JP2013121568A - 建設汚泥のリサイクル方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 建設汚泥の循環資源化処理と、焼却灰の処理を簡単な構成で低コストにして実現する。
【解決手段】水分を含む建設汚泥から複数の粒径区分別に固形分を選別しつつ清水を排出する砂土成分選別工程と、焼却灰と、砂土成分選別工程で選別された固形分中からさらに選択された所定の固形分からなる改良土と、セメントと、水と、を所定の配合割合で混合する混合攪拌工程と、混合攪拌工程で混合された混合物を固化させて固化体を形成する工程と、大塊集積工程で得られた固化体を所定粒径に破砕して骨材を生成する工程と、を含む。主要材料すべてが廃棄物として従来は処理されるものを有価物として有効利用できる。さらに、都市ゴミ等の焼却灰を強度を備えた道路用下層路盤材として実用再生可能な再生骨材を得る。

【選択図】図１

Description

本発明は、建設汚泥のリサイクル方法に係り、特に、建設汚泥と焼却灰のリサイクル有効利用とともに、それらの適正な処理を同時に行う建設汚泥のリサイクル方法に関する。

近時、わが国において産業活動で排出される産業廃棄物の全排出量は４億トン程度に達しており、そのうち建設業関係の排出量は、７，６００万トン程度で全排出量の２０％程度を占める（平成２０年度環境省調査）。これらの建設廃棄物中の４５０万トン程度が建設汚泥である。建設汚泥は、建設工事において発生する建設泥土を多量の水とともに含む産業廃棄物であり、建設工事に係る掘削工事から生じる泥状の掘削物および泥水等とされ、この建設汚泥は産業廃棄物のうち無機性の汚泥として取り扱われる。建設汚泥に該当する泥状の状態とは、標準仕様ダンプトラックに山積みができず、また、その上を人が歩けない状態をいい、この状態を土の強度を示す指標でいえば、コーン指数がおおむね200kN/m2以下または一軸圧縮強さがおおむね50kN/m2以下のものである。これらの建設汚泥についても、無断放棄は許されず所定の場所に埋立処理が義務付けられている。通常は、これらの建設汚泥は、脱水、乾燥などの中間処理を経由して例えば安定型等の最終処分場に運ばれ、埋め立てられる。そして、最終処分場の残余年数は平成１８年度において、首都圏で３．４年、近畿圏で６．２年と算出されており、最終処分場の残余年数が逼迫している現状において、最終処分場での処理が必要となる建設汚泥について、その有効な処理あるいはリサイクル方法についての提案が待望されている。

一方、人の生活、産業活動で廃棄物が排出されるのは不可避であり、その処理についは焼却か、埋め立て処理が必要となる。焼却処理物からは焼却灰が生じ、結局その焼却灰は最終処分場としての埋め立て処理場で処理される。ところで、焼却処理において、都市ごみや有機汚泥、下水道汚泥等の焼却灰を含む燃焼残渣は１年間で約２００万トン以上が排出されるが、これらの焼却残渣は一般にはダイオキシン、有害物質溶出を配慮しながら、薬剤や固化剤を用いて重金属等有害物質を固定化あるいは除去して無害化処理後に産業廃棄物として埋め立て処理されている。そして、今日、年間５０００万トンもの一般廃棄物が排出される一方、上述のごとく、最終埋め立て処分場は数年後に満杯となる予測があり、廃棄物処理は早急に対応すべき喫緊の課題である。これに対し、近時、焼却灰の処理及び有効利用を図るために、特許文献１の方法が提案されている。

特許文献１の方法は、下水道汚泥又は都市ゴミの焼却灰に水を加えて攪拌し、石灰系固化剤を加えて固化し、成型することにより、焼却灰に含まれる有害物質を封じ込めるようにしたもので、無害化処理をすることなく成型固化させて有害金属成分の溶出を防止しようとするものである。

特開平１１−３３５１７号公報

しかしながら、上述した従来の方法では、単に焼却灰にセメント系またはアスファルト系固化剤を加えて成形したものであるから、骨材がなく成形体の強度が弱いので、公的に定められた適正基準を充足する必要がある道路路盤材や、その他の構造物用の石材等としては現実には使用できないものであった。また、使用するセメント系成分が多量に必要となり、コスト高となって通常の埋立処理費用を大幅に超える費用負担が必要となる問題がある。さらに、成形体での焼却灰の消費量は少なく、焼却灰の処理自体が有効に行いがたいという問題があった。これに対し、例えば砂等のセメント用骨材を混合させることが考えられるが、もともと焼却灰自体が焼却処理されて多孔質となっているものであるから、単に砂を混合させただけではそれらの相互の結合が脆弱で成形体全体の強度が弱く、現実には構造材の構成要素としては適用できないものであった。

本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で低コストにして都市ゴミ等の焼却灰及び建設汚泥の充分な量を効果的に処理でき、しかも、構造物等の構成要素として適用可能な充分な強度を有する石材を製造し得る建設汚泥のリサイクル方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、水分を含む建設汚泥Ｓから複数の粒径区分別に砂土成分を選別しつつ清水を排出する砂土成分選別工程１と、砂土成分選別工程１で選別された砂土成分中からさらに選択された所定の砂土成分からなる改良土Ｎと、セメントと、水と、焼却灰と、を混合攪拌容器１０２内で所定の配合割合で混合攪拌する混合攪拌工程２と、混合攪拌工程２の混合攪拌容器１０２から混練物を連続排出して大塊に集積させる工程３と、大塊集積工程３の大塊混練物を加圧する工程４と、加圧後の大塊を固化養生する工程５と、固化後の大塊Ｑを所定粒径に破砕して石材を生成する工程６と、を含む建設汚泥のリサイクル方法から構成される。廃棄対象の建設汚泥や焼却灰を水、セメント等と混合攪拌し、連続排出させて大塊固化体を形成し、固化後に再破砕することにより再生骨材を得る。建設汚泥や焼却灰の回収から、プラントシステムへの投入、建設汚泥の改良土の選別回収、清水分離、分離清水の原料投入部への供給という循環システムを構築できる。
建設汚泥は、通常は特別に建設した高価な建設汚泥プラントを経由し長い日数をかけて処理した後でなければ、砂成分と清水との分離ができず、さらにはそれらはそれぞれ産業廃棄物として埋め立てられたり、河川放流されていたものであり、本願発明では、簡単な設備と比較的短時間で交換価値のない焼却灰と建設汚泥を用いて有価物を生成させることができる。さらに、有償での廃棄依頼が通常である焼却灰や建設汚泥の処分を同時に行える。

その際、改良土Ｎは、砂土成分選別工程１で選別された砂土成分中から選択された粒径７５μｍ〜５ｍｍ未満の砂Ｌ及び粒径７５μｍ未満の微粒子土Ｍを含み、該改良土Ｎが所定配合割合で混合攪拌工程２に投入されるとよい。これによって、強度を保持した土木建築用石材原料を形成する。

また、混合攪拌工程２での水−セメント比が１６重量％〜２８重量％であるとよい。

また、混合攪拌工程２での水−セメント比が１６重量％〜２８重量％であり、その際の改良土の微粒子土−砂比が１３重量％〜１５０重量％とするとよい。

さらに、砂土成分選別工程１は、建設汚泥投入部１０と、建設汚泥投入部で投入された建設汚泥から複数の粒径区分別に砂土成分を選別する砂土成分選別部２０と、砂土成分選別部２０で排出される汚水から清水を分離する清水分離部５０と、清水分離部５０で分離された清水を建設汚泥投入部１０へ還流させる還流部７０と、からなる循環システムを含み、砂土成分選別部２０は、汚泥のオーバフロー壁２９導入と螺旋体３０の回転搬送により微粒子土Ｍを含む懸濁水と砂土成分中の砂成分を機械式で連続分離回収する連続選別回収部２４（３２）と、を有し、清水分離部５０は、砂土成分選別部２０での砂成分回収後の残渣である所定粒径サイズ以下の微粒子土固形分を含む泥水を薬剤フロック化処理した後に多数微小孔シート付き槽体５７により容器ろ過式で清水を分離させる清水生成装置５４を有するとよい。これによって、焼却灰の消費量を多くとれる。同時に、建設汚泥の有効利用性を向上させる。

本発明に係る建設汚泥のリサイクル方法によれば、水分を含む建設汚泥から複数の粒径区分別に砂土成分を選別しつつ清水を排出する砂土成分選別工程と、砂土成分選別工程で選別された砂土成分中からさらに選択された所定の砂土成分からなる改良土と、セメントと、水と、焼却灰と、を混合攪拌容器内で所定の配合割合で混合攪拌する混合攪拌工程と、混合攪拌工程の混合攪拌容器から混練物を連続排出して大塊に集積させる工程と、大塊集積工程の大塊混練物を加圧する工程と、加圧後の大塊を固化養生する工程と、固化後の大塊を所定粒径に破砕して石材を生成する工程と、を含む構成であるから、簡単な設備と低コストにより、さらに短時間での廃棄物の処理と有価物骨材への再生をほぼ同時期に実現することができる。また、容量限界が近い最終処分場において、産業廃棄物として埋立処理を行なうことなく、建設汚泥及び有機ゴミや有機汚泥等の焼却灰の両方を同時に建設、土木等での構築物、構造物用固化骨材としての有価物として再生でき、循環資源として再利用することができる。その結果、建設汚泥の有効リサイクルばかりでなく、焼却灰の有効リサイクルを行い、同時に環境保全にも資する。特に、廃棄対象の建設汚泥や焼却灰を水、セメント等と混合攪拌し、連続排出させて大塊固化体を形成し、固化後に再破砕することにより再生骨材を得る結果、建設汚泥や焼却灰の回収から、プラントシステムへの投入、建設汚泥の改良土の選別回収、清水分離、分離清水の原料投入部への供給という処理、再生のための循環システムを構築できる。また、簡単な設備と比較的短時間で交換価値のない焼却灰と建設汚泥を用いて有価物を生成させることができる。

また、改良土は、砂土成分選別工程で選別された砂土成分中から選択された粒径７５μｍ〜５ｍｍ未満の砂及び粒径７５μｍ未満の微粒子土を含み、該改良土が所定配合割合で混合攪拌工程に投入されるようにすることにより、例えば道路路盤材等の建築、土木用原料石材として利用しやすいサイズの石材を再生することができる。また、分級、篩い工程等において既成の装置等を用いて簡易に処理することが可能である。

また、混合攪拌工程での水−セメント比が１６重量％〜２８重量％であることにより、建設汚泥と焼却灰とを主原料とした再生骨材原料として有効な固化体硬度を保持し得る水・セメント配合を設定することができ、再生骨材製造を安定的に行なわせることができる。

また、混合攪拌工程での水−セメント比が１６重量％〜２８重量％であり、その際の改良土の微粒子土−砂比が１３重量％〜１５０重量％であることにより、建設汚泥と焼却灰を用いた建築、土木用再生骨材製造の配合を正確に設定でき、道路路盤材等の建築、土木用原料石材として利用可能な石材製造を安定的に実現させ得る。

さらに、砂土成分選別工程は、建設汚泥投入部と、建設汚泥投入部で投入された建設汚泥から複数の粒径区分別に砂土成分を選別する砂土成分選別部と、砂土成分選別部で排出される汚水から清水を分離する清水分離部と、清水分離部で分離された清水を建設汚泥投入部へ還流させる還流部と、からなる循環システムを含み、砂土成分選別部は、汚泥のオーバフロー壁導入と螺旋体の回転搬送により微粒子土を含む懸濁水と砂土成分中の砂成分を機械式で連続分離回収する連続選別回収部と、を有し、清水分離部は、砂土成分選別部での砂成分回収後の残渣である所定粒径サイズ以下の微粒子土固形分を含む泥水を薬剤フロック化処理した後に多数微小孔シート付き槽体により容器ろ過式で清水を分離させる清水生成装置を有する構成とすることにより、廃棄対象の建設汚泥や焼却灰を水、セメント等と混合攪拌し、連続排出させて大塊固化体を形成し、固化後に再破砕することにより再生骨材を得、建設汚泥や焼却灰の回収から、プラントシステムへの投入、建設汚泥の改良土の選別回収、清水分離、分離清水の原料投入部への供給という処理、再生のための循環システムを具体的に実現することができる。特に、建設汚泥の処理工程が工程間で途絶えることなく、連続して維持させることができ、建設汚泥処理を円滑化し、処理効率を向上させることができる。

本発明に係る建設汚泥のリサイクル方法における砂土成分選別工程の実施例プラント概念構成説明図である。 図１の建設汚泥処理プラントの固形選別部での機械式分離回収部の概念構成説明図である。 図１の処理プラントにより得られる改良土を用いた骨材製造工程を説明するフローチャート図である。 図３の処理工程を実施する再生骨材の生産プラント概念構成図である。 図４の処理プラントの概略平面図である。 図４の処理プラントを用いて行なった実験結果を示す図である。

次に、本発明の実施形態に係る建設汚泥のリサイクル方法について説明する。本発明の建設汚泥のリサイクル方法は、建設汚泥の処理及びリサイクルと焼却灰の処理及びリサイクルを同時に行って、廃棄物量を減少させるとともに、それらを循環資源として再生する方法である。

図１ないし図５は、本発明の実施形態の建設汚泥のリサイクル方法について説明しており、図３において、本実施形態の建設汚泥のリサイクル方法は、砂土成分選別工程１と、混合攪拌工程２と、大塊集積工程３と、加圧工程４と、石材生成工程６と、を含む。砂土成分選別工程１は、建設汚泥Ｓから砂土成分と水分を分離しつつ砂土成分を粒径サイズごとに分級する工程であり、建設汚泥の処理と同時に固形分の循環資源化を行う。

図１は、図３の建設汚泥の処理のうちの砂土成分選別工程１を示しており、この砂土成分選別工程１において、水を多く含む建設汚泥から複数の粒径区分別に砂土成分を選別し、最終的に清水のみを分離させ、この清水を最初の建設汚泥の導入工程に戻して洗浄用として循環して使用するシステムを構成する。図１において、砂土成分選別工程１は、建設汚泥投入部１０と、砂土成分選別部２０と、清水分離部５０と、還流部７０と、を含む。

建設汚泥投入部１０は、推進工事、各種シールド工事、トンネル掘削、ダム建設、地盤改良工事等の建設工事で発生する無機性汚泥（泥土）等の建設汚泥Ｓをポンプ１２で導入させて複数の放水口から流路に向けて放水しながら、スロープ面等を流下させて洗い出す部位である。なお、この際、例えば１２５ｍｍ直径吸引ホースに吸引されない径大の石類は自動的に除去される。建設汚泥投入部１０から投入された建設汚泥は、案内路１４により案内されて砂土成分選別部２０に導入される。

砂土成分選別部２０は、建設汚泥投入部で投入された泥水状の建設汚泥から複数の粒径区分別に固形分を選別する選別回収工程であり、この砂土成分選別部２０では建設汚泥から所定粒径の砂以上の砂や礫分を選別回収し、選別回収後の所定粒径未満の粘土状微粒子等を含む泥水は後工程に供給される。本実施形態において、該砂土成分選別部２０は、第１の選別回収部２２と、第２選別回収部としての連続選別回収部２４と、を備えている。

選別回収部２２、２４は、案内路１４の先端部から導入された建設汚泥を２個以上の粒径区分別に選別し粒径区分ごとに砂土成分を回収する部位であり、それぞれ選別、回収が連続的に行われる機構となっている。すなわち、砂土成分選別部２０では、それぞれ多量の水とともに導入される汚泥から所定の粒径の砂土成分を選別して回収し、排出される水は次工程に案内されて連続的に導入されるようになっている。

第１の選別回収部２２では、第１の選別回収装置３１が設けられている。第１の選別回収装置３１は、傾斜線材を複数平行に取り付けたスクリーン装置からなり、建設汚泥中の５ｍｍの網目のスクリーン３４を経由するときに粒径５ｍｍ以上の砂利Ｋが回収される。第１の選別回収装置３１を通過した泥水はポンプ３５により第２選別回収部としての連続選別回収部２４に導入される。連続選別回収部２４では連続選別回収装置３２が設けられている。連続選別回収装置３２では、螺旋搬送体により粒径５ｍｍ未満の砂土成分から７５μｍ以上の砂Ｌが連続的に選別回収される。すなわち、砂土成分選別部２０の連続選別回収部（連続選別回収装置）２４は、図２に示すように、半円筒状槽体２５に回転搬送部２６と汚泥溢流部２７と連続排出機構２８とを設けた装置であって、汚泥溢流部２７に設けたオーバフロー壁２９を溢流して泥水を導入させ、回転搬送部２６の螺旋体３０の回転搬送により微粒子土Ｍを含む固形分を機械式で緩速で連続して前進させる。螺旋体３０の終端側で螺旋体３０を貫通させる状態で水平軸で回転自在に設けた環状回転装置２８１により、同環状回転装置２８１に周状に配置支持された微粒子土の掬い羽根部２８２により、微粒子土Ｍを連続分離回収する。連続選別回収部２４（３２）は機械式分離回収部とされる。

さらに連続選別回収部２４を通過した泥水は、いったん貯留槽３６に貯留され、上澄み層部分がポンプ３７を介して清水分離部５０に導入される。

清水分離部５０は、砂成分以上の大きさの砂利、砂等を除いた泥水から微粒子固形分を分離させて清水のみを排出する部位であり、凝集処理部５２と、清水生成部５４とを含む。凝集処理部５２では、凝集処理装置５６が泥水中の微粒子状固形分あるいはシルトぶんをフロック化処理する。すなわち、凝集処理装置５６では、高分子ポリマー等の凝集補助剤や、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）等の凝集剤により原水内微粒子がフロック化されて水と分離されて沈降する。さらに、凝集処理装置５６を経由した液体は清水生成部５４に投入される。

清水生成部５４は、凝集処理装置５６においてフロック体と水とに分離された液体を連続多量導入してフロック体のみを捕捉し、清水のみを分離させる清水連続高速分離部であり、多数の微孔を有するシート５８を張設した金網体６０からなり一度に大量処理により固形分と液体成分を分離してシート５８の微孔を通過した清水のみを排出する。そして、微孔シート５８と、金網体６０とで多数微孔シート付き槽体５７を構成する。すなわち、清水分離部５０は、砂土成分選別部２０での固形分回収後の所定粒径サイズ以下の微粒子土固形分Ｍを含む泥水を薬剤フロック化処理した後に多数微孔シート付き槽体５７により容器ろ過式で清水を分離させる清水生成装置を構成している。微孔シート５８に残留採集されたシルト成分を含む固形分は７５μｍ未満の粒径の粘土状の微粒子土Ｍであり、固化プラント装置６４を経由して処理されて得られる。清水生成部５４において分離された清水は、念のため、沈降分離槽６６を通される。

そして、清水生成部のピット６２内に排出された清水は、沈降分離槽６６からポンプ７２により還流路７４を経由して建設汚泥投入部１０に戻され、汚泥投入の際の建設汚泥の洗浄水として用いられる。還流部７０は、沈降分離槽６６と、沈降分離槽内の清水を投入汚泥の洗浄用水として供給管を介して建設汚泥投入部１０に供給する駆動ポンプ７２と、供給管としての還流路７４と、を含む。

上記で得られる粒径７５μｍ〜粒径５ｍｍ未満の砂Ｌと、７５μｍ未満の粒径の粘土状の微粒子土Ｍが本発明の実用可能な再生骨材の材料として適用される。ここに、粒径７５μｍ〜粒径５ｍｍ未満の砂Ｌと、７５μｍ未満の粒径の粘土状の微粒子土Ｍと、を含めて本発明においては、改良土Ｎという。このように、建設汚泥の処理工程において通常は産業廃棄物として埋め立てされる廃土を利用して再生骨材の材料とすることができる。

砂土成分選別工程１による上記の建設汚泥の処理システムでは、砂土成分の選別、清水化による分離、建設汚泥の投入工程への洗浄水としての供給、という循環サイクルを形成し、連続した処理を実現できる。

本発明の建設汚泥のリサイクル方法は、砂土成分選別工程１において得られた複数区分の粒径の砂土成分Ｌ、Ｍの所要の配合と、廃棄物焼却炉により廃棄対象とされる焼却灰Ｐと、セメント系材料と水と、を混合攪拌してシュータ排出により一箇所に所要量を山積み排出して大塊Ｑとし、山積みされた大塊固化体Ｑを加圧し、養生固化後、破砕機で破砕することにより実用可能な骨材が形成される。焼却灰（＝焼却殻）は、例えば大型焼却処理施設で焼却される有機物あるいは有機物を含むゴミ、廃棄物、廃材等の焼却後の焼却炉内底部滞留物が主材である。

次に、図４，５において実施形態に係る建設汚泥のリサイクル方法を実現するシステム
について説明する。図４、図５は、本発明の実施形態に係る建設汚泥のリサイクル方法を実現する再生骨材の製造プラントを示している。再生骨材の製造プラント８０は、材料投入部８２と、混合攪拌部８４と、管理部１１２と、を含み、それぞれに対応して設置される簡単な構造の装置群からなる。

材料投入部８２は、焼却灰投入装置８８と、改良土投入装置９０と、セメント投入装置９２と、水投入装置９４と、を含み、各地の大型焼却場で焼却処理された後の焼却灰の開閉ゲート付きの受入れホッパ８９から投下される焼却灰Ｐを搬送コンベア９１で斜め上方に上昇させて混合攪拌装置９６に投入させる。大型焼却場で焼却処理された後の焼却灰は有機性、無機性の焼却灰を含む燃え殻であり、中には不完全燃焼で燃え残った残渣物や金属缶、ビン類などが含まれており、予めこれらの大きな焼却残渣物は除去されている。焼却灰は、炉内で高温により燃焼されており、ほとんど無機性の被焼却物質で構成されている。ちなみに、焼却灰の成分としては、例えば、酸化カルシウム（ＣａＯ）２３％、二酸化珪素（ＳｉＯ２）２７％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）１４％、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）６％等が含まれる。

改良土投入装置９０は、特定粒径区分の砂Ｌと微粒子土Ｍを含む改良土Ｎを混合攪拌装置９６側に投下させる手段であり、本実施形態では所定配分量で配合した特定の砂と土を受け入れる開閉ゲート付きの受入れホッパ９５から投下される改良土を搬送コンベア９３で斜め上方に上昇させて混合攪拌装置９６に投入させる。

セメント投入装置９２と、水投入装置９４は、それぞれ開閉弁と計量器を設置した配管９８、１００により所要量のセメント、水を混合攪拌装置９６に投下させる（２：混合攪拌工程）。水投入装置の配管の先端には図示しないシャワーノズルが取り付けられ散水状態で水を投入するとともに、同配管途中に必要に応じて投入される混和剤等の挿入スロットが設けられている。

混合攪拌装置９６は、各投入装置８８，９０，９２，９４から投入される材料を受けて攪拌混合する混合攪拌手段であり、焼却灰Ｐ及び改良土Ｎの計量手段を備えている。すなわち、混合攪拌装置９６は、各投入装置からの材料を受け入れる混合攪拌容器としての装置ホッパ１０２と、ホッパ１０２に連通する混合部１０４内に設置された攪拌羽根１０６を有する攪拌器１０８と、計量手段としてのロードセル１１０と、を備えており、予めロードセル１１０により空の機体重量を含めた重量を零に設定した状態で焼却灰及び特定砂土を搬送コンベアで投入した重量が配合量に達したら信号を管理装置１１２に供給して搬送コンベアの駆動を停止し、計量ぶんの焼却灰及び特定砂土を混合攪拌装置９６内に投下させる。混合攪拌装置９６は、混合部１０４内での混合処理後の材料を排出する開閉ゲート１１４と、排出スロープ１１６と、をさらに備えている。

混合攪拌装置９６からシュータ排出された混練物は一箇所に排出された山積み状態で配置される（３：大塊集積工程）。したがって、材料投入して混合攪拌しこれを排出するだけであるから、任意の大きさの山積みされた大塊固化体Ｑを形成することができる。大塊固化体Ｑは、混合攪拌装置９６から排出された後加圧工程４において加圧されて（４：加圧工程）例えば１ｍ3程度の直方体等の所望形状に成形される。混合攪拌装置９６から排出後の大塊固化体Ｑを加圧することにより脱気し、固化体を厚密化して接合強度を向上させる。この後数日〜１週間放置し、固化養生させる。固化した大塊はピックやブレーカー等で取り扱いやすい例えば３０ｃｍ角程度の大きさとなるように分割しておき、これらを破砕工程１２２において、ローラクラッシャー等の破砕機により破砕し（６：石材生成工程）そのまま路盤材その他の土木資材として用いる。なお、破砕機による破砕後は篩い機で分級させて路盤材等へ適用するとよい。

管理装置１１２は、搬送コンベアのオン、オフスイッチ、水投入装置９４の開閉バルブ、セメントの計量器、混合攪拌装置９６のロードセル１１０と電気的に接続されたシーケンサやＣＰＵを含む制御装置による制御手段であり、各材料を計量しつつ混合攪拌装置９６内に導入させて材料の投入量管理を行なう。

次に、再生骨材製造において必要とされる改良土Ｎについて説明する。図１の砂土成分選別工程において得られる粒径７５μｍ〜粒径５ｍｍ未満の砂Ｌと、７５μｍ未満の粒径の粘土状の微粒子土Ｍが本発明の再生骨材の改良土として適用される。このように、建設汚泥の処理工程において通常は産業廃棄物として埋め立てされる廃土を利用して再生骨材の材料とすることができる。なお、５ｍｍ以上粒径の砂利Ｋ等はそのまま骨材、その他の石材として用いることができる。この所定粒径の改良土は水と硬化剤としてのセメントを主材料とともに投入し攪拌混合して固化させる際の大塊固化体の本体骨格を成す骨材であり、この所定配合の砂土成分を構成要素とする改良土がない、あるいは不足し、例えば焼却灰と、微粒子土と、セメントと、水とだけで製造するとある程度の強度を発現するが磨り減りが大きくなり、少しの外力で砕けてしまう結果、路盤材の下層基盤等の砕石としては適用できず、産業廃棄物扱いとして埋立処理が必要となる。

改良土Ｎは、砂Ｌ（平均粒径７５μｍ以上５ｍｍ未満の砂）に対する微粒子土Ｍが１３重量％〜１５０重量％であるのが路盤材用再生骨材の製造において、優れた強度特性を有することが実験的に確認されている。なお、改良土として砂Ｌのみを用いるとすれば、焼却灰は高温焼成された物質で、溶融されて組織を変成させる際に不純物の存在により軽石状の多孔質物質に変質していると考えられ、このために、砂Ｌだけでは結合力が弱く、外力に弱くなると考えられる。

改良土Ｎのうちの微粒子土Ｍは、粒径が７５μｍ未満のものである。７５μｍ未満の微粒子土Ｍは、土質分類にいわゆるシルト成分を含み、シルト粒子を多量に含有する土の塑性を低くし、気乾状態では指で容易に砕くことができる。本実施形態の微粒子土Ｍは、焼却灰と所定粒径の砂とともに硬化剤、水の下に存在して焼却灰と所定粒径の砂との結合力を大きくし、一次圧縮強度を大きく向上させる。この微粒子土Ｍがない、あるいは不足し、例えば焼却灰Ｐと、砂Ｌと、セメントと、水とだけで製造すると磨り減りはそれほど多くないが、一次圧縮強度が基準以下となって不足する場合が多く、路盤材の下層基盤等の砕石としては適用できず、産業廃棄物扱いとして埋立処理が必要となる。この理由は、焼却灰は高温焼成された軽石状の多孔質物質であり、所定粒径の微粒子土Ｍがこの焼却灰の多孔中に進入して存在するとともに隣接する所定粒径の砂とも硬化反応により強い結合力で結合させる結果、大きな一次圧縮強度を保持するからと考えられる。

改良土Ｎに対して焼却灰Ｐは重量比で６７重量％〜１２２重量％程度を適用することができる。最終的に石材生成工程で生成される破砕石材の強度や磨り減り減量特性において良好な値を示すためには、水ーセメント比による影響が大きく、一概にはこの数値範囲を決めることは困難であるが、上記の重量比以外についても適用可能な配合もあり得ると考えられ、弾力的に量的関係は設定することができると考えられ、焼却灰、あるいは改良土のいずれについても他よりも多く用いることができる。焼却灰を廃棄物の利用材で骨材としての大塊固化体Ｑの硬化に直接に寄与しない物質と仮定しても、焼却灰は改良土に対して重量で０．６倍から１．２倍の範囲では強度及び磨り減り減量ともに、路盤材料の基準を超える値を示すことが実験的に確認されている。

混合攪拌工程２で混合攪拌容器に投入されるセメントに対する水の重量比は、１６重量％〜２８重量％である場合に良好な強度を発現する。この点、コンクリートでは５０重量％〜６５重量％とされており、本発明においては水との関係で７０重量％〜８０重量％のセメント量を要する。そして、この際の改良土Ｎ中の微粒子土Ｍ対砂Ｌの比が１３重量％〜１５０重量％であると路盤材用再生骨材の製造において、優れた強度特性を有することが実験的に確認されている。

次に、図３において、建設汚泥と焼却灰を用いた再生骨材のリサイクル方法をフローチャート図により説明すると、本実施形態における再生骨材製造において必要とされる建設汚泥選別による改良土の取得が前提となる。建設工事現場等で排出される建設汚泥（Ｓ１）から図１に示す砂土成分選別工程１により、７５μｍ以上５ｍｍ未満の砂Ｌ、及び７５μｍ未満微粒子土Ｍを選別分級し改良土Ｎを得る（Ｓ２）。次に、混合攪拌工程２により焼却灰Ｐと、砂土成分選別工程１で選別された砂土成分中から選択された改良土Ｎと、セメントと、水と、を所定の配合割合で混合容器に投入し、混合攪拌し、これらを混練する（Ｓ３）。次に、これらの混合物をシュータ等から連続排出して山積み状に堆積させ、大塊とさせる（Ｓ４）。この際、１立方メートル程度のある程度の大きさの塊として保持することができるから、保管、取扱、保存が簡単で省スペース化できる。次に、例えば重機のバケット部その他適宜の装置、器具を用いて加圧（Ｓ５）し、厚密化し、その後、固化養生工程５において固化養生する（Ｓ６）。さらに、これを石材生成工程６において、サイズごとに破砕機で破砕する（Ｓ７）ことにより所要の骨材としての石材が得られる。これらの石材は例えば少なくとも５０００ＫＮ／ｍ２以上の強度を保持し、磨り減り減量特性にも優れた石材を形成し、道路路盤材として適用可能である。

（実験例）
本発明の再生骨材の製造プラント８０によって生成した所定粒径の砂、及び所定粒径の微粒子土を改良土の材料として使用して再生骨材を製造した際の配合例を図６に示す。図６の改良土の縦欄は砂と微粒子土の重量数値を単に合算した数値を示したものである。試料は上記した本願実施形態の方法と同じ方法を用いて製造したものであり、攪拌混合、養生後１週間経過した固化ブロック体から形成した直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円柱体を試験体とした。図６表は、これを強度試験機、磨り減り減量試験機により行ったテストにより得られた値を示す。比較例のうち、比較例１は、微粒子土を用いずに焼却灰、砂、セメント、水により製造した固化体、比較例２は、砂を用いずに焼却灰、微粒子土、セメント、水により製造した固化体の特性を示す。また、比較例３は微粒子土に対して約４２重量％の砂重量配合で製造した固化体の例を示す。実施例１〜７は、セメントに対する水の重量（水−セメント比）を１６重量％〜２８重量％とし、そのときの、改良土Ｎ中の微粒子土Ｍ対砂Ｌの比を１３重量％〜１５０重量％に設定したものである。

図６表中の比較例から、砂及び微粒子土のいずれかを用いない場合には、一軸圧縮強度は１．８ＭＮ／ｍ2〜４．０７ＭＮ／ｍ2であり、強度が極端に低く、道路路盤材用のクラッシャーランについての基準値である５０００ＫＮ／ｍ2（５ＭＮ／ｍ2）を大きく下回っている。 さらに磨り減り減量もいずれも５０％を超えており、道路路盤材としての適用は全く困難である。比較例に対し、本願実施例では、一軸圧縮強度がすべて５０００ＫＮ／ｍ2を上回っており、さらに、磨り減り減量も５０％未満となって磨り減り試験結果も十分な値を保持して路盤材用再生骨材の製造において、優れた強度特性を有することが実験的に確認されている。水−セメント比は、１６重量％〜２８重量％で道路路盤材等の再生骨材原料として、実用上の有効な強度・磨り減り減量特性を示し、こられの範囲未満、あるいは超える配合の場合には砂、微粒子土の組み合わせを変えても特性の向上は得られにくい。７５μｍ未満の微粒子は砂と砂の隙間に進入して砂間の結合を強化する一方、微粒子のみでは骨材の本体が形成されず、磨り減り減量特性に劣る。本願発明ではセメント量がコンクリートなどに比較すると多い。微粒子土−砂比は、１３重量％〜１５０重量％と配合範囲が広く、再生骨材製造上での配合自由度が高い。高い強度を必要とする骨材製造を求める場合の微粒子土−砂の最適配合は、５７重量部〜７４重量部：４２５重量部〜５４８重量部であり、砂に対し微粒子土が１３重量％程度の場合に磨り減り減量が５０％以下で、高い強度を保持することが分かる。なお、この際、焼却灰と改良土との関係については、配合比で焼却灰６６重量％〜１２０重量％でも再生骨材に適合可能であるが、焼却灰の処分量を多く確保する点からは、焼却灰は改良土と同等かあるいは１２０重量％程度の配合であればよいと考えられる。

以上説明したように、本発明によれば、焼却灰と建設汚泥の両方を再生骨材原料として適用し、さらに、簡単な処理で低コストで強度を保持する石材を製造できる上に、建設汚泥及び焼却灰処理を有効な利用の元に効果的に処理することができる。

上記実施形態では、路盤材クラッシャーラン用の再生骨材としての利用を説明しているが、その他の建設、土木用途についても適用することができる。

１ 砂土成分選別工程
２ 混合攪拌工程
３ 大塊集積工程
４ 加圧工程
５ 固化養生工程
６ 石材生成工程
１０ 建設汚泥投入部
２０ 砂土成分選別部
２２ 第１選別回収部
２４ 連続選別回収部
５０ 清水分離部
５２ 凝集処理部
５４ 清水生成部
５６ 凝集処理装置
５８ 微孔シート
６４ 固化プラント装置
７０ 還流部
８０ 再生骨材製造プラント
８４ 混合攪拌部
９６ 混合攪拌装置
Ｋ 砂利
Ｌ 砂
Ｍ 微粒子土
Ｎ 改良土
Ｐ 焼却灰
Ｑ 大塊
Ｓ 建設汚泥

Claims (5)

1. 水分を含む建設汚泥から複数の粒径区分別に砂土成分を選別しつつ清水を排出する砂土成分選別工程と、
   砂土成分選別工程で選別された砂土成分中からさらに選択された所定の砂土成分からなる改良土と、セメントと、水と、焼却灰と、を混合攪拌容器内で所定の配合割合で混合攪拌する混合攪拌工程と、
   混合攪拌工程の混合攪拌容器から混練物を連続排出して大塊に集積させる工程と、
   大塊集積工程の大塊混練物を加圧する工程と、
   加圧後の大塊を固化養生する工程と、
   固化後の大塊を所定粒径に破砕して石材を生成する工程と、を含むことを特徴とする建設汚泥のリサイクル方法。
2. 改良土は、砂土成分選別工程で選別された砂土成分中から選択された粒径７５μｍ〜５ｍｍ未満の砂及び粒径７５μｍ未満の微粒子土を含み、
   該改良土が所定配合割合で混合攪拌工程に投入されることを特徴とする請求項１記載の建設汚泥のリサイクル方法。
3. 混合攪拌工程での水−セメント比が１６重量％〜２８重量％であることを特徴とする請求項１又は２記載の建設汚泥のリサイクル方法。
4. 混合攪拌工程での水−セメント比が１６重量％〜２８重量％であり、その際の改良土の微粒子土−砂比が１３重量％〜１５０重量％であることを特徴とする請求項３記載の建設汚泥のリサイクル方法。
5. 砂土成分選別工程は、
   建設汚泥投入部と、
   建設汚泥投入部で投入された建設汚泥から複数の粒径区分別に砂土成分を選別する砂土成分選別部と、
   砂土成分選別部で排出される汚水から清水を分離する清水分離部と、
   清水分離部で分離された清水を建設汚泥投入部へ還流させる還流部と、からなる循環システムを含み、
   砂土成分選別部は、汚泥のオーバフロー壁導入と螺旋体の回転搬送により微粒子土を含む懸濁水と砂土成分中の砂成分を機械式で連続分離回収する連続選別回収部と、を有し、
   清水分離部は、砂土成分選別部での砂成分回収後の残渣である所定粒径サイズ以下の微粒子土固形分を含む泥水を薬剤フロック化処理した後に多数微小孔シート付き槽体により容器ろ過式で清水を分離させる清水生成装置を有することを特徴とする請求項１記載の建設汚泥のリサイクル方法。
   

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