JP2006181523A - 汚泥処理装置および汚泥処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 夾雑物が含まれる汚泥の処理装置および処理方法を提供する。
【解決手段】 大瓦礫除去装置１００で大瓦礫が除去された汚泥は、搬送用ベルトコンベア２００および投入用ベルトコンベア３０２によって、固化材とともに固化処理装置５００に投入される。汚泥は、回転する回転筒５２０の羽根５２３で掻き上げられて固化材と混合される。汚泥には、夾雑物が含まれるが、羽根５２３が筒状部５２１に固定される板状部材であって単純な形状であることや、筒状部５２１の内周面に立設する高さがそれほど高くないことから、夾雑物によって羽根５２３が破損することはない。固化材と混合されてほぐれやすい土砂の状態となった汚泥は、夾雑物分離装置６００で土砂と夾雑物とに分離される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、建設現場などで発生する汚泥の処理技術に関する。

シールド工事や建設工事などで発生する含水比の高い汚泥を運搬、再利用するために、汚泥に固化材などを混合することで固化処理する方法が知られている。このような固化処理を行う装置として、たとえば、横型円筒形状の回転ドラムの内部で高含水泥土を固化材と混合することで泥土を固化する装置が知られている（特許文献１参照）。

特公平８−２２４３２号公報

この装置には、汚泥を回転ドラムの内部に投入するスクリューコンベアが設けられている。また、回転ドラムの内部には、固化助剤を添加するスクリューフィーダが挿入されて配設されている。汚泥には大きな石やコンクリート塊や金属物などの夾雑物が含まれることがあるので、夾雑物によるスクリューコンベアやスクリューフィーダなどの破損を防止するため、この装置で汚泥を処理する前に、汚泥に含まれる夾雑物を取り除く必要がある。しかし、粘土状の泥土など粘度が高い汚泥では、夾雑物に汚泥が付着するため、夾雑物の除去が困難である。

（１） 請求項１の発明による汚泥処理装置は、略横型の筒形状を呈し、筒の軸を中心に回転駆動される回転筒を備え、その回転筒内で夾雑物を含む汚泥を固化材と混合して改質する混合装置と、混合装置で固化材と混合された混合物から夾雑物を分離して改質された再生土砂を得る分離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に記載の汚泥処理装置において、夾雑物を含んだ汚泥を混合装置に投入する投入手段をさらに備えることを特徴とする。
（３） 請求項３の発明は、請求項２に記載の汚泥処理装置において、夾雑物を含んだ汚泥を投入手段で混合装置に投入する前に、夾雑物よりも大きな岩石等を汚泥から除去する除去装置をさらに備えることを特徴とする。
（４） 請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の汚泥処理装置において、混合装置は、回転筒の内周面に、回転筒の軸に対して傾斜した攪拌羽根が立設されていることを特徴とする。
（５） 請求項５の発明による汚泥処理方法は、夾雑物を含む汚泥を固化材と混合して改質し、固化材と混合された混合物から夾雑物を分離して改質された再生土砂を得ることを特徴とする。

本発明によれば、夾雑物を含む汚泥を固化材と混合して改質し、固化材と混合された混合物から夾雑物を分離して改質された再生土砂を得ることとした。これにより、汚泥から夾雑物を取り除かなくても汚泥処理ができるので、粘土状の泥土のような粘度が高い汚泥など、汚泥の改質処理に先だって夾雑物を分離することが困難であった汚泥でも、容易に改質処理ができる。

−−−全体構成−−−
図１〜５を参照して、本発明による汚泥処理装置の一実施の形態を説明する。図１は、汚泥処理装置の全体構成を示す平面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。汚泥処理装置は、大瓦礫除去装置１００と、搬送用ベルトコンベア２００と、汚泥投入装置３００と、固化材投入設備４００と、固化処理装置５００と、夾雑物分離装置６００とを備えている。大瓦礫除去装置１００は、大きな石やコンクリート塊や金属物などの様々な夾雑物を含む汚泥が投入される投入ホッパ１０１と、汚泥に含まれる夾雑物の内、特に大きな岩石等（大瓦礫）を分離するバースクリーン１０２と、バースクリーン１０２から斜め下方に延在する大瓦礫シュート１０３とを備えている。なお、以下の説明では、汚泥が搬送および処理される各工程において、汚泥の投入側を上流と呼び、搬送および処理された後の汚泥が排出される排出側を下流と呼ぶ。

投入ホッパ１０１は、３方を囲むようにバースクリーン１０２の上部でフレーム１０４に固定され、投入された大瓦礫などを含む汚泥をバースクリーン１０２に導く。バースクリーン１０２は、篩網の役割を果たすように棒状部材が格子状に配設された篩であり、後述する搬送用ベルトコンベア２００の上流側端部の上部に配設されるように、フレーム１０４の所定の高さ位置に設置される。バースクリーン１０２の目開きは、たとえば略６００ｍｍとされる。バースクリーン１０２の表面は、投入ホッパ１０１によって囲まれていない一方に向かって下がるように傾斜した状態で固定されている。大瓦礫シュート１０３は、バースクリーン１０２の斜め下方に向かう一端から大瓦礫除去装置１００の設置面高さ、すなわち地表まで延在する傾斜板である。

図２に示すように、搬送用ベルトコンベア２００は、上流側の端部２０１がバースクリーン１０２の下部に配設され、下流側の端部２０２が汚泥投入装置３００のホッパの上部に配設されたベルトコンベアであり、大瓦礫除去装置１００で大瓦礫が除去された汚泥を汚泥投入装置３００に投入する。なお、搬送用ベルトコンベア２００は不図示の駆動モータによって駆動される。搬送用ベルトコンベア２００の駆動速度は、駆動モータの回転数を制御する不図示のインバータによって適宜変更可能である。

図３は、搬送用ベルトコンベア２００より下流の工程についての平面図であって、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。図４は、搬送用ベルトコンベア２００より下流の工程についての立面図であって、図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。汚泥投入装置３００は、固化処理装置５００と共通の架台に設置された装置であり、ホッパ３０１と投入用ベルトコンベア３０２とを備えている。ホッパ３０１は、投入用ベルトコンベア３０２の上部に配設され、搬送用ベルトコンベア２００で搬送された汚泥を投入用ベルトコンベア３０２へ導く。投入用ベルトコンベア３０２は、下流側の端部が固化処理装置５００の回転筒の上流側端部から内部に挿入された状態で配設されている。なお、投入用ベルトコンベア３０２は不図示の駆動モータによって駆動される。投入用ベルトコンベア３０２の駆動速度は、駆動モータの回転数を制御する不図示のインバータによって適宜変更可能である。

固化材投入設備４００は、固化材を貯留する固化材サイロ４０１と、固化材供給装置４０２とを備え、汚泥投入装置３００および固化処理装置５００の近傍に設置されている。固化材供給装置４０２は、たとえばスクリューフィーダのような定量供給装置であり、固化材サイロ４０１から固化材を切り出して、投入用ベルトコンベア３０２で搬送される汚泥に添加する。固化材供給装置４０２の上流側の投入口は固化材サイロ４０１の下部に接続され、下流側の排出口はホッパ３０１と固化材処理装置５００との間の投入用ベルトコンベア３０２の上部に配設される（図２）。固化材は、汚泥の水分を吸収するとともに、汚泥と混合されることで、混合物の強度を増加させるものであり、たとえば、生石灰、セメント、石膏粉、あるいはこれらの混合物などが用いられる。

図５は、固化処理装置５００の断面図である。固化処理装置５００は、汚泥投入装置３００から供給される汚泥と固化材とを、回転する横型円筒の内部で掻き上げながら混合することで汚泥を改質処理して再生土砂（再生土）を生成する装置であり、ローラ５１０と、回転筒５２０とを備えている。ローラ５１０は、汚泥投入装置３００と共通の架台に取り付けられており、回転筒５２０を略水平に保ちながら、回転筒５２０の回転軸を中心に回転可能に支持する。

ローラ５１０は、少なくとも回転筒５２０の上流側に一対、下流側に一対設けられ、回転筒５２０を少なくとも４点で回転可能に支持する。本実施の形態の固化処理装置５００では、ローラ５１０は、回転筒５２０の上流側に一対、下流側に二対設けられ、回転筒５２０を６点で回転可能に支持する。６つのローラ５１０のうち、少なくとも一つには、減速機付き電動機（不図示）が設けられており、回転筒５２０を回転駆動する。回転筒５２０の回転数、すなわち、減速機付き電動機の回転数は、不図示のインバータによって適宜変更可能である。

回転筒５２０は、略円筒形状の筒状部５２１と、筒状部５２１の上流側の端面に取り付けられた端板５２２と、筒状部５２１の内周面に筒状部５２１の略全長にわたって断続的に立設された羽根５２３とを備えている。なお、図５では、固化処理装置５００の構造を模式的に表しているため、回転筒５２０の各部の寸法比や、羽根５２３の数や長さ、傾きなどは、図５に図示したものに限られない。端板５２２の中央には開口５２２ａが設けられており、上述のように、投入用ベルトコンベア３０２の下流側の端部が開口５２２ａから回転筒５２０の内部に挿入される。筒状部５２１の下流側の端面は開口端となっており、夾雑物分離装置６００の回転筒の上流側端部から内部に挿入される。

羽根５２３は、回転筒５２０が回転駆動されたときに、回転筒５２０の内部に投入された汚泥と固化材とを掻き上げて混合する。回転筒５２０が回転駆動されたときに、汚泥と固化材とを下流に向かって搬送するように、羽根５２３は、回転筒５２０の回転軸に対して水平となる角度位置から所定の角度だけ傾斜させた状態で筒状部５２１の内周面に立設されている。回転筒５２０は略水平になるように支持されているので、回転筒５２０の内部の混合物が下流に移動しにくいが、羽根５２３による搬送作用によって、十分な混合時間を確保しつつ、混合物を下流に搬送できる。

図４に示すように、夾雑物分離装置６００は、固化処理装置５００で固化材と混合された汚泥（再生土）と、汚泥に含まれる夾雑物とを分離する装置であり、回転支持装置６１０と、回転筒６２０とを備えている。すなわち、夾雑物分離装置６００は、いわゆるトロンメルと同様の構造を有する分級（分離）装置である。回転支持装置６１０は、固化処理装置５００が設置された架台から延在するように配設された架台に取り付けられており、回転筒６２０を上流から下流に向かって下り勾配となるように傾斜させた状態で、回転筒６２０の回転軸を中心に回転可能に支持する。

回転支持装置６１０は、少なくとも回転筒６２０の上流側に一基、下流側に一基設けられ、上流側もしくは下流側の回転支持装置６１０の少なくともいずれか一方には、減速機付き電動機（不図示）が設けられており、回転筒６２０を回転駆動する。回転筒６２０の回転数、すなわち、減速機付き電動機の回転数は、不図示のインバータによって適宜変更可能である。

回転筒６２０には、両端が開口した略円筒形状の筒状部６２１の側面に略正方形形状の多数の開口６２２が設けられている。開口６２２の大きさ、すなわち目開きは、たとえば略２５０ｍｍとされる。夾雑物分離装置６００を支持する架台は、後述するように、再生土が回転筒６２０の開口６２２から地表に落下するように、回転筒６２０の下方に当たる部分が開口している。

−−−汚泥処理−−−
シールド工事や建設工事などで発生する汚泥には、泥土に大きな石やコンクリート塊や金属物などの夾雑物が含まれることがある。このように、様々な夾雑物が含まれる含水比の高い汚泥は、本実施の形態の汚泥処理装置によって、次のように処理される。夾雑物などを含む汚泥は、図２に示すように重機１０などによって、大瓦礫除去装置１００の投入ホッパ１０１に投入される。粘土状の泥土のような粘度が高い汚泥であっても、大瓦礫除去装置１００に投入されると、バースクリーン１０２の目開きよりも小さな夾雑物と泥土とは、自重でバースクリーン１０２の目開きを通過して、下方に配設された搬送用ベルトコンベア２００の上流側のベルト上に落下する。汚泥に含まれるバースクリーン１０２の目開きよりも大きな大瓦礫は、傾斜して配設されたバースクリーン１０２および大瓦礫シュート１０３に沿って自重で地表に落下する。

大瓦礫除去装置１００で大瓦礫が除去された汚泥は、搬送用ベルトコンベア２００によって搬送されて、汚泥投入装置３００のホッパ３０１に投入された後、投入用ベルトコンベア３０２によって、固化処理装置５００の回転筒５２０の内部に投入される。投入用ベルトコンベア３０２を駆動する駆動モータの回転数をインバータによって制御することで、固化処理装置５００に汚泥を定量的に供給できる。なお、固化処理装置５００に投入される汚泥には、投入用ベルトコンベア３０２による搬送の途中で、固化材供給装置４０２によって固化材サイロ４０１から切り出された固化材が定量的に添加される。

固化材が添加された汚泥は、固化処理装置５００に投入されると、回転する回転筒５２０の内部で羽根５２３によって掻き上げられることで、固化材と混合される。回転筒５２０に投入される汚泥には、上述のように夾雑物が含まれるが、羽根５２３が筒状部５２１に固定される板状部材であって単純な形状であることや、筒状部５２１の内周面に立設する高さがそれほど高くないことから、大瓦礫除去装置１００では除去できない程度の大きさの夾雑物が汚泥に混入していても羽根５２３が破損することはない。

汚泥は固化材と混合されると、固化材による水分吸収により土粒子間の水分が低下し、土粒子間の結合力が低下することで、ほぐれやすい土砂の状態となる。固化材と汚泥とは、羽根５２３によって混合されながら下流へ搬送されて、夾雑物分離装置６００に投入される。

ほぐれやすい土砂の状態となった汚泥が、夾雑物分離装置６００に投入されると、土砂が回転駆動される回転筒６２０の開口６２２から下方に落下して、地表に堆積する。大瓦礫除去装置１００で分離できずに汚泥に混入していた夾雑物は、汚泥に固化材が添加されたことで、汚泥の土砂分から分離されやすくなっており、回転筒６２０の下流の開口端から排出されて、地表に堆積する。このように、本実施の形態の汚泥処理装置では、夾雑物を含んだ汚泥に固化材を混合することで、汚泥の改質処理を行い、その後夾雑物を分離することで、再利用可能な再生土を得られる。回転筒６２０の下方に落下して、地表に堆積した再生土は、重機２０などによって別途搬送される（図１，３）。なお、分離された夾雑物は、別途粉砕処理や選別処理に送られて、再利用できるように処理される。

本発明による汚泥処理装置では、次の作用効果を奏する。
（１） 夾雑物を含む汚泥を、固化処理装置５００で固化材と混合して改質した後、夾雑物分離装置６００で夾雑物を分離することで、再利用可能な再生土を得るように構成した。これにより、汚泥から夾雑物を取り除かなくても汚泥処理ができるので、粘土状の泥土のような粘度が高い汚泥など、汚泥の改質処理に先だって夾雑物を分離することが困難であった汚泥でも、容易に改質処理ができる。したがって、汚泥の処理コストを大幅に低減することができる。また、様々な性状の汚泥を処理することができるので、汚泥処理装置の汎用性を高めることができる。

（２） 夾雑物を分離する前に固化処理装置５００で固化材と混合するように構成したので、汚泥がほぐれやすい土砂の状態となり、夾雑物との分離が容易となる。これにより、効率的に汚泥から夾雑物を分離できるので、汚泥の処理能力を高めることができる。
（３） 汚泥と固化材とを、固化処理装置５００の回転筒５２０の内部で混合するように構成した。これにより、十分な混合時間を確保できるので、再生土の品質を向上できる。

（４） 汚泥投入装置３００によって固化処理装置５００に汚泥を投入するように構成した。これにより、固化処理装置５００に汚泥が定量的に投入されるので、固化処理装置５００における改質処理が安定化して、再生土の品質を安定化できる。
（５） 大瓦礫除去装置１００で汚泥に含まれる大瓦礫を除去するように構成した。容易に汚泥と分離できる大瓦礫を改質処理に先立って汚泥から分離することで、下流の工程の各機器への負担を低減できる。したがって、各機器の摩耗や破損を防止できるので、ランニングコストを低減できる。

（６） 固化処理装置５００の筒状部５２１の内周面に、板状部材である羽根５２３を立設した。羽根５２３が筒状部５２１に固定された板状部材であって単純な形状であることや、筒状部５２１の内周面に立設する高さがそれほど高くないことから、夾雑物によって羽根５２３が破損することがないので、汚泥に夾雑物が含まれていても汚泥を処理することができ、汚泥処理の前処理を大幅に簡略化できる。また、固化処理装置５００の耐久性を高めることができる。羽根５２３によって汚泥と固化材とを効率的に混合できるので、生成される再生土の品質を高めることができる。

（７） 固化処理装置５００の筒状部５２１の内周面に設けられた羽根５２３は、回転筒５２０の回転軸に対して水平となる角度位置から所定の角度だけ傾斜させた状態で筒状部５２１の内周面に立設されている。これにより、回転筒５２０が回転駆動されたときに、汚泥と固化材とを効率的に混合できるとともに、汚泥と固化材とを下流に向かって搬送できるので、固化処理装置５００の処理能力を向上できる。

（８） 固化処理装置５００で改質処理されて、ほぐれやすい土砂の状態となった汚泥を、いわゆるトロンメルと同様の構造を有する夾雑物分離装置６００で土砂と夾雑物とに分離するように構成した。夾雑物分離装置６００は構造が単純で、夾雑物の分離能力が高いので、低コストで大量の汚泥を処理できる。

−−−変形例−−−
（１） 上述の説明では、固化処理装置５００で改質処理されて、ほぐれやすい土砂の状態となった汚泥を、いわゆるトロンメルと同様の構造を有する夾雑物分離装置６００で土砂と夾雑物とに分離するように構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、夾雑物分離装置６００の代わりに振動スクリーンやいわゆるグリズリーなどの他の分級（分離）装置を用いてもよい。

（２） 上述の説明では、固化処理装置５００および夾雑物分離装置６００は、その断面形状が円形であるが、本発明はこれに限定されない。たとえば、固化処理装置５００や夾雑物分離装置６００の断面形状が多角形であってもよい。この場合であっても、上述の説明と同様の作用効果を奏する。
（３） 上述の説明では、バースクリーン１０２の目開きを略６００ｍｍとし、開口６２２の目開きを略２５０ｍｍとしたが、本発明はこれに限定されず、それぞれの目開きを任意の値に設定してもよい。

（４） 上述の説明では、羽根５２３は、回転筒５２０の回転軸に対して水平となる角度位置から所定の角度だけ傾斜させた状態で筒状部５２１の内周面に立設された板状部材であるが、本発明はこれに限定されない。汚泥に含まれる夾雑物による破損が防止できる形状であり、汚泥と固化材とを十分に混合できる形状であれば、羽根５２３の形態は、上述の説明による形態に限られず、種々の変形が可能である。

（５） 上述の説明では、固化処理装置５００の回転筒５２０は略平行に支持されているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、上流から下流に向かって下り勾配となるように回転筒５２０を傾斜させて支持してもよい。この場合、混合物を下流に搬送する作用が強められる。逆に、上流から下流に向かって上り勾配となるように回転筒５２０を傾斜させて支持してもよい。この場合、混合物を下流に搬送する作用が弱められて、回転筒５２０における混合物の滞留量が増えるので、混合時間を増やすことができる。上流から下流に向かって上り勾配となるように回転筒５２０を傾斜させて支持した場合であっても、上述した羽根５２３による搬送作用によって、混合物を下流に搬送できる。

（６） 上述の説明では、インバータ制御の投入用ベルトコンベア３０２で搬送される汚泥に、固化材供給装置４０２によって固化材を定量的に添加するように構成しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、搬送用ベルトコンベア２００または投入用ベルトコンベア３０２に既知のコンベアスケールを設けて汚泥の搬送量を計測し、計測された搬送量に見合った固化材を切り出して添加するように構成してもよい。
（７） 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変形例において、たとえば、混合装置が固化処理装置５００に、分離装置は夾雑物分離装置６００に、投入手段は汚泥投入装置３００に、除去装置は大瓦礫除去装置１００に、攪拌羽根は羽根５２３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。

本発明による汚泥処理装置の全体構成を示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。 図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。 固化処理装置５００の断面図である。

符号の説明

１００ 大瓦礫除去装置 ２００ 搬送用ベルトコンベア
３００ 汚泥投入装置 ３０２ 投入用ベルトコンベア
４００ 固化材投入設備 ５００ 固化処理装置
５２０ 回転筒 ５２３ 羽根
６００ 夾雑物分離装置

Claims (5)

1. 略横型の筒形状を呈し、筒の軸を中心に回転駆動される回転筒を備え、その回転筒内で夾雑物を含む汚泥を固化材と混合して改質する混合装置と、
   前記混合装置で固化材と混合された混合物から夾雑物を分離して改質された再生土砂を得る分離装置とを備えることを特徴とする汚泥処理装置。
2. 請求項１に記載の汚泥処理装置において、
   前記夾雑物を含んだ汚泥を前記混合装置に投入する投入手段をさらに備えることを特徴とする汚泥処理装置。
3. 請求項２に記載の汚泥処理装置において、
   前記夾雑物を含んだ汚泥を前記投入手段で前記混合装置に投入する前に、前記夾雑物よりも大きな岩石等を前記汚泥から除去する除去装置をさらに備えることを特徴とする汚泥処理装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の汚泥処理装置において、
   前記混合装置は、前記回転筒の内周面に、前記回転筒の軸に対して傾斜した攪拌羽根が立設されていることを特徴とする汚泥処理装置。
5. 夾雑物を含む汚泥を固化材と混合して改質し、
   固化材と混合された混合物から夾雑物を分離して改質された再生土砂を得ることを特徴とする汚泥処理方法。

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