JP2943538B2 - 地盤掘削用泥水処理プラントにおける超微粒子の分離装置 - Google Patents

地盤掘削用泥水処理プラントにおける超微粒子の分離装置

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JP2943538B2
JP2943538B2 JP4305675A JP30567592A JP2943538B2 JP 2943538 B2 JP2943538 B2 JP 2943538B2 JP 4305675 A JP4305675 A JP 4305675A JP 30567592 A JP30567592 A JP 30567592A JP 2943538 B2 JP2943538 B2 JP 2943538B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、連続地中壁工法、場
所打ち杭工法、泥水シールド工法などのように泥水を安
定液として用いて地盤を掘削する工法において、工事中
に発生する泥水を処理するプラントに関し、特に、一次
処理後の泥水中にコロイド状に含まれている超微粒子を
分離する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】地盤を掘削する方法として、掘削孔壁の
安定性を保つために、掘削孔内に泥水を満たした状態で
掘削を進める泥水工法が知られている。この種の工法で
は、工事現場に付設したプラントで泥水を処理しながら
循環使用している。このプラントの処理対象は、循環泥
水とともに排出される掘削土砂の分離処理、余剰泥水お
よび劣化した廃棄泥水の処理などである。
【0003】泥水性状は、掘削土質、安定液材料(ベン
トナイト、CMC、ポリマー剤、分散剤など)の種類や
添加量によって変動する。処理の対象はコロイド粒子か
ら礫まで広範囲であり、一般に処理工程は3段階に分れ
ている。一次処理では、自然沈澱、強制沈澱、遠心分離
などの方法で泥水中の粗大固形分を分離除去する。一般
に一次処理では粒径74μm以上の礫、砂、および粘土
・シルト塊を分離する。二次処理では、一次処理された
分離水から粒径74μm以下の粘土・シルトなどを分離
除去する。三次処理では二次処理された分離水のPH調
整を行い、処理水を放流したり、あるいは工事用水とし
て再使用する。
【0004】従来の代表的な二次処理では、泥水に凝集
剤を添加混合し、凝集されたフロックを強制脱水する方
法がとられている。脱水装置としては各種のものが開発
されており、一般にはフィルタープレス,ロールプレス
などの加圧式脱水機が多用されている。しかし、この種
の従来方法では泥水中にコロイド状に分散されている粘
土成分の超微粒子を充分に分離することができないとい
う問題があった。この問題を解決する手段として、本出
願人らは先に、特開平4−254690号に示すような
超微粒子の分離方法を開発した。
【0005】この方法では、一次処理後の泥水が入った
水槽内に2つの電極板を対向配置し、両電極に直流電圧
を印加し、泥水中の超微粒子を電気泳動現象により正電
極側に凝集させるのである。これにより泥水中の超微粒
子が分離されて澄んだ水が得られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述した電気泳動現象
を応用した泥水の処理方法について、実験室レベルでは
その有効性をはっきりと確認できたのであるが、実際の
工事現場にて要求される速度で能率よく超微粒子を分離
するには不充分であった。特に、電極に付着した超微粒
子の凝集塊を電極から簡単に取り除く手段や、処理前の
泥水と処理後の澄んだ水とを連続的に取り扱う手段が開
発されていなかったため、次々に発生する大量の泥水を
能率よく処理することができなかった。
【0007】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、連続地中壁などの工事現場
の泥水処理プラントに組み込まれ、電気泳動現象により
泥水中の超微粒子を能率よく分離することと、電極に付
着した超微粒子の凝集塊を電極から取り除いて脱水処理
することとを連続した一貫作業として能率よく行うこと
ができるようにした装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明による地盤掘削
用泥水処理プラントにおける超微粒子の分離装置は、処
理対象泥水が供給される水槽と、フレキシブルな無端ベ
ルト状可動電極と、この無端ベルト状可動電極を前記水
槽内で折り返し蛇行させるとともに、前記水槽外のクリ
ーニングステーションを通過させるように前記無端ベル
ト状可動電極を循環走行させるベルト駆動機構と、前記
水槽内において前記無端ベルト状可動電極と適宜間隔を
保って対向配置された固定電極と、前記水槽内における
前記無端ベルト状可動電極と前記固定電極とに該可動電
極が正極となるように直流電圧を印加する給電機構と、
前記水槽から出てきた前記無端ベルト状可動電極に付着
している超微粒子の凝集塊を前記クリーニングステーシ
ョンにおいて除去するクリーニング機構とを備えたもの
である。
【0009】
【作用】前記ベルトガイド機構および前記ベルト駆動機
構によって、前記無端ベルト状可動電極は前記水槽内を
繰り返し蛇行して充分に時間をかけて通過する。その通
過中において、前記可動電極と前記固定電極との間に可
動電極が正極となるように直流電圧が印加されているの
で、両電極の対向部分で前述の電気泳動現象が起きて、
泥水中の超微粒子が可動電極の表面に凝集していく。無
端ベルト状可動電極が前記水槽から抜け出る時点では凝
集塊が大きく成長している。可動電極の回転に伴って泥
水内の超微粒子が当該可動電極に凝集して分離され、水
槽外へ運び出される。水槽外に搬出された凝集塊は、前
記可動電極が前記クリーニングステーションを通過する
際に前記クリーニング機構によって可動電極から除去さ
れる。凝集塊が取り除かれた可動電極は再び水槽内へと
導かれる。このような循環動作が連続的に行われる。
【0010】
【実施例】この発明の一実施例による分離装置の概略構
成を図1および図2に示している。図において、1は処
理対象泥水が入口2から供給される角形の水槽、3は無
端ベルト状可動電極、4は固定電極である。
【0011】無端ベルト状可動電極3の構成例を図3に
示している。可動電極3は多数の細い金属棒3aをスダ
レ状に組合せたもので、その両側端部分に伝動用ローラ
チェーン5があり、各金属棒3aの両端がチェーン5の
各ピン5aの軸線延長上に取り付けらた構成になってい
る。つまり、両側端の2本のチェーン5の間に多数の金
属棒3aが取り付けられ、これら金属棒3aによってス
ダレ状の可動電極3が構成されている。この可動電極3
は環状に連結されて、無端ベルトを形成している。な
お、チェーン5はプラスチックなどの絶縁材で構成され
ており、多数の金属棒3aはその中間部分において金属
線3bで編むようにして結合されている。この金属線3
bにより多数の金属棒3aが電気的に接続されている。
【0012】無端ベルト状可動電極3のガイド機構とし
て、チェーン5に噛み合う多数のスプロケット6が水槽
1の内外に配設されている。水槽1内のベルトガイド用
スプロケット6は、図1に示すように上下2段に千鳥状
に配設されており、無端ベルト状可動電極3を上下に折
り返し蛇行させる。また水槽1外のベルトガイド用スプ
ロケット6は、可動電極3を水槽1の一端側から他端側
へ導くように配設されており、クリーニングステーショ
ン7を可動電極3が通過するようにガイドする。そし
て、水槽1外のスプロケット6に駆動機構8を連動結合
し、これによりスプロケット6を回転駆動し、2本のチ
ェーン5とともにスダレ状可動電極3を矢印方向に循環
走行させるようになっている。
【0013】また図1に示すように、水槽1内において
スプロケット6によりガイドされて折り返し蛇行してい
る可動電極3は、水槽1内で所定間隔をおいて平行にか
つ垂直に配置された状態になっている。その可動電極3
の垂直配置パネル状部分の間にパネル状の固定電極4が
設置されている。つまり水槽1内で可動電極3の多数の
パネル状部分と多数の固定電極4とが一定間隔をおいて
交互に配置されて対向している。固定電極4はエキスパ
ンドメタル、グレーティング、パンチングメタルなどで
構成し、スダレ状の可動電極3とともに水槽1内の泥水
の流動性を確保している。
【0014】前記の可動電極3および固定電極4とを直
流電源9に接続し、可動電極3を正電極とし、固定電極
4を負電極とする。固定電極4は例えば金属製の水槽1
を介して直流電源9のマイナス端子に接続する。可動電
極3はブラシ機構10を介して直流電源9のプラス端子
に接続する。
【0015】ブラシ機構10の具体例を図4に示してい
る。この例では、スプロケット6間を走行する可動電極
3の金属棒3aにコンタクト10aをスプリング10b
により常時圧接させるように構成し、金属棒3aがコン
タクト10aに接触してスリップしながら通過するよう
になっている。このコンタクト10aを介して金属棒3
aに直流電圧を印加する。多数の金属棒3aは金属線3
bによって編むように結合されているので、無端ベルト
状可動電極3のすべての金属棒3aが直流電源9のプラ
ス極に接続されることになる。ここで、プラス極に接続
される可動電極3は、発錆及び溶出を抑えるため、金属
製であるよりは炭素繊維製であることが好ましい。
【0016】水槽1内に処理対象泥水を満たし、無端ベ
ルト状可動電極3をゆっくりとした所定速度で循環走行
させる。そして前記のように直流電源9から給電し、可
動電極3を正電極とし、固定電極4を負電極とする。水
槽1内の泥水中で正電極と負電極が小さな間隔をおいて
対向しているので、それら電極間で電気泳動現象が起
き、泥水中の超微粒子が正電極(可動電極3)に凝集さ
れる。
【0017】前記の循環走行によって水槽1内に入った
電極棒3aが充分な時間をかけて泥水中を通過してくる
と、その金属棒3aに超微粒子の凝集塊が成長してく
る。そして水槽1から抜け出てくる金属棒3aには、金
属棒3a間の隙間を埋めるような形で凝集塊が付着した
状態になる。このように泥水中の超微粒子が電極棒3a
に付着して凝集塊となって外部に出ていくので、水槽1
内の泥水は澄んでくる。例えば水槽1にゆっくりと連続
的に泥水を供給し、澄んだ水を水槽1の上部から連続的
にオーバーフローさせる。なお、水槽1に対する泥水の
供給と澄んだ水(処理後の水)の排出とを間欠的に行っ
てもよい。
【0018】水槽1内を通過して出てきた可動電極3の
金属棒3aは、前記の循環走行により次のクリーニング
ステーション7を通過する。クリーニングステーション
7では以下に説明するようなクリーニング機構により金
属棒3aに付着している超微粒子の凝集塊を除去する。
【0019】図5にクリーニング機構の具体例を示して
いる。(A)では、無端ベルト状可動電極3を両側から
ワイヤブラシ11で挟み込み、金属棒3aがワイヤブラ
シ11間を通過するように構成している。ワイヤブラシ
11はバイブレータ12に取り付けられていて、常に振
動している。この振動するワイヤブラシ11間を金属棒
3aが通過することで、これに付着していた凝集塊13
が取り除かれる。(B)の構成では、前記バイブレータ
式ワイヤブラシ11の下方に吸引口14を設置し、金属
棒3aから脱落した凝集塊13を真空ポンプ(図示省
略)で吸引して収集する。また(C)の構成では、ワイ
ヤブラシ11の下方にベルトコンベア15を設置し、金
属棒3aから脱落する凝集塊13をコンベア15で運び
出す。
【0020】図6はクリーニング機構の他の実施例を示
している。ここでは可動電極3の両側をシート16で覆
い、ノズル17によって高圧エアーを金属棒3aに吹き
付けて、これに付着している凝集塊13を除去する。図
7はワイヤブラシ式クリーニング機構の他の実施例を示
している。ここでは無端ベルト状可動電極3の幅に対し
て相当小さいワイヤブラシ18で可動電極3を両面から
挟み、このワイヤブラシ18を金属棒3aに沿って往復
移動させ、金属棒3aに付着している凝集塊13をワイ
ヤブラシ18でこすり取るようにしている。なお、方式
の異なる複数のクリーニング機構を組合せてクリーニン
グステーション7に設けてもよい。
【0021】クリーニングステーション7を通過した無
端ベルト状可動電極3は凝集塊13がきれいに取り除か
れており、これが前記の循環走行により再び水槽1内に
入っていく。以上のようにして、水槽1内の泥水中の超
微粒子を電気泳動現象により可動電極3に凝集させる処
理と、可動電極3に付着した凝集塊を水槽1外に運び出
す処理と、可動電極3に付着している凝集塊を取り除く
処理とが無端ベルト状可動電極の循環走行にしたがって
連続的に行われる。
【0022】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明で
は、無端ベルト状可動電極を循環走行させて、泥水の入
った水槽内からクリーニングステーションへと順次通過
させ、かつ水槽内では可動電極に対して固定電極を対向
配置し、両電極に直流電圧を印加して電気泳動現象によ
って泥水中の超微粒子を可動電極に凝集させ、その凝集
塊を前記循環走行にしたがって水槽外に運びだし、さら
に前記クリーニングステーションで可動電極から凝集塊
を取り除き、その可動電極を再び水槽内に導くように構
成したので、超微粒子の凝集、凝集塊の搬出、凝集塊の
除去という一連の処理作業を無端ベルト状可動電極の動
きによって連続的に行うことができる。したがって、地
盤掘削現場において次々に発生する大量の泥水を能率よ
く処理することが可能な泥水処理プラントを実現するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による分離装置の概略構成
を示す正面図である。
【図2】同上分離装置の側面図である。
【図3】同上分離装置における無端ベルト状可動電極の
詳細な構成図である。
【図4】同上分離装置におけるブラシ機構の詳細な構成
図である。
【図5】同上分離装置におけるクリーニング機構の構成
図である。
【図6】クリーニング機構の他の実施例を示す構成図で
ある。
【図7】クリーニング機構の他の実施例を示す構成図で
ある。
【符号の説明】
1 水槽 3 無端ベルト状可動電極 3a 金属棒 3b 金属線 4 固定電極 5 チェーン 6 スプロケット 7 クリーニングステーション 8 駆動機構 9 直流電源 10 ブラシ機構 10a コンタクト 10b スプリング 11 ワイヤブラシ 12 バイブレータ 13 凝集塊
フロントページの続き (72)発明者 吉崎 正明 東京都千代田区神田司町2丁目3番地 株式会社大林組東京本社内 (56)参考文献 特開 昭52−84845(JP,A) 実開 昭49−123670(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C02F 1/46 - 1/48 C02F 11/12 C09K 7/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理対象泥水が供給される水槽と、フレ
    キシブルな無端ベルト状可動電極と、この無端ベルト状
    可動電極を前記水槽内で折り返し蛇行させるとともに、
    前記水槽外のクリーニングステーションを通過させるよ
    うに前記無端ベルト状可動電極を循環走行させるベルト
    駆動機構と、前記水槽内において前記無端ベルト状可動
    電極と適宜間隔を保って対向配置された固定電極と、前
    記水槽内における前記無端ベルト状可動電極と前記固定
    電極とに該可動電極が正極となるように直流電圧を印加
    する給電機構と、前記水槽から出てきた前記無端ベルト
    状可動電極に付着している超微粒子の凝集塊を前記クリ
    ーニングステーションにおいて除去するクリーニング機
    構とを備えたことを特徴とする地盤掘削用泥水処理プラ
    ントにおける超微粒子の分離装置。
JP4305675A 1992-11-16 1992-11-16 地盤掘削用泥水処理プラントにおける超微粒子の分離装置 Expired - Fee Related JP2943538B2 (ja)

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