JP2014012250A - 袋詰脱水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】専用の計量装置を用いない簡素な機器構成で、充填時の袋体の設置場所の不陸や傾斜に関係なく、袋体への充填量を管理する方法を提供する。
【解決手段】上記課題は、含水土砂１を透水性袋体９内に充填し、この袋体９内容物のうち水分を袋体９外に透過させて脱水するにあたり、含水土砂１を、計量せずにピストンポンプ８Ｐにより袋体９内へ充填するとともに、その充填過程で制御装置８Ｃによりピストンポンプ８Ｐのストローク数をカウントし、このストローク数が、予め定めた充填量を１ストロークあたりの吐出量で除して求まる目標ストローク数に達したときに、ピストンポンプ８Ｐの吐出を停止する、袋詰脱水処理方法により解決される。
【選択図】図１

Description

本発明は、泥土、特に粘性土やシルトの泥土等の含水土砂を、透水性袋体内に充填して脱水を行う袋詰脱水処理方法に関するものである。

河川、湖沼、海洋などから浚渫された高含水比の泥土等の含水土砂を脱水処理し、有効利用を図る方法の一つとして、透水性布帛等からなる袋体に泥土を充填し、水分を袋体外に透過させることにより脱水を図る袋詰脱水方法がある（特許文献１〜３参照）。この方法によれば、含水土砂を土質改良して土工材料として再利用する、もしくは、環境汚染物質を含有する泥土を脱水・減量化して封じ込めることが可能となる。

このような袋詰脱水処理方法では、袋体の充填量管理手法として、従来、平地に袋体を一袋ずつ設置して充填時の袋体の高さで充填量を推測する手法や、予め計量装置を用いて計量した含水土砂を袋体に充填したりする手法（特許文献２参照）が採用されていた。

特開２００２−１７８０００号公報 特開２００７−１９０５２３号公報 特開２００７−２０３２３１号公報

しかしながら、災害復旧における含水土砂の処理等においては、袋体への充填作業場所として平地を確保できないことや、計量装置の搬入・設置場所確保が困難なこともあり、従来手法ではこれらの場合に対応が困難であるという問題点があった。

この問題点を解決するものとして、電磁流量計を袋体への供給管路に取り付けて充填量を計測することを検討したが、一般的な浚渫土や底質は夾雑物が多かったり、圧送時の高含水比泥土の濃度が頻繁に変わったりするため、正確な流量計測は不可能であった。

そこで、本発明の主たる課題は、専用の計量装置を用いない簡素な機器構成で、充填時の袋体の設置場所の不陸や傾斜に関係なく、袋体への充填量を管理できるようにすることにある。

上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
含水土砂を透水性袋体内に充填し、この袋体内容物のうち水分を袋体外に透過させて脱水する袋詰脱水処理工法において、
前記含水土砂を、計量せずにピストンポンプにより袋体内へ充填するとともに、その充填過程で制御装置によりピストンポンプのストローク数をカウントし、このストローク数が、予め定めた充填量を１ストロークあたりの吐出量で除して求まる目標ストローク数に達したときに、前記ピストンポンプの吐出を停止する、
ことを特徴とする袋詰脱水処理方法。

（作用効果）
このように、本発明では、含水土砂の袋体への供給ポンプとしてピストンポンプを用いるとともに、そのストローク数に基づき充填量を管理するため、専用の計量装置を用いない簡素な機器構成でありながら規定量の充填を自動的に行うことができる。また、ポンプによる充填であるとともに供給側で充填量を管理するため、充填時の袋体の設置場所の不陸や傾斜に関係なく正確な充填が可能となる。

＜請求項２記載の発明＞
前記袋体を、不陸及び傾斜の少なくとも一方を有する面に載置した状態で、前記含水土砂の充填を行う、請求項１記載の袋詰脱水処理方法。

（作用効果）
前述のように、本発明では、充填時の袋体の設置場所の不陸や傾斜に関係なく正確な充填が可能となるため、袋体を不陸及び傾斜の少なくとも一方を有する面に載置した状態で充填を行う場合に好適である。

＜請求項３記載の発明＞
含水土砂充填済みの袋体の上に未充填の袋体を積み重ね、この積み重ねた袋体に対して前記含水土砂の充填を行うことにより、含水土砂充填済みの袋体を積み上げる、請求項１または２記載の袋詰脱水処理方法。

（作用効果）
充填済み袋体を山積みで保管又は利用する場合、未充填の新規袋体を充填済みの袋体の上に積み重ねた状態で充填すると、重量物の積み上げ作業が不要となる利点がある。この場合、袋体を不陸面や傾斜面に設置した状態で充填するのと変わりがないため、充填管理のためには従来は専用の計量装置が必要であった。よって、現場が狭小である等、専用の計量装置の設置場所を確保できない場合には、このような効率的な作業ができず、保管又は利用場所とは別の場所で袋体への充填作業を行い、充填済みの袋体を移動して保管又は利用場所に積み上げることが行われていた。

これに対して、本発明では、前述のとおり専用の計量装置を用いない簡素な機器構成でありながら、充填時の袋体の設置場所の不陸や傾斜に関係なく正確な充填が可能であるため、現場が狭小である等、専用の計量装置の設置場所を確保できない場合であっても、未充填の袋体を充填済み袋体上に積み重ねた状態で充填することができるようになる。

＜請求項４記載の発明＞
処理対象となる含水土砂を、貯留量検出器を有する貯留手段に順次投入する一方で、この貯留手段に貯留された含水土砂を前記ピストンポンプにより抜き出して袋体内に順次充填し、
この作業過程で、前記制御装置により前記貯留量検出器による検出結果を監視し、前記貯留手段の貯留量が所定値を下回ったときに前記ピストンポンプの吐出を自動停止するとともに、前記貯留手段の貯留量が所定値以上に復帰したときに前記ピストンポンプの吐出を自動再開する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の袋詰脱水処理方法。

（作用効果）
現場からの含水土砂の採取は、バックホウ等により間欠的に行うことが好ましいことが多く、連続的に行うことが困難な場合が多い。しかし、このような場合、袋体に供給する含水土砂が無くなった状態でピストンポンプが作動を継続し、ストローク数が無意味にカウントされ、正確な充填量を計測できなくなることが想定される。よって、上述のように、貯留手段を介して含水土砂を供給するとともに、貯留手段の貯留量に応じてピストンポンプの吐出（ストローク）を自動停止・復帰させ、充填量の計測ミスを防止するのが好ましい。

＜請求項５記載の発明＞
前記袋体への充填吐出途中で、前記ピストンポンプを吐出時とは逆に動作させて逆送を行ったとき、この逆送におけるピストンポンプのストローク数又はこれに逆送時補正係数を乗じて求まる数をカウント数から減算する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の袋詰脱水処理方法。

（作用効果）
現場から採取される含水土砂は千差万別であり、ピストンポンプから袋体までの含水土砂の供給路に閉塞等の問題が発生するおそれがある。このような場合、ピストンポンプを逆送させることにより問題が解決する場合がある。しかし、単に逆送させるだけであると正送に復帰した後の充填量が実際よりも少なくなってしまうため、上述のように逆送させる場合にはその逆送のストローク数（又は逆送量が正送量よりも少ない場合等はこれに逆送時補正係数を乗じて求まる数）をカウント数から減算し、直ぐに正送に復帰しても充填量が正確になるようにすることが望ましい。

＜請求項６記載の発明＞
前記ピストンポンプの吐出効率を１００％としたときの１ストロークあたりの吐出量と、実際の１ストロークあたりの吐出量との比として定まる正送時補正係数を乗じて前記目標ストローク数を校正する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の袋詰脱水処理方法。

（作用効果）
現場から採取される含水土砂は千差万別であるため、正確な充填量管理を行うために、現場ごとに又は作業開始の度に上述のような校正を行うことが望ましい。

以上のとおり、本発明によれば、袋体への充填土砂量が安定化する等の利点がもたらされる。

処理設備例のフロー図である。 処理設備例の要部外観図である。 処理設備例の要部外観図である。 ピストンポンプ例の平面図である。 （ａ）膨張前、（ｂ）膨張後の透水性袋体の例を示す斜視図である。 制御装置の正面図である。 表示装置の表示例を示す正面図である。

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しつつ詳説する。

図１及び図２は、処理設備例を示している。本例は、河川や湖沼等の底に存在する泥土、ヘドロ等の含水土砂を、付近の岸辺で処理するのに好適であるが、含水土砂であれば泥土でなくても適用でき、また処理場所にも限定されないことはいうまでもない。

図示形態についてより詳細に説明すると、処理対象の含水土砂１は、先ず分離除去装置２に供給され、ゴミや廃棄物、ガラ等の粗雑物２ｘが分離除去される。分離除去装置２は特に限定されるものではないが、対象の性質を考慮すると振動篩装置が好適である。また、処理対象の含水土砂１は、付近に設置した処理ピット等に一時的に貯留しておき、処理分量をバックホウ４等により汲み出して供給するのが好ましい。

粗雑物２ｘを分離除去した含水土砂１は、貯留手段６に供給され、一時的に貯留される。貯留手段６には貯留量を検出し、後述する制御装置に送信するための図示しない貯留量検出器が設けられている。貯留手段６としては、アジテーター等、固化しないよう撹拌しつつ貯留を行うものが好ましいが、そのような機能の無い単なる貯留槽を用いることもできる。貯留量検出器としては、フロート式のもの等、公知の検出器を用いることができる。また、貯留手段６、貯留量検出器は省略することもできる。

なお、図示形態のように、以上の分離除去装置２から貯留手段６までの部分３を一体化し、クローラー式等の台車３Ｄに搭載するのは好ましい。

貯留手段６に貯留された含水土砂１は、計量充填手段８により透水性袋体９内に充填される。

袋体９は、形状により限定されるものではないが、例えば、図５にも示すような筒状に突出する注入口部９ｉを有するものを好適に用いることができる。袋詰脱水では、透水性袋体９の目合いの粗さによって、注入開始からフィルター効果を十分に発揮するまでの時間には差はあるが、いずれにせよある程度まで注入すれば十分なフィルター効果が発揮される。よって、基本的には袋体９の目合いの粗さは問わないが、注入当初からある程度十分なフィルター効果を発揮させるためには、透水性袋体９としては、透水係数が１．０×１０^-3ｃｍ／ｓｅｃ以上、水透過孔径が９０〜６００μｍのものが好ましい。また耐酸性、耐アルカリ性が高く化学的に安定しているという観点から、ポリエステルやポリプロピレン繊維等の化学繊維からなる不織布、織布、編物等により形成した袋体を好適に使用することができる。具体的な透水性袋体９の例を表１に示す。

またフィルター効果を高めるためには、袋体９を複数枚重ねた多重袋体を用いることで、含水土砂１中の粒子捕捉効果を高めることができ、袋体９の強度も向上する。この場合において、異なる素材の袋体９を組み合わせて重ねることもできる。

その他、特願平８−２１４３７号、特願平１０−３７１５１号、特願平８−５９９６４号、特願平８−１８８２０３号および特願平１１−０３０１３９号に記載された脱水用袋体など、公知の脱水用袋体を使用することができる。

計量充填手段８は、ピストンポンプ８Ｐと、これを駆動するための油圧駆動源８Ｍと、制御装置８Ｃと、ピストンポンプ８Ｐのストロークを検出し、制御装置８Ｃに送信するための図示しないストローク検出器と、袋体９に接続される充填管路８Ｌとから構成されている。なお、ピストンポンプ８Ｐ、油圧駆動源８Ｍ、制御装置８Ｃは台車８Ｄに搭載するのが望ましい。

ピストンポンプ８Ｐとしては特に限定されるものではないが、ピストン８４式のコンクリートポンプを好適に利用でき、中でも図４に示すように二本のピストンポンプ８Ｐを交互に吸引・吐出させることによりほぼ連続的に圧送が可能なものが好適である。より詳細には、図示形態の装置では、それぞれ先端に吸引吐出口８１を有する一対の往復ピストンポンプ８Ｐが横方向に並列配置されて一体化されており、この一対のピストンポンプ８Ｐを一体的に並列方向に往復移動するためのポンプ移動用油圧シリンダー８２が設けられている。各ピストンポンプ８Ｐは、先端に吸引吐出口８１を有するポンプシリンダー８３と、ポンプシリンダー８３内に設けられたピストン８４と、ピストン８４を往復駆動するピストン駆動用油圧シリンダー８５とから構成されている。

また、一対のピストンポンプ８Ｐの一方の往復移動端では、図４（ａ）に示すように、一方のピストンポンプ８Ｐの吸引吐出口８１と連通する位置に、貯留手段６に接続された一方の吸引管路８６の出口が開口するとともに、他方のピストンポンプ８Ｐの吸引吐出口８１と連通する位置に、充填管路８Ｌの入口が開口し、他方の往復移動端では、図４（ｂ）に示すように、一方のピストンポンプ８Ｐの吸引吐出口８１と連通する位置に、充填管路８Ｌの入口が開口するとともに、他方のピストンポンプ８Ｐの吸引吐出口８１と連通する位置に、貯留手段６に接続された他方の吸引管路８６の出口が開口するようになっている。そして、各ピストンポンプ８Ｐは並列方向の往復移動に合わせて互い違いに吸引吐出を行う（すなわち、吸引吐出口８１が吸引管路８６の出口に連通するときには吸引動作し、吸引吐出口８１が充填管路８Ｌの入口に連通するときには吐出動作する）ことにより、全体としてほぼ連続的に貯留手段６から充填管路８Ｌへ含水土砂１を圧送できるようになっている。

充填管路８Ｌは、例えば図２及び図３に示すように、バックホウ１０のアーム１１により支持することができる。もちろん、架台等の適宜の支持装置を用いることができるが、充填管路８Ｌの位置移動が可能なものが好ましい。

袋体９への計量充填に際して、充填系統を一系統にすると、袋体９の交換作業中は他の袋体への充填ができず、作業が中断する。よって、充填管路８Ｌを複数設け、各充填管路８Ｌに充填バルブ８Ｖを設ける等により、使用する充填管路８Ｌを切り替え可能にするのが好ましい。この場合、常に、少なくとも一本の充填管路８Ｌを介して袋体９への充填を行いながら、他の少なくとも一本の充填管路８Ｌについては充填を行わずに、充填する袋体９の交換作業を行うことができ、効率良い充填が可能になる。

ストローク検出器としては、ピストンポンプ８Ｐの油圧系（ピストン８４駆動用、又はポンプ移動用）のバルブ開閉制御装置を利用してその開閉制御信号をストローク検出信号として送信するようにしたり、ピストンポンプ８Ｐのストロークによる移動部分に近接スイッチを設けたりすることにより構成することができる。

制御装置８Ｃは、ピストンポンプ８Ｐの駆動制御を行うためのものであり、図６及び図７に示すように、電源スイッチ７１と、ピストンポンプ８Ｐのストローク数カウントをオン・オフするめのカウント計測スイッチ７２と、現況数量リセットスイッチ７３と、ピストンポンプ８Ｐの駆動制御部に作動開始・作動停止信号を送信し、またストローク検出器及び貯留量検出器からの検出信号を入力するための図示しないインターフェースと、演算やインターフェースを介した各種通信を行う図示しないＣＰＵと、タッチパネル式の表示装置７４と、一袋当りの充填量、現況数量、現況カウント数、積算数量、補正係数等の設定値を記憶する図示しない記憶装置と、正送、停止、逆送の各ボタンスイッチ７５ａ〜７５ｃ及びランプ７５ｄを有するリモートコントローラー７５とを備えている。

袋体９に含水土砂１を充填する際には、電源スイッチ７１を入にし、表示装置７４においてタッチパネル式の入力により一袋当りの充填量、及び補正係数を入力するとともに、カウント計測スイッチ７２をオンにした後、リモートコントローラー７５の正送ボタンスイッチ７５ａをオンにする。これにより、制御装置８Ｃがリモートコントローラー７５のランプ７５ｄを点灯させるとともに、ピストンポンプ８Ｐを作動させて貯留手段６内の含水土砂１を順次吸引し、充填管路８Ｌを介して袋体９内へ充填する。この際、カウント計測スイッチ７２をオンにしてあると、制御装置８Ｃはピストンポンプ８Ｐのストローク数をカウントし、この現況カウント数とともに、現況カウント数に１ストロークあたりの吐出量を乗算して求まる現況数量、並びに積算数量がリアルタイムで演算され図７に示すように表示装置７４に表示される。なお、カウント計測スイッチ７２がオフの場合は、ストロークカウントはなされず、停止ボタンスイッチ７５ｃが押されるまでピストンポンプ８Ｐが作動を継続する。

そして、制御装置８Ｃは、この現況カウント数が、予め定めた１袋当り設定値を１ストロークあたりの吐出量で除して求まる目標ストローク数に達したときにピストンポンプ８Ｐの吐出を自動停止し、現況カウント数、現況数量をゼロにリセットし、リモートコントローラー７５のランプを点滅させる制御を行う。目標ストローク数に達する前にリモートコントローラー７５の停止ボタンスイッチ７５ｃが押された時には、ピストンポンプ８Ｐを停止させることができる。この場合など、必要に応じて現況数量リセットスイッチ７３を押すことにより、現況カウント数、現況数量をゼロにリセットすることができる。

次に、充填管路８Ｌの接続を充填済みの袋体９から新規袋体９へ交換し、順次充填を行う。このように、ピストンポンプ８Ｐが自動停止した後に、リモートコントローラー７５の正送ボタンスイッチ７５ａが押されたとき（通常よりも長押しされたときとするのが好ましい）には、制御装置８Ｃは、リモートコントローラー７５のランプ７５ｄを点灯にした後、再度ピストンポンプ８Ｐを作動させ、袋体９への充填を行う。この際、カウント計測スイッチ７２をオンにしてあると同様の表示制御、及び自動停止制御等がなされる。

このようにして含水土砂１が透水性袋体９内に充填されると、水分だけが袋体９５外に透過排出され、土粒子等の固形分は袋体９５内に残留し、封じ込められる。排水は非常に綺麗であるので、有害物質の心配がない場合には、排水溝６を介してそのまま又は必要に応じて適宜の浄化処理をおこなった後に元の河川等１に放流することもできる。含水土砂１は袋体９内に圧入すると充填圧により袋体９内容物が加圧脱水されるので、高効率での袋詰および脱水を行うことができる。ただし、圧入せずに、注入した含水土砂１の自重による加圧および水分の蒸発により脱水させたり、注入済み袋体９を順次積み重ねて下側の袋体９を加圧脱水したり、注入済み袋体９を機械的に加圧脱水することもできる。

現場からの含水土砂１の採取は、バックホウ１０等により間欠的に行うことが好ましいことが多く、連続的に行うことが困難な場合が多い。しかし、このような場合、袋体９に供給する含水土砂１が無くなった状態でピストンポンプ８Ｐが作動を継続し、ストローク数が無意味にカウントされ、正確な充填量を計測できなくなることが想定される。そこで、ピストンポンプ８Ｐが正送状態にあるときには、制御装置８Ｃにより貯留量検出器による検出結果を監視し、貯留手段６の貯留量が所定値を下回ったときにピストンポンプ８Ｐの吐出を自動停止するとともに、貯留手段６の貯留量が所定値以上に復帰したときにピストンポンプ８Ｐの吐出を自動再開するように構成すると、充填量の計測ミスを防止できるため好ましい。

ピストンポンプ８Ｐから袋体９までの含水土砂１の供給路に閉塞等の問題が発生したとき等、必要に応じて、リモートコントローラー７５の逆送ボタンスイッチ７５ｂを押して、ピストンポンプ８Ｐを逆送させることにより問題解決を図ることもできる。ただし、単に逆送させるだけであると正送に復帰した後の充填量が実際よりも少なくなってしまうため、リモートコントローラー７５の逆送ボタンスイッチ７５ｂが押されたときには、制御装置８Ｃは、その逆送のストローク数（又は逆送量が正送量よりも少ない場合等はこれに逆送時補正係数を乗じて求まる数）をカウント数から減算し、これに応じて表示装置７４の表示をリアルタイムで更新し、直ぐに正送に復帰しても充填量が正確になるようにすることが望ましい。

現場から採取される含水土砂１は千差万別であるため、正確な充填量管理を行うために、現場ごとに又は作業開始の度に試験を行い、ピストンポンプ８Ｐの吐出効率を１００％としたときの１ストロークあたりの吐出量と、実際の１ストロークあたりの吐出量との比として定まる正送時補正係数を乗じて目標ストローク数を校正するのは好ましい。図示形態の制御装置８Ｃでは、正送時補正係数を予め設定しておくことにより、目標ストローク数が自動的に校正されるようになっている。

他方、充填の際は、袋体９は平地設置することが望ましいが、前述のようなピストンポンプ８Ｐによる計量充填では、充填時の袋体９の設置場所の不陸や傾斜に関係なく正確な充填が可能となるため、袋体９を不陸及び傾斜の少なくとも一方を有する面に載置した状態で充填を行うことも可能である。よって、含水土砂１充填済みの袋体９の上に未充填の袋体９を積み重ね、この積み重ねた袋体９に対して含水土砂１の充填を行うことにより、含水土砂１充填済みの袋体９を積み上げることも可能となる。特に、前述のようにピストンポンプ８Ｐのストローク数による計量充填を採用すると、現場が狭小である等、専用の計量装置の設置場所を確保できない場合であっても、未充填の袋体９を充填済み袋体９上に積み重ねた状態で充填することができる。

本発明は、河川、湖沼、海洋などから浚渫された泥土等の含水土砂を脱水処理し、有効利用を図る際等に適用できるものである。

１…含水土砂、２…分離除去装置、６…貯留手段、８…充填手段、８Ｃ…制御装置、８Ｌ…充填管路、８Ｍ…油圧駆動源、８Ｐ…ピストンポンプ、８Ｖ…充填バルブ、９…袋体、９ｉ…注入口部、１１…アーム、７１…電源スイッチ、７２…カウント計測スイッチ、７３…現況数量リセットスイッチ、７４…表示装置、７５…リモートコントローラー、７５ａ…正送ボタンスイッチ、７５ｂ…逆送ボタンスイッチ、７５ｃ…停止ボタンスイッチ、７５ｄ…ランプ、８１…吸引吐出口、８２…ポンプ移動用油圧シリンダー、８３…ポンプシリンダー、８４…ピストン、８５…ピストン駆動用油圧シリンダー、８６…吸引管路。

Claims (6)

1. 含水土砂を透水性袋体内に充填し、この袋体内容物のうち水分を袋体外に透過させて脱水する袋詰脱水処理工法において、
   前記含水土砂を、計量せずにピストンポンプにより袋体内へ充填するとともに、その充填過程で制御装置によりピストンポンプのストローク数をカウントし、このストローク数が、予め定めた充填量を１ストロークあたりの吐出量で除して求まる目標ストローク数に達したときに、前記ピストンポンプの吐出を停止する、
   ことを特徴とする袋詰脱水処理方法。
2. 前記袋体を、不陸及び傾斜の少なくとも一方を有する面に載置した状態で、前記含水土砂の充填を行う、請求項１記載の袋詰脱水処理方法。
3. 含水土砂充填済みの袋体の上に未充填の袋体を積み重ね、この積み重ねた袋体に対して前記含水土砂の充填を行うことにより、含水土砂充填済みの袋体を積み上げる、請求項１または２記載の袋詰脱水処理方法。
4. 処理対象となる含水土砂を、貯留量検出器を有する貯留手段に順次投入する一方で、この貯留手段に貯留された含水土砂を前記ピストンポンプにより抜き出して袋体内に順次充填し、
   この作業過程で、前記制御装置により前記貯留量検出器による検出結果を監視し、前記貯留手段の貯留量が所定値を下回ったときに前記ピストンポンプの吐出を自動停止するとともに、前記貯留手段の貯留量が所定値以上に復帰したときに前記ピストンポンプの吐出を自動再開する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の袋詰脱水処理方法。
5. 前記袋体への充填吐出途中で、前記ピストンポンプを吐出時とは逆に動作させて逆送を行ったとき、この逆送におけるピストンポンプのストローク数又はこれに逆送時補正係数を乗じて求まる数をカウント数から減算する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の袋詰脱水処理方法。
6. 前記ピストンポンプの吐出効率を１００％としたときの１ストロークあたりの吐出量と、実際の１ストロークあたりの吐出量との比として定まる正送時補正係数を乗じて前記目標ストローク数を校正する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の袋詰脱水処理方法。

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