JP2003501261A - 土壌浄化の方法およびその装置 - Google Patents

土壌浄化の方法およびその装置

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JP2003501261A
JP2003501261A JP2001502998A JP2001502998A JP2003501261A JP 2003501261 A JP2003501261 A JP 2003501261A JP 2001502998 A JP2001502998 A JP 2001502998A JP 2001502998 A JP2001502998 A JP 2001502998A JP 2003501261 A JP2003501261 A JP 2003501261A
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ブルークハイス,テュオニス
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ヒルダモン ベスローテン フェンノートシャップ
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    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/14Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of contaminated soil, e.g. by oil
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09CRECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/06Reclamation of contaminated soil thermally

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Abstract

(57)【要約】 本浄化は二段階で行なわれる。第一段階(2)において、土壌は比較的低温で加熱される。この温度は、土壌に含まれている水分がほぼ完全に蒸発される温度である。一方、その温度は含まれている炭化水素が蒸発しないことを保証するべく十分に低い温度である。第二段階(3)において、温度はさらに上昇され、炭化水素が蒸発する。その結果、土壌の加熱に使用してもよい役に立つガスが得られる。発生した水蒸気は、凝縮されて最終処理物にもどされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、連続的な汚染土壌浄化方法に関するもので、その土壌は加熱され、
運転中にこの汚染土壌から発生したガスが燃焼され、加熱は二段階で行なわれ、
第一段階においてこの土壌が80〜200℃に加熱され、含まれている水分はほ
ぼ除去され、続く第二段階において、土壌が250℃以上に加熱され、非水成液
体は除去される。 この型式の方法は欧州特許公開第891799号(EP−A1−089179
9)にて開示されている。
【0002】 例えば燃料補給所、工場及びコンビナードにおいて土壌の顕著な汚染があるこ
とは知られている。この汚染は、しばしば油、PAHS 、シアン化物並びに非揮
発性及び揮発性炭化水素(Eox/Vox)のような有機物から成る。当然のこ
とであるが、土壌はまた通常再水の形態で水分を含んでいる。この種の土壌を浄
化するために、従来この土壌は掘削され貨物自動車により浄化施設へ輸送されて
いた。この種の浄化施設は大きな装置で、汚染土壌を入れる回転ドラムを有して
いる。このドラムは、そこに入った土壌と共に加熱される。この加熱は400℃
以上で、一般に約600℃である。処理工程において、炭化水素は分解され、土
壌中の水分は抽出される。これらのガスは浄化された後で再燃焼される。ダスト
フィルターが備えられている。多少の有害物質が漏洩しないことを確実にするた
めに、一般にアフターバーナーがあって、そこで燃焼ガスはさらに空気を加えて
800〜1200℃に加熱される。このようにして浄化された土壌は、続いて貨
物自動車又は他の輸送手段に積みもどされ、汚染現場へもどされる。
【0003】 このようにして汚れのない土壌は得られるが、エネルギー消費量は莫大なもの
である。第一に、土壌を汚染現場から処理施設に輸送するのに、比較的大量の燃
料が必要となる。第二に、処理施設において、土壌を加熱し、放出ガスを再燃焼
するのに多量のエネルギーが必要となる。
【0004】 土壌の浄化は環境問題であって、一般的に環境問題はまた可能な限り環境にや
さしい方法、すなわち可能な限り少ないエネルギーで、実行されることが望まし
い。結局従来は、例えば輸送に必要とされるエネルギーを考慮しなくても、10
0,000トンの土壌を処理するために約3,300トンの燃焼用プロパンが必
要とされた。
【0005】 米国特許第5248092号(US−A−5,248,092)はバッチ式蒸
留法を開示している。真空下で、土壌は連続的な蒸留段階に従う。この場合土壌
は、それぞれの段階で再び加熱される。その結果不連続な工程となって、燃焼排
ガスの品質を調整困難なものとし、達成することのできる処理能力を制限してい
る。さらに、この形式の方法は高価なものとなる。
【0006】 欧州特許公開第891799号(EP−A1−0,891,799)は、請求
項1の前文における方法を含んでいて、土壌浄化方法及びその装置を開示してい
る。予熱段階は電気的手段を使用して行なわれ、第二段階における加熱中に放出
されるガスは抽出され、もし適切であるならば、どこかで燃焼される。処理工程
中に放出される熱は、第二段階における加熱に使用されてもよい。この段階にお
いて、温度が比較的高いので、燃焼排ガスはこの高温に長い間さらされる。その
結果、窒素酸化物NOxの発生の危険性がある。さらに、取り出されたエネルギ
ーは、それにもかかわらず水分を除去するために予熱段階を必要とする。
【0007】 本発明の目的は、これらの欠点を回避することである。 前述の方法において、この目的はそのガスを燃焼する際に発生する熱を第一段
階に供給することにより達成される。
【0008】 本発明によると、土壌の加熱は二段階により行なわれる。第一段階、比較的低
い温度段階において、相当な水分の蒸発が起きる。このことは、80〜200℃
好ましくは約150℃以上の加熱を必要とする。標準的な有機物質は、この温度
では消失しない。この水蒸気は比較的簡単な方法で浄化され(適切であるならば
凝縮した後に)、再燃焼の必要性はない。放出された水分は浄化された土壌に注
入されてもよくて、すなわち空気中に放出しなければならないことはなくて、浄
化された土壌と一緒にもとの場所に戻してもよい。
【0009】 本発明による方法における第二段階において、加熱はより高温、すなわち25
0℃以上の温度、好ましくは450〜600℃の範囲で行なわれる。本処理工程
において、有機物質は消失し、可能ならば蒸気の形態に分解される。水蒸気がな
いので、これらのガスは、必要に応じ処理された後に、燃焼することが容易であ
る。従って、バーナーは第二段階において土壌をほぼ又は完全に加熱することが
可能となる。このことは、第二段階におけるバーナーへ供給するエネルギーが非
常に減少されるか又は全然必要とさえしない。これは、第二段階における加熱の
際放出されるガスに水蒸気が含まれていないことによるもので、このようにして
得られるガスの発熱量が非常に大きいことを意味している。
【0010】 本発明において、第二段階における燃焼の際に発生された比較的高温の燃焼排
ガスは(部分的に)第一段階における加熱に使用される。燃焼排ガスの含んでい
る残留熱は、続いて第二段階におけるバーナーに使用する空気の予熱に使用され
る。
【0011】 本発明において、高温の燃焼排ガスは、第一段階における熱交換によりほぼ冷
却され、有害物質の発生が制限される。付け加えると、これらのことすべてが同
一雰囲気で行なわれるので、燃焼排ガスの滞留時間を正確に調節することが可能
であって、それにより以下のことを保証していて、一方においてダイオキシンの
ような有害物質を完全に分解し、他方において窒素酸化物のような新たな有害物
質を発生しない。
【0012】 本発明における利点のある実施の形態において、土壌は運搬中に回転される。
このような方法で、第一に土壌粒子全体への熱伝達が確実なものとなり、第二に
蒸気の消失が容易となる。
【0013】 本発明におけるさらなる利点のある実施の形態において、汚染された土壌から
出て来る排揮発性成分の燃焼の際発生する燃焼排ガスは複数の段階で冷却される
。最初の冷却が、第二段階における熱交換中に行なわれ、さらなる冷却は第一段
階の加熱中に行なわれる。続いて、さらなる熱交換による浄化及び同様な浄化の
後で、燃焼排ガスが選択的に大気へ排気される。
【0014】 本発明におけるさらなる好適な実施の形態において、発生した燃焼排ガスは少
なくとも1000℃好ましくは約1250℃の温度である。第二段階における熱
交換の際、温度は少なくとも700℃好ましくは約850℃に下がる。第三温度
、すなわち第一段階における熱交換の際に到達する温度は、好ましくは少なくと
も300℃、より好ましくは約450℃である。
【0015】 第二温度における燃焼排ガスの滞留時間を正確に調節することが重要であって
、一方において有害物質がほぼ分解され、さらにまた他の有害物質の発生が防止
される。そのような滞留時間は、少なくとも1秒、より好ましくは約2秒である
【0016】 土壌が加熱されている間の爆発及び同様のことを回避するために、加熱中にこ
の土壌の周囲を不活性ガス雰囲気にすることが好ましい。この種の不活性ガス雰
囲気は窒素を充填することにより行なわれてもよい。
【0017】 本発明は、また加熱手段(11,21)を備えた土壌運搬手段(5,22)と
、加熱中に放出されるガス用排気手段(13,25)と、該ガスの燃焼手段とを
具備する大気圧下における土壌浄化装置に関するものであって、その装置におい
て、比較的低い温度の第一温度に加熱する第一チャンバーと、比較的高い温度に
加熱する第二チャンバーとであって、該第二チャンバーがガス用の該排気口を備
えていて、該第一チャンバーは水蒸気用の排気口を備えている、お互いに隣接す
る少なくとも二つの土壌加熱チャンバー(2,3)が含まれていて、該土壌運搬
手段(5,22)が連続的に運転するコンベヤーを具備していて、さらに該第一
チャンバー用の該加熱手段が該バーナーから該第二チャンバーへの燃焼排ガス排
気部(11)を具備している。
【0018】 本装置は特にコンパクトである。第一チャンバーおよび第二チャンバーを約1
2.2m(40ft)の標準コンテナーに収納することが可能である。従って、装
置を汚染現場に設置して、その現場で運転することが可能である。前述に付け加
えて、プロパン又はその様なものの消費量を減少させることにより、莫大なエネ
ルギーコストを削減し、汚染現場から遠距離にある施設との間における貨物自動
車の往復輸送を、もはや必要としないので、さらなる莫大なエネルギーの節約と
なる。このようにしてさらに交通量を削減することもできる。
【0019】 本発明が図面に例示の好適な実施の形態を参照して以下に詳述される。 本発明における装置は全体として符号1で表わされている。装置は第一部分2
および第二部分3で構成されている。第一部分2は、第二部分と同様に約12.
2m(40ft)のコンテナーとして設計されている。第一部分はコンテナー4の
中にあって、第二部分はコンテナー17の中にある。これらのコンテナーは、通
常の方法で道路を使って運搬されてもよく、汚染場所の近くに降ろされるか又は
トレーラー上に置いてもよい。
【0020】 コンテナー4に、土壌用のウォームコンベヤー(worm conveyor
)5がある。このコンベヤーはモーター6により駆動されている。土壌はコンベ
ヤー14で運搬され、そのコンベヤーは移動式コンベヤーでもよくて、適切ある
ならば、土壌は汚染現地から直接送り込まれる。さらにコンテナー4が、フレキ
シブルなライン(flexible line)18に接続する空気のフィード
ライン(feed line)9を含んでいて、そのフレキシブルなラインはコ
ンテナー17で開口する入口に接続している。一方、フィードライン9は空気ポ
ンプ7に接続していて、その空気ポンプは外気から空気を吸入し、空気をフィー
ドライン9を介して空気入口19に送気する。このフィードライン9は燃焼排ガ
スダクト10に収納されていて、燃焼排ガスダクトの一方は、ウォームコンベヤ
ー15が入っている燃焼排ガスボックス11に接続していて、他方は外気に開放
している。適切であるならば、活性炭フィルター及び同様な浄化装置が燃焼排ガ
スダクト10の出口15の近傍に備えられ、燃焼排ガスの不純物を除去する。少
なくともコンテナー4の壁の部分は断熱用耐熱材12を備えている。加えて、蒸
気用の排気部13がある。
【0021】 燃焼排ガスボックス11はフレキシブル継手20を介してコンテナー17のガ
ス排気ライン29に接続している。ウォームコンベヤー5はウォームコンベヤー
22の上方に伸長していて、材料が運搬される。ウォームコンベヤー22はコン
テナー17を介して伸長していて、モーター16により駆動される。このウォー
ムコンベヤー22の端部近傍に、ロックホィール(lock wheel)30
があり、それを介して土壌はコンテナー17から搬出コンベヤー31に排出され
る。ウォームコンベヤー22の周囲に耐熱性の気密プレート24があって、その
気密プレートはコンテナー17全体に広がっていて、コンテナーを上部および下
部に分離している。コンテナー17の断熱材は23で表わされている。
【0022】 図示されていないが、コンベヤー5が入っているチャンバー及び/又はコンベ
ヤー22が入っているチャンバーは、窒素のような不活性ガスが充填されていて
、内部における爆発の危険性を防いでいる。
【0023】 コンテナーの上部は、ライン28に接続するガス出口25を備えている。適切
であるならば、浄化および処理装置が備えられてもよい。これらの装置は、有害
物質を濾過し、例えば小さな粒子を保持し、それらを処理する汚染土壌に戻すの
に使用されてもよい。ガスのフィードライン28はライン26を介してバーナー
21に接続されている。さらに、ガス源27があって、好ましくはプロパンが入
っている。適切であるならば、さらなる物質がバーナーに送り込まれてもよくて
、燃焼中の有害物質の発生を防止又は制限するために例えばアンモニアが送り込
まれてもよい。空気入口19からの空気及びライン26からのガスが、詳細は図
示されていないが、前もって混合されバーナー21に送り込まれる。処理にあた
って、プレート24が加熱され、ウォームコンベヤー22が配置されているチャ
ンバーがプレートの上方にある。バーナーからのガスはライン20及び29を介
して排気される。さらにコンテナーは、例えば酸性水又は酸性蒸気による腐蝕を
可能な限り防止するライニングを備えていてもよい。
【0024】 図2に見られるように、コンベヤーの各々または一方だけが、スクリューの半
径方向における一部分または全体にわたって伸長する部分40を備えていてもよ
い。この部分は土壌がウォームコンベヤーを介して連続的になって移動するのを
防止していて、さらにウォームコンベヤー下面における最適な熱伝達を確実にし
ている。この下面は熱伝達用リブを備えていてもよい。回転は、また均一な処理
を確実にし、さらに蒸気の放出を促進する。
【0025】 前述した装置は以下のような機能である。コンベヤー14により運ばれた汚染
土壌はウォームコンベヤー5に送り込まれる。このウォームコンベヤーは、例え
ば毎分5〜10回転の従来技術で公知のどのような速度で回転してもよい。バー
バー21からの燃焼排気ガス21は、燃焼排ガスボックス11にあるウォームコ
ンベヤー5周囲の空間部を約150℃の温度に加熱する。処理中に、水分は出口
13を介して消失してゆく。この水蒸気が、凝縮されかつライン33に送り込ま
れてもよくて、さらに処理土壌に導入されてもよくて、その処理土壌はインジェ
クター32により搬出コンベヤー31に搬出される。バーナー21の燃焼を監視
するために、ライン20におけるガスの酸素含有率を測定することは可能である
。良い設計においては、ガスの完全燃焼を常時確保するために、酸素は少なくと
も6%でなければならない。
【0026】 燃焼排ガスボックス11における燃焼排ガスは、ウォームコンベヤー5の土壌
への熱伝達により冷却される。燃焼排ガスの残留熱は、燃焼排ガスが燃焼排ガス
ダクト10を介して外気に排気される際除熱されてもよい。処理工程において、
入口空気は加熱される。試験結果では、出口15における燃焼排ガスの到達温度
は約230℃である。燃焼排ガスが、コンベヤー22を加熱しコンベヤー5にお
いて冷えるところの区間における、燃焼排ガスの滞留時間が重要である。という
のは、この滞留時間において、燃焼排ガスは比較的高温、例えば850℃であっ
て、この温度において、一方でダイオキシンのような毒性物質は分解されるが、
その一方で新しく窒素酸化物のような好ましくない物質が発生する危険性がある
。本発明における好適な実施の形態において、この滞留時間は約2秒に調節され
ている。以下のことは理解されて、装置の設計、とくに燃焼排ガスボックス11
の設計は、滞留時間が装置の函数として最適化するように選択されてもよい。
【0027】 水分が除去された土壌は、続いてコンテナー17に送り込まれる。そこでさら
に450〜600℃に加熱される。これは、バーナーがウォームコンベヤー22
を直接加熱することにより行なわれる。処理工程において、炭化水素蒸気及び他
の蒸気を含んだ可燃性ガスはライン25を介して出てゆく。有害物質又は非可燃
性成分が除去された後に、これらのガスはライン28及び26を介してバーナー
21に送り込まれる。処理を開始するにあたり、適切であるならば、熱を追加す
るために、ガスがプロパン貯蔵所27から送り込まれてもよい。
【0028】 以下のことがわかっていて、ここに示めされた装置はプロパン消費量又は他の
エネルギー消費量を著しく減少することを可能にしていて、装置の連続運転にお
いて、種々の駆動モーターに必要なエネルギーを別にして、エネルギーを全然供
給しないことさえ可能で、極端な場合燃焼排ガスを発電機の燃料にすることも可
能である。さらに、この装置は自動車式に使用してもよいので、輸送におけるエ
ネルギーコスト(当然のことであるが労働コスト)は省かれる。従って、現地に
おいて土壌を効率的に浄化することが可能となる。二つの約12.2m(40ft
)の標準コンテナーを使用して、一時間当り15〜25トンの平均的な汚染レベ
ルの土壌を完全に浄化することが可能である。
【0029】 好適な実施の形態を参考にして本発明を説明したけれども、多くの修正が本発
明の範囲をはずれることなく行なわれてもよいことは理解される。例えば、自動
車式デザインの装置ではなくて、よりコンパクトなデザインも可能である。この
種の修正は、当業者の範囲のものである。さらに、処理中に発生した物質を処理
又は浄化するために処理を行なうことは可能である。また、前述のある処理段階
を省くことも可能である。この種の修正は、すべて前述の特許請求の範囲とみな
されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明による自動車式装置としての装置の断面を概略的に示めす。
【図2】 図2はスクリューコンベヤーの一部の部分的切取図を概略的に示めす。
───────────────────────────────────────────────────── 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) F23G 5/14 B09B 3/00 303P 7/14 ZAB (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,C H,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM, HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,K G,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT ,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN,MW, MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,S E,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT ,TZ,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZA, ZW Fターム(参考) 2E191 BA11 BB01 BD12 3K065 AA04 AB01 AC20 BA01 BA08 CA14 3K078 AA01 BA03 BA28 CA02 CA06 CA09 CA12 4D004 AA41 AB01 AB02 AB05 AC07 CA22 CA42 CA47 CB02 CB24 CB28 CB34 CB36 CB42 CB43 CB45 CB46 DA01 DA03 DA06

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 土壌が加熱され、運転中にこの汚染土壌から発生するガスが
    燃焼されている、連続的な土壌浄化方法であって、 該加熱は、この土壌が土壌に含まれる水分をほぼ除去するために、80〜20
    0℃に加熱される第一段階と、それに続いて該土壌が非水成液体を除去するため
    に、250℃以上に加熱される第二段階との二つの段階において行なわれる土壌
    浄化方法において、 該ガスのこの燃焼において放出される熱は該第一段階に供給されることを特徴
    とする土壌浄化方法。
  2. 【請求項2】 該ガスのこの燃焼中に放出される該熱が、少なくとも該第二
    段階に供給されるところの、請求項1に記載の土壌浄化方法。
  3. 【請求項3】 該第二段階における該加熱中の該燃焼の一部として発生する
    該ガスが、該第一段階の加熱に送り込まれる、請求項1又は2に記載の土壌浄化
    方法。
  4. 【請求項4】 この燃焼中に発生され、かつ第一温度である該燃焼排ガスは
    、まず該第二段階に送り込まれ、かつその処理工程において第二温度に下がり、
    続いて該第一段階に送り込まれ、かつその処理工程において第三温度に下がり、
    その後その燃焼ガスは大気に排気されるところの、請求項3に記載の土壌浄化方
    法。
  5. 【請求項5】 該第一温度が少なくとも1000℃であって、又該第二温度
    が少なくとも700℃であって、又該第三温度が少なくとも300℃であるとこ
    ろの、請求項4に記載の土壌浄化方法。
  6. 【請求項6】 該燃焼排ガスが、少なくとも1秒の間該第二温度のままであ
    る、請求項4又は5に記載の土壌浄化方法。
  7. 【請求項7】 不活性ガス雰囲気が、加熱される該土壌の周囲に作られてい
    るところの、請求項1〜6のいずれか一項に記載の土壌浄化方法。
  8. 【請求項8】 該土壌が、移動されている間回転されているところの、請求
    項1〜7のいずれか一項に記載の土壌浄化方法。
  9. 【請求項9】 該第一段階において得られた該水分が、該第二段階の最終段
    階で得られる該処理土壌に注入されるところの、請求項1〜8に記載の土壌浄化
    方法。
  10. 【請求項10】 加熱手段(11,21)を備えた土壌運搬手段(5,22
    )と、加熱中に放出されるガス用排気手段(13,25)と、該ガスの燃焼手段
    (21)とを具備する大気圧下における土壌浄化装置であって、比較的低い温度
    の第一温度に加熱する第一チャンバーと、比較的高い温度に加熱する第二チャン
    バーとがあり、該第二チャンバーがガス用の該排気口を備えていて、該第一チャ
    ンバーは水蒸気用の排気口を備えている、お互いに隣接する少なくとも二つの土
    壌加熱チャンバー(2,3)を含む土壌浄化装置において、 該土壌運搬手段(5,22)が連続的に運転するコンベヤーを具備していて、
    さらに該第一チャンバー用の該加熱手段が該バーナーから該第二チャンバーへの
    燃焼排ガス排気部(11)を具備することを特徴とする、土壌浄化装置。
  11. 【請求項11】 該第一チャンバーおよび該第二チャンバーがコンテナー(
    4,17)の中に配置されているところの、請求項10に記載の土壌浄化装置。
  12. 【請求項12】 該第二チャンバーが、該ガス用排気口を具備するガス供給
    ライン(26,28)を有するバーナー(21)を備えているところの、請求項
    10又は11に記載の土壌浄化装置。
  13. 【請求項13】 該土壌回転用の該手段が、スクリューコンベヤー(5,2
    2)を具備しているところの、請求項10〜12のいずれか一項に記載の土壌浄
    化装置。
  14. 【請求項14】 該コンベヤーが、チューニング手段(40)を具備してい
    るところの請求項10〜13のいずれか一項に記載の土壌浄化装置。
JP2001502998A 1999-06-16 2000-06-15 土壌浄化の方法およびその装置 Pending JP2003501261A (ja)

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Cited By (4)

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