JP4382397B2 - 土砂洗浄装置及び土砂洗浄方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エジェクターによる土砂洗浄装置及び土砂洗浄方法に関し、特に、深層、浅層、高濃度汚染、低濃度汚染、複合汚染、或いは汚染土砂の粒径を問わず、低コストかつ効率的に汚染土砂を浄化することが可能な土砂洗浄装置及び土砂洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、地球規模で環境問題が議論されており、環境汚染の一つである土壌汚染についても関心が高まっている。土壌や地下水を汚染する物質としては、例えば、揮発性有機化合物（例えば、トリクロロエチレン、ベンゼン、テトラクロロエチレン等）、石油系の炭化水素、六価クロム、油分（ベンゼン）等が知られている。
【０００３】
汚染された土壌を浄化する手段として、例えば、ウェルポイント或いはディープウェルを地盤内の汚染土砂部分に打設し、地下水を揚水して地下水位を低減させる一方で、揚水した地下水を地上の浄化設備により浄化した後で、別の場所から注水を行う浄化工法が提案されている。この工法は、汚染土壌内に広く水流を形成して、浸透循環を促進し、土壌中に含まれる汚染物質を除去するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、高度に汚染された土壌は、土粒子間隙に汚染物質が存在しており、土粒子間隙に水や空気が浸入し得ない透水性の悪い状況にある。このため、揚水，注水作業を実施したとしても、地層の層境等において水が行き渡らず、土壌中に含まれる汚染物質を十分に除去することができないという問題があった。特に、シルト質の土壌のように、透水係数が低い土壌にあっては、上記工法では満足な結果を得ることは困難であった。
【０００５】
或いは、タールや重金属による汚染土壌等を、効果的に浄化する方法として、汚染土壌を非汚染土壌に入れ替える土壌置換工法が知られている。この土壌置換工法では、確実に汚染土壌の浄化を行うことが可能であるが、大量の土砂を運搬する際に多量の運搬エネルギー等を消費し、ＣＯ２発生を結局は助長するという問題があった。また、埋め戻し用の土砂を購入するのに多大なコストがかかるという問題があった。さらに、その汚染土砂の最終処理も社会的な大問題となっている。
【０００６】
さらにまた、汚染土砂を掘削して取り出し、プラントに設置した回転ドラムに投入して、洗浄処理を施し、再度地盤に埋め戻す土砂洗浄法が知られている。しかし、この工法によれば、装置システムが複雑及び高価であり、また、大量の土砂を処理するためにプラント設備が大規模となり、設置のための広いスペースが必要となり、設置場所が制限されてしまうという問題があった。また、洗浄された土砂の排出や脱水，埋め戻しを行うために種々の装置が必要とされ、手間とコストがかかるという問題があった。
【０００７】
また、上記工法において、土砂洗浄を行った洗浄水については、粒径が一定の範囲にある凝集剤を用いて浄化処理される。つまり、洗浄水に微粒状カーボン等からなる凝集剤を混入して撹拌し、その後、酸性化剤や高分子凝集剤を添加し、凝集剤に洗浄水中の不純物を吸着させ、シックナー等で連続的に沈降固液分離するものである。洗浄水の浄化処理では、不純物が吸着された凝集剤がスラッジとして発生するため、このスラッジの処理も行わなければならないという不都合があった。
【０００８】
本発明の目的は、安価な構造でありながら、油、重金属等の複合汚染について効率良く土砂洗浄を行うことができる土砂洗浄装置及び土砂洗浄方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、省スペースであり、汚染土砂の浄化処理を現地で行うことができる土砂洗浄装置及び土砂洗浄方法を提供することにある。
さらに、本発明の目的は、極力、汚染土砂洗浄水を場外に出すことを少なくし、土砂運搬等に要されるエネルギー消費を低減し、さらに洗浄水を場内で再利用することにより水の使用量を必要最小限にして、省エネルギー化を実現した土砂洗浄装置及び土砂洗浄方法を提供することにある。
さらにまた、本発明の目的は、大きな面積を有する水槽を使用しなくても、水槽内に流入する汚濁水に含まれる土粒子等の沈降を促進することができる吸水送気兼用フィルター管を備えた土砂洗浄装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明の請求項１に係る土砂洗浄装置によれば、汚染土砂を洗浄し、該洗浄された土砂を粒径別に分級する土砂洗浄装置であって、採取された汚染土砂を収容する土受槽と、該土受槽と管体で接続され、スラリー化された汚染土砂が収納されるスラリー槽と、該スラリー槽と管体で接続され、下部側から沈殿した土砂を取り出す土砂排出口と、上部側から汚染物質を含む水を排出する流出口と、気泡を発生させてフィルターの目詰まりが解消されると共に、汚染物質が分離される吸水送気兼用フィルター管と、を有し、前記スラリー槽から移送される汚染土砂を粒径別に沈殿させる複数の土砂分離槽と、前記土受槽と前記スラリー槽との間、及び前記複数の土砂分離槽の間に配設され、給水槽の水を駆動高圧水として供給されて汚染土砂を洗浄して移送するエジェクターと、前記複数の土砂分離槽の直後に配設され、該土砂分離槽の前記流出口と接続された管体を介して前記土砂分離槽の上部水面付近の貯留水を取水し、スカムを分離するスカム分離槽と、前記スカム分離槽の分離水と、前記複数の土砂分離槽から前記吸水送気兼用フィルター管により直接取水された前記複数の土砂分離槽の貯留水とを濾過する濾過手段と、を備え、該濾過手段で濾過された水を前記給水槽で貯留し、循環させて汚染土砂を連続的に洗浄することにより解決される。
また、このとき、前記スラリー槽と前記土砂洗浄槽との間に、前記スラリー槽と管体で接続され、前記スラリー槽から移送された前記汚染土砂を再度洗浄する再洗浄槽をさらに備え、前記スラリー槽と前記再洗浄槽との間には汚染土砂を洗浄して移送するエジェクターを備える構成としても良い。
【００１０】
土砂分離槽の上部水面付近には、土砂より分離した汚染微細粒子等からなるスカムが浮上分離し、水面付近に薄い層を形成するが、本発明の土砂洗浄方法によれば、分離槽の上部水面付近の水をスカム分離槽に送出するように構成されているので、土砂分離槽で浮上分離したスカムについて、大がかりで複雑な装置を用いることなく、次工程への流出を防止し、適切に処理することが可能となる。
【００１１】
スカム分離槽に流入した貯留水は、スカム分離槽において、スカムと分離水と沈降物に分離される。上部には汚染濃度の高い濃縮スカムが浮上し、中間部は汚染濃度の低い水の層が形成され、底部には比重の重い土砂や、一部の汚染物質が沈降する。
【００１２】
上記濃縮スカムは回収され、分離水は洗浄水として再利用される。このように、洗浄に使用した水を、スカム分離槽で分離水としてから各工程に循環供給して再利用するようにしているので、洗浄水が場外に出ることがなく、また、水の使用量を必要最小限にし、コストの増加を防ぐことが可能となる。
【００１３】
前記スカム分離槽では、取水された水が流速毎分略６０ｃｍ乃至１００ｃｍで移動し、スカムの分離が効率的に行われるように構成されている。
【００１４】
また、本発明の土砂洗浄装置によれば、汚染土砂をエジェクターで洗浄することにより、特に従来では汚染物質の分離が困難であった粘度，シルト等の粒径の微細な土砂についても効率的且つ確実に浄化することが可能であり、汚染された微細粒子の発生量を極めて少なくすることが可能となる。そして、土砂の洗浄が確実に行われるため、水はけについても極めて良好になり、排土後の脱水も短時間で行うことが可能となる。
【００１５】
また、エジェクターにより土粒子等のＳＳ成分が流送過程で単粒子化されるので、排土の脱水工程を大幅に短縮することができ、土砂の埋め戻しを効率的に行うことが可能となる。また、エジェクターによる流送過程で土砂の洗浄を行うので、従来の回転ドラム内にて土砂洗浄する構成等に比して、広いスペースを要することなく土砂洗浄を行うことが可能となる。本発明の土砂洗浄方法によれば、土砂洗浄において広い面積を確保する必要がないため、汚染土砂の発生した土地や工場敷地内で土砂洗浄を行うことが可能であり、土砂等の運搬に伴う環境汚染や、エネルギーの多消費が発生することなく好適である。
【００１６】
なお、洗浄された土砂を土砂分離槽にて沈殿させる処理の前に、土砂分離槽内で土砂を希釈・撹拌する処理が行われるため、土砂の洗浄効果が高められ、スカムの分離をより効果的に行うことが可能となる。
【００１７】
そして、本発明の土砂洗浄装置においては、土砂分離槽で沈殿された土砂をエジェクターにより再洗浄して次の土砂分離槽に移送する処理と、次の土砂分離槽の上部水面付近の水をスカム分離槽に送出する処理と、次のスカム分離槽の分離水を洗浄水として再利用する処理と、次の土砂分離槽に沈殿した土砂を排出する処理と、が行われる。
【００１８】
また、本発明の土砂洗浄装置では、フィルター管で、土砂分離槽の貯留水を吸水する構成とされているので、土砂分離槽が大きな表面積を有していなくても、土砂分離槽への流入量を確保し、槽内での土砂の沈降を促進することが可能となる。また、フィルター管から送気することにより、フィルターの目詰まりを解消するとともに、土砂分離槽に微細気泡を発生させて、土砂分離槽内の汚染物質を分離することが可能となる。
【００１９】
なお、汚染濃度が高い場合は、洗浄された土砂を土砂分離槽に移送する処理の前に、汚染土砂を再洗浄槽に移送し、汚染土砂から汚染物質を分離させる処理を行うと良い。このとき、再洗浄槽の上部水面付近の水をスカム分離槽に送出する処理を行っても良い。
【００２０】
また、再洗浄槽または土砂分離槽にエジェクターを介して土砂を移送することにより、汚染土砂から汚染物質を分離或いは分離されやすい状態とすることができる。そして、エジェクター内での吸引空気により微細気泡が発生され、その気泡により土砂に付着した汚染物質が浮上する。
【００２１】
さらに、再洗浄槽での分離処理がなされた後で、再洗浄槽の貯留水を濾過手段に移送して濾過する処理を行うようにしても良い。さらに、再洗浄槽での分離処理がなされた後で、再洗浄槽に圧縮空気にて微細気泡を発生させて汚染物質を浮上させる処理を行うことにより、再洗浄槽内の微細土粒子に付着した汚染物質を確実に分離させることができ好適である。
【００２２】
また、排出された土砂を脱水して埋め戻す処理において、土砂分離槽から排出された土砂が粒径別に処理されるようにすると、排土後に行うシャワーリングや脱水処理を効率的に行うことができ好適である。
【００２３】
さらに、本発明の土砂洗浄装置において、土砂分離槽に、土砂分離槽の貯留水をフィルターを備えた管で吸水するとともに、管より微細気泡を発生させて前記フィルターの目詰まりを解消し、貯留水に含まれる汚染物質を分離させる吸水送気兼用フィルター管が配設された構成とすることにより、大きな面積を有する水槽を使用しなくても、水槽内に流入する汚濁水に含まれる土粒子等の沈降を促進することが可能となる。
【００２４】
また、前記土砂分離槽は、下部側が上部側よりも狭く形成されるとともに、前記土砂排出口と、該開口を開閉可能な蓋部材またはバルブが設けられた構成とすることにより、土砂分離槽に沈降した土砂が、蓋部材を開放するだけで徐々に排出され、土砂の排出をスムーズに行うことが可能となる。また、土砂を排出するために土砂分離槽の位置を変えたり、傾けたりする必要がないため、広いスペースを必要とすることなく、土砂の排出を行うことが可能となる。
【００２５】
前記土砂洗浄装置に配設される前記吸水送気兼用フィルター管は、ポンプ及びコンプレッサーに接続された切替装置と、該切替装置に接続された管部と、該管部に接続された取水送気部と、該取水送気部に取着されたフィルターと、を備え、前記吸水送気兼用フィルター管を配設することにより所定の取水量を確保し、前記ポンプの駆動により前記水槽内の水が前記フィルターを介して吸水されるとともに、前記コンプレッサーの駆動により前記取水送気部から前記フィルターを介して微細気泡が発生されることを特徴とする。
【００２６】
また、上記課題は、本発明の請求項６に係る土砂洗浄方法によれば、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の土砂洗浄装置を用いた土砂洗浄方法であって、前記土砂分離槽に土砂を移送する前に前記エジェクターにより汚染土砂を洗浄する処理と、該洗浄された土砂を土砂分離槽にて沈殿させ粒径別に分級する処理と、前記土砂分離槽の貯留水を前記吸水送気兼用フィルター管で吸水する処理と、前記吸水送気兼用フィルター管より微細気泡を発生させて前記吸水送気兼用フィルター管の目詰まりを解消するとともに、前記貯留水に含まれる汚染物質を分離させる処理と、前記土砂分離槽の上部水面付近の前記貯留水を前記スカム分離槽に送出する処理と、前記スカム分離槽の濃縮スカムを回収する処理と、前記スカム分離槽の前記分離水と、前記複数の土砂分離槽の貯留水とを濾過して再利用する処理と、前記土砂分離槽に沈殿した土砂を排出する処理と、を連続的に行うこと、により解決される。
このように、吸水送気兼用フィルター管を使用することにより、大きな面積を有する水槽を使用しなくても、水槽内に流入する汚濁水に含まれる土粒子等の沈降を促進することが可能となる。すなわち、本発明の吸水送気兼用フィルター管で水槽内の水を槽外に流出させることにより、水槽への流入量を確保することができる。そして、水槽に汚濁水が流入されたとき、汚濁水に含まれる土粒子等は、取水送気兼用装置のフィルターにより槽外への流出を禁止され、槽内に沈降する。このようにして、槽内に次々に汚濁水を流入させ、この汚濁水からフィルターにより土粒子を取り分けて沈降させ、効率的に浄化処理を行うことが可能となる。
【００２７】
フィルターに土粒子等が詰まり、通水量が確保できなくなったときには、吸水送気兼用フィルター管をコンプレッサーに接続し、取水兼用送気部から微細気泡を発生させる。このようにして、フィルターの細孔に詰まった土粒子等を除去することができる。また、水槽内に微細気泡を発生させることにより、水槽内の汚染物質を気泡に付着させて浮上させ、分離することが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する部材，配置等は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
【００２９】
図１乃至図８は本発明の一実施例を示すものであり、図１は第１実施例における土砂洗浄装置の全体を示す概略図、図２はエジェクターの説明図、図３は各工程での土，水，油の比率を示す一覧表、図４乃至図６は土砂分離槽の説明図、図７はスカム分離槽の説明図、図８は土砂分離槽及びスカム分離槽を示す説明図である。
【００３０】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について説明する。本例では、採取された汚染土砂について、次の方法により浄化するものである。すなわち、本例の土砂処理方法は、採取された汚染土砂をエジェクター８により洗浄し土粒子等ＳＳ成分を単粒子化する処理と、洗浄された土砂を第１の土砂分離槽３へ移送して土砂を沈殿させる処理と、第１の土砂分離槽３の貯留水のうち、汚染微細粒子等からなるスカムが浮上分離した上部水面付近の水を、スカム分離槽に送出する処理と、第１の土砂分離槽３に沈降した土砂をエジェクターで洗浄し、洗浄された土砂を第２の土砂分離槽４へ移送して土砂を沈殿させる処理と、第２の土砂分離槽４の貯留水のうち、汚染微細粒子等からなるスカムが浮上分離した上部水面付近の水を、スカム分離槽に送出する処理と、スカム分離槽１９で分離した濃縮スカムを回収する処理と、スカム分離槽１９で分離した分離水を再度洗浄水として利用する処理と、を行うものである。
【００３１】
上記土砂洗浄を行うための土砂洗浄装置Ｓは、図１に示すように、汚染土砂を吸引し汚染土砂を単粒子化するとともに、汚染物質を分離するエジェクター８と、エジェクター８から排出された土砂が収納されたスラリー槽１と、エジェクター８で再洗浄した土砂が収納された再洗浄槽２と、洗浄された土砂を沈殿させる第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４と、土砂分離槽３，４の上部水面付近の水を受け入れるスカム分離槽１９と、スカム分離槽１９から送水された分離水を濾過する砂濾過槽６と、砂濾過槽６で濾過された水を受け入れる給水槽７と、から構成されている。本例では、濾過手段として砂濾過槽６を用いているが、砂濾過槽６に限らず、袋状フィルター，ゼオライト，活性炭，沈砂池等の他の濾過手段を使用しても良い。なお、図１中の再洗浄槽２に接続された記号Ｐはサンドポンプである。
【００３２】
スラリー槽１には、敷地内で掘削され、土受槽１２ａに蓄積された汚染土１２が、エジェクター８を介して投入される。
【００３３】
エジェクター８は、図１に示すように、土受槽１２ａとスラリー槽１との間、スラリー槽１と再洗浄槽２との間、第１の土砂分離槽３と第２の土砂分離槽４との間に配設されている。エジェクター８は、図２に示すように、吸引側の管体８ａと、排出側の管体８ｂと、排出側の管体８ｂに連続して設けられた排出管８ｃと、吸引側の管体８ａと排出側の管体８ｂの間に設けられた圧力水管８ｄと、圧力水管に連通した気体導入管８ｅと、圧力水管内８ｄに駆動高圧水を供給する圧力水供給源８ｆとを備えて構成されている。
【００３４】
圧力水管８ｄからは、圧力水供給源８ｆから圧送される駆動高圧水が、排出側の管体８ｂへ向けて送出される。駆動高圧水は、例えば５〜２５０ｋｇ／ｃｍ２の圧力で噴出される。本例では、駆動高圧水として給水槽７からの洗浄水を再利用している。
【００３５】
駆動高圧水の初速は３０〜６０ｍ／ｓｅｃであり、駆動高圧水の境界面には負圧が発生する。したがって、駆動高圧水が圧力水管８ｄのノズルから噴射されると、噴出した駆動高圧水のエジェクター作用により、気体導入管８ｅから大気が吸入されて、気体混入状態の圧力水となる。
【００３６】
そして、気体混入状態の圧力水が、排出側の管体８ｂに噴出することにより、吸引側の管体８ａの内部が真空に近い状態となり、これにより、スラリー槽１より、スラリー化された汚染土砂１２が吸い上げられて、排出側の管体８ｂへ圧送される。汚染土砂１２の吸引及び圧送は、駆動高圧水の噴出が続く限り継続して行われる。
【００３７】
エジェクター８により、スラリー化された汚染土砂１２が吸引されると、管体内のＡ点において、吸引された汚染土砂１２と駆動高圧水とが衝突する。これにより、気体，固体，液体の三相状態の衝突が持続され、その結果、汚染土砂１２に付着していた汚染物質が分離、或いは分離されやすい状態となる。
【００３８】
エジェクター８による洗浄では、気体混入状態の圧力水が噴出することにより、土砂、特にシルト，粘土等の微細土粒子が単粒子化し、管内で洗浄水と接しやすくなり、又管内の断面変化により気泡が様々に変化することにより超音波が発生し、且つ空気の曝気作用により、汚染物質と土粒子の分離が瞬時に行われる。このため、従来では、洗浄が困難であった微細土粒子についても好適に洗浄することが可能である。
【００３９】
なお、本例のエジェクターは、図２に示すように、排出側の管体８ｂの管径が、一部で狭くなった箇所８ｇが形成されている。また、排出側の管体８ｂと排出管８ｃとの間に凹部８ｈが設けられている。
【００４０】
上記構成により、排出側の管体８ｂを通過するスラリー化された土砂流は、管径の狭くなった箇所８ｇでさらに高圧になり、勢いよく流れながら凹部８ｈに流れ込み、その後、排出管８ｃへと流出する。
【００４１】
したがって、エジェクター８のＢ点でも、凹部８ｈへ向かう土砂流と、排出管８ｃ側へ流下する土砂流とが衝突し、土砂に付着していた汚染物質が、さらに分離、或いは分離されやすい状態となる。
【００４２】
スラリー槽１の土砂は、再度エジェクター８により希釈，洗浄，撹拌され、再洗浄槽２へ移送される。このとき、希釈水としてはエジェクター８の駆動水が用いられる。再洗浄槽２には水道水等の洗浄水が満たされている。この再洗浄槽２に、スラリー化した洗浄済みの土砂と、土砂から分離された汚染物質、泡状の気体が排出される。
【００４３】
再洗浄槽２では、汚染物質のうち、比重の軽い油分等の汚染物質が、同時に排出される気体によるエアレーションによって撹拌分離されて水面に浮上する。この浮上した汚染物質を含まないように、再洗浄槽２の下部側から、貯留水と土砂を第１の土砂分離槽３へ送出する。
【００４４】
本例では、第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４からなる２つの土砂分離槽を用いて、汚染物質の分離を行う。図４は、本例で用いる土砂分離槽の説明図である。土砂分離槽は、上部側は角柱形または円筒形に形成され、下部側が四角錐の形状に形成されている。下端部には、筒形の土砂排出口３１と、この土砂排出口３１を開閉可能なバルブ３２が設けられている。
【００４５】
土砂分離槽を上記のような形状とすることにより、土砂を排出する際に、堆積した土砂を自然に下方へ移動させ、一箇所から排出させることが可能となる。また、下方から排出するので、土砂分離槽の水位を維持しながら土砂のみを排出することが可能である。本例の土砂分離槽によれば、バルブ３２を開閉するだけで、土砂排出口３１より土砂の排出を連続定量的に行うことが可能となる。
【００４６】
なお、土砂分離槽の形状については、図４に示す形状に限らず、図５に示す形状としても良い。図５の土砂分離槽は、図４の土砂分離槽を縦半分に割ったような形状とされている。このような形状でも、堆積した土砂を自然に下方へ移動させ、一箇所から排出させることが可能である。なお、図５の符号３６は、通水管９を取り付けるための穴である。通水管９が設けられた場合、土砂分離槽３の貯留水は、通水管９を流通して土砂分離槽４に移送され、土砂分離槽４の貯留水は通水管９を流通して砂濾過槽６に移送され濾過される。
【００４７】
図５の土砂分離槽の下部側には、土砂を排出するための土砂排出口３１と、この土砂排出口３１を被覆する蓋体３３が設けられている。蓋体３３は、第１の油圧シリンダ３４により上下方向に移動可能とされている。蓋体３３が上方向に移動したときに、土砂排出口３１が開放される。また、蓋体３３は、土砂排出口３１を閉止しているときに、第２の油圧シリンダ３５により、土砂排出口３１に密着するように構成されている。
【００４８】
したがって、土砂を排出するときには、先ず第２の油圧シリンダ３５が作動され、蓋体３３と土砂排出口３１との密着が解除され、さらに第１の油圧シリンダ３４が作動され、蓋体３３が上方へ移動して、土砂排出口３１が開放される。
【００４９】
なお、図６に示すように、土砂分離槽３，４の下方にスクリューコンベア２０を設けた構成としても良い。スクリューコンベア２０を設けることにより、排出された土砂を、次工程に効率的に移送することが可能となる。このとき、スクリューコンベア２の一端を上方に上げ、土砂分離槽３，４の水位との高低差を小さくすることにより、土砂分離槽３，４からの水の排出を抑えるようにしても良い。
【００５０】
第１の土砂分離槽３には、再洗浄槽２から移送されてきた洗浄済みの土砂と、土砂から分離された汚染物質、泡状の気体が流れ込む。このとき、土砂分離槽内で土砂を希釈・撹拌すると、汚染物質の分離が促進され好適である。このとき、必要であれば、土砂分離槽３に給水槽７から給水を行う。
【００５１】
撹拌手段は、例えば複数枚の羽根部を備えた撹拌羽根と、この撹拌羽根を回転駆動させるモータ等の駆動手段から構成されている。或いは、撹拌手段として、複数本の撹拌棒と、この撹拌棒を所定方向に駆動させる駆動手段からなるもの等、他の構成の撹拌手段を用いても良い。撹拌手段により撹拌された土砂は、油分等の汚染物質が分離されるとともに、土砂分離槽３，４に沈殿する。
【００５２】
第１の土砂分離槽３内に沈殿した土砂は土砂排出口３１から取出され、エジェクター８で希釈，洗浄，撹拌され、第２の土砂分離槽４へ移送される。また、第１の土砂分離槽３内の上部水面付近の水は、スカム分離槽１９へ移送される。
【００５３】
土砂分離槽３，４の上部水面付近には、土砂より分離した汚染微細粒子等からなるスカムが浮上分離し、水面付近に薄い層を形成する。本例の土砂分離槽３，４には、図７に示すように、土砂分離槽３，４の貯留水に浮上したスカムを、外部に送出するための流出口３ｂ，４ｂが形成されている。流出口３ｂ，４ｂには、管体１９ａが接続され、流出口３ｂ，４ｂから管体１９ａに流れ込んだ汚染物質が、スカム分離槽１９まで送出されるように構成されている。なお、土砂分離槽３，４からの流出を確実に行うために、管体１９ａにポンプを設けた構成としても良い。
【００５４】
本例のスカム分離槽１９は鋼管からなり、略４ｍの高さに形成されている。本例では、毎分４０リットル程度の水が土砂分離槽３，４から取水され、スカム分離槽１９に流入する。スカム分離槽１９に流入した水は、スカム分離槽１９内を毎分略６０ｃｍ〜１００ｃｍの流速で移動する。
【００５５】
スカム分離槽内１９では、流入したスカムを含む水が、濃縮スカムと、分離水と、比重の重い物質とに分離される。濃縮スカムは浮上して上部側に集まり、分離水は中間部に位置し、底部には比重の重い土砂や汚染物質が沈降する。
【００５６】
濃縮スカムは回収されて、その後、場外処理される。或いは、濃縮スカムを含む水を砂濾過槽６に送り、砂濾過槽６で汚染物質が除去される。分離水は回収された後、砂濾過槽６に移送され、濾過後に洗浄水として再利用される。なお、分離水の汚染度が低い場合には、砂濾過槽６を通さずに、そのまま洗浄水として再利用することができる。底部に沈降した土砂などは、抜き出された後、洗浄度が低い場合には、再度洗浄が行われる。また、洗浄度が高い場合には、洗浄土として処理される。
【００５７】
第２の土砂分離槽４には、第１の土砂分離槽３から移送されてきた洗浄済みの土砂と、土砂から分離された汚染物質、泡状の気体が流れ込む。そして、流入した土砂が沈殿する。
【００５８】
沈殿した土砂は、第２の土砂分離槽４の下部側から取り出され、脱水後、洗浄土として再利用される。なお、本例では、エジェクターにより土砂の洗浄を行っているので、油，タール，重金属汚染等、汚染物質の種類に拘わらず、また従来の洗浄技術では比較的困難であった透水性の低いシルト粘土等の、微細な土粒子についても、確実に洗浄することが可能となる。したがって、水はけについても極めて良好になり、排土後の脱水も短時間で行うことが可能となる。洗浄土の脱水により生成された水は、給水槽７に移送され再利用される。
【００５９】
第２の土砂分離槽４の水面付近のスカムを含む水は、スカム分離槽１９へ移送される。第２の土砂分離槽４からスカム分離槽１９へ移送された水は、濃縮スカムと分離水とに分離される。なお、本例では、ここでの分離水については、汚染度が低いため、砂濾過槽６を通さずに給水槽７へ移送している。給水槽７に蓄積された水は、土砂分離槽３，エジェクター８、スカム分離槽１９に移送され、洗浄水や希釈水として再利用される。
【００６０】
本例によれば、土砂分離槽のスカムを次の工程に流入させることなく、簡単に分離処理することが可能である。また、スカム分離槽１９で分離された水を再利用する構成とされており、土砂分離槽から洗浄土砂を排出するときに一緒に排出される水量を調整することができる。本例によれば、従来の水洗浄方式に比して、使用水量を１０分の１程度に抑えることが可能である。
【００６１】
図８は、土砂分離槽３，４とスカム分離槽１９について、さらに具体的に示す説明図である。図８では、土砂分離槽３，４として、図５に示す形状の土砂分離槽が使用されている。
【００６２】
図８に示す土砂分離槽３，４には、前記した構成の他、吸水送気兼用フィルター管１６が配設されている。吸水送気兼用フィルター管１６については、第２の実施例において詳細に説明するが、ここで吸水送気兼用フィルター管１６の構成と機能について概略を説明する。
【００６３】
吸水送気兼用フィルター管１６は、管部１６ａと取水送気部１６ｂを備え、取水送気部１６ｂから取水した水を、管部１６ａを介して砂濾過槽６へ移送するように構成されている。吸水送気兼用フィルター管１６は、各土砂分離槽３の大きさに応じて、適切に吸水及び送気できる本数が配設されている。
【００６４】
吸水送気兼用フィルター管１６で土砂分離槽３，４内の貯留水を吸水することにより、土砂分離槽３，４への流入量を確保しながら、見かけの流入量を小さくすることができる。したがって、土砂分離槽３，４において大きな面積を確保しなくても、微細な粒径の土粒子を沈降させることが可能となる。吸水送気兼用フィルター管１６にはフィルターが設けられており、このフィルターにより、所定径以上の土粒子の通過が禁止され、フィルターに引っかかった土粒子が槽内に沈降されるように構成されている。
【００６５】
なお、吸水送気兼用フィルター管１６のフィルターに目詰まりが発生したときには、吸水送気兼用フィルター管１６に圧縮空気を送り、目詰まりを解消するように構成されている。また、吸水送気兼用フィルター管１６へ圧縮空気が送り込まれ、フィルターを通して気泡を発生させることにより、汚染物質を気泡に付着させて浮上させることが可能となる。このようにして、貯留水における汚染物質の濃度低下を図ることができる。
【００６６】
土砂分離槽３，４の流出口３ｂ，４ｂからは、土砂分離槽３，４の上部水面付近の水が流出する。この水は、管体１９ａを通ってスカム分離槽１９へ移送される。スカム分離槽内１９では、流入したスカムを含む水が、濃縮スカム１９ｂと、分離水１９ｃと、比重の重い物質１９ｄと、に分離される。濃縮スカム１９ａは浮上して上部側に集まり、分離水１９ｂは中間部に位置し、底部には比重の重い物質１９ｃとして土砂や、一部の不純物が沈降する。
【００６７】
スカム分離槽１９で分離された濃縮スカム１９ｂは、スカム回収槽１９ｅに移送され、その後、処分される。また、スカム分離槽１９で分離された分離水１９ｃは、スカム分離槽１９から取り出され、希釈水や洗浄水として再利用される。
【００６８】
図８の例では、スカム分離槽１９に、濃縮スカム１９ｂの流出口１９ｆが設けられており、この流出口１９ｆに設けられたバルブ１９ｇを開けることにより、濃縮スカム１９ｂを取り出せるように構成されている。また、スカム分離槽１９には、分離水１９ｃの流出口１９ｈが設けられており、この流出口１９ｈに設けられたバルブ１９ｉを開けることにより、分離水１９ｃを取り出すことができるように構成されている。
【００６９】
以下、上記した第１の実施例に係る土砂洗浄装置を用いて土砂洗浄を行う工程について説明する。ここでは、図１及び図３を用いて、各洗浄工程を経ることにより、掘削された汚染土が洗浄土になるまでの間に、１時間あたりの土、水、油の量（ｍ３）がどのように変化するかについても説明する。図１の括弧付き数字で示されている処理工程のポイントと、図３の括弧付き数字で示されている土、水、油の割合とが対応している。なお、汚染物質として油が除去される例が示されているが、本例の土砂洗浄方法及び土砂洗浄装置によれば、油に限ることなく、スカムとして浮上する重金属等の他の汚染物質についても除去可能であることは勿論である。
【００７０】
先ず、汚染土１２が掘削される（図１及び図３の（１））。汚染土１２が土受槽１２ａに投入されると、土受槽１２ａ内の水によりスラリー化される（図１及び図３の（２））。
【００７１】
土受槽１２ａの汚染土１２がエジェクター８により洗浄されると（図１の（３））、汚染土１２の油分が希釈，洗浄，撹拌によりさらに分離され、土、水、油の割合は、図３の（３）に示すようになる。次いで、スラリー槽１の土砂及び水がエジェクター８により吸引され、再洗浄槽２に移送される（図１の（５））。このとき、さらに土砂から油分が分離され、土、水、油の割合は、図３の（５）に示すようになる。
【００７２】
再洗浄槽２の水面にはスカムが浮上する。このスカムの一部が土受槽１２ａに戻され（図１及び図３の（１１））、再洗浄槽２における土、水、油の割合は、油分の割合が低減し、図３の（６）に示すようになる。
【００７３】
第１の土砂分離槽３では、スカムが浮上するとともに、土砂が沈降する。沈降した土砂は第１の土砂分離槽３の土砂排出口３１から取り出される（図１の（７））。このとき、本例の土砂分離槽によれば、図３の（７）に示されるように、ほぼ土砂のみを取り出すことが可能である。この土砂はエジェクター８を介して第２の土砂分離槽４へ移送される（図１の（８））。このときの、土、水、油の比率は、土砂からさらに油分が分離され、図３の（８）に示すようになる。
【００７４】
一方、第１の土砂分離槽３の上部水面付近の水は、スカム分離槽１９に移送される（図１及び図３の（１６））。スカム分離槽１９で、濃縮スカムと分離水とに分離処理が行われると、中間部の汚染濃度の低い水を給水槽７へ移送し（図１及び図３の（１７））、上部水面付近の汚染濃度の高い水を砂濾過槽６に移送する（図１及び図３の（１８））。砂濾過槽６では、給水槽７の水面付近の水が合流し（図１及び図３の（２３））、土、水、油の割合は図３の（２４）に示すようになる。砂濾過槽６での濾過処理により、油分の含有量が大幅に下がった水が生成されるとともに（図１及び図３の（２１））、油分を多く含む水（排油）が生成される（図１及び図３の（２５））。
【００７５】
第２の土砂分離槽４では、スカムが浮上するとともに、土砂が沈降する。この土砂は、油分の含有量が大幅に低減している（図１及び図３の（９））。この土砂は、脱水後、排土される（図１及び図３の（１０））。排土を脱水することにより生成された水は、油分含有率が低く（図１及び図３の（２０））、洗浄水として再利用される。
【００７６】
また、第２の土砂分離槽４の貯留水は、スカム分離槽１９へ移送される（図１の（１９））。このときの水は、図３の（１９）に示すように、第１の土砂分離槽４からスカム分離槽１９へ移送された水よりも、油分の濃度が低くなっている。スカム分離槽１９の分離水は、洗浄水として使用可能な油分含有率になっており、このため砂濾過槽６を通さずに給水槽７へ移送される（図１及び図３の（２７））。
【００７７】
給水槽７に投入される水は、新水も含んでおり、全体の土、水、油の割合は図３の（２２）に示すようになる。なお、給水槽７においても、スカムが水面付近に浮上する。このため、底部付近の純度の高い水（図１及び図３の（１４））を汲み出し、エジェクター８で希釈・洗浄水として再利用する。従って、図３における（１２），（１３），（１４），（１５），（２６）の土、水、油の割合は同一となっている。
【００７８】
（第２実施例）
次に、本発明の第２実施例について説明する。なお、本例において、前記実施例と同様部材には同一符号を付して、その説明を省略する。図９は第２実施例における土砂洗浄装置の全体を示す概略図、図１０はエアージャッキの説明図、図１１は再洗浄槽から油分等の汚染物質をオーバーフローさせた状態を示す説明図、図１２は土砂分離槽から土砂を排出した状態を示す説明図、図１３は土砂分離槽に吸水送気兼用フィルター管を設けた構成を示す説明図、図１４は吸水送気兼用フィルター管の取水送気部を示す説明図、図１５は吸水送気兼用フィルター管の取水口を示す拡大説明図、図１６は吸水送気兼用フィルター管による吸水状態及び空気導入状態を示す説明図、図１７は土砂洗浄方法の工程を示すブロック図である。
【００７９】
本例では、採取された汚染土砂について、次の方法により浄化するものである。本例の土砂処理方法は、採取された汚染土砂をエジェクター８により洗浄し土粒子等ＳＳ成分を単粒子化する処理と、洗浄された土砂を第１の土砂分離槽３へ移送して粗粒土を分級する処理と、第１の土砂分離槽３の貯留水を吸水送気兼用フィルター管１６で吸水する処理と、吸水送気兼用フィルター管１６より微細気泡を発生させてフィルター１６ｄの目詰まりを解消するとともに、第１の土砂分離槽３の貯留水に含まれる汚染物質を分離させる処理と、洗浄された土砂を第２の土砂分離槽４へ移送して細粒土を分級する処理と、第２の土砂分離槽４の貯留水を吸水送気兼用フィルター管１６で吸水する処理と、吸水送気兼用フィルター管１６より微細気泡を発生させてフィルター１６ｄの目詰まりを解消するとともに、第２の土砂分離槽４の貯留水に含まれる汚染物質を分離させる処理と、洗浄された土砂を第３の土砂分離槽５へ移送して微細粒土を分級する処理と、第３の土砂分離槽５の貯留水を吸水送気兼用フィルター管１６で吸水する処理と、吸水送気兼用フィルター管１６より微細気泡を発生させてフィルター１６ｄの目詰まりを解消するとともに、第３の土砂分離槽５の貯留水に含まれる汚染物質を分離させる処理と、第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５の貯留水を濾過手段としての砂濾過槽６に移送して濾過する処理と、濾過水を給水槽７に移送し洗浄水として再利用する処理と、各土砂分離槽３，４，５に沈殿した土砂を排出する処理と、排出された土砂を脱水して埋め戻す処理と、を行うものである。これら全ての処理を１サイクルとし、１サイクルは約３０〜６０分間で行われる。なお、本例では、排出された土砂を埋め戻す処理を行っているが、他の用途に使用しても良い。
【００８０】
上記土砂洗浄を行うための土砂洗浄装置Ｓは、図９に示すように、汚染土砂が収納されたスラリー槽１と、汚染土砂を吸引し汚染土砂を単粒子化するとともに、汚染物質を分離するエジェクター８と、エジェクター８から排出された土砂から汚染物質を分離する再洗浄槽２と、洗浄された土砂を沈殿させる第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５と、土砂分離槽３，４，５の貯留水を吸水するとともに、土砂分離槽３，４，５へ送気し微細気泡を発生させる吸水送気兼用フィルター管１６と、土砂分離槽３，４，５から送水された貯留水を濾過する砂濾過槽６と、砂濾過槽６で濾過された水を受け入れる給水槽７と、再洗浄槽１及び土砂分離槽３，４，５に配設されたエアージャッキ１０と、から構成されている。
【００８１】
第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５は通水管９にて連結されている。土砂分離槽３，４，５の貯留水は、上記吸水送気兼用フィルター管１６により吸水される他、通水管９も流通し、最終的に砂濾過槽６にて濾過される。
【００８２】
スラリー槽１には、敷地内で油圧ショベル等により掘削され、ホイールローダー１１により運搬された汚染土１２が投入され、給水槽７から循環されてきた洗浄水７ａが適量加えられる。スラリー槽１に汚染土１２を投入する際には、スラリー槽１の後段で汚染土１２を洗浄するエジェクター８の管径を考慮して、所定粒径以上の礫，ガラが投入されないようにする。
【００８３】
このため、本例では、スラリー槽１の上部に孔が穿設されたスクリーン１ａを設け、所定粒径以上の礫，ガラを除去するように構成されている。なお、汚染土１２の性質によっては、スラリー槽１内に適量の反応剤を添加し、エジェクター８での吸引，流送過程での汚染物質との分離が促進されるようにする。
【００８４】
スラリー槽１と再洗浄槽２、及び再洗浄槽２と第１の土砂分離槽３との間にエジェクター８が配設されている。なお、エジェクター８を、第１の土砂分離槽３と第２の土砂分離槽４、第２の土砂分離槽４と第３の土砂分離槽５との間にエジェクター８を設けた構成としても良い。また、スラリー槽１に土砂を投入する際に、エジェクター８を介して投入する構成としても良い。
【００８５】
エジェクター８により洗浄された土砂は、排出管８ｃから、再洗浄槽２へ移送される。再洗浄槽２には水道水等の洗浄水が満たされている。この再洗浄槽２に、スラリー化した洗浄済みの土砂と、土砂から分離された汚染物質、泡状の気体が排出される。
【００８６】
再洗浄槽２では、汚染物質のうち、比重の軽い油分等の汚染物質が、同時に排出される気体によるエアレーションによって撹拌分離されて水面に浮上する。水面に浮上した油分等の汚染物質（スカム）について、本例では、再洗浄槽２の外にオーバーフローさせて除去することができるように構成されている。
【００８７】
すなわち、本例の土砂洗浄装置Ｓでは、図１１に示すように、再洗浄槽２の底部側にエアージャッキ１０が配設されており、このエアージャッキ１０で再洗浄槽２を傾斜させることにより、水面に浮上した汚染物質（スカム）１３を除去するように構成されている。
【００８８】
再洗浄槽２の上部開口縁部には、再洗浄槽２よりオーバーフローされた汚染物質（スカム）１３を受ける受トレー２ａが設けられている。受トレー２ａは、再洗浄槽２の傾斜側の開口縁部に設けられている。受トレー２ａに流入された汚染物質（スカム）１３が、高濃度油分スラッジである場合は、ストックされ場外処分される。
【００８９】
エアージャッキ１０は、図１０に示すように、ガイド１０ａと、空気袋１０ｂと、空気注入口１０ｃとから構成されており、空気袋１０ｂの外周側辺は、上下方向に伸縮可能な蛇腹となっている。そして、空気注入口１０ｃから空気が供給されると、空気袋１０ｂの蛇腹部分がガイド１０ａに沿って広がるように構成されている。エアージャッキ１０は、空気が導入されていないときには２２ｍｍ程度であり、再洗浄槽２の設置状態に影響を与えない程度の薄さとされている。
【００９０】
したがって、空気注入口１０ｃから空気が供給されると、空気袋１０ｂの蛇腹の部分が上方へ広がり、再洗浄槽２のエアージャッキ１０が配設された側が上方に持ち上げられる。なお、汚染物質１３をオーバーフローするときには、エアージャッキ１０は１０〜５０ｍｍ程度の幅で膨張される。
【００９１】
このようにして、再洗浄槽２が傾斜し、再洗浄槽２の水面に浮上した油分等の汚染物質（スカム）１３が受トレー２ａへ移送され、汚染物質（スカム）１３が除去される。このように、土砂洗浄の工程のはじめに、先ず再洗浄槽２において油分等の汚染物質を除去することにより、次工程での浄化処理への負荷を軽減することが可能となる。なお、汚染濃度が比較的低い場合には、再洗浄槽２を設けない構成としても良い。
【００９２】
なお、本実施例において、再洗浄槽２で浮上した汚染物質（スカム）１３を除去するために、前記第１の実施例のように、再洗浄槽２に汚染物質（スカム）排出のための流出口を設け、この流出口から汚染物質（スカム）１３を排出する構成としても良い。
【００９３】
再洗浄槽２で油分等の汚染物質が分離された土砂は、エジェクター８を介して第１の土砂分離槽３へ移送される。本例では、第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５からなる３つの土砂分離槽を用いて、土砂の分級を行う。
【００９４】
本例の土砂分離槽３，４，５は、設置に広いスペースを必要とせず、またトラックで運搬可能な大きさに形成されている。すなわち、本例の土砂洗浄装置Ｓでは、各土砂分離槽３，４，５に、取水送気兼用装置としての吸水送気兼用フィルター管１６が配設されており、この吸水送気兼用フィルター管１６にて、土砂分離槽内の貯留水を吸水することにより、大型の土砂分離槽３，４，５を用いなくても、土砂の沈降が促進されるように構成されている。
【００９５】
一般に、土砂沈降は、水槽の面積と、水槽への流入量で決定される。
粒子の沈降速度は、粒子の粒径と比重により求められるが（ストークスの理論）、水槽の面積をＡ、流入量をＱとしたとき、ｖ＝Ｑ／Ａで求められるｖ値が、土粒子の沈降速度以下であるとき、土粒子はこの槽内で沈降する。
【００９６】
したがって、微細な粒径の土粒子を沈降させるためには、広い面積を有する水槽が必要であった。しかし、本例の土砂洗浄装置Ｓでは、土砂分離槽３，４，５に吸水送気兼用フィルター管１６が配設されており、この吸水送気兼用フィルター管１６で土砂分離槽３，４，５内の貯留水を吸水することにより、土砂分離槽３，４，５への流入量を確保することができる。吸水送気兼用フィルター管１６にはフィルター１６ｄが設けられており、このフィルター１６ｄにより、所定径以上の土粒子の通過が禁止され、槽内に土粒子が沈降される。
【００９７】
すなわち、吸水送気兼用フィルター管１６による吸水量をＱ´とすると、水槽への見かけの流入量は（Ｑ−Ｑ´）となり、流入量Ｑに吸水量Ｑ´を近づけることにより、槽への流入量を確保することができる。流入する汚濁水に含まれる土粒子はフィルター１６ｄで取り分けられ、順次沈降する。このようにして、水槽の面積が小さくても土粒子の槽内での沈降が促進される。
【００９８】
本例の土砂洗浄装置Ｓの土砂分離槽３，４，５は、より具体的には、開口面積が２．４ｍ×２．４ｍ＝５．７６ｍ２程度の大きさとなるように形成されている。なお、土砂分離槽３，４，５の深さは適宜設定される。
【００９９】
ここで、第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５に配設される吸水送気兼用フィルター管１６について説明する。吸水送気兼用フィルター管１６は、各土砂分離槽３，４，５の大きさに応じて、適切に吸水及び送気できる本数が配設されている。吸水送気兼用フィルター管１６は、管部１６ａと取水送気部１６ｂを備え、取水送気部１６ｂから取水した水を、管部１６ａを介して砂濾過槽６へ移送するように構成されている。
【０１００】
図１４は、取水送気部１６ｂを示すものである。図示されているように、取水送気部１６ｂには取水及び送気を行う取水送気口として、複数本の多孔管１６ｃがクシ型に並列して設けられている。そして、それぞれの多孔管１６ｃには、図１５に示すようにフィルター１６ｄが取着され、所定の粒径以上の土粒子が通過できないように構成されている。
【０１０１】
フィルター１６ｄは、１〜５μｍ程度の細孔が設けられ、汚染物質と一部の微細粒土以外は通過できないように構成されている。したがって、貯留水中の汚染物質は極めて粒径が小さいか、或いはイオン化しているため、フィルター１６ｄを通過するが、土粒子は通過を遮断される。なお、各土砂分離槽の沈降土の粒径は、フィルター１６ｄの細孔の大きさを変えることにより調整することができる。このようにして、多孔管１６ｃに配設されたフィルター１６ｄにより、土砂と汚染物質の分離が確実に図られる。
【０１０２】
土砂分離槽３，４，５に吸水送気兼用フィルター管１６を配設する場合は、吸水送気兼用フィルター管１６の取水送気部１６ｂが、土砂分離槽３，４，５の上下方向に重なるように配設する。このとき、吸水及び送気を偏りなく効果的に行うために、多孔管１６ｃが互い違いになるように配設する。
【０１０３】
図１６に示すように、吸水送気兼用フィルター管１６には、駆動源としてポンプ１６ｅが接続されている。そして、ポンプ１６ｅが作動しているときには、吸水送気兼用フィルター管１６は土砂分離槽３，４，５中の貯留水を吸水し、砂濾過槽６へと移送する。
【０１０４】
なお、吸水送気兼用フィルター管１６のフィルター１６ｄに目詰まりが発生したときには、吸水送気兼用フィルター管１６に圧縮空気を送り、目詰まりを解消するように構成されている。このため、本例の吸水送気兼用フィルター管１６には、上記したポンプ１６ｅの他、圧縮空気を送付するコンプレッサー１６ｆが接続されている。そして、切替装置としての切替バルブ１６ｇを介して、吸水送気兼用フィルター管１６にて貯留水を吸水することも、或いは、吸水送気兼用フィルター管１６へ圧縮空気を送付することも、両方できるように構成されている。
【０１０５】
すなわち、吸水送気兼用フィルター管１６に目詰まりが発生した場合は、吸水送気兼用フィルター管１６を駆動していたポンプ１６ｅから、コンプレッサー１６ｆへ接続を切り替え、コンプレッサー１６ｆから吸水送気兼用フィルター管１６へ圧縮空気を送り込む。吸水送気兼用フィルター管１６へ圧縮空気が送り込まれると、フィルター１６ｄに付着していた礫，ガラ，土粒子等が吹き飛ばされ、フィルター１６ｄの目詰まりが解消される。
【０１０６】
また、吸水送気兼用フィルター管１６へ圧縮空気が送り込まれ、フィルター１６ｄを通して気泡を発生させることにより、汚染物質を気泡に付着させて浮上させることが可能となる。このようにして、貯留水における汚染物質の濃度低下を図ることができる。
【０１０７】
そして、吸水送気兼用フィルター管１６が複数本配設されている場合は、一部の吸水送気兼用フィルター管１６について、圧縮空気を送り込む用途のみとして使用し、槽内に連続して圧縮空気を送り込むようにすると好適である。
【０１０８】
なお、第３の土砂分離槽５には、微細粒土５ａが沈殿しており、圧縮空気が送り込まれたときに微細粒土５ａが貯留水中に拡散して、吸水送気兼用フィルター管１６のフィルター１６ｄに目詰まりが発生しやすくなる。
【０１０９】
このため、図１３に示すように、第３の土砂分離槽５内に、土砂分離槽５の底部側から水面上に達するまでの範囲で槽内を被覆し、被覆された部分への微細粒土５ａの浸入を防止するフィルター５ｂを設置し、フィルターで被覆された範囲で、吸水送気兼用フィルター管１６にて上澄を吸水するようにすると好適である。フィルター５ｂには、１〜５μｍ程度の細孔が設けられていると好適である。
【０１１０】
フィルター５ｂが目詰まりした場合は、吸水送気兼用フィルター管１６よりエアーを吹き付けたり、フィルター５ｂを振動させたり、或いは、フィルター５ｂに囲まれている側から圧力水を流通させることにより解消する。
【０１１１】
なお、第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５に、上部水面付近の水を外部に流出させるための流出口を設け、この流出口から汚染物質を含む水が、スカム分離槽１９に送出される構成としても良い。
【０１１２】
また、第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５に、汚染物質ガスの大気への蒸発を防止する蓋を設けた構成としても良い。また、気泡発生及び吸水を行う吸水送気兼用フィルター管１６を、再洗浄槽２に設けた構成としても良い。
【０１１３】
第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５は通水管９で連結され、それぞれの土砂分離槽３，４，５の貯留水が、通水管９を通って次の工程へ移動するように構成されている。
【０１１４】
通水管９の取水口には、フィルター９ａが設けられている。フィルター９ａには５〜１０μｍ程度の細孔が設けられ、所定の粒径以上の礫，ガラ，土粒子が通過できないように構成されている。
【０１１５】
通水管９に設けられるフィルター９ａの細孔は、第１の土砂分離槽３に設けられているフィルター９ａの孔が最も大きく、次に、第２の土砂分離槽４に設けられているフィルター９ａの孔が大きく、第３の土砂分離槽５に設けられているフィルター９ａの孔が最も小さくなるように構成されている。
【０１１６】
なお、土砂分離槽３，４，５には、吸水送気兼用フィルター管１６より微細な気泡が導入されているので、フィルター９ａへの目詰まりは発生しにくくなっているが、次第に目詰まりが発生した場合は、フィルター９ａに振動を与え、フィルター９ａに付着した土粒子をふるい落として、フィルター９ａの目詰まりを解消する。
【０１１７】
また、それぞれの土砂分離槽３，４，５の下部には、図１２に示すように、土砂分離槽３，４，５内で沈殿した土砂を排出するための土砂排出口１４が設けられている。土砂排出口１４は、土砂分離槽３，４，５の周壁に設けられた開口１４ａと、この開口１４ａを被覆する蓋体１４ｂとから構成されている。
【０１１８】
蓋体１４ｂは、上部側が土砂分離槽３，４，５に固着され、下部側が開閉可能とされている。蓋体１４ｂは、土砂排出時以外は、パッキング体等により土砂分離槽３，４，５の開口に密着して配設されるように構成されている。
【０１１９】
各土砂分離槽３，４，５には、水道水等の洗浄水が満たされている。この土砂分離槽３，４，５に、洗浄済みの土砂と、土砂から分離された汚染物質、泡状の気体が排出される。
【０１２０】
また、各土砂分離槽３，４，５には、エアージャッキ１０が設けられている。土砂分離槽３，４，５に配設されたエアージャッキ１０は、後述するように、土砂分離槽３，４，５内に沈降した土砂を排出する際に、土砂分離槽３，４，５を傾斜させるために設けられている。
【０１２１】
第１の土砂分離槽３には、再洗浄槽２から移送されてきた洗浄済みの土砂と、土砂から分離された汚染物質、泡状の気体が流れ込む。そして、流入した土砂のうち、粗粒土３ａ等の比重の大きいものが沈殿する。なお、比重の軽いシルト分等は水中に浮遊して濁水を形成する。
【０１２２】
第１の土砂分離槽３の濁水は、通水管９を介して第２の土砂分離槽４へ移送される。また、第１の土砂分離槽３の濁水の一部は、吸水送気兼用フィルター管１６により、砂濾過槽６へ移送される。
【０１２３】
第２の土砂分離槽４では、第１の土砂分離槽３から移送されてきた土砂のうち、細粒土４ａ等が沈殿する。そして、第２の土砂分離槽４でも、比重の軽いシルト分等は水中に浮遊して濁水を形成する。
【０１２４】
第２の土砂分離槽４の濁水は、通水管９を介して、第３の土砂分離槽５に移送される。また、第２の土砂分離槽４の濁水の一部は、吸水送気兼用フィルター管１６により、砂濾過槽６へ移送される。
【０１２５】
第３の土砂分離槽５では、第２の土砂分離槽４から移送されてきた土砂のうち、微細粒土５ａ等が沈殿する。第３の土砂分離槽５の貯留水は、通水管９及び吸水送気兼用フィルター管１６により、砂濾過槽６へ移送される。
【０１２６】
砂濾過槽６には、粒径の異なる砂濾材が層状に重ねて配設されており、この砂濾材を汚水が流通していく間に、汚水に含まれる汚染物質が砂濾材に付着して除去されるように構成されている。
【０１２７】
砂濾過槽６では、汚水が砂濾材を通過する過程で、汚染物質の大半が砂濾材によって吸着捕捉される。よって、汚水が砂濾過槽６の底部に達して濾過水となった時点では、濾過水は洗浄が完了した状態となっている。濾過水は、ポンプ６ｂに接続された吸引用配管６ａにより吸引され、給水槽７に移送される。そして、給水槽７に蓄積された濾過水は、洗浄水として再利用される。
【０１２８】
なお、砂濾過槽６の他にゼオライト槽（図示せず）を設け、重金属イオンや、エマルジョン化した油を除去する構成としても良い。
また、給水槽７に移送された濾過水について、さらに浄化が必要である場合は、水処理装置１５に移送され化学的処理を行う構成としても良い。
【０１２９】
例えば、濾過水に水銀化合物が含有されている場合は、濾過水は中和処理槽１５ａに移され、硫化ソーダもしくは水硫化ソーダが添加され、不溶性の硫化水銀が生成される。
【０１３０】
また、濾過水にヒ素が含有されている場合は、過剰の第二鉄塩が添加され、不溶性の砒酸鉄とされた後、凝集沈殿槽１５ｂにおいて水酸化鉄と共に凝集分解される。或いは、濾過水に鉛が含まれている場合は、アルカリ剤が投入されてｐＨ＝９〜１０に調整され、凝集沈殿して分離される。
【０１３１】
その他、汚染物質に応じた水処理がなされる。化学的処理がなされた濾過水は、フィルタープレス１５ｃを通過させることによりスラッジが取り除かれ、清水槽へ移送される。スラッジは脱水された後、場外処理される。
【０１３２】
以上のようにして、汚染土１２から汚染物質が分離され、汚染物質は、エジェクター８による洗浄処理、再洗浄槽２からのオーバーフロー処理、吸水送気兼用フィルター管１６による砂濾過槽６への送水、及び微細気泡による汚染物質の浮上処理、砂濾過槽６での濾過処理により除去され、各土砂分離槽３，４，５内には洗浄済みの土砂が沈降する。
【０１３３】
洗浄済みの土砂は、土砂分離槽３，４，５内の残留水が全て排水された後、土砂分離槽３，４，５の外に排出される。なお、土砂分離槽３，４，５内の排水は、吸水送気兼用フィルター管１６により吸水して行っても良い。このとき、第３の土砂分離槽５，第２の土砂分離槽４，第１の土砂分離槽３の順で吸水を行うと良い。
【０１３４】
すなわち、この順番で吸水を行うことにより、砂濾過槽６で吸着される汚染物質の量が次第に増加することになるので、特に、はじめの段階で砂濾過槽６による浄化処理がスムーズに行われ、効率的に濾過処理を行うことができる。
【０１３５】
排土を行う際は、各土砂分離槽３，４，５の下面に配設されたエアージャッキ１０を用いて土砂分離槽３，４，５を傾け、土砂分離槽３，４，５内の土砂を排出する。土砂を排出する場合は、エアージャッキ１０が３００ｍｍ程度膨張し、再洗浄槽２にて汚染物質１３をオーバーフローさせるときよりも、より急な角度で傾斜するようにする。
【０１３６】
エアージャッキ１０が膨張すると、土砂分離槽３，４，５の、エアージャッキ１０が配設された側が上方に持ち上げられる。土砂分離槽３，４，５が傾斜することにより、土砂分離槽３，４，５の下方に設けられた土砂排出口１４より、土砂分離槽３，４，５内の土砂がスムーズに排出される。
【０１３７】
本例の土砂洗浄装置Ｓでは、第１の土砂分離槽３で粗粒土３ａが分離され，第２の土砂分離槽４で細粒土４ａが分離され，第３の土砂分離槽５で微細粒土５ａが分離されるように構成されているので、それぞれの土砂分離槽３，４，５からは粒径の揃った土砂が排出される。
【０１３８】
したがって、排土処理としてシャワーリングを行う際には、各粒径に適正な水圧で行うことができる。また、本例の土砂洗浄装置Ｓによれば、エジェクターにより土粒子等のＳＳ成分が流送過程で単粒子化されているので、排土の脱水工程を大幅に短縮することができる。脱水を行う際には、各粒径の土砂毎に、最適な水切り孔が形成された脱水用ネットや脱水用トレイ等の脱水装置１７を用い、効率的に水切りすることが可能となる。
【０１３９】
脱水処理がなされた土砂は、クレーンにより土砂受トレイ１８に移送され、ここで、汚染物質が十分に除去されているかどうか簡易分析がなされる。その後、土砂は粒径別にストックヤードに一時的にストックされ、最終的に検査した後、埋め戻し処理がなされる。
【０１４０】
本例の土砂洗浄装置Ｓから排出される土砂は、排土の粒径が揃っているので、再利用も容易である。粗粒土３ａや細粒土４ａは脱水が好適に行われるため、そのまま埋め戻したり、建築用の下地材としての再利用が可能である。微細粒土５ａは脱水性能が低いが、発生量も少量であり、生石灰にて処理後、埋め戻しが可能であり、またセメント等とともにコンクリートの材料として使用することが可能である。
【０１４１】
ここで、本例の土砂洗浄方法の工程について、図１７のブロック図にて説明する。
先ず、汚染土がスラリー槽１に投入され、給水槽７から洗浄水が供給され、スラリー化された汚染土が得られる（ステップＳ１）。次いで、スラリー槽１の汚染土がエジェクター８により吸引される。汚染土は、エジェクター８による流送過程で汚染物質が分離または分離されやすい状態とされ、洗浄済みの土砂、土砂から分離された汚染物質が再洗浄槽２に移送される（ステップＳ２）。
【０１４２】
エジェクター８から排出される微細気泡により、再洗浄槽２の水面には汚染物質が浮上され、この汚染浮上物質は、エアージャッキ１０で再洗浄槽２を傾けることによりオーバーフローされる（ステップＳ３）。再洗浄槽２内の土砂は、エジェクター８を介して第１の土砂分離槽３に移送される（ステップＳ４）。
【０１４３】
第１の土砂分離槽３では、粗粒土が沈殿し分離される（ステップＳ５）。第１の土砂分離槽３の貯留水は、通水管９を介して第２の土砂分離槽４へ移送される（ステップＳ６）。さらに、第１の土砂分離槽３の貯留水は、吸水送気兼用フィルター管１６を介して砂濾過槽６へ移送される（ステップＳ７）。
【０１４４】
第２の土砂分離槽４では、細粒土が沈殿し分離される（ステップＳ８）。第２の土砂分離槽４の貯留水は、通水管９を介して第３の土砂分離槽５へ移送される（ステップＳ９）。さらに、第２の土砂分離槽４の貯留水は、吸水送気兼用フィルター管１６を介して砂濾過槽６へ移送される（ステップＳ１０）。
【０１４５】
第３の土砂分離槽５では、微細粒土が沈殿し分離される（ステップＳ１１）。第３の土砂分離槽５の貯留水は、通水管９及び吸水送気兼用フィルター管１６を介して砂濾過槽６へ移送される（ステップＳ１２）。
【０１４６】
砂濾過槽６では汚染水が濾過され、その濾過水は吸引用配管により吸引され、給水槽７に移送される（ステップＳ１３）。また、各土砂分離槽３，４，５のほぼ全ての貯留水が、砂濾過槽６に移送されたことが確認されたら、エアージャッキ１０で各土砂分離槽３，４，５を傾斜させ、土砂分離槽３，４，５に沈殿した土砂を排出する（ステップＳ１４）。
【０１４７】
排出された土砂は、粒径別にシャワーリングされ、脱水用トレイに載置されて脱水処理が行われ（ステップＳ１５）、検査後、用途別に埋め戻しがなされる（ステップＳ１６）。
【０１４８】
なお、上記実施例において、連続して土砂洗浄処理を行う場合は、スラリー槽を二槽用意し、交互に土砂を充填しながら、洗浄処理を行うと良い。また、採取箇所によって異なる汚染物質が付着している場合についても、スラリー槽を複数用意し、汚染物質の種類によって土砂を分類し、別々のスラリー槽に収納するようにすると良い。また、第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５の間に、エジェクター８を設ける構成としても良い。
【０１４９】
また、上記実施例では、再洗浄槽２に浮上した油分を、エアージャッキ１０を用いて再洗浄槽２を傾斜させることによりオーバーフローさせる構成を示したが、これに限らず、第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５について、浮上した汚染物質をエアージャッキ１０を用いてオーバーフローさせるようにしても良い。
【０１５０】
この場合、第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５に配設された通水管９のフィルター９ａについて、通常のフィルターと，水の流通をストップ可能な蓋体とに切替可能としておき、汚染物質をオーバーフローさせるときは、蓋体で通水管９の流通をストップさせ、通水管９による土砂分離槽同士の接続を解除してから行うようにすると良い。
【０１５１】
また、上記実施例では、粗粒土，細粒土，微細粒土を含む土砂の洗浄を行う例を示したが、これに限らず、本例の土砂洗浄装置は、河川・湖沼の浄化、工場やガソリンスタンド等から排出される汚染水の浄化、簡易下水処理等、他の用途にも使用することが可能である。
【０１５２】
さらに、上記実施例では、エジェクター８と吸水送気兼用フィルター管１６を組み合わせて使用する構成を示したが、エジェクター８を使用せずに、汚染水の浄化等の処理を行うようにしても良い。
【０１５３】
第１の実施例では、土砂分離槽として、下部側が上部側よりも狭く形成され、下部側に土砂排出用の開口と、この開口を開閉可能な蓋部材またはバルブが設けられたものを使用しているが、この第１の実施例の土砂分離槽を、第２の実施例の土砂分離槽に適用しても良い。
【０１５４】
また、土砂分離槽について、第１の実施例では２槽、第２の実施例では３槽からなる構成としたが、これに限らず、土砂の汚染状況に応じて、所定数の土砂分離槽を設ける構成としても良い。
【０１５５】
さらに、第２の実施例において、再洗浄槽２にスカム分離槽１９を設けた構成としても良いとしたが、さらに土砂分離槽３，４，５にもスカム分離槽１９を設け、各槽の上部水面付近の水をスカム分離槽１９に移送し、分離させる構成としても良い。
【０１５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の土砂洗浄方法及び土砂洗浄装置によれば、土砂分離槽の上部水面付近に浮上したスカムを含む水を、スカム分離槽に送出するように構成されているので、スカムが次の処理工程へ流出するのを防止し、効率良く土砂洗浄を行うことが可能となる。また、スカム分離槽で分離された分離水を洗浄水として再利用することにより、水の使用量を必要最小限にし、コストの増加を防ぐことが可能となる。すなわち、初期に所要の洗浄水を確保しておけば、その後は蒸発等による低減分の補給を行うだけで、土砂洗浄処理を継続的に行うことができる。
【０１５７】
また、スカムを含む水は、土砂分離槽に接続された管体を通してスカム分離槽へ送出される。このように、スカムを含む水を排出する際に、土砂分離槽を動かしたり、傾けたりする必要がなく、省力且つ省スペースで行うことが可能となる。
【０１５８】
さらに、本発明の土砂分離槽は、下部側が上部側よりも狭く形成されるとともに、下部側に土砂排出用の開口と、該開口を開閉可能な蓋部材またはバルブが設けられた構成とされ、土砂の排出を連続定量的に行うことが可能であり、これにより装置構成が小型化及び単純化されて、低コスト及び省スペースで土砂洗浄を行うことが可能となる。
【０１５９】
また、土砂分離槽に土砂を投入する前に、土砂をエジェクターで洗浄するように構成されているので、油，タール，重金属汚染等、汚染物質の種類に拘わらず、また従来の洗浄技術では比較的困難であった透水性の低いシルト粘土等の、微細な土粒子についても、確実に洗浄することが可能となる。したがって、水はけについても極めて良好になり、排土後の脱水も短時間で行うことが可能となる。
【０１６０】
さらに、エジェクターによる流送過程で土砂の洗浄を行うので、従来の回転ドラム内にて土砂洗浄する構成等に比して、広いスペースを要することなく土砂洗浄を行うことが可能となる。
【０１６１】
また、各土砂分離槽に吸水送気兼用フィルター管を配設した場合は、槽内の水を槽外へ流出させることにより、土砂分離槽を広い面積としなくても土砂分離槽への流入量を確保することができる。このようにして、土砂分離槽に土粒子や汚染物質を含む汚染水を次々に流入させ、この汚染水を吸水送気兼用フィルター管で吸水するときにフィルターにより微細な土粒子を取り分けて沈降させ、効率的に浄化処理を行うことが可能となる。
【０１６２】
また、土砂分離槽に吸水送気兼用フィルター管を配設した場合、吸水送気兼用フィルター管は送気が可能であるため、土砂分離槽内に微細気泡を発生させて、フィルターの目詰まりを解消することが可能である。さらに、吸水送気兼用フィルター管による微細気泡により、土砂分離槽内の貯留水に含まれる汚染物質を浮上させることができ、汚染物質を確実に分離させることが可能となる。
【０１６３】
このように、本発明の土砂洗浄方法及び土砂洗浄装置によれば、広いスペースを要することなく土砂洗浄を行うことができるので、狭隘な工場敷地内やガソリンスタンドのように、限られたスペースを有効利用した洗浄処理を行うことが可能となる。また、汚染土砂の発生地が狭い場所であっても、土砂浄化処理を現地で行うことができ、土砂運搬等に要されるエネルギー消費を抑制し、省エネルギー化を実現することが可能となる。
【０１６４】
また、本発明の土砂洗浄方法及び土砂洗浄装置によれば、土砂の分級は原則として沈殿によるため、高価な水処理設備を極力排除することができる。さらに、一連の工程で洗浄に使用した水を、砂濾過槽で浄化してから給水槽に移送し、各工程に循環供給して再利用するようにしているので、場外汚染を排除し、また水の使用量を必要最小限にし、さらに環境保全に配慮しつつ、コストの増加を防ぐことが可能となる。
【０１６５】
さらに、エジェクターにより土粒子等のＳＳ成分が流送過程で単粒子化されるので、排土の脱水工程を大幅に短縮することができる。また、土砂分離槽において土砂が粒径別に分級して堆積されるので、土砂分離槽から土砂を排出したとき、粒径の揃った状態で排出土砂を得ることができる。このため、排出後に行うシャワーリング，脱水処理，埋め戻しなどの後処理を効率的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例に係る土砂洗浄装置の全体を示す概略図である。
【図２】 エジェクターの説明図である。
【図３】 各工程での土，水，油の比率を示す一覧表である。
【図４】 土砂分離槽の説明図である。
【図５】 土砂分離槽の説明図である。
【図６】 土砂分離槽の説明図である。
【図７】 スカム分離槽の説明図である。
【図８】 土砂分離槽及びスカム分離槽を示す説明図である。
【図９】 第２実施例における土砂洗浄装置の全体を示す概略図である。
【図１０】 エアージャッキの説明図である。
【図１１】 再洗浄槽から油分等の汚染物質をオーバーフローさせた状態を示す説明図である。
【図１２】 土砂分離槽から土砂を排出した状態を示す説明図である。
【図１３】 土砂分離槽に吸水管を設けた構成を示す説明図である。
【図１４】 吸水送気兼用フィルター管の取水送気部を示す説明図である。
【図１５】 吸水送気兼用フィルター管の取水口を示す拡大説明図である。
【図１６】 吸水送気兼用フィルター管による吸水状態及び空気導入状態を示す説明図である。
【図１７】 土砂洗浄方法の工程を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ スラリー槽
２ 再洗浄槽
３ 第１の土砂分離槽
３ａ 粗粒土
４ 第２の土砂分離槽
４ａ 細粒土
５ 第３の土砂分離槽
５ａ 微細粒土
６ 砂濾過槽
７ 給水槽
８ エジェクター
９ 通水管
９ａ フィルター
１０ エアージャッキ
１１ ホイールローダー
１２ 汚染土
１３ 汚染物質
１４ 土砂排出口
１５ 水処理装置
１６ 吸水送気兼用フィルター管
１７ 脱水装置
１８ 土砂受けトレイ
１９ スカム分離槽
１９ａ 管体
２０ スクリューコンベア
３１ 土砂排出口
３２ バルブ
３３ 蓋体
３４ 第１の油圧シリンダ
３５ 第２の油圧シリンダ
Ｓ 土砂洗浄装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、エジェクターによる土砂洗浄装置及び土砂洗浄方法に関し、特に、深層、浅層、高濃度汚染、低濃度汚染、複合汚染、或いは汚染土砂の粒径を問わず、低コストかつ効率的に汚染土砂を浄化することが可能な土砂洗浄装置及び土砂洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、地球規模で環境問題が議論されており、環境汚染の一つである土壌汚染についても関心が高まっている。土壌や地下水を汚染する物質としては、例えば、揮発性有機化合物（例えば、トリクロロエチレン、ベンゼン、テトラクロロエチレン等）、石油系の炭化水素、六価クロム、油分（ベンゼン）等が知られている。
【０００３】
汚染された土壌を浄化する手段として、例えば、ウェルポイント或いはディープウェルを地盤内の汚染土砂部分に打設し、地下水を揚水して地下水位を低減させる一方で、揚水した地下水を地上の浄化設備により浄化した後で、別の場所から注水を行う浄化工法が提案されている。この工法は、汚染土壌内に広く水流を形成して、浸透循環を促進し、土壌中に含まれる汚染物質を除去するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、高度に汚染された土壌は、土粒子間隙に汚染物質が存在しており、土粒子間隙に水や空気が浸入し得ない透水性の悪い状況にある。このため、揚水，注水作業を実施したとしても、地層の層境等において水が行き渡らず、土壌中に含まれる汚染物質を十分に除去することができないという問題があった。特に、シルト質の土壌のように、透水係数が低い土壌にあっては、上記工法では満足な結果を得ることは困難であった。
【０００５】
或いは、タールや重金属による汚染土壌等を、効果的に浄化する方法として、汚染土壌を非汚染土壌に入れ替える土壌置換工法が知られている。この土壌置換工法では、確実に汚染土壌の浄化を行うことが可能であるが、大量の土砂を運搬する際に多量の運搬エネルギー等を消費し、ＣＯ２発生を結局は助長するという問題があった。また、埋め戻し用の土砂を購入するのに多大なコストがかかるという問題があった。さらに、その汚染土砂の最終処理も社会的な大問題となっている。
【０００６】
さらにまた、汚染土砂を掘削して取り出し、プラントに設置した回転ドラムに投入して、洗浄処理を施し、再度地盤に埋め戻す土砂洗浄法が知られている。しかし、この工法によれば、装置システムが複雑及び高価であり、また、大量の土砂を処理するためにプラント設備が大規模となり、設置のための広いスペースが必要となり、設置場所が制限されてしまうという問題があった。また、洗浄された土砂の排出や脱水，埋め戻しを行うために種々の装置が必要とされ、手間とコストがかかるという問題があった。
【０００７】
また、上記工法において、土砂洗浄を行った洗浄水については、粒径が一定の範囲にある凝集剤を用いて浄化処理される。つまり、洗浄水に微粒状カーボン等からなる凝集剤を混入して撹拌し、その後、酸性化剤や高分子凝集剤を添加し、凝集剤に洗浄水中の不純物を吸着させ、シックナー等で連続的に沈降固液分離するものである。洗浄水の浄化処理では、不純物が吸着された凝集剤がスラッジとして発生するため、このスラッジの処理も行わなければならないという不都合があった。
【０００８】
本発明の目的は、安価な構造でありながら、油、重金属等の複合汚染について効率良く土砂洗浄を行うことができる土砂洗浄装置及び土砂洗浄方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、省スペースであり、汚染土砂の浄化処理を現地で行うことができる土砂洗浄装置及び土砂洗浄方法を提供することにある。
さらに、本発明の目的は、極力、汚染土砂洗浄水を場外に出すことを少なくし、土砂運搬等に要されるエネルギー消費を低減し、さらに洗浄水を場内で再利用することにより水の使用量を必要最小限にして、省エネルギー化を実現した土砂洗浄装置及び土砂洗浄方法を提供することにある。
さらにまた、本発明の目的は、大きな面積を有する水槽を使用しなくても、水槽内に流入する汚濁水に含まれる土粒子等の沈降を促進することができる吸水送気兼用フィルター管を備えた土砂洗浄装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明の請求項１に係る土砂洗浄装置によれば、汚染土砂を洗浄し、該洗浄された土砂を粒径別に分級する土砂洗浄装置であって、採取された汚染土砂を収容する土受槽と、該土受槽と管体で接続され、スラリー化された汚染土砂が収納されるスラリー槽と、該スラリー槽と管体で接続され、下部側から沈殿した土砂を取り出す土砂排出口と、上部側から汚染物質を含む水を排出する流出口と、気泡を発生させてフィルターの目詰まりが解消されると共に、汚染物質が分離される吸水送気兼用フィルター管と、を有し、前記スラリー槽から移送される汚染土砂を粒径別に沈殿させる複数の土砂分離槽と、前記土受槽と前記スラリー槽との間、及び前記複数の土砂分離槽の間に配設され、給水槽の水を駆動高圧水として供給されて汚染土砂を洗浄して移送するエジェクターと、前記複数の土砂分離槽の直後に配設され、該土砂分離槽の前記流出口と接続された管体を介して前記土砂分離槽の上部水面付近の貯留水を取水し、スカムを分離するスカム分離槽と、前記スカム分離槽の分離水と、前記複数の土砂分離槽から前記吸水送気兼用フィルター管により直接取水された前記複数の土砂分離槽の貯留水とを濾過する濾過手段と、を備え、該濾過手段で濾過された水を前記給水槽で貯留し、循環させて汚染土砂を連続的に洗浄することにより解決される。
また、このとき、前記スラリー槽と前記土砂洗浄槽との間に、前記スラリー槽と管体で接続され、前記スラリー槽から移送された前記汚染土砂を再度洗浄する再洗浄槽をさらに備え、前記スラリー槽と前記再洗浄槽との間には汚染土砂を洗浄して移送するエジェクターを備える構成としても良い。
【００１０】
土砂分離槽の上部水面付近には、土砂より分離した汚染微細粒子等からなるスカムが浮上分離し、水面付近に薄い層を形成するが、本発明の土砂洗浄方法によれば、分離槽の上部水面付近の水をスカム分離槽に送出するように構成されているので、土砂分離槽で浮上分離したスカムについて、大がかりで複雑な装置を用いることなく、次工程への流出を防止し、適切に処理することが可能となる。
【００１１】
スカム分離槽に流入した貯留水は、スカム分離槽において、スカムと分離水と沈降物に分離される。上部には汚染濃度の高い濃縮スカムが浮上し、中間部は汚染濃度の低い水の層が形成され、底部には比重の重い土砂や、一部の汚染物質が沈降する。
【００１２】
上記濃縮スカムは回収され、分離水は洗浄水として再利用される。このように、洗浄に使用した水を、スカム分離槽で分離水としてから各工程に循環供給して再利用するようにしているので、洗浄水が場外に出ることがなく、また、水の使用量を必要最小限にし、コストの増加を防ぐことが可能となる。
【００１３】
前記スカム分離槽では、取水された水が流速毎分略６０ｃｍ乃至１００ｃｍで移動し、スカムの分離が効率的に行われるように構成されている。
【００１４】
また、本発明の土砂洗浄装置によれば、汚染土砂をエジェクターで洗浄することにより、特に従来では汚染物質の分離が困難であった粘度，シルト等の粒径の微細な土砂についても効率的且つ確実に浄化することが可能であり、汚染された微細粒子の発生量を極めて少なくすることが可能となる。そして、土砂の洗浄が確実に行われるため、水はけについても極めて良好になり、排土後の脱水も短時間で行うことが可能となる。
【００１５】
また、エジェクターにより土粒子等のＳＳ成分が流送過程で単粒子化されるので、排土の脱水工程を大幅に短縮することができ、土砂の埋め戻しを効率的に行うことが可能となる。また、エジェクターによる流送過程で土砂の洗浄を行うので、従来の回転ドラム内にて土砂洗浄する構成等に比して、広いスペースを要することなく土砂洗浄を行うことが可能となる。本発明の土砂洗浄方法によれば、土砂洗浄において広い面積を確保する必要がないため、汚染土砂の発生した土地や工場敷地内で土砂洗浄を行うことが可能であり、土砂等の運搬に伴う環境汚染や、エネルギーの多消費が発生することなく好適である。
【００１６】
なお、洗浄された土砂を土砂分離槽にて沈殿させる処理の前に、土砂分離槽内で土砂を希釈・撹拌する処理が行われるため、土砂の洗浄効果が高められ、スカムの分離をより効果的に行うことが可能となる。
【００１７】
そして、本発明の土砂洗浄装置においては、土砂分離槽で沈殿された土砂をエジェクターにより再洗浄して次の土砂分離槽に移送する処理と、次の土砂分離槽の上部水面付近の水をスカム分離槽に送出する処理と、次のスカム分離槽の分離水を洗浄水として再利用する処理と、次の土砂分離槽に沈殿した土砂を排出する処理と、が行われる。
【００１８】
また、本発明の土砂洗浄装置では、フィルター管で、土砂分離槽の貯留水を吸水する構成とされているので、土砂分離槽が大きな表面積を有していなくても、土砂分離槽への流入量を確保し、槽内での土砂の沈降を促進することが可能となる。また、フィルター管から送気することにより、フィルターの目詰まりを解消するとともに、土砂分離槽に微細気泡を発生させて、土砂分離槽内の汚染物質を分離することが可能となる。
【００１９】
なお、汚染濃度が高い場合は、洗浄された土砂を土砂分離槽に移送する処理の前に、汚染土砂を再洗浄槽に移送し、汚染土砂から汚染物質を分離させる処理を行うと良い。このとき、再洗浄槽の上部水面付近の水をスカム分離槽に送出する処理を行っても良い。
【００２０】
また、再洗浄槽または土砂分離槽にエジェクターを介して土砂を移送することにより、汚染土砂から汚染物質を分離或いは分離されやすい状態とすることができる。そして、エジェクター内での吸引空気により微細気泡が発生され、その気泡により土砂に付着した汚染物質が浮上する。
【００２１】
さらに、再洗浄槽での分離処理がなされた後で、再洗浄槽の貯留水を濾過手段に移送して濾過する処理を行うようにしても良い。さらに、再洗浄槽での分離処理がなされた後で、再洗浄槽に圧縮空気にて微細気泡を発生させて汚染物質を浮上させる処理を行うことにより、再洗浄槽内の微細土粒子に付着した汚染物質を確実に分離させることができ好適である。
【００２２】
また、排出された土砂を脱水して埋め戻す処理において、土砂分離槽から排出された土砂が粒径別に処理されるようにすると、排土後に行うシャワーリングや脱水処理を効率的に行うことができ好適である。
【００２３】
さらに、本発明の土砂洗浄装置において、土砂分離槽に、土砂分離槽の貯留水をフィルターを備えた管で吸水するとともに、管より微細気泡を発生させて前記フィルターの目詰まりを解消し、貯留水に含まれる汚染物質を分離させる吸水送気兼用フィルター管が配設された構成とすることにより、大きな面積を有する水槽を使用しなくても、水槽内に流入する汚濁水に含まれる土粒子等の沈降を促進することが可能となる。
【００２４】
また、前記土砂分離槽は、下部側が上部側よりも狭く形成されるとともに、前記土砂排出口と、該開口を開閉可能な蓋部材またはバルブが設けられた構成とすることにより、土砂分離槽に沈降した土砂が、蓋部材を開放するだけで徐々に排出され、土砂の排出をスムーズに行うことが可能となる。また、土砂を排出するために土砂分離槽の位置を変えたり、傾けたりする必要がないため、広いスペースを必要とすることなく、土砂の排出を行うことが可能となる。
【００２５】
前記土砂洗浄装置に配設される前記吸水送気兼用フィルター管は、ポンプ及びコンプレッサーに接続された切替装置と、該切替装置に接続された管部と、該管部に接続された取水送気部と、該取水送気部に取着されたフィルターと、を備え、前記吸水送気兼用フィルター管を配設することにより所定の取水量を確保し、前記ポンプの駆動により前記水槽内の水が前記フィルターを介して吸水されるとともに、前記コンプレッサーの駆動により前記取水送気部から前記フィルターを介して微細気泡が発生されることを特徴とする。
【００２６】
また、上記課題は、本発明の請求項６に係る土砂洗浄方法によれば、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の土砂洗浄装置を用いた土砂洗浄方法であって、前記土砂分離槽に土砂を移送する前に前記エジェクターにより汚染土砂を洗浄する処理と、該洗浄された土砂を土砂分離槽にて沈殿させ粒径別に分級する処理と、前記土砂分離槽の貯留水を前記吸水送気兼用フィルター管で吸水する処理と、前記吸水送気兼用フィルター管より微細気泡を発生させて前記吸水送気兼用フィルター管の目詰まりを解消するとともに、前記貯留水に含まれる汚染物質を分離させる処理と、前記土砂分離槽の上部水面付近の前記貯留水を前記スカム分離槽に送出する処理と、前記スカム分離槽の濃縮スカムを回収する処理と、前記スカム分離槽の前記分離水と、前記複数の土砂分離槽の貯留水とを濾過して再利用する処理と、前記土砂分離槽に沈殿した土砂を排出する処理と、を連続的に行うこと、により解決される。
このように、吸水送気兼用フィルター管を使用することにより、大きな面積を有する水槽を使用しなくても、水槽内に流入する汚濁水に含まれる土粒子等の沈降を促進することが可能となる。すなわち、本発明の吸水送気兼用フィルター管で水槽内の水を槽外に流出させることにより、水槽への流入量を確保することができる。そして、水槽に汚濁水が流入されたとき、汚濁水に含まれる土粒子等は、取水送気兼用装置のフィルターにより槽外への流出を禁止され、槽内に沈降する。このようにして、槽内に次々に汚濁水を流入させ、この汚濁水からフィルターにより土粒子を取り分けて沈降させ、効率的に浄化処理を行うことが可能となる。
【００２７】
フィルターに土粒子等が詰まり、通水量が確保できなくなったときには、吸水送気兼用フィルター管をコンプレッサーに接続し、取水兼用送気部から微細気泡を発生させる。このようにして、フィルターの細孔に詰まった土粒子等を除去することができる。また、水槽内に微細気泡を発生させることにより、水槽内の汚染物質を気泡に付着させて浮上させ、分離することが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する部材，配置等は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
【００２９】
図１乃至図８は本発明の一実施例を示すものであり、図１は第１実施例における土砂洗浄装置の全体を示す概略図、図２はエジェクターの説明図、図３は各工程での土，水，油の比率を示す一覧表、図４乃至図６は土砂分離槽の説明図、図７はスカム分離槽の説明図、図８は土砂分離槽及びスカム分離槽を示す説明図である。
【００３０】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について説明する。本例では、採取された汚染土砂について、次の方法により浄化するものである。すなわち、本例の土砂処理方法は、採取された汚染土砂をエジェクター８により洗浄し土粒子等ＳＳ成分を単粒子化する処理と、洗浄された土砂を第１の土砂分離槽３へ移送して土砂を沈殿させる処理と、第１の土砂分離槽３の貯留水のうち、汚染微細粒子等からなるスカムが浮上分離した上部水面付近の水を、スカム分離槽に送出する処理と、第１の土砂分離槽３に沈降した土砂をエジェクターで洗浄し、洗浄された土砂を第２の土砂分離槽４へ移送して土砂を沈殿させる処理と、第２の土砂分離槽４の貯留水のうち、汚染微細粒子等からなるスカムが浮上分離した上部水面付近の水を、スカム分離槽に送出する処理と、スカム分離槽１９で分離した濃縮スカムを回収する処理と、スカム分離槽１９で分離した分離水を再度洗浄水として利用する処理と、を行うものである。
【００３１】
上記土砂洗浄を行うための土砂洗浄装置Ｓは、図１に示すように、汚染土砂を吸引し汚染土砂を単粒子化するとともに、汚染物質を分離するエジェクター８と、エジェクター８から排出された土砂が収納されたスラリー槽１と、エジェクター８で再洗浄した土砂が収納された再洗浄槽２と、洗浄された土砂を沈殿させる第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４と、土砂分離槽３，４の上部水面付近の水を受け入れるスカム分離槽１９と、スカム分離槽１９から送水された分離水を濾過する砂濾過槽６と、砂濾過槽６で濾過された水を受け入れる給水槽７と、から構成されている。本例では、濾過手段として砂濾過槽６を用いているが、砂濾過槽６に限らず、袋状フィルター，ゼオライト，活性炭，沈砂池等の他の濾過手段を使用しても良い。なお、図１中の再洗浄槽２に接続された記号Ｐはサンドポンプである。
【００３２】
スラリー槽１には、敷地内で掘削され、土受槽１２ａに蓄積された汚染土１２が、エジェクター８を介して投入される。
【００３３】
エジェクター８は、図１に示すように、土受槽１２ａとスラリー槽１との間、スラリー槽１と再洗浄槽２との間、第１の土砂分離槽３と第２の土砂分離槽４との間に配設されている。エジェクター８は、図２に示すように、吸引側の管体８ａと、排出側の管体８ｂと、排出側の管体８ｂに連続して設けられた排出管８ｃと、吸引側の管体８ａと排出側の管体８ｂの間に設けられた圧力水管８ｄと、圧力水管に連通した気体導入管８ｅと、圧力水管内８ｄに駆動高圧水を供給する圧力水供給源８ｆとを備えて構成されている。
【００３４】
圧力水管８ｄからは、圧力水供給源８ｆから圧送される駆動高圧水が、排出側の管体８ｂへ向けて送出される。駆動高圧水は、例えば５〜２５０ｋｇ／ｃｍ２の圧力で噴出される。本例では、駆動高圧水として給水槽７からの洗浄水を再利用している。
【００３５】
駆動高圧水の初速は３０〜６０ｍ／ｓｅｃであり、駆動高圧水の境界面には負圧が発生する。したがって、駆動高圧水が圧力水管８ｄのノズルから噴射されると、噴出した駆動高圧水のエジェクター作用により、気体導入管８ｅから大気が吸入されて、気体混入状態の圧力水となる。
【００３６】
そして、気体混入状態の圧力水が、排出側の管体８ｂに噴出することにより、吸引側の管体８ａの内部が真空に近い状態となり、これにより、スラリー槽１より、スラリー化された汚染土砂１２が吸い上げられて、排出側の管体８ｂへ圧送される。汚染土砂１２の吸引及び圧送は、駆動高圧水の噴出が続く限り継続して行われる。
【００３７】
エジェクター８により、スラリー化された汚染土砂１２が吸引されると、管体内のＡ点において、吸引された汚染土砂１２と駆動高圧水とが衝突する。これにより、気体，固体，液体の三相状態の衝突が持続され、その結果、汚染土砂１２に付着していた汚染物質が分離、或いは分離されやすい状態となる。
【００３８】
エジェクター８による洗浄では、気体混入状態の圧力水が噴出することにより、土砂、特にシルト，粘土等の微細土粒子が単粒子化し、管内で洗浄水と接しやすくなり、又管内の断面変化により気泡が様々に変化することにより超音波が発生し、且つ空気の曝気作用により、汚染物質と土粒子の分離が瞬時に行われる。このため、従来では、洗浄が困難であった微細土粒子についても好適に洗浄することが可能である。
【００３９】
なお、本例のエジェクターは、図２に示すように、排出側の管体８ｂの管径が、一部で狭くなった箇所８ｇが形成されている。また、排出側の管体８ｂと排出管８ｃとの間に凹部８ｈが設けられている。
【００４０】
上記構成により、排出側の管体８ｂを通過するスラリー化された土砂流は、管径の狭くなった箇所８ｇでさらに高圧になり、勢いよく流れながら凹部８ｈに流れ込み、その後、排出管８ｃへと流出する。
【００４１】
したがって、エジェクター８のＢ点でも、凹部８ｈへ向かう土砂流と、排出管８ｃ側へ流下する土砂流とが衝突し、土砂に付着していた汚染物質が、さらに分離、或いは分離されやすい状態となる。
【００４２】
スラリー槽１の土砂は、再度エジェクター８により希釈，洗浄，撹拌され、再洗浄槽２へ移送される。このとき、希釈水としてはエジェクター８の駆動水が用いられる。再洗浄槽２には水道水等の洗浄水が満たされている。この再洗浄槽２に、スラリー化した洗浄済みの土砂と、土砂から分離された汚染物質、泡状の気体が排出される。
【００４３】
再洗浄槽２では、汚染物質のうち、比重の軽い油分等の汚染物質が、同時に排出される気体によるエアレーションによって撹拌分離されて水面に浮上する。この浮上した汚染物質を含まないように、再洗浄槽２の下部側から、貯留水と土砂を第１の土砂分離槽３へ送出する。
【００４４】
本例では、第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４からなる２つの土砂分離槽を用いて、汚染物質の分離を行う。図４は、本例で用いる土砂分離槽の説明図である。土砂分離槽は、上部側は角柱形または円筒形に形成され、下部側が四角錐の形状に形成されている。下端部には、筒形の土砂排出口３１と、この土砂排出口３１を開閉可能なバルブ３２が設けられている。
【００４５】
土砂分離槽を上記のような形状とすることにより、土砂を排出する際に、堆積した土砂を自然に下方へ移動させ、一箇所から排出させることが可能となる。また、下方から排出するので、土砂分離槽の水位を維持しながら土砂のみを排出することが可能である。本例の土砂分離槽によれば、バルブ３２を開閉するだけで、土砂排出口３１より土砂の排出を連続定量的に行うことが可能となる。
【００４６】
なお、土砂分離槽の形状については、図４に示す形状に限らず、図５に示す形状としても良い。図５の土砂分離槽は、図４の土砂分離槽を縦半分に割ったような形状とされている。このような形状でも、堆積した土砂を自然に下方へ移動させ、一箇所から排出させることが可能である。なお、図５の符号３６は、通水管９を取り付けるための穴である。通水管９が設けられた場合、土砂分離槽３の貯留水は、通水管９を流通して土砂分離槽４に移送され、土砂分離槽４の貯留水は通水管９を流通して砂濾過槽６に移送され濾過される。
【００４７】
図５の土砂分離槽の下部側には、土砂を排出するための土砂排出口３１と、この土砂排出口３１を被覆する蓋体３３が設けられている。蓋体３３は、第１の油圧シリンダ３４により上下方向に移動可能とされている。蓋体３３が上方向に移動したときに、土砂排出口３１が開放される。また、蓋体３３は、土砂排出口３１を閉止しているときに、第２の油圧シリンダ３５により、土砂排出口３１に密着するように構成されている。
【００４８】
したがって、土砂を排出するときには、先ず第２の油圧シリンダ３５が作動され、蓋体３３と土砂排出口３１との密着が解除され、さらに第１の油圧シリンダ３４が作動され、蓋体３３が上方へ移動して、土砂排出口３１が開放される。
【００４９】
なお、図６に示すように、土砂分離槽３，４の下方にスクリューコンベア２０を設けた構成としても良い。スクリューコンベア２０を設けることにより、排出された土砂を、次工程に効率的に移送することが可能となる。このとき、スクリューコンベア２の一端を上方に上げ、土砂分離槽３，４の水位との高低差を小さくすることにより、土砂分離槽３，４からの水の排出を抑えるようにしても良い。
【００５０】
第１の土砂分離槽３には、再洗浄槽２から移送されてきた洗浄済みの土砂と、土砂から分離された汚染物質、泡状の気体が流れ込む。このとき、土砂分離槽内で土砂を希釈・撹拌すると、汚染物質の分離が促進され好適である。このとき、必要であれば、土砂分離槽３に給水槽７から給水を行う。
【００５１】
撹拌手段は、例えば複数枚の羽根部を備えた撹拌羽根と、この撹拌羽根を回転駆動させるモータ等の駆動手段から構成されている。或いは、撹拌手段として、複数本の撹拌棒と、この撹拌棒を所定方向に駆動させる駆動手段からなるもの等、他の構成の撹拌手段を用いても良い。撹拌手段により撹拌された土砂は、油分等の汚染物質が分離されるとともに、土砂分離槽３，４に沈殿する。
【００５２】
第１の土砂分離槽３内に沈殿した土砂は土砂排出口３１から取出され、エジェクター８で希釈，洗浄，撹拌され、第２の土砂分離槽４へ移送される。また、第１の土砂分離槽３内の上部水面付近の水は、スカム分離槽１９へ移送される。
【００５３】
土砂分離槽３，４の上部水面付近には、土砂より分離した汚染微細粒子等からなるスカムが浮上分離し、水面付近に薄い層を形成する。本例の土砂分離槽３，４には、図７に示すように、土砂分離槽３，４の貯留水に浮上したスカムを、外部に送出するための流出口３ｂ，４ｂが形成されている。流出口３ｂ，４ｂには、管体１９ａが接続され、流出口３ｂ，４ｂから管体１９ａに流れ込んだ汚染物質が、スカム分離槽１９まで送出されるように構成されている。なお、土砂分離槽３，４からの流出を確実に行うために、管体１９ａにポンプを設けた構成としても良い。
【００５４】
本例のスカム分離槽１９は鋼管からなり、略４ｍの高さに形成されている。本例では、毎分４０リットル程度の水が土砂分離槽３，４から取水され、スカム分離槽１９に流入する。スカム分離槽１９に流入した水は、スカム分離槽１９内を毎分略６０ｃｍ〜１００ｃｍの流速で移動する。
【００５５】
スカム分離槽内１９では、流入したスカムを含む水が、濃縮スカムと、分離水と、比重の重い物質とに分離される。濃縮スカムは浮上して上部側に集まり、分離水は中間部に位置し、底部には比重の重い土砂や汚染物質が沈降する。
【００５６】
濃縮スカムは回収されて、その後、場外処理される。或いは、濃縮スカムを含む水を砂濾過槽６に送り、砂濾過槽６で汚染物質が除去される。分離水は回収された後、砂濾過槽６に移送され、濾過後に洗浄水として再利用される。なお、分離水の汚染度が低い場合には、砂濾過槽６を通さずに、そのまま洗浄水として再利用することができる。底部に沈降した土砂などは、抜き出された後、洗浄度が低い場合には、再度洗浄が行われる。また、洗浄度が高い場合には、洗浄土として処理される。
【００５７】
第２の土砂分離槽４には、第１の土砂分離槽３から移送されてきた洗浄済みの土砂と、土砂から分離された汚染物質、泡状の気体が流れ込む。そして、流入した土砂が沈殿する。
【００５８】
沈殿した土砂は、第２の土砂分離槽４の下部側から取り出され、脱水後、洗浄土として再利用される。なお、本例では、エジェクターにより土砂の洗浄を行っているので、油，タール，重金属汚染等、汚染物質の種類に拘わらず、また従来の洗浄技術では比較的困難であった透水性の低いシルト粘土等の、微細な土粒子についても、確実に洗浄することが可能となる。したがって、水はけについても極めて良好になり、排土後の脱水も短時間で行うことが可能となる。洗浄土の脱水により生成された水は、給水槽７に移送され再利用される。
【００５９】
第２の土砂分離槽４の水面付近のスカムを含む水は、スカム分離槽１９へ移送される。第２の土砂分離槽４からスカム分離槽１９へ移送された水は、濃縮スカムと分離水とに分離される。なお、本例では、ここでの分離水については、汚染度が低いため、砂濾過槽６を通さずに給水槽７へ移送している。給水槽７に蓄積された水は、土砂分離槽３，エジェクター８、スカム分離槽１９に移送され、洗浄水や希釈水として再利用される。
【００６０】
本例によれば、土砂分離槽のスカムを次の工程に流入させることなく、簡単に分離処理することが可能である。また、スカム分離槽１９で分離された水を再利用する構成とされており、土砂分離槽から洗浄土砂を排出するときに一緒に排出される水量を調整することができる。本例によれば、従来の水洗浄方式に比して、使用水量を１０分の１程度に抑えることが可能である。
【００６１】
図８は、土砂分離槽３，４とスカム分離槽１９について、さらに具体的に示す説明図である。図８では、土砂分離槽３，４として、図５に示す形状の土砂分離槽が使用されている。
【００６２】
図８に示す土砂分離槽３，４には、前記した構成の他、吸水送気兼用フィルター管１６が配設されている。吸水送気兼用フィルター管１６については、第２の実施例において詳細に説明するが、ここで吸水送気兼用フィルター管１６の構成と機能について概略を説明する。
【００６３】
吸水送気兼用フィルター管１６は、管部１６ａと取水送気部１６ｂを備え、取水送気部１６ｂから取水した水を、管部１６ａを介して砂濾過槽６へ移送するように構成されている。吸水送気兼用フィルター管１６は、各土砂分離槽３の大きさに応じて、適切に吸水及び送気できる本数が配設されている。
【００６４】
吸水送気兼用フィルター管１６で土砂分離槽３，４内の貯留水を吸水することにより、土砂分離槽３，４への流入量を確保しながら、見かけの流入量を小さくすることができる。したがって、土砂分離槽３，４において大きな面積を確保しなくても、微細な粒径の土粒子を沈降させることが可能となる。吸水送気兼用フィルター管１６にはフィルターが設けられており、このフィルターにより、所定径以上の土粒子の通過が禁止され、フィルターに引っかかった土粒子が槽内に沈降されるように構成されている。
【００６５】
なお、吸水送気兼用フィルター管１６のフィルターに目詰まりが発生したときには、吸水送気兼用フィルター管１６に圧縮空気を送り、目詰まりを解消するように構成されている。また、吸水送気兼用フィルター管１６へ圧縮空気が送り込まれ、フィルターを通して気泡を発生させることにより、汚染物質を気泡に付着させて浮上させることが可能となる。このようにして、貯留水における汚染物質の濃度低下を図ることができる。
【００６６】
土砂分離槽３，４の流出口３ｂ，４ｂからは、土砂分離槽３，４の上部水面付近の水が流出する。この水は、管体１９ａを通ってスカム分離槽１９へ移送される。スカム分離槽内１９では、流入したスカムを含む水が、濃縮スカム１９ｂと、分離水１９ｃと、比重の重い物質１９ｄと、に分離される。濃縮スカム１９ａは浮上して上部側に集まり、分離水１９ｂは中間部に位置し、底部には比重の重い物質１９ｃとして土砂や、一部の不純物が沈降する。
【００６７】
スカム分離槽１９で分離された濃縮スカム１９ｂは、スカム回収槽１９ｅに移送され、その後、処分される。また、スカム分離槽１９で分離された分離水１９ｃは、スカム分離槽１９から取り出され、希釈水や洗浄水として再利用される。
【００６８】
図８の例では、スカム分離槽１９に、濃縮スカム１９ｂの流出口１９ｆが設けられており、この流出口１９ｆに設けられたバルブ１９ｇを開けることにより、濃縮スカム１９ｂを取り出せるように構成されている。また、スカム分離槽１９には、分離水１９ｃの流出口１９ｈが設けられており、この流出口１９ｈに設けられたバルブ１９ｉを開けることにより、分離水１９ｃを取り出すことができるように構成されている。
【００６９】
以下、上記した第１の実施例に係る土砂洗浄装置を用いて土砂洗浄を行う工程について説明する。ここでは、図１及び図３を用いて、各洗浄工程を経ることにより、掘削された汚染土が洗浄土になるまでの間に、１時間あたりの土、水、油の量（ｍ３）がどのように変化するかについても説明する。図１の括弧付き数字で示されている処理工程のポイントと、図３の括弧付き数字で示されている土、水、油の割合とが対応している。なお、汚染物質として油が除去される例が示されているが、本例の土砂洗浄方法及び土砂洗浄装置によれば、油に限ることなく、スカムとして浮上する重金属等の他の汚染物質についても除去可能であることは勿論である。
【００７０】
先ず、汚染土１２が掘削される（図１及び図３の（１））。汚染土１２が土受槽１２ａに投入されると、土受槽１２ａ内の水によりスラリー化される（図１及び図３の（２））。
【００７１】
土受槽１２ａの汚染土１２がエジェクター８により洗浄されると（図１の（３））、汚染土１２の油分が希釈，洗浄，撹拌によりさらに分離され、土、水、油の割合は、図３の（３）に示すようになる。次いで、スラリー槽１の土砂及び水がエジェクター８により吸引され、再洗浄槽２に移送される（図１の（５））。このとき、さらに土砂から油分が分離され、土、水、油の割合は、図３の（５）に示すようになる。
【００７２】
再洗浄槽２の水面にはスカムが浮上する。このスカムの一部が土受槽１２ａに戻され（図１及び図３の（１１））、再洗浄槽２における土、水、油の割合は、油分の割合が低減し、図３の（６）に示すようになる。
【００７３】
第１の土砂分離槽３では、スカムが浮上するとともに、土砂が沈降する。沈降した土砂は第１の土砂分離槽３の土砂排出口３１から取り出される（図１の（７））。このとき、本例の土砂分離槽によれば、図３の（７）に示されるように、ほぼ土砂のみを取り出すことが可能である。この土砂はエジェクター８を介して第２の土砂分離槽４へ移送される（図１の（８））。このときの、土、水、油の比率は、土砂からさらに油分が分離され、図３の（８）に示すようになる。
【００７４】
一方、第１の土砂分離槽３の上部水面付近の水は、スカム分離槽１９に移送される（図１及び図３の（１６））。スカム分離槽１９で、濃縮スカムと分離水とに分離処理が行われると、中間部の汚染濃度の低い水を給水槽７へ移送し（図１及び図３の（１７））、上部水面付近の汚染濃度の高い水を砂濾過槽６に移送する（図１及び図３の（１８））。砂濾過槽６では、給水槽７の水面付近の水が合流し（図１及び図３の（２３））、土、水、油の割合は図３の（２４）に示すようになる。砂濾過槽６での濾過処理により、油分の含有量が大幅に下がった水が生成されるとともに（図１及び図３の（２１））、油分を多く含む水（排油）が生成される（図１及び図３の（２５））。
【００７５】
第２の土砂分離槽４では、スカムが浮上するとともに、土砂が沈降する。この土砂は、油分の含有量が大幅に低減している（図１及び図３の（９））。この土砂は、脱水後、排土される（図１及び図３の（１０））。排土を脱水することにより生成された水は、油分含有率が低く（図１及び図３の（２０））、洗浄水として再利用される。
【００７６】
また、第２の土砂分離槽４の貯留水は、スカム分離槽１９へ移送される（図１の（１９））。このときの水は、図３の（１９）に示すように、第１の土砂分離槽４からスカム分離槽１９へ移送された水よりも、油分の濃度が低くなっている。スカム分離槽１９の分離水は、洗浄水として使用可能な油分含有率になっており、このため砂濾過槽６を通さずに給水槽７へ移送される（図１及び図３の（２７））。
【００７７】
給水槽７に投入される水は、新水も含んでおり、全体の土、水、油の割合は図３の（２２）に示すようになる。なお、給水槽７においても、スカムが水面付近に浮上する。このため、底部付近の純度の高い水（図１及び図３の（１４））を汲み出し、エジェクター８で希釈・洗浄水として再利用する。従って、図３における（１２），（１３），（１４），（１５），（２６）の土、水、油の割合は同一となっている。
【００７８】
（第２実施例）
次に、本発明の第２実施例について説明する。なお、本例において、前記実施例と同様部材には同一符号を付して、その説明を省略する。図９は第２実施例における土砂洗浄装置の全体を示す概略図、図１０はエアージャッキの説明図、図１１は再洗浄槽から油分等の汚染物質をオーバーフローさせた状態を示す説明図、図１２は土砂分離槽から土砂を排出した状態を示す説明図、図１３は土砂分離槽に吸水送気兼用フィルター管を設けた構成を示す説明図、図１４は吸水送気兼用フィルター管の取水送気部を示す説明図、図１５は吸水送気兼用フィルター管の取水口を示す拡大説明図、図１６は吸水送気兼用フィルター管による吸水状態及び空気導入状態を示す説明図、図１７は土砂洗浄方法の工程を示すブロック図である。
【００７９】
本例では、採取された汚染土砂について、次の方法により浄化するものである。本例の土砂処理方法は、採取された汚染土砂をエジェクター８により洗浄し土粒子等ＳＳ成分を単粒子化する処理と、洗浄された土砂を第１の土砂分離槽３へ移送して粗粒土を分級する処理と、第１の土砂分離槽３の貯留水を吸水送気兼用フィルター管１６で吸水する処理と、吸水送気兼用フィルター管１６より微細気泡を発生させてフィルター１６ｄの目詰まりを解消するとともに、第１の土砂分離槽３の貯留水に含まれる汚染物質を分離させる処理と、洗浄された土砂を第２の土砂分離槽４へ移送して細粒土を分級する処理と、第２の土砂分離槽４の貯留水を吸水送気兼用フィルター管１６で吸水する処理と、吸水送気兼用フィルター管１６より微細気泡を発生させてフィルター１６ｄの目詰まりを解消するとともに、第２の土砂分離槽４の貯留水に含まれる汚染物質を分離させる処理と、洗浄された土砂を第３の土砂分離槽５へ移送して微細粒土を分級する処理と、第３の土砂分離槽５の貯留水を吸水送気兼用フィルター管１６で吸水する処理と、吸水送気兼用フィルター管１６より微細気泡を発生させてフィルター１６ｄの目詰まりを解消するとともに、第３の土砂分離槽５の貯留水に含まれる汚染物質を分離させる処理と、第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５の貯留水を濾過手段としての砂濾過槽６に移送して濾過する処理と、濾過水を給水槽７に移送し洗浄水として再利用する処理と、各土砂分離槽３，４，５に沈殿した土砂を排出する処理と、排出された土砂を脱水して埋め戻す処理と、を行うものである。これら全ての処理を１サイクルとし、１サイクルは約３０〜６０分間で行われる。なお、本例では、排出された土砂を埋め戻す処理を行っているが、他の用途に使用しても良い。
【００８０】
上記土砂洗浄を行うための土砂洗浄装置Ｓは、図９に示すように、汚染土砂が収納されたスラリー槽１と、汚染土砂を吸引し汚染土砂を単粒子化するとともに、汚染物質を分離するエジェクター８と、エジェクター８から排出された土砂から汚染物質を分離する再洗浄槽２と、洗浄された土砂を沈殿させる第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５と、土砂分離槽３，４，５の貯留水を吸水するとともに、土砂分離槽３，４，５へ送気し微細気泡を発生させる吸水送気兼用フィルター管１６と、土砂分離槽３，４，５から送水された貯留水を濾過する砂濾過槽６と、砂濾過槽６で濾過された水を受け入れる給水槽７と、再洗浄槽１及び土砂分離槽３，４，５に配設されたエアージャッキ１０と、から構成されている。
【００８１】
第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５は通水管９にて連結されている。土砂分離槽３，４，５の貯留水は、上記吸水送気兼用フィルター管１６により吸水される他、通水管９も流通し、最終的に砂濾過槽６にて濾過される。
【００８２】
スラリー槽１には、敷地内で油圧ショベル等により掘削され、ホイールローダー１１により運搬された汚染土１２が投入され、給水槽７から循環されてきた洗浄水７ａが適量加えられる。スラリー槽１に汚染土１２を投入する際には、スラリー槽１の後段で汚染土１２を洗浄するエジェクター８の管径を考慮して、所定粒径以上の礫，ガラが投入されないようにする。
【００８３】
このため、本例では、スラリー槽１の上部に孔が穿設されたスクリーン１ａを設け、所定粒径以上の礫，ガラを除去するように構成されている。なお、汚染土１２の性質によっては、スラリー槽１内に適量の反応剤を添加し、エジェクター８での吸引，流送過程での汚染物質との分離が促進されるようにする。
【００８４】
スラリー槽１と再洗浄槽２、及び再洗浄槽２と第１の土砂分離槽３との間にエジェクター８が配設されている。なお、エジェクター８を、第１の土砂分離槽３と第２の土砂分離槽４、第２の土砂分離槽４と第３の土砂分離槽５との間にエジェクター８を設けた構成としても良い。また、スラリー槽１に土砂を投入する際に、エジェクター８を介して投入する構成としても良い。
【００８５】
エジェクター８により洗浄された土砂は、排出管８ｃから、再洗浄槽２へ移送される。再洗浄槽２には水道水等の洗浄水が満たされている。この再洗浄槽２に、スラリー化した洗浄済みの土砂と、土砂から分離された汚染物質、泡状の気体が排出される。
【００８６】
再洗浄槽２では、汚染物質のうち、比重の軽い油分等の汚染物質が、同時に排出される気体によるエアレーションによって撹拌分離されて水面に浮上する。水面に浮上した油分等の汚染物質（スカム）について、本例では、再洗浄槽２の外にオーバーフローさせて除去することができるように構成されている。
【００８７】
すなわち、本例の土砂洗浄装置Ｓでは、図１１に示すように、再洗浄槽２の底部側にエアージャッキ１０が配設されており、このエアージャッキ１０で再洗浄槽２を傾斜させることにより、水面に浮上した汚染物質（スカム）１３を除去するように構成されている。
【００８８】
再洗浄槽２の上部開口縁部には、再洗浄槽２よりオーバーフローされた汚染物質（スカム）１３を受ける受トレー２ａが設けられている。受トレー２ａは、再洗浄槽２の傾斜側の開口縁部に設けられている。受トレー２ａに流入された汚染物質（スカム）１３が、高濃度油分スラッジである場合は、ストックされ場外処分される。
【００８９】
エアージャッキ１０は、図１０に示すように、ガイド１０ａと、空気袋１０ｂと、空気注入口１０ｃとから構成されており、空気袋１０ｂの外周側辺は、上下方向に伸縮可能な蛇腹となっている。そして、空気注入口１０ｃから空気が供給されると、空気袋１０ｂの蛇腹部分がガイド１０ａに沿って広がるように構成されている。エアージャッキ１０は、空気が導入されていないときには２２ｍｍ程度であり、再洗浄槽２の設置状態に影響を与えない程度の薄さとされている。
【００９０】
したがって、空気注入口１０ｃから空気が供給されると、空気袋１０ｂの蛇腹の部分が上方へ広がり、再洗浄槽２のエアージャッキ１０が配設された側が上方に持ち上げられる。なお、汚染物質１３をオーバーフローするときには、エアージャッキ１０は１０〜５０ｍｍ程度の幅で膨張される。
【００９１】
このようにして、再洗浄槽２が傾斜し、再洗浄槽２の水面に浮上した油分等の汚染物質（スカム）１３が受トレー２ａへ移送され、汚染物質（スカム）１３が除去される。このように、土砂洗浄の工程のはじめに、先ず再洗浄槽２において油分等の汚染物質を除去することにより、次工程での浄化処理への負荷を軽減することが可能となる。なお、汚染濃度が比較的低い場合には、再洗浄槽２を設けない構成としても良い。
【００９２】
なお、本実施例において、再洗浄槽２で浮上した汚染物質（スカム）１３を除去するために、前記第１の実施例のように、再洗浄槽２に汚染物質（スカム）排出のための流出口を設け、この流出口から汚染物質（スカム）１３を排出する構成としても良い。
【００９３】
再洗浄槽２で油分等の汚染物質が分離された土砂は、エジェクター８を介して第１の土砂分離槽３へ移送される。本例では、第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５からなる３つの土砂分離槽を用いて、土砂の分級を行う。
【００９４】
本例の土砂分離槽３，４，５は、設置に広いスペースを必要とせず、またトラックで運搬可能な大きさに形成されている。すなわち、本例の土砂洗浄装置Ｓでは、各土砂分離槽３，４，５に、取水送気兼用装置としての吸水送気兼用フィルター管１６が配設されており、この吸水送気兼用フィルター管１６にて、土砂分離槽内の貯留水を吸水することにより、大型の土砂分離槽３，４，５を用いなくても、土砂の沈降が促進されるように構成されている。
【００９５】
一般に、土砂沈降は、水槽の面積と、水槽への流入量で決定される。
粒子の沈降速度は、粒子の粒径と比重により求められるが（ストークスの理論）、水槽の面積をＡ、流入量をＱとしたとき、ｖ＝Ｑ／Ａで求められるｖ値が、土粒子の沈降速度以下であるとき、土粒子はこの槽内で沈降する。
【００９６】
したがって、微細な粒径の土粒子を沈降させるためには、広い面積を有する水槽が必要であった。しかし、本例の土砂洗浄装置Ｓでは、土砂分離槽３，４，５に吸水送気兼用フィルター管１６が配設されており、この吸水送気兼用フィルター管１６で土砂分離槽３，４，５内の貯留水を吸水することにより、土砂分離槽３，４，５への流入量を確保することができる。吸水送気兼用フィルター管１６にはフィルター１６ｄが設けられており、このフィルター１６ｄにより、所定径以上の土粒子の通過が禁止され、槽内に土粒子が沈降される。
【００９７】
すなわち、吸水送気兼用フィルター管１６による吸水量をＱ´とすると、水槽への見かけの流入量は（Ｑ−Ｑ´）となり、流入量Ｑに吸水量Ｑ´を近づけることにより、槽への流入量を確保することができる。流入する汚濁水に含まれる土粒子はフィルター１６ｄで取り分けられ、順次沈降する。このようにして、水槽の面積が小さくても土粒子の槽内での沈降が促進される。
【００９８】
本例の土砂洗浄装置Ｓの土砂分離槽３，４，５は、より具体的には、開口面積が２．４ｍ×２．４ｍ＝５．７６ｍ２程度の大きさとなるように形成されている。なお、土砂分離槽３，４，５の深さは適宜設定される。
【００９９】
ここで、第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５に配設される吸水送気兼用フィルター管１６について説明する。吸水送気兼用フィルター管１６は、各土砂分離槽３，４，５の大きさに応じて、適切に吸水及び送気できる本数が配設されている。吸水送気兼用フィルター管１６は、管部１６ａと取水送気部１６ｂを備え、取水送気部１６ｂから取水した水を、管部１６ａを介して砂濾過槽６へ移送するように構成されている。
【０１００】
図１４は、取水送気部１６ｂを示すものである。図示されているように、取水送気部１６ｂには取水及び送気を行う取水送気口として、複数本の多孔管１６ｃがクシ型に並列して設けられている。そして、それぞれの多孔管１６ｃには、図１５に示すようにフィルター１６ｄが取着され、所定の粒径以上の土粒子が通過できないように構成されている。
【０１０１】
フィルター１６ｄは、１〜５μｍ程度の細孔が設けられ、汚染物質と一部の微細粒土以外は通過できないように構成されている。したがって、貯留水中の汚染物質は極めて粒径が小さいか、或いはイオン化しているため、フィルター１６ｄを通過するが、土粒子は通過を遮断される。なお、各土砂分離槽の沈降土の粒径は、フィルター１６ｄの細孔の大きさを変えることにより調整することができる。このようにして、多孔管１６ｃに配設されたフィルター１６ｄにより、土砂と汚染物質の分離が確実に図られる。
【０１０２】
土砂分離槽３，４，５に吸水送気兼用フィルター管１６を配設する場合は、吸水送気兼用フィルター管１６の取水送気部１６ｂが、土砂分離槽３，４，５の上下方向に重なるように配設する。このとき、吸水及び送気を偏りなく効果的に行うために、多孔管１６ｃが互い違いになるように配設する。
【０１０３】
図１６に示すように、吸水送気兼用フィルター管１６には、駆動源としてポンプ１６ｅが接続されている。そして、ポンプ１６ｅが作動しているときには、吸水送気兼用フィルター管１６は土砂分離槽３，４，５中の貯留水を吸水し、砂濾過槽６へと移送する。
【０１０４】
なお、吸水送気兼用フィルター管１６のフィルター１６ｄに目詰まりが発生したときには、吸水送気兼用フィルター管１６に圧縮空気を送り、目詰まりを解消するように構成されている。このため、本例の吸水送気兼用フィルター管１６には、上記したポンプ１６ｅの他、圧縮空気を送付するコンプレッサー１６ｆが接続されている。そして、切替装置としての切替バルブ１６ｇを介して、吸水送気兼用フィルター管１６にて貯留水を吸水することも、或いは、吸水送気兼用フィルター管１６へ圧縮空気を送付することも、両方できるように構成されている。
【０１０５】
すなわち、吸水送気兼用フィルター管１６に目詰まりが発生した場合は、吸水送気兼用フィルター管１６を駆動していたポンプ１６ｅから、コンプレッサー１６ｆへ接続を切り替え、コンプレッサー１６ｆから吸水送気兼用フィルター管１６へ圧縮空気を送り込む。吸水送気兼用フィルター管１６へ圧縮空気が送り込まれると、フィルター１６ｄに付着していた礫，ガラ，土粒子等が吹き飛ばされ、フィルター１６ｄの目詰まりが解消される。
【０１０６】
また、吸水送気兼用フィルター管１６へ圧縮空気が送り込まれ、フィルター１６ｄを通して気泡を発生させることにより、汚染物質を気泡に付着させて浮上させることが可能となる。このようにして、貯留水における汚染物質の濃度低下を図ることができる。
【０１０７】
そして、吸水送気兼用フィルター管１６が複数本配設されている場合は、一部の吸水送気兼用フィルター管１６について、圧縮空気を送り込む用途のみとして使用し、槽内に連続して圧縮空気を送り込むようにすると好適である。
【０１０８】
なお、第３の土砂分離槽５には、微細粒土５ａが沈殿しており、圧縮空気が送り込まれたときに微細粒土５ａが貯留水中に拡散して、吸水送気兼用フィルター管１６のフィルター１６ｄに目詰まりが発生しやすくなる。
【０１０９】
このため、図１３に示すように、第３の土砂分離槽５内に、土砂分離槽５の底部側から水面上に達するまでの範囲で槽内を被覆し、被覆された部分への微細粒土５ａの浸入を防止するフィルター５ｂを設置し、フィルターで被覆された範囲で、吸水送気兼用フィルター管１６にて上澄を吸水するようにすると好適である。フィルター５ｂには、１〜５μｍ程度の細孔が設けられていると好適である。
【０１１０】
フィルター５ｂが目詰まりした場合は、吸水送気兼用フィルター管１６よりエアーを吹き付けたり、フィルター５ｂを振動させたり、或いは、フィルター５ｂに囲まれている側から圧力水を流通させることにより解消する。
【０１１１】
なお、第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５に、上部水面付近の水を外部に流出させるための流出口を設け、この流出口から汚染物質を含む水が、スカム分離槽１９に送出される構成としても良い。
【０１１２】
また、第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５に、汚染物質ガスの大気への蒸発を防止する蓋を設けた構成としても良い。また、気泡発生及び吸水を行う吸水送気兼用フィルター管１６を、再洗浄槽２に設けた構成としても良い。
【０１１３】
第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５は通水管９で連結され、それぞれの土砂分離槽３，４，５の貯留水が、通水管９を通って次の工程へ移動するように構成されている。
【０１１４】
通水管９の取水口には、フィルター９ａが設けられている。フィルター９ａには５〜１０μｍ程度の細孔が設けられ、所定の粒径以上の礫，ガラ，土粒子が通過できないように構成されている。
【０１１５】
通水管９に設けられるフィルター９ａの細孔は、第１の土砂分離槽３に設けられているフィルター９ａの孔が最も大きく、次に、第２の土砂分離槽４に設けられているフィルター９ａの孔が大きく、第３の土砂分離槽５に設けられているフィルター９ａの孔が最も小さくなるように構成されている。
【０１１６】
なお、土砂分離槽３，４，５には、吸水送気兼用フィルター管１６より微細な気泡が導入されているので、フィルター９ａへの目詰まりは発生しにくくなっているが、次第に目詰まりが発生した場合は、フィルター９ａに振動を与え、フィルター９ａに付着した土粒子をふるい落として、フィルター９ａの目詰まりを解消する。
【０１１７】
また、それぞれの土砂分離槽３，４，５の下部には、図１２に示すように、土砂分離槽３，４，５内で沈殿した土砂を排出するための土砂排出口１４が設けられている。土砂排出口１４は、土砂分離槽３，４，５の周壁に設けられた開口１４ａと、この開口１４ａを被覆する蓋体１４ｂとから構成されている。
【０１１８】
蓋体１４ｂは、上部側が土砂分離槽３，４，５に固着され、下部側が開閉可能とされている。蓋体１４ｂは、土砂排出時以外は、パッキング体等により土砂分離槽３，４，５の開口に密着して配設されるように構成されている。
【０１１９】
各土砂分離槽３，４，５には、水道水等の洗浄水が満たされている。この土砂分離槽３，４，５に、洗浄済みの土砂と、土砂から分離された汚染物質、泡状の気体が排出される。
【０１２０】
また、各土砂分離槽３，４，５には、エアージャッキ１０が設けられている。土砂分離槽３，４，５に配設されたエアージャッキ１０は、後述するように、土砂分離槽３，４，５内に沈降した土砂を排出する際に、土砂分離槽３，４，５を傾斜させるために設けられている。
【０１２１】
第１の土砂分離槽３には、再洗浄槽２から移送されてきた洗浄済みの土砂と、土砂から分離された汚染物質、泡状の気体が流れ込む。そして、流入した土砂のうち、粗粒土３ａ等の比重の大きいものが沈殿する。なお、比重の軽いシルト分等は水中に浮遊して濁水を形成する。
【０１２２】
第１の土砂分離槽３の濁水は、通水管９を介して第２の土砂分離槽４へ移送される。また、第１の土砂分離槽３の濁水の一部は、吸水送気兼用フィルター管１６により、砂濾過槽６へ移送される。
【０１２３】
第２の土砂分離槽４では、第１の土砂分離槽３から移送されてきた土砂のうち、細粒土４ａ等が沈殿する。そして、第２の土砂分離槽４でも、比重の軽いシルト分等は水中に浮遊して濁水を形成する。
【０１２４】
第２の土砂分離槽４の濁水は、通水管９を介して、第３の土砂分離槽５に移送される。また、第２の土砂分離槽４の濁水の一部は、吸水送気兼用フィルター管１６により、砂濾過槽６へ移送される。
【０１２５】
第３の土砂分離槽５では、第２の土砂分離槽４から移送されてきた土砂のうち、微細粒土５ａ等が沈殿する。第３の土砂分離槽５の貯留水は、通水管９及び吸水送気兼用フィルター管１６により、砂濾過槽６へ移送される。
【０１２６】
砂濾過槽６には、粒径の異なる砂濾材が層状に重ねて配設されており、この砂濾材を汚水が流通していく間に、汚水に含まれる汚染物質が砂濾材に付着して除去されるように構成されている。
【０１２７】
砂濾過槽６では、汚水が砂濾材を通過する過程で、汚染物質の大半が砂濾材によって吸着捕捉される。よって、汚水が砂濾過槽６の底部に達して濾過水となった時点では、濾過水は洗浄が完了した状態となっている。濾過水は、ポンプ６ｂに接続された吸引用配管６ａにより吸引され、給水槽７に移送される。そして、給水槽７に蓄積された濾過水は、洗浄水として再利用される。
【０１２８】
なお、砂濾過槽６の他にゼオライト槽（図示せず）を設け、重金属イオンや、エマルジョン化した油を除去する構成としても良い。
また、給水槽７に移送された濾過水について、さらに浄化が必要である場合は、水処理装置１５に移送され化学的処理を行う構成としても良い。
【０１２９】
例えば、濾過水に水銀化合物が含有されている場合は、濾過水は中和処理槽１５ａに移され、硫化ソーダもしくは水硫化ソーダが添加され、不溶性の硫化水銀が生成される。
【０１３０】
また、濾過水にヒ素が含有されている場合は、過剰の第二鉄塩が添加され、不溶性の砒酸鉄とされた後、凝集沈殿槽１５ｂにおいて水酸化鉄と共に凝集分解される。或いは、濾過水に鉛が含まれている場合は、アルカリ剤が投入されてｐＨ＝９〜１０に調整され、凝集沈殿して分離される。
【０１３１】
その他、汚染物質に応じた水処理がなされる。化学的処理がなされた濾過水は、フィルタープレス１５ｃを通過させることによりスラッジが取り除かれ、清水槽へ移送される。スラッジは脱水された後、場外処理される。
【０１３２】
以上のようにして、汚染土１２から汚染物質が分離され、汚染物質は、エジェクター８による洗浄処理、再洗浄槽２からのオーバーフロー処理、吸水送気兼用フィルター管１６による砂濾過槽６への送水、及び微細気泡による汚染物質の浮上処理、砂濾過槽６での濾過処理により除去され、各土砂分離槽３，４，５内には洗浄済みの土砂が沈降する。
【０１３３】
洗浄済みの土砂は、土砂分離槽３，４，５内の残留水が全て排水された後、土砂分離槽３，４，５の外に排出される。なお、土砂分離槽３，４，５内の排水は、吸水送気兼用フィルター管１６により吸水して行っても良い。このとき、第３の土砂分離槽５，第２の土砂分離槽４，第１の土砂分離槽３の順で吸水を行うと良い。
【０１３４】
すなわち、この順番で吸水を行うことにより、砂濾過槽６で吸着される汚染物質の量が次第に増加することになるので、特に、はじめの段階で砂濾過槽６による浄化処理がスムーズに行われ、効率的に濾過処理を行うことができる。
【０１３５】
排土を行う際は、各土砂分離槽３，４，５の下面に配設されたエアージャッキ１０を用いて土砂分離槽３，４，５を傾け、土砂分離槽３，４，５内の土砂を排出する。土砂を排出する場合は、エアージャッキ１０が３００ｍｍ程度膨張し、再洗浄槽２にて汚染物質１３をオーバーフローさせるときよりも、より急な角度で傾斜するようにする。
【０１３６】
エアージャッキ１０が膨張すると、土砂分離槽３，４，５の、エアージャッキ１０が配設された側が上方に持ち上げられる。土砂分離槽３，４，５が傾斜することにより、土砂分離槽３，４，５の下方に設けられた土砂排出口１４より、土砂分離槽３，４，５内の土砂がスムーズに排出される。
【０１３７】
本例の土砂洗浄装置Ｓでは、第１の土砂分離槽３で粗粒土３ａが分離され，第２の土砂分離槽４で細粒土４ａが分離され，第３の土砂分離槽５で微細粒土５ａが分離されるように構成されているので、それぞれの土砂分離槽３，４，５からは粒径の揃った土砂が排出される。
【０１３８】
したがって、排土処理としてシャワーリングを行う際には、各粒径に適正な水圧で行うことができる。また、本例の土砂洗浄装置Ｓによれば、エジェクターにより土粒子等のＳＳ成分が流送過程で単粒子化されているので、排土の脱水工程を大幅に短縮することができる。脱水を行う際には、各粒径の土砂毎に、最適な水切り孔が形成された脱水用ネットや脱水用トレイ等の脱水装置１７を用い、効率的に水切りすることが可能となる。
【０１３９】
脱水処理がなされた土砂は、クレーンにより土砂受トレイ１８に移送され、ここで、汚染物質が十分に除去されているかどうか簡易分析がなされる。その後、土砂は粒径別にストックヤードに一時的にストックされ、最終的に検査した後、埋め戻し処理がなされる。
【０１４０】
本例の土砂洗浄装置Ｓから排出される土砂は、排土の粒径が揃っているので、再利用も容易である。粗粒土３ａや細粒土４ａは脱水が好適に行われるため、そのまま埋め戻したり、建築用の下地材としての再利用が可能である。微細粒土５ａは脱水性能が低いが、発生量も少量であり、生石灰にて処理後、埋め戻しが可能であり、またセメント等とともにコンクリートの材料として使用することが可能である。
【０１４１】
ここで、本例の土砂洗浄方法の工程について、図１７のブロック図にて説明する。
先ず、汚染土がスラリー槽１に投入され、給水槽７から洗浄水が供給され、スラリー化された汚染土が得られる（ステップＳ１）。次いで、スラリー槽１の汚染土がエジェクター８により吸引される。汚染土は、エジェクター８による流送過程で汚染物質が分離または分離されやすい状態とされ、洗浄済みの土砂、土砂から分離された汚染物質が再洗浄槽２に移送される（ステップＳ２）。
【０１４２】
エジェクター８から排出される微細気泡により、再洗浄槽２の水面には汚染物質が浮上され、この汚染浮上物質は、エアージャッキ１０で再洗浄槽２を傾けることによりオーバーフローされる（ステップＳ３）。再洗浄槽２内の土砂は、エジェクター８を介して第１の土砂分離槽３に移送される（ステップＳ４）。
【０１４３】
第１の土砂分離槽３では、粗粒土が沈殿し分離される（ステップＳ５）。第１の土砂分離槽３の貯留水は、通水管９を介して第２の土砂分離槽４へ移送される（ステップＳ６）。さらに、第１の土砂分離槽３の貯留水は、吸水送気兼用フィルター管１６を介して砂濾過槽６へ移送される（ステップＳ７）。
【０１４４】
第２の土砂分離槽４では、細粒土が沈殿し分離される（ステップＳ８）。第２の土砂分離槽４の貯留水は、通水管９を介して第３の土砂分離槽５へ移送される（ステップＳ９）。さらに、第２の土砂分離槽４の貯留水は、吸水送気兼用フィルター管１６を介して砂濾過槽６へ移送される（ステップＳ１０）。
【０１４５】
第３の土砂分離槽５では、微細粒土が沈殿し分離される（ステップＳ１１）。第３の土砂分離槽５の貯留水は、通水管９及び吸水送気兼用フィルター管１６を介して砂濾過槽６へ移送される（ステップＳ１２）。
【０１４６】
砂濾過槽６では汚染水が濾過され、その濾過水は吸引用配管により吸引され、給水槽７に移送される（ステップＳ１３）。また、各土砂分離槽３，４，５のほぼ全ての貯留水が、砂濾過槽６に移送されたことが確認されたら、エアージャッキ１０で各土砂分離槽３，４，５を傾斜させ、土砂分離槽３，４，５に沈殿した土砂を排出する（ステップＳ１４）。
【０１４７】
排出された土砂は、粒径別にシャワーリングされ、脱水用トレイに載置されて脱水処理が行われ（ステップＳ１５）、検査後、用途別に埋め戻しがなされる（ステップＳ１６）。
【０１４８】
なお、上記実施例において、連続して土砂洗浄処理を行う場合は、スラリー槽を二槽用意し、交互に土砂を充填しながら、洗浄処理を行うと良い。また、採取箇所によって異なる汚染物質が付着している場合についても、スラリー槽を複数用意し、汚染物質の種類によって土砂を分類し、別々のスラリー槽に収納するようにすると良い。また、第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５の間に、エジェクター８を設ける構成としても良い。
【０１４９】
また、上記実施例では、再洗浄槽２に浮上した油分を、エアージャッキ１０を用いて再洗浄槽２を傾斜させることによりオーバーフローさせる構成を示したが、これに限らず、第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５について、浮上した汚染物質をエアージャッキ１０を用いてオーバーフローさせるようにしても良い。
【０１５０】
この場合、第１の土砂分離槽３，第２の土砂分離槽４，第３の土砂分離槽５に配設された通水管９のフィルター９ａについて、通常のフィルターと，水の流通をストップ可能な蓋体とに切替可能としておき、汚染物質をオーバーフローさせるときは、蓋体で通水管９の流通をストップさせ、通水管９による土砂分離槽同士の接続を解除してから行うようにすると良い。
【０１５１】
また、上記実施例では、粗粒土，細粒土，微細粒土を含む土砂の洗浄を行う例を示したが、これに限らず、本例の土砂洗浄装置は、河川・湖沼の浄化、工場やガソリンスタンド等から排出される汚染水の浄化、簡易下水処理等、他の用途にも使用することが可能である。
【０１５２】
さらに、上記実施例では、エジェクター８と吸水送気兼用フィルター管１６を組み合わせて使用する構成を示したが、エジェクター８を使用せずに、汚染水の浄化等の処理を行うようにしても良い。
【０１５３】
第１の実施例では、土砂分離槽として、下部側が上部側よりも狭く形成され、下部側に土砂排出用の開口と、この開口を開閉可能な蓋部材またはバルブが設けられたものを使用しているが、この第１の実施例の土砂分離槽を、第２の実施例の土砂分離槽に適用しても良い。
【０１５４】
また、土砂分離槽について、第１の実施例では２槽、第２の実施例では３槽からなる構成としたが、これに限らず、土砂の汚染状況に応じて、所定数の土砂分離槽を設ける構成としても良い。
【０１５５】
さらに、第２の実施例において、再洗浄槽２にスカム分離槽１９を設けた構成としても良いとしたが、さらに土砂分離槽３，４，５にもスカム分離槽１９を設け、各槽の上部水面付近の水をスカム分離槽１９に移送し、分離させる構成としても良い。
【０１５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の土砂洗浄方法及び土砂洗浄装置によれば、土砂分離槽の上部水面付近に浮上したスカムを含む水を、スカム分離槽に送出するように構成されているので、スカムが次の処理工程へ流出するのを防止し、効率良く土砂洗浄を行うことが可能となる。また、スカム分離槽で分離された分離水を洗浄水として再利用することにより、水の使用量を必要最小限にし、コストの増加を防ぐことが可能となる。すなわち、初期に所要の洗浄水を確保しておけば、その後は蒸発等による低減分の補給を行うだけで、土砂洗浄処理を継続的に行うことができる。
【０１５７】
また、スカムを含む水は、土砂分離槽に接続された管体を通してスカム分離槽へ送出される。このように、スカムを含む水を排出する際に、土砂分離槽を動かしたり、傾けたりする必要がなく、省力且つ省スペースで行うことが可能となる。
【０１５８】
さらに、本発明の土砂分離槽は、下部側が上部側よりも狭く形成されるとともに、下部側に土砂排出用の開口と、該開口を開閉可能な蓋部材またはバルブが設けられた構成とされ、土砂の排出を連続定量的に行うことが可能であり、これにより装置構成が小型化及び単純化されて、低コスト及び省スペースで土砂洗浄を行うことが可能となる。
【０１５９】
また、土砂分離槽に土砂を投入する前に、土砂をエジェクターで洗浄するように構成されているので、油，タール，重金属汚染等、汚染物質の種類に拘わらず、また従来の洗浄技術では比較的困難であった透水性の低いシルト粘土等の、微細な土粒子についても、確実に洗浄することが可能となる。したがって、水はけについても極めて良好になり、排土後の脱水も短時間で行うことが可能となる。
【０１６０】
さらに、エジェクターによる流送過程で土砂の洗浄を行うので、従来の回転ドラム内にて土砂洗浄する構成等に比して、広いスペースを要することなく土砂洗浄を行うことが可能となる。
【０１６１】
また、各土砂分離槽に吸水送気兼用フィルター管を配設した場合は、槽内の水を槽外へ流出させることにより、土砂分離槽を広い面積としなくても土砂分離槽への流入量を確保することができる。このようにして、土砂分離槽に土粒子や汚染物質を含む汚染水を次々に流入させ、この汚染水を吸水送気兼用フィルター管で吸水するときにフィルターにより微細な土粒子を取り分けて沈降させ、効率的に浄化処理を行うことが可能となる。
【０１６２】
また、土砂分離槽に吸水送気兼用フィルター管を配設した場合、吸水送気兼用フィルター管は送気が可能であるため、土砂分離槽内に微細気泡を発生させて、フィルターの目詰まりを解消することが可能である。さらに、吸水送気兼用フィルター管による微細気泡により、土砂分離槽内の貯留水に含まれる汚染物質を浮上させることができ、汚染物質を確実に分離させることが可能となる。
【０１６３】
このように、本発明の土砂洗浄方法及び土砂洗浄装置によれば、広いスペースを要することなく土砂洗浄を行うことができるので、狭隘な工場敷地内やガソリンスタンドのように、限られたスペースを有効利用した洗浄処理を行うことが可能となる。また、汚染土砂の発生地が狭い場所であっても、土砂浄化処理を現地で行うことができ、土砂運搬等に要されるエネルギー消費を抑制し、省エネルギー化を実現することが可能となる。
【０１６４】
また、本発明の土砂洗浄方法及び土砂洗浄装置によれば、土砂の分級は原則として沈殿によるため、高価な水処理設備を極力排除することができる。さらに、一連の工程で洗浄に使用した水を、砂濾過槽で浄化してから給水槽に移送し、各工程に循環供給して再利用するようにしているので、場外汚染を排除し、また水の使用量を必要最小限にし、さらに環境保全に配慮しつつ、コストの増加を防ぐことが可能となる。
【０１６５】
さらに、エジェクターにより土粒子等のＳＳ成分が流送過程で単粒子化されるので、排土の脱水工程を大幅に短縮することができる。また、土砂分離槽において土砂が粒径別に分級して堆積されるので、土砂分離槽から土砂を排出したとき、粒径の揃った状態で排出土砂を得ることができる。このため、排出後に行うシャワーリング，脱水処理，埋め戻しなどの後処理を効率的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例に係る土砂洗浄装置の全体を示す概略図である。
【図２】 エジェクターの説明図である。
【図３】 各工程での土，水，油の比率を示す一覧表である。
【図４】 土砂分離槽の説明図である。
【図５】 土砂分離槽の説明図である。
【図６】 土砂分離槽の説明図である。
【図７】 スカム分離槽の説明図である。
【図８】 土砂分離槽及びスカム分離槽を示す説明図である。
【図９】 第２実施例における土砂洗浄装置の全体を示す概略図である。
【図１０】 エアージャッキの説明図である。
【図１１】 再洗浄槽から油分等の汚染物質をオーバーフローさせた状態を示す説明図である。
【図１２】 土砂分離槽から土砂を排出した状態を示す説明図である。
【図１３】 土砂分離槽に吸水管を設けた構成を示す説明図である。
【図１４】 吸水送気兼用フィルター管の取水送気部を示す説明図である。
【図１５】 吸水送気兼用フィルター管の取水口を示す拡大説明図である。
【図１６】 吸水送気兼用フィルター管による吸水状態及び空気導入状態を示す説明図である。
【図１７】 土砂洗浄方法の工程を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ スラリー槽
２ 再洗浄槽
３ 第１の土砂分離槽
３ａ 粗粒土
４ 第２の土砂分離槽
４ａ 細粒土
５ 第３の土砂分離槽
５ａ 微細粒土
６ 砂濾過槽
７ 給水槽
８ エジェクター
９ 通水管
９ａ フィルター
１０ エアージャッキ
１１ ホイールローダー
１２ 汚染土
１３ 汚染物質
１４ 土砂排出口
１５ 水処理装置
１６ 吸水送気兼用フィルター管
１７ 脱水装置
１８ 土砂受けトレイ
１９ スカム分離槽
１９ａ 管体
２０ スクリューコンベア
３１ 土砂排出口
３２ バルブ
３３ 蓋体
３４ 第１の油圧シリンダ
３５ 第２の油圧シリンダ
Ｓ 土砂洗浄装置
Claims (6)
- 汚染土砂を洗浄し、該洗浄された土砂を粒径別に分級する土砂洗浄装置であって、
採取された汚染土砂を収容する土受槽と、
該土受槽と管体で接続され、スラリー化された汚染土砂が収納されるスラリー槽と、
該スラリー槽と管体で接続され、下部側から沈殿した土砂を取り出す土砂排出口と、上部側から汚染物質を含む水を排出する流出口と、気泡を発生させてフィルターの目詰まりが解消されると共に、汚染物質が分離される吸水送気兼用フィルター管と、を有し、前記スラリー槽から移送される汚染土砂を粒径別に沈殿させる複数の土砂分離槽と、
前記土受槽と前記スラリー槽との間、及び前記複数の土砂分離槽の間に配設され、給水槽の水を駆動高圧水として供給されて汚染土砂を洗浄して移送するエジェクターと、
前記複数の土砂分離槽の直後に配設され、該土砂分離槽の前記流出口と接続された管体を介して前記土砂分離槽の上部水面付近の貯留水を取水し、スカムを分離するスカム分離槽と、
前記スカム分離槽の分離水と、前記複数の土砂分離槽から前記吸水送気兼用フィルター管により直接取水された前記複数の土砂分離槽の貯留水とを濾過する濾過手段と、を備え、
該濾過手段で濾過された水を前記給水槽で貯留し、循環させて汚染土砂を連続的に洗浄することを特徴とする土砂洗浄装置。 - 前記スラリー槽と前記土砂洗浄槽との間に、
前記スラリー槽と管体で接続され、前記スラリー槽から移送された前記汚染土砂を再度洗浄する再洗浄槽をさらに備え、
前記スラリー槽と前記再洗浄槽との間には汚染土砂を洗浄して移送するエジェクターを備えていることを特徴とする請求項１記載の土砂洗浄装置。 - 前記スカム分離槽では、取水された水が流速毎分略６０ｃｍ乃至１００ｃｍで移動することを特徴とする請求項１または２記載の土砂洗浄装置。
- 前記土砂分離槽は、下部側が上部側よりも狭く形成されるとともに、前記土砂排出口を開閉可能な蓋部材またはバルブが設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の土砂洗浄装置。
- 前記吸水送気兼用フィルター管は、
ポンプ及びコンプレッサーに接続された切替装置と、該切替装置に接続された管部と、該管部に接続された取水送気部と、該取水送気部に取着されたフィルターと、を備え、
前記吸水送気兼用フィルター管を配設することにより所定の取水量を確保し、
前記ポンプの駆動により前記水槽内の水が前記フィルターを介して吸水されるとともに、前記コンプレッサーの駆動により前記取水送気部から前記フィルターを介して微細気泡が発生されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の土砂洗浄装置。 - 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の土砂洗浄装置を用いた土砂洗浄方法であって、
前記土砂分離槽に土砂を移送する前に前記エジェクターにより汚染土砂を洗浄する処理と、
該洗浄された土砂を土砂分離槽にて沈殿させ粒径別に分級する処理と、
前記土砂分離槽の貯留水を前記吸水送気兼用フィルター管で吸水する処理と、
前記吸水送気兼用フィルター管より微細気泡を発生させて前記吸水送気兼用フィルター管の目詰まりを解消するとともに、前記貯留水に含まれる汚染物質を分離させる処理と、
前記土砂分離槽の上部水面付近の前記貯留水を前記スカム分離槽に送出する処理と、
前記スカム分離槽の濃縮スカムを回収する処理と、
前記スカム分離槽の前記分離水と、前記複数の土砂分離槽の貯留水とを濾過して再利用する処理と、
前記土砂分離槽に沈殿した土砂を排出する処理と、を連続的に行うことを特徴とする土砂洗浄方法。
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