JP2020097021A - Soil remediation system - Google Patents

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Abstract

To provide a simple and low-cost soil remediation system which can wash soil with washing water while classifying it into gravel, sand and fines, and also can decrease toxic metals and the like adsorbed to the fines.SOLUTION: A soil remediation system S comprises soil classification units 1-8, an iron removal device 12, and a chelate washing device 14. The soil classification units 1-8 wash soil with washing water, while breaking up gravel and sand in the soil with the mill breaker 3 and then classifying the soil into gravel, sand and fines with the trommel 4, the cyclone 5 and the thickner 8. The iron removal device 12 uses magnetic balls to magnetically attract and remove ferrous fines from sludge containing the washing water and the fines separated by the thickner 8 so as to reduce the content of toxic metals and the like in the sludge. The chelate washing device 14 uses a chelate washing liquid to remove the toxic metals and the like from the sludge (fines).SELECTED DRAWING: Figure 1

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, and 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 in the neighboring areas or soil pollution due to illegal dumping of industrial waste containing harmful metals and the like occurs frequently. Then, the soil contaminated with harmful metals and the like (hereinafter referred to as “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 a soil purification facility outside the in-situ, a cleaning method for cleaning harmful metal-contaminated soil with cleaning water to remove harmful metals has been widely used. .. 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).

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 carrying out (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。また、細粒分をキレート剤以外の化学薬品を含む洗浄液で洗浄して有害金属等を除去する場合(化学的処理)、あるいは吸着剤等を用いて物理化学的処理により有害金属等を除去する場合にも同様の問題が生じる。 By the way, in this type of soil remediation 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 washing such a large amount of fine particles with, for example, a chelate washing liquid, a relatively expensive chelating agent is required in a large amount, and there is a problem that the cost of treating contaminated soil increases. In addition, the required amount or the amount of the chelating agent used increases as the content of harmful metal or the like in the fine particles increases. Further, when the fine particles are washed with a washing liquid containing a chemical other than the chelating agent to remove harmful metals or the like (chemical treatment), or the adsorbent or the like is used to remove the harmful metals or the like by physicochemical treatment. In this case, the same problem occurs.

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る、又は少なくとも細粒分の有害金属等の含有率ないしは保有率を低下させることができる、より処理コストの低い土壌浄化システムを提供することを解決すべき課題とする。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and includes gravel and sand while washing the soil containing gravel, sand, and fine particles and contaminated with harmful metals and the like with washing water. Fine particles can be classified, and harmful metals adsorbed or attached to the separated fine particles can be removed, or at least the content or possession of harmful metals in fine particles It is an issue to be solved to provide a soil purification system that can reduce the rate and has a lower treatment cost.

前記課題を解決するためになされた本発明に係る、礫と砂と細粒分とを含み、有害金属等(有害金属及び/又はその化合物)ないしはこれらのイオンで汚染された土壌を浄化する土壌浄化システムは、混合器と、湿式破砕機と、トロンメルと、液体サイクロンと、シックナと、鉄分除去装置と、濾過機と、キレート洗浄装置と、濾液返送手段とを備えている。 Soil for purifying soil contaminated with harmful metals and the like (harmful metals and/or compounds thereof) or these ions, which contains gravel, sand, and fine particles according to the present invention made to solve the above problems The purification system includes a mixer, a wet crusher, a trommel, a hydrocyclone, a thickener, an iron removal device, a filter, a chelate cleaning device, and a filtrate returning means.

ここで、混合器は、土壌浄化システムに導入された土壌と洗浄水とを混合する。湿式破砕機は、混合器から排出された土壌と洗浄水とを含む混合物中の礫及び砂を破砕することにより、礫及び砂の内部に偏在又は点在していた鉄又は鉄酸化物(以下「鉄等」と総称する。)が表面に露出する鉄系細粒分を生成し、鉄系細粒分の表面に露出している鉄等に洗浄水中の有害金属等を吸着又は付着させる。トロンメルは、湿式破砕機から排出された、礫と砂と細粒分と洗浄水とを含む混合物から礫を分離する。液体サイクロンは、トロンメルから排出された砂と細粒分と洗浄水とを含む混合物から砂を分離する。シックナは、液体サイクロンから排出された細粒分と洗浄水とを含む混合物を、沈降分離により、上澄水と、細粒分と洗浄水とを含むスラッジとに分離する。鉄分除去装置は、シックナから排出されたスラッジから、鉄系細粒分を磁力で吸着して除去することにより、スラッジ(細粒分)の有害金属等の含有率を低下させる。濾過機は、鉄分除去装置で鉄系細粒分が除去された、細粒分と水とを含むスラッジを受け入れて濾過し、細粒分を含む濾過ケークと濾液とに分離する。キレート洗浄装置は、濾過機で分離された濾過ケークを、キレート剤と水とを含むキレート洗浄液で洗浄し、細粒分に残留している有害金属等を除去する。濾液返送手段は、濾過機で分離された濾液をシックナに返送する。 Here, the mixer mixes the soil introduced into the soil purification system and the wash water. The wet crusher crushes gravel and sand in a mixture containing soil and wash water discharged from the mixer, so that iron or iron oxides (hereinafter referred to as iron or iron oxide) unevenly distributed or scattered in the gravel and sand are crushed. (Generally referred to as "iron etc.") produces iron-based fine particles exposed on the surface, and adsorbs or attaches harmful metals or the like in the wash water to iron or 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. Hydrocyclones separate 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. The iron removal device reduces the content of harmful metals and the like in the sludge (fine particles) by magnetically adsorbing and removing the iron-based fine particles from the sludge discharged from the thickener. The filter receives the sludge containing the fine particles and water from which the iron-based fine particles have been removed by the iron removing device, filters the sludge, and separates it into a filter cake containing the fine particles and a filtrate. The chelate cleaning device cleans the filter cake separated by the filter with a chelate cleaning liquid containing a chelating agent and water to remove harmful metals and the like remaining in the fine particles. The filtrate returning means returns the filtrate separated by the filter to the thickener.

本発明に係る土壌浄化システムにおいて、鉄分除去装置は、鉄系細粒分吸着装置と、スクリーン装置と、遠心分離機と、磁性球返送装置とを有する鉄分除去装置を備えている。鉄系細粒分吸着装置は、中空球状体の中空部に複数の永久磁石が同一磁性の磁極(N極又はS極)が球状体半径方向外向きとなるように装着されてなる複数(多数)の磁性球と、シックナから排出されたスラッジとを、中心軸が上下方向に伸びるように配置された支柱の外周部に取り付けられ支柱のまわりで螺旋状に下降する樋状又は溝状の螺旋通路の上部ないしは上端部に受け入れ、磁性球とスラッジの混合物を、螺旋通路内で重力により下方に移動させ、移動時にスラッジ中の鉄系細粒分を磁力で磁性球に吸着させる。スクリーン装置は、鉄系細粒分吸着装置の下部ないしは下端部から排出された磁性球とスラッジの混合物を受け入れて、磁性球とスラッジとに分離(スクリーニング)する。遠心分離機は、スクリーン装置から排出された、鉄系細粒分を吸着している磁性球を間欠的に回分式(バッチ式)で受け入れて、遠心力により磁性球から鉄系細粒分を離脱させる。磁性球返送装置は、遠心分離機から排出された、鉄系細粒分をほとんど吸着していない磁性球を鉄系細粒分吸着装置に返送する。 In the soil purification system according to the present invention, the iron removal device includes an iron removal device including an iron-based fine particle adsorption device, a screen device, a centrifuge, and a magnetic sphere returning device. In the iron-based fine particle adsorption device, a plurality of magnets (a large number of permanent magnets are mounted in a hollow portion of a hollow spherical body so that magnetic poles (N pole or S pole) of the same magnetic are directed outward in the radial direction of the spherical body. ) Magnetic spheres and sludge discharged from thickener are attached to the outer periphery of a pillar arranged so that the central axis extends in the vertical direction, and a gutter-shaped or groove-shaped spiral spirally descends around the pillar. The mixture of magnetic spheres and sludge is received by the upper or upper end of the passage and is moved downward by gravity in the spiral passage, and the iron-based fine particles in the sludge are attracted to the magnetic sphere by magnetic force during the movement. The screen device receives the mixture of magnetic spheres and sludge discharged from the lower part or the lower end of the iron-based fine particle adsorption device, and separates (screens) the magnetic spheres and sludge. The centrifuge intermittently receives the magnetic spheres adsorbing the iron-based fine particles, which are discharged from the screen device, in a batch system (batch system), and centrifugally removes the iron-based fine particles from the magnetic spheres. Let go. The magnetic sphere returning device returns the magnetic spheres discharged from the centrifuge, which have hardly adsorbed the iron-based fine particles, to the iron-based fine particles adsorption device.

本発明に係る土壌浄化システムにおいて、磁性球返送装置は、直立型ベルトコンベアと、磁性球搬送手段と、磁性球供給手段とを備えているのが好ましい。この場合、直立型ベルトコンベアは、遠心分離機の下端部より低い位置に配置された駆動ローラと、駆動ローラの上方において鉄系細粒分吸着装置の上端部より高い位置に配置された従動ローラと、駆動ローラと従動ローラとに巻き掛けられた強磁性金属からなる無端金属ベルトと、無端金属ベルトの外側表面に装着され無端金属ベルトの上方への走行時に、無端金属ベルトに吸着されている磁性球の下降を係止する磁性球係止部材とを有する。磁性球搬送手段は、遠心分離機から排出された磁性球を、直立型ベルトコンベアの下端部に搬送して無端金属ベルトに磁力で吸着させる。磁性球供給手段は、直立型ベルトコンベアの上端部で無端金属ベルトから磁性球を離脱させて鉄系細粒分吸着装置に供給する。 In the soil purification system according to the present invention, it is preferable that the magnetic sphere returning device includes an upright belt conveyor, a magnetic sphere conveying means, and a magnetic sphere supplying means. In this case, the upright belt conveyor is composed of a drive roller arranged at a position lower than the lower end of the centrifuge and a driven roller arranged above the drive roller and at a position higher than the upper end of the iron-based fine particle adsorption device. And an endless metal belt made of a ferromagnetic metal wrapped around a drive roller and a driven roller, and attached to the outer surface of the endless metal belt and adsorbed to the endless metal belt when traveling upward. A magnetic ball locking member for locking the descending of the magnetic ball. The magnetic sphere conveying means conveys the magnetic spheres discharged from the centrifuge to the lower end of the upright belt conveyor and magnetically attracts them to the endless metal belt. The magnetic sphere supply means separates the magnetic spheres from the endless metal belt at the upper end of the upright belt conveyor and supplies the magnetic spheres to the iron-based fine particle adsorption device.

本発明に係る土壌浄化システムにおいて、キレート洗浄装置は、混合分散装置と、細粒分洗浄装置と、濾過装置と、洗浄液再生装置と、洗浄液還流機構とを備えているのが好ましい。この場合、混合分散装置は、濾過機で分離された濾過ケークとキレート洗浄液とを混合し、キレート洗浄液中に細粒分が分散されてなる細粒分スラリーを生成する。細粒分洗浄装置は、混合分散装置により生成された細粒分スラリーを、攪拌しつつ予め設定された滞留時間を確保するようにプラグフローで流すことにより、細粒分に付着している有害金属等ないしはそのイオンを細粒分から離脱させてキレート剤に捕捉させる。濾過装置は、細粒分洗浄装置から排出された細粒分スラリーを濾過する。洗浄液再生装置は、キレート剤よりも錯生成力が高く濾過装置から排出された濾液と接触したときに該濾液中の有害金属等ないしはそのイオンを吸着する固相吸着材を有し、濾液中のキレート剤から有害金属等を除去して該濾液をキレート洗浄液として再生する。洗浄液還流機構は、洗浄液再生装置から排出されたキレート洗浄液を混合分散装置に還流させる。 In the soil purification system according to the present invention, the chelate cleaning device preferably includes a mixing and dispersing device, a fine particle cleaning device, a filtering device, a cleaning liquid regenerating device, and a cleaning liquid reflux mechanism. In this case, the mixing/dispersing device mixes the filter cake separated by the filter and the chelate cleaning liquid to generate a fine particle slurry in which fine particles are dispersed in the chelate cleaning liquid. The fine particle cleaning device causes the fine particle slurry produced by the mixing/dispersing device to flow by plug flow so as to secure a preset residence time while stirring, so that harmful particles adhering to the fine particle component The metal or its ion is released from the fine particles and captured by the chelating agent. The filtering device filters the fine particle slurry discharged from the fine particle cleaning device. The cleaning liquid regenerator has a solid-phase adsorbent that has a complexing power higher than that of a chelating agent and that adsorbs harmful metals or the like in the filtrate or its ions when it comes into contact with the filtrate discharged from the filter. By removing harmful metals and the like from the chelating agent, the filtrate is regenerated as a chelate cleaning liquid. The cleaning liquid recirculation mechanism recirculates the chelate cleaning liquid discharged from the cleaning liquid regenerator to the mixing and dispersing device.

一般に、洗浄水を用いる汚染土壌の洗浄・分級の過程では、有害金属等は礫及び砂にはほとんど吸着(付着)されず、細粒分に集約して吸着(付着)される(例えば、非特許文献1参照)。そして、細粒分は、磁力で吸着可能な程度に鉄等を含む比較的少量の鉄系細粒分と、鉄系細粒分以外の磁力では吸着できない比較的多量の細粒分(以下「非鉄系細粒分」という。)とを含む。一方、鉄等は有害金属等を吸着する性質を有するので(例えば、非特許文献2参照)、表面に露出している鉄等を含む鉄系細粒分の有害金属等の吸着量(付着量)は、非鉄系細粒分の有害金属等の吸着量(付着量)よりかなり多くなる。 Generally, in the process of cleaning and classifying contaminated soil using cleaning water, harmful metals are hardly adsorbed (adhered) to gravel and sand, but 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 particles"). On the other hand, since iron or the like has a property of adsorbing harmful metals or the like (see, for example, Non-Patent Document 2), the amount of adsorption of harmful metals or the like of iron-based fine particles including iron or the like exposed on the surface (adhesion amount) ) Is considerably 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おいては、湿式破砕機で礫及び/又は砂が破砕されて細粒分が生成されるが、これらの細粒分のうち礫中又は砂中に偏在又は点在していた鉄等の微小塊を多く含む細粒分は鉄系細粒分であり、これらの鉄系細粒分の表面に露出している鉄等は湿式破砕機から鉄分除去装置に至る一連の流通過程で比較的多量の有害金属等を吸着する。したがって、鉄分除去装置には、破砕以前に存在した鉄系細粒分と、破砕によって生成された鉄系細粒分とが導入され、これらの鉄系細粒分はいずれもはかなり多量(非鉄系細粒分と比べて)の有害金属等を吸着している。 Then, in the soil purification system according to the present invention, gravel and/or sand is crushed by a wet crusher to generate fine particles, but uneven distribution or points in the gravel or sand among these fine particles is generated. The fine particles containing a large amount of fine particles such as iron that existed 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. A relatively large amount of harmful metals are adsorbed in a series of distribution processes. Therefore, the iron-based fine particles existing before the crushing and the iron-based fine particles generated by the crushing are introduced into the iron-removing device. Adsorbs harmful metals, etc.) (compared to fine particles).

かくして、鉄分除去装置では、磁性球とスラッジとが混在する混合物が、樋状又は溝状の螺旋通路を重力により下方に移動する際に、スラッジ中の鉄系細粒分が磁力で磁性球に吸着される。このように、有害金属等の吸着量が多いスラッジ中の鉄系細粒分が磁性球により吸着されてスラッジから除去されるので、スラッジの有害金属等の含有率ないしは保有率を低下させることができる。したがって、鉄分除去装置から排出されたスラッジにキレート洗浄装置で化学的処理を施すときに、キレート洗浄装置に対する有害金属等の負荷を軽減することができる。これにより、キレート剤等の化学薬品の必要量ないしは使用量を低減することができ、土壌の処理コストを低減することができる。湿式破砕機及び鉄分除去装置は、物理的な処理を施す機械的な構造のものであり、格別の化学薬品ないしは処理剤を使用しないので、その運転コストは非常に低い。 Thus, in the iron removal device, when the mixture of magnetic spheres and sludge is moved downward by gravity in the gutter-shaped or groove-shaped spiral passage, the iron-based fine particles in the sludge are magnetically converted into magnetic spheres. Adsorbed. In this way, the iron-based fine particles in the sludge having a large amount of adsorbed harmful metals are adsorbed by the magnetic spheres and removed from the sludge, so that the content or retention rate of harmful metals in the sludge can be reduced. it can. Therefore, when the sludge discharged from the iron removal device is chemically treated by the chelate cleaning device, it is possible to reduce the load of harmful metals or the like on the chelate cleaning device. As a result, the required amount or the amount of use of the chemical agent such as the chelating agent can be reduced, and the soil treatment cost can be reduced. The wet crusher and the iron removal device have a mechanical structure for performing a physical treatment and do not use any special chemicals or treating agents, so that the operating cost thereof is very low.

なお、各磁性球においては、中空球状体の中空部に複数の永久磁石が同一磁性の磁極(例えばN極)が球状体半径方向外向きとなるように装着されているので、磁性球同士は互いに反発しあう。このため、鉄系細粒分吸着装置内、スクリーン装置上あるいはその他の磁性球移動経路においては、磁性球同士が互いに吸着しあって塊状(ブドウの房状)となることはなく、各磁性球は互いに反発しあいながら、適度に離間して円滑に移動することができる。 In each magnetic sphere, a plurality of permanent magnets are mounted in the hollow portion of the hollow spherical body so that magnetic poles (for example, N poles) of the same magnetic are directed outward in the radial direction of the spherical body. Repel each other. Therefore, in the iron-based fine particle adsorption device, on the screen device, or in another magnetic sphere moving path, the magnetic spheres do not stick to each other to form a lump (a tuft of grapes), and While repulsing each other, they can move smoothly while being appropriately separated.

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 which shows schematic structure of the soil purification system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 土壌浄化システムを構成する鉄分除去装置の模式的な立面図である。It is a typical elevational view of the iron removal apparatus which comprises a soil purification system. 鉄分除去装置を構成する鉄系細粒分吸着装置の模式的な斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view of an iron-based fine particle content adsorption device that constitutes the iron content removal device. 磁性球の模式的な断面図である。It is a typical sectional view of a magnetic sphere. 遠心分離機の模式的な一部断面立面図である。It is a typical partial section elevation view of a centrifuge. (a)は磁性球搬送コンベア及び直立型ベルトコンベアの一部の模式的な側面図であり、(b)は直立型ベルトコンベアの一部の模式的な側面図であり、(c)は直立型ベルトコンベアの一部の模式的な正面図である。(A) is a typical side view of a part of a magnetic sphere conveyance conveyor and an upright belt conveyor, (b) is a typical side view of a part of an upright belt conveyor, (c) is an upright. It is a typical front view of some mold belt conveyors. 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/dispersing device forming 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 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. 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.

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態を具体的に説明する。
(実施形態1)
図1に示すように、本発明の実施形態1に係る土壌浄化システムSにおいては、有害金属等(有害金属及び/又はその化合物、ないしはこれらのイオン)で汚染された地盤の掘削等により採取された土壌(汚染土壌)が、投入ホッパ1に受け入れられる。なお、有害金属としては、例えばクロム、鉛、カドミウム、セレン、水銀、金属砒素などが挙げられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, in the soil purification system S according to the first embodiment of the present invention, the soil is collected by 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.

そして、投入ホッパ1内の土壌は、連続的又は間欠的に混合器2に投入され、混合器2に連続的に供給される洗浄水と混合される。ここで、土壌は、礫(例えば、粒径2〜75mmのもの)と、砂(例えば、粒径0.075〜2mmのもの)と、細粒分(例えば、粒径0.075mm以下のもの)とを含み、場合によっては石(例えば、粒径75mm以上のもの)を含むものである。 Then, the soil in the 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 is gravel (for example, having a particle size of 2 to 75 mm), sand (for example, having a particle size of 0.075 to 2 mm), and fine particles (for example, having a particle size of 0.075 mm or less). ) And, in some cases, stone (for example, having 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 generated in the mixer 2 (hereinafter referred to as “soil/water mixture”) 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 particles, and not all are fine-grained parts.

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 also 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 released in the water are hardly adsorbed on the gravel and sand, or do not adhere to them, and are collected in fine particles and adsorbed. 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。 Furthermore, a large number of iron-based fine particles are generated in which minute agglomerates of iron or the like (iron and/or iron oxide) that are present or unevenly distributed or scattered inside 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. For this reason, 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 of iron powder or iron oxide can be used. 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, an iron-based fine particle fraction in which fine lumps of fresh iron (which has not yet adsorbed harmful metals etc.) exposed on the surface is generated, There has not been proposed a method for treating harmful metals or the like by adsorbing the harmful metals or the like on the exposed small 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 so as 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. In addition, cleaning water can be sprayed into the drum screen.

トロンメル4の回転しているドラムスクリーンの内部を土壌・水混合物が流れる際に、ドラムスクリーンの網目より細かい土壌粒子は、洗浄水とともにドラムスクリーンの網目を通り抜け、ドラムスクリーン外に出て受槽内に入る。他方、ドラムスクリーンの網目より粗い土壌粒子は、ドラムスクリーンの網目を通り抜けることができないので、ドラムスクリーンの下側の開口端を経由して、ドラムスクリーン外に排出される。 When the soil-water mixture flows inside the rotating drum screen of the Trommel 4, the soil particles that are 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 through 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 diameter 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 hardly 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-described one, and it can be arbitrarily set 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 swirling flow, and utilizes the centrifugal force generated by this to generate a swirling flow. 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(水素指数)が、酸液(例えば、硫酸、塩酸)及びアルカリ液(例えば、水酸化ナトリウム水溶液)を用いて、ほぼ中性となるように調整される。なお、図示していないが、PH調整槽6では、細粒分含有水のpHは、pHメータ等を備えたpH自動制御装置により自動的に調整される。 In the pH adjusting tank 6, the pH (hydrogen index) of the water containing fine particles is made almost neutral by using an acid solution (eg sulfuric acid, hydrochloric acid) and an alkaline solution (eg sodium hydroxide aqueous solution). Adjusted. 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 equipped with a pH meter or the like.

PH調整槽6でpHが調整された細粒分含有水は凝集槽7に導入される。凝集槽7では、細粒分含有水にポリ塩化アルミニウム液(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 is 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 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 coagulation 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 settled 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 (wash water) located at the top and containing almost no flocs or fine particles. When the floating oil floats on the surface of the supernatant water, the 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、洗浄水として一時的に貯留される。洗浄水槽10が満杯になったときには予備水槽11が使用される。洗浄水層10ないしは予備水槽11に貯留されている洗浄水は、循環水として混合器2及びトロンメル4に供給される。なお、洗浄水槽10に貯留されている洗浄水が、蒸発等により減少したときには、適宜に水道水が補給される。他方、シックナ8の下部に堆積しているスラッジは、中間タンク9に移送され、一時的に貯留される。なお、投入ホッパ1から中間タンク9に至る一連の装置1〜9は、土壌浄化システムSの土壌分級部の構成要素である。 The supernatant water in the thickener 8 is introduced into the wash water tank 10 and is temporarily stored as wash water. 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 cleaning water stored in the cleaning water tank 10 has decreased 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. The series of devices 1 to 9 from the input hopper 1 to the intermediate tank 9 are constituent elements of the soil classification unit of the soil purification system S.

中間タンク9内のスラッジは、スラッジポンプ等(図示せず)により鉄分除去装置12に移送される。鉄分除去装置12は、スラッジから鉄系細粒分を磁力で吸着して除去することにより、スラッジの有害金属等の含有率を低下させる。鉄分除去装置12から排出された鉄系細粒分は、例えば製鉄業者等に供給され、製鉄原料として利用される。鉄分除去装置12の具体的な構成及び機能は、後で詳しく説明する。 The sludge in the intermediate tank 9 is transferred to the iron removing device 12 by a sludge pump or the like (not shown). The iron removal device 12 reduces the content of harmful metals and the like in the sludge by magnetically adsorbing and removing the iron-based fine particles from the sludge. The iron-based fine particles discharged from the iron removing device 12 are supplied to, for example, a steelmaker and used as a raw material for ironmaking. The specific configuration and function of the iron content removing device 12 will be described in detail later.

鉄分除去装置12から排出されたスラッジは、フィルタプレス13に導入されて脱水され、濾液とケークとが生成される。そして、濾液はシックナ8に戻される。他方、ケークは、キレート洗浄装置14に移送され、細粒分(非鉄系細粒分)に残留している有害金属等が除去される。ここで、ケークに含まれる細粒分の有害金属等の含有率が基準内であれば、ケークはキレート洗浄装置14に移送されることなく、埋立て等により処分される。なお、フィルタプレス13に代えてその他の濾過器、例えば真空濾過器などを用いてもよい。キレート洗浄装置14の具体的な構成及び機能は、後で詳しく説明する。 The sludge discharged from the iron removal device 12 is introduced into the filter press 13 and dehydrated to produce a filtrate and a cake. 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). Here, if the content rate of the 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. It should be noted that instead of the filter press 13, another filter, such as a vacuum filter, may be used. The specific configuration and function of the chelate cleaning device 14 will be described in detail later.

以下、図2〜図6を参照しつつ鉄分除去装置12の具体的な構成及び機能を説明する。
図2に示すように、鉄分除去装置12は、その主たる構成要素として、複数(多数)の磁性球20とシックナ8(図1参照)から排出されたスラッジとを接触させる鉄系細粒分吸着装置18と、鉄系細粒分吸着装置18から排出された磁性球20とスラッジの混合物(混成物)を磁性球20とスラッジとに分離するスクリーン装置19と、スクリーン装置19から受け入れた磁性球20から鉄系細粒分を除去する遠心分離機22と、遠心分離機22から排出された磁性球20を鉄系細粒分吸着装置18に返送する磁性球返送装置23とを備えている。
The specific configuration and function of the iron removal device 12 will be described below with reference to FIGS. 2 to 6.
As shown in FIG. 2, the iron removing device 12 has, as its main constituent element, an iron-based fine particle adsorption for contacting a plurality (a large number) of magnetic spheres 20 with sludge discharged from the thickener 8 (see FIG. 1). Device 18, screen device 19 for separating a mixture (composite) of magnetic spheres 20 and sludge discharged from iron-based fine particle adsorption device 18 into magnetic spheres 20 and sludge, and magnetic spheres received from screen device 19. A centrifugal separator 22 for removing iron-based fine particles is provided from 20, and a magnetic sphere returning device 23 for returning the magnetic spheres 20 discharged from the centrifugal separator 22 to the iron-based fine particle adsorption device 18.

さらに、鉄分除去装置12は、それぞれ、鉄系細粒分吸着装置18、遠心分離機22又は磁性球返送装置23に供給される磁性球20を一時的に貯留する第1〜第3磁性球貯留容器24〜26と、スクリーン装置19から流下したスラッジを一時的に貯留するスラッジ貯留槽27とを備えている。なお、磁性球20は、後で説明するように、中空球状体29の中空部に複数の永久磁石30が同一磁性の磁極(N極又はS極)が球状体半径方向外向きとなるように装着されてなるものである(図4参照)。 Further, the iron removing device 12 temporarily stores the magnetic spheres 20 supplied to the iron-based fine particle adsorbing device 18, the centrifuge 22, or the magnetic sphere returning device 23, respectively. The containers 24 to 26 and a sludge storage tank 27 for temporarily storing the sludge flowing down from the screen device 19 are provided. As will be described later, in the magnetic sphere 20, a plurality of permanent magnets 30 have magnetic poles (N poles or S poles) of the same magnet in the hollow portion of the hollow spherical body 29 so as to face outward in the radial direction of the spherical body. It is mounted (see FIG. 4).

図3に示すように、鉄系細粒分吸着装置18は、中心軸が上下方向に伸びるように配置された中空円柱状の支柱100と、支柱100の外周部に取り付けられ支柱100のまわりで螺旋状に湾曲しつつ下降する樋状ないしはダクト状又は溝状の螺旋通路101とを備えている。支柱100の直径は1〜2m程度とし、螺旋通路101の幅は0.5〜1m程度とするのが実用的である。なお、支柱100を中空角柱状(例えば、中空四角柱状)のものとし、螺旋通路101を支柱100の外周部に沿って徐々に下降傾斜する、平面視では角張った形状の通路としてもよい。 As shown in FIG. 3, the iron-based fine particle adsorption device 18 includes a hollow columnar pillar 100 arranged with its central axis extending in the vertical direction, and a columnar pillar 100 attached to the outer periphery of the pillar 100. It has a trough-shaped or duct-shaped or groove-shaped spiral passage 101 that descends while curving in a spiral shape. It is practical that the diameter of the pillar 100 is about 1 to 2 m and the width of the spiral passage 101 is about 0.5 to 1 m. The pillar 100 may have a hollow prism shape (for example, a hollow quadrangular pillar shape), and the spiral passage 101 may be a passage having an angular shape in plan view, which is gradually inclined downward along the outer periphery of the pillar 100.

かくして、鉄系細粒分吸着装置18の螺旋通路101の上部ないしは上端部に、第1磁性球貯留容器24から排出された多数の磁性球20とシックナ8(図1参照)から排出されたスラッジとが供給されると、磁性球20とスラッジの混合物は、螺旋状に湾曲しつつ下降する螺旋通路101内を重力で移動(転動)ないしは流動する。その際、スラッジ中の有害金属等を吸着し又は有害金属等が付着している鉄系細粒分が磁性球20の外周面に磁力で吸着される。これにより、スラッジの有害金属等の含有率が低減される。 Thus, a large number of magnetic spheres 20 discharged from the first magnetic sphere storage container 24 and sludge discharged from the thickener 8 (see FIG. 1) are provided on the upper or upper end of the spiral passage 101 of the iron-based fine particle adsorption device 18. When is supplied, the mixture of the magnetic spheres 20 and the sludge moves (rolls) or flows by gravity in the spiral passage 101 that descends while curving spirally. At that time, iron-based fine particles adsorbing harmful metals or the like in the sludge or adhering harmful metals or the like are adsorbed to the outer peripheral surface of the magnetic sphere 20 by magnetic force. As a result, the content of harmful metals and the like in the sludge is reduced.

図4に示すように、磁性球20は、概略的には、中空球状体29の中空部に複数の永久磁石30が、それぞれのN極が球状体半径方向外向きとなるように装着されたものである。なお、磁性球20は、各永久磁石30がそれぞれのS極が球状体半径方向外向きとなるように装着されたものであってもよい。具体的には、各永久磁石30は、中空球状の磁石保持部材31に形成された磁石保持穴32に嵌入されている。そして、永久磁石30を伴った磁石保持部材31が中空球状体29の中空部に嵌入されている。換言すれば、該磁石保持部材31の周面に中空球状体29が外嵌され、ないしは該磁石保持部材31の周面が中空球状体29によって被覆されている。 As shown in FIG. 4, in the magnetic sphere 20, a plurality of permanent magnets 30 are roughly mounted in the hollow portion of the hollow spherical body 29 so that the N poles of the permanent magnets 30 are directed outward in the radial direction of the spherical body. It is a thing. The magnetic sphere 20 may be one in which each of the permanent magnets 30 is mounted so that the S pole thereof faces outward in the radial direction of the spherical body. Specifically, each permanent magnet 30 is fitted in a magnet holding hole 32 formed in a hollow spherical magnet holding member 31. The magnet holding member 31 with the permanent magnet 30 is fitted in the hollow portion of the hollow spherical body 29. In other words, the hollow spherical body 29 is fitted onto the peripheral surface of the magnet holding member 31, or the peripheral surface of the magnet holding member 31 is covered with the hollow spherical body 29.

磁石保持部材31に形成された磁石保持穴32は、磁性球中心方向に向かって横断面積が狭まるテーパ状の穴であり、永久磁石30は磁石保持穴32と嵌合ないしは整合する形状(相補形)に形成されている。このため、磁石保持部材31の外側から永久磁石30を磁石保持穴32に嵌入ないしは挿入することにより、磁石保持部材31に永久磁石30を容易に装着することができる。磁石保持部材31に装着された状態において径方向外側に位置する方の永久磁石30の端面の形状は、磁石保持部材31の外周面と整合する曲面(球面の一部)であるのが好ましい。このようにすれば、永久磁石30と磁石保持部材31の集合体の外周面は球形となり、該集合体と中空球状体29とを密接させることができる。 The magnet holding hole 32 formed in the magnet holding member 31 is a tapered hole whose cross-sectional area decreases toward the magnetic sphere center direction, and the permanent magnet 30 has a shape (complementary shape) that fits or matches with the magnet holding hole 32. ) Is formed. Therefore, by inserting or inserting the permanent magnet 30 into the magnet holding hole 32 from the outside of the magnet holding member 31, the permanent magnet 30 can be easily attached to the magnet holding member 31. The shape of the end surface of the permanent magnet 30 located on the radially outer side when mounted on the magnet holding member 31 is preferably a curved surface (a part of the spherical surface) that matches the outer peripheral surface of the magnet holding member 31. By doing so, the outer peripheral surface of the assembly of the permanent magnets 30 and the magnet holding member 31 becomes spherical, and the assembly and the hollow spherical body 29 can be brought into close contact with each other.

磁性球20の直径(すなわち、中空球状体29の外直径)は、磁性球20の搬送ないしは輸送を容易にするために、例えば3〜5cmとするのが実用的である。また、磁性球20の見かけ密度(ないしは嵩密度)、すなわち磁性球20の質量をその体積で除算した値は、磁性球20をスラッジ中で浮上させることなく可及的に軽量化を図るために、1.1〜1.3g/cmの範囲内とするのが実用的である。なお、磁性球20の見かけ密度は、永久磁石20の大きさ及びその装着数、磁石保持部材31ないしはその中空部の体積等を適切に設定することにより調節ないしは増減するができるので、磁性球20の見かけ密度を1.1〜1.3g/cmに調整するのは容易である。The diameter of the magnetic sphere 20 (that is, the outer diameter of the hollow spherical body 29) is practically, for example, 3 to 5 cm in order to facilitate the transportation or transportation of the magnetic sphere 20. Further, the apparent density (or bulk density) of the magnetic spheres 20, that is, the value obtained by dividing the mass of the magnetic spheres 20 by the volume thereof is to reduce the weight as much as possible without levitating the magnetic spheres 20 in the sludge. , 1.1 to 1.3 g/cm 3 is practical. The apparent density of the magnetic spheres 20 can be adjusted or increased/decreased by appropriately setting the size of the permanent magnets 20, the number of the permanent magnets 20 mounted, the volume of the magnet holding member 31 or the hollow portion thereof, and so on. It is easy to adjust the apparent density of 1 to 1.3 to 1.3 g/cm 3 .

中空球状体29の材料は、スラッジに対する耐腐食性と適度な機械的強度があれば、とくには限定されないが、ステンレススチール又はアルミニウム(ないしはその合金)を用いるのが実用的である。中空球状体29の厚さは、例えば0.2〜0.5mm程度とするのが好ましい。なお、中空球状体29を、互いに螺合させることができる1対の中空の半球体で構成すれば、磁性球20の製作が容易である。この場合、永久磁石30を装着した磁石保持部材31を一方の半球体に嵌入した上で、この半球体に他方の半球体を螺合させれば磁性球20を容易に組み立てることができ、螺合を解除すれば磁性球20を解体することができる。 The material of the hollow spherical body 29 is not particularly limited as long as it has corrosion resistance against sludge and appropriate mechanical strength, but it is practical to use stainless steel or aluminum (or its alloy). The thickness of the hollow spherical body 29 is preferably about 0.2 to 0.5 mm, for example. If the hollow spheres 29 are composed of a pair of hollow hemispheres that can be screwed together, the magnetic spheres 20 can be easily manufactured. In this case, the magnetic sphere 20 can be easily assembled by fitting the magnet holding member 31 with the permanent magnet 30 fitted into one hemisphere and then screwing the other hemisphere into this hemisphere. The magnetic sphere 20 can be disassembled if the combination is released.

磁石保持部材31は、例えば熱可塑性樹脂(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等)の射出成型により製作することができる。永久磁石20としては、磁石保持穴32に対応するテーパ形状を有し、大径側の端面がN極であり、小径側の端面がS極であるネオジム磁石を用いることができる。なお、大径側の端面がS極であり、小径側の端面がN極であるネオジム磁石を用いてもよい。 The magnet holding member 31 can be manufactured by injection molding of a thermoplastic resin (for example, polyethylene, polypropylene, etc.). As the permanent magnet 20, it is possible to use a neodymium magnet that has a tapered shape corresponding to the magnet holding hole 32, the end surface on the large diameter side has an N pole, and the end surface on the small diameter side has an S pole. A neodymium magnet whose end face on the large diameter side has an S pole and whose end face on the small diameter side has an N pole may be used.

再び図2に示すように、スクリーン装置19は、鉄系細粒分吸着装置18から排出された磁性球20とスラッジの混合物を受け入れて、磁性球20とスラッジとに分離(スクリーニング)する。詳しくは図示していないが、スクリーン装置19は、鉄系細粒分吸着装置18の下側で、第2磁性球貯留容器25に向かって下降しつつ傾斜して延びる網目状ないしは格子状のスクリーンを有する。このスクリーンの目の開き(開口寸法)は、磁性球20が通り抜けることができない寸法となっている。 As shown in FIG. 2 again, the screen device 19 receives the mixture of the magnetic spheres 20 and the sludge discharged from the iron-based fine particle adsorption device 18, and separates (screens) the magnetic spheres 20 and the sludge. Although not shown in detail, the screen device 19 is a mesh-like or grid-like screen below the iron-based fine particle adsorbing device 18 and extending obliquely while descending toward the second magnetic sphere storage container 25. Have. The opening (opening size) of the screen is such that the magnetic balls 20 cannot pass through.

鉄系細粒分吸着装置18からスクリーン上に磁性球20とスラッジとが混在する混合物が落下ないしは流下したときには、磁性球20は傾斜しているスクリーン上を転動して第2磁性球貯留容器25内に落下する。他方、スラッジは、スクリーンの網目ないしは開き目を通り抜けて下方に流下し、スラッジ貯留槽27に収容される。なお、鉄分除去装置12には、スラッジ貯留槽27内のスラッジをフィルタプレス13(図1参照)に輸送するためのスラッジポンプ34が設けられている。 When the mixture containing the magnetic spheres 20 and sludge is dropped or flows down from the iron-based fine particle adsorption device 18 onto the screen, the magnetic spheres 20 roll on the inclined screen to move to the second magnetic sphere storage container. Fall into 25. On the other hand, the sludge passes through the mesh or opening of the screen, flows down, and is stored in the sludge storage tank 27. The iron removing device 12 is provided with a sludge pump 34 for transporting the sludge in the sludge storage tank 27 to the filter press 13 (see FIG. 1).

鉄系細粒分吸着装置18の上方には第1磁性球貯留容器24が配置され、第1磁性球貯留容器24の下端部(底部)には、その開度を自在に調節することができる開閉扉24aが付設されている。開閉扉の24aの開度を調節することにより、第1磁性球貯留容器24内に貯留されている磁性球20を、所望の通過量(流量)で下方に排出して鉄系細粒分吸着装置18の螺旋通路101に供給することができる。 A first magnetic sphere storage container 24 is disposed above the iron-based fine particle adsorption device 18, and the opening degree of the first magnetic sphere storage container 24 can be freely adjusted at the lower end (bottom) of the first magnetic sphere storage container 24. An opening/closing door 24a is attached. By adjusting the opening degree of the opening/closing door 24a, the magnetic spheres 20 stored in the first magnetic sphere storage container 24 are discharged downward at a desired passage amount (flow rate) to adsorb iron-based fine particles. It can be fed to the spiral passage 101 of the device 18.

スクリーン装置19の下向きに傾斜するスクリーンの先端部(下端部)の下方には第2磁性球貯留容器25が配置され、スクリーン装置19のスクリーン上を転動した磁性球20は、スクリーンの先端部から重力で落下して第2磁性球貯留容器25に収容されるようになっている。なお、磁性球同士は磁力(斥力)で反発しあうので、磁性球20が移動時に塊状ないしはブドウの房状となって集合することはなく、円滑かつ迅速に移動することができる(磁性球20が、ある装置ないしは容器内で移動し、又は他の装置ないしは容器に移動する場合も同様である。)。 The second magnetic sphere storage container 25 is arranged below the front end (lower end) of the screen device 19 which is inclined downward, and the magnetic sphere 20 rolled on the screen of the screen device 19 is the front end part of the screen. From the above, it falls by gravity and is accommodated in the second magnetic sphere storage container 25. Since the magnetic spheres repel each other by a magnetic force (repulsive force), the magnetic spheres 20 do not aggregate in a lump or a tuft of grapes when moving, and can move smoothly and quickly (the magnetic sphere 20). However, the same applies when moving within a device or container, or moving to another device or container).

第2磁性球貯留容器25の下方には遠心分離機22が配置されている。遠心分離機22は、鉄系細粒分吸着装置18から排出されスクリーン装置19を経由して第2磁性球貯留容器25内に一時的に貯留された磁性球20を間欠的に回分式(バッチ式)で受け入れて、遠心力により磁性球20から鉄系細粒分を離脱させる。第2磁性球貯留容器25の下端部(底部)には、その内部に貯留している磁性球20を随時に落下させて遠心分離機22に供給するための開閉扉25aが付設されている。 The centrifugal separator 22 is arranged below the second magnetic sphere storage container 25. The centrifuge 22 intermittently batch-processes the magnetic spheres 20 discharged from the iron-based fine particle adsorption device 18 and temporarily stored in the second magnetic sphere storage container 25 via the screen device 19. Formula) and the iron-based fine particles are separated from the magnetic sphere 20 by the centrifugal force. An opening/closing door 25a is attached to the lower end (bottom) of the second magnetic sphere storage container 25 to drop the magnetic sphere 20 stored therein at any time and supply it to the centrifuge 22.

図5に示すように、遠心分離機22は、略円筒状の容器であるハウジング35と、ハウジング35内において該ハウジング35と同軸状に配置され、ハウジング35に固定されたベアリング装置36によってハウジング中心軸まわりに回転自在に支持された回転筒37とを備えている。回転筒37の上端部と下端部とには、それぞれ、随時に開閉することができる上側開閉扉37aと下側開閉扉37bとが付設されている。回転筒37の円周部(側部)は、磁性球20が通り抜けることができない目開きの多数の開口部を備えた円筒状の網状部材ないしは格子状部材で形成されている。回転筒37は、歯車機構38を介してモータ39によって回転駆動される。なお、歯車機構38に代えてベルト・プーリ機構を用いてもよい。また、ハウジング35内には、高速回転する回転筒37から遠心力により水平方向に飛来する鉄系細粒分の粒子を受け止めて落下させる中空円錐台状のバッフル40(傘状の邪魔板)が配置されている。 As shown in FIG. 5, the centrifuge 22 includes a housing 35, which is a substantially cylindrical container, and a bearing device 36 that is arranged coaxially with the housing 35 in the housing 35 and is fixed to the housing 35. The rotary cylinder 37 is rotatably supported around the axis. An upper opening/closing door 37a and a lower opening/closing door 37b that can be opened and closed at any time are attached to the upper end and the lower end of the rotary cylinder 37, respectively. The circumferential portion (side portion) of the rotary cylinder 37 is formed of a cylindrical mesh member or lattice member having a large number of openings with which the magnetic balls 20 cannot pass. The rotary cylinder 37 is rotationally driven by a motor 39 via a gear mechanism 38. A belt/pulley mechanism may be used instead of the gear mechanism 38. In addition, inside the housing 35, there is a hollow truncated cone-shaped baffle 40 (umbrella-shaped baffle plate) that receives and drops particles of iron-based fine particles that fly horizontally from a rotating cylinder 37 that rotates at high speed by centrifugal force. It is arranged.

図2から明らかなとおり、遠心分離機22の下方には第3磁性球貯留容器26が配置され、回転筒37の停止時において下側開閉扉37b(図5参照)が開かれたときには、回転筒37内の磁性球20が重力で落下して第3磁性球貯留容器26に収容される。第3磁性球貯留容器26の下端部には、開度を自在に調節することができる開閉扉26aが付設されている。開閉扉の26aの開度を調節することにより、第3磁性球貯留容器26内の磁性球20を、所望の通過量(流量)で連続的に下方に排出する(落下させる)ことができる。 As is clear from FIG. 2, the third magnetic sphere storage container 26 is arranged below the centrifuge 22, and when the lower opening/closing door 37b (see FIG. 5) is opened when the rotary cylinder 37 is stopped, the third magnetic sphere storage container 26 is rotated. The magnetic sphere 20 in the cylinder 37 falls by gravity and is housed in the third magnetic sphere storage container 26. At the lower end of the third magnetic sphere storage container 26, an opening/closing door 26a whose opening can be freely adjusted is attached. By adjusting the opening degree of the opening/closing door 26a, the magnetic spheres 20 in the third magnetic sphere storage container 26 can be continuously discharged (dropped) downward at a desired passage amount (flow rate).

第3磁性球貯留容器26の下側には、第3磁性球貯留容器26から連続的に排出された磁性球20をベルト41a(無端ベルト)の上に受け取り、ベルト41aで水平方向に輸送して直立型ベルトコンベア42に供給する水平型ベルトコンベア41が設けられている。水平型ベルトコンベア41は、その一方の端部(磁性球輸送方向に関して上流端)が第3磁性球貯留容器26の下端部近傍に位置し、他方の端部(磁性球輸送方向に関して下流端)が直立型ベルトコンベア42の下端部近傍に位置するように配置されている。なお、水平型ベルトコンベア41及び直立型ベルトコンベア42は磁性球返送装置23の構成要素である。 Below the third magnetic sphere storage container 26, the magnetic spheres 20 continuously discharged from the third magnetic sphere storage container 26 are received on a belt 41a (endless belt) and transported horizontally by the belt 41a. A horizontal belt conveyor 41 that supplies the vertical belt conveyor 42 to the upright belt conveyor 42 is provided. The horizontal belt conveyor 41 has one end (upstream end in the magnetic sphere transportation direction) located near the lower end of the third magnetic sphere storage container 26 and the other end (downstream end in the magnetic sphere transportation direction). Is arranged near the lower end of the upright belt conveyor 42. The horizontal belt conveyor 41 and the upright belt conveyor 42 are components of the magnetic ball returning device 23.

ベルト41aは可撓性を有する非磁性体材料(例えば、ゴム)で形成されている。そして、ベルト41aの両側にはそれぞれ、ベルト側部に近接して配置され、ベルト上の磁性球20がベルト側部から脱落するのを防止するための側板(図示せず)が設けられている。なお、側板を設けず、ベルト41aの両側部に、適度な高さ(例えば、1〜2cm)を有し、ベルト伸長方向に伸びる堤状ないしは土手状の突起部を一体形成してもよい。 The belt 41a is made of a flexible non-magnetic material (for example, rubber). Then, on both sides of the belt 41a, side plates (not shown) are provided which are arranged close to the belt side portions and prevent the magnetic balls 20 on the belt from falling off the belt side portions. .. In addition, the side plate may not be provided, and a bank-shaped or bank-shaped protrusion having an appropriate height (for example, 1 to 2 cm) and extending in the belt extending direction may be integrally formed on both sides of the belt 41a.

直立型ベルトコンベア42は、水平型ベルトコンベア41のやや上方に配置された2つの駆動ローラ43a、43bと、駆動ローラ43a、43bの直上で第1磁性球貯留容器24の上端部よりやや高い位置に配置された2つの従動ローラ44a、44bと、駆動ローラ43a、43bと従動ローラ44a、44bとに巻き掛けられた強磁性体材料(例えば、スチール、ステンレススチール等)からなる輪状(無端)の金属ベルト45と、複数のアイドルローラ46とを備えている。 The upright belt conveyor 42 has two drive rollers 43a, 43b arranged slightly above the horizontal belt conveyor 41, and a position just above the drive rollers 43a, 43b and slightly higher than the upper end of the first magnetic sphere storage container 24. A ring-shaped (endless) ring made of a ferromagnetic material (for example, steel, stainless steel, etc.) wound around the two driven rollers 44a and 44b, the drive rollers 43a and 43b, and the driven rollers 44a and 44b. A metal belt 45 and a plurality of idle rollers 46 are provided.

ここで、駆動ローラ43a、43bは、モータ(図示せず)によって反時計回り方向に回転駆動される。これに伴って、金属ベルト45は、駆動ローラ43a、43bと従動ローラ44a、44bの間を、反時計回り方向に周回走行する。ここで、駆動ローラ43a内には、ベルト41a上の磁性球20の金属ベルト45への移動・吸着を助勢するために、複数の永久磁石49(図6参照)が、S極がローラ半径方向外向きとなるように装着されている。 Here, the drive rollers 43a and 43b are rotationally driven counterclockwise by a motor (not shown). Along with this, the metal belt 45 runs counterclockwise between the drive rollers 43a and 43b and the driven rollers 44a and 44b. Here, in the drive roller 43a, a plurality of permanent magnets 49 (see FIG. 6) are provided in order to assist the movement/adsorption of the magnetic balls 20 on the belt 41a to the metal belt 45, and the S pole is in the roller radial direction. It is mounted so that it faces outward.

なお、磁性球20において永久磁石30がS極が球状体半径方向外向きとなるように装着されたものである場合は、永久磁石49はN極がローラ半径方向外向きとなるように装着される。アイドルローラ46は、輪状の金属ベルト45の内側の表面(裏面)に当接し、金属ベルト45が所定の走行軌道上を走行するように金属ベルト45の位置ないしは走行経路を規制する。 When the permanent magnet 30 is mounted on the magnetic ball 20 so that the S pole is outward in the radial direction of the spherical body, the permanent magnet 49 is installed so that the N pole is outward in the radial direction of the roller. It The idle roller 46 contacts the inner surface (back surface) of the ring-shaped metal belt 45, and regulates the position or running path of the metal belt 45 so that the metal belt 45 runs on a predetermined running path.

金属ベルト45が強磁性体材料で形成されているので、磁性球20は金属ベルト45に磁力で付着することができる。磁性球20の永久磁石30(図4参照)の磁気特性ないしは磁気強度は、金属ベルト45が水平方向に伸びている状態において、磁性球20が金属ベルト45の下方に適度な間隔(例えば、5〜15mm)をあけて配置されたときに、磁性球20が重力に抗して上向きに移動して金属ベルト下面に磁力で付着することができるように設定されている。 Since the metal belt 45 is made of a ferromagnetic material, the magnetic spheres 20 can be magnetically attached to the metal belt 45. The magnetic characteristics or the magnetic strength of the permanent magnet 30 (see FIG. 4) of the magnetic sphere 20 is such that the magnetic sphere 20 is below the metal belt 45 at an appropriate interval (for example, 5 when the metal belt 45 extends in the horizontal direction). (About 15 mm), the magnetic sphere 20 is set to move upward against gravity and adhere to the lower surface of the metal belt by magnetic force.

また、水平型ベルトコンベア41は、ベルト41aに載っている磁性球20の頂上部と、直立型ベルトコンベア42の下端部における金属ベルト下面との間に、磁性球20が金属ベルト下面に磁力で付着することができる前記の適度な間隔が生じるように配設されている。したがって、水平型ベルトコンベア41によって直立型ベルトコンベア42の下側に輸送された磁性球20は、順次に金属ベルト下面に磁力で付着する。 Further, in the horizontal belt conveyor 41, the magnetic balls 20 are magnetically applied to the lower surface of the metal belt between the top of the magnetic balls 20 placed on the belt 41a and the lower surface of the metal belt at the lower end of the upright belt conveyor 42. It is arranged so as to have the above-mentioned appropriate distance that can adhere. Therefore, the magnetic balls 20 transported to the lower side of the upright belt conveyor 42 by the horizontal belt conveyor 41 sequentially adhere to the lower surface of the metal belt by magnetic force.

図6(a)〜(c)に示すように、直立型ベルトコンベア42の金属ベルト45の外側の表面には、金属ベルト45の伸びる方向(走行方向)に、磁性球20の直径よりやや長い間隔をあけて、ベルト幅方向に直線状に伸びる角柱状ないしは角棒状の複数(多数)の磁性球係止部材47が取り付けられている。磁性球係止部材47の材料は、金属ベルト45への取り付け及び取り外しが容易であり(例えば、ねじ止め)、かつ磁性球20との衝突に対する耐久性を有するものであればとくには限定されず、例えば合成樹脂やアルミニウム合金などを用いることができる。 As shown in FIGS. 6A to 6C, the outer surface of the metal belt 45 of the upright belt conveyor 42 is slightly longer than the diameter of the magnetic sphere 20 in the extending direction of the metal belt 45 (traveling direction). A plurality of (many) magnetic ball locking members 47 in the form of prisms or rods linearly extending in the belt width direction are attached at intervals. The material of the magnetic ball locking member 47 is not particularly limited as long as it can be easily attached to and detached from the metal belt 45 (for example, screwed) and has durability against a collision with the magnetic ball 20. For example, synthetic resin or aluminum alloy can be used.

磁性球係止部材47は、金属ベルト45が上下方向に伸びて上向きに走行ないしは移動しているときに、金属ベルト45の表面に磁力で付着している磁性球20が重力で下向きに移動ないしは転動するのを係止する。磁性球係止部材47の金属ベルト表面からの高さないしは突出長は、磁性球20の直径の1/8〜1/4とするのが実用的である。また、金属ベルト45の伸長方向(走行方向)に隣り合う磁性球係止部材47の間隔は、磁性球20の直径の1.2〜1.5倍とするのが実用的である。 When the metal belt 45 extends in the vertical direction and runs or moves upward, the magnetic ball locking member 47 moves or moves the magnetic ball 20 attached to the surface of the metal belt 45 downward by gravity. Stop rolling. It is practical that the height or protrusion length of the magnetic ball locking member 47 from the surface of the metal belt is set to 1/8 to 1/4 of the diameter of the magnetic ball 20. Further, it is practical that the interval between the magnetic ball locking members 47 adjacent to each other in the extending direction (traveling direction) of the metal belt 45 is 1.2 to 1.5 times the diameter of the magnetic balls 20.

かくして、水平型ベルトコンベア41によって輸送され、直立型ベルトコンベア42の下端部ないしはその近傍で金属ベルト45に磁力で付着した磁性球20は、反時計回り方向に周回走行する金属ベルト45によって、下方に移動ないしは転動することなく直立型ベルトコンベア42の上端部に搬送される。 Thus, the magnetic spheres 20 transported by the horizontal belt conveyor 41 and magnetically attached to the metal belt 45 at or near the lower end of the upright belt conveyor 42 are moved downward by the metal belt 45 running in the counterclockwise direction. It is conveyed to the upper end of the upright belt conveyor 42 without moving or rolling.

図2から明らかなとおり、直立型ベルトコンベア42の上端部近傍には、金属ベルト45に磁力で付着している磁性球20を金属ベルト45から離脱させ、第1磁性球貯留容器24に案内するガイド部材48が設けられている。ガイド部材48の直立型ベルトコンベア側の端部は従動ローラ44aの近傍に位置する一方、第1磁性球貯留容器側の端部は第1磁性球貯留容器24の上端部近傍に位置している。そして、ガイド部材48は、直立型ベルトコンベア側から第1磁性球貯留容器側に向かって下向きに傾斜している。なお、ガイド部材48は非磁性材料で形成される。 As is clear from FIG. 2, in the vicinity of the upper end of the upright belt conveyor 42, the magnetic spheres 20 attached to the metal belt 45 by magnetic force are detached from the metal belt 45 and guided to the first magnetic sphere storage container 24. A guide member 48 is provided. The end of the guide member 48 on the upright belt conveyor side is located near the driven roller 44a, while the end on the side of the first magnetic sphere storage container is located near the upper end of the first magnetic sphere storage container 24. .. The guide member 48 is inclined downward from the upright belt conveyor side toward the first magnetic sphere storage container side. The guide member 48 is made of a non-magnetic material.

図2中における位置関係において反時計回り方向に周回走行する金属ベルト45に付着して移動している磁性球20は、従動ローラ44aの近傍でガイド部材48の端部と衝突ないしは接触する。その結果、磁性球20はガイド部材48によって、金属ベルト45から離脱させられ、ガイド部材48の上面を転動して第1磁性球貯留容器24内に落下する。つまり、第3磁性球貯留容器26から下方に連続的に排出された磁性球20は、磁性球返送装置23(水平型ベルトコンベア41、直立型ベルトコンベア42、ガイド部材48)によって第1磁性球貯留容器24に連続的に返送される。 In the positional relationship in FIG. 2, the magnetic sphere 20 attached to and moving on the metal belt 45 running in the counterclockwise direction makes collision or contact with the end of the guide member 48 in the vicinity of the driven roller 44a. As a result, the magnetic sphere 20 is separated from the metal belt 45 by the guide member 48, rolls on the upper surface of the guide member 48, and falls into the first magnetic sphere storage container 24. That is, the magnetic spheres 20 continuously discharged downward from the third magnetic sphere storage container 26 are supplied to the first magnetic spheres by the magnetic sphere returning device 23 (horizontal belt conveyor 41, upright belt conveyor 42, guide member 48). It is continuously returned to the storage container 24.

このように、磁性球20は、順に、第1磁性球貯留容器24と、鉄系細粒分吸着装置18と、スクリーン装置19と、第2磁性球貯留容器25と、遠心分離機22と、第3磁性球貯留容器26と、磁性球返送装置23(水平型ベルトコンベア41、直立型ベルトコンベア42、ガイド部材48)とを循環して移動する。図2中の7つの破線の矢印は、このような磁性球20の移動方向を示している。ここで、磁性球20は、第1磁性球貯留容器24から第2磁性球貯留容器25までは連続的に移動し、第2磁性球貯留容器25から第3磁性球貯留容器26までは間欠的ないしは回分的に移動し、第3磁性球貯留容器26から第1磁性球貯留容器24までは連続的に移動する。 In this way, the magnetic spheres 20 are, in order, the first magnetic sphere storage container 24, the iron-based fine particle adsorption device 18, the screen device 19, the second magnetic sphere storage container 25, the centrifuge 22, and The third magnetic sphere storage container 26 and the magnetic sphere returning device 23 (horizontal belt conveyor 41, upright belt conveyor 42, guide member 48) are circulated and moved. The seven broken line arrows in FIG. 2 indicate the moving direction of the magnetic sphere 20. Here, the magnetic spheres 20 continuously move from the first magnetic sphere storage container 24 to the second magnetic sphere storage container 25, and intermittently from the second magnetic sphere storage container 25 to the third magnetic sphere storage container 26. Or, it moves in batches and continuously moves from the third magnetic sphere storage container 26 to the first magnetic sphere storage container 24.

以下、鉄分除去装置12の運転手法の一例を説明する。鉄系細粒分吸着装置18の螺旋通路101(図3参照)へは、第1磁性球貯留容器24から実質的に鉄系細粒分を吸着していない多数の磁性球20が連続的に供給される一方、中間タンク9(図1参照)から実質的に細粒分(鉄系細粒分及び非鉄系細粒分)と水とからなるスラッジが連続的に供給される。そして、磁性球20とスラッジとが混合されてなる混合物が、螺旋状に傾斜しつつ下降する螺旋通路101を重力で移動(転動)ないしは流動する。その際、スラッジ中の有害金属等を吸着し又は有害金属等が付着している鉄系細粒分が磁性球20の外周面に磁力で吸着される。これにより、スラッジの有害金属等の含有率が低減される。 Hereinafter, an example of a method of operating the iron removal device 12 will be described. Into the spiral passage 101 (see FIG. 3) of the iron-based fine particle adsorbing device 18, a large number of magnetic spheres 20 that are substantially not adsorbing the iron-based fine particle from the first magnetic sphere storage container 24 are continuously formed. On the other hand, while being supplied, sludge substantially consisting of fine particles (iron-based fine particles and non-ferrous-based fine particles) and water is continuously supplied from the intermediate tank 9 (see FIG. 1). Then, the mixture formed by mixing the magnetic spheres 20 and the sludge moves (rolls) or flows by gravity in the spiral passage 101 that descends while spirally inclining. At that time, iron-based fine particles adsorbing harmful metals or the like in the sludge or adhering harmful metals or the like are adsorbed to the outer peripheral surface of the magnetic sphere 20 by magnetic force. As a result, the content of harmful metals and the like in the sludge is reduced.

鉄系細粒分は、礫及び砂を湿式破砕機であるミルブレーカ3(図1参照)で破砕することにより生成されたもの、又は礫及び砂の破砕以前から存在するものであり、いずれもその表面に鉄等の微小塊が露出し、露出している鉄等の微小塊には有害金属等が吸着されている。一般に、礫中及び砂中には、鉄等の小塊が偏在又は点在しており、このような小塊の割合は2〜7質量%程度である。このため、礫及び砂の破砕により生成された細粒分の少なくとも一部は、表面にフレッシュな(すなわち有害金属等が吸着されていない)鉄等が露出する鉄系細粒分となる。 The iron-based fine particles are produced by crushing gravel and sand with a mill breaker 3 (see FIG. 1) that is a wet crusher, or are present before crushing gravel and sand. A small lump of iron or the like is exposed on the surface, and a harmful metal or the like is adsorbed on the exposed small lump of iron or the like. Generally, small particles such as iron are unevenly distributed or scattered in the gravel and sand, and the ratio of such small particles is about 2 to 7 mass %. Therefore, at least a part of the fine particles generated by the crushing of the gravel and sand becomes the iron-based fine particles having the surface thereof exposed with fresh iron (that is, no harmful metal or the like is adsorbed).

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)により磁性球20内の永久磁石30(図4参照)に引き付けられ、磁性球20(中空球状体29)の外周面に磁力で吸着される。Iron is a ferromagnetic material (soft magnetic material) and is 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 on the magnet. Therefore, the iron-based fine particles in which minute lumps of iron or the like are exposed on the surface are permanent magnets in the magnetic sphere 20 due to the ferromagnetism (soft magnetism) of iron, triiron tetraoxide or γ-type diiron trioxide. 30 (see FIG. 4) and is attracted to the outer peripheral surface of the magnetic sphere 20 (hollow spherical body 29) by magnetic force.

礫及び砂をミルブレーカ3(図1参照)で破砕することにより生成された鉄系細粒分の表面に露出している鉄等の微小塊は、礫中又は砂中に偏在又は点在していた有害金属等を吸着していないフレッシュな鉄等の小塊から生じたものであり、破砕後に表面に露出してその周囲の洗浄水から有害金属等ないしはこれらのイオンを吸着する。かくして、ミルブレーカ3(図1参照)から排出され鉄系細粒分吸着装置18に導入された細粒分は、有害金属等の吸着量が比較的(ないしはかなり)多い鉄系細粒分と、有害金属等の吸着量が比較的(ないしはかなり)少ない非鉄系細粒分とで構成される。 Fine lumps of iron or the like exposed on the surface of iron-based fine particles generated by crushing gravel and sand with a mill breaker 3 (see FIG. 1) are unevenly distributed or scattered in gravel or sand. It is generated from a small lump of fresh iron or the like that does not adsorb the harmful metals and the like, and is exposed on the surface after crushing and adsorbs the harmful metals and the like or ions thereof from the cleaning water around it. Thus, the fine particles discharged from the mill breaker 3 (see FIG. 1) and introduced into the iron-based fine particle adsorption device 18 are the iron-based fine particles having a relatively (or considerably) large amount of adsorbed harmful metals and the like. , Non-ferrous fine particles that have a relatively (or considerably) small amount of adsorption of harmful metals and the like.

そして、前記のとおり、鉄系細粒分吸着装置18ではスラッジから鉄系細粒分が除去されるので、鉄系細粒分吸着装置18から排出されたスラッジに含まれる細粒分は、有害金属等の吸着量が比較的(ないしはかなり)少ない非鉄系細粒分が大半となる。したがって、土壌浄化システムSに導入された汚染土壌に含まれていた有害金属等の一部ないしはかなりの部分は、鉄系細粒分吸着装置18内で除去される。 As described above, since the iron-based fine-particles adsorbing device 18 removes the iron-based fine-particles from the sludge, the fine-particles contained in the sludge discharged from the iron-based fine-particles adsorbing device 18 is harmful. Most of the non-ferrous fine particles have a relatively (or considerably) small amount of adsorbed metal and the like. Therefore, a part or a considerable part of the harmful metal and the like contained in the contaminated soil introduced into the soil purification system S is removed in the iron-based fine particle adsorption device 18.

鉄系細粒分吸着装置18から下方に排出された磁性球20とスラッジの混合物はスクリーン装置19に導入され、鉄系細粒分を吸着している磁性球20と、鉄系細粒分が除去されたスラッジとに分離される。そして、磁性球20は第2磁性球貯留容器25に収容され、スラッジはスラッジ貯留槽27に収容される。 The mixture of the magnetic spheres 20 and the sludge discharged downward from the iron-based fine particle adsorption device 18 is introduced into the screen device 19, and the magnetic spheres 20 adsorbing the iron-based fine particle components and the iron-based fine particle components are separated. Separated into the removed sludge. The magnetic spheres 20 are stored in the second magnetic sphere storage container 25, and the sludge is stored in the sludge storage tank 27.

鉄系細粒分吸着装置18から排出されスクリーン装置19で分離されたスラッジ(細粒分)に対して、フィルタプレス13で濾過処理が施され、濾過ケークに対してキレート洗浄装置14(図1参照)でキレート剤によるキレート洗浄処理が施されるが、前記のとおり鉄系細粒分吸着装置18でスラッジ中の有害金属等が低減されるので、細粒分(スラッジ)のキレート洗浄処理ないしはキレート剤の再生処理に対する有害金属等の負荷が軽減される。このため、土壌浄化システムSにおけるキレート剤の必要量ないしは使用量を低減することができ、土壌の処理コストを低減することができる。 Sludge (fine particles) discharged from the iron-based fine particle adsorption device 18 and separated by the screen device 19 is filtered by the filter press 13, and the chelate cleaning device 14 (FIG. 1) is applied to the filter cake. Although the chelate cleaning treatment with the chelating agent is performed in (1), the harmful metal etc. in the sludge is reduced in the iron-based fine particle adsorption device 18 as described above. The load of harmful metals and the like on the regeneration treatment of the chelating agent is reduced. Therefore, the necessary amount or the amount of the chelating agent used in the soil purification system S can be reduced, and the soil treatment cost can be reduced.

第2磁性球貯留容器25内の鉄系細粒分を吸着している磁性球20は、適宜に遠心分離機22の回転筒37に供給される。具体的には、上側開閉扉37aが開かれる一方、下側開閉扉37bが閉じられた状態で、開閉扉25aが開かれ、第2磁性球貯留容器25から回転筒37内に、1回処理分の磁性球20が供給される。例えば、回転筒37内の空間部の1/3〜1/2を占める量の磁性球20が供給される。 The magnetic spheres 20 adsorbing the iron-based fine particles in the second magnetic sphere storage container 25 are appropriately supplied to the rotary cylinder 37 of the centrifuge 22. Specifically, while the upper opening/closing door 37a is opened, the lower opening/closing door 37b is closed, the opening/closing door 25a is opened, and the second magnetic sphere storage container 25 is processed once into the rotary cylinder 37. Minute magnetic spheres 20 are supplied. For example, the amount of the magnetic spheres 20 occupying 1/3 to 1/2 of the space in the rotary cylinder 37 is supplied.

この後、上側開閉扉37aが閉じられ、モータ39が起動され、回転筒37が高速で(例えば、回転筒37の半径が1mの場合、100〜500r.p.m.)回転させられる。その結果、磁性球20の外周面に吸着され又は付着している鉄系細粒分は強い遠心力(例えば、10〜100G)により磁性球20から離脱し、回転筒37の周壁の多数の網目ないしは孔を通り抜けて外部に飛び出す。ここで、回転筒37の回転速度は、回転筒37の半径、磁性球20の磁力、鉄系細粒分の磁気特性等に応じて、鉄系細粒分の大部分が磁性球20から脱離するように好ましく設定される。 Thereafter, the upper opening/closing door 37a is closed, the motor 39 is activated, and the rotary cylinder 37 is rotated at high speed (for example, when the radius of the rotary cylinder 37 is 1 m, 100 to 500 rpm). As a result, the iron-based fine particles adsorbed or attached to the outer peripheral surface of the magnetic sphere 20 are separated from the magnetic sphere 20 by a strong centrifugal force (for example, 10 to 100 G), and a large number of meshes on the peripheral wall of the rotary cylinder 37 are formed. Or it goes through the hole and jumps out. Here, the rotation speed of the rotary cylinder 37 depends on the radius of the rotary cylinder 37, the magnetic force of the magnetic spheres 20, the magnetic characteristics of the iron-based fine particles, and most of the iron-based fine particles are released from the magnetic spheres 20. It is preferably set to be separated.

磁性球20から離脱して回転筒37の外部に飛び出した鉄系細粒分は、バッフル40に衝突した後、落下してハウジング35の底部に蓄積される。ハウジング35内の鉄系細粒分は、適宜に人手で外部に排出される。なお、除去された鉄系細粒分は、例えば製鉄原料として用いることができる。そして、所定時間(例えば、2〜5分)経過後、モータ39ひいては回転筒37の回転が停止される。この後、下側開閉扉37bが開かれ、回転筒37内の鉄系細粒分がほほ除去された磁性球20が第3磁性球貯留容器26内に重力で落下する。 The iron-based fine particles separated from the magnetic sphere 20 and jumping out of the rotary cylinder 37 collide with the baffle 40 and then fall to be accumulated in the bottom portion of the housing 35. The iron-based fine particles in the housing 35 are appropriately discharged to the outside manually. The removed iron-based fine particles can be used as an iron-making raw material, for example. Then, after a lapse of a predetermined time (for example, 2 to 5 minutes), the rotation of the motor 39 and thus the rotary cylinder 37 is stopped. After that, the lower opening/closing door 37b is opened, and the magnetic spheres 20 from which the iron-based fine particles in the rotary cylinder 37 are roughly removed fall into the third magnetic sphere storage container 26 by gravity.

第3磁性球貯留容器26内の磁性球20は、水平型ベルトコンベア41のベルト41aの上に連続的に供給され、ベルト41aによって直立型ベルトコンベア42の下端部近傍に輸送される。この後、ベルト41aの上の磁性球20は、直立型ベルトコンベア42によってその上端部に輸送され、ガイド部材48によって第1磁性球貯留容器24に導入される。なお、第3磁性球貯留容器26から水平型ベルトコンベア41への磁性球20の供給量(供給速度)は、開閉扉の26aの開度を変えることにより、水平型ベルトコンベア41ないしは直立型ベルトコンベア42の最大輸送量以下となるように調整される。 The magnetic spheres 20 in the third magnetic sphere storage container 26 are continuously supplied onto the belt 41a of the horizontal belt conveyor 41, and are transported to the vicinity of the lower end of the upright belt conveyor 42 by the belt 41a. After that, the magnetic balls 20 on the belt 41 a are transported to the upper end portion by the upright belt conveyor 42 and introduced into the first magnetic ball storage container 24 by the guide member 48. The supply amount (supply speed) of the magnetic spheres 20 from the third magnetic sphere storage container 26 to the horizontal belt conveyor 41 can be changed by changing the opening degree of the opening/closing door 26a. It is adjusted so as to be equal to or less than the maximum transport amount of the conveyor 42.

以下、キレート洗浄装置14の構成及び機能を説明する。なお、フィルタプレス13から排出されたケークの有害金属等の含有率が、埋立てや再利用などにより処分する場合における所定の規制値より低いときには、キレート洗浄装置14を用いる必要ないしは設ける必要はない。 Hereinafter, the configuration and function of the chelate cleaning device 14 will be described. 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 landfill or reuse, it is not necessary to use or provide the chelate cleaning device 14. ..

まず、図7を参照しつつ、キレー洗浄装置14の概括的な構成及び機能を説明する。キレート洗浄装置14においては、まず混合分散装置51に、フィルタプレス13(図1参照)から排出されたケーク(濾過ケーク)と、洗浄液貯槽56内のキレート剤を含むキレート洗浄液とが連続的に供給される。そして、混合分散装置51は、ケークとキレート洗浄液とを混合し、キレート洗浄液中に細粒分ないしは細粒分の小片(例えば、粒径が数0.1〜0.5mm程度、あるいは0.1〜1mm程度の粒子)がほぼ均一に分散(懸濁)されてなる細粒分スラリーを生成する。 First, the general configuration and function of the cleansing device 14 will be described with reference to FIG. 7. In the chelate cleaning device 14, first, the cake (filter cake) discharged from the filter press 13 (see FIG. 1) and the chelate cleaning liquid containing the chelating agent in the cleaning liquid storage tank 56 are continuously supplied to the mixing and dispersing device 51. To be done. Then, the mixing/dispersing device 51 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51により生成された細粒分スラリーは、細粒分洗浄装置52に移送される。細粒分洗浄装置52は、細粒分スラリーを、攪拌しつつ予め設定された滞留時間(例えば、0.5〜2時間)を確保できるようにおおむねプラグフロー(栓流)で流すことにより、細粒分に付着している有害金属等を離脱させてキレート洗浄液中のキレート剤に捕捉させる。これにより、細粒分スラリー中の細粒分の表面に吸着(付着)されている有害金属等が除去される。 The fine particle content slurry generated by the mixing and dispersing device 51 is transferred to the fine particle content cleaning device 52. The fine particle content cleaning device 52 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, the harmful metal or the like adsorbed (adhered) on the surface of the fine particle component in the fine particle component slurry is 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 solution 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. Any of these chelating agents can effectively capture (chelate) 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52から排出された細粒分スラリーは濾過装置53に移送される。濾過装置53は、細粒分スラリーを濾過し、含水率が30〜40パーセントのケーク(濾過ケーク)と濾液とを生成する。なお、このような濾過装置53としては、フィルタプレスや真空濾過機などを用いることができる。濾過装置53から排出された濾過ケーク(細粒分)は、有害金属等をほとんど含まない。 The fine particle slurry discharged from the fine particle cleaning device 52 is transferred to the filtering device 53. The filtering device 53 filters the fine-grained slurry to generate 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 53. The filter cake (fine particles) discharged from the filter device 53 contains almost no harmful metals.

濾過装置53から排出された濾液すなわちキレート洗浄液は、洗浄液再生部54に導入される。洗浄液再生部54は、洗浄液再生装置55と、洗浄液貯槽56と、酸液貯槽57と、水貯槽58とを備えている。ここで、洗浄液再生装置55は、詳しくは図示していないが、キレート剤よりも錯生成力が高く濾過装置53から排出されたキレート洗浄液(濾液)と接触したときにキレート洗浄液中の有害金属等を吸着又は抽出する固相吸着材又は該固相吸着材が固定された充填物(小片ないしは粒状物)をその内部に保持し、充填物の間隙を流れるキレート洗浄液中のキレート剤から有害金属等を除去し、キレート洗浄液を再生する充填塔形式の装置である。 The filtrate discharged from the filtration device 53, that is, the chelate cleaning liquid, is introduced into the cleaning liquid regenerating unit 54. The cleaning liquid regenerating unit 54 includes a cleaning liquid regenerating device 55, a cleaning liquid storage tank 56, an acid liquid storage tank 57, and a water storage tank 58. Here, although not shown in detail, the cleaning liquid regenerating device 55 has a complexing power higher than that of the chelating agent, and when the cleaning liquid regenerating device 55 comes into contact with the chelate cleaning liquid (filtrate) discharged from the filtering device 53, the harmful metal in the chelate cleaning liquid, etc. A solid phase adsorbent that adsorbs or extracts hydrogen or a filler (small pieces or particles) to which the solid phase adsorbent is fixed is held inside, and from the chelating agent in the chelate cleaning liquid flowing through the gap of the filler, harmful metals, etc. It is a packed tower type device that removes the above and regenerates the chelate cleaning liquid.

洗浄液再生装置55では、有害金属等を捕捉しているキレート剤を含むキレート洗浄液が、キレート剤より錯生成力が高い固相吸着材と接触させられる。固相吸着材は、担体に環状分子を担持させ、環状分子にキレート配位子を修飾した配位結合及び水素結合による多点相互作用を有するとともに有害金属等のイオンを選択的に取り込むものである。これにより、キレート剤に捕捉されている有害金属等はキレート剤から離脱させられ、固相吸着材に吸着又は抽出される。これにより、キレート洗浄液(キレート剤)から有害金属等が除去・回収され、キレート洗浄液(キレート剤)は再び有害金属等を捕捉することができる状態となる。 In the cleaning liquid regenerator 55, 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 multi-point 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, the harmful metal or the like captured by the chelating agent is 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.

このように洗浄液再生装置55で再生されたキレート洗浄液は、洗浄液貯槽56に一時的に貯留された後、洗浄液還流機構(詳しくは図示せず)により、混合分散装置51に還流させられる。つまり、キレート洗浄液は、細粒分の浄化とキレート剤の再生とを繰り返しつつ、キレート洗浄装置14内を循環する。なお、キレート剤の目減り分は適宜に補充される。 The chelate cleaning liquid thus regenerated by the cleaning liquid regenerator 55 is temporarily stored in the cleaning liquid storage tank 56 and then returned to the mixing/dispersing device 51 by a cleaning liquid recirculation mechanism (not shown in detail). 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。 Solid-phase adsorbents that have a higher complexing power than chelating agents are, for example, solid ones such as gels, and generally, when they come into contact with an aqueous solution containing a chelating agent that captures a metal, they form a coordinate bond with the chelating agent. 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, for example, 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 is generated 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(詳しくは図示せず)によって再生される。すなわち、固相吸着材再生機構は、キレート洗浄液が排除された状態で、酸液貯槽57内の酸液を洗浄液再生装置55に流し、固相吸着材に吸着された有害金属等を酸液により除去して固相吸着材を再生する。このとき、酸液は、酸液貯槽57と洗浄液再生装置55の間を循環する。かくして、有害金属等が酸液によって回収される一方、固相吸着材は再生されて再び有害金属等を吸着することが可能な状態となる。 As the chelate cleaning liquid is regenerated, the adsorption amount of harmful metals and the like on the solid phase adsorbent increases with time, but the adsorption amount of harmful metals and the like on the solid phase adsorbent has an upper limit. Therefore, when the adsorption amount of the harmful metal or the like in the solid phase adsorbent reaches the saturated state or the vicinity thereof, the solid phase adsorbent is regenerated by the solid phase adsorbent regeneration mechanism (not shown in detail). That is, the solid phase adsorbent regeneration mechanism causes the acid solution in the acid solution storage tank 57 to flow to the cleaning solution regenerator 55 in a state where the chelate cleaning solution is removed, and removes harmful metals and the like adsorbed on the solid phase adsorbent by the acid solution. Remove and regenerate the solid phase adsorbent. At this time, the acid solution circulates between the acid solution storage tank 57 and the cleaning solution regenerator 55. Thus, while the harmful metals and the like are recovered by the acid solution, the solid phase adsorbent is regenerated so that the harmful metals and the like can be adsorbed again.

洗浄液再生装置55内の固相吸着材は、酸液によって再生された後、水洗浄機構(詳しくは図示せず)により水洗され、固相吸着材に付着している酸液が除去される。このとき、固相吸着材の水洗に用いられる水は、水貯槽58と洗浄液再生装置55の間を循環して流れる。なお、洗浄液再生部54の詳細な構成及びその運転手法は、本願出願人を特許権者とする特許第6264592号公報(図3及び段落[0035]〜[0045]参照)、特許第6264593号公報(図3及び段落[0035]〜[0045]参照)等に開示されている。 The solid phase adsorbent in the cleaning liquid regenerator 55 is regenerated with an acid solution and then washed with a water cleaning mechanism (not shown in detail) to remove the acid solution adhering to the solid phase adsorbent. At this time, the water used for washing the solid phase adsorbent circulates between the water storage tank 58 and the cleaning liquid regenerator 55. The detailed configuration of the cleaning liquid regenerator 54 and its operation method are described in Japanese Patent No. 6264592 (see FIG. 3 and paragraphs [0035] to [0045]) and Japanese Patent No. 6264933, whose patent owner is the applicant of the present application. (See FIG. 3 and paragraphs [0035] to [0045]) and the like.

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8を参照しつつ、キレート洗浄装置14の構成要素である混合分散装置51の具体的な構成及び機能を説明する。混合分散装置51は、フィルタプレス13(図1参照)から排出されたケーク(細粒分)とキレート洗浄液とを連続的に混合し、キレート洗浄液中に細粒分が分散されてなる細粒分スラリーを生成する。具体的には、混合分散装置51は、フィルタプレス13から排出されたケーク(細粒分)を解砕する解砕機61と、解砕機61によって解砕されたケーク小片とキレート洗浄液とを予混合する予混合槽62と、予混合槽62によって生成された混合物を攪拌してケーク小片(例えば、粒径が数0.1〜0.5mm程度、あるいは0.1〜1mm程度の粒子)をキレート洗浄液中に分散ないしは懸濁させるラインミキサ63とを有している。
The specific configuration and function of the chelate cleaning device 14 will be described below.
First, with reference to FIG. 8, a specific configuration and function of the mixing and dispersing device 51, which is a component of the chelate cleaning device 14, will be described. The mixing/dispersing device 51 continuously mixes the cake (fine particles) discharged from the filter press 13 (see FIG. 1) and the chelate cleaning liquid, and the fine particles are formed by dispersing the fine particles in the chelate cleaning liquid. Generate a slurry. Specifically, the mixing/dispersing device 51 pre-mixes a crusher 61 for crushing the cake (fine particles) discharged from the filter press 13, a cake small piece crushed by the crusher 61, and a chelate cleaning liquid. The premixing tank 62 and the mixture produced by the premixing tank 62 are stirred to chelate cake pieces (for example, particles having a particle size of about 0.1 to 0.5 mm or about 0.1 to 1 mm). It has a line mixer 63 which is dispersed or suspended in the cleaning liquid.

そして、混合分散装置51においては、フィルタプレス13から排出されたケークが解砕機61に供給され、ケークは高速回転するブレード61aによって、例えば粒径が数mm(例えば、1〜5mm)の多数のケーク小片に解砕される。他方、解砕機61へは、キレート洗浄液貯槽64内のキレート洗浄液が、ポンプ65により管路66を介して供給される。なお、キレート洗浄液貯槽64へは、洗浄液貯槽56(図7参照)から適宜にキレート洗浄液が供給される。詳しくは図示していないが、キレート洗浄液は、ブレード61aにより解砕された直後の多数のケーク小片に対して噴射ないしは供給され、ケーク小片同士が互いに付着し合うのを防止する。なお、このような解砕機61としては、例えば大平洋機工株式会社に係る「脱水ケーキ解砕機」あるいは株式会社氣工社に係る「脱水ケーキリサイクル装置」などを用いることができるが、このような市販の解砕機を用いる場合は、解砕された直後の多数のケーク小片に対してキレート洗浄液を噴射ないしは供給する機構を付設する必要がある。 Then, in the mixing and dispersing device 51, the cake discharged from the filter press 13 is supplied to the crusher 61, and the cake is rotated by the blade 61a that rotates at a high speed, and thus the cake has 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 64 is supplied to the crusher 61 by the pump 65 via the pipe line 66. The chelate cleaning liquid storage tank 64 is appropriately supplied with the chelate cleaning liquid from the cleaning liquid storage tank 56 (see FIG. 7). 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 61a to prevent the cake pieces from sticking to each other. As such a crusher 61, 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61内のキレート浄液及びケーク小片は予混合槽62に移送される。予混合槽62内のキレート洗浄液とケーク小片とは、モータによって回転駆動される攪拌機67によって攪拌され予混合される。そして、予混合槽62内のキレート洗浄液とケーク小片の混合物は、ポンプ68により管路69を介してラインミキサ63に移送される。ラインミキサ63は、横置き型の略円筒形の攪拌室内に、モータによって非常に高速で回転駆動されるブレードが配置された流通式混合器であり、キレート洗浄液とケーク小片とを非常に激しく攪拌し、キレート洗浄液中にケークないしは細粒分の微小片(例えば、粒径が数0.1〜0.5mm程度、あるいは0.1〜1mm程度の粒子)がほぼ均一に分散(懸濁)されてなる細粒分スラリーを生成する。この細粒分スラリーは細粒分洗浄装置52(図7参照)に移送される。このようなラインミキサ63としては、例えば、佐竹化学機械工業株式会社に係る「サタケマルチラインミキサー」などを用いることができる。 The chelate cleaning liquid and cake pieces in the crusher 61 are transferred to the premixing tank 62. The chelate cleaning liquid and the cake pieces in the premixing tank 62 are agitated and premixed by an agitator 67 which is rotationally driven by a motor. Then, the mixture of the chelate cleaning liquid and the cake pieces in the premixing tank 62 is transferred to the line mixer 63 via the pipe line 69 by the pump 68. The line mixer 63 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 cake pieces are stirred very violently. However, cakes or fine particles (for example, particles having a particle size of several 0.1 to 0.5 mm or 0.1 to 1 mm) are dispersed (suspended) almost uniformly in the chelate cleaning liquid. To produce a fine particle slurry. This fine-grained slurry is transferred to the fine-grained cleaning device 52 (see FIG. 7). As such a line mixer 63, for example, "Satake multi-line mixer" of Satake Chemical Machinery Co., Ltd. or the like can be used.

以下、図9(a)〜(c)を参照しつつ、キレート洗浄装置14の構成要素である細粒分洗浄装置52の具体的な構成及び機能を説明する。細粒分洗浄装置52は、混合分散装置51によって生成された細粒分スラリーを、攪拌しつつ予め設定された滞留時間を確保するようにプラグフローで流すことにより、細粒分に吸着(付着)されている有害金属等を細粒分から離脱させてキレート剤に捕捉させる。 Hereinafter, with reference to FIGS. 9A to 9C, a specific configuration and function of the fine particle content cleaning device 52, which is a component of the chelate cleaning device 14, will be described. The fine particle cleaning device 52 adsorbs (adheres) to the fine particle component by flowing the fine particle slurry generated by the mixing/dispersing device 51 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52は、4つの平板状の仕切り壁71〜74で仕切ることにより形成された互いに平行に伸びる5つの細長い直方体状ないしは角柱状のスラリー通路75〜79を備えた貯槽70を有している。貯槽70は、例えば地上に設置した鉄製の直方体状の角型タンクであってもよく、またコンクリート製の直方体状のピットであってもよい。また、仕切り壁71〜74は、例えば複数の鉄板又はプラスチック板をスラリー通路の伸びる方向に連結することにより形成したものであってもよい。 The fine particle cleaning device 52 has a storage tank 70 provided with five elongated rectangular parallelepiped or prismatic slurry passages 75 to 79 which are formed by partitioning with four flat partition walls 71 to 74 and which extend in parallel with each other. doing. The storage tank 70 may be, for example, an iron rectangular parallelepiped rectangular tank installed on the ground, or a concrete rectangular parallelepiped pit. Further, the partition walls 71 to 74 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75〜79において隣り合う2つのスラリー通路はスラリー通路長手方向(図9(a)、(b)における位置関係では左右方向)の一端の連通部(図9(a)中に4つの曲線状の矢印で示された部位)で互いに連通している。すなわち、これらの連通部には仕切り壁71〜74が存在せず、隣り合うスラリー通路同士が連通している。 Two adjacent slurry passages in the slurry passages 75 to 79 have four curved lines in the communicating portion (FIG. 9A) at one end in the longitudinal direction of the slurry passage (the horizontal direction in the positional relationship in FIGS. 9A and 9B). (Shown by the arrow) are communicating with each other. That is, the partition walls 71 to 74 do not exist in these communication portions, and the adjacent slurry passages communicate with each other.

各スラリー通路75〜79の底部には、それぞれ、細粒分スラリー中に空気を放出して細粒分スラリーを攪拌する空気放出管81〜85が配設されている。各空気放出管81〜85はスラリー通路長手方向に伸び、周壁の底部(下側)においてスラリー通路長手方向に並ぶ複数の空気放出孔が形成された多孔管であり、その中空部は、詳しくは図示していないが、圧縮空気を供給するコンプレッサないしは送風機に接続されている。空気放出管81〜85に加圧された空気が供給されたときには、この空気が空気放出孔から気泡となって細粒分スラリー中に放出されて浮上し、この気泡によって細粒分スラリーが攪拌される。 Air discharge pipes 81 to 85 for discharging air into the fine particle slurry and agitating the fine particle slurry are provided at the bottoms of the slurry passages 75 to 79, respectively. Each of the air discharge pipes 81 to 85 is a perforated pipe that extends in the slurry passage longitudinal direction and has a plurality of air discharge holes arranged in the slurry passage longitudinal 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 the pressurized air is supplied to the air discharge pipes 81 to 85, the air becomes bubbles from the air discharge holes and is discharged into the fine particle slurry and floats, and the bubbles cause the fine particle slurry to stir. To be done.

図9(c)は、細粒分スラリーの流れ方向(図9(a)中に曲線状の矢印及び直線状の矢印で示す方向)にみて最も上流側のスラリー通路75の断面を示している。図9(c)から明らかなとおり、空気放出管81は、スラリー通路75の一方の側面の近傍においてスラリー通路底部近傍に配置されている。このため、空気放出管81から放出された気泡はこの側面の近傍で上昇する。その結果、スラリー通路75内には、スラリー通路長手方向と垂直な平面内において矢印Pで示す方向に流れる循環流が形成され、細粒分スラリーが攪拌される。貯槽70及び各スラリー通路75〜79の形状、寸法、容量等、並びに空気放出管81〜85への加圧空気の供給量等は、細粒分洗浄装置52において予め設定される細粒分スラリーの、含水率、流量、滞留時間、流速、流れの乱流度(例えば、レイノルズ数)等に対応して好ましく設定される。 FIG. 9C shows a cross section of the slurry passage 75 on the most upstream side in the flow direction of the fine-grained slurry (directions indicated by curved arrows and linear arrows in FIG. 9A). .. As is clear from FIG. 9C, the air discharge pipe 81 is arranged near one bottom surface of the slurry passage 75 and near the bottom of the slurry passage. Therefore, the bubbles discharged from the air discharge pipe 81 rise in the vicinity of this side surface. As a result, in the slurry passage 75, 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 shapes, sizes, capacities, etc. of the storage tank 70 and the respective slurry passages 75 to 79, and the supply amount of the pressurized air to the air discharge pipes 81 to 85 are preset in the fine particle content cleaning device 52. Of water content, flow rate, residence time, flow velocity, flow turbulence (for example, Reynolds number), etc.

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 contaminated soil with cleaning water, harmful metals and the like are hardly adsorbed by gravel and sand, and are concentrated and adsorbed by 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 generate ferrous fine particles and non-ferrous fine particles. Therefore, the iron-based fine particles that have been present before the crushing and the iron-based fine particles that have been generated by the crushing are introduced into the iron-removing device 12, and these iron-based fine-particles are all considerably large ( Adsorbs harmful metals (compared to non-ferrous fine particles).

そして、鉄分除去装置12では、鉄系細粒分吸着装置18の螺旋通路101(図3参照)内で磁性球20によって、有害金属等の吸着量が多い鉄系細粒分がスラッジから除去されるので、該スラッジの有害金属等の含有率ないしは保有率を低下させることができる。したがって、鉄分除去装置12から排出されたスラッジに対してキレート洗浄処理を施すキレート洗浄装置14に対する有害金属等の負荷を軽減することができる。なお、土壌の性状によっては投棄ないしは埋立処理が可能な程度まで有害金属等の含有率を低下させることができる。 Then, in the iron removal device 12, the magnetic spheres 20 remove the iron-based fine particles having a large adsorption amount of harmful metals and the like from the sludge in the spiral passage 101 (see FIG. 3) of the iron-based fine particle adsorption device 18. Therefore, the content rate or retention rate of harmful metals and the like in the sludge can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the load of harmful metals or the like on the chelate cleaning device 14 that performs the chelate cleaning process on the sludge discharged from the iron removal device 12. Depending on the nature of the soil, the content of harmful metals and the like can be reduced to the extent that it can be discarded or landfilled.

このように鉄分除去装置12から排出されるスラッジの有害金属等の含有率が低減されているので、このスラッジを濾過するフィルタプレス13から排出されたケークをキレート洗浄装置14でキレート洗浄する場合、キレート剤及び固相吸着材の使用量ないしは必要量を低減することができ、土壌の処理コストを低減することができる。なお、ミルブレーカ3及び鉄分除去装置12は、物理的な処理を施す機械構造のものであり、有害金属等を処理するための格別の化学薬品を使用しないので、その運転コストは非常に低い。 Since the content of harmful metals and the like in the sludge discharged from the iron removing device 12 is reduced in this way, when the cake discharged from the filter press 13 that filters this sludge is chelated by the chelate cleaning device 14, The amount of the chelating agent and the solid-phase adsorbent used or required can be reduced, and the soil treatment cost can be reduced. The mill breaker 3 and the iron removal device 12 have a mechanical structure for physically performing treatment, and do not use special chemicals for treating harmful metals and the like, and therefore their operating costs are very low.

(実施形態2)
以下、図10を参照しつつ本発明の実施形態2に係る土壌浄化システムS’を説明する。しかしながら、実施形態2に係る土壌浄化システムS’と、図1〜図9に示す実施形態1に係る土壌浄化システムSとは多くの点で共通である。そこで、以下では説明の重複を避けるため、主として土壌浄化システムS’における土壌浄化システムSとの相違点を説明する。なお、実施形態2に係る土壌浄化システムS’の構成要素において、実施形態1に係る土壌浄化システムSの構成要素と共通なものには、実施形態1と同一の参照番号を付している。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the soil purification system S′ according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10. However, the soil purification system S′ according to the second embodiment and the soil purification system S according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 9 are common in many points. Therefore, in order to avoid duplication of description, differences between the soil purification system S′ and the soil purification system S will be mainly described below. In the constituent elements of the soil purification system S′ 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 those of the first embodiment.

実施形態2に係る土壌浄化システムS’は、図10中ではその一部の記載を省略しているが、実施形態1に係る土壌浄化システムSと同様に、投入ホッパ1から中間タンク9に至る一連の装置1〜9と、洗浄水貯槽10と、予備水槽11と、鉄分除去装置12とを備えている。しかしながら、土壌浄化システムS’は、実施形態1におけるフィルタプレス13及びキレート洗浄装置14は備えていない。そして、土壌浄化システムS’は、細粒分洗浄装置91と、濾過装置92と、清澄濾過器93と、逆浸透膜分離装置94(RO分離装置)と、キレート剤再生装置95とを備えている。 Although a part of the soil purification system S′ according to the second embodiment is omitted in FIG. 10, like the soil purification system S according to the first embodiment, from the input hopper 1 to the intermediate tank 9. A series of devices 1 to 9, a wash water storage tank 10, a preliminary water tank 11, and an iron removal device 12 are provided. However, the soil purification system S′ does not include the filter press 13 and the chelate cleaning device 14 in the first embodiment. The soil purification system S′ includes a fine particle cleaning device 91, a filtration device 92, a clarification filter 93, a reverse osmosis membrane separation device 94 (RO separation device), and a chelating agent regeneration device 95. There is.

細粒分洗浄装置91は、詳しくは図示していないが、鉄分除去装置12から排出された非鉄系細粒分と洗浄水とを含むスラッジと、キレート剤と水とを含むキレート洗浄液とを受け入れ、これらを混合・攪拌して細粒分スラリーを生成し、予め設定された滞留時間を確保するように連続的に流すことにより、非鉄系細粒分に吸着されている(付着している)有害金属等を離脱させてキレート剤に捕捉させ、あるいは水中に存在する有害金属等をキレート剤に捕捉させる。このような細粒分洗浄装置91としては、例えば実施形態1における細粒分洗浄装置52(図9(a)〜(c)参照)を用いることができる。細粒分洗浄装置91に供給するスラッジの流量とキレート洗浄液の流量の比は、例えば1:1に設定される。なお、使用するキレート剤は実施形態1と同様である。 Although not shown in detail, the fine particle cleaning device 91 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 91, for example, the fine particle cleaning device 52 in Embodiment 1 (see FIGS. 9A to 9C) can be used. The ratio of the flow rate of sludge supplied to the fine particle cleaning device 91 to 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91から排出された細粒分スラリーは濾過装置92に移送される。濾過装置92は、細粒分スラリーを濾過し、含水率が30〜40パーセントのケーク(濾過ケーク)と濾液とを生成する。なお、濾過装置92としては、フィルタプレスや真空濾過機などを用いることができる。濾過装置92から排出されたケーク(細粒分)は有害金属等をほとんど含まない。 The fine particle content slurry discharged from the fine particle content cleaning device 91 is transferred to the filtration device 92. The filter 92 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 92. The cake (fine particles) discharged from the filtering device 92 contains almost no harmful metals.

濾過装置92から排出された濾液すなわちキレート洗浄液は、清澄濾過器93(例えば、砂濾過器)で懸濁物質ないしは浮遊物質(SS)が除去された後、逆浸透膜分離装置94に圧送される。詳しくは図示していないが、逆浸透膜分離装置94は、清澄濾過器93から排出されたキレート洗浄液を受け入れて、逆浸透膜により、キレート剤が濃縮された濃縮水と、キレート剤を含まない透過水とに分離する。 The filtrate discharged from the filtration device 92, that is, the chelate cleaning liquid, is subjected to pressure-feeding to the reverse osmosis membrane separation device 94 after the suspended substance or suspended substance (SS) is removed by the clarification filter 93 (for example, sand filter). .. Although not shown in detail, the reverse osmosis membrane separation device 94 receives the chelate cleaning liquid discharged from the clarification filter 93 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94の逆浸透膜としては、例えばポリエステル不織布(厚さ100〜120μm)の表面に、ポリスルホン支持層と架橋芳香族ポリアミド緻密層とが積層されてなる三層構造のものなどを用いることができる。なお、架橋芳香族ポリアミド緻密層は、孔径がおおむね0.5〜1.5nmである多数の細孔を有し、水は透過させるがキレート剤は透過させない非常に薄い(例えば、0.2〜0.25μm)半透膜である。また、ポリスルホン支持層は、非常に薄い架橋芳香族ポリアミド緻密層を支持ないしは保護してその破損を防止するための比較的厚い(例えば、40〜50μm)多孔質膜である。 As the reverse osmosis membrane of the reverse osmosis membrane separation device 94, for example, one having 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 diameter of about 0.5 to 1.5 nm, and is extremely thin (for example, 0.2 to 0.25 μm) It is a semipermeable membrane. The polysulfone support layer is a relatively thick (for example, 40 to 50 μm) porous membrane for supporting or protecting the very thin crosslinked aromatic polyamide dense layer and preventing its damage.

逆浸透膜分離装置94はスパイラル型のものであり、スパイラル状に巻かれた逆浸透膜が円筒状の容器内に収容されてなる逆浸透膜エレメントを複数有している。各逆浸透膜エレメントは、例えば全長を1〜2m程度とし、外径を0.2〜0.4m程度とするのが実用的である。例えば、全長が約1mであり、外径が約0.2mである市販のこの種の逆浸透膜エレメント(例えば、岐阜県中津川市の株式会社オーセンテック製)における逆浸透膜の有効膜面積は約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 94 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) 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94は連続式であり、キレート洗浄液の供給量及び供給圧力(操作圧力)、濃縮水及び透過水の排出量、濃縮水のキレート剤濃縮比等の運転条件は、細粒分洗浄装置91に供給すべきキレート洗浄液の量及びキレート剤濃度に応じて適切に設定される。例えば、細粒分洗浄装置91に供給するスラッジの流量とキレート洗浄液の流量の比を1:1に設定し、細粒分洗浄装置91における細粒分スラリーのキレート剤濃度を1質量%に設定した場合、逆浸透膜分離装置94はキレート洗浄液の供給量の50%程度の透過水(キレート剤濃度0)と50%程度の濃縮水(キレート剤濃度2質量%程度)とが生成されるように設定される。したがって、細粒分洗浄装置91では、キレート剤を含まないスラッジとキレート剤濃度が2質量%程度のキレート洗浄液とが1:1で混合され、細粒分洗浄装置91におけるキレート剤濃度は1質量%程度に維持される。 The reverse osmosis membrane separation device 94 is a continuous type, and the operating conditions such as the supply amount and supply pressure (operating pressure) of the chelate cleaning solution, 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 device 91 and the concentration of the chelating agent. For example, the ratio of the flow rate of sludge supplied to the fine particle cleaning device 91 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 91 is set to 1% by mass. In such a case, the reverse osmosis membrane separation device 94 generates about 50% of the permeated water (chelating agent concentration 0) and about 50% of concentrated water (chelating agent concentration about 2% by mass) of the supply amount of the chelate cleaning liquid. Is set to. Therefore, in the fine particle cleaning device 91, the sludge containing no chelating agent and the chelate cleaning liquid having a chelating agent concentration of about 2 mass% are mixed at a ratio of 1:1 and the chelating agent concentration in the fine particle cleaning device 91 is 1 mass. % Is maintained.

逆浸透膜分離装置94から排出された濃縮水すなわちキレート洗浄液は、キレート剤再生装置95に導入されて再生される。すなわち、キレート洗浄液(キレート剤)から有害金属等が除去・回収され、キレート洗浄液(キレート剤)は再び有害金属等を捕捉することができる状態となる。このようなキレート剤再生装置95としては、例えば実施形態1における洗浄液再生部54(図7参照)を用いることができる。 The concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane separation device 94, that is, the chelate cleaning liquid, is introduced into the chelating agent regenerating device 95 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 the chelating agent regeneration device 95, for example, the cleaning liquid regeneration unit 54 (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S’によれば、実施形態1に係る土壌浄化システムSと同様に、清浄で再利用可能な礫及び砂を得ることができ、かつ鉄分除去装置12から排出されるスラッジの有害金属等の含有率を低下させることができる。このように、鉄分除去装置12から排出されるスラッジの有害金属等の含有率が低減されているので、細粒分洗浄装置91におけるキレート剤の使用量ないしは必要量を低減することができ、かつキレート剤再生装置95における固相吸着材の使用量ないしは必要量を低減することができ、土壌の処理コストを低減することができる。 According to the soil purification system S'according to the second embodiment, as with the soil purification system S according to the first embodiment, clean and reusable gravel and sand can be obtained and discharged from the iron removal device 12. It is possible to reduce the content of harmful metals and the like in the sludge. As described above, the content of harmful metals and the like in the sludge discharged from the iron removal device 12 is reduced, so that the amount of chelating agent used or necessary in the fine particle cleaning device 91 can be reduced, and The amount of the solid-phase adsorbent used or required in the chelating agent regeneration device 95 can be reduced, and the treatment cost of soil can be reduced.

S 土壌浄化システム(実施形態1)、S’ 土壌浄化システム(実施形態2)、1 投入ホッパ、2 混合器、3 ミルブレーカ(湿式破砕機)、4 トロンメル、5 サイクロン、6 PH調整槽、7 凝集槽、8 シックナ、9 中間タンク、10 洗浄水槽、11 予備水槽、12 鉄分除去装置、13 フィルタプレス、14 キレート洗浄装置、18 鉄系細粒分吸着装置、19 スクリーン装置、20 磁性球、21 本体部、21a 傾斜板、22 遠心分離機、23 磁性球返送装置、24 第1磁性球貯留容器、24a 開閉扉、25 第2磁性球貯留容器、25a 開閉扉、26 第3磁性球貯留容器、26a 開閉扉、27 スラッジ貯留槽、29 中空球状体、30 永久磁石、31 磁石保持部材、32 磁石保持穴、34 スラッジポンプ、35 ハウジング、36 ベアリング装置、37 回転筒、37a 上側開閉扉、37b 下側開閉扉、38 歯車機構、39 モータ、40 バッフル、41 水平型コンベア、41a ベルト、42 直立型コンベア、43a 駆動ローラ、43b 駆動ローラ、44a 従動ローラ、44b 従動ローラ、45 金属ベルト、46 アイドルローラ、47 磁性球係止部材、48 ガイド部材、49 永久磁石、51 混合分散装置、52 細粒分洗浄装置、53 濾過装置、54 洗浄液再生部、55 洗浄液再生装置、56 洗浄液貯槽、57 酸液貯槽、58 水貯槽、61 解砕機、61a ブレード、62 予混合槽、63 ラインミキサ、64 キレート洗浄液貯槽、65 ポンプ、66 管路、67 攪拌機、68 ポンプ、69 管路、70 貯槽、71〜74 仕切り壁、75〜79 スラリー通路、81〜85 空気放出管、91 細粒分洗浄装置、92 濾過装置、93 清澄濾過器、94 逆浸透分離装置、95 キレート剤再生装置、100 支柱、101 螺旋通路。 S soil purification system (Embodiment 1), S'soil purification system (Embodiment 2), 1 input hopper, 2 mixer, 3 mill breaker (wet crusher), 4 trommel, 5 cyclone, 6 PH adjustment tank, 7 Coagulation tank, 8 thickener, 9 intermediate tank, 10 washing water tank, 11 preliminary water tank, 12 iron removal device, 13 filter press, 14 chelate washing device, 18 iron-based fine particle adsorption device, 19 screen device, 20 magnetic spheres, 21 Body part, 21a inclined plate, 22 centrifuge, 23 magnetic sphere returning device, 24 first magnetic sphere storage container, 24a open/close door, 25 second magnetic sphere storage container, 25a open/close door, 26 third magnetic sphere storage container, 26a open/close door, 27 sludge storage tank, 29 hollow spherical body, 30 permanent magnet, 31 magnet holding member, 32 magnet holding hole, 34 sludge pump, 35 housing, 36 bearing device, 37 rotary cylinder, 37a upper open/close door, 37b lower Side opening/closing door, 38 gear mechanism, 39 motor, 40 baffle, 41 horizontal conveyor, 41a belt, 42 upright conveyor, 43a drive roller, 43b drive roller, 44a driven roller, 44b driven roller, 45 metal belt, 46 idle roller , 47 magnetic ball locking member, 48 guide member, 49 permanent magnet, 51 mixing/dispersing device, 52 fine particle cleaning device, 53 filtering device, 54 cleaning liquid regenerating unit, 55 cleaning liquid regenerating device, 56 cleaning liquid storage tank, 57 acid liquid storage tank , 58 water storage tank, 61 crusher, 61a blade, 62 premixing tank, 63 line mixer, 64 chelate cleaning liquid storage tank, 65 pump, 66 pipeline, 67 stirrer, 68 pump, 69 pipeline, 70 storage tank, 71-74 partition Wall, 75-79 slurry passage, 81-85 air discharge pipe, 91 fine particle cleaning device, 92 filtration device, 93 clarification filter, 94 reverse osmosis separation device, 95 chelating agent regenerating device, 100 support, 101 spiral passage.

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浄化する土壌浄化システムであって、
前記土壌浄化システムに導入された土壌と洗浄水とを混合する混合器と、
前記混合器から排出された土壌と洗浄水とを含む混合物中の礫及び砂を破砕することにより、礫及び砂の内部に偏在又は点在していた鉄又は鉄酸化物が表面に露出する鉄系細粒分を生成し、鉄系細粒分の表面に露出している鉄又は鉄酸化物に洗浄水中の有害金属又はその化合物を吸着又は付着させる湿式破砕機と、
前記湿式破砕機から排出された、礫と砂と細粒分と洗浄水とを含む混合物から礫を分離するトロンメルと、
前記トロンメルから排出された砂と細粒分と洗浄水とを含む混合物から砂を分離する液体サイクロンと、
前記液体サイクロンから排出された細粒分と洗浄水とを含む混合物を、沈降分離により、上澄水と、細粒分と洗浄水とを含むスラッジとに分離するシックナと、
前記シックナから排出されたスラッジから、鉄系細粒分を磁力で吸着して除去することにより、スラッジの有害金属又はその化合物の含有率を低下させる鉄分除去装置と、
前記鉄分除去装置で鉄系細粒分が除去された、細粒分と水とを含むスラッジを受け入れて濾過し、細粒分を含む濾過ケークと濾液とに分離する濾過機と、
前記濾過機で分離された濾過ケークを、キレート剤と水とを含むキレート洗浄液で洗浄し、細粒分に残留している有害金属又はその化合物を除去するキレート洗浄装置と、
前記濾過機で分離された濾液を前記シックナに返送する濾液返送手段とを備えていて、
前記鉄分除去装置は、
中空球状体の中空部に複数の永久磁石が同一磁性の磁極が球状体半径方向外向きとなるように装着されてなる複数の磁性球と、前記シックナから排出されたスラッジとを、中心軸が上下方向に伸びるように配置された支柱の外周部に取り付けられ前記支柱のまわりで螺旋状に下降する樋状又は溝状の螺旋通路の上部に受け入れ、磁性球とスラッジの混合物を、前記螺旋通路内で重力により下方に移動させ、移動時にスラッジ中の鉄系細粒分を磁力で磁性球に吸着させる鉄系細粒分吸着装置と、
前記鉄系細粒分吸着装置の下部から排出された磁性球とスラッジの混合物を受け入れて、磁性球とスラッジとに分離するスクリーン装置と、
前記スクリーン装置から排出された鉄系細粒分を吸着している磁性球を間欠的に回分式で受け入れて、遠心力により磁性球から鉄系細粒分を離脱させる遠心分離機と、
前記遠心分離機から排出された磁性球を前記鉄系細粒分吸着装置に返送する磁性球返送装置とを有することを特徴とする土壌浄化システム。
A soil purification system for purifying soil contaminated with harmful metals or compounds containing gravel, sand and fine particles,
A mixer that mixes the soil and the wash water introduced into the soil purification system,
By crushing gravel and sand in a mixture containing soil and wash water discharged from the mixer, iron or iron oxide unevenly distributed or scattered inside the gravel and sand is exposed on the surface. A wet crusher that produces fine particles of a system and adsorbs or attaches a harmful metal or its compound in the washing water to iron or iron oxide exposed on the surface of the fine particles of an iron,
Trommel, which is discharged from the wet crusher, separates 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 discharged from the liquid cyclone and washing water, a thickener for separating the mixture into supernatant water and sludge containing fine particles and washing water by sedimentation,
From the sludge discharged from the thickener, by adsorbing and removing iron-based fine particles by magnetic force, an iron removal device that reduces the content of harmful metals or compounds thereof in the sludge,
The iron-based fine particles have been removed by the iron removal device, the sludge containing fine particles and water is received and filtered, and a filter that separates the filter cake containing the fine particles and the filtrate,
The filter cake separated by the filter machine is washed with a chelate cleaning solution containing a chelating agent and water, and a chelate cleaning device for removing harmful metals or compounds thereof remaining in fine particles,
A filtrate returning means for returning the filtrate separated by the filter to the thickener,
The iron removal device,
A plurality of permanent magnets are attached to the hollow portion of the hollow spherical body so that magnetic poles of the same magnetic property are outwardly directed in the radial direction of the spherical body, and sludge discharged from the thickener has a central axis. A mixture of magnetic balls and sludge is received in the upper part of a gutter-shaped or groove-shaped spiral passage that is attached to the outer periphery of a pillar arranged so as to extend in the vertical direction and descends spirally around the pillar, and the mixture of magnetic balls and sludge is introduced into the spiral passage. An iron-based fine particle adsorbing device that moves the iron-based fine particle content in the sludge to the magnetic spheres by magnetic force when it is moved downward by gravity inside the
A screen device that receives a mixture of magnetic spheres and sludge discharged from the lower part of the iron-based fine particle adsorption device, and separates the magnetic spheres and sludge into a magnetic sphere and a sludge,
A centrifugal separator for intermittently receiving the magnetic spheres adsorbing the iron-based fine particles discharged from the screen device in a batch system, and separating the iron-based fine particles from the magnetic spheres by a centrifugal force,
A soil purification system comprising: a magnetic sphere returning device for returning the magnetic spheres discharged from the centrifuge to the iron-based fine particle adsorption device.
前記磁性球返送装置は、
前記遠心分離機の下端部より低い位置に配置された駆動ローラと、前記駆動ローラの上方において前記鉄系細粒分吸着装置の上端部より高い位置に配置された従動ローラと、前記駆動ローラと前記従動ローラとに巻き掛けられた強磁性金属からなる無端金属ベルトと、前記無端金属ベルトの外側表面に装着され前記無端金属ベルトの上方への走行時に、前記無端金属ベルトに吸着されている磁性球の下降を係止する磁性球係止部材とを有する直立型ベルトコンベアと、
前記遠心分離機から排出された磁性球を、前記直立型ベルトコンベアの下端部に搬送して前記無端金属ベルトに磁力で吸着させる磁性球搬送手段と、
前記直立型ベルトコンベアの上端部で前記無端金属ベルトから磁性球を離脱させて前記鉄系細粒分吸着装置に供給する磁性球供給手段とを備えていることを特徴とする、請求項1に記載の土壌浄化システム。
The magnetic sphere returning device,
A drive roller disposed at a position lower than the lower end of the centrifuge, a driven roller disposed at a position higher than the upper end of the iron-based fine particle adsorption device above the drive roller, and the drive roller. An endless metal belt made of a ferromagnetic metal wrapped around the driven roller, and a magnetism that is attached to the outer surface of the endless metal belt and is attracted to the endless metal belt when the endless metal belt travels above. An upright belt conveyor having a magnetic ball locking member for locking the descent of the ball,
Magnetic spheres conveying means for conveying the magnetic spheres discharged from the centrifuge to the lower end of the upright belt conveyor and magnetically attracting the endless metal belt,
A magnetic sphere supply means for separating magnetic spheres from the endless metal belt at the upper end of the upright belt conveyor and supplying the magnetic spheres to the iron-based fine particle adsorption device. The soil purification system described.
前記キレート洗浄装置は、
前記濾過機で分離された濾過ケークとキレート洗浄液とを混合し、キレート洗浄液中に細粒分が分散されてなる細粒分スラリーを生成する混合分散装置と、
前記混合分散装置により生成された細粒分スラリーを、攪拌しつつ予め設定された滞留時間を確保するようにプラグフローで流すことにより、細粒分に付着している有害金属又はその化合物を細粒分から離脱させてキレート剤に捕捉させる細粒分洗浄装置と、
前記細粒分洗浄装置から排出された細粒分スラリーを濾過する濾過装置と、
キレート剤よりも錯生成力が高く前記濾過装置から排出された濾液と接触したときに該濾液中の有害金属又はその化合物を吸着する固相吸着材を有し、濾液中のキレート剤から有害金属又はその化合物を除去して該濾液をキレート洗浄液として再生する洗浄液再生装置と、
前記洗浄液再生装置から排出されたキレート洗浄液を前記混合分散装置に還流させる洗浄液還流機構とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の土壌浄化システム。
The chelate cleaning device,
A mixing and dispersing device that mixes the filter cake separated by the filter and the chelate cleaning liquid, and produces a fine particle slurry in which fine particles are dispersed in the chelate cleaning liquid,
By flowing the fine particle slurry produced by the mixing and dispersing device with a plug flow so as to secure a preset residence time while stirring, the harmful metal or its compound adhering to the fine particles is finely divided. A fine particle cleaning device that separates from the particles and captures them in the chelating agent,
A filtering device for filtering the fine particle slurry discharged from the fine particle cleaning device,
It has a solid-phase adsorbent that has a complexing power higher than that of the chelating agent and that adsorbs a harmful metal or its compound in the filtrate when it comes into contact with the filtrate discharged from the filtration device. Or a cleaning liquid regenerator for removing the compound and regenerating the filtrate as a chelate cleaning liquid,
3. The soil purification system according to claim 1, further comprising a cleaning liquid recirculation mechanism that recirculates the chelate cleaning liquid discharged from the cleaning liquid regenerator to the mixing and dispersing device.
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