JP6247663B2

JP6247663B2 - 浚渫システム

Info

Publication number: JP6247663B2
Application number: JP2015105956A
Authority: JP
Inventors: 透青井
Original assignee: 初雁興業株式会社
Priority date: 2015-05-26
Filing date: 2015-05-26
Publication date: 2017-12-13
Anticipated expiration: 2035-05-26
Also published as: JP2016215170A

Description

本発明は、濁水中の懸濁物質を凝集分離する固液分離システムを備えた浚渫システムに関するものである。

従来、湖沼や堀、人工池、農業用ため池等の貯水池には、土や砂、ゴミ、ヘドロ等の底泥が徐々に堆積してゆく。これら、底泥の堆積は貯水池の水深を浅くして貯水池本来の機能を低下させる他、水質の悪化を引き起こす一因となる。よって、これら底泥を除去する浚渫を定期的に行うことが好ましい。

従来の貯水池の浚渫は、貯水池の水を抜いた上で重機等により行うことが一般的であった。しかしながら、この手法では貯水池への水の遮水と貯水池の水の排水が必要となり、何らかの土木工事が必要であるとともに作業期間が長く、コスト高であるという問題点がある。また、浚渫作業中には貯水池を使用できないという問題点がある。さらに、貯水池の水が抜き取られるため、貯水池に生息する水生動植物が死滅し、貯水池の生態系に多大な悪影響を与えるという問題点がある。

この問題点に対し、本願発明者らは貯水池の水面に浮かべた台船から送水ポンプを吊下げ、この送水ポンプで底泥を吸引し浚渫を行う浚渫システムに関する発明を行った［特願２０１４−１４６５３７号］。この発明により、貯水池の遮水作業、排水作業が不要な、作業期間の短い抵コストな浚渫作業が可能となった。また、貯水池の水を抜き取ることなく浚渫を行うことができるため、貯水池に生息する動植物の生態系を維持しながらの浚渫作業が可能となった。さらに、浚渫された底泥を凝集、濃縮した後、ベルトプレス部を用いて脱水を行うため、極めて高効率で底泥の分離回収を行うことが可能となった。

しかしながら、［特願２０１４−１４６５３７号］に係る発明では、ベルトプレス部の脱水動作によって生じる水分を直接貯水池に還流する構成となっている。そして、この水分中にはベルトプレス部の濾布に付着し洗浄時に洗い流される懸濁物質（浮遊物質ＳＳ）が含まれ濁りが存在する。このような、濁水を貯水池に放流することは、浚渫した底泥の一部を再度貯水池に戻すこととなり効率の低下を招くとともに、見た目にも悪く好ましいものではない。また、例えば、放射性物質は泥や粘土シルト等に付着する形で貯水池に溜まっており、放射性物質除去のためには濾布の洗浄水に混じる懸濁物質をも分離除去することが好ましい。

また、例えば大都市下水の雨水処理施設等では豪雨時に高濃度の濁水が短時間に大量に流入し、処理能力を超える場合がある。

これらの問題点に対し、下記［特許文献１］には、濁水中の懸濁物質を分離除去する濁水処理設備および濁水処理方法に関する発明が記載されている。

特開２０１１−７８８９３号公報

しかしながら、［特許文献１］に記載の発明のような従来の固液分離システムは装置規模が大きく広い設置スペースを要するとともに価格も高価なため、小規模な水処理施設や浚渫現場、工事現場等には安易に導入できないという問題点がある。また、従来の固液分離システムは懸濁物質の分離に３０分〜１時間という長時間を要し、処理水の流量が大きな場合には十分な固液分離が難しいという問題点がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、装置規模が小さく且つ短時間で懸濁物質の固液分離が可能な固液分離システムを備えた浚渫システムを提供することを目的とする。

本発明は、
（１）底泥を攪拌する攪拌羽根２６を有するとともに攪拌した底泥を水ごと吸引して底泥スラリとして圧送する送水ポンプ２０と、水面に浮いて前記送水ポンプ２０を水中に吊下げる台船１０と、前記送水ポンプ２０が吸引した底泥スラリを搬送する送水ホース１２と、前記送水ホース１２により搬送された底泥スラリから重量物を遠心分離により除去する遠心分離部３０と、前記遠心分離部３０を通過した底泥スラリから夾雑物を除去する夾雑物選別部４０と、前記夾雑物選別部４０を通過した底泥スラリと凝集剤とを攪拌し底泥を凝集沈降させる凝集分離槽５０と、前記凝集分離槽５０で凝集沈降した底泥を濃縮する濃縮槽６０と、前記濃縮槽６０で濃縮された底泥を脱水するベルトプレス部８０と、前記ベルトプレス部８０の脱水動作によって生じた水分が処理水として供給される固液分離システム９０と、を有し、
前記固液分離システム９０は、
処理水を攪拌しながら凝集剤の投入を行う凝集剤添加槽７２と、凝集剤の添加された処理水を凝集物と上澄水とに分離する沈殿分離槽９２と、前記沈殿分離槽９２に溜まった凝集物を外部に送出する凝集物貯留部７８と、を有し、
前記沈殿分離槽９２は、
下流側が深くなるよう所定の角度θで傾斜した傾斜底面部９６と、前記傾斜底面部９６の上流側に設けられ処理水が流入する供給口９５と、前記傾斜底面部９６の下流側の下部に設けられ前記凝集物貯留部７８と接続する排出口９４と、前記沈殿分離槽９２の上部を覆うように設けられ下流側に向けて所定の角度φで傾いた複数の管体で構成される管状部材９８と、を有し、
沈殿分離槽９２に溜まった凝集物を前記凝集分離槽５０もしくは前記濃縮槽６０に還流させることを特徴とする浚渫システム１００を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）固液分離システム９０を構成する管状部材９８が略正６角形の孔形状を呈し所定の厚みを有するハニカムコアであることを特徴とする上記（１）記載の浚渫システム１００を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）固液分離システム９０を構成する傾斜底面部９６の傾斜角が２０°〜３０°であり、管状部材９８の管体の傾斜角が６０°±５°であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の浚渫システム１００を提供することにより、上記課題を解決する。

本発明を構成する固液分離システムは、比較的小規模の装置でありながら処理水中の懸濁物質を極めて短時間で効率良く固液分離することができる。また、省スペースでの設置が可能で場所を選ばないことに加え、運搬、設営を容易に行うことができる。また、本発明に係る浚渫システムは、濃縮底泥の脱水時に生じた処理水を固液分離システムによって再度固液分離する。そして、固液分離後のクリアな水を貯水池へ放流するため、美観を損なうことが無い。

本発明を構成する固液分離システムを示す図である。本発明を構成する固液分離システムの沈殿分離槽を示す図である。本発明に係る浚渫システムを示す図である。本発明に係る浚渫システムの送水ポンプ及び台船を示す図である。

本発明を構成する固液分離システムの実施の形態について図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明を構成する固液分離システム９０の模式断面図である。また、図２（ａ）は固液分離システム９０の沈殿分離槽９２の側面方向からの模式断面図であり、図２（ｂ）は沈殿分離槽９２の上面図であり、図２（ｃ）は沈殿分離槽９２の内部構造を裏面方向（下流側）から示す模式断面図である。

図１に示す本発明を構成する固液分離システム９０は、懸濁物質を含む処理水（濁水）を攪拌しながら凝集剤の投入を行う凝集剤添加槽７２と、凝集剤が添加された処理水を凝集物と上澄水とに分離する沈殿分離槽９２と、この沈殿分離槽９２に溜まった凝集物を外部に送出する凝集物貯留部７８と、を有している。

そして、凝集剤添加槽７２には、粉末状の凝集剤を処理水に添加投入する凝集剤投入手段７４と、凝集剤添加槽７２内の処理水と凝集剤とを攪拌する攪拌手段７６と、凝集剤の添加された処理水を沈殿分離槽９２に送出する供給ポンプ７７と、を備えている。尚、凝集剤投入手段７４には特に限定は無く、人力を含む如何なる手段を用いても良い。中でも略一定量の凝集剤を自動的に投入する周知の自動給粉機を用いることが特に好ましい。そして、凝集剤投入手段７４に自動給粉機を用いる場合、凝集剤の投入量を容易に変更可能なものを用いることが好ましい。この構成によれば、処理水の流量や懸濁物質の濃度に応じて凝集剤の投入量を調節することが可能となり、処理水の負荷変動に対して常に適正な量の凝集剤を投入することができる。

また、凝集剤添加槽７２の攪拌手段７６にも特に限定は無く、回転羽根を有する周知の攪拌手段を用いることができる。ただし、凝集剤添加槽７２では処理水と凝集剤とを急速に攪拌することが好ましく、よって攪拌手段７６としては例えば１５００ｒｐｍ程度の高速回転が可能なものを用いることが好ましい。また、供給ポンプ７７に関しても特に限定は無く、ある程度のＳＳ濃度のスラリを移送可能な周知の液送ポンプを使用することができる。

固液分離システム９０の凝集物貯留部７８は、沈殿分離槽９２で濃縮された凝集物を外部に送出するものであり、内部に移送ポンプ７９を有している。また、凝集物貯留部７８は沈殿分離槽９２の下流側の下部に設けられた排出口９４と接続しており、沈殿分離槽９２の底部に溜まった濃縮凝集物は、この排出口９４を通って凝集物貯留部７８側に移動する。尚、移送ポンプ７９に関しても特に限定は無く、供給ポンプ７７と同様にある程度のＳＳ濃度のスラリを移送可能な周知の液送ポンプを使用することができる。

尚、本発明を構成する固液分離システム９０及び浚渫システム１００で使用する凝集剤としてはカルシウムを主成分とした中性の無機凝集剤を用いる。この無機凝集剤は急速攪拌により短時間での凝集が可能なことに加え、液送ポンプにて送出しても凝集物が壊れることが無い。また、カルシウムを主成分とした無機中性凝集剤は、動植物や水質に悪影響を与える成分を含有しないため、固液分離後の上澄水を貯水池等に放流しても自然環境に悪影響を及ぼすことがない。また、カルシウムを主成分とした無機中性凝集剤はそれ自体が植物栽培に有用であり、さらに、この凝集剤を用いた脱水底泥は貯水池の底に溜まった有機物、リン成分を豊富に含むとともに適度に団粒化して保水性に優れ、植物栽培に適した良質な培養土として使用可能である。

また、図２に示すように、沈殿分離槽９２の底面は下流側が深くなるよう所定の角度θで傾斜した傾斜底面部９６を有しており、この傾斜底面部９６の上流側に凝集剤添加槽７２からの処理水が流入する供給口９５が設けられる。また傾斜底面部９６の下流側の下部には堆積部９７を介して排出口９４が設けられる。尚、傾斜底面部９６の傾斜角θは、緩やか過ぎると沈殿分離槽９２が大型化するとともに凝集物の濃縮に時間を要し、また急峻過ぎると分離効率が却って悪化するため２０°〜３０°程度とすることが好ましい。

さらに、沈殿分離槽９２の上部には、沈殿分離槽９２をほぼ覆うように設けられ下流側に向けて所定の角度φで傾いた複数の管体で構成される管状部材９８が配設される。また、管状部材９８の上側には固液分離後の上澄水を排出する上澄排出口９９が設けられる。尚、管状部材９８としては孔形状が略正６角形で所定の厚みＷ（長さ）を有するハニカムコアを用いることが特に好ましい。また、用いるハニカムコアはセルサイズが２ｃｍ前後のものを用いることが好ましい。尚、管状部材９８の管体の傾斜角度φは、緩やか過ぎると凝集物が管体内に滞留して分離効率が悪くなり、また急峻過ぎると管体内における処理水の流速が速くなり分離効率が悪化する。よって、傾斜角度φは６０°±５°程度とすることが好ましい。

次に、本発明を構成する固液分離システム９０の動作を説明する。先ず、処理対象となる処理水を図示しない液送ポンプ等により所定の流量で送出し、処理水配管８９ａを介して凝集剤添加槽７２に供給する。尚、処理水の供給量は処理水中の懸濁物質の濃度や沈殿分離槽９２の能力、容量等により適宜設定される。また、ここで供給される処理水としては、後述のベルトプレス部８０からの排水とする。

そして、凝集剤添加槽７２に供給された処理水は、凝集剤投入手段７４から凝集剤が所定量添加されるとともに攪拌手段７６により急速攪拌される。尚、凝集剤の供給量は前述のように処理水の流量や懸濁物質の濃度等により左右するが、概ね懸濁物質の乾燥重量の３ｗｔ％〜５ｗｔ％程度が好ましい。これにより、処理水中の懸濁物質は凝集する。この凝集物は水と共に供給ポンプ７７によって移送され供給口９５から沈殿分離槽９２内に供給される。

そして、沈殿分離槽９２に供給された凝集物の一部はそのまま傾斜底面部９６に沿って沈降し堆積部９７に沈殿する。また、凝集物の一部は管状部材９８内に流入する。このとき、管状部材９８の管体は下流側に向けて所定の角度φ傾けて設置されているため、凝集物は下流側から回り込む形で比較的遅い流速で管体内に流入する。このため、凝集物は管体内で沈降分離して、管状部材９８の下端から傾斜底面部９６側に落下沈降する。また、分離した上澄水は管状部材９８を通過して上澄排出口９９から排出される。このように、管状部材９８はそれ自体が凝集物の固液分離機能を有することに加え、上澄水と処理水との障壁として機能する。尚、ハニカムコアは単位体積当たりの壁面の表面積が大きく高い整流効果を有しているため、管状部材９８にハニカムコアを用いることで高い固液分離機能と遮蔽機能とを得ることができる。

そして、上澄排出口９９から排出された上澄水は貯水池への放流等のしかるべき処理に付される。尚、このときの上澄水は懸濁物質が凝集物として分離除去されているため、濁りがほとんど存在しないクリアな水となる。よって、貯水池等に放流しても美観を損なうことが無い。また、処理水中に放射性物質が含まれている場合には、放射性物質が多く付着する懸濁物質を分離除去することで、上澄水中の放射性物質の濃度を著しく低減することができる。

また、沈殿分離槽９２内を沈降した凝集物は自重によって傾斜底面部９６に沿って下流側の堆積部９７に集まり濃縮される。また、堆積部９７で濃縮された凝集物は沈殿分離槽９２の下流側の下部に設けられた排出口９４を通って凝集物貯留部７８内に移動する。尚、これらの凝集物の移動及び濃縮は、供給ポンプ７７による処理水の流入と移送ポンプ７９による濃縮凝集物の排出によって行われ、沈殿分離槽９２自体としては動力を要さない。そして、凝集物貯留部７８内の濃縮凝集物は、移送ポンプ７９によって排出されしかるべき処理に付される。尚、移送ポンプ７９は連続運転としても良いが、所定の時間間隔での間欠運転とすることが好ましい。この構成によれば、凝集物が十分に濃縮する時間を得ることができるため効率的な凝集物の濃縮と排出とを行うことができる。

ここで、傾斜底面部９６の傾斜角度θ＝２１°とし、管状部材９８にセルサイズ２ｃｍのハニカムコアを用い、管状部材９８の管体の傾斜角度φ＝６０°、管状部材９８の厚みＷを３０ｃｍとし、外形寸法が長辺寸法１．０ｍ×短辺寸法０．７ｍ×高さ１．０ｍの容積０．５１ｍ^３の沈殿分離槽９２に、平均ＳＳ濃度が４７６８ｍｇ／Ｌの処理水を１９０Ｌ／ｍｉｎの流量で供給して固液分離を行った。その結果、上澄水の平均ＳＳ濃度は２３ｍｇ／Ｌであり、濃縮凝集物の平均ＳＳ濃度は９８２９ｍｇ／Ｌであり、固液分離が十分に行われていることが判る。また、凝集物の沈殿分離槽９２内での滞留時間は約３分と従来の固液分離装置と比較して極めて短時間であった。このことから、本発明に係る沈殿分離槽９２は傾斜底面部９６及び管状部材９８により極めて短時間で効率的な固液分離が可能なことが判る。

次に、この固液分離システム９０を備えた本発明に係る浚渫システム１００の実施の形態について図面に基づいて説明する。尚、本発明を構成する固液分離システム９０は前述のように単体でも優れた固液分離能力を有する。よって、単体での使用は基より、水処理設備の処理水の一次濃縮や水処理設備からの排水の固液分離等、様々な用途に有用なものである。

図３に示す本発明に係る浚渫システム１００は、貯水池の底泥を水ごと吸引して底泥スラリとして圧送する送水ポンプ２０と、貯水池の水面に浮いて送水ポンプ２０を水中に吊下げる台船１０と、送水ポンプ２０が吸引した底泥スラリを搬送する送水ホース１２と、この送水ホース１２により搬送された底泥スラリから底泥を分離回収する分離処理装置６８と、を有している。また、分離処理装置６８は、送水ホース１２により搬送された底泥スラリから砂や小石等の重量物を遠心分離により除去する遠心分離部３０と、この遠心分離部３０を通過した底泥スラリから植物片やゴミ等の夾雑物を除去する夾雑物選別部４０と、この夾雑物選別部４０を通過した底泥スラリと凝集剤とを攪拌し底泥を凝集沈降させる凝集分離槽５０と、この凝集分離槽５０で凝集沈降した底泥（凝集底泥）を濃縮する濃縮槽６０と、この濃縮槽６０で濃縮された底泥（濃縮底泥）を脱水するベルトプレス部８０と、本発明に係る固液分離システム９０と、を有している。

次に、本発明に係る浚渫システム１００の送水ポンプ２０と台船１０の構成を図４の部分断面図を用いて説明する。本発明に係る浚渫システム１００の送水ポンプ２０は１％〜２０％程度のＳＳ濃度（浮遊物質濃度）のスラリを圧送可能なものであり、モータを内蔵し防水性を有するポンプ本体部２１と、このポンプ本体部２１の下部に設置されたケーシング２２と、このケーシング２２内に設置されモータによって回転動作するインペラ２３と、モータによって回転動作する攪拌羽根２６と、を有している。尚、ケーシング２２の取水口には大型の夾雑物を破砕するカッタ２４を設けるとともに、下方に延びた脚部２８を設けることが好ましい。また、攪拌羽根２６は斜め下方を向いた複数の羽根で構成することが好ましい。そして、ケーシング２２からはホース接続端２２ａが伸び、このホース接続端２２ａに送水ホース１２の一端が接続する。また、送水ポンプ２０の電源ケーブル１５ａは、送水ホース１２に沿って陸上まで延伸され、分離処理装置６８側の図示しない送水ポンプ制御盤を介して発電機等の電源に接続される。

また、台船１０は送水ポンプ２０及び作業者を搭載しても貯水池の水面に浮く十分なフロートを備え、台船１０の略中央部分には送水ポンプ２０を貯水池内に昇降する昇降口１１を有している。また、昇降口１１の上部には送水ポンプ２０を吊下げる櫓１４が設置され、この櫓１４の上部には送水ポンプ２０を昇降する昇降機１６が設置されている。尚、昇降機１６の電源ケーブル１５ｂは、送水ポンプ２０の電源ケーブル１５ａとともに送水ホース１２に沿って陸上まで延伸され図示しない電源に接続される。

次に、図３を用いて分離処理装置６８、ベルトプレス部８０の構成を説明する。先ず、分離処理装置６８の遠心分離部３０は、周知のサイクロン型の遠心分離装置であり、外筒３２ａと内筒３２ｂとを有している。そして、送水ホース１２は分離処理装置６８の外筒３２ａの上部に横方向に向けて接続される。また、外筒３２ａの下部はホッパ部３４となっており、ホッパ部３４には開閉コック３６ａにより開閉する排出口３６が設置されている。そして、内筒３２ｂには夾雑物選別部４０と繋がる配管５ａが接続されている。尚、分離処理装置６８の各部を繋ぐ配管５ａ〜５ｃ及び水配管７ａ、７ｂとしては、ホースや金属配管等の周知の配管設備を用いることができる。

また、分離処理装置６８の夾雑物選別部４０は、底泥スラリ中の夾雑物を取り除く夾雑物選別装置４２を有している。この夾雑物選別装置４２としては、所定の大きさ以上の夾雑物を取り除くことが可能であれば如何なる装置を用いても良いが、２ｍｍ程度のスリットを有する周知のベルトスクリーンを用いることが特に好ましい。また、夾雑物選別部４０には流量測定升４４を設け、送水ポンプ２０が吸引する底泥スラリの流量を確認可能とすることが好ましい。

また、分離処理装置６８の凝集分離槽５０は、夾雑物選別部４０を通過した底泥スラリが流入する内槽５０ｂを有しており、この内槽５０ｂには底泥スラリと凝集剤とを混合攪拌する攪拌装置５２が設置されている。また、凝集分離槽５０の下部は略円錐形のホッパ部５０ａとなっており、このホッパ部５０ａの先側には濃縮槽６０と繋がる配管５ｂが接続されている。また、凝集分離槽５０の上部には凝集分離槽５０の上澄水を貯水池に放流する水配管７ａが接続されている。

また、分離処理装置６８の濃縮槽６０は、凝集分離槽５０で凝集沈降した凝集底泥を静置してさらに濃縮する機能を有し、上部に凝集分離槽５０と繋がった配管５ｂが接続されている。また、濃縮槽６０の下部は略円錐形のホッパ部６０ａとなっており、このホッパ部６０ａの先側には濃縮槽６０で濃縮された濃縮底泥をベルトプレス部８０に送る配管５ｃが接続されている。また、濃縮槽６０の上部には濃縮槽６０の上澄水を貯水池に放流する水配管７ｂが接続されている。尚、水配管７ａ、７ｂに排出される上澄水は凝集分離槽５０、濃縮槽６０による固液分離後のものであるから、懸濁物質のほとんど存在しないクリアな水である。

尚、分離処理装置６８は凝集分離槽５０、濃縮槽６０の上澄水を一旦貯水して適宜貯水池に放流する水循環槽を有しても良い。この構成によれば、水循環槽に貯水した上澄水を設備の洗浄等に利用することができる。これにより、水道栓が分離処理装置６８の近傍に存在しない場合でも、設備の洗浄等の作業を円滑に行うことができる。また、洗浄に関する水道費用を削減することができる。

また、本発明に係る浚渫システム１００のベルトプレス部８０は、布製でベルト状の濾布８２と、スラリ（濃縮底泥）を濾布８２上に堆積させるスラリーダム部８１と、濾布８２上のスラリの過剰な水分を吸引する吸引部８３と、濾布８２上のスラリを脱水する脱水部８６と、を有している。そして、濾布８２を送る搬送ローラ８４が回転することで、濾布８２はスラリーダム部８１と吸引部８３と脱水部８６とを連続的に移動する。また、脱水部８６は大ローラ８６ａと複数の小ローラ８６ｂとで構成される脱水ローラを有し、濃縮底泥は濾布８２ごと脱水ローラ８６ａ、８６ｂ間を通され、この脱水ローラ８６ａ、８６ｂの圧接によって脱水される。そして、吸引部８３によって吸引された水分と脱水部８６の脱水動作によって生じた水分は、例えば送水ポンプ８９により処理水配管８９ａを介して固液分離システム９０の凝集剤添加槽７２に供給される。

次に、本発明に係る浚渫システム１００の動作を簡単に説明する。先ず、分離処理装置６８、ベルトプレス部８０、固液分離システム９０を浚渫を行う貯水池近傍の陸地に設置する。また、送水ポンプ２０を備えた台船１０を浚渫を行う貯水池に浮かべる。

次に、台船１０に作業者が搭乗し、台船１０を浚渫場所に移動させる。次に、作業者は昇降機１６を操作して送水ポンプ２０を貯水池中の適切な位置に保持し稼働させる。この適切な位置とは、送水ポンプ２０の吸引する底泥スラリの濃度が５％〜１０％となる位置である。尚、底泥スラリの濃度は分離処理装置６８側の作業者が目視等で確認し、適宜、台船１０側の作業者に連絡して調整する。

送水ポンプ２０が適切な位置に保持されると、攪拌羽根２６が底泥を攪拌するとともに、攪拌羽根２６の回転動作によって発生する下向きの水流が底泥を舞い上げる。舞い上げられた底泥はインペラ２３の回転動作により貯水池の水ごとケーシング２２の取水口から吸引され、底泥スラリとして送水ホース１２を介して分離処理装置６８に圧送される。このとき、底泥中に混在する落ち葉、枯枝、水生植物の葉茎根、ビニール等のゴミ類は、ケーシング２２の取水口に設置されたカッタ２４と回転するインペラ２３及び攪拌羽根２６との間で適度な大きさに破砕される。また、攪拌羽根２６は空き缶等の比較的大型で硬質な夾雑物を跳ね飛ばして、これら夾雑物が送水ポンプ２０で吸引されることを防止する。

送水ポンプ２０によって吸引、圧送された底泥スラリは送水ホース１２を通って遠心分離部３０の外筒３２ａに横方向を向けて吐出され、外筒３２ａ内を渦を巻いて流下する。このとき、砂や小石等の比較的重い重量物は遠心分離部３０の外筒３２ａに沿って下方へ落下し、遠心分離部３０のホッパ部３４に堆積する。また、その他の底泥スラリは内筒３２ｂの下端から内筒３２ｂ内を通って夾雑物選別部４０側へ搬送される。尚、ホッパ部３４に堆積した重量物は開閉コック３６ａを適宜開閉することで排出口３６から排出され、廃棄や選別等のしかるべき処理が行われる。

また、遠心分離部３０を通過した底泥スラリは配管５ａを介して夾雑物選別部４０の流量測定升４４に吐出され、分離処理装置６８側の作業者はこの流量測定升４４によって底泥スラリの流量を把握する。そして、送水ポンプ制御盤を操作して底泥スラリが適正な流量となるように送水ポンプ２０の回転数を調整する。また、底泥スラリの濃度を目視等で確認し、濃度が適正でない場合、台船１０側の作業者に指示して送水ポンプ２０の位置調整を行わせる。

流量測定升４４を通った底泥スラリは、夾雑物選別部４０の夾雑物選別装置４２に吐出される。そして、この夾雑物選別装置４２において、底泥スラリ中に混入した夾雑物が選別除去される。尚、本例では夾雑物選別装置４２としてベルトスクリーンを用いた例を図示しており、選別された夾雑物はベルトスクリーンの移動によって自動的に排出される。排出された夾雑物は例えばスライダ４６上を滑り落ちて、夾雑物集積用袋等に落下し、廃棄等のしかるべき処理に付される。

夾雑物が選別除去された底泥スラリには粉末状の無機凝集剤が添加される。凝集剤の添加は底泥スラリの流量、濃度に応じて作業者が目視にて量を判断して適宜添加しても良いし、自動機によって行っても良い。尚、凝集剤の添加量は底泥（乾燥重量）に対して概ね１ｗｔ％前後である。

凝集剤の添加された底泥スラリは凝集分離槽５０の内槽５０ｂに吐出される。そして、吐出された底泥スラリと凝集剤とは内槽５０ｂに設置された攪拌装置５２によって更に混合攪拌される。この凝集剤の効果により底泥スラリ中の泥、ヘドロ等の底泥は凝集し下方のホッパ部５０ａに沈殿する。そして、沈殿した凝集底泥は凝集分離槽５０への新たな底泥スラリの流入によりホッパ部５０ａに接続された配管５ｂに押し出され、この配管５ｂを通って濃縮槽６０の上部に吐出する。また、凝集分離槽５０の上澄水は水配管７ａを通して貯水池に放流される。濃縮槽６０に吐出された凝集底泥は、この濃縮槽６０で静置され濃縮槽６０の下方のホッパ部６０ａに沈降してさらに濃縮される。そして、この濃縮底泥は、濃縮槽６０への新たな凝集底泥の流入によりホッパ部６０ａに接続された配管５ｃに押し出され、この配管５ｃを通ってベルトプレス部８０に搬送される。また、濃縮槽６０の上澄水は水配管７ｂを通して貯水池に放流される。

そして、配管５ｃから吐出された濃縮底泥はベルトプレス部８０のスラリーダム部８１に溜まり、この状態で濾布８２が一定速度で移動することで濾布８２上にほぼ一定の厚みで堆積する。濾布８２上に堆積した濃縮底泥は吸引部８３に搬送され、この吸引部８３によって濾布８２の裏面側から過剰な水分が吸引除去される。吸引された水分は送水ポンプ８９等により処理水配管８９ａを介して固液分離システム９０の凝集剤添加槽７２に供給される。次に、濾布８２は脱水部８６に搬送される。そして、濃縮底泥は濾布８２ごと脱水ローラ８６ａ、８６ｂ間を通され、この脱水ローラ８６ａ、８６ｂの圧接によって脱水される。この脱水によって生じた水分は送水ポンプ８９等により処理水配管８９ａを介して固液分離システム９０の凝集剤添加槽７２に供給される。そして、このベルトプレス部８０の脱水により、濃縮底泥は含水率が５０％〜５５％程度の脱水底泥となる。この脱水底泥はスクレイパ８７によって剥ぎ取られ、脱水底泥回収袋１等に送られて回収される。また、脱水底泥が剥ぎ取られた濾布８２には洗浄水が噴射され、濾布８２に残留した底泥は除去される。この洗浄水も回収され送水ポンプ８９等により固液分離システム９０の凝集剤添加槽７２に供給される。回収された脱水底泥はそれに準じたしかるべき処理がなされる。尚、通常の浚渫作業で得られる放射性物質を含まない脱水底泥は、前述のように植物栽培の培養土として好適である。

そして、これらベルトプレス部８０により生じた処理水は、凝集剤添加槽７２で凝集剤が再投入され沈殿分離槽９２にて固液分離される。そして、分離した上澄水は貯水池等に放流される。また、沈殿分離槽９２に堆積した濃縮凝集物は凝集物貯留部７８の移送ポンプ７９によって浚渫システム１００の凝集分離槽５０もしくは濃縮槽６０に送出され、再濃縮の後、ベルトプレス部８０で脱水、回収される。これにより、ベルトプレス部８０の排水中の懸濁物質は除去される。

尚、これらベルトプレス部８０から排出される低濃度の処理水を仮に分離処理装置６８に全て還流して処理すると、分離処理装置６８の能力を著しく低下させることとなる。しかしながら、本発明に係る浚渫システム１００は、ベルトプレス部８０から排出される低濃度の処理水を固液分離システム９０にて濃縮して分離処理装置６８に還流することで、分離処理装置６８の能力を低下させることなく懸濁物質の除去を行うことができる。

以上のように、本発明を構成する固液分離システム９０は、傾斜底面部９６と管状部材９８とを備えた沈殿分離槽９２によって、比較的小規模の装置でありながら処理水中の懸濁物質を極めて短時間で効率良く固液分離することができる。また、本発明を構成する固液分離システム９０は、前述のように装置規模が小型であるため、省スペースでの設置が可能で場所を選ばないことに加え、運搬、設営を容易に行うことができる。また、本発明を構成する固液分離システム９０は処理水の供給と濃縮凝集物の排出、及び凝集剤の攪拌にのみ動力が用いられ、固液分離には動力を要さない。これにより、極めて省エネルギーで固液分離を行うことができる。このため、固液分離システム９０は浚渫場所や工事現場等の屋外スペースに簡単に設置して固液分離処理を行うことができる他、既存の水処理設備と組み合わせることで水処理設備の大幅な能力向上を図ることができる。また、小型軽量で設置も容易なため、様々な分野の水処理に応用展開が可能である。

また、本発明に係る浚渫システム１００は、濃縮底泥の脱水時に生じた処理水を固液分離システム９０によって再度固液分離する。そして、固液分離後のクリアな水を貯水池へ放流するため、美観を損なうことが無い。また、処理水中に放射性物質が含まれている場合には、放射性物質が多く付着する懸濁物質を分離除去することで、更なる放射性物質の除去を行うことができる。

尚、本例で示した固液分離システム９０、浚渫システム１００の各部の形状、構成、動作機構、配管経路等は一例であり、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。

１０台船
１２送水ホース
２０送水ポンプ
２６攪拌羽根
３０遠心分離部
４０夾雑物選別部
５０凝集分離槽
６０濃縮槽
７２凝集剤添加槽
７８凝集物貯留部
８０ベルトプレス部
９０固液分離システム
９２沈殿分離槽
９４排出口
９５供給口
９６傾斜底面部
９８管状部材
１００浚渫システム

Claims

底泥を攪拌する攪拌羽根を有するとともに、攪拌した底泥を水ごと吸引して底泥スラリとして圧送する送水ポンプと、
水面に浮いて前記送水ポンプを水中に吊下げる台船と、
前記送水ポンプが吸引した底泥スラリを搬送する送水ホースと、
前記送水ホースにより搬送された底泥スラリから重量物を遠心分離により除去する遠心分離部と、
前記遠心分離部を通過した底泥スラリから夾雑物を除去する夾雑物選別部と、
前記夾雑物選別部を通過した底泥スラリと凝集剤とを攪拌し、底泥を凝集沈降させる凝集分離槽と、
前記凝集分離槽で凝集沈降した底泥を濃縮する濃縮槽と、
前記濃縮槽で濃縮された底泥を脱水するベルトプレス部と、
前記ベルトプレス部の脱水動作によって生じた水分が処理水として供給される固液分離システムと、を有し、
前記固液分離システムは、
前記処理水を攪拌しながら凝集剤の投入を行う凝集剤添加槽と、
凝集剤の添加された処理水を凝集物と上澄水とに分離する沈殿分離槽と、
前記沈殿分離槽に溜まった凝集物を外部に送出する凝集物貯留部と、を有し、
前記沈殿分離槽は、
下流側が深くなるよう所定の角度で傾斜した傾斜底面部と、
前記傾斜底面部の上流側に設けられ処理水が流入する供給口と、
前記傾斜底面部の下流側の下部に設けられ前記凝集物貯留部と接続する排出口と、
前記沈殿分離槽の上部を覆うように設けられ下流側に向けて所定の角度で傾いた複数の管体で構成される管状部材と、を有し、
前記沈殿分離槽に溜まった凝集物を前記凝集分離槽もしくは前記濃縮槽に還流させることを特徴とする浚渫システム。
固液分離システムを構成する管状部材が略正６角形の孔形状を呈し所定の厚みを有するハニカムコアであることを特徴とする請求項１記載の浚渫システム。
固液分離システムを構成する傾斜底面部の傾斜角が２０°〜３０°であり、管状部材の管体の傾斜角が６０°±５°であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の浚渫システム。