(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機化合物を含む汚染土壌を加熱処理するバーナを備えた加熱用ロータリーキルンを配設し、該加熱用ロータリーキルンの排気ダクトを集塵機を介して排ガス中の揮発性有機化合物を燃焼させる脱臭炉に連結する一方、加熱用ロータリーキルンから排出される加熱土壌を受け入れて連続的に混合しながら排出する連続式混合手段を配設し、該連続式混合手段には加熱土壌に水を噴射する水噴射ノズルを備えると共に、連続式混合手段の排気ダクトの下流には集塵機を配設し、かつ前記脱臭炉の排気ダクトを分岐した分岐ダクトを連続式混合手段の集塵機手前の排気ダクトに連結したことを特徴とする揮発性有機化合物を含む汚染土壌の浄化装置。
【請求項２】
前記連続式混合手段がロータリーキルンであることを特徴とする請求項１記載の揮発性有機化合物を含む汚染土壌の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、油分などの揮発性有機化合物を含んだ汚染土壌を加熱して浄化する揮発性有機化合物を含む汚染土壌の浄化装置に関する。
【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有機化合物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方法として、その土壌を掘削して加熱用ロータリーキルン等へ投入し、加熱用ロータリーキルンに備えたバーナで加熱して土壌中にしみ込んでいる揮発性有機化合物を揮発させて土壌の浄化処理を行うと共に、揮発した揮発性有機化合物を別途設けたアフターバーナで燃焼して分解し、無害化して大気中へ排出するようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来装置では、加熱用ロータリーキルンから排出される処理土壌は温度も高く、取り扱いにくいものとなっている。また、排ガス中の揮発性有機化合物をアフターバーナによって燃焼分解しているが、その排ガスはかなりの熱量を保有しており、その熱量を大気中へ排出していて経済的ではないという問題点があった。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑み、汚染土壌を浄化処理して取り扱いやすい処理土壌とし、また排ガス熱を有効利用して経済的に浄化処理を行うことができる揮発性有機化合物を含む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】
本発明は上記の課題を解決するために、請求項１記載の揮発性有機化合物を含む汚染土壌の浄化装置にあっては、揮発性有機化合物を含む汚染土壌を加熱処理するバーナを備えた加熱用ロータリーキルンを配設し、該加熱用ロータリーキルンの排気ダクトを集塵機を介して排ガス中の揮発性有機化合物を燃焼させる脱臭炉に連結する一方、加熱用ロータリーキルンから排出される加熱土壌を受け入れて連続的に混合しながら排出する連続式混合手段を配設し、該連続式混合手段には加熱土壌に水を噴射する水噴射ノズルを備えると共に、連続式混合手段の排気ダクトの下流には集塵機を配設し、かつ前記脱臭炉の排気ダクトを分岐した分岐ダクトを連続式混合手段の集塵機手前の排気ダクトに連結したことを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２記載の揮発性有機化合物を含む汚染土壌の浄化装置にあっては、前記連続式混合手段がロータリーキルンであることを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の揮発性有機化合物を含む汚染土壌の浄化装置によれば、加熱用ロータリーキルンのバーナを燃焼させながら揮発性有機化合物を含む汚染土壌を加熱用ロータリーキルン内に投入すると共に、脱臭炉のバーナを燃焼させて脱臭炉内を高温雰囲気に維持させる。汚染土壌は加熱用ロータリーキルン内を転動流下していく間に高温ガスに晒されて加熱され、汚染土壌中の揮発性有機化合物は揮発分離する。揮発分離した揮発性有機化合物を含む排ガスは加熱用ロータリーキルンの排気ダクトを介して脱臭炉内へと導入され、脱臭炉内で揮発性有機化合物は完全燃焼される。
【０００９】
一方、加熱用ロータリーキルンから排出される加熱土壌は連続式混合手段に投入され、連続式混合手段において水噴射ノズルから噴射される水を浴び、連続式混合手段内を移動する間に適当に混ざり合って土壌温度が低下すると共に、含水率も少し上昇して取り扱いやすい土壌となる。連続式混合手段内にて発生する水蒸気やダストは排風機によって吸引排気されて排気ダクトを下流へと流れ、ダスト分は集塵機にて捕捉される。
【００１０】
また、脱臭炉の排気ダクトを分岐した分岐ダクトを連続式混合手段の集塵機手前の排気ダクトに連結し、脱臭炉から排気される高温ガスと連続式混合手段から導出されるガスとを混合させて水蒸気の露結温度以上にガス温度を高めている。
【００１１】
このように、加熱用ロータリーキルンから排出される加熱土壌を連続式混合手段において水を噴射して加熱土壌の温度を下げると共に適度に含水率を高めるので、取り扱いやすい状態となり、コンベヤ等によって工場内の所定の堆積場所等に難なく搬送することができ、また脱臭炉から排気される高温ガスと連続式混合手段から導出されるガスとを混合させてガス温度を高めることで下流の集塵機等での露結による弊害を防止しており、脱臭炉の排気ガス熱の有効利用を図ることによって経済的に浄化処理を行うことができる。
【００１２】
また、本発明の請求項２記載の揮発性有機化合物を含む汚染土壌の浄化装置によれば、連続式混合手段としてロータリーキルンを採用すれば、汚染土壌を加熱する加熱用ロータリーキルンと略同様な構造であるので、装置全体のバランスをとりやすくてシステム構築が容易にできる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図中の１は、油等の揮発性有機化合物によって汚染された土壌を掘削したものを加熱して浄化処理する加熱用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を介してドラム２内へ臨ませた投入コンベヤ５により汚染土壌をドラム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、排出ホッパ４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、汚染土壌中に含まれる揮発性有機化合物を揮発分離させると共に、浄化された土壌を排出ホッパ４の排出口７より排出するようにしている。
【００１５】
加熱用ロータリーキルン１の投入ホッパ３上部には揮発分離される揮発性有機化合物を含む排ガスを排出する排気ダクト８を連結しており、該排気ダクト８はその途中にガス中のダスト分を除去するサイクロン式集塵機やバグフィルタ等の集塵機９とガスを吸引する排風機１０とを介して脱臭炉１１の入口側に連結している。
【００１６】
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有機化合物を燃焼分解するようにしている。なお、脱臭炉１１は揮発性有機化合物が完全に燃焼分解するように、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−ルし、また排ガスが炉内を通過するのに少なくとも略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。
【００１７】
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の排気ダクト１３の途中には第一の熱交換器１４を配設している。そして、前記加熱用ロータリーキルン１の排気ダクト８も第一の熱交換器１４に連結し、加熱用ロータリーキルン１の排ガスと脱臭炉１１の排ガスとの間を熱交換させて加熱用ロータリーキルン１の排ガスの温度を高めてから脱臭炉１１に導入させており、これによって脱臭炉１１のバーナ１２の燃焼量を削減するようにすると好ましい。
【００１８】
また、第一の熱交換器１４を通過した脱臭炉１１の排ガスはまだ高い温度を維持しており、この排ガス熱を更に有効利用するために、第一の熱交換器１４下流に第二の熱交換器１５を設置して脱臭炉１１の排気ダクト１３を連結している。この第二の熱交換器１５には脱臭炉１１のバーナ１２に燃焼用空気を供給する脱臭バーナファン１６の供給ダクト１７を連結し、燃焼用空気温度を高めてバーナ１２に供給することによってバーナ１２の燃焼量を削減するようにすると好ましい。第二の熱交換器１５を通過した脱臭炉１１の排ガスは煙突１８より大気中に放出される。
【００１９】
また、第二の熱交換器１５を通過した燃焼用空気は脱臭炉１１のバーナ１２へと導入されるが、供給ダクト１７を分岐させた分岐ダクト１９を加熱用ロータリーキルン１のバーナ６側へと連結し、分岐ダクト１９に配設したファン２０によって加熱された空気を加熱用ロータリーキルン１のバーナ６側に供給し、バーナ６の燃焼用空気として利用するようにしてバーナ６の燃焼量を削減するようにすると好ましい。なお、第二の熱交換器１５を通過した脱臭炉１１の排気ダクト１３を分岐して加熱用ロータリーキルン１のバーナ６側へと連結し、煙突１８から放出するガスの一部をバーナ１６に供給して燃焼用空気として有効利用することもできる。
【００２０】
２１は加熱ロータリーキルン１の排出口７から排出される加熱土壌を冷却するための連続式混合手段である冷却用ロータリーキルンであり、構造は加熱用ロータリーキルン１と略同様なものであり、内部に多数の掻上げ羽根を周設した円筒状のドラム２２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。
【００２１】
前記ドラム２２の一端には投入ホッパ２３を、他端には排出ホッパ２４を配設しており、投入ホッパ２３の開口部より加熱土壌を受け入れてドラム２２を通過させて排出ホッパ２４の排出口２５から排出するようにしている。なお、加熱用ロータリーキルン１から排出される加熱土壌を適宜搬送手段で冷却用ロータリーキルン２１の投入ホッパに供給するようにしても良いが、加熱用ロータリーキルン１を冷却用ロータリーキルン２１の上位に設置する階層構造とし、加熱用ロータリーキルン１の排出口７と下位の冷却用ロータリーキルン２１の投入ホッパ２３の開口部と密閉シュートで連結するようにすれば搬送手段も不要で、また埃も飛散することもなくて好ましい。
【００２２】
２６は冷却用ロータリーキルン２１の投入ホッパ２３側に配設した水噴射ノズルであって、該水噴射ノズ２６は図示しない水供給源から供給される水をドラム２２内に噴射するようにしてあり、ドラム内２２に供給される加熱土壌に水を適宜量噴射しながら加熱土壌を冷却するものであり、水を浴びた加熱土壌はドラム２２内を転動流下しながら混ざり合って温度がさがると共に埃がで出にくい程度に含水率を高めて取り扱いしやすい状態となって排出口２５から排出される。
【００２３】
冷却用ロータリーキルン２１の排出ホッパ２４の上部には排気ダクト２７が連結されており、該排気ダクト２７の下流に配設した排風機２８によってドラム２２内にて舞い上げるダストや水蒸気を吸引排気し、サイクロン集塵機やバグフィルタ等の集塵機２９に導いてダスト分を捕捉し、清浄となってガスを煙突１８から放出している。
【００２４】
また、冷却用ロータリーキルン２１から導出される排ガスは水蒸気を含んだガスとなっているので、冷却用ロータリーキルン２１の排気ダクト２７を下流へと流れる間に露結する可能性があるために、冷却用ロータリーキルン２１に近い排気ダクトの適宜位置にバーナ等の加熱供給源を配設して排気されるガスを加熱して露結しないようにすると良い。図示例では、脱臭炉１１から排気される排ガスの保有する熱を有効利用するために、第二の熱交換器１５下流の排気ダクト１３を分岐し、その分岐ダクト３０を集塵機２９手前の排気ダクト２７に連結し、排気ダクト２７に配設したファン３１によ高温の排ガスを排気ダクト２７内に導入し、冷却用ロータリーキルン２１から排気されるガスに合流させてその温度を上昇させ、露結させないようにして集塵機２９、排風機２８を通過させて煙突１８から放出するようにしている。この露結防止によって集塵機２９としてバグフィルターも採用可能となる。
【００２５】
なお、図示しないが、前記した排気ダクト８、１３、供給ダクト１７、分岐ダクト１９、３０には風量を調整できるダンパーを適宜設置し、各排気ダクトに必要な風量が流れるようにコントロールしている。
【００２６】
しかして、揮発性有機化合物を含む汚染土壌を浄化処理する場合には、先ず、脱臭バーナファン１６を起動して燃焼用空気を脱臭炉１１のバーナ１２に供給しながらバーナ１２を燃焼させ、脱臭炉１１内を揮発性有機化合物を完全に燃焼分解できる炉内温度、例えば、略７５０℃以上の適宜値となるようにコントロールする。また、加熱用ロータリーキルン１を回転させながら排風機１０を起動し、分岐ダクト１９を介して加熱用ロータリーキルン１のバーナ６に燃焼用空気を供給しながらバーナ６を燃焼させる。
【００２７】
そして、投入コンベヤ５によって加熱用ロータリーキルン１の投入ホッパ３側から掘削した揮発性有機化合物を含んだ汚染土壌をドラム２内へ投入し、汚染土壌がドラム２内を転動流する間にバーナ６の熱風と接触させ、土壌を例えば、略１８０℃程度に加熱して土壌中に含まれている揮発性有機化合物を揮発分離させ、浄化された土壌を排出ホッパ４側の排出口７より排出する。
【００２８】
一方、加熱用ロータリーキルン１１から排気される揮発性有機化合物を含んだ排ガスは集塵機９にてダスト分を除去した後、第一の熱交換器１４へと導入され、脱臭炉１１から排出される高温の排ガスと熱交換されてガス温度を高められる。このガス温度を高められた排ガスは脱臭炉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に含まれる揮発性有機化合物は完全に燃焼され、臭気やダイオキシン等も分解されて無害となる。
【００２９】
このとき、汚染土壌中に油分を含んでいれば、この油分が脱臭炉１１内にて燃焼して燃焼熱を発生させ、燃焼炉内温度を相当上昇させることとなる。この燃焼熱が多量であればバーナ１２によって燃焼熱を少し補充するだけで脱臭炉１１内の温度を略７５０℃程度以上に保つことができる。脱臭炉１１から排出される高温の排ガスは排気ダクト１３を介して第一の熱交換器１４、第二の熱交換器１５を通過して煙突１８より大気中に放出される。
【００３０】
また、脱臭バーナファン１６から供給する燃焼用空気は第二の熱交換器１５を通過する間に熱交換されて空気温度が高められて脱臭炉１１のバーナ１２に供給される。また、加熱された空気は分岐ダクト１９を介して加熱用ロータリーキルン１のバーナ６側にも供給されて燃焼用空気として使用される。
【００３１】
また、加熱用ロータリーキルン１への土壌の供給が開始されると、冷却用ロータリーキルン２１を回転させると共に排風機２８、ファン３１を起動させる。そして加熱用ロータリーキルン１の排出口７から略１８０℃程度の加熱土壌が排出されてくると、この加熱土壌を投入ホッパ２３の開口部から冷却用ロータリーキルン２１のドラム２２内に導入すると共に、ドラム２２内の加熱土壌に向けて水供給源（図示せず）から供給される水を水噴射ノズル２６から噴射する。水を浴びた加熱土壌はドラム２２内を転動流下する間に適当に混ざり合って適当な温度まで冷却されると共に、埃が出にくい程度にまで含水率が高まり、取り扱いやすい状態となって排出口２５から排出される。このときの冷却処理土壌は、例えば、土壌温度は５０℃、含水率は２％程度とすると良い。なお、水の噴射量は処理後の土壌の温度と含水率を考慮しながら適宜決定すると良い。
【００３２】
冷却用ロータリーキルン２１では加熱土壌に水を噴射するために水蒸気と埃を含んだガスが排気ダクト２７を通して排出されるが、脱臭炉１５の高温の排ガスの一部を分岐ダクト３０を介して排気ダクト２７内に導入し、冷却用ロータリーキルン２１の排ガスと混合させてそのガス温度を水蒸気が露結しない程度にまで高め、下流の集塵機２９にて埃を捕捉し、清浄となったガスを煙突１８より放出する。
【００３３】
このように、加熱用ロータリーキルン１にて加熱した土壌を冷却用ロータリーキルン２１にて水を噴射して冷却するようにしたので、処理土壌が適当な温度まで冷却されると共に、埃が出にくい程度にまで含水率が高まって取り扱いやすい状態となり、コンベヤ等によって工場内の所定の堆積場所等に難なく搬送することができ、汚染土壌の加熱浄化処理を行うのに好適な装置となる。
【００３４】
なお、上記実施例では加熱ロータリーキルン１から排出される加熱土壌に水を噴射して混合する装置として冷却用ロータリーキルン２１を採用したが、これは加熱用ロータリーキルン１と略同様な構造であるために装置全体のバランスをとりやすくてシステム構築が容易にできからであるが、冷却用ロータリーキルン２１に代えて混合羽根によって混合しながら前方へと送る連続式混合機等の各種の連続式混合手段を採用することもできる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１記載の揮発性有機化合物を含む汚染土壌の浄化装置によれば、揮発性有機化合物を含む汚染土壌を加熱処理するバーナを備えた加熱用ロータリーキルンを配設し、該加熱用ロータリーキルンの排気ダクトを集塵機を介して排ガス中の揮発性有機化合物を燃焼させる脱臭炉に連結する一方、加熱用ロータリーキルンから排出される加熱土壌を受け入れて連続的に混合しながら排出する連続式混合手段を配設し、該連続式混合手段には加熱土壌に水を噴射する水噴射ノズルを備えると共に、連続式混合手段の排気ダクトの下流には集塵機を配設し、かつ前記脱臭炉の排気ダクトを分岐した分岐ダクトを連続式混合手段の集塵機手前の排気ダクトに連結したので、汚染土壌を加熱処理できると共に、加熱土壌を冷却して適度に含水率も高めて取り扱いやすい状態とし、処理土壌の搬送等の処理も容易に行うことができ、汚染土壌の浄化処理に好適な装置となり、また、加熱土壌に水を噴射する連続式混合手段から排出されるガスの露結防止を脱臭炉の排ガス熱を利用して経済的に行える。
【００３６】
また、請求項２記載の揮発性有機化合物を含む汚染土壌の浄化装置によれば、前記連続式混合手段がロータリーキルンであるので、汚染土壌を加熱する加熱用ロータリーキルンと略同様な構造であって、装置全体のバランスをとりやすくてシステム構築が容易にでき、汚染土壌の処理に好適な装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る揮発性有機化合物を含む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    ６…バーナ
８、１３…排気ダクト            ９…集塵機
１１…脱臭炉                  １２…バーナ
１４…第一の熱交換器          １５…第二の熱交換器
１６…脱臭バーナファン        １７…供給ダクト
１９、３０…分岐ダクト        ２１…冷却用ロータリーキルン
２６…水噴射ノズル            ２９…集塵機
【図１】
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