JP3235019B2

JP3235019B2 - 建設汚泥の再生処理方法

Info

Publication number: JP3235019B2
Application number: JP06538597A
Authority: JP
Inventors: 泰明成田
Original assignee: 日本興産株式会社
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1997-03-03
Publication date: 2001-12-04
Anticipated expiration: 2017-03-03
Also published as: JPH10244297A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は建設汚泥の再生処理
方法、すなわちベントナイト系の汚泥又は汚水を含んで
なる建設汚泥を土木・建設用の資材ないし再生土として
利用しうるよう再生処理する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設工事に伴って発生するベンナイト汚
水や高含水比の微細粒子泥状物などは、一般に建設汚泥
と総称される。建設汚泥は、そのままでは他工事の盛土
などに直接利用できない掘削土等であることから、現状
では一部が再利用される場合を除き、ほとんどが産業廃
棄物の「汚でい」として廃棄物処理場で処分されてい
る。

【０００３】このような建設汚泥の処分に際し、通常は
処分量の減容化またはハンドリングの改善のための処理
が行われる。この種の処理方法として、従来、例えば特
開平６−１３４５００号公報や特開平６−２７７６９８
号公報に記載されているように、汚泥に石灰系ないしセ
メント系の固化剤（以下、セメント系固化剤という）を
添加することにより、汚泥中の懸濁粒子を凝集・固化さ
せるものが知られている。

【０００４】しかし、セメント系固化剤により固化され
た汚泥処理物は、石灰分を比較的多く含んでいることか
ら、その浸透水は一般に強いアルカリ性を示す。これ
は、雨水などが汚泥処理物中に浸透した場合、浸透水中
にセメント分のＣａ⁺²、ＯＨ^-などのイオンが溶出する
ためであるが、このようなアルカリ性浸透水が外部に流
出すると、地下水汚染など周辺の環境汚染を引き起こす
おそれがある。

【０００５】また、建設汚泥には重金属を始め各種の有
害物質が含まれているため、建設汚泥を固化して得られ
た固化物からそれらの有害物質が溶出すると、上記の場
合と同様に周辺の環境汚染を引き起こすことになる。

【０００６】そこで、このような問題に対処するため、
例えば特開平６−１０６１９５号公報では、固化された
汚泥処理物を解砕して分級した後、その砕石にアルカリ
性イオン等の溶出を防ぐ表面処理を施すことが提案され
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平６−１０６１９５号公報に記載の処理技術による
と、アルカリ性イオン等の溶出を防ぐ表面処理を行うた
めに海水やＨ₂ＳＯ₄水溶液等に砕石を相当時間浸漬し
たり、砕石にＣＯ₂ガス等を吹きつけたりしなければな
らない。従って、汚泥固化用の設備とは別に、砕石の表
面を処理するための設備、材料、時間等を必要とし、そ
れだけ処理コストがかかるという問題がある。また、従
来の固化剤による汚泥処理方法では、建設汚泥を固化で
きたとしても、得られた固化物に汚泥独特の臭いが残っ
てしまうため、そのままの状態では埋め戻し土等に用い
ることができないという問題がある。

【０００８】さらに、従来の方法により得られる砕石
（再生砕石）は、締め固めを行っても砕石の塊どうしが
強固に結合しにくく、十分な強度が得られないため、例
えば道路の下層路盤材として利用した場合、上方の路面
から作用する車両重量等による繰り返し荷重により、下
層路盤中の砕石が路肩方向に逃げやすい。そのため、ア
スファルト等によって舗装された路面の一部が沈下・陥
没してワダチができやすいという問題があった。

【０００９】なお、本願の発明者は、先にした出願（特
願平８−１７５７９６号）において、所定の固化剤を用
いて建設汚泥を固化し、得られた固化物を破砕して土木
・建設用の資材ないし再生土として用いることで建設汚
泥を有効にリサイクルできる方法を提案した。この方法
によれば、建設汚泥の中の土粒子相互が強固に結合され
て難溶性の固化物となるので、建設汚泥から無臭で且つ
有害物質の溶出しない土木・建設用資材ないし再生土を
得ることができる。ところが、この方法では、固化剤の
量を少なくした場合に、得られる固化物の強度が低下す
ることから、十分な強度を必要とする資材として利用で
きるようにするには、その分だけ固化剤の配合量を多く
する必要があるという問題がある。

【００１０】本発明の目的は、従来再生処理が困難であ
った建設汚泥を活用することにより、所要の強度を有し
且つ有害物質の溶出しない固化物（汚泥処理物）を得る
ことができ、これを土木・建設用の資材ないし再生土と
して有効にリサイクルできる建設汚泥の再生処理方法を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る建設汚泥の
再生処理方法は、次のように構成したことを特徴とす
る。まず、ベントナイト系の汚泥又は汚水を含んでなる
建設汚泥と、固化剤と、砕石とを、１０：１〜２：１〜
２の重量割合で配合して混合・撹拌することにより、建
設汚泥を固化する。建設汚泥に対する固化剤および砕石
の配合比をそれぞれ１０：１〜２としたのは、固化剤お
よび砕石の配合量がこれ以下だと所要の強度が得られ
ず、これ以上配合しても効果（強度の向上）が変わらな
いからである。

【００１２】固化剤としては、６５〜７０重量％の酸化
カルシウム（ＣａＯ）と、１３〜１６重量％の二酸化ケ
イ素（ＳｉＯ₂）と、７〜９重量％の三酸化硫黄（ＳＯ
₃）と、４〜６重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ
₂Ｏ₃）とを主成分として含むものを使用する。具体的
には、６7.７重量％のＣａＯと、１4.４重量％のＳｉＯ
₂と、7.８重量％のＳＯ₃と、4.８重量％のＡｌ₂Ｏ₃
と、1.２重量％の強熱減量と、その他の残余成分とから
なる固化剤を用いるのが良い。

【００１３】固化剤を使用するに当たっては、当該固化
剤に対して重量比で１〜２％の高分子系固化助剤（凝集
剤）を併用するのが好ましい。この種の固化助剤は、固
化剤の使用と同時か、あるいは固化剤の使用に先だって
建設汚泥に対し前処理を行う場合には当該前処理工程に
おいて建設汚泥に添加する。このような高分子系固化助
剤を併用するのは、固化剤の効果をより一層発揮させる
ことができるからである。つまり、（１）固化速度が早
くなる、（２）粒状化された処理土が得られる、（３）
固化剤の添加量を軽減することができる等の理由によ
る。この場合の高分子系固化助剤としては、ポリアクリ
ルアミドを主成分とし、これに天然植物性高分子（食品
添加物に認定されているもの）を必要量だけ添加してな
る固化助剤があげられる。

【００１４】なお、上述の前処理工程では、例えば、下
記〜に示すような処理を行う。建設汚泥から粒径７０μｍ以上の砂を取り除く。その後に凝集剤を添加して建設汚泥を水分とケーキ
状の固形物とに分離させる。分離された固形物から粒径２０μｍ以上の微粒砂を
取り除く。

【００１５】砕石としては、コンクリート廃材を所定の
大きさ（例えば粒径３０mm以下）に破砕することにより
得られたものを使用するが、このような砕石に代えて、
天然石、玉砂利、平均粒径５mm以下の残土のいずれかを
使用することができる。もちろん、必要に応じてこれら
の１種または２種以上を混合して使用してもよい。

【００１６】次に、前記建設汚泥の固化処理により得ら
れた汚泥固化物を所定期間養生した後、土木・建設用の
資材ないし再生土として用いうるように所要の大きさに
破砕する。この破砕物は、例えば、道路建設用の下層路
盤材もしくは上層路盤材、宅地造成用の盛土、まさ土代
用土、または埋め戻し土として利用される。また、ここ
で得られた汚泥固化物の破砕物の一部を、次回の建設汚
泥の固化処理の際に、固化剤とともに建設汚泥に加える
べき砕石として用いることも可能である。

【００１７】

【作用】本発明において使用される固化剤は、その化学
組成から明らかなように、ＣａＯ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ
₃、ＳＯ₃を主成分とするセメント系固化剤であるか
ら、水分を多量に含む建設汚泥に投入すると、セメント
と同様の下記〜のような水和反応を生じる。２Ｃ₃Ｓ＋６Ｈ₂Ｏ→３ＣａＯ・２ＳｉＯ₂・３Ｈ
₂Ｏ＋３Ｃａ（ＯＨ）₂ ２Ｃ₂Ｓ＋４Ｈ₂Ｏ→３ＣａＯ・２ＳｉＯ₂・３Ｈ
₂Ｏ＋Ｃａ（ＯＨ）₂ Ｃ₃Ａ＋３ＣａＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏ→Ｃ₃Ａ・３Ｃ
ａＳＯ₄・３２Ｈ₂Ｏここで、Ｃ₃Ｓ、Ｃ₂ＳおよびＣ₃Ａは、よく知られて
いるように３ＣａＯ・ＳｉＯ₂、２ＣａＯ・ＳｉＯ₂お
よび３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃をそれぞれ示す化合物であ
る。

【００１８】一般にセメントの水和反応は上記〜の
反応を主体とするが、本発明において使用される固化剤
では、これらと並行して更に下記およびの反応が進
行する。３Ｃａ（ＯＨ）₂＋Ａｌ₂Ｏ₃＋３ＣａＳＯ₄・２
Ｈ₂Ｏ＋２３Ｈ₂Ｏ→Ｃ₃Ａ・３ＣａＳＯ₄・３２Ｈ₂
Ｏ２Ｃａ（ＯＨ）₂＋Ａｌ₂Ｏ₃＋ＳｉＯ₂＋６Ｈ₂
Ｏ→２ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂・８Ｈ₂Ｏ

【００１９】建設汚泥に固化剤および砕石を所定の割合
で添加して混合すると、上記、のような反応が生
じ、これに伴って生成するＣＳＨゲルやＣａ（ＯＨ）₂
等により建設汚泥の土粒子相互およびこれらと砕石の相
互が結合される。こうして結合した土粒子および砕石
は、またはの反応によって生成するエトリンガイト
の針状の結晶により補強され、難溶性の水和物となって
析出・硬化する。これにより、雨水などに曝されてもＣ
ａ⁺²、ＯＨ^-などのイオンが溶出しない汚泥固形物が得
られる。

【００２０】得られた汚泥固形物中には、固化前に添加
混合された所定量の砕石が均一に分散した状態で含有さ
れている。この固化物中に分散している砕石が、固化剤
の作用で当該固化物中のその他の部分と強固に結合され
て一体となっていることにより、固化物全体の強度が向
上する。

【００２１】このようにして得られた汚泥固化物は、所
定期間養生されたうえで、用途に応じて所定の大きさに
破砕された後、土木・建設現場において資材ないし再生
土として供される。その場合、処理前の汚泥中に含まれ
ていた有機物質や有害物質は、固化物中に封じ込められ
ているので、土木・建設用の資材ないし再生土として供
された固化物あるいはその破砕物から汚泥独特の臭いが
発生したり有害物質が流出したりすることもない。

【００２２】本発明中で得られる汚泥固化物は、その中
に分散存在して他の部分と強く結合された砕石により強
度の向上が図られているので、これを所要の大きさに破
砕して例えば下層路盤材として用いた場合には、下層路
盤全体が、あたかも１枚のコンクリート板のように、一
つのまとまった板状のものとなる。従って、路面に車両
重量等の荷重が繰り返し作用しても、下層路盤材の一部
が路肩方向に逃げることがない。これにより、下層路盤
材が軟弱であった場合に生じやすい路面の沈下・陥没を
回避することができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、建設汚泥を、汚泥の臭
いがせず且つ有害物質等が流出しない固化物に変え、こ
の固化物（汚泥処理物）を、例えば埋め戻し土や路盤材
あるいは宅地造成用の盛土等として用いることができる
ので、従来そのまま廃棄処分されていた建設汚泥を、天
然土や天然石に代わる有用な土木・建設用の資材ないし
再生土として再利用することができ、建設汚泥の処分問
題を解消できるのみならず、限られた資源の再利用を促
進することができる。

【００２４】土木・建設用の資材ないし再生土して再利
用される汚泥処理物からは、雨水等に曝されてもＣａ⁺²
やＯＨ^-などのアルカリ成分や重金属等の有害物質が溶
出することがないから、周辺の環境汚染を招くおそれが
ない。しかも、汚泥処理物を再利用する場合に従来のよ
うに固化処理後にアルカリ成分の溶出を防止する処理を
別途行うといった必要がないので、その分だけ処理コス
トを抑えることができる。

【００２５】本発明により得られる汚泥処理物は、その
中に混合されている砕石による補強効果により比較的大
きな強度を有するので、路面からの繰り返し荷重を受け
ても水平方向に逃げることがない。従って、これを例え
ば道路（特に強度の要求される交差点付近の道路）の下
層路盤に使用すれば、路面の沈下・陥没を確実に回避す
ることかできる。また、茶畑のような段丘地のノリ面仕
上げ用の資材として、あるいは工事現場や土砂採取場の
進入路に敷きつめられる砕石としても好適である。

【００２６】

【実施例】この実施例は、建設汚泥を固化処理すること
により、道路の下層路盤材等の埋め戻し材として再利用
可能な汚泥固化物を得る場合に関する。

【００２７】図１に、本発明方法における建設汚泥の処
理工程を示す。この図に示すように、建設汚泥（以下、
汚泥という）は、前処理工程Ａにおいて後述する前処理
を施された後、固化工程Ｂにおいて所定の固化剤および
砕石と混合されて固化される。その後、養生工程Ｃで所
定期間養生された後、例えば道路建設用の下層路盤材と
して利用できる程度に、破砕工程Ｄで所要の大きさに破
砕される。

【００２８】上述の前処理工程Ａでは、図２に示すよう
に、所定の受入口（図示せず）に投入された汚泥は、ま
ずサンドマスタ１に移送されることにより、汚泥の中に
含まれている粒径７０μｍ以上の砂が取り除かれた後、
汚水ピット２に移される。汚水ピット２に移された汚泥
は、次いでタンク３に一時貯蔵されたうえで、第１スク
リュデカンタ４に送られる。第１スクリュデカンタ４で
は、送られてきた汚泥に対して高分子からなる凝集剤
（固化助剤）が投入され、その凝集作用により汚泥は固
形物（含水率の低いケーキ状の汚泥）と水分とに分離さ
れる。分離された固形物は、次の第２スクリュデカンタ
５に送られ、その中に分離した状態で混在している粒径
２０μｍ以上の微粒砂が取り除かれる。

【００２９】このようにして得られた固形物は、所定期
間養生した後、そのままの状態で又は所要の大きさに粉
砕して土木・建設用の資材等として用いることも可能で
ある。しかし、凝集剤の作用でケーキ状なしい固形状に
なっているに過ぎないため、十分な強度を有していな
い。

【００３０】そこで、本発明方法では、上記の前処理に
よって得られた汚泥の固形物を図３および図４に示すよ
うな固化機１０に移送し、この固化機１０で十分な強度
を有する汚泥固化物を得るための固化処理を行うが、こ
の固化処理を具体的に説明する前に、まず図示した固化
機１０の構成について簡単に説明する。

【００３１】本発明方法で使用する固化機１０は、図３
および図４に示すように、最上部に、前記第２スクリュ
デカンタ５から送られてくる前処理済の汚泥（ケーキ状
の固形物）が投入される第１ホッパ１１と、別途設置さ
れた固化剤貯蔵用のサイロ５０から固化剤が供給される
第２ホッパ１２と、ショベル３１によって投入された砕
石がコンベア３２等を介して供給される第３ホッパ１３
とを有する。これらのホッパ１１〜１３の下方には、各
ホッパに対応する第１計量機１４、第２計量機１５およ
び第３計量機１６が配置されている。各ホッパ１１〜１
３および各計量機１４〜１６の下部には、それぞれ、ゲ
ートによって開閉される排出口が設けられている。

【００３２】第１〜〜第３計量機１４〜１６の下方に
は、計量後の汚泥と固化剤と砕石とを混合・撹拌する二
軸ミキサ１７と、この二軸ミキサ１７による混合・撹拌
時に生ずる塵埃を回収してその一部を二軸ミキサ１７に
戻す集塵機１８とが備えられている。二軸ミキサ１７の
下方には、混合・撹拌された後の汚泥処理物（汚泥固化
物）を固化物置き場２０に移送するスクリュコンベア２
１等が接続され、さらにその下方には、固化物置き場２
０への移送時にスクリュコンベア２１等から落下する水
分を受けて泥水ピットに戻すための受水パン２２が設け
られている。なお、固化機１０には、外部から各ホッパ
１１〜１３等に清水を供給するための給水管４０等の給
水設備が備えられている。

【００３３】このような固化機１０を用いて本発明方法
では、上述した前処理済の汚泥の固化処理を行うが、そ
の際、次に示すような所定の固化剤と砕石とを加える。
固化剤；６7.７重量％のＣａＯと、１4.４重量％のＳ
ｉＯ₂と、7.８重量％のＳＯ₃と、4.８重量％のＡｌ₂
Ｏ₃と、1.２重量％の強熱減量と、その他の残余成分と
からなるもの。砕石；コンクリート廃材（コンクリー
ト建造物を解体した時に生ずる、いわゆるコンクリート
ガラ等の廃材）を所定の大きさ（例えば粒径３０mm以
下）に破砕することにより得られたもの。

【００３４】固化処理時には、まず第１〜第３ホッパ１
１〜１３に上記汚泥、固化剤および砕石をそれぞれ予め
供給しておいた状態で、各ホッパ１１〜１３の排出口を
開いて、それらに対応する下方の第１〜第３計量機１４
〜１６に汚泥、固化剤及び砕石をそれぞれ投入し、各計
量機１４〜１６で汚泥、固化剤および砕石の投入量をそ
れぞれ計量する。このとき、各ホッパ１１〜１３からの
排出量を加減して、第１〜第３計量機１４〜１６内にお
ける汚泥、固化剤及び砕石の各量が重量比で１０：１：
１ないし１０：２：２となるように調節する。具体的に
は、例えば、３トンの汚泥に対して、固化剤および砕石
がそれぞれ３００ないし６００ｋｇづつの割合で混合さ
れるように調節する。

【００３５】次に、第１〜第３計量機１４〜１６の各排
出口を開いて、それら計量機内の汚泥、固化剤及び砕石
を下方の二軸ミキサ１７内に投入する。こうして、重量
比で１０：１：１ないし１０：２：２の割合となるよう
に計量された汚泥、固化剤及び砕石を二軸ミキサ１７内
で混合・撹拌する。この混合・撹拌によって二軸ミキサ
１７内での反応、つまり固化剤の作用により汚泥と砕石
及びこれらの粒子どうしが結合する反応が促進される。
この結果、汚泥、砕石及び固化剤は、それらの粒子どう
しが互いに反応ないし混ざり合って強く結合された土塊
状の汚泥固化物となる。

【００３６】得られた土塊状の汚泥固化物を、二軸ミキ
サ１７から下方のスクリュコンベア２１上に排出し、こ
れに接続されたコンベアを介して外部の固化物置き場２
０に移送する。その後、固化物置き場２０において所定
期間養生したうえで、土木・建設現場において資材ない
し再生土として利用できるように、用途に応じて所定の
大きさに破砕する。

【００３７】上述した方法で得られた汚泥固化物につい
て重金属等の溶出分析試験を行ったところ、表１に示す
ような結果が得られた。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１に示したように、上記の方法で建設汚
泥を再生処理することにより得られた汚泥固化物から
は、有害な重金属や有機物質の溶出は検出されず、或い
は検出されても全て許容値以下であった。また、得られ
た汚泥固化物からは、汚泥独特の臭いが消えていた。こ
れは、処理前の汚泥中に含まれていた臭いの成分となる
有機物質が当該固化物中に封じ込められているか、ある
いは砕石の土粒子等と強く結合しているためであると考
えられる。

【００４０】次に、上で得られた汚泥固化物について、
ＣＢＲ値（室内）を測定したところ平均ＣＢＲ値は４7.
１％であった。これにより、本発明方法による汚泥固化
物が十分な強度を有していることが確認された。

【００４１】なお、以上の実施例では、汚泥と混合され
る砕石として、コンクリート廃材を所定の大きさに破砕
したものを使用したが、このような砕石に代えて、天然
石もしくは玉砂利または平均粒径５mm以下の残土を用い
てもよい。その場合も、上述した汚泥固化物と同様に、
十分な強度を有し、しかも有害物質等の溶出のない、土
木・建設用の資材ないし再生土として利用可能な汚泥固
化物が得られる。また、得られた汚泥固化物は、単独
で、或いはコンクリート破砕物や天然石、玉砂利等と混
合して、汚泥に混合される砕石として使用することもで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における全体工程を示す工程図
である。

【図２】実施例における前処理工程を示す工程図であ
る。

【図３】実施例で使用する固化機およびその周辺設備を
示す図である。

【図４】固化機の構成を拡大して示す構成図である。

【符号の説明】

Ａ前処理工程Ｂ固化処理工程Ｃ養生工程Ｄ破砕工程１０固化機

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 11/00 E02F 7/00 B09B 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ベントナイト系の汚泥又は汚水を含んで
なる建設汚泥（Ｘ）と、６５〜７０重量％の酸化カルシウムと、１３〜１６重量
％の二酸化ケイ素と、７〜９重量％の三酸化硫黄と、４
〜６重量％の酸化アルミニウムとを主成分として含む固
化剤（Ｙ）と、コンクリート廃材を所定の大きさに破砕することにより
得られた砕石（Ｚ）とを、Ｘ：Ｙ：Ｚ＝１０：１〜２：１〜２の重量割合で混合し
て撹拌することにより、建設汚泥を固化し、得られた汚泥固化物を、所定期間養生した後、土木・建
設用の資材ないし再生土として用いうるように所要の大
きさに破砕する建設汚泥の再生処理方法。
【請求項２】建設汚泥と固化剤と砕石とを混合するの
に先だって、用いられる建設汚泥に対し、下記〜の
工程を含む前処理工程を施す請求項１記載の建設汚泥の
再生処理方法。建設汚泥から粒径７０μｍ以上の砂を取り除く工
程、その後に凝集剤を添加して建設汚泥を水分とケーキ
状の固形物とに分離させる工程、分離された固形物から粒径２０μｍ以上の微粒砂を
取り除く工程。
【請求項３】上記砕石に代えて、天然石もしくは玉砂
利または平均粒径５mm以下の残土を用いる請求項１又は
２記載の建設汚泥の再生処理方法。
【請求項４】得られた固化物を、道路建設用の下層路
盤材もしくは上層路盤材、宅地造成用の盛土、まさ土代
用土、または埋め戻し土のいずれかとして用いる請求項
１ないし３記載の建設汚泥の再生処理方法。