排泥処理用混練装置及びそれを用いた排泥処理方法
【課題】混練装置及び排泥処理方法として、排泥の固化処理を効率よくかつ安定して行うことを可能にし、工事現場で発生する排泥の減容化や減量化を図る上で好適なものにする。
【解決手段】セメントを含む排泥を取り入れるとともに、該排泥に所定割合で凝集剤液を混練して略カンテン状の凝集物に処理する混練装置２５において、内部の回転軸４６に対して軸一端側から軸他端側に向けて受入用スクリュ４７、攪拌翼４８又は攪拌用スクリュ、排出用スクリュ４９を順に軸装している装置本体４０と、回転軸用の駆動手段５０と、装置本体４０のうち一端側に設けられて前記排泥をほぼ定量づつ受入スクリュ４９側へ吐出移送可能にする定量供給手段４２と、前記凝集剤液を装置本体４０内に導入する凝集剤液用の注入口７０とを備えている。
【解決手段】セメントを含む排泥を取り入れるとともに、該排泥に所定割合で凝集剤液を混練して略カンテン状の凝集物に処理する混練装置２５において、内部の回転軸４６に対して軸一端側から軸他端側に向けて受入用スクリュ４７、攪拌翼４８又は攪拌用スクリュ、排出用スクリュ４９を順に軸装している装置本体４０と、回転軸用の駆動手段５０と、装置本体４０のうち一端側に設けられて前記排泥をほぼ定量づつ受入スクリュ４９側へ吐出移送可能にする定量供給手段４２と、前記凝集剤液を装置本体４０内に導入する凝集剤液用の注入口７０とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理対象が地盤改良等で発生した排泥のうち、特に再利用し難いセメントを含む排泥を工事現場にて連続的に固化処理する上で好適な排泥処理用混練装置及びそれを用いた排泥処理方法に関する。なお、本明細書において、「セメント」はセメント系改良材を意味し、セメント類似物質を含む広義なものである。「凝集剤液」は凝集剤を水などに溶解したものを意味し、通常は凝集剤と助剤と水とで構成されている。
【背景技術】
【０００２】
地盤改良工法では、セメント系の改良材を地盤に貫入したり引き抜かれる撹拌軸に沿って供給し地中に噴射して原位置土と混合し地盤強度を改良することがある。この工法では、地中に噴射された改良材のうち、一部が撹拌軸に沿って地表側に軸周りの土などと共に上昇排出される。この排泥は、セメントを含むために、一般的には再利用されることなく産業廃棄物として搬出処理されている。
【０００３】
以上のような排泥は、含水比が高いため容量が増し、その分運搬費がかかり改良施工費に対する産廃処理費が割高なものとなっている。対策としては、排泥から水分を簡単に脱水したり分離できれば、水の再利用が可能となるだけではなく、脱水後の残滓も減容化されるため運送総量の減少により運搬経費も安価となる。ところが、従来の脱水装置ないしは分級装置としては、フィルタプレスがあるが、この装置を用いた脱水や分離方法だと、フィルタにセメントが固着するため、目詰りが発生し、脱水能力の低下とメンテナンスに煩わされ、装置そのものが大きく広い設置場所を必要とする。
【０００４】
これに対し、下記特許文献１の泥水分離方法は、泥水に凝集剤及び分離剤を添加して攪拌し、前記泥水中の泥を固まりにした後、固まりとなった泥を通さず、水を通す水抜き部に前記泥水を通して泥と水とを分離するものである。泥水分離装置としては、泥水を収容可能な箱体に、泥が固まりとなった状態の泥水を内部に導入するための導入部と、水を通し、前記泥の固まりを通さない水抜き部と、内部に圧縮空気を供給する供給手段と、箱体の内外にわたる空気の流通を可能にする空気流通部とを設けたものである。また、前記水抜き部は箱体の側面に設けられており、この側面が下向きに近づくように箱体を傾斜させる傾斜装置を用いて水抜きを行うようになっている。
【特許文献１】特開２００４−３３７７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上の特許文献１の方法及び装置では、泥水が本発明の排泥に相当しているが、この排泥と凝集剤及び分離剤とを混ぜる手段としてミキサー車を用いているため、排泥の性状に応じた適切な混練処理が期待できず、処理対象の泥水や排泥を略カンテン状の凝集物に処理できたとしても、該凝集物の性状が大きくばらつき、それに起因して水抜き部を構成している網状体の網目の設定が難しく水抜き度合いなどが不安定になる。脱水ないしは分級装置では、凝集物の性状が安定していないことに加え、凝集物を箱体に入れ、該箱体を傾斜させて圧縮空気や重力により水を抜くようにしているため作業効率が悪い。
【０００６】
本発明は以上のような課題を解決するものである。その目的は、排泥の固化処理を効率よくかつ安定して行うことを可能にし、それにより工事現場で発生する排泥の減容化や減量化を図る上で好適な混練装置及びそれを用いた排泥処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、請求項１の発明は、図面の例で特定すると、セメントを含む排泥を取り入れるとともに、該排泥に所定割合で凝集剤液を混練して略カンテン状の凝集物に処理する混練装置２５において、内部の回転軸４６に対して軸一端側から軸他端側に向けて受入用スクリュ４７、攪拌翼４８又は攪拌用スクリュ、排出用スクリュ４９を順に軸装している装置本体４０と、前記回転軸４６を回転するモータ等の駆動手段５０と、前記装置本体４０のうち一端側に設けられて前記排泥をほぼ定量づつ前記受入スクリュ側へ吐出移送可能にする定量供給手段４２と、前記凝集剤液を装置本体４０内に導入する凝集剤液用の注入口７０とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
以上の排泥処理用混練装置では次のように具体化することがより好ましい。
・前記凝集剤液用注入口７０が、前記装置本体４０内を前記受入用スクリュ、攪拌翼又は攪拌用スクリュ、排出用スクリュ等の配置位置に応じて複数箇所に区分けし、該区分けされた箇所に対応して設けられ、かつ、前記凝集剤液を供給する供給配管に付設されているバルブ７１の切り替えにより選択使用可能になっていること（請求項２）、
・前記装置本体４０のうち、前記排出用スクリュ４９を配置している排出部４５が、少なくともその底面に多数の排出用スリットを形成していること（請求項３）、
・前記定量供給手段４２は、下側を前記装置本体に接続しているハウジング６０と、前記ハウジング内に回転可能に支持されて軸周囲に放射状に立設した複数の羽根６２を有するロ−タ軸６１とを有しているとともに、前記ハウジング６０が内周壁を形成している周囲部を弾性板６５により構成していること（請求項４）、
・前記定量供給手段４２は、下側を前記装置本体４０に接続しているハウジング６０と、前記ハウジング内に回転可能に支持されて軸周囲に放射状に立設した複数の羽根６２を有するロ−タ軸６１と、前記隣接する羽根同士の間に設けられて前記ロータ軸外周に近い軸側とそれより離れる外側とを画成する隔壁６６と、前記隔壁に設けられて該隔壁の内外を貫通した清掃孔６７と、前記ロータ軸６１の軸受部近傍に設けられた導入孔６８とを有し、流体が前記導入孔及び前記清掃孔より前記隔壁の内側から外側へ噴出可能になっていること（請求項５）、である。
【０００９】
これに対し、請求項６の発明は、混練手段によりセメントを含む排泥に所定割合で凝集剤液を混練して略カンテン状の凝集物に処理する混練工程と、分級手段により前記混練工程で処理された前記凝集物から水分を分離する分級工程とを経る排泥処理方法において、前記混練手段を請求項１から５の何れかに記載の混練装置２５にて構成し、かつ、前記分級手段２６や２７を前記混練装置より下段に配置して、前記混練装置で処理された前記凝集物を直接又はシュート等を介して落下作用にて前記分級手段側へ移送することを特徴としている。
【００１０】
以上の前記分級手段は、前記凝集物に振動を加えつつ水分を分離する振動式分級手段２６、及び／又は、前記凝集物ないしは前記振動式分級手段で水分の一部を分離したものを受け入れて加圧することで水分を分離する加圧式分級手段２７により構成されていること（請求項７）が好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
・請求項１の発明装置では、処理対象の排泥を定量供給手段を介してほぼ定量づつ装置本体内の受入スクリュ側へ移送するため、凝集剤液をその排泥量に合った適量づつ注入口から投入することで混練初期段階から混合ばらつきを抑え、攪拌翼で所定の粘性を持った常にほぼ均一性状の凝集物に処理でき、それにより次の凝集物から水分を分離する分級手段の水除去効率を向上したり安定した水分分離作用を維持可能にする。
・請求項２の発明装置では、例えば、処理対象の排泥性状に応じた混練処理や反応時間の長短などを考慮し、当該排泥を所定性状の凝集物に処理する上で最も適した箇所の注入口から凝集剤液を投入可能にする。
・請求項３の発明装置では、処理後の凝集物を装置本体の排出部底面に設けたスリットから落下方式で次工程つまり凝集物から水分を分離する分級工程に移送できる。
・請求項４の発明装置では、処理対象の排泥に混ざっている小石等の硬い異物が定量供給手段を構成しているハウジング内周と羽根との間に入り込んで噛み込んだ場合、弾性板が弾性変形を伴ってその噛み込み状態を解消できるようにして、定量供給手段の回転停止、及びそれに伴うモータ焼き付きなどの発生を防止できる。
・請求項５の発明装置では、定量供給手段が連続稼働により羽根等に排泥の固まりが付着堆積して、定量供給が不正確となったり凝集剤液との配合比も変ってくることから、例えば定期的に流体（気体、水、凝集剤液等）を圧送して清掃孔から噴出することで、前記堆積物を吹き払って故障を防いだり、メンテナンスを簡略化したり、定量供給を維持できる。
【００１２】
・請求項６の発明方法では、以上の混練装置の利点に加え、排泥処理操作として混練装置で処理された凝集物を次工程である分級手段に落下作用で移送するため、処理経費を抑えかつ装置構成を簡略化できる。
・請求項７の発明方法は、分級手段の具体例を特定したことに意義があり、例えば、混練装置で処理された凝集物の性状に応じて振動式と加圧式とを使い分けたり、連続処理の場合に振動式及び加圧式を併用することで効率的な固化処理を実現可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照して説明する。この説明では、全体の概要、凝集剤液、排泥処理設備及び方法、混練装置の順に詳述する。
【００１４】
（概要）図１は本発明と地盤改良工法との関係を示し、符号１はセメントミルク製造プラント、符号２は改良対象地盤の地表部GLに設置された混合撹拌装置、符号１５は排泥処理プラント（設備）である。ここで、攪拌混合装置２は、キャタピラ走行式のベースマシン３と、ベースマシン３の先端側に立設された起倒式の鉛直ガイド４と、ガイド４に沿って昇降可能な駆動ヘッド５と、駆動ヘッド５の下部に回転可能に垂設された中空の攪拌軸６と、攪拌軸６の下側外周に配置された複数の攪拌翼７とを備えている。セメントミルク製造プラント１は、サイロ８から供給されるセメント及び水道ないしは排泥処理プラント１５で生成される水の供給を受けてセメントミルクを製造する。製造されたセメントミルクは、ポンプ９によりヘッド５の直下に設けたスイベルジョイント５ａを介して攪拌軸６内の供給管に圧送され、攪拌軸６の下端側又は攪拌翼７に設けられた噴出口を通じて地中に噴出される。噴射後は、攪拌翼７で原位置土と混合され改良杭１０として造成される。
【００１５】
以上の造成作業に先立ち、改良位置の地表部付近には、攪拌軸６の貫入予定部に連絡溝１１によって連通する、いわゆる釜揚と称される排泥一時貯留ピット１２を造成し、またこの貯留ピット１２の近傍に排泥処理プラント１５を設置しておく。これにより、実施工では、改良杭１０の造成に伴い、攪拌軸２５に沿って地表部に上昇排出される排泥（セメント−水−土の混合物で、前記噴射口からの噴射量に比例した量）が連絡溝１１を通じて貯留ピット１２内に貯留される。そして、貯留ピット１２内に一時貯留された排泥は、排泥処理プラント１５に取り入れられ、該排泥処理プラントで各種処理を行うことにより、水分分離された後、ベルトコンベア１６を介してダンプトラックなどの運搬車両１７に移し替えられ、産業廃棄物として運搬車両１７により運送排出される。すなわち、排泥処理プラント１５は、攪拌混合装置１による工事量に比例して排出される排泥を現場処理により固形化し得る処理能力に設定され、前記造成作業と並行して稼働することで施工域の残土処理としても機能する。
【００１６】
また、図２は排泥処理プラントの構成を模式的に示している。排泥処理プラント１５は、設備本体２０と、設備本体２０に凝集剤液を供給するための凝集剤液製造プラント２１と、前記貯留ピット１２内に投入された複数の小型水中ポンプ２２（図では１つのみ示している）と、ポンプ２２に接続された中継槽２３と、中継槽２３内にあって、ここに集積された排泥を設備本体２０に供給する第２の水中ポンプ２４などを備えている。
【００１７】
設備本体２０には、ポンプ２４及び凝集剤液製造プラント２１から供給される排泥と凝集剤液を適宜の混合比で混練する混練装置２５と、混練装置２５の排出端下部に配置された振動式分級装置２６と、振動式分級装置２６の排出端下部に配置された加圧式分級装置２７と、これら各装置及び凝集剤液製造プラント２１、ポンプ２２や２３を連繋させつつ駆動制御するための制御盤（制御装置）２８とを具備している。なお、制御盤２８と前記各装置とは、破線で例示されるような電気信号線により接続されている。
【００１８】
ここで、貯留ピット１２内に投入されている小型水中ポンプ２２は、大型ポンプを用いる場合に比べて、移動時などの取扱い性に優れているとともに、ポンプ吸込み口の網径がφ２インチであり、第２のポンプ２４の網径φ３インチに比べて小さく、これによって排泥を吸引した時点で、排泥中に混在するゴミ、ガラ、砂利、土塊等の粗粒成分は濾過される。しかしながら、このようにすると配管抵抗が上がる。そこで、この形態では、図２の一部に拡大して示すように、配管２２ａ中にエアノズル２２ｂを挿入し、該エアノズル２２ｂ中に図示しない気体供給手段からの加圧空気を注入して空気輸送することで、ポンプ２２の駆動能力が小さくても、流動抵抗を小さくして中継槽２３まで連続輸送可能になるよう工夫されている。
【００１９】
図２の排泥処理プラントにおいて、カンテン状凝集物を形成させる為に用いられる凝集剤及び凝集方法は、一般の有機高分子凝集剤並びに無機凝集剤を使用した処理方法を用いても良いが、図９の排出部４５に示されている鋼棒材の間隔が、３〜６ｍｍに設定していることにより、形成されたカンテン状凝集物が鋼棒材の隙間から漏れることを防ぐ為に通常の脱水装置で必要とされる凝集物より、強く、大きな凝集物を形成する必要がある。
【００２０】
（凝集剤液）凝集剤製造プラント２１は、処理方法により異なるが以下に示す凝集剤液を作液することができるが、必ずしも本凝集剤液に限定されるものではない。
（１）一液型凝集剤の作液方法及び処理方法
水道水１００重量部に対し、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウムの少なくとも一種類以上の無機塩を１重量部〜５重量部の範囲で溶解した溶液にアクリルアミド／ジメチルアミノエチルメタリレート塩化メチル４級塩共重合物とアクリルアミドアクリル酸ソーダ共重合物の混合物（テルフロックTG；株式会社テルナイト社製品）を０.５重量部から２．０重量部の範囲で添加したポリマー溶液を作液する。そして、本ポリマー水溶液に含まれるテルフロックＴＧを粉末換算でセメント混じり排泥中に含まれる乾燥固形分当り０．２０〜０．４０ｗ／ｗ％の添加率になるように添加、攪拌混合し、カンテン状凝集物を形成せしめる。
（２）二液型凝集剤の作液方法及び処理方法
二液型凝集剤を用いて処理する場合の凝集剤製造プラント２１に於ける作液は、ポリマー水溶液のみの作液になる。一方で使用する無機凝集剤は、液体品であるため、そのまま、混練装置２５で添加するか、或いは、一旦、別のタンクで希釈して、混練装置２５で添加する。ポリマー溶液は、水道水１００重量部に対し、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウムの少なくとも一種類以上の無機塩を０重量部〜１．０重量部の範囲で溶解した溶液にポリアクリルアミド加水分解物、アクリルアミドアクリル酸ソーダ共重合物、（テルフロックAH、HS-916；株式会社テルナイト社製品）ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリレートの粉末品或いは逆相エマルジョン品を０．５から１．５重量部の範囲で添加し、本ポリマー水溶液に含まれる高分子凝集剤を粉末換算でセメント混じり排泥中に含まれる乾燥固形分当り０．１０〜０．４０ｗ／ｗ％の添加率になるように添加、攪拌混合し、高粘性のカンテン状物を形成せしめた後、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド溶液を０．１０から９．０重量部を添加、攪拌混合し、カンテン状凝集物を形成せしめる。
また、具体例として、上述した何れの処理方法においても１００ｍ３／１日の排泥を処理する場合には、凝集剤液が２０ｍ３程度必要となるなど、処理対象の排泥総量に比例して凝集剤液の使用量も多くなる。一般的には凝集剤液を工場で製造して現場に持ち込んでいる。しかし、以上のように使用量が多い場合には、工事現場で製造する方が品質及びコスト的に有利となる。
【００２１】
図３は凝集剤液製造プラント２１で凝集剤液を製造する手順例を示している。この製造では、最初に、水と無機塩を混合し、所要量の無機塩水溶液を作る。その攪拌時間は１０ｓｅｃ以上である。次に、無機塩水溶液に凝集剤を順次添加して溶解させる。なお、この製造では、例えば、凝集剤を急激に溶解させると、ゲル化して、いわゆるダマを作り、均一な凝集剤液にならないので、例えば、凝集剤を少しづつ無機塩水溶液に添加して、所要濃度にまで上げることが好ましい。所定濃度に達した後は、全体を攪拌しつつ養生を行う。養生時間は２時間程度であり、養生後は粘調な液となる。養生後は、排泥処理作業に連動して配管系を通じて設備本体２０側へポンプ圧送する。
【００２２】
（排泥処理設備及び方法）図４と図５は設備本体２０の具体的構造を示している。この設備本体２０では、矩形立体枠状のフレーム３０上にあって、最上段に前述の混練装置２５を配置するとともに、その先端下部に位置して混練装置の２５の長手方向と直交して振動式分級装置２６を配置し、更に分級装置２６の排出端下部に位置して該分級装置２６と略平行して加圧式分級装置２７を配置している。また、フレーム３０には、点検等で使用される階段３０ａが一側部に設けられているとともに、混練装置２５の下側スペースに制御盤２８などを配置している。なお、以上の設備本体２０は、例えば、全体を１０トントラック等に他の機材などとともに積載して搬送可能な容積・重量であり、工事現場に搬送した後、簡単な配線や配管を施すことで直ちに稼働できるよう設計されている。
【００２３】
そして、この排泥処理操作では、上記した一液型凝集剤を用いる場合、処理対象の排泥を、ほぼ定量ずつ、且つ凝集液を同時に加えつつ混練装置２５に導入して練り混ぜることで、ほぼカンテン状の凝集物に処理できる。一方、二液型凝集剤を用いて処理する場合は、処理対象の排泥を、ほぼ定量ずつ、かつポリマー水溶液を同時に加えつつ混練装置２５に導入して練り混ぜ、混練装置２５の出口部分で、無機凝集剤の水溶液を添加し、混合することにより、ほぼカンテン状の凝集物に処理できる。その後、カンテン状凝集物を後述する混合装置の排出部から下側の振動式分級装置２６に落下する。分級装置２６では、受け止めた凝集物に振動を加えて当該凝集物から水分の一部を分離しつつ、凝集物を加振方向である装置一端側から他端側へ移送して、不図示のシュート内に落下し、該シュートを介して加圧式分級装置２７に投入可能にする。分級装置２７では、分級装置２６で水分の一部を分離除去した凝集物を内部に受け入れるとともに、ピストン方式でその凝集物を圧縮して強制的に脱水することで略ペレット状の硬固化体に処理し、前開口を閉じている蓋を開操作することでその硬固化体を外部に押し出す。押し出された硬固化体は、上述したベルトコンベア１６を介して運搬車両１７側に移し替えられる。また、分級装置２６と２７で脱水された水は、各分級装置２６と２７の下方へ流下し、図示省略した水槽などに貯留された後、外部に放流されるか、或いは前記セメントミルク製造プラント１や凝集剤液製造プラント２１の水として循環使用される。以上のようにして、形態例の排泥処理方法では、処理対象の排泥がペレット状の硬固化体に処理されることによって、容積及び重量共に大幅に圧縮され、減容化及び減量化を達成できる。
【００２４】
なお、混練装置２５で練り混ぜられた直後の凝集物は、排泥が凝集剤液により緩く固化しているだけで、内部に水分が多く含まれているため、分級条件によっては泥水化したりバラバラになってしまうので、予備試験で分級の操作条件を決める必要がある。具体的には、例えば、加圧式分級装置２７の場合だと、カンテン状凝集物に急激な加圧力を加えると、水抜き用の道が固化体の内深くまで確保されず、その結果、固化体表面だけ固まり、内部が泥水化し易い。このため、この分級では、水分分離を確実にする上でプレス速度を３００ｃｍ／ｍｉｎ以下に抑えることが好ましい。この形態例では、そのようにプレス速度を抑えるため、図示のごとく２台の分級装置２７を用いることで、前工程とのタクトがとれるようにしている。この場合、２台の分級装置２７に対する振分けは、不図示のガイドシュート等で行っている。
【００２５】
（混練装置）図６と図９は以上の混練装置２５の細部を示している。この混練装置２５は、混練室を形成している装置本体４０と、装置本体４０の一側部に立設された排泥受入用ホッパ４１と、ホッパ４１の付け根部に配置されてその回転毎に一定量の排泥を装置本体４０内に向けて吐出する回転式定量供給手段４２とを備えている。
【００２６】
装置本体４０は、横長状のケーシング４３と、ケーシング４３の先端部に隔壁４４を介して連結されている排出部４５とを有しているとともに、回転軸４６をケーシング４３及び排出部４５内を前後に貫通した状態に配置している。回転軸４６は、前後の軸端側を外へ突出し、前後の軸受部にて回転自在に支持されている。回転軸４６には、ケーシング４３内において、受入用スクリュ４７と複数の攪拌翼４８とが順に軸装され、排出部４５内において、排出用スクリュ４９が軸装されている。回転軸４６は、駆動手段であるモータ５０とベルト及びプーリ等を介して回転される。排出部４５は少なくともその底面に多数の排出用スリットを形成している。つまり、排出部４５は、例えば、Ｕ字形の鋼棒材を多数用いて、各鋼棒材を３〜６ｍｍ程度の間隔を保って配列支持した構成である。なお、排出部４５には、排出量を制御する構成として、例えば、前記スリット幅を調整式にしたり、部分的に加圧することも考えられる。また、前記攪拌翼４８は攪拌用スクリュの構成でもよい。攪拌翼４８やスクリュ４７，４９並びに回転軸４６には排泥の泥などが付着し易い。その対策としては、例えば、掻落用ブラシを付設したり、翼やスクリュを孔付きに形成したり一部を網目構造にする等、適宜に工夫される。
【００２７】
また、定量供給手段４２は、図７及び図８に示されるように、通路上側をホッパ４１に接続し、通路下側をケーシング４３に連結しているハウジング６０と、ハウジング６０内に回転可能に支持されて軸周囲に放射状に立設した複数の羽根６２を有するロ−タ軸６１とを有している。そして、定量供給手段４２は、ロータ軸６１がモータ６４により所定速度で回転されると、ホッパ４１側から送られてくる排泥を、ケーシング４３内のうち、スクリュ４７側にほぼ定量つづ吐出する。すると、その排泥は、スクリュ４７により前方に送られ、攪拌翼４８により後述するようにホッパ４１やケーシング４３の適宜位置から注入される凝集剤液と練り混ぜられて略カンテン状の凝集物に処理され、次いで、排出部４５側の排出用スクリュ４９により前記した排出用スリットを通じて、排出部４５の下部に設けられている振動式分級装置２６上に落下される。
【００２８】
ところで、定量供給手段４２に供給される排泥中には、小石等の異物が混入していることもあり、それが噛み込みやモータの焼き付きの原因になったり、更に排泥がロータ軸６１や羽根６２に堆積したまま放置すると、定量供給が維持されず不正確になる。このため、従来装置では定期点検やメンテナンスを頻繁に行わなくてはならない。この点、形態例のものは以下に述べるように工夫されている。
【００２９】
すなわち、この形態例では、ハウジング６０が内側通路の上下開口及び前後端部を除く内周壁を形成している周囲部をゴム製の弾性板６５で構成している。これにより、この構造では、回転中に羽根６２と弾性板６５の間に小石などを挟み込んでも、弾性板６５が外側に弾性変形することで噛み込みを解消し、モータの焼き付きなどを未然に防止できる。
【００３０】
また、この形態例では、図７の一部に拡大して示すように、羽根６２同士の間にそれぞれ設けられてロータ軸６１外周に近い軸側とそれより離れる外側とを画成する隔壁６６を有し、各隔壁６６に複数の清掃孔６７を形成している。すなわち、隔壁６６は、羽根同士の間の空間を、ロータ軸６１側と外側とに区画している。清掃孔６７は、そのロータ軸側空間部から外側空間部へ通じている。一方、ハウジング６０は、前後端部に装着されてロータ軸６１の各端を軸受している一対のエンドプレート６３を有している。エンドプレート６３には、軸受孔の近傍に流体導入用ネジ孔６８を開口し、該ネジ孔６８にホースニップル６９が接続されている。これにより、この構造では、例えば、ホースニップル６９に圧縮空気や洗浄水用のホースを接続し、空気や水などの流体を圧送することにより、ロータ軸６１と隔壁６６との間に入り込んだ後、清掃孔６７より隔壁６６の外側へ噴出し、該噴射力により羽根６２に固着した泥等を吹飛ばすことができる。
【００３１】
ところで、以上の混練装置２５を使用する場合には、排泥に対する、凝集方法、凝集剤の種類、凝集液の添加タイミングが問題になる。これは、同じ混練条件であっても、例えば、排泥の成分や性状によっては混合不足が生じたり、過混合により却ってフロック化し、元の泥水化が生ずることも起きるからである。但し、この傾向は排泥が同一土質であるならば、ほぼ同一傾向を示す。この点、例えば上記した一液型凝集剤を用いた凝集処理方法については、以下に述べるように工夫されている。
【００３２】
すなわち、上記一液型凝集剤を用いた凝集処理例において、この形態例では凝集剤液の注入口（ノズル）として、ホッパ４１のほか、図９に示すように、装置本体４０内を受入用スクリュ４７が配置されている導入区画、攪拌翼４８が配置されている攪拌区画及び排出部４５のある排出区画の三つのゾーンに区画し、各ゾーンに対応させて凝集剤液用の注入口７０を付設し、各注入口７０を凝集剤液用供給管路に設けられたバルブ７１によって切替えることで、最適位置の注入口７０を選択使用できるようにしている。これにより、練混条件を決める場合には、例えば、ホッパ４１内の注入口７０のバルブ７１を開、他の３つを閉じて混練作業を行った結果、過混合であったら、次の前記導入区画の注入口７０に切り替え、この区画も過混合であったと判断されたら、次の前記攪拌区画の注入口７０に切り替えることにより、その土質に応じて適正な添加タイミングを知ることができ、これ以降はその位置を保つことにより、混練作業を常時安定した練り度合で行うことができる。
【００３３】
なお、以上の形態例は本発明を何ら制約するものではない。本発明は、請求項１や６で特定される技術要素を備えておればよく、細部は必要に応じて種々変更可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を適用した排泥処理方法の全体の流れを示す概略説明図である。
【図２】上記排泥処理方法の要部を模式化した概略構成図である。
【図３】上記排泥処理方法に使用する凝集剤液を作る製造手順を示す流れ図である。
【図４】上記排泥処理方法に適用される排泥処理設備を示す平面図及び正面図である。
【図５】上記排泥処理設備の背面図と左側面図である。
【図６】上記設備の混練装置を示す平面図と背面図並びに側断面図及び正面図である。
【図７】上記混練装置における定量供給手段を示す模式部分拡大図である。
【図８】上記定量供給手段の模式分解斜視図である。
【図９】上記混練装置の本体部分を示す模式平面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１５…排泥処理プラント（排泥処理設備）
２０…設備本体
２５…混練装置（手段）
２６…振動式分級装置（手段）
２７…加圧式分級装置（手段）
４０…（混練）装置本体
４１…ホッパ
４２…定量供給手段
４６…回転軸
４７，４９…スクリュ
４８…攪拌翼
５０…モータ（駆動手段）
６０…ハウジング
６１…ロータ軸
６２…羽根
６５…弾性板
６６…隔壁
６７…清掃孔
６８…ネジ孔（導入孔）
７０…注入口（ノズル）
７１…バルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理対象が地盤改良等で発生した排泥のうち、特に再利用し難いセメントを含む排泥を工事現場にて連続的に固化処理する上で好適な排泥処理用混練装置及びそれを用いた排泥処理方法に関する。なお、本明細書において、「セメント」はセメント系改良材を意味し、セメント類似物質を含む広義なものである。「凝集剤液」は凝集剤を水などに溶解したものを意味し、通常は凝集剤と助剤と水とで構成されている。
【背景技術】
【０００２】
地盤改良工法では、セメント系の改良材を地盤に貫入したり引き抜かれる撹拌軸に沿って供給し地中に噴射して原位置土と混合し地盤強度を改良することがある。この工法では、地中に噴射された改良材のうち、一部が撹拌軸に沿って地表側に軸周りの土などと共に上昇排出される。この排泥は、セメントを含むために、一般的には再利用されることなく産業廃棄物として搬出処理されている。
【０００３】
以上のような排泥は、含水比が高いため容量が増し、その分運搬費がかかり改良施工費に対する産廃処理費が割高なものとなっている。対策としては、排泥から水分を簡単に脱水したり分離できれば、水の再利用が可能となるだけではなく、脱水後の残滓も減容化されるため運送総量の減少により運搬経費も安価となる。ところが、従来の脱水装置ないしは分級装置としては、フィルタプレスがあるが、この装置を用いた脱水や分離方法だと、フィルタにセメントが固着するため、目詰りが発生し、脱水能力の低下とメンテナンスに煩わされ、装置そのものが大きく広い設置場所を必要とする。
【０００４】
これに対し、下記特許文献１の泥水分離方法は、泥水に凝集剤及び分離剤を添加して攪拌し、前記泥水中の泥を固まりにした後、固まりとなった泥を通さず、水を通す水抜き部に前記泥水を通して泥と水とを分離するものである。泥水分離装置としては、泥水を収容可能な箱体に、泥が固まりとなった状態の泥水を内部に導入するための導入部と、水を通し、前記泥の固まりを通さない水抜き部と、内部に圧縮空気を供給する供給手段と、箱体の内外にわたる空気の流通を可能にする空気流通部とを設けたものである。また、前記水抜き部は箱体の側面に設けられており、この側面が下向きに近づくように箱体を傾斜させる傾斜装置を用いて水抜きを行うようになっている。
【特許文献１】特開２００４−３３７７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上の特許文献１の方法及び装置では、泥水が本発明の排泥に相当しているが、この排泥と凝集剤及び分離剤とを混ぜる手段としてミキサー車を用いているため、排泥の性状に応じた適切な混練処理が期待できず、処理対象の泥水や排泥を略カンテン状の凝集物に処理できたとしても、該凝集物の性状が大きくばらつき、それに起因して水抜き部を構成している網状体の網目の設定が難しく水抜き度合いなどが不安定になる。脱水ないしは分級装置では、凝集物の性状が安定していないことに加え、凝集物を箱体に入れ、該箱体を傾斜させて圧縮空気や重力により水を抜くようにしているため作業効率が悪い。
【０００６】
本発明は以上のような課題を解決するものである。その目的は、排泥の固化処理を効率よくかつ安定して行うことを可能にし、それにより工事現場で発生する排泥の減容化や減量化を図る上で好適な混練装置及びそれを用いた排泥処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、請求項１の発明は、図面の例で特定すると、セメントを含む排泥を取り入れるとともに、該排泥に所定割合で凝集剤液を混練して略カンテン状の凝集物に処理する混練装置２５において、内部の回転軸４６に対して軸一端側から軸他端側に向けて受入用スクリュ４７、攪拌翼４８又は攪拌用スクリュ、排出用スクリュ４９を順に軸装している装置本体４０と、前記回転軸４６を回転するモータ等の駆動手段５０と、前記装置本体４０のうち一端側に設けられて前記排泥をほぼ定量づつ前記受入スクリュ側へ吐出移送可能にする定量供給手段４２と、前記凝集剤液を装置本体４０内に導入する凝集剤液用の注入口７０とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
以上の排泥処理用混練装置では次のように具体化することがより好ましい。
・前記凝集剤液用注入口７０が、前記装置本体４０内を前記受入用スクリュ、攪拌翼又は攪拌用スクリュ、排出用スクリュ等の配置位置に応じて複数箇所に区分けし、該区分けされた箇所に対応して設けられ、かつ、前記凝集剤液を供給する供給配管に付設されているバルブ７１の切り替えにより選択使用可能になっていること（請求項２）、
・前記装置本体４０のうち、前記排出用スクリュ４９を配置している排出部４５が、少なくともその底面に多数の排出用スリットを形成していること（請求項３）、
・前記定量供給手段４２は、下側を前記装置本体に接続しているハウジング６０と、前記ハウジング内に回転可能に支持されて軸周囲に放射状に立設した複数の羽根６２を有するロ−タ軸６１とを有しているとともに、前記ハウジング６０が内周壁を形成している周囲部を弾性板６５により構成していること（請求項４）、
・前記定量供給手段４２は、下側を前記装置本体４０に接続しているハウジング６０と、前記ハウジング内に回転可能に支持されて軸周囲に放射状に立設した複数の羽根６２を有するロ−タ軸６１と、前記隣接する羽根同士の間に設けられて前記ロータ軸外周に近い軸側とそれより離れる外側とを画成する隔壁６６と、前記隔壁に設けられて該隔壁の内外を貫通した清掃孔６７と、前記ロータ軸６１の軸受部近傍に設けられた導入孔６８とを有し、流体が前記導入孔及び前記清掃孔より前記隔壁の内側から外側へ噴出可能になっていること（請求項５）、である。
【０００９】
これに対し、請求項６の発明は、混練手段によりセメントを含む排泥に所定割合で凝集剤液を混練して略カンテン状の凝集物に処理する混練工程と、分級手段により前記混練工程で処理された前記凝集物から水分を分離する分級工程とを経る排泥処理方法において、前記混練手段を請求項１から５の何れかに記載の混練装置２５にて構成し、かつ、前記分級手段２６や２７を前記混練装置より下段に配置して、前記混練装置で処理された前記凝集物を直接又はシュート等を介して落下作用にて前記分級手段側へ移送することを特徴としている。
【００１０】
以上の前記分級手段は、前記凝集物に振動を加えつつ水分を分離する振動式分級手段２６、及び／又は、前記凝集物ないしは前記振動式分級手段で水分の一部を分離したものを受け入れて加圧することで水分を分離する加圧式分級手段２７により構成されていること（請求項７）が好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
・請求項１の発明装置では、処理対象の排泥を定量供給手段を介してほぼ定量づつ装置本体内の受入スクリュ側へ移送するため、凝集剤液をその排泥量に合った適量づつ注入口から投入することで混練初期段階から混合ばらつきを抑え、攪拌翼で所定の粘性を持った常にほぼ均一性状の凝集物に処理でき、それにより次の凝集物から水分を分離する分級手段の水除去効率を向上したり安定した水分分離作用を維持可能にする。
・請求項２の発明装置では、例えば、処理対象の排泥性状に応じた混練処理や反応時間の長短などを考慮し、当該排泥を所定性状の凝集物に処理する上で最も適した箇所の注入口から凝集剤液を投入可能にする。
・請求項３の発明装置では、処理後の凝集物を装置本体の排出部底面に設けたスリットから落下方式で次工程つまり凝集物から水分を分離する分級工程に移送できる。
・請求項４の発明装置では、処理対象の排泥に混ざっている小石等の硬い異物が定量供給手段を構成しているハウジング内周と羽根との間に入り込んで噛み込んだ場合、弾性板が弾性変形を伴ってその噛み込み状態を解消できるようにして、定量供給手段の回転停止、及びそれに伴うモータ焼き付きなどの発生を防止できる。
・請求項５の発明装置では、定量供給手段が連続稼働により羽根等に排泥の固まりが付着堆積して、定量供給が不正確となったり凝集剤液との配合比も変ってくることから、例えば定期的に流体（気体、水、凝集剤液等）を圧送して清掃孔から噴出することで、前記堆積物を吹き払って故障を防いだり、メンテナンスを簡略化したり、定量供給を維持できる。
【００１２】
・請求項６の発明方法では、以上の混練装置の利点に加え、排泥処理操作として混練装置で処理された凝集物を次工程である分級手段に落下作用で移送するため、処理経費を抑えかつ装置構成を簡略化できる。
・請求項７の発明方法は、分級手段の具体例を特定したことに意義があり、例えば、混練装置で処理された凝集物の性状に応じて振動式と加圧式とを使い分けたり、連続処理の場合に振動式及び加圧式を併用することで効率的な固化処理を実現可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照して説明する。この説明では、全体の概要、凝集剤液、排泥処理設備及び方法、混練装置の順に詳述する。
【００１４】
（概要）図１は本発明と地盤改良工法との関係を示し、符号１はセメントミルク製造プラント、符号２は改良対象地盤の地表部GLに設置された混合撹拌装置、符号１５は排泥処理プラント（設備）である。ここで、攪拌混合装置２は、キャタピラ走行式のベースマシン３と、ベースマシン３の先端側に立設された起倒式の鉛直ガイド４と、ガイド４に沿って昇降可能な駆動ヘッド５と、駆動ヘッド５の下部に回転可能に垂設された中空の攪拌軸６と、攪拌軸６の下側外周に配置された複数の攪拌翼７とを備えている。セメントミルク製造プラント１は、サイロ８から供給されるセメント及び水道ないしは排泥処理プラント１５で生成される水の供給を受けてセメントミルクを製造する。製造されたセメントミルクは、ポンプ９によりヘッド５の直下に設けたスイベルジョイント５ａを介して攪拌軸６内の供給管に圧送され、攪拌軸６の下端側又は攪拌翼７に設けられた噴出口を通じて地中に噴出される。噴射後は、攪拌翼７で原位置土と混合され改良杭１０として造成される。
【００１５】
以上の造成作業に先立ち、改良位置の地表部付近には、攪拌軸６の貫入予定部に連絡溝１１によって連通する、いわゆる釜揚と称される排泥一時貯留ピット１２を造成し、またこの貯留ピット１２の近傍に排泥処理プラント１５を設置しておく。これにより、実施工では、改良杭１０の造成に伴い、攪拌軸２５に沿って地表部に上昇排出される排泥（セメント−水−土の混合物で、前記噴射口からの噴射量に比例した量）が連絡溝１１を通じて貯留ピット１２内に貯留される。そして、貯留ピット１２内に一時貯留された排泥は、排泥処理プラント１５に取り入れられ、該排泥処理プラントで各種処理を行うことにより、水分分離された後、ベルトコンベア１６を介してダンプトラックなどの運搬車両１７に移し替えられ、産業廃棄物として運搬車両１７により運送排出される。すなわち、排泥処理プラント１５は、攪拌混合装置１による工事量に比例して排出される排泥を現場処理により固形化し得る処理能力に設定され、前記造成作業と並行して稼働することで施工域の残土処理としても機能する。
【００１６】
また、図２は排泥処理プラントの構成を模式的に示している。排泥処理プラント１５は、設備本体２０と、設備本体２０に凝集剤液を供給するための凝集剤液製造プラント２１と、前記貯留ピット１２内に投入された複数の小型水中ポンプ２２（図では１つのみ示している）と、ポンプ２２に接続された中継槽２３と、中継槽２３内にあって、ここに集積された排泥を設備本体２０に供給する第２の水中ポンプ２４などを備えている。
【００１７】
設備本体２０には、ポンプ２４及び凝集剤液製造プラント２１から供給される排泥と凝集剤液を適宜の混合比で混練する混練装置２５と、混練装置２５の排出端下部に配置された振動式分級装置２６と、振動式分級装置２６の排出端下部に配置された加圧式分級装置２７と、これら各装置及び凝集剤液製造プラント２１、ポンプ２２や２３を連繋させつつ駆動制御するための制御盤（制御装置）２８とを具備している。なお、制御盤２８と前記各装置とは、破線で例示されるような電気信号線により接続されている。
【００１８】
ここで、貯留ピット１２内に投入されている小型水中ポンプ２２は、大型ポンプを用いる場合に比べて、移動時などの取扱い性に優れているとともに、ポンプ吸込み口の網径がφ２インチであり、第２のポンプ２４の網径φ３インチに比べて小さく、これによって排泥を吸引した時点で、排泥中に混在するゴミ、ガラ、砂利、土塊等の粗粒成分は濾過される。しかしながら、このようにすると配管抵抗が上がる。そこで、この形態では、図２の一部に拡大して示すように、配管２２ａ中にエアノズル２２ｂを挿入し、該エアノズル２２ｂ中に図示しない気体供給手段からの加圧空気を注入して空気輸送することで、ポンプ２２の駆動能力が小さくても、流動抵抗を小さくして中継槽２３まで連続輸送可能になるよう工夫されている。
【００１９】
図２の排泥処理プラントにおいて、カンテン状凝集物を形成させる為に用いられる凝集剤及び凝集方法は、一般の有機高分子凝集剤並びに無機凝集剤を使用した処理方法を用いても良いが、図９の排出部４５に示されている鋼棒材の間隔が、３〜６ｍｍに設定していることにより、形成されたカンテン状凝集物が鋼棒材の隙間から漏れることを防ぐ為に通常の脱水装置で必要とされる凝集物より、強く、大きな凝集物を形成する必要がある。
【００２０】
（凝集剤液）凝集剤製造プラント２１は、処理方法により異なるが以下に示す凝集剤液を作液することができるが、必ずしも本凝集剤液に限定されるものではない。
（１）一液型凝集剤の作液方法及び処理方法
水道水１００重量部に対し、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウムの少なくとも一種類以上の無機塩を１重量部〜５重量部の範囲で溶解した溶液にアクリルアミド／ジメチルアミノエチルメタリレート塩化メチル４級塩共重合物とアクリルアミドアクリル酸ソーダ共重合物の混合物（テルフロックTG；株式会社テルナイト社製品）を０.５重量部から２．０重量部の範囲で添加したポリマー溶液を作液する。そして、本ポリマー水溶液に含まれるテルフロックＴＧを粉末換算でセメント混じり排泥中に含まれる乾燥固形分当り０．２０〜０．４０ｗ／ｗ％の添加率になるように添加、攪拌混合し、カンテン状凝集物を形成せしめる。
（２）二液型凝集剤の作液方法及び処理方法
二液型凝集剤を用いて処理する場合の凝集剤製造プラント２１に於ける作液は、ポリマー水溶液のみの作液になる。一方で使用する無機凝集剤は、液体品であるため、そのまま、混練装置２５で添加するか、或いは、一旦、別のタンクで希釈して、混練装置２５で添加する。ポリマー溶液は、水道水１００重量部に対し、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウムの少なくとも一種類以上の無機塩を０重量部〜１．０重量部の範囲で溶解した溶液にポリアクリルアミド加水分解物、アクリルアミドアクリル酸ソーダ共重合物、（テルフロックAH、HS-916；株式会社テルナイト社製品）ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリレートの粉末品或いは逆相エマルジョン品を０．５から１．５重量部の範囲で添加し、本ポリマー水溶液に含まれる高分子凝集剤を粉末換算でセメント混じり排泥中に含まれる乾燥固形分当り０．１０〜０．４０ｗ／ｗ％の添加率になるように添加、攪拌混合し、高粘性のカンテン状物を形成せしめた後、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド溶液を０．１０から９．０重量部を添加、攪拌混合し、カンテン状凝集物を形成せしめる。
また、具体例として、上述した何れの処理方法においても１００ｍ３／１日の排泥を処理する場合には、凝集剤液が２０ｍ３程度必要となるなど、処理対象の排泥総量に比例して凝集剤液の使用量も多くなる。一般的には凝集剤液を工場で製造して現場に持ち込んでいる。しかし、以上のように使用量が多い場合には、工事現場で製造する方が品質及びコスト的に有利となる。
【００２１】
図３は凝集剤液製造プラント２１で凝集剤液を製造する手順例を示している。この製造では、最初に、水と無機塩を混合し、所要量の無機塩水溶液を作る。その攪拌時間は１０ｓｅｃ以上である。次に、無機塩水溶液に凝集剤を順次添加して溶解させる。なお、この製造では、例えば、凝集剤を急激に溶解させると、ゲル化して、いわゆるダマを作り、均一な凝集剤液にならないので、例えば、凝集剤を少しづつ無機塩水溶液に添加して、所要濃度にまで上げることが好ましい。所定濃度に達した後は、全体を攪拌しつつ養生を行う。養生時間は２時間程度であり、養生後は粘調な液となる。養生後は、排泥処理作業に連動して配管系を通じて設備本体２０側へポンプ圧送する。
【００２２】
（排泥処理設備及び方法）図４と図５は設備本体２０の具体的構造を示している。この設備本体２０では、矩形立体枠状のフレーム３０上にあって、最上段に前述の混練装置２５を配置するとともに、その先端下部に位置して混練装置の２５の長手方向と直交して振動式分級装置２６を配置し、更に分級装置２６の排出端下部に位置して該分級装置２６と略平行して加圧式分級装置２７を配置している。また、フレーム３０には、点検等で使用される階段３０ａが一側部に設けられているとともに、混練装置２５の下側スペースに制御盤２８などを配置している。なお、以上の設備本体２０は、例えば、全体を１０トントラック等に他の機材などとともに積載して搬送可能な容積・重量であり、工事現場に搬送した後、簡単な配線や配管を施すことで直ちに稼働できるよう設計されている。
【００２３】
そして、この排泥処理操作では、上記した一液型凝集剤を用いる場合、処理対象の排泥を、ほぼ定量ずつ、且つ凝集液を同時に加えつつ混練装置２５に導入して練り混ぜることで、ほぼカンテン状の凝集物に処理できる。一方、二液型凝集剤を用いて処理する場合は、処理対象の排泥を、ほぼ定量ずつ、かつポリマー水溶液を同時に加えつつ混練装置２５に導入して練り混ぜ、混練装置２５の出口部分で、無機凝集剤の水溶液を添加し、混合することにより、ほぼカンテン状の凝集物に処理できる。その後、カンテン状凝集物を後述する混合装置の排出部から下側の振動式分級装置２６に落下する。分級装置２６では、受け止めた凝集物に振動を加えて当該凝集物から水分の一部を分離しつつ、凝集物を加振方向である装置一端側から他端側へ移送して、不図示のシュート内に落下し、該シュートを介して加圧式分級装置２７に投入可能にする。分級装置２７では、分級装置２６で水分の一部を分離除去した凝集物を内部に受け入れるとともに、ピストン方式でその凝集物を圧縮して強制的に脱水することで略ペレット状の硬固化体に処理し、前開口を閉じている蓋を開操作することでその硬固化体を外部に押し出す。押し出された硬固化体は、上述したベルトコンベア１６を介して運搬車両１７側に移し替えられる。また、分級装置２６と２７で脱水された水は、各分級装置２６と２７の下方へ流下し、図示省略した水槽などに貯留された後、外部に放流されるか、或いは前記セメントミルク製造プラント１や凝集剤液製造プラント２１の水として循環使用される。以上のようにして、形態例の排泥処理方法では、処理対象の排泥がペレット状の硬固化体に処理されることによって、容積及び重量共に大幅に圧縮され、減容化及び減量化を達成できる。
【００２４】
なお、混練装置２５で練り混ぜられた直後の凝集物は、排泥が凝集剤液により緩く固化しているだけで、内部に水分が多く含まれているため、分級条件によっては泥水化したりバラバラになってしまうので、予備試験で分級の操作条件を決める必要がある。具体的には、例えば、加圧式分級装置２７の場合だと、カンテン状凝集物に急激な加圧力を加えると、水抜き用の道が固化体の内深くまで確保されず、その結果、固化体表面だけ固まり、内部が泥水化し易い。このため、この分級では、水分分離を確実にする上でプレス速度を３００ｃｍ／ｍｉｎ以下に抑えることが好ましい。この形態例では、そのようにプレス速度を抑えるため、図示のごとく２台の分級装置２７を用いることで、前工程とのタクトがとれるようにしている。この場合、２台の分級装置２７に対する振分けは、不図示のガイドシュート等で行っている。
【００２５】
（混練装置）図６と図９は以上の混練装置２５の細部を示している。この混練装置２５は、混練室を形成している装置本体４０と、装置本体４０の一側部に立設された排泥受入用ホッパ４１と、ホッパ４１の付け根部に配置されてその回転毎に一定量の排泥を装置本体４０内に向けて吐出する回転式定量供給手段４２とを備えている。
【００２６】
装置本体４０は、横長状のケーシング４３と、ケーシング４３の先端部に隔壁４４を介して連結されている排出部４５とを有しているとともに、回転軸４６をケーシング４３及び排出部４５内を前後に貫通した状態に配置している。回転軸４６は、前後の軸端側を外へ突出し、前後の軸受部にて回転自在に支持されている。回転軸４６には、ケーシング４３内において、受入用スクリュ４７と複数の攪拌翼４８とが順に軸装され、排出部４５内において、排出用スクリュ４９が軸装されている。回転軸４６は、駆動手段であるモータ５０とベルト及びプーリ等を介して回転される。排出部４５は少なくともその底面に多数の排出用スリットを形成している。つまり、排出部４５は、例えば、Ｕ字形の鋼棒材を多数用いて、各鋼棒材を３〜６ｍｍ程度の間隔を保って配列支持した構成である。なお、排出部４５には、排出量を制御する構成として、例えば、前記スリット幅を調整式にしたり、部分的に加圧することも考えられる。また、前記攪拌翼４８は攪拌用スクリュの構成でもよい。攪拌翼４８やスクリュ４７，４９並びに回転軸４６には排泥の泥などが付着し易い。その対策としては、例えば、掻落用ブラシを付設したり、翼やスクリュを孔付きに形成したり一部を網目構造にする等、適宜に工夫される。
【００２７】
また、定量供給手段４２は、図７及び図８に示されるように、通路上側をホッパ４１に接続し、通路下側をケーシング４３に連結しているハウジング６０と、ハウジング６０内に回転可能に支持されて軸周囲に放射状に立設した複数の羽根６２を有するロ−タ軸６１とを有している。そして、定量供給手段４２は、ロータ軸６１がモータ６４により所定速度で回転されると、ホッパ４１側から送られてくる排泥を、ケーシング４３内のうち、スクリュ４７側にほぼ定量つづ吐出する。すると、その排泥は、スクリュ４７により前方に送られ、攪拌翼４８により後述するようにホッパ４１やケーシング４３の適宜位置から注入される凝集剤液と練り混ぜられて略カンテン状の凝集物に処理され、次いで、排出部４５側の排出用スクリュ４９により前記した排出用スリットを通じて、排出部４５の下部に設けられている振動式分級装置２６上に落下される。
【００２８】
ところで、定量供給手段４２に供給される排泥中には、小石等の異物が混入していることもあり、それが噛み込みやモータの焼き付きの原因になったり、更に排泥がロータ軸６１や羽根６２に堆積したまま放置すると、定量供給が維持されず不正確になる。このため、従来装置では定期点検やメンテナンスを頻繁に行わなくてはならない。この点、形態例のものは以下に述べるように工夫されている。
【００２９】
すなわち、この形態例では、ハウジング６０が内側通路の上下開口及び前後端部を除く内周壁を形成している周囲部をゴム製の弾性板６５で構成している。これにより、この構造では、回転中に羽根６２と弾性板６５の間に小石などを挟み込んでも、弾性板６５が外側に弾性変形することで噛み込みを解消し、モータの焼き付きなどを未然に防止できる。
【００３０】
また、この形態例では、図７の一部に拡大して示すように、羽根６２同士の間にそれぞれ設けられてロータ軸６１外周に近い軸側とそれより離れる外側とを画成する隔壁６６を有し、各隔壁６６に複数の清掃孔６７を形成している。すなわち、隔壁６６は、羽根同士の間の空間を、ロータ軸６１側と外側とに区画している。清掃孔６７は、そのロータ軸側空間部から外側空間部へ通じている。一方、ハウジング６０は、前後端部に装着されてロータ軸６１の各端を軸受している一対のエンドプレート６３を有している。エンドプレート６３には、軸受孔の近傍に流体導入用ネジ孔６８を開口し、該ネジ孔６８にホースニップル６９が接続されている。これにより、この構造では、例えば、ホースニップル６９に圧縮空気や洗浄水用のホースを接続し、空気や水などの流体を圧送することにより、ロータ軸６１と隔壁６６との間に入り込んだ後、清掃孔６７より隔壁６６の外側へ噴出し、該噴射力により羽根６２に固着した泥等を吹飛ばすことができる。
【００３１】
ところで、以上の混練装置２５を使用する場合には、排泥に対する、凝集方法、凝集剤の種類、凝集液の添加タイミングが問題になる。これは、同じ混練条件であっても、例えば、排泥の成分や性状によっては混合不足が生じたり、過混合により却ってフロック化し、元の泥水化が生ずることも起きるからである。但し、この傾向は排泥が同一土質であるならば、ほぼ同一傾向を示す。この点、例えば上記した一液型凝集剤を用いた凝集処理方法については、以下に述べるように工夫されている。
【００３２】
すなわち、上記一液型凝集剤を用いた凝集処理例において、この形態例では凝集剤液の注入口（ノズル）として、ホッパ４１のほか、図９に示すように、装置本体４０内を受入用スクリュ４７が配置されている導入区画、攪拌翼４８が配置されている攪拌区画及び排出部４５のある排出区画の三つのゾーンに区画し、各ゾーンに対応させて凝集剤液用の注入口７０を付設し、各注入口７０を凝集剤液用供給管路に設けられたバルブ７１によって切替えることで、最適位置の注入口７０を選択使用できるようにしている。これにより、練混条件を決める場合には、例えば、ホッパ４１内の注入口７０のバルブ７１を開、他の３つを閉じて混練作業を行った結果、過混合であったら、次の前記導入区画の注入口７０に切り替え、この区画も過混合であったと判断されたら、次の前記攪拌区画の注入口７０に切り替えることにより、その土質に応じて適正な添加タイミングを知ることができ、これ以降はその位置を保つことにより、混練作業を常時安定した練り度合で行うことができる。
【００３３】
なお、以上の形態例は本発明を何ら制約するものではない。本発明は、請求項１や６で特定される技術要素を備えておればよく、細部は必要に応じて種々変更可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を適用した排泥処理方法の全体の流れを示す概略説明図である。
【図２】上記排泥処理方法の要部を模式化した概略構成図である。
【図３】上記排泥処理方法に使用する凝集剤液を作る製造手順を示す流れ図である。
【図４】上記排泥処理方法に適用される排泥処理設備を示す平面図及び正面図である。
【図５】上記排泥処理設備の背面図と左側面図である。
【図６】上記設備の混練装置を示す平面図と背面図並びに側断面図及び正面図である。
【図７】上記混練装置における定量供給手段を示す模式部分拡大図である。
【図８】上記定量供給手段の模式分解斜視図である。
【図９】上記混練装置の本体部分を示す模式平面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１５…排泥処理プラント（排泥処理設備）
２０…設備本体
２５…混練装置（手段）
２６…振動式分級装置（手段）
２７…加圧式分級装置（手段）
４０…（混練）装置本体
４１…ホッパ
４２…定量供給手段
４６…回転軸
４７，４９…スクリュ
４８…攪拌翼
５０…モータ（駆動手段）
６０…ハウジング
６１…ロータ軸
６２…羽根
６５…弾性板
６６…隔壁
６７…清掃孔
６８…ネジ孔（導入孔）
７０…注入口（ノズル）
７１…バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントを含む排泥を取り入れるとともに、該排泥に所定割合で凝集剤液を混練して略カンテン状の凝集物に処理する混練装置において、
内部の回転軸に対して軸一端側から軸他端側に向けて受入用スクリュ、攪拌翼又は攪拌用スクリュ、排出用スクリュを順に軸装している装置本体と、
前記回転軸を回転するモータ等の駆動手段と、
前記装置本体のうち一端側に設けられて前記排泥をほぼ定量づつ前記受入スクリュ側へ吐出移送可能にする定量供給手段と、
前記凝集剤液を装置本体内に導入する凝集剤液用の注入口
とを備えていることを特徴とする排泥処理用混練装置。
【請求項２】
前記凝集剤液用注入口が、前記装置本体内を前記受入用スクリュ、攪拌翼又は攪拌用スクリュ、排出用スクリュ等の配置位置に応じて複数箇所に区分けし、該区分けされた箇所に対応して設けられ、かつ、前記凝集剤液を供給する供給配管に付設されているバルブの切り替えにより選択使用可能になっている請求項１に記載の排泥処理用混練装置。
【請求項３】
前記装置本体のうち、前記排出用スクリュを配置している排出部が、少なくともその底面に多数の排出用スリットを形成している請求項１又は２に記載の排泥処理用混練装置。
【請求項４】
前記定量供給手段は、下側を前記装置本体に接続しているハウジングと、前記ハウジング内に回転可能に支持されて軸周囲に放射状に立設した複数の羽根を有するロ−タ軸とを有しているとともに、前記ハウジングが内周壁を形成している周囲部を弾性板により構成している請求項１に記載の排泥処理用混練装置。
【請求項５】
前記定量供給手段は、下側を前記装置本体に接続しているハウジングと、前記ハウジング内に回転可能に支持されて軸周囲に放射状に立設した複数の羽根を有するロ−タ軸と、前記隣接する羽根同士の間に設けられて前記ロータ軸外周に近い軸側とそれより離れる外側とを画成する隔壁と、前記隔壁に設けられて該隔壁の内外を貫通した清掃孔と、前記ロータ軸の軸受部近傍に設けられた導入孔とを有し、流体が前記導入孔及び前記清掃孔より前記隔壁の内側から外側へ噴出可能になっている請求項１又は４に記載の排泥処理用混練装置。
【請求項６】
混練手段によりセメントを含む排泥に所定割合で凝集剤液を混練して略カンテン状の凝集物に処理する混練工程と、分級手段により前記混練工程で処理された前記凝集物から水分を分離する分級工程とを経る排泥処理方法において、
前記混練手段を請求項１から５の何れかに記載の混練装置にて構成し、かつ、前記分級手段を前記混練装置より下段に配置して、前記混練装置で処理された前記凝集物を直接又はシュート等を介して落下作用にて前記分級手段側へ移送することを特徴とする排泥処理方法。
【請求項７】
前記分級手段は、前記凝集物に振動を加えつつ水分を分離する振動式分級手段、及び／又は、前記凝集物ないしは前記振動式分級手段で水分の一部を分離したものを受け入れて加圧することで水分を分離する加圧式分級手段により構成されている請求項６に記載の排泥処理方法。
【請求項１】
セメントを含む排泥を取り入れるとともに、該排泥に所定割合で凝集剤液を混練して略カンテン状の凝集物に処理する混練装置において、
内部の回転軸に対して軸一端側から軸他端側に向けて受入用スクリュ、攪拌翼又は攪拌用スクリュ、排出用スクリュを順に軸装している装置本体と、
前記回転軸を回転するモータ等の駆動手段と、
前記装置本体のうち一端側に設けられて前記排泥をほぼ定量づつ前記受入スクリュ側へ吐出移送可能にする定量供給手段と、
前記凝集剤液を装置本体内に導入する凝集剤液用の注入口
とを備えていることを特徴とする排泥処理用混練装置。
【請求項２】
前記凝集剤液用注入口が、前記装置本体内を前記受入用スクリュ、攪拌翼又は攪拌用スクリュ、排出用スクリュ等の配置位置に応じて複数箇所に区分けし、該区分けされた箇所に対応して設けられ、かつ、前記凝集剤液を供給する供給配管に付設されているバルブの切り替えにより選択使用可能になっている請求項１に記載の排泥処理用混練装置。
【請求項３】
前記装置本体のうち、前記排出用スクリュを配置している排出部が、少なくともその底面に多数の排出用スリットを形成している請求項１又は２に記載の排泥処理用混練装置。
【請求項４】
前記定量供給手段は、下側を前記装置本体に接続しているハウジングと、前記ハウジング内に回転可能に支持されて軸周囲に放射状に立設した複数の羽根を有するロ−タ軸とを有しているとともに、前記ハウジングが内周壁を形成している周囲部を弾性板により構成している請求項１に記載の排泥処理用混練装置。
【請求項５】
前記定量供給手段は、下側を前記装置本体に接続しているハウジングと、前記ハウジング内に回転可能に支持されて軸周囲に放射状に立設した複数の羽根を有するロ−タ軸と、前記隣接する羽根同士の間に設けられて前記ロータ軸外周に近い軸側とそれより離れる外側とを画成する隔壁と、前記隔壁に設けられて該隔壁の内外を貫通した清掃孔と、前記ロータ軸の軸受部近傍に設けられた導入孔とを有し、流体が前記導入孔及び前記清掃孔より前記隔壁の内側から外側へ噴出可能になっている請求項１又は４に記載の排泥処理用混練装置。
【請求項６】
混練手段によりセメントを含む排泥に所定割合で凝集剤液を混練して略カンテン状の凝集物に処理する混練工程と、分級手段により前記混練工程で処理された前記凝集物から水分を分離する分級工程とを経る排泥処理方法において、
前記混練手段を請求項１から５の何れかに記載の混練装置にて構成し、かつ、前記分級手段を前記混練装置より下段に配置して、前記混練装置で処理された前記凝集物を直接又はシュート等を介して落下作用にて前記分級手段側へ移送することを特徴とする排泥処理方法。
【請求項７】
前記分級手段は、前記凝集物に振動を加えつつ水分を分離する振動式分級手段、及び／又は、前記凝集物ないしは前記振動式分級手段で水分の一部を分離したものを受け入れて加圧することで水分を分離する加圧式分級手段により構成されている請求項６に記載の排泥処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−７５５１（Ｐ２００７−７５５１Ａ）
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９１４７０（Ｐ２００５−１９１４７０）
【出願日】平成１７年６月３０日（２００５．６．３０）
【出願人】（０００２３６６１０）株式会社不動テトラ (136)
【出願人】（３９００２６４４６）株式会社テルナイト (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月３０日（２００５．６．３０）
【出願人】（０００２３６６１０）株式会社不動テトラ (136)
【出願人】（３９００２６４４６）株式会社テルナイト (17)
【Ｆターム（参考）】
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