JP6052947B1 - キレート剤を含む洗浄水を用いる土壌浄化施設のための土壌浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有害金属汚染土壌を、キレート剤を含む洗浄水で浄化する土壌浄化施設において、濾過ケークによりキレート剤が持ち去られるのを防止し、かつ土壌浄化施設の敷地に降った雨を未処理で外部へ排出せずに処理することを可能にする手段を提供する。【解決手段】キレート剤を含む洗浄水で土壌を浄化する土壌浄化施設Ｓは、スラッジを濾過する一方、濾過ケークにすすぎ水を散布して濾過ケーク中のキレート剤を洗い流す真空濾過機を有する。土壌浄化施設Ｓに対して、洗浄廃水貯槽８４と砂収容部８５と側溝９１と水位保持装置９４とを有するキレート剤回収部８が設けられている。本発明に係る土壌浄化方法においては、側溝９１の水位を砂浸漬上端位置に保持し、砂層に毛管水帯を形成し、水蒸発用砂に付着している洗浄廃水を蒸発させ、除去する。そして、キレート剤が蓄積された水蒸発用砂を分級部に導入してキレート剤を回収する。【選択図】図６

Description

本発明は、有害金属又はその化合物で汚染された土壌を、キレート剤を含む洗浄水で浄化するようにした土壌浄化施設のための土壌浄化方法に関するものである。

近年、例えばクロム、鉛、カドミウム、セレン、水銀などの有害金属及び／又はその化合物（以下、これらを「有害金属等」と総称する。）を原料又は材料として用いる生産施設の敷地又はその近隣地における土壌汚染、あるいは有害金属等を含む産業廃棄物の投棄等による土壌汚染が問題となっている。そして、有害金属等で汚染された土壌（以下「有害金属汚染土壌」という。）を、該有害金属汚染土壌が現に存在する位置（以下「原位置」という。）で、例えば有害金属等の不溶化、封じ込め又は電気修復などにより効果的に浄化することはかなり困難である。このため、有害金属汚染土壌は、一般に、掘削により原位置から除去され、外部の土壌浄化施設で浄化される。

このような原位置外の土壌浄化施設で有害金属汚染土壌を浄化する手法としては、従来、有害金属汚染土壌を洗浄液で洗浄して有害金属等を除去する土壌浄化手法が広く用いられている。かくして、本願出願人らは、有害金属等で汚染された汚染土壌を、キレート剤を含有する洗浄水で洗浄して有害金属等を除去する一方、洗浄後の洗浄水から固相吸着材で有害金属等を除去することにより洗浄水ないしはキレート剤を再生して繰り返し使用する、洗浄水を施設外に排出しないクローズドシステム型の土壌浄化施設を種々提案している（特許文献１〜４参照）。

特許第５６６１２１１号公報 特許第５７３６０９４号公報 特許第５７７１３４２号公報 特許第５７７１３４３号公報

東京理科大学地盤工学研究室、土質力学Ｉ・ＩＩ講義資料、第２章「不飽和土の諸性質」１〜１８頁http://www.rs.noda.tus.ac.jp/soil/lecture/SoilMechanics/02_Unsaturated/H23unsaturated.pdf 開発一郎著「毛管水帯中の水分挙動と地下水流出に関する実験」筑波大学推理実験センター報告、Ｎｏ.１１、１９８７年、７９〜８３頁 清沢秀樹著「地温変化にもとづく土壌面蒸発量の推定法について」三重大学紀要論文、三重大学農学部学術報告、１９８４年、６８巻、２５〜４０頁

本願出願人らに係る特許文献１〜４に開示された土壌浄化施設では、石と礫と砂と細粒土とを含みかつ有害金属等で汚染された土壌を受け入れ、該土壌中に混在している石及び礫を破砕した上で、該土壌とキレート剤を含む洗浄水とを混合し、該土壌に付着している有害金属等を該土壌から離脱させてキレート剤に捕捉させるとともに、該土壌を分級ないしは分離して、粗骨材と砂と土（濾過ケーク）とを生成するようにしている。

ところで、このように生成された土（濾過ケーク）にはキレート剤を含む洗浄水が付着しているが、キレート剤を含む土は、例えば農業用の培土には好ましくないといった問題がある。また、土壌浄化施設内のキレート剤は、土によって持ち去られる分だけ減少してゆく。したがって、キレート剤を再生して繰り返し使用しても、土によって持ち去られるキレート剤に相応する量のキレート剤を補充する必要がある。このため、大量の汚染土壌（例えば、１０００トン/日）を浄化する土壌浄化施設では大量のキレート剤を補充しなければならず、土壌浄化施設における土壌の処理コストが高くつくといった問題がある。

例えば、１日あたり１０００トンの土壌を浄化する土壌浄化施設では、１日あたり２５０トン程度の濾過ケークないしは土（乾燥基準）が生成されるが、このような濾過ケークの含水比は４０％程度であるものと予測される。したがって、例えば汚染土壌の洗浄に０．３質量％のキレート剤を含む洗浄水を用いた場合は、１日あたり０．３０トン（２５０×０．４×０．００３＝０．３０）、すなわち年間稼働日数を３００日とすれば、１年あたり９０トンのキレート剤が土壌浄化施設から失われることになる。

また、大量の汚染土壌を浄化する土壌浄化施設はかなり大規模な施設であり、その設置面積及び高さがかなり大きいので、建屋内に配置することができず、一般に土壌浄化施設の敷地内に露天で設置される。一方、土壌浄化施設の敷地には時々雨が降るが、このような敷地内には土壌浄化施設から汚染土壌が散逸ないしは漏出している可能性があるので、敷地に降下した雨水は土壌汚染物質を含む可能性がある。したがって、クローズドシステム型の土壌浄化施設の敷地に降下した雨水をそのまま外部に排出したのでは、この土壌浄化施設は真のクローズドシステムとはいえない。このため、土壌浄化施設の敷地に降下した雨水を、これに含まれる有害金属等を未処理で外部へ排出することなく、確実に処理することが必要である。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、有害金属等で汚染された土壌を、循環するキレート剤を含む洗浄水で浄化する一方、該土壌から粗骨材と砂と土（濾過ケーク）とを分離して再利用するようにした土壌浄化施設において、土によってキレート剤が持ち去られるのを防止又は低減するとともに、土壌浄化施設の敷地に降下した雨水を、これに含まれる有害金属等を未処理で外部へ排出することなく確実に処理することを可能にする手段を提供することを解決すべき課題とする。

前記課題を解決するためになされた本発明は、有害金属等で汚染された土壌を、キレート剤を含む洗浄水で浄化する土壌浄化施設のための土壌浄化方法を提供する。ここで、土壌浄化施設は、破砕部と、分級部と、沈降分離部と、キレート剤再生部と、濾過部とを備えている。

破砕部は、石と礫と砂と細粒土とを含みかつ有害金属等で汚染された土壌を受け入れ、該土壌中に混在している石及び礫を破砕する。分級部は、破砕部から排出された土壌と、キレート剤を含む洗浄水とを混合し、該土壌に付着している有害金属等を該土壌から離脱させてキレート剤に捕捉させるとともに、該土壌から粗骨材及び砂を分離する。沈降分離部は、分級部から排出された細粒土を含む洗浄水を、沈降分離により、上澄水と、細粒土を含むスラッジとに分離する。キレート剤再生部は、沈降分離部から排出された上澄水を受け入れ、該上澄水中の有害金属等を捕捉しているキレート剤から有害金属等を除去して該キレート剤を再生する。濾過部（例えば、ドラム型の連続式真空濾過機）は、沈降分離部から排出されたスラッジを濾過するとともに、濾過ケークにすすぎ水を散布又は噴射して濾過ケークを洗浄し、濾過ケークに含まれているキレート剤を洗い流す。

土壌浄化施設の敷地の外に、濾過ケークを洗浄し濾過部から排出された洗浄廃水からキレート剤を回収するキレート剤回収装置が設けられている。このキレート剤回収装置は、土壌浄化施設の敷地に降下した雨水を濾過部に濾過ケークのすすぎ水として供給する雨水供給部と、濾過部から排出された洗浄廃水からキレート剤を回収するキレート剤回収部とを有する。

キレート剤回収部は、洗浄廃水貯槽と、砂収容部と、屋根と、側溝と、洗浄廃水供給装置と、洗浄廃水還流路と、水位保持装置とを有する。洗浄廃水貯槽は、濾過部から排出されたキレート剤を含む洗浄廃水を受け入れて貯留する。砂収容部は、地面に配設され、周壁と、周壁の下端部に結合された底壁と、周壁と底壁とによって形成された空間部に配置され洗浄廃水は通過させるが砂は通過させない多孔板とを有し、その内部空間において多孔板の上に水蒸発用砂を収容する、上側が開かれた容器状のものである。屋根は、砂収容部の上方に配設され、砂収容部への雨水の降下を阻止する。側溝は、砂収容部の周壁の外面に隣接して配設され、その内部空間が、多孔板より下側において周壁に形成された連通孔を介して、砂収容部の内部空間と連通する。洗浄廃水供給装置は、洗浄廃水貯槽に貯留されている洗浄廃水を側溝に供給する。洗浄廃水還流路は、側溝内の洗浄廃水を洗浄廃水貯槽に還流させる。水位保持装置は、溝内の洗浄廃水の水位を、予め設定された砂浸漬上端位置に保持する。なお、砂浸漬上端位置は、該砂浸漬上端位置と砂収容部の内部空間に収容されている水蒸発用砂の上面の位置との間に位置する水蒸発用砂が毛管水帯を形成するように設定される。

この土壌浄化方法においては、水位保持装置により、側溝の洗浄廃水の水位を砂浸漬上端位置に保持して、砂浸漬上端位置より上側の砂層に毛管水帯を形成する。そして、毛管水帯内の水蒸発用砂に付着している洗浄廃水の水分を空気中に蒸発させて砂収容部から除去する。一方、砂収容部で所定の期間用いられてキレート剤が蓄積された水蒸発用砂を分級部に導入して、水蒸発用砂に蓄積されたキレート剤を回収する。また、分級部から排出された砂の一部を、砂収容部に収容する水蒸発用砂として用いる。

本発明に係る土壌浄化方法においては、分級部から排出された砂から細砂を分離し、この細砂（一部又は全部）を砂収容部に収容する水蒸発用砂として用いるのが好ましい。この場合、分級部から排出された砂を乾燥させて篩分することより細砂を分離するのが好ましい。

本発明に係る土壌浄化方法によれば、濾過部において、濾過ケークにすすぎ水が散布又は噴射され、濾過ケークに含まれているキレート剤が洗い流されるので、キレート剤を含まない、例えば農業用の培土として再利用可能な高品質の土（改良土）を生成することができる。また、濾過部から排出され洗浄廃水貯槽に貯留されている洗浄廃水は砂収容部で蒸発し、この洗浄廃水に含まれていたキレート剤は砂収容部内の水蒸発用砂に蓄積される。そして、このようにキレート剤が蓄積された水蒸発用砂は分級部に導入されるので、濾過部から排出された洗浄廃水に含まれていたキレート剤は、外部に排出されることなく分級部に回収される。つまり、有害金属等で汚染された土壌を循環するキレート剤を含む洗浄水で浄化する一方、該土壌から粗骨材と砂と土（細粒土）とを分離して再利用するようにした土壌浄化施設において、土（濾過ケーク）によってキレート剤が外部に持ち去られるのを防止又は低減することができる。さらに、分級部から排出される砂の一部を、砂収容部に収容する水蒸発用砂として用いるので、砂収容部で用いる水蒸発用砂を別途調達する必要はなく、該水蒸発用砂を容易に調達することができる。

また、土壌洗浄装置の敷地に降下した雨水をすべて、濾過部で濾過ケークのすすぎ水として用いるので、土壌浄化施設の敷地に降下した雨水を、これに含まれる有害金属等を未処理で外部へ排出することなく確実に処理することができる。さらに、濾過部で水道水ないしは工業用水を使用せず、雨水を有効に利用するので、濾過部のランニングコストを低減することができる。

図１は、土壌浄化施設及びキレート剤回収装置の概略的な構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示す土壌浄化施設の具体的な構成を示すブロック図である。 図３は、図２に示す土壌浄化施設のキレート剤再生部の具体的な構成を示す模式的な立面図である。 図４は、真空濾過機（濾過部）の模式的な側面断面図である。 図５は、真空濾過機における、濾液と洗浄廃水の分離機構の模式的な側面断面図である。 図６は、キレート剤回収装置の配置形態を模式的に示す平面図である。 図７は、砂収容部の長手方向（前後方向）と垂直な平面で切断した、砂収容部、屋根及び側溝の模式的な断面立面図である。 図８は、多孔板及び砂層を除去した状態における砂収容部及び側溝の要部の模式的な平面図である。 図９は、土壌浄化施設の所定の部位における土壌、水及びキレート剤の流量を示すブロック図である。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態を具体的に説明する。
まず、図１を参照しつつ、本発明に係る土壌浄化方法を用いる土壌浄化施設の概略構成を説明する。図１に示すように、敷地Ｒに設置された土壌浄化施設Ｓは、破砕部１と、分級部２と、沈降分離部３と、濾過部４と、キレート剤再生部５と、キレート剤補充部６とを備えている。そして、敷地Ｒの外に、土壌浄化施設Ｓのためのキレート剤回収装置Ｔが設けられている。

破砕部１は、石及び／又は礫と砂と細粒土（シルト及び／又は粘土）とを含み、かつ有害金属等（有害金属及び／又はその化合物）で汚染された土壌を受け入れ、該土壌中に混在している石及び／又は礫を破砕する。分級部２は、破砕部１から排出された土壌と、キレート剤を含む洗浄水とを混合し、該土壌に付着している有害金属等を該土壌から離脱させてキレート剤に捕捉させるとともに、該土壌から粗骨材（礫）及び砂を分離する。沈降分離部３は、分級部２から排出された細粒土を含む洗浄水を、沈降分離により、上澄水と、細粒土を含むスラッジとに分離する。濾過部４は、沈降分離部３から排出されたスラッジを濾過するとともに、この濾過により生じた濾過ケークにすすぎ水を散布又は噴射し、この濾過ケークに含まれているキレート剤を洗い流す。キレート剤再生部５は、沈降分離部３から排出された上澄水（洗浄水）を受け入れ、上澄水（洗浄水）中の有害金属等を捕捉しているキレート剤から有害金属等ないしはこれらのイオンを除去してキレート剤を再生する。キレート剤補充部６は、キレート剤の目減り分を補充して洗浄水のキレート剤濃度が予め設定された値に維持されるように、洗浄水にキレート剤を供給する。

後で詳しく説明するように、キレート剤再生部５は、キレート剤より錯生成力が高く上澄水と接触したときに有害金属等ないしはこれらのイオンを吸着する固相吸着材を有し、上澄水中のキレート剤から有害金属等ないしはこれらのイオンを除去して上澄水を洗浄水として再生するとともに、キレート剤を再生する。固相吸着材は、担体に環状分子を担持させ、該環状分子にキレート配位子を修飾した配位結合及び水素結合による多点相互作用を有するとともに有害金属等ないしはこれらのイオンを選択的に取り込むものである。なお、固相吸着材に吸着された有害金属等ないしはこれらのイオンは、酸液により除去することができるので、固相吸着材の再生は容易である。

キレート剤回収装置Ｔは、濾過ケークを洗浄し濾過部４から排出された洗浄廃水からキレート剤を回収する。具体的には、キレート剤回収装置Ｔは、敷地Ｒに降下した雨水を濾過部４に濾過ケークのすすぎ水として供給する雨水供給部７と、濾過部４から排出された洗浄廃水からキレート剤を回収するキレート剤回収部８とを有する。

次に、図２を参照しつつ、土壌浄化施設Ｓの具体的な構成を説明する。図２に示すように、土壌浄化施設Ｓにおいては、まず、有害金属等（有害金属及び／又はその化合物）で汚染され、場合によってはその他の汚染物質（例えば、フッ素、ホウ素、シアン等の第二種特定有害物質）で汚染された地盤の掘削等により採取された土壌（汚染土壌）が、投入ホッパ１１に受け入れられる。そして、投入ホッパ１１内の土壌はまず混合装置１２に導入され、混合装置１２内で、キレート剤を含む洗浄水と混合される。ここで、土壌は、細粒土（粒径が０．０７５ｍｍ以下のシルト又は粘土）、石、礫、砂等を含むものである。

投入ホッパ１１内の土壌は有害金属等で汚染され、場合によってはさらにその他の汚染物質で汚染されている。有害金属等としては、例えばクロム、鉛、カドミウム、セレン、水銀、金属砒素及びこれらの化合物などが挙げられる。その他の汚染物質としては、例えば、フッ素又はその化合物、ホウ素又はその化合物、シアン化合物等の第二種特定有害物質などが挙げられる。

混合装置１２で生成された土壌と洗浄水の混合物（以下「土壌・水混合物」という。）は湿式のミルブレーカ１３に移送される。ミルブレーカ１３としては、例えばロッドミルを用いることができる。ミルブレーカ１３は、石及び／又は礫に衝撃力、剪断力、摩擦力等を加えて、比較的粒径の大きい石及び／又は礫を破砕する。その際、石、礫等に付着し又は含まれている有害金属等あるいはその他の汚染物質は剥離又は除去され、洗浄水中に離脱する。土壌の表面から離脱した有害金属等あるいはその他の汚染物質ないしはこれらのイオンは、洗浄水中のキレート剤によって捕捉される。なお、混合装置１２を設けず、投入ホッパ１１内の土壌をミルブレーカ１３に供給する一方、キレート剤を含む洗浄水をミルブレーカ１３に供給するようにしてもよい。

キレート剤としては、例えば、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）、ＨＩＤＳ（３−ヒドロキシ−２，２’−イミノジコハク酸）、ＩＤＳ（２，２’−イミノジコハク酸）、ＭＧＤＡ（メチルグリシン二酢酸）、ＥＤＤＳ（エチレンジアミンジ酢酸）又はＧＬＤＡ（Ｌ−グルタミン酸ジ酢酸）のナトリウム塩などを用いることができる。キレート剤は、土壌に付着している有害金属等ないしはこれらのイオンを捕捉する（キレートする）。土壌を処理する際には、土壌に含まれる有害金属等の種類に応じて、該処理に適したキレート剤が選択される。洗浄水中のキレート剤の濃度は、高ければ高い程有害金属等ないしはこれらのイオンの捕捉量が増えるが、実用上は０．００５〜０．１モル／リットルの範囲、好ましくは０．０１〜０．０５モル／リットルの範囲に設定される。

ミルブレーカ１３から排出された土壌・水混合物はトロンメル１４に導入される。トロンメル１４は、洗浄水を貯留することができる受槽と、水平面に対して傾斜して配置された略円筒形のドラムスクリーンとを有する湿式の篩分装置であって、ドラムスクリーンは、モータによりその中心軸まわりに回転することができる。また、ドラムスクリーン内に、洗浄水をスプレー状で噴射することができる。

トロンメル１４の回転しているドラムスクリーンの内部を土壌・水混合物が流れる際に、ドラムスクリーンの網目より細かい土壌粒子は、洗浄水とともにドラムスクリーンの網目を通り抜け、ドラムスクリーン外に出て受槽内に入る。他方、ドラムスクリーンの網目より粗い土壌粒子は、ドラムスクリーンの下側の開口端を経由して、ドラムスクリーン外に排出される。トロンメル１４内では、土壌・水混合物中の土壌粒子同士が互いに擦れ合うので、土壌粒子の表面に残留・付着している有害金属等あるいはその他の汚染物質が剥離され、洗浄水中に離脱させられる。洗浄水中に離脱した有害金属等あるいはその他の汚染物質ないしはこれらのイオンは、洗浄水中のキレート剤によって捕捉される。

この実施形態では、トロンメル１４のドラムスクリーンの網目の分級径（目開き）は、粒径が２ｍｍ未満の土壌粒子がドラムスクリーンの網目を通り抜けるように設定されている。したがって、このトロンメル１４では、粒径が２ｍｍ以上の土壌粒子（礫、石）が土壌・水混合物から分離ないしは回収される。粒径が２ｍｍ以上の土壌粒子（礫、石）は、ほとんど汚染物質を含まない。このため、トロンメル１４で分離された粒径が２ｍｍ以上の土壌粒子（礫、石）は、例えばコンクリート用の骨材ないしは粗骨材として用いることができる。なお、トロンメル１４のドラムスクリーンの網目の寸法（目開き）は前記のものに限定されるわけではなく、得ようとする比較的粒径が大きい土壌粒子の粒径に応じて、任意に設定することができる。

トロンメル１４の受槽内に収容された粒径が２ｍｍ未満の土壌粒子と洗浄水とを含む土壌・水混合物はサイクロン１５に導入される。サイクロン１５は、土壌・水混合物を、比較的粒径が小さい（例えば０．０７５ｍｍ未満）細粒土と洗浄水の混合物と、比較的粒径が大きい（例えば０．０７５ｍｍ以上）土壌粒子とに分離する。そして、細粒土と洗浄水の混合物（以下「細粒土含有水」という。）はサイクロン１５の上端部から排出され、比較的粒径が大きい土壌粒子はサイクロン１５の下端部から排出される。ここで、細粒土含有水はシールタンク１６（中間貯槽）に一時的に貯留される。細粒土含有水に含まれる細粒土は、例えばその粒径が０．０７５ｍｍ未満のシルト又は粘土である。

他方、サイクロン１５の下端部から排出された比較的粒径が大きい土壌粒子はサンドクリーン１７に導入される。この比較的粒径が大きい土壌粒子は、例えばその粒径が０．０７５〜２ｍｍの砂である。サンドクリーン１７は、所定の圧力及び水量で洗浄水を流動させて、比較的粒径が大きい土壌粒子すなわち砂にすすぎ洗浄処理を施すとともに、残留している浮遊物ないしは異物を除去する。この砂は、汚染物質をほとんど含んでいないので、再生砂（洗い砂）として使用され、あるいは販売される。サンドクリーン１７から排出された洗浄水は、フィードタンク１８（中間貯槽）に一時的に貯留される。

シールタンク１６に貯留された細粒土含有水はＰＨ調整槽１９に導入される。また、フィードタンク１８に一時的に貯留された洗浄水もＰＨ調整槽１９に導入され、細粒土含有水に加えられる。そして、ＰＨ調整槽１９では、細粒土含有水のｐＨ（水素指数）が、ｐＨ調整剤、例えば酸性液（例えば、硫酸、塩酸等）及びアルカリ性液（例えば、水酸化ナトリウム水溶液等）を用いて、ほぼ中性又は所定のｐＨ（例えば、ｐＨ７〜８）となるように調整される。

ＰＨ調整槽１９でｐＨが調整された細粒土含有水は凝集槽２０に導入される。凝集槽２０では、細粒土含有水にポリ塩化アルミニウム液（ＰＡＣ）と、高分子凝集剤と、ｐＨ調整剤（酸性液又はアルカリ性液）とが添加される。これにより、凝集槽２０内に非水溶性の金属水酸化物と細粒土とが混在する多数のフロックが生成される。その際、洗浄水中の水質汚濁物質がフロックに吸着され又はフロックに付着する。なお、ポリ塩化アルミニウム液及び高分子凝集剤を、凝集槽２０ではなく、ｐＨ調整槽１９で細粒土含有水に添加してもよい。

凝集槽２０内の細粒土含有水は、浮遊物回収装置２１により浮遊物が除去された後、シックナ２２に導入される。シックナ２２は、細粒土含有水がほぼ静止している状態で非水溶性のフロックないしは細粒土を重力により沈降させ、下部に位置するスラッジ層（固形分の比率：５〜１０％）と、上部に位置しほとんどフロックないしは細粒土を含まない上澄水（洗浄水）とを形成する。なお、上澄水の表面に浮遊している浮上油は、少量の上澄水をシックナ２２の上部から溢流させることにより除去される。

シックナ２２の下部に滞留ないしは堆積しているスラッジは、スラッジポンプ等により引き抜かれて中間タンク２３に移送され、中間タンク２３内に一時的に貯留される。そして、中間タンク２３内のスラッジは、スラッジポンプ等により連続的に、濾過ケークすすぎ機構を備えたドラム回転式の真空濾過機２４に移送される。真空濾過機２４は、中間タンク２３から受け入れたスラッジを、連続的に真空濾過（減圧濾過）するとともに、濾過ケークにすすぎ水を散布又は噴射して濾過ケークに含まれているキレート剤を洗い流す。なお、濾過ケークすすぎ機構を備えた真空濾過機２４の具体的な構成及び機能は、後で詳しく説明する。かくして、真空濾過機２４からは、ほとんどキレート剤を含まない濾過ケーク（土）と、キレート剤を含む濾液と、濾過ケークから洗い流されたキレート剤を含む洗浄廃水とが排出される。濾過ケーク（土）は、有害金属等あるいはその他の汚染物質をほとんど含まず、かつキレート剤をほとんど含まないので、必要に応じて乾燥処理を施した上で、例えば農業用の培土として再利用し、又は販売することができる。濾液はシックナ２２に戻される。また、キレート剤を含む洗浄廃水は、後で説明するキレート剤回収部８（図６参照）に送られ、キレート剤が回収される。

他方、シックナ２２内の上澄水（洗浄水）は、洗浄水槽２５に導入されて貯留される。洗浄水槽２５が満杯になったときには予備水槽２６が使用される。洗浄水層２５ないしは予備水槽２６に貯留されている上澄水（洗浄水）はキレート剤再生部５に導入される。なお、洗浄水槽２５に貯留されている洗浄水（循環水）が蒸発等により減少したときには、適宜に洗浄水槽２５に水道水が補給される。

土壌浄化施設Ｓにおいては、有害金属等で汚染された土壌が、順に混合装置１２とミルブレーカ１３とトロンメル１４とサイクロン１５とサンドクリーン１７とで処理される際に、土壌に付着している有害金属等あるいはその他の汚染物質は、キレート剤を含む洗浄水中に離脱するが、洗浄水中に離脱したこれらの汚染物質は、比較的粒径が小さい細粒土の表面に集約される。したがって、トロンメル１４で回収される粗骨材、あるいはサンドクリーン１７で回収される砂は、ほとんど有害金属等を含まないので、土木・建築用の材料として再使用することができる。

前記のとおり、混合装置１２からサンドクリーン１７までの流通過程で洗浄水中に離脱した有害金属等あるいはその他の汚染物質は、比較的粒径が小さい細粒土の表面に集約されるが、細粒土は、シールタンク１６又はフィードタンク１８からシックナ２２までの流通過程で、キレート剤を含む洗浄水と、十分に長い時間（例えば、１〜４時間）接触する。このため、細粒土に付着している有害金属等あるいはその他の汚染物質は、ほとんど洗浄水中に離脱する。そして、洗浄水中に離脱した有害金属等あるいはその他の汚染物質ないしはこれらのイオンはキレート剤に捕捉される。したがって、真空濾過機２４で生成される濾過ケーク（土）は、有害金属等あるいはその他の汚染物質をほとんど含まず、また前記のとおりキレート剤もほとんど含まないので、乾燥させて利用することができる。

以下、図３を参照しつつ、土壌浄化施設Ｓのキレート剤再生部５の具体的な構成及び機能を説明する。図３に示すように、キレート剤再生部５には、洗浄剤再生装置として液系流動層装置３０が設けられている。液系流動層装置３０の内部には、固相吸着材の粒子又は固相吸着材が固定された小片もしくは粒状物（以下、これらを「固相吸着材粒子」と総称する。）が収容され、洗浄水槽２５に貯留された再生すべき洗浄水（以下、単に「洗浄水」という。）が下側から上側に向かって流通し、固相吸着材粒子は洗浄水の上昇流によって流動化されるようになっている。液系流動層装置３０には略円筒形の外套３０ａ（シェル）が設けられ、その内部において上部に上側多孔板３０ｂが配設される一方、下部に下側多孔板３０ｃが配設されている。下側多孔板３０ｃの下側には、洗浄水を整流する整流部材３０ｄが配設されている。

両多孔板３０ｂ、３０ｃは、これらを厚み方向に貫通する多数の貫通孔が形成された円板である。貫通孔の口径は、固相吸着材粒子が通り抜けるのを阻止できる範囲の好ましい値に設定されている。そして、両多孔板３０ｂ、３０ｃ間の中空部に固相吸着材粒子が収容されている。ここで、固相吸着材粒子の粒径は、液系流動層装置３０内を流れる洗浄水の流速に応じて、固相吸着材粒子が動的にサスペンドして流動層を形成することができる範囲の好ましい値に設定されている。また、キレート剤再生部５には、洗浄水（キレート剤）を再生するときに、洗浄水槽２５に貯留された洗浄水を液系流動層装置３０に移送する一方、液系流動層装置３０で再生された洗浄水を洗浄水タンク２７に移送するためのポンプ３３及び複数の管路３４〜３７が設けられている。なお、洗浄水タンク２７内の再生された洗浄水は、ポンプ３１及び管路３２により、混合装置１２とトロンメル１４とサンドクリーン１７とに供給（還流）される。

また、キレート剤再生部５には、固相吸着材粒子を再生する際に、酸液タンク２８に貯留された酸液を液系流動層装置３０に移送する一方、液系流動層装置３０から排出された酸液を酸液タンク２８に戻すためのポンプ３８及び複数の管路３９、４０が設けられている。さらに、キレート剤再生部５には、酸液で再生された固相吸着材粒子を水洗する際に、水タンク２９に貯留された水を液系流動層装置３０に移送する一方、液系流動層装置３０から排出された水を水タンク２９に戻すためのポンプ４１及び複数の管路４２、４３が設けられている。

液系流動層装置３０に洗浄水、酸液又は水を移送するための入口側の管路３４、３５、３９、４２には、それぞれ、対応する管路を開閉するバルブ４４、４５、４６、４７が介設されている。他方、液系流動層装置３０から洗浄水、酸液又は水を排出するための出口側の管路３６、３７、４０、４３には、それぞれ、対応する管路を開閉するバルブ４８、４９、５０、５１が介設されている。これらのバルブ４４〜５１の開閉状態を切り換えることにより、液系流動層装置３０に対して、洗浄水、酸液又は水のいずれかを給排することができる。なお、これらのバルブ４４〜５１の開閉は、図示していないコントローラによって自動的に制御される。

以下、図３に示すキレート剤再生部５の運転手法の一例を説明する。洗浄水（キレート剤）を再生する際には、管路３４〜３７に介設されたバルブ４４、４５、４８、４９が開かれる一方、その他のバルブ４６、４７、５０、５１が閉じられ、ポンプ３３が運転される。これにより、洗浄水槽２５内の洗浄水が、液系流動層装置３０を流通して洗浄された後、洗浄水タンク２７に移送される。

液系流動層装置３０内では、有害金属等を捕捉しているキレート剤を含む洗浄水が、キレート剤より錯生成力が高い固相吸着材（固相吸着材粒子）と接触させられる。固相吸着材は、担体に環状分子を担持させ、環状分子にキレート配位子を修飾した配位結合及び水素結合による多点相互作用を有するとともに有害金属等のイオンを選択的に取り込むものである。その結果、キレート剤に捕捉されている有害金属等ないしはこれらのイオンがキレート剤から離脱させられ、固相吸着材（固相吸着材粒子）に吸着ないしは抽出される。これにより、洗浄水から有害金属等が除去・回収される一方、キレート剤は再び有害金属等を捕捉することができる状態となり、洗浄水が再生される。

このように再生された洗浄水は、洗浄水タンク２７に一時的に貯留された後、ポンプ３１及び管路３２により、混合装置１２とトロンメル１４とサンドクリーン１７とに還流させられる。つまり、キレート剤を含有する洗浄水は、土壌の浄化とキレート剤の再生とを繰り返しつつ、土壌浄化施設Ｓ内を循環する。すなわち、土壌浄化施設Ｓにおける洗浄水の循環機構はクローズドシステムであり、基本的には外部に排水を排出しない。このようにキレート剤を再生しつつ循環使用するので、基本的にはキレート剤を供給する必要はなく、目減り分を適宜に補充するだけでよい。

キレート剤より錯生成力が高い固相吸着材は、例えばゲル等の固体状のものであり、一般に、金属を捕捉しているキレート剤を含む水溶液と接触したときに、キレート剤と配位結合している金属イオンをキレート剤から離脱させて該固相吸着材に移動させることができる程度の共有結合以外の強い結合力を有しているものである。このような固相吸着材としては、例えばシリカゲルや樹脂等の担体に環状分子を密に担持させ、この環状分子にキレート配位子を修飾させたものなどが挙げられる。このような固相吸着材を用いる場合、隣り合う環状分子及びキレート配位子により、配位結合、水素結合などの複数の様々な結合や相互作用が生じて多点相互作用が生じ、金属イオンに対してキレート剤よりも強い化学結合が生じるとともに環状分子の性状により金属イオンを選択的に取り込むことができる。

このような洗浄水の再生に伴って、固相吸着材における有害金属等の吸着量は経時的に増加してゆくが、固相吸着材の吸着能力には上限がある。このため、固相吸着材における有害金属等の吸着量が飽和状態ないしはその近傍に達したときには、固相吸着材は、固相吸着材再生機構（酸液タンク２８、ポンプ３８、管路３９、３５、３６、４０等）によって再生される。すなわち、固相吸着材再生機構は、洗浄水が排除された状態で液系流動層装置３０に酸液を流し、固相吸着材に吸着された有害金属等を酸液により除去して固相吸着材を再生する。かくして、有害金属等が酸液によって回収される一方、固相吸着材は再生されて再び有害金属等ないしはこれらのイオンを吸着又は抽出することが可能な状態となる。なお、固相吸着材は、酸液によって再生された後、水洗機構（水タンク２９、ポンプ４１、管路４２、３５、３６、４３等）によって水洗され、固相吸着材に付着している微量の酸液が除去される。

このように、液系流動層装置３０内の固相吸着材の有害金属等の吸着量が飽和状態ないしはその近傍に達して固相吸着材を酸液で再生する際には、管路３９、３５、３６、４０に介設されたバルブ４６、４５、４８、５０が開かれる一方、その他のバルブ４４、４７、４９、５１が閉じられ、ポンプ３８が運転される。これにより、酸液タンク２８内の酸液が、液系流動層装置３０を流通して酸液タンク２８に還流する。固相吸着材の再生操作を開始する前には、液系流動層装置３０内の洗浄水は排除される。なお、複数の液系流動層装置３０を並列に配設すれば、一部の液系流動層装置３０への洗浄水の供給が停止されているときでも、洗浄水を連続的に再生することができる。固相吸着材の有害金属等の吸着量が飽和状態ないしはその近傍に達したか否かは、液系流動層装置３０から排出された洗浄水中の有害金属等の含有量を検出することにより判定することができる。

液系流動層装置３０内に酸液を流す時間は、液系流動層装置３０の寸法ないしは形状、固相吸着材粒子の寸法等に応じて好ましく設定される。酸液は、酸液タンク２８と液系流動層装置３０とを循環して流れる。その際、液系流動層装置３０内の固相吸着材は酸液と接触し、固相吸着材に吸着されている有害金属等が酸液中に離脱させられる。すなわち、有害金属等が酸液によって回収される一方、固相吸着材は再生されて再び有害金属等ないしはこれらのイオンを吸着することが可能な状態となる。

また、酸液による固相吸着材の再生が終了した後に固相吸着材を水洗する際には、管路４２、３５、３６、４３に介設されたバルブ４７、４５、４８、５１が開かれる一方、その他のバルブ４４、４６、４９、５０が閉じられ、ポンプ４１が運転される。これにより、水タンク２９内の水が、液系流動層装置３０を流通して水タンク２９に還流する。このような固相吸着材（固相吸着材粒子）の水洗操作を開始する前には、液系流動層装置３０内の酸液は排除される。水は、水タンク２９と液系流動層装置３０との間を循環して流れる。その際、液系流動層装置３０内の固相吸着材粒子は水と接触し、固相吸着材粒子に付着している酸液が除去される。この後、洗浄水の再生が再開される。

図９に、図２に示す土壌浄化施設Ｓにより、例えば０．３質量％のキレート剤を含む洗浄水で、１時間あたり１００トン（水を含む質量）の土壌を浄化する場合における、土壌浄化施設Ｓの要所における土壌、水及びキレート剤の流量の具体例を示す。図９に示す例では、１００トンの土壌は、２５トンの礫等（石及び礫）と、３０トンの砂と、２５トンの細粒分と、２０トンの水とを含み、その含水比は２５％である。また、真空濾過機２４から排出される濾過ケークないしは土は２５トン（乾燥基準）であり、その含水比は４０％である。この濾過ケークは、真空濾過機２４の濾過ケークすすぎ機構によるすすぎ処理が施されているので、キレート剤を含んでいない。しかしながら、すすぎ処理を施す前は、濾過ケークに含まれていた洗浄水が０．３質量％のキレート剤を含んでいるので、該濾過ケークには０．０３（25トン×0.4×0.003＝0.03トン）トンのキレート剤が含まれている。このキレート剤は、すすぎ水によって洗い流され、キレート剤回収部８ないしは洗浄廃水蒸発装置８１（図６参照）に導入されることになる。なお、土壌浄化施設Ｓで１．０質量％のキレート剤を含む洗浄水を用いる場合は、図９中の各表におけるキレート剤の流量は、これらの約３.３倍となる。この場合、１時間あたり０．１トンのキレート剤が、キレート剤回収部８（図６参照）に導入されることになる。

以下、図４及び図５を参照しつつ、濾過ケークすすぎ機構を備えた真空濾過機２４の具体的な構成及び機能を説明する。
図４に示すように、真空濾過機２４は、基本的にはドラム回転式の真空濾過機であり、中間タンク２３（図２参照）から供給されるスラッジを収容するスラッジ槽６０と、その下部がスラッジ槽６０内のスラッジに浸漬される真空ドラム６１とを備えている。スラッジ槽６０にはスラッジ入口部６２を介して連続的にスラッジが供給される一方、所定の高さを有する堰板６３を溢流するスラッジは、スラッジ出口部６４を介して中間タンク２３（図２参照）に還流する。したがって、スラッジ槽６０内には、堰板６３の高さに対応する一定量のスラッジが保持され、これにより真空ドラム６１の浸漬深さがほぼ一定となる。なお、スラッジ槽６０には、スラッジ中の細粒土の沈降ないしは偏在を防止するための攪拌機（図示せず）が配設されている。

真空ドラム６１はその中心部に、モータを備えた回転駆動機構（図示せず）によって回転させられる回転シャフト６５を有し、これにより真空ドラム６１は矢印Ｐで示す方向（反時計回り方向）に一定速度で回転する。そして、真空ドラム６１の外周面には濾材６６（ないしは濾布）が配設されている。また、真空ドラム６１の外周部の内側には、複数の仕切版６７により円周方向に互いに仕切られた複数の濾過室６８が設けられている。なお、図４では、８つの濾過室６８が設けられているが、濾過室６８の数はこれより多くても（例えば、１６〜３２室）よいのはもちろんである（むしろ多い方がよい。）。濾過室６８は、それぞれ、各濾過室６８に対応する吸引管６９を介して、各濾過室６８に対応する、回転シャフト６５に設けられた吸引通路７０に接続されている。また、真空ドラム６１の中心を通る水平面Ｈより上側において、真空ドラム６１の近傍（上方又は斜め上方）には、真空ドラム６１の外周面に取り付けられた濾材６６上の濾過ケークにすすぎ水（工業用水）を散布又は噴射する複数の散水ノズル７１が設けられている。

図５に示すように、一定速度で回転する回転シャフト６５の中心軸方向の一方の端面には、該端面と当接ないしは摺接する端面を有する、固定配置された（回転しない）中空の接続部材７２が設けられている。そして、接続部材７２の中空部は、仕切壁７３よって上下に仕切られ（二等分され）、接続部材７２内には、上側吸引室７４と下側吸引室７５とが形成されている。なお、回転する回転シャフト６５の端面と、回転しない接続部材７２の端面の当接部ないしは摺接部には、外部からの空気の侵入を防止する（すなわち、真空状態を維持する）シール機構（図示せず）が設けられている。

上側吸引室７４及び下側吸引室７５は、それぞれ、回転シャフト６５側と反対側の端面の上端部近傍で、真空通路７６、７７を介して、図示していない真空源（例えば、真空ポンプ、スチームエジェクタ等）に接続されている。また、上側吸引室７４はその下端部近傍で洗浄廃水排出管７８に接続され、下側吸引室７５は下端部近傍で濾液排出管７９に接続されている。なお、洗浄廃水排出管７８及び濾液排出管７９は、それぞれ、上側吸引室７４及び下側吸引室７５が真空状態にあるときでも、空気が逆流せず、洗浄廃水及び濾液が下方に支障なく排出されるように、１０ｍ又はこれより長く下向きに伸びている。そして、洗浄廃水排出管７８及び濾液排出管７９の下端部は、それぞれ、上側吸引室７４及び下側吸引室７５が真空状態を維持できるように（空気が流入しないように）、洗浄廃水タンク（図示せず）及び濾液貯槽（図示せず）に浸漬されている。

以下、真空濾過機２４の機能を説明する。各濾過室６８が真空状態ないしは減圧状態にある真空ドラム６１が矢印Ｐで示す方向（反時計回り方向）に回転すると、スラッジ槽６０に浸漬されている濾過室６８に隣接する濾材６６に濾過ケークが形成される。その際、スラッジ中の水分は、濾材６６と濾過ケーク自体とを介して、対応する濾過室６８に吸引される。これらの濾過室６８が、スラッジ槽内のスラッジから出た後、水平面Ｈより下側に位置するときには、該濾過室６８の上の濾過ケークは、真空引きにより脱水される。濾過室６８に吸引された水分ないしは濾液、すなわち洗浄液は、対応する吸引管６９及び吸引通路７０を介して下側吸引室７５に入る。下側吸引室７５内の濾液は、濾液排出管７９を介して濾液貯槽（図示せず）に排出され、この後シックナ２２（図２参照）に還流させられる。つまり、各濾過室６８が水平面Ｈより下側に位置するときには、該濾過室６８に吸引された濾液すなわち洗浄液は、対応する吸引管６９及び吸引通路７０と、下側吸引室７５と、濾液排出管７９とを介して、シックナ２２に還流させられる。

この後、これらの濾過室６８が水平面Ｈより上側に回転移動したときに、該濾過室６８上の濾過ケークに散水ノズル７１からすすぎ水が散布又は噴射される。散布するすすぎ水の量は、例えば、すすぎ前の濾過ケークに含まれる水分（洗浄液）の量の１．２〜２．０倍に設定される。これにより、濾過ケークに含まれ又は付着していたキレート剤を含む洗浄液は、濾過ケークから除去される。すなわち、濾過ケークに含まれ又は付着していたキレート剤はすすぎ水（洗浄廃水）中に移行する。

濾過室６８が水平面Ｈより上側に位置するときには、該濾過室６８の上の濾過ケークは、真空引きにより脱水される。濾過室６８に吸引された水分すなわち洗浄廃水は、対応する吸引管６９及び吸引通路７０を介して上側吸引室７４に入る。上側吸引室７４内の洗浄廃水は、洗浄廃水排出管７８を介して洗浄廃水タンク（図示せず）に排出され、この後、後で説明する洗浄廃水排出通路８３を介して洗浄廃水貯槽８４に導入される（図６参照）。つまり、各濾過室６８が水平面Ｈより上側に位置するときには、該濾過室６８に吸引された水分すなわち洗浄廃水は、対応する吸引管６９及び吸引通路７０と、上側吸引室７４と、洗浄廃水排出管７８とを介して、洗浄廃水貯槽８４に導入される。かくして、最初に濾過ケークに含まれ又は付着していたキレート剤は、洗浄廃水とともに洗浄廃水貯槽８４に回収される。

以下、図６〜図８を参照しつつ、本発明に係る土壌浄化方法ないしはキレート剤回収方を具体的に説明する。
図６に示すように、雨水供給装置７は、敷地Ｒに降下した雨水をすべて、雨水排出通路（図示せず）を経由して受け入れ貯留する雨水貯槽５５と、雨水貯槽５５に貯留された雨水を、真空濾過機２４（濾過部４）の散水ノズル７１にすすぎ水として供給する、ポンプ及び配管等を備えた雨水供給装置５６とを備えている（図４参照）。雨水貯槽５５は、地面に埋設された、平面形状が矩形であるコンクリート製の貯水池である。

例えば、敷地Ｒの面積が２０００ｍ^２（例えば、平面視で左右４０ｍ×前後５０ｍの矩形の土地）であり、土壌浄化施設Ｓの土壌処理量が５００ｍ^３／日（約８５０トン／日）である場合、雨水貯槽５５の仕様は、例えば下記のように設定してもよい。
＜雨水貯槽５５の仕様の一例＞
・直方体状貯槽（左右寸法：１５ｍ、前後寸法：３０ｍ、深さ：３ｍ）
・上面面積 ４５０ｍ^２
・最大貯水量 約１３００ｍ^３

キレート剤回収部８は、土壌浄化施設Ｓの真空濾過機２４（図２参照）から排出された洗浄廃水を蒸発処理する洗浄廃水蒸発装置８１を備えている。洗浄廃水蒸発装置８１には、真空濾過機２４（図２参照）から排出されたキレート剤を含む洗浄廃水を、洗浄廃水排出通路８３を介して受け入れる洗浄廃水貯槽８４が設けられている。洗浄廃水貯槽８４は、地面に埋設された、平面形状が長方形であるコンクリート製の貯水槽である。なお、以下ではキレート剤回収部８ないしは洗浄廃水蒸発装置８１における施設ないしは装置の位置関係を簡明に示すため、図６中において洗浄廃水貯槽８４と洗浄廃水排出通路８３とが並ぶ方向（図６中の位置関係では左右方向）に関して、洗浄廃水貯槽８４が位置する側を「左」といい、洗浄廃水排出通路８３が位置する側を「右」ということにする。

さらに、洗浄廃水蒸発装置８１には、洗浄廃水貯槽８４に対して、左右方向と垂直な方向に適度に離間して、水蒸発用砂を収容する容器状の砂収容部８５が配設されている。本実施形態では、このような水蒸発用砂として細砂（粒径が０．０７５〜０．２５ｍｍの砂）を用いている。なお、以下では、キレート剤回収部８ないしは洗浄廃水蒸発装置８１における施設ないしは装置の位置関係を簡明に示すため、洗浄廃水貯槽８４と砂収容部８５とが並ぶ方向（左右方向と垂直な方向）に関して、洗浄廃水貯槽８４が位置する側を「前」といい、砂収容部８５が位置する側を「後」ということにする。

砂収容部８５は、前端壁８６と後端壁８７と左側壁８８と右側壁８９と底壁９０とを有し、左右方向の長さが比較的短く、前後方向の長さが比較的長い長方形の平面形状を有し、適量の水蒸発用砂を収容することができる深さを有する、地上に設置され又は地中に埋設されたコンクリート製の容器である。砂収容部８５の左側には側溝９１が設けられ、この側溝９１は、砂収容部８５の左側壁８８の外面（左側の表面）に隣接して配設されている。側溝９１はコンクリート製であり、砂収容部８５と一体形成されている。

さらに、洗浄廃水蒸発装置８１には、洗浄廃水貯槽８４に貯留されている洗浄廃水を側溝９１に供給する洗浄廃水供給装置９２と、側溝９１内の余剰の洗浄廃水を洗浄廃水貯槽８４に還流させる洗浄廃水還流路９３と、側溝９１内の洗浄廃水の水位を、予め設定された砂収容部８５内の砂浸漬上端位置に保持する水位保持装置９４とを有している。ここで、砂浸漬上端位置は、該砂浸漬上端位置と砂収容部８５の内部空間に収容されている水蒸発用砂の上面の位置との間に位置する水蒸発用砂が毛管水帯（飽和水分状態の砂層）を形成するように設定されている。

以下、洗浄廃水蒸発装置８１の具体的な構成及び機能を説明する。水蒸発用砂を収容するための砂収容部８５は、コンクリートで作成され、その上端部近傍部が大気中に露出するようにして地面１００に埋設されている。砂収容部８５は、平面視では左右方向の長さが比較的短く（例えば３０〜５０ｍ）、前後方向の長さが比較的長い（例えば１００〜３００ｍ）長方形の形状を有し、その深さが適量の水蒸発用砂を収容することができるように設定された（例えば０．８〜１．０ｍ）、前端壁８６と後端壁８７と左側壁８８と右側壁８９と底壁９０とを有する箱状の容器である。なお、砂収容部８５の左右方向及び前後方向の長さは、該砂収容部８５で蒸発させる水の量等に応じて好ましく設定される。また、砂収容部８５に収容する水蒸発用砂としては、土壌処理施設Ｓで生成された細砂を用いるのが好ましい。なお、細砂は、例えば、土壌処理施設Ｓの分級部２から排出された砂を乾燥させて篩分することにより生成することができる。

底壁９０の上面には、前後方向に所定の間隔を隔てて左右方向に平行に伸び、所定の深さ（例えば１０〜１５ｃｍ）を有する複数の底溝１０１が設けられている。これらの底溝１０１は、それぞれ、左側壁８８に形成された連通孔１０２を介して側溝９１の内部空間と連通している。つまり、側溝９１の内部空間（下部空間）と砂収容部８５の内部空間（下部空間）は、これらの底部近傍で、連通孔１０２と底溝１０１とを介して互いに連通している。

そして、前後方向に関してこれらの底溝１０１間に位置する複数の凸部１０３の上には、洗浄廃水は通過させるが水蒸発用砂は通過させない多孔板１０４が配設されている。ここで、多孔板１０４は単一の板状部材ではなく、製作及び運搬に適した寸法の多数の多孔板（例えば、左右１〜２ｍ、前後２〜５ｍ、厚さ５〜１０ｍｍの多孔板）で構成されている。そして、多孔板１０４の上に、所定の厚さ（例えば、５０〜８０ｃｍ）の砂層１０５が設けられている。また、砂収容部８５の上方に、フレーム構造１１６によって支持され砂収容部８５内の水蒸発用砂への雨水の降下を阻止する屋根１１７が設けられている。

かくして、側溝９１に洗浄廃水が導入されたときには、この洗浄廃水が連通孔１０２と底溝１０１とを介して砂収容部８５内に流入し、砂粒子の間隙に入る。その結果、砂層１０５は、側溝９１内の洗浄廃水の水位と実質的に同一の高さの位置Ｌまで完全に洗浄廃水に浸漬され、各砂粒子の間隙には空気は存在せず完全に洗浄廃水で満たされ、洗浄廃水による浮力が各砂粒子に作用する砂浸漬状態となる。以下では、このような洗浄廃水に完全に浸漬された砂層１０５の上端位置を「砂浸漬上端位置Ｌ」ということにする。

また、砂浸漬上端位置Ｌより上側には、毛細管現象により洗浄廃水が砂層１０５内に吸い上げられ、砂粒子の間隙の大部分は洗浄廃水で満たされるが、多少は空気も存在する毛管水帯（ないしは飽和毛管水帯）、すなわち実質的に飽和水分状態の砂層１０５が形成される。このような毛管水帯では、砂粒子間から大気中への洗浄廃水の蒸発量は非常に大きくなり、例えば池の水面からの蒸発量（０．５〜１．０ｍ３／ｍ２・年）に比べて、３〜５倍であるものと推定される。

毛管水帯ないしは飽和毛管水帯の高さないしは厚さは、水蒸発用砂の粒径が小さいほど大きくなる。例えば、非特許文献１には、粒径が０．０２ｍｍの砂の毛管水帯の高さは１８０ｃｍであり、粒径が０．２ｍｍの砂の毛管水帯の高さは２１ｃｍであるとの記載がある。また、非特許文献２には、粒径が０．１ｍｍのガラスビーズの毛管水帯の高さは約５５ｃｍであるとの記載がある。

このような事実に鑑みれば、砂収容部８５内に収容する水蒸発用砂として細砂（粒径０．０７５〜０．２５ｍｍ）を用いている本実施形態では、毛管水帯の高さは、０．２〜０．４ｍ程度であるものと推定される。したがって、砂浸漬上端位置Ｌは、例えば砂層１０５の上面から下方に２０〜４０ｃｍの範囲の位置に設定するのが好ましい。なお、砂収容部８５内の砂層１０５の上面近傍部分（例えば、砂層上面から下方に２〜３ｃｍ）の部位では、砂粒子の間隙には大量の空気が存在する一方、砂粒子の表面が洗浄廃水の膜で覆われている皮膜水帯（不飽和水分状態の砂層）が形成されるものと推定される。

なお、本発明において、砂収容部８５で用いる水蒸発用砂は細砂に限定されるものではなく、細砂とは粒径が異なる砂を用いてもよいのはもちろんである。この場合は、その粒径に対応する毛管水帯の高さを推定し、これに基づいて砂浸漬上端位置Ｌを設定すればよい。例えば中砂（粒径０．２５〜０．８５ｍｍ）を用いる場合は、砂浸漬上端位置Ｌを、例えば砂層１０５の上面から下方に１０〜２０ｃｍの範囲の位置に設定してもよい。

側溝９１は、砂収容部８５と一体形成されたコンクリート製の水路であり、側溝９１の底壁は砂収容部８５の底壁９０（底溝１０１の底部）と同一の高さの位置にある。また、側溝９１の上端部は、砂収容部８５の左側壁８８の上端部と同一の高さの位置にある。側溝９１の幅（左右方向の寸法）は、例えば０．５〜１ｍ程度であるのが好ましい。

水位保持装置９４は、側溝９１と連通する一方洗浄廃水還流路９３に接続された水槽１１０と、該水槽１１０と洗浄廃水還流路９３との間に配設され水槽１１０内の洗浄廃水を洗浄廃水還流路９３に溢流させて水槽１１０及び側溝９１の水位を一定値に保持する堰１１１とを有している。ここで、水槽１１０は、地面１００に設置され上部が開かれたコンクリート製の容器であり、その上端は側溝９１の上端と同一の高さの位置にある。そして、水槽１１０の底部は、側溝９１の底部より適度に低い位置（例えば、０．５〜１．５ｍ低い位置）にある。水槽１１０と側溝９１とは互いに接続されて連通し、これらに収容されている洗浄廃水の水位は互いに等しくなっている。なお、水槽１１０の平面形状は矩形であるのが好ましく、その水面積は例えば２０〜５０ｍ^２程度であるのが好ましい。

堰１１１は、水槽１１０及び側溝９１の洗浄廃水の水位を一定に維持するためのものであるが、この水位は堰１１１の溢流高さを変えることにより、自在に変更することができる。そして、堰１１１の溢流高さは、水槽１１０及び側溝９１の水位が所定の砂浸漬上端位置Ｌと一致するように好ましく設定される。なお、水槽１１０から堰１１１を介して洗浄廃水還流路９３に溢流した洗浄廃水は、洗浄廃水貯槽８４に還流する。

洗浄廃水供給装置９２は、洗浄廃水貯槽８４内の洗浄廃水を水槽１１０に連続的に供給するための洗浄廃水供給ポンプ１１２及び洗浄廃水供給管１１３を備えている。ここで、洗浄廃水供給ポンプ１１２は、洗浄廃水貯槽８４内に貯留されている洗浄廃水を、砂収容部８５における水の蒸発量より十分に大きい流量（例えば、１０〜２０倍）で水槽１１０に供給する。したがって、水槽１１０及び側溝９１の水位は、常に、予め設定された砂浸漬上端位置Ｌに維持される。

以下、キレート剤を含む洗浄廃水を、キレート剤回収部８ないしは洗浄廃水蒸発装置８１により処理する方法を具体的に説明する。真空濾過機２４（図２、図４参照）から排出されたキレート剤を含む洗浄廃水は、大気中に自然に蒸発（気化）する水を除いて、洗浄廃水排出通路８３を介して洗浄廃水貯槽８４に流入し、貯留される。なお、洗浄廃水貯槽８４に屋根が付設されていない場合は、洗浄廃水貯槽８４自体に降下した雨水も洗浄廃水貯槽８４に貯留される。

洗浄廃水貯槽８４内に貯留された洗浄廃水は、洗浄廃水供給ポンプ１１２により、洗浄廃水供給管１１３を介して水槽１１０に連続的に供給される。前記のとおり、洗浄廃水供給ポンプ１１２は、砂収容部８５内の砂層１０５における水の蒸発量より十分に大きい流量で側溝９１に洗浄廃水を供給するので、水槽１１０及び側溝９１の水位は、堰１１１の溢流高さに対応する一定の位置、すなわち予め設定された砂浸漬上端位置Ｌに維持される。なお、余剰の洗浄廃水は堰１１１を前方に溢流し、洗浄廃水還流路９３を介して洗浄廃水貯槽８４に還流する。

このように、側溝９１の水位が砂浸漬上端位置Ｌに維持されるので、側溝９１の内部空間と連通している砂収容部８５の内部空間の水位も砂浸漬上端位置Ｌに維持される。これに伴って、砂浸漬上端位置Ｌの上側の砂層１０５に毛管水帯（飽和水分状態の砂層）が形成される。前記のとおり、本実施形態では細砂を用いている一方、砂浸漬上端位置Ｌを砂層１０５の上面から下方に２０〜４０ｃｍの範囲の位置に設定するので、皮膜水帯が形成されると推定される砂層１０５の上面近傍部（砂層上面から下方に２〜３ｃｍの砂層）を除けば、砂浸漬上端位置Ｌの上側に毛管水帯、すなわち飽和水分状態（例えば、含水比３０〜３５％）の砂層１０５が形成される。

そして、砂浸漬上端位置Ｌの上側の砂層１０５中に保持された洗浄廃水中の水分は、大気中に蒸発（気化）する。かくして、洗浄廃水貯槽８４に流入する洗浄廃水（屋根が付設されていない場合は、洗浄廃水貯槽８４に降下する雨水を含む）中の水分は、すべて砂層１０５から大気中に蒸発する。その際、洗浄廃水に含まれていたキレート剤は、砂層１０５内に残留する。したがって、洗浄廃水に含まれていたキレート剤は外部に排出されることなく、確実に回収される。なお、洗浄廃水を砂層１０５から蒸発させるために必要とされる砂収容部８５の面積ないしは寸法は、後で説明する。

このような洗浄廃水の蒸発処理を繰り返し実施すると、砂収容部８５内の砂層１０５にはキレート剤が次第に蓄積されてゆく。そこで、所定の期間が経過するごとに（例えば２〜６か月ごとに）、砂収容部８５内の所定の領域ないしは区画（例えば、１００〜２００ｍ^２の領域）の水蒸発用砂を除去して土壌浄化施設Ｓの分級部２（トロンメル１４）に導入し、キレート剤を土壌浄化施設Ｓに戻す。そして、砂収容部８５の水蒸発用砂が除去された区画ないしは領域には、土壌浄化施設Ｓで汚染土壌を浄化することにより得られた砂から篩分した細砂を導入する。すなわち、砂収容部８５内の所定の区画ないしは領域のキレート剤を含む水蒸発用砂を、土壌浄化施設Ｓの分級部２（サンドクリーン１７）から排出された砂から篩分された細砂と交換する。よって、土壌浄化施設Ｓから外部へのキレート剤の逸失を防止又は低減することができる。また、土壌浄化施設Ｓから出る砂の一部を、砂収容部８５に収容する水蒸発用砂として用いるので、砂収容部８５で用いる水蒸発用砂を容易に調達することができる。

以下、洗浄廃水を砂層１０５から蒸発させるために必要とされる洗浄廃水貯槽８４及び砂収容部８５の仕様（表面積、寸法等）の一例を説明する。例えば、図９に示すような、０．３質量％のキレート剤を含む洗浄水で１時間あたり１００トンの汚染土壌（水分を含む）を浄化する土壌浄化施設Ｓを、１日８時間使用して年間２５０日稼働させた場合は、洗浄廃水貯槽８４及び砂収容部８５の仕様を、例えば下記のように設定してもよい。なお、洗浄廃水貯槽８４には屋根が設けられ、洗浄廃水貯槽８４に雨水が降下又は流入しないものとする。

図９に示すように、１００トンの土壌（水分を含む）は、２５トンの礫等（乾燥基準）と、３０トンの砂（乾燥基準）と、２５トンの細粒分（乾燥基準）と、２０トンの水とを含み、その含水比は２５％である。ここで、真空濾過機２４で生成される濾過ケークの含水比を４０％とする。なお、ここで説明する仕様は、あくまでも一例であり、土壌処理施設Ｓの土壌処理量、あるいは稼動時間又は稼働日数がこれらと異なる場合でも、同様の手法で洗浄廃水貯槽８４及び砂収容部８５の仕様ないしは寸法を設定することができるのはもちろんである。

＜洗浄廃水貯槽の仕様＞
洗浄廃水貯槽８４の仕様は、例えば下記のように設定される。
・直方体状貯槽（左右寸法：１５ｍ、前後寸法：３０ｍ、深さ：３ｍ）
・表面積 ４５０ｍ^２
・最大貯水量 約１３００トン

＜砂収容部の仕様＞
砂収容部８５の仕様は、例えば下記のように設定される。
・直方体状（左右寸法：４０ｍ、前後寸法：２００ｍ、深さ：０．８ｍ）
・上面面積 ８０００ｍ^２
・砂収容量 約４０００ｍ^３

＜真空濾過機からの洗浄廃水の排出量＞
土壌浄化施設Ｓの真空濾過機２４からのキレート剤を含む洗浄廃水の排出量は、すすぎ水の使用量を、濾過ケークに含まれ又は付着している洗浄水の１．２倍とすれば、２４０００トン/年となる。
10トン/hr×8hr×250日×1.2＝24000トン/年

＜洗浄廃水貯槽での水蒸発量＞
一般に、湖沼や溜池などにおける水面からの水の蒸発量は、水面１ｍ^２あたり年間０．５〜１．０トンであることが知られている。したがって、洗浄廃水貯槽８４（表面積４５０ｍ^２）からは、少なくとも年間２２５トンの雨水が蒸発するものと推定される。
0.5トン/ｍ²・年×450ｍ²＝225トン/年
前記のとおり、洗浄廃水貯槽８４の最大貯水容量は約１３００トンであるが、真空濾過機２４からの洗浄廃水の排出量（２４０００トン／年、すなわち約１００トン／日）の約１３日分に相当する。他方、洗浄廃水貯槽８４内に貯留されている洗浄廃水は、日々砂収容部８５で処理されてゆくので、洗浄廃水貯槽８４は、洗浄廃水を溢流させることなく十分な余裕をもって貯留することができる。

＜砂層における水蒸発量＞
砂収容部８５内の砂層１０５における水の蒸発量は、以下で説明するように３.１５トン／ｍ^２・年であると推算される。すなわち、まず非特許文献３には、温度が１４.２℃であり、相対湿度が５９％であり、空気の流速が２５０ｃｍ／秒であるときにおける、含水比が３２.１％（飽和水分状態）の土壌からの水の蒸発速度は１１.３×１０^−６ｇ／ｃｍ^２・秒であると開示されている。また、温度が１４.８℃であり、相対湿度が５７％であり、空気の流速が１７０ｃｍ／秒であるときにおける、含水比が３２.９％（飽和水分状態）の土壌からの水の蒸発速度は７.９×１０^−６ｇ／ｃｍ^２・秒であると開示されている。

このような非特許文献３の開示事項（研究結果）に鑑みれば、日本における平均的な気候状態を、温度１５℃、相対湿度６０％、風速２ｍ／秒程度と想定したときには、砂収容部８５内の飽和水分状態にある砂層１０５からの平均的な水の蒸発量は、おおむね１０.０×１０^−６ｇ／ｃｍ^２・秒であるものと推定される。この蒸発量は、実用的な単位に換算すれば、３.１５トン／ｍ^２・年となる。
10.0×10^-6g/cm²・秒
＝10.0×10^-6×10^-6×10⁴トン/m²・秒＝1.0×10^-7トン/m²・秒
＝1.0×10^-7×3600×24×365トン/m²・年＝3.15トン/m²・年
したがって、砂収容部８５内の砂層１０５からは年間２５２００トンの水が蒸発する。
3.15トン/m²・年×8000ｍ²＝25200トン/年

＜洗浄廃水蒸発装置における水の収支＞
前記のとおり、土壌浄化施設Ｓの真空濾過機２４からの洗浄廃水の排出量は、年間２４０００トンと推定される。他方、洗浄廃水貯槽８４では少なくとも年間２２５トンの水が蒸発し、砂収容部８５では年間２５２００トンの雨水が蒸発する。したがって、洗浄廃水蒸発装置８１では、年間２５４２５トンの水が蒸発する。このように、洗浄廃水蒸発装置８１では、１年間で全体的には、真空濾過機２４から排出される洗浄廃水の量（年間２４０００トン）より多くの水を蒸発させることができるので、基本的には、洗浄廃水をすべて蒸発させて処理することができることになる。しかしながら、例えば冬季あるいは梅雨の時期には水の蒸発量が少なくなるので、前記の具体例における砂収容部８５の前後方向の寸法（２００ｍ）を、１０〜２０％程度長くするのが好ましい。

以上、本発明に係る土壌浄化方法ないしはキレート剤回収方法によれば、濾過ケークないしは土によってキレート剤が外部に持ち去られるのを防止ないしは低減することができ、有害金属等で汚染された土壌を、キレート剤を含む洗浄水で浄化する土壌浄化施設Ｓにおけるキレート剤の補充量を大幅に低減することができ、汚染土壌の処理コストを低減することができる。

また、土壌洗浄装置Ｓの敷地Ｒに降下した雨水をすべて、真空濾過機２４ですすぎ水として利用するので、土壌浄化施設Ｓの敷地Ｒに降下した雨水を、これに含まれる有害金属等を未処理で外部へ排出することなく確実に処理することができる。さらに、真空濾過機２４で水道水ないしは工業用水を使用せず、雨水をすすぎ水として有効に利用するので、真空濾過機２４のランニングコストを低減することができる。

Ｒ 敷地、Ｓ 土壌浄化施設、Ｔ キレート剤回収装置、１ 破砕部、２ 分級部、３ 沈降分離部、４ 濾過部、５ キレート剤再生部、６ キレート剤補充部、７ 雨水供給部、８ キレート剤回収部、１１ 投入ホッパ、１２ 混合装置、１３ ミルブレーカ、１４ トロンメル、１５ サイクロン、１６ シールタンク、１７ サンドクリーン、１８ フィードタンク、１９ ＰＨ調整槽、２０ 凝集槽、２１ 浮遊物回収装置、２２ シックナ、２３ 中間タンク、２４ 真空濾過機、２５ 洗浄水槽、２６ 予備水槽、２７ 洗浄水タンク、２８ 酸液タンク、２９ 水タンク、３０ 液系流動層装置、３１ ポンプ、３２ 管路、３３ ポンプ、３４〜３７ 管路、３８ ポンプ、３９〜４０ 管路、４１ ポンプ、４２〜４３ 管路、４４〜５１ バルブ、５５ 雨水貯槽、５６ 雨水供給装置、６０ スラッジ槽、６１ 真空ドラム、６２ スラッジ入口部、６３ 堰板、６４ スラッジ出口部、６５ 回転シャフト、６６ 濾材（濾布）、６７ 仕切板、６８ 濾過室、６９ 吸引管、７０ 吸引通路、７１ 散水ノズル、７２ 接続部材、７３ 仕切壁、７４ 上側吸引室、７５ 下側吸引室、７６ 真空通路、７７ 真空通路、７８ 洗浄廃水排出管、７９ 濾液排出管、８１ 洗浄廃水蒸発装置、８３ 洗浄廃水排出通路、８４ 洗浄廃水貯槽、８５ 砂収容部、８６ 前端壁、８７ 後端壁、８８ 左側壁、８９ 右側壁、９０ 底壁、９１ 側溝、９２ 洗浄廃水供給装置、９３ 洗浄廃水還流路、９４ 水位保持装置、１００ 地面、１０１ 底溝、１０２ 連通孔、１０３ 凸部、１０４ 多孔板、１０５ 砂層、１１０ 水槽、１１１ 堰、１１２ 洗浄廃水供給ポンプ、１１３ 洗浄廃水供給管、１１６ フレーム構造、１１７ 屋根。

Claims (3)

1. 有害金属又はその化合物で汚染された土壌を、キレート剤を含む洗浄水で浄化する土壌浄化施設のための土壌浄化方法であって、
   前記土壌浄化施設は、
   石と礫と砂と細粒土とを含みかつ有害金属又はその化合物で汚染された土壌を受け入れ、該土壌中に混在している石及び礫を破砕する破砕部と、
   前記破砕部から排出された土壌と、キレート剤を含む洗浄水とを混合し、該土壌に付着している有害金属又はその化合物を該土壌から離脱させてキレート剤に捕捉させるとともに、該土壌から粗骨材及び砂を分離する分級部と、
   前記分級部から排出された細粒土を含む洗浄水を、沈降分離により、上澄水と、細粒土を含むスラッジとに分離する沈降分離部と、
   前記沈降分離部から排出された上澄水を受け入れ、該上澄水中の有害金属又はその化合物を捕捉しているキレート剤から有害金属又はその化合物を除去して該キレート剤を再生するキレート剤再生部と、
   前記沈降分離部から排出されたスラッジを濾過するとともに、濾過ケークにすすぎ水を散布又は噴射して濾過ケークを洗浄し濾過ケークに含まれているキレート剤を洗い流す濾過部とを備えていて、
   前記土壌浄化施設の敷地の外に、濾過ケークを洗浄し前記濾過部から排出された洗浄廃水からキレート剤を回収するキレート剤回収装置が設けられ、
   前記キレート剤回収装置は、前記土壌浄化施設の敷地に降下した雨水を前記濾過部に濾過ケークのすすぎ水として供給する雨水供給部と、前記濾過部から排出された洗浄廃水からキレート剤を回収するキレート剤回収部とを有し、
   前記キレート剤回収部は、
   前記濾過部から排出されたキレート剤を含む洗浄廃水を受け入れて貯留する洗浄廃水貯槽と、
   地面に配設され、周壁と、前記周壁の下端部に結合された底壁と、前記周壁と前記底壁とによって形成された空間部に配置され洗浄廃水は通過させるが砂は通過させない多孔板とを有し、その内部空間において前記多孔板の上に水蒸発用砂を収容する、上側が開かれた容器状の砂収容部と、
   前記砂収容部の上方に配設され、前記砂収容部への雨水の降下を阻止する屋根と、
   前記砂収容部の周壁の外面に隣接して配設され、その内部空間が、前記多孔板より下側において前記周壁に形成された連通孔を介して、前記砂収容部の内部空間と連通する側溝と、
   前記洗浄廃水貯槽に貯留されている洗浄廃水を、前記側溝に供給する洗浄廃水供給装置と、
   前記側溝内の洗浄廃水を前記洗浄廃水貯槽に還流させる洗浄廃水還流路と、
   前記側溝内の洗浄廃水の水位を、予め設定された砂浸漬上端位置に保持する水位保持装置とを有し、
   前記砂浸漬上端位置は、該砂浸漬上端位置と前記砂収容部の内部空間に収容されている水蒸発用砂の上面の位置との間に位置する水蒸発用砂が毛管水帯を形成するように設定されていて、
   該土壌浄化方法は、
   前記水位保持装置により、前記側溝の洗浄廃水の水位を前記砂浸漬上端位置に保持して、該砂浸漬上端位置より上側の砂層に毛管水帯を形成し、該毛管水帯内の水蒸発用砂に付着している洗浄廃水の水分を空気中に蒸発させて前記砂収容部から除去し、
   前記砂収容部で所定の期間用いられてキレート剤が蓄積された水蒸発用砂を前記分級部に導入して、前記水蒸発用砂に蓄積されたキレート剤を回収し、
   前記分級部から排出された砂の一部を、前記砂収容部に収容する水蒸発用砂として用いることを特徴とする土壌浄化方法。
2. 前記分級部から排出された砂から細砂を分離し、該細砂を前記砂収容部に収容する水蒸発用砂として用いることを特徴とする、請求項１に記載の土壌浄化方法。
3. 前記分級部から排出された砂を乾燥させて篩分することより前記細砂を分離することを特徴とする、請求項２に記載の土壌浄化方法。

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