JP3820437B2 - 汚染土の浄化方法及び浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重金属、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、ＰＣＢ及びダイオキシンなどの有害物質で汚染された汚染土を低コストで浄化するための浄化方法と浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、汚染土の浄化方法としては洗浄処理と加熱処理等が知られている。洗浄処理は比較的低濃度の汚染土の処理に適し、他方、加熱処理は高濃度の汚染土にも適用可能であるが、コスト的には高くつくという事情がある。洗浄処理された浄化土は埋め戻し土等に利用され、残滓は産廃処分場へと運搬される。また加熱処理では汚染土をキルン等を使用した産廃焼却設備にて処理した場合、汚染土はゴミと共に焼却されるため、ゴミ焼却灰混じりの焼却土が産廃処分場へと運搬される。
【０００３】
汚染土の汚染物質は細粒径の土粒子に付着しやすい特性を有しており、洗浄処理はこの特性を利用して汚染物質を洗浄により細粒分側に集約することにより汚染土浄化を可能とする。しかし、洗浄処理では、土粒子自体が団粒構造を成し細粒径の粒子が見かけ上粗粒径になっている場合や、粗粒分に細粒分が入り込んでいる場合や、固体上の汚染物が含まれている場合には、十分に汚染物質を細粒分へ移行することができないという問題がある。また、洗浄により汚染物質を細粒分に集約することで減容化できた場合においても、減容化後の細粒分は汚泥として産廃処分場にて処理するため、処理コストが大きくなるとともに、産廃処分場の不足問題に逆行する対策となっている。
【０００４】
また、キルン等により汚染土を加熱処理する技術は、温度が低い場合には鉛汚染等への対応が不十分となり、また高すぎると土粒子自体が溶融してしまうという問題がある。また従来の焼却設備にて汚染土を汚泥として他の廃棄物と混焼により焼却した場合には、焼却後の土壌は残滓として産廃処分場に処理する必要があるから、廃棄物処分に関するコストが大きくなるとともに、産廃処分場の不足問題に逆行する対策となる。また、汚染土のみをキルン等で熱処理する方法も試みられてはいるが、この場合は汚染土全体を加熱処理するためコストが多大になるうえ、細粒土と粗粒土が混入した団粒構造など汚染土の性状が汚染現場によって種々異なることから一定した処理が実施しにくいという問題があった。
【０００５】
そこで、汚染土を洗浄分級して濃縮汚染物質を含む直径０．１〜５００μｍ程度の小粒径の細粒土のみを加熱処理し、残りは洗浄処理後土壌として再利用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１２６７１６号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した浄化方法でも洗浄水の排水処理は不可欠であり、そのための費用が嵩むという問題があった。
また、前述した浄化方法では、汚染土壌を洗浄する際に細粒分の土粒子自体が、団粒塊を形成する場合や細粒分に粗粒分が固結している状態の団粒塊は、容易に土粒子を分散させにくいために、汚染物質の洗浄が難しい傾向にあった。本発明で使用する洗浄機は、これら団粒塊を破砕する機能をも有する強制攪拌式洗浄機であり、従来の洗浄機にない強分散力を団粒塊に直接与えることができる。
さらに、洗浄後に得られる細粒分の懸濁した泥水を後段のロータリーキルンに最適な含水比に調整するための脱水機に連続式ベルトプレス脱水機を用いることにより、脱水作業前の濃縮工程を縮小または削除できる特徴を持つ。
従来、汚染物質の洗浄プロセスにおける脱水作業には、フィルタープレス脱水機が使用されているが、前記したように脱水操作以前に脱水効率を向上させるための濃縮設備が必須であり、設備数が多くなる傾向がある。加えて、得られる脱水ケーキの厚さが１５ｍｍから３０ｍｍ程度と厚く、かつ脱水ケーキの表層部と中心部の含水比に大きな差が生じる場合があった。本発明で使用するベルトプレス脱水機の脱水ケーキは、その厚さが１０ｍｍ程度とフィルタープレス脱水機の脱水ケーキと比べて薄く、外部より脱水力を与える機構であることから、脱水ケーキの含水比に差が生じにくい。このことは、後段のロータリーキルンの安定操業につながる。
本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであって、強い洗浄力を有し、洗浄水を排水とすることなく繰り返し再利用可能にした汚染土の浄化方法と浄化装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る汚染土の浄化方法は、汚染土を攪拌洗浄して汚染物質を除去した粗粒土と中粒土を細粒土及び洗浄水から分離して取出す洗浄工程と、汚染物質が付着した細粒土と洗浄水が混濁した細粒土スラリーを脱水し細粒土の脱水ケーキを作る脱水工程と、前記脱水ケーキの細粒土に付着した汚染物質をロータリーキルンを使用して焼成温度８００℃以上１２００℃以下で分解揮散させる加熱工程と、前記脱水工程からの排水スラリーの固形分を凝集剤を使用して沈殿除去した後の上澄水を、常時は前記洗浄工程の洗浄水として循環再利用し、前記上澄水に汚染物質が溶解しているときは、当該上澄水を前記ロータリーキルン又はロータリーキルンに接続された二次燃焼炉に投入する工程とを有する。
【０００９】
この浄化方法によれば、洗浄水の繰り返し使用に伴い洗浄水中で汚染物質が高濃度に濃縮されても、これを脱水ケーキに含ませて加熱揮散処理することで洗浄水の濃度を一定以下に維持できるから、洗浄水を繰り返し使用することが可能であり、かつ、洗浄水は処理過程における減少分を補うだけでよく、しかも、この補給水は例えば粗粒土、中粒土、細粒土の仕上げ用洗浄水で十分賄うことができ、余分な水を一切必要としないという作用が得られる。また、焼成温度を８００℃〜１２００℃に維持することで、重金属類等の汚染物質や上澄水に含まれる汚染物質を飛灰として確実に捕集することができると共に、土の溶融を防ぎ良質な浄化土を確保することができる。
【００１０】
本発明の請求項２に係る汚染土の浄化方法は、汚染物質の分解揮散で発生した排ガスから飛灰を除去する排ガス処理工程を有することを特徴とする。除去した飛灰は汚染物質を含むが減容化されているため産廃処分コストも低コストで済む。
【００１１】
本発明の請求項３に係る汚染土の浄化方法は、前記加熱工程から発生する排ガスを冷却する冷却水として前記脱水工程で発生した排水を循環供給する工程を有することを特徴とする。これにより専用の冷却水が不要となり汚染土処理コストを低減できる。
【００１２】
本発明の請求項４に係る汚染土の浄化方法は、前記循環再利用する洗浄水の減少分を、粗粒土と細粒土の仕上げ用洗浄水によって補給する工程を有することを特徴とする。仕上げ用洗浄水を補給水として利用することで水の無駄をなくすことができる。
【００１３】
本発明の請求項５に係る汚染土の浄化方法は、前記加熱工程の廃熱で前記脱水ケーキを加熱工程前に予備乾燥する工程を有することを特徴とする。加熱工程の廃熱を予備乾燥に利用することで熱効率が高まる。また、ロータリードライヤには飛散しにくい粒径まで造粒する効果があり、そのためにロータリーキルンに装入した細粒土壌が飛灰側に移行することを防ぐことができる。
【００１４】
本発明の請求項６に係る汚染土の浄化方法は、前記脱水工程にベルトプレス脱水機を使用し、前記加熱工程にロータリーキルンを使用し、かつ、前記ベルトプレス脱水機とロータリーキルンとの間にロータリードライヤを配設し、前記ロータリーキルンの廃熱を前記ロータリードライヤの乾燥熱源として利用するようにしたことを特徴とする。ベルトプレス脱水機とロータリーキルンを組合せることにより連続操業が容易になる。但し、ロータリードライヤは対象の汚染土の種類によっては省略することも可能である。この場合においても連続操業が可能であることは勿論である。
【００１５】
本発明の請求項７に係る汚染土の浄化方法は、前記ベルトプレス脱水機とロータリードライヤとの間に脱水ケーキ用の貯蔵ビンを配設して前記ロータリーキルンを定常稼動させるようにしたことを特徴とする。洗浄工程と脱水工程は昼間作業が主体となるのに対してロータリードライヤやロータリーキルンはその機能上昼夜連続稼動が望ましいため貯蔵ビンを配設する。
【００１６】
また本発明の請求項８に係る汚染土の浄化装置は、汚染土を攪拌洗浄して汚染物質を除去した粗粒土と中粒土を細粒土及び洗浄水から分離して取出す洗浄手段と、汚染物質が付着した細粒土が洗浄水に混濁した細粒土スラリーを脱水し細粒土の脱水ケーキを作る脱水手段と、前記脱水ケーキの細粒土に付着した汚染物質をロータリーキルンを使用して焼成温度８００℃以上１２００℃以下で分解揮散させる加熱手段と、前記脱水手段の排水スラリーの固形分を凝集剤を使用して沈殿除去した後の上澄水を、前記洗浄手段へ還流させる還流路と、前記上澄水に溶解した汚染物質を前記洗浄手段へ還流させることなく前記加熱手段に添加し当該上澄水を前記加熱工程で処理する供給路と、を有する。
【００１７】
この汚染土の浄化装置によれば、前述の浄化方法で記載したように、洗浄水を繰り返し使用することが可能であり、洗浄水の減少分は粗粒土と細粒土の仕上げ用洗浄水で十分補給することができ、余分な水を一切必要としない。またロータリーキルンを使用して脱水ケーキの焼成温度を８００〜１２００℃に維持することで、重金属類等の汚染物質を飛灰として確実に捕集することができ土の溶融を防ぎ良質な浄化土を確保することができる。
【００１８】
本発明の請求項９に係る汚染土の浄化装置は、汚染物質の分解揮散で発生した排ガスから飛灰を除去する排ガス処理手段を有することを特徴とする。除去した飛灰は汚染物質を含むが減容化されているため産廃処分コストも低コストで済む。
【００１９】
本発明の請求項１０に係る汚染土の浄化装置は、前記洗浄手段を前段の回転式洗浄機と後段の強制攪拌式洗浄機で構成すると共に、前記脱水手段をベルトプレス脱水機で構成し、前記ベルトプレス脱水機とその後段のロータリーキルンとの間に、脱水ケーキ用の貯蔵ビンと、前記ロータリーキルンの廃熱で脱水ケーキを予備乾燥するロータリードライヤを順次配設したことを特徴とする。ベルトプレス脱水機とロータリーキルンを組合せることにより連続操業が容易になる。また洗浄工程と脱水工程は昼間作業が主体であるのに対して、ロータリードライヤやロータリーキルンは熱効率などその機能上昼夜連続稼動が実際上必須であるため貯蔵ビンを配設する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図を参照して説明する。
図１は本発明方法を実施するための汚染土浄化装置の概略を示したものであって、図中、１は回転式洗浄機、２はトロンメルなどの分級機、３は第１洗浄コンベア、４は強制攪拌式洗浄機、５は分級機、６は第２洗浄コンベア、７は調泥槽、８はベルトプレス脱水機、９は凝集沈殿槽、１０は循環水タンク、１１はコンベア、１２は貯蔵ビン、１３はロータリーキルンの廃熱を熱源とするロータリードライヤ、１４はロータリーキルン、１５はロータリーキルンの排ガス中の未燃分を燃焼させる二次燃焼炉、１６，１７は排ガス処理設備を構成する減温塔とバグフィルタ、１８は仕上げ用洗浄として、あるいは清澄水を使用しない場合に用いられる清水槽、１９はロータリーキルン１４の排ガスを冷却するため循環水タンク１０と二次燃焼炉１５との間に配設された供給路、２０は循環水タンク１０から、回転式洗浄機１、第１洗浄コンベア３、強制攪拌式洗浄機４及び分級機５に至る還流路である。
【００２１】
次に、前記洗浄装置の作動を説明する。土壌汚染地域から掘り出されて図１の汚染土浄化装置まで搬送された汚染土は、まず、回転式洗浄機１に投入される。この回転式洗浄機１は、重力落下による洗浄効果に加えて、回転筒の中に装入した複数の鋼ロッド等の落下による衝撃破砕力を与えることで、見かけ上粗粒土になっている粘土塊等を細かく破砕する効果がある。回転式洗浄機１によって、まず汚染土を洗浄しつつ第１分級機２により大粒の土石を選別する。選別された大粒の土石は第１洗浄コンベア３に運ばれ、ここで第二回目の水洗をされた後、大粒の土石のみが粗粒土としてストックヤードヘ排出され、中粒土と細粒土を含む比較的小粒径の土と洗浄水は強制攪拌式洗浄機４へ送られる。強制攪拌式洗浄機４では攪拌と土粒子間の摩擦により強制力を与えて洗浄を行う。これにより、団粒状や塊状になっている土塊を粉砕し、汚染物質が付着している細粒分を確実に土石から分離する。その際、洗浄工法としては、特に強制的な土砂同士の摩擦等による洗浄効果が期待できる工法を用いるのが望ましい。同様の効果が期待できる方法としては、既に実用化されている例えば特願２０００−３３４８４２等に開示された方法を用いることができる。また、油による汚染にも対応できるようにするため、気泡を用いた油分浮上処理も必要に応じて組み込むことが望ましい。この場合は回収した油をロータリーキルン１４の燃料として再利用できて処理費も削減できる。
【００２２】
次に、強制攪拌式洗浄機４から出た泥水を分級機５に通してさらに分級し、細粒分を含む泥水を調泥槽７に導入して均一スラリー状態を維持する。この調泥槽７から取出した所定高濃度の細粒土スラリーをベルトプレス脱水機８により脱水し、脱水により出来た脱水ケーキをロータリードライヤ１３等の予備乾燥装置で乾燥させ、ロータリーキルン１４ヘ搬入可能な状態にする。またロータリードライヤ１３の熱源はロータリーキルン１４の廃熱を利用することにより経済性とエネルギー効率を向上させることができる。具体的には、図１に示すように、排ガスを直接ロータリードライヤ１３に送る方法や、熱交換器で排ガスと外部空気を熱交換して昇温した外部空気をロータリードライヤに送る方法がある。
【００２３】
ベルトプレス脱水機８からの排水スラリーは凝集剤を添加して凝集沈殿槽９にいったん貯溜し、上澄の上澄水は還流路２０を通し汚染土洗浄水として循環再利用する。洗浄に用いる水は蒸発分を除いてすべて循環利用することとし、脱水ケーキに含まれて減少する水量を、第１洗浄コンベア３と第２洗浄コンベア６で使用する粗粒土及び中粒土の仕上げ用洗浄水にて補給する形をとることにより、分離土砂の確実な洗浄を同時に実現できる。洗浄水の循環再利用に伴い有害物質の濃度が上昇し洗浄水としての再利用が困難となった場合は、減温塔１６用の冷却水としてこの高濃度汚水を用いることにより排水処理設備を省略することが可能となるうえ、高濃度汚水中の汚染物質は減温塔１６内で飛灰に付着させて後段のバグフィルタ１７で飛灰と共に補集することができる。また脱水工程で発生した排水に汚染物質が溶解しているときは、当該排水をロータリーキルン１４又はロータリーキルン１４に接続された二次燃焼炉１５に直接投入するとよい。これは、ＰＣＢやダイオキシンなどが汚染土に含まれている場合は、脱水工程で発生した排水にも当該汚染物質が含まれているから、循環再利用することなく、ロータリーキルン１４又はその二次燃焼炉１５に直接投入して熱分解するためである。なお、脱水機としてはベルトプレス脱水機の他にフィルタープレス脱水機があるが、フィルタープレス脱水機は大型の凝集処理設備を必要とし、また凝集助剤または脱水助剤としてアルカリ材（例えば消石灰）を必要とするのに対し、ベルトプレス脱水機はこれらを必要としないという利点がある。
【００２４】
焼成処理を迅速かつ定常的に実施するためには、ベルトプレス脱水機８とロータリードライヤ１３との間、及び、必要に応じてロータリードライヤ１３とロータリーキルン１４との間に、それぞれ貯蔵ビン１２を設けることが望ましい。貯蔵ビン１２の設置によりロータリーキルン１４の定常稼動が可能となり、これで焼成温度を安定的に維持することができるようになる。またロータリーキルン１４による脱水ケーキの焼成温度は８００〜１２００℃に維持するのが望ましい。このような焼成温度にすることで汚染物質を確実にバグフィルタ１７で飛灰として捕集でき、また１２００°Ｃ以下に保つことで土の溶融を防ぎ、良質な浄化土を確保できる。
【００２５】
尚、本発明の汚染土の浄化方法ないし浄化装置は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、飛灰処理設備のバグフィルタ１７の前段に、必要に応じて活性炭等の吸着手段を配設してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は前述の如く、汚染土を攪拌洗浄して高濃度有害物質を含む細粒土を洗浄水に溶かし出し、これを脱水乾燥後焼成温度８００℃以上１２００℃以下で加熱処理するようにしたから、重金属類等の汚染物質を確実に飛灰として捕集することができると共に、土の溶融を防ぎ良質な浄化土を確保することができる。また、脱水工程（手段）からの排水スラリーの固形分を凝集剤を使用して沈殿除去した後の上澄水を前記洗浄工程（手段）の洗浄水として循環再利用するから、洗浄水の排水処理設備が不要であり、汚染土浄化プラントの立地制約を緩和解消できると共に汚染土浄化コストの大幅低下を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を実施する汚染土浄化装置の概略図である。
【符号の説明】
１ 回転式洗浄機
２ 第１分級機
３ 第１洗浄コンベア
４ 強制攪拌式洗浄機
５ 第２分級機
６ 第２洗浄コンベア
７ 調泥槽
８ ベルトプレス脱水機
９ 凝集沈殿槽
１０ 循環水タンク
１１ コンベア
１２ 貯蔵ビン
１３ ロータリードライヤ
１４ ロータリーキルン
１５ 二次燃焼炉
１６ 減温塔
１７ バグフィルタ
１８ 清水槽
１９ 供給路
２０ 還流路
【発明の属する技術分野】
本発明は、重金属、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、ＰＣＢ及びダイオキシンなどの有害物質で汚染された汚染土を低コストで浄化するための浄化方法と浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、汚染土の浄化方法としては洗浄処理と加熱処理等が知られている。洗浄処理は比較的低濃度の汚染土の処理に適し、他方、加熱処理は高濃度の汚染土にも適用可能であるが、コスト的には高くつくという事情がある。洗浄処理された浄化土は埋め戻し土等に利用され、残滓は産廃処分場へと運搬される。また加熱処理では汚染土をキルン等を使用した産廃焼却設備にて処理した場合、汚染土はゴミと共に焼却されるため、ゴミ焼却灰混じりの焼却土が産廃処分場へと運搬される。
【０００３】
汚染土の汚染物質は細粒径の土粒子に付着しやすい特性を有しており、洗浄処理はこの特性を利用して汚染物質を洗浄により細粒分側に集約することにより汚染土浄化を可能とする。しかし、洗浄処理では、土粒子自体が団粒構造を成し細粒径の粒子が見かけ上粗粒径になっている場合や、粗粒分に細粒分が入り込んでいる場合や、固体上の汚染物が含まれている場合には、十分に汚染物質を細粒分へ移行することができないという問題がある。また、洗浄により汚染物質を細粒分に集約することで減容化できた場合においても、減容化後の細粒分は汚泥として産廃処分場にて処理するため、処理コストが大きくなるとともに、産廃処分場の不足問題に逆行する対策となっている。
【０００４】
また、キルン等により汚染土を加熱処理する技術は、温度が低い場合には鉛汚染等への対応が不十分となり、また高すぎると土粒子自体が溶融してしまうという問題がある。また従来の焼却設備にて汚染土を汚泥として他の廃棄物と混焼により焼却した場合には、焼却後の土壌は残滓として産廃処分場に処理する必要があるから、廃棄物処分に関するコストが大きくなるとともに、産廃処分場の不足問題に逆行する対策となる。また、汚染土のみをキルン等で熱処理する方法も試みられてはいるが、この場合は汚染土全体を加熱処理するためコストが多大になるうえ、細粒土と粗粒土が混入した団粒構造など汚染土の性状が汚染現場によって種々異なることから一定した処理が実施しにくいという問題があった。
【０００５】
そこで、汚染土を洗浄分級して濃縮汚染物質を含む直径０．１〜５００μｍ程度の小粒径の細粒土のみを加熱処理し、残りは洗浄処理後土壌として再利用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１２６７１６号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した浄化方法でも洗浄水の排水処理は不可欠であり、そのための費用が嵩むという問題があった。
また、前述した浄化方法では、汚染土壌を洗浄する際に細粒分の土粒子自体が、団粒塊を形成する場合や細粒分に粗粒分が固結している状態の団粒塊は、容易に土粒子を分散させにくいために、汚染物質の洗浄が難しい傾向にあった。本発明で使用する洗浄機は、これら団粒塊を破砕する機能をも有する強制攪拌式洗浄機であり、従来の洗浄機にない強分散力を団粒塊に直接与えることができる。
さらに、洗浄後に得られる細粒分の懸濁した泥水を後段のロータリーキルンに最適な含水比に調整するための脱水機に連続式ベルトプレス脱水機を用いることにより、脱水作業前の濃縮工程を縮小または削除できる特徴を持つ。
従来、汚染物質の洗浄プロセスにおける脱水作業には、フィルタープレス脱水機が使用されているが、前記したように脱水操作以前に脱水効率を向上させるための濃縮設備が必須であり、設備数が多くなる傾向がある。加えて、得られる脱水ケーキの厚さが１５ｍｍから３０ｍｍ程度と厚く、かつ脱水ケーキの表層部と中心部の含水比に大きな差が生じる場合があった。本発明で使用するベルトプレス脱水機の脱水ケーキは、その厚さが１０ｍｍ程度とフィルタープレス脱水機の脱水ケーキと比べて薄く、外部より脱水力を与える機構であることから、脱水ケーキの含水比に差が生じにくい。このことは、後段のロータリーキルンの安定操業につながる。
本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであって、強い洗浄力を有し、洗浄水を排水とすることなく繰り返し再利用可能にした汚染土の浄化方法と浄化装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る汚染土の浄化方法は、汚染土を攪拌洗浄して汚染物質を除去した粗粒土と中粒土を細粒土及び洗浄水から分離して取出す洗浄工程と、汚染物質が付着した細粒土と洗浄水が混濁した細粒土スラリーを脱水し細粒土の脱水ケーキを作る脱水工程と、前記脱水ケーキの細粒土に付着した汚染物質をロータリーキルンを使用して焼成温度８００℃以上１２００℃以下で分解揮散させる加熱工程と、前記脱水工程からの排水スラリーの固形分を凝集剤を使用して沈殿除去した後の上澄水を、常時は前記洗浄工程の洗浄水として循環再利用し、前記上澄水に汚染物質が溶解しているときは、当該上澄水を前記ロータリーキルン又はロータリーキルンに接続された二次燃焼炉に投入する工程とを有する。
【０００９】
この浄化方法によれば、洗浄水の繰り返し使用に伴い洗浄水中で汚染物質が高濃度に濃縮されても、これを脱水ケーキに含ませて加熱揮散処理することで洗浄水の濃度を一定以下に維持できるから、洗浄水を繰り返し使用することが可能であり、かつ、洗浄水は処理過程における減少分を補うだけでよく、しかも、この補給水は例えば粗粒土、中粒土、細粒土の仕上げ用洗浄水で十分賄うことができ、余分な水を一切必要としないという作用が得られる。また、焼成温度を８００℃〜１２００℃に維持することで、重金属類等の汚染物質や上澄水に含まれる汚染物質を飛灰として確実に捕集することができると共に、土の溶融を防ぎ良質な浄化土を確保することができる。
【００１０】
本発明の請求項２に係る汚染土の浄化方法は、汚染物質の分解揮散で発生した排ガスから飛灰を除去する排ガス処理工程を有することを特徴とする。除去した飛灰は汚染物質を含むが減容化されているため産廃処分コストも低コストで済む。
【００１１】
本発明の請求項３に係る汚染土の浄化方法は、前記加熱工程から発生する排ガスを冷却する冷却水として前記脱水工程で発生した排水を循環供給する工程を有することを特徴とする。これにより専用の冷却水が不要となり汚染土処理コストを低減できる。
【００１２】
本発明の請求項４に係る汚染土の浄化方法は、前記循環再利用する洗浄水の減少分を、粗粒土と細粒土の仕上げ用洗浄水によって補給する工程を有することを特徴とする。仕上げ用洗浄水を補給水として利用することで水の無駄をなくすことができる。
【００１３】
本発明の請求項５に係る汚染土の浄化方法は、前記加熱工程の廃熱で前記脱水ケーキを加熱工程前に予備乾燥する工程を有することを特徴とする。加熱工程の廃熱を予備乾燥に利用することで熱効率が高まる。また、ロータリードライヤには飛散しにくい粒径まで造粒する効果があり、そのためにロータリーキルンに装入した細粒土壌が飛灰側に移行することを防ぐことができる。
【００１４】
本発明の請求項６に係る汚染土の浄化方法は、前記脱水工程にベルトプレス脱水機を使用し、前記加熱工程にロータリーキルンを使用し、かつ、前記ベルトプレス脱水機とロータリーキルンとの間にロータリードライヤを配設し、前記ロータリーキルンの廃熱を前記ロータリードライヤの乾燥熱源として利用するようにしたことを特徴とする。ベルトプレス脱水機とロータリーキルンを組合せることにより連続操業が容易になる。但し、ロータリードライヤは対象の汚染土の種類によっては省略することも可能である。この場合においても連続操業が可能であることは勿論である。
【００１５】
本発明の請求項７に係る汚染土の浄化方法は、前記ベルトプレス脱水機とロータリードライヤとの間に脱水ケーキ用の貯蔵ビンを配設して前記ロータリーキルンを定常稼動させるようにしたことを特徴とする。洗浄工程と脱水工程は昼間作業が主体となるのに対してロータリードライヤやロータリーキルンはその機能上昼夜連続稼動が望ましいため貯蔵ビンを配設する。
【００１６】
また本発明の請求項８に係る汚染土の浄化装置は、汚染土を攪拌洗浄して汚染物質を除去した粗粒土と中粒土を細粒土及び洗浄水から分離して取出す洗浄手段と、汚染物質が付着した細粒土が洗浄水に混濁した細粒土スラリーを脱水し細粒土の脱水ケーキを作る脱水手段と、前記脱水ケーキの細粒土に付着した汚染物質をロータリーキルンを使用して焼成温度８００℃以上１２００℃以下で分解揮散させる加熱手段と、前記脱水手段の排水スラリーの固形分を凝集剤を使用して沈殿除去した後の上澄水を、前記洗浄手段へ還流させる還流路と、前記上澄水に溶解した汚染物質を前記洗浄手段へ還流させることなく前記加熱手段に添加し当該上澄水を前記加熱工程で処理する供給路と、を有する。
【００１７】
この汚染土の浄化装置によれば、前述の浄化方法で記載したように、洗浄水を繰り返し使用することが可能であり、洗浄水の減少分は粗粒土と細粒土の仕上げ用洗浄水で十分補給することができ、余分な水を一切必要としない。またロータリーキルンを使用して脱水ケーキの焼成温度を８００〜１２００℃に維持することで、重金属類等の汚染物質を飛灰として確実に捕集することができ土の溶融を防ぎ良質な浄化土を確保することができる。
【００１８】
本発明の請求項９に係る汚染土の浄化装置は、汚染物質の分解揮散で発生した排ガスから飛灰を除去する排ガス処理手段を有することを特徴とする。除去した飛灰は汚染物質を含むが減容化されているため産廃処分コストも低コストで済む。
【００１９】
本発明の請求項１０に係る汚染土の浄化装置は、前記洗浄手段を前段の回転式洗浄機と後段の強制攪拌式洗浄機で構成すると共に、前記脱水手段をベルトプレス脱水機で構成し、前記ベルトプレス脱水機とその後段のロータリーキルンとの間に、脱水ケーキ用の貯蔵ビンと、前記ロータリーキルンの廃熱で脱水ケーキを予備乾燥するロータリードライヤを順次配設したことを特徴とする。ベルトプレス脱水機とロータリーキルンを組合せることにより連続操業が容易になる。また洗浄工程と脱水工程は昼間作業が主体であるのに対して、ロータリードライヤやロータリーキルンは熱効率などその機能上昼夜連続稼動が実際上必須であるため貯蔵ビンを配設する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図を参照して説明する。
図１は本発明方法を実施するための汚染土浄化装置の概略を示したものであって、図中、１は回転式洗浄機、２はトロンメルなどの分級機、３は第１洗浄コンベア、４は強制攪拌式洗浄機、５は分級機、６は第２洗浄コンベア、７は調泥槽、８はベルトプレス脱水機、９は凝集沈殿槽、１０は循環水タンク、１１はコンベア、１２は貯蔵ビン、１３はロータリーキルンの廃熱を熱源とするロータリードライヤ、１４はロータリーキルン、１５はロータリーキルンの排ガス中の未燃分を燃焼させる二次燃焼炉、１６，１７は排ガス処理設備を構成する減温塔とバグフィルタ、１８は仕上げ用洗浄として、あるいは清澄水を使用しない場合に用いられる清水槽、１９はロータリーキルン１４の排ガスを冷却するため循環水タンク１０と二次燃焼炉１５との間に配設された供給路、２０は循環水タンク１０から、回転式洗浄機１、第１洗浄コンベア３、強制攪拌式洗浄機４及び分級機５に至る還流路である。
【００２１】
次に、前記洗浄装置の作動を説明する。土壌汚染地域から掘り出されて図１の汚染土浄化装置まで搬送された汚染土は、まず、回転式洗浄機１に投入される。この回転式洗浄機１は、重力落下による洗浄効果に加えて、回転筒の中に装入した複数の鋼ロッド等の落下による衝撃破砕力を与えることで、見かけ上粗粒土になっている粘土塊等を細かく破砕する効果がある。回転式洗浄機１によって、まず汚染土を洗浄しつつ第１分級機２により大粒の土石を選別する。選別された大粒の土石は第１洗浄コンベア３に運ばれ、ここで第二回目の水洗をされた後、大粒の土石のみが粗粒土としてストックヤードヘ排出され、中粒土と細粒土を含む比較的小粒径の土と洗浄水は強制攪拌式洗浄機４へ送られる。強制攪拌式洗浄機４では攪拌と土粒子間の摩擦により強制力を与えて洗浄を行う。これにより、団粒状や塊状になっている土塊を粉砕し、汚染物質が付着している細粒分を確実に土石から分離する。その際、洗浄工法としては、特に強制的な土砂同士の摩擦等による洗浄効果が期待できる工法を用いるのが望ましい。同様の効果が期待できる方法としては、既に実用化されている例えば特願２０００−３３４８４２等に開示された方法を用いることができる。また、油による汚染にも対応できるようにするため、気泡を用いた油分浮上処理も必要に応じて組み込むことが望ましい。この場合は回収した油をロータリーキルン１４の燃料として再利用できて処理費も削減できる。
【００２２】
次に、強制攪拌式洗浄機４から出た泥水を分級機５に通してさらに分級し、細粒分を含む泥水を調泥槽７に導入して均一スラリー状態を維持する。この調泥槽７から取出した所定高濃度の細粒土スラリーをベルトプレス脱水機８により脱水し、脱水により出来た脱水ケーキをロータリードライヤ１３等の予備乾燥装置で乾燥させ、ロータリーキルン１４ヘ搬入可能な状態にする。またロータリードライヤ１３の熱源はロータリーキルン１４の廃熱を利用することにより経済性とエネルギー効率を向上させることができる。具体的には、図１に示すように、排ガスを直接ロータリードライヤ１３に送る方法や、熱交換器で排ガスと外部空気を熱交換して昇温した外部空気をロータリードライヤに送る方法がある。
【００２３】
ベルトプレス脱水機８からの排水スラリーは凝集剤を添加して凝集沈殿槽９にいったん貯溜し、上澄の上澄水は還流路２０を通し汚染土洗浄水として循環再利用する。洗浄に用いる水は蒸発分を除いてすべて循環利用することとし、脱水ケーキに含まれて減少する水量を、第１洗浄コンベア３と第２洗浄コンベア６で使用する粗粒土及び中粒土の仕上げ用洗浄水にて補給する形をとることにより、分離土砂の確実な洗浄を同時に実現できる。洗浄水の循環再利用に伴い有害物質の濃度が上昇し洗浄水としての再利用が困難となった場合は、減温塔１６用の冷却水としてこの高濃度汚水を用いることにより排水処理設備を省略することが可能となるうえ、高濃度汚水中の汚染物質は減温塔１６内で飛灰に付着させて後段のバグフィルタ１７で飛灰と共に補集することができる。また脱水工程で発生した排水に汚染物質が溶解しているときは、当該排水をロータリーキルン１４又はロータリーキルン１４に接続された二次燃焼炉１５に直接投入するとよい。これは、ＰＣＢやダイオキシンなどが汚染土に含まれている場合は、脱水工程で発生した排水にも当該汚染物質が含まれているから、循環再利用することなく、ロータリーキルン１４又はその二次燃焼炉１５に直接投入して熱分解するためである。なお、脱水機としてはベルトプレス脱水機の他にフィルタープレス脱水機があるが、フィルタープレス脱水機は大型の凝集処理設備を必要とし、また凝集助剤または脱水助剤としてアルカリ材（例えば消石灰）を必要とするのに対し、ベルトプレス脱水機はこれらを必要としないという利点がある。
【００２４】
焼成処理を迅速かつ定常的に実施するためには、ベルトプレス脱水機８とロータリードライヤ１３との間、及び、必要に応じてロータリードライヤ１３とロータリーキルン１４との間に、それぞれ貯蔵ビン１２を設けることが望ましい。貯蔵ビン１２の設置によりロータリーキルン１４の定常稼動が可能となり、これで焼成温度を安定的に維持することができるようになる。またロータリーキルン１４による脱水ケーキの焼成温度は８００〜１２００℃に維持するのが望ましい。このような焼成温度にすることで汚染物質を確実にバグフィルタ１７で飛灰として捕集でき、また１２００°Ｃ以下に保つことで土の溶融を防ぎ、良質な浄化土を確保できる。
【００２５】
尚、本発明の汚染土の浄化方法ないし浄化装置は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、飛灰処理設備のバグフィルタ１７の前段に、必要に応じて活性炭等の吸着手段を配設してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は前述の如く、汚染土を攪拌洗浄して高濃度有害物質を含む細粒土を洗浄水に溶かし出し、これを脱水乾燥後焼成温度８００℃以上１２００℃以下で加熱処理するようにしたから、重金属類等の汚染物質を確実に飛灰として捕集することができると共に、土の溶融を防ぎ良質な浄化土を確保することができる。また、脱水工程（手段）からの排水スラリーの固形分を凝集剤を使用して沈殿除去した後の上澄水を前記洗浄工程（手段）の洗浄水として循環再利用するから、洗浄水の排水処理設備が不要であり、汚染土浄化プラントの立地制約を緩和解消できると共に汚染土浄化コストの大幅低下を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を実施する汚染土浄化装置の概略図である。
【符号の説明】
１ 回転式洗浄機
２ 第１分級機
３ 第１洗浄コンベア
４ 強制攪拌式洗浄機
５ 第２分級機
６ 第２洗浄コンベア
７ 調泥槽
８ ベルトプレス脱水機
９ 凝集沈殿槽
１０ 循環水タンク
１１ コンベア
１２ 貯蔵ビン
１３ ロータリードライヤ
１４ ロータリーキルン
１５ 二次燃焼炉
１６ 減温塔
１７ バグフィルタ
１８ 清水槽
１９ 供給路
２０ 還流路
Claims (10)
- 汚染土を攪拌洗浄して汚染物質を除去した粗粒土と中粒土を細粒土及び洗浄水から分離して取出す洗浄工程と、
汚染物質が付着した細粒土と洗浄水が混濁した細粒土スラリーを脱水し細粒土の脱水ケーキを作る脱水工程と、
前記脱水ケーキの細粒土に付着した汚染物質をロータリーキルンを使用して焼成温度８００℃以上１２００℃以下で分解揮散させる加熱工程と、
前記脱水工程からの排水スラリーの固形分を凝集剤を使用して沈殿除去した後の上澄水を、常時は前記洗浄工程の洗浄水として循環再利用し、前記上澄水に汚染物質が溶解しているときは、当該上澄水を前記ロータリーキルン又はロータリーキルンに接続された二次燃焼炉に投入する工程とを有することを特徴とする汚染土の浄化方法。 - 汚染物質の分解揮散で発生した排ガスから飛灰を除去する排ガス処理工程を有することを特徴とする請求項１に記載の汚染土の浄化方法。
- 前記加熱工程から発生する排ガスを冷却する冷却水として前記脱水工程で発生した排水を循環供給する工程を有することを特徴とする請求項２記載の汚染土の浄化方法。
- 前記循環再利用する洗浄水の減少分を、粗粒土と細粒土の仕上げ用洗浄水によって補給する工程を有することを特徴とする請求項１記載の汚染土の浄化方法。
- 前記加熱工程の廃熱で前記脱水ケーキを加熱工程前に予備乾燥する工程を有することを特徴とする請求項１記載の汚染土の浄化方法。
- 前記脱水工程にベルトプレス脱水機を使用し、前記加熱工程にロータリーキルンを使用し、かつ、前記ベルトプレス脱水機とロータリーキルンとの間にロータリードライヤを配設し、前記ロータリーキルンの廃熱を前記ロータリードライヤの乾燥熱源として利用するようにしたことを特徴とする請求項５記載の汚染土の浄化方法。
- 前記ベルトプレス脱水機とロータリードライヤとの間に脱水ケーキ用の貯蔵ビンを配設して前記ロータリーキルンを定常稼動させるようにしたことを特徴とする請求項６記載の汚染土の浄化方法。
- 汚染土を攪拌洗浄して汚染物質を除去した粗粒土と中粒土を細粒土及び洗浄水から分離して取出す洗浄手段と、
汚染物質が付着した細粒土が洗浄水に混濁した細粒土スラリーを脱水し細粒土の脱水ケーキを作る脱水手段と、
前記脱水ケーキを加熱して細粒土に付着した汚染物質をロータリーキルンを使用して焼成温度８００℃以上１２００℃以下で分解揮散させる加熱手段と、
前記脱水手段の排水スラリーの固形分を凝集剤を使用して沈殿除去した後の上澄水を、前記洗浄手段へ還流させる還流路と、
前記上澄水に溶解した汚染物質を前記洗浄手段へ還流させることなく前記加熱手段に添加し当該上澄水を前記加熱工程で処理する供給路と、
を有することを特徴とする汚染土の浄化装置。 - 汚染物質の分解揮散で発生した排ガスから飛灰を除去する排ガス処理手段を有することを特徴とする請求項８記載の汚染土の浄化装置。
- 前記洗浄手段を前段の回転式洗浄機と後段の強制攪拌式洗浄機で構成すると共に、前記脱水手段をベルトプレス脱水機で構成し、前記ベルトプレス脱水機とその後段のロータリーキルンとの間に、脱水ケーキ用の貯蔵ビンと、前記ロータリーキルンの廃熱で脱水ケーキを予備乾燥するロータリードライヤを順次配設したことを特徴とする請求項８又は９記載の汚染土の浄化装置。
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