JPH04501382A - 汚染土壌または廃棄物質から炭化水素を回収する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 汚染土壌または廃棄物質から炭化水素を回収する方法本発明は、タール状または オイル状の有機物質を不活性固体無機物質から分離する方法に向けられたもので ある。本発明は、特にオイルで汚染された土壌及びタール含有廃棄物を洗浄する のに有用である。

発明の背景 環境汚染に対する意識の高まりに伴い、本発明は、オイル汚染土壌の如きオイル またはタールで汚染された物質の洗浄法に関する問題の解決に向けられている。

本願の発明は、例えば、石油精製プロセスで排出する残渣等として存在し得るタ ール含有廃棄物からのタールの回収にも応用できる。石炭や石油をベースとした 多様な工業活動、オイルを製造または輸送する際のこぼれまたは重油回収の際に できる溜まり粕によって生まれるタール状及び／またはオイル状の有機物質で汚 染された土壌の浄化に関する興味が高まっている。オイル汚染土壌の熱水法によ る抽出及びその浮遊化は、その浮遊化能の乏しさ、選択性の乏しさ及び発生する 泡の扱い難さから、まったく良い方法とはいえない。炭化水素汚染物の高い粘度 は、０．６＋ｎｍ以上の大きさの粒子を含む炭化した物質の存在と同様、汚染物 が土壌から離れるのを妨害している。従って、土壌からオイルまたはタールを除 去する、改良された方法が必要なのである。

本発明の目的のひとつは、オイル状またはタール状の有機物質で汚染された固形 状不活性な実質的に無機の供給原料から、該有機物質を分離する方法を提供する ことにある。

本発明のもうひとつの目的は、土壌からオイル状またはタール状の汚染物質を除 去する方法を提供することにある。

本発明のこれら及び他の目的は、以下の説明及び本発明の実施例により明らかに なるであろう。

発明の要旨 本発明は、砂または土壌を含む実質的に無機の成分である固体不活性成分を、該 無機成分及びタール状またはオイル状の有機物質とを含む供給原料中の該有機物 質から分離する方法を提供するものであり、その方法は、供給原料を水と微粉砕 した石炭と混合して第１混合物を調製する工程（供給原料中の有機成分の石炭粒 子の乾燥重量に対する凡その重量比は約１．０：１０〜約４．０：１０の範囲内 である）、該第１混合物を撹拌したあとそこから粗い粒子を分離する工程、該第 １混合物に総石炭重量を基準として約０．１重量％以下の発泡剤を添加して第２ 混合物を調製する工程、該第２混合物を撹拌して、石炭及びタール状オイルまた はオイル状有機物質の凝集物を含む浮遊性発泡物を形成させる工程、及び、該第 ２混合物から該発泡物を分離する工程を含む。

供給原料がオイル汚染土壌を含むものである場合、第１混合物は、約２０〜９５ °Ｃの範囲内の温度において、約２５〜９０％の範囲内の固体濃度に水で混合さ れた土壌を含み、且つ、乾燥石炭に対するオイルの比率は約１．０＋１０〜４． ０：１０の範囲内になる。第１混合物を約５〜１５分間混転した後、ふるいて粗 い粒子を除き、次いで、混合液中に存在する縁石炭量を基準として約０．０１〜 ０，１０重量％の量の発泡剤を添加する。発泡操作は、この第２混合物に空気を 供給し、約４０〜６０°Ｃの温度範囲で撹拌器で撹拌することによって行われる 。発泡物を分離した後、更に、その第２混合物の残部を沈降させて洗浄後の土壌 相と上澄み水相とを形成させ、その上澄み水と該洗浄土壌を分離する工程を行う 。

供給原料がタール含有廃棄物を含むものである場合は、第１混合物の温度を約７ ５〜８５℃の範囲内、ｐＨを約７〜９の範囲内に維持し、乾燥石炭に対するター ルの比率は約１．０：１０〜４．０：１０の範囲内にする。この第１混合物を約 ５〜１５分間混転し、ふるいで粗い粒子を除いた後、発泡剤添加前に約２〜５分 間高剪断力で該混合物を撹拌して凝集物を形成させ、次いで、ｐＨ約７〜７．５ の範囲内、温度約８０〜８５℃の範囲内で十分な量の水を該凝集物合作混合物に 加えて、総置体成分の濃度を約５重量％する。そののち、石炭の総量を基準とし て約０．０１〜０．１０重量％の発泡剤を添加し、空気を供給しなから該混合物 を撹拌器で撹拌する。生成した発泡物を分離した後、更に、該発泡物をふるい上 で洗浄して凝集物を集め、該洗浄液を集め第２混合物の残部と混合して第３混合 物を調製する。次いて、該第３混合物をサイクロン処理して砂と他の物質とを分 離する。

図面の簡単な説明 第１図は、オイル汚染土壌を本発明に従って処理する場合の好ましい工程を示し たフローチャートである。

第２図は、本発明による方法を実施するための装置の概略図である。

発明の説明 本発明は、砂または土壌等の固形状の不活性な実質的に無機質である成分からタ ール状またはオイル状の有機物質を分離する方法に向けられたものである。その 分離方法は、一方では、自然界に戻すためにきれいな土壌を回収するという目的 のために、またれるようなタール含有廃棄物から有機物質を回収するという目的 のために企図され得る。従って、本発明で処理される供給物質は、オイルやター ル等のタール状またはオイル状の有機物質が物理的に混ざった砂または土壌また はその他の無機の固体のいず４１かを含む。

一般に、供給原料は、まず、第１混合物を調製するため、微粉砕した石炭と水と 共に混合さオ］る。供給原料中の有機成分の石炭粒子の乾燥重量に対する凡その 重量比は約１．０：１０〜４４ｏ：１０の範囲内となる。使用される石炭のタイ プは、無煙炭、瀝青炭または亜瀝青炭を含む鉱炭の全てのタイプのほか、炭化物 、コークス及び活性炭の全てのタイプでもよい。この石炭は、孔の径約６００〜 ３００マイクロメーターの範囲内のふるいを通過できる大きさの粒子に粉砕され る。

供給原料を調製するには、水と土壌を先ず混合してからそれに石炭を加えるか、 または、石炭と水のスラリーを先ず調製してから土壌と混合する。

それらは約６０〜９５°Ｃの範囲内の温度で共に混合される。従って、以下に特 に詳しく説明するように、本発明の好ましい態様においては、最初に水と土壌の 混合物または水と石炭の混合物を調製した場合には、これら水系混合物は望まし い温度に加熱してもよい。

好ましい態様、即ち、供給原料がオイルまたはタールで汚染された土壌を含む場 合には、該汚染土壌を十分な量の水と混合して最終的な固体濃度か約２５〜９０ 重量％の範囲内になるようにする。その後、該土壌−水混合物を約６０〜９５℃ の範囲の温度にし、次いで、好ましくは、１００％の粒子が６００マイクロメ− 石炭を、該石炭に対するタール（またはオイル）の比率（乾燥量］を基準）か約 １．０　：　］、　Ｏ〜４．０：１０になるように、該熱土壌−水混合物に添加 する。この比率を決定できるように、該汚染土壌中に存在するタール（またはオ イル）の凡その量を見積もっておくことか必要である。その量は、溶媒抽出法に より容易に測定することかできる。

別の態様、特に供給原料かタール状廃棄物（通常は、砂等の無機の粒状物質をも 含有する種々の石油精製プロセスで生じる残油等）を含む場合においては、粉砕 した石炭及び水の水性スラリーを最初に調製する。該水性スラリーは、１００％ の粒子か６００マイクロメーターメツシユまたはそれ未満の孔のふるいを通過で きる大きさに微粉砕した石炭を使用して調製するのか好ましく、該石炭を水の中 に混合して調製するのか好ましい。水のｐＨは、約７〜９の範囲が好ましく、か っ、約６０〜８５°Ｃの範囲の温度に加熱されているのか好ましい。そして、こ の熱石炭−水スラリーの中に、該石炭（乾燥重量を基準）に対するタールの比率 が約１．０：１０〜４．０：１０になる量のタール含有廃棄物を添加する。

この比率を決定するため、再度、現に処理中のサンプルに含まれているタールの 凡その量を測定することが必要である。

本発明による第２工程は、約６０〜９５°Ｃの範囲内の温度で該供給原料混合物 を撹拌する工程である。該第１混合物を、好ましくはドラム中で約５〜１５分間 混転してのち、０〜１．０及び１〜４．７５ｍｍの範囲の孔を存するふるいにか けて該混合物から（タール及びオイルは付着していない）粗い粒子を分離する。

更に、該混合物を高剪断ミキサー等を使用して、約２〜５分間高剪断力で撹拌し て微細な凝集物にする。次いで、該凝集吻合有体含量を存するスラリーを得る。

このようにして調製したスラリーは、浮遊化法に関する本発明の第３工程にその まま付することができる。

浮遊化工程において、ポリマー系、アニオン系及びカチオン系発泡剤からなる群 から選ばれた市販の発泡剤を、系内に存在する石炭量の約０．０１〜０．１０重 量％の量添加し、次いで、通常の浮遊化器（ｆｌｏｔａｔｉｏｎ　ｍａｃｈｉｎ ｅ　）内で約３０〜６０秒間処理する。

この工程て使用されるのは、デンバー・ラボラトリ−浮遊化器のような通常の浮 遊化器でよい。

この浮遊化工程は、約４０〜６０°Ｃの範囲の温度で行われる。

汚染源によっては、場合により系内の石炭に対して約０．５〜３重量％の変動量 て、ケロシン、ジーゼル油またはビチューメンージーゼル油等の集泡剤も添加す ることができる。この集泡剤は、混合物を最初に浮遊化容器に入れる際に添加す る。次いで、本発明の第４工程に従い、発泡剤を含む混合物（前述の第２混合物 ）に空気を通して約２〜５分間バブリングする（通常は約１１０゜ｒｐｍで撹拌 器を回転する）ことによって、浮遊化を行う。

そして、通常、本発明の最終工程は、第２混合物から泡状物を分離する工程であ る。その後処理は、供給原料の性質（即ち、土壌またはタール状廃棄物）により 、即ち、無機物質（土壌）、有機物質（タール状廃棄物中のタール）のいずれを 回収するのかに依存している。

第２混合物か土壌を含む場合には、泡状物をすくい取り残った土壌は沈降させて 、該沈降物を上澄み液と分離する。後者は本発明の第１工程で再利用され得る。

分離した泡状物は、タールまたはオイル状物質の大部分を含んでおり、このター ルまたはオイル状物質は処理前には土壌中に吸収されていたが処理後は石炭粒子 上に吸着されたものである。しかしながら、高タール含有廃棄物を処理した場合 には、軽（て嵩い申開成分か集められ、これはタールを多く含有している可能性 があるので、（水相から濾別したあと）先に分離した泡状物に混合される。また 、場合によっては、供給原料が肉眼で見えるコークス及び／または炭化物粒子を 含む屑（沈降物）を生じることがある。層中のコークスやスラグなどの炭化物の 増加に伴い、廃棄物から離れないタールの量が増加するので、ときどきこの屑を 湿式で粉砕する必要がある。これら粉砕後の屑は、その後、石炭と共に再処理す ることができる。

また、供給原料中に粗い粒子が含まれていない場合は、生成した泡状物を集め、 （好ましくは孔が３００〜４ｏｏミクロンの）ふるい上で洗浄して洗浄後の凝集 物を分離してもよい。洗浄水と浮遊物はサイクロンで処理して粗い砂を水と分離 してもよい。砂と分離した水は濾過を経て再利用してもよい。

図面を参照すると、第１図は汚染された土壌の処理に関する本発明の工程の概略 図である。汚染された土壌及び水が工程ｌで混合され、加熱される。次いで、工 程２で石炭が加えられる。該混合物は工程３て混転され、約３．３ｍｍより大き い粒子を分別するため工程４でふるいにかけられる。そして、粗い粒子５は分別 され、ふるいを通過した混合物６は浮遊化工程７に付される。泡状物８はここて 浮遊化したのち分離される。残った混合物は工程９で静置される。工程９て沈降 した屑（沈降物１０）は、０．６ｍｍより大きい粒子とそれ未満の粒子を分別す るため工程１１で湿式でふるい分けされる。０．６ｍｍより大きい粒子は工程１ １において湿式粉砕に付され、（工程１２に示すように−まとめにして）工程ｌ に戻され最初から処理される。大きさが０．６ｍｍ未満の粒子は、再処理工程１ ２で生じた屑１３に加られる。泡状物■は再処理工程１２で得られた泡状物を含 む。

静置工程９で生じる中間物は工程１４で濾過され、水と小さな粒子に分離される 。分離された水は再利用され、小さな粒子は、浮遊化工程７で得られた泡状物８ に加えられ泡状物フラクションである泡状物Ｉを構成する成分となる。

第２図は本発明によるタール含有廃棄物の回収に使用する装置を示したものであ る。粉砕した石炭かライン２０を通ってスラリータンク２１に加えられる。次い で、熱水がライン２２を通ってタンク２１に加えられる。石炭と熱水はタンク２ １でスラリー化されたのち、ライン２３を通って混転洗浄器２４に送られ、ター ルサンドがライン２５を通ってタンク２４に加えられる。追加の熱水をライン２ ４を通して加えてもよい。混転後、スラリーはタンク２４から移され、分粒装置 ２８でふるい分けされる。粗い粒子はライン２９を通って集められる。ふるいを 通った混合物はライン３０を通って凝集器３１に誘導される。ここで該混合物は 高剪断力で混合（高剪断撹拌器３１Ａを図面に示している）されて凝集物を形成 する。次いで、凝集した混合物は、ライン３２を通って浮遊器３３に誘導され、 ここで、約５％の総固体混合物にするために十分な量の水がライン３４を通って 加えられる。発泡剤か添加され、該混合物は浮遊化に付され、緩やかに撹拌され る。

生成した泡状物はライン３５を通って除水用ふるい３６に落とされる。凝集物は ライン３７を通って取り出される。屑はライン３８を通ってサイクロン３９に誘 導され、粗い砂がライン４ｏを通ってサイクロン分離され、そして、除水用ふる い３６からの水に加えられる。次いで、サイクロン及び除水用ふるいからの混合 水は濾過器４１で濾過され、洗浄後の廃棄物がライン４２を通って集められる。

清澄化された水はライン４３を通って再利用され本発明の好ましい態様を記載し たか、以下の実施例は説明のためのものである。以下の実施例はいかようにも本 発明を限定するものではない。

実施例１ オイルで汚染された土壌を第１図に示した方法で処理した。その結果を表−１に 示す。この表の第１段階は第１図のフローチャートで示したものである。この表 の第２段階は、６ｍｍよりも大きい粒子を湿式粉砕して該混合物を再処理したと きの結果である（第１図の工程１２）。

実施例２ 第２図に示した装置を用いてタール含有廃棄物を本発明に従って処理した。ター ル回収プロセスの物質平衡を表−２に示す。表−２から明らかなように、総原料 に比較して、該プロセスに従って処理した後の凝集物は、９５．３３％の石炭と コークス、７７．７１％のタール及び１８．５７％の灰分を含有している。これ とは対照的に屑は、３．９４％の石炭とコークス、１．７３％のタール及び７５ ．７６％の灰分を含有している。

表−１ 汚染土壌の浄化 洗浄した土壌　土壌回収率　土壌中の灰分　トルエン抽出成分重量％１　重量％ １　重量％ 第１段階　８０゜８　０．６１ 第２段階ｈ７４．８　９５．２　０．２６原料　１００．０　８４．２　５．８ ０ａ：乾燥重量基準 ｂ＝湿式粉砕工程及び再処理工程 汚染土壌　＋　水 石炭 国際調査報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．砂または土壌を含む実質的に無機の成分である不活性固体を、前記無機成分 及びタール状またはオイル状の有機物質とを含む供給原料中の前記有機物質から 分離する方法であって、以下の工程を含む方法： （ａ）前記供給原料を微粉砕した石炭及び水と混合して第１混合物を調製する工 程、ここで、前記供給原料中の前記有機成分の前記石炭粒子の乾燥重量に対する 重量比の計算値は約１．０：１０〜約４．０：１０の範囲内である；（ｂ）前記 第１混合物を６０〜９５℃の範囲の温度で撹拌し、そして、前記第１混合物から 所定の大きさより大きい粗い粒子を分離する工程； （ｃ）前記第１混合物に、前記工程（ａ）で使用した前記石炭の総重量を基準と して約０．１重量％以下の発泡剤及び任意に２％以下の集泡剤を添加し、それに よって第２混合物を調製する工程；（ｄ）前記第２混合物を撹拌して、前記石炭 及び前記タール状オイルまたはオイル状有機物質で構成される凝集物を含む浮遊 性発泡物を形成させる工程； （ｅ）前記第２混合物から前記発泡物を分離する工程。
2. ２．供給原料がオイル汚染土壌を含むものであり、前記固体不活性有機成分が砂 を含むものであり、そして、前記有機物質が前記オイルを含むものである、請求 項１記載の方法。
3. ３．請求項２記載の方法であって、 前記工程（ａ）において、前記第１混合物が、約６０〜９５℃の範囲内の温度に おいて水中約２５〜９０％の範囲内の固体濃度で前記オイル汚染土壌を含み、且 つ、石炭微粒子を含み、乾燥石炭に対するオイルの前記比率が約１．０：１０〜 約４．０：１０の範囲内であり； 前記工程（ｂ）において、前記第１混合物を約５〜１５分間混転し、次いで、平 均直径が約１．０ｍｍより大きい粒子をふるいで分離し； 前記工程（ｃ）において、発泡剤が、ポリマー系、アニオン系及びカチオン系界 面活性剤からなる群から選ばれたものであり、前記石炭の総量を基準にして約０ ．０１〜０．１０重量％の量を前記第１混合物に添加し； 前記工程（ｄ）において、前記第２混合物に空気を導入して約４０〜６０℃の範 囲の温度で機械的に撹拌することにより前記撹拌を行い； 更に、前記工程（ｅ）に続けて、前記第２混合物の前記泡状物を分離した後の残 分を再静置して、洗浄土壌相と上澄み水相を形成させ、前記洗浄土壌と前記上澄 み水を分離する方法。
4. ４．前記第１混合物中の前記石炭微粒子が、６００ミクロンの大きさの孔を有す るふるいを通過する粒子から実質的になる、請求項３記載の方法。
5. ５．前記発泡剤が、ポリマー系、アニオン系及びカチオン系界面活性剤からなる 群から選ばれたものである、請求項３記載の方法。
6. ６．前記供給原料がタール含有廃棄物を含むものであり、前記固体不活性無機成 分が砂を含むものであり、そして、前記有機物質がタールを含むものである、請 求項１記載の方法。
7. ７．請求項６記載の方法であって、 前記工程（ａ）において、前記第１混合物が、水及び石炭微粒子から構成された 水性スラリーと混合された、約６０〜８５℃の範囲内の温度及び約７〜９の範囲 内のｐＨに維持されたタール含有廃棄物を含み、乾燥石炭及び前記第１混合物に 対する前記タールの比率が約１．０：１０〜４．０：１０の範囲内であり；前記 工程（ｂ）において、前記第１混合物を約５〜１５分間混転し、次いで、平均直 径が約３ｍｍより大きい粒子をふるいで分離し； 更に、前記工程（ｂ）に続けて、前記第１混合物を高剪断力で約２〜５分間撹拌 して凝集物を形成させる工程（ｂ）（１）；及び前記工程（ｂ）（１）の凝集物 含有混合物に、ｐＨ７〜７．５で十分量の水を添加して固体総量の濃度を約５重 量％にする工程（ｂ）（２）を行い；次いで、前記工程（ｃ）に従って処理し、 ここで、前記発泡剤は、ポリマー系、アニオン系及びカチオン系界面活性剤から なる群から選ばれたものであり、前記石炭の系内の総重量を基準として約０〜０ ．１〜０．５重量％の量で前記凝集物含有混合物に添加し； 前記工程（ｄ）において、前記第２混合物に空気を導入して機械的に撹拌するこ とにより前記撹拌を行い；そして、前記工程（ｅ）に続けて、更に、前記泡状物 を３００〜４００ミクロンの孔のふるい上で洗浄して得られた洗浄後の凝集物を 集める工程（ｅ）（１）；工程（ｅ）（１）で得られた洗液を集め、工程（ｅ） で得られた前記第２混合物の残分と一緒に混合して第３混合物を調製する工程（ ｅ）（２）；及び前記第３混合物をサイクロン処理してそれに含まれる砂を浮遊 化工程で生じた屑と分離する工程（ｅ）（３）を行う方法。
8. ８．前記第１混合物中の前記石炭微粒子が、６００ミクロンの大きさの孔を有す るふるいを通過する粒子から実質的になる、請求項７記載の方法。
9. ９．前記発泡剤が、ポリマー系、アニオン系及びカチオン系界面活性剤からなる 群から選ばれたものである、請求項８記載の方法。