JP4137291B2 - 汚染物質が付着した粒状体の処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重金属類や油性分等で汚染された土壌や焼却炉から搬出された焼却灰などの汚染物質の付着した粒状体を細粒化し、上記細粒化された粒状体から汚染物質を含まないあるいは大部分を除去した粒状体を分離する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、化学工場や金属精錬工場等の工場近辺の土壌は、重金属類や有機塩素化合物あるいは油性分等で汚染されていることが問題視されている。また、海難事故等により海に流出した原油で汚染された海浜の土壌や、原油存在地盤のトンネル掘削に伴い搬出される掘削土には原油が付着しているため、その処理が困難となることがしばしばある。更には、産業廃棄物やリサイクルができない生ゴミ等の可燃物は焼却炉にて焼却され、焼却灰として廃棄物処分場に搬出されて埋設されるが、このような焼却灰には、重金属類や焼却過程で生じたダイオキシン等の汚染物質が付着している。そこで、上記汚染土壌から上記汚染物質を除去した後、石，砂，微粒分等を抽出して再利用する技術や、焼却灰から汚染物質を除去した後有効利用できる固体粒子を抽出するとともに、処分場に廃棄する焼却灰の減容化を図る技術の確立が望まれている。
【０００３】
一般に、焼却灰は、粒径の小さな粒子同士が団粒状態となった粒状体であり、重金属類やダイオキシン類等の汚染物質は上記粒状体の表面だけでなく、個々の粒子の表面に付着していると考えられている。また、汚染土壌については、塊状になってはいるものの団粒化している部分が少なく、汚染物質は個々の粒子の表面に付着していると考えられている。
そこで、本出願人は、焼却灰のような団粒化された粒状体を種々の大きさの粒子に細粒化するとともに、上記各粒子の表面に付着している重金属類等の汚染物質を効率的に離脱し分離することのできる細粒化装置を提案している（特願平１０−３１０４２９号）。これは、投入した処理材料を、処理空隙内で加水しながら、圧縮及び粒状体相互間の擦り合わせの力を作用させて、上記焼却灰を独立した粒子に分離するとともに、上記粒状体や粒子の表面に付着している異物を分離する細粒化手段を複数段に渡って設け、焼却灰が各細粒化手段を順次通過するようにするとともに、上記細粒化手段の処理空隙を下流段において次第に狭く設定し、上流段においては主に団粒状の粒状体を、個々の粒子を破壊することなくほぼ独立した粒子に分離して粒状化する解砕処理を行い、下流段においては主に上記粒状化された個々の粒子に対して、主に各粒子相互間の擦り合わせの力を作用させて、粒子同士の摩擦による相互研磨を行わせ、上記個々の粒子の表面に付着している異物を分離する解膠処理を行うようにしたもので、処理材料は上記焼却灰に限らず、上記汚染土壌であっても同様の処理によって上記土壌に付着した汚染物質を分離ことができる。なお、上記分離された重金属類等の汚染物質は処理水中に浮遊または溶解するので、上記処理後の粒状体の内汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体には上記汚染物質がほとんど付着されていない。
【０００４】
この細粒化装置で処理された粒状体は、その後分級手段に送られて液体サイクロン等の分級手段により種々の大きさの粒状体に分級される。このとき、汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体は重金属類やダイオキシン類がほとんど分離され無害化されているので、セメント用の骨材等に再利用される。また、重金属やダイオキシン類等の微粒片を多く含む有害な汚泥は溶融固化等の処理を施し廃棄し、重金属類が溶解あるいは浮遊している汚水はキレート剤等の添加によって上記重金属類の不溶化塩を形成させ重金属類を不溶化することにより、上記重金属類を上記処理液から分離することで無害化し、再利用あるいは廃棄する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
細粒化装置で処理された粒状体を含む処理水から比較的大きな粒径の粒子を従来の液体サイクロンを用いて分級する際には、上昇管に連結された上部排出口からは粒径の小さな粒子を含む処理水が排出されるが、下部排出口からは粒径の大きな粒子が泥水状となって排出される。しかしながら、上記泥水中には、粒径の大きな粒子だけでなく粒径の小さな粒子も多量に含まれているので、分級効率が必ずしも十分とはいえなかった。また、上記泥水中には、細粒化装置で分離された重金属やダイオキシン類の微粒片や溶解した重金属が多く含まれているので、上記泥水中から再度上記微粒片を分離しなければならなかった。
【０００６】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、加水しながら細粒化処理された汚染物質が付着した粒状体中から、汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体を効率良く分離する方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、汚染物質が付着した粒状体を、粒状体に加水しながら細粒化する細粒化装置に投入して細粒化した後、上記細粒化された粒状体を負圧式液体サイクロンに投入して、上記細粒化された粒状体を、汚染物質を含む粒径の小さな粒子と汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体とに分離する処理方法であって、上記負圧式液体サイクロンは、筒状の本体と、この上部に設けられた上昇管と、上記本体の下部に設けられた排出管と、この排出管に取付けられて上記本体の内部気圧が減少したときには吸引されて絞り込まれる弾性体から成るノズルと、上記本体下部の内壁に貼り付けられた衝撃吸収用のラバーとを備え、上記本体の内壁に噴射された上記細粒化された粒状体が上記本体の下部方向に移動して上記本体の内部気圧が減少したときには、上記ノズルの開口部が閉じられて上記本体下部に負圧が発生することで、上記汚染物質を含む粒径の小さな粒状体が上記汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体から分離されて上記上昇管を経由して上記本体上部から排出され、上記ラバーに衝突した上記汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体は上記本体下部に移動して上記開口部が閉じられているノズルに送られて上記ノズル内に蓄積し、上記ノズル内に蓄積された上記粒径の大きな粒状体が所定重量以上になった場合にその重量により上記ノズルの開口部が開口されて、上記汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体が上記ノズルの開口部から排出されるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の汚染物質が付着した粒状体の処理方法は、負圧式液体サイクロンの上昇管から排出される粒子を搬送する移送管に上記液体サイクロンの排圧を調整する手段を設け、負圧式液体サイクロンの上部から排出される粒子の粒径を制御するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の汚染物質が付着した粒状体の処理方法は、負圧式液体サイクロンを複数段に渡って設け、上記細粒化された粒状体を各負圧式液体サイクロンを順次通過させるようにするとともに、上記負圧式液体サイクロンの排圧を下流段において次第に小さく設定し、負圧式液体サイクロンにより分級する上記粒状体の粒径を順次小さくするようにしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の汚染物質が付着した粒状体の処理方法は、上記粒状体を加水しながら細粒化する際に、内周面に複数の外羽根を有する円筒状の回転ドラムと、外周面に複数の内羽根を有し上記回転ドラムの内部に偏心して取付けられたロータとを備えた細粒化装置を用い、上記回転ドラムと上記ロータとの空隙に上記粒状体を投入して加水しながら細粒化したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わる汚染土壌の処理システムの概要を示す図で、同図において、１８は汚染土壌を投入する受入ホッパ、１９は上記汚染土壌を搬送するベルトコンベア、２０は上記ベルトコンベア１９で送られてきた汚染土壌に対して加水しつつ解砕・解膠処理を行い汚染土壌をスラリー化して排出する細粒化装置、３０は細粒化装置２０から排出された汚染土壌から５ｍｍ以上の粒子を選別し分離する振動スクリーン、４０は上記振動スクリーン３０を通過した５ｍｍ以下の粒子含む泥状の汚染土壌を一時貯蔵するフィードサンプ（液体供給槽）、５０は負圧式液体サイクロン５１を備え、フィードサンプ４０から送られた汚染土壌を種々の大きさの粒子に分級するための分級手段、６０は上記細粒化装置２０及び上記フィードサンプ４０に処理水を供給する給水部、７０は上記分級手段５０から排出される処理水を浄化する汚水処理部である。
【００１２】
細粒化装置２０は、図示しない排出口に設けられた約３０ｍｍ以上の大型の金属類や挟雑物等の固形物を捕獲するための分級用の網２１ａを備え、ベルトコンベア１９により搬送された汚染土壌に加水し、上記汚染土壌に対して粗い解砕処理を行う一次細粒化機２１と、この一次細粒化機２１で解砕された汚染土壌から１０ｍｍ以上の粒状体を選別し分離する振動スクリーン２２と、一次細粒化機２１で解砕され振動スクリーン２２を通過した１０ｍｍ以下の粒状体となった汚染土壌に加水し、上記汚染土壌に対して更に解砕・解膠処理を行うための二次細粒化機２３とを備えている。
分級手段５０は、上記フィードサンプ４０に貯蔵された５ｍｍ以下の粒子を含んだ泥状の汚染土壌から約５０μｍ以下の粒子を処理水中に浮遊させて分離する負圧式液体サイクロン５１と、この負圧式液体サイクロン５１の底部から排出されスピゴットタンク５２に一次貯蔵されたスラリーから約５０μｍ以上の砂分を主体とした細粒砂等の粒子を分離する脱水振動スクリーン５３と、上記フィードサンプ４０の上部から供給された微粒片が浮遊した処理水中の固形物を凝集沈殿させるシックナータンク５４と、上記シックナータンク５４の底部に沈殿したスラリーを貯蔵するスラリー槽５５と、上記スラリー槽５５に貯蔵されたスラリーに脱水処理を施すための脱水機５６とを備えている。
また、汚水処理部７０は、処理水中に溶解あるいは浮遊している重金属類を不溶化する処理水槽７１と、この処理水槽７１で不溶化された重金属類等や油性分を吸着材で濾過し上記処理水を浄化する液体濾過装置７２とを備えている。
【００１３】
図２は、上記一次細粒化機２１の構成を示す図で、（ａ）図は側面図、（ｂ）図は（ａ）図のＡ−Ａ断面図である。一次細粒化機２１は、内周面に軸方向に沿って取付けられ、中心方向に突出する複数の外羽根１１Ｗを有する円筒状の回転ドラム１１と、外周面に軸方向に沿って取付けられ径方向に突出する複数の内羽根１２Ｗを有し、上記回転ドラム１１の内部に偏心して取付けられたロータ１２とを備え、回転ドラム１１の外周に設けられた環状歯車１３をモータ１４により、ロータ１２の回転軸１５を駆動機構１６により、それぞれ互いに逆方向に回転させ、材料投入口１７から投入された処理材料Ｓ（図（ｂ）の斜線部）に圧縮及びせん断応力を作用させて上記処理材料Ｓを解砕したり解膠したりするもので、上記処理材料に作用する応力の大きさは、主に回転ドラム１１とロータ１２との間隔（ロータ１２の偏心度）と、回転ドラム１１及びロータ１２のそれぞれの回転速度とにより調整するようにしている。
また、二次細粒化機２３の構成は、上記一次細粒化機２１とほぼ同様である。
【００１４】
汚染土壌の粗い解砕を行う一次細粒化機２１は、図３（ａ）に示すように、ロータ１２の偏心量を小さくすることにより回転ドラム１１とロータ１２との間隔Ｄ1を比較的広くするとともに、回転速度を低速としている。また、汚染土壌の解膠処理を主体とする二次細粒化機２３は、図３（ｂ）に示すように、ロータ１２の偏心量を大きくして回転ドラム１１とロータ１２との間隔Ｄ2を狭くし、更に、回転速度を上記一次細粒機２１の速度よりも高速にするとともに、図４に示すように、下流側のロータ径を上流側のロータ径よりも大きくし、汚染土壌の処理空隙が下流方向において不連続にかつ狭くなるように構成されている。
【００１５】
一次細粒化機２１，二次細粒化機２３中では、図５に示すように、処理空隙である回転ドラム１１とロータ１２との間隙に投入された汚染土壌Ｐは、回転ドラム１１の外羽根１１Ｗによって上方に掻き上げられるとともに、ロータ１２の内羽根１２Ｗによって下方に引き下げられるので、汚染土壌Ｐには圧縮応力とともにせん断応力が作用し、上記汚染土壌の団粒状の各粒状体は解砕・解膠される。すなわち、図６（ａ）に示すように、粒子ｐ同士が固着面ｒで固着されて団粒状態となっている汚染土壌の団粒状の各粒状体Ｐあるいは粒子同士が固着してはいないが大きさの大きい粒子ｐに対して圧縮応力及びせん断応力が作用すると、上記団粒状の各粒状体Ｐが上記固着面ｒのところから分かれてほぼ独立した細かな粒子ｐに粒状化される（解砕作用）とともに、上記各粒状体Ｐの表面に比較的弱く付着されていた重金属類等の汚染物質ｑが分離される。
また、図６（ｂ）に示すように、粒状体あるいは粒子同士に擦り合わせ方向の力が作用すると、各粒子ｐの表面に付着された重金属類等の汚染物質ｑが剥離され粒子ｐから分離され（解膠作用）、上記分離された汚染物質ｑは処理水中に浮遊または溶解する。
なお、汚染土壌の処理においては、土粒子が団粒化していることが少ないと思われるので、一次細粒化機２１，二次細粒化機２３ともに、上記図６（ｂ）に示す解膠作用が主となる。
【００１６】
図７は、負圧式液体サイクロン５１の構成を示す図で、１は下方において内径が徐々に狭くなるよう構成された筒状のサイクロン本体、２は本体１の上部１ａ側の壁に設けられた処理材導入管、３は本体１の下部１ｂの先端部に設けられた材料排出管、４は材料排出管３に取付けられたラバー製のスピゴットノズル、５は本体１の上部のほぼ中央部に設けられた上昇管、６は上昇管５から排出される粒径の小さな粒子を含んだ処理水をフィードサンプ４０に戻すための移送管、７は移送管６の上昇管５側に設けられ上記移送管６内に空気を導入し負圧式液体サイクロン５１の排圧を調整する排圧調整手段、８は処理材導入管２の前段に設けられた負圧式液体サイクロン５１に搬送される処理材量の導入量を調整する導入量調整弁、９は本体１の下部１ｂの内壁に貼られた衝撃吸収用のラバーである。
【００１７】
液体サイクロンは、下端に排出口を有する筒状のサイクロン本体の内壁に種々の大きさの粒状体を含んだ液体を高速で噴射し、この液体が一次回転流と呼ばれる渦を形成しながらサイクロン本体の内壁に沿って下部方向に移動する時に、サイクロン本体の中央部の気圧が減少し、上記液体が二次回転流と呼ばれる渦を形成しながら上記一次回転流の内側からサイクロン本体を上昇する現象を利用したもので、上記液体に含まれた粒径の大きな粒子は本体の内壁に衝突しながら下方に移動させられ、液体の一部とともに下部排出口から排出され、粒径の小さな粒子は上記二次回転流に運ばれて本体の上部方向に移動し、上昇管に吸い込まれて本体上部から排出される。
【００１８】
本実施の形態１の負圧式液体サイクロン５１は、図７に示すように、材料排出管３に弾性体から成るスピゴットノズル４を取付けたもので、負圧式液体サイクロン５１の動作時には、上述した本体１の内部気圧の減少により、スピゴットノズル４は吸引されて絞り込まれることにより、スピゴットノズル４の開口部４ｓが閉じられる。したがって、本体１の下部に負圧が発生して、二次回転流の発生を容易にして粒径の小さな粒子を効率的に上記上昇管に送り込むとともに、下部排出口からの処理水の流出を防止する。
一次回転流により本体１の内壁に衝突しながら下方に移動してき粒径の大きな粒子を含む泥水は、材料排出管３から上記スピゴットノズル４内に送られる。このとき、泥水中の粒径の大きな粒子からなる固形分がスピゴットノズル４の開口部４ｓ付近に蓄積されるが、ある重量以上蓄積されると、スピゴットノズル４が弾性体より構成されているため、自重によりスピゴットノズル４の開口部４ｓが押し広げられ、固形分の多くなったスラリーは上記開口部４ｓから排出される。したがって、上記スピゴットノズル４の開口部４ｓからは、従来のような処理水の割合の大きな泥水ではなく、粒径の大きな粒子からなる固形分の多いスラリーが排出される。なお、上記下部排出口を所定時間毎に機械的に開閉するような構成としても、固形分の多くなったスラリーをは排出させることが可能であるが、上記本実施の形態１のように、弾性体から成るスピゴットノズル４を用いることにより、簡単な構成で固形分の多いスラリーを排出させることができる。
また、上記二次回転流が強くなりすぎると、所望の粒径以上の粒子も移送管６から排出されるので、移送管６の上昇管５側に排圧調整手段７により上記移送管６内に空気を導入して負圧式液体サイクロン５１の排圧を調整し、負圧式液体サイクロン５１の上部から排出される粒子の粒径を制御するようにしている。
更に、本体１の下部１ｂの内壁に衝撃吸収用のラバー９を貼って、上記内壁に衝突する粒子の衝撃を吸収し、上記粒子が本体内で暴れるのを防止するとともに、粒径の大きな粒子をスムースに下部に移動させるようにしている。
【００１９】
次に、本発明の汚染土壌の処理方法について説明する。
受入ホッパ１８に投入された汚染土壌はベルトコンベア１９により搬送され、細粒化装置２０の一次細粒化機２１に投入される。一次細粒化機２１では、投入された汚染土壌に対して比較的広い処理空間内で加水しながら粗い解砕を行い、団粒状の汚染土壌を個々の粒子を破壊することなく分離させつつ、上記汚染土壌を一次細粒化機２１の下流側に移動させ、図示しない排出口から排出する。このとき、汚染土壌の表面に弱く付着している重金属類等の微粒片は剥離されて処理水中に浮遊する。また、容易に溶解する重金属類は上記処理水中に溶解する。
一次細粒化機２１から排出された大型の金属類や挟雑物等の固形物は約３０ｍｍの分級用の網２１ａにより捕獲されて除去され、約３０ｍｍ以下の粒状体となった汚染土壌は第１の振動スクリーン２２に送られ篩い分けされ、１０ｍｍ以下の粒状体は二次細粒化機２３に送られる。
二次細粒化機２３は、上述したように、一次細粒化機１よりも汚染土壌に作用する応力が大きいので、主に、汚染土壌の個々の粒子間の相互摩擦による解膠作用により、粘性の大きなカーボンや油性分や汚染土壌の個々の粒子に強く付着している重金属類の微粒片を離脱させることができる。このとき、容易に溶解する重金属類は上記処理水中に溶解するとともに、汚染土壌の個々の粒子に強く付着していカーボンや油性分や重金属類等の汚染物質は上記粒子から分離され微粒片となって処理水中に浮遊し、上記解砕・解膠処理された汚染土壌とともに二次細粒化機２３の排出口から排出される。
また、二次細粒化機２３は、下流側のロータ径を上流側のロータ径よりも大きくし、汚染土壌の処理空隙が下流方向において不連続にかつ狭く構成されているので、処理材料はスムーズには下流側に流れず一部の処理材料は上流側に戻されて滞留するので、処理材料の解膠処理が更に進行する。
【００２０】
二次細粒化機２３から排出された汚染土壌のスラリーと砂や砂礫等の粒子は、振動スクリーン３０により５ｍｍ以上の粒子が篩い分され、５ｍｍ以下の粒状体はフィードサンプ４０に一時貯蔵された後分級手段５０に送られ、種々の大きさの粒状体に分級される。
フィードサンプ４０に貯蔵された５ｍｍ以下の粒子を含んだ泥状の汚染土壌は、分級手段５０の負圧式液体サイクロン５１に送られ分級される。負圧式液体サイクロン５１では、約５０μｍ以下の微粒子を処理水中に浮遊させて分離し、上記微粒片を含んだ処理水を移送管６を介してフィードサンプ４０に戻すとともに、負圧式液体サイクロン５１の底部のスピゴットノズル４から排出される粒径の大きな粒子からなる固形分の多いスラリーはスピゴットタンク５２に送られ一時貯蔵される。上記スラリーは、脱水振動スクリーン５３により約５０μｍ以上の砂分を主体とした粒子（細粒砂）が分離された後、フィードサンプ４０に戻される。
【００２１】
シックナータンク５４では、フィードサンプ４０の上部から供給された微粒片を含んだ処理水をタンク内でゆっくりと回転させ、上記処理水中の固形物を凝集沈殿させる固液分離を行う。上記シックナータンク５４の上澄み液には、上述したように、汚染土壌から分離された重金属類が溶解あるいは浮遊しているので、汚水処理部７０の処理水槽７１に送られ処理される。この処理水槽７１では、キレート剤等の添加によって上記重金属類の不溶化塩を形成させ重金属類を不溶化することにより、上記重金属類を上記処理液から分離する。
一方、シックナータンク５４の底部に沈殿したスラリー状の汚染土壌は、スラリー槽５５に一時貯蔵された後脱水機５６に送り脱水し、図示しないフィルタプレスにより脱水ケーキを作製する。
また、脱水機５６で脱水された処理水も上記処理水槽７１に送られ、重金属類を不溶化した後、液体濾過装置７２に送られる。液体濾過装置７２では、上記処理水を活性炭等の吸着材で濾過して重金属類を除去して浄化し、上記重金属類を捕獲した吸着材は最終処分場に送られ処理される。
【００２２】
このように、本実施の形態１では、汚染物質が付着した粒状体を、内周面に複数の外羽根１１Ｗを有する円筒状の回転ドラム１１と、外周面に複数の内羽根１２Ｗを有し上記回転ドラム１１の内部に偏心して取付けられたロータ１２とを備えた一次細粒化機２１と二次細粒化機２３とにより解砕・解膠処理した後、筒状の本体１の下部に設けられた材料排出管３に取付けられた弾性体から成るスピゴットノズル４を備えた負圧式液体サイクロン５１を用いて、上記細粒化された粒状体中から汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体を分離するようにしたので、汚染土壌等の塊状の粒状体を効率良く粒状化することができるととともに、上記粒状体の個々の粒子に付着している異物を確実にかつ効率的に分離することができる。更に、粒径の大きな粒子から成る固形分の多いスラリーを上記負圧式液体サイクロン５１の底部から排出することができるので、汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体を効率良く分離することができ、分級効率を著しく向上させることができる。
【００２３】
なお、上記実施の形態１では、汚染土壌の処理方法について説明したが、処理材料が焼却灰あるいは焼却灰を含む汚染土壌である場合にも同様の処理システムで処理することができる。この場合には、焼却灰が団粒化しているので、一次細粒化機２１と二次細粒化機２３とは、上記図６（ａ），（ｂ）に示すような解砕・解膠作用を処理材料に対して行う。
また、上記例では、一次細粒化機２１と二次細粒化機２３とを備えた細粒化装置２０により解砕・解膠処理した汚染物質が付着した粒状体を負圧式液体サイクロン５１により分級したが、細粒化装置２０の構成はこれに限るものではない。例えば、上記二次細粒化機２３と同様の構成の、処理空隙が下流方向において不連続にかつ狭くなるように構成され細粒化装置１台で細粒化処理を行ってもよいし、一般の破砕機を使用し汚染物質が付着した粒状体を加水しながら細粒化してもよい。
【００２４】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、負圧式液体サイクロン５１の下部から、粒径の大きな粒子からなる固形分の多いスラリーを排出し、上記スラリーから、脱水振動スクリーン５３により約５０μｍ以上の砂分を主体とした細粒砂を分離するようにしたが、本実施の形態２は、図８に示すように、負圧式液体サイクロン５１を備えた分級手段の後段に、排圧調整手段７により上記負圧式液体サイクロン５１よりも排圧を低く調整した負圧式液体サイクロン５１Ｒを備えた分級手段を設け、上記負圧式液体サイクロン５１Ｒにより約１０〜５０μｍの砂分を主体とした粒子（微粒砂）を分離するようにしたものである。
すなわち、本実施の形態２の分級手段５０Ｒは、脱水振動スクリーン５３の後段に、フィードサンプ４０の上部から供給される微粒片を含んだ処理水と、脱水振動スクリーン５３により細粒砂が分離された約５０μｍ以下の微粒子を含む処理水とを貯蔵する第２のフィードサンプ４１を設けるとともに、上記第２のフィードサンプ４１に貯蔵された約５０μｍ以下の微粒子を含んだ泥状の汚染土壌から約１０μｍ以下の粒子を処理水中に浮遊させて分離する負圧式液体サイクロン５１Ｒと、この負圧式液体サイクロン５１Ｒの底部から排出されスピゴットタンク５２Ｒに一次貯蔵されたスラリーから約１０〜５０μｍの砂分を主体とした微粒砂等の粒子を分離する脱水振動スクリーン５３Ｒとを設け、負圧式液体サイクロン５１と脱水振動スクリーン５３とにより５ｍｍ〜５０μｍの細粒砂を分離するとともに、負圧式液体サイクロン５１Ｒと脱水振動スクリーン５３Ｒとにより１０〜５０μｍの微粒砂を分離する。なお、上記第２のフィードサンプ４１に貯蔵された微粒片を含んだ処理水の上澄み液はシックナータンク５４に供給され、上記実施の形態１と同様に処理される。
また、脱水振動スクリーン５３Ｒで分級された微粒砂からは脱水ケーキＡを作製する。この脱水ケーキＡは、シックナータンク５４の底部に沈殿したスラリー状の汚染土壌から作製された脱水ケーキＢとは異なり、汚染物質を含まない微粒砂から構成されているので、無害化処理することなく再利用が可能である。
【００２５】
このように、負圧式液体サイクロン５１の後段に、上記負圧式液体サイクロン５１よりも排圧の低い負圧式液体サイクロン５１Ｒを設けて更に粒径の小さな粒状体を分級することにより、重金属類や油性分等で汚染された土壌や焼却炉から搬出された焼却灰などの汚染物質の付着した粒状体をから、汚染物質を含まない粒径の粒状体を更に効率良く分離することができ、分級効率を更に向上させることができる。
【００２６】
なお、上記例では、負圧式液体サイクロン５１により５０μｍ以下の粒子を分級し、負圧式液体サイクロン５１Ｒにより１０μｍ以下の粒子を分級するように、それぞれの排圧調整手段７を調整して上記負圧式液体サイクロン５１，５１Ｒの排圧を調整したが、上記排圧の大きさはこれに限るものではなく、処理システムの構成や処理材料等により、適宜決定されるものである。また、負圧式液体サイクロンを３段以上設けることにより、分級する粒子の大きさの幅を３段階以上にすることも可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、汚染物質が付着した粒状体を、粒状体に加水しながら細粒化する細粒化装置に投入して細粒化した後、上記細粒化された粒状体を負圧式液体サイクロンに投入して、上記細粒化された粒状体を、汚染物質を含む粒径の小さな粒子と汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体とに分離する際に、上記負圧式液体サイクロンとして、筒状の本体と、この上部に設けられた上昇管と、上記本体の下部に設けられた排出管と、この排出管に取付けられて上記本体の内部気圧が減少したときには吸引されて絞り込まれる弾性体から成るノズルと、上記本体下部の内壁に貼り付けられた衝撃吸収用のラバーとを備えた負圧式液体サイクロンを用い、上記本体の内壁に噴射された上記細粒化された粒状体が上記本体の下部方向に移動して上記本体の内部気圧が減少したときには、上記ノズルの開口部が閉じられて上記本体下部に負圧が発生することで、上記汚染物質を含む粒径の小さな粒状体が上記汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体から分離されて上記上昇管を経由して上記本体上部から排出され、上記ラバーに衝突した上記汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体は上記本体下部に移動して上記開口部が閉じられているノズルに送られて上記ノズル内に蓄積し、上記ノズル内に蓄積された上記粒径の大きな粒状体が所定重量以上になった場合にその重量により上記ノズルの開口部が開口されて、上記汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体が上記ノズルの開口部から排出されるようにしたので、粒径の大きな粒子から成る固形分の多いスラリーを上記負圧式液体サイクロンの底部から効率良く排出することができる。したがって、汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体を効率良く分離することができ、分級効率を著しく向上させることができる。
【００２８】
請求項２に記載の発明によれば、負圧式液体サイクロンの上昇管から排出される粒子を搬送する移送管に上記液体サイクロンの排圧を調整する手段を設け、負圧式液体サイクロンの上部から排出される粒子の粒径を制御するようにしたので、負圧式液体サイクロンの上部から排出される粒子の粒径を的確に制御することができる。
【００２９】
請求項３に記載の発明によれば、負圧式液体サイクロンを複数段に渡って設け、上記処理材料を各負圧式液体サイクロンを順次通過させるようにするとともに、上記負圧式液体サイクロンの排圧を下流段において次第に小さく設定したので、各負圧式液体サイクロンにより分級する上記粒状体の粒径を順次小さくすることができ、汚染物質を含まない粒径の小さな粒子も分級することができ、分級効率を更に向上させることができる。
【００３０】
請求項４に記載の発明によれば、上記粒状体を加水しながら細粒化する際に、内周面に複数の外羽根を有する円筒状の回転ドラムと、外周面に複数の内羽根を有し上記回転ドラムの内部に偏心して取付けられたロータとを備えた細粒化装置を用い、上記回転ドラムと上記ロータとの空隙に上記粒状体を投入して加水しながら細粒化したので、負圧式液体サイクロンに投入する汚染土壌等の塊状の粒状体を効率良く粒状化することができるととともに、上記粒状体の個々の粒子に付着している異物を確実にかつ効率的に分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係わる汚染土壌の処理システムの概要を示す図である。
【図２】 本実施の形態１に係わる一次細粒化機の構成を示す図である。
【図３】 本実施の形態１に係わる二次細粒化機の構成を示す図である。
【図４】 本実施の形態１に係わる二次細粒化機の構成を示す図である。
【図５】 本実施の形態１に係わる解砕・解膠処理を説明する図である。
【図６】 本実施の形態１に係わる解砕・解膠作用を説明する図である。
【図７】 本実施の形態１に係わる負圧式液体サイクロンの構成を示す図である。
【図８】 本実施の形態２に係わる複数段の負圧式液体サイクロンを備えた分級手段の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ サイクロン本体、２ 処理材導入管、３ 材料排出管、４ スピゴットノズル、５ 上昇管、６ 移送管、７ 排圧調整手段、８ 導入量調整弁、９ 衝撃吸収用のラバー、１１ 回転ドラム、１１Ｗ 外羽根、１２ ロータ、
１２Ｗ 内羽根、１３ 環状歯車、１４ モータ、１５ ロータの回転軸、
１６ 駆動機構、１７ 材料投入口、 １８ 受入ホッパ、１９ ベルトコンベア、２０ 細粒化装置、２１ 一次細粒化機、２２ 振動スクリーン、２３ 二次細粒化機、３０ 振動スクリーン、４０ フィードサンプ、５０ 分級手段、５１ 負圧式液体サイクロン、５２ スピゴットタンク、５３ 脱水振動スクリーン、５４ シックナータンク、５５ スラリー槽、５６ 脱水機、６０ 給水部、７０ 汚水処理部、７１ 処理水槽、７２ 液体濾過装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、重金属類や油性分等で汚染された土壌や焼却炉から搬出された焼却灰などの汚染物質の付着した粒状体を細粒化し、上記細粒化された粒状体から汚染物質を含まないあるいは大部分を除去した粒状体を分離する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、化学工場や金属精錬工場等の工場近辺の土壌は、重金属類や有機塩素化合物あるいは油性分等で汚染されていることが問題視されている。また、海難事故等により海に流出した原油で汚染された海浜の土壌や、原油存在地盤のトンネル掘削に伴い搬出される掘削土には原油が付着しているため、その処理が困難となることがしばしばある。更には、産業廃棄物やリサイクルができない生ゴミ等の可燃物は焼却炉にて焼却され、焼却灰として廃棄物処分場に搬出されて埋設されるが、このような焼却灰には、重金属類や焼却過程で生じたダイオキシン等の汚染物質が付着している。そこで、上記汚染土壌から上記汚染物質を除去した後、石，砂，微粒分等を抽出して再利用する技術や、焼却灰から汚染物質を除去した後有効利用できる固体粒子を抽出するとともに、処分場に廃棄する焼却灰の減容化を図る技術の確立が望まれている。
【０００３】
一般に、焼却灰は、粒径の小さな粒子同士が団粒状態となった粒状体であり、重金属類やダイオキシン類等の汚染物質は上記粒状体の表面だけでなく、個々の粒子の表面に付着していると考えられている。また、汚染土壌については、塊状になってはいるものの団粒化している部分が少なく、汚染物質は個々の粒子の表面に付着していると考えられている。
そこで、本出願人は、焼却灰のような団粒化された粒状体を種々の大きさの粒子に細粒化するとともに、上記各粒子の表面に付着している重金属類等の汚染物質を効率的に離脱し分離することのできる細粒化装置を提案している（特願平１０−３１０４２９号）。これは、投入した処理材料を、処理空隙内で加水しながら、圧縮及び粒状体相互間の擦り合わせの力を作用させて、上記焼却灰を独立した粒子に分離するとともに、上記粒状体や粒子の表面に付着している異物を分離する細粒化手段を複数段に渡って設け、焼却灰が各細粒化手段を順次通過するようにするとともに、上記細粒化手段の処理空隙を下流段において次第に狭く設定し、上流段においては主に団粒状の粒状体を、個々の粒子を破壊することなくほぼ独立した粒子に分離して粒状化する解砕処理を行い、下流段においては主に上記粒状化された個々の粒子に対して、主に各粒子相互間の擦り合わせの力を作用させて、粒子同士の摩擦による相互研磨を行わせ、上記個々の粒子の表面に付着している異物を分離する解膠処理を行うようにしたもので、処理材料は上記焼却灰に限らず、上記汚染土壌であっても同様の処理によって上記土壌に付着した汚染物質を分離ことができる。なお、上記分離された重金属類等の汚染物質は処理水中に浮遊または溶解するので、上記処理後の粒状体の内汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体には上記汚染物質がほとんど付着されていない。
【０００４】
この細粒化装置で処理された粒状体は、その後分級手段に送られて液体サイクロン等の分級手段により種々の大きさの粒状体に分級される。このとき、汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体は重金属類やダイオキシン類がほとんど分離され無害化されているので、セメント用の骨材等に再利用される。また、重金属やダイオキシン類等の微粒片を多く含む有害な汚泥は溶融固化等の処理を施し廃棄し、重金属類が溶解あるいは浮遊している汚水はキレート剤等の添加によって上記重金属類の不溶化塩を形成させ重金属類を不溶化することにより、上記重金属類を上記処理液から分離することで無害化し、再利用あるいは廃棄する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
細粒化装置で処理された粒状体を含む処理水から比較的大きな粒径の粒子を従来の液体サイクロンを用いて分級する際には、上昇管に連結された上部排出口からは粒径の小さな粒子を含む処理水が排出されるが、下部排出口からは粒径の大きな粒子が泥水状となって排出される。しかしながら、上記泥水中には、粒径の大きな粒子だけでなく粒径の小さな粒子も多量に含まれているので、分級効率が必ずしも十分とはいえなかった。また、上記泥水中には、細粒化装置で分離された重金属やダイオキシン類の微粒片や溶解した重金属が多く含まれているので、上記泥水中から再度上記微粒片を分離しなければならなかった。
【０００６】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、加水しながら細粒化処理された汚染物質が付着した粒状体中から、汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体を効率良く分離する方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、汚染物質が付着した粒状体を、粒状体に加水しながら細粒化する細粒化装置に投入して細粒化した後、上記細粒化された粒状体を負圧式液体サイクロンに投入して、上記細粒化された粒状体を、汚染物質を含む粒径の小さな粒子と汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体とに分離する処理方法であって、上記負圧式液体サイクロンは、筒状の本体と、この上部に設けられた上昇管と、上記本体の下部に設けられた排出管と、この排出管に取付けられて上記本体の内部気圧が減少したときには吸引されて絞り込まれる弾性体から成るノズルと、上記本体下部の内壁に貼り付けられた衝撃吸収用のラバーとを備え、上記本体の内壁に噴射された上記細粒化された粒状体が上記本体の下部方向に移動して上記本体の内部気圧が減少したときには、上記ノズルの開口部が閉じられて上記本体下部に負圧が発生することで、上記汚染物質を含む粒径の小さな粒状体が上記汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体から分離されて上記上昇管を経由して上記本体上部から排出され、上記ラバーに衝突した上記汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体は上記本体下部に移動して上記開口部が閉じられているノズルに送られて上記ノズル内に蓄積し、上記ノズル内に蓄積された上記粒径の大きな粒状体が所定重量以上になった場合にその重量により上記ノズルの開口部が開口されて、上記汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体が上記ノズルの開口部から排出されるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の汚染物質が付着した粒状体の処理方法は、負圧式液体サイクロンの上昇管から排出される粒子を搬送する移送管に上記液体サイクロンの排圧を調整する手段を設け、負圧式液体サイクロンの上部から排出される粒子の粒径を制御するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の汚染物質が付着した粒状体の処理方法は、負圧式液体サイクロンを複数段に渡って設け、上記細粒化された粒状体を各負圧式液体サイクロンを順次通過させるようにするとともに、上記負圧式液体サイクロンの排圧を下流段において次第に小さく設定し、負圧式液体サイクロンにより分級する上記粒状体の粒径を順次小さくするようにしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の汚染物質が付着した粒状体の処理方法は、上記粒状体を加水しながら細粒化する際に、内周面に複数の外羽根を有する円筒状の回転ドラムと、外周面に複数の内羽根を有し上記回転ドラムの内部に偏心して取付けられたロータとを備えた細粒化装置を用い、上記回転ドラムと上記ロータとの空隙に上記粒状体を投入して加水しながら細粒化したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わる汚染土壌の処理システムの概要を示す図で、同図において、１８は汚染土壌を投入する受入ホッパ、１９は上記汚染土壌を搬送するベルトコンベア、２０は上記ベルトコンベア１９で送られてきた汚染土壌に対して加水しつつ解砕・解膠処理を行い汚染土壌をスラリー化して排出する細粒化装置、３０は細粒化装置２０から排出された汚染土壌から５ｍｍ以上の粒子を選別し分離する振動スクリーン、４０は上記振動スクリーン３０を通過した５ｍｍ以下の粒子含む泥状の汚染土壌を一時貯蔵するフィードサンプ（液体供給槽）、５０は負圧式液体サイクロン５１を備え、フィードサンプ４０から送られた汚染土壌を種々の大きさの粒子に分級するための分級手段、６０は上記細粒化装置２０及び上記フィードサンプ４０に処理水を供給する給水部、７０は上記分級手段５０から排出される処理水を浄化する汚水処理部である。
【００１２】
細粒化装置２０は、図示しない排出口に設けられた約３０ｍｍ以上の大型の金属類や挟雑物等の固形物を捕獲するための分級用の網２１ａを備え、ベルトコンベア１９により搬送された汚染土壌に加水し、上記汚染土壌に対して粗い解砕処理を行う一次細粒化機２１と、この一次細粒化機２１で解砕された汚染土壌から１０ｍｍ以上の粒状体を選別し分離する振動スクリーン２２と、一次細粒化機２１で解砕され振動スクリーン２２を通過した１０ｍｍ以下の粒状体となった汚染土壌に加水し、上記汚染土壌に対して更に解砕・解膠処理を行うための二次細粒化機２３とを備えている。
分級手段５０は、上記フィードサンプ４０に貯蔵された５ｍｍ以下の粒子を含んだ泥状の汚染土壌から約５０μｍ以下の粒子を処理水中に浮遊させて分離する負圧式液体サイクロン５１と、この負圧式液体サイクロン５１の底部から排出されスピゴットタンク５２に一次貯蔵されたスラリーから約５０μｍ以上の砂分を主体とした細粒砂等の粒子を分離する脱水振動スクリーン５３と、上記フィードサンプ４０の上部から供給された微粒片が浮遊した処理水中の固形物を凝集沈殿させるシックナータンク５４と、上記シックナータンク５４の底部に沈殿したスラリーを貯蔵するスラリー槽５５と、上記スラリー槽５５に貯蔵されたスラリーに脱水処理を施すための脱水機５６とを備えている。
また、汚水処理部７０は、処理水中に溶解あるいは浮遊している重金属類を不溶化する処理水槽７１と、この処理水槽７１で不溶化された重金属類等や油性分を吸着材で濾過し上記処理水を浄化する液体濾過装置７２とを備えている。
【００１３】
図２は、上記一次細粒化機２１の構成を示す図で、（ａ）図は側面図、（ｂ）図は（ａ）図のＡ−Ａ断面図である。一次細粒化機２１は、内周面に軸方向に沿って取付けられ、中心方向に突出する複数の外羽根１１Ｗを有する円筒状の回転ドラム１１と、外周面に軸方向に沿って取付けられ径方向に突出する複数の内羽根１２Ｗを有し、上記回転ドラム１１の内部に偏心して取付けられたロータ１２とを備え、回転ドラム１１の外周に設けられた環状歯車１３をモータ１４により、ロータ１２の回転軸１５を駆動機構１６により、それぞれ互いに逆方向に回転させ、材料投入口１７から投入された処理材料Ｓ（図（ｂ）の斜線部）に圧縮及びせん断応力を作用させて上記処理材料Ｓを解砕したり解膠したりするもので、上記処理材料に作用する応力の大きさは、主に回転ドラム１１とロータ１２との間隔（ロータ１２の偏心度）と、回転ドラム１１及びロータ１２のそれぞれの回転速度とにより調整するようにしている。
また、二次細粒化機２３の構成は、上記一次細粒化機２１とほぼ同様である。
【００１４】
汚染土壌の粗い解砕を行う一次細粒化機２１は、図３（ａ）に示すように、ロータ１２の偏心量を小さくすることにより回転ドラム１１とロータ１２との間隔Ｄ1を比較的広くするとともに、回転速度を低速としている。また、汚染土壌の解膠処理を主体とする二次細粒化機２３は、図３（ｂ）に示すように、ロータ１２の偏心量を大きくして回転ドラム１１とロータ１２との間隔Ｄ2を狭くし、更に、回転速度を上記一次細粒機２１の速度よりも高速にするとともに、図４に示すように、下流側のロータ径を上流側のロータ径よりも大きくし、汚染土壌の処理空隙が下流方向において不連続にかつ狭くなるように構成されている。
【００１５】
一次細粒化機２１，二次細粒化機２３中では、図５に示すように、処理空隙である回転ドラム１１とロータ１２との間隙に投入された汚染土壌Ｐは、回転ドラム１１の外羽根１１Ｗによって上方に掻き上げられるとともに、ロータ１２の内羽根１２Ｗによって下方に引き下げられるので、汚染土壌Ｐには圧縮応力とともにせん断応力が作用し、上記汚染土壌の団粒状の各粒状体は解砕・解膠される。すなわち、図６（ａ）に示すように、粒子ｐ同士が固着面ｒで固着されて団粒状態となっている汚染土壌の団粒状の各粒状体Ｐあるいは粒子同士が固着してはいないが大きさの大きい粒子ｐに対して圧縮応力及びせん断応力が作用すると、上記団粒状の各粒状体Ｐが上記固着面ｒのところから分かれてほぼ独立した細かな粒子ｐに粒状化される（解砕作用）とともに、上記各粒状体Ｐの表面に比較的弱く付着されていた重金属類等の汚染物質ｑが分離される。
また、図６（ｂ）に示すように、粒状体あるいは粒子同士に擦り合わせ方向の力が作用すると、各粒子ｐの表面に付着された重金属類等の汚染物質ｑが剥離され粒子ｐから分離され（解膠作用）、上記分離された汚染物質ｑは処理水中に浮遊または溶解する。
なお、汚染土壌の処理においては、土粒子が団粒化していることが少ないと思われるので、一次細粒化機２１，二次細粒化機２３ともに、上記図６（ｂ）に示す解膠作用が主となる。
【００１６】
図７は、負圧式液体サイクロン５１の構成を示す図で、１は下方において内径が徐々に狭くなるよう構成された筒状のサイクロン本体、２は本体１の上部１ａ側の壁に設けられた処理材導入管、３は本体１の下部１ｂの先端部に設けられた材料排出管、４は材料排出管３に取付けられたラバー製のスピゴットノズル、５は本体１の上部のほぼ中央部に設けられた上昇管、６は上昇管５から排出される粒径の小さな粒子を含んだ処理水をフィードサンプ４０に戻すための移送管、７は移送管６の上昇管５側に設けられ上記移送管６内に空気を導入し負圧式液体サイクロン５１の排圧を調整する排圧調整手段、８は処理材導入管２の前段に設けられた負圧式液体サイクロン５１に搬送される処理材量の導入量を調整する導入量調整弁、９は本体１の下部１ｂの内壁に貼られた衝撃吸収用のラバーである。
【００１７】
液体サイクロンは、下端に排出口を有する筒状のサイクロン本体の内壁に種々の大きさの粒状体を含んだ液体を高速で噴射し、この液体が一次回転流と呼ばれる渦を形成しながらサイクロン本体の内壁に沿って下部方向に移動する時に、サイクロン本体の中央部の気圧が減少し、上記液体が二次回転流と呼ばれる渦を形成しながら上記一次回転流の内側からサイクロン本体を上昇する現象を利用したもので、上記液体に含まれた粒径の大きな粒子は本体の内壁に衝突しながら下方に移動させられ、液体の一部とともに下部排出口から排出され、粒径の小さな粒子は上記二次回転流に運ばれて本体の上部方向に移動し、上昇管に吸い込まれて本体上部から排出される。
【００１８】
本実施の形態１の負圧式液体サイクロン５１は、図７に示すように、材料排出管３に弾性体から成るスピゴットノズル４を取付けたもので、負圧式液体サイクロン５１の動作時には、上述した本体１の内部気圧の減少により、スピゴットノズル４は吸引されて絞り込まれることにより、スピゴットノズル４の開口部４ｓが閉じられる。したがって、本体１の下部に負圧が発生して、二次回転流の発生を容易にして粒径の小さな粒子を効率的に上記上昇管に送り込むとともに、下部排出口からの処理水の流出を防止する。
一次回転流により本体１の内壁に衝突しながら下方に移動してき粒径の大きな粒子を含む泥水は、材料排出管３から上記スピゴットノズル４内に送られる。このとき、泥水中の粒径の大きな粒子からなる固形分がスピゴットノズル４の開口部４ｓ付近に蓄積されるが、ある重量以上蓄積されると、スピゴットノズル４が弾性体より構成されているため、自重によりスピゴットノズル４の開口部４ｓが押し広げられ、固形分の多くなったスラリーは上記開口部４ｓから排出される。したがって、上記スピゴットノズル４の開口部４ｓからは、従来のような処理水の割合の大きな泥水ではなく、粒径の大きな粒子からなる固形分の多いスラリーが排出される。なお、上記下部排出口を所定時間毎に機械的に開閉するような構成としても、固形分の多くなったスラリーをは排出させることが可能であるが、上記本実施の形態１のように、弾性体から成るスピゴットノズル４を用いることにより、簡単な構成で固形分の多いスラリーを排出させることができる。
また、上記二次回転流が強くなりすぎると、所望の粒径以上の粒子も移送管６から排出されるので、移送管６の上昇管５側に排圧調整手段７により上記移送管６内に空気を導入して負圧式液体サイクロン５１の排圧を調整し、負圧式液体サイクロン５１の上部から排出される粒子の粒径を制御するようにしている。
更に、本体１の下部１ｂの内壁に衝撃吸収用のラバー９を貼って、上記内壁に衝突する粒子の衝撃を吸収し、上記粒子が本体内で暴れるのを防止するとともに、粒径の大きな粒子をスムースに下部に移動させるようにしている。
【００１９】
次に、本発明の汚染土壌の処理方法について説明する。
受入ホッパ１８に投入された汚染土壌はベルトコンベア１９により搬送され、細粒化装置２０の一次細粒化機２１に投入される。一次細粒化機２１では、投入された汚染土壌に対して比較的広い処理空間内で加水しながら粗い解砕を行い、団粒状の汚染土壌を個々の粒子を破壊することなく分離させつつ、上記汚染土壌を一次細粒化機２１の下流側に移動させ、図示しない排出口から排出する。このとき、汚染土壌の表面に弱く付着している重金属類等の微粒片は剥離されて処理水中に浮遊する。また、容易に溶解する重金属類は上記処理水中に溶解する。
一次細粒化機２１から排出された大型の金属類や挟雑物等の固形物は約３０ｍｍの分級用の網２１ａにより捕獲されて除去され、約３０ｍｍ以下の粒状体となった汚染土壌は第１の振動スクリーン２２に送られ篩い分けされ、１０ｍｍ以下の粒状体は二次細粒化機２３に送られる。
二次細粒化機２３は、上述したように、一次細粒化機１よりも汚染土壌に作用する応力が大きいので、主に、汚染土壌の個々の粒子間の相互摩擦による解膠作用により、粘性の大きなカーボンや油性分や汚染土壌の個々の粒子に強く付着している重金属類の微粒片を離脱させることができる。このとき、容易に溶解する重金属類は上記処理水中に溶解するとともに、汚染土壌の個々の粒子に強く付着していカーボンや油性分や重金属類等の汚染物質は上記粒子から分離され微粒片となって処理水中に浮遊し、上記解砕・解膠処理された汚染土壌とともに二次細粒化機２３の排出口から排出される。
また、二次細粒化機２３は、下流側のロータ径を上流側のロータ径よりも大きくし、汚染土壌の処理空隙が下流方向において不連続にかつ狭く構成されているので、処理材料はスムーズには下流側に流れず一部の処理材料は上流側に戻されて滞留するので、処理材料の解膠処理が更に進行する。
【００２０】
二次細粒化機２３から排出された汚染土壌のスラリーと砂や砂礫等の粒子は、振動スクリーン３０により５ｍｍ以上の粒子が篩い分され、５ｍｍ以下の粒状体はフィードサンプ４０に一時貯蔵された後分級手段５０に送られ、種々の大きさの粒状体に分級される。
フィードサンプ４０に貯蔵された５ｍｍ以下の粒子を含んだ泥状の汚染土壌は、分級手段５０の負圧式液体サイクロン５１に送られ分級される。負圧式液体サイクロン５１では、約５０μｍ以下の微粒子を処理水中に浮遊させて分離し、上記微粒片を含んだ処理水を移送管６を介してフィードサンプ４０に戻すとともに、負圧式液体サイクロン５１の底部のスピゴットノズル４から排出される粒径の大きな粒子からなる固形分の多いスラリーはスピゴットタンク５２に送られ一時貯蔵される。上記スラリーは、脱水振動スクリーン５３により約５０μｍ以上の砂分を主体とした粒子（細粒砂）が分離された後、フィードサンプ４０に戻される。
【００２１】
シックナータンク５４では、フィードサンプ４０の上部から供給された微粒片を含んだ処理水をタンク内でゆっくりと回転させ、上記処理水中の固形物を凝集沈殿させる固液分離を行う。上記シックナータンク５４の上澄み液には、上述したように、汚染土壌から分離された重金属類が溶解あるいは浮遊しているので、汚水処理部７０の処理水槽７１に送られ処理される。この処理水槽７１では、キレート剤等の添加によって上記重金属類の不溶化塩を形成させ重金属類を不溶化することにより、上記重金属類を上記処理液から分離する。
一方、シックナータンク５４の底部に沈殿したスラリー状の汚染土壌は、スラリー槽５５に一時貯蔵された後脱水機５６に送り脱水し、図示しないフィルタプレスにより脱水ケーキを作製する。
また、脱水機５６で脱水された処理水も上記処理水槽７１に送られ、重金属類を不溶化した後、液体濾過装置７２に送られる。液体濾過装置７２では、上記処理水を活性炭等の吸着材で濾過して重金属類を除去して浄化し、上記重金属類を捕獲した吸着材は最終処分場に送られ処理される。
【００２２】
このように、本実施の形態１では、汚染物質が付着した粒状体を、内周面に複数の外羽根１１Ｗを有する円筒状の回転ドラム１１と、外周面に複数の内羽根１２Ｗを有し上記回転ドラム１１の内部に偏心して取付けられたロータ１２とを備えた一次細粒化機２１と二次細粒化機２３とにより解砕・解膠処理した後、筒状の本体１の下部に設けられた材料排出管３に取付けられた弾性体から成るスピゴットノズル４を備えた負圧式液体サイクロン５１を用いて、上記細粒化された粒状体中から汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体を分離するようにしたので、汚染土壌等の塊状の粒状体を効率良く粒状化することができるととともに、上記粒状体の個々の粒子に付着している異物を確実にかつ効率的に分離することができる。更に、粒径の大きな粒子から成る固形分の多いスラリーを上記負圧式液体サイクロン５１の底部から排出することができるので、汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体を効率良く分離することができ、分級効率を著しく向上させることができる。
【００２３】
なお、上記実施の形態１では、汚染土壌の処理方法について説明したが、処理材料が焼却灰あるいは焼却灰を含む汚染土壌である場合にも同様の処理システムで処理することができる。この場合には、焼却灰が団粒化しているので、一次細粒化機２１と二次細粒化機２３とは、上記図６（ａ），（ｂ）に示すような解砕・解膠作用を処理材料に対して行う。
また、上記例では、一次細粒化機２１と二次細粒化機２３とを備えた細粒化装置２０により解砕・解膠処理した汚染物質が付着した粒状体を負圧式液体サイクロン５１により分級したが、細粒化装置２０の構成はこれに限るものではない。例えば、上記二次細粒化機２３と同様の構成の、処理空隙が下流方向において不連続にかつ狭くなるように構成され細粒化装置１台で細粒化処理を行ってもよいし、一般の破砕機を使用し汚染物質が付着した粒状体を加水しながら細粒化してもよい。
【００２４】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、負圧式液体サイクロン５１の下部から、粒径の大きな粒子からなる固形分の多いスラリーを排出し、上記スラリーから、脱水振動スクリーン５３により約５０μｍ以上の砂分を主体とした細粒砂を分離するようにしたが、本実施の形態２は、図８に示すように、負圧式液体サイクロン５１を備えた分級手段の後段に、排圧調整手段７により上記負圧式液体サイクロン５１よりも排圧を低く調整した負圧式液体サイクロン５１Ｒを備えた分級手段を設け、上記負圧式液体サイクロン５１Ｒにより約１０〜５０μｍの砂分を主体とした粒子（微粒砂）を分離するようにしたものである。
すなわち、本実施の形態２の分級手段５０Ｒは、脱水振動スクリーン５３の後段に、フィードサンプ４０の上部から供給される微粒片を含んだ処理水と、脱水振動スクリーン５３により細粒砂が分離された約５０μｍ以下の微粒子を含む処理水とを貯蔵する第２のフィードサンプ４１を設けるとともに、上記第２のフィードサンプ４１に貯蔵された約５０μｍ以下の微粒子を含んだ泥状の汚染土壌から約１０μｍ以下の粒子を処理水中に浮遊させて分離する負圧式液体サイクロン５１Ｒと、この負圧式液体サイクロン５１Ｒの底部から排出されスピゴットタンク５２Ｒに一次貯蔵されたスラリーから約１０〜５０μｍの砂分を主体とした微粒砂等の粒子を分離する脱水振動スクリーン５３Ｒとを設け、負圧式液体サイクロン５１と脱水振動スクリーン５３とにより５ｍｍ〜５０μｍの細粒砂を分離するとともに、負圧式液体サイクロン５１Ｒと脱水振動スクリーン５３Ｒとにより１０〜５０μｍの微粒砂を分離する。なお、上記第２のフィードサンプ４１に貯蔵された微粒片を含んだ処理水の上澄み液はシックナータンク５４に供給され、上記実施の形態１と同様に処理される。
また、脱水振動スクリーン５３Ｒで分級された微粒砂からは脱水ケーキＡを作製する。この脱水ケーキＡは、シックナータンク５４の底部に沈殿したスラリー状の汚染土壌から作製された脱水ケーキＢとは異なり、汚染物質を含まない微粒砂から構成されているので、無害化処理することなく再利用が可能である。
【００２５】
このように、負圧式液体サイクロン５１の後段に、上記負圧式液体サイクロン５１よりも排圧の低い負圧式液体サイクロン５１Ｒを設けて更に粒径の小さな粒状体を分級することにより、重金属類や油性分等で汚染された土壌や焼却炉から搬出された焼却灰などの汚染物質の付着した粒状体をから、汚染物質を含まない粒径の粒状体を更に効率良く分離することができ、分級効率を更に向上させることができる。
【００２６】
なお、上記例では、負圧式液体サイクロン５１により５０μｍ以下の粒子を分級し、負圧式液体サイクロン５１Ｒにより１０μｍ以下の粒子を分級するように、それぞれの排圧調整手段７を調整して上記負圧式液体サイクロン５１，５１Ｒの排圧を調整したが、上記排圧の大きさはこれに限るものではなく、処理システムの構成や処理材料等により、適宜決定されるものである。また、負圧式液体サイクロンを３段以上設けることにより、分級する粒子の大きさの幅を３段階以上にすることも可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、汚染物質が付着した粒状体を、粒状体に加水しながら細粒化する細粒化装置に投入して細粒化した後、上記細粒化された粒状体を負圧式液体サイクロンに投入して、上記細粒化された粒状体を、汚染物質を含む粒径の小さな粒子と汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体とに分離する際に、上記負圧式液体サイクロンとして、筒状の本体と、この上部に設けられた上昇管と、上記本体の下部に設けられた排出管と、この排出管に取付けられて上記本体の内部気圧が減少したときには吸引されて絞り込まれる弾性体から成るノズルと、上記本体下部の内壁に貼り付けられた衝撃吸収用のラバーとを備えた負圧式液体サイクロンを用い、上記本体の内壁に噴射された上記細粒化された粒状体が上記本体の下部方向に移動して上記本体の内部気圧が減少したときには、上記ノズルの開口部が閉じられて上記本体下部に負圧が発生することで、上記汚染物質を含む粒径の小さな粒状体が上記汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体から分離されて上記上昇管を経由して上記本体上部から排出され、上記ラバーに衝突した上記汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体は上記本体下部に移動して上記開口部が閉じられているノズルに送られて上記ノズル内に蓄積し、上記ノズル内に蓄積された上記粒径の大きな粒状体が所定重量以上になった場合にその重量により上記ノズルの開口部が開口されて、上記汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体が上記ノズルの開口部から排出されるようにしたので、粒径の大きな粒子から成る固形分の多いスラリーを上記負圧式液体サイクロンの底部から効率良く排出することができる。したがって、汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体を効率良く分離することができ、分級効率を著しく向上させることができる。
【００２８】
請求項２に記載の発明によれば、負圧式液体サイクロンの上昇管から排出される粒子を搬送する移送管に上記液体サイクロンの排圧を調整する手段を設け、負圧式液体サイクロンの上部から排出される粒子の粒径を制御するようにしたので、負圧式液体サイクロンの上部から排出される粒子の粒径を的確に制御することができる。
【００２９】
請求項３に記載の発明によれば、負圧式液体サイクロンを複数段に渡って設け、上記処理材料を各負圧式液体サイクロンを順次通過させるようにするとともに、上記負圧式液体サイクロンの排圧を下流段において次第に小さく設定したので、各負圧式液体サイクロンにより分級する上記粒状体の粒径を順次小さくすることができ、汚染物質を含まない粒径の小さな粒子も分級することができ、分級効率を更に向上させることができる。
【００３０】
請求項４に記載の発明によれば、上記粒状体を加水しながら細粒化する際に、内周面に複数の外羽根を有する円筒状の回転ドラムと、外周面に複数の内羽根を有し上記回転ドラムの内部に偏心して取付けられたロータとを備えた細粒化装置を用い、上記回転ドラムと上記ロータとの空隙に上記粒状体を投入して加水しながら細粒化したので、負圧式液体サイクロンに投入する汚染土壌等の塊状の粒状体を効率良く粒状化することができるととともに、上記粒状体の個々の粒子に付着している異物を確実にかつ効率的に分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係わる汚染土壌の処理システムの概要を示す図である。
【図２】 本実施の形態１に係わる一次細粒化機の構成を示す図である。
【図３】 本実施の形態１に係わる二次細粒化機の構成を示す図である。
【図４】 本実施の形態１に係わる二次細粒化機の構成を示す図である。
【図５】 本実施の形態１に係わる解砕・解膠処理を説明する図である。
【図６】 本実施の形態１に係わる解砕・解膠作用を説明する図である。
【図７】 本実施の形態１に係わる負圧式液体サイクロンの構成を示す図である。
【図８】 本実施の形態２に係わる複数段の負圧式液体サイクロンを備えた分級手段の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ サイクロン本体、２ 処理材導入管、３ 材料排出管、４ スピゴットノズル、５ 上昇管、６ 移送管、７ 排圧調整手段、８ 導入量調整弁、９ 衝撃吸収用のラバー、１１ 回転ドラム、１１Ｗ 外羽根、１２ ロータ、
１２Ｗ 内羽根、１３ 環状歯車、１４ モータ、１５ ロータの回転軸、
１６ 駆動機構、１７ 材料投入口、 １８ 受入ホッパ、１９ ベルトコンベア、２０ 細粒化装置、２１ 一次細粒化機、２２ 振動スクリーン、２３ 二次細粒化機、３０ 振動スクリーン、４０ フィードサンプ、５０ 分級手段、５１ 負圧式液体サイクロン、５２ スピゴットタンク、５３ 脱水振動スクリーン、５４ シックナータンク、５５ スラリー槽、５６ 脱水機、６０ 給水部、７０ 汚水処理部、７１ 処理水槽、７２ 液体濾過装置。
Claims (4)
- 汚染物質が付着した粒状体を、粒状体に加水しながら細粒化する細粒化装置に投入して細粒化した後、上記細粒化された粒状体を負圧式液体サイクロンに投入して、上記細粒化された粒状体を、汚染物質を含む粒径の小さな粒子と汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体とに分離する処理方法において、上記負圧式液体サイクロンは、筒状の本体と、この上部に設けられた上昇管と、上記本体の下部に設けられた排出管と、この排出管に取付けられて上記本体の内部気圧が減少したときには吸引されて絞り込まれる弾性体から成るノズルと、上記本体下部の内壁に貼り付けられた衝撃吸収用のラバーとを備え、上記本体の内壁に噴射された上記細粒化された粒状体が上記本体の下部方向に移動して上記本体の内部気圧が減少したときには、上記ノズルの開口部が閉じられて上記本体下部に負圧が発生することで、上記汚染物質を含む粒径の小さな粒状体が上記汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体から分離されて上記上昇管を経由して上記本体上部から排出され、上記ラバーに衝突した上記汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体は上記本体下部に移動して上記開口部が閉じられているノズルに送られて上記ノズル内に蓄積し、上記ノズル内に蓄積された上記粒径の大きな粒状体が所定重量以上になった場合にその重量により上記ノズルの開口部が開口されて、上記汚染物質を含まない粒径の大きな粒状体が上記ノズルの開口部から排出されるようにしたことを特徴とする汚染物質が付着した粒状体の処理方法。
- 負圧式液体サイクロンの上昇管から排出される粒子を搬送する移送管に上記液体サイクロンの排圧を調整する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の汚染物質が付着した粒状体の処理方法。
- 負圧式液体サイクロンを複数段に渡って設け、上記細粒化された粒状体を各負圧式液体サイクロンを順次通過させるようにするとともに、上記負圧式液体サイクロンの排圧を下流段において次第に小さく設定したことを特徴とする請求項２記載の汚染物質が付着した粒状体の処理方法。
- 内周面に複数の外羽根を有する円筒状の回転ドラムと、外周面に複数の内羽根を有し上記回転ドラムの内部に回転ドラムに対し偏心して取付けられたロータとを備えた細粒化装置の、上記回転ドラムと上記ロータとの間隙に汚染物質が付着した粒状体を投入し、上記粒状体を加水しながら細粒化したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の汚染物質が付着した粒状体の処理方法。
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