JP2020011225A - Soil purification system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a soil purification system for purifying soil contaminated with harmful metals or compounds containing gravels, sand, and fine particles.
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/又はその化合物ないしはこれらのイオン(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, premises of production facilities that use harmful metals such as chromium, lead, cadmium, selenium, and mercury and / or their compounds or their ions (hereinafter collectively referred to as “harmful metals, etc.”) as raw materials or materials. In addition, soil pollution due to soil pollution in nearby areas or illegal dumping of industrial waste containing harmful metals and the like occurs frequently. Then, the soil contaminated with harmful metals and the like (hereinafter referred to as “hazardous metal contaminated soil”) is used at the existing position (hereinafter referred to as “in-situ”), for example, to insolubilize harmful metals, containment, or electrical restoration. It is quite difficult to purify more effectively. For this reason, the toxic metal-contaminated soil is generally removed from the original site by excavation and purified by 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。)。 Conventionally, as a method of purifying toxic metal-contaminated soil in such an off-site soil purification facility, a cleaning method of removing harmful metals and the like by cleaning harmful metal-contaminated soil with washing water or the like has been widely used. . When the harmful metal-contaminated soil is washed with washing water, most of the harmful metals and the like once separated from the soil into the water are adsorbed or adhered to the surface of fine particles having a relatively small particle size, and (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、本願発明者は、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 washing harmful metal contaminated soil with washing water and classifying it into gravel, sand, and fine particles, and then subjecting the fine particles to a chemical treatment to remove harmful metals, etc., It is possible to obtain gravel, sand, and fine particles containing almost no harmful metals. Thus, the inventor of the present application has already classified harmful metal-contaminated soil with washing water, classified it into gravel, sand, and fine particles, and then performed a cleaning treatment on the fine particles with a chelating cleaning solution containing a chelating agent. Various types of soil remediation facilities (contaminated soil remediation devices) have been proposed in which harmful metals and the like are removed from fine particles by applying the method (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
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、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。なお、細粒分をキレート剤以外の化学薬品を含む洗浄液で洗浄して有害金属等を除去する場合(化学的処理)、あるいは吸着剤等を用いて物理化学的処理により有害金属等を除去する場合にも同様の問題が生じうる。 By the way, in a soil purification facility of this kind by a contaminated soil treatment company, a large amount of contaminated soil is usually purified (for example, 2,000 tons per day), so that 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 relatively expensive chelating agent is required in a large amount, and there is a problem that the treatment cost of contaminated soil is increased. The necessary or used amount of the chelating agent increases as the content of the harmful metal or the like in the fine particles increases. When the fine particles are washed with a cleaning solution containing a chemical other than the chelating agent to remove harmful metals (chemical treatment), or by removing the harmful metals by physicochemical treatment using an adsorbent or the like. In such a case, a similar problem may occur.
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、又は少なくとも細粒分の有害金属等の含有率ないしは保有率を低下させることができる、より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 in order to solve the above-mentioned conventional problems, and it is intended to wash gravels, sand, and soil containing gravels, sand, and fine particles and contaminated with harmful metals and the like with washing water. It can be classified as fine particles and can remove harmful metals and the like adsorbed or adhered to the separated fine particles, or at least contain or hold the harmful metals and the like in the fine particles An object of the present invention is to provide a soil purification system that can lower the rate and has a lower treatment cost.
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)ないしはこれらのイオン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、濾過機と、キレート洗浄装置と、濾液返送手段とを備えている。 Soil for purifying soil contaminated with harmful metals and the like (harmful metals and / or compounds thereof) or ions thereof, including gravel, sand and fine particles according to the present invention made to solve the above-mentioned problem. The purification system includes a mixer, a wet crusher, a trommel, a hydrocyclone, a thickener, an iron removing device, a filter, a chelate washing device, and a filtrate returning means.
ここで、混合器は、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。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(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洗浄水中の有害金属等を吸着又は付着させる。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。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(細粒分)の有害金属等の含有率を低下させる。濾過機は、鉄分除去装置で鉄系細粒分が除去された、細粒分と水とを含むスラッジを受け入れて濾過し、細粒分を含む濾過ケークと濾液とに分離する。キレート洗浄装置は、濾過機で分離された濾過ケークを、キレート剤と水とを含むキレート洗浄液で洗浄し、細粒分に残留している有害金属等を除去する。濾液返送手段は、濾過機で分離された濾液をシックナに返送する。 Here, the mixer mixes the soil introduced into the soil purification system with the washing water. A wet crusher crushes gravels and sand in a mixture containing soil and washing water discharged from a mixer, thereby forming iron or iron oxides (hereinafter referred to as “iron or iron oxides”) unevenly or scattered inside the gravels and sand. The iron-based fine particles exposed on the surface generate iron-based fine particles, and the harmful metals and the like in the washing water are adsorbed or adhered to the iron and the like exposed on the surface of the iron-based fine particles. Trommel separates gravel from a mixture of gravel, sand, fines and wash water discharged from the wet crusher. The hydrocyclone separates sand from a mixture containing sand, fines and wash water discharged from trommel. The thickener separates a mixture containing fine particles discharged from the hydrocyclone and washing water into supernatant water and sludge containing fine particles and washing water by sedimentation. The iron removing device reduces the content of harmful metals and the like in the sludge (fine particles) by magnetically absorbing and removing iron-based fine particles from the sludge discharged from the thickener. The filter receives and filters sludge containing fine particles and water, from which iron-based fine particles have been removed by the iron removing device, and separates the filtrate into a filter cake containing fine particles and a filtrate. The chelate cleaning device cleans the filter cake separated by the filter with a chelate cleaning liquid containing a chelating agent and water to remove harmful metals and the like remaining in fine particles. The filtrate returning means returns the filtrate separated by the filter to the thickener.
本発明に係る土壌浄化システムにおいて、鉄分除去装置は、鉄系細粒分吸着装置と、スクリーン装置と、遠心分離機と、磁性球返送装置とを有する。ここで、鉄系細粒分吸着装置は、中空球状体の中空部に複数(多数)の永久磁石が同一磁性の磁極(N極又はS極)が球状体半径方向外向きとなるように装着されてなる複数(多数)の磁性球と、シックナから排出されたスラッジとを受け入れ、磁性球とスラッジとが混在する流動物を重力によりジグザグ状の経路で下方に移動させ、移動時にスラッジ中の鉄系細粒分を磁力で磁性球に吸着させる。スクリーン装置は、鉄系細粒分吸着装置から排出された流動物を受け入れて、磁性球とスラッジとに分離する。遠心分離機は、スクリーン装置から排出された鉄系細粒分を吸着している磁性球を間欠的に回分式(バッチ式)で受け入れて、遠心力により磁性球から鉄系細粒分を離脱させる。磁性球返送装置は、遠心分離機から排出された磁性球を鉄系細粒分吸着装置に返送する。 In the soil purification system according to the present invention, the iron removing device includes an iron-based fine particle adsorption device, a screen device, a centrifugal separator, and a magnetic sphere returning device. Here, in the iron-based fine particle adsorption device, a plurality (many) of permanent magnets are mounted in the hollow portion of the hollow sphere such that magnetic poles (N pole or S pole) of the same magnet face outward in the sphere radial direction. It receives a plurality (many) of magnetic spheres and sludge discharged from a thickener, and moves a fluid in which the magnetic spheres and the sludge are mixed downward by a gravity in a zigzag-like path. The iron-based fine particles are adsorbed on the magnetic spheres by magnetic force. The screen device receives the fluid discharged from the iron-based fine particle adsorption device and separates it into magnetic spheres and sludge. The centrifugal separator intermittently receives the magnetic spheres adsorbing the iron-based fine particles discharged from the screen device in a batch type (batch type), and separates the iron-based fine particles from the magnetic spheres by centrifugal force. Let it. The magnetic sphere returning device returns the magnetic spheres discharged from the centrifuge to the iron-based fine particle adsorption device.
本発明に係る土壌浄化システムにおいて、磁性球返送装置は、直立型ベルトコンベアと、磁性球搬送手段と、磁性球供給手段とを備えているのが好ましい。この場合、直立型ベルトコンベアは、遠心分離機の下端部より低い位置に配置された駆動ローラと、駆動ローラの上方において鉄系細粒分吸着装置の上端部より高い位置に配置された従動ローラと、駆動ローラと従動ローラとに巻き掛けられた強磁性金属からなる無端金属ベルトと、無端金属ベルトの外側表面に装着され無端金属ベルトの上方への走行時に、無端金属ベルトに吸着されている磁性球の下降を係止する磁性球係止部材とを有する。磁性球搬送手段は、遠心分離機から排出された磁性球を、直立型ベルトコンベアの下端部に搬送して無端金属ベルトに磁力で吸着させる。磁性球供給手段は、直立型ベルトコンベアの上端部で無端金属ベルトから磁性球を離脱させて鉄系細粒分吸着装置に供給する。 In the soil purification system according to the present invention, the magnetic sphere returning device preferably includes an upright belt conveyor, magnetic sphere transport means, and magnetic sphere supply means. In this case, the upright belt conveyor has a driving roller disposed at a position lower than the lower end of the centrifugal separator, and a driven roller disposed at a position higher than the upper end of the iron-based fine particle adsorption device above the driving roller. And an endless metal belt made of a ferromagnetic metal wound around a driving roller and a driven roller, and attached to the outer surface of the endless metal belt and adsorbed to the endless metal belt when traveling upward. A magnetic ball locking member for locking the magnetic ball from descending. The magnetic sphere conveying means conveys the magnetic spheres discharged from the centrifugal separator to a lower end portion of the upright belt conveyor, and causes the magnetic sphere to be attracted to the endless metal belt. The magnetic sphere supply means separates the magnetic spheres from the endless metal belt at the upper end of the upright belt conveyor and supplies the magnetic spheres to the iron-based fine particle adsorption device.
本発明に係る土壌浄化システムにおいて、キレート洗浄装置は、混合分散装置と、細粒分洗浄装置と、濾過装置と、洗浄液再生装置と、洗浄液還流機構とを備えているのが好ましい。この場合、混合分散装置は、濾過機で分離された濾過ケークとキレート洗浄液とを混合し、キレート洗浄液中に細粒分が分散されてなる細粒分スラリーを生成する。細粒分洗浄装置は、混合分散装置により生成された細粒分スラリーを、攪拌しつつ予め設定された滞留時間を確保するようにプラグフローで流すことにより、細粒分に付着している有害金属等ないしはそのイオンを細粒分から離脱させて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する。洗浄液再生装置は、キレート剤よりも錯生成力が高く濾過装置から排出された濾液と接触したときに該濾液中の有害金属等ないしはそのイオンを吸着する固相吸着材を有し、濾液中のキレート剤から有害金属等を除去して該濾液をキレート洗浄液として再生する。洗浄液還流機構は、洗浄液再生装置から排出されたキレート洗浄液を混合分散装置に還流させる。 In the soil purification system according to the present invention, the chelate cleaning device preferably includes a mixing / dispersion device, a fine particle fraction cleaning device, a filtration device, a cleaning solution regenerating device, and a cleaning solution recirculation mechanism. In this case, the mixing and dispersing device mixes the filter cake separated by the filter and the chelate cleaning liquid, and generates a fine particle fraction slurry in which fine particles are dispersed in the chelate cleaning liquid. The fine particle cleaning device is configured to remove the harmful particles attached to the fine particles by flowing the fine particle slurry generated by the mixing and dispersing device in a plug flow so as to secure a preset residence time while stirring. The metal or the like or its ions are released from the fine particles to be captured by the chelating agent. The filtering device filters the fine particle slurry discharged from the fine particle washing device. The washing liquid regenerating device has a solid-phase adsorbent that has a higher complexing power than the chelating agent and adsorbs harmful metals or the like or ions thereof in the filtrate when coming into contact with the filtrate discharged from the filtering device. The filtrate is regenerated as a chelate washing solution by removing harmful metals and the like from the chelating agent. The washing liquid reflux mechanism causes the chelating washing liquid discharged from the washing liquid regenerating device to be refluxed to the mixing / dispersing device.
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 classifying contaminated soil using washing water, harmful metals and the like are hardly adsorbed (adhered) to gravel and sand, but are adsorbed (adhered) to fine particles (for example, non-adhered). Patent Document 1). The fine particles are composed of a relatively small amount of iron-based fine particles containing iron or the like that can be adsorbed by a magnetic force, and a relatively large amount of fine particles that cannot be adsorbed by a magnetic force other than the iron-based fine particles (hereinafter referred to as “fine particles”). 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 harmful metal and the like adsorbed on iron-based fine particles including iron and the like exposed on the surface (the amount of adhesion ) Is considerably larger than the adsorption amount (adhesion amount) of harmful metals and the like in the non-ferrous fine particles.
そして、本発明に係る土壌浄化システムにおいては、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。 In the soil purification system according to the present invention, the gravel and / or the sand are crushed by the wet crusher to generate fine particles. The fine particles containing a large amount of iron and other fine lump were iron-based fine particles, and the iron etc. exposed on the surface of these iron-based fine particles was transferred from the wet crusher to the iron removal device. Adsorbs a relatively large amount of harmful metals and the like in a series of distribution processes. Therefore, the iron-based fine particles existing before the crushing and the iron-based fine particles generated by the crushing are introduced into the iron removing device, and both of these iron-based fine particles are considerably large (non-ferrous particles). (Compared to the fine particles).
かくして、鉄分除去装置では、磁性球とスラッジとが混在する流動物(混合物)が鉄系細粒分吸着装置内をジグザグ状の経路で下方に移動する際に、有害金属等の吸着量が多いスラッジ中の鉄系細粒分が磁性球によって磁力で吸着され、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にキレート洗浄装置で化学的処理を施すときに、キレート洗浄装置に対する有害金属等の負荷を軽減することができる。これにより、キレート剤等の化学薬品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。湿式破砕機及び鉄分除去装置は、物理的な処理を施す機械的な構造のものであり、格別の化学薬品ないしは処理剤を使用しないので、その運転コストは非常に低い。 Thus, in the iron removal device, when the fluid (mixture) in which the magnetic spheres and the sludge are mixed moves downward in the zigzag path in the iron-based fine particle adsorption device, the adsorption amount of harmful metals and the like is large. Since the iron-based fine particles in the sludge are magnetically adsorbed by the magnetic spheres and are removed from the sludge, the content or the holding ratio of harmful metals and the like in the sludge can be reduced. Therefore, when the sludge discharged from the iron removing device is subjected to the chemical treatment by the chelate cleaning device, the load of the toxic metal or the like on the chelate cleaning device can be reduced. As a result, the required or used amount of a chemical such as a chelating agent can be reduced, and the cost of treating soil can be reduced. Since the wet crusher and the iron removing device have a mechanical structure for performing physical treatment and do not use any special chemicals or treating agents, their operation costs are very low.
なお、各磁性球においては、中空球状体の中空部に複数の永久磁石が同一磁性の磁極(例えばN極)が球状体半径方向外向きとなるように装着されているので、磁性球同士は互いに反発しあう。このため、鉄系細粒分吸着装置内、スクリーン装置上あるいはその他の磁性球移動経路においては、磁性球同士が互いに吸着しあって塊状(ブドウの房状)となることはなく、各磁性球は互いに反発しあいながら、適度に離間して円滑に移動することができる。 In each magnetic sphere, a plurality of permanent magnets are mounted in the hollow portion of the hollow sphere such that the magnetic poles (for example, N poles) of the same magnet face outward in the sphere radial direction. Repel each other. For this reason, in the iron-based fine particle adsorption device, on the screen device, or in another magnetic sphere moving path, the magnetic spheres do not adsorb to each other and form a mass (tuft of grapes). Can move smoothly with a suitable distance while repelling each other.
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態を具体的に説明する。
(実施形態1)
図1に示すように、本発明の実施形態1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。Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, in the soil purification system S according to the first embodiment of the present invention, the soil is collected by excavating the ground contaminated with harmful metals and the like (hazardous metals and / or compounds thereof, or ions thereof). The waste soil (contaminated soil) is received by the input hopper 1. The harmful metal includes, for example, chromium, lead, cadmium, selenium, mercury, metal arsenic, and the like.
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のもの)と、砂(例えば、粒径0.075〜2mmのもの)と、細粒分(例えば、粒径0.075mm以下のもの)とを含み、場合によっては石(例えば、粒径75mm以上のもの)を含むものである。 Then, the soil in the charging hopper 1 is continuously or intermittently charged into the
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 the soil and the washing water generated in the mixer 2 (hereinafter, referred to as “soil-water mixture”) is transferred to a mill breaker 3 that is a wet crusher. As the mill breaker 3, for example, a rod mill can be used. Although not shown in detail, the rod mill is a crusher in which a plurality of rods (for example, ten 75 mmφ × 2 m steel rods) are arranged in a drum, and the rods are rotated in parallel with each other by rotation of the drum. It moves and makes line contact, and can crush gravels and sand (and, in some cases, stones) by the impact force, shearing force, frictional force, etc., and produce small-diameter soil particles such as fine particles. . As the mill breaker 3, a ball mill or the like can be used in addition to the rod mill. It should be noted that some of the gravel and sand are fine particles, and not all of them are 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 the gravels and sand (and, in some cases, stones) in the soil / water mixture discharged from the
さらに、礫及び砂の内部に存在ないしは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の一部ないしは大部分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 fine clumps of iron or the like (iron and / or iron oxide) existing, unevenly distributed, or scattered inside the gravel and sand are exposed on the surface. On the other hand, iron and the like generally have a property of adsorbing harmful metals and the like. For this reason, a part or most of the harmful metals and the like present in the washing water are adsorbed or adhered to the exposed surface of the iron and the like of the iron-based fine particles. As a result, the adsorption amount (adhesion amount) of harmful metals and the like in the iron-based fine particles is considerably larger than the adsorption amount (adhesion amount) of harmful metals and the like in the non-ferrous fine particles. In other words, the fine particles discharged from the mill breaker 3 are divided into an iron-based fine particle having a large adsorption amount (adhesion amount) of harmful metals and a non-ferrous fine particle having a small adsorption amount (adhesion amount) of harmful metals and the like. It is composed of It should be noted that the iron-based fine particles existing before the crushing also adsorb considerably more harmful metals and the like than the non-ferrous 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 adsorbing the harmful metals and the like are removed by the
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
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。 When the soil / water mixture flows inside the rotating drum screen of the
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
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。 The soil particles having a particle diameter of less than 2 mm, that is, a soil / water mixture containing fine particles and washing water, contained in the receiving tank of the
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と水の混合物は、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。 A mixture of fine particles and water (hereinafter referred to as “fine particle content water”) is discharged from the upper end of the
PH調整槽6では、細粒分含有水のpH(水素指数)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 adjusting tank 6, the pH (hydrogen index) of the fine-particle-containing water is made substantially neutral using an acid solution (for example, sulfuric acid or hydrochloric acid) and an alkali solution (for example, aqueous sodium hydroxide solution). Adjusted. Although not shown, in the pH adjusting tank 6, the pH of the fine-particle-containing water is automatically adjusted by a pH automatic control device equipped with a pH meter and 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 water containing fine particles whose pH has been adjusted in the pH adjusting tank 6 is introduced into the
凝集槽7内の細粒分含有水はシックナ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。 The water containing fine particles in the
シックナ8内の上澄水は、洗浄水槽10に導入され、洗浄水として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の下部に堆積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。なお、投入ホッパ1から中間タンク9に至る一連の装置1〜9は、土壌浄化システムSの土壌分級部の構成要素である。 The supernatant water in the
中間タンク9内のスラッジは、基本的には、スラッジポンプ等(図示せず)により連続的に鉄分除去装置12に移送される。鉄分除去装置12は、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。鉄分除去装置12から排出された鉄系細粒分は、例えば製鉄業者等に供給され、製鉄原料として利用される。鉄分除去装置12の具体的な構成及び機能は、後で詳しく説明する。 The sludge in the
鉄分除去装置12から排出されたスラッジは、フィルタプレス13に導入されて脱水され、濾液とケークとが生成される。そして、濾液はシックナ8に戻される。他方、ケークは、キレート洗浄装置14に移送され、細粒分(非鉄系細粒分)に残留している有害金属等が除去される。ここで、ケークに含まれる細粒分の有害金属等の含有率が基準内であれば、ケークはキレート洗浄装置14に移送されることなく、埋立て等により処分される。なお、フィルタプレス13に代えてその他の濾過器、例えば真空濾過器などを用いてもよい。キレート洗浄装置14の具体的な構成及び機能は、後で詳しく説明する。 The sludge discharged from the
以下、図2〜図5を参照しつつ鉄分除去装置12の具体的な構成及び機能を説明する。
図2に示すように、鉄分除去装置12は、その主たる構成要素として、複数(多数)の磁性球20とシックナ8(図1参照)から排出されたスラッジとを接触させる鉄系細粒分吸着装置18と、鉄系細粒分吸着装置18から排出された混合物を磁性球20とスラッジとに分離するスクリーン装置19と、スクリーン装置19から受け入れた磁性球20から鉄系細粒分を除去する遠心分離機22と、遠心分離機22から排出された磁性球20を鉄系細粒分吸着装置18に返送する磁性球返送装置23とを備えている。さらに、鉄分除去装置12は、それぞれ、鉄系細粒分吸着装置18、遠心分離機22又は磁性球返送装置23に供給される磁性球20を一時的に貯留する第1〜第3磁性球貯留容器24〜26と、スクリーン装置19から流下したスラッジを一時的に貯留するスラッジ貯留槽27とを備えている。Hereinafter, the specific configuration and function of the
As shown in FIG. 2, the
鉄系細粒分吸着装置18は、複数(多数)の磁性球20と、シックナ8(図1参照)から排出されたスラッジとを受け入れて、磁性球20とスラッジとが混在する流動物(混合物)を重力によりジグザグ状の経路で下方に移動させ、移動時にスラッジ中の鉄系細粒分を磁力で磁性球20に吸着させる。具体的には、鉄系細粒分吸着装置18は、中空円柱形(円筒状)又は中空四角柱形(ダクト状)の本体部21(ハウジング)を有し、この本体部21の内部に複数の傾斜板21aが取り付けられている。これらの傾斜板21aは、上側から下側に向かって奇数番目の傾斜板21aと偶数番目の傾斜板21aとが、互いに反対側に位置する(対向する)内周部(全周の一部)から中心側に向かって下降しつつ延びるように配設されている。 The iron-based fine
例えば、図2中の位置関係に即して説明すれば、上側からみて奇数番目(左側)の傾斜板21aは、左側の内周部(全周の一部)から右側に向かって下降しつつ延び、偶数番目(右側)の傾斜板21aは、右側の内周部(全周の一部)から左側に向かって下降しつつ延びている。ここで、奇数番目の傾斜板21aと偶数番目の傾斜板21aとは、平面視では中心側の部位で互いに重なり合っている。このため、ある1つの傾斜板21aの上を移動ないしは流動した磁性球20及びスラッジは、その下側の傾斜板21aの上に落下ないしは流下する。その結果、鉄系細粒分吸着装置18の上部に導入された磁性球20及びスラッジは、上側から下側に向かって並ぶ複数の傾斜板21aの上面を、順にジグザグ状の経路で移動ないしは流動する。その際、スラッジ中の有害金属等を吸着し又は有害金属等が付着している鉄系細粒分は磁性球20の外周面に磁力で吸着される。これにより、スラッジの有害金属等の含有率が低減される。 For example, according to the positional relationship in FIG. 2, the odd-numbered (left-side) inclined
スクリーン装置19は、鉄系細粒分吸着装置18から排出された流動物(混合物)を受け入れて、磁性球20とスラッジとに分離(スクリーニング)する。詳しくは図示していないが、スクリーン装置19は、鉄系細粒分吸着装置18の下側の位置から下降しつつ傾斜して側方に延びる網目状ないしは格子状のスクリーンを有する。このスクリーンの目の開き(開口寸法)は、磁性球20が通り抜けることができない寸法となっている。スクリーン上に磁性球20とスラッジとが混在する流動物(混合物)が落下ないしは流下したときには、磁性球20は傾斜しているスクリーン上を転動して第2磁性球貯留容器25内に落下する。他方、スラッジは、スクリーンの網目ないしは開き目を通り抜けて下方に流下し、スラッジ貯留槽27に収容される。なお、鉄分除去装置12には、スラッジ貯留槽27内のスラッジをフィルタプレス13(図1参照)に輸送するためのスラッジポンプ34が設けられている。 The
図3に示すように、磁性球20は、概略的には、中空球状体29の中空部に複数の永久磁石30が、それぞれのN極が球状体半径方向外向きとなるように装着されたものである。なお、磁性球20は、各永久磁石30がそれぞれのS極が球状体半径方向外向きとなるように装着されたものであってもよい。具体的には、各永久磁石30は、中空球状の磁石保持部材31に形成された磁石保持穴32に嵌入されている。そして、永久磁石30を伴った磁石保持部材31が中空球状体29の中空部に嵌入されている。換言すれば、該磁石保持部材31の周面に中空球状体29が外嵌され、ないしは該磁石保持部材31の周面が中空球状体29によって被覆されている。 As shown in FIG. 3, in the
磁石保持部材31に形成された磁石保持穴32は、磁性球中心方向に向かって横断面積が狭まるテーパ状の穴であり、永久磁石30は磁石保持穴32と嵌合ないしは整合する形状(相補形)に形成されている。このため、磁石保持部材31の外側から永久磁石30を磁石保持穴32に嵌入ないしは挿入することにより、磁石保持部材31に永久磁石30を容易に装着することができる。磁石保持部材31に装着された状態において半径方向外側に位置する方の永久磁石30の端面の形状は、磁石保持部材31の外周面と整合する曲面(球面の一部)であるのが好ましい。このようにすれば、永久磁石30と磁石保持部材31の集合体の外周面は球形となり、該集合体と中空球状体29とを密接させることができる。 The
磁性球20の直径(すなわち、中空球状体29の外直径)は、磁性球20の搬送ないしは輸送を容易にするために、例えば3〜5cmとするのが実用的である。また、磁性球20の見かけ密度(ないしは嵩密度)、すなわち磁性球20の質量をその体積で除算した値は、流動時に磁性球20をスラッジ中で浮上させることなく可及的に軽量化を図るために、1.1〜1.3g/cm3の範囲内とするのが実用的である。なお、磁性球20の見かけ密度は、永久磁石20の大きさ及びその装着数、磁石保持部材31ないしはその中空部の体積等を適切に設定することにより調節ないしは増減するができるので、磁性球20の見かけ密度を1.1〜1.3g/cm3に調整するのは容易である。It is practical that the diameter of the magnetic sphere 20 (that is, the outer diameter of the hollow spherical body 29) is, for example, 3 to 5 cm in order to facilitate the transportation of the
中空球状体29の材料は、スラッジに対する耐腐食性と適度な機械的強度があれば、とくには限定されないが、ステンレススチール又はアルミニウム(ないしはその合金)を用いるのが実用的である。中空球状体29の厚さは、例えば0.2〜0.5mm程度とするのが好ましい。なお、中空球状体29を、互いに螺合させることができる1対の中空の半球体で構成すれば、磁性球20の製作が容易である。この場合、永久磁石30を装着した磁石保持部材31を一方の半球体に嵌入した上で、この半球体に他方の半球体を螺合させれば磁性球20を容易に組み立てることができ、螺合を解除すれば磁性球20を解体することができる。 The material of the hollow
磁石保持部材31は、例えば熱可塑性樹脂(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等)の射出成型により製作することができる。永久磁石20としては、磁石保持穴32に対応するテーパ形状を有し、大径側の端面がN極であり、小径側の端面がS極であるネオジム磁石を用いることができる。なお、大径側の端面がS極であり、小径側の端面がN極であるネオジム磁石を用いてもよい。 The
再び図2に示すように、鉄系細粒分吸着装置18の上方には第1磁性球貯留容器24が配置され、第1磁性球貯留容器24の下端部(底部)には、その開度を自在に調節することができる開閉扉24aが付設されている。開閉扉の24aの開度を調節することにより、第1磁性球貯留容器24内に貯留されている磁性球20を、所望の通過量(流量)で連続的に下方に排出して鉄系細粒分吸着装置18の上部に供給することができる。 As shown in FIG. 2 again, a first magnetic
スクリーン装置19の先端部(鉄系細粒分吸着装置18から遠い方の端部)の下方には第2磁性球貯留容器25が配置され、スクリーン装置19のスクリーン上を転動した磁性球20は、スクリーン装置19の先端部から重力で落下して第2磁性球貯留容器25に収容されるようになっている。なお、磁性球同士は磁力(斥力)で反発しあうので、磁性球20が移動時に塊状ないしはブドウの房状となって集合することはなく、円滑かつ迅速に移動することができる(磁性球20が、ある装置ないしは容器内で移動し、又は他の装置ないしは容器に移動する場合も同様である。)。 A second magnetic
第2磁性球貯留容器25の下方には遠心分離機22が配置されている。遠心分離機22は、鉄系細粒分吸着装置18から排出されスクリーン装置19を経由して第2磁性球貯留容器25内に一時的に貯留された磁性球20を間欠的に回分式(バッチ式)で受け入れて、遠心力により磁性球20から鉄系細粒分を離脱させる。第2磁性球貯留容器25の下端部(底部)には、その内部に貯留している磁性球20を随時に落下させて遠心分離機22に供給するための開閉扉25aが付設されている。 A
図4に示すように、遠心分離機22は、略円筒状の容器であるハウジング35と、ハウジング35内において該ハウジング35と同軸状に配置され、ハウジング35に固定されたベアリング装置36によってハウジング中心軸まわりに回転自在に支持された回転筒37とを備えている。回転筒37の上端部と下端部とには、それぞれ、随時に開閉することができる上側開閉扉37aと下側開閉扉37bとが付設されている。回転筒37の円周部(側部)は、磁性球20が通り抜けることができない目開きの多数の開口部を備えた円筒状の網状部材ないしは格子状部材で形成されている。回転筒37は、歯車機構38を介してモータ39によって回転駆動される。なお、歯車機構38に代えてベルト・プーリ機構を用いてもよい。また、ハウジング35内には、高速回転する回転筒37から遠心力により水平方向に飛来する鉄系細粒分の粒子を受け止めて落下させる中空円錐台状のバッフル40(傘状の邪魔板)が配置されている。 As shown in FIG. 4, the
図2から明らかなとおり、遠心分離機22の下方には第3磁性球貯留容器26が配置され、回転筒37の停止時において下側開閉扉37b(図4参照)が開かれたときには、回転筒37内の磁性球20が重力で落下して第3磁性球貯留容器26に収容される。第3磁性球貯留容器26の下端部には、開度を自在に調節することができる開閉扉26aが付設されている。開閉扉の26aの開度を調節することにより、第3磁性球貯留容器26内の磁性球20を、所望の通過量(流量)で連続的に下方に排出する(落下させる)ことができる。 As is clear from FIG. 2, the third magnetic
第3磁性球貯留容器26の下側には、第3磁性球貯留容器26から連続的に排出された磁性球20をベルト41a(無端ベルト)の上に受け取り、ベルト41aで水平方向に輸送して直立型ベルトコンベア42に供給する水平型ベルトコンベア41が設けられている。水平型ベルトコンベア41は、その一方の端部(磁性球輸送方向に関して上流端)が第3磁性球貯留容器26の下端部近傍に位置し、他方の端部(磁性球輸送方向に関して下流端)が直立型ベルトコンベア42の下端部近傍に位置するように配置されている。なお、水平型ベルトコンベア41及び直立型ベルトコンベア42は磁性球返送装置23の構成要素である。 Under the third magnetic
ベルト41aは可撓性を有する非磁性体材料(例えば、ゴム)で形成されている。そして、ベルト41aの両側にはそれぞれ、ベルト側部に近接して配置され、ベルト上の磁性球20がベルト側部から脱落するのを防止するための側板(図示せず)が設けられている。なお、側板を設けず、ベルト41aの両側部に、適度な高さ(例えば、1〜2cm)を有し、ベルト伸長方向に伸びる堤状ないしは土手状の突起部を一体形成してもよい。 The
直立型ベルトコンベア42は、水平型ベルトコンベア41のやや上方に配置された2つの駆動ローラ43a、43bと、駆動ローラ43a、43bの直上で第1磁性球貯留容器24の上端部よりやや高い位置に配置された2つの従動ローラ44a、44bと、駆動ローラ43a、43bと従動ローラ44a、44bとに巻き掛けられた強磁性体材料(例えば、スチール、ステンレススチール等)からなる輪状(無端)の金属ベルト45と、複数のアイドルローラ46とを備えている。ここで、駆動ローラ43a、43bは、モータ(図示せず)によって反時計回り方向に回転駆動される。これに伴って、金属ベルト45は、駆動ローラ43a、43bと従動ローラ44a、44bの間を、反時計回り方向に周回走行する。ここで、駆動ローラ43a内には、ベルト41a上の磁性球20の金属ベルト45への移動・吸着を助勢するために、複数の永久磁石49(図5参照)が、S極がローラ半径方向外向きとなるように装着されている。なお、磁性球20において永久磁石30がS極が球状体半径方向外向きとなるように装着されたものである場合は、永久磁石49はN極がローラ半径方向外向きとなるように装着される。アイドルローラ46は、輪状の金属ベルト45の内側の表面(裏面)に当接し、金属ベルト45が所定の走行軌道上を走行するように金属ベルト45の位置ないしは走行経路を規制する。 The
金属ベルト45が強磁性体材料で形成されているので、磁性球20は金属ベルト45に磁力で付着することができる。磁性球20の永久磁石30(図3参照)の磁気特性ないしは磁気強度は、金属ベルト45が水平方向に伸びている状態において、磁性球20が金属ベルト45の下方に適度な間隔(例えば、5〜15mm)をあけて配置されたときに、磁性球20が重力に抗して上向きに移動して金属ベルト下面に磁力で付着することができるように設定されている。なお、磁性球20の金属ベルト下面への付着は、永久磁石49(図5参照)によって助勢される。 Since the
また、水平型ベルトコンベア41は、ベルト41aに載っている磁性球20の頂上部と、直立型ベルトコンベア42の下端部における金属ベルト下面との間に、磁性球20が金属ベルト下面に磁力で付着することができる前記の適度な間隔が生じるように配設されている。したがって、水平型ベルトコンベア41によって直立型ベルトコンベア42の下側に輸送された磁性球20は、順次に金属ベルト下面に磁力で付着する。 Further, the
図5(a)〜(c)に示すように、直立型ベルトコンベア42の金属ベルト45の外側の表面には、金属ベルト45の伸びる方向(走行方向)に、磁性球20の直径よりやや長い間隔をあけて、ベルト幅方向に直線状に伸びる角柱状ないしは角棒状の複数(多数)の磁性球係止部材47が取り付けられている。磁性球係止部材47の材料は、金属ベルト45への取り付け及び取り外しが容易であり(例えば、ねじ止め)、かつ磁性球20との衝突に対する耐久性を有するものであればとくには限定されず、例えば合成樹脂やアルミニウム合金などを用いることができる。 As shown in FIGS. 5A to 5C, the outer surface of the
磁性球係止部材47は、金属ベルト45が上下方向に伸びて上向きに走行ないしは移動しているときに、金属ベルト45の表面に磁力で付着している磁性球20が重力で下向きに移動ないしは転動するのを係止する。磁性球係止部材47の金属ベルト表面からの高さないしは突出長は、磁性球20の直径の1/8〜1/4とするのが実用的である。また、金属ベルト45の伸長方向(走行方向)に隣り合う磁性球係止部材47の間隔は、磁性球20の直径の1.2〜1.5倍とするのが実用的である。 When the
かくして、水平型ベルトコンベア41によって輸送され、直立型ベルトコンベア42の下端部ないしはその近傍で金属ベルト45に磁力で付着した磁性球20は、反時計回り方向に周回走行する金属ベルト45によって、下方に移動ないしは転動することなく直立型ベルトコンベア42の上端部に搬送される。 Thus, the
図2から明らかなとおり、直立型ベルトコンベア42の上端部近傍には、金属ベルト45に磁力で付着している磁性球20を金属ベルト45から離脱させ、第1磁性球貯留容器24に案内するガイド部材48が設けられている。ガイド部材48の直立型ベルトコンベア側の端部は従動ローラ44aの近傍に位置する一方、第1磁性球貯留容器側の端部は第1磁性球貯留容器24の上端部近傍に位置している。そして、ガイド部材48は、直立型ベルトコンベア側から第1磁性球貯留容器側に向かって下向きに傾斜している。なお、ガイド部材48は非磁性材料で形成される。 As is clear from FIG. 2, near the upper end of the
図2中における位置関係において反時計回り方向に周回走行する金属ベルト45に付着して移動している磁性球20は、従動ローラ44aの近傍でガイド部材48の端部と衝突ないしは接触する。その結果、磁性球20はガイド部材48によって、金属ベルト45から離脱させられ、ガイド部材48の上面を転動して第1磁性球貯留容器24内に落下する。つまり、第3磁性球貯留容器26から下方に連続的に排出された磁性球20は、磁性球返送装置23(水平型ベルトコンベア41、直立型ベルトコンベア42、ガイド部材48)によって第1磁性球貯留容器24に連続的に返送される。 In the positional relationship in FIG. 2, the
このように、磁性球20は、順に、第1磁性球貯留容器24と、鉄系細粒分吸着装置18と、スクリーン装置19と、第2磁性球貯留容器25と、遠心分離機22と、第3磁性球貯留容器26と、磁性球返送装置23(水平型ベルトコンベア41、直立型ベルトコンベア42、ガイド部材48)とを循環して移動する。図2中の7つの破線の矢印は、このような磁性球20の移動方向を示している。磁性球20は、第1磁性球貯留容器24から第2磁性球貯留容器25までは連続的に移動し、第2磁性球貯留容器25から第3磁性球貯留容器26までは間欠的ないしは回分的に移動し、第3磁性球貯留容器26から第1磁性球貯留容器24までは連続的に移動する。 As described above, the
以下、鉄分除去装置12の運転手法の一例を説明する。鉄系細粒分吸着装置18の上部には、第1磁性球貯留容器24から実質的に鉄系細粒分を吸着していない多数の磁性球20が連続的に供給される一方、中間タンク9(図1参照)から実質的に細粒分(鉄系細粒分及び非鉄系細粒分)と水とからなるスラッジが連続的に供給される。そして、鉄系細粒分吸着装置18内では、磁性球20とスラッジとが混合されてなる流動物ないしは混合物が、複数の傾斜板21aによって形成されたジグザグ状の経路を下方に向かって移動ないしは流動する。その際、スラッジ中の鉄系細粒分が磁性球20の外周面に磁力で吸着される。 Hereinafter, an example of an operation method of the
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、又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2〜7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少なくとも一部は、表面にフレッシュな(すなわち有害金属等が吸着されていない)鉄等が露出する鉄系細粒分となる。 The iron-based fine fraction is generated by crushing gravel and sand with a mill breaker 3 (see FIG. 1), which is a wet crusher, or existing before crushing of gravel and sand. A minute lump of iron or the like is exposed on the surface, and the harmful metal or the like is adsorbed on the minute lump of iron or the like that is exposed. Generally, small lumps such as iron are unevenly scattered or scattered in gravel and sand, and the ratio of such small lumps is about 2 to 7% by mass. For this reason, at least a part of the fine particles generated by the crushing of the gravels and sand becomes iron-based fine particles in which fresh iron (ie, no harmful metal or the like is adsorbed) is 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(Fe3O4)と、γ型三酸化二鉄(γ−Fe2O3)と、α型三酸化二鉄(α−Fe2O3)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)により磁性球20内の永久磁石30(図3参照)に引き付けられ、磁性球20(中空球状体29)の外周面に磁力で吸着される。Iron is a ferromagnetic material (soft magnetic material) and is attracted to a magnet. The iron oxides present in the soil are substantially triiron tetroxide (Fe 3 O 4 ), γ-type diiron trioxide (γ-Fe 2 O 3 ), and α-type diiron trioxide ( α-Fe 2 O 3 ), and triiron tetroxide and γ-type diiron trioxide are ferromagnetic substances (soft magnetic substances) and are adsorbed by magnets. The α-type diiron trioxide is not magnetized and is not adsorbed by the magnet. For this reason, the iron-based fine particles, on the surface of which a fine lump of iron or the like is exposed, are made of a permanent magnet in the
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)から排出され鉄系細粒分吸着装置18に導入された細粒分は、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。 The fine lump such as iron exposed on the surface of the iron-based fine particles generated by crushing the gravel and sand with the mill breaker 3 (see FIG. 1) is unevenly distributed or dotted in the gravel or sand. It is generated from a small lump of fresh iron or the like that does not adsorb the harmful metals and the like, and is exposed to the surface after crushing and adsorbs harmful metals and the like or ions thereof from the surrounding washing water. Thus, the fine particles discharged from the mill breaker 3 (see FIG. 1) and introduced into the iron-based fine
そして、前記のとおり、鉄系細粒分吸着装置18内ではスラッジから鉄系細粒分が除去されるので、鉄系細粒分吸着装置18から排出された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、鉄系細粒分吸着装置18内で除去される。 As described above, since the iron-based fine particles are removed from the sludge in the iron-based fine
鉄系細粒分吸着装置18の下端部から下方に排出された磁性球20とスラッジの混合物はスクリーン装置19に導入され、鉄系細粒分を吸着している磁性球20と、鉄系細粒分が除去されたスラッジとに分離される。そして、磁性球20は第2磁性球貯留容器25に収容され、スラッジはスラッジ貯留槽27に収容される。 The mixture of the
後で詳しく説明するように、鉄系細粒分吸着装置18から排出されスクリーン装置19で分離されたスラッジ(細粒分)に対して、キレート洗浄装置14(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、また洗浄液再生部54(図6参照)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、前記のとおり鉄系細粒分吸着装置18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、鉄系細粒分吸着装置18(鉄分除去装置12)は、キレート洗浄装置14ないしは洗浄液再生部54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ものである。 As will be described later in detail, sludge (fine particles) discharged from the iron-based fine
第2磁性球貯留容器25内の鉄系細粒分を吸着している磁性球20は、適宜に遠心分離機22の回転筒37に供給される。具体的には、上側開閉扉37aが開かれる一方、下側開閉扉37bが閉じられた状態で、開閉扉25aが開かれ、第2磁性球貯留容器25から回転筒37内に、1回処理分の磁性球20が供給される。例えば、回転筒37内の空間部の1/3〜1/2を占める量の磁性球20が供給される。 The
この後、上側開閉扉37aが閉じられ、モータ39が起動され、回転筒37が高速で(例えば、回転筒37の半径が1mの場合、100〜500r.p.m.)回転させられる。その結果、磁性球20の外周面に吸着され又は付着している鉄系細粒分は強い遠心力(例えば、10〜100G)により磁性球20から離脱し、回転筒37の周壁の多数の網目ないしは孔を通り抜けて外部に飛び出す。ここで、回転筒37の回転速度は、回転筒37の半径、磁性球20の磁力、鉄系細粒分の磁気特性等に応じて、鉄系細粒分の大部分が磁性球20から脱離するように好ましく設定される。 Thereafter, the upper opening /
磁性球20から離脱して回転筒37の外部に飛び出した鉄系細粒分は、バッフル40に衝突した後、落下してハウジング35の底部に蓄積される。ハウジング35内の鉄系細粒分は、適宜に人手で外部に排出される。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。そして、所定時間(例えば、2〜5分)経過後、モータ39ひいては回転筒37の回転が停止される。この後、下側開閉扉37bが開かれ、回転筒37内の鉄系細粒分がほほ除去された磁性球20が第3磁性球貯留容器26内に重力で落下する。 The iron-based fine particles that have separated from the
第3磁性球貯留容器26内の磁性球20は、水平型ベルトコンベア41のベルト41aの上に連続的に供給され、ベルト41aによって直立型ベルトコンベア42の下端部近傍に輸送される。この後、ベルト41aの上の磁性球20は、直立型ベルトコンベア42によってその上端部に輸送され、ガイド部材48によって第1磁性球貯留容器24に導入される。なお、第3磁性球貯留容器26から水平型ベルトコンベア41への磁性球20の供給量(供給速度)は、開閉扉の26aの開度を変えることにより、水平型ベルトコンベア41ないしは直立型ベルトコンベア42の最大輸送量以下となるように調整される The
以下、キレート洗浄装置14の構成及び機能を説明する。なお、フィルタプレス13から排出されたケークの有害金属等の含有率が、埋立てや再利用などにより処分する場合における所定の規制値より低いときには、後処理部であるキレート洗浄装置14を用いる必要ないしは設ける必要はない。 Hereinafter, the configuration and function of the
まず、図6を参照しつつ、キレー洗浄装置14の概括的な構成及び機能を説明する。キレート洗浄装置14においては、まず混合分散装置51に、フィルタプレス13(図1参照)から排出されたケーク(濾過ケーク)と、洗浄液貯槽56内のキレート剤を含むキレート洗浄液とが連続的に供給される。そして、混合分散装置51は、ケークとキレート洗浄液とを混合し、キレート洗浄液中に細粒分ないしは細粒分の小片(例えば、粒径が数0.1〜0.5mm程度、あるいは0.1〜1mm程度の粒子)がほぼ均一に分散(懸濁)されてなる細粒分スラリーを生成する。 First, the general configuration and function of the
混合分散装置51により生成された細粒分スラリーは、細粒分洗浄装置52に移送される。細粒分洗浄装置52は、細粒分スラリーを、攪拌しつつ予め設定された滞留時間(例えば、0.5〜2時間)を確保できるようにおおむねプラグフロー(栓流)で流すことにより、細粒分に付着している有害金属等を離脱させてキレート洗浄液中の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。 The fine particle slurry generated by the mixing and dispersing
ここで、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。 Here, as a chelating agent used in the chelate cleaning solution, for example, EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), HIDS (3-hydroxy-2,2′-iminodisuccinic acid), IDS (2,2′-iminodisuccinic acid), MGDA (Methylglycine diacetate), sodium salt of EDDS (ethylenediaminediacetate) or GLDA (L-glutamic aciddiacetic acid). Any of these chelating agents can effectively capture (chelate) harmful metals and the like contained in the fine-grain slurry or fine-grain. In addition, depending on the type of the harmful metal contained in the fine particles, a chelating agent suitable for the treatment is selected or a plurality of chelating agents are used.
細粒分洗浄装置52から排出された細粒分スラリーは濾過装置53に移送される。濾過装置53は、細粒分スラリーを濾過し、含水率が30〜40パーセントのケーク(濾過ケーク)と濾液とを生成する。なお、このような濾過装置53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53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。 The fine-grain slurry discharged from the fine-
濾過装置53から排出された濾液すなわちキレート洗浄液は、洗浄液再生部54に導入される。洗浄液再生部54は、洗浄液再生装置55と、洗浄液貯槽56と、酸液貯槽57と、水貯槽58とを備えている。ここで、洗浄液再生装置55は、詳しくは図示していないが、キレート剤よりも錯生成力が高く濾過装置53から排出されたキレート洗浄液(濾液)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充填物(小片ないしは粒状物)をその内部に保持し、充填物の間隙を流れる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充填塔形式の装置である。 The filtrate, that is, the chelate cleaning liquid discharged from the filtration device 53 is introduced into the cleaning
洗浄液再生装置55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、キレート剤より錯生成力が高い固相吸着材と接触させられる。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。 In the cleaning
このように洗浄液再生装置55で再生されたキレート洗浄液は、洗浄液貯槽56に一時的に貯留された後、洗浄液還流機構(詳しくは図示せず)により、混合分散装置51に還流させられる。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、キレート洗浄装置14内を循環する。なお、キレート剤の目減り分は適宜に補充される。 The chelate cleaning liquid thus regenerated by the cleaning
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。 The solid-phase adsorbent having a higher complexing power than the chelating agent is, for example, a solid such as a gel, and generally, when it comes into contact with an aqueous solution containing a chelating agent capturing a metal, the solid-state adsorbing material is coordinated with the chelating agent. It has a strong binding force other than a covalent bond to such an extent that the metal ions are released from the chelating agent and can be transferred to the solid phase adsorbent. For example, when EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) is used as a chelating agent, such a solid-phase adsorbent has a strong binding force capable of recovering almost 100% of metal ions from an aqueous solution of EDTA having a concentration of 10 mM / l. Have
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。 Examples of such a solid phase adsorbent include those in which a cyclic molecule is densely supported on a carrier such as silica gel or a resin and the cyclic molecule is modified with a chelating ligand. When such a solid-phase adsorbent is used, a plurality of various bonds and interactions such as a coordination bond and a hydrogen bond are generated by an adjacent cyclic molecule and a chelating ligand, and a multipoint interaction is generated, and a metal ion is formed. And a metal ion can be selectively taken in due to the properties of the cyclic molecule.
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、固相吸着材の有害金属等の吸着量には上限がある。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、固相吸着材再生機構(詳しくは図示せず)によって再生される。すなわち、固相吸着材再生機構は、キレート洗浄液が排除された状態で、酸液貯槽57内の酸液を洗浄液再生装置55に流し、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。このとき、酸液は、酸液貯槽57と洗浄液再生装置55の間を循環する。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を吸着することが可能な状態となる。 As the chelate cleaning solution is regenerated, the amount of harmful metals and the like adsorbed on the solid phase adsorbent increases with time, but there is an upper limit to the amount of harmful metals and the like adsorbed on the solid phase adsorbent. For this reason, when the amount of harmful metals or the like adsorbed on the solid phase adsorbent reaches a saturated state or near the saturated state, the solid phase adsorbent is regenerated by a solid phase adsorbent regeneration mechanism (not shown in detail). That is, the solid-phase adsorbent regenerating mechanism allows the acid solution in the acid
洗浄液再生装置55内の固相吸着材は、酸液によって再生された後、水洗浄機構(詳しくは図示せず)により水洗され、固相吸着材に付着している酸液が除去される。このとき、固相吸着材の水洗に用いられる水は、水貯槽58と洗浄液再生装置55の間を循環して流れる。なお、洗浄液再生部54の詳細な構成及びその運転手法は、本願出願人を特許権者とする特許第6264592号公報(図3及び段落[0035]〜[0045]参照)、特許第6264593号公報(図3及び段落[0035]〜[0045]参照)等に開示されている。 After the solid phase adsorbent in the cleaning
以下、キレート洗浄装置14の具体的な構成及び機能を説明する。
まず、図7を参照しつつ、キレート洗浄装置14の構成要素である混合分散装置51の具体的な構成及び機能を説明する。混合分散装置51は、フィルタプレス13(図1参照)から排出されたケーク(細粒分)とキレート洗浄液とを連続的に混合し、キレート洗浄液中に細粒分が分散されてなる細粒分スラリーを生成する。具体的には、混合分散装置51は、フィルタプレス13から排出されたケーク(細粒分)を解砕する解砕機61と、解砕機61によって解砕されたケーク小片とキレート洗浄液とを予混合する予混合槽62と、予混合槽62によって生成された混合物を攪拌してケーク小片(例えば、粒径が数0.1〜0.5mm程度、あるいは0.1〜1mm程度の粒子)をキレート洗浄液中に分散ないしは懸濁させるラインミキサ63とを有している。Hereinafter, the specific configuration and function of the
First, the specific configuration and function of the mixing and dispersing
そして、混合分散装置51においては、フィルタプレス13から排出されたケークが解砕機61に供給され、ケークは高速回転するブレード61aによって、例えば粒径が数mm(例えば、1〜5mm)の多数のケーク小片に解砕される。他方、解砕機61へは、キレート洗浄液貯槽64内のキレート洗浄液が、ポンプ65により管路66を介して供給される。なお、キレート洗浄液貯槽64へは、洗浄液貯槽56(図6参照)から適宜にキレート洗浄液が供給される。詳しくは図示していないが、キレート洗浄液は、ブレード61aにより解砕された直後の多数のケーク小片に対して噴射ないしは供給され、ケーク小片同士が互いに付着し合うのを防止する。なお、このような解砕機61としては、例えば大平洋機工株式会社に係る「脱水ケーキ解砕機」あるいは株式会社氣工社に係る「脱水ケーキリサイクル装置」などを用いることができるが、このような市販の解砕機を用いる場合は、解砕された直後の多数のケーク小片に対してキレート洗浄液を噴射ないしは供給する機構を付設する必要がある。 In the mixing and dispersing
解砕機61内のキレート浄液及びケーク小片は予混合槽62に移送される。予混合槽62内のキレート洗浄液とケーク小片とは、モータによって回転駆動される攪拌機67によって攪拌され予混合される。そして、予混合槽62内のキレート洗浄液とケーク小片の混合物は、ポンプ68により管路69を介してラインミキサ63に移送される。ラインミキサ63は、横置き型の略円筒形の攪拌室内に、モータによって非常に高速で回転駆動されるブレードが配置された流通式混合器であり、キレート洗浄液とケーク小片とを非常に激しく攪拌し、キレート洗浄液中にケークないしは細粒分の微小片(例えば、粒径が数0.1〜0.5mm程度、あるいは0.1〜1mm程度の粒子)がほぼ均一に分散(懸濁)されてなる細粒分スラリーを生成する。この細粒分スラリーは細粒分洗浄装置52(図6参照)に移送される。このようなラインミキサ63としては、例えば、佐竹化学機械工業株式会社に係る「サタケマルチラインミキサー」などを用いることができる。 The clean chelate and the cake pieces in the
以下、図8(a)〜(c)を参照しつつ、キレート洗浄装置14の構成要素である細粒分洗浄装置52の具体的な構成及び機能を説明する。細粒分洗浄装置52は、混合分散装置51によって生成された細粒分スラリーを、攪拌しつつ予め設定された滞留時間を確保するようにプラグフローで流すことにより、細粒分に吸着(付着)されている有害金属等を細粒分から離脱させてキレート剤に捕捉させる。 Hereinafter, with reference to FIGS. 8A to 8C, the specific configuration and function of the fine particle
細粒分洗浄装置52は、4つの平板状の仕切り壁71〜74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75〜79を備えた貯槽70を有している。貯槽70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71〜74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。 The fine-
スラリー通路75〜79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8(a)、(b)における位置関係では左右方向)の一端の連通部(図8(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71〜74が存在せず、隣り合うスラリー通路同士が連通している。 Two slurry passages adjacent to each other in the
各スラリー通路75〜79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81〜85が配設されている。各空気放出管81〜85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81〜85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
図8(c)は、細粒分スラリーの流れ方向(図8(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75の断面を示している。図8(c)から明らかなとおり、空気放出管81は、スラリー通路75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81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75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70及び各スラリー通路75〜79の形状、寸法、容量等、並びに空気放出管81〜85への加圧空気の供給量等は、細粒分洗浄装置52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. 8C shows a cross section of the
実施形態1に係る土壌浄化システムSでは、洗浄水による汚染土壌の洗浄・分級の過程で、有害金属等は礫及び砂にはほとんど吸着されず、細粒分に集約して吸着されるので、清浄で再利用可能な礫及び砂を得ることができる。そして、土壌浄化システムSでは、ミルブレーカ3で礫及び砂が破砕されて鉄系細粒分と非鉄系細粒分とが生成される。したがって、鉄分除去装置12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。 In the soil purification system S according to the first embodiment, in the process of cleaning and classifying the contaminated soil with the wash water, harmful metals and the like are hardly adsorbed to gravel and sand, and are concentrated and adsorbed to fine particles. Clean and reusable gravel and sand can be obtained. Then, in the soil purification system S, the rubble and sand are crushed by the mill breaker 3 to generate iron-based fine particles and non-ferrous-based fine particles. Therefore, the iron-based fine particles existing before the crushing and the iron-based fine particles generated by the crushing are introduced into the iron-based removing
そして、鉄分除去装置12では、鉄系細粒分吸着装置18内で磁性球20によって、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低下させることができる。したがって、鉄分除去装置12から排出されたスラッジに対してキレート洗浄処理を施すキレート洗浄装置14に対する有害金属等の負荷を軽減することができる。なお、土壌の性状によっては投棄ないしは埋立処理が可能な程度まで有害金属等の含有率を低下させることができる。 Then, in the
このように鉄分除去装置12から排出されるスラッジの有害金属等の含有率が低減されているので、このスラッジを濾過するフィルタプレス13から排出されたケークをキレート洗浄装置14でキレート洗浄する場合、キレート剤及び固相吸着材の使用量ないしは必要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、ミルブレーカ3及び鉄分除去装置12は、物理的な処理を施す機械構造のものであり、有害金属等を処理するための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。 Since the content of harmful metals and the like in the sludge discharged from the
(実施形態2)
以下、図9を参照しつつ本発明の実施形態2に係る土壌浄化システムS’を説明する。しかしながら、実施形態2に係る土壌浄化システムS’と、図1〜図8に示す実施形態1に係る土壌浄化システムSとは多くの点で共通である。そこで、以下では説明の重複を避けるため、主として土壌浄化システムS’における土壌浄化システムSとの相違点を説明する。なお、実施形態2に係る土壌浄化システムS’の構成要素において、実施形態1に係る土壌浄化システムSの構成要素と共通なものには、実施形態1と同一の参照番号を付している。(Embodiment 2)
Hereinafter, the soil purification system S ′ according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. However, the soil purification system S ′ according to the second embodiment and the soil purification system S according to the first embodiment illustrated in FIGS. 1 to 8 are common in many points. Therefore, in the following, in order to avoid repetition of the description, differences between the soil purification system S ′ and the soil purification system S will be mainly described. Note that among the components of the soil purification system S ′ according to the second embodiment, those that are common to the components of the soil purification system S according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment.
実施形態2に係る土壌浄化システムS’は、図9中ではその一部の記載を省略しているが、実施形態1に係る土壌浄化システムSと同様に、投入ホッパ1から中間タンク9に至る一連の装置1〜9と、洗浄水貯槽10と、予備水槽11と、鉄分除去装置12とを備えている。しかしながら、土壌浄化システムS’は、実施形態1におけるフィルタプレス13及びキレート洗浄装置14は備えていない。そして、土壌浄化システムS’は、細粒分洗浄装置91と、濾過装置92と、清澄濾過器93と、逆浸透膜分離装置94(RO分離装置)と、キレート剤再生装置95とを備えている。 Although a part of the soil purification system S ′ according to the second embodiment is omitted in FIG. 9, the soil purification system S ′ extends from the charging hopper 1 to the
細粒分洗浄装置91は、詳しくは図示していないが、鉄分除去装置12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、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を確保するように連続的に流すことにより、非鉄系細粒分に吸着されている(付着している)有害金属等を離脱させてキレート剤に捕捉させ、あるいは水中に存在する有害金属等をキレート剤に捕捉させる。このような細粒分洗浄装置91としては、例えば実施形態1における細粒分洗浄装置52(図8(a)〜(c)参照)を用いることができる。細粒分洗浄装置91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。なお、使用するキレート剤は実施形態1と同様である。 Although not shown in detail, the fine
細粒分洗浄装置91から排出された細粒分スラリーは濾過装置92に移送される。濾過装置92は、細粒分スラリーを濾過し、含水率が30〜40パーセントのケーク(濾過ケーク)と濾液とを生成する。なお、濾過装置92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92から排出されたケーク(細粒分)は有害金属等をほとんど含まない。 The fine particle slurry discharged from the fine
濾過装置92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93(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94に圧送される。詳しくは図示していないが、逆浸透膜分離装置94は、清澄濾過器93から排出されたキレート洗浄液を受け入れて、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, that is, the chelate washing liquid, discharged from the
逆浸透膜分離装置94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。 As the reverse osmosis membrane of the reverse
逆浸透膜分離装置94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40m2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1.5m3/hrと推定される。したがって、例えば毎時60m3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
逆浸透膜分離装置94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91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91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91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94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91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91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
逆浸透膜分離装置94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95に導入されて再生される。すなわち、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。このようなキレート剤再生装置95としては、例えば実施形態1における洗浄液再生部54(図6参照)を用いることができる。 The concentrated water discharged from the reverse osmosis
実施形態2に係る土壌浄化システムS’によれば、実施形態1に係る土壌浄化システムSと同様に、清浄で再利用可能な礫及び砂を得ることができ、かつ鉄分除去装置12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。このように、鉄分除去装置12から排出されるスラッジの有害金属等の含有率が低減されているので、細粒分洗浄装置91におけるキレート剤の使用量ないしは必要量を低減することができ、かつキレート剤再生装置95における固相吸着材の使用量ないしは必要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。 According to the soil purification system S ′ according to the second embodiment, similarly to the soil purification system S according to the first embodiment, clean and reusable gravel and sand can be obtained, and discharged from the
S 土壌浄化システム(実施形態1)、S’ 土壌浄化システム(実施形態2)、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、13 フィルタプレス、14 キレート洗浄装置、18 鉄系細粒分吸着装置、19 スクリーン装置、20 磁性球、21 本体部、21a 傾斜板、22 遠心分離機、23 磁性球返送装置、24 第1磁性球貯留容器、24a 開閉扉、25 第2磁性球貯留容器、25a 開閉扉、26 第3磁性球貯留容器、26a 開閉扉、27 スラッジ貯留槽、29 中空球状体、30 永久磁石、31 磁石保持部材、32 磁石保持穴、34 スラッジポンプ、35 ハウジング、36 ベアリング装置、37 回転筒、37a 上側開閉扉、37b 下側開閉扉、38 歯車機構、39 モータ、40 バッフル、41 水平型コンベア、41a ベルト、42 直立型コンベア、43a 駆動ローラ、43b 駆動ローラ、44a 従動ローラ、44b 従動ローラ、45 金属ベルト、46 アイドルローラ、47 磁性球係止部材、48 ガイド部材、49 永久磁石、51 混合分散装置、52 細粒分洗浄装置、53 濾過装置、54 洗浄液再生部、55 洗浄液再生装置、56 洗浄液貯槽、57 酸液貯槽、58 水貯槽、61 解砕機、61a ブレード、62 予混合槽、63 ラインミキサ、64 キレート洗浄液貯槽、65 ポンプ、66 管路、67 攪拌機、68 ポンプ、69 管路、70 貯槽、71〜74 仕切り壁、75〜79 スラリー通路、81〜85 空気放出管、91 細粒分洗浄装置、92 濾過装置、93 清澄濾過器、94 逆浸透分離装置、95 キレート剤再生装置。 S soil purification system (Embodiment 1), S 'soil purification system (Embodiment 2), 1 input hopper, 2 mixer, 3 mill breaker (wet crusher), 4 trommel, 5 cyclones, 6 PH adjustment tank, 7 Coagulation tank, 8 thickener, 9 intermediate tank, 10 washing water tank, 11 spare water tank, 12 iron removal device, 13 filter press, 14 chelate cleaning device, 18 iron fine particle adsorption device, 19 screen device, 20 magnetic sphere, 21 Body part, 21a inclined plate, 22 centrifugal separator, 23 magnetic sphere returning device, 24 first magnetic sphere storage container, 24a opening / closing door, 25 second magnetic sphere storage container, 25a opening / closing door, 26 third magnetic sphere storage container, 26a Opening / closing door, 27 Sludge storage tank, 29 hollow spherical body, 30 permanent magnet, 31 magnet holding member, 32 magnet holding hole, 34 sludge port Pump, 35 housing, 36 bearing device, 37 rotating cylinder, 37a upper opening door, 37b lower opening door, 38 gear mechanism, 39 motor, 40 baffle, 41 horizontal conveyor, 41a belt, 42 upright conveyor, 43a drive roller , 43b driven roller, 44a driven roller, 44b driven roller, 45 metal belt, 46 idle roller, 47 magnetic ball locking member, 48 guide member, 49 permanent magnet, 51 mixing and dispersing device, 52 fine particle washing device, 53 filtration Device, 54 cleaning liquid regeneration unit, 55 cleaning liquid regeneration device, 56 cleaning liquid storage tank, 57 acid liquid storage tank, 58 water storage tank, 61 pulverizer, 61a blade, 62 premixing tank, 63 line mixer, 64 chelate cleaning liquid storage tank, 65 pump, 66 Pipeline, 67 stirrer, 68 pump, 69 pipeline, 7 0 storage tank, 71-74 partition wall, 75-79 slurry passage, 81-85 air discharge tube, 91 fine particle fraction washing device, 92 filtration device, 93 clarification filter, 94 reverse osmosis separation device, 95 chelating agent regeneration device.
Claims (3)
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洗浄水中の有害金属又はその化合物を吸着又は付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、
前記鉄分除去装置で鉄系細粒分が除去された、細粒分と水とを含むスラッジを受け入れて濾過し、細粒分を含む濾過ケークと濾液とに分離する濾過機と、
前記濾過機で分離された濾過ケークを、キレート剤と水とを含むキレート洗浄液で洗浄し、細粒分に残留している有害金属又はその化合物を除去するキレート洗浄装置と、
前記濾過機で分離された濾液を前記シックナに返送する濾液返送手段とを備えていて、
前記鉄分除去装置は、
中空球状体の中空部に複数の永久磁石が同一磁性の磁極が球状体半径方向外向きとなるように装着されてなる複数の磁性球と、前記シックナから排出されたスラッジとを受け入れ、磁性球とスラッジとが混在する流動物を重力によりジグザグ状の経路で下方に移動させ、移動時にスラッジ中の鉄系細粒分を磁力で磁性球に吸着させる鉄系細粒分吸着装置と、
前記鉄系細粒分吸着装置から排出された流動物を受け入れて、磁性球とスラッジとに分離するスクリーン装置と、
前記スクリーン装置から排出された鉄系細粒分を吸着している磁性球を間欠的に回分式で受け入れて、遠心力により磁性球から鉄系細粒分を離脱させる遠心分離機と、
前記遠心分離機から排出された磁性球を前記鉄系細粒分吸着装置に返送する磁性球返送装置とを有することを特徴とする土壌浄化システム。A soil purification system for purifying soil contaminated with harmful metals or compounds containing gravel, sand, and fine particles,
A mixer for mixing the soil and the washing water introduced into the soil purification system,
By crushing gravels and sand in a mixture containing soil and washing water discharged from the mixer, iron or iron oxide unevenly or scattered inside the gravels and sand is exposed on the surface. A wet crusher that generates system-based fines and adsorbs or attaches harmful metals or compounds thereof in the wash water to iron or iron oxide exposed on the surface of the iron-based fines,
A trommel that separates gravel from a mixture containing gravel, sand, fines, and washing water discharged from the wet crusher,
A liquid cyclone that separates sand from a mixture containing sand, fines, and washing water discharged from the trommel;
A mixture containing fine particles and washing water discharged from the hydrocyclone, by sedimentation separation, supernatant water, and a thickener for separating sludge containing fine particles and washing water,
From the sludge discharged from the thickener, by removing and removing the iron-based fine particles by magnetic force, an iron removal device that reduces the content of harmful metals or compounds thereof in the sludge,
The iron-based fine particles have been removed by the iron content removing device, a filter that receives and filters sludge containing fine particles and water, and separates the filtrate into a filter cake and a filtrate containing fine particles.
The filter cake separated by the filter machine is washed with a chelate washing solution containing a chelating agent and water, and a chelate washing device for removing harmful metals or compounds thereof remaining in fine particles,
Filtrate return means for returning the filtrate separated by the filter to the thickener,
The iron removal device,
A plurality of permanent magnets are mounted in the hollow portion of the hollow spherical body so that magnetic poles of the same magnetic polarity are directed outward in the radial direction of the spherical body, and sludge discharged from the thickener is received. And an iron-based fine particle adsorber that moves a fluid in which a mixture of sludge and sludge is moved downward in a zigzag path by gravity, and adsorbs the iron-based fine particles in the sludge to the magnetic spheres by magnetic force when moving.
A screen device that receives the fluid discharged from the iron-based fine particle adsorption device, and separates it into magnetic spheres and sludge,
A centrifugal separator that intermittently receives the magnetic spheres adsorbing the iron-based fine particles discharged from the screen device in a batchwise manner and separates the iron-based fine particles from the magnetic spheres by centrifugal force,
A magnetic sphere returning device for returning the magnetic spheres discharged from the centrifuge to the iron-based fine particle adsorption device.
前記遠心分離機の下端部より低い位置に配置された駆動ローラと、前記駆動ローラの上方において前記鉄系細粒分吸着装置の上端部より高い位置に配置された従動ローラと、前記駆動ローラと前記従動ローラとに巻き掛けられた強磁性金属からなる無端金属ベルトと、前記無端金属ベルトの外側表面に装着され前記無端金属ベルトの上方への走行時に、前記無端金属ベルトに吸着されている磁性球の下降を係止する磁性球係止部材とを有する直立型ベルトコンベアと、
前記遠心分離機から排出された磁性球を、前記直立型ベルトコンベアの下端部に搬送して前記無端金属ベルトに磁力で吸着させる磁性球搬送手段と、
前記直立型ベルトコンベアの上端部で前記無端金属ベルトから磁性球を離脱させて前記鉄系細粒分吸着装置に供給する磁性球供給手段と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 magnetic ball returning device,
A drive roller disposed at a position lower than a lower end of the centrifugal separator; a driven roller disposed at a position higher than an upper end of the iron-based fine particle adsorption device above the drive roller; and the drive roller. An endless metal belt made of a ferromagnetic metal wound around the driven roller; and a magnetic member attached to an outer surface of the endless metal belt and adsorbed to the endless metal belt when traveling above the endless metal belt. An upright belt conveyor having a magnetic ball locking member that locks the downward movement of the ball,
Magnetic sphere transporting means for transporting the magnetic spheres discharged from the centrifugal separator to a lower end of the upright belt conveyor and attracting the endless metal belt with a magnetic force,
The magnetic sphere supply means, which separates magnetic spheres from the endless metal belt at an upper end portion of the upright belt conveyor and supplies the magnetic spheres to the iron-based fine particle adsorption device, wherein: A soil purification system as described.
前記濾過機で分離された濾過ケークとキレート洗浄液とを混合し、キレート洗浄液中に細粒分が分散されてなる細粒分スラリーを生成する混合分散装置と、
前記混合分散装置により生成された細粒分スラリーを、攪拌しつつ予め設定された滞留時間を確保するようにプラグフローで流すことにより、細粒分に付着している有害金属又はその化合物を細粒分から離脱させて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する濾過装置と、
キレート剤よりも錯生成力が高く前記濾過装置から排出された濾液と接触したときに該濾液中の有害金属又はその化合物を吸着する固相吸着材を有し、濾液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濾液をキレート洗浄液として再生する洗浄液再生装置と、
前記洗浄液再生装置から排出されたキレート洗浄液を前記混合分散装置に還流させる洗浄液還流機構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 chelate washing device,
A mixing and dispersing apparatus that mixes the filter cake and the chelate cleaning liquid separated by the filter, and generates a fine-grain fraction slurry in which the fine grains are dispersed in the chelate cleaning liquid,
The harmful metal or its compound adhering to the fine particles is finely dispersed by flowing the fine particle slurry generated by the mixing and dispersing device with a plug flow so as to secure a preset residence time while stirring. A fine-grain cleaning device that is separated from the granules and captured by the chelating agent,
A filtration device for filtering the fine particle slurry discharged from the fine particle washing device,
A solid phase adsorbent that has a higher complexing power than the chelating agent and adsorbs the harmful metal or its compound in the filtrate when coming into contact with the filtrate discharged from the filtration device, and removes the harmful metal from the chelating agent in the filtrate; Or a washing solution regenerating apparatus for removing the compound and regenerating the filtrate as a chelating washing solution,
3. The soil purification system according to claim 1, further comprising a cleaning liquid reflux mechanism configured to return the chelate cleaning liquid discharged from the cleaning liquid regeneration device to the mixing and dispersing device. 4.
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