JP4640673B2

JP4640673B2 - 高濃度油分汚染土壌の浄化方法

Info

Publication number: JP4640673B2
Application number: JP2005293173A
Authority: JP
Inventors: 正樹今沢; 光男毛利; 仁志田中; 尚也菅原; 誠一石鍋
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2005-10-06
Filing date: 2005-10-06
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2025-10-06
Also published as: JP2007098316A

Description

この発明は、高濃度油分汚染土壌の浄化方法に関し、土壌中に１ｗｔ％以上の油分が含まれている高濃度油分汚染土壌中の油分を、２段のフローテーション処理によって確実に分離除去できるようにしたものである。

特開昭６３−７２３９１号公報には、有機化合物、油分などの有害物質で汚染された土壌からこれら有害物質を分離除去する方法として、汚染土壌に水を加えてスラリーとし、このスラリーを浮遊分離器に送り、これに界面活性剤、アルカリ剤を加えて、汚染土壌から有害物質を浮遊分離する方法が開示されている。

しかしながら、この処理方法では、油分濃度が１ｗｔ％以上の高濃度に油分に汚染された土壌中の油分を確実に分離除去することができなかった。
特開昭６３−７２３９１号公報

よって、本発明における課題は、ノルマルヘキサン抽出法による油分濃度が１ｗｔ％（１００００ｍｇ／１ｋｇ土壌）以上である高濃度油分汚染土壌から、これに含まれる油分を環境基準、すなわち油膜、油臭の無いレベルまで確実に分離、除去でき、汚染土壌を再活用できるようにすることにある。

かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、高濃度油分汚染土壌から油分を分離、除去する方法であって、
高濃度油分汚染土壌を水に分散した状態のスラリーに対して第１のフローテーション処理を施し、油分を分離し、ついでハイドロサイクロン処理を施して、土壌中の微細粒子を分級したのち、第２のフローテーション処理を施してさらに油分を分離する工程を備え、
第１のフローテーション処理でのスラリーのｐＨを９〜１１とし、第２のフローテーション処理でのスラリーのｐＨを９〜１０とし、
第１のフローテーション処理での捕収剤の添加量を、第２のフローテーション処理での捕収剤の添加量の１／３〜１／１０とし、
第１のフローテーション処理での滞留時間を、第２のフローテーション処理での滞留時間の１〜２倍とすることを特徴とする高濃度油分汚染土壌の浄化方法である。

本発明によれば、第１のフローテーション処理によって、汚染土壌中の粒径数μｍ〜数１０μｍの粒子状の油分と、土壌粒子間の間隙に存在する液状油分と、土壌粒子表面に付着、吸着している油膜の一部が分離される。
また、第２のフローテーション処理において、汚染土壌中の粒径数１０μｍ〜数１００μｍの粒子状の油分と、土壌粒子表面に付着、吸着している油膜の一部が分離される。

これにより、高濃度の油分に汚染された土壌であっても、この油分を確実に分離、除去することができ、高濃度油分汚染土壌を有効に回収し再利用することができる。

図１は、本発明の高濃度油分汚染土壌の浄化方法の具体例を示す工程図である。
まず、高濃度油分汚染土壌と、この高濃度油分汚染土壌に対して重量比で２〜３倍の水を湿式ふるい装置１に送り込む。
本発明での高濃度油分汚染土壌とは、先に述べたように、ノルマルヘキサン抽出方法による油分濃度が１ｗｔ％（１００００ｍｇ／１ｋｇ土壌）以上、通常１〜３ｗｔ％の範囲の土壌を言うが、この例の浄化方法では、油分以外の鉛、カドミウムなどの重金属、ＰＣＢ、農薬、シアン化合物などの汚染物質が含まれている汚染土壌を対象として浄化するものを例示する。

湿式ふるい装置１では、高濃度油分汚染土壌がスラリーとなり、さらにふるいによって粒径２ｍｍを越える砂、砂利と２ｍｍ未満の土壌粒子とに分級される。粒径２ｍｍを越える砂、砂利には、油分等の汚染物質が付着していないことが予め確認されているので、この粒径の砂、砂利は洗浄済土壌として別途回収され、再利用される。

粒径２ｍｍ未満の土壌粒子を含むスラリーを、ついで第１フローテーション装置２に送り、第１のフローテーション処理を施す。
第１フローテーション装置２は、周知の構造のフローテーション装置であって、例えば図２に示されるような装置が用いられる。
図２に示したフローテーション装置２は、処理槽２１内に気泡発生管２２とスクレーパー２３を備えたものである。

この気泡発生管２２は、中空管２４と、その内部に設けられた回転軸と、中空管２４の上部に配され、この回転軸を高速回転駆動する駆動部２５と、回転軸の先端に固定された撹拌翼２６と、中空管２４に接続された空気流入管２７とから構成されている。
そして、回転軸を高速回転することにより、空気流入管２７から吸い込まれた空気が撹拌翼２６から粒径数１０μｍ〜数ｍｍの無数の気泡となって、スラリー中に吹き込まれ、スラリー内を液面に向けて浮上するようになっている。

第１のフローテーション処理は、このフローテーション装置２に供給管２８を経て送り込まれたスラリーに対して、アルカリ剤、捕収剤を添加し、気泡発生管２２から気泡をスラリー内に送り込むものである。これによって、汚染土壌に付着している油分がこれから離脱し、気泡に結合した状態となって処理槽２１の上部に浮上し、液面に集合する。
この油分が付着した気泡は、スクレーパー２３によって掻き取られ、系外に排出される。

この第１のフローテーション処理において、スラリーのｐＨは、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液などアルカリ剤を添加して、９〜１１とされる。スラリーのｐＨが９未満では油分の土壌粒子からの分離が十分に行われず、ｐＨ１１を越えると分離効率が低下する。
また、捕収剤としては、サジセート、ジアルキルジチリン酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、脂肪酸塩などの薬剤が用いられ、その添加量は後述する第２のフローテーション処理での捕収剤の添加量の１／３〜１／１０とされる。第２のフローテーション処理での捕収剤の添加量はスラリー中の土壌１００重量部に対して０．００５〜０．０３重量部とされる。
さらに、必要に応じて、次亜塩素酸ナトリウム、過炭酸ナトリウム、過酸化カルシウムなどの洗浄助剤、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、ポリリン酸などの分散剤を添加して油分の分離を促進することもできる。

第１フローテーション装置２でのスラリーの滞留時間は、第２フローテーション装置での滞留時間の１倍〜２倍程度とされる。この滞留時間が、第２フローテーション装置での滞留時間の１倍未満では油分の分離が不十分となり、２倍を越えても問題はないが２倍程度で十分である。

この第１のフローテーション処理によって、主に汚染土壌中の粒径数μｍ〜数１０μｍの粒子状の油分と、土壌粒子間の間隙に存在する液状油分と、土壌粒子表面に付着、吸着している油膜の一部が分離される。

第１フローテーション装置２の底部の流出管２９から抜き取ったスラリーをついでハイドロサイクロン装置３に送り、ここで粒径６３μｍ〜２ｍｍの土壌粒子と、粒径６３μｍ未満の土壌粒子とに分級する。粒径６３μｍ未満の土壌粒子には、油分、重金属などの汚染物質が付着あるいは吸着されていることが予め確かめられているので、この粒径範囲の土壌は、系外に排出されて別途処分される。

粒径６３μｍ〜２ｍｍの土壌粒子を含むスラリーをついで第２フローテーション装置４に送り、第２のフローテーション処理を施す。
第２フローテーション装置４は、第１フローテーション装置２とほぼ同じものであり、ここでの第２のフローテーション処理も第１のフローテーション処理とほぼ同様であるが、スラリーのｐＨが９〜１０とされる。ｐＨが９未満では効果が不十分となり、１０を越えても効果は低下する。

また、捕収剤の添加量は、スラリー中の土壌１００重量部に対して、０．００５〜０．０３重量部とされる。また、洗浄助剤、分散剤は原則として添加不要であるが、場合によってはその少量を添加してもよい。

さらに、この第２のフローテーション処理でのスラリーの滞留時間は、油分の汚染度合いによって決められ、予備実験によって洗浄土壌中の油分が環境基準以下になるのに十分な時間として定められる。
第２のフローテーション処理で分離された油分を付着した気泡は、同様にしてスクレーパーで掻き取られ、系外に排出されて処分される。
この第２のフローテーション処理により、主に汚染土壌中の粒径数１０μｍ〜数１００μｍの粒子状の油分と、土壌粒子表面に付着、吸着している油膜の一部が分離される。

ついで、第２フローテーション装置４からのスラリーを重力分離装置５に送る。この重力分離装置５は、スラリーを旋回流によって上方から下方に向けて流す構造のものであり、この流れの途中において、土壌粒子よりも比重の大きな重金属類と土壌粒子とが分級され、重金属類を含むスラリーは系外に排出されて別途処分され、土壌粒子を含むスラリーは次段の脱水サイクロン装置６に送られる。

脱水サイクロン装置６では、スラリー中の水分が土壌から分離され、土壌は洗浄済みの清浄な土壌として回収され、再利用に供される。一方、水は、湿式ふるい装置１などの用水として循環され、再利用される。

このような浄化方法にあっては、高濃度の油分を確実に環境基準以下にまで分離除去できる。また、油分以外の重金属類などの汚染物質も同様に環境基準まで分離除去できる。

以下、実験例を示す。以下の実験例では、高濃度の油分のみで汚染された土壌を対象として第１のフローテーション処理と第２のフローテーション処理とを行うことによる油分分離実験を行ったものである。
砂分７５％、シルト・粘土分２５％の土壌にＣ重油を均一に混合し、油分濃度２ｗｔ％（２００００ｍｇ／ｋｇ）の汚染土壌を作製した。なお、この土壌試料は、予め粒径２ｍｍを越える粗粒分を取り除いたものを使用した。

この汚染土壌１容に対して、水２容を加えて撹拌してスラリーとした。このスラリーを実験用第１フローテーション装置に投入した。このスラリーに対して水酸化ナトリウム５ｗｔ％水溶液を加えて、そのＰＨを１０とし、さらに捕収剤として脂肪酸塩を土壌に対して０．００４ｗｔ％、洗浄助剤として次亜塩素酸ナトリウムを土壌に対して１ｗｔ％添加した。第１フローテーション装置に空気を単位容積当たり１．１〜１．８ｍ３／ｍｉｎ．／ｍ３吹き込み、底部から微細な気泡を発生させ、ここでのスラリーの滞留時間を２０〜４０分として第１のフローテーション処理を行った。

第１フローテーション装置から流出したスラリー中の油分量を測定したところ、８０００〜１２０００ｍｇ／ｋｇに減少していた。
さらに、このスラリーを小型のハイドロサイクロン装置に送り、ここで粒径６３μｍ〜２ｍｍの土壌粒子と、粒径６３μｍ未満の土壌粒子とに分級し、粒径６３μｍ〜２ｍｍの土壌粒子を含むスラリーをついで実験用第２フローテーション装置に送り、第２のフローテーション処理を施した。

この第２のフローテーション処理では、スラリーに硫酸５ｗｔ％水溶液と水酸化ナトリウム５ｗｔ％水溶液を添加しそのｐＨを９．５とした。また、捕収剤として、脂肪酸塩を土壌に対して０．０２ｗｔ％添加し、空気を単位容積当たり１．１〜１．８ｍ３／ｍｉｎ／ｍ３吹き込み、底部から微細な気泡を発生させ、ここでのスラリーの滞留時間を１０〜２０分として第２のフローテーション処理を行った。

第２フローテーション装置から取り出されたスラリーを脱水して、その土壌中の油分量を測定したところ、２００〜３００ｍｇ／ｋｇ以下となっており、油膜、油臭は無かった。
この結果から、高濃度油分のみで汚染された土壌に対しては、第１のフローテーション処理と第２のフローテーション処理とを施すことにより、これに含まれる油分を確実に分離除去できることが確認された。

本発明の浄化方法の一例を示す工程図である。本発明の浄化方法に用いられるフローテーション装置の例を示す概略構成図である。

符号の説明

２・・第１フローテーション装置、３・・ハイドロサイクロン装置、４・・第２フローテーション装置

Claims

高濃度油分汚染土壌から油分を分離、除去する方法であって、
高濃度油分汚染土壌を水に分散した状態のスラリーに対して第１のフローテーション処理を施し、油分を分離し、ついでハイドロサイクロン処理を施して、土壌中の微細粒子を分級したのち、第２のフローテーション処理を施してさらに油分を分離する工程を備え、
第１のフローテーション処理でのスラリーのｐＨを９〜１１とし、第２のフローテーション処理でのスラリーのｐＨを９〜１０とし、
第１のフローテーション処理での捕収剤の添加量を、第２のフローテーション処理での捕収剤の添加量の１／３〜１／１０とし、
第１のフローテーション処理での滞留時間を、第２のフローテーション処理での滞留時間の１〜２倍とすることを特徴とする高濃度油分汚染土壌の浄化方法。