JP2000202423A - 石油系化合物による汚染土砂の洗浄処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重油等の油に汚染された土砂を効率的に洗浄
する。 【解決手段】 処理対象の汚染土砂を分離槽２に収納し
てその底部から洗浄剤を汚染土砂中に流し込んで混合撹
拌を行い、分離された油分と洗浄に使用した洗浄剤とを
分離槽の上部から回収槽３に回収する。汚染土砂を回転
フルイ装置により撹拌しつつ移送しながら洗浄剤を散布
することで混合撹拌を行う。汚染土砂と洗浄剤とを混合
槽において混合撹拌し油分と洗浄に使用した洗浄剤とを
遠心分離装置により分離する。洗浄剤として珪酸ナトリ
ウム等の水ガラスの水溶液を用いる。洗浄剤として有機
溶剤の水溶液を用いるとともに蒸留装置により再生す
る。洗浄剤による洗浄後に清水による仕上洗浄を行い、
仕上洗浄に用いた清水を回収して吸着槽５により油分を
吸着除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重油等の石油系化
合物により汚染された土砂を洗浄処理するための装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、タンカー事故等により海上に流出
した原油や重油が海岸に漂着して環境汚染を引き起こす
事態がしばしば生じ、そのような場合には油汚染された
土砂を処理して清浄化する必要が生じている。従来、重
油等の石油系化合物により汚染された土砂を清浄化する
ためには、水による洗浄処理か、カセイソーダ（ＮａＯ
Ｈ）や過酸化水素水、灯油、界面活性剤等の化学洗浄剤
を用いた洗浄処理を行うことが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の洗浄処
理では十分な洗浄効果が得られず、前処理としてのｐＨ
調整が必要となる等の手間も要し、また処理コストも嵩
むものであり、より有効な洗浄処理装置の開発が急務で
あるとされていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記事情に鑑み、請求項
１の発明は、石油系化合物に汚染された土砂を洗浄処理
する装置であって、処理対象の汚染土砂を分離槽に収納
して、該分離槽の底部から洗浄剤を汚染土砂中に流し込
むことにより該洗浄剤と汚染土砂との混合撹拌を行い、
前記分離槽内における洗浄剤との混合撹拌により汚染土
砂から分離された油分と洗浄に使用した洗浄剤とを前記
分離槽の上部から回収槽に回収する構成としたものであ
る。

【０００５】請求項２の発明は、同じく石油系化合物に
汚染された土砂を洗浄処理する装置であって、処理対象
の汚染土砂を回転フルイ装置により撹拌しつつ移送しな
がら、該回転フルイ装置により撹拌される汚染土砂に対
して洗浄剤を散布することにより該洗浄剤と汚染土砂と
の混合撹拌を行い、前記回転フルイ装置における洗浄剤
との混合撹拌により汚染土砂から分離されて流下する油
分と洗浄に使用した洗浄剤とを回収槽に回収する構成と
したものである。

【０００６】請求項３の発明は、同じく石油系化合物に
汚染された土砂を洗浄処理する装置であって、処理対象
の汚染土砂と洗浄剤とを混合槽において混合撹拌し、該
混合槽における混合撹拌により汚染土砂から分離された
油分と洗浄に使用した洗浄剤とを遠心分離装置により洗
浄土砂から分離する構成としたものである。

【０００７】請求項４の発明は、請求項１〜３の発明に
おいて、前記洗浄剤として珪酸ナトリウム等の水ガラス
の水溶液を用いる構成としたものである。

【０００８】請求項５の発明は、請求項１〜３の発明に
おいて、前記洗浄剤として有機溶剤の水溶液を用いると
ともに、洗浄に使用した洗浄剤を回収して蒸留装置によ
り再生する構成としたものである。

【０００９】請求項６の発明は、請求項１〜５の発明に
おいて、前記洗浄剤による洗浄後に清水による仕上洗浄
を行うとともに、仕上洗浄に用いた清水を回収して吸着
槽により油分を吸着除去する構成としたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施形態であ
る洗浄処理装置の概略構成を示すものである。本第１実
施形態の洗浄処理装置は、重油等の石油系化合物により
汚染された土砂を清浄化するために水ガラスを洗浄剤と
して用いて汚染土砂を洗浄するものである。周知のよう
に、水ガラスは珪酸ナトリウムに代表されるアルカリ珪
酸塩（またはアルカリ珪酸塩と珪酸との混合物）を主成
分とする溶融ガラス状の物質であり、一般にはその水溶
液がコンクリートの急結剤や防水剤として多用されてい
るものである。

【００１１】本第１実施形態の洗浄処理装置は、最も一
般的な水ガラスである珪酸ナトリウム水溶液を洗浄剤と
して用い、これを汚染土砂に混合撹拌することにより、
汚染土砂中の油分を剥離、分離せしめて微細な粒子状と
なし、その油分を除去することで汚染土砂を清浄化する
ものである。

【００１２】すなわち、本第１実施形態の洗浄処理装置
は、混合槽１において汚染土砂と洗浄剤とを予備混合
し、それを分離槽２に移送してその底部から洗浄剤を上
向き流として流し込むように構成されている。この場
合、分離槽２内の汚染土砂は底部から流し込まれる上向
き流の洗浄剤により見かけ上の体積が膨張するとともに
流動状態となって洗浄剤と激しく混合撹拌され、それに
よって汚染土砂から剥離、分離した微細粒子状の油分が
水面上に浮上する。そこで、その油分を洗浄剤とともに
回収槽３に回収して固液分離を行い、洗浄剤は貯留槽４
に導いて循環使用する。また、上記の処理を所定時間行
った後、洗浄剤の供給を停止して静置すれば洗浄土砂の
表面に粒状の油分が堆積するので、それも回収槽３に回
収する。そして、その後には、分離槽２の底部から水道
水等の清水を供給して仕上洗浄を行った後、分離槽２か
ら洗浄土砂を排出する。仕上洗浄に用いた清水は吸着槽
５に導いてそれに混入している微量の油分を吸着除去し
た後、貯留槽６に導いて再使用する。

【００１３】なお、洗浄剤として用いる珪酸ナトリウム
はその組成により１号〜３号に分類されるが、特に珪酸
ナトリウム１号が好適であり、その濃度は汚染成分や汚
染度にもよるが０．５〜５０％程度、好ましくは５〜３
０％程度とすることが良く、一般的には５％程度で十分
である（後述の実験結果参照）。また、分離槽２への洗
浄剤の供給量は、混合撹拌時における汚染土砂の見かけ
上の体積が静止時の２倍（膨張率２００％）程度となる
ように設定することが好ましい（後述の実験結果参
照）。

【００１４】また、珪酸ナトリウム等の水ガラス自体は
土壌の成分でもあるので、仮に洗浄土砂中に洗浄剤が微
量に残留したとしても特に支障はなく、他の洗浄剤を用
いる場合のような洗浄剤残留による二次汚染の懸念はな
い。そのため、本第１実施形態の洗浄処理装置において
は清水による仕上洗浄を省略することも可能であり、そ
の場合には吸着槽５と貯留槽６を省略して良い。さら
に、分離槽２において汚染土砂と洗浄剤とを直接的に混
合撹拌することとして、混合槽１とそこでの予備混合を
省略することも可能である。

【００１５】ところで、本第１実施形態の装置は、洗浄
剤として水ガラスを用いることに代えて、従来より使用
されている他の土壌洗浄剤たとえばカセイソーダ（Ｎａ
ＯＨ）や界面活性剤等も同様に採用可能である。

【００１６】さらに、本第１実施形態の装置は、各種の
水溶性有機溶剤たとえばメタノール、エタノール、アセ
トン、エチレングリコール、ジエチレングルコール等も
洗浄剤として採用可能である。図２は第１実施形態の洗
浄処理装置を基本として、洗浄剤として有機溶剤を用い
る場合の構成例を示すもので、回収槽３の後段に蒸留装
置７を備え、分離槽２から回収した洗浄剤の濃度が規定
値以下に低下した場合には蒸留装置７により洗浄剤を再
生して循環使用し、再生により回収された油分は回収槽
３へ送るように構成したものである。洗浄剤としての有
機溶剤の濃度は０．５％以上、好ましくは３０％以上と
することが良い。なお、有機溶剤を用いる場合には清水
による仕上洗浄は不可欠である。

【００１７】次に、図３を参照して本発明の第２実施形
態を説明する。本第２実施形態の洗浄処理装置は、先上
がりに傾斜した円筒形の回転フルイ装置１１，１２（い
わゆるトロンメル）を前後２段に設け、それらの回転フ
ルイ装置１１，１２を回転させて汚染土砂を前方に移送
しつつその上部から洗浄剤を散布することで洗浄剤との
混合撹拌を行うようにしたものである。すなわち、前段
の回転フルイ装置１１に対しては洗浄剤としての水ガラ
ス水溶液やカセイソーダ、界面活性剤等を散布してその
回転フルイ装置１１内において汚染土砂と混合撹拌し、
それにより汚染土砂から分離された油分は洗浄剤ととも
に回転フルイ装置１１から流れ落ちるので、それを回収
槽１３に回収して固液分離を行い、洗浄剤は貯留槽１４
に回収して循環使用する。前段の回転フルイ装置１１を
通過した汚染土砂は後段の回転フルイ装置１２に送ら
れ、そこで同様にして水道水等の清水による仕上洗浄が
行われ、仕上洗浄に使用した清水は吸着槽１５により油
分が吸着除去された後、貯留槽１６に回収されて循環使
用されるようになっている。

【００１８】図４は第２実施形態の洗浄処理装置におい
て洗浄剤として有機溶剤を用いる場合の構成例を示すも
ので、前段の回転フルイ装置１１に備えた回収槽１３の
後段に洗浄剤（有機溶剤）の蒸留装置１７を備え、その
蒸留装置１７により洗浄剤を再生しながら循環使用する
構成としたものである。

【００１９】図５は本発明の第３実施形態を示す。これ
は、混合槽２１において汚染土砂と洗浄剤（水ガラス水
溶液、カセイソーダ、界面活性剤等）とを混合撹拌した
後、連続式の遠心分離装置２２により油分と洗浄剤とを
遠心分離するようにしたものである。遠心分離した油分
は回収槽２３に回収して廃棄処分し、洗浄剤は貯留槽２
４に回収して循環使用する。汚染土砂は後段の遠心分離
装置２５に送られ、そこで清水による仕上洗浄と遠心分
離をさらに行い、仕上洗浄に使用した清水は吸着槽２６
で油分を吸着除去した後、貯留槽２７に回収して循環使
用する。

【００２０】図６は第３実施形態の洗浄処理装置におい
て洗浄剤として有機溶剤を用いる場合の構成例であり、
貯留槽２４の前段に設けた蒸留装置２８により洗浄剤を
再生して循環使用するようにしたものである。

【００２１】以上で説明した各実施形態の洗浄処理装置
は、いずれも油汚染土砂に対する洗浄処理作業を効率的
に行うことができるとともに、優れた洗浄効果が得ら
れ、洗浄処理コストの削減を図ることができるものであ
る。

【００２２】ここで、図１に示した本発明の第１実施形
態である洗浄処理装置の有効性を実証するために行った
実験について、図７〜図１４を参照して説明する。

【００２３】（１）実験方法 図７に示す全容積１７０ｍｌ（内径３５ｍｍφ×高さ２
５０ｍｍＨ）のガラス製洗浄実験装置に、Ａ重油の濃度
が５％となるように作成し、６０日間放置した模擬汚染
砂を入れ、洗浄剤には珪酸ナトリウム１号を使用した。
本剤による洗浄では汚染砂から剥離・分離したＡ重油は
微細粒子状になるので、粒子状成分を除去するためには
汚染砂を流動させ、粒子状油分を上部に移行させなけれ
ばならない。本実験では実験装置の下部から水道水を供
給し、汚染砂の膨張率と油分の除去効果を把握した。

【００２４】膨張率の違いによる油分の除去効果を比較
するため、実験装置に模擬汚染砂を５０ｇ（油分濃度４
１，５００ｍｇ／ｋｇ）を入れ、濃度１０％の珪酸ナト
リウム１号水溶液３５ｍｌを添加した。２分間ゆるやか
に撹拌棒で混合後、実験装置の下部から水道水を供給し
た。砂の膨張率は１１０％、１５０％、２００％の３段
階について試験を行った。装置上部からオーバーフロー
した流出水は１００ｍｌ毎に採取し、合計が５００ｍｌ
となった時点で再度撹拌操作を行い、洗浄効果を確認し
た。さらに、珪酸ナトリウム水溶液の濃度による洗浄効
果を比較するために、珪酸ナトリウム１号の１％、５％
および１０％の水溶液を作成し、同様に試験を行った。

【００２５】（２）実験結果 砂膨張率と線速度（ＬＶ）との関係 膨張率を静止時の砂の体積を１００％として、装置下部
から水を供給したときの砂の容積率と定義する。

【００２６】図８に砂膨張率と線速度（ＬＶ）との関係
を示す。膨張率１１０％には水道水の供給量が６８ｍｌ
／ｍｉｎ（ＬＶ＝４．３ｍ／ｈｒ）、同様に膨張率１５
０％、２００％は、供給量がそれぞれ２３０ｍｌ／ｍｉ
ｎ（ＬＶ＝１４．１ｍ／ｈｒ）、４００ｍｌ／ｍｉｎ
（ＬＶ＝２５ｍ／ｈｒ）であった。

【００２７】油分除去に対する砂膨張率の影響 図９に各砂膨張率における洗浄水の油分濃度変化を示
す。初期撹拌により、大半の油分は剥離・分離され、実
験装置内の珪酸ナトリウム溶液上層に蓄積された。分離
された油分は最初の１００ｍｌ流出水中に移行し、油分
濃度は１４，０００ｍｇ／ｌと高濃度であった。膨張率
による差はあまり認められなかった。２００ｍｌ以降の
流出水では急激に油分濃度が減少しており、その中で膨
張率の高い方が油分濃度は若干高い傾向にあった。５０
０ｍｌ流出させた後、再度撹拌・混合を行ったが、油分
の流出はあまり認められなかった。したがって、洗浄は
初期２００〜３００ｍｌの流出で十分であると考えられ
た。

【００２８】各砂膨張率における洗浄後、砂中の油分濃
度比較を図１０に示す。当初４１，５００ｍｇ／ｋｇで
あった模擬汚染砂中の油分濃度で砂膨張率２００％では
６９０ｍｇ／ｋｇ（除去率９８．３％）まで減少させる
ことができた。膨張率１５０％では１，５３０ｍｇ／ｋ
ｇ（除去率９６．３％）、膨張率１１０％では２，３６
０ｍｇ／ｋｇ（除去率９４．４％）であり、除去効果は
洗浄ＬＶが大きい方が高かった。

【００２９】各砂膨張率における油分除去収支を図１１
に示す。実験装置内のＡ重油総量は２，０７５ｍｇであ
り、洗浄により大部分が流出水中に移行した。砂中の残
留油分は、砂膨張率が高くなるにしたがい少なくなっ
た。また、油分収支から２００〜２４０ｍｇは装置、配
管に付着残留したと考えられた。

【００３０】油分除去に対する最適洗浄剤濃度 砂膨張率を１５０％とし、珪酸ナトリウム１号の濃度を
１％、５％、１０％に変化させたときの油分除去効果を
図１２に示す。初期撹拌により、大半の油分は剥離・分
離され、実験装置内の珪酸ナトリウム溶液上層に蓄積さ
れた。分離された油分は最初の１００ｍｌ流出水中に移
行し、珪酸ナトリウム濃度が５％および１０％での流出
油分濃度は１４，０００ｍｇ／ｌと高濃度であったが、
濃度１％では９，４００ｍｇ／ｌと若干低い値を示し
た。２００ｍｌ以降の流出水では急激に油分濃度が減少
した。５００ｍｌ流出した後、再度撹拌・混合を行った
が、油分の流出はあまり認められず、洗浄は初期２００
〜３００ｍｌの流出で十分であると考えられた。

【００３１】図１３に洗浄剤各濃度での洗浄後の砂中油
分濃度比較を示す。当初４１，５００ｍｇ／ｋｇであっ
た模擬汚染砂中の油分濃度を、濃度１０％では１，５３
０ｍｇ／ｋｇ（除去率９６．３％）、濃度５％では１，
８４８ｍｇ／ｋｇ（除去率９５．５％）まで減少させる
ことができた。しかし、濃度１％では１１，１６０ｍｇ
／ｋｇ（除去率７３．１％）であったことから濃度５％
以上で効果があると考えられる。

【００３２】各濃度での油分除去収支を図１４に示す。
実験装置内のＡ重油総量は２，０７５ｍｇであり、濃度
５％および１０％溶液を使用した洗浄により大部分は流
出水中に移行し、砂中には濃度５％で９２．４ｍｇ（全
体量の４．４％）、濃度１０％では７６．５ｍｇ（全体
量の３．７％）であった。しかし、濃度１％による洗浄
では砂中に５５８ｍｇ（全体量の２６．９％）が残留し
た。このことから、珪酸ナトリウムの使用濃度は５％以
上が有効と考えられる。また、油分収支から２００〜２
４０ｍｇは装置、配管に付着残留したと考えられる。

【００３３】（３）実験のまとめ 初期撹拌により、大半の汚染砂付着油分は剥離・分離
され、実験装置内の水ガラス水溶液上層に蓄積された。 初期撹拌で分離された油分の洗浄は初期２００〜３０
０ｍｌの流出で十分であると考えられる。 模擬汚染砂中の油分濃度４１，５００ｍｇ／ｋｇを砂
膨張率２００％では６９０ｍｇ／ｋｇ（除去率９８．３
％）まで減少でき、洗浄ＬＶが高い方が除去効果があっ
た。 珪酸ナトリウムの使用濃度は５％以上が有効と考えら
れた。

【００３４】

【発明の効果】以上で説明したように、請求項１の発明
は分離槽の底部から洗浄剤を汚染土砂中に流し込む構成
であり、請求項２の発明は汚染土砂を回転フルイ装置に
より撹拌しつつ洗浄剤を散布する構成であり、請求項３
の発明は遠心分離装置により油分と洗浄剤を分離する構
成であるので、いずれも優れた洗浄効果を得ることがで
きるとともに効率的な洗浄作業を行い得るものであり、
油汚染土砂に対する洗浄処理コストの削減を図ることが
できる。また、請求項４の発明は洗浄剤として水ガラス
水溶液を用いる構成であるので特に優れた洗浄効果が得
られ、請求項５の発明は洗浄剤として有機溶剤を用いる
とともにその再生のための蒸留装置を設けた構成である
ので洗浄剤の連続的な循環再使用が可能であり、請求項
６の発明は清水による仕上洗浄を行う構成であるので洗
浄剤残留による二次汚染の懸念も無くすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態の洗浄処理装置の概略
構成を示す図である。

【図２】 同、他の構成例を示す図である。

【図３】 本発明の第２実施形態の洗浄処理装置の概略
構成を示す図である。

【図４】 同、他の構成例を示す図である。

【図５】 本発明の第３実施形態の洗浄処理装置の概略
構成を示す図である。

【図６】 同、他の構成例を示す図である。

【図７】 本発明の第１実施形態の洗浄処理装置の有効
性を実証するための実験について説明する図であり、洗
浄実験装置の構成を示す図である。

【図８】 同、砂膨張率と線速度との関係を示す図であ
る。

【図９】 同、各膨張率での洗浄水中の油分濃度変化を
示す図である。

【図１０】 同、各膨張率での砂中の残留油分濃度を示
す図である。

【図１１】 同、各膨張率における油分除去収支を示す
図である。

【図１２】 同、各濃度での洗浄水中の油分濃度変化を
示す図である。

【図１３】 同、洗浄剤各濃度での砂中の油分濃度を示
す図である。

【図１４】 同、洗浄剤各濃度での油分除去収支を示す
図である。

【符号の説明】

２ 分離槽 ３ 回収槽 ４ 貯留槽 ５ 吸着槽 ６ 貯留槽 ７ 蒸留装置 １１，１２ 回転フルイ装置 １３ 回収槽 １４ 貯留槽 １５ 吸着槽 １６ 貯留槽 １７ 蒸留装置 ２１ 混合槽 ２２，２５ 遠心分離装置 ２３ 回収槽 ２４ 貯留槽 ２６ 吸着槽 ２７ 貯留槽 ２８ 蒸留装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１１Ｄ 7/50 (72)発明者 丹羽 千明 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 Ｆターム(参考） 3B201 AA48 AB02 BB03 BB92 BB94 BC05 CA01 CB12 CC01 CD22 4D004 AA50 AB02 CA10 CA13 CA15 CA40 CA47 CB44 CC03 CC13 CC15 4H003 BA12 DA20 DB02 DC02 EA15 ED02 ED28 ED29 ED30 FA03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 石油系化合物に汚染された土砂を洗浄処
   理する装置であって、処理対象の汚染土砂を分離槽に収
   納して、該分離槽の底部から洗浄剤を汚染土砂中に流し
   込むことにより該洗浄剤と汚染土砂との混合撹拌を行
   い、前記分離槽内における洗浄剤との混合撹拌により汚
   染土砂から分離された油分と洗浄に使用した洗浄剤とを
   前記分離槽の上部から回収槽に回収する構成としたこと
   を特徴とする石油系化合物による汚染土砂の洗浄処理装
   置。
2. 【請求項２】 石油系化合物に汚染された土砂を洗浄処
   理する装置であって、処理対象の汚染土砂を回転フルイ
   装置により撹拌しつつ移送しながら、該回転フルイ装置
   により撹拌される汚染土砂に対して洗浄剤を散布するこ
   とにより該洗浄剤と汚染土砂との混合撹拌を行い、前記
   回転フルイ装置における洗浄剤との混合撹拌により汚染
   土砂から分離されて流下する油分と洗浄に使用した洗浄
   剤とを回収槽に回収する構成としたことを特徴とする石
   油系化合物による汚染土砂の洗浄処理装置。
3. 【請求項３】 石油系化合物に汚染された土砂を洗浄処
   理する装置であって、処理対象の汚染土砂と洗浄剤とを
   混合槽において混合撹拌し、該混合槽における混合撹拌
   により汚染土砂から分離された油分と洗浄に使用した洗
   浄剤とを遠心分離装置により洗浄土砂から分離する構成
   としたことを特徴とする石油系化合物による汚染土砂の
   洗浄処理装置。
4. 【請求項４】 前記洗浄剤として珪酸ナトリウム等の水
   ガラスの水溶液を用いる構成としたことを特徴とする請
   求項１，２または３記載の石油系化合物による汚染土砂
   の洗浄処理装置。
5. 【請求項５】 前記洗浄剤として有機溶剤の水溶液を用
   いるとともに、洗浄に使用した洗浄剤を回収して蒸留装
   置により再生する構成としたことを特徴とする請求項
   １，２または３記載の石油系化合物による汚染土砂の洗
   浄処理装置。
6. 【請求項６】 前記洗浄剤による洗浄後に清水による仕
   上洗浄を行うとともに、仕上洗浄に用いた清水を回収し
   て吸着槽により油分を吸着除去する構成としたことを特
   徴とする請求項１，２，３，４または５記載の石油系化
   合物による汚染土砂の洗浄処理装置。