JPH1136773A - スラリー連続改質システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 掘削に伴い発生するスラリーを短時間に、か
つ、連続的に改質させることができるスラリー連続改質
システムを提供すること。 【解決手段】 スラリーと改質剤とを均質に分散するス
タティックミキサー１０と、分散後のスラリーに、高速
伏流を発生させてせん断力を生じさせて撹拌する撹拌ミ
キサー１２と、撹拌後のスラリーの改質時間を確保し、
搬出口付近で改質を完了させる大口径のスパイラルミキ
サー４と、スタティックミキサー１０の入口付近で改質
剤を添加する改質剤添加手段７０〜７４と、前記改質剤
添加手段７０〜７４等を制御する制御装置２０とを含ん
で構成し、スラリーを改質する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土木工事等に伴い
発生するスラリーを連続的に改質するスラリー連続改質
システムに関する。

【０００２】

【背景技術および発明が解決しようとする課題】泥水工
法の分野では、泥水処理システムは、例えば安定液を用
いた立坑の掘削工法や、泥水式シールド工法等におい
て、工事に使用した排泥水としてのスラリーを処理する
ために用いられている。ここで、スラリーとは、水と微
細粒子が混合した液体のことであり、地中連続壁の安定
液や、泥水式シールド工法等における泥水も含まれる。

【０００３】このような泥水処理システムは通常、地上
に設けられることが多いため、現場用地の制約から設置
スペースが小さくかつ柔軟性のあるレイアウトが要求さ
れ、しかも工事現場からの排泥水を短時間に処理できる
能力も要求される。

【０００４】例えば、泥水式シールド機を用いて切羽を
掘削する場合、泥水式シールド機内で切羽の安定に用い
られた泥水は、掘削土砂と攪拌混合されたスラリーとな
って地上の泥水処理設備へ送り返される。泥水処理設備
では、送り返されてくるスラリーから土砂成分を分離除
去して必要な成分調整を行った後、再度シールド機に向
け送り出す処理を行う。

【０００５】前記泥水処理設備は通常、１次処理設備と
２次処理設備とを含んで構成される。

【０００６】泥水式シールド機から地上に送られてくる
スラリーは、まず１次処理設備で処理された後、調整槽
に貯えられる。１次処理設備では、液体サイクロンを用
いて、粒径７４μｍ以上の砂等が除去され、さらに振動
篩にかけられることにより、７４μｍ以下のシルトや、
粘土を含んだスラリーとなって調整槽に貯えられる。１
次処理設備で分離された土砂は、ベルトコンベヤーを介
しホッパーに貯えられ、ダンプカー等で排土として搬出
される。

【０００７】調整槽に貯えられたスラリーは、作泥設備
により増粘剤等が添加されて粘性調整等が行われ、さら
に清水槽から水が供給されての密度調整等が行われるこ
とにより、その成分調整が行われ、送泥管を介して再度
シールド機に向け送られる。

【０００８】このような調整槽内における成分調整を行
う場合、清水槽から送られる水により、調整槽内のスラ
リーがオーバーフローする。このオーバーフローしたス
ラリーは余剰泥水として余剰泥水槽に貯えられる。この
余剰泥水は２次処理設備で処理され、水とそれ以外のシ
ルト粘土分とに分離され、分離されたシルト粘土は改質
された状態でホッパーに供給される。そして、ホッパー
に貯えられた土砂は、残土としてダンプカー等により排
出され、産業廃棄物の中間処理場等へ運び出される。

【０００９】従来、この２次処理設備は、余剰泥水層か
ら取り出される泥水に、凝集剤を添加し、これをフィル
タープレスで極めて高い圧力で圧縮し、水とそれ以外の
土砂成分とに分離していた。そして分離された水は３次
処理設備を介して放流され、土砂成分は、固まった状態
となって搬出され、ベルトコンベヤーによりホッパーへ
搬入されていた。

【００１０】しかし、このようなフィルタープレスを用
いる手法では、余剰泥水としてのスラリーを極めて高い
圧力で圧縮しなければならないため、フィルタープレス
自体の機械的強度に非常に高いものが要求される。この
ため、システム全体が大型でかつ高価なものとなってし
まう。

【００１１】このような問題を解決するため、２次処理
設備に液体サイクロンを用いて余剰泥水であるスラリー
を濃縮化し、この濃縮スラリーを改質剤を加えて改質す
る泥水処理設備の提案もなされている。

【００１２】この提案に係る泥水処理設備は、通常は濃
縮スラリーに改質剤を混入して改質し、このようにして
得られた改質土砂をホッパー等に一時的に貯蔵し、その
後ダンプカー等で搬出していた。

【００１３】したがって、改質された土砂を格納するた
めの大きなスペースが必要となり、しかもこの格納スペ
ースは土砂搬出の効率を考えると、ダンプカー等への積
み込みエリアに近接して設けなければならず、そのレイ
アウトも限定されたものとなってしまう。この結果、こ
の提案に係る泥水処理設備も、広い設置スペースが必要
となり、改質時間もかかるという問題があった。

【００１４】本発明の目的は、土砂を任意の位置まで液
体のまま搬送し、その出口付近で直ちに改質させる構成
を採用することにより、地上設備の省面積化を図り、か
つ、スラリーを短時間かつ連続的に改質するスラリー連
続改質システムを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、処理対象となるスラリーが
搬送される第１の経路と、前記第１の経路内を搬送され
るスラリーに、スラリーを改質するための改質剤を混入
する改質剤混入手段と、前記スラリーに混入された前記
改質剤を、前記スラリー内に均等に分散する分散手段
と、前記分散後のスラリーを、高速伏流を発生させて撹
拌する撹拌手段と、を含むことを特徴とする。

【００１６】また、請求項２記載の発明は、処理対象と
なるスラリーが搬送される第１の経路と、前記第１の経
路内を搬送されるスラリーに、スラリーを改質するため
の改質剤を混入する改質剤混入手段と、前記スラリーに
混入された前記改質剤を、前記スラリー内に均等に分散
する分散手段と、前記分散後のスラリーに、せん断力を
発生させて撹拌する撹拌手段と、を含むことを特徴とす
る。

【００１７】また、前記各請求項記載の前記改質剤は、
請求項５記載のように、アニオン系ポリマー粒子と、前
記アニオン系ポリマー粒子と反応しない非水系の媒体
と、を含んで構成されているものを用いることが好まし
い。

【００１８】ここで、改質とは、凝結作用により、微細
粒子の表面電位が中和され、粒子同士が結合しやすくな
り、高分子の官能基による水素結合等による架橋吸着作
用により、粒子が粗大化されることをいう。このため、
改質剤としては、微細なアニオン系ポリマー粒子を、こ
のアニオン系ポリマー粒子と反応しない非水系の媒体に
分散懸濁させたものが好ましい。

【００１９】アニオン系ポリマー粒子は単鎖状高分子体
であるため、この改質剤をスラリーに添加すると、アニ
オン系ポリマー粒子内のイオン基同士の静電気反発力に
より、固まりであった単鎖状高分子が、それぞれ鎖が延
びた状態となる。この状態で撹拌混合すると、前記単鎖
状高分子の官能基による水素結合等による架橋吸着作用
により、粒子を粗大化させることができる。

【００２０】改質の効果を高めるためには、スラリーに
改質剤を添加した後、改質剤を速やかに分散させ、撹拌
等によって強いせん断力をスラリーに発生させることが
好ましい。

【００２１】ここで、アニオン系ポリマー粒子として
は、例えば、ポリアクリルアミド加水分解物、ポリアク
リル酸塩、アクリルアミド・アクリル酸塩共重合物、ポ
リスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリマ
レイン酸重合物、カルボキシメチルセルロースがあり、
特にアクリルアミド・アクリル酸塩共重合物が好まし
い。また、アニオン系ポリマー粒子の大きさは、１〜５
μｍ程度の微細なものであるため、固まりであった単鎖
状高分子が、水中に分散した後、短時間でそれぞれ鎖が
延びた状態になる。

【００２２】また、上記の媒体としては、例えば、ベン
ゼン、トルエン、キシレン、鉱油、灯油、ナフサ等の液
状炭化水素があり、特に炭素原子数４〜８個の脂肪族炭
化水の化合物の混合物が好ましい。アニオン系ポリマー
に対し、不活性で疎水性であり、毒性がなく、安全性が
高いからである。

【００２３】請求項１、２記載の発明によれば、スラリ
ーに改質剤を添加した後、分散手段により、改質剤を速
やかにスラリー中に均等に分散させ、撹拌手段によって
撹拌することにより、高速伏流を発生させ、強いせん断
力をスラリーに発生させることができる。これにより、
改質効果を高めることができ、連続かつ短時間にスラリ
ーを改質することができる。

【００２４】また、請求項３記載の発明は、請求項１、
２のいずれかにおいて、前記分散手段は、スタティック
ミキサーを用いて構成され前記撹拌手段は、ケーシング
と、前記ケーシング内に設けられ、回転駆動されること
によってスラリーの撹拌を行う羽体と、前記羽体の回転
面に隣接する形で前記ケーシング内に設けられ、スラリ
ーに伏流を発生させる伏流発生スペースと、前記羽体の
回転面の中心側からケーシング内にスラリーを導入する
導入口と、撹拌後のスラリーを前記羽体の回転面の中心
より外側から吐出する吐出口と、を含んで構成されてい
る撹拌ミキサーを用いて構成されていることを特徴とす
る。

【００２５】本発明によれば、改質剤添加後のスラリー
をスタティックミキサーを用いて撹拌することにより、
短時間、例えば２、３秒で改質剤をスラリー中に均等に
分散させることができる。また、改質剤を均等に分散さ
せたスラリーを撹拌ミキサーを用いて撹拌することによ
り、スラリーに強いせん断力を発生させ、改質効果を高
めることができる。これは、導入口から羽体の回転中心
軸に向けて導入されたスラリーが、羽体によって回転さ
れ、ケーシング内の伏流発生スペースおよびその近辺で
発生した伏流によって強いせん断力を付与されることに
よる。

【００２６】また、請求項４記載の発明は、請求項３に
おいて、前記羽体の回転速度を制御する制御手段を有す
ることを特徴とする。

【００２７】本発明によれば、スラリーの比重等に応じ
て羽体の回転速度を調整することができるため、処理対
象となるスラリーの性状に応じて適切に改質できる。

【００２８】また、請求項６記載の発明は、請求項１〜
５のいずれかにおいて、前記スラリーの比重は、１．３
以上１．７以下であることを特徴とする。

【００２９】従来は、土砂ピット等にスラリーを貯留
し、このスラリーに石灰等を添加して改質していたた
め、大きな地上面積を必要とし、改質時間に通常３、４
時間かかっていた。特に、比重１．４未満の低比重のス
ラリーでは、経済的かつ短時間に改質させることは困難
であった。

【００３０】本発明によれば、スラリーが低比重のもの
であっても、分散と撹拌により強力な改質作用が生じる
ため、土砂ピット等を用いることなく、経済的かつ短時
間にスラリーを改質することができ、地上面積の省面積
化にもつながる。なお、比重１．７以上のスラリーに対
しても改質可能であるが、スラリー搬送中の経路の閉塞
を考慮すればスラリーの比重は１．７以下のものが好ま
しい。また、連続かつ短時間にスラリーを改質させるた
め、スラリーの比重は１．３以上のものが好ましい。

【００３１】また、請求項７記載の発明は、請求項１〜
６のいずれかにおいて、前記第１の経路より下流側に第
２の経路が設けられ、前記第２の経路は、前記第１の経
路で改質剤と撹拌混合されたスラリーの改質に十分な時
間が確保できるよう、前記第２の経路への搬入から搬出
までの搬送時間が設定されていることを特徴とする。

【００３２】本発明によれば、第１の経路により撹拌混
合し、第２の経路により改質時間を確保することがで
き、効率的にスラリーを改質できる。

【００３３】また、請求項８記載の発明は、請求項７に
おいて、前記第２の経路は、大口径のミキサーを含んで
構成され、前記大口径のミキサーは、ミキサー内部で改
質されたスラリーを搬送できる口径に形成されているこ
とを特徴とする。

【００３４】本発明によれば、大口径のミキサー内部で
スラリーが改質した場合でもミキサーが閉塞することが
なく、良好に改質土を搬出できる。このミキサーの口径
は、土砂の処理量により異なり一概には言えないが、
０．３〜０．７ｍくらいが適当である。例えば、このミ
キサーの搬送量が０．５ｍ³／分〜１ｍ³／分であれば、
０．６ｍのものが好ましい。

【００３５】また、請求項９記載の発明は、請求項７、
８のいずれかにおいて、前記第２の経路に、スラリーに
安定剤を添加する安定剤添加手段が設けられていること
を特徴とする。

【００３６】本発明によれば、スラリーに安定剤を添加
して改質させることができるため、改質土が産業廃棄物
の中間処理場に運搬されて固化した後も長期間安定した
状態を保つことができる。

【００３７】また、請求項１０記載の発明は、請求項７
〜９のいずれかにおいて、前記第２の経路の出口は、搬
送車への積込み位置に設けられていることを特徴とす
る。

【００３８】本発明によれば、改質状態でダンプトラッ
ク等に積込めるため、土砂ピット等の一時貯留設備が不
要となるため、地上の処理設備を省面積化できる。

【００３９】また、請求項１１記載の発明は、請求項１
〜１０のいずれかにおいて、前記第１の経路の上流側
に、スラリーの密度を測定する密度測定手段と、スラリ
ーの流量を測定する流量測定手段とを有し、前記制御手
段は、前記密度測定手段により測定した密度と前記流量
測定手段により測定した流量に基づき、改質剤添加量を
制御することを特徴とする。

【００４０】本発明によれば、密度測定手段と流量測定
手段により測定したスラリーの性状に応じて改質剤の添
加量をリアルタイムに調整できるため、良好な改質を行
うことができる。また、改質剤の添加量を必要最低限の
量とすることができるため、高価な改質剤の使用量を低
減し、低コストで泥水処理を行うことが可能となる。

【００４１】また、請求項１２記載の発明は、請求項９
において、前記安定剤として、石灰系またはセメント系
の安定剤を用いることを特徴とする。

【００４２】特に、このようにして改質された改質土砂
は、仮に産業廃棄物の中間処理場に長期間放置された場
合においても、石灰系またはセメント系安定剤の改質作
用により、長期間安定した状態で改質土砂を貯えておく
ことができる。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるスラリー連続
改質システムを活用した好適な実施の形態について、図
面を参照しつつ詳細に説明する。

【００４４】図１は、スラリー２００に改質剤２１０を
添加した状態を示す概略図である。ここで、改質とは、
凝結作用により、微細粒子の表面電位が中和され、粒子
同士が結合しやすくなり、高分子の官能基による水素結
合等による架橋吸着作用により、粒子が粗大化されるこ
とをいう。このため、改質剤２１０としては、微細なア
ニオン系ポリマー粒子２１２を、アニオン系ポリマー粒
子２１２と反応しない非水系の媒体２１４に分散懸濁さ
せたものが好ましい。

【００４５】アニオン系ポリマー粒子２１２は単鎖状高
分子体であるため、改質剤２１０をスラリー２００に添
加すると、アニオン系ポリマー粒子２１２内のイオン基
同士の静電気反発力により、固まりであった単鎖状高分
子が、それぞれ鎖が延びた状態となる。この状態で撹拌
混合すると、前記単鎖状高分子の官能基による水素結合
等による架橋吸着作用により、粒子を粗大化させること
ができる。

【００４６】図１（Ａ）は、スラリー２００の概略図で
あり、スラリー２００は、主に粘土粒子２０２と水分子
２０４とを含んで構成されている。また、図１（Ｂ）
は、改質剤２１０の概略図であり、改質剤２１０は、主
にアニオン系ポリマー粒子２１２と非水系の媒体２１４
とを含んで構成されている。

【００４７】スラリー２００に改質剤２１０を添加した
状態は、図１（Ｃ）に示すようなものとなる。ポリマー
粒子２１２である単鎖状高分子は、スラリーに添加され
る前は、図１（Ｂ）に示すように糸が絡まったような状
態であるが、水分子２０４と結合することにより長い鎖
上のポリマー２１２となる。図１（Ｂ）の状態において
は、ポリマー粒子２１２は、非水系の媒体２１４に分散
懸濁されているため、長い鎖状とはなっていない。しか
し、単純に改質剤２１０を添加しただけでは不均質な状
態であり、このまま改質させると不安定なフロック２１
８となり、処理場への搬送中に再流動化する危険があ
る。このため、改質剤２１０をスラリー２００に均等に
分散する必要がある。

【００４８】この分散状態を示すのが図１（Ｄ）であ
る。このように各粒子間が均等に分散されていれば、図
１（Ｅ）に示すように、フロック２１８となった場合も
強固なフロック２１８となり、安定する。

【００４９】さらに、改質の効果を高めるためには、ス
ラリー２００に改質剤２１０を添加して改質剤２１０を
速やかに分散させた後、撹拌等によって強いせん断力を
スラリー２００に発生させることが好ましい。

【００５０】ここで、アニオン系ポリマー粒子２１２と
しては、例えば、ポリアクリルアミド加水分解物、ポリ
アクリル酸塩、アクリルアミド・アクリル酸塩共重合
物、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、
ポリマレイン酸重合物、カルボキシメチルセルロースが
あり、特にアクリルアミド・アクリル酸塩共重合物が好
ましい。また、アニオン系ポリマー粒子２１２の大きさ
は、１〜５μｍ程度の微細なものであるため、固まりで
あった単鎖状高分子が、水中に分散した後、短時間でそ
れぞれ鎖が延びた状態になる。

【００５１】また、上記の媒体２１４としては、例え
ば、ベンゼン、トルエン、キシレン、鉱油、灯油、ナフ
サ等の液状炭化水素があり、特に炭素原子数４〜８個の
脂肪族炭化水の化合物の混合物が好ましい。アニオン系
ポリマー粒子２１２に対し、不活性で疎水性であり、毒
性がなく、安全性が高いからである。

【００５２】以下、上述した改質作用を利用した本発明
によるスラリー連続改質システムを活用した好適な実施
の形態について、泥水式シールド工法を例にとり、図面
を参照しつつ詳細に説明する。

【００５３】図２は、本発明を適用した泥水式シールド
工法を示す。泥水式シールド工法は、調泥システム８
と、シールド機３４と、送泥システム４３と、排泥シス
テム４７と、連続改質システム３０とを有して実現され
る。

【００５４】調泥システム８において所定の性状に調泥
された泥水は、送泥システム４３を介してシールド機３
４内部のチャンバー４２に送られ、切羽４６の安定に用
いられ、チャンバー４２内で掘削土砂と攪拌混合された
スラリー２００とされ、排泥システム４７を介して連続
改質システム３０に送られる。

【００５５】送泥システム４３は、送泥ポンプ５６と、
送泥管４４とを含んで構成され、送泥ポンプ５６により
加圧した調泥水を送泥管４４を介してチャンバー４２に
供給する。

【００５６】シールド機３４は、切羽４６を掘削するカ
ッターディスク４０と、トンネル内への掘削土砂の浸入
を防止する隔壁４１と、カッターディスク４０と隔壁４
１に挟まれる形で設けられ、内部を送泥システム４３か
ら供給された調泥水等で満たして切羽４６面の土圧等に
対抗するチャンバー４２とを含んで構成されている。

【００５７】排泥システム４７は、調泥水がチャンバー
４２内で掘削土砂と攪拌混合されたスラリー２００を搬
送する経路であり、チャンバー４２から送られたスラリ
ー２００を加圧搬送する排泥ポンプ５８と、経路となる
排泥管４８と、搬送中にスラリー２００を再び加圧して
搬送する中継ポンプ５７とを含んで構成されている。

【００５８】連続改質システム３０は、第１の経路１と
第２の経路３とを含んで構成されている。排泥システム
４７から第１の経路１に搬送されたスラリー２００は、
改質剤２１０が添加され、均等に分散され、撹拌された
後、第２の経路３に搬送され、第２の経路３の出口直前
で改質し、ダンプトラック１２０に直接積み込まれる。

【００５９】図３は、連続改質システム３０の詳細図を
示す。第１の経路１は、改質剤２１０が供給され、改質
剤２１０をスラリー２００内に均等に分散するスタティ
ックミキサー１０と、スタティックミキサー１０の下流
側に設けられ、改質剤２１０が添加されたスラリー２０
０を高速に撹拌する撹拌ミキサー１２とを含んで構成さ
れている。また、スタティックミキサー１０には、改質
剤タンク７０に接続されている改質剤供給管７４が接続
されている。

【００６０】また、第２の経路３は、第１の経路１の下
流に設けられ、スパイラルミキサー４を含んで構成され
ている。スパイラルミキサー４は、撹拌ミキサー１２の
下流側に設けられており、ミキサー９４を介して、安定
剤タンク９０から安定剤がスパイラルミキサー４入口付
近の安定剤供給口に供給されるよう配置されている。

【００６１】図４は、スタティックミキサー１０の断面
図を示す。スタティックミキサー１０は、筒体１４２と
筒体１４２内部にエレメント１５４、１５５、１５６、
１５７、１５８、１５９とが一体的に形成されている静
止型のミキサーである。エレメントは、長方形の板であ
り、搬送方向に対して下流側の板の半分を右に１８０度
捻ってあるもの（右エレメント）または左に１８０度捻
ってあるもの（左エレメント）である。スタティックミ
キサー１０の作用として、分割作用、転換作用、反転作
用とがある。分割作用は、被搬送物が１エレメントを通
過するごとに２分割される作用のことであり、転換作用
は、エレメント間の境界において、被搬送物の回転が正
方向の回転から逆方向の回転に転換され、慣性力により
流れが乱され、混合が促進される作用のことであり、反
転作用とは、エレメントごとに被搬送物の回転が正方向
の回転から逆方向の回転になる作用のことである。

【００６２】なお、本発明の処理対象であるスラリー２
００は、物質粘度が大きいため、反転作用はほとんど働
かず、分割作用と転換作用が働く。これらの各作用によ
り、短時間、例えば２、３秒で改質剤２１０をスラリー
２００中に均等に分散させることができ、上述したよう
に改質効果を高めることができる。また、図４のスタテ
ィックミキサー１０は、６エレメントで構成されている
が、分割作用を調整するためエレメント数は６に限られ
ない。

【００６３】図５〜図７は撹拌ミキサー１２の説明図で
あり、それぞれ、正面断面図、側面断面図、側面断面概
略図である。撹拌ミキサー１２は、ケーシング１０２
と、ケーシング１０２内に設けられ、回転駆動されるこ
とによってスラリー２００の撹拌を行う羽体１００と、
羽体１００の回転面に隣接する形でケーシング１０２内
に設けられ、スラリー２００に伏流を発生させる伏流発
生スペース１０４と、羽体１００の回転面の中心側から
ケーシング１０２内にスラリー２００を導入する導入口
１１０と、撹拌後のスラリー２００を羽体１００の回転
面の中心より外側から吐出する吐出口１１２とを含んで
構成されている。

【００６４】図５に示すように、羽体１００は、回転面
の中心付近から外側に向かってスパイラル状に配置さ
れ、ケーシング１０２内に複数設けられている。スタテ
ィックミキサー１０によって均等に分散されたスラリー
２００は、図６に示すように、導入口１１０からケーシ
ング１０２内に導入され、羽体１００が高速に回転駆動
されることにより撹拌され、吐出口１１２から吐出さ
れ、第２の経路３に向けて搬送される。

【００６５】図７に示すように、ケーシング１０２内に
は羽体１００と隣接するスペースに伏流発生スペース１
０４が設けられている。羽体１００が高速に回転駆動さ
れることにより、ケーシング１０２内のスラリー２００
に高速伏流１０５が発生され、スラリー２００にせん断
力が生じる。

【００６６】これにより、改質効果を高めることがで
き、連続かつ短時間にスラリー２００を改質することが
できる。これは、導入口１１０から羽体１００の回転中
心軸に向けて導入されたスラリーが、羽体１００によっ
て回転され、ケーシング１０２内の伏流発生スペース１
０４およびその近辺で発生した伏流によって強いせん断
力を付与されることによる。

【００６７】図８は羽体１００間に生じるスラリー２０
０の流れの速度分布を示し、（Ａ）に比べ（Ｂ）は羽体
１００の回転速度を上げた場合の分布を示す。このよう
に、羽体１００の回転速度が上がるにつれてケーシング
１０２内のスラリー２００内の速度差が大きくなり、上
述したせん断力が増すことになる。

【００６８】すなわち、羽体１００の回転速度を制御す
ることにより、改質効果を調整できるため、所定箇所か
ら改質剤２１０を所定量添加する場合も、スラリー２０
０の比重に応じて羽体１００の回転速度を制御すれば、
撹拌ミキサー１２経過後のスラリー２００を常に一定の
改質品質とすることができる。

【００６９】図９は、撹拌ミキサー１２の回転速度と改
質時間との関係を表すグラフである。図９において、曲
線１２０は、曲線１２２よりも高比重のスラリー２００
である。図９に示すように、所定の改質品質をｔ１時間
で得るためには、スラリー２００が、曲線１２０に示す
ような比重である場合は撹拌ミキサー１２の回転速度を
ｖ１となるよう制御し、これより低比重の曲線１２２に
示すような比重である場合は撹拌ミキサー１２の回転速
度を上げてｖ２となるよう制御すればよい。

【００７０】特に、比重１．３以上１．７以下のスラリ
ー２００に対して本実施の形態に係る連続改質システム
３０を適用することが好ましい。

【００７１】通常、高比重のスラリー２００であれば、
少量の改質剤２１０の添加およびわずかな撹拌によって
も改質させやすいが、比重１．４未満の低比重のスラリ
ー２００は改質させにくく、高価な改質剤２１０を大量
に添加しなければならない上、改質にも時間がかかり、
経済的かつ短時間に改質させることは困難である。本実
施の形態では、改質剤２１０を均等に分散させ、高速伏
流発生等による強いせん断力を生じさせることにより、
比重１．４未満の低比重スラリーに対しても経済的かつ
短時間に十分な改質を行うことができる。

【００７２】また、土砂ピット等を用いることなく、連
続かつ短時間にスラリーを改質することができ、地上面
積の省面積化にもつながる。なお、比重１．７以上のス
ラリーに対しても改質可能であるが、スラリー搬送中の
経路の閉塞を考慮すればスラリーの比重は１．７以下の
ものが好ましい。また、連続かつ短時間にスラリーを改
質させるため、スラリーの比重は１．３以上のものが好
ましい。

【００７３】第１の経路１において、改質剤２１０が添
加され、分散され、撹拌されたスラリー２００は、流動
状態のまま第２の経路３に搬送される。第２の経路３
は、前記第１の経路１で改質剤２１０と撹拌混合された
スラリー２００の改質に十分な時間が確保できるよう、
前記第２の経路３への搬入から搬出までの搬送時間が設
定されている。これにより、第１の経路１により分散撹
拌し、第２の経路により改質時間を確保することがで
き、短時間かつ連続的にスラリー２００を改質できる。

【００７４】図３に示すように、第２の経路３には、ミ
キサーが設けられており、ミキサーとしては、例えば、
スパイラルミキサー４が用いられる。スパイラルミキサ
ー４は、スタティックミキサー１０に比べ、大口径のミ
キサーであり、スパイラルミキサー４内部で改質された
スラリー２００を搬送できる口径に形成されている。こ
れにより、スパイラルミキサー４内部でスラリー２００
が改質した場合でもスパイラルミキサー４が閉塞するこ
とがなく、良好に改質土砂を搬出できる。また、第１の
経路により撹拌混合し、一定の改質を行うとともに、第
２の経路により一定の改質時間を確保することができ
る。

【００７５】スパイラルミキサー４の口径は、土砂の処
理量により異なり一概には言えないが、０．３〜０．７
ｍくらいが適当である。例えば、スパイラルミキサー４
の搬送量が０．５ｍ³／分〜１ｍ³／分であれば、０．６
ｍのものが好ましい。この程度の搬送量を確保できれ
ば、５分〜１０分で１台のダンプトラック１２０に積み
込むことができる。

【００７６】また、スパイラルミキサー４に供給された
スラリー２００は、安定剤タンク９０とスパイラルミキ
サー４との経路であるミキサー９４を通ってスパイラル
ミキサー４の入口から供給された安定剤が添加され、ス
パイラルミキサー４内部で撹拌されて搬送される。安定
剤としては石灰系またはセメント系の安定剤が望まし
い。スラリー２００に安定剤を添加して改質された改質
土砂は、仮に産業廃棄物の中間処理場に長期間放置され
た場合においても、石灰系またはセメント系安定剤の改
質作用により、長期間安定した状態で改質土砂を貯えて
おくことができる。 さらに、図３に示すように、スパ
イラルミキサー４の搬出口下方は、ダンプトラック１２
０への積込み場所となっており、改質土砂を連続的に積
込むことができる。これにより、改質状態でダンプトラ
ック１２０等に積込めるので、土砂ピット等の一時貯留
設備が不要となるため、地上の処理設備を省面積化でき
る。

【００７７】次に、連続改質システム３０での改質剤２
１０添加等の制御の流れについて説明する。図３に示す
ように、各種制御は、制御装置２０により行われる。ス
タティックミキサー１０の上流側には、流量測定手段と
して流量計６６、密度測定手段として密度計６４が設け
られ、これらの測定手段は制御装置２０により制御され
ている。

【００７８】また、流量計６６および密度計６４によ
り、スタティックミキサー１０に供給されるスラリー２
００の流量および密度が測定され、制御装置２０によ
り、これらの測定値が既知の基準値と比較されることに
よりスラリー２００性状が判断される。判断されたスラ
リー２００性状に基づき、改質剤２１０の添加量が決定
される。

【００７９】以上のように、改質剤２１０の添加量を制
御することも可能であるが、改質剤２１０は高価である
ため、改質剤２１０の添加量は必要最低限の量にするこ
とが好ましい。このためには、上述したように、改質剤
２１０の添加量を必要最低限の一定量とし、撹拌ミキサ
ー１２の回転制御により調整することができる。この制
御も同様に、流量計６６および密度計６４により、スタ
ティックミキサー１０に供給されるスラリー２００の流
量および密度が測定され、制御装置２０により、これら
の測定値が既知の基準値と比較されることによりスラリ
ー２００性状が判断され、撹拌ミキサー１２の回転制御
が行われる。

【００８０】これにより、改質剤２１０の添加量を必要
最低限の量とすることができるため、高価な改質剤２１
０の使用量を低減し、低コストで改質を行うことが可能
となる。

【００８１】また、スパイラルミキサー４のモーター９
６の回転速度は、通常は一定にしておくが、スラリー２
００性状に応じて回転速度を変更するよう形成してもよ
い。すなわち、スタティックミキサー１０２に供給され
るスラリー２００の比重が高い場合や流量が少ない場合
には、改質剤２１０や安定剤は少なく添加され、比重が
低い場合や流量が多い場合には、改質剤２１０や安定剤
は多く添加される。

【００８２】さらに、制御装置２０により、測定された
スラリー２００性状に基づいてモーター９７が制御さ
れ、ミキサー９４から安定剤の添加が行われる。

【００８３】従来は、改質のためにフィルタープレス等
の大型泥水処理設備が必要であり、スラリーの改質に何
時間もかかり、改質させない場合は、処理費の高いバキ
ューム車で処分場まで運搬しなければならなかったた
め、多大なコストがかかっていた。

【００８４】本実施の形態によれば、フィルタープレス
等の大型泥水処理設備が必要ないため、地上設備を省面
積化することができ、かつ、十数秒程度で改質できるた
め、泥水処理時間が短縮し、処理費の安いダンプトラッ
ク１２０に連続的に積込むことができるため、コストの
削減にもなる。また、流量制御手段および密度制御手段
等により、必要最小限の改質剤２１０および安定剤をス
ラリー２００に添加して改質できるため、高価な改質剤
２１０および安定剤の使用を低減し、産業廃棄物の中間
処理場等への排出量も低減することができる。

【００８５】なお、本発明の適用は、泥水式シールド工
法に限定されない。例えば、地中連続壁工法やリバース
工法等におけるスラリー処理にも適用できる。また、実
施の形態は上述したものに限られず、各種の変形例に対
しても適用できる。

【００８６】例えば、図１０に示すように、スパイラル
ミキサー４の搬出口側を所定量上側に移動させることに
より、低比重スラリー２００が十分に改質せず、水に近
い状態でスパイラルミキサー４に搬送されてきた場合で
も、水に近い状態のスラリー２００はスパイラルミキサ
ー４内のモーター９６に近い部分に保留することができ
る。また、スパイラルミキサー４内部は、リボンスクリ
ューで構成されているため、隙間が多く、水に近いスラ
リー２００は搬出せず、ある程度改質した改質土砂のみ
リボンスクリューの回転により搬送し、搬出することが
できる。

【００８７】また、処理対象となるスラリー２００を分
級し改質用に濃縮化されたスラリーを生成するスラリー
２００処理用の液体サイクロン装置と、この液体サイク
ロン装置で分級された濃縮スラリーを貯蔵する濃縮スラ
リー貯蔵手段とを設け、この濃縮スラリー貯蔵手段から
前記第１の経路に濃縮スラリーを供給し、改質してもよ
い。これにより、比重１．３未満の低比重のスラリー２
００であっても、液体サイクロン装置によって比重１．
３以上１．７以下の改質させやすい比重に調整し、改質
させることができる。

【００８８】また、立坑内等の排泥経路にスラリー貯留
設備を設け、スラリー２００を一時的に貯留できるよう
構成してもよい。

【００８９】

【図面の簡単な説明】

【図１】スラリーに改質剤を添加した状態を示す概略図
であり、（Ａ）は改質剤添加前のスラリーの状態、
（Ｂ）はスラリーに添加される前の改質剤の状態、
（Ｃ）は改質剤添加直後のスラリーの状態、（Ｄ）は分
散後のスラリーの状態、（Ｅ）は撹拌後のスラリーの状
態を示す。

【図２】本発明の実施の形態の一例に係る泥水式シール
ド工法の全体図である。

【図３】本発明の実施の形態の一例に係る連続改質シス
テムの概略図である。

【図４】本発明の実施の形態の一例に係るスタティック
ミキサーの側面断面図である。

【図５】本発明の実施の形態の一例に係る撹拌ミキサー
の正面断面図である。

【図６】本発明の実施の形態の一例に係る撹拌ミキサー
の側面断面図である。

【図７】本発明の実施の形態の一例に係る撹拌ミキサー
内のスラリーの流れを示す概略図である。

【図８】一般的な渦巻型ポンプ内における羽体間の流体
の速度分布を示す図であり、（Ａ）は渦巻型ポンプへの
流入量が８リットル／秒、（Ｂ）は同じく１２リットル
／秒の場合の速度分布を示す。

【図９】本発明の実施の形態の一例に係る撹拌ミキサー
の羽体の回転速度とスラリーの改質時間との関係を示す
グラフである。

【図１０】本発明の実施の形態の一例に係る連続改質シ
ステムの別の一例を示すが概略図である。

【符号の説明】

２ ミキサー ４ スパイラルミキサー ８ 調泥システム １０ スタティックミキサー １２ 撹拌ミキサー ２０ 制御装置 ３２ 立坑 ３４ シールド機 ３６ トンネル ４０ カッターディスク ４１ 隔壁 ４２ チャンバー ４４ 送泥管 ４６ 切羽 ４８ 排泥管 ５６ 送泥ポンプ ５７ 中継ポンプ ５８ 排泥ポンプ ６４ 密度計 ６６ 流量計 ７０ 改質剤タンク ７２ 改質剤供給ポンプ ７４ 改質剤供給管 ９０ 安定剤タンク ９４ 安定剤供給管 ９６、９７ モーター １００ 羽体 １０２ ケーシング １０４ 伏流発生スペース １０５ 伏流 １１０ 導入口 １１２ 吐出口 １２０ ダンプトラック １４２ 筒体 １５４〜１５９ エレメント ２００ スラリー ２０２ 粘土粒子 ２０４ 水分子 ２１０ 改質剤 ２１２ ポリマー粒子 ２１４ 非水系の媒体 ２１８ フロック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅井 康彦 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 田畑 覚士 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 浦矢 昭夫 東京都練馬区羽沢３丁目39番１号 サンエ ー工業株式会社内 (72)発明者 安河内 勝 東京都練馬区羽沢３丁目39番１号 サンエ ー工業株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理対象となるスラリーが搬送される第
   １の経路と、 前記第１の経路内を搬送されるスラリーに、スラリーを
   改質するための改質剤を混入する改質剤混入手段と、 前記スラリーに混入された前記改質剤を、前記スラリー
   内に均等に分散する分散手段と、 前記分散後のスラリーを、高速伏流を発生させて撹拌す
   る撹拌手段と、 を含むことを特徴とするスラリー連続改質システム。
2. 【請求項２】 処理対象となるスラリーが搬送される第
   １の経路と、 前記第１の経路内を搬送されるスラリーに、スラリーを
   改質するための改質剤を混入する改質剤混入手段と、 前記スラリーに混入された前記改質剤を、前記スラリー
   内に均等に分散する分散手段と、 前記分散後のスラリーに、せん断力を発生させて撹拌す
   る撹拌手段と、 を含むことを特徴とするスラリー連続改質システム。
3. 【請求項３】 請求項１、２のいずれかにおいて、 前記分散手段は、 スタティックミキサーを用いて構成され前記撹拌手段
   は、 ケーシングと、 前記ケーシング内に設けられ、回転駆動されることによ
   ってスラリーの撹拌を行う羽体と、 前記羽体の回転面に隣接する形で前記ケーシング内に設
   けられ、スラリーに伏流を発生させる伏流発生スペース
   と、 前記羽体の回転面の中心側からケーシング内にスラリー
   を導入する導入口と、 撹拌後のスラリーを前記羽体の回転面の中心より外側か
   ら吐出する吐出口と、 を含んで構成されている撹拌ミキサーを用いて構成され
   ていることを特徴とするスラリー連続改質システム。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記羽体の回転速度を制御する制御手段を有することを
   特徴とするスラリー連続改質システム。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかにおいて、 前記改質剤は、 アニオン系ポリマー粒子と、 前記アニオン系ポリマー粒子と反応しない非水系の媒体
   と、 を含んで構成されていることを特徴とするスラリー連続
   改質システム。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかにおいて、 前記スラリーの比重は、１．３以上１．７以下であるこ
   とを特徴とするスラリー連続改質システム。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかにおいて、 前記第１の経路より下流側に第２の経路が設けられ、 前記第２の経路は、 前記第１の経路で改質剤と撹拌混合されたスラリーの改
   質に十分な時間が確保できるよう、前記第２の経路への
   搬入から搬出までの搬送時間が設定されていることを特
   徴とするスラリー連続改質システム。
8. 【請求項８】 請求項７において、 前記第２の経路は、 大口径のミキサーを含んで構成され、 前記大口径のミキサーは、 ミキサー内部で改質されたスラリーを搬送できる口径に
   形成されていることを特徴とするスラリー連続改質シス
   テム。
9. 【請求項９】 請求項７、８のいずれかにおいて、 前記第２の経路に、スラリーに安定剤を添加する安定剤
   添加手段が設けられていることを特徴とするスラリー連
   続改質システム。
10. 【請求項１０】 請求項７〜９のいずれかにおいて、 前記第２の経路の出口は、搬送車への積込み位置に設け
    られていることを特徴とするスラリー連続改質システ
    ム。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれかにおいて、 前記第１の経路の上流側に、 スラリーの密度を測定する密度測定手段と、 スラリーの流量を測定する流量測定手段とを有し、 前記制御手段は、前記密度測定手段により測定した密度
    と前記流量測定手段により測定した流量に基づき、改質
    剤添加量を制御することを特徴とするスラリー連続改質
    システム。
12. 【請求項１２】 請求項９において、 前記安定剤として、石灰系またはセメント系の安定剤を
    用いることを特徴とするスラリー連続改質システム。