JP2008018316A - 浚渫土の処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】浚渫土を減容化し、礫、砂等を取り出し資源として有効に再利用し得る方法および装置を提供する。
【解決手段】スクリーン９により大きな混在異物を除去する工程、加水して解砕撹拌機２０によりスラリー２１とする工程、スラリー２１から土砂分離機２２を介し所定の粒径の土砂２４を分離させる工程、通過したスラリー３２をサイクロン２８を通し、分離された軽いスラリー３０を土砂分離機４４を通過させ所定の粒径の土砂４５を分離させる工程。さらに土砂分離機２２により分離させた土砂２４を礫洗浄機３４により洗浄して礫３５とスラリー３６とに分離させる工程。さらに土砂分離機４４を通過したスラリー４６に凝集剤を添加、混合してスラリー槽４９に貯留する工程と、前記スラリー槽４９からのスラリー５６を高圧フィルタープレス５７に打込み脱水ケーキ６０と濾水６４とに分離する工程とにて構成した。
【選択図】図１−１

Description

本発明は、港湾や湖沼、河川などの底泥の浚渫土を処理し、有効利用するための浚渫土の処理方法および装置に関する。

浚渫土を減容化して処理したり、資源として有効利用することが望ましい。

しかしながら、浚渫土には、水やゴミ、大小の礫、浮遊物等の種々の各種の異物が混在しているため、それらを取り除かなければ、減容化して量を少なくし、その後の処理を容易としたり、資材として有効利用することはできない。

浚渫土砂を再利用可能に処理する浚渫土砂処理方法としては、特許第３５４１２０４号（以下、従来例１という）がある。

この従来例１では、
浚渫土砂に加水しつつスクリーンを介して大きさｎ_１以上のものを排除する第１の工程と、
大きさｎ_１未満の浚渫土砂を水とともに一方向に回転する回転ドラム内へ投入し、回転ドラムの内周面にその軸方向に沿って取り付けられた複数の掻き上げ羽根と回転ドラム内に偏心して配設され回転ドラムよりも速くかつ逆方向に回転するロータの外周面にその軸方向に沿って取り付けられた保持羽根とで浚渫土砂同士が互いに研磨、破砕し合うようにする第２の破砕工程と、
この破砕工程で処理された浚渫土砂を１つないしいくつかのスクリーンを介して大きさｎ_２（ｎ_２＜ｎ_１）以上のものと未満のものとをふるい分けするとともに、必要に応じてさらに大きさｎ_３（ｎ_３＜ｎ_２）以上のものと未満のものとにふるい分けする第３の工程と、
第３の工程でスクリーンを通らずにそれぞれの大きさにふるい分けられた浚渫土砂を振動しながら進行する無端ゴム帯に加水して投入し、この無端ゴム帯は進行方向に向かって初めはほぼ水平に進行し途中から登り勾配となるようにして浚渫土砂中の比重の大きいものを無端ゴム帯の登り切って反転する個所から排出するとともに比重の小さいものは反対側の反転個所から排出する第４の工程と、
第３の工程でスクリーンを通過して得られたものを１つないしいくつかのスクリーンを介してふるい分けする第５の工程とを有し、
浚渫土砂を、砂、砂利、ゴミ、スラリー状の細かな土にふるい分けするものである。

他の従来例としては、特許第３７１１２９３号（以下、従来例２という）がある。

この従来例２では、浚渫工事において、
バケット浚渫汚泥をバースクリーン又は、振動グリズリーバーを用いてゴミ、木片、浮遊物等の挟雑物を除去し、
該汚泥を解砕機にてスラリー化し、
スラリー化した汚泥を振動篩にかけ、石塊、礫と砂分を個別に分離脱水し、
分離した汚泥をサイクロンにより細粒土及び、水分を分離し、
前記サイクロンにより分離された分離浮遊固形物や取り残しの大粒子をさらに細粒振動篩にて除去し、
前記別々に分離された石塊、礫、砂分、分離浮遊固形物や取り残しの大粒子を各成分毎に建設用に材料化するとともに、
最後に残った細粒土を１．９ＭＰａ〜５．９ＭＰａの圧力を用いてフィルタープレスにより脱水して、コーン指数４以上の脱水ケーキ（低含水率土）を得て、前記脱水処理により生成したケーキを細粒まで解砕して土と同様に用材化するようにしている。

また、他の処理技術として、特開２００５−７４３３４（以下、従来例３という）が存在する。

この従来例３は、
港湾や湖、河川の底泥を採取して得た浚渫土に水を加えて撹拌し、礫やごみを破砕するとともに、均質な泥水を作り、
この泥水を礫・砂と、ごみと、スラリーとに分別し、
礫・砂を洗浄し、洗浄水をスラリーとして処理し、
礫・砂を取り除いたスラリーに、凝集材とＰＨ調整剤を添加して、これらを撹拌し、
前記凝集剤とＰＨ調整剤を混合したスラリーを高圧フィルタープレスに、高圧で打ち込み、
この高圧フィルタープレスでスラリーを脱水して脱水ケーキを作り、
この高圧フィルタープレスから排出される濾水を酸化して中和し、スラッジを凝集して捕集し、濾布の洗浄水をスラリーとして処理し排水処理をした後、放流し、
前記脱水ケーキを破砕するとともに、破砕ケーキに脱塩素添加剤を撹拌・混合して混合ケーキを作り、
前記混合ケーキを撹拌しつつ移動させ、その間に間接加熱により混合ケーキを加熱して、乾燥・浄化処理を行い、
混合ケーキが含有するダイオキシンなどの有機塩素化合物を分解するとともに、分解析出した塩素成分と添加混合した脱塩素添加剤とを接触化学反応させて、無害な塩化物に置換生成することで、混合ケーキが含有するダイオキシンなどの有機塩素化合物を除去して浄化土を作り、
前記混合ケーキの加熱処理時に分解析出する水蒸気ガス、分解ガスを高温で燃焼させ、かつ粉塵を捕集し、排ガスを浄化処理して大気中に排出するようにしている。
特許第３５４１２０４号 特許第３７１１２９３号 特開２００５−７４３３４

従来例１の第１の工程における、浚渫土砂に加水しつつスクリーンを介して大きさｎ_１以上のものを排除するとは、まず浚渫土砂をホッパーに投入し、このホッパーからの自動供給機により水を加えながら第１スクリーンに浚渫土砂を供給し、第１スクリーンによる最初のフルイで１００ｍｍ以上のものを排除し、貯蔵槽に貯蔵するようにしている。

しかしながら、グラブ浚渫工事では、例えばバイクや自転車などの大型ゴミのような夾雑物がしばしば混入し、自動供給機ではこのような夾雑物に対応できない、という課題がある。

また、従来例１における浚渫土砂処理装置は、前処理のシステムにゴムのベルコンを利用し、ゴミなどの分級を図っている。この場合、スクリーンを介してふるい分けられた第３の工程の後、スクリーンを通らずに残った浚渫土に加水して投入し、無端ゴム帯にのせて移動しながら、ゴミと土砂とを分級しようとしているが、無端ゴム帯を振動させるだけでは撹拌能力が小さく、例えば羽根を有するスクリューが回転する中で撹拌しない限り、「礫または砂分」と「付着している細粒分」とを分離できず、洗浄能力を果たせない、という問題がある。

従来例２では、バースクリーンまたは振動グリズリーバーの前工程で浚渫土砂搬送用の汚泥コンベアを設けているが、従来例１の自動供給機と同様、あらゆる夾雑物に対応できる汚泥コンベアはないため、実際の浚渫土砂を運搬することは出来ない、という課題があった。

また、最初のスクリーン（振動グリズリーバー）を通る前に、鉄片を選磁機５により吸着除去をしようとしているが、下記（１）、（２）の理由により鉄片をうまく除去出来ない、という課題がある。
（１）第１の工程「土砂溜め槽に溜められた浚渫土を撹拌兼積込機により撹拌混合する工程」が無いため、細粒分の大きな塊が有れば、それが邪魔をして周辺にある鉄片を吸着出来ない。
（２）第２の工程「浚渫土をスクリーン（振動グリズリーバー）により、大礫、粗大ごみ、木片などの大径な混在異物を除去する工程」の前に選磁機があるため、大礫、粗大ごみ、木片などの大径な混在異物が邪魔をして、鉄片を吸着する選磁機の機能がうまく働かない。

さらに、この従来例２では、水洗い工程が無い。このため、再生利用すべき「分別した砂」および「分別した礫」に細粒分およびゴミが付着しており、その不必要な成分のため、下記障害がある。
（１）細粒分およびゴミが混在しているので、単一粒径として骨材販売店から購入する「砂」または「礫」と同等の材料として、路床材、裏込め材、海浜材、コンクリートの骨材などには使用できない。
（２）ダイオキシン類や有害重金属類などの有害物質は、細粒分に付着または細粒分として存在しており、砂や礫などの粗粒分にはほとんど存在していない場合が多い。「細粒分に存在するダイオキシン類や有害重金属などの有害物質を分離するシステムの前処理工程」として、有害物質など除去したい物質を多量に含有した細粒分を十分分離できないので、そういう処理システムとして採用することができない。

従来例３は、港湾や湖、河川などの底泥で、基準値を上回るダイオキシンなどの有機塩素化合物を含んでいる浚渫土からそれらを低減、除去することに主目的があり、浚渫土自体を積極的に有効利用するための浚渫土の処理方法および装置ではなく、「スクリーンにより大礫、粗大ごみ、木片などの大径な混在異物を除去する」工程が無いため、それらを除去できず、よって後工程の機器、解砕撹拌機または土砂分離機を破損する、という課題があった。

また、用いられている土砂分離機は具体的には単純な篩構造のため、ゴミ類が分離出来ず、礫、砂のなかにゴミが残って混在してしまうので、盛土材や裏込め材などに有効利用できない、という課題があった。

また、従来例３では、分別された礫および砂を洗浄する洗浄器装置やゴミ類を除去する機構になっていないため、処理システム内に貯まる構造なので、大量のゴミ類がある場合、システムが成り立たなくなる、という課題があった。

この発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、港湾、河川、湖沼などから発生する浚渫土に含まれている各種の混合異物を分別、除去でき、浚渫土を低コストで大幅に減水化、減容化でき、また、浚渫土から各種ゴミと水以外の礫、砂等を資材として取り出し、それらを資源として有効に再利用し得る浚渫土砂の処理方法および装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願請求項１記載の浚渫土の処理方法は、土砂溜め槽３に溜められた浚渫土２を撹拌兼積込機４により撹拌混合した土砂５、または土砂圧送浚渫船６によって浚渫され、かつパイプ輸送管７で運ばれてきた浚渫土８を、スクリーン９により大礫、粗大ごみ、木片などの大きな混在異物を除去する工程と、前記スクリーン９を通過した第１の土砂１１を土砂搬送装置１２により所定の場所まで搬送し、加水して解砕撹拌機２０により第１のスラリー２１とする工程と、前記第１のスラリー２１から第１の土砂分離機２２を介し所定の粒径の第２の土砂２４を分離させる工程と、前記第１の土砂分離機２２を通過したスラリーから第２の土砂分離機２３を介し所定の粒径の第３の土砂２５を分離させる工程と、前記第２の土砂分離機２３を通過した第２のスラリー２６をサイクロン２８により重い第３のスラリー２９と軽い第４のスラリー３０とに分離させる工程と、前記第３のスラリー２９から第３の土砂分離機３１を介し所定の粒径の第４の土砂３３を分離させる工程と、前記第３の土砂分離機３１を通過した第５のスラリー３２を再度前記第１、第２の土砂分離機２２、２３、前記サイクロン２８を経由させる工程と、前記サイクロン２８により分離された軽い前記第４のスラリー３０を第４の土砂分離機４４を通過させ所定の粒径の第５の土砂４５を分離させる工程と、前記第１、第２の土砂分離機２２、２３により分離させた前記第２、第３の土砂２４、２５を加水しながら礫洗浄機３４により洗浄して礫３５と第６のスラリー３６とに分離させる工程と、前記礫洗浄機３４および砂洗浄機４１より分離させた第６のスラリー３６、第７のスラリー４３を、ゴミ・土砂分離機３７により第８のスラリー３８とゴミ３９に分離させる工程と、前記第４の土砂分離機４４を通過した第９のスラリー４６に凝集剤を添加、混合してスラリー槽４９に貯留する工程と、前記スラリー槽４９からの第１０のスラリー５２を高圧ポンプ５５に供給し、高圧ポンプ５５からの第１１のスラリー５６を高圧フィルタープレス５７に打込み脱水ケーキ６０と濾水６４とに分離することを特徴とした。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の浚渫土の処理方法において、前記土砂運搬装置１２に磁力選別装置１３を設け、前記第１の土砂１１中の鉄片１８を除去することを特徴とした。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の浚渫土の処理方法において、前記第３、第４の土砂分離機３１、４４より分離された第４、第５の土砂３３、４５を加水しながら前記砂洗浄機４１により洗浄して砂４２と第７のスラリー４３とに分離させることを特徴とした。
請求項４記載の発明は、請求項１記載の浚渫土の処理方法において、前記第８のスラリー３８は泥水受け槽４０内に投入され、かつ第８のスラリー３８は前記解砕撹拌機２０に循環されることを特徴とした。
請求項５記載の発明は、請求項１記載の浚渫土の処理方法において、前記スラリー槽４９と前記高圧フィルタープレス５７との間に第１０のスラリー５２に含まれる微小鉄片７４を除去する磁力選別装置５４を設けたことを特徴とした。
請求項６記載の発明は、請求項１記載の浚渫土の処理方法において、前記第１のスラリー２１から第１の土砂分離機２２を介し所定の粒径の第２の土砂２４を分離させる工程と、前記第１の土砂分離機２２を通過したスラリーから第２の土砂分離機２３を介し所定の粒径の第３の土砂２５を分離させる工程とによって得られた第２、第３の土砂２４、２５を礫洗浄機３４で処理する前、または処理後、前記解砕撹拌機２０に投入し、再度前記解砕撹拌機２０で処理することを特徴とした。
請求項７記載の浚渫土砂処理装置は、土砂溜め槽３に溜められた浚渫土２を撹拌兼積込機４により撹拌混合した土砂５、または土砂圧送浚渫船６によって浚渫され、かつパイプ輸送管７で運ばれてきた浚渫土８中から大礫、粗大ごみ、木片などの大きな混在異物を除去するスクリーン９と、このスクリーン９を通過した第１の土砂１１を土砂搬送装置１２により所定の場所まで搬送し、加水して第１のスラリー２１とする解砕撹拌機２０と、前記第１のスラリー２１から所定の粒径の第２の土砂２４を分離させる第１の土砂分離機２２と、この第１の土砂分離機２２を通過したスラリー中から所定の粒径の第３の土砂２５を分離させる第２の土砂分離機２３と、前記第２の土砂分離機２３を通過した第２のスラリー２６を重い第３のスラリー２９と軽い第４のスラリー３０とに分離させるサイクロン２８と、前記第３のスラリー２９から所定の粒径の第４の土砂３３を分離させる第３の土砂分離機３１と、前記サイクロン２８により分離された軽い前記第４のスラリー３０から所定の粒径の第５の土砂４５を分離させる第４の土砂分離機４４と、前記第１、第２の土砂分離機２２、２３により分離された前記第２、第３の土砂２４、２５を加水しながら洗浄して礫３５と第６のスラリー３６とに分離させる礫洗浄機３４と、前記礫洗浄機３４および砂洗浄機４１より分離された第６のスラリー３６、第７のスラリー４３を、第８のスラリー３８とゴミ３９に分離するゴミ・土砂分離機３７と、前記第４の土砂分離機４４を通過した第９のスラリー４６に凝集剤を添加、混合して貯留するスラリー槽４９と、前記スラリー槽４９からの第１０のスラリー５２を高圧ポンプ５５に供給し、高圧ポンプ５５からの第１１のスラリー５６を脱水ケーキ６０と濾水６４とに分離する高圧フィルタープレス５７とを備えてなることを特徴とした。
請求項８記載の発明は、請求項７記載の浚渫土砂処理装置において、前記土砂運搬装置１２に、運搬されている前記第１の土砂１１に含まれている鉄片１８を除去する磁力選別装置１３を設けたことを特徴とした。
請求項９記載の発明は、請求項７記載の浚渫土砂処理装置において、前記第３、第４の土砂分離機３１、４４より分離された第３、第４の土砂３３、４５を洗浄して砂４２と第７のスラリー４３とに分離させる前記砂洗浄機４１を設けたことを特徴とした。
請求項１０記載の発明は、請求項７記載の浚渫土砂処理装置において、前記スラリー槽４９と前記高圧フィルタープレス５７との間に第１０のスラリー５２に含まれる微小鉄片７４を除去する磁力選別装置５４を設けたことを特徴とした。
請求項１１記載の発明は、請求項７記載の浚渫土砂処理装置において、前記第１、第２の土砂分離機２２、２３からの第２、第３の土砂２４、２５を礫洗浄機３４で処理する前、または前記礫洗浄機３４での処理後の土砂を前記解砕撹拌機２０に投入する搬送手段８０を設けたことを特徴とした。

請求項１〜１１記載の発明によれば、スクリーン９の前段階に従来例１のような自動供給機を用いていないため、スクリーン９を介し大型ゴミの夾雑物を除去することができる。
また、解砕撹拌機２０、第１〜第ｎの土砂分離機、サイクロン２８等により、礫、砂のような粒径の異なる土砂をそれぞれ取り出し、それらを洗浄して有効な資材として利用することができる。
また、礫洗浄機３４、砂洗浄機４１からの排出物をゴミ・土砂分離機３７により処理するようにしているため、容易にゴミを取り出し処理することができる。
また、前述のように、礫、砂を取り出し資材として活用できるようにし、かつ高圧フィルタープレス５７により、脱水ケーキ６０と濾水６４とに分離するので、浚渫土を大幅に減容化することができる。
請求項２、５、８、１０記載の発明によれば、含まれている鉄片１８または微小鉄片７４を確実に除去することができる。
請求項４記載の発明によれば、泥水受け槽４０の水を循環して利用するようにしているため、使用する水の量を低減することができる。また、大幅な減水化を図ることができる。さらに、この水に含まれる細粒土を解砕撹拌機２０を経て最終的に脱水ケーキ６０とすることで再資源化ができる。
請求項６、１１の発明によれば、浚渫土２が硬質粘土であっても解砕撹拌機２０の設備を大幅に改良する必要がなく、設備費や設備の設置スペースの増大を招くことなく容易に処理することができる。

以下、図面に沿って本発明の実施例を説明する。

図１−１〜図１−２は本発明にかかる処理方法を実施するための装置の一実施例の系統図を示す。

この処理装置は、例えばグラブ浚渫船１により浚渫された浚渫土２が投入される土砂溜め槽３と、この土砂溜め槽３内の浚渫土２を撹拌兼所定の場所に積込む撹拌兼積込機４と、土砂溜め槽３の土砂５をスクリーン９を介し混在異物を除去して投入される受入れホッパー１０と、この受入れホッパー１０からの第１の土砂１１を所定の場所へ搬送する土砂搬送装置１２と、搬送されてきた土砂中から混在している鉄片１８を除去する第１の磁力選別装置１３とを備えている。

磁力選別装置１３は、ベルトコンベア１４を有している。このベルトコンベア１４内にはマグネット１５が設けられ、ベルト上に搬送されている土砂中に含まれている鉄片１６を吸着自在となっており、吸着した鉄片１６が所定位置に搬送されてきたとき、シュート１７を介し所定の場所に搬送し収集するように構成されている。符号１８は収集・集積された鉄片１８を示す。

前記土砂搬送装置１２の次工程として、解砕撹拌機２０が設けられている。この解砕撹拌機２０には、鉄片１６があるときはそれが除去された土砂搬送装置１２からの第１の土砂１１が投入される。また、清水槽１９内の水がポンプで供給される。また、第１の泥水受け槽４０の水がポンプを介して循環して供給され、省水化を図っている。

解砕撹拌機２０の次工程として、第１のスラリー２１が投入される第１の土砂分離機２２、第２の土砂分離機２３、第２の土砂分離機２３からの第２のスラリー２６が投入される第２の泥水受け槽２７が設けられている。

第２の泥水受け槽２７内の水はポンプを介しサイクロン２８に供給される。サイクロン２８は重いスラリーと軽いスラリーとに分別するものでサイクロン２８からの第３のスラリー２９は第３の土砂分離機３１に供給され、取り出された第５のスラリー３２は第１の土砂分離機２２に投入されるように構成されている。

また、前記サイクロン２８からの第４のスラリー３０が投入される第４の土砂分離機４４、この第４の土砂分離機４４からの第９のスラリー４６が投入される第３の泥水受け槽４７を備えている。

また、第１、第２の土砂分離機２２、２３からの第２、第３の土砂２４、２５が投入される礫洗浄機３４を備えている。

また、第３の土砂分離機３１から取り出される第４の土砂３３が投入される砂洗浄機４１、礫洗浄機３４からの第６のスラリー３６、砂洗浄機４１からの第７のスラリー４３が投入されるゴミ・土砂分離機３７を備え、このゴミ・土砂分離機３７から排出される第８のスラリー３８は前記第１の泥水受け槽４０に投入される。

また、ＰＡＣ５０、消石灰５１がそれぞれ供給される、撹拌機が設けられたスラリー槽４９、第３の泥水受け槽４７からの泥水が供給される撹拌機が設けられた貯泥槽４８を備えている。

スラリー槽４９からの第１０のスラリー５２は、給泥ポンプ５３、必要に応じ設けられた第２の磁力選別装置５４を介し高圧ポンプ５５へ供給され、高圧ポンプ５５からの第１１のスラリー５６は高圧フィルタープレス５７に投入される。

高圧フィルタープレス５７からの濾水６４は、適宜処理され、その過程で生じる第１２のスラリー７１は前記貯泥槽４８に供給される。

なお、第２の磁力選別装置５４は、流入口の配管ｂおよび流出口の配管ｃを有する円筒容器ａと、この円筒容器ａ内に設けられた磁石ｄとを備えている。

その他、図１−２において、符号６０は高圧フィルタープレス５７から排出された脱水ケーキ、５９は脱水ケーキ６０を搬送するベルトコンベア、６１は粉砕機、６２は土砂ホッパー、６３は粉砕土である。

次に本発明の処理方法を説明する。

まず、湖や、河川、港湾などの底泥をグラブ浚渫船１で浚渫し、土運船などから浚渫土２を土砂溜め槽３に貯留する。

土砂溜め槽３内に貯留された浚渫土２は撹拌兼積込機４で均質となるように撹拌し、土砂５とする。このように処理することで、次のスクリーン９での分離がよりスムーズとなる効果がある。

次に、土砂５を撹拌兼積込機４でスクリーン９に投入する。その際、撹拌兼積込機４の運転席から視覚によって大きな夾雑物の有無を確認できる特徴がある。

スクリーン９の篩目は１００ｍｍ程度で、大きな石と夾雑物を取り除く。土砂５中の夾雑物には、バイクや自転車など大型ゴミが含まれている場合もあり、これら夾雑物は人力により表面の細粒分の泥を水洗いされた後、除去される。このスクリーン９には、フルイを通すことにより、浚渫土にある細粒分の塊をより小さくして、均質な第１の土砂１１を作る機能がある。

スクリーン９から出てきた第１の土砂１１は土砂搬送装置１２で、解砕撹拌機２０まで搬送され、投入される。大きな夾雑物を除去し、スクリーン９から出てきて、より均質化した第１の土砂１１に金属片が含まれる場合、土砂搬送装置１２を移動する間に、磁力選別装置１３を設けて除去すれば良い。

この磁力選別装置１３の具体例として、土砂搬送装置１２の上空に直行するベルトコンベア１４の内部にマグネット１５を備え、第１の土砂１１に含まれる金属片を鉄片１６として除去し、シュート１７にて鉄片１８として集積する構成のものを採用すれば良い。

解砕撹拌機２０には、第１の土砂１１のほかに、振動ふるいで分離を容易にするために必要な量の水を清水槽１９から同時に加える。例えば、浚渫土の含水比が２００％程度であれば、その約２倍程度の水を加える（泥水濃度約２０％程度）。給水する水は、第１の泥水受け槽４０の第８のスラリー３８からも行う。

解砕撹拌機２０は、回転するドラムの内側に羽を設け、内側に同じ様な羽根を設けた回転軸をドラムの軸とずらして設置し回転する機構があるなど、内部に投入した第１の土砂１１の内、塊となった細粒分（７４μｍ以下の土粒子）をバラバラに破砕し、加えた水と土砂の撹拌と移動を同時に行い、均質なスラリーを作り出す機能を持った装置である。この解砕撹拌機２０は、破砕すべき細粒分の塊の大きさや量などにより外側と内側の羽の角度、間隔、長さなどを適宜変えることができる。

解砕撹拌機２０の種類としては、土砂の種類などにより、複数の羽根を多数取り付けた２軸の撹拌羽根を互いにラップさせて設置し、互いに逆方向に回転させることで、浚渫土と加えた水とを撹拌・混合することができるパドル式装置とする場合もある。

また、解砕撹拌機２０の他の例として、回転するドラムの内側に球状の物体（例えば鉄の玉）を入れておき、その球状の物体は回転するドラムから逸失しない構造をドラムが持ち、内部に投入した第１の土砂１１の内、塊となった細粒分をバラバラに破砕し、加えた水と土砂の撹拌と移動を同時に行い、均質なスラリーを作り出す機能を持った装置を用いても良い。

さらに、解砕撹拌機２０の他の例として、クラッシュファイヤーおよびトロンメルなどのように、回転するドラムに加水、撹拌、混合しながら均質なスラリーを作成し得る装置がある。なお、これらには分級機能も持ち合わせているので、これらの場合は第１の土砂分離機２２または第２の土砂分離機２３を兼ねた装置とする場合がある。

さらにまた、解砕撹拌機２０の他の例として、後述する他の実施例における土砂圧送浚渫船６による浚渫の場合、パイプ輸送管７で搬送された浚渫土８を壁に圧送されてきた土砂を直接吹き付けることで、細粒分の塊を破砕し、均質なスラリーを作成する方法もある。この壁は、例えばパイプ輸送管７より数倍大きな径で作成された茶筒状の鋼管をパイプ輸送管７とは直交させた形状で配管する、などの方法がある。

解砕撹拌機２０で処理された第１のスラリー２１を第１の土砂分離機２２の例えば２５ｍｍのフルイで、粒径２５ｍｍ以上の第２の土砂２４を分別し、それ以下の粒径の土砂は、後続の第２の土砂分離機２３の例えば３ｍｍのフルイで、粒径３ｍｍ以上の第３の土砂２５を分別する。第２の土砂分離機２３を通過したそれ以下の粒径の第２のスラリー２６は、第２の泥水受け槽２７に貯められる。

これら第１の土砂分離機２２と第２の土砂分離機２３の２つのフルイは、１つの場合や、３つ以上の場合もあり、規模、スラリーの性状等、必要に応じ適宜設けられる。

この実施例においては、土砂分離機は２台用意され、上述のように、第２の土砂分離機２３で処理された第２のスラリー２６は第２の泥水受け槽２７に投入される。

この第２のスラリー２６は、第２の泥水受け槽２７からポンプで圧送され、サイクロン２８に入りその遠心分離機能により、比重の小さな、つまり軽い第４のスラリー３０と、比重の大きな、つまり重い第３のスラリー２９とに分離される。第３のスラリー２９は第３の土砂分離機（振動フルイ）３１の例えば０．７ｍｍのフルイで、粒径０．７ｍｍ以上の土砂３３を分別する。それ以下の粒径は第５のスラリー３２となる。第５のスラリー３２は、解砕撹拌機２０から搬出された第１のスラリー２１に対し上部から合流し、そのシャワー効果で分級機能を補助する。それ以降、前述の第１の土砂分離機２２の処理となる。

第１、第２の土砂分離機２２、２３からそれぞれ取り出された第２の土砂２４と第３の土砂２５は、礫洗浄機３４で加水され洗浄される。第２の土砂２４と第３の土砂２５は別々の大きさの礫３５として有効活用する場合、その使用目的に応じて別々の礫洗浄機で処理される場合もある。

この洗浄工程で、「有効活用する礫分」と、「礫表面などに付着して混在している細粒分の土粒子およびゴミ」とを分離する。「礫」と「細粒分とゴミ」を分離する原理は、水中で物理的に強制撹拌すると、大きな粒子「礫」は直ぐ沈降して底に溜まるが、表面に付着していた細粒分は洗浄され、軽いゴミとともに沈降できずに水中に浮遊し、撹拌されている間は液状で存在する。その状態の違いを利用して２種類に分離する。

礫洗浄機３４の一例として、スパイラル洗浄機と呼ばれる回転するφ１０００程度のスクリュー羽根と羽根径よりやや大きいＵ字型の樋形状で、これを所定の角度に傾斜させて設置する。設置角度や回転速度を自在に制御できる機構を持った機械として、土砂の滞留時間をコントロールする場合もある。

礫洗浄機３４は、回転するスクリューや羽根などで、第２の土砂２４と第３の土砂２５を水中で撹拌しながら、前述の土粒子の分離を行う。３ｍｍ以上の土粒子のみをスクリューなどで気中まで掻き上げて、自由落下させ礫３５とする。残りの成分は、第６のスラリー３６として、流体移送し別処理工程とする。

礫洗浄機３４の種類は、回転ドラム状で第２の土砂２４と第３の土砂２５に加水しながら、付随するフルイで前述の分離の機能を果たす場合もある。

第６のスラリー３６は、ゴミ・土砂分離機３７で例えば０．７ｍｍフルイに掛け、上に残ったのはゴミ３９として堆積し、産業廃棄物として処理する。フルイを通過した第８のスラリー３８は、第１の泥水受け槽４０で貯留する。

第１の泥水受け槽４０の水は、解砕撹拌機２０に加水として利用し、リサイクルする。これにより、水の有効利用ができるので、水が不足する条件でも購入する水を少なく出来る利点がある。また、大幅な減水化を図ることができる。さらにこの水に含まれる細粒土を解砕撹拌機２０を経て最終的に脱水ケーキ６０とすることで再資源化ができる。これは本発明の一特徴でもある。

一方、サイクロン２８から排出された第４のスラリー３０は第４の土砂分離機４４で、例えば０．７ｍｍのフルイで残った第５の土砂４５と通過成分の第９のスラリー４６とに分離される。

第５の土砂４５は第４の土砂３３と共に砂洗浄機４１に入り、礫洗浄機３４と同様の機能で処理され、１つは０．７ｍｍ以上の土粒子で構成される有効活用可能な砂４２として分離される。残りの成分は、第７のスラリー４３として、第６のスラリー３６と同じ処理とする。

砂４２の使用目的や土質条件などにより、砂洗浄機４１による砂洗浄工程を経ず、第５の土砂４５と第４の土砂３３をそのまま砂４２として有効活用する場合もある。

礫洗浄機３４で処理された礫３５や、砂洗浄機４１で処理された砂４２には、土粒子の細粒分や比重の軽いゴミなどがほとんど混在しておらず、利用価値の高い資材となることが本発明の大きな特徴である。

礫３５、砂４２は、例えば路床材、裏込め材、人工海浜や、コンクリートの骨材などに有効利用できる。

第４の土砂分離機４４からの第９のスラリー４６は第３の泥水受け槽４７に入り、ポンプで貯泥槽４８に貯泥される。また、第９のスラリー４６は貯泥槽４８から、さらにポンプでスラリー槽４９に送泥される。この時、その送泥される第９のスラリー４６に含まれる乾燥重量に応じて、凝集剤を必要量添加（凝集剤として例えば、土質によるが、ＰＡＣ５０と消石灰５１が各３％程度添加）し、スラリー槽４９内の撹拌装置により、均質に混合されて第１０のスラリー５２となる。

第１０のスラリー５２は、スラリー槽４９から高圧ポンプ５５（圧力４ＭＰａ）により、第１１のスラリー５６として高圧フィルタープレス５７に打ち込まれる。第１０のスラリー５２は、高圧ポンプ５５を通過する前に、必要に応じ設けられた第２の磁力選別装置５４を通過することにより、その中に含まれる高圧ポンプ５５の機能障害となり得る微小鉄片７４を除去する工程を行う場合がある。

高圧ポンプ５５の一例として、油圧を特殊ゴムを介してスラリーに伝えて送泥する装置が挙げられる。

高圧ポンプ５５の他の例として、ヘイシンモーノポンプの名称に代表され、内側で回転するローターと呼ばれる特殊加工の１条の雄ネジと、外側のステーターと呼ばれる弾性材で成型された雌ネジなどで構成され、ローターの回転速度で送泥速度を調整し送泥に脈動がなく送泥する装置が挙げられる。

さらに、高圧ポンプ５５の他の例として、油圧ピストンの往復運動で送泥するスラッジポンプによる装置がある。

高圧フィルタープレス５７（４ＭＰａ）で第１１のスラリー５６を脱水し、脱水ケーキ６０を作る（脱水時間約４０〜６０分）。

高圧フィルタープレス５７から排出される濾水６４は濾水槽６５に貯留し、中和剤６７を添加する中和槽６６、凝集剤６９を添加する凝集槽６８、シックナー７０、放流槽７２を経て放流水７３として放流する。

シックナー７０に沈降したスラッジ（スラリー７１）は、貯泥槽４８に戻し、再処理する。

高圧フィルタープレス５７の濾布洗浄水や、そのほかの機器の洗浄水は、すべて第１の泥水受け槽４０に集められ、再処理される。

高圧フィルタープレス５７で第１１のスラリー５６を脱水した際の余剰分は、余剰スラリーとしてスラリー槽４９に返送し、再処理される。

脱水ケーキ６０は必要により粉砕機６１で破砕し、土砂ホッパー６２や粉砕土６３として貯留する。

粉砕機６１は、例えば下部に複数の突起を持つ回転軸を２軸装備し、互いに逆方向に回転できるもので、羽根の間隔、長さ、回転速度を変えられる機構を装備している。

粉砕機６１は、粉砕後のケーキの形状寸法などにより、複数台設けることもある。

脱水ケーキ６０は、使用目的に応じ、粉砕機６１を用いないで、高圧フィルタープレス５７から分離したのみで、地上で自由落下させて破砕を行う場合もある。

脱水ケーキ６０や粉砕土６３は、含水比が４０〜５０％程度であり、路体盛土、法面吹付け土、植生土などに有効利用可能である。

図２は本発明の他の実施例である。

前述の実施例では、湖や河川、港湾などの底泥をグラブ浚渫船１で浚渫したが、この実施例では土砂圧送浚渫船６で浚渫したことに特徴を有し、土砂圧送浚渫船６による浚渫の場合は、浚渫土８をパイプ輸送管７で搬送しスクリーン９に入れるようにしている。

なお、この実施例において、大きな夾雑物は浚渫土の吸込み口に引っかかる。この場合、吸込み口を移動させることで、回避される。

他の装置の構成、処理方法は前述の実施例と同様であるので、説明の重複を避けるために、詳細は省略する。

図３は本発明の第３実施例を示し、浚渫土２が硬質のシルト粘土分（以下、硬質粘土という）が非常に多い場合の処理に好ましい。

この実施例は、破線で示すラインを追加することにより、硬質粘土の処理を容易としている。すなわち、前述の第１、第２実施例における浚渫土砂処理方法、装置において、第１、第２の土砂分離機２２、２３からの第２、第３の土砂２４、２５を直接、または礫洗浄機３４を通し、搬送手段８０によって再び解砕撹拌機２０に戻し、再処理することに特徴を有している。

硬質粘土は、解砕撹拌機２０において大幅な設備改良しないで通常の処理をした場合、細粒分の土塊が硬質のため完全に破砕されないまま処理を終え分級機に達し、分級機のふるいで礫分（土砂２４または土砂２５）として礫洗浄機３４に粘土塊の形状で、分別出来ずに礫の中に混入してしまい、利用価値の高い資材とすることができない。

これを解決するには解砕撹拌機２０を大幅に改良する必要がある。解砕撹拌機２０の大幅な改良とは、より長い処理スペース（長い機長）のある機種に取り替えるか、解砕撹拌機２０を追加して複数台直列に並べ、長時間にわたって当該土質の解砕撹拌処理を行うことである。その改造には、次に続く第２、第３の土砂分離機２２、２３などが立体的に接続されるため、それに係る装置配置を大掛かりに変更することが伴う。結果として、解砕撹拌機２０の出力・能力・台数などの増強費と装置配置の改造費で、多大な費用を要し、工程の遅れも生じる。

これに対し、この実施例では、第１、第２の土砂分離機２２、２３からの第２、第３の土砂２４、２５を礫洗浄機３４で処理する前に、または礫洗浄３４で処理した後、当該土砂を搬送手段８０を介し解砕撹拌機２０に投入するようにしている。

投入された土砂は、加水と破砕が２度目となるため、土塊は破砕され均質な第１のスラリー２１として処理することができる。

搬送手段８０としては、例えばスラリーポンプ、圧送ポンプ、コンクリートポンプ、ベルトコンベア、スクリューコンベア、などを使用すれば良い。

その後の処理は前述の実施例と同様であり、同様の作用効果を得ることができる。

本発明の第１実施例にかかる装置の系統図である。 同じく本発明の第１実施例にかかる装置の後続の系統図である。 本発明の第２実施例の要部の系統図である。 本発明の第３実施例の要部の系統図である。

符号の説明

１ グラブ浚渫船
２ 浚渫土
３ 土砂溜め槽
４ 撹拌兼積込機
５ 土砂
６ 土砂圧送浚渫船
７ パイプ輸送管
８ 浚渫土
９ スクリーン
１０ （受入れホッパー）
１１ 土砂
１２ 土砂搬送装置
１３ 磁力選別装置
１４ ベルトコンベア
１５ マグネット
１６ 鉄片
１７ シュート
１８ 鉄片
１９ 清水槽
２０ 解砕撹拌機
２１ スラリー
２２ 土砂分離機
２３ 土砂分離機
２４ 土砂
２５ 土砂
２６ スラリー
２７ 泥水受け槽
２８ サイクロン
２９ スラリー
３０ スラリー
３１ 土砂分離機
３２ スラリー
３３ 土砂
３４ 礫洗浄機
３５ 礫
３６ スラリー
３７ ゴミ土砂分離機
３８ スラリー
３９ ゴミ
４０ 泥水受け槽
４１ 砂洗浄機
４２ 砂
４３ スラリー
４４ 土砂分離機
４５ 土砂
４６ スラリー
４７ 泥水受け槽
４８ 貯泥槽
４９ スラリー槽
５０ ＰＡＣ
５１ 消石灰
５２ スラリー
５３ （給泥ポンプ）
５４ 磁力選別装置
５５ 高圧ポンプ
５６ スラリー
５７ 高圧フィルタープレス
５９ ベルトコンベア
６０ 脱水ケーキ
６１ 粉砕機
６２ 土砂ホッパー
６３ 粉砕土
６４ 濾水
６５ 濾水槽
６６ 中和槽
６７ 中和剤
６８ 凝集槽
６９ 凝集剤
７０ シックナー
７１ スラリー
７２ 放流槽
７３ 放流水
７４ 微小鉄片
８０ 搬送手段
ａ 円筒容器
ｂ、ｃ 配管
ｄ 磁石

Claims (11)

1. 土砂溜め槽（３）に溜められた浚渫土（２）を撹拌兼積込機（４）により撹拌混合した土砂（５）、または土砂圧送浚渫船（６）によって浚渫され、かつパイプ輸送管（７）で運ばれてきた浚渫土（８）を、スクリーン（９）により大礫、粗大ごみ、木片などの大きな混在異物を除去する工程と、
   前記スクリーン（９）を通過した第１の土砂（１１）を土砂搬送装置（１２）により所定の場所まで搬送し、加水して解砕撹拌機（２０）により第１のスラリー（２１）とする工程と、
   前記第１のスラリー（２１）から第１の土砂分離機（２２）を介し所定の粒径の第２の土砂（２４）を分離させる工程と、
   前記第１の土砂分離機（２２）を通過したスラリーから第２の土砂分離機（２３）を介し所定の粒径の第３の土砂（２５）を分離させる工程と、
   前記第２の土砂分離機（２３）を通過した第２のスラリー（２６）をサイクロン（２８）により重い第３のスラリー（２９）と軽い第４のスラリー（３０）とに分離させる工程と、
   前記第３のスラリー（２９）から第３の土砂分離機（３１）を介し所定の粒径の第４の土砂（３３）を分離させる工程と、
   前記第３の土砂分離機（３１）を通過した第５のスラリー（３２）を再度前記第１、第２の土砂分離機（２２）、（２３）、前記サイクロン（２８）を経由させる工程と、
   前記サイクロン（２８）により分離された軽い前記第４のスラリー（３０）を第４の土砂分離機（４４）を通過させ所定の粒径の第５の土砂（４５）を分離させる工程と、
   前記第１、第２の土砂分離機（２２）、（２３）により分離させた前記第２、第３の土砂（２４）、（２５）を加水しながら礫洗浄機（３４）により洗浄して礫（３５）と第６のスラリー（３６）とに分離させる工程と、
   前記礫洗浄機（３４）および砂洗浄機（４１）より分離させた第６のスラリー（３６）、第７のスラリー（４３）を、ゴミ・土砂分離機（３７）により第８のスラリー（３８）とゴミ（３９）に分離させる工程と、
   前記第４の土砂分離機（４４）を通過した第９のスラリー（４６）に凝集剤を添加、混合してスラリー槽（４９）に貯留する工程と、
   前記スラリー槽（４９）からの第１０のスラリー（５２）を高圧ポンプ（５５）に供給し、高圧ポンプ（５５）からの第１１のスラリー（５６）を高圧フィルタープレス（５７）に打込み脱水ケーキ（６０）と濾水（６４）とに分離することを特徴とする浚渫土の処理方法。
2. 請求項１記載の浚渫土の処理方法において、
   前記土砂運搬装置（１２）に磁力選別装置（１３）を設け、前記第１の土砂（１１）中の鉄片（１８）を除去することを特徴とする浚渫土の処理方法。
3. 請求項１記載の浚渫土の処理方法において、
   前記第３、第４の土砂分離機（３１）、（４４）より分離された第４、第５の土砂（３３）、（４５）を加水しながら前記砂洗浄機（４１）により洗浄して砂（４２）と第７のスラリー（４３）とに分離させることを特徴とする浚渫土の処理方法。
4. 請求項１記載の浚渫土の処理方法において、
   前記第８のスラリー（３８）は泥水受け槽（４０）内に投入され、かつ第８のスラリー（３８）は前記解砕撹拌機（２０）に循環されることを特徴とする浚渫土の処理方法。
5. 請求項１記載の浚渫土の処理方法において、
   前記スラリー槽（４９）と前記高圧フィルタープレス（５７）との間に第１０のスラリー（５２）に含まれる微小鉄片（７４）を除去する磁力選別装置（５４）を設けたことを特徴とする浚渫土の処理方法。
6. 請求項１記載の浚渫土の処理方法において、
   前記第１のスラリー（２１）から第１の土砂分離機（２２）を介し所定の粒径の第２の土砂（２４）を分離させる工程と、前記第１の土砂分離機（２２）を通過したスラリーから第２の土砂分離機（２３）を介し所定の粒径の第３の土砂（２５）を分離させる工程とによって得られた第２、第３の土砂（２４）、（２５）を礫洗浄機（３４）で処理する前、または処理後、前記解砕撹拌機（２０）に投入し、再度前記解砕撹拌機（２０）で処理することを特徴とする浚渫土の処理方法。
7. 土砂溜め槽（３）に溜められた浚渫土（２）を撹拌兼積込機（４）により撹拌混合した土砂（５）、または土砂圧送浚渫船（６）によって浚渫され、かつパイプ輸送管（７）で運ばれてきた浚渫土（８）中から大礫、粗大ごみ、木片などの大きな混在異物を除去するスクリーン（９）と、
   このスクリーン（９）を通過した第１の土砂（１１）を土砂搬送装置（１２）により所定の場所まで搬送し、加水して第１のスラリー（２１）とする解砕撹拌機（２０）と、
   前記第１のスラリー（２１）から所定の粒径の第２の土砂（２４）を分離させる第１の土砂分離機（２２）と、
   この第１の土砂分離機（２２）を通過したスラリー中から所定の粒径の第３の土砂（２５）を分離させる第２の土砂分離機（２３）と、
   前記第２の土砂分離機（２３）を通過した第２のスラリー（２６）を重い第３のスラリー（２９）と軽い第４のスラリー（３０）とに分離させるサイクロン（２８）と、
   前記第３のスラリー（２９）から所定の粒径の第４の土砂（３３）を分離させる第３の土砂分離機（３１）と、
   前記サイクロン（２８）により分離された軽い前記第４のスラリー（３０）から所定の粒径の第５の土砂（４５）を分離させる第４の土砂分離機（４４）と、
   前記第１、第２の土砂分離機（２２）、（２３）により分離された前記第２、第３の土砂（２４）、（２５）を加水しながら洗浄して礫（３５）と第６のスラリー（３６）とに分離させる礫洗浄機（３４）と、
   前記礫洗浄機（３４）および砂洗浄機（４１）より分離された第６のスラリー（３６）、第７のスラリー（４３）を、第８のスラリー（３８）とゴミ（３９）に分離するゴミ・土砂分離機（３７）と、
   前記第４の土砂分離機（４４）を通過した第９のスラリー（４６）に凝集剤を添加、混合して貯留するスラリー槽（４９）と、
   前記スラリー槽（４９）からの第１０のスラリー（５２）を高圧ポンプ（５５）に供給し、高圧ポンプ（５５）からの第１１のスラリー（５６）を脱水ケーキ（６０）と濾水（６４）とに分離する高圧フィルタープレス（５７）とを備えてなることを特徴とする浚渫土砂処理装置。
8. 請求項７記載の浚渫土砂処理装置において、
   前記土砂運搬装置（１２）に、運搬されている前記第１の土砂（１１）に含まれている鉄片（１８）を除去する磁力選別装置（１３）を設けたことを特徴とする浚渫土砂処理装置。
9. 請求項７記載の浚渫土砂処理装置において、
   前記第３、第４の土砂分離機（３１）、（４４）より分離された第３、第４の土砂（３３）、（４５）を洗浄して砂（４２）と第７のスラリー（４３）とに分離させる前記砂洗浄機（４１）を設けたことを特徴とする浚渫土砂処理装置。
10. 請求項７記載の浚渫土砂処理装置において、
    前記スラリー槽（４９）と前記高圧フィルタープレス（５７）との間に第１０のスラリー（５２）に含まれる微小鉄片（７４）を除去する磁力選別装置（５４）を設けたことを特徴とする浚渫土砂処理装置。
11. 請求項７記載の浚渫土砂処理装置において、
    前記第１、第２の土砂分離機（２２）、（２３）からの第２、第３の土砂（２４）、（２５）を礫洗浄機（３４）で処理する前、または前記礫洗浄機（３４）での処理後の土砂を前記解砕撹拌機（２０）に投入する搬送手段（８０）を設けたことを特徴とする浚渫土砂処理装置。

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