JP2001104997A

JP2001104997A - ヘドロ処理装置

Info

Publication number: JP2001104997A
Application number: JP29053699A
Authority: JP
Inventors: Keiji Hokari; 啓二保苅
Original assignee: ATORASUKOA KK
Current assignee: ATORASUKOA KK
Priority date: 1999-10-13
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2001-04-17

Abstract

(57)【要約】【課題】ヘドロを浚渫して、有害物質の溶出しない粒
材と自然放流可能な水とに分離生成し、環境の健全化と
ヘドロの有効利用とを可能にする。【解決手段】へドロ流送管１内に駆動高圧水４により
混気高圧ジェット水流２を発生し、その負圧で吸引した
ヘドロと空気６及び凝集剤７を直管部９で混気高圧ジェ
ット水流２によりラインブレンドする。本発明によれ
ば、ヘドロと凝集剤が激しく撹拌され、泥分や有害物質
は凝集物となり、汚水と共に汚泥水となって排出する。
有害物質は凝集物に含まれ、汚水は自然放流可能な水に
容易に分離される。凝集物は脱水固化して有害物質の溶
出しない粒材に造粒できる。なお、図１中（Ａ）は本発
明になるラインブレンドを実施するヘドロ流送管を示
し、（Ｂ）は凝集剤を加えない吸引用混気ジェットポン
プとして使用した例である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はヘドロ処理装置に係
り、特に、ヘドロなどの汚泥を有害物質の溶出しない材
料に再生し、分離水は自然放流可能に浄化できるヘドロ
処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】湖沼、河川、海岸などには膨大な量のヘ
ドロがある。これらのヘドロには、種々の有害物質が含
まれていることが多く、健全な環境を阻害する原因とな
っている。また、狭隘な国土にあって、国土の健全な開
発のネックになっていた。

【０００３】これらのヘドロ中の有害物質を処理する方
法としては、脱水乾燥させてヘドロケーキにしたり、有
害物質を含有するヘドロには、セメント等の固化剤を混
入してコンクリートで固める方法などがある。（例え
ば、特公昭５２−４７４８３号公報等参照）

【０００４】なお、ヘドロ中に含まれる有害物質には、
次のようなものがある。水銀またはその化合物、カドミ
ウムまたはその化合物、鉛またはその化合物、六価クロ
ムまたはその化合物、砒素またはその化合物、有機リン
化合物、シアン化合物、ＰＣＢ、ダイオキシン、トリク
ロロエチレン、アトラクロロエチレン、セレンまたはそ
の化合物等。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単にヘ
ドロを乾燥させるだけでは、雨水によって再びヘドロに
なり、根本的な解決にはならない。また、有害物質を含
むヘドロに固化剤を混入して固める方法では、固めたヘ
ドロから有害物質が溶け出すことがあり、有害物質を完
全に除去することができない。

【０００６】本発明の課題は、ヘドロを浚渫し、汚泥分
は有害物質の溶出しない再生建材などに有効利用できる
ようにするとともに、分離した水を自然放流可能に浄化
して、安全かつ効率的なヘドロの有効利用と、汚染環境
の健全化を実現することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、空気の混入した高圧のジェット水流に、ヘドロとと
もに、天然鉱物を主原料とする粉体凝集剤を添加して流
送管内でラインブレンドすると、流送管から排出される
汚泥水は容易に固液分離する。分離した泥分は脱水固化
処理され、特に造粒化することによりヘドロ中の有害物
質が溶出しない粒材にできる。また、分離水は自然放流
可能な水質にまで浄化できる。

【０００８】すなわち、本発明のヘドロ処理装置は、空
気を混入した混気高圧ジェット水流によって、ヘドロを
吸引して流送するヘドロ流送管と、前記ヘドロ流送管に
凝集剤を導入する凝集剤導入手段とを備えてなるもので
ある。

【０００９】また、前記ヘドロ流送管は、鋼管内にジェ
ット水流を発生させる高圧駆動水の導入部と、前記ジェ
ット水流に気体を導入する気体導入部と、前記ジェット
水流に凝集剤を導入する凝集剤導入部と、前記ジェット
水流にヘドロを吸引するヘドロ吸引部と、前記ヘドロと
凝集剤とをラインブレンドする直管部とからなる。

【００１０】また、本発明は、前記ヘドロ処理装置と、
前記ヘドロ流送管から排出される汚泥水を汚泥分と処理
水とに分離する分離手段と、前記汚泥分を脱水固化して
造粒化する造粒手段とを備えてなるヘドロ処理システム
にもできる。分離手段による分離水は処理水として自然
放流可能である。

【００１１】本発明によれば、空気混入高圧ジェット水
流にヘドロを投入し、これに凝集剤を供給し、混気高圧
ジェット水流で激しく撹拌しながら直管内を流送させる
と、ヘドロは泥分と水分とに固液分離し、これらの混じ
り合った汚泥水となって排出される。このとき、ヘドロ
中の有害な微粒子も泥分とともに凝集物となって排出さ
れる。そのため、凝集物の造粒化や分離水の自然放流が
容易に可能になる。

【００１２】また、ヘドロ吸引装置のサクションマウス
内に空気を注入し、掻き取り採取したヘドロに空気を混
ぜて搬送するようにした。これにより、搬送するヘドロ
の比重が軽くなり、詰まることなく円滑に搬送できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。図１は、本発明になるヘドロ処
理装置の一実施形態の要部を示す構成図である。

【００１４】図１に示すように、本装置は鋼管製のへド
ロ流送管１内に混気高圧ジェット水流２を発生させるノ
ズル部３と、ノズル部３に駆動高圧水４を供給する駆動
高圧水供給部５と、混気高圧ジェット水流２に空気を混
入させるための気体導入管６と、凝集剤を添加するため
の凝集剤導入管７と、混気高圧ジェット水流２によって
負圧を形成し、ヘドロを吸引するヘドロ吸引部８と、混
気高圧ジェット水流２によってヘドロと凝集剤をライン
ブレンドする直管部９とを備えている。

【００１５】本構成によれば、吸引したヘドロと凝集剤
が、混気高圧ジェット水流により激しく撹拌されて固液
分離し、有害物質の微粒子は泥分とともに凝集されて凝
集物となり、これと汚水とが混ざり合った汚泥水として
排出される。

【００１６】ここで、凝集剤について説明する。本発明
に好適な凝集剤として無機系凝集剤が好ましい。例え
ば、ベントナイト、ゼオライト、フライアッシュ、消石
灰、無水石膏等の天然鉱物、アルミニウム塩、鉄塩など
を、単体または適宜組み合わせて、粉体もしくは固体で
直接流送管に供給してラインブレンドするとよい。

【００１７】添加量は、汚泥水の汚濁濃度によって多少
の増減はあるが、５０〜３００ｍｇ／ｌの範囲内で目的
を果たすことができる。汚濁したヘドロの汚泥水に、適
量の無機系凝集剤を粉体のまま添加し、ジェット水流で
強く撹拌することにより、１〜２分で反応が完了し、汚
濁物質（ここでは懸濁物質ともいう）は析出凝固し、撹
拌を止めると、生成した凝固汚泥は直ちに沈降分離し始
め、上澄水と完全に分離し、その界面も判然とする。

【００１８】こうして分離した凝固汚泥は安定性が極め
て高く、再度撹拌しても崩壊したり溶解したりすること
がない。むしろ、汚泥密度は増大する傾向が見られ、径
時的にも安定性が高いことを裏付けている。分離した凝
固汚泥は酸化物を主体とし、しかも、粒状化しているの
で、脱水性の極めて優れた汚泥構成となる。一般に有機
系高分子凝集剤で形成された凝固汚泥は、水酸化物を主
体に構成されているため、脱水性に欠けている。

【００１９】表１に、一般に使用される有機系高分子凝
集剤と、本発明に用いた無機系凝集剤との比較表を示
す。両者には、表１に記載したように、主成分の相違に
よって、作用効果に以下の相違がある。

【００２０】

【表１】

【００２１】（１）懸濁物質に対する反応は、有機系で
は架橋により懸濁物質を連結するものであるのに対し、
無機系では、吸着作用によるものである。（２）そのため、有機系ではフロック強度が弱い。つま
り、機械的強度が弱く、崩壊しやすい。無機系ではフロ
ック強度は極めて強靭である。

【００２２】（３）結合力の強弱により、上澄液に有機
系では濁りが残るが、無機系では有機系に比較して上澄
液の透明度が高い。（４）有機系凝集剤による凝集スラッジは含水性がある
ため、べたつき感があり、脱水性が悪い。無機系凝集剤
によるスラッジは脱水するとぱさぱさしたものとなる。

【００２３】（５）有機系凝集剤は事前に水に溶解さ
せ、その水溶液を被処理液に投入するのが通常である。
一方、本例における無機系凝集剤は、粉体あるいは固体
のまま、直接投入して急速撹拌が可能であるため、作業
が容易である。

【００２４】（６）有機系では、凝集剤溶解 → 撹拌
→ 混和 → 滞留 → 沈殿→ 脱水 → 乾燥、
というように、かなりの手間がかかる。一方、無機系で
は、撹拌 → 沈殿分離 → 脱水、というように、短
工程で省力化とコスト削減ができる。（７）それぞれの凝集スラッジは、結合力の強弱によ
り、有機系では懸濁物質が溶出しやすく、無機系では殆
ど溶出しない。

【００２５】以上のことから、一般に使用されている有
機系高分子凝集剤は、凝集スラッジに粘性が生じ、汚泥
水がドロドロになり、そのため、装置各部に粘りのある
凝集物が付着して故障の原因となり、また、メンテナン
スが低下する。

【００２６】これに対して、本例に使用する無機系凝集
剤は、天然鉱物を主成分としているため、有機系高分子
凝集剤、例えばポリマー系凝集剤と異なり、人体と環境
に負担をかけない構造を有し、廃棄物処理において極め
て有効な処理が可能になる。

【００２７】また、水中に拡散した浮遊物質（重金属、
有機化合物、汚濁物質等）を、撹拌後１〜２分で凝集沈
殿させる働きがある。さらに、フロックを大きくするた
めには、複数段の撹拌が非常に有効である。また、水中
に溶解した有機物、アンモニア等の吸着も同時に行うの
で、ＣｏＤ削減に大きな威力を発揮する。

【００２８】また、ＰＨ調整が基本的に不要で、水溶性
が高く、撹拌後すぐにフロックが生成する。そのため、
設備投資が少なくてすみ、処理工程の短縮化が可能であ
る。処理水は原水に比べてＰＨを０.２〜０.４程度、中
性に近づける。

【００２９】上述のように（表１参照）、反応性のよ
さ、凝集粒子の大きさ、脱水性のよさ等は、工事用排
水、処分場排水ばかりでなく、ヘドロ処理にも極めて好
適に適合する。特に、本発明における混気ジェットポン
プに対して高い融合性を有している。

【００３０】混気ジェットポンプは、湖沼のヘドロ浚渫
やダムの浚渫等に比類のない威力を発揮するが、そのプ
ロセスに上記無機系凝集剤を使用すると、固体（ヘドロ
等の被浚渫物）、液体（湖沼などの原水）、気体（空
気）による三相流に、粉体（凝集剤）をラインブレンド
することにより、迅速なフロック形成が行われ、固液分
離した汚泥水が排出される。

【００３１】このように、無機系粉体凝集剤が好適な理
由は、ジェットポンプにより原水のクラスターが分解さ
れ、懸濁物質の凝集効果が向上することにより水質が浄
化するからである。しかも、処理水の粘性が極めて低
く、べとつかないため、機械装置にこびりつくようなこ
とがなく、メンテナンスが向上し、水の還流に適してい
るからである。

【００３２】以上のように、排出された汚泥凝集物と分
離水とに容易に分離され、ヘドロ中の有害物質は汚泥凝
集物に含まれ、分離水は有害物質を含まない自然放流可
能な処理水となる。また、汚泥凝集物は、固化剤を加え
て脱水固化することにより、有害物質の溶出しない粒材
に造粒することができる。

【００３３】なお、図１に示した本装置の構造は、図中
に（Ａ）（Ｂ）で示したように、二様に用いることがで
きる。（Ａ）は、上述したように、本発明になるヘドロ
処理例で、例えば、湖沼の水を高圧駆動水として用い、
空気と凝集剤を導入して高圧ジェット水流を発生させ、
固塊物を取り除いたヘドロを吸引して、ラインブレンド
を実施している。

【００３４】一方、（Ｂ）は、図１の構造を、湖沼など
からヘドロを直接吸引するヘドロ吸引用の混気ジェット
ポンプとしても使用した例で、例えば、駆動高圧水とし
て固塊物を取り除いたスラリーヘドロを用い、凝集剤は
加えずに空気のみを導入して混気高圧ジェット水流を発
生させ、その負圧によって、湖沼に堆積しているヘドロ
を直接吸引するようにした例である。

【００３５】次に、図２および図３を用いて、本発明を
適用したヘドロ処理システムを説明する。図２はシステ
ムの構成図、図３はシステムの処理フローである。ここ
では湖沼のヘドロの浚渫処理を例として本システムを説
明する。

【００３６】なお、図１に示した本発明装置のヘドロ処
理構造は、上述したように、ラインブレンドに用いる流
送用混気ジェットポンプ３０として用いるとともに、湖
沼からヘドロを直接吸引する吸引用混気ジェットポンプ
２０としても使用している。

【００３７】まず、吸引用混気ジェットポンプ２０に連
結したサクションマウス２１で、沼のヘドロ２２を直接
吸引する（Ｓ１、Ｓ２）。吸引したヘドロはスクリーン
２３で固形物２４（石、塊物、粗大ゴミ等）を取り除き
（Ｓ３、Ｓ４）、ヘドロ分を貯留タンク２５に貯留する
（Ｓ５、Ｓ６）。固形物２４は廃棄処分する。

【００３８】また、貯留タンク２５内のスラリー状ヘド
ロは、ポンプアップ（Ｐ1）され（Ｓ７）、吸引用混気
ジェットポンプ２０へ駆動高圧水として再供給される。
ここでは、この工程をヘドロ吸引工程と呼ぶ。なお、ヘ
ドロが乾燥している場合は、バックホウ２６などで掘削
し、貯留タンク２５で水を加えるとスラリー状へドロと
なる。

【００３９】貯留タンク２５のヘドロは、流送用混気ジ
ェットポンプ３０によって、ヘドロ流送管３１に投入さ
れる（Ｓ８）。このとき、凝集剤定量供給機３２から所
定量の凝集剤が加えられる（Ｓ９）。また、駆動高圧水
としては、湖沼の水をポンプアップ（Ｐ2）して用いて
いる（Ｓ１０）。

【００４０】ヘドロと凝集剤はヘドロ流送管３１内で混
気高圧ジェット水流によって激しく撹拌されながらライ
ンブレンドされて流送される（Ｓ１１）。ここでは、こ
の工程を一次凝集工程もしくは流送工程と呼ぶ。

【００４１】ラインブレンドされたヘドロと凝集剤は、
固液分離した汚泥もしくはヘドロ凝集物と呼ぶべきもの
と、汚水とが混ざり合った汚泥水として（Ｓ１２）、ヘ
ドロ流送管３１から受入タンク３３に吐出される（Ｓ１
３）。

【００４２】本例では、この汚泥水から、二次凝集工
程、分離工程、脱水工程を経て、汚泥分もしくはヘドロ
凝集物から凝集スラッジ４０を生成する。次いで、この
凝集スラッジを造粒工程で造粒化する。なお、汚泥水を
検査し、必要に応じて、二次凝集工程を省略できる。

【００４３】受入タンク３３の汚泥水は、凝集処理タン
ク３４で凝集剤定量供給機３５から所定の凝集剤を供給
し（Ｓ１４）、撹拌機３６で十分に混合して二次凝集処
理した後（Ｓ１５）、沈殿タンク３７で汚泥などの凝集
沈殿物と上澄水とに分離し（Ｓ１６）、沈殿物は汚泥ポ
ンプ３８で脱水機３９に送り、脱水処理すると（Ｓ１
７）、凝集スラッジ４０または脱水ケーキを生成する
（Ｓ１８）。

【００４４】脱水機からの水や沈殿タンクの上澄水など
の分離水は、ヘドロ流送管３１で凝集剤とラインブレン
ドされたことにより、有害物質も凝集剤により捕集され
て浄水化が進み、自然放流可能な水質となる。また、混
気ジェットポンプ２０または３０に適宜返送し、駆動高
圧水として再利用するとともに、水質によっては循環さ
せてラインブレンドを繰り返すことにより浄化できる。

【００４５】脱水機３９で水分を脱水した凝集スラッジ
４０、または脱水ケーキの粉砕物は、固化剤４１を加え
て（Ｓ１９）造粒ミキサー４２で造粒化し（Ｓ２０）、
丸粒材４３を製造する。以上において、当初、ヘドロ中
に含まれていた有害物質が、ほぼ完全に凝集スラッジと
して除去される。

【００４６】また、この凝集スラッジから造粒した丸粒
材４３からは、有害物質が溶出しないので、リサイクル
プラントへ運搬し、例えば、道路素地材、レンガ、ブロ
ック等の建設土木用資材などに有効利用できる。

【００４７】以上の説明では、流送管内の混気高圧ジェ
ット水流中で、凝集剤によってヘドロ中の有害物質や泥
分を凝集しているが、本発明はこれに限定されない。す
なわち、沈殿タンク３７の上澄液や脱水機３９からの汚
水などを、流送管３１に循環させ、汚水中の有害物質を
混気高圧ジェット水流中で凝集剤によって捕獲し、凝集
スラッジとして除去することもできる。必要に応じてこ
のサイクルを繰り返すことにより、汚水を自然放流可能
な水質に浄化できる。

【００４８】次に、本発明の別の実施形態を説明する。
図４は、ヘドロ処理システムに好適なサクションマウス
の一例を示す断面図、図５はそれを用いたヘドロ吸引装
置の一例を示す構成図である。

【００４９】図４に示すように、本例では、サクション
マウス５０に空気注入管５１を設けた。湖沼、河川、ダ
ム、海域などのヘドロ５２に、サクションマウス５０を
接触させ、油圧モータ５３によりカッター５４を駆動し
てヘドロ５２を掻き取る。カバー５５内は吸引管５６に
よって負圧に維持され、掻き取られたヘドロは吸引管５
６内を輸送される。

【００５０】この場合、空気注入管５１から適量の空気
を注入することにより、以下のような作用が生じる。（ａ）掻き取られたヘドロ（固体と多少の水）に空気が
混じるので、吸引管内の抵抗が低下し、詰まりが防止さ
れるため、ヘドロが円滑に搬送される。

【００５１】（ｂ）一般に、ヘドロの浚渫は高低差を揚
程することになるが、空気の注入により、被揚程物の比
重が軽くなり、エアリフト効果により搬送効率が向上す
る。（ｃ）通常は、ヘドロを掻き取った後のくぼみに、即座
に水が溜まり、ヘドロ濃度が薄くなる。カバー内に空気
を注入することにより、水の混入を抑制でき、濃度低下
を抑制できる。

【００５２】次に、図５を用いて、図４のサクションマ
ウスを用いたヘドロ吸引装置の一例を説明する。吸引管
（吸引ホースでもよい）５６は気液分離機６０に連結さ
れ、さらに、真空ポンプ６１に連結されている。

【００５３】気液分離機６０で空気とヘドロとが分離さ
れ、分離された空気は、真空ポンプ６１に吸気され排気
されるが、その排気の一部を、空気注入管５１を経てサ
クションマウス５０に供給するようになっている。

【００５４】気液分離機６０で分離されたヘドロはタン
ク６２に貯留され、エンジン６３で駆動される自給式ポ
ンプ６４により、図１もしくは図２に記載したヘドロ流
送管、あるいはその他のヘドロ処理手段に送られる。な
お、チャッキ弁６５は、詰まりが生じた場合にジェット
水流を逆噴射させ、管内の詰まりを取り除くための逆噴
射切り替え弁である。

【００５５】上記ヘドロ吸引装置によれば、採取したヘ
ドロに空気を混ぜて吸引するので、詰まりがなくなり、
比重が軽くなることから揚重が容易となり、水分の少な
いヘドロの採取と供給を、円滑にかつ効率的に行うこと
ができる。

【００５６】以上、本発明に関連して種々の実施形態を
説明したが、これらの装置やシステムを車載型とするこ
とにより、各地の湖沼や河川のヘドロを浚渫し、現地で
ヘドロを固液分離し、分離水は水質浄化して自然放流が
できる。また、凝集スラッジは有害物質の溶出しない粒
材や、建設用資材などに転用が可能となり、安全で効率
的なヘドロ処理ができる。

【００５７】

【発明の効果】上述のとおり本発明のヘドロ処理装置に
よれば、ヘドロから有害物質の溶出しない粒材を製造
し、分離水は自然放流可能な水質に浄化され、環境の健
全化とヘドロの有効利用とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヘドロ処理装置の一実施形態の要部を
示す構成図である。

【図２】本発明を適用したヘドロ処理システムの構成図
である。

【図３】本発明におけるヘドロ処理フローを示す図であ
る。

【図４】本発明におけるサクションマウスの一例を示す
断面図である。

【図５】本発明におけるヘドロ吸引装置の一例を示す構
成図である。

【符号の説明】

１ヘドロ流送管２高圧ジェット水流３ノズル部４駆動高圧水５駆動高圧水供給部６気体導入管７凝集剤導入管８ヘドロ吸引部９直管部２０吸引用混気ジェットポンプ２２ヘドロ２５貯留タンク３０流送用混気ジェットポンプ３１ヘドロ流送管３２凝集剤定量供給機３７沈殿タンク３９脱水機４０凝集スラッジ４１固化剤４２造粒ミキサー４３粒材５０サクションマウス５１空気注入管５２ヘドロ５４カッター５５カバー５６吸引管６０気液分離機６１真空ポンプ６２タンク６４自給式ポンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気を混入した混気高圧ジェット水流に
よって、ヘドロを吸引して流送するヘドロ流送管と、前
記ヘドロ流送管に凝集剤を導入する凝集剤導入手段とを
備えてなるヘドロ処理装置。
【請求項２】前記ヘドロ流送管は、鋼管内にジェット
水流を発生させる高圧駆動水の導入部と、前記ジェット
水流に気体を導入する気体導入部と、前記ジェット水流
に凝集剤を導入する凝集剤導入部と、前記ジェット水流
にヘドロを吸引するヘドロ吸引部と、前記ヘドロと凝集
剤とをラインブレンドする直管部とからなる請求項１に
記載のヘドロ処理装置。
【請求項３】前記凝集剤は、天然鉱物を主原料とする
粉体からなる請求項１または２に記載のへドロ処理装
置。
【請求項４】前記へドロを採取するサクションマウス
は、負圧が形成されるカバー内に空気を注入する空気注
入手段を有してなる請求項１、２または３に記載のヘド
ロ処理装置。
【請求項５】請求項１ないし４のうちいずれかに記載
のヘドロ処理装置と、前記ヘドロ流送管から排出される
汚泥水を、汚泥分と処理水とに分離する分離手段と、前
記汚泥分を脱水固化して造粒化する造粒手段とを備えて
なるヘドロ処理システム。
【請求項６】前記分離手段により分離した処理水を、
自然放流するための放流手段を有してなる請求項５に記
載のヘドロ処理システム。
【請求項７】請求項５または６に記載のヘドロ処理シ
ステムを搭載した車載型ヘドロ処理機。
【請求項８】ヘドロを採取するサクションマウスと、
採取したヘドロを吸引する吸引手段とを有するヘドロ吸
引装置において、前記サクションマウスは、負圧が形成
されるカバー内に空気を注入する空気注入手段を有する
ことを特徴とするヘドロ吸引装置。