JP4393178B2 - 汚染土壌の加熱浄化装置 - Google Patents
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Description
本発明は、灯油、軽質油、重質油、マシン油、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）などの汚染物質を含んだ汚染土壌を加熱して浄化処理する装置に関する。
近年、産業活動に伴って各事業所の敷地内やその周辺地域の土壌が油等の汚染物質の廃液によって汚染され、その土壌の地下を流れる地下水にまで汚染が及んでいるといったことが取り沙汰されて問題となっている。このように汚染された土壌を浄化処理する一方法として、特開２００１−２３２３４２号公報に記載のような加熱用ロータリーキルンを利用して加熱浄化することが行われている。この加熱浄化装置は、加熱用ロータリーキルンの排気煙道下流にバグフィルターを配設し、バグフィルター下流に揮発性有機化合物を燃焼させる脱臭炉を配設した構成としている。
特開２００１−２３２３４２
しかしながら、重質油やＶＯＣが含まれている汚染土壌を加熱すると、土壌中の重質油に含まれる硫黄成分により硫黄酸化物が生成したり、また土壌中のＶＯＣにより塩化水素が生成し、上記従来の加熱浄化装置では対応できず、有害な物質を大気中に放散してしまうこととなる。
本発明は上記の点に鑑み、重質油、ＶＯＣ等を含む汚染土壌を好適に加熱浄化処理できる汚染土壌の加熱浄化装置を提供することを課題とする。
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１記載の汚染土壌の加熱浄化装置にあっては、汚染土壌を加熱浄化処理する一次加熱処理キルンを配設し、一次加熱処理キルンの排気煙道の下流には排ガス中のダストを捕捉する一次集塵機を配設し、一次集塵機の下流には排ガス中の揮発性有機化合物を燃焼分解させる二次加熱処理装置を配設し、二次加熱処理装置の下流には排ガス温度を低下させる冷却塔を配設し、冷却塔の下流には二次集塵機であるバグフィルターを配設し、バグフィルターの入口側の煙道内に消石灰を吹き込む消石灰供給装置を配設する一方、前記一次加熱処理キルンから排出される加熱土壌を一時貯蔵する加熱土壌貯蔵ビンを配設すると共に、加熱土壌貯蔵ビン内の加熱土壌から揮発する揮発分を排気ダクトを介して前記二次加熱処理装置へと導いて燃焼分解するように構成したことを特徴としている。
また、請求項２記載の汚染土壌の加熱浄化装置にあっては、バグフィルターを経由して排出される排ガス中の硫黄酸化物および／または塩化水素の濃度を測定する濃度計測器を備え、該濃度計測器の計測値に応じて消石灰供給装置からバグフィルターの入口側の煙道内に供給する消石灰量を調整するようにしたことを特徴としている。
本発明に係る請求項１記載の汚染土壌の加熱浄化装置によれば、汚染土壌を加熱浄化処理する一次加熱処理キルンを配設し、一次加熱処理キルンの排気煙道の下流には排ガス中のダストを捕捉する一次集塵機を配設し、一次集塵機の下流には排ガス中の揮発性有機化合物を燃焼分解させる二次加熱処理装置を配設し、二次加熱処理装置の下流には排ガス温度を低下させる冷却塔を配設し、冷却塔の下流には二次集塵機であるバグフィルターを配設し、バグフィルターの入口側の煙道内に消石灰を吹き込む消石灰供給装置を配設する一方、前記一次加熱処理キルンから排出される加熱土壌を一時貯蔵する加熱土壌貯蔵ビンを配設すると共に、加熱土壌貯蔵ビン内の加熱土壌から揮発する揮発分を排気ダクトを介して前記二次加熱処理装置へと導いて燃焼分解するように構成したので、汚染土壌の加熱時に生成される有害物質である硫黄酸化物や塩化水素に対して消石灰を添加して中和させるできると共に、加熱土壌貯蔵ビンでの貯蔵中に加熱土壌に含まれる揮発性有機化合物を更に蒸発させて減少させることができ、重質油やＶＯＣを含む汚染土壌をも好適に浄化処理できる。
本発明に係る請求項２記載の汚染土壌の加熱浄化装置によれば、バグフィルターを経由して排出される排ガス中の硫黄酸化物および／または塩化水素の濃度を測定する濃度計測器を備え、該濃度計測器の計測値に応じて消石灰供給装置からバグフィルターの入口側の煙道内に供給する消石灰量を調整するようにしたので、汚染土壌の加熱によって生成される有害物質である硫黄酸化物や塩化水素の量に応じて消石灰量を適当量を吹き込んで中和すれば大気中に放出される有害物質を所定値以下に抑えることができ、汚染土壌を好適に浄化処理できる。
本発明に係る請求項１記載の汚染土壌の加熱浄化装置によれば、一次加熱処理キルン、一次集塵機、二次加熱処理装置、冷却塔、二次集塵機であるバグフィルターの各装置を順次配置すると共に、バグフィルターの入口側の煙道内に所定量の消石灰を吹き込む消石灰供給装置を配設する。また、一次加熱処理キルンから排出される加熱土壌を一時貯蔵する加熱土壌貯蔵ビンを配設すると共に、加熱土壌貯蔵ビン内の加熱土壌から揮発する揮発分を排気ダクトを介して前記二次加熱処理装置へと導いて燃焼分解するように構成する。
そして、一次加熱処理キルンのバーナを燃焼させながら汚染土壌をキルン内に投入し、汚染土壌がキルン内を転動流下する間に高温ガスに晒して加熱し、汚染土壌中の揮発性有機化合物を燃焼分解、揮発分離、更には揮発性汚染物質を含むダスト分をガス流に同伴させて下流へと飛散させることによって汚染土壌を浄化処理する。また、一次加熱処理キルンから排出される排ガスは一次集塵機に導入されてダスト粗粒分が捕捉された後、二次加熱処理装置に導入されて揮発性有機化合物が完全に燃焼分解される。更に、二次加熱処理装置から排出される排ガスは冷却塔に導入され、散水によって排ガス温度を所定温度以下に低下される。また、加熱土壌貯蔵ビン内に加熱土壌を貯蔵すると、加熱土壌中に残存する揮発性有機化合物が時間経過によって徐々に揮発して更に浄化されることとなる。このとき、加熱土壌貯蔵ビン内にて揮発する揮発性有機化合物を二次加熱処理装置へと導いて燃焼分解し、揮発分を大気中に放出しないようにする。
この一連の処理過程のなかで、重質油に含まれる硫黄成分により硫黄酸化物が生成され、またＶＯＣを酸化分解及び熱分解する過程でホスゲンが生成し、これに水蒸気を添加することで塩化水素に加水分解され、排ガス中には有害な硫黄酸化物と塩化水素が含まれることとなる。そして、これら有害物質を除去するために、消石灰供給装置によってバグフィルター入口の排気煙道内に消石灰を吹き込み、バグフィルター内で中和させる。そして、バグフィルターにて消石灰、中和反応生成物質、及びダスト微粒分を除去して清浄となったガスを大気中へと放出する。
このように、汚染土壌の加熱によって生成される有害物質である硫黄酸化物や塩化水素に消石灰を吹き込んで中和させて排ガスを無害化できるので、重質油やＶＯＣ等を含む汚染土壌も好適に浄化処理できる。また、加熱土壌を加熱土壌貯蔵ビン内に一時貯蔵することによって、土壌中の揮発性有機化合物を更に蒸発させて浄化を推進できる。
また、本発明に係る請求項２記載の汚染土壌の加熱浄化装置によれば、バグフィルター出口以降の排気煙道または煙突に排ガス中の硫黄酸化物や塩化水素の濃度を測定する濃度計測器を設置する。そして、前記濃度計測器によって硫黄酸化物や塩化水素の濃度を計測し、該計測値に応じて消石灰供給装置からバグフィルターの入口側の煙道内に吹き込む消石灰量を調整する。これによって、排ガス中の硫黄酸化物または塩化水素を最適の消石灰量にて中和させて大気中に放出する排ガス中の有害物質の濃度を所定値以下に抑えるようにコントロールでき、重質油やＶＯＣを含む汚染土壌も好適に浄化処理できる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１中の１は、汚染土壌を加熱浄化する一次加熱処理キルンであって、内周部に多数の掻き上げ羽根（図示せず）を周設した円筒状のドラム２を機台３上に回転自在に傾斜支持し、駆動装置（図示せず）により所定の速度で回転させるようにしている。そして、ドラム２の一端部の投入ホッパ４に配設したバーナ５よりドラム２内に熱風を送り込む一方、他端部の排出ホッパ６には排気煙道７を連結しており、該排気煙道７に末端に介在させた排風機８によって排ガスを吸引してドラム２内を通過する高温ガス流を維持すると共に、汚染土壌貯留ホッパ９から払い出される汚染土壌をコンベヤ１０、１１を介してドラム２内に投入し、高温ガス流と接触させて加熱浄化する。
ドライヤ１から導出される排ガスは、排気煙道７を経てサイクロン式の一次集塵機１２へと導かれ、排ガス中のダスト粗粒分が捕捉された後、下流の二次加熱処理装置１３へと導かれて排ガス中の揮発性有機化合物が燃焼分解される。
前記二次加熱処理装置１３は、炉内温度を所定値にコントロールするためのバーナ１４を備えており、炉内に導入する排ガスを高温雰囲気に晒し、排ガス中に含まれる油などの揮発性汚染物質を燃焼分解する。なお、二次加熱処理装置１３は揮発性汚染物質を完全に燃焼分解できるように、炉内温度を例えば、略７５０℃以上の高温を維持するようにバーナ１４の燃焼量をコントロールすると共に、排ガスが炉内を通過するのに少なくとも１乃至２秒以上かかる程度の炉長を確保することが好ましい。
二次加熱処理装置１３から導出される排ガスは高温であるために、二次加熱処理装置１３の下流には水冷式の冷却塔１４を配設し、排ガスに対し水を噴霧してガス温度を低下させている。次に、冷却塔１４から導出される排ガスは二次集塵機であるバグフィルター１５へと導かれ、ダスト微粒分を捕捉して清浄となった排ガスを煙突１６から放出している。
１７は重質油やＶＯＣの加熱浄化過程にて生成される有害物質である硫黄酸化物や塩化水素を中和するための消石灰を貯蔵する消石灰貯蔵ビンであって、所定量の消石灰を切り出すスクリューフィーダー１８や排気煙道７内に消石灰を吹き込むブロア（図示せず）等より成る消石灰供給装置を備え、該消石灰供給装置によって消石灰をバグフィルター１５の入口側の排気煙道７内に吹き込み、バグフィルター１５内で硫黄酸化物や塩化水素を中和させるようにしている。
また、煙突１６には、硫黄酸化物および／または塩化水素の濃度を測定するための濃度計測器１９を配設しており、該濃度計測器１９の計測値を消石灰供給量調整器２０に取り込み、計測濃度値が所定値以下となるように消石灰供給量調整器２０にてスクリューフィーダー１８の駆動モータの回転数をコントロールし、必要な消石灰量を排気煙道７内に吹き込んで排ガス中の硫黄酸化物や塩化水素を中和させ、煙突１６より放出される有害物質濃度を所定値以下に抑えるようにしている。
一次加熱処理キルン１から排出される加熱土壌は、バケットエレベータ２１により持ち上げて加熱土壌貯蔵ビン２２に貯蔵される。加熱土壌貯蔵ビン２２にて加熱土壌を貯蔵すると、土壌中に残留する揮発性有機化合物が時間の経過とともに徐々に揮発してビン内に溜まるが、この揮発分は加熱貯蔵ビン２２の上部に接続した排気ダクト２３を経由して二次加熱処理装置１３の手前の排気煙道７へと導かれ、二次加熱処理装置１３内で燃焼分解される。
また、加熱土壌貯蔵ビン２２内に貯蔵された土壌は高温であり、これを冷却して取り扱いやすいようにするのための土壌冷却装置２４を配設している。土壌冷却装置２４は、例えば、ロータリーキルン方式のものを採用し、内部に掻き上げ羽根を周設した円筒状のドラム２５を機台２６上に回転自在に傾斜支持し、駆動装置（図示せず）により所定の速度で回転させる。
前記ドラム２５の一端には投入ホッパ２７を、他端には排出ホッパ２８を配設し、加熱土壌を投入ホッパ２７側から投入し、掻き上げ羽根によって掻き上げなが排出ホッパ２８側へと移動させる間に、投入側に配設した水噴射ノズル２９から噴射する水によって加熱土壌を冷却すると共に、埃が出にくい程度に含水率を高めて取り扱いしやすい状態にしている。
また、土壌冷却装置２４にて発生する埃や水蒸気は、排気ダクト３０の末端に配設した排風機３１によって吸引排気し、飛散するダストを捕捉するためのバグフィルター３２を経由して煙突１６より大気中に放出するようにしている。
しかして、軽質油、重質油、ＶＯＣ等を含む汚染土壌を浄化処理する場合には、先ず、排風機８にて吸引排気しながら一次加熱処理キルン１のバーナ５を燃焼させる共に、二次加熱処理装置１３のバーナ１４を燃焼させ、二次加熱処理装置１３内を揮発性有機化合物を完全に燃焼分解できる炉内温度、例えば７５０℃以上の適宜値となるようにコントロールすると共に、冷却塔１４にて水を噴射して排ガス温度を低下させてバグフィルター１５のろ布を焼損しないようにする。
そして、汚染土壌貯留ホッパ９内の汚染土壌をコンベヤ１０、１１によって一次加熱処理キルン１に供給すると、汚染土壌がドラム２内を転動流下する間にバーナ５の熱風と接触し、土壌を４００℃程度に加熱して土壌中に含まれている揮発性有機化合物を燃焼分解または揮発分離させると共に、ダストに付着した状態でガス流に同伴させて導出させるなどして減少せしめ、浄化された土壌を排出ホッパ６側から排出する。
一次加熱処理キルン１から導出される排ガスは一次集塵機１２へと導かれ、ダスト粗粒分が捕捉される。次に、排ガスは二次加熱処理装置１３へと導かれ、炉内の高温雰囲気に晒されてガス中に含まれる揮発性有機化合物が燃焼分解される。二次加熱処理装置１３から導出される排ガスは次に冷却塔１４へと導かれ、散水によって排ガス温度が低下された後、バグフィルター１５へと導かれる。
上記の汚染土壌の加熱浄化の一連の過程のなかで、重質油に含まれる硫黄成分により硫黄酸化物が生成され、またＶＯＣを酸化分解及び熱分解する過程でホスゲンが生成し、これに水蒸気を添加することで加水分解によって塩化水素が生成され、バグフィルター１５へと導かれる排ガス中には有害物質である硫黄酸化物と塩化水素が含まれることとなる。
これら有害物質を除去するために、消石灰貯蔵ビン１７に貯蔵される消石灰をスクリューフィーダー１８によって所定量ずつ切り出し、図示しないブロア等によってバグフィルター１５の入口側の排気煙道７内に吹き込み、有害物質である硫黄酸化物や塩化水素をバグフィルター１５内で中和させる。そして、バグフィルター１５内で消石灰、中和反応生成物質、ダスト微粒分を捕捉除去して清浄となった排ガスを煙突１６から大気中へと放出する。
なお、上記では消石灰貯蔵ビン１７に貯蔵される消石灰をスクリューフィーダー１８にて予め設定した量を切り出して供給するようにしたが、煙突１６に設置した硫黄酸化物および／または塩化水素の濃度を計測するための濃度計測器１９を利用し、該濃度計測器１９の計測値を消石灰供給量調整器２０に取り込み、計測した濃度が所定値以下となるように、消石灰供給量調整器２０にてスクリューフィーダーの駆動モータの回転数をコントロールして消石灰の切り出し量を調整し、最適量の消石灰を排気煙道７内に吹き込み、排ガス中の塩化水素や硫黄酸化物を中和させるようにすることもできる。
また、一次加熱処理キルン１から排出される加熱土壌は、高温であるために土壌冷却装置２４にて取り扱いやすい温度まで冷却されることとなるが、加熱土壌中に残留する揮発性有機化合物を更に揮発させてその残留分を少なくするために、好ましくはバケットエレベータ２１によって加熱土壌貯蔵ビン２２へと搬送して一時貯蔵する。この貯蔵中に加熱土壌中に残留する揮発性有機化合物は徐々に揮発してその残留分は少なくなる。そして、揮発分は排気ダクト２３を通して一次加熱処理装置１３へと導かれて燃焼分解される。
加熱土壌貯蔵ビン２２内の加熱土壌は、一時貯蔵された後、土壌冷却装置２４に供給される。土壌冷却装置２４に供給された土壌は、ドラム２５内を転動流下する間に水噴霧ノズル２９から水を噴霧されて冷却され、取り扱いやすい状態になって排出ホッパ２８から排出され、コンベヤ３３によって適宜場所に搬送されて山積みとした後に処理される。前記水噴霧ノズル２９から噴霧する水量は、供給する土壌の量と温度等を考慮しながら最適な水量を決定して噴霧するようにすると、加湿過多による付着や詰まりを防止できると共に、加湿不足による粉塵の発生も極力少なくできる。また、ドラム２５内にて発生する埃や水蒸気は排風機３１によって吸引排気されて下流のバグフィルター３２へと導かれ、埃が捕捉された後に煙突１６より排気される。
このように、一次加熱処理キルン１、一次集塵機１２、二次加熱処理装置１３、冷却塔１４、バグフィルター１５を順次配置すると共に、消石灰貯蔵ビン１７及びスクリューフィーダ１８等から成る消石灰供給装置を備えて浄化装置を構成し、汚染土壌の加熱浄化時に排ガス中に含有されることとなる硫黄酸化物や塩化水素に対し消石灰を吹き込みながらバグフィルター１５にて中和させるようにしたので、重質油やＶＯＣを含む汚染土壌も好適に浄化処理できる。また、排ガス中の硫黄酸化物や塩化水素の濃度を計測し、該計測値に応じて消石灰の供給量を調整することによって大気中に放出する硫黄酸化物や塩化水素を所定値以下に抑えることができる。更に、一次加熱処理キルン１から排出する加熱土壌を加熱土壌貯蔵ビン２２を一時貯蔵すれば、貯蔵中に土壌に残留する揮発性有機化合物の蒸発を促進させて残留量を極力少なくできる。
なお、上記実施例において、加熱土壌貯蔵ビンを独立して設置したが、例えば、一次加熱処理キルン１の排出ホッパ６自体を貯蔵ビンのよう大容量にして下部にゲートを配設し、この貯蔵ビン兼用の排出ホッパ６内にて加熱土壌を一次貯蔵して土壌中に残留する揮発分を揮発させて浄化を促進するようにしても良い。
１…一次加熱処理キルン ９…汚染土壌貯留ホッパ
１２…一次集塵機 １３…二次加熱処理装置
１４…冷却塔 １５…バグフィルター（二次集塵機）
１７…消石灰貯蔵ビン
１８…スクリューフィーダー（消石灰供給装置）
１９…濃度計測器 ２０…消石灰供給量調整器
２２…加熱土壌貯蔵ビン ２４…冷却装置
３２…バグフィルター
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２２…加熱土壌貯蔵ビン ２４…冷却装置
３２…バグフィルター
Claims (2)
- 汚染土壌を加熱浄化処理する一次加熱処理キルンを配設し、一次加熱処理キルンの排気煙道の下流には排ガス中のダストを捕捉する一次集塵機を配設し、一次集塵機の下流には排ガス中の揮発性有機化合物を燃焼分解させる二次加熱処理装置を配設し、二次加熱処理装置の下流には排ガス温度を低下させる冷却塔を配設し、冷却塔の下流には二次集塵機であるバグフィルターを配設し、バグフィルターの入口側の煙道内に消石灰を吹き込む消石灰供給装置を配設する一方、前記一次加熱処理キルンから排出される加熱土壌を一時貯蔵する加熱土壌貯蔵ビンを配設すると共に、加熱土壌貯蔵ビン内の加熱土壌から揮発する揮発分を排気ダクトを介して前記二次加熱処理装置へと導いて燃焼分解するように構成したことを特徴とする汚染土壌の加熱浄化装置。
- バグフィルターを経由して排出される排ガス中の硫黄酸化物および／または塩化水素の濃度を測定する濃度計測器を備え、該濃度計測器の計測値に応じて消石灰供給装置からバグフィルターの入口側の煙道内に供給する消石灰量を調整するように構成したことを特徴とする請求項１記載の汚染土壌の加熱浄化装置。
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