JP2005103475A - 重金属で汚染された土壌の浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 重金属で汚染された土壌を低コストでかつ確実に浄化処理できる土壌の浄化方法を提供する。
【解決手段】 土壌加熱用ロータリーキルン１に重金属で汚染された土壌を供給して加熱乾燥し、重金属が多く付着する土壌の微細分を飛散しやすい状態とし、ロータリーキルン１内を通過するガス流によって重金属を含む土壌の微細分を舞い上げて下流へと同伴させることにより重金属の多くを土壌から分離し、この排ガスを集塵機９へと導いて重金属を含む土壌の微細分を捕捉回収する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、汚染土壌を浄化処理する浄化方法に関し、特に重金属で汚染された土壌を浄化処理する浄化方法に関する。

近年、産業活動に伴って多くの事業所の敷地内やその周辺地域の土壌が、鉛、亜鉛、銅、クロム、ニッケル、カドミウム、水銀などといった重金属によって汚染されていると共に、この重金属が溶出してその土壌の地下を流れる地下水に混入すれば更に重大な環境汚染を引き起こすおそれがあるといったことが取り沙汰されている。このように重金属で汚染された土壌を処理する方法として、例えば、その汚染している土壌を掘削し、その土壌に含まれている重金属に応じた適宜薬品を添加して溶出しにくい物質に変化させる「不溶化工法」や、セメントなどの固化材を混合して重金属を物理的に封じ込める「固化工法」など様々な方法がある（例えば特開２００３−２２５６４０号公報、特開２００２−３２０９５４号公報、特開２００１−７９５３６号公報参照）。

特開２００３−２２５６４０号公報 特開２００２−３２０９５４号公報 特開２００１−７９５３６号公報 特開２００３−８０２２９号公報

しかしながら、上記の不溶化工法や、固化工法にて多量の汚染土壌を処理するには、手間がかるとともに高額の処理費用を要する。

本発明は上記の点に鑑み、重金属で汚染された土壌を低コストでかつ確実に浄化処理できる浄化方法を提供することを課題とする。

本発明者は上記の課題を解決するために、重金属で汚染された土壌を浄化するのに、本出願人が先に特許出願（特開２００３−８０２２９号公報）している油などの揮発性汚染物質で汚染された土壌を加熱浄化処理するロータリーキルン方式の浄化装置を利用することによって効果的な浄化方法を見いだした。特開２００３−８０２２９号公報の開示の浄化処理装置では土壌加熱用ロータリーキルンにて汚染土壌を加熱乾燥することによって土壌中の油などの揮発性有機化合物を燃焼分解すると共に、ロータリーキルン下流の集塵機にて排ガスに同伴する微細分を捕捉するようにしている。そこで、本発明者は重金属が土壌中の微細分に多く付着していることに着眼し、ロータリーキルン内を通過するガス流によって土壌の微細分を舞い上げて下流へと同伴させることによって重金属を回収できると考えた。

即ち、本発明の請求項１記載の重金属で汚染された土壌の浄化方法は、土壌加熱用ロータリーキルンに重金属で汚染された土壌を供給して加熱乾燥し、重金属が多く付着する土壌の微細分を飛散しやすい状態とし、ロータリーキルン内を通過するガス流によって重金属を含む土壌の微細分を舞い上げて下流へと同伴させることにより重金属の多くを土壌から分離し、この排ガスを集塵機へと導いて重金属を含む土壌の微細分を捕捉回収するようにしたことを特徴としている。

また、請求項２記載の重金属で汚染された土壌の浄化方法は、前記ロータリーキルン内を通過するガス流の風速を調整可能とし、該ガス流の風速の調整によってガス流によって舞い上げて同伴させる重金属を含む土壌の微細分量を調整できるようにしたことを特徴としている。

本発明の請求項１記載の重金属で汚染された土壌の浄化方法によれば、土壌加熱用ロータリーキルンに重金属で汚染された土壌を供給して加熱乾燥し、重金属が多く付着する土壌の微細分を飛散しやすい状態とし、ロータリーキルン内を通過するガス流によって重金属を含む土壌の微細分を舞い上げて下流へと同伴させることにより重金属の多くを土壌から分離し、この排ガスを集塵機へと導いて重金属を含む土壌の微細分を捕捉回収したので、重金属で汚染された土壌を低コストでかつ確実に浄化処理できる。

また、請求項２記載の重金属で汚染された土壌の浄化方法によれば、前記ロータリーキルン内を通過するガス流の風速を調整可能とし、該ガス流の風速の調整によってガス流によって舞い上げて同伴させる重金属を含む土壌の微細分量を調整できるようにしたので、ロータリーキルンから排出される土壌中の重金属濃度をある程度調整可能であって効果的に汚染土壌を浄化処理できる。

本発明の請求項１記載の重金属で汚染された土壌の浄化方法にあっては、重金属で汚染された土壌を重機などで掘削し、この掘削した土壌を土壌加熱用ロータリーキルンへ連続的に供給する。ロータリーキルンへ供給された土壌は、キルン内を転動流下していく間にバーナからの熱風に晒されて加熱乾燥され、重金属が多く付着する土壌の微細分が飛散しやすい状態となる。そしてロータリーキルン内を通過するガス流によって土壌の微細分が舞い上がってガス流に同伴して下流へと流れていく。このとき、土壌の微細分には重金属が多く付着しているため、重金属の多くは土壌と分離されて下流の集塵機へと流れ、集塵機において捕捉回収される。この集塵機によって回収された重金属を含む微細分は固化処理などの適宜処理方法によって適正に処理される。また、ロータリーキルンから排出される土壌には重金属の残留量が少なくなり、特に問題がなければ浄化処理を行わずにそのまま埋め戻しなどを行う。

このように、土壌加熱用ロータリーキルンを重金属を分離する装置と考え、ロータリーキルン内を通過するガス流によって土壌の微細分を舞い上げて下流へと同伴させることにより重金属の多くを土壌から分離したので、重金属で汚染された土壌を簡単に、かつ安価で効果的に浄化処理できる。

また、本発明の請求項２記載の重金属で汚染された土壌の浄化方法にあっては、ロータリーキルン内を通過するガス流の風速を調整可能としておき、土壌の汚染の程度により、ロータリーキルン下流から排出される土壌にまだ多くの重金属が残留しているようであれば、例えば、排風機の回転数を上げたり、排気煙道のダンパー開度を上げたり、或いはバーナの燃焼量を上げるなどしてロータリーキルン内を通過するガス流の風速を増加する方向に調整し、土壌表面からガス流に同伴して下流へと飛散する微細分量を増加させ、土壌に残留する重金属の濃度を低下させて許容値以下となるように調整する。また、ロータリーキルン下流から排出される土壌中の重金属が許容値よりも大きく下回り、特に問題がないようであれば、ロータリーキルン内を通過するガス流の風速を低下する方向に調整し、ガス流によって土壌から飛散する微細分量を減少させ、集塵機にて捕捉回収する微細分を少なくして固化処理などを行う量を減少させても良い。

このように、ロータリーキルンを通過するガス流の風速を調整可能とすれば、ロータリーキルンから排出される土壌中の重金属濃度をある程度調整可能であり、汚染土壌を効果的に浄化処理できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、本実施例においては、重金属だけによる汚染よりも現実に多く見受けられる、重金属と油などの揮発性有機化合物によって汚染された土壌を浄化処理することについて説明する。

図１中の１は、重金属と揮発性有機化合物によって汚染された土壌を掘削したものを加熱する土壌加熱用ロータリーキルンであって、内周部に多数の掻き上げ羽根（図示せず）を周設した円筒状のドラム２を機台３上に回転自在に傾斜支持し、駆動装置（図示せず）により所定の速度で回転させるようにしている。そして、ドラム２の一端部のホットホッパ４に配設したバーナ５よりドラム２内に熱風を送り込む一方、他端部のコールドホッパ６には排気煙道７を連結しており、該排気煙道７に介在させた排風機８によって排ガスを吸引してドラム２内を通過する高温ガス流を維持すると共に、排ガスをバグフィルタなどの集塵機９に導いて排ガス中の土壌の微細分を捕捉し、更に集塵機９下流の脱臭炉１０によって排ガス中の揮発性有機化合物を燃焼分解して煙突１１から放出するようにしている。

前記脱臭炉１０は、一端に炉内温度を所定値に維持するためのバーナ１２を備えており、炉内に導入する排ガスを高温雰囲気に晒し、排ガス中に含まれる油などの揮発性有機化合物を燃焼分解している。なお、脱臭炉１０は揮発性有機化合物が完全に燃焼分解できるように、炉内温度を例えば、略７５０℃以上の高温を維持するようにバーナ１２の燃焼量をコントロールすると共に、排ガスが炉内を通過するのに少なくとも１乃至２秒以上かかる程度の炉長を確保することが好ましい。また、１３は熱交換器であって、前記脱臭炉１０から排出される高温の排ガスが有する排ガス熱を有効利用するためのものであり、燃焼用空気供給ファン１４から脱臭炉１０のバーナ１２へ供給する燃焼用空気の予熱を図っている。

なお、本実施例においては、土壌の汚染物質として重金属以外に揮発性有機化合物も含まれていることを想定して、集塵機９の下流に脱臭炉１０を備えたものを採用しているが、汚染物質が重金属だけに限定されるときには脱臭炉１０を省略することができる。

また、集塵機９にて捕捉した土壌の微細分は集塵機９下端部の排出口１５より順次排出される。この土壌の微細分には多量の重金属と揮発性有機化合物が含まれており、背景技術に記載したような「不溶化工法」や「固化工法」などの固化処理が行われる。

一方、ロータリーキルン１より排出される、ほとんどの重金属と揮発性有機化合物が除去された高温の土壌を冷却する手段として土壌冷却装置１６を配置している。土壌冷却装置１６は、ケーシング１７内に撹拌羽根１８を適宜間隔で取り付けた軸体１９を貫通させて両端部を回転自在に軸支し、駆動装置（図示せず）にて所定速度で回転させるようにすると共に、ケーシング１７の一端に土壌の供給口２０を、他端に排出口２１を備えている。そして、ロータリーキルン１にて加熱された土壌を適宜移送手段によって供給口２０に供給できるようにしている。

また、ケーシング１７には水噴霧ノズル２２を備えており、ケーシング１７内に投入した高温の土壌を撹拌羽根１８にて撹拌しながら水噴霧ノズル２２より水を噴霧し、適当に湿潤、冷却して取り扱いに適した状態として排出口２１から順次排出する。また、ケーシング１７内に発生する水蒸気等は、排気ダクト２３を介して集塵機９手前の排気煙道７へと導いている。なお、ケーシング１７内で発生する水蒸気等を処理する専用の集塵機を設置しても良い。

しかして、重金属と揮発性有機化合物で汚染された土壌を浄化処理するときには、先ず、汚染土壌を図示しない前処理装置である篩や磁選機にてオーバーサイズのものや異物を除去した後、ベルトコンベヤを介して土壌加熱用ロータリーキルン１に投入し、バーナ５からの熱風に晒して汚染土壌を所定温度まで加熱する。この加熱によって汚染土壌中の汚染物質のうち、揮発性有機化合物が揮発分離、或いは燃焼分解させられる一方、土壌の微細分が飛散しやすい状態となり、土壌中の重金属と揮発性有機化合物を多く含んだ微細分がドラム２内を通過するガス流に舞い上げられて下流へと飛散し、これによって汚染土壌の浄化が行われる。このとき、ロータリーキルン１から排出される土壌中に残留する重金属の濃度を測定し、この測定値に応じて排風機８の回転数や排気煙道のダンパー開度、またはバーナ５の燃焼量を調整してロータリーキルン１内を通過するガス流の風速を調整し、これによって土壌中の重金属を含む微細分の分離具合を調整してロータリーキルン１から排出される土壌中の重金属の濃度が許容値以下となるようにする。

そして、ロータリーキルン１から導出される排ガスは集塵機９へと導かれ、集塵機９にて排ガス中の重金属と揮発性有機化合物を多く含む土壌の微細分が捕捉される一方、集塵機９を通過した排ガスは脱臭炉１０へと導かれて炉内の高温雰囲気に晒され、排ガス中に残る揮発性有機化合物が完全に燃焼分解される。そして、集塵機９にて捕捉回収された重金属と揮発性有機化合物を含む土壌の微細分は、集塵機９下端部の排出口１５より順次排出され、従来からある「不溶化工法」や「固化工法」などの固化処理が行われる。なお、ロータリーキルン１から排出される土壌は埋め戻し材として使用される。

このように、重金属によって汚染された土壌をロータリーキルン１にて加熱乾燥しながら重金属を含んだ土壌の微細分をガス流によって舞い上げて分離し、集塵機９にて捕捉回収し、その回収した土壌の微細分のみに対して固化処理などの処理を行うので、処理コストのかかる固化処理量を減らせ、処理コストを抑えつつ確実に土壌中の重金属を浄化処理することができる。

本発明に係る重金属で汚染された土壌の浄化方法を実現する装置の一実施例を示す概略説明図である。

符号の説明

１…土壌加熱用ロータリーキルン ５…バーナ
７…排気煙道 ８…排風機
９…集塵機 １０…脱臭炉
１６…土壌冷却装置

Claims (2)

1. 土壌加熱用ロータリーキルンに重金属で汚染された土壌を供給して加熱乾燥し、重金属が多く付着する土壌の微細分を飛散しやすい状態とし、ロータリーキルン内を通過するガス流によって重金属を含む土壌の微細分を舞い上げて下流へと同伴させることにより重金属の多くを土壌から分離し、この排ガスを集塵機へと導いて重金属を含む土壌の微細分を捕捉回収するようにしたことを特徴とする重金属で汚染された土壌の浄化方法。
2. 前記ロータリーキルン内を通過するガス流の風速を調整可能とし、該ガス流の風速の調整によってガス流によって舞い上げて同伴させる重金属を含む土壌の微細分量を調整できるようにしたことを特徴とする重金属で汚染された土壌の浄化方法。

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