JPH06198212A - 液体サイクロン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】汚泥、土壌、建設用循環泥水、安定化泥水のリ
サイクル、脱水、一般泥土、泥水の浄化、脱水処理、水
処理排出物に適した大量処理法と装置。 【構成】複数の沈降槽または沈降区画と複数の分離性能
の異なる条件または液体サイクロンを使用して微粒子分
離の制御をすることにより泥水の比重制御と分離，土
砂、泥の脱水を容易にする。土砂は水きり、排出が簡単
になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液体サイクロン装置とそ
の使用法に関するもので、工事用泥水あるいはベントナ
イト泥水、工事から発生した泥水、土砂、汚泥、上下
水、汚染土壌、河川、湖沼、港湾等の浚渫土あるいはヘ
ドロ、排水の処理における浄化、脱水または廃棄物処
理、鉱物処理等に適した方法、機器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、泥水の脱水や分級に遠心デカンタ
ーを使用することがあった。ローター回転数の変更によ
って分離する粒子径を変えることができる。沈降槽では
深さと滞留時間の選択によって同様な操作ができる。し
かし前者は高価であり、後者は沈降土砂の脱水が種々の
条件に影響されるので単独での使用は簡単ではなかっ
た。泥状物は多くの場合、ゲル化、緩衝沈降現象のた
め、自然沈降による脱水は難しい。濾布による濾過脱水
は閉塞障害があり、しかも分離粒子径が濾布により決ま
り操作中に自由な選択ができなぃ難点があった。サイク
ロンも泥水の土砂分離に使用されている。操作範囲が限
定され、閉塞、摩耗等の障害が多い難点があり、原理的
に沈降槽と同一とされていたので、高濃度スラリーやゲ
ル化した汚泥はサイクロン処理でも処理不能とされ廃棄
され輸送、廃棄場所とも問題になっていた。また濃縮さ
れた粉粒あるいはスラリーの取り出し、分級、脱水を制
御する簡単確実な方法がなかったのが棄ててしまう原因
になっていた。掘削工事における現場での泥水からの土
砂分離は沈降槽が主体で、時に単段のサイクロンを利用
するに過ぎず掘削条件規格を外れた泥水あるいは安定化
泥水は系から排出して廃棄し、新たに調製されていた。
従って大量の汚泥、廃棄土砂発生の原因になっていた。
安定化ベントナイト泥水の処理において、砂分が多い地
盤の掘削で砂混入が多い場合にはサイクロン付の脱水篩
を使用する方法があるが、装置が高価で、しかも効果が
安定せず、使用が難しいものであった。このようなこと
から掘削工事、浚渫作業から排出される大量の土砂を脱
水処理しあるいはリサイクルする低コスト、簡易な処理
法が求められていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】泥水処理において液体
サイクロンは比較的砂分が多い使用条件の作業現場に使
用が限られていたが、研究の結果、泥水サイクロンの分
離できる粒径範囲が装置、泥水の性質により能力が限定
され、その原因は通常現場では状況に応じた制御と単位
装置の選択組合せが困難であることとわかった。この問
題は稀薄泥水でなく濃縮泥水の脱水篩への供給を容易に
することおよびサイクロンへの供給泥水制御弁の閉塞と
土塊の形成を防止すること、土塊が栓状に生成したらこ
れを捕捉し再溶解してサイクロンに供給することが必要
であり、これが可能になれば状況に従って条件選択が可
能かつ容易になり、サイクロン系の切り替え、流量の調
節等使用条件の変更と据付け位置、使用工程変更が容易
なサイクロン系を構成して能力を上げ、効率の改善、ポ
ンプ動力節約が可能になる。また泥土、泥水を処理する
場合、脱水工程がコスト節約の障害になっている事例が
多い。サイクロン、脱水篩の濃縮度の向上、脱水率の改
善によって堆積脱水、強制脱水のコストを下げることが
でき、これは無閉塞の弁系と測定系によって達成され
る。また建設汚泥のゲル化したもののリサイクルが行わ
れるた例はなく、従ってその処理方法を確立する必要が
あった。研究の結果、脱水処理すると埋め戻し用に使用
できる土砂が多いことが推定された。 本発明は簡易に
処理し、または脱水することを目的とするもので、浄化
作業を同時に行うこともでき、在来法と組合せて、高能
率、低動力消費で土砂の脱水処理やリサイクルをするだ
けでなく、物理化学的、生化学的処理を含む総合的処理
に適する条件を得ることをも目的とする。また埋立てゴ
ミの雑物分離、土砂洗浄、簡易な脱水処理は埋立て地利
用、汚染地回復のため必要であった。本発明はこれらの
難点を除くものである。集塵に使用した水、微生物法水
処理水の処理でも閉塞が問題であり、水分離効率の良い
低コスト装置、部品、脱水技術が望まれていた。

【０００４】

【問題を解決するための手段】掘削に使用する泥水、安
定化泥水中の砂、シルトの分離の場合には屡々その濃度
変動が起きていることがわかった。一方通常型サイクロ
ンは低濃度では土砂分離しても、入り口高濃度では分離
しない残留土砂、シルトが多く、リサイクル不適または
脱水障害になる微粒子除去に支障を来していることもわ
かった。本発明は脱水篩に供給される粒子スラリー濃度
を高く維持し、サイクロン入り口高濃度では２段以上に
サイクコンを通過し、必要時には入り口低濃度の時並列
に使用して１段にすると同一サイクロン数で処理能力が
増加し、動力は節約できる。この操作は出口比重により
自動または手動で切り替えできる。ただし弁の短絡開口
または別の連通路によって、弁全閉位置でも停滞による
スラリー閉鎖がないよう必要流量を保持するのがよい。
沈降物が高濃度、高比重になると界面検出または高濃度
位置が検出され、ポンプの稼働、弁の開閉の自動制御が
可能になる。サイクロンの１段は単数または複数のサイ
クロンの組合せであってよい。１つの組合せは直径の異
なるものを含んでいてよい。シルト含量を制御して、比
重を所定値に保持するために、シルト分離用の比較的小
径のサイクロンを併用するのがエネルギー節約の見地か
ら有利である。同型のサイクロンで均一な分離濃縮をし
た後脱水しようとすると、土砂塊内部に閉塞が起こり得
るので脱水速度は低下する。従って、粒子分離能力の異
なったサイクロン径または分離条件で、別の排出口から
粒子束を脱水篩上に供給すると脱水速度の遅い粒子群が
脱水速度の速い粒子群に包囲され、平均の脱水速度が大
きくなる。逆の場合でも透水性のよい層が存在すること
によって脱水速度が向上する。このような条件を意識的
に構成する脱水装置は従来存在しなかった。これは主流
と別にボンプ、小径サイクロンを設けて常時または必要
時使用するか、主流のポンプを利用して、小径のサイク
ロンを比較的大径のサイクロンに並列に連結し、常時ま
たは必要に応じて使用することができる。同一処理量を
得るためには小型小径のサイクロンはより多数を要し、
設備費は比較的高くなるが、動力費は比較的安くなる。
多数の小径サイクロンの下口の制御は従来複雑で高コス
トであったが、界面測定で弁またはポンプ制御を加えれ
ば、粒子濃度別処理ができ制御の単純、低コスト化可能
になる。また小径サイクロンを使用する場合、小型遠心
ポンプは所要の入り口圧を得難いので大型ポンプの分岐
流を並列利用するのが容易かつ有利である。従来は流量
の均一分配が必要条件とされ、このような使用例がなか
った。 大量の土壌を脱水することは一般に困難であ
る。ところが粒度分離し、または浄化し脱水した土砂成
分を再び所望比率で混合すると容易に脱水し、浄化した
土壌あるいは土砂が得られる。

【０００５】

【実施例１】図１は本発明による泥、汚泥、泥水、処理
に適した水槽型装置で土砂、現場打ちセメント杭の掘削
泥水を処理できる。またアースドリル工法における安定
化泥水はベントナイト微粒子、粘性成分であるＣＭＣ等
を含み、そのままでは脱水の場合、濾材の目詰まりが激
しく運転中に含まれてくる土砂、シルトの分離が困難な
ものである。しかし微細成分である粘土、ベントナイト
成分を液体サイクロンによって泥水側に分離することに
よって、比較的粗粒子の残存水分の脱水が容易になるこ
とがわかった。特に本発明においては簡易な堆積脱水
か、簡単な真空脱水で充分になった。補助薬剤は使用し
てもよいが、炭酸ガス以外は通常不要で、脱水設備がな
い時でも固化剤の使用は必ずしも必要とせず、無駄な増
量がなくなり、または使用量が減った。分散剤使用は差
し支えない。図１において、泥水または水で流動性を保
持している土砂は分配器１から振動篩２上に供給され、
小石や雑物を分離され、槽４に入る。土砂は槽底に沈降
し、泥水との界面に浮子２９を追随させセンサー９によ
って検出して弁あるいはゲート６を操作装置７により新
規または慣用手段で調節して脱水篩に供給する。沈降物
の流動性は振動によって補助することができる。 溢流
泥水は溢流口５から槽３０の仕切り３１と３２の間に落
下し、傾斜板仕切りを通過して泥水層２０と沈降泥層２
１に分離する。脱水篩を通過した泥水はなお土砂を含
み、沈降部で泥水層１６と沈降土砂１７に分離し、沈降
層１７、２１と合してポンプ３４によって、配管１２に
よって脱水篩１１に直接供給するか、配管１３を経てサ
イクロン１４により濃縮し１１に供給する。１４の上流
は土砂分を含み易く２０に入れる。泥水層１６、２０は
ポンプ１８でサイクロン１９に送り比較的小径または小
粒子分離条件で分離し濃縮泥は脱水篩１１に供給する。
１９の上口流は比重あるいは成分によって沈降層３５に
入れ、または次の貯槽に送る。沈降層２３はポンプ２５
でサイクロン２４に供給し、濃縮脱水操作するか、別の
分離装置へ送る。ポンプ２６は泥水層３５の泥水をサイ
クロン２７に送り、粗粒子を分離して貯槽に送る。弁３
６から全量または部分的に直送して比重調整できる。こ
のバイパス３６の調整によってサイクロン２７の分離性
能調節が可能になる。同様の調節は他のサイクロンにつ
いても可能である。ポンプ３４の直送系１２は槽４に戻
しても良いし、槽４同様の別槽を追加してもよい。動力
節約と機器摩耗防止に有用である。本発明は複数サイク
ロンを分離性能の異なる諸元または条件で操作し、複数
の流路に特徴がある。各沈降槽には傾斜板を挿入でき
る。この傾斜板には堆積固着防止のため振動を加えるの
が適当であり、振動は弱いものでもよい。また泥水流の
衝突によっても振動を発生できる。１１への濃縮泥また
は土砂供給位置、構造は試験によって任意に選択でき
る。２２は底板、沈降傾斜板上の粒子移動用、堆積防止
用振動機構である。比較的高いｐＨ、高い比重で流動性
が悪い泥は炭酸ガス吹き込み装置３８またはノズル３９
からの炭酸ガスによりｐＨ８−９．５程度に調節して、
分離効果を上げ、測定、操作も容易になった。比重低下
も改善できた。

【０００６】

【実施例２】図２は図１の沈降槽４を省略し、簡略化し
た系である。ストレーナー篩２と脱水篩１１は同一振動
系でもよく、図１のように別であってもよい。ポンプに
は上下装置をつけた水中ポンプの使用が便利である。レ
ベル検出は公知品を使用できる。

【０００７】

【実施例３】図３は泥水主管に小型のサイクロン４１と
比較的大型のサイクロンを接続して同時に稼働する例を
示している。比較的粗な粒子は慣性のために手前にある
小サイクロンの入り口を通過して奥にある粗粒子サイク
ロンに補修されやすく、小サイクロンに供給される粒子
濃度が低下するので性能が向上し、大サイクロンで濃縮
された土砂は微粒子含有量が減り、両者とも脱水効率が
改善される。 また小径サイクロンは微粒子捕集率がよ
いので掘削用循環泥水中の微粒子蓄積を防止し、比重等
の性能を安定化することができる。末端サイクロンは土
砂堆積、閉塞の防止等に役立つ。

【０００８】

【実施例４】図４は末端サイクロン分岐部の摩耗を防止
する仕切りを兼ねた導入部４７を共有する対のサイクロ
ン４２の接続図である。小型サイクロンを省いて簡便な
サイクロンとしてもよい。サイクロンを大小１個ずつの
一対のサイクロンとしてもよい。

【０００９】

【実施例５】図５は主管から分岐をとり弁を設けて微粒
子分離の制御を容易にしたものである。入り口部は浅く
し、しかも弁体突出を避け、かつ流れ死角を小にして泥
堆積を防止する構造にしている。バイパス弁４８を使用
して流量を制御できる。バイパス泥水はノズル噴出によ
り振動用水流、多孔管からの噴出で槽内撹拌用等に使用
できる。

【００１０】

【実施例６】図１、図２に例示したように炭酸ガスを吹
き込む場合、装置入り口３８または複数であり得る装置
内３９での吹き込みが適当である。被処理物ｐＨが規格
内でもゲル化傾向ならば炭酸ガスを使用することによっ
て分離、脱水を改善できた。単数または複数の有効な場
所から、有効量を吹き込むことができる。有効性はｐＨ
測定と沈降物の凝固性の目視、砂分離性、脱水性等によ
り容易に判定できる。撹拌機、混合器は特に管路等に撹
拌機能が無い時に、いわゆるパイプラインミキサー、ス
タティックミキサー等を使用できるが一般に管路への吹
き込み、あるいはポンプへの吸い込みも有効であり、サ
イクロン自体、撹拌混合器として働いた。

【００１１】

【実施例７】図６は振動板５１と振動対象５５の例であ
る。５１が駆動用泥水ノズルでポンプ水流の脈動を利用
して振動５２に振動を発生し支点５４、５７で支持した
振動対象を振動させて、粒子群の凍結、付着を防止す
る。支持部は条件によっては省略できる。

【００１２】

【実施例８】図７は単数または並列あるいは直列の複数
サイクロン等の槽への固定を簡単に行うもので、振動に
よる粒子分離、移動による機器の脱落を防止するもので
ある。液体サイクロンに固定したコの字型金具６０とボ
ルト等のネジ６１により槽５９の側壁に固定できる。

【００１３】

【発明の効果】本発明は従来困難であった泥水、汚水、
汚泥、スラリー等の分級、精製、リサイクル、土砂脱水
または浄化の問題点の解決に適した方法と装置に関する
もので、装置の組立て、設置を能率的に構成し、分離能
力の調節を容易にし、槽中または堆積した土砂、泥、汚
泥、雑物から静置または簡易な脱水装置によって容易に
水、懸濁水、汚水等を分離できる等多くの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】、

【図２】土砂または泥水、安定化泥水の分級、脱水また
は浄化装置の断面説明図。

【図３】、

【図４】、

【図５】径が異なる複数サイクロンの平面配置説明図。

【図６】泥水流による振動機構組合せ例を示す説明図。

【図７】取付け金具断面と液体サイクロン説明図。

【符号の説明】

１ 泥水またはスラリーの入リ口分配器 ２ 振動篩ストレーナー ４、３０ 沈降槽 ５ 溢流堰 ６ 弁 ９、２９ 界面検出系 １０、２２ 振動機 １１ 脱水篩 １４、１９、２４、２７ サイクロン １８、２５、２６、３４ ポンプ ３８、３９ 炭酸ガス吹き込み装置 ４７ 仕切り兼耐摩耗部品 ５２ 振動板 ５５ 振動対象 ５９ 槽壁 ６１、６２ 締め付けネジ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】泥水または流動性含水土砂を沈降槽と液体
   サイクロンを使用して処理する場合に、振動篩ストレー
   ナーを通した後、第一槽に入れ、沈降物を第一槽の底部
   流出口から脱水篩に排出して脱水土砂を槽外に排出し、
   脱水篩を通過した泥水を第二槽に受け、沈降物を第一ポ
   ンプで直接脱水篩に供給するか、または液体サイクロン
   にかけ、液体サイクロン下濃縮物を脱水篩に供給し、篩
   上の脱水物を槽外に排出し、篩下は第一槽へと戻す複数
   のサイクロンと少なくとも１ループの閉じた脱水系を構
   成し、第一槽の比較的稀薄液を第二ポンプで第二の小径
   サイクロンに供給し、上出口液を第二槽または第三槽に
   入れ、第三槽の沈降物を第三液体サイクロンに供給して
   液体サイクロン濃縮物を脱水篩に供給して脱水する液体
   サイクロン装置。
2. 【請求項２】泥水または流動性含水土砂を液体サイクロ
   ンを使用して処理する場合に、振動篩ストレーナーを通
   した後、第一槽に入れ、沈降物を第一ポンプで第一段液
   体サイクロンに供給し、第一段液体サイクロン下濃縮物
   を脱水篩に供給し、篩上の脱水物を槽外に排出し、篩下
   は第一槽の第一ポンプへ戻し、第一槽の比較的稀薄液を
   第二ポンプで第二のサイクロンに供給し、上出口液を第
   二槽に入れる液体サイクロン装置。
3. 【請求項３】複数の液体サイクロンを並列に並べて懸濁
   液またはスラリーを処理する場合に、同一ポンプに連結
   された配管とこの配管に連結した径の異なる液体サイク
   ロンとからなるサイクロン装置。
4. 【請求項４】小径サイクロン分岐をポンプに近く配置し
   た請求項２記載の液体サイクロン装置。
5. 【請求項５】分離粒径が異なる条件で操作され、または
   諸元の異なる複数サイクロンを組合せて同一振動脱水篩
   に泥または土砂を供給する液体サイクロン装置。
6. 【請求項６】複数のサイクロンからなる液体サイクロン
   装置と、水槽の縁または架台にネジで挟んで締め付け
   て、装置を固定する金具とからなるサイクロン装置。
7. 【請求項７】吹き込み回転方向が異なる複数のサイクロ
   ンの組合せからなる請求項５記載の液体サイクロン装
   置。
8. 【請求項８】掘削用泥水槽またはベントナイト液槽にお
   いて、槽の所要場所に配置された沈降防止用多孔管また
   は撹拌機構と複数の小径液体サイクロンからなるサイク
   ロン装置。
9. 【請求項９】土地掘削に使用した泥水重液を液体サイク
   ロンによって処理しリサイクルする処理装置において、
   複数の液体サイクロンと複数の比較的小径の液体サイク
   ロンと、液体サイクロンの入り口側に設けた入り口が浅
   い弁と弁の後に配置されたストレーナーとからなる液体
   サイクロン装置。
10. 【請求項１０】泥水流を振動可能にした板に衝突させて
    振動を発生させ、所要部分の振動を発生させる泥水また
    はスラリー処理装置。