JP2022079109A - 汚染土壌浄化システム及び汚染土壌浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水溶性の汚染物質を含む汚染土壌を浄化し、容易に吸着材を回収できる汚染土壌浄化システム及び汚染土壌浄化方法。【解決手段】水に溶解する汚染物質を含む汚染土壌Ｓ０と水Ｗ１から、任意の粒子径の画分を分離する第一の分級装置２０と、前記任意の粒子径の画分が分離された汚染土壌Ｓ０と水Ｗ１に、前記画分と同等の粒子径の吸着材Ａ１を混合して混合物Ｓ７とする吸着材混合装置３０と、混合物Ｓ７から吸着材Ａ１を分離する第二の分級装置４０と、を有する、汚染土壌浄化システム１。【選択図】図１

Description

本発明は、汚染土壌浄化システム及び汚染土壌浄化方法に関する。

重金属（例えば、ヒ素、セレン、鉛、カドミウム等）、ダイオキシン等の有害物質や油、放射性セシウムで汚染された汚染土壌に対して、数倍量の水と混合、攪拌し、洗浄、分級する汚染土壌浄化方法が知られている。
土壌は礫、砂、シルト、粘土等の粒径の異なる土粒子から構成されており、汚染原因となる有害物質はシルト、粘土のような微細粒子分に偏在しやすい。洗浄処理は、この特性を利用して汚染土壌を粗粒子分、細粒子分、微細粒子分に分級するものである。分級後の土壌のうち、粗粒分と細粒分は清浄土として再利用が可能であり、微細粒分のみ系外の汚染土壌処理施設で処理することになる。

一方で、重金属によっては分級技術による汚染土壌浄化方法に不向きな「水溶性」を有する物質もある。これらの物質に対しては不溶化材を土壌に混合することによって化学的に水に溶け難い状態に変化させる技術が普及している。
しかし、不溶化された重金属は土壌中に留まったままであり、将来的な環境変化により再び水に溶け出すおそれがある。

近年では吸着技術による汚染土壌浄化方法も開発されている。例えば、特許文献１には、鉄粉等の磁性体はヒ素等の重金属を吸着するという知見に基づき、磁性体に重金属を吸着させた後、磁力選別によって汚染土壌から磁性体を回収する方法が提案されている。
特許文献２には、水銀で汚染された汚染土壌を含む泥水と鉄粉とを混合して、水銀を鉄粉に吸着させた後、鉄粉を磁力によって分離する、汚染土壌浄化方法が提案されている。

特開２０１９－２０２８５号公報 特開２０１８－１４３９１７号公報

しかしながら、特許文献１や２の技術では、汚染土壌に予め混合する磁性体の量が多いほど磁力による回収装置の規模が大きくなる。加えて、汚染土壌全体の処理能力確保のために磁力選別速度を上げると、回収精度が落ちる。また、磁性体を回収する際に粘性土が付着して回収されるために分離効率が悪い。このため、特許文献１や２の技術の普及は、限定的なものとなっている。

現在、有機フッ素化合物（ＰＦＡＳ）による環境汚染問題が顕在化しており、コーティング剤や泡消火薬剤等で大量かつ広範囲に使用されていることから国内外での規制が始まっている。この化合物は難分解性かつ水溶性であることが特徴であり、国内では現時点において掘削除去や焼却処理以外の土壌浄化方法は実用化されていない。
しかし、ＰＦＡＳは、活性炭や水酸化アルミニウムを主成分とする吸着材に選択的に吸着されるという知見があることから、吸着材を土壌中から回収する方法が見出せれば、ＰＦＡＳについても吸着材を用いた有効な土壌浄化方法の適用が期待できる。なお、選択的に吸着材を回収する方法として、凝集沈殿や遠心分離が想定される。
しかしながら、汚染土壌は様々な粒径の土粒子で構成されていることから、汚染土壌中に吸着材を混入した後に、選択的に吸着材を回収することは困難を極める。

そこで、本発明は、水溶性の汚染物質を含む汚染土壌を浄化し、容易に吸着材を回収できる汚染土壌浄化システム及び汚染土壌浄化方法を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の態様を有する。
［１］水に溶解する汚染物質を含む汚染土壌と水から、任意の粒子径の画分を分離する第一の分級装置と、前記任意の粒子径の画分が分離された汚染土壌と前記水に、前記画分と同等の粒子径の吸着材を混合して混合物とする吸着材混合装置と、前記混合物から前記吸着材を分離する第二の分級装置と、を有する、汚染土壌浄化システム。
［２］前記第二の分級装置で除去された前記吸着材を、前記吸着材混合装置に供給する供給装置をさらに有する、［１］に記載の汚染土壌浄化システム。

［３］水に溶解する汚染物質を含む汚染土壌と水から、任意の粒子径の画分を分離する第一の分級工程と、前記任意の粒子径の画分が分離された汚染土壌と前記水に、前記画分と同等の粒子径の吸着材を混合して混合物とする吸着材混合工程と、前記混合物から前記吸着材を分離する第二の分級工程と、を有する、汚染土壌浄化方法。
［４］前記第二の分級工程で除去された前記吸着材を、前記任意の粒子径の画分が分離された汚染土壌と前記水とに供給する供給工程をさらに有する、［３］に記載の汚染土壌浄化方法。
［５］前記汚染物質が、ヒ素、セレン、鉛及びカドミウムを含む化合物及び有機フッ素化合物からなる群から選ばれる１種以上である、［３］又は［４］に記載の汚染土壌浄化方法。
［６］前記吸着材が、活性炭、鉄及び水酸化アルミニウムから選ばれる１種以上を含有する、［３］～［５］のいずれかに記載の汚染土壌浄化方法。

本発明の汚染土壌浄化システム及び汚染土壌浄化方法によれば、水溶性の汚染物質を含む汚染土壌を浄化し、容易に吸着材を回収できる。

本発明の第一実施形態に係る汚染土壌浄化システムを示す概略図である。 本発明の第二実施形態に係る汚染土壌浄化システムを示す概略図である。

本発明の汚染土壌浄化システムは、第一の分級装置と、吸着材混合装置と、第二の分級装置と、を有する。
以下に、本発明の第一実施形態に係る汚染土壌浄化システムについて、図１に基づき詳細に説明する。

［第一実施形態］
≪汚染土壌浄化システム≫
図１に示すように、本実施形態の汚染土壌浄化システム１は、第一の予備分級装置１２と、第二の予備分級装置１４と、第一の分級装置２０と、吸着材混合装置３０と、第二の分級装置４０と、水処理装置５０とをこの順で有する。汚染土壌浄化システム１は、供給装置６０と、回収装置７０とをさらに有する。回収装置７０は、第二の分級装置４０と接続されている。吸着材混合装置３０と、回収装置７０とは、供給装置６０で接続されている。
図中の矢印は、土壌や水等の流体の移動方向を表す。

＜第一の予備分級装置＞
第一の予備分級装置１２は、水Ｗ１を加えた汚染土壌Ｓ０から、礫、粗砂等の粗粒子分Ｓ１を分離する装置である。第一の予備分級装置１２としては、例えば、振動ふるい機、超音波ふるい機等の湿式ふるい機が挙げられる。湿式ふるい機は、内部に網面を備え、網面の目開きにより、網面上に残す粗粒子分の粒度（粒子径）範囲を決めることができる。
なお、本明細書における粒度（粒子径）は、粒子が通過できる最小の標準ふるいの方形網目の１辺の長さである。
湿式ふるい機を用いれば、網面上を流下する土壌に対して、洗浄水を散布しながら振動を与えることにより、土壌を粒度により分画すると共に、洗浄を行うことができる。

＜第二の予備分級装置＞
第二の予備分級装置１４は、汚染土壌Ｓ０から粗粒子分Ｓ１が除去された第一のスラリーＳ２から、砂分Ｓ３を分離する装置である。第二の予備分級装置１４としては、第一の予備分級装置１２と同様の湿式ふるい機や、ハイメッシュセパレータや湿式サイクロン等が挙げられる。
ハイメッシュセパレータは、対象物の比重差と表面積差によって生じる沈降速度差によって分離を行う沈降分離式の分離機である。同じ比重でも、比表面積が小さく粒度の大きい粒子は沈み、比表面積が大きく粒度の小さい粒子は沈みにくい性質を利用して分級機として使用できる。
湿式サイクロンは、渦状の流れを起こし、遠心力により分級する分級機である。

＜第一の分級装置＞
第一の分級装置２０は、第一のスラリーＳ２から砂分Ｓ３が除去された第二のスラリーＳ４から、細粒子分Ｓ５を分離する装置である。第一の分級装置２０としては、第二の予備分級装置１４と同様の湿式ふるい機や、ハイメッシュセパレータや湿式サイクロン等が挙げられる。

＜吸着材混合装置＞
吸着材混合装置３０は、第二のスラリーＳ４から細粒子分Ｓ５が分離された第三のスラリーＳ６に、細粒子分Ｓ５と同等の粒子径を有する吸着材Ａ１を混合して混合物Ｓ７とする装置である。吸着材混合装置３０としては、例えば、水槽と攪拌機とを備える混合槽等が挙げられる。

＜第二の分級装置＞
第二の分級装置４０は、第三のスラリーＳ６と吸着材Ａ１との混合物Ｓ７から、吸着材Ａ１を分離する装置である。第二の分級装置４０としては、例えば、第一の分級装置２０と同様の湿式ふるい機や、ハイメッシュセパレータや湿式サイクロン等が挙げられる。

＜水処理装置＞
水処理装置５０は、混合物Ｓ７から吸着材Ａ１が分離された第四のスラリーＳ８から、微細粒子分Ｓ９を分離する装置である。水処理装置５０としては、例えば、凝集沈殿装置や傾斜板沈殿装置（シックナー）等が挙げられる。
凝集沈殿装置は、懸濁水中に浮遊する微細粒子分を凝集沈殿させ、水から分離する装置である。
シックナーは、沈殿槽内に傾斜板を配置して、微細粒子分の沈降速度を速めて、水から分離する装置である。

＜回収装置＞
回収装置７０は、第二の分級装置４０で分離された吸着材Ａ１を吸着済材Ａ２として回収する装置である。吸着済材Ａ２は、吸着材Ａ１が水中の汚染物質を吸着したものである。回収装置７０としては、吸着済材Ａ２を貯留できる貯留槽等が挙げられる。

＜供給装置＞
供給装置６０は、吸着済材Ａ２の全部又は一部を吸着材混合装置３０に供給する装置である。供給装置６０としては、例えば、押出ポンプを備える配管等が挙げられる。

≪汚染土壌浄化方法≫
本発明の汚染土壌浄化方法は、第一の分級工程と、吸着材混合工程と、第二の分級工程とを有する。
以下、図１に基づき、本実施形態の汚染土壌浄化システム１を用いた汚染土壌浄化方法について説明する。

汚染土壌浄化システム１で処理の対象となる汚染土壌Ｓ０は、水に溶解する汚染物質を含む。
水に溶解する汚染物質としては、例えば、ヒ素、セレン、鉛、カドミウム等の重金属を含む化合物、有機フッ素化合物（ＰＦＡＳ）等が挙げられる。

ヒ素を含む化合物としては、例えば、ヒ素、ヒ酸、亜ヒ酸及びこれらの塩等が挙げられる。塩としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、金属、ハロゲン等が挙げられる。
セレンを含む化合物としては、例えば、セレン、セレン酸、亜セレン酸、及びこれらの塩、セレンの酸化物、セレンの硫化物、セレンのハロゲン化物等が挙げられる。塩としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、金属、ハロゲン等が挙げられる。
鉛を含む化合物としては、例えば、鉛、酸化鉛、塩化鉛、硫化鉛、硝酸鉛、硫酸鉛、酢酸鉛等が挙げられる。鉛を含む化合物は、ヒ酸鉛、亜ヒ酸鉛、セレン酸鉛、亜セレン酸鉛等であってもよい。
カドミウムを含む化合物としては、例えば、カドミウム、酸化カドミウム、塩化カドミウム、硫化カドミウム、硝酸カドミウム、硫酸カドミウム、酢酸カドミウム等が挙げられる。カドミウムを含む化合物は、ヒ化カドミウム、セレン酸カドミウム、亜セレン酸カドミウム等であってもよい。

有機フッ素化合物としては、例えば、ペルフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ、溶解度６８０ｍｇ／Ｌ）、ぺルフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ、溶解度９．５×１０^３ｍｇ／Ｌ）及びこれらの塩等が挙げられる。塩としては、例えば、アルカリ金属、アンモニウムイオン、アミン類（モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン等）等が挙げられる。
ここで、溶解度は、２５℃の水１Ｌに溶解する質量である。

汚染土壌浄化システム１では、まず、汚染土壌Ｓ０の重量、粒度、汚染物質の濃度等に応じて算出された適量の水Ｗ１を汚染土壌Ｓ０に添加する。水Ｗ１の添加量は、汚染土壌Ｓ０の重量に対して、例えば、３倍～１０倍の重量とされる。水Ｗ１の添加量が多いほど、洗浄効果を高めやすい。水Ｗ１の添加量が少ないほど、汚染土壌浄化システム１をコンパクトにしやすい。

＜第一の予備分級工程＞
第一の予備分級工程は、第一の予備分級装置１２を用いて、水Ｗ１を加えた汚染土壌Ｓ０から、礫、粗砂等の粗粒子分Ｓ１を分離する工程である。粗粒子分Ｓ１として分離する礫の粒度は特に限定されないが、その後のスラリーの重量を低減する観点から、例えば、粒度が２ｍｍを超える礫を粗粒子分Ｓ１として分離することが好ましい。
本実施形態において、汚染物質は、微細粒子分や水中に偏在しやすいため、粗粒子分Ｓ１は、清浄土として再利用可能である。

粒度が２ｍｍを超える礫、粗砂を粗粒子分Ｓ１として分離した場合、粗粒子分Ｓ１が分離された第一のスラリーＳ２には、粒度が２ｍｍ以下の砂分Ｓ３と、粒度が砂分Ｓ３よりも小さい細粒子分Ｓ５と、粒度が細粒子分Ｓ５よりも小さい微細粒子分Ｓ９とが含まれる。

第一の予備分級工程によれば、水Ｗ１を加えた汚染土壌Ｓ０から、粗粒子分Ｓ１が除去された第一のスラリーＳ２が得られる。第一のスラリーＳ２は、第二の予備分級装置１４へと供給される。

＜第二の予備分級工程＞
第二の予備分級工程は、第二の予備分級装置１４を用いて、第一のスラリーＳ２から、粒度が２ｍｍ以下の砂分Ｓ３を分離する工程である。砂分Ｓ３として分離する砂の粒度は特に限定されないが、例えば、粒度が５００μｍ超２ｍｍ以下の砂を砂分Ｓ３として分離することが好ましい。
本実施形態において、汚染物質は、微細粒子分や水中に偏在しやすいため、砂分Ｓ３は、清浄土として再利用可能である。

第二の予備分級工程によれば、第一のスラリーＳ２から、砂分Ｓ３が除去された第二のスラリーＳ４が得られる。第二のスラリーＳ４は、第一の分級装置２０へと供給される。

＜第一の分級工程＞
第一の分級工程は、第一の分級装置２０を用いて、第二のスラリーＳ４から、任意の粒子径の細粒子分Ｓ５を分離する工程である。細粒子分Ｓ５として分離する粒子の粒度は特に限定されないが、例えば、粒度が７５μｍ超５００μｍ以下の粒子を細粒子分Ｓ５として分離することが好ましい。細粒子分Ｓ５は、任意の粒子径の画分として除去される。すなわち、第一の分級工程は、水に溶解する汚染物質を含む汚染土壌と水から、任意の粒子径の画分を分離する工程である。
なお、細粒子分Ｓ５の粒度が７５μｍ未満の場合、粒子の沈降速度の差を利用して、分級することができる。
本実施形態において、汚染物質は、微細粒子分や水中に偏在しやすいため、細粒子分Ｓ５は、清浄土として再利用可能である。

第一の分級工程によれば、第二のスラリーＳ４から、細粒子分Ｓ５が除去された第三のスラリーＳ６が得られる。第三のスラリーＳ６は、吸着材混合装置３０へと供給される。

＜吸着材混合工程＞
吸着材混合工程は、吸着材混合装置３０を用いて、任意の粒子径の画分が分離された第三のスラリーＳ６に、細粒子分Ｓ５と同等の粒子径の吸着材Ａ１を混合して、混合物Ｓ７とする工程である。
吸着材Ａ１を混合することで、第三のスラリーＳ６中の水分に溶解した汚染物質を吸着材Ａ１に吸着できる。

吸着材Ａ１としては、例えば、活性炭、鉄、水酸化アルミニウム等が挙げられる。活性炭としては、例えば、竹炭、ヤシ殻炭、粉末活性炭、粒状活性炭等が挙げられる。鉄としては、例えば、金属鉄を主体とする鉄粉、酸化鉄、水酸化鉄、アカガネイト等の酸化鉄鉱物等が挙げられる。吸着材Ａ１としては、水に溶解する汚染物質を吸着する吸着能に優れ、粒度調整をしやすいことから、粒状活性炭、鉄粉、水酸化アルミニウムが好ましい。
これらの吸着材Ａ１は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

吸着材Ａ１の粒度は、細粒子分Ｓ５の粒度と同等であればよく、特に限定されない。吸着材Ａ１の粒度としては、例えば、７５μｍ超５００μｍ以下が好ましい。吸着材Ａ１の粒度を上記数値範囲内とすることで、後述する第二の分級工程で、混合物Ｓ７から、吸着材Ａ１を容易にかつ選択的に分離できる。加えて、吸着材Ａ１の粒度を上記数値範囲内とすることで、混合物Ｓ７に含まれる、上記数値範囲以外の粒子径を有する粒子との混入を防止できる。
吸着材Ａ１の粒度は、例えば、ふるいの方形網目の１辺の長さが７５μｍと、５００μｍとの２種類の目開きのふるいを有する２段湿式ふるい等を用いて予め調整できる。吸着材Ａ１の粒度は、吸着材Ａ１の種類、予め調整する際に用いるふるいの数、目開き等により調整できる。

吸着材Ａ１の粒度分布において、例えば、１０６～５００μｍの粒子径を有する粒子の存在割合は、９０％以上が好ましく、９５％以上がより好ましく、１００％であってもよい。１０６～５００μｍの粒子径を有する粒子の存在割合が上記下限値以上であると、後述する第二の分級工程で、混合物Ｓ７から、吸着材Ａ１をより効率よく分離できる。
１０６～５００μｍの粒子径を有する粒子の存在割合は、例えば、粒子径７５μｍ超１０６μｍ未満の粒子の含有量によって調整できる。
吸着材Ａ１の粒度分布は、吸着材Ａ１の種類、予め調整する際に用いるふるいの数、目開き等により調整できる。

吸着材Ａ１の比重は、細粒子分Ｓ５の比重と同等であることが好ましい。吸着材Ａ１の比重が、細粒子分Ｓ５の比重と同等であると、後述する第二の分級工程において、吸着材Ａ１の粒度が７５μｍ未満の場合であっても、粒子の沈降速度の差を利用して、吸着材Ａ１を分級できる。
吸着材Ａ１の比重（真比重）は、特に限定されないが、例えば、１．８～２．７ｇ／ｃｍ^３が好ましく、２．０～２．５ｇ／ｃｍ^３がより好ましく、２．２～２．４ｇ／ｃｍ^３がさらに好ましい。吸着材Ａ１の比重が上記下限値以上であると、後述する第二の分級工程に要する時間を短縮できる。吸着材Ａ１の比重が上記上限値以下であると、第二の分級工程において、吸着材Ａ１をより容易に分離できる。
吸着材Ａ１の比重は、例えば、水を満たしたピクノメーター（定容積のガラス容器）に吸着材Ａ１を入れ、ピクノメーターに入れた吸着材Ａ１の質量と増加した水の体積とから求めることができる。

吸着材混合工程における温度は、特に限定されず、例えば、常温（１℃～４０℃）で吸着材Ａ１を混合すればよい。
吸着材混合工程におけるｐＨは、特に限定されないが、例えば、２～１０が好ましく、３～９がより好ましく、４～７がさらに好ましい。吸着材混合工程におけるｐＨが上記数値範囲内であると、吸着材Ａ１による汚染物質の吸着力をより高められる。
ｐＨは、測定対象の温度を２５℃とし、ｐＨメーターを用いて測定できる。

吸着材混合工程における第三のスラリーＳ６と、吸着材Ａ１との混合時間は、特に限定されないが、例えば、１０～６０分間が好ましく、２０～４０分間がより好ましい。混合時間が上記下限値以上であると、水中に溶解した汚染物質を、吸着材Ａ１に充分吸着させることができる。混合時間が上記上限値以下であると、汚染土壌を浄化する効率をより高められる。

吸着材混合工程によれば、第三のスラリーＳ６と吸着材Ａ１との混合物Ｓ７が得られる。加えて、吸着材混合工程によれば、第三のスラリーＳ６中の水分に溶解した汚染物質を吸着材Ａ１に吸着できる。混合物Ｓ７は、第二の分級装置４０へと供給される。

＜第二の分級工程＞
第二の分級工程は、第二の分級装置４０を用いて、混合物Ｓ７から、吸着材Ａ１を分離する工程である。吸着材Ａ１は、混合物Ｓ７中の水分に溶解した汚染物質を吸着して、吸着済材Ａ２として回収される。汚染物質を吸着した吸着材Ａ１を分離することで、第四のスラリーＳ８の汚染物質の濃度を大幅に低減できる。
第四のスラリーＳ８中の汚染物質の濃度は、例えば、有機フッ素化合物の場合、液体クロマトグラフ質量分析法（ＬＣ／ＭＳ／ＭＳ）等により測定できる。重金属を含む化合物の場合、例えば、誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ－ＡＥＳ）等により測定できる。

第二の分級工程では、吸着材Ａ１の粒度が、細粒子分Ｓ５の粒度と同等であるため、第一の分級工程で用いた第一の分級装置２０を流用できる。第一の分級装置２０を流用することにより、汚染土壌浄化システム１をよりコンパクトにできる。

第二の分級工程によれば、混合物Ｓ７から吸着材Ａ１が分離された第四のスラリーＳ８が得られる。第四のスラリーＳ８は、水処理装置５０へと供給される。

＜回収工程＞
回収工程は、第二の分級工程で分離された吸着材Ａ１を吸着済材Ａ２として回収する工程である。本実施形態の汚染土壌浄化方法は、回収工程を有することで、吸着材Ａ１をより容易に回収できる。

＜水処理工程＞
水処理工程は、水処理装置５０を用いて、混合物Ｓ７から吸着済材Ａ２が分離された第四のスラリーＳ８から、微細粒子分Ｓ９を分離する工程である。微細粒子分Ｓ９として分離される粒子の粒度は特に限定されないが、例えば、７５μｍ以下が好ましい。
微細粒子分Ｓ９が除去された第四のスラリーＳ８は、処理済水Ｗ２となる。処理済水Ｗ２は、吸着材混合工程で水分に溶解した汚染物質が吸着材Ａ１に吸着され、除去されている。このため、処理済水Ｗ２は、清澄な水として、再利用可能である。
なお、処理済水Ｗ２中の汚染物質の濃度は、例えば、液体クロマトグラフ質量分析法（ＬＣ／ＭＳ／ＭＳ）、ＩＣＰ－ＡＥＳ等により測定できる。

除去した微細粒子分Ｓ９は、水に溶解しなかった汚染物質の付着量が多いと考えられる。このため、加圧式濾過装置等で処理して濃縮残渣とする。濃縮残渣は、熱処理や化学処理を行う熱処理施設等にて処分される。
微細粒子分Ｓ９を濃縮残渣とする際に発生する水は、第一の予備分級工程や、吸着材混合工程に供給されて、再利用されることが好ましい。

水処理工程によれば、第四のスラリーＳ８から微細粒子分Ｓ９が分離され、処理済水Ｗ２が得られる。処理済水Ｗ２は、第一の予備分級装置１２や吸着材混合装置３０へと供給され、循環利用される。

＜供給工程＞
供給工程は、供給装置６０を用いて、吸着済材Ａ２の全部又は一部を吸着材混合工程に供給する工程である。本実施形態の汚染土壌浄化方法は、供給工程を有することで、吸着済材Ａ２を再利用することが可能である。吸着済材Ａ２を再利用することで、吸着材Ａ１の使用量を低減でき、環境負荷を低減できる。加えて、コスト面で有利である。
吸着済材Ａ２の吸着能は、吸着前後の水中における汚染物質の濃度差を測定することにより判断できる。濃度差が大きければ（例えば、汚染物質がＰＦＯＳの場合、１０００ｎｇ／Ｌ以上）、吸着済材Ａ２の吸着能は充分であると判断できる。濃度差が小さければ（例えば、汚染物質がＰＦＯＳの場合、１００ｎｇ／Ｌ以下）、吸着済材Ａ２の吸着能は失われていると判断できる。
吸着能が失われた吸着済材Ａ２は、吸着済材Ａ３として、上述した濃縮残渣と同様に、熱処理や化学処理を行う熱処理施設等にて処分されることが好ましい。

本実施形態の汚染土壌浄化方法によれば、第一の分級工程により、任意の粒子径の細粒子分Ｓ５を分離できる。
本実施形態の汚染土壌浄化方法によれば、吸着材混合工程により、水中に溶解した汚染物質を吸着材Ａ１に吸着できる。
本実施形態の汚染土壌浄化方法によれば、第二の分級工程により、細粒子分Ｓ５と同等の粒子径を有する吸着材Ａ１を容易に分離できる。このため、吸着材Ａ１を容易に回収できる。

本実施形態の汚染土壌浄化方法によれば、土壌中の有害物質を吸着材によって回収できる。このため、本来であれば土壌洗浄で有害物質が濃縮されるために系外で処理していた微細粒子分を縮減、又は再利用可能なまでに低濃度化できる可能性がある。
本実施形態の汚染土壌浄化方法によれば、ＰＦＡＳのような分級技術による土壌浄化方法に不向きな「水溶性」を有する有害物質であっても、吸着材と併用することで浄化が可能となる。
本実施形態の汚染土壌浄化方法によれば、回収された吸着材は、吸着材そのもの以外の粒径の不純物を含まないため、破過するまで（吸着材が吸着能を失うまで）容易に循環して再利用できる。

［第二実施形態］
≪汚染土壌浄化システム≫
図２に、本発明の第二実施形態に係る汚染土壌浄化システムの概略図を示す。第一実施形態と同じ構成には、同じ符号を付して、その説明を省略する。

図２に示すように、本実施形態の汚染土壌浄化システム２は、予備混合装置１５と、第一の分級装置２２と、吸着材混合装置３２と、第一の予備分級装置１６と、第二の予備分級装置１８と、第二の分級装置４２と、水処理装置５２とをこの順で有する。汚染土壌浄化システム２は、供給装置６２と、回収装置７２とをさらに有する。回収装置７２は、第二の分級装置４２と接続されている。吸着材混合装置３２と、回収装置７２とは、供給装置６２で接続されている。
図中の矢印は、土壌や水等の流体の移動方向を表す。

＜予備混合装置＞
予備混合装置１５は、汚染土壌Ｓ０と水Ｗ１とを混合して、第五のスラリーＳ１０とする装置である。予備混合装置１５としては、例えば、吸着材混合装置３０と同様の、水槽と攪拌機とを備える混合槽等が挙げられる。

＜第一の分級装置＞
第一の分級装置２２は、第五のスラリーＳ１０から、任意の粒子径の細粒子分Ｓ１１を分離する装置である。第一の分級装置２２としては、二段式の湿式ふるい機や、複数の湿式サイクロンが連結された連結サイクロン等が挙げられる。

＜吸着材混合装置＞
吸着材混合装置３２は、第五のスラリーＳ１０から細粒子分Ｓ１１が分離された第六のスラリーＳ１２に、細粒子分Ｓ１１と同等の粒子径を有する吸着材Ａ１を混合して混合物Ｓ１３とする装置である。吸着材混合装置３２としては、例えば、吸着材混合装置３０と同様の、水槽と攪拌機とを備える混合槽等が挙げられる。

＜第一の予備分級装置＞
第一の予備分級装置１６は、混合物Ｓ１３から粗粒子分Ｓ１４を分離する装置である。第一の予備分級装置１６としては、例えば、第一の予備分級装置１２と同様の湿式ふるい機等が挙げられる。

＜第二の予備分級装置＞
第二の予備分級装置１８は、混合物Ｓ１３から粗粒子分Ｓ１４が除去された第七のスラリーＳ１５から、砂分Ｓ１６を分離する装置である。第二の予備分級装置１８としては、例えば、第二の予備分級装置１４と同様の湿式ふるい機、ハイメッシュセパレータ、湿式サイクロン等が挙げられる。

＜第二の分級装置＞
第二の分級装置４２は、第七のスラリーＳ１５から砂分Ｓ１６が除去された第八のスラリーＳ１７から、吸着材Ａ１を分離する装置である。第二の分級装置４２としては、例えば、第二の分級装置４０と同様の湿式ふるい機、ハイメッシュセパレータ、湿式サイクロン等が挙げられる。

＜水処理装置＞
水処理装置５２は、第八のスラリーＳ１７から吸着材Ａ１が分離された第九のスラリーＳ１８から、微細粒子分Ｓ１９を分離する装置である。水処理装置５２としては、例えば、水処理装置５０と同様の、凝集沈殿装置、シックナー等が挙げられる。

＜回収装置＞
回収装置７２は、第二の分級装置４２で分離された吸着材Ａ１を吸着済材Ａ２として回収する装置である。回収装置７２としては、例えば、回収装置７０と同様の貯留槽等が挙げられる。

＜供給装置＞
供給装置６２は、吸着済材Ａ２の全部又は一部を吸着材混合装置３２に供給する装置である。供給装置６２としては、例えば、供給装置６０と同様の、押出ポンプを備える配管等が挙げられる。

≪汚染土壌浄化方法≫
本実施形態の汚染土壌浄化方法は、第一の分級工程と、吸着材混合工程と、第二の分級工程とを有する。本実施形態の汚染土壌浄化方法は、様々な粒子径を有する土壌から、任意の粒子径の細粒子分のみを除去し、吸着材を混合してから、粗粒子分、砂分、微細粒子分を除去する点で、第一実施形態と異なる。
以下、図２に基づき、本実施形態の汚染土壌浄化システム２を用いた汚染土壌浄化方法について説明する。

＜予備混合工程＞
予備混合工程は、予備混合装置１５内で、汚染土壌Ｓ０に水Ｗ１を添加して混合し、第五のスラリーＳ１０とする工程である。予備混合工程では、汚染土壌Ｓ０の重量、粒度、汚染物質の濃度等に応じて算出された適量の水Ｗ１を汚染土壌Ｓ０に添加する。水Ｗ１の添加量は、第一実施形態の水Ｗ１の添加量と同様である。
予備混合工程では、処理済水Ｗ２を循環利用してもよい。

予備混合工程によれば、第五のスラリーＳ１０が得られる。第五のスラリーＳ１０は、第一の分級装置２２へと供給される。

＜第一の分級工程＞
第一の分級工程は、第一の分級装置２２を用いて、第五のスラリーＳ１０から、任意の粒子径の細粒子分Ｓ１１を分離する工程である。細粒子分Ｓ１１は、細粒子分Ｓ５と同様である。すなわち、第一の分級工程は、水に溶解する汚染物質を含む汚染土壌と水から、任意の粒子径の画分を分離する工程である。
第一の分級工程によれば、第六のスラリーＳ１２が得られる。第六のスラリーＳ１２は、吸着材混合装置３２へと供給される。

＜吸着材混合工程＞
吸着材混合工程は、吸着材混合装置３２を用いて、任意の粒子径の画分が分離された第六のスラリーＳ１２に、細粒子分Ｓ１１と同等の粒子径の吸着材Ａ１を混合して、混合物Ｓ１３とする工程である。
吸着材Ａ１を混合することで、第六のスラリーＳ１２中の水分に溶解した汚染物質を吸着材Ａ１に吸着できる。

吸着材混合工程における、温度、ｐＨ、混合時間は、第一実施形態と同様である。
吸着材混合工程によれば、第六のスラリーＳ１２と吸着材Ａ１との混合物Ｓ１３が得られる。加えて、吸着材混合工程によれば、第六のスラリーＳ１２中の水分に溶解した汚染物質を吸着材Ａ１に吸着できる。混合物Ｓ１３は、第一の予備分級装置１６へと供給される。

＜第一の予備分級工程＞
第一の予備分級工程は、第一の予備分級装置１６を用いて、混合物Ｓ１３から、粗粒子分Ｓ１４を分離する工程である。粗粒子分Ｓ１４は、粗粒子分Ｓ１と同様である。
第一の予備分級工程によれば、混合物Ｓ１３から粗粒子分Ｓ１４が分離された第七のスラリーＳ１５が得られる。第七のスラリーＳ１５は、第二の予備分級装置１８へと供給される。

＜第二の予備分級工程＞
第二の予備分級工程は、第二の予備分級装置１８を用いて、第七のスラリーＳ１５から砂分Ｓ１６を分離する工程である。砂分Ｓ１６は、砂分Ｓ３と同様である。
第二の予備分級工程によれば、第七のスラリーＳ１５から砂分Ｓ１６が分離された第八のスラリーＳ１７が得られる。第八のスラリーＳ１７は、第二の分級装置４２へと供給される。

＜第二の分級工程＞
第二の分級工程は、第二の分級装置４２を用いて、第八のスラリーＳ１７から吸着材Ａ１を分離する工程である。吸着材Ａ１は、第八のスラリーＳ１７中の水分に溶解した汚染物質を吸着して、吸着済材Ａ２として回収される。汚染物質を吸着した吸着材Ａ１を分離することで、第九のスラリーＳ１８の汚染物質の濃度を大幅に低減できる。
第九のスラリーＳ１８中の汚染物質の濃度は、例えば、液体クロマトグラフ質量分析法（ＬＣ／ＭＳ／ＭＳ）、ＩＣＰ－ＡＥＳ等により測定できる。
第二の分級工程によれば、第八のスラリーＳ１７から吸着材Ａ１が分離された第九のスラリーＳ１８が得られる。第九のスラリーＳ１８は、水処理装置５２へと供給される。

＜水処理工程＞
水処理工程は、水処理装置５２を用いて、第九のスラリーＳ１８から微細粒子分Ｓ１９を分離する工程である。微細粒子分Ｓ１９は、微細粒子分Ｓ９と同様である。微細粒子分Ｓ１９が除去された第九のスラリーＳ１８は、処理済水Ｗ２となる。
水処理工程によれば、第九のスラリーＳ１８から微細粒子分Ｓ１９が分離され、処理済水Ｗ２が得られる。処理済水Ｗ２は、予備混合装置１５や吸着材混合装置３２へと供給され、循環利用される。

＜回収工程＞
回収工程は、第二の分級工程で分離された吸着材Ａ１を吸着済材Ａ２として回収する工程である。本実施形態の汚染土壌浄化方法は、回収工程を有することで、吸着材Ａ１をより容易に回収できる。
本実施形態の回収工程は、第二の分級装置４２で分離された吸着材Ａ１を回収装置７２で回収すること以外は、第一実施形態と同様である。

＜供給工程＞
供給工程は、供給装置６２を用いて、吸着済材Ａ２の全部又は一部を吸着材混合工程に供給する工程である。
本実施形態の供給工程は、供給装置６２を用いて、吸着済材Ａ２の全部又は一部を吸着材混合装置３２へと供給すること以外は、第一実施形態と同様である。

本実施形態の汚染土壌浄化方法によれば、様々な粒子径を有する土壌から、任意の粒子径の細粒子分のみを除去し、細粒子分と同等の粒子径を有する吸着材を添加する。このため、吸着材と様々な粒子径を有する土壌とを、混入を防止しつつ容易に分級できる。
本実施形態の汚染土壌浄化方法によれば、様々な粒子径を有する土壌と吸着材とを混合することができ、より多くの汚染物質を吸着材に吸着させることが可能である。
本実施形態の汚染土壌浄化方法によれば、汚染土壌と吸着材とをより長時間接触させることができる。このため、より多くの汚染物質を吸着材に吸着させることが可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変更が可能である。
例えば、第一の予備分級装置と第二の予備分級装置とを一つの装置としてもよい。第一の予備分級装置と第二の予備分級装置とを一つの装置とすることで、汚染土壌浄化システムをよりコンパクトにできる。
例えば、第一の分級装置と第二の分級装置とを一つの装置としてもよい。第一の分級装置と第二の分級装置とを一つの装置とすることで、汚染土壌浄化システムをよりコンパクトにできる。
汚染土壌に添加する水の量を増やすことで、吸着材の粒子径を大きくしても吸着効果は低下しないと考えられる。このため、吸着材の粒子径を２～４ｍｍ程度まで大きくすることができる。吸着材の粒子径を大きくすることで、分級精度や分離・回収効率を向上できる。

１，２…汚染土壌浄化システム、１２，１６…第一の予備分級装置、１４，１８…第二の予備分級装置、１５…予備混合装置、２０，２２…第一の分級装置、３０，３２…吸着材混合装置、４０，４２…第二の分級装置、５０，５２…水処理装置、６０，６２…供給装置、７０，７２…回収装置、Ｓ０…汚染土壌、Ｓ１，Ｓ１４…粗粒子分、Ｓ２…第一のスラリー、Ｓ３，Ｓ１６…砂分、Ｓ４…第二のスラリー、Ｓ５，Ｓ１１…細粒子分、Ｓ６…第三のスラリー、Ｓ７，Ｓ１３…混合物、Ｓ８…第四のスラリー、Ｓ９，Ｓ１９…微細粒子分、Ｓ１０…第五のスラリー、Ｓ１２…第六のスラリー、Ｓ１５…第七のスラリー、Ｓ１７…第八のスラリー、Ｓ１８…第九のスラリー、Ｗ１…水、Ｗ２…処理済水、Ａ１…吸着材、Ａ２，Ａ３…吸着済材

Claims (6)

1. 水に溶解する汚染物質を含む汚染土壌と水から、任意の粒子径の画分を分離する第一の分級装置と、
   前記任意の粒子径の画分が分離された汚染土壌と前記水に、前記画分と同等の粒子径の吸着材を混合して混合物とする吸着材混合装置と、
   前記混合物から前記吸着材を分離する第二の分級装置と、
   を有する、汚染土壌浄化システム。
2. 前記第二の分級装置で除去された前記吸着材を、前記吸着材混合装置に供給する供給装置をさらに有する、請求項１に記載の汚染土壌浄化システム。
3. 水に溶解する汚染物質を含む汚染土壌と水から、任意の粒子径の画分を分離する第一の分級工程と、
   前記任意の粒子径の画分が分離された汚染土壌と前記水に、前記画分と同等の粒子径の吸着材を混合して混合物とする吸着材混合工程と、
   前記混合物から前記吸着材を分離する第二の分級工程と、
   を有する、汚染土壌浄化方法。
4. 前記第二の分級工程で除去された前記吸着材を、前記任意の粒子径の画分が分離された汚染土壌と前記水とに供給する供給工程をさらに有する、請求項３に記載の汚染土壌浄化方法。
5. 前記汚染物質が、ヒ素、セレン、鉛及びカドミウムを含む化合物及び有機フッ素化合物からなる群から選ばれる１種以上である、請求項３又は４に記載の汚染土壌浄化方法。
6. 前記吸着材が、活性炭、鉄及び水酸化アルミニウムから選ばれる１種以上を含有する、請求項３～５のいずれか一項に記載の汚染土壌浄化方法。

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