JP5448955B2 - 汚濁防止枠および汚濁粒子の沈降促進工法 - Google Patents

Description

本発明は、海や河川においてグラブバケットを用いた浚渫作業で発生する汚濁の周辺への拡散を低減させるための、汚濁防止枠および汚濁粒子の沈降促進工法に関するものである。

従来、グラブバケットを用いた浚渫における周辺への汚濁防止に関しては、グラブ可動範囲を区画する枠状のフローターと該フローターに懸垂されたシルトプロテクター等の汚濁防止膜と、該汚濁防止膜の下に繋着される展張用錘からなる汚濁防止枠を設置して浚渫作業を施工することが知られている。この例としては特許文献１に記載されている浚渫汚濁防止枠がある。

更に、積極的に汚濁を防止する方法として、特許文献２に記載されているように、汚濁防止枠内から濁水を汲み上げ、この濁水に第１の凝集剤を添加して懸濁粒子のフロックを形成し、更に第２凝集剤の高分子凝集剤を添加して、汚濁防止枠内の海水中に浮遊する懸濁粒子を凝集・沈降させる方法が知られている。

特開２００５−２６４７０３号公報 特開２００５−０４８４６５号公報

しかし、従来の汚濁防止枠による汚濁防止方法では、浚渫区域周辺への汚濁の直接的な拡散は防止できるが、施工の進捗に伴う浮遊汚濁粒子の集積により、枠内の濃度が周辺よりも高い状態となるため、潮流，グラブ上昇に伴う流動，作業船の動揺などによる汚濁防止膜下端以深からの濁り漏出が懸念される。また、凝集剤による汚濁防止方法では、濁水を汲み上げて添加する装置等にコストが嵩むという課題がある。本発明に係る汚濁防止枠および汚濁粒子の沈降促進工法は、このような課題を解決するために提案されたものである。

本発明に係る汚濁防止枠における汚濁粒子の沈降促進工法の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、グラブ浚渫において用いられる汚濁防止枠に、空隙率が８０％〜９５％である空隙材を内装させ、前記汚濁防止枠内の濁水が前記空隙材を通過することで、該濁水中の汚濁粒子の凝集・フロック形成を促進させてその沈降を早める汚濁粒子の沈降促進工法であって、前記汚濁防止枠の隅部において、当該隅部における２辺の汚濁防止膜と該２辺の汚濁防止膜に亘って平面視で斜めに配設される空隙材と上部を開口させて下部を閉口させる不透過の蓋部材とで略三角形状のコーナー領域を形成していることである。

前記蓋部材の前記空隙材側の端部は、当該空隙材の側面側の下端部に当接し、且つ、前記空隙材の下面側の端部に至らないことを含むものである。
また、前記空隙材における上下方向に沿った内側面と外側面とに、コーナー領域と汚濁防止枠内の前記コーナー領域を除く領域とに出入りする一方向の濁水の流れが形成されるように、一方向に開くフラップが設けられることを含む。

本発明の汚濁防止枠および汚濁粒子の沈降促進工法によれば、汚濁防止枠内の濁水が、空隙材中を通過する際に、物理的な撹拌によって汚濁粒子の凝集・沈降が促進される。
即ち、材質自体に浮遊汚濁粒子を捕捉するろ過方式のフィルターでは目詰まりが生じてしまい、フィルターの交換頻度が高く、且つ、汚濁粒子のフィルターからの剥離が懸念されるが、空隙率が８０％〜９５％という大きな空隙率の空隙材なので、汚濁粒子の流動撹拌に伴う浮遊汚濁粒子の凝集・沈降が促進されるものである。

グラブバケットの稼働範囲から外れる汚濁防止枠のコーナー領域に空隙材を設置して、濁水の空隙材通過を効率的に導くことができる。更に、コーナー領域の汚濁水の流れを一方向にすることで、汚濁水の効率的な空隙材通過が促進される。
また、汚濁防止枠内のグラブバケットの運動やフローターの動揺などで発生する波動に伴う往復流が、汚濁防止膜の下端を出入りする際に、この汚濁防止膜の下端に設けられた空隙材を通過するようになり、汚濁粒子の凝集・沈降が効率的に促進される、と言う数々の優れた効果を奏するものである。

本発明に係る汚濁防止枠１中の空隙材２による汚濁粒子の沈降促進工法の原理を示す説明図（Ａ）と、その第１実施例を示す一部拡大斜視図（Ｂ）とである。 同本発明の汚濁防止枠における汚濁粒子の沈降促進工法における、空隙材２の凝集効果を示す実験例に係る水槽装置の概略説明図で、流下実験の場合の説明図（Ａ）と、環流実験の説明図（Ｂ）とである。 実験例のおける各槽における濃度比率を比較したデータの流下実験の場合の説明図（Ａ）と、環流実験の場合の説明図（Ｂ）とである。 本発明に係る汚濁防止枠１の平面図（Ａ）と、Ａ−Ａ線に沿った断面図（Ｂ）とである。 同本発明の第２実施例に係る汚濁防止枠１の平面図（Ａ）と、Ｂ−Ｂ線に沿った断面図（Ｂ）と、Ｃ−Ｃ線に沿った断面図（Ｃ）とである。 同本発明の第３実施例に係る汚濁防止枠１の一部斜視図である。 同本発明の第４実施例に係る汚濁防止枠１の平面図（Ａ）と、Ｄ−Ｄ線に沿った断面図（Ｂ）とである。

本発明に係る汚濁防止枠１における汚濁粒子の沈降促進工法は、図１（Ａ）に示すように、空隙率の大きな空隙材２を使用して、該空隙材２を通過する際に、汚濁粒子同士の衝突回数が増加することで汚濁粒子同士が凝集・付着して沈降速度の大きなフロックを形成し易くさせ、沈降促進させるものである。

本発明に係る汚濁防止枠における汚濁粒子の沈降促進工法は、グラブ浚渫において用いられる汚濁防止枠１に、図１（Ｂ）に示すように、空隙率が８０％〜９５％である空隙材２を内装させ、前記汚濁防止枠内の濁水が前記空隙材２を通過することで該濁水の凝集・フロック形成を促進させて、汚濁粒子の沈降を早める工法である。

前記空隙材２は、プラスチック（一例としてポリプロピレン製）線条を、その接点を相互融着したポーラス体であり、耐圧性能が良好で、フレキシブルで強靱で軽量である。また、そのポーラス体の表面開孔率，内部空隙率は８０％〜９５％であって、濾紙や不織布よりも空隙が大きい。よって、排水性および集水性，透水性が良好であって、目詰まりせず長期に亘る集排水性能が維持される。製品例として、丸型やマット型が用意されているヘチマロン（登録商標：新光ナイロン社製）、および、その相当品としてのドレーン材，消波材，粗朶材等が知られている。

この空隙材２の性能については、図２乃至図３に示してある。図２（Ａ）に示すように、空隙材２による流下実験を示すものであり、大きな水槽１０（大きさなどは図中の寸法を参照のこと）の中に原水槽１１と、上流仕切り板１２と、空隙材２を所定空間内に詰めたフィルター槽１３と、下流仕切り板１４と、清水槽１５と、この清水槽１５内に設置されるポンプ３と、該ポンプ３から配管１９を介して接続される排水槽（コンテナ１）１７とがある。

前記フィルター槽１３が無い場合では、原水槽１１から清水槽１５への流下に従って汚濁粒子の濃度（付着土粒子総量の割合）が低くなっているが、前記フィルター槽１３がある場合では、このフィルター槽１３の汚濁粒子の濃度が、原水槽１１の濃度よりも高くなっている。汚濁粒子の濃度を測定するには、前記仕切り板１２，１４を降ろして各槽を絶縁させた上で、上下混合させた後の汚濁粒子の濃度を想定している。

上記流下実験では、フィルター槽１３の汚濁粒子の濃度が、原水槽１１における汚濁粒子の濃度よりも高くなっている。このフィルター槽１３内での汚濁粒子の濃度の方が高いのは、着底または沈降中の汚濁粒子を比較すると、前記原水槽１１よりもフィルター槽１３の方が多いと言うことである。

なお、実験後に前記フィルター槽１３内の空隙材２を取り出して、洗浄槽（コンテナ２）１６で洗浄したところ、フィルターである空隙材２に付着していた汚濁粒子の量は、フィルター槽１３内に着底または沈降中であった土粒子量の３％にも満たないことが確認されている。このことは、前記空隙材２は、その内に汚濁粒子を溜め込むのではなく、汚濁粒子の衝突を多くして沈降を促進させるものであることが判る。

図２（Ｂ）に示すものは、環流実験の場合の装置であり、上流槽１１ａ、フィルター槽１３、下流槽１５ａ、前記フィルター槽の下にある沈殿槽１８、前記フィルター槽用の仕切り板１２，１４がある。下流槽１５ａにポンプ３を配設して、下流槽１５ａから配管１９ａによって上流槽１１ａに水を輸送して環流させるものである。

前記上流槽１１ａに投入した土粒子が実験水槽１０の全体に均等に分布した場合の土粒子の濃度を「初期平均濃度」として定義する。そして、土粒子を上流槽１１ａに投入して６０分間環流させた後に、各槽１１ａ，１３，１５ａの土粒子の濃度を前記初期平均濃度（これを１００とする）と比較した結果を図３（Ｂ）に示す。

前記フィルター槽１３の土粒子の濃度は、沈殿槽１８に堆積していた土粒子も、フィルター槽１３内に均一に浮遊させた場合の濃度である。これは、沈殿槽１８の形状が凹形状であって土粒子を集積しやすい形状であるので、フィルター槽１３を設けない実験結果に基づいて、形状効果の補正をしたものである。各槽の比率を比較すると、フィルター槽１３の土粒子の濃度は、他の上流槽１１ａ，下流槽１５ａの３倍近くまで上昇している。フィルター槽１３で、土粒子が良く沈降しているのが判る。

前記汚濁防止枠１は、例えば、矩形状に維持された枠状のフローター１ａと該フローター１ａに懸垂される汚濁防止膜１ｂと、該汚濁防止膜１ｂの下に繋着される展張用錘１ｃとからなる。

この汚濁防止枠１内に、図１（Ｂ）に示すように前記空隙材２を設ける。そして、前記空隙材２を枠内に内装させる方法としては、グラブバケットの稼働範囲を考慮し、当該稼働範囲を避けるようにして効率的に空隙材２を配設すべく、例えば、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、汚濁防止枠１の内で、作業台船等から見て前方の隅部１ｄに配設する。

当該隅部１ｄにおける２辺の汚濁防止膜１ｂと、該２辺の汚濁防止膜１ｂに亘って平面視で斜めに配設される空隙材２と、上部を開口させて下部を閉口させる不透過の蓋部材１ｅとで、略三角形状のコーナー領域を形成するように配設する。

前記空隙材２の配設により、グラブバケットの運動や枠フローターの動揺等で発生する波動に伴う往復流によって、濁水の空隙材２通過を効率的に導き、濁水中に浮遊する汚濁粒子（以下、浮遊汚濁粒子）８の凝集・沈殿を促進させて、浚渫作業周辺への濁り漏出による汚染を防止するものである。

前記蓋部材１ｅの前記空隙材２側の端部は、当該空隙材２の側面側の下端部に当接し、且つ、前記空隙材２の下面側の端部に至らないようにしてある。濁水の浮遊汚濁粒子８が凝集・沈降するのを妨げないようにするためである。

図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、空隙材２における上下方向に沿った内側面と外側面とに、コーナー領域と汚濁防止枠１内の前記コーナー領域を除く領域とに出入りする一方向の濁水の流れが形成されるように、一方向に開くフラップ４，５が設けられる例である。これによって、一方向の流れを得て、濁水の効率的な空隙材２通過を促進するものである。

前記隅部１であるのコーナー領域において、図６に示すように、ポンプ３の吸引装置を併用して、更に、濁水の効率的な空隙材２通過を促進することが好ましい。また、凝集剤６を投入することで、濁水における浮遊汚濁粒子８のフロック成長・沈降促進効果が更に向上するものである。

図７に示すように、汚濁防止枠１における汚濁防止膜１ｂの下端部に、空隙材２が枠状に沿って設置されているものである。このような汚濁粒子の沈降促進工法および汚濁防止枠１によって、枠内でのグラブバケットの運動や枠フローター１ａの動揺などで発生する波動に伴う往復流が、前記汚濁防止膜１ｂの下端を出入りする際に、濁水の効率的な空隙部材通過を促進し汚泥粒子８の凝集・沈降が促進されるものである。

また、前記実施例１〜３との組合せで、空隙材２を汚染防止膜１ｂの下端に向設けるようにしても良い。汚濁防止枠１の隅部１ｄや下端に空隙材２を設けて、ポンプ３を併用するなどの物理的撹拌環境を向上させ、更に、凝集剤６を添加するなどすることで、濁水のフロック成長・沈降促進が一層向上するものである。

本発明に係る汚濁防止枠および汚濁粒子の沈降促進工法は、海中・水中の汚染防止対策において、広く活用することのできるものである。

１ 汚濁防止枠、 １ａ フローター、
１ｂ 汚濁防止膜、 １ｃ 展張用錘、
１ｄ 隅部、 １ｅ 蓋部材、
２ 空隙材、
３ ポンプ、
４，５ フラップ、
６ 凝集剤、
８ 浮遊汚濁粒子、
１０ 水槽、
１１ 原水槽、 １１ａ 上流槽（原水槽）、
１２，１４ 上流と下流の仕切り板、
１３ フィルター槽、
１５ 清水槽、
１６ 洗浄槽、
１７ 排水槽、
１８ 沈殿槽、
１９，１９ａ 配管。

Claims (3)

1. グラブ浚渫において用いられる汚濁防止枠に、空隙率が８０％〜９５％である空隙材を内装させ、前記汚濁防止枠内の濁水が前記空隙材を通過することで、該濁水中の汚濁粒子の凝集・フロック形成を促進させてその沈降を早める汚濁粒子の沈降促進工法であって、
   前記汚濁防止枠の隅部において、当該隅部における２辺の汚濁防止膜と該２辺の汚濁防止膜に亘って平面視で斜めに配設される空隙材と上部を開口させて下部を閉口させる不透過の蓋部材とで略三角形状のコーナー領域を形成していること、
   を特徴とする汚濁防止枠における汚濁粒子の沈降促進工法。
2. 蓋部材の前記空隙材側の端部は、当該空隙材の側面側の下端部に当接し、且つ、前記空隙材の下面側の端部に至らないこと、
   を特徴とする請求項１に記載の汚濁防止枠における汚濁粒子の沈降促進工法。
3. 空隙材における上下方向に沿った内側面と外側面とに、コーナー領域と汚濁防止枠内の前記コーナー領域を除く領域とに出入りする一方向の濁水の流れが形成されるように、一方向に開くフラップが設けられること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の汚濁防止枠における汚濁粒子の沈降促進工法。

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