、泥水を再生する泥水再生工程を備えていることを特徴とする泥水連続処理方法。
【請求項３】 掘削工事の安定を保つために用いた使用済みの泥水に、該泥水を泥分と水とに分離させて前記泥分を凝集させるための第一の薬剤が添加され、これら泥水と第一の薬剤とが第一の攪拌手段で攪拌混合される第一次薬剤混合部と、前記第一次薬剤混合部で前記第一の薬剤が混合された泥水に、前記泥分の凝集をさらに促進させるための第二の薬剤が添加され、これら泥水と第二の薬剤とが第二の攪拌手段で攪拌混合される第二次薬剤混合部と、前記第二次薬剤混合部で前記第二の薬剤が混合された泥水を第三の攪拌手段で攪拌することによって、前記泥分を凝集させた塊が生成される泥分凝集生成部と、前記泥分凝集生成部で生成された泥分の塊がさらに脱水される脱水部と、を備えるとともに、前記第一次薬剤混合部から前記第二次薬剤混合部を経て前記泥分凝集生成部へと、前記泥水が連続的に処理される構成となっていることを特徴とする泥水連続処理装置。
【請求項４】 請求項３記載の泥水連続処理装置であって、前記第一次薬剤混合部と、前記第二次薬剤混合部と、前記泥分凝集生成部とで、前記泥水の容量がそれぞれ個別に設定されていることを特徴とする泥水連続処理装置。
【請求項５】 請求項３または４記載の泥水連続処理装置であって、前記第一次薬剤混合部は、前記使用済みの泥水が送り込まれる第一の槽と、該第一の槽の内部に、該第一の槽の底面から所定寸法の隙間をあけて配置された仕切によって形成された導入路とを備えて構成され、前記第二次薬剤混合部と前記泥分凝集生成部とが、前記泥水が前記導入路から流れ込む第二の槽に、該第二の槽の底面から所定寸法の隙間をあけて配置された他の仕切によって区切られて形成された構成となっていることを特徴とする泥水連続処理装置。
【請求項６】 請求項４記載の泥水連続処理装置であって、前記仕切が第一の槽の内側面に突出するよう設けられ、前記他の仕切が前記第二の槽の内側面に突出するよう設けられていることを特徴とする泥水連続処理装置。
【請求項７】 請求項３から６のいずれかに記載の泥水連続処理装置であって、前記泥分凝集生成部の排出部には、前記泥分の塊を締め固めるフロック増強部が備えられていることを特徴とする泥水連続処理装置。
【請求項８】 請求項７記載の泥水連続処理装置であって、前記フロック増強部が、前記泥分の塊が上方から下方に自然落下するシュートが備えられ、該シュートの内面に、略水平方向に突出するプレートが備えられた構成となっていることを特徴とする泥水連続処理装置。
【請求項９】 請求項５から８のいずれかに記載の泥水連続処理装置であって、前記仕切と前記他の仕切のいずれか一方または双方が、昇降可能に備えられていることを特徴とする泥水連続処理装置。
【請求項１０】 請求項３から９のいずれかに記載の泥水連続処理装置であって、前記第一次薬剤混合部と、前記第二次薬剤混合部と、前記泥分凝集生成部とが、前記脱水部の上方に配置されていることを特徴とする泥水連続処理装置。
- 【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば地中連続壁、場所打ちコンクリート杭、シールドトンネル等を構築するに際して、周囲の地山の安定を図るために用いた泥水を処理するときに用いて好適な泥水連続処理方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、地中連続壁、場所打ちコンクリート杭、シールドトンネル等を構築するときには、コンクリートの打設終了までの間、地中に掘削した溝や孔等の地山の壁面が崩壊しないよう、前記溝や孔等に泥水（安定液）を注入する泥水工法が多用されている。このような泥水工法で用いる泥水は、周囲地山の土質や掘削に用いる機械の種類等に応じて、ベントナイト、ＣＭＣ（ポリマー材料）、分散剤等の薬剤、及び加重材（主に土）等と水とを所定の配合で混合することによって作成している。
【０００３】ところで、使用後の泥水は産業廃棄物となるため、所定の処理を行う必要がある。この泥水の処理は、例えば図６に示すような泥水処理設備１で行っており、地盤に掘削した溝や孔２から廃棄泥水槽３に送られた泥水は、薬品混合槽４において、凝集剤薬品槽５から送り込まれる無機系凝集剤および高分子系凝集剤が添加混合される。この後、反応貯泥槽６、濃縮沈殿槽７において、前記各種凝集剤の反応が促進されて泥水中の安定液成分を含んだ泥分が凝集，沈殿し、泥分と水分とが分離される。そして、泥分は貯泥槽８を経てフィルタープレス９等の脱水機に送り込まれ、最終脱水が行われて塊化され、その分離固形物（マッドケーキ）が産業廃棄物として搬出・廃棄されるようになっている。一方、泥水から分離された水は、中和槽１０、酸化凝集槽１１において、中和、酸化処理されてＰＨ調整が成された後、砂濾過機１２で砂濾過されて、所定の水質に浄化処理された後に排水されるようになっている。このように泥水処理設備１では、使用済みの泥水中から泥分を分離・凝集して減容化するとともに、泥水中の水を浄化するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述したような従来の泥水処理方法および装置には、以下のような問題が存在する。まず、このような泥水処理設備１は大規模なものであるため、施工現場が小規模である場合には、設置スペースの確保ができずに泥水処理設備１を設けられない場合がある。また、泥水処理設備１は、処理工程が非常に複雑であるため、泥水の処理に時間がかかり、この結果工期短縮化の妨げとなる。さらに、泥水は不均質であり、場所によって安定液成分の濃度が異なっているのが現状である。ところが泥水処理設備１では、泥水をポンプで順次送りながら処理していくため、処理中に薬剤の濃度が濃い部分と薄い部分とが発生し、濃い部分では余分な薬剤の添加によるコスト上昇を招き、薄い部分では泥分の凝集・分離処理が充分に行えないといった問題が発生し、薬剤の添加量の管理が非常に困難なものとなっている。
【０００５】上記したような問題を解決するため、本出願人は既に特願平８−２３８２３８号に示す技術を提案している。この技術では、泥水を所定量だけ処理槽内に入れて、この処理槽内で、凝集剤の添加，攪拌，泥分の塊の生成を行う構成となっており、いわば泥水を「バッチ処理」する構成となっている。
【０００６】ところが、このような技術ではコンパクトな構成となって特に小規模な現場では有利となるものの、逆に大規模な現場では泥水の処理能力が不足してしまう場合がある。
【０００７】そこで、泥水の処理能力を高めるには、泥水を連続的に処理できる技術が要求される。そのような技術の一つとして、泥水をパイプに通しつつ、このパイプ内で凝集剤の添加，攪拌，泥分の塊の生成を順次行うことも考えられる。この方法は、泥水の種類によっては有効な方法であるが、ベントナイト、ポリマー等を用いた安定液の場合、泥水処理工程においては、例えば凝集剤で泥分を凝集させるため、および泥分と水分とを確実に分離させるためには、それぞれ所定の時間を確保する必要がある。しかし、前記パイプを通す構成の処理方法では、泥分の凝集工程と、泥分と水分との分離工程とで、それぞれの工程で必要な時間を個別に確保するのは現実的に困難である。
【０００８】本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、量的にも質的にも高い処理能力を有し、かつ省スペース化、および凝集剤の硬貨を最大限に発揮するなど低コスト化を図ることのできる泥水連続処理方法および装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、掘削工事の安定を保つために用いた使用済みの泥水を第一次薬剤混合部に送り込み、前記泥水を泥分と水とに分離させて前記泥分を凝集させるための第一の薬剤を添加して、これら泥水と第一の薬剤とを攪拌混合する第一次薬剤混合工程と、この泥水を第二次薬剤混合部に送り込み、ここに、前記泥分の凝集をさらに促進させるための第二の薬剤を添加して、これら泥水と第二の薬剤とを攪拌混合する第二次薬剤混合工程と、前記泥水を泥分凝集生成部に送り込み、これを攪拌することによって前記泥分を凝集させた塊を生成する泥分凝集生成工程と、前記泥分の塊をさらに脱水する脱水工程とを備え、前記第一次薬剤混合工程、第二次薬剤工程、泥分凝集生成工程のそれぞれにおいては、泥水を次工程に向けて移動させつつ処理を行う構成となっていることを特徴としている。
【００１０】このようにして、第一次薬剤混合工程で使用済みの泥水に第一の薬剤を添加して攪拌混合し、第二次薬剤混合工程で第二の薬剤を添加して攪拌混合し、泥分凝集生成工程で泥分を凝集させた塊を形成し、さらに脱水部で泥分の塊を脱水し、これを回収することによって、泥水を処理することができる。このとき、各工程においては、第一次薬剤混合部、第二次薬剤混合部、泥分凝集生成部内でそれぞれ泥水を攪拌しながら次工程に向けて移動させて、これを次工程に送り込むようにしているので、泥水を連続処理することができる。
【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１記載の泥水連続処理方法であって、前記排出した泥分の塊を作液槽内に投入し、前記泥分の塊を泥水状に再分散させるための第三の薬剤と水とを前記作液槽内に投入して攪拌混合することによって、泥水を再生する泥水再生工程を備えていることを特徴としている。
【００１２】このようにして泥水を再生することによって、泥水を他の現場等で再利用することが可能となる。
【００１３】請求項３に係る発明は、掘削工事の安定を保つために用いた使用済みの泥水に、該泥水を泥分と水とに分離させて前記泥分を凝集させるための第一の薬剤が添加され、これら泥水と第一の薬剤とが第一の攪拌手段で攪拌混合される第一次薬剤混合部と、前記第一次薬剤混合部で前記第一の薬剤が混合された泥水に、前記泥分の凝集をさらに促進させるための第二の薬剤が添加され、これら泥水と第二の薬剤とが第二の攪拌手段で攪拌混合される第二次薬剤混合部と、前記第二次薬剤混合部で前記第二の薬剤が混合された泥水を第三の攪拌手段で攪拌することによって、前記泥分を凝集させた塊が生成される泥分凝集生成部と、前記泥分凝集生成部で生成された泥分の塊がさらに脱水される脱水部と、を備えるとともに、前記第一次薬剤混合部から前記第二次薬剤混合部を経て前記泥分凝集生成部へと、前記泥水が連続的に処理される構成となっていることを特徴としている。
【００１４】これにより、第一次薬剤混合部で第一の薬剤が添加されて攪拌混合され、第二次薬剤混合部で第二の薬剤が添加されて攪拌混合され、泥分凝集生成部で泥分を凝集させた塊を形成し、さらにこれを脱水部で脱水することによって、使用済みの泥水を処理することができる。
【００１５】請求項４に係る発明は、請求項３記載の泥水連続処理装置であって、前記第一次薬剤混合部と、前記第二次薬剤混合部と、前記泥分凝集生成部とで、前記泥水の容量がそれぞれ個別に設定されていることを特徴としている。
【００１６】このようにして第一次薬剤混合部と第二次薬剤混合部と泥分凝集生成部とで、泥水の容量を個別に設定することによって、各部における攪拌時間をそれぞれ個別に設定することができる。
【００１７】請求項５に係る発明は、請求項３または４記載の泥水連続処理装置であって、前記第一次薬剤混合部は、前記使用済みの泥水が送り込まれる第一の槽と、該第一の槽の内部に、該第一の槽の底面から所定寸法の隙間をあけて配置された仕切によって形成された導入路とを備えて構成され、前記第二次薬剤混合部と前記泥分凝集生成部とが、前記泥水が前記導入路から流れ込む第二の槽に、該第二の槽の底面から所定寸法の隙間をあけて配置された他の仕切によって区切られて形成された構成となっていることを特徴としている。
【００１８】これにより、第一の槽の第一次薬剤混合部に送り込まれた泥水は、導入路を経て第二の槽の第二次薬剤混合部に流れ込み、さらにこれに連通した泥水凝集生成部に流れることになる。このようにして、第一次薬剤混合部から第二次薬剤混合部、泥分凝集生成部を経て排出部へと至る泥水の処理経路、つまり泥水の「流れ」を連続的なものとすることができる。しかも、第一の槽を仕切で区切ることによって第一次薬剤混合部と導入路とを形成し、第二の槽を他の仕切で区切ることによって第二次薬剤混合部と泥分凝集生成部とを形成することによって、装置全体をコンパクトなものとすることができる。
【００１９】請求項６に係る発明は、請求項４記載の泥水連続処理装置であって、前記仕切が第一の槽の内側面に突出するよう設けられ、前記他の仕切が前記第二の槽の内側面に突出するよう設けられていることを特徴としている。
【００２０】このように、仕切および他の仕切を、第一の槽および第二の槽の内側面に突出するよう設けたので、第一次薬剤混合部および泥分凝集生成部内で攪拌される泥水は、仕切および他の仕切によってさらに攪乱されることとなる。
【００２１】請求項７に係る発明は、請求項３から６のいずれかに記載の泥水連続処理装置であって、前記泥分凝集生成部の排出部には、前記泥分の塊を締め固めるフロック増強部が備えられていることを特徴としている。
【００２２】請求項８に係る発明は、請求項７記載の泥水連続処理装置であって、前記フロック増強部が、前記泥分の塊が上方から下方に自然落下するシュートが備えられ、該シュートの内面に、略水平方向に突出するプレートが備えられた構成となっていることを特徴としている。
【００２３】これにより、シュート内を落下する泥分の塊がプレートに当たり、泥分の塊が締め固められて強くなる。
【００２４】請求項９に係る発明は、請求項５から８のいずれかに記載の泥水連続処理装置であって、前記仕切と前記他の仕切のいずれか一方または双方が、昇降可能に備えられていることを特徴としている。
【００２５】これにより、第一次薬剤混合部、泥分凝集生成部のいずれか一方または双方の容量を変化させることができる。
【００２６】請求項１０に係る発明は、請求項３から９のいずれかに記載の泥水連続処理装置であって、前記第一次薬剤混合部と、前記第二次薬剤混合部と、前記泥分凝集生成部とが、前記脱水部の上方に配置されていることを特徴としている。
【００２７】これにより、装置をコンパクトなものとすることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る泥水連続処理方法および装置の第一ないし第三の実施の形態を、図１ないし図５を参照して説明する。
【００２９】［第一の実施の形態］図１および図２に示すように、泥水連続処理設備（泥水連続処理装置）２０は、凝集処理部２１と、脱水部２２とから概略構成されている。凝集処理部２１は、平面視矩形の薬剤混合槽（第一の槽）２３とフロック生成槽（第二の槽）２４とが、隔壁２５を挟んで互いに隣接し、一体に設けられた構成となっている。
【００３０】薬剤混合槽２３には、その内周面のフロック生成槽２４に隣接する一角に、平面視略Ｌ字状の仕切板（仕切）２６が一体に取り付けられている。この仕切板２６によって、薬剤混合槽２３の内部が、その一部が切り欠かれた平面視略Ｌ字状の第一次薬剤混合部Ｓ１と、仕切板２６によって囲まれたオーバーフロー部（導入路）Ｓ２とに区分されている。
【００３１】前記仕切板２６は、その下端部が薬剤混合槽２３の底面２３ａから所定寸法上方に位置するように設けられており、これによって、第一次薬剤混合部Ｓ１とオーバーフロー部Ｓ２とは、薬剤混合槽２３の底部において互いに連通している。
【００３２】前記第一次薬剤混合部Ｓ１には、送泥ポンプ２７によって使用済みの泥水が送り込まれると共に、定量ポンプ２８によって薬剤（第一の薬剤）Ａが供給されるようになっている。また、第一次薬剤混合部Ｓ１内には、スクリュー２９ａを備えた攪拌機（第一の攪拌手段）２９が備えられており、送泥ポンプ２７で送り込まれた泥水と、定量ポンプ２８によって供給された薬剤Ａとを第一次薬剤混合部Ｓ１内で攪拌混合するようになっている。このとき、スクリュー２９ａは、その攪拌により泥水が第一次薬剤混合部Ｓ１内で上方から下方に流れるよう、その翼形状が設定されている。
【００３３】また、オーバーフロー部Ｓ２には、隔壁２５に切り欠きが形成され、これによって仕切板２６および薬剤混合槽２３の外周部よりも所定寸法低いオーバーフロー口３０が形成されている。このオーバーフロー口３０からオーバーフロー部Ｓ２を通った泥水がオーバーフローし、フロック生成槽２４に流れ込むようになっている。
【００３４】一方、フロック生成槽２４には、オーバーフロー口３０に対応した位置に、平面視略Ｌ字状の仕切板３１が設けられている。この仕切板３１によって、フロック生成槽２４の内部が、仕切板３１で囲まれた第二次薬剤混合部Ｓ３と、その一部が切り欠かれて平面視略Ｌ字状をなしたフロック生成部（泥分凝集生成部）Ｓ４とに区分されている。仕切板３１は、その下端部が、フロック生成槽２４の底面２４ａから所定寸法上方に位置するように設けられており、これによって、第二次薬剤混合部Ｓ３とフロック生成部Ｓ４とがフロック生成槽２４の底部において互いに連通した構成となっている。
【００３５】第二次薬剤混合部Ｓ３内には、定量ポンプ３２によって薬剤（第二の薬剤）Ｂが供給されるようになっている。さらに、この第二次薬剤混合部Ｓ３内には、スクリュー３３ａを備えた攪拌機（第二の攪拌手段）３３が備えられ、薬剤Ｂを泥水に攪拌混合するようになっている。このスクリュー３３ａでは、第二次薬剤混合部Ｓ３内の泥水を上方から下方に送るよう、その翼形状が設定されている。
【００３６】また、フロック生成部Ｓ４内には、スクリュー３４ａを備えた攪拌機（第三の攪拌手段）３４が備えられており、薬剤Ａ，Ｂによって水と泥分に分離した泥水を攪拌することによって、泥分の塊であるフロック（塊）Ｆを生成するようになっている。このスクリュー３４ａでは、その翼形状は、フロックＦの生成を効率よく行えるよう、例えば平板型等とされており、またフロック生成部Ｓ４内の泥水を下方から上方に送るように設定されている。
【００３７】さらに、フロック生成部Ｓ４には、フロック生成槽２４の側壁の上部に排出口（排出部）３５が設けられ、生成されたフロックＦと、分離した水とがここから槽外に排出されるようになっている。
【００３８】そして、フロック生成槽２４に隣接して、排出口３５に連続する排出シュート（フロック増強部、シュート）３６が設けられている。この排出シュート３６は、下方に延びる筒体からなり、その内部には、水平方向に突出するプレート３７が、左右交互に設けられている。そして、フロックＦが排出シュート３６内を落下するときに、これらプレート３７に当たり、これによってフロックＦがより一層締め固められるようになっている。
【００３９】上記のような凝集処理部２１の後工程側に備えられる脱水部２２としては、排出シュート３６から排出されるフロックＦが粗大なものである場合には、ベルトプレス，スクリュープレス，遠心分離機（バッチ式）等の脱水機４０等があり、また、粒径調整槽４１等でフロックＦの粒径を調整し、均質なものとする場合には、フィルタープレスや連続遠心分離機等の脱水機４２がある。
【００４０】次に、上記構成からなる泥水連続処理設備２０における泥水連続処理方法について説明する。
【００４１】（第一次薬剤混合工程）これにはまず、送泥ポンプ２７で使用済みの泥水を薬剤混合槽２３の第一次薬剤混合部Ｓ１に上方から送り込む。
【００４２】そして、この泥水の流入部分において、定量ポンプ２８で薬剤Ａを泥水流入量に対して所定の一定比率で添加する。このときに用いる薬剤Ａは、泥水中の安定液成分を含んだ泥分を分離・凝集させるためのものであり、例えば無機凝集剤であるポリ塩化アルミニウム、塩化第２鉄、消石灰や天然有機高分子凝集剤等をはじめとするものが好適である。またその添加量は、処理すべき泥水の性状に応じて決定されるのは言うまでもない。
【００４３】このようにして第一次薬剤混合部Ｓ１に送り込まれた泥水と薬剤Ａとは、攪拌機２９のスクリュー２９ａによって攪拌混合され、泥水中の泥分粒子と薬剤Ａとが均一に接触し、泥分の分離・凝集反応が発生する。このとき、泥分の凝集反応によって泥水の流動性（粘性）が上昇するため、攪拌機２９には動力（トルク）の大きなものを採用するのが望ましい。また、攪拌機２９による攪拌は、急速攪拌（スクリュー２９ａの翼形状にもよるが、一般的なプロペラ型の場合、例えば３００〜５００ｒｐｍ）とするのが良い。
【００４４】このとき、スクリュー２９ａによって、泥水と薬剤Ａとは第一次薬剤混合部Ｓ１内で攪拌されつつ、上方から下方に連続的に送られるようになっている。そして、この第一次薬剤混合部Ｓ１における泥水と薬剤Ａとの混合時間を例えば３０秒以上（好ましくは６０〜９０秒以上）確保できるよう、第一次薬剤混合部Ｓ１の容積を、送泥ポンプ２７による泥水の供給量に対して設定しておく。
【００４５】このようにして第一次薬剤混合部Ｓ１で薬剤Ａが添加・混合された泥水は、スクリュー２９ａによって発生する流れによって、仕切板２６の下方の隙間からオーバーフロー部Ｓ２の下部に流れ込む。そして、泥水は第一次薬剤混合部Ｓ１から連続的に順次送り込まれるので、泥水はオーバーフロー部Ｓ２内で順次上方に押し上げられ、オーバーフロー口３０からフロック生成槽２４の第二次薬剤混合部Ｓ３に流入する。
【００４６】（第二次薬剤混合工程）第二次薬剤混合部Ｓ３に流入した泥水には、定量ポンプ３２で薬剤Ｂが泥水流入量に対して所定の一定比率で添加される。このときに用いる薬剤Ｂは、例えば合成有機高分子凝集剤、ポリアクリルアミド等をはじめとするものや、第一次薬剤に天然有機高分子凝集剤を用いた場合には凝集を促進させる塩化カルシウム等が好適であり、その添加量は、処理すべき泥水の性状に応じて決定される。
【００４７】このようにして第二次薬剤混合部Ｓ２に送り込まれた泥水と薬剤Ｂとは、攪拌機３３のスクリュー３３ａによって攪拌混合され、フロックＦの生成が開始される。このときの攪拌機３３による攪拌は、泥水と薬剤Ｂとが均一に混合されれば良いので短時間（例えば１０秒以下）で良く、これに合わせて、第二次薬剤混合部Ｓ２の容積を送泥ポンプ２７からの泥水供給量に対して設定しておく。そして、第二次薬剤混合部Ｓ２において、泥水は、上記のように薬剤Ｂとの混合が図られつつ、スクリュー３３ａによって発生される流れによって上方から下方に連続的に移動し、最終的に仕切板３１の下方の隙間からフロック生成部Ｓ４の下部に送り込まれる。
【００４８】（泥分凝集生成工程）フロック生成部Ｓ４では、その下部に送り込まれた泥水を、攪拌機３４のスクリュー３４ａで攪拌し、これによって、泥水中の泥分と薬剤ＡおよびＢの凝集反応を促進させ、徐々にフロックＦの成長を促すと共に水を分離する。
【００４９】このとき、スクリュー３４ａの回転速度を例えば１０〜１００ｒｐｍ程度として、泥水を緩速攪拌するようにし、泥分粒子の集合体が攪拌にともなって徐々に成長し、数ｍｍから数１０ｍｍ程度のフロックＦとなるようにする。
【００５０】ところで、このフロックＦの生成は、スクリュー３４ａの形状および回転速度によって変化するが、攪拌速度が速いと生成されるフロックＦが小さくなり、また攪拌が不十分であるとフロックＦの生成（泥分粒子の集合体の大きさ）と水の分離が不十分になるため、処理すべき泥水の性状に合わせてスクリュー３４ａの形状や回転速度を決定する。
【００５１】また、スクリュー３４ａによって、泥水はフロック生成部Ｓ４内で攪拌されつつ、下方から上方に連続的に押し上げられて行くが、フロック生成部Ｓ４内での攪拌時間が例えば３０秒〜５分程度（好ましくは１〜３分程度）となるよう、フロック生成部Ｓ４の容積を、送泥ポンプ２７からの泥水供給量に対して設定しておく。
【００５２】このようにしてフロック生成部Ｓ４において泥水が攪拌されつつ上方に押し上げられていき、泥水からフロックＦが生成されると共に水が分離され、これらフロックＦと分離した水とは、排出口３５からフロック生成槽２４の外部に流れ出し、排出シュート３６に流れ込む。
【００５３】排出シュート３６では、フロックＦと水とが自然落下し、その途中でプレート３７に当たることによって、フロックＦが締め固められるとともに、その落下速度が過大にならないようになっている。
【００５４】（脱水工程）排出シュート３６から排出されたフロックＦと水とは、脱水部２２に送り込まれ、ベルトプレスやスクリュープレス、遠心分離機等の脱水機４０や、粒径調整槽４１を経てフィルタープレスや連続式遠心分離機等の脱水機４２において、フロックＦと水とに分けられると共に、フロックＦに含まれる水分がさらに脱水されて脱水ケーキが生成される。そして、脱水ケーキは脱水機４０や４２の排出口から排出され、また分離した水は排水口から排水される。
【００５５】（後工程）上記のようにして使用済みの泥水を泥水連続処理設備２０で処理することによって生成された脱水ケーキは、廃棄物として廃棄される。一方、分離した水は、凝集処理部２１に戻されたり、あるいは必要に応じて排水処理を行った後、排水する。
【００５６】上述した泥水連続処理方法および泥水連続処理設備２０では、第一次薬剤混合工程においては、第一次薬剤混合部Ｓ１に使用済みの泥水を送り込み、これに泥水を泥分を分離・凝集させるための薬剤Ａを添加し、攪拌機２９でこの泥水を攪拌しつつ下方に送ってオーバーフロー部Ｓ２に送り込み、第二次薬剤混合工程では、オーバーフロー部Ｓ２から第二次薬剤混合部Ｓ３に流れ込んできた泥水に薬剤Ｂを添加し、これを攪拌機３３で攪拌しつつ下方に送ってフロック生成部Ｓ４の下部に送り込み、泥分凝集生成工程では、薬剤ＡおよびＢが添加された泥水を攪拌機３４で攪拌しつつ上方に送ることによって、フロックＦを徐々に生成し、生成したフロックＦと分離した水を排出口３５から排出シュート３６に排出する構成となっている。
【００５７】このようにして、泥水連続処理設備２０の凝集処理部２１において、泥水中の泥分と水とを分離させてフロックＦを生成することによって、泥水を処理することができる。このとき、泥水は、凝集処理部２１内において、第一次薬剤混合部Ｓ１からオーバーフロー部Ｓ２，第二次薬剤混合部Ｓ３を経てフロック生成部Ｓ４へと、連続的に送られつつ処理されるようになっているので、従来のバッチ式等に比較して非常に高い処理能力を発揮することができ、大規模な現場においても有効に利用することができる。
【００５８】しかも、第一次薬剤混合部Ｓ１，第二次薬剤混合部Ｓ３，フロック生成部Ｓ４のそれぞれにおいては、泥水が一方向に移動しつつ薬剤Ａ，Ｂとの混合あるいはフロックＦの生成が徐々になされるので、第一次薬剤混合部Ｓ１，第二次薬剤混合部Ｓ３，フロック生成部Ｓ４を出る時点では、それぞれの処理が確実に終了し、したがって、質的にも高い処理を行ってフロックＦの減容化を図ることができる。
【００５９】また、第一次薬剤混合部Ｓ１，第二次薬剤混合部Ｓ３、フロック生成部Ｓ４で、送泥ポンプ２７による送泥量に対して、それぞれ、泥水を収める部分の容積が個別に設定された構成となっている。これにより、第一次薬剤混合部Ｓ１，第二次薬剤混合部Ｓ３，フロック生成部Ｓ４を泥水が通過するのに要する時間を、個別に設定することができる。したがって、薬剤混合、フロック生成にそれぞれ必要な時間を確保することができ、泥水の処理を確実に行うことができる。
【００６０】さらに、オーバーフロー部Ｓ２，第二次薬剤混合部Ｓ３は、第一次薬剤混合部Ｓ１，フロック生成部Ｓ４を構成するための薬剤混合槽２３，フロック生成槽２４の一部を仕切板２６，３１で仕切ることによって形成されている。これによって、凝集処理部２１を非常にコンパクトな構成とすることができる。
【００６１】また、第一次薬剤混合部Ｓ１からオーバーフロー部Ｓ２，第二次薬剤混合部Ｓ３を経てフロック生成部Ｓ４，脱水部２２へと至る泥水の移動が、オーバーフローあるいは仕切板２６，３１の下方をくぐるようになっているためポンプ等が不要であり、凝集処理部２１の構成を非常に簡易でしかもトラブル等の生じにくいものとすることができる。加えて、このような構成の泥水連続処理設備は、例えばヘドロ処理用等、従来からある処理装置等を再利用して製作することも可能である。
【００６２】しかも、仕切板２６，３１は薬剤混合槽２３，フロック生成槽２４の内側面に突出するよう設けられているので、第一次薬剤混合部Ｓ１，フロック生成部Ｓ４で攪拌される泥水の流れがさらに攪乱され、効率よく攪拌を行って良好に泥水処理を行うことが可能となる。
【００６３】また、フロック生成部Ｓ４の排出口３５には、フロックＦが自然落下する排出シュート３６が設けられ、その内面には略水平方向に突出するプレート３７が備えられた構成となっている。これにより、排出シュート３６内を落下するフロックＦがプレート３７に当たって締め固められるので、フロックＦの減容化を図ることができる。また、フロックＦの落下速度を抑えてフロックＦが壊れるのを防ぐことができるので、この点においても処理品質を一層高めることができる。
【００６４】なお、上記第一の実施の形態において、仕切板２６，３１を設けたが、この仕切板２６，３１のいずれか一方または双方を昇降可能とする構成としても良い。これによって、第一次薬剤混合部Ｓ１，フロック生成部Ｓ４の実質的な容積を容易に変化させることができ、処理すべき泥水の性状等に応じて、薬剤混合時間、フロック生成時間等を適宜変更することができ、この泥水連続処理設備２０を、より汎用性に富んだものとすることができる。もちろん、仕切板２６，３１については、自動的に昇降する構成としても良いし、またコストを重視するならば、手動で昇降する構成としても十分にその機能を果たすことが可能である。
【００６５】また、上記第一の実施の形態において、第一次薬剤混合部Ｓ１，第二次薬剤混合部Ｓ３，フロック生成部Ｓ４の各部において、攪拌時間や攪拌速度等について具体的な数値例を挙げたが、もちろんこれに限定されるものではなく、処理すべき泥水の性状や、所望とする処理能力等に応じて適宜決定すればよい。同様に、攪拌機２９，３３，３４の数やスクリュー２９ａ，３３ａ，３４ａの数や翼形状等についても、薬剤混合やフロック生成を良好に行えるよう、適宜設定すればよい。
【００６６】また、フロック増強部として、排出シュート３６を備える構成としたが、これはフロックの生成状況によっては備える必要はなく、また備える場合にも、その構成は上記排出シュート３６以外のいかなる構成のものを用いても良い。
【００６７】さらに、薬剤混合槽２３内に第一次薬剤混合部Ｓ１とオーバーフロー部Ｓ２とを一体に収める構成としたが、これに代えて、例えば第一次薬剤混合部Ｓ１で薬剤Ａを混合した泥水をパイプ等で第二次薬剤混合部Ｓ３に送る構成等、泥水連続処理設備２０の各部の構成についても、上記したものに限定する意図はなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で変更することが可能である。
【００６８】加えて、用いる薬剤Ａ，Ｂについても、上記に挙げたものに限る意図はない。
【００６９】これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、いかなる構成を採用しても良く、また上記したような構成を適宜選択的に組み合わせたものとしても良いのは言うまでもない。
【００７０】［第二の実施の形態］次に、本発明に係る泥水連続処理方法および装置の第二の実施の形態として、脱水機を一体に備える場合の例を示す。なお、以下の説明において、第一の実施の形態と共通する構成については同符号を付し、その説明を省略する。
【００７１】図３に示すように、泥水連続処理設備（泥水連続処理装置）２０’は、第一次薬剤混合部Ｓ１，オーバーフロー部Ｓ２，第二次薬剤混合部Ｓ３，フロック生成部Ｓ４を備えた凝集処理部２１と、脱水部２２’とから構成されている。
【００７２】凝集処理部２１は、前記第一の実施の形態で示した通りの構成であり、この凝集処理部２１は、フレーム５０の上段に設置されている。
【００７３】脱水部２２’は、フレーム５０の下段に、スクリュープレス（脱水機）５１が備えられた構成となっている。スクリュープレス５１には、凝集処理部２１の排出シュート３６からフロックＦが直接投入されるようになっている。そして、この脱水部２２’では、駆動源５２によって回転駆動されるプレス用スクリュー５３で脱水されたフロックＦは、排出口５４から脱水ケーキＦ’として排出され、分離した水は、下方の分離水槽５５に貯められるようになっている。
【００７４】なお、図４に示すものは、上記工程によって泥水を処理したときの実験データを示すものである。
【００７５】上述した泥水連続処理設備２０’では、第一次薬剤混合部Ｓ１，オーバーフロー部Ｓ２，第二次薬剤混合部Ｓ３，フロック生成部Ｓ４を備えた凝集処理部２１が、排出シュート３６から排出されたフロックＦを脱水するスクリュープレス５１からなる脱水部２２’の上方に配置された構成となっている。これにより、脱水部２２’を他の場所に設置する場合に比較し、設備を非常にコンパクトなものとすることができる。
【００７６】なお、上記第二の実施の形態において、脱水機としてスクリュープレス５１を用いる構成としたが、もちろん、他の種類の脱水機に代えても良い。
【００７７】［第三の実施の形態］次に、本発明に係る泥水連続処理方法および装置の第三の実施の形態について説明する。ここでは、処理した泥水を安定液として再利用する場合の例について説明する。なお、以下の説明において、上記第一または第二の実施の形態と共通する構成については同符号を付し、その説明を省略する。
【００７８】泥水を再利用する場合には、本出願人が既に出願した特願平８−２３８２３８号、および特願平８−２３８２３９号に記載された技術を用いる。すなわち、第一または第二の実施の形態で示した泥水連続処理設備２０，２０’（図１〜図３参照）において、第一次薬剤混合部Ｓ１で添加する薬剤Ａとして、例えば「リハイディＬ（製品名：クニミネ工業株式会社製）」を用い、第二次薬剤混合部Ｓ３で添加する薬剤Ｂとして、例えば塩化カルシウムなどの無機塩や「リハイディＢ（製品名：クニミネ工業株式会社製）」を用いる。
【００７９】そして、前記第一次薬剤混合工程、第二次薬剤混合工程、フロック生成工程、脱水工程を経て泥水を処理することによって得られた脱水ケーキＦ’を再生するには、以下のような再生工程を行う。
【００８０】図５に示すように、一次攪拌槽（作液槽）６０に清水（水）を所定量入れ、ここに前記したようにして処理することによって生成した脱水ケーキＦ’を投入するとともに、この脱水ケーキＦ’を泥水状に再分散させるための再生剤（第三の薬剤）Ｃ（例えばソーダ灰等の無機炭酸塩や「リハイディＣ（製品名：クニミネ工業株式会社製）」を添加する。
【００８１】そして、一次攪拌槽６０内に備えた攪拌用ポンプ６１等でこれら清水と脱水ケーキＦ’と再生剤Ｃとを攪拌した後、これをポンプ６２で二次攪拌槽６３に送り込む。
【００８２】二次攪拌槽６３では、清水と脱水ケーキＦ’と再生剤Ｃとを、攪拌装置６５で所定時間攪拌し、さらにここで必要に応じ、安定液としての所定の管理基準を外れている場合には、各種安定液材料（薬剤）等を補給することによって泥水の成分を調整する。
【００８３】しかる後には、このようにして再生した泥水を二次攪拌槽６３から安定液槽６６に貯め、この泥水を掘削溝等に満たすことにより、工事中の地盤安定を図ることができる。
【００８４】上述した泥水連続処理方法では、泥水連続処理設備２０，２０’で処理して排出した脱水ケーキＦ’を一次攪拌槽６０内に投入し、脱水ケーキＦ’を溶かすための再生剤Ｃと水とを投入し攪拌混合することによって、泥水を再生する泥水再生工程を備えた構成となっている。このようにして、使用済みの泥水中から泥分を分離・凝集させた脱水ケーキＦ’を再利用して泥水を再生し、これを他の現場等で活用することによって、従来は廃棄していた資源を有効利用することができる。その結果、廃棄物量を削減するとともに、トータルでの泥水の処理・製造コストを抑えることができ、非常に優れた泥水の処理・再利用システムを確立することができる。
【００８５】なお、上記第三の実施の形態において、泥水を再利用するため、薬剤Ａ，Ｂ，Ｃとして具体的な薬品名を例に挙げたが、もちろん、同等の効用を示すものであれば、適宜他の薬剤を使用しても良い。
【００８６】また、上記第一ないし第三の実施の形態で挙げた泥水連続処理設備２０，２０’や泥水連続処理方法については、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更を加えても何ら支障はない。
【００８７】さらに、本発明の用途は、連壁工事、場所打ち杭工事等、いかなる場合であっても良い。また、処理した泥水の再生あるいは廃棄は、処理すべき泥水の性状に応じて適宜決定すればよい。
【００８８】これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、いかなる構成を採用しても良く、また上記したような構成を適宜選択的に組み合わせたものとしても良いのは言うまでもない。
【００８９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る泥水連続処理方法によれば、使用済みの泥水を第一次薬剤混合部に送り込み、この泥水から泥分を分離・凝集させるための第一の薬剤を添加して、これら泥水と第一の薬剤とを攪拌混合する第一次薬剤混合工程と、この泥水を第二次薬剤混合部に送り込み、泥分の凝集をさらに促進させるための第二の薬剤を添加して、これら泥水と第二の薬剤とを攪拌混合する第二次薬剤混合工程と、泥水を泥分凝集生成部に送り込み、これを攪拌することによって泥分を凝集させた塊を生成する泥分凝集生成工程と、泥分の塊をさらに脱水する脱水工程とを備え、第一次薬剤混合工程、第二次薬剤工程、泥分凝集生成工程のそれぞれにおいては、泥水を次工程に向けて移動させつつ処理を行う構成となっている。
【００９０】このようにして、第一次薬剤混合工程で使用済みの泥水に第一の薬剤を添加して攪拌混合し、第二次薬剤混合工程で第二の薬剤を添加して攪拌混合し、泥分凝集生成工程で泥分を凝集させた塊を形成し、さらに脱水工程で水と泥分とを分けて泥分の塊を脱水することによって、泥水を処理することができる。このとき、各工程においては、第一次薬剤混合部、第二次薬剤混合部、泥分凝集生成部内でそれぞれ泥水を順次移動させつつ攪拌し、これを次の工程に送り込むようにしているので、泥水を連続処理することができ、高い処理能力を得て、特に大規模な現場において有効に利用することができる。
【００９１】請求項２に係る泥水連続処理方法によれば、排出した泥分の塊を作液槽内に投入し、泥分の塊を溶かすための第三の薬剤と水とを作液槽内に投入して攪拌混合することによって、泥水を再生する泥水再生工程を備えた構成となっている。このようにして、使用済みの泥水中から分離・凝集させた泥分の塊を再利用し、泥水を再生して他の現場で活用することによって、従来は廃棄していた泥水の再生を図ることができる。その結果、廃棄物量の削減を図るとともに、トータルでの泥水の処理・製造コストを抑えることができ、非常に優れた泥水の処理・再利用システムを確立することができる。
【００９２】請求項３に係る泥水連続処理装置によれば、使用済みの泥水に、この泥水を泥分と水とに分離させて泥分を凝集させるための第一の薬剤が添加され、これら泥水と第一の薬剤とが第一の攪拌手段で攪拌混合される第一次薬剤混合部と、第一次薬剤混合部で第一の薬剤が混合された泥水に、泥分の凝集をさらに促進させるための第二の薬剤が添加され、これら泥水と第二の薬剤とが第二の攪拌手段で攪拌混合される第二次薬剤混合部と、第二次薬剤混合部で第二の薬剤が混合された泥水を第三の攪拌手段で攪拌することによって、泥分を凝集させた塊が生成される泥分凝集生成部と、を備えるとともに、第一次薬剤混合部から第二次薬剤混合部を経て泥分凝集生成部へと、泥水が連続的に処理される構成となっている。
【００９３】これにより、第一次薬剤混合部で第一の薬剤が添加されて攪拌混合され、さらに第二次薬剤混合部で第二の薬剤が添加されて攪拌混合され、泥分凝集生成部で泥分を凝集させた塊を形成することによって、使用済みの泥水を処理することができる。しかも、泥水が、第一次薬剤混合部から第二次薬剤混合部を経て泥分凝集生成部へと連続的に処理される構成となっているので、従来のバッチ式等に比較して泥水の処理能力が非常に高く、大規模な現場などにおいても適したものとなる。それと同時に、第一次薬剤混合部、第二次薬剤混合部、泥分凝集生成部のそれぞれにおいては、各処理を確実に行うことができ、質的にも優れた処理を行うことができる。
【００９４】請求項４に係る泥水連続処理装置によれば、第一次薬剤混合部と第二次薬剤混合部と泥分凝集生成部とで、泥水の容量がそれぞれ個別に設定された構成となっている。これにより、第一次薬剤混合部と第二次薬剤混合部と泥分凝集生成部のそれぞれにおける攪拌時間を個別に設定することができ、薬剤と泥水の混合、泥分の凝集等に必要な時間をそれぞれ確保することができる。したがって、量的に十分な処理能力を備えた上に、質的にも十分な処理能力を得ることができる。
【００９５】請求項５に係る泥水連続処理装置によれば、第一次薬剤混合部は、第一の槽と、第一の槽の内部に仕切によって形成された導入路とを備えて構成され、第二次薬剤混合部と泥分凝集生成部とが、第二の槽に配置された他の仕切によって区切られて形成された構成となっている。
【００９６】これにより、第一の槽の第一次薬剤混合部に送り込まれた泥水は、導入路を経て第二の槽の第二次薬剤混合部に流れ込み、さらにこれに連通した泥水凝集生成部に流れることになる。このようにして、第一次薬剤混合部から第二次薬剤混合部、泥分凝集生成部を経て排出部へと至る泥水の処理経路、つまり泥水の「流れ」を連続的なものとすることができ、前記請求項３の構成を実現することができる。
【００９７】しかも、第一の槽を仕切で区切ることによって第一次薬剤混合部と導入路とを形成し、第二の槽を他の仕切で区切ることによって第二次薬剤混合部と泥分凝集生成部とを形成することによって、装置全体をコンパクトなものとすることができる。また、このような構成の装置は槽内にスクリュー等の攪拌手段を備え、さらに薬剤添加用の配管等を行うのみで実現することができ、装置が非常に簡易な構成となるので、低コストで本装置を製作することができる。
【００９８】請求項６に係る泥水連続処理装置によれば、仕切が第一の槽の内側面に突出するよう設けられ、他の仕切が第二の槽の内側面に突出するよう設けられた構成となっている。このように、仕切および他の仕切を、第一の槽および第二の槽の内側面に突出するよう設けたので、第一次薬剤混合部および泥分凝集生成部内で攪拌される泥水は、仕切および他の仕切によってさらに攪乱され、より良好に泥水処理がなされる。
【００９９】請求項７に係る泥水連続処理装置によれば、泥分凝集生成部の排出部には、泥分の塊を締め固めるフロック増強部が備えられた構成となっている。さらに、請求項８に係る泥水連続処理装置によれば、フロック増強部として、泥分の塊が上方から下方に自然落下するシュートが備えられ、その内面に、略水平方向に突出するプレートが備えられた構成となっている。これにより、フロック増強部において、落下中の泥分の塊がプレート等に当たることによって、泥分の塊が締め固められるので泥分の塊の減容化を図ることができ、しかも泥分の塊の落下速度を抑えて塊が壊れるのを防ぐことができるので、この点においても処理品質を一層高めることができる。
【０１００】請求項９に係る泥水連続処理装置によれば、仕切と他の仕切のいずれか一方または双方が、昇降可能に備えられた構成となっている。これにより、第一の槽または第二の槽のいずれか一方または双方の容量を容易に変化させることができ、処理すべき泥水の性状等に応じて、薬剤の混合・攪拌、泥分の塊の生成等、各部における処理時間を適宜変更することができ、本装置を汎用性に富んだものとすることができる。
【０１０１】請求項１０に係る泥水連続処理装置によれば、第一次薬剤混合部と、第二次薬剤混合部と、泥分凝集生成部とが、脱水部の上方に配置された構成となっている。これにより、装置をコンパクトなものとすることができる。
- 【公開番号】特開２０００−１７９８４（Ｐ２０００−１７９８４Ａ）
【公開日】平成１２年１月１８日（２０００．１．１８）
【発明の名称】泥水連続処理方法および装置
- 【出願番号】特願平１０−１８６６６４
【出願日】平成１０年７月１日（１９９８．７．１）
【出願人】
【識別番号】０００００２２９９
【氏名又は名称】清水建設株式会社
- 【代理人】
【識別番号】１０００６４９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 （外３名）
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