(57)【要約】【課題】油、有機化合物質、重金属やその化合物による汚染及び複合汚染等による汚染土壌を、連続的に低コストで浄化する。【解決手段】（イ）汚染土壌に水を注入して混合流体を作り、駆動源として圧力水を利用する水エジェクターで混合流体を吸引させて汚染土壌スラリーを作るスラリー化工程、（ロ）汚染土壌スラリーを連続的に沈降分離して、汚染物質を多く含む希釈水の上昇流と大方の土粒子からなる下降流に分流して、上昇流を汚染水として回収すると同時に下降流から沈降分離した土粒子からなる沈降土を連続して得る沈降分離工程、及び、（ハ）沈降土を連続的に排出し移送して洗浄土とする押出機を有する排出工程からなる方法。【選択図】図５
2007098301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記（イ）、（ロ）、（ハ）を有することを特徴とする土壌連続洗浄排出方法。
（イ）土粒子、汚染物質及び含有水からなる汚染土壌と、該汚染土壌に流動性を付与するために注入する水から成る混合体を、圧力水を駆動源とする水エジェクターで混合して、注入水と圧力水を希釈水とする汚染土壌スラリーを連続して作るスラリー化工程、
（ロ）該汚染土壌スラリーを沈降分離槽の中央部に注入し、沈降分離槽内で、土粒子を主とする下降流と、汚染物質を含む希釈水を主とする上昇流に分流することにより、土粒子と汚染物質を連続的に分離し、汚染物質を含む希釈水を汚染水として沈降分離槽の上部から連続して排出し、下降流から沈降分離した沈降土を沈降分離槽の下部から連続して排出する沈降分離工程、及び、
（ハ）該沈降土を、押出機を用いて、沈降分離槽の下部から連続して排出し移送して洗浄土を得る排出工程。
【請求項２】
汚染土壌の単位時間当たりの体積Ｖ０に含まれる土粒子の体積をＳ、含有水の体積をＧ、汚染物質の体積をＰとするとき、洗浄土に残留する汚染物質の体積をＰ１まで減少させるために、希釈水の体積Ｗが下記式（ａ）及び（ｂ）を満足する条件で運転することを特徴とする請求項１に記載の土壌連続洗浄排出方法。
Ｗ≧（Ｐ／Ｐ１−１）×Ｇ  ………（ａ）
（Ｇ＋Ｗ）／Ｓ≧１．５  ………（ｂ）
【請求項３】
押出機が、沈降土を移送中に沈降土の充填率を高めることを特徴とする請求項１又は２に記載の土壌連続洗浄排出方法。
【請求項４】
沈降分離槽に流入する汚染土壌スラリーの時間当たりの体積をＶ、該Ｖを構成する土粒子の体積をＳ、含有水の体積をＧ、希釈水の体積をＷ、汚染物質の体積をＰとし、かつ、該沈降分離槽の底部から排出する沈降土の時間当たりの体積をＶ１、該Ｖ１を構成する土粒子の体積をＳ１、含有水と希釈水の各一部からなる同伴水の体積をＴ１、汚染物質の体積をＰ１とするとき、下記式（ｃ）及び（ｄ）の運転条件を満足する沈降分離槽を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の土壌連続洗浄排出方法。
（Ｓ１／Ｓ）≧０．８  ………（ｃ）
（Ｔ１／Ｓ１）≦２  ………（ｄ）
【請求項５】
沈降分離槽に流入する汚染土壌スラリーの時間当たりの体積をＶ、該Ｖを構成する土粒子の体積をＳ、含有水の体積をＧ、希釈水の体積をＷ、汚染物質の体積をＰとするとき、沈降分離槽の運転条件が下記（ｅ）を満足し、かつ、
（（Ｗ＋Ｇ）／Ｓ）≧１．５  ………（ｅ）
該沈降分離槽の底部から排出する沈降土の時間当たりの体積をＶ１、該Ｖ１を構成する土粒子の体積をＳ１、含有水と希釈水の各一部からなる同伴水の体積をＴ１、汚染物質の体積をＰ１とし、かつ、
沈降分離槽に接続する押出機の出口から排出する洗浄土の時間当たりの体積をＶ３、該Ｖ３を構成する土粒子の体積をＳ３、含有水と希釈水の各一部からなる同伴水の体積をＴ３、汚染物質の体積をＰ３とし、かつ、
沈降分離槽の底部に存在する沈降土の体積をＫ１、該Ｋ１を構成する土粒子の体積をＳＫ１、含有水と希釈水の各一部からなる同伴水の体積をＴＫ１、そして汚染物質の体積をＰＫ１とし、かつ、
沈降分離槽に接続する押出機の出口における洗浄土の体積をＫ３、該Ｋ３を構成する土粒子の体積をＳＫ３、含有水と希釈水の各一部からなる同伴水の体積をＴＫ３、そして汚染物質の体積をＰＫ３とするとき、
下記式（ｆ）〜（ｊ）の運転条件を満足する押出機を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の土壌連続洗浄排出方法。
（Ｓ３／Ｓ）≧０．８  ………（ｆ）
（Ｔ３／Ｓ３）≦２  ………（ｇ）
α＝ＴＫ１／ＳＫ１  ………（ｈ）
β＝ＴＫ３／ＳＫ３  ………（ｉ）
（α／β）≧１．２  ………（ｊ）
【請求項６】
押出機の出口部を上方に上げ、押出機の入口部と出口部との間の垂直距離をＨ１とし、押出機の入口部と沈降分離槽の汚染水の排出口との間の垂直距離をＨ２とするとき、（Ｈ１／Ｈ２）が１．３〜０．４であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の土壌連続洗浄排出方法。
【請求項７】
沈降分離槽において、沈降土の堆積高さ及び／又は堆積土の圧力を検出して、沈降土の堆積時間を制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の土壌連続洗浄排出方法。
【請求項８】
水エジェクターにおいて、沈降分離槽の上部から連続して排出される汚染水を浄化した後の水の一部を駆動源の圧力水として使用することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の土壌連続洗浄排出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染土壌と水でスラリーを連続的に作り、次いで、そのスラリーを連続的に沈降分離処理した後、その沈降分離した沈降土を排出し移送して洗浄土を得る汚染土壌の連続洗浄排出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業活動による結果として、油、有機化合物質、重金属やその化合物による汚染及び複合汚染等による汚染土壌の存在が環境問題として注目されている。土壌汚染の問題点は、汚染された土壌の存在自体が問題であること以外に、その土壌を通過した水の水質汚染、土壌からの有害な揮発物質の拡散による大気汚染等により、生態系に多大の悪影響を及ぼしていることである。
【０００３】
このような土壌汚染による環境への悪影響を回避する方法として土壌浄化対策が提案されている。例えば、汚染土壌の掘削廃棄、汚染土壌の焼却処理、汚染物質の化学的抽出処理、あるいはバイオデメレーション等が挙げられる。これらの方法は、汚染物質の特性、汚染土壌の性質、環境及び処理費用・工期等を考慮して選択され、実施されている。
【０００４】
しかし、上述した方法は大きな欠点を内在しているのが現実である。例えば、多くの場合に行われている汚染土壌の掘削廃棄方法は、汚染物質の移転に過ぎず、環境汚染が却って拡散する。焼却処理方法は、土を焼却するため、エネルギーの莫大な消費を必要とすると同時に熱による土壌の変質が生じる。
【０００５】
土壌洗浄処理方法では、水又は洗浄剤が使用される。水による洗浄の場合、土と汚染物質との分離に、例えば、特許文献１に記載されているようなサイクロンを利用するために、土組成のうち微細粒子も汚染物質とともに廃棄処理される。このために、土壌の数十％を廃棄する場合も発生している。
【０００６】
土壌洗浄処理では、洗浄剤を用いる洗浄方法も多く開示されている。
特許文献２に記載の方法では、例えば、油汚染土壌の洗浄のために、土壌の質量に相当する水と非イオン性界面活性剤を加えて、１０分間洗浄する。次いで、それを脱水した後のすすぎ洗浄のために、前回と同等量の水を加えて１０分間攪拌洗浄を行っている。
【０００７】
特許文献３に記載の方法では、例えば、汚染土壌の質量の５倍の土壌洗浄剤を加えて１５分間攪拌する。次いで、脱水して、更に土の質量の３倍の水で洗浄している。
また、難水溶性有機物による汚染土壌の洗浄方法として、洗浄水に非イオン性界面活性剤を投入して洗浄した後、その汚染水を処理するためにさらに鉄塩と高分子凝集剤を添加する方法も知られている。
【０００８】
以上のような洗浄剤の使用や長い処理時間を要する方法は、経済的に不利である。また、化学的抽出処理法では、土壌が洗浄剤や抽出剤で更に汚染される可能性が残り、バイオメデレーションでは、効果が遅行性のために工期が長期化する。更には、従来の土壌洗浄方法は、土壌洗浄が回分操作で行われており、土壌をスラリー化した後、洗浄・排出までを一貫して連続操作で行う土壌連続洗浄排出方法は知られていなかった。
【０００９】
上述したように、従来公知の土壌洗浄方法には多くの問題があるが、汚染土壌中の汚染物質の種類や汚染環境等の土壌処理の前提条件が複雑なこともあって、コスト高な土壌浄化方法が採用されているのが現状であり、コスト削減を実現しうる土壌浄化方法が求められている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−２５１３３０号公報
【特許文献２】特開２００３−１２３８号公報
【特許文献３】特開２００３−１１９４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記のような従来方法の問題を解決するためになされたものであり、汚染土壌と希釈水でスラリーを作った後、該スラリーを連続的に沈降分離し、且つ連続的に安定して排出し移送することにより、浄化され且つ汚染土壌とほぼ同一組成で変質のない洗浄土を安定して高回収率で回収するとともに、汚染物質の含まれた汚染水を水処理し、回収された水を希釈水として有効に循環利用し、使用する水の量を節減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、環境への影響を考慮して、洗浄媒体として水のみを利用し、汚染された土壌を水で希釈してスラリーを作り、そのスラリーを連続して沈降分離し、大部分の汚染物質を含む汚染水を分離すると共に、沈降分離した沈降土を、連続して且つ安定な運転操作により目標とする高い洗浄率及び回収率で、洗浄土として得る方法を見出し、本発明を完成するに至った。なお、洗浄率とは、汚染物質の除去率のことである。
即ち、本発明は下記の通りである。
【００１３】
（１）下記（イ）、（ロ）、（ハ）を有することを特徴とする土壌連続洗浄排出方法。
（イ）土粒子、汚染物質及び含有水からなる汚染土壌と、該汚染土壌に流動性を付与するために注入する水から成る混合体を、圧力水を駆動源とする水エジェクターで混合して、注入水と圧力水を希釈水とする汚染土壌スラリーを連続して作るスラリー化工程、
【００１４】
（ロ）該汚染土壌スラリーを沈降分離槽の中央部に注入し、沈降分離槽内で、土粒子を主とする下降流と、汚染物質を含む希釈水を主とする上昇流に分流することにより、土粒子と汚染物質を連続的に分離し、汚染物質を含む希釈水を汚染水として沈降分離槽の上部から連続して排出し、下降流から沈降分離した沈降土を沈降分離槽の下部から連続して排出する沈降分離工程、及び、
【００１５】
（ハ）該沈降土を、押出機を用いて、沈降分離槽の下部から連続して排出し移送して洗浄土を得る排出工程。
【００１６】
（２）汚染土壌の単位時間当たりの体積Ｖ０に含まれる土粒子の体積をＳ、含有水の体積をＧ、汚染物質の体積をＰとするとき、洗浄土に残留する汚染物質の体積をＰ１まで減少させるために、希釈水の体積Ｗが下記式（ａ）及び（ｂ）を満足する条件で運転することを特徴とする上記（１）に記載の土壌連続洗浄排出方法。
Ｗ≧（Ｐ／Ｐ１−１）×Ｇ  ………（ａ）
（Ｇ＋Ｗ）／Ｓ≧１．５  ………（ｂ）
【００１７】
（３）押出機が、沈降土を移送中に沈降土の充填率を高めることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の土壌連続洗浄排出方法。
【００１８】
（４）沈降分離槽に流入する汚染土壌スラリーの時間当たりの体積をＶ、該Ｖを構成する土粒子の体積をＳ、含有水の体積をＧ、希釈水の体積をＷ、汚染物質の体積をＰとし、かつ、該沈降分離槽の底部から排出する沈降土の時間当たりの体積をＶ１、該Ｖ１を構成する土粒子の体積をＳ１、含有水と希釈水の各一部からなる同伴水の体積をＴ１、汚染物質の体積をＰ１とするとき、下記式（ｃ）及び（ｄ）の運転条件を満足する沈降分離槽を用いることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の土壌連続洗浄排出方法。
【００１９】
（Ｓ１／Ｓ）≧０．８  ………（ｃ）
（Ｔ１／Ｓ１）≦２  ………（ｄ）
【００２０】
（５）沈降分離槽に流入する汚染土壌スラリーの時間当たりの体積をＶ、該Ｖを構成する土粒子の体積をＳ、含有水の体積をＧ、希釈水の体積をＷ、汚染物質の体積をＰとするとき、沈降分離槽の運転条件が下記（ｅ）を満足し、かつ、
（（Ｗ＋Ｇ）／Ｓ）≧１．５  ………（ｅ）
【００２１】
該沈降分離槽の底部から排出する沈降土の時間当たりの体積をＶ１、該Ｖ１を構成する土粒子の体積をＳ１、含有水と希釈水の各一部からなる同伴水の体積をＴ１、汚染物質の体積をＰ１とし、かつ、
【００２２】
沈降分離槽に接続する押出機の出口から排出する洗浄土の時間当たりの体積をＶ３、該Ｖ３を構成する土粒子の体積をＳ３、含有水と希釈水の各一部からなる同伴水の体積をＴ３、汚染物質の体積をＰ３とし、かつ、
【００２３】
沈降分離槽の底部に存在する沈降土の体積をＫ１、該Ｋ１を構成する土粒子の体積をＳＫ１、含有水と希釈水の各一部からなる同伴水の体積をＴＫ１、そして汚染物質の体積をＰＫ１とし、かつ、
【００２４】
沈降分離槽に接続する押出機の出口における洗浄土の体積をＫ３、該Ｋ３を構成する土粒子の体積をＳＫ３、含有水と希釈水の各一部からなる同伴水の体積をＴＫ３、そして汚染物質の体積をＰＫ３とするとき、
【００２５】
下記式（ｆ）〜（ｊ）の運転条件を満足する押出機を用いることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の土壌連続洗浄排出方法。
【００２６】
（Ｓ３／Ｓ）≧０．８  ………（ｆ）
（Ｔ３／Ｓ３）≦２  ………（ｇ）
α＝ＴＫ１／ＳＫ１  ………（ｈ）
β＝ＴＫ３／ＳＫ３  ………（ｉ）
（α／β）≧１．２  ………（ｊ）
【００２７】
（６）押出機の出口部を上方に上げ、押出機の入口部と出口部との間の垂直距離をＨ１とし、押出機の入口部と沈降分離槽の汚染水の排出口との間の垂直距離をＨ２とするとき、（Ｈ１／Ｈ２）が１．３〜０．４であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の土壌連続洗浄排出方法。
【００２８】
（７）沈降分離槽において、沈降土の堆積高さ及び／又は堆積土の圧力を検出して、沈降土の堆積時間を制御することを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の土壌連続洗浄排出方法。
【００２９】
（８）水エジェクターにおいて、沈降分離槽の上部から連続して排出される汚染水を浄化した後の水の一部を駆動源の圧力水として使用することを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載の土壌連続洗浄排出方法。
【００３０】
以下、本発明につき詳細に説明する。
【００３１】
上記（１）に係わる発明につき説明する。
（１）に係わる発明は、油、無機化合物、有機化合物、重金属とその化合物等及びそれらにより複合汚染した汚染土壌に流動性を付与するため、水を注入して混合流体を作り、駆動源として圧力水を利用する水エジェクター（図１に一例を示す）で混合流体を吸引させて汚染土壌スラリーを作るスラリー化工程（イ）と、注入水と圧力水が希釈水となっている汚染土壌スラリーを連続的に沈降分離して、汚染物質を多く含む希釈水の上昇流と大方の土粒子からなる下降流に分流して、上昇流を汚染水として回収すると共に、下降流から沈降分離した土粒子からなる沈降土を連続して得る沈降分離工程（ロ）、及び、沈降土を連続的に排出し移送して洗浄土とする押出機を有する排出工程（ハ）からなることを特徴とする。
【００３２】
（イ）スラリー化工程
洗浄対象の汚染土壌は、土粒子、その含有水及び汚染物質から構成されている。土粒子径は、一般的には、おおよそ２００００ミクロンから、１ミクロン以下の微粒子径まで分布している。汚染土壌の土粒子の体積と含有水の体積はほぼ同じである場合が多い。
【００３３】
この汚染土壌に、配管内での流動性を確保する程度まで水を注入して混合体とした後、図１に示すような水エジェクターで吸引する。混合体は、１〜５ＭＰａの圧力水（１０気圧から５０気圧程度の圧力水が好ましい）と吸引された空気と共にノズルから噴出し、その噴出の効果で減圧になった水エジェクター内に流入する。
【００３４】
混合体、圧力水及び空気は、スロート部を通過しつつ混合され、高速汚染土壌スラリーとして水エジェクターの出口部から流出する。即ち、注入水及び圧力水からなる希釈水と含有水及び吸引された空気が混合した高速汚染土壌スラリーが得られる。この高速汚染土壌スラリーは、水エジェクターの出口部から１〜１０ｍ／秒程度の速度で噴出するので、図２に示すような減速器を通過させることにより、空気を排気しながら０．０１〜０．５ｍ／秒程度に減速して汚染土壌スラリーとすることが好ましい。但し、これらの速度は一例であって、これらに限定されるものではない。
【００３５】
注入水及び圧力水以外に、さらに水を追加して希釈水として土壌洗浄スラリーを作ることも可能である。汚染物質は土粒子間に大方存在しているので、この汚染土壌スラリーにおいては、土粒子間が分離するとともに、汚染物質は土粒子から剥離して希釈水と含有水に均一に分散される。汚染物質の含有水に対する濃度に比較して、汚染物質の含有水と希釈水に対する濃度はその希釈水量に逆比例して希薄になる。
【００３６】
汚染物質が油のような液体以外の重金属の場合でも、重金属汚染の発生源は化合物の場合が多く、その化合物は多くの土微粒子に付着して存在しているので、その土微粒子がコロイド状態で存在している結果として重金属も含有水と希釈水に均一に分散される。
このような状態にするのが、スラリー化工程である。
【００３７】
（ロ）沈降分離工程
汚染土壌スラリーを沈降分離槽の縦断面の上下及び左右方向のほぼ中央部に注入すると、主に土粒子からなる下降流と希釈水からなる上昇流に分流する。汚染土壌スラリーを構成する土粒子の８０％（体積％）以上、望ましくは９５％（体積％）以上が重力沈降するように、例えば、土粒子の大径からの累積量が９５％（体積％）になる土粒子径のストークス沈降速度を目安として、主に希釈水からなる上昇流の上昇速度を実現する横断面積を有する沈降分離槽において、汚染土壌スラリーから分離した大方の土粒子は沈降分離槽の底部で堆積層を形成する沈降土になる。この沈降土を沈降分離槽から連続して排出する。
【００３８】
沈降土には同伴水が存在しているが、該同伴水は含有水と希釈水の各一部から形成されているので、該同伴水の汚染物質濃度は希釈水の量に逆比例して減少しており、従って、沈降土の単位体積当たりの汚染物質の体積は、汚染土壌中の単位体積当たりの汚染物質の体積に比べて減少している。
【００３９】
一方、該汚染土壌スラリーから分離した大部分の汚染物質を含む希釈水は上昇流となり、沈降分離槽の上部から汚染水として槽外に排出される。以上の操作をするのが沈降分離工程である。
沈降分離槽から排出された汚染水は多くの汚染物質を含有しているので、汚染水から汚染物質を除去した後、本発明の土壌連続洗浄排出方法に用いる注入水や圧力水などの希釈水として再使用することが、経済性の点から当然望ましい。
【００４０】
沈降分離槽の形状としては、縦型円筒槽、上部円筒下部円錐槽、角型槽などを用いることができ、沈降土の排出口はその槽の最下部であることが好ましく、汚染水の排出口は槽上部に位置し且つ複数個あっても良い。
【００４１】
（ハ）排出工程
沈降土は、沈降分離槽に接続した押出機を介して槽外に排出し移送する。
押出機は、沈降分離槽に注入した汚染土壌スラリーが沈降分離して堆積層を形成することなく、即ち、目標より多くの同伴水とともに沈降分離槽外に流出するのを防止すると同時に、その同伴水を減少させるために沈降土が沈降分離槽内で必要な堆積時間を保持するように押出機の吐出量を制御する機能も兼ねながら移送する装置である。この必要な堆積時間とは０．５分から３分程度で十分である。
【００４２】
上記（２）に係わる発明につき説明する。
汚染土壌の体積Ｖ０に含まれる土粒子の体積をＳ、含有水の体積をＧ、汚染物質の体積をＰとするとき、汚染物質の水に対する濃度比率Ｒ０は（Ｐ／Ｇ）である。
【００４３】
希釈水の体積Ｗと汚染土壌Ｖ０とで均質なスラリーを作る場合、汚染物質の水に対する濃度比率ＲＳは（Ｐ／（Ｇ＋Ｗ））である。当然、汚染物質濃度比率ＲＳはＲ０に比較して小さい。理想的な状態として、このスラリーから土粒子の全量を分離し且つ同伴水の体積が含有水量相当のＧであると仮定すれば、その該同伴水中の汚染物質Ｐ１は（Ｐ／（Ｇ＋Ｗ））×Ｇとなる。従って、洗浄土に残留する汚染物質を体積Ｐ１まで減少させるために必要な希釈水Ｗは、下記式（ａ)を満足すればよい。
【００４４】
Ｗ≧（（Ｐ／Ｐ１）−１）×Ｇ  ………（ａ)
なお、下記式（ａ−１）、（ａ−２）、（ａ−３）及び（ａ−４）は、上記式（ａ）の導入式である。
【００４５】
Ｐ１＝（Ｐ／（Ｇ＋Ｗ））×Ｇ  ………（ａ−１）
Ｐ１／Ｐ＝Ｇ／（Ｇ＋Ｗ）  ………（ａ−２)
（Ｇ＋Ｗ）＝Ｇ×（Ｐ／Ｐ１）  ………（ａ−３）
Ｗ＝Ｇ×（（Ｐ／Ｐ１）−１）  ………（ａ−４）
【００４６】
同時に、汚染土壌のスラリーの管内流動性を確保するための希釈水の必要量は、下記式（ｂ）を満足すればよい。
（Ｇ＋Ｗ）／Ｓ≧１．５  ………（ｂ）
【００４７】
（２）に係わる発明は、これらの式（ａ）及び（ｂ）を満足する条件で運転することを特徴とする前記（１）に記載の土壌連続洗浄排出方法である。
また、この汚染物質ＰをＰ１まで減少させる際に、その削減の程度に応じて、２回とか３回等の多段操作によって実現することが望ましい。
【００４８】
（２）に係わる発明について更に詳細に説明する。
本発明において、スラリー化工程で作られた汚染土壌スラリーは、次の沈降分離工程に移送され、連続的に沈降分離槽で沈降分離されて大部分の土粒子は下降流となり、土粒子から剥離した汚染物質を含む希釈水は上昇流となり、汚染水として分離されて槽外に排出される。
【００４９】
この現象の概念は下記のとおりである。
沈降分離槽での土壌スラリー流体のマスバランスを図３に示す。図３において、沈降分離槽に連続的に流入するスラリーの流量（Ｖ）、沈降分離槽の上部から連続的に排出される汚染水の流量（Ｖ２）、沈降分離槽の下部から連続的に排出される沈降土の流量（Ｖ１）は、下記の通りである。
【００５０】
Ｖ＝Ｓ＋Ｇ＋Ｗ＋Ｐ
Ｖ２＝Ｓ２＋Ｗ２＋Ｐ２
Ｖ１＝Ｓ１＋Ｇ＋Ｗ１＋Ｐ１
Ｖ＝Ｖ１＋Ｖ２
なお、土壌スラリー流体に関する記号は下記の通りである（単位は、時間当たりの体積）。
【００５１】
Ｖ：沈降分離槽に連続的に流入するスラリーの流量（即ち、Ｖ１＋Ｖ２）
Ｖ１：沈降分離槽の下部から連続的に排出される沈降土の流量
Ｖ２：沈降分離槽の上部から連続的に排出される汚染水の流量
Ｓ：汚染土壌の土粒子の総体積（即ち、Ｓ１＋Ｓ２）
Ｓ１：沈降分離槽の下部から連続的に排出される土粒子の体積
Ｓ２：沈降分離槽の上部から連続的に排出される土粒子の体積
【００５２】
Ｐ：汚染土壌の汚染物質の体積（即ち、Ｐ１＋Ｐ２）
Ｐ１：沈降分離槽の下部から連続的に排出される汚染物質の体積
Ｐ２：沈降分離槽の上部から連続的に排出される汚染物質の体積
Ｗ：汚染土壌に加えた希釈水の体積（即ち、Ｗ１＋Ｗ２）
Ｗ１：沈降分離槽の下部から連続的に排出される希釈水の体積
Ｗ２：沈降分離槽の上部から連続的に排出される希釈水の体積
【００５３】
Ｇ：洗浄前の汚染土壌に同伴して存在していた含有水の体積
Ｔ：沈降分離槽入口でのスラリー中の単位土壌当たりの水量（即ち、含有水Ｇ＋希釈水Ｗ）
また、スラリー流体以外に関する記号は下記の通りである。
ｕ１：流体Ｖ１が沈降分離槽を流下する時の平均速度（即ち、Ｖ１／Ａ）
ｕ２：流体Ｖ２が沈降分離槽を上昇する時の平均速度（即ち、Ｖ２／Ａ）
このｕ２は、土壌の累積微粒子量がＳ２になる土粒子径の沈降速度に等しい。
【００５４】
Ａ：沈降分離槽の横断面積（ｕ２を実現する断面積である）
Ｄ：沈降分離槽の横断面の直径又は相当直径（なお、相当直径とは、横断面形状が円形でない場合、その断面積に等しい円面積を想定した場合の直径を言う。）
Ｌ１：流体Ｖ１が流下する範囲の沈降分離槽の縦断面長さ
Ｌ２：流体Ｖ２が上昇する範囲の沈降分離槽の縦断面長さ
Ｒ：土粒子の沈降速度
【００５５】
スラリーを移送するための条件は、スラリーの流動性を確保して、配管移送するために、（Ｇ＋Ｗ）／Ｓ≧１．５であることが望ましい。
汚染土壌の体積Ｖ０当たりの汚染物質の含有量Ｐから洗浄土の汚染物質Ｐ１を実現するために、希釈水Ｗの条件が、Ｗ≧（Ｐ／Ｐ１−１）×Ｇを満足することにより、土壌洗浄を実現できるのである。
【００５６】
上記（３）に係わる発明につき説明する。
前記押出機が沈降土を沈降分離槽の下部から排出し移送して洗浄土とするときに、沈降土の同伴水が少ないこと、即ち、土粒子の充填密度が大きいことが洗浄率の向上になる。したがって、運転開始時などの運転条件の変動で沈降土の同伴水が多くなる状況が生じた際に、その同伴水を減少させることが好ましい。その方法としては、押出機の入口部のスクリュウの断面直径Ｄ１、出口部の断面直径Ｄ３とするとき、（Ｄ１／Ｄ３）≧１．５を満足するようにスクリュウ直径を出口に向かって順次減少させるとともに、スクリュウ長さＬを、Ｌ≧（４×Ｄ１）にすることによりスクリュウ内部で充填密度を高めて、同伴水を減少させることが好ましい。
【００５７】
別の方法としては、押出機の出口部に、常時、土壌を２０ＫＰａ（０．２気圧）以上の圧力で圧縮するシリンダーを設置することにより充填密度を高める事が出来る。
このように、同伴水を少なくするための機能を有する押出機を有することが本発明において好ましい。
【００５８】
上記（４）係わる発明につき説明する。
前記沈降分離槽に流入する汚染土壌スラリーの単位時間当たりの体積をＶ、該Ｖを構成する土粒子の体積をＳ、含有水の体積をＧ、希釈水の体積をＷ、そして汚染物質の体積をＰとし、かつ、該沈降分離槽の底部から排出する沈降土の単位時間当たりの体積をＶ１、該Ｖ１を構成する土粒子の体積をＳ１、含有水と希釈水の各一部からなる同伴水の体積をＴ１、そして汚染物質の体積をＰ１とするとき、沈降分離槽の上昇流（汚染土壌スラリーから分離した汚染物質を主に含有する汚染水）に浮遊する土微粒子の累積量が、土粒子の目標収率を実現する累積量となることが好ましい。
【００５９】
すなわち、上昇する土粒子を極力少なくさせるためには、累積量の境界になる粒子径を浮遊限界とするストークス速度を実現するように沈降分離槽の横断面積を設定することが好ましい。具体的には、洗浄土の収率を８０％（体積％）以上にして、且つ同伴水を土粒子の体積の２倍以下を実現することができる沈降分離槽が好ましい。
【００６０】
そのような運転条件は、下記式（ｃ）、（ｄ）を満たす条件である。
（Ｓ１／Ｓ）≧０．８  ………（ｃ）
（Ｗ１／Ｓ１）≦２  ………（ｄ）
【００６１】
上記（５）に係わる発明につき説明する。
沈降分離槽に流入する汚染土壌スラリーの単位時間当たりの体積をＶ、該Ｖを構成する土粒子の体積をＳ、含有水の体積をＧ、希釈水の体積をＷ、そして汚染物質の体積をＰとするとき、沈降分離槽の運転条件が、（（Ｗ＋Ｇ）／Ｓ）≧１．５を満足することが好ましい。また、沈降分離槽の底部から排出する沈降土には含有水Ｇと希釈水Ｗの一部からなる同伴水が存在しており、洗浄率を高めるためには同伴水の少ないことが望ましい。その同伴水量を極力少なくする手段として、押出機で移送すると同時にスクリュウ軸の長手方向に向かってスクリュウ直径を小さくして圧縮機能を付加することにより、同伴水量を小さくすることが好ましい。
【００６２】
この機能を説明すると以下の通りである。
沈降分離槽の底部から排出される沈降土の単位時間当たりの体積をＶ１、該Ｖ１を構成する土粒子の体積をＳ１、含有水と希釈水の各一部からなる同伴水の体積をＴ１、そして汚染物質の体積をＰ１とし、かつ、沈降分離槽に接続する押出機の出口から排出する洗浄土の単位時間当たりの体積をＶ３、該Ｖ３を構成する土粒子の体積をＳ３、含有水と希釈水の各一部からなる同伴水の体積をＴ３、そして汚染物質の体積をＰ３とし、かつ、沈降分離槽の底部から排出する沈降土の単位体積をＫ１、該Ｋ１を構成する土粒子の体積をＳＫ１、含有水と希釈水からなる同伴水の体積をＴＫ１、そして汚染物質の体積をＰＫ１とし、かつ、沈降分離槽に接続する押出機の出口から排出する洗浄土の単位体積をＫ３、該Ｋ３を構成する土粒子の体積をＳＫ３、含有水と希釈水からなる同伴水の体積をＴＫ３、そして汚染物質の体積をＰＫ３とするとき、押出機出口の洗浄土の収率は大きいことが望ましく、（Ｓ３／Ｓ）が０．８以上であることが好ましく、さらに、０．９５以上であることが経済的に望ましい。
【００６３】
更には、洗浄土の同伴水は極力少ないことが洗浄率の向上につながるので望ましく、（Ｔ３／Ｓ３）が２以下であることが好ましく、さらに１．５以下であることが望ましい。
【００６４】
この条件を実現するために、沈降分離槽の沈降土で（Ｔ１／Ｓ１）≧２の場合が発生したときには、押出機で土粒子の充填率を高める機能が必要である。即ち、土粒子の充填率の指標として（水の体積）／（土粒子の体積）で表現すると、押出機の入口と出口の充填率指標をαとβとすれば、α＝ＴＫ１／ＳＫ１、β＝ＴＫ３／ＳＫ３である。この充填率指標を押出機で高め、その程度は、（α／β）≧１．２であることが好ましい。
【００６５】
上記（６）に係わる発明を図４に基づいて説明する。
押出機を傾斜させて用いる実施態様である。押出機の出口部のＢ点を上方に上げて、その出口の水平高さが沈降分離槽の汚染水の排出口のＣ点の水平高さより上方にあれば、沈降土の同伴水が装置の運転開始時や条件変動等で多いときでも、スラリーが漏洩することを防止すると同時に沈降土を圧縮することも可能である。このことは、沈降分離槽を連続的に安定して運転するためには重要なことである。
【００６６】
押出機の出口部Ｂ点は、常に汚染水排出口Ｃ点の水平高さより上位に位置する必要のない場合がある。即ち、土粒子の組成から、沈降土が堆積しやすくて、脱水性が高い場合（土の充填密度が大きい）には、押出機の出口部Ｂ点が汚染水排出口Ｃ点の水平位置より低い位置にあっても、沈降分離槽を連続的に安定して運転することができる。さらには、押出機のスクリュウの抵抗による沈降土の流出が阻止されることまで考慮するならば、押出機の入口部Ｆ点と押出機の出口部Ｂ点との間の垂直距離をＨ１とし、押出機の入口部Ｆ点と沈降分離槽の汚染水排出口Ｃ点の間の垂直距離をＨ２とするとき、（Ｈ１／Ｈ２）は０．４〜１．２であることが好ましく、より好ましくは０．８〜１．１であり、理想的には（Ｈ１／Ｈ２）＝１である。
【００６７】
上記（７）に係わる発明につき説明する。
前記沈降分離槽で沈降分離した沈降土は槽底部に向かって充填密度の大きい堆積層を形成するが、沈降分離槽出口では目標とする洗浄を実現するための充填密度を確保することが必要である。従って、その充填密度を実現するための堆積層高さが必要になる。即ち、必要な堆積層高さが存在しないと、同伴水が多くなり洗浄率が悪化するので、常時堆積層高さを維持するためには、堆積層高さを把握する必要がある。その堆積層高さを適切な範囲内に維持するために、堆積層高さをプロペラ式レベル計で測定したり、堆積層高さに起因する圧力をダイアフラム式圧力計器で検出して、沈降土の堆積時間を制御することが好ましい。そのためには、例えば、押出機の回転数を制御することが好ましい。
【００６８】
上記（８）に係わる発明につき説明する。
汚染土壌の単位体積Ｖ０に含まれる土粒子の体積をＳ、含有水の体積をＧ及び汚染物質の体積をＰとするとき、洗浄土に残留する汚染物質の体積をＰ１まで減少させるために、汚染土壌の希釈水の体積Ｗが前記の式（ａ）及び（ｂ）を満足する条件で運転するときに、該希釈水の体積Ｗの一部を水エジェクターの駆動源の圧力水として使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００６９】
本発明の土壌連続洗浄排出方法は、連続化されており、設備の小型化を実現すると同時に、汚染水を浄化した後の水を循環使用することにより、比例費の大幅な削減が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】
以下、実施例を挙げて、本発明をさらに説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００７１】
〔実施例１〕
図５は、実施例１における土壌連続洗浄排出方法を示す概略図である。
油による汚染土壌（該土壌を構成する土粒子０．９４ｍ３／ｈｒ、含有水１ｍ３／ｈｒ及び油０．０６ｍ３／ｈｒ）及び注入水（２ｍ３／ｈｒ）からなる混合体を、圧力水（４ｍ３／ｈｒ、圧力２０ＭＰａ）と空気（１０ｍ３／ｈｒ）とで駆動する水エジェクターを介して高速汚染土壌スラリーを作る。
【００７２】
この時、高速汚染土壌スラリーは、注入水と圧力水の和である６ｍ３／ｈｒが希釈水となっており、汚染物質である油は含有水と希釈水に均一に分散している噴流であるから、減速器を通して減速し、汚染土壌スラリーとした。用いた減速器は、前記の図２に示したようなもので、入口と出口の直径が３００ｍｍ、長さが１ｍで、中央部が太くなった円筒状管の内部に衝撃円盤を内蔵しており、流入したスラリーがここで衝突すると同時に空気を排気することにより減速する。
【００７３】
図５に示すように、上記の汚染土壌スラリーを、１ｍ直径で１ｍ高さの円筒部と、１ｍ直径で１ｍ高さの円錐部からなる円筒円錐型の沈降分離槽の上下方向の中央部に導入した。汚染土壌スラリー中の土粒子の大部分は下降流となって沈降して沈降土となる。該沈降土の組成は、土粒子０．９２ｍ３／ｈｒ、水１．３ｍ３／ｈｒ及び油０．０１ｍ３／ｈｒであった。この沈降土は、沈降分離槽に接続する押出機で移送して洗浄土となる。この洗浄土の組成は、沈降土の組成と同一である。
【００７４】
一方、沈降分離槽で汚染土壌スラリーから分離された大部分の希釈水は上昇流となり、汚染水として槽外に排出される。汚染水の組成は、水５．７ｍ３／ｈｒ、土粒子０．０２ｍ３／ｈｒ及び油０．０５ｍ３／ｈｒであった。
この結果、洗浄土中の油は、汚染土壌中の油（１００％）に比較して、１７％まで削減できた（油除去率８３％）。また、土壌収率は９８％に達した。
【００７５】
〔実施例２〕
図６は、実施例２における土壌連続洗浄排出方法を示す概略図である。
実施例２では、実施例１における沈降分離槽の円錐部の高さを０．５ｍに短縮したものを用いて運転した。
汚染土壌から汚染土壌スラリーを作るまでの条件は実施例１と同一にしたので、実施例２の汚染土壌スラリーの組成は、実施例１の汚染土壌スラリーと同一である。
【００７６】
沈降土の各組成の流通速度は、土粒子０．９０ｍ３／ｈｒ、水１．５ｍ３／ｈｒ及び油０．０１３ｍ３／ｈｒであったが、沈降土の１リットルあたりの体積組成は土粒子０．３１リットル、水０．６８４リットル、油０．００６リットルであった。
【００７７】
沈降土は、沈降分離槽に接続する押出機で移送して洗浄土とした。
用いた押出機は、スクリュウ断面を入口部から出口部に向かって細くした形状のものである。具体的には、押出機のスクリュウ軸の断面直径を一定のＤｓとして、押出機の入口部のスクリュウ断面直径をＤｅ及び出口部のスクリュウ断面直径をＤｏ、スクリュウ長さをＬｓとするとき、Ｌｓ＝６Ｄｓとし、入口部から出口部に向かってスクリュウ断面直径をＤｅ＝３ＤｓからＤｏ＝２Ｄｓまで漸次減少させた。
このような設計の押出機を用いて土粒子の充填密度を高めることにより、洗浄土の各組成の流通速度は、土粒子０．９ｍ３／ｈｒ、水１．５ｍ３／ｈｒ及び油０．０１３ｍ３／ｈｒであったが、洗浄土の１リットルあたりの体積組成は、土粒子０．３７リットル、水０．６２５リットル、油０．００５リットルであった。
【００７８】
一方、沈降分離槽内でスラリーから分離した大部分の希釈水は上昇流となって、汚染水として槽外に排出される。汚染水の組成は、土粒子０．０４ｍ３／ｈｒ、油０．０４７ｍ３／ｈｒ及び水５．５ｍ３／ｈｒであった。また、前記（５）で定義した充填率指標のαは２．２、βは１．７であり、α／β＝１．３であった。
この結果、洗浄土中の油は、汚染土壌中の油（１００％）に比較して２２％にまで削減できた（油除去率７８％）。また、土壌収率は９６％に達した。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の土壌連続洗浄排出方法は、油、有機化合物質、重金属やその化合物による汚染及び複合汚染等による汚染土壌を、小型の設備により連続的に低コストで浄化することができるので、産業活動に伴う環境問題の解決に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に用いる水エジェクターの一例の概略図である。
【図２】本発明に用いる減速器の一例の概略図である。
【図３】沈降分離槽での土壌スラリー流体のマスバランスを示す図である。
【図４】本発明の方法において、押出機を傾斜させて用いる場合の例を示す概略図である。
【図５】実施例１の土壌連続洗浄排出方法を示す概略図である。
【図６】実施例２の土壌連続洗浄排出方法を示す概略図である。
【符号の説明】
【００８１】
Ｆ    入口部
Ｂ    出口部
Ｃ    汚染水排出口
Ｈ１    ＦとＢとの間の垂直距離
Ｈ２    ＦとＣとの間の垂直距離
【図１】
2007098301.tif 000003
【図２】
2007098301.tif 000004
【図３】
2007098301.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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