JP2005152766A - 汚泥固化処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】 建設工事等で発生する建設汚泥を改質して再利用するための汚泥固化処理システムを提供する。
【解決手段】 汚泥処理システム１は、風力選別機１００と汚泥固化処理装置２００とを備えている。不図示の木材破砕機で破砕された木材チップ、およびダスト分は、風力選別機１００の選別装置１４０の上部から投入されると、送風機１３０の送風空気を横から受けて、ダスト分だけが空気の流れとともに、ダスト入口管路２７０を経由して固化処理装置２００に送られる。固化処理装置２００では、スクリューフィーダ２５０，２６０からそれぞれ投入された建設汚泥、および固化材と、空気輸送されたダスト分とが、回動する回転ドラム２１０の内部で、撹拌・混合されて、固化処理される。汚泥中の水分と、固化材の生石灰との反応熱で水分が熱せられて、水蒸気が発生する。この水蒸気は、ダスト分を輸送してきた空気とともに、上部開口２４３ａから外部へ排気される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、建設工事等で発生する建設汚泥を改質して再利用するための汚泥固化処理システムに関する。

建設工事等で発生する建設汚泥を改質して再利用するための泥土固化処理装置が知られている。この泥土固化処理装置は、建設汚泥に固化材を混合して再生土に改質する装置である（特許文献１参照）。

また、廃木材等を破砕してチップ状に加工する木材処理装置が知られている（特許文献２参照）。木材を破砕する際、木材の一部が微粉末になり、木材チップに付着する。この微粉末（ダスト分）は、木材チップを移送する際に周囲に舞ってしまうなどの問題があるため、木材チップから分離することが望ましい。

特開２００１−３８３９６号公報 特開２００２−３４６４２５号公報

これら建設汚泥や木材チップ、ダスト分は、それぞれ別々にリサイクルされたり産業廃棄物として処分されたりしている。特にダスト分については、リサイクル先が限られるため、そのほとんどが産業廃棄物として処分されている。

（１） 請求項１の発明による汚泥固化処理システムは、木材の微粉末を生成する木材ダスト生成装置と、木材ダスト生成装置で生成された木材の微粉末を投入するダスト投入口、建設汚泥を投入する汚泥投入口、および固化材を投入する固化材投入口を有し、投入された木材の微粉末と建設汚泥と固化材とを混合する汚泥処理装置とを備えることを特徴とする。
（２） 請求項２の発明は、請求項１に記載の汚泥固化処理システムにおいて、木材ダスト生成装置は、送風機と、微粉末を含む木材チップに送風機からの送風空気を作用させて、微粉末を送風空気とともに押し流して木材チップと分離する風力選別機とを備え、送風空気によって微粉末を汚泥処理装置へ搬送することを特徴とする。
（３） 請求項３の発明は、請求項２に記載の汚泥固化処理システムにおいて、汚泥処理装置は、建設汚泥と固化材とを混合した際に生じる水蒸気を木材ダスト生成装置の送風機からの送風空気によって置換することを特徴とする。
（４） 請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの項に記載の汚泥固化処理システムにおいて、汚泥処理装置は、木材の微粉末と建設汚泥と固化材とが投入された容器自体が回転することで混合する容器回転型混合機であることを特徴とする。
（５） 請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれかの項に記載の汚泥固化処理システムにおいて、汚泥処理装置は、木材の微粉末と建設汚泥と固化材とが投入された容器自体は固定され、容器内で回転する回転体によって混合する容器固定型混合機であることを特徴とする。

本発明によれば、木材ダスト生成装置で生成した木材の微粉末と建設汚泥と固化材とを汚泥処理装置で混合する。これにより、建設汚泥から再生土を得ることができる。建設汚泥およびダスト分を再利用可能な有価物にできるので、産業廃棄物の発生を抑制できる。

―――全体構成―――
図１〜６を参照して、本発明による汚泥固化処理システムの一実施の形態を説明する。汚泥処理システム１は、風力選別機１００と汚泥固化処理装置２００とを備えている。説明の都合上、図１では一部記載を省略しているが、図２の平面図に示すように、汚泥処理システム１の付帯設備として、汚泥ピット３０１と固化材サイロ３０２と排出コンベア３０３とが設けられている。

汚泥ピット３０１および固化材サイロ３０２は、後述するように、それぞれ建設汚泥および固化材を汚泥固化処理装置２００に供給するため、それぞれスクリューコンベア３０４，３０５によって汚泥固化処理装置２００に接続されている。汚泥ピット３０１には、推進工事、シールド工事、基礎工事、浚渫工事などの建設工事等で発生した建設汚泥が貯留される。固化材サイロ３０２には、生石灰を主成分とする固化材が貯留される。

図３は、図１の拡大図であり、図４は図３の平面図である。風力選別機１００と汚泥固化処理装置２００とは、同一の架台１０に設置されている。図５は、図４のＶ−Ｖ断面図である。風力選別機１００は、フレーム１２０と、送風機１３０と、選別装置１４０とを備えている。フレーム１２０は、風力選別機１００の各構成機器を支持する架台であり、汚泥処理システム１の架台１０に取り付けられている。

送風機１３０は、ターボファンであり、電動機１３１によって回転駆動されるロータ１３２を備えている。送風機１３０はロータ１３２の軸方向に位置する吸気口１３３から外気を吸入し、ロータ１３２の半径方向に設けられた吐出口１３４から吐出する。吸気口１３３は、開口した状態であるので、外気を直接吸入する。吐出口１３４は、後述する選別装置１４０に設けられたカバー１４４の側面４４３へ接続されている。

選別装置１４０は、縦型の管形状を呈する風力分級機であり、円筒部１４１と、駆動モータ１４２と、選別部１４３と、カバー１４４とを備えている。円筒部１４１は縦型の管状部材であり、不図示の支持機構によって軸１４１ａの周りに回動可能に支持されている。駆動モータ１４２は、軸４１ａの周りに回動可能に支持された円筒部１４１を回転駆動する。

円筒部１４１の上端に接続される選別部１４３は、円筒形状に加工された多孔板（スクリーン）４３１を備えている。スクリーン４３１に設けられた多数の孔４３１ａの径は、不図示の木材破砕機で生成される木材チップの径よりも小さくなるよう設定されている。選別部１４３は円筒部１４１に対して固定されているので、駆動モータ１４２によって、軸４１ａの周りに円筒部１４１とともに回転駆動される。

カバー１４４は、選別部１４３の外周を囲うように箱状に加工された覆いであり、フレーム１２０に取り付けられている。カバー１４４の上面４４１は、選別部１４３の上部開口端とほぼ同じ高さに設定され、選別部１４３の上部開口端と略同径の開口を有する。カバー１４４の下面４４２は、選別部１４３の下部開口端付近に設定され、選別部１４３の外径と略同一径で開口している。

上述のように、送風機１３０に対面しているカバー１４４の側面４４３は、送風機１３０の吐出口１３４に接続されている。汚泥固化処理装置２００に面しているカバー１４４の側面４４５は、後述する汚泥固化処理装置２００のダスト入口管路２７０に接続されている。カバー１４４の上面４４１と選別部１４３の上部開口端との隙間、およびカバー１４４の下面４４２における選別部１４３の外周との隙間は、それぞれ、選別部１４３の回転を妨げない程度に狭められており、送風機１３０からの送風空気の漏れを防止している。

図６（ａ），（ｂ）は、汚泥固化処理装置２００の断面図である。汚泥固化処理装置２００は、被混合物が投入された円筒形の容器自体が回転することで混合する容器回転型混合機の一種である。汚泥固化処理装置２００は、回転ドラム２１０と、支持ローラ２２０と、駆動モータ２３０と、スクリューコンベア２４０とを備えている。

回転ドラム２１０は、円筒形の混合容器であり、その内部に撹拌羽根２１１と搬送羽根２１２とが設けられている。回転ドラム２１０は、架台１０に設けられた支持ローラ２２０によって回動可能に支持されている。支持ローラ２２０の一部は、駆動モータ２３０によって回転駆動される。したがって、駆動モータ２３０が駆動されると、支持ローラ２２０を介して回転ドラム２１０が回転駆動される。

回転ドラム２１０の上流側端面２１０ａおよび下流側端面２１０ｂは、架台１０に固定された固定板２１３，２１４に対して気密性を保ちながら回動可能に構成されている。上流側の固定板２１３には回転ドラムの内外を連通する３つの開口が設けられている。これらのうち２つの開口には、汚泥固化処理装置２００に建設汚泥および固化材を供給するスクリューフィーダ２５０、２６０の吐出口が接続されている。残りの１つの開口には、選別装置１４０から送られるダストを汚泥固化処理装置２００に供給するためのダスト入口管路２７０が接続されている。

図２に示すように、スクリューフィーダ２５０の供給口には、汚泥ピット３０１から汚泥を搬送するスクリューコンベア３０４が、スクリューフィーダ２６０の供給口には、固化材サイロ３０２から固化材を搬送するスクリューコンベア３０５がそれぞれ接続されている。上述のように、ダスト入口管路２７０の上流側は、選別装置１４０に設けられたカバー１４４の側面４４５に接続されている。

スクリューフィーダ２５０，２６０はそれぞれ駆動モータ２５１，２６１で駆動される（図４）。

図６（ａ）に示すように、下流側の固定端２１４には、１つの開口が設けられている。そして、この開口を貫通するようにスクリューコンベア２４０が設けられている。スクリューコンベア２４０は、図４に示す駆動モータ２４１によってスクリューシャフト２４２が回転駆動される。図６（ｂ）に示すように、回転ドラム２１０の内部で、トラフ２４３の上部が開放されている。回転ドラム２１０の外側のトラフ２４３には、上部開口２４３ａと下部開口２４３ｂとが設けられている。

スクリューコンベア２４０の下部開口２４３ｂの真下には、排出コンベア３０３が設けられている。排出コンベア３０３は、後述するように、固化処理装置２００で処理されて、下部開口２４３ｂから排出された建設汚泥を移送する。

―――固化処理―――
上述した汚泥処理システム１では、次のようにして建設汚泥を固化処理する。駆動モータ２３０，２４１，２５１，２６１がそれぞれ駆動されて、固化処理装置２００の回転ドラム２１０、スクリューコンベア２４０、およびスクリューフィーダ２５０，２６０が回転駆動される。電動機１３１，および駆動モータ１４２がそれぞれ駆動されて、風力選別機１００の送風機１３０、および選別部１４３が回転駆動される。スクリューコンベア３０４，３０５が回転駆動されると、汚泥ピット３０１に貯留されている建設汚泥と、固化材サイロ３０２に貯留されている固化材とがそれぞれ、スクリューフィーダ２５０，２６０を介して固化処理装置２００の回転ドラム２１０に供給される。

ダスト分は、次のようにして固化処理装置２００の回転ドラム２１０に供給される。図５の矢印Ａに示すように、不図示の木材破砕機で破砕された木材チップ、およびダスト分が風力選別機１００の選別装置１４０の上部から投入されると、選別部１４３の中で落下していく。木材チップとダスト分とは、落下していく過程で、選別部１４３において、送風機１３０から送風される空気（矢印Ｂ）を横から受ける。選別装置１４０へ投入された木材チップとダスト分のうち、ダスト分は、送風機１３０から送風された空気の流れとともに、側面４４５に対面しているスクリーン４３１の孔４３１ａからスクリーン４３１の外周へ送られる（矢印Ｃ）。

送風機１３０から吐出された空気の流れを受けてダスト分が分離された木材チップは、スクリーン４３１の孔４３１ａの径よりも大きいため、孔４３１ａを通過できず、スクリーン４３１および円筒部１４１の内面を落下していく（矢印Ｄ）。

側面４４５に対面しているスクリーン４３１の孔４３１ａからスクリーン４３１の外周へ送られたダスト分を含む空気は、ダスト入口管路２７０を経由して固化処理装置２００の回転ドラム２１０に送られる（矢印Ｅ）。

固化処理装置２００では、投入された建設汚泥、および固化材（図６（ａ）の矢印Ｆ）と、空気輸送されたダスト分（図６（ａ）の矢印Ｇ）とが回動する回転ドラム２１０の内部で、撹拌羽根２１１による掻き上げと落下が繰り返されて撹拌・混合される。建設汚泥と固化材とダスト分とは、撹拌・混合されることで、固化処理される。これら被混合物は、搬送羽根２１２の作用によって、回転ドラム２１０の下流側へ徐々に送られる。

上述のように、スクリューコンベア２４０は、回転ドラム２１０の内部で、トラフ２４３の上部が開放されているので、撹拌羽根２１１で掻き上げられた被混合物は、図６（ｂ）の矢印Ｈのように、トラフ２４３の中へ投入される。トラフ２４３の中へ投入された被混合物（再生土）は、スクリューシャフト２４２の回転によって下流に送られて、下部開口２４３ｂから排出コンベア３０３へ供給される（図６（ａ）の矢印Ｉ）。そして、再生土は、排出コンベア３０３によって搬送される。

上述のように、被混合物には汚泥中の水分と、固化材の生石灰とが含まれている。そのため、回転ドラム２１０の内部での固化処理の過程で、水分と生石灰との反応熱で水分が熱せられて、水蒸気が発生する。この水蒸気が再凝縮して被混合物に混ざってしまうと、再生土の含水率が高くなり、好ましくない。本実施の形態では、発生した水蒸気は、ダスト分を輸送してきた空気とともに、図６（ａ）の矢印Ｊのように、上部開口２４３ａから外部へ排気される。すなわち、回転ドラム２１０の内部で発生した水蒸気が送風機１３０からの送風空気で置換される。これにより、水蒸気が回転ドラム２１０の内部で再凝縮して、被混合物に再び混ざってしまうことを防止できる。

なお、風力選別機１００の選別部１４３は、駆動モータ１４２によって軸１４１ａの周りに回転駆動されているので、スクリーン４３１は常に移動して、側面４４３，４４５に対して交互に対面する。このため、スクリーン４３１の孔４３１ａには、送風機１３０から吐出される空気がスクリーン４３１の外面から内面に向かって流れる場合と、スクリーン４３１の内面から外面に向かって流れる場合とがある。すなわち、孔４３１ａを通過する気流の向きは交互に反転する。

スクリーン４３１の内面から外面に向かう気流に流された木材チップが孔４３１ａに刺さるなど、孔４３１ａが塞がれて目詰まりを起こすことがある。しかし、回転するスクリーン４３１が側面４４３に対面する位置へ移動すると、スクリーン４３１の外面から内面に向かって流れる気流（図５の矢印Ｂ）により、孔４３１ａを塞ぐ木材チップがスクリーン４３１の内面側へ押し出される。すなわち、スクリーン４３１は、送風機１３０から吐出される空気によって、側面４４３に対面する位置において逆洗される。

本発明の汚泥固化処理システムでは、次の作用効果を奏する。
（１） 建設汚泥に木材チップに付着したダスト分と固化材とを添加して混合することで再生土を得ることができる。これにより、建設汚泥およびダスト分を再利用可能な有価物にできるので、産業廃棄物の発生を抑制できる。
（２） 落下する木材チップの横から空気を送風することで、木材チップから付着したダスト分を分離している。これにより、多量の木材チップからダスト分を短時間で除去できるので、効率的である。

（３） 木材チップからダスト分を除去するのに風力を用いている。したがって、分離されたダスト分は送風空気とともに下流の機器へ送られる。これにより、分離したダスト分の搬送用の機器は不要であり、汚泥処理システムのコストダウンが図れる。
（４） 固化処理装置２００における固化処理の過程で、水分と生石灰との反応熱で水分が熱せられて、水蒸気が発生する。木材チップから分離されたダスト分は送風空気とともに固化処理装置２００へ送られるので、固化処理装置２００で発生した水蒸気は、ダスト分を輸送してきた空気とともに、外部へ排気される。これにより、固化処理装置２００の内部に水蒸気が滞留しないので、水蒸気が再凝縮して再生土に混ざり、再生土の含水率が高くなることを防止できる。

（５） 容器自体が回転される回転ドラム２１０を有する容器回転混合型混合機によって被混合物を混合するようにしている。これにより、小さな動力で混合でき、経済的である。また、ダスト分を輸送してきた空気によって、回転ドラム２１０の内部で発生した水蒸気を外部へ排出しやすい。

―――変形例―――
（１） 上述の説明では、落下する木材チップに横から送風して木材チップに付着したダスト分を分離する風力選別機１００を用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば、被処理物に送風空気を作用させて、微粉末を送風空気とともに押し流し、重力や慣性力などで粗粒を空気の流れとは別方向へ移動することで粗粒と微粉末とを分離する、様々なタイプの風力分級機を利用できる。また、風力分級機に限らず、振動篩なども利用できる。振動篩を利用した場合、微粉末は、篩下に落下したり篩上で発塵したりするが、これらを回収して固化処理装置２００へ空気輸送してもよい。

（２） 上述の説明では、固化処理装置２００は、容器回転混合型混合機であるが、本発明はこれに限らない。例えば、被混合物が投入された容器自体は固定され、容器内で回転する回転体によって混合する容器固定型混合機であってもよい。容器固定型混合機の一例として、図７に示すように、固定されたケーシング４１０の内部で回転軸４２０の外周に設けられたパドル４２１によって混合するパドル混合機４００でもよい。被混合物である建設汚泥とダスト分と固化材とが十分に混合されれば、混合機の種類は上述のものに限らない。

（３） 上述の説明では、風力選別機１００と汚泥固化処理装置２００とは、同一の架台１０に設置されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図７に示すように、風力選別機１００と汚泥固化処理装置であるパドル混合機４００とをそれぞれ別の架台１１，４０に設置してもよい。

（４） 上述の説明において、電動機１３１や各駆動モータ１４２，２３０，２４１，２５１，２６１で駆動される機器、およびスクリューコンベア３０４，３０５の駆動モータは、それぞれインバータ制御によって任意の回転数で駆動可能としてもよい。そして、運転条件によってそれぞれの回転数を適宜調整するようにしてもよい。
（５） 上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。

以上の実施の形態およびその変形例において、たとえば、木材ダスト生成装置は風力選別機１００に、汚泥処理装置は汚泥固化処理装置２００にそれぞれ対応する。さらに、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における機器構成に何ら限定されない。

本発明による汚泥固化処理システム１の側面図である。 汚泥固化処理システム１の平面図である 図１の拡大図である。 図３の平面図である。 図４のＶ−Ｖ断面図である。 汚泥固化処理装置２００の断面図であり、（ａ）は、側面から見た断面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視の断面図である。 本発明による汚泥処理システム１の変形例を示した側面図である。

符号の説明

１ 汚泥固化処理システム
１００ 風力選別機
１２０ フレーム
１３０ 送風機
１４０ 選別装置
２００ 汚泥固化処理装置
２１０ 回転ドラム
２５０、２６０ スクリューフィーダ
２７０ ダスト入口管路
３０１ 汚泥ピット
３０２ 固化材サイロ
３０３ 排出コンベア
３０４，３０５ スクリューコンベア

Claims (5)

1. 木材の微粉末を生成する木材ダスト生成装置と、
   前記木材ダスト生成装置で生成された木材の微粉末を投入するダスト投入口、建設汚泥を投入する汚泥投入口、および固化材を投入する固化材投入口を有し、投入された前記木材の微粉末と前記建設汚泥と前記固化材とを混合する汚泥処理装置とを備えることを特徴とする汚泥固化処理システム。
2. 請求項１に記載の汚泥固化処理システムにおいて、
   前記木材ダスト生成装置は、送風機と、前記微粉末を含む木材チップに前記送風機からの送風空気を作用させて、前記微粉末を前記送風空気とともに押し流して前記木材チップと分離する風力選別機とを備え、
   前記送風空気によって前記微粉末を前記汚泥処理装置へ搬送することを特徴とする汚泥固化処理システム。
3. 請求項２に記載の汚泥固化処理システムにおいて、
   前記汚泥処理装置は、前記建設汚泥と前記固化材とを混合した際に生じる水蒸気を前記木材ダスト生成装置の前記送風機からの送風空気によって置換することを特徴とする汚泥固化処理システム。
4. 請求項１〜３のいずれかの項に記載の汚泥固化処理システムにおいて、
   前記汚泥処理装置は、前記木材の微粉末と前記建設汚泥と前記固化材とが投入された容器自体が回転することで混合する容器回転型混合機であることを特徴とする汚泥固化処理システム。
5. 請求項１〜３のいずれかの項に記載の汚泥固化処理システムにおいて、
   前記汚泥処理装置は、前記木材の微粉末と前記建設汚泥と前記固化材とが投入された容器自体は固定され、前記容器内で回転する回転体によって混合する容器固定型混合機であることを特徴とする汚泥固化処理システム。

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