本発明は、固体粒子を含有する流動体の袋詰脱水方法、及びそれに用いられる脱水ユニットに関し、特に、海底・湖沼・河川の底に堆積した土砂・粘土・ヘドロや掘削工事のズリなど細かな固体粒子を含有する汚泥等の袋詰脱水方法、及びそれに用いられる脱水ユニットに関する。
海底、湖沼、河川等の底に堆積した土砂・粘土・ヘドロや掘削工事で排出されるズリなどの固体粒子を含有する流動体の利用法として、透水性を有する袋体内にこの流動体を注入し、脱水することにより強度を持たせて、築堤等の形成に用いることがある。このような利用法においては、袋体を積み重ねた場合の脱水に伴う大きな沈下が生じ易いので、所定の高さの築堤を形成することが困難になり易い。そこで、所定の高さの築堤を形成するため、粘土(固体粒子を含有する流動体)が注入された袋体を複数積み重ねた状態として、自重による圧密と天日による乾燥とによって粘土中の水分を袋体から脱水し、袋体内部の粘土層の厚さが小さくなったときに脱水された水の量と略等しい量の粘土を各袋体に再度注入するという袋詰脱水方法が知られている(特許文献1参照)。
特公平8−19647号公報(第2頁、第3図)
しかしながら、上記特許文献1に記載の袋詰脱水方法によると、粘土などの流動体を袋体内に注入した後、放置して脱水するため、脱水処理に時間がかかるという問題がある。また、積み重ねられた袋体のそれぞれに再度流動体を注入する構成であるので、下側に配置された袋体に流動体を注入する際、上側に配置された袋体を一旦持ち上げる必要がある。このため、流動体が充填された大きな重量の袋体を持ち上げるという大掛かりな作業が必要になるとともに、その作業中に袋体が破損してしまう可能性もある。
本発明は、上記実情に鑑みることにより、袋体が破損し易いという問題を軽減し、脱水処理を短時間で容易に行える、固体粒子を含有する流動体の袋詰脱水方法、及びそれに用いられる脱水ユニットを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段及び効果
本発明の袋詰脱水方法は、固体粒子を含有する流動体の袋詰脱水方法に関する。
そして、本発明の1つの観点による袋詰脱水方法は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有しており、以下の特徴を単独で、もしくは、適宜組み合わせて備えている。
上記目的を達成するための本発明の1つの観点による袋詰脱水方法における第1の特徴は、固体粒子を含有する流動体を袋体内に注入する注入工程と、前記袋体を囲むように配置されて当該袋体を拘束する拘束部材の内側において、前記袋体と接するように配置され又は前記袋体内に配置されて、液密性及び気密性の少なくともいずれか一方のシール性を有する袋に、流体を注入して膨らませる加圧工程と、を備えていることである。
この構成によれば、袋体が拘束部材で周りを囲まれた状態で、拘束部材の内側に配置された袋を膨らませるため、袋体に袋が接する場合は袋によって袋体が圧迫され、袋体内に袋が配置される場合は袋体内に注入された流動体が袋によって直接圧迫される。これにより、袋体に注入されている流動体中の水分を袋体の外へ排出させることができる。従って、袋体に流動体を注入した後に袋を膨らませるだけで、脱水処理を短時間で容易に行うことができる。また、袋体を積み重ねた後に再度流動体を注入する構成でないことから、流動体が充填された袋体を持ち上げる大掛かりな作業も必要なく、脱水処理が容易で、袋体が破損し易いという問題も軽減できる。
本発明の1つの観点による袋詰脱水方法における第2の特徴は、前記加圧工程では、前記袋体内に配置されている1つ以上の排水部材を通じて、注入された前記流動体中の水分を前記袋体の外へ排出することである。
この構成によれば、袋体表面を介して水分の排出が可能であるか否かに関わらず、袋体に注入された流動体中の水分を、袋体内に配置された排水部材を介して袋体の外へ排出することができる。即ち、袋体表面から水分の排出が可能である場合は、袋体表面からに加えて排水部材からも排水でき、脱水に係る面積を増大させることができる。このため、排水部材を含まない場合に比べて脱水効果が上がり、脱水処理をより短時間で行うことができる。
また、袋体表面のみから排水する場合、袋体表面にシルトなど細かい固体粒子が付着して袋体表面の織り目に入り込んでしまい水分の通過が妨げられ易く、大幅に脱水効果が低下してしまう。しかし、排水部材を設けることで、袋体表面における脱水効果の低下の問題を軽減することができる。
また、排水部材を袋体内に複数配置した場合は、配置した排水部材の数に応じて、脱水に係る面積を増大させることができ、脱水効果を大幅に向上させることができ、脱水処理をより短時間で行うことができる。
本発明の1つの観点による袋詰脱水方法における第3の特徴は、前記加圧工程において前記排水部材を通じて前記流動体中の水分を排出する方向とは異なる方向に、前記排水部材の内部に流体を送入する流体送入工程をさらに備えていることである。
この構成によれば、排水部材の表面に細かい固体粒子が付着した場合であっても、流体送入工程が行われることで、排水部材表面に付着した細かい固体粒子を剥離させることができる。従って、排水部材表面における円滑な水分の通過を確保し、脱水効果の低下を抑制することができる。
本発明の1つの観点による袋詰脱水方法における第4の特徴は、前記加圧工程の後、前記袋に流体を注入して膨らませることで、前記袋体に設けられた排出口を通じて脱水処理後の前記流動体を排出する処理済流動体排出工程をさらに備えていることである。
この構成によれば、加圧工程の後、袋体の排出口を開いて袋に流体を注入して膨らませるだけで、脱水処理後の流動体を袋体から容易に取り出すことができる。従って、脱水処理の後、処理済の流動体をすぐに袋体から排出して利用することができる。
また、本発明の他の観点による袋詰脱水方法は、前述の目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有しており、以下の特徴を単独で、もしくは、適宜組み合わせて備えている。
前述の目的を達成するための本発明の他の観点による袋詰脱水方法における第1の特徴は、固体粒子を含有する流動体が注入された第1の袋体と、当該第1の袋体と接するように配置された第2の袋体とが、これら複数の袋体を囲むように配置されて当該複数の袋体を拘束する拘束部材の内側に配置されている状態において、前記第2の袋体内に固体粒子を含有する流動体を注入して当該第2の袋体を膨らませることにより、前記第1の袋体内に注入された前記流動体中の水分を前記第1の袋体の外へ排出する注入加圧工程を備えていることである。
この構成によれば、注入加圧工程においては、第2の袋体に固体粒子を含有する流動体が注入されるとともに、拘束部材の内側で膨らまされる第2の袋体によって第1の袋体が圧迫される。これにより、第1の袋体内に注入されている流動体中の水分を第1の袋体の外へ排出させることができる。従って、固体粒子を含有する流動体を袋体内に注入すると略同時に他の袋体から脱水することができ、脱水処理を短時間で容易に行うことができる。また、袋体を積み重ねた後に再度流動体を注入する構成でないことから、流動体が充填された袋体を持ち上げる大掛かりな作業も必要なく、脱水処理が容易で、袋体が破損し易いという問題も軽減できる。
本発明の他の観点による袋詰脱水方法における第2の特徴は、前記注入加圧工程の後、前記第2の袋体にさらに固体粒子を含有する流動体を注入して膨らませることで、前記第1の袋体内の脱水処理後の流動体を当該第1の袋体の外へ排出する流動体排出工程をさらに備えていることである。
この構成によれば、注入加圧工程の後、第1の袋体の排出口を開いて第1の袋体に流動体を注入して膨らませるだけで、脱水処理後の流動体を第1の袋体から容易に取り出すことができる。従って、脱水処理の後、処理済の流動体をすぐに袋体から排出して利用することができる。
本発明の他の観点による袋詰脱水方法における第3の特徴は、前記注入加圧工程が繰り返し行われ、前記複数の袋体における異なる袋体が交互に前記第1の袋体及び前記第2の袋体となることである。
この構成によれば、異なる袋体において交互に注入加圧作業を繰り返すだけで、異なる袋体において交互に脱水作業が行われることになる。従って、効率よく、注入作業と脱水作業とを行うことができる。
本発明の他の観点による袋詰脱水方法における第4の特徴は、前記注入加圧工程では、前記第1の袋体内に配置されている1つ以上の排水部材を通じて、前記第1の袋体に注入された前記流動体中の水分を前記第1の袋体の外へ排出することである。
この構成によれば、袋体表面を介して水分の排出が可能であるか否かに関わらず、第1の袋体に注入された流動体中の水分を、第1の袋体内に配置された排水部材を介して袋体の外へ排出することができる。即ち、袋体表面から水分の排出が可能である場合は、袋体表面からに加えて排水部材からも排水でき、脱水に係る面積を増大させることができる。このため、排水部材を含まない場合に比べて脱水効果が上がり、脱水処理をより短時間で行うことができる。
また、袋体表面のみから排水する場合、袋体表面にシルトなど細かい固体粒子が付着して袋体表面の織り目に入り込んでしまい水分の通過が妨げられ易く、大幅に脱水効果が低下してしまう。しかし、排水部材を設けることで、袋体表面における脱水効果の低下の問題を軽減することができる。
また、排水部材を袋体内に複数配置した場合は、配置した排水部材の数に応じて、脱水に係る面積を増大させることができ、脱水効果を大幅に向上させることができ、脱水処理をより短時間で行うことができる。
本発明の他の観点による袋詰脱水方法における第5の特徴は、前記注入加圧工程において前記排水部材を通じて前記流動体中の水分を排出する方向とは異なる方向に、前記排水部材の内部に流体を送入する流体送入工程をさらに備えていることである。
この構成によれば、排水部材の表面に細かい固体粒子が付着した場合であっても、流体送入工程が行われることで、排水部材表面に付着した細かい固体粒子を剥離させることができる。従って、排水部材表面における円滑な水分の通過を確保し、脱水効果の低下を抑制することができる。
また、本発明の脱水ユニットは、固体粒子を含有する流動体の袋詰脱水方法において用いられる脱水ユニットに関する。
そして、本発明の1つの観点による脱水ユニットは、前述の目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有しており、以下の特徴を単独で、もしくは、適宜組み合わせて備えている。
前述の目的を達成するための本発明の1つの観点による脱水ユニットにおける第1の特徴は、前記流動体が注入される袋体と、前記袋体を囲むように配置されて当該袋体を拘束する拘束部材と、前記拘束部材の内側において、前記袋体と接するように配置され又は前記袋体内に配置され、液密性及び気密性の少なくともいずれか一方のシール性を有する袋と、を備えていることである。
この構成によれば、袋体が拘束部材で周りを囲まれた状態で、拘束部材の内側に配置された袋を膨らませるため、袋体に袋が接する場合は袋によって袋体が圧迫され、袋体内に袋が配置される場合は袋体内に注入された流動体が袋によって直接圧迫される。これにより、袋体に注入されている流動体中の水分を袋体の外へ排出させることができる。従って、袋体に流動体を注入した後に袋を膨らませるだけで、脱水処理を短時間で容易に行うことができる。また、袋体を積み重ねた後に再度流動体を注入する構成でないことから、流動体が充填された袋体を持ち上げる大掛かりな作業も必要なく、脱水処理が容易で、袋体が破損し易いという問題も軽減できる。
本発明の1つの観点による脱水ユニットにおける第2の特徴は、前記袋は、前記袋体と前記拘束部材との間に介装されていることである。
この構成によれば、拘束部材の内側に袋体と袋とを配置するだけで、容易に、拘束部材で周りを囲まれた状態の袋体を圧迫する脱水ユニットを構成することができる。
本発明の1つの観点による脱水ユニットにおける第3の特徴は、前記袋体内に配置され、注入された前記流動体中の水分を前記袋体の外へ排出する1つ以上の排水部材をさらに備えていることである。
この構成によれば、袋体表面を介して水分の排出が可能であるか否かに関わらず、袋体に注入された流動体中の水分を、袋体内に配置された排水部材を介して袋体の外へ排出することができる。即ち、袋体表面から水分の排出が可能である場合は、袋体表面からに加えて排水部材からも排水でき、脱水に係る面積を増大させることができる。このため、排水部材を含まない場合に比べて脱水効果が上がり、脱水処理をより短時間で行うことができる。
また、袋体表面のみから排水する場合、袋体表面にシルトなど細かい固体粒子が付着して袋体表面の織り目に入り込んでしまい水分の通過が妨げられ易く、大幅に脱水効果が低下してしまう。しかし、排水部材を設けることで、袋体表面における脱水効果の低下の問題を軽減することができる。
また、排水部材を袋体内に複数配置した場合は、配置した排水部材の数に応じて、脱水に係る面積を増大させることができ、脱水効果を大幅に向上させることができ、脱水処理をより短時間で行うことができる。
本発明の1つの観点による脱水ユニットにおける第4の特徴は、前記排水部材は、自己保形性を有する管状の部材であることである。
この構成によれば、排水部材が管状であることで、排水部材の内部空間を大きくすることができ、内部での水の流れが良好となる。また、排水部材内に例えばシルトなど粘性を有する非常に小さな固体粒子が入り込むと、粒子が凝集する場合があり得るが、このような場合でも、内部空間を大きくとれる管状であるために、凝集した固体粒子が詰まるのを防止することができる。そして、自己保形性を有することから、流動体などからの圧力によって排水部材が変形して押しつぶされたりすることを抑制でき、内部での水の流れを良好に保つことができる。
本発明の1つの観点による脱水ユニットにおける第5の特徴は、前記袋体は、水密性を有することである。
固体粒子を含有する流動体が、例えば、有害物質を含む可能性のあるようなもの等であって、脱水処理時に排出される余剰水の回収が必要な場合がある。このような場合であっても、水密性を有する袋体を用いることで、袋体表面から余剰水を排出させずに袋体内の排水部材のみから排出させるようにすることができる。これにより、袋体表面から外部に流出してしまった余剰水を回収しなければならないといったような困難な作業を行うことなく、容易に余剰水を回収することができる。
また、本発明の他の観点による脱水ユニットは、前述の目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有しており、以下の特徴を単独で、もしくは、適宜組み合わせて備えている。
本発明の他の観点による脱水ユニットにおける第1の特徴は、前記流動体が注入されることで膨らむとともに互いに接するように配置される複数の袋体と、前記複数の袋体を囲むように配置されて当該袋体を拘束する拘束部材と、を備えていることである。
この構成によれば、拘束部材で周りを囲まれた複数の袋体のうちの1つの袋体に流動体を注入した状態で他の袋体にも流動体を注入することができるので、拘束部材の内側で他の袋体が膨らまされるとともに、既に流動体が注入されている1つの袋体が圧迫される。これにより、1つの袋体に注入されている流動体中の水分をその袋体の外へ排出させることができる。従って、固体粒子を含有する流動体を袋体内に注入すると略同時に他の袋体から脱水することができ、脱水処理を短時間で容易に行うことができる。
また、異なる袋体において交互に注入作業を繰り返す作業を行えば、異なる袋体において交互に脱水作業が行われることになる。従って、効率よく、注入作業と脱水作業を行うことができる。
また、袋体を積み重ねた後に再度流動体を注入する構成でないことから、流動体が充填された袋体を持ち上げる大掛かりな作業も必要なく、脱水処理が容易で、袋体が破損し易いという問題も軽減できる。
本発明の他の観点による脱水ユニットにおける第2の特徴は、前記袋体内に配置され、注入された前記流動体中の水分を前記袋体の外へ排出する1つ以上の排水部材をさらに備えていることである。
この構成によれば、袋体表面を介して水分の排出が可能であるか否かに関わらず、袋体に注入された流動体中の水分を、袋体内に配置された排水部材を介して袋体の外へ排出することができる。即ち、袋体表面から水分の排出が可能である場合は、袋体表面からに加えて排水部材からも排水でき、脱水に係る面積を増大させることができる。このため、排水部材を含まない場合に比べて脱水効果が上がり、脱水処理をより短時間で行うことができる。
また、袋体表面のみから排水する場合、袋体表面にシルトなど細かい固体粒子が付着して袋体表面の織り目に入り込んでしまい水分の通過が妨げられ易く、大幅に脱水効果が低下してしまう。しかし、排水部材を設けることで、袋体表面における脱水効果の低下の問題を軽減することができる。
また、排水部材を袋体内に複数配置した場合は、配置した排水部材の数に応じて、脱水に係る面積を増大させることができ、脱水効果を大幅に向上させることができ、脱水処理をより短時間で行うことができる。
本発明の他の観点による脱水ユニットにおける第3の特徴は、自己保形性を有する管状の部材であることである。
この構成によれば、排水部材が管状であることで、排水部材の内部空間を大きくすることができ、内部での水の流れが良好となる。また、排水部材内に例えばシルトなど粘性を有する非常に小さな固体粒子が入り込むと、粒子が凝集する場合があり得るが、このような場合でも、内部空間を大きくとれる管状であるために、凝集した固体粒子が詰まるのを防止することができる。そして、自己保形性を有することから、流動体などからの圧力によって排水部材が変形して押しつぶされたりすることを抑制でき、内部での水の流れを良好に保つことができる。
本発明の他の観点による脱水ユニットにおける第4の特徴は、前記袋体は、水密性を有することである。
固体粒子を含有する流動体が、例えば、有害物質を含む可能性のあるようなもの等であって、脱水処理時に排出される余剰水の回収が必要な場合がある。このような場合であっても、水密性を有する袋体を用いることで、袋体表面から余剰水を排出させずに袋体内の排水部材のみから排出させるようにすることができる。これにより、袋体表面から外部に流出してしまった余剰水を回収しなければならないといったような困難な作業を行うことなく、容易に余剰水を回収することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る固体粒子を含有する流動体の袋詰脱水方法を行うときの状態を例示する概略図である。図2(a)は、第1実施形態に係る袋詰脱水方法において用いられる脱水ユニット(第1実施形態に係る脱水ユニット)を例示する側面図であり、図2(b)はそのII-II面図である。なお、図1に示す概略図では、固体粒子を含有する流動体として、海底の底に堆積したヘドロを用いる場合を例示している。
まず、第1実施形態に係る脱水ユニット1について説明する。脱水ユニット1は、図1及び図2に示すように、袋体11と、カバー部材(拘束部材)12と、気密バッグ(シール性として気密性を有する袋)13と、保形ホース(排水部材)14とを備えている。
袋体11は、長手方向両端部分の直径が中央部分に対して連続的に小さくなるように形成された異径筒状織物により構成されている。そして、袋体11の一端15は、金具17により閉塞され、他端16にはホース保持栓18が取り付けられている。袋体11の内部には、複数の保形ホース14が配置され、他端16からはこれら複数の保形ホース14が並んで引き出されている(図2(a)では、1本の保形ホース14のみを図示)。複数の保形ホース14は、各保形ホース14それぞれに対応してホース保持栓18に設けられた貫挿孔を通して引き出されている。なお、ホース保持栓18により、袋体11内に注入された流動体が他端16から漏れないようになっている。
また、袋体11の一端側には、図1に示すヘドロ10のような固体粒子を含有する流動体を注入するための注入口19が設けられている。注入口19は、注入ホース21の一端と接続されており、注入ホース21の他端は海底に配置されたサンドポンプ22に接続される。一方、袋体11の他端側には、袋体11内の流動体を排出するための排出口20が設けられている。排出口20は、排出ホース23の一端と接続されており、排出ホース23の他端は脱水処理後のヘドロ10等が詰め込まれる図示しないバッグや図示しない土質改良機(脱水処理後のヘドロ10等を石灰石と混合して盛土用の改良土を作る装置)などと接続される。
なお、袋体11の材料としては、例えばポリエステル繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維などの汎用繊維やアラミドなどの高強度繊維を用いることができる。袋体11の寸法は、例えば、直径2m、長さ10m程度である。
カバー部材12は、袋体11を囲むように配置されて袋体11の周りを拘束する拘束部材として設けられている。カバー部材12は、長手方向両端が開放された略筒状体として形成されている。カバー部材12の材料としては、例えばポリエステル繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維などの汎用繊維やアラミドなどの高強度繊維で織成された筒状織物を使用することができる。なお、カバー部材12は、必ずしも筒状織物でなくてもよく、袋体11の周りを囲むように拘束できるものであればどのようなものであってもよい。例えば、金属、樹脂、複合材料等で形成された種々の材質のパイプであってもよく、また、袋体11の周りに巻き回される1つ又は複数のベルト状の部材であってもよい。
気密バッグ13は、長手方向両端が閉塞された略筒状体として形成されている。そして、気密バッグ13は、袋体11とカバー部材12との間に介装されており、カバー部材12の内側において袋体11と接するように配置されている。気密バッグ13には、エアー(流体、ガス)を注入及び排出するためのエアー口24が一方の端部に設けられ、エアー用ホース25の一端と接続されている。気密バッグ13は、気密性を有しており、エアー口24からエアー(圧縮空気)が注入されることで膨らまされるようになっている。なお、エアー用ホース25の他端側は、分岐ホース26及び27に分岐するよう接続されており、分岐ホース26は、バルブ28を介して圧縮空気供給源30(コンプレッサーや圧縮空気のレシーバータンク等)に接続されている。一方、分岐ホース27は、バルブ29を介して、外部に開放されている。
気密バッグ13としては、例えば、前述の汎用繊維や高強度繊維で織成された筒状織物の内面にゴムや合成樹脂等で気密層を設けたものを用いることができる。なお、筒状織物を用いずに、ゴムや合成樹脂等だけで構成されているものであってもよい。
保形ホース14は、袋体11内に、袋体11の長手方向に沿って略平行に並んだ状態で配置されており、図2に示すように、袋体11の幅方向に並んで配置されている。なお、保形ホース14は、例えば、スペーサを介することにより袋体11の幅方向において所定間隔で離隔するように配置されるものであってもよい。この場合、スペーサとしては、例えば、中心に保形ホース14の外径とほぼ同径の貫通孔(保形ホース14が貫通して支持される貫通孔)が並んで形成されたものなど種々の形状のものを用いることができる。
袋体11内に配置された保形ホース14の一端は、例えば縫製や接着などで閉塞されており、保形ホース14の他端は、袋体11の他端16に設けられたホース保持栓18の貫通孔にそれぞれ貫挿され、外部に引き出されている。外部に引き出された保形ホース14のさらに他端側は、分岐ホース31及び32に分岐するよう接続されている。分岐ホース31はバルブ33を介して水送入用ポンプ35に接続しており、分岐ホース32はバルブ34を介して排水槽36に接続されている。
保形ホース14は、経糸及び緯糸に合成繊維を使用し、且つ、緯糸の一部にワイヤや合成樹脂からなる剛性を有するモノフィラメントなどを使用することにより、自己保形性を有する管状の部材として織成されている。なお、上述した材料で形成されている保形ホース14の壁面は透水性を有しており、これにより、袋体11内に注入された流動体中の水分を保形ホース14の表面から内部を通じて袋体11の外へと排出する排水部材として機能することができるようになっている。
次に、第1実施形態に係る固体粒子を含有する流動体の袋詰脱水方法について説明する。この袋詰脱水方法は、上述した脱水ユニット1を用いることによって行われ、注入工程と、加圧工程と、水送入工程(流体送入工程)と、処理済流動体排出工程とを備えている。なお、この袋詰脱水方法を実施する場合は、図1に示すように、脱水ユニット1はカバー部材12の内部に袋体11と気密バッグ13とが配置された状態であり、注入ホース21、排出ホース23、エアー用ホース25、保形ホース14は、それぞれ前述したように脱水ユニット1、サンドポンプ22、圧縮空気供給源30、水送入用ポンプ35、排水槽36等の間を接続している。
まず、最初に注入工程が行われる。注入工程では、サンドポンプ22によって海底からヘドロ10が吸い上げられる。ヘドロ10は、土砂等の固体粒子を含有する流動体であって、含水比(土中水の質量の、土の乾燥質量に対する比:JIS A1203より)が高い状態(例えば、160%以上)になっている。そして、吸い上げられたヘドロ10は、注入ホース21を通って袋体11へと圧送される。これにより、ヘドロ10が袋体11内に注入される。このとき、注入ホース21に設けられた図示しないバルブは開放状態であり、一方、排出ホース23に設けられた図示しないバルブは閉止状態であり、ヘドロ10が袋体11内に充填されていくようになっている。
なお、注入工程にて袋体11内にヘドロ10が十分に充填されると、図2に示すように、ヘドロ10が袋体11を内部から圧迫し始める(矢印a)。このため、ヘドロ10の注入を続けて行うと、透水性を有する袋体11の表面から脱水が開始されることになる(矢印b)。また、保形ホース14を通じても脱水が開始されることになる(矢印c)。
十分に袋体11内にヘドロ10が注入された段階で、サンドポンプ22を停止して注入工程を完了し、注入ホース21に設けられたバルブを閉じ、注入ホース21及び排出ホース23のバルブがいずれも閉じられた状態とする。そして、加圧工程が行われる。加圧工程では、まず、分岐ホース27のバルブ29を閉じるとともに分岐ホース26のバルブ28を開いた状態とすることで、圧縮空気供給源30からエアー用ホース25を通じてエアー(圧縮空気)が気密バッグ13内に注入される。
エアー注入が行われると、図3の脱水ユニット1の側面図(同図(a))及びIII−III線矢視断面図(同図(b))に示すように、気密バッグ13が膨らまされる。そして、気密バッグ13が膨らむとともに、カバー部材12で気密バッグ13とともに回りを囲まれて拘束されている袋体11が、膨張した気密バッグ13により圧迫されることになる(矢印d)。このため、袋体11内のヘドロ10が圧迫され、ヘドロ10中の水分が、袋体11の表面を通過して袋体11の外へ排出される(矢印b)。また、ヘドロ10中の水分は、袋体11内の保形ホース14を通じて(保形ホース14の表面から内部に通過し、その後は保形ホース14の内部を通って)も、袋体11の外へと排出される(矢印c)。このように、加圧工程では、気密バッグ13にエアーを注入して膨らませることにより、注入工程で注入されたヘドロ10中の水分が袋体11の外にさらに排出されることになる。
なお、加圧工程中は、分岐ホース31のバルブ31は閉止されており、分岐ホース32のバルブ34が開放された状態になっている。これにより、保形ホース14を通じて脱水された水分は、排水槽36へと貯められることになる。
以上示したように、第1実施形態では注入工程及び加圧工程において脱水作業が行われることになる。
脱水作業は袋体11内のヘドロ10の含水比が規定した状態になるまで行われるが、この脱水作業の途中において、水送入工程(流体送入工程)が行われる。水送入工程では、図3に示すように、排水時における保形ホース14内の水分の流れ方向(矢印c方向)とは逆の方向(矢印e方向)に水(流体)が送入される。水送入工程を行うときは、分岐ホース32のバルブ34が閉止されるとともに、分岐ホース31のバルブ33が開放される。これにより、水送入用ポンプ35から固形粒子を含まない精製水が保形ホース14内に矢印e方向に送入される。
このように、水送入工程では、保形ホース14を通じてヘドロ10の水分を排水する方向(矢印c)とは異なる方向(矢印e)に、保形ホース14の内部に水が送入される。このため、保形ホース14の表面に細かい固体粒子が付着した場合であっても、保形ホース14が内側から外側に向かって逆洗浄されるような状態になり、その付着した細かい固体粒子を保形ホース14の表面から剥離させることができる。従って、保形ホース14の表面における円滑な水分の通過を確保し、脱水効果の低下を抑制することができる。
なお、水送入工程は、全ての保形ホース14に対して一斉に行われるものであってもよく、また、各保形ホース14毎に1つずつ順番に行われるものであってもよい。1つずつ順番に行う場合、水送入工程が行われていないその他の保形ホース14については、ヘドロ10中の水分排出が継続されることになる。また、水送入工程は、1回の脱水作業に関して1回だけ行われるものであってもよく、また複数回行われるものであってもよい。
袋体11内のヘドロ10の含水比が十分に低下して脱水作業が終了すると、その後に、処理済流動体排出工程が行われる。処理済流動体排出工程は、排出ホース23に設けられたバルブを開放し(このとき、注入ホース21のバルブは閉じたままの状態)、気密バッグ13にエアー用ホース25を通じてエアーを注入して膨らませることで行われる。そして、図4の脱水ユニット1の側面図(同図(a))及びIV−IV線矢視断面図(同図(b))に示すように、気密バッグ13が膨らむとともに、カバー部材12で気密バッグ13とともに周りを囲まれて拘束されている袋体11が、膨張した気密バッグ13により圧迫されることになる(矢印d)。このため、袋体11内の脱水処理後のヘドロ10が圧迫され、袋体11の排出口20及び排出ホース23を通じて脱水処理後のヘドロ10が排出されることになる。
このように、処理済流動体排出工程では、脱水が終了した後、袋体11の排出口20を開放した状態で気密バッグ13にエアーを注入して膨らませるだけで、脱水処理後のヘドロ10を袋体11から容易に取り出すことができる。従って、脱水処理の後、処理済のヘドロ10をすぐに袋体11から排出して利用することができる。なお、処理済流動体排出工程が終了した後は、バルブ28を閉じるとともにバルブ27を開けて気密バッグ13からエアーを抜くことで、脱水ユニット1は、第1実施形態に係る袋詰脱水方法が開始される前の状態に戻ることになる。
なお、排出ホース23から排出された脱水後のヘドロ10は、例えば、土質改良機にて石灰石と混合されて、築堤の盛土用の改良土を作るために用いられる。
以上説明した第1実施形態に係る袋詰脱水方法及び脱水ユニット1によると、袋体11に流動体を注入して気密バッグ13を膨らませるだけで、脱水処理を短時間で容易に行うことができる。また、袋体11を積み重ねた後に再度流動体を注入する構成でないことから、流動体が充填された袋体11を持ち上げるという大掛かりな作業も必要なく、脱水処理が容易で、袋体11が破損し易いという問題も軽減できる。
また、脱水ユニット1によると、カバー部材12の内側に袋体11と気密バッグ13とを並べて配置するだけで、容易に、カバー部材12で周りを囲まれた状態の袋体11を圧迫する脱水ユニットを構成することができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る固体粒子を含有する流動体の袋詰脱水方法、及びそれに用いられる脱水ユニットについて説明する。図5(a)は、第2実施形態に係る脱水ユニット2を例示する側面図であり、図5(b)はそのV−V線矢視断面図である。
脱水ユニット2は、脱水ユニット1と同様に用いることができ、例えば、固体粒子を含有する流動体として、図1に示すような、海底の底に堆積したヘドロ10等を用いることができる。
脱水ユニット2は、図5に示すように、複数の袋体11(11a、11b)とカバー部材(拘束部材)12とを備えており、気密性を有する袋は備えられていない。なお、第1実施形態に係る脱水ユニット1と同様の構成要素には、同一の符号を付している。
複数の袋体11は、ヘドロ10等の流動体が注入されることで膨らむとともに互いに接するように配置される。各袋体11(11a、11b)は、第1実施形態に係る脱水ユニット1と同様に構成されている。また、各袋体11内には、脱水ユニット1の場合と同様に、複数の排水部材14が配置されている。各袋体11に接続している注入ホース21及び排出ホース23は、脱水ユニット1の場合と同様に、それぞれサンドポンプ22及び土質改良機に接続される。
カバー部材12は、複数の袋体11を囲むように配置されて当該袋体11を拘束する。このカバー部材12は、脱水ユニット1におけるカバー部材12と同様に構成されている。
次に、第2実施形態に係る固体粒子を含有する流動体の袋詰脱水方法について説明する。この袋詰脱水方法は、上述した脱水ユニット2を用いることによって行われ、初期注入工程と、注入加圧工程と、水送入工程(流体送入工程)と、流動体排出工程とを備えている。
この袋詰脱水方法を実施する場合は、図5に示すように、脱水ユニット2は、カバー部材12の内部に複数の袋体11が配置された状態であり、注入ホース21、排出ホース23、保形ホース14は、脱水ユニット2、サンドポンプ22、水送入用ポンプ35、排水槽36等の間を接続している(図1参照)。なお、サンドポンプ22から2つの注入ホース21へのヘドロ10の注入は、一方の注入ホース21を選択して行えるようになっている。例えば、2つの注入ホース21が切換弁(図示せず)を介して集合注入ホース(図示せず)に接続し、その集合注入ホースがサンドポンプ22に接続しているものであってもよい。この場合、切換弁を切り換えることで、一方の注入ホース21を選択してヘドロ10の注入を行うことができる。
まず、最初に、初期注入工程が行われる。初期注入工程では、サンドポンプ22によって海底からヘドロ10が吸い上げられ、いずれか一方の袋体11(図5では袋体11a)にこのヘドロ10が注入される。このとき、袋体11a側の排出ホース23の図示しないバルブは閉止状態であり、ヘドロ10が袋体11a内に充填されていくようになっている。
ヘドロ10が所定量分だけ袋体11a内に充填されて袋体11aが十分に膨らんだ状態になると、サンドポンプ22を停止し、初期注入工程を終了する。そして、袋体11a側の注入ホース21の図示しないバルブを閉じる。このとき、袋体11aは、ヘドロ10が注入された状態の第1の袋体となっており、袋体11bは、第1の袋体(11a)と接するように配置された第2の袋体となっている。そして、第1の袋体(11a)と第2の袋体(11b)とが、これら複数の袋体11(11a、11b)を囲むように配置されたカバー部材12の内側に配置されている状態になっている。
上記状態(初期注入工程が終了した状態)で、続いて注入加圧工程が行われる。注入加圧工程では、袋体11b側の排出ホース23のバルブを閉じた状態で、サンドポンプ22により袋体11bにヘドロ10の注入が行われる。このように、第2の袋体(11b)内にヘドロ10を注入して第2の袋体(11b)を膨らませることにより(矢印a)、カバー部材12の内部で拘束された第1の袋体(11a)が第2の袋体(11b)によって圧迫されることになる。このため、第1の袋体(11a)内のヘドロ10が圧迫され、ヘドロ10中の水分が、第1の袋体(11a)の表面を通過して外へ排出される(矢印b)。また、ヘドロ10中の水分は、第1の袋体(11a)内の保形ホース14を通じて、第1の袋体11aの外へと排出される(矢印c)。
以上示したように、第2実施形態では、注入加圧工程が行われることで、第1の袋体からの脱水作業と第2の袋体への注入作業とが同時に行われることになる。
注入加圧工程は第1の袋体(11a)のヘドロ10の含水比が規定した状態になるまで行われるが、この注入加圧工程の途中において、水送入工程(流体送入工程)が行われる。水送入工程は、第1実施形態の場合と同じように行われる。即ち、図5に示すように、排水時における保形ホース14内の水分の流れ方向(矢印c方向)とは逆の方向(矢印e方向)に水(流体)が送入される。この水送入工程によって、第1実施形態の場合と同様に、保形ホース14の表面に付着した細かい固体粒子を剥離させ、保形ホース14の表面における円滑な水分の通過を確保し、脱水効果の低下を抑制することができる。
第1の袋体(11a)内の含水比が十分に低下して注入加圧工程が終了すると、その後に、流動体排出工程が行われる。流動体排出工程は、第1の袋体(11a)側の排出ホース23のバルブを開放し(注入ホース21のバルブは閉じたまま)、第2の袋体(11b)へさらにヘドロ10を注入して第2の袋体(11b)を膨らませることで行われる。この流動体排出工程を行うことで、カバー部材12内部において、膨張する第2の袋体(11b)により第1の袋体(11a)が圧迫され、第1の袋体(11a)内の脱水処理後のヘドロ10が、排出ホース23を通じて外へ排出される。
このように、流動体排出工程では、脱水が終了した後、第1の袋体(11a)の排出口20を開放した状態で第2の袋体(11b)を膨らませるだけで、脱水処理後のヘドロ10を第1の袋体(11a)から容易に取り出すことができる。従って、脱水処理後、処理済のヘドロ10をすぐに袋体11から排出して利用することができる。
上記流動体排出工程が終了すると、今度は、袋体11bはヘドロ10が注入された状態である第1の袋体となっており、一方、袋体11aは第1の袋体(11b)と接するように配置された第2の袋体となっている。従って、袋体11bを第1の袋体とし袋体11aを第2の袋体として注入加圧工程を開始することができる状態となっている。
この状態で、再び注入加圧工程を行うことができる。即ち、第2の袋体(11a)にヘドロ10を注入して膨らませることにより、第1の袋体(11b)内に注入されたヘドロ10中の水分を第1の袋体(11b)の外へ排出することができる。また、この注入加圧工程が終了してさらに流動体排出工程まで終了すると、今度は更に袋体11aを第1の袋体とし袋体11bを第2の袋体として注入加圧工程を繰り返すことができる。このように、第2実施形態に係る袋詰脱水方法においては、複数の袋体11における異なる袋体(11a及び11b)が交互に第1の袋体及び第2の袋体となって、注入加圧工程を連続して繰り返し行うことができる。
以上説明した第2実施形態に係る袋詰脱水方法及び脱水ユニット2によると、注入加圧工程において流動体を袋体内に注入すると略同時に他の袋体から脱水することができ、脱水処理を短時間で容易に行うことができる。また、袋体を積み重ねた後に再度流動体を注入する構成でないことから、流動体が充填された袋体を持ち上げる大掛かりな作業も必要なく、脱水処理が容易で、袋体が破損し易いという問題も軽減できる。また、異なる袋体において交互に注入作業を繰り返す作業を行えば、同時に、異なる袋体において交互に脱水作業が行われることになる。従って、効率よく、注入作業と脱水作業を行うことができる。
なお、上記説明した第1実施形態及び第2実施形態に係る袋詰脱水方法及び脱水ユニットにおいては、袋体11の表面を介して水分の排出が可能であるか否かに関わらず、袋体11に注入された流動体中の水分を、袋体11内に配置された保形ホース14を介して袋体11の外へ排出することができる。即ち、袋体11の表面から水分の排出が可能である場合は、袋体11の表面からに加えて保形ホース14からも排水でき、脱水に係る面積が増大させることができる。このため、保形ホース14を含まない場合に比べて脱水効果が上がり、脱水処理をより短時間で行うことができる。
また、袋体11の表面のみから排水する場合、袋体11の表面にシルトなど細かい固体粒子が付着して袋体11の表面の織り目に入り込んでしまい水分の通過が妨げられ易く、大幅に脱水効果が低下してしまう。しかし、保形ホース14を設けることで、袋体11の表面における脱水効果の低下の問題を軽減することができる。
また、保形ホース14を袋体11内に複数配置することで、配置した保形ホース14の数に応じて、脱水に係る面積を増大させることができ、脱水効果を大幅に向上させることができ、脱水処理をより短時間で行うことができる。
また、脱水ユニット1及び脱水ユニット2によると、保形ホース14が管状であることで、保形ホース14の内部空間を大きくすることができ、内部での水の流れが良好となる。また、保形ホース14内に例えばシルトなどの粘性を有する非常に小さな固体粒子が入り込むと、粒子が凝集する場合があり得るが、このような場合でも、内部空間を大きくとれる管状であるために、凝集した固体粒子が詰まるのを防止することができる。そして、保形ホース14は自己保形性を有することから、流動体などからの圧力によって保形ホース14が変形して押しつぶされたりすることを抑制でき、内部での水の流れを良好に保つことができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、次のように変更して実施してもよい。
(1)第1及び第2実施形態においては、海底に堆積したヘドロに対して適用される場合を例にとって説明したが、固体粒子を含有する流動体であれば、第1及び第2実施形態に係る袋詰脱水方法及び脱水ユニットを広く適用することができる。また、必ずしも含水比が高い流動体でなくても(含水比が160%未満であっても)、適用することができる。
(2)第1及び第2実施形態においては、排水部材として保形ホースを用いる場合を説明したが、保形ホース以外の排水部材を用いてもよく、また、必ずしも排水部材は用いなくてもよい。
(3)第1及び第2実施形態においては、流体送入工程が行われる場合について説明したが、必ずしも流体送入工程は行われなくてもよい。また、第1実施形態においては処理済流動体排出工程が行われないものであってもよく、第2実施形態においては流動体排出工程が行われないものであってもよい。処理済流動体排出工程及び流動体排出工程が行われない場合は、脱水処理後の流動体が袋体内に入っている状態のまま築堤等に用いられることになる。
(4)第1及び第2実施形態においては、袋体が透水性を有する場合を例にとって説明したが、袋体が、水密性を有するもの(即ち、袋体の表面と内部との間で水分が通過しないもの)であってもよい。水密性を持たない袋体に、例えば湖沼の底に堆積したダイオキシンなどの有害物質を含む可能性の高い流動体を注入すると、流動体中の水分とともに有害物質が袋体表面から外部に流出してしまう可能性がある。この場合、袋体表面から排出された余剰水を回収する必要がある。しかしながら、袋体は通常寸法が大きいため、全ての余剰水を回収することは困難を伴う作業となる。そこで、有害物質を含む可能性のある流動体を処理する場合など脱水処理時に排出される余剰水の回収が必要な場合は、水密性を有する袋体を用いることで、余剰水を袋体表面から排出させずに袋体内の保形ホース(排水部材)のみから排出させるようにすることができる。これにより、上述のような袋体表面から外部に流出してしまった余剰水を回収しなければならないといったような困難な作業を行うことなく、容易に余剰水を回収することができる。
(5)第1実施形態においては、カバー部材の内側に袋体と気密バッグとが1つずつ配置されている場合を例にとって説明したが、袋体や気密バッグがカバー部材の内側に複数配置されているものであってもよい。図6は、第1実施形態における袋体が複数設けられている場合の変形例に係る脱水ユニット2における長手方向と直行する断面図を示したものである。脱水ユニット2は、2個の袋体11aを備えており、カバー部材12aの内側では、気密バッグ13aが2個の袋体11aの間に位置するように配置されている(気密バッグ13aと袋体11aとは接するように配置されている)。この脱水ユニット2によると、加圧工程において、気密バッグ13aにエアーを注入して膨らませることにより、膨張する気密バッグ13aによって2個の袋体11aがそれぞれ圧迫される。そして、袋体11a内に注入された流動体10a中の水分が、袋体11a内に配置された保形ホース14aを通じて及び袋体11aの表面から、袋体11aの外へと排出されることになる。
また、図7は第1実施形態における気密バッグが複数設けられている場合の変形例に係る脱水ユニット3における長手方向と直交する断面図を示したものである。脱水ユニット3は、2個の気密バッグ13bを備えており、カバー部材12bの内側では、袋体11bが2個の気密バッグ13bの間に位置するように配置されている(2個の気密バッグ13bは、袋体11とカバー部材12との間にそれぞれ介装されている)。この脱水ユニット3によると、加圧工程において、2個の気密バッグ13bにそれぞれエアーを注入して膨らませることにより、膨張する気密バッグ13bによってその間に配置された袋体11bが上下方向両側から圧迫される。そして、袋体11b内に注入された流動体10b中の水分が、袋体11b内に配置された保形ホース14bを通じて及び袋体11bの表面における気密バッグ13bと接していない箇所から、袋体11bの外へ排出されることになる。
(6)第1実施形態においては、カバー部材の内側において袋体と接するように気密バッグが配置されている場合を例にとって説明したが、カバー部材の内側において袋体内に気密バッグが配置されているものであってもよい。図8は、その変形例に係る脱水ユニット4における長手方向と直交する断面図を示したものである。脱水ユニット4は、カバー部材12cの内側に袋体11cが配置され、さらにその袋体11cの内部に気密バッグ13cが配置されている。即ち、袋体11cと気密バッグ13cとが同心円状に2層構造になっており、袋体11c内に注入される流動体10cは、袋体11cの内側と気密バッグ13cの外側との間に充填されることになる。そして、加圧工程においては、気密バッグ13cにエアーを注入して膨らませることにより、袋体11c内に注入された流動体10cが膨張する気密バッグ13cによって直接圧迫される。これにより、流動体10c中の水分が、袋体11c内に配置された保形ホース14cを通じて及び袋体11cの表面から、袋体11cの外へ排出されることになる。
(7)第1実施形態においては、気密バッグに注入される流体は、エアー以外のガスであってもよい。また、ガス以外の流体、例えば水等のような液体であってもよい。流体として液体が注入される場合は、シール性としては、液密性を有する袋(例えば、水を注入する場合は水密性を有する袋)を用いる必要がある。
(8)第1実施形態においては、気密バッグは、袋体にエアー用ホースが取り付け可能なエアー口が設けられている構造であってもよい。即ち、気密バッグを気密バッグとしてだけでなく、袋体としても使用可能なものであってもよい。
(9)第2実施形態においては、袋体の個数が2個でなくてもよく、3個以上であってもよい。例えば、袋体が3個のときは、第1の袋体が1個又は2個で第2の袋体が1個又は2個となるものであってもよい。また、この場合、複数の袋体において大きさが異なっているものであってもよい。
本発明の第1実施形態に係る固体粒子を含有する流動体の袋詰脱水方法を行うときの状態を例示する概略図である。
図1に示す脱水ユニットを例示する側面図及びそのII−II線矢視断面図であって、注入工程を説明する図である。
図1に示す脱水ユニットを例示する側面図及びそのIII−III線矢視断面図であって、加圧工程を説明する図である。
図1に示す脱水ユニットを例示する側面図及びそのIV−IV線矢視断面図であって、処理済流動体排出工程を説明する図である。
本発明の第2実施形態に係る脱水ユニットを例示する側面図及びそのII−II線線矢視断面図である。
第1実施形態における袋体が複数設けられている場合の変形例に係る脱水ユニットを示す断面図である。
第1実施形態における袋が複数設けられている場合の変形例に係る脱水ユニットを示す断面図である。
第1実施形態における拘束部材の内側において袋体内に袋が配置されている場合の変形例に係る脱水ユニットを示す断面図である。矢視断面図である。
符号の説明
1 脱水ユニット
10 ヘドロ(固体粒子を含有する流動体)
11 袋体
12 カバー部材(拘束部材)
13 気密バッグ(袋)