JP2011202501A - 浚渫土砂における混在物の分別方法と、それに使用する浚渫土砂の分別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、浚渫土砂の分別装置に関し、従来において混在物の分別に手間が掛かり、作業能率が低いことが課題であって、それを本発明によって解決することである。
【解決手段】土砂と混在物とを分別する装置であって、内部に回収網を有する筒体５と、前記筒体内に水流を発生させる水流発生装置９と、前記筒体の水流によって前記土砂から分別された混在物を回収する混在物回収装置１０とからなる分別装置１とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、木皮（もくひ）や沈木等の土砂以外の固形物である混在物（以下、同じ）が水底に堆積している土砂を浚渫する際に、前記木皮等の混在物と土砂とを分別する浚渫土砂における混在物の分別方法と、それに使用する浚渫土砂の分別装置に関するものである。

従来、浚渫した土砂から例えば砂等のリサイクルできるものを分別する方法として、特許文献１〜３に記載されているように、旋回流によって濾過する方法（特許文献１）、振動させて気泡を混入させて比重差で分別させるもの（特許文献２）、内部が中空の函体に攪拌翼を備えて、ウォータージェット噴出口からジェット噴射して砂吸引装置で砂を吸引して分別するもの（特許文献３）が知られている。しかしながら、土砂中に堆積した木皮等の混在物を対象にして分別する方法に関しては、特に技術文献などで紹介されたものがなく、例えば、次のようにして行われている。

木皮等の混在物混じりの土砂を陸上ヤードや大型平台船にバケットで揚土し、振動篩等の分別機や人力により分別および洗浄を行っていた。このほか、水面上にワイヤモッコや合成繊維ネットなどを貼り、木皮等の混在物混じり土砂を投下させ前記ネット上に留まる木皮などの混在物を分別及び洗浄するものである。

特開平１１−１３７９１０号公報 特開２００２−２５４０６３号公報 特開２００５−１６３３６４号公報

しかし、従来の混在物が堆積した浚渫土砂の分別方法においては、混在物混じりの土砂をネット等で分別を行うと、木皮等の混在物がネットに絡みつき剥離させる時間が発生して工期が長期化する。また、振動篩等の分別機を用いると篩に木皮等が絡まり、篩の目を目詰まりさせる。土質により網上の滞留時間に変化があり、土質による処理時間の違いが発生する。

更に、目詰まりを解消するために、篩目に被さった木皮等の混在物を人力や洗浄にて取り除かなければならないので、手間が掛かる。前記振動篩による分別処理は、船団機器構成が多種になり経済性に問題がある。前記ネットによる分別法は、土砂による濁りの発生等の課題もある。本発明に係る浚渫土砂内の混在物の分別方法とそれに使用する分別装置は、このような課題を解決するために提案されたものである。

本発明に係る浚渫土砂内の混在物の分別装置の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、土砂と混在物とを分別する装置であって、内部に回収網を有する筒体と、
前記筒体内に水流を発生させる水流発生装置と、前記筒体の水流によって前記土砂から分別された混在物を回収する混在物回収装置とからなることである。

前記水流発生装置は、水平方向または鉛直方向の渦巻き流を発生させるものであること、または、筒体内に水を噴射する水噴射装置であることを含む。

前記混在物回収装置は、筒体内に水流の向きと交わる回収装置の角度を可変する可変装置を有するものであることを含む。
前記筒体の内部にある回収網は、昇降装置によって上下方向に昇降自在である。
そして、前記筒体は、浮沈装置を有する浮体であることである。

更に、浚渫した土砂が硬い土塊である場合に備えて、ホッパーと、該ホッパーの底部の開口部に設けられたスクリーンと、前記ホッパーに装備され該ホッパー内に水を噴射して土塊を解泥する水噴射装置と、前記ホッパーの下部に設けられ運搬・投入用のシュートとからなる前処理用の土塊解泥装置が設けられていることである。

本発明に係る浚渫土砂の分別方法の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、前記浚渫土砂の分別装置を形成し、該浚渫土砂の分別装置を浚渫位置に運び込むとともに位置固定し、混在物が混じった土砂を前記分別装置に投入し、当該分別装置における筒体の水流発生装置により混在物を土砂から分別し、前記土砂から分別された混在物を前記揚上装置で運搬用の台船に積み込み、その後、前記運搬用の台船の混在物を処分・再利用することである。

本発明の浚渫土砂における混在物の分別方法と、その方法に使用する分別装置によれば、分別装置で容易に堆積土砂が混在物と分別されて、土質による作業能力の変化が少なく、分別作業が能率的に行われる。また、分別装置の機器構成がシンプルであるため、メンテナンスが容易、かつ、耐久性が高い。
堆積土砂の解泥によって生じるシルト等の汚濁が拡散するのを防止して、周囲の環境を保全しつつ混在物の分別ができる。
混在物の回収が方向を持たせて形成される水流と回収装置とで効率的に行うことができ、更に、雑物などが昇降自在な回収網で容易に回収できて、作業の能率が向上する。
更に、筒体を汎用性の高い組立式とすることで、容易に分別装置を製造し、製造コストも低減される、等の数々の優れた効果を奏するものである。

本発明に係る浚渫土砂の分別方法を作業流れの順番に示す全体概略図である。 同本発明に係る浚渫土砂の分別方法における一部拡大した浚渫及び分別作業の説明図である。 同本発明の浚渫土砂の分別方法に使用する分別装置１とクレーン８ｂを有するグラブ付台船８との配置を示す平面図である。 同本発明の浚渫土砂の分別方法に使用する分別装置１における回収網４の斜視図（Ａ）と、その回収網４に昇降装置４ａが設けられていることを示す斜視図（Ｂ）とである。 同本発明の浚渫土砂の分別方法に使用する分別装置１において、籠４ｃを回収網とした実施例の断面図である。 筒体５内の水槽における水の流れが渦巻水流である場合の断面図（Ａ）と、直射水流の場合の断面図（Ｂ）とである。 筒体５内の水槽における水の流れが水平方向の渦巻水流である場合の平面図（Ａ）と、鉛直方向の渦巻水流である場合の断面図（Ｂ）と、直射水流の場合の平面図（Ｃ）とである。 筒体５に混在物回収装置１０を設けた状態の概略平面図である。 土塊解泥装置１２の概略構成を示す斜視図である。 本発明に係る浚渫土砂の分別方法を示す、分別作業の流れに沿ったフロー図である。

本発明に係る浚渫土砂の分別方法は、図１乃至図３に示すように、港湾等において所定の深さに航路を形成する際に、浅瀬となっている堆積土砂２を浚渫する浚渫工事において、堆積土砂２中に埋設された、木皮若しくは土砂以外の固形物である混在物３を分別するため、分別装置１を形成し、効率的に混在物３と土砂２とを分別して、前記混在物３を再利用する方法である。なお、前記混在物3は、浚渫の目的によって、堆積土砂２に埋設された有機物や無機物で形成されたものを含むものである。

本発明においては、浚渫すべき堆積土砂２の分別方法に使用する分別装置１を形成する。該分別装置１は、図４−Ａ（Ａ）に示すように、土砂・混在物分別用で比較的粗い目をした網状の回収網４を内部に有する筒体５がある。

前記筒体５は、例えば、矩形状の筒体５の周壁側に設けられ当該筒体５を水面近傍に浮沈させるバラスト装置６と、前記筒体５の周縁部に設けられ前記筒体を所望の設置位置に位置決めする位置固定装置（図３参照）７と、を有する浮体である。なお、位置固定装置7は、図３に示す実施例において仕分け船８の側部に固定しているので、一例として筒体５の外側に設けたチェーン，ロープ等である。

前記筒体５の内周壁に設けられ当該筒体５の内部空間の水に、図５乃至図６に示すように、上下・水平方向において任意の方向に水流を発生させる水流発生装置９がある。この水流発生装置９は、例えば、図５（Ａ），図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、内周壁から壁面に沿うようにミキサ装置９ａで水を時計方向又は反時計方向に旋回させて渦巻水流にしたり、図５（Ｂ），図６（Ｃ）に示すように、内周壁から中央上部に向って噴射水ポンプ９ｂで水を噴射させて直射水流にしたりする水噴射装置９ｃがある。なお、攪拌機等を備えて上記渦巻水流にしてもよい。

図７に示すように、前記筒体５の内部水面における水流によって混在物３が偏在する箇所に配設した混在物回収装置１０がある。この混在物回収装置１０として、例えば、図７に示す水流に抵抗する抵抗板１０ａがある。この抵抗板１０ａは、筒体５内側の壁面から筒体５の内部に向って、上下方向に所望幅にして突設され、混在物３を引っ掛ける網目状の目を持った金属製板である。更に、水流の向きに直交するか若しくは水流の向きに鋭角に交わるように抵抗板１０ａの水流に対する角度を可変させる、油圧ジャッキ等の抵抗板可変装置１０ｂが設けられている。

前記回収網４は、図４−Ａ（Ａ），（Ｂ）に示すように、筒体５の内部で底部から上位置の任意の位置にあって、例えばウィンチ等による昇降装置４ａによって上下方向に昇降自在である。この回収網４によって、堆積土砂２の中に埋設されていた沈木やその他の雑物４ｂが回収され、再び土砂２の中に雑物４ｂが埋設しないようにされる。前記混在物回収装置１０が、水中の混在物３を水面とその近傍位置で回収するのが目的であるのに対して、この回収網４は、堆積土砂２と共に自然落下してくる雑物４ｂを回収するのが目的である。また、図４−Ｂに示すように、回収網の他の実施例として、籠４ｃを使用することもできる。

そして、この分別装置１は、図４−Ａ（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記筒体５の下位置に連続するように設けられ筒体下面から水底までの周囲を囲ってシルト等の汚濁拡散を防止する汚濁拡散防止装置として汚濁拡散防止膜１１がある。この汚濁拡散防止膜１１は、例えば、シート状の防止膜である。この汚濁拡散防止膜１１は、例えば、ドラムで巻き上げたり、ワイヤー又はロープで巻き上げたり、公知の膜用の膜昇降装置（図示せず）によって上下方向に伸縮自在である。

更に、筒体５の水槽中に堆積土砂２を投入する前に、該堆積土砂２が硬い土塊である場合には、これを小さく破砕して小分けして前処理することが、分別作業において効率的となる。そこで、図８に示すように、ホッパー１２ａと、該ホッパー１２ａの底部の開口部に設けられたスクリーン１２ｂと、前記ホッパー１２ａに装備され該ホッパー内に水を噴射して土塊を解泥する水噴射装置１２ｃと、前記ホッパー１２ａの下部に設けられる運搬・投入用のシュート１２ｄとからなる土塊解泥装置１２を、分別装置１に設けることが好ましい。

この土塊解泥装置１２を使用して、硬い堆積土砂２を小塊にしてから筒体５の分別用水槽５ａ中に投入することで、分別作業が能率的になる。また、筒体５の投入口の上方位置に、衝撃によって小塊にする緩衝板を設けたり、破砕によって小塊にする破砕板を設けたりしても良い。

このようにして、筒体５の内側空間を水槽として、そこに堆積土砂２を投入して、若しくは、堆積土砂２を小塊にしてから水槽に投入して、混在物３を堆積土砂２と分別し、前記筒体５の底部に雑物回収網４を設けて雑物４ａも回収し、堆積土砂２の水中への投入によるシルト等の汚濁も周囲へ拡散しないようにして、環境を守る分別装置１を形成するものである。

以上のような分別装置１を形成して、本発明にかかる浚渫土砂の分別方法について説明する。前記分別装置１を形成した後、図１乃至図２に示すように、該浚渫土砂の分別装置１を、港湾の工事区域を土留矢板１８で囲った浚渫領域における浚渫位置に運び込むとともにアンカーなどで位置固定する。更に、膜用の膜昇降装置で汚濁拡散防止膜１１を水底まで落として分別装置１の下方周囲を囲わせる。なお、前記筒体５の下部を水底近傍にまで着底させて汚濁拡散を防止する場合もある。

次に、図１に示すように、前記浚渫領域における堆積土砂２を台船（土運船）１７に積み込んで、この台船１７を仕分け船８の横に運び込む。この仕分け船８などの揚上重機８ｂによって前記台船１７の混在物３が混じった堆積土砂２をバケット８ａで掴んで前記分別装置１の分別用水槽５ａに投入する。なお、土塊解泥装置１２に先に前記堆積土砂２を投入して前処理し、それから分別用水槽５ａに投入することもある。

前記分別装置１における筒体５の水噴射装置９により混在物３を比重差による沈降時間差で分別する。この混在物３は、堆積土砂２と共に沈むこともあるが、上向きの水流や浮力で沈降時間差が発生する。混在物３と分別された土砂２ａは、底に沈降していく。シルトなどの汚濁粒子は、汚濁拡散防止膜１１によって拡散防止され、周囲の海等を汚すことはなく、水質環境を保全する。

前記混在物３は、図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、分別用水槽５ａにおけるミキサ装置９ａ若しくは水噴射装置９ｃや攪拌機などによる、水平方向または上下方向の旋回流や直射水流などの水流を利用して集められるようになり、図１に示すように、モッコ１９をクレーンなどの揚上重機等によって陸揚げされる。その後、混在物３は、トラックなどで工場に運ばれて、木皮等の混在物であればチップ等に裁断されて燃料として再利用され、その他の混在物であれば適宜に処理して再利用若しくは破棄等するものである。この混在物の分別方法を、図９にフロー図として示す。

一方、図１に示すように、前記仕分け船８の下に仮置きされた土砂２ａは、その後に浚渫されて台船（土運船）１７で運ばれて処分される。

１ 分別装置、
２ 堆積土砂、 ２ａ 土砂、
３ 混在物、
４ 回収網、 ４ａ 昇降装置、
４ｂ 雑物、 ４ｃ 籠、
５ 筒体、 ５ａ 分別用水槽、
６ バラスト装置、
７ 位置固定装置、
８ グラブ付台船、 ８ａ バケット（クラムシェル）、
８ｂ 揚上重機（クレーン）、
９ 水流発生装置、 ９ａ ミキサ装置、
９ｂ 噴射水ポンプ、 ９ｃ 水噴射装置、
１０ 混在物回収装置、 １０ａ 抵抗板、
１０ｂ 抵抗板可変装置、
１１ 汚濁拡散防止膜、
１２ 土塊解泥装置、 １２ａ ホッパー、
１２ｂ スクリーン、 １２ｃ 水噴射装置、
１２ｄ シュート、
１５ 台船、
１７ 台船（土運船）
１８ 土留矢板、
１９ モッコ。

Claims (8)

1. 土砂と混在物とを分別する装置であって、
   内部に回収網を有する筒体と、
   前記筒体内に水流を発生させる水流発生装置と、
   前記筒体の水流によって前記土砂から分別された混在物を回収する混在物回収装置とか
   らなること、
   を特徴とする浚渫土砂の分別装置。
2. 水流発生装置は、水平方向または鉛直方向の渦巻き流を発生させるものであること、
   を特徴とする請求項１に記載の浚渫土砂の分別装置。
3. 水流発生装置は、筒体内に水を噴射する水噴射装置であること、
   を特徴とする請求項１に記載の浚渫土砂の分別装置
4. 混在物回収装置は、筒体内に水流の向きと交わる回収装置の角度を可変する可変装置を有するものであること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の浚渫土砂の分別装置。
5. 筒体の内部にある回収網は、昇降装置によって上下方向に昇降自在であること、
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の浚渫土砂の分別装置。
6. 筒体は、浮沈装置を有する浮体であること、
   を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の浚渫土砂の分別装置。
7. ホッパーと、該ホッパーの底部の開口部に設けられたスクリーンと、前記ホッパーに装備され該ホッパー内に水を噴射して土塊を解泥する水噴射装置と、前記ホッパーの下部に設けられ運搬・投入用のシュートとからなる前処理用の土塊解泥装置が設けられていること、
   を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の浚渫土砂の分別装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の浚渫土砂の分別装置を形成し、該浚渫土砂の分別装置を浚渫位置に運び込むとともに位置固定し、混在物が混じった土砂を前記分別装置に投入し、当該分別装置における筒体の水流発生装置により混在物を土砂から分別し、前記土砂から分別された混在物を前記揚上装置で運搬用の台船に積み込み、その後、前記運搬用の台船の混在物を処分・再利用すること、
   を特徴とする浚渫土砂における混在物の分別方法。

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