(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕攪拌機能を有する攪拌槽内で汚泥脱水ケーキに水を加えて粉砕攪拌して汚泥スラリーを形成する工程、上記汚泥スラリーと少なくとも堆肥を含む緑化基盤構成材料とを混合槽内で混合攪拌して泥状の緑化基盤吹付け客土を形成する工程、および上記吹付け客土に団粒剤を混合して客土中の汚泥微粒子の粒径を粗大化した後、客土吹付け機で植生基盤面に吹き付け緑化基盤を形成することを特徴とする緑化植生工法。
【請求項２】
上記汚泥スラリーを形成する工程を高圧雰囲気中で実施することを特徴とする請求項１記載の緑化植生工法。
【請求項３】
上記汚泥脱水ケーキとしては平均粒度７４μｍ以下の粒子を９０％以上含む脱水ケーキを使用することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の緑化植生工法。
【請求項４】
上記汚泥スラリーの重量含水比を１００％〜３２０％とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の緑化植生工法。
【請求項５】
上記緑化基盤吹付け客土の重量含水比を９０％〜２２０％とすることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の緑化植生工法。
【請求項６】
上記客土吹付け機で吹き付ける客土中の汚泥微粒子の粒度分布を１００μｍ以上の微粒子が８０％以上含むように調整することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の緑化植生工法。
【請求項７】
上記粉砕攪拌機能を有する攪拌槽は、円筒状の攪拌槽の内壁面に設けた凹凸面を形成する突起と、掻き取り撹拌ブレードを先端に取り付けた攪拌羽根とを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の緑化植生工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木工事、建設工事に伴う濁水浄化プラントや上下道浄化槽から排出される汚泥ケーキ、ダムの堆積汚泥の乾燥固形物等の汚泥脱水ケーキ、特に平均粒度７４μｍ以下の粒子を９０％以上含む脱水ケーキを法面緑化基盤材や植栽基盤材の構成材として有効利用する緑化植生工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、上下水汚泥は発酵させてコンポスト化し堆肥として利用したり、焼成し緑化基盤増量材として適用する事が知られている。特に、平均粒度７４μｍ以下の粒子を９０％以上含む脱水ケーキは、建設汚泥と呼ばれ採取した場所以外の土地の埋め立てや土木工事に使用することは厳しく制限されている。そこで、脱水ケーキを乾燥後、粉砕機械により粉状化したり、焼成して粉状化して法面緑化基盤の材料に使用する方法が実施されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、汚泥脱水ケーキを天日乾燥後、粉砕機で粉砕するする方法は、天日乾燥には広い作業場を必要とする、乾燥に長時間を要する等の理由でコスト高になるという欠点がある。そこで、実際には乾燥の不十分な含有水分の多い汚泥脱水ケーキを粉砕細分化したものを使用しているが、含水量の多い粉砕汚泥ケーキを使用すると吹付機械装置の吐出口や吹付ノズルまたはスラリーポンプが詰まり易くなるという問題が発生する。
【０００４】
また、焼成して粉状化する方法は、現場から焼成プラントまでの輸送費や焼成費が嵩み、実用的でない。さらに、汚泥脱水ケーキを粉砕したものを使用するこれらの方法は、混合する緑化基盤構成材料と粉砕脱水ケーキとの比重の違いにより両者が均質に混合できない等の問題があり、むしろ、汚泥脱水ケーキを混合することで緑化植生基盤材の品質の低下を招き、更に施工コストが高くなるという欠点があった。
【０００５】
【課題を解決する手段】
そこで、本発明は従来の課題を解決し、且つ、大幅なコストダウンを図ることのできる緑化植生工法を提供するものである。すなわち、本発明の緑化植生工法は、粉砕攪拌機能を有する攪拌槽内で汚泥脱水ケーキに水を加えて粉砕攪拌して汚泥スラリーを形成する工程、上記汚泥スラリーと少なくとも堆肥を含む緑化基盤構成材料とを混合槽内で混合攪拌して緑化基盤吹付け客土を形成する工程、および上記吹付け客土に団粒剤を混合して客土中の汚泥微粒子の粒径を粗大化した後、客土吹付け機で植生基盤面に吹き付け緑化基盤を形成することを特徴とする。
【０００６】
上記汚泥スラリー形成工程で使用する攪拌槽は、円筒状の攪拌槽の内壁面に設けた凹凸面を形成する突起と、掻き取り撹拌ブレードを先端に取り付けた攪拌羽根とを備えている。そのために汚泥脱水ケーキは攪拌槽内で水と攪拌されながら攪拌槽の内壁に設けられた凹凸面を形成する突起と攪拌羽根の先端に設けられたブレードとの間でせん断・摩擦作用を受けて極めて微細な微粒子となり、比較的汚泥粒子が沈降しにくい安定なスラリーを形成できる。
【０００７】
さらに、汚泥スラリーは後工程で混合する堆肥等を主材とする緑化基盤構成材料を泥状化し、客土吹付け機で吹き付けて緑化植生基盤を形成するベヒクルおよび団粒構造材としての機能を発揮する。
【０００８】
凹凸面を形成する突起とは、円筒状の攪拌槽の内壁面に規則的にまたはランダムに突設された三角錘状、方形状または円筒状の突起、並列して取り付けられた断面矩形または断面三角形の直線状の板材等を挙げることができる。
【０００９】
攪拌槽には圧搾空気圧入装置の加圧空気供給パイプが接続され、攪拌槽内雰囲気を高圧にすることができる。これにより、汚泥脱水ケーキに水分を浸透させ、溶解させる速度を早める効果をもたらすと共に、攪拌槽から汚泥スラリーを排出パイプを介して次の工程の混合槽に移送することを容易にする。加圧の程度は２気圧程度で徐々に汚泥の溶解速度を増加させる効果が出始め、気圧が上がるに従い促進効果は増加する。しかし、装置の耐圧力や加圧装置の経済性を顧慮に入れると１０気圧程度が限界である。好ましい加圧条件は５〜７気圧である。
【００１０】
ちなみに、汚泥ケーキ１００リットルに２００リットルの水を加え、攪拌槽内でバッチ処理した場合は５気圧で７分、７気圧で４分で極めて微細な汚泥微粒子を含む汚泥スラリーを形成できた。一方、常圧で処理した場合は２０分以上かかっても完全に溶解せず、小指の先程度の粒塊が多数残った泥水しか得られなかった。
【００１１】
上記汚泥スラリーの重量含水比は１００％〜３２０％、特に好ましくは１５０％〜２５０％の範囲に調整することが重要である。含水率が３２０％より多いと汚泥の割合が少なくなりすぎ、緑化基盤構成材料を泥状化するためのベヒクルとしての粘度や凝集力が小さく、緑化基盤構成材料を団粒化させる団粒構成材としての効果が少なくなる。また、客土中に添加される汚泥の量が少なくなり、建設汚泥処理の効率が悪くなるとともに、低価格材料を添加することによるコストダウンの効果もあまり上がらないことになる。
【００１２】
一方、１００％より少ないと緑化基盤構成材料を泥状化するためのベヒクルとしての液体の量が少なく、緑化基盤構成材料を団粒化させる団粒構成材としての効果も少なくなる。また、緑化基盤構成材料と混合するための混合槽中に汚泥スラリーを圧送するホースの内圧が高くなりホース輸送が困難になるとともに、装置破壊の危険性を伴う。
【００１３】
また、上記汚泥スラリーと緑化基盤構成材料とを混合して緑化基盤吹付け客土を形成するのであるが、最終的にできあがった吹付け客土中の水の割合、すなわち重量含水比を９０％〜２２０％、好ましくは１４０％〜１８０％の範囲内に収まるように両者の配合割合を決定することが重要である。含水比が９０％よりも少ないと、固練りとなり、ホースによる高所への吹きつけが困難となる。また、結合力が弱く、法面への付着力が弱く脱落する原因になる。
【００１４】
反対に含水比が２２０％よりも多いと、団粒効果による疎水反応が十分には発揮されず、客土の垂れや滑落を起こしやすくなる。
なお、ここでいう重量含水比とは、汚泥スラリー又は吹付け客土中に存在する固形物の重量１００に対する水分の重量の割合を％で表したものである。
【００１５】
緑化基盤構成材料としては、動物又は植物系の堆肥を必須材料とし、その他、化成肥料、ＰＨ調整剤、パルプ系吹付け材、コンポスト、木質系養生材、チップ、粘着材、土壌バクテリア、植物の種子等を適宜添加することができる。
【００１６】
攪拌槽で得られた汚泥スラリーは緑化基盤構成材料を泥状化するために必要とする清水の代わりに攪拌混合槽内に圧送され、緑化基盤構成材料と共に攪拌混合され、適度の粘度と含水率を有する泥状の緑化基盤吹付け客土となる。この攪拌槽内に形成された緑化基盤吹付け客土は客土吹付機械(ハイドロシーダー式客土機やミニクリート式客土機)によって混合槽から直接、法面や植栽地に所定の厚さに吹き付けられて緑化植生基盤層を形成する。
【００１７】
この際、客土中の汚泥粒子の粒度は、ほぼ最初の汚泥中の粒度に戻っていて、法律で規制される７４μｍ以下の微粒子がかなり多く含まれているので、これをそのまま客土として使用すると、その微粒子が流れ出して微細子汚泥による２次災害を起こす可能性がある。
【００１８】
そこで、客土を植生面に吹き付ける前に団粒剤を混入して、汚泥微粒子を凝集して、粗大化する。団粒剤とは水中の汚泥微粒子を凝集して粒径を粗大化する機能を有する添加剤である。例えば、フライアッシュ系安定剤等の無機系の団粒剤や高分子凝集剤等の有機系団粒剤を挙げることができる。
【００１９】
また、団粒剤の添加の時期は混合槽内で汚泥スラリーと緑化基盤構成材料との混合中に行うことができる。この目的にはフライアッシュ系安定剤を用いるとよい。一方、高分子凝集剤は反応が極めて早いので、早く添加し過ぎると団粒化した粒子が水と分離して沈殿するので、上記混合工程の終期か、吹付けノズルで客土を吹き付ける直前吹付けノズル内で混入する方法を推奨する。
【００２０】
このようにして、粗大化された汚泥微粒子の粒度分布は１００μｍ以上の微粒子を８０％以上、好ましくは８５％以上含み、残りのさらに微細な粒子も粘結剤によって緑化基盤材中に取り込まれているので、微粒子泥水による災害を起こす心配はない。また、この粒度分布では、吹き付けノズルの詰まりを起こすことも避けられる。
【００２１】
【実施例】
次に本願発明の実施例を図１をもって説明する。
この汚泥脱水ケーキ１は、凝集剤等の反応により固形化或いは成形化されたもの、更に一旦成形化したものが大小の塊に崩れたもの、乾燥した塊等がある。これら汚泥脱水ケーキ１をバックホーや人力により計量器２に所定量投入する。計量器２内の汚泥脱水ケーキ１はバイブル装置の振動により排出され、ベルトコンベア３により汚泥スラリー製造装置４の攪拌槽５に投入される。
【００２２】
次に、攪拌槽５に清水タンク６から所定量の水が注入される。所定の投入が終了すると投入口を密閉し空気圧搾機７により攪拌槽５内の圧力を５〜７気圧に高め、同時に攪拌作動を開始する。約５分程度の撹枠で作成された汚泥スラリーを開閉弁９を開放し、ジョイントホース８を使って客土吹付装置１０の混合槽１１に注入する。
【００２３】
所定量の汚泥スラリーを注入した混合槽１１内に粉砕した植物質堆肥を主原料とする緑化基盤構成材料１３を投入し混合攪拌する。５分以上攪拌し混ざり具合を確認し、均質に混じり合った時点で、団粒剤を投入し、軽く攪拌しながらスラリーポンプやスクイズポンプ１２を作動し、ホース１４とノズル１５を使い法面１６に吹付けて緑化基盤層１７を形成する。なお、高分子系団粒剤の場合は、別ルートからノズル１５内に吹き込み、そこで噴射直前の泥状の客土と混合して汚泥粒子を粗大化しながら法面１６に吹き付ける。
【００２４】
次に、図２、図３によって本発明の緑化植生工法に使用する攪拌槽の実施例を説明する。４は汚泥スラリー製造装置、５は円筒状をした攪拌槽で、その内壁には２０枚の板状の突起２２が並行して取り付けられている。２３は攪拌羽根の回転軸で、６枚の攪拌羽根２４と２枚の攪拌羽根２５が取り付けられている。
【００２５】
攪拌羽根２４は支柱２４−１とその先端に取り付けられた掻き取り撹拌ブレード２４−２より構成されている。図４及び図５に示すように攪拌ブレード２４−２は支柱２４−１に固定された羽根ゴム取付板２４−３とそれに螺子２４−５によって取り付けられた羽根ゴム２４−４とより構成されている。
【００２６】
羽根ゴム２４−４の先端部は汚泥掻取り面２４−６を構成し、それは突起２２の先端部と極めて接近して配置されているので汚泥塊をせん断破砕して微粒子にする機能を有する。また、回転軸の回転に伴いブレード２４−２も回転するので、この羽根ゴムの側面は汚泥攪拌面２４−７となり、汚泥を撹拌する機能も有する。さらに、汚泥攪拌面２４−７は回転軸２３の中心線に対して図５に示すように角度α（例えば４０度）をもたせて取り付けられているので、汚泥を撹拌すると同時に汚泥を一定の方向に押し出す作用をする。
【００２７】
すなわち、図２において、左３個のブレード２４−２は左に捻れているので、回転軸２３がＲ方向（図４）に回転した場合、撹拌槽５内の汚泥は中心方向に押し付けられる。一方、右３個のブレード２４−２は右に捻れているので、撹拌槽５内の汚泥は中心方向に押し付けられる。このようにして、左右の汚泥が中心おいて押しつけあうので撹拌効果はさらに向上する。
【００２８】
攪拌羽根２５は支柱２５−２とブレード２５−１とより構成されている。ブレード２５−１の撹拌面は回転軸と平行に取り付けられていて、その側面は撹拌槽５の内壁にこびりついる汚泥を掻き取るために、撹拌槽５の内壁に極めて接近して取り付けられている。
【００２９】
２６は汚泥ケーキを投入するためのホッパー、２７はホッパー２７の入り口の回転蓋開閉機構で、２７−１は開閉蓋、２７−２は回転軸、２７−３は回転軸２７−２を回転させるためのレバーである。２７−４はＯリングで開閉蓋２７−１のシール材としての機能を有する。
【００３０】
８は汚泥スラリーの排出用のジョイントホースで途中に圧搾空気で開閉される開閉弁９を有する。３１，３２は回転軸２３の回転軸受、３３は回転軸２３に直結された回転ギア、３４は伝導ギア、３５は減速機、３６はクラッチ、３７はジーゼルエンジン等の原動機、３９は覗き穴である。
【００３１】
図３に示すように、４１は排気弁、４２は圧搾ポンプ４４と攪拌槽５とを連通する高圧空気ライン、４３は圧搾ポンプ４４とジョイントホース８とを連通する高圧空気ラインである。４５は高圧空気ライン４２を開閉する加圧弁、４６は高圧空気ライン４３を開閉する加速弁である。加速弁４６はホース８中に高圧空気を吹き込み、汚泥スラリーの排出を促進する。３７、３８は掃除口、４７は掃除口３７の蓋開閉機構、４８は掃除口３８の蓋開閉機構である。
【００３２】
（具体的な施工例）
（１）汚泥スラリーの生成工程
４００リットルの容量を有する攪拌槽５内に清水タンク６から清水２００リットルを注入する。次に、攪拌槽５内に、重量含水率３０％、比重１．８の汚泥脱水ケーキ（建設汚泥脱水ケーキ）１００リットルを投入する。空気圧搾機７により攪拌槽５内を７気圧で加圧しながら４分間攪拌羽根を回転させて汚泥脱水ケーキを粉砕して汚泥スラリーを生成する。生成された汚泥スラリーの重量含水比は２０２％、比重は１．３３、汚泥粒子の粒度分布は７４μｍ以下の微粒子を９０％含有する。
【００３３】
（２）緑化基盤用客土の生成工程
（Ａ）団粒剤としてフライアッシュ系安定剤を使用する場合：
攪拌槽５の開閉弁９を開放すると同時に、加速弁４６を開いて加圧空気を高圧空気ライン４３を介して、ホース８内に吹き込んで汚泥スラリーを混合槽１１に送り込む。汚泥スラリーは容量４０００リットルの混合槽１１に２４００リットル注入する。
【００３４】
混合槽の攪拌羽根を回転させながら、次の組成の緑化基盤構成材料２９３６リットルを投入する。
粉砕した木質系堆肥              １７５０リットル
化成肥料等                        １３６ｋｇ
ＰＨ調整剤（未調整ピートモス）    ３５０リットル
木質系養生材（ボストンファイバー）７００リットル
【００３５】
混合槽内で５分間攪拌して均一に混合された時点で、団粒剤としてフライアッシュ系安定剤（アルファーグリーン：グリンーフォラム社製）を１２０ｋｇ投入する。このようにして生成された客土は重量含水比１５１％の泥状をなし、粒度分布は１００μｍ以上の粒子の含有量が９０％、７４μｍ以下の粒子の含有量が１０％未満であった。
【００３６】
団粒剤を投入後、１分間攪拌してから、生成された客土を客土吹付機械１０に装備されたスクイズポンプ１２によって吹付用ホース１４に圧送し、ノズル１５から法面１６に吹付け、緑化植生基盤層１７を形成する。
【００３７】
（Ｂ）団粒剤として高分子系凝集剤を使用する場合：
次の組成の緑化基盤構成材料２９３６リットルに対して汚泥スラリーを２４００リットル加えて１０分間撹拌する。
粉砕した木質系堆肥               １７５０リットル
化成肥料                           １３６ｋｇ
ＰＨ調整剤（未調整ピートモス）     ３５０リットル
木質系養生剤                       ７００リットル
【００３８】
生成された客土をスラリーポンプ１２によって吹付用ホース１４に圧送し、ノズル１５から法面１６に吹付けるが、この際、高分子系団粒剤（ソイルフロック：株式会社彩光製）を別ルートからノズル１５内に吹き込み、そこで噴出直前の泥状の客土と混合して汚泥粒子を粗大化しながら法面１６に吹き付け、緑化植生基盤層１７を形成する。高分子系団粒剤の使用量は０．４２ｋｇであった。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、汚泥脱水ケーキを水で戻した汚泥スラリーを緑化基盤構成材料と混合して緑化基盤吹付け用の客土を形成するので、建設産廃汚泥としてその廃棄が厳重に規制されている汚泥脱水ケーキを有効利用し、しかも微粒子汚泥による２次災害を起こすことのない、緑化植生工法を提供する。
【００４０】
本発明は、粉砕攪拌機能を有する攪拌槽内で汚泥脱水ケーキに水を加えて粉砕攪拌して汚泥スラリーを形成し、それを用いて緑化基盤吹付け用の客土を形成するので、客土吹き付け機械のポンプ、ホースやノズルの詰まりを回避し、効率よく緑化植生基盤を形成することができる。
【００４１】
本発明では、汚泥スラリーと緑化基盤構成材料とを混合した後、団粒剤を加えて汚泥微粒子と緑化基盤構成材料とを凝集して粗大粒子を形成しているので、土壌微生物が繁殖するに適した土壌三相を実現し、植物の生育に適した緑化植生基盤を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の緑化植生工法の工程を示す概略図である。
【図２】  本発明で使用する装置の一部断面側面図である。
【図３】  図２のＡ−Ａ線による縦断面図である。
【図４】  攪拌羽根の拡大斜面図である。
【図５】  攪拌羽根の平面図である。
【符号の説明】
１  汚泥脱水ケーキ
２  計量器
３  ベルトコンベア
４  汚泥スラリー製造装置
５  混合槽
６  清水タンク
７  空気圧搾機
８  ジョイントホース
９  開閉弁
１０  客土吹付装置
１１  混合槽
１２  ポンプ
１３  緑化基盤構成材料
１４  ホース
１５  ノズル
１６  法面
１７  緑化植生基盤層
【図１】
0003739083.tif 000002
【図２】
0003739083.tif 000003
【図３】
0003739083.tif 000004
【図４】
0003739083.tif 000005
【図５】
0003739083.tif 000006