JP2011131143A - 固形物質からの汚染物質除去方法および除去システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、固形物質中に含まれる汚染物質を低コストで除去する汚染物質除去方法および除去システムを提供することを目的とする。
【解決手段】 汚染物質を含んだ固形物質を反応槽に満たされた液体中に浸漬する工程と、前記固形物質が浸漬した前記液体中に気泡を供給する工程と、前記液体中に溶出した汚染物質の固形分を固液濾過により液体より分離する工程と、前記液体中に溶出した汚染物質に含まれるフッ素、ホウ素を液体より分離する工程と、前記固液濾過及びフッ素、ホウ素の分離を行なった後の前記液体を再度前記反応槽に戻す工程と、からなることを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】 汚染物質を含んだ固形物質を反応槽に満たされた液体中に浸漬する工程と、前記固形物質が浸漬した前記液体中に気泡を供給する工程と、前記液体中に溶出した汚染物質の固形分を固液濾過により液体より分離する工程と、前記液体中に溶出した汚染物質に含まれるフッ素、ホウ素を液体より分離する工程と、前記固液濾過及びフッ素、ホウ素の分離を行なった後の前記液体を再度前記反応槽に戻す工程と、からなることを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
本発明は、液中に置かれた固形物質中に含まれる汚染物質を迅速に除去する汚染物質除去方法および除去システムに関する。
従来、鋳物工場から排出される廃棄物であり、固形物質であるこぼれ砂および集塵ダストを含む廃棄砂は、セメント原料および路盤材原料として再利用されてきた。しかしながら、近年の廃棄砂をはじめとする土壌を含めた環境浄化の規制強化により、環境省告示４６号に示される重金属・ハロゲンなどの汚染物質が溶出基準値を超えないようにする必要が生じてきた。
固形物質からの汚染物質の溶出を防止する技術としては、汚染物質を不溶化処理する方法と汚染物質を除去する方法が挙げられる（特許文献１参照）。
固形物質からの汚染物質の溶出を防止する技術としては、汚染物質を不溶化処理する方法と汚染物質を除去する方法が挙げられる（特許文献１参照）。
従来、固形物質からの汚染物質の溶出を防止する技術として、特許文献１に示されるように、鉱酸を用いて土壌中の重金属類を溶解し、重金属類を除去する方法が挙げられる。
この処理方法の問題としては、酸を取扱うことから設備の構成を酸に強い高価な部材を用いる必要があり、イニシャルコストが高いことがある。
この処理方法の問題としては、酸を取扱うことから設備の構成を酸に強い高価な部材を用いる必要があり、イニシャルコストが高いことがある。
また、従来、固形物質からの汚染物質の溶出を防止する技術として、図２に示すように回転ドラム内の水中で粒子同士をぶつけて汚染物質である汚染粒子を剥離し、その後吸着除去する方法がある。
この処理方法の問題点としては、酸を取り扱うことから設備の構造を酸に強い高価な部材にする必要があり、イニシャルコストがかかる。また、回転ドラムを回転するなど大きな動力が必要となる。
この処理方法の問題点としては、酸を取り扱うことから設備の構造を酸に強い高価な部材にする必要があり、イニシャルコストがかかる。また、回転ドラムを回転するなど大きな動力が必要となる。
本発明は、固形物質中に含まれる汚染物質を低コストで除去する汚染物質除去方法および除去システムを提供することを目的とする。
なお、従来、固形物質からの汚染物質の溶出を防止する技術として、汚染物質を不溶化処理する方法があるが、この技術は固形物質から汚染物質を除去するものではなく、固形物質に付着した状態で汚染物質の溶出を防ぐ方法であるので、本発明の課題の対象とはしない。
なお、従来、固形物質からの汚染物質の溶出を防止する技術として、汚染物質を不溶化処理する方法があるが、この技術は固形物質から汚染物質を除去するものではなく、固形物質に付着した状態で汚染物質の溶出を防ぐ方法であるので、本発明の課題の対象とはしない。
上記の目的を達成するために、本発明の固形物質からの汚染物質除去方法は、汚染物質を含んだ固形物質を反応槽に満たされた液体中に浸漬する工程と、前記固形物質が浸漬した前記液体中に気泡を供給する工程と、前記液体中に溶出した汚染物質の固形分を固液濾過により液体より分離する工程と、前記液体中に溶出した汚染物質に含まれるフッ素、ホウ素を液体より分離する工程と、からなることを特徴とする。
また、本発明の固形物質からの汚染物質除去方法は、前記気泡がマイクロバブルであることを特徴とする。
さらに、本発明の固形物質からの汚染物質除去方法は、前記気泡により二酸化炭素を前記液体中に溶解させることを特徴とする。
また、本発明の固形物質からの汚染物質除去方法は、前記固液濾過及びフッ素、ホウ素の分離を行なった後の前記液体を再度前記反応槽に戻すことを特徴とする。
上記の目的を達成するために、本発明の固形物質からの汚染物質除去システムは、汚染物質を含んだ固形物質を液体中に浸漬することにより前記固形物質から汚染物質を溶出する手段と、溶出した汚染物質を固液濾過により液体より分離する手段と、前記固液濾過を終えた液体よりフッ素、ホウ素を分離する手段と、前記固液濾過及びフッ素、ホウ素の分離を行なった後の液体を再使用する手段からなることを特徴とする。
本発明によれば、汚染物質を含んだ固形物質を反応槽に満たされた液体中に浸漬し、その液体中に気泡を供給し、前記固形物質から汚染物質を抽出・除去する固形物質から汚染物質を除去する方法において、前記汚染物質を含んだ固形物質を反応槽に満たされた液体中に浸漬する工程と、前記固形物質が浸漬した前記液体中に気泡を供給する工程と、前記液体中に溶出した汚染物質の固形分を固液濾過により液体より分離する工程と、前記液体中に溶出した汚染物質に含まれるフッ素、ホウ素を液体より分離する工程と、からなるため、少ない工程で有害物質の除去処理を行うことができ、必要な装置が少なく、イニシャルコストが小さいこと。また、動力を必要とする箇所が少ないためランニングコストが小さいこと。さらに、汚染物質は固液分離槽、あるいは吸着槽で濃縮されているため廃棄物の容量、重量が小さく、処分費用が少なくてすむこと。また、埋立処分場の延命にもつながること。加えて、洗浄後の鋳物砂には有害物質が除去され砂中に存在しないため、溶出することはないこと。そのため、埋め立て、あるいは再利用する際、安全性が確実であるなどの効果がある。
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
本発明は、液中に置かれた固形物質中に含まれる汚染物質を迅速に除去する汚染物質除去方法であり、汚染物質を含んだ固形物質を反応槽に満たされた液体中に浸漬する工程と、前記固形物質が浸漬した前記液体中に気泡を供給する工程と、前記液体中に溶出した汚染物質の固形分を固液濾過により液体より分離する工程と、前記液体中に溶出した汚染物質に含まれるフッ素、ホウ素を液体より分離する工程と、からなる。
本発明は、液中に置かれた固形物質中に含まれる汚染物質を迅速に除去する汚染物質除去方法であり、汚染物質を含んだ固形物質を反応槽に満たされた液体中に浸漬する工程と、前記固形物質が浸漬した前記液体中に気泡を供給する工程と、前記液体中に溶出した汚染物質の固形分を固液濾過により液体より分離する工程と、前記液体中に溶出した汚染物質に含まれるフッ素、ホウ素を液体より分離する工程と、からなる。
前記固形物質とは、土壌や廃棄物を対象とし、その中でも鋳造工場より発生する廃棄物である廃棄砂、集塵ダスト及びスラグのことをいう。
前記汚染物質とは、前記固形物質に含まれるフッ素、ホウ素及び土壌汚染対策法の第２特定有害物質に掲げられる重金属類（砒素、鉛、カドミウム、六価クロム、水銀など）をいう。
前記反応槽は、前記固形物質中から汚染物質を気泡を用いて溶液中に溶け出させる反応をさせる容器であり、反応槽内に満たされている溶液は通常、水が用いられる。また、前記気泡は、別途設置された発生装置にて製造され、反応槽内に供給される。
前記固液濾過は、反応槽で固形物質から溶液中に分離・浮遊した汚染物質を含む微細な異物を溶液中から濾過し、除去することを目的とする。これらの異物を除去しない場合、次工程の吸着除去においては、吸着材間が閉塞し、吸着材性能が小さくなる、吸着材の寿命が短くなる、詰まるなどの問題が起き、また、ポンプの寿命低下につながる。
前記液体中に溶出した汚染物質に含まれるフッ素、ホウ素を液体より分離する方法は、吸着槽により液体中に存在するフッ素、ホウ素を吸着除去し、フッ素、ホウ素が除去された溶液（水）を地下水環境基準値以下とする。吸着材には、フッ素、ホウ素を選択する吸着樹脂を用い、フッ素の場合はセレン、ジルコニウム系などのフッ素選択吸着樹脂を用いる。また、ホウ素の場合は酸化マグネシウムなどの強塩基性のイオン交換樹脂を用いる。
本発明である前記汚染物質除去方法において、鋳物工場の生型造型ラインから発生する生型廃棄砂からの汚染物質であるフッ素を除去する一実施例を以下に示す。
鋳物工場の生型造型ラインから発生するこぼれ砂や使用済みの砂などの生型廃棄砂を収集し、図1に示す工程を通して、前記生型廃棄砂から汚染物質であるフッ素を除去する。
鋳物工場の生型造型ラインから発生するこぼれ砂や使用済みの砂などの生型廃棄砂を収集し、図1に示す工程を通して、前記生型廃棄砂から汚染物質であるフッ素を除去する。
まず、前記生型廃棄砂を水（ＰＨ＝７〜８程度）を満たした反応槽に投入する。水中に別途発生装置にて発生させた気泡を吹き込む。気泡を吹き込むことで、生型廃棄砂と気泡との接触機会が大きくなり、気泡により生型廃棄砂中のフッ素の水中への溶出を促進させることができる。
本実施例においては、供給する気泡として微細気泡であるマイクロバブルを用いる。マイクロバブルとは、直径が５０μｍ以下の気泡で、微細であるがゆえに、水中での滞在時間が長く、気体の溶解能力にも優れている為、水中においてさらに縮小していき、ついには水中で消滅（完全溶解）する特徴を持つ。
マイクロバブルは上記の特徴より、通常の気泡に比べ単位体積当たりの表面積が大きく生型廃棄砂との接触機会がより大きくなるため、よりフッ素の水中への溶出を促進させることができる。
詳しくは、マイクロバブル発生装置にて発生させたマイクロバブルを水中に吹き込むと、生型廃棄砂中のフッ素化合物はフッ化物イオンとなり水中に移動する。その際、生型廃棄砂の主成分であるけい砂の回りを覆うベントナイト、石炭粉、でんぷんなどの固形物質の一部も生型廃棄砂から剥がれ、水中に分散される（以下、固形異物という）。
詳しくは、マイクロバブル発生装置にて発生させたマイクロバブルを水中に吹き込むと、生型廃棄砂中のフッ素化合物はフッ化物イオンとなり水中に移動する。その際、生型廃棄砂の主成分であるけい砂の回りを覆うベントナイト、石炭粉、でんぷんなどの固形物質の一部も生型廃棄砂から剥がれ、水中に分散される（以下、固形異物という）。
次に、反応槽で水中へ溶出したフッ化物イオンと固形異物は、固液分離槽へ送られる。固液分離槽では、該固形異物が水より濾過分離され、除去される。なお、フッ化物イオンは次の吸着槽へと送られる。
吸着槽の吸着剤にはセレン、ジルコニウム系のフッ化選択吸着樹脂を用いる。これにより水中のフッ化物イオンを選択除去する。
吸着槽を通過した水は水を循環させるポンプにより反応槽へ戻される。吸着槽においてフッ化物イオンは完全に除去できないため、循環された水には微量のフッ化物イオンが含まれているが、反応槽内の溶出速度を小さくすることはない。
本実施例の工程を一定時間経過した後に反応槽から排出された生型廃棄砂のフッ素溶出量は、環境基準値０．８ｍｇ／Ｌ以下とすることができる。
吸着槽を通過した水は水を循環させるポンプにより反応槽へ戻される。吸着槽においてフッ化物イオンは完全に除去できないため、循環された水には微量のフッ化物イオンが含まれているが、反応槽内の溶出速度を小さくすることはない。
本実施例の工程を一定時間経過した後に反応槽から排出された生型廃棄砂のフッ素溶出量は、環境基準値０．８ｍｇ／Ｌ以下とすることができる。
また、マイクロバブルに二酸化炭素を吹き込むことにより、反応槽内の水のＰＨを小さく、すなわち酸性側に変化させることができる。一般に、酸性条件下において無機元素は高い溶解度を示し、例えば、鉄鋼スラグでは、フッ素の溶出量はＰＨ＝７〜８の中性域で最小値を示し、酸性およびアルカリ性が強くなるにつれて急激に溶解度が増加する強いＰＨ依存性が観測される。そのため、反応槽内の水を酸性側に変化させることで、フッ素の水中への溶出をより促進させることができる。
本実施例は、生型廃棄砂を対象としているが、自硬性型廃棄砂の汚染物質の除去も可能である。
使用済み鋳物砂から石炭粉・可燃性物質・揮発成分を除去するなど、鋳物砂の再生方法としての利用が可能である。また、粉砕した鉄鋼スラグからのフッ素、ホウ素、その他重金属類の除去方法としても利用可能である。さらに、土壌の重金属類などの有害物質を除去する方法としても利用可能である。
Claims (5)
- 汚染物質を含んだ固形物質を反応槽に満たされた液体中に浸漬し、その液体中に気泡を供給し、前記固形物質から汚染物質を抽出・除去する方法において、
前記汚染物質を含んだ固形物質を反応槽に満たされた液体中に浸漬する工程と、
前記固形物質が浸漬した前記液体中に気泡を供給する工程と、
前記液体中に溶出した汚染物質の固形分を固液濾過により液体より分離する工程と、
前記液体中に溶出した汚染物質に含まれるフッ素、ホウ素を液体より分離する工程と、
からなる固形物質からの汚染物質除去方法。 - 前記気泡がマイクロバブルであることを特徴とする請求項１における固形物質からの汚染物質除去方法。
- 前記気泡により二酸化炭素を前記液体中に溶解させることを特徴とする請求項１または２における固形物質からの汚染物質除去方法。
- 前記固液濾過及びフッ素、ホウ素の分離を行なった後の前記液体を再度前記反応槽に戻すことを特徴とする請求項１乃至３における固形物質からの汚染物質除去方法。
- 汚染物質を含んだ固形物質を反応槽に満たされた液体中に浸漬し、その液体中に気泡を供給し、前記固形物質から汚染物質を抽出・除去する汚染物質除去システムにおいて、
前記汚染物質を含んだ固形物質を液体中に浸漬することにより前記固形物質から汚染物質を溶出する手段と、
溶出した汚染物質を固液濾過により液体より分離する手段と、
前記固液濾過を終えた液体よりフッ素、ホウ素を分離する手段と、
前記固液濾過及びフッ素、ホウ素の分離を行なった後の液体を循環する手段からなる固形物質からの汚染物質除去システム。
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