JP6632828B2 - 濾過用資材 - Google Patents

Description

本発明は、土木建設工事などの際に発生する濁水を清浄化する濾過技術に関する。

各種土木建設工事に伴って発生する濁水が工事現場付近の排水路や河川などに流入して水質汚濁を引き起こすのを防止するため、従来、様々な浄水装置や浄水施設などが提案されているが、本発明に関連するものとして、例えば、特許文献１記載の「濁水処理施設」あるいは特許文献２記載の「浄水装置」などがある。

特許文献１に記載された「濁水処理施設」は、土木建設工事に伴って発生する濁水を一時的に貯留するため施工現場の地面の一部に形成された凹状の貯水領域と、貯水領域に貯留された濁水を濾過するため貯水領域内に配置された濾過手段である複数の透水性土嚢と、これらの透水性土嚢で濾過された浄水を貯水領域外へ排出する排水経路と、を備えている。透水性土嚢は、透水性袋体に透水性土壌が充填された構造であり、透水性土壌は、土材、セメント系固化材及び団粒化剤を含む混合物を透水性袋体に充填して固化させることによって形成されている。

特許文献２に記載された「浄水装置」は、処理対象である汚濁水が通過可能な箱体状のケーシング内に、土材、セメント系固化材及び団粒化剤を含む混合物を固化させて形成した第一浄化層と、籾殻炭を含む第二浄化層と、を配置して形成されている。第二浄化層はケーシングの底部側に配置され、第一浄化層は第二浄化層上に積層配置されている。汚濁水をケーシング内へ送給する送水管がケーシング上方の開口部に配管され、ケーシング内で浄化された清澄水を排出する排水管がケーシング外周の底部近傍に設けられている。

特開２０１０−１３７１５４号公報 特開２０１１−６２６２９号公報

特許文献１に記載された「濁水処理施設」は、優れた濁水浄化機能を有しているが、構造が複雑であるため、施工現場によっては、容易に実施できない場合がある。

特許文献２に記載された「浄水装置」は、簡素な構造であるが、第一浄化層及び第二浄化層を形成するために多種類の原材料を必要とする。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、施工現場で容易に実施可能な簡素な構造であり、優れた浄水作用を発揮する濾過用資材を提供することにある。

本発明に係る濾過用資材は、濁水を注入可能な開口部と、透水領域と、を有する収容部材である透水性を有する袋体と、前記袋体内に充填された濾過材と、を備え、
前記袋体が柔軟な素材で形成された折り曲げ可能なものであり、
前記濾過材が土材、固化材及び団粒化剤で形成された連続微細空隙を含む団粒構造を有するものであり、
前記袋体内の前記濾過材の表面に濁水注入用の凹部が形成され、
前記濾過材が前記袋体から離脱可能であることを特徴とする。

また、前記濾過用資材においては、前記団粒化剤が、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体を含む高分子化合物であることが望ましい。

さらに、前記濾過用資材においては、前記固化材として、セメント系固化材、石灰系固化材若しくは石膏系固化材のいずれか１以上を使用することができる。

本発明により、工事現場で容易に製作可能な簡素な構造であり、優れた浄水作用を発揮する濾過用資材を提供することができる。

本発明に関連する参考実施形態である濾過用資材を示す斜視図である。 完成後の濾過用資材を示す垂直断面図である。 図１に示す濾過用資材の製作工程の前半部分を示す図である。 図１に示す濾過用資材の製作工程の後半部分を示す図である。 図１に示す濾過用資材の使用状態を示す正面図である。 図５に示す濾過用資材の垂直断面図である。 図１に示す濾過用資材の分解斜視図である。 その他の参考実施形態である濾過用資材を示す垂直断面図である。 本発明の実施形態である濾過用資材を示す斜視図である。 その他の参考実施形態である濾過用資材を示す斜視図である。 その他の参考実施形態である濾過用資材を示す斜視図である。

以下、図１〜図１１に基づいて、本発明に関連する参考実施形態である濾過用資材１００，３００，４００，５００並びに本発明の実施形態である濾過用資材２００について説明する。

図１，図２に示すように、本発明に関連する参考実施形態である濾過用資材１００は、有底で略円筒形状の収容部材１０と、収容部材１０内に充填された濾過材２０と、を備えている。濾過材２０は収容部材１０から離脱可能である。収容部材１０は、濁水を注入可能な開口部１１と、底板１３に複数の貫通孔１４を開設することによって形成された透水領域１２と、を有している。収容部材１０の周壁１０ａは底板１３から開口部１１に向かって連続的に拡径した形状をなし、収容部材１０の正面視形状は倒立円錐台形状をなしている。

収容部材１０内に充填された濾過材２０は、後述する図３に示すように、土材２１、セメント系固化材２２及び団粒化剤２３で形成され、連続微細空隙を含む団粒構造を有している。

ここで、図３，図４に基づいて、濾過用資材１００の製作方法について説明する。図３に示すように、土材２１に対し、セメント系固化材２２、団粒化剤２３及び水２４を加えて混合することにより、前駆材２５を形成する。土材２１、セメント系固化材２２、団粒化剤２３及び水２４の混合割合（混合量）は限定しないが、本実施形態では以下のように設定した。

土材２１：１立方メートル（若しくは２，５００ｋｇ）
セメント系固化材２２：４０ｋｇ〜１２０ｋｇ
団粒化剤２３：１リットル〜２リットル
水２４：適量（６０リットル〜９０リットル）

土材２１は、濾過用資材１００を使用する土木建設工事の施工現場において発生したものを使用しているが、これに限定するものではない。なお、土材２１を構成する土粒の粒径は均等でなくバラついているものが望ましく、特に、粒径０．０７５ｍｍ〜５ｍｍ程度の土粒を少なくとも３０重量％〜６０重量％程度含む土材２１が好適である。

団粒化剤２３は、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンアミンとの複合体からなる高分子化合物を含むものであり、本実施形態においては、有限会社グローバル研究所の「（商品名）ＳＳ−Ｍ１」を水で３０〜６０倍に希釈したものを使用しているが、これに限定するものではない。セメント系固化材２２の代わりに、石灰系固化材あるいは石膏系固化材などを使用することもできる。

次に、図４に示すように、前駆材２５を、収容部材１０の開口部１１から投入し、収容部材１０の内部に充填していく。前駆材２５は、湿気を帯びた土状（所謂、そぼろ状）であるため、収容部材１０の内部形状に沿って充填することができる。複数の貫通孔１４は前駆材２５が通過しない孔径で開設されている。

収容部材１０内への前駆材２５の充填が完了したら、必要に応じて、前駆材２５に圧力を加えたり、振動を与えたりすることにより、前駆材２５を収容部材１０内に隙間なく充填する。この後、静置すると、土材２１、セメント系固化材２２、団粒化剤２３及び水２４を含む前駆材２５中においては、団粒化剤２３に含まれるイオンの作用により、土材２１の粒子とセメント系固化材２２の粒子とが立体的な団粒構造を形成し、連続した微細な空隙が発生する。

この後、所定時間が経過して前駆材２５が固化すると、図２に示すように、収容部材１０内には濾過材２０が形成される。濾過材２０は、連続微細空隙を含む団粒構造を有しているため、後述するように、優れた濾過機能を発揮する。本実施形態では、収容部材１０の底板１３に複数の貫通孔１４を開設することによって透水領域１２を形成しているが、これに限定するものではないので、底板１３あるいは周壁１０ａの少なくとも一部を網状材で形成することによって透水領域とすることもできる。

次に、図５，図６に基づいて、濾過用資材１００の使い方について説明する。図５に示すように、天板３１が透水性を有する架台３０上に濾過用資材１００を載置し、天板３１の下方に回収容器４０を設置する。回収容器４０には排水管４１が設けられている。また、土木建設工事に伴って発生する濁水を濾過用資材１００に送り込むための送水管Ｐを開口部１１まで配管する。

この後、図６に示すように、送水管Ｐを経由して送給される濁水ＤＷを開口部１１から収容部材１０内へ注入すると、濁水ＤＷは濾過材２０の表面２０ａから内部へ浸透し、収容部材１０の底板１３に向かって流下していく。濾過材２０は連続微細空隙を含む団粒構造を有しているため、濾過材２０の内部を濁水ＤＷが流下していく過程において汚濁成分が捕捉され、最終的に清澄水ＣＷとなって底板１３の貫通孔１４から落下し、回収容器４０内へ回収される。回収容器４０内に回収された清澄水ＣＷは排水管４１を経由して、所定の排水処理設備（図示せず）へ送られるが、必要に応じて、工事現場において利用することもできる。

図３，図４に示すように、濾過用資材１００は、土木建設工事の施工現場で発生した土材２１に、セメント系固化材２２、団粒化剤２３及び水２４を混合して形成された前駆材２５を収容部材１０に充填して、固化させるだけで形成することができるので、施工現場で容易に実施可能である。また、濾過用資材１００を構成する濾過材２０は、連続微細空隙を含む団粒構造を有しているため、濁水ＤＷ中の汚濁成分を確実に捕捉することができ、優れた浄水作用を発揮する。

図７に示すように、濾過用資材１００を構成する濾過材２０は収容部材１０から離脱可能である。従って、濾過材２０が目詰まりして濾過機能が低下した場合は、使用済みの濾過材２０を収容部材１０から取り出し、空になった収容部材１０内に、図３，図４に示す工程で濾過材２０を形成することによって新たな濾過用資材１００を再製作することができる。また、収容部材１０から取り出した使用済みの濾過材２０は、そのまま透水性及び保水性を兼備したブロック体として利用することができ、適切な大きさに破砕して、埋め戻し材などとして利用することもできる。

次に、図８〜図１１に基づいて、本発明に関連するその他の参考実施形態並びに本発明の実施形態について説明する。なお、図８〜図１１に示す実施形態において図１〜図７に示す実施形態の構成部分と同じ構造、機能を有する部分は図１〜図７中の符号と同じ符号を付して説明を省略する。

図８に示す実施形態においては、図１，図２に示す濾過用資材１００を挟んで、複数の濾過用資材５０，１５０が積層状に配置されている。濾過用資材５０，１５０の全重量が最下部に位置する濾過用資材１５０に加わらないように、濾過用資材５０，１５０は所定の支持部材（図示せず）によって支えられている。

濾過用資材５０の濾過材５１を構成する土材（図示せず）の平均粒径は、濾過用資材１００の濾過材２０を構成する土材２１の平均粒径より大きく設定されている。濾過用資材１５０の濾過材１５１を構成する土材（図示せず）の平均粒径は、濾過用資材１００の濾過材２０を構成する土材２１の平均粒径より小さく設定されている。

従って、濾過用資材５０を構成する濾過材５１に含まれる連続微細空隙のサイズは、濾過用資材１００を構成する濾過材２０に含まれる連続微細空隙のサイズより大きく、濾過用資材１５０を構成する濾過材１５１に含まれる連続微細空隙のサイズは、濾過用資材１００を構成する濾過材２０に含まれる連続微細空隙のサイズより小さくなっている。

図８に示すように、最上部に位置する濾過用資材５０に濁水ＤＷを注入すると、濁水ＤＷは、濾過用資材５０の濾過材５１、濾過用資材１００の濾過材２０及び濾過用資材１５０の濾過材１５１の内部を、この順番で流下していき、最終的に清澄水ＣＷとなって回収容器４０内に回収される。

図８に示すように、捕捉可能な汚濁成分の粒径が異なる複数の濾過用資材５０，１００，１５０を積層状に配置して濁水ＤＷを濾過処理すると、単一の濾過用資材のみを使用した場合より高度の浄水機能を得ることができる。また、単一の濾過用資材のみを使用した場合に発生し易い、急速な目詰まりを回避することができる。なお、使用する濾過用資材の個数は限定しないので、２個若しくは４個以上の濾過用資材を使用することもできる。

次に、本発明の実施形態である、図９に示す濾過用資材２００は、透水性を有する袋体２０１と、袋体２０１内に充填された濾過材２０２と、を備えている。濾過材２０２は、図２に示す濾過材２０と同様の材料及び工程で形成されたものであり、連続微細空隙を含む団粒構造を有するものである。袋体２０１内の濾過材２０２の表面２０２ａには濁水注入用の凹部２０３が形成されている。

図９に示すように、送水管Ｐを経由して送給される濁水ＤＷを、濾過用資材２００を構成する袋体２０１内の濾過材２０２表面の凹部２０３に注入すると、濁水ＤＷは濾過材２０２内を流下することによって汚濁成分が除去され、袋体２０１を透過し、清澄水ＣＷとなって回収容器４０内に回収される。

濾過材２０２は袋体２０１から離脱可能であるため、濾過材２０２が目詰まりしたときは、使用済みの濾過材２０２を袋体２０１から取り出し、空になった袋体２０１内に新たな濾過材２０２を形成することができる。袋体２０１は柔軟な素材で形成され、折り曲げ可能であるため、施工現場への搬入の際に嵩張らないというメリットがある。

次に、図１０に示す濾過用資材３００は、図２示す濾過材２０と同様の組成を有する濾過材３０２で形成された略直方体形状の立体構造物３０１と、立体構造物３０１の最上面３０１ａに設けられた濁水注入用の凹部３０３と、を備えている。濾過材３０２は、図３に示す土材２１、セメント系固化材２２、団粒化剤２３及び水２４を混合して形成された前駆材２５を所定の型枠（図示せず）に充填して、固化させた後、脱型することによって形成されている。濾過材３０２は、濾過材２０と同様、連続微細空隙を含む団粒構造を有している。

図１０に示すように、送水管Ｐを経由して送給される濁水ＤＷを、濾過用資材３００の凹部３０３に注入すると、濁水ＤＷは濾過材３０２内を流下することによって汚濁成分が除去され、立体構造物３０１の最下部分やその周辺部分などを透過し、清澄水ＣＷとなって回収容器４０内に回収される。

次に、図１１に示す濾過用資材４００は、図２示す濾過材２０と同様の組成を有する濾過材４０２で形成された略円錐台形状の立体構造物４０１と、立体構造物４０１の最上面４０１ａに設けられた濁水注入用の凹部４０３と、を備えている。濾過材４０２は、図３に示す土材２１、セメント系固化材２２、団粒化剤２３及び水２４を混合して形成された前駆材２５を富士山形状に盛り上げ、頂上部分を凹ませて凹部４０３を設けた後、固化させることによって形成されている。濾過材４０２は、濾過材２０と同様、連続微細空隙を含む団粒構造を有している。

図１１に示すように、送水管Ｐを経由して送給される濁水ＤＷを、濾過用資材４００の凹部４０３に注入すると、濁水ＤＷは濾過材４０２内を流下することによって汚濁成分が除去され、立体構造物４０１の最下部分やその周辺部分などを透過し、清澄水ＣＷとなって回収容器４０内に回収される。

濾過用資材４００は、前駆材２５を富士山形状に盛り上げ、頂上部分を凹ませて凹部４０３を設けるだけで形成することができ、収容部材、袋体あるいは型枠などが不要であるため、極めて容易に製作することができる。

なお、図１〜図１１に基づいて説明した濾過用資材５０，１００，１５０，２００，３００，４００は、本発明を例示するものであり、本発明に係る濾過用資材は、前述した濾過用資材５０，１００，１５０，２００，３００，４００に限定されない。

本発明の濾過用資材は、土木建設工事などの際に発生する濁水を清浄処理手段として、土木建設業の分野などにおいて広く利用することができる。

１０ 収容部材
１０ａ 周壁
１１ 開口部
１２ 透水領域
１３ 底板
２０，５１，１５１，２０２，３０２，４０２ 濾過材
２０ａ，２０２ａ 表面
２１ 土材
２２ セメント系固化材
２３ 団粒化剤
２４ 水
２５ 前駆材
３０ 架台
３１ 天板
４０ 回収容器
４１ 排水管
５０，１００，１５０，２００，３００，４００ 濾過用資材
２０１ 袋体
２０３，３０３，４０３ 凹部
３０１，４０１ 立体構造物
３０１ａ，４０１ａ 最上面
ＣＷ 清澄水
ＤＷ 濁水
Ｐ 送水管

Claims (3)

1. 濁水を注入可能な開口部と、透水領域と、を有する収容部材である透水性を有する袋体と、前記袋体内に充填された濾過材と、を備え、
   前記袋体が柔軟な素材で形成された折り曲げ可能なものであり、
   前記濾過材が土材、固化材及び団粒化剤で形成された連続微細空隙を含む団粒構造を有するものであり、
   前記袋体内の前記濾過材の表面に濁水注入用の凹部が形成され、
   前記濾過材が前記袋体から離脱可能である濾過用資材。
2. 前記団粒化剤が、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体を含む高分子化合物である請求項１記載の濾過用資材。
3. 前記固化材が、セメント系固化材、石灰系固化材若しくは石膏系固化材のいずれか１以上である請求項１または２記載の濾過用資材。

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