JPH06343948A - 汚染粒状物質の処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 放射性物質、重金属等の廃棄物が混合状態と
なって汚染している土壌等の粒状物の処理方法及び装置
を提供する。 【構成】 重金属、放射性核種及び有機物のうち一つ又
は組合せ状態で汚染された粒状物質を、汚染物質流動化
溶液で洗浄する。大きな粒子を機械的に分離し、水で洗
浄し、回収した土壌として掘出し現場に戻す。汚染物質
と共に微粒子を好ましくは鉱物ジグ１８内で汚染物質流
動化溶液により中程度サイズの粒子から分離する。中程
度サイズの粒子をアトリション・スクラバー２２で研磨
して付着状態の微粒子を脱落させる。得られた微粒子を
第２の鉱物ジグ２６内で洗浄水により中程度サイズの粒
子から分離する。中程度サイズの粒子と洗浄水から成る
スラリーを脱水して、回収されるべき土壌を更に得る。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、種々の汚染物質、例えば重金属、放射性物質
及び有機物で（これらは、組合せ状態にある場合が多
い）汚染されている例えば土壌のような粒状物を、溶
脱、洗浄、アトリション研磨、向流方式によりサイズ
（粒径）の差に従って行う分離（以下、「サイズ差分
離」ともいう。）及び密度の差による分離（以下、「密
度差分離」ともいう。）を併用してクリーニングするた
めの方法及び装置に関する。

【０００１】汚染された土壌の処分は益々厄介な環境問
題になっている。汚染物質としては、銅、鉛及び水銀の
ような重金属や、ラジウム、ウラン及びトリウムのよう
な放射性核種や、油、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、
煙突から出る煤その他が挙げられる。特定の汚染物質の
除去に関しては、種々の技術が開発されている。例え
ば、重金属は、土壌の沈泥フラクション（fraction）、
腐植土フラクション又は粘土フラクション中に顕著に見
られることが分かっている。それ故、これら重金属を除
去するには、例えば傾動式のテーブルを用いるサイズ差
分離法、鉱物ジグ内で行われる並流法及び例えば沈澱剤
を用いる化学的な手法を利用するのが良い。放射性物質
は一般に可溶性なので溶脱法を利用すると大部分は除去
できる。これら放射性物質は、より微細な粒子中に存在
している場合も多いので、最もひどく汚染されているフ
ラクションを向流方式のサイズ差分離法により除去する
のが良い。有機物を除去するには、界面活性剤による洗
浄、熱処理又は生物学的なプロセスにより除去するのが
良い。

【０００２】しかしながら、土壌中に異なる性状の汚染
物物質が存在している場合には特定の問題が生じる。一
般に、生物学的プロセス又は熱的プロセスは、洗浄法よ
りも有機物の除去に対する効果が高い。しかしながら、
鉛又はクロム（＋６）のような有毒性無機物質は、もし
存在していれば、その毒性によって生物化学的なシステ
ムを不活性な状態にするとともに、熱的プロセスについ
ては大気汚染の問題を生ずる。さらに、もしそうでなく
ても、熱的プロセスは処理後の土壌中の定着汚染物質を
流動化させる場合がある。

【０００３】放射性汚染物質（例えばウラン、トリウ
ム、ラジウム等）を除去するには土壌を洗浄するのが良
い。土壌の汚染により、多種多様な汚染物質を含有する
土壌を処理する手段が得られる。洗浄した土壌は、次の
生物学的又は熱的な処理を受けやすくなる。無機物及び
放射性物質を有機物から分離し、そして個別的に販売し
たり、処分するのがよい。

【０００４】多くの土壌洗浄法が利用可能である。大抵
の場合、緊密な土壌／界面活性剤の接触状態が得られる
よう採鉱設備が用いられる。米国特許第４，７８３，２
５３号は、水を並流状態で流して、汚染状態にある重い
粒子から非汚染状態の軽い粒子を浮遊させて取り除くこ
とにより放射性汚染物を土壌から分離する方法を開示し
ている。軽い粒子を含むスラリーを渦巻型分級機又はク
ラシファイヤー、遠心分離機、濾過装置等を用いて脱水
する。米国特許第４，７８３，２６３号は、有毒又は危
険な物質を、界面活性剤とアルカリ性薬剤の双方又は何
れか一方の加えられたスラリーに変換することにより特
定の有機物中の有毒又は危険な物質を土壌等から除去
し、液相状態の有毒物質を好ましくはフロス浮選セル中
の改質剤を用いて濃縮させる方法を開示している。

【０００５】現在用いられている方法は、一種類の汚染
物質しか除去できず、また一種類の土壌しかクリーニン
グできないような最適化が施され、また大径粒子のクリ
ーニングを実施可能であるが後で処分するためのフラク
ション中の微粒子を濃縮するような構成になっており、
さらに水除去のための濾過技術（これは運転費用が高く
つき、金のかかる作業である）を用いる場合が多いとい
う点で不都合である。

【０００６】本発明の主目的は、重金属、放射性物質、
有機物のうち一つ又は組合せ状態で汚染された粒状物質
を、溶脱用溶液と界面活性剤とこれらの混合物とから成
る群から選択された汚染物質流動化溶液で洗浄し、それ
により可溶性且つ分散性の汚染物質を汚染物質流動化溶
液の液相状態で流動化する段階を含む粒状物質処理方法
において、実質的に残留汚染の無い同一サイズの大径の
粒子を、中程度サイズの粒子、微粒子及び汚染物質流動
化溶液から機械的に分離する段階と、分離した大径粒子
を、水が主成分の洗浄溶液で洗浄し、それにより回収さ
れるべき粒状物質を得る段階と、汚染物質流動化溶液の
向流により中程度サイズの粒子から微粒子をサイズの差
に従って分離して廃棄スラリーを生じさせる段階と、汚
染物質流動化溶液の向流により微粒子を除去した状態の
中程度サイズの粒子をアトリション研磨し、それにより
中程度サイズの粒子から付着状態の微粒子を脱落させる
段階と、脱落した微粒子を洗浄水の向流により中程度サ
イズの粒子からサイズの差に従って分離して、廃棄スラ
リー及び中程度サイズの粒子と洗浄水から成る流出液を
追加的に生じさせる段階と、中程度サイズの粒子と洗浄
水から成る流出液を脱水して、回収されるべき粒状物質
を得る段階とを有することを特徴とする汚染粒状物質処
理方法にある。

【０００７】また、本発明の要旨は、重金属、放射性物
質、有機物のうち１つまたは組合せ状態で汚染された粒
状物質を処理する装置において、粒状物質を溶脱用溶液
と界面活性剤とこれらの混合物とから成る群から選択さ
れた汚染物質流動化溶液で洗浄し、実質的に残留汚染の
無い同一サイズの大きな粒子を、中程度サイズの粒子、
微粒子及び汚染物質流動化溶液から機械的に分離し、分
離した大径粒子を水で洗浄して回収されるべき粒状物を
得るためのサイズ・セパレーターと、微粒子を汚染物質
流動化溶液の向流により中程度サイズの粒子からサイズ
の差に従って分離して廃棄スラリーを生じさせる第１の
鉱物ジグと、汚染物質流動化溶液の向流により微粒子を
除去した状態の中程度サイズの粒子を研磨し、それによ
り付着状態の微粒子を中程度サイズの粒子から脱落させ
るアトリション・スクラバーと、脱落した微粒子を洗浄
水の向流により中程度サイズの粒子からサイズの差に従
って分離して、廃棄スラリーと中程度サイズの粒子及び
洗浄水から成る流出液を追加的に生じさせる第２の鉱物
ジグと、中程度サイズの粒子及び洗浄水からなる流出液
を脱水して、回収されるべき粒状物質を得るクラリファ
イヤーを有することを特徴とする汚染粒状物質処理装置
にもある。

【０００８】本発明の方法は汚染物質を分離できるので
高濃度汚染状態にあるフラクションに対して最適の汚染
粒状物質処理手順又は処理後の対策が可能になる。

【０００９】サイズ差分離は好ましくは鉱物ジグ内で実
施される。粒状物物質が不溶性の重金属で汚染されてい
る場合、不溶性の重金属を、密度差分離法により、例え
ば脱水段階に先立って洗浄水を十字流の状態で脈動させ
ることにより第２のサイズ差分離段階から得られた中程
度サイズの粒子及び洗浄水から成る流出液から分離する
のがよい。

【００１０】粒子を研磨すれば中程度サイズの粒子に付
着している鉱物スライム（粘泥）または微粒子が除去さ
れる。公知のように、これら脱落した微粒子は化学的に
活性な非常に広い表面を有している。可溶化された汚染
物質の中にはこれら微粒子の表面に対する親和性の強い
ものがある。それゆえ、本発明の方法によれば、溶解し
た汚染物質は、研磨により微粒子を脱落させる前に第１
のサイズ差分離において取り出される。次に、これら脱
落した粒子を洗浄水を用いる第２の向流方式サイズ・セ
パレーターで分離する。溶解状態の汚染物質による脱落
粒子の汚染が問題ではないような用途では、汚染物質移
動化溶液の向流を用いて微粒子の当初のサイズ差分離に
先立って別のアトリション研磨段階を実施するのがよ
い。

【００１１】本発明は更に、第２のサイズ差分離後に残
存している中程度サイズの粒子の脱水により得られた水
を、第２のサイズ差分離向流のための洗浄水として用い
る点に特徴がある。

【００１２】除去される微粒子のサイズを調整するため
サイズ差分離段階における向流の流量を調節するのがよ
い。この流量調節は、土壌粒子の回収率と残留汚染の許
容レベルをバランスさせるよう実施される。代表的には
約６０ミクロン以下の微粒子を廃棄スラリー中で除去す
る。実際の除去サイズは、粒子サイズの関数として汚染
の分布状態によって決まり、小は２００ミクロン以下の
サイズから、大は１０ミクロンまで様々である。

【００１３】本発明のもう１つの新規な特徴は、微粒子
をスラリーからサイズ差分離すると共に粒状物質を洗浄
するために、鉱物ジグを向流モードで用いることにあ
る。一段階では汚染物質移動化溶液を用いて向流を生じ
させるが、洗浄水は微粒子の除去のための最終のサイズ
差分離段階で用いられる。

【００１４】微粒子、放射性汚染物質を含む溶解状態の
金属及び有機物を含有する２つの向流サイズ差分離段階
から得られた廃棄スラリーは、微粒子及び汚染物質を除
去しまた再循環されるべき清浄な汚染物質移動化溶液を
生ぜしめるようさらに処理される。本発明の一実施例で
は溶解状態の金属は硫化物を用いることにより沈澱す
る。沈澱物及び土壌微粒子は、脱水処理により除去さ
れ、汚染物質移動化溶液は可溶性の放射性汚染物質の除
去のため例えばイオン交換ベッドで処理され、次に活性
炭ベッドに通されて再循環前に、有機物が除去される。

【００１５】

【実施例】本発明の内容は添付の図面に例示的に示すに
過ぎない好ましい実施例についての以下の説明を読むと
明らかになろう。

【００１６】本発明は、種々の性状の粒状物質の処理、
特に、汚染状態の土壌の処理に適しているが、スラッ
ジ、沈澱物、スクラップ・ヤード・ダスト等の処理につ
いても用いることができる。これら粒状物質は、重金
属、有機物及び放射性核種のうち一種類又は組合せ状態
で汚染されている場合がある。

【００１７】第１図は、本発明の第１の実施例を示して
いる。最初の段階において、掘り出した土を大きな石及
び岩屑の除去作業を実施する。この除去作業は、第１図
には示していない。次に、土壌を機械的なサイズ・セパ
レーター１０、例えば、回転ドラム又は振動スクリーン
装置で処理して供給土壌を分類し、次にライン１２を通
って供給された汚染物質流動化溶液で予め洗浄される。
たとえば、粒径が５ｍｍ以上の大きな土壌粒子は、汚染
物質流動化溶液で洗浄され、ライン１４を通って供給さ
れた水でリンスされ、残留汚染があるかどうか検査し、
無ければ、回収した土壌として堀出し現場に戻す。土壌
の洗浄に用いられる汚染物質流動化溶液の種類は除去す
べき汚染物の性状に応じて決まることになる。可溶性の
汚染物質については、汚染物質流動化溶液は溶脱剤を含
有することになろう。多くの適当な溶脱剤が知られてお
り、可溶性の放射性物質の溶脱に適した通常の溶脱剤と
しては、例えば、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、酢
酸、次亜塩素酸ナトリウムその他が挙げられる。一般に
汚染状態の土壌等の中に見られる可溶性汚染物質のため
の溶脱剤は周知である。分散性の汚染物質に関しては、
汚染物質流動化溶液は適当な界面活性剤を含有する。た
とえば油、グリース、ポリ塩化ビフェニル等のような汚
染物質を分散させる適当な界面活性剤も周知である。汚
染物質流動化溶液は清浄にすべき土壌中の汚染物質に応
じて溶脱剤と界面活性剤を種々の組合せ状態で含有する
のが良い。

【００１８】ライン１６を通って機械的セパレーター１
０から送り出された、粒径が５ｍｍ以下の土壌粒子と汚
染物質流動化溶液から成る流出液は、次に、向流方式サ
イズ・セパレーター、例えば鉱物ジグ１８で処理され
る。ジグ１８内では、ライン１３を通って別途供給され
る汚染物質流動化溶液は流出液の流れの方向と逆の方向
で（向流状態で）上方へ流れる。微粒子は、汚染物質流
動化溶液の上方への流れと共に上方へ運ばれ、それによ
り、ライン２０を通って送り出されるスラリーが成形さ
れる。これら微粒子は一般に、重金属粒子を含んでい
る。鉱物ジグ１８内の汚染物質含有溶液の上向きの流れ
速度は、所望のサイズ（粒径）、例えば、サイズが６０
ミクロン以下の微粒子を分離するよう設定されている。
ライン２０内の送出し状態のスラリーは、微粒子に加え
て、溶脱且つ分散状態にある金属及び有機物を含有する
汚染物質流動化溶液を含む。

【００１９】従前、米国特許第４，７８３，２５３号に
開示されているような鉱物ジグは、並流モードの動作が
行われるに過ぎなかった。本発明によれば、鉱物ジグ１
８を向流モードで動作させる。かかる向流モード動作の
ためには、ジグ１８の作動条件として、ストローク長さ
を１２〜２０ｍｍ、パルス周波数を毎分３００〜４０
０、汚染物質流動化溶液のアップフロー又はオーバーフ
ロー流量を毎分１〜８リットル、汚染物質流動化溶液の
アンダーフロー流量を毎分１〜３リットルにし、直径が
４．８ｍｍ以上のボールを一層の状態に並べるのが良
く、それにより、アンダーフロー状態の土壌を８０〜９
５％、オーバーフロー状態の土壌を３０〜５％にする。

【００２０】鉱物ジグ１８の底部から取り出される直径
が５ｍｍ〜６０ミクロンの中程度サイズの粒子はアトリ
ション・スクラバー２２で研磨され、これにより鉱物ス
ライム（粘泥）又は微粒子が中程度サイズの粒子から擦
り落とされる。ライン２４を通ってアトリション・スク
ラバー２２から排出された中程度サイズの粒子及び脱落
粒子は、第２の向流方式サイズ・セパレーター、例え
ば、ジグ１８と関連して上述した態様で動作する第２の
鉱物ジグ２６中でリンスされる。第２の鉱物ジグ２６内
の向流の実体は、代表的には直径が６０ミクロン以下の
脱落粒子を分離するよう選択された速度で上方へ流れる
洗浄水である。微粒子と洗浄水から成るスラリーはライ
ン２８を通って送り出される。

【００２１】第２の鉱物ジグ２６から排出された残りの
中程度サイズの粒子は、密度の差に従って分離するセパ
レーター（以下、「密度差セパレーター」ともい
う。）、例えば十字流形ジグ３０で処理され、これによ
り一層密度の大きな重金属廃棄固形粒子が取り出され
る。ジグ１８，２６と類似した鉱物ジグ３０は十字流モ
ードで作動され、ストローク長さを３〜５ｍｍ、パルス
周波数を毎分１００〜４００、水の上向き流の流量を毎
分１〜８リットル、４．８ｍｍ未満のボール（玉）を１
〜３層にし、それにより、土壌のオーバーフローを８０
〜９５％、アンダーフローを２０〜５％にする。中程度
サイズの土壌粒子を運んでいる十字流はライン３２を通
って脱水装置、例えばクラリファイヤ又は清澄器３４、
或いはハイドロサイクロンに流入する。クラリファイヤ
３４からのスラッジは、ポンプ３６によって乾燥パッド
３８上に圧送される。乾燥パッドから回収された乾燥後
の粒子は清浄度について検査を受け、追加の清浄な土壌
として掘出し現場に戻される。クライファイヤ３４によ
って除去された水は、ポンプ４０によってライン４２を
通って第２の鉱物ジグ２６の向流用洗浄水として循環さ
れ、ライン４４を通って密度差セパレーター・ジグ３０
の十字流として用いられる。

【００２２】第１の鉱物ジグ１８及び第２の鉱物ジグ２
６からのライン２０，２８内の２つの廃棄スラリーの流
れは、沈澱設備４６内へ送り込まれ、この沈澱設備には
溶解した金属を沈澱させる沈澱剤が加えられる。硫化物
又は他の適当な物質を用いると、特定の汚染状態の土壌
中に存在している溶解状態の金属を沈澱させることがで
きる。これら沈殿物及び土壌微粒子は有機物及び重金属
で強く汚染されているであろう。凝集剤、例えばＮａｌ
ｃｏ７１８２、即ちイリノイ州ネーパービル所在のナル
コ・ケミカル・カンパニー（Nalco Chemical Company）
が製造している微量金属の吸着及び共沈を邪魔しない陰
イオンポリマーが沈澱設備４６からライン４８を通って
脱水装置５０に運ばれる沈澱物及び微粒子に加えられ、
脱水装置５０は、例えば大きな比重のミクロンサイズの
粒子を分離するバードレス−モズレー（Ｂａｒｄｌｅｓ
−Ｍｏｚｌｅｙ）形濃縮機５２であるのがよい。それと
同時に、微粒子をテーブルを強剪断作用で軌道を描いて
機械振動させることにより洗浄する。テーブルから洗い
出された土壌微粒子を含む溶液を、高強度マトリックス
磁気セパレーターに通し、無機質汚染物質を含む弱常磁
性水酸化物で被覆されたミクロンサイズの粒子を除去す
る。残りの溶液からの固形物を次に装置５４で濾過また
は凝集作用により沈澱させて造粒又はペレット化するこ
とにより流れから分離する。有機物で汚染されたフラク
ションに更に生物学的、化学的又は熱的を処理を施し、
その後に掘出し現場に戻すのが良い。

【００２３】バードレス−モズレー形濃縮機５２によっ
て除去された濃縮状態の固形物は、処分するか、或いは
濃縮物として販売することが出来る。濾液をライン５５
を通して活性炭ベッド５６へ送り、ここで、再循環のた
めライン５８を通って送る前にすべての有機物を除去す
る。再循環させた溶液を、２つの汚染物質含有溶液補給
タンク６０，６２のうちの一方、即ち、現時点において
処理に供せられていないタンク内に送り込む。活性炭ベ
ッド５６内の汚染状態の活性炭は熱的または化学的な処
理或いは埋設が可能である。再循環した汚染物質流動化
溶液を分析し、活性成分、例えば苛性洗浄液又は乳化剤
をオフライン補給タンク６０又は６２内にバッチ方式で
補給する。タンク６０，６２のうち使用状態のものから
の汚染物質流動化溶液をポンプ６４又は６６によってラ
イン１２を通して機械的なサイズ差セパレーター１０に
圧送し、そしてライン１３を通して第１の鉱物ジグ１８
内へ圧送する。

【００２４】第２図は、本発明の変形例を示しており、
この変形例においては、大径粒子の除去後の汚染状態の
土壌をスクリュー式洗浄機／分級機の形態の機械的サイ
ズ差セパレーター６８に送り、このセパレーター６８に
おいて、土壌をライン７０を通って供給された汚染物質
流動化溶液で洗浄し、また大径粒子を、ライン７２を通
って導入された、水を主成分とする洗浄溶液でリンスし
又は濯ぎ、清浄な大径固形物として排出する。中程度サ
イズの粒子及び微粒子をライン７４を通して第１のアト
リション・スクラバー７６に送り、ここで付着状態の微
粒子を中程度サイズの粒子から擦り落とす。次に研磨さ
れた粒子を第１の鉱物ジグ７８で構成される向流方式サ
イズ差セパレーターに送り込む。鉱物ジグ７８中の向流
はライン７９を通って供給された汚染物質流動化溶液に
よって得られる。微粒子及び溶解又は分散状態の汚染物
質を含む汚染物質流動化溶液から成るスラリーをライン
８０を通して鉱物ジグ７８から送り出す。中程度サイズ
の粒子を第２のアトリション・スクラバー８２に通し、
ここで再び研磨されてさらに付着状態の粒子が脱落し、
次いで第２の向流方式サイズ差セパレーター、即ち鉱物
ジグ８４に通され、この鉱物ジグ８４は洗浄水の上方の
上向きの流れを用いてライン８６を通って排出される廃
棄スラリー中の追加の脱落微粒子を分離する。残りの中
程度サイズの粒子をハイドロサイクロン８８で脱水し、
次にタンク９０内で清澄にする。タンク９０からのスラ
ッジをポンプ９３によってライン９２を通して乾燥パッ
ド又はベッド９４上に堆積させ、追加の清浄な土壌を生
じさせ、これを掘出し現場に戻す。ハイドロサイクロン
８８によって除去された水を洗浄水としてライン９６を
通って第２の鉱物ジグ８４へ再循環させる。必要ならば
補給水をライン９７を介して加える。

【００２５】ライン８０、８６中の２つの廃棄スラリー
の流れをライン９８を通してハイドロサイクロン１００
を含む脱水装置に送る。ハイドロサイクロン１００から
の清浄な微粒子をライン１０２を介して沈澱反応器１０
４に送り込み、この反応器１０４には凝集剤を加える。
脱水状態の微粒子を反応器１０４から取り出して処分ま
たは次の処理のために用いるのがよい。タンク１０４か
ら排出され及びサイクロン１００から排出されたオーバ
ーフロー溶液を再循環させる。汚染物質が放射性物質ま
たは重金属を含む場合には、再循環した溶液をイオン交
換ベッド１０６に通して可溶性金属を除去し、その後に
汚染物質流動化溶液補給タンク１０８，１１０に送り込
む。再び、補給化学物質を一方の補給タンク１０８又は
１１０に加えている間、汚染物質流動化溶液は、ポンプ
１０９又は１１１によって他方のタンクからスクリュー
洗浄機／クラシファイヤ（分級機）６８及び第１の鉱物
ジグ７８に圧送されている。

【００２６】第３図は本発明のさらにもう１つの実施例
を示している。この実施例で用いられるスクリーン／洗
浄機形機械的サイズ差セパレーター１１２は、第１の実
施例で用いられたものと類似しており、供給土壌を、ラ
イン１１３を通って供給された汚染物質流動化溶液によ
って洗浄し、例えば５ｍｍよりも大きな流径の粒子を分
離し、これをライン１１５を通って供給される水で濯ぎ
洗いする。次に、中程度サイズの粒子及び微粒子をライ
ン１１４を通って第１のアトリション・スクラバー１１
６に運び込む。アトリション・スクラバー１１６は、付
着状態の微粒子を中程度サイズの粒子から擦り落とす。
次に、アトリション・スクラバー１１６内の脱落微粒子
を含む微粒子を、向流方式サイズ差セパレーター、例え
ば向流がライン１２０を通って供給される汚染物質流動
化溶液である第１の鉱物ジグ１１８内の中程度サイズの
粒子から分離する。微粒子及び可溶化状態且つ分散状態
の汚染物質を含有する廃棄スラリーを、ライン１２２を
通して排出する。残りの粒子を第２のアトリション・ス
クラバー１２４に通し、濯ぎ洗い水の向流によりサイズ
差セパレーションを行う第２の鉱物ジグ１２８にライン
１２６を通って送り込む。微粒子を含む廃棄スラリーを
ライン１３０を通って第２の鉱物ジグ１２８から排出す
る。

【００２７】第２の鉱物ジグ１２８から排出された中程
度サイズの粒子を分級機又は重力分離機、例えば十字流
方式ジグ１３２に通し、重金属粒子を除去して処分す
る。残りの中程度サイズの粒子を例えばクラリファイヤ
ー１３４内で脱水する。再び、クラリファイヤー１３４
からのスラッジをポンプ１３６によって乾燥用パッド１
３８上に送り、追加の清浄な土壌を得る。クラリファイ
ヤー１３４内で除去された水をポンプ１１４上によって
ライン１４２を介して再循環させ、向流を第２の鉱物ジ
グ１２８に供給し、ライン１４４を通して十字流方式ジ
グ１３２に供給する。

【００２８】本発明によれば、ライン１２２，１３０内
の廃棄スラリーの流れを処理して汚染物質を除去すると
共に汚染物質流動化溶液を再循環させる。この廃棄スラ
リーの特定の処理方法は、土壌から抽出される汚染物質
の性状によって決まる。第３図に示す実施例では、溶解
状態の金属汚染物質を反応器１４６内で沈澱させ、その
結果得られた沈澱物及び微粒子を、凝集剤の追加を含む
脱水工程によって分離する。脱水装置１４８は、第１図
及び第２図に示す実施例で用いられる装置から成るのが
良いが、これとは別の脱水装置であってもよい。有機汚
染物は活性炭ベッド１５０内の再循環状態の汚染物質流
動化溶液から除去され、一方、沈澱工程では除去されな
かった可溶性の放射性汚染物質はイオン交換ベッド１５
２内で取り出される。再び、再循環した汚染物質流動化
溶液を、その時点において用いられていない２つの補給
タンク１５４、１５６のうちの一方に戻し、ポンプ１５
８又は１６０によって稼働状態のタンクからスクリーン
／洗浄機１１２及び第１の鉱物ジグ１１８に圧送する。

【００２９】本発明の種々の実施例による土壌洗浄の実
験例を以下に記載する。これら実験例で用いた標準方法
は、エンバイロンメンタル・プロテクション・エージェ
ンシー（Environmental Protection Agency)により、特
定の掘出し現場について確立された有毒化学物質溶脱方
法（ＴＣＬＰ）である。最初の３つの実験例に関し、そ
れらの結果は、線グラフの状態で図示され、除去された
微粒子のサイズ及びその結果得られる回収された供給土
壌の割合を判定する鉱物ジグ中の向流の設定値の影響を
連続的に示している。

【００３０】実 験 例 １ 約１１０００ｐｐｍの銅で汚染された工場現場の土壌
を、第１図のフローチャートに示す本発明の実施例に従
って処理した。汚染物質流動化溶液は、スクリーン／洗
浄機１０及び第１の鉱物ジグ１８内の最初の洗浄段階で
用いられた１重量％酢酸水溶液であった。クラリファイ
ヤー３４から回収した水を濯ぎ洗い水として第２の鉱物
ジグ２６及び十字流方式密度差セパレーター３０内で用
いた。

【００３１】この試験結果が第４図に示されている。未
処理の土壌がトレース１６２により、水だけを用いて洗
浄した土壌の結果がトレース１６４により、酢酸を、鉱
物ジグ１８、２６から廃棄スラリーと一緒に運び出され
た銅を溶解する汚染物流動化溶液として用いた結果がト
レース１６６によってそれぞれ示されている。当初の汚
染源は約１１０００ｐｐｍの銅であったが、本発明を用
いると大部分の銅が除去されたことが分かる。この堀出
し現場についての土壌の許容清浄限度は、２５０ｐｐｍ
であった。鉱物ジグ中の向流の流量を調節して当初の土
壌の８０％を回収しても土壌のこの許容清浄限度の条件
が満たされたことが分かる。９０％の回収状態において
も、残留銅汚染度は土壌の清浄限度よりも５０ｐｐｍだ
け大であるに過ぎなかった。

【００３２】実 験 例 ２ ０．１モルの炭酸カリウム水溶液及び０．１モルの炭酸
ナトリウム水溶液を汚染物質流動化溶液として用いて、
６９ｐｐｍのラジウムで汚染された土壌を第２図に示す
本発明の実施例に従って処理した。濯ぎ洗い水は、脱水
用ハイドロサイクロン８８で回収した水であった。この
実験例の結果を示す第５図において、トレース１６８は
未処理の土壌、トレース１７０は水だけで洗浄した土
壌、トレース１７２は炭酸カリウムと炭酸ナトリウムか
ら成る化学的洗浄液で処理して水で濯ぎ洗いした土壌の
結果をそれぞれ示している。第５図から分かるように、
大部分の汚染は微粒子フラクションに見られ、従って、
より小径の微粒子の約２５％しか除去できなかった未処
理の土壌であっても、点線で示すウランの４２ｐｐｍの
土壌許容清浄限度の条件を満足している。本発明を用い
ると、土壌の９０％以上を、ウランの土壌許容清浄限度
が４２ｐｐｍ以内の状態で回収した。

【００３３】実 験 例 ３ 約２９５ｐｐｍのポリ塩化ビフェニルで汚染された土壌
を第２図に示す本発明の実施例に従って処理した。この
実験例における汚染物質流量化溶液は、１重量％のＮＰ
９０溶液、即ち、ヘンケル・コーポレイション（Henkel
Corporation）によって製造された界面活性剤と、ウィ
トコ・コーポレイション（Witco Corporation)から入手
できる界面活性剤である１重量％のＡｄｓｅｅ７９９溶
液とを混ぜ合わせたものである。かかる実験結果は第６
図に示されており、この第６図において、トレース１７
４は未処理の土壌、トレース２７６は水だけで洗浄され
た土壌、ハッチング部分１７８は表面活性剤溶液で洗浄
された土壌のそれぞれの結果を示している。理解し得る
ように、本発明に従って処理した土壌だけが点線で示す
土壌許容清浄限度である２５ｐｐｍの要件を満足してお
り、事実上、土壌すべてが、この本発明の方法によって
回収された。

【００３４】実 験 例 ４ この実験に用いられた下水沈澱物は以下の初期汚染物レ
ベルを有していた。

【００３５】ウラン − １４０〜２００ｐｐｍ 水銀 − ９００〜１０００ｐｐｍ ＰＣＢ − ５〜１０ｐｐｍ 目標とする改善の度合いは次の条件である。

【００３６】ウラン − ５０ｐｐｍ 水銀 − １２ｐｐｍ ＰＣＢ − ２ｐｐｍ ＴＣＬＰ試験の合格 下水沈澱物を本発明の実施例に従って以下のように処理
した。即ち、次亜鉛素酸ナトリウム溶液（２０ｇ／リッ
トル）を用いてアトリション研磨及び初期の微粉分離を
行い、水により洗浄し、次に密度差に従って分離した。
かかる試験結果が第７図の棒グラフに示されている。５
０ｐｐｍを条件とするウラン・ターゲットは本発明を用
いると容易に条件を満足した。水銀の１２ｐｐｍの化学
的な清浄限度の達成は無理であった。しかしながら、こ
の清浄限度は、水銀が元素の状態で汚染源と成っている
と仮定して便宜的に定められたものである。事実、水銀
はウランと不溶性が高い水銀の金属間アマルガムの形態
で存在していた。その結果、水銀の達成レベルはＴＣＬ
Ｐ試験を通過した。

【００３７】実 験 例 ５ この実験例で用いられた油田の土壌は以下の初期汚染レ
ベルを有していた。

【００３８】ウラン − １２０ｐｐｍ ＰＣＢ − ７〜１４ｐｐｍ 油／グリース − ３〜６重量％ かかる土壌を第３図に示す本発明の実施例に従って処理
した。目標とする改善の度合いは次の通りである。

【００３９】ウラン − ８０ｐｐｍ ＰＣＢ − ２ｐｐｍ ＴＣＬＰ試験の合格 使用した汚染物質流動化溶液は、ヘンケル・コーポレイ
ションから入手し得る０．１重量％ＡＰＧ−３２５とウ
ィトコ・コーポレイションから入手し得る０．１重量％
ＡＳＯとの混合状態の界面活性剤であった。この界面活
性剤混合物を次亜鉛素酸ナトリウム（２０ｇ／リット
ル）と炭酸ナトリウム（２１ｇ／リットル）を含有する
溶脱用溶液と混合した。

【００４０】事実上１００％の回収土壌について、この
実験例の結果は次の通りであった。

【００４１】ウラン − ６０ｐｐｍ ＰＣＢ − ＜２ｐｐｍ ＴＣＬＰ試験合格 未処理の土壌、水で洗浄された土壌及び本発明に従って
処理された土壌についてのウラン・レベルは第８図に示
されている。

【００４２】上述のことから分かるように、本発明によ
り、種々の物質で汚染された種々の性状の粒状物質を処
理する汎用的な方法及び装置が提供されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は、本発明の第１の実施例の工程図であ
る。

【図２】第２図は、本発明の第２の実施例の工程図であ
る。

【図３】第３図は、本発明の第３の実施例の工程図であ
る。

【図４】第４図は、第１図に示す本発明の実施例に従っ
て土壌を洗浄した実験例の結果を示すグラフ図である。

【図５】第５図は、第２図に示す本発明の実施例に従っ
て土壌を洗浄した場合の実験例の結果を示すグラフ図で
ある。

【図６】第６図は、第２図に示す本発明の実施例に従っ
て土壌を洗浄した実験例の結果を示すグラフ図である。

【図７】第７図は、第３図に示す本発明の実施例に従っ
て土壌を洗浄した実験例の結果を示す棒グラフ図であ
る。

【図８】第８図は、第３図に示す本発明の実施例に従っ
て土壌を洗浄した実験例の結果を示す棒グラフ図であ
る。

【符号の説明】

３４，１３４ クラリファイヤー ４６ タンク ５２ 濃縮機 ５６，１５０ 活性炭ベッド ６０，６２，１０８，１１０，１５４，１５６ 補給タ
ンク ９０，１０４，１４６ タンク １０６，１５２ イオン交換ベッド １４８ 脱水装置

フロントページの続き (72)発明者 デビッド チャールズ グラント アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 ギブ ソニア クリークビュー ドライブ 1018 (72)発明者 エドワード フレデリック スヴェルドラ ップ アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 ノー ス ハンティングドン オールド トレイ ル ロード 11029

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重金属、放射性物質、有機物のうち一つ
   又は組合せ状態で汚染された粒状物質を、溶脱用溶液と
   界面活性剤とこれらの混合物とから成る群から選択され
   た汚染物質流動化溶液で洗浄し、それにより可溶性且つ
   分散性の汚染物質を汚染物質流動化溶液の液相状態で流
   動化する段階を含む粒状物質処理方法において、実質的
   に残留汚染の無い同一サイズの大径の粒子を、中程度サ
   イズの粒子、微粒子及び汚染物質流動化溶液から機械的
   に分離する段階と、分離した大径粒子を、水が主成分の
   洗浄溶液で洗浄し、それにより回収されるべき粒状物質
   を得る段階と、汚染物質流動化溶液の向流により中程度
   サイズの粒子から微粒子をサイズの差に従って分離して
   廃棄スラリーを生じさせる段階と、汚染物質流動化溶液
   の向流により微粒子を除去した状態の中程度サイズの粒
   子をアトリション研磨し、それにより中程度サイズの粒
   子から付着状態の微粒子を脱落させる段階と、脱落した
   微粒子を洗浄水の向流により中程度サイズの粒子からサ
   イズの差に従って分離して、廃棄スラリー及び中程度サ
   イズの粒子と洗浄水から成る流出液を追加的に生じさせ
   る段階と、中程度サイズの粒子と洗浄水から成る流出液
   を脱水して、回収されるべき粒状物質を得る段階とを有
   することを特徴とする汚染粒状物質処理方法。
2. 【請求項２】 汚染物質流動化溶液の向流による中程度
   サイズの粒子からの微粒子のサイズ差分離段階の実施前
   に、中程度サイズの粒子をアトリション研磨して付着状
   態の微粒子を最初に脱落させることを特徴とする請求項
   １の汚染粒状物質処理方法。
3. 【請求項３】 中程度サイズの粒子と洗浄水からなる流
   出液の脱水段階の実施前に、重金属化合物を、洗浄水の
   十字流により中程度サイズの粒子と洗浄水から成る流出
   液から密度の差に従って分離することを特徴とする請求
   項１又は２の汚染粒状物質処理方法。
4. 【請求項４】 脱水処理により、中程度サイズの粒子と
   洗浄水から成る流出液から除去された水を、洗浄水の向
   流によるサイズ差分離のための洗浄水として再循環させ
   ることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の汚染粒
   状物質処理方法。
5. 【請求項５】 脱水後の中程度サイズの粒子を蒸発によ
   り一段と乾燥させることを特徴とする請求項１〜４のう
   ちいずれか１つに記載の汚染粒状物質処理方法。
6. 【請求項６】 廃棄物スラリー及び追加的に得られた廃
   棄物スラリー中の汚染物質流動化溶液から微粒子を分離
   し、汚染物質流動化溶液を再循環させることを特徴とす
   る請求項１の汚染粒状物質処理方法。
7. 【請求項７】 放射性汚染物質を、再循環した溶液から
   除去することを特徴とする請求項６の汚染粒状物質処理
   方法。
8. 【請求項８】 有機物を、再循環した溶液から除去する
   ことを特徴とする請求項６又は７の汚染粒状物質処理方
   法。
9. 【請求項９】 サイズが約５ｍｍ以上の大径の粒子を、
   中程度サイズの粒子及び微粒子から機械的に分離するこ
   とを特徴とする請求項１の汚染粒状物質処理方法。
10. 【請求項１０】 向流状態にある汚染物質流動化溶液及
    び洗浄水の流量は、汚染を所定レベルまで減少させるよ
    う選択された同一サイズの微粒子を除去するよう設定さ
    れていることを特徴とする請求項９の汚染粒状物質処理
    方法。
11. 【請求項１１】 向流状態の汚染物質流量化溶液及び洗
    浄水の流量は、約２００ミクロン以下の同一サイズの微
    粒子を分離するよう選択されていることを特徴とする請
    求項９の汚染粒状物質処理方法。
12. 【請求項１２】 向流状態の汚染物質流動化溶液及び洗
    浄水の流量は、約６０ミクロン以下の同一サイズの微粒
    子を分離するよう選択されていることを特徴とする請求
    項９の汚染粒状物質処理方法。
13. 【請求項１３】 前記分離段階をそれぞれ、鉱物ジグを
    向流モードで用いて実施することを特徴とする請求項１
    の汚染粒状物質処理方法。
14. 【請求項１４】 鉱物ジグを用いて微粒子を粒状物質の
    スラリー中の大径の粒子から分離し、それと同時に粒状
    物質を洗浄する段階は、スラリーを鉱物ジグの頂部に導
    入する段階と、鉱物ジグ中に向流を生じさせる段階と、
    微粒子を含有するオーバーフロー及び粒状物質の大径粒
    子を含有するアンダーフローを生じさせる、向流流量と
    関連のある流量で鉱物ジグからアンダーフローを取り出
    す段階とから成ることを特徴とする請求項１３の汚染粒
    状物質処理方法。
15. 【請求項１５】 向流の流量を、毎分約１〜８リットル
    の流量で導入し、アンダーフローを毎分約１〜３リット
    ルの速度で取り出すことを特徴とする請求項１４の汚染
    粒状物質処理方法。
16. 【請求項１６】 粒状物質は可溶性且つ分散性の汚染物
    質を選択的に含有し、前記向流は、可溶性且つ分散性の
    汚染物質を流動化して微粒子と共にオーバーフローで運
    び去る汚染物質流動化溶液の流れであることを特徴とす
    る請求項１４の汚染粒状物質処理方法。
17. 【請求項１７】 重金属、放射性物質、有機物のうち１
    つまたは組合せ状態で汚染された粒状物質を処理する装
    置において、粒状物質を溶脱用溶液と界面活性剤とこれ
    らの混合物とから成る群から選択された汚染物質流動化
    溶液で洗浄し、実質的に残留汚染の無い同一サイズの大
    きな粒子を、中程度サイズの粒子、微粒子及び汚染物質
    流動化溶液から機械的に分離し、分離した大径粒子を水
    で洗浄して回収されるべき粒状物を得るためのサイズ・
    セパレーターと、微粒子を汚染物質流動化溶液の向流に
    より中程度サイズの粒子からサイズの差に従って分離し
    て廃棄スラリーを生じさせる第１の鉱物ジグと、汚染物
    質流動化溶液の向流により微粒子を除去した状態の中程
    度サイズの粒子を研磨し、それにより付着状態の微粒子
    を中程度サイズの粒子から脱落させるアトリション・ス
    クラバーと、脱落した微粒子を洗浄水の向流により中程
    度サイズの粒子からサイズの差に従って分離して、廃棄
    スラリーと中程度サイズの粒子及び洗浄水から成る流出
    液を追加的に生じさせる第２の鉱物ジグと、中程度サイ
    ズの粒子及び洗浄水からなる流出液を脱水して、回収さ
    れるべき粒状物質を得るクラリファイヤーを有すること
    を特徴とする汚染粒状物質処理装置。
18. 【請求項１８】 前記流出液が十字流方式で流れる十字
    流形ジグが、流出液の脱水前に、重金属粒子を、中程度
    サイズの粒子及び洗浄水から成る流出液から密度の差に
    従って分離することを特徴とする請求項１７の汚染粒状
    物質処理装置。
19. 【請求項１９】 第２のアトリション・スクラバーが、
    汚染物質流動化溶液の向流による第１の鉱物ジグ内での
    微粒子の分離前に、中程度サイズの粒子を研磨して付着
    状態の微粒子を最初に脱落させることを特徴とする請求
    項１７の汚染粒状物質処理装置。
20. 【請求項２０】 乾燥パッドが、前記クラリファイヤー
    で脱水処理された中程度サイズの粒子を乾燥させること
    を特徴とする請求項１７の汚染粒状物質処理装置。