JP2007283269A - 泥水濃縮システム及び濃縮泥水の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】供給泥水の性状に合わせてアンダー泥水を貯留、搬出可能な高比重になるように調整し、デカンタの濃縮効率を向上させて、処理費を低減できる泥水濃縮システムを提供する。
【解決手段】供給泥水Ｂを濃縮デカンタ１４内で分離し、オーバー泥水Ｃを排出し、アンダー泥水Ａを濃縮スラリーとして再利用する泥水濃縮システム１０において、オーバー泥水Ｃの排出側に設けられてオーバー泥水Ｃを常時満水状態に維持しつつ排出する満水調整管２２と、供給泥水Ｂの供給側で供給泥水Ｂの流量Ｑfと密度ρsとを計測する第１の流量計Ｆｘ１及び密度計Ｄｘ１と、満水調整管２２に設けられてオーバー泥水Ｃの流量Ｑoと密度ρoを計測する第２の流量計Ｆｘ２及び密度計Ｄｘ２と、供給泥水ＢのＱf及びρsとオーバー泥水ＣのＱo及びρoとに基づき、アンダー泥水Ａの流量を演算し、かつ、アンダー泥水Ａの密度を演算する演算部３２とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、濃縮デカンタを用いた泥水濃縮システム及び濃縮泥水の制御方法に関する。

一般に、地中連続壁工法や泥水式シールド工法等においては、地盤を掘削する際に、掘削壁面の安定を図る目的で、掘削部内に安定液として泥水を満たしながら行う泥水掘削工法が採用されている。

このような泥水掘削に用いられる泥水は、掘削土砂と共に回収された後、その土砂混合泥水から土砂分を分離させ、土砂分を除去された泥水の一部は安定液として再利用されるようになっている。

この土砂分離能が低いと、回収した泥水の再利用効率が低くなり、廃棄泥水が多くなり、この廃棄泥水は汚泥として扱われ、産業廃棄物として処分しなければならず、廃棄コストが高くつくこととなる。

そのため、３０ないし４００Ｇの低遠心力で運転される低遠心分離器、すなわちデカンタにより土砂混合泥水から土砂礫等の固形物のみを分離させて、ベントナイト等有効泥水材料のみを含んだ安定液を回収することにより、泥水掘削工法における土砂分離を沈砂槽に頼ることなく効果的にかつ高レベルで行え、かつ大きな設備スペースを必要としない安定液の回収方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開平２−２４４７６号公報

このような安定液の回収方法に用いられるデカンタは、アンダー泥水が大気開放で、スラリー状から濃縮ケーキ状まで変化するため、直接アンダー泥水の比重、流量を計測するのが困難である。

そのため、アンダー泥水の比重をマッドバランス計で適宜サンプリング計測し、流量は安濃宿スラリー槽の水位の変化を計測する方法を採用しているが、デカンタの運転制御が厳密に行えず、供給泥水の性状に合わせてアンダー泥水を貯留、搬出可能な高比重になるように制御するのが困難で、デカンタの濃縮効率を向上させ、電力等の運転費用、運搬費、処理費の低減を図るのが困難である。

本発明の目的は、供給泥水の性状に合わせてアンダー泥水を貯留、搬出可能な高比重になるように調整し、デカンタの濃縮効率を向上させて、電力等の運転費用、運搬費、処理費の低減を図ることのできる泥水濃縮システム及び濃縮泥水の制御方法を提供することにある。

（１）前記目的を達成するため、本発明の泥水濃縮システムは、供給泥水を濃縮デカンタに供給し、前記濃縮デカンタ内で前記供給泥水をオーバー泥水とアンダー泥水とに分離し、前記オーバー泥水を排出し、前記アンダー泥水を濃縮スラリーとして再利用する泥水濃縮システムにおいて、
前記オーバー泥水の排出側に設けられて前記オーバー泥水を常時満水状態に維持しつつ排出する満水調整管と、
前記供給泥水の供給側に設けられて供給泥水の流量Ｑfと密度ρsとを計測する第１の流量計及び密度計と、
前記満水調整管に設けられてオーバー泥水の流量Ｑoと密度ρoを計測する第２の流量計及び密度計と、
前記供給泥水の流量Ｑf及び密度ρsと前記オーバー泥水の流量Ｑo及び密度ρoとに基づき、前記アンダー泥水の流量Ｑuを、式：Ｑu＝Ｑf−Ｑoにより演算し、かつ、アンダー泥水の密度ρuを、式：ρu＝（Ｑf ρs−Ｑo ρo）／（Ｑf−Ｑo）により演算する演算部と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、大気開放となるオーバー泥水の排出側に満水調整管を設けてオーバー泥水を常時満水状態で排出可能とすることにより、オーバー泥水の流量及び密度をリアルタイムで計測することが可能となり、供給泥水の供給側に設けた第１の流量計及び密度計にて計測した供給泥水の流量及び密度と、満水調整官に設けた第２の流量計及び密度計にて計測したオーバー泥水の流量及び密度とからアンダー泥水の濃縮比重及び流量をリアルタイムで演算し、計画の濃縮比重と量になるように調整することが可能となり、濃縮デカンタの濃縮効率を向上させて、電力等の運転費用、運搬費、処理費の低減を図ることが可能となり、濃縮スラリー槽の貯留量も小さくなり、設備面積も小さくすることができる。

（２）本発明の濃縮泥水の制御方法は、（１）記載の泥水濃縮システムにより演算されたアンダー泥水の流量Ｑuと密度ρuとに基づき、
制御部により前記濃縮デカンタの内胴と外胴の差速を調整して、前記アンダー泥水の流量と密度を調整することを特徴とする。

本発明によれば、濃縮デカンタの内胴と外胴の差速を調整することにより、アンダー泥水が計画の濃縮比重と量になるように調整することができる。

例えば、比重が小さい場合には差速を小さくなるように調整し、逆に比重が大きい場合には差速が大きくなるように調整すればよい。

（３）本発明の他の濃縮泥水の制御方法は、（１）記載の泥水濃縮システムにより演算されたアンダー泥水の流量Ｑuと密度ρuとに基づき、
制御部により前記濃縮デカンタへの前記供給泥水の供給量を調整して、前記アンダー泥水の流量と密度を調整することを特徴とする。

本発明によれば、濃縮デカンタへの供給泥水の供給量を調整することにより、例えば供給量を増やすと濃縮比重を小さく調整でき、逆に供給量を減らすと濃縮比重を大きく調整することができることとなる。

（４）本発明のさらに他の濃縮泥水の制御方法は、（１）記載の泥水濃縮システムにより演算されたアンダー泥水の流量Ｑuと密度ρuとに基づき、
制御部により前記濃縮デカンタの外胴の回転遠心力を調整して、前記アンダー泥水の分級点を調整することを特徴とする。

本発明によれば、濃縮デカンタの外胴の回転遠心力を調整することで、アンダー泥水の分級点を調整することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１〜図３は、本発明の一実施の形態にかかる泥水濃縮システムを示す図である。

図１は、本実施の形態にかかる泥水濃縮システムの概略図で、この泥水濃縮システム１０は、例えば泥水式シールド工法に用いられるもので、図示せぬ送泥管からシールド掘進機のシールドチャンバー内に泥水が供給されて切羽の安定を図りながら掘削が行われ、掘削に用いられた泥水は掘削土砂と共に排泥管により泥水処理設備の振動ふるいに送られて土砂が除かれ、調整槽１２に貯留されるようになっている。

調整槽１２内の泥水は、ポンプＰにより供給泥水Ｂとして濃縮デカンタ１４に送られ、濃縮デカンタ１４によってオーバー泥水Ｃとアンダー泥水Ａに分級され、オーバー泥水Ｃは調整槽１２に戻され、濃縮スラリー槽１６に貯留されて再利用されるようになっている。

濃縮デカンタ１４は、外胴１８内にスクリューコンベア付きの内胴２０を配設し、これら外胴１８及び内胴２０を電動機Ｍにて回転させて遠心力を生じさせると共に、内胴２０を制動機Ｇにて制動して外胴１８と内胴２０に回転差を生じさせ、差速によって泥水を分級するようになっている。

この濃縮デカンタ１４に対する供給泥水Ｂの供給側には、第１の電磁流量計Ｆｘ１及びγ線密度計Ｄｘ１を設けて、図３（１）に示す供給泥水Ｂの流量Ｑfと密度ρsとを計測するようにしている。

また、濃縮デカンタ１４のオーバー泥水Ｃの排出側及びアンダー泥水Ａの排出側は大気開放状態になっており、オーバー泥水Ｃの排出側には満水調整管２２を配設している。

この満水調整官２２は、図２に示すように、オーバー泥水Ｃの受け口２４と、調整槽１６への排出口２６の手前部２８とが中間部３０よりも高く、しかも、受け口２４が手前部２８よりも若干高く形成され、オーバー泥水Ｃを常時満水状態に維持しつつ排出し得るようになっている。

そして、この満水調整管２２の途中に第２の電磁流量計Ｆｘ２及びγ線密度計Ｄｘ２を設けて、図３（１）に示すオーバー泥水Ｃの流量Ｑoと密度ρoを計測するようにしている。

そしてさらに、この供給泥水Ｂの流量Ｑf及び密度ρsと、オーバー泥水Ｃの流量Ｑo及び密度ρoとに基づき、演算部３２において、図３（１）に示すアンダー泥水Ａの流量Ｑu及びアンダー泥水Ａの密度ρuを演算するようにしている。

この演算部３２では、アンダー泥水Ａの流量Ｑuを、図３（２）に示す式：Ｑu＝Ｑf−Ｑoにより演算し、かつ、アンダー泥水Ａの密度ρuを、図３（３）に示す式：ρu＝（Ｑf ρs−Ｑo ρo）／（Ｑf−Ｑo）により演算するようにしている。

このように、大気開放となるオーバー泥水Ｃの排出側に満水調整官２２を設けてオーバー泥水Ｃを常時満水状態で排出可能とすることにより、オーバー泥水Ｃの流量Ｑo及び密度ρoをリアルタイムで計測することが可能となり、供給泥水Ｂの供給側に設けた第１の電磁流量計Ｆｘ１及びγ線密度計Ｄｘ１にて計測した供給泥水Ｂの流量Ｑf及び密度ρsと、満水調整官２２に設けた第２の電磁流量計Ｆｘ２及びγ線密度計Ｄｘ２にて計測したオーバー泥水Ｃの流量Ｑo及び密度ρoとからアンダー泥水Ａの流量Ｑu及び密度ρuをリアルタイムで演算し、計画の濃縮比重と量になるように調整することが可能となり、濃縮デカンタ１４の濃縮効率を向上させて、電力等の運転費用、運搬費、処理費の低減を図ることが可能となる。

この濃縮デカンタ１４での濃縮泥水の調整は、制御部３４において行うようになっている。

まず、第１の濃縮泥水の制御方法は、演算部３２において演算されたアンダー泥水Ａの流量Ｑuと密度ρuとに基づき、制御部３４が制動機Ｇを調整することで行われる。

すなわち、制御部３４が制動機Ｇを調整することにより、濃縮デカンタ１４の内胴２０と外胴１８の差速を調整して、アンダー泥水Ａの流量Ｑu及び密度ρuを調整する。

このように、濃縮デカンタ１４の内胴２０と外胴１８の差速を調整することにより、アンダー泥水Ａが計画の濃縮比重と量になるように調整することができる。

例えば、比重が小さい場合には差速を小さくなるように調整し、逆に比重が大きい場合には差速が大きくなるように調整すればよい。

次に、第２の濃縮泥水の制御方法は、演算部３２において演算されたアンダー泥水Ａの流量Ｑuと密度ρuとに基づき、制御部３４がポンプＰを調整することで行われる。

すなわち、制御部３４が制動機Ｇを調整することにより、濃縮デカンタ１４への供給泥水Ｂの供給量を調整して、アンダー泥水Ａの流量Ｑu及び密度ρuを調整する。

このように、濃縮デカンタ１４への供給泥水Ｂの供給量を調整することにより、例えば供給量を増やすと濃縮比重を小さく調整でき、逆に供給量を減らすと濃縮比重を大きく調整することができることとなる。

さらに、第３の濃縮泥水の制御方法は、演算部３２において演算されたアンダー泥水Ａの流量Ｑuと密度ρuとに基づき、制御部３４が電動機Ｍを調整することで行われる。

すなわち、制御部３４が電動機Ｍを調整することにより、濃縮デカンタ１４の外胴１８の回転遠心力を調整して、アンダー泥水Ａの分級点を調整する。

このように、アンダー泥水Ａの分級点を調整することで、濃縮比重を調整することができる。

また、これら第１〜第３の濃縮泥水の制御方法は、適宜組み合わせて行うことでより細かな調整を行うことが可能となるものである。

本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態に変形可能である。

例えば、前記実施の形態では、泥水濃縮システムを泥水式シールド工法における泥水処理設備に用いる場合を示したが、この例に限らず、地中連続壁工事等の泥水処理設備に用いることも可能である。

本発明の一実施の形態にかかる泥水濃縮システムの概略図である。 図１の満水調整管の拡大図である。 （１）は泥水の計測、演算の状態を示す図、（２）はアンダー泥水の流量演算式を示す図、（３）はアンダー泥水の密度演算式を示す図である。

符号の説明

１０ 泥水濃縮システム
１２ 調整槽
１４ 濃縮デカンタ
１６ 濃縮スラリー槽
１８ 外胴
２０ 内胴
２２ 満水調整管
３２ 演算部
３４ 制御部
Ａ アンダー泥水
Ｂ 供給泥水
Ｃ オーバー泥水
Ｆｘ１ 第１の電磁流量計
Ｆｘ２ 第２の電磁流量計
Ｄｘ１ 第１のγ線密度計
Ｄｘ２ 第２のγ線密度計
Ｇ 制動機
Ｍ 電動機
Ｐ ポンプ
Ｑf 供給泥水の流量
Ｑo オーバー泥水の流量
Ｑu アンダー泥水の流量
ρs 供給泥水の密度
ρo オーバー泥水の密度
ρu アンダー泥水の密度

Claims (4)

1. 供給泥水を濃縮デカンタに供給し、前記濃縮デカンタ内で前記供給泥水をオーバー泥水とアンダー泥水とに分離し、前記オーバー泥水を排出し、前記アンダー泥水を濃縮スラリーとして再利用する泥水濃縮システムにおいて、
   前記オーバー泥水の排出側に設けられて前記オーバー泥水を常時満水状態に維持しつつ排出する満水調整管と、
   前記供給泥水の供給側に設けられて供給泥水の流量Ｑfと密度ρsとを計測する第１の流量計及び密度計と、
   前記満水調整管に設けられてオーバー泥水の流量Ｑoと密度ρoを計測する第２の流量計及び密度計と、
   前記供給泥水の流量Ｑf及び密度ρsと前記オーバー泥水の流量Ｑo及び密度ρoとに基づき、前記アンダー泥水の流量Ｑuを、式：Ｑu＝Ｑf−Ｑoにより演算し、かつ、アンダー泥水の密度ρuを、式：ρu＝（Ｑf ρs−Ｑo ρo）／（Ｑf−Ｑo）により演算する演算部と、
   を有することを特徴とする泥水濃縮システム。
2. 請求項１記載の泥水濃縮システムにより演算されたアンダー泥水の流量Ｑuと密度ρuとに基づき、
   制御部により前記濃縮デカンタの内胴と外胴の差速を調整して、前記アンダー泥水の流量と密度を調整することを特徴とする濃縮泥水の制御方法。
3. 請求項１記載の泥水濃縮システムにより演算されたアンダー泥水の流量Ｑuと密度ρuとに基づき、
   制御部により前記濃縮デカンタへの前記供給泥水の供給量を調整して、前記アンダー泥水の流量と密度を調整することを特徴とする濃縮泥水の制御方法。
4. 請求項１記載の泥水濃縮システムにより演算されたアンダー泥水の流量Ｑuと密度ρuとに基づき、
   制御部により前記濃縮デカンタの外胴の回転遠心力を調整して、前記アンダー泥水の分級点を調整することを特徴とする濃縮泥水の制御方法。

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