(57)【要約】【課題】過熱水蒸気がもつ熱量を最大限に活用することにより大きな省エネルギーを図ることができる油汚染土壌の浄化方法、装置を提供する。【解決手段】油汚染土壌を予熱する予熱用キルン２と、過熱水蒸気を発生する過熱水蒸気発生装置２４と、予熱用キルン２から送られた油汚染土壌Ｓに加熱水蒸気発生装置２４から送られた過熱水蒸気を接触させて、油汚染土壌Ｓに含まれる油分を過熱水蒸気に吸収させて分離除去する熱処理用キルン１と、熱処理用キルン１から排出された含油過熱水蒸気を燃焼させる燃焼炉３０とを備え、燃焼炉３０の排ガスを予熱用キルン２の熱源として用い、この熱源として利用した後の排ガスは煙突３６から外気中へ放出させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油汚染土壌を所定の温度に加熱された熱処理炉内で過熱水蒸気と接触させ、前記油汚染土壌に含まれる油分を前記過熱水蒸気に吸収させて分離除去する油汚染土壌の浄化方法において、前記熱処理炉から排出された含油過熱水蒸気を燃焼させて、その排ガスの熱を利用して前記油汚染土壌を予熱することを特徴とする油汚染土壌の浄化方法。
【請求項２】
前記排ガスを、油汚染土壌の予熱に利用した後、大気中へ放出することを特徴とする請求項１に記載の油汚染土壌の浄化方法。
【請求項３】
油汚染土壌を予熱する予熱炉と、過熱水蒸気を発生する過熱水蒸気発生装置と、前記予熱炉から送られた油汚染土壌に前記加熱水蒸気発生装置から送られた過熱水蒸気を接触させて、前記油汚染土壌に含まれる油分を過熱水蒸気に吸収させて分離除去する熱処理炉と、前記熱処理炉から排出された含油過熱水蒸気を燃焼させる燃焼炉とを備え、該燃焼炉の排ガスを前記予熱炉の熱源として用いることを特徴とする油汚染土壌の浄化装置。
【請求項４】
前記予熱炉が、加熱ジャケットを周囲に配した外熱式ロータリーキルンからなっており、前記燃焼炉の排ガスが前記加熱ジャケットに導かれることを特徴とする請求項３に記載の油汚染土壌の浄化装置。
【請求項５】
前記予熱炉の加熱ジャケット内の排ガスを、煙道を経て大気中へ放出させることを特徴とする請求項４に記載の油汚染土壌の浄化装置。
【請求項６】
前記熱処理炉が、加熱ジャケットを周囲に配した外熱式ロータリーキルンからなっており、前記加熱ジャケット内の加熱媒体が前記燃焼炉へ導出されることを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の油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、油で汚染された土壌から油分を分離除去するための油汚染土壌の浄化方法および浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱物油の取扱い工場、ガソリンスタンドなどの跡地は油で汚染されていることが多く、これら跡地の再開発に際しては、油汚染土壌から油分を除去する必要がある。そして従来、油汚染土壌から油分を除去するには、油汚染土壌をロータリーキルンにより焼却して油分を揮発または分解させる方法が一般的に採用されていた。しかし、ロータリーキルンにより焼却する方法によれば、多量のダスト（油煙）が発生するため、集塵機の設置が不可欠となり、その上、残留油分、ダイオキシン、臭気等の除去のための脱臭装置（燃焼装置）が必要になる（例えば、特許文献１等参照）。このため、設備が大がかりとなり、焼却に多量の熱エネルギーが必要になることもあって、浄化に要するコストが著しく増大する、という問題があった。
【０００３】
そこで、特許文献２には、油汚染土壌を浄化炉内で過熱水蒸気（５００℃）と接触させ、土壌に含まれる油分を前記過熱水蒸気に吸収させて分離し、その後、油分を含む過熱水蒸気（含油過熱水蒸気）を冷却して油水分離する汚染土壌の浄化方法、装置が提案されている。この浄化方法、装置によれば、熱量を多量に保有する過熱水蒸気に油分を吸収させ、その後に冷却して油水分離するので、集塵機や脱臭装置が不要となり、エネルギー消費も少なくなって、浄化に要するコストが低減するものと期待される。
【０００４】
なお、金属、セラミック等に付着している切削油等を分離するものであるが、特許文献３には、所定温度に加熱された外熱式ロータリーキルン内で被処理物を過熱水蒸気と接触せること、油水分離後の油分を燃焼させて前記ロータリーキルンの熱源として用いること、処理炉からの排ガスを予熱装置に回収して被処理物を予熱する熱源として用いることなどが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２６３６３３号公報
【特許文献２】特開２００６−１１６４８２号公報
【特許文献３】特開２００７−５４８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２に記載された浄化方法、装置によれば、浄化炉内で処理した後の含油過熱水蒸気を冷却して油水分離するので、過熱水蒸気がもつせっかくの熱量が失われてしまい、熱エネルギーの無駄が多いという問題がある。
【０００７】
なお、特許文献３に記載の点を特許文献２に記載の浄化方法、装置に適用することで、ある程度エネルギーの有効利用が可能になるが、油分を含む過熱水蒸気を冷却して油水分離する基本の処理方式には変わりがないので、省エネルギーの面で不十分である。
【０００８】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、過熱水蒸気がもつ熱量を最大限に活用することにより大きな省エネルギーを図ることができる油汚染土壌の浄化方法、装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明に係る油汚染土壌の浄化方法は、油汚染土壌を所定の温度に加熱された熱処理炉内で過熱水蒸気と接触させ、前記油汚染土壌に含まれる油分を前記過熱水蒸気に吸収させて分離除去する油汚染土壌の浄化方法において、前記熱処理炉から排出された含油過熱水蒸気を燃焼させて、その排ガスの熱を利用して前記油汚染土壌を予熱することを特徴とする。
【００１０】
また、上記課題を解決するための本発明に係る油汚染土壌の浄化装置は、油汚染土壌を予熱する予熱炉と、過熱水蒸気を発生する過熱水蒸気発生装置と、前記予熱炉から送られた油汚染土壌に前記加熱水蒸気発生装置から送られた過熱水蒸気を接触させて、前記油汚染土壌に含まれる油分を過熱水蒸気に吸収させて分離除去する熱処理炉と、前記熱処理炉から排出された含油過熱水蒸気を燃焼させる燃焼炉とを備え、該燃焼炉の排ガスを前記予熱炉の熱源として用いることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る油汚染土壌の浄化方法、装置においては、熱処理炉から排出された含油過熱水蒸気を直接燃焼させて、その排ガスの熱を油汚染土壌の予熱に利用するので、過熱水蒸気がもつ熱量を無駄なく利用することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る油汚染土壌の浄化方法、装置によれば、過熱水蒸気がもつ熱量を無駄なく活用することにより大きな省エネルギーを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る油汚染土壌の浄化装置の全体的構成を示したものである。同図において、１は、熱処理炉としての外熱式ロータリーキルン（以下、熱処理用キルンという）、２は、予熱炉としての外熱式ロータリーキルン（以下、予熱用キルンという）である。熱処理用キルン１および予熱用キルン２は、実質的に同じ構造となっており、円筒状のキルン本体３（３Ａ，３Ｂ）と、キルン本体３を囲む加熱ジャケット４（４Ａ，４Ｂ）と、キルン本体３の一端を覆う入口フード５（５Ａ，５Ｂ）と、キルン本体３の他端を覆う出口フード６（６Ａ，６Ｂ）とを備えている。各キルン本体３は、その両端部がローラ７に支承され、図示を略す駆動手段により回転駆動されるようになっている。また、各キルン本体３の内壁には、スパイラル状の撹拌翼８が設けられている。
【００１５】
予熱用キルン２の前段には、油汚染土壌Ｓを該予熱用キルン２へ連続して供給するための第１土壌供給装置１０が配設されている。この第１土壌供給装置１０は、油汚染土壌Ｓを蓄える貯槽１１と、予熱用キルン２の入口フード５Ｂに設けられたホッパ１２と、貯槽１１内の油汚染土壌Ｓを前記ホッパ１２へ搬送するスクリュコンベヤ１３とからなっている。ホッパ１２の底部排出口には破砕装置１５が配設されており、ホッパ１２に供給された油汚染土壌Ｓは、前記破砕装置１５により所定の粒径以下に破砕されて予熱用キルン２内に投入される。なお、貯槽１１には、例えばバックホウにより一次的に破砕された油汚染土壌Ｓが投入される。
【００１６】
また、予熱用キルン２と熱処理用キルン１との間には、予熱用キルン２で予熱された油汚染土壌Ｓを熱処理用キルン１へ連続して供給するための第２土壌供給装置１６が配設されている。この第２土壌供給装置１６は、予熱用キルン２の出口フード６Ｂの底部に連通して設けられ、予熱用キルン２から排出された油汚染土壌Ｓを蓄える貯槽１７と、熱処理用キルン１の入口フード５Ａに設けられたホッパ１８と、貯槽１７内の油汚染土壌Ｓを前記ホッパ１８へ搬送するスクリュコンベヤ１９とからなっている。ホッパ１８の底部の排出口には破砕装置２０が配設されており、ホッパ１８に供給された油汚染土壌Ｓは、前記破砕装置２０により所定の粒径以下に破砕されて熱処理用キルン２内に投入される。
【００１７】
予熱用キルン２および熱処理用キルン１に投入された油汚染土壌Ｓは、キルン本体３の回転に応じて撹拌翼８により撹拌混合されながら入口フード５側から出口フード６側へ流動する。熱処理用キルン１の後段には、該熱処理用キルン１のキルン本体３から排出された後述の改良土壌Ｓ´を貯留する貯槽２１が配設されており、貯槽２１内の浄化土壌Ｓ´は、例えばバックホウにより外部へ搬出される。
【００１８】
熱処理用キルン１は、上記したように外熱式として構成されており、ここでは、別途設置した第１燃焼炉２２から加熱ジャケット４Ａ内に高温の排ガスが供給されるようになっている。第１燃焼炉２２には、化石燃料を燃焼源とするバーナ２３が設けられており、このバーナ２３の燃焼ガスとバーナ２３の火炎により加熱されたエアとを含む高温の排ガスが前記熱処理用キルン１の加熱ジャケット４Ａに供給される。本実施形態において、第１燃焼炉２２では、６００〜８００℃範囲の任意の温度の排ガスが得られるようにバーナ２３の燃焼が制御されており、これにより熱処理用キルン１の内部は所定の温度に保持される。
【００１９】
熱処理用キルン１のキルン本体３Ａには、別途設置した過熱水蒸気発生装置２４から過熱水蒸気が給送されるようになっている。より詳しくは、キルン本体３Ａ内の中心位置には、長手方向および周方向に等配して複数の蒸気噴射口２５を有する中空ロッド２６が配置されている。中空ロッド２６の両端部は、入口および出口フード５Ａ、６Ａに支持されおり、入口フード５Ａ側において中空ロッド２６の一端部には、前記過熱水蒸気発生装置２４から延ばした蒸気管２７が接続されている。出口フード６Ａに支持された中空ロッド２６の他端部の開口は閉塞されており、過熱水蒸気発生装置２４から蒸気管２７を介して給送された過熱水蒸気は、中空ロッド２６の蒸気噴射口２５からキルン本体３Ａ内に噴射され、キルン本体３Ａ内は過熱水蒸気の雰囲気となる。
【００２０】
ここで、過熱水蒸気発生装置２４には、水を加熱して水蒸気（１００℃）をつくる蒸気ボイラー２８が併設されており、過熱水蒸気発生装置２４は、前記蒸気ボイラー２８から供給された水蒸気をさらに加熱して高温の過熱水蒸気とする。この場合、過熱水蒸気発生装置２４の加熱方式は、電気加熱式であってもバーナー加熱式であってもよいが、ここでは５００℃以下望ましくは３００〜５００℃範囲の任意の温度の過熱水蒸気が得られるように加熱源が制御されている。
【００２１】
一方、予熱用キルン２の加熱ジャケット４Ｂには、別途設置した第２燃焼炉３０から高温の排ガスが供給されるようになっている。この第２燃焼炉３０には、前記熱処理用キルン１のキルン本体３Ａから排出された後述の含油過熱水蒸気が配管３１を介して供給されるようになっている。第２燃焼炉３０にはバーナ３２が設けられており、前記熱処理用キルン１から供給された含油過熱水蒸気はこの第２燃焼炉３０内で燃焼し、高温の排ガスが前記予熱用キルン２の加熱ジャケット４Ｂに供給される。第２燃焼炉３０は、ここでは５００〜６００℃範囲の任意の温度の排ガスが得られるように燃焼が制御され、これによって予熱キルン２の内部は所定の温度に保持される。
【００２２】
なお、上記第２燃焼炉３０には、熱処理用キルン１の加熱ジャケット４Ａから排出された排ガスが配管３３を介して供給されるようになっており、加熱ジャケット４Ａからの排ガスも、この第２燃焼炉３０内で再加熱されて予熱用キルン２の加熱ジャケット４Ｂへ送られる。また、予熱用キルン２には、キルン本体３Ｂから排出されたウエット空気を回収して除湿機３４を通し、ドライ空気としてキルン本体３Ｂに戻す空気戻し回路３５が付設されている。
【００２３】
以下、上記構成の浄化装置を用いて行う油汚染土壌の浄化方法について説明する。
本浄化装置の運転に際しては、まず第１燃焼炉２２のバーナー２３を着火させると共に、第２燃焼炉３０のバーナー３２を着火させ、それぞれの高温排ガスを熱処理用キルン１、予熱用キルン２の加熱ジャケット４Ａ，４Ｂに送って、両キルン１、２の内部を所定温度に保持する。次に、熱処理用キルン１のキルン本体３Ａおよび予熱用キルン２のキルン本体３Ｂを回転させると共に、第１、第２土壌供給装置１０、１６のスクリュコンベヤ１３，１９を回転させる。また、これと前後して蒸気ボイラー２８および過熱水蒸気発生装置２４の運転を開始して所定温度の過熱水蒸気を熱処理用キルン１に供給する。
【００２４】
第１土壌供給装置１０のスクリュコンベヤ１３の回転により、貯槽１１内の油汚染土壌Ｓがホッパ１２を経て予熱用キルン２のキルン本体３Ｂ（入口フード５Ｂ）内に連続して投入される。このとき、キルン本体３Ｂが回転しているので、前記油汚染土壌Ｓは、回転翼８によって攪拌混合されながら出口フード６Ｂ側へ流動し、この間、油汚染土壌Ｓが加熱ジャケット４Ｂから伝達される熱によって加熱される。そして、この加熱により油汚染土壌Ｓから水分が蒸発し、油汚染土壌Ｓは、乾燥状態となって出口フード６Ｂ下の貯槽１７に落下する。本実施形態においては、ホッパ１２の底部に設けた破砕装置１５によって油汚染土壌Ｓが所定の粒度以下に破砕されるので、予熱キルン１内で油汚染土壌Ｓが効率よく加熱され、確実に乾燥状態となる。また、キルン本体３Ｂから回収した高温のウエット空気を除湿機３４に通し、ドライ空気としてキルン本体３Ｂに戻すようにしているので、この高温のドライ空気との接触で油汚染土壌Ｓの乾燥がより一層促進される。
【００２５】
上記予熱用キルン２から排出された油汚染土壌Ｓは、貯槽１７に一旦滞留した後、第２土壌供給装置１６のスクリュコンベヤ１９の回転により熱処理用キルン１側のホッパ１８へ供給され、さらにキルン本体３Ａ（入口フード５Ａ）内に連続して投入される。このとき、キルン本体３Ａが回転しているので、油汚染土壌Ｓは、回転翼８によって攪拌混合されながら出口フード６Ａ側へ流動する。一方、キル本体３Ａ内には、過熱水蒸気発生装置２４から過熱水蒸気が供給されているので、前記キルン本体３Ａ内を出口フード６Ａ側へ流動する油汚染土壌Ｓは過熱水蒸気と十分に接触し、これによって油汚染土壌Ｓに含まれる油分が過熱水蒸気に吸収除去される。この際、油汚染土壌Ｓは上記した予熱用キルン２によって事前に予熱および脱水され、しかも、キルン本体３Ａ内は加熱ジャケット４Ａからの伝熱で所定の加熱雰囲気となっているので、油汚染土壌Ｓに含まれる油分は過熱水蒸気に効率よく吸収される。また、過熱水蒸気の温度は５００℃以下に抑えられているので、油汚染土壌Ｓに含まれる土壌は、分解することなく過熱水蒸気に吸収される。
【００２６】
本実施形態においては特に、中空ロッド２６の長手方向および周方向に等配して設けた複数の蒸気噴射口２５からキルン本体３Ａ内に過熱水蒸気が供給されるので、キルン本体３Ａ内のほぼ全域で油汚染土壌Ｓが過熱水蒸気と接触し、過熱水蒸気による油分の吸収除去が充分に行われる。また、ホッパ１８の底部に設けた破砕装置２０によって油汚染土壌Ｓが所定の粒径以下に破砕されるので、油汚染土壌Ｓと過熱水蒸気との接触面積が増大し、過熱水蒸気による油分の吸収除去がより一層確実となる。
【００２７】
上記した熱処理用キルン１で油分が除去された土壌は、改良土壌Ｓ´として出口フード６Ａから貯槽２１内に排出され、バックホウ等の搬出手段により外部へ搬出される。一方、熱処理用キルン１で油分を吸収した過熱水蒸気（含油過熱水蒸気）は、配管３１を経て第２燃焼炉３０へ供給される。第２燃焼炉３０では、バーナ３２が燃焼しており、前記含油過熱水蒸気はこのバーナ３２の火炎により着火して燃焼する。このとき、含油過熱水蒸気は、エマルジョン化しかつ高熱量を含んでいるので完全燃焼し、高温の排ガスが得られる。この高温の排ガスは、予熱用キルン２の加熱ジャケット４Ｂへ供給され、油汚染土壌Ｓを予熱する熱源として利用される。したがって、過熱水蒸気がもつ熱量を無駄なく利用することができ、省エネルギーを図ることができる。本実施形態においては特に、熱処理用キルン１の加熱ジャケット４Ａからの排ガスも、この第２燃焼炉３０内で再加熱されて油汚染土壌Ｓの予熱に利用されるので、この面からも省エネルギーを達成できる。
【００２８】
一方、第２の燃焼炉３０の排ガスは、前記した含油過熱水蒸気の完全燃焼により無害化されているので、そのまま大気中へ放出しても特に問題はない。因みに、前記特許文献３に記載のように、処理炉からの排ガス（含油過熱水蒸気）を予熱装置に回収して被処理物を予熱する熱源として用いる場合は、最終的に含油過熱水蒸気を冷却して油水分離する処理が必要になり、本実施例のように含油過熱水蒸気を燃焼させる方式に比べて、余分な処理が必要になって、コスト負担が増大する。
【実施例１】
【００２９】
表１に示すように、珪砂にベントナイトを混合した人工土壌に水分と油分（Ａ重油）とを添加して、ケース１およびケース２の試験土壌を作製し、これらを、図１に示した熱処理用ロータリーキルン１と同様の構造の実験機に連続投入して過熱水蒸気と接触させる処理を行った。ケース１とケース２とは試験土壌の含水率および油分濃度に差があり、特にケース２は、含水率を低く（２％）抑えて予熱による乾燥状態を再現している。試験は、表１に示すように過熱水蒸気の温度、その供給量および炉内温度を一定として行い、処理後、試験土壌に残留する油分を調査した。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
表１に示す結果より、含水率を低く抑えて予熱による乾燥状態を再現したケース２では、油分濃度がケース１の２倍と多くなっているにも拘らず、残留油分濃度は、目標である１００ｐｐｍ以下（１００ｍｇ／ｋｇ以下）となっており、脱水の効果が明らかである。したがって、上記実施形態のように、予熱用キルン２により油汚染土壌Ｓの脱水を行い、かつこの予熱用キルン２の熱源として含油水蒸気の燃焼排ガスの熱を利用する場合は、エネルギーの有効利用の点ではもちろん、油汚染土壌からの油分の効率的な除去の点でも極めて有効であることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る油汚染土壌の浄化装置の全体的構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  熱処理用キルン（熱処理炉）
２  予熱用キルン（予熱炉）
３（３Ａ，３Ｂ）  キルン本体
４（４Ａ，４Ｂ）  加熱ジャケット
５（５Ａ，５Ｂ）  入口フード
６（６Ａ，６Ｂ）  出口フード
８  攪拌翼
１０  第１土壌搬送装置
１６  第２土壌搬送装置
２２  第１燃焼炉
２４  過熱水蒸気発生装置
２６  過熱水蒸気噴射用中空ロッド
３０  第２燃焼炉
３５  空気回収回路
３６  煙突
Ｓ    油汚染土壌
Ｓ´  改良土壌
【図１】
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