JP4230366B2 - 油分回収装置 - Google Patents

Description

この発明は、水に含まれる油分を回収する油分回収装置、特に油分の回収効率の向上に関するものである。

建築現場や土木工事等で掘削した土壌には石油や重油等の油により汚染された土壌もある。この油で汚染した土壌をそのまま埋め戻すと、水質汚濁等の環境汚染の原因になってしまう。この環境汚染を防ぐために、油で汚染した土壌を浄化してから埋め戻す必要がある。

油で汚染した土壌を浄化する方法として、生物分解処理方法と高熱分解処理方法が一般的に行われている。生物分解処理方法は、油で汚染した土壌に微生物などを添加し、添加した微生物により油等の有機化合物を分解する方法である。高熱分解処理方法は、高温のキルン内で土壌中の油を焼却して除去する方法である。

生物分解処理方法は、低分子で分解しやすいものは分解できるが、濃度の高いものは分解が困難であるとともに、土壌に含んだ油を分解するのに数ヶ月と長期間かかってしまう。また、高熱分解処理方法は、土壌に含んだ油を焼却するためにロータリーキルン等の大規模の設備が必要であるとともに、燃焼排ガスを処理する必要があり、処理費用が高価になるという問題がある。

このような問題を改善するため、特許文献１に示すように、油で汚染された土壌をスラリー化した後、泡沫浮上分離装置を使用して気泡を吹き込んで油分を浮上分離し、分離した油分を除去している。
特開２０００−１６７５３３号公報

特許文献１に示すように、油で汚染された土壌をスラリー化して気泡を吹き込んで油分を浮上分離する方法は、実規模の浄化設備では装置が大型化して非常に高価になるとともに、保守点検が容易でないという短所があった。

この発明は、このような短所を改善し、油種や汚染形態あるいは汚染履歴等にかかわらず土壌に含まれる油分の低減量を大幅に高めるとともに、土粒子から剥離した油分を効率良く回収して水処理の負荷を低減することができる油分回収装置を提供することを目的とするものである。

この発明の油分回収装置は、スラリー攪拌タンクとスラリー循環部と油回収部及びスラリー供給部を有し、スラリー攪拌タンクは、タンク本体といつ流トラフとスラリー供給管とスラリー吸引管及びスラリー流出口を有し、タンク本体は円筒状に形成され、上部が開口し、いつ流トラフは、タンク本体の上部外周部にタンク本体と同心円状に設けられ、スラリー供給管は、スラリーを噴出する先端の噴出部がほぼＬ字状に形成され、タンク本体の側面下部の１個所又は複数個所に設けられ、スラリーを噴出部からタンク本体の内周面の接線方向に噴出してタンク本体の内周に沿った旋回流を発生させ、スラリー吸引管は、前記タンク本体の床面に設けられ、前記スラリー流出口は、前記タンク本体の上端部の複数個所に設けられ、前記タンク本体内のスラリーを前記いつ流トラフに流出させ、スラリー循環部は、循環ポンプと微細気泡発生装置を有し、循環ポンプは、吸込口がスラリー攪拌タンクのスラリー吸引管に連結され、吐出口の一系列は微細気泡発生装置を介してスラリー供給管のいずれかに連結され、油回収部は、油回収管と油回収プレートを有し、油回収管は上端開口部が漏斗状に形成され、タンク本体の中心に配置され、上部開口部の上端部を前記タンク本体に設けたスラリー流出口の開口下端より幾分低い位置に配置し、下端部はタンク本体の底部中央を貫通してタンク本体に固定部され、油回収プレートは、油回収管の上部開口部の直径方向に沿って上部開口部の上端部に固定され、スラリー供給部は、スラリー供給ポンプと、スラリー供給ポンプの吐出口に連結され、タンク本体の上部に流出口を有するスラリー供給配管を有し、前記スラリー攪拌タンクのスラリー供給管から噴出するスラリーにより発生するタンク本体内の旋回流の水面の中央部近傍が油回収プレートの下端部より幾分低くなり、旋回流の半径方向の中間部が油回収プレートの下端部に接触し、旋回流の外周部がいつ流トラフに連結されたスラリー流出口に達するように、スラリー供給ポンプと循環ポンプの吐出量を調整することを特徴とする。

また、前記油回収管に、上端部の高さを可変する高さ調節手段を有することが望ましい。

この発明は、スラリー攪拌タンクのタンク本体に油分を含むスラリーを連続して供給しながら、タンク本体内のスラリーを循環して旋回流を形成し、一定時間滞留させながら油水分離して、油分を水面の中央部近傍に堆積させて回収するから、回収した油分の水分含有量を少なくすることができるとともに、連続して油分を回収することができる。

また、タンク本体内のスラリーを循環ポンプで循環しながら、循環するスラリーに微細気泡発生装置で微細気泡を混入するとともに循環するスラリーをスラリー供給管でタンク本体の側面下部で、内周面の接線方向で、かつ同一方向に噴出して、循環するスラリーによりタンク本体内のスラリーに旋回流を与えるから、タンク本体内のスラリーに微細気泡を確実に混入することができ、油水分離作用を効率良く行うことができる。

さらに、循環するスラリーによりタンク本体内のスラリーに旋回流を与えるから、タンク本体に可動部を設ける必要がなく、タンク本体の構造を単純化することができるとともに保守点検を容易に行うことができる。

また、タンク本体内を旋回するスラリーの水面の中央部と外周部のレベルをスラリー供給ポンプと循環ポンプの吐出量により調整することができるから、油分の回収処理を簡単な操作で行うことができる。

図１，図２はこの発明の油分回収装置の構成図であり、図１は側面断面図、図２は平面図である。図に示すように、油分回収装置１は、スラリー攪拌タンク２とスラリー循環部３と油回収部４及びスラリー供給部５を有する。スラリー攪拌タンク２は、タンク本体６と、タンク本体６に設けられたいつ流トラフ７とスラリー供給管８とスラリー吸引管９及びスラリー流出口１０を有する。タンク本体６は円筒状に形成され、上部が開口し、外周面がブラケット１１により保持されている。いつ流トラフ７は、タンク本体６の上部外周部にタンク本体６と同心円状に設けられ、外周面に排出口１２を有する。スラリー供給管８ａ，８ｂは、スラリーを噴出する先端の噴出部がほぼＬ字状に形成され、タンク本体６の側面下部の２個所に対向して設けられ、スラリーを噴出部からタンク本体６の内周面の接線方向で、かつ同一方向に噴出する。スラリー吸引管９はタンク本体６の床面に設けられている。スラリー流出口１０は、タンク本体６の上端部の複数個所例えば２個所に設けられ、タンク本体６内のスラリーをいつ流トラフ７に流出させる。

スラリー循環部３は循環ポンプ１３と微細気泡発生装置１４を有する。循環ポンプ１３は、吸込口がスラリー攪拌タンク２のスラリー吸引管９に連結され、吐出口を少なくとも２系列に分岐し、一方の吐出口は微細気泡発生装置１４を介して一方のスラリー供給管８ａに連結され、他方の吐出口は他方のスラリー供給管８ｂに直接連結されている。油回収部４は、油回収管１５と油回収プレート１６を有する。油回収管１５は上端開口部１７が漏斗状に形成され、タンク本体６の中心に配置され、下端部はタンク本体６の底部中央を貫通してタンク本体６に固定部されている。この油回収管１５には中間部に、油回収管１５の上端の高さを調整する高さ調節ねじ１５ａを有する。油回収プレート１６は幅が狭い矩形状に形成され、油回収管１５の上部開口部１７の直径方向に沿って配置され、薄肉部分が上部開口部１７の上端部に固定されている。この油回収プレート１６の下端部すなわち油回収管１６の上部開口部１７の上端部は、タンク本体７に設けたスラリー流出口１０の開口下端より幾分低い位置に配置されている。スラリー供給部５は、スラリー供給ポンプ１８と、スラリー供給ポンプ１８の吐出口に連結され、タンク本体６の上部に流出口を有するスラリー供給配管１９を有する。

この油分回収装置１を使用した土壌洗浄処理装置２０は、図３の構成図に示すように、油分回収装置１の前工程として土壌選別装置２１と土壌洗浄装置２２を有し、油分回収装置１の後工程として固液分離装置２３と重力濃縮装置２４及び濾過装置２５を有する。土壌選別装置２１は目幅が例えば40ｍｍの振動スクリーンを有し、スクリーン面に振動を与えて目詰りを防ぎながら汚染土壌である原料土を粒径40ｍｍを基準にして機械的に分離する。土壌洗浄装置２２は、攪拌装置２６と第１の分級装置２７と第２の分級装置２８を有する。攪拌装置２６は２軸強制練りパドル式ミキサを有し、土壌選別装置２１で選別した粒径40ｍｍ未満の土壌に対して、重量比で0.1〜0.4％の界面活性剤と10〜20％の水とを加えて一定時間、例えば１０分程度攪拌する。第１の分級装置２７はシャワーリング装置２９と目幅が例えば２ｍｍの振動スクリーン３０を有し、攪拌装置２６で攪拌した土壌に、シャワーリング装置２９からジェット水をかけながら振動スクリーン３０で粒径２ｍｍを基準にして分離する。第２の分級装置２８は攪拌タンク３１とクラッシファイア３２を有し、第１の分級装置２７で分級した粒径２ｍｍ未満の土壌をすすぎ洗いし、クラッシファイア３２で粒径100μｍ以上の土壌と、粒径100μｍ未満の微粒子を含むスラリーとに分離する。

固液分離装置２３は、サイクロン３３と脱水装置３４と攪拌装置３５及び遠心分離機３６を有し、油回収装置１で油分を回収して除去したスリラーに含まれる一定粒径の微粒子の土壌と廃液とを分離する。重力濃縮装置２４は底部が緩斜面をした濃縮槽３７が複数連続して設けられ、底部に土粒子を堆積し、堆積した土粒子を排出し、分離水を周辺の溢流せきから溢流した分離水を処理水として再利用する。濾過装置２５は例えばフィルタプレスを有し、重力濃縮装置２４から排出する土粒子の水分を除去して脱水ケーキにする。

この土壌洗浄処理装置１で、土木工事や建設現場等で掘削した油で汚染した土壌から油分を回収して土壌を浄化するとき、まず、土木工事等で掘削した油で汚染した土壌である原料土を土壌選別装置２１の振動スクリーンにより粒径40ｍｍ以上の土壌と粒径40ｍｍ未満の土壌に分離する。分離された粒径40ｍｍ以上の土壌は浄化土として回収し、粒径40ｍｍ未満の土壌は土壌洗浄装置２２に取り込む。土壌洗浄装置２２に取り込まれた粒径40ｍｍ未満の土壌は、攪拌装置２６に供給され、重量比で0.1〜0.4％の界面活性剤と10〜20％の洗浄水とを加えて一定時間、例えば１０分程度攪拌して、土壌の土粒子から油分を離脱させる。このとき、水に加える界面活性剤としてはリモネン好ましくはｄ−リモネンと非イオン性界面活性剤を使用する。このｄ−リモネンは柑橘類の皮から抽出でき、環境汚染等が生じることを防ぐことができる。

攪拌装置２６で洗浄水と界面活性剤を加えて攪拌した土壌は第１の分級装置２７に送られ第１段目の分級処理を行う。第１の分級装置２７では攪拌して振動スクリーン３１に送られた土壌にシャワーリング装置２９からジェット水をかけながら振動スクリーン３０の目詰りを防止しながら土壌をすすぎ洗いして粒径２ｍｍで分級する。この分級した粒径２ｍｍ以上の土粒子は浄化土として回収する。また、粒径が２ｍｍ未満の土粒子を有する洗浄水は第２の分級装置２８の攪拌タンク３１に送り、一定時間例えば10分程度攪拌して土粒子をさらにすすぎ洗いする。攪拌タンク３１ですすぎ洗いしたのち、粒径２ｍｍ未満の土粒子を有する洗浄水をクラッシファイア３２に送り、第２段目の分級処理を行う。この第２の分級処理で分級した粒径100μｍ以上の土粒子は浄化土として回収する。

そして粒径100μｍ未満の土粒子を含むスラリーを油回収装置１のスラリー供給ポンプ１８により油分回収装置１に送られ、スラリー供給配管１９の流出口からタンク本体６内に上部開口から供給される。

スラリー供給配管１９の流出口からタンク本体６内に供給されたスラリー４０がタンク本体６の側面下部に設けたスラリー供給管８ａ，８ｂのレベル以上に貯留されると、循環ポンプ１３と微細気泡発生装置１４を駆動し、循環ポンプ１３によりスラリー吸入管９からタンク本体６内のスラリーを吸引し、吸引したスラリー４０をスラリー供給管８ａ，８ｂからタンク本体６内のスラリー４０の内部に噴出させる。このスラリー４０を噴出させるとき、一方のスラリー供給管８ａから噴出するスラリー４０には微細気泡発生装置１４で発生している微細気泡は含まれ、この微細気泡はタンク本体６内のスラリー４０に混入する。また、スラリー供給管８ａ，８ｂは、ほぼＬ字状に形成された噴出部からスラリー４０をタンク本体６の内周面の接線方向で、かつ同一方向に噴出するから、タンク本体６内のスラリー４０はタンク本体６の内周に沿った旋回流を発生する。この旋回流により、タンク本体６内のスラリー４０の水面は、タンク本体６の中心部で低くなり、外周部が高くなる曲面を形成する。このスラリー４０の水面に形成される曲面は、旋回流の強さ、すなわちスラリー供給管８ａ，８ｂから噴出する単位時間当たりの噴出量により異なる。そこでスラリー供給ポンプ１８からスラリー供給配管１９を介してタンク本体６内に供給されるスラリー４０の供給量を一定流量に調節して、循環ポンプ１３からの吐出量を制御してスラリー供給管８ａ，８ｂからタンク本体６内に噴出させるスラリー４０の噴出量を調整する。タンク本体６へのスラリー４０の供給量とタンク本体６内の循環量及びいつ流トラフ７への排出量が定常状態になった時点で、油回収プレート１６を回転して油回収管１５の中間部に設けた高さ調節ねじ１５ａを利用して油回収管１５の上縁位置の高さを可変て、油回収管１５の上縁がタンク本体６の中心部の水面レベルより若干高くなるように調整する。この油回収管１５の上縁の高さを調整することにより、油回収管１５に取付けた油回収プレート１６の下端部は旋回流の中央部近傍では水面より高く、旋回流の半径方向の中間部ではほぼ水面と接触する。また、旋回流の外周部はいつ流トラフ７に連結されたスラリー流出口１０に達し、スラリー流出口１０からタンク本体６内のスラリー４０をいつ流トラフ７に流出させ、スラリー４０の水面である曲面を保ち、タンク本体６に供給されるスラリー４０の供給量と流出量を等しくする。

このタンク本体６内を旋回するスラリー４０には、微細気泡発生装置１４で発生している微細気泡が混入しているから、スラリー供給配管１９から供給されたスラリー４０はタンク本体６に滞留して旋回している間、微細気泡により油水分離作用を受ける。例えばタンク本体６の容積を１０ｍ^３とし、タンク本体６に供給される供給量とタンク本体６から流出する流出量を１ｍ^３とすると、供給されたスラリーはタンク本体６に１０分間滞留して油水分離作用を受ける。この油水分離作用により分離した油分は旋回しながらスラリー４０の水面に浮上する。浮上した油分は油回収管１５の上端部に設けた油回収プレート１６により旋回が阻害され、油回収プレート１６に沿って水面レベルの低い中央部に集まり堆積する。この油分４１が、図１に示すように、油回収管１５の上部開口部１７の上端まで堆積すると上部開口部１７から油回収管１５に連続的に流れ込む。この油回収管１５に流れ込んだ油分４１を油回収タンク４２で回収する。

このようにタンク本体６に油分を含むスラリー４０を連続して供給しながら、タンク本体３０内のスラリー４０を循環して旋回流を形成し、一定時間滞留させながら油水分離して堆積させて回収するから、回収した油分４１の水分含有量を少なくすることができるとともに、連続して油分４１を回収することができる。

また、タンク本体３０内のスラリー４０を循環ポンプ１３で循環しながら、循環するスラリー４０に微細気泡発生装置１４で微細気泡を混入するとともに循環するスラリー４０をスラリー供給管８ａ，８ｂでタンク本体６の内周面の接線方向で、かつ同一方向に噴出して、循環するスラリー４０によりタンク本体６内のスラリー４０に旋回流を与えるから、タンク本体３０内のスラリー４０に微細気泡を確実に混入することができ、油水分離作用を効率良く行うことができる。

さらに、循環するスラリー４０によりタンク本体６内のスラリー４０に旋回流を与えるから、タンク本体６に可動部を設ける必要がなく、タンク本体６の構造を単純化することができる。

一方、いつ流トラフ７に流出したスラリー４０は排出口１２から固液分離装置２３のサイクロン３３に送り込まれ、サイクロン３３による旋回運動により土粒子を分離する。分離した土粒子は脱水装置３４に送られ脱水スクリーンにより粒径45μｍ以上の土粒子と粒径45μｍ未満の土粒子に分離する。この分離した粒径45μｍ以上の土粒子は浄化土として回収する。また、分離した粒径45μｍ未満の土粒子は再びサイクロン３３に送られる。サイクロン３３で土粒子を分離してオーバーフローしたスラリーはアジテータを有する攪拌装置３５に送り込まれ、土粒子の沈降を防ぐためにゆっくりと攪拌される。この攪拌されたスリラーを遠心分離機３６に送り土粒子と廃液を分離し、分離した土粒子は濃縮汚泥土として回収させる。また、遠心分離機３６で分離した廃液は重力濃縮装置２４の濃縮槽３７に送り込まれ濃厚な泥しょうと分離水に分離する。分離した泥しょうは濾過装置２５に送られ水分を除去して脱水ケーキとし、濃縮汚泥土として回収する。また、分離して濃縮槽３７から溢流した分離水は処理水として土壌洗浄装置２０の攪拌装置２６やシャワーリング装置２９に送り再利用する。

前記説明ではタンク本体６に２組のスラリー供給管８ａ，８ｂを設けた場合について説明したが、タンク本体６の外径に応じてスラリー供給管８を１組又は複数組設けても良い。

この発明の油分回収装置の構成を示す側面断面図である。 油分回収装置の構成を示す平面図である。 土壌洗浄処理装置の構成図である。

符号の説明

１；油分回収装置、２；スラリー攪拌タンク、３；スラリー循環部、４；油回収部、
５；スラリー供給部、６；タンク本体、７；いつ流トラフ、８；スラリー供給管、
９；スラリー吸引管、１０；スラリー流出口、１１；ブラケット、１２；排出口、
１３；循環ポンプ、１４；微細気泡発生装置、１５；油回収管、
１６；油回収プレート、１７；上端開口部、１８；スラリー供給ポンプ、
１９；スラリー供給配管、２０；土壌洗浄処理装置、２１；土壌選別装置、
２２；土壌洗浄装置、２３；固液分離装置、２４；重力濃縮装置、２５；濾過装置、
４０；スラリー、４１；油分、４２；油回収タンク。

Claims (2)

1. スラリー攪拌タンクとスラリー循環部と油回収部及びスラリー供給部を有し、
   前記スラリー攪拌タンクは、タンク本体といつ流トラフとスラリー供給管とスラリー吸引管及びスラリー流出口を有し、前記タンク本体は円筒状に形成され、上部が開口し、前記いつ流トラフは、前記タンク本体の上部外周部にタンク本体と同心円状に設けられ、前記スラリー供給管は、スラリーを噴出する先端の噴出部がほぼＬ字状に形成され、前記タンク本体の側面下部の１個所又は複数個所に設けられ、スラリーを噴出部から前記タンク本体の内周面の接線方向に噴出して前記タンク本体の内周に沿った旋回流を発生させ、前記スラリー吸引管は、前記タンク本体の床面に設けられ、前記スラリー流出口は、前記タンク本体の上端部の複数個所に設けられ、前記タンク本体内のスラリーを前記いつ流トラフに流出させ、
   前記スラリー循環部は、循環ポンプと微細気泡発生装置を有し、前記循環ポンプは、吸込口が前記スラリー攪拌タンクのスラリー吸引管に連結され、吐出口の一系列は前記微細気泡発生装置を介して前記スラリー供給管のいずれかに連結され、
   前記油回収部は、油回収管と油回収プレートを有し、前記油回収管は上端開口部が漏斗状に形成され、前記タンク本体の中心に配置され、上部開口部の上端部を前記タンク本体に設けたスラリー流出口の開口下端より幾分低い位置に配置し、下端部はタンク本体の底部中央を貫通してタンク本体に固定部され、前記油回収プレートは、前記油回収管の上部開口部の直径方向に沿って上部開口部の上端部に固定され、
   前記スラリー供給部は、スラリー供給ポンプと、スラリー供給ポンプの吐出口に連結され、前記タンク本体の上部に流出口を有するスラリー供給配管を有し、
   前記スラリー攪拌タンクのスラリー供給管から噴出するスラリーにより発生する前記タンク本体内の旋回流の水面の中央部近傍が前記油回収プレートの下端部より幾分低くなり、旋回流の半径方向の中間部が前記油回収プレートの下端部に接触し、旋回流の外周部が前記いつ流トラフに連結されたスラリー流出口に達するように、前記スラリー供給ポンプと前記循環ポンプの吐出量を調整することを特徴とする油分回収装置。
2. 前記油回収管に、上端部の高さを可変する高さ調節手段を有する請求項１記載の油回収装置。

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