JP5494993B1

JP5494993B1 - 海砂の除塩方法

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Publication number: JP5494993B1
Application number: JP2012265851A
Authority: JP
Inventors: みつる高崎; 博久市村; 武美伊藤; 峨熊谷; 剛史山下
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2032-12-04
Also published as: JP2014108919A

Abstract

【課題】海砂から短時間で効率良くヘドロ成分および塩分を除去することができる海砂の除塩方法を提供する。
【解決手段】除塩水槽２に海砂８を投入する海砂投入工程と、除塩水槽２に液体を投入する液体投入工程と、海砂８に含有されているヘドロ成分を除塩水槽２の上部に浮遊させるヘドロ浮遊工程と、除塩水槽２内の海砂８上部に浮遊しているヘドロ成分を液体とともに排出するヘドロ排出工程と、除塩水槽２の液体を排出する液体排出工程と、除塩水槽２に脱塩用水９を投入する脱塩用水投入工程と、除塩水槽２内の脱塩用水９を除塩水槽２の底面に設けられた有孔管１８から濾過層２０を介し海砂８に含まれる塩分とともに排出する脱塩用水排出工程と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、海砂から塩分を除去する海砂の除塩方法に関する。

東日本大震災によって地盤沈下が広範囲に起こり、地盤沈下箇所の盛土、および築堤などの対策が必要となってきている。そのためには多量の土砂が必要となることから、土砂不足が深刻な問題となっている。また、東日本大震災で津波の引き波によって、沿岸域では大量のヘドロを含む海砂が航路を埋め、その海砂が港湾内に堆積している。これら海砂には塩分が含まれており、ナトリウム（Ｎａ）はほとんど高等植物の弊害になり、また塩素（Ｃｌ）は鉄筋など金属の腐食原因物質となり、構造物の材料に適さない。このことにより海砂を盛土に使用するためには、除塩をした後でなければ使用できないというのが現状である。

海砂の除塩の方法としては、最も簡便なものとして海砂を陸上に長期間仮置きし、雨水に晒し海砂中の塩分を抜くことが行われている。ただし、これには、広大な敷地と長期間の仮置きが不可欠であり、また天候により必要仮置き期間が異なるなど、大量かつ迅速な除塩はできないものである。

また、より早期に機械的に除塩する方法としては、トロンメル（回転式スクリーン）を用いて砂に付着している有機物（塩等）を除去する方法が知られている。これは、洗浄トロンメルと濯ぎトロンメルとをそれぞれ、回転可能に外周側で保持し、中心部に通水口を有する堰板を同心的に複数内設し、堰板により区分された各洗浄槽の末端側内周壁に複数のバケットを配設し、各洗浄槽において先端側から導入された汚砂を末端側より導入され順次堰板の通水口を溢流する洗浄水との向流接触で洗浄するようにした２台のトロンメルの回転数を別個に制御できるようにして、トロンメル（回転式スクリーン）を用いて砂に付着している有機物（塩等）を除去するものである（例えば、特許文献１）。

また、従来から水溶液中の酸素がナノバブルとして保持されている酸素バブル水が知られている。ここで、ナノバブルとは気泡径が５０〜５００ｎｍの大きさを持っている気泡のことである。以下で、この酸素ナノバブルの製造方法を特許文献２に従って説明する。

酸素ナノバブル水の製造方法においては、直径が１０〜５０μｍの酸素微小気泡を物理的な刺激によって急速に縮小させる。酸素微小気泡が含まれる水溶液中の電気伝導度が３００μＳ／ｃｍ以上となるように鉄、マンガン、カルシウム、ナトリウム、マグネシウムイオン、その他ミネラル類のイオン等の電解質を混入させると、これらの静電気的な反発力により気泡の縮小を阻害する。この静電気的な反発力とは、球形をした微小気泡において縮小に伴い球の曲率が増加することにより、球の反対面に存在する同符号のイオン同士に作用する静電気力のことである。縮小した酸素微小気泡は加圧されているため、酸素微小気泡が縮小するほど、より縮小しようとする傾向が強まるが、気泡径が５００ｎｍよりも小さくなるとこの静電気的な反発力が顕在化してきて、気泡の縮小が停止する。

水溶液中に電気伝導度が３ｍＳ／ｃｍ以上になるように鉄、マンガン、カルシウム、ナトリウム、マグネシウムイオン、ミネラル類のイオン等の電解質を混入させると、この静電気的な反発力が十分に強く働き、気泡は縮小する力と反発力のバランスを取って安定化する。この安定化したときの気泡径（ナノバブルの気泡径）は電解質イオンの濃度や種類により異なるが、５０〜５００ｎｍの大きさである。

図８は放電装置を用いて酸素ナノバブル水を製造する装置の側面図である。微小気泡発生装置１０３は、取水口１３１によって容器１０１内の水溶液が取り込まれ、微小気泡発生装置１０３内に酸素微小気泡を製造するための酸素を注入する注入口（図示せず）から酸素が注入され、取水口１３１によって取り込んだ水溶液と混合させて、酸素ナノバブル含有水溶液排出口１３２から微小気泡発生装置１０３で製造した酸素微小気泡が容器１０１内へ送られる。これにより容器１０１内に酸素微小気泡が存在するようになる。容器１０１内には、陽極１２１と陰極１２２があり、陽極１２１と陰極１２２は放電発生装置１０２に接続されている。

まず、水溶液の入った容器１０１内に微小気泡発生装置１０３を用いて酸素微小気泡を発生させる。次に、鉄、マンガン、カルシウムその他ミネラル類の電解質を加えて水溶液の電気伝導度が３ｍＳ／ｃｍ以上になるように電解質を加える。放電発生装置１０２を用いて、容器１０１内の酸素微小気泡が含まれる水溶液に水中放電を行う。より効率的に酸素ナノバブルを製造させるため、容器１０１内の酸素微小気泡の濃度が飽和濃度の５０％以上に達している場合が好ましい。また、水中放電の電圧は２０００〜３０００Ｖが好ましい。

水中放電に伴う衝撃波の刺激（物理的刺激）により、水中の酸素微小気泡は急速に縮小され、ナノレベルの気泡となる。この時に気泡周囲に存在しているイオン類は、縮小速度が急速なため、周囲の水中に逸脱する時間が無く、気泡の縮小に伴って急速に濃縮する。濃縮されたイオン類は気泡周囲に極めて強い高電場を形成する。この高電場の存在のもとで気液界面に存在する水素イオンや水酸化物イオンは気泡周囲に存在する反対符号を持つ電解質イオンと結合関係を持ち、気泡周囲に無機質の殻を形成する。この殻は気泡内の酸素の水溶液中への自然溶解を阻止するため、酸素ナノバブルは溶解することなく安定的に
水溶液中に含まれる。なお、製造される酸素ナノバブルは５０〜５００ｎｍ程度の極めて
微小な気泡であるため、水中における浮力をほとんど受けることが無く、通常の気泡で認
められる水表面での破裂は皆無に近い。

また、特許文献２には、渦流を起こすことにより酸素ナノバブル水を製造する方法や、容器内に渦流を発生させるための回転体を取り付けることによって酸素ナノバブルを製造する方法も記載されているが、説明は省略する。

また、ナノ気泡の生成方法という技術が知られている。この技術は、液体中において、液体を分解ガス化する工程と、その液体中で超音波を印加する工程からなるもので、液体を分解ガス化する工程では、分解ガス化の方法としては、電気分解法の他、光分解法等が用いられる。このようにして液体中でその液体を分解ガス化する場合、その液体中にはナノ気泡が生成される。液体中の気泡数は、液体１ｍｌ中、直径５０ｎｍから直径１０００ｎｍの気泡が１０⁴個以上の割合である。また、超音波を印加する工程では、超音波の周波数は、約２０ｋＨｚ以上（好ましくは約２８ｋＨｚ以上）で、超音波振動子を固体壁面に接続し、固体壁面を高周波で振動させることにより、ナノ気泡を液体中に生成するものである。この場合のナノ気泡の成分としては、空気、酸素、窒素等がある。その気泡直径が１０００ｎｍ以下、特に５０ｎｍまでのナノ気泡を、１ｍｌ当り、１０³個以上、ホイド率で１０^-11以上のナノ気泡を得ることができるというものであった(たとえば、特許文献３)。

特開２０１１−２３５２３２号公報特許２００５−２４６２９４号公報特開２００３−３３４５４８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術においては、大量の淡水が必要で、かつ同時に発生する多量の濁水の処理が必要であるという問題を有していた。また、津波堆積物や港内堆積土砂のヘドロ成分には多量の有機物や重金属類が含まれている場合があるが、この有機物は盛土等に多量に含まれると地盤沈下の原因になり、また重金属類は人体や環境に有害である。このことから、ヘドロ成分を含む海砂を利用する際にはこれら有機物や重金属類の除去が必要となるが、海砂を陸上に長期間仮置きし、雨水に晒し海砂中の塩分を抜く方法では、雨水の浸潤水を集めて処理することはできるが、仮置き土砂の中のヘドロ成分を直接分別、重金属類の除去することはできないという問題があった。このことから、これまでヘドロ含有海砂を水洗いして土木資材にあまり用いられなかった。

本発明は、海砂から短時間で効率良くヘドロ成分および塩分を除去することができる海砂の除塩方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明のうち第１の態様に係るものは、海砂から塩分を除去する海砂の除塩方法であって、底面に濾過層が敷かれた除塩水槽に海砂を投入する海砂投入工程と、除塩水槽に液体を投入する液体投入工程と、海砂に含有されているヘドロ成分を除塩水槽の上部に浮遊させる噴射力で除塩水槽の底面上部に設けられたエアー管から気泡を噴出することにより海砂に含有されているヘドロ成分を除塩水槽内の海砂上部に浮遊させるヘドロ浮遊工程と、除塩水槽内の海砂上部に浮遊しているヘドロ成分を液体とともに排出するヘドロ排出工程と、除塩水槽の液体を排出する液体排出工程と、除塩水槽に、気泡の直径が５０〜５００ｎｍであって、該気泡内に酸素もしくは空気を含有するナノバブルが含まれる水溶液からなる脱塩用水を投入する脱塩用水投入工程と、除塩水槽内の脱塩用水を除塩水槽の底面に設けられた有孔管から濾過層を介し海砂に含まれる塩分とともに排出する脱塩用水排出工程と、を有し、脱塩用水排出工程は、脱塩用水に溶け込んだ海砂に含まれる塩分を脱塩用水とともに短時間で除塩水槽外に排水させることを特徴とするものである。

本発明によれば、除塩水槽に海砂および脱塩用水を投入し、その除塩水槽内の脱塩用水をその除塩水槽の底面に設けられた有孔管から濾過層を介し排出することにより、脱塩用水に溶け込んだ海砂に含まれる塩分が脱塩用水とともに短時間で除塩水槽外に排水させることができる。これにより、短時間で効率よく海砂から塩分を除塩することができる。また、海砂に含有されているヘドロ成分を除塩水槽の上部に浮遊させる噴出力でエアー管から気泡を噴出することにより海砂に含有されているヘドロ成分を除塩水槽内の海砂上部に浮遊させ、海砂上部のヘドロ成分を排出させるので、粒径が大きい海砂を除塩水槽の底面に沈めた状態で、微細な粒径からなるヘドロ成分を除塩水槽から排出させることができる。これにより、有機質の多いヘドロ成分が海砂に含まれる場合でもヘドロ成分を素早く取り除くことができるので、造成後にヘドロ成分が原因で地盤沈下が生じることもなくなる。

本発明のうち第２の態様に係るものは、第１の態様に係る海砂の除塩方法であって、エアー管から気泡を噴出させることにより除塩水槽内に投入されている海砂および脱塩用水を攪拌する脱塩用水攪拌工程を、さらに有することを特徴とするものである。

本発明によれば、除塩水槽の底面上部に設けられたエアー管から気泡を噴出することにより除塩水槽内に投入されている海砂および脱塩用水が攪拌されるので、除塩水槽内の脱塩用水混じりの海砂が除塩水槽中を広く散布され、海砂に含まれる塩分を多く脱塩用水に溶け込ませることができる。これにより、より短時間で海砂から塩分を除塩することができる。

本発明によれば、脱塩用水に溶け込んだヘドロ成分および海砂に含まれる塩分が短時間で除塩水槽外に排水させることができるので、短時間で効率よく海砂からヘドロ成分および塩分を除去することができる。

本発明の一実施形態における海砂の除塩方法に用いられる除塩装置を示す図である。同除塩装置の除塩水槽の断面図である。図２のＡ−Ａ断面を示す図である。図２のＢ−Ｂ断面を示す図である。本発明の一実施形態における海砂の除塩方法のフローチャートを示す図である。濾過層を介して濾過された脱塩用水の塩分濃度を示す図である。脱塩用水攪拌工程を行って濾過された脱塩用水の塩分濃度を示す図である。放電装置を用いて酸素ナノバブル水を製造する装置の側面図である。

以下、本発明の除塩方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態における海砂の除塩方法に用いられる除塩装置を示す図である。

図１に示すように、除塩装置１は、除塩水槽２と、洗浄水溜３と、淡水揚水ポンプ４と、空気溜５と、排水貯水槽６と、ヘドロ沈殿槽７などを有している。

除塩水槽２は、海砂から塩分を除塩するとともに、海砂がヘドロ成分をも含有するときにはヘドロ成分も取り除くための水槽である。海砂から塩分を除塩するときには、この除塩水槽２に海砂８がバックホウ等の重機（図示略）により投入されるとともに、洗浄水溜３内の脱塩用水９も除塩水槽２に投入される。ここで、脱塩用水９を除塩水槽２に投入する際には、淡水揚水ポンプ４により脱塩用水９を洗浄水溜３へ汲み上げて、洗浄水切替バルブ１０を操作して除塩水槽２に投入される。ここで、洗浄水切替バルブ１０を操作するとは、洗浄水切替バルブ１０を開閉することを意味し、上述の場面では、洗浄水切替バルブ１０を開放させている。なお、以下で説明するバルブについても同様である。

空気溜５は、エアーホース１１を介しコンプレッサー１２から送られてくる圧縮空気を収納する容器である。この空気溜５を用いることにより、圧縮空気が安定化した状態で除塩水槽２の底部に送られる。除塩水槽２の底部に圧縮空気が送られてきた後については、図３および図４を用いて後述する。なお、コンプレッサー１２から空気溜５に送られる圧縮空気のエアー圧は変更制御可能となっている。

排水貯水槽６は、除塩水槽２内から排水された脱塩用水９を貯水させるための水槽である。除塩水槽２の下部に設けられた有孔管（図４参照）に集まった脱塩用水９は、排水バルブ１３を操作して排水貯水槽６に排水される。

ヘドロ沈殿槽７は、除塩水槽２から流れ出たヘドロ成分を回収する槽である。具体的には、排泥バルブ１４を操作することにより、除塩水槽２内のヘドロ成分が海水（液体）と一緒にヘドロ移送管１５を介しヘドロ沈殿槽７に運ばれる。このヘドロ沈殿槽７では、ヘドロ成分に含まれている水分とヘドロ成分が重力沈殿によって固−液分離され、上部の水分は排水される。

海水揚水ポンプ１６は、海水を除塩水槽２内に投入させるためのポンプである。海水を除塩水槽２に投入する際には、海水揚水ポンプ１６を駆動させることにより海水が汲み上げられ、海水バルブ１７を操作することにより、除塩水槽２に海水が投入される。なお、本実施形態では、海水を除塩水槽２に投入することについて説明するが、海水に限定されず、他の液体であってもよい。

次に、本発明の一実施形態における海砂の除塩方法に用いられる除塩装置の除塩水槽について説明する。ここで、図２は、本発明の一実施形態における海砂の除塩方法に用いられる除塩装置の除塩水槽の断面図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面を示す図であり、図４は図２のＢ−Ｂ断面を示す図である。

図２に示すように、除塩水槽２は、上部が開口した四角柱形状をしている。図２では、除塩水槽２内にはヘドロ成分が含有した海砂８と脱塩用水９が投入されている。除塩水槽２の底部には、除塩水槽２と連通する多数の孔を有する有孔管１８（集水管）が設けられ、排水バルブ１３を操作することにより、この有孔管１８から除塩水槽２内の脱塩用水９が排水される（図３参照）。なお、本実施形態では、有孔管１８を除塩水槽２の底部（図３参照）に設けたが、これに限らず、除塩水槽２の他の場所に設けてもよい。

除塩水槽２の底部の有孔管１８の上部には、エアー管１９が設けられている（図４参照）。このエアー管１９には空気溜５からエアーホース１１を介し圧縮空気が送られ、その圧縮空気はエアー管１９から除塩水槽２内に気泡として広く散布される。

除塩水槽２の底部の有孔管１８とエアー管１９の間の底面全面には、濾過層２０が敷かれている。濾過層２０は、長辺が５〜１０ｃｍ、短辺が１〜２ｃｍの扁平な木質チップから形成されている。除塩水槽２内の脱塩用水９が除塩水槽２から排水されることにより、海砂８に含まれる塩分は脱塩用水９とともに排出され、海砂８が濾過層２０上部に載置されることとなる。

次に、本発明の一実施形態における海砂の除塩方法について説明する。ここで、図５は、本発明の一実施形態における海砂の除塩方法のフローチャートを示す図である。

次に、本実施形態における海砂の除塩方法について図５を参照にして説明する。ここで、図５は、本発明の一実施形態における海砂の除塩方法のフローチャートを示す図である。

図５に示すように、海砂の除塩処理は、まずＳ１により、海砂投入工程が行われる。この海砂投入工程は、除塩水槽２に海砂８を投入する工程である。具体的には、バックホウ等の重機を用いて除塩水槽２の上部の開口部から海砂８が投入され、投入された海砂８が濾過層２０上に載置される。なお、本実施形態では、ヘドロ成分を含む海砂（ヘドロ含有浚渫海砂）を投入すると説明したが、ヘドロ成分を含まない海砂を投入するようにしてもよいし、その他塩分を含む砂であればどんな砂でもよい。

次に、Ｓ２において、海水投入工程（液体投入工程）が行われる。この海水投入工程は、除塩水槽２に海水を投入する工程である。具体的には、除塩水槽２の上部の開口部から海水が投入され、除塩水槽２内に海砂８を含んだ海水が充填される。なお、上述したように、本実施形態では、海水を除塩水槽２に投入することについて説明したが、海水である必要はなく、脱塩用水９でもよく、それ以外の液体であってもよい。

Ｓ３において、ヘドロ浮遊工程が行われる。このヘドロ浮遊工程は、海砂８内に含まれるヘドロ成分を除塩水槽２内の海砂８上部に浮遊させる工程であり、後述する脱塩用水攪拌工程により噴出される気泡の噴出力より弱い噴出力（微細な粒径からなるヘドロ成分だけが除塩水槽２内の海砂８上部に浮遊する噴射力）でエアー管１９から気泡を噴出することにより海砂８に含有されているヘドロ成分を除塩水槽２内の海砂８上部に浮遊させる。具体的には、空気溜５から送られてきた圧縮空気が除塩水槽２の底部のエアー管１９から除塩水槽２内に気泡として広く散布される。これにより、粒径が大きな海砂８成分を除塩水槽２下層に沈めた状態で、粒径が微細なシルト、粘土から構成されているヘドロ成分だけを除塩水槽２内の海砂８の上部に浮遊させることができる。そして、Ｓ４に進む。

Ｓ４において、ヘドロ排水工程が行われる。このヘドロ排水工程は、除塩水槽２上部の排泥バルブ１４を開放させることにより、除塩水槽２内の海砂８上部に浮遊しているヘドロ成分を海水と一緒に排出させる工程である。具体的には、海水バルブ１７を開放させながら海水揚水ポンプ１６を駆動させることにより海水（液体）を除塩水槽２内に送水し、排泥バルブ１４を開放させることにより、海砂８上部に浮遊しているヘドロ成分が海水と一緒に除塩水槽２からヘドロ沈殿槽７に送られる。このように、粒径が大きい海砂８を除塩水槽２の底面に沈めた状態で、微細な粒径からなるヘドロ成分を除塩水槽２の上部から排出させることができる。これにより、有機質の多いヘドロ成分が海砂８に含まれる場合でもヘドロ成分を素早く取り除くことができるので、造成後にヘドロ成分が原因で地盤沈下が生じることを防止することができる。そして、Ｓ５に進む。

Ｓ５において、海水排水工程が行われる。この海水排水工程は、除塩水槽２内の海水を除塩水槽２の底面に設けられた有孔管１８から濾過層２０を介し排出する工程である。これにより、除塩水槽２内の海水が排出される。具体的には、排水バルブ１３を駆動させることにより、有孔管１８に集まった海水が排水貯水槽６に排水される。次に、Ｓ６において、ヘドロ成分の排出処理が終了したかが判断され、ヘドロ排出処理が終了していないと判断された場合はＳ２に進み、再び海水投入工程が実施される。また、ヘドロ排出処理が終了していると判断された場合はＳ７に進む。なお、ヘドロ浮遊工程（Ｓ３）、ヘドロ排水工程（Ｓ４）および海水排水工程（Ｓ５）は、海砂８にヘドロ成分が含有している場合に行う工程であって、海砂８にヘドロ成分が含有しない場合は行う必要がない。その意味で、ヘドロ浮遊工程（Ｓ３）およびヘドロ排水工程（Ｓ４）は任意の工程である。

次に、Ｓ７において、脱塩用水投入工程が行われる。この脱塩用水投入工程は、除塩水槽２に脱塩用水９を投入する工程である。具体的には、除塩水槽２の上部の開口部から脱塩用水９が投入され、除塩水槽２内に脱塩用水９が充填される。本実施形態では、脱塩用水９として、気泡の直径が５０〜５００ｎｍであって、該気泡内に酸素もしくは空気を含有するナノバブルが含まれる水溶液（高機能水）を用いている。具体的には、特許文献２または特許文献３記載の製造方法を用いて、特許文献２または特許文献３記載の製造方法で製造された高機能水（ナノバブル水）を用いている。なお、高機能水（ナノバルブ水）は、特許文献２または特許文献３記載の製造方法に限らず、他の製造方法で製造してもよい。また、本実施形態では、気泡内に酸素もしくは空気を含有するナノバブルが含まれる水溶液（高機能水）を用いているが、これに限らず、気泡内に炭酸ガスを含有するナノバブルが含まれる水溶液（高機能水）を用いてもよい。この高機能水は、後述するように、浸透性や溶解特性に優れた性状を持つので、海砂に含まれる多くの塩分を脱塩用水９に溶け込ませることができる。特に、酸素や空気や炭酸ガスは、オゾンや水素や窒素より水に溶けやすく、本実施形態では、気泡内に酸素、空気、炭酸ガスを含有するナノバブルを含有する水溶液を用いているので、海砂に含まれる多くの塩分を脱塩用水９により多く溶け込ませることができる。そして、Ｓ８に進む。

Ｓ８において、脱塩用水攪拌工程が行われる。この脱塩用水攪拌工程は、除塩水槽２の底面上部に設けられたエアー管１９から気泡を噴出することにより除塩水槽２内に投入されている海砂８および脱塩用水９を攪拌する工程である。具体的には、除塩水槽２の底部のエアー管１９から空気溜５から送られてきた圧縮空気が除塩水槽２内に気泡として広く散布される。これにより、除塩水槽２内の脱塩用水９混じりの海砂８が除塩水槽２中を広く散布され、海砂８に含まれる塩分をより多く脱塩用水９に溶け込ませることができる。ここで、除塩水槽２内の脱塩用水９が少ない場合は、その除塩水槽２に脱塩用水９が送り込み、脱塩用水攪拌工程が行われる。このようにすることにより、除塩水槽２内の海砂８が脱塩用水９中を気泡によって十分浮遊移動することができる。なお、濾過層２０の濾材が極端に脱塩用水９中を浮遊移動することを防止するために、本実施形態では、濾過層２０の濾材を、比重、粒径を考慮して、海砂８より沈殿速度の大きい濾材を用いている。そして、Ｓ９に進む。

Ｓ９において、脱塩用水排水工程が行われる。この脱塩用水排水工程は、除塩水槽２内の脱塩用水９を除塩水槽２の底面に設けられた有孔管１８から濾過層２０を介し排出する工程である。これにより、除塩水槽２内の海砂８が濾過層２０の上部に載置され、海砂８に含まれる塩分は脱塩用水９とともに排出される。具体的には、排水バルブ１３を駆動させることにより、有孔管１８に集まった脱塩用水９が排水貯水槽６に排水される。このように、脱塩用水９に溶け込んだ海砂８に含まれる塩分が脱塩用水９とともに短時間で除塩水槽２外に排水させることができる。これにより、短時間で効率よく海砂から塩分を除塩することができる。次に、Ｓ１０において、海砂８の除塩処理が終了したかが判断され、除塩処理が終了していないと判断された場合はＳ７に進み、再び脱塩用水投入工程が実施される。また、除塩処理が終了していると判断された場合はＳ１１に進む。

Ｓ１１において、海砂搬出工程が行われる。この海砂搬出工程では、濾過層２０の上部に載置された海砂８を重機を用いて除塩水槽２から外部に搬出される。海砂の除塩処理が終了する。

次に、海砂の除塩方法の除塩効率等について、高機能水と河川水を比較して実験を行った。以下、説明する。

まず最初に、除塩水槽２に海砂８と脱塩用水９を投入して、除塩水槽２の底面全体に敷いた濾過層２０を介して排水する脱塩用水９中の塩分濃度を調べた。ここで、脱塩用水９として、高機能水、北上川の河川水を用い、海砂８として、宮城県石巻市佐須の海砂を用いた。この実験では、１回の濾過に用いる脱塩用水９は、除塩水槽２内の海砂８の重量の１／２とし、濾過層２０を介して排水する脱塩用水９を採取して、その中の塩分を測定した。

図６に示すように、高機能水、河川水ともに、１回目の濾過時に排水される脱塩用水９の塩分濃度が最も高く、２回目以降では塩分濃度は減少している。そして、３回目濾過時に高機能水の塩分が検出されなくなった。このように、濾過層２０を１回だけ浸透させる濾過実験では。浸透性および溶解特性に優れた性状を有する高機能水は、河川水に比べて、塩分の除去特性が優れていることが示された。また、この実験で、濾過後に採取された脱塩用水９中の塩分濃度がゼロになる必要な通水量を比較すると、高機能水は河川水と比較して、およそ２／３の水量であった。ここで、図６は濾過層を介して濾過された脱塩用水の塩分濃度を示す図である。以上のように、高機能水は、河川水より、塩分の除塩効果が優れているとともに、濾過に必要な脱塩用水９の水量も少なくすることができる。

次に、除塩水槽２に海砂８と脱塩用水９を投入した後に脱塩用水攪拌工程（Ｓ８）を行い、除塩水槽２の底面全体に敷いた濾過層２０を介して排水する脱塩用水９中の塩分濃度を調べた。ここで、脱塩用水９として、高機能水、北上川の河川水を用い、海砂８として、宮城県石巻市佐須の海砂と用いた。この実験では、１回の濾過に用いる脱塩用水９は、除塩水槽２内の海砂８の重量の１／２とし、濾過層２０を介して排水する脱塩用水９を採取して、その中の塩分を測定した。

図７に示すように、高機能水、河川水ともに、１回目の濾過時に排水される脱塩用水９の塩分濃度は、上述した図６の実験（脱塩用水攪拌工程（Ｓ８）なしの実験）より、塩分濃度が低い値を示した。これは、図７の実験は図６の実験より、除塩水槽２に海砂８と脱塩用水９を投入した後に短時間（早期）の内に濾過層２０を介して排水したことが原因であると考えられる。しかしながら、２回目以降では１回目より優れた塩分濃度を示している。このように、本実験結果から、脱塩用水攪拌工程（Ｓ８）を行って濾過した場合には、全体的に濾過により排水された脱塩用水９中の塩分濃度に急激な変化が少なく、平均した除塩効果が得られた。また、本実験では、高機能水および河川水のいずれを用いた場合でも、４回目以降の濾過により排水された脱塩用水９中に塩分は検出されなかった。このように、脱塩用水攪拌工程（Ｓ８）を行って濾過層２０を浸透させる濾過実験では。浸透性および溶解特性に優れた性状を有する高機能水は、河川水に比べて、塩分の除去特性が優れている。ここで、図７は脱塩用水攪拌工程を行って濾過された脱塩用水の塩分濃度を示す図である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。さらに本発明の範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲の記載によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１除塩装置
２除塩水槽
３洗浄水溜
４淡水揚水ポンプ
５空気溜
６排水貯水槽
７ヘドロ沈殿槽
８海砂
９脱塩用水
１０洗浄水切替バルブ
１１エアーホース
１２コンプレッサー
１３排水バルブ
１４排泥バルブ
１５ヘドロ移送管
１６海水揚水ポンプ
１７海水バルブ
１８有孔管
１９エアー管
２０濾過層

Claims

海砂から塩分を除去する海砂の除塩方法であって、
底面に濾過層が敷かれた除塩水槽に海砂を投入する海砂投入工程と、
前記除塩水槽に液体を投入する液体投入工程と、
海砂に含有されているヘドロ成分を除塩水槽の上部に浮遊させる噴射力で前記除塩水槽の底面上部に設けられたエアー管から気泡を噴出することにより海砂に含有されているヘドロ成分を前記除塩水槽内の海砂上部に浮遊させるヘドロ浮遊工程と、
前記除塩水槽内の海砂上部に浮遊しているヘドロ成分を液体とともに排出するヘドロ排出工程と、
前記除塩水槽の液体を排出する液体排出工程と、
前記除塩水槽に、気泡の直径が５０〜５００ｎｍであって、該気泡内に酸素もしくは空気を含有するナノバブルが含まれる水溶液からなる脱塩用水を投入する脱塩用水投入工程と、
前記除塩水槽内の脱塩用水を該除塩水槽の底面に設けられた有孔管から前記濾過層を介し海砂に含まれる塩分とともに排出する脱塩用水排出工程と、を有し、
該脱塩用水排出工程は、脱塩用水に溶け込んだ海砂に含まれる塩分を脱塩用水とともに短時間で除塩水槽外に排水させることを特徴とする海砂の除塩方法。
前記エアー管から気泡を噴出させることにより前記除塩水槽内に投入されている海砂および脱塩用水を攪拌する脱塩用水攪拌工程を、さらに有することを特徴とする請求項１記載の海砂の除塩方法。