JP6643141B2 - Detoxification system for heavy metal contaminated soil - Google Patents

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Description

本発明は、重金属汚染土壌の無害化処理システムに関するものであり、例えば、泥水式シールド工法で発生する自然由来の砒素等の重金属を含む土壌を工事現場で無害化処理するために好適に適用される技術に関するものである。   The present invention relates to a detoxification processing system for heavy metal-contaminated soil, and is suitably applied to, for example, detoxification of soil containing heavy metals such as arsenic derived from nature generated by a muddy water shield method at a construction site. Technology.

自然由来の砒素等による重金属汚染が懸念される地盤にシールド工法でトンネルを構築する場合、環境基準を超える脱水ケーキが生じるおそれがある。このため、掘削土を泥水状とすることで砒素等の重金属の抽出・分離が容易に実施でき、掘削土が泥水状を呈するシールド工法において、掘削土から砒素等の重金属を抽出・分離する対策が考えられている。   When a tunnel is constructed on the ground where there is concern about heavy metal contamination by naturally occurring arsenic or the like, a dewatered cake exceeding environmental standards may be generated. For this reason, it is easy to extract and separate heavy metals such as arsenic by making the excavated soil muddy, and measures to extract and separate heavy metals such as arsenic from excavated soil in the shield method where the excavated soil has muddy state Is considered.

ここで、泥水式シールド工法において、廃棄泥水から重金属を抽出分離する方法として、次の二つの方法がある。第1の方法は、廃棄泥水に鉄粉を添加して溶解性重金属を吸着させた後、重金属が吸着した鉄粉を回収する方法である。第2の方法は、廃棄泥水に重金属の抽出を促進する薬剤を添加した後、廃棄泥水を脱水して重金属が溶解した水を回収する方法である。   Here, in the muddy water shield method, there are the following two methods for extracting and separating heavy metals from waste muddy water. The first method is a method in which iron powder is added to waste mud and a soluble heavy metal is adsorbed, and then the iron powder to which the heavy metal is adsorbed is collected. The second method is a method of adding a chemical that promotes the extraction of heavy metals to waste mud, and then dewatering the waste mud to recover water in which the heavy metals are dissolved.

さらに、泥土圧式シールド工法において、鉄粉や不溶化材を切羽に供給することで、掘削を行いながら重金属を不溶化する方法も考えられている。   Furthermore, in the mud pressure shield construction method, a method of insolubilizing heavy metals while excavating by supplying iron powder and insolubilizing material to the face has been considered.

このように、従来、汚染土壌の処理方法や処理施設について、種々の技術が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)。特許文献1に記載された技術は、工業排水や、電子材料となるニッケル化成品の中間原料である硫酸ニッケル水溶液など、各種の重金属含有水溶液から重金属を分離するための方法である。すなわち、特許文献1に記載された技術は、重金属含有水溶液に金属鉄粉を添加して撹拌混合するか、金属鉄粉を充填したカラム等に重金属含有水溶液を通液して、金属鉄粉の表面で重金属を反応させた後、固液分離により重金属が鉄の化合物として吸着された金属鉄粉を回収する技術である。ここで、金属鉄粉の粒径は1mm以下とし、10μm〜1mmに調整することが好ましいとしている。   As described above, conventionally, various techniques have been proposed for a method and a facility for treating contaminated soil (for example, see Patent Literature 1, Patent Literature 2, and Patent Literature 3). The technique described in Patent Literature 1 is a method for separating heavy metals from various heavy metal-containing aqueous solutions such as an industrial wastewater and an aqueous solution of nickel sulfate which is an intermediate raw material of a nickel chemical product as an electronic material. That is, the technology described in Patent Document 1 is to add a metal iron powder to a heavy metal-containing aqueous solution and stir and mix the solution, or to pass a heavy metal-containing aqueous solution through a column or the like filled with the metal iron powder to thereby remove the metal iron powder. This is a technique for recovering metallic iron powder in which heavy metals are adsorbed as iron compounds by solid-liquid separation after reacting heavy metals on the surface. Here, the particle size of the metal iron powder is set to 1 mm or less, and is preferably adjusted to 10 μm to 1 mm.

特許文献2に記載された技術は、ふっ素、ほう素、砒素、クロム、鉛、セレン等の重金属類を含む汚染土壌を浄化するための浄化材に関する技術である。すなわち、特許文献2に記載された技術で使用する浄化材は、金属鉄粉表面に希土類元素の水酸化物または酸化物を付着させることで、同量の希土類元素の水酸化物または酸化物を単体で用いるよりも、希土類元素の水酸化物または酸化物の重金属吸着能を向上することができるとしている。   The technique described in Patent Document 2 is a technique relating to a purification material for purifying contaminated soil containing heavy metals such as fluorine, boron, arsenic, chromium, lead, and selenium. That is, the purifying material used in the technique described in Patent Document 2 attaches a hydroxide or oxide of a rare earth element to the surface of metallic iron powder, so that the same amount of the hydroxide or oxide of the rare earth element is removed. It is stated that the ability to adsorb a heavy metal of a hydroxide or oxide of a rare earth element can be improved as compared with the case of using it alone.

特許文献3に記載された技術は、密閉型シールドトンネル工事に伴って発生する重金属類汚染土壌を処理する場合、掘削排出される重金属類汚染土壌を現位置にて不溶化処理する技術であり、現位置の重金属類汚染土壌内に、密閉型シールドトンネルの掘削切羽前面から不溶化材を注入し、カッターフェース面で攪拌混合する。さらに、排送管内で再混合と不溶化処理反応を促進させることにより、不溶化の基準を確保することができるとしている。   The technology described in Patent Literature 3 is a technology for insolubilizing heavy metal-contaminated soil excavated and discharged at the current position when treating heavy metal-contaminated soil generated due to the construction of a closed shield tunnel. The insolubilizing material is injected into the heavy metal-contaminated soil at the location from the front face of the excavation face of the closed shield tunnel, and is stirred and mixed on the cutter face. Furthermore, it is stated that the standard of insolubilization can be secured by promoting the remixing and insolubilization treatment reaction in the discharge pipe.

特開2008−155105号公報JP 2008-155105 A 特開2012−51967号公報JP 2012-51967 A 特開2006−316599号公報JP 2006-316599 A

しかし、上述した第1の方法については、シールド排泥水の発生から脱水ケーキを生成するまでの全体システムについて総合的な検討が必要である。また、砒素等の重金属を吸着させた鉄粉を回収する設備については、設備規模に対して処理能力が小さい設備を用いて検討を進めている事例が多く、大口径シールドで生じる大量の廃棄泥水を処理するためには、鉄粉回収設備を非現実的なレベルで大量導入する必要がある等、種々の問題がある。   However, the first method described above requires a comprehensive study of the entire system from the generation of shield mud to the formation of a dewatered cake. In many cases, studies are being conducted on equipment that collects iron powder that has absorbed heavy metals such as arsenic, using equipment that has a small processing capacity with respect to the equipment scale. There are various problems, such as the need to introduce a large amount of iron powder recovery equipment at an unrealistic level in order to treat the wastewater.

また、上述した第2の方法については、添加した抽出材が脱水ケーキに残留するため、将来的な脱水ケーキの安全性が担保されないだけではなく、抽出材が高価であるため、処理コストが高価になる等、種々の問題がある。   In the second method described above, the added extraction material remains in the dewatered cake, so that not only the safety of the future dewatered cake is not ensured, but also the processing cost is high because the extraction material is expensive. And various other problems.

さらに、泥土圧式シールド工法を採用した場合には、重金属汚染土壌を不溶化処理することになり、処理土には砒素等の重金属が含まれるため、永久に管理する必要がある。   Further, when the mud pressure shield method is adopted, the soil contaminated with heavy metals is insolubilized. Since the treated soil contains heavy metals such as arsenic, it must be permanently managed.

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、例えば、シールド排泥水の発生から脱水ケーキを生成するまでの一連の工程全体において、砒素等の重金属を含む大量の処理対象泥水が発生した場合であっても、これを効率的かつ適切に処理することが可能な重金属汚染土壌の無害化処理システムを提供することを目的とする。   The present invention has been proposed in view of the above-described circumstances.For example, a large amount of mud to be treated including heavy metals such as arsenic was generated in a series of processes from generation of shielded muddy water to generation of a dewatered cake. Even in this case, it is an object of the present invention to provide a detoxification system for heavy metal contaminated soil that can efficiently and appropriately treat the soil.

本発明の重金属汚染土壌の無害化処理システムは、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明の重金属汚染土壌の無害化処理システムは、重金属汚染土壌を無害化処理するための装置であって、無害化処理の各段階において使用する装置群を備えている。   The detoxification system for heavy metal-contaminated soil according to the present invention has the following features in order to achieve the above object. That is, the detoxification system for heavy metal-contaminated soil of the present invention is a device for detoxifying heavy metal-contaminated soil, and includes a group of devices used in each stage of the detoxification process.

粘土解泥工程における装置群として、粘土解砕装置と、篩い分け装置とがある。また、重金属除去工程における装置群として、鉄粉添加装置と、比重分離装置と、ドラム型磁性分離装置と、フィルター型電磁石分離装置とがある。また、無害化処理の後段階における装置群として、脱水処理装置がある。なお、各装置群には、さらに他の装置が付加される場合がある。 As a group of devices in the clay crushing process, there are a clay crushing device and a sieving device. Further, as a group of devices in the heavy metal removing step, there are an iron powder adding device, a specific gravity separating device, a drum type magnetic separating device, and a filter type electromagnet separating device . Further, as a group of devices at a later stage of the detoxification process, there is a dehydration device. Note that another device may be added to each device group.

粘土解砕装置は、重金属汚染土壌に含まれる粘土塊を解砕するための装置である。篩い分け装置は、重金属汚染土壌を篩い分けして、所定の粒径以下の細粒分を含む泥水を取り出すための装置である。   The clay crusher is a device for crushing clay lumps contained in heavy metal contaminated soil. The sieving apparatus is an apparatus for sieving heavy metal-contaminated soil to take out muddy water containing fine particles having a predetermined particle size or less.

鉄粉添加装置は、細粒分を含む泥水に鉄粉を添加して、当該鉄粉に重金属を吸着させるための装置である。比重分離装置は、鉄粉を含まない泥水と、重金属が吸着した鉄粉を含む泥水とに比重分離するための装置である。ドラム型磁性分離装置は、永久磁石を利用して、重金属が吸着した鉄粉を含む泥水から鉄粉を回収するための装置である。フィルター型電磁石分離装置は、ドラム型磁性分離装置で回収しきれなかった鉄粉を含む泥水から鉄粉をさらに回収するための装置である。脱水処理装置は、比重分離装置で分離された鉄粉を含まない泥水とドラム型磁性分離装置及びフィルター型電磁石分離装置で鉄粉が分離された泥水とを脱水処理するための装置である。 The iron powder adding device is a device for adding iron powder to muddy water containing fine particles and causing heavy iron to be adsorbed to the iron powder. The specific gravity separation device is a device for separating specific gravity into muddy water containing no iron powder and muddy water containing iron powder to which heavy metals are adsorbed. The drum-type magnetic separation device is a device for recovering iron powder from muddy water containing iron powder to which heavy metals have been adsorbed using a permanent magnet. The filter-type electromagnet separator is a device for further recovering iron powder from muddy water containing iron powder that could not be recovered by the drum-type magnetic separator. The dehydration treatment device is a device for dehydrating the muddy water containing no iron powder separated by the specific gravity separation device and the muddy water from which the iron powder is separated by the drum type magnetic separation device and the filter type electromagnet separation device .

上述した装置群において、添加する鉄粉の一部または全部は、表面から内部にわたる多数の微細孔を有するとともに、粒度が150μm以上300μm以下、見掛密度が1.3g/cm3以上1.5g/cm3以下、比表面積が0.12m2/g以上0.36m2/g以下であることを特徴とするものである。なお、比表面積は、JIS Z 8830:2013に準拠し、BET多点法/吸着側相対圧(P/P0=0.001〜0.30)で測定した値とする。 In the above group of devices, some or all of the iron powder to be added has a large number of micropores extending from the surface to the inside, has a particle size of 150 μm or more and 300 μm or less, and an apparent density of 1.3 g / cm 3 or more and 1.5 g. / cm 3, specific surface area is to equal to or less than 0.12 m 2 / g or more 0.36 m 2 / g. The specific surface area is a value measured by the BET multipoint method / adsorption side relative pressure (P / P 0 = 0.001 to 0.30) in accordance with JIS Z 8830: 2013.

また、上述した構成に加えて、比重分離装置の前段に、重金属を吸着した鉄粉を含む泥水を均一に供給する泥水供給装置を配置することが好ましい。   Further, in addition to the above-described configuration, it is preferable to dispose a muddy water supply device that uniformly supplies muddy water containing iron powder to which heavy metals have been adsorbed, in front of the specific gravity separation device.

また、上述した構成に加えて、比重分離装置に供給する泥水の比重を測定する泥水比重測定装置と、測定した泥水の比重に応じて、比重分離装置に供給する泥水量を調整する供給泥水量調整装置とを備えることが好ましい。   Further, in addition to the above-described configuration, a muddy water specific gravity measuring device for measuring the specific gravity of the muddy water supplied to the specific gravity separating device, and a supplied muddy water amount for adjusting the amount of muddy water supplied to the specific gravity separating device according to the measured specific gravity of the muddy water Preferably, an adjusting device is provided.

また、上述した構成に加えて、ドラム型磁性分離装置が、重金属が吸着した鉄粉を含む泥水から、鉄粉と余剰水を含む鉄粉濃縮物を回収するものであり、鉄粉と余剰水とを分離して、余剰水のみを排出する余剰水排出装置を備えることが好ましい。 In addition, in addition to the above-described configuration, the drum-type magnetic separation device recovers iron powder concentrate containing iron powder and excess water from muddy water containing iron powder to which heavy metal has been adsorbed. It is preferable to provide a surplus water discharging device for separating surplus water and discharging only surplus water.

本発明に係る重金属汚染土壌の無害化処理システムによれば、例えば、泥水式シールド工事で発生する自然由来の砒素等の重金属を含む土壌を工事現場で無害化処理する際に、シールド排泥水の発生から脱水ケーキを生成するまでの一連の工程全体において、砒素等の重金属を吸着させる鉄粉の性状を適切に管理することにより、砒素等の重金属を含む大量の廃棄泥水が発生した場合であっても、これを効率的かつ適切に処理することが可能となる。   According to the detoxification system for heavy metal-contaminated soil according to the present invention, for example, when detoxifying soil containing heavy metals such as arsenic of natural origin generated in the muddy water shield construction at the construction site, the shield wastewater By properly managing the properties of iron powder that adsorbs heavy metals such as arsenic in the entire series of processes from generation to dehydration cake generation, a large amount of waste mud containing heavy metals such as arsenic is generated. However, this can be efficiently and appropriately processed.

本発明の実施形態に係る重金属汚染土壌の無害化処理システムの全体構成を示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows the whole structure of the detoxification processing system of the heavy metal contaminated soil which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る比重分離装置の構成を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a specific gravity separation device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るドラム型磁性分離装置の構成を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a drum-type magnetic separation device according to an embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して、本発明に係る重金属汚染土壌の無害化処理システムの実施形態を説明する。図1〜3は本発明の実施形態に係る重金属汚染土壌の無害化処理システムを説明するもので、図1は全体構成を示す説明図、図2は比重分離装置の構成の説明図(横断面(a)及び縦断面(b))、図3はドラム型磁性分離装置の構成を示す説明図である。   Hereinafter, an embodiment of a system for detoxifying heavy metal-contaminated soil according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 illustrate a detoxification system for heavy metal-contaminated soil according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an explanatory diagram showing the entire configuration, and FIG. 2 is an explanatory diagram (cross-sectional view) of a specific gravity separation device. (A) and longitudinal section (b)), FIG. 3 is an explanatory view showing the configuration of a drum type magnetic separation device.

<全体構成>
本発明の実施形態に係る重金属汚染土壌の無害化処理システムは、例えば、泥水式シールド工事で発生する重金属汚染泥水を無害化処理するための装置であって、図1に示すように、処理工程の進行順に、粘土解砕装置10及び篩い分け装置20、pH調整装置30、鉄粉添加装置40、比重分離装置50、ドラム型磁性分離装置60、脱水処理装置80を備えている。なお、本発明に係る無害化処理システムは、泥水式シールド工事だけではなく、適切な前処理を行うことにより、泥土圧式シールド工事や通常の掘削工事で発生する残土に対しても適用することができる。
<Overall configuration>
The detoxification system for heavy metal-contaminated soil according to the embodiment of the present invention is, for example, an apparatus for detoxifying heavy metal-contaminated muddy water generated in a muddy shield construction, and as shown in FIG. , A clay crushing device 10, a sieving device 20, a pH adjusting device 30, an iron powder adding device 40, a specific gravity separating device 50, a drum type magnetic separating device 60, and a dewatering device 80 are provided in this order. The detoxification treatment system according to the present invention can be applied not only to the muddy shield work but also to the residual soil generated in the mud pressure shield work and the normal excavation work by performing appropriate pretreatment. it can.

また、本発明にかかる重金属汚染土壌の無害化処理システムにおいて、pH調整装置30及びフィルター型電磁石分離装置70は、必須の装置ではなく、鉄粉に対する重金属の吸着を促進するためpH調整が必要な場合や、処理後の鉄粉の分離精度を向上させる必要がある場合に配設すればよい。また、重金属とは、ふっ素、ほう素、砒素、クロム、鉛、セレン等のことをいう。   In the detoxification system for heavy metal-contaminated soil according to the present invention, the pH adjusting device 30 and the filter-type electromagnet separator 70 are not indispensable devices. It may be provided in the case or when it is necessary to improve the separation accuracy of the iron powder after the treatment. Heavy metals refer to fluorine, boron, arsenic, chromium, lead, selenium, and the like.

<粘土解泥工程における装置群>
粘土解泥工程には、粘土解砕装置10、篩い分け装置20、余剰泥水槽120が配置されている。篩い分け装置20における篩下分は余剰泥水槽120に貯留され、シールド掘削に必要な量の泥水が送泥水槽100に送出されてシールドマシン110に供給される。また、余剰泥水槽120に貯留された余剰分の泥水は、pH調整装置30の廃棄泥水受槽33に送出されてpH調整が行われる。
<Equipment group in clay dewatering process>
In the clay disintegration process, a clay disintegration device 10, a sieving device 20, and an excess mud tank 120 are arranged. The portion under the sieve in the sieving apparatus 20 is stored in an excess muddy water tank 120, and an amount of muddy water required for shield excavation is sent to the muddy water tank 100 and supplied to the shield machine 110. The excess mud stored in the excess mud tank 120 is sent to the waste mud receiving tank 33 of the pH adjusting device 30 to adjust the pH.

<粘土解砕装置>
粘土解砕装置10は、重金属汚染土壌に含まれる粘土塊を解砕するための装置である。一般的なシールド工事では、シールドマシン110から排出された泥水を振動篩で2mmを超える砂と2mm以下の細粒分に篩い分けし、篩残留分を砂として残土処理することが多い。自然由来の重金属汚染地盤を掘削する場合には、掘削対象となる土質が土丹になる可能性が高く、その場合、篩残留分に土丹が固結した粘土塊が含まれる可能性が払拭できない。このため、本実施形態では、篩残留分を解砕するための粘土解砕装置10を備えている。粘土解砕装置10は、例えば、ローラーミル、鬼歯ローラ、ボールミル、高速溶解機(攪拌機)等を用いることができる。
<Clay crusher>
The clay crusher 10 is a device for crushing clay lumps contained in heavy metal contaminated soil. In general shielding work, muddy water discharged from the shielding machine 110 is often sieved with a vibrating sieve into sand having a size of more than 2 mm and fine particles having a size of 2 mm or less, and the remaining portion of the sieve is subjected to residual soil treatment as sand. When excavating a naturally-occurring heavy metal-contaminated soil, the soil to be excavated is likely to be soil, and in that case, the possibility that clay residue solidified by soil is included in the residual sieve Can not. For this reason, in this embodiment, a clay crusher 10 for crushing the sieve residue is provided. As the clay crusher 10, for example, a roller mill, a dent tooth roller, a ball mill, a high-speed melting machine (stirrer) or the like can be used.

<篩い分け装置>
篩い分け装置20は、重金属汚染土壌を篩い分けして、所定の粒径以下の細粒分を含む泥水を取り出すための装置である。所定の粒径とは、例えば、砂分を基準として2mmとする。すなわち、2mmを超える砂分は、重金属を含まないものとして分離し、0次処理土として処理する。一方、2mm以下の細粒分を含む泥水は、重金属を含有しているものとして、重金属を分離して無害化処理を行う。篩い分け装置20は、例えば、振動篩を用いることができる。
<Sieving device>
The sieving apparatus 20 is an apparatus for sieving heavy metal-contaminated soil to take out muddy water containing fine particles having a predetermined particle size or less. The predetermined particle size is, for example, 2 mm based on the sand content. That is, the sand exceeding 2 mm is separated as containing no heavy metal, and treated as the 0th treated soil. On the other hand, muddy water containing fine particles of 2 mm or less is assumed to contain heavy metals, and the heavy metals are separated and made harmless. As the sieving device 20, for example, a vibration sieve can be used.

本実施形態では、篩い分け装置20として2つの振動篩を備えている。第1の振動篩はシールドマシン110から排出された泥水中に含まれる礫分・粘土塊を篩い分けするための装置である。第1の振動篩で篩い分けした礫分・粘土塊は、泥土解砕装置10により粉砕処理して解泥槽90に送出し、余剰泥水槽120から送出される余剰泥水の一部と混合して泥水状とした後、第2の振動篩で篩い分けする。そして、第1の振動篩及び第2の振動篩で篩い分けした篩下分は、余剰泥水槽120に貯留される。また、第2の振動篩により篩い分けした残留分は、0次処理土として処理される。   In the present embodiment, two vibrating sieves are provided as the sieving device 20. The first vibrating sieve is a device for sieving the gravel and clay lumps contained in the mud discharged from the shield machine 110. The gravel / clay mass sieved by the first vibrating sieve is pulverized by the mud crusher 10 and sent to the mud tub 90, and mixed with a part of the excess mud sent from the excess mud tank 120. And then sieved with a second vibrating sieve. Then, the portion under the sieve sieved by the first vibrating sieve and the second vibrating sieve is stored in the excess muddy water tank 120. The residue sieved by the second vibrating sieve is treated as the 0th treated soil.

<解泥槽>
解泥槽90は、第1の振動篩である篩い分け装置20により篩い分けられた篩下分と、余剰泥水槽120から送出される余剰泥水の一部を貯留するための貯留槽であり、撹拌モータ91により駆動される撹拌翼92により泥水を撹拌して均一化するようになっている。なお、撹拌翼92の形状等は、篩下分の性状に応じて適宜設定することができる。また、図示しないが、解泥槽90には、泥水を送出するためのポンプを備えている。解泥槽90に貯留された余剰泥水は、第2の振動篩である篩い分け装置20に供給される。
<Threshing tank>
The deflocculation tank 90 is a storage tank for storing a portion under the sieve sieved by the sieving device 20 as the first vibrating sieve and a part of the excess mud discharged from the excess mud tank 120, The muddy water is stirred by a stirring blade 92 driven by a stirring motor 91 to make it uniform. The shape and the like of the stirring blade 92 can be appropriately set according to the properties of the portion under the sieve. Further, although not shown, the mud tub 90 is provided with a pump for sending muddy water. The surplus muddy water stored in the deflocculation tank 90 is supplied to a sieving device 20 that is a second vibrating sieve.

<余剰泥水槽>
余剰泥水槽120は、第1の振動篩及び第2の振動篩により篩い分けした篩下分からなる余剰泥水を貯留して、解泥槽90、送泥水槽100、pH調整装置30(廃棄泥水受槽33)に供給するための貯留槽である。余剰泥水槽120においても、撹拌モータ121により駆動される撹拌翼122により泥水を撹拌して均一化するようになっている。また、図示しないが、余剰泥水槽120には、泥水を送出するためのポンプを備えている。
<Excess mud tank>
The surplus mud tank 120 stores the surplus mud consisting of a portion under the sieve that has been sieved by the first vibrating sieve and the second vibrating sieve, and stores the muddy tank 90, the mud feed tank 100, and the pH adjusting device 30 (a waste mud receiving tank). This is a storage tank for supplying to 33). Even in the surplus mud tank 120, the muddy water is stirred by the stirring blades 122 driven by the stirring motor 121 so as to be uniform. Although not shown, the excess muddy water tank 120 is provided with a pump for sending out muddy water.

<送泥水槽>
送泥水槽100は、余剰泥水槽120から受け入れた泥水を貯留して、再度、シールドマシン110に供給するための貯留槽である。送泥水槽100においても、撹拌モータ101により駆動される撹拌翼102により泥水を撹拌して均一化するようになっている。また、図示しないが、送泥水槽100には、泥水を送出するためのポンプ及び泥水比重調整のための加水装置を備えている。
<Sludge tank>
The mud feed tank 100 is a storage tank for storing the mud received from the surplus mud tank 120 and supplying it to the shield machine 110 again. The muddy water tank 100 is also configured such that the muddy water is stirred by the stirring blades 102 driven by the stirring motor 101 to make the muddy water uniform. Although not shown, the mud feed tank 100 is provided with a pump for sending mud and a water adding device for adjusting the specific gravity of mud.

<重金属除去工程における装置群>
重金属除去工程には、pH調整装置30、鉄粉添加装置40、比重分離装置50、ドラム型磁性分離装置60、フィルター型電磁石分離装置70が配置されている。pH調整装置30でpH調整された余剰泥水は、鉄粉添加装置40で鉄粉が添加されて重金属が吸着され、比重分離装置50に送出される。本実施形態では、比重分離装置50の前段に、重金属を吸着した鉄粉を含む泥水を均一に供給する泥水供給装置(図示せず)が配置されている。さらに、比重分離装置50に供給する泥水は、泥水比重測定装置(図示せず)により比重が測定され、供給泥水量調整装置(図示せず)により、泥水の比重に応じて比重分離装置50に供給する泥水量が調整される。
<Equipment group in heavy metal removal process>
In the heavy metal removing step, a pH adjusting device 30, an iron powder adding device 40, a specific gravity separating device 50, a drum type magnetic separating device 60, and a filter type electromagnet separating device 70 are arranged. The excess muddy water whose pH has been adjusted by the pH adjusting device 30 is added with iron powder by the iron powder adding device 40 to adsorb heavy metals, and is sent to the specific gravity separation device 50. In the present embodiment, a muddy water supply device (not shown) for uniformly supplying muddy water containing iron powder to which heavy metals have been adsorbed is disposed in front of the specific gravity separation device 50. Further, the muddy water supplied to the specific gravity separator 50 is measured for its specific gravity by a muddy water specific gravity measuring device (not shown), and is supplied to the specific gravity separating device 50 by a supplied muddy water amount adjusting device (not shown) in accordance with the specific gravity of the muddy water. The amount of mud to be supplied is adjusted.

比重分離装置50で分離された鉄粉を含まない泥水は、一旦、廃棄泥水槽130に貯留された後、脱水処理装置80に送出される。一方、比重分離装置50で分離された重金属を吸着した泥水は、ドラム型磁性分離装置60に送出される。廃棄泥水槽130には、撹拌モータ131により駆動される撹拌翼132を備えている。   The mud containing no iron powder separated by the specific gravity separator 50 is temporarily stored in a waste mud tank 130 and then sent out to the dehydration treatment device 80. On the other hand, the muddy water that has absorbed the heavy metals separated by the specific gravity separator 50 is sent to the drum type magnetic separator 60. The waste mud tank 130 is provided with a stirring blade 132 driven by a stirring motor 131.

ドラム型磁性分離装置60で回収された鉄粉は、一旦、余剰水排出装置として機能する鉄粉受槽140に貯留された後、鉄粉添加装置40へ送出される。また、ドラム型磁性分離装置60で分離された非磁性物には、分離しきれない磁性物(重金属吸着分離用鉄粉)が含まれるため、撹拌装置150により撹拌した後、フィルター型電磁石分離装置70に送出されて磁性物(重金属含有物)が分離される。   The iron powder collected by the drum type magnetic separation device 60 is temporarily stored in an iron powder receiving tank 140 functioning as a surplus water discharging device, and then sent out to the iron powder adding device 40. Since the non-magnetic material separated by the drum-type magnetic separation device 60 contains a magnetic material (iron powder for heavy metal adsorption separation) that cannot be completely separated, the non-magnetic material is stirred by the stirrer 150 and then filtered by the filter-type electromagnet separator. The magnetic material (heavy metal-containing material) is sent out to 70.

すなわち、ドラム型磁性分離装置60及びフィルター型電磁石分離装置70では、余剰泥水を非磁性物と磁性物の二種類に分別する。そして、磁性物はドラム型磁性分離装置60及びフィルター型電磁石分離装置70により、重金属吸着用の鉄粉として分離回収される。この工程で、重金属は磁性物に含まれることになる。また、非磁性物は磁力により吸引されないことで分離される成分であり、基本的には鉄粉(磁性物)も重金属も含まれていない。ただし、ドラム型磁性分離装置60は、磁性物と非磁性物の分離精度がやや劣るが、磁性物の混入割合が多い泥水を大量処理することが可能である。一方、フィルター型電磁石分離装置70は、磁性物と非磁性物の分離精度が高いが、磁性物の混入割合が多いと頻繁に目詰まりを起こすため洗浄処理に要する時間が長くなり、処理量が減少するおそれがある。したがって、本実施形態では、ドラム型磁性分離装置60及びフィルター型電磁石分離装置70を併用して、廃棄泥水を非磁性物と磁性物に分別している。   That is, in the drum-type magnetic separation device 60 and the filter-type electromagnet separation device 70, the excess muddy water is separated into two types, a non-magnetic substance and a magnetic substance. Then, the magnetic substance is separated and collected by the drum-type magnetic separation device 60 and the filter-type electromagnet separation device 70 as iron powder for heavy metal adsorption. In this step, the heavy metal is included in the magnetic substance. The non-magnetic substance is a component that is separated by not being attracted by a magnetic force, and basically contains neither iron powder (magnetic substance) nor heavy metals. However, the drum-type magnetic separation device 60 is capable of processing a large amount of muddy water with a high mixing ratio of the magnetic substance, although the separation accuracy of the magnetic substance and the non-magnetic substance is slightly inferior. On the other hand, the filter-type electromagnet separator 70 has high accuracy in separating magnetic and non-magnetic substances, but when the mixing ratio of magnetic substances is large, frequent clogging occurs, so that the time required for the cleaning process is increased, and the processing amount is reduced. May decrease. Therefore, in this embodiment, the waste mud is separated into a non-magnetic substance and a magnetic substance by using both the drum type magnetic separator 60 and the filter type electromagnet separator 70.

フィルター型電磁石分離装置70により分離された非磁性物(重金属が除去された泥水)は、一旦、廃棄泥水槽130に貯留された後、脱水処理装置80に送出される。また、フィルター型電磁石分離装置70で磁性物(重金属含有物)側に分別された処理物は鉄粉受槽140に送出される   The non-magnetic substance (mud water from which heavy metals have been removed) separated by the filter-type electromagnet separator 70 is temporarily stored in a waste mud tank 130 and then sent to the dehydration processing apparatus 80. The processed material separated by the filter-type electromagnet separator 70 toward the magnetic substance (heavy metal-containing substance) is sent to the iron powder receiving tank 140.

<pH調整装置>
pH調整装置30は、pH調整が必要な場合に設置する装置であり、篩い分け装置20を通過した細粒分を含む泥水のpHを調整する。このpH調整装置30は、廃棄泥水受槽33と、pH調整材及び抽出材を投入するための投入装置(図示せず)と、撹拌モータ31により駆動される撹拌翼32とを備えている。すなわち、余剰泥水中に含まれる重金属が砒素である場合には、当該砒素は水酸化鉄由来の重金属である可能性が高いため、pHをアルカリ性にすることで溶出が促進される。このため、余剰泥水をアルカリ性にした後、撹拌翼32により余剰泥水を撹拌してpHを調整する。重金属(砒素)の溶出時間は、例えば1時間程度確保することが好ましい。
<PH adjustment device>
The pH adjusting device 30 is a device that is installed when pH adjustment is necessary, and adjusts the pH of muddy water containing fine particles that have passed through the sieving device 20. The pH adjusting device 30 includes a waste muddy water receiving tank 33, a charging device (not shown) for charging a pH adjusting material and an extracting material, and a stirring blade 32 driven by a stirring motor 31. That is, when the heavy metal contained in the surplus mud is arsenic, the arsenic is likely to be a heavy metal derived from iron hydroxide, and thus the elution is promoted by making the pH alkaline. For this reason, after making the excess muddy water alkaline, the excess muddy water is stirred by the stirring blade 32 to adjust the pH. The elution time of the heavy metal (arsenic) is preferably, for example, about 1 hour.

<鉄粉添加装置>
鉄粉添加装置40は、鉄粉を添加して当該鉄粉に重金属を吸着させるための装置であり、重金属吸着槽41と、鉄粉を投入するための投入装置(図示せず)と、撹拌モータ42により駆動される撹拌翼43とを備えている。なお、鉄粉添加装置40において、細粒分を含む泥水にpH調整剤を添加してpHを中和してもよい。例えば、鉄粉による砒素の吸着は、pHが中性付近でその効果が最大となるため、泥水の中和を行いながら鉄粉を添加することが好ましい。鉄粉の添加量は、例えば、乾土重量あたり3〜5%程度が適正である。
<Iron powder addition device>
The iron powder adding device 40 is a device for adding iron powder to make the iron powder adsorb heavy metals, and includes a heavy metal adsorption tank 41, a charging device (not shown) for charging iron powder, and a stirring device. And a stirring blade 43 driven by a motor 42. In the iron powder addition device 40, a pH adjuster may be added to muddy water containing fine particles to neutralize the pH. For example, the effect of arsenic adsorption by iron powder is maximized when the pH is near neutrality, so it is preferable to add iron powder while neutralizing muddy water. The appropriate amount of iron powder added is, for example, about 3 to 5% per dry soil weight.

また、使用する鉄粉は、その一部または全部は、表面から内部にわたる多数の微細孔を有するとともに、粒度が150μm以上300μm以下、見掛密度が1.3g/cm3以上1.5g/cm3以下、比表面積が0.12m2/g以上0.36m2/g以下であるものとする。ここで、粒度が150μm以上の鉄粉が90%であることが望ましい。また、見掛密度が1.3g/cm3以上2.0g/cm3以下とすることも可能である。なお、比表面積の値は、JIS Z 8830:2013に準拠し、BET多点法/吸着側相対圧(P/P0=0.001〜0.30)で測定したものである。このような鉄粉の性状について、その臨界的意義を説明する。 The iron powder to be used has a part or the whole having a large number of micropores extending from the surface to the inside, a particle size of 150 μm or more and 300 μm or less, and an apparent density of 1.3 g / cm 3 or more and 1.5 g / cm. 3 or less and a specific surface area and not more than 0.12 m 2 / g or more 0.36 m 2 / g. Here, it is desirable that the iron powder having a particle size of 150 μm or more is 90%. Further, the apparent density can be set to 1.3 g / cm 3 or more and 2.0 g / cm 3 or less. The value of the specific surface area is measured by the BET multipoint method / adsorption side relative pressure (P / P 0 = 0.001 to 0.30) according to JIS Z 8830: 2013. The critical significance of the properties of such iron powder will be described.

<鉄粉が多孔質状であること>
表面から内部にわたる多数の微細孔を有する性状、すなわち、多孔質状(スポンジ状)の鉄粉とすることにより、鉄粉自身の表面積が大きくなり、重金属の吸着効率が向上する。
<Iron powder is porous>
By using a property having a large number of micropores extending from the surface to the inside, that is, a porous (sponge-like) iron powder, the surface area of the iron powder itself is increased, and the adsorption efficiency of heavy metals is improved.

<鉄粉の粒度>
鉄粉の粒度が150μmを下回ると、比重分離を行う際に、泥水と鉄粉が確実に分離できないおそれがある。一方、鉄粉の粒度が300μmを上回ると、当該鉄粉に重金属を吸着させる過程で当該鉄粉の被処理泥水中での分散性が低下し、重金属類の吸着効率が低下する。
<Size of iron powder>
If the particle size of the iron powder is less than 150 μm, the muddy water and the iron powder may not be reliably separated during the specific gravity separation. On the other hand, when the particle size of the iron powder exceeds 300 μm, the dispersibility of the iron powder in the mud to be treated decreases in the process of adsorbing heavy metals to the iron powder, and the adsorption efficiency of heavy metals decreases.

<鉄粉の見掛密度>
鉄粉の見掛密度が1.3g/cm3を下回ると、微細孔の数が多くなり、鉄粉の強度が低下する。なお、強度的に問題がない場合には、鉄粉の見掛密度は1.0g/cm3まで許容することができる。一方、鉄粉の見掛密度が1.5g/cm3を上回ると、微細孔の数が少なくなり、重金属の吸着効率が低下する。
<Apparent density of iron powder>
If the apparent density of the iron powder is less than 1.3 g / cm 3 , the number of micropores increases and the strength of the iron powder decreases. When there is no problem in strength, the apparent density of the iron powder can be allowed up to 1.0 g / cm 3 . On the other hand, when the apparent density of the iron powder exceeds 1.5 g / cm 3 , the number of micropores decreases, and the adsorption efficiency of heavy metals decreases.

<鉄粉の比表面積>
鉄粉の比表面積が0.12m2/g以上0.36m2/g以下の範囲を逸脱すると、重金属を効率的に吸着することができなくなり、除去可能な重金属の量が減少する。
<Specific surface area of iron powder>
If the specific surface area of the iron powder deviates from the 0.12 m 2 / g or more 0.36 m 2 / g or less in the range, it becomes impossible to adsorb heavy metals effectively, the amount of removable heavy metals is reduced.

<比重分離装置>
比重分離装置50は、図2に示すように、例えば、サイクロンを用いて、鉄粉を含まない泥水と、重金属が吸着した鉄粉を含む泥水とに比重分離するための装置である。本実施形態では、粒径が大きな鉄粉を利用しているため、重力沈降だけで泥水から鉄粉を容易に回収することが可能であることから、一次処理としてサイクロンを利用して、鉄粉を含まない泥水と、鉄粉が濃縮された泥水に比重分離するようになっている。これにより、鉄粉回収対象となる泥水量を、従来技術の2〜3割程度に減少させることが可能となる。
<Specific gravity separator>
As shown in FIG. 2, the specific gravity separation device 50 is, for example, a device that uses a cyclone to separate specific gravity into muddy water containing no iron powder and muddy water containing iron powder to which heavy metals are adsorbed. In the present embodiment, since iron powder having a large particle diameter is used, it is possible to easily recover iron powder from muddy water only by gravity sedimentation. Specific gravity is separated into muddy water containing no iron and muddy water in which iron powder is concentrated. This makes it possible to reduce the amount of muddy water to be collected as iron powder to about 20 to 30% of the related art.

なお、図示しないが、比重分離装置(サイクロン)50により、重量が大きい(比重が高い)として分離された残留分をドラム型磁性分離装置60に供給する設備(例えば、定量フィーダー)は、定量的に被処理物を供給できる設備とするため、磁性物側に排出された泥水を定量フィーダーに供給するとともに、定量フィーダー上に断面L字状の突起物を複数個配置することが好ましい。このような構造とすることにより、泥水の供給出口で、被処理物である泥水を均一に広げて供給することができる。また、本実施形態では、泥水からの鉄粉分離効果が高いという点で、比重分離装置50としてサイクロンを用いる好ましいが、泥水の状態によっては、他の構成からなる比重分離装置50を用いてもよい。   Although not shown, a facility (for example, a fixed-quantity feeder) that supplies the residue separated by the specific gravity separation device (cyclone) 50 as having a large weight (high specific gravity) to the drum-type magnetic separation device 60 is quantitative. It is preferable to supply muddy water discharged to the magnetic material side to a fixed-quantity feeder and to arrange a plurality of L-shaped projections on the fixed-quantity feeder in order to provide a facility capable of supplying an object to be treated. With such a structure, the muddy water to be treated can be uniformly spread and supplied at the muddy water supply outlet. Further, in the present embodiment, it is preferable to use a cyclone as the specific gravity separation device 50 from the viewpoint that the iron powder separation effect from the muddy water is high. However, depending on the state of the muddy water, a specific gravity separation device 50 having another configuration may be used. Good.

<泥水比重測定装置>
本実施形態では、図示しないが、比重分離装置50に供給する泥水の比重を測定する泥水比重測定装置と、測定した泥水の比重に応じて、比重分離装置50に供給する泥水量を調整する供給泥水量調整装置とを備えることが好ましい。比重分離装置50に供給する泥水比重は、施工条件により1.00〜1.50程度の範囲で変動が生じる。特に、比重分離装置50としてサイクロンを用いた場合に、サイクロン処理(比重分離処理)の工程において、比重1.25程度までの鉄粉を添加した泥水は、100G程度の遠心力を作用させることで篩上に残留する鉄粉はほぼ零となるが、泥水比重が1.25程度を超えると、篩上に残留する鉄粉量が増加してくる。
<Muddy water specific gravity measurement device>
In the present embodiment, although not shown, a muddy water specific gravity measuring device for measuring the specific gravity of the muddy water supplied to the specific gravity separating device 50, and a supply for adjusting the amount of muddy water supplied to the specific gravity separating device 50 according to the measured specific gravity of the muddy water It is preferable to provide a muddy water amount adjusting device. The specific gravity of the muddy water supplied to the specific gravity separation device 50 fluctuates in a range of about 1.00 to 1.50 depending on construction conditions. In particular, when a cyclone is used as the specific gravity separation device 50, in the cyclone treatment (specific gravity separation treatment) step, the muddy water to which iron powder having a specific gravity of up to about 1.25 is applied is subjected to a centrifugal force of about 100G. The iron powder remaining on the sieve is almost zero, but when the specific gravity of the mud exceeds about 1.25, the amount of iron powder remaining on the sieve increases.

この場合、遠心力を200G(最適には180G)程度まで上げることで、残留鉄粉量をほぼ零にすることが可能となる。したがって、サイクロンに供給する泥水の比重を測定し、泥水比重に応じてサイクロンに泥水を供給するポンプの吐出量を調整することにより、篩上に鉄粉が残留しないよう運転管理することが可能となる。なお、サイクロンに作用させる遠心力が大きい程、サイクロン内部の摩耗が激しくなるため、メンテナンス性向上の観点から、作用させる遠心力は小さい方が好ましい。   In this case, by increasing the centrifugal force to about 200 G (optimally 180 G), the amount of residual iron powder can be reduced to almost zero. Therefore, by measuring the specific gravity of the muddy water supplied to the cyclone and adjusting the discharge rate of the pump for supplying the muddy water to the cyclone according to the specific gravity of the muddy water, it is possible to manage the operation so that iron powder does not remain on the sieve. Become. The greater the centrifugal force applied to the cyclone, the greater the abrasion inside the cyclone. Therefore, the smaller the centrifugal force applied is preferable from the viewpoint of improvement in maintenance.

泥水比重測定装置としては、例えば、廃棄泥水受槽33の水位と廃棄泥水受槽33の下部に設置した圧力計の出力値に基づいて、比重分離装置50に供給する泥水の比重を推定する装置を用いればよい。供給泥水量調整装置としては、例えば、上述した方法で推定した比重分離装置50に供給する泥水の比重に応じて、インバータ等を用いて泥水供給ポンプに作用させる電流値を調整することにより、泥水の供給量、すなわち比重分離装置50において泥水に作用させる遠心力を調整する装置を用いればよい。   As the muddy water specific gravity measuring device, for example, a device for estimating the specific gravity of the muddy water to be supplied to the specific gravity separating device 50 based on the water level of the waste muddy water receiving tank 33 and the output value of a pressure gauge installed at the lower part of the waste muddy water receiving tank 33 is used. I just need. As the supplied muddy water amount adjusting device, for example, by adjusting the current value applied to the muddy water supply pump using an inverter or the like in accordance with the specific gravity of the muddy water supplied to the specific gravity separation device 50 estimated by the method described above, It is sufficient to use a device that adjusts the supply amount, that is, the centrifugal force that acts on the muddy water in the specific gravity separation device 50.

<ドラム型磁性分離装置>
ドラム型磁性分離装置60は、永久磁石を利用して、重金属が吸着した鉄粉を含む泥水から鉄粉を回収するための装置である。すなわち、鉄粉が濃縮された比重分離物(サイクロン処理物)には、鉄粉の他にも砂等が含まれているため、さらにそこから鉄粉のみを回収する必要がある。このため、本実施形態では、永久磁石61を利用したドラム型磁性分離装置60により、鉄粉回収処理を行うようになっている。この際、ドラム磁選機の上部から鉄粉を含む泥水を供給する設備(例えば、流下樋66を含む装置(図3参照))を採用することにより、単位時間当たりの処理重量を大きくすることが可能となる。
<Drum type magnetic separation device>
The drum-type magnetic separation device 60 is a device for recovering iron powder from muddy water containing iron powder to which heavy metals have been adsorbed using a permanent magnet. That is, since the specific gravity separated product (cyclone treated product) in which the iron powder is concentrated contains sand and the like in addition to the iron powder, it is necessary to further collect only the iron powder therefrom. For this reason, in the present embodiment, the iron powder recovery processing is performed by the drum type magnetic separation device 60 using the permanent magnet 61. At this time, by employing equipment for supplying muddy water containing iron powder from the upper part of the drum magnetic separator (for example, a device including the downflow gutter 66 (see FIG. 3)), the processing weight per unit time can be increased. It becomes possible.

ドラム磁選機は、例えば、図3に示すように、回転ドラム62の内部に永久磁石61を取り付けることにより、回転ドラム62の表面を磁性体の吸着面とする。そして、回転ドラム62を回転させて、吸着面に磁性体を吸着させ、スクレーパー65により吸着した磁性体を掻き落とすようになっている。また、本実施形態では、回転ドラム62の下側に位置する永久磁石設置部と非設置部の境界部の鉛直下付近に邪魔板63を設置するとともに、非磁性体と磁性体との分離部に向かってエアーノズル64からエアーを吹き付けることにより、非磁性体と磁性体とを区別して落下させることができるようになっている。   In the drum magnetic separator, for example, as shown in FIG. 3, a permanent magnet 61 is mounted inside the rotary drum 62, so that the surface of the rotary drum 62 is used as a magnetic material adsorption surface. Then, the rotating drum 62 is rotated to adsorb the magnetic substance on the adsorption surface, and the magnetic substance adsorbed by the scraper 65 is scraped off. Further, in the present embodiment, the baffle plate 63 is installed in the vicinity of vertically below the boundary between the permanent magnet installation portion and the non-installation portion located below the rotary drum 62, and the separation portion between the non-magnetic material and the magnetic material is provided. The non-magnetic material and the magnetic material can be dropped separately by blowing air from the air nozzle 64 toward.

<撹拌装置>
さらに、鉄粉の周りに粘土粒子が付着して、見掛上の磁性が低下した鉄粉は、ドラム磁選機では回収できないことがある。したがって、図3に示すように、ドラム磁選機で分離された非磁性物を撹拌槽151に貯留し、ミキサー等からなる撹拌装置150で撹拌することにより、鉄粉に付着した粘土を引きはがすことが好ましい。撹拌装置150は、撹拌槽151と、撹拌モータ152により駆動される撹拌翼153とを備えている。
<Stirring device>
Furthermore, the iron powder whose apparent magnetism has decreased due to the adhesion of clay particles around the iron powder may not be collected by the drum magnetic separator. Therefore, as shown in FIG. 3, the non-magnetic material separated by the drum magnetic separator is stored in the stirring tank 151 and stirred by the stirring device 150 such as a mixer to peel off the clay attached to the iron powder. Is preferred. The stirring device 150 includes a stirring tank 151 and a stirring blade 153 driven by a stirring motor 152.

<余剰水排出装置>
また、ドラム磁選機により磁性物側に分別されて排出される鉄粉濃縮物には、水分が多く含まれている場合がある。このため、図1及び図3に示すように、磁性物側に排出された鉄粉を貯留するための鉄粉受槽140内に越流堰141を設け、鉄粉を越流堰141の上流側に排出する。そして、鉄粉とともに磁性物側に排出された水分は、越流堰141を乗り越えて流下する構成とすることにより、磁性物側に排出された水分量が多くなった場合に、水分のみを排出することができる。上述したように、鉄粉受槽140及びこれに付帯する機器が余剰水排出装置として機能する。
<Excess water discharge device>
Further, the iron powder concentrate separated and discharged to the magnetic substance side by the drum magnetic separator may contain a large amount of water. Therefore, as shown in FIGS. 1 and 3, an overflow weir 141 is provided in an iron powder receiving tank 140 for storing the iron powder discharged to the magnetic material side, and the iron powder is supplied to the upstream side of the overflow weir 141. To be discharged. The water discharged to the magnetic material side together with the iron powder flows over the overflow weir 141, so that when the amount of water discharged to the magnetic material side increases, only the water is discharged. can do. As described above, the iron powder receiving tank 140 and the devices attached thereto function as a surplus water discharging device.

<フィルター型電磁石分離装置>
フィルター型電磁石分離装置70は、ドラム型磁性分離装置60で回収しきれなかった鉄粉を含む泥水から鉄粉をさらに回収するための装置である。すなわち、フィルター型電磁石分離装置70により非磁性物(重金属が除去された粘土等)を分離して、ドラム型磁性分離装置60で回収しきれなかった微量の鉄粉をさらに回収する。本実施形態のフィルター型電磁石分離装置70は、図示しないが、鉄球等に磁界を作用させることで磁力を発生させて、鉄粉と非磁性物を分離し、鉄粉を回収する装置からなる。このように、フィルター型電磁石分離装置70により非磁性物を再度処理することにより、廃棄泥水中からほとんどすべての鉄粉を回収することができる。
<Filter type electromagnet separator>
The filter-type electromagnet separator 70 is a device for further recovering iron powder from muddy water containing iron powder that could not be recovered by the drum-type magnetic separator 60. That is, the nonmagnetic material (such as clay from which heavy metals have been removed) is separated by the filter-type electromagnet separator 70, and a small amount of iron powder that cannot be recovered by the drum-type magnetic separator 60 is further recovered. Although not shown, the filter-type electromagnet separator 70 of the present embodiment is configured by a device that generates a magnetic force by applying a magnetic field to an iron ball or the like, separates iron powder from non-magnetic substances, and collects iron powder. . In this way, by treating the non-magnetic material again by the filter-type electromagnet separator 70, almost all of the iron powder can be recovered from the waste mud.

すなわち、磁性物として分離される処理物の主体は鉄粉であるため、重金属を含有している。ただし、鉄粉は、土壌から水に溶出する僅かな重金属を吸着するだけであり、重金属の含有量は極僅かである。一方、非磁性物として分離される処理物の主体は、砂・シルト・粘土・水であり、鉄粉の混入量は少なくなっているため、殆ど重金属を含有していない。また、非磁性物中の鉄粉含有量は、ドラム型磁性分離装置60と比較して、フィルター型電磁石分離装置70の方が少なくなっている。このように、本実施形態では、ドラム型磁性分離装置60で分離しきれなかった微量の鉄粉をフィルター型電磁石分離装置70で除去するようになっている。   That is, since the main component of the processed material separated as a magnetic material is iron powder, it contains a heavy metal. However, iron powder only adsorbs a small amount of heavy metal eluted from soil into water, and the content of heavy metal is extremely small. On the other hand, the main components of the processed material separated as a non-magnetic material are sand, silt, clay, and water. Since the amount of iron powder mixed therein is small, it hardly contains heavy metals. Further, the content of iron powder in the non-magnetic material is smaller in the filter type electromagnet separator 70 than in the drum type magnetic separator 60. As described above, in this embodiment, the trace amount of iron powder that cannot be completely separated by the drum type magnetic separation device 60 is removed by the filter type electromagnet separation device 70.

<鉄粉の再利用>
本実施形態では、回収した鉄粉を再利用する。しかし、鉄粉の再利用の回数が増えてくると、重金属を吸着する能力が低下する。そこで、所定回数だけ再利用した鉄粉を酸、アルカリ、アスコルビン酸のいずれか、もしくはこれらを組合せて処理することにより、重金属吸着能力を復元することができる。
<Reuse of iron powder>
In the present embodiment, the collected iron powder is reused. However, as the frequency of iron powder reuse increases, the ability to adsorb heavy metals decreases. Therefore, the heavy metal adsorption ability can be restored by treating the iron powder reused a predetermined number of times with any one of acid, alkali, and ascorbic acid, or a combination thereof.

<処理後段階における装置群(脱水処理装置)>
無害化処理の後段階には、脱水処理装置80が配置されている。脱水処理装置80は、廃棄泥水槽130に貯留された重金属が分離・除去された廃棄泥水を脱水処理することにより減容化する装置であり、例えばフィルタープレス等からなる。すなわち、鉄粉をすべて回収した泥水は、フィルタープレス等で脱水処理することにより、廃棄泥土量を減少させることができる。また、脱水処理装置80として、セメントを添加して脱水処理を行う真空加圧脱水機を利用することにより、自硬性のある脱水ケーキを生成して、将来的な重金属溶出のリスクをさらに低減することができる。また、脱水処理装置80から排出される濾水は、濁水処理装置(図示せず)により濁水処理して、得られた清水を再利用することができる。
<Equipment group at post-treatment stage (dehydration treatment equipment)>
At a later stage of the detoxification treatment, a dehydration treatment device 80 is disposed. The dewatering treatment device 80 is a device for reducing the volume by dewatering waste mud from which heavy metals stored in the waste mud tank 130 have been separated and removed, and is, for example, a filter press or the like. That is, the muddy water from which all the iron powder has been collected can be dewatered by a filter press or the like, thereby reducing the amount of waste mud. In addition, by using a vacuum pressure dehydrator that performs dehydration treatment by adding cement as the dehydration treatment device 80, a self-hardened dehydration cake is generated, and the risk of heavy metal elution in the future is further reduced. be able to. Further, the filtrate discharged from the dehydration treatment device 80 is subjected to turbid water treatment by a turbid water treatment device (not shown), and the obtained fresh water can be reused.

<本発明の有利な効果>
以下、本発明に係る重金属汚染土壌の無害化処理システムが、従来考えられているシステムと比較して有利な効果を奏する点について説明する。鉄粉混合槽から磁気分離機に鉄粉混じりの排泥水をポンプアップし、浄化泥水を回収する装置構成では、700m3程度を超える廃棄泥水から鉄粉を回収することは困難である。なぜならば、鉄粉混合槽から磁気分離機に鉄粉混じりの排泥水をポンプアップし、浄化泥水を回収する方法では、700m3程度を超える廃棄泥水を2〜3時間以内に処理する必要があるため、230〜350m3/h程度の処理能力が必要となり、複数の設備(例えば、5〜8台)の処理装置が必要となる。
<Advantageous effects of the present invention>
Hereinafter, the point that the detoxification processing system for heavy metal-contaminated soil according to the present invention exerts advantageous effects as compared with conventionally considered systems will be described. It is difficult to recover iron powder from waste mud exceeding about 700 m 3 with an apparatus configuration for pumping up muddy water mixed with iron powder from an iron powder mixing tank to a magnetic separator and collecting purified muddy water. Because, in the method of pumping up the wastewater mixed with iron powder from the iron powder mixing tank to the magnetic separator and recovering the purified slurry, it is necessary to treat the waste slurry exceeding about 700 m 3 within 2 to 3 hours. Therefore, a processing capacity of about 230 to 350 m 3 / h is required, and a plurality of equipment (for example, 5 to 8) processing apparatuses are required.

また、鉄粉を繰り返し利用すると重金属吸着能力が低下するが、鉄粉を鉄粉混合槽に常時戻す処理方法では、鉄粉を繰り返し利用する毎に重金属吸着能力が低下する。このため、使用限度を超えた鉄粉は回収して、フレッシュな鉄粉を鉄粉混合槽に添加する必要があり、大量の鉄粉を使用しなければならない。   In addition, heavy iron adsorption capacity decreases when iron powder is repeatedly used. However, in the processing method in which iron powder is constantly returned to the iron powder mixing tank, heavy metal adsorption capacity decreases each time iron powder is repeatedly used. For this reason, it is necessary to collect the iron powder exceeding the usage limit and add fresh iron powder to the iron powder mixing tank, so that a large amount of iron powder must be used.

この点、本発明に係る重金属汚染土壌の無害化処理システムでは、処理能力が高く、設備のコンパクト化を図ることができるだけではなく、鉄粉を再利用するシステムが確立されているため、鉄粉の使用量を大幅に減少させることができる。   In this regard, the detoxification system for heavy metal-contaminated soil according to the present invention has a high treatment capacity and can not only reduce the size of the equipment, but also has a system for recycling iron powder. Can be greatly reduced.

また、ドラム型磁性分離装置において、被処理泥水を回転ドラムの下側から供給する方法では、砂分が多い泥水を処理対象とすると、回転ドラム下側の水路が土砂により閉塞して処理不良を起こすおそれがあるため、現場向きの処理設備とすることに懸念がある。   Further, in the drum type magnetic separation device, in the method of supplying the muddy water to be treated from the lower side of the rotating drum, when the muddy water having a large amount of sand is to be treated, the water passage below the rotating drum is blocked by earth and sand, and the processing failure is caused. There is a concern about using a treatment facility that is suitable for the site because of the possibility of causing such a problem.

この点、本発明に係る重金属汚染土壌の無害化処理システムでは、被処理泥水を回転ドラムの上側から供給しているため、上述したような不具合は生じない。   In this regard, in the detoxification system for heavy metal contaminated soil according to the present invention, since the muddy water to be treated is supplied from above the rotating drum, the above-described problem does not occur.

また、鉄粉を遠心分離する装置としてスクリューデカンタ等の遠心分離装置のみを使用した場合に、回収した鉄粉には砂分も含まれ、砂分を含んだ鉄粉が再利用されることとなる。このため、重金属が混入した泥水に鉄粉を投入すると、鉄粉と共に添加された砂分は、再度、遠心分離装置により鉄粉と共に回収されてしまい、処理を繰り返すたびに鉄粉に含まれる砂分が多くなってしまい、鉄粉添加量の管理が出来なくなるおそれがある。   In addition, if only a centrifugal separator such as a screw decanter is used as a device for centrifuging iron powder, the collected iron powder contains sand, and the iron powder containing sand is reused. Become. For this reason, when iron powder is put into muddy water mixed with heavy metal, the sand added together with the iron powder is again collected together with the iron powder by the centrifugal separator, and the sand contained in the iron powder every time the processing is repeated. This may increase the amount of iron powder, making it impossible to control the amount of iron powder added.

この点、本発明に係る重金属汚染土壌の無害化処理システムでは、鉄粉と砂分とを確実に分離することができるため、上述したような不都合は生じない。   In this regard, the detoxification system for heavy metal-contaminated soil according to the present invention can reliably separate iron powder and sand, so that the above-described inconvenience does not occur.

10 粘土解砕装置
20 篩い分け装置
30 pH調整装置
31 撹拌モータ
32 撹拌翼
33 廃棄泥水受槽
40 鉄粉添加装置
41 重金属吸着槽
42 撹拌モータ
43 撹拌翼
50 比重分離装置
60 ドラム型磁性分離装置
61 永久磁石
62 回転ドラム
63 邪魔板
64 エアーノズル
65 スクレーパー
66 流下樋
70 フィルター型電磁石分離装置
80 脱水処理装置
90 解泥槽
91 撹拌モータ
92 撹拌翼
100 送泥水槽
101 撹拌モータ
102 撹拌翼
110 シールドマシン
120 余剰泥水槽
121 撹拌モータ
122 撹拌翼
130 廃棄泥水槽
131 撹拌モータ
132 撹拌翼
140 鉄粉受槽
141 越流堰
150 撹拌装置
151 撹拌槽
152 撹拌モータ
153 撹拌翼
REFERENCE SIGNS LIST 10 clay crushing device 20 sieving device 30 pH adjusting device 31 stirring motor 32 stirring blade 33 waste muddy water receiving tank 40 iron powder addition device 41 heavy metal adsorption tank 42 stirring motor 43 stirring blade 50 specific gravity separation device 60 drum type magnetic separation device 61 permanent Magnet 62 Rotary drum 63 Baffle plate 64 Air nozzle 65 Scraper 66 Downspout gutter 70 Filter type electromagnet separator 80 Dehydration treatment device 90 Mud crushing tank 91 Stirring motor 92 Stirrer 100 Stirring water tank 101 Stirring motor 102 Stirrer 110 Shield machine 120 Extra Mud tank 121 Stirrer motor 122 Stirrer blade 130 Waste mud tank 131 Stirrer motor 132 Stirrer blade 140 Iron powder receiving tank 141 Overflow weir 150 Stirrer 151 Stirrer tank 152 Stirrer motor 153 Stirrer blade

Claims (4)

重金属汚染土壌を無害化処理するための装置であって、
前記重金属汚染土壌に含まれる粘土塊を解砕する粘土解砕装置と、
前記重金属汚染土壌を篩い分けして、所定の粒径以下の細粒分を含む泥水を取り出す篩い分け装置と、
前記細粒分を含む泥水に鉄粉を添加して、当該鉄粉に重金属を吸着させる鉄粉添加装置と、
鉄粉を含まない泥水と、重金属が吸着した鉄粉を含む泥水とに比重分離する比重分離装置と、
永久磁石を利用して、前記重金属が吸着した鉄粉を含む泥水から鉄粉を回収するドラム型磁性分離装置と、
前記ドラム型磁性分離装置で回収しきれなかった鉄粉を含む泥水から鉄粉をさらに回収するフィルター型電磁石分離装置と、
前記比重分離装置で分離された前記鉄粉を含まない泥水と前記ドラム型磁性分離装置及び前記フィルター型電磁石分離装置で前記鉄粉が分離された泥水とを脱水処理する脱水処理装置と、
を備え、
前記鉄粉の一部または全部は、表面から内部にわたる多数の微細孔を有するとともに、粒度が150μm以上300μm以下、見掛密度が1.3g/cm3以上1.5g/cm3以下、比表面積が0.12m2/g以上0.36m2/g以下であることを特徴とする重金属汚染土壌の無害化処理システム。
An apparatus for detoxifying heavy metal contaminated soil,
A clay crushing device for crushing clay lumps contained in the heavy metal contaminated soil,
Sieving the heavy metal-contaminated soil, and a sieving apparatus for extracting mud containing fine particles having a predetermined particle size or less,
An iron powder addition device for adding iron powder to the muddy water containing the fine particles, and for adsorbing heavy metals to the iron powder;
A specific gravity separation device that separates specific gravity into muddy water containing no iron powder and muddy water containing iron powder in which heavy metals are adsorbed,
Using a permanent magnet, a drum-type magnetic separation device that recovers iron powder from muddy water containing the iron powder in which the heavy metal is adsorbed,
A filter-type electromagnet separator for further collecting iron powder from muddy water containing iron powder that could not be completely recovered by the drum-type magnetic separator,
A dewatering treatment device that dewaters the muddy water that does not contain the iron powder separated by the specific gravity separation device and the muddy water from which the iron powder is separated by the drum-type magnetic separation device and the filter-type electromagnet separation device ,
With
Part or all of the iron powder has a large number of micropores extending from the surface to the inside, has a particle size of 150 μm to 300 μm, an apparent density of 1.3 g / cm 3 to 1.5 g / cm 3 , and a specific surface area. Is 0.12 m 2 / g or more and 0.36 m 2 / g or less.
前記比重分離装置の前段に、前記重金属吸着した鉄粉を含む泥水を均一に供給する泥水供給装置を配置したことを特徴とする請求項1に記載の重金属汚染土壌の無害化処理システム。 2. The detoxification system for heavy metal-contaminated soil according to claim 1, wherein a muddy water supply device that uniformly supplies muddy water containing the iron powder on which the heavy metal is adsorbed is disposed at a stage preceding the specific gravity separation device. 3. 前記比重分離装置に供給する泥水の比重を測定する泥水比重測定装置と、
前記測定した泥水の比重に応じて、前記比重分離装置に供給する泥水量を調整する供給泥水量調整装置と、を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の重金属汚染土壌の無害化処理システム。
A muddy water specific gravity measurement device that measures the specific gravity of the muddy water supplied to the specific gravity separation device,
The harmless heavy metal-contaminated soil according to claim 1 or 2 , further comprising: a supply mud amount adjusting device that adjusts an amount of mud supplied to the specific gravity separation device according to the measured specific gravity of the mud. Processing system.
前記ドラム型磁性分離装置が、前記重金属が吸着した鉄粉を含む泥水から、鉄粉と余剰水を含む鉄粉濃縮物を回収するものであり、
前記鉄粉と前記余剰水とを分離して、前記余剰水のみを排出する余剰水排出装置を備えたことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の重金属汚染土壌の無害化処理システム。
The drum-type magnetic separation device is for recovering iron powder concentrate containing iron powder and excess water from muddy water containing iron powder in which the heavy metal is adsorbed,
The harmless heavy metal-contaminated soil according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a surplus water discharging device that separates the iron powder and the surplus water and discharges only the surplus water. Processing system.
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