JPH115039A - 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】内壁に螺旋状の突起１を備え内部に水を満
たしたタワー水槽２と、そのタワー水槽２の近くに設置
した貯水槽４とこの貯水槽４の水を螺旋状の突起１の下
方部においてタワー水槽２内に横方向から送給して横水
流１０を形成した後にタワー水槽外に取り出して貯水槽
４に還流させる循環ポンプ装置６と、タワー水槽２の下
部側面に連通して設置され前記分離水流で運ばれて沈降
した砂を蓄える分離砂貯槽１２と、タワー水槽２の直下
部に設置され沈降した重油塊を蓄える油塊貯槽１７とを
備えた装置を用い、横水流１０分離流の流速を砂の沈降
速度以上でかつ油塊の沈降速度以下に制御し、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、
比重差と渦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７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
する旋回流を形成すると共に、前記タワー水槽内に別途
に循環水を供給して当該タワー水槽を横切る方向の水流
（横水流）を形成し、少なくとも当該横水流の流速を砂
の沈降速度以上でかつ油塊の沈降速度以下に制御して前
記タワー水槽の上部から砂と重油塊との混合物を投入す
ることにより、砂より比重の大きい重油塊はそのまま下
方に急速沈降させ、砂は前記螺旋流に乗せて重油塊より
長く滞留せしめてから前記横水流に乗せ横に移して重油
塊と隔離した後沈降させ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、内壁に螺旋状の突起を備え内部に水を
満たしたタワー水槽と、そのタワー水槽の近くに設置し
た貯水槽と、該貯水槽の水を前記螺旋状の突起の下方部
においてタワー水槽内に横方向から送給して少なくとも
当該タワー水槽を横切る横水流を形成した後にタワー水
槽外に取り出して前記貯水槽に還流させる循環ポンプ装
置と、前記タワー水槽の下部側面に連通して設置され前
記横水流で運ばれた砂を沈降させて貯える分離砂貯槽
と、前記タワー水槽の直下部に設置され沈降した重油塊
を貯える油塊貯槽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、前記タワー水槽の直径／高さの比を
少なくとも１：５とすることができる（請求項３）。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、前記循環ポンプ装置は、タワー水槽の側
面にほぼ直角に接続されてタワー水槽内に径方向の横水
流を形成する経路と、タワー水槽の接線方向に接続され
てタワー水槽内の渦流形成を促進する経路とを有するも
のとすることができる（請求項４）。

【００１１】更に、本発明の請求項５に係る砂と重油塊
の分離装置は、内部に水を満たしたタワー水槽と、その
タワー水槽の上部に設置された旋回流形成手段と、砂の
みを通過させる口径の多数のスリットを設けた湾曲傾斜
面を有して前記タワー水槽内に下り勾配に設置されタワ
ー水槽内を上下に仕切る偏心分離板と、前記タワー水槽
の上部に送水して前記偏心分離板を横切る横水流を形成
した後にタワー水槽外に取り出しポンプを経てタワー水
槽に還流させる循環ポンプ装置と、前記横水流で運ばれ
て前記偏心分離板のスリットを通過した砂を沈降させて
貯える分離砂貯槽と、前記タワー水槽の下部側面に連通
して設置され前記偏心分離板沿いに沈降してくる重油塊
を貯える油塊貯槽とを備えたことを特徴とする。

【００１２】ここで、上記請求項５に係る砂と重油塊の
分離装置において、前記旋回流形成手段が攪拌装置から
なるものとすることができる（請求項６）。また、上記
請求項５に係る砂と重油塊の分離装置において、前記旋
回流形成手段が、前記タワー水槽の上部円筒内に斜め方
向から水を噴射供給するノズルを備えた循環ポンプ装置
からなるものとすることができる（請求項７）。

【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、図２はそのII−II線矢視
図である。この砂と重油塊の分離装置は、内壁に螺旋状
の突起１を備えたタワー水槽２を備えている。このタワ
ー水槽２の直径：高さの比は、好ましい分離性能を確保
するために１：５以上とするのが良く、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。螺旋状の突起１は、槽の上端部から槽全体の高さ
の半分以上に及び出来るだけ長く形成する方がよい。そ
の螺旋状の突起１の中心部はタワー水槽２を上下に貫通
する空間３になっている。

【００１４】前記タワー水槽２の近くには、循環用海水
を蓄える貯水槽４が設置されており、その貯水槽４に付
属して循環ポンプ装置６が設けられている。この循環ポ
ンプ装置６は、貯水槽４の水を汲み上げて送水する送水
ポンプ７と、この送水ポンプ７の出口から前記螺旋状の
突起１の下方部のタワー水槽２の側面にほぼ直角に接続
される配管経路８と、この配管経路８とほぼ同一レベル
においてタワー水槽２の側面に対し接線方向に接続され
る配管経路９との二系列の供給経路を有している。前記
配管経路８からの供給水はタワー水槽２内を径方向に横
切る方向の横水流を形成し、一方前記接線方向の配管経
路９からの供給水はタワー水槽２の内壁に沿って流れる
旋回流を形成する。これら横水流と旋回流とは砂と油塊
との分離を促進するための分離流である。前記送水ポン
プ７の送水量は、タワー水槽２内における前記分離流の
流速が砂の沈降速度以上でかつ油塊の沈降速度以下とな
るように設定しておく。

【００１５】更に、前記タワー水槽２の下部には、側面
から外側に張り出し上部がタワー水槽２の内部に連通し
ている分離砂貯槽１２を備えている。この分離砂貯槽１
２の上面１２ａは外側に下り勾配の傾斜面とされ、下面
１２ｂは内側に下り勾配の傾斜面とされていて、底部に
は閉止弁１１を有する分離砂回収口１３が設けてある。
また上面１２ａの途中に下向きに延びる邪魔板１４を延
設して、分離砂貯槽１２の上部を内室１２ｎと外室１２
ｇとに仕切っている。外室１２ｇのほぼ最上部には排水
口１５が設けられており、その排水口１５と前記貯水槽
４とが配管で接続され、送水ポンプ７で供給した水を貯
水槽４に還流させる戻し経路１６が形成されている。な
お、分離砂の流出を防止するために、上記分離砂貯槽の
外室１２ｇの断面積は、当外室１２ｇ内を排水口１５に
向かって流れる上昇流の流速が砂の沈降速度以下になる
ように設定している。

【００１６】前記タワー水槽２の直下部には、分離沈降
した重油塊を蓄える油塊貯槽１７が設置されている。こ
の油塊貯槽１７はタワー水槽２をそのまま下方へ延長し
て形成しても良く、コニカルの底部には閉止弁１８を有
する分離油塊回収口１９が設けてある。

【００１７】タワー水槽２の上端部にはホッパ２０が設
けられ、ベルトコンベア等の搬送装置２１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。ま
た、ホッパ２０の直下に排水管２２を設けて、タワー水
槽２からオーバーフローした水を貯水槽４に戻すように
している。２３は装置を支持する架台である。

【００１８】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。タワー水槽２の内部に、予め海水を満
たしておく。また、貯水槽４にも海水を貯えて、循環ポ
ンプ装置６の送水ポンプ７を起動する。このポンプ起動
で配管経路８から吐出される海水により、タワー水槽２
内を径方向に横切り分離砂貯槽１２に流れ込む横水流が
形成される。一方、配管経路９から接線方向に吐出され
る海水により、タワー水槽２の円筒内壁に沿って旋回し
つつ分離砂貯槽１２に流れ込む旋回流が形成される。ま
た、この旋回流に促されてタワー水槽２の上部の海水に
螺旋状の突起１に沿い旋回する渦流が発生する。

【００１９】この状態のタワー水槽２内に、上部のホッ
パ２０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％）を断続的又は連続的に投入する。旋
回流の流速は砂の沈降速度より速いが油塊の沈降速度よ
り遅いので、混合物中の砂のみが旋回流に乗って螺旋状
の突起１に沿い螺旋を描きながら下降していき、砂より
重い餅状に固まった油塊の方は旋回流には乗らずに、中
心部の空間３内を下方へほぼ直線的に下降する。

【００２０】砂は、螺旋状の突起１に沿い旋回下降した
後、横水流に運ばれて分離砂貯槽１２の内室１２ｎに移
動し、邪魔板１４に遮られて水流と共に下降して分離砂
貯槽１２の底部に沈降する。砂を運んだ後の分離流は、
分離砂貯槽の外室１２ｇを上昇し、排水口１５から戻し
経路１６を経て貯水槽４に還流する。このとき、外室１
２ｇ内の上昇流の流速は砂の沈降速度より遅くなるた
め、砂が同伴することは殆どない。

【００２１】重油塊は、螺旋状の突起１に囲まれた中心
部の空間３を真っ直ぐに下降し、ここを通過した後も、
横水流に乗って移動することなくそのまま下方に沈降を
続けて油塊貯槽１７の底部に沈積する。

【００２２】かくして、比重差を利用して砂と油塊とを
分離することができる。分離した重油塊は分離油塊回収
口１９を開いて回収する。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た
固形燃料（ＲＤＦ）等として再利用することが可能であ
る。分離した砂は分離砂回収口を開いて回収する。回収
された砂は砂浜へ戻すことが可能である。 （実施例）本発明の分離性能を検証するために、直径８
ｃｍ、高さ５０ｃｍの螺旋状の突起を有する透明樹脂製
の円筒カラム内に海水を満たした砂・重油塊分離装置の
モデルを上記図１のものに準じて試作し、重油含有率約
１％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。

【００２３】円筒カラムの中腹部に設置した有孔管を介
して、円筒カラムとは独立した海水貯槽から循環ポンプ
で海水を供給し、円筒カラム中腹部に一定の流速で横方
向への通水を行った。

【００２４】円筒カラム内に投入した砂は、螺旋状突起
に沿い形成された渦流に乗って旋回しつつ下降した後、
中腹部に達して横水流によりカラム下部の側部に設けた
分離砂貯槽内へ移動して運ばれ沈降した。重油塊は砂と
離れて円筒カラム中心部を直下し、カラム直下部に設置
した油塊貯槽に沈降した。循環ポンプの水流の流速を調
整することにより、重油汚染砂のバッチ投入を繰り返し
ても、重油塊のみが直下し、砂は側部の分離砂貯槽内へ
誘導することができた。円筒カラム直下の油塊貯槽に沈
降した重油塊は、再浮上することもなく安定して沈殿を
形成した。それぞれの貯槽に溜まった砂と重油塊はバル
ブを開いて容易に外部へ取り出すことができた。重油塊
と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。回収砂
になお重油が付着しているような場合は、栄養塩と空気
とを供給するバイオレメディエーションによって浄化し
修復することが可能である。

【００２５】なお、上記実施形態では、横水流と旋回流
とからなる分離流を一台の送水ポンプ７で形成するもの
を説明したが、それぞれの流れをおのおの別のポンプで
形成してもよい。

【００２６】続いて、本発明の砂と重油塊の分離装置の
他の実施形態について説明する。図３は第２の実施形態
の概要を示す断面図、図４はそのIV−IV線矢視図であ
る。第１実施形態と同一部分には同一符号を付して重複
説明を省略する。

【００２７】この分離装置は、円筒状のタワー水槽２の
最上部に、旋回流形成手段としての攪拌装置３０を備え
ている。この攪拌装置３０の攪拌翼３１は、タワー水槽
２に満たした水の水面直下に位置しており、攪拌モータ
３２で回転させることにより、タワー水槽２内に螺旋状
に旋回する旋回流３３を形成する。

【００２８】また、タワー水槽２の内部には、その上部
から下部に向けて下り勾配の湾曲した傾斜面３５を有す
る偏心分離板３６が設置されている。その偏心分離板３
６の湾曲傾斜面３５には、砂のみを通過させる口径の多
数のスリット３６_S が設けてある。タワー水槽２の内部
は、上記偏心分離板３６により上部の旋回分離部３８と
下部の砂沈降槽３９とに仕切られており、砂沈降槽３９
のコニカルの底部は分離砂貯槽３９_S とされて閉止弁１
１で開閉される分離砂回収口１３が設けてある。

【００２９】更に、タワー水槽２の下部側面の外部に
は、タワー水槽内の前記旋回分離部３８に連通して油塊
貯槽３７が設置され、そのロート状の底部には閉止弁１
８で開閉される分離油塊回収口１９が設けてある。な
お、図示しないが、タワー水槽２の側面には、旋回分離
部３８への給水口４０と砂沈降糟３９からの排水口４１
とが設けられ、図示しない循環ポンブ装置により、タワ
ー水槽２内に偏心分離板３６を横切って流れる水流４２
を形成するようになっている。

【００３０】この分離装置による砂と重油塊との分離方
法は次の通りである。撹絆装置３０を起動して旋回分離
部３８内の水に渦流３３を形成する。又、図外の循環ポ
ンプ装置を起動して、給水口４０から循環用海水を流入
させる。これにより、タワー水槽２内に偏心分雅板３６
を横切る水流４２が生じ、砂沈降槽３９を経て排水口４
１から流出し循環ポンプに戻る循環流が形成される。

【００３１】この状態のタワー水槽２内に、ベルトコン
ベア２１を用いて上部のホッパ２０から重油汚染砂を投
入する。すると、比重の大きい重油塊の方は、偏心分離
板３６に沿って下方に落下し、油塊貯糟３７の底部に沈
降する。一方、比重の軽い砂の方は、旋回流３３に乗っ
て旋回分離部３８内を旋回する。そして、偏心分雅板３
６を横切る水流４２に運ばれて偏心分離板３６のスリッ
ト３７を通過し、砂分離槽３９へと移る。この砂分離槽
３９の流速は砂の沈降速度より遅いから、砂は沈降して
底部の分離砂貯槽３９_S に溜まる。かくして、比重差を
利用して砂と重油塊とを完全に分離することが出来る。

【００３２】図５，図６に、第３の実施形態を示す。こ
の分離装置は、旋回流形成手段として、攪拌装置３０の
代わりに水流ノズルを用いた点が上記第２の実施形態と
異なっている。すなわち、この実施形態の旋回流形成手
段は、タワー水槽２の上部側面の複数個所（図では４個
所）の水面下に設けた斜め方向から水を噴射するノズル
４５と、このノズル４５を軽由して水を循環させる循環
ポンブ装置４６とを備えている。この循環ポンブ装置４
６の循環水貯槽４７内に貯えた海水をポンプ４８で汲み
上げてノズル４５から噴出させることにより、タワー水
槽２の旋回分離部３８内に、螺旋状に旋回する旋回流３
３を形成する。その後、水は偏心分離板３６のスリット
３７を通り抜けて排水口４１からタワー水槽２の外へ流
出し、オーバーフロー管４９を経て循環水貯糟４７に還
流する循環を繰り返す。

【００３３】この状態のタワー水槽２内に、ペルトコン
ペア２１を用いて上部のホッパ２０から重油汚染砂を投
入する。比重の大きい重油塊の方は、偏心分離板３６に
沿って急速に落下し油塊貯槽３７の底部に沈降する。一
方、比重の軽い砂の方は旋回流３３に乗って旋回分離部
３８内を旋回する。そして、偏心分離板３６を横切る水
流４２に運ばれて偏心分離板３６のスリット３７を通過
し、砂分離槽３９へと移る。この砂分離槽３９の流速は
遅いから砂は沈降して槽底に溜まる。かくして、上記同
様に、比重差を利用して砂と重油塊とを連続的に完全に
分離することが出来る。

【００３４】なお、上記第２の実施形態の攪拌装置と、
第３の実施形態のノズル装置とを併用して分離効率を高
めるようにしてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
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水流を形成して両
者を分離するため、海洋流出重油の漂着で汚染された現
地で簡便且つ安価に、回りの砂と共に掻き集められた重
油塊・砂混合物を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】本発明の砂・重油塊分離装置の他の実施形態を
模式的に示す断面図である。

【図４】図３のIV−IV線矢視図である。

【図５】本発明の砂・重油塊分離装置の他の実施形態を
模式的に示す断面図である。

【図６】図５のVI矢視図である。

【図７】砂と重油塊の海水中での沈降速度（２０ｃｍ間
の沈降所要時間）を粒径別に示す実測値の図である。

【符号の説明】

１ 螺旋状の突起 ２ タワー水槽 ４ 貯水槽 ６ 循環ポンプ装置 １０ 横水流 １２ 分離砂貯槽 １７ 油塊貯槽 ３０ 攪拌装置（旋回流形成手段） ３３ 旋回流 ３５ 湾曲傾斜面 ３６_S スリット ３６ 偏心分離板 ３７ 油塊貯槽 ３８ 旋回分離部 ３９ 砂沈降槽 ３９_S 分離砂貯槽 ４２ 横水流 ４５ ノズル ４６ 循環ポンプ装置（旋回流形成手段）

Claims (7)

【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すると共に、前記タワー水
   槽内に別途に循環水を供給して当該タワー水槽を横切る
   方向の水流（横水流）を形成し、少なくとも当該横水流
   の流速を砂の沈降速度以上でかつ油塊の沈降速度以下に
   制御して前記タワー水槽の上部から砂と重油塊との混合
   物を投入することにより、砂より比重の大きい重油塊は
   そのまま下方に急速沈降させ、砂は前記螺旋流に乗せて
   重油塊より長く滞留せしめてから前記横水流に乗せ横に
   移して重油塊と隔離した後沈降させることを特徴とする
   砂と重油塊の分離方法。
2. 【請求項２】 内壁に螺旋状の突起を備え内部に水を満
   たしたタワー水槽と、そのタワー水槽の近くに設置した
   貯水槽と、該貯水槽の水を前記螺旋状の突起の下方部に
   おいてタワー水槽内に横方向から送給して少なくとも当
   該タワー水槽を横切る横水流を形成した後にタワー水槽
   外に取り出して前記貯水槽に還流させる循環ポンプ装置
   と、前記タワー水槽の下部側面に連通して設置され前記
   横水流で運ばれた砂を沈降させて貯える分離砂貯槽と、
   前記タワー水槽の直下部に設置され沈降した重油塊を貯
   える油塊貯槽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】 前記タワー水槽の直径／高さの比が少な
   くとも１：５である請求項２記載の砂と重油塊の分離装
   置。
4. 【請求項４】 前記循環ポンプ装置は、タワー水槽の側
   面にほぼ直角に接続されてタワー水槽内に径方向の横水
   流を形成する経路と、タワー水槽の接線方向に接続され
   てタワー水槽内の渦流形成を促進する経路とを有するこ
   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】 内部に水を満たしたタワー水槽と、その
   タワー水槽の上部に設置された旋回流形成手段と、砂の
   みを通過させる口径の多数のスリットを設けた湾曲傾斜
   面を有して前記タワー水槽内に下り勾配に設置されタワ
   ー水槽内を上下に仕切る偏心分離板と、前記タワー水槽
   の上部に送水して前記偏心分離板を横切る横水流を形成
   した後にタワー水槽外に取り出しポンプを経てタワー水
   槽に還流させる循環ポンプ装置と、前記横水流で運ばれ
   て前記偏心分離板のスリットを通過した砂を沈降させて
   貯える分離砂貯槽と、前記タワー水槽の下部側面に連通
   して設置され前記偏心分離板沿いに沈降してくる重油塊
   を貯える油塊貯槽とを備えたことを特徴とする砂と重油
   塊の分離装置。
6. 【請求項６】 前記旋回流形成手段が攪拌装置からなる
   請求項５記載の砂と重油塊の分離装置。
7. 【請求項７】 前記旋回流形成手段が、前記タワー水槽
   の上部円筒内に斜め方向から水を噴射供給するノズルを
   備えた循環ポンプ装置からなる請求項５記載の砂と重油
   塊の分離装置。