(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染土壌を加熱処理するバーナを一端に備えた加熱用ロータリーキルンと、該加熱用ロータリーキルンから導出される排ガス中のダストを捕捉する集塵機を備えると共に、前記加熱用ロータリーキルンに送り込むバーナの熱風と並行して汚染土壌を供給して加熱する並流加熱方式とするように加熱用ロータリーキルンのバーナ配置側に汚染土壌を供給する土壌供給手段を配設する一方、加熱用ロータリーキルンの排ガス排出部には排ガス温度を検出するガス温度センサーを備え、排ガス温度を排ガス中のダストに含まれる揮発性汚染物質を揮発分離させることができる温度に維持するように前記ガス温度センサーにより検出した排ガス温度に基づいてバーナの燃焼量を制御するバーナ燃焼量制御器を備えたことを特徴とする汚染土壌の浄化装置。
【請求項２】
前記バーナ燃焼量制御器はガス温度センサーによって検出する排ガス温度が汚染土壌に含まれる揮発性汚染物質の沸点以上となるようにバーナの燃焼量を制御するように構成したことを特徴とする請求項１記載の汚染土壌の浄化装置。
【請求項３】
前記集塵機にて捕捉したダストを加熱用ロータリーキルン内に投入して高温雰囲気に晒すように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の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、油分などの揮発性有機化合物や水銀類などの揮発性のある汚染物質を含んだ汚染土壌を加熱して浄化処理する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、産業活動に伴って各事業所の敷地内やその周辺地域の土壌が油等の揮発性汚染物質の廃液によって汚染され、その土壌の地下を流れる地下水にまで汚染が及んでいるといったことが取り沙汰されて問題となっている。このように汚染された土壌を処理するために、その土壌を掘削して加熱用ロータリーキルンへ投入し、土壌を揮発性汚染物質の沸点温度以上、例えば、揮発性汚染物質が灯油であれば沸点１８０〜３００℃、重油であれば沸点３５０℃以上または近くまで加熱昇温させて土壌にしみ込んでいる揮発性汚染物質を揮発分離または分解させて土壌の浄化処理を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ロータリーキルンにて油分を含む汚染土壌を沸点以上に加熱して飛散するダストの汚染濃度を測定したところ、例えば、汚染濃度５００ｐｐｍの汚染土壌の加熱浄化処理時に、ロータリーキルン下流の慣性集塵機にて捕捉したダストが１０００ｐｐｍ、またバグフィルターにて捕捉したダストが３０００ｐｐｍの高濃度となっているのが測定され、揮発性汚染物質の多くがロータリーキルンのガス流に同伴して飛散してしまっていることがわかった。したがって、特に高沸点の重油などを含んだ土壌を従来のように沸点以上に加熱昇温させて浄化処理するのは経済的な面を含めて問題があるのではないかと考えた。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑み、加熱用ロータリーキルンにて汚染土壌を好適に加熱浄化処理する汚染土壌の浄化装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、加熱用ロータリーキルンにて揮発性汚染物質を含む汚染土壌を汚染物質の沸点以上の温度となるように段階的に加熱しても集塵機にて捕捉するダストの汚染濃度の変化が少ないこと、また、この理由としてロータリーキルン内の風速が速くて微粒子に含まれる揮発性汚染物質が揮発分離または分解されないまま飛散してしまうために集塵機にて捕捉されるダストが十分浄化されていないことを知見し、汚染土壌、特に沸点の高い重油などを含む土壌を沸点以上またはその付近まで加熱昇温させることに拘るより飛散するダスト中の揮発性汚染物質を効果的に浄化処理させる方を優先すべきであるとの結論に至った。
【０００６】
そこで、従来のように汚染土壌の加熱温度よりロータリーキルンの排ガス温度に重要な意味があると考え、排ガス温度を揮発性汚染物質の沸点以上またはその付近の高温に維持しておけば飛散したダスト分が集塵機に至るまでの間、更に集塵機にて捕捉されている間にも加熱されてダスト中の揮発性汚染物質を揮発分離させることができると共に、揮発した汚染物質を集塵機内にて凝固させることもなく、ダストの汚染濃度を低減できると考えた。また、排ガス温度を高温に維持し、かつ排ガス温度にてバーナ燃焼量を制御するためには、ロータリーキルンでの加熱方式が向流加熱方式より汚染土壌と熱風を並行して流す並流加熱方式の方が好ましいと考えた。
【０００７】
即ち、本発明は上記の課題を解決するために、請求項１記載の汚染土壌の浄化装置にあっては、汚染土壌を加熱処理するバーナを一端に備えた加熱用ロータリーキルンと、該加熱用ロータリーキルンから導出される排ガス中のダストを捕捉する集塵機を備えると共に、前記加熱用ロータリーキルンに送り込むバーナの熱風と並行して汚染土壌を供給して加熱する並流加熱方式とするように加熱用ロータリーキルンのバーナ配置側に汚染土壌を供給する土壌供給手段を配設する一方、加熱用ロータリーキルンの排ガス排出部には排ガス温度を検出するガス温度センサーを備え、排ガス温度を排ガス中のダストに含まれる揮発性汚染物質を揮発分離させることができる温度に維持するように前記ガス温度センサーにより検出した排ガス温度に基づいてバーナの燃焼量を制御するバーナ燃焼量制御器を備えたことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２記載の汚染土壌の浄化装置にあっては、前記バーナ燃焼量制御器はガス温度センサーによって検出する排ガス温度が汚染土壌に含まれる揮発性汚染物質の沸点以上となるようにバーナの燃焼量を制御するように構成したことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項３記載の汚染土壌の浄化装置にあっては、前記集塵機にて捕捉したダストを加熱用ロータリーキルン内に投入して高温雰囲気に晒すように構成したことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の汚染土壌の浄化装置によれば、加熱用ロータリーキルンに送り込むバーナの熱風と並行して汚染土壌を供給して汚染土壌を加熱する。この並流加熱方式では、加熱用ロータリーキルンに供給される汚染土壌が初期の加熱段階で高温の熱風と接触し、汚染土壌中の微粒分がガス流に同伴して飛散する前に汚染土壌中の揮発性汚染物質を効果的に揮発分離または分解することができる。
【００１１】
また、加熱用ロータリーキルンから排出される排ガスの温度をガス温度センサーにて検出してバーナ燃焼制御器に取り込み、該バーナ燃焼制御器によって予め設定した排ガス温度となるようにバーナの燃焼量を制御するので、排ガス温度を揮発性汚染物質を揮発分離させることができる温度またはその付近温度に適宜維持すれば、排ガス中のダスト分が集塵機に至るまでの間、更に集塵機にて捕捉されている間も加熱されてダスト中の揮発性汚染物質を揮発分離させることができると共に、揮発した汚染物質を集塵機内にて凝固させることもなく、集塵機にて捕捉するダストの汚染濃度を低減することができる。
【００１２】
また、本発明の請求項２記載の汚染土壌の浄化装置によれば、排ガス温度を汚染土壌に含まれる揮発性汚染物質の沸点以上となるようにバーナ燃焼制御を行うので、排ガスに同伴して飛散するダスト中の汚染物質を沸点以上の高温雰囲気に晒して揮発分離または分解させることができ、ダストの汚染濃度を低減できて汚染土壌の浄化に好適な装置となる。
【００１３】
また、本発明の請求項３記載の汚染土壌の浄化装置によれば、集塵機にて捕捉したダストを加熱用ロータリーキルン内に供給してロータリーキルン内の高温雰囲気に晒すことによってダストに付着残留した汚染物質を揮発分離または分解させる。これによって、別途の加熱装置がなくてもダストの汚染濃度を更に低減することができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図中の１は、汚染された土壌を掘削したものを加熱するロータリーキルンであって、内部に多数の掻上げ羽根を周設した円筒状のドラム２を回転自在に傾斜支持し、駆動装置（図示せず）により所定の速度で回転させている。前記ドラム２の一端には投入ホッパ３を、他端には排出ホッパ４を配設しており、投入ホッパ３側に配置した土壌供給手段であるコンベヤ５によって汚染土壌をドラム２内に投入し、掻上げ羽根で掻上げながらドラム２内を転動流下させる間に、投入ホッパ３側に配設したバーナ６から供給する熱風によって汚染土壌を加熱して土壌中に含まれる揮発性汚染物質を揮発分離または分解し、浄化された土壌を排出ホッパ４の排出口７から排出するようにしている。
【００１６】
ロータリーキルン１の排出ホッパ４上部には排ガスを導出する排気ダクト８を連結しており、該排気ダクト８はその途中に排ガス中のダスト分を除去するバグフィルタ等の集塵機９を介在させると共に、その下流に排ガスを吸引する排風機１０を介在させて脱臭炉１１の入口側に連結している。
【００１７】
脱臭炉１１には炉内温度を所定値に維持するためのバーナ１２を備えており、炉内に導入される排ガスを高温雰囲気に晒すことによって排ガス中の揮発性汚染物質を燃焼分解するようにしている。なお、脱臭炉１１は揮発性汚染物質が完全に燃焼分解できるように、炉内温度を例えば、略７５０℃以上の高温を維持するようにバーナ１２の燃焼量をコントロールすると共に、排ガスが炉内を通過するのに少なくとも１乃至２秒以上かかる程度の炉長さを確保することが好ましい。
【００１８】
前記脱臭炉１１から排出される排ガスは高温であり、この排ガス熱を有効に利用するために、脱臭炉１１の出口側には熱交換器１３を配設している。そして、熱交換器１３には脱臭炉１１のバーナ１２に燃焼用空気を供給するファン１４の供給ダクト１５を連結している。熱交換器１３を通過した脱臭炉１１の排ガスは煙突１６より大気中に放出される。
【００１９】
ロータリーキルン１出口の排気ダクト８にはガス温度センサー１７を取り付けると共に、該ガス温度センサー１７をバーナ燃焼量制御器１８に接続している。バーナ燃焼量制御器１８には排ガス温度設定手段を備えており、該排ガス温度設定手段にて設定された温度設定値と前記ガス温度センサー１７にて取り込んだ検出値を比較し、その差値量に基づいてバーナ６の燃焼量を制御して排ガス温度を設定値に維持するようにしている。
【００２０】
また、集塵機９にて捕捉したダストはスクリューフィーダ１９によってロータリーキルン１の排出ホッパ４内に供給し、ダストをドラム２内の高温雰囲気に晒すことができるようにしている。
【００２１】
ロータリーキルン１から排出される土壌やダストは高温かつ乾燥しているために取り扱いにくいので、土壌水冷装置２０に供給して水を浴びせ、湿潤、冷却させて取り扱いやすいようにする。この土壌水冷装置２０はケーシング２１内に撹拌羽根２２を適宜間隔で取り付けた軸体２３を貫通させて両端部を回転自在に軸支し、駆動装置（図示せず）にて所定速度で回転させるようにすると共に、ケーシング２１の一端に土壌の供給口２４を、他端に排出口２５を備えている。
【００２２】
また、ケーシング２１には水噴射ノズル２６を取り付け、図示しない水供給源から供給される水を加熱土壌に向けて噴射して加熱土壌を湿潤、冷却させるようにしている。この噴射ノズル２６から噴射する水量は供給される土壌の量と温度を計量コンベヤや温度センサーなどの適宜検出手段によって検出し、最適な水量を決定して噴射すると、供給される土壌の量や温度が変化しても加湿過多による付着や詰まりを防止できると共に、加湿不足による粉塵の発生も防止できる。
【００２３】
しかして、上記装置にて汚染土壌を処理するときには、先ず、コンベヤ５によってロータリーキルン１の投入ホッパ３側から汚染土壌をドラム２内へ供給し、汚染土壌がドラム２内を転動流下する間にバーナ６により送り込んだ熱風と接触させる。このとき、汚染土壌は熱風と並行に流れて加熱されるので、汚染土壌が初期の加熱段階で高温の熱風と接触するために、汚染土壌中の微粒分がドラム２内を通過するガス流に同伴して飛散する前に汚染土壌中の揮発性汚染物質を効果的に揮発分離または分解することができる。
【００２４】
ロータリーキルン１から導出される排ガスは排気ダクト８を介して集塵機９へと流れていく。この排気ダクト８を流れる排ガスの温度はガス温度センサー１７によって検出されてバーナ燃焼制御器１８に取り込まれ、該バーナ燃焼制御器１８の排ガス温度設定手段に設定された排ガス設定値となるようにバーナ６の燃焼量が制御される。
【００２５】
前記排ガス温度設定値は、汚染土壌に含まれる揮発性汚染物質の沸点温度以上であれば飛散するダスト中の揮発性汚染物を揮発分離または分解を進行させることができる。また、沸点温度付近であれば、揮発した汚染物質を集塵機９にて凝固させることもない。例えば、灯油の沸点は１８０〜３００℃、重油の沸点は３５０℃以上であって幅があり、また土壌中にはこれら種々の油類が混ざりあっていることが多いので、土壌中に含まれる主な揮発性汚染物質の沸点に着目し、排ガス温度をその沸点以上または沸点付近にコントロールしながらテスト運転などを行って土壌またはダストの浄化度を見極め、これに基づいて排ガス温度設定値を適宜決定すると良い。
【００２６】
バーナ燃焼制御器１８によるバーナ燃焼制御によってロータリーキルン１出口の排ガス温度が所定の高温に維持されると、排ガス中のダスト分に含まれる揮発性汚染物質は揮発分離または分解されながら集塵機９へと至り、集塵機９にて回収されるダスト分の汚染濃度は低減される。
【００２７】
集塵機９を通過した排ガスは脱臭炉１１へと導入され、脱臭炉１１内の高温ガスと接触してガス中の揮発性汚染物質が完全に燃焼され、臭気やダイオキシン等も分解されて無害となり、熱交換器１３を通過して煙突１６より大気中に放出される。
【００２８】
また、ファン１４から供給する燃焼用空気は熱交換器１３を通過する間に熱交換されて空気温度が高められ、脱臭炉１１のバーナ１２に供給されて燃焼用空気として有効使用される。なお、この熱交換器１３を通過した空気はロータリーキルン１のバーナ６に燃焼用空気として供給しても良い。
【００２９】
集塵機９にて回収されたダストには揮発性汚染物質がなおも残留しているが、これを浄化処理するために、スクリューフィーダ１９によってロータリーキルン１の排出ホッパ４に供給してドラム２内の高温雰囲気に晒し、ダスト中に残留する揮発性汚染物質を更に揮発分離または分解する。
【００３０】
ロータリーキルン１から排出される加熱土壌とダストは、土壌水冷装置２０へと供給し、撹拌羽根２２によって混合しながら水噴射ノズル２６から噴射する水を浴びせて湿潤、冷却し、温度を低下させると共に含水率を高めて取り扱いやすい状態とする。このとき発生する水蒸気は排気ダクト８に導くようにすると良い。
【００３１】
このように、上記装置においては、並流加熱方式の採用によってロータリーキルン１に供給される汚染土壌が初期の加熱段階で高温の熱風と接触するために、汚染土壌中の微粒分がガス流に同伴して飛散する前に汚染土壌中の揮発性汚染物質を効果的に揮発分離または分解することができる。また、並流加熱方式によって排ガス温度を容易にコントロールでき、この排ガス温度を高温に維持すると、排ガス中のダスト分が集塵機９に至るまでの間も加熱されてダスト中の揮発性汚染物質を揮発分離させることができると共に、揮発した汚染物質を集塵機９内にて凝固させることもなく、ダストの汚染濃度を低減できる。
【００３２】
また、汚染土壌自体を沸点以上に加熱昇温させることに拘らなくとも良いので、重油のように沸点温度が高いものを浄化処理する場合には燃料コストを抑えることができ、好適な装置となる。
【００３３】
また、集塵機９にて捕捉した高濃度の揮発性汚染物質を含むダストをロータリーキルン１に供給して加熱するようにすれば、別途の加熱装置が不要となり、低コストにて更なるダストの浄化処理を行える。
【００３４】
なお、上記実施例の装置は揮発性汚染物質が油類の揮発性有機化合物であることを前提とした装置であるが、汚染物質が水銀類であるときにも適用でき、このときには、脱臭炉１１に代えて湿式洗浄機を採用して水銀類を回収するようにすると良い。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１記載の汚染土壌の浄化装置によれば、汚染土壌を加熱処理するバーナを一端に備えた加熱用ロータリーキルンと、該加熱用ロータリーキルンから導出される排ガス中のダストを捕捉する集塵機を備えると共に、前記加熱用ロータリーキルンに送り込むバーナの熱風と並行して汚染土壌を供給して加熱する並流加熱方式とするように加熱用ロータリーキルンのバーナ配置側に汚染土壌を供給する土壌供給手段を配設する一方、加熱用ロータリーキルンの排ガス排出部には排ガス温度を検出するガス温度センサーを備え、排ガス温度を排ガス中のダストに含まれる揮発性汚染物質を揮発分離させることができる温度に維持するように前記ガス温度センサーにより検出した排ガス温度に基づいてバーナの燃焼量を制御するバーナ燃焼量制御器を備えたので、加熱用ロータリーキルンに供給される汚染土壌が初期の加熱段階で高温の熱風と接触し、汚染土壌中の微粒分がガス流に同伴して飛散する前に汚染土壌中の揮発性汚染物質を効果的に揮発分離または分解することができる。また、排ガス温度を高温にコントロールすることによって、排ガス中のダスト分が集塵機に至るまでの間、更に集塵機にて捕捉されている間も加熱されてダスト中の揮発性汚染物質を揮発分離させることができると共に、揮発した汚染物質を集塵機内にて凝固させることもなく、集塵機にて捕捉するダストの汚染濃度を低減できる。
【００３６】
また、請求項２記載の汚染土壌の浄化装置によれば、バーナ燃焼量制御器はガス温度センサーによって検出する排ガス温度が汚染土壌に含まれる揮発性汚染物質の沸点以上となるようにバーナの燃焼量を制御するように構成したので、排ガスと同伴して飛散するダスト中の揮発性汚染物質を沸点以上の雰囲気に晒して揮発分離を促進させることができ、また、揮発した汚染物質を集塵機内にて凝固させることもなく、集塵機にて捕捉するダストの汚染濃度を低減でき、汚染土壌の浄化に好適な装置となる。
【００３７】
また、請求項３記載の汚染土壌の浄化装置によれば、集塵機にて捕捉したダストを加熱用ロータリーキルン内に投入して高温雰囲気に晒すように構成したので、別途の加熱装置がなくても集塵機にて捕捉したダスト中の揮発性汚染物質を加熱して汚染濃度を更に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る汚染土壌の浄化装置の一実施例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１…加熱用ロータリーキルン        ２…ドラム
５…コンベヤ（土壌供給手段）      ６…バーナ
９…集塵機                      １１…脱臭炉
１７…ガス温度センサー            １８…バーナ燃焼制御器
２０…土壌水冷装置
【図１】
0004617010.tif 000002