(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨材の洗浄水等により発生する濁水を脱水処理して形成された脱水ケーキを供給する脱水ケーキ供給装置と、セメントあるいは石灰のいずれか一方あるいは両方を含む固化材を供給する固化材供給装置と、脱水ケーキ切断部材が取付けられた複数の羽根部を有するロータを具備し、上記脱水ケーキ供給装置から供給された脱水ケーキを上記切断部材で切断し細分化しながら、上記脱水ケーキと上記固化材供給装置から供給された固化材とを攪拌混合する混合機とを備え、上記脱水ケーキと上記固化材とを混合して脱水ケーキを固化処理するようにしたことを特徴とする脱水ケーキの処理装置。
【請求項２】
固化材供給量制御手段を設け、上記混合機に供給される脱水ケーキの粒度と含水率と，上記固化処理された脱水ケーキの強度と含水率とのいずれか一つまたは複数または全部に基づいて、上記固化処理された脱水ケーキの強度が予め設定された目標強度になるように、上記固化材の供給量を制御することを特徴とする請求項１記載の脱水ケーキの処理装置。
【請求項３】
上記固化材供給装置は、複数の固化材を混合して上記混合機に供給するとともに、上記混合機に供給される脱水ケーキの粒度と含水率と，上記固化処理された脱水ケーキの強度と含水率とのいずれか一つまたは複数または全部に基づいて、上記固化処理された脱水ケーキの強度が予め設定された目標強度になるように、上記複数の固化材の混合比を制御する固化材供給量制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の脱水ケーキの処理装置。
【請求項４】
処理速度制御手段を設け、上記混合機に供給される脱水ケーキの粒度と含水率と，上記固化処理された脱水ケーキの強度と含水率とのいずれか一つまたは複数または全部に基づいて、上記固化処理された脱水ケーキの強度が予め設定された目標強度になるように、上記固化処理された脱水ケーキの生成速度を制御することを特徴とする請求項１記載の脱水ケーキの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、骨材の洗浄水等により発生する濁水を脱水処理して形成された脱水ケーキの強度を高めるための脱水ケーキの処理方法及び脱水ケーキの処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ダム等の建設現場では、コンクリート打設時の骨材（砂利，砂）生産、バッチャプラントの運転及び基礎処理、原石山の洪水等に伴い、粒度の細かい粘土を含む濁水が発生する。これらの濁水は、それぞれ濁水処理設備に送られ薬品等で処理された後に廃棄されるが、その方法としては、図４に示すように、濁水処理されたスラッジを予め堀削した沈澱池にポンプ等で貯蔵して自然乾燥させる沈澱池方式（同図の破線で示す処理工程）と、上記スラッジをフィルタープレス等の脱水装置で脱水して脱水ケーキを生成し、この脱水ケーキをダンプトラック等で運搬し、ダム直上流の指定された建設発生土受け入れ地に捨土する脱水ケーキ方式（同図の実線で示す処理工程）とがある。上記沈澱池方式を採用する場合には、ダム工事で発生する大量の濁水を処理するための広大な沈澱池用地を確保する必要があるため、上記沈澱池用地の確保が難しい場合には、脱水ケーキ方式による濁水処理が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記脱水ケーキは、土の強度を示す指数であるコーン指数で表わすと０．２ＭＰａ以下のいわゆる泥土の状態であるため、このままの状態では運搬時に流動性を呈して運搬に不便なだけでなく、その上を人が歩けない状態でであるため、上記脱水ケーキを受け入れ地に捨土する場合にも順次積み重ねて盛土施工できるだけの強度がなかった。また、バッチャプラントの運転時に発生する濁水等から生成した脱水ケーキは、産業廃棄物に分類されるので、標準使用のダンプトラックに山積みすることもできず、また、運搬時に道路に落とさないようにする等取扱いに注意が必要であった。したがって、脱水ケーキを連続して上記受け入れ地に捨土処分するためには、脱水ケーキの強度を盛土材に適した状態に改良し、盛土施工性の向上を図るとともに、盛土での長期の滑り出しに対する安全性を確保する必要があった。
また、脱水ケーキを、例えば、砂や砂利とセメントとを混合するミキサー等の混合機を用いてセメント等と混合させて強度を確保しようとしても、脱水ケーキは、上述したように、粒度の細かい粒土から成るため粘性が高く、脱水ケーキとセメント等を均一に混合させるにはかなり長時間混合させなければならない。したがって、上記ミキサー等の混合機では大量の脱水ケーキを処理することができなかった。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、脱水ケーキの性状を盛土材に適した性状に改良するとともに、大量の脱水ケーキを処理することのできる脱水ケーキの処理方法及び処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の脱水ケーキの処理装置は、脱水ケーキを供給する脱水ケーキ供給装置と、セメント等の固化材を供給する固化材供給装置と、脱水ケーキ切断部材が取付けられた複数の羽根部を有するロータを具備し、上記脱水ケーキ供給装置から供給された脱水ケーキを上記切断部材で切断し細分化しながら、上記脱水ケーキと上記固化材供給装置から供給された固化材とを攪拌混合する混合機とを備え、上記脱水ケーキと固化材とを混合処理するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の脱水ケーキの処理装置は、固化材供給量制御手段を設け、混合機に供給される脱水ケーキの粒度と含水率と固化処理された脱水ケーキの強度と含水率との４つのパラメータのいずれか一つまたは複数または全部に基づいて、上記固化処理された脱水ケーキの強度が予め設定された目標強度になるように、上記固化材の供給量を制御するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の脱水ケーキの処理装置は、複数の固化材を混合して混合機に供給する固形物供給装置を備えるとともに、混合機に供給される脱水ケーキの粒度と含水率と，固化処理された脱水ケーキの強度と含水率とのいずれか一つまたは複数または全部に基づいて、上記固化処理された脱水ケーキの強度が予め設定された目標強度になるように、上記複数の固化材の混合比を制御する固化材供給量制御手段を備え、上記複数の固化材の混合と固化材の供給量とを制御するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
更に、請求項４に記載の脱水ケーキの処理装置は、処理速度制御手段を設け、混合機に供給される脱水ケーキの粒度と含水率と固化処理された脱水ケーキの強度と含水率とのとの４つのパラメータのいずれか一つまたは複数または全部に基づいて、上記固化処理された脱水ケーキの強度が予め設定された目標強度になるように、脱水ケーキの処理速度を制御するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、脱水ケーキと固化材との混合機１と脱水ケーキ供給装置２と固化材供給装置３とを備えた脱水ケーキの処理装置４を用いた脱水ケーキの処理システムを示す図で、５は図外の濁水処理設備から送られてきたスラッジを脱水して脱水ケーキを生成するためのフィルタプレス、６は上記生成された脱水ケーキを貯蔵するストックヤード、７Ａは固化材Ａ（セメント）を貯蔵するサイロ、７Ｂは固化材Ｂ（石灰）を貯蔵するサイロ、８は上記混合機１で固化処理された脱水ケーキを貯蔵するとともに運搬用トラックに上記固化処理された脱水ケーキを供給するための積込ホッパー、９は上記固化処理された脱水ケーキを盛土するためのための建設発生土受け入れ地である。
なお、上記混合機１には、混合機１に備えられたローターの回転数を制御することにより脱水ケーキの処理速度を制御する処理速度制御手段Ｃ１が備えられ、上記固化材供給装置３には、上記固化材Ａと上記固化材Ｂとの混合比と固化材の供給量とを制御する固化材供給量制御手段Ｃ３が設けられている。
【００１１】
次に、上記構成の脱水ケーキの処理システムについて説明する。ダム等の建設現場において、コンクリート打設時の骨材（砂利，砂）生産，バッチャプラントの運転及び基礎処理，原石山の洪水等に伴って発生した濁水は、それぞれ濁水処理設備に送られ薬品等で処理された後、フィルタプレス５に送られ脱水処理され、脱水ケーキが生成される。上記脱水ケーキは、脱水ケーキストックヤード６に一時貯蔵された後、所定の処理量だけベルトスケール等の搬送機で脱水ケーキの処理装置４の脱水ケーキ供給装置４に送られ、図外の含水率測定器及び粒度分布測定器により含水率及び粒度を計測された後、脱水ケーキ供給装置４の混合機１に所定の投入速度で投入される。一方、サイロＡに貯蔵されたセメントとサイロＢに貯蔵された石灰とは、予め設定された所定量だけ脱水ケーキ供給装置４の固化材供給装置３に送られ、上記計測された脱水ケーキの含水率及び粒度に基づいた比率で混合された後、混合機１に所定の投入速度で投入される。
混合機１には、後述するように、投入された上記脱水ケーキを切断し細分化するローター１Ａ，１Ｂ，１Ｃが備えられており、細分化された上記脱水ケーキは上記固化材と均一に混合した状態で混合機１から排出される。上記固化処理された脱水ケーキの強度は、セメントと石灰との混合比や混合機１の処理速度等の混合条件によって多少異なるが、コーン指数で表わすと約０．４ＭＰａ以上となり、処理前の脱水ケーキに比べて強度が著しく向上した。
なお、固化処理された上記脱水ケーキは、ベルトスケール等の搬送機で積込ホッパー８に送られた後、ダンプトラック等で建設発生土受け入れ地９に運搬され捨土される。固化処理された上記脱水ケーキは強度が高くなっているので取り扱いも容易であるだけでなく、上記受け入れ地９に捨土する場合にも、盛土施工が可能であり、したっがて、施工性が容易なだけでなく、上記受け入れ地９を有効利用することができる。
【００１２】
ここで、上記混合機１の構成及び動作の詳細について説明する。混合機１は、多軸式垂直混合機と呼ばれるもので、図２（ａ）に示すように、側面のそれぞれ異なる角度の位置に複数の羽根部１ｂを備えた円筒状の回転軸１ａから成る複数のローター１Ａ，１Ｂ，１Ｃを備え、混合機１の上部の材料投入口より投入された脱水ケーキを上記羽根部１ｂで切断し細分化するとともに、上記材料投入口より投入された固化材と上記細分化された脱水ケーキとを攪拌混合し、脱水ケーキを固化処理するものである。上記羽根部１ｂは、図２（ａ）に示すように、平板状の脱水ケーキ切断板１ｃを棒状の支持部材１ｄを介して上記回転軸１ａに取付けたもので、図外のモータにより上記回転軸１ａを駆動し上記複数の羽根部１ｂを回転させることにより、図２（ｂ）に示すように、塊状の脱水ケーキ９を切断し細分化するものである。また、図１に示すように、上記ローター１Ａ，１Ｂは上記混合機１の上部に対向するように配置され、その回転方向は上記ローター１Ａ，１Ｂの隙間に投入された脱水ケーキを取込むように互いの回転方向を逆に設定してある。そして、上記ローター１Ａ，１Ｂの下方に設置されローター１Ｃにより、上記ローター１Ａ，１Ｂで切断され細分化され固化材と混合された脱水ケーキを更に切断し細分化して上記固化材と混合することにより、上記脱水ケーキと固化材とを均一に混合することができるとともに、処理速度が速いので大量の脱水ケーキの固化処理を行うことができる。
【００１３】
ところで、脱水ケーキと固形材との混合条件は、脱水ケーキを生成する濁水に含まれるの粒土の性状（岩種，粒度，粒子の形状等）と、脱水装置での脱水処理条件で決まる脱水ケーキの含水率Ｒs及び粒度Ｄsと、生成される混合固形物の目標強度Ｔ0とにより決定される。図３は、固化材供給量制御手段Ｃ３と処理速度制御手段Ｃ１による脱水ケーキの処理装置４の制御パターンを示す一例で、脱水ケーキの含水率Ｒs及び粒度Ｄsと固化処理された脱水ケーキの目標強度Ｔ0に基づいて、固化材であるセメント（Ａ）と石灰（Ｂ）との混合比（Ａ／Ｂ）と混合機１のローター１Ａ，１Ｂ，１Ｃの回転数Ｎが決定される。例えば、目標強度Ｔ0が高い場合や脱水ケーキの含水率Ｒsが大きい場合には、上記混合比（Ａ／Ｂ）を大きくする（セメントを多くする）か、固化材の供給量Ｑを増加させる。また、上記脱水ケーキの粒度Ｄsが細かい場合には脱水ケーキの粘度が高いので、上記回転数Ｎを下げて処理速度を遅くし、上記脱水ケーキを十分に細分化するように制御する。
更に、固化材供給量制御手段Ｃ３と処理速度制御手段Ｃ１とは、含水率測定器及び強度測定器で計測された固化処理された脱水ケーキの強度Ｔk及び含水率Ｒkに基づいて、固化処理された脱水ケーキの強度が目標強度Ｔ0になるように、上記混合比（Ａ／Ｂ）または上記供給量Ｑまたは上記回転数Ｎの値のいずれか１つまたは２つまたは全部を補正するような制御を行う。なお、上記固化処理された脱水ケーキの含水率Ｒkの計測は、制御のウエイトを上記混合比（Ａ／Ｂ）におくか上記回転数におくかを決定するために行うものである。
【００１４】
このように、本実施の形態によれば、脱水ケーキを切断して細分化しながら脱水ケーキと固化材とを混合する多軸式垂直混合機１を用いて脱水ケーキと固化材とを混合するようにしたので、脱水ケーキと固化材とが均一に混合され、脱水ケーキの強度を高めるとともに処理速度が速いので大量の脱水ケーキの固化処理を行うことができる。また、固化処理された脱水ケーキは取扱いが容易であるので、受け入れ地９に盛土施工することができるので、受け入れ地９のスペースも大幅に削減することができる。
また、混合機１に供給される脱水ケーキの含水率Ｒs及び粒度Ｄsと上記混合固形物の強度Ｔk及び含水率Ｒkとに基づいて、上記固化処理された脱水ケーキの強度が目標強度Ｔ0になるように、上記固化材の混合比（Ａ／Ｂ）または供給量Ｑまたは回転数Ｎを制御するようにしたので、脱水ケーキの強度を確実に目標強度Ｔ0にすることができる。
【００１５】
なお、本実施の形態においては、混合機１として多軸式垂直混合機を用いたがこれに限るものではない。すなわち、混合機１としては、投入された脱水ケーキを細かく切断するする手段と、細分化された上記脱水ケーキと固化材とを攪拌混合する混合手段を備え、脱水ケーキの切断と脱水ケーキと固化材との混合とを同時にあるいは交互に繰り返し行うようなものであれば良い。
また、上記例では、固化材供給装置３においてセメントと石灰との混合比を制御したが、サイロＡ及びサイロＢから直接上記固化材の混合比率に対応する量を上記固化材供給装置３に供給するようにしても良い。
更に、上記例では、混合機１のローター１Ａ〜１Ｃの回転数を制御することで脱水ケーキの処理速度を制御したが、上記処理速度の制御対象は使用される混合機の種類によって適宜設定されることは言うまでもない。また、脱水ケーキ供給装置２に脱水ケーキ供給量制御手段Ｃ２を設けて、投入される脱水ケーキの供給量と固化材の供給量の両方を同時に制御することにより、脱水ケーキの処理速度を制御するようにしても良い。
【００１６】
また、固化材供給量制御手段Ｃ３における固化材の混合比（Ａ／Ｂ）及び固化材の供給量Ｑの設定と、処理速度制御手段Ｃ１における回転数Ｎの設定は、オペレータが適時行っても良いし、上述した含水率測定器，粒度分布測定器，強度測定器の出力データＲs，Ｄs，Ｒk，Ｔkを上記制御手段Ｃ１，Ｃ３に入力し、予め設定されている目標強度Ｔ0に基づいて自動制御するようにしても良い。なお、強度測定器で計測される強度は必ずしもコーン指数である必要はなく、圧縮強度等の値で処理後の脱水ケーキの強度を代用しても良い。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の脱水ケーキの処理装置によれば、脱水ケーキを供給する脱水ケーキ供給装置と、セメント等の固化材を供給する固化材供給装置と、上記脱水ケーキ供給装置から供給された脱水ケーキを細分しながら上記固化材供給装置から供給された固化材とを攪拌混合する混合機とを備えているので、上記脱水ケーキと上記固化材とを均一に混合でき、脱水ケーキの強度を高める処理を行うことができるとともに、処理速度が速いので大量の脱水ケーキの固化処理を行うことができる。
【００１９】
請求項２に記載の脱水ケーキの処理装置は、固化材供給量制御手段を設け、混合機に供給される脱水ケーキの粒度と含水率と固化処理された脱水ケーキの強度と含水率との４つのパラメータのいずれか一つまたは複数または全部に基づいて、上記固化処理された脱水ケーキの強度が予め設定された目標強度になるように、上記固化材の供給量を制御するようにしたので、投入される脱水ケーキの性状に係わらず、脱水ケーキの強度を高める処理を行うことができる。
【００２０】
請求項３に記載の脱水ケーキの処理装置は、複数の固化材を混合して上記混合機に供給する固形物供給装置を備えるとともに、混合機に供給される脱水ケーキの粒度と含水率と，固化処理された脱水ケーキの強度と含水率とのいずれか一つまたは複数または全部に基づいて、上記固化処理された脱水ケーキの強度が予め設定された目標強度になるように、上記複数の固化材の混合比を制御する固化材供給量制御手段を備えたので、投入される脱水ケーキの性状に係わらず、脱水ケーキの強度を所定の強度に高める処理を正確に行うことができる。
【００２１】
請求項４に記載の脱水ケーキの処理装置は、処理速度制御手段を設け、混合機に供給される脱水ケーキの粒度と含水率と固化処理された脱水ケーキの強度と含水率とのとの４つのパラメータのいずれか一つまたは複数または全部に基づいて、上記固化処理された脱水ケーキの強度が予め設定された目標強度になるように、脱水ケーキの処理速度を制御したので、投入される脱水ケーキの性状に係わらず、脱水ケーキの強度を高める処理を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる脱水ケーキの処理システムの概要図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わる脱水ケーキの処理装置に用いられる混合機のローターの概要を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わる脱水ケーキの処理装置の制御方法を説明するための図である。
【図４】従来の濁水処理方法の概要を示す図である。
【符号の説明】
１  混合機
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  ローター
１ａ  （ローターの）回転軸
１ｂ  羽根部
２  脱水ケーキ供給装置
３  固化材供給装置
４  脱水ケーキの処理装置
５  フィルタプレス
６  ストックヤード
７Ａ，７Ｂ  サイロ
８  積込ホッパー
９  建設発生土受け入れ地
１０  （塊状の）脱水ケーキ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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