JP2008080181A - 土壌洗浄方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】すすぎ処理の消費水量を減少させることができるとともに、装置を小型化できる土壌洗浄方法及び装置を提供する。
【解決手段】土壌洗浄装置１０は、汚染された汚染土壌に洗浄液を混合する混合装置１６と、混合物を篩３０で粗粒土壌と細粒土壌に分級するとともに、篩３０の上の粗粒土壌に放水手段で間欠的に放水することによってすすぎ処理する分級・すすぎ装置１８と、を備える
【選択図】 図１

Description

本発明は土壌洗浄方法及び装置に係り、特に重金属で汚染された土壌を洗浄して無害化する土壌洗浄方法及び装置に関する。

重金属で汚染された汚染土壌を浄化する方法として、湿式分級方法が知られている。この方法では、まず、汚染土壌に洗浄液を混合してスラリを形成し、このスラリを粗粒分と細粒分に分級した後、重金属が多量に付着した細粒分を産業廃棄物として処理する一方で、重金属の付着が少ない粗粒分をすすぎ処理し、埋め戻している（たとえば特許文献１参照）。

特許文献２には、汚染土壌や洗浄液等に無機塩を添加する湿式分級方法が記載されている。この方法によれば、土壌に付着した重金属を効率よく溶出させることができ、分級後の粗粒土壌から重金属が溶出することを抑制することができる。
特開２０００−１５７９６４号公報 特開２００５−１６１２２６号公報

しかしながら、従来の湿式分級方法は、分級後のすすぎ処理において給水と脱水を繰り返すため、大量の水が必要になるという問題があった。また、従来は、大型のすすぎ処理装置が必要であり、装置全体が大型化するという問題もあった。

本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、すすぎ処理の消費水量を減少させることができるとともに、装置を小型化できる土壌洗浄方法及び装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、汚染された汚染土壌に洗浄液を混合する混合処理を行い、該混合処理によって得られた混合物を篩によって粗粒土壌と細粒土壌とに分級処理し、該分級処理によって得られた前記粗粒土壌をすすぎ処理することによって洗浄土壌を得る土壌洗浄方法において、前記篩の上の粗粒土壌に複数回の放水を行うことによって、前記分級処理と前記すすぎ処理とを同時に行うことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、篩で分級処理を行うと同時に、篩の上から放水を行って粗粒土壌のすすぎ処理を行うので、すすぎ処理装置を別途設ける必要がなく、装置全体を小型化することができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、篩の上の粗粒土壌に放水するので、粗粒土壌と水との接触効率が良く、通常のすすぎ処理よりも消費水量を大幅に減少させることができる。

さらに、請求項１に記載の発明によれば、篩の上の粗粒土壌に放水するので、篩によって粗粒土壌の脱水を行うことができ、処理効率を向上させることができる。

請求項２に記載の発明は請求項１の発明において、前記複数回の放水はそれぞれ、含水率が３０％以上６０％以下の前記粗粒土壌に対して行うことを特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、含水率が３０％以上６０％以下の粗粒土壌に対して放水を行うので、粗粒土壌に付着した汚染物質（重金属等）の除去を迅速且つ効率よく行うことができる。

請求項３に記載の発明は請求項１又は２の発明において、前記放水の前に前記篩の上の粗粒土壌を均す均し処理を行うことを特徴とする。請求項３に記載の発明によれば、粗粒土壌を均して塊を無くした後に放水を行うので、粗粒土壌の内部に水を確実に供給してすすぎ処理することができ、汚染物の除去効率を高めることができる。

請求項４に記載の発明は前記目的を達成するために、土壌洗浄装置において、汚染された汚染土壌に洗浄液を混合する混合装置と、該混合装置で得られた混合物を篩で粗粒土壌と細粒土壌に分級するとともに、前記篩の上の粗粒土壌に放水手段で複数回放水することによってすすぎ処理する分級・すすぎ装置と、を備えたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、篩で分級処理を行うと同時に、篩の上から放水して粗粒土壌のすすぎ処理を行うことができる。したがって、請求項４の発明によれば、専用のすすぎ処理装置を別途設ける必要がなく、装置全体を小型化することができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、篩の上の粗粒土壌に放水するので、粗粒土壌と水との接触効率が良く、通常のすすぎ処理よりも消費水量を大幅に減少させることができる。

さらに、請求項４に記載の発明によれば、篩の上の粗粒土壌に放水するので、篩によって粗粒土壌の脱水を行うことができ、処理効率を向上させることができる。

請求項５に記載の発明は請求項４の発明において、前記篩が傾斜して配置され且つ振動するように構成されるとともに、前記放水手段は、前記篩の傾斜方向に間隔をあけて複数配置されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、篩が傾斜して配置され且つ振動するように構成されるので、篩の上の粗粒土壌は自動的に搬送される。また、複数の放水手段が篩の傾斜方向に間隔をあけて設けられるので、粗粒土壌には間欠的に放水が行われる。したがって、請求項５の発明によれば、粗粒土壌は、自動搬送されながら、放水手段の位置で間欠的に給水され、さらに放水手段同士の間で脱水される。よって、粗粒土壌への給水と脱水が繰り返し行われるので、自動的にすすぎ処理を行うことができる。

請求項６に記載の発明は請求項５の発明において、前記複数の放水手段はそれぞれ含水率が３０％以上６０％以下になった前記粗粒土壌に対して放水を行うことを特徴とする。請求項６に記載の発明によれば、含水率が３０％以上６０％以下の粗粒土壌に放水を行うので、すすぎ処理における汚染物質（重金属等）の除去効率を高めることができる。

請求項７に記載の発明は請求項５又は６の発明において、前記篩の上には、該篩から所定の間隔をあけて且つ前記篩の幅方向に配置された板部材が設けられ、該板部材によって前記放水前の粗粒土壌が均し処理されることを特徴とする。請求項７に記載の発明によれば、粗粒土壌を均して大きな塊を無くしてから放水を行うので、粗粒土壌の内部にも確実に給水することができ、汚染物（（重金属等）の除去効率を高めることができる。

本発明によれば、篩で分級処理を行うと同時に、篩の上から放水して土壌のすすぎ処理を行うので、専用のすすぎ処理装置を別途設ける必要がなく、装置全体を小型化できるとともに、すすぎ処理の消費水量を大幅に削減することができる。

以下添付図面に従って本発明に係る土壌洗浄方法及び装置の好ましい実施形態について説明する。

図１は、本発明に係る土壌洗浄装置の構成を模式的に示すブロック図である。同図に示すように、土壌洗浄装置１０は主として、土壌分級装置１２、洗浄液添加装置１４、混合装置１６、分級・すすぎ装置１８、凝集沈殿装置２０、水処理装置２２で構成される。

土壌分級装置１２には、掘削された汚染土壌が投入され、この汚染土壌が分級される。この土壌分級装置１２は、たとえば所定粒径（たとえば約５ｍｍ）以下の洗浄対象土壌と、所定粒径以上の非洗浄対象土壌とに分けるように構成される。非洗浄対象土壌は、後述する洗浄後の細粒土壌とともに埋め戻し処理され、洗浄対象土壌は、混合装置１６に送られる。なお、土壌分級装置１２は必要に応じて設ければよく、掘削した汚染土壌を全て洗浄する場合には設けない態様も可能である。

洗浄液添加装置１４は、洗浄液に水を混合することによって所定濃度の洗浄液を調製し、調製した洗浄液を混合装置１６に添加する装置である。洗浄液は、汚染土壌に含まれる汚染物質（重金属等の除去対象物質）に応じて選択され、たとえば、汚染物質が六価クロムである場合には炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２−）を含有する薬剤（炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム）等が使用される。この場合、汚染土壌の粘度成分の分散、凝集を促すために、洗浄液にカチオン（ナトリウムイオン等）を添加し、懸濁状態の制御を行うようにしてもよい。また、洗浄液の濃度は、汚染土壌の汚染程度によって設定され、たとえば０．１〜５ｍｇ／Ｌの範囲に設定される。なお、汚染物質がフッ素のように土壌の粘度鉱物に直接結合して難溶解性の形態をとる場合には、低濃度の硫酸若しくは水酸化ナトリウムを使用することによって、結合しているフッ素若しくは粘度鉱物構成成分（アルミニウム、鉄、カルシウム等）と合わせて溶解させるとよい。

混合装置１６には、上記の土壌分級装置１２で分級した洗浄対象土壌と、洗浄液添加装置１４で調製された洗浄液が供給される。この混合装置１６は、洗浄対象土壌と洗浄液とを連続して混合することによってスラリを形成して吐出する装置であり、たとえば連続ミキサー等が用いられる。土壌と洗浄液は低液固比で混合することが好ましく、これによって土壌の粒子同士の摩擦が発生して洗浄効果が促進される。その効果を促進するためには、混合の速度は遅くすることが好ましい。なお、液固比は湿潤重量比で１〜２が好ましい。

混合装置１６によって混合された土壌と洗浄液とのスラリは、分級・すすぎ装置１８に供給される。図２は、分級・すすぎ装置１８の構成を示す平面図であり、図３はその側面図である。

これらの図に示すように、分級・すすぎ装置１８は主として、分級及び脱水を行うための篩３０と、放水手段である送水管３２及びノズル３４とによって構成される。篩３０は、分級粒径（たとえば７５μｍ）に応じた篩目を有し、若干傾斜して配置されるとともに、不図示の振動モータに接続されて上下に振動するようになっている。篩３０の上側の端部（図２、図３の左端部）にはスラリの投入口（不図示）が設けられ、篩３０の下側の端部（図２、図３の右端部）には、洗浄土壌の回収装置３８が設けられる。したがって、篩３０の上側の端部に投入されたスラリは、篩３０が振動することによって、篩目よりも小さい細粒土壌及び水が篩３０の下に落下する一方で、篩目よりも大きい粗粒土壌が篩３０の上を転がって篩３０の下側の端部から回収される。

篩３０の上方には、放水手段として送水管３２及びノズル３４が設けられる。送水管３２は、篩３０の幅方向に沿って配置されており、不図示の水供給源に接続される。ノズル３４は、送水管３２に一定の間隔で配置されており、篩３０の上の粗粒土壌に対して幅方向に均等に放水できるようになっている。したがって、篩３０の上の粗粒土壌は、ノズル３４から放水された水と接触し、粗粒土壌の含水率が高められる。

送水管３２とノズル３４から成る放水手段は、組成土壌の進行方向（図２、図３の左右方向）において所定の間隔をもって配置される。したがって、放水手段同士の間では、粗粒土壌から水分が篩３０の下に落下し、粗粒土壌が脱水される。ここで、放水手段によって放水される範囲を給水ゾーンと称し、放水ゾーン同士の間の範囲を脱水ゾーンと称す。篩３０の上の粗粒土壌は、給水ゾーンと放水ゾーンを交互に通過し、給水ゾーンで粗粒土壌に付着した液体中の汚染物質の濃度が薄まり、放水ゾーンでその液体が脱水され、これを繰り返すことによって粗粒土壌に付着した汚染物質が徐々に除去される。すなわち、粗粒土壌のすすぎ処理が行われる。

各放水手段の位置は、給水ゾーン直前での粗粒土壌の含水率が３０％以上６０％以下、好ましくは、３０％以上４５％以下となる位置に配置される。具体的な配置としては、放水手段同士の間隔（すなわち図３のＬ）が０．２ｍ以上２ｍ以下に設定され、好ましくは、０．５ｍ以上１ｍ以下に設定される。なお、粗粒土壌の進行速度にも依るが、数秒から３０秒程度で粗粒土壌が脱水ゾーンを通過するように構成するとよい。含水率や間隔Ｌを上記の範囲に設定することによって、脱水を十分に行いつつ、すすぎ処理を迅速に行うことができる。すなわち、含水率が上記の範囲よりも大きい場合（又は、間隔Ｌが上記の範囲よりも小さい場合）は、脱水が不十分な粗粒土壌に放水することになり、すすぎ効率が低下するという問題が生じる。また、脱水率が上記の範囲よりも小さい場合には（又は間隔Ｌが上記の範囲よりも大きい場合）は、脱水処理に時間（距離）が必要になり、すすぎ効率がかえって低下するという問題が生じる。よって、含水率や間隔Ｌを上記の範囲に設定することによって、すすぎ効率を高めることができる。

放水手段から放水する液体は、清浄水（水道水や再生水）が一般に用いられるが、固液分離性や分級性を向上（制御）させるために、塩化ナトリウム等の無機塩を溶解した液体を放水するようにしてもよい。

篩３０の上方には、均し板３６が設けられる。均し板３６はそれぞれ、粗粒土壌の進行方向において各放水手段の上流側に設けられる。また、均し板３６は、篩３０の幅と同じ幅寸法に形成され、且つ、その下端が篩３０から一定の間隔で配置される。さらに、均し板３６は、篩３０の枠に取り付けられており、篩３０と一緒に振動し、篩３０との間隔が変わらないように構成される。上記の如く構成された均し板３６によって、篩３０の上の粗粒土壌が均される。すなわち、粗粒土壌に大きな塊があった場合や粗粒土壌が部分的に盛り上がっている場合には、均し板３６によって粗粒土壌の厚みが均一になるように均される。このように均した後の粗粒土壌に放水を行うことによって、粗粒土壌全体に均等に水が接触され、すすぎ効率を高めることができる。

なお、均し板３６は、粗粒土壌の進行方向の下流側になるほど、篩３０との間隔が小さくなるように配置してもよい。また、均し板３６は、全ての放水手段の上流側に設けることが好ましいが、これに限定するものではなく、たとえば最も上流側の放水手段に対してのみ設けてもよい。さらに、土壌の性質によっては均し板３６を設けない態様も可能である。

上記の如く構成された分級・すすぎ装置１８では、汚染土壌を含むスラリが篩３０の上に投入されて篩３０の上を自動的に搬送される際に、細粒土壌及び水が篩３０の下に落下して分級処理が行われる一方で、粗粒土壌が篩３０の上を自動的に搬送されて給水ゾーンと脱水ゾーンを交互に通過し、すすぎ処理が行われる。これにより、粗粒土壌は付着した汚染物質が除去され、洗浄土壌が得られる。洗浄土壌は、含水率を調節した後、上述した非洗浄土壌とともに、埋め戻し処理される
一方、図１の分級・すすぎ装置１８で分級された細粒土壌及び水は、凝集沈殿装置２０に送られる。凝集沈殿装置２０は、図４に示すように貯留槽４０を有し、この貯留槽４０で土壌を貯留して液固比３〜５程度を保ちながら、貯留槽４０の下部で緩速拡販を行う。これにより、比重の軽い成分が水中に分散する一方で、貯留槽４０の下部に重い成分が沈殿する。沈殿物は貯留槽４０から取り出した後に脱水し、脱水ケーキとして産業廃棄物処理される。また、軽い成分が分散した液は、オーバーフローにより、若しくはポンプで吸い上げることにより回収され、図１の水処理装置２２に送られる。

水処理装置２２では、重金属と水との分離が行われる。分離された水は、必要に応じて洗浄液添加装置１４や分級・すすぎ装置１８の放水手段に送られて再利用される。

次に上記の如く構成された土壌洗浄装置１０の作用について説明する。

上述したように、分級・すすぎ装置１８は、篩３０の上に複数の放水手段を有し、この複数の放水手段で篩３０の上の粗粒土壌に放水を行っている。したがって、土壌のスラリは、篩３０によって粗粒土壌と細粒土壌とに分級されるとともに、分級された粗粒土壌が放水手段による給水と篩３０による脱水が交互に行われてすすぎ処理される。すなわち、本実施の形態によれば、分級・すすぎ装置１８によって、粗粒土壌の分級処理とすすぎ処理とが同時に行われる。したがって、本実施の形態によれば、従来のように分級装置とすすぎ処理装置とを別々に設ける場合に比べて、装置全体を小型化することができる。

また、本実施の形態では、篩３０の上の粗粒土壌に放水して給水を行うので、少ない給水量であっても粗粒土壌の表面全体に水を接触させることができる。したがって、すすぎ処理における消費水量を大幅に削減することができる。

さらに、本実施の形態によれば、複数の放水手段を設けて複数回の放水を粗粒土壌に行うようにしたので、高いすすぎ効果を得ることができる。図６は、放水回数とすすぎ効果との関係を求めた試験の結果を示している。同図に示すように、２０ｍＬの放水を五回行った場合は、１００ｍＬの放水を一回だけ行った場合よりも、粗粒土壌に付着した水のフッ素濃度が低くなっており、高いすすぎ効果が得られている。したがって、本実施の形態のように複数回の放水を行うことによって、より少ない水量で高いすすぎ効果を得ることができる。

また、本実施の形態は、篩３０の上に均し板３６を設けて篩３０の上の粗粒土壌を均等な厚みに均したので、粗粒土壌の表面に均等に水を接触させることができ、すすぎ処理における汚染物質の除去効率を高めることができる。

なお、上述した実施形態では、二個の放水手段を設けたが、放水手段の数はこれに限定するものではなく、三個以上であってもよい。放水手段の数が多いほどすすぎ処理による汚染物質の除去効果を高めることができる。

また、上述した実施形態は、一個の篩３０で分級・すすぎ処理を行う例で説明したが、複数個の篩３０によって分級・すすぎ処理を行うようにしてもよい。たとえば、図５に示すように二個の篩３０、３０によって連続して分級・すすぎ処理を行うようにしてもよい。その際、各篩３０は、異なる篩目のものを使用することができ、たとえば下流側ほど篩目の小さい篩３０を用いることによって分級処理の効率を高めることができる。

また、上述した実施形態の分級・すすぎ装置１８は、連続的に処理を行う装置構成の例で示したが、これに限定するものではなく、バッチ式に処理を行うようにしてもよい。その場合、振動する篩３０の上の粗粒土壌に対して、一個の放水手段から間欠的に放水を行ってすすぎ処理を行うようにしてもよい。

さらに、上述した実施形態は、分級・すすぎ装置１８において、細粒土壌と粗粒土壌の二種類のみに分級したが、これに限定するものではなく、粗粒土壌をさらに複数に分級し、粒径を揃えてからすすぎ処理するようにしてもよい。たとえば、土壌のスラリを粒径７５μｍ未満の細粒土壌と粒径７５μｍ以上の粗粒土壌とに分級し、この粗粒土壌をさらに粒径１〜５ｍｍの大粗粒土壌、粒径０．５〜１ｍｍの中粗粒土壌、粒径０．０７５〜０．５μｍの小粗粒土壌に分級する。そして、分級された土壌ごとに複数回の放水を行ってすすぎ処理する。このように粒径を揃えてから放水を行うことによって、脱水効率を高めることができる。

本発明の土壌洗浄装置の構成を模式的に示すブロック図 分級・すすぎ装置を示す平面図 図２の分級・すすぎ装置の縦断面図 凝集沈殿装置を示す断面図 複数の篩を備えた分級・すすぎ装置の平面図 放水回数とすすぎ効果の関係を示す図

符号の説明

１０…土壌洗浄装置、１２…土壌分級装置、１４…洗浄液添加装置、１６…混合装置、１８…分級・すすぎ装置、２０…凝集沈殿装置、２２…水処理装置、３０…篩、３２…送水管、３４…ノズル、３６…均し板

Claims (7)

1. 汚染された汚染土壌に洗浄液を混合する混合処理を行い、該混合処理によって得られた混合物を篩によって粗粒土壌と細粒土壌とに分級処理し、該分級処理によって得られた前記粗粒土壌をすすぎ処理することによって洗浄土壌を得る土壌洗浄方法において、
   前記篩の上の粗粒土壌に複数回の放水を行うことによって、前記分級処理と前記すすぎ処理とを同時に行うことを特徴とする土壌洗浄方法。
2. 前記複数回の放水はそれぞれ、含水率が３０％以上６０％以下の前記粗粒土壌に対して行うことを特徴とする請求項１に記載の土壌洗浄方法。
3. 前記放水の前に前記篩の上の粗粒土壌を均す均し処理を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の土壌洗浄方法。
4. 汚染された汚染土壌に洗浄液を混合する混合装置と、
   該混合装置で得られた混合物を篩で粗粒土壌と細粒土壌に分級するとともに、前記篩の上の粗粒土壌に放水手段で複数回放水することによってすすぎ処理する分級・すすぎ装置と、
   を備えたことを特徴とする土壌洗浄装置
5. 前記篩が傾斜して配置され且つ振動するように構成されるとともに、
   前記放水手段は、前記篩の傾斜方向に間隔をあけて複数配置されることを特徴とする請求項４に記載の土壌洗浄装置。
6. 前記複数の放水手段はそれぞれ含水率が３０％以上６０％以下になった前記粗粒土壌に対して放水を行うことを特徴とする請求項５に記載の土壌洗浄装置。
7. 前記篩の上には、該篩から所定の間隔をあけて且つ前記篩の幅方向に配置された板部材が設けられ、該板部材によって前記放水前の粗粒土壌が均し処理されることを特徴とする請求項５又は６に記載の土壌洗浄装置。

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