(57)【要約】【課題】建設汚泥について、安価であって粒径が揃い均質な固化材を用いて、改良処理土の品質を安定したものとする改良処理方法を提供する。【解決手段】この建設汚泥の改良処理方法は、下水汚泥を下水汚泥炭化装置２の揺動する炭化炉２１に投入して燃焼させ、その燃焼熱でもって重金属を揮発させるように８００℃以上で炭化した粒状の下水汚泥炭化物を生成し、その下水汚泥炭化物を固化材として建設汚泥に添加し、これらを混合装置３にて混合することにより建設汚泥を固化する。【選択図】図１
2010240567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水汚泥を炭化して生成した粒状の下水汚泥炭化物を固化材として建設発生土に添加し、これらを混合することにより建設発生土を固化することを特徴とする建設発生土の改良処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の建設発生土の改良処理方法において、
前記下水汚泥炭化物は、投入された下水汚泥を燃焼させ、その燃焼熱でもって炭化する下水汚泥炭化装置により生成されるものであることを特徴とする建設発生土の改良処理方法。
【請求項３】
請求項２に記載の建設発生土の改良処理方法において、
前記下水汚泥炭化物は、８００℃以上で炭化したものであることを特徴とする建設発生土の改良処理方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の建設発生土の改良処理方法において、
前記下水汚泥炭化装置は、投入口及び排出口と、投入口及び排出口の間の側壁に空気又は酸素ガスを導入する複数の酸素導入管と、が設けられ揺動する炭化炉を有したものであり、
下水汚泥は、投入口に投入された後、揺動により攪拌されながら移動し、酸素導入管から導入された酸素と下水汚泥が含有する有機質から熱分解により発生する可燃性ガスとにより燃焼が維持される状態でもって炭化されて排出口から排出されるものであることを特徴とする建設発生土の改良処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設汚泥を含む建設発生土の改良処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設汚泥や下水汚泥などの汚泥は、わが国の産業廃棄物の中で多くの割合を占めている。建設汚泥は、掘削工事などの建設工事から生じる建設発生土のうち、含水率が非常に高い無機性の泥土であって、廃棄物処理法に規定する産業廃棄物として取り扱われるものである。建設発生土の強度指標であるコーン指数は、泥土の場合、おおむね２００ｋＮ／ｍ２未満である。このような建設汚泥は、リサイクル（再利用）が望まれるが、土としての強度が極めて不十分であることから、そのままではリサイクルできず、適切な改良処理が必要である。
【０００３】
建設汚泥を改良処理するためには、固化材を混合して固化することが行われている。固化材は、セメントや石灰を主成分としたものが多く普及しているが、改良処理土（改良処理後の土）が強アルカリ性を呈するため、用途が制限される。このため、用途制限を少なくする固化材も提案されている。例えば、特許文献１には、酸化カルシウムと二酸化ケイ素と三酸化硫黄と酸化アルミニウムとを主成分として含む固化材により固化することが提案されている。この固化材を用いると、固化処理後にアルカリ成分の溶出を防止する処理を別途行う必要がないとしている。特許文献２には、ケナフのような植物系の自然材料を粉末状にし、物理的作用により吸水して固化することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２３５０１９号公報
【特許文献２】特許第３５２５０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のような固化材は、高価なものであり、多量の建設汚泥の改良処理に用いるにはコスト的に実現が困難なところがある。また、特許文献２のように植物系の自然材料をベースにする固化材は、茎、葉などの部位の違いもあって、粒径を揃えたり均質にしたりするのが容易ではなく、改良処理土の品質を安定したものとすることが難しい。
【０００６】
本発明は係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、建設汚泥を含む建設発生土について、安価であって粒径が揃い均質な固化材を用いて、改良処理土の品質を安定したものとする改良処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の建設発生土の改良処理方法は、下水汚泥を炭化して生成した粒状の下水汚泥炭化物を固化材として建設発生土に添加し、これらを混合することにより建設発生土を固化することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の建設発生土の改良処理方法は、請求項１に記載の建設発生土の改良処理方法において、前記下水汚泥炭化物は、投入された下水汚泥を燃焼させ、その燃焼熱でもって炭化する下水汚泥炭化装置により生成されるものであることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の建設発生土の改良処理方法は、請求項２に記載の建設発生土の改良処理方法において、前記下水汚泥炭化物は、８００℃以上で炭化したものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の建設発生土の改良処理方法は、請求項２又は３に記載の建設発生土の改良処理方法において、前記下水汚泥炭化装置は、投入口及び排出口と、投入口及び排出口の間の側壁に空気又は酸素ガスを導入する複数の酸素導入管と、が設けられ揺動する炭化炉を有したものであり、下水汚泥は、投入口に投入された後、揺動により攪拌されながら移動し、酸素導入管から導入された酸素と下水汚泥が含有する有機質から熱分解により発生する可燃性ガスとにより燃焼が維持される状態でもって炭化されて排出口から排出されるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る建設発生土の改良処理方法によれば、下水汚泥を炭化して生成した粒状の下水汚泥炭化物を固化材として建設発生土に添加し、これらを混合することにより建設発生土を固化するようにしたので、安価であって粒径が揃い均質な固化材を用いることができ、この改良処理方法により得られる建設発生土の改良処理土の品質を安定したものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る建設発生土の改良処理方法のフローを表す概念図である。
【図２】同上の建設発生土の改良処理方法に用いられる下水汚泥炭化装置における炭化炉の模式図である。
【図３】同上の建設発生土の改良処理方法による実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための好ましい形態を図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態に係る建設発生土の改良処理方法は、下水汚泥を炭化して粒状の下水汚泥炭化物を生成し、この下水汚泥炭化物を固化材として主に建設汚泥である建設発生土に添加し、これらを混合することにより建設発生土を固化するものである。
【００１４】
下水汚泥は、下水処理場において下水を微生物処理する最終過程で発生する汚泥であり、基本的には下水中の有機物を食べた微生物の死骸であるため、粒子の大きさは１０ｎｍ〜１００μｍというように非常に小さく、かつ、非常に均質である。このような下水汚泥は、脱水処理されてから、いわゆる脱水ケーキの状態で下水処理場から搬出される。下水汚泥は、図１に示すように、乾燥手段（天日乾燥場や乾燥装置）１により乾燥された後、下水汚泥炭化装置２に搬入されて炭化される。
【００１５】
下水汚泥炭化装置２の主要部である炭化炉２１は、図２に示すように、投入口２１ｉ及び排出口２１ｏと、投入口２１ｉ及び排出口２１ｏの間の側壁２１ｗに空気又は酸素ガスを導入する複数の酸素導入管２１ａと、が設けられている。乾燥手段（天日乾燥場や乾燥装置）１により乾燥された後の下水汚泥は、炭化炉２１の投入口２１ｉから投入された後、着火され、ゆっくりと排出口２１ｏの方に攪拌されながら搬送される。下水汚泥は、複数の酸素導入管２１ａから導入された酸素と下水汚泥が含有する有機質から熱分解により発生するメタン等の可燃性ガスとにより燃焼が維持される状態でもって炭化される。そうして、攪拌されつつ高温状態が保たれて熱分解が継続し、粒状になった下水汚泥炭化物が生成（下水汚泥が炭化）されて排出口２１ｏから排出される。
【００１６】
下水汚泥の着火のために、廃材の木片等が添加されることもある。燃焼補助のため、場合によっては化石燃料（例えば、重油）を加えるが、上記のように投入口２１ｉから投入される下水汚泥の含水率が４０％以下であれば、自身が発生する可燃性ガスだけで燃焼の維持がほぼ可能である。また、下水汚泥の温度は、酸素導入管２１ａから導入される酸素の量により調整されるものである。高温であるほど硬質の下水汚泥炭化物が生成される。
【００１７】
下水汚泥炭化装置２は、炭化炉２１の他に、燃焼室２２、ボイラ２３、集塵機２４を有している。炭化炉２１で燃焼しなかった可燃性ガスは、燃焼室２２に送出されて燃焼する。燃焼室２２からの熱は、ボイラ２３の水を蒸気化し、その蒸気は乾燥手段１や下水汚泥炭化装置２などの設備のためのエネルギーとして利用することができる。また、燃焼室２２からの排ガスは、集塵機２４により無害化されて、外部に排出される。
【００１８】
こうして下水汚泥の内部から可燃性ガスを発出しながら下水汚泥が炭化されることによって生成された下水汚泥炭化物は、多数の空孔を有する多孔質のものとなる。また、下水汚泥炭化物は、小さく均質な下水汚泥の粒子が凝集した粒状物であるので、粒径が揃い易く均質である。
【００１９】
炭化炉２１は、揺動、すなわち、下水汚泥の搬送方向を軸線として右回転と左回転を繰り返すことによって攪拌するものが好ましい。揺動により攪拌すると、下水汚泥には変化の比較的少ない力が定常的に加えられるため、下水汚泥炭化物の粒形状が整い易く、また、粒径が更に揃い易くなる。例えば、後述の実験に用いた下水汚泥炭化物は、粒径が７５μ未満のものが約１％、粒径が７５μ〜２ｍｍのものが約７８％、粒径が２ｍｍ以上のものが約２１％の構成割合である。なお、粒径は、揺動の速度などで調整可能である。
【００２０】
炭化炉２１の中の下水汚泥の最高温度は、８００℃以上にすることが好ましい。炭化炉２１に投入される下水汚泥は、重金属（砒素やカドニウムなど）を含有することが多く、８００℃以上の温度は砒素やカドニウムなどを含む重金属の大部分の沸点（昇華点）よりも高いため、それらの重金属は揮発（昇華）するからである。揮発した重金属の気体は、炭化炉２１から排出後に冷却して集塵機２４等で回収すればよい。上記構造の炭化炉２１は、炭化炉２１の側壁２１ｗを介して外部から熱が加えられるのではなく、内部で発熱するので、このような高温を得ることが可能である。
【００２１】
以上のようにして生成された下水汚泥炭化物の粒状物は、固化材として建設発生土に添加されて混合装置３で混合される。下水汚泥炭化物は、建設発生土の水分を多量に、例えば、下水汚泥炭化物自らの重量以上もの水分を吸収することにより、建設発生土を固化する。そうして得られた改良処理土は、土としての強度が高く、固化する前が建設汚泥に該当するようなものであっても、リサイクル可能な強度にすることができる。下水汚泥炭化物は、粒径が揃い均質であるので、改良処理土の強度を含め、その品質が安定している。また、下水汚泥炭化物の粒形状が整っていると建設発生土と馴染んで混合し易くなる点も、改良処理土の品質の安定に寄与する。また、高温で生成した下水汚泥炭化物は硬質であるので、それによっても改良処理土の強度が高くなる。
【００２２】
下水汚泥は、毎日膨大な量が発生しており、建設汚泥と同様にリサイクルが望まれている。そのような下水汚泥から生成した下水汚泥炭化物をリサイクルして用いることは、安価になるばかりか資源の有効活用となる。
【００２３】
建設発生土と下水汚泥炭化物を混合した改良処理土は、建設発生土の区分基準に応じて、覆土材（埋戻し材）や盛土材などとしての利用が可能になる。この改良処理土は、重金属溶出に関して肥料取締法に基づく基準に適合するようにすることもできる。なお、建設発生土の区分基準によれば、第２種建設発生土のコーン指数は８００ｋＮ／ｍ２以上、第３種建設発生土のコーン指数は４００ｋＮ／ｍ２以上、第４種建設発生土のコーン指数はおおむね２００ｋＮ／ｍ２以上、泥土のコーン指数は、上記のように、おおむね２００ｋＮ／ｍ２未満である。
【００２４】
図３は、本発明の実施形態に係る建設発生土の改良処理方法による強度の向上の実験結果を示すグラフである。この実験では、礫混じり細粒分質砂に水を加えて泥土とし、それに下水汚泥炭化物を添加して混合し、地盤工学会基準「安定処理土の突固めによる供試体作成方法」に準拠した方法で締固めてコーン指数を測定した。なお、この実験では、コーン指数の測定限界は２５１２ｋＮ／ｍ２であった。礫混じり細粒分質砂に水を加える割合（重量割合）は、礫混じり細粒分質砂の重量に対して、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％とした。図３より、例えば、３０％の水を加えた礫混じり細粒分質砂の場合、その重量に対して１０％を少し超えた量の下水汚泥炭化物を添加するとコーン指数が２００ｋＮ／ｍ２以上になって第４種建設発生土として取り扱われることが可能になることが分かる。更に、同じく１５％の下水汚泥炭化物を添加するとコーン指数が２０００ｋＮ／ｍ２以上になり、第２種以上の建設発生土として取り扱われることが十分可能になる。４０％以上の水を加えた礫混じり細粒分質砂の場合でも、添加する下水汚泥炭化物の量を増やすに従ってコーン指数が上昇するので、第４種、第３種、又は第２種以上の建設発生土として取り扱われることが可能になる。
【００２５】
以上、本発明の実施形態に係る建設発生土の改良処理方法について説明したが、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、建設発生土に下水汚泥炭化物を添加して更に別のものを添加することは任意である。また、改良処理土の利用方法は限定されない。
【符号の説明】
【００２６】
１      乾燥手段
２      下水汚泥炭化装置
２１    炭化炉
２１ａ  酸素導入管
２１ｉ  投入口
２１ｏ  排出口
２１ｗ  側壁
３      混合装置
【図１】
2010240567.tif 000003
【図２】
2010240567.tif 000004
【図３】
2010240567.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年8月12日(2009.8.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設汚泥の改良処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設汚泥や下水汚泥などの汚泥は、わが国の産業廃棄物の中で多くの割合を占めている。建設汚泥は、掘削工事などの建設工事から生じる建設発生土のうち、含水率が非常に高い無機性の泥土であって、廃棄物処理法に規定する産業廃棄物として取り扱われるものである。建設発生土の強度指標であるコーン指数は、泥土の場合、おおむね２００ｋＮ／ｍ２未満である。このような建設汚泥は、リサイクル（再利用）が望まれるが、土としての強度が極めて不十分であることから、そのままではリサイクルできず、適切な改良処理が必要である。
【０００３】
建設汚泥を改良処理するためには、固化材を混合して固化することが行われている。固化材は、セメントや石灰を主成分としたものが多く普及しているが、改良処理土（改良処理後の土）が強アルカリ性を呈するため、用途が制限される。このため、用途制限を少なくする固化材も提案されている。例えば、特許文献１には、酸化カルシウムと二酸化ケイ素と三酸化硫黄と酸化アルミニウムとを主成分として含む固化材により固化することが提案されている。この固化材を用いると、固化処理後にアルカリ成分の溶出を防止する処理を別途行う必要がないとしている。特許文献２には、ケナフのような植物系の自然材料を粉末状にし、物理的作用により吸水して固化することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２３５０１９号公報
【特許文献２】特許第３５２５０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のような固化材は、高価なものであり、多量の建設汚泥の改良処理に用いるにはコスト的に実現が困難なところがある。また、特許文献２のように植物系の自然材料をベースにする固化材は、茎、葉などの部位の違いもあって、粒径を揃えたり均質にしたりするのが容易ではなく、改良処理土の品質を安定したものとすることが難しい。
【０００６】
本発明は係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、建設汚泥について、安価であって粒径が揃い均質な固化材を用いて、改良処理土の品質を安定したものとする改良処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の建設汚泥の改良処理方法は、下水汚泥を炭化して生成した粒状の下水汚泥炭化物を固化材として少なくとも１０重量％を超える量を建設汚泥に添加し、これらを混合することにより建設汚泥を固化することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の建設汚泥の改良処理方法は、請求項１に記載の建設汚泥の改良処理方法において、前記固化する前の建設汚泥のコーン指数は２００ｋＮ／ｍ２未満であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の建設汚泥の改良処理方法は、請求項１又は２に記載の建設汚泥の改良処理方法において、前記下水汚泥炭化物は、投入された下水汚泥を燃焼させ、その燃焼熱でもって炭化する下水汚泥炭化装置により生成されるものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の建設汚泥の改良処理方法は、請求項３に記載の建設汚泥の改良処理方法において、前記下水汚泥炭化物は、８００℃以上で炭化したものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の建設汚泥の改良処理方法は、請求項３又は４に記載の建設汚泥の改良処理方法において、前記下水汚泥炭化装置は、投入口及び排出口と、投入口及び排出口の間の側壁に空気又は酸素ガスを導入する複数の酸素導入管と、が設けられ揺動する炭化炉を有したものであり、下水汚泥は、投入口に投入された後、揺動により攪拌されながら移動し、酸素導入管から導入された酸素と下水汚泥が含有する有機質から熱分解により発生する可燃性ガスとにより燃焼が維持される状態でもって炭化されて排出口から排出されるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る建設汚泥の改良処理方法によれば、下水汚泥を炭化して生成した粒状の下水汚泥炭化物を固化材として建設汚泥に添加し、これらを混合することにより建設汚泥を固化するようにしたので、建設汚泥を、第四種、第三種又は第二種以上の建設発生土として取り扱われる改良処理土にすることができる。また、安価であって粒径が揃い均質な固化材を用いることができるので、この改良処理方法により得られる建設汚泥の改良処理土の品質を安定したものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る建設汚泥の改良処理方法のフローを表す概念図である。
【図２】同上の建設汚泥の改良処理方法に用いられる下水汚泥炭化装置における炭化炉の模式図である。
【図３】同上の建設汚泥の改良処理方法による実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための好ましい形態を図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態に係る建設汚泥の改良処理方法は、下水汚泥を炭化して粒状の下水汚泥炭化物を生成し、この下水汚泥炭化物を固化材として主に建設汚泥に添加し、これらを混合することにより建設汚泥を固化するものである。
【００１５】
下水汚泥は、下水処理場において下水を微生物処理する最終過程で発生する汚泥であり、基本的には下水中の有機物を食べた微生物の死骸であるため、粒子の大きさは１０ｎｍ〜１００μｍというように非常に小さく、かつ、非常に均質である。このような下水汚泥は、脱水処理されてから、いわゆる脱水ケーキの状態で下水処理場から搬出される。下水汚泥は、図１に示すように、乾燥手段（天日乾燥場や乾燥装置）１により乾燥された後、下水汚泥炭化装置２に搬入されて炭化される。
【００１６】
下水汚泥炭化装置２の主要部である炭化炉２１は、図２に示すように、投入口２１ｉ及び排出口２１ｏと、投入口２１ｉ及び排出口２１ｏの間の側壁２１ｗに空気又は酸素ガスを導入する複数の酸素導入管２１ａと、が設けられている。乾燥手段（天日乾燥場や乾燥装置）１により乾燥された後の下水汚泥は、炭化炉２１の投入口２１ｉから投入された後、着火され、ゆっくりと排出口２１ｏの方に攪拌されながら搬送される。下水汚泥は、複数の酸素導入管２１ａから導入された酸素と下水汚泥が含有する有機質から熱分解により発生するメタン等の可燃性ガスとにより燃焼が維持される状態でもって炭化される。そうして、攪拌されつつ高温状態が保たれて熱分解が継続し、粒状になった下水汚泥炭化物が生成（下水汚泥が炭化）されて排出口２１ｏから排出される。
【００１７】
下水汚泥の着火のために、廃材の木片等が添加されることもある。燃焼補助のため、場合によっては化石燃料（例えば、重油）を加えるが、上記のように投入口２１ｉから投入される下水汚泥の含水率が４０％以下であれば、自身が発生する可燃性ガスだけで燃焼の維持がほぼ可能である。また、下水汚泥の温度は、酸素導入管２１ａから導入される酸素の量により調整されるものである。高温であるほど硬質の下水汚泥炭化物が生成される。
【００１８】
下水汚泥炭化装置２は、炭化炉２１の他に、燃焼室２２、ボイラ２３、集塵機２４を有している。炭化炉２１で燃焼しなかった可燃性ガスは、燃焼室２２に送出されて燃焼する。燃焼室２２からの熱は、ボイラ２３の水を蒸気化し、その蒸気は乾燥手段１や下水汚泥炭化装置２などの設備のためのエネルギーとして利用することができる。また、燃焼室２２からの排ガスは、集塵機２４により無害化されて、外部に排出される。
【００１９】
こうして下水汚泥の内部から可燃性ガスを発出しながら下水汚泥が炭化されることによって生成された下水汚泥炭化物は、多数の空孔を有する多孔質のものとなる。また、下水汚泥炭化物は、小さく均質な下水汚泥の粒子が凝集した粒状物であるので、粒径が揃い易く均質である。
【００２０】
炭化炉２１は、揺動、すなわち、下水汚泥の搬送方向を軸線として右回転と左回転を繰り返すことによって攪拌するものが好ましい。揺動により攪拌すると、下水汚泥には変化の比較的少ない力が定常的に加えられるため、下水汚泥炭化物の粒形状が整い易く、また、粒径が更に揃い易くなる。例えば、後述の実験に用いた下水汚泥炭化物は、粒径が７５μ未満のものが約１％、粒径が７５μ〜２ｍｍのものが約７８％、粒径が２ｍｍ以上のものが約２１％の構成割合である。なお、粒径は、揺動の速度などで調整可能である。
【００２１】
炭化炉２１の中の下水汚泥の最高温度は、８００℃以上にすることが好ましい。炭化炉２１に投入される下水汚泥は、重金属（砒素やカドニウムなど）を含有することが多く、８００℃以上の温度は砒素やカドニウムなどを含む重金属の大部分の沸点（昇華点）よりも高いため、それらの重金属は揮発（昇華）するからである。揮発した重金属の気体は、炭化炉２１から排出後に冷却して集塵機２４等で回収すればよい。上記構造の炭化炉２１は、炭化炉２１の側壁２１ｗを介して外部から熱が加えられるのではなく、内部で発熱するので、このような高温を得ることが可能である。
【００２２】
以上のようにして生成された下水汚泥炭化物の粒状物は、固化材として建設汚泥に添加されて混合装置３で混合される。下水汚泥炭化物は、建設汚泥の水分を多量に、例えば、下水汚泥炭化物自らの重量以上もの水分を吸収することにより、建設汚泥を固化する。そうして得られた改良処理土は、土としての強度が高く、リサイクル可能な強度にすることができる。下水汚泥炭化物は、粒径が揃い均質であるので、改良処理土の強度を含め、その品質が安定している。また、下水汚泥炭化物の粒形状が整っていると建設汚泥と馴染んで混合し易くなる点も、改良処理土の品質の安定に寄与する。また、高温で生成した下水汚泥炭化物は硬質であるので、それによっても改良処理土の強度が高くなる。
【００２３】
下水汚泥は、毎日膨大な量が発生しており、建設汚泥と同様にリサイクルが望まれている。そのような下水汚泥から生成した下水汚泥炭化物をリサイクルして用いることは、安価になるばかりか資源の有効活用となる。
【００２４】
建設汚泥と下水汚泥炭化物を混合した改良処理土は、建設発生土の区分基準に応じて、覆土材（埋戻し材）や盛土材などとしての利用が可能になる。この改良処理土は、重金属溶出に関して肥料取締法に基づく基準に適合するようにすることもできる。なお、建設発生土の区分基準によれば、第２種建設発生土のコーン指数は８００ｋＮ／ｍ２以上、第３種建設発生土のコーン指数は４００ｋＮ／ｍ２以上、第４種建設発生土のコーン指数はおおむね２００ｋＮ／ｍ２以上、泥土のコーン指数は、上記のように、おおむね２００ｋＮ／ｍ２未満である。
【００２５】
図３は、本発明の実施形態に係る建設汚泥の改良処理方法による強度の向上の実験結果を示すグラフである。この実験では、礫混じり細粒分質砂に水を加えて泥土とし、それに下水汚泥炭化物を添加して混合し、地盤工学会基準「安定処理土の突固めによる供試体作成方法」に準拠した方法で締固めてコーン指数を測定した。なお、この実験では、コーン指数の測定限界は２５１２ｋＮ／ｍ２であった。礫混じり細粒分質砂に水を加える割合（重量割合）は、礫混じり細粒分質砂の重量に対して、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％とした。図３より、例えば、３０％の水を加えた礫混じり細粒分質砂の場合、その重量に対して１０％を少し超えた量の下水汚泥炭化物を添加するとコーン指数が２００ｋＮ／ｍ２以上になって第４種建設発生土として取り扱われることが可能になることが分かる。更に、同じく１５％の下水汚泥炭化物を添加するとコーン指数が２０００ｋＮ／ｍ２以上になり、第２種以上の建設発生土として取り扱われることが十分可能になる。４０％以上の水を加えた礫混じり細粒分質砂の場合でも、添加する下水汚泥炭化物の量を増やすに従ってコーン指数が上昇するので、第４種、第３種、又は第２種以上の建設発生土として取り扱われることが可能になる。
【００２６】
以上、本発明の実施形態に係る建設汚泥の改良処理方法について説明したが、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、建設汚泥に下水汚泥炭化物を添加して更に別のものを添加することは任意である。また、改良処理土の利用方法は限定されない。
【符号の説明】
【００２７】
１      乾燥手段
２      下水汚泥炭化装置
２１    炭化炉
２１ａ  酸素導入管
２１ｉ  投入口
２１ｏ  排出口
２１ｗ  側壁
３      混合装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水汚泥を炭化して生成した粒状の下水汚泥炭化物を固化材として少なくとも１０重量％を超える量を建設汚泥に添加し、これらを混合することにより建設汚泥を固化することを特徴とする建設汚泥の改良処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の建設汚泥の改良処理方法において、
前記固化する前の建設汚泥のコーン指数は２００ｋＮ／ｍ２未満であることを特徴とする建設汚泥の改良処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の建設汚泥の改良処理方法において、
前記下水汚泥炭化物は、投入された下水汚泥を燃焼させ、その燃焼熱でもって炭化する下水汚泥炭化装置により生成されるものであることを特徴とする建設汚泥の改良処理方法。
【請求項４】
請求項３に記載の建設汚泥の改良処理方法において、
前記下水汚泥炭化物は、８００℃以上で炭化したものであることを特徴とする建設汚泥の改良処理方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の建設汚泥の改良処理方法において、
前記下水汚泥炭化装置は、投入口及び排出口と、投入口及び排出口の間の側壁に空気又は酸素ガスを導入する複数の酸素導入管と、が設けられ揺動する炭化炉を有したものであり、
下水汚泥は、投入口に投入された後、揺動により攪拌されながら移動し、酸素導入管から導入された酸素と下水汚泥が含有する有機質から熱分解により発生する可燃性ガスとにより燃焼が維持される状態でもって炭化されて排出口から排出されるものであることを特徴とする建設汚泥の改良処理方法。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010240567.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成21年8月13日(2009.8.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010240567.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年11月19日(2009.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水汚泥を炭化して生成した粒状の下水汚泥炭化物を固化材として少なくとも１０重量％を超える量を建設汚泥に添加し、前記建設汚泥と前記下水汚泥炭化物を混合することにより前記建設汚泥を固化することを特徴とする建設汚泥の改良処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の建設汚泥の改良処理方法において、
前記固化する前の建設汚泥のコーン指数は２００ｋＮ／ｍ２未満であることを特徴とする建設汚泥の改良処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の建設汚泥の改良処理方法において、
前記下水汚泥炭化物は、投入された下水汚泥を燃焼させ、その燃焼熱でもって炭化する下水汚泥炭化装置により生成されるものであることを特徴とする建設汚泥の改良処理方法。
【請求項４】
請求項３に記載の建設汚泥の改良処理方法において、
前記下水汚泥炭化物は、８００℃以上で炭化したものであることを特徴とする建設汚泥の改良処理方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の建設汚泥の改良処理方法において、
前記下水汚泥炭化装置は、投入口及び排出口と、投入口及び排出口の間の側壁に空気又は酸素ガスを導入する複数の酸素導入管と、が設けられ揺動する炭化炉を有したものであり、
下水汚泥は、投入口に投入された後、揺動により攪拌されながら移動し、酸素導入管から導入された酸素と下水汚泥が含有する有機質から熱分解により発生する可燃性ガスとにより燃焼が維持される状態でもって炭化されて排出口から排出されるものであることを特徴とする建設汚泥の改良処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の建設汚泥の改良処理方法は、下水汚泥を炭化して生成した粒状の下水汚泥炭化物を固化材として少なくとも１０重量％を超える量を建設汚泥に添加し、前記建設汚泥と前記下水汚泥炭化物を混合することにより前記建設汚泥を固化することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
以上、本発明の実施形態に係る建設汚泥の改良処理方法について説明したが、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、建設汚泥に下水汚泥炭化物を添加して改良処理土とし、更に別のものを添加することは任意である。また、改良処理土の利用方法は限定されない。
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月9日(2010.3.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設汚泥の改良処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設汚泥や下水汚泥などの汚泥は、わが国の産業廃棄物の中で多くの割合を占めている。建設汚泥は、掘削工事などの建設工事から生じる建設発生土のうち、含水率が非常に高い無機性の泥土であって、廃棄物処理法に規定する産業廃棄物として取り扱われるものである。建設発生土の強度指標であるコーン指数は、泥土の場合、おおむね２００ｋＮ／ｍ２未満である。このような建設汚泥は、リサイクル（再利用）が望まれるが、土としての強度が極めて不十分であることから、そのままではリサイクルできず、適切な改良処理が必要である。
【０００３】
建設汚泥を改良処理するためには、固化材を混合して固化することが行われている。固化材は、セメントや石灰を主成分としたものが多く普及しているが、改良処理土（改良処理後の土）が強アルカリ性を呈するため、用途が制限される。このため、用途制限を少なくする固化材も提案されている。例えば、特許文献１には、酸化カルシウムと二酸化ケイ素と三酸化硫黄と酸化アルミニウムとを主成分として含む固化材により固化することが提案されている。この固化材を用いると、固化処理後にアルカリ成分の溶出を防止する処理を別途行う必要がないとしている。特許文献２には、ケナフのような植物系の自然材料を粉末状にし、物理的作用により吸水して固化することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２３５０１９号公報
【特許文献２】特許第３５２５０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のような固化材は、高価なものであり、多量の建設汚泥の改良処理に用いるにはコスト的に実現が困難なところがある。また、特許文献２のように植物系の自然材料をベースにする固化材は、茎、葉などの部位の違いもあって、粒径を揃えたり均質にしたりするのが容易ではなく、改良処理土の品質を安定したものとすることが難しい。
【０００６】
本発明は係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、建設汚泥について、安価であって粒径が揃い均質な固化材を用いて、改良処理土の品質を安定したものとする改良処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の建設汚泥の改良処理方法は、下水汚泥を炭化して生成した粒状の下水汚泥炭化物を固化材として少なくとも１０重量％を超える量を建設汚泥に添加し、前記建設汚泥と前記下水汚泥炭化物を混合することにより前記建設汚泥を固化してコーン指数が２００ｋＮ／ｍ２以上の改良処理土とすることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の建設汚泥の改良処理方法は、請求項１に記載の建設汚泥の改良処理方法において、前記下水汚泥炭化物は、投入された下水汚泥を燃焼させ、その燃焼熱でもって炭化する下水汚泥炭化装置により生成されるものであることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の建設汚泥の改良処理方法は、請求項２に記載の建設汚泥の改良処理方法において、前記下水汚泥炭化物は、８００℃以上で炭化したものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の建設汚泥の改良処理方法は、請求項２又は３に記載の建設汚泥の改良処理方法において、前記下水汚泥炭化装置は、投入口及び排出口と、投入口及び排出口の間の側壁に空気又は酸素ガスを導入する複数の酸素導入管と、が設けられ揺動する炭化炉を有したものであり、下水汚泥は、投入口に投入された後、揺動により攪拌されながら移動し、酸素導入管から導入された酸素と下水汚泥が含有する有機質から熱分解により発生する可燃性ガスとにより燃焼が維持される状態でもって炭化されて排出口から排出されるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る建設汚泥の改良処理方法によれば、下水汚泥を炭化して生成した粒状の下水汚泥炭化物を固化材として建設汚泥に添加し、これらを混合することにより建設汚泥を固化するようにしたので、建設汚泥を、第四種、第三種又は第二種以上の建設発生土として取り扱われる改良処理土にすることができる。また、安価であって粒径が揃い均質な固化材を用いることができるので、この改良処理方法により得られる建設汚泥の改良処理土の品質を安定したものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る建設汚泥の改良処理方法のフローを表す概念図である。
【図２】同上の建設汚泥の改良処理方法に用いられる下水汚泥炭化装置における炭化炉の模式図である。
【図３】同上の建設汚泥の改良処理方法による実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための好ましい形態を図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態に係る建設汚泥の改良処理方法は、下水汚泥を炭化して粒状の下水汚泥炭化物を生成し、この下水汚泥炭化物を固化材として主に建設汚泥に添加し、これらを混合することにより建設汚泥を固化するものである。
【００１４】
下水汚泥は、下水処理場において下水を微生物処理する最終過程で発生する汚泥であり、基本的には下水中の有機物を食べた微生物の死骸であるため、粒子の大きさは１０ｎｍ〜１００μｍというように非常に小さく、かつ、非常に均質である。このような下水汚泥は、脱水処理されてから、いわゆる脱水ケーキの状態で下水処理場から搬出される。下水汚泥は、図１に示すように、乾燥手段（天日乾燥場や乾燥装置）１により乾燥された後、下水汚泥炭化装置２に搬入されて炭化される。
【００１５】
下水汚泥炭化装置２の主要部である炭化炉２１は、図２に示すように、投入口２１ｉ及び排出口２１ｏと、投入口２１ｉ及び排出口２１ｏの間の側壁２１ｗに空気又は酸素ガスを導入する複数の酸素導入管２１ａと、が設けられている。乾燥手段（天日乾燥場や乾燥装置）１により乾燥された後の下水汚泥は、炭化炉２１の投入口２１ｉから投入された後、着火され、ゆっくりと排出口２１ｏの方に攪拌されながら搬送される。下水汚泥は、複数の酸素導入管２１ａから導入された酸素と下水汚泥が含有する有機質から熱分解により発生するメタン等の可燃性ガスとにより燃焼が維持される状態でもって炭化される。そうして、攪拌されつつ高温状態が保たれて熱分解が継続し、粒状になった下水汚泥炭化物が生成（下水汚泥が炭化）されて排出口２１ｏから排出される。
【００１６】
下水汚泥の着火のために、廃材の木片等が添加されることもある。燃焼補助のため、場合によっては化石燃料（例えば、重油）を加えるが、上記のように投入口２１ｉから投入される下水汚泥の含水率が４０％以下であれば、自身が発生する可燃性ガスだけで燃焼の維持がほぼ可能である。また、下水汚泥の温度は、酸素導入管２１ａから導入される酸素の量により調整されるものである。高温であるほど硬質の下水汚泥炭化物が生成される。
【００１７】
下水汚泥炭化装置２は、炭化炉２１の他に、燃焼室２２、ボイラ２３、集塵機２４を有している。炭化炉２１で燃焼しなかった可燃性ガスは、燃焼室２２に送出されて燃焼する。燃焼室２２からの熱は、ボイラ２３の水を蒸気化し、その蒸気は乾燥手段１や下水汚泥炭化装置２などの設備のためのエネルギーとして利用することができる。また、燃焼室２２からの排ガスは、集塵機２４により無害化されて、外部に排出される。
【００１８】
こうして下水汚泥の内部から可燃性ガスを発出しながら下水汚泥が炭化されることによって生成された下水汚泥炭化物は、多数の空孔を有する多孔質のものとなる。また、下水汚泥炭化物は、小さく均質な下水汚泥の粒子が凝集した粒状物であるので、粒径が揃い易く均質である。
【００１９】
炭化炉２１は、揺動、すなわち、下水汚泥の搬送方向を軸線として右回転と左回転を繰り返すことによって攪拌するものが好ましい。揺動により攪拌すると、下水汚泥には変化の比較的少ない力が定常的に加えられるため、下水汚泥炭化物の粒形状が整い易く、また、粒径が更に揃い易くなる。例えば、後述の実験に用いた下水汚泥炭化物は、粒径が７５μ未満のものが約１％、粒径が７５μ〜２ｍｍのものが約７８％、粒径が２ｍｍ以上のものが約２１％の構成割合である。なお、粒径は、揺動の速度などで調整可能である。
【００２０】
炭化炉２１の中の下水汚泥の最高温度は、８００℃以上にすることが好ましい。炭化炉２１に投入される下水汚泥は、重金属（砒素やカドニウムなど）を含有することが多く、８００℃以上の温度は砒素やカドニウムなどを含む重金属の大部分の沸点（昇華点）よりも高いため、それらの重金属は揮発（昇華）するからである。揮発した重金属の気体は、炭化炉２１から排出後に冷却して集塵機２４等で回収すればよい。上記構造の炭化炉２１は、炭化炉２１の側壁２１ｗを介して外部から熱が加えられるのではなく、内部で発熱するので、このような高温を得ることが可能である。
【００２１】
以上のようにして生成された下水汚泥炭化物の粒状物は、固化材として建設汚泥に添加されて混合装置３で混合される。下水汚泥炭化物は、建設汚泥の水分を多量に、例えば、下水汚泥炭化物自らの重量以上もの水分を吸収することにより、建設汚泥を固化する。そうして得られた改良処理土は、土としての強度が高く、リサイクル可能な強度にすることができる。下水汚泥炭化物は、粒径が揃い均質であるので、改良処理土の強度を含め、その品質が安定している。また、下水汚泥炭化物の粒形状が整っていると建設汚泥と馴染んで混合し易くなる点も、改良処理土の品質の安定に寄与する。また、高温で生成した下水汚泥炭化物は硬質であるので、それによっても改良処理土の強度が高くなる。
【００２２】
下水汚泥は、毎日膨大な量が発生しており、建設汚泥と同様にリサイクルが望まれている。そのような下水汚泥から生成した下水汚泥炭化物をリサイクルして用いることは、安価になるばかりか資源の有効活用となる。
【００２３】
建設汚泥と下水汚泥炭化物を混合した改良処理土は、建設発生土の区分基準に応じて、覆土材（埋戻し材）や盛土材などとしての利用が可能になる。この改良処理土は、重金属溶出に関して肥料取締法に基づく基準に適合するようにすることもできる。なお、建設発生土の区分基準によれば、第２種建設発生土のコーン指数は８００ｋＮ／ｍ２以上、第３種建設発生土のコーン指数は４００ｋＮ／ｍ２以上、第４種建設発生土のコーン指数はおおむね２００ｋＮ／ｍ２以上、泥土のコーン指数は、上記のように、おおむね２００ｋＮ／ｍ２未満である。
【００２４】
図３は、本発明の実施形態に係る建設汚泥の改良処理方法による強度の向上の実験結果を示すグラフである。この実験では、礫混じり細粒分質砂に水を加えて泥土とし、それに下水汚泥炭化物を添加して混合し、地盤工学会基準「安定処理土の突固めによる供試体作成方法」に準拠した方法で締固めてコーン指数を測定した。なお、この実験では、コーン指数の測定限界は２５１２ｋＮ／ｍ２であった。礫混じり細粒分質砂に水を加える割合（重量割合）は、礫混じり細粒分質砂の重量に対して、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％とした。図３より、例えば、３０％の水を加えた礫混じり細粒分質砂の場合、その重量に対して１０％を少し超えた量の下水汚泥炭化物を添加するとコーン指数が２００ｋＮ／ｍ２以上になって第４種建設発生土として取り扱われることが可能になることが分かる。更に、同じく１５％の下水汚泥炭化物を添加するとコーン指数が２０００ｋＮ／ｍ２以上になり、第２種以上の建設発生土として取り扱われることが十分可能になる。４０％以上の水を加えた礫混じり細粒分質砂の場合でも、添加する下水汚泥炭化物の量を増やすに従ってコーン指数が上昇するので、第４種、第３種、又は第２種以上の建設発生土として取り扱われることが可能になる。
【００２５】
以上、本発明の実施形態に係る建設汚泥の改良処理方法について説明したが、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、建設汚泥に下水汚泥炭化物を添加して改良処理土とし、更に別のものを添加することは任意である。また、改良処理土の利用方法は限定されない。
【符号の説明】
【００２６】
１      乾燥手段
２      下水汚泥炭化装置
２１    炭化炉
２１ａ  酸素導入管
２１ｉ  投入口
２１ｏ  排出口
２１ｗ  側壁
３      混合装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水汚泥を炭化して生成した粒状の下水汚泥炭化物を固化材として少なくとも１０重量％を超える量を建設汚泥に添加し、前記建設汚泥と前記下水汚泥炭化物を混合することにより前記建設汚泥を固化してコーン指数が２００ｋＮ／ｍ２以上の改良処理土とすることを特徴とする建設汚泥の改良処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の建設汚泥の改良処理方法において、
前記下水汚泥炭化物は、投入された下水汚泥を燃焼させ、その燃焼熱でもって炭化する下水汚泥炭化装置により生成されるものであることを特徴とする建設汚泥の改良処理方法。
【請求項３】
請求項２に記載の建設汚泥の改良処理方法において、
前記下水汚泥炭化物は、８００℃以上で炭化したものであることを特徴とする建設汚泥の改良処理方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の建設汚泥の改良処理方法において、
前記下水汚泥炭化装置は、投入口及び排出口と、投入口及び排出口の間の側壁に空気又は酸素ガスを導入する複数の酸素導入管と、が設けられ揺動する炭化炉を有したものであり、
下水汚泥は、投入口に投入された後、揺動により攪拌されながら移動し、酸素導入管から導入された酸素と下水汚泥が含有する有機質から熱分解により発生する可燃性ガスとにより燃焼が維持される状態でもって炭化されて排出口から排出されるものであることを特徴とする建設汚泥の改良処理方法。