トップ :: B 処理操作 運輸 :: B09 固体廃棄物の処理;汚染土壌の再生

【発明の名称】 浄化土壌の生産システム、浄化土壌の生産方法
【発明者】 【氏名】武林 敬

【要約】 【課題】より経済的で効率の良い浄化土壌の生産方法およびこれを行う浄化土壌の生産システムを提供する。

【構成】浄化土壌の生産システム100は、汚染土壌12を水洗して、水溶液として有害金属を汚染土壌から取り除く水洗装置と、かつ、水洗してメッシュを通過させることにより、メッシュを通過しなかった土壌成分と、水溶液およびメッシュを通過した土壌粒子と、を分離する分離装置との機能を備えたスクリーンメッシュを備えたドラムウオッシャー10と、ドラムウオッシャー10の後段に設けられ、水溶液と前記メッシュを通過した土壌粒子とに分離する液体サイクロン装置20と、液体サイクロン装置20の後段に設けられ、水溶液に凝集剤を添加して水溶物に含まれる有害金属を凝集させることで前記水溶液から有害金属を取り除く凝集装置30と、を備えている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
汚染土壌中に含まれる有害金属を除去して浄化した土壌を生産する浄化土壌の生産システムであって、
汚染土壌を水洗して、水溶液として有害金属を汚染土壌から取り除く水洗装置と、
前記水洗装置の後段に設けられ、前記水洗してメッシュを通過させることにより、メッシュを通過しなかった土壌成分と、前記水溶液およびメッシュを通過した土壌粒子と、を分離する分離装置と、
前記分離装置の後段に設けられ、前記水溶液と前記メッシュを通過した土壌粒子とに分離する液体サイクロン装置と、
前記液体サイクロン装置の後段に設けられ、前記水溶液に凝集剤を添加して水溶物に含まれる有害金属を凝集させることで前記水溶液から有害金属を取り除く凝集装置と、を含む浄化土壌の生産システム。
【請求項2】
請求項1に記載の浄化土壌の生産システムであって、
前記水洗装置は、水洗時に水と共に炭素材料を加える浄化土壌の生産システム。
【請求項3】
請求項2に記載の浄化土壌の生産システムであって、
前記炭素材料は、微細炭素繊維を含む浄化土壌の生産システム。
【請求項4】
請求項1から3のいずれか1つに記載の浄化土壌の生産システムであって、
前記分離装置は前記メッシュ構造が設けられた回転体であり、前記回転体内に前記汚染土壌が設置される浄化土壌の生産システム。
【請求項5】
請求項1から4のいずれか1つに記載の浄化土壌の生産システムであって、
前記凝集装置の後段に設けられ、前記凝集により生じた凝集物を取り除く凝集物除去装置を含む浄化土壌の生産システム。
【請求項6】
請求項5に記載の浄化土壌の生産システムであって、
前記凝集物除去装置は、メッシュを通過させることにより前記凝集物を取り除く浄化土壌の生産システム。
【請求項7】
請求項1から6のいずれか1つに記載の浄化土壌の生産システムであって、
前記凝集装置により有害金属が取り除かれた水を前記水洗装置で再利用する浄化土壌の生産システム。
【請求項8】
請求項1から7のいずれか1つに記載の浄化土壌の生産システムであって、
前記有害金属は砒素と硼素のうち少なくとも一方を含む浄化土壌の生産システム。
【請求項9】
汚染土壌中に含まれる有害金属を除去して浄化した土壌を生産する浄化土壌の生産方法であって、
汚染土壌を水洗して、水溶液として有害金属を汚染土壌から取り除く水洗工程と、
前記水洗工程の後段に設けられ、前記水洗してメッシュを通過させることにより、メッシュを通過しなかった土壌成分と、前記水溶液およびメッシュを通過した土壌粒子と、を分離する分級工程と、
前記分級工程の後段に設けられ、前記水溶液と前記メッシュを通過した土壌粒子とに分離する液体サイクロン工程と、
前記液体サイクロン工程の後段に設けられ、前記水溶液に凝集剤を添加して水溶物に含まれる有害金属を凝集させることで前記水溶液から有害金属を取り除く凝集工程と、を含む浄化土壌の生産方法。
【請求項10】
請求項9に記載の浄化土壌の生産方法であって、
前記水洗工程は、水洗時に水と共に炭素材料を加える浄化土壌の生産方法。
【請求項11】
請求項2に記載の浄化土壌の生産方法であって、
前記炭素材料は、微細炭素繊維を含む浄化土壌の生産方法。
【請求項12】
請求項9から11のいずれか1つに記載の浄化土壌の生産方法であって、
前記分級工程は前記メッシュ構造が設けられた回転体内に前記汚染土壌が設置されて分離される浄化土壌の生産方法。
【請求項13】
請求項9から12のいずれか1つに記載の浄化土壌の生産方法であって、
前記凝集工程の後段に設けられ、前記凝集により生じた凝集物を取り除く凝集物除去工程を含む浄化土壌の生産方法。
【請求項14】
請求項13に記載の浄化土壌の生産方法であって、
前記凝集物除去工程は、メッシュを通過させることにより前記凝集物を取り除く浄化土壌の生産方法。
【請求項15】
請求項9から14のいずれか1つに記載の浄化土壌の生産方法であって、
前記凝集工程により有害金属が取り除かれた水を前記水洗工程で再利用する浄化土壌の生産方法。
【請求項16】
請求項9から15のいずれか1つに記載の浄化土壌の生産方法であって、
前記有害金属は砒素と硼素のうち少なくとも一方を含む浄化土壌の生産方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、汚染土壌中に含まれる有害金属を除去して浄化した土壌を生産する浄化土壌の生産システムおよび浄化土壌の生産方法に関する。
【背景技術】
【0002】
産業活動によって生じる種々の汚染物質による土壌汚染が問題となっている。特に砒素や硼素などの土壌に含まれることで有害とされる有害金属による汚染土壌 の浄化、除去処理作業は、環境整備事業の最も重要な課題の一つであり、経済的で効率の良い浄化土壌の生産システム、浄化土壌の生産方法の開発が望まれている。
【0003】
例えば下記特許文献1のように汚染土壌を浄化して浄化土壌を生産するために浄化剤、例えば、水溶性リン酸塩からなるヒ素汚染土壌浄化剤を添加する浄化方法や装置が知られている。
【0004】
また、下記特許文献2では、汚染環境リスクを短期間で除去するという、汚染土壌を浄化して浄化土壌を生産する方法に適した量重金属汚染土壌浄化剤を提供している。
【0005】
【特許文献1】特開2001−225052号公報
【特許文献2】特開2006−43493号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、より経済的で効率の良い浄化土壌の生産方法およびこれを行う浄化土壌の生産システムの開発が望まれている。
【0007】
本発明は、上記課題を解決することに鑑みてなされたものであり、より経済的で効率の良い浄化土壌の生産方法およびこれを行う浄化土壌の生産システムの提供をその主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、汚染土壌中に含まれる有害金属を除去して浄化した土壌を生産する浄化土壌の生産システムであって、汚染土壌を水洗して、水溶液として有害金属を汚染土壌から取り除く水洗装置と、前記水洗装置の後段に設けられ、前記水洗してメッシュを通過させることにより、メッシュを通過しなかった土壌成分と、前記水溶液およびメッシュを通過した土壌粒子と、を分離する分離装置と、前記分離装置の後段に設けられ、前記水溶液と前記メッシュを通過した土壌粒子とに分離する液体サイクロン装置と、前記液体サイクロン装置の後段に設けられ、前記水溶液に凝集剤を添加して水溶物に含まれる有害金属を凝集させることで前記水溶液から有害金属を取り除く凝集装置と、を含むことを特徴とする。
【0009】
このように多段階的に分離工程を行うことで土壌を無駄なく効率的に回収することができる。また、最初から液体サイクロン機構を利用した液体サイクロン装置で分離せず、大量処理が可能な分離装置で処理をした後、液体サイクロン装置で分離しているので処理効率が高い。また分離装置での分離では土壌の回収量が不十分である場合もあるが液体サイクロン装置によりより細かい土壌粒子までも回収できるので処理効率も高い。
【0010】
前記浄化土壌の生産システムであって、前記水洗装置は、水洗時に水と共に炭素材料を加えると好適である。特に前記炭素材料は、カーボンナノチューブなどの微細炭素繊維を含むとさらに好適である。このように水洗時に水と共に炭素材料を加えると凝集効果の向上などでさらに有害金属が取り除かれた浄化土壌を生産することができる。
【0011】
前記浄化土壌の生産システムであって、前記メッシュ構造が設けられた回転体であり、前記回転体内に前記汚染土壌が設置されると回転運動によって汚染土壌の分離が促進され好適である。
【0012】
浄化土壌の生産システムであって、前記凝集装置の後段に設けられ、前記凝集により生じた凝集物を取り除く凝集物除去装置を含むと水溶液中から有害金属を含む凝集物を取り除くことができるので好適である。
【0013】
前記浄化土壌の生産システムであって、前記凝集物除去装置は、メッシュを通過させることにより前記凝集物を取り除くと簡易に凝集物を取り除くことができるので好適である。
【0014】
前記浄化土壌の生産システムであって、前記凝集装置により有害金属が取り除かれた水を前記水洗装置で再利用すると水資源の有効活用などで好適である。
【0015】
前記浄化土壌の生産システムであって、前記有害金属は砒素と硼素のうち少なくとも一方を含むと好適である。特にこれら金属は汚染土壌から取り除きたい要望があるからである。
【0016】
また、本発明は、汚染土壌中に含まれる有害金属を除去して浄化した土壌を生産する浄化土壌の生産方法であって、汚染土壌を水洗して、水溶液として有害金属を汚染土壌から取り除く水洗工程と、前記水洗工程の後段に設けられ、前記水洗してメッシュを通過させることにより、メッシュを通過しなかった土壌成分と、前記水溶液およびメッシュを通過した土壌粒子と、を分離する分級工程と、前記分級工程の後段に設けられ、前記水溶液と前記メッシュを通過した土壌粒子とに分離する液体サイクロン工程と、前記液体サイクロン工程の後段に設けられ、前記水溶液に凝集剤を添加して水溶物に含まれる有害金属を凝集させることで前記水溶液から有害金属を取り除く凝集工程と、を含むことを特徴とする。
【0017】
前記浄化土壌の生産方法であって、前記水洗工程は、水洗時に水と共に炭素材料を加えると好適である。
【0018】
前記浄化土壌の生産方法であって、前記炭素材料は、微細炭素繊維を含むと好適である。
【0019】
前記浄化土壌の生産方法であって、前記分級工程は前記メッシュ構造が設けられた回転体内に前記汚染土壌が設置されて分離されると好適である。
【0020】
前記浄化土壌の生産方法であって、前記凝集工程の後段に設けられ、前記凝集により生じた凝集物を取り除く凝集物除去工程を含むと好適である。
【0021】
前記浄化土壌の生産方法であって、前記凝集物除去工程は、メッシュを通過させることにより前記凝集物を取り除くと好適である。
【0022】
前記浄化土壌の生産方法であって、前記凝集工程により有害金属が取り除かれた水を前記水洗工程で再利用すると好適である。
【0023】
前記浄化土壌の生産方法であって、前記有害金属は砒素と硼素のうち少なくとも一方を含むと好適である。
【発明の効果】
【0024】
本発明は、より経済的で効率の良い浄化土壌の生産方法およびこれを行う浄化土壌の生産システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
本実施形態に係る浄化土壌の生産方法およびこれを行う浄化土壌の生産システムを説明する。なお、本実施形態は、本発明を実施するための一形態に過ぎず、本発明は本実施形態によって限定されるものではない。
【0026】
「浄化土壌の生産システム」
図1には、汚染土壌中に含まれる有害金属を除去して浄化した土壌を生産する浄化土壌の生産システム100が示される。なお、有害金属とは人間を含め、動植物に対して有害とされている金属および金属塩である。例えば、地下水の水質汚濁に係る環境基準に規定される物質(カドミウム、燐(特に有機燐)、鉛、クロム(特に六価クロム)、砒素、総水銀、アルキル水銀、銅、硼素、ダイオキシン)などを挙げることができる。
【0027】
浄化土壌の生産システム100は、汚染土壌12を水洗して、水溶液として有害金属を汚染土壌から取り除く水洗装置と、かつ、水洗してメッシュを通過させることにより、メッシュを通過しなかった土壌成分と、水溶液およびメッシュを通過した土壌粒子と、を分離する分離装置との機能を備えたスクリーンメッシュを備えたドラムウオッシャー10と、ドラムウオッシャー10の後段に設けられ、水溶液と前記メッシュを通過した土壌粒子とに分離する液体サイクロン装置20と、液体サイクロン装置20の後段に設けられ、水溶液に凝集剤を添加して水溶物に含まれる有害金属を凝集させることで前記水溶液から有害金属を取り除く凝集装置30と、を備えている。
【0028】
また浄化土壌の生産システム100は、凝集装置30の後段に設けられ、凝集により生じた凝集物を取り除く凝集物除去装置40が備えられている。
【0029】
また前記浄化土壌の生産システムであって、凝集装置30の後段であって、凝集物除去装置40により有害金属が取り除かれた水をドラムウオッシャー10による水洗で再利用する洗浄水再利用装置50が備えられている。
【0030】
ドラムウオッシャー10は、スクリーンメッシュをその外郭に備え、メッシュ構造が設けられたドラム回転体であり、水洗・分離時には水洗と同時に回転させられる機能を有している。ドラムウオッシャー10はそのドラム内部に汚染土壌12が設置される。
【0031】
ドラムウオッシャー10は、水洗装置としての機能を備えている。この機能は、ドラムウオッシャー10内部に設置された汚染土壌12に対し射出や噴霧など様々な態様によって水をふきかけ、汚染土壌12中の有害金属を水溶化して有害金属の水溶液とすることで汚染土壌12を水洗する。
【0032】
この水洗時に水と共に炭素材料を加えると好適である。炭素材料としては、カーボンナノチューブなどの微細炭素繊維を含むとさらに好適である。このように水洗時に水と共に炭素材料を加えると後段の凝集効果の向上などでさらに有害金属が取り除かれた浄化土壌を生産することができる。
【0033】
また、ドラムウオッシャー10は、水洗してメッシュを通過させることにより、(1)メッシュを通過しなかった土壌成分(主に砂利などの粒子が大きい土壌成分)と、(2)有害金属を含む水溶液およびメッシュを通過した細かい土壌粒子と、を分離する分離装置としての機能を備えている。ドラムウオッシャー10は水洗・分離時には回転させられることで上記(1)と(2)との分離を促進する。
【0034】
ドラム内に保持され、水洗された浄化土壌とされた上記(1)の土壌成分は浄化土壌としてドラム内から取り出され、浄化土壌として利用される。
【0035】
一方(2)の水溶液およびメッシュを通過した細かい土壌粒子はメッシュを通過してタンク14へと落ちる。(2)の水溶液およびメッシュを通過して落下した細かい土壌粒子はタンク1内に蓄えられ、液体ポンプ16により、スクリーンメッシュ18へ送られる。スクリーンメッシュ18はドラムウオッシャー10の外郭よりも細かいメッシュでありより細かい土壌成分を通過させないで保持する。本実施形態ではスクリーンメッシュ18はメッシュを二段以上備えた多段構造とされており、(2)の水溶液およびメッシュを通過した細かい土壌粒子が導入される側から同程度以下の徐々に細かいメッシュとされ、より細かい土壌成分が保持されるようになっている。このようにしてスクリーンメッシュ18で通過できず保持された土壌成分はスクリーンメッシュ18から取り出され、浄化土壌として利用される。
【0036】
スクリーンメッシュ18を通過して落下した有害金属の水溶液と細かい土壌粒子はタンク17内に蓄えられ、液体ポンプ19により、液体サイクロン装置20へと送られる。
【0037】
液体サイクロン装置20は、液体サイクロン機構を利用して上記(2)水溶液およびメッシュを通過した細かい土壌粒子を(2a)有害金属を含む水溶液と(2b)メッシュを通過した細かい土壌粒子とに分離する。
【0038】
液体サイクロン機構とは、遠心力を利用してスラリー中の土壌粒子を分級するものであり、(2b)メッシュを通過した細かい土壌粒子はサイクロンの周壁部に集められて底部から排出され、(2a)有害金属を含む水溶は上部から排出される。液体サイクロンは送り込むポンプ以外に基本的に動力を必要とせず、構造が簡単であり、メンテナンス性にも優れている。
【0039】
この液体サイクロン装置20によって分離された(2b)細かい土壌粒子は、浄化土壌として利用され、一方、(2a)有害金属を含む水溶液は凝集装置30のタンク34へ送られる。
【0040】
凝集装置30は、凝集剤を投入する凝集剤投入装置32と、(2a)有害金属を含む水溶液が蓄えられ、凝集剤が投入されるタンク34と、タンク34内に備えられた攪拌子が回転することでタンク34内を攪拌する攪拌装置36と、タンク34の内容物を凝集物除去装置40へ送液する送液ポンプ38とを備えている。
【0041】
タンク34に蓄えられた(2a)有害金属を含む水溶液には、凝集剤投入装置32から凝集剤が投入される。タンク34内では攪拌装置36で攪拌して凝集を促進させる。十分に凝集物を生成させた後、凝集物を含んだ水を凝集物除去装置40へ送液する。
【0042】
凝集剤としては、有害金属を凝集物として捕捉するものであれば特に限られることなく適宜選択して用いることができるが、例えば砒素の除去であれば塩化第二鉄、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、高分子凝集剤等を使用することができる。などを挙げることができる。特に汚染土壌から砒素や硼素は取り除きたい要望が大きいのでこれら金属を凝集物とすることができる凝集剤であると好適である。
【0043】
凝集物除去装置40は、凝集物を取り除くことができるほど細かいメッシュ構造をしたスクリーンメッシュを二段以上備えた多段構造体であり、有害金属の凝集物を含んだ水が導入される側から同程度以下の徐々に細かいメッシュとされ、より細かい有害金属の凝集物が保持されるようになっている。凝集物除去装置40を通過できず保持された有害金属の凝集物は凝集物除去装置40から取り出され、然るべき処理をされ、廃棄等される。
【0044】
凝集物除去装置40に保持されず通過し、有害金属の凝集物が除去されることで有害金属を除去された清浄水は洗浄水再利用装置50のタンク52へ落とされて蓄えられる。
【0045】
洗浄水再利用装置50は、凝集物除去装置40を通過した清浄水が蓄えられるタンク52と、タンク52の清浄水をドラムウオッシャー10へ送液する送液ポンプ54とを備えている。タンク52の清浄水は洗浄水としてドラムウオッシャー10へ送り、汚染土壌の水洗用の水として再利用する。
【0046】
「浄化土壌の生産方法」
以下、本実施形態に係る浄化土壌の生産方法の一例として、浄化土壌の生産システム100を用いて、汚染土壌中に含まれる有害金属を除去して浄化した土壌を生産する方法を説明する。
【0047】
図2には、汚染土壌から浄化土壌の生産システム100で処理して浄化土壌を生産する処理フローが示される。
【0048】
汚染土壌12をドラムウオッシャー10内に搬入して設置する(S1)。ドラムウオッシャー10による水洗・分離処理により(S2)、(1)ドラムウオッシャー10のメッシュを通過しなかった土壌成分(主に砂利などの粒子が大きい土壌成分が浄化土壌として生産される(S21)。
【0049】
次に(2)有害金属を含む水溶液およびドラムウオッシャー10のメッシュを通過した細かい土壌粒子はスクリーンメッシュ18へ送液され、(2)の水溶液およびメッシュを通過して落下した細かい土壌粒子をより細かいメッシュで保持することで分離する(S3)。保持されスクリーンメッシュ18を通過しなかった土壌成分が浄化土壌として生産される(S31)。
【0050】
次にスクリーンメッシュ18を通過して落下した細かい土壌粒子と水溶液は液体サイクロン装置20へと送られ、液体サイクロン処理される(S4)。液体サイクロン処理により(2)有害金属を含む水溶液およびメッシュを通過した細かい土壌粒子を(2a)有害金属を含む水溶液と(2b)メッシュを通過した細かい土壌粒子とに分離する。この液体サイクロン処理によって分離された(2b)細かい土壌粒子は、浄化土壌として利用される(S41)。
【0051】
次に(2a)有害金属を含む水溶液は凝集装置30へ送られ、凝集処理される(S5)。凝集処理により十分に凝集物を生成させた後、凝集物を含んだ水を凝集物除去装置40へ送液して、凝集物除去装置40によって有害金属を含む凝集物を除去する(S6)。これにより有害金属は水溶液から除去される(S61)
次に有害金属の凝集物が除去されることで有害金属を除去された清浄水は洗浄水再利用装置50により洗浄水としてドラムウオッシャー10へ送られ、汚染土壌の水洗用の水として再利用される(S7)。
【0052】
本実施形態に係る浄化土壌の生産システム100は、ドラムウオッシャー10での分離段階と液体サイクロン装置20での分離段階とで多段階的に分離工程を行うことで土壌を無駄なく効率的に回収することができる。また、最初から液体サイクロン機構を利用した液体サイクロン装置20で分離せず、これと比べ格段に大量処理が可能なドラムウオッシャー10で処理をした後、液体サイクロン装置20で分離しているので処理効率を高くすることができる。またドラムウオッシャー10での分離では土壌の回収量が不十分である場合もあるが液体サイクロン装置20によりより細かい土壌粒子までも回収できるので回収効率も高い。
【0053】
浄化土壌の生産システム100は、水洗時に水と共に炭素材料を加えることができると好適である。炭素材料としてはカーボンナノチューブなどの微細炭素繊維を含むとさらに好適である。このように水洗時に水と共に炭素材料を加えると有害金属の吸着作用・凝集効果の向上などでさらに有害金属が容易に取り除かれた浄化土壌を生産することができる。
【0054】
浄化土壌の生産システム100は、液体サイクロン装置の前段に設けられた分離装置がメッシュ構造が設けられた回転体であるドラムウオッシャー10であり、その内部の汚染土壌が回転運動によって汚染土壌の分離が促進されるという機能を有し好適である、さら本実施形態ではドラムウオッシャー10に加えてスクリーンメッシュ18により分離する分離能も備えているので分離特性が向上し好適である。本実施形態では、ドラムウオッシャー10に加えてスクリーンメッシュ18を用いているがいずれか一方でもよく、別の分離装置を用いてもよい。
【0055】
浄化土壌の生産システム100は、凝集装置の後段に設けられ、凝集により生じた凝集物を取り除く凝集物除去装置40を含むので水溶液中から有害金属を含む凝集物を取り除くことができ、好適である。本実施形態ではメッシュ構造により凝集物を保持しているが、他の除去装置態様でもよく、沈殿させるだけであってもよい。沈殿の場合、凝集物除去装置40自体は必要とならない場合がある。
【0056】
浄化土壌の生産システム100は、凝集装置30(本実施形態では凝集除去装置40も)により有害金属が取り除かれた水を洗浄水再利用装置50により水洗装置で再利用するので水資源の有効活用などで好適である。勿論、過剰となったり利用できない水は排水してもよい。
【0057】
特に浄化土壌の生産システム100は、有害金属として砒素と硼素のうち少なくとも一方を取り除くことに活用されると好適である。特にこれら金属は汚染土壌から取り除きたい要望があるからである。
【図面の簡単な説明】
【0058】
【図1】本実施形態に係る浄化土壌の生産システムの模式図である。
【図2】本実施形態に係る浄化土壌の生産システムによる汚染土壌の処理フローである。
【符号の説明】
【0059】
100 浄化土壌の生産システム、10 分離装置、20 液体サイクロン装置、30 凝集装置、40 凝集除去装置、50 洗浄水再利用装置。
【出願人】 【識別番号】304034233
【氏名又は名称】株式会社環境改善機構
【識別番号】506268463
【氏名又は名称】及田 行男
【識別番号】501370945
【氏名又は名称】株式会社日本ボロン
【識別番号】303014623
【氏名又は名称】武林 敬
【出願日】 平成18年8月4日(2006.8.4)
【代理人】 【識別番号】100083839
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 泰男


【公開番号】 特開2008−36525(P2008−36525A)
【公開日】 平成20年2月21日(2008.2.21)
【出願番号】 特願2006−213566(P2006−213566)