(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料の投入口と汚泥スラリーの排出口とを有する円筒状の攪拌槽、該撹拌槽の内壁面に設けられた凹凸面を形成する多数の突起、および該撹拌槽の内部にあって回転自在に取り付けられた複数の攪拌羽根部材とを備え、上記撹拌羽根部材は、上記回転軸に植設された支柱と該支柱の先端に設けられた撹拌ブレードとよりなり、該撹拌ブレードの先端は上記突起の先端に摺接する汚泥掻取り面として構成され、該撹拌ブレードの側面は汚泥撹拌面として構成されていることを特徴とする汚泥スラリー製造装置。
【請求項２】
上記撹拌槽内の雰囲気を高圧にする圧搾空気圧入装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の汚泥スラリー製造装置。
【請求項３】
上記撹拌ブレードの撹拌面は上記回転軸の中心線に対して傾斜して設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の汚泥スラリー製造装置。
【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ために水を加えて泥水に戻すための汚泥スラリー製造装置に関する。
【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、粉砕機械により細分化したり、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又はスラリーポンプが詰まり易い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】
そこで、本発明者らは、汚泥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ために研究した結果、汚泥ケーキに水を加えて元の泥水に戻した汚泥スラリーを堆肥等の緑化基盤構成材料に加えることにより、極めて品質のよい緑化基盤吹付け用客土が得られることを解明した。
【０００６】
しかし、汚泥脱水ケーキは極めて微細な汚泥粒子が固結されて出来ているので、通常の粉砕機や摩砕機では微粉に粉砕するのが困難であり、また、これを水にいれても中々溶解しにくく、しかも溶解しても汚泥粒子はすぐに水と分離し、沈殿してしまうという極めて扱い難い材料である。
【０００７】
そこで、本発明は、汚泥脱水ケーキから汚泥スラリーを能率よく製造する装置を安価に提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決する手段】
本発明者らは、内壁面に多数の突起のある撹拌槽とその突起と摺接する撹拌羽根とを備えることにより、極めて微細な汚泥粒子を含む安定な汚泥スラリーを製造できる装置を開発することができた。
【０００９】
すなわち、本発明の汚泥スラリー製造装置は、材料の投入口と汚泥スラリーの排出口とを有する円筒状の攪拌槽、該撹拌槽の内壁面に設けられた凹凸面を形成する多数の突起、および該撹拌槽の内部にあって回転自在に取り付けられた複数の攪拌羽根部材とを備え、上記撹拌羽根部材は上記回転軸に植設された支柱と該支柱の先端に設けられた撹拌ブレードよりなり、該撹拌ブレードの先端は上記突起の先端に摺接する汚泥掻取り面として構成され、該撹拌ブレードの側面は汚泥撹拌面として構成されていることを特徴とする。
【００１０】
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。
【００１１】
撹拌ブレードの先端は上記攪拌槽内壁の突起先端に摺接する汚泥掻取り面として構成されているので、汚泥脱水ケーキは攪拌槽内で水と攪拌されながら、突起とブレードの汚泥掻取面との間でせん断・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。
【００１２】
さらに、撹拌槽内の汚泥ケーキの細分化、スラリー化を促進するために、上記撹拌ブレードの撹拌面を上記回転軸の中心線に対して傾斜して設け、これにより、汚泥が回転軸方向に流動するようにした。
【００１３】
この流動による汚泥粒子のスラリー化を促進するために、上記複数ある撹拌ブレード中、回転軸の中心よりも一方の側にある撹拌ブレードの撹拌面はすべて同一方向に傾斜して設け、上記回転軸の中心よりも反対側にある撹拌ブレードの撹拌面はすべて上記と反対方向に傾斜して設けることが好ましい。これにより、撹拌槽内にある汚泥の流動は左右両側から中心方向に向かい、中心でぶつかり合い、汚泥の細分化、スラリー化はさらに促進される。
【００１４】
撹拌羽根の数には特に制限はないが、４〜１０個が設計上好ましい。偶数の回転羽根を設ければ、上記の左右の撹拌面の傾斜方向を異なるように構成する場合には都合がよい。撹拌面の回転軸に対する傾斜角度は、３０〜５０度、特に好ましくは４０度である。
【００１５】
また、撹拌槽内の雰囲気を高圧にすると、汚泥ケーキ内に水が浸透し易くなり、処理時間を短縮できるので、撹拌槽に圧搾空気を導入するための圧搾空気圧入装置を備えた。さらに、攪拌槽自体を耐圧構造にし、原料の挿入口および製品の排出口に密閉シール構造を採用した。
【００１６】
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。
【００１７】
ちなみに、本発明の装置を使用して、含水率３０％の汚泥ケーキ１００リットルを２００リットルの水に溶解して汚泥スラリーを作成するバッチ処理の場合は、５気圧の場合で７分、７気圧の場合で４分と極めて短時間で極めて微細な汚泥粒子を含む安定した汚泥スラリーを得ることができた。
【００１８】
これを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。
また、攪拌槽内を高圧にすればできあがった汚泥スラリーをパイプを通して次の工程の混合槽に容易に圧送することができる。
【００１９】
【実施例】
次に本願発明の実施例を図１、図２によって説明する。
図１は攪拌羽根部分を除く攪拌槽の部分的縦断面図を示す側面図であって、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枚の攪拌羽根部材２４と２枚の攪拌羽根部材２５が取り付けられている。
【００２０】
図３及び図４に示すように攪拌羽根２４は支柱２４−１とその先端に取り付けられた撹拌ブレード２４−２より構成されている。攪拌ブレード２４−２は支柱２４−１の先端に溶接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より構成されている。
【００２１】
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２３の回転に伴いブレード２４−２も回転するので、このブレード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、この汚泥撹拌面２４−７は図４に示すように回転軸２３に対してある角度α（例えば４０度）をもっ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し、回転軸方向に汚泥を流動させる作用をする。
【００２２】
すなわち、図１において、左３個のブレード２４−２は左に捻れている（図３の状態）ので、回転軸２３がＲ方向（図３）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は反対に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、左右の汚泥が中心において押しつけ合うので撹拌効果はさらに向上する。
【００２３】
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。
【００２４】
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のシール材として機能する。
【００２５】
８は汚泥スラリーの排出パイプ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。
【００２６】
図２において、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と汚泥排出パイプ８とを連通する高圧空気ラインある。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は排出パイプ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。
【００２７】
この装置の使用に際して、レバー２７−３を回動させて開閉蓋２７−１を開けて、含水率３０％の汚泥乾燥ケーキ１００リットルと清水２００リットルとをホッパー２６から攪拌槽５内に投入する。開閉蓋２７−１を閉鎖した後、圧搾ポンプ４４を駆動して高圧空気ライン４２の加圧弁４５を開けて高圧の空気を攪拌槽５内に圧入し、攪拌槽５内の気圧を７気圧に上げる。
【００２８】
一方、ジーゼルエンジン３７を駆動し、クラッチ３６、減速機３５、ギア３４，３３を介して回転軸２３を駆動する。回転軸２３の回転に伴い、攪拌羽根２４が回転する。攪拌槽５内の汚泥ケーキは水と混合された状態で、攪拌ブレード２４−２先端の汚泥掻き取り面２４−６と攪拌槽５の内壁の突起２２との間でせん断摩砕され、微粒子に分解され、汚泥スラリーが形成される。
【００２９】
その結果、約４分間で極めて微細な汚泥粒子を含む汚泥スラリーが形成される。そこで、開閉弁９を開放して汚泥スラリーを排出パイプ８を通じて、次の工程の緑化基盤構成材料と混合するために混合槽に圧送する。その際、攪拌槽５内は高圧に保たれているので汚泥スラリーの排出を助ける。さらに、加速弁４６を開放して、高圧空気ライン４３の高圧空気を排出パイプ８に圧送して、汚泥スラリーの移送を促進させる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の汚泥攪拌装置は、撹拌槽の内壁面に設けられた凹凸面を形成する多数の突起、および該撹拌槽の内部にあって回転自在に取り付けられた複数の攪拌羽根部材とを備えているので、汚泥脱水ケーキを効率よく粉砕溶解して、短時間で安定な汚泥スラリーを生成することができる。
【００３１】
本発明の汚泥攪拌装置は、撹拌ブレードの撹拌面を撹拌羽根の回転軸の中心線に対して傾斜して設けているので、汚泥の回転軸方向の流動を起こし、汚泥のスラリー化を促進することができる。
【００３２】
本発明の汚泥攪拌装置は、攪拌槽の内部雰囲気を高圧にする圧搾空気圧入装置を備えているので、汚泥脱水ケーキに対する水の浸透を促進し、汚泥スラリーの形成を極めて短時間に行わせると共に、汚泥微粒子の粒径を極めて小さくできるので、安定な汚泥スラリーを形成できる。
【００３３】
本発明の汚泥スラリー製造装置で生成された汚泥スラリーは元の汚泥と同程度の極めて微細な汚泥微粒子を含んでいる液体であるので、これを堆肥等の緑化基盤構成材料と混ぜ合わせると緑化基盤構成材料のベヒクルとして働き、団粒剤の添加効果と相まって、極めて性能の良い法面吹付け用の客土を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の汚泥スラリー製造装置の一部断面側面図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ線による縦断面図である。
【図３】  攪拌羽根部材の拡大斜面図である。
【図４】  攪拌羽根部材の平面図である。
【符号の説明】
４  汚泥スラリー製造装置
５  撹拌槽
２２  突起
２３  回転軸
２４  回転羽根部材
２４−２  撹拌ブレード
【図１】
0003762950.tif 000002
【図２】
0003762950.tif 000003
【図３】
0003762950.tif 000004
【図４】
0003762950.tif 000005