JP2017094234A - Polluted soil purification method and purification system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、重金属を含有する汚染土壌の浄化方法及び浄化システムに関する。 The present invention relates to a purification method and a purification system for contaminated soil containing heavy metals.
トンネル工事等において発生する掘削土に重金属、例えば、砒素、セレン、六価クロム、カドミウム、鉛等が含まれる場合には、該掘削土を建設発生土として処分する際に、重金属を含有する汚染土壌から重金属を適切に除去して建設発生土を無害化することが望ましい。 When excavated soil generated in tunnel construction, etc. contains heavy metals, such as arsenic, selenium, hexavalent chromium, cadmium, lead, etc., when the excavated soil is disposed as construction generated soil, contamination containing heavy metals It is desirable to detoxify the construction soil by properly removing heavy metals from the soil.
このような重金属を含有する汚染土壌を浄化処理する技術として、汚染土壌と水とを混合した泥水に、反応槽において、該重金属を吸着させるための吸着剤を添加し、これらを撹拌して吸着剤に重金属を付着させ、その後、分離装置を用いて泥水から重金属を吸着した吸着剤を分離する技術が知られている(例えば、特許文献1)。 As a technology to purify contaminated soil containing such heavy metals, an adsorbent for adsorbing the heavy metals is added to the mud mixed with contaminated soil and water in a reaction tank and adsorbed by stirring them. A technique is known in which heavy metal is adhered to the agent, and then the adsorbent that has adsorbed the heavy metal from the muddy water is separated using a separator (for example, Patent Document 1).
また、特許文献2では、吸着剤として鉄含有粒子を使用し、分離装置として磁気分離装置を用いており、汚染土壌を含む泥水を貯泥槽から反応槽へ供給し、該反応槽において鉄含有粒子を添加して撹拌し、その後、磁気分離装置において、重金属を吸着した鉄含有粒子を磁力によって泥水から分離している。分離した鉄含有粒子は、更に気液分離器を用いて空気を取り除き、その後、返送路を介して反応槽へ返送され、吸着剤として再利用される。 Further, in Patent Document 2, iron-containing particles are used as an adsorbent, and a magnetic separation device is used as a separation device. Mud water containing contaminated soil is supplied from a mud storage tank to a reaction tank, and iron is contained in the reaction tank. The particles are added and stirred, and then the iron-containing particles having adsorbed heavy metals are separated from the muddy water by magnetic force in a magnetic separator. The separated iron-containing particles further remove air using a gas-liquid separator, and then are returned to the reaction tank via the return path and reused as an adsorbent.
トンネル工事等に用いられるシールド工法、例えば、泥水式シールド工法では、掘削土と水とを混合した泥水をシールドマシンのチャンバ内に充填し、該泥水に所定の圧力を加えることでシールドマシンの切羽の安定を図っておいる。かかる工法で発生する余剰泥水には、掘削土に自然由来の重金属類が含まれるケースがあり、近年では、この余剰泥水に含まれる重金属を工事現場において浄化処理する技術が求められている。 In shield construction methods used in tunnel construction, for example, in the muddy water type shield construction method, mud water mixed with excavated soil and water is filled into the chamber of the shield machine, and a predetermined pressure is applied to the muddy water to make the face of the shield machine. We are trying to stabilize. In some cases, surplus water generated by such a construction method contains naturally-derived heavy metals in excavated soil, and in recent years, a technique for purifying heavy metals contained in the surplus mud water at a construction site is required.
しかし、特許文献1及び2に記載の浄化処理技術では、吸着剤の分離に磁気分離装置を用いており、この磁気分離装置は、高価であって処理能力を高めようとすると、装置が大型化しやすいという問題があった。シールド工法の工事現場では、限られたスペースで浄化処理を行う必要があるため、浄化設備の省スペース化や省電力化が求められていた。 However, in the purification processing techniques described in Patent Documents 1 and 2, a magnetic separation device is used for separating the adsorbent, and this magnetic separation device is expensive, and if the processing capacity is increased, the device becomes larger. There was a problem that it was easy. At the construction site of the shield construction method, it is necessary to carry out purification treatment in a limited space, so that space saving and power saving of the purification equipment have been demanded.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、設備の省スペース化及び省電力化を図ることができる汚染土壌の浄化方法及び浄化システムを提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said subject, The objective is to provide the purification method and purification system of the contaminated soil which can aim at the space saving of an installation, and power saving.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の汚染土壌の浄化方法は、重金属を含有する汚染土壌と水とを混合した泥水に前記重金属を吸着させるための吸着剤を添加し、分離装置において前記重金属を吸着した前記吸着剤を泥水から分離して前記重金属を除去する汚染土壌の浄化方法において、前記分離装置は、前記泥水をアップフローで流通させる分離槽を備え、前記アップフローは、土粒子の沈降速度よりも速く、かつ前記吸着剤の沈降速度よりも遅い流速で行われることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the method for purifying contaminated soil according to claim 1 adds an adsorbent for adsorbing the heavy metal to mud mixed with contaminated soil containing heavy metal and water, and a separation device. In the method for purifying contaminated soil in which the adsorbent that has adsorbed the heavy metal is separated from muddy water to remove the heavy metal, the separation device includes a separation tank for circulating the muddy water in an upflow, and the upflow includes: It is characterized by being carried out at a flow rate that is faster than the sedimentation rate of the soil particles and slower than the sedimentation rate of the adsorbent.
この構成によれば、分離槽において、泥水の土粒子の沈降速度よりも速く、かつ吸着剤の沈降速度よりも遅い流速で泥水をアップフローすることにより、重金属を吸着した吸着剤を分離槽内に沈降させて、泥水から分離することができる。このような沈降分離は、分離槽において泥水の流通方向と流速とを変えることによって達成することができるので、磁気分離装置のような高価で大型の装置を用いる必要がなく、省スペース化を図ることができる。更に、磁気分離装置に比して消費電力量を抑えることができる。 According to this configuration, in the separation tank, the adsorbent that has adsorbed heavy metal is separated in the separation tank by upflowing the muddy water at a flow rate that is faster than the sedimentation speed of the mud soil particles and slower than the sedimentation speed of the adsorbent. And can be separated from the muddy water. Such sedimentation separation can be achieved by changing the flow direction and flow velocity of the muddy water in the separation tank, so that it is not necessary to use an expensive and large-sized device such as a magnetic separation device, thereby saving space. be able to. Furthermore, the power consumption can be suppressed as compared with the magnetic separation device.
請求項2に記載の汚染土壌の浄化方法は、請求項1に記載の汚染土壌の浄化方法において、前記アップフローは、前記分離槽の上流側において、前記吸着剤及び土粒子のそれぞれの沈降速度よりも速い流速で行われることを特徴とする。 The method for purifying contaminated soil according to claim 2 is the method for purifying contaminated soil according to claim 1, wherein the upflow is carried out on the upstream side of the separation tank, and the settling rates of the adsorbent and the soil particles, respectively. It is characterized by being performed at a faster flow rate.
この構成によれば、分離槽の上流側において、吸着剤及び土粒子の沈降速度よりも速い流速で泥水をアップフローすることにより、上流側において吸着剤が添加された泥水が撹拌され、吸着剤に重金属を吸着させることができる。これにより、撹拌時間を確保して浄化性能を高めたり、泥水の撹拌と、その後の吸着剤の分離とを一つの槽で行って省スペース化を図ったりすることができる。 According to this configuration, the muddy water to which the adsorbent is added is stirred on the upstream side by upflowing the muddy water at a flow rate faster than the settling rate of the adsorbent and the soil particles on the upstream side of the separation tank. Can adsorb heavy metals. Thereby, agitation time can be secured and purification performance can be improved, and muddy water agitation and subsequent separation of the adsorbent can be performed in one tank to save space.
また、アップフローの流速をこのようにコントロールすることで、吸着剤を分離槽内に留めた状態で、泥水の撹拌と吸着剤の分離とを一つの槽で行うことができるので、吸着剤を再利用するために、泥水から分離した吸着剤を再び反応槽へ返送する回収装置が不要になり、設備を小型化して省電力化を図ることが可能である。 In addition, by controlling the flow rate of the upflow in this way, it is possible to perform the muddy water agitation and the separation of the adsorbent in a state where the adsorbent is kept in the separation tank. In order to reuse it, a recovery device for returning the adsorbent separated from the muddy water to the reaction tank again becomes unnecessary, and the equipment can be miniaturized to save power.
請求項3に記載の汚染土壌の浄化方法は、請求項2に記載の汚染土壌の浄化方法において、前記泥水を前記分離槽に複数回流通させることを特徴とする。 The method for purifying contaminated soil according to claim 3 is the method for purifying contaminated soil according to claim 2, wherein the muddy water is circulated through the separation tank a plurality of times.
この構成によれば、泥水を分離槽に複数回流通させることで、撹拌時間を長くして重金属を吸着剤に十分に吸着させることができる。また、撹拌時間を長くすることで、重金属の除去に必要な吸着剤の添加量を少なくしてコストを抑えることができる。 According to this configuration, by allowing the muddy water to flow through the separation tank a plurality of times, the stirring time can be extended and the heavy metal can be sufficiently adsorbed by the adsorbent. In addition, by increasing the stirring time, it is possible to reduce the amount of adsorbent added necessary for the removal of heavy metals and to reduce costs.
請求項4に記載の汚染土壌の浄化方法は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の汚染土壌の浄化方法において、前記分離槽へ流入させる前記泥水を貯蔵するための貯泥槽を備え、該貯泥槽において、前記吸着剤が添加された前記泥水を撹拌することを特徴とする。
The method for purifying contaminated soil according to
この構成によれば、撹拌時間をより長くして、重金属を吸着剤に十分に吸着させることができる。 According to this configuration, the agitation time can be lengthened and the heavy metal can be sufficiently adsorbed to the adsorbent.
また、上記目的を達成するために、請求項5に記載の汚染土壌の浄化システムは、重金属を含有する汚染土壌と水とを混合した泥水と、前記重金属を吸着させるための吸着剤との混合物から、前記重金属を吸着した吸着剤を分離する分離装置を備えた汚染土壌の浄化システムにおいて、前記分離装置は、前記泥水をアップフローで流通させる分離槽を備え、前記アップフローは、土粒子の沈降速度よりも速く、かつ前記吸着剤の沈降速度よりも遅い流速で行われることを特徴とする。 Moreover, in order to achieve the said objective, the purification system of the contaminated soil of Claim 5 is a mixture of the muddy water which mixed the contaminated soil containing heavy metal, and water, and the adsorption agent for making the said heavy metal adsorb | suck. From the contaminated soil purification system comprising a separation device for separating the adsorbent adsorbing the heavy metal, the separation device comprises a separation tank for circulating the muddy water in an upflow, and the upflow comprises soil particles. It is characterized by being carried out at a flow rate that is faster than the settling rate and slower than the settling rate of the adsorbent.
この構成によれば、分離槽において、泥水の土粒子の沈降速度よりも速く、かつ吸着剤の沈降速度よりも遅い流速で泥水をアップフローすることにより、重金属を吸着した吸着剤を分離槽内に沈降させて、泥水から分離することができる。このような沈降分離は、分離槽において泥水の流通方向と流速とを変えることによって達成することができるので、磁気分離装置のような高価で大型の装置を用いる必要がなく、省スペース化を図ることができる。更に、磁気分離装置に比して消費電力量を抑えることができる。 According to this configuration, in the separation tank, the adsorbent that has adsorbed heavy metal is separated in the separation tank by upflowing the muddy water at a flow rate that is faster than the sedimentation speed of the mud soil particles and slower than the sedimentation speed of the adsorbent. And can be separated from the muddy water. Such sedimentation separation can be achieved by changing the flow direction and flow velocity of the muddy water in the separation tank, so that it is not necessary to use an expensive and large-sized device such as a magnetic separation device, thereby saving space. be able to. Furthermore, the power consumption can be suppressed as compared with the magnetic separation device.
請求項6に記載の汚染土壌の浄化システムは、請求項5に記載の汚染土壌の浄化システムにおいて、前記アップフローは、前記分離槽の上流側において、前記吸着剤及び土粒子のそれぞれの沈降速度よりも速い流速で行われることを特徴とする。 The polluted soil purification system according to claim 6 is the polluted soil purification system according to claim 5, wherein the upflow is performed on the upstream side of the separation tank, and the settling rates of the adsorbent and the soil particles are set. It is characterized by being performed at a faster flow rate.
この構成によれば、分離槽の上流側において、吸着剤及び土粒子の沈降速度よりも速い流速で泥水をアップフローすることにより、上流側において吸着剤が添加された泥水が撹拌され、吸着剤に重金属を吸着させることができる。これにより、撹拌時間を確保して浄化性能を高めたり、泥水の撹拌と、その後の吸着剤の分離とを一つの槽で行って省スペース化を図ったりすることができる。 According to this configuration, the muddy water to which the adsorbent is added is stirred on the upstream side by upflowing the muddy water at a flow rate faster than the settling rate of the adsorbent and the soil particles on the upstream side of the separation tank. Can adsorb heavy metals. Thereby, agitation time can be secured and purification performance can be improved, and muddy water agitation and subsequent separation of the adsorbent can be performed in one tank to save space.
また、アップフローの流速をこのようにコントロールすることで、吸着剤を分離槽内に留めた状態で、泥水の撹拌と吸着剤の分離とを一つの槽で行うことができるので、吸着剤を再利用するために、泥水から分離した吸着剤を再び反応槽へ返送する回収装置が不要になり、設備を小型化して省電力化を図ることが可能である。 In addition, by controlling the flow rate of the upflow in this way, it is possible to perform the muddy water agitation and the separation of the adsorbent in a state where the adsorbent is kept in the separation tank. In order to reuse it, a recovery device for returning the adsorbent separated from the muddy water to the reaction tank again becomes unnecessary, and the equipment can be miniaturized to save power.
請求項7に記載の汚染土壌の浄化システムは、請求項6に記載の汚染土壌の浄化システムにおいて、前記泥水を前記分離槽に複数回流通させる循環路を備えることを特徴とする。 The polluted soil purification system according to claim 7 is the polluted soil purification system according to claim 6, further comprising a circulation path through which the muddy water is circulated a plurality of times in the separation tank.
この構成によれば、循環路を介して泥水を分離槽に複数回流通させることで、撹拌時間を長くして重金属を吸着剤に十分に吸着させることができる。また、撹拌時間を長くすることで、重金属の除去に必要な吸着剤の添加量を少なくしてコストを抑えることができる。 According to this configuration, by allowing the muddy water to flow through the separation tank a plurality of times through the circulation path, the agitation time can be extended and the heavy metal can be sufficiently adsorbed by the adsorbent. In addition, by increasing the stirring time, it is possible to reduce the amount of adsorbent added necessary for the removal of heavy metals and to reduce costs.
請求項8に記載の汚染土壌の浄化システムは、請求項5〜7のいずれか1項に記載の汚染土壌の浄化システムにおいて、前記分離槽へ流入させる前記泥水を貯蔵するための貯泥槽を備え、該貯泥槽は、前記吸着剤が添加された前記泥水を撹拌する撹拌手段を有することを特徴とする。 The polluted soil purification system according to claim 8 is the polluted soil purification system according to any one of claims 5 to 7, further comprising: a mud storage tank for storing the mud water flowing into the separation tank. And the mud storage tank has stirring means for stirring the mud water to which the adsorbent is added.
この構成によれば、撹拌手段によって貯泥槽において泥水を撹拌することができ、撹拌時間をより長くして、重金属を吸着剤に十分に吸着させることができる。 According to this configuration, the muddy water can be stirred in the mud storage tank by the stirring means, and the stirring time can be made longer and the heavy metal can be sufficiently adsorbed by the adsorbent.
本発明によれば、設備の省スペース化を図ることができる。 According to the present invention, space saving of equipment can be achieved.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態における汚染土壌の浄化システム1の概要を示す図である。本実施形態では、汚染土壌の浄化システム1をシールド工法の一例である泥水式シールド工法において発生した、重金属を含有する掘削土(汚染土壌)の浄化処理に適用した例を説明する。浄化システム1は、貯泥槽20と、反応・分離槽(分離槽)30とを備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a contaminated soil purification system 1 according to the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, an example will be described in which the contaminated soil purification system 1 is applied to a purification process of excavated soil (contaminated soil) containing heavy metals, which is generated in a muddy water type shield method that is an example of a shield method. The purification system 1 includes a
図2は、泥水式シールド工法の概要を示す図である。泥水式シールド工法は、シールドマシン11のチャンバ内を泥水で充満し、該泥水に十分な圧力を保持させて地盤の土圧や水圧に対抗させ、切羽の安定を図る工法である。掘削土は泥水と混合され、坑外へ排泥する。 FIG. 2 is a diagram showing an outline of the muddy water type shield construction method. The muddy water type shield method is a method in which the inside of the chamber of the shield machine 11 is filled with muddy water, and the muddy water is kept at a sufficient pressure to resist the earth pressure and water pressure of the ground, thereby stabilizing the face. The excavated soil is mixed with muddy water and discharged to the outside of the mine.
シールド工法によって発生する掘削土は、自然由来の重金属類、例えば、砒素、セレン、六価クロム、カドミウム、鉛等を含有している場合がある。本実施形態の浄化システム1は、このような重金属を含有する掘削土を掘削現場において浄化処理するシステムとして好適に用いることができる。なお、ここでは、重金属の一例である砒素を含有する汚染土壌の浄化システム1について説明する。 The excavated soil generated by the shield method may contain naturally-derived heavy metals such as arsenic, selenium, hexavalent chromium, cadmium, and lead. The purification system 1 of this embodiment can be suitably used as a system for purifying excavated soil containing such heavy metals at an excavation site. Here, the contaminated soil purification system 1 containing arsenic, which is an example of heavy metal, will be described.
図3は、泥水式シールド工法において発生する掘削土のフローを示す図である。泥水式シールド工法における掘削土の処理システムは、シールドマシン11と、処理設備12とを備え、処理設備は、一次処理機13と、二次処理機14とを含む。
FIG. 3 is a diagram showing a flow of excavated soil generated in the muddy water type shield method. The excavated soil treatment system in the muddy water shield method includes a shield machine 11 and a
シールドマシン11は、カッタヘッドを回転駆動させて切羽面の掘削を行う。カッタヘッドによって切削した掘削土は、泥水と混合され、排泥用ポンプを用いて地上の処理設備12(図2参照)へと搬送される。 The shield machine 11 excavates the face by rotating the cutter head. The excavated soil cut by the cutter head is mixed with muddy water and conveyed to the ground processing facility 12 (see FIG. 2) using a mud pump.
一次処理機13は、シールドマシンから排出された泥水を粒径が75μm以上の粗粒分と粒径が75μm未満の細粒分とに分級処理する装置であり、例えば、振動ふるい機やサイクロン又はこれらの組み合わせを用いることができる。一次処理機13によって分級された粗粒分(一次処理土)は、多くの場合、重金属が環境基準値適合である建設発生土(砒素の濃度が0.01mg/L以下)として処分することができる。
The
細粒分である泥水の一部は、シールドマシンで使用される加圧泥水として利用するために、シールドマシンのチャンバ内へ供給される。細粒分の残りの泥水(余剰泥水)は、二次処理機14へ搬送される。
A portion of the mud that is fine is supplied to the chamber of the shield machine for use as pressurized mud used in the shield machine. The remaining muddy water (excess muddy water) for the fine particles is conveyed to the
二次処理機14は、重金属を含有する汚染土壌が混在した余剰泥水から重金属を除去する装置である。二次処理機14では、余剰泥水に吸着剤を添加して混合することにより、吸着剤に重金属を付着させる。その後、重金属を吸着した吸着剤を泥水から分離することによって、重金属を除去する。浄化システム1は、この二次処理機14として用いられ、既述のとおり、貯泥槽20と、反応・分離槽30とを備えており、図1に示すように、反応・分離槽30は、フロー生成手段41、排出路42と、吸着剤回収手段43とともに、重金属を吸着した吸着剤を泥水から分離する分離装置40を構成している。
The
重金属を吸着させる吸着剤としては、例えば、鉄粉、活性炭、ゼオライト等を用いることができ、本実施形態では鉄粉を用いている。吸着剤は、浄化処理される汚染土壌の土粒子の粒径や比重に基づき、該土粒子の沈降速度よりも速い沈降速度を有するものを使用する。ここでは、一次処理機によって分級された粒径が約75μm、比重が約2.6の土粒子の沈降速度よりも速い沈降速度を有する鉄粉(例えば、粒径が約70〜100μm、比重が約7.85の鉄粉)を用いている。土粒子と吸着剤の沈降速度は、ストークスの式から算出することができる。 As an adsorbent that adsorbs heavy metals, for example, iron powder, activated carbon, zeolite, and the like can be used. In this embodiment, iron powder is used. As the adsorbent, an adsorbent having a sedimentation rate faster than the sedimentation rate of the soil particles based on the particle size and specific gravity of the soil particles of the contaminated soil to be purified is used. Here, iron powder having a sedimentation speed faster than that of soil particles having a particle size of about 75 μm and a specific gravity of about 2.6 μm classified by the primary processor (for example, a particle size of about 70 to 100 μm and a specific gravity of about About 7.85 iron powder). The sedimentation rate of the soil particles and the adsorbent can be calculated from the Stokes equation.
吸着剤は、投入装置50を用いて反応・分離槽30内へ供給される。投入装置50は、所定量の吸着剤を反応・分離槽30内へ投入するものである。
The adsorbent is supplied into the reaction /
貯泥槽20は、泥水を貯蔵する槽であり、ここでは、一次処理機13を経た余剰泥水が供給路19を介して貯泥槽20に蓄えられる。貯泥槽20と反応・分離槽30とは、第1搬送路23と、第2搬送路24とのそれぞれによって結ばれている。貯泥槽20の下部には、泥水を流出するための流出口21が設けられており、第1搬送路23は、流出口21から反応・分離槽30へ延在している。
The
反応・分離槽30は、吸着剤が添加された泥水の撹拌と、該泥水からの吸着剤の分離とを行うための容器であり、泥水を反応・分離槽内に流入させるための流入部31と、泥水を反応・分離槽外へ流出させるための流出部32と、流入部31側(上流側)に位置する反応領域部35と、流出部32側(下流側)に位置する分離領域部36とを有する。流入部31は、貯泥槽の排出部から延在する第1搬送路23に連なり、流出部32は、反応・分離槽30において泥水の水面の高さが一定に保たれるように反応・分離槽30の上方に位置しており、第2搬送路24と、排出路42とに連なる。流出部32には、泥水の流出路を第2搬送路24及び排出路42のいずれか一方に切り替える切替バルブ(図示せず)が配設される。
The reaction /
反応領域部35は、フロー生成手段41とともに、泥水の撹拌を行う反応槽としての機能を構成する部位である。分離領域部36は、フロー生成手段41とともに、吸着剤の沈降分離を行う分離槽としての機能を構成する部位である。分離領域部36は、内径がほぼ一定になるように形成された筒状をなしており、反応領域部35は、分離領域部36に比して内径が小さくなっている。
The
本実施形態では、反応・分離槽30として鉛直方向へ延在する円筒状のカラムを用いている。流入部31は、カラムの底部に位置しており、反応領域部35は、流入部31から上方に向かって内径が漸次大きくなるようにテーパ状に形成されている。分離領域部36、反応領域部35の上方に位置しており、上下方向において内径が一定となるように形成された円柱状をなしている。
In the present embodiment, a cylindrical column extending in the vertical direction is used as the reaction /
なお、反応・分離槽30の構造は、上述した構成に限られず、泥水を流入部31から流出部32へ流通させる間に、反応領域部35において泥水の撹拌ができ、かつ分離領域部36において吸着剤の沈降分離ができる構成であればよい。例えば、反応領域部35において泥水を撹拌するために撹拌羽根等の撹拌手段を設けたり、分離領域部36において、泥水の流れを静的な層流状態に保つような傾斜板や傾斜管を設けたりすることも可能である。
The structure of the reaction /
フロー生成手段41は、反応・分離槽30内に流入部31から流出部32へ向かう泥水の流れを生じさせるものである。フロー生成手段41によって、少なくとも反応・分離槽30の分離領域部36では、泥水が下方から上方へ向かって流通するようにアップフローが形成される。
The flow generating means 41 generates a muddy water flow from the
また、反応・分離装置40は、フロー生成手段41と反応・分離槽30の構成とによって、反応領域部35の流速、特に流入部31の流速が、土粒子の沈降速度及び吸着剤の沈降速度よりも速い第1流速V1となり、分離領域部の流速が、土粒子の沈降速度よりも速く、かつ吸着剤の沈降速度よりも遅い第2流速V2となるように、泥水の流速を調整する。
Further, the reaction /
本実施形態では、フロー生成手段41としてポンプを用いており、該ポンプは、貯泥槽20と反応・分離槽30との間に配置された第1搬送路23に配設されている。なお、フロー生成手段41の位置は、これに限られず、例えば、反応・分離槽30や第2搬送路24に設ける構成であってもよい。このフロー生成手段41と円筒状の反応・分離槽30とによって、反応領域部35と分離領域部36とに、流速の異なるアップフローを形成している。ここでは、反応・分離槽30の流入口の流路断面とほぼ等しい流路断面積を有する、第1搬送路23の反応・分離槽30側の端部において流速が第1流速V1となるように、フロー生成手段41であるポンプの圧力や流量を調整している。更に、分離領域部36において流速が第2流速V2となるように、分離領域部36の流路断面積(すなわち、カラムの内径)を設定している。
In the present embodiment, a pump is used as the flow generating means 41, and the pump is disposed in the
このような反応・分離槽30の一例として、例えば、反応領域部35の最下部(流入口)における内径が約0.4m、反応領域部35の高さ寸法が約0.6mであって、分離領域部の内径が約1.0m、分離領域部の高さ寸法が約2.0mであるカラムを用いることができる。一例として、土粒子(最大粒径75μm、比重2.6)の沈降速度が0.49cm/secであって、吸着剤となる鉄粉(粒径70μm、比重7.85)の沈降速度が1.8cm/secである場合、このカラムにおいて、第1流速V1を約6cm/secとし、第2流速V2を1cm/secとすることにより、吸着剤を沈降させることができる。なお、反応・分離槽30の大きさや泥水の流速は、これに限られず、浄化処理する泥水の量や使用する吸着剤等に基づいて適宜設定することができる。
As an example of such a reaction /
第2搬送路24は、反応・分離槽30の流出部32から貯泥槽20へ延在する流路である。第2搬送路24と、貯泥槽20と、第1搬送路23とは、泥水が反応・分離槽30を複数回流通するように、反応・分離槽30の流出部32と流入部31とを繋ぐ循環路を形成している。
The
排出路42は、吸着剤が分離された泥水を反応・分離槽30外へ排出するための流路であり、流出部32から反応・分離槽30の外部へ延在している。
The
回収手段43は、反応・分離槽30から使用後の吸着剤を回収するものであり、例えば、所要の吸引力を有するブロア等を用いることができる。
The recovery means 43 recovers the used adsorbent from the reaction /
次に、上述した浄化システム1による汚染土壌の浄化処理について説明する。 Next, the purification process of the contaminated soil by the purification system 1 described above will be described.
図1及び図4に示すように、一次処理機13によって分級した後の余剰泥水をポンプ等の搬送手段を用いて貯泥槽20へ搬送する。貯泥槽20に所定量の泥水が貯留された後、フロー生成手段41によって貯泥槽20に貯留された泥水を反応・分離槽30へ供給する。
As shown in FIG.1 and FIG.4, the surplus muddy water after classifying with the
反応・分離槽30には、泥水が流入する前に、投入装置50によって所定量の吸着剤が投入され、フロー生成手段41によって泥水が反応領域部35へ流入することによって、該泥水に吸着剤が添加される(添加工程)。
Before the muddy water flows into the reaction /
また、反応領域部35では、フロー生成手段41によって、泥水の流速が土粒子及び吸着剤の沈降速度よりも速い第1流速V1に制御されることにより、泥水と吸着剤とが混合、撹拌される(撹拌工程)。
Further, in the
泥水は、フロー生成手段41によって、反応領域部35から、分離領域部36へと移動する。分離領域部36では、アップフローする泥水の流速が、土粒子の沈降速度よりも速く、吸着剤の沈降速度よりも遅い第2流速V2に制御され、泥水中の吸着剤は、分離領域部36において沈降し、土粒子を含む泥水は流出部32から反応・分離槽30外へ流出する。
The muddy water is moved from the
流出部32では、切替バルブによって、流路が第2搬送路24に選択されており、流出した泥水は、フロー生成手段41によって、循環路となる第2搬送路24、貯泥槽20及び第1搬送路23を経て、再度、反応・分離槽30内へ流入する。反応・分離装置40は、このような循環路を経由した反応・分離槽30における泥水の撹拌、分離を所定回数繰り返す。
In the
その後、切替バルブによって、流路を第2搬送路24から排出路42へと切り替える。反応・分離槽30の分離領域部36において分離された泥水は、排出路42から反応・分離槽30の外部へ排出され、重金属を吸着した吸着剤は、分離領域部36において沈降して反応・分離槽30内に残留する。その結果、泥水から吸着剤が分離される(分離工程)。
Thereafter, the flow path is switched from the
吸着剤が分離された泥水は、ポンプ等の搬送手段を用いて汚泥処理槽(図示せず)へ搬送される。汚泥処理槽において泥水に凝集剤を添加し、撹拌して凝集沈殿処理をし(凝集沈殿処理工程)、重金属が規定値以下に浄化された汚泥及び処理水として処理する。反応・分離槽30内の吸着剤は、回収手段43によって、反応・分離槽30外へ搬出され、産業廃棄物として処理される。なお、回収手段43によって吸着剤を回収する前に、貯留槽20又は反応・分離槽30に水を供給して土粒子を洗浄してもよい。
The muddy water from which the adsorbent has been separated is conveyed to a sludge treatment tank (not shown) using a conveying means such as a pump. In the sludge treatment tank, a flocculant is added to the mud water, and the mixture is stirred and subjected to a coagulation sedimentation treatment (coagulation sedimentation treatment step), and treated as sludge and treated water whose heavy metals have been purified to a specified value or less. The adsorbent in the reaction /
上述した浄化システム1では、反応・分離槽30の分離領域部36において、泥水の土粒子の沈降速度よりも速く、かつ吸着剤の沈降速度よりも遅い第1流速V1で泥水をアップフローすることにより、重金属を吸着した吸着剤を分離槽内に沈降させて、泥水から分離することができる。そのため、従来の浄化システムで用いていた磁気分離装置のように、高価で大型の装置を設置する必要がなく、分離槽において泥水の流通方向と流速とを変えることによって吸着剤を泥水から分離することができるので、省スペース化を図ることができる。また、磁気分離装置を用いた浄化システムに比べて消費電力量を抑えることができるとともに、簡易な構成で吸着剤を分離、回収することができる。
In purification system 1 described above, the
図5に示すように、従来の浄化システムでは、貯泥槽と、反応装置と、磁気分離装置と、回収装置とを備えており、吸着剤が添加された泥水の撹拌を行う反応装置(すなわち、撹拌手段を有する反応槽)と、重金属を吸着した吸着剤を泥水から分離する磁気分離装置とは別体の装置であるため、設置スペースを広く確保する必要があった。 As shown in FIG. 5, the conventional purification system includes a mud storage tank, a reaction device, a magnetic separation device, and a recovery device, and a reaction device that stirs mud water to which an adsorbent is added (that is, a reactor). The reaction tank having the stirring means) and the magnetic separation device for separating the adsorbent adsorbing heavy metal from the muddy water are separate devices, and thus it is necessary to secure a wide installation space.
これに対し、本実施形態の浄化システム1では、反応・分離槽30の上流側に位置する反応領域部35おいて、吸着剤及び土粒子の沈降速度よりも速い第2流速V2で泥水をアップフローすることにより、上流側において泥水を撹拌して、吸着剤に重金属を吸着させることができる。つまり、本実施形態の浄化システム1では、一つの装置、すなわち、一つの容器内に撹拌機能と分離機能とを備えた分離装置40によって、重金属を除去することができるので、より浄化設備を小型化して省スペース化を図ることができる。また、反応・分離槽30において、反応領域部35と分離領域部36の形状を変えることにより、共通のフロー生成手段41の駆動によって、撹拌作用と分離作用とを得ることができるため、高い省電力効果を得ることができる。
In contrast, in the purification system 1 of this embodiment, the
更に、循環路を設けて泥水を反応・分離槽30に複数回流通させることで、撹拌時間を長くして重金属を吸着剤に十分に吸着させることができ、重金属の除去に必要な吸着剤の添加量を少なくしてコストを抑えることができる。 Furthermore, by providing a circulation path and allowing the muddy water to flow through the reaction / separation tank 30 a plurality of times, the agitation time can be lengthened and the heavy metal can be sufficiently adsorbed to the adsorbent. The amount can be reduced to reduce the cost.
また、浄化システム1では、吸着剤を反応・分離槽30内に留めた状態で、吸着剤を再利用することができるので、従来の浄化システムのように、吸着剤を再利用するために、分離装置によって泥水から分離した吸着剤を再び反応槽へ返送する回収装置を設ける必要がない。つまり、泥水を撹拌する撹拌工程と、吸着剤を泥水から分離する分離工程と、分離した吸着剤の再利用とを一つの装置で行うことができ、浄化設備の設置面積の省スペース化、省電力化、及び処理工程の簡素化を図ることができる。
Moreover, in the purification system 1, since the adsorbent can be reused in a state where the adsorbent remains in the reaction /
なお、本実施形態の浄化システム1では、反応・分離槽30において泥水に吸着剤を添加しているが、吸着剤を添加する部位はこれに限られず、泥水を一次処理機によって分級した後であればよい。
In the purification system 1 of the present embodiment, the adsorbent is added to the muddy water in the reaction /
(第2実施形態)
図6は、浄化システム1の第2実施形態を示す図1と同様の図である。第2実施形態において、第1実施形態と対応する部位には同一の符号を付しており、ここでは、同一の構成及び同一の浄化処理工程についての詳細を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a view similar to FIG. 1 showing a second embodiment of the purification system 1. In the second embodiment, portions corresponding to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and details of the same configuration and the same purification treatment process are omitted here.
第2実施形態において、投入装置50は、貯泥槽20に連結されており、貯泥槽20に所定量の吸着剤を投入する。貯泥槽20は、撹拌手段25を備える。
In the second embodiment, the charging
撹拌手段25は、貯泥槽20に貯留された泥水を撹拌するためのものであり、例えば、駆動源となるモータと、該モータに接続された撹拌羽根とを備えた撹拌装置を用いることができる。
The agitating means 25 is for agitating the muddy water stored in the
第2実施形態の浄化システム1による汚染土壌の浄化処理では、投入装置50によって、所定量の吸着剤を貯泥槽20に投入し、貯泥槽20に所定量の泥水が貯留された後、撹拌手段25によって吸着剤が添加された泥水を混合、撹拌する(添加工程及び撹拌工程)。
In the purification treatment of contaminated soil by the purification system 1 of the second embodiment, a predetermined amount of adsorbent is introduced into the
その後、フロー生成手段41によって泥水を貯泥槽20から反応・分離槽30へ供給する。反応・分離槽30の反応領域部35では、フロー生成手段41によって、泥水の流速が第1流速V1に制御されることにより、泥水と吸着剤とが混合、撹拌される。
Thereafter, mud is supplied from the
フロー生成手段41によって、反応領域部35から、分離領域部36へと移動した泥水は、第2流速V2に制御され、泥水中の吸着剤は、分離領域部36において沈降し、土粒子を含む泥水は流出部32から反応・分離槽30外へ流出する。
The muddy water that has moved from the
流出部32では、切替バルブによって、流路が第2搬送路24に選択されており、流出した泥水は、循環路となる第2搬送路24、貯泥槽20及び第1搬送路23を経て、再度、反応・分離槽30内へ流入する。循環路を経由した反応・分離槽30における泥水の撹拌、分離を所定回数繰り返した後、切替バルブによって、流路を第2搬送路24から排出路42へと切り替える。
In the
その後、反応・分離槽30の分離領域部36において分離された泥水は、排出路42から反応・分離槽30の外部へ排出され、重金属を吸着した吸着剤は、分離領域部36において沈降して反応・分離槽30内に残留する。その結果、泥水から吸着剤が分離される(分離工程)。
Thereafter, the muddy water separated in the
本実施形態の浄化システム1では、貯泥槽20において吸着剤が添加された泥水を混合、撹拌した後、反応・分離槽30において更に泥水を撹拌することができる。重金属を含有する所定量の泥水に対して、所定量の吸着剤を添加する場合、浄化効果は、撹拌時間の長い方が高くなる。そのため、第2実施形態の浄化システムでは、第1実施形態のものに比して撹拌時間を長くして浄化効果を高めたり、反応・分離槽30を循環させる回数を低減して処理時間を短くしたりすることができる。
In the purification system 1 of the present embodiment, after mixing and stirring the muddy water to which the adsorbent is added in the
また、第2実施形態において、第2搬送路24を配設しない構成としてもよい。この場合、貯泥槽20において吸着剤が添加された泥水を撹拌した後、反応・分離槽30において、泥水から吸着剤を分離する。泥水は、反応・分離槽30の流出部32から排水路42を経て汚泥処理槽へ搬送される。反応・分離槽30内の吸着剤は、回収手段43によって、反応・分離槽30外へ搬出され、産業廃棄物として処理される。このように、第2搬送路24を配設しない場合には、より設備を小型化することができる。更に、第2搬送路24を配設しない場合には、反応・分離槽30を分離機能のみの(すなわち、撹拌機能を有していない)分離槽とすることができ、これにより、該分離槽の構造を簡素化して分離装置40を小型化することができる。
In the second embodiment, the
なお、本発明は上述した第1及び第2実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、泥水式シールド工法に浄化システムを適用した例について記載しているが、土圧式シールド工法において、同様の浄化システムを用いて浄化処理をすることも可能である。また、反応・分離装置として、例えば、第1撹拌室と第2撹拌室とを備えたスラリー循環型沈殿装置を用いることも可能である。また、第2搬送路24に代えて、貯蔵槽20を介することのない循環路を別途設ける構成としてもよい。
The present invention is not limited to the first and second embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, in the above-described embodiment, an example in which the purification system is applied to the muddy water type shield construction method is described. However, in the earth pressure type shield construction method, the purification treatment can be performed using the same purification system. Further, as the reaction / separation device, for example, a slurry circulation type precipitation device including a first stirring chamber and a second stirring chamber can be used. Moreover, it is good also as a structure which replaces with the
1 浄化システム
20 貯泥槽
23 第1搬送路
24 第2搬送路
25 撹拌手段
30 反応・分離槽(分離槽)
35 反応領域部
36 分離領域部
40 反応・分離装置(分離装置)
41 フロー生成手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
35
41 Flow generation means
Claims (8)
前記分離装置は、前記泥水をアップフローで流通させる分離槽を備え、
前記アップフローは、土粒子の沈降速度よりも速く、かつ前記吸着剤の沈降速度よりも遅い流速で行われることを特徴とする汚染土壌の浄化方法。 Pollution that removes the heavy metal by adding an adsorbent for adsorbing the heavy metal to the mud mixed with contaminated soil containing heavy metal and water, and separating the adsorbent that adsorbed the heavy metal from the mud in a separator In the soil purification method,
The separation device includes a separation tank that circulates the muddy water in an upflow,
The method of purifying contaminated soil, wherein the upflow is performed at a flow rate faster than a sedimentation rate of soil particles and slower than a sedimentation rate of the adsorbent.
前記分離装置は、前記泥水をアップフローで流通させる分離槽を備え、
前記アップフローは、土粒子の沈降速度よりも速く、かつ前記吸着剤の沈降速度よりも遅い流速で行われることを特徴とする浄化システム。 In a purification system for contaminated soil, comprising a separation device for separating the adsorbent adsorbing heavy metal from a mixture of muddy water mixed with contaminated soil containing heavy metal and water and an adsorbent for adsorbing the heavy metal ,
The separation device includes a separation tank that circulates the muddy water in an upflow,
The purification system according to claim 1, wherein the upflow is performed at a flow rate that is faster than a sedimentation rate of soil particles and slower than a sedimentation rate of the adsorbent.
該貯泥槽は、前記吸着剤が添加された前記泥水を撹拌する撹拌手段を有することを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の汚染土壌の浄化方法。 A mud storage tank for storing the muddy water flowing into the separation tank;
The method for purifying contaminated soil according to any one of claims 5 to 7, wherein the mud storage tank has stirring means for stirring the mud water to which the adsorbent is added.
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CN108723069A (en) * | 2018-05-15 | 2018-11-02 | 中国矿业大学 | A kind of restorative procedure of organic polluted soil |
CN117718320A (en) * | 2023-12-25 | 2024-03-19 | 北京安岭生态建设有限公司 | Treatment system and method for heavy metal pollution bottom mud for landscaping |
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CN117718320A (en) * | 2023-12-25 | 2024-03-19 | 北京安岭生态建设有限公司 | Treatment system and method for heavy metal pollution bottom mud for landscaping |
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