(57)【要約】【課題】石灰系処理材と混合処理された処理土のｐＨを効果的に低下させることができる土壌処理装置及び土壌処理方法を提供する。【解決手段】生石灰又は生石灰を主成分とする添加材である石灰系処理材と混合処理した処理土のｐＨを低下させる土壌処理装置において、処理土を撹拌する撹拌装置１９と、撹拌装置１９の外壁部に設けた通気孔１０１と、炭酸ガス又は炭酸ガスを主成分とする混合ガスであるｐＨ調整ガスの供給源であるガスボンベ２００と、ガスボンベ２００と通気孔１０１とを接続しガスボンベ２００からのｐＨ調整ガスを撹拌装置１９内に導入するガス導入路３００と、撹拌装置１９の外壁面に設けた排気孔１０２とを備える。【選択図】  図１
2009019377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生石灰又は生石灰を主成分とする添加材である石灰系処理材と混合処理した処理土のｐＨを低下させる土壌処理装置であって、
前記処理土を撹拌する撹拌装置と、
前記撹拌装置の外壁部に設けた通気孔と、
炭酸ガス又は炭酸ガスを主成分とする混合ガスであるｐＨ調整ガスの供給源としてのガス供給源と、
前記ガス供給源と前記通気孔とを接続し前記ガス供給源からのｐＨ調整ガスを前記撹拌装置内に導入するガス導入路と、
前記撹拌装置の外壁面に設けた排気孔と
を備えたことを特徴とする土壌処理装置。
【請求項２】
請求項１の土壌処理装置において、
前記ガス導入路の途中に設けたｐＨガス一時貯留用のガス槽と、
前記排気孔に接続し前記撹拌装置からの排気を大気放出する排気路と、
前記排気路から分岐して前記ガス槽に接続し前記撹拌装置からの排気を前記ガス槽内に循環させる循環路と、
前記排気路と前記循環路の分岐部に設けられ前記撹拌装置からの排気を大気放出するか前記ガス槽内に循環させるかを切り換える切り換えバルブと
を備えたことを特徴とする土壌処理装置。
【請求項３】
請求項２の土壌処理装置において、
前記排気路を流れる排気中の炭酸ガス濃度を測定する測定手段と、
この測定手段からの測定値を基に前記切り換えバルブを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置が、
前記測定手段からの測定値を入力する入力部と、
前記撹拌装置からの排気の炭酸ガス濃度に対して予め設定したしきい値を格納した記憶部と、
前記入力部を介して入力した測定値を前記記憶部から読み出したしきい値と比較し、排気中の炭酸ガス濃度の測定値が前記しきい値以上のとき、前記切り換えバルブを前記循環路側に切り換える指令信号を生成する演算処理部と、
前記演算処理部で生成された指令信号を前記切り換えバルブに出力する出力部と
を備えていることを特徴とする土壌処理装置。
【請求項４】
生石灰又は生石灰を主成分とする添加材である石灰系処理材と混合処理した処理土のｐＨを低下させる土壌処理方法であって、
炭酸ガス又は炭酸ガスを主成分とする混合ガスであるｐＨ調整ガスを前記処理土に通気しながら前記処理土を撹拌する
ことを特徴とする土壌処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石灰系処理材と混合処理した処理土のｐＨを低下させる土壌処理装置及び土壌処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、軟弱地盤の強化、汚染物質を含む汚染土壌の浄化、或いは汚染土壌中の汚染物質の封じ込め等、様々な目的で処理対象の土砂に生石灰（酸化カルシウム）を主成分とする石灰系の処理材（以下、純粋な生石灰を含めて石灰系処理材と記載する）を混合する処理が広く施工されている。しかし、石灰系処理材を混合処理した処理土（以下、単に処理土と記載する）は混合前の土砂に対して一般にｐＨが上昇する。これは生石灰（ＣａＯ）と土砂の水分（Ｈ2Ｏ）が反応して水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）が生じることに起因する。このようにしてｐＨの上昇した処理土を埋め戻した土壌では、暫くの間、植物の生育が抑制されたり土壌に接した地下水や表流水のｐＨが上昇したりする現象が散見される。
【０００３】
そこで、処理土に炭酸ガス（ＣＯ2）を含むｐＨ調整ガスを接触させ、ｐＨ調整ガス中の炭酸ガスを反応させて処理土の水酸化カルシウムを炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）にすることで処理土のｐＨを下げる方法が提唱されている（特許文献１等参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２０１４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、土砂の性状や水分の分布等によっては処理土中の石灰系処理材の分布が一様でない場合もあり、未反応の生石灰が処理土中に団粒状に残留することもある。炭酸ガスは生石灰とは反応しないため、処理土中の生石灰は炭酸ガスと接触しても反応することなくそのまま残存する。こうして処理土中に残存する生石灰の未反応分が多いと、ただ処理土に炭酸ガスを通気しても処理土のｐＨはなかなか低下し難い。
【０００６】
そこで、本発明は石灰系処理材と混合処理された処理土のｐＨを効果的に低下させることができる土壌処理装置及び土壌処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、生石灰又は生石灰を主成分とする添加材である石灰系処理材と混合処理した処理土のｐＨを低下させる土壌処理装置であって、前記処理土を撹拌する撹拌装置と、前記撹拌装置の外壁部に設けた通気孔と、炭酸ガス又は炭酸ガスを主成分とする混合ガスであるｐＨ調整ガスの供給源としてのガス供給源と、前記ガス供給源と前記通気孔とを接続し前記ガス供給源からのｐＨ調整ガスを前記撹拌装置内に導入するガス導入路と、前記撹拌装置の外壁面に設けた排気孔とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、撹拌装置にｐＨ調整ガスを供給しながら、その撹拌装置内で処理土を撹拌する。例えば処理土の山にパイプを差し込んでパイプを介してｐＨガスを処理土に通気しても、一旦“通り道”ができ大部分のｐＨ調整ガスがその通り道を通るようになってしまうと、炭酸ガスと接触しない水酸化カルシウムが多く生じてしまうが、本発明の場合、撹拌中の処理土にｐＨ調整ガスを通気することにより、処理土中に空気の通り道が生じることもなく、処理土中に散在する水酸化カルシウムにｐＨ調整ガスを効果的に接触させることができる。これにより、石灰系処理材に含まれる生石灰との反応により生成した水酸化カルシウムを効率良くｐＨ調整ガスに接触させ炭酸カルシウムにすることができる。
【０００９】
このとき、水酸化カルシウムと炭酸ガスが反応することにより、炭酸カルシウムとともに水が生成される。本発明では、この反応を利用して処理土中に水を生じさせて未反応のまま残存する生石灰と反応させる。処理土は撹拌装置により撹拌されているので、水酸化カルシウムと炭酸ガスの反応により生成した水は処理土中にまんべんなく分散され、未反応の生石灰と反応して生石灰を水酸化カルシウムにする。そして、生成された水酸化カルシウムと炭酸ガスとの反応により再び炭酸カルシウムと水が生成される。
【００１０】
このように、本発明では、水酸化カルシウムと炭酸ガスの反応、生石灰と水分の反応を連鎖的・相互的に起こさせ、処理土中の生石灰及び水酸化カルシウムの残存量を抑制し、石灰系処理材と混合処理された処理土のｐＨを効果的に低下させることができる。しかも、生石灰と水分の反応に加えて、ほぼ同量の発熱量を伴う水酸化カルシウムと炭酸ガスの反応を誘起することにより、全体に得られる発熱量が増加し処理を促進させることができる。
【００１１】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記ガス導入路の途中に設けたｐＨガス一時貯留用のガス槽と、前記排気孔に接続し前記撹拌装置からの排気を大気放出する排気路と、前記排気路から分岐して前記ガス槽に接続し前記撹拌装置からの排気を前記ガス槽内に循環させる循環路と、前記排気路と前記循環路の分岐部に設けられ前記撹拌装置からの排気を大気放出するか前記ガス槽内に循環させるかを切り換える切り換えバルブとを備えたことを特徴とする。
【００１２】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記排気路を流れる排気中の炭酸ガス濃度を測定する測定手段と、この測定手段からの測定値を基に前記切り換えバルブを制御する制御装置とを備え、前記制御装置が、前記測定手段からの測定値を入力する入力部と、前記撹拌装置からの排気の炭酸ガス濃度に対して予め設定したしきい値を格納した記憶部と、前記入力部を介して入力した測定値を前記記憶部から読み出したしきい値と比較し、排気中の炭酸ガス濃度の測定値が前記しきい値以上のとき、前記切り換えバルブを前記循環路側に切り換える指令信号を生成する演算処理部と、前記演算処理部で生成された指令信号を前記切り換えバルブの駆動部に出力する出力部とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
（４）上記目的を達成するために、また本発明は、生石灰又は生石灰を主成分とする添加材である石灰系処理材と混合処理した処理土のｐＨを低下させる土壌処理方法であって、炭酸ガス又は炭酸ガスを主成分とする混合ガスであるｐＨ調整ガスを前記処理土に通気しながら前記処理土を撹拌することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、石灰系処理材と混合処理された処理土のｐＨを効果的に低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る土壌処理装置の要部を抽出して表した図である。
図１に示した土壌処理装置は、処理対象土壌の土砂を石灰系処理材と混合処理して得られた処理土のｐＨを低下させる装置である。ここで言う石灰系処理材とは、純粋な生石灰を含め、生石灰を主成分とする添加材を意味する。また、後述するｐＨ調整ガスは、炭酸ガス、若しくは炭酸ガスを主成分とする混合ガスを意味する。
【００１７】
図１に示したように、土壌処理装置は、処理土を撹拌する撹拌装置１９と、ｐＨ調整ガスの供給源であるガスボンベ２００と、ガスボンベ２００からのｐＨ調整ガスを撹拌装置１９内に導入するガス導入路３００と、撹拌装置１９に供給するｐＨガスを一時的に貯留するためのガス槽４００と、撹拌装置１９からの排気を大気放出する排気路５００と、撹拌装置１９からの排気をガス槽４００内に循環させる循環路６００と、撹拌装置１９からの排気を大気放出するかガス槽４００内に循環させるかを切り換える切り換えバルブ７００と、排気路５００を流れる排気中の炭酸ガス濃度を測定する炭酸ガスセンサ８００と、炭酸ガスセンサ８００により測定された排気中の炭酸ガス濃度に応じて切り換えバルブ７００を切り換え制御する制御装置９００とを備えている。
【００１８】
撹拌装置１９は、搬送コンベヤ１３から供給される処理土を受け入れて撹拌するものであり、撹拌装置１９から排出された処理土は排出コンベヤ２６により順次搬出される。各何装置１００の詳細構造についてはまた後で説明する。
【００１９】
ガス導入路３００は、撹拌装置１９の外壁部に設けた通気孔１０１（後述の図３参照）とガスボンベ２００とを接続し、炭酸ガスを撹拌装置１９に導入する。ガス導入路３００の途中には、上記ガス槽４００が設けられている。ガス槽４００は適当な容積の密閉容器である。
【００２０】
また、ガスボンベ２００の吐出路、すなわちガス導入路３００におけるガスボンベ２００とガス槽４００との間の部分には、ストップバルブ３０１が設けられている。ストップバルブ３０１は、ガス導入路３００の流路を開閉し、ガスボンベ２００から撹拌装置１９に炭酸ガスを供給したり炭酸ガスの供給を遮断したりする。ストップバルブ３０１に流量調整機能を持たせて炭酸ガスの供給量を調整できる構成としても良い。また、ストップバルブ３０１の流量調整機能が確保できない場合、ストップバルブ３０１とは別に、ガス導入路３００に流量調整弁を追加しても良い。
【００２１】
排気路５００は、一端が撹拌装置１９の外壁面に設けた排気孔１０２（後述の図３参照）に接続し他端が大気開放されており、撹拌装置１９からの排気を大気放出する。上記の炭酸ガスセンサ８００は、排気路５００の途中、好ましくは撹拌装置１９と切り換えバルブ７００の間の位置に設けられている。切り換えバルブ７００は、排気路５００と循環路６００の分岐部に設けられている。
【００２２】
循環路６００は、排気路５００から分岐してガス槽４００に接続している。特に図示していないが、ガス槽４００→ガス導入路３００→撹拌装置１９→排気路５００→切り換えバルブ７００→循環路６００→ガス槽４００というループ状の流れを作り出すのに必要な場合には、この環状流路のどこか（例えば循環路６００）にポンプを設ける。ポンプは手動運転式でも良いが、例えば切り換えバルブ７００の切り換え状態に応じて上記制御装置９００により運転制御される構成としても良い。例えば、切り換えバルブ７００が循環路６００側に排気を循環させる位置に切り換わっているときにはポンプを運転し、切り換えバルブ７００が大気放出側に切り換わっているときにはポンプを停止させる。
【００２３】
ガス導入路３００や排気路５００、循環路６００は、管路を構成するものであれば特に限定されないが、例えば鋼管やゴム管、ビニル管、樹脂管等が利用できる。
【００２４】
制御装置９００は、切り換えバルブ７００の制御手順のプログラムや必要な定数を格納する記憶部（ＲＯＭ等）９０１、各種演算処理を実行する演算処理部（ＣＰＵ等）９０２、炭酸ガスセンサ８００からの測定値を入力しディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器９０３、演算処理部９０２による演算結果や演算途中の数値を一時的に記憶する一時記憶部（ＲＡＭ等）９０４、ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器９０５、Ｄ／Ａ変換器９０５からの信号を増幅し切り換えバルブ７００の図示しない駆動部に出力する増幅器９０６を備えている。
【００２５】
制御装置９００では、炭酸ガスセンサ８００からの測定値が入力されると、測定値はＡ／Ｄ変換器９０３によってディジタル信号化され一時記憶部９０４に記憶される。同時に、演算処理部９０２は、記憶部９０１から読み出したプログラムに従って、Ａ／Ｄ変換器９０３を介して入力された測定値を記憶部９０１から読み出した前出のしきい値と比較し、比較結果を基に切り換えバルブ７００への指令信号を生成する。具体的には、排気中の炭酸ガス濃度の測定値がしきい値以上のとき、切り換えバルブ７００を循環路６００側に切り換える指令信号を生成し、排気中の炭酸ガス濃度の測定値がしきい値未満のとき、切り換えバルブ７００を大気開放側に切り換える指令信号を生成する。ここで言うしきい値とは、例えば撹拌装置１９からの排気の炭酸ガス濃度に対して予め設定した値であり、例えば一般的な大気中の炭酸ガス濃度に基づいて設定された値である。演算処理部９０２で生成された指令信号は、Ｄ／Ａ変換器９０５でアナログ信号化され、増幅器９０６を介して切り換えバルブ７００の図示しない駆動部に出力される。これにより、排気中の炭酸ガス濃度がしきい値以上のときはガス槽４００に排気を循環させ、排気中の炭酸ガス濃度がしきい値未満のときは排気が大気に放出されるようになっている。
【００２６】
なお、制御装置９００では、炭酸ガスセンサ８００の検出信号を炭酸ガス濃度の測定値としてしきい値と比較するが、炭酸ガスセンサ８００の検出信号を基に演算した炭酸ガス濃度の演算値を、当該測定値として相応のしきい値と比較するようにしても良い。
【００２７】
図２は本発明の一実施の形態に係る土壌処理装置として利用可能な土質改良機の一構成例の全体構造を表す側面図である。図２中の図１と同様の部分又は同様の役割を果たす部分には同符号を付す。
図２に示した土壌処理装置は、例えば油圧ショベルのバケット等の作業具或いは図示しないコンベヤにより供給される処理土を受け入れるホッパ１２、ホッパ１２に受け入れた処理土を撹拌し下方へ排出する撹拌装置１９、ホッパ１２内の処理土を搬送し撹拌装置１９に供給する搬送コンベヤ１３、撹拌装置１９から排出された処理土を機外（図２中右側）に搬出する排出コンベヤ２６、自力走行をするための走行体１、土壌処理装置を構成する各機器の動力源等を内蔵した動力装置２１を有している。また、処理土に炭酸ガスを通気する上では使用しないので省略しても構わないが、図２の構成例では添加材を供給するための添加材供給装置１４も備えられている。
【００２８】
走行体１は、左右一対の走行装置２、及び走行装置２の上部にほぼ平行に延設した一対の本体フレーム３で構成されている。走行装置２のトラックフレーム４は、本体フレーム３の下部に連設している。トラックフレーム４の前後両端には従動輪（アイドラ）５及び駆動輪６が回転自在に支持されており、従動輪５及び駆動輪６には履帯（無限軌道履帯）７が掛け回してある。履帯７は駆動輪６に直結した駆動装置８により駆動輪６及び従動輪５の間を循環駆動し、これにより土壌処理装置が走行する。また、本体フレーム３の上部には支持ポスト９ａ，９ｂが立設されており、これら支持ポスト９ａ，９ｂによって支持フレーム１０，１１が支持されている。
【００２９】
ホッパ１２は、上下が開口した上方拡開形状の枠型の部材であり、支持フレーム１０を介して本体フレーム３の長手方向一方側（図２中左側）に支持されている。搬送コンベヤ１３は、ホッパ１２の下方から本体フレーム３の長手方向ほぼ中央上に設けた撹拌装置１９の入口（図示せず）上方にかけて延在している。
【００３０】
添加材供給装置１４は、搬送コンベヤ１３上の搬送物に添加材を添加する役割を果たすもので、支持フレーム１１を介し本体フレーム３のほぼ中央位置上に配設されている。この添加材供給装置１４は、添加材を貯留する貯留タンク１５、貯留タンク１５の下部に設けた貯留タンク１５内の添加材を下方に導出するためのフィーダ１６、貯留タンク１５内の添加材をフィーダ１６にガイドするシュート１７を備えている。
【００３１】
本例ではフィーダ１６としてスクリューコンベヤが設けられているが、例えば複数の羽根を有するロータを円筒状のケース内に収容し、ロータを動力回転させることにより羽根間に入り込んだ添加材を下方に導出する、いわゆるロータリフィーダに代えても良い。なお、搬送コンベヤ１３の下流側から撹拌装置１９の入口（図示せず）部分までの空間はカバー２０に覆われ、このカバー２０によりフィーダ１６の添加材の導出口が包囲されており、フィーダ１６からの添加材の飛散が抑制される。
【００３２】
動力装置２１は、本体フレーム３の長手方向他方側（図２中右側）の端部上に支持部材２２を介して支持されている。動力装置２１の前方側（図２中左側）には、走行装置２を操作する操作レバー２４等が配置された運転席２３が設けられている。また、運転席２３の下方には、走行装置２を除く各機器（撹拌装置１９等）を操作する操作盤２５が設けられている。
【００３３】
排出コンベヤ２６は、上流側部分（図２中左側部分）が本体フレーム３から吊り下げ支持されており、撹拌装置１９の下方から機外（この例では図２中右側）に向かって所定距離だけほぼ水平に延在した後、動力装置２１の下方付近から上り傾斜に延在している。排出コンベヤ２６の中間部及び下流側部分（図２中右側部分）は、動力装置２１の後方（図１中右側）に設けたアーム２８により支持部材２９，３０を介して支持されている。
【００３４】
図３は図２中のIII−III断面による撹拌装置１９の断面図である。
図３に示した撹拌装置１９の箱状のハウジング４０は、特に図示していないが長手方向一方側（図２中左側）の上部に入口（入口筒体）を、他方側（図２中右側）の下部に改良土の出口を備えている。ハウジング４０の内部には、４本のパドルミキサ４３が設けられている。但しパドルミキサ４３の本数は限定されず、３本以下でも良いし５本以上設けても良い。各パドルミキサ４３は、回転軸４４に複数のパドル４５を設けた構成であり、ハウジング４０の長手方向（図３中の紙面直交方向）に延在し互いにほぼ平行に配設されている。各パドル４５は、パドルミキサ４３の矢印で示した回転方向の前方側を向くように所定角度傾斜している。また、ハウジング４０の底部内壁面は、パドル４５の回転軌跡に沿う円弧状に形成されている。特に図示していないが、ハウジング４０は、内部のメンテナンスがし易いように上蓋が開閉自在に構成されている。
【００３５】
このとき、図３に示したように、撹拌装置１９のハウジング４０の外壁部の上部の幅方向（図３中の左右方向）の両端部には通気孔１０１が、ハウジング４０の上部の幅方向（図３中の左右方向）のほぼ中央部には排気孔１０２が設けられている。通気孔１０１には前出のガス導入路３００（図１も参照）が、排気孔１０２には前出の排気路５００（図１も参照）がそれぞれ接続されている。通気孔１０１及び排気孔１０２は、それぞれハウジング４０の長手方向（図３中の紙面直交方向）に複数並べて設けてあり、ハウジング４０を長手方向から見た図３では、排気孔１０２は２箇所、排気孔１０２は１箇所図示されている。
【００３６】
次に、上記構成の本実施の形態の土壌処理装置の動作を説明する。
図１において、油圧ショベル等によりホッパ１２に改質対象となる処理土を投入すると、ホッパ１２に受け入れられた処理土が搬送コンベヤ１３により撹拌装置１９に向かって搬送される。搬送コンベヤ１３上の処理土は撹拌装置１９に供給され、撹拌装置１９内でパドルミキサ４３によって撹拌されつつ出口側に移送される。撹拌装置１９で撹拌処理された処理土は、排出コンベヤ２６上に排出され、この排出コンベヤ２６によって機外に搬出される。
【００３７】
この間、撹拌装置１９のハウジング４０内にはガスボンベ２００からのｐＨ調整ガスがガス槽４００及びガス導入路３００を介して導入されているので、撹拌装置１９内で処理土はｐＨ調整ガスと接しながら攪拌混合されることとなる。このように処理土全体がｐＨ調整ガスと接触することにより、処理土中に残留している生石灰（Ｃａ（ＯＨ）2）とｐＨ調整ガス中の炭酸ガス（ＣＯ2）との次式（１）で表される反応が促進される。
Ｃａ（ＯＨ）2＋ＣＯ2→ＣａＣＯ3＋Ｈ2Ｏ＋６８．６３［ｋＪ／ｍｏｌ］・・・（１）
これにより、本実施の形態によれば、石灰系処理材と混合処理された処理土のｐＨを効果的に低下させることができる。
【００３８】
なお、撹拌装置１９内に通気されて処理土中の水酸化カルシウムと反応したｐＨ調整ガスは、排気孔１０２を介して撹拌装置１９から排出され、排気路５００を流通する。その際、炭酸ガスセンサ８００により測定された排気中の炭酸ガス濃度を基に、制御装置９００は切り換えバルブ７００を切り換え制御する。具体的には、処理土中にまだ水酸化カルシウムが多く残存しｐＨ調整ガスの炭酸ガスの多くが水酸化カルシウムとの反応に費やされている間、炭酸ガス濃度の測定値は低い。その後、水酸化カルシウムの大部分が炭酸カルシウムに変化すると、水酸化カルシウムと反応せずに撹拌装置１９から排出される炭酸ガスが急増し、炭酸ガス濃度の測定値が急激に上昇する。これを利用して、制御装置９００は、炭酸ガス濃度の測定値があるしきい値と比較し、炭酸ガス濃度がしきい値以上の場合は排気をガス槽４００に循環させ、炭酸ガス濃度がしきい値未満の場合は排気を大気放出する。排気を大気放出するかガス槽４００へ戻すかの判断基準は現場の状況にもよるが、例えば大気中の炭酸ガス濃度（３００〜４００ｐｐｍ）をしきい値に設定し、排気を大気放出しても大気中の炭酸ガス濃度の上昇に働かないようにすることが１つの目安である。
【００３９】
ここで、本実施の形態において如何にして処理土のｐＨが低下するかについて説明を加える。
まず、撹拌装置１９に供給される処理土の中には、混合された石灰系処理材中の生石灰（ＣａＯ）が土砂の水分（Ｈ2Ｏ）との反応により水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）となって存在している。生石灰と水分の反応は次式（２）で表される。
ＣａＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）2＋６５．１５［ｋＪ／ｍｏｌ］・・・（２）
この反応により生じた水酸化カルシウムが処理土のｐＨを高くする要因となっているが、前述したように水酸化カルシウムは炭酸ガスと接触することにより炭酸カルシウムとなり中性化される。
【００４０】
しかしながら、処理土に混合された石灰系処理材中の生石灰は、その全てが水酸化カルシウムに変化している訳ではなく、通常、土砂中の水分と接触することなく処理土中に残留する未反応分も存在する。未反応の生石灰は処理土のｐＨを高くする要因となるが、炭酸ガスと接触しても何ら反応しない。そのため、処理土にｐＨ調整ガスを通気しても生石灰はそのまま処理土中に残存してしまい、処理土は十分に中性化されない。
【００４１】
そこで、本実施の形態のように、撹拌装置１９内で処理土を撹拌しながらｐＨ調整ガスを処理土に通気すると、上式（１）の反応で生成された水分が未反応のまま残存する生石灰と即座に反応し生石灰が水酸化カルシウムとなり（上式（２）の反応うぃ誘起させる）、さらに、生成された水酸化カルシウムが炭酸ガスと反応して炭酸カルシウムとなって土壌は中性化される（上式（１）の反応を誘起させる）。
【００４２】
このようにして上式（１）（２）の反応を相互に連鎖させて処理土中の未反応の生石灰と水酸化カルシウムをなくしていくことにより、本実施の形態においては、石灰系処理材と混合処理された処理土のｐＨを効果的に低下させることができる。
【００４３】
また、処理土を撹拌しながらｐＨ調整ガスを通気するのではなく、例えば処理土の山にパイプを差し込んでパイプを介してｐＨガスを通気したとしても、一度ガスの“通り道”ができて大部分のｐＨ調整ガスがその通り道を通るようになってしまうと、炭酸ガスと接触しない水酸化カルシウムが多く生じてしまう。団粒化した土塊内部に水酸化カルシウムが存在しｐＨ調整ガスが土塊内部に侵入できない場合も、処理土中の水酸化カルシウムに炭酸ガスが十分に接触できないケースである。
【００４４】
それに対し、本実施の形態の場合、撹拌中の処理土にｐＨ調整ガスを通気することにより、処理土中に空気の通り道が生じることもなく処理土中に散在する水酸化カルシウムにｐＨ調整ガスを効果的に接触させることができる。
【００４５】
加えて、循環路６００を通して未反応の炭酸ガス（排気）をガス槽４００に導き再利用するため、温室効果ガスである炭酸ガスを不用意に大気に放出することを回避できる。また、未反応の炭酸ガスを再利用することで炭酸ガスのロスが抑制され処理コストも抑えられる。
【００４６】
また、上式（１）（２）とも同等の発熱を伴う発熱反応であり、これらの反応を相互に起こさせ反応を促進させることによって発熱量を増加させることができるので、処理の促進（例えば処理土の養生期間短縮）の効果も期待することができる。
【００４７】
図４は本実施の形態の土壌処理装置を用いて構成した土壌処理システムの一構成例の要部を抽出して表した図である。
図４では、例えば図２に示したような土質改良機Ａ，Ｂを２台タンデム（縦列）に配置し、前段の土質改良機Ａで対象土壌に石灰系処理材を混合し、その処理土に後段の土質改良機ＢでｐＨ調整ガスを通気する。後段の土質改良機Ｂは本実施の形態の土壌処理装置であり、これ以降、土壌処理装置Ｂと記載する。土壌処理装置Ｂの制御装置９００は図４では図示省略されている。
【００４８】
土質改良機Ａは、ガスボンベ２００、ガス導入路３００、ストップバルブ３０１、ガス槽４００、排気路５００、循環路６００、切り換えバルブ７００、炭酸ガスセンサ８００を省略した土壌処理装置Ｂとほぼ同様の構成である。したがって、土質改良機Ａにおいて土壌処理装置Ｂとほぼ同様に構成された部分には、土壌処理装置Ｂの対応部位の符号に添え字Ａを付した符号を付して構成の説明を省略する。
【００４９】
本実施の形態のシステムでは、まず土質改良機Ａにおいて、油圧ショベル等によりホッパ（図示せず）に対象土砂が投入されると、そのホッパに受け入れられた土砂が搬送コンベヤ１３Ａにより搬送される。搬送中、添加材供給装置１４Ａによって搬送コンベヤ１３Ａ上の土砂に石灰系処理材が供給され、土砂は石灰系処理材とともに混合装置１９Ａに供給される。混合装置１９Ａに導入された土砂及び石灰系処理材は、パドルミキサ（図示せず）によって混合処理されつつ出口側に移送される。混合装置１９Ａで混合処理された処理土は、排出コンベヤ２６Ａ上に排出され、排出コンベヤ２６Ａによって土壌処理装置Ｂのホッパ１２（図２参照）に投入される。
【００５０】
土壌処理装置Ｂでは、ホッパ１２（図２参照）に受け入れられた処理土が搬送コンベヤ１３により撹拌装置１９に向かって搬送される。搬送コンベヤ１３上の処理土は撹拌装置１９に供給され、撹拌装置１９内でパドルミキサ４３によって撹拌されつつｐＨ調整ガスを通気される。撹拌装置１９で撹拌処理された処理土は、排出コンベヤ２６上に排出され機外に搬出される。
【００５１】
なお、図４のシステムは一例であり、例えば土質改良機Ａと土壌処理装置Ｂの間にコンベヤを配置して、土質改良機Ａからの処理土をコンベヤにより土壌処理装置Ｂに搬送する場合もある。また、図４のように石灰系処理材との混合処理とｐＨ調整ガスの通気の処理を連続的に施工するのではなく、土質改良機Ａからの処理土を一旦養生し、養生後に土壌処理装置Ｂに投入することも考えられる。
【００５２】
図５は本発明の第２の実施の形態に係る土壌処理装置の要部を抽出して表した図である。図５で前出の各図と同様の部分には同符号を付して説明を省略する。
図５に示すように、本実施の形態の土壌処理装置は、石灰系処理材との混合処理とｐＨ調整ガスの通気の処理を同時施工することができるように構成されている。構成としては図２の土壌処理装置に実質的に等しく、本例では添加材供給装置１４の貯留タンク１５に石灰系処理材が貯留しておき、フィーダ１６によって搬送コンベヤ１３上の土砂に石灰系処理材を添加する。フィーダ１６は、本例ではロータリフィーダを採用しているが、図２の土壌処理装置のようにスクリューフィーダであっても構わない。
【００５３】
本実施の形態では、油圧ショベル等によりホッパ１２に対象土砂が投入されると、ホッパ１２に受け入れられた土砂が搬送コンベヤ１３により搬送される。搬送中、添加材供給装置１４によって搬送コンベヤ１３上の土砂に石灰系処理材が供給され、土砂は石灰系処理材とともに撹拌装置１９に供給される。撹拌装置１９に導入された土砂及び石灰系処理材は、パドルミキサ４３によって混合処理されつつ出口側に移送される。その間、撹拌装置１９内にはガス槽４００からのｐＨ調整ガスが導入され、対象土砂は石灰系処理材と混合されつつｐＨ調整ガスとも接触する。撹拌装置１９で撹拌・混合処理された処理土は、排出コンベヤ２６上に排出され、排出コンベヤ２６によって機外に排出される。
【００５４】
このように既に石灰系処理材と混合された処理土にｐＨ調整ガスを通気するのではなく、土砂と石灰系処理材を混合しつつｐＨ調整ガスを通気する構成としても、上式（１）（２）の相互に起こさせて反応の進行を促進させることができるので、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
なお、以上の各例においては、処理土の搬送速度に特に触れなかったが、例えば炭酸ガスセンサ８００による排気中の炭酸ガス濃度の測定値に応じて処理土の搬送速度が制御されるようにしても良い。この場合、例えば排気中の炭酸ガス濃度の測定値がある設定値を超えず、処理土中の水酸化カルシウムの残存量が多いまま撹拌装置１９から排出されてしまっていると推定される場合、制御装置９００が搬送コンベヤ１３、撹拌装置１９、排出コンベヤ２６の駆動速度を低下させるようにすることが考えられる。制御の結果、排気中の炭酸ガス濃度が設定値を超えたら、搬送コンベヤ１３、撹拌装置１９、排出コンベヤ２６の駆動速度を元に戻す。この制御の判断基準となる炭酸ガス濃度の設定値は、切り換えバルブ７００の切り換え制御の判断基準値（前出のしきい値）よりも低く設定する。
【００５６】
また、通気孔１０１や排気孔１０２を撹拌装置１９のハウジング４０の上部に設けた例を図３に例示したが、これらの位置は図示した態様に限定されない。例えば、通気孔１０１はハウジング４０の側部に設けても良い。この場合、通気孔１０１への処理土の進入が懸念されるようであれば、通気孔１０１にフィルタを設けても良い。さらに、フィルタを設けて通気孔１０１への処理土の進入抑制措置が十分になされる場合、ハウジング４０の底面側に通気孔１０１を設けても良い。このように通気孔１０１を排気孔１０２の対向位置に設けた場合には、処理土へのｐＨ調整ガスの通気効率の向上も期待される。
【００５７】
また、通気孔１０１や排気孔１０２をハウジング４０の長手方向に並べて設けることを例示したが、通気孔１０１や排気孔１０２の配列は特に限定されず、ハウジング４０へのｐＨ調整ガスの導入効率、通気効率、排気の排出効率を考慮して適当な位置に設ければ良い。
【００５８】
さらに、切り換えバルブ７００を制御装置９００により自動切換えする場合を例示して説明したが、例えば炭酸ガスセンサ８００による排気中の炭酸ガス濃度の測定結果を作業者がモニタしつつ、手動操作で切り換えるようにしても良い。
【００５９】
また、ストップバルブ３０１の開閉或いは開度調整について特に説明しなかったが、ガス槽４００の圧力、或いはガス導入路３０又は排気路５００中の炭酸ガス濃度を監視しつつ、ストップバルブ３０１を操作するようにしても良い。例えばガス槽４００の内圧がある値以下に減少したら、ストップバルブ３０１を開けて（又は開度を上げて）系内のｐＨ調整ガスを補充する。この場合も、作業者の手動操作と制御装置９００による自動制御の双方が考えられる。
【００６０】
さらには、土壌処理装置として利用可能な土質改良機は、図２に示した構成に限定されない。例えば、処理土や土砂から異物を除去する振動式（又は固定式）の篩をホッパ１２の上部に設けても良い。さらに篩の上方にいわゆる煽りを設けても良い。また、履帯７を有するクローラ式の走行装置の代わりに、いわゆるホイール式の走行装置を設けても良い。自走機能を省略して固定式のプラントを利用することもできる。さらには、撹拌装置１９はパドルミキサ４３を有するミキシング方式の混合装置に限らず、他の方式の混合装置に代えても良い。この場合、高速回転するソイルカッタや打撃子により土砂を解砕する方式の混合装置や、セメントを混練する縦軸型の混合装置等、代替可能な混合装置は多種多様である。また、図２のように撹拌装置１９が搬送コンベヤ１３や排出コンベヤ２６とユニット化された装置でなくとも、単に処理土を撹拌しつつｐＨ調整ガスを通気する限りにおいては、撹拌装置１９は単体の装置であっても良い。これらの場合も同様の効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る土壌処理装置の要部を抽出して表した図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る土壌処理装置として利用可能な土質改良機の一構成例の全体構造を表す側面図である。
【図３】図２中のIII−III断面による撹拌装置１９の断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る土壌処理装置を用いて構成した土壌処理システムの一構成例の要部を抽出して表した図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る土壌処理装置の要部を抽出して表した図である。
【符号の説明】
【００６２】
１９    撹拌装置
１０１  通気孔
１０２  排気孔
２００  ガスボンベ
３００  ガス導入路
４００  ガス槽
５００  排気路
６００  循環路
７００  切り換えバルブ
８００  炭酸ガスセンサ
９００  制御装置
９０１  記憶部
９０２  演算処理部
Ａ      土質改良機
Ｂ      土壌処理装置
【図１】
2009019377.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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