JP2006035103A - 重金属汚染土壌処理システムおよび重金属汚染土壌処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】特殊な酸溶媒などを用いず、簡易な装置で汚染土壌の中から、一定粒径の重金属汚染物および/または重金属汚染土壌と清浄土壌とを容易に分離することができること。
【解決手段】洗浄水を用いて汚染土壌Sの粒径に応じた湿式分級を行うドラム洗浄機2,トロンメル3,スパイラル分級機4,水洗スクリーン7である湿式分級装置と、各湿式分級装置に用いられる洗浄水を循環させ、前記湿式分級装置に該洗浄水を供給し、該洗浄水を繰り返し使用する洗浄水循環装置であるバッファ槽11,リパルプ槽12,ろ過水槽13,ろ過水ポンプ14,貯水槽15と、前記洗浄水循環装置によって循環され、粒径0.2mm未満の粒状物と洗浄水とを含む循環流体から前記洗浄水を脱水し、この粒状物を汚染濃縮土壌S1として得るフィルタープレス5と、を備える。
【選択図】 図2
【解決手段】洗浄水を用いて汚染土壌Sの粒径に応じた湿式分級を行うドラム洗浄機2,トロンメル3,スパイラル分級機4,水洗スクリーン7である湿式分級装置と、各湿式分級装置に用いられる洗浄水を循環させ、前記湿式分級装置に該洗浄水を供給し、該洗浄水を繰り返し使用する洗浄水循環装置であるバッファ槽11,リパルプ槽12,ろ過水槽13,ろ過水ポンプ14,貯水槽15と、前記洗浄水循環装置によって循環され、粒径0.2mm未満の粒状物と洗浄水とを含む循環流体から前記洗浄水を脱水し、この粒状物を汚染濃縮土壌S1として得るフィルタープレス5と、を備える。
【選択図】 図2
Description
この発明は、湿式分級を用いて重金属汚染土壌から所定粒径以下の濃縮汚染土壌と所定粒径を越えた清浄土壌とを得る重金属汚染土壌処理システムおよび重金属汚染土壌処理方法に関するものである。
従来から、重金属によって汚染された土壌は、その粒度別に分級されることによって、清浄土壌および高濃度の重金属を含有する汚染土壌に選別され、この汚染土壌のみを除去することによって浄化される。この選別された清浄土壌は、汚染土壌が掘削された原位置に復土される。
一般に、汚染土壌における重金属は、微細粒度の土粒子に吸着された状態で存在していることが多い。すなわち、高濃度の重金属を含有する土壌と重金属をほとんど含有しない土壌とは、粒度分布の観点で分離されている。したがって、汚染土壌の重金属および粒度分布を把握し、その粒度別に汚染土壌を分級することによって、この汚染土壌から重金属汚染土壌および清浄土壌を選別分離することができる。
なお、この分級によって選別分離された重金属汚染土壌は、セメントによる固形化、薬剤による化学的不溶化、あるいは汚染土壌の溶融によるスラグ化によって無害化処理され、再利用される。
また、汚染物質である含有重金属を酸溶媒中に抽出分離することによって、重金属汚染土壌を洗浄し、洗浄土壌を回収する重金属汚染土壌の修復方法もある(特許文献1参照)。
しかしながら、上述した従来の重金属汚染土壌処理は、酸溶媒などを用いて重金属汚染土壌を抽出分離するようにしていたため、装置が複雑でありメンテナンスにも多大の時間と労力とがかかるという問題点があった。
一方、射撃場などでは、ほぼ一定粒径をもつ散弾の鉛玉が土壌中に散乱しており、この土壌も重金属汚染土壌となる。この散弾の鉛玉を確実かつ効率よく回収できる装置の出現が要望されていた。
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、特殊な酸溶媒などを用いず、簡易な装置で汚染土壌の中から、一定粒径の重金属汚染物および/または重金属汚染土壌と清浄土壌とを容易に分離することができる重金属汚染土壌処理システムおよび重金属汚染土壌処理方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項1にかかる重金属汚染土壌処理システムは、湿式分級を用いて重金属汚染土壌から所定粒径以下の濃縮汚染土壌と所定粒径を越えた清浄土壌とを得る重金属汚染土壌処理システムにおいて、洗浄水を用いて前記重金属汚染土壌の粒径に応じた湿式分級を行う1以上の湿式分級装置と、前記1以上の湿式分級装置に用いられる洗浄水を循環させ、前記湿式分級装置に該洗浄水を供給し、該洗浄水を繰り返し使用する洗浄水循環装置と、前記洗浄水循環装置によって循環され、前記所定粒径以下の粒状物と洗浄水とを含む循環流体から前記洗浄水を脱水し、前記所定粒径以下の粒状物を前記濃縮汚染土壌として得るとともに、脱水された前記洗浄水を前記湿式分級装置側に戻す分離装置と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項2にかかる重金属汚染土壌処理システムは、上記の発明において、前記分離装置によって脱水された前記洗浄水は、粒径が小さい範囲の湿式分級を行う前記湿式分級装置に戻されることを特徴とする。
また、請求項3にかかる重金属汚染土壌処理システムは、上記の発明において、前記湿式分級装置によって分級された粒径物を濯ぐ濯ぎ水を前記湿式分級装置に供給するとともに、濯ぎ後の濯ぎ水を繰り返し使用する濯ぎ水循環装置を備えたことを特徴とする。
また、請求項4にかかる重金属汚染土壌処理システムは、上記の発明において、前記濯ぎ水循環装置は、濯ぎ後の濯ぎ水に含まれる重金属を凝集・中和して沈殿させ、この沈殿物を前記分離装置に送出することを特徴とする。
また、請求項5にかかる重金属汚染土壌処理システムは、上記の発明において、前記濯ぎ後の濯ぎ水を洗浄水として用い、洗浄後の洗浄水を前記洗浄水循環装置に送出する脱泥装置を備えたことを特徴とする。
また、請求項6にかかる重金属汚染土壌処理システムは、上記の発明において、前記重金属汚染土壌は、ほぼ一定粒径の重金属粒状物を含み、前記湿式分級装置によって分級され、前記重金属粒状物を含む粒径範囲の粒状物の中から、該重金属粒状物を比重によって選別する比重選別機を備えたことを特徴とする。
また、請求項7にかかる重金属汚染土壌処理システムは、ほぼ一定粒径の重金属粒状物を含む重金属汚染土壌から該重金属粒状物を取り出す重金属汚染土壌処理システムにおいて、前記重金属汚染土壌に対して少なくとも前記ほぼ一定粒径を含む範囲の粒状物を湿式分級する湿式分級装置と、前記湿式分級装置によって分級された前記ほぼ一定粒径を含む範囲の粒状物の中から、前記重金属粒状物を比重によって選別する比重選別機と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項8にかかる重金属汚染土壌処理システムは、上記の発明において、前記重金属粒状物は、鉛玉であることを特徴とする。
また、請求項9にかかる重金属汚染土壌処理システムは、上記の発明において、前記湿式分級装置による分級処理前に、前記重金属汚染土壌を乾式分級する乾式分級装置を備え、該乾式分級装置によって分級された小さい粒径を有する重金属汚染土壌を前記湿式分級装置に送出することを特徴とする。
また、請求項10にかかる重金属汚染土壌処理方法は、湿式分級を用いて重金属汚染土壌から所定粒径以下の濃縮汚染土壌と所定粒径を越えた清浄土壌とを得る重金属汚染土壌処理方法において、洗浄水を用いて前記重金属汚染土壌の粒径に応じた湿式分級を行う湿式分級工程と、前記湿式分級工程に用いられる洗浄水を循環させ、前記湿式分級の処理に該洗浄水を供給し、該洗浄水を繰り返し使用する洗浄水循環工程と、前記洗浄水循環工程によって循環され、前記所定粒径以下の粒状物と洗浄水とを含む循環流体から前記洗浄水を脱水し、前記所定粒径以下の粒状物を前記濃縮汚染土壌として得るとともに、脱水された前記洗浄水を前記湿式分級の処理側に戻す分離工程と、を含むことを特徴とする。
また、請求項11にかかる重金属汚染土壌処理方法は、上記の発明において、前記分離工程によって脱水された前記洗浄水は、粒径が小さい範囲の湿式分級を行う前記湿式分級工程に戻されることを特徴とする。
また、請求項12にかかる重金属汚染土壌処理方法は、上記の発明において、前記湿式分級工程によって分級された粒径物を濯ぐ濯ぎ水を前記湿式分級工程に供給するとともに、濯ぎ後の濯ぎ水を繰り返し使用する濯ぎ水循環工程を含むことを特徴とする。
また、請求項13にかかる重金属汚染土壌処理方法は、上記の発明において、前記濯ぎ水循環工程は、濯ぎ後の濯ぎ水に含まれる重金属を凝集・中和して沈殿させ、この沈殿物を前記分離工程に送出することを特徴とする。
また、請求項14にかかる重金属汚染土壌処理方法は、上記の発明において、前記濯ぎ後の濯ぎ水を洗浄水として用い、洗浄後の洗浄水を前記洗浄水循環工程に送出する脱泥工程を含むことを特徴とする。
また、請求項15にかかる重金属汚染土壌処理方法は、上記の発明において、前記重金属汚染土壌は、ほぼ一定粒径の重金属粒状物を含み、前記湿式分級工程によって分級され、前記重金属粒状物を含む粒径範囲の粒状物の中から、該重金属粒状物を比重によって選別する比重選別工程を含むことを特徴とする。
また、請求項16にかかる重金属汚染土壌処理方法は、ほぼ一定粒径の重金属粒状物を含む重金属汚染土壌から該重金属粒状物を取り出す重金属汚染土壌処理方法において、前記重金属汚染土壌に対して少なくとも前記ほぼ一定粒径を含む範囲の粒状物を湿式分級する湿式分級工程と、前記湿式分級工程によって分級された前記ほぼ一定粒径を含む範囲の粒状物の中から、前記重金属粒状物を比重によって選別する比重選別工程と、を含むことを特徴とする。
また、請求項17にかかる重金属汚染土壌処理方法は、上記の発明において、前記重金属粒状物は、鉛玉であることを特徴とする。
また、請求項18にかかる重金属汚染土壌処理方法は、上記の発明において、前記湿式分級工程による分級処理前に、前記重金属汚染土壌を乾式分級する乾式分級工程を含み、該乾式分級工程によって分級された小さい粒径を有する重金属汚染土壌を前記湿式分級工程に送出することを特徴とする。
この発明にかかる重金属汚染土壌処理システムおよび重金属汚染土壌処理方法は、湿式分級を用いて重金属汚染土壌から所定粒径以下の濃縮汚染土壌と所定粒径を越えた清浄土壌とを得る際、洗浄水を用いて前記重金属汚染土壌の粒径に応じた湿式分級を行い、前記湿式分級に用いられる洗浄水を循環させ、前記湿式分級の処理に該洗浄水を供給し、該洗浄水を繰り返し使用し、前記所定粒径以下の粒状物と洗浄水とを含む循環流体から前記洗浄水を脱水し、前記所定粒径以下の粒状物を前記濃縮汚染土壌として得るとともに、脱水された前記洗浄水を前記湿式分級処理側に戻すようにしているので、基本的に水のみを用い、特殊な酸溶媒などを用いず、簡易な装置で汚染土壌の中から、一定粒径の重金属汚染物および/または重金属汚染土壌と清浄土壌とを容易に分離することができるという効果を奏する。
以下、この発明を実施するための最良の形態である重金属汚染土壌処理システムおよび重金属汚染土壌処理方法について説明する。
(実施の形態1)
まず、実施の形態1にかかる重金属汚染土壌処理システムについて説明する。図1は、この重金属汚染土壌処理システムの概要構成を示すブロック図である。なお、ここで処理する汚染土壌は、射撃場の土壌であり、散弾の鉛玉が土壌中に散乱しており、この鉛玉の粒径は、2mm程度である。図1において、この重金属汚染土壌システムは、汚染土壌Sをグリズリなどによって乾式分級を行う前処理装置1と、湿潤解砕および湿式分級を行うドラム洗浄機2,湿式分級を行うトロンメル3,スパイラル分級機4,脱泥スクリーン6,水洗スクリーン7などの湿式分級機群と、フィルタープレス5と、比重選別機8とを有する。
まず、実施の形態1にかかる重金属汚染土壌処理システムについて説明する。図1は、この重金属汚染土壌処理システムの概要構成を示すブロック図である。なお、ここで処理する汚染土壌は、射撃場の土壌であり、散弾の鉛玉が土壌中に散乱しており、この鉛玉の粒径は、2mm程度である。図1において、この重金属汚染土壌システムは、汚染土壌Sをグリズリなどによって乾式分級を行う前処理装置1と、湿潤解砕および湿式分級を行うドラム洗浄機2,湿式分級を行うトロンメル3,スパイラル分級機4,脱泥スクリーン6,水洗スクリーン7などの湿式分級機群と、フィルタープレス5と、比重選別機8とを有する。
前処理装置1は、上述したように、運ばれてきた汚染土壌Sをグリズリなどによって乾式分級を行い、粒径が100mm以上の大塊S7と粒径が100mm未満の粒状物とに分離される。大塊S7は、その後、破砕などを行って再び前処理装置1あるいはドラム洗浄機2によって分級処理されるようにしてもよい。
ドラム洗浄機2は、前処理装置1によって分級された粒径が100mm未満の粒状物を湿潤解砕し、粒径が0.2mm以上と0.2mm未満との粒状物に湿式分級する。トロンメル3は、ドラム洗浄機2によって分級された0.2mm以上の粒状物に対してさらに、粒径が8mm以上と8mm未満との粒状物に湿式分級する。この粒径が8mm以上かつ100mm未満の粒状物は、清浄土壌S6としてコンテナC6に格納される。
スパイラル分級機4は、ドラム洗浄機2によって分級された粒径が0.2mm未満の粒状物およびトロンメル3によって分級された粒径が8mm未満の粒状物を湿式分級し、粒径が0.2mm以上の粒状物と粒径が0.2mm未満の粒状物とに分離する。脱泥スクリーン6は、スパイラル分級機4によって分級された粒径が0.2mm以上かつ8mm未満の粒状物に対し、この粒状物の表面の付着した重金属を含む泥を取り除く処理を行う。
水洗スクリーン7は、脱泥スクリーン6によって泥が除かれた粒径が0.2mm以上かつ8mm未満の粒状物を、粒径が0.2mm以上かつ1mm未満の粒状物と、粒径が1mm以上かつ4mm未満の粒状物と、粒径が4mm以上かつ8mm未満の粒状物とに湿式分級を行う。水洗スクリーン7によって分級された粒径が0.2mm以上かつ1mm未満の粒状物と、粒径が4mm以上かつ8mm未満の粒状物とは、それぞれ清浄土壌S2,S5としてコンテナC2,C5に格納される。
比重選別機8は、粒径が1mm以上かつ4mm未満の粒状物の中から、上述した粒径が約2mmの鉛玉を比重選別する。重金属汚染物としての鉛玉S3は、比重が約11以上であり、その他の粒状物は、比重が約2〜3程度であるため、比重選別機8は、この比重差を用いて、揺動水の中で分離し、選別する。この比重選別機8の詳細については後述する。この比重選別機8に選別された鉛玉S3は、コンテナC3の中に格納され、その他の粒径が1mm以上かつ4mm未満の粒状物は、清浄土壌S4としてコンテナC4に格納される。
フィルタープレス5は、スパイラル分級機4によって分級された粒径が0.2mm未満の粒状物を含む泥水に対して脱水処理を行い、重金属が濃縮されたケーキを生成する。このケーキは、汚染濃縮土壌S1としてコンテナC1に格納される。
この重金属汚染土壌処理システムでは、上述したように汚染濃縮土壌S1と、鉛玉S3と、その他の清浄土壌S2,S4〜S6とに分級するようにしているが、さらに基本的に洗浄水や濯ぎ水などの水のみを用いて湿式分級し、かつこの水を循環再利用するようにしている。
図2は、上述した重金属汚染土壌処理システムの水系を含めたシステム概要構成を示すブロック図である。まず、湿式分級を行う洗浄水系W1の処理系は、バッファ槽11,リパルプ槽12,ろ過水槽13,ろ過水ポンプ14,および貯水槽15を有する。
バッファ槽11から送出された洗浄水は、ドラム洗浄機2に供給され、前処理装置1から分級された粒径100mm未満の粒状物を洗浄し、この粒状物に付着した重金属を洗浄水中に含ませる。このドラム洗浄機2による洗浄後の洗浄水は、その後スパイラル分級機4に供給される。スパイラル分級機4は、この洗浄後の洗浄水を洗浄水として用い、粒径が8mm未満の粒状物を洗浄し、この粒状物に付着した重金属を含む洗浄水をバッファ槽11に戻す。このバッファ槽11に戻る洗浄水には、重金属を含むが、この重金属はスパイラル分級機4によって分級された粒径が0.2mm未満の粒状物に付着している。すなわち、重金属が多く付着する粒径0.2mm未満の粒状物を含む泥水が、洗浄水としてバッファ槽11に戻ることになる。ここで、この洗浄水は、バッファ槽11→ドラム洗浄機2→スパイラル分級機4→バッファ槽11を経由する循環系R1として循環再利用されるとともに、重金属が濃縮されることになる。
この循環系R1の洗浄水の一部は、リパルプ槽12に送られ、このリパルプ槽12は、重金属を多く含む粒径0.2mm未満の粒状物を含む洗浄水をフィルタープレス5に供給する。フィルタープレス5は、重金属を多く含む粒径0.2mm未満の粒状物をケーキ化して汚染濃縮土壌S1を生成するとともに、脱水された洗浄水は、その後、ろ過水槽13に供給され、ろ過水ポンプ14によってろ過された洗浄水である、ろ過水W3は、貯水槽15に貯えられる。なお、重金属を多く含む粒径0.2mm未満の粒状物を含む洗浄水をフィルタープレス5に供給する前に、リパルプ槽12において、洗浄水に、凝集剤、高分子凝集剤、中和剤などを用いた凝集中和を施してもよい。この場合、洗浄水となるろ過水の清浄状態維持、ろ過効率の向上、ケーキの脱水効率と脱水性の向上を図ることができる。
貯水槽15に貯えられたろ過水は、トロンメル3に供給され、粒径0.2mm以上8mm未満の粒状物の洗浄に用いられる。このトロンメル3での洗浄後の洗浄水は、スパイラル分級機4に供給され、スパイラル分級機4での洗浄に用いられ、その後上述した循環系R1の洗浄水と合流し、バッファ槽11に送られる。すなわち、ろ過水W3は、循環系R1と同様に、ろ過水槽13→ろ過水ポンプ14→貯水槽15→トロンメル3→スパイラル分級機4→バッファ槽11→リパルプ槽12→フィルタープレス5→ろ過水槽13を循環し、再利用される。なお、ろ過水W3と循環系R1の洗浄水とはスパイラル分級機4およびバッファ槽11で合流することになるが、それぞれ再利用されるので、新たな水の追加は少ない。また、ろ過水W3をトロンメル3に供給するのは、ろ過水W3が洗浄水系W1に比して重金属を含んだ粒状物が少ないため、ドラム洗浄機2が洗浄する粒状物よりも、このドラム洗浄機2によって、ある程度洗浄された粒状物を洗浄する方が好ましく、洗浄効率が向上するからである。
つぎに、濯ぎ水系W2について説明する。この濯ぎ水系では、分級された粒状物を濯ぎ、粒状物に付着している重金属を最終的に除こうとするものである。この濯ぎ水系W2では、凝集中和槽21、シックナー22、および貯水槽23を有する。
濯ぎ水は、貯水槽23からトロンメル3、水洗スクリーン7、および比重選別機8に供給される。トロンメル3に供給された濯ぎ水は、洗浄後の粒状物を濯ぎ、その後この濯ぎ水は、脱泥スクリーン6に供給される。脱泥スクリーン6は、スパイラル分級機4によって分級された粒径0.2mm以上かつ8mm未満の粒状物に付着した重金属を含む微細な粒状物(泥)を洗い流し、この泥を含む濯ぎ水を洗浄水としてバッファ槽11に送出する。このバッファ槽11に送出された濯ぎ水は、その後洗浄水として用いられる。
一方、水洗スクリーン7および比重選別機8に供給された濯ぎ水は、それぞれ粒状物を濯いで、この粒状物に付着した重金属を濯ぎ水に含ませて凝集中和槽21に戻される。凝集中和槽21では、戻った濯ぎ水に凝集剤、高分子凝集剤、および水酸化物などの中和剤を投入して凝集中和を行い、これら凝集剤、高分子凝集剤および中和剤が混在した濯ぎ水をシックナー22に送出する。この凝集中和時に、さらに重金属捕集剤を添加してもよい。シックナー22では、凝集剤、高分子凝集剤によって重金属を含む凝集物を沈殿によって取り除き、中和された濯ぎ水を貯水槽23に送出する。シックナー22によって取り除かれた凝集物は、リパルプ槽12に送られ、その後フィルタープレス5によって汚染濃縮土壌S1となる。一方、中和された濯ぎ水は、再びトロンメル3、水洗スクリーン7および比重選別機8に供給され、循環再利用される。したがって、この濯ぎ水も、洗浄水と同様に、新たな濯ぎ水としての水の追加を少なくすることができ、やや閉じた水系を形成している。ここで、濯ぎ水を、水洗スクリーン7および比重選別機8で使用した後、凝集中和槽21に戻す前に、濯ぎ水中に混入した−0.2mm微細粒分を、自然沈降によって分離させてもよい。すなわち、凝集中和槽21の前段にカロコーンと呼ばれる微細粒分の自然沈降槽をさらに設けても良い。このカロコーンの−0.2mm微細粒の沈降物は、フィルタープレス5に送出され、汚染濃縮土壌C1として分離してもよいし、産物としてカロコーンから抜き出し、清浄土壌か汚染濃縮土壌かを分析評価し、この分析評価結果によって、産物として処理するようにしてもよい。
なお、上述した実施の形態1では、脱泥スクリーン6を設けて、重金属汚染物を確実に取り除いているが、重金属汚染状態によっては、設けなくてもよい。また、上述した実施の形態1では、凝集中和槽21を設けているが、重金属汚染状況によっては、凝集中和槽21を設けず、シックナー22を自然沈殿槽として構成してもよい。この場合、このシステム全体が全く薬液を用いず、水のみによって重金属汚染処理を行うことができる。
この実施の形態1では、ドラム洗浄機2、トロンメル3、スパイラル分級機4、および水洗スクリーン7などの湿式分級機を用いて汚染土壌Sを分級し、重金属が多く付着する粒径0.2mm未満の粒状物をケーキ化した汚染濃縮土壌S1を得るとともに、比重選別機8を用いて粒径2mm程度の鉛玉S3を選別分離することができる。この湿式分級の際に用いる洗浄水および濯ぎ水は循環再利用され、閉じた水系を形成することによって、システム全体が用いる水の補充量を少なくすることができる。しかも、この実施の形態1では、汚染濃縮土壌S1、鉛玉S3、および清浄土壌S2,S4〜S6を基本的に水のみを用いて得ることができる。
(実施の形態2)
つぎに、この発明の実施の形態2について説明する。上述した実施の形態1では、汚染濃縮土壌S1、鉛玉S3、および清浄土壌S2,S4〜S6を分離して得ようとするものであったが、この実施の形態2では、鉛玉S3が最も汚染物として重要であり、この鉛玉S3を優先して取り除くようにしている。
つぎに、この発明の実施の形態2について説明する。上述した実施の形態1では、汚染濃縮土壌S1、鉛玉S3、および清浄土壌S2,S4〜S6を分離して得ようとするものであったが、この実施の形態2では、鉛玉S3が最も汚染物として重要であり、この鉛玉S3を優先して取り除くようにしている。
図3は、この発明の実施の形態2にかかる重金属汚染土壌処理システムの概要構成を示すブロック図である。図3に示すように、この重金属汚染土壌処理システムは、ドラム洗浄機2の後段に比重選別機8を設けている。比重選別機8は、ドラム洗浄機2によって分級された粒径0.2mm以上100mm未満の粒状物の中から、比重の大きい鉛玉S3を選別し、コンテナC3に格納し、その他の粒状物を清浄土壌S11としてコンテナC11に格納している。
この実施の形態2では、比重選別機8を用いて最も大きな重金属汚染物である鉛玉S3を簡易かつ短時間に取り出すことができる。なお、比重選別機8によって選別された鉛玉S3以外の粒状物は、汚染状態が低い場合、清浄土壌S11として分離することができる。
なお、この実施の形態2では、鉛玉S3のみを効率よく取り出すシステムであったが、これに限らず、比重選別機8によって鉛玉S3が取り除かれた粒状物に対して上述したトロンメル3以降の処理を行わせ、ドラム洗浄機2によって分級された粒径0.2mm未満の粒状物に対してもスパイラル分級機4以降の処理を行わせるようにしてもよい。すなわち、図2に示す重金属汚染土壌処理システムにおいて、比重選別機8をドラム洗浄機2の直後に設けるようにしてもよい。この場合、汚染濃縮土壌S1や、汚染度が低い清浄土壌S2,S4〜S6を得ることができる。なお、この場合、比重選別機8の設置場所は、湿式分級を行っているドラム洗浄機2の後段から水洗スクリーン7の前段までであればよい。
(実施の形態3)
つぎに、この発明の実施の形態3について説明する。上述した実施の形態1に示した比重選別機8は、鉛玉S3が選別できればよく、その構成については言及しなかったが、この実施の形態3では、鉛玉S3の比重選別処理に伴う汚染の拡大を抑止するとともに、簡易な比重選別処理ができるようにしている。
つぎに、この発明の実施の形態3について説明する。上述した実施の形態1に示した比重選別機8は、鉛玉S3が選別できればよく、その構成については言及しなかったが、この実施の形態3では、鉛玉S3の比重選別処理に伴う汚染の拡大を抑止するとともに、簡易な比重選別処理ができるようにしている。
図4は、この発明の実施の形態3である比重選別機8の詳細構成を示す断面図である。図4において、この比重選別機8は、槽30の中に揺動水W10が満たされ、その略中央部に槽30を上下に分離する透過網31が設けられ、この透過網31の上部に一定の粒径を持ったアルミナ玉である中間粒状物37が敷き詰められる。また、透過網31の下部の揺動水W10内に、揺動水W10内を上下に揺動する揺動部36を有する。この揺動部36は、上に凸の形状をもつ板状部材からなり、図示しない揺動駆動部および揺動制御部によって揺動される。
この状態で、揺動部36が所定の周期と振幅で上下動し、槽30の上部から鉛玉S3を含んだ砂礫35などの粒状物が流入される。この粒状物は、たとえば水洗スクリーン7によって分級された粒径1mm以上かつ4mm未満の粒状物である。この場合、中間粒状物37の粒径は6mmであり、透過網31の開口径は4mmであり、鉛玉S3の粒径は2mmである。また、砂礫35の比重は2〜3程度であり、中間粒状物37の比重は3.9であり、鉛玉S3の比重は11程度である。
槽30の上部から流入された粒状物は、中間粒状物37の上部に巻かれ、揺動水W10の揺動に伴って上下動をするが、比重が大きい鉛玉S3の落下速度は大きく、比重が小さい砂礫35の落下速度は小さい。このため、鉛玉S3は揺動水W10の下方に集まり、砂礫35は揺動水W10の上方に集まる。ここで、中間粒状物37は、揺動水W10の揺動に伴って上下動するが、比重が鉛玉S3と砂礫35との中間の値であるため、揺動水W10の中間位置に集まる。この結果、中間粒状物37は、透過網31の上部の揺動水W10内において中間層32を形成し、中間層32の下層に鉛玉S3からなる下位層34が形成されるとともに、中間層32の上層に砂礫35からなる上位層33が形成される。下位層34を形成する鉛玉S3は、中間層32の上部において揺動水W10の揺動に伴って砂礫35の中を落下し、中間層32の上下動に伴う間隙を通って下位層34に達する。なお、揺動水W10の揺動周期において停止する期間が設けられ、この停止期間では、上述した中間層32が上位層33と下位層34とが混じり合うのを防止する壁として機能する。
下位層34に達した鉛玉S3は、中間層32と透過網31との間に挟まれるが、透過網31の開口径が4mmであるため、2mmの鉛玉S3は、透過網31を透過し、透過網31の下部の揺動水W10中に落下する。なお、中間粒状物37の粒径は、6mmであるため、透過網31を透過しない。また、砂礫35は、粒径にかかわらず、中間層32の下部に到達することがないため、透過網31を透過しない。この落下した鉛玉S3は、槽30の下部に設けられた取出部38の開閉によって収納袋39内にまとめて取り出すことができる。
槽30の上縁部の一端には、他端よりも低く、この一端の外部にチャンバ40が設けられる。チャンバ40は、揺動水40の揺動によって溢れた砂礫と揺動水とを受け、砂礫と揺動水とを分離する。チャンバ40は、下に凸の形状をなし、上部は網42に覆われている。また、チャンバ40の中央には、槽30に近い領域と遠い領域とを分離する仕切り板41が設けられる。
槽30の上縁部の一端から溢れた砂礫と揺動水とは、チャンバ40の網42上であって槽30に近い領域に撒かれ、網42が傾斜していることから、砂礫はそのまま槽30に遠い領域の網42上に移動する。一方、網42を透過した揺動水は、チャンバ40の下部に設けられた開口43から取り出され、槽30の揺動水として供給され、循環再利用される。
一方、槽30に遠い領域の網42上に達した砂礫は、この上部に配置されたノズルから撒かれる濯ぎ水によって濯がれ、その後コンテナC4内に粒径1mm以上4mm未満の粒状物である清浄土壌S4として格納される。濯ぎ水は、チャンバ40の下部に設けられた開口44から取り出され、その後凝集中和槽21に供給され、濯ぎ水として循環再利用されるとともに、重金属汚染物が凝集物として回収される。
ここで、この比重選別機8では、中間粒状物37を設け、しかも透過網31を用いて鉛玉S3を取り出しているので、砂礫35が混じらない鉛玉S3だけを迅速かつ確実に選別することができる。また、鉛玉S3が砂礫35との摩耗によって鉛片が生じても、この鉛片の比重が大きいため、砂礫35に混じることがなく、清浄土壌S4を確実に得ることができる。さらに、砂礫35と鉛玉S3との直接摩耗の時間が少ないことから、鉛イオンが析出することが少なく、揺動水W10が重金属に汚れにくくなるため、揺動水W10の循環再利用が実現できる。
なお、上述した中間粒状物37は、粒径6mmで比重3.9のアルミナ玉を用いたが、さらに異なる比重をもつ中間粒状物を混在させ、複数の中間層32を形成するようにしてもよい。この中間粒状物としては、たとえば比重7.9のステンレス玉を用いることが好ましい。なお、中間粒状物の粒径は、鉛玉よりも大きいことが望ましい。
また、上述した実施の形態1〜3では、いずれも鉛玉S3を例にとって説明したが、鉛玉S3に限らず、重金属であってほぼ一定粒径をもつものであればよい。
1 前処理装置
2 ドラム洗浄機
3 トロンメル
4 スパイラル分級機
5 フィルタープレス
6 脱泥スクリーン
7 水洗スクリーン
8 比重選別機
11 バッファ槽
12 リパルプ槽
13 ろ過水槽
14 ろ過水ポンプ
15,23 貯水槽
21 凝集中和槽
22 シックナー
30 槽
31 透過網
32 中間層
33 上位層
34 下位層
35 砂礫
36 揺動部
37 中間粒状物
38 取出部
39 収納袋
40 チャンバ
41 仕切り板
42 網
43,44 開口
S 汚染土壌
S1 汚染濃縮土壌
S2,S4〜S6,S11 清浄土壌
S3 鉛玉
S7 大塊
C1〜C6,C11 コンテナ
W1 洗浄水系
W2 濯ぎ水系
W3 ろ過水
W10 揺動水
R1 循環系
2 ドラム洗浄機
3 トロンメル
4 スパイラル分級機
5 フィルタープレス
6 脱泥スクリーン
7 水洗スクリーン
8 比重選別機
11 バッファ槽
12 リパルプ槽
13 ろ過水槽
14 ろ過水ポンプ
15,23 貯水槽
21 凝集中和槽
22 シックナー
30 槽
31 透過網
32 中間層
33 上位層
34 下位層
35 砂礫
36 揺動部
37 中間粒状物
38 取出部
39 収納袋
40 チャンバ
41 仕切り板
42 網
43,44 開口
S 汚染土壌
S1 汚染濃縮土壌
S2,S4〜S6,S11 清浄土壌
S3 鉛玉
S7 大塊
C1〜C6,C11 コンテナ
W1 洗浄水系
W2 濯ぎ水系
W3 ろ過水
W10 揺動水
R1 循環系
Claims (18)
- 湿式分級を用いて重金属汚染土壌から所定粒径以下の濃縮汚染土壌と所定粒径を越えた清浄土壌とを得る重金属汚染土壌処理システムにおいて、
洗浄水を用いて前記重金属汚染土壌の粒径に応じた湿式分級を行う1以上の湿式分級装置と、
前記1以上の湿式分級装置に用いられる洗浄水を循環させ、前記湿式分級装置に該洗浄水を供給し、該洗浄水を繰り返し使用する洗浄水循環装置と、
前記洗浄水循環装置によって循環され、前記所定粒径以下の粒状物と洗浄水とを含む循環流体から前記洗浄水を脱水し、前記所定粒径以下の粒状物を前記濃縮汚染土壌として得るとともに、脱水された前記洗浄水を前記湿式分級装置側に戻す分離装置と、
を備えたことを特徴とする重金属汚染土壌処理システム。 - 前記分離装置によって脱水された前記洗浄水は、粒径が小さい範囲の湿式分級を行う前記湿式分級装置に戻されることを特徴とする請求項1に記載の重金属汚染土壌処理システム。
- 前記湿式分級装置によって分級された粒径物を濯ぐ濯ぎ水を前記湿式分級装置に供給するとともに、濯ぎ後の濯ぎ水を繰り返し使用する濯ぎ水循環装置を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の重金属汚染土壌処理システム。
- 前記濯ぎ水循環装置は、濯ぎ後の濯ぎ水に含まれる重金属を凝集・中和して沈殿させ、この沈殿物を前記分離装置に送出することを特徴とする請求項3に記載の重金属汚染土壌処理システム。
- 前記濯ぎ後の濯ぎ水を洗浄水として用い、洗浄後の洗浄水を前記洗浄水循環装置に送出する脱泥装置を備えたことを特徴とする請求項3または4に記載の重金属汚染土壌処理システム。
- 前記重金属汚染土壌は、ほぼ一定粒径の重金属粒状物を含み、
前記湿式分級装置によって分級され、前記重金属粒状物を含む粒径範囲の粒状物の中から、該重金属粒状物を比重によって選別する比重選別機を備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の重金属汚染土壌処理システム。 - ほぼ一定粒径の重金属粒状物を含む重金属汚染土壌から該重金属粒状物を取り出す重金属汚染土壌処理システムにおいて、
前記重金属汚染土壌に対して少なくとも前記ほぼ一定粒径を含む範囲の粒状物を湿式分級する湿式分級装置と、
前記湿式分級装置によって分級された前記ほぼ一定粒径を含む範囲の粒状物の中から、前記重金属粒状物を比重によって選別する比重選別機と、
を備えたことを特徴とする重金属汚染土壌処理システム。 - 前記重金属粒状物は、鉛玉であることを特徴とする請求項6または7に記載の重金属汚染土壌処理システム。
- 前記湿式分級装置による分級処理前に、前記重金属汚染土壌を乾式分級する乾式分級装置を備え、該乾式分級装置によって分級された小さい粒径を有する重金属汚染土壌を前記湿式分級装置に送出することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の重金属汚染土壌処理システム。
- 湿式分級を用いて重金属汚染土壌から所定粒径以下の濃縮汚染土壌と所定粒径を越えた清浄土壌とを得る重金属汚染土壌処理方法において、
洗浄水を用いて前記重金属汚染土壌の粒径に応じた湿式分級を行う湿式分級工程と、
前記湿式分級工程に用いられる洗浄水を循環させ、前記湿式分級の処理に該洗浄水を供給し、該洗浄水を繰り返し使用する洗浄水循環工程と、
前記洗浄水循環工程によって循環され、前記所定粒径以下の粒状物と洗浄水とを含む循環流体から前記洗浄水を脱水し、前記所定粒径以下の粒状物を前記濃縮汚染土壌として得るとともに、脱水された前記洗浄水を前記湿式分級の処理側に戻す分離工程と、
を含むことを特徴とする重金属汚染土壌処理方法。 - 前記分離工程によって脱水された前記洗浄水は、粒径が小さい範囲の湿式分級を行う前記湿式分級工程に戻されることを特徴とする請求項10に記載の重金属汚染土壌処理方法。
- 前記湿式分級工程によって分級された粒径物を濯ぐ濯ぎ水を前記湿式分級工程に供給するとともに、濯ぎ後の濯ぎ水を繰り返し使用する濯ぎ水循環工程を含むことを特徴とする請求項10または11に記載の重金属汚染土壌処理方法。
- 前記濯ぎ水循環工程は、濯ぎ後の濯ぎ水に含まれる重金属を凝集・中和して沈殿させ、この沈殿物を前記分離工程に送出することを特徴とする請求項12に記載の重金属汚染土壌処理方法。
- 前記濯ぎ後の濯ぎ水を洗浄水として用い、洗浄後の洗浄水を前記洗浄水循環工程に送出する脱泥工程を含むことを特徴とする請求項12または13に記載の重金属汚染土壌処理方法。
- 前記重金属汚染土壌は、ほぼ一定粒径の重金属粒状物を含み、
前記湿式分級工程によって分級され、前記重金属粒状物を含む粒径範囲の粒状物の中から、該重金属粒状物を比重によって選別する比重選別工程を含むことを特徴とする請求項10〜14のいずれか一つに記載の重金属汚染土壌処理方法。 - ほぼ一定粒径の重金属粒状物を含む重金属汚染土壌から該重金属粒状物を取り出す重金属汚染土壌処理方法において、
前記重金属汚染土壌に対して少なくとも前記ほぼ一定粒径を含む範囲の粒状物を湿式分級する湿式分級工程と、
前記湿式分級工程によって分級された前記ほぼ一定粒径を含む範囲の粒状物の中から、前記重金属粒状物を比重によって選別する比重選別工程と、
を含むことを特徴とする重金属汚染土壌処理方法。 - 前記重金属粒状物は、鉛玉であることを特徴とする請求項15または16に記載の重金属汚染土壌処理方法。
- 前記湿式分級工程による分級処理前に、前記重金属汚染土壌を乾式分級する乾式分級工程を含み、該乾式分級工程によって分級された小さい粒径を有する重金属汚染土壌を前記湿式分級工程に送出することを特徴とする請求項10〜17のいずれか一つに記載の重金属汚染土壌処理方法。
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