泥水の脱水処理方法及びシステム
【課題】一定強度の脱水ケーキを安定して得ることが可能な泥水の脱水処理方法及び泥水の脱水処理システムを提供する。
【解決手段】凝集反応槽３で泥水に凝集剤を反応させて凝集泥水を生成し、該凝集泥水を回転するドラムスクリーン４１で水切りした後、スクリュープレス５で圧搾脱水して所定の含水率を有する脱水ケーキＣを生成する。濃度が異なる複数の泥水に最適なドラムスクリーン４１の最適回転速度を泥水の濃度毎にデータとして所得しておき、該データを参照して、ドラムスクリーン４１の回転駆動を制御し、さらに、凝集反応槽３からドラムスクリーン４１に供給する凝集泥水の単位時間当り供給量が最適となるように制御する。
【解決手段】凝集反応槽３で泥水に凝集剤を反応させて凝集泥水を生成し、該凝集泥水を回転するドラムスクリーン４１で水切りした後、スクリュープレス５で圧搾脱水して所定の含水率を有する脱水ケーキＣを生成する。濃度が異なる複数の泥水に最適なドラムスクリーン４１の最適回転速度を泥水の濃度毎にデータとして所得しておき、該データを参照して、ドラムスクリーン４１の回転駆動を制御し、さらに、凝集反応槽３からドラムスクリーン４１に供給する凝集泥水の単位時間当り供給量が最適となるように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてダム湖・港湾・河川の浚渫工事、トンネル掘削工事等で発生する泥水の脱水処理方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ダム湖・港湾・河川の浚渫工事、トンネル掘削工事等で発生した水、粘土、シルトなどの混合物（以下、「泥水」という。）は、脱水処理装置によって水が分離され脱水ケーキとされる。凝集反応槽で泥水と凝集剤とが攪拌混合されて土粒子どうしがフロックを形成し、凝集泥水が生成され、スクリュープレスの濾筒内に供給され、該濾筒内に配設されたスクリューの回転により当該濾筒内を搬送されつつ圧搾脱水されて脱水ケーキとなる。
【０００３】
凝集反応槽から凝集泥水をスクリュープレスに直接供給すると、水切りが不十分であり、スクリュープレスに供給される凝集泥水の含水率が高くなる。そのため、スクリュープレスの受入口にその付近の濾筒部で濾過しきれなかった水が溜り、スクリュープレスの処理効率が低下する。また、スクリュープレスの排出口まで凝集泥水中の水分が移送され、生成された脱水ケーキは、含水率が高く強度に劣り、再利用できないおそれもある。
【０００４】
そこで、特許文献１には、水切りコンベアで水切りした後に、凝集泥水をスクリュープレスに供給することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９２４７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、発生地による泥水の濃度の変化によって、生成される脱水ケーキの含水率が変化し、一定強度の脱水ケーキを安定して得ることができない。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、一定強度の脱水ケーキを安定して得ることが可能な泥水の脱水処理方法及びシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明は、凝集反応槽で泥水に生成される脱水ケーキの強度増加材を添加した混合物を生成し、該混合物に凝集剤を反応させて凝集泥水を生成し、該凝集泥水を回転するドラムスクリーンで水切りした後、スクリュープレスで圧搾脱水して所定の含水率を有する脱水ケーキを生成する泥水の脱水処理方法であって、前記強度増加材の含有率とスクリュープレスの仕様とから求めた前記脱水ケーキの限界含水率に基づき前記スクリュープレスのスクリューの最適回転速度を定め、該最適回転速度で前記スクリューが回転するときの前記スクリュープレスでの凝集泥水の単位時間当り処理量を求め、該単位時間当り処理量の凝集泥水が前記スクリュープレスに供給されるよう、前記強度増加材の含有率及び泥水濃度が異なる複数の混合物に前記凝集剤を反応させて生成した複数種の凝集泥水を前記ドラムスクリーンに供給し、当該凝集泥水の水切りに最適な前記ドラムスクリーンの最適回転速度を前記泥水の濃度毎にデータとして所得しておき、前記最適回転速度で回転するよう、前記スクリュープレスのスクリューの回転駆動を制御し、前記強度増加材の含有率及び泥水の濃度に応じた前記ドラムスクリーンの最適回転速度を、前記データを参照して決定し、該決定した最適回転速度で回転するよう、前記ドラムスクリーンの回転駆動を制御するとともに、前記最適回転速度で前記ドラムスクリーンを回転させたときの水切り割合と前記スクリュープレスを前記最適回転速度で回転させるときの凝集泥水の単位時間当り処理量とに基づき、前記凝集反応槽から前記ドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当り供給量を制御することを特徴とする。
【０００９】
第１発明によれば、強度増加材の含有率及び泥水の濃度に基づいてドラムスクリーンの回転駆動及び該ドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当りの供給量を制御するので、強度増加材の含有率及び泥水の濃度の変化に拘らず、スクリュープレスに供給される凝集泥水の含水率を一定にすることが可能となる。よって、スクリュープレスから排出される脱水ケーキは、所定の含水率を有し、一定強度となる。
【００１０】
さらに、強度増加材の含有率及びスクリュープレスの仕様から脱水ケーキの限界含水率は一義的に求まり、該求めた脱水ケーキの限界含水率に基づきスクリュープレスのスクリューの最適回転速度が定める。そして、この求めた最適回転速度で回転するよう、スクリュープレスの回転駆動を制御するので、スクリュープレスから排出される脱水ケーキが必要強度を有し、好適に再利用することが可能となる。
【００１１】
さらに、ドラムスクリーンの最適回転速度を決定する際に参照するデータは、強度増加材の含有率及び泥水濃度が異なる複数の混合物に凝集剤を反応させて生成した複数種の凝集泥水を実際にドラムスクリーンに供給して、当該凝集泥水の水切りに最適なドラムスクリーンの最適回転速度を泥水の濃度毎に予め取得しているので、泥水の濃度が変化しても、ドラムスクリーンの最適回転速度を容易に決定することができる。
【００１２】
さらに、最適回転速度でドラムスクリーンを回転させたときの水切り割合とスクリュープレスを最適回転速度で回転させるときの凝集泥水の単位時間当り処理量とに基づき、凝集反応槽からドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当り供給量を制御するので、処理能力を最大化することが可能となる。
【００１３】
また、第１発明において、前記凝集反応槽で、生成される前記脱水ケーキの強度増加材を泥水に添加した混合物を生成するので、生成される脱水ケーキの強度を適宜増加させることができ、再利用に適した強度を有する脱水ケーキを安定的に生成することが可能となる。
【００１４】
また、第１発明において、前記強度増加材は、砂、フライアッシュ、スラグ、セメントのうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００１５】
第２発明は、泥水に生成される脱水ケーキの強度増加材を添加した混合物における、強度増加材の含有率及び泥水濃度の異なる複数の混合物に凝集剤を反応させて凝集泥水を生成する凝集反応槽と、前記泥水の濃度を検知する泥水濃度検知部と、前記混合物における強度増加材の含有率を検知する強度増加材含有率検知部と、 回転して、前記凝集反応槽で生成した凝集泥水を水切りするドラムスクリーンと、該泥水濃度検知部が検知した泥水の濃度に基づいて、前記ドラムスクリーンの回転駆動を制御するドラムスクリーン制御部と、前記凝集反応槽から前記ドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当り供給量を制御する凝集泥水供給量制御部と、前記ドラムスクリーンで水切りした凝集泥水を圧搾脱水して所定の含水率を有する脱水ケーキを生成するスクリュープレスと、前記強度増加材の含有率とスクリュープレスの仕様とから求めた前記脱水ケーキの限界含水率に基づき前記スクリュープレスのスクリューの最適回転速度を定め、該最適回転速度で前記スクリューが回転するときの前記スクリュープレスでの凝集泥水の単位時間当り処理量を求め、該単位時間当り処理量の凝集泥水が前記スクリュープレスに供給されるよう、前記強度増加材の含有率及び泥水濃度が異なる複数の混合物に前記凝集剤を反応させて生成した複数種の凝集泥水を前記ドラムスクリーンに供給し、当該凝集泥水の水切りに最適な前記ドラムスクリーンの最適回転速度を前記泥水の濃度毎に取得したデータを蓄積するデータ蓄積部と、前記スクリュープレスの回転駆動を制御するスクリュープレス制御部とを備え、前記ドラムスクリーン制御部は、前記データ蓄積部が蓄積するデータを参照して、前記強度増加材含有率検知部で検知した強度増加材の含有率及び前記泥水濃度検知部で検知した前記泥水の濃度に応じた前記ドラムスクリーンの最適回転速度を決定し、該決定した最適回転速度で回転するように前記ドラムスクリーンの回転駆動を制御し、前記凝集泥水供給量制御部は、前記最適回転速度で前記ドラムスクリーンを回転させたときの水切り割合と前記スクリュープレスでの凝集泥水の単位時間当り処理容量とに基づき、前記凝集反応槽から前記ドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当り供給量を制御することを特徴とする。
【００１６】
第２発明によれば、前記強度増加材含有率検知部で検知した強度増加材の含有率及び泥水濃度検知部で検知した泥水の濃度に基づいて、ドラムスクリーン制御部がドラムスクリーンの回転駆動を制御し、凝集泥水供給量制御部がドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当りの供給量を制御するので、強度増加材の含有率及び泥水の濃度の変化に拘らず、スクリュープレスに供給される凝集泥水の含水率を一定にすることが可能となる。よって、スクリュープレスから排出される脱水ケーキは、所定の含水率を有し、一定強度となる。
【００１７】
さらに、強度増加材の含有率及びスクリュープレスの仕様から脱水ケーキの限界含水率は一義的に求まり、該求めた脱水ケーキの限界含水率に基づきスクリュープレスのスクリューの最適回転速度が定める。そして、この求めた最適回転速度で回転するよう、スクリュープレス制御部がスクリュープレスの回転駆動を制御するので、スクリュープレスから排出される脱水ケーキが必要強度を有し、好適に再利用することが可能となる。
【００１８】
さらに、ドラムスクリーンの最適回転速度を決定する際に参照するデータは、強度増加材の含有率及び泥水濃度が異なる複数の泥水に凝集剤を反応させて生成した複数種の凝集泥水を実際にドラムスクリーンに供給して、当該凝集泥水の水切りに最適なドラムスクリーンの最適回転速度を泥水の濃度毎に予め取得してデータ蓄積部データに蓄積されているので、前記強度増加材含有率検知部で検知した強度増加材の含有率及泥水濃度検知部で検知した泥水の濃度が変化しても、ドラムスクリーン制御部はドラムスクリーンの最適回転速度を容易に決定することができる。
【００１９】
さらに、凝集泥水供給量制御部は、最適回転速度でドラムスクリーンを回転させたときの水切り割合とスクリュープレスを最適回転速度で回転させるときの凝集泥水の単位時間当り処理量とに基づき、凝集反応槽からドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当り供給量を制御するので、処理能力を最大化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る泥水の脱水処理システムを説明する図。
【図２】泥水の濃度の相違によるドラムスクリーンの回転速度と水切り割合との関係を示すグラフ。
【図３】泥水の脱水処理方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態に係る泥水の脱水処理システムＡについて説明する。図１を参照して、泥水の脱水処理装置Ａは、主として、泥水貯留槽（原泥槽）１、混合物貯留槽２、凝集反応槽３、ホッパー４及びスクリュープレス５から構成されている。
【００２２】
泥水貯留槽１は、泥水を貯留する。泥水は、ダム湖・港湾・河川の浚渫工事、トンネル掘削工事等で発生した泥状物から礫や多くの砂が除去された、水、粘土、シルトなどからなる混合物である。泥水貯留槽１に貯留される泥水は、沈降防止のために、不図示のモータにより回転駆動する攪拌翼により攪拌される。泥水貯留槽１内に貯留される泥水は、ポンプＰ１により吐出されて、管路１１を介して混合物貯留槽２に向けて圧送される。ポンプＰ１は、制御部１２により駆動制御される。
【００２３】
泥水貯留槽１には、泥水貯留槽１内の泥水の濃度αを検知する泥水濃度検知部１３が設けられている。泥水濃度検知部１３は、泥水貯留槽１内の泥水の比重を測定して、この比重測定値と、予め測定により得た泥水の比重と濃度との相関関係を示すデータとに基づいて、泥水の濃度αを検知する。
【００２４】
混合物貯留槽２は、泥水と砂との混合物を貯留する。泥水は、泥水貯留槽１からポンプＰ１により吐出されて、管路１１を介して混合物貯留槽２内に供給される。砂は、泥水の脱水率向上と脱水ケーキの強度増加を目的として添加されるもので、不図示の砂置き場からベルトコンベア等を介して混合物貯留槽２内に供給される。混合物貯留槽２に貯留される混合物は、沈降防止のために、不図示のモータにより回転駆動する攪拌翼により攪拌される。混合物貯留槽２内に貯留される混合物は、ポンプＰ２により吐出されて、管路２１を介して凝集反応槽３に向けて圧送される。ポンプＰ２は、制御部（凝集泥水供給制御部）２２により駆動制御される。
【００２５】
混合物貯留槽２には、混合物貯留槽２内の乾物（泥水中の水以外の固形物）中の砂含有率Ａを検知する砂含有率検知部２３が設けられている。砂含有率検知部２３は、混合物貯留槽２内の混合物の比重を測定して、この比重測定値と、泥水濃度検知部１３で検知された泥水の濃度αの値とから、予め測定により得た混合物の比重と砂含有率との相関関係を示すデータとに基づいて、混合物貯留槽２内の乾物中の砂含有率Ａを検知する。
【００２６】
凝集反応槽３は、詳細は図示されていないが、攪拌翼が形成された回転軸が不図示のモータにより回転駆動することにより内部に滞留する滞留物を攪拌するとともに、滞留物を上流側から下流側に移送する二軸のパドルミキサーである。なお、この凝集反応槽３内に送り翼が形成された回転軸を設け、これをモータにより回転駆動することにより滞留物を移送するようにしてもよい。
【００２７】
混合物貯留槽２から吐出された混合物が、受入口３１から凝集反応槽３内に供給される。凝集反応槽３内に供給された混合物は、滞留物として攪拌翼により攪拌されるとともに送り翼により下流側に移送されながら、投入口３２から投入されたアニオン系やカチオン系等の凝集剤と混合されて反応することにより、土粒子が凝集されてフロックを形成し、凝集泥水となる。
【００２８】
攪拌翼及び必要に応じて送り翼が回転する槽の下流側の側壁が堰３３となっており、堰３３を越えて溢れ出た凝集泥水が、排出口３４を介してホッパー４に流れ込む。
【００２９】
ホッパー４は、回転するドラムスクリーン４１を内蔵している。ドラムスクリーン４１は、細かい網目が多数形成された円筒状の水切り用のスクリーンであり、モータＭ１により回転駆動される。モータＭ１は、制御部（ドラムスクリーン制御部）４２により回転駆動が制御される。ドラムスクリーン４１の上方部が開口を介して露出している。回転するドラムスクリーン４１の外筒表面に落下した凝集泥水は、ドラムスクリーン４１の回転に伴い下流側に搬送されるが、凝集泥水の一部の水分は、ドラムスクリーン４１の網目を通過して濾液として不図示の濾液処理槽に送られる。一方、ドラムスクリンーン４１を通過した凝集泥水は、スクリュープレス５に供給される。また、水を噴きかけてドラムスクリーン４１を洗浄する不図示の散水シャワーが設けられており、この水も同様に前記濾液処理槽に排出される。
【００３０】
砂含有率Ａ及び泥水の濃度が異なる複数の混合物に凝集反応槽３で投入する凝集剤を反応させて生成した複数の凝集泥水を、ドラムスクリーン４１で水切りしたときにおけるドラムスクリーン４１の最適回転速度ＮＤ及びこの最適回転速度ＮＤでドラムスクリーン４１を回転駆動させたときの水切り割合Ｓを示すデータがデータ蓄積部４３に蓄積されている。これらのデータは、ドラムスクリーン４１を用いて実験を行うこと等によって得たものである。なお、水切り割合Ｓは、ドラムスクリーン４１に処理容量限近傍の凝集泥水を供給したとき、換言すれば、水切り割合がＳ程度となる量の凝集泥水を供給したときに得られたデータである。ドラムスクリーン４１の最適回転速度ＮＤ及び水切り割合Ｓは、ドラムスクリーン４１の仕様、即ち径、幅、網目の大きさ、水切り部分の周長等によって定まり、ドラムスクリーン４１に固有のものである。
【００３１】
泥水の濃度が同じ凝集泥水を同じ時間当たりの供給量でもってドラムスクリーン４１で水切りした場合、図２を参照して、ドラムスクリーン４１の回転速度ＮＤが低速であると、ドラムスクリーン４１の外筒表面上に存する凝集泥水の上に後続する凝集泥水が落下するので、水切り割合Ｓが低い。一方、ドラムスクリーン４１の回転速度ＮＤが高速であると、凝集泥水がドラムスクリーン４１の外筒表面上に存する時間が短いので、水切り割合Ｓが低い。よって、水切り割合Ｓが良好なドラムスクリーン４１の回転速度ＮＤの領域が存在する。
【００３２】
泥水が高濃度であると、図２中の実線で示す曲線を参照して、水切り割合Ｓは相対的に劣り、且つ水切り割合Ｓが良好なドラムスクリーン４１の回転速度ＮＤの領域Ｄ１が狭い。この水切り割合Ｓの良好な回転速度ＮＤの領域自体を最適回転速度ＮＤとすることができる。一方、泥水が低濃度であると、図２中の点線で示す曲線を参照して、水切り割合Ｓは相対的に高く、且つ水切り割合Ｓが良好なドラムスクリーン４１の回転速度ＮＤの領域Ｄ２が広い。そして、ドラムスクリーン４１の駆動に要するエネルギー効率も考慮するならば、ドラムスクリーン４１の最適回転速度ＮＤは、水切り割合Ｓが良好な回転速度ＮＤの領域Ｄ１又はＤ２内、最も低い回転速度となる。また、砂分の含有率が高いほど、水切り割合Ｓは良好となる。
【００３３】
スクリュープレス５は、パンチングメタル等で形成された水平方向を長手とする円筒状の濾筒５１と、該濾筒５１内に回転自在に配設されたスクリュー５２とを備え、濾筒５１内に供給された凝集泥水をスクリュー５２で下流側（図１中左側）に搬送させつつ圧搾脱水して、分離した水が濾筒５１の隙間から落下する。
【００３４】
濾筒５１には受入口５３が開設されており、ホッパー４から供給される凝集泥水が受入口５３から濾筒５１内に投入される。スクリュー５２は、濾筒５１の上流側から下流側に向けて次第に拡径するテーパー状のスクリュー軸と、スクリュー軸の外周面に固定した螺旋状のスクリュー羽根とから構成されている。スクリュー５２は、モータＭ２により回転駆動される。モータＭ２は、制御部（スクリュープレス制御部）５４により回転駆動が制御される。
【００３５】
スクリュー５２を回転させると、受入口５３から受け入れた凝集泥水がスクリュー羽根による送り作用で濾筒５１の上流側から下流側に搬送される。濾筒５１とスクリュー軸との間の空間は下流側に向けて次第に狭くなっているため、凝集泥水は濾筒５１の下流側に向けて搬送されつつ圧搾される。凝集泥水の水分は濾筒５１を通して搾り出され、濾液として落下し、底部に形成された集水枡５５を介して、前記濾液処理槽に排出される。なお、図示しないが、水を噴きかけて濾筒５１の外表面を洗浄する散水管が設けられており、この水も同様に前記濾液処理槽に排出される。濾筒５１の下流側端部には排出口５６が開設されている。脱水された凝集泥水である脱水ケーキＣは、排出口５６から外部に排出される。
【００３６】
以下、泥水の脱水処理システムＡを用いた本発明の実施形態に係る泥水の脱水処理方法について、図３も参照して説明する。
【００３７】
最初に、スクリュープレス５への凝集泥水の単位時間当り供給量Ｘを決定する（Ｓ１０）。単位時間当り供給量Ｘは、スクリュープレス５のスクリュー５２の回転速度に応じて変化するが、ここでは、まず、脱水ケーキＣの強度を決定する（Ｓ１１）。脱水ケーキＣは、その強度に応じて、盛土や埋め戻し土として再利用される。脱水ケーキＣの強度は、例えば、ＪＩＳＡ１２２８で規定されるコーン指数で評価される。コーン指数が８００ｋＮ／ｍ２以上であれば第２種建設発生土、４００ｋＮ／ｍ２以上であれば第３種建設発生土、２００ｋＮ／ｍ２以上であれば第４種建設発生土に分類され、それぞれ再利用の用途が規定されている。
【００３８】
脱水ケーキＣの強度は、その含水率と砂含有率Ａとによって定まる。そして、この砂含有率Ａと使用するスクリュープレス５の仕様によって更なる脱水が不能な限界含水率が定まる。これは、この種の含水率の高い泥水において、スクリュープレス５の濾筒５１を介しての重力による自然濾過により脱水される割合が大きく、圧搾による脱水がその断面の開口面積の小さくなるスクリュープレス５の出口付近の短い区間のみに集中して行われるため、スクリュープレス５のスクリュー５２の回転速度を変更しても、自然濾過から圧搾に転ずる時点での脱水率は、泥水の濃度に関係なくほぼ一定値となることによる。よって、脱水ケーキＣの含水率は、スクリュー５２の回転速度が所定の範囲内であればその高低に関係なく、限界含水率に近いほぼ一定値となる。このように、供給する泥水の濃度に関係なく、砂含有率Ａと使用するスクリュープレス５の仕様に依存して、脱水ケーキＣの含水率が定まるので、脱水ケーキＣの必要強度を決定すると、要求強度に見合う泥水の乾物中の砂含有率Ａ１が決定する（Ｓ１２）。すなわち、種々の砂含有率Ａでもってスクリュープレス４により限界含水率になるまで脱水し、そのとき、脱水ケーキＣの強度が必要強度を満たす砂含有率Ａのものを要求強度に見合う泥水の乾物中の砂含有率Ａ１とするのである。そして、砂含有率検知部２３が検知する砂含有率Ａが、決定した砂含有率Ａ１となるように、混合物貯留槽２内に貯留されている混合物中の含有率Ａ１を調整する。具体的には、砂含有率Ａが砂含有率Ａ１より低いときには、不図示の砂置き場からベルトコンベア等を介して混合物貯留槽２内に砂を供給する。砂含有率Ａが砂含有率Ａ１より高いときには、ポンプＰ１を駆動させて、泥水貯留槽１から混合物貯留槽２内に泥水を供給する。
【００３９】
決定した砂含有率Ａとスクリュープレス５の仕様、即ちスクリュー５２の径、全長、羽根ピッチ、排出口５７の開口幅、濾筒５１の目の大きさ等とに基づいて、スクリュー５２の最適回転速度ＮＳを決定する（Ｓ１３）。例えば、スクリュープレス５での凝集泥水の処理量を優先すると、スクリュー５２の最適回転速度ＮＳは、脱水ケーキＣの必要強度が得ることが可能な、換言すれば、限界含水率に達する最速の回転速度である。スクリュー５２の最適回転速度ＮＳが定まることにより、スクリュープレス５への凝集泥水の単位時間当り供給量Ｘが決定する（Ｓ１０）。
【００４０】
次に、ホッパー４への凝集泥水の単位時間当り供給量Ｙを決定する（Ｓ２０）。ホッパー４へ供給された凝集泥水は、ドラムスクリーン４１により水切りが行われるので、単位時間当り供給量Ｙは、単位時間当り供給量Ｘからドラムスクリーン４１による水切り割合Ｓ分だけ増加させたものとなる。
【００４１】
泥水濃度検知部１３により泥水の濃度αを検知する（Ｓ２１）。Ｓ１２で決定した砂含有率Ａ１とＳ２１で検知した泥水の濃度αとから、データ蓄積部４３に蓄積されたデータを参照して、ドラムスクリーン４１の最適回転速度ＮＤ及び水切り割合Ｓを決定する（Ｓ２２）。これにより、ホッパー４への凝集泥水の単位時間当り供給量Ｙが決定される（Ｓ２０）。
【００４２】
そして、混合物貯留槽２に貯留された混合物が、単位時間当り供給量Ｙだけ凝集反応槽３に供給されるように、制御部２２によってポンプＰ２を駆動制御し、混合物貯留槽２に貯留される混合物が所定量となるように、制御部１３によってポンプＰ１を駆動制御する。また、ドラムスクリーン４１が最適回転速度ＮＤで回転するように、制御部４２によってモータＭ１の回転を駆動制御し、スクリュー５２が最適回転速度ＮＳで回転するように、制御部５４によってモータＭ２の回転を駆動制御する。
【００４３】
以上説明したように、泥水濃度検知部１３が検知した泥水の濃度αに応じて、ドラムスクリーン４１は最適回転速度ＮＤで回転するともに、ドラムスクリーン４１に供給される凝集泥水の単位時間当り供給量が制御されるので、泥水の濃度αの変化に拘らず、スクリュープレス５に供給される凝集泥水の含水率を一定にすることが可能となる。よって、スクリュープレス５から排出される脱水ケーキＣは、所定の含水率を有し、一定強度となり、再利用性が優れたものとなる。
【００４４】
また、脱水ケーキＣの必要強度に基づき、混合物中の砂含有率を決定し、該決定した砂含有率に基づいて決定した最適回転速度ＮＳでスクリュー５２が回転する。そのため、スクリュープレス５から排出される脱水ケーキＣが必要強度を有し、好適に再利用することが可能となる。さらに、データ蓄積部４３に蓄積されたデータは、砂含有率及び泥水の濃度Ａが異なる複数の複合物に応じたものであるので、脱水ケーキＣの必要強度が変更されて砂含有率が変化しても、ドラムスクリーン４１の最適回転速度ＮＤを決定することができる。さらに、凝集泥水供給量制御部は、ドラムスクリーン４１が最適回転速度ＮＤで回転させたときの水切り割合Ｓとスクリュープレス５での凝集泥水の単位時間当り処理容量とに基づき、凝集反応槽３からドラムスクリーン４１に供給する凝集泥水の単位時間当り供給量を制御するので、処理能力を最大化することが可能となる。
【００４５】
なお、泥水の脱水処理システムＡとして、横型のスクリュープレス５を用いた場合を例に挙げて説明したが、縦型のスクリュープレスを用いるなど、システムの構成要素や配設順序等を適宜変更してもよい。
【００４６】
また、各制御部１３，２２，４２，５４は、自動制御を行うものであっても、スイッチ等を用いて作業者が制御を行うものであってもよい。さらに、データ蓄積部４３は、パーソナルコンピュータのメモリ等にデータを蓄積するものであっても、書面等にデータやグラフ等を記載したものであってもよい。
【００４７】
さらに、脱水ケーキの強度増加のための強度増加材として砂を添加したが、本発明はこれに限らず、フライアッシュ、スラグ、セメント等の材料を単独又は砂と併用して用いるようにしてもよい。
【００４８】
なお、強度増加材の種類によっては、砂のように水切りを促進する効果があるとは限らず、ドラムスクリーン４１の最適回転速度ＮＤ及びスクリュープレス５の限界含水率は、強度増加材の種類及び含有率によって変化することは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４９】
１…泥水貯留槽、 ２…混合物貯留槽、 ３…凝集反応槽、 ５…スクリュープレス、 １３…泥水濃度検知部、 ２２…制御部（凝集泥水供給制御部）、 ２３…砂含有率検知部、 ４１…ドラムスクリーン、 ４２…制御部（ドラムスクリーン制御部）、 ４３…データ蓄積部、 ５１…濾筒、 ５２…スクリュー、 ５４…制御部（スクリュープレス制御部）、 Ａ…泥水の脱水処理システム、 Ｃ…脱水ケーキ、 Ｍ１…モータ、 Ｍ２…モータ、 Ｐ２…ポンプ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてダム湖・港湾・河川の浚渫工事、トンネル掘削工事等で発生する泥水の脱水処理方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ダム湖・港湾・河川の浚渫工事、トンネル掘削工事等で発生した水、粘土、シルトなどの混合物（以下、「泥水」という。）は、脱水処理装置によって水が分離され脱水ケーキとされる。凝集反応槽で泥水と凝集剤とが攪拌混合されて土粒子どうしがフロックを形成し、凝集泥水が生成され、スクリュープレスの濾筒内に供給され、該濾筒内に配設されたスクリューの回転により当該濾筒内を搬送されつつ圧搾脱水されて脱水ケーキとなる。
【０００３】
凝集反応槽から凝集泥水をスクリュープレスに直接供給すると、水切りが不十分であり、スクリュープレスに供給される凝集泥水の含水率が高くなる。そのため、スクリュープレスの受入口にその付近の濾筒部で濾過しきれなかった水が溜り、スクリュープレスの処理効率が低下する。また、スクリュープレスの排出口まで凝集泥水中の水分が移送され、生成された脱水ケーキは、含水率が高く強度に劣り、再利用できないおそれもある。
【０００４】
そこで、特許文献１には、水切りコンベアで水切りした後に、凝集泥水をスクリュープレスに供給することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９２４７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、発生地による泥水の濃度の変化によって、生成される脱水ケーキの含水率が変化し、一定強度の脱水ケーキを安定して得ることができない。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、一定強度の脱水ケーキを安定して得ることが可能な泥水の脱水処理方法及びシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明は、凝集反応槽で泥水に生成される脱水ケーキの強度増加材を添加した混合物を生成し、該混合物に凝集剤を反応させて凝集泥水を生成し、該凝集泥水を回転するドラムスクリーンで水切りした後、スクリュープレスで圧搾脱水して所定の含水率を有する脱水ケーキを生成する泥水の脱水処理方法であって、前記強度増加材の含有率とスクリュープレスの仕様とから求めた前記脱水ケーキの限界含水率に基づき前記スクリュープレスのスクリューの最適回転速度を定め、該最適回転速度で前記スクリューが回転するときの前記スクリュープレスでの凝集泥水の単位時間当り処理量を求め、該単位時間当り処理量の凝集泥水が前記スクリュープレスに供給されるよう、前記強度増加材の含有率及び泥水濃度が異なる複数の混合物に前記凝集剤を反応させて生成した複数種の凝集泥水を前記ドラムスクリーンに供給し、当該凝集泥水の水切りに最適な前記ドラムスクリーンの最適回転速度を前記泥水の濃度毎にデータとして所得しておき、前記最適回転速度で回転するよう、前記スクリュープレスのスクリューの回転駆動を制御し、前記強度増加材の含有率及び泥水の濃度に応じた前記ドラムスクリーンの最適回転速度を、前記データを参照して決定し、該決定した最適回転速度で回転するよう、前記ドラムスクリーンの回転駆動を制御するとともに、前記最適回転速度で前記ドラムスクリーンを回転させたときの水切り割合と前記スクリュープレスを前記最適回転速度で回転させるときの凝集泥水の単位時間当り処理量とに基づき、前記凝集反応槽から前記ドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当り供給量を制御することを特徴とする。
【０００９】
第１発明によれば、強度増加材の含有率及び泥水の濃度に基づいてドラムスクリーンの回転駆動及び該ドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当りの供給量を制御するので、強度増加材の含有率及び泥水の濃度の変化に拘らず、スクリュープレスに供給される凝集泥水の含水率を一定にすることが可能となる。よって、スクリュープレスから排出される脱水ケーキは、所定の含水率を有し、一定強度となる。
【００１０】
さらに、強度増加材の含有率及びスクリュープレスの仕様から脱水ケーキの限界含水率は一義的に求まり、該求めた脱水ケーキの限界含水率に基づきスクリュープレスのスクリューの最適回転速度が定める。そして、この求めた最適回転速度で回転するよう、スクリュープレスの回転駆動を制御するので、スクリュープレスから排出される脱水ケーキが必要強度を有し、好適に再利用することが可能となる。
【００１１】
さらに、ドラムスクリーンの最適回転速度を決定する際に参照するデータは、強度増加材の含有率及び泥水濃度が異なる複数の混合物に凝集剤を反応させて生成した複数種の凝集泥水を実際にドラムスクリーンに供給して、当該凝集泥水の水切りに最適なドラムスクリーンの最適回転速度を泥水の濃度毎に予め取得しているので、泥水の濃度が変化しても、ドラムスクリーンの最適回転速度を容易に決定することができる。
【００１２】
さらに、最適回転速度でドラムスクリーンを回転させたときの水切り割合とスクリュープレスを最適回転速度で回転させるときの凝集泥水の単位時間当り処理量とに基づき、凝集反応槽からドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当り供給量を制御するので、処理能力を最大化することが可能となる。
【００１３】
また、第１発明において、前記凝集反応槽で、生成される前記脱水ケーキの強度増加材を泥水に添加した混合物を生成するので、生成される脱水ケーキの強度を適宜増加させることができ、再利用に適した強度を有する脱水ケーキを安定的に生成することが可能となる。
【００１４】
また、第１発明において、前記強度増加材は、砂、フライアッシュ、スラグ、セメントのうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００１５】
第２発明は、泥水に生成される脱水ケーキの強度増加材を添加した混合物における、強度増加材の含有率及び泥水濃度の異なる複数の混合物に凝集剤を反応させて凝集泥水を生成する凝集反応槽と、前記泥水の濃度を検知する泥水濃度検知部と、前記混合物における強度増加材の含有率を検知する強度増加材含有率検知部と、 回転して、前記凝集反応槽で生成した凝集泥水を水切りするドラムスクリーンと、該泥水濃度検知部が検知した泥水の濃度に基づいて、前記ドラムスクリーンの回転駆動を制御するドラムスクリーン制御部と、前記凝集反応槽から前記ドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当り供給量を制御する凝集泥水供給量制御部と、前記ドラムスクリーンで水切りした凝集泥水を圧搾脱水して所定の含水率を有する脱水ケーキを生成するスクリュープレスと、前記強度増加材の含有率とスクリュープレスの仕様とから求めた前記脱水ケーキの限界含水率に基づき前記スクリュープレスのスクリューの最適回転速度を定め、該最適回転速度で前記スクリューが回転するときの前記スクリュープレスでの凝集泥水の単位時間当り処理量を求め、該単位時間当り処理量の凝集泥水が前記スクリュープレスに供給されるよう、前記強度増加材の含有率及び泥水濃度が異なる複数の混合物に前記凝集剤を反応させて生成した複数種の凝集泥水を前記ドラムスクリーンに供給し、当該凝集泥水の水切りに最適な前記ドラムスクリーンの最適回転速度を前記泥水の濃度毎に取得したデータを蓄積するデータ蓄積部と、前記スクリュープレスの回転駆動を制御するスクリュープレス制御部とを備え、前記ドラムスクリーン制御部は、前記データ蓄積部が蓄積するデータを参照して、前記強度増加材含有率検知部で検知した強度増加材の含有率及び前記泥水濃度検知部で検知した前記泥水の濃度に応じた前記ドラムスクリーンの最適回転速度を決定し、該決定した最適回転速度で回転するように前記ドラムスクリーンの回転駆動を制御し、前記凝集泥水供給量制御部は、前記最適回転速度で前記ドラムスクリーンを回転させたときの水切り割合と前記スクリュープレスでの凝集泥水の単位時間当り処理容量とに基づき、前記凝集反応槽から前記ドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当り供給量を制御することを特徴とする。
【００１６】
第２発明によれば、前記強度増加材含有率検知部で検知した強度増加材の含有率及び泥水濃度検知部で検知した泥水の濃度に基づいて、ドラムスクリーン制御部がドラムスクリーンの回転駆動を制御し、凝集泥水供給量制御部がドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当りの供給量を制御するので、強度増加材の含有率及び泥水の濃度の変化に拘らず、スクリュープレスに供給される凝集泥水の含水率を一定にすることが可能となる。よって、スクリュープレスから排出される脱水ケーキは、所定の含水率を有し、一定強度となる。
【００１７】
さらに、強度増加材の含有率及びスクリュープレスの仕様から脱水ケーキの限界含水率は一義的に求まり、該求めた脱水ケーキの限界含水率に基づきスクリュープレスのスクリューの最適回転速度が定める。そして、この求めた最適回転速度で回転するよう、スクリュープレス制御部がスクリュープレスの回転駆動を制御するので、スクリュープレスから排出される脱水ケーキが必要強度を有し、好適に再利用することが可能となる。
【００１８】
さらに、ドラムスクリーンの最適回転速度を決定する際に参照するデータは、強度増加材の含有率及び泥水濃度が異なる複数の泥水に凝集剤を反応させて生成した複数種の凝集泥水を実際にドラムスクリーンに供給して、当該凝集泥水の水切りに最適なドラムスクリーンの最適回転速度を泥水の濃度毎に予め取得してデータ蓄積部データに蓄積されているので、前記強度増加材含有率検知部で検知した強度増加材の含有率及泥水濃度検知部で検知した泥水の濃度が変化しても、ドラムスクリーン制御部はドラムスクリーンの最適回転速度を容易に決定することができる。
【００１９】
さらに、凝集泥水供給量制御部は、最適回転速度でドラムスクリーンを回転させたときの水切り割合とスクリュープレスを最適回転速度で回転させるときの凝集泥水の単位時間当り処理量とに基づき、凝集反応槽からドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当り供給量を制御するので、処理能力を最大化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る泥水の脱水処理システムを説明する図。
【図２】泥水の濃度の相違によるドラムスクリーンの回転速度と水切り割合との関係を示すグラフ。
【図３】泥水の脱水処理方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態に係る泥水の脱水処理システムＡについて説明する。図１を参照して、泥水の脱水処理装置Ａは、主として、泥水貯留槽（原泥槽）１、混合物貯留槽２、凝集反応槽３、ホッパー４及びスクリュープレス５から構成されている。
【００２２】
泥水貯留槽１は、泥水を貯留する。泥水は、ダム湖・港湾・河川の浚渫工事、トンネル掘削工事等で発生した泥状物から礫や多くの砂が除去された、水、粘土、シルトなどからなる混合物である。泥水貯留槽１に貯留される泥水は、沈降防止のために、不図示のモータにより回転駆動する攪拌翼により攪拌される。泥水貯留槽１内に貯留される泥水は、ポンプＰ１により吐出されて、管路１１を介して混合物貯留槽２に向けて圧送される。ポンプＰ１は、制御部１２により駆動制御される。
【００２３】
泥水貯留槽１には、泥水貯留槽１内の泥水の濃度αを検知する泥水濃度検知部１３が設けられている。泥水濃度検知部１３は、泥水貯留槽１内の泥水の比重を測定して、この比重測定値と、予め測定により得た泥水の比重と濃度との相関関係を示すデータとに基づいて、泥水の濃度αを検知する。
【００２４】
混合物貯留槽２は、泥水と砂との混合物を貯留する。泥水は、泥水貯留槽１からポンプＰ１により吐出されて、管路１１を介して混合物貯留槽２内に供給される。砂は、泥水の脱水率向上と脱水ケーキの強度増加を目的として添加されるもので、不図示の砂置き場からベルトコンベア等を介して混合物貯留槽２内に供給される。混合物貯留槽２に貯留される混合物は、沈降防止のために、不図示のモータにより回転駆動する攪拌翼により攪拌される。混合物貯留槽２内に貯留される混合物は、ポンプＰ２により吐出されて、管路２１を介して凝集反応槽３に向けて圧送される。ポンプＰ２は、制御部（凝集泥水供給制御部）２２により駆動制御される。
【００２５】
混合物貯留槽２には、混合物貯留槽２内の乾物（泥水中の水以外の固形物）中の砂含有率Ａを検知する砂含有率検知部２３が設けられている。砂含有率検知部２３は、混合物貯留槽２内の混合物の比重を測定して、この比重測定値と、泥水濃度検知部１３で検知された泥水の濃度αの値とから、予め測定により得た混合物の比重と砂含有率との相関関係を示すデータとに基づいて、混合物貯留槽２内の乾物中の砂含有率Ａを検知する。
【００２６】
凝集反応槽３は、詳細は図示されていないが、攪拌翼が形成された回転軸が不図示のモータにより回転駆動することにより内部に滞留する滞留物を攪拌するとともに、滞留物を上流側から下流側に移送する二軸のパドルミキサーである。なお、この凝集反応槽３内に送り翼が形成された回転軸を設け、これをモータにより回転駆動することにより滞留物を移送するようにしてもよい。
【００２７】
混合物貯留槽２から吐出された混合物が、受入口３１から凝集反応槽３内に供給される。凝集反応槽３内に供給された混合物は、滞留物として攪拌翼により攪拌されるとともに送り翼により下流側に移送されながら、投入口３２から投入されたアニオン系やカチオン系等の凝集剤と混合されて反応することにより、土粒子が凝集されてフロックを形成し、凝集泥水となる。
【００２８】
攪拌翼及び必要に応じて送り翼が回転する槽の下流側の側壁が堰３３となっており、堰３３を越えて溢れ出た凝集泥水が、排出口３４を介してホッパー４に流れ込む。
【００２９】
ホッパー４は、回転するドラムスクリーン４１を内蔵している。ドラムスクリーン４１は、細かい網目が多数形成された円筒状の水切り用のスクリーンであり、モータＭ１により回転駆動される。モータＭ１は、制御部（ドラムスクリーン制御部）４２により回転駆動が制御される。ドラムスクリーン４１の上方部が開口を介して露出している。回転するドラムスクリーン４１の外筒表面に落下した凝集泥水は、ドラムスクリーン４１の回転に伴い下流側に搬送されるが、凝集泥水の一部の水分は、ドラムスクリーン４１の網目を通過して濾液として不図示の濾液処理槽に送られる。一方、ドラムスクリンーン４１を通過した凝集泥水は、スクリュープレス５に供給される。また、水を噴きかけてドラムスクリーン４１を洗浄する不図示の散水シャワーが設けられており、この水も同様に前記濾液処理槽に排出される。
【００３０】
砂含有率Ａ及び泥水の濃度が異なる複数の混合物に凝集反応槽３で投入する凝集剤を反応させて生成した複数の凝集泥水を、ドラムスクリーン４１で水切りしたときにおけるドラムスクリーン４１の最適回転速度ＮＤ及びこの最適回転速度ＮＤでドラムスクリーン４１を回転駆動させたときの水切り割合Ｓを示すデータがデータ蓄積部４３に蓄積されている。これらのデータは、ドラムスクリーン４１を用いて実験を行うこと等によって得たものである。なお、水切り割合Ｓは、ドラムスクリーン４１に処理容量限近傍の凝集泥水を供給したとき、換言すれば、水切り割合がＳ程度となる量の凝集泥水を供給したときに得られたデータである。ドラムスクリーン４１の最適回転速度ＮＤ及び水切り割合Ｓは、ドラムスクリーン４１の仕様、即ち径、幅、網目の大きさ、水切り部分の周長等によって定まり、ドラムスクリーン４１に固有のものである。
【００３１】
泥水の濃度が同じ凝集泥水を同じ時間当たりの供給量でもってドラムスクリーン４１で水切りした場合、図２を参照して、ドラムスクリーン４１の回転速度ＮＤが低速であると、ドラムスクリーン４１の外筒表面上に存する凝集泥水の上に後続する凝集泥水が落下するので、水切り割合Ｓが低い。一方、ドラムスクリーン４１の回転速度ＮＤが高速であると、凝集泥水がドラムスクリーン４１の外筒表面上に存する時間が短いので、水切り割合Ｓが低い。よって、水切り割合Ｓが良好なドラムスクリーン４１の回転速度ＮＤの領域が存在する。
【００３２】
泥水が高濃度であると、図２中の実線で示す曲線を参照して、水切り割合Ｓは相対的に劣り、且つ水切り割合Ｓが良好なドラムスクリーン４１の回転速度ＮＤの領域Ｄ１が狭い。この水切り割合Ｓの良好な回転速度ＮＤの領域自体を最適回転速度ＮＤとすることができる。一方、泥水が低濃度であると、図２中の点線で示す曲線を参照して、水切り割合Ｓは相対的に高く、且つ水切り割合Ｓが良好なドラムスクリーン４１の回転速度ＮＤの領域Ｄ２が広い。そして、ドラムスクリーン４１の駆動に要するエネルギー効率も考慮するならば、ドラムスクリーン４１の最適回転速度ＮＤは、水切り割合Ｓが良好な回転速度ＮＤの領域Ｄ１又はＤ２内、最も低い回転速度となる。また、砂分の含有率が高いほど、水切り割合Ｓは良好となる。
【００３３】
スクリュープレス５は、パンチングメタル等で形成された水平方向を長手とする円筒状の濾筒５１と、該濾筒５１内に回転自在に配設されたスクリュー５２とを備え、濾筒５１内に供給された凝集泥水をスクリュー５２で下流側（図１中左側）に搬送させつつ圧搾脱水して、分離した水が濾筒５１の隙間から落下する。
【００３４】
濾筒５１には受入口５３が開設されており、ホッパー４から供給される凝集泥水が受入口５３から濾筒５１内に投入される。スクリュー５２は、濾筒５１の上流側から下流側に向けて次第に拡径するテーパー状のスクリュー軸と、スクリュー軸の外周面に固定した螺旋状のスクリュー羽根とから構成されている。スクリュー５２は、モータＭ２により回転駆動される。モータＭ２は、制御部（スクリュープレス制御部）５４により回転駆動が制御される。
【００３５】
スクリュー５２を回転させると、受入口５３から受け入れた凝集泥水がスクリュー羽根による送り作用で濾筒５１の上流側から下流側に搬送される。濾筒５１とスクリュー軸との間の空間は下流側に向けて次第に狭くなっているため、凝集泥水は濾筒５１の下流側に向けて搬送されつつ圧搾される。凝集泥水の水分は濾筒５１を通して搾り出され、濾液として落下し、底部に形成された集水枡５５を介して、前記濾液処理槽に排出される。なお、図示しないが、水を噴きかけて濾筒５１の外表面を洗浄する散水管が設けられており、この水も同様に前記濾液処理槽に排出される。濾筒５１の下流側端部には排出口５６が開設されている。脱水された凝集泥水である脱水ケーキＣは、排出口５６から外部に排出される。
【００３６】
以下、泥水の脱水処理システムＡを用いた本発明の実施形態に係る泥水の脱水処理方法について、図３も参照して説明する。
【００３７】
最初に、スクリュープレス５への凝集泥水の単位時間当り供給量Ｘを決定する（Ｓ１０）。単位時間当り供給量Ｘは、スクリュープレス５のスクリュー５２の回転速度に応じて変化するが、ここでは、まず、脱水ケーキＣの強度を決定する（Ｓ１１）。脱水ケーキＣは、その強度に応じて、盛土や埋め戻し土として再利用される。脱水ケーキＣの強度は、例えば、ＪＩＳＡ１２２８で規定されるコーン指数で評価される。コーン指数が８００ｋＮ／ｍ２以上であれば第２種建設発生土、４００ｋＮ／ｍ２以上であれば第３種建設発生土、２００ｋＮ／ｍ２以上であれば第４種建設発生土に分類され、それぞれ再利用の用途が規定されている。
【００３８】
脱水ケーキＣの強度は、その含水率と砂含有率Ａとによって定まる。そして、この砂含有率Ａと使用するスクリュープレス５の仕様によって更なる脱水が不能な限界含水率が定まる。これは、この種の含水率の高い泥水において、スクリュープレス５の濾筒５１を介しての重力による自然濾過により脱水される割合が大きく、圧搾による脱水がその断面の開口面積の小さくなるスクリュープレス５の出口付近の短い区間のみに集中して行われるため、スクリュープレス５のスクリュー５２の回転速度を変更しても、自然濾過から圧搾に転ずる時点での脱水率は、泥水の濃度に関係なくほぼ一定値となることによる。よって、脱水ケーキＣの含水率は、スクリュー５２の回転速度が所定の範囲内であればその高低に関係なく、限界含水率に近いほぼ一定値となる。このように、供給する泥水の濃度に関係なく、砂含有率Ａと使用するスクリュープレス５の仕様に依存して、脱水ケーキＣの含水率が定まるので、脱水ケーキＣの必要強度を決定すると、要求強度に見合う泥水の乾物中の砂含有率Ａ１が決定する（Ｓ１２）。すなわち、種々の砂含有率Ａでもってスクリュープレス４により限界含水率になるまで脱水し、そのとき、脱水ケーキＣの強度が必要強度を満たす砂含有率Ａのものを要求強度に見合う泥水の乾物中の砂含有率Ａ１とするのである。そして、砂含有率検知部２３が検知する砂含有率Ａが、決定した砂含有率Ａ１となるように、混合物貯留槽２内に貯留されている混合物中の含有率Ａ１を調整する。具体的には、砂含有率Ａが砂含有率Ａ１より低いときには、不図示の砂置き場からベルトコンベア等を介して混合物貯留槽２内に砂を供給する。砂含有率Ａが砂含有率Ａ１より高いときには、ポンプＰ１を駆動させて、泥水貯留槽１から混合物貯留槽２内に泥水を供給する。
【００３９】
決定した砂含有率Ａとスクリュープレス５の仕様、即ちスクリュー５２の径、全長、羽根ピッチ、排出口５７の開口幅、濾筒５１の目の大きさ等とに基づいて、スクリュー５２の最適回転速度ＮＳを決定する（Ｓ１３）。例えば、スクリュープレス５での凝集泥水の処理量を優先すると、スクリュー５２の最適回転速度ＮＳは、脱水ケーキＣの必要強度が得ることが可能な、換言すれば、限界含水率に達する最速の回転速度である。スクリュー５２の最適回転速度ＮＳが定まることにより、スクリュープレス５への凝集泥水の単位時間当り供給量Ｘが決定する（Ｓ１０）。
【００４０】
次に、ホッパー４への凝集泥水の単位時間当り供給量Ｙを決定する（Ｓ２０）。ホッパー４へ供給された凝集泥水は、ドラムスクリーン４１により水切りが行われるので、単位時間当り供給量Ｙは、単位時間当り供給量Ｘからドラムスクリーン４１による水切り割合Ｓ分だけ増加させたものとなる。
【００４１】
泥水濃度検知部１３により泥水の濃度αを検知する（Ｓ２１）。Ｓ１２で決定した砂含有率Ａ１とＳ２１で検知した泥水の濃度αとから、データ蓄積部４３に蓄積されたデータを参照して、ドラムスクリーン４１の最適回転速度ＮＤ及び水切り割合Ｓを決定する（Ｓ２２）。これにより、ホッパー４への凝集泥水の単位時間当り供給量Ｙが決定される（Ｓ２０）。
【００４２】
そして、混合物貯留槽２に貯留された混合物が、単位時間当り供給量Ｙだけ凝集反応槽３に供給されるように、制御部２２によってポンプＰ２を駆動制御し、混合物貯留槽２に貯留される混合物が所定量となるように、制御部１３によってポンプＰ１を駆動制御する。また、ドラムスクリーン４１が最適回転速度ＮＤで回転するように、制御部４２によってモータＭ１の回転を駆動制御し、スクリュー５２が最適回転速度ＮＳで回転するように、制御部５４によってモータＭ２の回転を駆動制御する。
【００４３】
以上説明したように、泥水濃度検知部１３が検知した泥水の濃度αに応じて、ドラムスクリーン４１は最適回転速度ＮＤで回転するともに、ドラムスクリーン４１に供給される凝集泥水の単位時間当り供給量が制御されるので、泥水の濃度αの変化に拘らず、スクリュープレス５に供給される凝集泥水の含水率を一定にすることが可能となる。よって、スクリュープレス５から排出される脱水ケーキＣは、所定の含水率を有し、一定強度となり、再利用性が優れたものとなる。
【００４４】
また、脱水ケーキＣの必要強度に基づき、混合物中の砂含有率を決定し、該決定した砂含有率に基づいて決定した最適回転速度ＮＳでスクリュー５２が回転する。そのため、スクリュープレス５から排出される脱水ケーキＣが必要強度を有し、好適に再利用することが可能となる。さらに、データ蓄積部４３に蓄積されたデータは、砂含有率及び泥水の濃度Ａが異なる複数の複合物に応じたものであるので、脱水ケーキＣの必要強度が変更されて砂含有率が変化しても、ドラムスクリーン４１の最適回転速度ＮＤを決定することができる。さらに、凝集泥水供給量制御部は、ドラムスクリーン４１が最適回転速度ＮＤで回転させたときの水切り割合Ｓとスクリュープレス５での凝集泥水の単位時間当り処理容量とに基づき、凝集反応槽３からドラムスクリーン４１に供給する凝集泥水の単位時間当り供給量を制御するので、処理能力を最大化することが可能となる。
【００４５】
なお、泥水の脱水処理システムＡとして、横型のスクリュープレス５を用いた場合を例に挙げて説明したが、縦型のスクリュープレスを用いるなど、システムの構成要素や配設順序等を適宜変更してもよい。
【００４６】
また、各制御部１３，２２，４２，５４は、自動制御を行うものであっても、スイッチ等を用いて作業者が制御を行うものであってもよい。さらに、データ蓄積部４３は、パーソナルコンピュータのメモリ等にデータを蓄積するものであっても、書面等にデータやグラフ等を記載したものであってもよい。
【００４７】
さらに、脱水ケーキの強度増加のための強度増加材として砂を添加したが、本発明はこれに限らず、フライアッシュ、スラグ、セメント等の材料を単独又は砂と併用して用いるようにしてもよい。
【００４８】
なお、強度増加材の種類によっては、砂のように水切りを促進する効果があるとは限らず、ドラムスクリーン４１の最適回転速度ＮＤ及びスクリュープレス５の限界含水率は、強度増加材の種類及び含有率によって変化することは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４９】
１…泥水貯留槽、 ２…混合物貯留槽、 ３…凝集反応槽、 ５…スクリュープレス、 １３…泥水濃度検知部、 ２２…制御部（凝集泥水供給制御部）、 ２３…砂含有率検知部、 ４１…ドラムスクリーン、 ４２…制御部（ドラムスクリーン制御部）、 ４３…データ蓄積部、 ５１…濾筒、 ５２…スクリュー、 ５４…制御部（スクリュープレス制御部）、 Ａ…泥水の脱水処理システム、 Ｃ…脱水ケーキ、 Ｍ１…モータ、 Ｍ２…モータ、 Ｐ２…ポンプ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集反応槽で泥水に生成される脱水ケーキの強度増加材を添加した混合物を生成し、該混合物に凝集剤を反応させて凝集泥水を生成し、該凝集泥水を回転するドラムスクリーンで水切りした後、スクリュープレスで圧搾脱水して所定の含水率を有する脱水ケーキを生成する泥水の脱水処理方法であって、
前記強度増加材の含有率とスクリュープレスの仕様とから求めた前記脱水ケーキの限界含水率に基づき前記スクリュープレスのスクリューの最適回転速度を定め、該最適回転速度で前記スクリューが回転するときの前記スクリュープレスでの凝集泥水の単位時間当り処理量を求め、該単位時間当り処理量の凝集泥水が前記スクリュープレスに供給されるよう、前記強度増加材の含有率及び泥水濃度が異なる複数の混合物に前記凝集剤を反応させて生成した複数種の凝集泥水を前記ドラムスクリーンに供給し、当該凝集泥水の水切りに最適な前記ドラムスクリーンの最適回転速度を前記泥水の濃度毎にデータとして所得しておき、
前記最適回転速度で回転するよう、前記スクリュープレスのスクリューの回転駆動を制御し、
前記強度増加材の含有率及び泥水の濃度に応じた前記ドラムスクリーンの最適回転速度を、前記データを参照して決定し、該決定した最適回転速度で回転するよう、前記ドラムスクリーンの回転駆動を制御するとともに、
前記最適回転速度で前記ドラムスクリーンを回転させたときの水切り割合と前記スクリュープレスを前記最適回転速度で回転させるときの凝集泥水の単位時間当り処理量とに基づき、前記凝集反応槽から前記ドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当り供給量を制御することを特徴とする泥水の脱水処理方法。
【請求項２】
前記強度増加材は、砂、フライアッシュ、スラグ、セメントのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の泥水の脱水処理方法。
【請求項３】
泥水に生成される脱水ケーキの強度増加材を添加した混合物における、強度増加材の含有率及び泥水濃度の異なる複数の混合物に凝集剤を反応させて凝集泥水を生成する凝集反応槽と、
前記泥水の濃度を検知する泥水濃度検知部と、
前記混合物における強度増加材の含有率を検知する強度増加材含有率検知部と、
回転して、前記凝集反応槽で生成した凝集泥水を水切りするドラムスクリーンと、
該泥水濃度検知部が検知した泥水の濃度に基づいて、前記ドラムスクリーンの回転駆動を制御するドラムスクリーン制御部と、
前記凝集反応槽から前記ドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当り供給量を制御する凝集泥水供給量制御部と、
前記ドラムスクリーンで水切りした凝集泥水を圧搾脱水して所定の含水率を有する脱水ケーキを生成するスクリュープレスと、
前記強度増加材の含有率とスクリュープレスの仕様とから求めた前記脱水ケーキの限界含水率に基づき前記スクリュープレスのスクリューの最適回転速度を定め、該最適回転速度で前記スクリューが回転するときの前記スクリュープレスでの凝集泥水の単位時間当り処理量を求め、該単位時間当り処理量の凝集泥水が前記スクリュープレスに供給されるよう、前記強度増加材の含有率及び泥水濃度が異なる複数の混合物に前記凝集剤を反応させて生成した複数種の凝集泥水を前記ドラムスクリーンに供給し、当該凝集泥水の水切りに最適な前記ドラムスクリーンの最適回転速度を前記泥水の濃度毎に取得したデータを蓄積するデータ蓄積部と、
前記スクリュープレスの回転駆動を制御するスクリュープレス制御部と、を備え、
前記ドラムスクリーン制御部は、前記データ蓄積部が蓄積するデータを参照して、前記強度増加材含有率検知部で検知した強度増加材の含有率及び前記泥水濃度検知部で検知した前記泥水の濃度に応じた前記ドラムスクリーンの最適回転速度を決定し、該決定した最適回転速度で回転するように前記ドラムスクリーンの回転駆動を制御し、
前記凝集泥水供給量制御部は、前記最適回転速度で前記ドラムスクリーンを回転させたときの水切り割合と前記スクリュープレスでの凝集泥水の単位時間当り処理容量とに基づき、前記凝集反応槽から前記ドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当り供給量を制御することを特徴とする泥水の脱水処理システム。
【請求項１】
凝集反応槽で泥水に生成される脱水ケーキの強度増加材を添加した混合物を生成し、該混合物に凝集剤を反応させて凝集泥水を生成し、該凝集泥水を回転するドラムスクリーンで水切りした後、スクリュープレスで圧搾脱水して所定の含水率を有する脱水ケーキを生成する泥水の脱水処理方法であって、
前記強度増加材の含有率とスクリュープレスの仕様とから求めた前記脱水ケーキの限界含水率に基づき前記スクリュープレスのスクリューの最適回転速度を定め、該最適回転速度で前記スクリューが回転するときの前記スクリュープレスでの凝集泥水の単位時間当り処理量を求め、該単位時間当り処理量の凝集泥水が前記スクリュープレスに供給されるよう、前記強度増加材の含有率及び泥水濃度が異なる複数の混合物に前記凝集剤を反応させて生成した複数種の凝集泥水を前記ドラムスクリーンに供給し、当該凝集泥水の水切りに最適な前記ドラムスクリーンの最適回転速度を前記泥水の濃度毎にデータとして所得しておき、
前記最適回転速度で回転するよう、前記スクリュープレスのスクリューの回転駆動を制御し、
前記強度増加材の含有率及び泥水の濃度に応じた前記ドラムスクリーンの最適回転速度を、前記データを参照して決定し、該決定した最適回転速度で回転するよう、前記ドラムスクリーンの回転駆動を制御するとともに、
前記最適回転速度で前記ドラムスクリーンを回転させたときの水切り割合と前記スクリュープレスを前記最適回転速度で回転させるときの凝集泥水の単位時間当り処理量とに基づき、前記凝集反応槽から前記ドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当り供給量を制御することを特徴とする泥水の脱水処理方法。
【請求項２】
前記強度増加材は、砂、フライアッシュ、スラグ、セメントのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の泥水の脱水処理方法。
【請求項３】
泥水に生成される脱水ケーキの強度増加材を添加した混合物における、強度増加材の含有率及び泥水濃度の異なる複数の混合物に凝集剤を反応させて凝集泥水を生成する凝集反応槽と、
前記泥水の濃度を検知する泥水濃度検知部と、
前記混合物における強度増加材の含有率を検知する強度増加材含有率検知部と、
回転して、前記凝集反応槽で生成した凝集泥水を水切りするドラムスクリーンと、
該泥水濃度検知部が検知した泥水の濃度に基づいて、前記ドラムスクリーンの回転駆動を制御するドラムスクリーン制御部と、
前記凝集反応槽から前記ドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当り供給量を制御する凝集泥水供給量制御部と、
前記ドラムスクリーンで水切りした凝集泥水を圧搾脱水して所定の含水率を有する脱水ケーキを生成するスクリュープレスと、
前記強度増加材の含有率とスクリュープレスの仕様とから求めた前記脱水ケーキの限界含水率に基づき前記スクリュープレスのスクリューの最適回転速度を定め、該最適回転速度で前記スクリューが回転するときの前記スクリュープレスでの凝集泥水の単位時間当り処理量を求め、該単位時間当り処理量の凝集泥水が前記スクリュープレスに供給されるよう、前記強度増加材の含有率及び泥水濃度が異なる複数の混合物に前記凝集剤を反応させて生成した複数種の凝集泥水を前記ドラムスクリーンに供給し、当該凝集泥水の水切りに最適な前記ドラムスクリーンの最適回転速度を前記泥水の濃度毎に取得したデータを蓄積するデータ蓄積部と、
前記スクリュープレスの回転駆動を制御するスクリュープレス制御部と、を備え、
前記ドラムスクリーン制御部は、前記データ蓄積部が蓄積するデータを参照して、前記強度増加材含有率検知部で検知した強度増加材の含有率及び前記泥水濃度検知部で検知した前記泥水の濃度に応じた前記ドラムスクリーンの最適回転速度を決定し、該決定した最適回転速度で回転するように前記ドラムスクリーンの回転駆動を制御し、
前記凝集泥水供給量制御部は、前記最適回転速度で前記ドラムスクリーンを回転させたときの水切り割合と前記スクリュープレスでの凝集泥水の単位時間当り処理容量とに基づき、前記凝集反応槽から前記ドラムスクリーンに供給する凝集泥水の単位時間当り供給量を制御することを特徴とする泥水の脱水処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１６０４２（Ｐ２０１１−１６０４２Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６０８１３（Ｐ２００９−１６０８１３）
【出願日】平成２１年７月７日（２００９．７．７）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【出願人】（５９４１４０３９５）ヒロサワ機械株式会社 (4)
【出願人】（３９１０４４３５１）富国工業株式会社 (9)
【出願人】（３０１０５７９２３）ダイヤニトリックス株式会社 (127)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月７日（２００９．７．７）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【出願人】（５９４１４０３９５）ヒロサワ機械株式会社 (4)
【出願人】（３９１０４４３５１）富国工業株式会社 (9)
【出願人】（３０１０５７９２３）ダイヤニトリックス株式会社 (127)
【Ｆターム（参考）】
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