(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設汚泥にアルカリ性改質固化材を添加して混合し改質固化処理土を生成する改質固化処理エリアと、
前記改質固化処理土を半固体状になった段階でほぐすことで細粒化させたほぐし造粒土を生成するほぐし造粒手段と、
熱せられた圧縮空気である熱圧縮空気と炭酸ガスを用いて前記ほぐし造粒土の乾燥と中和を促進させ、さらに炭酸ガスを炭酸カルシウムとして前記ほぐし造粒土に固定させる乾燥・中和・二酸化炭素固定エリアと
を備え、
前記乾燥・中和・二酸化炭素固定エリアは、
前記ほぐし造粒土を投入するピットと、
前記ピットの底部から前記ほぐし造粒土に熱圧縮空気と炭酸ガスを供給する流入管とを備えることを特徴とする、二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システム。
【請求項２】
前記改質固化処理土は、ｐＨが１２以上の強アルカリ性を呈することを特徴とする、請求項１記載の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システム。
【請求項３】
まず熱圧縮空気を前記ほぐし造粒土に供給し、次に熱圧縮空気と炭酸ガスを前記ほぐし造粒土に供給する、請求項１または２記載の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システム。
【請求項４】
熱圧縮空気と炭酸ガスを同時に前記ほぐし造粒土に供給する、請求項１または２記載の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システム。
【請求項５】
前記ピットにおいて地表に達した余剰の炭酸ガスを含む空気を回収し、再び前記ピットの底面から熱圧縮空気として前記ほぐし造粒土に供給するブロワーを備えることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システム。
【請求項６】
建設汚泥にアルカリ性改質固化材を添加して混合し改質固化処理土を生成する改質固化工程、
前記改質固化処理土を半固体状になった段階でほぐすことで細粒化させたほぐし造粒土を生成するほぐし造粒工程、
熱せられた圧縮空気である熱圧縮空気と炭酸ガスを用いて前記ほぐし造粒土の乾燥と中和を促進させ、さらに炭酸ガスを炭酸カルシウムとして前記ほぐし造粒土に固定させる乾燥・中和・二酸化炭素固定工程
を含み、
前記乾燥・中和・二酸化炭素固定工程において、
前記ほぐし造粒土をピットに投入し、前記ピットの底部から熱圧縮空気と炭酸ガスを前記ほぐし造粒土に供給することを特徴とする、二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造方法。
【請求項７】
前記改質固化処理土は、ｐＨが１２以上の強アルカリ性を呈することを特徴とする、請求項６記載の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造方法。
【請求項８】
まず熱圧縮空気を前記ほぐし造粒土に供給し、次に熱圧縮空気と炭酸ガスを前記ほぐし造粒土に供給する、請求項６または７記載の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造方法。
【請求項９】
熱圧縮空気と炭酸ガスを同時に前記ほぐし造粒土に供給する、請求項６または７記載の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造方法。
【請求項１０】
前記ピットにおいて地表に達した余剰の炭酸ガスを含む空気を回収し、再び前記ピットの底面から熱圧縮空気として前記ほぐし造粒土に供給することを特徴とする、請求項６〜９の何れか一項に記載の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強いアルカリ性を呈する建設汚泥を改質するとともに、炭酸ガスを効率的に改質土壌に炭酸カルシウムとして固定し、中性再生土を製造する、二酸化炭素の固定化技術による再生土製造システムおよび中性再生土製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、建設現場で発生する建設汚泥においては、セメントや石灰等の固化材を添加混合し、施工性を改善するとともに、強度の発現・増加を図るいわゆる改質固化処理を施すことが多く行われている。この改質固化処理された建設汚泥である改質固化処理土は、通常ｐＨが９〜１２程度の強いアルカリ性を呈するため、利用用途が限られるといった問題が指摘されている。
【０００３】
この問題に対処するため、発明者らはすでに先願特許を出願し（特許文献１参照）、「再生土製造システムおよび製造方法」に関する特許を取得している（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１０３０７１号公報
【特許文献２】特許第６５５９６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献２（以下、「先願特許」と称する。）には、吸水性材料とセメント系固化材を添加して、ｐＨを１２未満に改質固化処理土を原料として再生土を製造する方法が示されている。すなわち、改質材が吸水性材料とセメント系固化材に限定されており、またｐＨが１２以上の建設汚泥は対象外などの制約条件が付与されている。
【０００６】
また、先願特許では、改質固化処理土に炭酸ガスを接触する前に一定の養生期間を設けて水和反応を促進させる必要があった。これは養生期間が短すぎるとセメント系固化材の水和反応が不十分となり、炭酸ガスとの中和によって生成される余剰水が土を軟化させ、再生土に仕上がらない状況が生じるためである。
【０００７】
さらに、先願特許には、回転式のミキサーによる急速接触法、ピットに建設汚泥を投入し、その上方から炭酸ガス流下させる流下接触法、および空間に炭酸ガスを充填した上でその中に建設汚泥を投入するプール接触法などの中和処理方法が示されている。これらの中和処理方法でも、建設汚泥を中性化して再生土を製造することはできるが、中和処理する直前の建設汚泥の含水状態によっては効率的に再生土を製造することが困難になることがあった。
【０００８】
たとえば、回転式ミキサーを用いた場合、ミキサー内を密封状態にすることが難しく、炭酸ガスの一部がミキサーの外に漏洩してしまうため、大量の炭酸ガスを必要とする。また、炭酸ガスによる中和反応で発生した余剰水分により建設汚泥が軟化し、さらにミキサーによる撹拌で練り返されてしまうことがある。流下接触法では、理想的な状態に事前処理した建設汚泥を緩詰めに敷設しないと深部までガスが進入しない。そのため、敷設層厚が限定される。プール接触法では、建設汚泥を投入する際の風圧で炭酸ガスが系外に散逸してしまうため、中和できる建設汚泥の量は空間に対して限定的である。
【０００９】
本発明の目的は、アルカリ性の建設汚泥を確実に中性化し、かつ再泥化しない高品質な中性再生土を効率的に製造する、二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システムおよび中性再生土製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明は下記の事項を包含する。
本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システムは、
建設汚泥にアルカリ性改質固化材を添加して混合し改質固化処理土を生成する改質固化処理エリアと、
前記改質固化処理土を半固体状になった段階でほぐすことで細粒化させたほぐし造粒土を生成するほぐし造粒手段と、
熱せられた圧縮空気である熱圧縮空気と炭酸ガスを用いて前記ほぐし造粒土の乾燥と中和を促進させ、さらに炭酸ガスを炭酸カルシウムとして前記ほぐし造粒土に固定させる乾燥・中和・二酸化炭素固定エリアと
を備え、
前記乾燥・中和・二酸化炭素固定エリアは、
前記ほぐし造粒土を投入するピットと、
前記ピットの底部から前記ほぐし造粒土に熱圧縮空気と炭酸ガスを供給する流入管とを備えることを特徴とする。
これにより、アルカリ性の建設汚泥を確実に中性化し、かつ再泥化しない高品質な中性再生土を効率的に製造することができる。
また、ピット内をほぐし造粒土で密封して圧のかかる空間をつくり、熱風と炭酸ガスを送り込むことで、効率的な中和反応が実現することができる。
【００１１】
また、本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システムは、
前記改質固化処理土が、ｐＨが１２以上の強アルカリ性を呈することを特徴とする。
すなわち、実施の形態に係る中性再生土製造システムによれば、ｐＨが１２以上の強アルカリ性の改質固化処理土であっても確実に中性化することができる。
【００１３】
また、本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システムは、
まず熱圧縮空気を前記ほぐし造粒土に供給し、次に熱圧縮空気と炭酸ガスを前記ほぐし造粒土に供給する。
これにより、効率的かつ確実に炭酸ガスをほぐし造粒土に固定することができる。
【００１４】
また、本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システムは、
熱圧縮空気と炭酸ガスを同時に前記ほぐし造粒土に供給する。
このように、熱圧縮空気と炭酸ガスを当初から同時に供給しても炭酸ガスをほぐし造粒土に固定することができる。
【００１５】
また、本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システムは、
前記ピットにおいて地表に達した余剰の炭酸ガスを含む空気を回収し、再び前記ピットの底面から熱圧縮空気として前記ほぐし造粒土に供給するブロワーを備えることを特徴とする。
このように、ピット内の土壌表層に達した炭酸ガスを回収して循環利用することにより、炭酸ガスが外部（システム外）に流出することを防止することができる。また、外部への漏洩がないのでより効率的かつ確実に炭酸ガスを土壌に固定することができる。
【００１６】
本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造方法は、
建設汚泥にアルカリ性改質固化材を添加して混合し改質固化処理土を生成する改質固化工程、
前記改質固化処理土を半固体状になった段階でほぐすことで細粒化させたほぐし造粒土を生成するほぐし造粒工程、
熱せられた圧縮空気である熱圧縮空気と炭酸ガスを用いて前記ほぐし造粒土の乾燥と中和を促進させ、さらに炭酸ガスを炭酸カルシウムとして前記ほぐし造粒土に固定させる乾燥・中和・二酸化炭素固定工程
を含み、
前記乾燥・中和・二酸化炭素固定工程において、
前記ほぐし造粒土をピットに投入し、前記ピットの底部から熱圧縮空気と炭酸ガスを前記ほぐし造粒土に供給することを特徴とする。
これにより、アルカリ性の建設汚泥を確実に中性化し、かつ再泥化しない高品質な中性再生土を効率的に製造することができる。
このように、ピット内をほぐし造粒土で密封して圧のかかる空間をつくり、熱風と炭酸ガスを送り込むことで、効率的な中和反応が実現することができる。
【００１７】
また、本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造方法は、
前記改質固化処理土が、ｐＨが１２以上の強アルカリ性を呈することを特徴とする。
すなわち、実施の形態に係る中性再生土製造システムによれば、ｐＨが１２以上の強アルカリ性の改質固化処理土であっても確実に中性化することができる。
【００１９】
また、本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造方法は、
まず熱圧縮空気を前記ほぐし造粒土に供給し、次に熱圧縮空気と炭酸ガスを前記ほぐし造粒土に供給する。
これにより、効率的かつ確実に炭酸ガスをほぐし造粒土に固定することができる。
【００２０】
また、本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造方法は、
熱圧縮空気と炭酸ガスを同時に前記ほぐし造粒土に供給する。
このように、熱圧縮空気と炭酸ガスを当初から同時に供給しても炭酸ガスをほぐし造粒土に固定することができる。
【００２１】
また、本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造方法は、
前記ピットにおいて地表に達した余剰の炭酸ガスを含む空気を回収し、再び前記ピットの底面から熱圧縮空気として前記ほぐし造粒土に供給することを特徴とする。
このように、ピット内の土壌表層に達した炭酸ガスを回収して循環利用することにより、炭酸ガスが外部（システム外）に流出することを防止することができる。また、外部への漏洩がないのでより効率的かつ確実に炭酸ガスを土壌に固定することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る発明によれば、アルカリ性の建設汚泥を確実に中性化し、かつ再泥化しない高品質な中性再生土を効率的に製造する、二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システムおよび中性再生土製造方法を提供するができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態に係るほぐし造粒土が投入されるピットを示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システムおよび製造方法について説明する。まず、建設現場で排出された建設汚泥が中間処理施設に搬送される。ここで、中間処理施設に搬送される建設汚泥は、強アルカリ性を呈する産業廃棄物である。また、この建設汚泥のコーン指数（ｑｃ）は２００ｋＮ／ｍ2未満である。
【００２５】
（ステップＳ１：改質固化（１次処理）工程）
ここで、中間処理施設に持ち込まれたアルカリ性の建設汚泥は、そのまま放置しておけばやがては固化する。しかしながら、中間処理施設のスペースの制約上、そのまま長期間放置（養生）しておくことができない。よって、強アルカリを呈する固化材を追添加して改質し、速やかにハンドリングできるように処置するのが一般的である。この場合、固化材の追添加によりｐＨは１２以上になるケースも見受けられる。
【００２６】
本発明では、かかる従来技術をそのまま適用し、建設汚泥の改質固化を行う。すなわち、中間処理施設の改質固化処理エリアにおいて、建設汚泥にアルカリ性改良材を添加して改質固化する。アルカリ性改良材としては、セメント系固化材、石灰、ＰＳ（ペーパースラッジ）灰系吸水性改質材、その他アルカリを呈するものが挙げられる。
【００２７】
なお、アルカリ性改良材の添加量の限定は特になく、アルカリ性改良材を添加した後の建設汚泥（以下、改質固化処理土と呼ぶ。）のｐＨの値も限定されない。炭酸ガスを大量に固定するという観点からすれば、むしろ改質固化処理土は、ｐＨが１２以上の強アルカリを呈するほど好適である。
かかる改質固化（１次処理）工程において、建設汚泥に強アルカリ固化材を添加することにより、軟弱な建設汚泥が確実に改質固化され、半固体状の改質固化処理土が生成される。
【００２８】
（ステップＳ２：ほぐし造粒（２次処理）工程）
半固体状となった土塊状の改質固化処理土は、水和反応が進行中であり、そのまま放置すれば土塊状のまま固結してしまう。このため、半固体状となった改質固化処理土をほぐし造粒技術（たとえば、特開２０１５−１２７０５０号公報参照）を用いて解砕し、細粒化する。
【００２９】
ここで、ほぐし造粒の適否の判定は、コーン指数試験方法（ＪＩＳ  Ａ  １２２８）によって行う。通常、改質固化処理土のコーン指数が１００ｋＮ／ｍ2以上ならばほぐし造粒は可能であるが、より細粒化した建設汚泥（以下、ほぐし造粒土という。）をほぐし造粒で製造するには、改質固化処理土のコーン指数が４００ｋＮ／ｍ2以上１８００ｋＮ／ｍ2未満であることが好ましい。なお、ほぐし造粒処理に用いる機械（ほぐし造粒手段）は、バックホウでもよいが、解砕機能を有する土質改良機（プラント）が好適である。
【００３０】
かかるほぐし造粒（２次処理）工程において、半固体状の土塊である改質固化処理土は解砕され、細粒化されたほぐし造粒土となる。このため、ほぐし造粒土においては、粒子の表面積が増加し、空気や炭酸ガスに接触しやすい状態ができるとともに、改質固化処理土が再生土として利用しやすい粒度に調整される。
また、ほぐし造粒土は、表面積が増えた分、乾燥しやすい状態になっている。同時に、空気中の二酸化炭素と反応して、ｐＨが低減しやすい状態にもなっている。
【００３１】
（ステップＳ３：乾燥・中和・二酸化炭素固定（３次処理）工程）
次に、細粒化した改質固化処理土であるほぐし造粒土は、乾燥・中和・二酸化炭素固定エリアに配置されているピットに投入される。図１は、実施の形態に係るほぐし造粒土が投入されるピットを示す概要図である。図１（ａ）に示すように、ピット２は、地面に形成された矩形状の空間である。ピット２の底部には、たとえば、単粒砕石などを敷いて基層６を形成し、その中に耐熱性のパイプなどで形成された流入管４を予め埋設しておく。なお、流入管４の地上の端部には、高圧のブロワー８が接続されている。
【００３２】
この状態において、ブロワー８を駆動し、流入管４に圧縮された１００℃以下の空気の熱風（以下、熱圧縮空気という。）を供給する。なお、このように、気体をピット２の底部から供給して土中を通過させることを圧入接触と呼ぶ。ここで、熱風がピット２内に供給されることにより、基層６の表面温度が６０℃〜８０℃にまで上昇する。なお、熱風によって上昇する基層６の表面温度は、１００℃以下までであることが望ましい。また、熱風は、流入管４の径は、途中で絞ってもよい。この場合、径を絞った部分で摩擦熱が発生するため、効率的に温度を上昇させることが可能である。
【００３３】
次に、熱風を流入管４に供給しながら、まず、細粒化した改質固化処理土であるほぐし造粒土を少量投入する。この場合、図１（ｂ）に示すように、熱風によりほぐし造粒土の表面の水分が蒸発し、乾燥した土砂層１２が形成される。土砂層１２は含水率が低いため、締固めても密詰めにならず、土砂層１２中の空隙が残る。熱風はこの空隙を通過して通気される。
【００３４】
次に、土砂層１２の上からさらにほぐし造粒土を順次に投入してゆく。投入されたほぐし造粒土はピット２の底部から温められ、ほぐし造粒土の余剰水分は水蒸気となって蒸発する。あるいはピット２の底部に形成されている基層６に溜まる。基層６に溜まった水は別途ポンプアップ装置（図示せず）によりポンプアップしてピット２の外に排出させる。そして、ほぐし造粒土中の水分の減少（ほぐし造粒土の含水率が低下）に伴い、乾燥収縮して通気性が向上する。すなわち、図１（ｃ）に示すように、投入されたほぐし造粒土が通気層１４を形成する。
【００３５】
ほぐし造粒土の投入が完了した段階で、ピット２内の土砂層１２および通気層１４は、適度な空隙が形成され、通気性が良好な状態に仕上がっている。また、熱風により土壌表面の水分が蒸発するので、ほぐし造粒土の含水率は低下し、粘性の低いサラサラな状態になる。さらに熱風で土の温度も上昇している。
【００３６】
この状態を保持したまま、図１（ｄ）に示すように、炭酸ガスを熱風とともに圧入接触させる。すると熱風の風圧により、土中内の隅々まで炭酸ガスが行きわたる。また、この状態において、ピット２の上部をシートなどのカバー材１６で覆う。これにより、地表面に達した炭酸ガスを含む空気は、ピット２の外部への流出を抑制される。ピット２の上部の炭酸ガスを含む空気は、吸気側のブロワー８で回収し、流入管４を介して再び底面から排気することにより、系外への散逸を最小限に抑えることができる。
【００３７】
これにより、ピット２内の底部から上方に向かって隅々まで熱圧縮空気が行きわたり、ほぐし造粒土に含まれる水分が蒸発して乾燥が進み、土壌の体積が収縮して通気性が向上する。さらに炭酸ガスが土壌中のアルカリ成分と中和して、炭酸カルシウムとしてほぐし造粒土に固定される。地表面に達した余剰の炭酸ガスを含む空気は、吸気側のブロワー８で回収し、再び底面から熱圧縮空気として土中に圧入接触させることにより、系外への炭酸ガスの漏洩を最小限に抑えることができる。
【００３８】
この実施の形態の発明によれば、アルカリ性の建設汚泥を確実に中性化し、かつ再泥化しない高品質な中性再生土を効率的に製造する、二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システムおよび中性再生土製造方法を提供することができる。
【００３９】
すなわち、従来は困難であったｐＨ１２以上の強アルカリ性を呈する建設汚泥や同様の土壌、廃棄物など改質して、コーン指数８００ｋＮ／ｍ2以上かつｐＨ８．６以下の中性再生土を製造することができる。この中性再生土は、熱風による乾燥工程を経ているため、再泥化しない高品質な再生土に仕上がる。
【００４０】
また、上述の実施の形態においては、ピット２内を土壌自体で密封して圧のかかる空間をつくり、熱を利用して地温を上げるとともに、改質固化処理土の含水率を低下させ、なおかつほぐし造粒土の隅々まで炭酸ガスを直接接触させている。このように、土壌中の空隙を利用して熱風と炭酸ガスを送り込むことで、効率的な中和反応が実現する。
【００４１】
また、本実施の形態に係る発明は、中和方法において、炭酸ガスを改質固化処理土壌に直接吹きかけて接触させる原理は先願特許（特許第６５５９６４４号公報）と同様であるものの、高温に熱した熱圧縮空気に炭酸ガスを混合させ、土壌の底部から圧入接触させる点が先願特許と大きく相違する。このため、先願特許よりも中和効率が格段に改善している。
【００４２】
また、ピット２内の土壌表層に達した炭酸ガスを回収して循環利用することにより、炭酸ガスが外部（システム外）に流出することを防止することができる。また、外部への漏洩がないのでより効率的かつ確実に炭酸ガスを土壌に固定することができる。この点も、中和効率の観点から先願特許と大きく相違する点である。
また、本実施の形態の発明によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
【００４３】
（１）廃棄物の再生利用に寄与する
ｐＨが１２以上の強アルカリ性を呈する建設汚泥やその他類似する土壌・廃棄物等を確実に中性化でき、なおかつ中性再生土は高品質のリサイクル材として利用することができる。もちろんｐＨが１２以上の原材料に限定されるものではなく、ｐＨが１２未満のアルカリ性を有する建設汚泥やその他類似する土壌・廃棄物にも適用できる。
【００４４】
（２）地球温暖化対策に貢献する
地球温暖化は、最近の異常気象に見られるように地球規模で気温や海水温が上昇し、氷河が縮小したり海水面が上昇したりすることで様々な環境問題を引き起こす正に喫緊の課題である。自然の生態系や人間社会の営みにも悪影響を及ぼすなど、すでに問題が顕在化している。こうした地球温暖化対策の中で一番大きなテーマが二酸化炭素排出量の削減である。我が国は、２０５０年に８０％の削減目標を掲げ、ＣＯ2を炭素資源として再利用しようとする「カーボンリサイクル」を打ち出している。
【００４５】
本発明における中和の原理は、炭酸ガスを土中に含まれる水酸化カルシウムと反応させて炭酸カルシウムに固定させる、というものである。これは、経済産業省が推進するカーボンリサイクルの原理にかなっており、地球温暖化対策のひとつである二酸化炭素の排出削減に大きく寄与する。
［炭酸ガスによるアルカリ石灰の中和反応式］
Ｃａ（ＯＨ）2  ＋  ＣＯ2  ＝  ＣａＣＯ3  ＋  Ｈ2Ｏ    （式ａ）
【００４６】
（３）汎用性が高い
従来技術では、強アルカリ性の建設汚泥に炭酸ガスを吹きかけると、上記（式ａ）に示すように中和反応によって余剰水分（Ｈ2Ｏ）が発生し、その状態で撹拌すると改質固化処理土が練り返され再び軟化（再泥化）してしまう場合があった。特に含水率の高い汚泥ではこの軟化現象が顕著である。一方、今回の発明では、中和反応で発生した余剰水分はピット底部からの熱圧縮空気ですみやかに蒸発させることができる。また、中和処理では撹拌工程をともなわないので、撹拌による再泥化も起きない。
【００４７】
さらに、熱風で通気性を向上させながら改質固化処理土を順次ピットに投入していくので、緩詰め状態にする必要もなく、また土層厚を厚くしても中性化が可能である。後述する実施例にも示すように、実機レベルでは土層厚３ｍ（約１５０ｍ3のピット）の再生土を製造することができる。熱圧縮空気の圧力をより高圧にすれば、さらに土層厚を大きくすることも可能である。このように、細かい制約条件がほとんどないので、非常に汎用性が高い。
【００４８】
（４）安価である
本発明で利用する材料は、強アルカリ改良材（セメントや石灰等）と炭酸ガスおよび熱圧縮空気のみである。セメントや石灰は、改良材としては非常に安価である。また、炭酸ガスも発電所や化学プラントで排出される副産物を用いることができればコストダウンにつながる。さらに、ブロワーにより熱圧縮空気を圧入接触させる際、パイプの径を途中で絞ることにより摩擦熱が発生し、空気の温度を容易に上昇させることができるため、余計な熱源は不要である（わずかな電気代だけで済む）。なお、発電所や化学プラントに隣接した場所に再生土製造施設を併設すれば、その排熱や余熱を利用することもできる。このように、特殊な機械や薬品、あるいは燃料を用いることなく安価に再生土を製造することができる。
【００４９】
（５）大量の再生土の製造が可能である
建設汚泥にアルカリ改良材を添加・固化し、ほぐしてピットに入れ、さらに熱圧縮空気とともに炭酸ガス接触を施すだけの施設で済むので、その分のヤードが確保できれば大量の再生土を製造することができる。
【００５０】
（６）再生土は中性かつ高品質である
製造された再生土は、ｐＨ＝５．８〜８．６の中性域を示し、コーン指数は８００ｋＮ／ｍ2以上の強度を確保することができる。さらに、容易には再泥化しない高品質な再生土に仕上げることができる。
なお、上述の実施の形態の３次処理工程においては、まず熱圧縮空気を流入管４に供給し（図１（ａ）参照）、通気層を生成した後に熱圧縮空気と炭酸ガスを同時に流入管４に供給する場合（図１（ｄ）参照）を例示しているが、当初から熱圧縮空気と炭酸ガスを同時に供給してもよい。
【００５１】
また、上述の実施の形態において、ピット２内の地表部に炭酸ガス濃度計を設置してもよい。これにより、一定濃度に達した段階で熱風の圧入接触を止め、炭酸ガスをのみを少量ずつ流し続けることもできる。状況に応じて炭酸ガスと熱圧縮空気の供給量を調整することで、炭酸ガスの供給量を最小限に抑えることができ、効率的かつ低コストで中性化を達成することができる。
【００５２】
また、地温を上昇させることは炭酸ガスの接触反応としては好ましいが、土壌の温度が１００℃以上になると改質処理した土壌中の吸着水や結晶水が消失してしまい、土壌が変質して高品質の再生土にならないおそれがある。そのため、熱風の温度は１００℃以下、好ましくは８０℃以下に抑えることが望ましい。もちろん、常温の圧縮空気を送ることでも目的は達成するが、中和するまでにより長時間を要する。
【００５３】
さらに、炭酸ガスと土壌の中和反応は、高濃度で短時間（数分間）接触させるよりも、むしろ低濃度で長時間（数時間）接触させた方が有効であり、二酸化炭素の土壌への固定も効率的であることが実験で確認されている。その観点からも熱圧縮空気（熱風）と炭酸ガスを混合させ、炭酸ガスの濃度を下げて土壌に接触することが理にかなった方法であると言える。そして、時間をかけて徐々に中和した再生土は、途中で撹拌することもしないので、練り返しによる再泥化も起きない。
【実施例】
【００５４】
次に、実施の形態に係る再生土製造方法を用いて行った実験の実施例について説明する。
［実施例１］
建設汚泥Ａ（ｐＨ＝１１．６、ｑｃ＝６３ｋＮ／ｍ2、含水率３３％）に生石灰を３０ｋｇ／ｍ3添加・混合し、２時間養生した試料のｐＨは１２．３であった。この改質固化処理土壌を試料に用いて室内カラム試験を実施した。
カラムは内径１５０ｍｍ×長さ６００ｍｍのアクリルパイプを用いた。アクリルパイプの底面は底版で密封固定され、その底部から炭酸ガスや熱風を供給できる構造とした。また底版上部に濾布を敷設し、その上に上記改質固化処理土壌を５００ｍｍ投入した。土壌の体積は概ね９Ｌ（リットル）である。この容器で、以下の２つの条件を変えた炭酸ガスによる注入試験を実施した。
条件１  ほぐしの有無
無：土壌試料を土塊（拳大）の大きさのまま、容器に詰めこむケース
有：土壌試料をほぐして、１９ｍｍのフルイにかけ、フルイ通過分だけを容器に投入
するケース        
条件２  熱風による圧縮空気の有無
無：炭酸ガスのみを注入するケース
有：炭酸ガスとともに約６０℃の熱風を送風するケース
【００５５】
炭酸ガスの注入量は１Ｌ／分、熱風の供給量は６０Ｌ／分とし、炭酸ガスと熱風の土壌への接触時間は６時間（３６０分）とした。炭酸ガスの供給量は１Ｌ／分×３６０分＝３６０Ｌで、土壌の体積が９Ｌであるから、その比率は４０倍である。試験の結果を表１に示す。なお、ｐＨは供試体の上部、中央、下部の３カ所から試料を採取し、３カ所のｐＨの値の平均値とした。また、試験終了後に供試体を解体し、均一に混ぜた試料でコーン指数試験を実施してｑｃを測定した。
【００５６】
ケース１は、ほぐし無しで、なおかつ熱風無しのケースである。土塊の状態で炭酸ガスを接触させても、土塊の芯部まで炭酸ガスが浸透せず、ｐＨの低下はわずかである。また土塊の表面は炭酸ガスが反応して水分が発生するため、強度の大きな発現もない。ケース２では熱風によりｑｃは目標値の８００ｋＮ／ｍ2以上を満足するが、ほぐしが無いためｐＨは目標値の８．６以下にならない。ケース３はほぐし効果によりｐＨは目標値の８．６以下を満足するが、熱風が無いためｑｃの強度が目標値を下回った。それに対してケース４では、ｐＨおよびｑｃともに目標値を満足した。
【００５７】
以上の結果より、ほぐし造粒の工程と熱風による乾燥工程が、高品質な中性再生土を製造する上で、重要であることがわかる。
カラム試験（φ１５０×５００ｍｍ）の結果
【００５８】
【表１】
0006975757.tif 000002
【００５９】
［実施例２］
建設汚泥Ｂ（ｐＨ＝１１．４、ｑｃ＝１１８ｋＮ／ｍ2、含水率２９％）に高炉セメントＢ種を５０ｋｇ／ｍ3添加・混合し、２４時間養生した試料のｐＨは１２．１であった。この改質固化処理土をすべてほぐし１９ｍｍのフルイにかけ、フルイ通過分のみ（すなわち細粒化した改質固化処理土）を用いて室内カラム試験を実施した。
【００６０】
カラムは内径１５０ｍｍ×長さ２，０００ｍｍのアクリルパイプを用いた。アクリルパイプの底面は実施例１と同様に底版で密封固定され、その底部から炭酸ガスや熱風を供給できる構造とした。また底版上部に濾布を敷設し、その上に細粒化した改質固化処理土を１，８００ｍｍ投入した。投入した土壌の体積は概ね３２Ｌである。この容器で、以下の３つの条件を変えた炭酸ガスによる注入試験を実施した。
条件１  供試体の作成方法（土壌の詰め方）
緩詰：土壌試料をできるだけ緩詰めの状態にしたケース
密詰：土壌試料を３０ｃｍの層厚毎に締固めて、密詰め状態にしたケース
条件２  熱風による圧縮空気の有無
無  ：炭酸ガスのみを注入するケース
有  ：炭酸ガスとともに約６０℃の熱風を送風するケース
条件３  循環送風の有無
無  ：底面からの気体の供給のみ実施したケース
有  ：カラム上部に上蓋を設け、土壌表面に達した炭酸ガスを含む空気を系外へ排気
せず、吸気口を介して再びカラム底面から送り組み込むようにして炭酸ガスを
循環利用したケース
【００６１】
炭酸ガスの注入量は５Ｌ／分、熱風の供給量は６０Ｌ／分とし、炭酸ガスと熱風の土壌への接触時間は４時間（２４０分）とした。炭酸ガスの供給量は５Ｌ／分×２４０分＝１，２００Ｌで、土壌の体積が３２Ｌであるから、その比率は３７．５倍である。試験の結果を表２に示す。なお、ｐＨおよびｑｃの測定は実施例１と同様である。また、本実施例の試験ではカラム上部付近に炭酸ガス濃度計を設置し、炭酸ガスの濃度が３，０００ｐｐｍ以上になると警報音が鳴るようにセットした。これは、カラムから外部への炭酸ガスの漏洩状況を確認するためである。
長尺カラム試験（φ１５０×１，８００ｍｍ）の結果
【００６２】
【表２】
0006975757.tif 000003
【００６３】
ケース５からケース８は、循環送風を施さないケースである。そのうち、ケース５とケース６は、締固めしない緩詰め状態で試験を実施している。この２つのケースではいずれも試験後の土壌のｐＨは８．６以下を達成している。しかし、ケース５では熱風を送っていないため炭酸ガスによる中和で水分が発生し、その影響でｑｃが８００ｋＮ／ｍ2を満足しない結果となった。それに対して、ケース６ではｑｃも８００ｋＮ／ｍ2を上回る結果が得られた。
【００６４】
一方、ケース７からケース９は、密詰め状態の供試体での試験である。ケース７は、ｐＨおよびｑｃともに目標を満足しなかった。また、ケース８では熱風による通気性の向上を期待したが、ｐＨは目標値をわずかに上回る結果となった。これは、熱風で土壌が収縮した結果、土壌とカラムの側面に隙間ができ、そこから炭酸ガスを含んだ空気が集中して流れてしまったことによるものと考えられる。そのことを裏付けるように、ケース５からケース８では、試験の途中から炭酸ガス濃度計の警報が鳴りっぱなしの状態になった。しかし、ケース９では循環送風方式を採用することで、系外への炭酸ガス漏れも発生せず、ｐＨも値も８．６以下となった。
【００６５】
以上の試験結果から、ほぐして細粒化させた改質固化処理土壌を密詰め状態にしても、熱風と循環送風システムを採用することで、炭酸ガスを確実に土壌に固定させるとともに中和させ、高品質の再生土を製造できることを確認した。
【００６６】
［実施例３］
建設汚泥処理後物Ｃ（ｐＨ＝１１．４、ｑｃ＝４１９ｋＮ／ｍ2、含水率３０％）にＰＳ灰系吸水性改質材を４０ｋｇ／ｍ3添加・混合し、２４時間養生した試料のｐＨは１１．５であった。この改質固化処理土壌試料をすべてほぐし２０ｍｍのフルイにかけ、フルイ通過分のみ（以下、改質固化処理土Ｃと呼ぶ。）を用いて現場でのプロトタイプ試験を実施した。
【００６７】
ピットは、幅４．５ｍ×奥行１．５ｍ×高さ１．５ｍの鋼製函（ノッチタンク）を用いた。ピットの構造は図１に示すものと同様である。この鋼製ピットの中に改質固化処理土Ｃを満杯になるまでペイローダーで投入した。投入した土壌の体積は概ね１０，０００Ｌ＝１０ｍ3である。このピットで、以下の２つの条件を変えた炭酸ガス注入試験を実施した。
条件１  熱風による圧縮空気の有無
無  ：炭酸ガスのみを注入するケース
送風：炭酸ガスとともに約２０℃の空気を送風するケース
熱風：炭酸ガスとともに約６０℃の熱風を送風するケース
条件２  循環送風の有無
無  ：底面からの気体の供給のみ実施したケース
有  ：ピット上部にシートを被せ、地表に達した炭酸ガスを含む空気をできるだけ外
部に排気せず、吸気口を介して再びピット底面から送り組み込むようにし、炭
酸ガスを循環利用したケース
【００６８】
炭酸ガスの注入量は１００Ｌ／分とし、熱風の供給量は４，１００Ｌ／分とし、炭酸ガスと熱風の土壌への接触時間は１０時間（６００分）とした。炭酸ガスの供給量は１００Ｌ／分×６００分＝６０，０００Ｌで、土壌の体積が１０，０００Ｌであるから、その比率は６倍である。試験の結果を表３に示す。なおｐＨは、供試体の深さ方向には上部、中央、下部の３カ所から、また平面的には手前、中央、奥の３カ所からそれぞれ試料を採取し、計９カ所のｐＨの値の平均値とした。ｑｃの測定は実施例１、２と同様である。また、本実施例に示す試験でも実施例２と同様にピット付近に炭酸ガス濃度計を設置し、ガス濃度が３，０００ｐｐｍ以上になると警報音が鳴るようにセットした。
鋼製ピット試験（Ｗ４．５ｍ×Ｌ１．５ｍ×Ｈ１．５ｍｍ）の結果
【００６９】
【表３】
0006975757.tif 000004
【００７０】
ケース１０は、送風および循環送風を施さないケースである。送風が無いケースでは、炭酸ガスがピットの上部まで達せず、底部のみｐＨが低くなる傾向がみられた。一方、送風を施したケース１１では、ｐＨの値は平均で８．５を下回ったが、余剰水の発生で強度が目標値に達しなかった。これに対して、熱風を施したケース１２およびケース１３では、ｑｃがいずれも目標値を上回った。さらに、循環送風を施したケースではガス濃度計の警報音は鳴らず、ｐＨの低下が最も大きかった。ただし、ｑｃはケース１２の方が大きな値を示した。これは、熱風で蒸発した水蒸気の一部が循環して外に放出されなかったことが影響したものと考えられる。
【００７１】
以上の試験結果より、常温送風よりも熱風を施すことでｐＨの低下が向上することを確認した。また、循環送風を施すことで炭酸ガスを外部に散逸させることなく、土壌に確実に固定することにより、ｐＨをさらに効率的に低下させることができることを併せて確認した。
【００７２】
［実施例４］
実施例３で使用した同じ改質固化処理土Ｃを使用した。また、建設汚泥処理後物Ｄ（ｐＨ＝１１．３、ｑｃ＝４８３ｋＮ／ｍ2、含水率３１％）に生石灰を３０ｋｇ／ｍ3添加・混合し、２４時間養生した試料のｐＨは１２．２であった。この改質固化処理土をほぐして細粒化させた後に２０ｍｍのフルイにかけ、フルイ通過分のみ（以下、改質固化処理土Ｄと呼ぶ。）を試験に供した。すなわち、本実施例では改質固化処理土Ｃと改質固化処理土Ｄの２種類の試料を用いて実規模レベルの実証試験を実施した。
【００７３】
ピットは幅７．０ｍ×奥行７．０ｍ×高さ３．５ｍのコンクリート製のものを用いた。ピットの構造は図１に示すものと同様である。このピットの中に土壌を厚さ３．０ｍまでペイローダーで投入した。土壌の体積は概ね１５０ｍ3である。このピットで、以下の２つの条件を変えた炭酸ガスの注入試験を実施した。
条件１  熱風による圧縮空気の有無
無  ：炭酸ガスのみを注入するケース
有  ：炭酸ガスとともに約８０℃の熱風を高圧送風機で送風するケース
条件２  送風と炭酸ガスの注入手順
−  ：底面からの炭酸ガスの注入のみ実施したケース
同時：熱風による送風と炭酸ガスの注入を同時に行ったケース
順次：熱風による送風を先行させ、その後でさらに熱風と炭酸ガスの同時注入を
行ったケース
【００７４】
炭酸ガスの注入量は１８０ｍ3／時間とし、熱風の供給量は１４４０ｍ3／時間とした。
改質固化処理土Ｃを用いたケースでは、炭酸ガスと熱風の土壌への接触時間は５時間とした。炭酸ガスの供給量は１８０ｍ3／時間×５時間＝９００ｍ3で、土壌の体積が１５０ｍ3であるから、その比率は６倍である。
【００７５】
一方、よりアルカリの強い改質固化処理土Ｄのケースでは炭酸ガスと熱風の土壌への接触時間は２４時間とした。炭酸ガスの供給量は１８０ｍ3／時間×２４時間＝４３２０ｍ3で、土壌の体積が１５０ｍ3であるから、その比率は約２９倍である。
【００７６】
試験の結果を表４に示す。なお、ｐＨおよびコーン指数の測定は実施例３と同様である。
コンクリートピット試験（Ｗ７．０ｍ×Ｌ７．０ｍ×Ｈ３．０ｍ）の結果
【００７７】
【表４】
0006975757.tif 000005
【００７８】
ケース１４と１５は、比較的ｐＨの低い土壌のケースである。送風が無いケース１４では、炭酸ガスがピットの上部まで達せず、ｐＨの低下が著しく悪かった。一方、熱風を施したケース１５では、ｐＨの値は８．５を下回り、ｑｃも８００ｋＮ／ｍ2を上回った。
【００７９】
ケース１６から１８では、炭酸ガス接触前のｐＨが１２を上回る試料を用いている。熱風を送らないケース１６では、ｐＨの値が目標値まで下がっていない。また、熱風を同時に加えたケースでもわずかながらｐＨの値が目標値を上回った。そして熱風を先行して注入したケース１８では、ｐＨも中性域に達し、ｑｃも目標値を大きく上回る結果が得られた。これは、熱風のみを先行で土壌に圧入させることで土壌の乾燥が進み、その上で炭酸ガスと熱風を併用して中和させることで炭酸ガスの固定がより効率的になり、また余剰水分による強度の低下も起きないので良質な再生土に仕上がったことを意味する。
以上の実施例から、熱風を先行させることで強アルカリ建設汚泥でも確実にｐＨを下げるとともに高品質の中性再生土の製造が可能であることを確認した。
【符号の説明】
【００８０】
２     ピット
４     流入管
６     基層
８     ブロワー
１２   土砂層
１４   通気層
１６   カバー材
【図１】
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