JPS6219919B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、河川や海域の水底に堆積した汚泥
や、上下水道の浄水施設などから排水される沈澱
池汚泥および建設工事などに際して発生する廃泥
などのいわゆるヘドロに、セメント系固化剤と消
化速度を極度に遅延させた生石灰を添加混合し
て、取扱いが容易で作業性が良く、充填性に優
れ、かつ充填後固結性を有する埋立材料、盛土材
料、路床材料等の土木材料を得ることを目的とす
る、汚泥から粒状土を製造する方法に関するもの
である。

従来の技術においては、ヘドロにセメントと生
石灰を混合して粒状化をはかる場合、セメントな
どの固化剤とヘドロが固結作用によりある程度の
強度を得るための養生期間が必要であり、生石灰
の消化反応が急速に進行すれば、消化反応に基づ
く生石灰の膨脹による自己崩壊が先行して、固結
ヘドロを粒状化することはできない。したがつて
生石灰の消化反応の開始を抑制する必要が生ずる
ため、粒径を大きくして比表面積を相対的に減少
させ、水との接触面積を少なくする方法がとられ
ている。しかしこの場合、生石灰の混合比（重量
比）が同じであれば、固結土中の生石灰粒の分布
は、粒径が大きいほど粗となり、その消化反応に
伴なう自己崩壊による粒状土もまた大きい塊状と
なる。

一方粒状土の粒径を砂程度とするには、生石灰
の粒径を小さくして、固結土中に密な分布をさせ
る必要がある。生石灰の粒径を小さくすることは
必然的に消化速度を速めることとなり、また生石
灰粒の分布を均一化するための混合機などによる
撹拌も必要となるので、従来法によりセメント類
と生石灰を用いて、ヘドロから状状土を得ること
はほとんど不可能である。したがつて、現在粒状
土を得る方法として、固化剤によつて十分固結し
た汚泥をクラツシヤー等で機械的に破砕する方法
が用いられている。

さらに従来法によるヘドロの粒状土は、固結が
完了しているものが多く、埋戻しあるいは締固め
をしてもその後の固結効果はほとんど見られない
ので、有効な土木材料とはいえない。

この発明は、従来法の欠点を除くためになされ
たものであつて、詳細に説明すれば以下のように
なる。

まず、ヘドロにセメント系固化剤と生石灰を混
合する際の装置の一例を単純化して図示すれば第
１図のようになる。容器１中のヘドロと容器２中
の固化剤とをそれぞれスラリーポンプP₁およびP₂
によつて、それぞれの流量計F₁およびF₂を通じ
て混合機Ｍで混合し、混合器Ｍの出口付近に開口
したホツパー３から粒状の生石灰をヘドロ層上に
落下散布させながらベルトコンベア４で処理土養
生箱５に移送する。

ここで、固化剤の固化速度は迅速であつて、一
方生石灰の消化速度は遅いことが望ましい。した
がつて、固化剤は早強性のセメントを用いるか、
または普通セメントに硫酸ナトリウム、炭酸ナト
リウム、塩化カルシウム等のセメント固結促進剤
を添加したものを使用することが多い。また、生
石灰は一般に900〜1200℃で焼成して作られる
が、消化速度を低下する目的から、粒径を大きく
（好ましくは５〜10mm径）、コークス混焼による竪
型焼成炉によつて特に高温で長時間（たとえば
1200〜1500℃、24hr）焼成した超硬焼き生石灰が
望ましい。このような超硬焼きの生石灰は、表面
が溶融状態となり、比表面積は著しく減少してい
るので、消化遅延性に優れるが、さらにそれ以上
の遅延効果を高めるためには、超硬焼き生石灰粒
の表面に、軽油、灯油、重油あるいはポリビニル
アルコールなどを、浸漬法または噴霧法によつて
被覆したり、炭酸ガス、亜硫酸ガス、塩酸ガス等
の酸性のガスを吹付けて炭酸カルシウム、硫酸カ
ルシウム、塩化カルシウム等の層を形成させる。
また、養生中の粒状土を酸性ガスによつて処理す
ると、土木材料として使用したとき、雨水等によ
つて酸化カルシウムあるいは水酸化カルシウムが
溶出し、アルカリ度の高い排水となることを防ぐ
という効果をも有する。

前記したような固結速度の速い固化剤とヘドロ
を予め混合し、ある程度の強度を有する状態にな
つた後、消化速度の遅い生石灰粒を強制混合しな
いで混入すれば、ヘドロと固化剤の固結がさらに
進行する中で、原型を保つた生石灰粒の消化反応
が徐々に進行し、生石灰粒は次第に膨脹して、つ
いには自己崩壊をするに至り、その結果固型物自
体も適度の大きさに破砕され、取扱いが容易で作
業性が良く、充填性の優れた土木材料とすること
ができる。また、自己崩壊をした生石灰は、消化
反応後は消石灰として含有されているので、ヘド
ロ中に含まれる粘土成分とポゾラン反応を起こ
し、再固結するので、締固め後の強度は引き続い
て上昇し、土木材料として極めて有効な性質を示
す。

このように、従来の固化処理法は、浚渫したヘ
ドロのままでは、流動性が大きく、極めて作業性
が劣り、投棄する上で種々の問題点があるので、
これを解決することに主眼が置かれ、土木材料と
して再利用するにしても、充填材料といつた程度
の消極的なものに過ぎないが、この発明は、前記
したような再利用後の固結強度上昇を重視し、有
効な土木材料として積極的に利用しようとするこ
とに特徴がある。

なお、ヘドロに固化剤を混合し、これに生石灰
粒を混入し、２〜24時間放置すれば、この間に生
石灰の自己崩壊が起り、さらに１週間程度養生期
間を置けば粒状土の強度は２〜３Kg／cm²の強度に
まで上昇する。しかし、このような時間的経過を
短縮しようとする場合には、第１図に例示するよ
うな工程の中に、適宜加温装置を設置すればよ
い。加温装置としては重油、ガスその他の燃焼ガ
スあるいはスチームを熱源とした通気バンド型乾
燥機、通気回転型乾燥機、流動層型乾燥機、通気
棚型乾燥機等普通用いられる乾燥機でよく、また
天日乾燥の利用も極めて経済的であることは勿論
である。

つぎに実施例を挙げる。

実施例 １ 対象ヘドロ：浄水場沈澱スラツジ 初期含水比 750％ 固化剤：セメント系固化剤（セメントと２水石膏
の混合物） 生石灰：ハードバーン（硬焼き石灰） 対象ヘドロに対して、重量比で固化剤ミルク
（固化剤：水＝２：１）を(1)22.5％または(2)26.0
％添加混合し、さらに生石灰を５％添加したもの
を１週間空中養生を行つた。その間に、生石灰は
消化反応を起し、その際の膨脹圧によつて処理土
は破砕され粒状土となつた。この粒状土の土木材
料としての適用性を知るために、常法に従つて土
質試験を行い、その結果、得られた粒状土の粒度
分布曲線を第２図に、γｄ−Ｎ曲線を第３図に、
CBR−Ｎ曲線を第４図に、さらに、貫入抵抗値
の経時変化を第５図に、CBR値の経時変化を第
６図に示すが、いずれの測定値からも優れた土木
材料として利用しうることがわかつた。

なお、第２図の縦軸に記載の加積通過率％とは
土の粒径分布を表示する際のその粒子より小さい
土粒子の重量百分率（％）であり、第３図におけ
るγｄ（乾燥密度）とは土の全体積に対して土粒
子の重さだけを考えた場合の単位体積重量であつ
て、土の湿潤密度をγｔとし含水比をＷとすれば γｄ＝１００／Ｗ＋１００×γｔ の関係が成立する。また第４図におけるCBR値
とはCalifornia Beaving Ratio試験（路床土支持
力比試験と呼ばれる貫入試験の一種）に基づいて
定められた直径（JISでは５cmと規定）のピスト
ンを供試体表面に押込んだとき、一定貫入量に対
する圧力と標準材料に対する圧力との比であり、
主として路床土や路盤等のたわみ性舗装の設計に
広く用いられる数値である。さらに、第５図にお
けるコーン支持力とは先端にコーン（円錐）をつ
けたロツドを土中に貫入させたときの地盤貫入抵
抗値であり、土層の性状を示す数値である。

実施例 ２ 対象ヘドロ：海成粘土 初期含水比 100％ 固結剤：セメント固化剤 生石灰：灯油コーテイング生石灰 対象ヘドロに対し、重量比で固化剤（セメン
ト：水＝２：１）を５％添加混合し、さらに生石
灰を５％添加したものを１週間空中または密閉養
生し、実施例１と同様土質試験を行い、その結
果、得られた粒状土の粒度分布曲線を第７図に、
γｄ−Ｎ曲線を第８図に、CBR−Ｎ曲線を第９
図に示すが、この結果のみを見ても極めて優れた
土木材料であることがわかる。

実施例 ３ 実施例１と同様の方法で配合処理した粒状土
を、通気回転型頃乾燥機を用いて100℃前後のガ
ス炉の排ガス（市販のボンベ入りプロパンガスの
燃焼ガスで炭酸ガス約15％、窒素ガス約75％、水
分その他約10％を含む）で約10分間通気乾燥し
た。１日後にはすでに２〜３Kg／cm²の強度が得ら
れ、土質試験の結果も実施例１の場合と殆んど変
らなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は汚泥から粒状土を製造するときの装置
の一例を示す簡略図、第２図は実施例１の粒度分
布曲線、第３図は同γｄ−Ｎ曲線、第４図は同
CBR−Ｎ曲線、第５図は同貫入抵抗値の経時変
化、第６図は同CBR値の経時変化であり、第７
図は実施例２の粒度分布曲線、第８図は同γｄ−
Ｎ曲線、第９図は同CBR−Ｎ曲線である。 １……ヘドロ容器、２……固化剤容器、３……
ホツパー、４……ベルトコンベア、５……養生
箱、P₁，P₂……スラリーポンプ、F₁，F₂……流
量計、Ｍ……混合機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 汚泥とセメントもしくは固結促進剤を添加し
   た早強性のセメント系固化剤とを混合処理したも
   のに、超硬焼きもしくは表面に無機質または有機
   質のコーテイングを施して消化速度を極度に低下
   させた生石灰を均等に分散配合させることを特徴
   とする汚泥から粒状土を製造する方法。 ２ 特許請求の範囲１において、対象汚泥が沈澱
   池汚泥のとき、固化剤としてセメントに石膏類を
   配合したものを使用することを特徴とする汚泥か
   ら粒状土を製造する方法。 ３ 特許請求の範囲１において、粒状土を乾燥も
   しくは加温養生することにより固結促進をするこ
   とを特徴とする汚泥から粒状土を製造する方法。 ４ 特許請求の範囲１において、粒状土表面に炭
   酸ガスあるいは亜硫酸ガス等の酸性ガスを吹きつ
   けることを特徴とする汚泥から粒状土を製造する
   方法。