JP6191900B1 - 土壌浄化システム及び土壌浄化方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、本発明の実施形態に係る、礫と砂と土とを含み有害金属等(すなわち、有害金属及び/又はその化合物)で汚染された土壌を浄化する土壌浄化システムSは、洗浄水を用いて汚染土壌を礫と砂と土とに湿式分級する土壌分級部1と、土壌分級部1で分離された砂を、キレート剤と水とを含むキレート洗浄液で洗浄して浄化する砂浄化部2とを備えている。
図7〜図9に示すように、キレート剤回収部17の洗浄廃水蒸発装置81には、砂すすぎ部16の洗浄廃水受槽73(図6参照)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。洗浄廃水貯槽84の上方には、該洗浄廃水貯槽84への雨水の降下を阻止する屋根(図示せず)が設けられている。なお、以下ではキレート剤回収部17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7中において洗浄廃水貯槽84と洗浄廃水通路83とが並ぶ方向(図7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、洗浄廃水通路83が位置する側を「右」ということにする。
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:10m、前後寸法:25m、深さ:3m)
・表面積 250m2
・最大貯水量 約700トン
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:100m、深さ:0.8m)
・上面面積 4000m2
・砂収容量 約2000m3
砂洗浄部14の真空吸引式ベルトコンベア23から排出される砂のキレート洗浄液含有比を10%とし、砂すすぎ部16におけるすすぎ水の使用量を、砂に含まれ又は付着しているキレート洗浄液の2.0倍に設定すれば、砂すすぎ部16からのキレート剤を含む洗浄廃水の排出量は、12000トン/年となる。
30トン/hr×0.1×8hr×250日×2.0=12000トン/年
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1m2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250m2)からは、少なくとも年間125トンの水が蒸発するものと推定される。
0.5トン/m2・年×250m2=125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700トンであるが、これは砂すすぎ部16からの洗浄廃水の排出量(12000トン/年、すなわち250日稼働で48トン/日)の約15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。
例えば非特許文献3の開示内容(研究結果)に鑑みれば、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/m2・年であるものと推算される。すなわち、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/cm2・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/cm2・秒であると開示されている。
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(4000m2)からは年間12600トンの水が蒸発する。
3.15トン/m2・年×4000m2=12600トン/年
前記のとおり、砂すすぎ部16からの洗浄廃水の排出量は、年間12000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125トンの水を蒸発させることができ、砂収容部85では年間12600トンの水を蒸発させることができる。したがって、洗浄廃水蒸発装置81では、年間12725トンの水を蒸発させることができるものと推定される。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、砂すすぎ部16から排出される洗浄廃水の量(年間12000トン)より多量の洗浄廃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洗浄廃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(100m)又は左右方向の寸法(40m)を、10〜20%程度長くするのが好ましい。
Claims (3)
- 礫と砂と土とを含み有害金属又はその化合物で汚染された土壌を浄化する土壌浄化システムであって、
該土壌浄化システムは、前記土壌を礫と砂と土とに分級する土壌分級部と、前記土壌分級部で分離された砂を、キレート剤と水とを含むキレート洗浄液で洗浄して浄化する砂浄化部とを備えていて、
前記土壌分級部は、
該土壌分級部に投入された土壌と洗浄水とを混合する混合装置と、
前記混合装置から排出された土壌と洗浄水の混合物から礫を分離するトロンメルと、
前記トロンメルから排出された砂と土と洗浄水の混合物から砂を分離する液体サイクロンと、
前記液体サイクロンから排出された土と洗浄水の混合物を、沈降分離により、上澄水と、土を含むスラッジとに分離するシックナと、
前記シックナから排出されたスラッジを濾過して土を分離するフィルタプレスとを有し、
前記砂浄化部は、
前記液体サイクロンから排出された砂をキレート洗浄液で洗浄し、該砂から有害金属又はその化合物を除去する砂洗浄部と、
前記砂洗浄部から排出されたキレート洗浄液中のキレート剤から有害金属又はその化合物を除去してキレート剤を再生し、前記砂洗浄部に返送するキレート剤再生部と、
前記砂洗浄部から排出された砂をすすぎ水で洗浄してキレート剤を除去する砂すすぎ部と、
前記砂すすぎ部から排出されたキレート剤を含む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、
前記砂洗浄部は、
前記液体サイクロンから排出された砂とキレート洗浄液とを混合して攪拌し、砂に付着又は結合している有害金属又はその化合物をキレート剤に捕捉させる流通式の混合撹拌器と、
前記混合撹拌器から排出された砂とキレート洗浄液の混合物からキレート洗浄液を除去する振動篩と、
前記振動篩から排出されたキレート洗浄液で湿潤した砂を受け入れ、該砂を濾材装着ベルトで搬送しつつ、前記濾材装着ベルトを介して該砂を真空吸引して該砂のキレート洗浄液含有比を低下させる真空吸引式ベルトコンベアとを有し、
前記キレート剤再生部は、前記砂洗浄部から排出されたキレート洗浄液を、キレート剤よりも錯生成力が高くキレート洗浄液と接触したときに該キレート洗浄液中の有害金属又はその化合物を吸着する固相吸着材を有し、キレート洗浄液中のキレート剤から有害金属又はその化合物を除去してキレート洗浄液を再生するキレート洗浄液再生装置を有し、
前記砂すすぎ部は、前記砂洗浄部から排出された砂にすすぎ水を散布又は噴射して、該砂に保持されているキレート剤を除去するキレート剤除去装置を有し、
前記キレート剤回収部は、
前記砂すすぎ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、
該土壌浄化システムは、さらに
前記砂収容部に収容されている水蒸発用砂に前記側溝から洗浄廃水が所定期間にわたって供給され、水蒸発用砂に供給された洗浄廃水の水分が空気中に蒸発して該水蒸発用砂にキレート剤が蓄積されたときに、前記砂収容部内のキレート剤が蓄積された水蒸発用砂を前記砂洗浄部に移送する水蒸発用砂移送手段と、
前記砂すすぎ部から排出された砂の一部を、水蒸発用砂として前記砂収容部に供給する水蒸発用砂供給手段とを備えていることを特徴とする土壌浄化システム。 - 礫と砂と土とを含み有害金属又はその化合物で汚染された土壌を浄化する土壌浄化施設における土壌浄化方法であって、
前記土壌浄化施設は、前記土壌を礫と砂と土とに分級する土壌分級部と、前記土壌分級部で分離された砂を、キレート剤と水とを含むキレート洗浄液で洗浄して浄化する砂浄化部とを有し、
前記土壌分級部は、
該土壌分級部に投入された土壌と洗浄水とを混合する混合装置と、
前記混合装置から排出された土壌と洗浄水の混合物から礫を分離するトロンメルと、
前記トロンメルから排出された砂と土と洗浄水の混合物から砂を分離する液体サイクロンと、
前記液体サイクロンから排出された土と洗浄水の混合物を、沈降分離により、上澄水と、土を含むスラッジとに分離するシックナと、
前記シックナから排出されたスラッジを濾過して土を分離するフィルタプレスとを有し、
前記砂浄化部は、
前記液体サイクロンから排出された砂をキレート洗浄液で洗浄し、該砂から有害金属又はその化合物を除去する砂洗浄部と、
前記砂洗浄部から排出されたキレート洗浄液中のキレート剤から有害金属又はその化合物を除去してキレート剤を再生し、前記砂洗浄部に返送するキレート剤再生部と、
前記砂洗浄部から排出された砂をすすぎ水で洗浄してキレート剤を除去する砂すすぎ部と、
前記砂すすぎ部から排出されたキレート剤を含む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、
前記砂洗浄部は、
前記液体サイクロンから排出された砂とキレート洗浄液とを混合して攪拌し、砂に付着又は結合している有害金属又はその化合物をキレート剤に捕捉させる流通式の混合撹拌器と、
前記混合撹拌器から排出された砂とキレート洗浄液の混合物からキレート洗浄液を除去する振動篩と、
前記振動篩から排出されたキレート洗浄液で湿潤した砂を受け入れ、該砂を濾材装着ベルトで搬送しつつ、前記濾材装着ベルトを介して該砂を真空吸引して該砂のキレート洗浄液含有比を低下させる真空吸引式ベルトコンベアとを有し、
前記キレート剤再生部は、前記砂洗浄部から排出されたキレート洗浄液を、キレート剤よりも錯生成力が高くキレート洗浄液と接触したときに該キレート洗浄液中の有害金属又はその化合物を吸着する固相吸着材を有し、キレート洗浄液中のキレート剤から有害金属又はその化合物を除去してキレート洗浄液を再生するキレート洗浄液再生装置を有し、
前記砂すすぎ部は、前記砂洗浄部から排出された砂にすすぎ水を散布又は噴射して、砂に保持されているキレート剤を除去するキレート剤除去装置を有し、
前記キレート剤回収部は、
前記砂すすぎ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、
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砂洗浄部に導入して、前記水蒸発用砂に蓄積されたキレート剤を回収し、
前記砂すすぎ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。 - 前記砂すすぎ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2に記載の土壌浄化方法。
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