(57)【要約】【課題】例えば重金属や油で汚染された土壌、特に微細な土壌構成粒子中に高濃度の汚染源が存在する場合においても効率よく浄化処理することのできる汚染土壌の浄化方法および浄化装置を提供する。【解決手段】汚染土壌の土壌サンプルを事前に一部採取して、汚染源が濃縮した一部の土粒子が土壌中に分散している形態を事前調査し、当該事前調査の結果判明したところの汚染源が濃縮した土粒子の存在する粒径範囲に応じて、汚染の比較的少ない粒子粒径の土壌はあらかじめ汚染土壌全体を対象とする篩い分けによって清浄土壌として分離し、その結果残った比較的汚染濃度の高い土壌粒子群を対象に比重選別して内在する汚染濃縮粒子を分離することを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染土壌の土壌サンプルを事前に一部採取して、汚染源が濃縮した一部の土粒子が土壌中に分散している形態を事前調査し、当該事前調査の結果判明したところの汚染源が濃縮した土粒子の存在する粒径範囲に応じて、汚染の比較的少ない粒子粒径の土壌はあらかじめ汚染土壌全体を対象とする篩い分けによって清浄土壌として分離し、その結果残った比較的汚染濃度の高い土壌粒子群を対象に比重選別して内在する汚染濃縮粒子を分離することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【請求項２】
前記事前調査の結果として、構成土粒子のうち１００μｍ以下の粒径域に汚染源が配分すると場合は、あらかじめ土壌から粒径２ｍｍ以上の土壌粒子含む粒径部分を篩い分けによって分離し、遠心力を自ら発生させ自然重力場以上の加速度を与える方式の比重選別方式にかけるようにした請求項１記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項３】
少なくとも汚染土壌から粒径２ｍｍ以上の土壌粒子を分離する能力を持つ分級装置と、円盤型容器全体を回転させて遠心力を発生させ比重の大きな汚染濃縮粒子が円盤周縁部に設けたスクリーンから選択的に円盤内から外部へ分離する機能を持つ遠心型比重選別機とを備えたことを特徴とする汚染土壌の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば重金属や油で汚染された土壌を清浄化するための浄化方法および浄化装置に関する。更に詳しくは、汚染土壌であって、汚染源が高濃度で含まれる一部の微細な土壌構成粒子中に存在する場合において実用的な浄化処理を実現するための汚染土壌の浄化方法および浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、社会問題となっている市街地での土壌汚染のうちで、重金属による土壌汚染問題が深刻化しつつある。このような重金属汚染土壌の処理方法として現在多くの場合、汚染土壌を掘り出して固定化処理を行った後に処分場に運ぶ方法が採られているが、近年の処分場の枯渇化が叫ばれる中で土壌汚染を浄化して埋め戻すための各種技術開発が行われている。例えば土壌を洗浄・選別操作により汚染源である重金属類を分離して、その後きれいになった土壌を埋め戻すという新しい浄化方式が注目されている。
【０００３】
また土壌中の重金属汚染が一部の汚染濃縮粒子が土壌中に分散しているようなケースでの対策方法として比重選別法による土壌中粒子の比重別の分離方法がある。例えば鉱山分野での選鉱技術を応用するなどして、既に汚染土壌浄化方式の中に一部取り入れる検討が進んでいる。
【０００４】
さらに鉱山事業分野についていえば、この業界内での選鉱技術としての比重選別法には３種類ある。その１つは通常型ジグ選別法で、振動を与えた格子面の上下で比重差別に層状に粒子が分離する形態であり、普通は２ｍｍ以上の粒径を対象とする。２つめはスパイラル分級法で、対象粒径は約１００μｍ以上２ｍｍ以下の範囲が対象であり、通常型ジグ選別機よりも小さな粒径の粒子を対象とする。３つめは比較的歴史は浅いが新たに登場した遠心型ジグ機であり、これは１００μｍ以下の粒径サイズを比重選別対象にできることから、最近、鉱山開発分野での選鉱技術として鉱石粒子の選別に用いられ始めている。
【０００５】
ところで、一般的な分離機を用いて比重選別法により固形混合物から重金属等の粒子を回収する事例としては、例えば下記特許文献１〜５が提案されているが、これらはいずれも一部の産業廃棄物や中間生成物等を対象とした技術であり、一般的な土壌粒子からなる土質を対象とするものではない。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５２−７０２号公報
【特許文献２】
特公昭５５−３２４３０号公報
【特許文献３】
特開昭５７−９８６０３号公報
【特許文献４】
特開平９−８５１２０号公報
【特許文献５】
特開平１１−４７７１４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来、土壌汚染浄化分野で提案されているジグ選別方式とスパイラル分級方式による比重選別方式は、確かに一定の効果があるものの、一方で重金属汚染源などが土壌中においてとる形態によっては必ずしも分離効果が充分には期待できない。例えば、汚染源である重金属の状態がメタル（零価金属）に近く比重が通常の土粒子よりもはるかに大きい場合であっても、その汚染源が濃縮した土壌粒子の粒径が１００μｍ以下であるならば、これらの自然重力場利用型の比重選別方式で十分には対応することができない。
【０００８】
また鉱山業領域での選鉱技術でいわゆるジグ選別方式と呼ばれている単純振動型の比重差式粒子選別法は、自然重力場中で振動させた鉱石粒子群のうちで比較的重いものが下部に位置しやすいという性質を利用している。また、やはり選鉱技術でのスパイラル分級方式と呼ばれている選別方式では、螺旋状の傾斜面の上部に土壌を装填してそれが重力により螺旋経路を自然落下中に比重の比較的大きい粒子の行程が傾斜下側に偏る性質を利用している。これらはいずれも自然重力場をそのまま利用する方法である。
【０００９】
ところが、これらの方法では１００μｍ以下の粒径の鉱石粒子に含まれる金属成分を効果的に分離することが難しく、よって当然、これらの技術を土壌浄化技術に組み入れて構築した汚染土壌対象手段としての展開においても、粒径１００μｍ以下の土壌構成粒子のみが選別対象に含まれるような事例への対応は難かしい。しかも選鉱業分野とは異なり、土壌汚染の事例では、汚染源は既にいったん工業的に高純度化された履歴を持つ重金属分が人工的に土壌中に拡散したケースが多いため、鉱石中の金属含有濃度をはるかに上回るような高純度金属粒子が１００μｍ以下の粒径領域にも多くのケースで存在しうる。これは選鉱技術が対象とする鉱石と土壌浄化技術が対象とする汚染土との違いのひとつである。
【００１０】
もちろん、従来技術として前述したような、鉱山分野で最近使用され始めた遠心型ジグ選別機を土壌汚染修復分野でも用いることで、一見してでは、１００μｍ粒径域以下での土壌対象の比重選別をおこなう可能性はありそうに映る。ところが実際は、鉱山分野の選鉱技術ではあらかじめ鉱石を微粉砕する工程を必ず挿入するという特色があるため、使用する遠心ジグ機に装填する鉱石粉砕粒子原料の粒径条件は極めて安定であるのに対し、土壌汚染修復分野の土壌浄化技術では、対象とする土壌の構成粒子の粒径範囲が汚染場所ごとの土壌成分別に大きなバリエーションを持つために、選鉱技術領域での使用時のような遠心ジグ機の安定的操業は難しいと予想される。
【００１１】
それでもあえて土壌自体を対象に、鉱石と同様、事前に微粉砕し粒径条件を整えようとする場合であっても、鉱石と異なり土壌は多種多様な岩石・鉱物の集合体であり有機物の含有程度も土壌ごとで幅を持つために、鉱石粉砕時のような均質な粉砕効果が得られにくく、各種の土質に対しても細粒への粉砕を同様に進めるための粉砕機械設備は鉱石粉砕向けの設備以上に多額のコストが上乗せされることになる。
【００１２】
自然環境・都市環境改善をめぐる社会的要請から、土壌汚染修復技術ではそのコストの低減化の要請が強いにもかかわらず、選鉱技術としての設備以上に追加コストでかかるようでは、浄化事業の採算性からも問題点が多いことから、選鉱技術で取り扱うのと同じような心構えで遠心型ジグ機を用いることはできないといえる。
【００１３】
このような状況下において、なんらかの新たな工夫のもとで、遠心型ジグ選別方式を土壌浄化における細粒子の比重選別手段を組み入れて技術確立していくことが求められていた。
【００１４】
本発明は上記のような要求に応えるべく提案されたもので、細粒子の比重選別手段を組み入れることによって、微細な土壌構成粒子中に高濃度の汚染源が存在する場合においても効率よく浄化処理することのできる浄化方法および浄化装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明による汚染土壌の浄化方法および浄化装置は、以下の構成としたものである。
【００１６】
即ち、本発明による汚染土壌の浄化方法は、汚染土壌の土壌サンプルを事前に一部採取して、汚染源が濃縮した一部の土粒子が土壌中に分散している形態を事前調査し、当該事前調査の結果判明したところの汚染源が濃縮した土粒子の存在する粒径範囲に応じて、汚染の比較的少ない粒子粒径の土壌はあらかじめ汚染土壌全体を対象とする篩い分けによって清浄土壌として分離し、その結果残った比較的汚染濃度の高い土壌粒子群を対象に比重選別して内在する汚染濃縮粒子を分離することを特徴とする。
【００１７】
上記の事前調査の結果として、例えば構成土粒子のうち１００μｍ以下の粒径域に汚染源が配分すると場合は、あらかじめ土壌から粒径２ｍｍ以上の土壌粒子含む粒径部分を篩い分けによって分離し、遠心力を自ら発生させ自然重力場以上の加速度を与える方式の比重選別方式にかけるようにすることもできる。
【００１８】
また本発明による汚染土壌の浄化装置は、少なくとも汚染土壌から粒径２ｍｍ以上の土壌粒子を分離する能力を持つ分級装置と、円盤型容器全体を回転させて遠心力を発生させ比重の大きな汚染濃縮粒子が円盤周縁部に設けたスクリーンから選択的に円盤内から外部へ分離する機能を持つ遠心型比重選別機とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による汚染土壌の浄化方法および浄化装置を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００２０】
本発明では、従来の比重選別方式の適用では対応がなおも難しかった土壌汚染浄化への対応において、まず汚染源の特性を充分にあらかじめ調査する手段を持ち、その中で特に比重の比較的大きな汚染源粒子の存在する粒径域を把握しておき、その対象サイズに応じて最適な比重選別手段を適応する。
【００２１】
図１はそのプロセスの一例を示すフロー図であり、先ず汚染土壌のサンプルを採取し（ステップＳ１）、その採取した土壌中の汚染源濃縮粒子の粒径を調査する（ステップＳ２）。次いで、その構成土粒子のうち１００μｍ粒径域以下で汚染源濃縮があるか否かを判定する（ステップＳ３）。すなわち１００μｍオーダー以下の粒径域に比較的比重の大きな固体粒子として主に汚染源が配分しているか否かを判定する。そして１００μｍ粒径域以下で汚染源濃縮がない場合には、汚染源粒径以外の土壌粒子を分離（ステップＳ４）した後、必要に応じて比重選別を行う（ステップＳ５）。この場合の土壌粒子の分離および比重選別は、公知の手段によって適宜行うことができる。
【００２２】
一方、１００μｍ粒径域以下で汚染源濃縮がある場合には、粒径２ｍｍ以上の土壌粒子を分離し（ステップＳ６）、それよりも粒径の小さい土壌を遠心ジグ型選別機等により比重選別を行う（ステップＳ７）。
【００２３】
なお、上記のように１００μｍ粒径域以下で汚染源濃縮がある場合に、粒径２ｍｍ以上の土壌粒子を含めて分離するようにしたのは以下の理由による。すなわち、後述する実施形態による遠心型ジグ選別では粒径１００μｍ以下の粒子を主な選別対象としており、そのため、遠心ジグ選別機にかける前には当然粒径１００μｍ以下に粒子サイズを限っておいた方が比重選別効率は高められるが、一方、使用する土壌浄化向け機械設備システム全体の構成を簡素化して設備コストを軽減するためには、一般的な土壌を構成する土壌粒子を簡便に篩い分けるのに容易な最低でも１ｍｍ以上のスクリーン幅の振動篩などで土壌粒子を分級するのが現実的であり、この２つの要素を勘案すると、粒径２ｍｍ付近を境目とするのが極めて実用的だからである。
【００２４】
図２は上記のように粒径２ｍｍ以上の土壌粒子を分離し、それよりも粒径の小さい土壌を遠心ジグ型選別機等により比重選別を行う場合の装置構成の一例を示すもので、先ず汚染土壌を供給ホッパ１等を介して篩い分け手段２に供給する。その篩い分け手段２としては、例えば湿式もしくは乾式の振動篩等を用いることができる。その篩い分け手段２では、本実施形態においては粒径２ｍｍ以下の細粒土壌と、それよりも大きい粗粒土壌とに分離し、粗粒土壌４は清浄土壌としてシュータ３ｂを介してその貯留部に堆積させる。
【００２５】
一方、上記篩い分け手段２で分離した細粒土壌は、シュータ３ａを介して選別機５の投入口５１から選別機本体５０内に供給する。その選別機５としては、地球の重力場以上の加速度をかけるための遠心機、例えば、円盤状遠心比重選別機のような遠心ジグ機等を用いることができる。本実施形態においては、円盤状遠心型比重選別ジグ機を用いたもので、円盤状の選別機本体５０を回転させて内部に投入した細粒土壌に遠心力を加えることで、通常の重力以上の加速度を獲得でき、それによって今まで以上に効率的に高比重粒子すなわち汚染源濃度の高い粒子を分離することができる。その汚染源濃度の高い土壌粒子６は上部排出口５２から所定の貯留部に排出され、その汚染源濃度の高い土壌粒子が分離されて残った土壌７は清浄な土壌として下側の排出口５３から所定の貯留部に排出される。
【００２６】
上記のように本発明においては、重力場以上の加速度を土壌粒子群に加えることと、加速度を加える対象に２ｍｍ以上の粒径の粗粒部分がないこと、の２つの要素が組み合わさることで、その選別効果は大きく向上し、汚染土壌を効率よく分離回収することができるものである。なお、上記のようにして分離回収した汚染源濃度の高い土壌粒子は適宜浄化処理を施すか或いは処分場等に廃棄処理すればよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明による汚染土壌の浄化方法および浄化装置によれば、これまで対応が難しかった土壌汚染粒子からの高汚染部分への比重選別が効率的に行えると同時に、比較的に細粒域の部分の土壌粒子間での比重分離が実用上可能となり、比重選別方式を取り入れた土壌汚染浄化作業が能率良く行えるようになる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による汚染土壌の浄化処理工程の一例を示すフロー図。
【図２】本発明による汚染土壌の浄化装置の一例を示す概略構成図。
【符号の説明】
１  供給ホッパ
２  篩い分け手段
３ａ、３ｂ  シュータ
４  分離された清浄な粗粒土壌
５  遠心型比重選別機
５０  選別機本体
５１  投入口
５２  ５３  排出口
６  分離された高比重汚染濃縮土壌粒子
７  清浄土壌
【図１】
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【図２】
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