JP2019103998A - Soil remediation system - Google Patents

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Abstract

To provide a simple and low-cost soil remediation system allowing wet classification of soil into gravel, sand and fine-grained fractions, while removing toxic metal and the like adsorbed to the fine-grained fraction.SOLUTION: A soil remediation system S allows soil to be washed with wash water and classified into gravel, sand and fine-grained fractions by a mill breaker 3, a trommel 4, a liquid cyclone 5 and a thickener 8. An iron removal device 12 causes a ferrous fine-grained fraction to be removed, by adsorption by magnetic force, from sludge discharged from the thickener 8, thereby reducing the content of toxic metal and the like in the sludge. A fine-grained fraction washing device 13 washes the sludge discharged from the iron removal device 12 with a chelating wash liquid to remove toxic metal and the like from the fine-grained fraction. A filter device 14 filters the sludge discharged from the iron removal device 12. A reverse osmosis membrane separation device 16 separates the filtrate of the filter device 14 into a permeate and a concentrate. A chelating agent recycle device 17 removes the toxic metal and the like from the concentrate and supplies it to the fine-grained fraction washing device 13 as the chelating wash liquid.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、礫と砂と細粒分とを含み有害金属及び/又はその化合物で汚染された土壌を浄化する土壌浄化システムに関するものである。  TECHNICAL FIELD The present invention relates to a soil remediation system that purifies soil that contains straw, sand, and fine particles and that is contaminated with harmful metals and / or compounds thereof.
近年、例えばクロム、鉛、カドミウム、セレン、水銀などの有害金属及び/又はその化合物(以下、これらを「有害金属等」と総称する。)を原料又は材料として用いる生産施設の敷地又はその近隣地における土壌汚染、あるいは有害金属等を含む産業廃棄物の不法投棄等による土壌汚染が多発している。そして、有害金属等で汚染された土壌(以下「有害金属汚染土壌」という。)を、現に存在する位置(以下「原位置」という。)で、例えば有害金属等の不溶化、封じ込め又は電気修復などにより効果的に浄化することはかなり困難である。このため、有害金属汚染土壌は、一般に、掘削により原位置から除去され、外部の土壌浄化施設で浄化される。  In recent years, for example, harmful metals such as chromium, lead, cadmium, selenium, mercury and / or compounds thereof (hereinafter, these are collectively referred to as "harmful metals etc.") In the country, soil pollution occurs frequently due to soil pollution or illegal dumping of industrial waste containing harmful metals. Then, soil contaminated with harmful metals (hereinafter referred to as “toxic metal-contaminated soil”) is present at a position (hereinafter referred to as “in-situ position”), for example, insolubilization of harmful metals or the like, containment or electrical repair It is rather difficult to clean up more effectively. For this reason, harmful metal-contaminated soil is generally removed from the in-situ site by drilling and purified at an external soil purification facility.
このような原位置外の土壌浄化施設で有害金属汚染土壌を浄化する手法としては、従来、有害金属汚染土壌を洗浄水等で洗浄して有害金属等を除去する洗浄法が広く用いられている。そして、有害金属汚染土壌を洗浄水で洗浄した場合、土壌から水中に一旦離脱した有害金属等の大部分は、比較的粒径が小さい細粒分の表面に吸着され又は付着し、細粒分の表面に集約されるということが知られている(例えば、非特許文献1参照。)。  As a method of purifying harmful metal-contaminated soil at such a soil purification facility outside the in-situ site, conventionally, a washing method of washing harmful metal-contaminated soil with washing water etc. to remove harmful metals etc. is widely used . Then, when the harmful metal-contaminated soil is washed with washing water, most of the harmful metals and the like that have been temporarily removed from the soil are adsorbed or adhered to the surface of the relatively small particle size fine particles, and the fine particles It is known to be concentrated on the surface of (see, for example, Non-Patent Document 1).
したがって、有害金属汚染土壌を洗浄水で洗浄しつつ礫と砂と細粒分とに分級した上で、細粒分に対して有害金属等を除去するための化学的な処理を施すことにより、ほとんど有害金属等を含まない礫と砂と細粒分とを得ることができる。かくして、本願出願人は、すでに、有害金属汚染土壌を洗浄水で洗浄しつつ、礫と砂と細粒分とに分級した上で、細粒分に対してキレート剤を含むキレート洗浄液で洗浄処理を施すことにより、細粒分から有害金属等を除去するようにした土壌浄化施設(汚染土壌浄化装置)を種々提案している(例えば、特許文献1、2参照。)。  Therefore, by classifying the harmful metal contaminated soil with washing water while classifying it into sand, sand and fine particles, the fine particles are subjected to a chemical treatment to remove harmful metals and the like. It is possible to obtain straw, sand and fine particles containing almost no harmful metals. Thus, the applicant has already classified the harmful metal-contaminated soil with washing water, classified it into gravel, sand and fine particles, and then wash the fine particles with a chelating washing solution containing a chelating agent. Various soil purification facilities (contaminated soil purification devices) have been proposed which are designed to remove harmful metals and the like from fine grains (see Patent Documents 1 and 2, for example).
特許第5723054号公報Patent No. 5723054 gazette 特許第5723055号公報Patent No. 5723055 gazette 特許第4755159号公報Patent No. 4755159 gazette 特許第6007144号公報Patent No. 60071144 gazette
ところで、汚染土壌処理業者によるこの種の土壌浄化施設では、通常、大量の汚染土壌を浄化するようにしているので(例えば、1日あたり2000トン)、大量の細粒分が生成される(例えば、乾燥基準で1日あたり500〜600トン)。したがって、このように大量の細粒分を、例えばキレート洗浄液で洗浄する場合、比較的高価なキレート剤を大量に必要とするので、汚染土壌の処理コストが高くなるといった問題がある。なお、このような土壌浄化施設におけるキレート剤の必要量ないしは使用量は、細粒分の有害金属等の含有量が多ければ多いほど多くなる。また、細粒分をキレート剤以外の化学薬品で洗浄して有害金属等を除去する場合にも同様の問題が生じる。  By the way, in this kind of soil remediation facility by a contaminated soil processor, a large amount of contaminated soil is usually cleaned (for example, 2000 tons per day), so a large amount of fine particles is generated (for example, , 500-600 tons per day on a dry basis). Therefore, when such a large amount of fine particles is washed with, for example, a chelate washing solution, a large amount of a relatively expensive chelating agent is required, resulting in a problem that the cost of treating contaminated soil increases. In addition, the required amount or use amount of the chelating agent in such a soil remediation facility increases as the content of the fine particles of harmful metals and the like increases. In addition, the same problem occurs when the fine particles are washed with a chemical other than the chelating agent to remove harmful metals and the like.
本発明は、前記従来の問題を解決するためになされたものであって、礫と砂と細粒分とを含みかつ有害金属等で汚染された土壌を洗浄水で洗浄しつつ礫と砂と細粒分とに分級することができ、かつ分離された細粒分に吸着され又は付着している有害金属等を除去することができる、簡素で処理コストの低い土壌浄化システムを提供することを解決すべき課題とする。  The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and comprises washing with soil and containing soil, sand and fine particles and contaminated with harmful metals and the like while washing the soil with washing water. It is an object of the present invention to provide a simple and low-cost soil remediation system which can be classified into fine particles and capable of removing harmful metals and the like adsorbed or attached to separated fine particles. It is an issue to be solved.
前記課題を解決するためになされた本発明に係る、礫と砂と細粒分とを含み有害金属等(有害金属及び/又はその化合物)で汚染された土壌を浄化する土壌浄化システムは、混合器と、湿式破砕機と、トロンメルと、液体サイクロンと、シックナと、鉄分除去装置と、細粒分洗浄装置と、濾過装置と、逆浸透膜分離装置と、キレート剤再生装置と、透過水移送手段とを備えている。  A soil remediation system according to the present invention, which has been made to solve the above problems, contains soil, sand and fine particles to purify soil contaminated with harmful metals and the like (hazardous metals and / or compounds thereof). , Wet crusher, trommel, hydrocyclone, thickener, iron content removal device, fine particle content cleaning device, filtration device, reverse osmosis membrane separation device, chelating agent regeneration device, permeated water transfer And means.
ここで、混合器は、洗浄水と土壌浄化システムに導入された土壌とを混合する。湿式破砕機は、混合器から排出された土壌と洗浄水とを含む混合物中の礫及び/又は砂を破砕することにより、礫及び/又は砂の内部に偏在又は点在していた鉄及び/又は鉄酸化物(以下「鉄等」と総称する。)が表面に露出する鉄系細粒分を生成し、鉄系細粒分の表面に露出している鉄等に有害金属等を吸着(付着)させる。トロンメルは、湿式破砕機から排出された、礫と砂と細粒分と洗浄水とを含む混合物から礫を分離する。液体サイクロンは、トロンメルから排出された砂と細粒分と洗浄水とを含む混合物から砂を分離する。シックナは、液体サイクロンから排出された細粒分と洗浄水とを含む混合物を、沈降分離により、上澄水と、細粒分と洗浄水とを含むスラッジとに分離する。  Here, the mixer mixes the wash water with the soil introduced into the soil purification system. The wet crusher is iron and / or unevenly distributed or scattered within the gravel and / or sand by crushing the gravel and / or sand in the mixture containing the soil and the washing water discharged from the mixer. Alternatively, iron oxide (hereinafter referred to as “iron etc.”) forms iron-based fine particles exposed on the surface, and harmful metals etc. are adsorbed on iron etc. exposed on the surface of iron-based fine particles ( Attach it. The trommel separates the straw from the mixture discharged from the wet crusher, which contains straw, sand, fines and wash water. A hydrocyclone separates sand from a mixture comprising sand, fines and wash water discharged from the trommel. The thickener separates the mixture containing the fines and the wash water discharged from the hydrocyclone into the supernatant water and the sludge containing the fines and the wash water by sedimentation.
鉄分除去装置は、シックナから排出されたスラッジから鉄系細粒分を磁力で吸着して除去することにより、スラッジの有害金属等の含有率を低下させる。なお、鉄系細粒分は、磁力で吸着可能な程度に鉄等を含んでいる。細粒分洗浄装置は、鉄分除去装置から排出されたスラッジと、キレート剤及び水を含むキレート洗浄液とを混合して細粒分スラリーを生成し、該細粒分スラリーを予め設定された滞留時間を確保するように流動させることにより、細粒分に付着(吸着)している有害金属等ないしはこれらのイオンをキレート剤に捕捉させる。濾過装置は、細粒分洗浄装置から排出された細粒分スラリーを濾過して、濾液と濾過ケークとを生成する。  The iron content removing device reduces the content of harmful metals and the like of the sludge by magnetically removing the iron-based fine particles from the sludge discharged from the thickener by magnetic adsorption. The iron-based fine particles contain iron and the like to such an extent that they can be adsorbed by magnetic force. The fine particle washing apparatus mixes the sludge discharged from the iron removing apparatus with a chelating washing solution containing a chelating agent and water to form a fine particle slurry, and the fine particle slurry has a preset residence time. The chelating agent is allowed to trap harmful metals or the like or these ions attached (adsorbed) to the fine particle content by flowing so as to ensure. The filtration device filters the fine particle slurry discharged from the fine particle washing device to produce a filtrate and a filter cake.
逆浸透膜分離装置は、濾過装置から排出された濾液を、逆浸透膜により、キレート剤が濃縮された濃縮水とキレート剤を含まない透過水とに分離する。キレート剤再生装置は、逆浸透膜分離装置から排出された濃縮水を受け入れ、キレート剤よりも錯生成力が高く濃縮水と接触したときに該濃縮水中の有害金属等ないしはこれらのイオンを吸着する固相吸着材により、濃縮水中のキレート剤から有害金属等を除去して該濃縮液をキレート洗浄液として細粒分洗浄装置に供給する。透過水移送手段は、逆浸透膜分離装置から排出された透過水をシックナに移送(返送)する。  The reverse osmosis membrane separation device separates the filtrate discharged from the filtration device into the concentrated water in which the chelating agent is concentrated and the permeated water which does not contain the chelating agent by the reverse osmosis membrane. The chelating agent regenerator receives concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane separation device, and has a higher complexing power than the chelating agent, and adsorbs harmful metals and the like in the concentrated water when contacted with the concentrated water. The solid phase adsorbent removes harmful metals and the like from the chelating agent in the concentrated water, and the concentrate is supplied to the fine particle size washing apparatus as a chelating washing solution. The permeated water transfer means transfers (returns) the permeated water discharged from the reverse osmosis membrane separation device to the thickener.
鉄分除去装置は、スラッジ槽と、磁石装着ドラムと、駆動ローラと、無端ベルトと、ローラ回転機構とを有する。ここで、スラッジ槽は、シックナから排出された細粒分と洗浄水とを含むスラッジを一時的に保留する。磁石装着ドラムは、ドラム状に形成され、ドラム中心軸が水平方向を向きかつドラム下部がスラッジ槽内のスラッジに浸漬されるようにしてスラッジ槽に従動回転自在に取り付けられている。そして、磁石装着ドラムのドラム円周面の内側には、複数の永久磁石がドラム径方向外方に磁極が向くようにドラム円周方向に並んで装着(配列)されている。駆動ローラは、磁石装着ドラムのドラム本体より小径の円柱形のものであり、スラッジ槽の上方において、ローラ中心軸が磁石装着ドラムのドラム中心軸と平行となるように配置されている。無端ベルトは、軟磁性金属材料又は反磁性金属材料からなり、磁石装着ドラムのドラム本体と駆動ローラとにわたって巻き掛けられている。ローラ回転機構は駆動ローラを回転させる。  The iron content removing device has a sludge tank, a magnet mounting drum, a driving roller, an endless belt, and a roller rotating mechanism. Here, the sludge tank temporarily holds the sludge including the fine particles discharged from the thickener and the washing water. The magnet mounting drum is formed in a drum shape, and is rotatably attached to the sludge tank so that the drum central axis is directed in the horizontal direction and the lower part of the drum is immersed in the sludge in the sludge tank. A plurality of permanent magnets are mounted (arranged) in the circumferential direction of the drum such that the magnetic poles are directed outward in the radial direction of the drum, inside the circumferential surface of the drum. The driving roller is a cylindrical one having a diameter smaller than that of the drum body of the magnet mounting drum, and is disposed above the sludge tank so that the roller central axis is parallel to the drum central axis of the magnet mounting drum. The endless belt is made of a soft magnetic metal material or a diamagnetic metal material, and wound around the drum body of the magnet mounting drum and the drive roller. The roller rotation mechanism rotates the drive roller.
本発明に係る土壌浄化システムは、濾過装置から排出された濾液に清澄濾過を施す清澄濾過器を備えているのが好ましい。また、鉄分除去装置は、スラッジ槽に保留されているスラッジの水素指数をpH4〜6の範囲内に調整するpH調整装置と、スラッジ槽から排出されたスラッジを中和する中和装置とを有しているのが好ましい。  The soil purification system according to the present invention preferably comprises a clear filter for performing clear filtration on the filtrate discharged from the filtering device. In addition, the iron content removing device has a pH adjusting device for adjusting the hydrogen index of the sludge retained in the sludge tank within the range of pH 4 to 6, and a neutralizing device for neutralizing the sludge discharged from the sludge tank. Is preferred.
一般に、洗浄水を用いる汚染土壌の洗浄・分級の過程では、有害金属等は礫及び砂にはほとんど吸着(付着)されず、細粒分に集約して吸着(付着)される(例えば、非特許文献1参照)。そして、細粒分は、磁力で吸着可能な程度に鉄等を含む比較的少量の鉄系細粒分と、鉄系細粒分以外の磁力では吸着できない比較的多量の細粒分(以下「非鉄系細粒分」という。)とを含む。一方、鉄等は有害金属等を吸着する性質を有するので(例えば、非特許文献2参照)、表面に露出している鉄等を含む鉄系細粒分の有害金属等の吸着量(付着量)は、非鉄系細粒分の有害金属等の吸着量(付着量)よりかなり多くなる。  Generally, in the process of washing and classification of contaminated soil using washing water, harmful metals and the like are hardly adsorbed (adhered) on the gravel and sand, but collected in fine particles and adsorbed (adhered) (for example, non-adhesion) Patent Document 1). The fine particle content is a relatively small amount of iron-based fine particle content containing iron etc. to an extent that can be adsorbed by magnetic force, and a relatively large amount of fine particle content that can not be adsorbed by magnetic force other than iron-based fine particle content (hereinafter Non-ferrous fine particles). On the other hand, since iron and the like have the property of adsorbing harmful metals and the like (see, for example, Non-patent Document 2), the amount of adsorbed harmful metals and the like of iron-based fine particles including iron and the like exposed on the surface (adhesion amount ) Is considerably larger than the adsorption amount (adhesion amount) of harmful metals and the like of non-ferrous fine particles.
そして、本発明に係る土壌浄化システムによれば、湿式破砕機で礫及び/又は砂が破砕されて細粒分が生成されるが、これらの細粒分のうち礫中又は砂中に偏在又は点在していた鉄等の微小塊を多く含む細粒分は鉄系細粒分であり、これらの鉄系細粒分の表面に露出している鉄等は湿式破砕機から鉄分除去装置に至る一連の流通過程で比較的多量の有害金属等を吸着する。したがって、鉄分除去装置には、破砕以前に存在した鉄系細粒分と、破砕によって生成された鉄系細粒分とが導入され、これらの鉄系細粒分はいずれもはかなり多量(非鉄系細粒分と比べて)の有害金属等を吸着している。  And, according to the soil remediation system according to the present invention, the gravel and / or sand are crushed by the wet crusher to generate fine particles, and among these fine particles, uneven distribution or in sand or sand Fine particles containing a large amount of small agglomerates such as iron scattered are iron-based fine particles, and iron etc. exposed on the surface of these iron-based fine particles are transferred from a wet crusher to an iron removal device Adsorbs relatively large amounts of harmful metals etc. in a series of distribution processes. Therefore, iron-based fine particles existing before crushing and iron-based fine particles generated by crushing are introduced into the iron-removing apparatus, and all of these iron-based fine particles are considerably large (non-ferrous It adsorbs harmful metals, etc.) compared to the system fines.
かくして、鉄分除去装置では磁石装着ドラムによってこれらの有害金属等の吸着量が多い鉄系細粒分がスラッジから除去されるので、該スラッジの有害金属等の含有率ないしは保有率を大幅に低下させることができる。したがって、鉄分除去装置から排出されたスラッジをキレート洗浄液により浄化する細粒分洗浄装置に対する有害金属等の負荷と、キレート剤から有害金属等を除去するキレート剤再生装置に対する有害金属等の負荷とを軽減することができ、キレート剤及び固相吸着材の必要量ないしは使用量を低減することができ、土壌の処理コストを低減することができる。なお、湿式破砕機及び鉄分除去装置は、物理的な処理を施す簡素な機械構造のものであり、格別の化学薬品を使用しないので、その運転コストは非常に低い。  Thus, in the iron removing apparatus, since the iron-based fine particles having a large adsorption amount of these harmful metals and the like are removed from the sludge by the magnet mounting drum, the content or retention of harmful metals and the like of the sludge is significantly reduced. be able to. Therefore, the load of harmful metals and the like on the fine particle washing apparatus for purifying the sludge discharged from the iron removing apparatus with the chelate washing solution, and the load of the harmful metals and the like on the chelating agent regenerating apparatus for removing harmful metals and the like from the chelating agent. It is possible to reduce the required amount of chelating agent and solid phase adsorbent, or to reduce the amount used and to reduce the cost of treating the soil. In addition, the wet crusher and the iron removing device are of a simple machine structure which physically processes and do not use special chemicals, so the operation cost is very low.
本発明に係る土壌浄化システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing a schematic structure of a soil purification system concerning the present invention. (a)は、土壌浄化システムの構成要素である鉄分除去装置の模式的な側面断面図であり、(b)は、(a)に示す鉄分除去装置の模式的な平面図である。(A) is typical side surface sectional drawing of the iron content removal apparatus which is a component of a soil purification system, (b) is a schematic plan view of the iron content removal apparatus shown to (a). (a)は、もう1つの鉄分除去装置の模式的な側面断面図であり、(b)は(a)に示す鉄分除去装置の模式的な平面図である。(A) is typical side surface sectional drawing of another iron content removal apparatus, (b) is a schematic plan view of the iron content removal apparatus shown to (a). (a)は細粒分洗浄装置の模式的な平面図であり、(b)は(a)に示す細粒分洗浄装置のA−A線断面図であり、(c)は細粒分洗浄装置の1つのスラリー通路の立面断面図である。(A) is a schematic plan view of the fine particle washing apparatus, (b) is a sectional view taken along line A-A of the fine particle washing apparatus shown in (a), (c) is the fine particle washing FIG. 5 is an elevational cross-sectional view of one slurry passage of the device. キレート剤再生装置の模式的な立面図である。It is a typical elevation view of a chelating agent regeneration device.
図1に示すように、本発明の実施形態に係る土壌浄化システムSにおいては、有害金属等(有害金属及び/又はその化合物)ないしはこれらのイオンで汚染された地盤の掘削等により採取された土壌(汚染土壌)が、投入ホッパ1に受け入れられる。なお、有害金属としては、例えばクロム、鉛、カドミウム、セレン、水銀、金属砒素などが挙げられる。そして、投入ホッパ1内の土壌は連続的又は間欠的に混合器2に投入され、混合器2に連続的に供給される洗浄水と混合される。ここで、土壌は、礫(例えば、粒径2〜75mm)と、砂(例えば、粒径0.075〜2mm)と、細粒分(例えば、粒径0.075mm以下)とを含み、場合によっては石(例えば、粒径75mm以上)を含むものである。  As shown in FIG. 1, in the soil purification system S according to the embodiment of the present invention, soil collected by excavating ground contaminated with harmful metals etc. (hazardous metals and / or compounds thereof) or these ions The (contaminated soil) is received in the input hopper 1. Examples of the harmful metals include chromium, lead, cadmium, selenium, mercury, metal arsenic and the like. Then, the soil in the charging hopper 1 is continuously or intermittently charged into the mixer 2 and mixed with the washing water continuously supplied to the mixer 2. Here, the soil includes a weir (for example, a particle size of 2 to 75 mm), sand (for example, a particle size of 0.075 to 2 mm), and a fine particle fraction (for example, a particle size of 0.075 mm or less) Some contain stones (eg, 75 mm or more in particle size).
混合器2で生成された土壌と洗浄水とを含む混合物(以下「土壌・水混合物」という。)は、湿式破砕機であるミルブレーカ3に移送される。ミルブレーカ3としては、例えばロッドミルを用いることができる。ロッドミルは、詳しくは図示していないが、ドラムの中に複数のロッド(例えば、10本の75mmφ×2mのスチールロッド)が配置された破砕装置であり、ドラムの回転によってロッドが互いに平行に転動して線接触し、その衝撃力、剪断力、摩擦力等により礫及び砂を(場合によっては石も)破砕して細粒分等の小径の土壌粒子を生成することができるものである。ミルブレーカ3として、ロッドミルのほかにボールミルなども用いることができる。なお、礫及び砂は、その一部が細粒分になるのであって、すべてが細粒分になる訳ではない。  A mixture containing soil and wash water generated by the mixer 2 (hereinafter referred to as "soil / water mixture") is transferred to a mill breaker 3 which is a wet crusher. For example, a rod mill can be used as the mill breaker 3. Although not shown in detail, the rod mill is a crushing apparatus in which a plurality of rods (for example, 10 75 mmφ × 2 m steel rods) are disposed in a drum, and the rods rotate parallel to one another by rotation of the drum. Can move into line contact and break up gravel and sand (in some cases even stones) by their impact force, shear force, frictional force etc. to produce small diameter soil particles such as fines . A ball mill or the like can be used as the mill breaker 3 in addition to the rod mill. In addition, a part of the gravel and the sand become fine particles, and not all the fine particles.
かくして、ミルブレーカ3は、混合器2から排出された土壌・水混合物中の礫及び砂を(場合によっては石も)破砕して細粒分等の小径の土壌粒子を生成する。これにより、礫及び砂に吸着され(付着し)又は含まれていた有害金属等が水中に離脱する。このとき、基本的には(後記の鉄等による吸着はさておき)、水中に離脱した有害金属等は、礫及び砂にはほとんど吸着されず、ないしは付着せず、細粒分に集約して吸着され、ないしは付着する(例えば、非特許文献1参照)。  Thus, the mill breaker 3 crushes sand and sand (in some cases, stones) in the soil-water mixture discharged from the mixer 2 to generate small-diameter soil particles such as fine particles. As a result, harmful metals and the like adsorbed (adhered) or contained in the straw and sand are released into the water. At this time, basically (except for adsorption by iron and the like described later), harmful metals and the like released in water are hardly adsorbed or not attached to straw and sand, and collected into fine particles and adsorbed. Or attach (see, for example, Non-Patent Document 1).
さらに、礫及び砂の内部に偏在又は点在していた鉄等(鉄及び/又は酸化鉄)の微小塊が表面に露出する多数の鉄系細粒分が生成される。一方、一般に鉄等は有害金属等を吸着する性質がある。このため、洗浄水中に存在する有害金属等ないしはこれらのイオンの一部が鉄系細粒分の鉄等の露出面に吸着され、ないしは付着する。その結果、鉄系細粒分の有害金属等の吸着量(付着量)は、非鉄系細粒分の有害金属等の吸着量(付着量)よりかなり多くなる。つまり、ミルブレーカ3から排出される細粒分は、有害金属等の吸着量(付着量)が多い鉄系細粒分と、有害金属等の吸着量(付着量)が少ない非鉄系細粒分とで構成される。なお、破砕以前から存在する鉄系細粒分も、非鉄系細粒分に比べてかなり多くの有害金属等を吸着しているのはもちろんである。  In addition, a large number of iron-based fine particles are generated in which micro-mass of iron or the like (iron and / or iron oxide) unevenly distributed or scattered in the straw and sand is exposed to the surface. On the other hand, iron and the like generally have the property of adsorbing harmful metals and the like. For this reason, some of the harmful metals and the like or these ions present in the wash water are adsorbed or attached to the exposed surface of the iron-based fine particles such as iron. As a result, the adsorption amount (adhesion amount) of harmful metals and the like of iron-based fine particles is considerably larger than the adsorption amount (adhesion amount) of harmful metals and the like of non-ferrous fine particles. That is, the fine particles discharged from the mill breaker 3 are iron-based fine particles having a large amount of adsorption (adhesion) of harmful metals etc. and non-ferrous fine particles having a small amount of adsorption (adhesion) of harmful metals etc. And consists of In addition, it is needless to say that iron-based fine particles existing before crushing also adsorb considerably more harmful metals and the like than non-ferrous-based fine particles.
このように有害金属等を吸着している鉄系細粒分は、後で説明するように、鉄分除去装置12によって除去される。一方、鉄等(鉄及び/又は酸化鉄)が有害金属等を吸着する性質を有することは一般に知られており、この性質を利用して、有害金属等を含むスラッジに鉄粉ないしは酸化鉄の粉末を添加することにより、スラッジから有害金属等を除去するようした「鉄粉法」が種々提案されている(例えば、特許文献3〜4、非特許文献2参照)。しかしながら、本発明のように、礫及び砂を破砕することにより、表面にフレッシュな(まだ有害金属等を吸着していない)鉄等の微小塊が露出した鉄系細粒分を生成し、これらの露出した鉄等の微小塊(鉄系細粒分)に有害金属等を吸着させるようにした有害金属等の処理手法は提案されていない。  The iron-based fine particles that adsorb the harmful metals and the like in this manner are removed by the iron removing device 12 as described later. On the other hand, it is generally known that iron and the like (iron and / or iron oxide) have the property of adsorbing harmful metals and the like, and utilizing this property, iron powder or iron oxide is contained in sludge containing harmful metals and the like. Various "iron powder methods" have been proposed in which harmful metals and the like are removed from sludge by adding powder (see, for example, Patent Documents 3 to 4 and Non-Patent Document 2). However, as in the present invention, crushing iron and sand forms iron-based fine particles in which fine lumps such as fresh iron (which has not adsorbed harmful metals and the like yet) are exposed on the surface. There is no proposal for a method for treating harmful metals and the like in which harmful metals and the like are adsorbed on the exposed micro-mass (iron-based fine particles) such as iron.
ミルブレーカ3から排出された土壌・水混合物はトロンメル4に導入される。トロンメル4は、詳しくは図示していないが、水を貯留することができる受槽と、水平面に対して傾斜して配置された略円筒形のドラムスクリーンとを有する篩分装置であって、ドラムスクリーンは、モータによりその中心軸(円筒の中心軸)まわりに回転することができるようになっている。また、ドラムスクリーン内に、洗浄水をスプレー状で噴射することができるようになっている。  The soil / water mixture discharged from the mill breaker 3 is introduced into the trommel 4. Although not shown in detail, the trommel 4 is a sieving device having a receiving tank capable of storing water, and a substantially cylindrical drum screen disposed to be inclined with respect to a horizontal surface, and the drum screen Is rotatable about its central axis (the central axis of the cylinder) by a motor. In addition, the washing water can be sprayed in the form of a spray into the drum screen.
トロンメル4の回転しているドラムスクリーンの内部を土壌・水混合物が流れる際に、ドラムスクリーンの網目より細かい土壌粒子は、洗浄水とともにドラムスクリーンの網目を通り抜け、ドラムスクリーン外に出て受槽内に入る。他方、ドラムスクリーンの網目より粗い土壌粒子は、ドラムスクリーンの網目を通り抜けることができないので、ドラムスクリーンの下側の開口端を経由して、ドラムスクリーン外に排出される。  As the soil-water mixture flows inside the rotating drum screen of Trommel 4, soil particles finer than the mesh of the drum screen pass through the mesh of the drum screen together with the washing water and go out of the drum screen to the inside of the receiving tank to go into. On the other hand, since soil particles coarser than the mesh of the drum screen can not pass through the mesh of the drum screen, they are discharged out of the drum screen via the lower open end of the drum screen.
このトロンメル4では、ドラムスクリーンの網目の分級径(目開き)は、粒径が2mm未満の土壌粒子、すなわち砂及び細粒分がドラムスクリーンの網目を通り抜けるように設定されている。したがって、このトロンメル4では、粒径が2mm以上の土壌粒子である礫が(場合によっては石も)土壌・水混合物から分離される。前記のとおり、水中に離脱した有害金属等は礫及び砂にはほとんど吸着されず、ないしは付着しないので、トロンメル4で分離された礫は清浄なものであり、例えばコンクリート用の骨材等として用いることができる。なお、トロンメル4のドラムスクリーンの網目の寸法(目開き)は前記のものに限定されるわけではなく、得ようとする土壌粒子の粒径に応じて、任意に設定することができるのはもちろんである。  In the trommel 4, the classification diameter (opening) of the mesh of the drum screen is set so that soil particles having a particle size of less than 2 mm, that is, sand and fine particles pass through the mesh of the drum screen. Therefore, in this trommel 4, a weir, which is a soil particle having a particle size of 2 mm or more (sometimes also a stone), is separated from the soil-water mixture. As mentioned above, since harmful metals and the like released in water are hardly adsorbed or attached to straw and sand, the straw separated by the trommel 4 is clean, and is used, for example, as an aggregate for concrete be able to. The mesh size (opening) of the drum screen of the trommel 4 is not limited to the above, and of course it can be set arbitrarily according to the particle size of the soil particles to be obtained. It is.
トロンメル4の受槽内に収容された粒径が2mm未満の土壌粒子、すなわち砂及び細粒分と洗浄水とを含む土壌・水混合物はサイクロン5(液体サイクロン)に導入される。サイクロン5は、詳しくは図示していないが、下方に向かって狭まる略円錐状のシリンダ内に土壌・水混合物をポンプで圧送して旋回流を生じさせ、これによって生じる遠心力を利用して、土壌・水混合物を、比較的粒径が小さい細粒分(例えば、粒径0.075mm未満)と水の混合物と、比較的粒径が大きい砂(例えば、粒径0.075mm以上)と水の混合物とに分離する。  Soil particles contained in the receiving tank of the trommel 4 and having a particle diameter of less than 2 mm, that is, a soil / water mixture containing sand and fine particles and washing water, are introduced into the cyclone 5 (hydrocyclone). Although not shown in detail, the cyclone 5 pumps the soil-water mixture into a generally conical cylinder that narrows downward to generate a swirling flow, and the centrifugal force generated thereby is used to A mixture of soil and water, a mixture of fine particles having a relatively small particle size (for example, particle size less than 0.075 mm) and water, sand having a relatively large particle size (for example, a particle size of 0.075 mm or more) and water Separated into a mixture of
そして、細粒分と水の混合物(以下「細粒分含有水」という。)はサイクロン5の上端部から排出され、比較的粒径が大きい砂と水の混合物はサイクロン5の下端部から排出される。ここで、サイクロン5の下端部から排出された砂は、前記のとおり有害金属等をほとんど含んでいないので、水切りないしは乾燥処理を施して再生砂として使用される。他方、細粒分含有水はPH調整槽6に移送される。  Then, a mixture of fine particles and water (hereinafter referred to as “fine-grain-containing water”) is discharged from the upper end of the cyclone 5, and a mixture of sand and water having a relatively large particle diameter is discharged from the lower end of the cyclone 5. Be done. Here, since the sand discharged from the lower end portion of the cyclone 5 hardly contains harmful metals and the like as described above, it is drained or dried and used as regenerated sand. On the other hand, the fine particle-containing water is transferred to the PH adjustment tank 6.
PH調整槽6では、細粒分含有水のpHが、酸液(例えば、硫酸、塩酸)及びアルカリ液(例えば、水酸化ナトリウム水溶液)を用いて、ほぼ中性となるように調整される。なお、図示していないが、PH調整槽6では、細粒分含有水のpHは、pHメータ等を備えたpH自動制御装置により自動的に調整される。  In the PH adjustment tank 6, the pH of the fine particle-containing water is adjusted to be substantially neutral using an acid solution (for example, sulfuric acid, hydrochloric acid) and an alkali solution (for example, sodium hydroxide aqueous solution). Although not shown, in the pH adjustment tank 6, the pH of the fine particle-containing water is automatically adjusted by a pH automatic control device equipped with a pH meter or the like.
PH調整槽6でpHが調整された細粒分含有水は凝集槽7に導入される。凝集槽7では、細粒分含有水にポリ塩化アルミニウム水溶液(PAC)と、高分子凝集剤と、pH調整剤(酸性液又はアルカリ性液)とが添加される。これにより、凝集槽7内に非水溶性の金属水酸化物と細粒分とが混在する多数のフロックが生成される。  The fine particle-containing water whose pH has been adjusted in the PH adjustment tank 6 is introduced into the aggregation tank 7. In the coagulation tank 7, an aqueous solution of polyaluminum chloride (PAC), a polymer flocculant, and a pH adjuster (acidic solution or alkaline solution) are added to the fine particle-containing water. As a result, a large number of flocs in which the water-insoluble metal hydroxide and the fine particles are mixed are generated in the aggregation tank 7.
凝集槽7内の細粒分含有水(フロックを含む)はシックナ8に導入される。シックナ8は、詳しくは図示していないが、細粒分含有水がほぼ静止している状態で非水溶性のフロックないしは細粒分を重力により沈降させ、下部に位置するスラッジ層(例えば、固形分の比率が5〜10%)と、上部に位置しほとんどフロックないしは細粒分を含まない上澄水(洗浄水)とを形成する。なお、上澄水の表面に浮上油が浮遊している場合、この浮上油は、少量の上澄水をシックナ8の上部から溢流させることにより除去される。  Fine-grain-containing water (including floc) in the coagulation tank 7 is introduced into the thickener 8. The chicna 8 is not shown in detail, but the non-water-soluble floc or fines are caused to settle by gravity while the fines-containing water is almost stationary, and the sludge layer located at the lower part (for example, solid) (5 to 10%) and a supernatant (wash water) which is located on the top and contains almost no floc or fines. When floated oil floats on the surface of the supernatant water, the floated oil is removed by overflowing a small amount of supernatant water from the top of the thickener 8.
シックナ8内の上澄水は、洗浄水槽10に導入され、一時的に貯留される。洗浄水槽10が満杯になったときには予備水槽11が使用される。洗浄水層10ないしは予備水槽11に貯留されている洗浄水は、循環水として混合器2及びトロンメル4に供給される。なお、洗浄水槽10に貯留されている洗浄水が、蒸発等により減少したときには、適宜に水道水が補給される。他方、シックナ8の下部に沈殿ないしは滞留しているスラッジは、中間タンク9に移送され、一時的に貯留される。そして、中間タンク9内のスラッジは、運続的に鉄分除去装置12(12A、12B)に移送される。  Supernatant water in the chicna 8 is introduced into the washing water tank 10 and temporarily stored. When the washing water tank 10 is full, the spare water tank 11 is used. The washing water stored in the washing water layer 10 or the reserve water tank 11 is supplied to the mixer 2 and the trommel 4 as circulating water. In addition, when the wash water stored by the wash water tank 10 reduces by evaporation etc., tap water is replenished suitably. On the other hand, the sludge which has been deposited or accumulated in the lower part of the thickener 8 is transferred to the intermediate tank 9 and temporarily stored. Then, the sludge in the intermediate tank 9 is continuously transferred to the iron content removing device 12 (12A, 12B).
図2(a)及び図2(b)に示すように、1つの実施形態に係る鉄分除去装置12Aは、スラッジ槽21と、磁石装着ドラム22Aとを備えている。ここで、スラッジ槽21は、中間タンク9から管路23を介して移送されてくる細粒分(鉄系細粒分及び非鉄系細粒分)と水とからなるスラッジを受け入れて一時的に保留する。そして、スラッジ槽21内のスラッジは、後で説明するように鉄系細粒分が除去された後、管路24を介して細粒分洗浄装置13(図1参照)に移送される。なお、スラッジ槽21内には、細粒分の底部への沈殿を阻止するために攪拌機25が設けられている。  As shown in FIGS. 2A and 2B, the iron content removing device 12A according to one embodiment includes a sludge tank 21 and a magnet mounting drum 22A. Here, the sludge tank 21 receives sludge consisting of fine particles (ferrous fine particles and non-ferrous fine particles) transferred from the intermediate tank 9 through the pipeline 23 and water, and temporarily Hold. Then, after the iron-based fine particles are removed as described later, the sludge in the sludge tank 21 is transferred to the fine particle washing device 13 (see FIG. 1) through the pipe line 24. In addition, in the sludge tank 21, in order to prevent the precipitation to the bottom part of a fine particle, the stirrer 25 is provided.
磁石装着ドラム22Aは、回転シャフト26と、回転シャフト26に同軸に取り付けられた円筒状のドラム本体27と、ドラム本体27の円周部(外縁部)の内側に(例えば嵌め込みにより)ドラム円周方向に互いに隣り合って環状に装着ないしは配列された複数の永久磁石28と、環状に配列された永久磁石群の外周面を覆う円筒状カバー29とを備えている。ここで、磁石装着ドラム22Aないしはドラム本体27は、その回転中心軸が水平方向を向きかつドラム下部がスラッジ槽21内のスラッジに浸漬されるように配置されている。  The magnet mounting drum 22A includes the rotary shaft 26, the cylindrical drum main body 27 coaxially attached to the rotary shaft 26, and the drum circumference inside (for example, by fitting) the circumferential portion (outer edge portion) of the drum main body 27. A plurality of permanent magnets 28 annularly mounted or arranged adjacent to each other in the direction and a cylindrical cover 29 covering the outer peripheral surface of the annularly arranged permanent magnet group are provided. Here, the magnet mounting drum 22A or the drum main body 27 is disposed such that its central axis of rotation is directed in the horizontal direction and the lower part of the drum is immersed in the sludge in the sludge tank 21.
複数の永久磁石28は、それぞれ、磁極がドラム径方向外方に向くように(外向き)配設されている。永久磁石28は、N極又はS極がすべて外向きとなるように配置してもよく、また、N極とS極が交互に外向きとなるように配置してもよい。円筒状カバー29は、厚さが比較的薄い(例えば、5〜10mm)軟磁性金属材料(例えば、鉄又は鉄合金)で形成するのが好ましいが、反磁性金属材料(例えば、銅もしくはアルミニウム又はこれらの合金)で形成してもよい。  The plurality of permanent magnets 28 are disposed such that the magnetic poles face outward in the radial direction of the drum (outwardly). The permanent magnet 28 may be disposed such that all N poles or S poles face outward, or may be disposed such that N poles and S poles alternately face outward. The cylindrical cover 29 is preferably formed of a soft magnetic metal material (e.g. iron or iron alloy) having a relatively thin thickness (e.g. 5 to 10 mm), but a diamagnetic metal material (e.g. copper or aluminum or You may form with these alloys.
回転シャフト26ひいてはドラム本体27は、モータ30(電動機)によって減速機31を介して回転駆動され、図2(a)中における位置関係において時計回り方向に緩速(例えば、0.5〜2.0r.p.m.)で回転する。そして、磁石装着ドラム22Aないしはドラム本体27がスラッジ槽21内のスラッジに浸漬されているときには、スラッジ中の鉄系細粒分が永久磁石28の磁力により円筒状カバー29の外周面に引き寄せられて吸着される。かくして、磁石装着ドラム22Aないしはドラム本体27がスラッジの外に出たときには、円筒状カバー29の外周面に、鉄系細粒分層が形成されている。円筒状カバー29の外周面に形成された鉄系細粒分層は、スクレーパ32によって掻き取られ、磁石装着ドラム22Aから除去される。なお、除去された鉄系細粒分は、例えば製鉄原料として用いることができる。  The rotary shaft 26 and thus the drum body 27 are rotationally driven by the motor 30 (electric motor) via the reduction gear 31 and are slowed in the clockwise direction (e.g. 0.5 to 2...) In the positional relationship in FIG. Rotate at 0r.p.m.). When the magnet mounting drum 22A or the drum main body 27 is immersed in the sludge in the sludge tank 21, the iron-based fine particles in the sludge are attracted to the outer peripheral surface of the cylindrical cover 29 by the magnetic force of the permanent magnet 28. It is absorbed. Thus, when the magnet mounting drum 22A or the drum main body 27 comes out of the sludge, an iron-based fine particle separation layer is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical cover 29. The iron-based fine particle separation layer formed on the outer peripheral surface of the cylindrical cover 29 is scraped off by the scraper 32 and removed from the magnet mounting drum 22A. The removed iron-based fine particles can be used, for example, as an iron-making material.
鉄系細粒分は、礫及び砂を湿式破砕機であるミルブレーカ3(図1参照)で破砕することにより生成されたもの、あるいは礫及び砂の破砕以前から存在するものであり、いずれもその表面に鉄等の微小塊が露出し、露出している鉄等の微小塊にはかなり多量の有害金属等が吸着されている。一般に、礫中及び砂中には、鉄等の小塊が偏在又は点在しており、このような小塊の割合は2〜5質量%程度である。このため、礫及び砂の破砕により生成された細粒分の一部は、表面にフレッシュな鉄等が露出する鉄系細粒分となる。  The iron-based fine particles are those produced by crushing straw and sand with the mill breaker 3 (see FIG. 1), which is a wet crusher, or those which exist before crushing of the straw and sand, both of which Micro-mass such as iron is exposed on the surface, and a considerable amount of harmful metals and the like are adsorbed on the micro-mass such as iron which is exposed. In general, small pieces of iron or the like are unevenly distributed or scattered in a gutter and sand, and the proportion of such small pieces is about 2 to 5% by mass. For this reason, a part of the fine particles generated by crushing of the straw and sand becomes an iron-based fine particle in which fresh iron and the like are exposed on the surface.
鉄は強磁性体(軟磁性体)であり、磁石に吸着される。また、土壌中に存在する鉄酸化物は、実質的に四酸化三鉄(Fe)と、γ型三酸化二鉄(γ−Fe)と、α型三酸化二鉄(α−Fe)とからなり、四酸化三鉄及びγ型三酸化二鉄は強磁性体(軟磁性体)であり、磁石に吸着される。なお、α型三酸化二鉄は磁化せず磁石には吸着されない。このため、表面に鉄等の微小塊が露出している鉄系細粒分は、鉄、四酸化三鉄又はγ型三酸化二鉄の強磁性(軟磁性)により永久磁石28に引き付けられ、円筒状カバー29の外周面に吸着される。Iron is a ferromagnetic material (soft magnetic material) and is adsorbed to a magnet. In addition, iron oxides present in the soil substantially include triiron tetraoxide (Fe 3 O 4 ), γ-type diiron trioxide (γ-Fe 2 O 3 ), and α-type diiron trioxide ( Triiron tetraoxide and γ-type diiron trioxide, which are made of α-Fe 2 O 3 ), are ferromagnetic substances (soft magnetic substances) and are adsorbed to a magnet. The α-type diiron trioxide is not magnetized and is not adsorbed to the magnet. For this reason, the iron-based fine particle fraction in which the micromass such as iron is exposed on the surface is attracted to the permanent magnet 28 by the ferromagnetism (soft magnetism) of iron, triiron tetraoxide or γ type ferric trioxide It is adsorbed to the outer peripheral surface of the cylindrical cover 29.
なお、本願発明者が、滋賀県大津市の株式会社山▲崎▼砂利商店途中工場の汚染土壌処理場において、2017年7月に複数回(10回)、ミルブレーカで礫及び砂を破砕して生成した細粒分と水の混合物であるスラッジ(細粒分1〜3質量%)について、直径約1mの磁石装着ドラム(永久磁石としてネオジム磁石を使用)を用いて鉄系細粒分の吸着実験を行ったところ、平均的にはスラッジ10mあたり3.4kgの鉄系細粒分が採取された。In addition, the inventor of the present invention crushes gravel and sand with a mill breaker a plurality of times (ten times) in July 2017 at the contaminated soil treatment site of Yamazaki Co., Ltd., a gravel shop along the way in Otsu City, Shiga Prefecture. Of sludge (fine particle content 1 to 3% by mass), which is a mixture of fine particles and water produced, using a magnet-equipped drum with a diameter of about 1 m (using neodymium magnet as a permanent magnet) It was carried out adsorption experiment, the average ferrous fine fraction of 3.4kg per sludge 10 m 3 was taken.
礫及び砂をミルブレーカ3(図1参照)で破砕することにより生成された鉄系細粒分の表面に露出している鉄等の微小塊は、礫中又は砂中に偏在又は点在していた有害金属等を吸着していないフレッシュな鉄等の小塊から生じたものであり、破砕後に表面に露出してその周囲の洗浄水から有害金属等ないしはこれらのイオンを吸着する。かくして、ミルブレーカ3(図1参照)から排出され鉄分除去装置12Aに導入される細粒分は、有害金属等の吸着量が比較的(ないしはかなり)多い鉄系細粒分と、有害金属等の吸着量が比較的(ないしはかなり)少ない非鉄系細粒分とで構成される。  Micro-mass such as iron exposed on the surface of iron-based fine particles generated by crushing gravel and sand with mill breaker 3 (see FIG. 1) is unevenly distributed or scattered in the gravel or sand It is produced from small pieces of fresh iron or the like that does not adsorb harmful metals and the like, and is exposed to the surface after crushing and adsorbs harmful metals and the like from washing water around them. Thus, the fine particles discharged from the mill breaker 3 (see FIG. 1) and introduced into the iron removing device 12A are iron-based fine particles having a relatively large (or considerable) adsorption amount of harmful metals and the like, harmful metals and the like And the non-ferrous fine particles having a relatively (or considerably) low adsorption amount.
そして、前記のとおり、鉄分除去装置12Aではスラッジから鉄系細粒分が除去されるので、鉄分除去装置12Aから排出されるスラッジに含まれる細粒分は、有害金属等の吸着量が比較的(ないしはかなり)少ない非鉄系細粒分が大半となる。したがって、土壌浄化システムSに導入された汚染土壌に含まれていた有害金属等の一部ないしはかなりの部分は、鉄分除去装置12Aによって除去される。なお、スラッジ槽21内のスラッジの水素指数をpH4〜6の範囲内に調整すれば、鉄系細粒分の有害金属等の吸着量が若干増加する。この場合、スラッジ槽21から排出されたスラッジを中和するのが好ましい。  And, as described above, since the iron-based fine particles are removed from the sludge in the iron-removing device 12A, the fine particles contained in the sludge discharged from the iron-removing device 12A have a relatively high adsorption amount of harmful metals and the like. Most (or rather) non-ferrous fine particles are small. Therefore, the iron removal device 12A removes a part or a substantial part of harmful metals and the like contained in the contaminated soil introduced into the soil purification system S. In addition, if the hydrogen index of the sludge in the sludge tank 21 is adjusted within the range of pH 4 to 6, the adsorption amount of harmful metals and the like of the iron-based fine particles slightly increases. In this case, it is preferable to neutralize the sludge discharged from the sludge tank 21.
後で説明するように、鉄分除去装置12Aから排出されたスラッジないしは細粒分に対して、細粒分洗浄装置13(図1参照)でキレート剤によるキレート洗浄処理が行われ、かつキレート剤再生装置17(図1参照)で固相吸着材によりキレート剤の再生処理が行われるが、前記のとおり鉄分除去装置12Aでスラッジ中の有害金属等が低減されるので、細粒分(スラッジ)のキレート洗浄処理及びキレート剤の再生処理に対する有害金属等の負荷が軽減される。このため、土壌浄化システムSにおけるキレート剤及び固相吸着材の必要量ないしは使用量を低減することができ、土壌の処理コストを低減することができる。つまり、鉄分除去装置12Aは、細粒分洗浄装置13ないしはキレート剤再生装置17への有害金属等の負荷を軽減する前処理装置ないしは予備処理装置として機能する。  As described later, the sludge or fine particles discharged from the iron removing device 12A are subjected to a chelate washing treatment with a chelating agent by the fine particle washing device 13 (see FIG. 1), and the chelating agent regeneration In the apparatus 17 (see FIG. 1), the chelating agent is regenerated by the solid phase adsorbent, but as described above, since the harmful metals and the like in the sludge are reduced by the iron removing apparatus 12A, fine particles (sludge) The burden of harmful metals and the like on the chelate washing treatment and the regeneration treatment of the chelating agent is reduced. For this reason, the required amount or use amount of the chelating agent and solid phase adsorbent in the soil purification system S can be reduced, and the processing cost of the soil can be reduced. That is, the iron removing device 12A functions as a pretreatment device or pretreatment device for reducing the load of harmful metals and the like on the fine particle content washing device 13 or the chelating agent regeneration device 17.
以下、図3(a)、(b)を参照しつつ、図2(a)、(b)に示す鉄分除去装置12Aとは構成が異なるもう1つの鉄分除去装置12Bの構成及び機能を説明する。ただし、図3(a)、(b)に示す鉄分除去装置12Bの構成要素の大部分は、図2(a)、(b)に示す鉄分除去装置12Aの構成要素と共通であるので、説明の重複を避けるため、以下では主として鉄分除去装置12Aと異なる点を説明する。なお、図3(a)、(b)に示す鉄分除去装置12Bの構成要素において、図2(a)、(b)に示す鉄分除去装置12Aの構成要素と共通なものには、同一の参照番号が付されている。  Hereinafter, the configuration and function of another iron removal device 12B having a different configuration from the iron removal device 12A shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b) will be described with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b). . However, most of the components of the iron removal device 12B shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) are the same as the components of the iron removal device 12A shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). In the following, differences from the iron removal device 12A will be mainly described in order to avoid duplication of In addition, in the component of iron content removal apparatus 12B shown to FIG. 3 (a), (b), the same reference is carried out to what is common in the component of iron content removal apparatus 12 A shown to FIG. 2 (a), (b). It is numbered.
図3(a)、(b)に示す鉄分除去装置12Bでは、スラッジ槽21の上方に、磁石装着ドラム22Bないしはドラム本体27とは別に円柱形の駆動ローラ41が設けられ、この駆動ローラ41は駆動シャフト42に同軸に取り付けられている。駆動ローラ41及び駆動シャフト42は、その回転中心軸がドラム本体27の回転中心軸と平行となるように配置され、モータ30によって減速機31を介して回転駆動されるようになっている。駆動ローラ41はドラム本体27よりも小径(例えば、1/5〜1/10)である。  In the iron content removing device 12B shown in FIGS. 3A and 3B, a cylindrical drive roller 41 is provided above the sludge tank 21 separately from the magnet mounting drum 22B or the drum main body 27. It is coaxially attached to the drive shaft 42. The drive roller 41 and the drive shaft 42 are disposed such that their central axes of rotation are parallel to the central axis of rotation of the drum body 27, and are rotationally driven by the motor 30 via the reduction gear 31. The driving roller 41 has a smaller diameter (e.g., 1/5 to 1/10) than the drum main body 27.
ドラム本体27には、図2(a)に示す鉄分除去装置12Aと同様の仕様で複数の永久磁石28が装着ないしは配設されている。磁石装着ドラム22Bの回転シャフト26は、スラッジ槽21に固定された軸受により従動回転自在に支持されている。なお、鉄分除去装置12Aと同様の円筒状カバーを設けてもよい。そして、円周部の内側に複数の永久磁石28が環状に装着ないしは配列されたドラム本体27と駆動ローラ41とにわたって、軟磁性金属材料(例えば、鉄又は鉄合金)からなる無端ベルト43(例えば、スチールベルト)が巻き掛けられている。なお、無端ベルト43を反磁性金属材料(例えば、銅もしくはアルミニウム又はこれらの合金)で形成してもよい。  A plurality of permanent magnets 28 are mounted or disposed on the drum body 27 in the same specification as the iron content removing device 12A shown in FIG. 2A. The rotating shaft 26 of the magnet mounting drum 22B is rotatably supported by a bearing fixed to the sludge tank 21. In addition, you may provide the cylindrical cover similar to 12 A of iron content removal apparatuses. An endless belt 43 (e.g., iron or iron alloy) made of a soft magnetic metal material (e.g., iron or iron alloy) extends over the drum body 27 and the drive roller 41 in which a plurality of permanent magnets 28 are annularly attached or arranged inside the circumferential portion. , A steel belt) is wound. The endless belt 43 may be formed of a diamagnetic metal material (for example, copper or aluminum or an alloy thereof).
駆動ローラ41が、モータ30によって減速機31を介して、図3(a)中における位置関係において時計回り方向に回転駆動されると、ドラム本体27ないしは磁石装着ドラム22Bは時計回り方向に従動回転し、無端ベルト43は駆動ローラ41とドラム本体27との間を時計回り方向に周回走行する。なお、モータ30ないしは駆動ローラ41の回転数は、ドラム本体27が緩速(例えば、0.5〜2.0r.p.m.)で回転するように設定されている。  When the drive roller 41 is rotationally driven clockwise in the positional relationship in FIG. 3A by the motor 30 via the reduction gear 31, the drum main body 27 or the magnet mounting drum 22B is rotationally driven in the clockwise direction. The endless belt 43 travels in the clockwise direction between the driving roller 41 and the drum main body 27. The rotational speed of the motor 30 or the drive roller 41 is set so that the drum body 27 rotates at a slow speed (e.g., 0.5 to 2.0 rpm).
駆動ローラ41とドラム本体27との間を、図3(a)中における位置関係において時計回り方向に周回走行する無端ベルト43が、ドラム本体27の円周面の内側に環状に配列された永久磁石群の外周面に当接し、かつスラッジ槽21内のスラッジに浸漬されているときには、スラッジ中の鉄系細粒分が永久磁石28の磁力により無端ベルト43の外面に引き寄せられて吸着される。かくして、無端ベルト43がスラッジの外に出たときには、無端ベルト43の外面に鉄系細粒分層が形成されている。無端ベルト43の外面に形成された鉄系細粒分層は、駆動ローラ41近傍でスクレーパ32によって掻き取られ、無端ベルト43から除去される。  An endless belt 43 traveling in a clockwise direction in a positional relationship in FIG. 3A between the drive roller 41 and the drum main body 27 is annularly arranged on the inner side of the circumferential surface of the drum main body 27. The iron-based fine particles in the sludge are attracted to the outer surface of the endless belt 43 by the magnetic force of the permanent magnet 28 when being in contact with the outer peripheral surface of the magnet group and immersed in the sludge in the sludge tank 21. . Thus, when the endless belt 43 comes out of the sludge, an iron-based fine particle separation layer is formed on the outer surface of the endless belt 43. The iron-based fine particle separation layer formed on the outer surface of the endless belt 43 is scraped off by the scraper 32 in the vicinity of the driving roller 41 and removed from the endless belt 43.
図3(a)、(b)に示す鉄分除去装置12Bにおいても、図2(a)、(b)に示す鉄分除去装置12Aと同様に、スラッジから鉄系細粒分が除去されるので、鉄分除去装置12Bから排出されるスラッジに含まれる細粒分は、有害金属等の吸着量が比較的(ないしはかなり)少ない非鉄系細粒分が大半となる。したがって、土壌浄化システムSに導入された汚染土壌に含まれていた有害金属等の一部ないしはかなりの部分は、鉄分除去装置12Bによって除去される。  Also in the iron content removing device 12B shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), as in the iron content removing device 12A shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the iron-based fine particles are removed from the sludge. The fine particle fraction contained in the sludge discharged from the iron content removing device 12B is mostly a non-ferrous fine particle fraction having a relatively (or considerably) small adsorption amount of harmful metals and the like. Therefore, the iron removal device 12B removes a part or a considerable part of harmful metals and the like contained in the contaminated soil introduced into the soil purification system S.
鉄分除去装置12(12A、12B)から排出されたスラッジは、細粒分洗浄装置13(図1参照)に導入される。細粒分洗浄装置13は、鉄分除去装置12(12A、12B)から排出された非鉄系細粒分と洗浄水とを含むスラッジと、後で説明するキレート剤再生装置17(図1参照)から供給されるキレート剤と水とを含むキレート洗浄液とを受け入れ、これらを混合・攪拌して細粒分スラリーを生成し、予め設定された滞留時間(例えば、0.5〜2時間)を確保するようにおおむねプラグフロー(栓流)で連続的に流動させることにより、細粒分に付着(吸着)している有害金属等ないしはこれらのイオンをキレート剤に捕捉させる。これにより、細粒分スラリー中の細粒分の表面に吸着(付着)されている有害金属等が除去される。細粒分洗浄装置13に供給するスラッジの流量とキレート洗浄液の流量の比は、例えば1:1に設定される。  The sludge discharged from the iron content removing device 12 (12A, 12B) is introduced into the fine particle content cleaning device 13 (see FIG. 1). The fine particle content washing device 13 receives sludge from the nonferrous fine particles discharged from the iron content removing device 12 (12A, 12B) and washing water, and a chelating agent regenerating device 17 (see FIG. 1) described later. Accept the supplied chelating agent and the chelate washing solution containing water, mix and stir them to form a fine particle slurry, and secure a preset residence time (for example, 0.5 to 2 hours) As described above, by flowing continuously in a plug flow (plug flow), harmful metals and the like attached to (adsorbed) fine particles or these ions are captured by the chelating agent. Thereby, harmful metals and the like adsorbed (adhered) on the surface of the fine particles in the fine particle slurry are removed. The ratio of the flow rate of the sludge supplied to the fine particle size washing device 13 to the flow rate of the chelate washing solution is set to, for example, 1: 1.
キレート洗浄液に用いられるキレート剤としては、例えば、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)、あるいはHIDS(3−ヒドロキシ−2,2’−イミノジコハク酸)、IDS(2,2’−イミノジコハク酸)、MGDA(メチルグリシン二酢酸)、EDDS(エチレンジアミンジ酢酸)又はGLDA(L−グルタミン酸ジ酢酸)のナトリウム塩などが挙げられる。これらのキレート剤は、いずれも細粒分スラリーないしは細粒分に含まれている有害金属等を有効に捕捉する(キレートする)ことができものである。なお、細粒分に含まれる有害金属等の種類に応じて、その処理に適したキレート剤が選択され、又は複数種のキレート剤が用いられるのはもちろんである。  As a chelating agent used for the chelate washing solution, for example, EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), or HIDS (3-hydroxy-2,2'-iminodisuccinic acid), IDS (2,2'-iminodisuccinic acid), MGDA (methylglycine) And sodium salts of EDDS (ethylenediaminediacetic acid) or GLDA (L-glutamic acid diacetic acid). Any of these chelating agents can effectively capture (chelate) harmful metals and the like contained in the fine particle slurry or fine particle fraction. Of course, a chelating agent suitable for the treatment is selected or plural kinds of chelating agents are used according to the type of harmful metal and the like contained in the fine particle fraction.
以下、図4(a)〜(c)を参照しつつ、細粒分洗浄装置13の具体的な構成及び機能を説明する。細粒分洗浄装置13は、4つの平板状の仕切り壁51〜54で仕切ることにより形成された互いに平行に伸びる5つの細長い直方体状ないしは角柱状のスラリー通路55〜59を備えた貯槽50を有している。貯槽50は、例えば地上に設置した鉄製の直方体状の角型タンクであってもよく、またコンクリート製の直方体状のピットであってもよい。また、仕切り壁51〜54は、例えば複数の鉄板又はプラスチック板をスラリー通路の伸びる方向に連結することにより形成したものであってもよい。  Hereinafter, the specific configuration and function of the fine particle content washing device 13 will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (c). The fine particle content washing apparatus 13 has a storage tank 50 provided with five elongated rectangular parallelepiped or prismatic slurry passages 55 to 59 extending in parallel with each other and formed by dividing by four flat plate-like partition walls 51 to 54. doing. The storage tank 50 may be, for example, an iron rectangular parallelepiped tank installed on the ground, or a concrete rectangular pit. The partition walls 51 to 54 may be formed, for example, by connecting a plurality of iron plates or plastic plates in the extending direction of the slurry passage.
スラリー通路55〜59において隣り合う2つのスラリー通路はスラリー通路長手方向(図4(a)、(b)における位置関係では左右方向)の一端の連通部(図4(a)中に4つの曲線状の矢印で示された部位)で互いに連通している。すなわち、これらの連通部には仕切り壁51〜54が存在せず、隣り合うスラリー通路同士が連通している。  The two slurry channels adjacent in the slurry channel 55 to 59 have four curves in the communicating portion (FIG. 4A) at one end of the slurry channel longitudinal direction (lateral direction in the positional relationship in FIGS. 4A and 4B). Communicate with each other at the portions shown by That is, the partition walls 51 to 54 do not exist in these communicating portions, and the adjacent slurry passages communicate with each other.
各スラリー通路55〜59の底部には、それぞれ、細粒分スラリー中に空気を放出して細粒分スラリーを攪拌する空気放出管61〜65が配設されている。各空気放出管61〜65はスラリー通路長手方向に伸び、周壁の底部(下側)においてスラリー通路長手方向に並ぶ複数の空気放出孔が形成された多孔管であり、その中空部は、詳しくは図示していないが、圧縮空気を供給するコンプレッサないしは送風機に接続されている。空気放出管61〜65に加圧された空気が供給されたときには、この空気が空気放出孔から気泡となって細粒分スラリー中に放出されて浮上し、この気泡によって細粒分スラリーが攪拌される。  At the bottom of each of the slurry passages 55 to 59, air release pipes 61 to 65 for releasing air into the fine particle slurry and stirring the fine particle slurry are disposed. Each air discharge pipe 61 to 65 extends in the longitudinal direction of the slurry passage, and is a porous pipe in which a plurality of air discharge holes are formed in the bottom of the peripheral wall (lower side) aligned in the longitudinal direction of the slurry passage. Although not shown, it is connected to a compressor or blower that supplies compressed air. When pressurized air is supplied to the air release pipes 61 to 65, the air becomes air bubbles from the air release holes, is released into the fine particle slurry and floats up, and the air bubbles agitate the fine particle slurry by the air bubbles. Be done.
図4(c)は、細粒分スラリーの流れ方向(図4(a)中に曲線状の矢印及び直線状の矢印で示す方向)にみて最も上流側のスラリー通路55の断面を示している。図4(c)から明らかなとおり、空気放出管61は、スラリー通路55の一方の側面の近傍においてスラリー通路底部近傍に配置されている。このため、空気放出管61から放出された気泡はこの側面の近傍で上昇する。その結果、スラリー通路55内には、スラリー通路長手方向と垂直な平面内において矢印Pで示す方向に流れる循環流が形成され、細粒分スラリーが攪拌される。貯槽50及び各スラリー通路55〜59の形状、寸法、容量等、並びに空気放出管61〜65への加圧空気の供給量等は、細粒分洗浄装置13において予め設定される細粒分スラリーの、含水率、流量、滞留時間、流速、流れの乱流度(例えば、レイノルズ数)等に対応して好ましく設定される。  FIG. 4C shows a cross section of the most upstream slurry passage 55 as viewed in the flow direction of the fine particle slurry (the direction indicated by the curved arrow and the straight arrow in FIG. 4A). . As is clear from FIG. 4 (c), the air discharge pipe 61 is disposed in the vicinity of the slurry passage bottom in the vicinity of one side surface of the slurry passage 55. Therefore, the air bubbles discharged from the air discharge pipe 61 rise in the vicinity of this side surface. As a result, a circulating flow is formed in the slurry passage 55 in the direction indicated by the arrow P in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the slurry passage, and the fine particle slurry is agitated. The shape, size, volume and the like of the storage tank 50 and the respective slurry passages 55 to 59, and the supply amount of the pressurized air to the air release pipes 61 to 65, etc. The water content is preferably set corresponding to the water content, flow rate, residence time, flow rate, turbulent flow rate (eg, Reynolds number), and the like.
再び図1に示すように、細粒分洗浄装置13から排出された細粒分スラリーは濾過装置14に移送される。濾過装置14は、細粒分スラリーを濾過し、含水率が30〜40パーセントの濾過ケークと濾液とを生成する。なお、濾過装置14としては、フィルタプレスや真空濾過機などを用いることができる。濾過装置14から排出された濾過ケーク(細粒分)は有害金属等をほとんど含まないので、例えば農業用の培土として利用され、あるいは埋立て等により処分される。  As shown in FIG. 1 again, the fine particle slurry discharged from the fine particle washing device 13 is transferred to the filtering device 14. The filtration unit 14 filters the fines slurry to produce a filter cake with a moisture content of 30 to 40 percent and a filtrate. In addition, as the filtration apparatus 14, a filter press, a vacuum filter, etc. can be used. The filter cake (fine particle content) discharged from the filter device 14 contains almost no harmful metals and the like, and therefore, is used as a culture soil for agriculture, for example, or disposed of in landfills or the like.
濾過装置14から排出された濾液すなわちキレート洗浄液は、清澄濾過器15(例えば、砂濾過器)で懸濁物質ないしは浮遊物質(SS)が除去された後、逆浸透膜分離装置16に移送される。詳しくは図示していないが、逆浸透膜分離装置16は、清澄濾過器15から排出されたキレート洗浄液を受け入れ、高圧ポンプで加圧した上で、逆浸透膜により、キレート剤が濃縮された濃縮水と、キレート剤を含まない透過水とに分離する。  The filtrate or chelate washing solution discharged from the filtration device 14 is transferred to the reverse osmosis membrane separation device 16 after suspended matter or suspended matter (SS) is removed by a clear filter 15 (for example, sand filter). . Although not shown in detail, the reverse osmosis membrane separation device 16 receives the chelate washing solution discharged from the clear filter 15, is pressurized by a high-pressure pump, and is concentrated by the reverse osmosis membrane by which the chelating agent is concentrated. Separate into water and permeate free of chelating agent.
逆浸透膜分離装置16の逆浸透膜としては、例えばポリエステル不織布(厚さ100〜120μm)の表面に、ポリスルホン支持層と架橋芳香族ポリアミド緻密層とが積層されてなる三層構造のものなどを用いることができる。なお、架橋芳香族ポリアミド緻密層は、孔径がおおむね0.5〜1.5nmである多数の細孔を有し、水は透過させるがキレート剤は透過させない非常に薄い(例えば、0.2〜0.25μm)半透膜である。また、ポリスルホン支持層は、非常に薄い架橋芳香族ポリアミド緻密層を支持ないしは保護してその破損を防止するための比較的厚い(例えば、40〜50μm)多孔質膜である。  The reverse osmosis membrane of the reverse osmosis membrane separation device 16 has, for example, a three-layer structure in which a polysulfone supporting layer and a crosslinked aromatic polyamide dense layer are laminated on the surface of a polyester non-woven fabric (100 to 120 μm thick). It can be used. The cross-linked aromatic polyamide dense layer has a large number of pores with a pore diameter of approximately 0.5 to 1.5 nm, and is permeable to water but impermeable to the chelating agent (eg, 0.2 to 0.2 nm) 0.25 μm) semipermeable membrane. Also, the polysulfone support layer is a relatively thick (e.g., 40 to 50 [mu] m) porous membrane to support or protect a very thin crosslinked aromatic polyamide dense layer to prevent its failure.
逆浸透膜分離装置16はスパイラル型のものであり、スパイラル状に巻かれた逆浸透膜が円筒状の容器内に収容されてなる逆浸透膜エレメントを複数有している。各逆浸透膜エレメントは、例えば全長を1〜2m程度とし、外径を0.2〜0.4m程度とするのが実用的である。例えば、全長が約1mであり、外径が約0.2mである市販のこの種の逆浸透膜エレメント(例えば、岐阜県中津川市の株式会社オーセンテック製)における逆浸透膜の有効膜面積は約40mである。この逆浸透膜エレメントの場合、キレート剤濃度が1質量%程度のキレート洗浄液を1MPa程度の圧力で供給するときの、キレート洗浄液の処理量は約1.5m/hrと推定される。したがって、例えば毎時60mのキレート洗浄液を処理する場合は、この逆浸透膜エレメントを40本並列に接続すればよい。The reverse osmosis membrane separation device 16 is a spiral type, and includes a plurality of reverse osmosis membrane elements in which a spirally wound reverse osmosis membrane is accommodated in a cylindrical container. For example, it is practical that each reverse osmosis membrane element has a total length of about 1 to 2 m and an outer diameter of about 0.2 to 0.4 m. For example, the effective membrane area of the reverse osmosis membrane in a commercially available reverse osmosis membrane element of this type having a total length of about 1 m and an outer diameter of about 0.2 m (for example, manufactured by Austentec Co., Ltd., Nakatsugawa City, Gifu Prefecture) is It is about 40 m 2 . In the case of this reverse osmosis membrane element, when the chelating agent concentration of about 1% by mass is supplied at a pressure of about 1 MPa, the processing amount of the chelating agent is estimated to be about 1.5 m 3 / hr. Therefore, for example, in the case of processing a chelate washing solution at 60 m 3 / h, 40 reverse osmosis membrane elements may be connected in parallel.
逆浸透膜分離装置16は連続式であり、キレート洗浄液の供給量及び供給圧力(操作圧力)、濃縮水及び透過水の排出量、濃縮水のキレート剤濃縮比等の運転条件は、細粒分洗浄装置13に供給すべきキレート洗浄液の量及びキレート剤濃度に応じて適切に設定される。例えば、細粒分洗浄装置13に供給するスラッジの流量とキレート洗浄液の流量の比を1:1に設定し、細粒分洗浄装置13における細粒分スラリーのキレート剤濃度を1質量%に設定した場合、逆浸透膜分離装置16はキレート洗浄液の供給量の50%程度の透過水(キレート剤濃度0)と50%程度の濃縮水(キレート剤濃度2質量%程度)とが生成されるように設定される。したがって、細粒分洗浄装置13では、キレート剤を含まないスラッジとキレート剤濃度が2質量%程度のキレート洗浄液とが1:1で混合され、細粒分洗浄装置13におけるキレート剤濃度は1質量%程度に維持される。  The reverse osmosis membrane separation device 16 is a continuous type, and the operating conditions such as the supply amount and supply pressure (operating pressure) of the chelate cleaning liquid, the discharge amount of concentrated water and permeated water, and the chelating agent concentration ratio of concentrated water It is appropriately set in accordance with the amount of chelating cleaning fluid to be supplied to the cleaning device 13 and the concentration of the chelating agent. For example, the ratio of the flow rate of the sludge supplied to the fine particle washing apparatus 13 to the flow rate of the chelate washing solution is set to 1: 1, and the chelating agent concentration of the fine particle slurry in the fine particle washing apparatus 13 is set to 1% by mass If so, the reverse osmosis membrane separation device 16 generates about 50% of permeate water (chelating agent concentration 0) and about 50% concentrated water (chelating agent concentration about 2% by mass) of the supply amount of the chelate washing solution. Set to Therefore, in the fine particle content washing device 13, the sludge containing no chelating agent and the chelate washing solution having a chelating agent concentration of about 2% by mass are mixed 1: 1, and the chelating agent concentration in the fine particle content washing device 13 is 1 mass. It is maintained at about%.
逆浸透膜分離装置16から排出された濃縮水すなわちキレート洗浄液は、キレート剤再生装置17に導入されて再生される。キレート剤再生装置17は、キレート剤よりも錯生成力が高くキレート洗浄液と接触したときにキレート洗浄液中の有害金属等を吸着又は抽出する固相吸着材又は該固相吸着材が固定された小片ないしは粒状物を有し、キレート洗浄液中のキレート剤から有害金属等を除去し、キレート洗浄液を再生する。  The concentrated water, that is, the chelate washing solution discharged from the reverse osmosis membrane separation device 16 is introduced into the chelating agent regeneration device 17 and regenerated. The chelating agent regenerating apparatus 17 has a complexing power higher than that of the chelating agent, and when it comes in contact with a chelating washing solution, it adsorbs or extracts harmful metals and the like in the chelating washing solution, or a small piece on which the solid adsorption material is immobilized. Or having particulate matter, and removing harmful metals and the like from the chelating agent in the chelating washing solution to regenerate the chelating washing solution.
固相吸着材は、担体に環状分子を担持させ、環状分子にキレート配位子を修飾した配位結合及び水素結合による多点相互作用を有するとともに有害金属等のイオンを選択的に取り込むものである。これにより、キレート剤に捕捉されている有害金属等はキレート剤から離脱させられ、固相吸着材に吸着又は抽出される。これにより、キレート洗浄液(キレート剤)から有害金属等が除去・回収され、キレート洗浄液(キレート剤)は再び有害金属等を捕捉することができる状態となる。  The solid phase adsorbent is a carrier having a cyclic molecule supported on the carrier, a coordination with a chelate ligand modified to the cyclic molecule and multipoint interaction by hydrogen bond and selectively incorporating ions such as harmful metals. is there. Thereby, harmful metals and the like captured by the chelating agent are released from the chelating agent and adsorbed or extracted by the solid phase adsorbent. As a result, harmful metals and the like are removed and recovered from the chelate washing liquid (chelating agent), and the chelate washing liquid (chelating agent) is in a state capable of capturing harmful metals and the like again.
キレート剤より錯生成力が高い固相吸着材は、例えばゲル等の固体状のものであり、一般に、金属を捕捉しているキレート剤を含む水溶液と接触したときに、キレート剤と配位結合している金属イオンをキレート剤から離脱させて該固相吸着材に移動させることができる程度の共有結合以外の強い結合力を有しているものである。このような固相吸着材は、例えばキレート剤としてEDTA(エチレンジアミン四酢酸)を用いる場合、濃度が10mM/lであるEDTA水溶液から、ほぼ100%の金属イオンを回収することができる強い結合力を有するものである。  Solid phase adsorbents having higher complexing power than chelating agents are in solid form such as, for example, a gel, and generally, when contacted with an aqueous solution containing a chelating agent capturing a metal, coordination bond with the chelating agent The metal ion has a strong avidity other than the degree of covalent bonding that can release the metal ion from the chelating agent and transfer it to the solid phase adsorbent. Such a solid phase adsorbent, for example, when using EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) as a chelating agent, has a strong binding ability to recover almost 100% of metal ions from an aqueous solution of EDTA having a concentration of 10 mM / l. It is possessed.
このような固相吸着材としては、例えばシリカゲルや樹脂等の担体に環状分子を密に担持させ、この環状分子にキレート配位子を修飾させたものなどが挙げられる。このような固相吸着材を用いる場合、隣り合う環状分子及びキレート配位子により、配位結合、水素結合などの複数の様々な結合や相互作用が生じて多点相互作用が生じ、金属イオンに対してキレート剤よりも強い化学結合が生じるとともに環状分子の性状により金属イオンを選択的に取り込むことができる。  As such a solid phase adsorbent, for example, a solid support of a cyclic molecule on a carrier such as silica gel or resin, and a modification of a chelate ligand to this cyclic molecule, and the like can be mentioned. When such a solid phase adsorbent is used, a plurality of various bonds and interactions such as coordination bonds and hydrogen bonds are caused by adjacent cyclic molecules and chelate ligands, resulting in multipoint interaction and metal ion On the other hand, stronger chemical bonds occur than chelating agents, and metal ions can be selectively incorporated by the nature of cyclic molecules.
以下、図5を参照しつキレート剤再生装置17の具体的な構成及び機能を説明する。キレート剤再生装置17には、その内部に固相吸着材粒子、又は固相吸着材が固定された充填物(パッキング)が充填された充填塔70が設けられている。また、キレート剤再生装置17には、再生すべきキレート洗浄液(濃縮水)を貯留する中間貯槽71と、再生されたキレート洗浄液を貯留する洗浄液貯槽72と、酸液を貯留する酸液貯槽73と、水を貯留する水貯槽74とが設けられている。  Hereinafter, the specific configuration and function of the chelating agent regenerating apparatus 17 will be described with reference to FIG. The chelating agent regenerating apparatus 17 is provided with a packed tower 70 in which solid adsorbent particles or a packing (solid packing) to which the solid adsorbent is fixed is packed. In addition, the chelating agent regenerating apparatus 17 includes an intermediate storage tank 71 for storing the chelate cleaning liquid (concentrated water) to be regenerated, a cleaning liquid storage tank 72 for storing the regenerated chelate cleaning liquid, and an acid liquid storage tank 73 for storing the acid liquid. , And a water storage tank 74 for storing water.
中間貯槽71には、逆浸透膜分離装置16から排出された濃縮水すなわちキレート洗浄液が一時的に貯留される。そして、キレート洗浄液を再生するときに、中間貯槽71に貯留されたキレート洗浄液を充填塔70に移送する一方、充填塔70で再生されたキレート洗浄液を洗浄液貯槽72に移送するためのポンプ76及び一連の管路77〜80が設けられている。また、洗浄液貯槽72に貯留されたキレート洗浄液を細粒分洗浄装置13(図1参照)に供給するためのポンプ81及び管路82が設けられている。  In the intermediate storage tank 71, the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane separation device 16, that is, the chelate washing liquid is temporarily stored. Then, when the chelate washing liquid is regenerated, the pump 76 for transferring the chelate washing liquid stored in the intermediate storage tank 71 to the washing liquid storage tank 72 while transferring the chelate washing liquid stored in the intermediate storage tank 71 to the packing tower 70 Pipelines 77-80 are provided. Further, a pump 81 and a pipeline 82 are provided for supplying the chelate washing solution stored in the washing solution storage tank 72 to the fine particle content washing device 13 (see FIG. 1).
さらに、キレート剤再生装置17には、固相吸着材を再生する際に、酸液貯槽73に貯留された酸液を充填塔70に移送する一方、充填塔70から排出された酸液を酸液貯槽73に戻すためのポンプ83及び複数の管路84、85が設けられている。また、キレート剤再生装置17には、酸液で再生された固相吸着材を水洗する際に、水貯槽74に貯留された水を充填塔70に移送する一方、充填塔70から排出された水を水貯槽74に戻すためのポンプ86及び複数の管路87、88が設けられている。  Further, when the solid phase adsorbent is regenerated to the chelating agent regenerating apparatus 17, the acid solution stored in the acid solution storage tank 73 is transferred to the packing tower 70, while the acid liquid discharged from the packing tower 70 is acid. A pump 83 and a plurality of pipelines 84, 85 for returning to the liquid storage tank 73 are provided. In the chelating agent regenerating apparatus 17, when the solid phase adsorbent regenerated with the acid solution is washed with water, the water stored in the water storage tank 74 is transferred to the packing tower 70, and the water is discharged from the packing tower 70. A pump 86 and a plurality of lines 87, 88 are provided for returning water to the water reservoir 74.
充填塔70にキレート洗浄液、酸液又は水を移送するための管路77、78、84、87には、それぞれ、対応する管路を開閉するバルブ91、92、93、94が介設されている。他方、充填塔70からキレート洗浄液、酸液又は水を排出するための管路79、80、85、88には、それぞれ、対応する管路を開閉するバルブ95、96、97、98が介設されている。これらのバルブ91〜98の開閉状態を切り換えることにより、充填塔70に対して、キレート洗浄液、酸液又は水のいずれかを給排することができる。なお、これらのバルブ91〜98の開閉は、図示していないコントローラによって自動的に制御される。  Pipes 77, 78, 84, 87 for transferring the chelate washing solution, acid solution or water to the packed column 70 are provided with valves 91, 92, 93, 94 for opening and closing the corresponding pipes, respectively. There is. On the other hand, in the conduits 79, 80, 85, 88 for discharging the chelate washing solution, the acid solution or the water from the packed column 70, valves 95, 96, 97, 98 for opening and closing the corresponding conduits are interposed, respectively. It is done. By switching the open / close states of these valves 91 to 98, it is possible to supply or discharge the chelate washing solution, the acid solution or the water to the packed tower 70. The opening and closing of these valves 91 to 98 are automatically controlled by a controller (not shown).
以下、キレート剤再生装置17の運転手法の一例を説明する。キレート洗浄液(キレート剤)を再生する際には、管路77〜80に介設されたバルブ91、92、95、96が開かれる一方、他のバルブ93、94、97、98が閉じられ、ポンプ76が運転される。これにより、中間貯槽72内のキレート洗浄液が、洗浄液再生装置35内を流通して洗浄液貯槽36に移送される。  Hereinafter, an example of the operation method of the chelating agent regenerating apparatus 17 will be described. When the chelating cleaning solution (chelating agent) is regenerated, the valves 91, 92, 95, 96 provided in the conduits 77-80 are opened while the other valves 93, 94, 97, 98 are closed, The pump 76 is operated. Thereby, the chelate cleaning liquid in the intermediate storage tank 72 flows through the inside of the cleaning liquid regenerating apparatus 35 and is transferred to the cleaning liquid storage tank 36.
充填塔70内では、有害金属等を捕捉しているキレート剤を含むキレート洗浄液が固相吸着材(固相吸着材粒子)と接触させられる。その結果、キレート剤に捕捉されている有害金属等がキレート剤から離脱させられ、固相吸着材に吸着ないしは抽出される。これにより、キレート洗浄液から有害金属等が除去・回収され、キレート剤は再び有害金属等を捕捉することができる状態となり、キレート洗浄液は再生される。  In the packed tower 70, a chelating cleaning solution containing a chelating agent capturing harmful metals and the like is brought into contact with the solid phase adsorbent (solid phase adsorbent particles). As a result, harmful metals and the like trapped in the chelating agent are released from the chelating agent and adsorbed or extracted by the solid phase adsorbent. As a result, harmful metals and the like are removed and recovered from the chelate washing solution, and the chelating agent becomes able to capture the harmful metals and the like again, and the chelate washing solution is regenerated.
キレート洗浄液の再生に伴って、固相吸着材における有害金属等の吸着量は経時的に増加してゆくが、固相吸着材の吸着能力には上限がある。このため、固相吸着材における有害金属等の吸着量が飽和状態ないしはその近傍に達したときには、固相吸着材は再生される。すなわち、キレート洗浄液が排除された状態で充填塔70内に酸液を流し、固相吸着材に吸着された有害金属等を酸液により除去して固相吸着材を再生する。かくして、有害金属等が酸液によって回収される一方、固相吸着材は再生されて再び有害金属等ないしはこれらのイオンを吸着又は抽出することが可能な状態となる  While the amount of adsorption of harmful metals and the like in the solid phase adsorbent increases with the regeneration of the chelate washing solution, the adsorption capacity of the solid phase adsorbent has an upper limit. For this reason, when the adsorption amount of harmful metals and the like in the solid phase adsorbent reaches a saturated state or in the vicinity thereof, the solid phase adsorbent is regenerated. That is, the acid solution is flowed into the packed column 70 in a state where the chelate washing solution has been removed, and harmful metals and the like adsorbed on the solid phase adsorbent are removed by the acid solution to regenerate the solid phase adsorbent. Thus, while harmful metals and the like are recovered by the acid solution, the solid phase adsorbent is regenerated to be in a state capable of adsorbing or extracting harmful metals or these ions again.
充填塔70内の固相吸着材を酸液で再生する際には、管路84、78、79、85に介設されたバルブ93、92、95、97が開かれる一方、他のバルブ91、94、96、98が閉じられ、ポンプ83が運転される。これにより、酸液貯槽73内の酸液が、充填塔70内を流通して酸液貯槽73に還流する。固相吸着材の有害金属吸着量が飽和状態ないしはその近傍に達したか否かは、充填塔70から排出されたキレート洗浄液中の有害金属等の含有量を検出することにより判定することができる。  When the solid phase adsorbent in the packed column 70 is regenerated with the acid solution, the valves 93, 92, 95, 97 provided in the pipelines 84, 78, 79, 85 are opened, while the other valve 91 is , 94, 96, 98 are closed and the pump 83 is operated. As a result, the acid liquid in the acid liquid storage tank 73 flows through the inside of the packed tower 70 and is refluxed to the acid liquid storage tank 73. Whether or not the harmful metal adsorption amount of the solid phase adsorbent has reached a saturated state or in the vicinity thereof can be determined by detecting the content of the harmful metal or the like in the chelate washing solution discharged from the packed column 70 .
酸液による固相吸着材の再生が終了した後に固相吸着材を水洗する際には、管路87、78、79、88に介設されたバルブ94、92、95、98が開かれる一方、他のバルブ91、93、96、97が閉じられ、ポンプ86が運転される。これにより、水貯槽74内の水が、充填塔70内を流通して水貯槽74に還流する。水は、水貯槽74と充填塔70との間を循環して流れる。その際、充填塔70内の固相吸着材は水と接触し、固相吸着材に付着している酸液が洗浄される。この後、キレート洗浄液の再生が再開される。  When the solid phase adsorbent is washed with water after the regeneration of the solid phase adsorbent by the acid solution is finished, the valves 94, 92, 95, 98 interposed in the conduits 87, 78, 79, 88 are opened. , The other valves 91, 93, 96, 97 are closed and the pump 86 is operated. Thus, the water in the water storage tank 74 circulates in the packed tower 70 and returns to the water storage tank 74. Water circulates between the water reservoir 74 and the packed tower 70. At this time, the solid phase adsorbent in the packed column 70 comes in contact with water, and the acid solution adhering to the solid phase adsorbent is washed. After this, regeneration of the chelate washing solution is resumed.
このように再生されたキレート洗浄夜は、洗浄液貯槽72に一時的に貯留された後、細粒分洗浄装置13に供給される。つまり、キレート洗浄液は、細粒分の浄化とキレート剤の再生とを繰り返しつつ循環する。なお、キレート剤の目減り分は適宜に補充される。  The chelate washing night thus regenerated is temporarily stored in the washing liquid storage tank 72 and then supplied to the fine particle washing device 13. That is, the chelate washing solution circulates while repeating purification of fine particles and regeneration of the chelating agent. In addition, the loss of the chelating agent is replenished appropriately.
以上、本発明に係る土壌浄化システムSによれば、清浄で再利用可能な礫、砂及び細粒分を得ることができる。また、鉄分除去装置12(12A、12B)から排出されるスラッジの有害金属等の含有率を低下させることができるので、細粒分洗浄装置13に対する有害金属等の負荷と、キレート剤再生装置17に対する有害金属等の負荷とを軽減することができ、キレート剤及び固相吸着材の必要量ないしは使用量を低減することができ、土壌の処理コストを低減することができる。なお、鉄分除去装置12(12A、12B)は、物理的な処理を施す簡素な機械構造のものであり、格別の化学薬品を使用しないので、その運転コストは非常に低い。  As described above, according to the soil remediation system S according to the present invention, clean and reusable straw, sand and fines can be obtained. Moreover, since the content rate of harmful metals and the like of the sludge discharged from the iron content removing device 12 (12A, 12B) can be reduced, the load of the harmful metals and the like on the fine particle washing device 13 and the chelating agent regenerating device 17 It is possible to reduce the load of harmful metals and the like to the above, reduce the necessary amount or use amount of the chelating agent and solid phase adsorbent, and reduce the processing cost of the soil. The iron removal device 12 (12A, 12B) has a simple mechanical structure that performs physical processing, and does not use special chemicals, so its operating cost is very low.
S 土壌浄化システム、1 投入ホッパ、2 混合器、3 ミルブレーカ(湿式破砕機)、4 トロンメル、5 サイクロン、6 PH調整槽、7 凝集槽、8 シックナ、9 中間タンク、10 洗浄水槽、11 予備水槽、12 鉄分除去装置、12A 鉄分除去装置、12B 鉄分除去装置、13 細粒分洗浄装置、14 濾過装置、15 清澄濾過器、16 逆浸透膜分離装置、17 キレート剤再生装置、21 スラッジ槽、22A 磁石装着ドラム、22B 磁石装着ドラム、23 管路、24 管路、25 攪拌機、26 回転シャフト、27 ドラム本体、28 永久磁石、29 円筒状カバー、30 モータ、31 減速機、32 スクレーパ、41 駆動ローラ、42 駆動シャフト、43 無端ベルト、50 貯槽、51〜54 仕切り壁、55〜59 スラリー通路、61〜65 空気放出管、70 充填塔、71 中間貯槽、72 洗浄水槽、73 酸液貯槽、74 水貯槽、76 ポンプ、77〜80 管路、81 ポンプ、82 管路、83 ポンプ、84 管路、85 管路、86 ポンプ、87 管路、88 管路、91〜98 バルブ。  S Soil remediation system, 1 input hopper, 2 mixer, 3 mill breaker (wet crusher), 4 trommel, 5 cyclone, 6 PH adjustment tank, 7 aggregation tank, 8 chicna, 9 intermediate tank, 10 washing water tank, 11 spare Water tank, 12 iron removing device, 12A iron removing device, 12B iron removing device, 13 fine particle washing device, 14 filtration device, 15 clarifying filter, 16 reverse osmosis membrane separation device, 17 chelating agent regeneration device, 21 sludge tank, 22A magnet mounting drum, 22B magnet mounting drum, 23 pipelines, 24 pipelines, 25 stirrers, 26 rotary shafts, 27 drum bodies, 28 permanent magnets, 29 cylindrical covers, 30 motors, 31 speed reducers, 32 scrapers, 41 drives Rollers, 42 drive shafts, 43 endless belts, 50 reservoirs, 51 to 54 partition walls, 55 -59 slurry passage, 61-65 air discharge pipe, 70 packed tower, 71 intermediate storage tank, 72 washing water tank, 73 acid liquid storage tank, 74 water storage tank, 76 pump, 77-80 pipeline, 81 pump, 82 pipeline, 83 Pump, 84 lines, 85 lines, 86 pumps, 87 lines, 88 lines, 91-98 valves.

Claims (3)

  1. 礫と砂と細粒分とを含み有害金属又はその化合物で汚染された土壌を浄化する土壌浄化システムであって、
    前記土壌浄化システムに導入された土壌と洗浄水とを混合する混合器と、
    前記混合器から排出された土壌と洗浄水とを含む混合物中の礫及び砂を破砕することにより、礫及び砂の内部に偏在又は点在していた鉄又は鉄酸化物が表面に露出する鉄系細粒分を生成し、鉄系細粒分の表面に露出している鉄又は鉄酸化物に有害金属又はその化合物を吸着させる湿式破砕機と、
    前記湿式破砕機から排出された、礫と砂と細粒分と洗浄水とを含む混合物から礫を分離するトロンメルと、
    前記トロンメルから排出された砂と細粒分と洗浄水とを含む混合物から砂を分離する液体サイクロンと、
    前記液体サイクロンから排出された細粒分と洗浄水とを含む混合物を、沈降分離により、上澄水と、細粒分と洗浄水とを含むスラッジとに分離するシックナと、
    前記シックナから排出されたスラッジから、鉄系細粒分を磁力で吸着して除去することにより、スラッジの有害金属又はその化合物の含有率を低下させる鉄分除去装置と、
    前記鉄分除去装置から排出されたスラッジと、キレート剤及び水を含むキレート洗浄液とを混合して細粒分スラリーを生成し、該細粒分スラリーを予め設定された滞留時間を確保するように流動させることにより、細粒分に付着している有害金属又はその化合物をキレート剤に捕捉させる細粒分洗浄装置と、
    前記細粒分洗浄装置から排出された細粒分スラリーを濾過して、濾液と濾過ケークとを生成する濾過装置と、
    前記濾過装置から排出された濾液を、逆浸透膜により、キレート剤が濃縮された濃縮水とキレート剤を含まない透過水とに分離する逆浸透膜分離装置と、
    前記逆浸透膜分離装置から排出された濃縮水を受け入れ、キレート剤よりも錯生成力が高く濃縮水と接触したときに該濃縮水中の有害金属又はその化合物を吸着する固相吸着材により、濃縮水中のキレート剤から有害金属又はその化合物を除去して該濃縮液を前記キレート洗浄液として前記細粒分洗浄装置に供給するキレート剤再生装置と、
    前記逆浸透膜分離装置から排出された透過水を前記シックナに移送する透過水移送手段とを備えていて、
    前記鉄分除去装置は、
    前記シックナから排出されたスラッジを保留するスラッジ槽と、
    ドラム状に形成され、ドラム中心軸が水平方向を向きかつドラム下部が前記スラッジ槽内のスラッジに浸漬されるようにして前記スラッジ槽に回転自在に取り付けられ、ドラム円周面の内側に複数の永久磁石がドラム径方向外方に磁極が向くようにドラム円周方向に並んで装着されている磁石装着ドラムと、
    前記スラッジ槽の上方において、ローラ中心軸が前記磁石装着ドラムのドラム中心軸と平行となるように配置された、前記磁石装着ドラムのドラム本体より小径の円柱形の駆動ローラと、
    前記磁石装着ドラムのドラム本体と前記駆動ローラとにわたって巻き掛けられた、軟磁性金属材料又は反磁性金属材料からなる無端ベルトと、
    前記駆動ローラを回転させるローラ回転機構とを有することを特徴とする土壌浄化システム。
    What is claimed is: 1. A soil remediation system for remediation of soil contaminated with harmful metals or their compounds, comprising gravel, sand and fine particles,
    A mixer for mixing the soil introduced into the soil remediation system with washing water;
    Iron or iron oxide that is unevenly distributed or scattered inside the gravel and sand by crushing the gravel and sand in the mixture containing the soil and the washing water discharged from the mixer A wet crusher that produces a fine particulate component and adsorbs a harmful metal or its compound to iron or iron oxide exposed on the surface of the fine particulate iron component;
    A trommel that separates the straw from the mixture containing the straw, sand, fine particles and washing water, which is discharged from the wet crusher;
    A hydrocyclone separating sand from a mixture comprising sand, fines and wash water discharged from the trommel;
    A thickener which separates a mixture containing fine particles and wash water discharged from the hydrocyclone into supernatant water and sludge containing fine particles and wash water by sedimentation separation;
    An iron removing device for reducing the content of harmful metals or compounds thereof by removing magnetic fine particles from the sludge discharged from the thickener by magnetic attraction;
    The sludge discharged from the iron removing device is mixed with a chelate washing solution containing a chelating agent and water to form a fine particle slurry, and the fine particle slurry is flowed to secure a preset residence time. A fine particle washing apparatus for causing a chelating agent to trap harmful metals or compounds thereof adhering to fine particles by
    A filtering device for filtering the fine particle slurry discharged from the fine particle washing device to form a filtrate and a filter cake;
    A reverse osmosis membrane separation device that separates the filtrate discharged from the filtration device into concentrated water concentrated with a chelating agent and permeated water containing no chelating agent by a reverse osmosis membrane;
    A solid phase adsorbent that receives concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane separation device and has a higher complexing power than a chelating agent and adsorbs harmful metals or compounds thereof in the concentrated water when contacted with the concentrated water A chelating agent regenerating apparatus for removing harmful metals or compounds thereof from a chelating agent in water and supplying the concentrate as the chelating washing solution to the fine particle size washing apparatus;
    A permeated water transfer means for transferring the permeated water discharged from the reverse osmosis membrane separation device to the thickener;
    The iron removal device is
    A sludge tank for retaining sludge discharged from the thickener;
    The drum is formed into a drum shape, the drum central axis is directed in the horizontal direction, and the lower portion of the drum is rotatably attached to the sludge tank so as to be immersed in the sludge in the sludge tank. A magnet mounting drum mounted such that the permanent magnets are arranged side by side in the drum circumferential direction such that the magnetic poles are directed outward in the drum radial direction;
    A cylindrical drive roller having a diameter smaller than that of the drum body of the magnet mounting drum, disposed above the sludge tank so that the roller center axis is parallel to the drum center axis of the magnet mounting drum;
    An endless belt made of a soft magnetic metal material or a diamagnetic metal material wound around a drum body of the magnet mounting drum and the driving roller;
    And a roller rotating mechanism for rotating the drive roller.
  2. 前記濾過装置から排出された濾液に清澄濾過を施す清澄濾過器を備えていることを特徴とする、請求項1に記載の土壌浄化システム。  The soil purification system according to claim 1, further comprising a clear filter for performing clear filtration on the filtrate discharged from the filtering device.
  3. 前記鉄分除去装置は、前記スラッジ槽に保留されているスラッジの水素指数をpH4〜6の範囲内に調整するpH調整装置と、前記スラッジ槽から排出されたスラッジを中和する中和装置とを有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の土壌浄化システム。  The iron content removing device comprises a pH adjusting device for adjusting the hydrogen index of the sludge retained in the sludge tank within the range of pH 4 to 6, and a neutralizing device for neutralizing the sludge discharged from the sludge tank The soil purification system according to claim 1 or 2, characterized by comprising.
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