(57)【要約】【課題】  長大な攪拌装置を用いることなく汚泥の連続処理を可能とする。【解決手段】  投入された高含水比の汚泥に吸水材を添加し、攪拌、混合しつつ搬送し、攪拌によって見かけ上の含水比が低下した混合汚泥を第１の排出口１ｆから順次排出する第１の攪拌装置１と、第１の排出口１ｆから排出されてくる混合汚泥を受け入れ、この混合汚泥に粒状化のための添加材を添加し、攪拌、混合しつつ搬送し、攪拌によって粒状化した土砂を第２の排出口２ｆから順次排出する第２の攪拌装置２とを備える。第１の攪拌装置１は、汚泥と古紙との攪拌を十分に行い得るよう攪拌能力重視の設定とされる一方、第２の攪拌装置２は、第１の排出口１ｆからの単位時間あたりの汚泥排出量と、第２の排出口２ｆからの単位時間あたりの汚泥排出量とが略等しくなるように設定される。【選択図】        図２
2005087913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入された高含水比の汚泥に吸水材を添加し、攪拌、混合しつつ搬送し、攪拌によって見かけ上の含水比が低下した混合汚泥を第１の排出口から順次排出する第１の攪拌装置と、
前記第１の排出口から排出されてくる混合汚泥を受け入れ、この混合汚泥に粒状化のための添加材を添加し、攪拌、混合しつつ搬送し、攪拌によって粒状化した土砂を第２の排出口から順次排出する第２の攪拌装置とを備え、
前記第１の攪拌装置を、汚泥と吸水材との攪拌を十分に行い得るよう攪拌能力重視の設定とする一方、前記第２の攪拌装置を、前記第１の排出口からの単位時間あたりの汚泥排出量と、前記第２の排出口からの単位時間あたりの汚泥排出量とが略等しくなるような設定としたことを特徴とする汚泥処理システム。
【請求項２】
前記第１，第２の攪拌装置は、回転によって汚泥を攪拌しつつ搬送する第１，第２の攪拌羽根をそれぞれ有し、
前記第１の攪拌装置では、前記第１の攪拌羽根の回転数が前記攪拌を十分に行い得る値に設定され、前記第２の攪拌装置では、前記第１の排出口からの単位時間あたりの汚泥排出量と、前記第２の排出口からの単位時間あたりの排出量とが略等しくなるように第２の攪拌羽根の回転数が設定されることを特徴とする請求項１に記載の汚泥処理システム。
【請求項３】
前記第２の攪拌羽根の動力を前記第１の攪拌羽根の動力よりも高トルクとし、かつ前記第１，第２の攪拌羽根の回転数を略等しくしたことを特徴とする請求項２に記載の汚泥処理システム。
【請求項４】
前記第１の攪拌羽根の１回転あたりの搬送量を前記第２の攪拌羽根の１回転あたりの搬送量と比べて小さくし、かつ前記第１の攪拌羽根の回転数を前記第２の攪拌羽根の回転数よりも低く設定したことを特徴とする請求項２に記載の汚泥処理システム。
【請求項５】
前記第２の攪拌装置に投入される前記添加材は、前記混合汚泥を団粒化する第１の添加材と、団粒化した混合汚泥を細粒化する第２の添加材とを含み、
前記第１の添加材の投入部位は前記混合汚泥の投入部位の近傍とされ、前記第２の添加材の投入部位は、前記混合汚泥の投入部位と前記第２の排出口の略中央、またはそれよりも第２の排出口寄りの位置とされることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の汚泥処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設工事等で発生する含水比の高い汚泥を処理する汚泥処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
縦穴掘削機等による基礎工事、管推進機による推進工事、シールド工事、浚渫工事のような建設工事等で発生する高含水比の汚泥に対し、改質処理を施すことによって強度の高い一般建設残土と同等の土砂に改質して再利用するための技術開発が進められている。その技術開発のひとつとして、特に含水比の高い汚泥に吸水材と凝集材とを添加、攪拌することで、汚泥を団粒化する汚泥造粒処理装置の開発が試みられている。団粒化された土砂生成物は、植生用土砂や、建設現場の埋め戻し材として再利用することができる他、粒状土砂生成物の強度を高めることで路盤材としても再利用でき、処理した汚泥の付加価値を高め、かつその用途を拡大することができる。
【０００３】
例えば特許文献１，２には、吸水材を含水比の高い汚泥に添加し、汚泥の自由水を吸水するとともに、吸水後の汚泥に凝集材を添加攪拌して汚泥を改質する処理方法が記載されている。特許文献１の処理方法では、高含水比の汚泥を鋼鉄製角タンクに入れるとともに、新聞紙等を細かく裁断した古紙を同タンクにばらまいた後、バックホウ等の重機でよく攪拌し、次いで水溶性高分子粉末の添加材を凝集材として加えて更に重機で攪拌する。上記作業によって汚泥が団粒化したら、重機でダンプに移し、搬出する。また、重機による攪拌に代えて、ミキサーによるバッチ処理あるいは連続処理でもよい旨が記載されている。
【０００４】
また特許文献２の装置では、多軸攪拌機と、攪拌機に汚泥や吸水材，凝集材などを供給する手段とを有し、攪拌機でこれらを攪拌、混合して汚泥を改質する。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２８８５８９号公報
【特許文献２】特開２００２−３３６６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような汚泥の処理にあたり、汚泥と吸水材との攪拌、混合工程とその後の凝集材添加工程とをそれぞれバッチ処理で行う方法では、大量の汚泥を短時間で処理することはできない。そこで、連続処理が可能な汚泥処理システムが必要となるわけであるが、特許文献１には、連続処理システムの具体的な方法や構造については何らの記載もない。また特許文献２のシステムでは、比較的時間のかかる攪拌、混合工程とその後の凝集材添加工程とを同一の攪拌装置で行っているため、連続処理とするには長大な攪拌装置が必要となる。しかし、長大な攪拌装置は非常に大きな回転トルクが必要となり、また強度や設置場所等の問題もあって実現は極めて難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る汚泥処理システムは、投入された高含水比の汚泥に吸水材を添加し、攪拌、混合しつつ搬送し、攪拌によって見かけ上の含水比が低下した混合汚泥を第１の排出口から順次排出する第１の攪拌装置と、第１の排出口から排出されてくる混合汚泥を受け入れ、この混合汚泥に粒状化のための添加材を添加し、攪拌、混合しつつ搬送し、攪拌によって粒状化した土砂を第２の排出口から順次排出する第２の攪拌装置とを備える。第１の攪拌装置は、汚泥と吸水材との攪拌を十分に行い得るよう攪拌能力重視の設定とされる一方、第２の攪拌装置は、第１の排出口からの単位時間あたりの汚泥排出量と、第２の排出口からの単位時間あたりの汚泥排出量とが略等しくなるような設定とされる。
特に請求項２の発明では、第１，第２の攪拌装置が、回転によって汚泥を攪拌しつつ搬送する第１，第２の攪拌羽根をそれぞれ有し、第１の攪拌装置では、第１の攪拌羽根の回転数が攪拌を十分に行い得る値に設定され、第２の攪拌装置では、第１の排出口からの単位時間あたりの汚泥排出量と、第２の排出口からの単位時間あたりの排出量とが略等しくなるように第２の攪拌羽根の回転数が設定される。
請求項３の発明は、第２の攪拌羽根の動力を第１の攪拌羽根の動力よりも高トルクとし、かつ第１，第２の攪拌羽根の回転数を略等しくしたものである。
請求項４の発明は、第１の攪拌羽根の１回転あたりの搬送量を第２の攪拌羽根の１回転あたりの搬送量と比べて小さくし、かつ第１の攪拌羽根の回転数を第２の攪拌羽根の回転数よりも低く設定したものである。
請求項５の発明は、第２の攪拌装置において、混合汚泥を団粒化する第１の添加材と、団粒化した混合汚泥を細粒化する第２の添加材とを添加するようにし、第１の添加材の投入部位を混合汚泥の投入部位の近傍とし、第２の添加材の投入部位は、混合汚泥の投入部位と第２の排出口の略中央、またはそれよりも第２の排出口寄りの位置としたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、汚泥と吸水材とを攪拌、混合する第１の攪拌装置と、第１の攪拌装置から投入されてくる混合汚泥に粒状化のための添加材を添加し、攪拌、混合する第２の攪拌装置を別々に設け、第１の攪拌装置を攪拌能力重視の設定とする一方、第２の攪拌装置は、第１の攪拌装置からの汚泥投入量と自身の汚泥排出量とが略等しくなるような設定とした。したがって、長大な攪拌装置を用いることなく汚泥の連続処理が可能となり、短い時間で大量の汚泥処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１〜図４により本発明の一実施の形態を説明する。
図１は本実施形態における汚泥処理システムの全体構成図である。本システムの基本的な動作を説明すると、まず処理すべき汚泥を汚泥供給装置（例えば、ポンプ）４によって汚泥貯留槽３から第１の攪拌装置１に供給するとともに、古紙供給置６から吸水材としての古紙（古紙ブロックＫ）を第１の攪拌装置１に投入する。攪拌装置１において汚泥と古紙とを攪拌、混合すると、古紙が汚泥の自由水を吸収することで、汚泥の見かけ上の含水比が低下する。
【００１０】
含水比が低下した混合汚泥（古紙が混合された汚泥）は、第１の攪拌装置１から第２の攪拌装置２に移され、凝集材供給装置７から凝集材が、助材供給装置９から助材がこの順で添加される。凝集材および助材の添加により混合汚泥は団粒化し、例えば植生用として利用可能な土砂となる。このようにして改質された土砂は、第２の攪拌装置２からコンベア１１を介してストック用ホッパ１２に一時貯留され、後に搬送トラック１３等で搬送される。
【００１１】
次に、各部の詳細構造を説明する。
第１の攪拌装置１はパドル式の多軸混合攪拌機から成り、図２，図３に示すように、ケーシング１ａと、ケーシング１ａ内に設けられた一対の回転軸１ｂと、各回転軸１ｂの周面に取り付けられる複数の攪拌羽根１ｃと、回転軸１ｂを回転駆動する駆動装置１ｄとを有する。駆動装置１ｄは、駆動源とその動力を回転軸１ｂに伝達する伝達機構とから成る。ケーシング１ａには、図２における右上部に汚泥や古紙を取り込むための投入口１ｅが設けられるとともに、左下部には汚泥の排出口１ｆが設けられている。回転軸１ｂが回転駆動されると、ケーシング１ａの汚泥は攪拌羽根１ｃで攪拌されつつＡ方向に送られ、排出口１ｆから排出される。攪拌時間は、投入口１ｅから排出口１ｆまでの距離、換言すれば攪拌装置１そのものの長さに依存する。また回転軸１ｂの回転数（回転速度）は必要に応じて調節可能となっている。
【００１２】
第２の攪拌装置２も第１の攪拌装置１と同様に構成され、ケーシング２ａ，回転軸２ｂ，攪拌羽根２ｃ，駆動装置２ｄを有する。ケーシング２ａの投入口２ｅからは、第１の攪拌装置１から排出された混合汚泥が投入され、混合汚泥は攪拌羽根２ｃで攪拌されつつＡ方向に送られ、排出口２ｆから排出される。回転軸２ｂの回転数は、第１の攪拌装置１における回転数とは独立に調節可能となっている。
【００１３】
古紙供給装置６は、古紙ブロックＫを搬送するコンベア６ａと、搬送された古紙ブロックＫを解砕する解砕装置６ｂとから成る。古紙は、特開２０００−２８８５８９号公報に記載されているように、新聞紙等を２０ｍｍ四方以下に細かく裁断したものが望ましい。細かく裁断した古紙を、輸送のために一辺８０ｃｍ〜１００ｃｍ程度の立方体ブロックＫに圧縮成型し梱包したものが市販されており、通常はこれが用いられる。梱包が解かれた古紙ブロックＫをコンベア６ａ上に複数載せておき、コンベア６ａを駆動すると、古紙ブロックＫが順次解砕装置６ｂに送り込まれる。解砕装置６ｂは、古紙ブロックＫを細かく解砕し、解砕された古紙を投入口１ｅから第１の攪拌装置１のケーシング１ａ内に投入する。
【００１４】
なお、吸水材は汚泥中の水分を吸水できるものであればよく、古紙以外に含水比の低い土砂、木片チップ、採石場で副次的に生成される石粉、火力発電所などで副次的に生成されるフライアッシュなどを用いることができる。
【００１５】
凝集材供給装置７は、凝集材が貯留されたホッパ７ａと、ホッパ７ａ内の凝集材を第２の攪拌装置２に定量供給する供給部７ｂとから成る。助材供給装置９は、同様に助材が貯留されたホッパ９ａと、ホッパ９ａ内の助材を第２の攪拌装置２に定量供給する供給部９ｂとから成る。凝集材の投入口２ｇは汚泥投入口２ｅの近傍に設けられ、助材の投入口２ｈは、汚泥投入口２ｅと排出口２ｆのほぼ中央、またはそれよりも若干排出口２ｆ寄りの位置に設けられる。
【００１６】
以上のように構成された汚泥処理システムの動作を説明する。
処理すべき高含水比の汚泥は、汚泥発生現場から不図示の汚泥輸送車あるいは搬送装置などで運ばれ、汚泥貯留槽３にいったん貯留される。貯留された汚泥は、汚泥供給装置４で、第１の攪拌装置１のケーシング１ａ内に投入口１ｅから投入される。一方、解砕装置６ｂによって細かく解砕された古紙が同様に投入口１ｅからケーシング１ａ内に投入される。汚泥や古紙の投入時には、第１の攪拌装置１の回転軸１ｂは回転しており、投入された汚泥と古紙とが攪拌羽根１ｃにより攪拌、混合されつつＡ方向に搬送される。そして、攪拌によって繊維状に解きほぐされた古紙が汚泥の自由水を吸収することで、汚泥の見かけ上の含水比が低下する。
【００１７】
ここで、古紙を汚泥によく混ぜ合わせるには、後の凝集材等の添加工程に比べて長い攪拌時間を必要とするが、投入される古紙は解砕装置６ｂによって細かく解砕されているため、攪拌によってほぐれやすく、古紙を塊状のまま投入する場合と比べて攪拌時間を短くできる。攪拌時間を短くできるということは、第１の攪拌装置１の長さを短くできることを意味する。
【００１８】
ケーシング１ａの左端に達した混合汚泥（古紙が混ざり合った汚泥）は、順次排出口１ｆから排出され、第２の攪拌装置２の投入口２ｅからケーシング２ａ内に投入される。凝集材供給装置８は、凝集材を投入口２ｇからケーシング２ａ内に投入する。凝集材は、回転する攪拌羽根２ｃによって混合汚泥に混ざり合い、汚泥の粒子を架橋吸着などによって結合し凝集する。これにより混合汚泥は団粒化し、大きな土砂の塊状となる。助材供給装置９は、助材を投入口２ｈからケーシング２ａ内に投入する。助材は、攪拌羽根２ｃによって塊状となった土砂に混ざり合い、これにより土砂は細粒化する。細粒化した土砂は、排出口２ｆからコンベア１１上に排出される。上述したように、凝集材の投入口２ｇは汚泥投入口２ｅの近傍に設けられ、助材の投入口２ｈは、汚泥投入口２ｅと排出口２ｆのほぼ中央、またはそれよりも若干排出口２ｆ寄りの位置に設けられるため、凝集材が混合汚泥によく混ざり合った後に助材が添加されるとともに、助材がよく混ざり合った後に排出されることになる。
【００１９】
排出される土砂は、見かけ上パサパサした一般残土状を呈し、そのままコンベア１１で搬送したりトラック１３に積載可能な性状に改質されている。土砂はコンベア１１を介してストック用ホッパ１２に投入され貯留される。ホッパ１２にある程度土砂が溜まったら、下部ゲート１２ａを開き、土砂をトラック１３の荷台に積載し、輸送する。
【００２０】
ところで、大量の汚泥処理を行うには、バッチ処理ではなく、上述した汚泥投入から土砂排出までの工程を途切れることなく連続して行う必要があり、かかる連続処理を実現するには、第１，第２の攪拌装置１，２による単位時間あたりの処理量を実質的に等しくする必要がある。しかし、第１の攪拌装置１と第２の攪拌装置２とでは処理する汚泥（土砂）の性状や攪拌に要する時間が異なるため、同一の設定では処理量を等しくすることはできない。そのため、第１の攪拌装置１と第２の攪拌装置２の回転駆動をそれぞれ設定する必要があるわけであるが、第１の攪拌装置１では、汚泥の含水比が高いために攪拌時の回転トルクは比較的低くてもよく、トルクよりも回転数（回転速度）を重視した設定とすることが望まれる。回転軸１ｂの回転数を上げることで攪拌能力をアップさせることができ、攪拌時間を短く、つまり攪拌装置１の長さを短くできるからである。一方、第２の攪拌装置２では、回転数を高くすることで攪拌能力が高まるのは第１の攪拌装置１と同じであるが、含水比が低下した汚泥を団粒化または造粒化する処理ではより高い回転トルクが必要となり、回転数を高くし過ぎると回転トルクが足りなくなるおそれがある。
【００２１】
そこで、第２の攪拌装置２の仕様として、第１の攪拌装置１よりも回転トルクの高い駆動装置、つまり回転数が高くても高トルクを発生し得る動力を使用することが考えられる。これによれば、駆動装置以外の仕様を第１の攪拌装置１と第２の攪拌装置とで等しくし、回転数も両者同一とすることで、単位時間あたりの処理量を同一とすることができる。
【００２２】
一方、第１の攪拌装置１と第２の攪拌装置２とで同一の動力を用いることを前提とするのであれば、第１の攪拌装置１の１回転あたりの送り量を第２の攪拌装置２よりも小さくする必要がある。つまり第１の攪拌装置１では、攪拌能力を上げるべく回転数を高くしても汚泥の送り量が少なくなるようにする一方、第２の攪拌装置２では、回転トルクを出すために回転数を低くしても第１の攪拌装置１と同等の送り量となるようにする。これは、攪拌羽根１ｃ，２ｃの外径，取付角度，軸方向の取付間隔（数）の少なくともいずれか１つを両攪拌装置１，２で異ならしめることで実現できる。具体的には、攪拌羽根１ｃの外径を攪拌羽根２ｃの外径よりも小さくするか、攪拌羽根１ｃの取付の傾きを攪拌羽根２ｃよりも小さくするか、攪拌羽根１ｃの軸方向の間隔を攪拌羽根２ｃよりも大きくする（攪拌羽根１ｃの数を攪拌羽根２ｃよりも少なくする）ことで、第１の攪拌装置１の送り量を第２の攪拌装置２よりも少なくすることができる。
【００２３】
なお、上述の処理で生成された土砂は、例えば植生用としてそのまま使用できるが、路盤材として用いるような場合は強度が足らず、さらに固化材を添加する必要がある。この場合は第２の攪拌装置２を少し長くするとともに、固化材供給装置を追加し、助材添加後の土砂に固化材が添加攪拌されるよう構成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一実施形態における汚泥処理装置の全体構成図。
【図２】図１の要部拡大図。
【図３】図２のIII−III線断面図。
【図４】図２のIV−IV線断面図。
【符号の説明】
【００２５】
１  第１の攪拌装置
１ａ，２ａ  ケーシング
１ｂ，２ｂ  回転軸
１ｃ，２ｃ  攪拌羽根
１ｄ，２ｄ  駆動装置
１ｅ  汚泥および古紙の投入口
１ｆ  混合汚泥の排出口
２  第２の攪拌装置
２ｅ  混合汚泥の投入口
２ｆ  土砂の排出口
２ｇ  凝集材の投入口
２ｈ  助材の投入口
３  汚泥貯留槽
４  汚泥供給装置
６ 古紙供給装置
６ａ  コンベア
６ｂ  解砕装置
７  凝集材供給装置
９  助材供給装置
１２  ストック用ホッパ
Ｋ  古紙のブロック
【図１】
2005087913.tif 000003
【図２】
2005087913.tif 000004
【図３】
2005087913.tif 000005
【図４】
2005087913.tif 000006