JP2004261761A - アクティブストレーナーを用いるスラリー処理システム - Google Patents

Abstract

【目的】浚渫工事等の土木建設工事において、発生するスラリーを効率良く、土粒子と清澄水とに固液分離、又は、凝集沈降するようにする。
【手段】スラリー１４の輸送通路１５に、定在波形成用の反射板１２と超音波振動子１７ａとを対向させ超音波１３の照射と停止による所定サイクルで発停作動するアクティブストレーナー５を設置して、フロックを凝集沈降させ、経時的に移送して土粒子９と清澄水８とに効率的に固液分離する。
【効果】スラリーを設計通りに効率的に固液分離して所定に処理する。
【選択図】 図７

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
開示技術は、海岸における浚渫工事や埋立工事等や地盤中の揚水作業を含む土木建設工事等の工事に際して、対象とするスラリーや懸濁水を土粒子と清澄水とに固液分離するようにしたり、凝集したりして所定の処理操作を行う処理システムの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
当業者に周知の如く、例えば、港湾や海岸に於ける浚渫工事や埋立工事等にあって、土粒子分を沈降させて沈殿池やピットや沈砂池等に隣設する処理場に対するスラリーに対し、凝集剤を添加して凝集沈殿させる等の技術が開発されており、例えば、凝集剤工法や固液分離後の処理、又、排水処理については下記に示されている通りである。
【特許文献１】
特許第３１７００５号
【特許文献２】
特許第４６８３１５号
【特許文献３】
特開平９−１３６０９０号公報
【０００３】
かかる従来技術においては、埋立地内、或いは、沈殿池内で排送されてきた泥水中の土粒子を経時的に沈殿分離させ、又、高分子凝集剤を泥水に添加して泥水に含まれる土粒子をフロック化して急速に沈降させ、又、更に、排水を沈殿槽および汚泥濃縮槽に導入し、超音波を照射して定在波を形成し、浮遊物等を凝集させて沈降させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来技術にあっては沈殿させるのに時間がかかり、分離のために埋立地内を複数の区画に土砂提で仕切溢流堰やあるいは沈殿池をとくに設ける必要があり、又、埋立末期になると、必要な滞流時間や回流距離、流水断面を確保することができなくなり、充分な沈殿効果が得られなくなる欠点があった。
【０００５】
又、凝集剤を添加して凝集沈降させると作業が煩瑣であり、コスト高になるというデメリットもあった。
【０００６】
又、更に、排水に超音波を照射して汚泥を凝集、沈降させるために、その分を沈殿槽や汚泥濃縮槽に導入する必要があり、又、土木建設工事等におけるスラリーに対しては超音波振動装置を介装して土粒子と清澄水に固液分離する技術が開発されてはいなかった。
【０００７】
【発明の目的】
この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく土木建設工事等における海水等のスラリーを土粒子と清澄水とに固液分離や沈殿凝集したりする凝集槽等に於ける経時的な凝集沈降による固液分離を行わずに、アクティブストレーナーの物理作用により凝集沈殿や固液分離を行って定在波を確実に凝集や分離に有効に利用出来るように形成させるようにして、建設産業における土木技術利用分野に益する優れたアクティブストレーナーを用いるスラリー処理システムを提供せんとするものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする手段】
上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成は、前述課題を解決するために、浚渫工事や埋立工事や地盤中の揚水工事等の建設工事でのスラリーを定在波形成用の反射板と超音波振動子とを有する超音波発生装置のアクティブストレーナーにより土粒子分を凝集沈降し、又、土粒子と清澄水とに固液分離される様にし、そして、上記反射板と超音波振動子とを対向させ超音波の照射と停止による発停作動を所定サイクル的にする該アクティブストレーナーを用いてスラリーを土粒子と清澄水とに固液分離する又は凝集沈降するようにし、そして、又、上記超音波照射部位と停止部位とを電気的に切り換え発停作動させるようにしてアクティブストレーナーを用いてスラリーの土粒子分を凝集沈降し、又、土粒子と清澄水に固液分離させるようにするようにもし、又、上記超音波の照射と停止部位とを、例えば、円筒状や角筒状等の筒状に配置させ、電気的にサイクル裡に切り換えて発停作動するようにし、そして、更に、上記反射板に対する超音波照射角度、又は、反射板の対設角度を変えることによって凝集させ、又、分離する土粒子を照射方向とは直角方向に移送させるアクティブストレーナーを用いてスラリーを凝集し、又、土粒子と清澄水とに固液分離するようにし、更に、又、上記アクティブストレーナーをスラリー吸入口の近傍、又は、輸送通路の中途等所望の部位に設置してスラリーを土粒子と清澄水に固液分離するようにし、加えて、上記スラリーに対する処理をアクティブストレーナーのみによる作業と該アクティブストレーナーを輸送通路の所定の中途部位に設けた遠心分離機、又は、湿式サイクロン等やストレーナーの前後、いづれかにて、又、組合わせたものによる処理作業により行うようにもし、又、加えて、浚渫工事、埋立工事、地盤改良工事等の建設工事において、発生した懸濁水にアクティブストレーナーによる超音波を照射することにより土粒子を凝集捕捉し、拡散流出を防止する様にもした技術的手段を講じたものである。
【０００９】
【作用】
上述構成において、海岸に於ける浚渫工事や埋立工事や、地盤中の揚水工事を含めて建設工事等に際して処理対象とする海水等のスラリーをその土粒子と清澄水とに固液分離して所定の処理を行うに際し、在来一般態様と同様に超音波振動発生装置の超音波振動子に対向して設けた反射板よりなるアクティブストレーナーを相対向させて成し、又は、対向状態を、例えば、円筒状等の筒状態にして、超音波振動子から超音波を反射板に向けて照射するに際し、その超音波振動子からの超音波振動を周期的にサイクル裡に回転して照射と停止の作動を所定サイクルで反復し、又、超音波振動子に対向して透過板と反射板とをそれぞれの角度を変えることにより土粒子、或いは、清澄水の移送方向を所定に変えるようにし、又、アクティブストレーナーをスラリーの吸入口の近傍、又は、輸送通路の中途に設けてまたアクティブストレーナー単独で、或いは、所定部位に配設した遠心分離機、又は、湿式サイクロンやストレーナー等の前後いづれかに該遠心分離機と湿式サイクロンやストレーナー等とを組合わせた態様で用いて凝集や固液分離や懸濁液の更なる凝集沈殿や拡散防止が確実に行われるようにして設計通りのスラリー処理がなされるようにしたものである。
【００１０】
【発明が実施しようとする形態】
次にこの出願の発明の実施しようとする形態を実施例の態様として図面を参照して説明すれば以下の通りである。
【００１１】
而して、図１に示す実施形態の態様においては、海岸や港湾に於ける浚渫工事の一般的浚渫工事の態様であり、海水等の処分場１等の浚渫現場は堤体２によって囲繞され、該処分場１の所定近海に所定に搬入セットされたポンプ浚渫タイプの浚渫船３のヘッドにダクト４を配設し、該ダクト４の先端にアクティブストレーナー５が設けられる態様であるが、該アクティブストレーナー５は船体の中に取り付けることも出来、固液分離が順調に行き過ぎて水分が少なくなり、排砂管を通過することが難しい場合には埋め立て地の近傍（提体２の上部に設置したアクティブストレーナー５）で固液分離を行う。
【００１２】
而して、当該態様にあっては海水中に延設されたトンネル状のダクト４の先端部に周公知のアクティブストレーナー５が介装され、ポンプ６を介して、該アクティブストレーナー５により、スラリーに対し所定の土粒子としてのフロック９と清澄水８とに固液分離されるようにし、該清澄水８は所定に排水され、フロック９等の土粒子分は低含水率の土粒子の土砂として海水の処分場１等に沈降して沈殿するようにされる。
【００１３】
当該アクティブストレーナー５は周公知の超音波発生装置であり、所定の超音波振動子、当該振動子に対向して反射板を配設されて所定の定在波が形成されるようにされているものである。
【００１４】
又、図１の実施形態に関連して図２，３に示す他の実施形態においては図２に示す形態に於ては３ａは搬入セットしたグラブ浚渫船としての浚渫船であり、土運船等に設けたアクティブストレーナー５に対し、ポンプ６ａを作動して、土運船３０の内部に於けるアクティブストレーナー５による固液分離を行う態様で、図３はドラグタイプの浚渫船３ｂによる施行態様であり、ケーシング１８の内部の基部又はドラグヘッドにアクティブストレーナー５が所定に配設されて施工する態様であり、又、図４に示す図１の変形態様は埋立工事において処分場１等にピットやポンドを設けずにアクティブストレ−ナ−５を用いる態様であり、図５に示す実施形態は吸水型の振動締め固め工事にアクティブストレーナー５を用いる陸上施工の態様であり、上部にポンプ６を有する吸水パイプ１１の先端にアクティブストレーナー５を配設した態様であり、該吸水パイプ１１により清澄水８のみを分離し、固液分離がなされる場合、土粒子９と清澄水８を固液分離することを前提条件としたものであり、そして、施工態様は釜上げするタイプや地下水位低下法等も採用可能であり、図６に示す態様は同じく陸上施工を行う振動締め固め工法以外の地下水位低下型の施工態様を示すものであり、排水パイプ１１ａを介してその先端のアクティブストレーナー５により吸水した清澄水８のみを固液分離する態様である。
【００１５】
而して、図７に示す実施形態はこの出願の発明の請求項２の発明の実施形態を示すものであり、振動子１７ａから所定に対向されて配設された反射板１２に対し、超音波振動１３を照射して、スラリー１４に対し、所定の設計通りの固液分離を行うようにする態様であり、又、図８に示す実施形態はこの出願の発明の請求項５、６の発明の実施形態を示すものであり、当該図８の（イ）はスラリーの吸入口１４ａにアクティブストレーナー５を設置して、清澄水８を固液分離処理するようにした態様であり、又、当該図８の（ロ）に示す形態は、輸送通路１５の所定部位に、アクティブストレーナー５を配設して清澄水８を固液分離処理して輸送するようにした形態であり、そして、当該態様は輸送通路１５の出口部にアクティブストレーナー５を配設することも可能である。
【００１６】
当該図８の（ハ）はアクティブストレーナー５を輸送通路１５に単体で設置してスラリーに対する固液分離処理を行うようにした態様であり、又、当該図８の（ニ）に示す態様はアクティブストレーナー５を遠心分離機、又は、湿式サイクロンやストレーナー等１５ａの前後所定部位に配設して当該遠心分離機、又は、湿式サイクロンやストレーナー等１５ａと組合わせた態様でスラリーに対する固液分離処理を行うようにした形態であり、当該遠心分離機、又は、湿式サイクロンやストレーナー等１５ａとの共同作業の共同作用により固液分離処理が設計通りに効率的に行われるようにした形態である。
【００１７】
而して、図９の形態は当該この出願の発明の請求項４の擬似定在波発明の学問的原理態様を示すものであり（１９９８年２月 東京工業大学 大谷敬亮氏の博士論文「高周波擬似定在波音場による懸濁粒子の凝集・搬送」）、当該図９に示す実施形態は超音波１３を反射板１２に対し、透過板２３を所定角度θ斜めに照射した状態の定在波による凝集状態の態様を示すものであり、９は凝集土粒子を示すものであり、反射板１２に対する該所定角度θ方向への定在波の当該反射板１２に沿う方向への搬送力２８が擬似定在波の状態２９から同時に発生する態様を示すものである。
【００１８】
又、図１０に示す態様は２枚の板１２，２３をθだけ相互にずらした態様において各板１２，２３を両板１２，２３に対してθだけずらした場合には対向間隔で半波長の整数倍になる音波が板１２，２３に生じて確実に凝集土粒子９を捕捉することが出来る態様を示すものであり、この場合、搬送方向とは直角な方向へ該凝集土粒子９に対する保持力が生ずることを示しているものである。
【００１９】
そして図１１の（ホ）乃至（チ）に示す実施形態はこの出願の請求項３の発明の実施形態であり、アクティブストレーナー５を円筒状（又、角筒状の筒体でも良いことは勿論である）（尚、内側は反射板１２，外側は振動子１７ａとした逆の態様もある）に電気的に発停作動するように配設し、超音波照射部位１６，停止部位１９を反射板１２に対し、所定サイクルで電気的に切り換えられるようにしたものであり、当該図１１の（リ）から（ヌ）、（ル）を経て（オ）に至る照射，停止動作の順番がサイクル的に進行するにつれてフロック９が固液分離されて沈降状態１８ｂから停止後の状態２２ａになって確実に設計通りの固液分離処理が行われるようにしたものであり、超音波振動照射が作動すると所定の部位では完全に沈降した当該状態２２ａとなっているものである。
【００２０】
そして、図１２の（ヨ）〜（レ）に示す様に超音波振動子１７ａを反射板１２と透過板２３に両者を形成する凝集箱２１内にて所定の対向量で設け、所定の反射板１２に対向して透過板２３には超音波振動子１７ａからの照射波１３が照射され、したがって、該反射板１２と透過板２３との間にはフロック９が発生し、固液分離されて上述図９，１０の基本的理論により反射板１２と透過板２３との対向間隔部分において、当該矢印で示す様に照射方向と直角方向に定在波により移動し、固液分離が促進されるものである。
【００２１】
そして、図１３は請求項７の発明の実施形態を示すものであり、拡散防止膜２４が浚渫船３ａに対し固定式の態様であり、（ソ）はアクティブストレーナー５が拡散防止膜２４等に固定してあり、船体と共に移動出来るタイプであり、これに対し（ツ）に示す態様は、懸濁水２５が移動していく方向にアクティブストレーナー５を移動出来る様にしたタイプであり、例えば、拡散防止膜２４の一部に仮取り付け式の態様や図示のように別の船に取り付けて場所を変更出来る様にすることでアクティブストレーナー５は（ソ）の態様に比して、小さい形または狭い範囲のもので対応出来るという違いがある。
尚、当該態様において、拡散防止膜２４に対するアクティブストレーナー５の配設態様はその内部上方から懸濁水２５を吸引し、下方から放出しその間フロック９は拡散防止膜２４のゾーン内に沈降するようにする。そして、フロック９は超音波１３の反射板１２側に集まってくるので、拡散防止膜２４の内側に落下させることができ、拡散防止膜２４の外側には、清澄水８しか出ないようにする態様が考えられる。
【００２２】
【発明の効果】
以上、この出願の発明によれば、基本的に浚渫工事や揚水工事等の建設作業において、スラリーに対するフロックと清澄水との固液分離処理作業を行うに一般のアクティブストレーナーを反射板と超音波振動子を有するようにしてスラリー中に介装して照射し、超音波振動の発生を行うことにより当該アクティブストレーナーのフロックと清澄水の固液分離が設計通りに確実に行われるという優れた効果が奏される。
【００２３】
この出願の発明のスラリー処理システムにより当該システムにあっては反射板と振動子を対向を介してサイクル的に照射と停止とを切り替え作動させるようにすることにより当該アクティブストレーナーが対象とするスラリーのフロックを所定方向に移動させて移送させて、効率的な固液分離作用が行えるという優れた効果が奏される。
【００２４】
又、当該反射板と振動子とを円筒状や角筒状等の筒状にセットして適宜サイクル裡に切り替え作動が出来るように配設することにより、狭隘な場所によっては設置するアクティブストレーナー等の固液分離装置が小型コンパクト化することが出来るという優れた効果が奏される。
【００２５】
而して、アクティブストレーナーをスラリーの通過入口、或いは、出口付近に設けたり、或いは、輸送通路の中途に設けた遠心分離機や湿式サイクロン等の前後に所望に配設して当該遠心分離機と湿式サイクロン等との協同作業により固液分離が設計通りに確実に行われるという優れた効果が奏される。
【００２６】
而して、従来技術にあっては、スラリーを沈殿槽まで輸送して、固液分離していたが、この出願の発明によれば、沈殿物にたいしてもアクティブストレーナーによって、更に又、固液分離して清澄水を分離することが出来る優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の一般の浚渫工事に適用した実施形態の概略側断面図である。
【図２】この出願の発明の固液分離態様の他の実施態様の形態の側断面図である。
【図３】他の実施形態の部分側断面図である。但し、船体の泥倉に一度溜めて運搬するために、水分の多い態様では図２の態様と同様に多くの土砂を運搬することが出来ないので船体にアクティブストレーナーを設けて固液分離を行って積み込むようにした態様である。
【図４】この出願の発明の海上施工態様の変形態様の部分側断面図である。
【図５】この出願の発明の陸上施工の実施形態の部分側断面図である。
【図６】他の同じく陸上施工の実施形態の部分側断面図である。
【図７】この出願の発明の請求項２の発明の実施形態の概略側断面図である。
【図８】この出願の発明の請求項５，６の概略側断面図であり、（イ）は１実施形態の側面図、（ロ）は他の実施形態の側面図、（ハ）はアクティブストレーナーを単独にセットする態様の側面図であり、（ニ）はアクティブストレーナーを遠心分離機、又は、湿式サイクロン等の前後に設けて、これらと組合わせて処理を行う態様の概略側断面図である。
【図９】この出願の発明のアクティブストレーナーの作動説明を学問的に成したものである。
【図１０】同アクティブストレーナーの作動説明用の学問的分析図である。
【図１１】アクティブストレーナーを円筒状等に形成した態様の概略平面図と側面図であり、（ホ）〜（チ）は電気的に振動の照射と停止を所定サイクルで切り替え動作する態様のサイクルの平面図であり、（リ）〜（オ）は同対応側面図である。
【図１２】相対向する２枚の板の間におけるフロックの移動状態の説明図であり、（ヨ）乃至（レ）はその作動プロセスの分解図である。
【図１３】同スラリーのアクティブストレーナーによる懸濁液の拡散防止膜に対する対応メカニズムの説明図であり、（ソ）は拡散防止膜と一体的に設けた「アクティブストレーナーあり」状態の説明図であり、（ツ）は「アクティブストレーナーの移動自在なタイプ」の状態の説明図である。
【符号の説明】
５ アクティブストレーナー
１３ 超音波（照射波）
１７ａ 振動子
９ 土粒子（凝集土粒子），フロック
１４ スラリー
１２ 反射板
２５ 懸濁水
８ 清澄水
１５ 輸送通路
１５ａ 湿式サイクロン（ストレーナー）等
２３ 透過板
２ 堤体
３ａ グラブ浚渫船
３０ 土運船
３ｂ ドラグ浚渫船
６，６ａ ポンプ
４，１８ ダクト（ケーシング）
１ 処分場
２７ グラブバケット
２４ 拡散防止膜
２２ａ 停止後の状態
１１ 吸水パイプ
１１ａ 排水パイプ
１４ａ 吸入口
１６ 照射部位
１９ 停止部位
２８ 搬送力
２９ 擬似定在波
２５ａ 搬送方向
２５ｂ 移動方向
１８ｂ 沈降状態
２１ 凝集箱

Claims (7)

1. 浚渫工事や埋立工事や地盤中の揚水工事等の建設工事のスラリーを定在波形成用の反射板と超音波振動子とを有する超音波発生装置のアクティブストレーナーにより土粒子と清澄水とに固液分離することを特徴とするスラリー処理システム。
2. 上記反射板と超音波振動子とを対向させる等して超音波の照射と停止を所定サイクルで発停作動するアクティブストレーナーを用いてスラリーを土粒子と清澄水とに固液分離することを特徴とする請求項１記載のアクティブストレーナーを用いるスラリー処理システム。
3. 上記超音波の照射と停止部位とを筒状等の形状にして配置させ、電気的にサイクル裡に切り換えて発停作動するようにすることを特徴とする請求項２記載のアクティブストレーナーを用いるスラリー処理システム。
4. 上記反射板に対する超音波照射角度、又は、反射板の超音波照射に対する対設角度を変えることによって分離する土粒子を照射方向と直角方向に移送させるアクティブストレーナーを用いてスラリーを土粒子と清澄水とに固液分離するようにすることを特徴とする請求項１記載のアクティブストレーナーを用いるスラリー処理システム。
5. 上記アクティブストレーナーをスラリー吸入口の近傍、又は、輸送通路の中途等所望の部位に設置してスラリーを土粒子と清澄水に固液分離するようにすることを特徴とする請求項１記載のアクティブストレーナーを用いるスラリー処理システム。
6. 上記スラリーに対する処理をアクティブストレーナーのみによる作業と該アクティブストレーナーを輸送通路の該工事の中途部位に設けた遠心分離機、又は、湿式サイクロン等の前後、いづれかにて、又、組合わせたものによる処理作業により行うことを特徴とする請求項１記載のアクティブストレーナーを用いるスラリー処理システム。
7. 浚渫工事、埋立工事、地盤改良工事等の建設工事にて、発生した懸濁水にアクティブストレーナーによる超音波を照射することにより土粒子を凝集捕捉し、拡散流出を防止するようにすることを特徴とする請求項１記載のアクティブストレーナーを用いるスラリー処理システム。

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