JP2016125277A

JP2016125277A - 浚渫システム

Info

Publication number: JP2016125277A
Application number: JP2015000619A
Authority: JP
Inventors: 透青井; Toru Aoi; 衛齋藤; Mamoru Saito; 直之畑; Naoyuki Hata
Original assignee: HATSUKARI KOGYO KK
Current assignee: HATSUKARI KOGYO KK
Priority date: 2015-01-06
Filing date: 2015-01-06
Publication date: 2016-07-11

Abstract

【課題】貯水池の水を抜くことなく砂を多く含んだ貯水池の底砂を浚渫することが可能な浚渫システムを提供する。
【解決手段】この浚渫システム１００は、送水ポンプ２０にエアを送気し浚渫水をエアと混合した状態で圧送する。これにより、浚渫水は乱流となって送水ホース１２内を流下し、送水ホース１２内での底砂の堆積を防止することができる。これにより、この浚渫システム１００は砂成分の多い底砂を円滑に圧送することが可能で、これら砂成分を多く含む底砂の浚渫を円滑かつ効率的に行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、貯水池の底に溜まった底砂を水ごと吸引して分離回収する浚渫システムに関するものである。

一般的に、湖沼や堀、人工池、農業用ため池等の貯水池には、土や砂等が徐々に流入して堆積してゆく。これら、底砂の堆積は貯水池の水深を浅くして貯水池本来の機能を低下させるため、これら底砂を除去する浚渫を定期的に行うことが好ましい。

従来の貯水池の浚渫は、貯水池の水を抜いた上で重機等により行うことが一般的であった。しかしながら、この手法では貯水池への水の遮水と貯水池の水の排水が必要となり、何らかの土木工事が必要であるとともに作業期間が長く、コスト高であるという問題点がある。また、浚渫作業中には貯水池を使用できないという問題点がある。さらに、貯水池の水が抜き取られるため、貯水池に生息する水生動植物が死滅し、貯水池の生態系に多大な悪影響を与えるという問題点がある。

この問題点に対し、本願発明者は下記［特許文献１］に示す湖沼水の浚渫システムに関する発明を行った。この［特許文献１］に記載の発明は、貯水池の水面に浮かべた台船から送水ポンプを吊下げ、この送水ポンプで貯水池の底に溜まった底泥を吸引し浚渫を行う。このため、貯水池の遮水作業、排水作業が不要で、作業期間の短縮と、抵コスト化とを実現することができる。また、貯水池の水を抜き取ることなく浚渫を行うことが可能なため、貯水池に生息する動植物の生態系を維持することができる。

特開２００７−１４６４２５号公報

しかしながら、［特許文献１］に記載の発明は主に貯水池の底に溜まった泥やヘドロ等の底泥を浚渫するものであり、砂を多く含む底砂を浚渫した場合、送水ホースが目詰まりを起こす可能性がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、貯水池の水を抜くことなく砂を多く含んだ貯水池の底砂を浚渫することが可能な浚渫システムを提供することを目的とする。

本発明は、
（１）底砂を攪拌する攪拌羽根２６を有するとともに攪拌した底砂を水ごと吸引して浚渫水として圧送する送水ポンプ２０と、水面に浮いて前記送水ポンプ２０を水中に吊下げる台船１０と、前記送水ポンプ２０が吸引した浚渫水を搬送する送水ホース１２と、を有する浚渫システムにおいて、
前記送水ポンプ２０内にエアを供給するエアホース１７と、前記エアホース１７にエアを圧送する送気手段８０と、前記浚渫水から底砂を分離回収する底砂回収部９０と、をさらに有し、
前記送水ポンプ２０が浚渫水にエアを混合して前記送水ホース１２に圧送することを特徴とする浚渫システム１００を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）底砂回収部９０が、
浚渫水から底砂を分離する遠心分離部３０と、
前記遠心分離部３０で分離した底砂を所定のメッシュで篩分けする篩部６０と、を有することを特徴とする上記（１）記載の浚渫システム１００を提供することにより、上記課題を解決する。

本発明に係る浚渫システムは、送水ポンプにエアを送気し浚渫水をエアと混合した状態で圧送する。これにより、砂成分の多い底砂を円滑に圧送することができる。これにより、砂成分を多く含む底砂の浚渫を円滑かつ効率的に行うことができる。

本発明に係る浚渫システムを示す図である。本発明に係る浚渫システムの送水ポンプを示す部分断面図である。本発明に係る浚渫システムの底砂回収部を示す図である。

本発明に係る浚渫システム１００の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１に示す本発明に係る浚渫システム１００は、貯水池の底砂を水ごと吸引して浚渫水として圧送する送水ポンプ２０と、貯水池の水面に浮いて送水ポンプ２０を水中に吊下げる台船１０と、送水ポンプ２０が吸引した浚渫水を搬送する送水ホース１２と、送水ポンプ２０内にエアを供給するエアホース１７と、このエアホース１７にエアを圧送する送気手段８０と、圧送された浚渫水から底砂を分離回収する底砂回収部９０と、を有している。

浚渫システム１００の送水ポンプ２０は１％〜２０％程度のＳＳ濃度（浮遊物質濃度）のスラリを圧送可能なものであり、図２の部分断面図に示すように、モータを内蔵し防水性を有するポンプ本体部２１と、このポンプ本体部２１の下部に設置されたケーシング２２と、このケーシング２２内に設置されるとともにモータによって回転動作するインペラ２３と、ケーシング２２の取水口に設置されたカッタ２４と、モータによって回転動作し斜め下方を向いた羽根を複数備えた攪拌羽根２６と、ケーシング２２の下方に延びた脚部２８と、を有している。そして、ケーシング２２から伸びたホース接続端２２ａに送水ホース１２の一端が接続することで、送水ポンプ２０と底砂回収部９０とが接続する。また、ホース接続端２２ａの上側（先側）にエアホース１７の一端が接続することで、送水ポンプ２０と送気手段８０とが接続する。尚、送気手段８０としてはエアホース１７を介して送水ポンプ２０内にエアを送ることが可能なコンプレッサ等の周知の送気装置を用いることができる。

送水ホース１２、エアホース１７は送水ポンプ２０と接続可能であれば如何なるものを用いても良いが、送水ホース１２としては内径６５ｍｍ程度のものを用いることが好ましい。また、エアホース１７としては送水ホース１２よりも小さな内径８ｍｍ〜１０ｍｍ前後のものを用いるのが好ましい。これら送水ホース１２、エアホース１７にはフロート１８が所定の間隔で設置され貯水池の水面に支持されて陸上まで延伸し、底砂回収部９０、送気手段８０にそれぞれ接続される。また、送水ポンプ２０の電源ケーブル１５ａは送水ホース１２、エアホース１７とともにフロート１８に支持されて陸上まで延伸し、発電機等の電源に接続される。

また、送水ポンプ２０を吊下げる台船１０は送水ポンプ２０及び作業者を搭載しても貯水池の水面に浮く十分なフロートを備え、台船１０の略中央部分には送水ポンプ２０を貯水池内に昇降する昇降口１１を有している。また、昇降口１１の上部には送水ポンプ２０を吊下げる櫓１４が設置され、この櫓１４の上部には送水ポンプ２０を昇降する昇降機１６が設置されている。尚、昇降機１６の図示しない電源ケーブルは、台船１０に設置された図示しない送水ポンプ制御盤を介して送水ホース１２に沿って陸上まで延伸され図示しない電源に接続される。

次に、本発明に係る浚渫システム１００の底砂回収部９０の構成を図３を用いて説明する。図３に示す底砂回収部９０は、遠心力により浚渫水から底砂を分離する遠心分離部３０と、この遠心分離部３０で分離した底砂を所定のメッシュで篩分けする篩部６０と、を有している。

底砂回収部９０の遠心分離部３０は、周知のサイクロン型の遠心分離装置であり、外筒３２ａと内筒３２ｂとを有している。そして、送水ホース１２は遠心分離部３０の外筒３２ａの上部に横方向に向けて接続される。また、外筒３２ａの下部はホッパ部３４となっており、ホッパ部３４の先端には開閉コック３６ａにより開閉する排出口３６が設置されている。尚、開閉コック３６ａとしてはタイマ駆動によって定期的に開閉するボール弁等を用いることが好ましい。

また、底砂回収部９０の篩部６０は遠心分離部３０で分離した底砂を２ｍｍ〜５ｍｍ程度の目開きの篩で篩分けするものであり、このような機能を有すれば如何なる装置を用いても良い。中でも特に、左右に揺れることで底砂の篩分け動作を自動で行う揺動スクリーンを用いることが好ましい。

次に、本発明に係る浚渫システム１００の動作を説明する。先ず、底砂回収部９０及び送気手段８０を浚渫を行う貯水池近傍の陸地に設置する。また、台船１０を浚渫を行う貯水池に浮かべる。この台船１０には送水ホース１２及びエアホース１７が接続された送水ポンプ２０が設置されている。

次に、台船１０に作業者が搭乗し、台船１０を浚渫場所に移動させる。そして、竿等の測量器具を用いて底砂までの大まかな水深を把握する。次に、作業者は昇降機１６を操作して送水ポンプ２０を貯水池中に投入する。次に、作業者は送水ポンプ制御盤を操作し送水ポンプ２０を稼働する。これにより、ポンプ本体部２１内のモータが回転し、インペラ２３と攪拌羽根２６とが回転動作する。そして、貯水池の水はケーシング２２の取水口から吸引され送水ホース１２を介して底砂回収部９０に圧送される。また、底砂回収部９０側の作業者は送気手段８０を稼働させる。これにより、エアがエアホース１７を通ってホース接続端２２ａ内に送気される。

次に、台船１０側の作業者は昇降機１６を操作して送水ポンプ２０を底砂の表層近傍にまで降下する。これにより、攪拌羽根２６が底砂を攪拌するとともに、攪拌羽根２６の回転動作によって発生する下向きの水流が底砂を舞い上げる。舞い上げられた底砂はインペラ２３の回転動作により貯水池の水ごとケーシング２２の取水口から吸引され、浚渫水として送水ホース１２に圧送される。このとき、ホース接続端２２ａ内にはエアホース１７からエアが供給される。これにより、送水ポンプ２０は浚渫水をエアと混合した状態で送水ホース１２に圧送する。尚、底砂が厚い場合には、表層近傍の底砂を浚渫した後、徐々に送水ポンプ２０を降下させ底砂を掘り下げるようにして浚渫して行くことが好ましい。

ここで、エアを混合せずに浚渫水の圧送を行った場合、浚渫水中の底砂が送水ホース１２内に徐々に堆積して、送水ホース１２が詰まったり送水ポンプ２０の能力が低下したりする場合がある。しかしながら、本発明に係る浚渫システム１００は、送水ホース１２の口径を狭くして十分な流速を確保するとともに、浚渫水中にエアを混合して圧送することで、エアと浚渫水とは乱流となって送水ホース１２内を流下する。この乱流によって浚渫水は送水ホース１２内で攪拌され、送水ホース１２内における底砂の堆積が防止される。これにより、本発明に係る浚渫システム１００は、砂を多く含む浚渫水を底砂回収部９０側に円滑に圧送することができる。

尚、浚渫水中のエアの量は、体積比で浚渫水の２０％〜４０％程度とすることが好ましい。エア量が２０％未満の場合、送水ホース１２内での乱流が不十分となり、底砂が送水ホース１２内で堆積する可能性が生じる。また、エア量が４０％を超えた場合、送水ホース１２内にエア溜まりが生じるなどして、送水ポンプ２０の能力低下を引き起こす可能性がある。

尚、浚渫水中に混在する落ち葉、枯枝、水生植物の葉茎根、ビニール等のゴミ類は、ケーシング２２の取水口に設置されたカッタ２４と回転するインペラ２３及び攪拌羽根２６との間で適度な大きさに破砕される。これにより、これらゴミ類の送水ポンプ２０への絡まりや、ケーシング２２内や送水ホース１２内における目詰りを防止することができる。また、攪拌羽根２６は空き缶等の比較的大型で硬質な夾雑物を跳ね飛ばして、これら夾雑物が送水ポンプ２０で吸引されることを防止する。

送水ポンプ２０によって吸引、圧送された浚渫水は送水ホース１２を通って遠心分離部３０の外筒３２ａに横方向を向けて吐出される。そして、吐出された浚渫水は外筒３２ａ内を渦を巻いて流下する。このとき、浚渫水中に含まれる底砂や小石、重量のあるゴミ等は遠心分離部３０の外筒３２ａに沿って下方へ落下し、遠心分離部３０のホッパ部３４に堆積する。

また、底砂等が除かれた浚渫水は内筒３２ｂの下端から内筒３２ｂを通って遠心分離部３０から排出され、貯水池に放流される。尚、遠心分離部３０から排出された浚渫水は貯水池への放流前に、夾雑物選別部４０を通過させ浚渫水中のゴミ類（夾雑物）を除去することが好ましい。ここで、夾雑物選別部４０は所定の大きさ以上の夾雑物を取り除く夾雑物選別手段４２を有している。この夾雑物選別手段４２としては篩やネット等、如何なるものを用いても良いが、中でも２ｍｍ程度のスリットを有する周知のベルトスクリーンを用いることが特に好ましい。そして、浚渫水はこの夾雑物選別手段４２によって、浚渫水中に混入した夾雑物、即ち、カッタ２４で破砕されたゴミ類等が選別除去される。尚、夾雑物選別手段４２としてベルトスクリーンを用いた場合、選別された夾雑物はベルトスクリーンの移動によって自動的に排出される。排出された夾雑物は例えばスライダ４６上を滑り落ちて、夾雑物集積用袋等に落下し、廃棄等のしかるべき処理に付される。そして、夾雑物選別部４０にて夾雑物が除去された浚渫水は貯水池に放流される。尚、夾雑物選別部４０を通過した浚渫水に対し無機中性凝集剤等を投入し、浚渫水中の底泥を分離回収してから貯水池へ放流するようにしても良い。この底泥を分離回収する底泥分離装置としては、浚渫水中に無機中性凝集剤を投入して攪拌し浚渫水中の底泥を凝集沈降させる凝集分離槽と、この凝集分離槽で凝集した底泥を静置濃縮する濃縮槽と、濃縮した底泥中の水を脱水するベルトプレスと、を有するものが好ましい。

また、遠心分離部３０のホッパ部３４に堆積した底砂や小石、重量のあるゴミ等は、開閉コック３６ａが定期的に開くことで排出口３６から排出される。尚、遠心分離部３０の構造上、これら底砂等の排出時には浚渫水も同時に排出される。よって、遠心分離部３０と篩部６０との間には、底砂等に混入する浚渫水を分離する搬送部５０を設けることが好ましい。この搬送部５０としては、周知のスクリューコンベアを用いることが特に好ましい。搬送部５０にスクリューコンベアを用いた場合、底砂等の固形物はスクリューコンベアの回転によって上方に搬送され、上部排出口５０ａから篩部６０に排出される。また、混入した浚渫水はスクリューコンベアに沿って下方に流下し、下部排出口５０ｂから排出される。排出された浚渫水は例えば水受け槽５２を介して貯水池等に放流される。

また、上部排出口５０ａから排出された底砂等は篩部６０によって篩分けされ小石やゴミ等が除去される。この篩部６０としては、前述のように揺動スクリーンを用いることが好ましい。篩部６０に揺動スクリーンを用いた場合、揺動スクリーン上に排出された底砂等は、揺動スクリーンが左右に揺れることで篩分けされ、所定の大きさ以下の底砂のみが揺動スクリーンを通過する。尚、揺動スクリーンには各メッシュサイズの孔開板を貼り付けることにより、底砂の分級サイズを変更することが可能である。そして、篩分けされた底砂は、例えばベルトコンベア６２によって搬送され、底砂回収袋１などで回収される。回収された底砂は、工程内の送水ホース１２内における乱流下で送水されるとともに、遠心分離部３０及びスクリューコンベア（搬送部５０）で激しく攪拌されるため、底砂に付着した粘土シルト等の底泥が剥離した「洗い砂」として、例えば運動場や公園等の敷き砂や土嚢、造園用資材、建築用資材等に利用することができる。

また、揺動スクリーンを通過できない小石やゴミ等は揺動スクリーンの揺動によって徐々に移動して、図示しない残留物回収コンテナに排出される。排出された小石やゴミ等は例えば分別廃棄等のしかるべき処理に付される。

以上のように、本発明に係る浚渫システム１００は、送水ポンプ２０にエアを送気し浚渫水をエアと混合した状態で圧送する。これにより、浚渫水は乱流となって送水ホース１２内を流下し、送水ホース１２内での底砂の堆積を防止することができる。これにより、本発明に係る浚渫システム１００は砂成分の多い底砂を、送水ホース１２内を閉塞することなく円滑に圧送することが可能となり、これら砂成分を多く含む底砂の浚渫を円滑かつ効率的に行うことができる。また、本発明に係る浚渫システム１００は貯水池の水面に浮かべた台船１０から送水ポンプ２０を吊下げ、この送水ポンプ２０で底砂を吸引し浚渫を行う。このため、貯水池の遮水作業、排水作業が不要で、作業期間の短縮と浚渫作業の抵コストを図ることができる。また、貯水池の水を抜かないため、貯水池の機能を維持したまま浚渫作業を行うことができる。特に、公園や観光地の池等では、浚渫作業による景観の悪化を最小限に抑えることができる。さらに、貯水池の水を抜き取ることなく浚渫を行うことが可能なため、貯水池に生息する動植物の生態系を維持することができる。

さらに、本発明に係る浚渫システム１００は、浚渫した底砂を分離した後、篩部６０によって分級する底砂回収部９０を有している。このため、浚渫システム１００によって浚渫された底砂は所定の大きさ以下の「洗い砂」として回収され、敷き砂等の様々な用途へ再利用することができる。

尚、本例で示した浚渫システム１００及び送水ポンプ２０の各部の形状、構成、動作機構、配管経路等は一例であり、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。

１０台船
１２送水ホース
１７エアホース
２０送水ポンプ
２６攪拌羽根
３０遠心分離部
６０篩部
８０送気手段
９０底砂回収部
１００浚渫システム

Claims

底砂を攪拌する攪拌羽根を有するとともに、攪拌した底砂を水ごと吸引して浚渫水として圧送する送水ポンプと、
水面に浮いて前記送水ポンプを水中に吊下げる台船と、
前記送水ポンプが吸引した浚渫水を搬送する送水ホースと、を有する浚渫システムにおいて、
前記送水ポンプ内にエアを供給するエアホースと、前記エアホースにエアを圧送する送気手段と、前記浚渫水から底砂を分離回収する底砂回収部と、をさらに有し、
前記送水ポンプが浚渫水にエアを混合して前記送水ホースに圧送することを特徴とする浚渫システム。
底砂回収部が、
浚渫水から底砂を分離する遠心分離部と、
前記遠心分離部で分離した底砂を所定のメッシュで篩分けする篩部と、を有することを特徴とする請求項１記載の浚渫システム。