(57)【要約】【課題】設備の省スペース化を図ることができる汚染土壌の浄化方法及び浄化システムを提供すること。【解決手段】重金属を含有する汚染土壌と水とを混合した泥水に前記重金属を吸着させるための吸着剤を添加し、分離装置４０において前記重金属を吸着した前記吸着剤を泥水から分離して前記重金属を除去する汚染土壌の浄化方法において、前記分離装置は、前記泥水をアップフローで流通させる分離槽３０を備え、前記アップフローは、土粒子の沈降速度よりも速く、かつ前記吸着剤の沈降速度よりも遅い流速で行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属を含有する汚染土壌と水とを混合した泥水に前記重金属を吸着させるための吸着剤を添加し、分離装置において前記重金属を吸着した前記吸着剤を泥水から分離して前記重金属を除去する汚染土壌の浄化方法において、
前記分離装置は、前記泥水をアップフローで流通させる分離槽を備え、
前記アップフローは、土粒子の沈降速度よりも速く、かつ前記吸着剤の沈降速度よりも遅い流速で行われることを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【請求項２】
前記アップフローは、前記分離槽の上流側において、前記吸着剤及び土粒子のそれぞれの沈降速度よりも速い流速で行われることを特徴とする請求項１に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項３】
前記泥水を前記分離槽に複数回流通させることを特徴とする請求項２に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項４】
前記分離槽へ流入させる前記泥水を貯蔵するための貯泥槽を備え、該貯泥槽において、前記吸着剤が添加された前記泥水を撹拌することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項５】
重金属を含有する汚染土壌と水とを混合した泥水と、前記重金属を吸着させるための吸着剤との混合物から、前記重金属を吸着した吸着剤を分離する分離装置を備えた汚染土壌の浄化システムにおいて、
前記分離装置は、前記泥水をアップフローで流通させる分離槽を備え、
前記アップフローは、土粒子の沈降速度よりも速く、かつ前記吸着剤の沈降速度よりも遅い流速で行われることを特徴とする浄化システム。
【請求項６】
前記アップフローは、前記分離槽の上流側において、前記吸着剤及び土粒子のそれぞれの沈降速度よりも速い流速で行われることを特徴とする請求項５に記載の汚染土壌の浄化システム。
【請求項７】
前記泥水を前記分離槽に複数回流通させる循環路を備えることを特徴とする請求項６に記載の汚染土壌の浄化システム。
【請求項８】
前記分離槽へ流入させる前記泥水を貯蔵するための貯泥槽を備え、
該貯泥槽は、前記吸着剤が添加された前記泥水を撹拌する撹拌手段を有することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の汚染土壌の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属を含有する汚染土壌の浄化方法及び浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル工事等において発生する掘削土に重金属、例えば、砒素、セレン、六価クロム、カドミウム、鉛等が含まれる場合には、該掘削土を建設発生土として処分する際に、重金属を含有する汚染土壌から重金属を適切に除去して建設発生土を無害化することが望ましい。
【０００３】
このような重金属を含有する汚染土壌を浄化処理する技術として、汚染土壌と水とを混合した泥水に、反応槽において、該重金属を吸着させるための吸着剤を添加し、これらを撹拌して吸着剤に重金属を付着させ、その後、分離装置を用いて泥水から重金属を吸着した吸着剤を分離する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、特許文献２では、吸着剤として鉄含有粒子を使用し、分離装置として磁気分離装置を用いており、汚染土壌を含む泥水を貯泥槽から反応槽へ供給し、該反応槽において鉄含有粒子を添加して撹拌し、その後、磁気分離装置において、重金属を吸着した鉄含有粒子を磁力によって泥水から分離している。分離した鉄含有粒子は、更に気液分離器を用いて空気を取り除き、その後、返送路を介して反応槽へ返送され、吸着剤として再利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−５１８３５号公報
【特許文献２】特開２０１１−５６４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
トンネル工事等に用いられるシールド工法、例えば、泥水式シールド工法では、掘削土と水とを混合した泥水をシールドマシンのチャンバ内に充填し、該泥水に所定の圧力を加えることでシールドマシンの切羽の安定を図っておいる。かかる工法で発生する余剰泥水には、掘削土に自然由来の重金属類が含まれるケースがあり、近年では、この余剰泥水に含まれる重金属を工事現場において浄化処理する技術が求められている。
【０００７】
しかし、特許文献１及び２に記載の浄化処理技術では、吸着剤の分離に磁気分離装置を用いており、この磁気分離装置は、高価であって処理能力を高めようとすると、装置が大型化しやすいという問題があった。シールド工法の工事現場では、限られたスペースで浄化処理を行う必要があるため、浄化設備の省スペース化や省電力化が求められていた。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、設備の省スペース化及び省電力化を図ることができる汚染土壌の浄化方法及び浄化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の汚染土壌の浄化方法は、重金属を含有する汚染土壌と水とを混合した泥水に前記重金属を吸着させるための吸着剤を添加し、分離装置において前記重金属を吸着した前記吸着剤を泥水から分離して前記重金属を除去する汚染土壌の浄化方法において、前記分離装置は、前記泥水をアップフローで流通させる分離槽を備え、前記アップフローは、土粒子の沈降速度よりも速く、かつ前記吸着剤の沈降速度よりも遅い流速で行われることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、分離槽において、泥水の土粒子の沈降速度よりも速く、かつ吸着剤の沈降速度よりも遅い流速で泥水をアップフローすることにより、重金属を吸着した吸着剤を分離槽内に沈降させて、泥水から分離することができる。このような沈降分離は、分離槽において泥水の流通方向と流速とを変えることによって達成することができるので、磁気分離装置のような高価で大型の装置を用いる必要がなく、省スペース化を図ることができる。更に、磁気分離装置に比して消費電力量を抑えることができる。
【００１１】
請求項２に記載の汚染土壌の浄化方法は、請求項１に記載の汚染土壌の浄化方法において、前記アップフローは、前記分離槽の上流側において、前記吸着剤及び土粒子のそれぞれの沈降速度よりも速い流速で行われることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、分離槽の上流側において、吸着剤及び土粒子の沈降速度よりも速い流速で泥水をアップフローすることにより、上流側において吸着剤が添加された泥水が撹拌され、吸着剤に重金属を吸着させることができる。これにより、撹拌時間を確保して浄化性能を高めたり、泥水の撹拌と、その後の吸着剤の分離とを一つの槽で行って省スペース化を図ったりすることができる。
【００１３】
また、アップフローの流速をこのようにコントロールすることで、吸着剤を分離槽内に留めた状態で、泥水の撹拌と吸着剤の分離とを一つの槽で行うことができるので、吸着剤を再利用するために、泥水から分離した吸着剤を再び反応槽へ返送する回収装置が不要になり、設備を小型化して省電力化を図ることが可能である。
【００１４】
請求項３に記載の汚染土壌の浄化方法は、請求項２に記載の汚染土壌の浄化方法において、前記泥水を前記分離槽に複数回流通させることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、泥水を分離槽に複数回流通させることで、撹拌時間を長くして重金属を吸着剤に十分に吸着させることができる。また、撹拌時間を長くすることで、重金属の除去に必要な吸着剤の添加量を少なくしてコストを抑えることができる。
【００１６】
請求項４に記載の汚染土壌の浄化方法は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の汚染土壌の浄化方法において、前記分離槽へ流入させる前記泥水を貯蔵するための貯泥槽を備え、該貯泥槽において、前記吸着剤が添加された前記泥水を撹拌することを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、撹拌時間をより長くして、重金属を吸着剤に十分に吸着させることができる。
【００１８】
また、上記目的を達成するために、請求項５に記載の汚染土壌の浄化システムは、重金属を含有する汚染土壌と水とを混合した泥水と、前記重金属を吸着させるための吸着剤との混合物から、前記重金属を吸着した吸着剤を分離する分離装置を備えた汚染土壌の浄化システムにおいて、前記分離装置は、前記泥水をアップフローで流通させる分離槽を備え、前記アップフローは、土粒子の沈降速度よりも速く、かつ前記吸着剤の沈降速度よりも遅い流速で行われることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、分離槽において、泥水の土粒子の沈降速度よりも速く、かつ吸着剤の沈降速度よりも遅い流速で泥水をアップフローすることにより、重金属を吸着した吸着剤を分離槽内に沈降させて、泥水から分離することができる。このような沈降分離は、分離槽において泥水の流通方向と流速とを変えることによって達成することができるので、磁気分離装置のような高価で大型の装置を用いる必要がなく、省スペース化を図ることができる。更に、磁気分離装置に比して消費電力量を抑えることができる。
【００２０】
請求項６に記載の汚染土壌の浄化システムは、請求項５に記載の汚染土壌の浄化システムにおいて、前記アップフローは、前記分離槽の上流側において、前記吸着剤及び土粒子のそれぞれの沈降速度よりも速い流速で行われることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、分離槽の上流側において、吸着剤及び土粒子の沈降速度よりも速い流速で泥水をアップフローすることにより、上流側において吸着剤が添加された泥水が撹拌され、吸着剤に重金属を吸着させることができる。これにより、撹拌時間を確保して浄化性能を高めたり、泥水の撹拌と、その後の吸着剤の分離とを一つの槽で行って省スペース化を図ったりすることができる。
【００２２】
また、アップフローの流速をこのようにコントロールすることで、吸着剤を分離槽内に留めた状態で、泥水の撹拌と吸着剤の分離とを一つの槽で行うことができるので、吸着剤を再利用するために、泥水から分離した吸着剤を再び反応槽へ返送する回収装置が不要になり、設備を小型化して省電力化を図ることが可能である。
【００２３】
請求項７に記載の汚染土壌の浄化システムは、請求項６に記載の汚染土壌の浄化システムにおいて、前記泥水を前記分離槽に複数回流通させる循環路を備えることを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、循環路を介して泥水を分離槽に複数回流通させることで、撹拌時間を長くして重金属を吸着剤に十分に吸着させることができる。また、撹拌時間を長くすることで、重金属の除去に必要な吸着剤の添加量を少なくしてコストを抑えることができる。
【００２５】
請求項８に記載の汚染土壌の浄化システムは、請求項５〜７のいずれか１項に記載の汚染土壌の浄化システムにおいて、前記分離槽へ流入させる前記泥水を貯蔵するための貯泥槽を備え、該貯泥槽は、前記吸着剤が添加された前記泥水を撹拌する撹拌手段を有することを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、撹拌手段によって貯泥槽において泥水を撹拌することができ、撹拌時間をより長くして、重金属を吸着剤に十分に吸着させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、設備の省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態における汚染土壌の浄化システムの概要を示す図。
【図２】泥水式シールド工法の概要を示す図。
【図３】泥水式シールド工法において発生する掘削土のフローを示す図。
【図４】泥水式シールド工法において発生した汚染土壌の浄化処理の概要を示す図。
【図５】従来の汚染土壌の浄化処理の概要を示す図。
【図６】本発明の第２実施形態における汚染土壌の浄化システムの概要を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における汚染土壌の浄化システム１の概要を示す図である。本実施形態では、汚染土壌の浄化システム１をシールド工法の一例である泥水式シールド工法において発生した、重金属を含有する掘削土（汚染土壌）の浄化処理に適用した例を説明する。浄化システム１は、貯泥槽２０と、反応・分離槽（分離槽）３０とを備えている。
【００３０】
図２は、泥水式シールド工法の概要を示す図である。泥水式シールド工法は、シールドマシン１１のチャンバ内を泥水で充満し、該泥水に十分な圧力を保持させて地盤の土圧や水圧に対抗させ、切羽の安定を図る工法である。掘削土は泥水と混合され、坑外へ排泥する。
【００３１】
シールド工法によって発生する掘削土は、自然由来の重金属類、例えば、砒素、セレン、六価クロム、カドミウム、鉛等を含有している場合がある。本実施形態の浄化システム１は、このような重金属を含有する掘削土を掘削現場において浄化処理するシステムとして好適に用いることができる。なお、ここでは、重金属の一例である砒素を含有する汚染土壌の浄化システム１について説明する。
【００３２】
図３は、泥水式シールド工法において発生する掘削土のフローを示す図である。泥水式シールド工法における掘削土の処理システムは、シールドマシン１１と、処理設備１２とを備え、処理設備は、一次処理機１３と、二次処理機１４とを含む。
【００３３】
シールドマシン１１は、カッタヘッドを回転駆動させて切羽面の掘削を行う。カッタヘッドによって切削した掘削土は、泥水と混合され、排泥用ポンプを用いて地上の処理設備１２（図２参照）へと搬送される。
【００３４】
一次処理機１３は、シールドマシンから排出された泥水を粒径が７５μｍ以上の粗粒分と粒径が７５μｍ未満の細粒分とに分級処理する装置であり、例えば、振動ふるい機やサイクロン又はこれらの組み合わせを用いることができる。一次処理機１３によって分級された粗粒分（一次処理土）は、多くの場合、重金属が環境基準値適合である建設発生土（砒素の濃度が０．０１ｍｇ／Ｌ以下）として処分することができる。
【００３５】
細粒分である泥水の一部は、シールドマシンで使用される加圧泥水として利用するために、シールドマシンのチャンバ内へ供給される。細粒分の残りの泥水（余剰泥水）は、二次処理機１４へ搬送される。
【００３６】
二次処理機１４は、重金属を含有する汚染土壌が混在した余剰泥水から重金属を除去する装置である。二次処理機１４では、余剰泥水に吸着剤を添加して混合することにより、吸着剤に重金属を付着させる。その後、重金属を吸着した吸着剤を泥水から分離することによって、重金属を除去する。浄化システム１は、この二次処理機１４として用いられ、既述のとおり、貯泥槽２０と、反応・分離槽３０とを備えており、図１に示すように、反応・分離槽３０は、フロー生成手段４１、排出路４２と、吸着剤回収手段４３とともに、重金属を吸着した吸着剤を泥水から分離する分離装置４０を構成している。
【００３７】
重金属を吸着させる吸着剤としては、例えば、鉄粉、活性炭、ゼオライト等を用いることができ、本実施形態では鉄粉を用いている。吸着剤は、浄化処理される汚染土壌の土粒子の粒径や比重に基づき、該土粒子の沈降速度よりも速い沈降速度を有するものを使用する。ここでは、一次処理機によって分級された粒径が約７５μｍ、比重が約２．６の土粒子の沈降速度よりも速い沈降速度を有する鉄粉（例えば、粒径が約７０〜１００μｍ、比重が約７．８５の鉄粉）を用いている。土粒子と吸着剤の沈降速度は、ストークスの式から算出することができる。
【００３８】
吸着剤は、投入装置５０を用いて反応・分離槽３０内へ供給される。投入装置５０は、所定量の吸着剤を反応・分離槽３０内へ投入するものである。
【００３９】
貯泥槽２０は、泥水を貯蔵する槽であり、ここでは、一次処理機１３を経た余剰泥水が供給路１９を介して貯泥槽２０に蓄えられる。貯泥槽２０と反応・分離槽３０とは、第１搬送路２３と、第２搬送路２４とのそれぞれによって結ばれている。貯泥槽２０の下部には、泥水を流出するための流出口２１が設けられており、第１搬送路２３は、流出口２１から反応・分離槽３０へ延在している。
【００４０】
反応・分離槽３０は、吸着剤が添加された泥水の撹拌と、該泥水からの吸着剤の分離とを行うための容器であり、泥水を反応・分離槽内に流入させるための流入部３１と、泥水を反応・分離槽外へ流出させるための流出部３２と、流入部３１側（上流側）に位置する反応領域部３５と、流出部３２側（下流側）に位置する分離領域部３６とを有する。流入部３１は、貯泥槽の排出部から延在する第１搬送路２３に連なり、流出部３２は、反応・分離槽３０において泥水の水面の高さが一定に保たれるように反応・分離槽３０の上方に位置しており、第２搬送路２４と、排出路４２とに連なる。流出部３２には、泥水の流出路を第２搬送路２４及び排出路４２のいずれか一方に切り替える切替バルブ（図示せず）が配設される。
【００４１】
反応領域部３５は、フロー生成手段４１とともに、泥水の撹拌を行う反応槽としての機能を構成する部位である。分離領域部３６は、フロー生成手段４１とともに、吸着剤の沈降分離を行う分離槽としての機能を構成する部位である。分離領域部３６は、内径がほぼ一定になるように形成された筒状をなしており、反応領域部３５は、分離領域部３６に比して内径が小さくなっている。
【００４２】
本実施形態では、反応・分離槽３０として鉛直方向へ延在する円筒状のカラムを用いている。流入部３１は、カラムの底部に位置しており、反応領域部３５は、流入部３１から上方に向かって内径が漸次大きくなるようにテーパ状に形成されている。分離領域部３６、反応領域部３５の上方に位置しており、上下方向において内径が一定となるように形成された円柱状をなしている。
【００４３】
なお、反応・分離槽３０の構造は、上述した構成に限られず、泥水を流入部３１から流出部３２へ流通させる間に、反応領域部３５において泥水の撹拌ができ、かつ分離領域部３６において吸着剤の沈降分離ができる構成であればよい。例えば、反応領域部３５において泥水を撹拌するために撹拌羽根等の撹拌手段を設けたり、分離領域部３６において、泥水の流れを静的な層流状態に保つような傾斜板や傾斜管を設けたりすることも可能である。
【００４４】
フロー生成手段４１は、反応・分離槽３０内に流入部３１から流出部３２へ向かう泥水の流れを生じさせるものである。フロー生成手段４１によって、少なくとも反応・分離槽３０の分離領域部３６では、泥水が下方から上方へ向かって流通するようにアップフローが形成される。
【００４５】
また、反応・分離装置４０は、フロー生成手段４１と反応・分離槽３０の構成とによって、反応領域部３５の流速、特に流入部３１の流速が、土粒子の沈降速度及び吸着剤の沈降速度よりも速い第１流速Ｖ１となり、分離領域部の流速が、土粒子の沈降速度よりも速く、かつ吸着剤の沈降速度よりも遅い第２流速Ｖ２となるように、泥水の流速を調整する。
【００４６】
本実施形態では、フロー生成手段４１としてポンプを用いており、該ポンプは、貯泥槽２０と反応・分離槽３０との間に配置された第１搬送路２３に配設されている。なお、フロー生成手段４１の位置は、これに限られず、例えば、反応・分離槽３０や第２搬送路２４に設ける構成であってもよい。このフロー生成手段４１と円筒状の反応・分離槽３０とによって、反応領域部３５と分離領域部３６とに、流速の異なるアップフローを形成している。ここでは、反応・分離槽３０の流入口の流路断面とほぼ等しい流路断面積を有する、第１搬送路２３の反応・分離槽３０側の端部において流速が第１流速Ｖ１となるように、フロー生成手段４１であるポンプの圧力や流量を調整している。更に、分離領域部３６において流速が第２流速Ｖ２となるように、分離領域部３６の流路断面積（すなわち、カラムの内径）を設定している。
【００４７】
このような反応・分離槽３０の一例として、例えば、反応領域部３５の最下部（流入口）における内径が約０．４ｍ、反応領域部３５の高さ寸法が約０．６ｍであって、分離領域部の内径が約１．０ｍ、分離領域部の高さ寸法が約２．０ｍであるカラムを用いることができる。一例として、土粒子（最大粒径７５μｍ、比重２．６）の沈降速度が０．４９ｃｍ／ｓｅｃであって、吸着剤となる鉄粉（粒径７０μｍ、比重７．８５）の沈降速度が１．８ｃｍ／ｓｅｃである場合、このカラムにおいて、第１流速Ｖ１を約６ｃｍ／ｓｅｃとし、第２流速Ｖ２を１ｃｍ／ｓｅｃとすることにより、吸着剤を沈降させることができる。なお、反応・分離槽３０の大きさや泥水の流速は、これに限られず、浄化処理する泥水の量や使用する吸着剤等に基づいて適宜設定することができる。
【００４８】
第２搬送路２４は、反応・分離槽３０の流出部３２から貯泥槽２０へ延在する流路である。第２搬送路２４と、貯泥槽２０と、第１搬送路２３とは、泥水が反応・分離槽３０を複数回流通するように、反応・分離槽３０の流出部３２と流入部３１とを繋ぐ循環路を形成している。
【００４９】
排出路４２は、吸着剤が分離された泥水を反応・分離槽３０外へ排出するための流路であり、流出部３２から反応・分離槽３０の外部へ延在している。
【００５０】
回収手段４３は、反応・分離槽３０から使用後の吸着剤を回収するものであり、例えば、所要の吸引力を有するブロア等を用いることができる。
【００５１】
次に、上述した浄化システム１による汚染土壌の浄化処理について説明する。
【００５２】
図１及び図４に示すように、一次処理機１３によって分級した後の余剰泥水をポンプ等の搬送手段を用いて貯泥槽２０へ搬送する。貯泥槽２０に所定量の泥水が貯留された後、フロー生成手段４１によって貯泥槽２０に貯留された泥水を反応・分離槽３０へ供給する。
【００５３】
反応・分離槽３０には、泥水が流入する前に、投入装置５０によって所定量の吸着剤が投入され、フロー生成手段４１によって泥水が反応領域部３５へ流入することによって、該泥水に吸着剤が添加される（添加工程）。
【００５４】
また、反応領域部３５では、フロー生成手段４１によって、泥水の流速が土粒子及び吸着剤の沈降速度よりも速い第１流速Ｖ１に制御されることにより、泥水と吸着剤とが混合、撹拌される（撹拌工程）。
【００５５】
泥水は、フロー生成手段４１によって、反応領域部３５から、分離領域部３６へと移動する。分離領域部３６では、アップフローする泥水の流速が、土粒子の沈降速度よりも速く、吸着剤の沈降速度よりも遅い第２流速Ｖ２に制御され、泥水中の吸着剤は、分離領域部３６において沈降し、土粒子を含む泥水は流出部３２から反応・分離槽３０外へ流出する。
【００５６】
流出部３２では、切替バルブによって、流路が第２搬送路２４に選択されており、流出した泥水は、フロー生成手段４１によって、循環路となる第２搬送路２４、貯泥槽２０及び第１搬送路２３を経て、再度、反応・分離槽３０内へ流入する。反応・分離装置４０は、このような循環路を経由した反応・分離槽３０における泥水の撹拌、分離を所定回数繰り返す。
【００５７】
その後、切替バルブによって、流路を第２搬送路２４から排出路４２へと切り替える。反応・分離槽３０の分離領域部３６において分離された泥水は、排出路４２から反応・分離槽３０の外部へ排出され、重金属を吸着した吸着剤は、分離領域部３６において沈降して反応・分離槽３０内に残留する。その結果、泥水から吸着剤が分離される（分離工程）。
【００５８】
吸着剤が分離された泥水は、ポンプ等の搬送手段を用いて汚泥処理槽（図示せず）へ搬送される。汚泥処理槽において泥水に凝集剤を添加し、撹拌して凝集沈殿処理をし（凝集沈殿処理工程）、重金属が規定値以下に浄化された汚泥及び処理水として処理する。反応・分離槽３０内の吸着剤は、回収手段４３によって、反応・分離槽３０外へ搬出され、産業廃棄物として処理される。なお、回収手段４３によって吸着剤を回収する前に、貯留槽２０又は反応・分離槽３０に水を供給して土粒子を洗浄してもよい。
【００５９】
上述した浄化システム１では、反応・分離槽３０の分離領域部３６において、泥水の土粒子の沈降速度よりも速く、かつ吸着剤の沈降速度よりも遅い第１流速Ｖ１で泥水をアップフローすることにより、重金属を吸着した吸着剤を分離槽内に沈降させて、泥水から分離することができる。そのため、従来の浄化システムで用いていた磁気分離装置のように、高価で大型の装置を設置する必要がなく、分離槽において泥水の流通方向と流速とを変えることによって吸着剤を泥水から分離することができるので、省スペース化を図ることができる。また、磁気分離装置を用いた浄化システムに比べて消費電力量を抑えることができるとともに、簡易な構成で吸着剤を分離、回収することができる。
【００６０】
図５に示すように、従来の浄化システムでは、貯泥槽と、反応装置と、磁気分離装置と、回収装置とを備えており、吸着剤が添加された泥水の撹拌を行う反応装置（すなわち、撹拌手段を有する反応槽）と、重金属を吸着した吸着剤を泥水から分離する磁気分離装置とは別体の装置であるため、設置スペースを広く確保する必要があった。
【００６１】
これに対し、本実施形態の浄化システム１では、反応・分離槽３０の上流側に位置する反応領域部３５おいて、吸着剤及び土粒子の沈降速度よりも速い第２流速Ｖ２で泥水をアップフローすることにより、上流側において泥水を撹拌して、吸着剤に重金属を吸着させることができる。つまり、本実施形態の浄化システム１では、一つの装置、すなわち、一つの容器内に撹拌機能と分離機能とを備えた分離装置４０によって、重金属を除去することができるので、より浄化設備を小型化して省スペース化を図ることができる。また、反応・分離槽３０において、反応領域部３５と分離領域部３６の形状を変えることにより、共通のフロー生成手段４１の駆動によって、撹拌作用と分離作用とを得ることができるため、高い省電力効果を得ることができる。
【００６２】
更に、循環路を設けて泥水を反応・分離槽３０に複数回流通させることで、撹拌時間を長くして重金属を吸着剤に十分に吸着させることができ、重金属の除去に必要な吸着剤の添加量を少なくしてコストを抑えることができる。
【００６３】
また、浄化システム１では、吸着剤を反応・分離槽３０内に留めた状態で、吸着剤を再利用することができるので、従来の浄化システムのように、吸着剤を再利用するために、分離装置によって泥水から分離した吸着剤を再び反応槽へ返送する回収装置を設ける必要がない。つまり、泥水を撹拌する撹拌工程と、吸着剤を泥水から分離する分離工程と、分離した吸着剤の再利用とを一つの装置で行うことができ、浄化設備の設置面積の省スペース化、省電力化、及び処理工程の簡素化を図ることができる。
【００６４】
なお、本実施形態の浄化システム１では、反応・分離槽３０において泥水に吸着剤を添加しているが、吸着剤を添加する部位はこれに限られず、泥水を一次処理機によって分級した後であればよい。
【００６５】
（第２実施形態）
図６は、浄化システム１の第２実施形態を示す図１と同様の図である。第２実施形態において、第１実施形態と対応する部位には同一の符号を付しており、ここでは、同一の構成及び同一の浄化処理工程についての詳細を省略する。
【００６６】
第２実施形態において、投入装置５０は、貯泥槽２０に連結されており、貯泥槽２０に所定量の吸着剤を投入する。貯泥槽２０は、撹拌手段２５を備える。
【００６７】
撹拌手段２５は、貯泥槽２０に貯留された泥水を撹拌するためのものであり、例えば、駆動源となるモータと、該モータに接続された撹拌羽根とを備えた撹拌装置を用いることができる。
【００６８】
第２実施形態の浄化システム１による汚染土壌の浄化処理では、投入装置５０によって、所定量の吸着剤を貯泥槽２０に投入し、貯泥槽２０に所定量の泥水が貯留された後、撹拌手段２５によって吸着剤が添加された泥水を混合、撹拌する（添加工程及び撹拌工程）。
【００６９】
その後、フロー生成手段４１によって泥水を貯泥槽２０から反応・分離槽３０へ供給する。反応・分離槽３０の反応領域部３５では、フロー生成手段４１によって、泥水の流速が第１流速Ｖ１に制御されることにより、泥水と吸着剤とが混合、撹拌される。
【００７０】
フロー生成手段４１によって、反応領域部３５から、分離領域部３６へと移動した泥水は、第２流速Ｖ２に制御され、泥水中の吸着剤は、分離領域部３６において沈降し、土粒子を含む泥水は流出部３２から反応・分離槽３０外へ流出する。
【００７１】
流出部３２では、切替バルブによって、流路が第２搬送路２４に選択されており、流出した泥水は、循環路となる第２搬送路２４、貯泥槽２０及び第１搬送路２３を経て、再度、反応・分離槽３０内へ流入する。循環路を経由した反応・分離槽３０における泥水の撹拌、分離を所定回数繰り返した後、切替バルブによって、流路を第２搬送路２４から排出路４２へと切り替える。
【００７２】
その後、反応・分離槽３０の分離領域部３６において分離された泥水は、排出路４２から反応・分離槽３０の外部へ排出され、重金属を吸着した吸着剤は、分離領域部３６において沈降して反応・分離槽３０内に残留する。その結果、泥水から吸着剤が分離される（分離工程）。
【００７３】
本実施形態の浄化システム１では、貯泥槽２０において吸着剤が添加された泥水を混合、撹拌した後、反応・分離槽３０において更に泥水を撹拌することができる。重金属を含有する所定量の泥水に対して、所定量の吸着剤を添加する場合、浄化効果は、撹拌時間の長い方が高くなる。そのため、第２実施形態の浄化システムでは、第１実施形態のものに比して撹拌時間を長くして浄化効果を高めたり、反応・分離槽３０を循環させる回数を低減して処理時間を短くしたりすることができる。
【００７４】
また、第２実施形態において、第２搬送路２４を配設しない構成としてもよい。この場合、貯泥槽２０において吸着剤が添加された泥水を撹拌した後、反応・分離槽３０において、泥水から吸着剤を分離する。泥水は、反応・分離槽３０の流出部３２から排水路４２を経て汚泥処理槽へ搬送される。反応・分離槽３０内の吸着剤は、回収手段４３によって、反応・分離槽３０外へ搬出され、産業廃棄物として処理される。このように、第２搬送路２４を配設しない場合には、より設備を小型化することができる。更に、第２搬送路２４を配設しない場合には、反応・分離槽３０を分離機能のみの（すなわち、撹拌機能を有していない）分離槽とすることができ、これにより、該分離槽の構造を簡素化して分離装置４０を小型化することができる。
【００７５】
なお、本発明は上述した第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、泥水式シールド工法に浄化システムを適用した例について記載しているが、土圧式シールド工法において、同様の浄化システムを用いて浄化処理をすることも可能である。また、反応・分離装置として、例えば、第１撹拌室と第２撹拌室とを備えたスラリー循環型沈殿装置を用いることも可能である。また、第２搬送路２４に代えて、貯蔵槽２０を介することのない循環路を別途設ける構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１      浄化システム
２０    貯泥槽
２３    第１搬送路
２４    第２搬送路
２５    撹拌手段
３０    反応・分離槽（分離槽）
３５    反応領域部
３６    分離領域部
４０    反応・分離装置（分離装置）
４１    フロー生成手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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