JPH115040A - 砂と重油塊の分離方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡便で安価な、砂と重油塊との分離方法及び装
置を提供する。 【解決手段】内部に水を満たし底部には沈降してくる重
油塊を貯える油塊貯槽５を有するタワー水槽２と、その
タワー水槽２の内側に回転自在に設置されて水槽内の水
に直立の旋回流１２を形成する回転ロータ３と、その回
転ロータ３の下方に設置され前記油塊貯槽５に沈降した
重油塊の巻き上げを防止する邪魔板１３と、前記タワー
水槽２の近くに別途に設置した砂分離槽１６と、前記タ
ワー水槽２内の旋回流１２の中心部に滞留する砂を水と
ともに汲み出し前記砂分離槽１６に移送し、水はタワー
水槽内に還流させるポンプ装置１７とを備えた装置を用
いて、タワー水槽２の上部から砂と重油塊との混合物を
投入し、両者の比重差を利用して砂と重油塊とを隔離す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海洋流出事故によ
り砂浜に漂着して回収された重油塊と砂との混合物を、
比重差と旋回流を利用して分離するための方法及び装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】海洋での重油流出事故が発生すると、流
出重油は油膜となって広範囲に広がっていく。そして波
にもまれながら漂流している間にミセル化すると共に気
泡を巻き込んでムース状になっていく。このムース状の
ものが砂浜に漂着すると表面に砂を吸着した餅状の油塊
が形成される。この餅状の油塊は比重が砂よりも重く、
海水中での沈降速度は油塊の大小にかかわらず砂よりも
速い。こうして沈降した大小さまざまの油塊が波打ち際
に打ち上げられて砂浜が汚染される。因みに、図２は、
砂と重油塊との海水中での沈降速度（２０ｃｍの距離を
沈降するに要した時間）を実測したものである。これか
ら、重油塊の沈降速度は砂の４倍も速いことがわかる。

【０００３】この砂浜を汚染した油塊は、人手もしくは
ブルドーザ等の建設重機によって回りのきれいな砂ごと
掻き集められ、重油汚染砂として回収される。回収され
た重油汚染砂は、重油含有率５％以上のものは焼却処分
され、５％未満のものは簡易処分場で埋立廃棄されてい
る。

【０００４】なお、流出重油の処理方法としては、界面
活性剤等の薬品を散布して油を微小粒子に分散させて洗
浄する方法や、微生物製剤によって重油を分解する方法
もあるが、前者は散布した薬品できれいな砂や海水まで
も汚染されるためその後の処理が困難である。また、後
者では、重油が塊を形成した重油塊に対しては殆ど分解
することができない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一旦重油流出事故が発
生すると、実際に回収される重油汚染砂の量は莫大であ
り、かつ周囲のきれいな砂と共に回収されるためその重
油含有率は大部分が５％未満であり、平均すると１％程
度と非常に低い。

【０００６】このように、砂浜を汚染した大量の重油塊
を砂ごと重油汚染砂として回収し、これを焼却処分する
場合には、運搬費を含めた焼却コストが莫大であり、ま
た砂と水分とを多量に含んでいることからその燃焼効率
も悪いという問題点がある。一方、重油汚染砂を埋立廃
棄する場合には、埋立土地の確保が難しい。いずれにし
ても、従来の重油汚染砂の処分方法では重油に汚染され
た回収砂の処分は極めて困難である。

【０００７】本発明は、このような従来の重油含有砂の
処理における問題点に着目してなされたものであり、簡
便で安価な砂と重油塊との分離方法及び装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項１に係る砂と重油塊の分離方法
は、水を満たした円筒状のタワー水槽内に螺旋状に旋回
する旋回流を形成し、当該タワー上部から連続的に砂と
重油塊との混合物を投入して、重油塊はタワー水槽内を
急速沈降させ、砂は前記旋回流に中心部に滞留せしめつ
つポンプで汲み上げタワー水槽外部に設置した砂分離槽
に移してその槽底に沈降させるとともに上澄み水をタワ
ー水槽内に還流せしめることを特徴とする。

【０００９】そして、本発明の請求項２に係る砂と重油
塊の分離装置は、内部に水を満たし底部には沈降してく
る重油塊を貯える油塊貯槽を有するタワー水槽と、その
タワー水槽の内側に回転自在に設置されて水槽内の水に
直立の旋回流を形成する回転ロータと、その回転ロータ
の下方に設置され前記油塊貯槽に沈降した重油塊の巻き
上げを防止する邪魔板と、前記タワー水槽の近くに別途
に設置した砂分離槽と、前記タワー水槽内の旋回流の中
心部に滞留する砂を水とともに汲み出し前記砂分離槽に
移送し、水はタワー水槽内に還流させるポンプ装置とを
備えたことを特徴とする。

【００１０】ここで、上記請求項２に係る砂と重油塊の
分離装置において、前記回転ロータは、タワー水槽と同
軸の円筒体からなり、その内壁に攪拌翼を備えているも
のとすることができる（請求項３）。

【００１１】また、上記請求項２又は請求項３に係る砂
と重油塊の分離装置において、前記ポンプ装置は、タワ
ー水槽内の旋回流の中心部において前記回転ロータの中
腹位置まで達する吸入管を備えているものとすることが
できる（請求項４）。

【００１２】更に、上記請求項２乃至４のいずれかに係
る砂と重油塊の分離装置は、前記油塊貯槽と砂分離槽と
の底部にバルブで開閉される分離沈殿物の回収口を設置
したものとすることができる（請求項５）。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は、砂と重油塊の分離装置の一
実施形態の概要を示す断面図である。この砂と重油塊の
分離装置は、架台１により直立支持されて内部に水が満
たされる円筒状のタワー水槽２と、そのタワー水槽２の
内側に同軸に配設されて図示しない回転駆動装置により
洗濯機の内槽のように回転駆動される円筒状の回転ロー
タ３とからなる二重構造を有している。外側のタワー水
槽２の底部は先細のテーパ面４を有するコニカルな形状
の油塊貯槽５になっており、その最下部には閉止弁６を
有する分離油塊回収口７が設けてある。タワー水槽２の
最上部にはホッパ８が設けられ、ベルトコンベア等の搬
送装置９で運ばれてくる重油塊と砂との混合物Ｗの投入
口になっている。このタワー水槽２の直径：高さの比
は、優れた分離性能を確保するためには１：５以上とす
るのが好ましいが、必ずしも限定する必要はない。ま
た、その容量は数立方メートルから数百立方メートル規
模のものまで任意である。

【００１４】前記回転ロータ３は、タワー水槽２の上端
部から中腹以降に及ぶ円筒体であり、その内壁の例えば
４カ所に、円筒の接線方向に対し４５°の角度をつけて
ロータ上端部から下端近くまで長く取付けられた突起板
状の攪拌翼１１を備え、ロータ内に上下に長い旋回流１
２を形成するようになっている。旋回流１２の流速は、
タワー水槽２内で砂を沈降させないために回転ロータ３
の内壁近くにおいても砂の沈降速度以上が必要であり、
且つ回転ロータ３のその中心部においても重油塊の沈降
速度以下であることが必要で、回転ロータ３の回転速度
がそのように設定される。

【００１５】タワー水槽２の底部の油塊貯槽５と前記回
転ロータ３の下端との間の空間には、前記旋回流１２が
油塊貯槽５にまで到達するのを遮り、油塊貯槽５に溜ま
った油塊の巻き上げ再浮上を防止するため、邪魔板１３
が設置されている。この邪魔板１３は外周に向かって下
り勾配に形成され、その外周縁とタワー水槽２の内壁面
との間には沈降してくる重油塊Ｏｉを通過させるための
油塊落下開口１４を備えている。

【００１６】前記タワー水槽２の近くには、循環用海水
を貯えた砂分離槽１６が別途に設置されており、その砂
分離槽１６に付属してポンプ装置１７が設けられてい
る。このポンプ装置１７は、タワー水槽２内の浮遊砂Ｓ
ａを水と共に吸い上げる吸水管１８及びポンプ１９と、
砂分離槽１６から上澄み水を汲み上げてタワー水槽２内
に還流させる還水ライン２０とを備えている。なお、図
示の還水ライン２０はオーバフロー管で構成している
が、別のポンプを用意して還流させるようにしてもよ
い。前記吸水管１８はタワー水槽２の軸心部に挿入さ
れ、回転ロータ３の円筒の長さ方向の中間位置にまで到
達するように設置されている。

【００１７】前記砂分離槽１６の底部は下り勾配のテー
パ面１６ｔとされ、最下部には閉止弁２２を有する分離
砂回収口２３が設けてある。次に、上記分離装置による
砂と重油の分離方法を説明する。

【００１８】タワー水槽２の内部に、予め海水を満たし
ておく。また、砂分離槽１６にも海水を貯えておく。回
転ロータ３を起動して回転させ、タワー水槽２内に旋回
流１２を形成する。更にポンプ１９を起動させて、タワ
ー水槽２と砂分離槽１６との間で海水の循環を行わせ
る。この状態のタワー水槽２内に、上部のホッパ８から
砂と重油塊との混合物である重油汚染砂（重油含有率１
〜５％）Ｗを断続的又は連続的に投入する。

【００１９】旋回流１２の流速は砂Ｓａの沈降速度より
速いので、混合物中の砂は沈降することなく旋回流１２
に乗って流れ、中心部に集まってくる。一方、比重のよ
り大きい重油塊Ｏｉの方は、遠心力の作用で回転ロータ
３の円筒壁面の方に移動しつつ沈降する。そして、回転
ロータ３の下端を通過して邪魔板１３に当たり、その傾
斜面を上を転動落下して油塊落下開口１４を通過し、底
部の油塊貯槽５の中に沈降する。一旦、油塊貯槽５内に
沈降した重油塊Ｏｉは、邪魔板１３により再浮上を阻止
されて沈降したままとなり、次第に油塊貯槽５の中に累
積していく。

【００２０】旋回流１２に乗ってタワー水槽２の中心部
に集まり旋回している砂Ｓａは、吸水管１８の開口（管
端部のみならず、水中にある管側面に多数開設してあっ
てもよい）から水と一緒にポンプ１９で吸い上げられて
砂分離槽１６内に送り出される。ここでは旋回流はない
から、砂Ｓａは砂分離槽１６内を自然沈降して槽底に沈
積する。こうして砂が分離された後の上澄み水は、還水
ライン２０を経てタワー水槽２へ還流され、タワー水槽
２内の水面レベルが一定に保たれる。

【００２１】かくして、比重差を利用して砂と油塊とを
遠心力で容易に分離することができる。分離した重油塊
は閉止弁６を開けて分離油塊回収口７から回収する。こ
うして分離回収した重油塊は重油含有率が高くなるた
め、一般ゴミなどと混合してＲＤＦ等の固形燃料として
再利用することが可能である。砂分離槽１６に分離した
砂は、槽底の閉止弁２２を開けて分離砂回収口２３から
回収する。こうして回収された砂に微量の重油が付着し
ていても、栄養塩と空気とを供給するバイオメディレー
ションによる浄化処理を行うことにより清浄な砂に回復
させて海浜に戻すことができる。 （実施例）本発明の分離性能を検証するために、直径１
４ｃｍ、高さ４５ｃｍ（水深３５ｃｍ）の透明樹脂製の
円筒水槽内に海水を満たし、水槽底部に設置したマグネ
チックスタラにより回転速度を制御した旋回流を形成し
て、本発明の砂・重油塊分離装置のモデルを試作し、重
油含有率約１％〜５重量％の重油汚染砂約１００ｇをそ
の上部から一定間隔で投入して砂と重油塊との分離試験
を実施した。

【００２２】マグネチックスタラの回転速度を１００Ｒ
ＰＭ〜８００ＲＰＭの範囲で１００ＲＰＭずつ変化させ
て実験した結果は、回転速度を速めるに従い槽底の全面
から砂が次第に浮上して、６００ＲＰＭでは槽底面に砂
は全く存在しなくなり、旋回流に乗って水槽中央部へ移
動する傾向が顕著になった。また、水槽上部より通水し
たところ、砂のみが水流に乗って中央部に集まり旋回し
つつ浮遊し、重油塊含有砂のバッチ投入を継続しても重
油塊のみが沈降し砂は中央部に誘導された。槽底に沈降
した重油塊は再浮上することなく安定していた。

【００２３】槽底に沈降した重油塊の表面には砂が付着
して被膜を形成しており、この被膜を破るとベトベトし
た状態になる。しかし、分離した重油塊は海水中に６時
間漬けておいても水中に溶けだすことはなく塊状のまま
であり、分離回収後の取り扱いも容易であった。

【００２４】他方、分離された砂には重油がほとんど含
まれておらず、そのまま砂浜へ戻すことが可能なレベル
であった。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
外槽内に回転ロータを備えた二重構造のタワー水槽に砂
・重油塊混合物を投入し、砂と重油塊との比重差を利用
し、砂の沈降速度より速く且つ重油塊の沈降速度より遅
い流速の旋回流を形成して両者を分離するため、海洋流
出重油の漂着で汚染された現地で、砂と共に掻き集めら
れた重油塊・砂混合物を簡便且つ安価に砂と重油塊とに
分離して回収し、砂はそのまま海浜に戻し、重油塊の方
は燃料として再利用することができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の砂と重油塊の分離装置の一実施形態を
模式的に示す断面図である。

【図２】図１のII−II線矢視図である。

【図３】砂と重油塊の海水中での沈降速度（２０ｃｍ間
の沈降所要時間）を粒径別に示した実測値の図である。

【符号の説明】

２ タワー水槽 ３ 回転ロータ ５ 油塊貯槽 ６ 閉止弁 ７ 分離油塊回収口 １１ 攪拌翼 １３ 邪魔板 １６ 砂分離槽 １７ ポンプ装置 １８ 吸水管 ２２ 閉止弁 ２３ 分離砂回収口

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水を満たした円筒状のタワー水槽内に螺
   旋状に旋回する旋回流を形成し、当該タワー上部から連
   続的に砂と重油塊との混合物を投入して、重油塊はタワ
   ー水槽内を急速沈降させ、砂は前記旋回流に中心部に滞
   留せしめつつポンプで汲み上げタワー水槽外部に設置し
   た砂分離槽に移してその槽底に沈降させるとともに上澄
   み水をタワー水槽内に還流せしめることを特徴とする砂
   と重油塊の分離方法。
2. 【請求項２】 内部に水を満たし底部には沈降してくる
   重油塊を貯える油塊貯槽を有するタワー水槽と、そのタ
   ワー水槽の内側に回転自在に設置されて水槽内の水に直
   立の旋回流を形成する回転ロータと、その回転ロータの
   下方に設置され前記油塊貯槽に沈降した重油塊の巻き上
   げを防止する邪魔板と、前記タワー水槽の近くに別途に
   設置した砂分離槽と、前記タワー水槽内の旋回流の中心
   部に滞留する砂を水とともに汲み出し前記砂分離槽に移
   送し、水はタワー水槽内に還流させるポンプ装置とを備
   えたことを特徴とする砂と重油塊の分離装置。
3. 【請求項３】 前記回転ロータは、タワー水槽と同軸の
   円筒体からなり、その内壁に攪拌翼を備えていることを
   特徴とする請求項２記載の砂と重油塊の分離装置。
4. 【請求項４】 前記ポンプ装置は、タワー水槽内の旋回
   流の中心部において前記回転ロータの中腹位置まで達す
   る吸水管を備えていることを特徴とする請求項２または
   ３記載の砂と重油塊の分離装置。
5. 【請求項５】 前記油塊貯槽と砂分離槽との底部にバル
   ブで開閉される分離沈殿物の回収口を設置したことを特
   徴とする請求項２乃至４のいずれか一つに記載の砂と重
   油塊の分離装置。