JP5641963B2 - 固液分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、建築や土木工事の際に生じる泥水又は河川や池、湖、海、ダム等の水等から砂、砂利ぶんを除いた後の微粒子ぶんを含む泥水を凝集処理した濁水を清水と凝集物に分離する固液分離装置に関する。

建設や土木工事の際の地盤の掘削時に多量の水が地上に発生したり、多量の水を用いて掘削を行なうことがある。また、近時高圧ジェット水による地盤の掘削が行なわれており、騒音発生や余堀りスペースを減少させながら所望の地盤掘削が行なわれる。この際、高圧の水を掘削地盤に噴射させると同時に排出用のホースをジェット水の噴射ノズル付近に配置させ地上側に吸引排出させながら掘削を行なっている。このような建設、土木等の工事で発生した泥水をそのまま地上に放出したり、あるいは、地上側に吸引排出された泥水をそのまま地上に連続放出させることは今日、法規制の関係から許容されないようになっている。このような泥水の処理を行なう方法として種々の提案がなされている。また、本出願人は特許文献１にて泥水処理システムの技術を提案した。

特許第３５４１２９３号公報

特許文献１の泥水処理システムでは、砂、砂利ぶんを除去した泥水に凝集剤を投入してフロックを生じさせフロック濁水とさせる反応部と、反応部から導入させたフロック濁水を浄化して清水として排出させる清水生成装置と、を含み、清水生成装置は、受容器と、受容器より小さなサイズであり同受容器内に配置されフロック濁水を導入させて少なくとも周側面側の微小孔から受容器内に濾過後の清水を排出させる多孔壁ろ過手段と、を備えている。これにより、スペース効率が良く極めて簡単な構造で、大量かつ高速に排水することができ、高い処理効率を発揮できるものであった。しかしながら、特許文献１のものでは、多孔壁体の網目を通過しないフロック固形分は網目体の内部に保持されるので堆積量が多くなった場合には、処理を一時中断して重機バケット等で掬い取る必要があった。したがって、掬い取り作業の工程のために作業が煩雑で、時間もかかることから、さらなる処理効率の向上を目指し新たな技術開発を行った。

本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その一つの目的は、簡単な構造で、効率的に固液を分離して排水及び凝集物の排出を円滑に行うことができ、稼動効率を大幅に向上させることができる固液分離装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、砂、砂利ぶんを除去した泥水に凝集剤を反応処理させた濁水Ｗｍが投入される処理空間２２を有する槽体１２と、槽体１２の処理空間２２の下端から上下中間位置ＭＰまでの下部側２２Ｌ部分に対応して設けられ、濁水中の沈殿する凝集物を下端側の収束位置ＣＰに収束させる収束部１４と、槽体１２の処理空間２２の上下中間位置から上端までの上部側２２Ｕ部分に対応して設けられ、濁水を濾過した水のみを横方向に向けて流出させる濾過部１６と、を含み、収束部１４は投入された濁水Ｗｍの沈殿凝集物を下方に収束させるとともに上面を開口した平面視矩形の箱状体からなり、濾過部１６は箱状体の周壁上部に接続され、箱状体の上部において四周を囲むように設置され、支持体に支持された微細網目の可撓性シート状網体であり、網目を通過した水を箱状体の上部を越えかつ箱状体の全周について外部に排水する可撓性シート状網体３４を含み、箱状体の全周において濾過部１６から横方向に向けて流出された水を受けて集水し槽体１２の外側に連続的に排水する排水機構１８と、槽体１２の収束部１４の収束位置に設けられ、沈殿した凝集物を横送りで槽体１２の外側に連続的に排出する凝集物排出機構２０と、を備え、排水機構１８は、槽体１２の収束部１４と濾過部１６の接続部分ＭＰの外側において該接続部分を全周にわたって囲周して設けられた樋部４２を含み、樋部４２は可撓性シート状網体３４の網目を通過した水を全周において受けるように網体の下端位置より段下がり位置に形成された底壁４４と、底壁に接続して網体の背面側に離隔対向して立設された側壁４８と、を有することを特徴とする固液分離装置１０から構成される。

また、濾過部１６は、粗い網目の金属網体３２に微細網目のシート状網体３４を重ねた状態で支持させて構成されたこととしてもよい。

本発明の固液分離装置によれば、砂、砂利ぶんを除去した泥水に凝集剤を反応処理させた濁水が投入される処理空間を有する槽体と、槽体の処理空間の下端から上下中間位置までの下部側部分に対応して設けられ、濁水中の沈殿する凝集物を下端側の収束位置に収束させる収束部と、槽体の処理空間の上下中間位置から上端までの上部側部分に対応して設けられ、濁水を濾過した水のみを横方向に向けて流出させる濾過部と、濾過部から横方向に向けて流出された水を受けて槽体の外側に連続的に排水する排水機構と、槽体の収束部の収束位置に設けられ、沈殿した凝集物を槽体の外側に連続的に排出する凝集物排出機構と、を備えたことから、高速かつ効率的に固液分離して濾過した水を排水できるとともに、槽体内に貯留する凝集物を凝集物排出機構で効率的に排出できる。その結果、いちいち重機による掬い取り作業を必要とせず処理を中断させることないので、凝集処理した濁水を連続的又は間欠的に投入しながら、連続的又は間欠的に排水と凝集物の排出を行えるので、処理効率を大幅に向上できる。

また、濾過部は、槽体の処理空間の上部側の側面に縦に設けられた網体からなり、排水機構は、網体から横方向に向けて流出させた水を集めて流すように網体の横側に設けられた樋部を含む構成とすることにより、簡単な構成で効率良く固液分離できる濾過部及び排水機構を具体的に実現できる。

また、網体は、槽体の処理空間の上部側の周囲を囲むように設けられるととともに、樋部は、網体の外側を平面視で周回状に囲むように設けられたことにより、濾過した水を効率良く樋部に流出して、処理効率を向上しうると同時に、装置のスペース効率も良いうえ、低コストで製造できる。

また、槽体の上部側は、濾過部となる網体で形成された内側壁と、網体との間に樋部の幅に対応した間隔をあけて対向配置された外側壁と、の二重側壁構造で設けられた構成とすることにより、装置構成が簡単で、スペース効率が良いうえ、一体的に組み付けられて強度も高く、現場や処理場への移動、運搬を円滑に行える。

また、樋部は、網体の下端位置より段下がり位置に底壁が形成された構成とすることにより、濾過した水を高速に効率良く槽体の外側に排水でき、排水効率を向上できる。

また、濾過部は、粗い網目の金属網体に微細網目のシート状網体を重ねた状態で支持させて構成されることにより、施工、メンテナンスを簡単に行える。

また、収束部は、処理空間の下部側の横断面積を凝集物排出機構に向かって次第に狭くさせた収束案内壁を含む構成とすることにより、比重の差により沈殿する凝集物を簡単な構成で効率良く収束して排出することができる。

また、凝集物排出機構は、螺旋羽根が取り付けられた回転軸を軸周り回転させることにより凝集物を回転軸方向に沿って搬送するスクリュー装置を含む構成とすることにより、効率良く連続的に凝集物を排出できる凝集物排出機構を簡単な構成で、低コストで製造できる。

本発明の第１の実施形態に係る固液分離装置の平面図である。 図１の固液分離装置の一部断面した斜視図である。 図１の固液分離装置のＡ−Ａ線断面の拡大図である。 図１の固液分離装置のＢ−Ｂ線断面図である。 図１の固液分離装置のＣ−Ｃ線断面図である。 泥水を処理する際の概略流れ説明図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の固液分離装置の実施の形態について説明する。本発明の固液分離装置は、例えば、建設工事、土木工事の際に生じる汚水や、河川、湖、沼、海等の自然水域、ダム等の人口水域等で浚渫する際に生じる汚水、生活排水や工場排水等の処理に利用でき、水と凝集物とを効率的に分離できるものである。図１ないし図５は、本発明の固液分離装置の一実施形態を示している。図１、図２に示すように、本実施形態において、固液分離装置１０は、槽体１２と、槽体１２に設けられた収束部１４と、濾過部１６と、排水機構１８と、凝集物排出機構２０と、を備えている。

本実施形態に係る固液分離装置１０では、建設・土木工事等で生じる汚泥が混じった汚水から砂、砂利ぶんを除去しシルトや粘土質等の微粒子ぶんを含む汚水に凝集剤を反応処理させた濁水を固液分離処理する。すなわち、図６に示すように、汚泥混じりの汚水Ｗｄは固液分離装置１０に投入される前に、例えば、５ｍｍ以上の大きさの礫、石、砂利等を取り除くスクリーン１０２と、５ｍｍ〜７５μｍの大きさの砂利、砂等を取り除く分級装置１０４と、を順に通過させて砂、砂利ぶんを取り除く。そして、７５μｍ以下の微粒子成分を含む泥水Ｗａは反応槽１０６において凝集剤が投入されて凝集反応処理される。その凝集処理後の濁水Ｗｍが固液分離装置１０に投入されて水Ｗｆと凝集物とに固液分離処理する。

図１、図２、図３に示すように、槽体１２は、内部に濁水Ｗｍが投入される処理空間２２を備えている。本実施形態では、槽体１２は、例えば、耐水性があってある程度の強度を有する金属板材や鋼材等を組み付けて構成されており、全体としては平面視で一方向に長い横長矩形状で、長手方向に交差する縦断面形状が略ホームベース状となる略五角形箱状の貯留槽で形成されている。槽体１２は、支持枠２４で支持されており、工事現場又は処理施設等の地面等に置いて設置される。槽体１２は、上面全体が開口されており、上面の開口から処理空間２２に濁水が投入される。槽体１２の処理空間２２は、上下中間位置ＭＰで分割されて２つの処理部が構成されており、それらの上下空間を互いに連通している。処理空間２２は、例えば、縦断面で略ホームベース形状の最下端の頂角を成すようにＶ字状に傾斜した２辺の上端を結ぶ位置（ＭＰ）で分割され、矩形状となる上部側２２Ｕ部分と、略三角形状となる下部側２２Ｌ部分と、に分割されている。これらの処理空間２２の分割部分では、下部側２２Ｌに対応して収束部１４が設けられ、処理空間２２の上部側２２Ｕに対応して濾過部１６が設けられる。さらに、槽体１２には、処理空間２２の上部側２２Ｕの外側の周囲を囲むように排水機構１８が設けられている。なお、槽体１２の上端側の隅部部分には、例えば、固液分離装置１０をクレーン等で吊るすことができるように、ワイヤー等を接続できる吊支部２３が上方に突設されている。なお、槽体１２の形状は、矩形箱状や円筒状等その他任意の形状でもよい。また、槽体１２の大きさは任意でよく、処理能力に応じて大きさが設定される。

図１、図３、図４に示すように、収束部１４は、投入された濁水中の沈殿する凝集物を槽体１２の下端側の収束位置ＣＰに収束させる収束手段である。収束部１４は、槽体１２の処理空間２２の下端から上下中間位置ＭＰまでの下部側２２Ｌ部分に対応して設けられている。本実施形態では、収束部１４は、例えば、槽体１２の下部側に略三角柱状の空間を形成するように、逆ハ字状に傾斜して配置された収束案内壁２６と、長手方向の両側端面を閉鎖する逆三角形状の端壁２８と、で囲まれて形成されている。収束案内壁２６は、収束部１４の横断面積を下部側に向けて次第に狭くなるように形成された傾斜底壁からなる。また、収束案内壁２６の逆ハ字の下端には、円弧状に凹設された凹溝２９が接続されており、収束部１４の下端側を閉鎖しているとともに収束位置ＣＰとなっている。収束案内壁２６は、濁水を受けると沈殿する凝集物をその傾斜面に沿って凹溝２９に収束する。これにより収束部１４では、駆動力を使わずに比重の差により底側に沈殿する凝集物を自然に収束位置ＣＰに収束できる。凹溝２９には、凝集物排出機構２０が設置されている。本実施形態では、傾斜底壁２６、端壁２８、凹溝２９は槽体１２下部の外壁を形成している。なお、収束部１４は、上記形状によるものに限らず、例えば、逆円錐状、逆多角錐形状等その他任意に形状してもよい。また、槽体１２を矩形箱状に形成し、内部に収束案内壁２６を設置して収束部を形成してもよい。

図１、図２、図３、図４に示すように、濾過部１６は、槽体１２に投入された濁水を濾過する濾過手段であり、濾過した水Ｗｆのみを横方向に向けて流出させる。濾過部１６は、槽体１２の処理空間２２の上下中間位置ＭＰから上端までの上部側部分に対応して設けられている。本実施形態では、濾過部１６は、水を通すとともに凝集物を通さないような小さい孔が多数形成された網体３０を含む。網体３０は、処理空間２２の上部側２２Ｕの直方体状の空間の四周を囲むような側面部分に配置され、網目の孔貫通方向が横に向くように縦に立てて形成されている。すなわち、槽体１２の平面視矩形状に対応して、平行に配置された１対の長辺網体と平行に配置された１対の短辺網体との４つの網体３０が設置され、四周内側壁を構成している。さらに、網体３０は、例えば、粗い網目の金属網体３２を支持体として微細網目の可撓性のシート状網体３４を張設して設けられている。金属網体３２は、例えば、グレーチングやパンチング孔付き金属板等のような剛性が高い硬質の金網からなる。金属網体３２は、槽体２２の上部側２２Ｕに鋼材を矩形枠状に組み付けられた枠体３６に支持されている。シート状網体３４は、例えば、合成樹脂製の可撓性シート網体からなる。シート状網体３４は、金属網体３６の処理空間２２内側となる内側面に重ねた状態で張設され、端部を枠体３６に固定させて支持される。シート状網体３４の固定方法は、例えば、シート状網体３４の上下端縁を枠体３６に密着させた状態で細長い帯板３８をあてがってボルト等の締結部材４０で締結することにより、該枠体３６と帯板３８とシート状網体の端縁を挟持して固定されている。

図１、図２、図３、図４に示すように、排水機構１８は、濾過部１６から横に向けて流出させた濾過された水Ｗｆを受けて槽体１２の外側に連続的に排水することができる排水手段である。本実施形態では、排水機構１８は、網体３０の横側の近接位置に設けられている。排水機構１８は、例えば、平面視で濾過部１６の網体３０の外側に設けられ、上方側から水を受け入れるように上面を開口した樋部４２を有する。樋部４２は、平面視で矩形状に接続構成された網体３０の各辺長さに対応した長さで網体３０の外側を囲むように配置されているとともに、各辺の樋部４２を連通して周回状に配置されている。すなわち、樋部４２は、槽体１２の平面視矩形状に対応して、平行に配置された１対の長辺樋部と平行に配置された１対の短辺樋部との４つの樋部４２が設置され、それらの４つの樋部の端部どうしを接続している。樋部４２は、例えば、底壁４４と、底壁４４の両側に立ち上がった側壁４６、４８と、を有している。樋部４２の底壁４４は、網体３０の下端位置より段下がり位置に形成されている。樋部４２の側壁のうち、網体３０側（内側）に配置される第１側壁４６は、上端が網体３０の下端と同じ高さに合わせられた状態で上部側を枠体３６に固定されている。第１側壁４６は、網体３０の下端と樋部の底壁４４とを接続しており、網体３０から流出した水を遮水している。一方、第１側壁４６に対向する外側の第２側壁４８は、上端が網体３０の上端と同じ高さに設定されている。樋部４２の第２側壁４８は、網体３０との間に樋部４２の幅に対応した間隔をあけて対向配置されているとともに、槽体１２の外側壁も兼ねた四周側壁を構成しており、樋部４２の外側を遮水している。すなわち、槽体１２の上部側２２Ｕは、濾過部を構成している網体３０で形成された内側壁と、排水機構１８の一部を構成している樋部４２の第２側壁４８からなる外側壁と、の二重側壁構造５０となっている。よって、槽体１２の上部側は、網体３０による内側壁の内側に処理対象の濁水が投入される処理空間２２Ｕが形成されるとともに、網体３０と第２側壁からなる外側壁との間に樋部４２が形成されている。なお、樋部４２の形状は、任意でよく例えば、底壁はＵ字状に形成されていてもよい。図１、図２、図５に示すように、排水機構１８には、樋部４２で受けた水Ｗｆを集めて槽体１２の外側に排水する排水部５２が設けられている。排水部５２は、例えば、槽体１２と略同じ高さで設けられた中空の矩形箱状に形成されており、平面視矩形状に周回した樋部４２の１つの隅部位置に配置され、開口５３を介して樋部４２と内部連通されている。排水部５２に流れてきた水は、排水部の下端側に設けられた排水管６０から外部に排水される。なお、排水管６０には排水ポンプ等を取り付けて強制的に排水するようにしてもよい。

図１、図２、図３、図４に示すように、凝集物排出機構２０は、槽体１２の収束部１４の収束位置ＣＰに設けられ、沈殿して堆積する凝集物を槽体１２の外側に連続的に排出する排出手段である。本実施形態では、凝集物排出機構２０は、螺旋羽根５６が取り付けられた回転軸５４を軸周り回転させることにより凝集物を回転軸５４方向に沿って強制的に搬送するスクリュー装置５８を含む。本実施形態では、スクリュー装置５８は、凹溝２９に沿ってその全長に亘って配置されるとともに、一端部を槽体１２から外部に突出させて凹溝２９の一端に内部連通して接続された導出管７２内に設置されている。回転軸５４の両端には、径が小さな突出軸５４ａ、５４ｂが軸方向に突設されており、一端側の突出軸５４ａは一方の端壁２８側に設けられた軸支部６１に軸支され、他端側の突出軸５４ｂは導出管７２の端面壁に軸支されている。回転軸５４の他端側の突出軸５４ｂにはスクリュー装置５８を回転駆動する駆動装置６２に連係されている。駆動装置６２は、例えば、回転軸５４の端部の突出軸５４ａに取り付けられた従動プーリ６４と、モータ６６と、モータの出力軸に取り付けられた駆動プーリ６８と、駆動プーリ６８と従動プーリ６４とに掛け回されたベルト７０と、を有している。モータ６６は、例えば導出管７２の端部に固定的に取り付けられたケース７１に支持されており、駆動プーリ６８、ベルト７０、従動プーリ６４は、ケース７１に収容されている。モータ６６を駆動してスクリュー装置６８を軸回り回転させると、螺旋羽根５６により導出管７２側に向けて強制的に搬送される。導出管７２には、例えば、管軸方向に交差して排出管７６が接続されており、排出管７６に介設されたポンプ７４で強制的に外側に排出される。凝集物排出機構２０は、連続的に駆動させてもよいし、一定時間ごとに間欠的に駆動させてもよい。

次に、本実施形態に係る固液分離装置１０の作用を説明する。例えば、建設、土木工事の際に生じた砂利や石等を含む汚水Ｗｄは、図６に示すように、スクリーン１０２を通して５ｍｍ以上の礫、石、砂利等を除去する。石等を除去した汚水Ｗｓは、任意の分級機１０４により処理されて、例えば、７５μｍ〜５ｍｍの大きさの砂、砂利ぶんを除去する。その砂、砂利ぶんを除去してシルトや粘土等の７５μｍ以下の微粒子ぶんを含む汚水Ｗａは、反応槽１０６で凝集剤で凝集反応させる。そしてその凝集反応させた濁水Ｗｍを固液分離装置１０の槽体１２に投入する。濁水を槽体１２に投入されると、処理空間２２内に次第に貯留されていき、水位が濾過部１６を構成している網体３０の下端以上になると、網体３０の網目を水が横に向けて流出して排水機構１８の樋部４２で受けられる。樋部４２で受けられた水Ｗｆは、排水部５２から槽体１２の外側に排出される。一方、槽体１２の濾過部１６を通過しない凝集物は水との比重の差により下部側２２Ｌに沈殿していくが、収束部１４により収束位置ＣＰすなわち凹溝２９の凝集物排出機構２０に向けて収束される。収束された凝集物は、凝集物排出機構２０を駆動させることで螺旋羽根５６により一方向に向けて強制的に搬送され、最終的には槽体１２から排出される。このようにして、本実施形態の固液分離装置１０に濁水を投入するだけで上部側の濾過部１６から濾過した水を高速かつ大量に連続的に排水できるとともに、堆積する凝集物を重機を使用しなくても槽体１２の外側へ円滑に排出することができる。これにより、処理を一時中断させることなく、連続的に濁水を投入して効率良く固液分離処理し連続的に排水及び凝集物の排出を行え、処理効率を大幅に向上しうる。なお、固液分離して排出された水や凝集物は種々の用途に再利用することもできる。

以上説明した本発明の固液分離装置は、上記した実施形態のみの構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の本質を逸脱しない範囲において、任意の改変を行ってもよい。

本発明の固液分離装置は、例えば、建築、土木工事の際に生じる泥水、浚渫の際に生じる泥水、生活排水、工場排水等の汚水を凝集反応させた後の固液を分離する処理に適用できる。

１０ 固液分離装置
１２ 槽体
１４ 収束部
１６ 濾過部
１８ 排水機構
２０ 凝集物排出機構
２２ 処理空間
２６ 傾斜底壁
３０ 網体
３２ 金属網体
３４ シート状網体
４２ 樋部
４４ 底壁
４８ 第２側壁
５０ 二重側壁構造
ＭＰ 上下中間位置
ＣＰ 収束位置

Claims (2)

1. 砂、砂利ぶんを除去した泥水に凝集剤を反応処理させた濁水が投入される処理空間を有する槽体と、
   槽体の処理空間の下端から上下中間位置までの下部側部分に対応して設けられ、濁水中の沈殿する凝集物を下端側の収束位置に収束させる収束部と、
   槽体の処理空間の上下中間位置から上端までの上部側部分に対応して設けられ、濁水を濾過した水のみを横方向に向けて流出させる濾過部と、を含み、
   収束部は投入された濁水の沈殿凝集物を下方に収束させるとともに上面を開口した平面視矩形の箱状体からなり、
   濾過部は箱状体の周壁上部に接続され、箱状体の上部において四周を囲むように設置され、支持体に支持された微細網目の可撓性シート状網体であり、網目を通過した水を箱状体の上部を越えかつ箱状体の全周について外部に排水する可撓性シート状網体を含み、
   箱状体の全周において濾過部から横方向に向けて流出された水を受けて集水し槽体の外側に連続的に排水する排水機構と、
   槽体の収束部の収束位置に設けられ、沈殿した凝集物を横送りで槽体の外側に連続的に排出する凝集物排出機構と、を備え、
   排水機構は、槽体の収束部と濾過部の接続部分の外側において該接続部分を全周にわたって囲周して設けられた樋部を含み、
   樋部は可撓性シート状網体の網目を通過した水を全周において受けるように網体の下端位置より段下がり位置に形成された底壁と、底壁に接続して網体の背面側に離隔対向して立設された側壁と、を有することを特徴とする固液分離装置。
2. 濾過部は、粗い網目の金属網体に微細網目のシート状網体を重ねた状態で支持させて構成されたことを特徴とする請求項１記載の固液分離装置。

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