脱水ケーキの連続造粒システム
【課題】 効率的に改質処理できる脱水ケーキの連続造粒システムを提供する。
【解決手段】 建設現場や、砂利や砕石の製造現場などで発生する汚泥を脱水した脱水ケーキMmは、脱水ケーキ供給装置１００によって解砕混合装置２００へ定量的に供給される。解砕混合装置２００は、回転駆動されるシャフト２６１，２６２のパドル２５０で脱水ケーキMmを解砕するとともに、固化材投入装置３００から定量的に供給された固化材ＳＤと混合して微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐを生成して、造粒装置４００の内部に直接投入する。造粒装置４００は、投入された微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐを、回転駆動される回転筒４２０の内部で送り羽根４２３に案内されながら摺動および転動することで、造粒物製品Ｍを生成する。
【解決手段】 建設現場や、砂利や砕石の製造現場などで発生する汚泥を脱水した脱水ケーキMmは、脱水ケーキ供給装置１００によって解砕混合装置２００へ定量的に供給される。解砕混合装置２００は、回転駆動されるシャフト２６１，２６２のパドル２５０で脱水ケーキMmを解砕するとともに、固化材投入装置３００から定量的に供給された固化材ＳＤと混合して微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐを生成して、造粒装置４００の内部に直接投入する。造粒装置４００は、投入された微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐを、回転駆動される回転筒４２０の内部で送り羽根４２３に案内されながら摺動および転動することで、造粒物製品Ｍを生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設現場などで発生する汚泥を脱水した脱水汚泥の処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設現場で発生する建設汚泥や、砕石場で発生する砕石汚泥などを再利用できるように改質する装置が知られている。この装置では、縦型円筒形のドラム内に設けられ公転する攪拌翼と公転しながら自転する回転羽根とによって、ドラム内に投入された脱水ケーキと添加剤とを攪拌、混合することで造粒物が得られる（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１４０８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この装置では、脱水ケーキの改質処理がバッチ処理で行われているため、処理能力を増やすには１バッチ当たりの処理量を増やすか、１バッチ当たりの処理時間を短縮することとなる。しかし、この方法では所用動力が大幅に増加してしまうため、効率的な改質処理ができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１） 請求項１の発明による脱水ケーキの連続造粒システムは、脱水ケーキを微細な土粒子状の土砂に解砕する解砕装置と、解砕装置で解砕された土粒子状の土砂を転動させながら移動させて造粒する造粒機とを備えることを特徴とする。
（２） 請求項２の発明は、請求項１に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、解砕装置の前段に設けられて、解砕装置へ脱水ケーキを定量供給する脱水ケーキ供給装置と、解砕装置に設けられ、脱水ケーキ供給装置から供給された脱水ケーキに対して、固化材を添加する固化材供給装置とをさらに備えることを特徴とする。
（３） 請求項３の発明は、請求項２に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、固化材供給装置は、固化材が解砕装置の内部で解砕装置によって土粒子状の土砂と混合されるように固化材供給口が配設されていることを特徴とする。
（４） 請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、解砕装置は、ケーシングの上流から下流にかけて延在して、ケーシング内で回転する回転軸と、回転軸の外周面に設けられて、回転軸が一方の方向に回転した際に脱水ケーキおよび土粒子状の土砂をケーシングの上流から下流に向かって移動させるように、回転軸の軸方向に垂直な平面に対して所定の角度だけ傾斜した第１の羽根と、回転軸の外周面に設けられて、回転軸が回転した際に脱水ケーキを土粒子状の土砂に解砕する第２の羽根とを備えることを特徴とする。
（５） 請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、造粒機は、略横型の筒形状を呈し、内周面に螺旋部材が連続的に立設されて、筒の軸を中心に回転駆動される回転筒を備え、解砕装置で解砕された土粒子状の土砂を螺旋部材により回転筒の内部で連続的に転動させながら移動させて造粒することを特徴とする。
（６） 請求項６の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、造粒機は、略横型の筒形状を呈し、内周面に螺旋部材が断続的に立設されて、筒の軸を中心に回転駆動される回転筒を備え、解砕装置で解砕された土粒子状の土砂を螺旋部材により回転筒の内部で連続的に転動させながら移動させて造粒することを特徴とする。
（７） 請求項７の発明は、請求項５または請求項６に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、回転筒には、中央に開口を有する堰が設けられていることを特徴とする。
（８） 請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、造粒機の下流には、造粒された土砂を外部に排出する排出装置が設けられていることを特徴とする。
（９） 請求項９の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、造粒機の下流には、造粒された土砂を、粒径に応じて分級して外部に排出する分級装置が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、解砕装置で脱水ケーキを微細な土粒子状の土砂に解砕し、造粒機で解砕された土粒子状の土砂を転動させながら移動させて造粒するように脱水ケーキの連続造粒システムを構成した。これにより、所用動力の増加を抑制して脱水ケーキを連続的に処理できるので、脱水ケーキの改質処理能力を効率的に向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
−−−第１の実施の形態−−−
図１〜７を参照して、本発明による脱水ケーキの連続造粒システムの第１の実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムを構成する各機器の断面を図示したものである。脱水ケーキの連続造粒システムは、脱水ケーキ供給装置１００と、解砕混合装置２００と、固化材投入装置３００と、造粒装置４００とを備えている。なお、以下の説明では、処理される前の脱水ケーキの投入側を上流と呼び、処理された後の造粒物が排出される排出側を下流と呼ぶ。たとえば、図１では、図面の左側が上流であり、図面の右側が下流となる。
【０００８】
−−−脱水ケーキ供給装置１００−−−
脱水ケーキ供給装置１００は、スクリューコンベア型の供給装置であり、ケーシング１０１と、スクリューシャフト１０２と、減速機付き電動機１０３とを備えている。ケーシング１０１の上流側上面には開口が設けられ、この開口に投入ホッパ１０４が取り付けられている。ケーシング１０１の下流側下面には、排出開口部１０５が設けられている。
【０００９】
スクリューシャフト１０２は、ケーシング１０１の上流から下流にかけて延在する軸の外周に螺旋状に立設するスクリュー羽根が設けられたものであり、ケーシング１０１の上流側および下流側の端面で回動可能に軸支され、減速機付き電動機１０３によって回転駆動される。脱水ケーキ供給装置１００のスクリューシャフト１０２は１本であるが、２本以上の多連型の構造であってもよい。スクリューシャフト１０２が回転駆動されると、投入ホッパ４０４に投入された脱水ケーキMmを下流側へ搬送して、排出開口部１０５から排出して解砕混合装置２００へ投入する。スクリューシャフト１０２の回転数、すなわち、減速機付き電動機１０３の回転数は、不図示のインバータによって適宜変更可能である。
【００１０】
−−−解砕混合装置２００−−−
解砕混合装置２００は、２本のシャフトを有し、各シャフトに取り付けられたパドルによって脱水ケーキMmの解砕と、固化材ＳＤとの撹拌・混合および移送を行う、２軸パドル式混合機と類似した構造を有する装置である。解砕混合装置２００で脱水ケーキMmの解砕と、固化材ＳＤとの撹拌・混合を行うことで微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐが得られる。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。図１，２に示すように、解砕混合機２００は、本体２１０がフレーム５００に搭載されている。本体２１０は、ケーシング２２０と、減速機付き電動機２３０と、後述する２種類のパドル２４０，２５０が取り付けられたシャフト２６１および２６２とを有する。なお、図１，２では、解砕混合装置２００の構造を模式的に表しているため、シャフト２６１，２６２に取り付けられたパドル２４０，２５０の位置および形状は、他図を用いて後に詳述する。
【００１１】
図３に示すように、ケーシング２２０は、水平な底面と、底面からシャフト２６１，２６２の回転軸を中心とする円弧状に湾曲しながら垂直に立ち上がる左右の側面とを有する。ケーシング２２０の上面には上板２２１が取り付けられている。図２に示すように、ケーシング２２０の上流側の上板２２１には、シュート２２３が取り付けられる脱水ケーキ投入口２２２と、固化材投入口２２４とが設けられ、ケーシング２２０の底面の下流側には、排出口２２５が設けられている。
【００１２】
固化材投入口２２４は、排出口２２５の上流側端部から上流側に距離Ｌだけ遡った位置、すなわち解砕混合装置２００のケーシング２２０の途中に設けられている。なお、ケーシング２２０は、下流側の一部が造粒装置４００の内部に挿入されるように配設されており、排出口２２５から排出される微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐが造粒装置４００の内部に直接投入される。
【００１３】
シャフト２６１および２６２の回転軸に垂直なケーシング２２０の上流側および下流側の端面には、軸受け２２６が設けられている。シャフト２６１および２６２は、それぞれその両端が、軸受け２２６によって軸支され、ケーシング２２０の内部に並列して配設されている。
【００１４】
減速機付き電動機２３０の不図示の出力軸は、一方のシャフト２６１の一端に接続されて、これを回転させる。シャフト２６１および２６２のそれぞれの軸端の一方には、タイミングギヤ（不図示）が設けられている。このタイミングギヤは、減速機付き電動機２３０によって駆動される一方のシャフト２６１の回転を他方のシャフト２６２へ伝達するとともに、シャフト２６１および２６２の回転を同期させる。図３に示すように、解砕混合装置２００を下流側から見た場合、シャフト２６１は反時計方向に回転し、シャフト２６２は時計方向に回転する。シャフト２６１，２６２の回転数、すなわち、減速機付き電動機２３０の回転数は、不図示のインバータによって適宜変更可能である。
【００１５】
図４は、シャフト２６２に取り付けられたパドル２４０，２５０を示す図である。なお、シャフト２６１には、シャフト２６２と対称となるようにパドル２４０，２５０が取り付けられているので、シャフト２６１についての図示は省略する。パドル２４０は、各シャフト２６１，２６２を中心として半径方向に１対ずつ、回転軸ＡＸ１の方向に所定の間隔で複数段設けられている。パドル２４０は、主に脱水ケーキMmの攪拌と移送を行うパドルであり、表面がシャフト２６１，２６２の回転方向、すなわち回転軸ＡＸ１に垂直な平面に対して斜めに傾斜した状態でシャフト２６１，２６２に取り付けられる。これにより、各シャフト２６１，２６２が回転駆動されると、後述するように、パドル２４０によって脱水ケーキMmが固化材ＳＤと混合されながら排出口２２５へ向かって移送される。
【００１６】
パドル２５０は、主に脱水ケーキMmの解砕を行うパドルであり、各シャフト２６１，２６２を中心として半径方向に１対ずつ、各シャフト２６１，２６２の回転軸ＡＸ１の方向に複数段設けられている各パドル２４０の略中間となる位置に、パドル２４０と位相を９０度ずらした状態で複数段設けられている。パドル２５０は、パドル２５０の表面がシャフト２６１，２６２の回転方向と平行になるように、すなわち、パドル２５０の表面がシャフト２６１，２６２の回転軸ＡＸ１に対して垂直となるようにシャフト２６１，２６２に取り付けられる。これにより、各シャフト２６１，２６２が回転駆動されると、後述するように、パドル２５０によって脱水ケーキMmが解砕される。なお、パドル２５０の厚さは、脱水ケーキMmの解砕を容易にするため、パドル２４０よりも薄い。
【００１７】
各シャフト２６１，２６２には、パドル２４０，２５０が同じように取り付けられている。そのため、隣り合うシャフト２６１，２６２のパドル２４０，２５０が互いに干渉しないように、シャフト２６１とシャフト２６２とは、位相を９０度ずらした状態で取り付けられている（図３）。
【００１８】
−−−固化材投入装置３００−−−
固化材投入装置３００は、脱水ケーキMmを改質するための固化材ＳＤを所定量貯留しておく固化材ホッパ３１０と、固化材ホッパ３１０の下部に取り付けられた固化材切り出し装置３２０とを備えている。固化材ＳＤは、脱水ケーキMmの水分を吸収するとともに、脱水ケーキMmと混合されることで、混合物の強度を増加させるものであり、たとえば、生石灰、セメント、石膏粉、あるいはこれらの混合物などが用いられる。
【００１９】
固化材切り出し装置３２０は、放射状に複数の羽根が設けられたロータ３２２をケーシング３２１の内部で回転させることによって、固化材ホッパ３１０に貯留されている固化材ＳＤを定量的に切り出す装置であり、いわゆるロータリーバルブと同様の構造を有する。ロータ３２２は不図示の減速機付き電動機によって回転駆動される。ロータ３２２の回転数、すなわち、減速機付き電動機の回転数は、不図示のインバータによって適宜変更可能である。固化材切り出し装置３２０の下部には、解砕混合装置２００の固化材投入口２２４に接続される固化材供給口３２３が設けられている。ロータ３２２の回転によって定量的に切り出された固化材ＳＤは、固化材投入口２２４から解砕混合装置２００の内部に投入される。
【００２０】
−−−造粒装置４００−−−
図１，２に示すように、造粒装置４００は、解砕混合装置２００から供給される微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐを回転する回転筒の内部で連続的に転動させながら移動させて造粒する装置であり、ローラ４１０と、回転筒４２０とを備えている。ローラ４１０は、フレーム５００に取り付けられており、回転筒４２０を略水平に保ち、回転筒４２０の軸ＡＸ２を中心に回転可能に支持する。ローラ４１０は、回転筒４２０の上流側に一対、下流側に一対設けられており、回転筒４２０を４点で回転可能に支持する。４つのローラ４１０のうち、少なくとも一つには、減速機付き電動機（不図示）が設けられており、回転筒４２０を回転駆動する。回転筒４２０の回転数、すなわち、減速機付き電動機の回転数は、不図示のインバータによって適宜変更可能である。
【００２１】
回転筒４２０は、円筒形状の筒状部４２１と、筒状部４２１の上流側の端面に取り付けられた後端板４２２と、筒状部４２１の内周面に筒状部４２１の略全長にわたって連続的に立設された螺旋状の板部材である送り羽根４２３とを備えている。なお、図１，２では、造粒装置４００の構造を模式的に表しているため、回転筒４２０の各部の寸法比や送り羽根４２３の巻き数などは、図１，２に図示したものに限られない。後端板４２２の中央には開口４２２ａが設けられており、上述のように、解砕混合装置２００のケーシング２２０の下流側の一部が開口４２２ａから回転筒４２０の内部に挿入される。筒状部４２１の下流側の端面は開口端となっている。なお、図５は、図１のＶ−Ｖ矢視図であり、造粒装置４００について下流側から上流側を見た図である。
【００２２】
−−−脱水ケーキMmの処理−−−
建設現場や、砂利や砕石の製造現場などで発生する汚泥は、フィルタープレスなどの圧搾装置（不図示）で脱水されて脱水ケーキMmとなる。この脱水ケーキMmは、本実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムによって、次のように処理される。脱水ケーキMmは、図１に示すように重機１０などによって、脱水ケーキ供給装置１００の投入ホッパ１０４に投入される。
【００２３】
脱水ケーキ供給装置１００は、投入ホッパ１０４に投入された脱水ケーキMmを、回転駆動されるスクリューシャフト１０２によって排出開口部１０５へ搬送して解砕混合装置２００のシュート２２３へ投入する。減速機付き電動機１０３の回転数をインバータによって適宜調節することで、解砕混合装置２００への脱水ケーキMmの投入量が調節される。これにより、脱水ケーキMmが定量的に解砕混合装置２００へ供給される。
【００２４】
解砕混合装置２００では、シュート２２３に投入された脱水ケーキMmが回転駆動されるシャフト２６１，２６２のパドル２５０で解砕されながら、パドル２４０によって下流へ搬送される。図６は、図３のＶＩ−ＶＩ矢視図であり、シャフト２６２に取り付けられた各パドル２４０，２５０が脱水ケーキMmを搬送および解砕する様子を示している。上述のように、パドル２４０は、パドル２４０の表面がシャフト２６１，２６２の回転方向に対して斜めに傾斜した状態でシャフト２６１，２６２に取り付けられている。すなわち、パドル２４０は、パドル２４０の表面がシャフト２６１，２６２の回転軸ＡＸ１に対してα度の傾斜角度でシャフト２６１，２６２に取り付けられている。脱水ケーキMmは、パドル２４０から下流への搬送力Ｆｘと、掻き上げ力Ｆｎとを受けながら攪拌される。搬送力Ｆｘおよび掻き上げ力Ｆｎは、上述の傾斜角度に依存する。
【００２５】
上述したように、パドル２５０は、表面がシャフト２６１，２６２の回転軸ＡＸ１に対して垂直となるようにシャフト２６１，２６２に取り付けられている。パドル２５０のシャフト２６１，２６２に対する取り付け角度を上述の傾斜角度で表せば、α＝９０度となる。脱水ケーキMmは、回転するパドル２５０からせん断力を受けて、解砕および切削されて細かくされる。シャフト２６１，２６２には、パドル２４０とパドル２５０とが回転軸ＡＸ１の方向に沿って交互に配設されているので、脱水ケーキMmは、各パドル２４０，２５０から搬送力Ｆｘと、掻き上げ力Ｆｎと、せん断力とを受けて、攪拌および解砕されながら下流へ搬送される。
【００２６】
上述のように、排出口２２５の上流側端部から上流側に距離Ｌだけ遡った位置に固化材投入口２２４が設けられており、固化材投入装置３００から固化材ＳＤが脱水ケーキMmに添加される。解砕混合装置２００に投入された固化材ＳＤは、パドル２４０で巻き込まれながら脱水ケーキMmと混合される。固化材ＳＤの投入量は、解砕混合装置２００における脱水ケーキMmの処理量、すなわち、解砕混合装置２００における脱水ケーキMmの搬送量に合わせて決定される。固化材ＳＤの投入量の調節は、ロータ３２２を回転駆動する減速機付き電動機の回転数を不図示のインバータによって変更することで行われる。なお、脱水ケーキMmと固化材ＳＤとの混合比率は、固化材ＳＤの種類や脱水ケーキMmの含水率などによって適宜決定される。
【００２７】
固化材投入口２２４から排出口２２５までの間の距離Ｌを搬送される間に、脱水ケーキMmが解砕されながら固化材ＳＤと攪拌、混合されると、微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐが生成される。微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐは、排出口２２５から排出されて、造粒装置４００の内部に直接投入される。
【００２８】
造粒装置４００に投入された微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐが、回転駆動される回転筒４２０の内部で送り羽根４２３に案内されながら摺動および転動されると、微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐの粒子同士が結合することで造粒される。このようにして造粒される造粒物は、微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐの粒子同士の結合が進行することで徐々に大きくなるとともに、造粒物の強度が増す。そして、送り羽根４２３に案内されて、回転筒４２０の筒状部４２１の下流側の端面から造粒物製品Ｍとして排出される。
【００２９】
造粒物製品Ｍの粒径は、微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐの性質が略一定であれば、造粒装置４００における転動距離に略比例する。この転動距離は、図２に示した筒状部４２１の内径Ｄｄ、長さＬｄ、送り羽根４２３のピッチＰなどで決定される。また、造粒装置４００における処理能力は、回転筒４２０の回転数に略比例する。ただし、図７に示すように、造粒物が回転筒４２０の回転により巻き上げられて、宙を舞うような状態となるまで回転筒４２０の回転数を増加させると、造粒物を砕く効果が生じてしまう。そのため、回転筒４２０の回転数は、図７に示すような現象が生じないように一定の回転数以下に抑制されることが好ましい。
【００３０】
造粒装置４００で造粒される造粒物製品Ｍは、固化材ＳＤと混合されて改質されているので、水分が加えられても、元の汚泥に戻ることがない。そのため、路盤材、埋め戻し土、宅地造成土、土手の盛土などの種々の用途に再利用できる。
【００３１】
上述した第１の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムでは、次の作用効果を奏する。
（１） 解砕混合装置２００で脱水ケーキMmを解砕して微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐとし、微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐを造粒装置４００で転動させながら造粒するように構成した。これにより、所用動力の増加を抑制して脱水ケーキMmを連続的に処理できるので、脱水ケーキMmの改質処理能力を効率的に向上できる。
（２） 解砕混合装置２００の前段に脱水ケーキ供給装置１００を設けるように構成した。これにより、解砕混合装置２００に脱水ケーキMmを定量的に供給できるので、脱水ケーキMmの改質処理を安定化できる。
【００３２】
（３） 解砕混合装置２００で解砕した脱水ケーキMmに、固化材投入装置３００から固化材ＳＤを添加するように構成した。これにより、脱水ケーキMmに含まれる水分を吸収するとともに、造粒物製品Ｍの強度を増加できる。したがって、造粒物製品Ｍの品質を向上できる。また、脱水ケーキMmの水分が吸収されるので、解砕混合装置２００や造粒装置４００の内部における土砂の付着が抑制されて、解砕混合装置２００や造粒装置４００の処理能力低下を防止できるとともに、解砕混合装置２００や造粒装置４００の内部の付着土砂の掻き取り作業などのメンテナンスが不要となり、ランニングコストを抑制できる。
【００３３】
（４） 固化材投入装置３００によって、固化材ＳＤを定量的に添加するように構成した。これにより、脱水ケーキMmに対する固化材ＳＤの添加割合を一定に保つことができるので、造粒物製品Ｍの品質を安定化できる。
（５） 解砕混合装置２００の排出口２２５の上流側端部から上流側に距離Ｌだけ遡った位置に固化材投入口２２４を設けて、固化材投入装置３００を取り付けるように構成した。これにより、解砕混合装置２００の内部で固化材ＳＤが脱水ケーキMmと混合されるので、脱水ケーキMmと固化材ＳＤとの混合装置を別途設ける必要がなく、脱水ケーキの連続造粒システムの製造コストを抑制できる。
【００３４】
（６） 解砕混合装置２００の各シャフト２６１，２６２に、主に攪拌と移送を行うパドル２４０と、主に脱水ケーキMmの解砕を行うパドル２５０とを取り付けるように構成した。これにより、脱水ケーキMmが解砕されながら固化材ＳＤと攪拌、混合されるので、固化材ＳＤを効率的に脱水ケーキMmと混合できる。したがって、解砕混合装置２００で生成される微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐの性状にムラがなくなって均質なものとなるので、造粒物製品Ｍの品質を向上できる。
【００３５】
（７） 造粒装置４００は、解砕混合装置２００から供給される微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐを回転する回転筒４２０の内部で連続的に転動させながら移動させて造粒するように構成されている。これにより、小さな所用動力で微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐを連続的に造粒できるので、効率的である。
（８） 造粒装置４００の回転筒４２０は、筒状部４２１の内周面に連続的に立設された螺旋状の板部材である送り羽根４２３を備えている。これにより、造粒装置４００における造粒物の転動距離が略一定となるので、造粒物製品Ｍの品質を安定化できる。
【００３６】
−−−第２の実施の形態−−−
図８〜１０を参照して、本発明による脱水ケーキの連続造粒システムの第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付して相違点を主に説明する。図８は、第２の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムを構成する各機器の断面を図示したものであり、図９は、図８のＩＸ−ＩＸ矢視図であり、図１０は図９のＸ−Ｘ矢視図である。第２の実施の形態では、造粒装置６００の下流に排出装置７００が設けられている。
【００３７】
第２の実施の形態の造粒装置６００は、上流側の構造が第１の実施の形態の造粒装置４００と同じである。造粒装置６００の下流側の構造は、第１の実施の形態の造粒装置４００と異なり、筒状部４２１の下流側の端面に前端板６２４が設けられている。また、筒状部４２１の下流側の内周面には、送り羽根４２３が設けられず、掻き上げ羽根６２５が回転筒４２０の軸ＡＸ２と平行に立設されている。
【００３８】
前端板６２４の構造は、後端板４２２と略同じであり、中央には開口６２４ａが設けられている。図８，９に示すように、後述する排出装置７００の上流側の一部が開口６２４ａから回転筒４２０の内部に挿入される。掻き上げ羽根６２５は、回転筒４２０の軸ＡＸ２を中心とした所定の角度毎に、軸ＡＸ２と平行に立設された複数の羽根である。軸ＡＸ２と平行な方向に延在する掻き上げ羽根６２５の長さは、造粒装置６００の内部に挿入される排出装置７００の上流側の長さに略等しい。なお、図８〜１０では、造粒装置６００の構造を模式的に表しているため、回転筒４２０の各部の寸法比や送り羽根４２３の巻き数、掻き上げ羽根６２５の枚数などは、図８〜１０に図示したものに限られない。
【００３９】
排出装置７００は、スクリューコンベア型の搬送装置であり、ケーシング７０１と、スクリューシャフト７０２と、減速機付き電動機７０３とを備えている。ケーシング７０１の上流側上面には開口７０４が設けられている。ケーシング７０１の下流側下面には、スクリューシャフト７０２で搬送された造粒物製品Ｍを排出する排出開口部７０５が設けられている。
【００４０】
スクリューシャフト７０２は、ケーシング７０１の上流から下流にかけて延在する軸の外周に螺旋状に立設するスクリュー羽根が設けられたものであり、ケーシング７０１の上流側および下流側の端面で回動可能に軸支され、減速機付き電動機７０３によって回転駆動される。排出装置７００のスクリューシャフト７０２は１本であるが、２本以上の多連型の構造であってもよい。スクリューシャフト７０２の回転数、すなわち、減速機付き電動機７０３の回転数は、不図示のインバータによって適宜変更可能である。
【００４１】
−−−造粒物製品Ｍの排出について−−−
造粒装置６００の上流側で造粒された造粒物製品Ｍは、図１０に示すように、造粒装置６００の下流側に配設された掻き上げ羽根６２５によって回転筒４２０の内部で掻き上げられる。掻き上げ羽根６２５によって掻き上げられた造粒物製品Ｍは、造粒装置６００の内部に挿入された排出装置７００の開口７０４へ投入される。開口７０４へ投入された造粒物製品Ｍは、スクリューシャフト７０２が回転駆動されると、ケーシング７０１の下流側へ搬送されて、排出開口部７０５から排出される。
【００４２】
上述した第２の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムでは、第１の実施の形態の作用効果に加えて、次の作用効果を奏する。
（１） 造粒装置６００の下流に造粒物製品Ｍを排出する排出装置７００を配設した。これにより、造粒物製品Ｍを造粒装置６００から離れた場所に搬送できるので、造粒物製品Ｍの回収、保管が容易となり、利便性が高まる。
【００４３】
（２） 回転筒４２０の内部に掻き上げ羽根６２５を配設し、造粒装置６００の内部に挿入された排出装置７００の開口７０４へ造粒物製品Ｍを投入するように構成した。したがって、排出装置７００の設置高さを高くすることができるので、排出開口部７０５の下部に、移動可能なコンテナや、他の搬送装置などを設けることが容易となる。これにより、造粒物製品Ｍのハンドリングの自由度が増して、設計の自由度が向上する。
【００４４】
−−−第３の実施の形態−−−
図１１を参照して、本発明による脱水ケーキの連続造粒システムの第３の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１および第２の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付して相違点を主に説明する。図１１は、第３の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムを構成する各機器の断面を図示したものである。
【００４５】
造粒物製品Ｍの強度は、造粒の際の転動距離が長いほど増加する。また、造粒装置を大型化することなく転動距離を増やすためには、造粒装置における造粒物の滞留時間を増やせばよい。そこで、本実施の形態の造粒装置８００では、造粒装置８００の内部に堰を設けて、造粒装置８００における造粒物の滞留量を増やすことで、滞留時間を増やすこととしている。
【００４６】
造粒装置８００は、第１の実施の形態の造粒装置４００に、堰８０１を追加したものである。堰８０１は、中央に開口８０１ａを有する円盤上の部材であり、筒状部４２１の内部に軸ＡＸ２に対して垂直となるように取り付けられている。なお、図１１では、造粒装置８００の構造を模式的に表しているため、回転筒４２０の各部の寸法比や送り羽根４２３の巻き数、堰８０１の設置位置、枚数、開口８０１ａの直径などは、図１１に図示したものに限られない。
【００４７】
解砕混合装置２００の排出口２２５から微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐが造粒装置８００に投入されると、回転駆動される回転筒４２０の内部で摺動および転動されることで、微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐの粒子同士が結合して造粒される。微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐおよびその造粒物は、堰８０１にせき止められて、摺動および転動されながら堰８０１の上流側で滞留する。そして、堰８０１の上流側の滞留量が増加すると、造粒物は開口８０１ａから溢流して堰８０１の下流側に移動する。このように、堰８０１を設けることで、回転筒４２０を大型化することなく、造粒装置８００における造粒物の滞留量を増やして、滞留時間を増やすことができる。
【００４８】
上述した第３の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムでは、第１および第２の実施の形態の作用効果に加えて、次の作用効果を奏する。
（１） 造粒装置８００の内部に堰８０１を設けるように構成した。これにより、造粒装置８００における造粒物の滞留量が増加するので、造粒装置８００における造粒物の滞留時間を増やすことができる。したがって、転動距離を増やして造粒物製品Ｍの強度を増加することができるので、造粒物製品Ｍのハンドリング時の破砕が少なくなり、ハンドリング性が向上するとともに、造粒物製品Ｍの品質を向上できる。
【００４９】
−−−第４の実施の形態−−−
図１２を参照して、本発明による脱水ケーキの連続造粒システムの第４の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１〜３の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付して相違点を主に説明する。図１２は、第４の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムを構成する各機器の断面を図示したものである。
【００５０】
造粒装置で生成される造粒物製品Ｍの粒径は、脱水ケーキMmの性状、特に含水率によって変化する。一般的に、脱水ケーキMmの含水率が高いと造粒物製品Ｍの粒径が大きくなりやすく、脱水ケーキMmの含水率が低いと造粒物製品Ｍの粒径が小さくなりやすい。造粒物製品Ｍの粒径を一定の範囲内で管理するためには、脱水ケーキMmの含水率を調べるとともに、脱水ケーキMmの含水率に合わせて固化材ＳＤの添加量を変更する必要がある。しかし、運転管理上、脱水ケーキMmの含水率を頻繁に測定することは煩わしいため、脱水ケーキMmの外観などの観察によって脱水ケーキMmの含水率がある範囲内に収まっていると推定される場合には、固化材ＳＤの添加量は変更しない。そのため、造粒物製品Ｍの粒度が変動するが、ある程度の粒度の変動は許容されている。
【００５１】
このように、造粒装置で生成される造粒物製品Ｍの粒度の変動を許容するなかで、所定の粒度の造粒物製品Ｍを得るためには、造粒装置で生成される造粒物製品Ｍを分級する必要がある。そこで、本実施の形態では、造粒装置９００が造粒機能とともに分級機能を備えるように構成することで、造粒物製品Ｍを生成するとともに、生成した造粒物製品Ｍを分級する。
【００５２】
第４の実施の形態の造粒装置９００は、回転筒４２０の筒状部４２１から下流側に延在する分級筒９１０を備えている。分級筒９１０は、所定の目開きを有する網状部材を筒状部４２１と略同一径の筒状に形成した多孔筒であり、筒状部４２１から下流側に延在するように配設されている。分級筒９１０は、上流側から順に、略５ｍｍの目開きである細網部９１１と、略２５ｍｍの目開きである中網部９１２と、略４０ｍｍの目開きである粗網部９１３とを備えている。送り羽根４２３は、筒状部４２１の上流端部近傍から分級筒９１０の下流側端部まで連続的に立設されている。
【００５３】
なお、図１２では、造粒装置９００の構造を模式的に表しているため、回転筒４２０の各部の寸法比や送り羽根４２３の巻き数、分級筒９１０の各部の寸法などは、図１２に図示したものに限られない。また、分級筒９１０は、異なる３種類の目開きの各網部９１１〜９１３を有するが、目開きの種類は３種類に限らず、１種類および２種類でもよく、４種類以上でもよい。さらに、分級筒９１０の各網部９１１〜９１３の目開きの寸法は、本実施の形態で説明するものに限定されない。
【００５４】
本実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムは、分級された造粒物製品Ｍをそれぞれ分けて貯留できるように、複数の仕切が設けられたピット２０の上に造粒装置９００分級筒９１０が位置するように配設される。
【００５５】
−−−造粒物製品Ｍの分級について−−−
造粒装置９００の筒状部４２１で造粒された造粒物製品Ｍは、送り羽根４２３に案内されながら分級筒９１０の細網部９１１に送られる。細網部９１１では、造粒物製品Ｍのうち粒径が５ｍｍ以下のもの（造粒物Ｍ１）が篩い落とされて、ピット２１に排出される。
造粒物製品Ｍのうち粒径が５ｍｍより大きいものは、細網部９１１から中網部９１２に送られる。中網部９１２では、造粒物製品Ｍのうち粒径が５〜２５ｍｍのもの（造粒物Ｍ２）が篩い落とされて、ピット２２に排出される。
【００５６】
造粒物製品Ｍのうち粒径が２５ｍｍより大きいものは、中網部９１２から粗網部９１３に送られる。粗網部９１３では、造粒物製品Ｍのうち粒径が２５〜４０ｍｍのもの（造粒物Ｍ３）が篩い落とされて、ピット２３に排出される。造粒物製品Ｍのうち粒径が４０ｍｍより大きいものは、粗網部９１３の下流側端面からピット２４に排出される。
【００５７】
このようにして分級された各造粒物Ｍ１〜Ｍ４は、それぞれの粒度毎に建設資材として販売されたり、別途生成されたクラッシャランと混合されて再生クラッシャランとして販売されたりする。
【００５８】
上述した第４の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムでは、第１〜３の実施の形態の作用効果に加えて、次の作用効果を奏する。
（１） 造粒装置９００の筒状部４２１で造粒された造粒物製品Ｍを分級筒９１０で分級するように構成した。これにより、高強度であり、かつ所定の粒度に揃えられた高品質の造粒品を得ることができるとともに、脱水ケーキMmの含水率を頻繁に測定する必要がないので、運転管理が容易となる。
【００５９】
（２） 造粒物製品Ｍを分級する分級筒９１０を回転筒４２０の筒状部４２１から下流側に延在するように設けた。これにより、別途分級装置を設けることなく造粒と分級とを実施できるので、脱水ケーキの連続造粒システム運転管理が容易になるとともに、脱水ケーキの連続造粒システムの製造コストを低減できる。
【００６０】
（３） 分級筒９１０は、所定の目開きを有する網状部材を筒状部４２１と略同一径の筒状に形成した多孔筒であり、筒状部４２１から下流側に延在するように配設されている。これにより、簡便な構造で製作が容易であるとともに、可動部分がないため故障が少ない。したがって、造粒装置９００の製造コスト増が僅かで済み、かつ、ランニングコストが安価であるので、経済的である。
【００６１】
−−−変形例−−−
（１） 上述の説明では、解砕混合装置２００の各シャフト２６１，２６２に取り付けられたパドル２４０，２５０によって脱水ケーキMmの解砕と、固化材ＳＤとの撹拌・混合および移送を行うように構成しているが、パドル２４０の傾斜角度や、パドル２４０，２５０の取り付け枚数、ピッチなどは上述の説明に限定されず、種々変更してもよい。このように、パドル２４０，２５０の取り付け状態を変更することで、様々な性状の脱水ケーキに対応できる。たとえば、一部のパドル２４０については、パドル２５０と同様に上述した傾斜角度を９０度にすることとしてもよい。このように構成することで、シャフト２６１，２６２の回転数を増加させて解砕、混合能力を増加させても、移送能力の増加を抑制できるので、解砕および混合を十分に行うことができる。
【００６２】
また、一部のパドル２４０については、図６に示した回転軸ＡＸ１に垂直な線分ｙに関して、図６に図示したパドル２４０とは対称となる角度になるように配設してもよい。このように、一部のパドル２４０をその回転方向に対して他のパドル２４０とは逆の傾斜角度となるように配設することで、脱水ケーキMmを上流側へ戻す搬送力が生じて、脱水ケーキMmの解砕混合装置２００における滞留時間が増加できる。これにより、より十分な脱水ケーキMmの解砕および固化材ＳＤとの混合が実現できる。
【００６３】
（２） 上述の説明では、造粒装置４００，６００，８００，９００は円筒形状を呈しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、各造粒装置４００，６００，８００，９００の筒状部４２１や分級筒９１０の断面形状が多角形であってもよい。また、筒状部４２１と分級筒９１０との断面形状や直径が異なっていてもよい。いずれの場合であっても、上述の説明と同様の作用効果を奏する。
【００６４】
（３） 上述の説明では、造粒装置４００，６００，８００，９００の送り羽根４２３は連続的に形成されているが、本発明はこれに限らず、送り羽根４２３が不連続に形成されていてもよく、上流側だけに形成されていたり、下流側だけに形成されていたり、上流側と下流側の中間部分だけに形成されていたりしてもよい。いずれの場合であっても、上述の説明と同様の作用効果を奏する。
【００６５】
（４） 上述の説明では、脱水ケーキ供給装置１００は、スクリューコンベア型の供給装置であり、解砕混合装置２００は、２軸パドル式混合機と類似した構造を有する装置であるが、本発明はこれに限定されない。また、上述の説明では、固化材切り出し装置３２０は、いわゆるロータリーバルブと同様の構造を有する装置であり、造粒装置４００，６００，８００，９００は、回転する横型円筒形状の回転筒の内部で連続的に転動させながら移動させて造粒する装置であるが、本発明はこれに限定されない。上述の説明の機器と同様の作用効果を奏する機器であれば、各機器の種類は、上述の説明の機器でなくてもよい。たとえば、脱水ケーキ供給装置１００や排出装置７００は、ベルトコンベアなど、他の種類の搬送機器であってもよい。
【００６６】
たとえば、解砕混合装置２００は、脱水ケーキMmの解砕と固化材ＳＤとの混合とが連続的に実施できるものであれば、リボン型混合機のようにパドルを用いない混合機であってもよい。たとえば、固化材切り出し装置３２０は、固化材ＳＤが定量的に供給できる機器であれば、スクリューフィーダや振動フィーダ、テーブルフィーダなどであってもよい。また、解砕混合装置の混合性能によっては、ダブルダンパなどのように間欠的に固化材ＳＤを供給するものであってもよい。この場合、固化材ＳＤが間欠的に供給されても、解砕混合装置で固化材ＳＤが脱水ケーキMmに均一に分散されて混合されればよい。造粒装置４００，６００，８００，９００は、連続的に転動させながら移動させて造粒する装置であれば、たとえば、傾斜パン型転動式造粒機であってもよい。
【００６７】
（５） 上述の説明では、解砕混合装置２００で生成された微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐは、造粒装置４００，６００，８００，９００の内部に挿入された解砕混合装置２００の排出口２２５から造粒装置４００，６００，８００，９００へ直接投入されるように構成されているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、解砕混合装置２００の排出口２２５と造粒装置４００，６００，８００，９００の開口４２２ａとの間にシュートを設けたり、他の搬送機器を設置したりしてもよい。
【００６８】
（６） 上述の説明では、解砕混合装置２００に固化材ＳＤを直接添加するように構成したが、本発明はこれに限定されない。また、固化材ＳＤの投入位置が上述の説明のような解砕混合装置２００のケーシング２２０の途中に設けられているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、解砕混合装置２００に投入される前の脱水ケーキＭｍに固化材ＳＤを添加して、解砕混合装置２００で混合するようにしてもよい。また、解砕混合装置２００と造粒装置４００，６００，８００，９００との間に混合装置を設けて、この混合装置で解砕された脱水ケーキMmと固化材ＳＤとを混合するように構成してもよい。
【００６９】
（７） 上述の説明では、造粒装置９００の筒状部４２１に対して下流側に向かって延在するように分級筒９１０を設けるように構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、筒状部４２１と分級筒９１０とが離間していてもよく、分級筒９１０がローラ４１０とは異なる別の支持・駆動部材で支持および駆動されていてもよい。また、送り羽根４２３が分級筒９１０に設けられていなくてもよい。さらに、分級筒９１０のように回転する多孔筒でなくてもよく、他の種類の分級装置であってもよい。この場合、筒状部４２１と、他の種類の分級装置との間に、造粒物製品Ｍを搬送するための排出装置や搬送装置を設けてもよい。
（８） 上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
【００７０】
以上の実施の形態および変形例において、たとえば、解砕装置は解砕混合装置２００に、造粒機は造粒装置４００，６００，８００，９００に、脱水ケーキ定量供給装置は脱水ケーキ供給装置１００にそれぞれ対応する。固化材供給装置は固化材投入装置３００に、回転軸はシャフト２６１，２６２に、第１の羽根はパドル２４０に、第２の羽根はパドル２５０にそれぞれ対応する。回転筒は回転筒４２０に、螺旋部材は送り羽根４２３に排出装置は排出装置７００に、分級装置は分級筒９１０にそれぞれ対応する。さらに、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における機器構成に何ら限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムを構成する各機器の断面を図示したものである。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】シャフト２６１，２６２に取り付けられたパドル２４０，２５０を示す図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ矢視図である。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ矢視図である。
【図７】回転筒４２０の回転数が上昇して、造粒物が巻き上げられて、宙を舞うよう状態を示す図である。
【図８】第２の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムを構成する各機器の断面を図示したものである。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ矢視図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ矢視図である。
【図１１】第３の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムを構成する各機器の断面を図示したものである。
【図１２】第４の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムを構成する各機器の断面を図示したものである。
【符号の説明】
【００７２】
１００ 脱水ケーキ供給装置 ２００ 解砕混合装置
２６１，２６２ シャフト ２４０，２５０ パドル
３００ 固化材投入装置 ３２０ 固化材切り出し装置
４００，６００，８００，９００ 造粒装置 ４２０ 回転筒
４２３ 送り羽根 ７００排出装置
９１０ 分級筒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設現場などで発生する汚泥を脱水した脱水汚泥の処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設現場で発生する建設汚泥や、砕石場で発生する砕石汚泥などを再利用できるように改質する装置が知られている。この装置では、縦型円筒形のドラム内に設けられ公転する攪拌翼と公転しながら自転する回転羽根とによって、ドラム内に投入された脱水ケーキと添加剤とを攪拌、混合することで造粒物が得られる（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１４０８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この装置では、脱水ケーキの改質処理がバッチ処理で行われているため、処理能力を増やすには１バッチ当たりの処理量を増やすか、１バッチ当たりの処理時間を短縮することとなる。しかし、この方法では所用動力が大幅に増加してしまうため、効率的な改質処理ができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１） 請求項１の発明による脱水ケーキの連続造粒システムは、脱水ケーキを微細な土粒子状の土砂に解砕する解砕装置と、解砕装置で解砕された土粒子状の土砂を転動させながら移動させて造粒する造粒機とを備えることを特徴とする。
（２） 請求項２の発明は、請求項１に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、解砕装置の前段に設けられて、解砕装置へ脱水ケーキを定量供給する脱水ケーキ供給装置と、解砕装置に設けられ、脱水ケーキ供給装置から供給された脱水ケーキに対して、固化材を添加する固化材供給装置とをさらに備えることを特徴とする。
（３） 請求項３の発明は、請求項２に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、固化材供給装置は、固化材が解砕装置の内部で解砕装置によって土粒子状の土砂と混合されるように固化材供給口が配設されていることを特徴とする。
（４） 請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、解砕装置は、ケーシングの上流から下流にかけて延在して、ケーシング内で回転する回転軸と、回転軸の外周面に設けられて、回転軸が一方の方向に回転した際に脱水ケーキおよび土粒子状の土砂をケーシングの上流から下流に向かって移動させるように、回転軸の軸方向に垂直な平面に対して所定の角度だけ傾斜した第１の羽根と、回転軸の外周面に設けられて、回転軸が回転した際に脱水ケーキを土粒子状の土砂に解砕する第２の羽根とを備えることを特徴とする。
（５） 請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、造粒機は、略横型の筒形状を呈し、内周面に螺旋部材が連続的に立設されて、筒の軸を中心に回転駆動される回転筒を備え、解砕装置で解砕された土粒子状の土砂を螺旋部材により回転筒の内部で連続的に転動させながら移動させて造粒することを特徴とする。
（６） 請求項６の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、造粒機は、略横型の筒形状を呈し、内周面に螺旋部材が断続的に立設されて、筒の軸を中心に回転駆動される回転筒を備え、解砕装置で解砕された土粒子状の土砂を螺旋部材により回転筒の内部で連続的に転動させながら移動させて造粒することを特徴とする。
（７） 請求項７の発明は、請求項５または請求項６に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、回転筒には、中央に開口を有する堰が設けられていることを特徴とする。
（８） 請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、造粒機の下流には、造粒された土砂を外部に排出する排出装置が設けられていることを特徴とする。
（９） 請求項９の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、造粒機の下流には、造粒された土砂を、粒径に応じて分級して外部に排出する分級装置が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、解砕装置で脱水ケーキを微細な土粒子状の土砂に解砕し、造粒機で解砕された土粒子状の土砂を転動させながら移動させて造粒するように脱水ケーキの連続造粒システムを構成した。これにより、所用動力の増加を抑制して脱水ケーキを連続的に処理できるので、脱水ケーキの改質処理能力を効率的に向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
−−−第１の実施の形態−−−
図１〜７を参照して、本発明による脱水ケーキの連続造粒システムの第１の実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムを構成する各機器の断面を図示したものである。脱水ケーキの連続造粒システムは、脱水ケーキ供給装置１００と、解砕混合装置２００と、固化材投入装置３００と、造粒装置４００とを備えている。なお、以下の説明では、処理される前の脱水ケーキの投入側を上流と呼び、処理された後の造粒物が排出される排出側を下流と呼ぶ。たとえば、図１では、図面の左側が上流であり、図面の右側が下流となる。
【０００８】
−−−脱水ケーキ供給装置１００−−−
脱水ケーキ供給装置１００は、スクリューコンベア型の供給装置であり、ケーシング１０１と、スクリューシャフト１０２と、減速機付き電動機１０３とを備えている。ケーシング１０１の上流側上面には開口が設けられ、この開口に投入ホッパ１０４が取り付けられている。ケーシング１０１の下流側下面には、排出開口部１０５が設けられている。
【０００９】
スクリューシャフト１０２は、ケーシング１０１の上流から下流にかけて延在する軸の外周に螺旋状に立設するスクリュー羽根が設けられたものであり、ケーシング１０１の上流側および下流側の端面で回動可能に軸支され、減速機付き電動機１０３によって回転駆動される。脱水ケーキ供給装置１００のスクリューシャフト１０２は１本であるが、２本以上の多連型の構造であってもよい。スクリューシャフト１０２が回転駆動されると、投入ホッパ４０４に投入された脱水ケーキMmを下流側へ搬送して、排出開口部１０５から排出して解砕混合装置２００へ投入する。スクリューシャフト１０２の回転数、すなわち、減速機付き電動機１０３の回転数は、不図示のインバータによって適宜変更可能である。
【００１０】
−−−解砕混合装置２００−−−
解砕混合装置２００は、２本のシャフトを有し、各シャフトに取り付けられたパドルによって脱水ケーキMmの解砕と、固化材ＳＤとの撹拌・混合および移送を行う、２軸パドル式混合機と類似した構造を有する装置である。解砕混合装置２００で脱水ケーキMmの解砕と、固化材ＳＤとの撹拌・混合を行うことで微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐが得られる。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。図１，２に示すように、解砕混合機２００は、本体２１０がフレーム５００に搭載されている。本体２１０は、ケーシング２２０と、減速機付き電動機２３０と、後述する２種類のパドル２４０，２５０が取り付けられたシャフト２６１および２６２とを有する。なお、図１，２では、解砕混合装置２００の構造を模式的に表しているため、シャフト２６１，２６２に取り付けられたパドル２４０，２５０の位置および形状は、他図を用いて後に詳述する。
【００１１】
図３に示すように、ケーシング２２０は、水平な底面と、底面からシャフト２６１，２６２の回転軸を中心とする円弧状に湾曲しながら垂直に立ち上がる左右の側面とを有する。ケーシング２２０の上面には上板２２１が取り付けられている。図２に示すように、ケーシング２２０の上流側の上板２２１には、シュート２２３が取り付けられる脱水ケーキ投入口２２２と、固化材投入口２２４とが設けられ、ケーシング２２０の底面の下流側には、排出口２２５が設けられている。
【００１２】
固化材投入口２２４は、排出口２２５の上流側端部から上流側に距離Ｌだけ遡った位置、すなわち解砕混合装置２００のケーシング２２０の途中に設けられている。なお、ケーシング２２０は、下流側の一部が造粒装置４００の内部に挿入されるように配設されており、排出口２２５から排出される微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐが造粒装置４００の内部に直接投入される。
【００１３】
シャフト２６１および２６２の回転軸に垂直なケーシング２２０の上流側および下流側の端面には、軸受け２２６が設けられている。シャフト２６１および２６２は、それぞれその両端が、軸受け２２６によって軸支され、ケーシング２２０の内部に並列して配設されている。
【００１４】
減速機付き電動機２３０の不図示の出力軸は、一方のシャフト２６１の一端に接続されて、これを回転させる。シャフト２６１および２６２のそれぞれの軸端の一方には、タイミングギヤ（不図示）が設けられている。このタイミングギヤは、減速機付き電動機２３０によって駆動される一方のシャフト２６１の回転を他方のシャフト２６２へ伝達するとともに、シャフト２６１および２６２の回転を同期させる。図３に示すように、解砕混合装置２００を下流側から見た場合、シャフト２６１は反時計方向に回転し、シャフト２６２は時計方向に回転する。シャフト２６１，２６２の回転数、すなわち、減速機付き電動機２３０の回転数は、不図示のインバータによって適宜変更可能である。
【００１５】
図４は、シャフト２６２に取り付けられたパドル２４０，２５０を示す図である。なお、シャフト２６１には、シャフト２６２と対称となるようにパドル２４０，２５０が取り付けられているので、シャフト２６１についての図示は省略する。パドル２４０は、各シャフト２６１，２６２を中心として半径方向に１対ずつ、回転軸ＡＸ１の方向に所定の間隔で複数段設けられている。パドル２４０は、主に脱水ケーキMmの攪拌と移送を行うパドルであり、表面がシャフト２６１，２６２の回転方向、すなわち回転軸ＡＸ１に垂直な平面に対して斜めに傾斜した状態でシャフト２６１，２６２に取り付けられる。これにより、各シャフト２６１，２６２が回転駆動されると、後述するように、パドル２４０によって脱水ケーキMmが固化材ＳＤと混合されながら排出口２２５へ向かって移送される。
【００１６】
パドル２５０は、主に脱水ケーキMmの解砕を行うパドルであり、各シャフト２６１，２６２を中心として半径方向に１対ずつ、各シャフト２６１，２６２の回転軸ＡＸ１の方向に複数段設けられている各パドル２４０の略中間となる位置に、パドル２４０と位相を９０度ずらした状態で複数段設けられている。パドル２５０は、パドル２５０の表面がシャフト２６１，２６２の回転方向と平行になるように、すなわち、パドル２５０の表面がシャフト２６１，２６２の回転軸ＡＸ１に対して垂直となるようにシャフト２６１，２６２に取り付けられる。これにより、各シャフト２６１，２６２が回転駆動されると、後述するように、パドル２５０によって脱水ケーキMmが解砕される。なお、パドル２５０の厚さは、脱水ケーキMmの解砕を容易にするため、パドル２４０よりも薄い。
【００１７】
各シャフト２６１，２６２には、パドル２４０，２５０が同じように取り付けられている。そのため、隣り合うシャフト２６１，２６２のパドル２４０，２５０が互いに干渉しないように、シャフト２６１とシャフト２６２とは、位相を９０度ずらした状態で取り付けられている（図３）。
【００１８】
−−−固化材投入装置３００−−−
固化材投入装置３００は、脱水ケーキMmを改質するための固化材ＳＤを所定量貯留しておく固化材ホッパ３１０と、固化材ホッパ３１０の下部に取り付けられた固化材切り出し装置３２０とを備えている。固化材ＳＤは、脱水ケーキMmの水分を吸収するとともに、脱水ケーキMmと混合されることで、混合物の強度を増加させるものであり、たとえば、生石灰、セメント、石膏粉、あるいはこれらの混合物などが用いられる。
【００１９】
固化材切り出し装置３２０は、放射状に複数の羽根が設けられたロータ３２２をケーシング３２１の内部で回転させることによって、固化材ホッパ３１０に貯留されている固化材ＳＤを定量的に切り出す装置であり、いわゆるロータリーバルブと同様の構造を有する。ロータ３２２は不図示の減速機付き電動機によって回転駆動される。ロータ３２２の回転数、すなわち、減速機付き電動機の回転数は、不図示のインバータによって適宜変更可能である。固化材切り出し装置３２０の下部には、解砕混合装置２００の固化材投入口２２４に接続される固化材供給口３２３が設けられている。ロータ３２２の回転によって定量的に切り出された固化材ＳＤは、固化材投入口２２４から解砕混合装置２００の内部に投入される。
【００２０】
−−−造粒装置４００−−−
図１，２に示すように、造粒装置４００は、解砕混合装置２００から供給される微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐを回転する回転筒の内部で連続的に転動させながら移動させて造粒する装置であり、ローラ４１０と、回転筒４２０とを備えている。ローラ４１０は、フレーム５００に取り付けられており、回転筒４２０を略水平に保ち、回転筒４２０の軸ＡＸ２を中心に回転可能に支持する。ローラ４１０は、回転筒４２０の上流側に一対、下流側に一対設けられており、回転筒４２０を４点で回転可能に支持する。４つのローラ４１０のうち、少なくとも一つには、減速機付き電動機（不図示）が設けられており、回転筒４２０を回転駆動する。回転筒４２０の回転数、すなわち、減速機付き電動機の回転数は、不図示のインバータによって適宜変更可能である。
【００２１】
回転筒４２０は、円筒形状の筒状部４２１と、筒状部４２１の上流側の端面に取り付けられた後端板４２２と、筒状部４２１の内周面に筒状部４２１の略全長にわたって連続的に立設された螺旋状の板部材である送り羽根４２３とを備えている。なお、図１，２では、造粒装置４００の構造を模式的に表しているため、回転筒４２０の各部の寸法比や送り羽根４２３の巻き数などは、図１，２に図示したものに限られない。後端板４２２の中央には開口４２２ａが設けられており、上述のように、解砕混合装置２００のケーシング２２０の下流側の一部が開口４２２ａから回転筒４２０の内部に挿入される。筒状部４２１の下流側の端面は開口端となっている。なお、図５は、図１のＶ−Ｖ矢視図であり、造粒装置４００について下流側から上流側を見た図である。
【００２２】
−−−脱水ケーキMmの処理−−−
建設現場や、砂利や砕石の製造現場などで発生する汚泥は、フィルタープレスなどの圧搾装置（不図示）で脱水されて脱水ケーキMmとなる。この脱水ケーキMmは、本実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムによって、次のように処理される。脱水ケーキMmは、図１に示すように重機１０などによって、脱水ケーキ供給装置１００の投入ホッパ１０４に投入される。
【００２３】
脱水ケーキ供給装置１００は、投入ホッパ１０４に投入された脱水ケーキMmを、回転駆動されるスクリューシャフト１０２によって排出開口部１０５へ搬送して解砕混合装置２００のシュート２２３へ投入する。減速機付き電動機１０３の回転数をインバータによって適宜調節することで、解砕混合装置２００への脱水ケーキMmの投入量が調節される。これにより、脱水ケーキMmが定量的に解砕混合装置２００へ供給される。
【００２４】
解砕混合装置２００では、シュート２２３に投入された脱水ケーキMmが回転駆動されるシャフト２６１，２６２のパドル２５０で解砕されながら、パドル２４０によって下流へ搬送される。図６は、図３のＶＩ−ＶＩ矢視図であり、シャフト２６２に取り付けられた各パドル２４０，２５０が脱水ケーキMmを搬送および解砕する様子を示している。上述のように、パドル２４０は、パドル２４０の表面がシャフト２６１，２６２の回転方向に対して斜めに傾斜した状態でシャフト２６１，２６２に取り付けられている。すなわち、パドル２４０は、パドル２４０の表面がシャフト２６１，２６２の回転軸ＡＸ１に対してα度の傾斜角度でシャフト２６１，２６２に取り付けられている。脱水ケーキMmは、パドル２４０から下流への搬送力Ｆｘと、掻き上げ力Ｆｎとを受けながら攪拌される。搬送力Ｆｘおよび掻き上げ力Ｆｎは、上述の傾斜角度に依存する。
【００２５】
上述したように、パドル２５０は、表面がシャフト２６１，２６２の回転軸ＡＸ１に対して垂直となるようにシャフト２６１，２６２に取り付けられている。パドル２５０のシャフト２６１，２６２に対する取り付け角度を上述の傾斜角度で表せば、α＝９０度となる。脱水ケーキMmは、回転するパドル２５０からせん断力を受けて、解砕および切削されて細かくされる。シャフト２６１，２６２には、パドル２４０とパドル２５０とが回転軸ＡＸ１の方向に沿って交互に配設されているので、脱水ケーキMmは、各パドル２４０，２５０から搬送力Ｆｘと、掻き上げ力Ｆｎと、せん断力とを受けて、攪拌および解砕されながら下流へ搬送される。
【００２６】
上述のように、排出口２２５の上流側端部から上流側に距離Ｌだけ遡った位置に固化材投入口２２４が設けられており、固化材投入装置３００から固化材ＳＤが脱水ケーキMmに添加される。解砕混合装置２００に投入された固化材ＳＤは、パドル２４０で巻き込まれながら脱水ケーキMmと混合される。固化材ＳＤの投入量は、解砕混合装置２００における脱水ケーキMmの処理量、すなわち、解砕混合装置２００における脱水ケーキMmの搬送量に合わせて決定される。固化材ＳＤの投入量の調節は、ロータ３２２を回転駆動する減速機付き電動機の回転数を不図示のインバータによって変更することで行われる。なお、脱水ケーキMmと固化材ＳＤとの混合比率は、固化材ＳＤの種類や脱水ケーキMmの含水率などによって適宜決定される。
【００２７】
固化材投入口２２４から排出口２２５までの間の距離Ｌを搬送される間に、脱水ケーキMmが解砕されながら固化材ＳＤと攪拌、混合されると、微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐが生成される。微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐは、排出口２２５から排出されて、造粒装置４００の内部に直接投入される。
【００２８】
造粒装置４００に投入された微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐが、回転駆動される回転筒４２０の内部で送り羽根４２３に案内されながら摺動および転動されると、微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐの粒子同士が結合することで造粒される。このようにして造粒される造粒物は、微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐの粒子同士の結合が進行することで徐々に大きくなるとともに、造粒物の強度が増す。そして、送り羽根４２３に案内されて、回転筒４２０の筒状部４２１の下流側の端面から造粒物製品Ｍとして排出される。
【００２９】
造粒物製品Ｍの粒径は、微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐの性質が略一定であれば、造粒装置４００における転動距離に略比例する。この転動距離は、図２に示した筒状部４２１の内径Ｄｄ、長さＬｄ、送り羽根４２３のピッチＰなどで決定される。また、造粒装置４００における処理能力は、回転筒４２０の回転数に略比例する。ただし、図７に示すように、造粒物が回転筒４２０の回転により巻き上げられて、宙を舞うような状態となるまで回転筒４２０の回転数を増加させると、造粒物を砕く効果が生じてしまう。そのため、回転筒４２０の回転数は、図７に示すような現象が生じないように一定の回転数以下に抑制されることが好ましい。
【００３０】
造粒装置４００で造粒される造粒物製品Ｍは、固化材ＳＤと混合されて改質されているので、水分が加えられても、元の汚泥に戻ることがない。そのため、路盤材、埋め戻し土、宅地造成土、土手の盛土などの種々の用途に再利用できる。
【００３１】
上述した第１の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムでは、次の作用効果を奏する。
（１） 解砕混合装置２００で脱水ケーキMmを解砕して微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐとし、微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐを造粒装置４００で転動させながら造粒するように構成した。これにより、所用動力の増加を抑制して脱水ケーキMmを連続的に処理できるので、脱水ケーキMmの改質処理能力を効率的に向上できる。
（２） 解砕混合装置２００の前段に脱水ケーキ供給装置１００を設けるように構成した。これにより、解砕混合装置２００に脱水ケーキMmを定量的に供給できるので、脱水ケーキMmの改質処理を安定化できる。
【００３２】
（３） 解砕混合装置２００で解砕した脱水ケーキMmに、固化材投入装置３００から固化材ＳＤを添加するように構成した。これにより、脱水ケーキMmに含まれる水分を吸収するとともに、造粒物製品Ｍの強度を増加できる。したがって、造粒物製品Ｍの品質を向上できる。また、脱水ケーキMmの水分が吸収されるので、解砕混合装置２００や造粒装置４００の内部における土砂の付着が抑制されて、解砕混合装置２００や造粒装置４００の処理能力低下を防止できるとともに、解砕混合装置２００や造粒装置４００の内部の付着土砂の掻き取り作業などのメンテナンスが不要となり、ランニングコストを抑制できる。
【００３３】
（４） 固化材投入装置３００によって、固化材ＳＤを定量的に添加するように構成した。これにより、脱水ケーキMmに対する固化材ＳＤの添加割合を一定に保つことができるので、造粒物製品Ｍの品質を安定化できる。
（５） 解砕混合装置２００の排出口２２５の上流側端部から上流側に距離Ｌだけ遡った位置に固化材投入口２２４を設けて、固化材投入装置３００を取り付けるように構成した。これにより、解砕混合装置２００の内部で固化材ＳＤが脱水ケーキMmと混合されるので、脱水ケーキMmと固化材ＳＤとの混合装置を別途設ける必要がなく、脱水ケーキの連続造粒システムの製造コストを抑制できる。
【００３４】
（６） 解砕混合装置２００の各シャフト２６１，２６２に、主に攪拌と移送を行うパドル２４０と、主に脱水ケーキMmの解砕を行うパドル２５０とを取り付けるように構成した。これにより、脱水ケーキMmが解砕されながら固化材ＳＤと攪拌、混合されるので、固化材ＳＤを効率的に脱水ケーキMmと混合できる。したがって、解砕混合装置２００で生成される微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐの性状にムラがなくなって均質なものとなるので、造粒物製品Ｍの品質を向上できる。
【００３５】
（７） 造粒装置４００は、解砕混合装置２００から供給される微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐを回転する回転筒４２０の内部で連続的に転動させながら移動させて造粒するように構成されている。これにより、小さな所用動力で微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐを連続的に造粒できるので、効率的である。
（８） 造粒装置４００の回転筒４２０は、筒状部４２１の内周面に連続的に立設された螺旋状の板部材である送り羽根４２３を備えている。これにより、造粒装置４００における造粒物の転動距離が略一定となるので、造粒物製品Ｍの品質を安定化できる。
【００３６】
−−−第２の実施の形態−−−
図８〜１０を参照して、本発明による脱水ケーキの連続造粒システムの第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付して相違点を主に説明する。図８は、第２の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムを構成する各機器の断面を図示したものであり、図９は、図８のＩＸ−ＩＸ矢視図であり、図１０は図９のＸ−Ｘ矢視図である。第２の実施の形態では、造粒装置６００の下流に排出装置７００が設けられている。
【００３７】
第２の実施の形態の造粒装置６００は、上流側の構造が第１の実施の形態の造粒装置４００と同じである。造粒装置６００の下流側の構造は、第１の実施の形態の造粒装置４００と異なり、筒状部４２１の下流側の端面に前端板６２４が設けられている。また、筒状部４２１の下流側の内周面には、送り羽根４２３が設けられず、掻き上げ羽根６２５が回転筒４２０の軸ＡＸ２と平行に立設されている。
【００３８】
前端板６２４の構造は、後端板４２２と略同じであり、中央には開口６２４ａが設けられている。図８，９に示すように、後述する排出装置７００の上流側の一部が開口６２４ａから回転筒４２０の内部に挿入される。掻き上げ羽根６２５は、回転筒４２０の軸ＡＸ２を中心とした所定の角度毎に、軸ＡＸ２と平行に立設された複数の羽根である。軸ＡＸ２と平行な方向に延在する掻き上げ羽根６２５の長さは、造粒装置６００の内部に挿入される排出装置７００の上流側の長さに略等しい。なお、図８〜１０では、造粒装置６００の構造を模式的に表しているため、回転筒４２０の各部の寸法比や送り羽根４２３の巻き数、掻き上げ羽根６２５の枚数などは、図８〜１０に図示したものに限られない。
【００３９】
排出装置７００は、スクリューコンベア型の搬送装置であり、ケーシング７０１と、スクリューシャフト７０２と、減速機付き電動機７０３とを備えている。ケーシング７０１の上流側上面には開口７０４が設けられている。ケーシング７０１の下流側下面には、スクリューシャフト７０２で搬送された造粒物製品Ｍを排出する排出開口部７０５が設けられている。
【００４０】
スクリューシャフト７０２は、ケーシング７０１の上流から下流にかけて延在する軸の外周に螺旋状に立設するスクリュー羽根が設けられたものであり、ケーシング７０１の上流側および下流側の端面で回動可能に軸支され、減速機付き電動機７０３によって回転駆動される。排出装置７００のスクリューシャフト７０２は１本であるが、２本以上の多連型の構造であってもよい。スクリューシャフト７０２の回転数、すなわち、減速機付き電動機７０３の回転数は、不図示のインバータによって適宜変更可能である。
【００４１】
−−−造粒物製品Ｍの排出について−−−
造粒装置６００の上流側で造粒された造粒物製品Ｍは、図１０に示すように、造粒装置６００の下流側に配設された掻き上げ羽根６２５によって回転筒４２０の内部で掻き上げられる。掻き上げ羽根６２５によって掻き上げられた造粒物製品Ｍは、造粒装置６００の内部に挿入された排出装置７００の開口７０４へ投入される。開口７０４へ投入された造粒物製品Ｍは、スクリューシャフト７０２が回転駆動されると、ケーシング７０１の下流側へ搬送されて、排出開口部７０５から排出される。
【００４２】
上述した第２の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムでは、第１の実施の形態の作用効果に加えて、次の作用効果を奏する。
（１） 造粒装置６００の下流に造粒物製品Ｍを排出する排出装置７００を配設した。これにより、造粒物製品Ｍを造粒装置６００から離れた場所に搬送できるので、造粒物製品Ｍの回収、保管が容易となり、利便性が高まる。
【００４３】
（２） 回転筒４２０の内部に掻き上げ羽根６２５を配設し、造粒装置６００の内部に挿入された排出装置７００の開口７０４へ造粒物製品Ｍを投入するように構成した。したがって、排出装置７００の設置高さを高くすることができるので、排出開口部７０５の下部に、移動可能なコンテナや、他の搬送装置などを設けることが容易となる。これにより、造粒物製品Ｍのハンドリングの自由度が増して、設計の自由度が向上する。
【００４４】
−−−第３の実施の形態−−−
図１１を参照して、本発明による脱水ケーキの連続造粒システムの第３の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１および第２の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付して相違点を主に説明する。図１１は、第３の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムを構成する各機器の断面を図示したものである。
【００４５】
造粒物製品Ｍの強度は、造粒の際の転動距離が長いほど増加する。また、造粒装置を大型化することなく転動距離を増やすためには、造粒装置における造粒物の滞留時間を増やせばよい。そこで、本実施の形態の造粒装置８００では、造粒装置８００の内部に堰を設けて、造粒装置８００における造粒物の滞留量を増やすことで、滞留時間を増やすこととしている。
【００４６】
造粒装置８００は、第１の実施の形態の造粒装置４００に、堰８０１を追加したものである。堰８０１は、中央に開口８０１ａを有する円盤上の部材であり、筒状部４２１の内部に軸ＡＸ２に対して垂直となるように取り付けられている。なお、図１１では、造粒装置８００の構造を模式的に表しているため、回転筒４２０の各部の寸法比や送り羽根４２３の巻き数、堰８０１の設置位置、枚数、開口８０１ａの直径などは、図１１に図示したものに限られない。
【００４７】
解砕混合装置２００の排出口２２５から微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐが造粒装置８００に投入されると、回転駆動される回転筒４２０の内部で摺動および転動されることで、微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐの粒子同士が結合して造粒される。微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐおよびその造粒物は、堰８０１にせき止められて、摺動および転動されながら堰８０１の上流側で滞留する。そして、堰８０１の上流側の滞留量が増加すると、造粒物は開口８０１ａから溢流して堰８０１の下流側に移動する。このように、堰８０１を設けることで、回転筒４２０を大型化することなく、造粒装置８００における造粒物の滞留量を増やして、滞留時間を増やすことができる。
【００４８】
上述した第３の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムでは、第１および第２の実施の形態の作用効果に加えて、次の作用効果を奏する。
（１） 造粒装置８００の内部に堰８０１を設けるように構成した。これにより、造粒装置８００における造粒物の滞留量が増加するので、造粒装置８００における造粒物の滞留時間を増やすことができる。したがって、転動距離を増やして造粒物製品Ｍの強度を増加することができるので、造粒物製品Ｍのハンドリング時の破砕が少なくなり、ハンドリング性が向上するとともに、造粒物製品Ｍの品質を向上できる。
【００４９】
−−−第４の実施の形態−−−
図１２を参照して、本発明による脱水ケーキの連続造粒システムの第４の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１〜３の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付して相違点を主に説明する。図１２は、第４の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムを構成する各機器の断面を図示したものである。
【００５０】
造粒装置で生成される造粒物製品Ｍの粒径は、脱水ケーキMmの性状、特に含水率によって変化する。一般的に、脱水ケーキMmの含水率が高いと造粒物製品Ｍの粒径が大きくなりやすく、脱水ケーキMmの含水率が低いと造粒物製品Ｍの粒径が小さくなりやすい。造粒物製品Ｍの粒径を一定の範囲内で管理するためには、脱水ケーキMmの含水率を調べるとともに、脱水ケーキMmの含水率に合わせて固化材ＳＤの添加量を変更する必要がある。しかし、運転管理上、脱水ケーキMmの含水率を頻繁に測定することは煩わしいため、脱水ケーキMmの外観などの観察によって脱水ケーキMmの含水率がある範囲内に収まっていると推定される場合には、固化材ＳＤの添加量は変更しない。そのため、造粒物製品Ｍの粒度が変動するが、ある程度の粒度の変動は許容されている。
【００５１】
このように、造粒装置で生成される造粒物製品Ｍの粒度の変動を許容するなかで、所定の粒度の造粒物製品Ｍを得るためには、造粒装置で生成される造粒物製品Ｍを分級する必要がある。そこで、本実施の形態では、造粒装置９００が造粒機能とともに分級機能を備えるように構成することで、造粒物製品Ｍを生成するとともに、生成した造粒物製品Ｍを分級する。
【００５２】
第４の実施の形態の造粒装置９００は、回転筒４２０の筒状部４２１から下流側に延在する分級筒９１０を備えている。分級筒９１０は、所定の目開きを有する網状部材を筒状部４２１と略同一径の筒状に形成した多孔筒であり、筒状部４２１から下流側に延在するように配設されている。分級筒９１０は、上流側から順に、略５ｍｍの目開きである細網部９１１と、略２５ｍｍの目開きである中網部９１２と、略４０ｍｍの目開きである粗網部９１３とを備えている。送り羽根４２３は、筒状部４２１の上流端部近傍から分級筒９１０の下流側端部まで連続的に立設されている。
【００５３】
なお、図１２では、造粒装置９００の構造を模式的に表しているため、回転筒４２０の各部の寸法比や送り羽根４２３の巻き数、分級筒９１０の各部の寸法などは、図１２に図示したものに限られない。また、分級筒９１０は、異なる３種類の目開きの各網部９１１〜９１３を有するが、目開きの種類は３種類に限らず、１種類および２種類でもよく、４種類以上でもよい。さらに、分級筒９１０の各網部９１１〜９１３の目開きの寸法は、本実施の形態で説明するものに限定されない。
【００５４】
本実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムは、分級された造粒物製品Ｍをそれぞれ分けて貯留できるように、複数の仕切が設けられたピット２０の上に造粒装置９００分級筒９１０が位置するように配設される。
【００５５】
−−−造粒物製品Ｍの分級について−−−
造粒装置９００の筒状部４２１で造粒された造粒物製品Ｍは、送り羽根４２３に案内されながら分級筒９１０の細網部９１１に送られる。細網部９１１では、造粒物製品Ｍのうち粒径が５ｍｍ以下のもの（造粒物Ｍ１）が篩い落とされて、ピット２１に排出される。
造粒物製品Ｍのうち粒径が５ｍｍより大きいものは、細網部９１１から中網部９１２に送られる。中網部９１２では、造粒物製品Ｍのうち粒径が５〜２５ｍｍのもの（造粒物Ｍ２）が篩い落とされて、ピット２２に排出される。
【００５６】
造粒物製品Ｍのうち粒径が２５ｍｍより大きいものは、中網部９１２から粗網部９１３に送られる。粗網部９１３では、造粒物製品Ｍのうち粒径が２５〜４０ｍｍのもの（造粒物Ｍ３）が篩い落とされて、ピット２３に排出される。造粒物製品Ｍのうち粒径が４０ｍｍより大きいものは、粗網部９１３の下流側端面からピット２４に排出される。
【００５７】
このようにして分級された各造粒物Ｍ１〜Ｍ４は、それぞれの粒度毎に建設資材として販売されたり、別途生成されたクラッシャランと混合されて再生クラッシャランとして販売されたりする。
【００５８】
上述した第４の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムでは、第１〜３の実施の形態の作用効果に加えて、次の作用効果を奏する。
（１） 造粒装置９００の筒状部４２１で造粒された造粒物製品Ｍを分級筒９１０で分級するように構成した。これにより、高強度であり、かつ所定の粒度に揃えられた高品質の造粒品を得ることができるとともに、脱水ケーキMmの含水率を頻繁に測定する必要がないので、運転管理が容易となる。
【００５９】
（２） 造粒物製品Ｍを分級する分級筒９１０を回転筒４２０の筒状部４２１から下流側に延在するように設けた。これにより、別途分級装置を設けることなく造粒と分級とを実施できるので、脱水ケーキの連続造粒システム運転管理が容易になるとともに、脱水ケーキの連続造粒システムの製造コストを低減できる。
【００６０】
（３） 分級筒９１０は、所定の目開きを有する網状部材を筒状部４２１と略同一径の筒状に形成した多孔筒であり、筒状部４２１から下流側に延在するように配設されている。これにより、簡便な構造で製作が容易であるとともに、可動部分がないため故障が少ない。したがって、造粒装置９００の製造コスト増が僅かで済み、かつ、ランニングコストが安価であるので、経済的である。
【００６１】
−−−変形例−−−
（１） 上述の説明では、解砕混合装置２００の各シャフト２６１，２６２に取り付けられたパドル２４０，２５０によって脱水ケーキMmの解砕と、固化材ＳＤとの撹拌・混合および移送を行うように構成しているが、パドル２４０の傾斜角度や、パドル２４０，２５０の取り付け枚数、ピッチなどは上述の説明に限定されず、種々変更してもよい。このように、パドル２４０，２５０の取り付け状態を変更することで、様々な性状の脱水ケーキに対応できる。たとえば、一部のパドル２４０については、パドル２５０と同様に上述した傾斜角度を９０度にすることとしてもよい。このように構成することで、シャフト２６１，２６２の回転数を増加させて解砕、混合能力を増加させても、移送能力の増加を抑制できるので、解砕および混合を十分に行うことができる。
【００６２】
また、一部のパドル２４０については、図６に示した回転軸ＡＸ１に垂直な線分ｙに関して、図６に図示したパドル２４０とは対称となる角度になるように配設してもよい。このように、一部のパドル２４０をその回転方向に対して他のパドル２４０とは逆の傾斜角度となるように配設することで、脱水ケーキMmを上流側へ戻す搬送力が生じて、脱水ケーキMmの解砕混合装置２００における滞留時間が増加できる。これにより、より十分な脱水ケーキMmの解砕および固化材ＳＤとの混合が実現できる。
【００６３】
（２） 上述の説明では、造粒装置４００，６００，８００，９００は円筒形状を呈しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、各造粒装置４００，６００，８００，９００の筒状部４２１や分級筒９１０の断面形状が多角形であってもよい。また、筒状部４２１と分級筒９１０との断面形状や直径が異なっていてもよい。いずれの場合であっても、上述の説明と同様の作用効果を奏する。
【００６４】
（３） 上述の説明では、造粒装置４００，６００，８００，９００の送り羽根４２３は連続的に形成されているが、本発明はこれに限らず、送り羽根４２３が不連続に形成されていてもよく、上流側だけに形成されていたり、下流側だけに形成されていたり、上流側と下流側の中間部分だけに形成されていたりしてもよい。いずれの場合であっても、上述の説明と同様の作用効果を奏する。
【００６５】
（４） 上述の説明では、脱水ケーキ供給装置１００は、スクリューコンベア型の供給装置であり、解砕混合装置２００は、２軸パドル式混合機と類似した構造を有する装置であるが、本発明はこれに限定されない。また、上述の説明では、固化材切り出し装置３２０は、いわゆるロータリーバルブと同様の構造を有する装置であり、造粒装置４００，６００，８００，９００は、回転する横型円筒形状の回転筒の内部で連続的に転動させながら移動させて造粒する装置であるが、本発明はこれに限定されない。上述の説明の機器と同様の作用効果を奏する機器であれば、各機器の種類は、上述の説明の機器でなくてもよい。たとえば、脱水ケーキ供給装置１００や排出装置７００は、ベルトコンベアなど、他の種類の搬送機器であってもよい。
【００６６】
たとえば、解砕混合装置２００は、脱水ケーキMmの解砕と固化材ＳＤとの混合とが連続的に実施できるものであれば、リボン型混合機のようにパドルを用いない混合機であってもよい。たとえば、固化材切り出し装置３２０は、固化材ＳＤが定量的に供給できる機器であれば、スクリューフィーダや振動フィーダ、テーブルフィーダなどであってもよい。また、解砕混合装置の混合性能によっては、ダブルダンパなどのように間欠的に固化材ＳＤを供給するものであってもよい。この場合、固化材ＳＤが間欠的に供給されても、解砕混合装置で固化材ＳＤが脱水ケーキMmに均一に分散されて混合されればよい。造粒装置４００，６００，８００，９００は、連続的に転動させながら移動させて造粒する装置であれば、たとえば、傾斜パン型転動式造粒機であってもよい。
【００６７】
（５） 上述の説明では、解砕混合装置２００で生成された微細粒状の粉砕脱水ケーキＭｐは、造粒装置４００，６００，８００，９００の内部に挿入された解砕混合装置２００の排出口２２５から造粒装置４００，６００，８００，９００へ直接投入されるように構成されているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、解砕混合装置２００の排出口２２５と造粒装置４００，６００，８００，９００の開口４２２ａとの間にシュートを設けたり、他の搬送機器を設置したりしてもよい。
【００６８】
（６） 上述の説明では、解砕混合装置２００に固化材ＳＤを直接添加するように構成したが、本発明はこれに限定されない。また、固化材ＳＤの投入位置が上述の説明のような解砕混合装置２００のケーシング２２０の途中に設けられているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、解砕混合装置２００に投入される前の脱水ケーキＭｍに固化材ＳＤを添加して、解砕混合装置２００で混合するようにしてもよい。また、解砕混合装置２００と造粒装置４００，６００，８００，９００との間に混合装置を設けて、この混合装置で解砕された脱水ケーキMmと固化材ＳＤとを混合するように構成してもよい。
【００６９】
（７） 上述の説明では、造粒装置９００の筒状部４２１に対して下流側に向かって延在するように分級筒９１０を設けるように構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、筒状部４２１と分級筒９１０とが離間していてもよく、分級筒９１０がローラ４１０とは異なる別の支持・駆動部材で支持および駆動されていてもよい。また、送り羽根４２３が分級筒９１０に設けられていなくてもよい。さらに、分級筒９１０のように回転する多孔筒でなくてもよく、他の種類の分級装置であってもよい。この場合、筒状部４２１と、他の種類の分級装置との間に、造粒物製品Ｍを搬送するための排出装置や搬送装置を設けてもよい。
（８） 上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
【００７０】
以上の実施の形態および変形例において、たとえば、解砕装置は解砕混合装置２００に、造粒機は造粒装置４００，６００，８００，９００に、脱水ケーキ定量供給装置は脱水ケーキ供給装置１００にそれぞれ対応する。固化材供給装置は固化材投入装置３００に、回転軸はシャフト２６１，２６２に、第１の羽根はパドル２４０に、第２の羽根はパドル２５０にそれぞれ対応する。回転筒は回転筒４２０に、螺旋部材は送り羽根４２３に排出装置は排出装置７００に、分級装置は分級筒９１０にそれぞれ対応する。さらに、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における機器構成に何ら限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムを構成する各機器の断面を図示したものである。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】シャフト２６１，２６２に取り付けられたパドル２４０，２５０を示す図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ矢視図である。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ矢視図である。
【図７】回転筒４２０の回転数が上昇して、造粒物が巻き上げられて、宙を舞うよう状態を示す図である。
【図８】第２の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムを構成する各機器の断面を図示したものである。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ矢視図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ矢視図である。
【図１１】第３の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムを構成する各機器の断面を図示したものである。
【図１２】第４の実施の形態の脱水ケーキの連続造粒システムを構成する各機器の断面を図示したものである。
【符号の説明】
【００７２】
１００ 脱水ケーキ供給装置 ２００ 解砕混合装置
２６１，２６２ シャフト ２４０，２５０ パドル
３００ 固化材投入装置 ３２０ 固化材切り出し装置
４００，６００，８００，９００ 造粒装置 ４２０ 回転筒
４２３ 送り羽根 ７００排出装置
９１０ 分級筒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱水ケーキを微細な土粒子状の土砂に解砕する解砕装置と、
前記解砕装置で解砕された前記土粒子状の土砂を転動させながら移動させて造粒する造粒機とを備えることを特徴とする脱水ケーキの連続造粒システム。
【請求項２】
請求項１に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、
前記解砕装置の前段に設けられて、前記解砕装置へ脱水ケーキを定量供給する脱水ケーキ供給装置と、
前記解砕装置に設けられ、前記脱水ケーキ供給装置から供給された脱水ケーキに対して、固化材を添加する固化材供給装置とをさらに備えることを特徴とする脱水ケーキの連続造粒システム。
【請求項３】
請求項２に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、
前記固化材供給装置は、前記固化材が前記解砕装置の内部で前記解砕装置によって前記土粒子状の土砂と混合されるように固化材供給口が配設されていることを特徴とする脱水ケーキの連続造粒システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、
前記解砕装置は、ケーシングの上流から下流にかけて延在して、ケーシング内で回転する回転軸と、
前記回転軸の外周面に設けられて、前記回転軸が一方の方向に回転した際に前記脱水ケーキおよび前記土粒子状の土砂を前記ケーシングの上流から下流に向かって移動させるように、前記回転軸の軸方向に垂直な平面に対して所定の角度だけ傾斜した第１の羽根と、
前記回転軸の外周面に設けられて、前記回転軸が回転した際に前記脱水ケーキを前記土粒子状の土砂に解砕する第２の羽根とを備えることを特徴とする脱水ケーキの連続造粒システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、
前記造粒機は、略横型の筒形状を呈し、内周面に螺旋部材が連続的に立設されて、筒の軸を中心に回転駆動される回転筒を備え、前記解砕装置で解砕された前記土粒子状の土砂を前記螺旋部材により前記回転筒の内部で連続的に転動させながら移動させて造粒することを特徴とする脱水ケーキの連続造粒システム。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、
前記造粒機は、略横型の筒形状を呈し、内周面に螺旋部材が断続的に立設されて、筒の軸を中心に回転駆動される回転筒を備え、前記解砕装置で解砕された前記土粒子状の土砂を前記螺旋部材により前記回転筒の内部で連続的に転動させながら移動させて造粒することを特徴とする脱水ケーキの連続造粒システム。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、
前記回転筒には、中央に開口を有する堰が設けられていることを特徴とする脱水ケーキの連続造粒システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、
前記造粒機の下流には、造粒された土砂を外部に排出する排出装置が設けられていることを特徴とする脱水ケーキの連続造粒システム。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、
前記造粒機の下流には、造粒された土砂を、粒径に応じて分級して外部に排出する分級装置が設けられていることを特徴とする脱水ケーキの連続造粒システム。
【請求項１】
脱水ケーキを微細な土粒子状の土砂に解砕する解砕装置と、
前記解砕装置で解砕された前記土粒子状の土砂を転動させながら移動させて造粒する造粒機とを備えることを特徴とする脱水ケーキの連続造粒システム。
【請求項２】
請求項１に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、
前記解砕装置の前段に設けられて、前記解砕装置へ脱水ケーキを定量供給する脱水ケーキ供給装置と、
前記解砕装置に設けられ、前記脱水ケーキ供給装置から供給された脱水ケーキに対して、固化材を添加する固化材供給装置とをさらに備えることを特徴とする脱水ケーキの連続造粒システム。
【請求項３】
請求項２に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、
前記固化材供給装置は、前記固化材が前記解砕装置の内部で前記解砕装置によって前記土粒子状の土砂と混合されるように固化材供給口が配設されていることを特徴とする脱水ケーキの連続造粒システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、
前記解砕装置は、ケーシングの上流から下流にかけて延在して、ケーシング内で回転する回転軸と、
前記回転軸の外周面に設けられて、前記回転軸が一方の方向に回転した際に前記脱水ケーキおよび前記土粒子状の土砂を前記ケーシングの上流から下流に向かって移動させるように、前記回転軸の軸方向に垂直な平面に対して所定の角度だけ傾斜した第１の羽根と、
前記回転軸の外周面に設けられて、前記回転軸が回転した際に前記脱水ケーキを前記土粒子状の土砂に解砕する第２の羽根とを備えることを特徴とする脱水ケーキの連続造粒システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、
前記造粒機は、略横型の筒形状を呈し、内周面に螺旋部材が連続的に立設されて、筒の軸を中心に回転駆動される回転筒を備え、前記解砕装置で解砕された前記土粒子状の土砂を前記螺旋部材により前記回転筒の内部で連続的に転動させながら移動させて造粒することを特徴とする脱水ケーキの連続造粒システム。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、
前記造粒機は、略横型の筒形状を呈し、内周面に螺旋部材が断続的に立設されて、筒の軸を中心に回転駆動される回転筒を備え、前記解砕装置で解砕された前記土粒子状の土砂を前記螺旋部材により前記回転筒の内部で連続的に転動させながら移動させて造粒することを特徴とする脱水ケーキの連続造粒システム。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、
前記回転筒には、中央に開口を有する堰が設けられていることを特徴とする脱水ケーキの連続造粒システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、
前記造粒機の下流には、造粒された土砂を外部に排出する排出装置が設けられていることを特徴とする脱水ケーキの連続造粒システム。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の脱水ケーキの連続造粒システムにおいて、
前記造粒機の下流には、造粒された土砂を、粒径に応じて分級して外部に排出する分級装置が設けられていることを特徴とする脱水ケーキの連続造粒システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−１３０４４３（Ｐ２００６−１３０４４３Ａ）
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３２３８４９（Ｐ２００４−３２３８４９）
【出願日】平成１６年１１月８日（２００４．１１．８）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【出願人】（５０４２１２５５２）株式会社協同テクノス (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月８日（２００４．１１．８）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【出願人】（５０４２１２５５２）株式会社協同テクノス (2)
【Ｆターム（参考）】
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