(57)【要約】【課題】汚染された土壌を安価に無害化でき、重金属類等を回収して再利用できるものを効率良く回収でき、ごみ等の炭化物の排出量を僅少に抑えることができる汚染土壌の無害化処理再生利用方法を提供すること。【解決手段】汚染土壌を設定された粒径以上の粒子と未満の粒子を含む泥水とに分類し、設定された粒径以上の粒子を炭化処理し、その時排出された排気ガスを無害化処理し、固形分を砂類と金属類と炭化されたごみとに分類し、金属類を精錬して再生し、設定された粒径未満の粒子を含む泥水を脱水処理して排水と脱水ケーキとに分離し、排水を無害化処理し、脱水ケーキを炭化処理し、その時排出された排気ガスを無害化処理し、固形分を高温熱処理し、重金属類とそれ以外の金属類とに分離し、重金属類を精錬して再生し、金属類を石化するようにした。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物である汚染土壌を粉砕し、あらかじめ設定された粒径以上の粒子と、設定された粒径未満の粒子を含む泥水とに分類し、
設定された粒径以上の粒子を熱処理し、
この熱処理時に排出された排気ガスを高温熱処理した後、急速冷却し、排気ガス中のダイオキシン類を分解するとともに排気し、前記熱処理によって生成された固形分を、砂類と金属類とごみとに分類し、砂類を埋立等に再利用し、金属類を精錬して再生し、ごみを廃棄処分し、
前記設定された粒径未満の粒子を含む泥水を脱水処理して排水と、脱水ケーキとに分離させ、
前記排水に添加材を添加し、攪拌して排水中の重金属類やダイオキシン類を取り込み、沈澱化・安定化させて放水し、
前記脱水処理により生成された脱水ケーキに添加材を添加し、混練して重金属類やダイオキシン類を予熱処理し、
この熱処理時に排出された排気ガスを高温熱処理した後、急速冷却し、排気ガス中のダイオキシン類を分解するとともに排気し、前記熱処理によって生成された固形分を高温熱処理し、重金属やそれ以外の金属を溶融スラグ化させ、
前記溶融スラグ化された重金属とそれ以外の金属とを、比重の違いにより分離し、重金属を精錬して再生し、重金属以外の金属を石化し、砕石等として再利用する、
ことを特徴とする汚染土壌の無害化処理再生利用方法。
【請求項２】
処理すべき汚染土壌を粉砕した後、あらかじめ設定された粒径以上の粒子と、設定された粒径未満の粒子を含む泥水とに分類する一次分類手段（５）と、
前記設定された粒径以上の粒子を熱処理し、炭化させる炭化炉（１０）と、
前記炭化炉（１０）から排出される排気ガス中の少なくともダイオキシン類を分解させる排気ガスの無害化処理手段（１１）と、
前記炭化炉（１０）で生成された固定分を、砂類と金属類とごみとに分類する二次分類手段（１５）と、
前記設定された粒径未満の粒子を含む泥水を脱水処理し、排水と脱水ケーキとに分離する脱水処理手段（１６）と、
前記脱水処理時に排出された排水に添加材を添加し、排水中の重金属やダイオキシン類を取り込み、沈澱化・安定化させる排水の無害化処理手段（２４）と、
前記脱水ケーキに生石灰を添加し混練して重金属類やダイオキシン類を安定化させる処理手段（２９）と、さらに安定化処理された脱水ケーキを熱処理し、炭化させる炭化炉（３３）と、
前記炭化炉（３３）から排出された排気ガス中の少なくともダイオキシン類を分解させ、安定化させる排気ガスの無害化処理手段（３４）と、
前記炭化炉（３３）で生成された固形分を高温熱処理し、重金属やそれ以外の金属を溶融スラグ化させ、比重の違いにより重金属とそれ以外の金属とに分離する還元溶融式溶融炉（３９）と、
前記重金属を除く金属類を石化する石化手段（４０）と、
を配備したことを特徴とする汚染土壌の無害化処理再生利用プラント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重金属やダイオキシン類により汚染された土壌および浚渫土の無害化処理再生利用方法と、この方法を実施するためのプラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、環境庁によると環境基準を越えた土壌汚染の件数が急増しており、さらに土壌汚染の可能性のある場所は、国内だけでも数万カ所にのぼるとされている。
【０００３】
特に、重金属やダイオキシン類などにより汚染された土壌および浚渫土は、長期にわたり有害物質を溶出し、その周辺の環境を汚染し、動植物の生態にも悪影響を及ぼしている。
【０００４】
ここで、汚染された土壌とは、重金属やダイオキシン類や、ごみ（有機物）と土粒子とからなる物質を言う。
【０００５】
しかしながら、従来、重金属やダイオキシン類に汚染された土壌を安価に無害化処理し、再生利用可能な物質を有効利用し、ごみの排出量を僅少に抑制できる技術が開発されていなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、汚染された土壌を安価に無害化でき、重金属類等を回収して再利用できるものを効率良く回収でき、ごみ等の炭化物の排出量を僅少に抑えることができる汚染土壌の無害化処理再生利用方法を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は本発明方法を的確に実施できる汚染土壌の無害化処理再生利用プラントを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明方法では、被処理物である団粒化している汚染土壌を粉砕し、あらかじめ設定された粒径以上の粒子と、設定された粒径未満の粒子を含む泥水とに分類し、設定された粒径以上の粒子を４００℃以上で予熱処理して有機物を炭化させ、この熱処理時に排出された排気ガスを高温熱処理した後、急速冷却し、排気ガス中のダイオキシン類を分解するとともに無害化処理して排気し、前記熱処理によって生成された固形分を、砂類と金属類と炭化した有機物のごみとに分類し、砂類を埋立等に再利用し、金属類を精錬して再生し、炭化したごみなどを廃棄処分し、前記設定された粒径未満の粒子を含む泥水を脱水処理して排水と、脱水ケーキとに分離させ、前記排水に添加材として消石灰を添加し、攪拌して排水中の重金属類やダイオキシン類を取り込みかつ安定化させ、無害化処理した後、放水し、前記脱水処理により生成された脱水ケーキに添加材として生石灰を添加し、混練して重金属類やダイオキシン類を安定化させ、また、生石灰の反応熱により、脱水ケーキの水分をさらに蒸発させ、ついで熱処理して炭化させ、この熱処理時に排出された排気ガスを高温熱処理した後、急速冷却し、排気ガス中のダイオキシン類を分解するとともに無害化処理して排気し、前記熱処理によって生成された固形分を高温熱処理し、重金属やそれ以外の金属を溶融スラグ化させ、前記溶融スラグ化された重金属とそれ以外の金属とを、比重の違いにより分離し、重金属を精錬して再生し、重金属以外の金属をガラスカレットと共に溶融して石化し、砕石等として再利用するようにしている。
【０００９】
また、前記目的を達成するため、本発明プラントでは、処理すべき汚染土壌を粉砕した後、あらかじめ設定された粒径以上の粒子と、設定された粒径未満の粒子を含む泥水とに分類する一次分類手段５と、前記設定された粒径以上の粒子を熱処理し、炭化させる炭化炉１０と、前記炭化炉１０から排出された排気ガス中の少なくともダイオキシン類を分解させる排気ガスの無害化処理手段１１と、前記炭化炉１０で生成された固定分を、砂類と金属類とごみとに分類する二次分類手段１５と、前記設定された粒径未満の粒子を含む泥水を脱水処理し、排水と脱水ケーキとに分離する脱水処理手段１６と、前記脱水処理時に排出された排水に添加材として消石灰を添加し、排水中の重金属やダイオキシン類を取り込み、沈澱化・安定化させる排水の無害化処理手段２４と、前記脱水ケーキに添加材として生石灰を添加し、混練して重金属やダイオキシン類を安定化させる脱水ケーキの安定化処理手段２９と、さらに安定化処理された脱水ケーキを熱処理し、炭化させる炭化炉３３と、前記炭化炉３３から排出された排気ガス中の少なくともダイオキシン類を分解させる排気ガスの無害化処理手段３４と、前記炭化炉３３で生成された固形分を高温熱処理し、重金属やそれ以外の金属を溶融スラグ化させ、比重の違いにより重金属とそれ以外の金属とに分離する還元溶融式溶融炉３９と、前記重金属を除く金属類を石化する石化手段４０とを配備している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は本発明方法を実施するためのプラントの一実施例を示す系統図である。
【００１２】
この図１に示すプラントは、処理すべき汚染土壌を粉砕した後、あらかじめ設定された粒径以上の粒子と，設定された粒径未満の粒子を含む泥水とに分類する一次分類手段５と、設定された粒径以上の粒子の炭化炉１０と、この炭化炉１０から排出された排気ガスの無害化処理手段１１と、炭化炉１０で生成された固形分の二次分類手段１５と、設定された粒径未満の粒子を含む泥水を脱水処理し，排水と脱水ケーキとに分離する脱水処理手段１６と、排水の無害化処理手段２４と、生成された脱水ケーキの安定化処理手段２９と、安定化処理された固形分の炭化炉３３と、この炭化炉３３から排出された排気ガスの無害化処理手段３４と、炭化炉３３で生成された固形分のミキサー３８と、同固形分を溶融し，比重の違いにより重金属とそれ以外の金属とに分離する還元溶融式溶融炉３９と、この還元溶融式溶融炉３９で分離された重金属以外の金属類の石化手段４０等を配備している。
【００１３】
前記一次分類手段５は、粉砕機６と、振動ふるい７と、泥水受け８と、サイクロン９とを備えている。
【００１４】
前記排気ガスの無害化処理手段１１は、一次燃焼装置である炭化炉１０に対する二次燃焼装置１２と、急速冷却装置１３と、バグフィルター等を用いた集塵装置１４とを備えている。
【００１５】
前記脱水処理手段１６は、凝集剤サイロ１７と、急速攪拌槽１８と、緩速攪拌槽１９と、シックナー２０と、濃度計２１と、スラリー槽２２と、フィルタープレス２３とを備えている。
【００１６】
前記排水の無害化処理手段２４は、消石灰サイロ２５と、攪拌槽２６と、沈澱槽２７と、排水処理設備２８とを備えている。
【００１７】
前記脱水ケーキの安定化処理手段２９は、生石灰サイロ３０と、連続ミキサー３１と、土砂ピット３２とを備えている。
【００１８】
前記排気ガスの無害化処理手段３４は、前記無害化処理手段１１と同様、一次燃焼装置である炭化炉３３に対する二次燃焼装置３５と、急速冷却装置３６と、バグフィルター等を用いた集塵装置３７とを備えて構成されている。
【００１９】
前述のごとく構成されたプラントの作用に関連して、本発明方法の一実施態様を説明する。
【００２０】
まず、この実施例において処理の対象は、重金属類やダイオキシン類などの有害物質を環境基準値以上含有している土壌および浚渫土である。
【００２１】
また、この実施例では一次分類手段５に、一般残土として埋立等の再利用に適した土粒子に分類するため、あらかじめ設定された粒径の値として７４μｍを付与する。粒子を分類するための基準値を粒径７４μｍに設定した理由は、７４μｍ以上の粒子は水切りが良いため、法的規制を受けないからである。
【００２２】
そして、処理すべき汚染土壌をクラム浚渫船１から受入槽２、受入ホッパ３を経て、またはポンプ浚渫船４等により一次分類手段５の粉砕機６に投入する。
【００２３】
ついで、処理すべき汚染土壌に水を加え、団粒化している汚染土壌を粉砕機６により２５ｍｍ以下に粉砕する。
【００２４】
前記粉砕機６を通過した汚染土壌を一次分類手段５の振動ふるい７とサイクロン９により粒径７４μｍ以上の粒子と、粒径７４μｍ未満の粒子を含む泥水とに分類する。
【００２５】
前記粒径７４μｍ以上の粒子を、一次燃焼装置である炭化炉１０により約４００℃で熱処理し、ごみ等の有機物を炭化させる。
【００２６】
前記炭化炉１０から排出された排気ガスを、排気ガスの無害化処理手段１１の二次燃焼装置１２により８００℃以上で２秒間以上燃焼させる。このように、排気ガスを高温熱処理することにより、ダイオキシン類が分解する。
【００２７】
前述のごとく排気ガスを高温熱処理した後、その高温排気ガスを、排気ガスの無害化処理手段１１の急速冷却装置１３で急速冷却することにより、ダイオキシン類の再生成を防止する。ついで、排気ガス中の微粉末を、排気ガスの無害化処理手段１１の集塵装置１４により回収し、排気ガスを無害化処理した後、大気中に排気する。
【００２８】
一方、炭化炉１０で生成された固形分を、二次分類手段１５により砂類と、金属類と、ごみ等の炭化物とに分類する。そして、砂類は埋立等に再利用し、金属類は精錬して再生し、ごみは廃棄処分する。
【００２９】
一方、粒径７４μｍ未満の粒子を含む泥水に、脱水処理手段１６の凝集剤サイロ１７より凝集剤を投入し、脱水処理手段１６の急速攪拌槽１８および緩速攪拌槽１９で十分に攪拌する。ついで、脱水処理手段１６のシックナー２０により細粒分を凝集・沈降させ、泥水の濃縮を図るとともに、濃度計２１により濃縮状況を管理しながら、濃縮された泥水をスラリー槽２２に送り、上澄み液を排水の無害化処理手段２４に送る。
【００３０】
前述のごとく濃縮された泥水を、脱水処理手段１６のスラリー槽２２で十分に攪拌し、濃縮されかつ均一化された泥水を生成する。ついで、その泥水を脱水処理手段１６のフィルタープレス２３により脱水し、その排水を排水の無害化処理手段２４に送り、生成された脱水ケーキを、脱水ケーキの安定化処理手段２９に送る。
【００３１】
前記シックナー２０の上澄み液とフィルタープレス２３からの排水に、排水の無害化処理手段２４の消石灰サイロ２５から消石灰を添加し、攪拌槽２６で十分に攪拌する。前述のごとくシックナー２０の上澄み液とフィルタープレス２３の排水に生石灰を添加することにより、前記上澄み液と排水中に含まれている重金属類やダイオキシン類の取り込みと安定化を図ることができる。
【００３２】
前記シックナー２０の上澄み液とフィルタープレス２３からの排水に消石灰を添加し、攪拌した後、排水の無害化処理手段２４の沈殿槽２７に送り、沈殿濾過処理する。そして、沈殿槽２７で生成された沈殿物を脱水処理手段１６のスラリー槽２２へ入れて再処理し、沈殿物が回収された排水は排水処理設備２８を通じて自然界へ放水する。
【００３３】
他方、脱水処理手段１６のフィルタープレス２３により生成された脱水ケーキに、脱水ケーキの安定化処理手段２９の生石灰サイロ３０から生石灰を重量比で１０％程度を目安に添加し、連続ミキサー３１により混練する。脱水ケーキに生石灰を添加する理由は、生石灰に含まれているカルシウムによる水酸化物沈殿効果、置換固溶効果、吸着包含効果をもって、重金属類やダイオキシン類を安定化させ、処理途中での重金属類・ダイオキシンの流失をも防ぐためである。また、生石灰の添加量を重量比で１０％程度を目安にした理由は、カルシウムによる重金属類・ダイオキシン類の安定化を最大限にするためと、最終的に重金属以外の金属を石化させることを考慮し、生成される岩石の組成を良好なものにするためである。
【００３４】
前述のごとく脱水ケーキに重量比で１０％程度の生石灰を添加し、混練した後、その脱水ケーキを、脱水ケーキの安定化処理手段２９の土砂ピット３２に入れ、一時養生して生石灰の反応熱で乾燥させる。
【００３５】
そして、乾燥された脱水ケーキを一次加熱装置である炭化炉３３により約４００℃で熱処理し、残された有機物を炭化させる。
【００３６】
前記炭化炉３３から排出された排気ガスを排気ガスの無害化処理手段３４の二次燃焼装置３５により約８００℃以上で約２秒間以上燃焼させる。このように、排気ガスを高温熱処理することにより、ダイオキシン類が分解する。
【００３７】
前述のごとく排気ガスを高温熱処理した後、その排気ガスを、排気ガスの無害化処理手段３４の急速冷却装置３６で急速冷却することによりダイオキシン類を安定化させる。ついで、排気ガス中に浮遊する微粉末を、排気ガスの無害化処理手段３４の集塵装置３７により回収し、排気ガスを無害化処理した後、大気中に排気する。
【００３８】
一方、炭化炉３３で生成された固形分を、ミキサー３８を通じて還元溶融式溶融炉３９に送り、この還元溶融式溶融炉３９により約１，６００℃で高温熱処理し、重金属やそれ以外の金属を溶融スラグ化させる。
【００３９】
このとき、還元溶融式溶融炉３９から排出された排気ガスを、前記排気ガスの無害化処理手段３４に導き、前記炭化炉３３から排出された排気ガスと同様に無害化処理を施した後、大気中に排気する。
【００４０】
前述のごとく還元溶融式溶融炉３９により溶融スラグ化された重金属類とそれ以外の金属類とを、比重の違いにより分離する。
【００４１】
そして、酸化金属還元物を冷却し、まず重金属類のみを取り出し、精錬して再生する。
【００４２】
次に、石化手段４０のガラスカレットサイロ４１から還元溶融式溶融炉３９にガラスカレットを投入し、重金属を除いた金属類とガラスカレットとを再溶融する。全て再溶融された時点で、還元溶融式溶融炉３９からガラスカレットを含む溶融スラグを取り出し、石化手段４０の徐冷装置４２に送って徐冷し、石化する。生成された石は、組成的には擬珪灰石・透輝石の構成鉱物に類似しており、硬度はモース度４．５程度である。この石を砕石として有効に利用することができる。また、ガラスカレットを石化材料として使用することにより、産業廃棄物を減量することができる。
【００４３】
ところで、ガラスカレットを投入しない場合、脱水ケーキに生石灰を添加し、還元溶融式溶融炉３９で高温加熱処理し、溶融炉内の溶融スラグより重金属を取り除いたものを急冷して取り出すことにより、白色発泡スラグが生成される。この白色発泡スラグは、軽量・熱伝導率が低い・多孔質で高透水性・微粒に粉砕が容易・白色で高着色性・低温で焼結する等の特性を持っている。このため、多様な分野への再利用の可能性がある。したがって、かかる白色発泡スラグを商品として販売すれば、このプラントのランニングコストを軽減することができる。
【００４４】
なお、本発明では炭化炉１０から排出される排気ガスの無害化処理手段１１を、仕様によっては炭化炉３３から排出される排気ガスの無害化処理手段に兼用しても良い。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明方法では、被処理物である汚染土壌を粉砕し、あらかじめ設定された粒径以上の粒子と、設定された粒径未満の粒子を含む泥水とに分類し、設定された粒径以上の粒子を熱処理し、この熱処理時に排出された排気ガスを高温熱処理した後、急速冷却し、排気ガス中のダイオキシン類を分解するとともに排気し、前記熱処理によって生成された固形分を、砂類と金属類とごみとに分類し、砂類を埋立等に再利用し、金属類を精錬して再生し、ごみを廃棄処分し、前記設定された粒径未満の粒子を含む泥水を脱水処理して排水と、脱水ケーキとに分離させ、前記排水に添加材を添加し、攪拌して排水中の重金属類やダイオキシン類を取り込み、沈澱化・安定化させて放水し、前記脱水処理により生成された脱水ケーキに添加材を添加し、混練して重金属類やダイオキシン類を予熱処理し、この熱処理時に排出された排気ガスを高温熱処理した後、急速冷却し、排気ガス中のダイオキシン類を分解するとともに排気し、前記熱処理によって生成される固形分を高温熱処理し、重金属やそれ以外の金属を溶融スラグ化させ、前記溶融スラグ化された重金属とそれ以外の金属とを、比重の違いにより分離し、重金属を精錬して再生し、重金属以外の金属を石化し、砕石等として再利用するようにしているので、汚染土壌を安価に無害化できる効果があり、重金属類やそれ以外の金属類等を効率良く回収できる効果があり、ひいてはごみ等の炭化物の排出量を大幅に削減できる効果がある。
【００４６】
また、本発明プラントでは、処理すべき汚染土壌を粉砕した後、あらかじめ設定された粒径以上の粒子と、設定された粒径未満の粒子を含む泥水とに分類する一次分類手段５と、前記設定された粒径以上の粒子を熱処理し、炭化させる炭化炉１０と、前記炭化炉１０から排出された排気ガス中の少なくともダイオキシン類を分解させる排気ガスの無害化処理手段１１と、前記炭化炉１０で生成された固定分を、砂類と金属類とごみとに分類する二次分類手段１５と、前記設定された粒径未満の粒子を含む泥水を脱水処理し、排水と脱水ケーキとに分離する脱水処理手段１６と、前記脱水処理時に排出された排水に添加材を添加し、排水中の重金属やダイオキシン類を取り込み、沈澱化・安定化させる排水の無害化処理手段２４と、前記脱水ケーキに生石灰を添加し混練して重金属類やダイオキシン類を安定化させる処理手段２９と、さらに安定化処理された脱水ケーキを熱処理し、炭化させる炭化炉３３と、前記炭化炉３３から排出された排気ガス中の少なくともダイオキシン類を分解させ、安定化させる排気ガスの無害化処理手段３４と、前記炭化炉３３で生成された固形分を高温熱処理し、重金属やそれ以外の金属を溶融スラグ化させ、比重の違いにより重金属とそれ以外の金属とに分離する還元溶融式溶融炉３９と、前記重金属を除く金属類を石化する石化手段４０とを配備しているので、前記本発明方法を的確に実施し得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施例を示すもので、プラントの系統図である。
【符号の説明】
５　　汚染土壌の一次分類手段
１０　設定された粒径以上の粒子の炭化炉
１１　炭化炉から排出された排気ガスの無害化処理手段
１６　設定された粒径未満の粒子を含む泥水の脱水処理手段
２４　排水の無害化処理手段
２９　脱水ケーキの安定化処理手段
３３　脱水された固形分の炭化炉
３４　炭化炉から排出された排気ガスの無害化処理手段
３９　還元溶融式溶融炉
４０　金属類の石化手段
【図１】
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