JP2011038344A - スライム含有泥水の処理方法及びその処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】スライム含有泥水から砂分を除去して泥水を安定液として再利用可能とするとともに、スライム含有泥水に含まれる砂分を取り出して処理可能とするスライム含有泥水の処理方法及びその処理システムを提供することを目的とする。
【解決手段】掘削孔１から揚泥したスライム含有泥水２を沈殿槽７に供給して貯留することにより、沈殿槽７内に砂分を沈殿させ、沈殿槽７内に沈殿した砂分を連続的に掻き揚げることにより沈殿槽７外に取り出し、振動スクリーン１２に供給して固液を分離するとともに、沈殿槽７からのオーバーフロー水１６をサイクロン２０に供給して分級することにより、砂分を除去した分級水２１を安定液貯留槽２３に供給し、又サイクロン２０によって分級することにより、砂分を濃縮した濃縮水２６を振動スクリーン１２又は再び沈殿槽７に供給するスライム含有泥水の処理方法とその処理システムを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は建築物の基礎杭としての場所打ち杭工法において、掘削中又は掘削を完了した掘削孔内に残存するスライム含有泥水から砂分を除去して泥水を安定液として再利用可能とするとともに、スライム含有泥水に含まれる砂分を取り出して処理可能とするスライム含有泥水の処理方法及びその処理システムに関するものである。

従来から建築物の基礎杭としての場所打ち杭工法として、アースドリル工法，ベノト工法，リバースサーキュレーション工法等が提供されている。これらのいずれの工法においても掘削土砂の搬出、掘削機の冷却、地下水等の噴出防止、孔壁の崩壊防止等のため、安定液としてベントナイトを含む泥水を孔内に満して掘削作業を行なっている。そのため、掘削完了後の地中孔から掘削によって生じた堀屑や砂分が泥水と混じったスライムが混入した使用済みの泥水を揚泥して、再利用可能に、或いは環境に負荷を与えないように処理することが求められている。スライムは掘削後の泥水に含まれる微細な泥砂等の残渣であり、このスライムが孔底に沈澱して堆積しているため、孔の掘削状況を確認する超音波測定において孔底の掘削先端部や孔壁が測定できないことがあり、所定の掘削ができているか否かを確認する上での障害となってしまうという問題があるためである。

従来、スライム含有泥水を処理する手段としては、図３に示すように、ステップａに示す掘削孔内のスライム含有泥水３１を水中サンドポンプを使用して、ステップｂに示すように揚泥水して、ステップｃに示す沈殿槽３２に貯留する。沈殿槽３２内でスライム含有泥水３１の砂分が沈殿砂分３３として沈殿する。この沈殿砂分３３を順次ステップｄに示すバックホー３４等の作業機械を使用して矢印Ｘに示すように沈殿槽３２の外に取り出して撤去し、ステップｅに示すように産廃（泥土）として処理している。

一方、沈殿槽３２内の上澄み液３５は、水中サンドポンプを使用して矢印Ｙに示すようにステップｆに示すサイクロン３６に供給し、粒径７４μｍ程度を分級点として分級する。サイクロン３６で分級され７４μｍ以上の砂分が除去されたステップｌに示すサイクロンオーバーの分級水３７は、ステップｍに示す安定液貯留槽３８に貯留され、ステップｎに示すように再利用に供される。

また、サイクロン３６で分級され７４μｍ以上の砂分が濃縮されたステップｇに示すサイクロンアンダーの濃縮水３９は、ステップｈに示す振動スクリーン４０に供給されてステップｉに示す砂分４１と、ステップｊに示す水分４２とに分離され、水分４２はステップｋに示す下部貯留槽４３に貯留されてから、再びステップｈに示す振動スクリーン４０に供給されて分級されることを繰り返す。砂分４１は残土として、そのまま廃棄又は再利用に供される。

また、掘削工事で発生し、土砂成分を含む泥水または泥を工事場所の貯蔵槽を兼ねた処理設備から輸送手段で処理貯蔵設備まで輸送し、処理貯蔵設備によって泥水と、微粒子含有量を減じた土砂分とに分離し、含有土砂分を分離した泥水は新しい掘削操作に使用し、土砂は元のまたは別の掘削工事の埋め戻し用土砂または建設用土砂あるいは農地改良用として使用する泥水系処理において、炭酸ガスを流動する泥水に加えつつまたは加えた後、剪断力をかけつつ粒子分離をすること、微粒子を液体サイクロンによって分別しサイクロン下に得た土砂分をさらに皿状物または槽中を通過または滞留させ泥水と分離して水きり機能を有する置場に堆積し脱水すること、土砂分を分離した泥水を槽に貯蔵し槽内に連続または間歇的循環流れを与えること、からなる操作を行う方法も提供されている（特許文献１）。

特許第３４９３２０９号

図３に示す従来の処理手段によれば、簡潔な装置構成によって簡単にスライム含有泥水３１を処理することが可能である。この手段では、沈殿槽３２からの沈殿砂分３３の除去をバックホー３４等の作業機械を使用して行わなければならない。しかしながら、作業現場では、バックホー３４等の作業機械の仕事量が多く、沈殿砂分３３の除去が十分にできないことが現状である。そのため、上澄み液３５にも砂分が多く混入し、サイクロン３６で分級された分級水３７にも砂分が混入し、安定液貯留槽３８にも砂分が沈殿してしまい、安定液として再利用できなかったり、その品質が低下してしまう問題があった。また、安定液貯留槽３８にも砂分が沈殿し、砂分で埋まることにより、安定液貯留槽３８の容量を保てない問題があった。

更に、サイクロン３６で分級され、砂分が濃縮された濃縮水３９を供給して振動スクリーン４０によって砂分４１を分離した水分４２に砂分が多く混入し、水分４２を貯留する下部貯留槽４３内にも砂分が沈殿し、下部貯留槽４３から水分４２を振動スクリーン４０に再供給するためのポンプが閉塞してしまうことがある。スライム含有泥水３１の処理時には砂分の含有量が多いため、スライム含有泥水３１に瞬時に沈殿することさえある。即ち、施工現場では、沈殿槽３２からの沈殿砂分３３の処理がおろそかになり、安定液貯留槽３８にまで砂分が移送されているのが現状である。

上記したように、サイクロン３６に供給される砂分が多ければ多いほど、サイクロン３６からリークして分級されない砂分も多くなるため、スライム含有泥水３１に含まれている粒径７４μｍ以上の砂分はできるだけ沈殿槽３２に沈殿させて、この沈殿砂分３３が上澄み液３５に混入しないように迅速に除去することが必要である。

一方、特許文献１によれば、泥水を貯留した貯蔵槽から輸送手段を介して処理貯蔵設備まで輸送しなければならず、揚泥水をした現場での処理ができず、更に、泥水をサイクロンに供給する前処理として、炭酸ガスを流動する泥水に加えたり、剪断力をかけつつ粒子分離をする必要があり、そのための設備を要するため、施工現場で処理するための実用性に欠けている。

そこで本発明は上記事情に鑑みて、簡単な構成で施工現場において、スライム含有泥水を貯留する沈殿槽から砂分を除去して泥水を安定液として再利用可能とするとともに、スライム含有泥水に含まれる砂分を取り出して処理可能とするスライム含有泥水の処理方法及びその処理システムを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、掘削孔から揚泥したスライム含有泥水を沈殿槽に供給して貯留することにより、沈殿槽内に砂分を沈殿させるとともに、沈殿槽内に沈殿した砂分を連続的に掻き揚げることにより沈殿槽外に取り出し、振動スクリーンに供給して固液を分離するスライム含有泥水の処理方法を基本として提供する。また、掘削孔から揚泥したスライム含有泥水を沈殿槽に供給して貯留することにより、沈殿槽内に砂分を沈殿させ、沈殿槽内に沈殿した砂分を連続的に掻き揚げることにより沈殿槽外に取り出し、振動スクリーンに供給して固液を分離するとともに、沈殿槽からのオーバーフロー水をサイクロンに供給して分級することにより、砂分を除去した分級水を安定液貯留槽に供給し、又サイクロンによって分級することにより、砂分を濃縮した濃縮水を振動スクリーンに供給して固液を分離するスライム含有泥水の処理方法を提供する。

更に、掘削孔から揚泥したスライム含有泥水を沈殿槽に供給して貯留することにより、沈殿槽内に砂分を沈殿させ、沈殿槽内に沈殿した砂分を連続的に掻き揚げることにより沈殿槽外に取り出し、振動スクリーンに供給して固液を分離するとともに、沈殿槽からのオーバーフロー水をサイクロンに供給して分級することにより、砂分を除去した分級水を安定液貯留槽に供給し、又サイクロンによって分級することにより、砂分を濃縮した濃縮水を再び沈殿槽に供給するスライム含有泥水の処理方法を提供する。

そして、沈殿槽内に沈殿した砂分をスクリューコンベアによって沈殿槽の一端部に搬送し、搬送された砂分をバケットで掻き揚げることにより、砂分を連続的に振動スクリーンに供給する方法、サイクロンによって、粒径５０μｍ〜７４μｍを分級点として分級する方法、及び安定液貯留槽に貯留された分級水を再び掘削用の泥水として再利用する方法、振動スクリーンによって固液分離することにより、砂分を分離して取り出す方法、振動スクリーンによって固液分離された水分を再び沈殿槽に供給する方法を提供する。

また、掘削孔から揚泥したスライム含有泥水を貯留する沈殿槽と、沈殿槽に設置された掻き揚げ装置と、掻き揚げ装置に隣接して設置された振動スクリーンと、沈殿槽のオーバーフロー水が供給されるサイクロンとからなるスライム含有泥水の処理システムを提供する。更に、沈殿槽のオーバーフロー水を貯留するオーバーフロー槽を有する構成、掻き揚げ装置が、沈殿槽内に沈殿した砂分を搬送するスクリューコンベアと、搬送された砂分を掻き揚げるバケットからなる構成、沈殿槽に沈殿した砂分を掻き揚げ装置で掻き揚げて振動スクリーンに供給し固液を分離する構成、サイクロンで分級されて砂分が除去された分級水を貯留する安定液貯留槽を有する構成、サイクロンで分級されて砂分が濃縮された濃縮水を沈殿槽又は振動スクリーンに供給する手段を有する構成、及び振動スクリーンで固液分離された水分を沈殿槽に供給する手段を有する構成を提供する。

上記構成の本発明によれば、沈殿槽内にスクリューコンベアとバケット装置からなる掻き揚げ装置を使用して沈殿槽から沈殿砂分を連続的に掻き揚げることにより沈殿槽外に取り出しているため、沈殿槽に多量の砂分が沈殿し、利用可能な沈殿槽の容積が減少することがない。また、沈殿槽からのオーバーフロー水に多量の砂分が混入することもなく、その結果サイクロンからリークしてしまう砂分も減少させることができる。そのため、サイクロンによって分級されてアンダフロー水である分級水を安定液として再利用することが可能である。また、除去された砂分は振動スクリーンによって固液分離されているため、産業廃棄物とならず、残土として簡易に処理することが可能である。よって、スライム含有泥水から砂分を除去して泥水を安定液として再利用可能とすることができるとともに、スライム含有泥水に含まれる砂分を取り出して処理可能とすることができる。

本発明にかかるスライム含有泥水の処理方法を概略的に示すシステム図。 本発明にかかるスライム含有泥水の処理システムを示す要部説明図。 従来のスライム含有泥水の処理システムを概略的に示すシステム図。

以下図面に基づいて本発明にかかるスライム含有泥水の処理方法及びその処理システムの実施形態を説明する。本発明が対象とするスライム含有泥水は、掘削中又は掘削を完了した掘削孔内に残存する粒径７４μｍ〜２．０ｍｍ程度の細砂や粗砂の砂分を含有する安定液としての泥水であって、ベントナイト，ＣＭＣ（増粘剤），スライム（微細な砂分や土粒子）が水に懸濁している液体である。このスライム含有泥水を再利用するためには、粒径７４μｍ〜２．０ｍｍ程度の細砂や粗砂の砂分、或いは砂分よりも粒径の大きい礫を除去する必要があり、又砂分を廃棄処理するためには砂分から固液を分離して水分を除去することが望ましい。

本発明は、掘削孔から揚泥したスライム含有泥水から砂分、或いは礫を除去することにより、安定液として再利用可能とするとともに、除去された砂分を固液分離することによって、環境に負荷を与えることなく最終的な処分を容易とするものである。なお、砂分の粒径は７４μｍ〜２．０ｍｍ程度であり、砂分や礫を除去するためには、７４μｍを分級点とすればよい。

図１は、本発明にかかるスライム含有泥水の処理方法を概略的に示すシステム図、図２はその処理システムを示す要部説明図である。先ずステップＡに示す掘削中又は掘削済みの掘削孔１内に残存するスライム含有泥水２を、公知のスライム処理装置３に吊支された水中サンドポンプ４を掘削孔１内に降下させて吸引させることにより、ホース５を介してステップＢに示すように揚泥水する。地上に揚泥水されたスライム含有泥水２は配管６を介して、ステップＣに示す地上に設置された沈殿槽７に連続的に供給されて、貯留されることにより、沈殿槽７内に砂分が沈殿して、ステップＤに示す沈殿砂分８が堆積してゆく。なお、この沈殿砂分８には粒径７４μｍ〜２．０ｍｍ程度の砂分、或いは砂分以上の粒径を有する礫も含まれる。

沈殿槽７内には、スクリューコンベア９とスクリューコンベア９に隣接して設置されたバケット装置１０からなるステップＥに示す掻き揚げ装置１１が設置されている。このスクリューコンベア９は沈殿槽７内の長手方向に軸９ａを介して回転自在に軸支されており、このスクリューコンベア９が回転することにより、沈殿砂分８及び沈殿槽７に貯留されたスライム含有泥水２に含まれる砂分（以下、併せて沈殿砂分８という）は矢印Ｚ方向の沈殿槽７の一端部に搬送される。バケット装置１０は、複数のバケットを有して沈殿槽７の幅方向に回転自在に軸支されており、スクリューコンベア９で沈殿槽７の一端部に搬送された沈殿砂分８をバケットで順次掻き揚げて、ステップＦに示す振動スクリーン１２に連続的に供給する。

沈殿砂分８は、ステップＦで振動スクリーン１２によって固液が分離され、ステップＧに示す除去された砂分１３が排出されるとともに、ステップＨに示す分離された水分１４は、ステップＩに示す下部貯留槽１５に貯留され、再びステップＣに示す沈殿槽７に供給される。以上のようにしてスライム含有泥水２から除去された砂分１３は、残土として廃棄又は再利用される。

一方、沈殿槽７からオーバーフローしたステップＪに示すオーバーフロー水１６は、ステップＫに示すオーバーフロー槽１７に供給され、オーバーフロー槽１７に設置された水中サンドポンプ１８によって、配管１９を介してステップＬに示すサイクロン２０に供給される。サイクロン２０では、粒径５０μｍ〜７４μｍを分級点として分級される。粒径７４μｍ以下の土粒子はシルトや粘土となるため、スライム含有泥水２から砂分を除去するための分級点としては粒径７４μｍでよいが、更に使用するサイクロン２０の能力によっては５０μｍを分級点とすることも可能である。なお、分級点とはサイクロン２０の分級されたオーバーフロー水と、濃縮されたアンダーに含まれる割合が５０：５０となる粒子の大きさを指す。

サイクロン２０で分級され粒径５０μｍ〜７４μｍ以上の砂分が除去されたステップＭに示すサイクロンオーバーの分級水２１は、配管２２を介してステップＮに示す安定液貯留槽２３に貯留され、安定液貯留槽２３から水中サンドポンプ２４を介して配管２５によって、ステップＯに示すように安定液として再利用に供される。

また、サイクロン２０で分級され粒径５０μｍ〜７４μｍ以上の砂分が濃縮されたステップＰに示すサイクロンアンダーの濃縮水２６は、配管２７を介してステップＦに示す振動スクリーン１２に供給されてステップＧに示す除去された砂分１３と、ステップＨに示す水分１４に分離され、水分１４はステップＩに示す下部貯留槽１５に貯留されてから、再びステップＣに示す沈殿槽７に供給されて分級されることを繰り返す。或いは濃縮水２６を配管２８を介してステップＣに示す沈殿槽７に戻すようにしてもよい。

安定液としての掘削用泥水のファンネル粘性が２５秒／５００ｃｃを超えると砂分が浮遊することとなり、沈殿しないこととなる。ファンネル粘性は地層によって使い分けるため、処理すべきスライム含有泥水２のファンネル粘性が２５秒／５００ｃｃ以下であれば、沈殿槽７に戻して沈殿させることができ、又２５秒／５００ｃｃを超えれば沈殿しないため、振動スクリーン１２に供給することとなる。

本発明にかかるスライム含有泥水の処理方法及びその処理システムによれば、沈殿槽，掻き揚げ装置，サイクロン，振動スクリーンを組み合わせることにより、沈殿槽内に沈殿する沈殿砂分をバックホー等の作業機械を使用することなく連続して処理することができる。そのため、サイクロンに供給される砂分の量を減らし、泥水を安定液として再利用可能とするとともに砂溜めのための沈殿槽を不要とすることができる。

即ち、本発明によれば、沈殿槽内にスクリューコンベアとバケット装置からなる掻き揚げ装置を使用して沈殿槽から沈殿砂分を連続的に掻き揚げることにより沈殿槽外に取り出しているため、沈殿槽に多量の砂分が沈殿し、利用可能な沈殿槽の容積が減少することがない。また、沈殿槽からのオーバーフロー水に多量の砂分が混入することもなく、その結果サイクロンからリークしてしまう砂分も減少させることができる。そのため、サイクロンによって分級されてアンダフロー水である分級水を安定液として再利用することが可能である。また、除去された砂分は振動スクリーンによって固液分離されているため、産業廃棄物とならず、残土として簡易に処理することが可能である。よって、スライム含有泥水から砂分を除去して泥水を安定液として再利用可能とすることができるとともに、スライム含有泥水に含まれる砂分を取り出して処理可能とすることができる。

１…掘削孔
２…スライム含有泥水
３…スライム処理装置
４，１８，２４…水中サンドポンプ
５…ホース
６，１９，２２，２５，２７，２８…配管
７…沈殿槽
８…沈殿砂分
９…スクリューコンベア
１０…バケット装置
１１…掻き揚げ装置
１２…振動スクリーン
１３…除去された砂分
１４…水分
１５…下部貯留槽
１６…オーバーフロー水
１７…オーバーフロー槽
２０…サイクロン
２１…分級水
２３…安定液貯留槽
２６…濃縮水

Claims (15)

1. 掘削孔から揚泥したスライム含有泥水を沈殿槽に供給して貯留することにより、沈殿槽内に砂分を沈殿させるとともに、沈殿槽内に沈殿した砂分を連続的に掻き揚げることにより沈殿槽外に取り出し、振動スクリーンに供給して固液を分離することを特徴とするスライム含有泥水の処理方法。
2. 掘削孔から揚泥したスライム含有泥水を沈殿槽に供給して貯留することにより、沈殿槽内に砂分を沈殿させ、沈殿槽内に沈殿した砂分を連続的に掻き揚げることにより沈殿槽外に取り出し、振動スクリーンに供給して固液を分離するとともに、沈殿槽からのオーバーフロー水をサイクロンに供給して分級することにより、砂分を除去した分級水を安定液貯留槽に供給し、又サイクロンによって分級することにより、砂分を濃縮した濃縮水を振動スクリーンに供給して固液を分離することを特徴とするスライム含有泥水の処理方法。
3. 掘削孔から揚泥したスライム含有泥水を沈殿槽に供給して貯留することにより、沈殿槽内に砂分を沈殿させ、沈殿槽内に沈殿した砂分を連続的に掻き揚げることにより沈殿槽外に取り出し、振動スクリーンに供給して固液を分離するとともに、沈殿槽からのオーバーフロー水をサイクロンに供給して分級することにより、砂分を除去した分級水を安定液貯留槽に供給し、又サイクロンによって分級することにより、砂分を濃縮した濃縮水を再び沈殿槽に供給することを特徴とするスライム含有泥水の処理方法。
4. 沈殿槽内に沈殿した砂分をスクリューコンベアによって沈殿槽の一端部に搬送し、搬送された砂分をバケットで掻き揚げることにより、砂分を連続的に振動スクリーンに供給する請求項１，２又は３記載のスライム含有泥水の処理方法。
5. サイクロンによって、粒径５０μｍ〜７４μｍを分級点として分級する請求項２，３，又は４記載のスライム含有泥水の処理方法。
6. 安定液貯留槽に貯留された分級水を再び掘削用の泥水として再利用する請求項２，３，４又は５記載のスライム含有泥水の処理方法。
7. 振動スクリーンによって固液分離することにより、砂分を分離して取り出す請求項１，２，３，４，５又は６記載のスライム含有泥水の処理方法。
8. 振動スクリーンによって固液分離された水分を再び沈殿槽に供給する請求項１，２，３，４，５又は６記載のスライム含有泥水の処理方法。
9. 掘削孔から揚泥したスライム含有泥水を貯留する沈殿槽と、沈殿槽に設置された掻き揚げ装置と、掻き揚げ装置に隣接して設置された振動スクリーンと、沈殿槽のオーバーフロー水が供給されるサイクロンとからなることを特徴とするスライム含有泥水の処理システム。
10. 沈殿槽のオーバーフロー水を貯留するオーバーフロー槽を有する請求項９記載のスライム含有泥水の処理システム。
11. 掻き揚げ装置が、沈殿槽内に沈殿した砂分を搬送するスクリューコンベアと、搬送された砂分を掻き揚げるバケットから構成されている請求項９又は１０記載のスライム含有泥水の処理システム。
12. 沈殿槽に沈殿した砂分を掻き揚げ装置で掻き揚げて振動スクリーンに供給し固液を分離する請求項９，１０又は１１記載のスライム含有泥水の処理システム。
13. サイクロンで分級されて砂分が除去された分級水を貯留する安定液貯留槽を有する請求項９，１０，１１又は１２記載のスライム含有泥水の処理システム。
14. サイクロンで分級されて砂分が濃縮された濃縮水を沈殿槽又は振動スクリーンに供給する手段を有する請求項９，１０，１１，１２又は１３記載のスライム含有泥水の処理システム。
15. 振動スクリーンで固液分離された水分を沈殿槽に供給する手段を有する請求項９，１０，１１，１２，１３又は１４記載のスライム含有泥水の処理システム。

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