(57)【要約】      （修正有）【課題】汚染土を簡単かつ効果的に浄化する装置及び方法を提供する。【解決手段】汚染土を洗浄水で洗浄する洗浄機１と、汚染物質を除去した粗粒土と、汚染物質が付着した細粒土が上記洗浄水に混濁した細粒土スラリとに分離する分級機２と、細粒土スラリを脱水して細粒土の脱水ケーキを生成する脱水機３と、脱水ケーキの表面に付着防止処理を施す付着防止処理装置４と、付着防止処理を施した脱水ケーキを加熱する加熱炉５とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染土を洗浄水で洗浄する洗浄機と、
汚染物質を除去した粗粒土と、汚染物質が付着した細粒土が上記洗浄水に混濁した細粒土スラリとに分離する分級機と、
細粒土スラリを脱水して細粒土の脱水ケーキを生成する脱水機と、
脱水ケーキの表面に付着防止剤を散布して付着防止処理を施す付着防止処理装置と、
付着防止処理を施した脱水ケーキを加熱する加熱炉とを有することを特徴とする汚染土の浄化装置。
【請求項２】
汚染土を洗浄水で洗浄する洗浄機と、
汚染物質を除去した粗粒土と、汚染物質が付着した細粒土が上記洗浄水に混濁した細粒土スラリとに分離する分級機と、
細粒土スラリを脱水して細粒土の脱水ケーキを生成する脱水機と、
脱水ケーキの表面を加熱して付着防止処理を施す付着防止処理装置と、
付着防止処理を施した脱水ケーキを加熱する加熱炉とを有することを特徴とする汚染土の浄化装置。
【請求項３】
脱水機と付着防止処理装置との間に、脱水ケーキの厚さを調整する厚さ調整装置を有することとする請求項１又は請求項２に記載の汚染土の浄化装置。
【請求項４】
脱水機と厚さ調整装置との間に、脱水ケーキを貯留する貯留装置を有することとする請求項３に記載の汚染土の浄化装置。
【請求項５】
付着防止剤が生石灰粉であることとする請求項１に記載の汚染土の浄化装置。
【請求項６】
付着防止剤が加熱炉から回収された細粒土であることとする請求項１に記載の汚染土の浄化装置。
【請求項７】
付着防止処理装置が脱水ケーキの表面を加熱するバーナを有していることとする請求項２に記載の汚染土の浄化装置。  
【請求項８】
汚染土を洗浄水で洗浄する洗浄工程と、
汚染物質を除去した粗粒土と、汚染物質が付着した細粒土が上記洗浄水に混濁した細粒土スラリとに分離する分級工程と、
細粒土スラリを脱水して細粒土の脱水ケーキを生成する脱水工程と、
脱水ケーキの表面に付着防止剤を散布して付着防止処理を施す付着防止処理工程と、
付着防止処理を施した脱水ケーキを加熱する加熱工程とを有することを特徴とする汚染土の浄化方法。
【請求項９】
汚染土を洗浄水で洗浄する洗浄工程と、
汚染物質を除去した粗粒土と、汚染物質が付着した細粒土が上記洗浄水に混濁した細粒土スラリとに分離する分級工程と、
細粒土スラリを脱水して細粒土の脱水ケーキを生成する脱水工程と、
脱水ケーキの表面を加熱して付着防止処理を施す付着防止処理工程と、
付着防止処理を施した脱水ケーキを加熱する加熱工程とを有することを特徴とする汚染土の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、ＰＣＢ及びダイオキシンなどの有害な汚染物質で汚染された汚染土を浄化するための浄化装置及び浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、汚染土の浄化方法としては洗浄処理と加熱処理が知られている。
【０００３】
汚染土の汚染物質は細粒径の土粒子（細粒土という）に付着しやすい特性を有しており、洗浄処理はこの特性を利用して汚染土のうち粗粒径の土粒子（粗粒土という）に付着している汚染物質を洗浄により細粒土側に集約して、浄化された粗粒土は埋め戻し土等に利用し、汚染物質の集約された細粒土は埋立処分場等に処分される。しかし、洗浄処理では、土粒子自体が団粒構造を成し細粒土が見かけ上粗粒土になっている場合や、粗粒土に細粒土が入り込んでいる場合や、固体の汚染物が含まれている場合には、十分に汚染物質を細粒土へ移行することができないという問題がある。また、洗浄により汚染物質を細粒土に集約することで汚染土の量を減容化できた場合においても、汚染物質の集約された細粒土は埋立処分場に処分するため、運搬などの処理コストが嵩むとともに、埋立処分場が不足している問題をより深刻化させることとなっている。
【０００４】
また、キルン炉等により汚染土を加熱処理する技術は、温度が低い場合には鉛等重金属の汚染を浄化できない問題があり、また温度が高すぎると土粒子自体が溶融してしまうという問題がある。また、汚染土全体を加熱処理するためコストが多大になるうえ、細粒土と粗粒土が混入した団粒構造など汚染土の性状が汚染現場によって種々異なることから、適切な処理条件を見出すことが困難であるという問題があった。
【０００５】
そこで、汚染土を洗浄水で洗浄して細粒土と粗粒土に分級し、汚染物質が集約された細粒土のみを加熱処理し、残りの粗粒土はさらに洗浄処理した後、浄化土壌として再利用するような洗浄処理と加熱処理を組み合わせた処理が提案されている（特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００６】
特許文献１に記載の汚染土の浄化装置においては、汚染土を撹拌洗浄して汚染物質を含む細粒土を洗浄水とともに細粒土スラリとして分離し、これを脱水乾燥した後ロータリーキルンで加熱処理して汚染物質を分解揮散させ、汚染物質を確実に飛灰として捕集して、浄化土を得ることができる。この浄化装置では細粒土スラリをベルトプレス脱水機で脱水した後、脱水ケーキを貯蔵ビンに貯蔵しロータリードライヤで乾燥した後、ロータリーキルンで加熱処理する。
【０００７】
非特許文献１に記載の汚染土の浄化装置においては、汚染土を分級洗浄して汚染物質を含む細粒土を洗浄水とともに細粒土スラリとして分離し、これを脱水乾燥した後、脱水ケーキを間接加熱キルンで加熱処理し汚染物質を分解揮散させ、浄化土を得ることができる。キルンなどの回転式加熱工程では、湿った土は加熱されている間に土粒子が集まり塊状（団粒化という）になりやすく、団粒になると内部にまで加熱するためには時間を要し熱伝達効率が低下することがある。これを防止するために、この浄化装置においては、キルンの前に乾燥機を設け、脱水ケーキを土壌が団粒化しない水分域以下にまで乾燥させ、破砕機を用いて細粒化した後に間接加熱キルンへ投入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３８２０４３７号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】日立造船技報,Vol.65, No.2 (2004) p.50，51
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の汚染土の浄化装置においては、細粒土スラリを脱水処理した脱水ケーキをドライヤーで乾燥する場合や、あるいは脱水ケーキを直接キルンに供給して加熱する場合には、ドライヤーあるいはキルン内部で、供給された細粒土同士が付着して団粒化し、団粒の内部の汚染物質を分解揮散させる温度にまで上昇させることに時間を要し、ドライヤーあるいはキルンの加熱効率が低下したり、安定した操業が阻害されるという問題が生じる。
【００１１】
その解決のためには、非特許文献１に記載の汚染土の浄化装置のように、脱水ケーキを乾燥した後、破砕してキルンで加熱をするという手段があるが、破砕機を設けなければならないという問題がある。
【００１２】
また、特許文献１、非特許文献１に記載の汚染土の浄化装置では、キルンによる加熱処理の前に脱水ケーキを乾燥する装置が必要であり、汚染土の浄化装置をコンパクトにすることができないという問題もある。
【００１３】
本発明は、上記の問題点を解決し、汚染土を洗浄して汚染物質を含む細粒土を洗浄水とともに細粒土スラリとして分離し、細粒土スラリを脱水した脱水ケーキを乾燥処理と破砕処理を行なうことなく団粒化の発生を抑制して加熱処理することができる汚染土の浄化装置および浄化方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の課題を解決するために、本発明の浄化装置は、
汚染土を洗浄水で洗浄する洗浄機と、
汚染物質を除去した粗粒土と、汚染物質が付着した細粒土が上記洗浄水に混濁した細粒土スラリとに分離する分級機と、
細粒土スラリを脱水して細粒土の脱水ケーキを生成する脱水機と、
脱水ケーキの表面に付着防止処理を施す付着防止処理装置と、
付着防止処理を施した脱水ケーキを加熱する加熱炉と、
を有し、上記付着防止処理装置は、脱水ケーキの表面に付着防止剤を散布する手段、あるいは脱水ケーキの表面を加熱する手段とすることにより構成される。
【００１５】
このような本発明では、脱水ケーキの付着防止処理を施すことにより、加熱炉内で脱水ケーキを加熱する際に、細粒土同士が付着して団粒化することを防止できるため、加熱効率が低下したり、安定した操業が阻害されることを防止することができる。
【００１６】
本発明において、脱水機と付着防止処理装置との間に、脱水ケーキの厚さを調整する厚さ調整装置を有するようにすることができる。また、脱水機と厚さ調整装置との間に、脱水ケーキを貯留する貯留装置を有することとしてもよい。
【００１７】
脱水機で脱水された脱水ケーキの厚さは、通常、フィルタープレス脱水機では１５ｍｍから３０ｍｍ程度、ベルトプレス脱水機では１０ｍｍ程度である。貯留槽内で、重なって貯留されている脱水ケーキは脱水ケーキ同士が付着して重なり部分が厚くなるが、厚さを上記厚さ調整装置によって加熱炉での加熱効率が低下しない程度の厚さに調整して、厚さが調整された脱水ケーキの表面に上記付着防止装置で付着防止処理を施すことにより、細粒土同士が付着して団粒化することを防止でき、その結果、加熱炉での加熱効率を低下させることなく、効率的に加熱処理することができ、安定した処理が可能となる。
【００１８】
上記厚さ調整装置では、脱水ケーキの厚さを５０ｍｍ以下に調整することが好ましい。５０ｍｍより厚いと脱水ケーキの内部を加熱処理温度にまで昇温させるのに、多くの時間を要するので好ましくない。脱水ケーキの厚さの調整は、例えばロールもしくはプレスにより行うことができる。
【００１９】
本発明において、付着防止処理装置が付着防止剤を散布する手段である場合、この付着防止剤は、例えば、生石灰粉、あるいは加熱炉から回収された細粒土とすることができる。また、付着防止装置が加熱手段の場合は、この加熱手段は、例えば、バーナとすることができる。
【００２０】
上記付着防止処理装置で生石灰粉が脱水ケーキの表面に散布されると、該生石灰粉は脱水ケーキの表面に付着防止層を形成する。この生石灰粉は水分と次の発熱反応をして、表面の乾燥を促進させ脱水ケーキの付着を防止する。
CaO+ H2O → Ca(OH)2
【００２１】
また、脱水ケーキの表面に、加熱炉で加熱され回収された細粒土が散布されると、この
加熱され回収された細粒土の水分率は極めて少ないので、脱水ケーキの表面に付着して表面に付着防止層を形成する。また、細粒土を有効活用でき、無償であるので経済的でもある。
【００２２】
また、脱水ケーキの表面がバーナで加熱される場合には、脱水ケーキの表面は乾燥して付着防止層を形成する。付着防止のために別の材料を加えることなく、表面を乾燥させ付着防止することができ、乾燥炉などの装置を設けることなく、簡便に付着防止処理を行なうことができる。
【００２３】
本発明は、汚染土の浄化方法にも関しており、その方法は、
汚染土を洗浄水で洗浄する洗浄工程と、
汚染物質を除去した粗粒土と、汚染物質が付着した細粒土が上記洗浄水に混濁した細粒土スラリとに分離する分級工程と、
細粒土スラリを脱水して細粒土の脱水ケーキを生成する脱水工程と、
脱水ケーキの表面に付着防止処理を施す付着防止処理工程と、
付着防止処理を施した脱水ケーキを加熱する加熱工程と、
を経てなされ、付着防止処理工程では、脱水ケーキの表面に付着防止剤を散布するか、あるいは、脱水ケーキの表面を加熱する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、以上のごとく、汚染土を洗浄後に、粗粒土と細粒土に分級し、汚染物質が付着している細粒土のスラリを脱水し、細粒土の脱水ケーキに付着防止処理を施した後に該脱水ケーキを加熱することとしたので、脱水ケーキが加熱炉内部で付着して団粒化することなく、脱水ケーキの加熱を効率よく行い、乾燥と焼成を行うことができる。また、加熱効率が向上することにより、加熱炉への脱水ケーキ供給量を増やしたり炉内滞留時間を短縮することができ、処理量を増やすことが可能となる。従来、細粒土の脱水ケーキに対して乾燥、破砕、焼成の３段階の装置を必要としていたことに対して、本発明によると、乾燥と破砕の装置が不要となり、乾燥と破砕のプロセスに要していたエネルギー（燃料）が削減され、設備をコンパクトにできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第一実施形態の概要構成図である。
【図２】本発明の第二実施形態の概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。
【００２７】
＜第一実施形態＞
本実施形態装置は、図１に見られるごとく、汚染土の供給を受けこれを洗浄水で洗浄する洗浄機１、洗浄により汚染物質が除去された粗粒土と、汚染物質が付着し洗浄水に混濁した細粒土スラリとに分離する分級機２、細粒土スラリを脱水して脱水ケーキとする脱水機３、脱水ケーキの表面に付着防止処理を施す付着防止処理装置４、そして付着防止処理が施された脱水ケーキを加熱する加熱炉５とを順に有している。洗浄機１から加熱炉５まで各装置同士は、汚染土を搬送するコンベアで接続されている。
【００２８】
上記洗浄機１、分級機２、脱水機３そして加熱炉５は、それら自体は公知のものでもよく、洗浄機１は汚染土の供給を受けて、これを洗浄水で洗浄するようになっており、例えば、特開２００２−１２６７１６に開示されている横長筒型の回転式洗浄機でよく、分級機２は洗浄機１で浄化された粗粒土を分級選別して排出した後に、残留せる細粒土スラリを別途排出するようになっている。ここで、洗浄と分級とを同時に行うように、上記洗浄機と分級機とを一体的に構成することも可能である。分級機はトロンメルなどの湿式ふるい分級機を用いることができる。また、脱水機３は、例えば、フィルタープレス脱水機、ベルトプレス脱水機を使用することが可能である。
【００２９】
上記付着防止処理装置４は、付着防止剤を脱水ケーキ表面に散布、もしくは脱水ケーキ表面を加熱する手段を有している。ここで付着防止剤は、生石灰粉、あるいは加熱炉から回収された細粒土とすることができる。
【００３０】
次に、上記加熱炉５は、乾燥領域と焼成領域とを有しており、乾燥領域では、脱水ケーキを３５０〜４００℃で加熱し、焼成領域では１０００℃以上の雰囲気を形成している。
【００３１】
このような本実施形態装置では、次の要領で汚染土が浄化される。
【００３２】
（１）洗浄機
土壌汚染地域から掘り出されて汚染土浄化装置まで搬送された汚染土は、先ず、洗浄機１に投入される。洗浄機１では、汚染土が洗浄されて、粗粒土に付着している汚染物質が細粒土側に集約される。
【００３３】
（２）分級機
分級機２では、浄化された粗粒土を選別して排出する。また、汚染物質を含む細粒土を洗浄水とともに細粒土スラリとして分離し、別途排出する。なお、既述のように、汚染土の洗浄と分級を同時に行うようにしてもよい。
【００３４】
（３）脱水機
分級機２で分級排出された細粒土スラリを受けてフィルタープレス脱水機もしくはベルトプレス脱水機等の脱水機３で脱水する。脱水機３で脱水された脱水ケーキの厚さは、フィルタープレス脱水機で１５ｍｍから３０ｍｍ程度、ベルトプレス脱水機で１０ｍｍ程度となる。
【００３５】
（４）付着防止処理装置
付着防止処理装置４では、脱水ケーキの表面に生石灰粉を散布し、表面に付着防止層を形成する。このように付着防止層を形成することにより、加熱炉内で脱水ケーキ同士が付着して団粒化することや、脱水ケーキを重ねることにより脱水ケーキ同士が付着して厚さが厚くなることが防止される。この生石灰粉の散布は、搬送コンベアにより薄板状の脱水ケーキを搬送しながら行う。この生石灰粉の代わりに加熱炉で加熱され回収された細粒土を散布してもよい。あるいは、脱水ケーキの表面をバーナーで加熱することにより、脱水ケーキの表面を乾燥させ付着防止層を形成するようにしてもよい。
【００３６】
（５）加熱炉
付着防止処理が施された脱水ケーキは加熱炉５に投入されて加熱を受ける。
【００３７】
脱水ケーキの表面に付着防止層が形成されているため、脱水ケーキは炉内で付着して団粒化することなく、脱水ケーキの間に空隙があるので、空隙に熱風が通気するため効率よく加熱される。
【００３８】
加熱炉内で脱水ケーキは、まず、乾燥領域で３５０〜４００℃で加熱され短時間で乾燥される。乾燥した脱水ケーキは焼成領域へ移動し、該焼成領域で昇温され、例えば、１０００℃以上の状態を約１５分以上維持されることにより焼成が完了する。この焼成により細粒土に付着している汚染物質は分解揮散され除去される。
【００３９】
加熱炉による脱水ケーキの焼成温度は８００〜１２００℃に維持するのが望ましい。このような焼成温度を８００℃以上にすることで汚染物質を分解揮散して細粒土から除去できる。また１２００℃以下に保つことで土の溶融を防ぎ、良質な浄化土を確保できる。加熱炉の形式としては、キルン炉が好ましい。
【００４０】
＜第二実施形態＞
図２は本発明に係る第二実施形態装置の概要構成図である。この第二実施形態では、第一実施形態装置の構成において、脱水機３と付着防止処理装置４の間に、厚さ調整装置６を配したことに特徴がある。この厚さ調整装置６は、脱水ケーキ同士が平積みされて全体厚が厚くなったときに、その厚さを、例えば、ローラもしくはプレスにより所定値以下の厚みとする。例えば、厚さを５０ｍｍ以下に調整する。脱水ケーキの厚さが５０ｍｍより大きいと、加熱炉で加熱する際に、脱水ケーキ内部にまで所定温度に加熱するのに時間を要し、加熱効率が低くなるため、厚さを５０ｍｍ以下に調整する。このように厚さが調整された後に、脱水ケーキは付着防止処理装置４にもたらされ、ここで付着防止処理が施される。
【００４１】
本実施形態では、脱水ケーキが平積みされて重なっても、厚さ調整装置で、所定値以下の厚さに調整されるので、脱水機３と厚さ調整装置６との間で、脱水ケーキの平積み貯留が可能となり、図２において二点鎖線で示されるように、上記脱水機３と厚さ調整装置６の間に貯留槽７を設けることも可能となる。
【００４２】
本発明の汚染土の浄化方法ないし浄化装置は、既述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、汚染土を浄化して埋め戻し土として利用する産業分野で利用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１  洗浄機
２  分級機
３  脱水機
４  付着防止処理装置
５  加熱炉
６  厚さ調整装置
７  貯留槽
【図１】
2010179227.tif 000003
【図２】
2010179227.tif 000004