JP2016087578A - 汚染物質分離減容化システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧浮上装置において汚染物質を含む浮上スカムを回収した後に、これを分解して汚染物質を高濃度で分離して減容するようにした、汚染物質分離減容化システムを提供する。【解決手段】汚染物質分離減容化システム１０は、凝集反応装置１２と、加圧水混合装置１４と、加圧浮上装置２０と、浮上物脱水装置２６と、亜臨界水処理装置３０と、水エジェクター装置５０と、固形物分離装置６０と、活性汚泥処理装置６２と、余剰汚泥脱水装置６４と、加圧水製造装置７０と、水循環系統８０と、汚染土洗浄システム９０とを有して構成されていて、汚染水から、加圧浮上装置２０により浮上スカムとして汚染物質を回収し、亜臨界水処理装置３０により、浮上スカムから高濃度の汚染物質を分解し、重金属は分離し、さらに残留低分子有機物を生物酸化して減容化する。【選択図】図１

Description

本発明は、化学物質や放射性物質によって汚染された土壌、あるいは水を洗浄して汚染物質を分離する汚染物質分離減容化システム及び方法に関する。

例えば、特許文献１に開示されるように、化学物質や放射性物質によって汚染された汚染水を浄化するための加圧浮上装置が提案されている。

この加圧浮上装置は、水中に懸濁している物質を含有する原水に、そのままあるいは凝集処理、ｐｈ調整処理、化学反応処理を行い、懸濁している物質、凝集分離した物質、ｐｈ調整処理した結果析出した物質、化学反応処理した結果析出した物質に微細気泡をつけて見掛け比重を小さくし、気液分離を行う装置とされていて、例えば、水に空気を加えて加圧溶解し、再び大気圧下に開放すると、発生する微細な気泡が水中の浮遊物質に付着して、浮遊物と共に液面に浮上する。この浮上物質をスキマーなどで回収して残った水が処理済水となる。

通常、浮上物質は、凝集剤によって浮上スカムとされていて、この浮上スカムがスキマー等で回収されるが、その回収量が大きくなったときに、保管場所の確保が困難となるという問題点を生じる。

また土壌汚染などの、汚染物は通常広範囲の面積で長期に土壌を汚染しながら、土壌微生物による生物分解が困難な、いわゆる難分解性物質、重金属含有有機物、有機燐化合物、ダイオキシンなどの塩素含有毒物である有機物、有機溶剤性有機物などが多く、簡単なオンザイトの除害装置によるシステムを構成することが困難な場合があった。

特開２０１０−１６２５１８号公報

この発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、加圧浮上装置において汚染物質を含む浮上スカムを回収した後に、これを分解して汚染物質を高濃度で分離して減容するようにした、汚染物質分離減容化システムを提供することを課題とする。

本発明者は鋭意研究の結果、汚染水や汚染物質によって汚染された汚染土から浮上スカムにより汚染物質を回収し、更に、浮上スカムから高濃度で汚染物質を分離する汚染物質分離減容化システム及び方法を完成した。

即ち、以下の実施例により上記課題を解決することができる。

（１）汚染物質を含む汚染水に直径が１００ｎｍ以下の超微細気泡を含む加圧水を混合する加圧水混合装置と、前記加圧水が混合された汚染水の流入口を一端に備えた加圧浮上槽を含み、汚染水に前記超微細気泡を含む加圧水を混合して、前記加圧浮上槽内に前記流入口から注入し、前記加圧浮上槽内に、汚染水中の浮遊物や溶解している成分に超微細気泡の界面を吸着させて浮上させ、汚染水から浮上分離物として取出すとともに、残りの液体を処理水として排出する加圧浮上装置と、前記加圧浮上装置において取出された浮上分離物を脱水して脱水浮上物と脱水ろ液に分離する浮上物脱水装置と、前記加圧浮上装置における前記処理水に、前記超微細気泡を混合して前記加圧水として、前記加圧水混合装置に供給する加圧水製造装置と、圧力容器内に高温、高圧の水蒸気を注入して、投入口から投入された処理対象物を、亜臨界状態として分解する亜臨界水処理装置と、前記亜臨界水処理装置における、亜臨界水処理済みで、排出された処理対象物から固形物を分離する固形物分離装置と、この固形物分離装置によって固形物が分離された後の汚泥を処理する生物処理装置と、前記生物処理装置からの余剰汚泥を脱水し、脱水汚泥を前記亜臨界水処理装置の投入口に送る余剰汚泥脱水装置と、前記浮上物脱水装置で発生した脱水ろ液、前記生物処理装置での処理液、及び、前記余剰汚泥脱水装置で発生した脱水ろ液を、前記凝集反応装置における汚染水として循環する水循環系統と、を有してなる汚染物質分離減容化システム。

加圧浮上装置において、超微細気泡により、汚染水から分離浮上された浮上分離物は、脱水されてから亜臨界水処理装置において高温、高圧の水蒸気により亜臨界水処理されて、高濃度の有機物汚染物質は分解されて、低分子の無害な物質に変換され、有害物質として有機金属分は低分子化した有機物と元々の含有水分、水蒸気の凝縮した水分のために、疎水性効果のために、分離しやすい凝縮物に変化する為に簡単に固形物分離機により分離できる。また含有金属固形分、石などの固形分も固形物分離機で分離出来る。つまり外部に排出された亜臨界処理生成物はこの処理の場合スラリー状に運転を調整されるが、固形物は固形物分離機で分離され、その他の低分子有機物を含む部分は高濃度活性汚泥処理装置等々によって生物処理されるようになっている。

また、汚染物質を含む汚染土から汚染物質を分離するシステムは、まず汚染土を洗浄して、汚染物質及びシルトを含む懸濁液からなる上澄水と、沈殿した洗浄済の土とに分離する汚染土洗浄システムを含み、前記水循環系統は、汚染土洗浄システムにおける上澄水を汚染水として、前記凝集反応装置を経て又は経由しないで加圧浮上装置に送るように構成され、前記加圧水製造装置により製造かあされた加圧水の一部、及び、前記加圧浮上装置における処理水の一部を、汚染土洗浄水として、前記汚染土洗浄システムに供給するようにされたことを特徴とする汚染物質分離減容化システムによって上記課題を解決するものである。

ここでは、汚染土は一端加圧水を含む洗浄水によって洗浄され、汚染物質を含む懸濁水と洗浄済の土とに分離され、懸濁水は加圧浮上装置に送られて処理される。

本発明によれば、汚染物質等を含む汚染水、あるいは、汚染物質を含む汚染土を洗浄した後の懸濁水からなる汚染水を、加圧浮上装置によって処理した後の浮上分離物を脱水してから、亜臨界水処理装置において、有害有機物は無害な低分子有機物に亜臨界水処理により分解し、残った重金属汚染物質がある場合はこれを濃縮して凝縮した状態で取出すことができるという効果を有する。また低分子有機物も、高濃度活性汚泥処理、高濃度膜処理活性汚泥処理等の生物処理により高速で分解され、有機物は生物酸化されて大部分が炭酸ガスに分解して減容化されるという効果を有する。

本発明のシステムでは、有機物は低分子化して、生物分解が容易になり、ダイオキシンなどは亜臨界水処理により有機塩素結合が分解して無害化して低分子有機物、炭酸ガス、塩化水素などになり、塩化水素は生物処理で塩分に変化する。また有機燐化合物も低位分子有機化合物、炭酸ガス、無機リン酸塩に変化して無害化する。有害重金属は凝縮して固形物分離される。

本発明のシステムにより、広範囲の面積の溶剤などの有害有機物、有害重金属、ダイオキシン、有機燐化合物などの猛毒性の物質の汚染であっても、効果的に、作業効率良く、汚染物を処理して、分離し、分解し、減容化できる。

本発明の実施例にかかる汚染物質分離減容化システムを模式的に示すブロック図 同実施例における凝集反応装置、加圧浮上装置、加圧水製造装置を模式的に示すブロック図 同実施例における加圧浮上装置を示す一部断面とした正面図 同加圧浮上装置における凝集剤反応装置を模式的に示すブロック図 同実施例における加圧水製造装置を示す正面図 同実施例にかかる加圧水製造装置の一部を構成する気泡含有水分離装置を示す一部断面とした正面図 同実施例における亜臨界水処理装置を示すブロック図 同亜臨界水処理装置の詳細を示す正面図 同側面図 同平面図 亜臨界水処理装置の制御系統を示す回路図

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

図１に示されるように、本発明の実施例にかかる汚染物質分離減容化システム１０は、凝集反応装置１２と、加圧水混合装置１４と、加圧浮上装置２０と、浮上物脱水装置２６と、亜臨界水処理装置３０と、水エジェクター装置５０と、固形物分離装置６０と、活性汚泥処理装置６２と、余剰汚泥脱水装置６４と、加圧水製造装置７０と、水循環系統８０と、汚染土洗浄システム９０とを有して構成されている。

凝集反応装置１２は、汚染物質を含む汚染水に凝集剤を混合するようにされている（詳細後述）。

加圧水混合装置１４は、凝集反応装置１２において凝集剤が添加された汚染水に、直径が１００ｎｍ以下の超微細気泡を含む加圧水を混合するようにされている。

加圧浮上装置２０は、前記加圧水が混合された汚染水の流入口２１Ａを一端（図２、図３において左端）に備えた加圧浮上槽２２を含み、加圧水が混合された汚染水を、加圧浮上槽２２内に流入口２１Ａから注入し、加圧浮上槽２２内に、汚染水中の浮遊物や溶解している成分に、超微細気泡の界面を吸着させて浮上させ、これを凝集剤により絡め、また、浮遊物や溶解成分を絡めた凝集剤に超微細気泡が付着して、浮上させたりして、汚染水から浮上分離物として浮上させて取出すとともに残りの液体を処理水として排出するようにされている。

浮上物脱水装置２６は、加圧浮上装置２０において取出された浮上分離物を脱水して、脱水浮上物と脱水ろ液に分離するようにされている。

加圧水製造装置７０は、加圧浮上装置２０における処理水に、超微細気泡を混合して加圧水として加圧水混合装置１４に供給するようにされている。

亜臨界水処理装置３０は、圧力容器３２内に、高温、高圧の水蒸気を注入して、投入口４２Ａから投入された処理対象物を亜臨界状態として分解するものである。

固形物分離装置６０は、亜臨界水処理装置３０における亜臨界水処理済で排出された処理対象物から、金属や異物からなる固形物と、粉体を含む汚泥とを分離するようにされていて、活性汚泥処理装置６２は、固形物分離装置６０において、固形物が分離された後の粉体を含む汚泥を処理するようにされている。

この活性汚泥処理装置６２は、上段の高濃度活性汚泥処理装置６２Ａと、後段の高濃度膜処理活性汚泥処理装置６２Ｂとから構成されている。

余剰汚泥脱水装置６４は、高濃度膜処理活性汚泥処理装置６２Ｂからの余剰汚泥を脱水し、脱水汚泥を亜臨界水処理装置３０の投入口４２Ａに送るように構成されている（詳細後述）。

水循環系統８０は、浮上物脱水装置２６で発生した脱水ろ液を第１循環パイプ８１Ａで、高濃度膜処理活性汚泥処理装置６２Ｂでの処理液を第２循環パイプ８１Ｂで、余剰汚泥脱水装置６４で発生した脱水ろ液を第３循環パイプ８１Ｃで、それぞれ集めて、凝集反応装置１２における汚染水として循環するようにされている。

汚染土洗浄システム９０は、第１洗浄池９１及び第２洗浄池９２と、それぞれの洗浄池に配置された第１、第２水中攪拌機９３Ａ、９３Ｂと、第１洗浄池９１と第２洗浄池９２の汚染土を搬入し、第１洗浄池９１から第２洗浄池９２に洗浄した土を移送し、更に、洗浄が終了した土を第２洗浄池９２から取出すための汚染土搬入、搬出用重機９４とを備えて構成されている。

汚染土洗浄システム９０においては、加圧水製造装置７０において製造された加圧水が第１及び第２洗浄池９１及び９２に供給され、第１洗浄池９１で発生した汚染物質を含む汚染水と、汚染シルトとがポンプ９５によって凝集反応装置１２に汚染水として供給されるようになっている。

汚染土洗浄システム９０における洗浄水は、第２洗浄池９２から第１洗浄池９１にオーバーフロー排出管９６を介して流されるように構成されている。なお、第１洗浄池９１に対しては、洗浄水の不足分が、加圧水製造装置７０から供給されるようになっている。

一方、汚染土は第１洗浄池９１にダンプカー９４Ａにより投入され、洗浄後の汚染土はユンボ９４Ｂにより、第１洗浄池９１からすくい出され、第２洗浄池９２に投入されるようになっている。

また、第２洗浄池９２においてすすぎ洗浄された土砂は、ユンボ９４Ｂによりかき出されて、水切り場に置かれ、自然な重力脱水による水切り後は、ダンプカー９４Ｃによって搬出されるようになっている。

次に、図２、図３を参照して、加圧浮上装置２０、加圧水製造装置７０について説明する。

加圧浮上装置２０は、加圧浮上槽２２内で、原水（例えば、放射性物質や化学物質汚染水）と超微細気泡によりとの混合水を循環させる循環装置２３と、加圧浮上槽２２内で、超微細気泡含有水に液面に浮上された浮上スカムを取出す前記分離物取出装置２４とを有している。

循環装置２３は、旋回吐出管２３Ａと、旋回流形成ガイド２３Ｂと、から構成されている。旋回吐出管２３Ａは、加圧浮上槽２２内の端部（図において左端部）に突出して設けられ、図３に拡大して示されるように、先端が斜め上向きに湾曲され、その先端開口が流入口２１Ａとされていて、原水と超微細気泡含有液体との混合液体を斜め上向きに噴出させる湾曲パイプ形状であって、更に、固定フィン等により加圧浮上槽２２内に旋回流として噴出させる構成とされている。

また、旋回流形成ガイド２３Ｂは、旋回吐出管２３Ａを囲んでいて、ここから吐出される旋回流を、斜め上向きに案内する、上下が開口している筒状体であって、流入口２１Ａから噴出された旋回流を斜め前方にガイドするように配置されている。

更に、加圧浮上装置２０は、加圧浮上槽２２内の液面に浮上した浮上スカムを取出すための前記分離物取出装置２４を有し、浮上スカムを取出した残りの液体を処理済液として、排出口２１Ｂから排出するようにされている。排出口２１Ｂは、加圧水製造装置７０における流入管７３を介して、加圧ポンプ７６に接続されている。

上記加圧浮上装置２０からの処理済水には、加圧水製造装置７０によって超微細気泡が添加されて、気泡含有水分離装置７６により、大きな気泡を含有する水と、超微細気泡を含有する水とに分離され、超微細気泡含有水は、加圧されて加圧水管７５を経て、凝集剤反応装置１２から吐出された凝集剤添加済の原水に加えられて、流入口２１Ａから加圧浮上槽２２内に旋回流として流入するようにされている（詳細後述）。

又、旋回流形成ガイド２３Ｂと加圧浮上槽２２の底面との間には、隙間２３Ｃが形成されていて、符号Ｆで示されるような流れが生じ、旋回流形成ガイド２３Ｂの下端開口から加圧浮上槽２２内の水が流入できるようにされている。加圧浮上装置２０を一定時間以上運転すると、加圧浮上槽２２の底面には沈殿分離物が沈殿されるが、この沈殿分離物も、前記隙間２３Ｃから旋回流形成ガイド２３Ｂに吸引されて旋回吐出管２３Ａからの旋回流と共に加圧浮上槽２２内を循環するようにされている。

図３に示されるように、加圧浮上槽２２の循環装置２３と反対側の端部には、加圧浮上槽２２内の水を集める複数（ここでは４本）の吸入管２７と、この吸入管２７の吐出側に接続された１本の水平な集合管２８と、加圧浮上槽２２の側壁の外側で、集合管２８に垂直に接続され、集合管２８を通って集められた水を上方に導く上昇管２９と、この上昇管２９の上端を囲んで、且つ、加圧浮上槽２２の外側面に形成されたサブタンク１１０と、このサブタンク１１０内に設けられ、上端の吸入口１１１Ａが一定範囲で上下動自在とされ、且つ、下端が排出口２１Ｂとされたレベル調整管１１１とからなる排出調整装置１１２が設けられている。

分離物取出装置２４は、エンドレスチェーン２４Ａと、これに一定間隔で取付けられた複数のスキマー２４Ｂとを備えていて、スキマー２４Ｂが加圧浮上槽２２内の液面に浮上した浮上スカムを図３において左側から右方向に掃引して、加圧浮上槽２２の外側位置にまで集めるように構成されている。

又、分離物取出装置２４は、スキマー２４Ｂによって集められた浮上スカムを側方に送って排出させるためのフィードスクリュー２４Ｃを備えている。

次に、図４を参照して、凝集剤反応装置１２について説明する。

凝集剤反応装置１２は、放射性物質吸着剤自動溶解装置１２Ａ、有機系凝集剤自動溶解装置１２Ｂ、及び、無機系凝集剤自動溶解装置１２Ｃによって溶解された凝集剤が供給される凝集剤反応槽１２Ｄを有し、凝集剤を溶解し、且つ、原水に混合するようにされている。図１の符号１２Ｅは凝集剤と原水とを良好に混合するための攪拌装置を示す。

凝集剤反応装置１２には、更に、ｐｈ調整剤自動溶解装置１２Ｆ、化学反応薬品自動溶解装置１２Ｇを有している。ｐｈ調整剤は重金属を析出させ、また、化学反応薬品は有機物をコロイド状に析出させるためのものである。

凝集剤としては無機凝集剤として硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、ポリ鉄、塩化カルシウム、鉱物系無機凝集剤、高分子凝集剤としてアニオン系高分子凝集剤、カチオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤、ｐｈ調整剤としては苛性ソーダ、炭酸ソーダ、石灰、硫酸、塩酸、リン酸、化学反応剤としては汚染原因となった対象物により調整されるが、吸着剤としての粉末活性炭、粉末ゼオライト、珪藻土、活性白土、硫化物生成のための硫化ソーダ、亜硫酸塩、カルシウム塩類などの疎水性増大の為の析出促進剤が使われる。また取扱を容易にする為のシールド剤や界面活性剤も化学反応剤として使われる。

なお、図２に示される気泡含有液体分離装置７２からの大きな気泡を含有する水は、パイプ８０Ａを経て凝集剤反応槽１２Ｄの出側に送られて、ここで凝集剤が混合された原水に混合されるようになっている。

この実施例に係る加圧浮上装置２０においては、凝集剤が溶解、添加された原水（例えば、放射能汚染水）に超微細気泡含有液体が注入された後、螺旋流となって、旋回流形成ガイド２３Ｂにより、図２、図３において左端から右側に上向きの螺旋流が形成される。

他方、旋回流形成ガイド２３Ｂの下端と加圧浮上槽２２の底部との間には、隙間２３Ｃが形成されていて、ここから上記旋回流によって加圧浮上槽２２内の液体が巻き込まれて、加圧浮上槽２２内に大きな循環流が形成される。

この循環流の中で、凝集剤はたまたま接触したセシウム等の微量粒子を取込むことはできるが、超微細気泡が存在しない場合は、ほとんど取込むことができない。

すなわち、超微細気泡は激しく振動していて、セシウムイオン等に付着してこれを浮上させる過程で、付着しているセシウムイオン等を凝集剤に接触する機会を大幅に増大させることができる。この場合、超微細気泡によって浮上された浮上分離物は、ほぼ１００％凝集剤によって取込まれ、浮上スカムとして液面に浮上する。

浮上スカムは、分離物取出装置２４におけるエンドレスチェーン２４Ａによって駆動されるスキマー２４Ｂによって、図３において、右端に集められ、更に、フィードスクリュー２４Ｃによって側方に集められて外部に排出される。

排出された浮上スカムは、浮上物脱水装置２６によって脱水、且つ、固形化されて、容器に収納される。なお、脱水によって生じた液体は、水循環系統８０によって加圧浮上槽２２に戻される。

加圧水製造装置７０は、図２、図５に示されるように、超微細気泡を形成するエジェクター７１を備えているエジェクター７１の、流入側には、図２、図５に示されるように、流入管７３がねじ込みにより接続されている。又、吐出側には、吐出管７４が流入管７３と同様にねじ込みにより接続されている。更に、気体導入管７５がねじ込みにより接続されている。この気体導入管７５の途中には、気体導入量制御弁７６が設けられている。

加圧水供給系統７２は、前記流入管７３及び吐出管７４と、流入管７３に微細気泡を含む加圧水を供給可能の加圧ポンプ７６と、加圧ポンプ７６の吸入側に接続され、気体が混合されるべき水を供給する原水供給管７７と、加圧ポンプ７６の吐出側に接続され、加圧された水を送り出す圧送管７８とを備えている。

圧送管７８の途中には、流入管７３が接続され、原水供給管７７には吐出管７４が接続され、エジェクター７１で形成された超微細気泡含有水の一部を、吐出管５４、原水供給管７７、加圧ポンプ７６、圧送管７８、流入管７３を経て還流するように構成されている。図４の符号７６Ａは加圧ポンプ７６を駆動するためのモータを示す。

加圧水供給系統７２の圧送管７８は、図６に示される前記気泡含有水分離装置７６に接続されて、ここに超微細気泡含有水を加圧状態で供給するようにされている。

気泡含有水分離装置７６は、断面円形の蓄積型加圧水タンクからなり、タンク上部側面に設けられ、圧送管７８を経て圧送されてくる超微細気泡含有水が流入する加圧水流入ポート７６Ａと、タンク下部側面に設けられた加圧水吐出ポート７６Ｂと、タンク上端に設けられた中心部水排出ポート７６Ｃと、加圧水流入ポート７６Ａの内側に設けられ、流入する加圧水をタンク内円周面に沿う下向きの旋回流とする旋回流形成パイプ７６Ｄとを備えて構成されている。

旋回流形成パイプ７６Ｄは、加圧水流入ポート６１から、円形のタンク断面において半径方向に流入する加圧された超微細気泡含有水を、円形断面のタンクの内周面に沿って反時計廻りで、且つ、やや斜め下向きの螺旋流となるように、加圧液体を導くように構成されている。

加圧水流入ポート７６Ａから流入した液体は、タンク下部側面に設けられた加圧水吐出ポート７６Ｂと中心部水排出ポート７６Ｃとからタンク外に吐出され、それぞれの排出量は、中心部水排出ポート７６Ｃ近傍に設けられた排出量制御弁７６Ｅによって制御されるようになっている。

タンク内に充満された加圧水は、旋回流形成パイプ７６Ｄにより旋回流とされるが、中心部水排出ポート７６Ｃは、タンク上端面中心部位置に設けられているので、タンク内の旋回流における中心部分の水が該中心部水排出ポート７６Ｃから排出され、又、旋回流の外側部分の水は、加圧液体吐出ポート７６Ｅから排出される。

タンク内水は旋回流によって、超微細気泡を含んで比較的比重の大きい部分が旋回の外側に、又これより大きい気泡を含む水は比較的比重が小さく、旋回流の中心部分に集まるので、タンク内に流入した液体の、比較的大きな気泡を含む部分が中心部水排出ポート７６Ｃから排出され、残りの水は超微細気泡をより多く含む状態で加圧水吐出ポート７６Ｂから排出されることになる。

次に、亜臨界水処理装置３０について、詳細に説明する。

図７に示されるように、亜臨界水処理装置３０は、圧力容器３２内に高温、高圧の水蒸気を注入して、該圧力容器３２内の、脱水された浮上スカムを処理対象物として分解するものである。

図７〜図９、図１１に示されるように、亜臨界水処理装置３０は、圧力容器３２と、水蒸気供給装置３４と、攪拌装置３６と、水蒸気制御装置３８と、回転シャフト制御装置４０とを備えて構成されている。

圧力容器３２は、処理対象物を投入するための投入口４２Ａと、亜臨界水処理を終えた処理対象物を排出するための取出口４２Ｂと、圧力容器３２内に高温、高圧の水蒸気を注入するための水蒸気注入口４２Ｃ（２ヶ所）とを備えている。

投入口４２Ａは、圧力容器３２の上部に筒状に突出して形成され、上端のクラッチドア４３Ａによって開閉されるようになっている。

図７、図８の符号４４は蒸気管であり、これは、圧力容器３２の上端から上方に立設された筒状に形成されていて、粉塵や過剰な蒸気を外部に排出するようにされている。筒状体の更に上端にも蒸気排出口３２Ｅがある。

取出口４２Ｂは、圧力容器３２の、図８において右端に下向きに傾斜して取付けられ、ハンドル３２Ｆにより開口されて、亜臨界水処理の終わった処理対象物を外部に排出できるようにされている。このとき、攪拌装置３６の回転シャフト３６Ａは、内部の処理対象物を取出口４２Ｂ方向に押出すように回転される。

水蒸気供給装置３４は、ボイラー３４Ａによって生産された高温、高圧の水蒸気を、圧力調整弁３４Ｂ及び蒸気開閉弁３８Ｄ（説明後述）を介して、水蒸気注入口４２Ｃから圧力容器３２内に供給するようにされている。

攪拌装置３６は、圧力容器３２内の、ほぼ中心を水平に貫通して配置された回転シャフト３６Ａ、及び、この回転シャフト３６Ａの、長手方向複数箇所に半径方向に延在して取付けられた複数の攪拌翼３６Ｂとを備えて構成されている。回転シャフト３６Ａは、図８において左端下側に設けられたモーター３７Ａから減速機３７Ｂを介して駆動され、圧力容器３２内の処理対象物を攪拌するようにされている。

ここで、回転シャフト３６Ａは、通常運転時は、一定間隔で時計方向又は反時計方向に回転方向が切替えられて、攪拌翼３６Ｂが処理対象物を取出口４２Ｂ側からモーター３７Ａ方向へ、また、その反対方向に送るようにされている。

図１１に示されるように、水蒸気制御装置３８は、圧力容器３２の外側の２箇所に取付けられた温度センサー３８Ａ、３８Ｂと、同様に、圧力容器３２の上部外側に取付けられた圧力センサー３９Ａ、３９Ｂと、水蒸気注入口４２Ｃへの水蒸気の供給量を調整する蒸気開閉弁３８Ｄと、圧力容器３２内の蒸気を排出するための蒸気排出弁３７と、制御装置本体３８Ｃと、を備えて構成されている。

温度センサー３８Ａ、３８Ｂは、圧力容器３２の内側の温度を検出するようにされ、又、圧力センサー３９Ａ、３９Ｂは、圧力容器３２の内側の圧力を検出するようにされている。

これら温度センサー３８Ａ、３８Ｂと圧力センサー３９Ａ、３９Ｂの検出出力信号は、制御装置本体３８Ｃに出力するようにされている。

制御装置本体３８Ｃは、ＣＰＵからなり、温度センサー３８Ａ、３８Ｂ、圧力センサー３９Ａ、３９Ｂからの検出温度信号及び検出圧力信号に基づいて、開閉弁駆動装置３８Ｅを介して、蒸気開閉弁３８Ｄを駆動し、圧力容器３２内への蒸気供給量を調整できるようにされている。

回転シャフト制御装置４０は、回転シャフト３６Ａに取付けられて、その回転速度を
検出する回転速度センサー５０Ａと、回転トルクを検出する回転トルクセンサー５０Ｂとからのセンサー出力信号に基づいて、モーター３７Ａの回転速度を制御するようにされている。

具体的には、回転シャフト制御装置４０は、回転速度センサー５０Ａから出力信号に基づく回転シャフト３６Ａの回転速度と、回転トルクセンサー５０Ｂからの出力信号に基づく回転シャフト３６Ａの回転トルクとの積が一定値となるように、モーター３７Ａの回転速度を制御するように構成されている。

亜臨界水処理装置３０では、処理対象物が高温、高圧の水蒸気により亜臨界状態とされ、土壌微生物による生物分解が困難な、いわゆる難分解性物質、重金属含有有機物、有機燐化合物、ダイオキシンなどの塩素含有毒物である有機物、有機溶剤性有機物などが容易に分解され、重金属は凝縮されて粒状に固化され、他の分解生成物とともにスラリー状となって取出口４２Ｂから取り出され、固形物分離装置６０において、分離、搬出される。

その残りは、活性汚泥処理装置６２において、生物的に処理され、大幅に減容される。

水エジェクター装置５０は、亜臨界水処理装置３０の排気管４４と高濃度活性汚泥処理装置６２との間に設けられ、排気管４４からの排ガスを洗浄水中に通して粉塵を除去し、除去した粉塵を含む粉塵含有水を、高濃度活性汚泥処理装置６２に処理対象物として供給するようにされている。

水エジェクター装置５０は、排気管４４からの排気ガスを洗浄水に曝露する水エジェクター５２Ａと、この水エジェクター５２Ａからの排気ガス及び洗浄水が流入する循環水槽５２Ｂと、この循環水槽５２Ｂの上端から洗浄水に曝露された後の排気ガスを排出する水エジェクター排気管５２Ｃと、この水エジェクター排気管５２Ｃの排気を除塵する除塵装置５２Ｄと、を有している。

また、循環水槽５２Ｂ内の洗浄水は、循環ポンプ５２Ｅにより汲み上げられ、洗浄水として水エジェクター５２Ａに供給されるようになっている。

除塵装置５２Ｄで分離された粉塵は、浮上物脱水装置２６から、亜臨界水処理装置３０の投入口４２Ａに至る投入物送り系統に送られて、投入口４２Ａに投入されるようにされている。

なお、水エジェクター装置５０からの粉塵含有水を、高濃度活性汚泥処理装置６２の処理水パイプである第２循環パイプ８１Ｂに送るように構成してもよい。

本発明は、凝集剤反応装置１２を用いることなく、汚染水を直接、加圧水混合装置１４を経て、加圧浮上装置２０に送るようにしてもよく、また、本発明は、汚染土洗浄システム９０を用いない場合にも適用される。

また、水エジェクター装置５０を用いることなく、排気管４４からの排気ガスを除塵装置５２Ｄに送るようにしてもよい。更に、活性汚泥処理装置６２は、生物処理によりスラリーを減容できるものであればよい。

化学物質や放射性物質等の汚染物質を含む水や土から、汚染物質を凝縮して分解し、汚染された水や土の大幅な減容をする産業に利用可能である。

１０…汚染物質分離減容化システム
１２…凝集剤反応装置
１４…加圧水混合装置
２０…加圧浮上装置
２１Ａ…流入口
２１Ｂ…排出口
２２…加圧浮上槽
２３…循環装置
２３Ａ…旋回吐出管
２３Ｂ…旋回流形成ガイド
２３Ｃ…隙間
２４…分離物取出装置
２４Ａ…エンドレスチェーン
２４Ｂ…スキマー
２４Ｃ…フィードスクリュー
２６…浮上物脱水装置
２７…吸入管
２８…集合管
２９…上昇管
３０…亜臨界水処理装置
３２…圧力容器
３４…水蒸気供給装置
３６…攪拌装置
３８…水蒸気制御装置
３８Ａ、３８Ｂ…温度センサー
３８Ｃ…制御装置本体
３８Ｄ…蒸気開閉弁
３８Ｅ…開閉弁駆動装置
３９Ａ、３９Ｂ…圧力センサー
４０…回転シャフト制御装置
４１…水蒸気供給口
４２Ａ…投入口
４２Ｂ…取出口
４２Ｃ…水蒸気注入口
４４…排気管
５０…水エジェクター装置
５２Ａ…水エジェクター
５２Ｂ…循環水槽
５２Ｃ…水エジェクター排気管
５２Ｄ…除塵装置
５２Ｅ…循環ポンプ
６０…固形物分離装置
６２…活性汚泥処理装置
６２Ａ…高濃度活性汚泥処理装置
６２Ｂ…高濃度膜処理活性汚泥処理装置
６４…余剰汚泥脱水装置
７０…加圧水製造装置
７１…エジェクター
７２…加圧水供給系統
７３…流入管
７４…加圧ポンプ
７５…加圧水管
７６…気泡含有水分離装置
８０…水循環系統
９０…汚染土洗浄システム
９１…第１洗浄池
９２…第２洗浄池
９３Ａ…第１水中攪拌機
９３Ｂ…第２水中攪拌機
９４…汚染土搬入、搬出用重機
９４Ａ、９４Ｃ…ダンプカー
９４Ｂ…ユンボ
９５…オーバーフロー排出管

Claims (11)

1. 汚染物質を含む汚染水に直径が１００ｎｍ以下の超微細気泡を含む加圧水を混合する加圧水混合装置と、
   前記加圧水が混合された汚染水の流入口を一端に備えた加圧浮上槽を含み、汚染水に前記超微細気泡を含む加圧水を混合して、前記加圧浮上槽内に前記流入口から注入し、前記加圧浮上槽内に、汚染水中の浮遊物や溶解している成分に超微細気泡の界面を吸着させて浮上させ、汚染水から浮上分離物として取出すとともに、残りの液体を処理水として排出する加圧浮上装置と、
   前記加圧浮上装置において取出された浮上分離物を脱水して脱水浮上物と脱水ろ液に分離する浮上物脱水装置と、
   前記加圧浮上装置における前記処理水に、前記超微細気泡を混合して前記加圧水として、前記加圧水混合装置に供給する加圧水製造装置と、
   圧力容器内に高温、高圧の水蒸気を注入して、投入口から投入された処理対象物を、亜臨界状態として分解する亜臨界水処理装置と、
   前記亜臨界水処理装置における、亜臨界水処理済みで、排出された処理対象物から固形物を分離する固形物分離装置と、
   この固形物分離装置によって固形物が分離された後の汚泥を処理する生物処理装置と、
   前記生物処理装置からの余剰汚泥を脱水し、脱水汚泥を前記亜臨界水処理装置の投入口に送る余剰汚泥脱水装置と、
   前記浮上物脱水装置で発生した脱水ろ液、前記生物処理装置での処理液、及び、前記余剰汚泥脱水装置で発生した脱水ろ液を、前記凝集反応装置における汚染水として循環する水循環系統と、を有してなる汚染物質分離減容化システム。
2. 請求項１において、
   前記汚染水に前記加圧水を混合する前に、汚染水に凝集剤、中和剤、化学反応剤のうち少なくとも一つを混合する凝集反応装置を設けたことを特徴とする汚染物質分離減容化システム。
3. 請求項１又は２において、
   前記亜臨界水処理装置は、
   前記圧力容器内に高温、高圧の水蒸気を供給する水蒸気供給装置と、
   前記圧力容器内で、前記処理対象物を攪拌する複数の攪拌翼、及び、この攪拌翼を駆動する回転シャフトを含む攪拌装置と、
   前記水蒸気供給装置を制御して、前記圧力容器への水蒸気供給量を制御する水蒸気制御装置と、
   前記圧力容器に設けられた、前記処理対象物の投入口、処理済の前記処理対象物を取出すための取出口、及び、前記高温、高圧の水蒸気を注入するための水蒸注入口と、
   を有してなり、
   前記水蒸気制御装置は、圧力容器内の１以上の個所の温度を測定する温度センサーと、圧力容器内の１以上の個所の圧力を測定する圧力センサーと、これらのセンサー出力信号が入力される制御装置本体と、この制御装置本体からの指令信号に基づいて、前記水蒸気供給装置による水蒸気供給量を調節する蒸気開閉弁を駆動する開閉弁駆動装置と、を有し、
   前記制御装置本体は、前記圧力容器内の温度が１５０℃を超えた範囲で、前記温度センサーによる検出温度及び前記圧力センサーにおける検出圧力の少なくとも一方が、急上昇したとき、前記開閉弁駆動装置に対して、前記圧力容器内における前記急上昇開始時乃至急上昇終了時の温度を５〜１０分間維持するように、前記蒸気開閉弁を制御する指令信号を出力し、且つ、前記５〜１０分間の経過後に、前記蒸気開閉弁を閉じる指令信号を出力するように構成されていることを特徴とする汚染物質分離減容化システム。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記亜臨界水処理装置は粉塵、水蒸気を含む排ガスを排出する排気管を有し、この排気管からの排出粉塵は、前記生物処理装置に供給されるようにしたことを特徴とする汚染物質分離減容化システム。
5. 請求項４において、
   前記排気管と前記生物処理装置との間に、前記排気管からの排ガスを洗浄水中に通して粉塵を除去し、除去した粉塵を含む粉塵含有水を、前記生物処理装置に処理対象物として供給する水エジェクター装置を設けたことを特徴とする汚染物質分離減容化システム。
6. 請求項５において、
   前記水エジェクター装置からの粉塵含有水を、前記生物処理装置からの処理水のためのパイプに送るように構成されたことを特徴とする汚染物質分離減容化システム。
7. 請求項５又は６において、
   前記水エジェクター装置は、前記排気管からの排気ガスを洗浄水に曝露する水エジェクターと、この水エジェクターからの排気ガス及び洗浄水が流入する循環水槽と、この循環水槽の上端から洗浄水に曝露された後の排気ガスを排出する水エジェクター排気管と、この水エジェクター排気管の排気を除塵する除塵装置と、を有していることを特徴とする汚染物質分離減容化システム。
8. 請求項７において、
   前記除塵装置で分離された粉塵が、前記浮上物脱水装置から、前記亜臨界水処理装置の前記投入口に至る投入物送り系統に送られて、前記投入口に投入されるようにしたことを特徴とする汚染物質分離減容化システム。
9. 請求項１乃至８のいずれかにおいて、
   前記加圧浮上装置は、
   前記加圧浮上槽内で、汚染水と超微細気泡を含む加圧水との混合水を循環させる循環装置と、前記加圧浮上槽内で、前記加圧水に含まれる超微細気泡によりを液面に浮上された浮上分離物を取出す分離物取出装置と、を有してなることを特徴とする汚染物質分離減容化システム。
10. 請求項１乃至９のいずれかにおいて、
    汚染物質を含む汚染土を洗浄して、洗浄物質及びシルトを含む汚染水からなる懸濁水と、沈殿した洗浄済土とに分離する汚染土洗浄システムを有し、
    前記水循環系統は、前記汚染土洗浄システムにおける汚染水を、前記凝集反応装置を経由して、または経由しないで前記加圧水混合装置に送るように構成され、
    前記加圧水製造装置により製造された加圧水の一部、及び、前記加圧浮上装置における処理水の一部を、汚染土洗浄水として、前記汚染土洗浄システムに供給するようにされたことを特徴とする汚染物質分離減容化システム。
11. 請求項１乃至１０のいずれかの汚染物質分離減容化システムを用いて、汚染物質を含む汚染水から浮上分離物を取り出し、これを亜臨界水処理して、凝縮された金属を含むスラリーとし、このスラリーから前記金属を分離し、残りを生物処理して減容することを特徴とする汚染物質分離減容化方法。

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