JP2000210651A - 汚染物質が付着した粒状体の処理方法 - Google Patents
汚染物質が付着した粒状体の処理方法Info
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Abstract
状体から、上記汚染物質を効率的に分離して除去するこ
とのできる汚染物質が付着した粒状体の処理方法を提供
することを目的とする。 【解決手段】 汚染物質の付着した粒状体を、一次細粒
化機11と二次細粒化機12と投入して解砕・解膠処理
を行い、上記粒状体の表面に付着した汚染物質を上記粒
状体から離脱させた後、液体サイクロン30,32によ
り、汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体を分離し、
更に、汚染物質を含む微粒片を、遠心分離機42に導い
てこれを分離する。
Description
等の汚染物質が付着された粒状体の減容化と無害化とを
実現するための処理方法に関するものである。
可燃物は、主に、ストーカ式焼却炉あるいは流動床式焼
却炉において焼却され、焼却灰として廃棄物処分場に搬
出されて埋設される。実際の焼却灰には、上記可燃物に
混って焼却された金属屑やガラスあるいは陶器類の欠片
や土砂等も含まれているので、焼却灰の成分としては、
各種金属やシリカ,アルミナ,石灰等が混ざっている。
このような焼却灰は、廃棄量が多いことや、重金属類や
焼却過程で生じたダイオキシン等の有害物質が付着して
いることから、焼却灰の減容化及び無害化の方法あるい
は再利用の技術の確立が望まれている。焼却灰に含まれ
る鉛,亜鉛,銅,カドミウム等の有害な重金属類を無害
とする方法として、(1)溶融固化、(2)セメント固
化、(3)薬剤処理、(4)酸やその他の溶媒による安
定化、(5)炭酸塩化処理、(6)水洗浄などがある。
これらの内で最も確実な方法は(1)の溶融固化で、こ
れは焼却灰を約1500℃以上の高温で溶融した後廃棄
物処分場に廃棄、または粉砕して微粒片とし再利用する
方法で、この処理方法は現在実用化されている。この処
理方法では、重金属類は溶融物の内部に封じ込められて
いるので、上記溶融物が水に触れた場合でも上記重金属
類が溶出することはないといわれている。(2)のセメ
ント固化は、焼却灰にセメントを入れるため、廃棄物の
量が増大してしまうという致命的な欠点がある。その
上、セメントの混入によって処理された焼却灰はアルカ
リ性が強くなり、かえって鉛などが溶出する危険性が高
い。(3)の薬剤処理では、pH調整が重要であるが、
焼却灰に含まれる物質が一定せずかつ多様なことからp
H調整が難しく、不適切であると薬剤添加の効果がない
ので疑問視されている。(4)の酸やその他の溶媒によ
る安定化は、重金属類を残存させた状態で安定化させる
ので、長期的に溶出を防止することは難しい。(5)の
炭酸塩化処理は維持管理が難しく、その上装置が複雑な
ので実用的ではない。(6)の水洗浄は、酸性雨等で酸
性環境にならなければ、比較的容易に重金属類が除去で
きるといわれているが、その効果は粉体状の飛灰で確認
されているだけで、焼却灰の場合のように、団粒状態に
あるような粒状体に付着されている重金属類に対して
は、十分な効果が期待できない。また、上述した溶融固
化は、焼却灰の処理温度が高いため、ダイオキシン類を
熱分解して無害化することができるので、現状では、こ
の溶融固化による処理が最も効果的であるといわれてお
り、この溶融固化が焼却灰の処理方法の主流となってい
る。
にみると、溶融固化においても、処分場に埋設された溶
融物の内部に封じ込められている重金属類が溶出する可
能性は否定できない。また、溶融固化では、焼却灰を高
温で溶融するために、溶融炉等の大型設備を必要とする
ことや、多大な燃料を必要とすることから、設備の建設
費や処理コストが高いといった問題点がある。
工場近辺の土壌が、重金属類や有機塩素化合物あるいは
油性分等で汚染されていることが問題視されている。ま
た、海難事故等により海に流出した原油で汚染された海
浜の土壌や、原油存在地盤のトンネル掘削に伴い搬出さ
れる掘削土には原油が付着しているため、その処理が困
難となることがしばしばある。更に、汚染物質が付着し
た土壌(汚染土壌)としては、上述した焼却灰により汚
染されたものもある。このような汚染土壌に対しても、
上記汚染物質を除去し、石,砂,微粒分等を抽出して再
利用する技術の確立が望まれている。
もので、汚染土壌や焼却灰等の汚染物質の付着した粒状
体から、上記汚染物質を効率的に分離して除去すること
のできる汚染物質が付着した粒状体の処理方法を提供す
ることを目的とする。
の汚染物質が付着した粒状体の処理方法は、汚染物質が
付着した粒状体中から、重金属等を含まない粒径の大き
な粒状体を分離し、残りの有害物を含む微粒片を水とと
もに回収した後、水を分離して廃棄場へ廃棄可能とした
ことを特徴とする。
体の処理方法は、汚染物質が付着した粒状体を、処理空
隙内で水を加えつつ、圧縮及び粒状体相互間の擦り合わ
せの力を作用させて、上記粒状体を独立した粒状体に分
離するとともに、上記粒状体の表面に付着している汚染
物質を分離するような細粒化処理を施して成る粒状体と
したことを特徴とする。上記細粒化処理は、詳細には、
投入した汚染物質が付着した粒状体に圧縮応力を作用さ
せ、多数の粒状体同士が固着している団粒状の汚染物質
が付着した粒状体を、上記粒状体を破壊することなくほ
ぼ独立した粒状体に分離して細粒化する処理(以下、解
砕処理と呼ぶ)と、上記粒状体に加える応力を大きく
し、粒状体相互間の擦り合わせの力を作用させて、粒状
体同士の摩擦による相互研磨を行わせ、上記粒状体の表
面に付着している汚染物質を分離する処理(以下、解膠
処理と呼ぶ)とをいう。
た粒状体の処理方法は、上記回収した水を、薬剤処理及
び清浄化処理してから循環させて再利用することを特徴
とする。
体の処理方法は、汚染物質を含まない粒径の大きな粒状
体と汚染物質を含む微粒片とを、液体サイクロンで分離
することを特徴とする。
体の処理方法は、液体サイクロンで分離された汚染物質
を含む微粒片を、更に、重金属類・ダイオキシン類を含
む微粒片と、この微粒片よりも粒径の大きな無害な微粒
片とに分離することを特徴とする。
体の処理方法は、汚染物質を含む微粒片を、遠心分離機
に導いてこれを分離したことを特徴とする。
体の処理方法は、遠心分離機で分離された2種類の微粒
片から2種類のケーキを作るようにしたことを特徴とす
る。
て、図面に基づき説明する。図1は、本実施の形態に係
わる汚染物質が付着した粒状体の連続処理システムを示
す処理フローである。本実施の形態の連続処理システム
は、汚染物質が付着した粒状体に加水し上記粒状体の粗
い解砕を行うための一次細粒化機11と、この一次細粒
化機11で解砕処理された上記粒状体に加水し、上記粒
状体の解砕・解膠処理を行うための二次細粒化機12と
を備えた細粒化手段1と、上記細粒化手段1から排出さ
れた粒状体の中から、5mm〜10mm径以上の大きさ
の粒状体とそれより大きさの小さな粒状体を分離する粒
状体分離手段である一次選別振動スクリーン20及び二
次選別振動スクリーン22と、第1及び第2の液体サイ
クロン30,34を備え、上記汚染物質を含まない粒径
の大きな粒状体と上記汚染物質を含む微粒片とを分離す
る細粒分離手段3と、シックナータンク40と遠心分離
器42とを備え、細粒分離手段3で分離された汚染物質
を含む微粒片を、更に、重金属類・ダイオキシン類を含
む微粒片と、この微粒片よりも粒径の大きな無害な微粒
片とに分離する微粒片分離手段4と、微粒片分離手段4
から排出される処理水を浄化して処理水を細粒化手段1
に循環させる水処理手段5とを備えている。
とは、図2に示すような従来の破砕機10と略同様の構
造の細粒化手段を用いて汚染物質が付着した粒状体の細
粒化処理を行っている。この破砕機10は、特開平8−
164363号公報に開示された浚渫土等の破砕に用い
られる装置で、砂礫や粘土等を含む浚渫土を粉砕するこ
となく、浚渫土中の石等の鋭角部を取り除くとともに土
塊や砂塊等を破砕するもので、内周面に軸方向に沿って
取付けられ、中心方向に突出する複数の外羽根6Wを有
する円筒状の回転ドラム6と、外周面に軸方向に沿って
取付けられ、径方向に突出する複数の内羽根7Wを有
し、上記回転ドラム6の内部に偏心して取付けられたロ
ータ7とを備え、回転ドラム6の外周に設けられた環状
歯車6aをモータ8により、ロータ7に取付けられた回
転軸7aを駆動機構7bにより、それぞれ互いに逆方向
に回転させ、破砕機10に投入された浚渫土等の投入物
に圧縮及びすべり応力を作用させて上記投入物を破砕し
たり、破砕された投入物間の相互摩擦により破砕物を研
磨するものである。上記投入物に作用する応力の大きさ
は、主に、回転ドラム6とロータ7との間隔(ロータ7
の偏心度)と、回転ドラム6及びロータ7のそれぞれの
回転速度により調整する。
12での解砕・解膠の条件は、粒状体同士が固着されて
団粒状態となっている汚染物質が付着した粒状体を、上
記粒状体を破壊することなく分離し、かつ上記粒状体中
の各粒状体表面に付着している重金属類やダイオキシン
類などの汚染物質を上記粒状体から剥離するような条件
にそれぞれ設定してある。汚染物質が付着した粒状体の
粗い解砕を行う一次細粒化機11は、図3(a)に示す
ように、ロータ7の偏心量を小さくして回転ドラム6と
ロータ7との間隔D1を比較的広くするとともに、回転
速度を低速としている。また、上記粒状体焼却灰の解膠
処理を主とする二次細粒化機12では、図3(b)に示
すように、ロータ7の偏心量を大きくして回転ドラム6
とロータ7との間隔D2を狭くし、かつ回転速度を高速
にしている。
中では、図4に示すように、処理空隙である回転ドラム
6とロータ7との間隙に投入された汚染物質が付着した
粒状体Sは、回転ドラム6の外羽根6Wによって上方に
掻き上げられるとともに、ロータ7の内羽根7Wによっ
て下方に引き下げられるので、上記粒状体Sには圧縮応
力とともにせん断応力が作用し上記粒状体Sは解砕・解
膠処理される。すなわち、図5(a)に示すように、粒
状体同士が固着面rで固着されて団粒状態となっている
汚染物質が付着した粒状体の各粒状体pあるいは粒状体
同士が固着してはいないが大きさの大きい粒状体pに圧
縮応力及びせん断応力が作用し、上記団粒状の各粒状体
が上記固着面rのところから分かれてほぼ独立した細か
な粒状体pに細粒化される(解砕)とともに、図5
(b)に示すように、粒状体同士に擦り合わせ方向の力
が作用し、粒状体p相互の摩擦により各粒状体の表面に
付着された重金属類やダイオキシン類などの汚染物質q
の粒状片が剥離され粒状体pから分離される(解膠)。
なお、上記汚染物質qは、団粒状の粒状体の表面だけで
なく、各粒状体pの表面である上記固着面rにも付着さ
れている(図5(a)参照)。したがって、解砕時に
は、団粒状の粒状体の表面に付着されている汚染物質q
の一部は剥離されることもあるが、ほとんどは上記解膠
処理の際に粒状体pの表面から分離される。また、一部
の大きさの大きい粒状体の中には破砕されて細粒化され
るものもある。
とり、図6のフローチャートに従って、図1の処理フロ
ーを説明する。まず、受け入れホッパ13に投入された
焼却灰をベルトコンベアにより搬送し、一次細粒化機1
1に投入し、一次細粒化機11において、給水部である
後述する二次処理水槽53からの処理水を上記焼却灰に
加水しながら、上記焼却灰に対して粗い解砕を行い、焼
却灰を種々の大きさの粒状体に分離するとともに、焼却
灰の表面に弱く付着しているダイオキシン類や重金属類
を上記処理水中に浮遊あるいは溶解した状態で離脱させ
つつ、上記焼却灰を下流側に移動させ、一次細粒化機1
1の排出口11aから排出し(ステップS1)た後、分
級用の網11bと一次選別振動スクリーン20とにより
第1回の粒状体分離を行う(ステップS2)。一次細粒
化機11では、回転ドラム6とロータ7との間隔が広
く、かつ低速回転であるので、大型の金属類や挟雑物等
の固形物は解砕されずに排出される。この大型の固形物
は、上記排出口11aに設けられた約30mmの分級用
の網11bにより捕獲されて除去され、ベルトコンベア
により搬出される。一方、約30mm以下の粒状体とな
った焼却灰は、5mm〜10mm程度の一次選別振動ス
クリーン20により篩い分けされる。篩い分けされた1
0mm以下の焼却灰は、磁気式金属除去機21におい
て、焼却灰中の金属片を取り除いた後に、二次細粒化機
12に送られる。一方、10mm〜30mm程度の大き
さの粒状体はベルトコンベアにより搬出され再利用また
は廃棄される。なお、一次選別振動スクリーン20には
二次処理水槽53から水が供給され、一次選別振動スク
リーン20を通過した水は、後述する第1のフィードサ
ンプ23に送られる。
動スクリーン20を通過した概ね10mm以下の粒状体
から成る上記焼却灰に対し、二次処理水槽53からの処
理水を上記焼却灰に加水しながら、回転ドラム6とロー
タ7との間隔を狭くしかつ回転速度を高速にして焼却灰
中の粒状体相互の摩擦による研磨を行い、焼却灰に強く
付着している重金属類やダイオキシン類を離脱させつつ
上記焼却灰を下流側に移動させ、二次細粒化機12の排
出口12aから排出する(ステップS3)。二次細粒化
機12から排出された焼却灰は、5mm程度の二次選別
振動スクリーン22に送られ、第2回の粒状体分離を行
う(ステップS4)。二次選別振動スクリーン22で選
別された5mm以下の砂分や細粒化された灰粒子等の粒
状体を含んだ泥状の焼却灰は、第1のフィードサンプ2
3に一時貯蔵され後、細粒分離手段3の第1の液体サイ
クロン30に送られる。一方、分離された5mm〜10
mm程度の砂礫や細かい陶器片を主とした粒状体は、搬
出され再利用あるいは破棄される。
μm以下の粒状体を処理水中に浮遊させて上部から排出
する。また、第1の液体サイクロン30の底部から排出
された粒径が100μmを越える粒状体を含むスラリー
は、第1のスピゴットタンク31に送られた後、第1の
脱水振動スクリーン32で約100μm以上の砂分を主
体とした粒状体が分離され(ステップS5)て、第2の
フィードサンプ33に送られる。また、上記第1の液体
サイクロン30の上部から排出された汚染物質等の有害
な微粒片を含む約100μm以下の粒状体を含んだ処理
水は、第1のフィードサンプ23に一時貯蔵された後、
第2のフィードサンプ33に送られる。同様に、第2の
フィードサンプ33に貯蔵された約100μm以下の粒
状体となった焼却灰は、第2の液体サイクロン34と第
2の脱水振動スクリーン36とにより、20〜100μ
mの微粒砂を主とした粒状体と20μm以下の微粒片と
に分級される。すなわち、第2の液体サイクロン34の
上部から排出された約20μm以下の微粒片を含んだ処
理水は、第2のフィードサンプ33に一時貯蔵された
後、ゴミ処理トロンメル37を介してシックナータンク
40に送られる。また、一方、第1の液体サイクロン3
0の底部から排出された粒径が20μmを越える粒状体
を含むスラリーは、第2のスピゴットタンク35に送ら
れた後、第2の脱水振動スクリーン36により、約20
μm以上の微粒砂を主体とした粒状体が分離されて、シ
ックナータンク40に送られる。
40により、処理水中に溶解または浮遊している重金属
類を分離するとともに、遠心分離器42により、ダイオ
キシン類等の微粒片を分離する微粒片の分離を行う(ス
テップS7)。すなわち、シックナータンク40では、
上記約20μm以下の微粒片を含んだ処理水と泥状の焼
却灰とをタンク内でゆっくりと回転させ、粒状体等の固
形物を凝集沈殿させる固液分離を行う。上記シックナー
タンク40の上澄み液には、上述したように、焼却灰か
ら分離された重金属類が溶解あるいは浮遊しているの
で、汚水処理部18の一次処理水槽50に送られ処理さ
れる。この一次処理水槽50では、キレート剤等の添加
によって上記重金属類の不溶化塩を形成させ重金属類を
不溶化することにより、上記重金属類を上記処理液から
分離する。一方、シックナータンク40の底部に沈殿し
たスラリー状の焼却灰は、第1のスラリータンク41に
貯蔵された後、遠心分離器42において、ダイオキシン
類等の微粒片を除去した後、第2のスラリータンク43
に送られ貯蔵される。このスラリーは、重金属類やダイ
オキシン類が除去されて無害化されているので、脱水機
44に送り、脱水ケーキAを作製し再利用することがで
きる。また、遠心分離器42で分離された、ダイオキシ
ン類等の微粒片を多く含む有害な汚泥からも脱水ケーキ
Bを作製し、溶融固化等の処理を施し廃棄する。
返却用タンク51に送られ一時貯蔵され、その後、一次
処理水槽50で重金属類を不溶化した後、液体濾過装置
52に送られる。液体濾過装置52では、上記処理水を
活性炭等の吸着材で濾過して重金属類やダイオキシン類
を除去して浄化する。この浄化された処理水は給水部で
ある二次処理水槽53に送られる。また、シックナータ
ンク40から一次処理水槽50に送られた処理水も、上
記液体濾過装置52で浄化された後、二次処理水槽53
に送られる。二次処理水槽53に戻された処理水は、補
給用の清水と混合されて、再び、一次細粒化機11,二
次細粒化機12及び一次選別振動スクリーン20等に供
給される。
料が焼却灰である場合の処理フローについて説明した
が、汚染土壌についても、上記処理フローと同様の処理
フローチャートにより、土粒子に付着した汚染物質を効
率よく取り除くことができるとともに、汚染土壌中の
石,砂,微粒分等を抽出して再利用することができる。
但し、処理材料が汚染土壌の場合には、土粒子は団粒化
していることが少ないと思われるので、一次細粒化機1
1,二次細粒化機12ともに、上記図5(b)に示す解
膠作用が主となる。なお、焼却灰を含んだ汚染土壌の場
合には、一次細粒化機11では粗い解砕を行い、二次細
粒化機12では解砕及び解膠を行う。
発明によれば、汚染物質が付着した粒状体中から、重金
属等を含まない粒径の大きな粒状体を分離し、残りの有
害物を含む微粒片を水とともに回収した後、水を分離し
て廃棄場へ廃棄可能としたので、大きな粒状体を再利用
できるとともに、有害物のみを廃棄できるので、廃棄量
を削減することができる。
染物質が付着した粒状体を、処理空隙内で水を加えつ
つ、圧縮及び粒状体相互間の擦り合わせの力を作用させ
て、上記粒状体を独立した粒状体に分離するとともに、
上記粒状体の表面に付着している汚染物質を分離するよ
うな細粒化処理を施して細粒化し、重金属類やダイオキ
シン類などの汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体
と、残りの有害物を含む微粒片(微細な粒状体)とに分
離してから、上記請求項1に記載の分離処理を行うよう
にしたので、汚染物質が付着した粒状体の分級が容易に
となり、重金属等を含まない粒状体を確実に分離するこ
とができる。
薬剤処理及び清浄化処理してから循環させて再利用する
ようにしたので、排水量や水の供給量を最小限にするこ
とができ、設備の小型化と省コスト化とを図ることがで
きる。
クロンを用い、重金属類・ダイオキシン類などの汚染物
質を含む微粒片を、液体サイクロン上部の処理水に浮遊
させるようにして分離したので、汚染物質を含まない粒
径の大きな粒状体と汚染物質を含む微粒片とを確実に分
離することができる。
体サイクロンで分離された汚染物質を含む微粒片を、更
に、重金属類・ダイオキシン類を含む微粒片と、この微
粒片よりも粒径の大きな無害な微粒片とに分離したの
で、無害化処理を行う微粒片を少なくすることができ
る。
を含む微粒片を、遠心分離機に導いてこれを分離したの
で、汚染物質を含む微粒片を確実に分離できる。
体の処理方法は、遠心分離機で分離された2種類の微粒
片から2種類のケーキを作るようにしたので、汚染物質
が付着した粒状体の減容化を図ることができる。なお、
汚染物質を含む有害な汚泥をケーキ状にすれば、扱いが
容易で、無害化して再利用することも可能である。
す図である。
図である。
めの図である。
めの図である。
法を示すフローチャートである。
段、5 水処理手段、6 回転ドラム、6W 外羽根、
7 ロータ、7W 内羽根、11 一次細粒化機、12
二次細粒化機、13 受け入れホッパ、20 一次選
別振動スクリーン、21 磁気式金属除去機、22 二
次選別振動スクリーン、23 第1のフィードサンプ、
30 第1の液体サイクロン、31 第1のスピゴット
タンク、32 第1の脱水振動スクリーン、33 第2
のフィードサンプ、34 第2の液体サイクロン、35
第2のスピゴットタンク、36 第2の脱水振動スク
リーン、37 ゴミ処理トロンメル、40 シックナー
タンク、41 第1のスラリータンク、42 遠心分離
器、43 第2のスラリータンク、44 脱水機、50
一次処理水槽、51 濾過水返却用タンク、52 液
体濾過装置、53 二次処理水槽。
Claims (7)
- 【請求項1】 汚染物質が付着した粒状体中から、重金
属等を含まない粒径の大きな粒状体を分離し、残りの有
害物を含む微粒片を水とともに回収した後、水を分離し
て廃棄場へ廃棄可能としたことを特徴とする汚染物質が
付着した粒状体の処理方法。 - 【請求項2】 汚染物質が付着した粒状体は、処理空隙
内で水を加えつつ、圧縮及び粒状体相互間の擦り合わせ
の力を作用させて、上記粒状体を独立した粒状体に分離
するとともに、上記粒状体の表面に付着している汚染物
質を分離するような細粒化処理を施して成る粒状体とし
たことを特徴とする請求項1記載の汚染物質が付着した
粒状体の処理方法。 - 【請求項3】 水は薬剤処理及び清浄化処理してから循
環させて再利用することを特徴とする請求項1記載の汚
染物質が付着した粒状体の処理方法。 - 【請求項4】 汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体
を、液体サイクロンにより分離することを特徴とする請
求項1記載の汚染物質が付着した粒状体の処理方法。 - 【請求項5】 汚染物質を含む微粒片を、重金属類・ダ
イオキシン類を含む微粒片と、この微粒片よりも粒径の
大きな無害な微粒片とに分離したことを特徴とする請求
項4記載の汚染物質が付着した粒状体の処理方法。 - 【請求項6】 汚染物質を含む微粒片を、遠心分離機に
導いてこれを分離したことを特徴とする請求項5記載の
汚染物質が付着した粒状体の処理方法。 - 【請求項7】 遠心分離機で分離された2種類の微粒片
から2種類のケーキを作るようにしたことを特徴とする
請求項5記載の汚染物質が付着した粒状体の処理方法。
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