JP4595099B2 - 汚染土壌の洗浄方法および洗浄システム - Google Patents

Description

本発明は、浄化促進粒による機械的摩擦洗浄によって洗浄効果を高めた汚染土壌の洗浄方法および洗浄システムに関する。

一般に、汚染土壌の洗浄技術には、薬液等を含む洗浄液を地中の汚染域に注入し、汚染物質を含む洗浄液を地上に回収して洗浄液中の汚染物質を処理する原位置フラッシングと、汚染土壌を掘り起こして洗浄槽に入れ、汚染物質を洗浄除去した土壌を埋戻材として再使用するプラント洗浄とがある。重金属は比較的に移動性が低いため、重金属汚染土壌について原位置フラッシングによる洗浄は不向きであることが指摘されている。

一方、従来のプラント洗浄として、例えば、以下の土壌洗浄方法が知られている。
（イ）六価クロム含有メッキ廃液などの重金属によって汚染された土壌を洗浄槽に入れ、洗浄液として６％塩酸溶液等を供給して攪拌懸濁し、懸濁後に容器内を減圧状態に保持して土壌部分の固相と洗浄液の液相とに分離することによって重金属の除去効果を高めた洗浄方法（特許文献１）。
（ロ）揮発性有機物に汚染された土壌から粗大部分を取除き、残りの土壌を水と共に分離槽に入れて土壌を流動化し、粒度１００μm以上の粗粒部分を沈降させる一方、それ以下の微細土壌を液面に浮遊させて分離し、この分離槽内に揮発性有機物の分解促進剤、例えば、デンプン系化合物やアルカリ剤等を投入して揮発性有機物を除去し、この微細土壌を分離して凝集剤を添加して回収する洗浄方法（特許文献２）。
（ハ）汚染土壌と酸性水を混合槽で攪拌懸濁し、沈降分離槽に導いて粗粒部分を沈降させて浄化土壌として分離する一方、汚染物質を含む浮遊微細部分を酸性水と共に処理槽に導き、キレート剤を添加して汚染物質を吸着させることによってこの微細土壌を浄化し、次で、これを篩ないし濾過手段を備えた第２分離槽に導いて浄化した微細土壌部分を分離回収する一方、キレート剤を含む酸性水を再生槽に導いてキレート剤を再生して再使用する汚染土壌の浄化方法（特許文献３）。
（ニ）汚染土壌と洗浄液とを攪拌混合した後に、礫以上の粒径の大きい部分を篩分けした後に分級装置によって粒径約７４μm以上の粗粒部分（主として砂）とそれ以下の細粒部分（主としてシルトや粘土）に分離し、微細部分には凝集剤を添加して沈澱させ、これを脱水回収する一方、粗粒部分を洗浄液によって更に洗浄し、この場合、汚染物質が油分の場合には洗浄液として水と水ガラスを用い、または汚染物質が重金属の場合には水と酸またはアルカリ溶液を用い、洗浄液を回収して汚染物質を処理する汚染土壌の洗浄方法（特許文献４）。
特開平０９−９４５５６号公報 特開２００２−４５８４０号公報 特開２００４−８９８０９号公報 特開２００１−１４９９１３号公報

汚染物質は主に粘土表面に付着しており、風化した微細な粘土はブロックを作るので、汚染物質を水洗によって除去するのが難しい。このため、従来知られている上記汚染土壌洗浄方法は、何れも重金属等の除去効果を高めるために酸やアルカリ等を含む洗浄液を用いた薬液洗浄を行っている。このため、洗浄液の後処理の負担が大きいと云う問題がある。本発明は、従来の汚染土壌の洗浄方法における上記問題を解決したものであり、薬液を使用せずに浄化促進粒による機械的摩擦洗浄によって洗浄効果を高めた汚染土壌の洗浄方法および洗浄システムを提供する。なお、本発明の浄化促進粒を用いる洗浄方法は、必要に応じ、浄化促進粒の機械的洗浄を阻害しない条件下でさらに洗浄効果を高める薬液を併用することは可能である。

本発明は、以下の汚染土壌洗浄方法および洗浄システムに関する。
〔１〕汚染土壌から粒径２mm未満の細粒土壌を分離し、この細粒土壌を、平均粒径０.５〜１０mmであって該細粒土壌より粒径が大きい浄化促進粒と共に洗浄槽に入れ、洗浄水を供給して攪拌しながら水洗することによって細粒土壌表面の汚染物質を浄化促進粒によって擦り落とし、水洗後に細粒土壌から浄化促進粒および粒径７４μm以下の微細土壌を分級して分離し、洗浄された細粒土壌を回収する一方、浄化促進粒を回収して再び細粒土壌の洗浄に使用することを特徴とする汚染土壌洗浄方法。
〔２〕浄化促進粒として、砂、水滓スラグ、破砕スラグ、活性炭、ゼオライト、鉄粒、鉄粉の１種または２種以上を用いる上記[１]に記載する汚染土壌洗浄方法。
〔３〕汚染土壌から直接または汚染土壌を解砕して粒径２mm未満の細粒土壌を分離し、平均粒径０.５〜１０mmであって該細粒土壌より粒径が大きい浄化促進粒を細粒土壌に対して３〜５０重量％を混合し、洗浄水に薬液を添加せずに攪拌しながら非薬液洗浄を行い、洗浄後に湿式サイクロンに導入して細粒土壌から浄化促進粒および粒径７４μm以下の微細土壌を分離し、湿式スクリーンを通過させて浄化促進粒を回収し、再び細粒土壌の洗浄に使用する上記[１]または上記[２]の何れかに記載する汚染土壌洗浄方法。
〔４〕汚染土壌を解砕する手段、解砕した汚染土壌から粒径２mm未満の細粒土壌を分離する手段、平均粒径０.５〜１０mmであって該細粒土壌より粒径が大きい浄化促進粒を細粒土壌に供給する手段、浄化促進粒を混合した細粒土壌を水洗する洗浄槽、水洗した細粒土壌から浄化促進粒および粒径７４μm以下の微細土壌を分級する手段、分級した浄化促進粒を洗浄して上記供給手段に導く回収手段、分級した微細土壌を受け入れる凝集沈澱槽、浄化促進粒および微細土壌を分離した細粒土壌を脱水する手段を有することを特徴とする汚染土壌洗浄システム。

〔具体的な説明〕
本発明に係る汚染土壌の洗浄方法を図１のフロー図を参照して具体的に説明する。
図１は本発明に係る洗浄方法のフロー図であり、図示するように、本発明の洗浄方法は、汚染土壌を解砕して粒径が細土未満の細粒土壌を分離する工程、この細粒土壌を浄化促進粒と共に洗浄槽に入れ、洗浄水を供給して攪拌しながら水洗する工程、水洗後に浄化促進粒を細粒土壌から分離すると共に微細土壌を分離する工程、細粒土壌を回収して脱水し、洗浄土壌とする工程を有する。以下、各工程に従って説明する。

〔前処理工程〕
本発明の洗浄方法は、洗浄の前処理として、汚染土壌から雑物および粗大粒子を除去した後に解砕して粒径が細土未満の細粒土壌を分離する。汚染物質は主に微細土壌に付着しており、粒径約２５mm以上の粗大粒子は汚染されていないものが多いので、汚染土壌をグリズリーバーやスケルトンバーなどに通過させて雑物や上記粗大粒子部分を取り除く。

〔細粒土壌の分離工程〕
雑物や粗大粒子を取り除いた汚染土壌から直接に、または汚染土壌を解砕して、スクリーンを通過させて篩分けし、粒径２mm未満の細粒土壌を分離する。これより粒径が大きい粗粒土壌は汚染されていないものが多いので、洗浄する土壌から取り除く。細粒土壌を分離するには、図１のフロー図に示すように、汚染土壌を粘土が多い粘性土と、砂土が多い砂質土とに分け、粘性土を解砕機で砕いた後に湿式スクリーンに通過させて粒径２mm未満の細粒土壌を分離し、また砂質土壌は解砕機で砕いた後に乾式スクリーンに通過させて粒径２mm未満の細粒土壌を分離すると良い。なお、砕けやすい汚染土壌は直接に湿式スクリーンまたは乾式スクリーンを通過させて細粒土壌を分離しても良い。

〔水洗工程〕
篩分けした細粒土壌を洗浄槽に入れ、さらにホッパー等の供給手段を通じて浄化促進粒を細粒土壌に加え、洗浄水を供給して攪拌しながら水洗する。この洗浄装置はドラムウオッシャーまたは混気ジェットポンプなどを用いることができる。

浄化促進粒としては砂、水滓スラグ、破砕スラグ、活性炭、ゼオライト、鉄粒、鉄粉の１種または２種以上を用いると良く、また、その粒径は細粒土壌よりやや大きく０.５mm〜１０mm程度の平均粒径を有するものが良い。浄化促進粒がこれより小さい過ぎると浄化促進効果が十分ではな、一方、浄化促進粒が大き過ぎると浄化促進粒の間に汚染土壌が入り込むため浄化効果が低下する。浄化促進粒の使用量は細粒土壌に対してその３〜５０重量％であれば良い。浄化促進粒の使用量がこれより少ないと洗浄効果が不十分になり、また浄化促進粒の使用量がこれより多いと相対的に細粒土壌の量が少なくなるので、所定量の洗浄を終えるのに時間が長引く。

汚染物質が付着した細粒土壌を浄化促進粒と共に洗浄水中で攪拌することによって、細粒土壌表面に付着している汚染物質が浄化促進粒によって擦り落とされ、細粒土壌から除去される。汚染物質はこのような機械的洗浄作用によって細粒土壌から除去されるので、洗浄水に酸やアルカリ等の薬液を添加する必要がなく、非薬液洗浄によっても優れた洗浄効果を得ることができる。さらに、浄化促進粒を加えて攪拌洗浄することによって、細粒土壌に含まれる粘土のブロックが解砕されるので、汚染物質の洗浄が促進される。

また、浄化促進粒としてスラグを用いた場合には、汚染物質を吸着する機能があり、機械的な擦り落としと共に直接的な吸着の相乗的な効果によって汚染物質の洗浄が一層促進される。さらに、スラグは自ら含有する硫黄によって汚染物質の六価クロムを還元して無害化する。また、スラグに含まれる水酸化カルシウムは水に溶解しているカドミを不溶化する効果がある。一方、活性炭やゼオライトを浄化促進粒として用いた場合には、上記機械的な除去作用の他にこれらが汚染物質を吸着する効果がある。さらに、鉄粒を浄化促進粒として用いた場合には、鉄が汚染物質の六価クロム還元して無害化する効果がある。

〔分級・脱水工程〕
水洗後、細粒土壌と浄化促進粒の混合物を分級手段、例えば、湿式サイクロンに導き、浄化促進粒を細粒土壌から分離すると共に微細土壌を分離する。この湿式サイクロンは土壌の状態に応じた適当な段数のものを用いれば良い。一般的には１〜２段程度のものであれば良い。

湿式サイクロンによって分離した浄化促進粒は湿式スクリーンを通過させて適度な粒径のものを回収すると共に水洗し、微細な部分を分離する。回収した浄化促進粒をホッパー等の供給手段に戻して再び細粒土壌の洗浄に使用する。分離した微細部分は製錬資源として再利用するか、あるは廃棄物として処理する。

一方、湿式サイクロンによって細粒土壌から分離される微細土壌は、例えば粒径７４μm以下の粘土であり、この粘土などの微細土壌は粒径が極めて小さいので、浄化促進粒の機械的な摩擦によっては汚染物質を除去し難く、従って、微細土壌部分には汚染物質が残留している。そこで、分離した微細土壌を凝集沈殿槽に導入し、必要に応じて凝集剤を添加して沈殿させ、この沈殿物を回収して脱水する。この脱水ケーキには汚染物質が濃縮しているので廃棄物として処理する。

湿式サイクロン等による上記分級工程において浄化促進粒および粘土などの微細土壌部分を分離した細粒土壌を、さらにスクリーンを通過させ、残留する７４μm以下の微細土壌部分を篩分けした後に、フィルタープレス等の脱水装置によって脱水処理し、洗浄土壌として回収する。この洗浄処理方法によって、粒径７４μm〜１mmの浄化された土壌を得ることができる。この浄化された土壌は埋め戻し材として利用することができ、またセメント原料の一部に再利用することができる。

〔洗浄システム〕
本発明の上記洗浄方法に基づく洗浄システムの概要を図２に示す。図示するように、本発明の洗浄システムには、汚染土壌を解砕する手段１０、解砕した汚染土壌から粒径が細土以下の細粒土壌を分離する手段（スクリーン等）１１、浄化促進粒を細粒土壌に供給する手段（ホッパー等）１２、浄化促進粒を混合した細粒土壌を洗浄する水洗槽１３、水洗した細粒土壌と浄化促進粒および微細土壌を分級する手段（湿式サイクロン等）１４、分級した浄化促進粒を洗浄して上記供給手段に導く回収手段１５、分級した微細土壌を受け入れる凝集沈澱槽１６、浄化促進粒および微細土壌を分離した細粒土壌を脱水する手段（フィルタープレス等）１７が設けられている。なお、水洗槽１３には攪拌手段（図示省略）が設けられている。

上記洗浄システムによれば、汚染土壌を順次、上記各手段に導入することによって、本発明の洗浄方法に従って汚染土壌が洗浄処理され、埋め戻し材等に適した粒径の洗浄土壌を得ることができる。

本発明の洗浄方法によれば、汚染土壌の細粒土壌部分について、浄化促進粒による機械的な摩擦洗浄によって高い洗浄効果を得ることができる。この洗浄方法は、酸やアルカリ、あるいは有機溶剤などの薬液を用いないので、回収した浄化土壌や洗浄後の洗浄水について中和処理等の後処理の必要がなく、回収した浄化促進粒は劣化するまで繰り返し使用することができ、また、汚染物質が付着した細粒土壌に浄化促進粒を混合して攪拌洗浄すれば良く、薬液の管理が不要であるので、低コストで容易に実施することができる。なお、本発明の洗浄方法において、浄化促進粒や土壌と反応し、上記機械的洗浄を阻害せずに洗浄効果を高める薬液を併用することは可能である。

〔実施例〕
図２に示す洗浄システムを用い、汚染土壌５０kgを解砕機１０に入れ、解砕した後にスクリーン１１を通過させて、細粒土壌を分離した。この細粒土壌４８.６kgを水洗槽１３に入れ、粒径約１.５mmの破砕スラグからなる浄化促進粒１０kgをホッパーから投入し、洗浄水１５０ｋgを供給して、撹枠しながら５分間洗浄した。洗浄後、土壌および浄化促進粒を洗浄水と共に湿式サイクロン１４に導入し、浄化促進粒９.５ｋgを分離し、また粒径７４μm以下の微細土壌(粘土)部分５８.７ｋgを分離し、細粒土壌を回収した。この細粒土壌をさらにスクリーンに通過させて粘土部分を分離した後に、フィルタープレス１７に導入し、脱水して粒径７４μm〜１mmの浄化された細粒土壌４５.２ｋgを得た。この細粒土壌についてＩＣＰ発光分析並びに分光高度計装置等で溶出量試験、含有量試験によって汚染状態を測定したところ、重金属等、農薬等は検出限界以下であった。

本発明の洗浄方法を示すフロー図 本発明の洗浄システムの概念図

符号の説明

１０−汚染土壌を解砕する手段、１１−細粒土壌を分離する手段（スクリーン等）、１２−浄化促進粒を供給する手段（ホッパー等）、１３−水洗槽、１４−分級手段（湿式サイクロン等）、１５−浄化促進粒の回収手段、１６−微細土壌の凝集沈澱槽、１７−細粒土壌を脱水する手段（フィルタープレス等）。

Claims (4)

1. 汚染土壌から粒径２mm未満の細粒土壌を分離し、この細粒土壌を、平均粒径０.５〜１０mmであって該細粒土壌より粒径が大きい浄化促進粒と共に洗浄槽に入れ、洗浄水を供給して攪拌しながら水洗することによって細粒土壌表面の汚染物質を浄化促進粒によって擦り落とし、水洗後に細粒土壌から浄化促進粒および粒径７４μm以下の微細土壌を分級して分離し、洗浄された細粒土壌を回収する一方、浄化促進粒を回収して再び細粒土壌の洗浄に使用することを特徴とする汚染土壌洗浄方法。
2. 浄化促進粒として、砂、水滓スラグ、破砕スラグ、活性炭、ゼオライト、鉄粒、鉄粉の１種または２種以上を用いる請求項１に記載する汚染土壌洗浄方法。
3. 汚染土壌から直接または汚染土壌を解砕して粒径２mm未満の細粒土壌を分離し、平均粒径０.５〜１０mmであって該細粒土壌より粒径が大きい浄化促進粒を細粒土壌に対して３〜５０重量％を混合し、洗浄水に薬液を添加せずに攪拌しながら非薬液洗浄を行い、洗浄後に湿式サイクロンに導入して細粒土壌から浄化促進粒および粒径７４μm以下の微細土壌を分離し、湿式スクリーンを通過させて浄化促進粒を回収し、再び細粒土壌の洗浄に使用する請求項１または請求項２の何れかに記載する汚染土壌洗浄方法。
4. 汚染土壌を解砕する手段、解砕した汚染土壌から粒径２mm未満の細粒土壌を分離する手段、平均粒径０.５〜１０mmであって該細粒土壌より粒径が大きい浄化促進粒を細粒土壌に供給する手段、浄化促進粒を混合した細粒土壌を水洗する洗浄槽、水洗した細粒土壌から浄化促進粒および粒径７４μm以下の微細土壌を分級する手段、分級した浄化促進粒を洗浄して上記供給手段に導く回収手段、分級した微細土壌を受け入れる凝集沈澱槽、浄化促進粒および微細土壌を分離した細粒土壌を脱水する手段を有することを特徴とする汚染土壌洗浄システム。

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