比重選別機および比重選別方法
【課題】散弾の鉛玉などのほぼ一定粒径をもつ粒状物を簡易かつ短時間に確実にこの粒状物のみを比重選別処理することができること。
【解決手段】異なった比重をもつ砂礫３５と鉛玉Ｓ３が揺動水Ｗ１０中に混在した液状混在物の中から鉛玉Ｓ３のみを選別して取り出す比重選別機８において、砂礫３５と鉛玉Ｓ３との中間の比重をもち、予め透過網３１上に設けられるアルミナ玉などの中間粒状物３７と、透過網３１の下部に設けられ、揺動水Ｗ１０を上下に揺動させる揺動部３６とを備え、透過網３１の開口径は、中間粒状物３７の粒径よりも小さく、鉛玉Ｓ３の粒径よりも大きく設定され、鉛玉Ｓ３のみが透過網３１を透過して落下する。
【解決手段】異なった比重をもつ砂礫３５と鉛玉Ｓ３が揺動水Ｗ１０中に混在した液状混在物の中から鉛玉Ｓ３のみを選別して取り出す比重選別機８において、砂礫３５と鉛玉Ｓ３との中間の比重をもち、予め透過網３１上に設けられるアルミナ玉などの中間粒状物３７と、透過網３１の下部に設けられ、揺動水Ｗ１０を上下に揺動させる揺動部３６とを備え、透過網３１の開口径は、中間粒状物３７の粒径よりも小さく、鉛玉Ｓ３の粒径よりも大きく設定され、鉛玉Ｓ３のみが透過網３１を透過して落下する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、異なった比重をもつ粒状物が液体中に混在した液状混在物の中から所定の比重をもつ粒状物のみを選別して取り出す比重選別機および比重選別方法に関し、特に、湿式分級を用いて重金属汚染土壌から所定粒径以下の濃縮汚染土壌と所定粒径を越えた清浄土壌とを得る際に用い、ほぼ一定粒径をもつ鉛玉などの重金属汚染物を選別して取り出す比重選別機および比重選別方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、重金属によって汚染された土壌は、その粒度別に分級されることによって、清浄土壌および高濃度の重金属を含有する汚染土壌に選別され、この汚染土壌のみを除去することによって浄化される。この選別された清浄土壌は、汚染土壌が掘削された原位置に復土される。
【０００３】
一般に、汚染土壌における重金属は、微細粒度の土粒子に吸着された状態で存在していることが多い。すなわち、高濃度の重金属を含有する土壌と重金属をほとんど含有しない土壌とは、粒度分布の観点で分離されている。したがって、汚染土壌の重金属および粒度分布を把握し、その粒度別に汚染土壌を分級することによって、この汚染土壌から重金属汚染土壌および清浄土壌を選別分離することができる。
【０００４】
なお、この分級によって選別分離された重金属汚染土壌は、セメントによる固形化、薬剤による化学的不溶化、あるいは汚染土壌の溶融によるスラグ化によって無害化処理され、再利用される。
【０００５】
また、汚染物質である含有重金属を酸溶媒中に抽出分離することによって、重金属汚染土壌を洗浄し、洗浄土壌を回収する重金属汚染土壌の修復方法もある（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１５６３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、射撃場などでは、ほぼ一定粒径をもつ散弾の鉛玉が土壌中に散乱しており、この土壌も重金属汚染土壌となる。この散弾の鉛玉を確実かつ迅速に回収できる装置の出現が要望されていた。
【０００８】
ここで、従来から選炭処理において比重選別処理を行っていたが、この従来の選炭技術を適用して鉛玉を選別しようとしても、鉛玉のみを確実に取り出すには時間がかかるという問題点があった。
【０００９】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、散弾の鉛玉などのほぼ一定粒径をもつ粒状物を簡易かつ短時間に確実な比重選別処理を行うことができる比重選別機および比重選別方法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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる比重選別機は、異なった比重をもつ粒状物が液体中に混在した液状混在物の中から所定の比重をもつ粒状物のみを選別して取り出す比重選別機において、前記異なった比重に対して中間の比重をもち、予め前記液状混在物の下部に設けられる中間粒状物と、前記中間粒状物を含む液状混在物の下部に設けられ、該液状混在物を上下に揺動させる揺動手段と、を備え、前記揺動手段による上下揺動によって前記中間粒状物からなる中間層が形成され、該中間層の上部に前記中間粒状物に比して小さい比重をもつ粒状物の上位層が形成されるとともに前記中間層の下部に前記中間粒状物に比して大きな比重をもつ粒状物の下位層が形成されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２にかかる比重選別機は、上記の発明において、前記下位層の下部に、前記中間層の粒状物径よりも小さくかつ前記下位層の粒状物径よりも大きい開口をもった透過網を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３にかかる比重選別機は、上記の発明において、前記透過網を透過した前記中間粒状物に比して大きな比重をもつ粒状物を回収する回収手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４にかかる比重選別機は、上記の発明において、前記異なった比重をもつ液状粒状物を前記中間粒状物上に流入させ、前記上位層の液状粒状物をオーバーフローさせて回収する上位層回収手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５にかかる比重選別機は、上記の発明において、前記上位層回収手段は、回収した前記上位層の液状粒状物を、前記粒状物と前記液体とに分離する分離手段を備え、前記分離手段によって分離された液体は当該比重選別機の揺動用の液体として循環再利用されることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６にかかる比重選別機は、上記の発明において、前記中間粒状物よりも小さな比重をもつ粒状物は砂礫であり、前記中間粒状物よりも大きな比重をもつ粒状物は粒状鉛であり、前記中間粒状物は、アルミナであることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７にかかる比重選別機は、上記の発明において、前記中間粒状物は、複数の異なる比重をもつ粒状物であり、前記中間層を前記比重に対応して複数形成することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８にかかる比重選別機は、上記の発明において、前記中間粒状物は、アルミナおよびステンレスであることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項９にかかる比重選別機は、上記の発明において、前記揺動手段は、上に凸の板状部材であることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１０にかかる比重選別方法は、異なった比重をもつ粒状物が液体中に混在した液状混在物の中から所定の比重をもつ粒状物のみを選別して取り出す比重選別方法において、前記異なった比重に対して中間の比重をもつ中間粒状物を、予め前記液状混在物の下部に設ける準備工程と、前記液状混在物を前記中間粒状物上に流入するとともに、該中間粒状物を含む液状混在物を上下に揺動し、この揺動によって前記中間粒状物からなる中間層を形成し、該中間層の上部に前記中間粒状物に比して小さい比重をもつ粒状物の上位層を形成するとともに前記中間層の下部に前記中間粒状物に比して大きな比重をもつ粒状物の下位層を形成する選別工程と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１１にかかる比重選別方法は、上記の発明において、前記下位層の下部に設けられ、前記中間層の粒状物径よりも小さくかつ前記下位層の粒状物径よりも大きい開口をもった透過網を透過した前記下位層の粒状物を回収する回収工程を含むことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１２にかかる比重選別方法は、上記の発明において、前記上位層の液状粒状物をオーバーフローさせて回収する上位層回収工程を含むことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１３にかかる比重選別方法は、上記の発明において、前記上位層回収工程によって回収した前記上位層の液状粒状物を、前記粒状物と前記液体とに分離する分離工程を含み、前記分離工程によって分離された液体は、揺動用の前記液体として循環再利用されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
この発明にかかる比重選別機および比重選別方法では、異なった比重をもつ粒状物が液体中に混在した液状混在物の中から所定の比重をもつ粒状物のみを選別して取り出す際、前記異なった比重に対して中間の比重をもつ中間粒状物を、予め前記液状混在物の下部に設け、前記中間粒状物を含む液状混在物の下部に設けられた揺動手段が、該液状混在物を上下に揺動させることによって前記中間粒状物からなる中間層を形成し、該中間層の上部に前記中間粒状物に比して小さい比重をもつ粒状物の上位層が形成されるとともに前記中間層の下部に前記中間粒状物に比して大きな比重をもつ粒状物の下位層が形成されるようにしているので、散弾の鉛玉などのほぼ一定粒径をもつ粒状物を簡易かつ短時間に確実にこの粒状物のみを比重選別処理することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明を実施するための最良の形態である重金属汚染土壌処理システムおよび重金属汚染土壌処理方法について説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１にかかる重金属汚染土壌処理システムについて説明する。図１は、この重金属汚染土壌処理システムの概要構成を示すブロック図である。なお、ここで処理する汚染土壌は、射撃場の土壌であり、散弾の鉛玉が土壌中に散乱しており、この鉛玉の粒径は、２ｍｍ程度である。図１において、この重金属汚染土壌システムは、汚染土壌Ｓをグリズリなどによって乾式分級を行う前処理装置１と、湿潤解砕および湿式分級を行うドラム洗浄機２，湿式分級を行うトロンメル３，スパイラル分級機４，脱泥スクリーン６，水洗スクリーン７などの湿式分級機群と、フィルタープレス５と、比重選別機８とを有する。
【００２６】
前処理装置１は、上述したように、運ばれてきた汚染土壌Ｓをグリズリなどによって乾式分級を行い、粒径が１００ｍｍ以上の大塊Ｓ７と粒径が１００ｍｍ未満の粒状物とに分離される。大塊Ｓ７は、その後、破砕などを行って再び前処理装置１あるいはドラム洗浄機２によって分級処理されるようにしてもよい。
【００２７】
ドラム洗浄機２は、前処理装置１によって分級された粒径が１００ｍｍ未満の粒状物を湿潤解砕し、粒径が０．２ｍｍ以上と０．２ｍｍ未満との粒状物に湿式分級する。トロンメル３は、ドラム洗浄機２によって分級された０．２ｍｍ以上の粒状物に対してさらに、粒径が８ｍｍ以上と８ｍｍ未満との粒状物に湿式分級する。この粒径が８ｍｍ以上かつ１００ｍｍ未満の粒状物は、清浄土壌Ｓ６としてコンテナＣ６に格納される。
【００２８】
スパイラル分級機４は、ドラム洗浄機２によって分級された粒径が０．２ｍｍ未満の粒状物およびトロンメル３によって分級された粒径が８ｍｍ未満の粒状物を湿式分級し、粒径が０．２ｍｍ以上の粒状物と粒径が０．２ｍｍ未満の粒状物とに分離する。脱泥スクリーン６は、スパイラル分級機４によって分級された粒径が０．２ｍｍ以上かつ８ｍｍ未満の粒状物に対し、この粒状物の表面の付着した重金属を含む泥を取り除く処理を行う。
【００２９】
水洗スクリーン７は、脱泥スクリーン６によって泥が除かれた粒径が０．２ｍｍ以上かつ８ｍｍ未満の粒状物を、粒径が０．２ｍｍ以上かつ１ｍｍ未満の粒状物と、粒径が１ｍｍ以上かつ４ｍｍ未満の粒状物と、粒径が４ｍｍ以上かつ８ｍｍ未満の粒状物とに湿式分級を行う。水洗スクリーン７によって分級された粒径が０．２ｍｍ以上かつ１ｍｍ未満の粒状物と、粒径が４ｍｍ以上かつ８ｍｍ未満の粒状物とは、それぞれ清浄土壌Ｓ２，Ｓ５としてコンテナＣ２，Ｃ５に格納される。
【００３０】
比重選別機８は、粒径が１ｍｍ以上かつ４ｍｍ未満の粒状物の中から、上述した粒径が約２ｍｍの鉛玉を比重選別する。重金属汚染物としての鉛玉Ｓ３は、比重が約１１以上であり、その他の粒状物は、比重が約２〜３程度であるため、比重選別機８は、この比重差を用いて、揺動水の中で分離し、選別する。この比重選別機８の詳細については後述する。この比重選別機８に選別された鉛玉Ｓ３は、コンテナＣ３の中に格納され、その他の粒径が１ｍｍ以上か４ｍｍ未満の粒状物は、清浄土壌Ｓ４としてコンテナＣ４に格納される。
【００３１】
フィルタープレス５は、スパイラル分級機４によって分級された粒径が０．２ｍｍ未満の粒状物を含む泥水に対して脱水処理を行い、重金属が濃縮されたケーキを生成する。このケーキは、汚染濃縮土壌Ｓ１としてコンテナＣ１に格納される。
【００３２】
この重金属汚染土壌処理システムでは、上述したように汚染濃縮土壌Ｓ１と、鉛玉Ｓ３と、その他の清浄土壌Ｓ２，Ｓ４〜Ｓ６とに分級するようにしているが、さらに基本的に洗浄水や濯ぎ水などの水のみを用いて湿式分級し、かつこの水を循環再利用するようにしている。
【００３３】
図２は、上述した重金属汚染土壌処理システムの水系を含めたシステム概要構成を示すブロック図である。まず、湿式分級を行う洗浄水系Ｗ１の処理系は、バッファ槽１１，リパルプ槽１２，ろ過水槽１３，ろ過水ポンプ１４，および貯水槽１５を有する。
【００３４】
バッファ槽１１から送出された洗浄水は、ドラム洗浄機２に供給され、前処理装置１から分級された粒径１００ｍｍ未満の粒状物を洗浄し、この粒状物に付着した重金属を洗浄水中に含ませる。このドラム洗浄機２による洗浄後の洗浄水は、その後スパイラル分級機４に供給される。スパイラル分級機４は、この洗浄後の洗浄水を洗浄水として用い、粒径が８ｍｍ未満の粒状物を洗浄し、この粒状物に付着した重金属を含む洗浄水をバッファ槽１１に戻す。このバッファ槽１１に戻る洗浄水には、重金属を含むが、この重金属はスパイラル分級機４によって分級された粒径が０．２ｍｍ未満の粒状物に付着している。すなわち、重金属が多く付着する粒径０．２ｍｍ未満の粒状物を含む泥水が、洗浄水としてバッファ槽１１に戻ることになる。ここで、この洗浄水は、バッファ槽１１→ドラム洗浄機２→スパイラル分級機４→バッファ槽１１を経由する循環系Ｒ１として循環再利用されるとともに、重金属が濃縮されることになる。
【００３５】
この循環系Ｒ１の洗浄水の一部は、リパルプ槽１２に送られ、このリパルプ槽１２は、重金属を多く含む粒径０．２ｍｍ未満の粒状物を含む洗浄水をフィルタープレス５に供給する。フィルタープレス５は、重金属を多く含む粒径０．２ｍｍ未満の粒状物をケーキ化して汚染濃縮土壌Ｓ１を生成するとともに、脱水された洗浄水は、その後、ろ過水槽１３に供給され、ろ過水ポンプ１４によってろ過された洗浄水である、ろ過水Ｗ３は、貯水槽１５に貯えられる。なお、重金属を多く含む粒径０．２ｍｍ未満の粒状物を含む洗浄水をフィルタープレス５に供給する前に、リパルプ槽１２において、洗浄水に、凝集剤、高分子凝集剤、中和剤などを用いた凝集中和を施してもよい。この場合、洗浄水となるろ過水の清浄状態維持、ろ過効率の向上、ケーキの脱水効率と脱水性の向上を図ることができる。
【００３６】
貯水槽１５に貯えられたろ過水は、トロンメル３に供給され、粒径０．２ｍｍ以上８ｍｍ未満の粒状物の洗浄に用いられる。このトロンメル３での洗浄後の洗浄水は、スパイラル分級機４に供給され、スパイラル分級機４での洗浄に用いられ、その後上述した循環系Ｒ１の洗浄水と合流し、バッファ槽１１に送られる。すなわち、ろ過水Ｗ３は、循環系Ｒ１と同様に、ろ過水槽１３→ろ過水ポンプ１４→貯水槽１５→トロンメル３→スパイラル分級機４→バッファ槽１１→リパルプ槽１２→フィルタープレス５→ろ過水槽１３を循環し、再利用される。なお、ろ過水Ｗ３と循環系Ｒ１の洗浄水とはスパイラル分級機４およびバッファ槽１１で合流することになるが、それぞれ再利用されるので、新たな水の追加は少ない。また、ろ過水Ｗ３をトロンメル３に供給するのは、ろ過水Ｗ３が洗浄水系Ｗ１に比して重金属を含んだ粒状物が少ないため、ドラム洗浄機２が洗浄する粒状物よりも、このドラム洗浄機２によって、ある程度洗浄された粒状物を洗浄する方が好ましく、洗浄効率が向上するからである。
【００３７】
つぎに、濯ぎ水系Ｗ２について説明する。この濯ぎ水系では、分級された粒状物を濯ぎ、粒状物に付着している重金属を最終的に除こうとするものである。この濯ぎ水系Ｗ２では、凝集中和槽２１、シックナー２２、および貯水槽２３を有する。
【００３８】
濯ぎ水は、貯水槽２３からトロンメル３、水洗スクリーン７、および比重選別機８に供給される。トロンメル３に供給された濯ぎ水は、洗浄後の粒状物を濯ぎ、その後この濯ぎ水は、脱泥スクリーン６に供給される。脱泥スクリーン６は、スパイラル分級機４によって分級された粒径０．２ｍｍ以上かつ８ｍｍ未満の粒状物に付着した重金属を含む微細な粒状物（泥）を洗い流し、この泥を含む濯ぎ水を洗浄水としてバッファ槽１１に送出する。このバッファ槽１１に送出された濯ぎ水は、その後洗浄水として用いられる。
【００３９】
一方、水洗スクリーン７および比重選別機８に供給された濯ぎ水は、それぞれ粒状物を濯いで、この粒状物に付着した重金属を濯ぎ水に含ませて凝集中和槽２１に戻される。凝集中和槽２１では、戻った濯ぎ水に凝集剤、高分子凝集剤、および水酸化物などの中和剤を投入して凝集中和を行い、これら凝集剤、高分子凝集剤および中和剤が混在した濯ぎ水をシックナー２２に送出する。この凝集中和時に、さらに重金属捕集剤を添加してもよい。シックナー２２では、凝集剤、高分子凝集剤によって重金属を含む凝集物を沈殿によって取り除き、中和された濯ぎ水を貯水槽２３に送出する。シックナー２２によって取り除かれた凝集物は、リパルプ槽１２に送られ、その後フィルタープレス５によって汚染濃縮土壌Ｓ１となる。一方、中和された濯ぎ水は、再びトロンメル３、水洗スクリーン７および比重選別機８に供給され、循環再利用される。したがって、この濯ぎ水も、洗浄水と同様に、新たな濯ぎ水としての水の追加を少なくすることができ、やや閉じた水系を形成している。ここで、濯ぎ水を、水洗スクリーン７および比重選別機８で使用した後、凝集中和槽２１に戻す前に、濯ぎ水中に混入した−０．２ｍｍ微細粒分を、自然沈降によって分離させてもよい。すなわち、凝集中和槽２１の前段にカロコーンと呼ばれる微細粒分の自然沈降槽をさらに設けても良い。このカロコーンの−０．２ｍｍ微細粒の沈降物は、フィルタープレス５に送出され、汚染濃縮土壌Ｃ１として分離してもよいし、産物としてカロコーンから抜き出し、清浄土壌か汚染濃縮土壌かを分析評価し、この分析評価結果によって、産物として処理するようにしてもよい。
【００４０】
なお、上述した実施の形態１では、脱泥スクリーン６を設けて、重金属汚染物を確実に取り除いているが、重金属汚染状態によっては、設けなくてもよい。また、上述した実施の形態１では、凝集中和槽２１を設けているが、重金属汚染状況によっては、凝集中和槽２１を設けず、シックナー２２を自然沈殿槽として構成してもよい。この場合、このシステム全体が全く薬液を用いず、水のみによって重金属汚染処理を行うことができる。
【００４１】
この実施の形態１では、ドラム洗浄機２、トロンメル３、スパイラル分級機４、および水洗スクリーン７などの湿式分級機を用いて汚染土壌Ｓを分級し、重金属が多く付着する粒径０．２ｍｍ未満の粒状物をケーキ化した汚染濃縮土壌Ｓ１を得るとともに、比重選別機８を用いて粒径２ｍｍ程度の鉛玉Ｓ３を選別分離することができる。この湿式分級の際に用いる洗浄水および濯ぎ水は循環再利用され、閉じた水系を形成することによって、システム全体が用いる水の補充量を少なくすることができる。しかも、この実施の形態１では、汚染濃縮土壌Ｓ１、鉛玉Ｓ３、および清浄土壌Ｓ２，Ｓ４〜Ｓ６を基本的に水のみを用いて得ることができる。
【００４２】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、汚染濃縮土壌Ｓ１、鉛玉Ｓ３、および清浄土壌Ｓ２，Ｓ４〜Ｓ６を分離して得ようとするものであったが、この実施の形態２では、鉛玉Ｓ３が最も汚染物として重要であり、この鉛玉Ｓ３を優先して取り除くようにしている。
【００４３】
図３は、この発明の実施の形態２にかかる重金属汚染土壌処理システムの概要構成を示すブロック図である。図３に示すように、この重金属汚染土壌処理システムは、ドラム洗浄機２の後段に比重選別機８を設けている。比重選別機８は、ドラム洗浄機２によって分級された粒径０．２ｍｍ以上１００ｍｍ未満の粒状物の中から、比重の大きい鉛玉Ｓ３を選別し、コンテナＣ３に格納し、その他の粒状物を清浄土壌Ｓ１１としてコンテナＣ１１に格納している。
【００４４】
この実施の形態２では、比重選別機８を用いて最も大きな重金属汚染物である鉛玉Ｓ３を簡易かつ短時間に取り出すことができる。なお、比重選別機８によって選別された鉛玉Ｓ３以外の粒状物は、汚染状態が低い場合、清浄土壌Ｓ１１として分離することができる。
【００４５】
なお、この実施の形態２では、鉛玉Ｓ３のみを効率よく取り出すシステムであったが、これに限らず、比重選別機８によって鉛玉Ｓ３が取り除かれた粒状物に対して上述したトロンメル３以降の処理を行わせ、ドラム洗浄機２によって分級された粒径０．２ｍｍ未満の粒状物に対してもスパイラル分級機４以降の処理を行わせるようにしてもよい。すなわち、図２に示す重金属汚染土壌処理システムにおいて、比重選別機８をドラム洗浄機２の直後に設けるようにしてもよい。この場合、汚染濃縮土壌Ｓ１や、汚染度が低い清浄土壌Ｓ２，Ｓ４〜Ｓ６を得ることができる。なお、この場合、比重選別機８の設置場所は、湿式分級を行っているドラム洗浄機２の後段から水洗スクリーン７の前段までであればよい。
【００４６】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１に示した比重選別機８は、鉛玉Ｓ３が選別できればよく、その構成については言及しなかったが、この実施の形態３では、鉛玉Ｓ３の比重選別処理に伴う汚染の拡大を抑止するとともに、簡易な比重選別処理ができるようにしている。
【００４７】
図４は、この発明の実施の形態３である比重選別機８の詳細構成を示す断面図である。図４において、この比重選別機８は、槽３０の中に揺動水Ｗ１０が満たされ、その略中央部に槽３０を上下に分離する透過網３１が設けられ、この透過網３１の上部に一定の粒径を持ったアルミナ玉である中間粒状物３７が敷き詰められる。また、透過網３１の下部の揺動水Ｗ１０内に、揺動水Ｗ１０内を上下に揺動する揺動部３６を有する。この揺動部３６は、上に凸の形状をもつ板状部材からなり、図示しない揺動駆動部および揺動制御部によって揺動される。
【００４８】
この状態で、揺動部３６が所定の周期と振幅で上下動し、槽３０の上部から鉛玉Ｓ３を含んだ砂礫３５などの粒状物が流入される。この粒状物は、たとえば水洗スクリーン７によって分級された粒径１ｍｍ以上かつ４ｍｍ未満の粒状物である。この場合、中間粒状物３７の粒径は６ｍｍであり、透過網３１の開口径は４ｍｍであり、鉛玉Ｓ３の粒径は２ｍｍである。また、砂礫３５の比重は２〜３程度であり、中間粒状物３７の比重は３．９であり、鉛玉Ｓ３の比重は１１程度である。
【００４９】
槽３０の上部から流入された粒状物は、中間粒状物３７の上部に巻かれ、揺動水Ｗ１０の揺動に伴って上下動をするが、比重が大きい鉛玉Ｓ３の落下速度は大きく、比重が小さい砂礫３５の落下速度は小さい。このため、鉛玉Ｓ３は揺動水Ｗ１０の下方に集まり、砂礫３５は揺動水Ｗ１０の上方に集まる。ここで、中間粒状物３７は、揺動水Ｗ１０の揺動に伴って上下動するが、比重が鉛玉Ｓ３と砂礫３５との中間の値であるため、揺動水Ｗ１０の中間位置に集まる。この結果、中間粒状物３７は、透過網３１の上部の揺動水Ｗ１０内において中間層３２を形成し、中間層３２の下層に鉛玉Ｓ３からなる下位層３４が形成されるとともに、中間層３２の上層に砂礫３５からなる上位層３３が形成される。下位層３４を形成する鉛玉Ｓ３は、中間層３２の上部において揺動水Ｗ１０の揺動に伴って砂礫３５の中を落下し、中間層３２の上下動に伴う間隙を通って下位層３４に達する。なお、揺動水Ｗ１０の揺動周期において停止する期間が設けられ、この停止期間では、上述した中間層３２が上位層３３と下位層３４とが混じり合うのを防止する壁として機能する。
【００５０】
下位層３４に達した鉛玉Ｓ３は、中間層３２と透過網３１との間に挟まれるが、透過網３１の開口径が４ｍｍであるため、２ｍｍの鉛玉Ｓ３は、透過網３１を透過し、透過網３１の下部の揺動水Ｗ１０中に落下する。なお、中間粒状物３７の粒径は、６ｍｍであるため、透過網３１を透過しない。また、砂礫３５は、粒径にかかわらず、中間層３２の下部に到達することがないため、透過網３１を透過しない。この落下した鉛玉Ｓ３は、槽３０の下部に設けられた取出部３８の開閉によって収納袋３９内にまとめて取り出すことができる。
【００５１】
槽３０の上縁部の一端には、他端よりも低く、この一端の外部にチャンバ４０が設けられる。チャンバ４０は、揺動水４０の揺動によって溢れた砂礫と揺動水とを受け、砂礫と揺動水とを分離する。チャンバ４０は、下に凸の形状をなし、上部は網４２に覆われている。また、チャンバ４０の中央には、槽３０に近い領域と遠い領域とを分離する仕切り板４１が設けられる。
【００５２】
槽３０の上縁部の一端から溢れた砂礫と揺動水とは、チャンバ４０の網４２上であって槽３０に近い領域に撒かれ、網４２が傾斜していることから、砂礫はそのまま槽３０に遠い領域の網４２上に移動する。一方、網４２を透過した揺動水は、チャンバ４０の下部に設けられた開口４３から取り出され、槽３０の揺動水として供給され、循環再利用される。
【００５３】
一方、槽３０に遠い領域の網４２上に達した砂礫は、この上部に配置されたノズルから撒かれる濯ぎ水によって濯がれ、その後コンテナＣ４内に粒径１ｍｍ以上４ｍｍ未満の粒状物である清浄土壌Ｓ４として格納される。濯ぎ水は、チャンバ４０の下部に設けられた開口４４から取り出され、その後凝集中和槽２１に供給され、濯ぎ水として循環再利用されるとともに、重金属汚染物が凝集物として回収される。
【００５４】
ここで、この比重選別機８では、中間粒状物３７を設け、しかも透過網３１を用いて鉛玉Ｓ３を取り出しているので、砂礫３５が混じらない鉛玉Ｓ３だけを迅速かつ確実に選別することができる。また、鉛玉Ｓ３が砂礫３５との摩耗によって鉛片が生じても、この鉛片の比重が大きいため、砂礫３５に混じることがなく、清浄土壌Ｓ４を確実に得ることができる。さらに、砂礫３５と鉛玉Ｓ３との直接摩耗の時間が少ないことから、鉛イオンが析出することが少なく、揺動水Ｗ１０が重金属に汚れにくくなるため、揺動水Ｗ１０の循環再利用が実現できる。
【００５５】
なお、上述した中間粒状物３７は、粒径６ｍｍで比重３．９のアルミナ玉を用いたが、さらに異なる比重をもつ中間粒状物を混在させ、複数の中間層３２を形成するようにしてもよい。この中間粒状物としては、たとえば比重７．９のステンレス玉を用いることが好ましい。なお、中間粒状物の粒径は、鉛玉よりも大きいことが望ましい。
【００５６】
また、上述した実施の形態１〜３では、いずれも鉛玉Ｓ３を例にとって説明したが、鉛玉Ｓ３に限らず、重金属であってほぼ一定粒径をもつものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の実施の形態１である重金属汚染土壌処理システムの概要構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した重金属汚染土壌処理システムに洗浄水系および濯ぎ水系を加えたシステム構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態２である重金属汚染土壌処理システムの概要構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態３である比重選別機の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 前処理装置
２ ドラム洗浄機
３ トロンメル
４ スパイラル分級機
５ フィルタープレス
６ 脱泥スクリーン
７ 水洗スクリーン
８ 比重選別機
１１ バッファ槽
１２ リパルプ槽
１３ ろ過水槽
１４ ろ過水ポンプ
１５，２３ 貯水槽
２１ 凝集中和槽
２２ シックナー
３０ 槽
３１ 透過網
３２ 中間層
３３ 上位層
３４ 下位層
３５ 砂礫
３６ 揺動部
３７ 中間粒状物
３８ 取出部
３９ 収納袋
４０ チャンバ
４１ 仕切り板
４２ 網
４３，４４ 開口
Ｓ 汚染土壌
Ｓ１ 汚染濃縮土壌
Ｓ２，Ｓ４〜Ｓ６，Ｓ１１ 清浄土壌
Ｓ３ 鉛玉
Ｓ７ 大塊
Ｃ１〜Ｃ６，Ｃ１１ コンテナ
Ｗ１ 洗浄水系
Ｗ２ 濯ぎ水系
Ｗ３ ろ過水
Ｗ１０ 揺動水
Ｒ１ 循環系
【技術分野】
【０００１】
この発明は、異なった比重をもつ粒状物が液体中に混在した液状混在物の中から所定の比重をもつ粒状物のみを選別して取り出す比重選別機および比重選別方法に関し、特に、湿式分級を用いて重金属汚染土壌から所定粒径以下の濃縮汚染土壌と所定粒径を越えた清浄土壌とを得る際に用い、ほぼ一定粒径をもつ鉛玉などの重金属汚染物を選別して取り出す比重選別機および比重選別方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、重金属によって汚染された土壌は、その粒度別に分級されることによって、清浄土壌および高濃度の重金属を含有する汚染土壌に選別され、この汚染土壌のみを除去することによって浄化される。この選別された清浄土壌は、汚染土壌が掘削された原位置に復土される。
【０００３】
一般に、汚染土壌における重金属は、微細粒度の土粒子に吸着された状態で存在していることが多い。すなわち、高濃度の重金属を含有する土壌と重金属をほとんど含有しない土壌とは、粒度分布の観点で分離されている。したがって、汚染土壌の重金属および粒度分布を把握し、その粒度別に汚染土壌を分級することによって、この汚染土壌から重金属汚染土壌および清浄土壌を選別分離することができる。
【０００４】
なお、この分級によって選別分離された重金属汚染土壌は、セメントによる固形化、薬剤による化学的不溶化、あるいは汚染土壌の溶融によるスラグ化によって無害化処理され、再利用される。
【０００５】
また、汚染物質である含有重金属を酸溶媒中に抽出分離することによって、重金属汚染土壌を洗浄し、洗浄土壌を回収する重金属汚染土壌の修復方法もある（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１５６３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、射撃場などでは、ほぼ一定粒径をもつ散弾の鉛玉が土壌中に散乱しており、この土壌も重金属汚染土壌となる。この散弾の鉛玉を確実かつ迅速に回収できる装置の出現が要望されていた。
【０００８】
ここで、従来から選炭処理において比重選別処理を行っていたが、この従来の選炭技術を適用して鉛玉を選別しようとしても、鉛玉のみを確実に取り出すには時間がかかるという問題点があった。
【０００９】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、散弾の鉛玉などのほぼ一定粒径をもつ粒状物を簡易かつ短時間に確実な比重選別処理を行うことができる比重選別機および比重選別方法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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる比重選別機は、異なった比重をもつ粒状物が液体中に混在した液状混在物の中から所定の比重をもつ粒状物のみを選別して取り出す比重選別機において、前記異なった比重に対して中間の比重をもち、予め前記液状混在物の下部に設けられる中間粒状物と、前記中間粒状物を含む液状混在物の下部に設けられ、該液状混在物を上下に揺動させる揺動手段と、を備え、前記揺動手段による上下揺動によって前記中間粒状物からなる中間層が形成され、該中間層の上部に前記中間粒状物に比して小さい比重をもつ粒状物の上位層が形成されるとともに前記中間層の下部に前記中間粒状物に比して大きな比重をもつ粒状物の下位層が形成されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２にかかる比重選別機は、上記の発明において、前記下位層の下部に、前記中間層の粒状物径よりも小さくかつ前記下位層の粒状物径よりも大きい開口をもった透過網を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３にかかる比重選別機は、上記の発明において、前記透過網を透過した前記中間粒状物に比して大きな比重をもつ粒状物を回収する回収手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４にかかる比重選別機は、上記の発明において、前記異なった比重をもつ液状粒状物を前記中間粒状物上に流入させ、前記上位層の液状粒状物をオーバーフローさせて回収する上位層回収手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５にかかる比重選別機は、上記の発明において、前記上位層回収手段は、回収した前記上位層の液状粒状物を、前記粒状物と前記液体とに分離する分離手段を備え、前記分離手段によって分離された液体は当該比重選別機の揺動用の液体として循環再利用されることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６にかかる比重選別機は、上記の発明において、前記中間粒状物よりも小さな比重をもつ粒状物は砂礫であり、前記中間粒状物よりも大きな比重をもつ粒状物は粒状鉛であり、前記中間粒状物は、アルミナであることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７にかかる比重選別機は、上記の発明において、前記中間粒状物は、複数の異なる比重をもつ粒状物であり、前記中間層を前記比重に対応して複数形成することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８にかかる比重選別機は、上記の発明において、前記中間粒状物は、アルミナおよびステンレスであることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項９にかかる比重選別機は、上記の発明において、前記揺動手段は、上に凸の板状部材であることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１０にかかる比重選別方法は、異なった比重をもつ粒状物が液体中に混在した液状混在物の中から所定の比重をもつ粒状物のみを選別して取り出す比重選別方法において、前記異なった比重に対して中間の比重をもつ中間粒状物を、予め前記液状混在物の下部に設ける準備工程と、前記液状混在物を前記中間粒状物上に流入するとともに、該中間粒状物を含む液状混在物を上下に揺動し、この揺動によって前記中間粒状物からなる中間層を形成し、該中間層の上部に前記中間粒状物に比して小さい比重をもつ粒状物の上位層を形成するとともに前記中間層の下部に前記中間粒状物に比して大きな比重をもつ粒状物の下位層を形成する選別工程と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１１にかかる比重選別方法は、上記の発明において、前記下位層の下部に設けられ、前記中間層の粒状物径よりも小さくかつ前記下位層の粒状物径よりも大きい開口をもった透過網を透過した前記下位層の粒状物を回収する回収工程を含むことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１２にかかる比重選別方法は、上記の発明において、前記上位層の液状粒状物をオーバーフローさせて回収する上位層回収工程を含むことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１３にかかる比重選別方法は、上記の発明において、前記上位層回収工程によって回収した前記上位層の液状粒状物を、前記粒状物と前記液体とに分離する分離工程を含み、前記分離工程によって分離された液体は、揺動用の前記液体として循環再利用されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
この発明にかかる比重選別機および比重選別方法では、異なった比重をもつ粒状物が液体中に混在した液状混在物の中から所定の比重をもつ粒状物のみを選別して取り出す際、前記異なった比重に対して中間の比重をもつ中間粒状物を、予め前記液状混在物の下部に設け、前記中間粒状物を含む液状混在物の下部に設けられた揺動手段が、該液状混在物を上下に揺動させることによって前記中間粒状物からなる中間層を形成し、該中間層の上部に前記中間粒状物に比して小さい比重をもつ粒状物の上位層が形成されるとともに前記中間層の下部に前記中間粒状物に比して大きな比重をもつ粒状物の下位層が形成されるようにしているので、散弾の鉛玉などのほぼ一定粒径をもつ粒状物を簡易かつ短時間に確実にこの粒状物のみを比重選別処理することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明を実施するための最良の形態である重金属汚染土壌処理システムおよび重金属汚染土壌処理方法について説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１にかかる重金属汚染土壌処理システムについて説明する。図１は、この重金属汚染土壌処理システムの概要構成を示すブロック図である。なお、ここで処理する汚染土壌は、射撃場の土壌であり、散弾の鉛玉が土壌中に散乱しており、この鉛玉の粒径は、２ｍｍ程度である。図１において、この重金属汚染土壌システムは、汚染土壌Ｓをグリズリなどによって乾式分級を行う前処理装置１と、湿潤解砕および湿式分級を行うドラム洗浄機２，湿式分級を行うトロンメル３，スパイラル分級機４，脱泥スクリーン６，水洗スクリーン７などの湿式分級機群と、フィルタープレス５と、比重選別機８とを有する。
【００２６】
前処理装置１は、上述したように、運ばれてきた汚染土壌Ｓをグリズリなどによって乾式分級を行い、粒径が１００ｍｍ以上の大塊Ｓ７と粒径が１００ｍｍ未満の粒状物とに分離される。大塊Ｓ７は、その後、破砕などを行って再び前処理装置１あるいはドラム洗浄機２によって分級処理されるようにしてもよい。
【００２７】
ドラム洗浄機２は、前処理装置１によって分級された粒径が１００ｍｍ未満の粒状物を湿潤解砕し、粒径が０．２ｍｍ以上と０．２ｍｍ未満との粒状物に湿式分級する。トロンメル３は、ドラム洗浄機２によって分級された０．２ｍｍ以上の粒状物に対してさらに、粒径が８ｍｍ以上と８ｍｍ未満との粒状物に湿式分級する。この粒径が８ｍｍ以上かつ１００ｍｍ未満の粒状物は、清浄土壌Ｓ６としてコンテナＣ６に格納される。
【００２８】
スパイラル分級機４は、ドラム洗浄機２によって分級された粒径が０．２ｍｍ未満の粒状物およびトロンメル３によって分級された粒径が８ｍｍ未満の粒状物を湿式分級し、粒径が０．２ｍｍ以上の粒状物と粒径が０．２ｍｍ未満の粒状物とに分離する。脱泥スクリーン６は、スパイラル分級機４によって分級された粒径が０．２ｍｍ以上かつ８ｍｍ未満の粒状物に対し、この粒状物の表面の付着した重金属を含む泥を取り除く処理を行う。
【００２９】
水洗スクリーン７は、脱泥スクリーン６によって泥が除かれた粒径が０．２ｍｍ以上かつ８ｍｍ未満の粒状物を、粒径が０．２ｍｍ以上かつ１ｍｍ未満の粒状物と、粒径が１ｍｍ以上かつ４ｍｍ未満の粒状物と、粒径が４ｍｍ以上かつ８ｍｍ未満の粒状物とに湿式分級を行う。水洗スクリーン７によって分級された粒径が０．２ｍｍ以上かつ１ｍｍ未満の粒状物と、粒径が４ｍｍ以上かつ８ｍｍ未満の粒状物とは、それぞれ清浄土壌Ｓ２，Ｓ５としてコンテナＣ２，Ｃ５に格納される。
【００３０】
比重選別機８は、粒径が１ｍｍ以上かつ４ｍｍ未満の粒状物の中から、上述した粒径が約２ｍｍの鉛玉を比重選別する。重金属汚染物としての鉛玉Ｓ３は、比重が約１１以上であり、その他の粒状物は、比重が約２〜３程度であるため、比重選別機８は、この比重差を用いて、揺動水の中で分離し、選別する。この比重選別機８の詳細については後述する。この比重選別機８に選別された鉛玉Ｓ３は、コンテナＣ３の中に格納され、その他の粒径が１ｍｍ以上か４ｍｍ未満の粒状物は、清浄土壌Ｓ４としてコンテナＣ４に格納される。
【００３１】
フィルタープレス５は、スパイラル分級機４によって分級された粒径が０．２ｍｍ未満の粒状物を含む泥水に対して脱水処理を行い、重金属が濃縮されたケーキを生成する。このケーキは、汚染濃縮土壌Ｓ１としてコンテナＣ１に格納される。
【００３２】
この重金属汚染土壌処理システムでは、上述したように汚染濃縮土壌Ｓ１と、鉛玉Ｓ３と、その他の清浄土壌Ｓ２，Ｓ４〜Ｓ６とに分級するようにしているが、さらに基本的に洗浄水や濯ぎ水などの水のみを用いて湿式分級し、かつこの水を循環再利用するようにしている。
【００３３】
図２は、上述した重金属汚染土壌処理システムの水系を含めたシステム概要構成を示すブロック図である。まず、湿式分級を行う洗浄水系Ｗ１の処理系は、バッファ槽１１，リパルプ槽１２，ろ過水槽１３，ろ過水ポンプ１４，および貯水槽１５を有する。
【００３４】
バッファ槽１１から送出された洗浄水は、ドラム洗浄機２に供給され、前処理装置１から分級された粒径１００ｍｍ未満の粒状物を洗浄し、この粒状物に付着した重金属を洗浄水中に含ませる。このドラム洗浄機２による洗浄後の洗浄水は、その後スパイラル分級機４に供給される。スパイラル分級機４は、この洗浄後の洗浄水を洗浄水として用い、粒径が８ｍｍ未満の粒状物を洗浄し、この粒状物に付着した重金属を含む洗浄水をバッファ槽１１に戻す。このバッファ槽１１に戻る洗浄水には、重金属を含むが、この重金属はスパイラル分級機４によって分級された粒径が０．２ｍｍ未満の粒状物に付着している。すなわち、重金属が多く付着する粒径０．２ｍｍ未満の粒状物を含む泥水が、洗浄水としてバッファ槽１１に戻ることになる。ここで、この洗浄水は、バッファ槽１１→ドラム洗浄機２→スパイラル分級機４→バッファ槽１１を経由する循環系Ｒ１として循環再利用されるとともに、重金属が濃縮されることになる。
【００３５】
この循環系Ｒ１の洗浄水の一部は、リパルプ槽１２に送られ、このリパルプ槽１２は、重金属を多く含む粒径０．２ｍｍ未満の粒状物を含む洗浄水をフィルタープレス５に供給する。フィルタープレス５は、重金属を多く含む粒径０．２ｍｍ未満の粒状物をケーキ化して汚染濃縮土壌Ｓ１を生成するとともに、脱水された洗浄水は、その後、ろ過水槽１３に供給され、ろ過水ポンプ１４によってろ過された洗浄水である、ろ過水Ｗ３は、貯水槽１５に貯えられる。なお、重金属を多く含む粒径０．２ｍｍ未満の粒状物を含む洗浄水をフィルタープレス５に供給する前に、リパルプ槽１２において、洗浄水に、凝集剤、高分子凝集剤、中和剤などを用いた凝集中和を施してもよい。この場合、洗浄水となるろ過水の清浄状態維持、ろ過効率の向上、ケーキの脱水効率と脱水性の向上を図ることができる。
【００３６】
貯水槽１５に貯えられたろ過水は、トロンメル３に供給され、粒径０．２ｍｍ以上８ｍｍ未満の粒状物の洗浄に用いられる。このトロンメル３での洗浄後の洗浄水は、スパイラル分級機４に供給され、スパイラル分級機４での洗浄に用いられ、その後上述した循環系Ｒ１の洗浄水と合流し、バッファ槽１１に送られる。すなわち、ろ過水Ｗ３は、循環系Ｒ１と同様に、ろ過水槽１３→ろ過水ポンプ１４→貯水槽１５→トロンメル３→スパイラル分級機４→バッファ槽１１→リパルプ槽１２→フィルタープレス５→ろ過水槽１３を循環し、再利用される。なお、ろ過水Ｗ３と循環系Ｒ１の洗浄水とはスパイラル分級機４およびバッファ槽１１で合流することになるが、それぞれ再利用されるので、新たな水の追加は少ない。また、ろ過水Ｗ３をトロンメル３に供給するのは、ろ過水Ｗ３が洗浄水系Ｗ１に比して重金属を含んだ粒状物が少ないため、ドラム洗浄機２が洗浄する粒状物よりも、このドラム洗浄機２によって、ある程度洗浄された粒状物を洗浄する方が好ましく、洗浄効率が向上するからである。
【００３７】
つぎに、濯ぎ水系Ｗ２について説明する。この濯ぎ水系では、分級された粒状物を濯ぎ、粒状物に付着している重金属を最終的に除こうとするものである。この濯ぎ水系Ｗ２では、凝集中和槽２１、シックナー２２、および貯水槽２３を有する。
【００３８】
濯ぎ水は、貯水槽２３からトロンメル３、水洗スクリーン７、および比重選別機８に供給される。トロンメル３に供給された濯ぎ水は、洗浄後の粒状物を濯ぎ、その後この濯ぎ水は、脱泥スクリーン６に供給される。脱泥スクリーン６は、スパイラル分級機４によって分級された粒径０．２ｍｍ以上かつ８ｍｍ未満の粒状物に付着した重金属を含む微細な粒状物（泥）を洗い流し、この泥を含む濯ぎ水を洗浄水としてバッファ槽１１に送出する。このバッファ槽１１に送出された濯ぎ水は、その後洗浄水として用いられる。
【００３９】
一方、水洗スクリーン７および比重選別機８に供給された濯ぎ水は、それぞれ粒状物を濯いで、この粒状物に付着した重金属を濯ぎ水に含ませて凝集中和槽２１に戻される。凝集中和槽２１では、戻った濯ぎ水に凝集剤、高分子凝集剤、および水酸化物などの中和剤を投入して凝集中和を行い、これら凝集剤、高分子凝集剤および中和剤が混在した濯ぎ水をシックナー２２に送出する。この凝集中和時に、さらに重金属捕集剤を添加してもよい。シックナー２２では、凝集剤、高分子凝集剤によって重金属を含む凝集物を沈殿によって取り除き、中和された濯ぎ水を貯水槽２３に送出する。シックナー２２によって取り除かれた凝集物は、リパルプ槽１２に送られ、その後フィルタープレス５によって汚染濃縮土壌Ｓ１となる。一方、中和された濯ぎ水は、再びトロンメル３、水洗スクリーン７および比重選別機８に供給され、循環再利用される。したがって、この濯ぎ水も、洗浄水と同様に、新たな濯ぎ水としての水の追加を少なくすることができ、やや閉じた水系を形成している。ここで、濯ぎ水を、水洗スクリーン７および比重選別機８で使用した後、凝集中和槽２１に戻す前に、濯ぎ水中に混入した−０．２ｍｍ微細粒分を、自然沈降によって分離させてもよい。すなわち、凝集中和槽２１の前段にカロコーンと呼ばれる微細粒分の自然沈降槽をさらに設けても良い。このカロコーンの−０．２ｍｍ微細粒の沈降物は、フィルタープレス５に送出され、汚染濃縮土壌Ｃ１として分離してもよいし、産物としてカロコーンから抜き出し、清浄土壌か汚染濃縮土壌かを分析評価し、この分析評価結果によって、産物として処理するようにしてもよい。
【００４０】
なお、上述した実施の形態１では、脱泥スクリーン６を設けて、重金属汚染物を確実に取り除いているが、重金属汚染状態によっては、設けなくてもよい。また、上述した実施の形態１では、凝集中和槽２１を設けているが、重金属汚染状況によっては、凝集中和槽２１を設けず、シックナー２２を自然沈殿槽として構成してもよい。この場合、このシステム全体が全く薬液を用いず、水のみによって重金属汚染処理を行うことができる。
【００４１】
この実施の形態１では、ドラム洗浄機２、トロンメル３、スパイラル分級機４、および水洗スクリーン７などの湿式分級機を用いて汚染土壌Ｓを分級し、重金属が多く付着する粒径０．２ｍｍ未満の粒状物をケーキ化した汚染濃縮土壌Ｓ１を得るとともに、比重選別機８を用いて粒径２ｍｍ程度の鉛玉Ｓ３を選別分離することができる。この湿式分級の際に用いる洗浄水および濯ぎ水は循環再利用され、閉じた水系を形成することによって、システム全体が用いる水の補充量を少なくすることができる。しかも、この実施の形態１では、汚染濃縮土壌Ｓ１、鉛玉Ｓ３、および清浄土壌Ｓ２，Ｓ４〜Ｓ６を基本的に水のみを用いて得ることができる。
【００４２】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、汚染濃縮土壌Ｓ１、鉛玉Ｓ３、および清浄土壌Ｓ２，Ｓ４〜Ｓ６を分離して得ようとするものであったが、この実施の形態２では、鉛玉Ｓ３が最も汚染物として重要であり、この鉛玉Ｓ３を優先して取り除くようにしている。
【００４３】
図３は、この発明の実施の形態２にかかる重金属汚染土壌処理システムの概要構成を示すブロック図である。図３に示すように、この重金属汚染土壌処理システムは、ドラム洗浄機２の後段に比重選別機８を設けている。比重選別機８は、ドラム洗浄機２によって分級された粒径０．２ｍｍ以上１００ｍｍ未満の粒状物の中から、比重の大きい鉛玉Ｓ３を選別し、コンテナＣ３に格納し、その他の粒状物を清浄土壌Ｓ１１としてコンテナＣ１１に格納している。
【００４４】
この実施の形態２では、比重選別機８を用いて最も大きな重金属汚染物である鉛玉Ｓ３を簡易かつ短時間に取り出すことができる。なお、比重選別機８によって選別された鉛玉Ｓ３以外の粒状物は、汚染状態が低い場合、清浄土壌Ｓ１１として分離することができる。
【００４５】
なお、この実施の形態２では、鉛玉Ｓ３のみを効率よく取り出すシステムであったが、これに限らず、比重選別機８によって鉛玉Ｓ３が取り除かれた粒状物に対して上述したトロンメル３以降の処理を行わせ、ドラム洗浄機２によって分級された粒径０．２ｍｍ未満の粒状物に対してもスパイラル分級機４以降の処理を行わせるようにしてもよい。すなわち、図２に示す重金属汚染土壌処理システムにおいて、比重選別機８をドラム洗浄機２の直後に設けるようにしてもよい。この場合、汚染濃縮土壌Ｓ１や、汚染度が低い清浄土壌Ｓ２，Ｓ４〜Ｓ６を得ることができる。なお、この場合、比重選別機８の設置場所は、湿式分級を行っているドラム洗浄機２の後段から水洗スクリーン７の前段までであればよい。
【００４６】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１に示した比重選別機８は、鉛玉Ｓ３が選別できればよく、その構成については言及しなかったが、この実施の形態３では、鉛玉Ｓ３の比重選別処理に伴う汚染の拡大を抑止するとともに、簡易な比重選別処理ができるようにしている。
【００４７】
図４は、この発明の実施の形態３である比重選別機８の詳細構成を示す断面図である。図４において、この比重選別機８は、槽３０の中に揺動水Ｗ１０が満たされ、その略中央部に槽３０を上下に分離する透過網３１が設けられ、この透過網３１の上部に一定の粒径を持ったアルミナ玉である中間粒状物３７が敷き詰められる。また、透過網３１の下部の揺動水Ｗ１０内に、揺動水Ｗ１０内を上下に揺動する揺動部３６を有する。この揺動部３６は、上に凸の形状をもつ板状部材からなり、図示しない揺動駆動部および揺動制御部によって揺動される。
【００４８】
この状態で、揺動部３６が所定の周期と振幅で上下動し、槽３０の上部から鉛玉Ｓ３を含んだ砂礫３５などの粒状物が流入される。この粒状物は、たとえば水洗スクリーン７によって分級された粒径１ｍｍ以上かつ４ｍｍ未満の粒状物である。この場合、中間粒状物３７の粒径は６ｍｍであり、透過網３１の開口径は４ｍｍであり、鉛玉Ｓ３の粒径は２ｍｍである。また、砂礫３５の比重は２〜３程度であり、中間粒状物３７の比重は３．９であり、鉛玉Ｓ３の比重は１１程度である。
【００４９】
槽３０の上部から流入された粒状物は、中間粒状物３７の上部に巻かれ、揺動水Ｗ１０の揺動に伴って上下動をするが、比重が大きい鉛玉Ｓ３の落下速度は大きく、比重が小さい砂礫３５の落下速度は小さい。このため、鉛玉Ｓ３は揺動水Ｗ１０の下方に集まり、砂礫３５は揺動水Ｗ１０の上方に集まる。ここで、中間粒状物３７は、揺動水Ｗ１０の揺動に伴って上下動するが、比重が鉛玉Ｓ３と砂礫３５との中間の値であるため、揺動水Ｗ１０の中間位置に集まる。この結果、中間粒状物３７は、透過網３１の上部の揺動水Ｗ１０内において中間層３２を形成し、中間層３２の下層に鉛玉Ｓ３からなる下位層３４が形成されるとともに、中間層３２の上層に砂礫３５からなる上位層３３が形成される。下位層３４を形成する鉛玉Ｓ３は、中間層３２の上部において揺動水Ｗ１０の揺動に伴って砂礫３５の中を落下し、中間層３２の上下動に伴う間隙を通って下位層３４に達する。なお、揺動水Ｗ１０の揺動周期において停止する期間が設けられ、この停止期間では、上述した中間層３２が上位層３３と下位層３４とが混じり合うのを防止する壁として機能する。
【００５０】
下位層３４に達した鉛玉Ｓ３は、中間層３２と透過網３１との間に挟まれるが、透過網３１の開口径が４ｍｍであるため、２ｍｍの鉛玉Ｓ３は、透過網３１を透過し、透過網３１の下部の揺動水Ｗ１０中に落下する。なお、中間粒状物３７の粒径は、６ｍｍであるため、透過網３１を透過しない。また、砂礫３５は、粒径にかかわらず、中間層３２の下部に到達することがないため、透過網３１を透過しない。この落下した鉛玉Ｓ３は、槽３０の下部に設けられた取出部３８の開閉によって収納袋３９内にまとめて取り出すことができる。
【００５１】
槽３０の上縁部の一端には、他端よりも低く、この一端の外部にチャンバ４０が設けられる。チャンバ４０は、揺動水４０の揺動によって溢れた砂礫と揺動水とを受け、砂礫と揺動水とを分離する。チャンバ４０は、下に凸の形状をなし、上部は網４２に覆われている。また、チャンバ４０の中央には、槽３０に近い領域と遠い領域とを分離する仕切り板４１が設けられる。
【００５２】
槽３０の上縁部の一端から溢れた砂礫と揺動水とは、チャンバ４０の網４２上であって槽３０に近い領域に撒かれ、網４２が傾斜していることから、砂礫はそのまま槽３０に遠い領域の網４２上に移動する。一方、網４２を透過した揺動水は、チャンバ４０の下部に設けられた開口４３から取り出され、槽３０の揺動水として供給され、循環再利用される。
【００５３】
一方、槽３０に遠い領域の網４２上に達した砂礫は、この上部に配置されたノズルから撒かれる濯ぎ水によって濯がれ、その後コンテナＣ４内に粒径１ｍｍ以上４ｍｍ未満の粒状物である清浄土壌Ｓ４として格納される。濯ぎ水は、チャンバ４０の下部に設けられた開口４４から取り出され、その後凝集中和槽２１に供給され、濯ぎ水として循環再利用されるとともに、重金属汚染物が凝集物として回収される。
【００５４】
ここで、この比重選別機８では、中間粒状物３７を設け、しかも透過網３１を用いて鉛玉Ｓ３を取り出しているので、砂礫３５が混じらない鉛玉Ｓ３だけを迅速かつ確実に選別することができる。また、鉛玉Ｓ３が砂礫３５との摩耗によって鉛片が生じても、この鉛片の比重が大きいため、砂礫３５に混じることがなく、清浄土壌Ｓ４を確実に得ることができる。さらに、砂礫３５と鉛玉Ｓ３との直接摩耗の時間が少ないことから、鉛イオンが析出することが少なく、揺動水Ｗ１０が重金属に汚れにくくなるため、揺動水Ｗ１０の循環再利用が実現できる。
【００５５】
なお、上述した中間粒状物３７は、粒径６ｍｍで比重３．９のアルミナ玉を用いたが、さらに異なる比重をもつ中間粒状物を混在させ、複数の中間層３２を形成するようにしてもよい。この中間粒状物としては、たとえば比重７．９のステンレス玉を用いることが好ましい。なお、中間粒状物の粒径は、鉛玉よりも大きいことが望ましい。
【００５６】
また、上述した実施の形態１〜３では、いずれも鉛玉Ｓ３を例にとって説明したが、鉛玉Ｓ３に限らず、重金属であってほぼ一定粒径をもつものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の実施の形態１である重金属汚染土壌処理システムの概要構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した重金属汚染土壌処理システムに洗浄水系および濯ぎ水系を加えたシステム構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態２である重金属汚染土壌処理システムの概要構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態３である比重選別機の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 前処理装置
２ ドラム洗浄機
３ トロンメル
４ スパイラル分級機
５ フィルタープレス
６ 脱泥スクリーン
７ 水洗スクリーン
８ 比重選別機
１１ バッファ槽
１２ リパルプ槽
１３ ろ過水槽
１４ ろ過水ポンプ
１５，２３ 貯水槽
２１ 凝集中和槽
２２ シックナー
３０ 槽
３１ 透過網
３２ 中間層
３３ 上位層
３４ 下位層
３５ 砂礫
３６ 揺動部
３７ 中間粒状物
３８ 取出部
３９ 収納袋
４０ チャンバ
４１ 仕切り板
４２ 網
４３，４４ 開口
Ｓ 汚染土壌
Ｓ１ 汚染濃縮土壌
Ｓ２，Ｓ４〜Ｓ６，Ｓ１１ 清浄土壌
Ｓ３ 鉛玉
Ｓ７ 大塊
Ｃ１〜Ｃ６，Ｃ１１ コンテナ
Ｗ１ 洗浄水系
Ｗ２ 濯ぎ水系
Ｗ３ ろ過水
Ｗ１０ 揺動水
Ｒ１ 循環系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なった比重をもつ粒状物が液体中に混在した液状混在物の中から所定の比重をもつ粒状物のみを選別して取り出す比重選別機において、
前記異なった比重に対して中間の比重をもち、予め前記液状混在物の下部に設けられる中間粒状物と、
前記中間粒状物を含む液状混在物の下部に設けられ、該液状混在物を上下に揺動させる揺動手段と、
を備え、
前記揺動手段による上下揺動によって前記中間粒状物からなる中間層が形成され、該中間層の上部に前記中間粒状物に比して小さい比重をもつ粒状物の上位層が形成されるとともに前記中間層の下部に前記中間粒状物に比して大きな比重をもつ粒状物の下位層が形成されることを特徴とする比重選別機。
【請求項２】
前記下位層の下部に、前記中間層の粒状物径よりも小さくかつ前記下位層の粒状物径よりも大きい開口をもった透過網を設けたことを特徴とする請求項１に記載の比重選別機。
【請求項３】
前記透過網を透過した前記中間粒状物に比して大きな比重をもつ粒状物を回収する回収手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の比重選別機。
【請求項４】
前記異なった比重をもつ液状粒状物を前記中間粒状物上に流入させ、前記上位層の液状粒状物をオーバーフローさせて回収する上位層回収手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の比重選別機。
【請求項５】
前記上位層回収手段は、回収した前記上位層の液状粒状物を、前記粒状物と前記液体とに分離する分離手段を備え、
前記分離手段によって分離された液体は当該比重選別機の揺動用の液体として循環再利用されることを特徴とする請求項４に記載の比重選別機。
【請求項６】
前記中間粒状物よりも小さな比重をもつ粒状物は砂礫であり、
前記中間粒状物よりも大きな比重をもつ粒状物は粒状鉛であり、
前記中間粒状物は、アルミナであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の比重選別機。
【請求項７】
前記中間粒状物は、複数の異なる比重をもつ粒状物であり、前記中間層を前記比重に対応して複数形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の比重選別機。
【請求項８】
前記中間粒状物は、アルミナおよびステンレスであることを特徴とする請求項７に記載の比重選別機。
【請求項９】
前記揺動手段は、上に凸の板状部材であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の比重選別機。
【請求項１０】
異なった比重をもつ粒状物が液体中に混在した液状混在物の中から所定の比重をもつ粒状物のみを選別して取り出す比重選別方法において、
前記異なった比重に対して中間の比重をもつ中間粒状物を、予め前記液状混在物の下部に設ける準備工程と、
前記液状混在物を前記中間粒状物上に流入するとともに、該中間粒状物を含む液状混在物を上下に揺動し、この揺動によって前記中間粒状物からなる中間層を形成し、該中間層の上部に前記中間粒状物に比して小さい比重をもつ粒状物の上位層を形成するとともに前記中間層の下部に前記中間粒状物に比して大きな比重をもつ粒状物の下位層を形成する選別工程と、
を含むことを特徴とする比重選別方法。
【請求項１１】
前記下位層の下部に設けられ、前記中間層の粒状物径よりも小さくかつ前記下位層の粒状物径よりも大きい開口をもった透過網を透過した前記下位層の粒状物を回収する回収工程を含むことを特徴とする請求項１０に記載の比重選別方法。
【請求項１２】
前記上位層の液状粒状物をオーバーフローさせて回収する上位層回収工程を含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の比重選別方法。
【請求項１３】
前記上位層回収工程によって回収した前記上位層の液状粒状物を、前記粒状物と前記液体とに分離する分離工程を含み、
前記分離工程によって分離された液体は、揺動用の前記液体として循環再利用されることを特徴とする請求項１２に記載の比重選別方法。
【請求項１】
異なった比重をもつ粒状物が液体中に混在した液状混在物の中から所定の比重をもつ粒状物のみを選別して取り出す比重選別機において、
前記異なった比重に対して中間の比重をもち、予め前記液状混在物の下部に設けられる中間粒状物と、
前記中間粒状物を含む液状混在物の下部に設けられ、該液状混在物を上下に揺動させる揺動手段と、
を備え、
前記揺動手段による上下揺動によって前記中間粒状物からなる中間層が形成され、該中間層の上部に前記中間粒状物に比して小さい比重をもつ粒状物の上位層が形成されるとともに前記中間層の下部に前記中間粒状物に比して大きな比重をもつ粒状物の下位層が形成されることを特徴とする比重選別機。
【請求項２】
前記下位層の下部に、前記中間層の粒状物径よりも小さくかつ前記下位層の粒状物径よりも大きい開口をもった透過網を設けたことを特徴とする請求項１に記載の比重選別機。
【請求項３】
前記透過網を透過した前記中間粒状物に比して大きな比重をもつ粒状物を回収する回収手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の比重選別機。
【請求項４】
前記異なった比重をもつ液状粒状物を前記中間粒状物上に流入させ、前記上位層の液状粒状物をオーバーフローさせて回収する上位層回収手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の比重選別機。
【請求項５】
前記上位層回収手段は、回収した前記上位層の液状粒状物を、前記粒状物と前記液体とに分離する分離手段を備え、
前記分離手段によって分離された液体は当該比重選別機の揺動用の液体として循環再利用されることを特徴とする請求項４に記載の比重選別機。
【請求項６】
前記中間粒状物よりも小さな比重をもつ粒状物は砂礫であり、
前記中間粒状物よりも大きな比重をもつ粒状物は粒状鉛であり、
前記中間粒状物は、アルミナであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の比重選別機。
【請求項７】
前記中間粒状物は、複数の異なる比重をもつ粒状物であり、前記中間層を前記比重に対応して複数形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の比重選別機。
【請求項８】
前記中間粒状物は、アルミナおよびステンレスであることを特徴とする請求項７に記載の比重選別機。
【請求項９】
前記揺動手段は、上に凸の板状部材であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の比重選別機。
【請求項１０】
異なった比重をもつ粒状物が液体中に混在した液状混在物の中から所定の比重をもつ粒状物のみを選別して取り出す比重選別方法において、
前記異なった比重に対して中間の比重をもつ中間粒状物を、予め前記液状混在物の下部に設ける準備工程と、
前記液状混在物を前記中間粒状物上に流入するとともに、該中間粒状物を含む液状混在物を上下に揺動し、この揺動によって前記中間粒状物からなる中間層を形成し、該中間層の上部に前記中間粒状物に比して小さい比重をもつ粒状物の上位層を形成するとともに前記中間層の下部に前記中間粒状物に比して大きな比重をもつ粒状物の下位層を形成する選別工程と、
を含むことを特徴とする比重選別方法。
【請求項１１】
前記下位層の下部に設けられ、前記中間層の粒状物径よりも小さくかつ前記下位層の粒状物径よりも大きい開口をもった透過網を透過した前記下位層の粒状物を回収する回収工程を含むことを特徴とする請求項１０に記載の比重選別方法。
【請求項１２】
前記上位層の液状粒状物をオーバーフローさせて回収する上位層回収工程を含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の比重選別方法。
【請求項１３】
前記上位層回収工程によって回収した前記上位層の液状粒状物を、前記粒状物と前記液体とに分離する分離工程を含み、
前記分離工程によって分離された液体は、揺動用の前記液体として循環再利用されることを特徴とする請求項１２に記載の比重選別方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−３５１０２（Ｐ２００６−３５１０２Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１８９９１（Ｐ２００４−２１８９９１）
【出願日】平成１６年７月２７日（２００４．７．２７）
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２７日（２００４．７．２７）
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【Ｆターム（参考）】
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