JP6868755B2 - Soil purification system - Google Patents

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Description

本発明は、礫と砂と細粒分とを含み有害金属又はその化合物で汚染された土壌を浄化する土壌浄化システムに関するものである。 The present invention relates to a soil purification system for purifying soil contaminated with a harmful metal or a compound thereof, including gravel, sand and fine particles.
近年、例えばクロム、鉛、カドミウム、セレン、水銀などの有害金属及び/又はその化合物ないしはこれらのイオン(以下、これらを「有害金属等」と総称する。)を原料又は材料として用いる生産施設の敷地又はその近隣地における土壌汚染、あるいは有害金属等を含む産業廃棄物の不法投棄等による土壌汚染が多発している。そして、有害金属等で汚染された土壌(以下「有害金属汚染土壌」という。)を、現に存在する位置(以下「原位置」という。)で、例えば有害金属等の不溶化、封じ込め又は電気修復などにより効果的に浄化することはかなり困難である。このため、有害金属汚染土壌は、一般に、掘削により原位置から除去され、外部の土壌浄化施設で浄化される。 In recent years, the site of a production facility that uses harmful metals such as chromium, lead, cadmium, selenium, and mercury and / or their compounds or their ions (hereinafter collectively referred to as "hazardous metals, etc.") as raw materials or materials. Soil pollution occurs frequently due to soil pollution in or its neighboring areas, or illegal dumping of industrial waste containing harmful metals. Then, the soil contaminated with toxic metal or the like (hereinafter referred to as "hazardous metal contaminated soil") is placed at an existing position (hereinafter referred to as "in-situ"), for example, insolubilization, containment or electric repair of toxic metal or the like. It is quite difficult to purify more effectively. For this reason, toxic metal contaminated soil is generally removed from its in-situ 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 soil contaminated with harmful metals in such a soil purification facility outside the in-situ, a cleaning method for removing harmful metals by cleaning the soil contaminated with harmful metals with washing water or the like has been widely used. .. When the soil contaminated with harmful metals is washed with washing water, most of the harmful metals that have once separated from the soil into the water are adsorbed or adhered to the surface of the fine particles having a relatively small particle size, and the fine particles. It is known that it is concentrated on the surface of (see, for example, 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、本願発明者は、すでに、有害金属汚染土壌を洗浄水で洗浄しつつ、礫と砂と細粒分とに分級した上で、細粒分に対してキレート剤を含むキレート洗浄液で洗浄処理を施すことにより、細粒分から有害金属等を除去するようにした土壌浄化施設(汚染土壌浄化装置)を種々提案している(例えば、特許文献1、2参照。)。 Therefore, the soil contaminated with harmful metals is washed with washing water, classified into gravel, sand, and fine particles, and then the fine particles are chemically treated to remove harmful metals and the like. It is possible to obtain gravel, sand and fine particles containing almost no harmful metals. Thus, the inventor of the present application has already washed the soil contaminated with harmful metals with washing water, classified the soil into gravel, sand and fine particles, and then washed the fine particles with a chelating cleaning solution containing a chelating agent. We have proposed various soil purification facilities (contaminated soil purification equipment) that remove harmful metals and the like from fine particles by applying (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
特許第5723054号公報Japanese Patent No. 5723504 特許第5723055号公報Japanese Patent No. 5723505 特許第4755159号公報Japanese Patent No. 4755159 特許第6007144号公報Japanese Patent No. 6007144
ところで、汚染土壌処理業者によるこの種の土壌浄化施設では、通常、大量の汚染土壌を浄化するようにしているので(例えば、1日あたり2000トン)、大量の細粒分が生成される(例えば、乾燥基準で1日あたり500〜600トン)。したがって、このように大量の細粒分を、例えばキレート洗浄液で洗浄する場合、比較的高価なキレート剤を大量に必要とするので、汚染土壌の処理コストが高くなるといった問題がある。なお、キレート剤の必要量ないしは使用量は、細粒分の有害金属等の含有量が多ければ多いほど多くなるのはもちろんである。また、細粒分をキレート剤以外の化学薬品で洗浄して有害金属等を除去する場合にも同様の問題が生じる。 By the way, in this kind 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 produced (for example). , 500-600 tons per day on a dry basis). Therefore, when such a large amount of fine particles are washed with, for example, a chelate washing solution, a large amount of a relatively expensive chelating agent is required, which causes a problem that the treatment cost of contaminated soil is high. Needless to say, the required amount or the amount of the chelating agent used increases as the content of the harmful metal in the fine particles increases. Further, the same problem occurs when the fine particles are washed with a chemical other than a chelating agent to remove harmful metals and the like.
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、礫と砂と細粒分とを含みかつ有害金属等で汚染された土壌を洗浄水で洗浄しつつ礫と砂と細粒分とに分級することができ、かつ分離された細粒分に吸着され又は付着している有害金属等を除去することができ、又は少なくとも細粒分の有害金属等の含有率ないしは保有率を低下させることができる、より簡素で処理コストの低い土壌浄化システムを提供することを解決すべき課題とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and the soil containing gravel, sand and fine particles and contaminated with harmful metals or the like is washed with washing water while using gravel and sand. It can be classified into fine particles, and harmful metals, etc. adsorbed or adhered to the separated fine particles can be removed, or at least the content or possession of harmful metals, etc. in the fine particles. The problem to be solved is to provide a simpler and lower treatment cost soil purification system that can reduce the rate.
前記課題を解決するためになされた本発明に係る土壌浄化システムは、礫と砂と細粒分とを含み有害金属等(有害金属及び/又はその化合物ないしはこれらのイオン)で汚染された土壌を浄化する。この土壌浄化システムは、土壌分級部と鉄分除去装置とを備えている。ここで、土壌分級部は、土壌を洗浄水で洗浄しつつ土壌中の礫と砂とを破砕した上で、土壌を礫と砂と細粒分とに分級する。他方、鉄分除去装置は、土壌分級部で分離された細粒分と洗浄水とを含むスラッジから、磁力で吸着可能な程度に鉄及び/又は鉄酸化物(以下「鉄等」と総称する。)を含む鉄系細粒分を磁力で吸着して除去することにより、スラッジ(細粒分)の有害金属等の含有率ないしは保有率を低下させる。 The soil purification system according to the present invention made to solve the above-mentioned problems prepares soil containing gravel, sand and fine particles and contaminated with harmful metals and / or compounds thereof or ions thereof. Purify. This soil purification system is equipped with a soil classifier and an iron remover. Here, the soil classification section crushes the gravel and sand in the soil while washing the soil with washing water, and then classifies the soil into gravel, sand, and fine particles. On the other hand, the iron removing device collectively refers to iron and / or iron oxide (hereinafter collectively referred to as "iron or the like") to the extent that it can be attracted by magnetic force from sludge containing fine particles separated in the soil classification part and washing water. ) Is attracted and removed by magnetic force to reduce the content or retention rate of harmful metals in sludge (fine particles).
本発明に係る土壌浄化システムにおいて、土壌分級部は、混合器と、湿式破砕機と、トロンメルと、液体サイクロンと、シックナとを有する。ここで、混合器は、土壌分級部に導入された土壌と洗浄水とを混合する。湿式破砕機は、混合器から排出された土壌と洗浄水とを含む混合物中の礫及び砂を破砕することにより、礫及び砂の内部に偏在又は点在していた鉄等を磁力で吸着可能な程度に含む鉄系細粒分を生成し、該鉄系細粒分の表面に露出する鉄等に有害金属等を吸着させる。トロンメルは、湿式破砕機から排出された、礫と砂と細粒分と洗浄水とを含む混合物から礫を分離する。液体サイクロンは、トロンメルから排出された砂と細粒分と洗浄水とを含む混合物から砂を分離する。シックナは、液体サイクロンから排出された細粒分と洗浄水とを含む混合物を、沈降分離により、上澄水と、細粒分と洗浄水とを含むスラッジとに分離する。 In the soil purification system according to the present invention, the soil classifier includes a mixer, a wet crusher, a trommel, a liquid cyclone, and a thickener. Here, the mixer mixes the soil introduced into the soil classifier with the wash water. The wet crusher can magnetically attract iron and the like scattered or scattered inside the gravel and sand by crushing the gravel and sand in the mixture containing the soil discharged from the mixer and the washing water. Iron-based fine particles contained to a certain extent are generated, and harmful metals and the like are adsorbed on iron and the like exposed on the surface of the iron-based fine particles. Trommel separates the gravel from the mixture of gravel, sand, fine particles and wash water discharged from the wet crusher. The liquid cyclone separates the sand from the sand discharged from the trommel and the mixture containing the fine particles and wash water. Sickna separates the mixture containing the fine particles discharged from the liquid cyclone and the washing water into supernatant water and sludge containing the fine particles and the washing water by sedimentation separation.
他方、鉄分除去装置は、スラッジ槽と、磁石装着ドラムと、ドラム回転機構とを有する。ここで、スラッジ槽は、シックナから排出された細粒分と洗浄水とを含むスラッジを一時的に保留する。磁石装着ドラムは、ドラム状に形成され、ドラム中心軸が水平方向を向きかつドラム下部がスラッジ槽内のスラッジに浸漬されるように配置されている。そして、磁石装着ドラムのドラム円周面の内側には、複数の永久磁石がドラム径方向外方に磁極が向くようにドラム円周方向に並んで装着(配列)されている。ドラム回転機構は、磁石装着ドラムを回転させる。なお、鉄分除去装置は、スラッジ槽に保留されているスラッジの水素指数をpH4〜6の範囲内に調整するpH調整装置を有しているのが好ましい。この場合、鉄分除去装置は、スラッジ槽から排出されたスラッジを中和する手段(中和装置)を有しているのがより好ましい。 On the other hand, the iron removing device has a sludge tank, a magnet-mounted drum, and a drum rotation mechanism. Here, the sludge tank temporarily retains the sludge containing the fine particles discharged from the thickener and the washing water. The magnet-mounted drum is formed in a drum shape, and is arranged so that the central axis of the drum faces the horizontal direction and the lower part of the drum is immersed in the sludge in the sludge tank. A plurality of permanent magnets are mounted (arranged) side by side in the drum circumferential direction so that the magnetic poles face outward in the drum radial direction on the inside of the drum circumferential surface of the magnet-mounted drum. The drum rotation mechanism rotates the magnet-mounted drum. The iron removing device preferably has a pH adjusting device for adjusting the hydrogen index of the sludge held in the sludge tank within the range of pH 4 to 6. In this case, it is more preferable that the iron removing device has a means (neutralizing device) for neutralizing the sludge discharged from the sludge tank.
本発明に係る土壌浄化システムは、フィルタプレスと濾液返送手段とを備えているのが好ましく、さらにキレート洗浄装置を備えているのがより好ましい。この場合、フィルタプレスは、鉄分除去装置で鉄系細粒分が除去された、細粒分(鉄系細粒分以外の細粒分)と水とを含むスラッジを受け入れて加圧濾過し、濾液と、細粒分を含むケークとに分離する。濾液返送手段は、フィルタプレスで分離された濾液をシックナに返送する。キレート洗浄装置は、フィルタプレスで分離されたケークを、キレート剤と水とを含むキレート洗浄液で洗浄して、細粒分(鉄系細粒分以外の細粒分)に残留している有害金属等を除去する。 The soil purification system according to the present invention preferably includes a filter press and a filtrate returning means, and more preferably includes a chelate washing device. In this case, the filter press receives sludge containing fine particles (fine particles other than iron-based fine particles) and water from which iron-based fine particles have been removed by an iron removal device, and pressurizes and filters the sludge. Separate into a filtrate and a cake containing fine particles. The filtrate return means returns the filtrate separated by the filter press to the thickener. The chelate cleaning device cleans the cake separated by the filter press with a chelate cleaning solution containing a chelating agent and water, and the harmful metal remaining in the fine particles (fine particles other than the iron-based fine particles). Etc. are removed.
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。 Generally, in the process of cleaning and classifying contaminated soil using wash water, harmful metals and the like are hardly adsorbed (adhered) to gravel and sand, but are concentrated and adsorbed (adhered) to fine particles (for example, non-adhesive). See Patent Document 1). The fine particles are a relatively small amount of iron-based fine particles containing iron or the like to the extent that they can be attracted by a magnetic force, and a relatively large amount of fine particles that cannot be attracted by a magnetic force other than the iron-based fine particles (hereinafter, "" It is called "non-ferrous fine particle"). On the other hand, since iron and the like have a property of adsorbing harmful metals and the like (see, for example, Non-Patent Document 2), the amount of harmful metals and the like adsorbed (adhered amount) of iron-based fine particles including iron and the like exposed on the surface. ) Is considerably larger than the amount of adsorption (adhesion amount) of harmful metals and the like of 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。 Then, according to the soil purification system according to the present invention, gravel and sand are crushed by a wet crusher to generate fine particles, and among these fine particles, the gravel or sand is unevenly distributed or scattered. The fine particles containing a large amount of fine lumps of iron, etc., are iron-based fine particles, and the iron, etc. exposed on the surface of these iron-based fine particles is a series from a wet crusher to an iron remover. Adsorbs a relatively large amount of harmful metals in the distribution process. Therefore, the iron-based fine particles that existed before crushing and the 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). Adsorbs harmful metals (compared to fine particles).
かくして、鉄分除去装置では磁石装着ドラムによってこれらの有害金属等の吸着量が多い鉄系細粒分がスラッジから除去されるので、該スラッジないしは残留する細粒分(非鉄系細粒分)の有害金属等の含有率ないしは保有率を大幅に低下させることができ、土壌の性状によっては投棄ないしは埋立処理が可能な程度まで有害金属等の含有率ないしは保有率を低下させることができる。 Thus, in the iron removing device, the iron-based fine particles having a large adsorption amount of these harmful metals are removed from the sludge by the magnet-mounted drum, so that the sludge or the remaining fine particles (non-ferrous fine particles) are harmful. The content or retention rate of metals and the like can be significantly reduced, and depending on the properties of the soil, the content or retention rate of harmful metals and the like can be reduced to the extent that dumping or landfill treatment is possible.
したがって、残りの細粒分(非鉄系細粒分)に吸着されている有害金属等をキレート剤等の比較的高価な化学薬品を用いて除去する場合でも、化学薬品の必要量ないしは使用量を低減することができ、土壌の処理コストを大幅に低減することができる。なお、湿式破砕機及び鉄分除去装置は、物理的な処理を施す簡素な機械構造のものであり、有害金属等を処理するための格別の化学薬品を使用しないので、その運転コストは非常に低い。 Therefore, even when removing harmful metals adsorbed on the remaining fine particles (non-ferrous fine particles) using a relatively expensive chemical such as a chelating agent, the required amount or amount of chemical used can be reduced. It can be reduced and the soil treatment cost can be significantly reduced. The wet crusher and iron remover have a simple mechanical structure for physical treatment and do not use special chemicals for treating harmful metals, so their operating costs are very low. ..
本発明の実施形態1に係る土壌浄化システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the soil purification system which concerns on Embodiment 1 of this invention. (a)は、土壌浄化システムの構成要素である鉄分除去装置の模式的な側面断面図であり、(b)は、(a)に示す鉄分除去装置の模式的な平面図である。(A) is a schematic side sectional view of an iron removing device which is a component of a soil purification system, and (b) is a schematic plan view of the iron removing device shown in (a). (a)は、もう1つの鉄分除去装置の模式的な側面断面図であり、(b)は(a)に示す鉄分除去装置の模式的な平面図である。(A) is a schematic side sectional view of another iron removing device, and (b) is a schematic plan view of the iron removing device shown in (a). 土壌浄化システムの構成要素であるキレート洗浄装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the chelate washing apparatus which is a component of a soil purification system. キレート洗浄装置の一部をなす混合分散装置の構成を示す模式的な立面図である。It is a schematic elevation view which shows the structure of the mixing dispersion apparatus which forms a part of a chelate washing apparatus. (a)はキレート洗浄装置の一部をなす細粒分洗浄装置の模式的な平面図であり、(b)は(a)に示す細粒分洗浄装置のA−A線断面図であり、(c)は細粒分洗浄装置の1つのスラリー通路の立面断面図である。(A) is a schematic plan view of a fine-grain cleaning device forming a part of a chelate cleaning device, and (b) is a sectional view taken along line AA of the fine-grain cleaning device shown in (a). (C) is an elevation sectional view of one slurry passage of the fine particle cleaning device. キレート洗浄装置の一部をなす洗浄液再生部の構成を示す模式的な立面図である。It is a schematic elevation view which shows the structure of the cleaning liquid regeneration part which forms a part of a chelate cleaning apparatus. 本発明の実施形態2に係る土壌浄化システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the soil purification system which concerns on Embodiment 2 of this invention.
(実施形態1)
図1に示すように、本発明の実施形態1に係る土壌浄化システムSにおいては、有害金属等(有害金属及び/又はその化合物ないしはこれらのイオン)で汚染された地盤の掘削等により採取された土壌(汚染土壌)が、投入ホッパ1に受け入れられる。なお、有害金属としては、例えばクロム、鉛、カドミウム、セレン、水銀、金属砒素などが挙げられる。そして、投入ホッパ1内の土壌は連続的又は間欠的に混合器2に投入され、混合器2に連続的に供給される洗浄水と混合される。ここで、土壌は、礫(例えば、粒径2〜75mm)と、砂(例えば、粒径0.075〜2mm)と、細粒分(例えば、粒径0.075mm以下)とを含み、場合によっては石(例えば、粒径75mm以上)を含むものである。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, in the soil purification system S according to the first embodiment of the present invention, the soil was collected by excavation of the ground contaminated with a harmful metal or the like (hazardous metal and / or a compound thereof or ions thereof). The soil (contaminated soil) is accepted by the input hopper 1. Examples of harmful metals include chromium, lead, cadmium, selenium, mercury, and metallic 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 contains 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 contain stones (for example, a particle size of 75 mm or more).
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。 The mixture containing the soil and wash water produced by the mixer 2 (hereinafter referred to as “soil / water mixture”) is transferred to the 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, 10 75 mmφ × 2 m steel rods) are arranged in a drum, and the rods rotate in parallel with each other due to the rotation of the drums. It can move and make line contact, and crush gravel and sand (and stones in some cases) by its impact force, shearing force, frictional 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. It should be noted that some of the gravel and sand are in fine particles, and not all of them are in fine particles.
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 gravel and sand (and stones in some cases) in the soil / water mixture discharged from the mixer 2 to generate small-diameter soil particles such as fine particles. As a result, harmful metals adsorbed (adhered to) or contained in gravel and sand are separated into water. At this time, basically (aside from the adsorption by iron etc. described later), the harmful metals etc. that have escaped into the water are hardly adsorbed or adhered to the gravel and sand, and are aggregated and adsorbed into fine particles. Or adhere (see, for example, Non-Patent Document 1).
さらに、礫及び砂の内部に存在ないしは偏在又は点在していた鉄等(鉄及び/又は酸化鉄)の微小塊が表面に露出する多数の鉄系細粒分が生成される。一方、一般に鉄等は有害金属等を吸着する性質がある。このため、洗浄水中に存在する有害金属等の一部ないしは大部分が鉄系細粒分の鉄等の露出面に吸着され、ないしは付着する。その結果、鉄系細粒分の有害金属等の吸着量(付着量)は、非鉄系細粒分の有害金属等の吸着量(付着量)よりかなり多くなる。つまり、ミルブレーカ3から排出される細粒分は、有害金属等の吸着量(付着量)が多い鉄系細粒分と、有害金属等の吸着量(付着量)が少ない非鉄系細粒分とで構成される。なお、破砕以前から存在する鉄系細粒分も、非鉄系細粒分に比べてかなり多くの有害金属等を吸着しているのはもちろんである。 Further, a large number of iron-based fine particles in which minute lumps of iron or the like (iron and / or iron oxide) existing, unevenly distributed or scattered inside the gravel and sand are exposed on the surface are generated. On the other hand, iron and the like generally have the property of adsorbing harmful metals and the like. Therefore, part or most of the harmful metals and the like present in the washing water are adsorbed or adhered to the exposed surface of the iron-based fine particles such as iron. As a result, the adsorption amount (adhesion amount) of the harmful metal or the like of the iron-based fine particles is considerably larger than the adsorption amount (adhesion amount) of the harmful metal or the like of the non-ferrous fine particles. That is, the fine particles discharged from the mill breaker 3 are iron-based fine particles having a large adsorption amount (adhesion amount) of harmful metals and the like, and non-ferrous fine particles having a small adsorption amount (adhesion amount) of harmful metals and the like. It is composed of and. It goes without saying that the iron-based fine particles that have existed before crushing also adsorb a considerably larger amount of harmful metals and the like than the 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提案されていない。 The iron-based fine particles adsorbing harmful metals and the like in this way are removed by the iron removing device 12 as will be described later. On the other hand, it is generally known that iron and the like (iron and / or iron oxide) have a property of adsorbing harmful metals and the like, and by utilizing this property, iron powder or iron oxide can be 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, iron-based fine particles in which fresh (not yet adsorbing harmful metals or the like) fine lumps of iron or the like are exposed are generated on the surface. No method has been proposed for treating harmful metals or the like so that the harmful metals or the like are adsorbed on the exposed minute lumps of iron or the like (iron-based fine particles).
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 at an angle with respect to a horizontal plane, and is a drum screen. Can be rotated around its central axis (the central axis of the cylinder) by a motor. In addition, 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 inside the rotating drum screen of Trommel 4, soil particles finer than the mesh of the drum screen pass through the mesh of the drum screen together with the washing water, go out of the drum screen, and enter the receiving tank. to go into. On the other hand, soil particles coarser than the mesh of the drum screen cannot pass through the mesh of the drum screen, so that they are discharged to the outside of the drum screen via the lower opening end of the drum screen.
このトロンメル4では、ドラムスクリーンの網目の分級径(目開き)は、粒径が2mm未満の土壌粒子、すなわち砂及び細粒分がドラムスクリーンの網目を通り抜けるように設定されている。したがって、このトロンメル4では、粒径が2mm以上の土壌粒子である礫が(場合によっては石も)土壌・水混合物から分離される。前記のとおり、水中に離脱した有害金属等は礫及び砂にはほとんど吸着されず、ないしは付着しないので、トロンメル4で分離された礫は清浄なものであり、例えばコンクリート用の骨材等として用いることができる。なお、トロンメル4のドラムスクリーンの網目の寸法(目開き)は前記のものに限定されるわけではなく、得ようとする土壌粒子の粒径に応じて、任意に設定することができるのはもちろんである。 In this trommel 4, the classification diameter (opening) of the mesh of the drum screen is set so that soil particles having a particle size 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 (or stone 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 and the like separated into water are hardly adsorbed or adhered to gravel and sand, so that the gravel separated by Trommel 4 is clean and is used as an aggregate for concrete, for example. be able to. The mesh size (opening) of the drum screen of Trommel 4 is not limited to the above, and can be arbitrarily set according to the particle size of the soil particles to be obtained. 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。 Soil particles having a particle size of less than 2 mm, that is, a soil / water mixture containing sand and fine particles and washing water, contained in the receiving tank of Trommel 4 are introduced into Cyclone 5 (liquid cyclone). Although not shown in detail, the cyclone 5 pumps a soil / water mixture into a substantially conical cylinder that narrows downward to generate a swirling flow, and utilizes the centrifugal force generated by this to generate a swirling flow. The soil / water mixture is a mixture of fine particles with a relatively small particle size (for example, a particle size of less than 0.075 mm) and water, and sand with a relatively large particle size (for example, a particle size of 0.075 mm or more) and water. Separate 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と水の混合物は、前記のとおり有害金属等をほとんど含んでいないので、水切りないしは乾燥処理を施して再生砂として使用される。他方、細粒分含有水はPH調整槽6に移送される。 Then, the mixture of fine particles and water (hereinafter referred to as "water containing fine particles") is discharged from the upper end of the cyclone 5, and the mixture of sand and water having a relatively large particle size is discharged from the lower end of the cyclone 5. Will be done. Here, since the mixture of sand and water discharged from the lower end of the cyclone 5 contains almost no harmful metals or the like as described above, it is drained or dried and used as recycled sand. On the other hand, the fine particle-containing water is transferred to the PH adjusting tank 6.
PH調整槽6では、細粒分含有水のpHが、酸液(例えば、硫酸、塩酸)及びアルカリ液(例えば、水酸化ナトリウム水溶液)を用いて、ほぼ中性となるように調整される。なお、図示していないが、PH調整槽6では、細粒分含有水のpHは、pHメータ等を備えたpH自動制御装置により自動的に調整される。 In the PH adjusting tank 6, the pH of the fine-grained water is adjusted to be substantially neutral by using an acid solution (for example, sulfuric acid or hydrochloric acid) and an alkaline solution (for example, an aqueous solution of sodium hydroxide). Although not shown, in the PH adjusting tank 6, the pH of the fine particle-containing water 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液(PAC)と、高分子凝集剤と、pH調整剤(酸性液又はアルカリ性液)とが添加される。これにより、凝集槽7内に非水溶性の金属水酸化物と細粒分とが混在する多数のフロックが生成される。 The fine particle-containing water whose pH has been adjusted in the PH adjusting tank 6 is introduced into the coagulation tank 7. In the coagulation tank 7, a polyaluminum chloride solution (PAC), a polymer coagulant, and a pH adjuster (acidic solution or alkaline solution) are added to the fine particle-containing water. As a result, a large number of flocs in which water-insoluble metal hydroxides and fine particles are mixed are generated in the coagulation tank 7.
凝集槽7内の細粒分含有水はシックナ8に導入される。シックナ8は、詳しくは図示していないが、細粒分含有水がほぼ静止している状態で非水溶性のフロックないしは細粒分を重力により沈降させ、下部に位置するスラッジ層(例えば、固形分の比率が5〜10%)と、上部に位置しほとんどフロックないしは細粒分を含まない上澄水(洗浄水)とを形成する。なお、上澄水の表面に浮上油が浮遊している場合、この浮上油は、少量の上澄水をシックナ8の上部から溢流させることにより除去される。 The fine particle-containing water in the coagulation tank 7 is introduced into the thickener 8. Although not shown in detail, the thickener 8 is a sludge layer (for example, solid) located at the lower part of the sludge layer (for example, solid) in which water-insoluble flocs or fine particles are settled by gravity in a state where the fine particle-containing water is almost stationary. The ratio of the minutes is 5 to 10%), and the supernatant water (washing water) which is located at the upper part and contains almost no flocs or fine particles is formed. When floating oil is suspended 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の下部に堆積しているスラッジは、中間タンク9に移送され、一時的に貯留される。そして、中間タンク9内のスラッジは、連続的に鉄分除去装置12に移送される。 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 reserve water tank 11 is used. The wash water stored in the wash water layer 10 or the reserve water tank 11 is supplied to the mixer 2 and the trommel 4 as circulating water. When the washing water stored in the washing water tank 10 decreases due to evaporation or the like, tap water is appropriately replenished. On the other hand, the sludge accumulated in the lower part of the thickener 8 is transferred to the intermediate tank 9 and temporarily stored. Then, the sludge in the intermediate tank 9 is continuously transferred to the iron removing device 12.
図2(a)及び図2(b)に示すように、鉄分除去装置12は、スラッジ槽16と、磁石装着ドラム17とを備えている。ここで、スラッジ槽16は、中間タンク9から管路18を介して移送されてくる細粒分(鉄系細粒分及び非鉄系細粒分)と水とからなるスラッジを受け入れて一時的に保留する。そして、スラッジ槽16内のスラッジは、後で説明するように鉄系細粒分が除去された後、管路19を介してフィルタプレス13(図1参照)に移送(圧送)される。なお、スラッジ槽16内には、細粒分の底部への沈殿を阻止するために攪拌機20が設けられている。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the iron removing device 12 includes a sludge tank 16 and a magnet-mounted drum 17. Here, the sludge tank 16 temporarily receives sludge composed of fine particles (iron-based fine particles and non-ferrous fine particles) and water transferred from the intermediate tank 9 via the pipeline 18. Hold. Then, the sludge in the sludge tank 16 is transferred (pumped) to the filter press 13 (see FIG. 1) via the conduit 19 after the iron-based fine particles are removed as will be described later. A stirrer 20 is provided in the sludge tank 16 in order to prevent the fine particles from settling on the bottom.
磁石装着ドラム17は、回転シャフト21と、回転シャフト21に同軸に取り付けられた円筒状のドラム本体22と、ドラム本体22の円周部(外縁部)にドラム円周方向に互いに隣接して環状に装着ないしは配列された複数の永久磁石23と、環状に配列された永久磁石群の外周面を覆う円筒状カバー24とを備えている。ここで、ドラム本体22は、その回転中心軸が水平方向を向きかつドラム下部がスラッジ槽16内のスラッジに浸漬されるように配置されている。 The magnet-mounted drum 17 is annular to the rotating shaft 21, the cylindrical drum body 22 coaxially attached to the rotating shaft 21, and the circumferential portion (outer edge portion) of the drum main body 22 adjacent to each other in the circumferential direction of the drum. It is provided with a plurality of permanent magnets 23 mounted on or arranged in a ring, and a cylindrical cover 24 that covers the outer peripheral surface of a group of permanent magnets arranged in a ring shape. Here, the drum main body 22 is arranged so that its rotation center axis faces the horizontal direction and the lower part of the drum is immersed in the sludge in the sludge tank 16.
複数の永久磁石23は、それぞれ、磁極がドラム径方向外方に向くように(外向き)配設されている。永久磁石23は、N極又はS極がすべて外向きとなるように配置してもよく、また、N極とS極が交互に外向きとなるように配置してもよい。円筒状カバー24は、厚さが比較的薄い(例えば、5〜10mm)軟磁性金属材料(例えば、鉄又は鉄合金)で形成するのが好ましいが、反磁性金属材料(例えば、銅もしくはアルミニウム又はこれらの合金)で形成してもよい。 Each of the plurality of permanent magnets 23 is arranged so that the magnetic poles face outward in the radial direction of the drum (outward). The permanent magnets 23 may be arranged so that all the north poles or the south poles face outward, or the north poles and the south poles may be arranged so as to face outward alternately. The cylindrical cover 24 is preferably formed of a relatively thin (eg, 5-10 mm) soft magnetic metal material (eg, iron or iron alloy), but is preferably made of a diamagnetic metal material (eg, copper or aluminum or). These alloys) may be formed.
回転シャフト21ひいてはドラム本体22は、モータ25(電動機)によって減速機26を介して回転駆動され、図2(a)中における位置関係において時計回り方向に緩速(例えば、0.5〜2.0r.p.m.)で回転する。そして、ドラム本体22がスラッジ槽16内のスラッジに浸漬されているときには、スラッジ中の鉄系細粒分が永久磁石23の磁力により円筒状カバー24の外周面に引き寄せられて吸着される。かくして、ドラム本体22がスラッジの外に出たときには、円筒状カバー24の外周面に、鉄系細粒分層が形成されている。円筒状カバー24の外周面に形成された鉄系細粒分層は、スクレーパ27によって掻き取られ、ドラム本体22から除去される。なお、除去された鉄系細粒分は、例えば製鉄原料として用いることができる。 The rotating shaft 21 and thus the drum body 22 are rotationally driven by the motor 25 (electric motor) via the speed reducer 26, and the speed is slow in the clockwise direction (for example, 0.5 to 2.) in the positional relationship in FIG. 2 (a). It rotates at 0 rpm). When the drum body 22 is immersed in the sludge in the sludge tank 16, the iron-based fine particles in the sludge are attracted to and attracted to the outer peripheral surface of the cylindrical cover 24 by the magnetic force of the permanent magnet 23. Thus, when the drum body 22 goes out of the sludge, an iron-based fine particle separation layer is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical cover 24. The iron-based fine particle separation layer formed on the outer peripheral surface of the cylindrical cover 24 is scraped off by the scraper 27 and removed from the drum body 22. The removed iron-based fine particles can be used, for example, as a raw material for iron production.
鉄系細粒分は、礫及び砂を湿式破砕機であるミルブレーカ3(図1参照)により破砕することにより生成されたもの、あるいは礫及び砂の破砕以前から存在するものであり、いずれもその表面に鉄等の微小塊が露出し、露出している鉄等の微小塊にかなり多量の有害金属等が吸着されている。一般に、礫中及び砂中には、鉄等の小塊が偏在又は点在しており、このような小塊の割合は2〜5質量%程度である。このため、礫及び砂の破砕により生成された細粒分の一部は、表面にフレッシュな鉄等が露出する鉄系細粒分となる。 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 exist before crushing gravel and sand. Micro-lumps such as iron are exposed on the surface, and a considerably large amount of harmful metals and the like are adsorbed on the exposed micro-lumps such as iron. Generally, small lumps such as iron are unevenly distributed or scattered in gravel and sand, and the ratio of such small lumps is about 2 to 5% by mass. Therefore, a part of the fine particles generated by crushing gravel and sand becomes iron-based fine particles in which fresh iron or the like 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)により永久磁石23に引き付けられ、円筒状カバー24の外周面に吸着される。Iron is a ferromagnet (soft magnetic material) and is attracted to magnets. In addition, the iron oxides present in the soil are substantially triiron tetroxide (Fe 3 O 4 ), γ-type diiron trioxide (γ-Fe 2 O 3 ), and α-type diiron trioxide (Fe 3 O 3). It is composed of α-Fe 2 O 3 ), and triiron tetroxide and γ-type diiron trioxide are ferromagnetic materials (soft magnetic materials) and are attracted to magnets. The α-type ferric trioxide is not magnetized and is not attracted to the magnet. Therefore, the iron-based fine particles in which fine lumps such as iron are exposed on the surface are attracted to the permanent magnet 23 by the ferromagnetism (soft magnetism) of iron, triiron tetroxide, or γ-type diiron trioxide. It is attracted to the outer peripheral surface of the cylindrical cover 24.
なお、本願発明者が、滋賀県大津市の株式会社山▲崎▼砂利商店途中工場の汚染土壌処理場において、2017年7月に複数回(10回)、ミルブレーカで礫及び砂を破砕して生成した細粒分と水の混合物であるスラッジ(細粒分1〜3質量%)について、直径約1mの磁石装着ドラム(永久磁石としてネオジム磁石を使用)を用いて鉄系細粒分の吸着実験を行ったところ、平均的にはスラッジ10mあたり3.4kgの鉄系細粒分が採取された。In addition, the inventor of the present application crushed gravel and sand with a mill breaker multiple times (10 times) in July 2017 at the contaminated soil treatment plant of Yama ▲ saki ▼ gravel shop intermediate factory in Otsu City, Shiga Prefecture. For sludge (1 to 3% by mass of fine particles), which is a mixture of fine particles and water, iron-based fine particles are used using a magnet-mounted drum with a diameter of about 1 m (a neodymium magnet is used as a permanent magnet). As a result of the adsorption experiment, on average, 3.4 kg of iron-based fine particles were collected per 10 m 3 of sludge.
礫及び砂をミルブレーカ3で破砕することにより生成された鉄系細粒分の表面に露出している鉄等の微小塊は、礫中又は砂中に偏在又は点在していた有害金属等を吸着していないフレッシュな鉄等の小塊から生じたものであり、破砕後に表面に露出してその周囲の洗浄水から有害金属等を吸着する。かくして、ミルブレーカ3から排出され、最終的には鉄分除去装置12に導入される細粒分は、有害金属等の吸着量が比較的(ないしはかなり)多い鉄系細粒分と、有害金属等の吸着量が比較的(ないしはかなり)少ない非鉄系細粒分とで構成される。 Microlumps of iron, etc. exposed on the surface of iron-based fine particles generated by crushing gravel and sand with a mill breaker 3 are harmful metals, etc. that were unevenly distributed or scattered in the gravel or sand. It is generated from small lumps of fresh iron or the like that do not adsorb, and after crushing, it is exposed to the surface and adsorbs harmful metals and the like from the cleaning water around it. Thus, the fine particles discharged from the mill breaker 3 and finally introduced into the iron removing device 12 include iron-based fine particles having a relatively (or considerably) large amount of adsorbed harmful metals and the like, and harmful metals and the like. It is composed of non-ferrous fine particles with a relatively (or considerably) small amount of adsorption.
そして、前記のとおり、鉄分除去装置12ではスラッジから鉄系細粒分が除去されるので、鉄分除去装置12から排出されるスラッジに含まれる細粒分は、有害金属等の吸着量が比較的(ないしはかなり)少ない非鉄系細粒分が大半となる。したがって、土壌浄化システムSに導入された汚染土壌に含まれていた有害金属等の大半ないしはかなりの部分は、鉄分除去装置12によって除去される。このため、土壌浄化システムSに導入される汚染土壌の性状によっては、鉄分除去装置12から排出されるスラッジないしは細粒分は、脱水するだけで埋立て等により処分することが可能である。 As described above, since the iron-based fine particles are removed from the sludge by the iron removing device 12, the fine particles contained in the sludge discharged from the iron removing device 12 have a relatively large amount of adsorbed harmful metals and the like. Most of them are (or quite) small non-ferrous fine particles. Therefore, most or a large part of the harmful metals and the like contained in the contaminated soil introduced into the soil purification system S is removed by the iron removing device 12. Therefore, depending on the properties of the contaminated soil introduced into the soil purification system S, the sludge or fine particles discharged from the iron removing device 12 can be disposed of by landfill or the like simply by dehydrating.
また、後で説明するように、鉄分除去装置12から排出されるスラッジないしは細粒分に対してキレート洗浄液でキレート洗浄処理を行う場合、鉄分除去装置12を設けない場合に比べて、キレート洗浄処理における有害金属等の負荷が軽減されるので、キレート洗浄処理における処理コストを低減することができる。この場合、鉄分除去装置12は、キレート洗浄処理における負荷を軽減する前処理装置と位置付けることも可能である。なお、鉄分除去装置12から排出されるスラッジないしは細粒分に対して、キレート洗浄処理以外の化学的処理を行う場合も、鉄分除去装置12を前処理装置と位置付けることが可能である。 Further, as will be described later, when the sludge or fine particles discharged from the iron removing device 12 is subjected to the chelate cleaning treatment with the chelate cleaning liquid, the chelate cleaning treatment is performed as compared with the case where the iron removing device 12 is not provided. Since the load of harmful metals and the like in the chelate cleaning treatment is reduced, the processing cost in the chelate cleaning treatment can be reduced. In this case, the iron removing device 12 can be positioned as a pretreatment device that reduces the load in the chelate washing treatment. The iron removal device 12 can be positioned as a pretreatment device even when a chemical treatment other than the chelate cleaning treatment is performed on the sludge or fine particles discharged from the iron removal device 12.
再び図1に示すように、鉄分除去装置12から排出されたスラッジは、フィルタプレス13に導入されて脱水され、濾液とケーク(濾過ケーク)とが生成される。そして、濾液はシックナ8に戻される。他方、ケークは、キレート洗浄装置14に移送され、細粒分(非鉄系細粒分)に残留している有害金属等が除去される。なお、ケークに含まれる細粒分の有害金属等の含有率が基準内であれば、ケークはキレート洗浄装置14に移送されることなく、埋立て等により処分される。 As shown in FIG. 1 again, the sludge discharged from the iron removing device 12 is introduced into the filter press 13 and dehydrated to generate a filtrate and a cake (filter cake). The filtrate is then returned to thickener 8. On the other hand, the cake is transferred to the chelate cleaning apparatus 14, and harmful metals and the like remaining in the fine particles (non-ferrous fine particles) are removed. If the content of fine-grained harmful metals and the like contained in the cake is within the standard, the cake is disposed of by landfill or the like without being transferred to the chelate washing device 14.
以下、図3(a)、(b)を参照しつつ、図2(a)、(b)に示す鉄分除去装置12とは構成が異なるもう1つの鉄分除去装置12Aの構成及び機能を説明する。ただし、図3(a)、(b)に示す鉄分除去装置12Aの構成要素の大部分は、図2(a)、(b)に示す鉄分除去装置12の構成要素と共通であるので、説明の重複を避けるため、以下では主として鉄分除去装置12と異なる点を説明する。なお、図3(a)、(b)に示す鉄分除去装置12Aの構成要素において、図2(a)、(b)に示す鉄分除去装置12の構成要素と共通なものには、同一の参照番号を付している。 Hereinafter, with reference to FIGS. 3A and 3B, the configuration and function of another iron removing device 12A having a configuration different from that of the iron removing device 12 shown in FIGS. 2A and 2B will be described. .. However, most of the components of the iron removing device 12A shown in FIGS. 3A and 3B are common to the components of the iron removing device 12 shown in FIGS. 2A and 2B. In order to avoid duplication of the above, the differences from the iron removing device 12 will be mainly described below. In addition, in the component of the iron removing device 12A shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the same reference is made to the component common to the component of the iron removing device 12 shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). It is numbered.
図3(a)、(b)に示すように、鉄分除去装置12Aでは、スラッジ槽16の上方に、ドラム本体17Aとは別に円柱形の駆動ローラ28が設けられ、この駆動ローラ28は駆動シャフト29に同軸に取り付けられている。駆動ローラ28及び駆動シャフト29は、その回転中心軸がドラム本体17Aの回転中心軸と平行となるように配置され、モータ25によって減速機26を介して回転駆動されるようになっている。駆動ローラ28はドラム本体17Aよりも小径(例えば、1/5〜1/10)である。 As shown in FIGS. 3A and 3B, in the iron removing device 12A, a cylindrical drive roller 28 is provided above the sludge tank 16 in addition to the drum body 17A, and the drive roller 28 is a drive shaft. It is coaxially attached to 29. The drive roller 28 and the drive shaft 29 are arranged so that their rotation center axes are parallel to the rotation center axis of the drum body 17A, and are rotationally driven by the motor 25 via the speed reducer 26. The drive roller 28 has a smaller diameter (for example, 1/5 to 1/10) than the drum body 17A.
ドラム本体17Aには、図2(a)に示す鉄分除去装置12と同様の仕様で複数の永久磁石23が装着ないしは配設されている。なお、ドラム本体17Aの回転シャフト21は、スラッジ槽16に固定された軸受によって、回転自在に支持されている。そして、円周部に複数の永久磁石23が環状に装着ないしは配列されたドラム本体17Aと駆動ローラ28とにわたって、軟磁性金属材料(例えば、鉄又は鉄合金)からなる無端ベルト30(例えば、スチールベルト)が巻き掛けられている。なお、無端ベルト30を反磁性金属材料(例えば、銅もしくはアルミニウム又はこれらの合金)で形成してもよい。 A plurality of permanent magnets 23 are mounted or arranged on the drum body 17A with the same specifications as the iron removing device 12 shown in FIG. 2 (a). The rotating shaft 21 of the drum body 17A is rotatably supported by bearings fixed to the sludge tank 16. Then, the endless belt 30 (for example, steel) made of a soft magnetic metal material (for example, iron or iron alloy) extends over the drum body 17A and the drive roller 28 in which a plurality of permanent magnets 23 are annularly mounted or arranged on the circumference. Belt) is wrapped around. The endless belt 30 may be made of a diamagnetic metal material (for example, copper or aluminum or an alloy thereof).
駆動ローラ28が、モータ25によって減速機26を介して、図3(a)中における位置関係において時計回り方向に回転駆動されると、ドラム本体17Aは時計回り方向に従動回転し、無端ベルト30は駆動ローラ28とドラム本体17Aとの間を時計回り方向に周回走行する。なお、モータ25ないしは駆動ローラ28の回転数は、ドラム本体17Aが緩速(例えば、0.5〜2.0r.p.m.)で回転するように設定されている。 When the drive roller 28 is rotationally driven in the clockwise direction by the motor 25 via the speed reducer 26 in the positional relationship in FIG. 3A, the drum body 17A is driven to rotate in the clockwise direction, and the endless belt 30 Orbits between the drive roller 28 and the drum body 17A in the clockwise direction. The rotation speed of the motor 25 or the drive roller 28 is set so that the drum body 17A rotates at a slow speed (for example, 0.5 to 2.0 rpm).
駆動ローラ28とドラム本体17Aとの間を、図3(a)中における位置関係において時計回り方向に周回走行する無端ベルト30が、ドラム本体17Aの円周面に環状に配列された永久磁石群の外周面に当接し、かつスラッジ槽16内のスラッジに浸漬されているときには、スラッジ中の鉄系細粒分が永久磁石23の磁力により無端ベルト30の外面に引き寄せられて吸着される。かくして、無端ベルト30がスラッジの外に出たときには、無端ベルト30の外面に鉄系細粒分層が形成されている。無端ベルト30の外面に形成された鉄系細粒分層は、駆動ローラ28近傍でスクレーパ27によって掻き取られ、無端ベルト30から除去される。 A group of permanent magnets in which endless belts 30 that orbit around the drive roller 28 and the drum body 17A in the clockwise direction in the positional relationship in FIG. 3A are arranged in an annular shape on the circumferential surface of the drum body 17A. When it is in contact with the outer peripheral surface of the sludge and is immersed in the sludge in the sludge tank 16, the iron-based fine particles in the sludge are attracted to and attracted to the outer surface of the endless belt 30 by the magnetic force of the permanent magnet 23. Thus, when the endless belt 30 goes out of the sludge, an iron-based fine particle separation layer is formed on the outer surface of the endless belt 30. The iron-based fine particle separation layer formed on the outer surface of the endless belt 30 is scraped off by the scraper 27 in the vicinity of the drive roller 28 and removed from the endless belt 30.
図3(a)、(b)に示す鉄分除去装置12Aにおいても、図2(a)、(b)に示す鉄分除去装置12と同様に、スラッジから鉄系細粒分が除去されるので、鉄分除去装置12Aから排出されるスラッジに含まれる細粒分は、有害金属等の吸着量が非常に(ないしはかなり)少ない非鉄系細粒分が大半となる。鉄分除去装置12Aから排出されたスラッジは、フィルタプレス13に導入されて脱水され、濾液とケーク(濾過ケーク)とが生成される。そして、濾液はシックナ8に戻される。他方、ケークは、キレート洗浄装置14に移送され、細粒分(非鉄系細粒分)に残留している有害金属等が除去される。 Similarly to the iron removing device 12 shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the iron removing device 12A shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) also removes iron-based fine particles from the sludge. Most of the fine particles contained in the sludge discharged from the iron removing device 12A are non-ferrous fine particles in which the amount of adsorbed harmful metals and the like is very (or considerably) small. The sludge discharged from the iron removing device 12A is introduced into the filter press 13 and dehydrated to generate a filtrate and a cake (filter cake). The filtrate is then returned to thickener 8. On the other hand, the cake is transferred to the chelate cleaning apparatus 14, and harmful metals and the like remaining in the fine particles (non-ferrous fine particles) are removed.
以下、キレート洗浄装置14の構成及び機能を説明する。なお、フィルタプレス13から排出されるケークの有害金属等の含有率が、埋立てや再利用などにより処分する場合における所定の規制値より低いときには、キレート洗浄装置14を用いる必要ないしは設ける必要はない。 Hereinafter, the configuration and function of the chelate cleaning device 14 will be described. When the content of harmful metals and the like in the cake discharged from the filter press 13 is lower than the predetermined regulation value when the cake is disposed of by landfill or reuse, it is not necessary or necessary to use or provide the chelate cleaning device 14. ..
まず、図4を参照しつつ、キレー洗浄装置14の概括的な構成及び機能を説明する。キレート洗浄装置14においては、まず混合分散装置31に、フィルタプレス13から排出されたケーク(濾過ケーク)と、洗浄液貯槽36内のキレート剤を含むキレート洗浄液とが連続的に供給される。そして、混合分散装置31は、ケークとキレート洗浄液とを混合し、キレート洗浄液中に細粒分ないしは細粒分の小片(例えば、粒径が数0.1〜0.5mm程度、あるいは0.1〜1mm程度の粒子)がほぼ均一に分散(懸濁)されてなる細粒分スラリーを生成する。 First, the general configuration and function of the clean cleaning device 14 will be described with reference to FIG. In the chelate cleaning device 14, first, the cake (filter cake) discharged from the filter press 13 and the chelate cleaning liquid containing the chelating agent in the cleaning liquid storage tank 36 are continuously supplied to the mixing / dispersing device 31. Then, the mixing / dispersing device 31 mixes the cake and the chelate cleaning liquid, and in the chelate cleaning liquid, fine particles or small pieces of fine particles (for example, the particle size is about several 0.1 to 0.5 mm, or 0.1. A fine particle slurry is produced in which particles (particles of about 1 mm) are dispersed (suspended) almost uniformly.
混合分散装置31により生成された細粒分スラリーは、細粒分洗浄装置32に移送される。細粒分洗浄装置32は、細粒分スラリーを、攪拌しつつ予め設定された滞留時間(例えば、0.5〜2時間)を確保できるようにおおむねプラグフロー(栓流)で流すことにより、細粒分に付着している有害金属等を離脱させてキレート洗浄液中のキレート剤に捕捉させる。これにより、細粒分スラリー中の細粒分の表面に吸着(付着)されている有害金属等が除去される。 The fine particle slurry produced by the mixing / dispersing device 31 is transferred to the fine particle cleaning device 32. The fine particle cleaning apparatus 32 flows the fine particle slurry with a plug flow (plug flow) so as to secure a preset residence time (for example, 0.5 to 2 hours) while stirring. Harmful metals and the like adhering to the fine particles are removed and captured by the chelating agent in the chelate cleaning solution. As a result, harmful metals and the like adsorbed (adhered) to the surface of the fine particles in the fine particle slurry are removed.
ここで、キレート洗浄液に用いられるキレート剤としては、例えば、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)、あるいはHIDS(3−ヒドロキシ−2,2’−イミノジコハク酸)、IDS(2,2’−イミノジコハク酸)、MGDA(メチルグリシン二酢酸)、EDDS(エチレンジアミンジ酢酸)又はGLDA(L−グルタミン酸ジ酢酸)のナトリウム塩などが挙げられる。これらのキレート剤は、いずれも細粒分スラリーないしは細粒分に含まれている有害金属等を有効に捕捉する(キレートする)ことができものである。なお、細粒分に含まれる有害金属等の種類に応じて、その処理に適したキレート剤が選択され、又は複数種のキレート剤が用いられるのはもちろんである。 Here, examples of the chelating agent used in the chelate washing solution include EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), HIDS (3-hydroxy-2,2'-iminodicohactic acid), IDS (2,2'-iminodicohactic acid), and MGDA. (Methylglycin diacetic acid), EDDS (ethylenediamine diacetic acid) or GLDA (L-glutamate diacetic acid) sodium salt and the like can be mentioned. All of these chelating agents can effectively capture (chelate) harmful metals and the like contained in the fine particle slurry or the fine particles. It goes without saying that a chelating agent suitable for the treatment is selected or a plurality of types of chelating agents are used depending on the type of harmful metal and the like contained in the fine particles.
細粒分洗浄装置32から排出された細粒分スラリーは濾過装置33に移送される。濾過装置33は、細粒分スラリーを濾過し、含水率が30〜40パーセントのケーク(濾過ケーク)と濾液とを生成する。なお、このような濾過装置33としては、フィルタプレスや真空濾過機などを用いることができる。濾過装置33から排出された濾過ケーク(細粒分)は、有害金属等をほとんど含まない。 The fine particle slurry discharged from the fine particle cleaning device 32 is transferred to the filtration device 33. The filtration device 33 filters the fine particle slurry to produce a cake (filter cake) having a water content of 30 to 40% and a filtrate. As such a filtration device 33, a filter press, a vacuum filter, or the like can be used. The filtration cake (fine particles) discharged from the filtration device 33 contains almost no harmful metals or the like.
濾過装置33から排出された濾液すなわちキレート洗浄液は、洗浄液再生部34に導入される。洗浄液再生部34は、洗浄液再生装置35と、洗浄液貯槽36と、酸液貯槽37と、水貯槽38とを備えている。ここで、洗浄液再生装置35は、キレート剤よりも錯生成力が高く濾過装置33から排出されたキレート洗浄液(濾液)と接触したときにキレート洗浄液中の有害金属等を吸着又は抽出する固相吸着材又は該固相吸着材が固定された小片ないしは粒状物をその内部に有し、キレート洗浄液中のキレート剤から有害金属等を除去し、キレート洗浄液を再生する装置である。 The filtrate discharged from the filtration device 33, that is, the chelate washing liquid is introduced into the washing liquid regeneration unit 34. The cleaning liquid regeneration unit 34 includes a cleaning liquid regeneration device 35, a cleaning liquid storage tank 36, an acid liquid storage tank 37, and a water storage tank 38. Here, the cleaning liquid regenerating device 35 has a higher complexing power than the chelating agent and adsorbs or extracts harmful metals and the like in the chelating cleaning liquid when it comes into contact with the chelating cleaning liquid (filtrate) discharged from the filtration device 33. It is a device that has a material or small pieces or granules on which the solid phase adsorbent is fixed, removes harmful metals and the like from the chelating agent in the chelate cleaning solution, and regenerates the chelate cleaning solution.
洗浄液再生装置35では、有害金属等を捕捉しているキレート剤を含むキレート洗浄液が、キレート剤より錯生成力が高い固相吸着材と接触させられる。固相吸着材は、担体に環状分子を担持させ、環状分子にキレート配位子を修飾した配位結合及び水素結合による多点相互作用を有するとともに有害金属等のイオンを選択的に取り込むものである。これにより、キレート剤に捕捉されている有害金属等はキレート剤から離脱させられ、固相吸着材に吸着又は抽出される。これにより、キレート洗浄液(キレート剤)から有害金属等が除去・回収され、キレート洗浄液(キレート剤)は再び有害金属等を捕捉することができる状態となる。 In the cleaning liquid regenerating device 35, the chelating cleaning liquid containing a chelating agent that captures harmful metals and the like is brought into contact with a solid phase adsorbent having a higher complexing power than the chelating agent. The solid-phase adsorbent has a cyclic molecule supported on a carrier, has a multipoint interaction by a coordinate bond in which a chelate ligand is modified on the cyclic molecule, and a hydrogen bond, and selectively takes in ions such as harmful metals. is there. As a result, harmful metals and the like trapped in 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 recovered from the chelate cleaning solution (chelating agent), and the chelating cleaning solution (chelating agent) is in a state where harmful metals and the like can be captured again.
このように再生されたキレート洗浄液は、洗浄液貯槽36に一時的に貯留された後、洗浄液還流機構(後記のポンプ81、管路82等)により、混合分散装置31に還流させられる。つまり、キレート洗浄液は、細粒分の浄化とキレート剤の再生とを繰り返しつつ、キレート洗浄装置14内を循環する。なお、キレート剤の目減り分は適宜に補充される。 The chelate cleaning liquid regenerated in this way is temporarily stored in the cleaning liquid storage tank 36 and then returned to the mixing / dispersing device 31 by a cleaning liquid recirculation mechanism (pump 81, pipeline 82, etc. described later). That is, the chelate cleaning solution circulates in the chelate cleaning device 14 while repeating purification of fine particles and regeneration of the chelating agent. The reduced amount of the chelating agent is appropriately replenished.
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。 Solid-state adsorbents, which have higher complex-forming power than chelating agents, are solid adsorbents such as gels, and generally, when they come into contact with an aqueous solution containing a chelating agent that traps a metal, they are coordinated with the chelating agent. It has a strong binding force other than the covalent bond to the extent that the metal ions can be separated from the chelating agent and transferred to the solid phase adsorbent. Such a solid phase adsorbent has a strong binding force capable of recovering almost 100% of metal ions from an aqueous solution of EDTA having a concentration of 10 mM / l, for example, when EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) is used as a chelating agent. 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 those in which cyclic molecules are densely supported on a carrier such as silica gel or resin, and the cyclic molecules are modified with a chelate ligand. When such a solid phase adsorbent is used, adjacent cyclic molecules and chelating ligands cause a plurality of various bonds and interactions such as coordination bonds and hydrogen bonds to cause multipoint interactions, resulting in metal ions. On the other hand, a stronger chemical bond is formed than the chelating agent, and metal ions can be selectively taken in depending on the properties of the cyclic molecule.
キレート洗浄液の再生に伴って、固相吸着材における有害金属等の吸着量は経時的に増加してゆくが、固相吸着材の有害金属等の吸着量には上限がある。このため、固相吸着材における有害金属等の吸着量が飽和状態ないしはその近傍に達したときには、固相吸着材は、固相吸着材再生機構(後記の酸液貯槽37、ポンプ83、管路84、78、79、85等)によって再生される。すなわち、固相吸着材再生機構は、キレート洗浄液が排除された状態で洗浄液再生装置35に酸液を流し、固相吸着材に吸着された有害金属等を酸液により除去して固相吸着材を再生する。かくして、有害金属等が酸液によって回収される一方、固相吸着材は再生されて再び有害金属等を吸着することが可能な状態となる。なお、固相吸着材は、酸液によって再生された後、水洗浄機構(後記の水貯槽38、ポンプ86、管路87、78、79、88等)により水洗され、固相吸着材に付着している酸液が除去される。 With the regeneration of the chelate cleaning solution, the amount of harmful metals adsorbed on the solid phase adsorbent increases with time, but the amount of harmful metals adsorbed on the solid phase adsorbent has an upper limit. Therefore, when the amount of harmful metals adsorbed on the solid-phase adsorbent reaches the saturated state or its vicinity, the solid-phase adsorbent is subjected to the solid-phase adsorbent regeneration mechanism (acid solution storage tank 37, pump 83, pipeline described later). 84, 78, 79, 85, etc.). That is, in the solid phase adsorbent regeneration mechanism, an acid solution is passed through the cleaning liquid regenerator 35 in a state where the chelate cleaning liquid is removed, and harmful metals and the like adsorbed on the solid phase adsorbent are removed by the acid solution to remove the solid phase adsorbent. To play. Thus, while the harmful metal or the like is recovered by the acid solution, the solid phase adsorbent is regenerated to be in a state where the harmful metal or the like can be adsorbed again. The solid-phase adsorbent is regenerated by the acid solution, then washed with water by a water washing mechanism (water storage tank 38, pump 86, pipeline 87, 78, 79, 88, etc. described later) and adheres to the solid-phase adsorbent. The acid solution is removed.
以下、キレート洗浄装置14の具体的な構成及び機能を説明する。
まず、図5を参照しつつ、キレート洗浄装置14の構成要素である混合分散装置31の具体的な構成及び機能を説明する。混合分散装置31は、フィルタプレス13から排出されたケーク(細粒分)とキレート洗浄液とを連続的に混合し、キレート洗浄液中に細粒分が分散されてなる細粒分スラリーを生成する。具体的には、混合分散装置31は、フィルタプレス13から排出されたケーク(細粒分)を解砕する解砕機41と、解砕機41によって解砕されたケーク小片とキレート洗浄液とを予混合する予混合槽42と、予混合槽42によって生成された混合物を攪拌してケーク小片(例えば、粒径が数0.1〜0.5mm程度、あるいは0.1〜1mm程度の粒子)をキレート洗浄液中に分散ないしは懸濁させるラインミキサ43とを有している。
Hereinafter, the specific configuration and function of the chelate cleaning device 14 will be described.
First, with reference to FIG. 5, a specific configuration and function of the mixing / dispersing device 31 which is a component of the chelate washing device 14 will be described. The mixing / dispersing device 31 continuously mixes the cake (fine particles) discharged from the filter press 13 with the chelate cleaning solution to generate a fine particle size slurry in which the fine particles are dispersed in the chelate cleaning solution. Specifically, the mixing / dispersing device 31 premixes the crusher 41 that crushes the cake (fine particles) discharged from the filter press 13, the cake pieces crushed by the crusher 41, and the chelate cleaning solution. The premixing tank 42 and the mixture produced by the premixing tank 42 are stirred to chelate cake small pieces (for example, particles having a particle size of about 0.1 to 0.5 mm or about 0.1 to 1 mm). It has a line mixer 43 that is dispersed or suspended in a washing liquid.
そして、混合分散装置31においては、フィルタプレス13から排出されたケークが解砕機41に供給され、ケークは高速回転するブレード41aによって、例えば粒径が数mm(例えば、1〜5mm)の多数のケーク小片に解砕される。他方、解砕機41へは、キレート洗浄液貯槽44内のキレート洗浄液が、ポンプ45により管路46を介して供給される。なお、キレート洗浄液貯槽44へは、洗浄液貯槽36(図4参照)から適宜にキレート洗浄液が供給される。詳しくは図示していないが、キレート洗浄液は、ブレード41aにより解砕された直後の多数のケーク小片に対して噴射ないしは供給され、ケーク小片同士が互いに付着し合うのを防止する。なお、このような解砕機41としては、例えば大平洋機工株式会社に係る「脱水ケーキ解砕機」あるいは株式会社氣工社に係る「脱水ケーキリサイクル装置」などを用いることができるが、このような市販の解砕機を用いる場合は、解砕された直後の多数のケーク小片に対してキレート洗浄液を噴射ないしは供給する機構を付設する必要がある。 Then, in the mixing / dispersing device 31, the cake discharged from the filter press 13 is supplied to the crusher 41, and the cake has a large number of particles having a particle size of several mm (for example, 1 to 5 mm) by the blade 41a rotating at high speed. It is crushed into small pieces of cake. On the other hand, the chelate cleaning liquid in the chelate cleaning liquid storage tank 44 is supplied to the crusher 41 by the pump 45 via the pipe line 46. The chelate cleaning liquid is appropriately supplied from the cleaning liquid storage tank 36 (see FIG. 4) to the chelate cleaning liquid storage tank 44. Although not shown in detail, the chelate cleaning solution is sprayed or supplied to a large number of cake pieces immediately after being crushed by the blade 41a to prevent the cake pieces from adhering to each other. As such a crusher 41, for example, a "dehydrated cake crusher" related to Pacific Machinery & Engineering Co., Ltd. or a "dehydrated cake recycling device" related to Kiko Co., Ltd. can be used. When a commercially available crusher is used, it is necessary to provide a mechanism for injecting or supplying a chelate cleaning liquid to a large number of cake pieces immediately after being crushed.
解砕機41内のキレート浄液及びケーク小片は予混合槽42に移送される。予混合槽42内のキレート洗浄液とケーク小片とは、モータによって回転駆動される攪拌機47によって攪拌され予混合される。そして、予混合槽42内のキレート洗浄液とケーク小片の混合物は、ポンプ48により管路49を介してラインミキサ43に移送される。ラインミキサ43は、横置き型の略円筒形の攪拌室内に、モータによって非常に高速で回転駆動されるブレードが配置された流通式混合器であり、キレート洗浄液とケーク小片とを非常に激しく攪拌し、キレート洗浄液中にケークないしは細粒分の微小片(例えば、粒径が数0.1〜0.5mm程度、あるいは0.1〜1mm程度の粒子)がほぼ均一に分散(懸濁)されてなる細粒分スラリーを生成する。この細粒分スラリーは細粒分洗浄装置32(図4参照)に移送される。このようなラインミキサ43としては、例えば、佐竹化学機械工業株式会社に係る「サタケマルチラインミキサー」などを用いることができる。 The chelate purification liquid and cake pieces in the crusher 41 are transferred to the premix tank 42. The chelate cleaning liquid and the cake pieces in the premixing tank 42 are stirred and premixed by the stirrer 47 rotationally driven by the motor. Then, the mixture of the chelate washing liquid and the cake pieces in the premix tank 42 is transferred to the line mixer 43 by the pump 48 via the pipe line 49. The line mixer 43 is a flow-type mixer in which blades that are rotationally driven at a very high speed by a motor are arranged in a horizontally placed substantially cylindrical stirring chamber, and the chelate cleaning liquid and cake pieces are stirred very violently. Then, fine pieces of cake or fine particles (for example, particles having a particle size of about 0.1 to 0.5 mm or about 0.1 to 1 mm) are dispersed (suspended) almost uniformly in the chelate cleaning solution. Produces fine-grained slurry. The fine particle slurry is transferred to the fine particle cleaning device 32 (see FIG. 4). As such a line mixer 43, for example, a "Satake multi-line mixer" manufactured by Satake Chemical Machinery Co., Ltd. can be used.
次に、図6(a)〜(c)を参照しつつ、キレート洗浄装置14の構成要素である細粒分洗浄装置32の具体的な構成及び機能を説明する。細粒分洗浄装置32は、混合分散装置31によって生成された細粒分スラリーを、攪拌しつつ予め設定された滞留時間を確保するようにプラグフローで流すことにより、細粒分に吸着(付着)されている有害金属等を細粒分から離脱させてキレート剤に捕捉させる。 Next, the specific configuration and function of the fine particle size cleaning device 32, which is a component of the chelate cleaning device 14, will be described with reference to FIGS. 6 (a) to 6 (c). The fine particle cleaning device 32 adsorbs (adheres) the fine particle slurry generated by the mixing / dispersing device 31 to the fine particles by flowing the fine particle slurry with a plug flow so as to secure a preset residence time while stirring. ) Is separated from the fine particles and captured by the chelating agent.
細粒分洗浄装置32は、4つの平板状の仕切り壁51〜54で仕切ることにより形成された互いに平行に伸びる5つの細長い直方体状ないしは角柱状のスラリー通路55〜59を備えた貯槽50を有している。貯槽50は、例えば地上に設置した鉄製の直方体状の角型タンクであってもよく、またコンクリート製の直方体状のピットであってもよい。また、仕切り壁51〜54は、例えば複数の鉄板又はプラスチック板をスラリー通路の伸びる方向に連結することにより形成したものであってもよい。 The fine particle cleaning apparatus 32 has a storage tank 50 provided with five elongated rectangular parallelepiped or prismatic slurry passages 55 to 59 formed by partitioning by four flat partition walls 51 to 54 and extending in parallel with each other. doing. The storage tank 50 may be, for example, an iron rectangular parallelepiped square tank installed on the ground, or a concrete rectangular parallelepiped pit. Further, the partition walls 51 to 54 may be formed by, for example, connecting a plurality of iron plates or plastic plates in the extending direction of the slurry passage.
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。 The two adjacent slurry passages in the slurry passages 55 to 59 are connected to one end in the longitudinal direction of the slurry passage (the left-right direction in the positional relationship in FIGS. 6A and 6B) (four curves in FIG. 6A). They communicate with each other at the part indicated by the arrow. That is, the partition walls 51 to 54 do not exist in these communication portions, and the 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。 At the bottom of each of the slurry passages 55 to 59, air discharge pipes 61 to 65 that discharge air into the fine-grained slurry to stir the fine-grained slurry are arranged. Each of the air discharge pipes 61 to 65 is a perforated pipe extending in the longitudinal direction of the slurry passage and having a plurality of air discharge holes arranged in the longitudinal direction of the slurry passage at the bottom (lower side) of the peripheral wall. Although not shown, it is connected to a compressor or blower that supplies compressed air. When pressurized air is supplied to the air discharge pipes 61 to 65, the air becomes bubbles from the air discharge holes and is released into the fine particle slurry to float, and the fine particle slurry is agitated by the bubbles. Will be 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32において予め設定される細粒分スラリーの、含水率、流量、滞留時間、流速、流れの乱流度(例えば、レイノルズ数)等に対応して好ましく設定される。 FIG. 6C shows a cross section of the slurry passage 55 on the most upstream side in the flow direction of the fine-grained slurry (direction indicated by a curved arrow and a linear arrow in FIG. 6A). .. As is clear from FIG. 6C, the air discharge pipe 61 is arranged near the bottom of the slurry passage in the vicinity of one side surface of the slurry passage 55. Therefore, the bubbles released from the air discharge pipe 61 rise in the vicinity of this side surface. As a result, a circulating flow flowing in the direction indicated by the arrow P is formed in the slurry passage 55 in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the slurry passage, and the fine-grained slurry is agitated. The shape, size, capacity, etc. of the storage tank 50 and each slurry passage 55-59, and the amount of pressurized air supplied to the air discharge pipes 61-65 are set in advance in the fine particle cleaning device 32. It is preferably set according to the water content, flow rate, residence time, flow velocity, turbulence degree of flow (for example, Reynolds number) and the like.
以下、図7を参照しつつ、キレート洗浄装置14の構成要素である洗浄液再生部34の具体的な構成及び機能を説明する。洗浄液再生部34には、キレート洗浄液ないしはキレート剤を再生する手段として、その内部に固相吸着材粒子、又は固相吸着材が固定された充填物(パッキング)が充填された充填塔形式の洗浄液再生装置35が設けられている。また、洗浄液再生部34には、再生すべきキレート洗浄液を貯留する中間貯槽72と、再生されたキレート洗浄液を貯留する洗浄液貯槽36と、酸液を貯留する酸液貯槽37と、水を貯留する水貯槽38とが設けられている。 Hereinafter, the specific configuration and function of the cleaning liquid regeneration unit 34, which is a component of the chelate cleaning apparatus 14, will be described with reference to FIG. 7. The cleaning liquid regeneration unit 34 is a packed tower type cleaning liquid filled with solid phase adsorbent particles or a packing in which the solid phase adsorbent is fixed as a means for regenerating the chelate cleaning liquid or the chelating agent. A reproduction device 35 is provided. Further, in the cleaning liquid regeneration unit 34, an intermediate storage tank 72 for storing the chelate cleaning liquid to be regenerated, a cleaning liquid storage tank 36 for storing the regenerated chelate cleaning liquid, an acid liquid storage tank 37 for storing the acid liquid, and water are stored. A water storage tank 38 is provided.
中間貯槽72には、濾過装置33(図4参照)から排出された濾液すなわちキレート洗浄液が一時的に貯留される。そして、キレート洗浄液を再生するときに、中間貯槽72に貯留されたキレート洗浄液を洗浄液再生装置35に移送する一方、洗浄液再生装置35で再生されたキレート洗浄液を洗浄液貯槽36に移送するためのポンプ76及び一連の管路77〜80が設けられている。また、洗浄液貯槽36に貯留されたキレート洗浄液を、キレート洗浄液貯槽44ひいては混合分散装置31(図5参照)に供給するためのポンプ81及び管路82が設けられている。 The filtrate, that is, the chelate washing liquid discharged from the filtration device 33 (see FIG. 4) is temporarily stored in the intermediate storage tank 72. Then, when the chelate cleaning liquid is regenerated, the chelate cleaning liquid stored in the intermediate storage tank 72 is transferred to the cleaning liquid regenerating device 35, while the pump 76 for transferring the chelate cleaning liquid regenerated in the cleaning liquid regenerating device 35 to the cleaning liquid storage tank 36. And a series of pipelines 77-80 are provided. Further, a pump 81 and a pipeline 82 for supplying the chelate cleaning liquid stored in the cleaning liquid storage tank 36 to the chelate cleaning liquid storage tank 44 and thus to the mixing / dispersing device 31 (see FIG. 5) are provided.
さらに、洗浄液再生部34には、固相吸着材を再生する際に、酸液貯槽37に貯留された酸液を洗浄液再生装置35に移送する一方、洗浄液再生装置35から排出された酸液を酸液貯槽37に戻すためのポンプ83及び複数の管路84、85が設けられている。また、洗浄液再生部34には、酸液で再生された固相吸着材を水洗する際に、水貯槽38に貯留された水を洗浄液再生装置35に移送する一方、洗浄液再生装置35から排出された水を水貯槽38に戻すためのポンプ86及び複数の管路87、88が設けられている。 Further, when the solid phase adsorbent is regenerated, the acid solution stored in the acid solution storage tank 37 is transferred to the cleaning solution regenerating device 35, while the acid solution discharged from the cleaning solution regenerating device 35 is transferred to the cleaning liquid regenerating unit 34. A pump 83 for returning to the acid solution storage tank 37 and a plurality of pipelines 84 and 85 are provided. Further, when the solid phase adsorbent regenerated with the acid solution is washed with water, the cleaning liquid regenerating unit 34 transfers the water stored in the water storage tank 38 to the cleaning liquid regenerating device 35, while discharging the water from the cleaning liquid regenerating device 35. A pump 86 and a plurality of pipelines 87 and 88 for returning the collected water to the water storage tank 38 are provided.
洗浄液再生装置35にキレート洗浄液、酸液又は水を移送するための管路77、78、84、87には、それぞれ、対応する管路を開閉するバルブ91、92、93、94が介設されている。他方、洗浄液再生装置35からキレート洗浄液、酸液又は水を排出するための管路79、80、85、88には、それぞれ、対応する管路を開閉するバルブ95、96、97、98が介設されている。これらのバルブ91〜98の開閉状態を切り換えることにより、洗浄液再生装置35に対して、キレート洗浄液、酸液又は水のいずれかを給排することができる。なお、これらのバルブ91〜98の開閉は、図示していないコントローラによって自動的に制御される。 Valves 91, 92, 93, 94 for opening and closing the corresponding pipes are provided in the pipes 77, 78, 84, and 87 for transferring the chelate washing liquid, the acid liquid, or water to the cleaning liquid regenerating device 35, respectively. ing. On the other hand, valves 95, 96, 97, 98 for opening and closing the corresponding pipes are interposed in the pipes 79, 80, 85, 88 for discharging the chelate washing liquid, the acid liquid, or water from the washing liquid regenerating device 35, respectively. It is installed. By switching the open / closed state of these valves 91 to 98, any one of the chelate cleaning liquid, the acid liquid, and the water can be supplied and discharged to the cleaning liquid regenerating device 35. The opening and closing of these valves 91 to 98 is automatically controlled by a controller (not shown).
以下、洗浄液再生部34の運転手法の一例を説明する。なお、以下で説明する運転手法は単なる例示であって、本発明に係る洗浄液再生部34の運転手法が以下のものに限定されるものではないのはもちろんである。キレート洗浄液(キレート剤)を再生する際には、管路77〜80に介設されたバルブ91、92、95、96が開かれる一方、他のバルブ93、94、97、98が閉じられ、ポンプ76が運転される。これにより、中間貯槽72内のキレート洗浄液が、洗浄液再生装置35内を流通して洗浄液貯槽36に移送される。 Hereinafter, an example of the operation method of the cleaning liquid regeneration unit 34 will be described. It should be noted that the operation method described below is merely an example, and it goes without saying that the operation method of the cleaning liquid recycling unit 34 according to the present invention is not limited to the following. When regenerating the chelate cleaning solution (chelating agent), the valves 91, 92, 95, 96 interposed in the pipelines 77 to 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 72 flows through the cleaning liquid regeneration device 35 and is transferred to the cleaning liquid storage tank 36.
洗浄液再生装置35内では、有害金属等を捕捉しているキレート剤を含むキレート洗浄液が、キレート剤より錯生成力が高い固相吸着材(固相吸着材粒子)と接触させられる。その結果、キレート剤に捕捉されている有害金属等がキレート剤から離脱させられ、固相吸着材に吸着ないしは抽出される。これにより、キレート洗浄液から有害金属等が除去・回収され、キレート剤は再び有害金属等を捕捉することができる状態となり、キレート洗浄液は再生される。洗浄液貯槽36に貯留されたキレート洗浄液は、ポンプ81によって管路82を介してキレート洗浄液貯槽44ひいては混合分散装置31(図5参照)に返送される。 In the cleaning liquid regenerating device 35, the chelate cleaning liquid containing a chelating agent that captures harmful metals and the like is brought into contact with a solid phase adsorbent (solid phase adsorbent particles) having a higher complexing power than the chelating agent. As a result, harmful metals and the like trapped in 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 recovered from the chelate cleaning solution, the chelating agent is in a state where the harmful metals and the like can be captured again, and the chelate cleaning solution is regenerated. The chelate cleaning liquid stored in the cleaning liquid storage tank 36 is returned to the chelate cleaning liquid storage tank 44 and thus to the mixing / dispersing device 31 (see FIG. 5) via the pipeline 82 by the pump 81.
キレート剤より錯生成力が高い固相吸着材は、例えばゲル等の固体状のものであり、一般に、金属を捕捉しているキレート剤を含む水溶液と接触したときに、キレート剤と配位結合している金属イオンをキレート剤から離脱させて該固相吸着材に移動させることができる程度の共有結合以外の強い結合力を有しているものである。このような固相吸着材としては、例えばシリカゲルや樹脂等の担体に環状分子を密に担持させ、この環状分子にキレート配位子を修飾させたものなどが挙げられる。このような固相吸着材を用いる場合、隣り合う環状分子及びキレート配位子により、配位結合、水素結合などの複数の様々な結合や相互作用が生じて多点相互作用が生じ、金属イオンに対してキレート剤よりも強い化学結合が生じるとともに環状分子の性状により金属イオンを選択的に取り込むことができる。 Solid-state adsorbents, which have higher complex-forming power than chelating agents, are solid adsorbents such as gels, and generally, when they come into contact with an aqueous solution containing a chelating agent that traps a metal, they are coordinated with the chelating agent. It has a strong binding force other than the covalent bond to the extent that the metal ions can be separated from the chelating agent and transferred to the solid phase adsorbent. Examples of such a solid phase adsorbent include those in which cyclic molecules are densely supported on a carrier such as silica gel or resin, and the cyclic molecules are modified with a chelate ligand. When such a solid phase adsorbent is used, adjacent cyclic molecules and chelating ligands cause a plurality of various bonds and interactions such as coordination bonds and hydrogen bonds to cause multipoint interactions, resulting in metal ions. On the other hand, a stronger chemical bond is formed than the chelating agent, and metal ions can be selectively taken in depending on the properties of the cyclic molecule.
キレート洗浄液の再生に伴って、固相吸着材における有害金属等の吸着量は経時的に増加してゆくが、前記のとおり固相吸着材の吸着能力には上限がある。このため、固相吸着材における有害金属等の吸着量が飽和状態ないしはその近傍に達したときには、固相吸着材は再生される。すなわち、キレート洗浄液が排除された状態で洗浄液再生装置35内に酸液を流し、固相吸着材に吸着された有害金属等を酸液により除去して固相吸着材を再生する。かくして、有害金属等が酸液によって回収される一方、固相吸着材は再生されて再び有害金属等ないしはこれらのイオンを吸着又は抽出することが可能な状態となる。なお、後で説明するとおり、固相吸着材は、酸液によって再生された後に水洗され、固相吸着材に付着している酸液が除去される。 With the regeneration of the chelate cleaning solution, the amount of harmful metals adsorbed on the solid phase adsorbent increases with time, but as described above, the adsorption capacity of the solid phase adsorbent has an upper limit. Therefore, when the amount of harmful metals adsorbed on the solid phase adsorbent reaches the saturated state or its vicinity, the solid phase adsorbent is regenerated. That is, the acid solution is poured into the cleaning liquid regenerating device 35 with the chelate cleaning liquid removed, and the harmful metals and the like adsorbed on the solid phase adsorbent are removed by the acid solution to regenerate the solid phase adsorbent. Thus, while the harmful metal or the like is recovered by the acid solution, the solid phase adsorbent is regenerated so that the harmful metal or the like or these ions can be adsorbed or extracted again. As will be described later, the solid phase adsorbent is regenerated with an acid solution and then washed with water to remove the acid solution adhering to the solid phase adsorbent.
洗浄液再生装置35内の固相吸着材の有害金属等の吸着量が飽和状態ないしはその近傍に達して固相吸着材を酸液で再生する際には、管路84、78、79、85に介設されたバルブ93、92、95、97が開かれる一方、他のバルブ91、94、96、98が閉じられ、ポンプ83が運転される。これにより、酸液貯槽37内の酸液が、洗浄液再生装置35内を流通して酸液貯槽37に還流する。固相吸着材の再生操作を開始する前には、洗浄液再生装置35内のキレート洗浄液は排除される。なお、複数の洗浄液再生装置35を並列に配設すれば、一部の洗浄液再生装置35へのキレート洗浄液の供給が停止されているときでも、キレート洗浄液を連続的に再生することができる。固相吸着材の有害金属吸着量が飽和状態ないしはその近傍に達したか否かは、洗浄液再生装置35から排出されたキレート洗浄液中の有害金属等の含有量を検出することにより判定することができる。 When the amount of harmful metals adsorbed by the solid-phase adsorbent in the cleaning liquid regenerating device 35 reaches the saturated state or its vicinity and the solid-phase adsorbent is regenerated with the acid solution, the pipes 84, 78, 79, 85 are used. The intervening valves 93, 92, 95, 97 are opened, while the other valves 91, 94, 96, 98 are closed and the pump 83 is operated. As a result, the acid solution in the acid solution storage tank 37 flows through the cleaning liquid regeneration device 35 and returns to the acid solution storage tank 37. Before starting the regeneration operation of the solid phase adsorbent, the chelate cleaning solution in the cleaning solution regenerating device 35 is removed. If a plurality of cleaning liquid regenerating devices 35 are arranged in parallel, the chelate cleaning liquid can be continuously regenerated even when the supply of the chelate cleaning liquid to some of the cleaning liquid regenerating devices 35 is stopped. Whether or not the amount of harmful metal adsorbed by the solid phase adsorbent has reached the saturated state or its vicinity can be determined by detecting the content of harmful metal or the like in the chelate cleaning liquid discharged from the cleaning liquid regenerator 35. it can.
洗浄液再生装置35内に酸液を流す時間は、洗浄液再生装置35の寸法ないしは形状、固相吸着材粒子の寸法等に応じて好ましく設定される。酸液は、酸液貯槽37と洗浄液再生装置35との間を循環して流れる。その際、洗浄液再生装置35内の固相吸着材は酸液と接触し、固相吸着材に吸着されている有害金属等が酸液中に離脱させられる。すなわち、有害金属等が酸液によって回収され、固相吸着材は再生されて再び有害金属等を吸着することが可能な状態となる。 The time for flowing the acid solution into the cleaning liquid regenerating device 35 is preferably set according to the size or shape of the cleaning liquid regenerating device 35, the size of the solid phase adsorbent particles, and the like. The acid solution circulates and flows between the acid solution storage tank 37 and the cleaning liquid regeneration device 35. At that time, the solid phase adsorbent in the cleaning liquid regenerating device 35 comes into contact with the acid solution, and harmful metals and the like adsorbed on the solid phase adsorbent are released into the acid solution. That is, the harmful metal or the like is recovered by the acid solution, and the solid phase adsorbent is regenerated so that the harmful metal or the like can be adsorbed again.
酸液による固相吸着材の再生が終了した後に固相吸着材を水洗する際には、管路87、78、79、88に介設されたバルブ94、92、95、98が開かれる一方、他のバルブ91、93、96、97が閉じられ、ポンプ86が運転される。これにより、水貯槽38内の水が、洗浄液再生装置35内を流通して水貯槽38に還流する。このような固相吸着材の水洗操作を開始する前には、洗浄液再生装置35内の酸液は排除される。水は、水貯槽38と洗浄液再生装置35との間を循環して流れる。その際、洗浄液再生装置35内の固相吸着材は水と接触し、固相吸着材に付着している酸液が洗浄される。この後、キレート洗浄液の再生が再開される。 When the solid phase adsorbent is washed with water after the regeneration of the solid phase adsorbent by the acid solution is completed, the valves 94, 92, 95 and 98 interposed in the pipelines 87, 78, 79 and 88 are opened. , The other valves 91, 93, 96, 97 are closed and the pump 86 is operated. As a result, the water in the water storage tank 38 flows through the cleaning liquid regeneration device 35 and returns to the water storage tank 38. Before starting the water washing operation of such a solid phase adsorbent, the acid liquid in the washing liquid regenerating device 35 is removed. Water circulates and flows between the water storage tank 38 and the cleaning liquid regeneration device 35. At that time, the solid phase adsorbent in the cleaning liquid regenerating device 35 comes into contact with water, and the acid solution adhering to the solid phase adsorbent is washed. After this, the regeneration of the chelate washing solution is restarted.
実施形態1に係る土壌浄化システムSでは、洗浄水による汚染土壌の洗浄・分級の過程で、有害金属等は礫及び砂にはほとんど吸着されず、細粒分に集約して吸着されるので、清浄で再利用可能な礫及び砂を得ることができる。そして、土壌浄化システムSでは、ミルブレーカ3で礫及び砂が破砕されて鉄系細粒分と非鉄系細粒分とが生成される。したがって、鉄分除去装置12には、破砕以前に存在した鉄系細粒分と、破砕によって生成された鉄系細粒分とが導入され、これらの鉄系細粒分はいずれもはかなり多量(非鉄系細粒分と比べて)の有害金属等を吸着している。 In the soil purification system S according to the first embodiment, in the process of cleaning and classifying the contaminated soil with the washing water, harmful metals and the like are hardly adsorbed on the gravel and sand, but are aggregated and adsorbed on the fine particles. Clean and reusable gravel and sand can be obtained. Then, in the soil purification system S, the gravel and sand are crushed by the mill breaker 3 to generate iron-based fine particles and non-ferrous fine particles. Therefore, the iron-based fine particles existing before crushing and the iron-based fine particles generated by crushing are introduced into the iron removing device 12, and all of these iron-based fine particles are considerably large (). Adsorbs harmful metals (compared to non-ferrous fine particles).
そして、鉄分除去装置12で磁石装着ドラム17によって有害金属等の吸着量が多い鉄系細粒分がスラッジから除去されるので、該スラッジないしは残留する細粒分(非鉄系細粒分)の有害金属等の含有率を大幅に低下させることができ、土壌の性状によっては投棄ないしは埋立処理が可能な程度まで有害金属等の含有率を低下させることができる。 Then, in the iron removing device 12, the iron-based fine particles having a large adsorption amount of harmful metals and the like are removed from the sludge by the magnet-mounted drum 17, so that the sludge or the remaining fine particles (non-ferrous fine particles) are harmful. The content of metals and the like can be significantly reduced, and depending on the properties of the soil, the content of harmful metals and the like can be reduced to the extent that dumping or landfill treatment is possible.
このように鉄分除去装置12から排出されるスラッジの有害金属等の含有率が大幅に低減されているので、このスラッジを濾過するフィルタプレス13から排出されたケークをキレート洗浄装置14でキレート洗浄する場合でも、キレート剤の使用量ないしは必要量を大幅に低減することができ、土壌の処理コストを低減することができる。なお、ミルブレーカ3及び鉄分除去装置12は、物理的な処理を施す簡素な機械構造のものであり、有害金属等を処理するための格別の化学薬品を使用しないので、その運転コストは非常に低い。 Since the content of harmful metals and the like in the sludge discharged from the iron removing device 12 is significantly reduced in this way, the cake discharged from the filter press 13 for filtering the sludge is chelated by the chelate cleaning device 14. Even in this case, the amount of the chelating agent used or required can be significantly reduced, and the soil treatment cost can be reduced. The mill breaker 3 and the iron removing device 12 have a simple mechanical structure for physically treating them, and do not use special chemicals for treating harmful metals and the like, so their operating costs are very high. Low.
(実施形態2)
以下、図8を参照しつつ本発明の実施形態2に係る土壌浄化システムSAを説明する。しかしながら、実施形態2に係る土壌浄化システムSAと、図1〜図7に示す実施形態1に係る土壌浄化システムSとは多くの点で共通である。そこで、以下では説明の重複を避けるため、主として土壌浄化システムSAにおける土壌浄化システムSとの相違点を説明する。なお、実施形態2に係る土壌浄化システムSAの構成要素において、実施形態1に係る土壌浄化システムSの構成要素と共通なものには、実施形態1と同一の参照番号を付している。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the soil purification system SA according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. However, the soil purification system SA according to the second embodiment and the soil purification system S according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 7 are common in many respects. Therefore, in order to avoid duplication of explanation, the differences between the soil purification system SA and the soil purification system S will be mainly described below. In addition, among the components of the soil purification system SA according to the second embodiment, the components common to the components of the soil purification system S according to the first embodiment are given the same reference numbers as those of the first embodiment.
実施形態2に係る土壌浄化システムSAは、図8中ではその一部の記載を省略しているが、実施形態1に係る土壌浄化システムSと同様に、投入ホッパ1から中間タンク9に至る一連の装置1〜9と、洗浄水貯槽10と、予備水槽11と、鉄分除去装置12とを備えている。しかしながら、土壌浄化システムSAは、実施形態1におけるフィルタプレス13及びキレート洗浄装置14は備えていない。そして、土壌浄化システムSAは、細粒分洗浄装置101と、濾過装置102と、清澄濾過器103と、逆浸透膜分離装置104(RO分離装置)と、キレート剤再生装置105とを備えている。 Although a part of the soil purification system SA according to the second embodiment is omitted in FIG. 8, a series from the input hopper 1 to the intermediate tank 9 as in the soil purification system S according to the first embodiment. 1 to 9, the washing water storage tank 10, the reserve water tank 11, and the iron removing device 12 are provided. However, the soil purification system SA does not include the filter press 13 and the chelate cleaning device 14 in the first embodiment. The soil purification system SA includes a fine-grain cleaning device 101, a filtration device 102, a clarification filter 103, a reverse osmosis membrane separation device 104 (RO separation device), and a chelating agent regeneration device 105. ..
細粒分洗浄装置101は、詳しくは図示していないが、鉄分除去装置12から排出された非鉄系細粒分と洗浄水とを含むスラッジと、キレート剤と水とを含むキレート洗浄液とを受け入れ、これらを混合・攪拌して細粒分スラリーを生成し、予め設定された滞留時間を確保するように連続的に流すことにより、非鉄系細粒分に吸着されている(付着している)有害金属等を離脱させてキレート剤に捕捉させ、あるいは水中に存在する有害金属等をキレート剤に捕捉させる。このような細粒分洗浄装置101としては、例えば実施形態1における細粒分洗浄装置32(図6(a)〜(c)参照)を用いることができる。細粒分洗浄装置101に供給するスラッジの流量とキレート洗浄液の流量の比は、例えば1:1に設定される。なお、使用するキレート剤は実施形態1と同様である。 Although not shown in detail, the fine-grain cleaning device 101 accepts sludge containing non-ferrous fine-grains and cleaning water discharged from the iron removing device 12 and a chelate cleaning liquid containing a chelating agent and water. , These are mixed and stirred to generate a fine-grained slurry, which is continuously flowed so as to secure a preset residence time, so that the non-ferrous fine-grained particles are adsorbed (adhered). The harmful metal or the like is separated and captured by the chelating agent, or the harmful metal or the like existing in water is captured by the chelating agent. As such a fine particle cleaning device 101, for example, the fine particle cleaning device 32 (see FIGS. 6A to 6C) according to the first embodiment can be used. The ratio of the flow rate of the sludge supplied to the fine particle cleaning device 101 to the flow rate of the chelate cleaning liquid is set to, for example, 1: 1. The chelating agent used is the same as in the first embodiment.
細粒分洗浄装置101から排出された細粒分スラリーは濾過装置102に移送される。濾過装置102は、細粒分スラリーを濾過し、含水率が30〜40パーセントのケーク(濾過ケーク)と濾液とを生成する。なお、濾過装置102としては、フィルタプレスや真空濾過機などを用いることができる。濾過装置102から排出されたケーク(細粒分)は有害金属等をほとんど含まない。 The fine particle slurry discharged from the fine particle cleaning device 101 is transferred to the filtration device 102. The filtration device 102 filters the fine particle slurry to produce a cake (filter cake) having a water content of 30 to 40% and a filtrate. As the filtration device 102, a filter press, a vacuum filter, or the like can be used. The cake (fine particles) discharged from the filtration device 102 contains almost no harmful metals or the like.
濾過装置102から排出された濾液すなわちキレート洗浄液は、清澄濾過器103(例えば、砂濾過器)で懸濁物質ないしは浮遊物質(SS)が除去された後、逆浸透膜分離装置104に圧送される。詳しくは図示していないが、逆浸透膜分離装置104は、清澄濾過器103から排出されたキレート洗浄液を受け入れて、逆浸透膜により、キレート剤が濃縮された濃縮水と、キレート剤を含まない透過水とに分離する。 The filtrate or chelate washing liquid discharged from the filtration device 102 is pumped to the reverse osmosis membrane separation device 104 after the suspended solids or suspended solids (SS) are removed by the clarification filter 103 (for example, a sand filter). .. Although not shown in detail, the reverse osmosis membrane separator 104 receives the chelate washing liquid discharged from the clarification filter 103, and does not contain the concentrated water in which the chelate agent is concentrated by the reverse osmosis membrane and the chelate agent. Separate into permeated water.
逆浸透膜分離装置104の逆浸透膜としては、例えばポリエステル不織布(厚さ100〜120μm)の表面に、ポリスルホン支持層と架橋芳香族ポリアミド緻密層とが積層されてなる三層構造のものなどを用いることができる。なお、架橋芳香族ポリアミド緻密層は、孔径がおおむね0.5〜1.5nmである多数の細孔を有し、水は透過させるがキレート剤は透過させない非常に薄い(例えば、0.2〜0.25μm)半透膜である。また、ポリスルホン支持層は、非常に薄い架橋芳香族ポリアミド緻密層を支持ないしは保護してその破損を防止するための比較的厚い(例えば、40〜50μm)多孔質膜である。 The reverse osmosis membrane of the reverse osmosis membrane separation device 104 includes, for example, a three-layer structure in which a polysulfone support layer and a crosslinked aromatic polyamide dense layer are laminated on the surface of a polyester non-woven fabric (thickness 100 to 120 μm). Can be used. The crosslinked aromatic polyamide dense layer has a large number of pores having a pore size of about 0.5 to 1.5 nm, and is very thin (for example, 0.2 to 0.2 to permeate), which allows water to permeate but does not allow the chelating agent to permeate. 0.25 μm) Semipermeable membrane. Further, the polysulfone support layer is a relatively thick (for example, 40 to 50 μm) porous film for supporting or protecting a very thin crosslinked aromatic polyamide dense layer to prevent its breakage.
逆浸透膜分離装置104はスパイラル型のものであり、スパイラル状に巻かれた逆浸透膜が円筒状の容器内に収容されてなる逆浸透膜エレメントを複数有している。各逆浸透膜エレメントは、例えば全長を1〜2m程度とし、外径を0.2〜0.4m程度とするのが実用的である。例えば、全長が約1mであり、外径が約0.2mである市販のこの種の逆浸透膜エレメント(例えば、岐阜県中津川市の株式会社オーセンテック製)における逆浸透膜の有効膜面積は約40m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 104 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 housed 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 commercially available reverse osmosis membrane element (for example, manufactured by Authentec Co., Ltd. in Nakatsugawa City, Gifu Prefecture) having a total length of about 1 m and an outer diameter of about 0.2 m is It is about 40 m 2 . In the case of this reverse osmosis membrane element, when a chelate cleaning solution having a chelating agent concentration of about 1% by mass is supplied at a pressure of about 1 MPa, the processing amount of the chelate cleaning solution is estimated to be about 1.5 m 3 / hr. Thus, for example, when processing a chelating washing liquid per hour 60 m 3 may be connected to the reverse osmosis membrane elements in parallel forty.
逆浸透膜分離装置104は連続式であり、キレート洗浄液の供給量及び供給圧力(操作圧力)、濃縮水及び透過水の排出量、濃縮水のキレート剤濃縮比等の運転条件は、細粒分洗浄装置101に供給すべきキレート洗浄液の量及びキレート剤濃度に応じて適切に設定される。例えば、細粒分洗浄装置101に供給するスラッジの流量とキレート洗浄液の流量の比を1:1に設定し、細粒分洗浄装置101における細粒分スラリーのキレート剤濃度を1質量%に設定した場合、逆浸透膜分離装置104はキレート洗浄液の供給量の50%程度の透過水(キレート剤濃度0)と50%程度の濃縮水(キレート剤濃度2質量%程度)とが生成されるように設定される。したがって、細粒分洗浄装置101では、キレート剤を含まないスラッジとキレート剤濃度が2質量%程度のキレート洗浄液とが1:1で混合され、細粒分洗浄装置101におけるキレート剤濃度は1質量%程度に維持される。 The reverse osmosis membrane separator 104 is a continuous type, and the operating conditions such as the supply amount and supply pressure (operating pressure) of the chelate washing liquid, the discharge amount of the concentrated water and the permeated water, and the chelating agent concentration ratio of the concentrated water are fine particles. It is appropriately set according to the amount of the chelate cleaning solution to be supplied to the cleaning device 101 and the concentration of the chelating agent. For example, the ratio of the flow rate of sludge supplied to the fine-grain cleaning device 101 to the flow rate of the chelate cleaning solution is set to 1: 1 and the chelating agent concentration of the fine-grain slurry in the fine-grain cleaning device 101 is set to 1% by mass. In this case, the back-penetrating membrane separator 104 produces about 50% of the permeated water (chelating agent concentration 0) and about 50% concentrated water (about 2% by mass of the chelating agent concentration) of the supply amount of the chelate washing liquid. Is set to. Therefore, in the fine-grain cleaning device 101, sludge containing no chelating agent and a 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-grain cleaning device 101 is 1% by mass. It is maintained at about%.
逆浸透膜分離装置104から排出された濃縮水すなわちキレート洗浄液は、キレート剤再生装置105に導入されて再生される。すなわち、キレート洗浄液(キレート剤)から有害金属等が除去・回収され、キレート洗浄液(キレート剤)は再び有害金属等を捕捉することができる状態となる。このようなキレート剤再生装置105としては、例えば実施形態1における洗浄液再生部34(図7参照)を用いることができる。 The concentrated water, that is, the chelate washing liquid discharged from the reverse osmosis membrane separation device 104 is introduced into the chelate agent regeneration device 105 and regenerated. That is, harmful metals and the like are removed and recovered from the chelate cleaning solution (chelating agent), and the chelating cleaning solution (chelating agent) is in a state where harmful metals and the like can be captured again. As such a chelating agent regenerating device 105, for example, the cleaning liquid regenerating unit 34 (see FIG. 7) in the first embodiment can be used.
実施形態2に係る土壌浄化システムSAによれば、実施形態1に係る土壌浄化システムSと同様に、清浄で再利用可能な礫及び砂を得ることができ、鉄分除去装置12から排出されるスラッジの有害金属等の含有率を大幅に低下させることができる。このように、鉄分除去装置12から排出されるスラッジの有害金属等の含有率が大幅に低減されているので、このスラッジをキレート洗浄する場合でも、キレート剤の使用量ないしは必要量を大幅に低減することができ、土壌の処理コストを低減することができる。 According to the soil purification system SA according to the second embodiment, as in the soil purification system S according to the first embodiment, clean and reusable gravel and sand can be obtained, and sludge discharged from the iron removing device 12 can be obtained. The content of harmful metals and the like can be significantly reduced. In this way, the content of harmful metals and the like in the sludge discharged from the iron removing device 12 is significantly reduced, so that the amount of the chelating agent used or the required amount is significantly reduced even when the sludge is chelated. And the cost of soil treatment can be reduced.
S 土壌浄化システム(実施形態1)、SA 土壌浄化システム(実施形態2)、1 投入ホッパ、2 混合器、3 ミルブレーカ(湿式破砕機)、4 トロンメル、5 サイクロン、6 PH調整槽、7 凝集槽、8 シックナ、9 中間タンク、10 洗浄水槽、11 予備水槽、12 鉄分除去装置、12A 鉄分除去装置、13 フィルタプレス、14 キレート洗浄装置、16 スラッジ槽、17 磁石装着ドラム、17A 磁石装着ドラム、18 管路、19 管路、20 攪拌機、21 回転シャフト、22 ドラム本体、23 永久磁石、24 円筒状カバー、25 モータ、26 減速機、27 スクレーパ、28 駆動ローラ、29 駆動シャフト、30 無端ベルト、31 混合分散装置、32 細粒分洗浄装置、33 濾過装置、34 洗浄液再生部、35 洗浄液再生装置、36 洗浄液貯槽、37 酸液貯槽、38 水貯槽、41 解砕機、41a ブレード、42 予混合槽、43 ラインミキサ、44 キレート洗浄液貯槽、45 ポンプ、46 管路、47 攪拌機、48 ポンプ、49 管路、50 貯槽、51〜54 仕切り壁、55〜59 スラリー通路、61〜65 空気放出管、72 中間貯槽、76 ポンプ、77〜80 管路、81 ポンプ、82 管路、83 ポンプ、84 管路、85 管路、86 ポンプ、87 管路、88 管路、91〜98 バルブ、101 細粒分洗浄装置、102 濾過装置、103 清澄濾過器、104 逆浸透分離装置、105 キレート剤再生装置。 S Soil purification system (Embodiment 1), SA Soil purification system (Embodiment 2), 1 Input hopper, 2 Mixer, 3 Mill breaker (wet crusher), 4 Trommel, 5 Cyclone, 6 PH adjustment tank, 7 Aggregation Tank, 8 thickener, 9 intermediate tank, 10 washing water tank, 11 reserve water tank, 12 iron removing device, 12A iron removing device, 13 filter press, 14 chelate cleaning device, 16 sludge tank, 17 magnet mounting drum, 17A magnet mounting drum, 18 Pipeline, 19 Pipeline, 20 Stirrer, 21 Rotating Shaft, 22 Drum Body, 23 Permanent Magnet, 24 Cylindrical Cover, 25 Motor, 26 Reducer, 27 Scraper, 28 Drive Roller, 29 Drive Shaft, 30 Endless Belt, 31 Mixing and Dispersing Equipment, 32 Fine Granule Cleaning Equipment, 33 Filtration Equipment, 34 Cleaning Liquid Recycling Unit, 35 Cleaning Liquid Regenerating Equipment, 36 Cleaning Liquid Storage Tank, 37 Acid Solution Storage Tank, 38 Water Storage Tank, 41 Crusher, 41a Blade, 42 Premixing Tank , 43 Line Mixer, 44 Chelate Cleaning Solution Storage Tank, 45 Pump, 46 Pipeline, 47 Stirrer, 48 Pump, 49 Pipeline, 50 Storage Tank, 51-54 Partition Wall, 55-59 Slurry Passage, 61-65 Air Discharge Pipe, 72 Intermediate storage tank, 76 pumps, 77-80 lines, 81 pumps, 82 lines, 83 pumps, 84 lines, 85 lines, 86 pumps, 87 lines, 88 lines, 91-98 valves, 101 fine particles Cleaning device, 102 filtration device, 103 clarification filter, 104 back-penetration separation device, 105 chelating agent regeneration device.

Claims (1)

  1. 礫と砂と細粒分とを含み有害金属又はその化合物で汚染された土壌を、洗浄水で洗浄しつつ礫と砂と細粒分とに分級する土壌分級部を備えている土壌浄化システムであって、
    前記土壌分級部は、
    該土壌分級部に導入された土壌と洗浄水とを混合する混合器と、
    前記混合器から排出された土壌と洗浄水とを含む混合物中の礫及び砂を破砕することにより、礫及び砂の内部に偏在又は点在していた鉄又は鉄酸化物を磁力で吸着可能な程度に含む鉄系細粒分を生成し、該鉄系細粒分の表面に露出する鉄又は鉄酸化物に有害金属又はその化合物を吸着させる湿式破砕機と、
    前記湿式破砕機から排出された、礫と砂と細粒分と洗浄水とを含む混合物から礫を分離するトロンメルと、
    前記トロンメルから排出された砂と細粒分と洗浄水とを含む混合物から砂を分離する液体サイクロンと、
    前記液体サイクロンから排出された細粒分と洗浄水とを含む混合物を、沈降分離により、上澄水と、細粒分と洗浄水とを含むスラッジとに分離するシックナとを有していて、
    前記シックナから排出された細粒分と洗浄水とを含むスラッジから、磁力で吸着可能な程度に鉄又は鉄酸化物を含む鉄系細粒分を磁力で吸着して除去することにより、スラッジの有害金属又はその化合物の含有率を低下させる鉄分除去装置が設けられ、
    前記鉄分除去装置から排出されたスラッジを、キレート剤及び水を含むキレート洗浄液で洗浄することによりスラッジ中の細粒分の表面に吸着され又は付着している有害金属又はその化合物を除去するキレート処理部が設けられ
    前記キレート剤は、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)、HIDS(3−ヒドロキシ−2,2’−イミノジコハク酸)、IDS(2,2’−イミノジコハク酸)、MGDA(メチルグリシン二酢酸)、EDDS(エチレンジアミンジ酢酸)又はGLDA(L−グルタミン酸ジ酢酸)のナトリウム塩であることを特徴とする土壌浄化システム。
    A soil purification system equipped with a soil classification unit that classifies soil containing gravel, sand, and fine particles and contaminated with harmful metals or compounds thereof into gravel, sand, and fine particles while washing with washing water. There,
    The soil classification section
    A mixer that mixes the soil introduced into the soil classifier with wash water, and
    By crushing the gravel and sand in the mixture containing the soil discharged from the mixer and the washing water, iron or iron oxides unevenly distributed or scattered inside the gravel and sand can be attracted by magnetic force. A wet crusher that produces iron-based fine particles to a certain extent and adsorbs a harmful metal or its compound on iron or iron oxide exposed on the surface of the iron-based fine particles.
    Trommel, which separates gravel from a mixture containing gravel, sand, fine particles, and washing water, discharged from the wet crusher.
    A liquid cyclone that separates the sand from the mixture containing the sand discharged from the trommel, the fine particles, and the washing water.
    It has a thickener that separates a mixture containing fine particles discharged from the liquid cyclone and washing water into supernatant water and sludge containing fine particles and washing water by sedimentation separation.
    The sludge of the sludge is removed by magnetically adsorbing and removing iron-based fine particles containing iron or iron oxide to the extent that it can be adsorbed by the magnetic force from the sludge containing the fine particles discharged from the thickener and the washing water. An iron removal device is provided to reduce the content of harmful metals or their compounds.
    A chelate treatment for removing harmful metals or compounds thereof adsorbed or adhered to the surface of fine particles in the sludge by washing the sludge discharged from the iron removing device with a chelate washing solution containing a chelating agent and water. The part is provided ,
    The chelating agent includes EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), HIDS (3-hydroxy-2,2'-iminodicohactic acid), IDS (2,2'-iminodicosuccinic acid), MGDA (methylglycine diacetic acid), EDDS (ethylenediaminediamine). acetate) or GLDA (L-glutamic acid diacetic acid) soil壌浄system you wherein sodium salts der Rukoto of.
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