(57)【要約】【課題】  汚染土壌の浄化装置において、汚染土壌を連続して処理することで処理効率の向上を図ると共に装置の簡素化を図る。【解決手段】  汚染土壌から振動スクリーン１３により粒径が約５mm以上の砂利等を除去し、第１スラリー槽１４でスラリー状の汚染土壌を攪拌して粒径が約２mm以上の土壌粗粒子を沈降分離する一方、それより小さい土壌微粒子をオーバーフローし、第２スラリー槽１６で土壌微粒子を攪拌洗浄すると共に超音波洗浄を行い、仕上洗浄管１７でスラリー状の土壌微粒子を流通しながら超音波洗浄を行うことで、土壌微粒子の表面に付着した汚染物質を剥離し、仕上洗浄後の土壌微粒子をサイクロン式分級機１８，１９により分級して粒径が約３０μm以上の土壌を取り出し、これを脱水して浄化土壌とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染土壌から所定粒径以上の異物を除去する異物除去手段と、該異物除去手段により異物が除去された汚染土壌に水を供給して攪拌すると共に超音波洗浄を行う粗洗浄手段と、該粗洗浄手段により洗浄されたスラリー状の土壌を流通しながら超音波洗浄を行う仕上洗浄手段と、該仕上洗浄手段により洗浄されたスラリー状の土壌を分級して所定粒径以上の土壌を取り出す分級手段と、該分級手段により分級された土壌から水分を除去する固液分離手段とを具えたことを特徴とする汚染土壌の浄化装置。
【請求項２】
請求項１記載の汚染土壌の浄化装置において、前記異物除去手段は、汚染土壌から約５mm粒径以上の砂利を分離除去する篩手段と、汚染土壌に水を供給したスラリーを攪拌して約２mm粒径以上の土壌粒子を沈降分離する分離槽とを有することを特徴とする汚染土壌の浄化装置。
【請求項３】
請求項１記載の汚染土壌の浄化装置において、少なくとも前記粗洗浄手段または前記仕上洗浄手段のいずれか一方に、異なる周波数の超音波を発信する複数の超音波発信器が設けられたことを特徴とする汚染土壌の浄化装置。
【請求項４】
請求項１記載の汚染土壌の浄化装置において、前記仕上洗浄手段は、スラリー状の土壌が流通する洗浄管と、該洗浄管の土壌流通方向に沿って配設された複数の超音波発信器とを有することを特徴とする汚染土壌の浄化装置。
【請求項５】
請求項１記載の汚染土壌の浄化装置において、前記分級手段は、前記仕上洗浄手段により洗浄されたスラリー状の土壌に対して、約３０μm粒径以上の土壌を取り出して洗浄済土壌とすることを特徴とする汚染土壌の浄化装置。
【請求項６】
請求項１記載の汚染土壌の浄化装置において、前記固液分離手段により分離された水分を前記粗洗浄手段に戻す再循環経路が設けられたことを特徴とする汚染土壌の浄化装置。
【請求項７】
請求項１記載の汚染土壌の浄化装置において、前記固液分離手段により分離された水分から有害な溶解性物質を除去する排水処理手段が設けられたことを特徴とする汚染土壌の浄化装置。
【請求項８】
請求項１記載の汚染土壌の浄化装置において、前記固液分離手段により分離された水分から溶解した塩を除去する脱塩処理手段が設けられ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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油、ＰＣＢ、ダイオキシン、重金属などの有害物質により汚染された土壌を浄化する汚染土壌の浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、生活排水、工場、事業所等からの排液などの漏洩による土壌汚染、また、工場跡地等の土壌汚染により本来自然に分解不可能な化学物質で汚染された土壌、地下水が増加し、その結果、生態系や社会生活基盤としての土壌環境に深刻な影響を与えている。そのため、このような汚染された土壌からＰＣＢ、ダイオキシン、水銀や鉛等の重金属などを浄化処理する技術として、例えば、下記特許文献１〜３に記載された技術がある。
【０００３】
この特許文献１に記載された「汚染土壌の洗浄方法」は、汚染土壌をスラリー化して移動させながら超音波波動を印加した後、界面活性剤と酸またはアルカリからなる洗浄液で洗浄するものである。また、特許文献２に記載された「重金属を含む汚染土壌の洗浄方法」は、汚染土壌と水酸化ナトリウムとをラインミキサーで混合してアルカリ領域に調整し、超音波発生装置を通過させてから流体サイクロンで土壌粒子に付着している重金属微粒子を剥離、分離して清浄土壌とするものである。また、特許文献３に記載された「難分解性有機物の分解方法」は、処理対象物に希釈水を供給して濃度調整し、処理対象物のスラリーに超音波を照射して難分解性有機物を分解するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０８６１２８公報
【特許文献２】特開２０００−３２５９３６公報
【特許文献３】特開２００１−３００５２８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１の洗浄方法にあっては、界面活性剤や酸またはアルカリ洗浄液を使用するため、洗浄土壌や強酸性または強アルカリ性となり、中和剤等を使用して土壌を処理する必要があり、作業が面倒なものとなってしまう。また、特許文献２、３の洗浄方法にあっては、所定量の汚染土壌を順次搬送して各種の処理を行う、所謂、バッチ式であるため、作業が面倒になるばかりでなく処理効率が悪く、大量の汚染土壌を連続して処理することができないという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するものであって、汚染土壌を連続して処理することで処理効率の向上を図ると共に装置の簡素化を図った汚染土壌の浄化装置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】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の汚染土壌の浄化装置は、汚染土壌から所定粒径以上の異物を除去する異物除去手段と、該異物除去手段により異物が除去された汚染土壌に水を供給して攪拌すると共に超音波洗浄を行う粗洗浄手段と、該粗洗浄手段により洗浄されたスラリー状の土壌を流通しながら超音波洗浄を行う仕上洗浄手段と、該仕上洗浄手段により洗浄されたスラリー状の土壌を分級して所定粒径以上の土壌を取り出す分級手段と、該分級手段により分級された土壌から水分を除去する固液分離手段とを具えたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明の汚染土壌の浄化装置では、前記異物除去手段は、汚染土壌から約５mm粒径以上の砂利を分離除去する篩手段と、汚染土壌に水を供給したスラリーを攪拌して約２mm粒径以上の土壌粒子を沈降分離する分離槽とを有することを特徴としている。
【０００９】
請求項３の発明の汚染土壌の浄化装置では、少なくとも前記粗洗浄手段または前記仕上洗浄手段のいずれか一方に、異なる周波数の超音波を発信する複数の超音波発信器が設けられたことを特徴としている。
【００１０】
請求項４の発明の汚染土壌の浄化装置では、前記仕上洗浄手段は、スラリー状の土壌が流通する洗浄管と、該洗浄管の土壌流通方向に沿って配設された複数の超音波発信器とを有することを特徴としている。
【００１１】
請求項５の発明の汚染土壌の浄化装置では、前記分級手段は、前記仕上洗浄手段により洗浄されたスラリー状の土壌に対して、約３０μm粒径以上の土壌を取り出して洗浄済土壌とすることを特徴としている。
【００１２】
請求項６の発明の汚染土壌の浄化装置では、前記固液分離手段により分離された水分を前記粗洗浄手段に戻す再循環経路が設けられたことを特徴としている。
【００１３】
請求項７の発明の汚染土壌の浄化装置では、前記固液分離手段により分離された水分から有害な溶解性物質を除去する排水処理手段が設けられたことを特徴としている。
【００１４】
請求項８の発明の汚染土壌の浄化装置では、前記固液分離手段により分離された水分から溶解した塩を除去する脱塩処理手段が設けられたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明の汚染土壌の浄化装置によれば、汚染土壌から所定粒径以上の異物を除去する異物除去手段と、異物除去手段により異物が除去された汚染土壌に水を供給して攪拌すると共に超音波洗浄を行う粗洗浄手段と、粗洗浄手段により洗浄されたスラリー状の土壌を流通しながら超音波洗浄を行う仕上洗浄手段と、仕上洗浄手段により洗浄されたスラリー状の土壌を分級して所定粒径以上の土壌を取り出す分級手段と、分級手段により分級された土壌から水分を除去する固液分離手段とを設けたので、汚染土壌の洗浄作業を連続して行うことで処理効率を向上することができると共に、所定粒径の領域にある土壌の粒子だけを洗浄して浄化土壌として取り出すことで、土壌浄化精度を向上することができ、また、装置を簡素化することができる。
【００１６】
請求項２の発明の汚染土壌の浄化装置によれば、異物除去手段を、汚染土壌から約５mm粒径以上の砂利を分離除去する篩手段と、汚染土壌に水を供給したスラリーを攪拌して約２mm粒径以上の土壌粒子を沈降分離する分離槽とで構成したので、まず、篩手段により汚染土壌から砂利を除去し、次に、スラリー状とした汚染土壌から粗粒子を分離し、分離槽からオーバーフローした汚染土壌の微粒子を超音波洗浄することとなり、汚染物が付着、含有した微粒子を容易に分離することができ、汚染土壌を効率的に浄化することができる。
【００１７】
請求項３の発明の汚染土壌の浄化装置によれば、少なくとも粗洗浄手段または仕上洗浄手段のいずれか一方に、異なる周波数の超音波を発信する複数の超音波発信器を設けたので、異なる粒径の土壌粒子に対して洗浄効果を発揮させることができる。
【００１８】
請求項４の発明の汚染土壌の浄化装置によれば、仕上洗浄手段として、スラリー状の土壌が流通する洗浄管と、洗浄管の土壌流通方向に沿って配設された複数の超音波発信器を設けたので、洗浄管を流通する土壌粒子に対して超音波を適正に照射することができ、汚染土壌を確実に浄化することができる。
【００１９】
請求項５の発明の汚染土壌の浄化装置によれば、分級手段は、仕上洗浄手段により洗浄されたスラリー状の土壌に対して、約３０μm粒径以上の土壌を取り出して洗浄済土壌とするので、約３０μm粒径より小さい粒径の土壌粒子には、剥離された有害物質やこの有害物質が混入している粘土状小粒径の土壌粒子を含んでおり、これらを分離することで適正に浄化された土壌のみを浄化土壌として取り出すことができる。
【００２０】
請求項６の発明の汚染土壌の浄化装置によれば、固液分離手段により分離された水分を粗洗浄手段に戻す再循環経路を設けたので、土壌をスリラー状とする水分を再利用することで、原料コストを低減することができる。
【００２１】
請求項７の発明の汚染土壌の浄化装置によれば、固液分離手段により分離された水分から有害な溶解性物質を除去する排水処理手段を設けたので、分級して分離した有害物質と共に溶解した有害物質も除去することができ、水分が再利用可能となって原料コストを低減することができる。
【００２２】
請求項８の発明の汚染土壌の浄化装置によれば、固液分離手段により分離された水分から溶解した塩を除去する脱塩処理手段を設けたので、塩分が含まれる土壌も確実に浄化することができると共に、水分から塩分を除去することで水分が再利用可能となり、原料コストを低減することができると共に、塩害による設備トラブルを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の汚染土壌の浄化装置を実施するための最良の形態は、汚染土壌に水を供給し、まず、汚染土壌から所定粒径以上の土壌粗粒子を分離除去し、次に、土壌微粒子をスラリー状として攪拌しながら超音波粗洗浄を行い、続いて、この粗洗浄した土壌を流通しながら超音波仕上洗浄を行い、最後に、仕上洗浄後の土壌微粒子を分級して所定粒径以上の土壌粒子を取り出して水分を除去することで、これを浄化土壌とするものであり、以下に、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１に本発明の一実施例に係る汚染土壌の浄化装置の概略構成、図２に本実施例の汚染土壌の浄化装置における浄化槽の変形例の概略、図３に汚染土壌に対する超音波の影響を表すグラフ、図４に本実施例の汚染土壌の浄化装置による土壌処理結果を表すグラフを示す。
【００２５】
本実施例で処理する汚染土壌は、ダイオキシン（ＤＸＮ）、飛灰（フライアッシュ）、重金属、あるいは油、ＰＣＢなどの有害物質が含まれた土壌である。この土壌としては、工場跡地等の一般土壌に加えて、海、湾、運河等から浚渫された、一般に底質や泥土と呼ばれる土壌などを対象としている。そして、これらの土壌には、数ミクロンの粒径を有する粘土粒子から数センチレベルの粒径を有する砂利、また、草木などの異物を含んでいる。発明者は、このような複数種類の粒径の土壌粒子からなる汚染土壌に対して、超音波を照射することで土壌粒子の表面に付着している汚染物質を剥離することが可能であること、また、所定粒径以下の土壌粒子に多くの汚染物質が付着、混入していることを解明した。
【００２６】
図３のグラフは、汚染土壌に対する超音波の影響を示したものであり、汚染土壌の粒径に対する重量割合を表している。この図３のグラフからわかるように、超音波洗浄を実施していない汚染土壌では、粒径が１００μm程度の土壌粒子の割合が高くなっており、超音波洗浄を実施する時間が長い汚染土壌ほど、重量割合の高い土壌の粒径が小さくなる方向に移行すると共に、０．１μm〜１．０μmの領域の粒径の土壌の割合が高くなってきている。これは、大きな粒径の土壌粒子の表面から超音波洗浄により汚染物質が付着、含有した微粒子が剥離し、この剥離した微小粒径の土壌が増加していることを意味している。
【００２７】
また、下記表１は、汚染土壌を篩分けした所定の粒径領域ごとの汚染状況を表したものである。この表１からわかるように、粒径が２mm以下の分級された汚染土壌の原土を１００重量%とし、１mm水篩上、４３０μ水篩上、１８０μ水篩上、７５μ水篩上、３２μ水篩上までの粒径を有する汚染土壌の汚染濃度は、土壌におけるダイオキシンの汚染基準値である１０００pgTEQ/gdry以下であるが、それより小さい粒径を有する汚染土壌は、この汚染基準値を超えるダイオキシンを含んでいる。また、重金属（鉛）の汚染濃度は、汚染土壌における全ての粒径で、基準値である６００mg/kgdry以下であるが、３２μm水篩上から漏れたそれより小さい粒径を有する汚染土壌は、より高い重金属の含有濃度となっている。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
このような発明者による解析に基づいて、本発明は、汚染土壌を連続的に処理する過程で、この汚染土壌から砂利や草木などの異物と共に粗粒径の土壌粒子を除去し、微粒径の土壌粒子のスラリーとし、攪拌しながら超音波洗浄を行うことで土壌粒子の表面に付着している汚染物質の微粒子を剥離し、この洗浄後の土壌から分離した所定粒径以上の土壌粒子を浄化土壌とするものである。以下に、本発明を実施するための実施例について、詳細に説明する。
【００３０】
本実施例の汚染土壌の浄化装置は、図１に示すように、汚染土壌を搬送する搬送手段としてのベルトコンベヤ１１と、汚染土壌に対して水を供給する水供給手段としての送水管１２と、汚染土壌から所定粒径（例えば、約５mm）以上の異物を除去する異物除去手段（篩手段）としての振動スクリーン１３と、汚染土壌に水が供給されたスラリーを貯留して攪拌して所定粒径（例えば、約２mm）以上の土壌粒子（粗粒子）を沈降分離すると共に所定粒径より小さい土壌粒子（微粒子）をオーバーフローさせる異物除去手段（分離槽）としての第１スラリー槽１４と、オーバーフローした土壌微粒子から草木などを分離除去するスクリーン１５と、スラリーを貯留して攪拌しながら超音波洗浄する粗洗浄手段（洗浄槽）としての第２スラリー槽１６と、粗洗浄されたスラリーを流通しながら超音波洗浄を行う仕上洗浄手段としての仕上洗浄管１７と、仕上洗浄されたスラリーを分級して所定粒径（例えば、約３０μm）以上の土壌を取り出す分級手段としてのサイクロン式分級機１８，１９と、分級されたスラリーから水分を除去する固液分離手段としてのデカンタ式遠心分離機２０，２１とから構成されている。
【００３１】
ベルトコンベヤ１１は、汚染土壌を所定の速度で搬送して振動スクリーン１３に供給するものであり、送水管１２からは搬送された汚染土壌の搬送量に応じた水を振動スクリーン１３に供給することができる。振動スクリーン１３は、汚染土壌から砂利などの粒径が約５mm以上の異物を除去するものであり、水洗した後に図示しない排出コンベアを介して外部に排出することができる。なお、この振動スクリーン１３で除去する異物を約５mm以上のものとしたが、汚染土壌の種類に応じて分級する異物の粒径は適宜設定されるものであり、５mm〜１０mmの範囲で適正なものを選択すればよい。
【００３２】
第１スラリー槽１４は、槽本体３１内に駆動モータ３２により所定の速度で回転可能な攪拌翼３３が設けられており、上部に投入口３４が形成される一方、下部に排出口３５が形成されている。従って、投入口３４から槽本体３１に投入された汚染土壌と水とを攪拌翼３３により混合攪拌することで、スラリーを形成すると共に土壌粒子を水洗浄し、比較的粒径の大きな土壌粗粒子（例えば、約２mm）を沈降分離して排出口３５から外部に排出する一方、比較的粒径の小さな土壌微粒子を浮遊させてオーバーフローにより次工程に送ることができる。スクリーン１５は、第１スラリー槽１４からオーバーフローした土壌微粒子に含まれる草木（例えば、約２mm）などの異物を分離除去するものである。なお、異物除去手段として振動スクリーン１３、第１スラリー槽１４、スクリーン１５を適用したが、これに限らず、例えば、円筒形状を金網を回転可能に支持したトロンメルなど、他の分級装置を用いても良いものである。
【００３３】
第２スラリー槽１６は、槽本体４１内に駆動モータ４２により所定の速度で回転可能な攪拌翼４３が設けられており、上部に投入口４４が形成される一方、下部に排出口４５が形成されている。また、槽本体４１内には、支持ロッド４６により複数の超音波発信器４７が攪拌翼４３の外周辺に位置して支持されており、各超音波発信器４７にはＵＳ電源４８及びコントローラ４９が接続されている。従って、投入口４４から槽本体４１に投入されたスラリーを攪拌翼４３により攪拌しながら水洗浄し、且つ、超音波発信器４７から下向きに発信された超音波により洗浄し、粗洗浄された土壌微粒子を排出口４５から外部に排出し、次工程に送ることができる。
【００３４】
このとき、コントローラ４９はＵＳ電源を制御することで、複数の超音波発信器４７から異なる周波数の超音波（例えば、２０Ｈｚ〜４０Ｈｚ）を下方に向かって発信しており、攪拌翼４３により洗浄槽本体４１内で周方向に移動しながら下降する土壌微粒子は、この異なる周波数の超音波が照射されることで、複数の粒径の土壌微粒子から汚染物質が剥離されることとなる。
【００３５】
仕上洗浄管１７は、スラリー状の土壌微粒子を流通する流通管５１の側面に土壌流通方向に沿って一定間隔で複数の超音波発信器５２が直列に装着されて構成されており、各超音波発信器５２にはＵＳ電源５３及びコントローラ５４が接続されている。また、第２スラリー槽１６の吐出口４５と流通管５１の入口との間に配管５５が連結され、この配管５５に送給ポンプ５６が設けられている。従って、粗洗浄された土壌微粒子は、送給ポンプ５６により流通管５１内に一定速度で流通し、このとき、複数の超音波発信器５２から超音波を発信することで、流通する土壌微粒子に対して均一に複数の超音波を照射することができ、土壌微粒子に残留している汚染物質を確実に剥離することとなる。なお、この仕上洗浄管１７でも、前述した第２スラリー槽１６と同様に、複数の超音波発信器５２から異なる周波数の超音波（例えば、２０Ｈｚ〜４０Ｈｚ）を下方に向かって発信するように構成することが望ましい。
【００３６】
サイクロン式分級機１８，１９は、仕上洗浄されたスラリー状の土壌微粒子を分級することで、所定粒径（例えば、約３０μm）以上の土壌を取り出すものであり、両者はほぼ同様の構成となっている。そして、それぞれ円筒部に接線方向に沿った供給口６１，７１と上方の第１排出口６２，７２が形成される一方、円錐部の下部に第２排出口６３，７３が形成されており、仕上洗浄管１７の出口とサイクロン式分級機１８の供給口６１が連結され、第１排出口６２とサイクロン式分級機１９の供給口７１が連結されている。従って、仕上洗浄されたスラリー状の土壌微粒子は、サイクロン式分級機１８の供給口６１に供給され、内部で粒径分離されることで、所定粒径（例えば、約３０μm）以上の土壌微粒子が第２排出口６３から排出される一方、所定粒径より小さい土壌微粒子が第１排出口６２から排出され、サイクロン式分級機１９に供給され、ここでも同様に粒径分離が行われる。
【００３７】
デカンタ式遠心分離機２０，２１は、分級された土壌微粒子から水分を除去するものであり、サイクロン式分級機１８，１９の第２排出口６３，７３側に連結されたデカンタ式遠心分離機２０は、所定粒径以上の土壌微粒子を脱水し、洗浄済土壌、つまり、浄化土壌とする。一方、サイクロン式分級機１８，１９の第１排出口６２，７２側に連結されたデカンタ式遠心分離機２１は、所定粒径より小さい土壌微粒子を脱水し、汚染物質とする。
【００３８】
そして、各デカンタ式遠心分離機２０，２１で分離された水分は送水ポンプ８１を有する再循環経路８２を介して貯水槽８３に送られ、ここに貯水されると共に、送水ポンプ８４を有する送水管１２により汚染土壌をスラリー状とする水として再利用することができる。なお、汚染土壌がダイオキシンや油、ＰＣＢなどの有害津物質に汚染されているだけでなく、重金属（鉛、すず等）などの溶解性有害物質に汚染されている場合には、デカンタ式遠心分離機２０，２１で分離された水分にこの溶解性有害物質が含有されている虞があるため、再循環経路８２の途中に排水処理装置８５を設け、再循環する水分に対して排水処理を行ってから再利用する。また、汚染土壌が前述した底質であった場合には、分離した水分に塩分が溶解しているため、排水処理装置８５にＲＯ膜などの脱塩機能を設け、再循環する水分に対して脱塩処理を行ってから再利用する。
【００３９】
なお、この実施例では、スラリー状の土壌微粒子を粗洗浄する第２スラリー槽を上円筒部と下円錐部を一体にして形成したが、この構造に限定されるものではない。例えば、図２に示すように、第２スラリー槽９０において、槽本体９１を底部が平坦となった円筒形状とし、この槽本体９１内に駆動モータ９２により所定の速度で回転可能な攪拌翼９３を設け、上部に投入口９４を形成する一方、下部に排出口９５を形成し、槽本体９１の底部から所定距離を持って支持ロッド９６により複数の超音波発信器９７を支持し、各超音波発信器９７にＵＳ電源及びコントローラを接続している。
【００４０】
従って、投入口９４から槽本体９１に投入されたスラリーは攪拌翼９３により攪拌されながら水洗浄され、且つ、超音波発信器９７から下向きに発信された複数の周波数の超音波により洗浄され、粗洗浄された土壌微粒子が排出口９５から外部に排出され、次工程に送ることができる。この場合、土壌微粒子は、槽本体９１の底部上を周方向に移動しながら吐出口９５に向かうこととなり、この底部を移動する土壌微粒子に異なる周波数の超音波を確実に照射することができ、複数の粒径の土壌微粒子から汚染物質に付着した微粒子を適正に剥離することができる。
【００４１】
ここで、上述した本実施例の汚染土壌の浄化装置による処理方法を詳細に説明する。
【００４２】
集積場に集められた汚染土壌は、まず、ベルトコンベヤ１１により所定の速度で振動スクリーン１３に供給され、同時に送水管１２から汚染土壌の搬送量に応じた水が振動スクリーン１３に供給される。すると、振動スクリーン１３にて、汚染土壌から粒径が約５mm以上の砂利などが水洗後に除去され、外部に排出される。続いて、振動スクリーン１３を通過した汚染土壌は、第１スラリー槽１４に投入され、ここで、汚染土壌と水とが攪拌翼３３により混合攪拌されることでスラリーが形成される。そして、汚染土壌のうち、粒径が約２mm以上の土壌粗粒子は沈降分離して外部に排出される一方、粒径が約２mmより小さい土壌微粒子は浮遊してオーバーフローする。そして、この第１スラリー槽１４からオーバーフローした土壌微粒子は、スクリーン１５により草木などが分離される。
【００４３】
なお、前述したように、汚染土壌の粒子のうち、砂利など粒径が約２mm以上の土壌粗粒子は、汚染物質に付着した微粒子の付着度合いが低レベルであることが判明しており、振動スクリーン１３、第１スラリー槽１４、スクリーン１５で除去された土砂や草木は水洗だけで浄化土壌として再利用が可能となる。
【００４４】
一方、スクリーン１５を通過した土壌微粒子は、第２スラリー槽１６に投入され、ここで、スラリー状の土壌微粒子が攪拌翼４３により攪拌されることで水洗浄されると共に、各超音波発信器４７から発信された複数の周波数の超音波が照射されることで、複数の粒径の土壌微粒子から汚染物質が剥離される。そして、この第２スラリー槽１６で粗洗浄が完了した土壌微粒子は、配管５５を通って仕上洗浄管１７に送られ、ここで、流通する土壌微粒子に対して、複数の超音波発信器５２から発信された複数の周波数の超音波が均一に照射されることで、土壌微粒子に残留している汚染物質を確実に剥離する。
【００４５】
そして、仕上洗浄されたスラリー状の土壌微粒子は、２段式のサイクロン式分級機１８，１９により粒径分離されることで、約３０μm以上の土壌微粒子がデカンタ式遠心分離機２０に供給され、ここで脱水されたものが浄化土壌として取り出される。一方、サイクロン式分級機１８，１９により粒径分離された約３０μmより小さい土壌微粒子がデカンタ式遠心分離機２１に供給され、ここで脱水されたものが汚染物質として取り出される。この場合、前述したように、汚染土壌のうち、粒径が約３０μmより大きい粒径の土壌微粒子は、汚染濃度が低く、且つ、超音波洗浄により付着した汚染物質の微粒子が剥離しやすいことが判明しているため、これを浄化土壌とする。また、汚染土壌のうち、粒径が約３０μmより小さい粒径の土壌微粒子は汚染濃度が高く、付着、含有した汚染物質が混在しているため、これを汚染物質とする。
【００４６】
そして、汚染土壌に重金属などの有害な無機物質を含んでいた場合には、デカンタ式遠心分離機２０，２１で分離された水分にこの有害物質が含まれているため、この水を排水処理装置８５を送って溶解した有害物質や塩分などを除去し、その後、浄化水を再循環経路８２を介して貯水槽８３に送り、スラリー化するための水として再利用する。
【００４７】
このように本実施例の汚染土壌の浄化装置にあっては、まず、汚染土壌から振動スクリーン１３により粒径が約５mm以上の砂利等を除去し、続いて、第１スラリー槽１４にて、スラリー状の汚染土壌を攪拌して粒径が約２mm以上の土壌粗粒子を沈降分離する一方、それより小さい土壌微粒子をオーバーフローし、次に、第２スラリー槽１６で土壌微粒子を攪拌洗浄すると共に超音波洗浄を行い、続いて、仕上洗浄管１７でスラリー状の土壌微粒子を流通しながら超音波洗浄を行うことで、土壌微粒子の表面に付着した汚染物質を剥離し、仕上洗浄後の土壌微粒子をサイクロン式分級機１８，１９により分級して粒径が約３０μm以上の土壌を取り出し、これをデカンタ式遠心分離機２０，２１で脱水して浄化土壌としている。
【００４８】
従って、汚染土壌のスラリーを振動スクリーン１３、第１スラリー槽１４、第２スラリー槽１６、仕上洗浄管１７、サイクロン式分級機１８，１９、デカンタ式遠心分離機２０，２１に連続して搬送することで、汚染土壌の洗浄作業を連続して行うことができ、処理効率を向上することができ、また、所定粒径の領域にある土壌微粒子だけを洗浄分級して浄化土壌として取り出すことで、土壌浄化精度を向上することができ、更に、装置を簡素化することができる。
【００４９】
また、第２スラリー槽１６及び仕上洗浄管１７にて、超音波発信器４７，５２から異なる周波数の超音波を発信して土壌微粒子に照射することで、異なる粒径の土壌微粒子に対して洗浄効果を発揮させることができる。更に、仕上洗浄管１７にて、スラリー状の土壌微粒子を流通させながら複数の超音波発信器５２により超音波洗浄することで、土壌粒子に対して超音波を均一に照射することができ、汚染土壌を確実に浄化することができる。
【００５０】
また、デカンタ式遠心分離機２０，２１で分離した水を戻す再循環経路８２を設け、この再循環経路８２に排水処理装置８５を設けたことで、重金属等の有害物質や水に溶解した塩分などを除去することができ、水分が再利用可能となって原料コストを低減することができる。
【００５１】
ここで、本実施例の効果を実験により説明する。図４(ａ)は、汚染土壌の粒径に対する重量分率を表すものであり、粒径０．１５〜２．０mmの土壌の割合が多いことが確認することができ、また、超音波洗浄前に比べて超音波洗浄後の方が、粒径０．１５〜２．０mmの土壌の率が低下している一方、粒径が０．０５mmより小さい土壌の率が増加していることが確認することができる。また、図４(ｂ)は、汚染土壌の粒径に対するダイオキシン濃度を表すものであり、超音波洗浄前に比べて超音波洗浄後の方が、粒径が０．５mmより大きい土壌の濃度が著しく低下している一方、粒径が０．０５mmより小さい土壌の率は減少していない。これは、汚染土壌を第２スラリー槽１６で超音波洗浄しているため、粒径の大きい土壌の粒子から汚染物質の微粒子が剥離したことを意味しており、結果として、土壌の半分以上を占める粒径が０．０５〜２．０mmの土壌のダイオキシン濃度が著しく低下していることが明確であり、サイクロン式分級機１８，１９により粒径が０．０５mm（５０μm）より大きい粒径、特に、約３０μm以上の土壌を分級することで、浄化土壌を確実に取り出すことができる。
【００５２】
なお、上述の実施例にて、第２スラリー槽１６に複数の超音波発信器４７を設け、また、仕上洗浄管１７に複数の超音波発信器５２を設け、各超音波発信器４７，５２から異なる周波数の超音波を発信するようにしたが、汚染土壌の粒径によっては、同じ周波数の超音波を発信する複数の超音波発信器であってもよい。また、仕上洗浄管１７にて、複数の超音波発信器５２を直列に配設したが、複数列配設したり、各列で異なる周波数の超音波を発信する超音波発信器５２としたりしてもよい。更に、仕上洗浄管１７を複数設けて処理効率の向上を図っても良い。
【００５３】
また、固液分離手段としてデカンタ式遠心分離機２０，２１を設けたが、これに限らず、例えば、ベルトプレス、フィルタプレスなどを用いてもよく、必要な固液分離の程度により自然脱水方式を適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明に係る汚染土壌の浄化装置法は、汚染土壌をスラリー状として超音波粗洗浄及び超音波仕上洗浄を行い、所定粒径領域の土壌粒子だけを浄化土壌とするものであり、有害物質として、ダイオキシン、飛灰、油、ＰＣＢ、水銀や鉛等の重金属などの有害物質、または、塩類等の溶解性物質を含んだ土壌の浄化処理する技術として、工場跡地の土壌、河川や港湾の底質、汚土などの汚染の浄化技術として適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施例に係る汚染土壌の浄化装置の概略構成図である。
【図２】本実施例の汚染土壌の浄化装置における浄化槽の変形例の概略図である。
【図３】汚染土壌に対する超音波の影響を表すグラフである。
【図４】本実施例の汚染土壌の浄化装置による土壌処理結果を表すグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
１１  ベルトコンベヤ
１２  送水管
１３  振動スクリーン（異物除去手段、篩手段）
１４  第１スラリー槽（異物除去手段、分離槽）
１５  スクリーン
１６，９０  第２スラリー槽（粗洗浄手段）
１７  仕上洗浄管（仕上洗浄手段）
１８，１９  サイクロン式分級機（分級手段）
２０，２１  デカンタ式遠心分離機（固液分離手段）
４７，５２  超音波発信器
８５  排水処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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