JP2020075242A - Soil remediation system - Google Patents

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Abstract

To provide a simple and low-cost soil remediation system allowing soil to be washed with wash water and classified into gravel, sand and fine-grain fractions, while removing toxic metal and the like adsorbed to the fine-grain fraction.SOLUTION: A soil remediation system SA comprises soil classification units, a preprocessing unit being an iron removal device 12, and postprocessing units 101 to 105. The soil classification units crush gravel and sand in soil by a mill breaker while washing the soil with wash water, and then perform classification into gravel, sand and fine-grain fractions by a trommel, a cyclone and a thickener 8. The iron removal device 12 uses a magnet-equipped drum to cause a ferrous fine-grain fraction containing iron and the like to be removed, by adsorption by magnetic force, from sludge containing the wash water and the fine-grain fraction separated by the thickener 8, thereby reducing the content of toxic metal and the like in the sludge. The postprocessing units 101 to 105 apply washing processing with a chelating agent to the sludge discharged from the iron removal device 12, thereby removing toxic metal and the like adsorbed to the surface of the fine-grain fraction in the sludge.SELECTED DRAWING: Figure 8

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。  The present invention relates to a soil purification system for purifying soil containing gravel, sand and fine particles and contaminated with harmful metals or their compounds.

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, the site of a production facility using a harmful metal such as chromium, lead, cadmium, selenium, or mercury and / or a compound thereof or an ion thereof (hereinafter collectively referred to as “toxic metal etc.”) as a raw material or material. Or, soil pollution frequently occurs in neighboring areas or due to illegal dumping of industrial waste containing harmful metals and the like. Then, the soil contaminated with harmful metals and the like (hereinafter referred to as “toxic metal-contaminated soil”) is used at the existing position (hereinafter referred to as “in-situ”), for example, insolubilization, containment or electrical restoration of harmful metals. It is quite difficult to purify effectively. For this reason, harmful metal-contaminated soil is generally removed from its original location by excavation and purified in 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 for purifying harmful metal-contaminated soil in such an off-site soil purification facility, a cleaning method has conventionally been widely used for cleaning harmful metal-contaminated soil with cleaning water or the like to remove harmful metals. .. When the harmful metal-contaminated soil is washed with washing water, most of the harmful metals etc. that have once separated from the soil into the water are adsorbed or adhered to the surface of the fine particles having a relatively small particle size, It is known that they are aggregated on the surface of (see Non-Patent Document 1, for example).

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 classifying the gravel, sand, and fine particles while washing the harmful metal-contaminated soil with washing water, and then subjecting the fine particles to a chemical treatment for removing harmful metals and the like, It is possible to obtain gravel, sand, and fine particles containing almost no harmful metals. Thus, the present inventor has already classified the gravel, the sand and the fine particles while washing the harmful metal-contaminated soil with the washing water, and then performs the washing treatment with the chelate cleaning liquid containing the chelating agent for the fine particles. Various soil purification facilities (polluted soil purification devices) have been proposed in which harmful metals and the like are removed from fine particles by applying the above (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特許第5723054号公報Japanese Patent No. 5723054 特許第5723055号公報Japanese Patent No. 5723055 特許第4755159号公報Japanese Patent No. 4755159 特許第6007144号公報Japanese Patent No. 6007144

環境省 水・大気環境局 土壌環境課「汚染土壌処理業の許可審査等に関する技術的留意事項」第21頁、平成25年8月発行Ministry of the Environment, Water and Air Environment Bureau, Soil Environment Section, "Technical considerations regarding permission examination of contaminated soil treatment business," page 21, published in August 2013 桂鉄雄「鉄粉法による排水処理」浮選、vol.23(1976)、No.3、P190−198(https://www.jstage.jst.go.jp/article/rpsj1954/23/3/23_3_190/_pdf)Katsura Tetsuo "Wastewater Treatment by Iron Powder Method" Flotation, vol. 23 (1976), no. 3, P190-198 (https://www.jstage.jst.go.jp/article/rpsj1954/23/3/23_3_190/_pdf)

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のはもちろんである。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 type of soil purification facility by a contaminated soil treatment company, a large amount of contaminated soil is usually purified (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 a large amount of fine particles are washed with, for example, a chelate washing liquid, a relatively expensive chelating agent is required in a large amount, so that there is a problem that the treatment cost of contaminated soil becomes high. Needless to say, the necessary amount or the amount of the chelating agent used increases as the content of harmful metal or the like in the fine particles increases. The same problem also 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、上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、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 in order to solve the above-mentioned conventional problems, including gravel and sand while washing soil contaminated with harmful metals and the like containing gravel, sand and fine particles with wash water. Fine particles can be classified, and harmful metals adsorbed or adhered to the separated fine particles can be removed, or at least the content rate of harmful metals or the like in fine particles or possession It is an issue to be solved to provide a soil purification system that can reduce the rate and is simpler 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土壌浄化システムは、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。この土壌浄化システムは、土壌分級部と鉄分除去装置とを備えている。ここで、土壌分級部は、土壌を洗浄水で洗浄しつつ土壌中の礫と砂とを破砕した上で、土壌を礫と砂と細粒分とに分級する。他方、鉄分除去装置は、土壌分級部で分離された細粒分と洗浄水とを含むスラッジから、磁力で吸着可能な程度に鉄及び/又は鉄酸化物(以下「鉄等」と総称する。)を含む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ないしは保有率を低下させる。  The soil purification system according to the present invention made in order to solve the above-mentioned problems includes soil containing gravel, sand, and fine particles, and soil contaminated with harmful metals and the like (toxic metals and / or their compounds or ions thereof). Purify. This soil purification system includes a soil classification unit and an iron content removal device. Here, the soil classification unit crushes gravel and sand in the soil while washing the soil with washing water, and then classifies the soil into gravel, sand, and fine particles. On the other hand, the iron-removing device is generically referred to as iron and / or iron oxide (hereinafter referred to as "iron etc.") to the extent that it can be adsorbed by magnetic force from sludge containing fine particles separated in the soil classification part and washing water. By removing the iron-based fine particles containing a) by magnetic attraction, the content rate or retention rate of harmful metals and the like in the sludge (fine particles) is reduced.

本発明に係る土壌浄化システムにおいて、土壌分級部は、混合器と、湿式破砕機と、トロンメルと、液体サイクロンと、シックナとを有する。ここで、混合器は、土壌分級部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等を磁力で吸着可能な程度に含む鉄系細粒分を生成し、該鉄系細粒分の表面に露出する鉄等に有害金属等を吸着させる。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。  In the soil purification system according to the present invention, the soil classification unit has a mixer, a wet crusher, a trommel, a hydrocyclone, and a thickener. Here, the mixer mixes the soil introduced into the soil classification unit with the wash water. The wet crusher can crush the gravel and sand in the mixture containing the soil and the wash water discharged from the mixer by magnetic force to adsorb iron or the like that is unevenly distributed or scattered inside the gravel and sand. Iron-based fine particles containing a certain amount are produced, and harmful metals and the like are adsorbed on iron and the like exposed on the surface of the iron-based fine particles. Trommel separates gravel from the mixture discharged from the wet crusher and containing gravel, sand, fines and wash water. A hydrocyclone separates sand from a mixture of sand, fines and wash water discharged from the trommel. Thickener separates a mixture containing fine particles discharged from a liquid cyclone and wash water into supernatant water and sludge containing fine particles and wash water by sedimentation separation.

他方、鉄分除去装置は、スラッジ槽と、磁石装着ドラムと、ドラム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配置されている。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。ドラム回転機構は、磁石装着ドラムを回転させる。なお、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調整装置を有しているのが好ましい。この場合、鉄分除去装置は、スラッジ槽から排出されたスラッジを中和する手段(中和装置)を有しているのがより好ましい。  On the other hand, the iron content removing device has a sludge tank, a magnet mounting drum, and a drum rotating mechanism. Here, the sludge tank temporarily holds the sludge containing the fine particles discharged from the thickener and the cleaning water. The magnet mounting drum is formed in a drum shape, and is arranged such that the drum central axis faces the horizontal direction and the drum lower part is immersed in the sludge in the sludge tank. Inside the drum circumferential surface of the magnet mounting drum, a plurality of permanent magnets are mounted side by side (arranged) in the drum circumferential direction so that the magnetic poles face outward in the drum radial direction. The drum rotation mechanism rotates the magnet mounting drum. The iron removing device preferably has a pH adjusting device that adjusts the hydrogen index of the sludge retained in the sludge tank within the range of pH 4 to 6. In this case, it is more preferable that the iron removing device has a means (neutralizing device) for neutralizing the sludge discharged from the sludge tank.

本発明に係る土壌浄化システムは、フィルタプレスと濾液返送手段とを備えているのが好ましく、さらにキレート洗浄装置を備えているのがより好ましい。この場合、フィルタプレスは、鉄分除去装置で鉄系細粒分が除去された、細粒分(鉄系細粒分以外の細粒分)と水とを含むスラッジを受け入れて加圧濾過し、濾液と、細粒分を含むケークとに分離する。濾液返送手段は、フィルタプレスで分離された濾液をシックナに返送する。キレート洗浄装置は、フィルタプレスで分離されたケークを、キレート剤と水とを含むキレート洗浄液で洗浄して、細粒分(鉄系細粒分以外の細粒分)に残留している有害金属等を除去する。  The soil purification system according to the present invention preferably comprises a filter press and filtrate returning means, and more preferably comprises a chelate cleaning device. In this case, the filter press receives the sludge containing fine particles (fine particles other than the iron fine particles) and water, from which the iron fine particles have been removed by the iron removing device, and pressure-filters the sludge. Separate into filtrate and cake containing fines. The filtrate returning means returns the filtrate separated by the filter press to the thickener. The chelate cleaning device cleans the cake separated by the filter press with a chelate cleaning liquid containing a chelating agent and water to remove harmful metals remaining in fine particles (fine particles other than iron-based fine particles). Etc. are removed.

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 cleaning and classifying contaminated soil using cleaning water, harmful metals are hardly adsorbed (adhered) to gravel and sand, and are adsorbed (adhered) collectively in fine particles. See Patent Document 1). Fine particles include a relatively small amount of iron-based fine particles containing iron or the like to the extent that they can be adsorbed by magnetic force, and a relatively large amount of fine particles that cannot be adsorbed by magnetic force other than iron-based fine particles (hereinafter referred to as " Non-ferrous fine grains "). On the other hand, since iron and the like have a property of adsorbing harmful metals and the like (for example, refer to Non-Patent Document 2), the adsorption amount (adhesion amount) of the iron-based fine particles including iron and the like exposed on the surface ) Is much larger than the adsorption amount (adhesion amount) of non-ferrous fine particles such as harmful metals.

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。  Then, according to the soil purification system according to the present invention, gravel and sand are crushed by a wet crusher to generate fine particles, but among these fine particles, uneven distribution or scattering in gravel or sand. The fine particles containing a large amount of iron and other small lumps are iron-based fine particles, and the iron, etc. exposed on the surface of these iron-based fine particles are fed from the wet crusher to the iron removal device. Adsorbs a relatively large amount of harmful metals and the like during the distribution process. Therefore, the iron-based fine particles that were present before the crushing and the iron-based fine particles that were generated by the crushing were introduced into the iron removal device. Adsorbs harmful metals, etc. (compared to fine particles).

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、該スラッジないしは残留する細粒分(非鉄系細粒分)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、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ないしは保有率を低下させることができる。  Thus, in the iron removal device, since the iron-based fine particles having a large adsorption amount of these harmful metals are removed from the sludge by the magnet mounting drum, the sludge or the remaining fine particles (non-ferrous fine particles) are harmful. The content rate or holding rate of metals and the like can be significantly reduced, and the content rate or holding rate of harmful metals and the like can be lowered to the extent that dumping or landfill treatment is possible depending on the properties of the soil.

したがって、残りの細粒分(非鉄系細粒分)に吸着されている有害金属等をキレート剤等の比較的高価な化学薬品を用いて除去する場合でも、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大幅に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、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。  Therefore, even when removing harmful metals and the like adsorbed in the remaining fine particles (non-ferrous fine particles) using relatively expensive chemical agents such as chelating agents, the required amount or the amount of chemical agents used must be reduced. The cost of soil treatment can be significantly reduced. The wet crusher and iron removal device have a simple mechanical structure for physical treatment and do not use special chemicals for treating harmful metals, etc., so the operating cost is very low. ..

本発明の実施形態1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 Embodiment 1 of 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 a typical side surface sectional view of an iron removal device which is a component of a soil purification system, and (b) is a schematic plan view of the iron removal device shown in (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 a typical side surface sectional view of another iron content removing device, and (b) is a schematic plan view of the iron content removing device shown in (a). 土壌浄化システムの構成要素であるキレート洗浄装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the chelate cleaning apparatus which is a component of a soil purification system. キレート洗浄装置の一部をなす混合分散装置の構成を示す模式的な立面図である。FIG. 3 is a schematic elevational view showing the configuration of a mixing and dispersing device that forms a part of the chelate cleaning device. (a)はキレート洗浄装置の一部をなす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 a fine particle cleaning device forming a part of a chelate cleaning device, (b) is a cross-sectional view taken along line AA of the fine particle cleaning device shown in (a), (C) is an elevational sectional view of one slurry passage of the fine particle cleaning device. キレート洗浄装置の一部をなす洗浄液再生部の構成を示す模式的な立面図である。FIG. 3 is a schematic elevational view showing a configuration of a cleaning liquid regenerating unit which is a part of the chelate cleaning device. 本発明の実施形態2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 which shows schematic structure of the soil purification system which concerns on Embodiment 2 of this invention.

(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。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。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, in the soil purification system S according to the first embodiment of the present invention, the soil was collected by excavation of the ground contaminated with harmful metals and the like (toxic metals and / or their compounds or ions of these). The soil (contaminated soil) is received by the input hopper 1. Examples of harmful metals include chromium, lead, cadmium, selenium, mercury, and metal arsenic. Then, the soil in the input hopper 1 is continuously or intermittently charged into the mixer 2 and mixed with the wash water continuously supplied to the mixer 2. Here, the soil includes gravel (for example, a particle size of 2 to 75 mm), sand (for example, a particle size of 0.075 to 2 mm), and fine particles (for example, a particle size of 0.075 mm or less). Some include stones (for example, a particle size of 75 mm or more).

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。  The mixture containing the soil and the wash water (hereinafter referred to as “soil / water mixture”) generated by the mixer 2 is transferred to the mill breaker 3 which 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 crushing device in which a plurality of rods (for example, 10 steel rods of 75 mmφ × 2 m) are arranged in a drum, and the rods are rotated in parallel with each other by the rotation of the drum. It moves and makes line contact, and the impact force, shearing force, frictional force, etc., can crush gravel and sand (and in some cases stones) to produce small-sized 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 gravel and sand are partly fine-grained, not all.

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 gravel and sand (and in some cases stones) in the soil / water mixture discharged from the mixer 2 to generate small-sized soil particles such as fine particles. As a result, harmful metals and the like that are adsorbed (adhered) to or contained in the gravel and sand are released into the water. At this time, basically (aside from the adsorption by iron etc. described later), the harmful metals that have been released into the water are hardly adsorbed on the gravel and sand, or do not adhere to them, and are aggregated and adsorbed in the fine particles. Or attached (see, for example, Non-Patent Document 1).

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。  Further, a large number of iron-based fine particles are formed in which minute agglomerates of iron or the like (iron and / or iron oxide) that are present or unevenly distributed or scattered in the gravel and sand are exposed on the surface. On the other hand, iron or the like generally has a property of adsorbing harmful metals or the like. Therefore, a part or most of the harmful metals and the like existing in the wash water are adsorbed or adhered to the exposed surface of the iron-based fine particles, such as iron. As a result, the adsorption amount (adhesion amount) of the ferrous fine particles of the harmful metal or the like becomes considerably larger than the adsorption amount (adhesion amount) of the non-ferrous fine particles of the harmful metal or the like. In other words, the fine particles discharged from the mill breaker 3 include iron-based fine particles having a large adsorption amount (adhesion amount) of harmful metals and non-ferrous fine particles having a small adsorption amount (adhesion amount) of harmful metals. Composed of and. It is needless to say that the iron-based fine particles existing before the crushing also adsorb a considerable amount of harmful metals and the like as compared with the non-iron-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 adsorbing the harmful metals and the like 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) has a property of adsorbing harmful metals and the like, and by utilizing this property, sludge containing harmful metals and the like can be treated with iron powder or iron oxide. 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, by crushing gravel and sand, iron-based fine particles in which fine lumps of fresh iron (which have not yet adsorbed harmful metals etc.) are exposed on the surface are generated, There has not been proposed a method for treating harmful metals or the like by adsorbing the harmful metals or the like to the exposed minute lumps of iron or the like (fine iron-based particles).

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 arranged to be inclined with respect to the horizontal plane. Can be rotated about its central axis (the central axis of the cylinder) by a motor. Further, cleaning water can be sprayed in 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。  When the soil / water mixture flows inside the rotating drum screen of the Trommel 4, the soil particles smaller 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, soil particles coarser than the mesh of the drum screen cannot pass through the mesh of the drum screen, and are discharged to the outside of the drum screen via the opening end on the lower side 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 this 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, the gravel which is a soil particle with a particle size of 2 mm or more (and also stone in some cases) is separated from the soil-water mixture. As described above, the harmful metals and the like that have separated into the water are scarcely adsorbed or adhered to the gravel and sand, so the gravel separated by the trommel 4 is clean, and is used as an aggregate for concrete, for example. be able to. In addition, the mesh size (opening) of the drum screen of the Trommel 4 is not limited to the above-mentioned one, and can be set arbitrarily according to the particle size of the soil particles to be obtained. 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 having a particle size of less than 2 mm, which are contained in the receiving tank of the trommel 4, that is, a soil / water mixture containing sand and fine particles and washing water are introduced into a cyclone 5 (a liquid cyclone). Although not shown in detail, the cyclone 5 pumps the soil / water mixture into a substantially conical cylinder that narrows downward to generate a swirl flow, and by utilizing the centrifugal force generated by this, The soil / water mixture is a mixture of fine particles having a relatively small particle size (for example, a particle size of less than 0.075 mm) and water, and sand having a relatively large particle size (for example, a particle size of 0.075 mm or more) and water. And 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-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. To be done. Here, since the mixture of sand and water discharged from the lower end of the cyclone 5 contains almost no harmful metals and the like as described above, it is drained or dried to be used as recycled sand. On the other hand, the water containing fine particles is transferred to the pH adjusting 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 adjusting tank 6, the pH of the water containing fine particles is adjusted to be substantially neutral by using an acid solution (for example, sulfuric acid, hydrochloric acid) and an alkaline solution (for example, sodium hydroxide aqueous solution). Although not shown, in the pH adjusting tank 6, the pH of the water containing fine particles is automatically adjusted by an automatic pH controller including 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 adjusting tank 6 is introduced into the aggregating tank 7. In the aggregating tank 7, a polyaluminum chloride solution (PAC), a polymer aggregating agent, and a pH adjusting agent (acidic solution or alkaline solution) are added to the water containing fine particles. 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 flocculation tank 7.

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 flocculation tank 7 is introduced into the thickener 8. The thickener 8 is not shown in detail, but the water-insoluble flocs or fine particles are allowed to settle by gravity while the water containing fine particles is almost stationary, and the sludge layer (for example, solid matter) located at the bottom is Minute ratio of 5 to 10%) and supernatant water (washing water) located at the top and containing almost no flocs or fine particles. When floating oil floats on the surface of the supernatant water, this floating oil is removed by overflowing a small amount of the supernatant water from the upper portion 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。そして、中間タンク9内のスラッジは、連続的に鉄分除去装置12に移送される。  The supernatant water in the thickener 8 is introduced into the wash water tank 10 and temporarily stored. The spare water tank 11 is used when the cleaning water tank 10 is full. The wash water stored in the wash water layer 10 or the preliminary water tank 11 is supplied to the mixer 2 and the trommel 4 as circulating water. When the amount of cleaning water stored in the cleaning water tank 10 decreases due to evaporation or the like, tap water is appropriately replenished. On the other hand, the sludge accumulated under the thickener 8 is transferred to the intermediate tank 9 and temporarily stored therein. Then, the sludge in the intermediate tank 9 is continuously transferred to the iron content removing device 12.

図2(a)及び図2(b)に示すように、鉄分除去装置12は、スラッジ槽16と、磁石装着ドラム17とを備えている。ここで、スラッジ槽16は、中間タンク9から管路18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16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19を介してフィルタプレス13(図1参照)に移送(圧送)される。なお、スラッジ槽16内には、細粒分の底部への沈殿を阻止するために攪拌機20が設けられている。  As shown in FIGS. 2A and 2B, the iron removal device 12 includes a sludge tank 16 and a magnet mounting drum 17. Here, the sludge tank 16 receives the sludge composed of fine particles (iron-based fine particles and non-ferrous-based fine particles) and water transferred from the intermediate tank 9 through the pipeline 18 and temporarily receives the sludge. Hold. Then, the sludge in the sludge tank 16 is transferred (pressure-fed) to the filter press 13 (see FIG. 1) via the conduit 19 after the iron-based fine particles are removed as described later. A stirrer 20 is provided in the sludge tank 16 to prevent the fine particles from settling on the bottom.

磁石装着ドラム17は、回転シャフト21と、回転シャフト21に同軸に取り付けられた円筒状のドラム本体22と、ドラム本体22の円周部(外縁部)にドラム円周方向に互いに隣接して環状に装着ないしは配列された複数の永久磁石23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24とを備えている。ここで、ドラム本体22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16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 17 includes a rotating shaft 21, a cylindrical drum main body 22 coaxially attached to the rotating shaft 21, and a ring-shaped peripheral portion (outer edge) of the drum main body 22 adjacent to each other in the drum circumferential direction. And a cylindrical cover 24 that covers the outer peripheral surface of the permanent magnet group arranged in a ring shape. Here, the drum main body 22 is arranged such that the rotation center axis thereof is oriented in the horizontal direction and the lower portion of the drum is immersed in the sludge in the sludge tank 16.

複数の永久磁石23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23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24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。  Each of the plurality of permanent magnets 23 is arranged so that the magnetic pole thereof faces outward in the radial direction of the drum (outward). The permanent magnets 23 may be arranged so that all N poles or S poles face outward, or may be arranged so that N poles and S poles alternately face outward. The cylindrical cover 24 is preferably formed of a soft magnetic metal material (for example, iron or iron alloy) having a relatively small thickness (for example, 5 to 10 mm), but a diamagnetic metal material (for example, copper or aluminum or These alloys) may be used.

回転シャフト21ひいてはドラム本体22は、モータ25(電動機)によって減速機26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、ドラム本体22がスラッジ槽16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23の磁力により円筒状カバー24の外周面に引き寄せられて吸着される。かくして、ドラム本体22がスラッジの外に出たときには、円筒状カバー24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24の外周面に形成された鉄系細粒分層は、スクレーパ27によって掻き取られ、ドラム本体22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 21 and thus the drum main body 22 are rotationally driven by a motor 25 (electric motor) via a speed reducer 26, and in a positional relationship in FIG. Rotate at 0 r.p.m.). Then, when the drum body 22 is immersed in the sludge in the sludge tank 16, the iron-based fine particles in the sludge are attracted to the outer peripheral surface of the cylindrical cover 24 by the magnetic force of the permanent magnet 23. Thus, when the drum main body 22 comes out of the sludge, the iron-based fine grain separation layer is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical cover 24. The iron-based fine particle sublayer formed on the outer peripheral surface of the cylindrical cover 24 is scraped off by the scraper 27 and removed from the drum body 22. The removed iron-based fine particles can be used, for example, as an iron-making raw 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)により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 gravel and sand by a mill breaker 3 (see FIG. 1) which is a wet crusher, or those existing before crushing gravel and sand. A minute mass of iron or the like is exposed on the surface, and a considerably large amount of harmful metal or the like is adsorbed on the exposed minute mass of iron or the like. In general, small pieces of iron or the like are unevenly distributed or scattered in the gravel and sand, and the proportion of such small pieces is about 2 to 5% by mass. Therefore, a part of the fine particles generated by crushing the gravel and sand becomes iron-based fine particles having fresh iron or the like 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23に引き付けられ、円筒状カバー24の外周面に吸着される。Iron is a ferromagnetic material (soft magnetic material) and is adsorbed by a magnet. Further, the iron oxides existing in the soil are substantially triiron tetraoxide (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-diiron trioxide are ferromagnetic materials (soft magnetic materials) and are adsorbed by the magnet. Note that α-type diiron trioxide is not magnetized and is not adsorbed by the magnet. Therefore, the iron-based fine particles in which minute lumps of iron or the like are exposed on the surface are attracted to the permanent magnet 23 by the ferromagnetism (soft magnetism) of iron, triiron tetraoxide or γ-type diiron trioxide, It is adsorbed to the outer peripheral surface of the cylindrical cover 24.

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 application crushed gravel and sand with a mill breaker multiple times (10 times) in July 2017 at a contaminated soil treatment plant at a factory in Yamatsuzaki Co., Ltd. gravel store in Otsu City, Shiga Prefecture. The sludge (1 to 3% by mass of fine particles), which is a mixture of fine particles and water, produced by using a magnet-mounted drum (using a neodymium magnet as a permanent magnet) with a diameter of about 1 m, When an adsorption experiment was conducted, on average 3.4 kg of iron-based fine particles were collected per 10 m 3 of sludge.

礫及び砂をミルブレーカ3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を吸着する。かくして、ミルブレーカ3から排出され、最終的には鉄分除去装置12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。  Fine lumps of iron and the like exposed on the surface of iron-based fine particles generated by crushing gravel and sand with a mill breaker 3 are harmful metals that are unevenly distributed or scattered in gravel or sand. It is generated from a small lump of fresh iron that does not adsorb, and is exposed on the surface after crushing and adsorbs harmful metals and the like from the cleaning water around it. Thus, the fine particles discharged from the mill breaker 3 and finally introduced into the iron removing device 12 include iron-based fine particles having a relatively large amount (or considerably large amount) of adsorbing harmful metals, and harmful metals. It is composed of non-ferrous fine particles that have a relatively (or considerably) small adsorption amount of.

そして、前記のとおり、鉄分除去装置12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12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大半ないしはかなりの部分は、鉄分除去装置12によって除去される。このため、土壌浄化システムSに導入される汚染土壌の性状によっては、鉄分除去装置12から排出されるスラッジないしは細粒分は、脱水するだけで埋立て等により処分することが可能である。  As described above, since the iron-based fine particles are removed from the sludge in the iron removal device 12, the fine particles contained in the sludge discharged from the iron removal device 12 have a relatively large adsorption amount of harmful metals and the like. Most (or quite) non-ferrous fines. Therefore, most or a considerable part of the harmful metals contained in the contaminated soil introduced into the soil purification system S is removed by the iron removing device 12. Therefore, depending on the properties of the contaminated soil introduced into the soil purification system S, the sludge or fine particles discharged from the iron removing device 12 can be disposed of by landfilling or the like simply by dehydrating.

また、後で説明するように、鉄分除去装置12から排出されるスラッジないしは細粒分に対してキレート洗浄液でキレート洗浄処理を行う場合、鉄分除去装置12を設けない場合に比べて、キレート洗浄処理における有害金属等の負荷が軽減されるので、キレート洗浄処理における処理コストを低減することができる。この場合、鉄分除去装置12は、キレート洗浄処理における負荷を軽減する前処理装置と位置付けることも可能である。なお、鉄分除去装置12から排出されるスラッジないしは細粒分に対して、キレート洗浄処理以外の化学的処理を行う場合も、鉄分除去装置12を前処理装置と位置付けることが可能である。  Further, as will be described later, when the chelate cleaning treatment is performed on the sludge or fine particles discharged from the iron removing device 12, the chelate cleaning treatment is performed as compared with the case where the iron removing device 12 is not provided. Since the load of harmful metals and the like in the above is reduced, the treatment cost in the chelate cleaning treatment can be reduced. In this case, the iron removal device 12 can be positioned as a pretreatment device that reduces the load in the chelate cleaning process. When the sludge or fine particles discharged from the iron removing device 12 are subjected to a chemical treatment other than the chelate cleaning treatment, the iron removing device 12 can be positioned as a pretreatment device.

再び図1に示すように、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(濾過ケーク)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。なお、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。  As shown in FIG. 1 again, the sludge discharged from the iron removal device 12 is introduced into the filter press 13 and dehydrated, and a filtrate and a cake (filter cake) are generated. Then, the filtrate is returned to Thickener 8. On the other hand, the cake is transferred to the chelate cleaning device 14 to remove harmful metals and the like remaining in the fine particles (non-ferrous fine particles). If the content ratio of harmful metal or the like in the fine particles contained in the cake is within the standard, the cake is disposed of by landfill or the like without being transferred to the chelate cleaning device 14.

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12とは構成が異なるもう1つの鉄分除去装置12A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12Aの構成要素の大部分は、図2(a)、(b)に示す鉄分除去装置12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12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12Aの構成要素において、図2(a)、(b)に示す鉄分除去装置12の構成要素と共通なものには、同一の参照番号を付している。  Hereinafter, with reference to FIGS. 3A and 3B, the configuration and function of another iron removal device 12A having a different configuration from the iron removal device 12 shown in FIGS. 2A and 2B will be described. .. However, most of the constituent elements of the iron content removing apparatus 12A shown in FIGS. 3A and 3B are common to the constituent elements of the iron content removing apparatus 12 shown in FIGS. In order to avoid the duplication of the above, differences from the iron removal device 12 will be mainly described below. It should be noted that, in the constituent elements of the iron content removing device 12A shown in FIGS. 3A and 3B, those common to the constituent elements of the iron content removing device 12 shown in FIGS. Numbered.

図3(a)、(b)に示すように、鉄分除去装置12Aでは、スラッジ槽16の上方に、ドラム本体17Aとは別に円柱形の駆動ローラ28が設けられ、この駆動ローラ28は駆動シャフト29に同軸に取り付けられている。駆動ローラ28及び駆動シャフト29は、その回転中心軸がドラム本体17Aの回転中心軸と平行となるように配置され、モータ25によって減速機26を介して回転駆動されるようになっている。駆動ローラ28はドラム本体17Aよりも小径(例えば、1/5〜1/10)である。  As shown in FIGS. 3A and 3B, in the iron removing device 12A, a cylindrical drive roller 28 is provided above the sludge tank 16 separately from the drum body 17A, and the drive roller 28 is a drive shaft. It is attached coaxially to 29. The drive roller 28 and the drive shaft 29 are arranged such that the rotation center axis thereof is parallel to the rotation center axis of the drum body 17A, and are rotationally driven by the motor 25 via the speed reducer 26. The drive roller 28 has a smaller diameter (for example, 1/5 to 1/10) than the drum body 17A.

ドラム本体17Aには、図2(a)に示す鉄分除去装置12と同様の仕様で複数の永久磁石23が装着ないしは配設されている。なお、ドラム本体17Aの回転シャフト21は、スラッジ槽16に固定された軸受によって、回転自在に支持されている。そして、円周部に複数の永久磁石23が環状に装着ないしは配列されたドラム本体17Aと駆動ローラ28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30(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30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 23 are attached to or disposed in the drum body 17A with the same specifications as the iron removal device 12 shown in FIG. 2 (a). The rotary shaft 21 of the drum body 17A is rotatably supported by bearings fixed to the sludge tank 16. An endless belt 30 (for example, steel) made of a soft magnetic metal material (for example, iron or an iron alloy) is provided across the drum body 17A in which a plurality of permanent magnets 23 are annularly mounted or arranged on the circumferential portion and the drive roller 28. Belt) is wrapped around. The endless belt 30 may be made of a diamagnetic metal material (for example, copper, aluminum, or an alloy thereof).

駆動ローラ28が、モータ25によって減速機26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17Aは時計回り方向に従動回転し、無端ベルト30は駆動ローラ28とドラム本体17Aとの間を時計回り方向に周回走行する。なお、モータ25ないしは駆動ローラ28の回転数は、ドラム本体17A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 28 is rotationally driven in the clockwise direction in the positional relationship in FIG. 3A by the motor 25 via the speed reducer 26, the drum body 17A is driven to rotate in the clockwise direction and the endless belt 30 is rotated. Travels in a clockwise direction between the drive roller 28 and the drum body 17A. The rotation speed of the motor 25 or the drive roller 28 is set so that the drum main body 17A rotates at a slow speed (for example, 0.5 to 2.0 rpm).

駆動ローラ28とドラム本体17A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30が、ドラム本体17Aの円周面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16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23の磁力により無端ベルト30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30がスラッジの外に出たときには、無端ベルト30の外面に鉄系細粒分層が形成されている。無端ベルト30の外面に形成された鉄系細粒分層は、駆動ローラ28近傍でスクレーパ27によって掻き取られ、無端ベルト30から除去される。  An endless belt 30 that travels clockwise between the drive roller 28 and the drum body 17A in the positional relationship shown in FIG. 3A is arranged in a ring shape on the circumferential surface of the drum body 17A. When it is in contact with the outer peripheral surface of and is immersed in the sludge in the sludge tank 16, the iron-based fine particles in the sludge are attracted to the outer surface of the endless belt 30 by the magnetic force of the permanent magnet 23. Thus, when the endless belt 30 comes out of the sludge, the iron-based fine grain fraction layer is formed on the outer surface of the endless belt 30. The iron-based fine particle fraction layer formed on the outer surface of the endless belt 30 is scraped off by the scraper 27 in the vicinity of the driving roller 28 and removed from the endless belt 30.

図3(a)、(b)に示す鉄分除去装置12Aにおいても、図2(a)、(b)に示す鉄分除去装置12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非常に(ないしはかなり)少ない非鉄系細粒分が大半となる。鉄分除去装置12A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(濾過ケーク)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。  In the iron content removing device 12A shown in FIGS. 3A and 3B, as in the iron content removing device 12 shown in FIGS. 2A and 2B, the iron-based fine particles are removed from the sludge. Most of the fine particles contained in the sludge discharged from the iron removing device 12A are non-ferrous fine particles having a very (or considerably) small amount of adsorbing harmful metals and the like. The sludge discharged from the iron removal device 12A is introduced into the filter press 13 and dehydrated, and a filtrate and a cake (filter cake) are generated. Then, the filtrate is returned to Thickener 8. On the other hand, the cake is transferred to the chelate cleaning device 14 to remove harmful metals and the like remaining in the fine particles (non-ferrous fine particles).

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から排出される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、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。  The configuration and function of the chelate cleaning device 14 will be described below. When the content of harmful metals or the like in the cake discharged from the filter press 13 is lower than a predetermined regulation value when the cake is disposed of by landfilling or reuse, it is not necessary to use or provide the chelate cleaning device 14. ..

まず、図4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31に、フィルタプレス13から排出されたケーク(濾過ケーク)と、洗浄液貯槽36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31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 cleansing device 14 will be described with reference to FIG. In the chelate cleaning device 14, first, the cake (filter cake) discharged from the filter press 13 and the chelate cleaning liquid containing the chelating agent in the cleaning liquid storage tank 36 are continuously supplied to the mixing and dispersing device 31. Then, the mixing / dispersing device 31 mixes the cake and the chelate cleaning liquid, and the fine particles or small pieces of the fine particles (for example, the particle diameter is about several 0.1 to 0.5 mm or 0.1) in the chelate cleaning liquid. A fine particle slurry is produced in which particles of about 1 mm are dispersed (suspended) almost uniformly.

混合分散装置31により生成された細粒分スラリーは、細粒分洗浄装置32に移送される。細粒分洗浄装置32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 content slurry generated by the mixing and dispersing device 31 is transferred to the fine particle content cleaning device 32. The fine particle content cleaning device 32 causes the fine particle content slurry to flow generally by a plug flow (plug flow) so as to secure a preset residence time (for example, 0.5 to 2 hours) while stirring. The harmful metals and the like adhering to the fine particles are released and captured by the chelating agent in the chelate cleaning liquid. As a result, harmful metals and the like adsorbed (adhered) on the surface of the fine particle component in the fine particle component slurry are removed.

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, examples of the chelating agent used in the chelate cleaning liquid include EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), HIDS (3-hydroxy-2,2′-iminodisuccinic acid), IDS (2,2′-iminodisuccinic acid), and MGDA. (Methylglycinediacetic acid), EDDS (ethylenediaminediacetic acid), GLDA (L-glutamic acid diacetic acid) sodium salt, and the like. All of these chelating agents are capable of effectively capturing (chelating) harmful metal or the like contained in the fine particle slurry or fine particle. In addition, it goes without saying that a chelating agent suitable for the treatment is selected or a plurality of types of chelating agents are used according to the kind of harmful metal or the like contained in the fine particles.

細粒分洗浄装置32から排出された細粒分スラリーは濾過装置33に移送される。濾過装置33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33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33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 particle slurry discharged from the fine particle cleaning device 32 is transferred to the filtering device 33. The filter device 33 filters the fine-grained slurry to produce a cake (filter cake) having a water content of 30 to 40 percent and a filtrate. A filter press, a vacuum filter, or the like can be used as the filtering device 33. The filter cake (fine particles) discharged from the filter device 33 contains almost no harmful metals.

濾過装置33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34に導入される。洗浄液再生部34は、洗浄液再生装置35と、洗浄液貯槽36と、酸液貯槽37と、水貯槽38とを備えている。ここで、洗浄液再生装置35は、キレート剤よりも錯生成力が高く濾過装置33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小片ないしは粒状物をその内部に有し、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装置である。  The filtrate discharged from the filtering device 33, that is, the chelate cleaning liquid is introduced into the cleaning liquid regenerating unit 34. The cleaning liquid regenerating unit 34 includes a cleaning liquid regenerating device 35, a cleaning liquid storage tank 36, an acid liquid storage tank 37, and a water storage tank 38. Here, the cleaning liquid regenerator 35 has a higher complexing power than the chelating agent, and when it comes into contact with the chelate cleaning liquid (filtrate) discharged from the filtering device 33, it adsorbs or extracts harmful metals and the like in the chelate cleaning liquid. It is an apparatus which has a small piece or a granular material to which the material or the solid phase adsorbent is fixed, and which removes harmful metals and the like from the chelating agent in the chelate cleaning liquid and regenerates the chelate cleaning liquid.

洗浄液再生装置35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 liquid regenerator 35, a chelate cleaning liquid containing a chelating agent that traps harmful metals and the like is brought into contact with a solid phase adsorbent having a higher complexing power than the chelating agent. The solid-phase adsorbent is one that supports cyclic molecules on a carrier, has a multipoint interaction by coordination bonds and hydrogen bonds in which cyclic molecules are modified with chelate ligands, and selectively takes in ions such as harmful metals. is there. As a result, 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 collected from the chelate cleaning liquid (chelating agent), and the chelate cleaning liquid (chelating agent) can capture the harmful metals and the like again.

このように再生されたキレート洗浄液は、洗浄液貯槽36に一時的に貯留された後、洗浄液還流機構(後記のポンプ81、管路82等)により、混合分散装置31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 is temporarily stored in the cleaning liquid storage tank 36, and then is recirculated to the mixing / dispersing device 31 by a cleaning liquid recirculation mechanism (a pump 81, a pipe line 82, etc. described later). That is, the chelate cleaning liquid circulates in the chelate cleaning device 14 while repeating purification of fine particles and regeneration of the chelating agent. The depletion amount of the chelating agent is appropriately replenished.

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。  A solid-phase adsorbent having a higher complexing power than a chelating agent is, for example, a solid substance such as a gel, and generally, when brought into contact with an aqueous solution containing a chelating agent capturing a metal, the chelating agent and a coordinate bond are formed. It has a strong binding force other than the covalent bond to such an extent that the existing metal ions can be released from the chelating agent and moved to the solid phase adsorbent. When using EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) as a chelating agent, such a solid-phase adsorbent has a strong binding force capable of recovering almost 100% of metal ions from an EDTA aqueous solution having a concentration of 10 mM / l. I 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 solid phase adsorbents include those in which a cyclic molecule is densely supported on a carrier such as silica gel or resin, and the cyclic molecule is modified with a chelate ligand. When such a solid-phase adsorbent is used, a plurality of various bonds and interactions such as coordination bond and hydrogen bond are generated by the adjacent cyclic molecule and chelate ligand, and multi-point interaction occurs, resulting in metal ion. On the other hand, a stronger chemical bond than that of the chelating agent occurs, and the metal ion can be selectively taken in due to the property 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(後記の酸液貯槽37、ポンプ83、管路84、78、79、85等)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洗浄液再生装置35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を吸着することが可能な状態となる。なお、固相吸着材は、酸液によって再生された後、水洗浄機構(後記の水貯槽38、ポンプ86、管路87、78、79、88等)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。  As the chelate cleaning liquid is regenerated, the amount of harmful metals adsorbed on the solid phase adsorbent increases with time, but the amount of adsorbed harmful metals etc. on the solid phase adsorbent has an upper limit. Therefore, when the adsorption amount of harmful metals or the like in the solid-phase adsorbent reaches a saturated state or in the vicinity thereof, the solid-phase adsorbent is regenerated by the solid-phase adsorbent regeneration mechanism (the acid solution storage tank 37, the pump 83, the pipe line described later). 84, 78, 79, 85 etc.). That is, the solid phase adsorbent regenerating mechanism causes the acid liquid to flow through the cleaning liquid regenerator 35 in a state where the chelate cleaning liquid is removed, and removes harmful metals and the like adsorbed on the solid phase adsorbent with the acid liquid to remove the solid phase adsorbent. To play. Thus, while the 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 the harmful metals and the like again. The solid phase adsorbent is regenerated with an acid solution and then washed with water by a water washing mechanism (a water storage tank 38, a pump 86, pipe lines 87, 78, 79, 88, etc., described later) and attached to the solid phase adsorbent. The acid solution is removed.

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5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31の具体的な構成及び機能を説明する。混合分散装置31は、フィルタプレス13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31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41と、解砕機41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42と、予混合槽42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43とを有している。
The specific configuration and function of the chelate cleaning device 14 will be described below.
First, the specific configuration and function of the mixing and dispersing device 31, which is a component of the chelate cleaning device 14, will be described with reference to FIG. The mixing / dispersing device 31 continuously mixes the cake (fine particles) discharged from the filter press 13 and the chelate cleaning liquid to generate a fine particle slurry in which the fine particles are dispersed in the chelate cleaning liquid. Specifically, the mixing / dispersing device 31 pre-mixes a crusher 41 that crushes the cake (fine particles) discharged from the filter press 13, a cake small piece crushed by the crusher 41, and a chelate cleaning liquid. The premixing tank 42 and the mixture produced by the premixing tank 42 are stirred to chelate cake pieces (for example, particles having a particle size of several 0.1 to 0.5 mm or 0.1 to 1 mm). It has a line mixer 43 for dispersing or suspending in the cleaning liquid.

そして、混合分散装置31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41に供給され、ケークは高速回転するブレード41a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41へは、キレート洗浄液貯槽44内のキレート洗浄液が、ポンプ45により管路46を介して供給される。なお、キレート洗浄液貯槽44へは、洗浄液貯槽36(図4参照)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41a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41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。  Then, in the mixing and dispersing device 31, the cake discharged from the filter press 13 is supplied to the crusher 41, and the cake is processed by the blade 41a that rotates at a high speed into a large number of particles having a particle diameter of several mm (for example, 1 to 5 mm). It is broken into small pieces of cake. On the other hand, the chelate cleaning liquid in the chelate cleaning liquid storage tank 44 is supplied to the disintegrator 41 by the pump 45 via the pipe line 46. The chelate cleaning liquid storage tank 44 is appropriately supplied with the chelate cleaning liquid from the cleaning liquid storage tank 36 (see FIG. 4). Although not shown in detail, the chelate cleaning liquid is sprayed or supplied to a large number of cake pieces immediately after being crushed by the blade 41a to prevent the cake pieces from sticking to each other. As such a crusher 41, for example, a "dehydrated cake crusher" according to Taiheiyo Kiko Co., Ltd. or a "dehydrated cake recycling device" according to Kiko Co., Ltd. can be used. When using a commercially available crusher, it is necessary to attach a mechanism for injecting or supplying the chelate cleaning liquid to a large number of cake pieces immediately after crushing.

解砕機41内のキレート浄液及びケーク小片は予混合槽42に移送される。予混合槽42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47によって攪拌され予混合される。そして、予混合槽42内のキレート洗浄液とケーク小片の混合物は、ポンプ48により管路49を介してラインミキサ43に移送される。ラインミキサ43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32(図4参照)に移送される。このようなラインミキサ43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 chelate purified solution and cake pieces in the crusher 41 are transferred to the premixing tank 42. The chelate cleaning liquid and the cake pieces in the premixing tank 42 are agitated and premixed by an agitator 47 which is rotationally driven by a motor. Then, the mixture of the chelate cleaning liquid and the cake pieces in the premixing tank 42 is transferred to the line mixer 43 via the pipe 49 by the pump 48. The line mixer 43 is a flow-type mixer in which a blade that is rotationally driven at a very high speed by a motor is arranged in a horizontal type substantially cylindrical stirring chamber, and the chelate cleaning liquid and the cake pieces are stirred very violently. However, cakes or fine particles of fine particles (for example, particles having a particle size of several 0.1 to 0.5 mm or 0.1 to 1 mm) are almost uniformly dispersed (suspended) in the chelate cleaning liquid. To produce a fine particle slurry. The fine particle content slurry is transferred to the fine particle content cleaning device 32 (see FIG. 4). As such a line mixer 43, for example, "Satake multi-line mixer" of Satake Chemical Machinery Co., Ltd. or the like can be used.

次に、図6(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32の具体的な構成及び機能を説明する。細粒分洗浄装置32は、混合分散装置31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。  Next, with reference to FIGS. 6A to 6C, a specific configuration and function of the fine particle content cleaning device 32, which is a component of the chelate cleaning device 14, will be described. The fine particle cleaning device 32 adsorbs (adheres) to the fine particle components by flowing the fine particle component slurry generated by the mixing and dispersing device 31 with a plug flow so as to secure a preset residence time while stirring. ) The harmful metals and the like are removed from the fine particles and captured by the chelating agent.

細粒分洗浄装置32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。  The fine grain fraction cleaning device 32 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 partitioning with four flat partition walls 51 to 54. is doing. The storage tank 50 may be, for example, an iron rectangular parallelepiped rectangular tank installed on the ground, or may be a concrete rectangular parallelepiped pit. Further, the partition walls 51 to 54 may be formed by connecting, for example, 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6(a)、(b)における位置関係では左右方向)の一端の連通部(図6(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。  Two adjacent slurry passages in the slurry passages 55 to 59 have four curved lines in the communicating portion (FIG. 6A) at one end in the slurry passage longitudinal direction (the horizontal direction in the positional relationship in FIGS. 6A and 6B). (The part indicated by the arrow) is communicating with each other. 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 slurry passage 55-59, air discharge pipes 61-65 for discharging air into the fine particle slurry and agitating the fine particle slurry are arranged, respectively. Each of the air discharge pipes 61 to 65 is a perforated pipe that extends in the slurry passage lengthwise direction and has a plurality of air discharge holes arranged in the slurry passage lengthwise direction at the bottom portion (lower side) of the peripheral wall. Although not shown, it is connected to a compressor or blower that supplies compressed air. When pressurized air is supplied to the air discharge pipes 61 to 65, the air becomes bubbles from the air discharge holes and is discharged into the fine particle slurry and floats up, and the bubbles agitate the fine particle slurry. To be done.

図6(c)は、細粒分スラリーの流れ方向(図6(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6(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32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. 6C shows a cross section of the slurry passage 55 on the most upstream side as viewed in the flow direction of the fine-grained slurry (directions indicated by curved arrows and linear arrows in FIG. 6A). .. As is clear from FIG. 6C, the air discharge pipe 61 is arranged near the bottom of the slurry passage 55 near one side surface of the slurry passage 55. Therefore, the bubbles discharged from the air discharge pipe 61 rise in the vicinity of this side surface. As a result, in the slurry passage 55, a circulation flow that flows in the direction indicated by the arrow P in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the slurry passage is formed, and the fine-grained slurry is agitated. The shape, size, capacity, etc. of the storage tank 50 and each of the slurry passages 55-59, and the supply amount of the pressurized air to the air discharge pipes 61-65, etc. are set in advance in the fine particle content cleaning device 32. Of water content, flow rate, residence time, flow velocity, flow turbulence (eg Reynolds number), etc.

以下、図7を参照しつつ、キレート洗浄装置14の構成要素である洗浄液再生部34の具体的な構成及び機能を説明する。洗浄液再生部34には、キレート洗浄液ないしはキレート剤を再生する手段として、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形式の洗浄液再生装置35が設けられている。また、洗浄液再生部34には、再生すべきキレート洗浄液を貯留する中間貯槽72と、再生されたキレート洗浄液を貯留する洗浄液貯槽36と、酸液を貯留する酸液貯槽37と、水を貯留する水貯槽38とが設けられている。  Hereinafter, the specific configuration and function of the cleaning liquid regenerating unit 34, which is a component of the chelate cleaning apparatus 14, will be described with reference to FIG. 7. In the cleaning liquid regenerating section 34, as a means for regenerating a chelate cleaning liquid or a chelating agent, a cleaning liquid of a packed tower type, in which solid phase adsorbent particles or packing in which the solid phase adsorbent is fixed, is packed. A playback device 35 is provided. In the cleaning liquid regenerator 34, an intermediate storage tank 72 for storing the chelate cleaning liquid to be regenerated, a cleaning liquid storage tank 36 for storing the regenerated chelate cleaning liquid, an acid liquid storage tank 37 for storing the acid liquid, and water are stored. A water storage tank 38 is provided.

中間貯槽72には、濾過装置33(図4参照)から排出された濾液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72に貯留されたキレート洗浄液を洗浄液再生装置35に移送する一方、洗浄液再生装置35で再生されたキレート洗浄液を洗浄液貯槽36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36に貯留されたキレート洗浄液を、キレート洗浄液貯槽44ひいては混合分散装置31(図5参照)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。  The intermediate storage tank 72 temporarily stores the filtrate discharged from the filtering device 33 (see FIG. 4), that is, the chelate cleaning liquid. Then, when regenerating the chelate cleaning liquid, the chelate cleaning liquid stored in the intermediate storage tank 72 is transferred to the cleaning liquid regenerator 35, while the chelate cleaning liquid regenerated by the cleaning liquid regenerator 35 is transferred to the cleaning liquid storage tank 36. And a series of conduits 77-80. Further, a pump 81 and a pipe line 82 for supplying the chelate cleaning liquid stored in the cleaning liquid storage tank 36 to the chelate cleaning liquid storage tank 44 and further to the mixing / dispersing device 31 (see FIG. 5) are provided.

さらに、洗浄液再生部34には、固相吸着材を再生する際に、酸液貯槽37に貯留された酸液を洗浄液再生装置35に移送する一方、洗浄液再生装置35から排出された酸液を酸液貯槽37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、洗浄液再生部34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38に貯留された水を洗浄液再生装置35に移送する一方、洗浄液再生装置35から排出された水を水貯槽38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, the cleaning liquid regenerator 34 transfers the acid liquid stored in the acid liquid storage tank 37 to the cleaning liquid regenerator 35 and regenerates the acid liquid discharged from the cleaning liquid regenerator 35 when regenerating the solid phase adsorbent. A pump 83 for returning to the acid liquid storage tank 37 and a plurality of conduits 84, 85 are provided. Further, in the cleaning liquid regenerating unit 34, when the solid phase adsorbent regenerated with the acid liquid is washed with water, the water stored in the water storage tank 38 is transferred to the cleaning liquid regenerating device 35, and is discharged from the cleaning liquid regenerating device 35. A pump 86 and a plurality of conduits 87, 88 for returning the collected water to the water storage tank 38 are provided.

洗浄液再生装置35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、洗浄液再生装置35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、洗浄液再生装置35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。  The pipes 77, 78, 84, 87 for transferring the chelate cleaning liquid, the acid liquid or the water to the cleaning liquid regenerator 35 are provided with valves 91, 92, 93, 94 for opening and closing the corresponding pipes, respectively. ing. On the other hand, the conduits 79, 80, 85, 88 for discharging the chelate cleaning liquid, the acid liquid or the water from the cleaning liquid regenerator 35 are provided with valves 95, 96, 97, 98 for opening and closing the corresponding conduits, respectively. It is set up. By switching the open / closed states of these valves 91 to 98, it is possible to supply / discharge either the chelate cleaning liquid, the acid liquid, or the water to / from the cleaning liquid regenerating device 35. The opening and closing of these valves 91 to 98 are automatically controlled by a controller (not shown).

以下、洗浄液再生部34の運転手法の一例を説明する。なお、以下で説明する運転手法は単なる例示であって、本発明に係る洗浄液再生部34の運転手法が以下のものに限定されるものではないのはもちろんである。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 a method of operating the cleaning liquid regenerating unit 34 will be described. The operation method described below is merely an example, and it goes without saying that the operation method of the cleaning liquid regenerating unit 34 according to the present invention is not limited to the following operation method. When regenerating the chelate cleaning liquid (chelating agent), the valves 91, 92, 95, 96 provided in the conduits 77 to 80 are opened, while the other valves 93, 94, 97, 98 are closed, The pump 76 is operated. As a result, the chelate cleaning liquid in the intermediate storage tank 72 flows through the cleaning liquid regenerator 35 and is transferred to the cleaning liquid storage tank 36.

洗浄液再生装置35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、キレート剤より錯生成力が高い固相吸着材(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。洗浄液貯槽36に貯留されたキレート洗浄液は、ポンプ81によって管路82を介してキレート洗浄液貯槽44ひいては混合分散装置31(図5参照)に返送される。  In the cleaning liquid regenerator 35, a chelate cleaning liquid containing a chelating agent that traps harmful metals and the like is brought into contact with a solid phase adsorbent (solid phase adsorbent particles) having a higher complexing power than the chelating agent. As a result, harmful metals and the like captured by the chelating agent are released from the chelating agent and are adsorbed or extracted by the solid phase adsorbent. As a result, harmful metals and the like are removed and collected from the chelate cleaning liquid, and the chelating agent can capture the harmful metals and the like again, and the chelate cleaning liquid is regenerated. The chelate cleaning liquid stored in the cleaning liquid storage tank 36 is returned by the pump 81 to the chelate cleaning liquid storage tank 44 and the mixing / dispersing device 31 (see FIG. 5) via the conduit 82.

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。  A solid-phase adsorbent having a higher complexing power than a chelating agent is, for example, a solid substance such as a gel, and generally, when brought into contact with an aqueous solution containing a chelating agent capturing a metal, the chelating agent and a coordinate bond are formed. It has a strong binding force other than the covalent bond to such an extent that the existing metal ions can be released from the chelating agent and moved to the solid phase adsorbent. Examples of such solid phase adsorbents include those in which a cyclic molecule is densely supported on a carrier such as silica gel or resin, and the cyclic molecule is modified with a chelate ligand. When such a solid-phase adsorbent is used, a plurality of various bonds and interactions such as coordination bond and hydrogen bond are generated by the adjacent cyclic molecule and chelate ligand, and multi-point interaction occurs, resulting in metal ion. On the other hand, a stronger chemical bond than that of the chelating agent occurs, and the metal ion can be selectively taken in due to the property 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、前記のとおり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洗浄液再生装置35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。なお、後で説明するとおり、固相吸着材は、酸液によって再生された後に水洗され、固相吸着材に付着している酸液が除去される。  As the chelate cleaning liquid is regenerated, the adsorption amount of harmful metals and the like on the solid phase adsorbent increases with time, but as described above, the adsorption capacity of the solid phase adsorbent has an upper limit. Therefore, the solid phase adsorbent is regenerated when the amount of adsorbed harmful metals or the like in the solid phase adsorbent reaches a saturation state or a vicinity thereof. That is, the acid solution is allowed to flow into the cleaning solution regenerator 35 with the chelate cleaning solution removed, and the harmful metal adsorbed on the solid phase adsorbent is removed by the acid solution to regenerate the solid phase adsorbent. Thus, while the harmful metals and the like are recovered by the acid solution, the solid phase adsorbent is regenerated to be in a state in which the harmful metals and the like or these ions can be adsorbed or extracted again. As will be described later, the solid phase adsorbent is regenerated with an acid solution and then washed with water to remove the acid solution adhering to the solid phase adsorbent.

洗浄液再生装置35内の固相吸着材の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て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37内の酸液が、洗浄液再生装置35内を流通して酸液貯槽37に還流する。固相吸着材の再生操作を開始する前には、洗浄液再生装置35内のキレート洗浄液は排除される。なお、複数の洗浄液再生装置35を並列に配設すれば、一部の洗浄液再生装置35へのキレート洗浄液の供給が停止されているときでも、キレート洗浄液を連続的に再生することができる。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、洗浄液再生装置35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 amount of adsorbed harmful metal or the like of the solid phase adsorbent in the cleaning liquid regenerator 35 reaches the saturated state or the vicinity thereof and the solid phase adsorbent is regenerated with the acid liquid, the lines 84, 78, 79, 85 are used. The interposed valves 93, 92, 95, 97 are opened, while the other valves 91, 94, 96, 98 are closed, and the pump 83 is operated. As a result, the acid solution in the acid solution storage tank 37 flows through the cleaning solution regenerator 35 and returns to the acid solution storage tank 37. Before starting the regeneration operation of the solid phase adsorbent, the chelate cleaning liquid in the cleaning liquid regeneration device 35 is removed. If a plurality of cleaning liquid regenerators 35 are arranged in parallel, the chelate cleaning liquid can be continuously regenerated even when the supply of the chelate cleaning liquid to some cleaning liquid regenerators 35 is stopped. Whether or not the adsorbed amount of harmful metals of the solid phase adsorbent has reached a saturated state or in the vicinity thereof can be determined by detecting the content of harmful metals or the like in the chelate cleaning liquid discharged from the cleaning liquid regeneration device 35. it can.

洗浄液再生装置35内に酸液を流す時間は、洗浄液再生装置35の寸法ないしは形状、固相吸着材粒子の寸法等に応じて好ましく設定される。酸液は、酸液貯槽37と洗浄液再生装置35との間を循環して流れる。その際、洗浄液再生装置35内の固相吸着材は酸液と接触し、固相吸着材に吸着されている有害金属等が酸液中に離脱させられる。すなわち、有害金属等が酸液によって回収され、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。  The time for flowing the acid solution into the cleaning liquid regenerator 35 is preferably set according to the size or shape of the cleaning liquid regenerator 35, the size of the solid phase adsorbent particles, and the like. The acid solution circulates between the acid solution storage tank 37 and the cleaning solution regenerator 35 and flows. At that time, the solid phase adsorbent in the cleaning liquid regenerator 35 comes into contact with the acid solution, and the harmful metals and the like adsorbed by the solid phase adsorbent are released into the acid solution. That is, harmful metals and the like are recovered by the acid solution, and the solid phase adsorbent is regenerated so that the harmful metals and the like can be adsorbed again.

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38内の水が、洗浄液再生装置35内を流通して水貯槽38に還流する。このような固相吸着材の水洗操作を開始する前には、洗浄液再生装置35内の酸液は排除される。水は、水貯槽38と洗浄液再生装置35との間を循環して流れる。その際、洗浄液再生装置35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 rinsed with water after the regeneration of the solid phase adsorbent with the acid solution is completed, the valves 94, 92, 95, 98 provided in the pipelines 87, 78, 79, 88 are opened. , The other valves 91, 93, 96, 97 are closed, and the pump 86 is operated. As a result, the water in the water storage tank 38 circulates in the cleaning liquid regenerator 35 and returns to the water storage tank 38. Before starting such a washing operation of the solid phase adsorbent, the acid solution in the washing solution regenerator 35 is removed. Water circulates between the water storage tank 38 and the cleaning liquid regenerator 35 and flows. At that time, the solid phase adsorbent in the cleaning liquid regenerator 35 comes into contact with water, and the acid liquid adhering to the solid phase adsorbent is washed. After that, the regeneration of the chelate cleaning solution is restarted.

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 / classifying the contaminated soil with the cleaning water, harmful metals are hardly adsorbed by the gravel and sand, and are concentrated and adsorbed by the fine particles. Clean and reusable gravel and sand can be obtained. Then, in the soil purification system S, gravel and sand are crushed by the mill breaker 3 to produce ferrous fine particles and non-ferrous 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 removing device 12, and these iron-based fine particles are all in a considerably large amount ( Adsorbs harmful metals etc. (compared to non-ferrous fine particles).

そして、鉄分除去装置12で磁石装着ドラム17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、該スラッジないしは残留する細粒分(非鉄系細粒分)の有害金属等の含有率を大幅に低下させることができ、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, the iron removing device 12 removes the iron-based fine particles having a large adsorption amount of harmful metals and the like from the sludge by the magnet mounting drum 17, so that the sludge or the remaining fine particles (non-ferrous fine particles) are harmful. It is possible to significantly reduce the content of metals and the like, and depending on the properties of the soil, the content of harmful metals and the like can be reduced to the extent that dumping or landfilling is possible.

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大幅に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でも、キレート剤の使用量ないしは必要量を大幅に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簡素な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 iron removal device 12 is greatly reduced in this way, the cake discharged from the filter press 13 that filters this sludge is chelated by the chelate cleaning device 14. Even in this case, the amount of the chelating agent used or the amount required can be significantly reduced, and the treatment cost of soil can be reduced. The mill breaker 3 and the iron removal device 12 have a simple mechanical structure for physically performing treatment, and do not use any special chemicals for treating harmful metals and the like, so the operating cost thereof is very high. Low.

(実施形態2)
以下、図8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SA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SAと、図1〜図7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SA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SA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 SA according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. However, the soil purification system SA according to the second embodiment and the soil purification system S according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 7 are common in many points. Therefore, in order to avoid duplication of description, differences between the soil purification system SA and the soil purification system S will be mainly described below. In the constituent elements of the soil purification system SA according to the second embodiment, those common to the constituent elements of the soil purification system S according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment.

実施形態2に係る土壌浄化システムSAは、図8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SA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SAは、細粒分洗浄装置101と、濾過装置102と、清澄濾過器103と、逆浸透膜分離装置104(RO分離装置)と、キレート剤再生装置105とを備えている。  Although a part of the soil purification system SA according to the second embodiment is omitted in FIG. 8, like the soil purification system S according to the first embodiment, the series from the input hopper 1 to the intermediate tank 9 is connected. 1 to 9, a wash water storage tank 10, a preliminary water tank 11, and an iron removal device 12. However, the soil purification system SA does not include the filter press 13 and the chelate cleaning device 14 in the first embodiment. The soil purification system SA includes a fine particle cleaning device 101, a filtration device 102, a clarification filter 103, a reverse osmosis membrane separation device 104 (RO separation device), and a chelating agent regeneration device 105. ..

細粒分洗浄装置101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101としては、例えば実施形態1における細粒分洗浄装置32(図6(a)〜(c)参照)を用いることができる。細粒分洗浄装置101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 particle cleaning device 101 receives sludge containing the non-ferrous fine particles discharged from the iron removing device 12 and cleaning water, and a chelate cleaning liquid containing a chelating agent and water. , These are mixed and stirred to form a fine particle slurry, which is continuously adsorbed (adhered) to the non-ferrous fine particles by continuously flowing so as to secure a preset residence time. The harmful metal or the like is released and captured by the chelating agent, or the harmful metal or the like present in water is captured by the chelating agent. As such a fine particle cleaning device 101, for example, the fine particle cleaning device 32 in Embodiment 1 (see FIGS. 6A to 6C) can be used. The ratio of the flow rate of sludge to the fine particle cleaning apparatus 101 and the flow rate of the chelate cleaning liquid is set to, for example, 1: 1. The chelating agent used is the same as in the first embodiment.

細粒分洗浄装置101から排出された細粒分スラリーは濾過装置102に移送される。濾過装置102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102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102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 content slurry discharged from the fine particle content cleaning device 101 is transferred to the filtration device 102. The filtering device 102 filters the fine-grained slurry to produce a cake having a water content of 30 to 40 percent (filter cake) and a filtrate. A filter press, a vacuum filter, or the like can be used as the filtering device 102. The cake (fine particles) discharged from the filtration device 102 contains almost no harmful metals.

濾過装置102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103(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104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104は、清澄濾過器103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 discharged from the filtration device 102, that is, the chelate washing liquid, is subjected to pressure-feeding to the reverse osmosis membrane separation device 104 after the suspended substance or suspended substance (SS) is removed by the clarification filter 103 (for example, sand filter). .. Although not shown in detail, the reverse osmosis membrane separation device 104 receives the chelate cleaning liquid discharged from the clarification filter 103 and does not contain the concentrated water in which the chelating agent is concentrated by the reverse osmosis membrane and the chelating agent. Separate into permeate.

逆浸透膜分離装置104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 104 has, for example, a three-layer structure in which a polysulfone support layer and a crosslinked aromatic polyamide dense layer are laminated on the surface of a polyester nonwoven fabric (thickness 100 to 120 μm). Can be used. The crosslinked aromatic polyamide dense layer has a large number of pores having a pore size of about 0.5 to 1.5 nm, and is very thin (for example, 0.2 to 0.25 μm) Semi-permeable membrane. The polysulfone support layer is a relatively thick (for example, 40 to 50 μm) porous membrane that supports or protects the very thin crosslinked aromatic polyamide dense layer to prevent its damage.

逆浸透膜分離装置104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 104 is of a spiral type, and has a plurality of reverse osmosis membrane elements in which a spirally wound reverse osmosis membrane is housed in a cylindrical container. 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 a 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 Authentec Co., Ltd. in Nakatsugawa City, Gifu Prefecture) is It is about 40 m 2 . In the case of this reverse osmosis membrane element, when the chelate cleaning solution having a chelating agent concentration of about 1% by mass is supplied at a pressure of about 1 MPa, the throughput of the chelate cleaning solution is estimated to be about 1.5 m 3 / hr. Therefore, for example, when treating 60 m 3 of the chelate cleaning liquid per hour, 40 reverse osmosis membrane elements may be connected in parallel.

逆浸透膜分離装置104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101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101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101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104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101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101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 104 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 the concentrated water and the permeated water, and the concentration ratio of the chelating agent of the concentrated water are fine particle fractions. It is appropriately set according to the amount of chelate cleaning liquid to be supplied to the cleaning apparatus 101 and the concentration of the chelating agent. For example, the ratio of the flow rate of sludge supplied to the fine particle cleaning device 101 to the flow rate of the chelate cleaning liquid is set to 1: 1 and the chelating agent concentration of the fine particle cleaning device 101 is set to 1% by mass. In such a case, the reverse osmosis membrane separation device 104 produces permeated water (concentration of chelating agent 0) of about 50% of the supply amount of the chelate cleaning liquid and concentrated water (concentration of chelating agent of about 2% by mass) of about 50%. Is set to. Therefore, in the fine particle cleaning device 101, the sludge containing no chelating agent and the chelate cleaning liquid having a chelating agent concentration of about 2% by mass are mixed at a ratio of 1: 1, and the chelating agent concentration in the fine particle cleaning device 101 is 1 mass. % Is maintained.

逆浸透膜分離装置104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105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105としては、例えば実施形態1における洗浄液再生部34(図7参照)を用いることができる。  The concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane separation device 104, that is, the chelate cleaning liquid is introduced into the chelating agent regenerating device 105 and regenerated. That is, harmful metals and the like are removed and collected from the chelate cleaning liquid (chelating agent), and the chelate cleaning liquid (chelating agent) is in a state of being able to capture the harmful metals and the like again. As such a chelating agent regenerating device 105, for example, the cleaning liquid regenerating unit 34 (see FIG. 7) in the first embodiment can be used.

実施形態2に係る土壌浄化システムSA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、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大幅に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大幅に低減されているので、このスラッジをキレート洗浄する場合でも、キレート剤の使用量ないしは必要量を大幅に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 SA of the second embodiment, as in the soil purification system S of the first embodiment, clean and reusable gravel and sand can be obtained, and sludge discharged from the iron removal device 12 is obtained. It is possible to significantly reduce the content rate of harmful metals and the like. In this way, the content of harmful metals and the like in the sludge discharged from the iron removal device 12 is greatly reduced, so that even when the sludge is washed with a chelate, the amount of chelating agent used or the amount required is greatly reduced. It is possible to reduce the soil treatment cost.

S 土壌浄化システム(実施形態1)、SA 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、12A 鉄分除去装置、13 フィルタプレス、14 キレート洗浄装置、16 スラッジ槽、17 磁石装着ドラム、17A 磁石装着ドラム、18 管路、19 管路、20 攪拌機、21 回転シャフト、22 ドラム本体、23 永久磁石、24 円筒状カバー、25 モータ、26 減速機、27 スクレーパ、28 駆動ローラ、29 駆動シャフト、30 無端ベルト、31 混合分散装置、32 細粒分洗浄装置、33 濾過装置、34 洗浄液再生部、35 洗浄液再生装置、36 洗浄液貯槽、37 酸液貯槽、38 水貯槽、41 解砕機、41a ブレード、42 予混合槽、43 ラインミキサ、44 キレート洗浄液貯槽、45 ポンプ、46 管路、47 攪拌機、48 ポンプ、49 管路、50 貯槽、51〜54 仕切り壁、55〜59 スラリー通路、61〜65 空気放出管、72 中間貯槽、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、101 細粒分洗浄装置、102 濾過装置、103 清澄濾過器、104 逆浸透分離装置、105 キレート剤再生装置。  S soil purification system (Embodiment 1), SA soil purification system (Embodiment 2), 1 input hopper, 2 mixer, 3 mill breaker (wet crusher), 4 trommel, 5 cyclone, 6 PH adjusting tank, 7 flocculation Tank, 8 thickener, 9 intermediate tank, 10 washing water tank, 11 preliminary water tank, 12 iron removing device, 12A iron removing device, 13 filter press, 14 chelate washing device, 16 sludge tank, 17 magnet mounting drum, 17A magnet mounting drum, 18 pipe lines, 19 pipe lines, 20 stirrer, 21 rotating shaft, 22 drum body, 23 permanent magnet, 24 cylindrical cover, 25 motor, 26 reducer, 27 scraper, 28 drive roller, 29 drive shaft, 30 endless belt, 31 Mixing and Dispersing Device, 32 Fine Grain Cleaning Device, 33 Filtration Device, 34 Cleaning Liquid Regenerating Unit, 35 Cleaning Liquid Regenerating Device, 36 Cleaning Liquid Storage Tank, 37 Acid Liquid Storage Tank, 38 Water Storage Tank, 41 Crusher, 41a Blade, 42 Premixing Tank , 43 line mixer, 44 chelate cleaning liquid storage tank, 45 pump, 46 pipeline, 47 stirrer, 48 pump, 49 pipeline, 50 storage tank, 51-54 partition wall, 55-59 slurry passage, 61-65 air discharge pipe, 72 Intermediate storage tank, 76 pumps, 77-80 pipelines, 81 pumps, 82 pipelines, 83 pumps, 84 pipelines, 85 pipelines, 86 pumps, 87 pipelines, 88 pipelines, 91-98 valves, 101 fine granules Washing device, 102 filtration device, 103 clarification filter device, 104 reverse osmosis separation device, 105 chelating agent regeneration device.

Claims (3)

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、洗浄水で洗浄しつつ礫と砂と細粒分とに分級する土壌分級部を備えている土壌浄化システムであって、
前記土壌分級部は、
該土壌分級部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を磁力で吸着可能な程度に含む鉄系細粒分を生成し、該鉄系細粒分の表面に露出す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を有していて、
前記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から、磁力で吸着可能な程度に鉄又は鉄酸化物を含む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が設けられていることを特徴とする土壌浄化システム。
A soil purification system that includes a soil classification unit that classifies soil that contains gravel, sand, and fine particles and is contaminated with harmful metals or its compounds into gravel, sand, and fine particles while washing with wash water. There
The soil classification section,
A mixer for mixing the soil introduced into the soil classification section and the wash water,
By crushing gravel and sand in a mixture containing soil and wash water discharged from the mixer, it is possible to magnetically adsorb iron or iron oxides that are unevenly distributed or scattered inside the gravel and sand. A wet crusher that produces iron-based fine particles containing a certain amount and adsorbs a harmful metal or a compound thereof to iron or iron oxide exposed on the surface of the iron-based fine particles.
Trommel discharged from the wet crusher, for separating gravel from a mixture containing gravel, sand, fine particles, and washing water,
A liquid cyclone for separating sand from a mixture containing sand, fine particles and washing water discharged from the trommel,
A mixture containing fine particles and washing water discharged from the liquid cyclone, having a thickener for separating supernatant liquid by sedimentation separation into sludge containing fine particles and washing water,
From sludge containing fine particles discharged from the thickener and washing water, iron-based fine particles containing iron or iron oxide to the extent that they can be adsorbed by magnetic force are adsorbed and removed by magnetic force to remove sludge. A soil purification system comprising an iron removal device for reducing the content of harmful metals or compounds thereof.
前記鉄分除去装置から排出されたスラッジを、キレート剤及び水を含むキレート洗浄液で洗浄することによりスラッジ中の細粒分の表面に吸着され又は付着している有害金属又はその化合物を除去するキレート処理部が設けられ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 sludge discharged from the iron removal device is washed with a chelate washing liquid containing a chelating agent and water to remove a harmful metal or its compound adsorbed on or attached to the surface of fine particles in the sludge. The soil purification system according to claim 1, wherein a part is provided. 前記キレート処理部は、
前記鉄分除去装置から排出されたスラッジと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、細粒分を含む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を有することを特徴とする、請求項2に記載の土壌浄化システム。
The chelate processing unit,
The sludge discharged from the iron removal device and the chelate cleaning liquid are mixed to produce a fine particle slurry, and the fine particle slurry is fluidized so as to secure a preset residence time. A fine particle cleaning device for capturing a harmful metal or its compound adhering to the chelating agent,
A filtering device for filtering the fine particle slurry discharged from the fine particle cleaning device to produce a filtrate and a cake containing the fine particle component;
The filtrate discharged from the filtration device, by a reverse osmosis membrane, a reverse osmosis membrane separation device for separating the concentrated water in which the chelating agent is concentrated and the permeated water containing no chelating agent,
The concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane separator is received and concentrated by a solid-phase adsorbent that has a complexing power higher than that of a chelating agent and adsorbs harmful metal or its compound in the concentrated water when contacted with the concentrated water. The soil according to claim 2, further comprising: a chelating agent regenerating device that removes harmful metals or compounds thereof from a chelating agent in water and supplies the concentrated liquid as a chelating cleaning liquid to the fine particle cleaning device. Purification system.
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