(57)【要約】【課題】固化剤による土壌又は及び泥の処理において、炭酸ガスとの反応速度を速める。【解決手段】脱水した汚泥Ａに固化剤Ｃを混合して、汚泥Ａと固化剤Ｃとの水和反応を経て炭酸ガスと反応して汚泥Ａの固化を促進させる。炭酸ガスを化石燃料の燃焼ガスＤとして、該燃焼ガスＤを混合器５のケース６内で大気と遮断した状態で反応させる。これにより、反応場に空気よりも多量の炭酸ガスを供給でき、炭酸ガス反応を急速に進行させることができ、さらにエンジン21の燃焼ガスを利用することで地球の温暖化対策にも寄与できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌又は及び泥に固化剤を混合して、前記土壌又は及び泥と固化剤との水和反応を経て炭酸ガスと反応して前記土壌又は及び泥の固化を促進させる土壌・泥の処理方法において、前記炭酸ガスを化石燃料の燃焼ガスとして、該燃焼ガスを大気とほぼ遮断した状態で反応させることを特徴とする土壌・泥の処理方法。
【請求項２】
前記燃焼ガスは高温であることを特徴とする請求項１記載の土壌・泥の処理方法。
【請求項３】
ほぼ密閉形の容器の１次側に、土壌・泥の入口、固化剤の入口及び化石燃料の燃焼ガスの入口を設けると共に、前記容器の２次側に処理物の出口と前記燃焼ガスの出口を設けたことを特徴とする土壌・泥の処理装置。
【請求項４】
前記土壌・泥の入口及び固化剤の入口よりも前記燃焼ガスの入口を容器の２次側寄りに設け、燃焼ガスの出口に、上向きの燃焼ガス路を接続したことを特徴とする請求項３記載の土壌・泥の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌又は及び泥の処理方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設工事現場や排水場所などから排出される高含水の汚泥や、工場等から排出される排水処理によって生じた高含水の脱水汚泥などは、従来各事業所や施設から排出される段階で含水率が高いことによって産業廃棄物と判断されることが多く、有害な物質が含有されていない場合であっても、そのままの性状では再利用できないのが現状であった。
【０００３】
建設汚泥については運搬時に泥状を呈していなく(概ね含水率５０％未満)そのままの性状で利用できる場合は残土としてみなすとあるが、生産工場などから排出される汚泥についてはほとんどが産業廃棄物として処理されている。
【０００４】
それらの汚泥をいわゆる有価物として再利用できる清浄にするために含水率を下げること、また、ある程度の強度を有した固化物とすることを目的とした材料として、セメントや石灰等のカルシウム系固化剤が主として利用されてきた。
【０００５】
また、シールド工法、地中連続壁工法、浚渫工法、表層及び深層地盤改良工法等の建設現場からの発生土のような土壌は水分を多量に含み流動性があり、そのままでは運搬、輸送が困難であるので、このような土壌には土壌固化剤を添加して固化させた上で運搬、輸送を行なう方法が採られている。
【０００６】
そして従来、この種の土壌固化剤としては、セメント系固化剤、生石灰系固化剤、石膏系固化剤や有機高分子系凝集剤等が使用されていたり、また酸化マグネシウム及び／又は硫酸マグネシウム又は酸化マグネシウム及び／又は硫酸マグネシウム含有物からなる土壌固化剤も知られている（例えば特許文献１）。
【０００７】
前記セメント・石灰等の酸化カルシウムを主成分とした固化剤或いは酸化マグネシウムを主成分とした固化剤による土壌・泥の処理方法にあっては、固化剤によって水和反応を経て空気中の炭酸ガスを利用して固化を促進させることが共通の特徴である。
【特許文献１】特開平１０−３１６９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術においては、大気の空気中の炭酸ガスを利用して固化を促進させるものであるが、大気の空気中の炭酸ガスの含有率は、体積比で０．０３４％、重量比で０．０４０％程度であって、しかもその温度は大気温度（平均２０℃程度）であるので、反応速度が遅く処理時間が長くなる等の問題を有していた。
【０００９】
解決しようとする問題点は、固化剤によって水和反応を経て炭酸ガスを利用して固化を促進させる土壌・泥の処理において、炭酸ガスとの反応速度を速めて処理時間を短くすると共に、地球の温暖化対策にも寄与できる点である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、土壌又は及び泥に固化剤を混合して、前記土壌又は及び泥と固化剤との水和反応を経て炭酸ガスと反応して前記土壌又は及び泥の固化を促進させる土壌・泥の処理方法において、前記炭酸ガスを化石燃料の燃焼ガスとして、該燃焼ガスを大気とほぼ遮断した状態で反応させることを特徴とする土壌・泥の処理方法である。
【００１１】
請求項２の発明は、前記燃焼ガスは高温であることを特徴とする請求項１記載の土壌・泥の処理方法である。
【００１２】
請求項３の発明は、ほぼ密閉形の容器の１次側に、土壌・泥の入口、固化剤の入口及び化石燃料の燃焼ガスの入口を設けると共に、前記容器の２次側に処理物の出口と前記燃焼ガスの出口を設けたことを特徴とする土壌・泥の処理装置である。
【００１３】
請求項４の発明は、前記土壌・泥の入口及び固化剤の入口よりも前記燃焼ガスの入口を混合器の２次側寄りに設け、前記土壌・泥の入口及び固化剤の入口よりも前記燃焼ガスの入口を容器の２次側寄りに設け、燃焼ガスの出口に、上向きの燃焼ガス路を接続したことを特徴とする請求項３記載の土壌・泥の処理装置である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、化石燃料の燃焼ガスを大気とほぼ遮断した状態で反応させることにより、反応場に空気よりも多量の炭酸ガスを供給でき、炭酸ガス反応を急速に進行させることができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、土壌・泥と固化剤との水和反応を経た後に炭酸ガスと反応できるようになっており、さらに煙突効果によって混合機内の燃焼ガスが引き出されて確実に排気できる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、燃焼ガスを大気とほぼ遮断した状態で反応させて、反応場に空気よりも多量の炭酸ガスを供給でき、炭酸ガス反応を急速に進行させることができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、土壌・泥と固化剤との水和反応を経た後に炭酸ガスと反応できるようになっており、さらに煙突効果によって混合機内の燃焼ガスが引き出されて確実に排気できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
【実施例１】
【００１９】
図１〜３は実施例１を示しており、この実施例では汚泥Ａの処理の場合を示している。汚泥Ａが１次側１Ａから供給される脱水装置１の２次側１Ｂには供給用コンベア２が設けられ、この供給用コンベア２は図示しない供給用モータによって駆動できるようになっている。供給用コンベア２の終端下方にケーキ等と称する脱水汚泥塊Ｂの落下案内筒３が設けられており、この落下案内筒３の下端４はホッパー状となって脱水汚泥塊Ｂの排出路の２次側となって、ほぼ密閉形（完全密閉形を含む）の攪拌或いは混合手段を備えた容器である混合機５の１次側５Ａに接続されている。この混合機５は両側を塞いだ円筒状ケース６を有して、後述する箇所以外は大気と遮断して形成されており、長手方向が横向にされた状態でその一側を入口側である１次側５Ａとし、その反対側を出口側である２次側５Ｂとしたものである。そして、混合機５の１次側５Ａには、脱水汚泥塊Ｂ（汚泥Ａ）の入口５Ｃ、固化剤Ｃの入口５Ｄ、燃焼ガスＤの入口５Ｅが配置され、一方２次側５Ｂには処理物Ｅの出口５Ｆ、燃焼ガスＤの出口５Ｇが配置されている。さらに、ケース６の内側には長手方向に回転軸７が回動自在に貫通しており、その一端は第１の軸受け８を介して外側に突設していると共に、この突出部に従動側スプロケット９が設けられており、この回転軸７に混合手段となる混合用羽根10が長手方向に沿って螺旋状に固定している。そして、この従動側スプロケット９と、モータ11駆動の駆動側スプロケット12との間には伝達手段であるチェーン13が懸装している。一方、回転軸７の他端は第２の軸受け14を介して回動自在に設けられている。
【００２０】
また、混合機５の１次側５Ａにはサイロ等と称する固化剤Ｃの供給用の収納容器15が設けられており、この収納容器15の下端である２次側と混合機５の１次側５Ａとはパイプからなる固化剤Ｃの固化剤供給路16が接続されている。図中17は収納容器15に固化剤Ｃを図示しないパイプを介して供給するためのサービスタンクである。さらに、混合機５の１次側５Ａに軽油、ガソリン、灯油、重油や石炭、ＬＰガス、天然ガス等或いはそれらに類する化石燃料、すなわち地殻中に埋蔵された燃料として使用される炭化水素系天然資源を燃焼させた燃焼ガスＤのガス供給路18を接続する。この燃焼ガスＤのガス供給路18の１次側18Ａは実施例ではディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等エンジン19の排気口20や排気パイプに接続されており、燃焼ガスＤはエンジン19の比較的高温で比較的高圧な排気（燃焼）ガスを再利用している。またエンジン19により駆動された発電機21によって各種装置や電灯等を設置している工場の内外に給電するようになっている。尚、実施例では混合機５における１次側５Ａから２次側５Ｂに向かって、ケース６には収納容器15の固化剤供給路16の２次側16Ｂが接続する入口５Ｄ、脱水汚泥塊Ｂが排出される下端４に接続される入り口５Ｃ、さらに燃焼ガスＤのガス供給路18の２次側18Ｂが接続する入口５Ｅの順に接続している。
【００２１】
また、燃焼ガスＤはエンジン19の燃焼ガス以外に、ボイラーやキルン等に使用される重油やＬＰガス等の燃焼バーナーの燃焼によって生成される排気（燃焼）ガスを燃焼ガスとして再利用するようにしてもよい。
【００２２】
混合機５の２次側５Ｂにおいては、下向きに脱水汚泥塊Ｂの処理物Ｅの排出口23が接続される出口５Ｆが設けられると共に、この排出口23の下方には排出用コンベア24の１次側24Ａが配置されており、この排出用コンベア24の２次側24Ｂは斜め上向きに配置されて、この２次側24Ｂより処理物Ｅをトラック25の荷台に積み込みが可能なようになっている。さらに、混合機５の２次側５Ｂにおいては燃焼ガスＤの２次側が接続する出口５Ｇが上向きに設けられており、この出口５Ｇに燃焼ガスＤが大気開放する燃焼ガス路27を介して上向きの燃焼ガス路である煙突28が接続されている。尚、図中29は脱水装置１等を取り付けた建物、30は排出用コンベア24を支持する支柱である。
【００２３】
次に前記構成についてその作用を説明する。予めサービスタンク17及び収納容器15には、固化剤Ｃとして酸化カルシウムを主成分とした固化剤や酸化カルシウムを主成分とした固化剤が収納されている。そして脱水装置１の２次側１Ｂから脱水された汚泥塊Ｂが供給用コンベア２によって排出され、この汚泥塊Ｂは落下案内筒３を介して混合機５の１次側５Ａに導入される。また収納容器15と混合機５との落差によって固化剤Ｃが混合機５の１次側５Ａに供給され、さらに炭酸ガスを空気よりも多量に含んだ化石燃料の比較的高圧の燃焼ガスＤがエンジン19より燃焼ガス路27を通って混合機５の１次側５Ａに導入される。
【００２４】
そして、モータ11が作動することで回転軸７、ひいては混合用羽根10が回転して、固化剤Ｃに汚泥塊Ｂ、高温の燃焼ガスＤが混合する。
【００２５】
この混合機５における反応は以下のとおりである。
【００２６】
セメント・石灰等の酸化カルシウムを主成分とした固化剤の固化形態は、以下のとおりである。
【００２７】
ＣａＯ＋Ｈ2ＯＣａ（ＯＨ）2
Ｃａ（ＯＨ）2＋ＣＯ2→ＣａＣＯ2＋Ｈ2Ｏ
酸化カルシウム（ＣａＯ）は水和反応の際、熱が発生し、固化対象物中の水分を蒸発させると共に温度が上昇し、ポゾラン反応・エトリンガイド生成反応等の固化対象物の固結反応を促進する。その後空気中の炭酸ガス（ＣＯ2）と反応して不溶性の炭酸カルシウム（ＣａＣＯ2）を作る。
【００２８】
また、酸化マグネシウムを主成分とした固化剤の固化形態は以下のとおりである。
【００２９】
ＭｇＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）2
Ｍｇ（ＯＨ）2＋Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2→ＭｇＣＯ3＋２Ｈ2Ｏ
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）は、水和反応により、反応熱はほとんど無いが、水酸化イオン（ＯＨ−）を放出し、さらに空気中の炭酸ガス（ＣＯ2）と反応し、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ3・Ｈ2Ｏ）反応を促進して固化する。
【００３０】
このようにして混合機５で処理された処理物Ｅが出口５Ｆより排出用コンベア24の１次側24Ａに排出して、そして２次側24Ｂに移動した後に処理物Ｅはトラック25の荷台に移されて搬出されるものである。一方、混合機５を通過した燃焼ガスＤは２次側５Ｂより出口５Ｇ、燃焼ガス路27を介して煙突効果によって煙突28より大気開放されるものである。
【００３１】
このようにして、汚泥Ａの物理的性質と含水率によって固化剤Ｃの添加量と煙道攪拌式の混合機５の長さを調整し、装置から排出された段階で、例えば含水率を３０〜４０％以下、若しくは事前に設計した希望含水率となるように調整するものである。
【００３２】
以上のように、前記実施例では炭酸ガスは化石燃料を燃焼させて排出される燃焼ガス中の炭酸ガスを利用し、さらに排熱と共に強制的に燃焼ガスを反応場に送り込むことによって、炭酸ガス反応を急速に進行させ、従来の固化速度を飛躍的に短縮させることができる。また、燃焼ガスＤの排熱により固化対象物中の水分を蒸発させ、固化速度をさらに加速させることが相乗効果となる。さらに、化石燃料等を燃焼させて排出される炭酸ガスと排熱を利用することによって、温室効果ガスとして最も重要視されている二酸化炭素の削減により環境負荷を低減し地球温暖化対策に寄与することが期待できる。
【００３３】
このように、前記実施例では脱水した汚泥Ａに固化剤Ｃを混合して、前記汚泥Ａと固化剤Ｃとの水和反応を経て炭酸ガスと反応して汚泥Ａの固化を促進させる汚泥Ａの処理において、炭酸ガスを化石燃料の燃焼ガスＤとして、該燃焼ガスＤをケース６内で大気と遮断した状態で反応させることにより、反応場に空気よりも多量の炭酸ガスを供給でき、炭酸ガス反応を急速に進行させることができる。
【００３４】
また、燃焼ガスＤはエンジン19側より直接的に常温よりも高い高温状態で供給されることにより、炭酸ガス反応をいっそう急速に進行させることができる。
【００３５】
さらに、筒形をなした密閉形の混合器５の１次側５Ａに、汚泥Ａの入口５Ｃ、固化剤Ｃの入口５Ｄ及び化石燃料の燃焼ガスＤの入口５Ｅを設けると共に、前記混合器５の２次側５Ｂに処理物Ｅの出口５Ｆと燃焼ガスＤの出口５Ｇを設けたことにより、２次側５Ｂより燃焼ガスＤを排気させて燃焼ガスＤを混合機５内に滞留させることなく順次炭酸ガスを供給できるようにすることができる。
【００３６】
しかも、混合機５における汚泥Ａの入口５Ｃ及び固化剤Ｃの入口５Ｄよりも、燃焼ガスＤの入口５Ｅを混合器の２次側５Ｂ寄りに設けたことにより、汚泥Ａと固化剤Ｃとの水和反応を経た後に炭酸ガスと反応できるようになっており、さらに燃焼ガスＤの出口５Ｇに、燃焼ガス路27から煙突28を介して大気開放となるように接続したことにより、煙突効果によって混合機５内の燃焼ガスＤが引き出されるように確実に排気されるようになる。
【実施例２】
【００３７】
図４は実施例２を示しており、前記実施例１と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。実施例２はシールド工法、地中連続壁工法などの掘削工事における土壌や泥Ａ´の処理の場合を示している。縦穴31の底に横向に掘削したトンネル32内の先端で掘削された土壌や泥Ａ´は供給用コンベア２´によって円筒状のケース６を有する混合機５´へ排出され、供給用コンベア２´の２次側が混合機５の土壌・泥Ａ´の入口（１次側５Ａ）の上方に配置されて、直接土壌や泥Ａ´が混合機５へ供給できるようになっている。また混合機５´の１次側５Ａにおいては、土壌や泥Ａ´の入口５Ｃ、固化剤Ｃの入口５Ｄより、燃焼ガスＤの入口５Ｅ（ガス供給路18の２次側18Ｂ）は混合機５の２次側５Ｂ寄りに配置されている。燃焼ガスＤのガス供給路18の１次側18Ａは、地上に設置された例えば発電機21の駆動用のエンジン19の排気口20に接続したものであって、ガス供給路18は地上からトンネル32内まで延長されて混合機５内部に連通している。
【００３８】
一方混合機５´の２次側５Ｂは縦穴31に臨むように配置されており、処理物Ｅ及び混合機５´を通りぬけた燃焼ガスＤが縦穴31側に排出されるようになっている。尚、縦穴31には上下方向に搬出可能な排出用コンベア24であるバケットコンベアが配置されている。またトンネル32及び縦穴31の底部にはそれぞれファンを備えた送風管33が設置されており、縦穴31内では区画壁34が設けられており、縦穴31の水平方向の一側31Ａに混合機５´の２次側５Ｂが臨んでおり、２次側５Ｂから排出される反応後の燃焼ガスＤがこの縦穴31の一側31Ａに排気され、そして煙突状になっている一側31Ａを上昇して大気へ排出できるようになっている。尚、図中35は縦穴31に設けた作業用の階段を示しており、区画壁34により一側31Ａと区画された他側31Ｂに配置されている。
【００３９】
したがって、掘削された土壌や泥Ａ´が供給用コンベア２´によって排出され、この土壌や泥´は落下して筒形状で密閉形の混合機５´の１次側５Ａに導入される。さらに混合機５´の１次側５Ａには収納容器15から固化剤Ｃが供給される。さらに炭酸ガスを空気よりも多量に含んだ燃焼ガスＤが地上のエンジン19からガス供給路18を介してトンネル32内の混合機５´に導入され、そして、混合用羽根10が回転して、固化剤Ｃと土壌や泥Ａ´が混合して水和反応した後に、燃焼ガスＤの炭酸ガスと反応させて処理物を生成し、この処理物を混合機５´の２次側５Ｂより排出するものである。そして、処理物は排出用コンベア24を介して地上に搬出されるものである。
【００４０】
以上のように、前記実施例においては実施例１と同様に地下のトンネル32等であっても反応場に空気よりも多量の炭酸ガスをエンジン19の燃焼ガスＤにより供給でき、炭酸ガス反応を急速に進行させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように本発明に係る土壌・泥の処理方法及びその装置は、各種の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例１を示す正面図である。
【図２】同概略平面図である。
【図３】同混合機の正面図である。
【図４】本発明の実施例２を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４３】
５  混合器（容器）
５Ａ  １次側
５Ｂ  ２次側
５Ｃ  汚泥Ａの入口
５Ｄ  固化剤Ｃの入口
５Ｅ  燃焼ガスＤの入口
５Ｆ  処理物Ｅの出口
５Ｇ  燃焼ガスＤの出口
Ａ  汚泥
Ａ´  土壌や泥
【図１】
2009112950.tif 000003
【図２】
2009112950.tif 000004
【図３】
2009112950.tif 000005
【図４】
2009112950.tif 000006