JP6975757B2 - Neutral recycled soil production system and neutral recycled soil production method using carbon dioxide fixation technology - Google Patents
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Description
本発明は、強いアルカリ性を呈する建設汚泥を改質するとともに、炭酸ガスを効率的に改質土壌に炭酸カルシウムとして固定し、中性再生土を製造する、二酸化炭素の固定化技術による再生土製造システムおよび中性再生土製造方法に関する。 The present invention modifies construction sludge that exhibits strong alkalinity, and efficiently immobilizes carbon dioxide gas as calcium carbonate in the modified soil to produce neutral reclaimed soil. Recycled soil production by carbon dioxide immobilization technology. Regarding the system and the method for producing neutral recycled soil.
従来より、建設現場で発生する建設汚泥においては、セメントや石灰等の固化材を添加混合し、施工性を改善するとともに、強度の発現・増加を図るいわゆる改質固化処理を施すことが多く行われている。この改質固化処理された建設汚泥である改質固化処理土は、通常pHが9〜12程度の強いアルカリ性を呈するため、利用用途が限られるといった問題が指摘されている。 Conventionally, in construction sludge generated at construction sites, solidifying materials such as cement and lime are often added and mixed to improve workability and perform so-called reformed solidification treatment to develop and increase strength. It has been. It has been pointed out that the reformed and solidified soil, which is the modified and solidified construction sludge, usually exhibits a strong alkalinity having a pH of about 9 to 12, and therefore has a limited use.
この問題に対処するため、発明者らはすでに先願特許を出願し(特許文献1参照)、「再生土製造システムおよび製造方法」に関する特許を取得している(特許文献2参照)。 In order to deal with this problem, the inventors have already applied for a prior patent (see Patent Document 1) and obtained a patent relating to "recycled soil manufacturing system and manufacturing method" (see Patent Document 2).
ここで、特許文献2(以下、「先願特許」と称する。)には、吸水性材料とセメント系固化材を添加して、pHを12未満に改質固化処理土を原料として再生土を製造する方法が示されている。すなわち、改質材が吸水性材料とセメント系固化材に限定されており、またpHが12以上の建設汚泥は対象外などの制約条件が付与されている。 Here, in Patent Document 2 (hereinafter referred to as "prior application patent"), a water-absorbent material and a cement-based solidifying material are added to reduce the pH to less than 12, and the recycled soil is made from solidified soil as a raw material. The method of manufacturing is shown. That is, the modifying material is limited to the water-absorbent material and the cement-based solidifying material, and the constraint conditions such as the exclusion of construction sludge having a pH of 12 or more are given.
また、先願特許では、改質固化処理土に炭酸ガスを接触する前に一定の養生期間を設けて水和反応を促進させる必要があった。これは養生期間が短すぎるとセメント系固化材の水和反応が不十分となり、炭酸ガスとの中和によって生成される余剰水が土を軟化させ、再生土に仕上がらない状況が生じるためである。 Further, in the prior patent, it was necessary to provide a certain curing period before contacting the reformed solidified soil with carbon dioxide gas to promote the hydration reaction. This is because if the curing period is too short, the hydration reaction of the cement-based solidifying material becomes insufficient, and the surplus water generated by neutralization with carbon dioxide softens the soil, resulting in a situation where the soil cannot be finished as recycled soil. ..
さらに、先願特許には、回転式のミキサーによる急速接触法、ピットに建設汚泥を投入し、その上方から炭酸ガス流下させる流下接触法、および空間に炭酸ガスを充填した上でその中に建設汚泥を投入するプール接触法などの中和処理方法が示されている。これらの中和処理方法でも、建設汚泥を中性化して再生土を製造することはできるが、中和処理する直前の建設汚泥の含水状態によっては効率的に再生土を製造することが困難になることがあった。 Furthermore, in the prior patent, the rapid contact method using a rotary mixer, the flow-down contact method in which construction sludge is poured into the pit and carbon dioxide gas flows down from above, and the space is filled with carbon dioxide gas before construction. A neutralization treatment method such as a pool contact method in which sludge is charged is shown. Even with these neutralization treatment methods, it is possible to neutralize the construction sludge to produce recycled soil, but it is difficult to efficiently produce recycled soil depending on the water content of the construction sludge immediately before the neutralization treatment. It happened to be.
たとえば、回転式ミキサーを用いた場合、ミキサー内を密封状態にすることが難しく、炭酸ガスの一部がミキサーの外に漏洩してしまうため、大量の炭酸ガスを必要とする。また、炭酸ガスによる中和反応で発生した余剰水分により建設汚泥が軟化し、さらにミキサーによる撹拌で練り返されてしまうことがある。流下接触法では、理想的な状態に事前処理した建設汚泥を緩詰めに敷設しないと深部までガスが進入しない。そのため、敷設層厚が限定される。プール接触法では、建設汚泥を投入する際の風圧で炭酸ガスが系外に散逸してしまうため、中和できる建設汚泥の量は空間に対して限定的である。 For example, when a rotary mixer is used, it is difficult to seal the inside of the mixer, and a part of carbon dioxide gas leaks to the outside of the mixer, so that a large amount of carbon dioxide gas is required. In addition, the excess water generated by the neutralization reaction with carbon dioxide may soften the construction sludge and may be further kneaded by stirring with a mixer. In the flow contact method, gas does not enter deeply unless the construction sludge pretreated to the ideal state is laid loosely. Therefore, the laying layer thickness is limited. In the pool contact method, the amount of construction sludge that can be neutralized is limited with respect to the space because carbon dioxide gas is dissipated to the outside of the system due to the wind pressure when the construction sludge is introduced.
本発明の目的は、アルカリ性の建設汚泥を確実に中性化し、かつ再泥化しない高品質な中性再生土を効率的に製造する、二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システムおよび中性再生土製造方法を提供することである。 An object of the present invention is a neutral recycled soil production system based on carbon dioxide immobilization technology, which reliably neutralizes alkaline construction sludge and efficiently produces high-quality neutral recycled soil that does not re-mud. It is to provide a method for producing neutral recycled soil.
すなわち、本発明は下記の事項を包含する。
本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システムは、
建設汚泥にアルカリ性改質固化材を添加して混合し改質固化処理土を生成する改質固化処理エリアと、
前記改質固化処理土を半固体状になった段階でほぐすことで細粒化させたほぐし造粒土を生成するほぐし造粒手段と、
熱せられた圧縮空気である熱圧縮空気と炭酸ガスを用いて前記ほぐし造粒土の乾燥と中和を促進させ、さらに炭酸ガスを炭酸カルシウムとして前記ほぐし造粒土に固定させる乾燥・中和・二酸化炭素固定エリアと
を備え、
前記乾燥・中和・二酸化炭素固定エリアは、
前記ほぐし造粒土を投入するピットと、
前記ピットの底部から前記ほぐし造粒土に熱圧縮空気と炭酸ガスを供給する流入管とを備えることを特徴とする。
これにより、アルカリ性の建設汚泥を確実に中性化し、かつ再泥化しない高品質な中性再生土を効率的に製造することができる。
また、ピット内をほぐし造粒土で密封して圧のかかる空間をつくり、熱風と炭酸ガスを送り込むことで、効率的な中和反応が実現することができる。
That is, the present invention includes the following matters.
The neutral recycled soil production system by the carbon dioxide fixation technology of the present invention is
A modified solidification treatment area where alkaline modified solidifying material is added to construction sludge and mixed to generate modified solidifying treated soil.
A loosening granulation means for producing finely divided granulated soil by loosening the modified solidified soil at the stage of becoming semi-solid.
Drying / neutralization that promotes the drying and neutralization of the loosened granulated soil using hot compressed air and carbon dioxide gas, which are heated compressed air, and further fixes the carbon dioxide gas as calcium carbonate to the loosened granulated soil. With a carbon dioxide fixed area and <br />
The drying / neutralizing / carbon dioxide fixing area
The pit to put the loosened granulated soil and
It characterized Rukoto a inlet pipe for supplying hot compressed air and carbon dioxide to the granulation soil loosened from said bottom of said pits.
As a result, it is possible to efficiently produce high-quality neutral recycled soil that reliably neutralizes alkaline construction sludge and does not re-mud.
In addition, an efficient neutralization reaction can be realized by loosening the inside of the pit and sealing it with granulated soil to create a space under pressure and sending hot air and carbon dioxide gas.
また、本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システムは、
前記改質固化処理土が、pHが12以上の強アルカリ性を呈することを特徴とする。
すなわち、実施の形態に係る中性再生土製造システムによれば、pHが12以上の強アルカリ性の改質固化処理土であっても確実に中性化することができる。
In addition, the neutral recycled soil production system using the carbon dioxide fixation technology of the present invention is
The modified solidified soil is characterized in that it exhibits a strong alkalinity having a pH of 12 or more.
That is, according to the neutral recycled soil production system according to the embodiment, even a strongly alkaline modified solidified soil having a pH of 12 or more can be reliably neutralized.
また、本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システムは、
まず熱圧縮空気を前記ほぐし造粒土に供給し、次に熱圧縮空気と炭酸ガスを前記ほぐし造粒土に供給する。
これにより、効率的かつ確実に炭酸ガスをほぐし造粒土に固定することができる。
In addition, the neutral recycled soil production system using the carbon dioxide fixation technology of the present invention is
First, heat-compressed air is supplied to the loosened granulated soil, and then hot compressed air and carbon dioxide gas are supplied to the loosened granulated soil.
This makes it possible to efficiently and reliably loosen carbon dioxide gas and fix it to the granulated soil.
また、本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システムは、
熱圧縮空気と炭酸ガスを同時に前記ほぐし造粒土に供給する。
このように、熱圧縮空気と炭酸ガスを当初から同時に供給しても炭酸ガスをほぐし造粒土に固定することができる。
In addition, the neutral recycled soil production system using the carbon dioxide fixation technology of the present invention is
Heat-compressed air and carbon dioxide gas are simultaneously supplied to the loosened granulated soil.
In this way, even if heat-compressed air and carbon dioxide gas are supplied at the same time from the beginning, the carbon dioxide gas can be loosened and fixed to the granulated soil.
また、本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システムは、
前記ピットにおいて地表に達した余剰の炭酸ガスを含む空気を回収し、再び前記ピットの底面から熱圧縮空気として前記ほぐし造粒土に供給するブロワーを備えることを特徴とする。
このように、ピット内の土壌表層に達した炭酸ガスを回収して循環利用することにより、炭酸ガスが外部(システム外)に流出することを防止することができる。また、外部への漏洩がないのでより効率的かつ確実に炭酸ガスを土壌に固定することができる。
In addition, the neutral recycled soil production system using the carbon dioxide fixation technology of the present invention is
It is characterized by being provided with a blower that recovers air containing excess carbon dioxide gas that has reached the ground surface in the pit and supplies it to the loosened granulated soil as heat compressed air again from the bottom surface of the pit.
In this way, by recovering and recycling the carbon dioxide gas that has reached the soil surface layer in the pit, it is possible to prevent the carbon dioxide gas from flowing out to the outside (outside the system). Moreover, since there is no leakage to the outside, carbon dioxide gas can be fixed to the soil more efficiently and reliably.
本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造方法は、
建設汚泥にアルカリ性改質固化材を添加して混合し改質固化処理土を生成する改質固化工程、
前記改質固化処理土を半固体状になった段階でほぐすことで細粒化させたほぐし造粒土を生成するほぐし造粒工程、
熱せられた圧縮空気である熱圧縮空気と炭酸ガスを用いて前記ほぐし造粒土の乾燥と中和を促進させ、さらに炭酸ガスを炭酸カルシウムとして前記ほぐし造粒土に固定させる乾燥・中和・二酸化炭素固定工程
を含み、
前記乾燥・中和・二酸化炭素固定工程において、
前記ほぐし造粒土をピットに投入し、前記ピットの底部から熱圧縮空気と炭酸ガスを前記ほぐし造粒土に供給することを特徴とする。
これにより、アルカリ性の建設汚泥を確実に中性化し、かつ再泥化しない高品質な中性再生土を効率的に製造することができる。
このように、ピット内をほぐし造粒土で密封して圧のかかる空間をつくり、熱風と炭酸ガスを送り込むことで、効率的な中和反応が実現することができる。
The method for producing neutral recycled soil by the carbon dioxide fixation technique of the present invention is
A reformed solidification process that produces modified solidified soil by adding an alkaline modified solidifying material to construction sludge and mixing it.
A loosening granulation step of producing finely divided granulated soil by loosening the modified solidified soil at the stage of becoming semi-solid.
Drying / neutralization that promotes the drying and neutralization of the loosened granulated soil using hot compressed air and carbon dioxide gas, which are heated compressed air, and further fixes the carbon dioxide gas as calcium carbonate to the loosened granulated soil. Carbon dioxide fixing process
Including
In the drying / neutralizing / carbon dioxide fixing process
It is characterized in that the loosened granulated soil is put into a pit and heat compressed air and carbon dioxide gas are supplied to the loosened granulated soil from the bottom of the pit .
As a result, it is possible to efficiently produce high-quality neutral recycled soil that reliably neutralizes alkaline construction sludge and does not re-mud.
In this way, an efficient neutralization reaction can be realized by loosening the inside of the pit and sealing it with granulated soil to create a space under pressure and sending hot air and carbon dioxide gas.
また、本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造方法は、
前記改質固化処理土が、pHが12以上の強アルカリ性を呈することを特徴とする。
すなわち、実施の形態に係る中性再生土製造システムによれば、pHが12以上の強アルカリ性の改質固化処理土であっても確実に中性化することができる。
Further, the method for producing neutral recycled soil by the carbon dioxide fixation technique of the present invention can be used.
The modified solidified soil is characterized in that it exhibits a strong alkalinity having a pH of 12 or more.
That is, according to the neutral recycled soil production system according to the embodiment, even a strongly alkaline modified solidified soil having a pH of 12 or more can be reliably neutralized.
また、本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造方法は、
まず熱圧縮空気を前記ほぐし造粒土に供給し、次に熱圧縮空気と炭酸ガスを前記ほぐし造粒土に供給する。
これにより、効率的かつ確実に炭酸ガスをほぐし造粒土に固定することができる。
Further, the method for producing neutral recycled soil by the carbon dioxide fixation technique of the present invention can be used.
First, heat-compressed air is supplied to the loosened granulated soil, and then hot compressed air and carbon dioxide gas are supplied to the loosened granulated soil.
This makes it possible to efficiently and reliably loosen carbon dioxide gas and fix it to the granulated soil.
また、本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造方法は、
熱圧縮空気と炭酸ガスを同時に前記ほぐし造粒土に供給する。
このように、熱圧縮空気と炭酸ガスを当初から同時に供給しても炭酸ガスをほぐし造粒土に固定することができる。
Further, the method for producing neutral recycled soil by the carbon dioxide fixation technique of the present invention can be used.
Heat-compressed air and carbon dioxide gas are simultaneously supplied to the loosened granulated soil.
In this way, even if heat-compressed air and carbon dioxide gas are supplied at the same time from the beginning, the carbon dioxide gas can be loosened and fixed to the granulated soil.
また、本発明の二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造方法は、
前記ピットにおいて地表に達した余剰の炭酸ガスを含む空気を回収し、再び前記ピットの底面から熱圧縮空気として前記ほぐし造粒土に供給することを特徴とする。
このように、ピット内の土壌表層に達した炭酸ガスを回収して循環利用することにより、炭酸ガスが外部(システム外)に流出することを防止することができる。また、外部への漏洩がないのでより効率的かつ確実に炭酸ガスを土壌に固定することができる。
Further, the method for producing neutral recycled soil by the carbon dioxide fixation technique of the present invention can be used.
It is characterized in that the air containing excess carbon dioxide gas that has reached the ground surface is recovered in the pit and is again supplied as heat-compressed air from the bottom surface of the pit to the loosened granulated soil.
In this way, by recovering and recycling the carbon dioxide gas that has reached the soil surface layer in the pit, it is possible to prevent the carbon dioxide gas from flowing out to the outside (outside the system). Moreover, since there is no leakage to the outside, carbon dioxide gas can be fixed to the soil more efficiently and reliably.
本発明に係る発明によれば、アルカリ性の建設汚泥を確実に中性化し、かつ再泥化しない高品質な中性再生土を効率的に製造する、二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システムおよび中性再生土製造方法を提供するができる。 According to the invention according to the present invention, neutral reclaimed soil by carbon dioxide immobilization technology that reliably neutralizes alkaline construction sludge and efficiently produces high-quality neutral reclaimed soil that does not re-mud. A manufacturing system and a method for producing neutral recycled soil can be provided.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システムおよび製造方法について説明する。まず、建設現場で排出された建設汚泥が中間処理施設に搬送される。ここで、中間処理施設に搬送される建設汚泥は、強アルカリ性を呈する産業廃棄物である。また、この建設汚泥のコーン指数(qc)は200kN/m2未満である。 Hereinafter, a neutral recycled soil production system and a production method based on the carbon dioxide immobilization technique according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the construction sludge discharged at the construction site is transported to the intermediate treatment facility. Here, the construction sludge transported to the intermediate treatment facility is an industrial waste exhibiting strong alkalinity. The cone index (qc) of this construction sludge is less than 200 kN / m 2.
(ステップS1:改質固化(1次処理)工程)
ここで、中間処理施設に持ち込まれたアルカリ性の建設汚泥は、そのまま放置しておけばやがては固化する。しかしながら、中間処理施設のスペースの制約上、そのまま長期間放置(養生)しておくことができない。よって、強アルカリを呈する固化材を追添加して改質し、速やかにハンドリングできるように処置するのが一般的である。この場合、固化材の追添加によりpHは12以上になるケースも見受けられる。
(Step S1: Modification and solidification (primary treatment) step)
Here, the alkaline construction sludge brought into the intermediate treatment facility will eventually solidify if left as it is. However, due to the space limitation of the intermediate treatment facility, it cannot be left as it is (cured) for a long period of time. Therefore, it is common to add a solidifying material exhibiting a strong alkali to reform it so that it can be handled promptly. In this case, there are cases where the pH becomes 12 or more due to the additional addition of the solidifying material.
本発明では、かかる従来技術をそのまま適用し、建設汚泥の改質固化を行う。すなわち、中間処理施設の改質固化処理エリアにおいて、建設汚泥にアルカリ性改良材を添加して改質固化する。アルカリ性改良材としては、セメント系固化材、石灰、PS(ペーパースラッジ)灰系吸水性改質材、その他アルカリを呈するものが挙げられる。 In the present invention, the conventional technique is applied as it is to reform and solidify construction sludge. That is, in the reformed solidification treatment area of the intermediate treatment facility, an alkaline improving material is added to the construction sludge to reform and solidify. Examples of the alkaline improving material include cement-based solidifying materials, lime, PS (paper sludge) ash-based water-absorbing modifiers, and other materials exhibiting alkali.
なお、アルカリ性改良材の添加量の限定は特になく、アルカリ性改良材を添加した後の建設汚泥(以下、改質固化処理土と呼ぶ。)のpHの値も限定されない。炭酸ガスを大量に固定するという観点からすれば、むしろ改質固化処理土は、pHが12以上の強アルカリを呈するほど好適である。
かかる改質固化(1次処理)工程において、建設汚泥に強アルカリ固化材を添加することにより、軟弱な建設汚泥が確実に改質固化され、半固体状の改質固化処理土が生成される。
The amount of the alkaline improving material added is not particularly limited, and the pH value of the construction sludge (hereinafter referred to as modified solidified soil) after the addition of the alkaline improving material is not limited. From the viewpoint of fixing a large amount of carbon dioxide gas, the modified solidification-treated soil is rather suitable so as to exhibit a strong alkali having a pH of 12 or more.
In such a reformed solidification (primary treatment) step, by adding a strong alkaline solidifying material to the construction sludge, the soft construction sludge is surely reformed and solidified, and a semi-solid reformed solidified treated soil is produced. ..
(ステップS2:ほぐし造粒(2次処理)工程)
半固体状となった土塊状の改質固化処理土は、水和反応が進行中であり、そのまま放置すれば土塊状のまま固結してしまう。このため、半固体状となった改質固化処理土をほぐし造粒技術(たとえば、特開2015−127050号公報参照)を用いて解砕し、細粒化する。
(Step S2: Loosening granulation (secondary treatment) step)
The semi-solid form of the modified solidified soil in the form of a mass is undergoing a hydration reaction, and if left as it is, it will solidify in the form of a mass. Therefore, the modified solidified soil that has become semi-solid is loosened and crushed using a granulation technique (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-127050) to be granulated.
ここで、ほぐし造粒の適否の判定は、コーン指数試験方法(JIS A 1228)によって行う。通常、改質固化処理土のコーン指数が100kN/m2以上ならばほぐし造粒は可能であるが、より細粒化した建設汚泥(以下、ほぐし造粒土という。)をほぐし造粒で製造するには、改質固化処理土のコーン指数が400kN/m2以上1800kN/m2未満であることが好ましい。なお、ほぐし造粒処理に用いる機械(ほぐし造粒手段)は、バックホウでもよいが、解砕機能を有する土質改良機(プラント)が好適である。 Here, the suitability of loosening granulation is determined by the cone index test method (JIS A 1228). Normally, if the cone index of the reformed solidified soil is 100 kN / m 2 or more, loosening granulation is possible, but finer-grained construction sludge (hereinafter referred to as loosening granulated soil) is produced by loosening granulation. to is preferably cone index modifying solidification soil is less than 400 kN / m 2 or more 1800kN / m 2. The machine (unraveling granulation means) used for the unraveling granulation treatment may be a backhoe, but a soil improving machine (plant) having a crushing function is preferable.
かかるほぐし造粒(2次処理)工程において、半固体状の土塊である改質固化処理土は解砕され、細粒化されたほぐし造粒土となる。このため、ほぐし造粒土においては、粒子の表面積が増加し、空気や炭酸ガスに接触しやすい状態ができるとともに、改質固化処理土が再生土として利用しやすい粒度に調整される。
また、ほぐし造粒土は、表面積が増えた分、乾燥しやすい状態になっている。同時に、空気中の二酸化炭素と反応して、pHが低減しやすい状態にもなっている。
In the loosening granulation (secondary treatment) step, the modified solidification-treated soil, which is a semi-solid soil mass, is crushed to become fine-grained loose-granulation soil. For this reason, in the loosened granulated soil, the surface area of the particles is increased, and the soil is easily contacted with air and carbon dioxide gas, and the modified solidified soil is adjusted to a particle size that is easy to use as recycled soil.
In addition, the loosened granulated soil is in a state where it is easy to dry due to the increased surface area. At the same time, it reacts with carbon dioxide in the air to easily reduce the pH.
(ステップS3:乾燥・中和・二酸化炭素固定(3次処理)工程)
次に、細粒化した改質固化処理土であるほぐし造粒土は、乾燥・中和・二酸化炭素固定エリアに配置されているピットに投入される。図1は、実施の形態に係るほぐし造粒土が投入されるピットを示す概要図である。図1(a)に示すように、ピット2は、地面に形成された矩形状の空間である。ピット2の底部には、たとえば、単粒砕石などを敷いて基層6を形成し、その中に耐熱性のパイプなどで形成された流入管4を予め埋設しておく。なお、流入管4の地上の端部には、高圧のブロワー8が接続されている。
(Step S3: Drying / neutralization / carbon dioxide fixation (tertiary treatment) process)
Next, the loosened granulated soil, which is the refined solidified soil, is put into a pit arranged in a drying / neutralizing / carbon dioxide fixing area. FIG. 1 is a schematic view showing a pit into which the loosened granulated soil according to the embodiment is put. As shown in FIG. 1A, the
この状態において、ブロワー8を駆動し、流入管4に圧縮された100℃以下の空気の熱風(以下、熱圧縮空気という。)を供給する。なお、このように、気体をピット2の底部から供給して土中を通過させることを圧入接触と呼ぶ。ここで、熱風がピット2内に供給されることにより、基層6の表面温度が60℃〜80℃にまで上昇する。なお、熱風によって上昇する基層6の表面温度は、100℃以下までであることが望ましい。また、熱風は、流入管4の径は、途中で絞ってもよい。この場合、径を絞った部分で摩擦熱が発生するため、効率的に温度を上昇させることが可能である。
In this state, the
次に、熱風を流入管4に供給しながら、まず、細粒化した改質固化処理土であるほぐし造粒土を少量投入する。この場合、図1(b)に示すように、熱風によりほぐし造粒土の表面の水分が蒸発し、乾燥した土砂層12が形成される。土砂層12は含水率が低いため、締固めても密詰めにならず、土砂層12中の空隙が残る。熱風はこの空隙を通過して通気される。
Next, while supplying hot air to the
次に、土砂層12の上からさらにほぐし造粒土を順次に投入してゆく。投入されたほぐし造粒土はピット2の底部から温められ、ほぐし造粒土の余剰水分は水蒸気となって蒸発する。あるいはピット2の底部に形成されている基層6に溜まる。基層6に溜まった水は別途ポンプアップ装置(図示せず)によりポンプアップしてピット2の外に排出させる。そして、ほぐし造粒土中の水分の減少(ほぐし造粒土の含水率が低下)に伴い、乾燥収縮して通気性が向上する。すなわち、図1(c)に示すように、投入されたほぐし造粒土が通気層14を形成する。
Next, the loosened granulated soil is sequentially added from the top of the earth and
ほぐし造粒土の投入が完了した段階で、ピット2内の土砂層12および通気層14は、適度な空隙が形成され、通気性が良好な状態に仕上がっている。また、熱風により土壌表面の水分が蒸発するので、ほぐし造粒土の含水率は低下し、粘性の低いサラサラな状態になる。さらに熱風で土の温度も上昇している。
At the stage when the loading of the loosened granulated soil is completed, the earth and
この状態を保持したまま、図1(d)に示すように、炭酸ガスを熱風とともに圧入接触させる。すると熱風の風圧により、土中内の隅々まで炭酸ガスが行きわたる。また、この状態において、ピット2の上部をシートなどのカバー材16で覆う。これにより、地表面に達した炭酸ガスを含む空気は、ピット2の外部への流出を抑制される。ピット2の上部の炭酸ガスを含む空気は、吸気側のブロワー8で回収し、流入管4を介して再び底面から排気することにより、系外への散逸を最小限に抑えることができる。
While maintaining this state, as shown in FIG. 1 (d), carbon dioxide gas is press-fitted together with hot air. Then, due to the wind pressure of the hot air, carbon dioxide gas spreads to every corner of the soil. Further, in this state, the upper part of the
これにより、ピット2内の底部から上方に向かって隅々まで熱圧縮空気が行きわたり、ほぐし造粒土に含まれる水分が蒸発して乾燥が進み、土壌の体積が収縮して通気性が向上する。さらに炭酸ガスが土壌中のアルカリ成分と中和して、炭酸カルシウムとしてほぐし造粒土に固定される。地表面に達した余剰の炭酸ガスを含む空気は、吸気側のブロワー8で回収し、再び底面から熱圧縮空気として土中に圧入接触させることにより、系外への炭酸ガスの漏洩を最小限に抑えることができる。
As a result, heat-compressed air spreads from the bottom of the
この実施の形態の発明によれば、アルカリ性の建設汚泥を確実に中性化し、かつ再泥化しない高品質な中性再生土を効率的に製造する、二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システムおよび中性再生土製造方法を提供することができる。 According to the invention of this embodiment, neutral regeneration by carbon dioxide immobilization technology that reliably neutralizes alkaline construction sludge and efficiently produces high-quality neutral recycled soil that does not re-mud. A soil production system and a method for producing neutral recycled soil can be provided.
すなわち、従来は困難であったpH12以上の強アルカリ性を呈する建設汚泥や同様の土壌、廃棄物など改質して、コーン指数800kN/m2以上かつpH8.6以下の中性再生土を製造することができる。この中性再生土は、熱風による乾燥工程を経ているため、再泥化しない高品質な再生土に仕上がる。
That is, a neutral reclaimed soil having a cone index of 800 kN / m 2 or more and a pH of 8.6 or less is produced by modifying construction sludge having a strong alkalinity of
また、上述の実施の形態においては、ピット2内を土壌自体で密封して圧のかかる空間をつくり、熱を利用して地温を上げるとともに、改質固化処理土の含水率を低下させ、なおかつほぐし造粒土の隅々まで炭酸ガスを直接接触させている。このように、土壌中の空隙を利用して熱風と炭酸ガスを送り込むことで、効率的な中和反応が実現する。
Further, in the above-described embodiment, the inside of the
また、本実施の形態に係る発明は、中和方法において、炭酸ガスを改質固化処理土壌に直接吹きかけて接触させる原理は先願特許(特許第6559644号公報)と同様であるものの、高温に熱した熱圧縮空気に炭酸ガスを混合させ、土壌の底部から圧入接触させる点が先願特許と大きく相違する。このため、先願特許よりも中和効率が格段に改善している。 Further, in the invention according to the present embodiment, in the neutralization method, the principle of directly spraying carbon dioxide gas onto the reformed solidified treated soil to bring it into contact is the same as that of the prior patent (Patent No. 6559644), but the temperature is high. The point that carbon dioxide gas is mixed with the heated hot compressed air and pressed into contact from the bottom of the soil is a big difference from the prior patent. Therefore, the neutralization efficiency is significantly improved as compared with the prior patent.
また、ピット2内の土壌表層に達した炭酸ガスを回収して循環利用することにより、炭酸ガスが外部(システム外)に流出することを防止することができる。また、外部への漏洩がないのでより効率的かつ確実に炭酸ガスを土壌に固定することができる。この点も、中和効率の観点から先願特許と大きく相違する点である。
また、本実施の形態の発明によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
Further, by recovering and recycling the carbon dioxide gas that has reached the soil surface layer in the
Further, according to the invention of the present embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1)廃棄物の再生利用に寄与する
pHが12以上の強アルカリ性を呈する建設汚泥やその他類似する土壌・廃棄物等を確実に中性化でき、なおかつ中性再生土は高品質のリサイクル材として利用することができる。もちろんpHが12以上の原材料に限定されるものではなく、pHが12未満のアルカリ性を有する建設汚泥やその他類似する土壌・廃棄物にも適用できる。
(1) Contribution to the recycling of waste Construction sludge with a pH of 12 or higher and other similar soil / waste can be reliably neutralized, and the neutral recycled soil is a high-quality recycled material. Can be used as. Of course, it is not limited to raw materials having a pH of 12 or more, and can be applied to construction sludge having an alkaline pH of less than 12 and other similar soils and wastes.
(2)地球温暖化対策に貢献する
地球温暖化は、最近の異常気象に見られるように地球規模で気温や海水温が上昇し、氷河が縮小したり海水面が上昇したりすることで様々な環境問題を引き起こす正に喫緊の課題である。自然の生態系や人間社会の営みにも悪影響を及ぼすなど、すでに問題が顕在化している。こうした地球温暖化対策の中で一番大きなテーマが二酸化炭素排出量の削減である。我が国は、2050年に80%の削減目標を掲げ、CO2を炭素資源として再利用しようとする「カーボンリサイクル」を打ち出している。
(2) Contribution to global warming countermeasures Global warming is various due to the rise in temperature and seawater temperature on a global scale, the shrinking of glaciers, and the rise in sea level, as seen in recent abnormal weather. It is a very urgent issue that causes various environmental problems. Problems have already become apparent, such as having an adverse effect on the natural ecosystem and the activities of human society. The biggest theme of these measures against global warming is the reduction of carbon dioxide emissions. Japan has set a reduction target of 80% in 2050 and has set out "carbon recycling" to reuse CO 2 as a carbon resource.
本発明における中和の原理は、炭酸ガスを土中に含まれる水酸化カルシウムと反応させて炭酸カルシウムに固定させる、というものである。これは、経済産業省が推進するカーボンリサイクルの原理にかなっており、地球温暖化対策のひとつである二酸化炭素の排出削減に大きく寄与する。
[炭酸ガスによるアルカリ石灰の中和反応式]
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O (式a)
The principle of neutralization in the present invention is that carbon dioxide gas is reacted with calcium hydroxide contained in the soil and fixed to calcium carbonate. This is in line with the principle of carbon recycling promoted by the Ministry of Economy, Trade and Industry, and greatly contributes to the reduction of carbon dioxide emissions, which is one of the measures against global warming.
[Neutralization reaction formula of alkaline lime with carbon dioxide]
Ca (OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O (Equation a)
(3)汎用性が高い
従来技術では、強アルカリ性の建設汚泥に炭酸ガスを吹きかけると、上記(式a)に示すように中和反応によって余剰水分(H2O)が発生し、その状態で撹拌すると改質固化処理土が練り返され再び軟化(再泥化)してしまう場合があった。特に含水率の高い汚泥ではこの軟化現象が顕著である。一方、今回の発明では、中和反応で発生した余剰水分はピット底部からの熱圧縮空気ですみやかに蒸発させることができる。また、中和処理では撹拌工程をともなわないので、撹拌による再泥化も起きない。
(3) Highly versatile conventional technology, when carbon dioxide gas is sprayed on strongly alkaline construction sludge, excess water (H 2 O) is generated by the neutralization reaction as shown in the above (formula a), and in that state. When stirred, the reformed solidified soil was kneaded back and sometimes softened (re-sludged) again. This softening phenomenon is particularly remarkable in sludge with a high water content. On the other hand, in the present invention, the excess water generated in the neutralization reaction can be quickly evaporated by the heat-compressed air from the bottom of the pit. Further, since the neutralization treatment does not involve a stirring step, remudification due to stirring does not occur.
さらに、熱風で通気性を向上させながら改質固化処理土を順次ピットに投入していくので、緩詰め状態にする必要もなく、また土層厚を厚くしても中性化が可能である。後述する実施例にも示すように、実機レベルでは土層厚3m(約150m3のピット)の再生土を製造することができる。熱圧縮空気の圧力をより高圧にすれば、さらに土層厚を大きくすることも可能である。このように、細かい制約条件がほとんどないので、非常に汎用性が高い。 Furthermore, since the reformed solidified soil is sequentially poured into the pit while improving the air permeability with hot air, it is not necessary to make it loosely packed, and it is possible to neutralize even if the soil layer thickness is increased. .. As shown in Examples described later, recycled soil with a soil layer thickness of 3 m (pits of about 150 m 3) can be produced at the actual machine level. If the pressure of the heat-compressed air is increased to a higher pressure, the soil layer thickness can be further increased. As described above, there are almost no small constraints, so it is extremely versatile.
(4)安価である
本発明で利用する材料は、強アルカリ改良材(セメントや石灰等)と炭酸ガスおよび熱圧縮空気のみである。セメントや石灰は、改良材としては非常に安価である。また、炭酸ガスも発電所や化学プラントで排出される副産物を用いることができればコストダウンにつながる。さらに、ブロワーにより熱圧縮空気を圧入接触させる際、パイプの径を途中で絞ることにより摩擦熱が発生し、空気の温度を容易に上昇させることができるため、余計な熱源は不要である(わずかな電気代だけで済む)。なお、発電所や化学プラントに隣接した場所に再生土製造施設を併設すれば、その排熱や余熱を利用することもできる。このように、特殊な機械や薬品、あるいは燃料を用いることなく安価に再生土を製造することができる。
(4) Inexpensive The materials used in the present invention are only strong alkali improving materials (cement, lime, etc.), carbon dioxide gas, and heat-compressed air. Cement and lime are very inexpensive as improving materials. In addition, if carbon dioxide can also use by-products emitted from power plants and chemical plants, it will lead to cost reduction. Furthermore, when heat-compressed air is press-fitted into contact with a blower, frictional heat is generated by reducing the diameter of the pipe in the middle, and the temperature of the air can be easily raised, so no extra heat source is required (slightly). You only have to pay for electricity). If a recycled soil manufacturing facility is installed next to a power plant or chemical plant, the waste heat and residual heat can be used. In this way, recycled soil can be produced inexpensively without using special machinery, chemicals, or fuel.
(5)大量の再生土の製造が可能である
建設汚泥にアルカリ改良材を添加・固化し、ほぐしてピットに入れ、さらに熱圧縮空気とともに炭酸ガス接触を施すだけの施設で済むので、その分のヤードが確保できれば大量の再生土を製造することができる。
(5) It is possible to produce a large amount of recycled soil. Alkaline improving material is added to and solidified in construction sludge, loosened and placed in a pit, and then contacted with carbon dioxide gas together with hot compressed air. If the yard can be secured, a large amount of recycled soil can be produced.
(6)再生土は中性かつ高品質である
製造された再生土は、pH=5.8〜8.6の中性域を示し、コーン指数は800kN/m2以上の強度を確保することができる。さらに、容易には再泥化しない高品質な再生土に仕上げることができる。
なお、上述の実施の形態の3次処理工程においては、まず熱圧縮空気を流入管4に供給し(図1(a)参照)、通気層を生成した後に熱圧縮空気と炭酸ガスを同時に流入管4に供給する場合(図1(d)参照)を例示しているが、当初から熱圧縮空気と炭酸ガスを同時に供給してもよい。
(6) Recycled soil is neutral and of high quality The produced reclaimed soil has a neutral range of pH = 5.8 to 8.6, and the cone index should ensure a strength of 800 kN / m 2 or more. Can be done. Furthermore, it is possible to finish high-quality recycled soil that does not easily re-mud.
In the tertiary treatment step of the above-described embodiment, the heat-compressed air is first supplied to the inflow pipe 4 (see FIG. 1A), and after the ventilation layer is formed, the heat-compressed air and carbon dioxide gas flow in at the same time. Although the case of supplying to the tube 4 (see FIG. 1 (d)) is illustrated, hot compressed air and carbon dioxide gas may be supplied at the same time from the beginning.
また、上述の実施の形態において、ピット2内の地表部に炭酸ガス濃度計を設置してもよい。これにより、一定濃度に達した段階で熱風の圧入接触を止め、炭酸ガスをのみを少量ずつ流し続けることもできる。状況に応じて炭酸ガスと熱圧縮空気の供給量を調整することで、炭酸ガスの供給量を最小限に抑えることができ、効率的かつ低コストで中性化を達成することができる。
Further, in the above-described embodiment, a carbon dioxide gas densitometer may be installed on the ground surface portion in the
また、地温を上昇させることは炭酸ガスの接触反応としては好ましいが、土壌の温度が100℃以上になると改質処理した土壌中の吸着水や結晶水が消失してしまい、土壌が変質して高品質の再生土にならないおそれがある。そのため、熱風の温度は100℃以下、好ましくは80℃以下に抑えることが望ましい。もちろん、常温の圧縮空気を送ることでも目的は達成するが、中和するまでにより長時間を要する。 In addition, raising the soil temperature is preferable as a contact reaction of carbon dioxide gas, but when the soil temperature rises to 100 ° C or higher, the adsorbed water and water of crystallization in the reformed soil disappear, and the soil deteriorates. It may not be a high quality recycled soil. Therefore, it is desirable that the temperature of the hot air is suppressed to 100 ° C. or lower, preferably 80 ° C. or lower. Of course, the purpose can be achieved by sending compressed air at room temperature, but it takes longer to neutralize.
さらに、炭酸ガスと土壌の中和反応は、高濃度で短時間(数分間)接触させるよりも、むしろ低濃度で長時間(数時間)接触させた方が有効であり、二酸化炭素の土壌への固定も効率的であることが実験で確認されている。その観点からも熱圧縮空気(熱風)と炭酸ガスを混合させ、炭酸ガスの濃度を下げて土壌に接触することが理にかなった方法であると言える。そして、時間をかけて徐々に中和した再生土は、途中で撹拌することもしないので、練り返しによる再泥化も起きない。 Furthermore, the neutralization reaction between carbon dioxide and soil is more effective when it is contacted at a low concentration for a long time (several hours) rather than at a high concentration for a short time (several minutes). It has been confirmed by experiments that the fixation of carbon dioxide is also efficient. From that point of view, it can be said that it is a reasonable method to mix hot compressed air (hot air) and carbon dioxide gas to reduce the concentration of carbon dioxide gas and bring it into contact with the soil. The regenerated soil, which has been gradually neutralized over time, is not agitated in the middle, so that remudification due to re-kneading does not occur.
次に、実施の形態に係る再生土製造方法を用いて行った実験の実施例について説明する。
[実施例1]
建設汚泥A(pH=11.6、qc=63kN/m2、含水率33%)に生石灰を30kg/m3添加・混合し、2時間養生した試料のpHは12.3であった。この改質固化処理土壌を試料に用いて室内カラム試験を実施した。
カラムは内径150mm×長さ600mmのアクリルパイプを用いた。アクリルパイプの底面は底版で密封固定され、その底部から炭酸ガスや熱風を供給できる構造とした。また底版上部に濾布を敷設し、その上に上記改質固化処理土壌を500mm投入した。土壌の体積は概ね9L(リットル)である。この容器で、以下の2つの条件を変えた炭酸ガスによる注入試験を実施した。
条件1 ほぐしの有無
無:土壌試料を土塊(拳大)の大きさのまま、容器に詰めこむケース
有:土壌試料をほぐして、19mmのフルイにかけ、フルイ通過分だけを容器に投入
するケース
条件2 熱風による圧縮空気の有無
無:炭酸ガスのみを注入するケース
有:炭酸ガスとともに約60℃の熱風を送風するケース
Next, an example of an experiment conducted using the recycled soil production method according to the embodiment will be described.
[Example 1]
30 kg / m 3 of fresh lime was added and mixed with construction sludge A (pH = 11.6, qc = 63 kN / m 2 , water content 33%), and the pH of the sample cured for 2 hours was 12.3. An indoor column test was carried out using this modified solidification-treated soil as a sample.
The column used was an acrylic pipe having an inner diameter of 150 mm and a length of 600 mm. The bottom of the acrylic pipe is sealed and fixed with a bottom plate, and the structure is such that carbon dioxide gas and hot air can be supplied from the bottom. In addition, a filter cloth was laid on the upper part of the bottom slab, and 500 mm of the modified solidified soil was put on the filter cloth. The volume of soil is approximately 9 L (liter). In this container, an injection test with carbon dioxide gas under the following two conditions was carried out.
Condition 1 With or without loosening: Case where the soil sample is packed in a container with the size of a soil mass (fist size) Yes: Case where the soil sample is loosened, sprinkled on a 19 mm fluid, and only the portion that has passed through the fluid is put into the container.
炭酸ガスの注入量は1L/分、熱風の供給量は60L/分とし、炭酸ガスと熱風の土壌への接触時間は6時間(360分)とした。炭酸ガスの供給量は1L/分×360分=360Lで、土壌の体積が9Lであるから、その比率は40倍である。試験の結果を表1に示す。なお、pHは供試体の上部、中央、下部の3カ所から試料を採取し、3カ所のpHの値の平均値とした。また、試験終了後に供試体を解体し、均一に混ぜた試料でコーン指数試験を実施してqcを測定した。 The injection amount of carbon dioxide gas was 1 L / min, the supply amount of hot air was 60 L / min, and the contact time of carbon dioxide gas and hot air with the soil was 6 hours (360 minutes). The amount of carbon dioxide supplied is 1 L / min x 360 min = 360 L, and the volume of soil is 9 L, so the ratio is 40 times. The test results are shown in Table 1. For the pH, samples were taken from three locations, the upper part, the center, and the lower part of the specimen, and the average value of the pH values at the three locations was used. In addition, after the test was completed, the specimen was disassembled, and a cone index test was carried out with a uniformly mixed sample to measure qc.
ケース1は、ほぐし無しで、なおかつ熱風無しのケースである。土塊の状態で炭酸ガスを接触させても、土塊の芯部まで炭酸ガスが浸透せず、pHの低下はわずかである。また土塊の表面は炭酸ガスが反応して水分が発生するため、強度の大きな発現もない。ケース2では熱風によりqcは目標値の800kN/m2以上を満足するが、ほぐしが無いためpHは目標値の8.6以下にならない。ケース3はほぐし効果によりpHは目標値の8.6以下を満足するが、熱風が無いためqcの強度が目標値を下回った。それに対してケース4では、pHおよびqcともに目標値を満足した。
Case 1 is a case without loosening and without hot air. Even if carbon dioxide gas is brought into contact with the soil mass, the carbon dioxide gas does not penetrate to the core of the soil mass, and the pH is slightly lowered. In addition, since carbon dioxide gas reacts on the surface of the soil mass to generate water, there is no strong expression. In
以上の結果より、ほぐし造粒の工程と熱風による乾燥工程が、高品質な中性再生土を製造する上で、重要であることがわかる。
カラム試験(φ150×500mm)の結果
From the above results, it can be seen that the loosening granulation step and the drying step with hot air are important for producing high-quality neutral recycled soil.
Results of column test (φ150 × 500mm)
[実施例2]
建設汚泥B(pH=11.4、qc=118kN/m2、含水率29%)に高炉セメントB種を50kg/m3添加・混合し、24時間養生した試料のpHは12.1であった。この改質固化処理土をすべてほぐし19mmのフルイにかけ、フルイ通過分のみ(すなわち細粒化した改質固化処理土)を用いて室内カラム試験を実施した。
[Example 2]
50 kg / m 3 of blast furnace cement B was added to and mixed with construction sludge B (pH = 11.4, qc = 118 kN / m 2 , moisture content 29%), and the pH of the sample cured for 24 hours was 12.1. rice field. All of this modified solidified soil was loosened and subjected to a 19 mm flue, and an indoor column test was carried out using only the amount that passed through the flue (that is, the refined modified solidified soil).
カラムは内径150mm×長さ2,000mmのアクリルパイプを用いた。アクリルパイプの底面は実施例1と同様に底版で密封固定され、その底部から炭酸ガスや熱風を供給できる構造とした。また底版上部に濾布を敷設し、その上に細粒化した改質固化処理土を1,800mm投入した。投入した土壌の体積は概ね32Lである。この容器で、以下の3つの条件を変えた炭酸ガスによる注入試験を実施した。
条件1 供試体の作成方法(土壌の詰め方)
緩詰:土壌試料をできるだけ緩詰めの状態にしたケース
密詰:土壌試料を30cmの層厚毎に締固めて、密詰め状態にしたケース
条件2 熱風による圧縮空気の有無
無 :炭酸ガスのみを注入するケース
有 :炭酸ガスとともに約60℃の熱風を送風するケース
条件3 循環送風の有無
無 :底面からの気体の供給のみ実施したケース
有 :カラム上部に上蓋を設け、土壌表面に達した炭酸ガスを含む空気を系外へ排気
せず、吸気口を介して再びカラム底面から送り組み込むようにして炭酸ガスを
循環利用したケース
The column used was an acrylic pipe having an inner diameter of 150 mm and a length of 2,000 mm. The bottom surface of the acrylic pipe was sealed and fixed with a bottom plate as in Example 1, and the structure was such that carbon dioxide gas and hot air could be supplied from the bottom surface. In addition, a filter cloth was laid on the upper part of the bottom slab, and 1,800 mm of finely divided reformed solidified soil was put on the filter cloth. The volume of the introduced soil is approximately 32 L. In this container, an injection test with carbon dioxide gas under the following three conditions was carried out.
Condition 1 How to make a specimen (how to pack soil)
Loose packing: A case where the soil sample is packed as loosely as possible Packing: A case where the soil sample is compacted every 30 cm layer thickness and packed tightly
Instead, carbon dioxide gas is sent in from the bottom of the column again through the intake port.
Circular use case
炭酸ガスの注入量は5L/分、熱風の供給量は60L/分とし、炭酸ガスと熱風の土壌への接触時間は4時間(240分)とした。炭酸ガスの供給量は5L/分×240分=1,200Lで、土壌の体積が32Lであるから、その比率は37.5倍である。試験の結果を表2に示す。なお、pHおよびqcの測定は実施例1と同様である。また、本実施例の試験ではカラム上部付近に炭酸ガス濃度計を設置し、炭酸ガスの濃度が3,000ppm以上になると警報音が鳴るようにセットした。これは、カラムから外部への炭酸ガスの漏洩状況を確認するためである。
長尺カラム試験(φ150×1,800mm)の結果
The injection amount of carbon dioxide gas was 5 L / min, the supply amount of hot air was 60 L / min, and the contact time of carbon dioxide gas and hot air with the soil was 4 hours (240 minutes). The amount of carbon dioxide supplied is 5 L / min x 240 min = 1,200 L, and the volume of soil is 32 L, so the ratio is 37.5 times. The test results are shown in Table 2. The pH and qc are measured in the same manner as in Example 1. In the test of this example, a carbon dioxide densitometer was installed near the upper part of the column, and an alarm sound was set when the concentration of carbon dioxide reached 3,000 ppm or more. This is to confirm the leakage status of carbon dioxide gas from the column to the outside.
Results of long column test (φ150 × 1,800 mm)
ケース5からケース8は、循環送風を施さないケースである。そのうち、ケース5とケース6は、締固めしない緩詰め状態で試験を実施している。この2つのケースではいずれも試験後の土壌のpHは8.6以下を達成している。しかし、ケース5では熱風を送っていないため炭酸ガスによる中和で水分が発生し、その影響でqcが800kN/m2を満足しない結果となった。それに対して、ケース6ではqcも800kN/m2を上回る結果が得られた。
Cases 5 to 8 are cases in which circulation ventilation is not applied. Of these, Case 5 and
一方、ケース7からケース9は、密詰め状態の供試体での試験である。ケース7は、pHおよびqcともに目標を満足しなかった。また、ケース8では熱風による通気性の向上を期待したが、pHは目標値をわずかに上回る結果となった。これは、熱風で土壌が収縮した結果、土壌とカラムの側面に隙間ができ、そこから炭酸ガスを含んだ空気が集中して流れてしまったことによるものと考えられる。そのことを裏付けるように、ケース5からケース8では、試験の途中から炭酸ガス濃度計の警報が鳴りっぱなしの状態になった。しかし、ケース9では循環送風方式を採用することで、系外への炭酸ガス漏れも発生せず、pHも値も8.6以下となった。
On the other hand, Cases 7 to 9 are tests in a tightly packed specimen. Case 7 did not meet the target in both pH and qc. Further, in
以上の試験結果から、ほぐして細粒化させた改質固化処理土壌を密詰め状態にしても、熱風と循環送風システムを採用することで、炭酸ガスを確実に土壌に固定させるとともに中和させ、高品質の再生土を製造できることを確認した。 From the above test results, even if the reformed solidified soil that has been loosened and granulated is in a densely packed state, by adopting a hot air and circulation ventilation system, carbon dioxide gas is surely fixed to the soil and neutralized. , Confirmed that high quality recycled soil can be produced.
[実施例3]
建設汚泥処理後物C(pH=11.4、qc=419kN/m2、含水率30%)にPS灰系吸水性改質材を40kg/m3添加・混合し、24時間養生した試料のpHは11.5であった。この改質固化処理土壌試料をすべてほぐし20mmのフルイにかけ、フルイ通過分のみ(以下、改質固化処理土Cと呼ぶ。)を用いて現場でのプロトタイプ試験を実施した。
[Example 3]
40 kg / m 3 of PS ash-based water-absorbing modifier was added to and mixed with the construction sludge-treated product C (pH = 11.4, qc = 419 kN / m 2 , water content 30%), and the sample was cured for 24 hours. The pH was 11.5. All of this modified solidified soil sample was loosened and subjected to a 20 mm flue, and a prototype test was carried out in the field using only the portion that passed through the flue (hereinafter referred to as modified solidified soil C).
ピットは、幅4.5m×奥行1.5m×高さ1.5mの鋼製函(ノッチタンク)を用いた。ピットの構造は図1に示すものと同様である。この鋼製ピットの中に改質固化処理土Cを満杯になるまでペイローダーで投入した。投入した土壌の体積は概ね10,000L=10m3である。このピットで、以下の2つの条件を変えた炭酸ガス注入試験を実施した。
条件1 熱風による圧縮空気の有無
無 :炭酸ガスのみを注入するケース
送風:炭酸ガスとともに約20℃の空気を送風するケース
熱風:炭酸ガスとともに約60℃の熱風を送風するケース
条件2 循環送風の有無
無 :底面からの気体の供給のみ実施したケース
有 :ピット上部にシートを被せ、地表に達した炭酸ガスを含む空気をできるだけ外
部に排気せず、吸気口を介して再びピット底面から送り組み込むようにし、炭
酸ガスを循環利用したケース
For the pit, a steel box (notch tank) having a width of 4.5 m, a depth of 1.5 m, and a height of 1.5 m was used. The structure of the pit is similar to that shown in FIG. The reformed solidified soil C was poured into this steel pit with a pay loader until it was full. The volume of the introduced soil is approximately 10,000 L = 10 m 3 . In this pit, a carbon dioxide injection test was carried out under the following two conditions.
Condition 1 Presence or absence of compressed air due to hot air None: Case where only carbon dioxide gas is injected Blower: Case where air at about 20 ° C is blown together with carbon dioxide gas Hot air: Case where hot air at about 60 ° C is blown together with carbon
Instead of exhausting to the part, send it from the bottom of the pit again through the intake port and incorporate it, and charcoal
Case of recycling acid gas
炭酸ガスの注入量は100L/分とし、熱風の供給量は4,100L/分とし、炭酸ガスと熱風の土壌への接触時間は10時間(600分)とした。炭酸ガスの供給量は100L/分×600分=60,000Lで、土壌の体積が10,000Lであるから、その比率は6倍である。試験の結果を表3に示す。なおpHは、供試体の深さ方向には上部、中央、下部の3カ所から、また平面的には手前、中央、奥の3カ所からそれぞれ試料を採取し、計9カ所のpHの値の平均値とした。qcの測定は実施例1、2と同様である。また、本実施例に示す試験でも実施例2と同様にピット付近に炭酸ガス濃度計を設置し、ガス濃度が3,000ppm以上になると警報音が鳴るようにセットした。
鋼製ピット試験(W4.5m×L1.5m×H1.5mm)の結果
The injection amount of carbon dioxide gas was 100 L / min, the supply amount of hot air was 4,100 L / min, and the contact time between carbon dioxide gas and hot air with the soil was 10 hours (600 minutes). The amount of carbon dioxide supplied is 100 L / min x 600 min = 60,000 L, and the volume of soil is 10,000 L, so the ratio is 6 times. The test results are shown in Table 3. For the pH, samples were taken from three locations in the upper, center, and lower parts in the depth direction of the specimen, and from three locations in the front, center, and back in a planar manner, and the pH values of a total of nine locations were set. The average value was used. The measurement of qc is the same as in Examples 1 and 2. Further, in the test shown in this example, a carbon dioxide densitometer was installed near the pit in the same manner as in Example 2, and the alarm sound was set when the gas concentration reached 3,000 ppm or more.
Results of steel pit test (W4.5m x L1.5m x H1.5mm)
ケース10は、送風および循環送風を施さないケースである。送風が無いケースでは、炭酸ガスがピットの上部まで達せず、底部のみpHが低くなる傾向がみられた。一方、送風を施したケース11では、pHの値は平均で8.5を下回ったが、余剰水の発生で強度が目標値に達しなかった。これに対して、熱風を施したケース12およびケース13では、qcがいずれも目標値を上回った。さらに、循環送風を施したケースではガス濃度計の警報音は鳴らず、pHの低下が最も大きかった。ただし、qcはケース12の方が大きな値を示した。これは、熱風で蒸発した水蒸気の一部が循環して外に放出されなかったことが影響したものと考えられる。
Case 10 is a case in which ventilation and circulation ventilation are not applied. In the case where there was no ventilation, carbon dioxide gas did not reach the top of the pit, and the pH tended to be low only at the bottom. On the other hand, in the case 11 in which the air was blown, the pH value was below 8.5 on average, but the intensity did not reach the target value due to the generation of excess water. On the other hand, in
以上の試験結果より、常温送風よりも熱風を施すことでpHの低下が向上することを確認した。また、循環送風を施すことで炭酸ガスを外部に散逸させることなく、土壌に確実に固定することにより、pHをさらに効率的に低下させることができることを併せて確認した。 From the above test results, it was confirmed that the decrease in pH was improved by applying hot air rather than normal temperature air. It was also confirmed that the pH can be lowered more efficiently by reliably fixing the carbon dioxide gas to the soil without dissipating it to the outside by applying circulating air.
[実施例4]
実施例3で使用した同じ改質固化処理土Cを使用した。また、建設汚泥処理後物D(pH=11.3、qc=483kN/m2、含水率31%)に生石灰を30kg/m3添加・混合し、24時間養生した試料のpHは12.2であった。この改質固化処理土をほぐして細粒化させた後に20mmのフルイにかけ、フルイ通過分のみ(以下、改質固化処理土Dと呼ぶ。)を試験に供した。すなわち、本実施例では改質固化処理土Cと改質固化処理土Dの2種類の試料を用いて実規模レベルの実証試験を実施した。
[Example 4]
The same modified solidified soil C used in Example 3 was used. In addition, 30 kg / m 3 of quicklime was added and mixed with the construction sludge-treated product D (pH = 11.3, qc = 483 kN / m 2 , water content 31%), and the pH of the sample cured for 24 hours was 12.2. Met. This reformed solidified soil was loosened and granulated, and then subjected to a 20 mm flue, and only the portion that passed through the flue (hereinafter referred to as reformed solidified soil D) was subjected to the test. That is, in this example, a full-scale level verification test was carried out using two types of samples, the modified solidified soil C and the modified solidified soil D.
ピットは幅7.0m×奥行7.0m×高さ3.5mのコンクリート製のものを用いた。ピットの構造は図1に示すものと同様である。このピットの中に土壌を厚さ3.0mまでペイローダーで投入した。土壌の体積は概ね150m3である。このピットで、以下の2つの条件を変えた炭酸ガスの注入試験を実施した。
条件1 熱風による圧縮空気の有無
無 :炭酸ガスのみを注入するケース
有 :炭酸ガスとともに約80℃の熱風を高圧送風機で送風するケース
条件2 送風と炭酸ガスの注入手順
− :底面からの炭酸ガスの注入のみ実施したケース
同時:熱風による送風と炭酸ガスの注入を同時に行ったケース
順次:熱風による送風を先行させ、その後でさらに熱風と炭酸ガスの同時注入を
行ったケース
The pit was made of concrete with a width of 7.0 m, a depth of 7.0 m, and a height of 3.5 m. The structure of the pit is similar to that shown in FIG. Soil was poured into this pit to a thickness of 3.0 m with a pay loader. The volume of soil is approximately 150 m 3 . In this pit, a carbon dioxide injection test was conducted under the following two conditions.
Condition 1 Presence or absence of compressed air due to hot air None: Case where only carbon dioxide gas is injected Yes: Case where hot air at about 80 ° C is blown with a high-pressure blower together with carbon
The case I went to
炭酸ガスの注入量は180m3/時間とし、熱風の供給量は1440m3/時間とした。
改質固化処理土Cを用いたケースでは、炭酸ガスと熱風の土壌への接触時間は5時間とした。炭酸ガスの供給量は180m3/時間×5時間=900m3で、土壌の体積が150m3であるから、その比率は6倍である。
Injection amount of carbon dioxide gas was set to 180 m 3 / time, the supply amount of hot air was 1440m 3 / time.
In the case of using the reformed solidified soil C, the contact time between the carbon dioxide gas and the hot air was set to 5 hours. The amount of carbon dioxide supplied is 180 m 3 / hour x 5 hours = 900 m 3 , and the volume of soil is 150 m 3 , so the ratio is 6 times.
一方、よりアルカリの強い改質固化処理土Dのケースでは炭酸ガスと熱風の土壌への接触時間は24時間とした。炭酸ガスの供給量は180m3/時間×24時間=4320m3で、土壌の体積が150m3であるから、その比率は約29倍である。 On the other hand, in the case of the modified solidified soil D having a stronger alkalinity, the contact time between the carbon dioxide gas and the hot air was set to 24 hours. The amount of carbon dioxide supplied is 180 m 3 / hour x 24 hours = 4320 m 3 , and the volume of soil is 150 m 3 , so the ratio is about 29 times.
試験の結果を表4に示す。なお、pHおよびコーン指数の測定は実施例3と同様である。
コンクリートピット試験(W7.0m×L7.0m×H3.0m)の結果
The test results are shown in Table 4. The measurement of pH and cone index is the same as in Example 3.
Results of concrete pit test (W7.0m x L7.0m x H3.0m)
ケース14と15は、比較的pHの低い土壌のケースである。送風が無いケース14では、炭酸ガスがピットの上部まで達せず、pHの低下が著しく悪かった。一方、熱風を施したケース15では、pHの値は8.5を下回り、qcも800kN/m2を上回った。
ケース16から18では、炭酸ガス接触前のpHが12を上回る試料を用いている。熱風を送らないケース16では、pHの値が目標値まで下がっていない。また、熱風を同時に加えたケースでもわずかながらpHの値が目標値を上回った。そして熱風を先行して注入したケース18では、pHも中性域に達し、qcも目標値を大きく上回る結果が得られた。これは、熱風のみを先行で土壌に圧入させることで土壌の乾燥が進み、その上で炭酸ガスと熱風を併用して中和させることで炭酸ガスの固定がより効率的になり、また余剰水分による強度の低下も起きないので良質な再生土に仕上がったことを意味する。
以上の実施例から、熱風を先行させることで強アルカリ建設汚泥でも確実にpHを下げるとともに高品質の中性再生土の製造が可能であることを確認した。
In
From the above examples, it was confirmed that it is possible to reliably lower the pH and produce high-quality neutral recycled soil even with strong alkaline construction sludge by prioritizing hot air.
2 ピット
4 流入管
6 基層
8 ブロワー
12 土砂層
14 通気層
16 カバー材
2
Claims (10)
前記改質固化処理土を半固体状になった段階でほぐすことで細粒化させたほぐし造粒土を生成するほぐし造粒手段と、
熱せられた圧縮空気である熱圧縮空気と炭酸ガスを用いて前記ほぐし造粒土の乾燥と中和を促進させ、さらに炭酸ガスを炭酸カルシウムとして前記ほぐし造粒土に固定させる乾燥・中和・二酸化炭素固定エリアと
を備え、
前記乾燥・中和・二酸化炭素固定エリアは、
前記ほぐし造粒土を投入するピットと、
前記ピットの底部から前記ほぐし造粒土に熱圧縮空気と炭酸ガスを供給する流入管とを備えることを特徴とする、二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造システム。 A modified solidification treatment area where alkaline modified solidifying material is added to construction sludge and mixed to generate modified solidifying treated soil.
A loosening granulation means for producing finely divided granulated soil by loosening the modified solidified soil at the stage of becoming semi-solid.
Drying / neutralization that promotes the drying and neutralization of the loosened granulated soil using hot compressed air and carbon dioxide gas, which are heated compressed air, and further fixes the carbon dioxide gas as calcium carbonate to the loosened granulated soil. With a carbon dioxide fixed area and <br />
The drying / neutralizing / carbon dioxide fixing area
The pit to put the loosened granulated soil and
The disentangling and wherein Rukoto a inlet pipe for supplying hot compressed air and carbon dioxide to the granulation earth, neutral reproduction soil preparation system according immobilization techniques of carbon dioxide from the bottom of the pit.
前記改質固化処理土を半固体状になった段階でほぐすことで細粒化させたほぐし造粒土を生成するほぐし造粒工程、
熱せられた圧縮空気である熱圧縮空気と炭酸ガスを用いて前記ほぐし造粒土の乾燥と中和を促進させ、さらに炭酸ガスを炭酸カルシウムとして前記ほぐし造粒土に固定させる乾燥・中和・二酸化炭素固定工程
を含み、
前記乾燥・中和・二酸化炭素固定工程において、
前記ほぐし造粒土をピットに投入し、前記ピットの底部から熱圧縮空気と炭酸ガスを前記ほぐし造粒土に供給することを特徴とする、二酸化炭素の固定化技術による中性再生土製造方法。 A reformed solidification process that produces modified solidified soil by adding an alkaline modified solidifying material to construction sludge and mixing it.
A loosening granulation step of producing finely divided granulated soil by loosening the modified solidified soil at the stage of becoming semi-solid.
Drying / neutralization that promotes the drying and neutralization of the loosened granulated soil using hot compressed air and carbon dioxide gas, which are heated compressed air, and further fixes the carbon dioxide gas as calcium carbonate to the loosened granulated soil. Carbon dioxide fixing process
Including
In the drying / neutralizing / carbon dioxide fixing process
A method for producing neutral recycled soil by carbon dioxide immobilization technology , which comprises throwing the loosened granulated soil into a pit and supplying heat compressed air and carbon dioxide gas from the bottom of the pit to the loosened granulated soil. ..
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