JP5845658B2 - 汚染土壌の浄化方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、汚染土壌の浄化方法及びシステムに関する。

汚染土壌の浄化方法として、汚染土壌を洗浄槽内で化学洗浄することにより汚染物質を土から分離させた後、洗浄槽内に微細気泡を発生させ、この微細気泡に汚染物質を付着させることにより汚染物質を水面に浮遊させて回収する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２１６６９３号公報

特許文献１に記載の方法では、汚染物質の粒径によっては、汚染物質の重量が微細気泡に作用する浮力との関係において過大になり、汚染物質を水面に浮遊させることができずに、汚染物質を回収できない場合がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、汚染物質の粒径に関わらず、汚染土壌を浄化できる汚染土壌の浄化方法及びシステムを提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明に係る汚染土壌の浄化方法は、疎水性を有する汚染物質を含む汚染土壌の浄化方法であって、前記汚染土壌を所定の粒径を境に分級し、前記汚染物質を土から分離させた後に、前記所定の粒径以上に分級された前記汚染土壌を、液体中に設置した網上に投入し、該液体の上下方向の脈動流を利用した湿式比重選別処理により、比重別に選別する比重選別工程と、前記所定の粒径未満に分級された前記汚染土壌を、界面活性剤を添加し気泡を発生させた液体中に投入し、疎水性物質を前記界面活性剤の作用で前記気泡に付着させて前記気泡と共に浮上させる浮遊選別処理により、疎水度別に選別する浮遊選別工程と、を実施する。

前記汚染土壌の浄化方法において、前記比重選別工程の前に、前記所定の粒径以上に分級された前記汚染土をさらに分級する分級工程を実施し、前記比重選別工程において、前記分級工程で分級された各汚染土壌毎に前記比重選別処理を実施してもよい。

前記汚染土壌の浄化方法において、前記汚染物質は、コールタールであってもよい。

また、本発明に係る汚染土壌の浄化システムは、疎水性を有する汚染物質を含む汚染土壌の浄化システムであって、前記汚染土壌を所定の粒径を境に分級し、前記汚染物質を土から分離させる分級洗浄部と、前記所定の粒径以上に分級された前記汚染土壌を、液体中に設置された網上で、該液体の上下方向の脈動流を利用した湿式比重選別処理により、比重別に選別する比重選別機と、前記所定の粒径未満に分級された前記汚染土壌を、界面活性剤が添加され気泡が発生された液体中で、疎水性物質を前記界面活性剤の作用で前記気泡に付着させて前記気泡と共に浮上させる浮遊選別処理により、疎水度別に選別する浮遊選別機と、を備える。

本発明によれば、汚染物質の粒径に関わらず、汚染土壌を浄化することができる。

一実施形態に係る汚染土壌の浄化方法のフロー、及び汚染土壌の浄化システムを示す図である。 一実施形態に係る汚染土壌の浄化方法のフロー、及び汚染土壌の浄化システムを示す図である。 比重選別機の概略構成を示す図である。 比重選別処理の原理を説明するための図である。 比重選別処理の原理を説明するための図である。 比重選別処理の原理を説明するための図である。 浮遊選別機の概略構成を示す図である。 浮遊選別処理の原理を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る汚染土壌の浄化方法のフロー、及び汚染土壌の浄化システム１０を示す図である。本実施形態に係る汚染土壌の浄化方法では、例えば、ガス製造跡地において、シアン汚染土１を浄化する。

ここで、シアン汚染土１には、疎水性を有する汚染物質たるコールタールを含む有機分（以下、タールガラという）２が含まれており、このタールガラ２にシアン化物が含有されている。そこで、本実施形態に係る汚染土壌の浄化方法では、タールガラ２をシアン汚染土１から除去することにより、シアン化物を除去して浄化土３を得る。

図１及び図２に示すように、汚染土壌の浄化システム１０は、定量供給機１２と、分級洗浄処理部２０と、分級機３０と、比重選別機４０と、浮遊選別機５０と、凝集分離部６０とを備えている。定量供給機１２は、ベルトコンベア式の定量供給フィーダであり、粒径が１００ｍｍ以下のシアン汚染土１を、分級洗浄処理部２０へ連続的に定量供給する。

分級洗浄処理部２０は、泥土洗浄機２２と、分級・篩い分け機２４と、分級機２６とを備えている。泥土洗浄機２２は、内部に送り羽根が設けられたドラムを備えており、このドラムにシアン汚染土１と水とが供給される。そして、泥土洗浄機２２は、ドラムを回転させてその中でシアン汚染土１を攪拌すると共に土の粒子の表面に磨砕作用を与える。これにより、シアン汚染土１は解きほぐされると共に、土の粒子の表面に付着しているタールガラ等の汚染物質が剥離（分離）され、後に分級・篩い分け機２４や分級機２６によって分級し易い状態となる。

分級・篩い分け機２４は、上段のスクリーン（網）及び下端のスクリーン（網）の網目の大きさがそれぞれ５ｍｍ、０．５ｍｍの二床式の振動スクリーンであり、泥土洗浄機２２で攪拌されたシアン汚染土１を、上下のスクリーンで移送しながら分級すると共に、シアン汚染土１の粒子に対して磨砕作用を与えて粒子の表面からコールタール等の汚染物質を剥離させる。この分級・篩い分け機２４では、粒径が５ｍｍ〜１００ｍｍの粒子が、上段のスクリーン上で移送され、粒径が５ｍｍ未満の粒子が上段のスクリーンで篩い落とされ、そして、粒径が０．５ｍｍ〜５ｍｍの粒子が下段のスクリーン上で移送され、粒径が０．５ｍｍ未満の粒子が下段のスクリーンで篩い落とされる。

そして、粒径が５ｍｍ〜１００ｍｍの粒子は、上段のスクリーンによりベルトコンベア２３上に移送され、ベルトコンベア２３により堆積場に移送される。また、粒径が０．５ｍｍ〜５ｍｍの粒子は、下段のスクリーンによりベルトコンベア２５上に移送され、ベルトコンベア２５により分級機３０へ移送される。また、粒径が０．５ｍｍ未満の粒子は、分級機２６へ移送される。

なお、泥土洗浄機２２で処理したシアン汚染土１を磨砕処理する磨砕処理機を設置して、この磨砕処理機で磨砕処理したシアン汚染土１を分級・篩い分け装置２４へ送ってもよい。この場合、磨砕処理機での磨砕処理によりタールガラの粒径を５ｍｍ以下に調整することにより、分級・篩い分け装置２４の上段のスクリーンによりベルトコンベア２３上に移送される粒径が５ｍｍ〜１００ｍｍの粒子に、タールガラが含まれないようにすることができ、以って、ベルトコンベア２３により移送されて堆積場に堆積する土を、タールガラを含まない浄化土にすることができる。

分級機２６は、網目の大きさが０．０７５ｍｍのスクリーン（網）で粒子を移送しながら分級する微粒分回収装置であり、０．５ｍｍ未満の粒子を移送しながら分級すると共に、この粒子に対して磨砕作用を与えて粒子の表面からコールタール等の汚染物質を剥離させる。この分級機２６では、粒径が０．０７５ｍｍ〜０．５ｍｍの粒子が、スクリーン上で移送され、粒径が０．０７５ｍｍ未満の粒子がスクリーンで篩い落とされる。そして、粒径が０．０７５ｍｍ〜０．５ｍｍの粒子は、浮遊選別機５０へ移送され、粒径が０．０７５ｍｍ未満の粒子は、不図示の所定の処理部を経て凝集分離部６０へ移送される。

分級機３０は、網目の大きさが２．０ｍｍのスクリーン（網）の振動スクリーンであり、０．５ｍｍ〜５ｍｍの粒子を、スクリーンで移送しながら分級すると共に、土の粒子に対して磨砕作用を与えて土の粒子の表面からコールタール等の汚染物質を剥離させる。この分級機３０では、粒径が２．０ｍｍ〜５．０ｍｍの粒子が、スクリーン上で移送され、粒径が０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの粒子がスクリーンで篩い落とされる。そして、２．０ｍｍ〜５．０ｍｍの粒子と、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの粒子とを別々に比重選別機４０にベルトコンベア３２により移送し、夫々を別々に比重選別機４０で処理する。

図２に示すように、凝集分離部６０は、凝集沈降槽（シックナー槽）６２とスラリー槽６４と濾過脱水機（フィルタープレス）６６とを備えている。凝集沈降槽６２には、分級機２６で分級された０．０７５ｍｍ以下の粒子が分散した泥水が供給され、該粒子が、凝集沈降槽６２において凝集されて沈降する。

スラリー槽６４は、凝集沈降槽６２で凝集された粒子が分散したスラリーを貯留する。スラリー槽６４に貯留されるスラリーは、濾過脱水機６６へ供給される。この濾過脱水機６６は、スラリーを濾板と濾布とを重ねたものの中にポンプで圧入することにより強制的に濾過を行う圧濾器であり、凝集沈降槽６２で粒子が凝集された汚染土４と水とを分離する。そして、汚染土４は回収し、分離した水は放流、もしくは本処理システム１０内で循環させて再利用する。

図３は、比重選別機４０の概略構成を示す図である。この図に示すように、比重選別機４０は、水が貯留された処理槽４２を備えている。この処理槽４２内は、網４４により、下側の脈動室４６と、上側の選別室４８とに仕切られている。ここで、脈動室４６と選別室４８との隔壁が網４４であることから、脈動室４６と選別室４８との間では、水が網４４の開口を通して流通する。

脈動室４６には、給排気口４７と、給排気口４７から空気が給排される空気室４９とが設けられている。空気室４９は、下側が開放された縦長の空間であり、この空気室４９には、脈動室４６の水が下側から流入可能である。

選別室４８には、被選別物質、即ち、２．０ｍｍ〜５．０ｍｍの粒子Ａ，Ｂ、又は、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの粒子Ａ，Ｂが投入される。粒子Ａは、土であり、粒子Ｂは、タールガラである。ここで、網４４の開口径は、０．５ｍｍ未満に設定されており、０．５ｍｍ以上の粒子Ａ，Ｂが網４４の上に溜まるようになっている。

図４から図６までは、比重選別処理の原理を説明するための図である。図４に示すように、給排気口４７から空気室４９に空気が供給されると、空気室４９内の水が押し下げられることにより脈動室４６及び選別室４８内の水が押し上げられる。また、図５に示すように、給排気口４７から空気室４９の空気が排出されると、空気室４９内に水が流入することにより脈動室４６及び選別室４８内の水が引き下げられる。

図６に示すように、比重選別機４０では、空気室４９の給気及び排気を交互に繰返すことにより、選別室４８内の水位が昇降する脈動流を発生させて、被選別物質たる粒子Ａ，Ｂを振動させる。ここで、土の比重は一般に２．６〜２．７であるのに対し、本実施形態のタールガラの比重は２．０であり、土の比重よりも小さい。このため、選別室４８内に脈動流を発生させて粒子Ａ，Ｂを振動させると、土よりも比重が小さいタールガラの粒子Ｂが上の層に集まり、土の粒子Ａが下層に集まる。これにより、土の粒子Ａとタールガラの粒子Ｂとが選別される。そして、下層に集まった土の粒子Ａと上層に集まったタールガラの粒子Ｂとを別々に、比重選別機４０から取り出すことにより、土の粒子Ａとタールガラの粒子Ｂとを分けて回収する。

ここで、比重選別機４０では、複数種類の被選別物質を、これらの比重の差を利用して上層と下層とに分けることにより選別するが、比重が小さい粒子の粒径が、比重が大きい粒子の粒径に比して大き過ぎる場合には、これらの重量が均等になることにより、これらを上層と下層とに分けることができずに選別不能になることがある。

そこで、本実施形態に係る汚染土壌の浄化システム１０では、比重選別機４０を用いて土の粒子Ａとタールガラの粒子Ｂとを比重選別する前に、分級機３０で、２．０〜５．０ｍｍの粒子Ａ，Ｂと０．５〜２．０ｍｍの粒子Ａ，Ｂとに分級し、これらを別々に比重選別機４０に投入して比重選別処理を行っている。これにより、被選別物質たる粒子Ａ，Ｂの粒径差を許容範囲内（例えば、最大粒径が最小粒径の４倍程度）に収めることができ、比重選別機４０により、粒子Ａ，Ｂを、これらの比重の差を利用して、上層と下層とに分けて選別することができる。

ところで、比重選別機４０において、脈動室４６と選別室４８との間で水を流通させるためには、網４４の開口が被選別物質たる粒子Ａ，Ｂにより塞がれていないことが条件となるが、粒子Ａ，Ｂの粒径が小さ過ぎる場合には、網４４上での粒子Ａ，Ｂの密度が高くなり過ぎることによって網４４の開口が粒子Ａ，Ｂにより塞がれてしまうことがある。

そこで、本実施形態に係る汚染土壌の浄化システム１０では、０．５ｍｍ以上の粒子Ａ，Ｂを比重選別機４０に投入して比重選別処理を行い、０．５ｍｍ未満の粒子については、浮遊選別機５０に投入して浮遊選別処理を行っている。これにより、比重選別機４０において、網４４の開口が被選別物質により塞がれることによって脈動室４６と選別室４８との間での水の流通が阻害されることを防止でき、以って、粒子Ａ，Ｂの比重選別処理を良好に実施できる。

図７は、浮遊選別機５０の概略構成を示す図である。この図に示すように、浮遊選別機５０は、水が充填された処理槽５２と、処理槽５２内に回転可能に設けられた攪拌羽根５４と、処理槽５２内の水中に気泡Ｃを発生させる気泡発生機構５６とを備えている。処理槽５２に充填された水には、タールガラの粒子Ｅを気泡Ｃに付着させるための界面活性剤（例えば、脱墨剤）が添加されている。

処理槽５２の下部には、処理前の０．０７５ｍｍ〜０．５ｍｍの粒子を供給するための供給口５７と、処理後の０．０７５ｍｍ〜０．５ｍｍの粒子（即ち、浄化土）を排出するための排出口５８とが設けられている。また、攪拌羽根５４は、処理槽５２の中央下部に配されており、鉛直の回転軸周りに回転されて処理槽５２内の粒子や気泡Ｃを攪拌する。そして、気泡発生機構５６は、処理槽５２の底部に吐出口が配されたダクト５９を備えており、このダクト５９から処理槽５２の底部に空気を供給することにより、処理槽５２内の水中に気泡Ｃを発生させる。この気泡Ｃは浮力により処理槽５２の水面まで浮上する。

図８は、浮遊選別処理の原理を示す図である。この図に示すように、気泡Ｃの表面には親水性を有する膜Ｄが形成される。ここで、タールガラは土壌に比して疎水性（親油性）が高いため、タールガラの粒子Ｅの表面には界面活性剤Ｆの親油基Ｆ１が付着する。一方、気泡Ｃの膜Ｄには界面活性剤Ｆの親水基Ｆ２が付着する。このように、タールガラの粒子Ｅが界面活性剤Ｆを介して気泡Ｃの表面に付着する。そして、タールガラの粒子Ｅは、分級洗浄処理部２０で分級されることにより粒径が０．５ｍｍ未満であり重量が気泡Ｃの浮力に対して十分に小さいため、気泡Ｃの浮力により処理槽５２の水面まで浮上される。一方、土の粒子は、タールガラよりも疎水性（親油性）が低いことから気泡Ｃに付着しないため、浮上することなく処理槽５２の底に溜まる。

従って、処理槽５２の水面に浮いたタールガラを回収し、処理槽５２の底に溜まった土を排出口５８から排出して回収することにより、タールガラが除去された浄化土を得ることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る汚染土壌の浄化方法及び浄化システム１０では、まず、汚染土壌を所定の粒径たる０．５ｍｍを境に分級し、かつ、汚染物質を土から分離させる分級洗浄工程を実施する。そして、所定の粒径たる０．５ｍｍ以上に分級された汚染土壌を、処理槽４２内の水中に設置された網４４上に投入し、水の上下方向の脈動流を利用した湿式比重選別処理により、比重別に選別する比重選別工程を実施する。一方、所定の粒径たる０．５ｍｍ未満に分級された汚染土壌を、界面活性剤を添加し気泡を発生させた処理槽５２内の水中に投入し、疎水性物質を界面活性剤の作用で気泡に付着させて気泡と共に浮上させる浮遊選別処理により、疎水度別に選別する浮遊選別工程を実施する。

即ち、本実施形態に係る汚染土壌の浄化方法及び浄化システム１０では、気泡の浮力との関係で浮遊選別処理に不適な粒径の汚染土壌については、土とタールガラとの比重の差を利用した比重選別方法により処理し、網４４の開口径との関係で比重選別処理に不適な粒径の汚染土壌については、土とタールガラとの疎水性の差を利用した浮遊選別方法により処理する。従って、汚染土壌を、その粒径に関わらず処理することができる。

また、本実施形態に係る汚染土壌の浄化方法及び浄化システム１０では、分級洗浄処理工程と比重選別工程との間に、所定の粒径たる０．５ｍｍ以上に分級された汚染土壌を、さらに、２．０ｍｍを境に分級する分級工程を実施し、この分級工程で分級された各汚染土壌毎に比重選別処理を実施する。即ち、汚染土壌の粒径の差を比重選別処理における許容範囲内に収めた状態で、汚染土壌の比重選別処理を実施する。従って、汚染土壌の比重選別処理を良好に実施できる。

なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上述の実施形態では、疎水性を有する汚染物質としてシアン化物を含有するコールタールを例に挙げて本発明を説明したが、シアン化物を含有しないコールタールやコールタール以外の疎水性を有する汚染物質を含む汚染土壌にも本発明を適用できる。

１ シアン汚染土、２ タールガラ、３ 浄化土、４ 汚染土、１０ 汚染土壌の浄化システム、１２ 定量供給機、２０ 分級洗浄処理部、２２ 泥土洗浄機、２３ ベルトコンベア、２４ 分級・篩い分け機、２５ ベルトコンベア、２６ 分級機、３０ 分級部、３２ 分級機、３４ ベルトコンベア、４０ 比重選別機、４２ 処理槽、４４ 網、４６ 脈動室、４７ 給排気口、４８ 選別室、４９ 空気室、５０ 浮遊選別機、５２ 処理槽、５４ 攪拌羽根、５６ 気泡発生機構、５７ 供給口、５８ 排出口、５９ ダクト、６０ 凝集分離部、６２ 凝集沈降槽、６４ スラリー槽、６６ 濾過脱水機

Claims (4)

1. 疎水性を有する汚染物質を含む汚染土壌の浄化方法であって、
   前記汚染土壌を所定の粒径を境に分級し、前記汚染物質を土から分離させた後に、
   前記所定の粒径以上に分級された前記汚染土壌を、液体中に設置した網上に投入し、該液体の上下方向の脈動流を利用した湿式比重選別処理により、比重別に選別する比重選別工程と、
   前記所定の粒径未満に分級された前記汚染土壌を、界面活性剤を添加し気泡を発生させた液体中に投入し、疎水性物質を前記界面活性剤の作用で前記気泡に付着させて前記気泡と共に浮上させる浮遊選別処理により、疎水度別に選別する浮遊選別工程と、
   を実施する汚染土壌の浄化方法。
2. 前記比重選別工程の前に、前記所定の粒径以上に分級された前記汚染土をさらに分級する分級工程を実施し、
   前記比重選別工程において、前記分級工程で分級された各汚染土壌毎に前記比重選別処理を実施する請求項１に記載の汚染土壌の浄化方法。
3. 前記汚染物質は、コールタールである請求項１又は請求項２に記載の汚染土壌の浄化方法。
4. 疎水性を有する汚染物質を含む汚染土壌の浄化システムであって、
   前記汚染土壌を所定の粒径を境に分級し、前記汚染物質を土から分離させる分級洗浄部と、
   前記所定の粒径以上に分級された前記汚染土壌を、液体中に設置された網上で、該液体の上下方向の脈動流を利用した湿式比重選別処理により、比重別に選別する比重選別機と、
   前記所定の粒径未満に分級された前記汚染土壌を、界面活性剤が添加され気泡が発生された液体中で、疎水性物質を前記界面活性剤の作用で前記気泡に付着させて前記気泡と共に浮上させる浮遊選別処理により、疎水度別に選別する浮遊選別機と、
   を備える汚染土壌の浄化システム。