JP2006000764A - 不純物除去方法と不純物除去装置及び土壌洗浄処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】繰り返して洗浄処理しても油分の濃度が低減できない土壌から不純物を除去し、油分を大幅に低減した浄化土を得る。
【解決手段】土壌洗浄装置３で油で汚染した土壌に対して界面活性剤と洗浄水を加えて一定時間攪拌し、土壌の土粒子から油分を離脱させて土粒子表面に付着した油分を除去し、攪拌タンク２４で表面に付着した油分を除去した土粒子に水を加えてスラリーにする。磁力選別装置２５はスラリーに含まれる磁性物と非磁性物を磁力により選別・分離し、多くの油分が吸着している鉄片等の磁性物を不純物として除去する。比重選別装置は分離した非磁性物を比重差により軽比重物質と重比重物質に選別・分離し、多くの油分が吸着している炭ガラ等を不純物として除去する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、原油やその加工品である軽油や重油及び燃料油等の難水溶性の有機化合物で汚染された土壌から油分を除去した土壌の中に含まれる吸着性の高い不純物を除去する不純物除去方法と不純物除去装置及び土壌洗浄処理装置に関するものである。

建築現場や土木工事等で掘削した土壌には石油や重油等の油により汚染された土壌もある。この油で汚染した土壌をそのまま埋め戻すと、水質汚濁等の環境汚染の原因になる。この環境汚染を防ぐため、油で汚染した土壌を浄化してから埋め戻す必要がある。

油で汚染した土壌を浄化する方法として、特許文献１に示すように、油で汚染した砂に比較的軽質の油類からなる軟化剤を混和し、この混和物を例えば約0.15ｍｍの目を有する篩で篩分けして砂分と油分とに分離し、分離した砂分を水洗いしながら例えば約1.65ｍｍの目を有する篩で分級して粒径の大きな粗粒砂分を分離して清浄な砂として回収し、粗粒砂分を分離した混合物から傾斜法により液状残留分と粘度質微細粒子よりなるスライム分を分離除去し、残留砂分の残りの油分を浮遊選別して除去したり、特許文献２に示すように、油で汚染した土壌と界面活性剤を混合した水との混合液を攪拌して土壌を洗浄し、土粒子に付着した油分を剥離して、土壌に含まれる油分を低減するようにしている。

油で汚染した土壌を水洗いしながら分級して粒度毎の油分濃度を調べた結果、図３（ａ）に示すように、油分は粒径２〜１０ｍｍの土壌に多く含まれている。このため特許文献１に示すように、油で汚染した土壌を水洗いしながら分級して、例えば粒径２ｍｍ以上の土壌を浄化土として回収しても回収した浄化土に多くの油分が残ってしまう。

また、特許文献２に示すように、油で汚染した土壌と界面活性剤を混合した水との混合液を攪拌して土壌を洗浄すると、図３（ｂ）に示すように、油分は粒径の小さい土壌に濃縮するが、浄化土として回収する粒径２〜１０ｍｍの土壌にも油分が多く残ってしまう。

このように浄化土として回収する土壌に残る油分を低減するため、特許文献３に示すように、油で汚染された土壌をスラリー化した後、分級装置で粒径２ｍｍ以上の土壌と粒径２ｍｍ以下の土壌に分級し、粒径２ｍｍ以下の土壌に対して泡沫浮上分離装置を使用して気泡を吹き込んで油分を浮上分離し、分離した油分を除去して油分の濃度を低減した沈殿粒子を得る。この沈殿粒子と分級した粒径２ｍｍ以上の土壌を混合して含水率が２０％程度になるまで脱水して洗浄土壌を得る。この洗浄土壌に生物分解処理方法を適用して残存油分を分解するようにしている。
特公昭５７−５７０７０号公報 特開平９−２９９９２４号公報 特開２０００−１６７５３３号公報

しかしながら油で汚染した土壌を分級して泡沫浮上させて油分を低減した土壌に微生物などを添加し、添加した微生物により油等の有機化合物を分解する生物分解処理を適用すると、土壌に含んだ油を分解するのに数ヶ月と長期間かかってしまう。また、生物分解処理方法は、低分子で分解しやすいものは分解できるが、高分子の重質油を分解するとが困難であり、処理後の浄化土に多量の油分が残ってしまう。

この発明は、このような短所を改善し、繰り返して洗浄処理しても油分の濃度が低減できない土壌から不純物を除去し、油分を大幅に低減した浄化土を得ることができる不純物除去方法と不純物除去装置及び土壌洗浄処理装置を提供することを目的とするものである。

この発明の不純物除去方法は、油で汚染した土壌に対して界面活性剤と洗浄水を加えて一定時間攪拌し、土壌の土粒子から油分を離脱させ、油分を離脱した土粒子に水を加えてスラリーとし、スラリーに含まれる磁性物と非磁性物を磁力により選別・分離し、分離した磁性物を不純物として除去し、分離した非磁性物を比重差により軽比重物質と重比重物質に選別・分離し、分離した軽比重物質を不純物として除去し、重比重物質を浄化土として回収することを特徴とする。

この発明の不純物除去装置は、土壌洗浄装置と攪拌装置と磁力選別装置及び比重選別装置を有し、土壌洗浄装置は、油で汚染した土壌に対して界面活性剤と洗浄水を加えて一定時間攪拌し、土壌の土粒子から油分を離脱させ、攪拌装置は、油分を離脱した土粒子に水を加えてスラリーとし、磁力選別装置は、スラリーに含まれる磁性物と非磁性物を磁力により選別・分離し、分離した磁性物を不純物として除去し、比重選別装置は、分離した非磁性物を比重差により軽比重物質と重比重物質に選別・分離し、分離した軽比重物質を不純物として除去し、重比重物質を浄化土として回収することを特徴とする。

この発明の土壌洗浄処理装置は、土壌洗浄装置と油回収装置と固液分離装置と不純物除去装置及び廃液処理装置を有し、土壌洗浄装置は、攪拌装置と分級装置を有し、前記攪拌装置は、油で汚染した土壌に対して界面活性剤と洗浄水とを加えて一定時間攪拌し、土壌の土粒子から油分を離脱させ、分級装置は、油分がほぼ離脱した土壌をすすぎ洗いしながら一定大きさ以上の粒径の土粒子とスラリーに分離し、油回収装置は、土壌洗浄装置で一定大きさ以上の粒径の土粒子を分離したスラリーに含まれる油分を浮上させて回収し、固液分離装置は、油回収装置で油分を回収したスラリーに含まれる一定粒径の土粒子と廃液に分離し、不純物除去装置は、攪拌装置と磁力選別装置及び比重選別装置を有し、攪拌装置は、前記土壌洗浄装置で分離した土壌及び固液分離装置で分離した一定粒径以上の土粒子に水を加えてスラリーとし、磁力選別装置は、スラリーに含まれる磁性物と非磁性物を磁力により選別・分離し、分離した磁性物を不純物として除去し、比重選別装置は、分離した非磁性物を比重差により軽比重物質と重比重物質に選別・分離し、分離した軽比重物質を不純物として除去し、重比重物質を浄化土として回収し、廃液処理装置は、固液分離装置で分離した廃液を沈降濃縮して排泥と分離水に分離することを特徴とする。

この発明は、油で汚染した土壌に対して界面活性剤と洗浄水を加えて一定時間攪拌し、土壌の土粒子から油分を離脱させて土粒子表面に付着した油分を除去し、表面に付着した油分を除去した土粒子に水を加えてスラリーとし、スラリーに含まれる磁性物と非磁性物を磁力選別により分離し、多くの油分が吸着している鉄片等の磁性物を不純物として除去し、分離した非磁性物を比重選別により軽比重物質と重比重物質に分離し、多くの油分が吸着している炭ガラ等を不純物として除去するから、土壌の油分を大幅に低減することができる。

図１はこの発明の土壌洗浄処理装置の構成図である。土壌洗浄処理装置１は、土壌選別装置２と土壌洗浄装置３と油回収装置４と固液分離装置５と不純物除去装置６と重力濃縮装置７及び濾過装置８を有する。土壌選別装置２は目幅が例えば40ｍｍの振動スクリーンを有し、スクリーン面に振動を与えて目詰りを防ぎながら汚染土壌である原料土を粒径40ｍｍを基準にして機械的に分離する。土壌洗浄装置３は、攪拌装置９と第１の分級装置１０と第２の分級装置１１を有する。攪拌装置９は２軸強制練りパドル式ミキサを有し、土壌選別装置２で選別した粒径40ｍｍ未満の土壌に対して、重量比で0.1〜0.4％の界面活性剤と10〜20％の水とを加えて一定時間、例えば１０分程度攪拌する。第１の分級装置１０はシャワーリング装置１２と目幅が例えば２ｍｍの振動スクリーン１３を有し、攪拌装置９で攪拌した土壌に、シャワーリング装置１２からジェット水をかけながら振動スクリーン１３で粒径２ｍｍを基準にして分離する。第２の分級装置１１は攪拌タンク１４とクラッシファイア１５を有し、第１の分級装置１０で分級した粒径２ｍｍ未満の土壌をすすぎ洗いし、クラッシファイア１５で粒径100μｍ以上の土壌と、粒径100μｍ未満の微粒子を含むスラリーとに分離する。

油回収装置４は油水分離装置１６と循環ポンプ１７と微細気泡発生装置１８を有し、油水分離装置１６内のスラリーを循環ポンプ１７で循環して旋回流を形成しながら、循環するスラリーに微細気泡発生装置１８で微細気泡を混入して一定時間滞留させながら油水分離して、油分を水面の中央部近傍に堆積させて油回収タンク１９に回収する。固液分離装置５は、サイクロン２０と脱水装置２１と攪拌装置２２及び遠心分離機２３を有し、油回収装置４で油分を回収して除去したスリラーに含まれる一定粒径例えば45μｍ以上の微粒子の土壌と廃液とを分離する。

不純物除去装置６は攪拌タンク２４と磁力選別装置２５及び比重選別装置２６を有する。攪拌タンク２４は土壌選別装置２で分離した粒径40ｍｍ以上の土壌と、第１の分級装置１０で分離した粒径２ｍｍ以上の土壌と、第２の分級装置１１で分離した粒径100μｍ以上の土壌及び固液分離装置５で分離した微粒子の土壌に水を加えて混合しスラリー化する。磁力選別装置２５は、永久磁石又は電磁石を有するウエットドラム式で構成され、攪拌タンク２４から供給されるスラリーに含まれる砂鉄や鉄片等の磁性物と非磁性物を選別し、選別した磁性物を濃縮汚染土として除去する。この磁性物と非磁性物を選別する磁力選別装置２５にウエットドラム式を使用することにより非磁性物の抱き込みを少なくして磁性物を効率良く分離することができる。比重選別装置２６は、水中での沈降速度の差を利用して、砂等の重比重物質と炭ガラ等の軽比重物質を分離し、軽比重物質を濃縮汚染土壌として除去する。

重力濃縮装置７は底部が緩斜面をした濃縮槽２７が複数連続して設けられ、底部に油回収装置４から供給される廃液に含まれる土粒子を堆積し、堆積した土粒子を排出し、分離水を周辺の溢流せきから溢流した分離水を処理水として再利用する。濾過装置８は例えばフィルタプレスを有し、重力濃縮装置７から排出する土粒子の水分を除去して脱水ケーキにする。

この土壌洗浄処理装置１で、土木工事や建設現場等で掘削した油で汚染した土壌から油分を回収して土壌を浄化するときの処理を図２のフローチャートを参照して説明する。

まず、土木工事等で掘削した油で汚染した土壌である原料土を土選別装置２により粒径40ｍｍ以上の土壌と粒径40ｍｍ未満の土壌に分離する（ステップＳ１）。分離された粒径40ｍｍ以上の土壌は浄化土として回収し（ステップＳ１９）、粒径40ｍｍ未満の土壌は土壌洗浄装置３に取り込む。土壌洗浄装置３に取り込まれた粒径40ｍｍ未満の土壌は、攪拌装置９に供給され、重量比で0.1〜0.4％の界面活性剤と10〜20％の洗浄水とを加えて一定時間、例えば１０分程度攪拌して、土壌の土粒子から油分を離脱させる（ステップＳ２）。

攪拌装置９で洗浄水と界面活性剤を加えて攪拌した土壌を第１の分級装置１０に送り第１段目の分級処理を行う（ステップＳ３）。第１の分級装置１０では攪拌して振動スクリーン１３に送られた土壌にシャワーリング装置１２からジェット水をかけ、振動スクリーン１３の目詰りを防止しながら土壌をすすぎ洗いして粒径２ｍｍで分級する。この分級した粒径２ｍｍ以上の土粒子を不純物除去装置６に送り込む（ステップＳ１４）。また、粒径が２ｍｍ未満の土粒子を有する洗浄水は第２の分級装置１１の攪拌タンク１４に送り、一定時間例えば10分程度攪拌して土粒子をさらにすすぎ洗いする（ステップＳ４）。攪拌タンク１４ですすぎ洗いしたのち、粒径２ｍｍ未満の土粒子を有する洗浄水をクラッシファイア１５に送り、第２段目の分級処理を行う（ステップＳ５）。この第２の分級処理で分級した粒径100μｍ以上の土粒子を不純物除去装置６に送り（ステップＳ１４）、粒径100μｍ未満の土粒子を含むスラリーを油回収装置４に供給する。油回収装置４は供給されたスラリーを油水分離して、油分を油回収タンク１９に回収し（ステップＳ６）、油分を回収したスラリーを固液分離装置５のサイクロン２０に送り込む。固液分離装置５のサイクロン２０は送り込まれたスラリーから旋回運動により土粒子を分離する。分離した土粒子は脱水装置２１に送られ脱水スクリーンにより粒径45μｍ以上の土粒子と粒径45μｍ未満の土粒子に分離する（ステップＳ７）。この分離した粒径45μｍ以上の土粒子は不純物除去装置６に送り込む（ステップＳ１４）。また、分離した粒径45μｍ未満の土粒子は再びサイクロン２０に送られる。サイクロン２０で土粒子を分離してオーバーフローしたスラリーはアジテータを有する攪拌装置２２に送り込まれ、土粒子の沈降を防ぐためにゆっくりと攪拌される（ステップＳ８）。この攪拌されたスリラーを遠心分離機２３に送り土粒子と廃液を分離する（ステップＳ９）。この分離した土粒子は濃縮汚泥土として回収する（ステップＳ１３）。また、遠心分離機２３で分離した廃液は重力濃縮装置７の濃縮槽２７に送り込まれ濃厚な泥しょうと分離水に分離する（ステップＳ１０）。分離した泥しょうは濾過装置８に送られ水分を除去して脱水ケーキとし、濃縮汚泥土として回収する（ステップＳ１２，Ｓ１３）。また、分離して濃縮槽２７から溢流した分離水は処理水として土壌洗浄装置３の攪拌装置９やシャワーリング装置１２及び不純物除去装置６に送り再利用する（ステップＳ１１）。

一方、不純物除去装置６に送られた土粒子は、攪拌タンク２４で水を加えて混合しスラリー化する（ステップＳ１５）。このスラリーを磁力選別装置２５に送り磁力選別してスラリーに含まれる砂鉄や鉄片等の磁性物と非磁性物を分離し（ステップＳ１６）、分離した磁性物を不純物として除去し（ステップＳ１８）、磁性物を除去したスラリーを比重選別装置２６に送る。比重選別装置２６は送られたスラリーに含まれる砂等の重比重物質と炭ガラ等の軽比重物質を分離し（ステップＳ１７）、軽比重物質を不純物として除去し（ステップＳ１８）、重比重物質を浄化土として回収する（ステップＳ１９）。この重比重物質と炭ガラ等の軽比重物質を分離した分離水は固液分離装置５の攪拌装置２２に送り再処理する。

このように不純物除去装置６で各種処理した土壌から磁性物と炭ガラ等の軽比重物質を不純物として分離するのは、油で汚染した土壌を分級処理して界面活性剤洗浄等を繰り返しても、高濃度の重質油で汚染した土壌の油分濃度を低減することはできず、図３に示すように、浄化土として回収する粒径２〜１０ｍｍの土壌に油分が多く残り、このように油分濃度を低減できない土壌は表面付着型の汚染ではないと考えられる。この浄化土として回収する粒径２〜１０ｍｍの土壌を調べた結果、鉄片や炭ガラ等に多くの油分が吸着していることが判明した。そこで浄化土として回収する土壌を洗浄処理して不純物除去装置６の攪拌タンク２４に投入しスラリー化して磁力選別装置２５で鉄片等の磁性物を分離し、比重選別装置２６で炭ガラ等の軽比重物質を分離し、分離した磁性物と軽比重物質をそれぞれ不純物として除去した土壌の油分を調べた結果を図４に示す。図４に示すように、粒径２〜１０ｍｍの土壌と粒径０．１〜２ｍｍの土壌のいずれでも、磁性物と軽比重物質を不純物として除去した土壌の油分を大幅に低減することができた。

この発明の土壌洗浄処理装置の構成図である。 土壌洗浄処理を示すフローチャートである。 水洗分級と界面活性剤洗浄処理後の土壌の粒度毎に残留している油分の分布図である。 磁力選別と比重選別した土壌に残留している油分の分布図である。

符号の説明

１；土壌洗浄処理装置、２；土壌選別装置、３；土壌洗浄装置、
４；油回収装置、５；固液分離装置、６；重力濃縮装置、７；濾過装置、
８；振動スクリーン、９；攪拌装置、１０；第１の分級装置、
１１；第２の分級装置、１２；シャワーリング装置、
１３；振動スクリーン、１４；攪拌タンク、１５；クラッシファイア、
１６；油水分離装置、１７；循環ポンプ、１８；微細気泡発生装置、
１９；油回収タンク、２０；サイクロン、２１；脱水装置、２２；攪拌装置、
２３；遠心分離機、２４；攪拌タンク、２５；磁力選別装置、２６；比重選別装置、
２７；濃縮槽。

Claims (3)

1. 油で汚染した土壌に対して界面活性剤と洗浄水を加えて一定時間攪拌し、土壌の土粒子から油分を離脱させ、油分を離脱した土粒子に水を加えてスラリーとし、スラリーに含まれる磁性物と非磁性物を磁力により選別・分離し、分離した磁性物を不純物として除去し、分離した非磁性物を比重差により軽比重物質と重比重物質に選別・分離し、分離した軽比重物質を不純物として除去し、重比重物質を浄化土として回収することを特徴とする不純物除去方法。
2. 土壌洗浄装置と攪拌装置と磁力選別装置及び比重選別装置を有し、
   前記土壌洗浄装置は、油で汚染した土壌に対して界面活性剤と洗浄水を加えて一定時間攪拌し、土壌の土粒子から油分を離脱させ、
   前記攪拌装置は、油分を離脱した土粒子に水を加えてスラリーとし、
   前記磁力選別装置は、スラリーに含まれる磁性物と非磁性物を磁力により選別・分離し、分離した磁性物を不純物として除去し、
   前記比重選別装置は、分離した非磁性物を比重差により軽比重物質と重比重物質に選別・分離し、分離した軽比重物質を不純物として除去し、重比重物質を浄化土として回収することを特徴とする不純物除去装置。
3. 土壌洗浄装置と油回収装置と固液分離装置と不純物除去装置及び廃液処理装置を有し、
   前記土壌洗浄装置は、攪拌装置と分級装置を有し、前記攪拌装置は、油で汚染した土壌に対して界面活性剤と洗浄水とを加えて一定時間攪拌し、土壌の土粒子から油分を離脱させ、前記分級装置は、油分がほぼ離脱した土壌をすすぎ洗いしながら一定大きさ以上の粒径の土粒子とスラリーに分離し、
   前記油回収装置は、前記土壌洗浄装置で一定大きさ以上の粒径の土粒子を分離したスラリーに含まれる油分を浮上させて回収し、
   前記固液分離装置は、前記油回収装置で油分を回収したスラリーに含まれる一定粒径の土粒子と廃液に分離し、
   前記不純物除去装置は、攪拌装置と磁力選別装置及び比重選別装置を有し、攪拌装置は、前記土壌洗浄装置で分離した土壌及び固液分離装置で分離した一定粒径以上の土粒子に水を加えてスラリーとし、磁力選別装置は、スラリーに含まれる磁性物と非磁性物を磁力により選別・分離し、分離した磁性物を不純物として除去し、比重選別装置は、分離した非磁性物を比重差により軽比重物質と重比重物質に選別・分離し、分離した軽比重物質を不純物として除去し、重比重物質を浄化土として回収し、
   前記廃液処理装置は、前記固液分離装置で分離した廃液を沈降濃縮して排泥と分離水に分離することを特徴とする土壌洗浄処理装置。
   
   

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