JP6399326B1 - 土壌浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】土壌を洗浄水で洗浄しつつ礫と砂と細粒分に分級する一方、細粒分に吸着されている有害金属等を低減することができる簡素で低コストの土壌浄化システムを提供する。【解決手段】土壌浄化システムＳは、土壌分級部１〜８と鉄分除去装置１２とを備えている。土壌分級部１〜８は、土壌を洗浄水で洗浄しつつ土壌中の礫と砂とをミルブレーカ３で破砕した上で、トロンメル４とサイクロン５とシックナ８とにより礫と砂と細粒分とに分級する。鉄分除去装置１２は、磁石装着ドラムによりシックナ８で分離された細粒分と洗浄水とを含むスラッジから、鉄等を含む鉄系細粒分を磁力で吸着して除去することにより、スラッジの有害金属等の含有率を低下させる。【選択図】図１

Description

本発明は、礫と砂と細粒分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／又はその化合物ないしはこれらのイオン（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不法投棄等による土壌汚染が多発している。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、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水等で洗浄して有害金属等を除去する洗浄法が広く用いられている。そして、有害金属汚染土壌を洗浄水で洗浄した場合、土壌から水中に一旦離脱した有害金属等の大部分は、比較的粒径が小さい細粒分の表面に吸着され又は付着し、細粒分の表面に集約されるということが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。

したがって、有害金属汚染土壌を洗浄水で洗浄しつつ礫と砂と細粒分とに分級した上で、細粒分に対して有害金属等を除去するための化学的な処理を施すことにより、ほとんど有害金属等を含まない礫と砂と細粒分とを得ることができる。かくして、本願発明者は、すでに、有害金属汚染土壌を洗浄水で洗浄しつつ、礫と砂と細粒分とに分級した上で、細粒分に対してキレート剤を含むキレート洗浄液で洗浄処理を施すことにより、細粒分から有害金属等を除去するようにした土壌浄化施設（汚染土壌浄化装置）を種々提案している（例えば、特許文献１、２参照。）。

特許第５７２３０５４号公報 特許第５７２３０５５号公報 特許第４７５５１５９号公報 特許第６００７１４４号公報

環境省 水・大気環境局 土壌環境課「汚染土壌処理業の許可 審査等に関する技術的留意事項」第２１頁、平成２５年８月発行 桂鉄雄「鉄粉法による排水処理」浮選、ｖｏｌ．２３（１９７６）、Ｎｏ．３、Ｐ１９０−１９８ （ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｊｓｔａｇｅ．ｊｓｔ．ｇｏ．ｊｐ／ａｒｔｉｃｌｅ／ｒｐｓｊ１９５４／２３／３／２３＿３＿１９０／＿ｐｄｆ）

ところで、汚染土壌処理業者によるこの種の土壌浄化施設では、通常、大量の汚染土壌を浄化するようにしているので（例えば、１日あたり２０００トン）、大量の細粒分が生成される（例えば、乾燥基準で１日あたり５００〜６００トン）。したがって、このように大量の細粒分を、例えばキレート洗浄液で洗浄する場合、比較的高価なキレート剤を大量に必要とするので、汚染土壌の処理コストが高くなるといった問題がある。なお、キレート剤の必要量ないしは使用量は、細粒分の有害金属等の含有量が多ければ多いほど多くなるのはもちろんである。また、細粒分をキレート剤以外の化学薬品で洗浄して有害金属等を除去する場合にも同様の問題が生じる。

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、礫と砂と細粒分とを含みかつ有害金属等で汚染された土壌を洗浄水で洗浄しつつ礫と砂と細粒分とに分級することができ、かつ分離された細粒分に吸着され又は付着している有害金属等を除去することができ、又は少なくとも細粒分の有害金属等の含有率ないしは保有率を低下させることができる、より簡素で処理コストの低い土壌浄化システム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に係る土壌浄化システムは、礫と砂と細粒分とを含み有害金属等（有害金属及び／又はその化合物ないしはこれらのイオン）で汚染された土壌を浄化する。この土壌浄化システムは、土壌分級部と鉄分除去装置とを備えている。ここで、土壌分級部は、土壌を洗浄水で洗浄しつつ土壌中の礫と砂とを破砕した上で、土壌を礫と砂と細粒分とに分級する。他方、鉄分除去装置は、土壌分級部で分離された細粒分と洗浄水とを含むスラッジから、磁力で吸着可能な程度に鉄及び／又は鉄酸化物（以下「鉄等」と総称する。）を含む鉄系細粒分を磁力で吸着して除去することにより、スラッジ（細粒分）の有害金属等の含有率ないしは保有率を低下させる。

本発明に係る土壌浄化システムにおいて、土壌分級部は、混合器と、湿式破砕機と、トロンメルと、液体サイクロンと、シックナとを有する。ここで、混合器は、土壌分級部に導入された土壌と洗浄水とを混合する。湿式破砕機は、混合器から排出された土壌と洗浄水とを含む混合物中の礫及び砂を破砕することにより、礫及び砂の内部に偏在又は点在していた鉄等を磁力で吸着可能な程度に含む鉄系細粒分を生成し、該鉄系細粒分の表面に露出する鉄等に有害金属等を吸着させる。トロンメルは、湿式破砕機から排出された、礫と砂と細粒分と洗浄水とを含む混合物から礫を分離する。液体サイクロンは、トロンメルから排出された砂と細粒分と洗浄水とを含む混合物から砂を分離する。シックナは、液体サイクロンから排出された細粒分と洗浄水とを含む混合物を、沈降分離により、上澄水と、細粒分と洗浄水とを含むスラッジとに分離する。

他方、鉄分除去装置は、スラッジ槽と、磁石装着ドラムと、駆動ローラと、無端ベルトと、ローラ回転機構とを有する。ここで、スラッジ槽は、シックナから排出された細粒分と洗浄水とを含むスラッジを一時的に保留する。磁石装着ドラムは、ドラム状に形成され、ドラム中心軸が水平方向を向きかつドラム下部がスラッジ槽内のスラッジに浸漬されるようにしてスラッジ槽に回転自在に取り付けられている。そして、磁石装着ドラムのドラム円周面の内側には、複数の永久磁石がドラム径方向外方に磁極が向くようにドラム円周方向に並んで装着（配列）されている。駆動ローラは、磁石装着ドラムのドラム本体より小径の円柱形のものであり、スラッジ槽の上方において、ローラ中心軸が磁石装着ドラムのドラム中心軸と平行となるように配置されている。無端ベルトは、軟磁性金属材料又は反磁性金属材料からなり、磁石装着ドラムのドラム本体と駆動ローラとにわたって巻き掛けられている。ローラ回転機構は駆動ローラを回転させる。なお、鉄分除去装置は、スラッジ槽に保留されているスラッジの水素指数をｐＨ４〜６の範囲内に調整するｐＨ調整装置を有しているのが好ましい。この場合、鉄分除去装置は、スラッジ槽から排出されたスラッジを中和する手段（中和装置）を有しているのがより好ましい。

本発明に係る土壌浄化システムは、フィルタプレスと濾液返送手段とを備えているのが好ましく、さらにキレート洗浄装置を備えているのがより好ましい。この場合、フィルタプレスは、鉄分除去装置で鉄系細粒分が除去された、細粒分（鉄系細粒分以外の細粒分）と水とを含むスラッジを受け入れて加圧濾過し、濾液と、細粒分を含むケークとに分離する。濾液返送手段は、フィルタプレスで分離された濾液をシックナに返送する。キレート洗浄装置は、フィルタプレスで分離されたケークを、キレート剤と水とを含むキレート洗浄液で洗浄して、細粒分（鉄系細粒分以外の細粒分）に残留している有害金属等を除去する。

一般に、洗浄水を用いる汚染土壌の洗浄・分級の過程では、有害金属等は礫及び砂にはほとんど吸着（付着）されず、細粒分に集約して吸着（付着）される（例えば、非特許文献１参照）。そして、細粒分は、磁力で吸着可能な程度に鉄等を含む比較的少量の鉄系細粒分と、鉄系細粒分以外の磁力では吸着できない比較的多量の細粒分（以下「非鉄系細粒分」という。）とを含む。一方、鉄等は有害金属等を吸着する性質を有するので（例えば、非特許文献２参照）、表面に露出している鉄等を含む鉄系細粒分の有害金属等の吸着量（付着量）は、非鉄系細粒分の有害金属等の吸着量（付着量）よりかなり多くなる。

そして、本発明に係る土壌浄化システムによれば、湿式破砕機で礫及び砂が破砕されて細粒分が生成されるが、これらの細粒分のうち礫中又は砂中に偏在又は点在していた鉄等の微小塊を多く含む細粒分は鉄系細粒分であり、これらの鉄系細粒分の表面に露出している鉄等は湿式破砕機から鉄分除去装置に至る一連の流通過程で比較的多量の有害金属等を吸着する。したがって、鉄分除去装置には、破砕以前に存在した鉄系細粒分と、破砕によって生成された鉄系細粒分とが導入され、これらの鉄系細粒分はいずれもはかなり多量（非鉄系細粒分と比べて）の有害金属等を吸着している。

かくして、鉄分除去装置では磁石装着ドラムによってこれらの有害金属等の吸着量が多い鉄系細粒分がスラッジから除去されるので、該スラッジないしは残留する細粒分（非鉄系細粒分）の有害金属等の含有率ないしは保有率を大幅に低下させることができ、土壌の性状によっては投棄ないしは埋立処理が可能な程度まで有害金属等の含有率ないしは保有率を低下させることができる。

したがって、残りの細粒分（非鉄系細粒分）に吸着されている有害金属等をキレート剤等の比較的高価な化学薬品を用いて除去する場合でも、化学薬品の必要量ないしは使用量を低減することができ、土壌の処理コストを大幅に低減することができる。なお、湿式破砕機及び鉄分除去装置は、物理的な処理を施す簡素な機械構造のものであり、有害金属等を処理するための格別の化学薬品を使用しないので、その運転コストは非常に低い。

本発明の実施形態１に係る土壌浄化システムの概略構成を示すブロック図である。 （ａ）は、土壌浄化システムの構成要素である鉄分除去装置の模式的な側面断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す鉄分除去装置の模式的な平面図である。 （ａ）は、もう１つの鉄分除去装置の模式的な側面断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す鉄分除去装置の模式的な平面図である。 土壌浄化システムの構成要素であるキレート洗浄装置の概略構成を示すブロック図である。 キレート洗浄装置の一部をなす混合分散装置の構成を示す模式的な立面図である。 （ａ）はキレート洗浄装置の一部をなす細粒分洗浄装置の模式的な平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す細粒分洗浄装置のＡ−Ａ線断面図であり、（ｃ）は細粒分洗浄装置の１つのスラリー通路の立面断面図である。 キレート洗浄装置の一部をなす洗浄液再生部の構成を示す模式的な立面図である。 本発明の実施形態２に係る土壌浄化システムの概略構成を示すブロック図である。

（実施形態１）
図１に示すように、本発明の実施形態１に係る土壌浄化システムＳにおいては、有害金属等（有害金属及び／又はその化合物ないしはこれらのイオン）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１に受け入れられる。なお、有害金属としては、例えばクロム、鉛、カドミウム、セレン、水銀、金属砒素などが挙げられる。そして、投入ホッパ１内の土壌は連続的又は間欠的に混合器２に投入され、混合器２に連続的に供給される洗浄水と混合される。ここで、土壌は、礫（例えば、粒径２〜７５ｍｍ）と、砂（例えば、粒径０．０７５〜２ｍｍ）と、細粒分（例えば、粒径０．０７５ｍｍ以下）とを含み、場合によっては石（例えば、粒径７５ｍｍ以上）を含むものである。

混合器２で生成された土壌と洗浄水とを含む混合物（以下「土壌・水混合物」という。）は、湿式破砕機であるミルブレーカ３に移送される。ミルブレーカ３としては、例えばロッドミルを用いることができる。ロッドミルは、詳しくは図示していないが、ドラムの中に複数のロッド（例えば、１０本の７５ｍｍφ×２ｍのスチールロッド）が配置された破砕装置であり、ドラムの回転によってロッドが互いに平行に転動して線接触し、その衝撃力、剪断力、摩擦力等により礫及び砂を（場合によっては石も）破砕して細粒分等の小径の土壌粒子を生成することができるものである。ミルブレーカ３として、ロッドミルのほかにボールミルなども用いることができる。なお、礫及び砂は、その一部が細粒分になるのであって、すべてが細粒分になる訳ではない。

かくして、ミルブレーカ３は、混合器２から排出された土壌・水混合物中の礫及び砂を（場合によっては石も）破砕して細粒分等の小径の土壌粒子を生成する。これにより、礫及び砂に吸着され（付着し）又は含まれていた有害金属等が水中に離脱する。このとき、基本的には（後記の鉄等による吸着はさておき）、水中に離脱した有害金属等は、礫及び砂にはほとんど吸着されず、ないしは付着せず、細粒分に集約して吸着され、ないしは付着する（例えば、非特許文献１参照）。

さらに、礫及び砂の内部に存在ないしは偏在又は点在していた鉄等（鉄及び／又は酸化鉄）の微小塊が表面に露出する多数の鉄系細粒分が生成される。一方、一般に鉄等は有害金属等を吸着する性質がある。このため、洗浄水中に存在する有害金属等の一部ないしは大部分が鉄系細粒分の鉄等の露出面に吸着され、ないしは付着する。その結果、鉄系細粒分の有害金属等の吸着量（付着量）は、非鉄系細粒分の有害金属等の吸着量（付着量）よりかなり多くなる。つまり、ミルブレーカ３から排出される細粒分は、有害金属等の吸着量（付着量）が多い鉄系細粒分と、有害金属等の吸着量（付着量）が少ない非鉄系細粒分とで構成される。なお、破砕以前から存在する鉄系細粒分も、非鉄系細粒分に比べてかなり多くの有害金属等を吸着しているのはもちろんである。

このように有害金属等を吸着している鉄系細粒分は、後で説明するように、鉄分除去装置１２によって除去される。一方、鉄等（鉄及び／又は酸化鉄）が有害金属等を吸着する性質を有することは一般に知られており、この性質を利用して、有害金属等を含むスラッジに鉄粉ないしは酸化鉄の粉末を添加することにより、スラッジから有害金属等を除去するようした「鉄粉法」が種々提案されている（例えば、特許文献３〜４、非特許文献２参照）。しかしながら、本発明のように、礫及び砂を破砕することにより、表面にフレッシュな（まだ有害金属等を吸着していない）鉄等の微小塊が露出した鉄系細粒分を生成し、これらの露出した鉄等の微小塊（鉄系細粒分）に有害金属等を吸着させるようにした有害金属等の処理手法は提案されていない。

ミルブレーカ３から排出された土壌・水混合物はトロンメル４に導入される。トロンメル４は、詳しくは図示していないが、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（円筒の中心軸）まわりに回転することができるようになっている。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ようになっている。

トロンメル４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網目を通り抜けることができないので、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。

このトロンメル４では、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、すなわち砂及び細粒分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４では、粒径が２ｍｍ以上の土壌粒子である礫が（場合によっては石も）土壌・水混合物から分離される。前記のとおり、水中に離脱した有害金属等は礫及び砂にはほとんど吸着されず、ないしは付着しないので、トロンメル４で分離された礫は清浄なものであり、例えばコンクリート用の骨材等として用いることができる。なお、トロンメル４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、得ようとする土壌粒子の粒径に応じて、任意に設定することができるのはもちろんである。

トロンメル４の受槽内に収容された粒径が２ｍｍ未満の土壌粒子、すなわち砂及び細粒分と洗浄水とを含む土壌・水混合物はサイクロン５（液体サイクロン）に導入される。サイクロン５は、詳しくは図示していないが、下方に向かって狭まる略円錐状のシリンダ内に土壌・水混合物をポンプで圧送して旋回流を生じさせ、これによって生じる遠心力を利用して、土壌・水混合物を、比較的粒径が小さい細粒分（例えば、粒径０．０７５ｍｍ未満）と水の混合物と、比較的粒径が大きい砂（例えば、粒径０．０７５ｍｍ以上）と水の混合物とに分離する。

そして、細粒分と水の混合物（以下「細粒分含有水」という。）はサイクロン５の上端部から排出され、比較的粒径が大きい砂と水の混合物はサイクロン５の下端部から排出される。ここで、サイクロン５の下端部から排出された砂と水の混合物は、前記のとおり有害金属等をほとんど含んでいないので、水切りないしは乾燥処理を施して再生砂として使用される。他方、細粒分含有水はＰＨ調整槽６に移送される。

ＰＨ調整槽６では、細粒分含有水のｐＨが、酸液（例えば、硫酸、塩酸）及びアルカリ液（例えば、水酸化ナトリウム水溶液）を用いて、ほぼ中性となるように調整される。なお、図示していないが、ＰＨ調整槽６では、細粒分含有水のｐＨは、ｐＨメータ等を備えたｐＨ自動制御装置により自動的に調整される。

ＰＨ調整槽６でｐＨが調整された細粒分含有水は凝集槽７に導入される。凝集槽７では、細粒分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７内に非水溶性の金属水酸化物と細粒分とが混在する多数のフロックが生成される。

凝集槽７内の細粒分含有水はシックナ８に導入される。シックナ８は、詳しくは図示していないが、細粒分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分を重力により沈降させ、下部に位置するスラッジ層（例えば、固形分の比率が５〜１０％）と、上部に位置しほとんどフロックないしは細粒分を含まない上澄水（洗浄水）とを形成する。なお、上澄水の表面に浮上油が浮遊している場合、この浮上油は、少量の上澄水をシックナ８の上部から溢流させることにより除去される。

シックナ８内の上澄水は、洗浄水槽１０に導入され、一時的に貯留される。洗浄水槽１０が満杯になったときには予備水槽１１が使用される。洗浄水層１０ないしは予備水槽１１に貯留されている洗浄水は、循環水として混合器２及びトロンメル４に供給される。なお、洗浄水槽１０に貯留されている洗浄水が、蒸発等により減少したときには、適宜に水道水が補給される。他方、シックナ８の下部に堆積しているスラッジは、中間タンク９に移送され、一時的に貯留される。そして、中間タンク９内のスラッジは、連続的に鉄分除去装置１２に移送される。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、鉄分除去装置１２は、スラッジ槽１６と、磁石装着ドラム１７とを備えている。ここで、スラッジ槽１６は、中間タンク９から管路１８を介して移送されてくる細粒分（鉄系細粒分及び非鉄系細粒分）と水とからなるスラッジを受け入れて一時的に保留する。そして、スラッジ槽１６内のスラッジは、後で説明するように鉄系細粒分が除去された後、管路１９を介してフィルタプレス１３（図１参照）に移送（圧送）される。なお、スラッジ槽１６内には、細粒分の底部への沈殿を阻止するために攪拌機２０が設けられている。

磁石装着ドラム１７は、回転シャフト２１と、回転シャフト２１に同軸に取り付けられた円筒状のドラム本体２２と、ドラム本体２２の円周部（外縁部）にドラム円周方向に互いに隣接して環状に装着ないしは配列された複数の永久磁石２３と、環状に配列された永久磁石群の外周面を覆う円筒状カバー２４とを備えている。ここで、ドラム本体２２は、その回転中心軸が水平方向を向きかつドラム下部がスラッジ槽１６内のスラッジに浸漬されるように配置されている。

複数の永久磁石２３は、それぞれ、磁極がドラム径方向外方に向くように（外向き）配設されている。永久磁石２３は、Ｎ極又はＳ極がすべて外向きとなるように配置してもよく、また、Ｎ極とＳ極が交互に外向きとなるように配置してもよい。円筒状カバー２４は、厚さが比較的薄い（例えば、５〜１０ｍｍ）軟磁性金属材料（例えば、鉄又は鉄合金）で形成するのが好ましいが、反磁性金属材料（例えば、銅もしくはアルミニウム又はこれらの合金）で形成してもよい。

回転シャフト２１ひいてはドラム本体２２は、モータ２５（電動機）によって減速機２６を介して回転駆動され、図２（ａ）中における位置関係において時計回り方向に緩速（例えば、０．５〜２．０ｒ．ｐ．ｍ．）で回転する。そして、ドラム本体２２がスラッジ槽１６内のスラッジに浸漬されているときには、スラッジ中の鉄系細粒分が永久磁石２３の磁力により円筒状カバー２４の外周面に引き寄せられて吸着される。かくして、ドラム本体２２がスラッジの外に出たときには、円筒状カバー２４の外周面に、鉄系細粒分層が形成されている。円筒状カバー２４の外周面に形成された鉄系細粒分層は、スクレーパ２７によって掻き取られ、ドラム本体２２から除去される。なお、除去された鉄系細粒分は、例えば製鉄原料として用いることができる。

鉄系細粒分は、礫及び砂を湿式破砕機であるミルブレーカ３（図１参照）により破砕することにより生成されたもの、あるいは礫及び砂の破砕以前から存在するものであり、いずれもその表面に鉄等の微小塊が露出し、露出している鉄等の微小塊にかなり多量の有害金属等が吸着されている。一般に、礫中及び砂中には、鉄等の小塊が偏在又は点在しており、このような小塊の割合は２〜５質量％程度である。このため、礫及び砂の破砕により生成された細粒分の一部は、表面にフレッシュな鉄等が露出する鉄系細粒分となる。

鉄は強磁性体（軟磁性体）であり、磁石に吸着される。また、土壌中に存在する鉄酸化物は、実質的に四酸化三鉄（Ｆｅ_３Ｏ_４）と、γ型三酸化二鉄（γ−Ｆｅ_２Ｏ_３）と、α型三酸化二鉄（α−Ｆｅ_２Ｏ_３）とからなり、四酸化三鉄及びγ型三酸化二鉄は強磁性体（軟磁性体）であり、磁石に吸着される。なお、α型三酸化二鉄は磁化せず磁石には吸着されない。このため、表面に鉄等の微小塊が露出している鉄系細粒分は、鉄、四酸化三鉄又はγ型三酸化二鉄の強磁性（軟磁性）により永久磁石２３に引き付けられ、円筒状カバー２４の外周面に吸着される。

なお、本願発明者が、滋賀県大津市の株式会社山▲崎▼砂利商店途中工場の汚染土壌処理場において、２０１７年７月に複数回（１０回）、ミルブレーカで礫及び砂を破砕して生成した細粒分と水の混合物であるスラッジ（細粒分１〜３質量％）について、直径約１ｍの磁石装着ドラム（永久磁石としてネオジム磁石を使用）を用いて鉄系細粒分の吸着実験を行ったところ、平均的にはスラッジ１０ｍ^３あたり３．４ｋｇの鉄系細粒分が採取された。

礫及び砂をミルブレーカ３で破砕することにより生成された鉄系細粒分の表面に露出している鉄等の微小塊は、礫中又は砂中に偏在又は点在していた有害金属等を吸着していないフレッシュな鉄等の小塊から生じたものであり、破砕後に表面に露出してその周囲の洗浄水から有害金属等を吸着する。かくして、ミルブレーカ３から排出され、最終的には鉄分除去装置１２に導入される細粒分は、有害金属等の吸着量が比較的（ないしはかなり）多い鉄系細粒分と、有害金属等の吸着量が比較的（ないしはかなり）少ない非鉄系細粒分とで構成される。

そして、前記のとおり、鉄分除去装置１２ではスラッジから鉄系細粒分が除去されるので、鉄分除去装置１２から排出されるスラッジに含まれる細粒分は、有害金属等の吸着量が比較的（ないしはかなり）少ない非鉄系細粒分が大半となる。したがって、土壌浄化システムＳに導入された汚染土壌に含まれていた有害金属等の大半ないしはかなりの部分は、鉄分除去装置１２によって除去される。このため、土壌浄化システムＳに導入される汚染土壌の性状によっては、鉄分除去装置１２から排出されるスラッジないしは細粒分は、脱水するだけで埋立て等により処分することが可能である。

また、後で説明するように、鉄分除去装置１２から排出されるスラッジないしは細粒分に対してキレート洗浄液でキレート洗浄処理を行う場合、鉄分除去装置１２を設けない場合に比べて、キレート洗浄処理における有害金属等の負荷が軽減されるので、キレート洗浄処理における処理コストを低減することができる。この場合、鉄分除去装置１２は、キレート洗浄処理における負荷を軽減する前処理装置と位置付けることも可能である。なお、鉄分除去装置１２から排出されるスラッジないしは細粒分に対して、キレート洗浄処理以外の化学的処理を行う場合も、鉄分除去装置１２を前処理装置と位置付けることが可能である。

再び図１に示すように、鉄分除去装置１２から排出されたスラッジは、フィルタプレス１３に導入されて脱水され、濾液とケーク（濾過ケーク）とが生成される。そして、濾液はシックナ８に戻される。他方、ケークは、キレート洗浄装置１４に移送され、細粒分（非鉄系細粒分）に残留している有害金属等が除去される。なお、ケークに含まれる細粒分の有害金属等の含有率が基準内であれば、ケークはキレート洗浄装置１４に移送されることなく、埋立て等により処分される。

以下、図３（ａ）、（ｂ）を参照しつつ、図２（ａ）、（ｂ）に示す鉄分除去装置１２とは構成が異なるもう１つの鉄分除去装置１２Ａの構成及び機能を説明する。ただし、図３（ａ）、（ｂ）に示す鉄分除去装置１２Ａの構成要素の大部分は、図２（ａ）、（ｂ）に示す鉄分除去装置１２の構成要素と共通であるので、説明の重複を避けるため、以下では主として鉄分除去装置１２と異なる点を説明する。なお、図３（ａ）、（ｂ）に示す鉄分除去装置１２Ａの構成要素において、図２（ａ）、（ｂ）に示す鉄分除去装置１２の構成要素と共通なものには、同一の参照番号を付している。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、鉄分除去装置１２Ａでは、スラッジ槽１６の上方に、ドラム本体１７Ａとは別に円柱形の駆動ローラ２８が設けられ、この駆動ローラ２８は駆動シャフト２９に同軸に取り付けられている。駆動ローラ２８及び駆動シャフト２９は、その回転中心軸がドラム本体１７Ａの回転中心軸と平行となるように配置され、モータ２５によって減速機２６を介して回転駆動されるようになっている。駆動ローラ２８はドラム本体１７Ａよりも小径（例えば、１／５〜１／１０）である。

ドラム本体１７Ａには、図２（ａ）に示す鉄分除去装置１２と同様の仕様で複数の永久磁石２３が装着ないしは配設されている。なお、ドラム本体１７Ａの回転シャフト２１は、スラッジ槽１６に固定された軸受によって、回転自在に支持されている。そして、円周部に複数の永久磁石２３が環状に装着ないしは配列されたドラム本体１７Ａと駆動ローラ２８とにわたって、軟磁性金属材料（例えば、鉄又は鉄合金）からなる無端ベルト３０（例えば、スチールベルト）が巻き掛けられている。なお、無端ベルト３０を反磁性金属材料（例えば、銅もしくはアルミニウム又はこれらの合金）で形成してもよい。

駆動ローラ２８が、モータ２５によって減速機２６を介して、図３（ａ）中における位置関係において時計回り方向に回転駆動されると、ドラム本体１７Ａは時計回り方向に従動回転し、無端ベルト３０は駆動ローラ２８とドラム本体１７Ａとの間を時計回り方向に周回走行する。なお、モータ２５ないしは駆動ローラ２８の回転数は、ドラム本体１７Ａが緩速（例えば、０．５〜２．０ｒ．ｐ．ｍ．）で回転するように設定されている。

駆動ローラ２８とドラム本体１７Ａとの間を、図３（ａ）中における位置関係において時計回り方向に周回走行する無端ベルト３０が、ドラム本体１７Ａの円周面に環状に配列された永久磁石群の外周面に当接し、かつスラッジ槽１６内のスラッジに浸漬されているときには、スラッジ中の鉄系細粒分が永久磁石２３の磁力により無端ベルト３０の外面に引き寄せられて吸着される。かくして、無端ベルト３０がスラッジの外に出たときには、無端ベルト３０の外面に鉄系細粒分層が形成されている。無端ベルト３０の外面に形成された鉄系細粒分層は、駆動ローラ２８近傍でスクレーパ２７によって掻き取られ、無端ベルト３０から除去される。

図３（ａ）、（ｂ）に示す鉄分除去装置１２Ａにおいても、図２（ａ）、（ｂ）に示す鉄分除去装置１２と同様に、スラッジから鉄系細粒分が除去されるので、鉄分除去装置１２Ａから排出されるスラッジに含まれる細粒分は、有害金属等の吸着量が非常に（ないしはかなり）少ない非鉄系細粒分が大半となる。鉄分除去装置１２Ａから排出されたスラッジは、フィルタプレス１３に導入されて脱水され、濾液とケーク（濾過ケーク）とが生成される。そして、濾液はシックナ８に戻される。他方、ケークは、キレート洗浄装置１４に移送され、細粒分（非鉄系細粒分）に残留している有害金属等が除去される。

以下、キレート洗浄装置１４の構成及び機能を説明する。なお、フィルタプレス１３から排出されるケークの有害金属等の含有率が、埋立てや再利用などにより処分する場合における所定の規制値より低いときには、キレート洗浄装置１４を用いる必要ないしは設ける必要はない。

まず、図４を参照しつつ、キレー洗浄装置１４の概括的な構成及び機能を説明する。キレート洗浄装置１４においては、まず混合分散装置３１に、フィルタプレス１３から排出されたケーク（濾過ケーク）と、洗浄液貯槽３６内のキレート剤を含むキレート洗浄液とが連続的に供給される。そして、混合分散装置３１は、ケークとキレート洗浄液とを混合し、キレート洗浄液中に細粒分ないしは細粒分の小片（例えば、粒径が数０．１〜０．５ｍｍ程度、あるいは０．１〜１ｍｍ程度の粒子）がほぼ均一に分散（懸濁）されてなる細粒分スラリーを生成する。

混合分散装置３１により生成された細粒分スラリーは、細粒分洗浄装置３２に移送される。細粒分洗浄装置３２は、細粒分スラリーを、攪拌しつつ予め設定された滞留時間（例えば、０．５〜２時間）を確保できるようにおおむねプラグフロー（栓流）で流すことにより、細粒分に付着している有害金属等を離脱させてキレート洗浄液中のキレート剤に捕捉させる。これにより、細粒分スラリー中の細粒分の表面に吸着（付着）されている有害金属等が除去される。

ここで、キレート洗浄液に用いられるキレート剤としては、例えば、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）、あるいは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が挙げられる。これらのキレート剤は、いずれも細粒分スラリーないしは細粒分に含まれている有害金属等を有効に捕捉する（キレートする）ことができものである。なお、細粒分に含まれる有害金属等の種類に応じて、その処理に適したキレート剤が選択され、又は複数種のキレート剤が用いられるのはもちろんである。

細粒分洗浄装置３２から排出された細粒分スラリーは濾過装置３３に移送される。濾過装置３３は、細粒分スラリーを濾過し、含水率が３０〜４０パーセントのケーク（濾過ケーク）と濾液とを生成する。なお、このような濾過装置３３としては、フィルタプレスや真空濾過機などを用いることができる。濾過装置３３から排出された濾過ケーク（細粒分）は、有害金属等をほとんど含まない。

濾過装置３３から排出された濾液すなわちキレート洗浄液は、洗浄液再生部３４に導入される。洗浄液再生部３４は、洗浄液再生装置３５と、洗浄液貯槽３６と、酸液貯槽３７と、水貯槽３８とを備えている。ここで、洗浄液再生装置３５は、キレート剤よりも錯生成力が高く濾過装置３３から排出されたキレート洗浄液（濾液）と接触したときにキレート洗浄液中の有害金属等を吸着又は抽出する固相吸着材又は該固相吸着材が固定された小片ないしは粒状物をその内部に有し、キレート洗浄液中のキレート剤から有害金属等を除去し、キレート洗浄液を再生する装置である。

洗浄液再生装置３５では、有害金属等を捕捉しているキレート剤を含むキレート洗浄液が、キレート剤より錯生成力が高い固相吸着材と接触させられる。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。これにより、キレート剤に捕捉されている有害金属等はキレート剤から離脱させられ、固相吸着材に吸着又は抽出される。これにより、キレート洗浄液（キレート剤）から有害金属等が除去・回収され、キレート洗浄液（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る。

このように再生されたキレート洗浄液は、洗浄液貯槽３６に一時的に貯留された後、洗浄液還流機構（後記のポンプ８１、管路８２等）により、混合分散装置３１に還流させられる。つまり、キレート洗浄液は、細粒分の浄化とキレート剤の再生とを繰り返しつつ、キレート洗浄装置１４内を循環する。なお、キレート剤の目減り分は適宜に補充される。

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は、例えばキレート剤としてＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）を用いる場合、濃度が１０ｍＭ／ｌであるＥＤＴＡ水溶液から、ほぼ１００％の金属イオンを回収することができる強い結合力を有するものである。

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。

キレート洗浄液の再生に伴って、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、固相吸着材の有害金属等の吸着量には上限がある。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（後記の酸液貯槽３７、ポンプ８３、管路８４、７８、７９、８５等）によって再生される。すなわち、固相吸着材再生機構は、キレート洗浄液が排除された状態で洗浄液再生装置３５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を吸着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、水洗浄機構（後記の水貯槽３８、ポンプ８６、管路８７、７８、７９、８８等）により水洗され、固相吸着材に付着している酸液が除去される。

以下、キレート洗浄装置１４の具体的な構成及び機能を説明する。
まず、図５を参照しつつ、キレート洗浄装置１４の構成要素である混合分散装置３１の具体的な構成及び機能を説明する。混合分散装置３１は、フィルタプレス１３から排出されたケーク（細粒分）とキレート洗浄液とを連続的に混合し、キレート洗浄液中に細粒分が分散されてなる細粒分スラリーを生成する。具体的には、混合分散装置３１は、フィルタプレス１３から排出されたケーク（細粒分）を解砕する解砕機４１と、解砕機４１によって解砕されたケーク小片とキレート洗浄液とを予混合する予混合槽４２と、予混合槽４２によって生成された混合物を攪拌してケーク小片（例えば、粒径が数０．１〜０．５ｍｍ程度、あるいは０．１〜１ｍｍ程度の粒子）をキレート洗浄液中に分散ないしは懸濁させるラインミキサ４３とを有している。

そして、混合分散装置３１においては、フィルタプレス１３から排出されたケークが解砕機４１に供給され、ケークは高速回転するブレード４１ａによって、例えば粒径が数ｍｍ（例えば、１〜５ｍｍ）の多数のケーク小片に解砕される。他方、解砕機４１へは、キレート洗浄液貯槽４４内のキレート洗浄液が、ポンプ４５により管路４６を介して供給される。なお、キレート洗浄液貯槽４４へは、洗浄液貯槽３６（図４参照）から適宜にキレート洗浄液が供給される。詳しくは図示していないが、キレート洗浄液は、ブレード４１ａにより解砕された直後の多数のケーク小片に対して噴射ないしは供給され、ケーク小片同士が互いに付着し合うのを防止する。なお、このような解砕機４１としては、例えば大平洋機工株式会社に係る「脱水ケーキ解砕機」あるいは株式会社氣工社に係る「脱水ケーキリサイクル装置」などを用いることができるが、このような市販の解砕機を用いる場合は、解砕された直後の多数のケーク小片に対してキレート洗浄液を噴射ないしは供給する機構を付設する必要がある。

解砕機４１内のキレート浄液及びケーク小片は予混合槽４２に移送される。予混合槽４２内のキレート洗浄液とケーク小片とは、モータによって回転駆動される攪拌機４７によって攪拌され予混合される。そして、予混合槽４２内のキレート洗浄液とケーク小片の混合物は、ポンプ４８により管路４９を介してラインミキサ４３に移送される。ラインミキサ４３は、横置き型の略円筒形の攪拌室内に、モータによって非常に高速で回転駆動されるブレードが配置された流通式混合器であり、キレート洗浄液とケーク小片とを非常に激しく攪拌し、キレート洗浄液中にケークないしは細粒分の微小片（例えば、粒径が数０．１〜０．５ｍｍ程度、あるいは０．１〜１ｍｍ程度の粒子）がほぼ均一に分散（懸濁）されてなる細粒分スラリーを生成する。この細粒分スラリーは細粒分洗浄装置３２（図４参照）に移送される。このようなラインミキサ４３としては、例えば、佐竹化学機械工業株式会社に係る「サタケマルチラインミキサー」などを用いることができる。

次に、図６（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ、キレート洗浄装置１４の構成要素である細粒分洗浄装置３２の具体的な構成及び機能を説明する。細粒分洗浄装置３２は、混合分散装置３１によって生成された細粒分スラリーを、攪拌しつつ予め設定された滞留時間を確保するようにプラグフローで流すことにより、細粒分に吸着（付着）されている有害金属等を細粒分から離脱させてキレート剤に捕捉させる。

細粒分洗浄装置３２は、４つの平板状の仕切り壁５１〜５４で仕切ることにより形成された互いに平行に伸びる５つの細長い直方体状ないしは角柱状のスラリー通路５５〜５９を備えた貯槽５０を有している。貯槽５０は、例えば地上に設置した鉄製の直方体状の角型タンクであってもよく、またコンクリート製の直方体状のピットであってもよい。また、仕切り壁５１〜５４は、例えば複数の鉄板又はプラスチック板をスラリー通路の伸びる方向に連結することにより形成したものであってもよい。

スラリー通路５５〜５９において隣り合う２つのスラリー通路はスラリー通路長手方向（図６（ａ）、（ｂ）における位置関係では左右方向）の一端の連通部（図６（ａ）中に４つの曲線状の矢印で示された部位）で互いに連通している。すなわち、これらの連通部には仕切り壁５１〜５４が存在せず、隣り合うスラリー通路同士が連通している。

各スラリー通路５５〜５９の底部には、それぞれ、細粒分スラリー中に空気を放出して細粒分スラリーを攪拌する空気放出管６１〜６５が配設されている。各空気放出管６１〜６５はスラリー通路長手方向に伸び、周壁の底部（下側）においてスラリー通路長手方向に並ぶ複数の空気放出孔が形成された多孔管であり、その中空部は、詳しくは図示していないが、圧縮空気を供給するコンプレッサないしは送風機に接続されている。空気放出管６１〜６５に加圧された空気が供給されたときには、この空気が空気放出孔から気泡となって細粒分スラリー中に放出されて浮上し、この気泡によって細粒分スラリーが攪拌される。

図６（ｃ）は、細粒分スラリーの流れ方向（図６（ａ）中に曲線状の矢印及び直線状の矢印で示す方向）にみて最も上流側のスラリー通路５５の断面を示している。図６（ｃ）から明らかなとおり、空気放出管６１は、スラリー通路５５の一方の側面の近傍においてスラリー通路底部近傍に配置されている。このため、空気放出管６１から放出された気泡はこの側面の近傍で上昇する。その結果、スラリー通路５５内には、スラリー通路長手方向と垂直な平面内において矢印Ｐで示す方向に流れる循環流が形成され、細粒分スラリーが攪拌される。貯槽５０及び各スラリー通路５５〜５９の形状、寸法、容量等、並びに空気放出管６１〜６５への加圧空気の供給量等は、細粒分洗浄装置３２において予め設定される細粒分スラリーの、含水率、流量、滞留時間、流速、流れの乱流度（例えば、レイノルズ数）等に対応して好ましく設定される。

以下、図７を参照しつつ、キレート洗浄装置１４の構成要素である洗浄液再生部３４の具体的な構成及び機能を説明する。洗浄液再生部３４には、キレート洗浄液ないしはキレート剤を再生する手段として、その内部に固相吸着材粒子、又は固相吸着材が固定された充填物（パッキング）が充填された充填塔形式の洗浄液再生装置３５が設けられている。また、洗浄液再生部３４には、再生すべきキレート洗浄液を貯留する中間貯槽７２と、再生されたキレート洗浄液を貯留する洗浄液貯槽３６と、酸液を貯留する酸液貯槽３７と、水を貯留する水貯槽３８とが設けられている。

中間貯槽７２には、濾過装置３３（図４参照）から排出された濾液すなわちキレート洗浄液が一時的に貯留される。そして、キレート洗浄液を再生するときに、中間貯槽７２に貯留されたキレート洗浄液を洗浄液再生装置３５に移送する一方、洗浄液再生装置３５で再生されたキレート洗浄液を洗浄液貯槽３６に移送するためのポンプ７６及び一連の管路７７〜８０が設けられている。また、洗浄液貯槽３６に貯留されたキレート洗浄液を、キレート洗浄液貯槽４４ひいては混合分散装置３１（図５参照）に供給するためのポンプ８１及び管路８２が設けられている。

さらに、洗浄液再生部３４には、固相吸着材を再生する際に、酸液貯槽３７に貯留された酸液を洗浄液再生装置３５に移送する一方、洗浄液再生装置３５から排出された酸液を酸液貯槽３７に戻すためのポンプ８３及び複数の管路８４、８５が設けられている。また、洗浄液再生部３４には、酸液で再生された固相吸着材を水洗する際に、水貯槽３８に貯留された水を洗浄液再生装置３５に移送する一方、洗浄液再生装置３５から排出された水を水貯槽３８に戻すためのポンプ８６及び複数の管路８７、８８が設けられている。

洗浄液再生装置３５にキレート洗浄液、酸液又は水を移送するための管路７７、７８、８４、８７には、それぞれ、対応する管路を開閉するバルブ９１、９２、９３、９４が介設されている。他方、洗浄液再生装置３５からキレート洗浄液、酸液又は水を排出するための管路７９、８０、８５、８８には、それぞれ、対応する管路を開閉するバルブ９５、９６、９７、９８が介設されている。これらのバルブ９１〜９８の開閉状態を切り換えることにより、洗浄液再生装置３５に対して、キレート洗浄液、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９１〜９８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、洗浄液再生部３４の運転手法の一例を説明する。なお、以下で説明する運転手法は単なる例示であって、本発明に係る洗浄液再生部３４の運転手法が以下のものに限定されるものではないのはもちろんである。キレート洗浄液（キレート剤）を再生する際には、管路７７〜８０に介設されたバルブ９１、９２、９５、９６が開かれる一方、他のバルブ９３、９４、９７、９８が閉じられ、ポンプ７６が運転される。これにより、中間貯槽７２内のキレート洗浄液が、洗浄液再生装置３５内を流通して洗浄液貯槽３６に移送される。

洗浄液再生装置３５内では、有害金属等を捕捉しているキレート剤を含むキレート洗浄液が、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。その結果、キレート剤に捕捉されている有害金属等がキレート剤から離脱させられ、固相吸着材に吸着ないしは抽出される。これにより、キレート洗浄液から有害金属等が除去・回収され、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、キレート洗浄液は再生される。洗浄液貯槽３６に貯留されたキレート洗浄液は、ポンプ８１によって管路８２を介してキレート洗浄液貯槽４４ひいては混合分散装置３１（図５参照）に返送される。

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。

キレート洗浄液の再生に伴って、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、前記のとおり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、固相吸着材は再生される。すなわち、キレート洗浄液が排除された状態で洗浄液再生装置３５内に酸液を流し、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、後で説明するとおり、固相吸着材は、酸液によって再生された後に水洗され、固相吸着材に付着している酸液が除去される。

洗浄液再生装置３５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８４、７８、７９、８５に介設されたバルブ９３、９２、９５、９７が開かれる一方、他のバルブ９１、９４、９６、９８が閉じられ、ポンプ８３が運転される。これにより、酸液貯槽３７内の酸液が、洗浄液再生装置３５内を流通して酸液貯槽３７に還流する。固相吸着材の再生操作を開始する前には、洗浄液再生装置３５内のキレート洗浄液は排除される。なお、複数の洗浄液再生装置３５を並列に配設すれば、一部の洗浄液再生装置３５へのキレート洗浄液の供給が停止されているときでも、キレート洗浄液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吸着量が飽和状態ないしはその近傍に達したか否かは、洗浄液再生装置３５から排出されたキレート洗浄液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。

洗浄液再生装置３５内に酸液を流す時間は、洗浄液再生装置３５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、酸液貯槽３７と洗浄液再生装置３５との間を循環して流れる。その際、洗浄液再生装置３５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、固相吸着材は再生されて再び有害金属等を吸着することが可能な状態となる。

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８７、７８、７９、８８に介設されたバルブ９４、９２、９５、９８が開かれる一方、他のバルブ９１、９３、９６、９７が閉じられ、ポンプ８６が運転される。これにより、水貯槽３８内の水が、洗浄液再生装置３５内を流通して水貯槽３８に還流する。このような固相吸着材の水洗操作を開始する前には、洗浄液再生装置３５内の酸液は排除される。水は、水貯槽３８と洗浄液再生装置３５との間を循環して流れる。その際、洗浄液再生装置３５内の固相吸着材は水と接触し、固相吸着材に付着している酸液が洗浄される。この後、キレート洗浄液の再生が再開される。

実施形態１に係る土壌浄化システムＳでは、洗浄水による汚染土壌の洗浄・分級の過程で、有害金属等は礫及び砂にはほとんど吸着されず、細粒分に集約して吸着されるので、清浄で再利用可能な礫及び砂を得ることができる。そして、土壌浄化システムＳでは、ミルブレーカ３で礫及び砂が破砕されて鉄系細粒分と非鉄系細粒分とが生成される。したがって、鉄分除去装置１２には、破砕以前に存在した鉄系細粒分と、破砕によって生成された鉄系細粒分とが導入され、これらの鉄系細粒分はいずれもはかなり多量（非鉄系細粒分と比べて）の有害金属等を吸着している。

そして、鉄分除去装置１２で磁石装着ドラム１７によって有害金属等の吸着量が多い鉄系細粒分がスラッジから除去されるので、該スラッジないしは残留する細粒分（非鉄系細粒分）の有害金属等の含有率を大幅に低下させることができ、土壌の性状によっては投棄ないしは埋立処理が可能な程度まで有害金属等の含有率を低下させることができる。

このように鉄分除去装置１２から排出されるスラッジの有害金属等の含有率が大幅に低減されているので、このスラッジを濾過するフィルタプレス１３から排出されたケークをキレート洗浄装置１４でキレート洗浄する場合でも、キレート剤の使用量ないしは必要量を大幅に低減することができ、土壌の処理コストを低減することができる。なお、ミルブレーカ３及び鉄分除去装置１２は、物理的な処理を施す簡素な機械構造のものであり、有害金属等を処理するための格別の化学薬品を使用しないので、その運転コストは非常に低い。

（実施形態２）
以下、図８を参照しつつ本発明の実施形態２に係る土壌浄化システムＳＡを説明する。しかしながら、実施形態２に係る土壌浄化システムＳＡと、図１〜図７に示す実施形態１に係る土壌浄化システムＳとは多くの点で共通である。そこで、以下では説明の重複を避けるため、主として土壌浄化システムＳＡにおける土壌浄化システムＳとの相違点を説明する。なお、実施形態２に係る土壌浄化システムＳＡの構成要素において、実施形態１に係る土壌浄化システムＳの構成要素と共通なものには、実施形態１と同一の参照番号を付している。

実施形態２に係る土壌浄化システムＳＡは、図８中ではその一部の記載を省略しているが、実施形態１に係る土壌浄化システムＳと同様に、投入ホッパ１から中間タンク９に至る一連の装置１〜９と、洗浄水貯槽１０と、予備水槽１１と、鉄分除去装置１２とを備えている。しかしながら、土壌浄化システムＳＡは、実施形態１におけるフィルタプレス１３及びキレート洗浄装置１４は備えていない。そして、土壌浄化システムＳＡは、細粒分洗浄装置１０１と、濾過装置１０２と、清澄濾過器１０３と、逆浸透膜分離装置１０４（ＲＯ分離装置）と、キレート剤再生装置１０５とを備えている。

細粒分洗浄装置１０１は、詳しくは図示していないが、鉄分除去装置１２から排出された非鉄系細粒分と洗浄水とを含むスラッジと、キレート剤と水とを含むキレート洗浄液とを受け入れ、これらを混合・攪拌して細粒分スラリーを生成し、予め設定された滞留時間を確保するように連続的に流すことにより、非鉄系細粒分に吸着されている（付着している）有害金属等を離脱させてキレート剤に捕捉させ、あるいは水中に存在する有害金属等をキレート剤に捕捉させる。このような細粒分洗浄装置１０１としては、例えば実施形態１における細粒分洗浄装置３２（図６（ａ）〜（ｃ）参照）を用いることができる。細粒分洗浄装置１０１に供給するスラッジの流量とキレート洗浄液の流量の比は、例えば１：１に設定される。なお、使用するキレート剤は実施形態１と同様である。

細粒分洗浄装置１０１から排出された細粒分スラリーは濾過装置１０２に移送される。濾過装置１０２は、細粒分スラリーを濾過し、含水率が３０〜４０パーセントのケーク（濾過ケーク）と濾液とを生成する。なお、濾過装置１０２としては、フィルタプレスや真空濾過機などを用いることができる。濾過装置１０２から排出されたケーク（細粒分）は有害金属等をほとんど含まない。

濾過装置１０２から排出された濾液すなわちキレート洗浄液は、清澄濾過器１０３（例えば、砂濾過器）で懸濁物質ないしは浮遊物質（ＳＳ）が除去された後、逆浸透膜分離装置１０４に圧送される。詳しくは図示していないが、逆浸透膜分離装置１０４は、清澄濾過器１０３から排出されたキレート洗浄液を受け入れて、逆浸透膜により、キレート剤が濃縮された濃縮水と、キレート剤を含まない透過水とに分離する。

逆浸透膜分離装置１０４の逆浸透膜としては、例えばポリエステル不織布（厚さ１００〜１２０μｍ）の表面に、ポリスルホン支持層と架橋芳香族ポリアミド緻密層とが積層されてなる三層構造のものなどを用いることができる。なお、架橋芳香族ポリアミド緻密層は、孔径がおおむね０．５〜１．５ｎｍである多数の細孔を有し、水は透過させるがキレート剤は透過させない非常に薄い（例えば、０．２〜０．２５μｍ）半透膜である。また、ポリスルホン支持層は、非常に薄い架橋芳香族ポリアミド緻密層を支持ないしは保護してその破損を防止するための比較的厚い（例えば、４０〜５０μｍ）多孔質膜である。

逆浸透膜分離装置１０４はスパイラル型のものであり、スパイラル状に巻かれた逆浸透膜が円筒状の容器内に収容されてなる逆浸透膜エレメントを複数有している。各逆浸透膜エレメントは、例えば全長を１〜２ｍ程度とし、外径を０．２〜０．４ｍ程度とするのが実用的である。例えば、全長が約１ｍであり、外径が約０．２ｍである市販のこの種の逆浸透膜エレメント（例えば、岐阜県中津川市の株式会社オーセンテック製）における逆浸透膜の有効膜面積は約４０ｍ^２である。この逆浸透膜エレメントの場合、キレート剤濃度が１質量％程度のキレート洗浄液を１ＭＰａ程度の圧力で供給するときの、キレート洗浄液の処理量は約１．５ｍ^３／ｈｒと推定される。したがって、例えば毎時６０ｍ^３のキレート洗浄液を処理する場合は、この逆浸透膜エレメントを４０本並列に接続すればよい。

逆浸透膜分離装置１０４は連続式であり、キレート洗浄液の供給量及び供給圧力（操作圧力）、濃縮水及び透過水の排出量、濃縮水のキレート剤濃縮比等の運転条件は、細粒分洗浄装置１０１に供給すべきキレート洗浄液の量及びキレート剤濃度に応じて適切に設定される。例えば、細粒分洗浄装置１０１に供給するスラッジの流量とキレート洗浄液の流量の比を１：１に設定し、細粒分洗浄装置１０１における細粒分スラリーのキレート剤濃度を１質量％に設定した場合、逆浸透膜分離装置１０４はキレート洗浄液の供給量の５０％程度の透過水（キレート剤濃度０）と５０％程度の濃縮水（キレート剤濃度２質量％程度）とが生成されるように設定される。したがって、細粒分洗浄装置１０１では、キレート剤を含まないスラッジとキレート剤濃度が２質量％程度のキレート洗浄液とが１：１で混合され、細粒分洗浄装置１０１におけるキレート剤濃度は１質量％程度に維持される。

逆浸透膜分離装置１０４から排出された濃縮水すなわちキレート洗浄液は、キレート剤再生装置１０５に導入されて再生される。すなわち、キレート洗浄液（キレート剤）から有害金属等が除去・回収され、キレート洗浄液（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る。このようなキレート剤再生装置１０５としては、例えば実施形態１における洗浄液再生部３４（図７参照）を用いることができる。

実施形態２に係る土壌浄化システムＳＡによれば、実施形態１に係る土壌浄化システムＳと同様に、清浄で再利用可能な礫及び砂を得ることができ、鉄分除去装置１２から排出されるスラッジの有害金属等の含有率を大幅に低下させることができる。このように、鉄分除去装置１２から排出されるスラッジの有害金属等の含有率が大幅に低減されているので、このスラッジをキレート洗浄する場合でも、キレート剤の使用量ないしは必要量を大幅に低減することができ、土壌の処理コストを低減することができる。

Ｓ 土壌浄化システム（実施形態１）、ＳＡ 土壌浄化システム（実施形態２）、１ 投入ホッパ、２ 混合器、３ ミルブレーカ（湿式破砕機）、４ トロンメル、５ サイクロン、６ ＰＨ調整槽、７ 凝集槽、８ シックナ、９ 中間タンク、１０ 洗浄水槽、１１ 予備水槽、１２ 鉄分除去装置、１２Ａ 鉄分除去装置、１３ フィルタプレス、１４ キレート洗浄装置、１６ スラッジ槽、１７ 磁石装着ドラム、１７Ａ 磁石装着ドラム、１８ 管路、１９ 管路、２０ 攪拌機、２１ 回転シャフト、２２ ドラム本体、２３ 永久磁石、２４ 円筒状カバー、２５ モータ、２６ 減速機、２７ スクレーパ、２８ 駆動ローラ、２９ 駆動シャフト、３０ 無端ベルト、３１ 混合分散装置、３２ 細粒分洗浄装置、３３ 濾過装置、３４ 洗浄液再生部、３５ 洗浄液再生装置、３６ 洗浄液貯槽、３７ 酸液貯槽、３８ 水貯槽、４１ 解砕機、４１ａ ブレード、４２ 予混合槽、４３ ラインミキサ、４４ キレート洗浄液貯槽、４５ ポンプ、４６ 管路、４７ 攪拌機、４８ ポンプ、４９ 管路、５０ 貯槽、５１〜５４ 仕切り壁、５５〜５９ スラリー通路、６１〜６５ 空気放出管、７２ 中間貯槽、７６ ポンプ、７７〜８０ 管路、８１ ポンプ、８２ 管路、８３ ポンプ、８４ 管路、８５ 管路、８６ ポンプ、８７ 管路、８８ 管路、９１〜９８ バルブ、１０１ 細粒分洗浄装置、１０２ 濾過装置、１０３ 清澄濾過器、１０４ 逆浸透分離装置、１０５ キレート剤再生装置。

Claims (3)

1. 礫と砂と細粒分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、
   土壌を、洗浄水で洗浄しつつ礫と砂とを破砕した上で、礫と砂と細粒分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細粒分と洗浄水とを含むスラッジから、磁力で吸着可能な程度に鉄又は鉄酸化物を含む鉄系細粒分を磁力で吸着して除去することにより、スラッジの有害金属又はその化合物の含有率を低下させる鉄分除去装置からなる前処理部と、
   前記前処理部から排出されたスラッジを、キレート剤及び水を含むキレート洗浄液で処理して有害金属又はその化合物をほとんど含まない細粒分を生成するキレート処理部とを備えていて、
   前記土壌分級部は、
   該土壌分級部に導入された土壌と洗浄水とを混合する混合器と、
   前記混合器から排出された土壌と洗浄水とを含む混合物中の礫及び砂を破砕することにより、礫及び砂の内部に偏在又は点在していた鉄又は鉄酸化物を磁力で吸着可能な程度に含む鉄系細粒分を生成し、該鉄系細粒分の表面に露出する鉄又は鉄酸化物に有害金属又はその化合物を吸着させる湿式破砕機と、
   前記湿式破砕機から排出された、礫と砂と細粒分と洗浄水とを含む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細粒分と洗浄水とを含む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細粒分と洗浄水とを含む混合物を、沈降分離により、上澄水と、細粒分と洗浄水とを含むスラッジとに分離するシックナとを有し、
   前記鉄分除去装置は、
   前記シックナから排出された細粒分と洗浄水とを含むスラッジを保留するスラッジ槽と、
   ドラム状に形成され、ドラム中心軸が水平方向を向きかつドラム下部が前記スラッジ槽内のスラッジに浸漬されるようにして前記スラッジ槽に回転自在に取り付けられ、ドラム円周面の内側に複数の永久磁石がドラム径方向外方に磁極が向くようにドラム円周方向に並んで装着されている磁石装着ドラムと、
   前記スラッジ槽の上方において、ローラ中心軸が前記磁石装着ドラムのドラム中心軸と平行となるように配置された、前記磁石装着ドラムのドラム本体より小径の円柱形の駆動ローラと、
   前記磁石装着ドラムのドラム本体と前記駆動ローラとにわたって巻き掛けられた、軟磁性金属材料又は反磁性金属材料からなる無端ベルトと、
   前記駆動ローラを回転させるローラ回転機構とを有し、
   前記キレート処理部は、
   前記鉄分除去装置から排出されたスラッジとキレート洗浄液とを混合して細粒分スラリーを生成し、該細粒分スラリーを予め設定された滞留時間を確保するように流動させることにより、細粒分に付着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細粒分洗浄装置と、
   前記細粒分洗浄装置から排出された細粒分スラリーを濾過して、濾液と、細粒分を含む濾過ケークとを生成する濾過装置と、
   前記濾過装置から排出された濾液を、逆浸透膜により、キレート剤が濃縮された濃縮水とキレート剤を含まない透過水とに分離する逆浸透膜分離装置と、
   前記逆浸透膜分離装置から排出された濃縮水を受け入れ、キレート剤よりも錯生成力が高く濃縮水と接触したときに該濃縮水中の有害金属又はその化合物を吸着する固相吸着材により、濃縮水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該濃縮液をキレート洗浄液として前記細粒分洗浄装置に供給するキレート剤再生装置と、
   前記逆浸透膜分離装置から排出された透過水を前記シックナに移送する透過水移送手段とを有することを特徴とする土壌浄化システム。
2. 前記鉄分除去装置が、前記スラッジ槽に保留されているスラッジの水素指数をｐＨ４〜６の範囲内に調整するｐＨ調整装置を有することを特徴とする、請求項１に記載の土壌浄化システム。
3. 前記濾過装置から排出された濾液に清澄濾過を施す清澄濾過器を備えていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の土壌浄化システム。

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