JP6451973B1 - Soil purification system - Google Patents

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Abstract

【課題】土壌を礫と砂と細粒分とに湿式分級する一方、細粒分に吸着されている有害金属等を除去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、ミルブレーカ3とトロンメル4と液体サイクロン5とシックナ8とにより、土壌を洗浄水で洗浄しつつ礫と砂と細粒分に分級する。鉄分除去装置12は、シックナ8から排出されたスラッジから鉄系細粒分を磁力で吸着して除去し、スラッジの有害金属等の含有率を低下させる。細粒分洗浄装置13は、鉄分除去装置12から排出されたスラッジをキレート洗浄液で洗浄して細粒分から有害金属等を除去する。濾過装置14は鉄分除去装置12から排出されたスラッジを濾過する。逆浸透膜分離装置16は濾過装置14の濾液を透過水と濃縮水に分離する。キレート剤再生装置17は濃縮水から有害金属等を除去し、キレート洗浄液として細粒分洗浄装置13に供給する。
【選択図】図1
Provided is a simple and low-cost soil purification system capable of wet classification of soil into gravel, sand, and fine particles while removing harmful metals and the like adsorbed on the fine particles.
A soil purification system (S) is classified into gravel, sand and fine particles while washing soil with washing water by a mill breaker (3), a trommel (4), a hydrocyclone (5) and a thickener (8). The iron content removing device 12 adsorbs and removes iron-based fine particles from the sludge discharged from the thickener 8 by magnetic force, and reduces the content of harmful metals and the like in the sludge. The fine particle cleaning device 13 cleans sludge discharged from the iron content removing device 12 with a chelate cleaning liquid to remove harmful metals and the like from the fine particle content. The filtering device 14 filters the sludge discharged from the iron content removing device 12. The reverse osmosis membrane separation device 16 separates the filtrate of the filtration device 14 into permeated water and concentrated water. The chelating agent regenerator 17 removes harmful metals and the like from the concentrated water and supplies the fine particle cleaning device 13 as a chelate cleaning solution.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、礫と砂と細粒分とを含み有害金属及び/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に関するものである。  The present invention relates to a soil purification system for purifying soil containing gravel, sand and fine particles and contaminated with harmful metals and / or compounds thereof.

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。  In recent years, sites of production facilities that use harmful metals such as chromium, lead, cadmium, selenium, mercury and / or their compounds (hereinafter collectively referred to as “hazardous metals”) as raw materials or materials, or the vicinity thereof In Japan, or soil pollution due to illegal dumping of industrial waste containing hazardous metals. Then, soil contaminated with toxic metals (hereinafter referred to as “toxic metal contaminated soil”) is present at the existing location (hereinafter referred to as “original location”), for example, insolubilization, containment or electrical restoration of toxic metals, etc. It is quite difficult to purify more effectively. For this reason, the toxic metal-contaminated soil is generally removed from the original position by excavation and purified at an external soil purification facility.

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。)。  As a method for purifying toxic metal-contaminated soil at such off-site soil purification facilities, conventionally, a cleaning method that removes toxic metal by washing toxic metal-contaminated soil with washing water or the like has been widely used. . When the toxic metal-contaminated soil is washed with washing water, most of the toxic metals once released from the soil into the water are adsorbed or adhered to the surface of the fine particles having a relatively small particle size. It is known that they are aggregated on the surface of the film (for example, see Non-Patent Document 1).

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、本願出願人は、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と水と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。)。  Therefore, after washing the toxic metal contaminated soil with washing water and classifying it into gravel, sand and fine particles, by applying chemical treatment to remove toxic metals etc. on the fine particles, Gravel, sand, and fine particles that contain almost no harmful metals can be obtained. Thus, the applicant of the present application has already classified the gravel, the sand, and the fine particles while washing the toxic metal-contaminated soil with the washing water, and the chelate cleaning liquid containing the chelating agent and the water for the fine particles. Have proposed various soil remediation facilities (contaminated soil remediation devices) that remove harmful metals and the like from fine particles by performing a washing process (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特許第5723054号公報Japanese Patent No. 5723054 特許第5723055号公報Japanese Patent No. 5723055 特許第4755159号公報Japanese Patent No. 4755159 特許第6007144号公報Japanese Patent No. 6007144

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Issued by the Ministry of the Environment, Water and Air Environment Bureau, Soil Environment Division, “Technical Considerations for Permitted Examination of Contaminated Soil Treatment Industry”, page 21, August 2013 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)Tetsuo Katsura “Wastewater Treatment by Iron Powder Method” flotation, 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。このような土壌浄化施設における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。なお、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。  By the way, in this type of soil purification facility by a contaminated soil treatment company, a large amount of contaminated soil is usually purified (for example, 2000 tons per day), so that a large amount of fine particles are generated (for example, on a dry basis). 500 to 600 tons per day). Therefore, when washing such a large amount of fine particles with, for example, a chelate washing solution, a large amount of a relatively expensive chelating agent is required, so that there is a problem that the cost for treating contaminated soil increases. The required or used amount of the chelating agent in such a soil purification facility increases as the content of harmful metals and the like in the fine particles increases. The same problem occurs when the fine particles are washed with a chemical other than the chelating agent to remove harmful metals and the like.

本発明は、前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る、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。  The present invention was made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and washes gravel and sand while washing soil containing gravel, sand and fine particles and contaminated with harmful metals with washing water. To provide a simple and low treatment cost soil purification system that can be classified into fine particles and that can remove harmful metals adsorbed or adhered to the separated fine particles. It is a problem to be solved.

前記課題を解決するためになされた本発明に係る、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土壌浄化システムは、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、鉄分除去装置と、細粒分洗浄装置と、濾過装置と、逆浸透膜分離装置と、キレート剤再生装置と、透過水移送手段とを備えている。  In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is based on the present invention for purifying soil containing gravels, sand and fine particles and purifying soil contaminated with harmful metals or the like (toxic metals and / or compounds thereof) or these ions. The system includes a mixer, a wet crusher, a trommel, a hydrocyclone, a thickener, an iron content removal device, a fine particle washing device, a filtration device, a reverse osmosis membrane separation device, and a chelating agent regeneration device. And a permeate transfer means.

ここで、混合器は、土壌浄化システム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/又は砂を破砕することにより、礫及び/又は砂の内部に偏在又は点在していた鉄及び/又は鉄酸化物(以下「鉄等」と総称する。)が表面に露出する鉄系細粒分を生成し、鉄系細粒分の表面に露出している鉄等に洗浄水中の有害金属等を吸着(付着)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。  Here, the mixer mixes the soil introduced into the soil purification system and the washing water. The wet crusher crushes gravel and / or sand in a mixture containing soil discharged from the mixer and washing water, thereby causing iron and / or scattered unevenly in the gravel and / or sand. Or iron oxides (hereinafter collectively referred to as “iron etc.”) produce iron-based fines exposed on the surface, and iron exposed on the surface of iron-based fines, etc. Is adsorbed (attached). Trommel separates gravel from a mixture of gravel, sand, fines and wash water discharged from a wet crusher. The hydrocyclone separates sand from a mixture containing sand, fines and wash water discharged from the trommel. The thickener separates a mixture containing fine particles discharged from the hydrocyclone and washing water into supernatant water and sludge containing fine particles and washing water by sedimentation separation.

鉄分除去装置は、シックナから排出されたスラッジから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。なお、鉄系細粒分は、磁力で吸着可能な程度に鉄等を含んでいる。細粒分洗浄装置は、鉄分除去装置から排出されたスラッジと、キレート剤及び水を含む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(吸着)している有害金属等ないしはこれらのイオンをキレート剤に捕捉させる。濾過装置は、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、濾液と濾過ケークとを生成する。  The iron content removing device reduces the content of harmful metals and the like in the sludge by adsorbing and removing the iron-based fine particles from the sludge discharged from the thickener by magnetic force. The iron-based fine particles contain iron or the like to such an extent that they can be adsorbed by magnetic force. The fine particle cleaning device mixes the sludge discharged from the iron content removal device with a chelate cleaning solution containing a chelating agent and water to generate a fine particle slurry, and the fine particle slurry is set in a preset residence time. In order to ensure that the toxic metal or the like adhering (adsorbing) to the fine particles is captured by the chelating agent. The filtration device filters the fine particle slurry discharged from the fine particle washing device to produce a filtrate and a filter cake.

逆浸透膜分離装置は、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。キレート剤再生装置は、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等ないしはこれらのイオン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等を除去して該濃縮液をキレート洗浄液として細粒分洗浄装置に供給する。透過水移送手段は、逆浸透膜分離装置から排出された透過水をシックナに移送(返送)する。  The reverse osmosis membrane separation device separates the filtrate discharged from the filtration device into concentrated water in which the chelating agent is concentrated and permeated water not containing the chelating agent by the reverse osmosis membrane. The chelating agent regeneration device accepts the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane separation device, and adsorbs harmful metals or the like ions in the concentrated water when it has a higher complexing power than the chelating agent and comes into contact with the concentrated water. Using a solid phase adsorbent, harmful metals and the like are removed from the chelating agent in the concentrated water, and the concentrated solution is supplied as a chelate cleaning solution to the fine particle cleaning device. The permeated water transfer means transfers (returns) the permeated water discharged from the reverse osmosis membrane separation device to the thickener.

鉄分除去装置は、鉄系細粒分吸着装置と、スクリーン装置と、遠心分離機と、磁性球返送装置とを有する。ここで、鉄系細粒分吸着装置は、中空球状体の中空部に複数の永久磁石が同一磁性の磁極(N極又はS極)が球状体半径方向外向きとなるように装着されてなる複数(多数)の磁性球と、シックナから排出されたスラッジとを受け入れ、磁性球とスラッジとが混在する流動物(混合物)を重力によりジグザグ状の経路で下方に移動させ、移動時にスラッジ中の鉄系細粒分を磁力で磁性球に吸着させる。スクリーン装置は、鉄系細粒分吸着装置から排出された流動物(混合物)を受け入れて、磁性球とスラッジとに分離(スクリーニング)する。遠心分離機は、スクリーン装置から排出された、鉄系細粒分を吸着している磁性球を間欠的に回分式(バッチ式)で受け入れて、遠心力により磁性球から鉄系細粒分を離脱させる。磁性球返送装置は、遠心分離機から排出された、鉄系細粒分をほとんど吸着していない磁性球を鉄系細粒分吸着装置に返送する。  The iron removing device includes an iron-based fine particle adsorbing device, a screen device, a centrifuge, and a magnetic ball returning device. Here, in the iron-based fine particle adsorption device, a plurality of permanent magnets are mounted in the hollow portion of the hollow sphere so that the same magnetic pole (N pole or S pole) faces outward in the radial direction of the sphere. Accepts multiple (multiple) magnetic spheres and sludge discharged from thickener, and moves the fluid (mixture) in which magnetic spheres and sludge are mixed downward by a zigzag path by gravity. The iron-based fine particles are adsorbed on the magnetic sphere by magnetic force. The screen device receives the fluid (mixture) discharged from the iron-based fine particle adsorption device and separates (screens) it into magnetic spheres and sludge. The centrifugal separator intermittently receives the magnetic spheres adsorbing the iron-based fine particles discharged from the screen device in a batch system, and the iron-based fine particles are extracted from the magnetic spheres by centrifugal force. Let go. The magnetic sphere return device returns the magnetic sphere discharged from the centrifuge and hardly adsorbing the iron-based fine particles to the iron-based fine particle adsorption device.

本発明に係る土壌浄化システムにおいて、磁性球の質量を中空球状体の体積で除算した値(すなわち、磁性球の見かけ密度ないしは嵩密度)は、1.1〜1.3g/cmの範囲内であるのが好ましい。In the soil purification system according to the present invention, the value obtained by dividing the mass of the magnetic sphere by the volume of the hollow sphere (that is, the apparent density or bulk density of the magnetic sphere) is in the range of 1.1 to 1.3 g / cm 3 . Is preferred.

本発明に係る土壌浄化システムにおいて、磁性球返送装置は、直立型ベルトコンベアと、磁性球搬送手段と、磁性球供給手段とを備えているのが好ましい。ここで、直立型ベルトコンベアは、遠心分離機の下端部より低い位置に配置された駆動ローラと、駆動ローラの上方において鉄系細粒分吸着装置の上端部より高い位置に配置された従動ローラと、駆動ローラと従動ローラとに巻き掛けられた強磁性金属からなる無端金属ベルトと、無端金属ベルトの外側表面に装着され無端金属ベルトの上方への走行時に、無端金属ベルトに吸着されている磁性球の下降を係止する磁性球係止部材とを有するものであるのが好ましい。この場合、磁性球搬送手段は、遠心分離機から排出された磁性球を、直立型ベルトコンベアの下端部ないしはその近傍に搬送して無端金属ベルトに磁力で吸着させる。また、磁性球供給手段は、直立型ベルトコンベアの上端部ないしはその近傍で無端金属ベルトから磁性球を離脱させて鉄系細粒分吸着装置に供給する(移動させる)。  In the soil purification system according to the present invention, the magnetic ball return device preferably includes an upright belt conveyor, a magnetic ball conveying means, and a magnetic ball supply means. Here, the upright belt conveyor includes a driving roller disposed at a position lower than the lower end portion of the centrifuge, and a driven roller disposed at a position higher than the upper end portion of the iron-based fine particle adsorption device above the driving roller. And an endless metal belt made of a ferromagnetic metal wound around a driving roller and a driven roller, and attached to the outer surface of the endless metal belt and adsorbed to the endless metal belt when traveling above the endless metal belt. It is preferable to have a magnetic ball locking member that locks the descending of the magnetic ball. In this case, the magnetic sphere conveying means conveys the magnetic sphere discharged from the centrifugal separator to the lower end portion of the upright belt conveyor or in the vicinity thereof and causes the endless metal belt to adsorb it by magnetic force. The magnetic ball supply means separates the magnetic ball from the endless metal belt at the upper end of the upright belt conveyor or in the vicinity thereof and supplies (moves) the magnetic ball to the iron-based fine particle adsorption device.

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。  In general, in the process of cleaning and classification of contaminated soil using washing water, toxic metals and the like are hardly adsorbed (attached) to gravel and sand, but are aggregated and adsorbed (attached) to fine particles (for example, non-adhesive) Patent Document 1). The fine particles are divided into a relatively small amount of iron-based fine particles containing iron or the like that can be adsorbed by a magnetic force, and a relatively large amount of fine particles that cannot be adsorbed by a magnetic force other than the iron-based fine particles (hereinafter “ Non-ferrous fine particles ”). On the other hand, since iron and the like have the property of adsorbing harmful metals and the like (see, for example, Non-Patent Document 2), the amount of adsorption of harmful metals and the like of iron-based fine particles including iron exposed on the surface (attachment amount) ) Is considerably larger than the adsorption amount (adhesion amount) of toxic metals and the like for non-ferrous fine particles.

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/又は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。  And according to the soil purification system which concerns on this invention, although a gravel and / or sand are crushed with a wet crusher and a fine particle part is produced | generated, among these fine particle parts, it is unevenly distributed in a gravel or sand. The fine particles containing a large amount of fine particles such as iron that are scattered are iron-based fine particles, and the iron that is exposed on the surface of these iron-based fine particles is transferred from the wet crusher to the iron removal device. Adsorbs a relatively large amount of toxic metals in a series of distribution processes. Therefore, iron-based fine particles that existed before crushing and iron-based fine particles generated by crushing are introduced into the iron removal device, and both of these iron-based fine particles are considerably large (non-ferrous). (Compared with fine particles of the system)) Adsorbs harmful metals.

かくして、鉄分除去装置では、磁性球とスラッジとが混在する流動物(混合物)が鉄系細粒分吸着装置内をジグザグ状の経路で下方に移動する際に、有害金属等の吸着量が多いスラッジ中の鉄系細粒分が磁性球によって磁力で吸着され、スラッジから除去されるので、該スラッジ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る。したがって、鉄分除去装置から排出されたスラッジをキレート洗浄液により浄化する細粒分洗浄装置に対する有害金属等の負荷と、キレート剤から有害金属等を除去するキレート剤再生装置に対する有害金属等の負荷とを軽減することができ、キレート剤及び固相吸着材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低減することができる。湿式破砕機及び鉄分除去装置は、物理的な処理を施す機械的な構造のものであり、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。  Thus, in the iron content removal device, when the fluid (mixture) in which the magnetic spheres and sludge are mixed moves downward in the iron-based fine particle content adsorption device along a zigzag path, the amount of adsorption of harmful metals and the like is large The iron-based fine particles in the sludge are adsorbed magnetically by the magnetic spheres and removed from the sludge, so that the content rate or the retention rate of harmful metals and the like in the sludge can be greatly reduced. Therefore, the load of harmful metals, etc. on the fine particle washing device that purifies sludge discharged from the iron removal device with the chelate washing liquid, and the load of harmful metals, etc. on the chelating agent regenerator that removes the harmful metals, etc. from the chelating agent. It is possible to reduce the necessary amount or use amount of the chelating agent and the solid-phase adsorbent, and the soil treatment cost can be reduced. The wet crusher and the iron content removing device have a mechanical structure that performs physical treatment and do not use any special chemicals, so that the operation cost is very low.

なお、各磁性球においては、中空球状体の中空部に複数の永久磁石が同一磁性の磁極(例えばN極)が球状体半径方向外向きとなるように装着されているので、磁性球同士は互いに反発しあう。このため、鉄系細粒分吸着装置内、スクリーン装置上あるいはその他の磁性球移動経路においては、磁性球同士が互いに吸着しあって塊状(ブドウの房状)となることはなく、各磁性球は互いに反発しあいながら、適度に離間して円滑に移動することができる。  In each magnetic sphere, a plurality of permanent magnets are mounted in the hollow part of the hollow sphere so that the same magnetic pole (for example, N pole) is directed outward in the spherical body radial direction. Repel each other. Therefore, in the iron-based fine particle adsorption device, on the screen device, or in other magnetic sphere movement paths, the magnetic spheres are not attracted to each other to form a lump (grape bunch). Can move smoothly apart from each other while repelling each other.

本発明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。It is a block diagram which shows schematic structure of the soil purification system which concerns on this invention. 土壌浄化システムを構成する鉄分除去装置の模式的な立面図である。It is a typical elevational view of the iron content removal apparatus which comprises a soil purification system. 磁性球の模式的な断面図である。It is a typical sectional view of a magnetic sphere. 遠心分離機の模式的な一部断面立面図である。It is a typical partial cross section elevation of a centrifuge. (a)は磁性球搬送コンベア及び直立型ベルトコンベアの一部の模式的な側面図であり、(b)は直立型ベルトコンベアの一部の模式的な側面図であり、(c)は直立型ベルトコンベアの一部の模式的な正面図である。(A) is a schematic side view of a part of a magnetic ball conveyor and an upright belt conveyor, (b) is a schematic side view of a part of an upright belt conveyor, and (c) is upright. It is a typical front view of a part of type | mold belt conveyor. (a)は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。(A) is a schematic plan view of the fine particle cleaning device, (b) is a cross-sectional view taken along line AA of the fine particle cleaning device shown in (a), and (c) is a fine particle cleaning device. FIG. 3 is an elevational cross-sectional view of one slurry passage of the apparatus. キレート剤再生装置の模式的な立面図である。It is a typical elevation view of a chelating agent reproduction device.

図1に示すように、本発明の実施形態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)も含むものである。  As shown in FIG. 1, in the soil purification system S according to the embodiment of the present invention, soil collected by excavation of ground contaminated with harmful metals or the like (harmful metals and / or their compounds) or these ions. (Contaminated soil) is received by the input hopper 1. Examples of harmful metals include chromium, lead, cadmium, selenium, mercury, and metal arsenic. Then, the soil in the charging hopper 1 is continuously or intermittently charged into the mixer 2 and mixed with the washing water continuously supplied to the mixer 2. Here, the soil includes gravel (for example, particle size 2 to 75 mm), sand (for example, particle size 0.075 to 2 mm), and fine particles (for example, particle size 0.075 mm or less). Some stones (for example, a particle size of 75 mm or more) are also included.

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。  A mixture (hereinafter referred to as “soil / water mixture”) containing soil and washing water generated by the mixer 2 is transferred to a mill breaker 3 which is a wet crusher. As the mill breaker 3, for example, a rod mill can be used. Although not shown in detail, the rod mill is a crushing device in which a plurality of rods (for example, ten 75 mmφ × 2 m steel rods) are arranged in a drum, and the rods rotate parallel to each other by the rotation of the drum. Moves and makes line contact, and can crush gravel and sand (and stone in some cases) by the impact force, shear force, friction force, etc. to generate small-diameter soil particles such as fine particles. . As the mill breaker 3, a ball mill or the like can be used in addition to the rod mill. The gravel and sand are partly fine and not all fine.

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)。  Thus, the mill breaker 3 crushes the gravel and sand (and possibly stones) in the soil / water mixture discharged from the mixer 2 to generate small-sized soil particles such as fine particles. As a result, harmful metals adsorbed (attached) or contained in gravel and sand are released into the water. At this time, basically (aside from adsorption by iron, etc., which will be described later), harmful metals etc. released into the water are hardly adsorbed to gravel and sand, or do not adhere to them and are aggregated and adsorbed into fine particles. Or adhere (see, for example, Non-Patent Document 1).

さらに、礫及び砂の内部に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ないしはこれらのイオンの一部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。  Furthermore, a large number of fine iron-based fine particles are produced in which minute masses of iron or the like (iron and / or iron oxide) that are unevenly distributed or scattered in the gravel and sand are exposed on the surface. On the other hand, iron and the like generally have a property of adsorbing harmful metals and the like. For this reason, noxious metals, etc. present in the washing water or a part of these ions are adsorbed or adhered to the exposed surface of the iron-based fine particles such as iron. As a result, the amount of adsorption (adhesion amount) of harmful metals and the like for iron-based fine particles is considerably larger than the amount of adsorption (adhesion amount) of harmful metals and the like for non-ferrous fine particles. In other words, the fine particles discharged from the mill breaker 3 are iron-based fine particles with a large amount of adsorption (adhesion amount) of toxic metals and non-ferrous fine particles with a small amount of adsorption (adhesion amount) of toxic metals. It consists of. Needless to say, iron-based fine particles existing before crushing also adsorb considerably more harmful metals and the like than non-ferrous fine particles.

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、本願の出願人ないし発明者以外の者によっては未だ提案されていない。  As described later, the iron-based fine particles adsorbing harmful metals and the like are removed by the iron content removing device 12. On the other hand, it is generally known that iron or the like (iron and / or iron oxide) has a property of adsorbing harmful metals and the like, and using this property, iron powder or iron oxide is added to sludge containing harmful metals and the like. Various “iron powder methods” have been proposed in which harmful metals and the like are removed from sludge by adding powder (see, for example, Patent Documents 3 to 4 and Non-Patent Document 2). However, as in the present invention, by crushing gravel and sand, fine iron-based fine particles with exposed fine lumps of iron (not yet adsorbing harmful metals, etc.) are generated on the surface. A method for treating harmful metals, etc., in which harmful metals, etc. are adsorbed on the exposed fine particles (iron-based fine particles) of iron, etc. has not yet been proposed by anyone other than the applicant or the inventor of the present application. .

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。  The soil / water mixture discharged from the mill breaker 3 is introduced into the trommel 4. Although not shown in detail, the trommel 4 is a sieving device having a receiving tank capable of storing water, and a substantially cylindrical drum screen arranged to be inclined with respect to a horizontal plane. Can be rotated around its central axis (cylindrical central axis) by a motor. Further, the washing water can be sprayed into the drum screen.

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。  When the soil / water mixture flows through the rotating drum screen of the trommel 4, the soil particles finer than the mesh of the drum screen pass through the mesh of the drum screen together with the washing water, and go out of the drum screen and into the receiving tank. to go into. On the other hand, the soil particles coarser than the mesh of the drum screen cannot pass through the mesh of the drum screen, and are discharged out of the drum screen via the lower open end of the drum screen.

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で分離された礫はほぼ清浄なものであり、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。  In the trommel 4, the classification diameter (opening) of the mesh of the drum screen is set so that soil particles having a particle diameter of less than 2 mm, that is, sand and fine particles, pass through the mesh of the drum screen. Therefore, in this trommel 4, gravel (soil in some cases) which is a soil particle having a particle size of 2 mm or more is separated from the soil / water mixture. As described above, harmful metals etc. that have separated into the water are hardly adsorbed or adhered to the gravel and sand, so the gravel separated by Trommel 4 is almost clean, for example, as aggregate for concrete Can be used. The mesh size (opening) of the drum screen of Trommel 4 is not limited to that described above, and can be arbitrarily set according to the particle size of the soil particles to be obtained. It is.

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。  A soil / water mixture containing soil particles having a particle size of less than 2 mm, that is, sand and fine particles, and washing water, contained in a receiving tank of the trommel 4 is introduced into a cyclone 5 (liquid cyclone). Although not shown in detail, the cyclone 5 pumps the soil / water mixture in a substantially conical cylinder that narrows downward to generate a swirling flow, and utilizes the centrifugal force generated thereby, A mixture of soil and water, a mixture of fine particles having a relatively small particle size (for example, a particle size of less than 0.075 mm) and water, sand having a relatively large particle size (for example, a particle size of 0.075 mm or more) and water Separated into a mixture of

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利用される。他方、細粒分含有水はPH調整槽6に移送される。  A mixture of fine particles and water (hereinafter referred to as “fine particle-containing water”) is discharged from the upper end of the cyclone 5, and a mixture of sand and water having a relatively large particle size is discharged from the lower end of the cyclone 5. Is done. Here, since the sand discharged from the lower end of the cyclone 5 does not contain any harmful metals or the like as described above, it is drained or dried and used as reclaimed sand. On the other hand, the water containing fine particles is transferred to the PH adjustment tank 6.

PH調整槽6では、細粒分含有水のpH(水素指数)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。  In the pH adjustment tank 6, the pH (hydrogen index) of the water containing fine particles is made almost neutral using an acid solution (for example, sulfuric acid and hydrochloric acid) and an alkali solution (for example, an aqueous sodium hydroxide solution). Adjusted. Although not shown, in the pH adjustment tank 6, the pH of the water containing fine particles is automatically adjusted by a pH automatic control device equipped with a pH meter or the like.

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(PAC)水溶液と、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。  The fine particle-containing water whose pH has been adjusted in the pH adjusting tank 6 is introduced into the coagulating tank 7. In the agglomeration tank 7, a polyaluminum chloride (PAC) aqueous solution, a polymer flocculant, and a pH adjuster (an acidic liquid or an alkaline liquid) are added to the water containing fine particles. As a result, a large number of flocs in which the water-insoluble metal hydroxide and fine particles are mixed are generated in the aggregation tank 7.

凝集槽7内の細粒分含有水(フロックを含む)はシックナ8(重力沈降槽)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。  The water containing fine particles (including floc) in the coagulation tank 7 is introduced into a thickener 8 (gravity settling tank). Although the thickener 8 is not shown in detail, the water-insoluble floc or fine particle is settled by gravity in a state where the fine particle-containing water is almost stationary, and a sludge layer (for example, solid And 5% to 10%), and supernatant water (wash water) which is located in the upper part and hardly contains flocs or fine particles. When the floating oil is floating on the surface of the supernatant water, the floating oil is removed by overflowing a small amount of the supernatant water from the upper part of the thickener 8.

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の下部に沈殿ないしは滞留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。  The supernatant water in the thickener 8 is introduced into the washing water tank 10 and temporarily stored. When the washing water tank 10 is full, the auxiliary water tank 11 is used. The washing water stored in the washing water layer 10 or the auxiliary water tank 11 is supplied to the mixer 2 and the trommel 4 as circulating water. In addition, when the wash water stored in the wash water tank 10 decreases due to evaporation or the like, tap water is appropriately replenished. On the other hand, the sludge that has settled or stayed in the lower part of the thickener 8 is transferred to the intermediate tank 9 and temporarily stored.

中間タンク9内のスラッジは、基本的には、連続的に鉄分除去装置12に移送される。鉄分除去装置12は、スラッジから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。鉄分除去装置12から排出された鉄系細粒分は、例えば製鉄業者等に供給され、製鉄原料として利用される。鉄分除去装置12から排出されたスラッジは、細粒分洗浄装置13と、濾過装置14と、清澄濾過器15と、逆浸透膜分離装置16と、キレート剤再生装置17とによって処理され、有害金属等をほとんど含まないほぼ清浄な細粒分と、キレート洗浄液とが生成される。なお、これらの処理装置13〜17の具体的な構成及び機能は、後で詳しく説明する。  The sludge in the intermediate tank 9 is basically transferred to the iron removing device 12 continuously. The iron content removing device 12 reduces the content of harmful metals and the like in the sludge by adsorbing and removing the iron-based fine particles from the sludge with a magnetic force. The iron-based fine particles discharged from the iron removing device 12 are supplied to, for example, a steel manufacturer and used as a raw material for iron making. The sludge discharged from the iron removing device 12 is processed by the fine particle washing device 13, the filtering device 14, the clarification filter 15, the reverse osmosis membrane separation device 16, and the chelating agent regenerating device 17, and is used as a harmful metal. A substantially clean fine-grained portion containing almost no etc. and a chelate washing solution are produced. Note that specific configurations and functions of these processing devices 13 to 17 will be described in detail later.

以下、図2〜図5を参照しつつ鉄分除去装置12の具体的な構成及び機能を説明する。
図2に示すように、鉄分除去装置12は、その主たる構成要素として、複数(多数)の磁性球20とシックナ8(図1参照)から排出されたスラッジとを接触させる鉄系細粒分吸着装置18と、鉄系細粒分吸着装置18から排出された混合物を磁性球20とスラッジとに分離するスクリーン装置19と、スクリーン装置19から受け入れた磁性球20から鉄系細粒分を除去する遠心分離機22と、遠心分離機22から排出された磁性球20を鉄系細粒分吸着装置18に返送する磁性球返送装置23とを備えている。さらに、鉄分除去装置12は、それぞれ、鉄系細粒分吸着装置18、遠心分離機22又は磁性球返送装置23に供給される磁性球20を一時的に貯留する第1〜第3磁性球貯留容器24〜26と、スクリーン装置19から流下したスラッジを一時的に貯留するスラッジ貯留槽27とを備えている。
Hereinafter, a specific configuration and function of the iron content removing device 12 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2, the iron content removing device 12 has, as its main component, an iron-based fine particle adsorption that contacts a plurality (large number) of magnetic balls 20 and sludge discharged from the thickener 8 (see FIG. 1). The apparatus 18, a screen device 19 that separates the mixture discharged from the iron-based fine particle adsorption device 18 into magnetic spheres 20 and sludge, and iron-based fine particles are removed from the magnetic spheres 20 received from the screen device 19. A centrifuge 22 and a magnetic sphere return device 23 that returns the magnetic spheres 20 discharged from the centrifuge 22 to the iron-based fine particle adsorption device 18 are provided. Furthermore, the iron content removing device 12 stores first to third magnetic spheres that temporarily store the magnetic spheres 20 supplied to the iron-based fine particle adsorbing device 18, the centrifuge 22, or the magnetic sphere return device 23, respectively. The containers 24-26 and the sludge storage tank 27 which stores the sludge which flowed down from the screen apparatus 19 temporarily are provided.

鉄系細粒分吸着装置18は、複数(多数)の磁性球20と、シックナ8(図1参照)から排出されたスラッジとを受け入れて、磁性球20とスラッジとが混在する流動物(混合物)を重力によりジグザグ状の経路で下方に移動させ、移動時にスラッジ中の鉄系細粒分を磁力で磁性球20に吸着させる。具体的には、鉄系細粒分吸着装置18は、中空円柱形(円筒状)又は中空四角柱形(ダクト状)の本体部21(ハウジング)を有し、この本体部21の内部に複数の傾斜板21aが取り付けられている。これらの傾斜板21aは、上側から下側に向かって奇数番目の傾斜板21aと偶数番目の傾斜板21aとが、互いに反対側に位置する(対向する)内周部(全周の一部)から中心側に向かって下降しつつ延びるように配設されている。  The iron-based fine particle adsorption device 18 receives a plurality (large number) of magnetic spheres 20 and sludge discharged from the thickener 8 (see FIG. 1), and a fluid (mixture) in which the magnetic spheres 20 and sludge are mixed. ) Is moved downward along a zigzag path by gravity, and the iron-based fine particles in the sludge are adsorbed to the magnetic sphere 20 by magnetic force during the movement. Specifically, the iron-based fine particle adsorption device 18 has a hollow cylindrical (cylindrical) or hollow quadrangular prism (duct) main body 21 (housing). An inclined plate 21a is attached. In these inclined plates 21a, the odd-numbered inclined plates 21a and the even-numbered inclined plates 21a are located on the opposite sides (opposite) from the upper side to the lower side (a part of the entire circumference). It is arrange | positioned so that it may descend | fall toward the center side from.

例えば、図2中の位置関係に即して説明すれば、上側からみて奇数番目(左側)の傾斜板21aは、左側の内周部(全周の一部)から右側に向かって下降しつつ延び、偶数番目(右側)の傾斜板21aは、右側の内周部(全周の一部)から左側に向かって下降しつつ延びている。ここで、奇数番目の傾斜板21aと偶数番目の傾斜板21aとは、平面視では中心側の部位で互いに重なり合っている。このため、ある1つの傾斜板21aの上を移動ないしは流動した磁性球20及びスラッジは、その下側の傾斜板21aの上に落下ないしは流下する。その結果、鉄系細粒分吸着装置18の上部に導入された磁性球20及びスラッジは、上側から下側に向かって並ぶ複数の傾斜板21aの上面を、順にジグザグ状の経路で移動ないしは流動する。その際、スラッジ中の有害金属等を吸着し又は有害金属等が付着している鉄系細粒分は磁性球20の外周面に磁力で吸着される。これにより、スラッジの有害金属等の含有率が低減される。  For example, to explain the positional relationship in FIG. 2, the odd-numbered (left side) inclined plate 21a as viewed from above is descending from the left inner peripheral part (part of the entire circumference) toward the right side. The even-numbered (right side) inclined plate 21a extends while descending from the right inner peripheral part (a part of the entire circumference) toward the left side. Here, the odd-numbered inclined plates 21a and the even-numbered inclined plates 21a overlap each other at the central portion in plan view. For this reason, the magnetic ball 20 and sludge that have moved or flowed on a certain inclined plate 21a fall or flow down on the lower inclined plate 21a. As a result, the magnetic spheres 20 and sludge introduced into the upper part of the iron-based fine particle adsorption device 18 move or flow in the zigzag path in order on the upper surfaces of the plurality of inclined plates 21a arranged from the upper side to the lower side. To do. At that time, the iron-based fine particles adsorbing the harmful metal or the like in the sludge or adhering the harmful metal or the like are adsorbed to the outer peripheral surface of the magnetic sphere 20 by a magnetic force. Thereby, the content rate of the harmful metal etc. of sludge is reduced.

スクリーン装置19は、鉄系細粒分吸着装置18から排出された流動物(混合物)を受け入れて、磁性球20とスラッジとに分離(スクリーニング)する。詳しくは図示していないが、スクリーン装置19は、鉄系細粒分吸着装置18の下側の位置から下降しつつ傾斜して側方に延びる網目状ないしは格子状のスクリーンを有する。このスクリーンの目の開き(開口寸法)は、磁性球20が通り抜けることができない寸法となっている。スクリーン上に磁性球20とスラッジとが混在する流動物(混合物)が落下ないしは流下したときには、磁性球20は傾斜しているスクリーン上を転動して第2磁性球貯留容器25内に落下する。他方、スラッジは、スクリーンの網目ないしは開き目を通り抜けて下方に流下し、スラッジ貯留槽27に収容される。なお、鉄分除去装置12には、スラッジ貯留槽27内のスラッジを細粒分洗浄装置13(図1参照)に輸送するためのスラッジポンプ34が設けられている。  The screen device 19 receives the fluid (mixture) discharged from the iron-based fine particle adsorption device 18 and separates (screens) it into magnetic balls 20 and sludge. Although not shown in detail, the screen device 19 has a mesh-like or lattice-like screen extending downward while inclining while descending from the lower position of the iron-based fine particle adsorption device 18. The opening (opening dimension) of the screen is such that the magnetic sphere 20 cannot pass through. When the fluid (mixture) in which the magnetic sphere 20 and sludge are mixed on the screen falls or flows down, the magnetic sphere 20 rolls on the inclined screen and falls into the second magnetic sphere storage container 25. . On the other hand, the sludge flows down through the mesh or opening of the screen and is stored in the sludge storage tank 27. The iron removing device 12 is provided with a sludge pump 34 for transporting the sludge in the sludge storage tank 27 to the fine particle cleaning device 13 (see FIG. 1).

図3に示すように、磁性球20は、概略的には、中空球状体29の中空部に複数の永久磁石30が、それぞれのN極が球状体半径方向外向きとなるように装着されたものである。なお、磁性球20は、各永久磁石30がそれぞれのS極が球状体半径方向外向きとなるように装着されたものであってもよい。具体的には、各永久磁石30は、中空球状の磁石保持部材31に形成された磁石保持穴32に嵌入されている。そして、永久磁石30を伴った磁石保持部材31が中空球状体29の中空部に嵌入されている。換言すれば、該磁石保持部材31の周面に中空球状体29が外嵌され、ないしは該磁石保持部材31の周面が中空球状体29によって被覆されている。  As shown in FIG. 3, the magnetic sphere 20 is schematically mounted with a plurality of permanent magnets 30 in the hollow part of the hollow sphere 29 so that each N pole faces outward in the spherical body radial direction. Is. In addition, the magnetic sphere 20 may be one in which each permanent magnet 30 is mounted such that each S pole faces outward in the spherical body radial direction. Specifically, each permanent magnet 30 is fitted into a magnet holding hole 32 formed in a hollow spherical magnet holding member 31. A magnet holding member 31 with a permanent magnet 30 is fitted in the hollow portion of the hollow spherical body 29. In other words, the hollow spherical body 29 is fitted on the circumferential surface of the magnet holding member 31, or the circumferential surface of the magnet holding member 31 is covered with the hollow spherical body 29.

磁石保持部材31に形成された磁石保持穴32は、磁性球中心方向に向かって横断面積が狭まるテーパ状の穴であり、永久磁石30は磁石保持穴32と嵌合ないしは整合する形状(相補形)に形成されている。このため、磁石保持部材31の外側から永久磁石30を磁石保持穴32に嵌入ないしは挿入することにより、磁石保持部材31に永久磁石30を容易に装着することができる。磁石保持部材31に装着された状態において径方向外側に位置する方の永久磁石30の端面の形状は、磁石保持部材31の外周面と整合する曲面(球面の一部)であるのが好ましい。このようにすれば、永久磁石30と磁石保持部材31の集合体の外周面は球形となり、該集合体と中空球状体29とを密接させることができる。  The magnet holding hole 32 formed in the magnet holding member 31 is a tapered hole whose cross-sectional area decreases toward the center of the magnetic sphere, and the permanent magnet 30 has a shape (complementary type) that fits or matches the magnet holding hole 32. ). For this reason, the permanent magnet 30 can be easily attached to the magnet holding member 31 by fitting or inserting the permanent magnet 30 into the magnet holding hole 32 from the outside of the magnet holding member 31. The shape of the end face of the permanent magnet 30 positioned on the radially outer side in the state of being mounted on the magnet holding member 31 is preferably a curved surface (part of a spherical surface) that matches the outer peripheral surface of the magnet holding member 31. In this way, the outer peripheral surface of the assembly of the permanent magnet 30 and the magnet holding member 31 is spherical, and the assembly and the hollow sphere 29 can be brought into close contact with each other.

磁性球20の直径(すなわち、中空球状体29の外直径)は、磁性球20の搬送ないしは輸送を容易にするために、例えば3〜5cmとするのが実用的である。また、磁性球20の見かけ密度(ないしは嵩密度)、すなわち磁性球20の質量をその体積で除算した値は、流動時に磁性球20をスラッジ中で浮上させることなく可及的に軽量化を図るために、1.1〜1.3g/cmの範囲内とするのが実用的である。なお、磁性球20の見かけ密度は、永久磁石20の大きさ及びその装着数、磁石保持部材31ないしはその中空部の体積等を適切に設定することにより調節ないしは増減するができるので、磁性球20の見かけ密度を1.1〜1.3g/cmに調整するのは容易である。The diameter of the magnetic sphere 20 (that is, the outer diameter of the hollow sphere 29) is practically 3 to 5 cm, for example, in order to facilitate the transportation or transportation of the magnetic sphere 20. Further, the apparent density (or bulk density) of the magnetic sphere 20, that is, the value obtained by dividing the mass of the magnetic sphere 20 by the volume thereof, is as light as possible without causing the magnetic sphere 20 to float in the sludge during flow. Therefore, it is practical to set it within the range of 1.1 to 1.3 g / cm 3 . The apparent density of the magnetic spheres 20 can be adjusted or increased or decreased by appropriately setting the size of the permanent magnets 20 and the number of the permanent magnets 20, the volume of the magnet holding member 31 or the hollow portion thereof, etc. It is easy to adjust the apparent density to 1.1 to 1.3 g / cm 3 .

中空球状体29の材料は、スラッジに対する耐腐食性と適度な機械的強度があれば、とくには限定されないが、ステンレススチール又はアルミニウム(ないしはその合金)を用いるのが実用的である。中空球状体29の厚さは、例えば0.2〜0.5mm程度とするのが好ましい。なお、中空球状体29を、互いに螺合させることができる1対の中空の半球体で構成すれば、磁性球20の製作が容易である。この場合、永久磁石30を装着した磁石保持部材31を一方の半球体に嵌入した上で、この半球体に他方の半球体を螺合させれば磁性球20を容易に組み立てることができ、螺合を解除すれば磁性球20を解体することができる。  The material of the hollow sphere 29 is not particularly limited as long as it has corrosion resistance against sludge and appropriate mechanical strength, but it is practical to use stainless steel or aluminum (or an alloy thereof). The thickness of the hollow sphere 29 is preferably about 0.2 to 0.5 mm, for example. If the hollow sphere 29 is formed of a pair of hollow hemispheres that can be screwed together, the magnetic sphere 20 can be easily manufactured. In this case, the magnetic ball 20 can be easily assembled by inserting the magnet holding member 31 with the permanent magnet 30 into one hemisphere and screwing the other hemisphere into the hemisphere. If the match is canceled, the magnetic sphere 20 can be disassembled.

磁石保持部材31は、例えば熱可塑性樹脂(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等)の射出成型により製作することができる。永久磁石20としては、磁石保持穴32に対応するテーパ形状を有し、大径側の端面がN極であり、小径側の端面がS極であるネオジム磁石を用いることができる。なお、大径側の端面がS極であり、小径側の端面がN極であるネオジム磁石を用いてもよい。  The magnet holding member 31 can be manufactured, for example, by injection molding of a thermoplastic resin (for example, polyethylene, polypropylene, etc.). As the permanent magnet 20, a neodymium magnet having a tapered shape corresponding to the magnet holding hole 32, an end face on the large diameter side being an N pole, and an end face on the small diameter side being an S pole can be used. A neodymium magnet in which the end surface on the large diameter side is the S pole and the end surface on the small diameter side is the N pole may be used.

再び図2に示すように、鉄系細粒分吸着装置18の上方には第1磁性球貯留容器24が配置され、第1磁性球貯留容器24の下端部(底部)には、その開度を自在に調節することができる開閉扉24aが付設されている。開閉扉の24aの開度を調節することにより、第1磁性球貯留容器24内に貯留されている磁性球20を、所望の通過量(流量)で連続的に下方に排出して鉄系細粒分吸着装置18の上部に供給することができる。  As shown in FIG. 2 again, a first magnetic sphere storage container 24 is disposed above the iron-based fine particle adsorption device 18, and the opening of the first magnetic sphere storage container 24 is at its lower end (bottom). An opening / closing door 24a that can freely adjust the position is provided. By adjusting the opening degree of the opening / closing door 24a, the magnetic spheres 20 stored in the first magnetic sphere storage container 24 are continuously discharged downward with a desired passing amount (flow rate) to reduce the amount of iron-based fine particles. It can be supplied to the upper part of the particle adsorption device 18.

スクリーン装置19の先端部(鉄系細粒分吸着装置18から遠い方の端部)の下方には第2磁性球貯留容器25が配置され、スクリーン装置19のスクリーン上を転動した磁性球20は、スクリーン装置19の先端部から重力で落下して第2磁性球貯留容器25に収容されるようになっている。なお、磁性球同士は磁力(斥力)で反発しあうので、磁性球20が移動時に塊状ないしはブドウの房状となって集合することはなく、円滑かつ迅速に移動することができる(磁性球20が、ある装置ないしは容器内で移動し、又は他の装置ないしは容器に移動する場合も同様である。)。  A second magnetic sphere storage container 25 is disposed below the tip of the screen device 19 (the end far from the iron-based fine particle adsorption device 18), and the magnetic sphere 20 that has rolled on the screen of the screen device 19 is disposed. Is fallen by gravity from the tip of the screen device 19 and accommodated in the second magnetic sphere storage container 25. Since the magnetic spheres repel each other by a magnetic force (repulsive force), the magnetic spheres 20 can move smoothly and quickly without being aggregated or gathered into a bunch of grapes when moving (magnetic spheres 20). The same applies to the case of moving in a certain device or container, or moving to another device or container.)

第2磁性球貯留容器25の下方には遠心分離機22が配置されている。遠心分離機22は、鉄系細粒分吸着装置18から排出されスクリーン装置19を経由して第2磁性球貯留容器25内に一時的に貯留された磁性球20を間欠的に回分式(バッチ式)で受け入れて、遠心力により磁性球20から鉄系細粒分を離脱させる。第2磁性球貯留容器25の下端部(底部)には、その内部に貯留している磁性球20を随時に落下させて遠心分離機22に供給するための開閉扉25aが付設されている。  A centrifuge 22 is disposed below the second magnetic sphere storage container 25. The centrifugal separator 22 intermittently batches the magnetic spheres 20 discharged from the iron-based fine particle adsorption device 18 and temporarily stored in the second magnetic sphere storage container 25 via the screen device 19 (batch). The ferrous fine particles are separated from the magnetic sphere 20 by centrifugal force. At the lower end (bottom) of the second magnetic sphere storage container 25, an opening / closing door 25a for dropping the magnetic sphere 20 stored therein and supplying it to the centrifuge 22 at any time is attached.

図4に示すように、遠心分離機22は、略円筒状の容器であるハウジング35と、ハウジング35内において該ハウジング35と同軸状に配置され、ハウジング35に固定されたベアリング装置36によってハウジング中心軸まわりに回転自在に支持された回転筒37とを備えている。回転筒37の上端部と下端部とには、それぞれ、随時に開閉することができる上側開閉扉37aと下側開閉扉37bとが付設されている。回転筒37の円周部(側部)は、磁性球20が通り抜けることができない目開きの多数の開口部を備えた円筒状の網状部材ないしは格子状部材で形成されている。回転筒37は、歯車機構38を介してモータ39によって回転駆動される。なお、歯車機構38に代えてベルト・プーリ機構を用いてもよい。また、ハウジング35内には、高速回転する回転筒37から遠心力により水平方向に飛来する鉄系細粒分の粒子を受け止めて落下させる中空円錐台状のバッフル40(傘状の邪魔板)が配置されている。  As shown in FIG. 4, the centrifuge 22 includes a housing 35 that is a substantially cylindrical container, and a bearing device 36 that is coaxially disposed in the housing 35 and fixed to the housing 35. And a rotating cylinder 37 supported rotatably around the axis. An upper opening / closing door 37a and a lower opening / closing door 37b, which can be opened and closed at any time, are attached to the upper end portion and the lower end portion of the rotating cylinder 37, respectively. The circumferential portion (side portion) of the rotating cylinder 37 is formed of a cylindrical net-like member or a lattice-like member having a large number of openings with openings that the magnetic ball 20 cannot pass through. The rotary cylinder 37 is rotationally driven by a motor 39 via a gear mechanism 38. Instead of the gear mechanism 38, a belt / pulley mechanism may be used. In addition, a hollow frustum-shaped baffle 40 (an umbrella-shaped baffle plate) that receives and drops particles of an iron-based fine particle flying in the horizontal direction by centrifugal force from a rotating cylinder 37 that rotates at a high speed is provided in the housing 35. Has been placed.

図2から明らかなとおり、遠心分離機22の下方には第3磁性球貯留容器26が配置され、回転筒37の停止時において下側開閉扉37b(図4参照)が開かれたときには、回転筒37内の磁性球20が重力で落下して第3磁性球貯留容器26に収容される。第3磁性球貯留容器26の下端部には、開度を自在に調節することができる開閉扉26aが付設されている。開閉扉の26aの開度を調節することにより、第3磁性球貯留容器26内の磁性球20を、所望の通過量(流量)で連続的に下方に排出する(落下させる)ことができる。  As apparent from FIG. 2, the third magnetic ball storage container 26 is disposed below the centrifuge 22, and when the lower opening / closing door 37 b (see FIG. 4) is opened when the rotating cylinder 37 is stopped, the third magnetic ball storage container 26 rotates. The magnetic sphere 20 in the cylinder 37 falls by gravity and is stored in the third magnetic sphere storage container 26. An opening / closing door 26 a whose opening degree can be freely adjusted is attached to the lower end portion of the third magnetic ball storage container 26. By adjusting the opening degree of the opening / closing door 26a, the magnetic spheres 20 in the third magnetic sphere storage container 26 can be continuously discharged (dropped) downward at a desired passing amount (flow rate).

第3磁性球貯留容器26の下側には、第3磁性球貯留容器26から連続的に排出された磁性球20をベルト41a(無端ベルト)の上に受け取り、ベルト41aで水平方向に輸送して直立型ベルトコンベア42に供給する水平型ベルトコンベア41が設けられている。水平型ベルトコンベア41は、その一方の端部(磁性球輸送方向に関して上流端)が第3磁性球貯留容器26の下端部近傍に位置し、他方の端部(磁性球輸送方向に関して下流端)が直立型ベルトコンベア42の下端部近傍に位置するように配置されている。なお、水平型ベルトコンベア41及び直立型ベルトコンベア42は磁性球返送装置23の構成要素である。  Below the third magnetic ball storage container 26, the magnetic balls 20 continuously discharged from the third magnetic ball storage container 26 are received on a belt 41a (endless belt) and transported horizontally by the belt 41a. A horizontal belt conveyor 41 that is supplied to the upright belt conveyor 42 is provided. The horizontal belt conveyor 41 has one end (upstream end with respect to the magnetic ball transport direction) positioned near the lower end of the third magnetic ball storage container 26 and the other end (downstream end with respect to the magnetic ball transport direction). Are arranged in the vicinity of the lower end of the upright belt conveyor 42. The horizontal belt conveyor 41 and the upright belt conveyor 42 are components of the magnetic ball return device 23.

ベルト41aは可撓性を有する非磁性体材料(例えば、ゴム)で形成されている。そして、ベルト41aの両側にはそれぞれ、ベルト側部に近接して配置され、ベルト上の磁性球20がベルト側部から脱落するのを防止するための側板(図示せず)が設けられている。なお、側板を設けず、ベルト41aの両側部に、適度な高さ(例えば、1〜2cm)を有し、ベルト伸長方向に伸びる堤状ないしは土手状の突起部を一体形成してもよい。  The belt 41a is made of a flexible nonmagnetic material (for example, rubber). Further, side plates (not shown) are provided on both sides of the belt 41a so as to be close to the belt side portion and prevent the magnetic balls 20 on the belt from falling off the belt side portion. . In addition, the side plate may not be provided, and both sides of the belt 41a may have a moderate height (for example, 1 to 2 cm) and a bank-like or bank-like protrusion that extends in the belt extending direction may be integrally formed.

直立型ベルトコンベア42は、水平型ベルトコンベア41のやや上方に配置された2つの駆動ローラ43a、43bと、駆動ローラ43a、43bの直上で第1磁性球貯留容器24の上端部よりやや高い位置に配置された2つの従動ローラ44a、44bと、駆動ローラ43a、43bと従動ローラ44a、44bとに巻き掛けられた強磁性体材料(例えば、スチール、ステンレススチール等)からなる輪状(無端)の金属ベルト45と、複数のアイドルローラ46とを備えている。ここで、駆動ローラ43a、43bは、モータ(図示せず)によって反時計回り方向に回転駆動される。これに伴って、金属ベルト45は、駆動ローラ43a、43bと従動ローラ44a、44bの間を、反時計回り方向に周回走行する。ここで、駆動ローラ43a内には、ベルト41a上の磁性球20の金属ベルト45への移動・吸着を助勢するために、複数の永久磁石49(図5参照)が、S極がローラ半径方向外向きとなるように装着されている。なお、磁性球20において永久磁石30がS極が球状体半径方向外向きとなるように装着されたものである場合は、永久磁石49はN極がローラ半径方向外向きとなるように装着される。アイドルローラ46は、輪状の金属ベルト45の内側の表面(裏面)に当接し、金属ベルト45が所定の走行軌道上を走行するように金属ベルト45の位置ないしは走行経路を規制する。  The upright belt conveyor 42 is slightly higher than the upper end of the first magnetic ball storage container 24 immediately above the two driving rollers 43a and 43b and the driving rollers 43a and 43b disposed slightly above the horizontal belt conveyor 41. A ring-shaped (endless) made of a ferromagnetic material (for example, steel, stainless steel, etc.) wound around two driven rollers 44a, 44b, and driving rollers 43a, 43b and driven rollers 44a, 44b. A metal belt 45 and a plurality of idle rollers 46 are provided. Here, the drive rollers 43a and 43b are rotationally driven in a counterclockwise direction by a motor (not shown). Along with this, the metal belt 45 runs in a counterclockwise direction between the driving rollers 43a and 43b and the driven rollers 44a and 44b. Here, a plurality of permanent magnets 49 (see FIG. 5) are provided in the drive roller 43a to assist the movement / adsorption of the magnetic ball 20 on the belt 41a to the metal belt 45. It is mounted so that it faces outward. When the permanent magnet 30 is mounted on the magnetic sphere 20 so that the south pole faces outward in the spherical body radial direction, the permanent magnet 49 is mounted so that the north pole faces outward in the roller radial direction. The The idle roller 46 abuts on the inner surface (rear surface) of the ring-shaped metal belt 45 and regulates the position or travel path of the metal belt 45 so that the metal belt 45 travels on a predetermined travel path.

金属ベルト45が強磁性体材料で形成されているので、磁性球20は金属ベルト45に磁力で付着することができる。磁性球20の永久磁石30(図3参照)の磁気特性ないしは磁気強度は、金属ベルト45が水平方向に伸びている状態において、磁性球20が金属ベルト45の下方に適度な間隔(例えば、5〜15mm)をあけて配置されたときに、磁性球20が重力に抗して上向きに移動して金属ベルト下面に磁力で付着することができるように設定されている。なお、磁性球20の金属ベルト下面への付着は、永久磁石49(図5参照)によって助勢される。  Since the metal belt 45 is formed of a ferromagnetic material, the magnetic sphere 20 can adhere to the metal belt 45 by magnetic force. The magnetic characteristics or magnetic strength of the permanent magnet 30 (see FIG. 3) of the magnetic sphere 20 is such that when the metal belt 45 extends in the horizontal direction, the magnetic sphere 20 is positioned below the metal belt 45 at an appropriate interval (for example, 5 It is set so that the magnetic sphere 20 can move upward against gravity and adhere to the lower surface of the metal belt with a magnetic force when arranged with a gap of ~ 15 mm. The adhesion of the magnetic sphere 20 to the lower surface of the metal belt is assisted by a permanent magnet 49 (see FIG. 5).

また、水平型ベルトコンベア41は、ベルト41aに載っている磁性球20の頂上部と、直立型ベルトコンベア42の下端部における金属ベルト下面との間に、磁性球20が金属ベルト下面に磁力で付着することができる前記の適度な間隔が生じるように配設されている。したがって、水平型ベルトコンベア41によって直立型ベルトコンベア42の下側に輸送された磁性球20は、順次に金属ベルト下面に磁力で付着する。  Further, the horizontal belt conveyor 41 has a magnetic force between the top of the magnetic ball 20 mounted on the belt 41a and the lower surface of the metal belt at the lower end of the upright belt conveyor 42. It arrange | positions so that the said moderate space | interval which can adhere can arise. Therefore, the magnetic balls 20 transported to the lower side of the upright belt conveyor 42 by the horizontal belt conveyor 41 are sequentially attached to the lower surface of the metal belt by magnetic force.

図5(a)〜(c)に示すように、直立型ベルトコンベア42の金属ベルト45の外側の表面には、金属ベルト45の伸びる方向(走行方向)に、磁性球20の直径よりやや長い間隔をあけて、ベルト幅方向に直線状に伸びる角柱状ないしは角棒状の複数(多数)の磁性球係止部材47が取り付けられている。磁性球係止部材47の材料は、金属ベルト45への取り付け及び取り外しが容易であり(例えば、ねじ止め)、かつ磁性球20との衝突に対する耐久性を有するものであればとくには限定されず、例えば合成樹脂やアルミニウム合金などを用いることができる。  As shown in FIGS. 5A to 5C, the outer surface of the metal belt 45 of the upright belt conveyor 42 is slightly longer than the diameter of the magnetic ball 20 in the direction in which the metal belt 45 extends (traveling direction). A plurality of (multiple) magnetic ball locking members 47 in the form of a prism or a rectangular bar extending linearly in the belt width direction are attached at intervals. The material of the magnetic ball locking member 47 is not particularly limited as long as it can be easily attached to and detached from the metal belt 45 (for example, screwed) and has durability against collision with the magnetic ball 20. For example, a synthetic resin or an aluminum alloy can be used.

磁性球係止部材47は、金属ベルト45が上下方向に伸びて上向きに走行ないしは移動しているときに、金属ベルト45の表面に磁力で付着している磁性球20が重力で下向きに移動ないしは転動するのを係止する。磁性球係止部材47の金属ベルト表面からの高さないしは突出長は、磁性球20の直径の1/8〜1/4とするのが実用的である。また、金属ベルト45の伸長方向(走行方向)に隣り合う磁性球係止部材47の間隔は、磁性球20の直径の1.2〜1.5倍とするのが実用的である。  The magnetic ball locking member 47 is configured to move or move the magnetic ball 20 attached to the surface of the metal belt 45 by magnetic force downward when the metal belt 45 extends or moves upward in the vertical direction. Lock the rolling. The height or protrusion length of the magnetic ball locking member 47 from the metal belt surface is practically 1/8 to 1/4 of the diameter of the magnetic ball 20. Further, it is practical that the interval between the magnetic ball locking members 47 adjacent to each other in the extending direction (traveling direction) of the metal belt 45 is 1.2 to 1.5 times the diameter of the magnetic ball 20.

かくして、水平型ベルトコンベア41によって輸送され、直立型ベルトコンベア42の下端部ないしはその近傍で金属ベルト45に磁力で付着した磁性球20は、反時計回り方向に周回走行する金属ベルト45によって、下方に移動ないしは転動することなく直立型ベルトコンベア42の上端部に搬送される。  Thus, the magnetic ball 20 transported by the horizontal belt conveyor 41 and attached to the metal belt 45 by the magnetic force at or near the lower end of the upright belt conveyor 42 is moved downward by the metal belt 45 traveling around counterclockwise. Are conveyed to the upper end of the upright belt conveyor 42 without moving or rolling.

図2から明らかなとおり、直立型ベルトコンベア42の上端部近傍には、金属ベルト45に磁力で付着している磁性球20を金属ベルト45から離脱させ、第1磁性球貯留容器24に案内するガイド部材48が設けられている。ガイド部材48の直立型ベルトコンベア側の端部は従動ローラ44aの近傍に位置する一方、第1磁性球貯留容器側の端部は第1磁性球貯留容器24の上端部近傍に位置している。そして、ガイド部材48は、直立型ベルトコンベア側から第1磁性球貯留容器側に向かって下向きに傾斜している。なお、ガイド部材48は非磁性材料で形成される。  As is apparent from FIG. 2, in the vicinity of the upper end of the upright belt conveyor 42, the magnetic sphere 20 attached to the metal belt 45 by magnetic force is detached from the metal belt 45 and guided to the first magnetic sphere storage container 24. A guide member 48 is provided. The end of the guide member 48 on the upright belt conveyor side is positioned in the vicinity of the driven roller 44 a, while the end of the first magnetic ball storage container side is positioned in the vicinity of the upper end of the first magnetic ball storage container 24. . The guide member 48 is inclined downward from the upright belt conveyor side toward the first magnetic ball storage container side. The guide member 48 is made of a nonmagnetic material.

図2中における位置関係において反時計回り方向に周回走行する金属ベルト45に付着して移動している磁性球20は、従動ローラ44aの近傍でガイド部材48の端部と衝突ないしは接触する。その結果、磁性球20はガイド部材48によって、金属ベルト45から離脱させられ、ガイド部材48の上面を転動して第1磁性球貯留容器24内に落下する。つまり、第3磁性球貯留容器26から下方に連続的に排出された磁性球20は、磁性球返送装置23(水平型ベルトコンベア41、直立型ベルトコンベア42、ガイド部材48)によって第1磁性球貯留容器24に連続的に返送される。  In the positional relationship in FIG. 2, the magnetic ball 20 that is attached to and moves on the metal belt 45 that runs in the counterclockwise direction collides with or contacts the end of the guide member 48 in the vicinity of the driven roller 44a. As a result, the magnetic ball 20 is separated from the metal belt 45 by the guide member 48, rolls on the upper surface of the guide member 48 and falls into the first magnetic ball storage container 24. That is, the magnetic spheres 20 continuously discharged downward from the third magnetic sphere storage container 26 are first magnetic spheres by the magnetic sphere return device 23 (horizontal belt conveyor 41, upright belt conveyor 42, guide member 48). It is continuously returned to the storage container 24.

このように、磁性球20は、順に、第1磁性球貯留容器24と、鉄系細粒分吸着装置18と、スクリーン装置19と、第2磁性球貯留容器25と、遠心分離機22と、第3磁性球貯留容器26と、磁性球返送装置23(水平型ベルトコンベア41、直立型ベルトコンベア42、ガイド部材48)とを循環して移動する。図2中の7つの破線の矢印は、このような磁性球20の移動方向を示している。磁性球20は、第1磁性球貯留容器24から第2磁性球貯留容器25までは連続的に移動し、第2磁性球貯留容器25から第3磁性球貯留容器26までは間欠的ないしは回分的に移動し、第3磁性球貯留容器26から第1磁性球貯留容器24までは連続的に移動する。  As described above, the magnetic sphere 20 includes, in order, the first magnetic sphere storage container 24, the iron-based fine particle adsorption device 18, the screen device 19, the second magnetic sphere storage container 25, and the centrifuge 22. The third magnetic ball storage container 26 and the magnetic ball return device 23 (horizontal belt conveyor 41, upright belt conveyor 42, guide member 48) are circulated and moved. The seven broken arrows in FIG. 2 indicate the moving direction of such a magnetic sphere 20. The magnetic sphere 20 continuously moves from the first magnetic sphere storage container 24 to the second magnetic sphere storage container 25, and intermittently or batchwise from the second magnetic sphere storage container 25 to the third magnetic sphere storage container 26. , And continuously moves from the third magnetic sphere storage container 26 to the first magnetic sphere storage container 24.

以下、鉄分除去装置12の運転手法の一例を説明する。鉄系細粒分吸着装置18の上部には、第1磁性球貯留容器24から実質的に鉄系細粒分を吸着していない多数の磁性球20が連続的に供給される一方、中間タンク9(図1参照)から実質的に細粒分(鉄系細粒分及び非鉄系細粒分)と水とからなるスラッジが連続的に供給される。そして、鉄系細粒分吸着装置18内では、磁性球20とスラッジとが混合されてなる流動物ないしは混合物が、複数の傾斜板21aによって形成されたジグザグ状の経路を下方に向かって移動ないしは流動する。その際、スラッジ中の鉄系細粒分が磁性球20の外周面に磁力で吸着される。  Hereinafter, an example of the operation method of the iron content removal apparatus 12 is demonstrated. A large number of magnetic spheres 20 substantially not adsorbing iron-based fine particles are continuously supplied from the first magnetic sphere storage container 24 to the upper part of the iron-based fine particle adsorption device 18, while the intermediate tank 9 (see FIG. 1), sludge consisting essentially of fine particles (iron-based fine particles and non-ferrous fine particles) and water is continuously supplied. In the iron-based fine particle adsorption device 18, the fluid or mixture obtained by mixing the magnetic sphere 20 and the sludge moves or moves downward along a zigzag path formed by the plurality of inclined plates 21a. To flow. At that time, iron-based fine particles in the sludge are adsorbed on the outer peripheral surface of the magnetic sphere 20 by magnetic force.

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)で破砕することにより生成されたもの、又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は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2〜7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少なくとも一部は、表面にフレッシュな(すなわち有害金属等が吸着されていない)鉄等が露出する鉄系細粒分となる。  The iron-based fine particles are produced by crushing gravel and sand with a mill breaker 3 (see FIG. 1), which is a wet crusher, or existing before crushing of gravel and sand. On the surface, a fine lump such as iron is exposed, and harmful metals and the like are adsorbed on the exposed fine lump such as iron. In general, small blocks such as iron are unevenly distributed or scattered in gravel and sand, and the ratio of such small blocks is about 2 to 7% by mass. For this reason, at least a part of the fine particles generated by crushing gravel and sand is an iron-based fine particle portion in which fresh iron (that is, no toxic metal or the like is adsorbed) is exposed on the surface.

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)と、γ型三酸化二鉄(γ−Fe)と、α型三酸化二鉄(α−Fe)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)により磁性球20内の永久磁石30(図3参照)に引き付けられ、磁性球20(中空球状体29)の外周面に磁力で吸着される。Iron is a ferromagnetic material (soft magnetic material) and is adsorbed by a magnet. In addition, iron oxides present in the soil are substantially composed of triiron tetroxide (Fe 3 O 4 ), γ-type ferric trioxide (γ-Fe 2 O 3 ), and α-type diiron trioxide ( α-Fe 2 O 3 ), and triiron tetroxide and γ-type diiron trioxide are ferromagnetic materials (soft magnetic materials) and are adsorbed by a magnet. Note that α-type ferric trioxide is not magnetized and is not attracted to the magnet. For this reason, the iron-based fine particles having a surface exposed to a fine mass such as iron are permanent magnets in the magnetic sphere 20 due to ferromagnetism (soft magnetism) of iron, triiron tetroxide or γ-type diiron trioxide. 30 (see FIG. 3) and is attracted to the outer peripheral surface of the magnetic sphere 20 (hollow sphere 29) by magnetic force.

礫及び砂をミルブレーカ3(図1参照)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ないしはこれらのイオンを吸着する。かくして、ミルブレーカ3(図1参照)から排出され鉄系細粒分吸着装置18に導入された細粒分は、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。  Iron or other fine mass exposed on the surface of fine iron particles produced by crushing gravel and sand with a mill breaker 3 (see FIG. 1) is unevenly distributed or scattered in the gravel or sand. It originates from a small lump of fresh iron or the like that has not adsorbed the toxic metals that have been adsorbed, and is exposed to the surface after crushing and adsorbs toxic metals and / or these ions from the surrounding wash water. Thus, the fine particles discharged from the mill breaker 3 (see FIG. 1) and introduced into the iron-based fine particle adsorption device 18 are iron-based fine particles having a relatively large (or considerably) adsorption amount of harmful metals and the like. It is composed of non-ferrous fine particles with a relatively small (or considerably) amount of adsorption of harmful metals and the like.

そして、前記のとおり、鉄系細粒分吸着装置18内ではスラッジから鉄系細粒分が除去されるので、鉄系細粒分吸着装置18から排出された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一部ないしはかなりの部分は、鉄系細粒分吸着装置18内で除去される。  As described above, since the iron-based fine particles are removed from the sludge in the iron-based fine particle adsorption device 18, the fine particles contained in the sludge discharged from the iron-based fine particle adsorption device 18 are: Most of the non-ferrous fine particles are relatively (or considerably) less adsorbed with harmful metals. Therefore, a part or a substantial part of harmful metals and the like contained in the contaminated soil introduced into the soil purification system S is removed in the iron-based fine particle adsorption device 18.

鉄系細粒分吸着装置18の下端部から下方に排出された磁性球20とスラッジの混合物はスクリーン装置19に導入され、鉄系細粒分を吸着している磁性球20と、鉄系細粒分が除去されたスラッジとに分離される。そして、磁性球20は第2磁性球貯留容器25に収容され、スラッジはスラッジ貯留槽27に収容される。  The mixture of magnetic spheres 20 and sludge discharged downward from the lower end of the iron-based fine particle adsorption device 18 is introduced into the screen device 19, and the magnetic spheres 20 adsorbing the iron-based fine particles and the iron-based fine particles It is separated into sludge from which the grain fraction has been removed. The magnetic sphere 20 is stored in the second magnetic sphere storage container 25, and the sludge is stored in the sludge storage tank 27.

後で詳しく説明するように、鉄系細粒分吸着装置18から排出されスクリーン装置19で分離されたスラッジ(細粒分)に対して、細粒分洗浄装置13(図1参照)でキレート剤によるキレート洗浄処理が行われ、かつキレート剤再生装置17(図1参照)で固相吸着材によりキレート剤の再生処理が行われるが、前記のとおり鉄系細粒分吸着装置18でスラッジ中の有害金属等が低減されるので、細粒分(スラッジ)のキレート洗浄処理及びキレート剤の再生処理に対する有害金属等の負荷が軽減される。このため、土壌浄化システムSにおけるキレート剤及び固相吸着材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低減することができる。つまり、鉄系細粒分吸着装置18(鉄分除去装置12)は、細粒分洗浄装置13ないしはキレート剤再生装置17への有害金属等の負荷を軽減する前処理装置ないしは予備処理装置として機能する。  As will be described in detail later, the fine particle cleaning device 13 (see FIG. 1) uses the chelating agent for sludge discharged from the iron-based fine particle adsorption device 18 and separated by the screen device 19. And the chelating agent regeneration device 17 (see FIG. 1) regenerates the chelating agent with the solid-phase adsorbent. As described above, the iron-based fine particle adsorbing device 18 contains sludge in the sludge. Since harmful metals and the like are reduced, the burden of harmful metals and the like on chelate cleaning treatment of fine particles (sludge) and regeneration treatment of the chelating agent is reduced. For this reason, the required amount or usage-amount of the chelating agent and solid-phase adsorbent in the soil purification system S can be reduced, and the processing cost of soil can be reduced. That is, the iron-based fine particle adsorption device 18 (iron removal device 12) functions as a pretreatment device or pretreatment device that reduces the load of harmful metals or the like on the fine particle washing device 13 or chelating agent regeneration device 17. .

第2磁性球貯留容器25内の鉄系細粒分を吸着している磁性球20は、適宜に遠心分離機22の回転筒37に供給される。具体的には、上側開閉扉37aが開かれる一方、下側開閉扉37bが閉じられた状態で、開閉扉25aが開かれ、第2磁性球貯留容器25から回転筒37内に、1回処理分の磁性球20が供給される。例えば、回転筒37内の空間部の1/3〜1/2を占める量の磁性球20が供給される。  The magnetic spheres 20 adsorbing the iron-based fine particles in the second magnetic sphere storage container 25 are appropriately supplied to the rotating cylinder 37 of the centrifuge 22. Specifically, the upper door 37a is opened, while the lower door 37b is closed, the door 25a is opened and processed once from the second magnetic ball storage container 25 into the rotary cylinder 37. Minute magnetic sphere 20 is supplied. For example, an amount of the magnetic sphere 20 that occupies 1/3 to 1/2 of the space in the rotary cylinder 37 is supplied.

この後、上側開閉扉37aが閉じられ、モータ39が起動され、回転筒37が高速で(例えば、回転筒37の半径が1mの場合、100〜500r.p.m.)回転させられる。その結果、磁性球20の外周面に吸着され又は付着している鉄系細粒分は強い遠心力(例えば、10〜100G)により磁性球20から離脱し、回転筒37の周壁の多数の網目ないしは孔を通り抜けて外部に飛び出す。ここで、回転筒37の回転速度は、回転筒37の半径、磁性球20の磁力、鉄系細粒分の磁気特性等に応じて、鉄系細粒分の大部分が磁性球20から脱離するように好ましく設定される。  Thereafter, the upper opening / closing door 37a is closed, the motor 39 is started, and the rotating cylinder 37 is rotated at a high speed (for example, when the radius of the rotating cylinder 37 is 1 m, 100 to 500 rpm). As a result, the iron fine particles adsorbed or adhered to the outer peripheral surface of the magnetic sphere 20 are separated from the magnetic sphere 20 by a strong centrifugal force (for example, 10 to 100 G), and a large number of meshes on the peripheral wall of the rotating cylinder 37 Or jump out through the hole. Here, the rotational speed of the rotating cylinder 37 depends on the radius of the rotating cylinder 37, the magnetic force of the magnetic sphere 20, the magnetic characteristics of the iron-based fine particles, etc. It is preferably set to be separated.

磁性球20から離脱して回転筒37の外部に飛び出した鉄系細粒分は、バッフル40に衝突した後、落下してハウジング35の底部に蓄積される。ハウジング35内の鉄系細粒分は、適宜に人手で外部に排出される。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。そして、所定時間(例えば、2〜5分)経過後、モータ39ひいては回転筒37の回転が停止される。この後、下側開閉扉37bが開かれ、回転筒37内の鉄系細粒分がほほ除去された磁性球20が第3磁性球貯留容器26内に重力で落下する。  The iron-based fine particles separated from the magnetic sphere 20 and jumping out of the rotating cylinder 37 collide with the baffle 40 and then fall and accumulate at the bottom of the housing 35. The iron-based fine particles in the housing 35 are appropriately discharged to the outside by hand. The removed iron-based fine particles can be used, for example, as a raw material for iron making. Then, after the elapse of a predetermined time (for example, 2 to 5 minutes), the rotation of the motor 39 and thus the rotating cylinder 37 is stopped. Thereafter, the lower opening / closing door 37b is opened, and the magnetic sphere 20 from which the iron-based fine particles in the rotating cylinder 37 are almost removed falls into the third magnetic sphere storage container 26 by gravity.

第3磁性球貯留容器26内の磁性球20は、水平型ベルトコンベア41のベルト41aの上に連続的に供給され、ベルト41aによって直立型ベルトコンベア42の下端部近傍に輸送される。この後、ベルト41aの上の磁性球20は、直立型ベルトコンベア42によってその上端部に輸送され、ガイド部材48によって第1磁性球貯留容器24に導入される。なお、第3磁性球貯留容器26から水平型ベルトコンベア41への磁性球20の供給量(供給速度)は、開閉扉の26aの開度を変えることにより、水平型ベルトコンベア41ないしは直立型ベルトコンベア42の最大輸送量以下となるように調整される。  The magnetic spheres 20 in the third magnetic sphere storage container 26 are continuously supplied onto the belt 41a of the horizontal belt conveyor 41 and transported to the vicinity of the lower end of the upright belt conveyor 42 by the belt 41a. Thereafter, the magnetic sphere 20 on the belt 41 a is transported to the upper end portion thereof by the upright belt conveyor 42 and introduced into the first magnetic sphere storage container 24 by the guide member 48. The supply amount (supply speed) of the magnetic balls 20 from the third magnetic ball storage container 26 to the horizontal belt conveyor 41 is changed by changing the opening degree of the opening / closing door 26a. The conveyor 42 is adjusted to be equal to or less than the maximum transport amount.

再び図1に示すように、鉄分除去装置12(図2中のスラッジ貯留槽27)から排出されたスラッジは、細粒分洗浄装置13に導入される。細粒分洗浄装置13は、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、後で説明するキレート剤再生装置17から供給される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(例えば、0.5〜2時間)を確保するようにおおむねプラグフロー(栓流)で連続的に流動させることにより、細粒分に付着(吸着)している有害金属等ないしはこれらのイオンを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。細粒分洗浄装置13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。  As shown in FIG. 1 again, the sludge discharged from the iron removing device 12 (sludge storage tank 27 in FIG. 2) is introduced into the fine particle cleaning device 13. The fine particle cleaning device 13 includes a sludge containing non-ferrous fine particles discharged from the iron content removing device 12 and cleaning water, and a chelating agent and water supplied from a chelating agent regenerating device 17 described later. Accept the chelate cleaning liquid, mix and agitate them to produce a fine-grained slurry, with a plug flow (plug flow) to ensure a preset residence time (eg 0.5-2 hours) By continuously flowing, the toxic metal or the like adhering (adsorbing) to the fine particles or these ions are captured by the chelating agent. Thereby, the harmful metal adsorbed (attached) on the surface of the fine particles in the fine particle slurry is removed. The ratio of the flow rate of the sludge supplied to the fine particle cleaning device 13 and the flow rate of the chelate cleaning solution is set to 1: 1, for example.

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。  Examples of the chelating agent used in the chelate cleaning solution include EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), HIDS (3-hydroxy-2,2′-iminodisuccinic acid), IDS (2,2′-iminodisuccinic acid), MGDA (methylglycine). Diacetic acid), EDDS (ethylenediaminediacetic acid) or sodium salt of GLDA (L-glutamic acid diacetic acid). Any of these chelating agents can effectively capture (chelate) the fine metal slurry or the harmful metals contained in the fine particle. Of course, a chelating agent suitable for the treatment is selected or a plurality of chelating agents are used depending on the type of harmful metal contained in the fine particles.

以下、図6(a)〜(c)を参照しつつ、細粒分洗浄装置13の具体的な構成及び機能を説明する。細粒分洗浄装置13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。  Hereinafter, a specific configuration and function of the fine particle cleaning device 13 will be described with reference to FIGS. The fine grain cleaning device 13 has a storage tank 50 having five elongated rectangular parallelepiped or prismatic slurry passages 55 to 59 formed by partitioning with four flat partition walls 51 to 54 and extending in parallel to each other. doing. The storage tank 50 may be, for example, an iron rectangular parallelepiped square tank installed on the ground, or may be a concrete rectangular parallelepiped pit. Moreover, the partition walls 51-54 may be formed, for example, by connecting a plurality of iron plates or plastic plates in the direction in which the slurry passage extends.

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。  Two slurry passages adjacent to each other in the slurry passages 55 to 59 have four curved lines in the communicating portion (FIG. 6A) at one end in the longitudinal direction of the slurry passage (left and right in the positional relationship in FIGS. 6A and 6B). Are communicated with each other at the site indicated by the arrows. That is, partition walls 51 to 54 do not exist in these communicating portions, and adjacent slurry passages communicate with each other.

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。  Air discharge pipes 61 to 65 for discharging air into the fine particle slurry and stirring the fine particle slurry are arranged at the bottoms of the respective slurry passages 55 to 59. Each of the air discharge pipes 61 to 65 is a porous pipe extending in the slurry passage longitudinal direction and having a plurality of air discharge holes arranged in the slurry passage longitudinal direction at the bottom (lower side) of the peripheral wall. Although not shown, it is connected to a compressor or a blower that supplies compressed air. When pressurized air is supplied to the air discharge pipes 61 to 65, the air is bubbled from the air discharge holes and released into the fine particle slurry, and the fine particle slurry is stirred by the bubbles. Is done.

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13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。  FIG. 6C shows a cross section of the slurry passage 55 on the most upstream side in the flow direction of the fine particle slurry (the direction indicated by the curved arrow and the straight arrow in FIG. 6A). . As is clear from FIG. 6C, the air discharge pipe 61 is disposed near the bottom of the slurry passage in the vicinity of one side surface of the slurry passage 55. For this reason, the bubbles discharged from the air discharge pipe 61 rise in the vicinity of this side surface. As a result, a circulating flow that flows in the direction indicated by the arrow P in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the slurry passage is formed in the slurry passage 55, and the fine particle slurry is stirred. The shape, size, capacity, and the like of the storage tank 50 and each of the slurry passages 55 to 59 and the amount of pressurized air supplied to the air discharge pipes 61 to 65 are set in advance in the fine particle washing device 13. The water content, flow rate, residence time, flow velocity, turbulence degree of flow (for example, Reynolds number) and the like are preferably set.

図1から明らかなとおり、細粒分洗浄装置13から排出された細粒分スラリーは濾過装置14に移送される。濾過装置14は、細粒分スラリーを濾過し、含水率が30〜40パーセントの濾過ケークと濾液とを生成する。なお、濾過装置14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14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ので、例えば農業用の培土として利用され、あるいは埋立て等により処分される。  As is clear from FIG. 1, the fine particle slurry discharged from the fine particle washing device 13 is transferred to the filtration device 14. The filtration device 14 filters the fine particle slurry to produce a filter cake and filtrate having a water content of 30 to 40 percent. In addition, as the filtration apparatus 14, a filter press, a vacuum filter, etc. can be used. Since the filter cake (fine particles) discharged from the filter device 14 does not contain any harmful metals or the like, it is used as, for example, agricultural soil or disposed of by landfill.

濾過装置14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15(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16に移送される。詳しくは図示していないが、逆浸透膜分離装置16は、清澄濾過器15から排出されたキレート洗浄液を受け入れ、高圧ポンプで加圧した上で、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。そして、濃縮水はキレート剤再生装置17に供給され、キレート剤を含まない透過水は透過水移送手段(例えば、ポンプ及び管路)によりシックナ8に返送される。  The filtrate discharged from the filtration device 14, that is, the chelate washing solution is transferred to the reverse osmosis membrane separation device 16 after the suspended matter or suspended matter (SS) is removed by the clarification filter 15 (for example, sand filter). . Although not shown in detail, the reverse osmosis membrane separation device 16 receives the chelate washing liquid discharged from the clarification filter 15, pressurizes it with a high-pressure pump, and then concentrates the chelating agent concentrated by the reverse osmosis membrane. Separation into water and permeate without chelating agent. Then, the concentrated water is supplied to the chelating agent regeneration device 17, and the permeated water not containing the chelating agent is returned to the thickener 8 by the permeated water transfer means (for example, a pump and a pipe line).

逆浸透膜分離装置16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。  The reverse osmosis membrane of the reverse osmosis membrane separation device 16 is, for example, a three-layer structure in which a polysulfone support layer and a dense cross-linked aromatic polyamide layer are laminated on the surface of a polyester nonwoven fabric (thickness 100 to 120 μm). Can be used. The dense cross-linked aromatic polyamide layer has a large number of pores having a pore diameter of about 0.5 to 1.5 nm, and is very thin (for example, 0.2 to 0.25 μm) a semipermeable membrane. The polysulfone support layer is a relatively thick (for example, 40 to 50 μm) porous membrane for supporting or protecting a very thin crosslinked aromatic polyamide dense layer to prevent breakage thereof.

逆浸透膜分離装置16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/hrと推定される。したがって、例えば毎時60m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。The reverse osmosis membrane separation device 16 is of a spiral type and has a plurality of reverse osmosis membrane elements in which a reverse osmosis membrane wound in a spiral shape is accommodated in a cylindrical container. It is practical that each reverse osmosis membrane element has, for example, a total length of about 1 to 2 m and an outer diameter of about 0.2 to 0.4 m. For example, the effective membrane area of a reverse osmosis membrane in a commercially available reverse osmosis membrane element of this type having a total length of about 1 m and an outer diameter of about 0.2 m (for example, manufactured by Authentec Co., Ltd., Nakatsugawa, Gifu Prefecture) is About 40 m 2 . In the case of this reverse osmosis membrane element, when the chelate cleaning solution having a chelating agent concentration of about 1% by mass is supplied at a pressure of about 1 MPa, the treatment amount of the chelate cleaning solution is estimated to be about 1.5 m 3 / hr. Therefore, for example, when processing a chelate washing solution of 60 m 3 / h, 40 reverse osmosis membrane elements may be connected in parallel.

逆浸透膜分離装置16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13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13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13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16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13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13におけるキレート剤濃度は1質量%程度に維持される。  The reverse osmosis membrane separation device 16 is a continuous type, and the operating conditions such as the supply amount and supply pressure (operation pressure) of the chelate washing liquid, the discharge amount of concentrated water and permeate, the chelating agent concentration ratio of concentrated water are as follows. It is set appropriately according to the amount of chelate cleaning liquid to be supplied to the cleaning device 13 and the chelating agent concentration. For example, the ratio of the flow rate of the sludge supplied to the fine particle cleaning device 13 and the flow rate of the chelate cleaning solution is set to 1: 1, and the chelating agent concentration of the fine particle slurry in the fine particle cleaning device 13 is set to 1% by mass. In this case, the reverse osmosis membrane separation device 16 generates permeated water (chelating agent concentration 0) of about 50% of the supply amount of the chelate washing liquid and concentrated water (chelating agent concentration of about 2 mass%) of about 50%. Set to Therefore, in the fine particle cleaning device 13, the sludge not containing the chelating agent and the chelating cleaning solution having a chelating agent concentration of about 2% by mass are mixed at a ratio of 1: 1, and the chelating agent concentration in the fine particle cleaning device 13 is 1 mass. % Is maintained.

逆浸透膜分離装置16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17に導入されて再生される。キレート剤再生装置17は、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。  The concentrated water, that is, the chelate washing liquid discharged from the reverse osmosis membrane separation device 16 is introduced into the chelating agent regeneration device 17 and regenerated. The chelating agent regenerating apparatus 17 has a complex forming power higher than that of the chelating agent, and a solid phase adsorbing material that adsorbs or extracts a harmful metal or the like in the chelating cleaning solution when it comes into contact with the chelating cleaning solution or a small piece on which the solid adsorbing material is fixed Or it has a granular material, removes a harmful metal etc. from the chelating agent in the chelating cleaning solution, and regenerates the chelating cleaning solution.

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。  The solid-phase adsorbent has a multipoint interaction by coordinating bonds and hydrogen bonds in which a cyclic molecule is supported on a carrier and a chelate ligand is modified on the cyclic molecule, and selectively incorporates ions such as harmful metals. is there. As a result, harmful metals and the like captured by the chelating agent are separated from the chelating agent and adsorbed or extracted by the solid phase adsorbent. As a result, harmful metals and the like are removed and collected from the chelate cleaning solution (chelating agent), and the chelate cleaning solution (chelating agent) is in a state where it can capture the harmful metals and the like again.

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。  A solid-phase adsorbent having a higher complexing power than a chelating agent is a solid material such as a gel, and is generally coordinated with a chelating agent when contacted with an aqueous solution containing a chelating agent capturing a metal. It has a strong binding force other than a covalent bond to such an extent that the metal ions can be detached from the chelating agent and transferred to the solid phase adsorbent. For example, when EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) is used as a chelating agent, such a solid-phase adsorbent has a strong binding force capable of recovering almost 100% of metal ions from an EDTA aqueous solution having a concentration of 10 mM / l. It is what you have.

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。  Examples of such a solid-phase adsorbent include a material in which a cyclic molecule is densely supported on a carrier such as silica gel or a resin and a chelate ligand is modified on the cyclic molecule. When such a solid-phase adsorbent is used, a plurality of various bonds and interactions such as coordination bonds and hydrogen bonds occur due to adjacent cyclic molecules and chelate ligands, resulting in multipoint interactions, and metal ions In contrast to this, a chemical bond stronger than that of a chelating agent is generated, and metal ions can be selectively taken in by the properties of the cyclic molecule.

以下、図7を参照しつつ、キレート剤再生装置17の具体的な構成及び機能を説明する。キレート剤再生装置17には、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70が設けられている。また、キレート剤再生装置17には、再生すべきキレート洗浄液(濃縮水)を貯留する中間貯槽71と、再生されたキレート洗浄液を貯留する洗浄液貯槽72と、酸液を貯留する酸液貯槽73と、水を貯留する水貯槽74とが設けられている。  Hereinafter, a specific configuration and function of the chelating agent regeneration device 17 will be described with reference to FIG. The chelating agent regenerator 17 is provided with a packed tower 70 filled with solid phase adsorbent particles or a packing (packing) in which the solid phase adsorbent is fixed. The chelating agent regenerator 17 includes an intermediate storage tank 71 for storing a chelate cleaning liquid (concentrated water) to be regenerated, a cleaning liquid storage tank 72 for storing the regenerated chelate cleaning liquid, and an acid liquid storage tank 73 for storing an acid liquid. A water storage tank 74 for storing water is provided.

中間貯槽71には、逆浸透膜分離装置16(図1参照)から排出された濃縮水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71に貯留されたキレート洗浄液を充填塔70に移送する一方、充填塔70で再生されたキレート洗浄液を洗浄液貯槽72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72に貯留されたキレート洗浄液を細粒分洗浄装置13(図1参照)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。  In the intermediate storage tank 71, the concentrated water, that is, the chelate cleaning liquid discharged from the reverse osmosis membrane separation device 16 (see FIG. 1) is temporarily stored. When regenerating the chelate cleaning liquid, the chelate cleaning liquid stored in the intermediate storage tank 71 is transferred to the packed tower 70, while the chelate cleaning liquid regenerated in the packed tower 70 is transferred to the cleaning liquid storage tank 72 and a series. The pipe lines 77 to 80 are provided. In addition, a pump 81 and a pipe line 82 are provided for supplying the chelate cleaning liquid stored in the cleaning liquid storage tank 72 to the fine particle cleaning apparatus 13 (see FIG. 1).

さらに、キレート剤再生装置17には、固相吸着材を再生する際に、酸液貯槽73に貯留された酸液を充填塔70に移送する一方、充填塔70から排出された酸液を酸液貯槽73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、キレート剤再生装置17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74に貯留された水を充填塔70に移送する一方、充填塔70から排出された水を水貯槽74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。  Further, when the solid phase adsorbent is regenerated, the chelating agent regenerator 17 transfers the acid solution stored in the acid solution storage tank 73 to the packed tower 70, while the acid solution discharged from the packed tower 70 is converted into an acid. A pump 83 and a plurality of pipes 84 and 85 for returning to the liquid storage tank 73 are provided. Further, when the solid phase adsorbent regenerated with the acid solution is washed with water, the chelating agent regenerator 17 transfers the water stored in the water storage tank 74 to the packed tower 70 while being discharged from the packed tower 70. A pump 86 and a plurality of pipes 87 and 88 for returning water to the water storage tank 74 are provided.

充填塔70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、充填塔70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、充填塔70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。  Valves 91, 92, 93, 94 for opening and closing the corresponding pipe lines are interposed in the pipe lines 77, 78, 84, 87 for transferring the chelate cleaning solution, the acid solution or the water to the packed tower 70, respectively. Yes. On the other hand, valves 79, 80, 85, and 88 for discharging the chelate cleaning solution, acid solution, and water from the packed tower 70 are provided with valves 95, 96, 97, and 98 for opening and closing the corresponding channels, respectively. Has been. By switching the open / closed state of these valves 91 to 98, either the chelate cleaning liquid, the acid liquid or the water can be supplied to and discharged from the packed tower 70. Note that the opening and closing of these valves 91 to 98 are automatically controlled by a controller (not shown).

以下、キレート剤再生装置17の運転手法の一例を説明する。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71内のキレート洗浄液が、充填塔70内を流通して洗浄液貯槽72に移送される。  Hereinafter, an example of the operation method of the chelating agent regeneration device 17 will be described. When regenerating the chelate cleaning liquid (chelating agent), the valves 91, 92, 95, 96 interposed in the pipe lines 77-80 are opened, while the other valves 93, 94, 97, 98 are closed, The pump 76 is operated. As a result, the chelate cleaning liquid in the intermediate storage tank 71 flows through the packed tower 70 and is transferred to the cleaning liquid storage tank 72.

充填塔70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、キレート洗浄液が再生される。  In the packed tower 70, a chelate cleaning liquid containing a chelating agent capturing toxic metals and the like is brought into contact with a solid phase adsorbent (solid phase adsorbent particles). As a result, harmful metals and the like captured by the chelating agent are separated from the chelating agent and adsorbed or extracted by the solid phase adsorbent. As a result, harmful metals and the like are removed and collected from the chelate cleaning solution, and the chelating agent becomes able to capture the harmful metals and the like again, and the chelate cleaning solution is regenerated.

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充填塔70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  As the chelate cleaning solution is regenerated, the amount of adsorption of harmful metals and the like on the solid phase adsorbent increases with time, but there is an upper limit on the adsorption capacity of the solid phase adsorbent. For this reason, when the amount of adsorption of harmful metals or the like in the solid phase adsorbent reaches a saturated state or the vicinity thereof, the solid phase adsorbent is regenerated. That is, the acid solution is flowed into the packed tower 70 with the chelate cleaning solution removed, and harmful metals adsorbed on the solid phase adsorbent are removed by the acid solution to regenerate the solid phase adsorbent. Thus, while toxic metals and the like are recovered by the acid solution, the solid-phase adsorbent is regenerated so that the toxic metals and / or these ions can be adsorbed or extracted again.

充填塔70内の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73内の酸液が、充填塔70内を流通して酸液貯槽73に還流する。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、充填塔70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。  When the solid-phase adsorbent in the packed tower 70 is regenerated with an acid solution, the valves 93, 92, 95, 97 interposed in the pipes 84, 78, 79, 85 are opened, while the other valves 91 are opened. , 94, 96, 98 are closed, and the pump 83 is operated. As a result, the acid solution in the acid solution storage tank 73 flows through the packed tower 70 and returns to the acid solution storage tank 73. Whether or not the amount of harmful metal adsorption of the solid-phase adsorbent reaches a saturated state or the vicinity thereof can be determined by detecting the content of harmful metal or the like in the chelate cleaning liquid discharged from the packed tower 70. .

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74内の水が、充填塔70内を流通して水貯槽74に還流する。水は、水貯槽74と充填塔70との間を循環して流れる。その際、充填塔70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。  When the solid-phase adsorbent is washed with water after the regeneration of the solid-phase adsorbent with the acid solution is completed, the valves 94, 92, 95, 98 provided in the pipes 87, 78, 79, 88 are opened. The other valves 91, 93, 96, 97 are closed and the pump 86 is operated. Thereby, the water in the water storage tank 74 flows through the packed tower 70 and returns to the water storage tank 74. Water circulates between the water storage tank 74 and the packed tower 70. At that time, the solid phase adsorbent in the packed tower 70 comes into contact with water, and the acid solution adhering to the solid phase adsorbent is washed. Thereafter, regeneration of the chelate cleaning solution is resumed.

このように再生されたキレート洗浄液は、洗浄液貯槽72に一時的に貯留された後、細粒分洗浄装置13(図1参照)に供給される。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。  The chelate cleaning liquid regenerated in this way is temporarily stored in the cleaning liquid storage tank 72 and then supplied to the fine particle cleaning apparatus 13 (see FIG. 1). That is, the chelate cleaning liquid circulates while repeating purification of the fine particles and regeneration of the chelating agent. Note that the reduced amount of the chelating agent is appropriately supplemented.

以上、本発明に係る土壌浄化システムSによれば、清浄で再利用可能な礫、砂及び細粒分を得ることができる。また、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低下させることができるので、細粒分洗浄装置13に対する有害金属等の負荷と、キレート剤再生装置17に対する有害金属等の負荷とを軽減することができ、キレート剤及び固相吸着材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低減することができる。  As described above, according to the soil purification system S according to the present invention, clean and reusable gravel, sand and fine particles can be obtained. Moreover, since the content rate of the toxic metal etc. of the sludge discharged | emitted from the iron content removal apparatus 12 can be reduced, the load of the toxic metal etc. with respect to the fine particle washing | cleaning apparatus 13, and the toxic metal etc. with respect to the chelating agent reproduction | regeneration apparatus 17 The load can be reduced, the necessary amount or amount of the chelating agent and the solid phase adsorbent can be reduced, and the treatment cost of the soil can be reduced.

S 土壌浄化システム、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、13 細粒分洗浄装置、14 濾過装置、15 清澄濾過器、16 逆浸透膜分離装置、17 キレート剤再生装置、18 鉄系細粒分吸着装置、19 スクリーン装置、20 磁性球、21 本体部、21a 傾斜板、22 遠心分離機、23 磁性球返送装置、24 第1磁性球貯留容器、24a 開閉扉、25 第2磁性球貯留容器、25a 開閉扉、26 第3磁性球貯留容器、26a 開閉扉、27 スラッジ貯留槽、29 中空球状体、30 永久磁石、31 磁石保持部材、32 磁石保持穴、34 スラッジポンプ、35 ハウジング、36 ベアリング装置、37 回転筒、37a 上側開閉扉、37b 下側開閉扉、38 歯車機構、39 モータ、40 バッフル、41 水平型コンベア、41a ベルト、42 直立型コンベア、43a 駆動ローラ、43b 駆動ローラ、44a 従動ローラ、44b 従動ローラ、45 金属ベルト、46 アイドルローラ、47 磁性球係止部材、48 ガイド部材、50 貯槽、51〜54 仕切り壁、55〜59 スラリー通路、61〜65 空気放出管、70 充填塔、71 中間貯槽、72 洗浄液貯槽、73 酸液貯槽、74 水貯槽、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。  S soil purification system, 1 input hopper, 2 mixer, 3 mil breaker (wet crusher), 4 trommel, 5 cyclone, 6 PH adjustment tank, 7 coagulation tank, 8 thickener, 9 intermediate tank, 10 washing water tank, 11 spare Water tank, 12 Iron content removal device, 13 Fine particle washing device, 14 Filtration device, 15 Clarification filter, 16 Reverse osmosis membrane separation device, 17 Chelating agent regeneration device, 18 Iron-based fine particle adsorption device, 19 Screen device, 20 Magnetic sphere, 21 body part, 21a inclined plate, 22 centrifuge, 23 magnetic sphere return device, 24 first magnetic sphere storage container, 24a open / close door, 25 second magnetic sphere storage container, 25a open / close door, 26 third magnetic Sphere storage container, 26a Open / close door, 27 Sludge storage tank, 29 Hollow spherical body, 30 Permanent magnet, 31 Magnet holding member, 32 Magnet holding hole, 34 Wedge pump, 35 housing, 36 bearing device, 37 rotating cylinder, 37a upper door, 37b lower door, 38 gear mechanism, 39 motor, 40 baffle, 41 horizontal conveyor, 41a belt, 42 upright conveyor, 43a drive roller 43b Drive roller 44a Follower roller 44b Follower roller 45 Metal belt 46 Idle roller 47 Magnetic ball locking member 48 Guide member 50 Storage tank 51-54 Partition wall 55-59 Slurry passage 61-65 Air discharge pipe, 70 packed tower, 71 intermediate storage tank, 72 cleaning liquid storage tank, 73 acid storage tank, 74 water storage tank, 76 pump, 77-80 pipe, 81 pump, 82 pipe, 83 pump, 84 pipe, 85 pipe Line, 86 pump, 87 line, 88 line, 91-98 valve.

Claims (3)

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、
前記土壌浄化システム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が表面に露出する鉄系細粒分を生成し、鉄系細粒分の表面に露出している鉄又は鉄酸化物に洗浄水中の有害金属又はその化合物を吸着又は付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、
前記シックナから排出されたスラッジから、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と、
前記鉄分除去装置から排出されたスラッジと、キレート剤及び水を含む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備えていて、
前記鉄分除去装置は、
中空球状体の中空部に複数の永久磁石が同一磁性の磁極が球状体半径方向外向きとなるように装着されてなる複数の磁性球と、前記シックナから排出されたスラッジとを受け入れ、磁性球とスラッジとが混在する流動物を重力によりジグザグ状の経路で下方に移動させ、移動時にスラッジ中の鉄系細粒分を磁力で磁性球に吸着させる鉄系細粒分吸着装置と、
前記鉄系細粒分吸着装置から排出された流動物を受け入れて、磁性球とスラッジとに分離するスクリーン装置と、
前記スクリーン装置から排出された鉄系細粒分を吸着している磁性球を間欠的に回分式で受け入れて、遠心力により磁性球から鉄系細粒分を離脱させる遠心分離機と、
前記遠心分離機から排出された磁性球を前記鉄系細粒分吸着装置に返送する磁性球返送装置とを有することを特徴とする土壌浄化システム。
A soil purification system for purifying soil containing gravel, sand and fine particles and contaminated with harmful metals or compounds thereof,
A mixer for mixing the soil introduced into the soil purification system and washing water;
Iron or iron oxide that is unevenly distributed or scattered in the gravel and sand is exposed to the surface by crushing gravel and sand in the mixture containing soil and washing water discharged from the mixer. A wet crusher that generates a system fine particle and adsorbs or adheres a harmful metal or its compound in the washing water to iron or iron oxide exposed on the surface of the iron system fine particle;
Trommel for separating gravel from a mixture containing gravel, sand, fine particles and washing water discharged from the wet crusher;
A liquid cyclone for separating sand from a mixture containing sand, fine particles and washing water discharged from the trommel;
A thickener that separates the mixture containing fine particles discharged from the hydrocyclone and washing water into supernatant water and sludge containing fine particles and washing water by sedimentation separation,
From the sludge discharged from the thickener, by removing the iron-based fine particles by magnetically adsorbing, an iron content removing device that reduces the content of harmful metals or compounds thereof in the sludge,
The sludge discharged from the iron content removal device is mixed with a chelate cleaning liquid containing a chelating agent and water to produce a fine particle slurry, and the fine particle slurry is flowed to ensure a preset residence time. A fine particle cleaning device that captures a toxic metal or a compound thereof adhering to the fine particle by a chelating agent,
A filtration device for filtering the fine particle slurry discharged from the fine particle washing device to produce a filtrate and a filter cake;
A reverse osmosis membrane separation device for separating the filtrate discharged from the filtration device into a concentrated water in which a chelating agent is concentrated and a permeated water not containing the chelating agent by a reverse osmosis membrane;
The concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane separator is received and concentrated by a solid-phase adsorbent that adsorbs harmful metals or compounds thereof in the concentrated water when it has higher complexing power than a chelating agent and comes into contact with the concentrated water. A chelating agent regenerator that removes harmful metals or compounds thereof from the chelating agent in water and supplies the concentrated solution as a chelate cleaning solution to the fine particle cleaning device;
A permeated water transfer means for transferring the permeated water discharged from the reverse osmosis membrane separation device to the thickener,
The iron removing device is
A plurality of magnetic spheres in which a plurality of permanent magnets are mounted in a hollow portion of a hollow sphere so that magnetic poles of the same magnet face outward in the spherical body radial direction and sludge discharged from the thickener are received, and the magnetic sphere An iron-based fine particle adsorbing device that moves a fluid mixture of sludge and sludge downward by a zigzag path by gravity and adsorbs iron-based fine particles in the sludge to a magnetic sphere by magnetic force during movement,
A screen device that receives the fluid discharged from the iron-based fine particle adsorption device and separates it into magnetic spheres and sludge;
A centrifugal separator that intermittently receives the magnetic spheres adsorbing the iron-based fine particles discharged from the screen device, and separates the iron-based fine particles from the magnetic spheres by centrifugal force; and
A soil purification system, comprising: a magnetic sphere returning device that returns the magnetic sphere discharged from the centrifugal separator to the iron-based fine particle adsorption device.
磁性球の質量を中空球状体の体積で除算した値が、1.1〜1.3g/cmの範囲内であ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。The soil purification system according to claim 1, wherein the value obtained by dividing the mass of the magnetic sphere by the volume of the hollow sphere is in the range of 1.1 to 1.3 g / cm 3 . 前記磁性球返送装置は、
前記遠心分離機の下端部より低い位置に配置された駆動ローラと、前記駆動ローラの上方において前記鉄系細粒分吸着装置の上端部より高い位置に配置された従動ローラと、前記駆動ローラと前記従動ローラとに巻き掛けられた強磁性金属からなる無端金属ベルトと、前記無端金属ベルトの外側表面に装着され前記無端金属ベルトの上方への走行時に、前記無端金属ベルトに吸着されている磁性球の下降を係止する磁性球係止部材とを有する直立型ベルトコンベアと、
前記遠心分離機から排出された磁性球を、前記直立型ベルトコンベアの下端部に搬送して前記無端金属ベルトに磁力で吸着させる磁性球搬送手段と、
前記直立型ベルトコンベアの上端部で前記無端金属ベルトから磁性球を離脱させて前記鉄系細粒分吸着装置に供給する磁性球供給手段と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。
The magnetic ball returning device is
A driving roller disposed at a position lower than a lower end portion of the centrifuge, a driven roller disposed at a position higher than the upper end portion of the iron-based fine particle adsorption device above the driving roller, and the driving roller; An endless metal belt made of a ferromagnetic metal wound around the driven roller, and a magnet that is attached to the outer surface of the endless metal belt and is attracted to the endless metal belt when traveling above the endless metal belt An upright belt conveyor having a magnetic ball locking member for locking the lowering of the ball;
Magnetic sphere conveying means for conveying the magnetic sphere discharged from the centrifuge to the lower end of the upright belt conveyor and attracting the endless metal belt with a magnetic force;
The magnetic sphere supply means for detaching the magnetic sphere from the endless metal belt at the upper end of the upright belt conveyor and supplying it to the iron-based fine particle adsorption device. 2. The soil purification system according to 2.
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