JP2021050528A - 水底堆積物回収設備及び水底堆積物回収方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】水底堆積物からの金属溶出量を抑制できるとともに設備を小型化できる、水底堆積物回収設備及び水底堆積物回収方法を提供する。【解決手段】吸引管（２１）と、沈殿分離槽（１１）と、固液分離槽（４４）と、第一の連結管（２３Ａ）と、第二の連結管（２３Ｂ）と、第三の連結管（２３Ｃ）と、第四の連結管（２３Ｄ）と、第五の連結管（２３Ｅ）と、第一の三方バルブ（５０）と、第二の三方バルブ（５１）と、開閉バルブ（５２）と、を備える水底堆積物回収設備、並びにこれを用いる水底堆積物回収方法。【選択図】図１
Description
本発明は、水底堆積物回収設備及び水底堆積物回収方法に関する。
海底、湖底又は川底から土砂、汚泥等の堆積物を回収する場合、堆積物とともに水も吸引して、船上又は陸上に回収する。その場合、ほとんどが水となっているため、堆積物と水とを分離する必要がある。特に、堆積物を船上に回収する場合は、出来る限り水を除去し、堆積物のみとしたいため、船上で堆積物と水とを分離することが必須となる。
特許文献１には、漁港や養殖場などの海底を覆う汚泥を海水と共に浚渫装置によって浚渫して除去泥水運搬船に投入し、除去泥水運搬船に回収した泥水を、凝集沈降プラント船又は陸上に設置した陸上鋼製枠若しくは陸地掘削囲繞堤仮設に搬送投入し、搬送する泥水に対して凝集沈降剤を添加し、沈降物と海水との固液分離を行い、分離した海水を不織布により濾過して放流する、海底汚泥の除去処理方法が記載されている（特許請求の範囲、実施例）。この処理方法によれば、沈降凝集剤によって、放流する海水中の硫化物、有機物、ダイオキシン及びトリブチルスズの濃度を低減できる。
汽水域の港湾や運河等の水底環境において貧酸素雰囲気となり海水由来の硫酸イオンが還元され堆積物中にパイライトが形成されることがある。そうすると、船上又は陸上に堆積物を回収した時点で好気的雰囲気によってパイライトが酸化されて水酸化鉄と硫酸を生成し、強酸性を呈することとなる。ｐＨの低下に伴い、堆積物から鉄、亜鉛、鉛等の金属が溶出する。このような場合、堆積物と同時に回収した水には多量の金属が溶解していることが予想され、金属を処理した後に放流する必要がある。堆積物を吸引して回収するシステムでは、吸引されるもののほとんどが水であるから、堆積物と同時に回収した水を適切に処理するためには大規模な処理施設が必要となる。船上は、施設の設置可能面積に限りがあるため、大規模な処理施設を設置することは困難である。また、一度好気的な雰囲気下になっていることから、堆積物を脱水した水には相当量の金属が溶出していると考えられ、そのような水を放水することは、環境負荷的に問題がある。
また、特許文献１に記載された処理方法は、処理設備が大規模であり、船上に配置することができない。
また、特許文献１に記載された処理方法は、処理設備が大規模であり、船上に配置することができない。
本発明は、水底堆積物からの金属溶出量を抑制できるとともに設備を小型化できる、水底堆積物回収設備及び水底堆積物回収方法を提供することを課題とする。
上記課題は以下の構成によって解決される。
［１］ 吸引管と、沈殿分離槽と、固液分離槽と、膜ろ過装置と、第一の連結管と、第二の連結管と、第三の連結管と、第四の連結管と、第五の連結管と、第一の三方バルブと、第二の三方バルブと、開閉バルブと、ポンプと、を備える水底堆積物回収設備であって、
前記吸引管、前記沈殿分離槽、前記固液分離槽、前記膜ろ過装置、前記第一の連結管、前記第二の連結管、前記第三の連結管、前記第四の連結管、前記第五の連結管、前記第一の三方バルブ、前記第二の三方バルブ、及び前記開閉バルブは液密構造であり、
前記沈殿分離槽は、ろ材を備えるろ過部を内部に有し、
前記ろ過部は、前記沈殿分離槽の内部を、前記ろ過部の下方に位置する沈殿部と、前記ろ過部の上方に位置するろ過水部と、に区分し、
前記膜ろ過装置は、前記固液分離槽の内部に設置され、前記固液分離槽の内部を、被処理水部と、前記膜ろ過装置のろ過水側と、に区分し、
前記吸引管は、一端が水底に接し、他端が前記沈殿分離槽の前記沈殿部に接続され、前記吸引管の途中には、前記開閉バルブが設置され、前記第一の連結管は、一端が前記第二の三方バルブに接続され、他端が前記吸引管の水底近傍部位に接続され、前記第一の連結管の途中には、前記ポンプが設置され、前記第二の連結管は、一端が前記第一の三方バルブに接続され、他端が前記固液分離槽に接続され、前記第三の連結管は、一端が前記第二の三方バルブに接続され、他端が前記膜ろ過装置に接続され、前記第四の連結管は、一端が前記第一の三方バルブに接続され、他端が前記第二の三方バルブに接続され、前記第五の連結管は、一端が前記沈殿分離槽の前記ろ過水部に接続され、他端が前記第一の三方バルブに接続された、
水底堆積物回収設備。
［２］ さらに、不活性ガス源、前記不活性ガス源と前記ろ過水部とを接続する不活性ガス管及び前記不活性ガス管の途中に設けられた不活性ガスバルブ、並びに、前記沈殿分離槽の前記沈殿部と前記固液分離槽の底部とを接続する引抜管及び前記引抜管の途中に設けられた第二の開閉バルブ、のいずれか一方又は両方を備える、［１］に記載の水底堆積物回収設備。
［３］ 船舶に設置されている、［１］又は［２］に記載の水底堆積物回収設備。
［４］ 前記第一の三方バルブの開通方向を前記第五の連結管と前記第四の連結管とが開通する方向とし、前記第二の三方バルブの開通方向を前記第四の連結管と前記第一の連結管とが開通する方向とし、前記吸引管の途中に設けられた前記開閉バルブを開き、前記ポンプを作動させ、
前記吸引管で水底堆積物を水とともに吸引して、前記沈殿分離槽の前記沈殿部に導入し、
前記ろ過部によってろ過し、
前記ろ過水部の内容物を前記第五の連結管、前記第四の連結管及び前記第一の連結管を通して、前記吸引管の水底近傍部位に還流させ、
前記沈殿分離槽の前記沈殿部に沈殿した沈殿物を回収する、
［１］〜［３］のいずれか１つに記載の水底堆積物回収設備を用いた、水底堆積物回収方法。
［５］ 次いで、前記第一の三方バルブの開通方向を前記第五の連結管２３Ｅと前記第二の連結管とが開通する方向とし、前記第二の三方バルブの開通方向を前記第三の連結管と前記第一の連結管とが開通する方向とし、前記ポンプを作動させ、
前記沈殿分離槽の前記ろ過水部の内容物を、前記第五の連結管及び前記第二の連結管を通して、前記固液分離槽の前記被処理水部に導き、
前記被処理水部の内容物を、前記膜ろ過装置によってろ過し、ろ過水を、前記第三の連結管及び前記第一の連結管を通して、前記吸引管の前記水底近傍部位に還流させ、
前記固液分離槽の底部に沈殿した沈殿物を回収する、
［４］に記載の水底堆積物回収方法。
［６］ 吸引管と、一体型分離槽と、膜ろ過装置と、第一の連結管と、第三の連結管と、第六の連結管と、第二の三方バルブと、開閉バルブと、ポンプと、を備える水底堆積物回収設備であって、
前記吸引管、前記一体型分離槽、前記膜ろ過装置、前記第一の連結管、前記第三の連結管、前記第六の連結管、前記第二の三方バルブ、及び前記開閉バルブは液密構造であり、
前記一体型分離槽は、沈殿分離部と、固液分離部と、を有し、
前記沈殿分離部は、ろ材を備えるろ過部を内部に有し、
前記ろ過部は、前記沈殿分離部の内部を、前記ろ過部の下方に位置する沈殿部と、前記ろ過部の上方に位置するろ過水部と、に区分し、
前記固液分離部の内部には、前記膜ろ過装置が配置され、前記固液分離部の内部を、被処理水部と、前記膜ろ過装置のろ過水側と、に区分し、
前記ろ過水部及び前記被処理水部は連通しており、一体となって、ろ過水・被処理水部を構成し、
前記吸引管は、一端が水底に接し、他端が前記沈殿分離部の前記沈殿部に接続され、前記吸引管の途中には、前記開閉バルブが設置され、前記第一の連結管は、一端が前記第二の三方バルブに接続され、他端が前記吸引管の水底近傍部位に接続され、前記第一の連結管の途中には、前記ポンプが設置され、前記第三の連結管は、一端が前記第二の三方バルブに接続され、他端が前記膜ろ過装置に接続され、前記第六の連結管は、一端が前記沈殿分離部の前記ろ過水部に接続され、他端が前記第二の三方バルブに接続された、
水底堆積物回収設備。
［７］ さらに、不活性ガス源、前記不活性ガス源と前記ろ過水部とを接続する不活性ガス管及び前記不活性ガス管の途中に設けられた不活性ガスバルブ、並びに、前記沈殿分離部の前記沈殿部と前記固液分離部の底部とを接続する引抜管及び前記引抜管の途中に設けられた第二の開閉バルブ、のいずれか一方又は両方を備える、［６］に記載の水底堆積物回収設備。
［８］ 船舶に設置されている、［６又は７に記載の水底堆積物回収設備。
［９］ 前記第二の三方バルブの開通方向を前記第六の連結管と前記第一の連結管とが開通する方向とし、前記吸引管の途中に設けられた前記開閉バルブを開き、前記ポンプを作動させ、
前記吸引管で水底堆積物を水とともに吸引して、前記一体型分離槽の前記沈殿部に導入し、
前記ろ過部によってろ過し、
前記ろ過水・被処理水部の内容物を前記第六の連結管及び前記第一の連結管を通して、前記吸引管の水底近傍部位に還流させ、
前記沈殿部に沈殿した沈殿物を回収する、
［６］〜［８］のいずれか１つに記載の水底堆積物回収設備を用いた、水底堆積物回収方法。
［１０］ 次いで、前記第二の三方バルブの開通方向を前記第三の連結管と前記第一の連結管とが開通する方向とし、前記ポンプを作動させ、
前記ろ過水・被処理水部の内容物を、前記膜ろ過装置によってろ過し、ろ過水を、前記第三の連結管及び前記第一の連結管を通して、前記吸引管の前記水底近傍部位に還流させ、
前記固液分離部の底部に沈殿した沈殿物を回収する、
［９］に記載の水底堆積物回収方法。
［１］ 吸引管と、沈殿分離槽と、固液分離槽と、膜ろ過装置と、第一の連結管と、第二の連結管と、第三の連結管と、第四の連結管と、第五の連結管と、第一の三方バルブと、第二の三方バルブと、開閉バルブと、ポンプと、を備える水底堆積物回収設備であって、
前記吸引管、前記沈殿分離槽、前記固液分離槽、前記膜ろ過装置、前記第一の連結管、前記第二の連結管、前記第三の連結管、前記第四の連結管、前記第五の連結管、前記第一の三方バルブ、前記第二の三方バルブ、及び前記開閉バルブは液密構造であり、
前記沈殿分離槽は、ろ材を備えるろ過部を内部に有し、
前記ろ過部は、前記沈殿分離槽の内部を、前記ろ過部の下方に位置する沈殿部と、前記ろ過部の上方に位置するろ過水部と、に区分し、
前記膜ろ過装置は、前記固液分離槽の内部に設置され、前記固液分離槽の内部を、被処理水部と、前記膜ろ過装置のろ過水側と、に区分し、
前記吸引管は、一端が水底に接し、他端が前記沈殿分離槽の前記沈殿部に接続され、前記吸引管の途中には、前記開閉バルブが設置され、前記第一の連結管は、一端が前記第二の三方バルブに接続され、他端が前記吸引管の水底近傍部位に接続され、前記第一の連結管の途中には、前記ポンプが設置され、前記第二の連結管は、一端が前記第一の三方バルブに接続され、他端が前記固液分離槽に接続され、前記第三の連結管は、一端が前記第二の三方バルブに接続され、他端が前記膜ろ過装置に接続され、前記第四の連結管は、一端が前記第一の三方バルブに接続され、他端が前記第二の三方バルブに接続され、前記第五の連結管は、一端が前記沈殿分離槽の前記ろ過水部に接続され、他端が前記第一の三方バルブに接続された、
水底堆積物回収設備。
［２］ さらに、不活性ガス源、前記不活性ガス源と前記ろ過水部とを接続する不活性ガス管及び前記不活性ガス管の途中に設けられた不活性ガスバルブ、並びに、前記沈殿分離槽の前記沈殿部と前記固液分離槽の底部とを接続する引抜管及び前記引抜管の途中に設けられた第二の開閉バルブ、のいずれか一方又は両方を備える、［１］に記載の水底堆積物回収設備。
［３］ 船舶に設置されている、［１］又は［２］に記載の水底堆積物回収設備。
［４］ 前記第一の三方バルブの開通方向を前記第五の連結管と前記第四の連結管とが開通する方向とし、前記第二の三方バルブの開通方向を前記第四の連結管と前記第一の連結管とが開通する方向とし、前記吸引管の途中に設けられた前記開閉バルブを開き、前記ポンプを作動させ、
前記吸引管で水底堆積物を水とともに吸引して、前記沈殿分離槽の前記沈殿部に導入し、
前記ろ過部によってろ過し、
前記ろ過水部の内容物を前記第五の連結管、前記第四の連結管及び前記第一の連結管を通して、前記吸引管の水底近傍部位に還流させ、
前記沈殿分離槽の前記沈殿部に沈殿した沈殿物を回収する、
［１］〜［３］のいずれか１つに記載の水底堆積物回収設備を用いた、水底堆積物回収方法。
［５］ 次いで、前記第一の三方バルブの開通方向を前記第五の連結管２３Ｅと前記第二の連結管とが開通する方向とし、前記第二の三方バルブの開通方向を前記第三の連結管と前記第一の連結管とが開通する方向とし、前記ポンプを作動させ、
前記沈殿分離槽の前記ろ過水部の内容物を、前記第五の連結管及び前記第二の連結管を通して、前記固液分離槽の前記被処理水部に導き、
前記被処理水部の内容物を、前記膜ろ過装置によってろ過し、ろ過水を、前記第三の連結管及び前記第一の連結管を通して、前記吸引管の前記水底近傍部位に還流させ、
前記固液分離槽の底部に沈殿した沈殿物を回収する、
［４］に記載の水底堆積物回収方法。
［６］ 吸引管と、一体型分離槽と、膜ろ過装置と、第一の連結管と、第三の連結管と、第六の連結管と、第二の三方バルブと、開閉バルブと、ポンプと、を備える水底堆積物回収設備であって、
前記吸引管、前記一体型分離槽、前記膜ろ過装置、前記第一の連結管、前記第三の連結管、前記第六の連結管、前記第二の三方バルブ、及び前記開閉バルブは液密構造であり、
前記一体型分離槽は、沈殿分離部と、固液分離部と、を有し、
前記沈殿分離部は、ろ材を備えるろ過部を内部に有し、
前記ろ過部は、前記沈殿分離部の内部を、前記ろ過部の下方に位置する沈殿部と、前記ろ過部の上方に位置するろ過水部と、に区分し、
前記固液分離部の内部には、前記膜ろ過装置が配置され、前記固液分離部の内部を、被処理水部と、前記膜ろ過装置のろ過水側と、に区分し、
前記ろ過水部及び前記被処理水部は連通しており、一体となって、ろ過水・被処理水部を構成し、
前記吸引管は、一端が水底に接し、他端が前記沈殿分離部の前記沈殿部に接続され、前記吸引管の途中には、前記開閉バルブが設置され、前記第一の連結管は、一端が前記第二の三方バルブに接続され、他端が前記吸引管の水底近傍部位に接続され、前記第一の連結管の途中には、前記ポンプが設置され、前記第三の連結管は、一端が前記第二の三方バルブに接続され、他端が前記膜ろ過装置に接続され、前記第六の連結管は、一端が前記沈殿分離部の前記ろ過水部に接続され、他端が前記第二の三方バルブに接続された、
水底堆積物回収設備。
［７］ さらに、不活性ガス源、前記不活性ガス源と前記ろ過水部とを接続する不活性ガス管及び前記不活性ガス管の途中に設けられた不活性ガスバルブ、並びに、前記沈殿分離部の前記沈殿部と前記固液分離部の底部とを接続する引抜管及び前記引抜管の途中に設けられた第二の開閉バルブ、のいずれか一方又は両方を備える、［６］に記載の水底堆積物回収設備。
［８］ 船舶に設置されている、［６又は７に記載の水底堆積物回収設備。
［９］ 前記第二の三方バルブの開通方向を前記第六の連結管と前記第一の連結管とが開通する方向とし、前記吸引管の途中に設けられた前記開閉バルブを開き、前記ポンプを作動させ、
前記吸引管で水底堆積物を水とともに吸引して、前記一体型分離槽の前記沈殿部に導入し、
前記ろ過部によってろ過し、
前記ろ過水・被処理水部の内容物を前記第六の連結管及び前記第一の連結管を通して、前記吸引管の水底近傍部位に還流させ、
前記沈殿部に沈殿した沈殿物を回収する、
［６］〜［８］のいずれか１つに記載の水底堆積物回収設備を用いた、水底堆積物回収方法。
［１０］ 次いで、前記第二の三方バルブの開通方向を前記第三の連結管と前記第一の連結管とが開通する方向とし、前記ポンプを作動させ、
前記ろ過水・被処理水部の内容物を、前記膜ろ過装置によってろ過し、ろ過水を、前記第三の連結管及び前記第一の連結管を通して、前記吸引管の前記水底近傍部位に還流させ、
前記固液分離部の底部に沈殿した沈殿物を回収する、
［９］に記載の水底堆積物回収方法。
本発明によれば、水底堆積物からの金属溶出量を抑制できるとともに回収設備を小型化できる、水底堆積物回収設備及び水底堆積物回収方法を提供できる。
以下、本発明を実施するための形態を、適宜、図面を参酌しながら説明する。ただし、本発明は後述する本発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない限り、種々の変形が可能である。
［第１の実施形態］
図１に、本発明の第１の実施形態に係る水底堆積物回収設備の概略を示す。
図１に示す水底堆積物回収設備１は、吸引管２１と、沈殿分離槽１１と、固液分離槽４４と、膜ろ過装置４３と、第一の連結管２３Ａと、第二の連結管２３Ｂと、第三の連結管２３Ｃと、第四の連結管２３Ｄと、第五の連結管２３Ｅと、第一の三方バルブ５０と、第二の三方バルブ５１と、開閉バルブ５２と、を備える。この水底堆積物回収設備１は、船体（図示省略）内に設置されている。
図１に、本発明の第１の実施形態に係る水底堆積物回収設備の概略を示す。
図１に示す水底堆積物回収設備１は、吸引管２１と、沈殿分離槽１１と、固液分離槽４４と、膜ろ過装置４３と、第一の連結管２３Ａと、第二の連結管２３Ｂと、第三の連結管２３Ｃと、第四の連結管２３Ｄと、第五の連結管２３Ｅと、第一の三方バルブ５０と、第二の三方バルブ５１と、開閉バルブ５２と、を備える。この水底堆積物回収設備１は、船体（図示省略）内に設置されている。
沈殿分離槽１１は、ろ材１４を備えるろ過部１３を内部に有する。
ろ過部１３は、沈殿分離槽１１の内部を、ろ過部１３の下方に位置する沈殿部１２と、ろ過部１３の上方に位置するろ過水部１５と、に区分する。
沈殿分離槽１１は、液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
ろ過部１３は、例えば、上向流式ろ過である。
ろ材１４は、例えば、繊維ろ材やウレタン樹脂などの浮上ろ材である。
沈殿分離槽１１の容積は、回収する水底堆積物量に依存する。
ろ過部１３の断面積は、吸引管２１の断面積よりも大きく、沈降分離したい堆積物の粒径に依存する。
沈殿分離槽１１の沈殿部１２は、第一の沈殿物１０４を回収する際の利便性を考えて、上下に分割可能な構成であることが好ましい。
ろ過部１３は、沈殿分離槽１１の内部を、ろ過部１３の下方に位置する沈殿部１２と、ろ過部１３の上方に位置するろ過水部１５と、に区分する。
沈殿分離槽１１は、液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
ろ過部１３は、例えば、上向流式ろ過である。
ろ材１４は、例えば、繊維ろ材やウレタン樹脂などの浮上ろ材である。
沈殿分離槽１１の容積は、回収する水底堆積物量に依存する。
ろ過部１３の断面積は、吸引管２１の断面積よりも大きく、沈降分離したい堆積物の粒径に依存する。
沈殿分離槽１１の沈殿部１２は、第一の沈殿物１０４を回収する際の利便性を考えて、上下に分割可能な構成であることが好ましい。
固液分離槽４４の内部には、膜ろ過装置４３が配置され、固液分離槽４４の内部を、被処理水部１６と、膜ろ過装置４３のろ過水側とに区分している。
固液分離槽４４及び膜ろ過装置４３は、液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
固液分離槽４４は、吸引管２１、沈殿分離槽１１、第一の連結管２３Ａ、及び第五の連結管２３Ｅの容積分だけを処理できる能力があればよく、水底から堆積物の吸引した全量を処理する必要がないため設備を小型化できる。
固液分離槽４４及び膜ろ過装置４３は、液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
固液分離槽４４は、吸引管２１、沈殿分離槽１１、第一の連結管２３Ａ、及び第五の連結管２３Ｅの容積分だけを処理できる能力があればよく、水底から堆積物の吸引した全量を処理する必要がないため設備を小型化できる。
吸引管２１は船体外に垂下されている。吸引管２１は、一端が水底に接し、他端が沈殿分離槽１１の沈殿部１２に接続されている。吸引管２１の水底と接する一端は、柔軟な形状をしていてもよく、地上からの遠隔操作で周辺の堆積物を吸引できるようにしてもよい。
吸引管２１の途中には、開閉バルブ５２が設置されている。吸引管２１は液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
吸引管２１の途中には、開閉バルブ５２が設置されている。吸引管２１は液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
第一の連結管２３Ａは、一端が第二の三方バルブ５１に接続され、他端が吸引管２１の水底近傍部位２５に接続されている。第一の連結管２３Ａの途中には、ポンプ２４が設置されている。第一の連結管２３Ａは、液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
第二の連結管２３Ｂは、一端が第一の三方バルブ５０に接続され、他端が固液分離槽４４に接続されている。第二の連結管２３Ｂは、液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
第三の連結管２３Ｃは、一端が第二の三方バルブ５１に接続され、他端が固液分離槽４４内の膜ろ過装置４３のろ過水側に接続されている。第三の連結管２３Ｃは、液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
第四の連結管２３Ｄは、一端が第一の三方バルブ５０に接続され、他端が第二の三方バルブ５１に接続されている。第四の連結管２３Ｄは、液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
第五の連結管２３Ｅは、一端が沈殿分離槽１１のろ過水部１５に接続され、他端が第一の三方バルブ５０に接続されている。第五の連結管２３Ｅは、液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
第二の連結管２３Ｂは、一端が第一の三方バルブ５０に接続され、他端が固液分離槽４４に接続されている。第二の連結管２３Ｂは、液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
第三の連結管２３Ｃは、一端が第二の三方バルブ５１に接続され、他端が固液分離槽４４内の膜ろ過装置４３のろ過水側に接続されている。第三の連結管２３Ｃは、液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
第四の連結管２３Ｄは、一端が第一の三方バルブ５０に接続され、他端が第二の三方バルブ５１に接続されている。第四の連結管２３Ｄは、液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
第五の連結管２３Ｅは、一端が沈殿分離槽１１のろ過水部１５に接続され、他端が第一の三方バルブ５０に接続されている。第五の連結管２３Ｅは、液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
吸引管２１の内径は、回収しようとする水底堆積物の粒径に依存する。例えば、回収対象の水底堆積物の粒径が５０ｍｍであれば、その２倍以上の１００ｍｍであれば、吸引管２１が閉塞する可能性が小さい。
第一の連結管２３Ａ、第二の連結管２３Ｂ、第三の連結管２３Ｃ、第四の連結管２３Ｄ、及び第五の連結管２３Ｅの内径は、粒径の大きな堆積物が除去された後の水が通過するため、吸引管２１の内径より細くても問題ない。
第一の連結管２３Ａ、第二の連結管２３Ｂ、第三の連結管２３Ｃ、第四の連結管２３Ｄ、及び第五の連結管２３Ｅの内径は、粒径の大きな堆積物が除去された後の水が通過するため、吸引管２１の内径より細くても問題ない。
沈殿分離槽１１のろ過水部１５と、固液分離槽４４の被処理水部１６とは、第五の連結管２３Ｅと、第一の三方バルブ５０と、第二の連結管２３Ｂと、を介して接続されている。
膜ろ過装置４３は、第一の連結管２３Ａとは、第三の連結管２３Ｃと、第二の三方バルブ５１と、を介して接続されている。
沈殿分離槽１１のろ過水部１５と、第一の連結管２３Ａとは、第五の連結管２３Ｅと、第一の三方バルブ５０と、第四の連結管２３Ｄと、第二の三方バルブ５１と、を介して接続されている。
本実施形態に係る水底堆積物回収設備１は、船体内に設置してもよいし、地上に設置してもよいし、水上プラント上に設置してもよいし、陸上を走行可能な車両に設置してもよい。
水底堆積物回収設備１を船体内に設置する場合の船は、例えば、自力で航行できる船舶であってもよいし、自力で航行できない船舶であってもよい。自力で航行できない船舶としては、例えば、動力無し艀が挙げられる。
水底堆積物回収設備１を船体内に設置する場合の船は、例えば、自力で航行できる船舶であってもよいし、自力で航行できない船舶であってもよい。自力で航行できない船舶としては、例えば、動力無し艀が挙げられる。
本実施形態に係る水底堆積物回収方法を、図１を参照しながら説明する。
吸引管２１は、水底堆積物（以下、単に「堆積物」という場合がある。）とともに水を懸濁水１０２として吸い上げ、沈殿分離槽１１の沈殿部１２に流入させる。吸引管２１は液密構造であり、懸濁水１０２は空気と接触しないため、懸濁水１０２中の堆積物中の金属の酸化による溶出が抑制される。
吸引管２１は、水底堆積物（以下、単に「堆積物」という場合がある。）とともに水を懸濁水１０２として吸い上げ、沈殿分離槽１１の沈殿部１２に流入させる。吸引管２１は液密構造であり、懸濁水１０２は空気と接触しないため、懸濁水１０２中の堆積物中の金属の酸化による溶出が抑制される。
沈殿分離槽１１の沈殿部１２に流入した懸濁水１０２は、堆積物の粒子の沈降及びろ過によって分離が行われる。沈殿部１２では、ろ過部１３の断面積を吸引管２１の断面積より大きくとることにより流速が落ちる。そのため、堆積物の粒子のうち、粒径が大きな粒子は沈降して沈殿部１２に第一の沈殿物１０４として沈殿する。
懸濁水１０２に含まれる堆積物の粒子のうち、粒径が小さな粒子は、一部がろ過部１３を通過してろ過水部１５に移動し、残部がろ過部１３を通過せず、ろ過面に堆積する。堆積した粒子は、ポンプ２４の停止後に、沈殿部１２の底部に、第一の沈殿物１０４として留まる。
懸濁水１０２に含まれる堆積物の粒子のうち、粒径が小さな粒子は、一部がろ過部１３を通過してろ過水部１５に移動し、残部がろ過部１３を通過せず、ろ過面に堆積する。堆積した粒子は、ポンプ２４の停止後に、沈殿部１２の底部に、第一の沈殿物１０４として留まる。
第一の三方バルブ５０の開通方向を第五の連結管２３Ｅと第四の連結管２３Ｄとが開通する方向に切り替え、第二の三方バルブ５１の開通方向を第四の連結管２３Ｄと第一の連結管２３Ａとが開通する方向に切り替え、ポンプ２４を稼働させた場合には、ろ過水部１５の内部の内容物は、第五の連結管２３Ｅ、第一の三方バルブ５０、第四の連結管２３Ｄ、第二の三方バルブ５１、及び第一の連結管２３Ａを通じて、吸引管２１の水底近傍部位２５に還流される。
水底からの堆積物の吸引終了後、吸引管２１、沈殿分離槽１１、第一の連結管２３Ａ、及び第五の連結管２３Ｅには、沈殿分離槽１１で沈降しなかった粒子が残存している。これらの残存している粒子を以下のとおり回収する。
吸引管２１の一端を少し上昇させて、水底から離れさせる。また、第一の三方バルブ５０の開通方向を第五の連結管２３Ｅと第二の連結管２３Ｂとが開通する方向に切り替え、第二の三方バルブ５１の開通方向を第三の連結管２３Ｃと第一の連結管２３Ａとが開通する方向に切り替え、ポンプ２４を稼働させる。沈殿分離槽１１のろ過水部１５内部の内容物は、第五の連結管２３Ｅ、第一の三方バルブ５０、及び第二の連結管２３Ｂを通じて、固液分離槽４４の被処理水部１６に導かれ、被処理水部１６の内容物は、膜ろ過装置４３によって固体が除去された後、液体が、第三の連結管２３Ｃ、第二の三方バルブ、及び第一の連結管２３Ａを通じて、吸引管２１の水底近傍部位２５に還流される。固液分離槽４４の底部には、吸引管２１、沈殿分離槽１１、第一の連結管２３Ａ及び第五の連結管２３Ｅに残存していた粒子が固液分離され、ポンプ２４の停止後に第二の沈殿物１０５として沈殿する。
吸引管２１の一端を少し上昇させて、水底から離れさせる。また、第一の三方バルブ５０の開通方向を第五の連結管２３Ｅと第二の連結管２３Ｂとが開通する方向に切り替え、第二の三方バルブ５１の開通方向を第三の連結管２３Ｃと第一の連結管２３Ａとが開通する方向に切り替え、ポンプ２４を稼働させる。沈殿分離槽１１のろ過水部１５内部の内容物は、第五の連結管２３Ｅ、第一の三方バルブ５０、及び第二の連結管２３Ｂを通じて、固液分離槽４４の被処理水部１６に導かれ、被処理水部１６の内容物は、膜ろ過装置４３によって固体が除去された後、液体が、第三の連結管２３Ｃ、第二の三方バルブ、及び第一の連結管２３Ａを通じて、吸引管２１の水底近傍部位２５に還流される。固液分離槽４４の底部には、吸引管２１、沈殿分離槽１１、第一の連結管２３Ａ及び第五の連結管２３Ｅに残存していた粒子が固液分離され、ポンプ２４の停止後に第二の沈殿物１０５として沈殿する。
吸引管２１、沈殿分離槽１１、第一の連結管２３Ａ、及び第五の連結管２３Ｅに残存していた、沈殿部１２で沈降しなかった粒子を固液分離槽４４で処理した後、開閉バルブ５２を閉じ、第二の三方バルブ５１の開通方向を第三の連結管２３Ｃと第四の連結管２３Ｄとが開通する方向に切り替えて、沈殿分離槽１１と固液分離槽４４とを含む系を閉じる。この際、ろ過部１３のろ過面に堆積していた堆積物粒子が沈降し、沈殿部１２の底部に、第一の沈殿物１０４として留まる。
このまま、陸上まで運搬し、陸上で、残留している系内の水を系外に排出し、適切な金属排水処理をする。沈殿分離槽１１内、固液分離槽４４内、第二の連結管２３Ｂ内、第三の連結管２３Ｃ内、第四の連結管２３Ｄ内、及び第五の連結管２３Ｅ内の水の処理をすればよいので、水底堆積物とともに吸引した水を全量処理する場合に比べて、小規模な処理施設で十分となる。
このまま、陸上まで運搬し、陸上で、残留している系内の水を系外に排出し、適切な金属排水処理をする。沈殿分離槽１１内、固液分離槽４４内、第二の連結管２３Ｂ内、第三の連結管２３Ｃ内、第四の連結管２３Ｄ内、及び第五の連結管２３Ｅ内の水の処理をすればよいので、水底堆積物とともに吸引した水を全量処理する場合に比べて、小規模な処理施設で十分となる。
系内の水をすべて排出した後に、沈殿分離槽１１の沈殿部１２の上部と下部とを分離して、第一の沈殿物１０４を回収する。この際には好気的な雰囲気になってもかまわない。また、固液分離槽４４の内部の第二の沈殿物１０５も回収する。
本実施形態の水底堆積物回収設備及び水底堆積物回収方法によれば、水底堆積物からの金属溶出量を抑制できるとともに、設備を小型化できるので、水底堆積物回収設備を船舶に設置することも可能であり、地上設備を不要とすることができる。特に、膜ろ過装置による処理水量を少なくできるので、水底堆積物の回収コストが優れている。
［第１の実施形態の変形例］
図２に、本発明の第１の実施形態に係る水底堆積物回収設備の変形例の概略を示す。
図２に示す水底堆積物回収設備２は、図１に示す水底堆積物回収設備１に、不活性ガス源７１、不活性ガス源７１とろ過水部１５とを接続する不活性ガス管７２及び不活性ガス管７２の途中に設けられた不活性ガスバルブ５３、並びに、沈殿分離槽１１の沈殿部１２と固液分離槽４４の底部とを接続する引抜管３３、の一方又は両方を付加したものである。引抜管３３の途中には、第二の開閉バルブ５４が設けられている。
水底堆積物回収設備２のその他の構成は、水底堆積物回収設備１と同様である。
ここで、不活性ガスとしては、窒素ガス、水素ガス、アルゴンガス、ネオンガス、ネオンガス、クリプトンガス、キセノンガス等が挙げられる。また二酸化炭素ガスも、酸化防止の観点からすると、不活性ガスとして挙げられる。
図２に、本発明の第１の実施形態に係る水底堆積物回収設備の変形例の概略を示す。
図２に示す水底堆積物回収設備２は、図１に示す水底堆積物回収設備１に、不活性ガス源７１、不活性ガス源７１とろ過水部１５とを接続する不活性ガス管７２及び不活性ガス管７２の途中に設けられた不活性ガスバルブ５３、並びに、沈殿分離槽１１の沈殿部１２と固液分離槽４４の底部とを接続する引抜管３３、の一方又は両方を付加したものである。引抜管３３の途中には、第二の開閉バルブ５４が設けられている。
水底堆積物回収設備２のその他の構成は、水底堆積物回収設備１と同様である。
ここで、不活性ガスとしては、窒素ガス、水素ガス、アルゴンガス、ネオンガス、ネオンガス、クリプトンガス、キセノンガス等が挙げられる。また二酸化炭素ガスも、酸化防止の観点からすると、不活性ガスとして挙げられる。
第一の実施形態では、沈殿分離槽１１と固液分離槽４４とを含む系内に残留している水を排出する際、空気を用いたが、本変形例では、空気ではなく、沈殿分離槽１１のろ過水部１５に不活性ガス源７１から不活性ガスを注入する。空気ではなく不活性ガスを注入することで、金属の酸化による溶出がさらに抑制され、排水処理がさらに容易となる。
また、船上でできるかぎり余計な水を排出しておく場合は、図２に示すとおり、沈殿部１２と固液分離槽４４とを、引抜管３３で接続しておき、開閉バルブ５２を閉じ、第二の開閉バルブ５４を開け、第一の三方バルブ５０の開通方向を第五の連結管２３Ｅと第四の連結管２３Ｄとが開通する方向に切り替え、第二の三方バルブ５１の開通方向を第三の連結管２３Ｃと第一の連結管２３Ａとが開通する方向に切り替える。この状態でポンプ２４を稼働させて、沈殿分離槽１１中の水分（懸濁水）を固液分離槽４４に移し、固液分離処理することで水を排除する。この際、空気ではなく、不活性ガスを沈殿分離槽１１のろ過水部１５に注入すると、金属の酸化による溶出が抑制されているため、直接排水する。
［第２の実施形態］
図３に、本発明の第２の実施形態に係る水底堆積物回収設備の概略を示す。
図３に示す水底堆積物回収設備３は、図１に示す水底堆積物回収設備１の、ろ過水部１５、被処理水部１６、第五の連結管２３Ｅ、及び第二の連結管２３Ｂが一体化し、ろ過水・被処理水部１７を構成したものである。図１に示す水底堆積物回収設備１に比べ、第一の三方バルブ５０が不要となり、さらに設備が小型化される。図１に示す水底堆積物回収設備１における第四の連結管２３Ｄは、図３に示す水底堆積物回収設備３では、第二の三方バルブ５１とろ過水・被処理水部１７とを連結する第六の連結管２３Ｆとなっている。
図３に示す水底堆積物回収設備３における沈殿分離部１１Ａ、固液分離部４４Ａは、それぞれ、図１に示す水底堆積物回収設備１における沈殿分離槽１１、固液分離槽４４に相当する。沈殿分離部１１Ａ、固液分離部４４Ａで、一体型分離槽１０を構成する。
図３に、本発明の第２の実施形態に係る水底堆積物回収設備の概略を示す。
図３に示す水底堆積物回収設備３は、図１に示す水底堆積物回収設備１の、ろ過水部１５、被処理水部１６、第五の連結管２３Ｅ、及び第二の連結管２３Ｂが一体化し、ろ過水・被処理水部１７を構成したものである。図１に示す水底堆積物回収設備１に比べ、第一の三方バルブ５０が不要となり、さらに設備が小型化される。図１に示す水底堆積物回収設備１における第四の連結管２３Ｄは、図３に示す水底堆積物回収設備３では、第二の三方バルブ５１とろ過水・被処理水部１７とを連結する第六の連結管２３Ｆとなっている。
図３に示す水底堆積物回収設備３における沈殿分離部１１Ａ、固液分離部４４Ａは、それぞれ、図１に示す水底堆積物回収設備１における沈殿分離槽１１、固液分離槽４４に相当する。沈殿分離部１１Ａ、固液分離部４４Ａで、一体型分離槽１０を構成する。
以下、水底堆積物回収設備３を詳細に説明する。
図３に示す水底堆積物回収設備３は、吸引管２１と、一体型分離槽１０と、膜ろ過装置４３と、第一の連結管２３Ａと、第三の連結管２３Ｃと、第六の連結管２３Ｆと、第二の三方バルブ５１と、開閉バルブ５２と、を備える。この水底堆積物回収設備３は、船体（図示省略）内に設置されている。
図３に示す水底堆積物回収設備３は、吸引管２１と、一体型分離槽１０と、膜ろ過装置４３と、第一の連結管２３Ａと、第三の連結管２３Ｃと、第六の連結管２３Ｆと、第二の三方バルブ５１と、開閉バルブ５２と、を備える。この水底堆積物回収設備３は、船体（図示省略）内に設置されている。
一体型分離槽１０は、沈殿分離部１１Ａ（水底堆積物回収設備１における沈殿分離槽１１に相当する。）と、固液分離部４４Ａ（水底堆積物回収設備１における固液分離槽４４に相当する。）と、を有する。一体型分離槽１０は、液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
沈殿分離部１１Ａは、ろ材１４を備えるろ過部１３を内部に有する。沈殿分離部１１Ａ及びろ過部１３は液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
ろ過部１３は、沈殿分離部１１Ａの内部を、ろ過部１３の下方に位置する沈殿部１２と、ろ過部１３の上方に位置するろ過水部１５と、に区分する。
ろ過部１３は、例えば、上向流式ろ過である。
ろ材１４は、例えば、繊維ろ材やウレタン樹脂などの浮上ろ材である。
ろ過部１３の断面積は、吸引管２１の断面積よりも大きく、沈降分離したい堆積物の粒径に依存する。
沈殿分離部１１Ａの沈殿部１２の容積は、回収する水底堆積物量に依存する。
沈殿分離部１１Ａの沈殿部１２は、第一の沈殿物１０４を回収する際の利便性を考えて、上下に分割可能な構成であることが好ましい。
ろ過部１３は、沈殿分離部１１Ａの内部を、ろ過部１３の下方に位置する沈殿部１２と、ろ過部１３の上方に位置するろ過水部１５と、に区分する。
ろ過部１３は、例えば、上向流式ろ過である。
ろ材１４は、例えば、繊維ろ材やウレタン樹脂などの浮上ろ材である。
ろ過部１３の断面積は、吸引管２１の断面積よりも大きく、沈降分離したい堆積物の粒径に依存する。
沈殿分離部１１Ａの沈殿部１２の容積は、回収する水底堆積物量に依存する。
沈殿分離部１１Ａの沈殿部１２は、第一の沈殿物１０４を回収する際の利便性を考えて、上下に分割可能な構成であることが好ましい。
固液分離部４４Ａの内部には、膜ろ過装置４３が配置され、固液分離部４４Ａの内部を、被処理水部１６と、膜ろ過装置４３のろ過水側と、に区分する。固液分離部４４Ａ及び膜ろ過装置４３は液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
ろ過水部１５及び被処理水部１６は連通しており、一体となって、ろ過水・被処理水部１７を構成する。
固液分離部４４Ａは、吸引管２１、沈殿部１２、ろ過水・被処理水部１７、第一の連結管２３Ａ、及び第六の連結管２３Ｆの容積分だけを処理できる能力があればよく、水底から堆積物の吸引した全量を処理する必要がないため設備を小型化できる。
固液分離部４４Ａは、吸引管２１、沈殿部１２、ろ過水・被処理水部１７、第一の連結管２３Ａ、及び第六の連結管２３Ｆの容積分だけを処理できる能力があればよく、水底から堆積物の吸引した全量を処理する必要がないため設備を小型化できる。
吸引管２１は船体外に垂下されている。吸引管２１は、一端が水底に接し、他端が一体型分離槽１０の沈殿部１２に接続されている。吸引管２１の水底と接する一端は、柔軟な形状をしていてもよく、地上からの遠隔操作で周辺の堆積物を吸引できるようにしてもよい。
吸引管２１の途中には、開閉バルブ５２が設置されている。吸引管２１は液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
吸引管２１の途中には、開閉バルブ５２が設置されている。吸引管２１は液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
第一の連結管２３Ａは、一端が第二の三方バルブ５１に接続され、他端が吸引管２１の水底近傍部位２５に接続されている。第一の連結管２３Ａの途中には、ポンプ２４が設置されている。第一の連結管２３Ａは、液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
第三の連結管２３Ｃは、一端が第二の三方バルブ５１に接続され、他端が固液分離部４４Ａ内の膜ろ過装置４３のろ過水側に接続されている。第三の連結管２３Ｃは、液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
第六の連結管２３Ｆは、一端が一体型分離槽１０のろ過水・被処理水部１７に接続され、他端が第二の三方バルブ５１に接続されている。第六の連結管２３Ｆは、液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
第三の連結管２３Ｃは、一端が第二の三方バルブ５１に接続され、他端が固液分離部４４Ａ内の膜ろ過装置４３のろ過水側に接続されている。第三の連結管２３Ｃは、液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
第六の連結管２３Ｆは、一端が一体型分離槽１０のろ過水・被処理水部１７に接続され、他端が第二の三方バルブ５１に接続されている。第六の連結管２３Ｆは、液密構造であり、内容物が空気と接触しない構造である。
吸引管２１の内径は、回収しようとする水底堆積物の粒径に依存する。例えば、回収対象の水底堆積物の粒径が５０ｍｍであれば、その２倍以上の１００ｍｍであれば、吸引管２１、第一の連結管２３Ａ、第三の連結管２３Ｃ、及び第六の連結管２３Ｆが閉塞する可能性が小さい。
第一の連結管２３Ａ、第三の連結管２３Ｃ、及び第六の連結管２３Ｆの内径は、粒径の大きな堆積物が除去された後の水が通過するため、吸引管２１の内径より細くても問題ない。
第一の連結管２３Ａ、第三の連結管２３Ｃ、及び第六の連結管２３Ｆの内径は、粒径の大きな堆積物が除去された後の水が通過するため、吸引管２１の内径より細くても問題ない。
膜ろ過装置４３は、第一の連結管２３Ａとは、第三の連結管２３Ｃと、第二の三方バルブ５１と、を介して接続されている。
一体型分離槽１０のろ過水・被処理水部１７と、第一の連結管２３Ａとは、第六の連結管２３Ｆと、第二の三方バルブ５１と、を介して接続されている。
本実施形態に係る水底堆積物回収方法を、図３を参照しながら説明する。
吸引管２１は、水底堆積物（以下、単に「堆積物」という場合がある。）とともに水を懸濁水１０２として吸い上げ、一体型分離槽１０の沈殿部１２に流入させる。吸引管２１は液密構造であり、懸濁水１０２は空気と接触しないため、懸濁水１０２中の堆積物中の金属の酸化による溶出が抑制される。
吸引管２１は、水底堆積物（以下、単に「堆積物」という場合がある。）とともに水を懸濁水１０２として吸い上げ、一体型分離槽１０の沈殿部１２に流入させる。吸引管２１は液密構造であり、懸濁水１０２は空気と接触しないため、懸濁水１０２中の堆積物中の金属の酸化による溶出が抑制される。
一体型分離槽１０の沈殿部１２に流入した懸濁水１０２は、堆積物の粒子の沈降及びろ過によって分離が行われる。沈殿部１２では、ろ過部１３の断面積を吸引管２１の断面積より大きくとることにより流速が落ちる。そのため、堆積物の粒子のうち、粒径が大きな粒子は沈降して沈殿部１２に第一の沈殿物１０４として沈殿する。
懸濁水１０２に含まれる堆積物の粒子のうち、粒径が小さな粒子は、一部がろ過部１３を通過してろ過水・被処理水部１７に移動し、残部がろ過部１３を通過せず、ろ過面に堆積する。堆積した粒子は、ポンプ２４の停止後に、沈殿部１２の底部に、第一の沈殿物１０４として留まる。
懸濁水１０２に含まれる堆積物の粒子のうち、粒径が小さな粒子は、一部がろ過部１３を通過してろ過水・被処理水部１７に移動し、残部がろ過部１３を通過せず、ろ過面に堆積する。堆積した粒子は、ポンプ２４の停止後に、沈殿部１２の底部に、第一の沈殿物１０４として留まる。
第二の三方バルブ５１の開通方向を第六の連結管２３Ｆと第一の連結管２３Ａとが開通する方向に切り替え、ポンプ２４を稼働させた場合には、ろ過水・被処理水部１７の内部の内容物は、第六の連結管２３Ｆ、第二の三方バルブ５１、及び第一の連結管２３Ａを通じて、吸引管２１の水底近傍部位２５に還流される。
水底からの堆積物の吸引終了後、吸引管２１、一体型分離槽１０、第一の連結管２３Ａ、及び第六の連結管２３Ｆには、沈殿分離槽１１で沈降しなかった粒子が残存している。これらの残存している粒子を以下のとおり回収する。
吸引管２１の一端を少し上昇させて、水底から離れさせる。また、第二の三方バルブ５１の開通方向を第三の連結管２３Ｃと第一の連結管２３Ａとが開通する方向に切り替え、ポンプ２４を稼働させる。一体型分離槽１０のろ過水・被処理水部１７の内容物は、膜ろ過装置４３によって固体が除去された後、液体が、第三の連結管２３Ｃ、第二の三方バルブ、及び第一の連結管２３Ａを通じて、吸引管２１の水底近傍部位２５に還流される。固液分離部４４Ａの底部には、吸引管２１、一体型分離槽１０、及び第六の連結管２３Ｆに残存していた粒子が固液分離され、ポンプ２４の停止後に第二の沈殿物１０５として沈殿する。
吸引管２１の一端を少し上昇させて、水底から離れさせる。また、第二の三方バルブ５１の開通方向を第三の連結管２３Ｃと第一の連結管２３Ａとが開通する方向に切り替え、ポンプ２４を稼働させる。一体型分離槽１０のろ過水・被処理水部１７の内容物は、膜ろ過装置４３によって固体が除去された後、液体が、第三の連結管２３Ｃ、第二の三方バルブ、及び第一の連結管２３Ａを通じて、吸引管２１の水底近傍部位２５に還流される。固液分離部４４Ａの底部には、吸引管２１、一体型分離槽１０、及び第六の連結管２３Ｆに残存していた粒子が固液分離され、ポンプ２４の停止後に第二の沈殿物１０５として沈殿する。
吸引管２１、一体型分離槽１０、第一の連結管２３Ａ、及び第六の連結管２３Ｆに残存していた、沈殿部１２で沈降しなかった粒子を固液分離部４４Ａで処理した後、開閉バルブ５２を閉じ、第二の三方バルブ５１の開通方向を第三の連結管２３Ｃと第六の連結管２３Ｆとが開通する方向に切り替えて、一体型分離槽１０を含む系を閉じる。
このまま、陸上まで運搬し、陸上で、残留している系内の水を系外に排出し、適切な金属排水処理をする。沈殿分離部１１Ａ内、固液分離部４４Ａ内、第三の連結管２３Ｃ内、及び第六の連結管２３Ｆ内の水の処理をすればよいので、水底堆積物とともに吸引した水を全量処理する場合に比べて、小規模な処理施設で十分となる。
このまま、陸上まで運搬し、陸上で、残留している系内の水を系外に排出し、適切な金属排水処理をする。沈殿分離部１１Ａ内、固液分離部４４Ａ内、第三の連結管２３Ｃ内、及び第六の連結管２３Ｆ内の水の処理をすればよいので、水底堆積物とともに吸引した水を全量処理する場合に比べて、小規模な処理施設で十分となる。
系内の水をすべて排出した後に、一体型分離槽１０の沈殿分離部１１Ａの沈殿部１２の上部と下部とを分離して、第一の沈殿物１０４を回収する。この際には好気的な雰囲気になってもかまわない。また、固液分離部４４Ａの内部の第二の沈殿物１０５も回収する。
本実施形態の水底堆積物回収設備及び水底堆積物回収方法によれば、水底堆積物からの金属溶出量を抑制できるとともに、設備を小型化できるので、水底堆積物回収設備を船舶に設置することも可能であり、地上設備を不要とすることができる。特に、膜ろ過装置による処理水量を少なくできるので、水底堆積物の回収コストが優れている。
［第２の実施形態の変形例］
図４に、本発明の第２の実施形態に係る水底堆積物回収設備の変形例の概略を示す。
図４に示す水底堆積物回収設備４は、図３に示す水底堆積物回収設備３に、不活性ガス源７１、不活性ガス源７１とろ過水部１５とを接続する不活性ガス管７２及び不活性ガス管７２の途中に設けられた不活性ガスバルブ５３、並びに、沈殿分離部１１Ａの沈殿部１２と固液分離部４４Ａの底部とを接続する引抜管３３、の一方又は両方を付加したものである。引抜管３３の途中には、第二の開閉バルブ５４が設けられている。
水底堆積物回収設備４のその他の構成は、水底堆積物回収設備３と同様である。
図４に、本発明の第２の実施形態に係る水底堆積物回収設備の変形例の概略を示す。
図４に示す水底堆積物回収設備４は、図３に示す水底堆積物回収設備３に、不活性ガス源７１、不活性ガス源７１とろ過水部１５とを接続する不活性ガス管７２及び不活性ガス管７２の途中に設けられた不活性ガスバルブ５３、並びに、沈殿分離部１１Ａの沈殿部１２と固液分離部４４Ａの底部とを接続する引抜管３３、の一方又は両方を付加したものである。引抜管３３の途中には、第二の開閉バルブ５４が設けられている。
水底堆積物回収設備４のその他の構成は、水底堆積物回収設備３と同様である。
第二の実施形態では、一体型分離槽１０を含む系内に残留している水を排出する際、空気を用いたが、本変形例では、空気ではなく、一体型分離槽１０のろ過水・被処理水部１７に不活性ガス源７１から不活性ガスを注入する。空気ではなく不活性ガスを注入することで、金属の酸化による溶出がさらに抑制され、排水処理がさらに容易となる。
また、船上でできるかぎり余計な水を排出しておく場合は、図４に示すとおり、沈殿部１２と固液分離部４４Ａとを、引抜管３３で接続しておき、開閉バルブ５２を閉じ、第二の開閉バルブ５４を開け、第二の三方バルブ５１の開通方向を第三の連結管２３Ｃと第一の連結管２３Ａとが開通する方向に切り替える。この状態でポンプ２４を稼働させて、沈殿分離部１１Ａ中の水分（懸濁水）を固液分離部４４Ａに移し、固液分離処理することで水を排除する。この際、排除できる水は、膜ろ過装置４３の設置面までとなるので、図４に示すように膜ろ過装置４３の設置位置をできる限り低位置とする。また、空気ではなく、不活性ガスを一体型分離槽１０のろ過水・被処理水部１７に注入すると、金属の酸化による溶出が抑制されているため、直接排水する。
回収する水底堆積物の最大対象粒径を５０ｍｍとすると、吸引管２１の内径は１００ｍｍとなる。すなわち、吸引管２１の断面積は、０．００７８５ｍ２となる。このとき、対象粒径を球形と仮定すると、対象粒子の水中での最大沈降速度は１．５８１ｍ／ｓと考えられる。よって対象粒子を吸引により回収するためには、流速１．５８１ｍ／ｓ以上で吸引する必要があり、すなわち、０．０１２４ｍ３／ｓ以上の流量が必要となる。
今、ろ過部１３の断面積を１６ｍ２（例えば、４ｍ×４ｍ）とすると、ろ過部での流速は０．０００７７６ｍ／ｓとなる。この流速は、粒子の粒径が約３０μｍの沈降速度に相当するため、粒径が約３０μｍ以上の粒子は沈殿分離槽１１で沈降し、その多くが第一の沈殿物１０４となる（沈降するとはいえ、沈降速度が遅く懸濁している状態の粒子も存在する）。ろ過部１３では、沈殿部１２で沈降しなかった粒子や浮遊性のものをろ過し、沈殿部１２に残存させる。
水底堆積物の回収に要する時間（稼働時間）を８時間とすると、総吸引量は約３５７ｍ３となる。このとき吸引した水に含まれる堆積物の割合を１％とすると、堆積物は約３．６ｍ３となる。沈殿部１２での第一の沈殿物１０４の含水率を９０％（実際の水底堆積時程度）とすると、見かけ上の容積は約３６ｍ３、高さ２．２５ｍとなる。ろ過部とろ過水側の高さなどの第一の沈殿物１０４以外の高さを合わせて２ｍとすると、沈殿分離槽１１の高さは約４．２５ｍ必要であることがわかる。
本発明を使用すれば、沈殿分離槽１１の第一の沈殿物１０４以外の容積３２ｍ３（１６ｍ２×２ｍ）と吸引管の容積（深さ１００ｍと仮定すると約０．７９ｍ３）と各連結管の容積の合計値（内径１００ｍｍ、延長１０ｍと仮定すると約０．０８ｍ３）を足し合わせた量が固液分離槽４４で処理する量となる。すなわち、吸引した全量を処理するには、３２１ｍ３（総吸引量３５７ｍ３−第一の沈殿物１０４の見かけ上の容積３６ｍ３）を処理できる設備が必要であるが、本発明では、３２．８７ｍ３だけでよく、約９０％の処理量ダウンが可能となる。すなわち小型化できる。
本発明の水底堆積物回収設備は、小型化でき、地上の排水処理設備が必要ないので、船舶に搭載して効率的に水底堆積物を回収できる。
１，２，３，４ 水底堆積物回収設備
１０ 一体型分離槽
１１ 沈殿分離槽
１１Ａ 沈殿分離部
１３ ろ過部
１４ ろ材
１５ ろ過水部
１６ 被処理水部
１７ ろ過水・被処理水部
２１ 吸引管
２３Ａ 第一の連結管
２３Ｂ 第二の連結管
２３Ｃ 第三の連結管
２３Ｄ 第四の連結管
２３Ｅ 第五の連結管
２３Ｆ 第六の連結管
２４ ポンプ
２５ 水底近傍部位
３１ ろ過水輸送管
３３ 引抜管
４３ 膜ろ過装置
４４ 固液分離槽
４４Ａ 固液分離部
５０ 第一の三方バルブ
５１ 第二の三方バルブ
５２ 開閉バルブ
５３ 不活性ガスバルブ
５４ 第二の開閉バルブ
７１ 不活性ガス源
７２ 不活性ガス管
１０２ 懸濁水
１０４ 第一の沈殿物
１０５ 第二の沈殿物
１０ 一体型分離槽
１１ 沈殿分離槽
１１Ａ 沈殿分離部
１３ ろ過部
１４ ろ材
１５ ろ過水部
１６ 被処理水部
１７ ろ過水・被処理水部
２１ 吸引管
２３Ａ 第一の連結管
２３Ｂ 第二の連結管
２３Ｃ 第三の連結管
２３Ｄ 第四の連結管
２３Ｅ 第五の連結管
２３Ｆ 第六の連結管
２４ ポンプ
２５ 水底近傍部位
３１ ろ過水輸送管
３３ 引抜管
４３ 膜ろ過装置
４４ 固液分離槽
４４Ａ 固液分離部
５０ 第一の三方バルブ
５１ 第二の三方バルブ
５２ 開閉バルブ
５３ 不活性ガスバルブ
５４ 第二の開閉バルブ
７１ 不活性ガス源
７２ 不活性ガス管
１０２ 懸濁水
１０４ 第一の沈殿物
１０５ 第二の沈殿物
Claims (10)
- 吸引管と、沈殿分離槽と、固液分離槽と、膜ろ過装置と、第一の連結管と、第二の連結管と、第三の連結管と、第四の連結管と、第五の連結管と、第一の三方バルブと、第二の三方バルブと、開閉バルブと、ポンプと、を備える水底堆積物回収設備であって、
前記吸引管、前記沈殿分離槽、前記固液分離槽、前記膜ろ過装置、前記第一の連結管、前記第二の連結管、前記第三の連結管、前記第四の連結管、前記第五の連結管、前記第一の三方バルブ、前記第二の三方バルブ、及び前記開閉バルブは液密構造であり、
前記沈殿分離槽は、ろ材を備えるろ過部を内部に有し、
前記ろ過部は、前記沈殿分離槽の内部を、前記ろ過部の下方に位置する沈殿部と、前記ろ過部の上方に位置するろ過水部と、に区分し、
前記膜ろ過装置は、前記固液分離槽の内部に設置され、前記固液分離槽の内部を、被処理水部と、前記膜ろ過装置のろ過水側と、に区分し、
前記吸引管は、一端が水底に接し、他端が前記沈殿分離槽の前記沈殿部に接続され、前記吸引管の途中には、前記開閉バルブが設置され、前記第一の連結管は、一端が前記第二の三方バルブに接続され、他端が前記吸引管の水底近傍部位に接続され、前記第一の連結管の途中には、前記ポンプが設置され、前記第二の連結管は、一端が前記第一の三方バルブに接続され、他端が前記固液分離槽に接続され、前記第三の連結管は、一端が前記第二の三方バルブに接続され、他端が前記膜ろ過装置に接続され、前記第四の連結管は、一端が前記第一の三方バルブに接続され、他端が前記第二の三方バルブに接続され、前記第五の連結管は、一端が前記沈殿分離槽の前記ろ過水部に接続され、他端が前記第一の三方バルブに接続された、
水底堆積物回収設備。 - さらに、不活性ガス源、前記不活性ガス源と前記ろ過水部とを接続する不活性ガス管及び前記不活性ガス管の途中に設けられた不活性ガスバルブ、並びに、前記沈殿分離槽の前記沈殿部と前記固液分離槽の底部とを接続する引抜管及び前記引抜管の途中に設けられた第二の開閉バルブ、のいずれか一方又は両方を備える、請求項１に記載の水底堆積物回収設備。
- 船舶に設置されている、請求項１又は２に記載の水底堆積物回収設備。
- 前記第一の三方バルブの開通方向を前記第五の連結管と前記第四の連結管とが開通する方向とし、前記第二の三方バルブの開通方向を前記第四の連結管と前記第一の連結管とが開通する方向とし、前記吸引管の途中に設けられた前記開閉バルブを開き、前記ポンプを作動させ、
前記吸引管で水底堆積物を水とともに吸引して、前記沈殿分離槽の前記沈殿部に導入し、
前記ろ過部によってろ過し、
前記ろ過水部の内容物を前記第五の連結管、前記第四の連結管及び前記第一の連結管を通して、前記吸引管の水底近傍部位に還流させ、
前記沈殿分離槽の前記沈殿部に沈殿した沈殿物を回収する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の水底堆積物回収設備を用いた、水底堆積物回収方法。 - 次いで、前記第一の三方バルブの開通方向を前記第五の連結管２３Ｅと前記第二の連結管とが開通する方向とし、前記第二の三方バルブの開通方向を前記第三の連結管と前記第一の連結管とが開通する方向とし、前記ポンプを作動させ、
前記沈殿分離槽の前記ろ過水部の内容物を、前記第五の連結管及び前記第二の連結管を通して、前記固液分離槽の前記被処理水部に導き、
前記被処理水部の内容物を、前記膜ろ過装置によってろ過し、ろ過水を、前記第三の連結管及び前記第一の連結管を通して、前記吸引管の前記水底近傍部位に還流させ、
前記固液分離槽の底部に沈殿した沈殿物を回収する、
請求項４に記載の水底堆積物回収方法。 - 吸引管と、一体型分離槽と、膜ろ過装置と、第一の連結管と、第三の連結管と、第六の連結管と、第二の三方バルブと、開閉バルブと、ポンプと、を備える水底堆積物回収設備であって、
前記吸引管、前記一体型分離槽、前記膜ろ過装置、前記第一の連結管、前記第三の連結管、前記第六の連結管、前記第二の三方バルブ、及び前記開閉バルブは液密構造であり、
前記一体型分離槽は、沈殿分離部と、固液分離部と、を有し、
前記沈殿分離部は、ろ材を備えるろ過部を内部に有し、
前記ろ過部は、前記沈殿分離部の内部を、前記ろ過部の下方に位置する沈殿部と、前記ろ過部の上方に位置するろ過水部と、に区分し、
前記固液分離部の内部には、前記膜ろ過装置が配置され、前記固液分離部の内部を、被処理水部と、前記膜ろ過装置のろ過水側と、に区分し、
前記ろ過水部及び前記被処理水部は連通しており、一体となって、ろ過水・被処理水部を構成し、
前記吸引管は、一端が水底に接し、他端が前記沈殿分離部の前記沈殿部に接続され、前記吸引管の途中には、前記開閉バルブが設置され、前記第一の連結管は、一端が前記第二の三方バルブに接続され、他端が前記吸引管の水底近傍部位に接続され、前記第一の連結管の途中には、前記ポンプが設置され、前記第三の連結管は、一端が前記第二の三方バルブに接続され、他端が前記膜ろ過装置に接続され、前記第六の連結管は、一端が前記沈殿分離部の前記ろ過水部に接続され、他端が前記第二の三方バルブに接続された、
水底堆積物回収設備。 - さらに、不活性ガス源、前記不活性ガス源と前記ろ過水部とを接続する不活性ガス管及び前記不活性ガス管の途中に設けられた不活性ガスバルブ、並びに、前記沈殿分離部の前記沈殿部と前記固液分離部の底部とを接続する引抜管及び前記引抜管の途中に設けられた第二の開閉バルブ、のいずれか一方又は両方を備える、請求項６に記載の水底堆積物回収設備。
- 船舶に設置されている、請求項６又は７に記載の水底堆積物回収設備。
- 前記第二の三方バルブの開通方向を前記第六の連結管と前記第一の連結管とが開通する方向とし、前記吸引管の途中に設けられた前記開閉バルブを開き、前記ポンプを作動させ、
前記吸引管で水底堆積物を水とともに吸引して、前記一体型分離槽の前記沈殿部に導入し、
前記ろ過部によってろ過し、
前記ろ過水・被処理水部の内容物を前記第六の連結管及び前記第一の連結管を通して、前記吸引管の水底近傍部位に還流させ、
前記沈殿部に沈殿した沈殿物を回収する、
請求項６〜８のいずれか１項に記載の水底堆積物回収設備を用いた、水底堆積物回収方法。 - 次いで、前記第二の三方バルブの開通方向を前記第三の連結管と前記第一の連結管とが開通する方向とし、前記ポンプを作動させ、
前記ろ過水・被処理水部の内容物を、前記膜ろ過装置によってろ過し、ろ過水を、前記第三の連結管及び前記第一の連結管を通して、前記吸引管の前記水底近傍部位に還流させ、
前記固液分離部の底部に沈殿した沈殿物を回収する、
請求項９に記載の水底堆積物回収方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019173982A JP2021050528A (ja) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 水底堆積物回収設備及び水底堆積物回収方法 |
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| JP2019173982A JP2021050528A (ja) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 水底堆積物回収設備及び水底堆積物回収方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021050528A true JP2021050528A (ja) | 2021-04-01 |
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ID=75157235
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| JP2019173982A Pending JP2021050528A (ja) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 水底堆積物回収設備及び水底堆積物回収方法 |
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| JP (1) | JP2021050528A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117926872A (zh) * | 2024-03-21 | 2024-04-26 | 昆明水啸科技有限公司 | 水底淤泥清理装置及清理方法 |
-
2019
- 2019-09-25 JP JP2019173982A patent/JP2021050528A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
| CN117926872A (zh) * | 2024-03-21 | 2024-04-26 | 昆明水啸科技有限公司 | 水底淤泥清理装置及清理方法 |
| CN117926872B (zh) * | 2024-03-21 | 2024-05-28 | 昆明水啸科技有限公司 | 水底淤泥清理装置及清理方法 |
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