(57)【要約】  【課題】建設現場等で発生する汚泥を処理して再生土とするに際し、高含水率の汚泥であっても埋め立て等の用途に必要な強度を有する再生土とすることができ、しかもｐＨが中性に近い性質を有する再生土とすることができる汚泥の処理方法を提供する。  【解決手段】汚泥と固化材とを混合して該汚泥を固化させる固化工程と、該固化工程において固化された固化体を破砕して破砕物とする破砕工程と、セメント製造設備から抽気した二酸化炭素含有ガスおよび前記破砕物を接触させてｐＨ８．６以下の再生土とする中和工程とを備えたことを特徴とする汚泥の処理方法による。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥と固化材とを混合して該汚泥を固化させる固化工程と、該固化工程において固化された固化体を破砕して破砕物とする破砕工程と、セメント製造設備から抽気した二酸化炭素含有ガスおよび前記破砕物を接触させてｐＨ８．６以下の再生土とする中和工程とを備えたことを特徴とする汚泥の処理方法。
【請求項２】
前記固化工程の前段に、セメント製造設備で生じた熱によって前記汚泥の含水率を低下させる乾燥工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の汚泥の処理方法。
【請求項３】
セメント製造設備で生じた熱によって前記固化体の促進養生を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木工事等の現場より発生する汚泥の処理方法に関し、とりわけ、土木工事等の現場より発生する高含水率の汚泥を再利用可能な再生土として処理するための汚泥の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷を低減する観点から、土木工事等の現場より発生する汚泥を最終処分場へ埋め立てることなく、土壌等として再利用することが望まれている。しかし、該汚泥の含水率が高い場合には、これをそのまま再生土として利用することはできず、従来、該汚泥の脱水処理や固化処理を行った後に再生土として利用する方法が検討されている。
【０００３】
しかしながら、脱水処理によって汚泥の含水率を下げるにはフィルタープレスなどの脱水設備が必要となるうえ、該汚泥の処理に要する費用が高くなるという問題がある。
【０００４】
一方、固化処理に関しては、セメントや石灰等の固化材を用いる方法（特許文献１）や、半水石膏を主原料とした固化材を用いる方法（特許文献２）等が知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２０３９６２号公報
【特許文献２】特開２００５−２１８９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、セメントや石灰等の固化材を用いる方法では、処理後の再生土が強アルカリ性を呈するものとなってしまい、該再生土の用途が制限されたり、周辺環境への配慮が必要となるなどの問題がある。
【０００７】
また、半水石膏を主原料とした固化材を用いる方法では、ｐＨを中性に維持しつつ処理しうるものの、含水率の高い汚泥については充分な強度の再生土にすることが困難であり、高分子系の吸水剤と併用しなければ所定の効果が得られないという問題がある。
【０００８】
本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、建設現場等で発生する汚泥を処理して再生土とするに際し、高含水率の汚泥であっても埋め立て等の用途に必要な強度を有する再生土とすることができ、しかもｐＨが中性に近い性質を有する再生土とすることができる汚泥の処理方法を提供することを一の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決すべく、本発明に係る汚泥の処理方法は、汚泥と固化材とを混合して該汚泥を固化させる固化工程と、該固化工程において固化された固化体を破砕して破砕物とする破砕工程と、セメント製造設備から抽気した二酸化炭素含有ガスおよび前記破砕物を接触させて該破砕物をｐＨ８．６以下の処理土とする中和工程とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、セメント製造設備から抽気した二酸化炭素含有ガスを用いて前記破砕物の中和処理を行うため、処理後のｐＨが安定するという効果がある。また、中和処理に要するコストが低減され、しかも中和処理後の処理土の利用用途を広げうるという効果がある。
【００１０】
また、本発明に係る汚泥の処理方法は、前記固化工程の前段に、セメント製造設備で生じた熱によって前記汚泥の含水率を低下させる乾燥工程をさらに備えたことを特徴とする。
本発明によれば、該乾燥工程によって汚泥量が減少し、且つ含水率の低下によって固化工程における固化材の使用量をも低減させうるという効果があり、汚泥処理コストを低減できるという効果がある。
【００１１】
また、本発明に係る汚泥の処理方法は、セメント製造設備で生じた熱によって前記固化体の促進養生を行うことを特徴とする。
本発明によれば、汚泥の固化が促進されることによって早期に次の工程へ移行し、固化体の破砕を行うことが可能となる。また、固化材添加量が同じであっても固化後の強度が増進されるため、破砕後の篩い分けの際に目詰まりし難くなり、篩い分けが容易になるという効果がある。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明に係る汚泥の処理方法によれば、建設現場等で発生する汚泥を処理して再生土とするに際し、高含水率の汚泥であっても埋め立て等の用途に必要な強度を有する再生土とすることができ、しかもｐＨが中性に近い性質を有する再生土とすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る汚泥の処理方法につき、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る汚泥の処理方法の一実施形態を示したフロー図である。図１に示したように、本実施形態に係る汚泥の処理方法１は、セメント製造設備（図２に示す）によって生じた熱１１により汚泥の含水率を低下させる乾燥工程２と、含水率の低下した汚泥と固化材とを混合して該汚泥を固化させる固化工程３と、セメント製造設備によって生じた熱１２によって前記固化体の促進養生を行う促進養生工程４と、促進養生された固化体を所定の粒度になるよう破砕する破砕工程５と、セメント製造設備から抽気した二酸化炭素濃度の高いガス１３と前記破砕工程５により得られた破砕物とを接触させてｐＨ８．６以下の再生土とする中和工程６とを備える。
【００１４】
前記乾燥工程２では、熱源１１として、セメント製造設備から抽気された高温のガスを使用することができる。より具体的には、クリンカクーラーより生じる２００〜４００℃の高温ガスやプレヒータ３１から煙突へ送られる高温ガス等を抽気し、該高温ガス自体を乾燥工程２における熱媒体として使用するか、又は該高温ガスと熱交換された他の媒体を乾燥工程２における熱媒体として使用することができる。
また、該乾燥工程２においては、汚泥と直接又は間接的に接触する熱媒体の温度を４０℃以上とすることが好ましく、１００℃以上とすることがより好ましい。
【００１５】
該乾燥工程２では、処理後の汚泥の含水率が、３０〜７０％となるように処理温度や処理時間が調整されることが好ましく、含水率が、３０〜４０％となるように処理温度や処理時間が調整されることがより好ましい。汚泥の含水率が、３０〜７０％であれば、固化工程３において比較的少量の固化材によって強度の高い固化体とすることが可能となり、水和に要する水を添加する必要もないという優れた効果を発揮する。
【００１６】
前記固化工程３では、固化材として各種セメント、セメント系固化材、生石灰、酸化マグネシウム等を単独又は併用して使用することができ、中でも、幅広い土質への適用性と経済性、およびセメント製造設備を利用する際の利便性の観点から、該セメント製造設備で製造された各種セメント又はセメント系固化材を好適に使用することができる。
【００１７】
該固化材の添加量は、汚泥と均質に混合するという観点から、汚泥１ｍ3に対して５０ｋｇ以上とすることが好ましく、経済性の観点から汚泥１ｍ3に対して３００ｋｇ以下とすることが好ましい。
また、固化処理された固化体の３日強度としては、２００ｋＮ／ｍ2以上（一軸圧縮強さ５０ｋＮ／ｍ2）以上とすることが好ましく、８００ｋＮ／ｍ2以上（一軸圧縮強さ２００ｋＮ／ｍ2）以上とすることがより好ましい。
【００１８】
該固化工程３は、汚泥と固化材とを混合して固化させるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、汚泥と固化材とをミキサにより混合する第一の工程と、該第一の工程により得られた混合物を型枠内に打設して固化させる第二の工程とを経ることによって行うことができる。
【００１９】
前記促進養生工程４に於いては、促進効果を十分に発揮させる観点から、固化体を３０℃以上となるように加熱することが好ましく、高温による変質のために強度低下が生じることを防止する観点から、固化体の加熱を６０℃以下に抑えることが好ましい。
また、加熱時間は特に制限されるものではないが、１〜７２時間とすることが好ましく、１〜２４時間とすることがより好ましい。
【００２０】
該促進養生工程４に於いては、前記熱源１２として、セメント製造設備から抽気された高温のガスを使用することができる。より具体的には、クリンカクーラーより生じる２００〜４００℃の高温ガスを抽気し、該高温ガス自体を促進養生工程４における熱媒体として使用するか、又は該高温ガスと熱交換された他の媒体を促進養生工程４における熱媒体として使用することができる。
また、前記乾燥工程２に於いて熱源１１として使用された後の熱媒体を、該促進養生工程４に於ける熱源１２として使用することも可能である。
【００２１】
該促進養生工程４は、セメント製造設備で生じた熱によって固化体の促進養生を行いうるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、該固化体を容器内に収容し、該容器内の雰囲気として前記熱媒体を導入し、所定の温度で所定の時間保持することにより、該固化体を促進養生させるという方法により行うことができる。
【００２２】
前記破砕工程５においては、前記固化体を粒径１００ｍｍ以下、好ましくは粒径５０ｍｍ以下、さらに好ましくは粒径１０ｍｍ以下とする。固化体を破砕することによって後段の中和工程６における固化体の中和処理を効率的に行うことが可能となる。
尚、本実施形態における破砕物の粒径は、該破砕物を篩い分ける際に使用する篩の目幅によって定められるものとする。即ち、粒径１００ｍｍ以下の破砕物とは、目幅が１００ｍｍの篩を通過した破砕物を意味するものである。
【００２３】
該破砕工程５に於ける破砕手段としては、特に限定されるものではなく、任意の破砕装置を使用することができる。また、破砕物を乾燥させながら破砕を行っても良い。
【００２４】
前記中和工程６に於いては、前記二酸化炭素濃度の高いガス１３として、好ましくは二酸化炭素濃度が０．５体積％以上のガス、より好ましくは５．０体積％以上のガスが好適に使用される。
斯かるガスとしては、例えば、図２に示したように、セメント製造設備３０のプレヒータ３１から煙突へ送られるガスのうち、プレヒータ３１の出口から排出されるガス１３ａ、原料ミル３２に供給されるガス１３ｂ、又は、電気集塵機３３の出口から排出されるガス１３ｃ等から抽気したガスを挙げることができる。これらのガスは、二酸化炭素濃度が１５体積％程度であり、前記中和工程に於いて極めて好適なものである。中でも、ガスの湿度やガス中に含まれる粉塵や不純物含有量が少ないという観点から、電気集塵機３３の出口から排出されるガス１３ｃを好適に使用することができる。
【００２５】
また、該中和工程６においては、処理後の再生土のｐＨを８．６以下とすることが必要であるが、ｐＨを８．０〜８．３とすることが好ましい。処理後の再生土のｐＨを８．３以下とすることにより、再生土を埋戻した際の該再生土の強度発現をより確実に防止しうる。
【００２６】
該中和工程６に於ける具体的な処理方法としては、固化体と二酸化炭素含有ガスとを接触させて所定のｐＨを示す再生土を得る方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、該固化体を充填した容器内に前記ガスを流通させる方法や、二酸化炭素含有ガスを充満させた槽内で固化体を攪拌する方法などを採用することができる。
【００２７】
本実施形態によれば、乾燥工程１１に於ける熱１１と、促進養生工程４に於ける熱１２と、中和工程における二酸化炭素濃度の高いガス１３とを、全てセメント製造設備より供給しうるため、含水率の高い汚泥であっても極めて低コストで、安定的に且つ迅速に処理することが可能となり、処理された汚泥は再生土として種々の用途に再利用することが可能となる。
また、セメント製造設備では、高温ガスや高濃度の二酸化炭素を含有するガスが豊富にあるだけでなく、固化材として使用しうるセメント系材料も製造されているため、本発明によれば、これらを汚泥の処理に有効に利用することができる。
【００２８】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更可能であることは勿論である。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は当該実施例に限定されるものではない。
【００３０】
（試料土の調製）
シールド工事で発生した建設汚泥（含水比８８．０％、以下「現状土」という）を用い、該現状土を２０℃・６０％ＲＨの室内で所定期間自然乾燥させ含水比６７．１％に調整したもの（以下、「調整土Ａ」という）と、含水比３７．３％に調整したもの（以下、「調整土Ｂ」という）を作製した。表１に、使用した現状土の性状を示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
（試験方法）
以下、一軸圧縮試験は、ＪＩＳ  Ａ  １２１６「土の一軸圧縮試験方法」に準拠して測定し、ｐＨ試験は、地盤工学会基準ＪＧＳ  ０２１１「土懸濁液のｐＨ試験方法」に準拠して測定した。
【００３３】
（試験例１〜９）
現状土、調整土Ａおよび調整土Ｂを使用し、これら被処理土１ｍ3に対して固化材を５０ｋｇ、７５ｋｇおよび１００ｋｇそれぞれ添加混合した後、φ５０ｍｍ×高さ１００ｍｍの円柱型枠に打設し、２４時間後に脱型して試験体を作製した。さらに、該試験体をサランラップで覆い、材齢３日まで２０℃・９５％ＲＨの養生槽で密封養生し、一軸圧縮強さを測定した。結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
表２より、含水比を３０〜７０％の範囲に調整した調整土Ａおよび調整土Ｂを用いた試験例では、含水比８８％の現状土と比較して、同じ固化材添加量での一軸圧縮強さが大きくなっており、特に、含水比を３０〜４０％の範囲に調整した調整土Ｂを用いた試験例では、一軸圧縮強さが大幅に増大していることが認められる。
この結果より、材齢３日で一軸圧縮強さを２００ｋＮ／ｍ3とするために必要な固化材添加量は、現状土で約７５ｋｇ、調整土１で約６０ｋｇ、調整土２で約５０ｋｇであると算定される。
【００３６】
（試験例１０〜１４）
調整土Ａ１ｍ3に対して固化材を５０ｋｇ、１００ｋｇおよび１５０ｋｇ添加して打設し、２４時間後脱型し、サランラップで覆って、２０℃・９５％ＲＨの養生槽および４０℃・９５％ＲＨの養生槽で２４時間密封養生し、一軸圧縮強さを測定した。結果を表３に示す。
【００３７】
【表３】
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【００３８】
表３に示したように、養生温度が２０℃と４０℃の場合を比較すると、４０℃の場合には一軸圧縮強さが著しく増大しており、養生温度を３０℃以上とすることによって養生期間を大幅に短縮できることがわかる。
【００３９】
（中和処理およびｐＨの測定）
上記試験例１１と同様、調整土Ａを使用し、被処理土１ｍ3に対して固化材を１００ｋｇ添加して打設し、２４時間後脱型し、ハンマーで粉砕した後、篩い分けを行い、粒径４．２５ｍｍ〜９．５ｍｍの粒子群Ｘと、粒径約５０ｍｍの粒子群Ｙとを調製した。これらの粒子群Ｘ及びＹをそれぞれ中和処理し、所定材齢でｐＨを測定した。
粒子群ＸについてｐＨ値測定結果を表４に、粒子群ＹについてｐＨ値測定結果を表５にそれぞれ示す。
なお、表中、「粒状」とは、中和処理した粒子をそのまま水中に入れてｐＨを測定した場合を示しており、「粉砕」とは、中和処理した粒を更に細かく粉砕した後に水中に入れてｐＨを測定した値である。
【００４０】
【表４】
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【００４１】
【表５】
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【００４２】
表４に示したように、粒径４．２５ｍｍ〜９．５ｍｍの粒子群Ｘにおいては、槽内密封養生では１４日経過後でもｐＨが１１を超え、室内暴露養生では１４日でもｐＨが８．８以上であるのに対し、ＣＯ2濃度が５体積％のＣＯ2養生(1)では２４時間経過後にｐＨが８．３まで低下し、ＣＯ2濃度が１５体積％のＣＯ2養生(2)では３時間経過後にｐＨが８．３以下となっている。
また、表５に示したように、粒径約５０ｍｍの粒子群Ｙにおいても、槽内密封養生および室内暴露養生では７日経過後でもｐＨが１１以上であるのに対し、ＣＯ2濃度が５体積％のＣＯ2養生(1)では３日経過後にｐＨが８．３まで低下している。
このような結果より、ＣＯ2濃度の高い状態で中和処理すること、及び粒径の小さい状態で中和処理することによって処理時間を大幅に短縮できることがわかる。
【００４３】
（埋め戻しを想定した中和処理後の強度発現の測定）
前記粒子群Ｘ（粒径４．２５ｍｍ〜９．５ｍｍ）について、槽内密封養生とＣＯ2養生(1)での２４時間中和処理後の試料を使用し、埋め戻しを想定して破砕物を型枠内で締固め、その後の強度発現の状況を一軸圧縮強さにより測定した。結果を表５に示す。
【００４４】
【表６】
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【００４５】
表６に示したように、槽内密封養生した試料では、１５００ｋＮ／ｍ2を超えるような値にまで強度発現してしまい、埋め立て後の土地の利用（例えば再掘削等）に好ましくない強度となりうることが認められる。
一方、ＣＯ2濃度が５体積％であるＣＯ2養生(1)で養生した試料では、処理後の強度が埋め戻し後においてもほとんど増加せず、再掘削等に有効であることが認められる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る汚泥の処理方法の第一実施形態を示したフロー図。
【図２】セメント製造設備の一例を示し、併せて二酸化炭素含有ガスの抽気箇所を例示した図。
【符号の説明】
【００４７】
１  汚泥の処理方法
２  乾燥工程
３  固化工程
４  養生促進工程
５  破砕工程
６  中和工程
１３  セメント製造設備から抽気した二酸化炭素濃度の高いガス
３０  セメント製造設備
【図１】
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【図２】
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