JP4827245B2 - 水循環装置及び運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、アスファルト切断の際に使用された水を循環して再利用するための水循環装置と、その運転方法に関する。

道路の舗装工事において、改修されるべきアスファルトを切断する際には、大量の水が使用される。そして、切断に用いられた後の水（切断泥水）には、微小なアスファルトや骨材が包含されている。その様な微小なアスファルトや骨材を包含する切断泥水は、現状では、例えば、施工現場近辺の側溝等に「垂れ流し」されている。
そうした側溝への切断汚水の「垂れ流し」は、環境に悪影響を及ぼす懸念がある。係る「垂れ流し」による弊害防止のため、当該切断汚水の有効な処理装置及び処理方法の開発が要請されている。しかし、有効な解決策は講じられていないのが現状である。

その他の従来技術としては、道路舗装面に埋設されている水道配管やガス配管を損傷せずに、道路の舗装面を切断することが出来る切断装置が提供されている（特許文献１参照）。
しかし、係る従来技術は、道路舗装面の切断のみを目的としており、上述した様な切断に用いられた水の処理については、全く寄与しない。
特開平９−５９９１８号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、道路舗装の改修で、アスファルトの切断に使用された切断泥水を周囲に垂れ流してしまうことなく、有効に再利用することが可能な水循環装置及びその運転方法の提供を目的としている。

本発明の水循環装置は、アスファルト舗装を切断する切断装置（１）と、切断の際に発生した切断泥水を貯蔵する泥水貯蔵装置（原水槽２）と、切断泥水に凝集剤を混合する混合装置（ラインミキサー３）と、混合装置（３）で生じたスラリーを貯蔵するスラリー貯蔵装置（貯泥槽４）と、スラリーをケーキ（Ｃ）と水とに分離する脱水装置（脱水機５及び真空ポンプＰｖ）とを有し、脱水装置（５、Ｐｖ）でケーキ（Ｃ）から分離された水を前記切断装置（１）へ供給する配管（「接断水への再利用ライン」Ｌ６２）と、脱水装置の吸引装置（真空ポンプＰｖ）にケーキ（Ｃ）から分離された水を供給する配管（「真空ポンプ補給水への再利用ライン」Ｌ６１）と、前記泥水貯蔵装置（原水槽２）にケーキ（Ｃ）から分離された水を供給する配管（「高濃度原水稀釈水への再利用ライン」Ｌ６３）とを有することを特徴としている（請求項１）。

そして、上述した水循環装置（請求項１の水循環装置）の運転方法は、切断手段（１）によりアスファルト舗装を切断する工程（Ｓ１）と、切断の際に発生した切断泥水を泥水貯蔵手段（原水槽２）で貯蔵する工程（Ｓ２）と、混合手段（ラインミキサー３）で切断泥水に凝集剤を混合する工程（Ｓ３）と、混合装置（３）で生じた（Ｓ４）スラリーをスラリー貯蔵手段（貯泥槽４）で貯蔵する工程（Ｓ５）と、脱水手段（脱水機５及び真空ポンプＰｖ）を用いてスラリーをケーキ（Ｃ）と水とに分離する工程（Ｓ６）と、脱水手段（脱水機５及び真空ポンプＰｖ）でケーキ（Ｃ）と分離された水を前記切断手段（１）へ供給する（「切断水へ再利用」）工程（Ｓ１０）と、ケーキ（Ｃ）と分離された水を脱水手段の吸引手段（真空ポンプＰｖ）に供給する（「真空ポンプ補給水へ再利用」）工程（Ｓ１１）と、ケーキ（Ｃ）と分離された水を泥水貯蔵手段（原水槽２）に供給する（「高濃度原水稀釈水へ再利用」）工程（Ｓ１２）とを有する特徴としている（請求項２）。

上述する構成を具備する本発明によれば、アスファルトの切断の際に生じた切削泥水を回収して、水と固形分（ケーキＣ）とに分離しており、分離された水及びケーキ（Ｃ）を有効に再利用することにより、周囲の環境に「垂れ流す」ことを防止している。
脱水装置（脱水機５及び真空ポンプＰｖ）でケーキ（Ｃ）から分離された水の再利用については、例えば、前記切断装置（１）へ供給する配管（「切断水への再利用ライン」Ｌ６２）により切断装置（１）に送られ、切断時の切削水として再利用できる。

また、ケーキ（Ｃ）から分離された水は、脱水装置の吸引装置（真空ポンプＰｖ）にケーキ（Ｃ）から分離された水を供給する配管（「真空ポンプ補給水への再利用ライン」Ｌ６１）を介して、脱水装置の吸引装置（真空ポンプＰｖ）に送られて、真空ポンプ（Ｐｖ）の補給水として再利用される。

さらに、ケーキ（Ｃ）から分離された水は、前記泥水貯蔵装置（原水槽２）にケーキ（Ｃ）から分離された水を供給する配管（「高濃度原水稀釈水への再利用ライン」Ｌ６３）を介して、泥水貯蔵装置（原水槽２）に供給され、切削汚泥濃度が高く、凝集剤が十分に作用しない場合における希釈水として、再利用することができる。

また、スラリーが脱水されて生じた固形物は、土砂状のケーキ（Ｃ）となるが、このケーキ（Ｃ）は利用価値が広いので、アスファルトプラントその他において、広く再利用できる。

即ち、本発明によれば、道路改良工事で使用される水と、その水に含まれるアスファルトや骨材、その他が切断後に回収され、当該工事用で使用される各種の水や、他の工事用の材料としてリサイクルする事ができる。
その結果、施工領域周辺への汚染が防止され、環境に優しいアスファルトの補修工事の実施が可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１において、全体を符号１００で示す水循環装置は、アスファルト舗装を切断する切断装置１と、切断の際に発生した切断泥水を貯蔵する泥水貯蔵装置（原水槽）２と、切断泥水に凝集剤を混合する混合装置（ラインミキサー）３とを有している。

そして水循環装置１００は、混合装置（ラインミキサー）３で生じたスラリーを貯蔵するスラリー貯蔵装置（貯泥槽）４と、スラリーをアスファルトを含む土砂状のケーキＣと水とに分離する脱水装置（脱水機）５と、スラリーから分離した水を一時貯留する濾液槽６とを有している。

さらに水循環装置１００は、発動発電機８と、制御盤９とを備えており、発動発電機８で発電した電力を、制御盤９により、後述する各種ポンプ類或いは撹拌機等に、図示しない電力ラインを介して供給する。発動発電機８に代えて、商用電源から電力供給することも可能である。
制御盤９は、図示しない入力信号ライン及び出力信号ラインによって、後述のセンサ類や各ポンプ類及び撹拌機等に接続されており、当該センサからの入力信号に応じて、出力信号を各ポンプ類及び撹拌機に発信し、各ポンプ類及び撹拌機等の駆動・停止等の制御を行うように構成されている。

切断機１と原水槽２とは、切断泥水ラインＬ１で接続されている。
原水槽２とラインミキサー３の流入口３ｉとは、送泥ポンプＰ２を介装した送泥ラインＬ２で接続されている。
ラインミキサー３の排出口３ｏと貯泥槽４とは、スラリー搬送ラインＬ３で接続されている。
貯泥槽４と脱水機５とは、スラリー搬送ラインＬ４及びオーバーフローラインＬ５２とにより接続されている。スラリー搬送ラインＬ４は貯泥槽４から脱水機５にスラリーを送り込むラインであって、スラリーポンプＰ４を介装している。オーバーフローラインＬ５２は、脱水機５で処理しきれないスラリーを脱水機５から貯泥槽４に戻すラインである。

脱水機５と濾液槽６とは、分離水吸引ラインＬ５１及び補給水補填ラインＬ６１で接続されている。
ここで分離水吸引ラインＬ５１は、脱水機５でスラリーから分離した水を濾液槽６に吸引するためのラインであり、真空ポンプＰｖを介装している。補給水補填ラインＬ６１は、濾液槽６に貯留した分離水の一部を前記真空ポンプＰｖへ補給水として戻すためのラインである。

濾液槽６の内部は、透水性の仕切り６Ｃによって、上流側の区画６Ａと下流側の区画６Ｂとに仕切られている。前記分離水吸引ラインＬ５１及び補給水補填ラインＬ６１は、上流側の区画６Ａに接続されている。
濾液槽６の下流側の区画６Ｂは、第１の水回収ラインＬ６２で前記切断機１と接続されていると共に、電磁弁Ｖを介装した第２の水回収ラインＬ６３で原水槽２と接続されている。換言すれば、濾液槽６に貯留した水を、下流側の区画６Ｂに設けられた送水ポンプＰ６によって、切断機１或いは原水槽２へ戻すように構成されている。

前記第１の水回収ラインＬ６２は、分岐点Ｂにおいて分岐管Ｌ６２０が分岐しており、その分岐管Ｌ６２０は後述するＢ液槽３２に接続されている。

原水槽２は、前述した送泥ポンプＰ２に加えて、レベルセンサ２１を備えている。レベルセンサ２１は、送泥ポンプＰ２の起動・停止の制御におけるパラメータである原水槽２の液位を検知する機能を有している。
ここで、貯留する切断汚水が高濃度である場合には、後述する凝集分離用の薬液が効かなくなってしまうので、その汚水を希釈する必要がある。レベルセンサ２１は、その様な場合に、稀釈水補給量の制御におけるパラメータとして、液位を検知する。

前記ラインミキサー３は、液槽３１及び液槽３２と接続されている。
液槽３１はｐＨ調整用の薬液を貯留しており、図１においてｐＨ調整用の薬液は、「Ａ液」と表示されている。一方の液槽３２は、泥水の凝集分離用の薬液を貯留しており、該凝集分離用の薬液は、図１では「Ｂ液」と表示されている。

液槽３１は、定量ポンプＰ３１を介装したラインＬ３１により、ラインミキサー３の接続口３ａに接続されている。液槽３１に貯留されているｐＨ調整用の薬液（Ａ液）は、必要量が定量ポンプＰ３１で計量され、ラインミキサー３に供給される。

液槽３２は撹拌機３２０を備えており、撹拌機３２０は撹拌翼３２ａと駆動モータ３２ｂとを有している。そして液槽３２は、定量ポンプＰ３２を介装したラインＬ３２により、ラインミキサー３の接続口３ｂに接続されている。
前述したように、液槽３２には、濾液槽６と連通する第１の水回収ラインＬ６２及び分岐ラインＬ６２０を経由して、脱水機５から分離されて濾液槽６に貯留された回収水が投入される。そして、撹拌機３２０によって、凝集分離用の薬液（Ｂ液）と投入された回収水とが撹拌されて、適正な溶液濃度となるように構成されている。適正濃度の凝集分離用の薬液（Ｂ液）は定量ポンプＰ３２で計量され、ラインミキサー３に送り込まれる。

ラインミキサー３では、原水槽２から送られてきた切断汚水に、ｐＨ調整用の薬液（Ａ液）と凝集分離用の薬液（Ｂ液）とが添加されて撹拌される。撹拌して出来たスラリーは、ラインミキサー３の排出口３ｏからスラリー搬送ラインＬ３を経由して、貯泥槽４に送られる。

貯泥槽４には撹拌機４１とレベルセンサ４２が設けられている。撹拌機４１は、撹拌翼４１ａとモータ４１ｂを有している。レベルセンサ４２は、貯泥槽４に貯留するスラリーの量を検知する。
撹拌機４１は、貯留したスラリーの固形分が沈殿しないように常時運転されており、以って、貯泥槽４に内の全体に亘って、常に同じ性状（濃度）を保つようにしている。
レベルセンサ４２が検知したスラリー量が所定値を超えると、制御盤９の作用によって自動的にスラリーポンプＰ４が稼動し、脱水機５にスラリーを送り込むように構成されている。

次に、図２を参照して、脱水機５及びその周辺の機器について詳述する。
図２において、脱水機５は、貯泥タンク５１と、円筒状のフィルタ５２と、吸引パイプ５３と、掻き取り用エッジ５４とを有している。

貯泥タンク５１は、図２の紙面と平行な断面が均一な形状をしており、図２の例では、当該断面は図２における下方が狭くなった五角形状（ホームベース形）である。
貯泥タンク５１の下方には、スラリー搬送ラインＬ４との接続口５１ａが設けられており、貯泥タンク５１の上方には、オーバーフローラインＬ５２の接続口５１ｂが形成されている。

円筒状のフィルタ５２は半径方向に相当量の厚みを有しており、貯泥タンク５１中で、円筒の中心軸が図２の紙面に垂直な方向へ延在するように配置されている。そして円筒状のフィルタ５２は、図示しない駆動装置によって、円筒状の中心軸を回転中心として回転可能なように構成されている。
フィルタ５２の下方は、貯泥タンク５１に溜まったスラリー中に浸されている。そして、フィルタ５２が図示しない駆動装置によって回転されると、フィルタ５２の外周面にスラリー中の汚泥が付着する。

ここで、フィルタ５２内部の中心には、前記分離水吸引ラインＬ５１に接続された吸引パイプ５３が引き込まれている。前述したように分離水吸引ラインＬ５１には真空ポンプＰｖが介装されている。そのため、真空ポンプＰｖを稼動させると、フィルタ５２内が負圧となって、フィルタ５２が回転すると、スラリー中の汚泥がフィルタ表面に吸引される。その結果、フィルタ５２が回転することによって、スラリー中の汚泥がフィルタ表面に付着して、貯泥タンク５１の上方に掻き揚げられる。

また、フィルタ５２内が負圧となるため、貯泥タンク５１の上方においては、空気が吸引されて（点線の矢印）、フィルタ５２の表面（外周）からフィルタ５２の内部に侵入する。
この空気の侵入によって、フィルタ５２表面に吸引された汚泥中の水分がフィルタ５２内部に連行され、フィルタ５２表面の汚泥が脱水される。脱水された汚泥は、「ケーキ」と称され、図２では符号Ｃで示されている。

脱水機５の脱水能力はフィルタ５２の回転速度に関係する。すなわち、フィルタ５２の回転速度を速くすれば、スラリー中の汚泥をフィルタ５２の表面に吸引して、上方へ掻き揚げる量（脱水量に比例している）は増加する。
反対に、フィルタ５２の回転速度を遅くすれば、スラリー中の汚泥をフィルタ５２の表面に吸引して、上方へ掻き揚げる量（脱水量に比例している）は減少するのである。

図２において、貯泥タンク５１のスラリー搬送ラインＬ４との接続口５１ａとは反対側に、板状の掻き取り用エッジ５４が、フィルタ５２表面と接するように配置されている。
掻き取り用エッジ５４は、フィルタ５２表面と接触している側とは反対側の端部が下になるように、傾斜して配置されている。また、掻き取り用エッジ５４のフィルタ５２表面と接する側の端部は、上下方向についてはフィルタ５２の回転中心軸近傍で、フィルタ５２と接触している。

掻き取り用エッジ５４は、図示しないスライド機構（例えば、流体シリンダ、或いは簡単なカム機構等）によって、掻き取り用エッジ５４をその傾斜に沿ってスライド運動（図２の矢印Ｚの方向の運動）せしめ、フィルタ５２に接触する側の端部をフィルタ５２に近づけ、或いは遠ざけることが出来るように構成されている。

例えば、フィルタ５２の回転速度が速い場合は、当該エッジ５４をフィルタ５２側に強く押圧して、大量の汚泥を掻き取ることが出来るように制御する。
一方、フィルタ回転速度が遅い場合は、エッジ５４でフィルタ５２を強く押圧すると、フィルタ表面を削りこんでしまう恐れがある。従って、エッジ５４がフィルタ５２を押圧する力が弱くなるように制御する。

掻き取り用エッジ５４におけるフィルタ５２とは反対側の端部の下方には、ケーキ槽７が設けてある。掻き取り用エッジ５４で掻き取られたケーキＣは、ケーキ槽７内に所定量溜まるまで貯留される。
所定量のケーキＣが溜まったならば、ケーキＣは図示しない搬送手段によってアスファルトプラントに送られ、再生アスファルトとしてリサイクルされる。或いは、セメント工場に送られ、セメント材料として利用される。その他にも、ケーキＣの用途は多々存在する。

次に、図３のフローチャートを参照して、図示の実施形態に係る水循環装置１００の運転について説明する。
先ず、切断機１によって、改修するべきアスファルト舗装部分を切断する（ステップＳ１）。
切断時には大量の水が切削水として使用される。そして、アスファルト切削に用いられた水（切削泥水）は、例えばバキュームポンプ等による公知の手段を介装した切断汚水ラインＬ１によって、原水槽２に貯蔵される（ステップＳ２）。

原水層２に貯蔵された切断汚水は、レベルセンサ２１の検知した水位が所定値を超えないように、送泥ポンプＰ２によって、随時、ラインミキサー３へ送り込まれる。
ラインミキサー３では、送り込まれた切断汚水に、液槽３１から供給されるｐＨ調整用の薬液（Ａ液）と、液槽３２から供給される凝集分離用の薬液（Ｂ液）とが加えられ、混合され（ステップＳ３）、スラリーとなる（ステップＳ４）。

ラインミキサー３で生じたスラリーは、スラリー搬送ラインＬ３を経由して、ラインミキサー３からスラリー貯蔵装置である貯泥槽４に送られて、貯泥槽４に貯蔵される（ステップＳ５）。
この貯泥槽４では、撹拌機４１が常時稼動しており、スラリー中の固形物の沈殿を防止している。貯泥槽４に貯蔵されたスラリーが所定量以上になったことをレベルセンサ４２が検知すると、スラリーポンプＰ４が稼動して、貯泥槽４内のスラリーを脱水機５のスラリータンク５１に圧送する。

脱水機５では、スラリータンク５１内のスラリーに浸された円筒状のフィルタ５２が、回転速度を調整されて回転しており、スラリータンク５１内の汚泥がフィルタ５２に吸引されて掻き揚げられる。フィルタ５２に吸引された汚泥は、分離水吸引ラインＬ５１に介装された真空ポンプで空気を吸引することによって、水分が分離される（ステップＳ６）。
分離された水は、フィルタ５２の中心部の吸引パイプ５４及び分離水吸引ラインＬ５１を経由して、濾液槽６のＡ室に吸引される（ステップＳ７の「水」のルート）。
一方、水分が分離した汚泥（ケーキ）は、掻き取り用エッジ５４で掻き取られて、ケーキ槽７に貯留される（ステップＳ７の「ケーキ」のルート）。

濾液槽６のＡ室に吸引された濾過水は、その一部（ステップＳ８の「真空ポンプ用」）が、真空ポンプＰｖに搬送されて（ステップＳ１０）、真空ポンプ補給水として再利用される（ステップＳ６）。
濾液槽６のＡ室に吸引された濾過水の残りの部分は、仕切り６Ｃを透過して、濾液槽６のＢ室に流入する。

濾液槽６のＢ室に流入した濾過水は、圧送ポンプＰ６によって、一部は第１の水回収ラインＬ６２経由で（ステップＳ８の「切断用」）、切断機１に搬送される（ステップＳ９）。そして、ステップＳ１において、再度、切断水（切削水）として利用される。
圧送ポンプＰ６で送水される濾過水の残りの部分は、第２の水回収ラインＬ６３経由で（ステップＳ８の「原水希釈用」）、原水槽２に搬送される（ステップＳ１１）。そして、ステップＳ２において原水の希釈水として利用される。

また、第１の水回収ラインＬ６２は途中で分岐しており、切断機１に供給される濾過水の一部は液槽３２に送られ、凝集分離用の薬液（Ｂ液）の溶解用或いは希釈用に利用される。

ステップＳ６で脱水されたケーキＣはケーキ槽７に貯留され（ステップＳ７で「ケーキ」）、所定量に達した時点で、搬出されてアスファルトプラントへ送られ、再生アスファルトとしてリサイクルされる。或いは、搬出されてセメント原料として再利用される（ステップＳ１２）。

図３では示されていないが、制御盤９は水循環装置１００の運転を終了するか否かを判断して、水循環装置１００の運転を終了すると判断すれば、所定の手順を実行して、水循環装置１００の運転を終了する。

図示の実施形態に係る水循環装置１００及びそれを使用した工法によれば、スラリーから分離された水の一部は切断装置１に送られ、切断時の切断水（切削水）として再利用できる。
また、スラリーから分離された水の一部は補給水補填ラインＬ６１に介装された真空ポンプＰｖに送られ、真空ポンプＰｖの補給水として再利用できる。
さらに、スラリーから分離された水の一部は原水槽２に送られ、高濃度原水の希釈水として再利用できる。
その結果、アスファルト切断で使用された水を「垂れ流し」にすることなく、必要な処理を行った上で、アスファルト切断作業或いはそれに関連する作業において、再利用することができる。

また、図示の水循環装置１００及びそれを使用した工法によれば、脱水された固形物は、土砂状のケーキＣとなり、アスファルトプラントで再生アスファルトとして、或いはセメント原料として再利用される。

このように、図示の水循環装置１００及びそれを使用した工法によれば、道路改良工事で使用される水と、その水に包含されるアスファルトの粉末が切断後に回収され、当該工事及び他の工事用の材料として回収リサイクルが可能となる。そして、施工領域周辺への汚染も防止でき、地球環境に優しいアスファルトの舗装改修工事を実行することができる。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではないことを付記する。

本発明の実施形態の構成を示すブロック図。 図１における脱水機の部分拡大図。 本発明の実施形態に係る運転方法を説明するフローチャート。

符号の説明

１・・・切断装置／舗装切断機
２・・・汚水貯蔵装置／原水槽
３・・・混合手段／ミキサー
４・・・スラリー貯蔵手段／貯泥槽
５・・・脱水装置／脱水機
６・・・濾液槽
７・・・ケーキ槽
８・・・発動電動機
９・・・制御版
２１・・・レベルセンサ
３１・・・薬液槽／Ａ液槽
３２・・・薬液槽／Ｂ液槽
Ｐ２・・・汚水搬送ポンプ
Ｐ３１・・・Ｂ液定量ポンプ
Ｐ３２・・・Ａ液定量ポンプ
Ｐ４・・・スラリーポンプ
Ｐｖ・・・真空ポンプ
５１・・・スラリー貯留槽
５２・・・フィルタ
５４・・・ケーキ掻き取り部材／掻き取り用エッジ

Claims (2)

1. アスファルト舗装を切断する切断装置と、切断の際に発生した切断泥水を貯蔵する泥水貯蔵装置と、切断泥水に凝集剤を混合する混合装置と、混合装置で生じたスラリーを貯蔵するスラリー貯蔵装置と、スラリーをケーキと水とに分離する脱水装置とを有し、脱水装置でケーキから分離された水を前記切断装置へ供給する配管と、脱水装置の吸引装置にケーキから分離された水を供給する配管と、前記泥水貯蔵装置にケーキから分離された水を供給する配管とを有することを特徴とする水循環装置。
2. 請求項１の水循環装置の運転方法において、切断手段によりアスファルト舗装を切断する工程と、切断の際に発生した切断泥水を泥水貯蔵手段で貯蔵する工程と、混合手段で切断泥水に凝集剤を混合する工程と、混合装置で生じたスラリーをスラリー貯蔵手段で貯蔵する工程と、脱水手段を用いてスラリーをケーキと水とに分離する工程と、脱水手段でケーキと分離された水を前記切断手段へ供給する工程と、ケーキと分離された水を脱水手段の吸引手段に供給する工程と、ケーキと分離された水を泥水貯蔵手段に供給する工程とを有することを特徴とする水循環装置の運転方法。

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