JP4207524B2 - 汚染土壌の処理設備 - Google Patents
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- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として掘削土に含まれる重金属を除去する際に用いる汚染土壌の処理設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場跡地にあらたな建築物を構築する際、カドミウム、鉛、銅、亜鉛、ニッケル、クロム、ヒ素といった重金属をはじめ、揮発性有機塩素化合物、油等のさまざまな汚染物質が掘削土に混じって搬出されることがある。かかる汚染土をそのまま放置すると、該土に混入している汚染物質が地下水等に混入し、環境に拡散するおそれがあるため、かかる汚染物質を何らかの方法で除去する必要がある。
【０００３】
かかる方法として、汚染物質を含む掘削土砂をいったん泥水化した後、該泥水を分級洗浄する技術が知られている（非特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】
「土壌・地下水汚染に係る調査・対策指針および運用基準」、 環境庁水質保全局、社団法人土壌環境センター、平成１１年３月２５日発行
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の分級洗浄方法は、７５μｍを分級点として分級し、７５μｍ以上の粗粒分（礫、粗砂、細砂）については、汚染物質が除去された処理土とするとともに、７５μｍ以下の細粒分（シルト、粘土）については、汚染物質が含まれているため、例えば廃棄等の形で適宜処分するものである。
【０００６】
かかる分級洗浄方法においては、ほとんどの汚染物質は、７５μｍ以下の細粒分とともに分級されるであろうとの考えに基づくものであるが、出願人がさまざまな状況で上述の分級洗浄方法を行ったところ、汚染土壌の状況によっては、７５μｍ以上の粗粒分中にも多くの汚染物質が混入して環境基準をクリアできず、処理土といえども廃棄等の形で適宜処分せねばならないことが判明した。
【０００７】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、汚染土壌の分級洗浄において汚染物質を細粒分とともに確実に分級する一方、汚染物質の粗粒分への混入を防止するとともに、粗粒分にわずかに混入した汚染物質の溶出を防止することが可能な汚染土壌の処理設備を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る汚染土壌の処理設備は請求項１に記載したように、汚染物質を含む掘削土砂を水と混合して掘削泥水を作製する混練ミキサー及び該混練ミキサーで作製された掘削泥水を貯留する貯留槽からなる泥水作製装置と、前記貯留槽内の掘削泥水に含まれる土砂を分級する泥水分級装置とで構成するとともに、該泥水分級装置を、内部が第１の区画と第２の区画に分割された原水槽と、該原水槽の上方に配置され粒径に応じて少なくとも二段階で土粒子の選別を行う少なくとも２つの篩が設けられた振動篩機構と、該振動篩機構の上方であって前記原水槽の第１及び第２の区画の泥水が圧入可能に該区画にそれぞれ連通接続された第１及び第２のサイクロンと、前記篩上の土砂に向けて水を下方に噴射する水噴射機構とで構成したものである。
【００１３】
また、本発明に係る汚染土壌の処理設備は、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の排出側で該篩上の土砂に向けて空気を下方に噴射する空気噴射機構を備えたものである。
【００１４】
また、本発明に係る汚染土壌の処理設備は、前記篩の直上であって前記水噴射機構による水噴射位置よりも該篩の投入側に土砂攪拌機構を設置して前記篩上の土塊を解膠できるように構成したものである。
【００１５】
また、本発明に係る汚染土壌の処理設備は、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の投入側にて前記篩上を移送される土砂を堰き止める堰止め板を該篩の上面に立設したものである。
【００１６】
また、本発明に係る汚染土壌の処理設備は、前記篩の直上であって前記水噴射機構による水噴射位置よりも該篩の投入側に土砂攪拌機構を設置して前記篩上の土塊を解膠できるように構成するとともに、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の排出側で該篩上の土砂に向けて空気を下方に噴射する空気噴射機構を備えたものである。
【００１７】
また、本発明に係る汚染土壌の処理設備は、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の投入側にて前記篩上を移送される土砂を堰き止める堰止め板を該篩の上面に立設するとともに、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の排出側で該篩上の土砂に向けて空気を下方に噴射する空気噴射機構を備えたものである。
【００１８】
また、本発明に係る汚染土壌の処理設備は、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の投入側にて前記篩上を移送される土砂を堰き止める堰止め板を該篩の上面に立設するとともに、前記篩の直上であって前記堰止め板と前記水噴射位置の間に土砂攪拌機構を設置して前記篩上の土塊を解膠できるように構成したものである。
【００１９】
本出願人は、７５μｍ以上の粗粒分（礫、粗砂、細砂）中にも多くの汚染物質が混入する原因として、第１に、汚染物質が含まれた粘土塊が粗粒分と一緒に選別され排出されてしまうこと、第２に、振動篩機構による振動によって篩上の土砂の含水比が低下して土塊状となり、該土塊状に汚染物質が閉じこめられた状態で排出されること、第３に、篩上で水切りが十分に行われないまま、汚染物質が含まれた水が選別土砂と一緒に排出されてしまうことにあることを見い出し、以下の発明をなしたものである。
【００２０】
すなわち、本発明に係る汚染土壌の処理設備においては、泥水作製装置と泥水分級装置とで構成してあり、泥水作製装置で作成された掘削泥水中の土砂を泥水分級装置で分級する。
【００２１】
すなわち、まず、泥水作製装置においては、混練ミキサー内に汚染物質を含む掘削土砂と水とを投入し、次いで、これらを混練して掘削泥水を作製する。
【００２２】
次に、混練された掘削泥水を貯留槽に移して貯留する。
【００２３】
次に、泥水作製装置の貯留槽に貯留された掘削泥水を泥水分級装置に備えた振動篩機構に投入し、該振動篩機構の篩上で選別されている土砂に向けて水噴射機構から水を下方に噴射する。
【００２４】
このようにすると、掘削泥水中に土塊、特に粘土塊の形態になっている土砂が存在する場合には、噴射された水の勢いによって該土塊がまず破砕され、次いで、該土塊状の土砂中に含まれていた汚染物質が噴射された水の勢いで吹き飛ばされ、篩を通過して原水槽に落下する。また、破砕された土塊由来の土砂中の土粒子表面に付着していた汚染物質や該汚染物質を含む表面水は、噴射された水の勢いで同様に吹き飛ばされ、篩を通過して原水槽に落下する。
【００２５】
一方、掘削泥水中に土塊が存在しない場合でも、土砂中の土粒子表面に付着していた汚染物質や該汚染物質を含む表面水は、噴射された水の勢いで吹き飛ばされ、篩を通過して原水槽に落下する。
【００２６】
そのため、篩上に残留する土砂を集めることにより、汚染物質がほとんど含まれていない土砂だけを処理土として汚染土壌から分離することが可能となる。
【００２７】
一方、汚染物質を多量に含んだ原水槽内の泥水については、サイクロン、スクリューデカンタ、フィルタープレス等を用いて適宜脱水し、脱水されたケーキはこれを廃棄等の形で適宜処分し、脱水された水は、汚染物質を除去する処理を行うほか、ｐＨ調整その他必要な処理を行った後、河川等に適宜放流する。
【００２８】
ここで、請求項２に係る汚染土壌の処理設備では、まず、粗粒分のうち、主として礫を選別可能な篩の上に掘削泥水を投入し、次いで、該篩上にて上述したと同様に水噴射機構による洗浄を行った後、選別された礫を排出して処理土とする一方、該篩を通過した泥水を原水槽の第１の区画に落下させる。なお、泥水中に土塊が存在した場合であっても、上述したように噴射水の勢いによって土塊が粉砕されるので、該土塊が篩で選別され礫とともに排出されるおそれはない。
【００２９】
次に、第１の区画に貯留された泥水を第１のサイクロンに圧入して例えば７５μｍを分級点として分級し、そのサイクロンアンダー泥水を、粗粒分のうち、主として粗砂及び細砂を選別可能な篩の上に投入し、次いで、該篩上にて上述したと同様に水噴射機構による洗浄を行った後、選別された粗砂や細砂を排出して処理土とする一方、該篩を通過した泥水を原水槽の第１の区画に落下させるという手順を繰り返し行うことで、できるだけ多くの粗砂及び細砂を汚染物質を含まない形で確実に選別回収する。なお、篩上での振動作用によって土塊が生成した場合であっても、上述したように噴射水の勢いによって土塊が粉砕されるので、該土塊が篩で選別され粗砂及び細砂とともに排出されるおそれはない。
【００３０】
ここで、第１のサイクロンにおいては、汚染物質は、７５μｍよりも小さな細粒分（シルト、粘土）とともにサイクロンオーバー泥水としてオーバーしてくるが、その反面、アンダー泥水への混入を十分に防止することは困難である。
【００３１】
したがって、サイクロンアンダー泥水についても、粗砂及び細砂の選別回収とともに、上述した水洗浄による汚染物質の除去を行う。
【００３２】
一方、第１のサイクロンをオーバーした泥水には、上述したように多くの汚染物質が含まれるが、その反面、７５μｍよりも大きな土粒子、特に細砂についてはこれを十分に分級することは難しく該オーバー泥水に混入する。そして、上述した第１の区画内の泥水に関する循環洗浄・循環選別を行っている間における累積量としては無視できない量になる。
【００３３】
そのため、第１のサイクロンをオーバーした泥水を、原水槽のうち、第２の区画に貯留し、次いで、該区画に貯留された泥水を第２のサイクロンに圧入し、例えば７５μｍを分級点として分級する。
【００３４】
ここで、第２のサイクロンのサイクロンアンダー泥水については、細砂が分級されるほか、汚染物質も混入しているため、これを上述した粗砂及び細砂を選別可能な篩の上に投入し、次いで、該篩上にて上述したと同様に水噴射機構による洗浄を行った後、選別された細砂を排出して処理土とする一方、該篩を通過した泥水を原水槽の第１の区画に落下させる。そして、それ以降については、上述したと同様、第１の区画内の泥水に関する循環洗浄・循環選別を行うことによって、第２の区画内の泥水に混入した細砂を汚染物質を含まない形で確実に選別回収する。
【００３５】
一方、第２のサイクロンのサイクロンオーバー泥水については、７５μｍ以上の粗粒分（礫、粗砂、細砂）のほとんどが分離除去されているとともに、汚染物質が濃縮された状態で含有されている。
【００３６】
したがって、かかる第２のサイクロンをオーバーした泥水については、これを外部に排出し、スクリューデカンタ、フィルタープレス等を用いて適宜脱水した後、脱水されたケーキはこれを廃棄等の形で適宜処分し、脱水された水は、汚染物質を除去する処理を行うほか、ｐＨ調整その他必要な処理を行った後、河川等に適宜放流する。
【００３７】
混練ミキサーは、投入された掘削土砂及び水を混練することができるのであれば、どのような構造・形式のものでもかまわない。
【００３８】
貯留槽は、混練ミキサーで作製された掘削泥水を一時貯留できるのであれば、具体的な構成は任意であるが、該貯留槽に掘削泥水を攪拌する攪拌機構を備えた場合においては、混練ミキサーで作製された掘削泥水を攪拌機構で攪拌する。
【００３９】
このようにすると、掘削泥水中に存在する土塊の量を減らすことが可能となり、泥水分級装置での土塊解膠の負担を軽減することができる。
【００４０】
攪拌機構は、例えばサンドポンプで構成することができる。
【００４１】
また、貯留槽に分散剤タンクを連通接続した場合においては、該分散剤タンクから分散剤を貯留槽内に適宜供給する。
【００４２】
このようにすると、掘削泥水中の土粒子は貯留槽内で分散し、土塊状に凝集するのを防止するとともに、攪拌機構で解膠された土粒子が再び土塊状に凝集するのを防止することができる。
【００４３】
分散剤としては、例えば地中連続壁で使用されている公知の分散剤、例えば炭酸ナトリウムを使用することができるし、ヘキサメタリン酸ソーダ等も使用することができる。
【００４４】
ここで、貯留槽内の汚染物質は、その溶解度がｐＨに依存するが、前記貯留槽に貯留された掘削泥水のｐＨを計測するｐＨセンサーと、ｐＨ調整剤が収容されたｐＨ調整剤タンクと、前記掘削泥水が所望のｐＨ値となるように前記ｐＨ調整剤タンク内のｐＨ調整剤を前記貯留槽に供給する供給制御手段とを備えた場合においては、汚染物質の溶出を抑制可能なｐＨ値（ｐＨ域）を事前に把握してこれを目標ｐＨ値に設定し、貯留槽に貯留されている掘削泥水のｐＨをｐＨセンサーで計測しつつ、計測値が目標ｐＨ値になるように、供給制御手段を用いてｐＨ調整剤タンク内のｐＨ調整剤を貯留槽に供給制御する。
【００４５】
このようにすると、掘削泥水中の汚染物質は、その溶出が抑制された状態となって汚染濃度が低下するため、泥水分級装置の振動篩機構で土砂の選別回収を行う際、水洗浄による汚染物質の除去をより確実に行うことが可能となる。
【００４６】
振動篩機構は、振動作用によって所定粒径の土粒子を選別するように篩が設けられている限り、どのような構成でもよく、目開が互いに異なる数枚の篩を段上に設置し、該篩のうち、目開の大きなものから順に掘削土砂を通すことで、粒径の大きな土砂から順次選別していくのが一般的ではあるが、篩を何段にするかは任意である。
【００４７】
水噴射機構は、土砂の選別に支障がなく、また篩に損傷を与えない範囲でできるだけ高圧水を噴射できるように構成しておくのが望ましい。
【００４８】
水噴射機構の噴射方向は下向きにする必要があるが、本明細書で言うところの下向きとは鉛直下向きだけに限定されるものではなく、例えば土砂の移送方向と対向するように斜め下方に噴射することで洗浄効率を高めることが考えられる。
【００４９】
水噴射機構からの噴射水で汚染物質が吹き飛ばされた土砂については、これをそのまま処理土として集めてもかまわないが、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の排出側で該篩上の土砂に向けて空気を下方に噴射する空気噴射機構を備えた場合においては、水噴射機構で水が噴射された土砂から水分を除去させることが可能となり、処理土の含水比を予め低下させておくことができるとともに、水の存在によってわずかに粗粒分に付着している汚染物質をも確実に篩の下方に落下させることができる。
【００５０】
空気噴射機構は、土砂の選別に支障がなく、また篩に損傷を与えない範囲でできるだけ高圧空気を噴射できるように構成しておくのが望ましい。
【００５１】
空気噴射機構の噴射方向は下向きにする必要があるが、本明細書で言うところの下向きとは、水噴射機構と同様、鉛直下向きのみに限定されるものではなく、例えば土砂の移送方向と対向するように斜め下方に噴射することで水分除去効率を高めることが考えられる。
【００５２】
上述したように、篩上の土砂は振動作用によって含水比が低下し、土塊状になりやすい。そのため、前記篩の直上であって前記水噴射機構による水噴射位置よりも該篩の投入側に土砂攪拌機構を設置して前記篩上の土塊を解膠できるように構成しておけば、土砂攪拌機構を駆動させることによって篩上の土塊を予め解膠し、後工程である水洗浄をより確実に行うことができる。
【００５３】
その反面、篩上の土砂の移送速度は、土砂分離の全体効率の面からある程度、大きく設定されていて、振動作用によって含水比が低下するものの、十分な水切りがなされないまま、粗粒分とともに排出されることも少なくない。
【００５４】
このような場合においては、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の投入側にて前記篩上を移送される土砂を堰き止める堰止め板を該篩の上面に立設しておくと、移送されてきた土砂を堰止め板でいったん堰き止めることで、十分な水切りを行うことができる。ちなみに、移送土砂は投入側からどんどん送り込まれてくるため、堰き止められていた土砂は、振動作用と相まって、十分な水切りが終わったものから順に堰止め板を乗り越え、しかる後、水洗浄が行われることとなる。
【００５５】
なお、上述した土砂攪拌機構、空気噴射機構及び堰止め板は、適宜組み合わせて使用することができる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る汚染土壌の処理設備の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
図１は、本実施形態に係る汚染土壌の処理設備を示した概略図である。同図でわかるように、本実施形態に係る汚染土壌の処理設備１０１は、汚染物質を含む掘削土砂を水と混合して掘削泥水を作製する混練ミキサー１０２及び該混練ミキサーで作製された掘削泥水を貯留する貯留槽１０３からなる泥水作製装置１０４と、貯留槽１０３内の掘削泥水に含まれる土砂を分級する泥水分級装置１とで構成してある。
【００５８】
混練ミキサー１０２は、例えば二軸攪拌ミキサーで構成することができる。
【００５９】
貯留槽１０３は、混練ミキサー１０２で混練作製された掘削泥水を貯留するようになっており、該貯留槽内には攪拌機構としてのサンドポンプ１０５を設置して掘削泥水を攪拌混合できるようになっているとともに、掘削泥水中の土粒子が凝集してフロック状、あるいはさらに成長して土塊状にならないよう、該土粒子を貯留槽１０３内で分散させる分散剤を収容した分散剤タンク１０７を貯留槽１０３に連通接続してある。
【００６０】
分散剤としては、例えば地中連続壁で使用されている公知の分散剤、例えば炭酸ナトリウムを使用することができるし、ヘキサメタリン酸ソーダ等も使用することができる。
【００６１】
また、貯留槽１０３内には、該貯留槽内の掘削泥水を泥水分級装置１に圧送するためのスラリーポンプ１０６を設置してある。
【００６２】
一方、泥水分級装置１は図２に示すように、原水槽２と、該原水槽の上方に配置され所定の粒径で土粒子の選別を行う篩が設けられた振動篩機構３と、該振動篩機構の上方であって原水槽２の泥水が圧入可能に連通接続された第１のサイクロンとしてのサイクロン４ａ及び第２のサイクロンとしてのサイクロン４ｂとを備える。
【００６３】
原水槽２は、内部を第１の区画としての区画５ａと第２の区画としての区画５ｂとに分割してあるとともに、区画５ａにはスラリーポンプ６ａを連通接続してあり、該ポンプをサイクロン４ａに接続することで、区画５ａ内の泥水をサイクロン４ａに圧入できるようになっている。
【００６４】
同様に、区画５ｂにはスラリーポンプ６ｂを連通接続してあり、該ポンプをサイクロン４ｂに接続することで、区画５ｂ内の泥水をサイクロン４ｂに圧入できるようになっている。
【００６５】
振動篩機構３は、図示しない加振機が据え付けられたボックス状の枠体７の内部に篩としてのスクリーンを五床式に設置してなる。すなわち、枠体７内には、スクリーン８、スクリーン９、スクリーン１０、泥水受け板１１及びスクリーン１２を下から順に段状に設置してあり、スクリーン８，９の投入側上方には、掘削泥水を投入するための投入シュート１３を設けてある。そして、スクリーン８，９は、投入シュート１３を介して投入された掘削泥水中の土砂を同図では右側である排出側に移送しながら、主として粗粒分である礫を選別し、その端部で排出できるようにそれらの目開きを設定してある。
【００６６】
同様に、スクリーン１０，１２は、サイクロン４ａ，４ｂからのサイクロンアンダー泥水中の土砂を排出側に移送しながら、粗粒分である粗砂及び細砂を選別し、その端部で排出できるようにそれらの目開きを設定してある。泥水受け板１１は例えば鉄板で構成してあり、スクリーン１２を通過したサイクロン４ａのアンダー泥水をその下のスクリーン１０に落下させず、原水槽２に直接落下させることで、スクリーン１０の砂の含水比を高くしないように構成してある。
【００６７】
図３は、スクリーン８，９の詳細図である。同図でわかるように、泥水分級装置１には、スクリーン８，９上の土砂２１，２１ａに向けて水を下方に噴射する水噴射機構２２を備えてあり、該水噴射機構は、スクリーン８，９に水を噴射する噴射ノズル２３，２３及び該噴射ノズルに高圧水を供給する高圧水ポンプ２５からなる。
【００６８】
また、泥水分級装置１には、水噴射機構２２による水噴射位置よりもスクリーン８，９の排出側で該スクリーン上の土砂に向けて空気を下方に噴射する空気噴射機構２６を備えてあり、該空気噴射機構は、スクリーン８，９に空気を噴射する噴射ノズル２７，２７及び該噴射ノズルに高圧空気を圧送するための高圧空気噴射用エアコンプレッサー２８からなる。
【００６９】
また、スクリーン８，９の直上であって水噴射機構２２による水噴射位置よりも該スクリーンの投入側には、該スクリーン上の土砂に含まれる土塊３０を解膠できるように土砂攪拌機構２９，２９をそれぞれ設置してあり、該土砂攪拌機構は、回転ロッドから攪拌羽根３１を放射状に突設するとともに該回転ロッドを土砂２１，２１ａの移送方向とは逆方向、同図では矢印で示す時計回りに水平軸線回りに回動させることによって、スクリーン８，９状の土塊３０を破砕解膠できるようになっている。
【００７０】
さらに、水噴射機構２２による水噴射位置よりもスクリーン８，９の投入側には、該スクリーン上を移送される土砂２１を堰き止める堰止め板３２，３２をスクリーン８，９の上面にそれぞれ立設してある。
【００７１】
図４は、スクリーン１２，１０の詳細図である。同図でわかるように、水噴射機構２２は、噴射ノズル２３，２３を介してスクリーン１２，１０上の土砂４１，４３にも水を下方に噴射できるようになっている。
【００７２】
また、空気噴射機構２６は、噴射ノズル２７，２７を介して水噴射機構２２による水噴射位置よりもスクリーン１２，１０の排出側で該スクリーン上の土砂４１，４３にも空気を下方に噴射できるようになっている。
【００７３】
本実施形態に係る汚染土壌の処理設備１０１を用いて汚染土壌から汚染物質、例えばカドミウム、鉛、銅、亜鉛、ニッケル、クロム、ヒ素等の重金属を分離除去するには、まず、汚染土壌を掘削し、次いでその掘削土砂を泥水作製装置１０４で泥水化し、掘削泥水とする。
【００７４】
掘削泥水の作製にあたっては、掘削土砂及び水を混練ミキサー１０２に投入してこれらを混練し、しかる後、混練された掘削泥水を貯留槽１０３に移す。そして、サンドポンプ１０５を作動させることで該貯留槽内の掘削泥水を攪拌混合するとともに、分散剤タンク１０７から適宜分散剤を掘削泥水に添加することにより、掘削泥水内で土塊ができる原因となる土粒子の凝集やフロック化をできるだけ防止する。
【００７５】
次に、スラリーポンプ１０６を作動させて貯留槽１０３内の掘削泥水を泥水分級装置１に圧送する。そして、かかる掘削泥水を投入シュート１３を介してスクリーン８，９の上に落下させ、目開きが例えば４０ｍｍと最も大きく設定してあるスクリーン９上で粗粒分である大型の礫やコンクリートガラを選別除去する。
【００７６】
ここで、かかる選別除去においては、まず、スクリーン９上を移送されてきた土砂２１を堰止め板３２でいったん堰き止める。
【００７７】
このようにすると、土砂２１は、堰き止められた状態で振動篩機構３による振動作用を受けるため、十分な水切りを行うことができる。ちなみに、土砂２１は投入側からどんどん送り込まれてくるため、堰き止められていた土砂２１は、振動作用と相まって、十分な水切りが終わったものから順に堰止め板３２を乗り越えていく。
【００７８】
次に、貯留槽１０３から圧送されてきた掘削泥水に依然として含まれている粘土塊や、スクリーン９上での振動作用による脱水化によってあらたに生じた粘土塊を、土砂攪拌機構２９の攪拌羽根３１によってバラバラに解膠する。
【００７９】
次に、水噴射機構２２の噴射ノズル２３からスクリーン９上の土砂２１に向けて高圧水を噴射するとともに、洗浄効率を高めるべく、その噴射方向を土砂２１の移送方向と対向するように斜め下方に設定する。
【００８０】
このようにすると、土砂攪拌機構２９で解膠しきれなかった土塊、特に粘土塊が土砂２１中に存在する場合には、噴射水の勢いによって該土塊がまず破砕され、次いで、該土塊中に含まれていた重金属が噴射水の勢いで吹き飛ばされ、スクリーン８，９を通過して原水槽２に落下する。また、破砕された土塊由来の土砂のうち、礫やコンクリートガラといった粗粒分の表面に付着していた重金属や該重金属を含む表面水は、噴射水の勢いで同様に吹き飛ばされ、スクリーン８，９を通過して原水槽２に落下する。
【００８１】
一方、土塊が存在しない場合でも、土砂２１中の土粒子表面に付着していた重金属や該重金属を含む表面水は、スクリーン９で選別されない粗粒分や細粒分とともに噴射水の勢いで吹き飛ばされ、スクリーン８，９を通過して原水槽２に落下する。
【００８２】
かかる状態では、スクリーン９上には、例えば礫３３だけが残留することとなる。
【００８３】
次に、空気噴射機構２６を作動させ、噴射ノズル２７からスクリーン９上の礫３３に向けて高圧空気を噴射するとともに、水分除去効率を高めるべく、その噴射方向を礫３３の移送方向と対向するように斜め下方、例えば後方３０゜程度に設定する。
【００８４】
高圧空気は、例えば２〜４ｋｇ／ｃｍ2とし、カーテン状に噴射するのが望ましい。
【００８５】
このようにすると、空気噴射機構２６で空気が噴射された礫３３から水分を除去させることが可能となり、処理土の含水比を予め低下させておくことができるとともに、水の存在によってわずかに礫３３に付着している重金属をも確実にスクリーン９の下方に落下させることができる。
【００８６】
このように、掘削泥水の投入、堰止め板３２による水切り、土砂攪拌機構２９による粘土塊の解膠、水噴射機構２２による重金属の吹き飛ばし及び空気噴射機構２６による水分の吹き飛ばしといった一連の作業をスクリーン９上で行えば、最終的に重金属が含まれず含水比も小さい礫３３が該スクリーン上で選別されるので、これを処理土として回収する。
【００８７】
次に、スクリーン９の篩目を通過した土砂２１ａを上述と同様に処理する。すなわち、土砂２１ａには、粒径の小さな礫３３ａが残っているとともに、スクリーン８上であらたに粘土塊３０が生成する懸念があるので、堰止め板３２による水切り、土砂攪拌機構２９による粘土塊の解膠、水噴射機構２２による重金属の吹き飛ばし及び空気噴射機構２６による水分の吹き飛ばしといった一連の作業をスクリーン８上で行う。
【００８８】
このようにすれば、スクリーン９での選別作業と同様、最終的に重金属が含まれず含水比も小さい礫３３ａが該スクリーン上で選別されるので、これを処理土として回収する。
【００８９】
次に、スクリーン９，８を順次通過した泥水は、原水槽２の第１の区画５ａに落下して貯留されるので、かかる泥水をスラリーポンプ６ａでサイクロン４ａに圧入し、例えば７５μｍを分級点として分級する。
【００９０】
このようにすることで、７５μｍ以上の粒径の土粒子、すなわち、粗粒分である粗砂及び細砂が含まれたサイクロンアンダー泥水をスクリーン１２に落下させる。
【００９１】
ここで、スクリーン１２は図４に示すように、砂、特に粗砂を選別できるように目開きを設定してあり、排出側に向けて上り勾配を持たせることで脱水しやすいように構成してあるとともに、全体高さを抑えるために階段状に構成してある。
【００９２】
そして、サイクロン４ａからサイクロンアンダー泥水が投入されると、まず、そのうちの多量の水分については、スクリーン１２を通過して泥水受け板１１に落下し、これが原水槽２の第１の区画５ａに戻される。
【００９３】
次に、スクリーン１２の上に残った土砂４１については、該スクリーン上を投入側から排出側（同図では右方向）に移送されつつ、目開きに応じた粗粒分が選別され、より粒径が小さな細砂や振動脱水された水は、スクリーン１２を通過して下段のスクリーン１０に落下する。
【００９４】
なお、かかる選別中においても、水噴射機構２２による重金属の吹き飛ばし及び空気噴射機構２６による水分の吹き飛ばしをスクリーン１２上で行うことにより、最終的に重金属が含まれず含水比も小さい粗砂を主体とする粗粒分４２が該スクリーン上で選別されるので、これを処理土として回収する。
【００９５】
スクリーン１０は、スクリーン１２とほぼ同様、図４に示すように、砂、特に細砂を選別できるように目開きを設定してあり、排出側に向けて上り勾配を持たせることで脱水しやすいように構成してあるとともに、全体高さを抑えるために階段状に構成してあり、スクリーン１２を通過した細砂及びサイクロン４ｂからのサイクロンアンダー泥水が投入されるようになっており、スクリーン１０上では、土砂４３が該スクリーン上を投入側から排出側（同図では右方向）に移送されつつ、目開きに応じた粗粒分が選別され、より粒径が小さな細粒分あるいは水分は、スクリーン１０を通過して原水槽２の区画５ａに落下する。
【００９６】
なお、かかる選別中においても、水噴射機構２２による重金属の吹き飛ばし及び空気噴射機構２６による水分の吹き飛ばしをスクリーン１０上で行うことにより、最終的に重金属が含まれず含水比も小さい細砂を主体とする粗粒分４４が該スクリーン上で選別されるので、これを処理土として回収する。
【００９７】
このように原水槽２の区画５ａ内の泥水をサイクロン４ａに圧入し、そのサイクロンアンダー泥水をスクリーン１２，１０で水洗浄して順次選別しながら、粗砂及び細砂を選別回収するとともに、これらのスクリーンを通過した泥水を原水槽２の区画５ａに落下させるという手順を繰り返し行うことで、できるだけ多くの粗砂及び細砂を重金属を含まない形で確実に選別回収する。なお、各スクリーン１２，１０上での振動作用によって土塊が生成した場合であっても、上述したように噴射水の勢いによって土塊が粉砕されるので、該土塊が該スクリーンで選別され粗砂及び細砂とともに排出されるおそれはない。
【００９８】
一方、スラリーポンプ６ａでサイクロン４ａに圧入された後、該サイクロンをオーバーするオーバー泥水には、７５μｍよりも小さな細粒分（シルト、粘土）とともに多量の重金属が含まれるので、該サイクロンオーバー泥水を原水槽２の区画５ｂに貯留する。
【００９９】
但し、サイクロン４ａでの分級の際、すべての重金属がオーバー泥水として回収できるわけではなく、アンダー泥水への混入を避けることは困難であるため、サイクロンアンダー泥水についても、粗砂及び細砂の選別回収の際、既に述べたように水洗浄による重金属の除去を行うのである。
【０１００】
次に、区画５ｂに貯留された泥水は、サイクロン４ａのオーバー泥水であるが、７５μｍ以上の粗粒分、特に細砂が該サイクロンで十分に分級できているわけではなく、一定量がオーバー泥水中にも混入している。
【０１０１】
そのため、区画５ｂに貯留された泥水をスラリーポンプ６ｂでサイクロン４ｂに圧入し、例えば７５μｍを分級点として再度の分級を行う。そして、そのアンダー泥水については、図４を用いて既に説明したようにスクリーン１０に投入し、該スクリーン上で主として細砂を選別しながら、水噴射機構２２による重金属の除去及び空気噴射機構２６による水分の除去を行い、最終的に重金属が含まれずなおかつ含水比が小さな細砂を処理土として回収する一方、該スクリーンを通過した泥水を原水槽の第１の区画５ａに落下させる。そして、それ以降については、上述したと同様、第１の区画５ａ内の泥水に関する循環洗浄・循環選別を行うことによって、第２の区画５ｂ内の泥水に混入した細砂を重金属を含まない形で確実に選別回収する。
【０１０２】
次に、サイクロン４ｂのサイクロンオーバー泥水については、７５μｍ以上の粗粒分（礫、粗砂、細砂）のほとんどが分離除去されているとともに、重金属が濃縮された状態で含有されている。
【０１０３】
したがって、かかるサイクロン４ｂをオーバーした泥水については、これを外部に排出し、スクリューデカンタ、フィルタープレス等を用いて適宜脱水した後、脱水されたケーキはこれを廃棄等の形で適宜処分し、脱水された水は、重金属を除去する処理を行うほか、ｐＨ調整その他必要な処理を行った後、河川等に適宜放流する。
【０１０４】
以上説明したように、本実施形態に係る汚染土壌の処理設備１０１によれば、汚染物質を含む掘削土砂を泥水作製装置１で泥水化して掘削泥水とし、該掘削泥水を泥水分級装置１に設置した振動篩機構３に投入し、次いで、各スクリーン９，８，１２，１０上の土砂に向けて水噴射機構２２から水を噴射するようにしたので、土塊、特に粘土塊の形態になっている土砂が存在する場合には、噴射された水の勢いによって該土塊がまず破砕され、次いで、該土塊状の土砂中に含まれていた重金属等の汚染物質が噴射された水の勢いで吹き飛ばされ、各スクリーン９，８，１２，１０を通過して原水槽２に落下する。また、破砕された土塊由来の土砂中の土粒子表面に付着していた汚染物質や該汚染物質を含む表面水は、噴射された水の勢いで同様に吹き飛ばされ、篩を通過して原水槽に落下する。一方、土塊が存在しない場合でも、土砂中の土粒子表面に付着していた汚染物質や該汚染物質を含む表面水は、噴射された水の勢いで吹き飛ばされ、各スクリーン９，８，１２，１０を通過して原水槽２に落下する。
【０１０５】
そのため、汚染物質がほとんど含まれていない土砂だけを処理土として汚染土壌から分離することが可能となり、かくして、従来であれば、重金属等の汚染物質が混入していたために廃棄等の形で適宜処分せざるを得なかったものが、本発明によれば、かかる処理土を、埋戻し土、盛土、埋立土等にリサイクルすることができる。
【０１０６】
また、本実施形態に係る汚染土壌の処理設備１０１によれば、空気噴射機構２６により、水噴射機構２２で水が噴射された土砂から水分を除去させることが可能となり、処理土の含水比を予め低下させておくことができるとともに、水の存在によってわずかに粗粒分に付着している汚染物質をも確実に各スクリーン９，８，１２，１０の下方に落下させることができる。
【０１０７】
また、本実施形態に係る汚染土壌の処理設備１０１によれば、土砂攪拌機構２９を駆動させることによってスクリーン９，８上の土塊を予め解膠し、後工程である水洗浄をより確実に行うことができる。
【０１０８】
また、本実施形態に係る汚染土壌の処理設備１０１によれば、スクリーン９，８上を移送される土砂を堰き止める堰止め板３２を該スクリーンの上面に立設しておくようにしたので、移送されてきた土砂を堰止め板３２でいったん堰き止め、十分な水切りを行うことができる。
【０１０９】
また、本実施形態に係る汚染土壌の処理設備１０１によれば、泥水作製装置１０４の貯留槽１０３に掘削泥水を攪拌するサンドポンプ１０５を備え、掘削泥水を該サンドポンプで攪拌するようにしたので、掘削泥水中に存在する土塊の量を減らすことが可能となり、泥水分級装置１での土塊解膠の負担を軽減することができる。
【０１１０】
また、本実施形態に係る汚染土壌の処理設備１０１によれば、泥水作製装置１０４の貯留槽１０３に分散剤タンク１０７を連通接続し、該分散剤タンクから分散剤を貯留槽１０３に供給するようにしたので、掘削泥水中の土粒子は、貯留槽１０３内で分散し、土塊状に凝集するのを防止するとともに、サンドポンプ１０５で解膠された土粒子が再び土塊状に凝集するのを防止することができる。
【０１１１】
本実施形態では、泥水分級装置１のスクリーン９，８には、堰止め板３２、土砂攪拌機構２９、水噴射機構２２及び空気噴射機構２６を設け、スクリーン１２，１０には、水噴射機構２２及び空気噴射機構２６を設けるようにしたが、スクリーンを何段構成にするかは任意であるし、いずれか一つのスクリーンに水噴射機構２２が設置されてさえいれば、他のスクリーンに堰止め板３２、土砂攪拌機構２９、水噴射機構２２及び空気噴射機構２６をどのような組み合わせで装備するかしないのかは、掘削泥水の状況に応じて任意に設定することができる設計事項である。
【０１１２】
例えば、スクリーン９，８に関し、土砂の搬送速度やスクリーンの設置角度の関係上、十分な水切りを行うことができるのであれば、堰止め板３２を省略することが可能であるし、土塊を解膠するのに水噴射機構２２だけで足りるのであれば、土砂攪拌機構２９を設置する必要はない。さらに、水噴射機構２２で噴射された土砂がその後のスクリーン上での水切り作用によって水切りが十分に行えるのであれば、空気噴射機構２６を省略してもかまわない。
【０１１３】
また、スクリーン１２，１０に関し、土砂の搬送速度やスクリーンの設置角度の関係上、十分な水切りを行うことができないのであれば、スクリーン９，８と同様に堰止め板３２を立設するようにしてもよいし、土塊を解膠するのに水噴射機構２２だけでは足りず、予備的な解膠が必要なのであれば、土砂攪拌機構２９をスクリーン９，８と同様に設置すればよい。
【０１１４】
また、本実施形態では、泥水分級装置１の原水槽２を２つの区画５ａ，５ｂに分割するとともに、二台のサイクロン４ａ，４ｂを備えた泥水分級装置１としたが、これに代えて、原水槽をひとつの区画とするとともにサイクロンを省略した別の泥水分級装置としてもよい。
【０１１５】
図５は、かかる変形例を示した泥水分級装置５１である。
【０１１６】
同図に示した泥水分級装置５１は、原水槽５２と、該原水槽の上方に配置され所定の粒径で土粒子の選別を行う篩が設けられた振動篩機構３とを備え、原水槽５２には、スラリーポンプ５６を連通接続してあり、該ポンプによって、原水槽５２内の泥水を振動篩機構３の上方から投入できるようになっている。水噴射機構２２、空気噴射機構２６、堰止め板３２及び土砂攪拌機構２９を設ける構成やその作用効果については、上述の実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０１１７】
かかる構成においても、サイクロンに関する点を除いては実施形態とほぼ同様であり、原水槽５２に貯留された泥水をスラリーポンプ５６でポンプアップして、各スクリーン９，８，１２，１０に通し、堰止め板３２による水切り、土砂攪拌機構２９による粘土塊の解膠、水噴射機構２２による汚染物質の水洗浄、空気噴射機構２６による水分除去を行いながら土砂の選別を行い、該スクリーンを通過した泥水を原水槽５２に戻しては、再び、各スクリーン９，８，１２，１０に通すという一連の作業を繰り返し行うことにより、汚染物質がほとんど含まれていない土砂を処理土として回収することが可能である。
【０１１８】
汚染物質は、最終的には原水槽５２の泥水に多量に含まれることになるので、これをスラリーポンプ５７でポンプアップして図示しない水処理装置に送り、適宜、水処理を行えばよい。
【０１１９】
また、かかる構成においても、堰止め板３２、土砂攪拌機構２９及び空気噴射機構２６の組み合わせについては、上述の実施形態と同様、さまざまな組み合わせが考えられる。
【０１２０】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、貯留槽１０３内の汚染物質は、重金属のようにその溶解度がｐＨに大きく依存することがあり、かかる場合、汚染物質の溶解度が高ければ、掘削泥水内の汚染物質の濃度が上がり、泥水分級装置１を用いても、汚染物質の分級除去には限界がある場合が生じる。
【０１２１】
図６は、かかる場合に適した変形例を示した泥水作製装置１１１である。同図に示すように、泥水作製装置１１１は上述の実施形態と同様、汚染物質を含む掘削土砂を水と混合して掘削泥水を作製する混練ミキサー１０２及び該混練ミキサーで作製された掘削泥水を貯留する貯留槽１０３を備え、貯留槽１０３には、サンドポンプ１０５を設置するとともに分散剤タンク１０７を連通接続してあるが、本変形例においてはさらに、貯留槽１０３に貯留された掘削泥水のｐＨを計測するｐＨセンサー１１２と、ｐＨ調整剤が収容されたｐＨ調整剤タンク１１３ａ，１１３ｂと、掘削泥水が所望のｐＨ値となるようにｐＨ調整剤タンク１１３ａ，１１３ｂ内のｐＨ調整剤を貯留槽１０３に供給する供給制御手段としてのｐＨ調整剤供給制御装置１１４とを備えてある。
【０１２２】
かかる泥水作製装置１１１においては、まず、汚染物質の溶出を抑制可能なｐＨ値（ｐＨ域）を事前に把握し、これを目標ｐＨ値に設定する。対象となる汚染物質が鉛であれば、掘削土砂に含まれている他の物質の影響もあるが、例えば目標ｐＨ値を９程度にすることが考えられる。ちなみに、鉛の場合には、酸性側でも強アルカリ側でも溶解度が高くなり、ｐＨ９程度で最小の溶解度となる。
【０１２３】
次に、貯留槽１０３に貯留されている掘削泥水のｐＨをｐＨセンサー１１２で計測しつつ、計測値が目標ｐＨ値になるように、ｐＨ調整剤供給制御装置１１４を用いてｐＨ調整剤タンク１１３ａ，１１３ｂ内のｐＨ調整剤を貯留槽１０３に供給制御する。
【０１２４】
具体的には、掘削泥水にコンクリートガラが多く含まれているためにｐＨ値が１１になっているような場合、ｐＨ調整剤供給制御手段１１４を用いてバルブ１１５ａを開き、ｐＨ調整剤タンク１１３ａに収容されている酸性溶液を貯留槽１０３に供給する。また、掘削泥水がほぼ中性の場合、ｐＨ調整剤供給制御手段１１４を用いてバルブ１１５ｂを開き、ｐＨ調整剤タンク１１３ｂに収容されているアルカリ溶液を貯留槽１０３に供給する。
【０１２５】
このようにすると、掘削泥水中の汚染物質は、その溶出が抑制された状態となって汚染濃度が低下するため、泥水分級装置１の振動篩機構３で土砂の選別回収を行う際、水洗浄による汚染物質の除去をより高い清浄度で行うことが可能となる。
【０１２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る汚染土壌の処理設備によれば、土砂中の土粒子表面に付着していた汚染物質や該汚染物質を含む表面水は、噴射された水の勢いで吹き飛ばされる。そのため、汚染土壌の分級洗浄において汚染物質を細粒分とともに確実に分級するとともに、汚染物質の粗粒分への混入を防止することができる。
【０１２７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る汚染土壌の処理設備１０１の概略図。
【図２】本実施形態に係る泥水分級装置１の概略図。
【図３】スクリーン９，８の断面詳細図。
【図４】スクリーン１２，１０の断面詳細図。
【図５】変形例に係る泥水分級装置の概略図。
【図６】変形例に係る泥水作製装置の概略図。
【符号の説明】
１，５１ 泥水分級装置
２，５２ 原水槽
３ 振動篩機構
４ａ 第１のサイクロン
４ｂ 第２のサイクロン
５ａ 第１の区画
５ｂ 第２の区画
８，９，１０，１２ スクリーン（篩）
２２ 水噴射機構
２６ 空気噴射機構
２９ 土砂攪拌機構
３２ 堰止め板
１０１ 汚染土壌の処理設備
１０２ 混練ミキサー
１０３ 貯留槽
１０４，１１１ 泥水作製装置
１０５ サンドポンプ（攪拌機構）
１０７ 分散剤タンク
１１２ ｐＨセンサー
１１３ａ，１１３ｂ ｐＨ調整剤タンク
１１４ ｐＨ調整剤供給制御装置（供給制御手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として掘削土に含まれる重金属を除去する際に用いる汚染土壌の処理設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場跡地にあらたな建築物を構築する際、カドミウム、鉛、銅、亜鉛、ニッケル、クロム、ヒ素といった重金属をはじめ、揮発性有機塩素化合物、油等のさまざまな汚染物質が掘削土に混じって搬出されることがある。かかる汚染土をそのまま放置すると、該土に混入している汚染物質が地下水等に混入し、環境に拡散するおそれがあるため、かかる汚染物質を何らかの方法で除去する必要がある。
【０００３】
かかる方法として、汚染物質を含む掘削土砂をいったん泥水化した後、該泥水を分級洗浄する技術が知られている（非特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】
「土壌・地下水汚染に係る調査・対策指針および運用基準」、 環境庁水質保全局、社団法人土壌環境センター、平成１１年３月２５日発行
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の分級洗浄方法は、７５μｍを分級点として分級し、７５μｍ以上の粗粒分（礫、粗砂、細砂）については、汚染物質が除去された処理土とするとともに、７５μｍ以下の細粒分（シルト、粘土）については、汚染物質が含まれているため、例えば廃棄等の形で適宜処分するものである。
【０００６】
かかる分級洗浄方法においては、ほとんどの汚染物質は、７５μｍ以下の細粒分とともに分級されるであろうとの考えに基づくものであるが、出願人がさまざまな状況で上述の分級洗浄方法を行ったところ、汚染土壌の状況によっては、７５μｍ以上の粗粒分中にも多くの汚染物質が混入して環境基準をクリアできず、処理土といえども廃棄等の形で適宜処分せねばならないことが判明した。
【０００７】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、汚染土壌の分級洗浄において汚染物質を細粒分とともに確実に分級する一方、汚染物質の粗粒分への混入を防止するとともに、粗粒分にわずかに混入した汚染物質の溶出を防止することが可能な汚染土壌の処理設備を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る汚染土壌の処理設備は請求項１に記載したように、汚染物質を含む掘削土砂を水と混合して掘削泥水を作製する混練ミキサー及び該混練ミキサーで作製された掘削泥水を貯留する貯留槽からなる泥水作製装置と、前記貯留槽内の掘削泥水に含まれる土砂を分級する泥水分級装置とで構成するとともに、該泥水分級装置を、内部が第１の区画と第２の区画に分割された原水槽と、該原水槽の上方に配置され粒径に応じて少なくとも二段階で土粒子の選別を行う少なくとも２つの篩が設けられた振動篩機構と、該振動篩機構の上方であって前記原水槽の第１及び第２の区画の泥水が圧入可能に該区画にそれぞれ連通接続された第１及び第２のサイクロンと、前記篩上の土砂に向けて水を下方に噴射する水噴射機構とで構成したものである。
【００１３】
また、本発明に係る汚染土壌の処理設備は、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の排出側で該篩上の土砂に向けて空気を下方に噴射する空気噴射機構を備えたものである。
【００１４】
また、本発明に係る汚染土壌の処理設備は、前記篩の直上であって前記水噴射機構による水噴射位置よりも該篩の投入側に土砂攪拌機構を設置して前記篩上の土塊を解膠できるように構成したものである。
【００１５】
また、本発明に係る汚染土壌の処理設備は、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の投入側にて前記篩上を移送される土砂を堰き止める堰止め板を該篩の上面に立設したものである。
【００１６】
また、本発明に係る汚染土壌の処理設備は、前記篩の直上であって前記水噴射機構による水噴射位置よりも該篩の投入側に土砂攪拌機構を設置して前記篩上の土塊を解膠できるように構成するとともに、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の排出側で該篩上の土砂に向けて空気を下方に噴射する空気噴射機構を備えたものである。
【００１７】
また、本発明に係る汚染土壌の処理設備は、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の投入側にて前記篩上を移送される土砂を堰き止める堰止め板を該篩の上面に立設するとともに、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の排出側で該篩上の土砂に向けて空気を下方に噴射する空気噴射機構を備えたものである。
【００１８】
また、本発明に係る汚染土壌の処理設備は、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の投入側にて前記篩上を移送される土砂を堰き止める堰止め板を該篩の上面に立設するとともに、前記篩の直上であって前記堰止め板と前記水噴射位置の間に土砂攪拌機構を設置して前記篩上の土塊を解膠できるように構成したものである。
【００１９】
本出願人は、７５μｍ以上の粗粒分（礫、粗砂、細砂）中にも多くの汚染物質が混入する原因として、第１に、汚染物質が含まれた粘土塊が粗粒分と一緒に選別され排出されてしまうこと、第２に、振動篩機構による振動によって篩上の土砂の含水比が低下して土塊状となり、該土塊状に汚染物質が閉じこめられた状態で排出されること、第３に、篩上で水切りが十分に行われないまま、汚染物質が含まれた水が選別土砂と一緒に排出されてしまうことにあることを見い出し、以下の発明をなしたものである。
【００２０】
すなわち、本発明に係る汚染土壌の処理設備においては、泥水作製装置と泥水分級装置とで構成してあり、泥水作製装置で作成された掘削泥水中の土砂を泥水分級装置で分級する。
【００２１】
すなわち、まず、泥水作製装置においては、混練ミキサー内に汚染物質を含む掘削土砂と水とを投入し、次いで、これらを混練して掘削泥水を作製する。
【００２２】
次に、混練された掘削泥水を貯留槽に移して貯留する。
【００２３】
次に、泥水作製装置の貯留槽に貯留された掘削泥水を泥水分級装置に備えた振動篩機構に投入し、該振動篩機構の篩上で選別されている土砂に向けて水噴射機構から水を下方に噴射する。
【００２４】
このようにすると、掘削泥水中に土塊、特に粘土塊の形態になっている土砂が存在する場合には、噴射された水の勢いによって該土塊がまず破砕され、次いで、該土塊状の土砂中に含まれていた汚染物質が噴射された水の勢いで吹き飛ばされ、篩を通過して原水槽に落下する。また、破砕された土塊由来の土砂中の土粒子表面に付着していた汚染物質や該汚染物質を含む表面水は、噴射された水の勢いで同様に吹き飛ばされ、篩を通過して原水槽に落下する。
【００２５】
一方、掘削泥水中に土塊が存在しない場合でも、土砂中の土粒子表面に付着していた汚染物質や該汚染物質を含む表面水は、噴射された水の勢いで吹き飛ばされ、篩を通過して原水槽に落下する。
【００２６】
そのため、篩上に残留する土砂を集めることにより、汚染物質がほとんど含まれていない土砂だけを処理土として汚染土壌から分離することが可能となる。
【００２７】
一方、汚染物質を多量に含んだ原水槽内の泥水については、サイクロン、スクリューデカンタ、フィルタープレス等を用いて適宜脱水し、脱水されたケーキはこれを廃棄等の形で適宜処分し、脱水された水は、汚染物質を除去する処理を行うほか、ｐＨ調整その他必要な処理を行った後、河川等に適宜放流する。
【００２８】
ここで、請求項２に係る汚染土壌の処理設備では、まず、粗粒分のうち、主として礫を選別可能な篩の上に掘削泥水を投入し、次いで、該篩上にて上述したと同様に水噴射機構による洗浄を行った後、選別された礫を排出して処理土とする一方、該篩を通過した泥水を原水槽の第１の区画に落下させる。なお、泥水中に土塊が存在した場合であっても、上述したように噴射水の勢いによって土塊が粉砕されるので、該土塊が篩で選別され礫とともに排出されるおそれはない。
【００２９】
次に、第１の区画に貯留された泥水を第１のサイクロンに圧入して例えば７５μｍを分級点として分級し、そのサイクロンアンダー泥水を、粗粒分のうち、主として粗砂及び細砂を選別可能な篩の上に投入し、次いで、該篩上にて上述したと同様に水噴射機構による洗浄を行った後、選別された粗砂や細砂を排出して処理土とする一方、該篩を通過した泥水を原水槽の第１の区画に落下させるという手順を繰り返し行うことで、できるだけ多くの粗砂及び細砂を汚染物質を含まない形で確実に選別回収する。なお、篩上での振動作用によって土塊が生成した場合であっても、上述したように噴射水の勢いによって土塊が粉砕されるので、該土塊が篩で選別され粗砂及び細砂とともに排出されるおそれはない。
【００３０】
ここで、第１のサイクロンにおいては、汚染物質は、７５μｍよりも小さな細粒分（シルト、粘土）とともにサイクロンオーバー泥水としてオーバーしてくるが、その反面、アンダー泥水への混入を十分に防止することは困難である。
【００３１】
したがって、サイクロンアンダー泥水についても、粗砂及び細砂の選別回収とともに、上述した水洗浄による汚染物質の除去を行う。
【００３２】
一方、第１のサイクロンをオーバーした泥水には、上述したように多くの汚染物質が含まれるが、その反面、７５μｍよりも大きな土粒子、特に細砂についてはこれを十分に分級することは難しく該オーバー泥水に混入する。そして、上述した第１の区画内の泥水に関する循環洗浄・循環選別を行っている間における累積量としては無視できない量になる。
【００３３】
そのため、第１のサイクロンをオーバーした泥水を、原水槽のうち、第２の区画に貯留し、次いで、該区画に貯留された泥水を第２のサイクロンに圧入し、例えば７５μｍを分級点として分級する。
【００３４】
ここで、第２のサイクロンのサイクロンアンダー泥水については、細砂が分級されるほか、汚染物質も混入しているため、これを上述した粗砂及び細砂を選別可能な篩の上に投入し、次いで、該篩上にて上述したと同様に水噴射機構による洗浄を行った後、選別された細砂を排出して処理土とする一方、該篩を通過した泥水を原水槽の第１の区画に落下させる。そして、それ以降については、上述したと同様、第１の区画内の泥水に関する循環洗浄・循環選別を行うことによって、第２の区画内の泥水に混入した細砂を汚染物質を含まない形で確実に選別回収する。
【００３５】
一方、第２のサイクロンのサイクロンオーバー泥水については、７５μｍ以上の粗粒分（礫、粗砂、細砂）のほとんどが分離除去されているとともに、汚染物質が濃縮された状態で含有されている。
【００３６】
したがって、かかる第２のサイクロンをオーバーした泥水については、これを外部に排出し、スクリューデカンタ、フィルタープレス等を用いて適宜脱水した後、脱水されたケーキはこれを廃棄等の形で適宜処分し、脱水された水は、汚染物質を除去する処理を行うほか、ｐＨ調整その他必要な処理を行った後、河川等に適宜放流する。
【００３７】
混練ミキサーは、投入された掘削土砂及び水を混練することができるのであれば、どのような構造・形式のものでもかまわない。
【００３８】
貯留槽は、混練ミキサーで作製された掘削泥水を一時貯留できるのであれば、具体的な構成は任意であるが、該貯留槽に掘削泥水を攪拌する攪拌機構を備えた場合においては、混練ミキサーで作製された掘削泥水を攪拌機構で攪拌する。
【００３９】
このようにすると、掘削泥水中に存在する土塊の量を減らすことが可能となり、泥水分級装置での土塊解膠の負担を軽減することができる。
【００４０】
攪拌機構は、例えばサンドポンプで構成することができる。
【００４１】
また、貯留槽に分散剤タンクを連通接続した場合においては、該分散剤タンクから分散剤を貯留槽内に適宜供給する。
【００４２】
このようにすると、掘削泥水中の土粒子は貯留槽内で分散し、土塊状に凝集するのを防止するとともに、攪拌機構で解膠された土粒子が再び土塊状に凝集するのを防止することができる。
【００４３】
分散剤としては、例えば地中連続壁で使用されている公知の分散剤、例えば炭酸ナトリウムを使用することができるし、ヘキサメタリン酸ソーダ等も使用することができる。
【００４４】
ここで、貯留槽内の汚染物質は、その溶解度がｐＨに依存するが、前記貯留槽に貯留された掘削泥水のｐＨを計測するｐＨセンサーと、ｐＨ調整剤が収容されたｐＨ調整剤タンクと、前記掘削泥水が所望のｐＨ値となるように前記ｐＨ調整剤タンク内のｐＨ調整剤を前記貯留槽に供給する供給制御手段とを備えた場合においては、汚染物質の溶出を抑制可能なｐＨ値（ｐＨ域）を事前に把握してこれを目標ｐＨ値に設定し、貯留槽に貯留されている掘削泥水のｐＨをｐＨセンサーで計測しつつ、計測値が目標ｐＨ値になるように、供給制御手段を用いてｐＨ調整剤タンク内のｐＨ調整剤を貯留槽に供給制御する。
【００４５】
このようにすると、掘削泥水中の汚染物質は、その溶出が抑制された状態となって汚染濃度が低下するため、泥水分級装置の振動篩機構で土砂の選別回収を行う際、水洗浄による汚染物質の除去をより確実に行うことが可能となる。
【００４６】
振動篩機構は、振動作用によって所定粒径の土粒子を選別するように篩が設けられている限り、どのような構成でもよく、目開が互いに異なる数枚の篩を段上に設置し、該篩のうち、目開の大きなものから順に掘削土砂を通すことで、粒径の大きな土砂から順次選別していくのが一般的ではあるが、篩を何段にするかは任意である。
【００４７】
水噴射機構は、土砂の選別に支障がなく、また篩に損傷を与えない範囲でできるだけ高圧水を噴射できるように構成しておくのが望ましい。
【００４８】
水噴射機構の噴射方向は下向きにする必要があるが、本明細書で言うところの下向きとは鉛直下向きだけに限定されるものではなく、例えば土砂の移送方向と対向するように斜め下方に噴射することで洗浄効率を高めることが考えられる。
【００４９】
水噴射機構からの噴射水で汚染物質が吹き飛ばされた土砂については、これをそのまま処理土として集めてもかまわないが、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の排出側で該篩上の土砂に向けて空気を下方に噴射する空気噴射機構を備えた場合においては、水噴射機構で水が噴射された土砂から水分を除去させることが可能となり、処理土の含水比を予め低下させておくことができるとともに、水の存在によってわずかに粗粒分に付着している汚染物質をも確実に篩の下方に落下させることができる。
【００５０】
空気噴射機構は、土砂の選別に支障がなく、また篩に損傷を与えない範囲でできるだけ高圧空気を噴射できるように構成しておくのが望ましい。
【００５１】
空気噴射機構の噴射方向は下向きにする必要があるが、本明細書で言うところの下向きとは、水噴射機構と同様、鉛直下向きのみに限定されるものではなく、例えば土砂の移送方向と対向するように斜め下方に噴射することで水分除去効率を高めることが考えられる。
【００５２】
上述したように、篩上の土砂は振動作用によって含水比が低下し、土塊状になりやすい。そのため、前記篩の直上であって前記水噴射機構による水噴射位置よりも該篩の投入側に土砂攪拌機構を設置して前記篩上の土塊を解膠できるように構成しておけば、土砂攪拌機構を駆動させることによって篩上の土塊を予め解膠し、後工程である水洗浄をより確実に行うことができる。
【００５３】
その反面、篩上の土砂の移送速度は、土砂分離の全体効率の面からある程度、大きく設定されていて、振動作用によって含水比が低下するものの、十分な水切りがなされないまま、粗粒分とともに排出されることも少なくない。
【００５４】
このような場合においては、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の投入側にて前記篩上を移送される土砂を堰き止める堰止め板を該篩の上面に立設しておくと、移送されてきた土砂を堰止め板でいったん堰き止めることで、十分な水切りを行うことができる。ちなみに、移送土砂は投入側からどんどん送り込まれてくるため、堰き止められていた土砂は、振動作用と相まって、十分な水切りが終わったものから順に堰止め板を乗り越え、しかる後、水洗浄が行われることとなる。
【００５５】
なお、上述した土砂攪拌機構、空気噴射機構及び堰止め板は、適宜組み合わせて使用することができる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る汚染土壌の処理設備の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
図１は、本実施形態に係る汚染土壌の処理設備を示した概略図である。同図でわかるように、本実施形態に係る汚染土壌の処理設備１０１は、汚染物質を含む掘削土砂を水と混合して掘削泥水を作製する混練ミキサー１０２及び該混練ミキサーで作製された掘削泥水を貯留する貯留槽１０３からなる泥水作製装置１０４と、貯留槽１０３内の掘削泥水に含まれる土砂を分級する泥水分級装置１とで構成してある。
【００５８】
混練ミキサー１０２は、例えば二軸攪拌ミキサーで構成することができる。
【００５９】
貯留槽１０３は、混練ミキサー１０２で混練作製された掘削泥水を貯留するようになっており、該貯留槽内には攪拌機構としてのサンドポンプ１０５を設置して掘削泥水を攪拌混合できるようになっているとともに、掘削泥水中の土粒子が凝集してフロック状、あるいはさらに成長して土塊状にならないよう、該土粒子を貯留槽１０３内で分散させる分散剤を収容した分散剤タンク１０７を貯留槽１０３に連通接続してある。
【００６０】
分散剤としては、例えば地中連続壁で使用されている公知の分散剤、例えば炭酸ナトリウムを使用することができるし、ヘキサメタリン酸ソーダ等も使用することができる。
【００６１】
また、貯留槽１０３内には、該貯留槽内の掘削泥水を泥水分級装置１に圧送するためのスラリーポンプ１０６を設置してある。
【００６２】
一方、泥水分級装置１は図２に示すように、原水槽２と、該原水槽の上方に配置され所定の粒径で土粒子の選別を行う篩が設けられた振動篩機構３と、該振動篩機構の上方であって原水槽２の泥水が圧入可能に連通接続された第１のサイクロンとしてのサイクロン４ａ及び第２のサイクロンとしてのサイクロン４ｂとを備える。
【００６３】
原水槽２は、内部を第１の区画としての区画５ａと第２の区画としての区画５ｂとに分割してあるとともに、区画５ａにはスラリーポンプ６ａを連通接続してあり、該ポンプをサイクロン４ａに接続することで、区画５ａ内の泥水をサイクロン４ａに圧入できるようになっている。
【００６４】
同様に、区画５ｂにはスラリーポンプ６ｂを連通接続してあり、該ポンプをサイクロン４ｂに接続することで、区画５ｂ内の泥水をサイクロン４ｂに圧入できるようになっている。
【００６５】
振動篩機構３は、図示しない加振機が据え付けられたボックス状の枠体７の内部に篩としてのスクリーンを五床式に設置してなる。すなわち、枠体７内には、スクリーン８、スクリーン９、スクリーン１０、泥水受け板１１及びスクリーン１２を下から順に段状に設置してあり、スクリーン８，９の投入側上方には、掘削泥水を投入するための投入シュート１３を設けてある。そして、スクリーン８，９は、投入シュート１３を介して投入された掘削泥水中の土砂を同図では右側である排出側に移送しながら、主として粗粒分である礫を選別し、その端部で排出できるようにそれらの目開きを設定してある。
【００６６】
同様に、スクリーン１０，１２は、サイクロン４ａ，４ｂからのサイクロンアンダー泥水中の土砂を排出側に移送しながら、粗粒分である粗砂及び細砂を選別し、その端部で排出できるようにそれらの目開きを設定してある。泥水受け板１１は例えば鉄板で構成してあり、スクリーン１２を通過したサイクロン４ａのアンダー泥水をその下のスクリーン１０に落下させず、原水槽２に直接落下させることで、スクリーン１０の砂の含水比を高くしないように構成してある。
【００６７】
図３は、スクリーン８，９の詳細図である。同図でわかるように、泥水分級装置１には、スクリーン８，９上の土砂２１，２１ａに向けて水を下方に噴射する水噴射機構２２を備えてあり、該水噴射機構は、スクリーン８，９に水を噴射する噴射ノズル２３，２３及び該噴射ノズルに高圧水を供給する高圧水ポンプ２５からなる。
【００６８】
また、泥水分級装置１には、水噴射機構２２による水噴射位置よりもスクリーン８，９の排出側で該スクリーン上の土砂に向けて空気を下方に噴射する空気噴射機構２６を備えてあり、該空気噴射機構は、スクリーン８，９に空気を噴射する噴射ノズル２７，２７及び該噴射ノズルに高圧空気を圧送するための高圧空気噴射用エアコンプレッサー２８からなる。
【００６９】
また、スクリーン８，９の直上であって水噴射機構２２による水噴射位置よりも該スクリーンの投入側には、該スクリーン上の土砂に含まれる土塊３０を解膠できるように土砂攪拌機構２９，２９をそれぞれ設置してあり、該土砂攪拌機構は、回転ロッドから攪拌羽根３１を放射状に突設するとともに該回転ロッドを土砂２１，２１ａの移送方向とは逆方向、同図では矢印で示す時計回りに水平軸線回りに回動させることによって、スクリーン８，９状の土塊３０を破砕解膠できるようになっている。
【００７０】
さらに、水噴射機構２２による水噴射位置よりもスクリーン８，９の投入側には、該スクリーン上を移送される土砂２１を堰き止める堰止め板３２，３２をスクリーン８，９の上面にそれぞれ立設してある。
【００７１】
図４は、スクリーン１２，１０の詳細図である。同図でわかるように、水噴射機構２２は、噴射ノズル２３，２３を介してスクリーン１２，１０上の土砂４１，４３にも水を下方に噴射できるようになっている。
【００７２】
また、空気噴射機構２６は、噴射ノズル２７，２７を介して水噴射機構２２による水噴射位置よりもスクリーン１２，１０の排出側で該スクリーン上の土砂４１，４３にも空気を下方に噴射できるようになっている。
【００７３】
本実施形態に係る汚染土壌の処理設備１０１を用いて汚染土壌から汚染物質、例えばカドミウム、鉛、銅、亜鉛、ニッケル、クロム、ヒ素等の重金属を分離除去するには、まず、汚染土壌を掘削し、次いでその掘削土砂を泥水作製装置１０４で泥水化し、掘削泥水とする。
【００７４】
掘削泥水の作製にあたっては、掘削土砂及び水を混練ミキサー１０２に投入してこれらを混練し、しかる後、混練された掘削泥水を貯留槽１０３に移す。そして、サンドポンプ１０５を作動させることで該貯留槽内の掘削泥水を攪拌混合するとともに、分散剤タンク１０７から適宜分散剤を掘削泥水に添加することにより、掘削泥水内で土塊ができる原因となる土粒子の凝集やフロック化をできるだけ防止する。
【００７５】
次に、スラリーポンプ１０６を作動させて貯留槽１０３内の掘削泥水を泥水分級装置１に圧送する。そして、かかる掘削泥水を投入シュート１３を介してスクリーン８，９の上に落下させ、目開きが例えば４０ｍｍと最も大きく設定してあるスクリーン９上で粗粒分である大型の礫やコンクリートガラを選別除去する。
【００７６】
ここで、かかる選別除去においては、まず、スクリーン９上を移送されてきた土砂２１を堰止め板３２でいったん堰き止める。
【００７７】
このようにすると、土砂２１は、堰き止められた状態で振動篩機構３による振動作用を受けるため、十分な水切りを行うことができる。ちなみに、土砂２１は投入側からどんどん送り込まれてくるため、堰き止められていた土砂２１は、振動作用と相まって、十分な水切りが終わったものから順に堰止め板３２を乗り越えていく。
【００７８】
次に、貯留槽１０３から圧送されてきた掘削泥水に依然として含まれている粘土塊や、スクリーン９上での振動作用による脱水化によってあらたに生じた粘土塊を、土砂攪拌機構２９の攪拌羽根３１によってバラバラに解膠する。
【００７９】
次に、水噴射機構２２の噴射ノズル２３からスクリーン９上の土砂２１に向けて高圧水を噴射するとともに、洗浄効率を高めるべく、その噴射方向を土砂２１の移送方向と対向するように斜め下方に設定する。
【００８０】
このようにすると、土砂攪拌機構２９で解膠しきれなかった土塊、特に粘土塊が土砂２１中に存在する場合には、噴射水の勢いによって該土塊がまず破砕され、次いで、該土塊中に含まれていた重金属が噴射水の勢いで吹き飛ばされ、スクリーン８，９を通過して原水槽２に落下する。また、破砕された土塊由来の土砂のうち、礫やコンクリートガラといった粗粒分の表面に付着していた重金属や該重金属を含む表面水は、噴射水の勢いで同様に吹き飛ばされ、スクリーン８，９を通過して原水槽２に落下する。
【００８１】
一方、土塊が存在しない場合でも、土砂２１中の土粒子表面に付着していた重金属や該重金属を含む表面水は、スクリーン９で選別されない粗粒分や細粒分とともに噴射水の勢いで吹き飛ばされ、スクリーン８，９を通過して原水槽２に落下する。
【００８２】
かかる状態では、スクリーン９上には、例えば礫３３だけが残留することとなる。
【００８３】
次に、空気噴射機構２６を作動させ、噴射ノズル２７からスクリーン９上の礫３３に向けて高圧空気を噴射するとともに、水分除去効率を高めるべく、その噴射方向を礫３３の移送方向と対向するように斜め下方、例えば後方３０゜程度に設定する。
【００８４】
高圧空気は、例えば２〜４ｋｇ／ｃｍ2とし、カーテン状に噴射するのが望ましい。
【００８５】
このようにすると、空気噴射機構２６で空気が噴射された礫３３から水分を除去させることが可能となり、処理土の含水比を予め低下させておくことができるとともに、水の存在によってわずかに礫３３に付着している重金属をも確実にスクリーン９の下方に落下させることができる。
【００８６】
このように、掘削泥水の投入、堰止め板３２による水切り、土砂攪拌機構２９による粘土塊の解膠、水噴射機構２２による重金属の吹き飛ばし及び空気噴射機構２６による水分の吹き飛ばしといった一連の作業をスクリーン９上で行えば、最終的に重金属が含まれず含水比も小さい礫３３が該スクリーン上で選別されるので、これを処理土として回収する。
【００８７】
次に、スクリーン９の篩目を通過した土砂２１ａを上述と同様に処理する。すなわち、土砂２１ａには、粒径の小さな礫３３ａが残っているとともに、スクリーン８上であらたに粘土塊３０が生成する懸念があるので、堰止め板３２による水切り、土砂攪拌機構２９による粘土塊の解膠、水噴射機構２２による重金属の吹き飛ばし及び空気噴射機構２６による水分の吹き飛ばしといった一連の作業をスクリーン８上で行う。
【００８８】
このようにすれば、スクリーン９での選別作業と同様、最終的に重金属が含まれず含水比も小さい礫３３ａが該スクリーン上で選別されるので、これを処理土として回収する。
【００８９】
次に、スクリーン９，８を順次通過した泥水は、原水槽２の第１の区画５ａに落下して貯留されるので、かかる泥水をスラリーポンプ６ａでサイクロン４ａに圧入し、例えば７５μｍを分級点として分級する。
【００９０】
このようにすることで、７５μｍ以上の粒径の土粒子、すなわち、粗粒分である粗砂及び細砂が含まれたサイクロンアンダー泥水をスクリーン１２に落下させる。
【００９１】
ここで、スクリーン１２は図４に示すように、砂、特に粗砂を選別できるように目開きを設定してあり、排出側に向けて上り勾配を持たせることで脱水しやすいように構成してあるとともに、全体高さを抑えるために階段状に構成してある。
【００９２】
そして、サイクロン４ａからサイクロンアンダー泥水が投入されると、まず、そのうちの多量の水分については、スクリーン１２を通過して泥水受け板１１に落下し、これが原水槽２の第１の区画５ａに戻される。
【００９３】
次に、スクリーン１２の上に残った土砂４１については、該スクリーン上を投入側から排出側（同図では右方向）に移送されつつ、目開きに応じた粗粒分が選別され、より粒径が小さな細砂や振動脱水された水は、スクリーン１２を通過して下段のスクリーン１０に落下する。
【００９４】
なお、かかる選別中においても、水噴射機構２２による重金属の吹き飛ばし及び空気噴射機構２６による水分の吹き飛ばしをスクリーン１２上で行うことにより、最終的に重金属が含まれず含水比も小さい粗砂を主体とする粗粒分４２が該スクリーン上で選別されるので、これを処理土として回収する。
【００９５】
スクリーン１０は、スクリーン１２とほぼ同様、図４に示すように、砂、特に細砂を選別できるように目開きを設定してあり、排出側に向けて上り勾配を持たせることで脱水しやすいように構成してあるとともに、全体高さを抑えるために階段状に構成してあり、スクリーン１２を通過した細砂及びサイクロン４ｂからのサイクロンアンダー泥水が投入されるようになっており、スクリーン１０上では、土砂４３が該スクリーン上を投入側から排出側（同図では右方向）に移送されつつ、目開きに応じた粗粒分が選別され、より粒径が小さな細粒分あるいは水分は、スクリーン１０を通過して原水槽２の区画５ａに落下する。
【００９６】
なお、かかる選別中においても、水噴射機構２２による重金属の吹き飛ばし及び空気噴射機構２６による水分の吹き飛ばしをスクリーン１０上で行うことにより、最終的に重金属が含まれず含水比も小さい細砂を主体とする粗粒分４４が該スクリーン上で選別されるので、これを処理土として回収する。
【００９７】
このように原水槽２の区画５ａ内の泥水をサイクロン４ａに圧入し、そのサイクロンアンダー泥水をスクリーン１２，１０で水洗浄して順次選別しながら、粗砂及び細砂を選別回収するとともに、これらのスクリーンを通過した泥水を原水槽２の区画５ａに落下させるという手順を繰り返し行うことで、できるだけ多くの粗砂及び細砂を重金属を含まない形で確実に選別回収する。なお、各スクリーン１２，１０上での振動作用によって土塊が生成した場合であっても、上述したように噴射水の勢いによって土塊が粉砕されるので、該土塊が該スクリーンで選別され粗砂及び細砂とともに排出されるおそれはない。
【００９８】
一方、スラリーポンプ６ａでサイクロン４ａに圧入された後、該サイクロンをオーバーするオーバー泥水には、７５μｍよりも小さな細粒分（シルト、粘土）とともに多量の重金属が含まれるので、該サイクロンオーバー泥水を原水槽２の区画５ｂに貯留する。
【００９９】
但し、サイクロン４ａでの分級の際、すべての重金属がオーバー泥水として回収できるわけではなく、アンダー泥水への混入を避けることは困難であるため、サイクロンアンダー泥水についても、粗砂及び細砂の選別回収の際、既に述べたように水洗浄による重金属の除去を行うのである。
【０１００】
次に、区画５ｂに貯留された泥水は、サイクロン４ａのオーバー泥水であるが、７５μｍ以上の粗粒分、特に細砂が該サイクロンで十分に分級できているわけではなく、一定量がオーバー泥水中にも混入している。
【０１０１】
そのため、区画５ｂに貯留された泥水をスラリーポンプ６ｂでサイクロン４ｂに圧入し、例えば７５μｍを分級点として再度の分級を行う。そして、そのアンダー泥水については、図４を用いて既に説明したようにスクリーン１０に投入し、該スクリーン上で主として細砂を選別しながら、水噴射機構２２による重金属の除去及び空気噴射機構２６による水分の除去を行い、最終的に重金属が含まれずなおかつ含水比が小さな細砂を処理土として回収する一方、該スクリーンを通過した泥水を原水槽の第１の区画５ａに落下させる。そして、それ以降については、上述したと同様、第１の区画５ａ内の泥水に関する循環洗浄・循環選別を行うことによって、第２の区画５ｂ内の泥水に混入した細砂を重金属を含まない形で確実に選別回収する。
【０１０２】
次に、サイクロン４ｂのサイクロンオーバー泥水については、７５μｍ以上の粗粒分（礫、粗砂、細砂）のほとんどが分離除去されているとともに、重金属が濃縮された状態で含有されている。
【０１０３】
したがって、かかるサイクロン４ｂをオーバーした泥水については、これを外部に排出し、スクリューデカンタ、フィルタープレス等を用いて適宜脱水した後、脱水されたケーキはこれを廃棄等の形で適宜処分し、脱水された水は、重金属を除去する処理を行うほか、ｐＨ調整その他必要な処理を行った後、河川等に適宜放流する。
【０１０４】
以上説明したように、本実施形態に係る汚染土壌の処理設備１０１によれば、汚染物質を含む掘削土砂を泥水作製装置１で泥水化して掘削泥水とし、該掘削泥水を泥水分級装置１に設置した振動篩機構３に投入し、次いで、各スクリーン９，８，１２，１０上の土砂に向けて水噴射機構２２から水を噴射するようにしたので、土塊、特に粘土塊の形態になっている土砂が存在する場合には、噴射された水の勢いによって該土塊がまず破砕され、次いで、該土塊状の土砂中に含まれていた重金属等の汚染物質が噴射された水の勢いで吹き飛ばされ、各スクリーン９，８，１２，１０を通過して原水槽２に落下する。また、破砕された土塊由来の土砂中の土粒子表面に付着していた汚染物質や該汚染物質を含む表面水は、噴射された水の勢いで同様に吹き飛ばされ、篩を通過して原水槽に落下する。一方、土塊が存在しない場合でも、土砂中の土粒子表面に付着していた汚染物質や該汚染物質を含む表面水は、噴射された水の勢いで吹き飛ばされ、各スクリーン９，８，１２，１０を通過して原水槽２に落下する。
【０１０５】
そのため、汚染物質がほとんど含まれていない土砂だけを処理土として汚染土壌から分離することが可能となり、かくして、従来であれば、重金属等の汚染物質が混入していたために廃棄等の形で適宜処分せざるを得なかったものが、本発明によれば、かかる処理土を、埋戻し土、盛土、埋立土等にリサイクルすることができる。
【０１０６】
また、本実施形態に係る汚染土壌の処理設備１０１によれば、空気噴射機構２６により、水噴射機構２２で水が噴射された土砂から水分を除去させることが可能となり、処理土の含水比を予め低下させておくことができるとともに、水の存在によってわずかに粗粒分に付着している汚染物質をも確実に各スクリーン９，８，１２，１０の下方に落下させることができる。
【０１０７】
また、本実施形態に係る汚染土壌の処理設備１０１によれば、土砂攪拌機構２９を駆動させることによってスクリーン９，８上の土塊を予め解膠し、後工程である水洗浄をより確実に行うことができる。
【０１０８】
また、本実施形態に係る汚染土壌の処理設備１０１によれば、スクリーン９，８上を移送される土砂を堰き止める堰止め板３２を該スクリーンの上面に立設しておくようにしたので、移送されてきた土砂を堰止め板３２でいったん堰き止め、十分な水切りを行うことができる。
【０１０９】
また、本実施形態に係る汚染土壌の処理設備１０１によれば、泥水作製装置１０４の貯留槽１０３に掘削泥水を攪拌するサンドポンプ１０５を備え、掘削泥水を該サンドポンプで攪拌するようにしたので、掘削泥水中に存在する土塊の量を減らすことが可能となり、泥水分級装置１での土塊解膠の負担を軽減することができる。
【０１１０】
また、本実施形態に係る汚染土壌の処理設備１０１によれば、泥水作製装置１０４の貯留槽１０３に分散剤タンク１０７を連通接続し、該分散剤タンクから分散剤を貯留槽１０３に供給するようにしたので、掘削泥水中の土粒子は、貯留槽１０３内で分散し、土塊状に凝集するのを防止するとともに、サンドポンプ１０５で解膠された土粒子が再び土塊状に凝集するのを防止することができる。
【０１１１】
本実施形態では、泥水分級装置１のスクリーン９，８には、堰止め板３２、土砂攪拌機構２９、水噴射機構２２及び空気噴射機構２６を設け、スクリーン１２，１０には、水噴射機構２２及び空気噴射機構２６を設けるようにしたが、スクリーンを何段構成にするかは任意であるし、いずれか一つのスクリーンに水噴射機構２２が設置されてさえいれば、他のスクリーンに堰止め板３２、土砂攪拌機構２９、水噴射機構２２及び空気噴射機構２６をどのような組み合わせで装備するかしないのかは、掘削泥水の状況に応じて任意に設定することができる設計事項である。
【０１１２】
例えば、スクリーン９，８に関し、土砂の搬送速度やスクリーンの設置角度の関係上、十分な水切りを行うことができるのであれば、堰止め板３２を省略することが可能であるし、土塊を解膠するのに水噴射機構２２だけで足りるのであれば、土砂攪拌機構２９を設置する必要はない。さらに、水噴射機構２２で噴射された土砂がその後のスクリーン上での水切り作用によって水切りが十分に行えるのであれば、空気噴射機構２６を省略してもかまわない。
【０１１３】
また、スクリーン１２，１０に関し、土砂の搬送速度やスクリーンの設置角度の関係上、十分な水切りを行うことができないのであれば、スクリーン９，８と同様に堰止め板３２を立設するようにしてもよいし、土塊を解膠するのに水噴射機構２２だけでは足りず、予備的な解膠が必要なのであれば、土砂攪拌機構２９をスクリーン９，８と同様に設置すればよい。
【０１１４】
また、本実施形態では、泥水分級装置１の原水槽２を２つの区画５ａ，５ｂに分割するとともに、二台のサイクロン４ａ，４ｂを備えた泥水分級装置１としたが、これに代えて、原水槽をひとつの区画とするとともにサイクロンを省略した別の泥水分級装置としてもよい。
【０１１５】
図５は、かかる変形例を示した泥水分級装置５１である。
【０１１６】
同図に示した泥水分級装置５１は、原水槽５２と、該原水槽の上方に配置され所定の粒径で土粒子の選別を行う篩が設けられた振動篩機構３とを備え、原水槽５２には、スラリーポンプ５６を連通接続してあり、該ポンプによって、原水槽５２内の泥水を振動篩機構３の上方から投入できるようになっている。水噴射機構２２、空気噴射機構２６、堰止め板３２及び土砂攪拌機構２９を設ける構成やその作用効果については、上述の実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０１１７】
かかる構成においても、サイクロンに関する点を除いては実施形態とほぼ同様であり、原水槽５２に貯留された泥水をスラリーポンプ５６でポンプアップして、各スクリーン９，８，１２，１０に通し、堰止め板３２による水切り、土砂攪拌機構２９による粘土塊の解膠、水噴射機構２２による汚染物質の水洗浄、空気噴射機構２６による水分除去を行いながら土砂の選別を行い、該スクリーンを通過した泥水を原水槽５２に戻しては、再び、各スクリーン９，８，１２，１０に通すという一連の作業を繰り返し行うことにより、汚染物質がほとんど含まれていない土砂を処理土として回収することが可能である。
【０１１８】
汚染物質は、最終的には原水槽５２の泥水に多量に含まれることになるので、これをスラリーポンプ５７でポンプアップして図示しない水処理装置に送り、適宜、水処理を行えばよい。
【０１１９】
また、かかる構成においても、堰止め板３２、土砂攪拌機構２９及び空気噴射機構２６の組み合わせについては、上述の実施形態と同様、さまざまな組み合わせが考えられる。
【０１２０】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、貯留槽１０３内の汚染物質は、重金属のようにその溶解度がｐＨに大きく依存することがあり、かかる場合、汚染物質の溶解度が高ければ、掘削泥水内の汚染物質の濃度が上がり、泥水分級装置１を用いても、汚染物質の分級除去には限界がある場合が生じる。
【０１２１】
図６は、かかる場合に適した変形例を示した泥水作製装置１１１である。同図に示すように、泥水作製装置１１１は上述の実施形態と同様、汚染物質を含む掘削土砂を水と混合して掘削泥水を作製する混練ミキサー１０２及び該混練ミキサーで作製された掘削泥水を貯留する貯留槽１０３を備え、貯留槽１０３には、サンドポンプ１０５を設置するとともに分散剤タンク１０７を連通接続してあるが、本変形例においてはさらに、貯留槽１０３に貯留された掘削泥水のｐＨを計測するｐＨセンサー１１２と、ｐＨ調整剤が収容されたｐＨ調整剤タンク１１３ａ，１１３ｂと、掘削泥水が所望のｐＨ値となるようにｐＨ調整剤タンク１１３ａ，１１３ｂ内のｐＨ調整剤を貯留槽１０３に供給する供給制御手段としてのｐＨ調整剤供給制御装置１１４とを備えてある。
【０１２２】
かかる泥水作製装置１１１においては、まず、汚染物質の溶出を抑制可能なｐＨ値（ｐＨ域）を事前に把握し、これを目標ｐＨ値に設定する。対象となる汚染物質が鉛であれば、掘削土砂に含まれている他の物質の影響もあるが、例えば目標ｐＨ値を９程度にすることが考えられる。ちなみに、鉛の場合には、酸性側でも強アルカリ側でも溶解度が高くなり、ｐＨ９程度で最小の溶解度となる。
【０１２３】
次に、貯留槽１０３に貯留されている掘削泥水のｐＨをｐＨセンサー１１２で計測しつつ、計測値が目標ｐＨ値になるように、ｐＨ調整剤供給制御装置１１４を用いてｐＨ調整剤タンク１１３ａ，１１３ｂ内のｐＨ調整剤を貯留槽１０３に供給制御する。
【０１２４】
具体的には、掘削泥水にコンクリートガラが多く含まれているためにｐＨ値が１１になっているような場合、ｐＨ調整剤供給制御手段１１４を用いてバルブ１１５ａを開き、ｐＨ調整剤タンク１１３ａに収容されている酸性溶液を貯留槽１０３に供給する。また、掘削泥水がほぼ中性の場合、ｐＨ調整剤供給制御手段１１４を用いてバルブ１１５ｂを開き、ｐＨ調整剤タンク１１３ｂに収容されているアルカリ溶液を貯留槽１０３に供給する。
【０１２５】
このようにすると、掘削泥水中の汚染物質は、その溶出が抑制された状態となって汚染濃度が低下するため、泥水分級装置１の振動篩機構３で土砂の選別回収を行う際、水洗浄による汚染物質の除去をより高い清浄度で行うことが可能となる。
【０１２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る汚染土壌の処理設備によれば、土砂中の土粒子表面に付着していた汚染物質や該汚染物質を含む表面水は、噴射された水の勢いで吹き飛ばされる。そのため、汚染土壌の分級洗浄において汚染物質を細粒分とともに確実に分級するとともに、汚染物質の粗粒分への混入を防止することができる。
【０１２７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る汚染土壌の処理設備１０１の概略図。
【図２】本実施形態に係る泥水分級装置１の概略図。
【図３】スクリーン９，８の断面詳細図。
【図４】スクリーン１２，１０の断面詳細図。
【図５】変形例に係る泥水分級装置の概略図。
【図６】変形例に係る泥水作製装置の概略図。
【符号の説明】
１，５１ 泥水分級装置
２，５２ 原水槽
３ 振動篩機構
４ａ 第１のサイクロン
４ｂ 第２のサイクロン
５ａ 第１の区画
５ｂ 第２の区画
８，９，１０，１２ スクリーン（篩）
２２ 水噴射機構
２６ 空気噴射機構
２９ 土砂攪拌機構
３２ 堰止め板
１０１ 汚染土壌の処理設備
１０２ 混練ミキサー
１０３ 貯留槽
１０４，１１１ 泥水作製装置
１０５ サンドポンプ（攪拌機構）
１０７ 分散剤タンク
１１２ ｐＨセンサー
１１３ａ，１１３ｂ ｐＨ調整剤タンク
１１４ ｐＨ調整剤供給制御装置（供給制御手段）
Claims (13)
- 汚染物質を含む掘削土砂を水と混合して掘削泥水を作製する混練ミキサー及び該混練ミキサーで作製された掘削泥水を貯留する貯留槽からなる泥水作製装置と、前記貯留槽内の掘削泥水に含まれる土砂を分級する泥水分級装置とで構成するとともに、該泥水分級装置を、内部が第１の区画と第２の区画に分割された原水槽と、該原水槽の上方に配置され粒径に応じて少なくとも二段階で土粒子の選別を行う少なくとも２つの篩が設けられた振動篩機構と、該振動篩機構の上方であって前記原水槽の第１及び第２の区画の泥水が圧入可能に該区画にそれぞれ連通接続された第１及び第２のサイクロンと、前記篩上の土砂に向けて水を下方に噴射する水噴射機構とで構成したことを特徴とする汚染土壌の処理設備。
- 前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の排出側で該篩上の土砂に向けて空気を下方に噴射する空気噴射機構を備えた請求項１記載の汚染土壌の処理設備。
- 前記篩の直上であって前記水噴射機構による水噴射位置よりも該篩の投入側に土砂攪拌機構を設置して前記篩上の土塊を解膠できるように構成した請求項１記載の汚染土壌の処理設備。
- 前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の投入側にて前記篩上を移送される土砂を堰き止める堰止め板を該篩の上面に立設した請求項１記載の汚染土壌の処理設備。
- 前記篩の直上であって前記水噴射機構による水噴射位置よりも該篩の投入側に土砂攪拌機構を設置して前記篩上の土塊を解膠できるように構成するとともに、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の排出側で該篩上の土砂に向けて空気を下方に噴射する空気噴射機構を備えた請求項１記載の汚染土壌の処理設備。
- 前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の投入側にて前記篩上を移送される土砂を堰き止める堰止め板を該篩の上面に立設するとともに、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の排出側で該篩上の土砂に向けて空気を下方に噴射する空気噴射機構を備えた請求項１記載の汚染土壌の処理設備。
- 前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の投入側にて前記篩上を移送される土砂を堰き止める堰止め板を該篩の上面に立設するとともに、前記篩の直上であって前記堰止め板と前記水噴射位置の間に土砂攪拌機構を設置して前記篩上の土塊を解膠できるように構成した請求項１記載の汚染土壌の処理設備。
- 汚染物質を含む掘削土砂を水と混合して掘削泥水を作製する混練ミキサー及び該混練ミキサーで作製された掘削泥水を貯留する貯留槽からなる泥水作製装置と、前記貯留槽内の掘削泥水に含まれる土砂を分級する泥水分級装置とで構成するとともに、該泥水分級装置を、原水槽と該原水槽の上方に配置され所定の粒径で土粒子の選別を行う篩が設けられた振動篩機構と前記篩上の土砂に向けて水を下方に噴射する水噴射機構とで構成した汚染土壌の処理設備であって、
前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の排出側で該篩上の土砂に向けて空気を下方に噴射する空気噴射機構を備えたことを特徴とする汚染土壌の処理設備。 - 汚染物質を含む掘削土砂を水と混合して掘削泥水を作製する混練ミキサー及び該混練ミキサーで作製された掘削泥水を貯留する貯留槽からなる泥水作製装置と、前記貯留槽内の掘削泥水に含まれる土砂を分級する泥水分級装置とで構成するとともに、該泥水分級装置を、原水槽と該原水槽の上方に配置され所定の粒径で土粒子の選別を行う篩が設けられた振動篩機構と前記篩上の土砂に向けて水を下方に噴射する水噴射機構とで構成した汚染土壌の処理設備であって、
前記篩の直上であって前記水噴射機構による水噴射位置よりも該篩の投入側に土砂攪拌機構を設置して前記篩上の土塊を解膠できるように構成したことを特徴とする汚染土壌の処理設備。 - 汚染物質を含む掘削土砂を水と混合して掘削泥水を作製する混練ミキサー及び該混練ミキサーで作製された掘削泥水を貯留する貯留槽からなる泥水作製装置 と、前記貯留槽内の掘削泥水に含まれる土砂を分級する泥水分級装置とで構成するとともに、該泥水分級装置を、原水槽と該原水槽の上方に配置され所定の粒径で土粒子の選別を行う篩が設けられた振動篩機構と前記篩上の土砂に向けて水を下方に噴射する水噴射機構とで構成した汚染土壌の処理設備であって、
前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の投入側にて前記篩上を移送される土砂を堰き止める堰止め板を該篩の上面に立設したことを特徴とする汚染土壌の処理設備。 - 汚染物質を含む掘削土砂を水と混合して掘削泥水を作製する混練ミキサー及び該混練ミキサーで作製された掘削泥水を貯留する貯留槽からなる泥水作製装置と、前記貯留槽内の掘削泥水に含まれる土砂を分級する泥水分級装置とで構成するとともに、該泥水分級装置を、原水槽と該原水槽の上方に配置され所定の粒径で土粒子の選別を行う篩が設けられた振動篩機構と前記篩上の土砂に向けて水を下方に噴射する水噴射機構とで構成汚した染土壌の処理設備であって、
前記篩の直上であって前記水噴射機構による水噴射位置よりも該篩の投入側に土砂攪拌機構を設置して前記篩上の土塊を解膠できるように構成するとともに、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の排出側で該篩上の土砂に向けて空気を下方に噴射する空気噴射機構を備えたことを特徴とする汚染土壌の処理設備。 - 汚染物質を含む掘削土砂を水と混合して掘削泥水を作製する混練ミキサー及び該混練ミキサーで作製された掘削泥水を貯留する貯留槽からなる泥水作製装置と、前記貯留槽内の掘削泥水に含まれる土砂を分級する泥水分級装置とで構成するとともに、該泥水分級装置を、原水槽と該原水槽の上方に配置され所定の粒径で土粒子の選別を行う篩が設けられた振動篩機構と前記篩上の土砂に向けて水を下方に噴射する水噴射機構とで構成した汚染土壌の処理設備であって、
前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の投入側にて前記篩上を移送される土砂を堰き止める堰止め板を該篩の上面に立設するとともに、前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の排出側で該篩上の土砂に向けて空気を下方に噴射する空気噴射機構を備えたことを特徴とする汚染土壌の処理設備。 - 汚染物質を含む掘削土砂を水と混合して掘削泥水を作製する混練ミキサー及び該混練ミキサーで作製された掘削泥水を貯留する貯留槽からなる泥水作製装置と、前記貯留槽内の掘削泥水に含まれる土砂を分級する泥水分級装置とで構成するとともに、該泥水分級装置を、原水槽と該原水槽の上方に配置され所定の粒径で土粒子の選別を行う篩が設けられた振動篩機構と前記篩上の土砂に向けて水を下方に噴射する水噴射機構とで構成した汚染土壌の処理設備であって、
前記水噴射機構による水噴射位置よりも前記篩の投入側にて前記篩上を移送される土砂を堰き止める堰止め板を該篩の上面に立設するとともに、前記篩の直上であって前記堰止め板と前記水噴射位置の間に土砂攪拌機構を設置して前記篩上の土塊を解膠できるように構成したことを特徴とする汚染土壌の処理設備。
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