JP4970756B2

JP4970756B2 - 破砕研磨装置及びこの装置を用いた汚染土壌処理方法

Info

Publication number: JP4970756B2
Application number: JP2005237417A
Authority: JP
Inventors: 秀巨信太
Original assignee: 新六精機株式会社
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2025-08-18
Also published as: JP2007050347A

Description

本発明は、１０ｍｍ以下の粒状物を破砕し、研磨して付着した有害物質を分離させ、あるいはスラリー化して再利用できるようにした破砕研磨装置を用いた汚染土壌処理方法に関する。

従来の油分、重金属などの汚染物質が付着した土砂などを選別機により粒径２０〜５０ｍｍ程度の範囲内のものとし、この分級された土砂などを洗浄機内へ投入し、この洗浄機内に加水しながら投入された土砂などを破砕し、研磨するものが知られている。この洗浄機は、回転可能に設けられたドラムと、このドラム内に偏心して設けられ、ドラムと逆方向に回転するロータとを備え、ドラムとロータとを土砂に圧力を加えながら相互に逆回転させることによりすりつぶし及びもみすりを行うものである。このような作用により、土砂に付着した汚染物質を除去し、土砂を細かく整粒するものである（特許文献１参照）。

また、このような洗浄機を使用して汚染物質を除去するシステムとしては、洗浄機で処理された土砂及び汚染物質を含む水を、水を張った分離槽並びに加振スクリーン及び空気供給手段を備えた分離装置に導入し、この装置で土砂に振動を付与するとともに気泡を吹き付けて沈降させることにより土砂と汚染物質とを分離する方法が知られている（特許文献１参照）。
特開２００２−２５４０６３号公報（第３，４頁、図１，４）

従来の洗浄機では、粒径２０〜５０ｍｍ位の土砂などを処理するものであり、ドラム内周面に設けたシェルライナー（掻き上げ羽根）とロータ外周面に設けたロータライナー（磨砕羽根）との間隙を狭くしても、両ライナーは水平方向に平行に配列してあるため、土砂などに圧力をかけても土砂などは両サイドに逃げて十分な圧力を受けず、したがって粒径１０ｍｍ以下の微粒子のものをすりつぶし及びもみすりして表面を研磨することは不可能であった。

また、このような洗浄機を用いた処理方法でも、所定の粒径以下のものは、処理できず、これらは汚染物質が溶出しないように別個の処理（不溶化プラント）を必要としていたので、再利用することはできなかった。

そこで、本発明は、粒径１０ｍｍ以下の土砂などの微粒子の表面研磨を可能とし、再利用の途を開いた破砕研磨装置を用いた汚染土壌処理方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は、回転可能に設けられたドラムと、このドラム内に偏心して設けられ、ドラムと逆方向に回転するロータと、前記ドラム内周面の原料入口側から排出口側にわたって取付けられたシェルライナーと、前記ロータの外周面の軸線方向に沿って複数列にわたって取付けられたロータライナーとを備え、ドラム入口から原料を投入するとともにドラム内に加水しつつ、ロータをドラムよりも速く回転させてシェルライナーとロータライナーの間隙内で原料をすりつぶし及びもみすりする破砕研磨装置を用いた汚染土壌処理方法であって、ロータライナーの刃部を一列置きないし複数列置きに他の刃部よりも高く形成し、これら高い刃部に対応する前記シェルライナーの刃部を他の刃部よりも低く形成し、ロータライナーとシェルライナーとの間隙を入口側から排出側に向けてジグザグ状に形成し、このシェルライナーとロータライナーとの最も狭い間隔を２〜１０ｍｍとした装置により粒径１０ｍｍ以下の原料を破砕研磨する工程と、次いで処理された原料を分級して粒径７５μｍ〜１０ｍｍのものを洗浄して浄化製品を得る工程と、さらに粒径７５μｍ未満の原料を分級して３０μｍ〜７５μｍ未満のものを脱水して浄化製品を得る工程とを備えたものである。

本発明によれば、今まで処理することができなかった粒径１０ｍｍ以下の汚染土壌などを浄化することができ、粒径３０μｍ〜１０ｍｍまでの大きさのものを骨材、路床や路盤の材料、セメント材料、埋め戻し材などに再利用することができる。特に、本発明で使用する装置では、両ライナー間の間隙がジグザグ状であるため、原料にかかった圧力が両側に逃げず、十分に加圧しながら原料をすりつぶし、もみすりすることができ、表面の付着物を除去することができる。また、最近、石膏ボードを埋めた安定型処分場で、硫化水素ガスが発生し、その原因が石膏ボードにあると推測され、石膏ボードの埋設が禁止されるようになってきた。このような石膏ボードや近時問題とされているアスベストを含む建物廃材なども、事前処理で粒径１０ｍｍ以下とし、これを本発明によりスラリー化すれば、セメント材料として再利用することで、有害性が除去される。さらに、従来は再資源化が困難ないし不可能とされていた微粒子は、水処理設備で有料で化学的な処理がなされていたため、コスト面での負担が大きかったが、本発明によれば、水処理設備での処理量を大幅に減らすことができる。

以下に、本発明の好適な実施形態について図面を参照にして説明する。

図１は、破砕研磨装置の側面断面図を示し、回転可能に設けられたドラム１と、このドラム１内に偏心して設けられ、ドラム１と逆方向に回転するロータ２と、ドラム１内周面の原料入口３側から排出口４側にわたって取付けられたシェルライナー５と、ロータ２の外周面の軸線方向に沿って複数列にわたって取付けられたロータライナー６とを備え、ドラム１入口から原料を投入するとともにドラム１内に加水しつつ、ロータ２をドラム１よりも速く回転させてシェルライナー５とロータライナー６の間隙内で原料をすりつぶし及びもみすりするようになっているものである。前記シェルライナー５は、刃部が高いものと低いものとを組合せ、低い刃部５Ａと高い刃部５Ｂに対応するようにロータライナー６にも低い刃部６Ａと高い刃部６Ｂとが設けられている。ロータライナー６の高い刃部６Ｂは、一列置きないし複数列置きにロータライナー６に取付けてあり、この高い刃部６Ｂにシェルライナー５の低い刃部５Ａが対向配置され、シェルライナー５の高い刃部５Ｂにロータライナー６の低い刃部６Ａが対向配置されている。

図２は、正面の断面略図を示し、ロータ２のドラム１内での偏心取付位置を示し、ロータ２の図面上右下の４分の１の円弧面に取付けられたロータライナー６とこれらロータライナー６と向き合うシェルライナー５との間で原料を破砕し、研磨する。ロータ２の回転方向は、図面上時計方向であり、ドラム１の回転方向は、図面上反時計方向であって、ロータ２の回転速度がドラム１の回転速度よりも速い。前記ロータ２の右下４分の１の領域が、原料をすりつぶし、もみすりする処理領域となり、この処理領域におけるシェルライナー５とロータライナー６との刃先間の最も狭い間隙α（図３参照）を２〜１０ｍｍとした。原料は粒径１０ｍｍ以下の堆積土砂や工場跡地の土壌、建築物の廃材などであり、従前は再処理できずに水処理設備で処理されていたものである。

前記ロータライナー６の排出側最終列をロータ２の軸線に対して排出側に下がるように傾斜させ、原料を排出する方向とは反対方向へ戻すように作用させている。図１における左端の列に取付けられたロータライナー６の左端が右端よりも下方になるように傾斜させ、このロータライナー６とこれに向き合うシェルライナー５との間隙で原料を十分に研磨などできるように、原料をすぐに排出側へ送り出さずに滞溜させつつ処理できるようにしたものである。

図１ないし図３に示す装置では、処理領域としての間隙は、入口側から排出口４までに４つの間隙Ｚ_１〜Ｚ_４がジグザグ状に形成され、このジグザグ状の通路（図１で示す矢印）を原料が通過するようになっている。また、ドラム１内へは加水され、原料の表面の付着物除去を促進させるとともに、すりつぶし及びもみすりの作用も促進させる。この装置で処理された原料は、分級機で分級して細粒浮遊物を分離させれば、再生利用できるものとなる。

図４は、従前の方法で処理され、それ以上の再生処理が困難とされた汚染土壌などの粒径１０ｍｍ以下の原料を運搬してきて、ホッパー７に投入し、コンベア８で破砕研磨装置１０に搬送する途中で磁気選別機９により金属類を回収する。金属類が回収された原料は、洗浄水とともに装置１０のドラム１内へ投入され、上述したようなすりつぶし及びもみすり処理が行われる。このとき、原料はジグザグの間隙Ｚ_１〜Ｚ_２を通ってくるために、それぞれの間隙で十分な圧力を受けることができる。この装置１０で処理された原料は、第１処理槽１１に水とともに貯溜される。この第１処理槽１１に沈殿した原料をポンプ１２で大型分級機１３（１０ないし２０インチサイズ）に投入して粒径７５μｍ〜１０ｍｍと粒径７５μｍ未満のものとに分級する。この分級機１３としては、負圧式サイクロンを使用した。粒径７５μｍ未満の原料は、前記第１処理槽１１に戻し、粒径７５μｍ〜１０ｍｍの原料は、砂回収装置１４により洗浄され、浄化製品に再生される。砂回収装置１４としては、例えば振動させながら上昇するコンベアで原料を搬送しつつ加水するものの使用が好適である。このとき、細粒浮遊物はコンベアで上昇することができず途中で落下する。これらは、第１処理槽１１に戻す。コンベアの終端まで上昇して落下したものが、粒径７５μｍ〜１０ｍｍの砂として回収され、路床、路盤材等として再利用される。

第１処理槽１１で回収されなかった粒径７５μｍ未満の原料は、中間処理槽１５に貯溜され、沈殿物はポンプ１６により小型分級機（３〜６インチサイズ）（負圧式サイクロンを使用）１７へ投入する。この例では、効率を高めるため小型分級機１７を４台使用した。これら小型分級機１７により粒径３０〜７４μｍのものと、粒径３０μｍ未満のものとに分級し、粒径３０μｍ未満のものは、中間処理槽１５に戻し、粒径３０〜７４μｍのものは、微粒子処理槽１８に投入する。この微粒子処理槽１８にも粒子３０μｍ未満のものも混入するが、これらは微粒子処理槽１８から中間処理槽１５に戻される。そして、微粒子処理槽１８に沈殿した原料は、ポンプ１９により脱水機２０へ送られる。この脱水機２０により原料が脱水されて粒径３０μｍ〜７５μｍ未満の浄化製品が得られる。これらは、埋め戻し材などとして再利用できる。

前記脱水機２０の絞り水は汚水槽２１に投入され、前記中間処理槽１５の原料中粒径３０μｍ未満のものもこの汚水槽２１に投入される。この汚水槽２１に貯溜されたものは、水処理設備へ送られて最終処理がなされる。

処理すべき原料の種類にもよるが、化学工場跡地などの汚染土壌の処理では、粒径７５μｍ〜１０ｍｍの浄化製品は、３０〜７０％得ることができ、３０μｍ〜７５μｍ未満の浄化製品は、２０〜５０％得ることができ、３０μｍ未満のものは１０〜２０％であった。再利用不可能なものは、３０μｍ未満となり、従前不可能とされていたものの８割前後も再利用できることとなった。

前記分級機１３，１７として用いる負圧式サイクロンは、粒度分布の固体を含むスラリーを圧入することによりサイクロン内部に回転流動を起させ、それによって生じる粒子に働く遠心力で、分級、分離及び濃縮を行うものである。流入口より流入した液体はサイクロン内部で渦巻きとなり、遠心力を受けた固体粒子は、外側の一次回転により、下部流出口より濃縮スラリーとして排出され、より微小で沈降速度の遅い粒子は、内側の二次回転により、上部流出口より排出される。

上述した実施形態では、処理できる原料の最大粒径を１０ｍｍ以下としたが、上限を１０ｍｍ〜５ｍｍの範囲内とし、再利用可能な粒径を３０μｍまでとすることができる。

破砕研磨装置の側面断面図。図１の装置の正面簡略断面図。原料処理領域の拡大断面図。破砕研磨装置による処理工程を示す図。図４に示す処理工程で処理された原料のその後の処理工程を示す図。

１ドラム
２ロータ
３原料入口
４排出口
５シェルライナー
５Ａ
低い刃部
５Ｂ
高い刃部
６ロータライナー
６Ａ
低い刃部
６Ｂ
高い刃部
Ｚ_１〜Ｚ_４間隙

Claims

回転可能に設けられたドラムと、このドラム内に偏心して設けられ、ドラムと逆方向に回転するロータと、前記ドラム内周面の原料入口側から排出口側にわたって取付けられたシェルライナーと、前記ロータの外周面の軸線方向に沿って複数列にわたって取付けられたロータライナーとを備え、ドラム入口から原料を投入するとともにドラム内に加水しつつ、ロータをドラムよりも速く回転させてシェルライナーとロータライナーの間隙内で原料をすりつぶし及びもみすりする破砕研磨装置を用いた汚染土壌処理方法であって、
前記複数列にわたって取付けられたロータライナーの刃部を一列置きないし複数列置きに他の刃部よりも高く形成し、これら高い刃部に対応する前記シェルライナーの刃部を他の刃部よりも低く形成し、ロータライナーとシェルライナーとの間隙を入口側から排出側に向けてジグザグ状に形成し、このシェルライナーとロータライナーとの最も狭い間隔を２〜１０ｍｍとした装置により粒径１０ｍｍ以下の原料を破砕研磨する工程と、
次いで処理された原料を分級して粒径７５μｍ〜１０ｍｍのものを洗浄して浄化製品を得る工程と、
さらに粒径７５μｍ未満の原料を分級して３０μｍ〜７５μｍ未満のものを脱水して浄化製品を得る工程とを備えたことを特徴とする汚染土壌処理方法。
前記３０μｍ〜７５μｍ未満の浄化製品を得る工程において、前工程で回収されなかった７５μｍ未満の原料を水とともに中間処理槽に貯溜し、この中間処理槽に沈殿した原料をポンプで複数台の小型分級機に送り３０μｍ〜７５μｍ未満に分級したものを微粒子処理槽に貯溜し、この微粒子処理槽に沈殿した原料をポンプで脱水機へ送り込んで脱水することを特徴とする請求項１に記載の汚染土壌処理方法。