(57)【要約】【課題】小型化が可能で設備費を低減することができ、重金属の分離効率が高く、鉄粉を容易に再利用することができる重金属汚染土処理システムおよび重金属汚染土処理方法を提供する。【解決手段】混合手段１１が、重金属を含有する汚染土と、重金属を吸着する鉄粉とを水中で混合して、重金属を鉄粉に吸着させるための混合部２１と、混合部２１の混合物中にバブリング可能に設けられたバブリング手段とを有している。流路１２が、混合手段１１で混合された混合物を流すよう設けられている。磁気分離手段１３が、電磁石１３ａを有し、流路１２を流れる混合物中の鉄粉を、電磁石１３ａの表面に付着させるよう設けられている。噴射洗浄手段１４が、鉄粉以外の物質を電磁石１３ａの表面から除くよう、電磁石１３ａの表面に水を噴射可能に設けられている。鉄粉回収手段１５が、電磁石１３ａの表面から鉄粉を回収するよう設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁石を有し、重金属を含有する汚染土と、前記重金属を吸着するための鉄粉とを水中で混合した混合物中の前記鉄粉を、前記電磁石の表面に付着させるよう設けられた磁気分離手段と、
前記鉄粉以外の物質を前記電磁石の表面から除くよう、前記磁気分離手段で前記鉄粉が付着された前記電磁石の表面に水を噴射可能に設けられた噴射洗浄手段と、
前記噴射洗浄手段で水を噴射された前記電磁石の表面から、前記鉄粉を回収するよう設けられた鉄粉回収手段とを、
有することを特徴とする重金属汚染土処理システム。
【請求項２】
重金属を含有する汚染土と、前記重金属を吸着する鉄粉とを水中で混合し、前記重金属を前記鉄粉に吸着させるよう設けられた混合手段と、
前記混合手段で混合された混合物を流す流路とを、
さらに有することを特徴とする請求項１記載の重金属汚染土処理システム。
【請求項３】
前記混合手段は、前記汚染土と前記鉄粉とを水中で混合するための混合部と、前記混合部の混合物中にバブリング可能に設けられたバブリング手段とを、有することを特徴とする請求項２記載の重金属汚染土処理システム。
【請求項４】
前記流路は、所定の深さを有する貯留槽と、前記混合物を導入するための流入口と、前記貯留槽に溜まった前記混合物の液体部分がオーバーフローして排出されるよう、前記貯留槽の所定の高さに設けられたオーバーフロー部と、前記貯留槽の底面との間に間隔を開けて、前記流入口と前記オーバーフロー部との間を遮るよう設けられた遮水壁とを有し、
前記磁気分離手段は、前記オーバーフロー部で、前記液体部分に含まれる前記鉄粉を前記電磁石の表面に付着させるよう構成されていることを
特徴とする請求項２または３記載の重金属汚染土処理システム。
【請求項５】
前記噴射洗浄手段は、噴射する水の水勢を調整可能であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の重金属汚染土処理システム。
【請求項６】
前記混合手段は、円筒状のケーシングと、前記ケーシングの中心線に沿って、前記ケーシングの内部に動力により回転可能に設けられた筒状の軸体と、前記軸体の一端から他端まで前記軸体の周囲に螺旋状に設けられた螺旋羽根とを有し、前記軸体は側面に長さ方向に沿って複数の空気孔を有し、前記軸体の一端から前記軸体の内部を通して前記空気孔から空気を噴出可能に構成されていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の重金属汚染土処理システム。
【請求項７】
重金属を含有する汚染土と、前記重金属を吸着する鉄粉とを水中で混合し、前記重金属を前記鉄粉に吸着させる混合工程と、
前記混合工程で混合された混合物中の前記鉄粉を、電磁石の表面に付着させる磁気分離工程と、
前記磁気分離工程で前記鉄粉が付着された前記電磁石の表面に水を噴射して、前記鉄粉以外の物質を前記電磁石の表面から除く噴射洗浄工程と、
前記噴射洗浄工程で水を噴射された前記電磁石の表面から、前記鉄粉を回収する鉄粉回収工程とを、
有することを特徴とする重金属汚染土処理方法。
【請求項８】
前記混合工程は、前記汚染土と前記鉄粉とを水中で混合した後、その混合物中にバブリングするよう構成されていることを特徴とする請求項７記載の重金属汚染土処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属汚染土処理システムおよび重金属汚染土処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、重金属により汚染された土砂を浄化するための処理方法として、砒素などの重金属を吸着する性質を有する鉄粉を利用したものがある。この方法では、まず鉄粉と汚染土とを、水を加えて撹拌混合し、鉄粉に重金属を吸着させた後、その鉄粉を遠心分離装置や、超伝導磁石を用いた磁気分離装置により回収することにより、汚染土から重金属を分離するようになっている（例えば、特許文献１、非特許文献１または２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５６４８２号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】海保勝之、「磁気分離装置  超伝導マグネットを用いた高性能磁気分離」、電気学会誌、2000年、120巻、４号、p.211-214
【非特許文献２】三浦俊彦、他５名、「鉄粉を利用した砒素汚染土壌の洗浄無害化技術」、大林組技術研究所報、2013年、No.77
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、非特許文献１および２に記載の処理方法では、磁気分離装置に超伝導磁石を用いるため、装置が大型化するとともに、その設備費も高くなるという課題があった。また、これらの磁気分離装置を用いた処理方法では、特に泥などの粘性土中から鉄粉を回収する際、超伝導磁石に鉄粉だけでなく粘性土も付着するため、重金属を吸着した鉄粉とともにその粘性土も回収し、分離効率が低下するという課題もあった。また、回収した鉄粉を再利用する際に、一緒に回収された土砂と再び分離しなければならないという課題もあった。また、非特許文献２に記載の処理方法では、遠心分離装置も用いているが、やはり装置が大型化してしまうという課題があった。
【０００６】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、小型化が可能で設備費を低減することができ、重金属の分離効率が高く、鉄粉を容易に再利用することができる重金属汚染土処理システムおよび重金属汚染土処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る重金属汚染土処理システムは、電磁石を有し、重金属を含有する汚染土と、前記重金属を吸着するための鉄粉とを水中で混合した混合物中の前記鉄粉を、前記電磁石の表面に付着させるよう設けられた磁気分離手段と、前記鉄粉以外の物質を前記電磁石の表面から除くよう、前記磁気分離手段で前記鉄粉が付着された前記電磁石の表面に水を噴射可能に設けられた噴射洗浄手段と、前記噴射洗浄手段で水を噴射された前記電磁石の表面から、前記鉄粉を回収するよう設けられた鉄粉回収手段とを、有することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る重金属汚染土処理方法は、重金属を含有する汚染土と、前記重金属を吸着する鉄粉とを水中で混合し、前記重金属を前記鉄粉に吸着させる混合工程と、前記混合工程で混合された混合物中の前記鉄粉を、電磁石の表面に付着させる磁気分離工程と、前記磁気分離工程で前記鉄粉が付着された前記電磁石の表面に水を噴射して、前記鉄粉以外の物質を前記電磁石の表面から除く噴射洗浄工程と、前記噴射洗浄工程で水を噴射された前記電磁石の表面から、前記鉄粉を回収する鉄粉回収工程とを、有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る重金属汚染土処理システムおよび重金属汚染土処理方法は、鉄粉が付着された電磁石の表面に水を噴射することにより、鉄粉以外の物質を電磁石の表面から除くことができる。このため、泥などの粘性土から鉄粉を回収する際に、粘性土が電磁石の表面に付着していても、水の噴射により粘性土を洗い流して鉄粉だけを回収することができ、重金属の分離効率を高めることができる。また、粘性土などの土砂との分離工程が不要で、回収した鉄粉を容易に再利用することができる。
【００１０】
本発明に係る重金属汚染土処理システムおよび重金属汚染土処理方法は、電磁石を使用するため、超電導磁石や遠心分離装置を使用する場合と比べて、システム全体を小型化することができ、設備費を低減することもできる。
【００１１】
本発明に係る重金属汚染土処理システムおよび重金属汚染土処理方法で、電磁石は、いかなる形状であってもよく、例えば、円筒状を成し、円周方向に回転しながら側面に鉄粉を付着可能に設けられていてもよい。また、電磁石の表面に付着した鉄粉は、いかなる方法で電磁石の表面から回収してもよく、例えば、スクレーパーなどで、電磁石の表面からはく離させて回収してもよい。また、電磁石の表面には、シャワー状に水を噴射してもよく、水を噴霧してもよい。
【００１２】
本発明に係る重金属汚染土処理システムは、重金属を含有する汚染土と、前記重金属を吸着する鉄粉とを水中で混合し、前記重金属を前記鉄粉に吸着させるよう設けられた混合手段と、前記混合手段で混合された混合物を流す流路とを、さらに有することが好ましい。この場合、汚染土と鉄粉とを水中で混合することにより、固体と液体とが混ざった混合物にするとともに、鉄粉に重金属を吸着させることができる。
【００１３】
本発明に係る重金属汚染土処理システムで、前記混合手段は、前記汚染土と前記鉄粉とを水中で混合するための混合部と、前記混合部の混合物中にバブリング可能に設けられたバブリング手段とを有することが好ましい。本発明に係る重金属汚染土処理方法で、前記混合工程は、前記汚染土と前記鉄粉とを水中で混合した後、その混合物中にバブリングするよう構成されていることが好ましい。この場合、バブリングにより、混合物中の液体部分に鉄粉を浮かすことができ、重金属の回収効率を高めることができる。
【００１４】
本発明に係る重金属汚染土処理システムで、前記流路は、所定の深さを有する貯留槽と、前記混合物を導入するための流入口と、前記貯留槽に溜まった前記混合物の液体部分がオーバーフローして排出されるよう、前記貯留槽の所定の高さに設けられたオーバーフロー部と、前記貯留槽の底面との間に間隔を開けて、前記流入口と前記オーバーフロー部との間を遮るよう設けられた遮水壁とを有し、前記磁気分離手段は、前記オーバーフロー部で、前記液体部分に含まれる前記鉄粉を前記電磁石の表面に付着させるよう構成されていることが好ましい。この場合、遮水壁により、流入口から流入する混合物の流れが、オーバーフロー部での流れに直接影響するのを防ぐことができる。これにより、混合物の液体部分を安定した状態でオーバーフローさせることができ、鉄粉を電磁石の表面に効率良く吸着させることができる。
【００１５】
本発明に係る重金属汚染土処理システムで、前記噴射洗浄手段は、噴射する水の水勢を調整可能であることが好ましい。この場合、処理する汚染土の種類に応じて水勢を調整することにより、電磁石の表面に付着した鉄粉を残して、土砂をできるだけ洗い流すようにすることができる。
【００１６】
前記混合手段は、円筒状のケーシングと、前記ケーシングの中心線に沿って、前記ケーシングの内部に動力により回転可能に設けられた筒状の軸体と、前記軸体の一端から他端まで前記軸体の周囲に螺旋状に設けられた螺旋羽根とを有し、前記軸体は側面に長さ方向に沿って複数の空気孔を有し、前記軸体の一端から前記軸体の内部を通して前記空気孔から空気を噴出可能に構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、小型化が可能で設備費を低減することができ、重金属の分離効率が高く、鉄粉を容易に再利用することができる重金属汚染土処理システムおよび重金属汚染土処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態の重金属汚染土処理システムの、混合手段を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。
【図２】本発明の実施の形態の重金属汚染土処理システムの、流路、磁気分離手段、噴射洗浄手段および鉄粉回収手段を示す（ａ）縦断面図、（ｂ）右側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
図１および図２は、本発明の実施の形態の重金属汚染土処理システムおよび重金属汚染土処理方法を示している。
図１および図２に示すように、本発明の実施の形態の重金属汚染土処理システムは、混合手段１１と流路１２と磁気分離手段１３と噴射洗浄手段１４と鉄粉回収手段１５とを有している。
【００２０】
図１に示すように、混合手段１１は、混合部２１とバブリング手段（図示せず）とを有している。混合部２１は、円筒状のケーシング２１ａと、ケーシング２１ａの中心線に沿って、ケーシング２１ａの内部に設けられた筒状の軸体２１ｂと、軸体２１ｂの一端から他端まで軸体２１ｂの周囲に螺旋状に設けられた螺旋羽根２１ｃとを有している。ケーシング２１ａは、一端が低く、他端が高くなるよう、支持部材２３により斜めに設けられている。ケーシング２１ａは、一端の側面上部に、内部に連通した投入口２１ｄと、投入口２１ｄに取り付けられたホッパー２１ｅと、他端の側面下部に、内部に連通した排出口２１ｆとを有している。
【００２１】
軸体２１ｂは、モーター２４により、ケーシング２１ａの中心線を中心として、螺旋羽根２１ｃとともに回転可能に設けられている。軸体２１ｂは、一端部（下方側の端部）の側面に、長さ方向に沿って複数の空気孔２１ｇを有している。螺旋羽根２１ｃは、軸体２１ｂの外側面からケーシング２１ａの内側面まで伸びるよう設けられている。
【００２２】
混合部２１は、重金属を含有する汚染土と、重金属を吸着する鉄粉と、水とを、ケーシング２１ａの投入口２１ｄから投入可能になっている。また、混合部２１は、軸体２１ｂを回転させることにより、ケーシング２１ａの内部に投入された汚染土と鉄粉とを水中で混合しつつ、その混合物をケーシング２１ａの内部を伝って、ケーシング２１ａの他端側（上方）に向かって搬送可能になっている。また、混合部２１は、ケーシング２１ａの他端側まで搬送された混合物を、排出口２１ｆからケーシング２１ａの外部に排出可能になっている。
【００２３】
バブリング手段は、コンプレッサーにより、軸体２１ｂの一端（下方側の端）から軸体２１ｂの内部を通して、複数の空気孔２１ｇから空気を噴出可能に構成されている。これにより、バブリング手段は、ケーシング２１ａの内部で汚染土と鉄粉とを水中で混合するとき、その混合物中にバブリング可能になっている。
【００２４】
図２に示すように、流路１２は、貯留槽２５と流入口２６とオーバーフロー部２７と遮水壁２８と下流部２９と排水口３０とを有している。貯留槽２５は、横長のほぼ直方体形状を成し、所定の深さを有している。流入口２６は、貯留槽２５の長い方の側壁のうちの、一つの側壁の上部に設けられている。流入口２６は、ケーシング２１ａの排出口２１ｆから排出される混合物を貯留槽２５に導入可能に、混合部２１の排出口２１ｆに接続されている。オーバーフロー部２７は、流入口２６を有する側壁に対向する貯留槽２５の側壁の高さを、他の側壁より低く形成することにより設けられている。オーバーフロー部２７は、貯留槽２５に溜まった混合物の液体部分（以下、混合液）をオーバーフローして排出するよう構成されている。
【００２５】
遮水壁２８は、貯留槽２５の内部に、貯留槽２５の底面との間に間隔を開けて、流入口２６とオーバーフロー部２７との間を遮るよう設けられている。遮水壁２８は、流入口２６を有する側壁とオーバーフロー部２７を有する側壁とを連結する、短い方の１対の側壁の間に架け渡されて設けられている。遮水壁２８は、上縁から下縁に向かって、オーバーフロー部２７の側に傾斜するよう設けられている。
【００２６】
下流部２９は、オーバーフロー部２７からオーバーフローした混合液を流すよう、オーバーフロー部２７に連続して設けられている。下流部２９は、オーバーフロー部２７の長さ方向に対して垂直方向、すなわち、混合液が流れる方向に沿った鉛直断面が下に凸の円弧形状を成し、その円弧形状がオーバーフロー部２７の長さ方向に沿って連続するよう設けられている。下流部２９は、最下流の端縁がオーバーフロー部２７より低い位置で上向き傾斜になるよう設けられている。排水口３０は、下流部２９を通過した混合液を外部に排出可能に、下流部２９より下流側に設けられている。
【００２７】
磁気分離手段１３は、円筒状の電磁石１３ａを有している。電磁石１３ａは、オーバーフロー部２７の長さ方向に沿って、オーバーフロー部２７および下流部２９の上方に配置されている。電磁石１３ａは、下流部２９の円弧形状の表面との間に間隔をあけて、円筒状の表面形状が下流部２９の表面の円弧形状に沿うよう配置されている。また、電磁石１３ａは、その中心軸と下流部２９の円弧形状の表面の中心線とが一致するよう配置されている。電磁石１３ａは、その中心軸を中心として、モーター１３ｂにより回転可能に設けられている。電磁石１３ａは、下流部２９に対向する側の表面の回転方向が、混合液の流れの向きとは反対向きになるよう設けられている。磁気分離手段１３は、オーバーフロー部２７から下流部２９にかけて流れる混合液中の鉄粉を、電磁石１３ａを回転させながら電磁石１３ａの表面に付着させるよう構成されている。
【００２８】
噴射洗浄手段１４は、シャワー状に水を噴射可能な、複数の噴射ノズル１４ａと各ノズルに水を供給するための給水路１４ｂとを有している。各噴射ノズル１４ａは、噴射する水の水勢を調整可能であり、オーバーフロー部２７の上方に、オーバーフロー部２７の長さ方向に沿って所定の間隔を開けて設けられている。各噴射ノズル１４ａはそれぞれ、電磁石１３ａの表面のうち、オーバーフロー部２７よりも上方の電磁石１３ａの表面に向かって水を噴射するよう設けられている。各噴射ノズル１４ａは、電磁石１３ａの長さ方向に沿って、電磁石１３ａの表面に隙間なく水を噴射可能に設けられている。
【００２９】
鉄粉回収手段１５は、スクレーパーから成り、電磁石１３ａに対してオーバーフロー部２７とは反対側に配置されている。鉄粉回収手段１５は、電磁石１３ａの長さ方向に伸びるよう設けられ、電磁石１３ａの側の側縁が、電磁石１３ａの長さ方向に沿って電磁石１３ａの表面に隙間なく接するよう配置されている。鉄粉回収手段１５は、電磁石１３ａの表面に付着した鉄粉を、電磁石１３ａの表面からはく離させて回収するよう設けられている。
【００３０】
次に、作用について説明する。
本発明の実施の形態の重金属汚染土処理システムは、本発明の実施の形態の重金属汚染土処理方法により汚染土を処理することができる。すなわち、まず、重金属を含有する汚染土と、重金属を吸着する鉄粉と、水とを、投入口２１ｄから混合部２１のケーシング２１ａの内部に入れ、軸体２１ｂと螺旋羽根２１ｃとを回転させて、汚染土と鉄粉とを水中で混合撹拌する。これにより、重金属を鉄粉に吸着させることができる。次に、バブリング手段により、撹拌した混合物中にバブリングする。これにより、重金属が吸着された鉄粉を、混合物中の液体部分に浮かすことができる。
【００３１】
引き続き軸体２１ｂと螺旋羽根２１ｃとを回転させて、汚染土と鉄粉とを水中で混合しつつ、その混合物をケーシング２１ａの内部を伝って排出口２１ｆまで搬送する。そのまま混合物を排出口２１ｆから排出し、流入口２６から貯留槽２５に導入する。流入口２６から貯留槽２５に混合物を導入し続けると、混合物の液体部分である混合液がオーバーフロー部２７からオーバーフローし始め、オーバーフロー部２７から下流部２９に向かって流れる。このとき、電磁石１３ａを回転させて、オーバーフロー部２７から下流部２９にかけて流れる混合液中の鉄粉を、電磁石１３ａの表面に付着させる。
【００３２】
オーバーフロー部２７を通過して鉄粉が付着した電磁石１３ａの表面に向かって、複数の噴射ノズル１４ａから水を噴射する。このとき、処理する汚染土の種類に応じて各噴射ノズル１４ａの水勢を調整し、電磁石１３ａの表面に付着した鉄粉を残して、土砂をできるだけ洗い流すようにする。これにより、電磁石１３ａの表面に付着した鉄粉以外の物質を、電磁石１３ａの表面から洗い流して取り除くことができる。
【００３３】
最後に、水を噴射して洗浄後の電磁石１３ａの表面から、鉄粉回収手段１５により鉄粉を回収する。こうして、汚染土に含まれる重金属を回収することができ、汚染土の処理を行うことができる。重金属を回収した鉄粉は、再利用することができる。
【００３４】
本発明の実施の形態の重金属汚染土処理システムおよび重金属汚染土処理方法は、鉄粉が付着された電磁石１３ａの表面に水を噴射することにより、鉄粉以外の物質を電磁石１３ａの表面から除くことができる。このため、従来の装置等では処理しきれなかった、処理土が泥などの粘性土であっても、鉄粉だけを回収して処理することができ、重金属の分離効率を高めることができる。また、回収した鉄粉も、粘性土などの土砂との分離工程が不要で、容易に再利用することができる。
【００３５】
本発明の実施の形態の重金属汚染土処理システムおよび重金属汚染土処理方法は、電磁石１３ａを使用するため、超電導磁石や遠心分離装置を使用する場合と比べて、システム全体を小型化することができ、設備費を低減することもできる。また、バブリングにより混合液に鉄粉を浮かすことができ、重金属の回収効率を高めることができる。また、遮水壁２８により、流入口２６から流入する混合物の流れが、オーバーフロー部２７での流れに直接影響するのを防ぐことができる。これにより、混合液を安定した状態でオーバーフローさせることができ、鉄粉を電磁石１３ａの表面に効率良く吸着させることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１１  混合手段
２１  混合部
２１ａ  ケーシング
２１ｂ  軸体
２１ｃ  螺旋羽根
２１ｄ  投入口
２１ｅ  ホッパー
２１ｆ  排出口
２１ｇ  空気孔
２３  支持部材
２４  モーター
１２  流路
２５  貯留槽
２６  流入口
２７  オーバーフロー部
２８  遮水壁
２９  下流部
３０  排水口
１３  磁気分離手段
１３ａ  電磁石
１３ｂ  モーター
１４  噴射洗浄手段
１４ａ  噴射ノズル
１４ｂ  給水路
１５  鉄粉回収手段
【図１】
2018069143.tif 000003
【図２】
2018069143.tif 000004