JP2005185954A - 汚泥処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的短時間で汚泥に対する古紙破砕片の分散状態が均一となるよう攪拌することができる汚泥処理装置を提供する。
【解決手段】 本発明の汚泥処理装置１は、高含水汚泥に古紙破砕片及び薬剤を投入すると共に、これらを攪拌して前記高含水汚泥を固化、団粒化する汚泥処理に使用するもので、汚泥を古紙破砕片及び薬剤と共に攪拌する攪拌装置３の攪拌槽１０に古紙破砕片の投入口１４を設け、この投入口１４上に、古紙破砕片を圧縮してなる凝集塊を、所定大以下の塊、乃至は該凝集塊を構成する個々の古紙破砕片に破砕する破砕装置５を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、土木建築工事等において生じた汚泥、河川や湖沼等に堆積した土砂やヘドロ、その他の高含水汚泥を固化、団粒化処理する際に使用する汚泥処理装置に関し、より詳細には、汚泥に古紙等の紙を破砕して得られた破砕片（本明細書において「古紙破砕片」という。）から成る吸水材を添加すると共に、架橋剤、吸着剤などの薬剤を添加してこれを固化、団粒化する際に、汚泥と前記古紙破砕片、薬剤を攪拌・混合するために使用される汚泥処理装置に関する。

シールド工法、杭打ち作業、地中連続壁基礎の形成、地質改良等の土木作業において生じた高含水建築汚泥等は、これを一旦中間処理施設等に搬送して脱水処理を行った後、あるいはこれらを直接最終処理場等に持ち込んで廃棄しているのが現状であり、このような汚泥の再利用は殆ど行われていない。

そのため、次々に持ち込まれる多量の汚泥による処理場不足や、このような汚泥による環境破壊等が問題となっている。

このような問題を解消するために各種の汚泥処理方法が提案されており、一例として高含水汚泥を処理槽乃至は攪拌槽内に回収し、これに古紙破砕片を汚泥中の水分を吸収するための吸水材として添加して攪拌し、さらにポリアクリル系ポリマー等の高吸水性ポリマー、塩素系ポリ無機塩等の薬剤を吸着剤や架橋剤として添加すると共に攪拌して、汚泥中の土粒子を古紙破砕片と共に固化・団粒化する処理方法がある。

この処理方法によれば、含水率５００％程度の汚泥については予め脱水処理等を行うことなく直接処理することができると共に、このようにして固化・団粒化された汚泥は、廃棄等に際して行う運搬や、その他の処理に際する取り扱い性に優れるだけでなく、これを再利用することも可能であり、一例として汚泥の種類に応じて植物の植生基盤材や土木建築の際の埋め戻し材、盛土材、セメント混合材等として再生利用することができるものとなっている。

このような汚泥処理を行う際、回収された汚泥には前述の古紙破砕片や薬剤等を添加して攪拌する作業が必要であるが、このような汚泥の攪拌に使用する専用の装置は無く、従来は、汚泥を攪拌槽内に回収し、これを油圧ショベル等により攪拌しながら前述の吸水材や薬剤を添加して固化・団粒化を行っていた。

なお、前述のような汚泥処理に際して使用するものではないが、コンクリート等の混合を行うためのミキサや、園芸用土原料や堆肥等の攪拌混合に使用する各種のミキサは公知であり、このうち、生コンクリート製造用ミキサの一例として、攪拌槽（混練槽）内に、パドルアームが放射状に植設された２本の攪拌軸を平行に配置し、両攪拌軸のパドルアームが相互に干渉しないようにこれらを攪拌槽内で回転させることで内容物を攪拌する２軸式ミキサや（特許文献１参照）、
前記特許文献１に記載のミキサと同様の二軸式ミキサにおいて、先端部分がヘ字状に曲折した棒状の攪拌羽根を備えると共に、攪拌槽の側壁に残留物かき出し用の開口部を設けた、園芸用土原料や堆肥の攪拌用の混合機（特許文献２参照）がある。

この発明の先行技術文献情報としては次のものがある。
実用新案登録第３０１８２８３号公報（第１頁、図１）。 特許第２６５７４６７号公報（第１−３頁、図１−４）。

上記汚泥処理方法において、油圧ショベルにより汚泥を攪拌する場合には、汚泥内に吸水材や薬剤を万遍なく分散させる作業が難しく、分散状態にむらができやすいだけでなく、このような作業は熟練した重機オペレータにより行う必要があり、何人も容易に行うことができる作業とはなっていない。

また、このような油圧ショベル等の機材やそのオペレータ等の人員が汚泥処理に割かれることにより、これらの重機やオペレータを必要とする本来の土木建築作業が妨げられ、当該建築現場等における全体の作業性が低下する。

そのため、このような油圧ショベル等の重機による攪拌に代えて、取り扱いが何人にも容易である前述のような既知の各種のミキサを攪拌に転用することも考えられている。

しかし、吸水材として汚泥中に投入される古紙破砕片は、一例として１０mm程度の角状に細かく裁断乃至は破砕した古紙を運搬、保管時における利便性を考慮して圧縮・凝集して一辺が約１m程度の立方体の凝集塊として提供されるものであり、このような古紙破砕片の凝集塊をそのまま汚泥中に投入するためには、該ミキサは大型の攪拌槽を備える必要があると共に、攪拌羽根、攪拌軸、モータ等もこれを細かく分散し得る程度の強度又は出力を備える必要がある。

また、このような凝集塊の状態で攪拌槽内に古紙破砕片を投入すると、凝集塊は完全には分解されず、その結果、汚泥と古紙破砕片とが均一に攪拌されず、古紙破砕片が塊の状態で汚泥中に残ることとなり、古紙破砕片を汚泥中に均一に拡散することが困難である。

このような問題を解消するためには、ミキサの攪拌槽内に古紙破砕片を投入する際に、予め古紙破砕片の凝集塊を人手により適当な大きさの塊に分解し、又は個々の古紙破砕片の状態にほぐして攪拌槽内に投入することも考えられるが、このような作業を経て行う古紙破砕片の投入には多大な労力と時間とが費やされることとなる。

そこで本発明は、上記従来技術における欠点を解消するためになされたもので、比較的簡単な構成により人手により古紙破砕片の凝集塊を分解等することなく投入することができ、しかも、比較的短時間で汚泥に対する古紙破砕片の分散状態が均一となるよう攪拌することができる汚泥処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の汚泥処理装置１は、高含水汚泥に古紙破砕片及び薬剤を投入すると共に、これらを攪拌して前記高含水汚泥を固化、団粒化する汚泥処理に使用するもので、
上部に前記古紙破砕片の投入口１４が設けられた攪拌槽１０を備えると共に、該攪拌槽１０内に注入された汚泥を、前記古紙破砕片及び薬剤と共に攪拌する攪拌装置３と、
前記攪拌装置３の攪拌槽１０に設けられた前記投入口１４上に配置され、圧縮により凝集された古紙破砕片の凝集塊を、所定大以下の塊乃至は該凝集塊を構成する個々の古紙破砕片に破砕して前記投入口１４内に投入する破砕装置５を備えたことを特徴とする（請求項１）。

前記構成の汚泥処理装置１において、前記破砕装置５は、前記攪拌装置３の攪拌槽１０に設けられた前記投入口１４と連通する排出口を備えたホッパ５２と、
前記ホッパ５２内にその軸線方向を水平方向として回転可能に配置されたロータ５０（５０ａ〜５０ｃ）と、
前記ロータ５０（５０ａ〜５０ｃ）の外周より突出し、前記ホッパ５２内に投入された前記古紙破砕片の凝集塊を破砕する引掻歯５１を備えた構成とすることができる（請求項２）。

前記構成の前記破砕装置５は、それぞれに備えられた前記引掻歯５１が相互に干渉しない状態に平行に配置された３本のロータ５０ａ〜５０ｃを備えると共に、
前記ロータ５０ａ〜５０ｃのうち、中央に配置されたロータ５０ｂを他のロータ５０ａ，５０ｃに対して上方に偏倚して配置した構成とすることが好ましい（請求項３）。

以上説明した本発明の構成により、攪拌槽１０に設けられた古紙破片の投入口１４上に、古紙破砕片の凝集塊を破砕する破砕装置５を設けたことにより、人手によらず古紙破砕片の凝集塊を適度な大きさの塊乃至は個々の古紙破砕片に破砕した後に攪拌槽１０内に投入することができ、古紙破砕片の投入に要する時間を減少させることができると共に、攪拌後の汚泥中に古紙破砕片を均一に分散することができる汚泥処理装置１を提供することができた。

特に、前記破砕装置５として、ホッパ５２内に引掻歯５１を備えた３本のロータ５０ａ〜５０ｃを平行に配置すると共に、このうち中央に配置されたロータ５０ｂを他のロータ５０ａ，５０ｃに対して上方に偏倚して配置した破砕装置５を設ける場合には、この上方に偏倚した中央のロータ５０ｂによって古紙破砕片の凝集塊はこの中央のロータ５０ｂとの接触部分より２つに分割され、その後、さらに下方に落下した凝集塊が他のロータ５０ａ，５０ｃによって破砕乃至は分解されるために、破砕乃至は分解が進んで凝集塊の質量が減少しても、引掻歯５１との衝突により浮き上がって破砕乃至分解できないといった不都合が生じ難く、さらに、左右のロータ５０ａ，５０ｃは、中央のロータ５０ｂにより予め破砕された凝集塊を破砕乃至は分解することとなるため、破砕乃至は分解の際に各ロータ５０ａ，５０ｃに生じる抵抗が小さく、ロータ５０（５０ａ〜５０ｃ）を回転させるためのモータ５３等の動力を軽減することができた。

次に、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら以下説明する。

図１に示すように、本発明の汚泥処理装置１は、汚泥を攪拌する攪拌装置３と、該攪拌装置３の古紙破砕片の投入口１４上に設けられた破砕装置５とを少なくとも備えている。

前述の攪拌装置３は、図１に示すように汚泥が注入される攪拌槽１０と、該攪拌槽１０内に平行に配置された２本の攪拌軸２１，２２と（攪拌軸２２は、攪拌軸２１の紙面裏側に隠れている。）、この２本の攪拌軸２１，２２のそれぞれの外周に、相互に干渉しないように取り付けられ、前記攪拌軸２１，２２と共に回転して該攪拌槽１０内の汚泥を攪拌する攪拌羽根３０と、前記攪拌羽根３０を備えた攪拌軸２１，２２を回転駆動するためのモータ４０等の駆動源を備えている。

この攪拌槽１０は図示の実施形態において脚部１１を備え、その底部１２が所定高さに持ち上げられていると共に、その上部に汚泥の注入口１３、古紙破砕片の投入口１４等が開口された箱状に形成されている。

そして、この攪拌槽１０の対向する１組の側壁１５，１６のそれぞれに２箇所ずつに軸受２７を設けてこの軸受２７に前記２本の攪拌軸２１，２２の両端部をそれぞれ支承して、２本の攪拌軸２１，２２がその攪拌羽根３０が相互に干渉しないように前記攪拌槽１０内で相互に逆方向に回転可能に取り付けられている。

この攪拌槽１０の側壁１５より攪拌槽１０外に突出された各攪拌軸２１，２２の一端には、プーリとプーリベルト、スプロケットとチェーン、歯車機構等の動力伝達手段を介してモータ４０の出力軸が連結されており、図示の実施形態にあっては前述の脚部１１によって持ち上げられている攪拌槽１０の底部１２の下方に各攪拌軸２１，２２をそれぞれ回転させる２個のモータ４０を設け、このモータ４０の回転により各攪拌軸２１，２２を回転させている。

この攪拌軸２１，２２の回転は、本実施形態にあっては図２に示すように図中右側の攪拌軸２２を時計回りに、図中左側の攪拌軸２１を反時計回りに回転し、それぞれの攪拌軸２１，２２に取り付けられた攪拌羽根３０が、２本の攪拌軸２１，２２間を通過する際にいずれも上向きの移動方向となるように相互に反対方向に回転されているが、攪拌羽根３０の形状等に応じてその回転方向を図示の例とは異なる方向としても良く、又は、その他の注入された汚泥を好適に攪拌し得るものであればその回転方向は図示の例に限定されない。

攪拌槽１０の底部１２は、図２に示すように各攪拌軸２１，２２に設けられた攪拌羽根３０が描く回転軌跡に対して僅かに大径を成す円弧状を成し、攪拌羽根３０の先端が攪拌槽１０の底部１２と接触しないように構成されていると共に、攪拌羽根３０による攪拌が、攪拌槽１０の底部１２における汚泥に対して確実に作用する形状としている。

２本の攪拌軸２１，２２を備えた本発明の汚泥処理装置１にあっては、攪拌槽１０の底部１２は、断面において図２に示すように各攪拌軸２１，２２の軸芯を中心とした２つの円弧が連続した形状を成し、この２つの円弧の接点を頂点とする略三角形の突出部１８が前記攪拌軸２１，２２と平行方向に連続して形成されている。

そして、前記攪拌軸２１，２２の長さ方向の略中心位置２３に対応する攪拌槽１０の底部中央位置において、前記突出部１８の傾斜面に排出口１９を形成し、この排出口１９を介して団粒化された汚泥を攪拌槽１０の底部１２より排出可能としている。

この排出口１９は、前記突出部１８の頂部から傾斜面にかけて開口した単一の開口として形成しても良いが、図２に示す実施形態にあっては、前記突出部１８の頂部を残して前記突出部１８の両傾斜面のそれぞれに開口を形成し、前述の突出部１８の頂部付近を攪拌槽１０の長さ方向に連続して残した形状としている。従って、図示の実施形態にあっては、攪拌槽１０の底部中央に２つの排出口１９が形成されている。

このように、突出部１８の頂部付近を攪拌槽１０の長さ方向に連続して残しておくことで、攪拌槽１０の底部１２に排出口１９を形成することによっても攪拌槽１０の強度が損なわれないものとなっている。

そして、このように排出口１９が形成された攪拌槽１０の底面には、この排出口１９を開閉する蓋体１７が設けられ、この蓋体１７によって排出口１９を閉じることにより、汚泥等を漏らすことなく収容可能な攪拌槽１０と成ると共に、この蓋体１７により排出口１９を開くと、前記攪拌槽１０内の団粒化された汚泥が排出可能となっている。

本実施形態にあっては、この蓋体１７による排出口１９の開閉を行うためのシリンダ７を設け、このシリンダ７に対する作動流体の導入、排出を行うことにより、自動でこの排出口１９の開閉を行うことができるよう構成している。

前述の攪拌軸２１，２２に設けられた攪拌羽根３０は、図示の実施形態にあっては攪拌軸２１，２２よりその外周方向に突出した本体部３１と、この本体部３１より攪拌軸２１，２２の長さ方向に突出した突出片３２を備え、該本体部３１と突出片３２とをいずれも回転方向に幅方向を向けた板状に形成している。

これにより、汚泥内に例え塊の状態の古紙破砕片が投入された場合であっても、これを個々の古紙破砕片に切断、分解し、又は比較的大きな古紙破砕片をさらに細かく切断乃至破砕する衝撃力乃至は切断力を生じさせることができると共に、古紙破砕片の投入により水分を吸収されて粘土状となり、また、薬剤の投入により固化、団粒化した汚泥中においても比較的抵抗を受けずに回転させることができるものとなっている。

また、これらの攪拌羽根３０は、前記本体部３１と突出片３２との少なくとも一部分を回転方向に対して傾斜させることにより、汚泥を攪拌軸２１，２２の軸線長さ方向中央２３と、攪拌羽根３０の回転軌跡の中心側に向かって移動させることができる形状として、この汚泥の移動により攪拌を効率的に行うことができると共に、団粒化された汚泥を排出する際にこれを底部中央に形成された排出口１９に集め易い形状としている。

もっとも、この攪拌羽根３０の形状は、図示の実施形態に限定されず、汚泥中に古紙破砕片や薬剤を攪拌、分散し得るものであれば前述の従来技術として示した既知のパドル状、棒状、その他の各種の形状に形成することができ、また、これらの変更に伴い、排出口１９の形成位置、攪拌槽１０の形状等は適宜変更可能である。

以上のように構成された攪拌装置３の投入口１４上には、古紙破砕片の凝集塊を破砕する破砕装置５が設けられている。なお、ここで破砕装置５が行う「破砕」には、投入された凝集塊を、これを構成する個々の古紙破砕片にほぐす「分解」的な作用、または、凝集塊を更に小さな塊に切断乃至はちぎり取る「分割」的な作用、さらには、個々の古紙破砕片が例えば比較的長尺である場合には、これをさらに細かい破砕片に切断する作用等を含む。

この破砕装置５は、前述のように前記古紙破砕片の凝集塊を個々の古紙破砕片に破砕し、又は適当なサイズの塊（本実施形態にあっては一辺乃至は直径が５０mm以下の塊）に破砕可能なものであれば各種のものを使用することができるが、本実施形態にあっては回転するロータ５０（５０ａ〜５０ｃ）の外周より突設された引掻歯５１を備えた、図３〜５に示す破砕装置５を使用している。

この破砕装置５は、本実施形態にあっては古紙破砕片の凝集塊が投入されるホッパ５２と、このホッパ５２内に配置されたロータ５０（５０ａ〜５０ｃ）、該ロータ５０（５０ａ〜５０ｃ）の外周より突出された引掻歯５１、及び該ロータ５０（５０ａ〜５０ｃ）を回転させるモータ５３を備え、該モータ５３の回転によりロータ５０（５０ａ〜５０ｃ）が回転すると、ロータ５０（５０ａ〜５０ｃ）の外周に取り付けられた引掻歯５１がホッパ５２内に投入された古紙破砕片の凝集塊の表面に衝突し、またはこれを引っ掻き、この凝集塊を叩解ないし掻解する等して、個々の古紙破砕片、乃至は一辺乃至は直径が約５０mm以下の塊に破砕し、その下方に配置された投入口１４を介して攪拌装置３の攪拌槽１０内に落下し投入するものである。

この破砕装置５を構成する前述のホッパ５２は、垂直方向を成す４枚の側壁５２ａ〜５２ｄにより構成された、上下端を開口した略角筒状を成し、前記側壁のうちの対向する２枚５２ｃ，５２ｄを、その高さ方向の中央付近から相互の下端が近接する方向に曲折して傾斜させた形状に形成されている（図５参照）。

前述のロータ５０（５０ａ〜５０ｃ）は、このホッパ５２内の下方寄りに配置されており、本実施形態にあっては３本のロータ５０（５０ａ〜５０ｃ）が、回転時それぞれに設けられた引掻歯５１が干渉しない状態で平行に取り付けられている。

このロータ５０（５０ａ〜５０ｃ）は、前述のホッパ５２を構成する側壁のうち、下端部が傾斜されていない２枚の側壁５２ａ，５２ｂ間を架橋するように設けられ、前記側壁５２ａ，５２ｂに設けられた軸受に支承されてホッパ５２内に回転可能に設けられている。

好ましくは、前述の３本のロータ５０（５０ａ〜５０ｃ）のうち、中央に配置されたロータ５０ａを他のロータ５０ｂ，５０ｃに対して若干高い位置に偏倚して配置し、図示の例では、各ロータ５０ａ〜５０ｃの軸芯間を結ぶ線が、二等辺三角形を描くように配置している。

そして、各ロータ５０ａ〜５０ｃの外周には、該ロータの外周方向に突出する引掻歯５１が設けられており、隣接するロータに取り付けられた引掻歯５１間が、ロータ５０（５０ａ〜５０ｃ）の回転時、相互に干渉しないよう、相互に所定の隙間が設けられている。

本実施形態にあっては、隣接するロータに設けられた各引掻歯５１の先端が描く回転軌跡間の間隔が、各引掻歯５１の突出長さ分の間隔を持つように各ロータ５０（５０ａ〜５０ｃ）を配置している。

各引掻歯５１は、ホッパ５２内に投入された古紙破砕片の凝集塊に衝突した際に、この凝集塊を叩き、又はこの凝集塊の表面を引っ掻き、さらには、隣接するロータ（５０ａと５０ｂ、又は５０ｂと５０ｃ）に設けられた引掻歯５１との間に古紙破砕片の凝集塊を噛合することにより、所定大以下の塊、乃至はこの凝集塊を構成する個々の古紙破砕片に破砕し得るものであれば、如何なる形状であっても良いが、本実施形態にあっては、一辺が鋸波形状に形成された板状の引掻歯５１とし、この引掻歯５１の前記鋸波状の一辺がロータの外周方向に突出した状態となるように取り付けている。

各引掻歯５１は、各ロータ５０ａ〜５０ｃの長さ方向を所定の間隔で区切った各区画ａ〜ｉ毎にそれぞれ設けられており、本実施形態にあっては、１本のロータの前記ａ〜ｉのうちのいずれか一の区画内には一枚の引掻歯５１のみを設ける構成としている。

このようにして設けられた各引掻歯５１は、ロータ５０（５０ａ〜５０ｃ）の長さ方向に所定の角度ずらせて取り付けられており、本実施形態にあっては各ロータ５０（５０ａ〜５０ｃ）の軸芯を中心として４０°ずつの等角度で回転方向にずらせて、１本のロータにそれぞれ９枚の引掻歯５１が取り付けられている。

ホッパ５２内において、前記中央のロータ５０ｂの左右に設けられた２本のロータ５０ａ，５０ｃは、傾斜状に形成されたホッパ５２の内壁に対して引掻歯５１の先端が僅かな間隔を介して通過するよう構成されており、本実施形態にあっては、この間隔を２５mm程度として、この部分を通過する古紙破砕片の凝集塊が比較的小さな塊に分解されて攪拌槽１０内に落下し投入するように構成している。

なお、このホッパ５２の内壁には、図５に示すように引掻歯の歯先が描く回転軌跡に向かって突出し、この歯先に対して僅かに接触しない位置にその一端を配置する隙間板５４ａを設けこの隙間板５４ａによって下方に落下しようとする古紙破砕片の凝集塊の落下を止めてこれをさらに細かく分解することができるように構成しても良い。

また、同じく図５に示すように、中央に配置されたロータ５０ｂの下方に、中央を平坦となし、両端を下方に向かって傾斜させた邪魔板５５を設け、この邪魔板５５により中央のロータ５０ｂと、左右のロータ５０ａ，５０ｃ間を下方に落下しようとする古紙破砕片の凝集塊の通過を遮り、さらに小さな塊に分解乃至は破砕するように構成しても良い。

この邪魔板５５の端部５５ａ，５５ｂと、左右のロータ５０ａ，５０ｃに設けられた引掻歯５１の先端との隙間は、前述のホッパ内壁と引掻歯先端間の間隔と同程度に比較的狭い間隔、本実施形態にあっては２５mm程度の間隔に形成することが好ましく、必要に応じて、この間隔を更に狭める前記同様の隙間板５４ｂを設けても良い。

このように形成された各ロータ５５ａ〜５５ｃの一端は、いずれもこのロータを支承する軸受けが設けられたホッパの側壁５２ｂより突出されていると共に、この突出された軸端にモータ５３の出力軸が連結されて、該モータ５３の回転に伴って各ロータ５０ａ〜５０ｃが回転可能に構成されている。

本実施形態にあっては、図３及び図４に示すようにその出力軸の長さ方向を縦方向とした２個のモータ５３を設け、このモータ５３の出力軸を図中左右のロータ５０ａ，５０ｃに連結して、各ロータ５０ａ〜５０ｃを回転可能に構成している。

前記３本のロータ５０ａ〜５０ｃの軸端には、それぞれ同一回転比のスプロケット５６ａ，５６ｂ_１，５６ｂ_２，５６ｃが取り付けられており、中央のロータ５０ｂの軸端には並列に２枚のスプロケット５６ｂ_１，５６ｂ_２を取り付けて、図中左側のロータ５０ａに取り付けられたスプロケット５６ａと中央のロータ５０ｂの軸端に取り付けられたスプロケットの一つ５６ｂ_１とをチェーンにより連結すると共に、中央のロータ５０ｂに取り付けられた他方のスプロケット５６ｂ_２と、図中右側に配置されたロータ５０ｃに取り付けられたスプロケット５６ｃをチェーンにて連結し、３本のロータ５０ａ〜５０ｃが共に同一速度で同一方向に回転するように構成されている。もっとも、これらの連動機構はプーリとプーリベルト、歯車機構等既知の各種の構成に置き換えることもできる。

なお、各ロータ５０ａ〜５０ｃの回転は、投入された古紙破砕片の凝集塊を破砕乃至は分解し得るものであれば、前述のように同一方向に回転するものである必要はなく、また、回転速度に変化を持たせたものであっても良い。

さらに、図中左右に配置されたロータ５０ａ，５０ｃは、図５に示すようにこれを必ずしも同一の高さに配置する必要はなく、高低差を以て配置しても良く、その構成は図示の実施形態に限定されない。

以上のように構成された破砕装置５は、これを前述の攪拌装置３の攪拌槽１０上部に形成された投入口１４上に載置し、前記攪拌装置３と該破砕装置５とにより全体として本発明の汚泥処理装置１が構成されている。

この汚泥処理装置１は、さらにその他の機器を備えるものであっても良く、例えば図１に示すようにこれらの機器の全てを共通のフレーム６０上に載置して、ユニット式の汚泥処理装置を構成しても良い。

図示の実施形態にあっては、前述の攪拌装置３、破砕装置５と共に、同一のフレーム６０上に電力の供給源たる発電機７０、前記攪拌装置３の攪拌槽１０内に薬液を投入する、薬液槽８０、配管、ポンプ等から成る薬剤投入手段、該汚泥処理装置１の各部の動作を制御するための制御盤９０等の必要な装備を載置して、可搬式の汚泥処理装置１を構成している。

前述のように、本発明の汚泥処理装置１を可搬式とする場合には、汚泥処理装置１を構成する前述の攪拌装置３、破砕装置５、モータ４０、発電機、制御盤、薬剤投入手段等の機器を載置する前述のフレーム６０は、例えばトラック等の荷台乃至はこの荷台のフレームであっても良く、または、トレーラ等を前述のフレーム６０としても良い。

このように本発明の汚泥処理装置１を可搬式とすることにより、工事現場等の高含水汚泥が発生する現場において、発生した汚泥をその場で処理することができ、中間処理施設等に汚泥を搬送等する場合に比較してこれを低コストで処理することが可能となる。

以上説明した本発明の汚泥処理装置１を使用した汚泥処理の一例を説明すると、前述のように形成された汚泥処理装置１の攪拌槽１０内に、土木建築工事等により生じた汚泥を注入し、制御盤９０の操作により攪拌羽根３０を備えた攪拌軸２１，２２を回転させて汚泥の攪拌を開始すると共に、この攪拌されている汚泥中に前述の古紙破砕片を投入する。

古紙破砕片の投入は、前述のように攪拌槽１０上に設けられた古紙破砕片の投入口上に載置された破砕装置５を介して行われ、制御盤９０の操作によりこの破砕装置５に設けられたモータ５３を回転させてロータ５０ａ〜５０ｃを回転させる。そして、ロータ５０ａ〜５０ｃが回転している状態において破砕装置５のホッパ５２内に古紙破砕片の凝集塊を投入する。

古紙破砕片の凝集塊のサイズが過度に大きくホッパ５２内に投入することが困難である場合には、これを予めホッパ５２内に投入可能なサイズに切断、分割等しておき、これを前述の破砕装置５のホッパ５２内に投入しても良い。

このように、ロータ５０ａ〜５０ｃが回転する破砕装置５のホッパ５２内に前述の古紙破砕片の凝集塊を投入すると、投入された古紙破砕片の凝集塊の表面は、ロータ５０ａ〜５０ｃに取り付けられた引掻歯５１との衝突により叩解、掻解され、又は各引掻歯５１間に噛合された状態で逆方向に引っ張られる等して破砕され、個々の古紙破砕片に分解され、又は、比較的小さな塊に分割されて攪拌槽１０内に落下し投入される。

図５に示す実施形態のように、３本のロータ５０ａ〜５０ｃのうちの中央の一本５０ｂを他のロータ５０ａ，５０ｃに対して上方に偏倚して配置した構成にあっては、比較的大きな塊として投入された古紙破砕片の凝集塊は、他のロータ５０ａ，５０ｃよりも上方に配置された中央のロータ５０ｂに先ず衝突し、この中央のロータ５０ｂによってその中央部分を叩解乃至は掻解されて２つに分断され、その後、更に図中左右に配置された各ロータ５０ａ，５０ｃに設けられた引掻歯５１により叩解乃至は掻解されることから、個々の古紙破砕片乃至は所定サイズの塊に破砕、分解乃至は分割され易く、効率的に古紙破砕片の凝集塊を破砕可能なものとなっている。

しかも、全てのロータ５０（５０ａ〜５０ｃ）を同一の方向に回転させることにより、いずれか２本のロータ間を通過する古紙破砕片の凝集塊には、一のロータによる下向きの引っ掻き方向と、他方のロータによる上向きの引っ掻き方向とが作用するために、この塊を個々の古紙破砕片のほぐす作用が高い。

このようにして、各ロータ５０ａ〜５０ｃに設けられた引掻歯により叩解され、又は掻解されて個々の古紙破砕片に破砕、分解され、又は比較的小さな塊に破砕、分割された古紙破砕片の凝集塊は、各ロータ５０ａ〜５０ｃ間の間隔を通過可能な大きさの塊になると、ロータ５０ａ〜５０ｃ間の隙間を介して下方に落下しようとするが、このようにして下方に落下しようとする塊は、さらに中央のロータ５０ｂの下方に設けられた邪魔板５５によりその落下が妨げられ、この位置においてさらに２つのロータ（５０ａと５０ｂ又は５０ｂと５０ｃ）に設けられた引掻歯５１による叩解乃至は掻解されて更に細かくされる。

特に、ホッパ５２内壁とロータ５０ｃに設けられた引掻歯先端５１間の隙間に、これを塞ぐ隙間板５４ａを設け、又はロータ５０ａと前記邪魔板５５間の隙間を塞ぐ隙間板５４ｂを設けた構成にあっては、この部分を介して下方に落下しようとする古紙破砕片の凝集塊がさらにこの部分に止まってより小さな塊に破砕され、この破砕装置５により、投入された古紙破砕片の凝集塊は、個々の古紙破砕片に分解されるか、塊状として残ったものについても、直径乃至は１辺が５０mm以下に比較的細かく分割され、その後、その下方に配置された攪拌装置３の攪拌槽１０内に落下し、投入される。

攪拌槽１０内に投入された古紙破砕片は、その多くが個々の古紙破砕片に分解されており、また、塊の状態で投入されたものについても直径乃至は１辺が５０mm以下の比較的小さなものとして汚泥中に投入されることから、このようにして汚泥中に投入された古紙破砕片は、これを汚泥中に攪拌、分散することが容易で比較的短時間の攪拌によってこれを汚泥中に均一に分散させることができる。

このようにして、古紙破砕片を添加することにより、汚泥中の水分は古紙破砕片によって吸収され、流動状であった汚泥は次第に粘性を帯びて粘土状となる。このように汚泥が粘土状となり粘性を帯びると、汚泥中で回転する攪拌羽根３０にかかる抵抗が増し、攪拌羽根３０の回転を抑制する力が生じるが、前述のように、回転方向を幅方向とした板状の攪拌羽根３０は、このような粘土状に変化した汚泥中に良好に侵入し、また、突出片３２及び本体部３１によって、この粘土状の汚泥を移動させて攪拌する。

このようにして、汚泥の水分を古紙破砕片に吸収させた後、更に攪拌を継続しつつ、吸着剤や架橋剤等の薬剤を添加する。

これらの薬剤は、これを攪拌槽１０の上部に設けられた投入口１４等から人手により散布しても良く、また、液体の状態で提供される場合には、これを前述の薬液槽８０に予め充填しておき、制御盤９０の操作により該薬液槽８０と攪拌槽１０間を連通する配管中に設けられたポンプを駆動する等して、これを攪拌槽１０内に導入可能に構成しても良い。

薬液の導入は、ホース等により攪拌槽１０内の所定箇所（一箇所）より導入することもできるが、汚泥中に比較的短時間で万遍なく拡散させることができるよう、攪拌槽１０内の上部にノズル等を設けておき、このノズルを介して攪拌槽１０内に広範に散布するように構成しても良い。

このようにして薬剤を添加することにより、攪拌槽内の汚泥を構成する砂や土、投入された古紙破砕片が、一辺乃至は直径が５〜１０mm程度に固化すると共に団粒化する。

そして、このように汚泥の固化、団粒化が完了すると、攪拌槽１０の底部中央に設けられた排出口１９を開放し、この排出口１９より固化、団粒化した汚泥を攪拌槽１０外に排出する。

排出口１９を開放した状態において、さらに攪拌軸２１，２２を回転させ攪拌羽根３０による攪拌を継続すると、この攪拌羽根３０は、前述のようにその形状により各攪拌軸２１，２２の長さ方向の中心位置２３に汚泥を移動することから、このように攪拌軸２１，２２の回転を継続することにより、固化・団粒化された攪拌槽１０内の汚泥は、いずれも攪拌槽１０の中央側、従って排出口１９に向かって搬送され、排出口１９より落下して、攪拌槽１０外に排出される。

特に、攪拌軸２１，２２を図２に示す方向に相互に逆方向に回転する場合には、攪拌槽１０の底部に溜まった汚泥が攪拌羽根３０によって突出部１８の傾斜面に形成された排出口１９に向かって掻き出され、攪拌槽１０内の汚泥の量が少なくなった状態においてもこれを効率的に排出することができる。

排出口１９より排出された汚泥は、前述のように固化、団粒化しているために、その取り扱いが容易であり、これを排出口１９の下方に一端を配置されたベルトコンベア等（図示せず）によって搬出することができ、このベルトコンベアの他端を、本発明の汚泥処理装置１に隣接して停車したトラックの荷台上に配置しておけば、トラック等に対する積載を極めて簡単に行うことができる。

そして、このようにして排出された団粒化処理後の汚泥は、前述のように廃棄処理され、又は、植物の植生基盤材や埋め戻し材、盛土材、セメント混合材等として再生利用される。

次に、以上のように構成された本発明の汚泥処理装置を使用して汚泥処理を行った結果につき説明する。

容量３m^３の攪拌槽内に、水田より採取した泥に水を混合・調整して含水率が約３００％の汚泥を製造し、この汚泥約２．５m^３を処理対象とした。

使用した破砕装置の各ロータは、直径１１５mm、長さ８２０mmで、この外周に、突出長さ３０mm、軸方向の幅９０mmの引掻歯を、各ロータに対して９枚、それぞれ長さ方向に４０°ずつずらせて、９枚取り付けた。

このようにして、引掻歯の取り付けられたロータをいずれも９０min^−１の等速度で回転させて、１つの塊が約１０００×１０００×２００mm古紙破砕片の塊２つと、約１０００×５００×２００mmの塊１つの合計約１２５kgを前記ホッパ内に投入して、前記ロータと共に回転する引掻歯による叩解及び掻解によりこれを分解して攪拌槽内に投入した。

全ての古紙破砕片が前述の破砕装置を通過して攪拌槽内への投入が完了する迄の時間は、約５分で、これにより、前述の古紙破砕片の塊は、この凝集塊を構成する個々の古紙破砕片のほぐれた状態で、又は塊状のものにあっても直径乃至は一辺が５０mm以下の塊に分割された状態で攪拌槽内に投入された。

古紙破砕片の投入後、攪拌槽内にポリアクリル系ポリマー（粉状）：３kg、及び塩素系ポリ無機塩（液状）：適量を投入し、攪拌を継続した。攪拌の開始から、汚泥が固化、団粒化する迄の攪拌時間は合計約２０分で、この攪拌により回収された、団粒化された汚泥中には、比較的細かく破砕された古紙破砕片が汚泥を構成する土砂中に埋設状態で団粒化されていると共に、団粒後の各粒体相互の質のばらつきも少なく、従って投入された古紙破砕片は、２０分という比較的短時間の攪拌により均一に分散していることが確認できた。

以上説明した本発明の泥水処理装置は、汚泥の生じる各種土木作業、例えばシールド工法、杭打ち作業、地中連続壁基礎の形成、地質改良等により発生した高含水汚泥の処理に使用することができる他、河川や湖沼、ダム等において回収された、底部に溜まった土砂やヘドロ等の汚泥、その他、高含水汚泥の処理において使用することができ、土木建築現場、廃棄物処理施設、河川、湖沼等の管理事業等の各種の分野において利用可能である。

特に、この汚泥処理装置を可搬式とする場合には、汚泥の回収後、この回収された汚泥を例えば中間乾燥処理施設まで搬送することなく、汚泥の回収された現場において直ちに処理することができるため、その利用可能性は大きい。

汚泥処理装置の全体構造を示す正面図。 図１のII−II線概略断面図。 破砕装置の平面図。 破砕装置の正面図。 図３のV−V線断面図。

符号の説明

１ 汚泥処理装置
３ 攪拌装置
５ 破砕装置
７ シリンダ
１０ 攪拌槽
１１ 脚部
１２ 底部
１３ 注入口（汚泥の）
１４ 投入口（吸水材の）
１５，１６ 側壁
１７ 蓋体
１８ 突出部
１９ 排出口
２１，２２ 攪拌軸
２３ 中央部（攪拌軸の長さ方向中央部）
２７ 軸受
３０ 攪拌羽根
３１ 本体部
３２ 突出片
４０ モータ
５０（５０ａ〜５０ｃ） ロータ
５１ 引掻歯
５２ ホッパ
５２ａ〜５２ｄ 側壁
５３ モータ
５４ａ，５４ｂ 隙間板
５５ 邪魔板
５５ａ 一端（邪魔板の）
５５ｂ 他端（邪魔板の）
５６ａ，５６ｂ_１，５６ｂ_２，５６ｃ スプロケット
６０ フレーム
７０ 発電機
８０ 薬液槽
９０ 制御盤

Claims (3)

1. 高含水汚泥に古紙破砕片及び薬剤を投入すると共に、これらを攪拌して前記高含水汚泥を固化、団粒化する汚泥処理に使用され、
   上部に前記古紙破砕片の投入口が設けられた攪拌槽を備えると共に、該攪拌槽内に注入された汚泥を、前記古紙破砕片及び薬剤と共に攪拌する攪拌装置と、
   前記攪拌装置の攪拌槽に設けられた前記投入口上に配置され、圧縮により凝集された古紙破砕片の凝集塊を、所定大以下の塊乃至は該凝集塊を構成する個々の古紙破砕片に破砕して前記投入口内に投入する破砕装置を備えたことを特徴とする汚泥処理装置。
2. 前記破砕装置は、前記攪拌装置の攪拌槽に設けられた前記投入口と連通する排出口を備えたホッパと、
   前記ホッパ内にその軸線方向を水平方向として回転可能に配置されたロータと、
   前記ロータの外周より突出し、前記ホッパ内に投入された前記古紙破砕片の凝集塊を破砕する引掻歯を備えたことを特徴とする請求項１記載の汚泥処理装置。
3. 前記破砕装置が、それぞれに備えられた前記引掻歯が相互に干渉しない状態に平行に配置された３本のロータを備えると共に、
   前記ロータのうち、中央に配置されたロータを他のロータに対して上方に偏倚して配置したことを特徴とする請求項２記載の汚泥処理装置。
   

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