JP2004025087A - 土壌浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来、土壌浄化装置として加熱法や洗浄法に適用されてきた回転型装置に比べて、容積効率の高い流動層装置を粒度分布の広い土壌の処理に適用するための方法を提供する。
【解決手段】汚染土壌を加熱法によって浄化するに際し、土壌を浄化容器６，６’に投入すると共に、浄化容器の下部から、加熱空気、不活性ガス、還元性ガスなどの浄化用気体を上向きに流して土壌を流動化状態にし、土壌粒子の表面付近に存在する汚染物質を燃焼または熱分解し、浄化用気体の容器内流速を一定の範囲で周期的に変化させる。
【選択図】 図１
【解決手段】汚染土壌を加熱法によって浄化するに際し、土壌を浄化容器６，６’に投入すると共に、浄化容器の下部から、加熱空気、不活性ガス、還元性ガスなどの浄化用気体を上向きに流して土壌を流動化状態にし、土壌粒子の表面付近に存在する汚染物質を燃焼または熱分解し、浄化用気体の容器内流速を一定の範囲で周期的に変化させる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機系有害化合物や重金属類に汚染された土壌の浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工業跡地やごみ焼却場周辺、廃棄物埋め立て処分場等において有機系有害化合物や重金属類による土壌汚染が問題となっている。土壌汚染防止対策の法制化が決定しようとしており、土壌浄化／修復に関する新技術も各機関、企業で開発が進められている。現在、実用化されている技術の多くは、比較的処理コストの低いバイオレメディエーション法、加熱法、洗浄法等である。バイオレメディエーション法は処理コストが安価であるが、比較的浄化速度が遅いので、急速浄化を要求される対象には、加熱法や洗浄法が適用され易い。これらの方法の特徴は以下の通りである。
【０００３】
加熱法；浄化対象汚染土壌を加熱することによって、土壌中の汚染物質が気化して土壌から分離するか、分解あるいは燃焼して無害な物質に変化するような特性を持つ場合に適用される。
【０００４】
洗浄法；浄化対象汚染土壌を洗浄液（ほとんどの場合は水）で洗浄するか、あるいは浄化対象汚染土壌を分級することによって、土壌を浄化する方法で、
・汚染している物質が洗浄液に溶解性を持つ場合
・汚染物質は溶解性を持たないが、土壌粒子表面に収着しており、細粒側の汚染物濃度が高い場合に、湿式分級によって細粒側を分離する場合
に適用される。
【０００５】
本発明は、これらの方法に適用可能な新しい効率的方法を提案するものである。
【０００６】
加熱法と洗浄法の２つの方法には、円筒回転型の浄化装置、すなわち、加熱法の場合はキルン炉、洗浄法の場合はトロンメル式の装置がよく使用されている。しかしながら、これらの装置は回転することによって、浄化促進用流体である加熱ガス、キャリアーガス、あるいは、洗浄液との接触効率を上げようとするものであるため、円筒内において土壌が占める容積は小さく、容積効率が低いと。
【０００７】
一方、流体と固体粒子の接触効率が高い工業用装置として流動層反応器がある。これは固体粒子と流体が激しく接触するため、物質移動速度、熱移動速度が高く、容積効率が良い装置である。しかしながら、流動層反応器が土壌浄化装置に適用され難い理由は、土壌が大きい粒径から小さい粒径まで広い範囲の分布を持っているために、土壌粒子の流動化開始速度、流体中の終末速度がそれぞれ異なり、大粒径側あるいは小粒径側の流動に合わせた一定の運転条件では、目的が達成できないためである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来、土壌浄化装置として加熱法や洗浄法に適用されてきた回転型装置に比べて、容積効率の高い流動層装置を粒度分布の広い土壌の処理に適用するための方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による汚染土壌の浄化方法は、汚染土壌を加熱法によって浄化するに際し、土壌を浄化容器に投入すると共に、浄化容器の下部から浄化用気体を上向きに流して土壌を流動化状態にし、土壌粒子の表面付近に存在する汚染物質を燃焼または熱分解し、浄化用気体の容器内流速を一定の範囲で周期的に変化させることを特徴とする。
【００１０】
浄化用気体の流速の変化範囲は、最小でゼロもしくは特定の流速から、最大で土壌の最大粒径粒子の終末速度以上であってこの粒子が容器底部から一定周期内に容器出口までの距離を移動することが可能な速度（以下この流速をＶｍａｘ と呼ぶ）であることが好ましい。
【００１１】
浄化用気体の流速の変化範囲は、最小でゼロもしくは特定の流速から、最大で土壌の特定粒径粒子の終末速度以上であってこの粒子が容器底部から一定周期内に容器出口までの距離を移動することが可能な速度（以下この流速をＶと呼ぶ）であることが好ましい。
【００１２】
浄化用気体の流速を、最小値から最大値ＶまたはＶｍａｘ まで変化させ、次いでここから再び最小値まで変化させるまでを１周期とすると、浄化容器内に投入された土壌が浄化容器を出るまでに少なくとも１周期以上の浄化用気体の流速変化を履歴することが好ましい。
【００１３】
Ｖを最大流速とする速度変化を１周期以上行い、この一定周期回数毎に１回以上、Ｖｍａｘ を最大流速とする流速変化を行うことが好ましい。
【００１４】
浄化容器を複数個設置し、浄化用気体の流速変化をそれぞれの容器毎に行わせ、この流速変化の周期をずらすことによって、複数個の容器に供給する浄化用気体の全体流量は変わらないように制御することも好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
【００１６】
実施例１
この実施例は、加熱法による土壌浄化に本発明を適用したものである。この実施例では、粒径２（ｍｍ）以上の粒子は、前処置によって除外してある。この浄化対象土壌は、油と鉛による複合汚染土壌である。この性状を表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】
図１において、２基の土壌ホッパ（４）（４’） に貯えられた汚染土壌は、定量供給弁（５）（５’） を経てそれぞれ浄化容器（６）（６’） 内に供給される。浄化容器（６）（６’） には各下部から上向きに空気管（７）（７’） を経て５００℃の加熱空気が流されている。この空気は常温空気を電気または燃焼ガスによる間接加熱炉（８）によって５００℃に加熱したものである。加熱空気の流量は、流量調整ダンパー（１）（１’）（２）（２’）によって調整されている。流量調整ダンパー（１）（１’）および流量調整ダンパー（２）（２’）は、遮蔽板の位置が互いに９０度異なるように回転して通過流体の最大／最小流量の位相が半周期ずれるように制御される。
【００１９】
図２は浄化容器内の空気の流速変化を示す。図２Ａに示すように、浄化容器（６）（６’） 内の空気流速を０（ｍ／ｓ）から７．５秒後には最大０．７２（ｍ／ｓ）で流し、１５秒後には再び０（ｍ／ｓ）に戻す。なお、浄化容器（６）（６’） 内を流れる空気の流速は浄化容器（６）内の流速が最大になった時、浄化容器（６’） 内では最小流速となるように、制御される。このような運転周期で４回の流速変化を与えた時、浄化容器（６）（６’） 内では、油に汚染された土壌表面の油分が燃焼し、炭酸ガスと水に分解して浄化される一方で、Ｐｂ濃度の高い０．００５（ｍｍ）以下の細粒は浄化容器（６）（６’） の高さ３（ｍ）に設けられた出口（３）（３’） から排出される。粒径０．０７５（ｍｍ）以下の粒子を排出したければこの流速よりやや高い０．７５（ｍ／ｓ）を最大流速とすれば良い。浄化容器（６）（６’） を出たガスと細粒はダクト（９）を経て、ガス冷却塔（１４）に入る。ここでは塔頂部から冷却水がスプレーノズル（１６）によって噴霧され、ガスを２００℃以下に急冷する。
【００２０】
冷却されたガスは、流路切り替えダンパー（１７）（１８）（１９）によって、バグフィルター（１０）、小粒子捕集用サイクロン（１１）、大粒子捕集用サイクロン（１２）のいずれかに導入される。
【００２１】
なお、浄化容器（６）（６’） 内の最大流速を６（ｍ／ｓ）にした場合は図２Ｂのような０．４２５（ｍｍ）以下の粒子が容器内から排出される。
【００２２】
４回の流速変化を繰り返した後、浄化容器内（６）（６’） 内の最大流速を２０（ｍ／ｓ）にまで上げると、最大粒径２（ｍｍ）の粒子が浄化容器（６）（６’） から排出される。流路切り替えダンパーは、図２Ａに示すような小粒子排出時にはダンパー（１７）のみを開とし、中粒子例えば図２Ｂに示すような運転条件の時はダンパー（１８）のみを開とし、粒径２（ｍｍ）を含むような大粒子が排出される場合はダンパー（１９）のみを開とするように、制御される。このような流路切り替えダンパーと集塵装置の選択によって、捕集粒径の異なる浄化土壌産物（１５）（２３）（２０）が得られる。本実施例の場合はバグフィルター（１０）で捕集されコンベヤ（１３）で搬送される最小粒径の土壌粒子集合体（１５）が重金属汚染濃縮物となる。また、サイクロン（１１）（１２）の上部から排出される未捕集小粒径粒子は最終的にバグフィルター（１０）を通過するように配管されている。バグフィルター（１０）を出たガスは、流量可変型誘引送風機（２１）を経て、煙突（２２）から排出される。この実施例の運転によって得られた浄化土壌の分析結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】
【発明の効果】
本発明の効果を次に示す。
【００２５】
（） 回転型土壌浄化装置に、容積効率の良い流動層の概念を持ち込むと共に、従来、流動層の安定運転に不適と考えられていた粒度分布の広い土壌への適用を、流体側に一定の流速変化を周期的に与えるということで可能にする。
【００２６】
（２） 流動層反応器は高い物質移動効率と熱移動効率を有するので、これを土壌浄化装置に適用することによって、装置のコンパクト化、処理速度の増加効果、および浄化容器内の流体最大流速の選定により任意の粒子の分級を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明を加熱法に適用した実施例１を示すフロー図である。
【図２】図２は実施例１における加熱空気の流速変化と土壌粒子の粒子挙動を示す図である。
【符号の説明】
（１）（１’）（２）（２’）：流量調整ダンパー
（３）（３’） ：出口
（４）（４’） ：土壌ホッパ
（５）（５’） ：：定量供給弁
（６）（６’） ：浄化容器
（７）（７’） ：空気管
（８） ：間接加熱炉
（９）：ダクト
（１０）：バグフィルター
（１１）：小粒子捕集用サイクロン
（１２）：大粒子捕集用サイクロン
（１３）：コンベヤ
（１４）：ガス冷却塔
（１６）：スプレーノズル
（１７）（１８）（１９）：流路切り替えダンパー
（１５）（２３）（２０）：浄化土壌産物
（２１）：流量可変型誘引送風機
（２２）：煙突
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機系有害化合物や重金属類に汚染された土壌の浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工業跡地やごみ焼却場周辺、廃棄物埋め立て処分場等において有機系有害化合物や重金属類による土壌汚染が問題となっている。土壌汚染防止対策の法制化が決定しようとしており、土壌浄化／修復に関する新技術も各機関、企業で開発が進められている。現在、実用化されている技術の多くは、比較的処理コストの低いバイオレメディエーション法、加熱法、洗浄法等である。バイオレメディエーション法は処理コストが安価であるが、比較的浄化速度が遅いので、急速浄化を要求される対象には、加熱法や洗浄法が適用され易い。これらの方法の特徴は以下の通りである。
【０００３】
加熱法；浄化対象汚染土壌を加熱することによって、土壌中の汚染物質が気化して土壌から分離するか、分解あるいは燃焼して無害な物質に変化するような特性を持つ場合に適用される。
【０００４】
洗浄法；浄化対象汚染土壌を洗浄液（ほとんどの場合は水）で洗浄するか、あるいは浄化対象汚染土壌を分級することによって、土壌を浄化する方法で、
・汚染している物質が洗浄液に溶解性を持つ場合
・汚染物質は溶解性を持たないが、土壌粒子表面に収着しており、細粒側の汚染物濃度が高い場合に、湿式分級によって細粒側を分離する場合
に適用される。
【０００５】
本発明は、これらの方法に適用可能な新しい効率的方法を提案するものである。
【０００６】
加熱法と洗浄法の２つの方法には、円筒回転型の浄化装置、すなわち、加熱法の場合はキルン炉、洗浄法の場合はトロンメル式の装置がよく使用されている。しかしながら、これらの装置は回転することによって、浄化促進用流体である加熱ガス、キャリアーガス、あるいは、洗浄液との接触効率を上げようとするものであるため、円筒内において土壌が占める容積は小さく、容積効率が低いと。
【０００７】
一方、流体と固体粒子の接触効率が高い工業用装置として流動層反応器がある。これは固体粒子と流体が激しく接触するため、物質移動速度、熱移動速度が高く、容積効率が良い装置である。しかしながら、流動層反応器が土壌浄化装置に適用され難い理由は、土壌が大きい粒径から小さい粒径まで広い範囲の分布を持っているために、土壌粒子の流動化開始速度、流体中の終末速度がそれぞれ異なり、大粒径側あるいは小粒径側の流動に合わせた一定の運転条件では、目的が達成できないためである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来、土壌浄化装置として加熱法や洗浄法に適用されてきた回転型装置に比べて、容積効率の高い流動層装置を粒度分布の広い土壌の処理に適用するための方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による汚染土壌の浄化方法は、汚染土壌を加熱法によって浄化するに際し、土壌を浄化容器に投入すると共に、浄化容器の下部から浄化用気体を上向きに流して土壌を流動化状態にし、土壌粒子の表面付近に存在する汚染物質を燃焼または熱分解し、浄化用気体の容器内流速を一定の範囲で周期的に変化させることを特徴とする。
【００１０】
浄化用気体の流速の変化範囲は、最小でゼロもしくは特定の流速から、最大で土壌の最大粒径粒子の終末速度以上であってこの粒子が容器底部から一定周期内に容器出口までの距離を移動することが可能な速度（以下この流速をＶｍａｘ と呼ぶ）であることが好ましい。
【００１１】
浄化用気体の流速の変化範囲は、最小でゼロもしくは特定の流速から、最大で土壌の特定粒径粒子の終末速度以上であってこの粒子が容器底部から一定周期内に容器出口までの距離を移動することが可能な速度（以下この流速をＶと呼ぶ）であることが好ましい。
【００１２】
浄化用気体の流速を、最小値から最大値ＶまたはＶｍａｘ まで変化させ、次いでここから再び最小値まで変化させるまでを１周期とすると、浄化容器内に投入された土壌が浄化容器を出るまでに少なくとも１周期以上の浄化用気体の流速変化を履歴することが好ましい。
【００１３】
Ｖを最大流速とする速度変化を１周期以上行い、この一定周期回数毎に１回以上、Ｖｍａｘ を最大流速とする流速変化を行うことが好ましい。
【００１４】
浄化容器を複数個設置し、浄化用気体の流速変化をそれぞれの容器毎に行わせ、この流速変化の周期をずらすことによって、複数個の容器に供給する浄化用気体の全体流量は変わらないように制御することも好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
【００１６】
実施例１
この実施例は、加熱法による土壌浄化に本発明を適用したものである。この実施例では、粒径２（ｍｍ）以上の粒子は、前処置によって除外してある。この浄化対象土壌は、油と鉛による複合汚染土壌である。この性状を表１に示す。
【００１７】
【表１】
図１において、２基の土壌ホッパ（４）（４’） に貯えられた汚染土壌は、定量供給弁（５）（５’） を経てそれぞれ浄化容器（６）（６’） 内に供給される。浄化容器（６）（６’） には各下部から上向きに空気管（７）（７’） を経て５００℃の加熱空気が流されている。この空気は常温空気を電気または燃焼ガスによる間接加熱炉（８）によって５００℃に加熱したものである。加熱空気の流量は、流量調整ダンパー（１）（１’）（２）（２’）によって調整されている。流量調整ダンパー（１）（１’）および流量調整ダンパー（２）（２’）は、遮蔽板の位置が互いに９０度異なるように回転して通過流体の最大／最小流量の位相が半周期ずれるように制御される。
【００１９】
図２は浄化容器内の空気の流速変化を示す。図２Ａに示すように、浄化容器（６）（６’） 内の空気流速を０（ｍ／ｓ）から７．５秒後には最大０．７２（ｍ／ｓ）で流し、１５秒後には再び０（ｍ／ｓ）に戻す。なお、浄化容器（６）（６’） 内を流れる空気の流速は浄化容器（６）内の流速が最大になった時、浄化容器（６’） 内では最小流速となるように、制御される。このような運転周期で４回の流速変化を与えた時、浄化容器（６）（６’） 内では、油に汚染された土壌表面の油分が燃焼し、炭酸ガスと水に分解して浄化される一方で、Ｐｂ濃度の高い０．００５（ｍｍ）以下の細粒は浄化容器（６）（６’） の高さ３（ｍ）に設けられた出口（３）（３’） から排出される。粒径０．０７５（ｍｍ）以下の粒子を排出したければこの流速よりやや高い０．７５（ｍ／ｓ）を最大流速とすれば良い。浄化容器（６）（６’） を出たガスと細粒はダクト（９）を経て、ガス冷却塔（１４）に入る。ここでは塔頂部から冷却水がスプレーノズル（１６）によって噴霧され、ガスを２００℃以下に急冷する。
【００２０】
冷却されたガスは、流路切り替えダンパー（１７）（１８）（１９）によって、バグフィルター（１０）、小粒子捕集用サイクロン（１１）、大粒子捕集用サイクロン（１２）のいずれかに導入される。
【００２１】
なお、浄化容器（６）（６’） 内の最大流速を６（ｍ／ｓ）にした場合は図２Ｂのような０．４２５（ｍｍ）以下の粒子が容器内から排出される。
【００２２】
４回の流速変化を繰り返した後、浄化容器内（６）（６’） 内の最大流速を２０（ｍ／ｓ）にまで上げると、最大粒径２（ｍｍ）の粒子が浄化容器（６）（６’） から排出される。流路切り替えダンパーは、図２Ａに示すような小粒子排出時にはダンパー（１７）のみを開とし、中粒子例えば図２Ｂに示すような運転条件の時はダンパー（１８）のみを開とし、粒径２（ｍｍ）を含むような大粒子が排出される場合はダンパー（１９）のみを開とするように、制御される。このような流路切り替えダンパーと集塵装置の選択によって、捕集粒径の異なる浄化土壌産物（１５）（２３）（２０）が得られる。本実施例の場合はバグフィルター（１０）で捕集されコンベヤ（１３）で搬送される最小粒径の土壌粒子集合体（１５）が重金属汚染濃縮物となる。また、サイクロン（１１）（１２）の上部から排出される未捕集小粒径粒子は最終的にバグフィルター（１０）を通過するように配管されている。バグフィルター（１０）を出たガスは、流量可変型誘引送風機（２１）を経て、煙突（２２）から排出される。この実施例の運転によって得られた浄化土壌の分析結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】
【発明の効果】
本発明の効果を次に示す。
【００２５】
（） 回転型土壌浄化装置に、容積効率の良い流動層の概念を持ち込むと共に、従来、流動層の安定運転に不適と考えられていた粒度分布の広い土壌への適用を、流体側に一定の流速変化を周期的に与えるということで可能にする。
【００２６】
（２） 流動層反応器は高い物質移動効率と熱移動効率を有するので、これを土壌浄化装置に適用することによって、装置のコンパクト化、処理速度の増加効果、および浄化容器内の流体最大流速の選定により任意の粒子の分級を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明を加熱法に適用した実施例１を示すフロー図である。
【図２】図２は実施例１における加熱空気の流速変化と土壌粒子の粒子挙動を示す図である。
【符号の説明】
（１）（１’）（２）（２’）：流量調整ダンパー
（３）（３’） ：出口
（４）（４’） ：土壌ホッパ
（５）（５’） ：：定量供給弁
（６）（６’） ：浄化容器
（７）（７’） ：空気管
（８） ：間接加熱炉
（９）：ダクト
（１０）：バグフィルター
（１１）：小粒子捕集用サイクロン
（１２）：大粒子捕集用サイクロン
（１３）：コンベヤ
（１４）：ガス冷却塔
（１６）：スプレーノズル
（１７）（１８）（１９）：流路切り替えダンパー
（１５）（２３）（２０）：浄化土壌産物
（２１）：流量可変型誘引送風機
（２２）：煙突
Claims (6)
- 汚染土壌を加熱法によって浄化するに際し、土壌を浄化容器に投入すると共に、浄化容器の下部から、加熱空気、不活性ガス、還元性ガスなどの浄化用気体（以下、浄化用気体という）を上向きに流して土壌を流動化状態にし、土壌粒子の表面付近に存在する汚染物質を燃焼または熱分解し、浄化用気体の容器内流速を一定の範囲で周期的に変化させることを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
- 浄化用気体の流速の変化範囲が、最小でゼロもしくは特定の流速から、最大で土壌の最大粒径粒子の終末速度以上であってこの粒子が容器底部から一定周期内に容器出口までの距離を移動することが可能な速度（以下この流速をＶｍａｘ と呼ぶ）であることを特徴とする請求項１記載の方法。
- 浄化用気体の流速の変化範囲が、最小でゼロもしくは特定の流速から、最大で土壌の特定粒径粒子の終末速度以上であってこの粒子が容器底部から一定周期内に容器出口までの距離を移動することが可能な速度（以下この流速をＶと呼ぶ）であることを特徴とする請求項１記載の方法。
- 浄化用気体の流速を、最小値から最大値ＶまたはＶｍａｘ まで変化させ、次いでここから再び最小値まで変化させるまでを１周期とすると、浄化容器内に投入された土壌が浄化容器を出るまでに少なくとも１周期以上の浄化用気体の流速変化を履歴することを特徴とする請求項２または３記載の方法。
- Ｖを最大流速とする速度変化を１周期以上行い、この一定周期回数毎に１回以上、Ｖｍａｘ を最大流速とする流速変化を行うことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の方法。
- 浄化容器を複数個設置し、浄化用気体の流速変化をそれぞれの容器毎に行わせ、この流速変化の周期をずらすことによって、複数個の容器に供給する浄化用気体の全体流量は変わらないように制御することを特徴とする請求項１記載の方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002187432A JP3876362B2 (ja) | 2002-06-27 | 2002-06-27 | 土壌浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002187432A JP3876362B2 (ja) | 2002-06-27 | 2002-06-27 | 土壌浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004025087A true JP2004025087A (ja) | 2004-01-29 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP (1) | JP3876362B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106623394A (zh) * | 2017-01-09 | 2017-05-10 | 中城环境技术（天津）有限公司 | 一种用于修复有机物污染土壤的悬浮热脱附炉 |
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