JP3680017B2

JP3680017B2 - 汚泥の再生処理方法

Info

Publication number: JP3680017B2
Application number: JP2001275184A
Authority: JP
Inventors: 卓哉小田原; 一志青滝
Original assignee: 株式会社熊野技建
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2021-09-11
Also published as: JP2003080050A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本出願人が先に出願した「汚泥の再生処理方法（特願２０００−２５０７３３）」に関連する発明であり、汚泥や各種添加材料の連続投入（供給）と、そこで完成された再生骨材（再生材）の連続排出を可能とした再生処理装置（混練ミキサー）を用いた汚泥の再生処理方法に関する。
【０００２】
より詳細には、前記ミキサーを用いて、粘性を有する微粒分の集合体であって一般的に「泥」と呼ばれるもの、具体的には、建設現場から発生する汚泥や製砂工場および採石場において製品を水洗いする過程で発生する汚泥、また、上水道汚泥の砂分を除去した後の残さ物である汚泥、脱水ケーキなどを解泥した汚泥を、セメント系固化材や生石灰、土などとともに混練することにより、粒形において表面が滑らかな球形を成す再生骨材を製造するものであって、汚泥に添加する材料として石炭灰や下水道汚泥焼却灰などの粉状或いは顆粒分を含むものを加えることによっても同様な再生骨材を製造可能とした装置（混練ミキサー）を利用して汚泥および他の産業廃棄物を混合して行なう汚泥の再生処理方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
下水道汚泥などの有機系汚泥を除いた有害物質を含まない「無機系汚泥」と呼ばれるものの処理方法としては、汚泥にセメント系固化材や石灰を混合して含水率を下げた後に管理型埋立て処分場に持込んで廃棄処分を行なうか、各種固化材の混合比率を上げて改良土化した後、盛土材として再利用する方法が知られている。その他にも、特殊な薬品を加えて生コンに似た性質をもたせた「ドロコン」などの製品も一部公共工事で使用されている。また、最近ではそうした汚泥と各種添加材料の混練・造粒機械装置の進歩により、汚泥に対して上述したセメント系固化材や石灰に加え、特殊凝集剤等を使用して骨材化したものを路盤材として再利用する方法も見受けられるが、コストが高く事業化されている例は少ない。また、これらの再生方法によって造られた再生材は、限られた用途、例えば埋め戻しや盛土施工にしか使用できないという難点がある。
【０００４】
また、製砂工場や採石場において製品を水洗いする過程で発生する汚泥については、フィルタープレス等の圧縮減容機にかけて脱水ケーキとした後、同工場内で埋め立て処分されるか管理型埋立て処分場において廃棄処分されているのが一般的である。また、最近では各メーカーにおいて脱水ケーキを解砕、解泥した後に適量の水と固化材などを加えて混合し、路盤材等に再資源化するための機械装置が開発されているが、機械装置本体が高額であるとともに、出来上がった再生材は限られた用途にしか再利用できない、付加価値が低い、採算ベースに合わないという現実を抱えている。
【０００５】
一方、上水道汚泥は貯水池の水を濾過する過程で発生し、その処分方法は、天日を利用した乾燥処理を行なって含水比を下げた後、管理型最終処分場において埋立て処分されているのが一般的である。
【０００６】
汚泥に関するその他の再資源化方法として、汚泥をロータリーキルン等で焼成し、造粒させたものをドレーン材や基盤材として再利用している事例もあるが、高温高圧によるエネルギー消費量が高いことに起因して処理コストが高くなり、必然的に再生材も非常に高価なものになるという問題がある。
【０００７】
また、汚泥の再生処理装置に目を向けると、本発明と同様の目的で開発された汚泥の再生処理装置には、大別して３種類のものが開発されている。
一つは縦長の円筒形をした装置の上部より汚泥を投入し、装置内部を自然落下させる過程においてセメント系固化材や高分子凝集剤を吹付け、撹拌・混合、造粒させるものである。この方式によれば、汚泥の連続投入と出来上がった再生材の連続排出を実現しているように思われるが、完成された再生材は非常に柔らかく、変形をし易い。故に良好な強度発現までに数日間の養生期間を設ける必要があり、骨材としての製品化までには時間を要する。また、機械装置から排出された再生材を放置しておくと、そのままの形で固形化し、全体が固まってしまうという欠点がある。いわゆる大仏様の頭が出来上がる状態となってしまう。
【０００８】
二つ目の汚泥の再生処理装置は、二軸式ミキサーを応用進化させたパドル式ミキサーを使用するものである。これは横長の筒型をしたものの内部に、ひとつ或いは複数の軸を通し、それぞれの軸に撹拌用の羽根を取付け、それが回転しながら汚泥とセメント系固化材を混合させると同時に、汚泥再生材を排出口へと送り出す仕組みになっている。排出口側を若干高い位置にして傾斜を設けたものが一般的である。この方式でも材料となる汚泥の連続投入と再生材の連続排出を実現しているように思われるが、完成された再生品は非常に柔らかく、ほぼ土状であって、固形化された造粒物は殆ど見られない。一般的に改良土と呼ばれるものを製造するために用いられている。
【０００９】
三つ目は、連続投入・連続排出型ではないが、回転パン型ミキサーの器を利用したものである。この機械装置の特徴は、器の底と水平になるような腕を設け、そこにスタビライザーを取付けてあることである。スタビライザーの設置目的は、脱水ケーキを解泥しながらセメント系固化材と汚泥を混合させることにある。また、この機械によれば、腕やスタビライザーの回転方向を正逆回転可能にしており、これにより再生材をこねる、または球形に整形する働きを持たせている。完成された再生材は非常に柔らかい造粒物であり、骨材として使用するには数日間の養生期間が必要である。一つ目の例に挙げたものと似たような再生材が出来上がる。
【００１０】
本発明の目的と合致した連続投入・連続排出型混練ミキサーに関する従来の技術は上記までのものが主流であるが、実用化には様々な問題点を抱えている。
【００１１】
さらに下水道汚泥については一部コンポストなどの肥料化が見られるものの、それを焼却した際に発生する焼却灰の処理については、有害物質が溶出しないようにコンクリート固化を施し、管理型最終処分場で埋め立て処分を行なっている自治体が殆どである。有効な再資源化方法について、確立されたものがないのが現状である。また、コンポストにみられる肥料化についても、その受け皿である農家や市場の需要と供給量は不均衡であり、かつ、下水道汚泥中に含まれる有害物質などの問題から、今後は焼却処理に移行していくことが予想されている。
【００１２】
また、火力発電設備を有する工場などから排出される石炭灰は、セメント原料や路盤材としての有効利用が一般的に知られているが、排出量が莫大なものであるために全量を有効利用するには至っていない。排出量と再生材使用量とのバランスが重要視され、現在その有効利用方法に関する開発競争が最も盛んに行なわれている産業廃棄物のひとつといえる。
【００１３】
全国各地における埋立て処分場は満杯状態であり、残存年数も残り僅かであるが、新規に処分地を確保することは非常に困難である。また、下水道汚泥焼却灰などの焼却灰や石炭灰などの大量の粉分を含む廃棄物は粉塵問題により、地域住民から特に疎まれている廃棄物の一つといえる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的とするところは、全く新しいタイプの汚泥や各種添加材料の連続投入（供給）と再生材の連続排出を可能とした連続投入・連続排出型混練ミキサーによって上記従来例の欠点を解消し、また、この混練ミキサーを使用して汚泥を主原料とした建設関連資材等を製造することにより、現在までに行なわれてきた最終処分や限られた用途にしか使用できない再資源化方法を見直し、幅広い分野において利用可能な再生品を製造することのできる汚泥または汚泥とその他廃棄物を混合させたものの再生処理方法を提供することにある。
【００１５】
また、これにより、汚泥再資源化率の向上が期待できることによって埋立て処分場の延命効果が期待出来る。さらに汚泥や汚泥とその他廃棄物を混合させた再生骨材と既存のＲＣ砕石をブレンドすることによって、再生材のみで構成された「上層路盤材」を製造可能になる。このことは、従来から上層路盤材の原料として使用されている天然採石の使用量を減少させると同時に、自然環境の保護にも貢献できることを表している。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、粘性を有する微粒分の集合体である汚泥を再資源化するために、盥状の器（２）内に設けた撹拌用の羽根（３）を水平回転させることにより混練を行なう回転パン型混練ミキサー（１）を使用して汚泥を再生処理する方法であって、前記器（２）の外周側壁に排出口（６）を設け、その器（２）の上端開放部から前記汚泥および各種添加材料を連続的に投入して前記羽根（３）の回転により再生材を製造し、その再生材を同じく羽根（３）の回転により前記排出口（６）から連続的に排出してなるもので、前記器（２）内に製造された再生材が入っている状態で、新たな汚泥および各種添加材料を投入してなることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明は、前記混練ミキサー（１）の器（２）内に、前記汚泥や各種添加材料とともに石炭灰や下水道汚泥焼却灰などの粉状或いは顆粒分を含む廃棄物を投入してなることを特徴とする。
なお、これら複数の廃棄物を組み合わせて一つの再生材に転換させることはゼロエミッションの観点からみても、非常に有意なことである。
【００１９】
なお、上記の課題を解決するための手段に記載された括弧内の記号は図面および後述する発明の実施の形態に記載された記号に対応するものである。
【００２０】
本発明によれば、回転パン型混練ミキサーの器の外周側壁に排出口を設けたので、汚泥等の各種添加材料の連続投入（供給）と共に、完成された再生材の連続排出を行なうことができる。ちなみに、本出願人が先に出願した「汚泥の再生処理方法（特願２０００−２５０７３３）」は、排出口を持たないバッチ式であるため、連続排出を行なうことはできない。
【００２１】
バッチ式の場合は、１回の混練を終了する毎にパン型ミキサーの底にある排出口を開放し、ミキサー内を空にしてから新たな材料を供給するシステムとしていたが、本発明に係る混練ミキサーは、底ではなく、器の外周側壁に排出口を設けたので、連続投入および連続排出の双方が可能である。
【００２２】
これは、回転パン型ミキサー内に汚泥を含む各種材料が連続供給されることと、球状化によって容積が増していくことによって、その材料位が徐々に上昇していく自然原理を利用している。回転パン型ミキサーを真横から見ると横長の長方形に見える。この上辺（器の外周側壁の天端にあたる部分）の一部分を凹ませたり、或いは、底辺から上辺の間に穴を開けることによって、そこからオーバーフロー分が順次排出されていくという単純な原理を応用したものである。
【００２３】
ただし、球形、かつ、製造直後においてもある程度の強度を有する汚泥再生骨材を完成させるためには、ミキサー内における再生骨材の滞留時間を考慮する必要があり、それは排出口の面積や材料の供給量によって調整しなければならないとともに、器内に製造された再生材が入っている状態で、新たな汚泥および各種添加材料を投入する必要がある。
【００２４】
また、本発明に係る混練ミキサーによれば、既存の回転パン型混練ミキサーの底に排出開口部を設ける必要がなく、ミキサーの天端から底に向かって排出口を設け、それをスライド調整出来るような方法で開閉式にしておけば、普及段階における機械本体の製造コストや販売価格を下げることも可能である。
【００２５】
また、本発明によれば、ミキサー内に既に完成された再生骨材を残したまま新たな材料供給を行うことにより、投入した材料を極めて短時間で、粒形において表面が滑らかな球形を成す再生骨材を製造することが可能になる。
【００２６】
また、本発明によれば、泥に石炭灰や下水道汚泥焼却灰などの粉状或いは顆粒分を含む廃棄物を加えることによっても、同様な再生骨材が製造可能であると共に、これら廃棄物をも再利用することができる。
【００２７】
なお、本発明は「ドロ団子」の製造原理を機械的に模倣することを出発点として開発されている。
ドロ団子の作り方に関して、柔らかいドロ団子を球形に整える作業を具体的に説明すると、先ず、おにぎりを作る要領で核となるものを作る。それを右手のひらに乗せ、円を描くように手のひらを返していく。この時、ドロ団子を撫でる様に、転がす様にするのがポイントである。また、落下するドロ団子を今度は左手のひらで受け、同様に円を描くように手のひらを返していき、また右手のひらでそれを受ける。この作業を繰り返しつつ、途中、サラ粉（さらさらした粉）をまぶしながら握り締め、再度同じ作業を繰り返す。この一連の作業を繰り返すことによって、球形をした硬いドロ団子が完成される。また、途中でひび割れや欠損が生じた時には、加水を行ない、その部分にサラ粉を補充してやることによって球形ができる。
【００２８】
そうしてある程度の強度をもったドロ団子は、今度は片方の手のひらに乗せられ、もう一方の手で覆われた状態で回転運動を与えられる。それからさらにサラ粉（さらさらした粉）をまぶしていき、大きなドロ団子に仕上げていく。この時、最初にドロ団子を乗せた手のひらは固定されていて、後から上に乗せた方の手のひらを回転運動させる。回転中はドロ団子に対してある程度の「押える力」を加えて圧縮しながら回転させると硬いドロ団子ができる。また、ドロ団子は常にそれぞれの手のひらと点で接している。
【００２９】
回転パン型混練ミキサーでは、ドロ団子を丸める役割（手のひら、手の動き）を球状化された再生骨材が担う。まず、稼働中の回転パン型ミキサーの中に新たに汚泥などの材料が投入されると、既に造られている無数の球状化物によって直ちに細かく分散され（特願２０００−２５０７３３、請求項２参照）、骨材間隙に入り込む。球体を三次元的に並べたときにできる球体間隙を想像すれば、そこに核となる母体が出来ることを理解することができる。球体間隙は大小の差こそあるが、形はほぼ均一であり、そこには必ず空隙が存在している。さらに、汚泥などとともに投入された土の中に含まれている小石や砂粒などがそのまま核となるケースもある。いわば、これがおにぎりを作るための最初の過程である。やがてそれらは回転パン型ミキサーによって作られた再生骨材の流動的な流れ（この流れが円運動を描く手の役割を担っている）のなかで、互いにくっつき、成長を始め、それぞれが不完全な造粒物となっていく。無数の不完全な造粒物は、既に球状化されている再生骨材間隙の間を縫うように動いていくことで球状化されていく。不完全な造粒物に見られる凸部分は、球体間隙からはみ出してしまうが、周囲に存在している再生骨材の重量により、あるものは圧縮され、あるものは削られて球体へと変化していく。また、回転パン型混練ミキサーの撹拌作用によって再生骨材全体、或いはその一粒一粒に運動が与えられ、力が加えられると、球形に近いものは自転により加えられた力を分散させ、その影響を受け難くなるが、凸部分が存在すれば、そこで自転に支障を来たし、加えられた力がその部分に集中し、結果的に変形を来たし、球状化されていくことになる。
以上が回転パン型混練ミキサーを使用した場合における球状化の原理である。
【００３０】
また、製造直後においてもある程度の強度を有する再生骨材が製造可能な理由は、以下のように説明できる。
ドロ団子を作るときに圧縮力を加えながら回転運動させることによって硬いドロ団子が出来ることを先記したが、このドロ団子を押え付ける力は、ドロ団子の円滑な回転運動（自転）を妨げる「抵抗」とも言い換えることができる。回転パン型混練ミキサー内にあって再生骨材全体の円滑な流れや個々の回転運動（自転）を阻害する要因は、再生骨材自体の「重量」や器の内壁、底板、中心シャフトなど、再生骨材に触れる全てのものが、そうであるといえる。回転パン型混練ミキサー内にある全ての再生骨材重量は鉛直方向に働いている。これに対して撹拌用羽根３は水平方向に運動しているため、そこでは常に抵抗力が生まれている。これが円滑な流れを阻害する「抵抗」である。実際には目視で確認することは困難な抵抗力であるが、そこには確実に抵抗力が存在している。また、骨材形状が球状であるために、大小の如何を問わず球体と球体が衝突したときには必ず点で接するという自然原理により、再生骨材はこれらの抵抗力を「点」で受けることになり、しかも、自転によりその作用点を絶えず変化させているために、球状化するとともに再生骨材の一粒一粒に良好な「締固め」が行なわれ、製造直後においてもある程度の強度をもった再生骨材が製造されるのである。
【００３１】
以上のふたつの理由により、連続式を達成しようとする時の回転パン型混練ミキサー内には、再生骨材を残したまま新たな材料供給を行わなければならない。すなわち、本発明に係る混練ミキサーを使用して再生処理方法を行なうことによって、汚泥から再生材を効果的に製造することができるのである。
【００３２】
ちなみにパドル式ミキサーなどは、重力に逆らい、鉛直方向とは逆方向へ材料を掻き揚げる工程があるために、材料自重（＝抵抗力）が強制的に排除されてしまっている。球状化や出来上がり直後の強度に難点を抱える原因はこのためである可能性が高い。
【００３３】
このように特に加熱・加圧処理を行なうことなく、しかも簡易な方法で、泥をある程度の強度を有する球形状の再生品にすることができるので、製造直後或いは数時間で路盤材やドレーン材、或いは植生基盤材などの各種建設用資材や骨材として再資源化することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の連続投入・連続排出型混練ミキサー１の実施形態を、図１および図２に示す。これは、粘性を有する微粒分の集合体である汚泥を再資源化するために、盥状の器２内に設けた撹拌用の羽根３を水平回転させることにより混練を行なう回転パン型混練ミキサーである。そして、その特徴は、器２の外周側壁に排出口６を設けたことである。これにより、器２の上端開放部から汚泥および各種添加材料を連続的に投入して羽根３の回転により再生材を製造し、その再生材を同じく羽根３の回転により排出口６から連続的に排出することができる。
【００３５】
この混練ミキサー１（例えば、トンボ日工商事株式会社製のモルタルミキサー「スピニィ」など）は盥状の器２を有していて、器２の中心部にある１本の円柱状の主軸４から２本（それ以上にすることもできる）の腕５が器２の底板に向かって延びていて、各腕５の先端には撹拌用の羽根３が取付けられている。各２本の腕５は長短があり、外回りと内回りの同じ向きの回転運動をし、羽根３が水平回転することにより材料を均一に混練するようになっている。なお、混練材料の供給は器２の上部から投入することによって行い、完成品（再生材）の排出は排出口６から自動的に排出される。また、外回り用の腕５に取付けられた棒状の部材は、器２の外壁の内側に付着する材料を削ぎ落とすために設置された削ぎ棒７である。この削ぎ棒７は、腕５に連結棒８を介して固定している。
【００３６】
本実施形態ではこの混練ミキサー１の器２の外周側壁に一箇所だけ排出口６を設けた。排出口６の形状は、撹拌用羽根３の進行方法を左から右に見た場合、左辺を短く、右辺を長めに取った。また、排出口６の上辺はミキサー天端に対して水平にした。位置は排出口６の変形四角形の最下点が外回り用の腕５に取付けられている削ぎ棒７の上端よりも若干上に来るような位置にした。
【００３７】
排出口６の形状の決定については、上記形状の他に、これを逆にした場合、上辺・下辺ともに長さの等しい横長の長方形である場合、の３つで考察を行なった。結果、再生骨材の排出が良好に行なわれるのは、前記の形状であることが判明した。確認方法は目視による排出量の差である。ただし、排出口６をスライド調整などによって開閉式にする場合には、どのような形状であっても関係はない。また、スライド調整を行なう場合、開閉方向を撹拌用羽根３の進行方向と同じ方向に向かって閉じるようにしなければ蓋と外周の僅かな隙間に再生材が入り込むので、その点は注意する必要がある。
【００３８】
本発明での実施の形態における汚泥を含む各種添加材料の供給方法に関しては、工事現場などでよく見られるカラーコーン（円錐状の器）を用意し、その先端部分を切り取って分離させたものの両方を用いた。まず、切り取った先端部分の頂上より穴をあけ、そこにロープを通し、硬く、大きな瘤が出来るように結び、吊り下げた時におけるコーン（以下、コーン小）の脱落を防止した。また、コーン本体（以下、コーン大）は切り取った部分が下になるように逆さまにして、先のコーン小に付けたロープをそこから上に向けて通すようにした。これをコーン大の上方より引っ張ることによって、切り取られたコーン小が本体に密着し材料の供給を停止することができるようにした。また、同時に、ロープの緩め具合によって材料の供給量を調整可能なようにした。
【００３９】
同様の簡易装置を４つ作り、それぞれに泥、生石灰、セメント系固化材、土を入れ、ミキサー上方に架台を組んで、それぞれを固定して実験を行なった。なお、石炭灰と下水道汚泥焼却灰を用いるときは、土用のコーンを使用してそれぞれ実験を行なった。
【００４０】
汚泥の供給装置にカラーコーンを使用した理由は、コーン小先端部分を上にして、コーン大と突き合わせ、密着させたときにできる器の底の状態がワイン瓶の上げ底状になるからである。これにより保管中である泥の圧密状態を緩和することができる。
【００４１】
次に、混練方法および混練手順について説明すると、先ず、所定の基本配合を前記ミキサー１の器２内に供給し、手順に従って再生骨材を製造する。それから泥、生石灰、セメント系固化材、土を連続供給していった。なお、それ以降の実験開始時には、既に完成品である再生骨材を予めミキサー１内に供給しておいて実験を行なった。
【００４２】
各種材料の投入位置については、ミキサー１内における滞留時間を考慮して、排出口６までの距離が最も長い位置にあたる、撹拌用羽根３が排出口６を通過した直後の付近に泥を投入した。それ以外の添加材料の投入位置については、撹拌用羽根３の進行方向に準じて、高い有価材料を汚泥に次ぐ位置とし、以下、順次安い有価材料、無料の材料とした。
【００４３】
連続投入・連続排出混練ミキサー１の稼働により、既に完成されている再生骨材が流動、回転運動（自転）を行なっている中に、新たに材料を投入していくと、泥は直後に分散されて球状化され始める。球状化の原理は先に紹介した通りである。また、それぞれの材料が果す役割も「汚泥の再生処理方法（特願２０００−２５０７３３）」に記述がある通りである。
【００４４】
この「汚泥の再生処理方法（特願２０００−２５０７３３）」は、バッチ式による汚泥の再生処理方法であり、各種添加材料の最適な配合割合を求めていたが、そこには有価材料の消費量を減少させるという目的も存在していた。しかし、本発明は連続式であり、よって厳密な配合割合を求める必要はない。
【００４５】
その理由は、有価材料は殆どが粉状或いは顆粒状のものであり、汚泥に付着しなかった余剰分は排出口６が高位置にあることによって再生骨材の下の方にまぎれこんでしまって殆ど排出されることもなく、また、次々と連続投入されてくる泥に絡まって、余るものがないからである。特に生石灰については、バッチ式の場合と比較して使用量が大幅に減少した。その証拠に、排出された再生骨材には、生石灰の影響により内部破裂を引き起こしたものが殆ど無いか、若しくはその数が大幅に減少している。また、再生骨材が自然冷却される過程において付着してくる消石灰も殆ど確認されなかった。なお、バッチ式において、生石灰の投入量が多かった場合には、再生骨材に消石灰が付着した。これを無くすことは非常に難しい作業であり、バッチ式においては殆ど不可能に近い。連続式を用いることにより、これの発生を防止できたということは、常に最低限度の生石灰使用量で骨材化を行なっているということを表している。
【００４６】
これにより有価材料は、投入される泥の含水比や製造中である再生骨材の状態を判断して任意に添加量を調整すれば良くなり、厳密な計測作業を行う必要性がなくなった。連続投入・連続排出型混練ミキサー１の使用により、面倒な計測作業などを行なう必要はなく、誰でも簡単に再生骨材の製造を行なうことが可能になったのである。
【００４７】
本発明に係る連続投入・連続排出型混練ミキサー１から排出されてくる再生骨材は、完成された順序や材令の新旧によらずランダムに排出されている。理想からいえば、僅かな差ではあっても旧いものから優先的に排出されるのが望ましいが、残念ながら、そこまでを完璧にコントロールするのは難しい。しかし、今回の実験で排出された再生骨材をみると、生の泥が付着したままのものや柔らかいなどの不良品と呼べるものは殆ど見られなかった。また、そのようなものが大量に排出されてきた場合には、材料の供給や排出の一時停止などを行なうことによって調整すれば問題は解決する。
【００４８】
本発明に係る連続投入・連続排出型混練ミキサー１において、粒形において表面が滑らかな球形を成す再生骨材を造るポイントは、ミキサー１の容量を過信せずに汚泥供給量をやや控え目にすることと、単位水量減少効果を担う土の割合を増やしてやることである。
【００４９】
見た目にも綺麗な再生骨材を作るには、球状化されてから排出されるまでの時間を少しでも長めに取る必要がある。したがって、投入された汚泥は直ちにバッサ状とされるのが望ましい。既にミキサー１内にある球状化された骨材により泥を分散させただけでは不十分であり、積極的に土を加えて単位水量を下げてやることが必要である。これを完全に行なうことによって、綺麗な球形をした再生骨材をつくることが可能になる。
但し、見た目にも綺麗な再生骨材が、少々歪なものと比べて付加価値が上がるのかといえば、一概にそうでもない。
【００５０】
本発明による連続投入・連続排出型混練ミキサー１を使用して再生骨材を製造するうえで、特徴的であったのは、一時的に材料供給をストップさせるか供給量を減少させる、或いは排出口６を塞ぐ、排出量を抑制するなどの工夫により、ある程度の幅をもった含水比をもつ泥に対しても良好な再生骨材ができることと、生石灰やセメント系固化材等の使用量はバッチ式時と比較して少量の消費で済むこと、泥の処理効率が向上したことなどが挙げられる。また、最も効果的であったと考えられるのは、泥や各種添加材料の計測を行なう手間が省けたことである。
【００５１】
なお、バッチ式の場合には、大容量バッチによる泥の再生処理は困難になることが予想されていたが、この方式でいくと、ミキサー１内における再生骨材の滞留時間を長くとれば取るほど良好な骨材ができる関係上、容量に比例して泥の再生処理効率を上げることが可能になると考えられる。
【００５２】
次に、製造直後における再生骨材の締め固め強度に関して説明する。
本発明はドロ団子の製造方法を機械的に模倣することを目的として開発されたが、連続投入・連続排出型混練ミキサー１内に再生骨材を残したまま稼働させることによって、それが円滑な流動や回転運動（自転）を阻害する抵抗力となり、再生骨材の一粒一粒に良好な締固めがされることを説明している。これを応用し、ミキサー１内に、より比重の重い鉄球１個を加えて混練実験を行なった。
【００５３】
先の理屈が正しければ、抵抗力が大きくなればなるほど、さらに出来上がり強度の増した再生骨材が製造可能になる筈である。ところが、混練ミキサー１の底に付着した泥やその他の材料を締め固める効果の方が先に現れてしまい、徐々に底が嵩上げされきて、撹拌用羽根３のついた部品全体を浮き上げて混練不可能になってしまった。
【００５４】
さらに、他の廃棄物を添加する場合の意義について述べる。
泥の単位水量減少のために使用される土の代わりに、火力発電設備等を有する工場などから排出される石炭灰や下水道汚泥焼却灰などの粉状或いは顆粒分を含む廃棄物を、連続投入・連続排出型混練ミキサー１に混合・混練させて再資源化することができるが（請求項２に記載の発明）、これら複数の廃棄物を組み合わせて一つの再生材に転換させることはゼロエミッションの観点からみても、非常に有意なことである。
【００５５】
石炭灰は火力発電設備を有する工場などにおいて発生する、発電のために石炭を燃焼させた後に残る焼却残さ物である。各施設によって要求発電量、つまりそれを得るための火力に違いがあるために、その性質を個々に述べることは難しいが、現在では概ね２種類の性質に分けられる。
まず、従来からみられる、石炭が完全燃焼されていない類いの石炭灰については、黒色または暗褐色のものが多く、粉状の灰の中に顆粒分を含んでいる場合が多い。この顆粒分は、不完全燃焼率が高いほど大量に発生する。
もう一方の石炭灰は、燃焼中に石灰成分を加えたものであり、比較的新しい火力発電設備を有する場所から排出される。また、その形状はパウダー状であって灰色をしている。この石炭灰は、非常に強い自硬性を有するという特徴を持っている。
【００５６】
主な電力会社が有する火力発電所一箇所における石炭灰の年間発生量は１０万ｔ以上であるといわれている。その有効利用方法としてはセメント原料としての再利用や、自硬性の強いものは路盤材へと転換されているが、全発生量から見た有効利用率は高いとはいえない。これは、年間発生量が多過ぎることに起因している。
また、石炭灰は国内産炭、外国産炭によっても性質が異なるため、いつも同じ様な性質を有しているのかといえばそうではなく、全ての石炭灰が再利用可能という訳ではない。大半が埋立て処分場などにおいて廃棄処分されているのが現状である。
【００５７】
下水道汚泥焼却灰は、公共下水道などに堆積した汚泥を凝集沈殿させたものをロータリーキルンなどで焼却した後に残る焼却残さ物である。形状は赤褐色のパウダー状であり、現在、殆どの自治体で管理型最終処分場において埋立て処分されている。
【００５８】
本発明に係る連続投入・連続排出型混練ミキサー１を用い、汚泥に前記したような粉状を呈する産業廃棄物を混合させて再生骨材を製造する場合、共通の特徴が現れる。
一つ目は、泥の単位水量減少効果を担う土の代用として粉状のものを使用し、かつ、土を全く使用しなかった場合においては早期球状化が困難になることであった。この理由は、バッチ式においては材料の供給量やバッチ内の単位水量を規定出来、また混練時間の調整によっても球状化を実現させることが出来たが、連続投入の場合には、再生骨材の排出がランダムに行なわれているためにミキサー１内における各種材料の残存量にバラツキが生じたからである。これは石炭灰で特に顕著になって現れた。もう一つは、湿った粉状のものがミキサー１の底に堆積していき、それがそのまま締め固められてしまうことである。
【００５９】
こうした問題を一度に解決する方法は、まず、粉状のものだけで再生骨材を製造するのではなく、ある程度の土を使用することにある。
一般的に土と呼ばれるものの中には、微細な粒子から石つぶてまで、様々な粒度をもつものが混在しており、それぞれに比重差が存在している。特に石は比重が重いため、混練ミキサー１内の底の方を流動しようとする傾向があり、それが底に堆積しようとする材料を削ぎ取ってくれる働きがある。また、土には様々な粒度をもつものが混在していることによって、それぞれが違った大きさをもつ再生骨材の核となり得る。均一な粒度をもったパウダー状の材料を利用して、僅かの時間で核をつくるのは困難である。そこで、先に核となるものを用意しておいてやるのである。これが土に混在している大小様々な個体である。
【００６０】
上記のような粉状を呈する産業廃棄物を用いて再生骨材を製造した場合、粉の色によってそれに準じた色彩をもつ再生骨材が製造可能になる。また、粉状であることが有意に作用して微細な粒子が骨材表面を覆い、土のみを使用した場合における再生骨材よりも見た目が綺麗な再生材が製造可能である。したがって、これらを使用して球状化させた再生骨材は景観用の敷き砂利としても有効利用が可能である。
【００６１】
また、敷き砂利としてではなく、一般の路盤材として使用する場合においても有効な原材料となり得る。
【００６２】
以上のような、粉状を呈する産業廃棄物と泥を組み合わせることによって製造される再生骨材の製造方法についても、混練方法などに大きな変更はなく、盥状の器２に設けられた撹拌用の羽根３が水平回転することにより混練を行なう連続投入・連続排出型混練ミキサー１の、外周側壁に排出口６を設け、前記泥および各種添加材料を連続投入（供給）して再生骨材を製造するときに、ミキサー１内に再生骨材を残したまま混練を行ない、また、その再生骨材の連続排出を可能とする連続投入・連続排出型混練ミキサー１を使用して製造を行なう。
また、景観用の敷き砂利として再利用する目的がない場合は、粉状のものと土を混合して保管、供給しても差し支えない。
【００６３】
（実施例）
本発明に係る連続供給・連続排出型混練ミキサー１を使用して実験を行なった。この実験は、製砂プラントから排出される汚泥を主原料とした関係上、同一敷地内での実験・実施を行なった。汚泥は産業廃棄物として位置付けられており、発生場所からの搬出は原則的に禁止されている。発生場所から外部への搬出に際しては、含水比を下げ標準ダンプトラックへの積載が可能であり、且つ、搬送中の振動による練り返し等が起こらない状態にする必要がある。本発明では基本的に泥の上水を除去した程度の、生に近い状態での泥を使用するため搬出に適した荷姿にすると不具合が生じることから発生現場内での実施を行なった。
【００６４】
主原料となる泥は、製砂プラントから排出されたものを使用し、土は製砂原料となる残土をふるいわけた１８ｍｍ以下の粒度のものを使用した。また、石炭灰や焼却灰については安定的に入荷される体制が整っていないことから、実験サンプルを入手して実験を行なった。
【００６５】
泥やその他の原材料、生石灰や固化材、土などは、連続投入・連続排出型混練ミキサー１の上部に設けた各保管庫に収納される。各々の保管庫の底は弁を設けて開閉できるようにするとともに、それを利用してミキサー１への供給量を調節可能とした。また、保管中の材料の圧密状態を避けるため、保管庫の底部分を上げ底となるようにし、材料の供給は各材料の自重を利用した自然落下方式を採用した。また、各種材料の落下地点は、ミキサー１内の指定された箇所に落ちるようにした。
【００６６】
供給に関しては、泥と土、固化材を常に定量供給させることが大切である。それぞれの材料の供給量の決定は弁の開き具合によって調整を行なうが、土に関しては、泥に対して２〜４倍程度の量の供給を行う方が良い。これにより早い段階で球状化が達成可能になる。また、生石灰は材料に湿り気が多いときを見計らい任意に供給し、逆に、再生材が粉っぽく、球状化が遅い場合は加水によって調整を行なう事で、良好な再生骨材を製造可能である。
【００６７】
また、その他の注意点として、生の泥が骨材に付着したような不良品が排出される割合が高くなった場合には、供給口や排出口６を一時的に閉じたりすることで、この問題は解決できる。
【００６８】
連続投入・連続排出型混練ミキサー１から排出される再生骨材は、完成状態になってからの新旧によらず、ランダムに排出されてしまうが、ミキサー１容量に合った供給を行なうことで、不良品の発生率は大幅に改善できる。さらに、細かい再生骨材を集中的に製造しようとする場合は、排出口６を断続的に閉じ、混練時間を長くすることによってそれが可能になる。また、排出直後の再生骨材は、既にある程度の強度を有しているため、直ちにふるいわけ工程へと移すことが可能であり、遅くとも数時間の後には製品として出荷可能である。
【００６９】
また、ミキサー１容量を小さくし、且つ、大量の泥を投入したい場合（小さなミキサー１で短時間に大量の泥を処理したい場合）には、このミキサー１二つを段違いに設置して、上のミキサー１から排出された再生骨材を下のミキサー１で受けることによって大幅に混練時間が伸び、ほぼ完璧な再生骨材を製造できるようになる。
【００７０】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、回転パン型混練ミキサーの器の外周側壁に排出口設けたので、汚泥等の各種添加材料の連続投入（供給）と共に、完成された再生材の連続排出を行なうことができる。
【００７１】
これにより、これまで産業廃棄物として埋立て処分に依存していた粘性を呈する微粒分の集合体であって一般的に「泥」と呼ばれているものや石炭灰、焼却灰などの粉状或いは顆粒分を含む廃棄物をほぼ全量有価物として再利用することが可能になる。この再生材の利用範囲は広く、例えば路盤材やドレーン材、或いは植生基盤材などの各種建設資材や骨材として再資源化することが出来ることのほか、庭園用敷き砂利やコンクリート二次製品用骨材などにも利用可能である。
【００７２】
また、上記産業廃棄物を再生処理することにより埋立て処分場の延命効果を期待できる。しかも、完成された汚泥再生骨材をＲＣ砕石とブレンドすることにより、既存の天然採石を利用した上層路盤材の代替材としても有効に機能し、天然採石の採取量の減少にも貢献できることから、自然環境の保護にも貢献出来る。
【００７３】
また、本発明によれば、ミキサー内に既に完成された再生骨材を残したまま新たな材料供給を行うことにより、投入した材料を極めて短時間で、粒形において表面が滑らかな球形を成す再生骨材を製造することが可能になる。従って、生産性を向上させることができる。
【００７４】
さらに、本発明によれば、泥に石炭灰や下水道汚泥焼却灰などの粉状或いは顆粒分を含む廃棄物を加えることによっても、同様な再生骨材が製造可能であると共に、これら廃棄物をも再利用することができる。これにより、各種廃棄物の有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る連続投入・連続排出型混練ミキサーの実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す実施形態の器部分を示す斜視図である。
【符号の説明】
１連続投入・連続排出型混練ミキサー
２器
３刃根
４主軸
５腕
６排出口
７削ぎ棒
８連結棒

Claims

粘性を有する微粒分の集合体である汚泥を再資源化するために、盥状の器内に設けた撹拌用の羽根を水平回転させることにより混練を行なう回転パン型混練ミキサーを使用して汚泥を再生処理する方法であって、
前記器の外周側壁に排出口を設け、該器の上端開放部から前記汚泥および各種添加材料を連続的に投入して前記羽根の回転により再生材を製造し、その再生材を同じく羽根の回転により前記排出口から連続的に排出してなるもので、前記器内に製造された再生材が入っている状態で、新たな汚泥および各種添加材料を投入してなることを特徴とする汚泥の再生処理方法。
前記混練ミキサーの器内に、前記汚泥や各種添加材料とともに石炭灰や下水道汚泥焼却灰などの粉状或いは顆粒分を含む廃棄物を投入してなることを特徴とする請求項１に記載の汚泥の再生処理方法。