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JP2020011218A - Soil purification system - Google Patents

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JP2020011218A JP2018146279A JP2018146279A JP2020011218A JP 2020011218 A JP2020011218 A JP 2020011218A JP 2018146279 A JP2018146279 A JP 2018146279A JP 2018146279 A JP2018146279 A JP 2018146279A JP 2020011218 A JP2020011218 A JP 2020011218A
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Abstract

To provide a simple and low-cost soil purification system capable of wet-classifying soil into gravel, sand, and fine particles and removing toxic metals and the like adsorbed on the fine particles.SOLUTION: A soil purification system includes: a soil classification portion that crushes soil contaminated with toxic metals while washing it with washing water and classifies the soil into gravel, sand, and fine particles; a pretreatment portion that reduces the toxic metals and the like by magnetically removing iron-based fine particles from sludge comprising the fine particles and the washing water separated in the soil classification portion; and a post-treatment portion that chemically treats the sludge discharged from the pretreatment portion to remove the toxic metals and the like. The pretreatment portion has an iron removing device 12 comprising a magnetic sphere-filled tank 21 filled with magnetic spheres 20 for magnetically adsorbing the iron-based fine particles in the sludge, a centrifuge 22 for removing the iron-based fine particles from the magnetic spheres 20 discharged from the magnetic sphere-filled tank 21, and a magnetic sphere returning device 23 for returning the magnetic spheres 20 discharged from the centrifuge 22 to the magnetic sphere-filled tank 21.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、礫と砂と細粒分とを含み有害金属及び/又はその化合物で汚染された土壌を浄化する土壌浄化システムに関するものである。  TECHNICAL FIELD The present invention relates to a soil purification system for purifying soil contaminated with harmful metals and / or compounds containing gravels, sand, and fine particles.

近年、例えばクロム、鉛、カドミウム、セレン、水銀などの有害金属及び/又はその化合物(以下、これらを「有害金属等」と総称する。)を原料又は材料として用いる生産施設の敷地又はその近隣地における土壌汚染、あるいは有害金属等を含む産業廃棄物の不法投棄等による土壌汚染が多発している。そして、有害金属等で汚染された土壌(以下「有害金属汚染土壌」という。)を、現に存在する位置(以下「原位置」という。)で、例えば有害金属等の不溶化、封じ込め又は電気修復などにより効果的に浄化することはかなり困難である。このため、有害金属汚染土壌は、一般に、掘削により原位置から除去され、外部の土壌浄化施設で浄化される。  In recent years, for example, harmful metals such as chromium, lead, cadmium, selenium, and mercury and / or compounds thereof (hereinafter, these are collectively referred to as “harmful metals, etc.”) as a raw material or a site of a production facility or a nearby area thereof Soil pollution due to illegal soiling of industrial waste containing harmful metals and the like has occurred frequently. Then, the soil contaminated with harmful metals and the like (hereinafter referred to as “hazardous metal contaminated soil”) is used at the existing position (hereinafter referred to as “in-situ”), for example, to insolubilize harmful metals, containment, or electrical restoration. It is quite difficult to purify more effectively. For this reason, the toxic metal-contaminated soil is generally removed from the original site by excavation and purified by an external soil purification facility.

このような原位置外の土壌浄化施設で有害金属汚染土壌を浄化する手法としては、従来、有害金属汚染土壌を洗浄水等で洗浄して有害金属等を除去する洗浄法が広く用いられている。そして、有害金属汚染土壌を洗浄水で洗浄した場合、土壌から水中に一旦離脱した有害金属等の大部分は、比較的粒径が小さい細粒分の表面に吸着され又は付着し、細粒分の表面に集約されるということが知られている(例えば、非特許文献1参照。)。  Conventionally, as a method of purifying toxic metal-contaminated soil in such an off-site soil purification facility, a cleaning method of removing harmful metals and the like by cleaning harmful metal-contaminated soil with washing water or the like has been widely used. . When the harmful metal-contaminated soil is washed with washing water, most of the harmful metals and the like once separated from the soil into the water are adsorbed or adhered to the surface of fine particles having a relatively small particle size, and (See, for example, Non-Patent Document 1).

したがって、有害金属汚染土壌を洗浄水で洗浄しつつ礫と砂と細粒分とに分級した上で、細粒分に対して有害金属等を除去するための化学的な処理を施すことにより、ほとんど有害金属等を含まない礫と砂と細粒分とを得ることができる。かくして、本願出願人は、すでに、有害金属汚染土壌を洗浄水で洗浄しつつ、礫と砂と細粒分とに分級した上で、細粒分に対してキレート剤と水とを含むキレート洗浄液で洗浄処理を施すことにより、細粒分から有害金属等を除去するようにした土壌浄化施設(汚染土壌浄化装置)を種々提案している(例えば、特許文献1、2参照。)。  Therefore, by washing harmful metal contaminated soil with washing water and classifying it into gravel, sand, and fine particles, and then subjecting the fine particles to a chemical treatment to remove harmful metals, etc., It is possible to obtain gravel, sand, and fine particles containing almost no harmful metals. Thus, the present applicant has already classified the harmful metal-contaminated soil with washing water and classified it into gravel, sand, and fine particles, and then contained a chelating agent containing a chelating agent and water for the fine particles. Various types of soil remediation facilities (contaminated soil remediation devices) have been proposed in which harmful metals and the like are removed from fine particles by performing a washing process (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特許第5723054号公報Japanese Patent No. 5723054 特許第5723055号公報Japanese Patent No. 5723055 特許第4755159号公報Japanese Patent No. 4755159 特許第6007144号公報Japanese Patent No. 607144

環境省 水・大気環境局 土壌環境課「汚染土壌処理業の許可審査等に関する技術的留意事項」第21頁、平成25年8月発行Ministry of the Environment, Water and Atmospheric Environment Bureau, Soil Environment Section, “Technical Considerations on Permission Examinations for Contaminated Soil Treatment Business”, page 21, published August 2013 桂鉄雄「鉄粉法による排水処理」浮選、vol.23(1976)、No.3、P190−198(https://www.jstage.jst.go.jp/article/rpsj1954/23/3/23_3_190/_pdf)Tetsuo Katsura “Drainage treatment by iron powder method” flotation, vol. 23 (1976), no. 3, P190-198 (https://www.jstage.jst.go.jp/article/rpsj1954/23/3/3/23_3_190/_pdf)

ところで、汚染土壌処理業者によるこの種の土壌浄化施設では、通常、大量の汚染土壌を浄化するので(例えば、1日あたり2000トン)、大量の細粒分が生成される(例えば、乾燥基準で1日あたり500〜600トン)。したがって、このように大量の細粒分を、例えばキレート洗浄液で洗浄する場合、比較的高価なキレート剤を大量に必要とするので、汚染土壌の処理コストが高くなるといった問題がある。このような土壌浄化施設におけるキレート剤の必要量ないしは使用量は、細粒分の有害金属等の含有量が多ければ多いほど多くなる。なお、細粒分をキレート剤以外の化学薬品で洗浄して有害金属等を除去する場合にも同様の問題が生じる。また、活性炭等を用いて物理化学的により有害金属等を除去する場合にも同様の問題が生じる。  By the way, this type of soil purification facility by a contaminated soil treatment company usually purifies a large amount of contaminated soil (for example, 2,000 tons per day), and thus generates a large amount of fine particles (for example, on a dry basis). 500-600 tons per day). Therefore, when such a large amount of fine particles is washed with, for example, a chelate washing solution, a relatively expensive chelating agent is required in a large amount, and there is a problem that the treatment cost of contaminated soil is increased. The necessary or used amount of the chelating agent in such a soil purification facility increases as the content of harmful metals and the like in the fine particles increases. The same problem occurs when the fine particles are washed with a chemical other than the chelating agent to remove harmful metals and the like. A similar problem occurs when harmful metals or the like are removed by physicochemically using activated carbon or the like.

本発明は、前記従来の問題を解決するためになされたものであって、礫と砂と細粒分とを含みかつ有害金属等で汚染された土壌を洗浄水で洗浄しつつ礫と砂と細粒分とに分級することができ、かつ分離された細粒分に吸着され又は付着している有害金属等を除去することができる、簡素で処理コストの低い土壌浄化システムを提供することを解決すべき課題とする。  The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and it is intended to wash gravels, sand, and soil containing gravels, sand, and fine particles and contaminated with harmful metals and the like with washing water. Provided is a simple and low-cost soil purification system that can be classified into fine particles and can remove harmful metals and the like adsorbed or adhered to the separated fine particles. Issues to be solved.

前記課題を解決するためになされた本発明に係る、礫と砂と細粒分とを含み有害金属等(有害金属及び/又はその化合物)ないしはこれらのイオンで汚染された土壌を浄化する土壌浄化システムは、土壌分級部と、前処理部と、後処理部とを備えている。土壌分級部は、土壌を、洗浄水で洗浄しつつ礫と砂とを破砕した上で、礫と砂と細粒分とに分級する。前処理部は、土壌分級部で分離された細粒分と洗浄水とを含むスラッジから、磁力で吸着可能な程度に鉄及び/又は鉄酸化物(以下「鉄等」と総称する。)を含む鉄系細粒分を磁力で吸着して除去することにより、スラッジの有害金属等の含有率を低下させる。後処理部は、前処理部から排出されたスラッジに化学的処理又は物理化学的処理(例えば、吸着処理)を施して、スラッジ中の細粒分の表面に吸着され又は付着している有害金属等を除去する。  The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and has the object of the present invention. Soil purification for purifying soil contaminated with harmful metals and the like (harmful metals and / or compounds thereof) or their ions containing gravel, sand and fine particles. The system includes a soil classification unit, a pre-treatment unit, and a post-treatment unit. The soil classification unit crushes the gravel and sand while washing the soil with washing water, and then classifies the soil into gravel, sand, and fine particles. The pretreatment unit is configured to remove iron and / or iron oxide (hereinafter collectively referred to as “iron etc.”) from sludge containing the fine particles separated in the soil classification unit and the washing water to such an extent that it can be magnetically adsorbed. The content of harmful metals and the like in the sludge is reduced by removing the iron-based fine particles contained therein by magnetic attraction. The post-treatment section performs a chemical treatment or a physico-chemical treatment (for example, an adsorption treatment) on the sludge discharged from the pre-treatment section, and adsorbs or adheres to the surface of the fine particles in the sludge. Etc. are removed.

前処理部は、磁性球充填槽と遠心分離機と磁性球返送装置とを有する鉄分除去装置を備えている。磁性球充填槽は、中空球状体の中空部に、複数の永久磁石が同一磁性の磁極(N極又はS極)が球状体半径方向外向きとなるように装着されてなる磁性球が複数個充填される一方、シックナから排出されたスラッジを受け入れて磁性球間の空隙を下方に流通させ、スラッジ中の鉄系細粒分を磁力で磁性球に吸着(付着)させる。遠心分離機は、磁性球充填槽内の鉄系細粒分を吸着している磁性球を間欠的に回分式(バッチ式)で受け入れて、遠心力により磁性球から鉄系細粒分を離脱させる。磁性球返送装置は、遠心分離機から排出された磁性球を磁性球充填槽に返送する。  The pretreatment unit includes an iron removing device having a magnetic sphere filling tank, a centrifugal separator, and a magnetic sphere returning device. The magnetic sphere filling tank has a plurality of magnetic spheres in which a plurality of permanent magnets are mounted in a hollow portion of a hollow sphere so that magnetic poles (N pole or S pole) of the same magnet face outward in the radial direction of the sphere. While being filled, the sludge discharged from the thickener is received and allowed to flow downward through the gap between the magnetic spheres, and the iron-based fine particles in the sludge are adsorbed (attached) to the magnetic spheres by magnetic force. The centrifugal separator intermittently accepts the magnetic spheres adsorbing the iron-based fine particles in the magnetic sphere filling tank in a batch type (batch type), and separates the iron-based fine particles from the magnetic spheres by centrifugal force. Let it. The magnetic sphere returning device returns the magnetic spheres discharged from the centrifuge to the magnetic sphere filling tank.

本発明に係る土壌浄化システムにおいて、磁性球返送装置は、直立型ベルトコンベアと、磁性球搬送手段と、磁性球供給手段とを有するものであるのが好ましい。この場合、直立型ベルトコンベアは、遠心分離機の下端部より低い位置に配置された駆動ローラと、駆動ローラの上方において磁性球充填槽の上端部より高い位置に配置された従動ローラと、駆動ローラと従動ローラとに巻き掛けられた強磁性金属からなる無端金属ベルトと、無端金属ベルトの外側表面に装着され無端金属ベルトの上方への走行時に無端金属ベルトに吸着されている磁性球の下降を係止する磁性球係止部材とを有する。磁性球搬送手段は、遠心分離機から排出された磁性球を、直立型ベルトコンベアの下端部に搬送して無端金属ベルトに磁力で吸着(付着)させる。磁性球供給手段は、直立型ベルトコンベアの上端部で無端金属ベルトから磁性球を離脱させて磁性球充填槽に供給する(移動させる)。  In the soil purification system according to the present invention, it is preferable that the magnetic sphere returning device includes an upright belt conveyor, magnetic sphere transport means, and magnetic sphere supply means. In this case, the upright belt conveyor includes a driving roller disposed at a position lower than the lower end of the centrifuge, a driven roller disposed at a position higher than the upper end of the magnetic sphere filling tank above the driving roller, and a driving roller. An endless metal belt made of a ferromagnetic metal wound around a roller and a driven roller, and a descent of a magnetic sphere attached to an outer surface of the endless metal belt and adsorbed on the endless metal belt when traveling above the endless metal belt. And a magnetic ball locking member for locking. The magnetic sphere conveying means conveys the magnetic spheres discharged from the centrifugal separator to a lower end portion of the upright belt conveyor, and makes the magnetic spheres attract (adhere) to the endless metal belt. The magnetic sphere supply means separates the magnetic spheres from the endless metal belt at the upper end of the upright belt conveyor and supplies (moves) them to the magnetic sphere filling tank.

本発明に係る土壌浄化システムにおいて、後処理部は、細粒分洗浄装置と、濾過装置と、逆浸透膜分離装置と、キレート剤再生装置と、透過水移送手段とを有するものであるのが好ましい。この場合、細粒分洗浄装置は、鉄分除去装置から排出されたスラッジと、キレート剤及び水を含むキレート洗浄液とを混合して細粒分スラリーを生成し、該細粒分スラリーを予め設定された滞留時間を確保するように流動させることにより、細粒分に付着している有害金属等をキレート剤に捕捉させる。濾過装置は、細粒分洗浄装置から排出された細粒分スラリーを濾過して、濾液と濾過ケークとを生成する。逆浸透膜分離装置は、濾過装置から排出された濾液を、逆浸透膜により、キレート剤が濃縮された濃縮水とキレート剤を含まない透過水とに分離する。キレート剤再生装置は、逆浸透膜分離装置から排出された濃縮水を受け入れ、キレート剤よりも錯生成力が高く濃縮水と接触したときに該濃縮水中の有害金属等を吸着する固相吸着材により、濃縮水中のキレート剤から有害金属等を除去して該濃縮液をキレート洗浄液として細粒分洗浄装置に供給する。透過水移送手段は、逆浸透膜分離装置から排出された透過水をシックナに移送(返送)する。  In the soil purification system according to the present invention, the post-treatment unit has a fine particle fraction washing device, a filtration device, a reverse osmosis membrane separation device, a chelating agent regeneration device, and a permeated water transfer means. preferable. In this case, the fine-grain cleaning device mixes the sludge discharged from the iron-removing device with a chelating cleaning solution containing a chelating agent and water to generate a fine-grain slurry, and the fine-grain slurry is set in advance. The harmful metals and the like adhering to the fine particles are trapped by the chelating agent by causing the fluid to flow so as to secure the remaining residence time. The filtration device filters the fine-grain slurry discharged from the fine-grain washing device to generate a filtrate and a filter cake. The reverse osmosis membrane separation device separates the filtrate discharged from the filtration device into concentrated water in which the chelating agent is concentrated and permeated water containing no chelating agent by the reverse osmosis membrane. The chelating agent regenerating device receives the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane separation device, has a higher complexing power than the chelating agent, and adsorbs harmful metals and the like in the concentrated water when contacted with the concentrated water. Thus, harmful metals and the like are removed from the chelating agent in the concentrated water, and the concentrated liquid is supplied to the fine particle fraction cleaning device as a chelate cleaning liquid. The permeated water transfer means transfers (returns) the permeated water discharged from the reverse osmosis membrane separation device to the thickener.

一般に、洗浄水を用いる汚染土壌の洗浄・分級の過程では、有害金属等は礫及び砂にはほとんど吸着(付着)されず、細粒分に集約して吸着(付着)される(例えば、非特許文献1参照)。そして、細粒分は、磁力で吸着可能な程度に鉄等を含む比較的少量の鉄系細粒分と、鉄系細粒分以外の磁力では吸着できない比較的多量の細粒分(以下「非鉄系細粒分」という。)とを含む。一方、鉄等は有害金属等を吸着する性質を有するので(例えば、非特許文献2参照)、表面に露出している鉄等を含む鉄系細粒分の有害金属等の吸着量(付着量)は、非鉄系細粒分の有害金属等の吸着量(付着量)よりかなり多くなる。  Generally, in the process of washing and classifying contaminated soil using washing water, harmful metals and the like are hardly adsorbed (adhered) to gravel and sand, but are adsorbed (adhered) to fine particles (for example, non-adhered). Patent Document 1). The fine particles are composed of a relatively small amount of iron-based fine particles containing iron or the like that can be adsorbed by a magnetic force, and a relatively large amount of fine particles that cannot be adsorbed by a magnetic force other than the iron-based fine particles (hereinafter referred to as “fine particles”). Non-ferrous fine particles ”). On the other hand, since iron and the like have the property of adsorbing harmful metals and the like (see, for example, Non-Patent Document 2), the amount of harmful metal and the like adsorbed on iron-based fine particles including iron and the like exposed on the surface (the amount of adhesion ) Is considerably larger than the adsorption amount (adhesion amount) of harmful metals and the like in the non-ferrous fine particles.

そして、本発明に係る土壌浄化システムによれば、湿式破砕機で礫及び/又は砂が破砕されて細粒分が生成されるが、これらの細粒分のうち礫中又は砂中に偏在又は点在していた鉄等の微小塊を多く含む細粒分は鉄系細粒分であり、これらの鉄系細粒分の表面に露出している鉄等は湿式破砕機から鉄分除去装置に至る一連の流通過程で比較的多量の有害金属等を吸着する。したがって、鉄分除去装置には、破砕以前に存在した鉄系細粒分と、破砕によって生成された鉄系細粒分とが導入され、これらの鉄系細粒分はいずれもはかなり多量(非鉄系細粒分と比べて)の有害金属等を吸着している。  Then, according to the soil purification system according to the present invention, fine particles are generated by crushing the gravel and / or sand by the wet crusher, and among these fine particles, the fine particles are unevenly distributed in the gravel or sand. Fine particles containing many fine lumps of iron and the like that were scattered are iron-based fine particles, and the iron and the like exposed on the surface of these iron-based fine particles are transferred from the wet crusher to the iron removal device. Adsorbs a relatively large amount of harmful metals and the like in a series of distribution processes. Therefore, the iron-based fine particles existing before the crushing and the iron-based fine particles generated by the crushing are introduced into the iron removing device, and both of these iron-based fine particles are considerably large (non-ferrous particles). (Compared to the fine particles).

かくして、前処理部としての鉄分除去装置では、磁性球充填槽内の磁性球によって、有害金属等の吸着量が多い鉄系細粒分がスラッジから除去されるので、該スラッジの有害金属等の含有率ないしは保有率を低下させることができる。したがって、鉄分除去装置から排出されたスラッジに化学的処理又は物理化学的処理を施す後処理部に対する有害金属等の負荷を軽減することができる。これにより、化学薬品や吸着剤等の処理剤の必要量ないしは使用量を低減することができ、土壌の処理コストを低減することができる。湿式破砕機及び鉄分除去装置は、物理的な処理を施す機械的な構造のものであり、格別の化学薬品ないしは処理剤を使用しないので、その運転コストは非常に低い。  Thus, in the iron removing device as a pretreatment unit, the iron-based fine particles having a large amount of adsorption of harmful metals and the like are removed from the sludge by the magnetic spheres in the magnetic sphere filling tank, so that the harmful metals and the like of the sludge are removed. The content or the holding ratio can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the load of the harmful metal or the like on the post-processing unit that performs the chemical treatment or the physicochemical treatment on the sludge discharged from the iron removal device. This makes it possible to reduce the required or used amount of a treating agent such as a chemical agent or an adsorbent, and to reduce the cost of treating the soil. Since the wet crusher and the iron removing device have a mechanical structure for performing physical treatment and do not use any special chemicals or treating agents, their operation costs are very low.

なお、各磁性球においては、中空球状体の中空部に複数の永久磁石が同一磁性の磁極(例えばN極)が球状体半径方向外向きとなるように装着されているので、磁性球同士は互いに反発しあう。このため、磁性球充填槽への磁性球の供給時あるいは磁性球充填槽からの磁性球の排出時には、磁性球同士が互いに吸着しあって塊状(ブドウの房状)となることはなく、各磁性球は反発しあいながら円滑に移動することができる。  In each magnetic sphere, a plurality of permanent magnets are mounted in the hollow portion of the hollow sphere such that the magnetic poles (for example, N poles) of the same magnet face outward in the sphere radial direction. Repel each other. Therefore, when the magnetic spheres are supplied to the magnetic sphere-filling tank or when the magnetic spheres are discharged from the magnetic sphere-filling tank, the magnetic spheres do not adsorb to each other and form a lump (grape tuft). The magnetic sphere can move smoothly while repelling each other.

本発明に係る土壌浄化システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing the schematic structure of the soil purification system concerning the present invention. 土壌浄化システムを構成する鉄分除去装置(前処理部)の模式的な立面図である。It is a typical elevation view of the iron removal apparatus (pre-processing part) which comprises a soil purification system. 磁性球の模式的な断面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view of a magnetic sphere. 遠心分離機の模式的な一部断面立面図である。It is a typical partial section elevation view of a centrifuge. (a)は磁性球搬送コンベア及び直立型ベルトコンベアの一部の模式的な側面図であり、(b)は直立型ベルトコンベアの一部の模式的な側面図であり、(c)は直立型ベルトコンベアの一部の模式的な正面図である。(A) is a schematic side view of a part of a magnetic sphere conveyor and an upright belt conveyor, (b) is a schematic side view of a part of an upright belt conveyor, and (c) is an upright. It is a typical front view of a part of type | mold belt conveyor. (a)は細粒分洗浄装置(後処理部の一部)の模式的な平面図であり、(b)は(a)に示す細粒分洗浄装置のA−A線断面図であり、(c)は細粒分洗浄装置の1つのスラリー通路の立面断面図である。(A) is a schematic plan view of the fine-grain cleaning device (part of the post-processing unit), (b) is a cross-sectional view of the fine-grain cleaning device shown in (a), taken along the line AA, (C) is an elevational sectional view of one slurry passage of the fine-grain cleaning device. キレート剤再生装置(後処理部の一部)の模式的な立面図である。FIG. 3 is a schematic elevation view of a chelating agent regenerating apparatus (a part of a post-processing unit).

図1に示すように、本発明の実施形態に係る土壌浄化システムSにおいては、有害金属等(有害金属及び/又はその化合物)ないしはこれらのイオンで汚染された地盤の掘削等により採取された土壌(汚染土壌)が、投入ホッパ1に受け入れられる。なお、有害金属としては、例えばクロム、鉛、カドミウム、セレン、水銀、金属砒素などが挙げられる。そして、投入ホッパ1内の土壌は連続的又は間欠的に混合器2に投入され、混合器2に連続的に供給される洗浄水と混合される。ここで、土壌は、礫(例えば、粒径2〜75mm)と、砂(例えば、粒径0.075〜2mm)と、細粒分(例えば、粒径0.075mm以下)とを含み、場合によっては石(例えば、粒径75mm以上)も含むものである。  As shown in FIG. 1, in the soil purification system S according to the embodiment of the present invention, harmful metals and the like (hazardous metals and / or compounds thereof) or soil collected by excavation of the ground contaminated with these ions and the like. (Contaminated soil) is received by the input hopper 1. The harmful metal includes, for example, chromium, lead, cadmium, selenium, mercury, metal arsenic, and the like. The soil in the charging hopper 1 is continuously or intermittently charged into the mixer 2 and mixed with the washing water continuously supplied to the mixer 2. Here, the soil includes gravel (for example, particle size of 2 to 75 mm), sand (for example, particle size of 0.075 to 2 mm), and fine particles (for example, particle size of 0.075 mm or less). Some also include stones (eg, a particle size of 75 mm or more).

混合器2で生成された土壌と洗浄水とを含む混合物(以下「土壌・水混合物」という。)は、湿式破砕機であるミルブレーカ3に移送される。ミルブレーカ3としては、例えばロッドミルを用いることができる。ロッドミルは、詳しくは図示していないが、ドラムの中に複数のロッド(例えば、10本の75mmφ×2mのスチールロッド)が配置された破砕装置であり、ドラムの回転によってロッドが互いに平行に転動して線接触し、その衝撃力、剪断力、摩擦力等により礫及び砂を(場合によっては石も)破砕して細粒分等の小径の土壌粒子を生成することができるものである。ミルブレーカ3として、ロッドミルのほかにボールミルなども用いることができる。なお、礫及び砂は、その一部が細粒分になるのであって、すべてが細粒分になる訳ではない。  A mixture containing the soil and the washing water generated in the mixer 2 (hereinafter, referred to as “soil-water mixture”) is transferred to a mill breaker 3 that is a wet crusher. As the mill breaker 3, for example, a rod mill can be used. Although not shown in detail, the rod mill is a crusher in which a plurality of rods (for example, ten 75 mmφ × 2 m steel rods) are arranged in a drum, and the rods are rotated in parallel with each other by rotation of the drum. It moves and makes line contact, and can crush gravels and sand (and, in some cases, stones) by the impact force, shearing force, frictional force, etc., and produce small-diameter soil particles such as fine particles. . As the mill breaker 3, a ball mill or the like can be used in addition to the rod mill. It should be noted that some of the gravel and sand are fine particles, and not all of them are fine particles.

かくして、ミルブレーカ3は、混合器2から排出された土壌・水混合物中の礫及び砂を(場合によっては石も)破砕して細粒分等の小径の土壌粒子を生成する。これにより、礫及び砂に吸着され(付着し)又は含まれていた有害金属等が水中に離脱する。このとき、基本的には(後記の鉄等による吸着はさておき)、水中に離脱した有害金属等は、礫及び砂にはほとんど吸着されず、ないしは付着せず、細粒分に集約して吸着され、ないしは付着する(例えば、非特許文献1参照)。  Thus, the mill breaker 3 crushes the gravels and sand (and, in some cases, stones) in the soil / water mixture discharged from the mixer 2 to generate small-diameter soil particles such as fine particles. As a result, harmful metals or the like adsorbed (attached) to or contained in the gravel and sand are released into the water. At this time, basically (aside from the adsorption by iron etc. described later), the harmful metals released into the water are hardly adsorbed on the gravel and sand, or do not adhere, and are collected and adsorbed on the fine particles. Or adheres (for example, see Non-Patent Document 1).

さらに、礫及び砂の内部に偏在又は点在していた鉄等(鉄及び/又は酸化鉄)の微小塊が表面に露出する多数の鉄系細粒分が生成される。一方、一般に鉄等は有害金属等を吸着する性質がある。このため、洗浄水中に存在する有害金属等ないしはこれらのイオンの一部が鉄系細粒分の鉄等の露出面に吸着され、ないしは付着する。その結果、鉄系細粒分の有害金属等の吸着量(付着量)は、非鉄系細粒分の有害金属等の吸着量(付着量)よりかなり多くなる。つまり、ミルブレーカ3から排出される細粒分は、有害金属等の吸着量(付着量)が多い鉄系細粒分と、有害金属等の吸着量(付着量)が少ない非鉄系細粒分とで構成される。なお、破砕以前から存在する鉄系細粒分も、非鉄系細粒分に比べてかなり多くの有害金属等を吸着しているのはもちろんである。  In addition, a large number of iron-based fine particles are generated in which minute clumps of iron or the like (iron and / or iron oxide) unevenly or scattered inside the gravel and sand are exposed on the surface. On the other hand, iron and the like generally have a property of adsorbing harmful metals and the like. For this reason, harmful metals and the like or some of these ions present in the washing water are adsorbed or adhered to the exposed surface of the iron-based fine particles such as iron. As a result, the adsorption amount (adhesion amount) of harmful metals and the like in the iron-based fine particles is considerably larger than the adsorption amount (adhesion amount) of harmful metals and the like in the non-ferrous fine particles. In other words, the fine particles discharged from the mill breaker 3 are divided into an iron-based fine particle having a large adsorption amount (adhesion amount) of harmful metals and a non-ferrous fine particle having a small adsorption amount (adhesion amount) of harmful metals and the like. It is composed of It should be noted that the iron-based fine particles existing before the crushing also adsorb considerably more harmful metals and the like than the non-ferrous fine particles.

このように有害金属等を吸着している鉄系細粒分は、後で説明するように、鉄分除去装置12によって除去される。一方、鉄等(鉄及び/又は酸化鉄)が有害金属等を吸着する性質を有することは一般に知られており、この性質を利用して、有害金属等を含むスラッジに鉄粉ないしは酸化鉄の粉末を添加することにより、スラッジから有害金属等を除去するようした「鉄粉法」が種々提案されている(例えば、特許文献3〜4、非特許文献2参照)。しかしながら、本発明のように、礫及び砂を破砕することにより、表面にフレッシュな(まだ有害金属等を吸着していない)鉄等の微小塊が露出した鉄系細粒分を生成し、これらの露出した鉄等の微小塊(鉄系細粒分)に有害金属等を吸着させるようにした有害金属等の処理手法は、本願の出願人ないし発明者以外の者によっては未だ提案されていない。  The iron-based fine particles adsorbing the harmful metals and the like are removed by the iron removing device 12 as described later. On the other hand, it is generally known that iron and the like (iron and / or iron oxide) have a property of adsorbing harmful metals and the like. Various “iron powder methods” have been proposed in which harmful metals and the like are removed from sludge by adding powder (for example, see Patent Documents 3 and 4 and Non-Patent Document 2). However, as in the present invention, by crushing gravels and sand, iron-based fine particles having fine lumps such as fresh iron (not yet adsorbing harmful metals and the like) exposed on the surface are generated. A method for treating harmful metals or the like in which harmful metals or the like are adsorbed to minute lump of iron or the like (iron-based fine particles) which has been exposed has not yet been proposed by anyone other than the applicant or the inventor of the present application. .

ミルブレーカ3から排出された土壌・水混合物はトロンメル4に導入される。トロンメル4は、詳しくは図示していないが、水を貯留することができる受槽と、水平面に対して傾斜して配置された略円筒形のドラムスクリーンとを有する篩分装置であって、ドラムスクリーンは、モータによりその中心軸(円筒の中心軸)まわりに回転することができるようになっている。また、ドラムスクリーン内に、洗浄水をスプレー状で噴射することができるようになっている。  The soil / water mixture discharged from the mill breaker 3 is introduced into the trommel 4. Although not shown in detail, the trommel 4 is a sieving apparatus that includes a receiving tank that can store water and a substantially cylindrical drum screen that is arranged to be inclined with respect to a horizontal plane. Can be rotated around its central axis (the central axis of the cylinder) by a motor. Further, cleaning water can be sprayed into the drum screen.

トロンメル4の回転しているドラムスクリーンの内部を土壌・水混合物が流れる際に、ドラムスクリーンの網目より細かい土壌粒子は、洗浄水とともにドラムスクリーンの網目を通り抜け、ドラムスクリーン外に出て受槽内に入る。他方、ドラムスクリーンの網目より粗い土壌粒子は、ドラムスクリーンの網目を通り抜けることができないので、ドラムスクリーンの下側の開口端を経由して、ドラムスクリーン外に排出される。  When the soil / water mixture flows inside the rotating drum screen of the trommel 4, fine soil particles finer than the mesh of the drum screen pass through the mesh of the drum screen together with the washing water, exit the drum screen, and enter the receiving tank. to go into. On the other hand, soil particles coarser than the mesh of the drum screen cannot pass through the mesh of the drum screen, and are discharged out of the drum screen via the lower open end of the drum screen.

トロンメル4では、ドラムスクリーンの網目の分級径(目開き)は、粒径が2mm未満の土壌粒子、すなわち砂及び細粒分がドラムスクリーンの網目を通り抜けるように設定されている。したがって、このトロンメル4では、粒径が2mm以上の土壌粒子である礫が(場合によっては石も)土壌・水混合物から分離される。前記のとおり、水中に離脱した有害金属等は礫及び砂にはほとんど吸着されず、ないしは付着しないので、トロンメル4で分離された礫はほぼ清浄なものであり、例えばコンクリート用の骨材等として用いることができる。なお、トロンメル4のドラムスクリーンの網目の寸法(目開き)は前記のものに限定されるわけではなく、得ようとする土壌粒子の粒径に応じて、任意に設定することができるのはもちろんである。  In the trommel 4, the classification diameter (mesh) of the mesh of the drum screen is set such that soil particles having a particle size of less than 2 mm, that is, sand and fine particles, pass through the mesh of the drum screen. Therefore, in the trommel 4, the gravels (in some cases, stones), which are soil particles having a particle size of 2 mm or more, are separated from the soil / water mixture. As described above, harmful metals and the like that have separated into water are hardly adsorbed or attached to gravel and sand, so that the gravel separated by the trommel 4 is almost clean, for example, as aggregate for concrete or the like. Can be used. Note that the mesh size (mesh size) of the drum screen of the trommel 4 is not limited to the above-described one, but can be arbitrarily set according to the particle size of the soil particles to be obtained. It is.

トロンメル4の受槽内に収容された粒径が2mm未満の土壌粒子、すなわち砂及び細粒分と、洗浄水とを含む土壌・水混合物はサイクロン5(液体サイクロン)に導入される。サイクロン5は、詳しくは図示していないが、下方に向かって狭まる略円錐状のシリンダ内に土壌・水混合物をポンプで圧送して旋回流を生じさせ、これによって生じる遠心力を利用して、土壌・水混合物を、比較的粒径が小さい細粒分(例えば、粒径0.075mm未満)と水の混合物と、比較的粒径が大きい砂(例えば、粒径0.075mm以上)と水の混合物とに分離する。  The soil particles having a particle diameter of less than 2 mm, that is, a soil / water mixture containing sand and fine particles and washing water, stored in the receiving tank of the trommel 4 are introduced into the cyclone 5 (liquid cyclone). The cyclone 5, which is not shown in detail, pumps the soil / water mixture into a substantially conical cylinder that narrows downward to generate a swirling flow, and utilizes the centrifugal force generated thereby, The soil / water mixture is made up of a mixture of water having a relatively small particle size (for example, a particle size of less than 0.075 mm) and water, a relatively large particle size of sand (for example, a particle size of 0.075 mm or more) and water. And a mixture of

そして、細粒分と水の混合物(以下「細粒分含有水」という。)はサイクロン5の上端部から排出され、比較的粒径が大きい砂と水の混合物はサイクロン5の下端部から排出される。ここで、サイクロン5の下端部から排出された砂は、前記のとおり有害金属等をほとんど含んでいないので、水切りないしは乾燥処理を施して再生砂として利用される。他方、細粒分含有水はPH調整槽6に移送される。  A mixture of fine particles and water (hereinafter referred to as “fine particle content water”) is discharged from the upper end of the cyclone 5, and a mixture of sand and water having a relatively large particle diameter is discharged from the lower end of the cyclone 5. Is done. Here, the sand discharged from the lower end of the cyclone 5 hardly contains harmful metals and the like as described above, so that it is drained or dried to be used as recycled sand. On the other hand, the water containing fine particles is transferred to the PH adjustment tank 6.

PH調整槽6では、細粒分含有水のpH(水素指数)が、酸液(例えば、硫酸、塩酸)及びアルカリ液(例えば、水酸化ナトリウム水溶液)を用いて、ほぼ中性となるように調整される。なお、図示していないが、PH調整槽6では、細粒分含有水のpHは、pHメータ等を備えたpH自動制御装置により自動的に調整される。  In the pH adjusting tank 6, the pH (hydrogen index) of the fine-particle-containing water is made substantially neutral using an acid solution (for example, sulfuric acid or hydrochloric acid) and an alkali solution (for example, aqueous sodium hydroxide solution). Adjusted. Although not shown, in the pH adjusting tank 6, the pH of the fine-particle-containing water is automatically adjusted by a pH automatic control device equipped with a pH meter and the like.

PH調整槽6でpHが調整された細粒分含有水は凝集槽7に導入される。凝集槽7では、細粒分含有水にポリ塩化アルミニウム(PAC)水溶液と、高分子凝集剤と、pH調整剤(酸性液又はアルカリ性液)とが添加される。これにより、凝集槽7内に非水溶性の金属水酸化物と細粒分とが混在する多数のフロックが生成される。  The water containing fine particles whose pH has been adjusted in the pH adjusting tank 6 is introduced into the coagulation tank 7. In the coagulation tank 7, a polyaluminum chloride (PAC) aqueous solution, a polymer coagulant, and a pH adjuster (acidic or alkaline liquid) are added to the water containing fine particles. Thereby, a large number of flocs in which the water-insoluble metal hydroxide and the fine particles are mixed in the flocculation tank 7 are generated.

凝集槽7内の細粒分含有水(フロックを含む)はシックナ8(重力沈降槽)に導入される。シックナ8は、詳しくは図示していないが、細粒分含有水がほぼ静止している状態で非水溶性のフロックないしは細粒分を重力により沈降させ、下部に位置するスラッジ層(例えば、固形分の比率が5〜10%)と、上部に位置しほとんどフロックないしは細粒分を含まない上澄水(洗浄水)とを形成する。なお、上澄水の表面に浮上油が浮遊している場合、この浮上油は、少量の上澄水をシックナ8の上部から溢流させることにより除去される。  The water containing fine particles (including flocs) in the coagulation tank 7 is introduced into a thickener 8 (gravity settling tank). Although not shown in detail, the thickener 8 sediments the water-insoluble floc or fine particles by gravity in a state where the fine particle-containing water is almost stationary, and forms a sludge layer (for example, solid And the supernatant water (washing water) which is located at the upper portion and contains almost no floc or fine particles. When the floating oil is floating on the surface of the supernatant water, the floating oil is removed by overflowing a small amount of the supernatant water from the upper part of the thickener 8.

シックナ8内の上澄水は、洗浄水槽10に導入され、一時的に貯留される。洗浄水槽10が満杯になったときには予備水槽11が使用される。洗浄水層10ないしは予備水槽11に貯留されている洗浄水は、循環水として混合器2及びトロンメル4に供給される。なお、洗浄水槽10に貯留されている洗浄水が、蒸発等により減少したときには、適宜に水道水が補給される。他方、シックナ8の下部に沈殿ないしは滞留しているスラッジは、中間タンク9に移送され、一時的に貯留される。なお、投入ホッパ1から中間タンク9に至る一連の装置1〜9は、土壌浄化システムSの土壌分級部の構成要素である。  The supernatant water in the thickener 8 is introduced into the washing water tank 10 and is temporarily stored. When the washing water tank 10 becomes full, the spare water tank 11 is used. The washing water stored in the washing water layer 10 or the preliminary water tank 11 is supplied to the mixer 2 and the trommel 4 as circulating water. In addition, when the washing water stored in the washing water tank 10 decreases due to evaporation or the like, tap water is appropriately supplied. On the other hand, the sludge settled or retained in the lower part of the thickener 8 is transferred to the intermediate tank 9 and temporarily stored. Note that a series of devices 1 to 9 from the charging hopper 1 to the intermediate tank 9 are components of a soil classification unit of the soil purification system S.

中間タンク9内のスラッジは、基本的には、連続的に前処理部としての鉄分除去装置12に移送される(適宜に移送が短時間停止される)。鉄分除去装置12は、スラッジから鉄系細粒分を磁力で吸着して除去することにより、スラッジの有害金属等の含有率を低下させる。鉄分除去装置12から排出された鉄系細粒分は、例えば製鉄業者等に供給され、製鉄原料として利用される。鉄分除去装置12から排出されたスラッジは、細粒分洗浄装置13と、濾過装置14と、清澄濾過器15と、逆浸透膜分離装置16と、キレート剤再生装置17とによって処理され、有害金属等をほとんど含まないほぼ清浄な細粒分と、キレート洗浄液とが生成される。なお、これらの装置13〜17は、土壌浄化システムSの後処理部の構成要素であるが、その具体的な構成及び機能は、後で詳しく説明する。  The sludge in the intermediate tank 9 is basically continuously transferred to the iron removing device 12 as a pretreatment unit (the transfer is appropriately stopped for a short time). The iron removing device 12 reduces the content of harmful metals and the like in the sludge by adsorbing and removing iron-based fine particles from the sludge by magnetic force. The iron-based fine particles discharged from the iron removing device 12 are supplied to, for example, an iron making company or the like, and are used as a raw material for iron making. The sludge discharged from the iron removing device 12 is treated by a fine particle fraction washing device 13, a filtering device 14, a clarifying filter 15, a reverse osmosis membrane separating device 16, and a chelating agent regenerating device 17 to remove harmful metals. Almost clean fine particles containing almost no or the like, and a chelate cleaning liquid are produced. Note that these devices 13 to 17 are components of the post-processing unit of the soil purification system S, and the specific configuration and function will be described later in detail.

以下、図2〜図5を参照しつつ、前処理部としての鉄分除去装置12の具体的な構成及び機能を説明する。
図2に示すように、鉄分除去装置12は、その主たる構成要素として、多数の磁性球20が充填された磁性球充填槽21と、磁力により磁性球20に吸着されている鉄系細粒分を遠心力で離脱させる遠心分離機22と、遠心分離機22から排出された磁性球20を磁性球充填槽21に返送する磁性球返送装置23とを備えている。さらに、鉄分除去装置12は、それぞれ磁性球充填槽21、遠心分離機22又は磁性球返送装置23に供給される磁性球20を一時的に貯留する第1〜第3磁性球貯留容器24〜26を備えている。また、鉄分除去装置12は、磁性球充填槽21から排出されたスラッジを一時的に貯留するスラッジ貯留槽27を備えている。
Hereinafter, the specific configuration and function of the iron removal device 12 as a pretreatment unit will be described with reference to FIGS. 2 to 5.
As shown in FIG. 2, the iron removing device 12 includes, as its main components, a magnetic sphere filling tank 21 filled with a large number of magnetic spheres 20, and an iron-based fine particle adsorbed on the magnetic spheres 20 by magnetic force. And a magnetic sphere returning device 23 for returning the magnetic spheres 20 discharged from the centrifugal separator 22 to the magnetic sphere filling tank 21. Further, the iron removing device 12 includes first to third magnetic sphere storage containers 24 to 26 for temporarily storing the magnetic spheres 20 supplied to the magnetic sphere filling tank 21, the centrifugal separator 22, or the magnetic sphere returning device 23, respectively. It has. In addition, the iron removing device 12 includes a sludge storage tank 27 for temporarily storing sludge discharged from the magnetic ball filling tank 21.

図3に示すように、磁性球20は概略的には、中空球状体29の中空部に複数の永久磁石30が、それぞれのN極が球状体半径方向外向きとなるように装着されたものである。なお、磁性球20は、各永久磁石30がそれぞれのS極が球状体半径方向外向きとなるように装着されたものであってもよい。具体的には、各永久磁石30は、中空球状の磁石保持部材31に形成された磁石保持穴32に嵌入されている。そして、永久磁石30を伴った磁石保持部材31が中空球状体29の中空部に嵌入されている。すなわち、該磁石保持部材31の周面に中空球状体29が外嵌され、ないしは該磁石保持部材31の周面が中空球状体29によって被覆されている。  As shown in FIG. 3, the magnetic sphere 20 is generally obtained by mounting a plurality of permanent magnets 30 in a hollow portion of a hollow spherical body 29 such that each N pole faces outward in the spherical body radial direction. It is. In addition, the magnetic sphere 20 may be one in which each permanent magnet 30 is mounted such that each S pole faces outward in the spherical body radial direction. Specifically, each permanent magnet 30 is fitted in a magnet holding hole 32 formed in a hollow spherical magnet holding member 31. The magnet holding member 31 with the permanent magnet 30 is fitted in the hollow part of the hollow spherical body 29. That is, the hollow spherical body 29 is externally fitted on the peripheral surface of the magnet holding member 31, or the peripheral surface of the magnet holding member 31 is covered with the hollow spherical body 29.

磁石保持部材31に形成された磁石保持穴32は、磁性球中心方向に向かって横断面積が狭まるテーパ状の穴であり、永久磁石30は磁石保持穴32と嵌合ないしは整合する形状に形成されている。このため、磁石保持部材31の外側から永久磁石30を磁石保持穴32に嵌入ないしは挿入することにより、磁石保持部材31に永久磁石30を容易に装着することができる。磁石保持部材31に装着された状態において径方向外側に位置する方の永久磁石30の端面の形状は、磁石保持部材31の外周面と整合する曲面であるのが好ましい。このようにすれば、永久磁石30と磁石保持部材31の集合体の外周面は球形となり、該集合体と中空球状体29とを密接させることができる。  The magnet holding hole 32 formed in the magnet holding member 31 is a tapered hole whose transverse area decreases toward the center of the magnetic sphere, and the permanent magnet 30 is formed in a shape that fits or matches the magnet holding hole 32. ing. Therefore, the permanent magnet 30 can be easily attached to the magnet holding member 31 by fitting or inserting the permanent magnet 30 into the magnet holding hole 32 from outside the magnet holding member 31. It is preferable that the shape of the end face of the permanent magnet 30 located on the radially outer side in a state where the permanent magnet 30 is mounted on the magnet holding member 31 be a curved surface that matches the outer peripheral surface of the magnet holding member 31. By doing so, the outer peripheral surface of the aggregate of the permanent magnet 30 and the magnet holding member 31 becomes spherical, and the aggregate and the hollow spherical body 29 can be brought into close contact.

磁性球20の直径(すなわち、中空球状体29の外直径)は、磁性球20の搬送ないしは輸送を容易にするために、例えば3〜5cmとするのが実用的である。また、磁性球20の見かけ密度(ないしは嵩密度)、すなわち磁性球20の質量をその体積で除算した値は、磁性球20をスラッジ中で浮上させることなく可及的に軽量化を図るために、1.2〜1.5g/cmの範囲内とするのが実用的である。なお、磁性球20の見かけ密度は、永久磁石20の大きさ及びその装着数、磁石保持部材31ないしはその中空部の体積等を適切に設定することにより調節ないしは増減するができるので、磁性球20の見かけ密度を1.2〜1.5g/cmに調整するのは容易である。It is practical that the diameter of the magnetic sphere 20 (that is, the outer diameter of the hollow spherical body 29) is, for example, 3 to 5 cm in order to facilitate the transportation of the magnetic sphere 20. The apparent density (or bulk density) of the magnetic sphere 20, that is, the value obtained by dividing the mass of the magnetic sphere 20 by its volume, is used to reduce the weight of the magnetic sphere 20 as much as possible without floating in the sludge. , 1.2 to 1.5 g / cm 3 is practical. The apparent density of the magnetic sphere 20 can be adjusted or increased or decreased by appropriately setting the size and number of the permanent magnets 20 and the number of the permanent magnets 20 and the volume of the magnet holding member 31 or the hollow portion thereof. Can easily be adjusted to an apparent density of 1.2 to 1.5 g / cm 3 .

中空球状体29の材料は、スラッジに対する耐腐食性と適度な機械的強度があれば、とくには限定されないが、ステンレススチール又はアルミニウム(ないしはその合金)を用いるのが実用的である。中空球状体29の厚さは、例えば0.2〜0.5mm程度とするのが好ましい。なお、中空球状体29を、互いに螺合させることができる1対の中空の半球体で構成すれば、磁性球20の製作が容易である。この場合、永久磁石30を装着した磁石保持部材31を一方の半球体に嵌入した上で、この半球体に他方の半球体を螺合させれば磁性球20を容易に組み立てることができ、螺合を解除すれば磁性球20を解体することができる。  The material of the hollow spherical body 29 is not particularly limited as long as it has corrosion resistance to sludge and appropriate mechanical strength, but it is practical to use stainless steel or aluminum (or an alloy thereof). The thickness of the hollow spherical body 29 is preferably, for example, about 0.2 to 0.5 mm. If the hollow spherical body 29 is formed of a pair of hollow hemispheres that can be screwed together, the magnetic sphere 20 can be easily manufactured. In this case, the magnetic ball 20 can be easily assembled by inserting the magnet holding member 31 with the permanent magnet 30 into one hemisphere and screwing the other hemisphere into this hemisphere. When the combination is released, the magnetic sphere 20 can be dismantled.

磁石保持部材31は、例えば熱可塑性樹脂(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等)の射出成型により製作することができる。永久磁石20としては、磁石保持穴32に対応するテーパ形状を有し、大径側の端面がN極であり、小径側の端面がS極であるネオジム磁石を用いることができる。なお、大径側の端面がS極であり、小径側の端面がN極であるネオジム磁石を用いてもよい。  The magnet holding member 31 can be manufactured by injection molding of, for example, a thermoplastic resin (eg, polyethylene, polypropylene, or the like). As the permanent magnet 20, it is possible to use a neodymium magnet having a tapered shape corresponding to the magnet holding hole 32, a large-diameter end face having N poles, and a small-diameter end face having S poles. It is to be noted that a neodymium magnet may be used in which the end face on the large diameter side is an S pole and the end face on the small diameter side is an N pole.

再び図2に示すように、磁性球充填槽21の内部には多数の磁性球20が収容ないしは充填されている。そして、磁性球充填槽21には、中間タンク9(図1参照)からスラッジが基本的には連続的に供給され、このスラッジは磁性球充填槽21内の磁性球20の間隙を流下する。その際、スラッジ中の有害金属等を吸着し又は有害金属等が付着している鉄系細粒分は磁性球20の外周面に磁力で吸着され、後で説明するように磁性球20に随伴して磁性球充填槽21から除去される。これにより、スラッジの有害金属等の含有率が低減される。  As shown in FIG. 2 again, a large number of magnetic spheres 20 are accommodated or filled in the magnetic sphere filling tank 21. Sludge is basically continuously supplied from the intermediate tank 9 (see FIG. 1) to the magnetic sphere filling tank 21, and the sludge flows down the gap between the magnetic spheres 20 in the magnetic sphere filling tank 21. At this time, the iron-based fine particles adsorbing the harmful metal or the like in the sludge or adsorbing the harmful metal or the like are adsorbed on the outer peripheral surface of the magnetic sphere 20 by magnetic force and accompany the magnetic sphere 20 as described later. Then, it is removed from the magnetic sphere filling tank 21. Thereby, the content of harmful metals and the like in the sludge is reduced.

磁性球充填槽21の下端部(底部)には、磁性球充填槽21内の磁性球20を随時に下方に排出するための開閉扉21aが付設されている。開閉扉21aが閉じられているときには、該開閉扉21aによって磁性球充填槽21内の磁性球20の下方への落下が係止され、かつスラッジの下方への流下が防止される。また、磁性球充填槽21の下端部ないしはその近傍部には、開閉扉21aが閉じられているときに、磁性球充填槽21内の磁性球20の間隙を流下して鉄系細粒分が除去されたスラッジをスラッジ貯留槽27に排出するスラッジ排出管33が接続されている。なお、鉄分除去装置12には、スラッジ貯留槽27内のスラッジを細粒分洗浄装置13(図1参照)に輸送するためのスラッジポンプ34が設けられている。  At the lower end (bottom) of the magnetic sphere filling tank 21, an opening / closing door 21a for discharging the magnetic spheres 20 in the magnetic sphere filling tank 21 downward at any time is provided. When the opening / closing door 21a is closed, the falling of the magnetic sphere 20 in the magnetic sphere filling tank 21 is locked by the opening / closing door 21a, and the sludge is prevented from flowing down. Further, at the lower end of the magnetic sphere filling tank 21 or in the vicinity thereof, when the opening / closing door 21a is closed, the iron-based fine particles fall down through the gap between the magnetic spheres 20 in the magnetic sphere filling tank 21. A sludge discharge pipe 33 for discharging the removed sludge to the sludge storage tank 27 is connected. The iron removing device 12 is provided with a sludge pump 34 for transporting the sludge in the sludge storage tank 27 to the fine particle cleaning device 13 (see FIG. 1).

磁性球充填槽21の上方には第1磁性球貯留容器24が配置され、第1磁性球貯留容器24の下端部(底部)には、その内部に貯留している磁性球20を随時に落下させて磁性球充填槽21に供給するための開閉扉24aが付設されている。開閉扉24aが閉じられているときには、該開閉扉24aによって第1磁性球貯留容器24内の磁性球20の下方への落下が係止される。  A first magnetic sphere storage container 24 is disposed above the magnetic sphere filling tank 21, and the magnetic spheres 20 stored therein are dropped at the lower end (bottom) of the first magnetic sphere storage container 24 as needed. An opening / closing door 24a for supplying the magnetic ball-filled tank 21 to the tank 21 is provided. When the door 24a is closed, the magnetic ball 20 in the first magnetic sphere storage container 24 is locked from falling downward by the door 24a.

磁性球充填槽21の下方には第2磁性球貯留容器25が配置され、磁性球充填槽21の開閉扉21aが開かれたときには、磁性球充填槽21内の磁性球20は重力で落下し、第2磁性球貯留容器25に収容される。その際、磁性球同士は磁力(斥力)で反発しあうので、磁性球20は塊状ないしはブドウの房状となって開閉扉21aを閉塞することはなく、円滑かつ迅速に第2磁性球貯留容器25内に落下する(磁性球20が、ある容器等から他の容器等に落下するその他の場合も同様。)。この場合、開閉扉21aは、磁性球充填槽21へのスラッジの供給を一時的に停止し、磁性球充填槽21内のスラッジがスラッジ排出管33を経由してスラッジ貯留槽27に排出された後で開かれる。  A second magnetic sphere storage container 25 is disposed below the magnetic sphere filling tank 21. When the door 21a of the magnetic sphere filling tank 21 is opened, the magnetic spheres 20 in the magnetic sphere filling tank 21 fall by gravity. Are stored in the second magnetic sphere storage container 25. At this time, the magnetic spheres repel each other due to magnetic force (repulsive force), so that the magnetic spheres 20 do not clump or grape-like and do not block the opening / closing door 21a, and the second magnetic sphere storage container smoothly and quickly. 25 (the same applies to other cases where the magnetic sphere 20 drops from one container or the like to another container or the like). In this case, the opening / closing door 21a temporarily stops the supply of the sludge to the magnetic sphere filling tank 21, and the sludge in the magnetic sphere filling tank 21 is discharged to the sludge storage tank 27 via the sludge discharge pipe 33. Will be opened later.

第2磁性球貯留容器25の下方には遠心分離機22が配置されている。遠心分離機22は、磁性球充填槽21から排出され第2磁性球貯留容器25内に一時的に貯留された磁性球20を間欠的に回分式(バッチ式)で受け入れて、遠心力により磁性球20から鉄系細粒分を離脱させる。第2磁性球貯留容器25の下端部(底部)には、その内部に貯留している磁性球20を随時に落下させて遠心分離機22に供給するための開閉扉25aが付設されている。  A centrifuge 22 is disposed below the second magnetic sphere storage container 25. The centrifugal separator 22 intermittently receives the magnetic spheres 20 discharged from the magnetic sphere filling tank 21 and temporarily stored in the second magnetic sphere storage container 25 in a batch type (batch type), and receives the magnetic spheres by centrifugal force. The iron-based fine particles are separated from the sphere 20. At the lower end (bottom) of the second magnetic sphere storage container 25, an opening / closing door 25a for dropping the magnetic spheres 20 stored therein at any time and supplying the same to the centrifuge 22 is provided.

図4に示すように、遠心分離機22は、略円筒状の容器であるハウジング35と、ハウジング35内において該ハウジング35と同軸状に配置され、ハウジング35に固定されたベアリング装置36によってハウジング中心軸まわりに回転自在に支持された回転筒37とを備えている。回転筒37の上端部と下端部とには、それぞれ、随時に開閉することができる上側開閉扉37aと下側開閉扉37bとが付設されている。回転筒37の円周部(側部)は、磁性球20が通り抜けることができない目開きの多数の開口部を備えた円筒状の網状部材ないしは格子状部材で形成されている。回転筒37は、歯車機構38を介してモータ39によって回転駆動される。なお、歯車機構38に代えてベルト・プーリ機構を用いてもよい。また、ハウジング35内には、高速回転する回転筒37から遠心力により水平方向に飛来する鉄系細粒分の粒子を受け止めて落下させる中空円錐台状のバッフル40(傘状の邪魔板)が配置されている。  As shown in FIG. 4, the centrifugal separator 22 includes a housing 35, which is a substantially cylindrical container, and a coaxial arrangement with the housing 35 in the housing 35, and a bearing device 36 fixed to the housing 35. A rotating cylinder 37 rotatably supported around an axis. The upper and lower ends of the rotating cylinder 37 are respectively provided with an upper opening / closing door 37a and a lower opening / closing door 37b that can be opened and closed at any time. The circumferential portion (side portion) of the rotary cylinder 37 is formed of a cylindrical net-like member or a lattice-like member having a large number of openings with openings through which the magnetic sphere 20 cannot pass. The rotary cylinder 37 is driven to rotate by a motor 39 via a gear mechanism 38. Note that a belt pulley mechanism may be used instead of the gear mechanism 38. In the housing 35, a frustoconical baffle 40 (an umbrella-shaped baffle plate) for receiving and dropping particles of iron-based fine particles flying horizontally by centrifugal force from a rotating cylinder 37 rotating at a high speed and dropping the same. Are located.

図2から明らかなとおり、遠心分離機22の下方には第3磁性球貯留容器26が配置され、回転筒37の停止時において下側開閉扉37b(図4参照)が開かれたときには、回転筒37内の磁性球20が重力で落下して第3磁性球貯留容器26に収容される。第3磁性球貯留容器26の下端部には、開度を自在に調節することができる開閉扉26aが付設されている。開閉扉の26aの開度を調節することにより、第3磁性球貯留容器26内の磁性球20を、所望の通過量(流量)で連続的に下方に排出する(落下させる)ことができる。  As is clear from FIG. 2, the third magnetic sphere storage container 26 is disposed below the centrifugal separator 22. When the lower opening / closing door 37 b (see FIG. 4) is opened when the rotary cylinder 37 is stopped, the third magnetic sphere storage container 26 rotates. The magnetic sphere 20 in the cylinder 37 falls by gravity and is stored in the third magnetic sphere storage container 26. At the lower end of the third magnetic sphere storage container 26, an opening / closing door 26a whose opening can be freely adjusted is attached. By adjusting the opening degree of the opening / closing door 26a, the magnetic spheres 20 in the third magnetic sphere storage container 26 can be continuously discharged (dropped) at a desired passage amount (flow rate).

第3磁性球貯留容器26の下側には、第3磁性球貯留容器26から連続的に排出された磁性球20をベルト41a(無端ベルト)の上に受け取り、ベルト41aで水平方向に輸送して直立型ベルトコンベア42に供給する水平型ベルトコンベア41が設けられている。水平型ベルトコンベア41は、その一方の端部(磁性球輸送方向に関して上流端)が第3磁性球貯留容器26の下端部近傍に位置し、他方の端部(磁性球輸送方向に関して下流端)が直立型ベルトコンベア42の下端部近傍に位置するように配置されている。なお、水平型ベルトコンベア41及び直立型ベルトコンベア42は磁性球返送装置23の構成要素である。  Under the third magnetic sphere storage container 26, the magnetic spheres 20 continuously discharged from the third magnetic sphere storage container 26 are received on a belt 41a (endless belt) and transported in a horizontal direction by the belt 41a. There is provided a horizontal belt conveyor 41 for feeding to an upright belt conveyor. The horizontal belt conveyor 41 has one end (upstream end in the magnetic sphere transport direction) located near the lower end of the third magnetic sphere storage container 26 and the other end (downstream end in the magnetic sphere transport direction). Are arranged near the lower end of the upright belt conveyor 42. The horizontal belt conveyor 41 and the upright belt conveyor 42 are components of the magnetic ball returning device 23.

ベルト41aは可撓性を有する非磁性体材料(例えば、ゴム)で形成されている。そして、ベルト41aの両側にはそれぞれ、ベルト側部に近接して配置され、ベルト上の磁性球20がベルト側部から脱落するのを防止するための側板(図示せず)が設けられている。なお、側板を設けず、ベルト41aの両側部に、適度な高さ(例えば、1〜2cm)を有し、ベルト伸長方向に伸びる堤状ないしは土手状の突起部を一体形成してもよい。  The belt 41a is formed of a flexible non-magnetic material (for example, rubber). Further, on both sides of the belt 41a, side plates (not shown) for preventing the magnetic spheres 20 on the belt from dropping off from the belt side portion are provided on both sides of the belt 41a. . Note that, without the side plate, a bank-shaped or bank-shaped protrusion having an appropriate height (for example, 1 to 2 cm) and extending in the belt extension direction may be integrally formed on both sides of the belt 41a.

直立型ベルトコンベア42は、水平型ベルトコンベア41のやや上方に配置された2つの駆動ローラ43a、43bと、駆動ローラ43a、43bの直上で第1磁性球貯留容器24の上端部よりやや高い位置に配置された2つの従動ローラ44a、44bと、駆動ローラ43a、43bと従動ローラ44a、44bとに巻き掛けられた強磁性体材料(例えば、スチール、ステンレススチール等)からなる輪状(無端)の金属ベルト45と、複数のアイドルローラ46とを備えている。ここで、駆動ローラ43a、43bは、モータ(図示せず)によって反時計回り方向に回転駆動される。これに伴って、金属ベルト45は、駆動ローラ43a、43bと従動ローラ44a、44bの間を、反時計回り方向に周回走行する。ここで、駆動ローラ43a内には、ベルト41a上の磁性球20の金属ベルト45への移動・吸着を助勢するために、複数の永久磁石49(図5参照)が、S極がローラ半径方向外向きとなるように装着されている。なお、磁性球20において永久磁石30がS極が球状体半径方向外向きとなるように装着されたものである場合は、永久磁石49はN極がローラ半径方向外向きとなるように装着される。アイドルローラ46は、輪状の金属ベルト45の内側の表面(裏面)に当接し、金属ベルト45が所定の走行軌道上を走行するように金属ベルト45の位置ないしは走行経路を規制する。  The upright belt conveyor 42 has two drive rollers 43a and 43b arranged slightly above the horizontal belt conveyor 41, and a position slightly higher than the upper end of the first magnetic sphere storage container 24 just above the drive rollers 43a and 43b. (Endless) made of a ferromagnetic material (eg, steel, stainless steel, etc.) wound around two driven rollers 44a, 44b, and driving rollers 43a, 43b and driven rollers 44a, 44b. A metal belt 45 and a plurality of idle rollers 46 are provided. Here, the drive rollers 43a and 43b are driven to rotate counterclockwise by a motor (not shown). Accordingly, the metal belt 45 travels in a counterclockwise direction between the driving rollers 43a and 43b and the driven rollers 44a and 44b. Here, a plurality of permanent magnets 49 (see FIG. 5) are provided in the drive roller 43a in order to assist the magnetic ball 20 on the belt 41a to move and attract to the metal belt 45. It is mounted so that it faces outward. In the case where the permanent magnet 30 of the magnetic sphere 20 is mounted such that the S pole faces outward in the radial direction of the spherical body, the permanent magnet 49 is mounted such that the N pole faces outward in the roller radial direction. You. The idle roller 46 abuts on the inner surface (rear surface) of the ring-shaped metal belt 45 and regulates the position or the traveling path of the metal belt 45 so that the metal belt 45 travels on a predetermined traveling track.

金属ベルト45が強磁性体材料で形成されているので、磁性球20は金属ベルト45に磁力で付着することができる。磁性球20の永久磁石30(図3参照)の磁気特性ないしは磁気強度は、金属ベルト45が水平方向に伸びている状態において、磁性球20が金属ベルト45の下方に適度な間隔(例えば、5〜15mm)をあけて配置されたときに、磁性球20が重力に抗して上向きに移動して金属ベルト下面に磁力で付着することができるように設定されている。  Since the metal belt 45 is formed of a ferromagnetic material, the magnetic spheres 20 can adhere to the metal belt 45 by magnetic force. The magnetic properties or the magnetic strength of the permanent magnet 30 (see FIG. 3) of the magnetic sphere 20 are such that the magnetic sphere 20 is positioned below the metal belt 45 at an appropriate distance (for example, 5) in a state where the metal belt 45 extends in the horizontal direction. When the magnetic spheres 20 are arranged at an interval of about 15 mm, the magnetic spheres 20 are set to move upward against the gravity and adhere to the lower surface of the metal belt by magnetic force.

また、水平型ベルトコンベア41は、ベルト41aに載っている磁性球20の頂上部と、直立型ベルトコンベア42の下端部における金属ベルト下面との間に、磁性球20が金属ベルト下面に磁力で付着することができる前記の適度な間隔が生じるように配設されている。したがって、水平型ベルトコンベア41によって直立型ベルトコンベア42の下側に輸送された磁性球20は、順次に金属ベルト下面に磁力で付着する。  Further, the horizontal belt conveyor 41 is arranged such that the magnetic sphere 20 is magnetically attached to the lower surface of the metal belt between the top of the magnetic sphere 20 placed on the belt 41a and the lower surface of the metal belt at the lower end of the upright belt conveyor 42. It is arranged in such a way that the above-mentioned suitable spacing to which it can adhere is created. Therefore, the magnetic spheres 20 transported by the horizontal belt conveyor 41 to the lower side of the upright belt conveyor 42 sequentially adhere to the lower surface of the metal belt by magnetic force.

図5(a)〜(c)に示すように、直立型ベルトコンベア42の金属ベルト45の外側の表面には、金属ベルト45の伸びる方向(走行方向)に、磁性球20の直径よりやや長い間隔をあけて、ベルト幅方向に直線状に伸びる角柱状ないしは角棒状の複数(多数)の磁性球係止部材47が取り付けられている。磁性球係止部材47の材料は、金属ベルト45への取り付け及び取り外しが容易であり(例えば、ねじ止め)、かつ磁性球20との衝突に対する耐久性を有するものであればとくには限定されず、例えば合成樹脂やアルミニウム合金などを用いることができる。  As shown in FIGS. 5A to 5C, the outer surface of the metal belt 45 of the upright belt conveyor 42 is slightly longer than the diameter of the magnetic sphere 20 in the extending direction (running direction) of the metal belt 45. A plurality of (many) prismatic or square rod-shaped magnetic ball locking members 47 extending linearly in the belt width direction are attached at intervals. The material of the magnetic ball locking member 47 is not particularly limited as long as it can be easily attached to and detached from the metal belt 45 (for example, screwed) and has durability against collision with the magnetic ball 20. For example, a synthetic resin or an aluminum alloy can be used.

磁性球係止部材47は、金属ベルト45が上下方向に伸びて上向きに走行ないしは移動しているときに、金属ベルト45の表面に磁力で付着している磁性球20が重力で下向きに移動ないしは転動するのを係止する。磁性球係止部材47の金属ベルト表面からの高さないしは突出長は、磁性球20の直径の1/8〜1/4とするのが実用的である。また、金属ベルト45の伸長方向(走行方向)に隣り合う磁性球係止部材47の間隔は、磁性球20の直径の1.2〜1.5倍とするのが実用的である。  When the metal belt 45 extends vertically and travels or moves upward, the magnetic ball locking member 47 causes the magnetic sphere 20 attached to the surface of the metal belt 45 by magnetic force to move downward or move by gravity. Lock rolling. It is practical that the height or the protruding length of the magnetic ball locking member 47 from the surface of the metal belt is 1 / to 4 of the diameter of the magnetic sphere 20. Further, it is practical that the distance between the magnetic ball locking members 47 adjacent in the extending direction (running direction) of the metal belt 45 is 1.2 to 1.5 times the diameter of the magnetic ball 20.

かくして、水平型ベルトコンベア41によって輸送され、直立型ベルトコンベア42の下端部ないしはその近傍で金属ベルト45に磁力で付着した磁性球20は、反時計回り方向に周回走行する金属ベルト45によって、下方に移動ないしは転動することなく直立型ベルトコンベア42の上端部に搬送される。  Thus, the magnetic spheres 20 transported by the horizontal belt conveyor 41 and adhered to the metal belt 45 by magnetic force at or near the lower end portion of the upright belt conveyor 42 are moved downward by the metal belt 45 circling counterclockwise. The belt is conveyed to the upper end of the upright belt conveyor without moving or rolling.

図2から明らかなとおり、直立型ベルトコンベア42の上端部近傍には、金属ベルト45に磁力で付着している磁性球20を金属ベルト45から離脱させ、第1磁性球貯留容器24に案内するガイド部材48が設けられている。ガイド部材48の直立型ベルトコンベア側の端部は従動ローラ44aの近傍に位置する一方、第1磁性球貯留容器側の端部は第1磁性球貯留容器24の上端部近傍に位置している。そして、ガイド部材48は、直立型ベルトコンベア側から第1磁性球貯留容器側に向かって下向きに傾斜している。なお、ガイド部材48は非磁性材料で形成される。  As is clear from FIG. 2, near the upper end of the upright belt conveyor 42, the magnetic spheres 20 attached to the metal belt 45 by magnetic force are separated from the metal belt 45 and guided to the first magnetic sphere storage container 24. A guide member 48 is provided. The end of the guide member 48 on the side of the upright belt conveyor is located near the driven roller 44a, while the end on the side of the first magnetic sphere storage container is located near the upper end of the first magnetic sphere storage container 24. . The guide member 48 is inclined downward from the upright belt conveyor toward the first magnetic sphere storage container. Note that the guide member 48 is formed of a non-magnetic material.

ここで、図2中における位置関係において反時計回り方向に周回走行する金属ベルト45に付着して移動している磁性球20は、従動ローラ44aの近傍でガイド部材48の端部と衝突ないしは接触する。その結果、磁性球20はガイド部材48によって、金属ベルト45から離脱させられ、ガイド部材48の上面を転動して第1磁性球貯留容器24内に落下する。つまり、第3磁性球貯留容器26から下方に連続的に排出された磁性球20は、磁性球返送装置23(水平型ベルトコンベア41、直立型ベルトコンベア42、ガイド部材48)によって第1磁性球貯留容器24に連続的に返送される。  Here, the magnetic sphere 20 attached to and moving on the metal belt 45 traveling in a counterclockwise direction in the positional relationship in FIG. 2 collides with or contacts the end of the guide member 48 near the driven roller 44a. I do. As a result, the magnetic sphere 20 is separated from the metal belt 45 by the guide member 48, rolls on the upper surface of the guide member 48, and falls into the first magnetic sphere storage container 24. That is, the magnetic spheres 20 continuously discharged downward from the third magnetic sphere storage container 26 are returned to the first magnetic spheres by the magnetic sphere returning device 23 (the horizontal belt conveyor 41, the upright belt conveyor 42, and the guide member 48). It is continuously returned to the storage container 24.

このように、磁性球20は、順に、第1磁性球貯留容器24と、磁性球充填槽21と、第2磁性球貯留容器25と、遠心分離機22と、第3磁性球貯留容器26と、磁性球返送装置23(水平型ベルトコンベア41、直立型ベルトコンベア42、ガイド部材48)とを循環して移動する。図2中の7つの破線の矢印は、このような磁性球20の移動方向を示している。なお、磁性球20は、第1磁性球貯留容器24から第3磁性球貯留容器26までは回分操作で間欠的に移動し、第3磁性球貯留容器26から第1磁性球貯留容器24までは、磁性球返送装置23により連続的に移動する。  As described above, the magnetic spheres 20 include, in order, the first magnetic sphere storage container 24, the magnetic sphere filling tank 21, the second magnetic sphere storage container 25, the centrifuge 22, and the third magnetic sphere storage container 26. And the magnetic ball returning device 23 (the horizontal belt conveyor 41, the upright belt conveyor 42, and the guide member 48). Two broken arrows in FIG. 2 indicate the moving direction of the magnetic sphere 20. The magnetic spheres 20 move intermittently in a batch operation from the first magnetic sphere storage container 24 to the third magnetic sphere storage container 26, and move from the third magnetic sphere storage container 26 to the first magnetic sphere storage container 24. , Continuously moved by the magnetic ball returning device 23.

以下、鉄分除去装置12の運転手法の一例を説明する。多数の磁性球20が充填ないしは収容されている磁性球充填槽21には、中間タンク9(図1参照)から、実質的に細粒分(鉄系細粒分及び非鉄系細粒分)と水とからなるスラッジが連続的に供給される。このスラッジは、磁性球充填槽21内の多数の磁性球20の間隙をおおむね下向きに流通した後、磁性球充填槽21の下端近傍部からスラッジ排出管33を経由してスラッジ貯留槽27に排出される。ここで、スラッジが磁性球20の間隙を流れる際に、スラッジ中の鉄系細粒分が磁性球20の外周面に磁力で吸着される。  Hereinafter, an example of an operation method of the iron removing device 12 will be described. The magnetic sphere filling tank 21 filled or accommodated with a large number of magnetic spheres 20 contains substantially fine particles (ferrous fine particles and non-ferrous fine particles) from the intermediate tank 9 (see FIG. 1). Sludge consisting of water is continuously supplied. This sludge flows through the gap between the many magnetic spheres 20 in the magnetic sphere filling tank 21 substantially downward, and then is discharged from the vicinity of the lower end of the magnetic sphere filling tank 21 to the sludge storage tank 27 via the sludge discharge pipe 33. Is done. Here, when the sludge flows through the gap between the magnetic spheres 20, the iron-based fine particles in the sludge are attracted to the outer peripheral surface of the magnetic sphere 20 by magnetic force.

鉄系細粒分は、礫及び砂を湿式破砕機であるミルブレーカ3(図1参照)で破砕することにより生成されたもの、又は礫及び砂の破砕以前から存在するものであり、いずれもその表面に鉄等の微小塊が露出し、露出している鉄等の微小塊には有害金属等が吸着されている。一般に、礫中及び砂中には、鉄等の小塊が偏在又は点在しており、このような小塊の割合は2〜7質量%程度である。このため、礫及び砂の破砕により生成された細粒分の少なくとも一部は、表面にフレッシュな(すなわち有害金属等が吸着されていない)鉄等が露出する鉄系細粒分となる。  The iron-based fine fraction is generated by crushing gravel and sand with a mill breaker 3 (see FIG. 1), which is a wet crusher, or existing before crushing of gravel and sand. A minute lump of iron or the like is exposed on the surface, and the harmful metal or the like is adsorbed on the minute lump of iron or the like that is exposed. Generally, small lumps such as iron are unevenly scattered or scattered in gravel and sand, and the ratio of such small lumps is about 2 to 7% by mass. For this reason, at least a part of the fine particles generated by the crushing of the gravels and sand becomes iron-based fine particles in which fresh iron (ie, no harmful metal or the like is adsorbed) is exposed on the surface.

鉄は強磁性体(軟磁性体)であり、磁石に吸着される。また、土壌中に存在する鉄酸化物は、実質的に四酸化三鉄(Fe)と、γ型三酸化二鉄(γ−Fe)と、α型三酸化二鉄(α−Fe)とからなり、四酸化三鉄及びγ型三酸化二鉄は強磁性体(軟磁性体)であり、磁石に吸着される。なお、α型三酸化二鉄は磁化せず磁石には吸着されない。このため、表面に鉄等の微小塊が露出している鉄系細粒分は、鉄、四酸化三鉄又はγ型三酸化二鉄の強磁性(軟磁性)により磁性球20内の永久磁石30(図3参照)に引き付けられ、磁性球20(中空球状体29)の外周面に磁力で吸着される。Iron is a ferromagnetic material (soft magnetic material) and is attracted to a magnet. The iron oxides present in the soil are substantially triiron tetroxide (Fe 3 O 4 ), γ-type diiron trioxide (γ-Fe 2 O 3 ), and α-type diiron trioxide ( α-Fe 2 O 3 ), and triiron tetroxide and γ-type diiron trioxide are ferromagnetic substances (soft magnetic substances) and are adsorbed by magnets. The α-type diiron trioxide is not magnetized and is not adsorbed by the magnet. For this reason, the iron-based fine particles, on the surface of which a fine lump of iron or the like is exposed, are made of a permanent magnet in the magnetic sphere 20 due to the ferromagnetism (soft magnetism) of iron, triiron tetroxide or γ-type diiron trioxide. 30 (see FIG. 3) and is attracted to the outer peripheral surface of the magnetic sphere 20 (hollow spherical body 29) by magnetic force.

礫及び砂をミルブレーカ3(図1参照)で破砕することにより生成された鉄系細粒分の表面に露出している鉄等の微小塊は、礫中又は砂中に偏在又は点在していた有害金属等を吸着していないフレッシュな鉄等の小塊から生じたものであり、破砕後に表面に露出してその周囲の洗浄水から有害金属等ないしはこれらのイオンを吸着する。かくして、ミルブレーカ3(図1参照)から排出され磁性球充填槽21に導入された細粒分は、有害金属等の吸着量が比較的(ないしはかなり)多い鉄系細粒分と、有害金属等の吸着量が比較的(ないしはかなり)少ない非鉄系細粒分とで構成される。  The fine lump such as iron exposed on the surface of the iron-based fine particles generated by crushing the gravel and sand with the mill breaker 3 (see FIG. 1) is unevenly distributed or dotted in the gravel or sand. It is generated from a small lump of fresh iron or the like that does not adsorb the harmful metals and the like, and is exposed to the surface after crushing and adsorbs harmful metals and the like or ions thereof from the surrounding washing water. Thus, the fine particles discharged from the mill breaker 3 (see FIG. 1) and introduced into the magnetic ball filling tank 21 are composed of iron-based fine particles having a relatively (or considerably) large amount of adsorption of harmful metals and the like, And non-ferrous fine particles having a relatively (or considerably) small amount of adsorption.

そして、前記のとおり、磁性球充填槽21ではスラッジから鉄系細粒分が除去されるので、磁性球充填槽21から排出されるスラッジに含まれる細粒分は、有害金属等の吸着量が比較的(ないしはかなり)少ない非鉄系細粒分が大半となる。したがって、土壌浄化システムSに導入された汚染土壌に含まれていた有害金属等の一部ないしはかなりの部分は、磁性球充填槽21によって除去される。  As described above, the iron-based fine particles are removed from the sludge in the magnetic sphere filling tank 21. Therefore, the fine particles contained in the sludge discharged from the magnetic sphere filling tank 21 have an adsorbed amount of harmful metals and the like. Relatively (or considerably) less non-ferrous fines are predominant. Therefore, a part or a considerable part of the harmful metal and the like contained in the contaminated soil introduced into the soil purification system S is removed by the magnetic ball filling tank 21.

後で詳しく説明するように、磁性球充填槽21から排出されたスラッジないしは細粒分に対して、細粒分洗浄装置13(図1参照)でキレート剤によるキレート洗浄処理が行われ、かつキレート剤再生装置17(図1参照)で固相吸着材によりキレート剤の再生処理が行われるが、前記のとおり磁性球充填槽21でスラッジ中の有害金属等が低減されるので、細粒分(スラッジ)のキレート洗浄処理及びキレート剤の再生処理に対する有害金属等の負荷が軽減される。このため、土壌浄化システムSにおけるキレート剤及び固相吸着材の必要量ないしは使用量を低減することができ、土壌の処理コストを低減することができる。つまり、磁性球充填槽21(鉄分除去装置12)は、細粒分洗浄装置13ないしはキレート剤再生装置17への有害金属等の負荷を軽減する前処理装置ないしは予備処理装置として機能する。  As will be described later in detail, the sludge or fine particles discharged from the magnetic ball filling tank 21 is subjected to a chelate cleaning treatment with a chelating agent by a fine particle fraction cleaning device 13 (see FIG. 1), and The chelating agent is regenerated by the solid phase adsorbent in the agent regenerating device 17 (see FIG. 1). However, as described above, harmful metals and the like in the sludge are reduced in the magnetic sphere filling tank 21, so that the fine particles ( The load of toxic metals and the like on the chelate washing treatment of the sludge and the regeneration treatment of the chelating agent is reduced. For this reason, the necessary amount or use amount of the chelating agent and the solid phase adsorbent in the soil purification system S can be reduced, and the cost for treating the soil can be reduced. In other words, the magnetic sphere filling tank 21 (iron removing device 12) functions as a pre-processing device or a pre-processing device for reducing the load of the harmful metal or the like on the fine particle cleaning device 13 or the chelating agent regenerating device 17.

磁性球充填槽21は、磁性球20の外周面に所定量の鉄系細粒分(例えば、厚さ2〜3mm)が吸着されたときに、一時的に運転が停止される。このとき、磁性球充填槽21へのスラッジの供給は一時的に停止され、磁性球充填槽21内に残留しているスラッジはスラッジ貯留槽27に排出される。この後、開閉扉21aが開かれ、磁性球充填槽21内の鉄系細粒分を吸着している磁性球20は、第2磁性球貯留容器25に重力で落下する。そして、開閉扉21aが閉じられ、第1磁性球貯留容器24から磁性球充填槽21に所定量(1回分充填量)の磁性球20が供給され、磁性球充填槽21へのスラッジの供給が再開される。なお、複数の磁性球充填槽21を並列に配置し、これらを交互にないしは交代で運転して、スラッジの処理を間断なく行うようにしてもよい。  The operation of the magnetic sphere filling tank 21 is temporarily stopped when a predetermined amount of iron-based fine particles (for example, a thickness of 2 to 3 mm) is adsorbed on the outer peripheral surface of the magnetic sphere 20. At this time, the supply of the sludge to the magnetic sphere filling tank 21 is temporarily stopped, and the sludge remaining in the magnetic sphere filling tank 21 is discharged to the sludge storage tank 27. Thereafter, the opening / closing door 21a is opened, and the magnetic spheres 20 adsorbing the iron-based fine particles in the magnetic sphere filling tank 21 fall into the second magnetic sphere storage container 25 by gravity. Then, the opening / closing door 21a is closed, a predetermined amount (one-time filling amount) of the magnetic spheres 20 is supplied from the first magnetic sphere storage container 24 to the magnetic sphere filling tank 21, and the supply of the sludge to the magnetic sphere filling tank 21 is performed. Will be resumed. A plurality of magnetic sphere filling tanks 21 may be arranged in parallel, and these may be operated alternately or alternately so that sludge treatment is performed without interruption.

第2磁性球貯留容器25内の鉄系細粒分を吸着している磁性球20は、適宜に遠心分離機22の回転筒37に供給される。具体的には、上側開閉扉37aが開かれる一方、下側開閉扉37bが閉じられた状態で、開閉扉25aが開かれ、第2磁性球貯留容器25から回転筒37内に、1回処理分の磁性球20が供給される。例えば、回転筒37内の空間部の1/3〜1/2を占める量の磁性球20が供給される。  The magnetic spheres 20 adsorbing the iron-based fine particles in the second magnetic sphere storage container 25 are appropriately supplied to the rotating cylinder 37 of the centrifuge 22. Specifically, in a state where the upper opening / closing door 37a is opened and the lower opening / closing door 37b is closed, the opening / closing door 25a is opened, and the processing is performed once from the second magnetic sphere storage container 25 into the rotating cylinder 37. The minute magnetic sphere 20 is supplied. For example, the magnetic spheres 20 are supplied in an amount that occupies 1/3 to 1/2 of the space in the rotating cylinder 37.

この後、上側開閉扉37aが閉じられ、モータ39が起動され、回転筒37が高速で(例えば、回転筒37の半径が1mの場合、100〜500r.p.m.)回転させられる。その結果、磁性球20の外周面に吸着され又は付着している鉄系細粒分は強い遠心力(例えば、10〜100G)により磁性球20から離脱し、回転筒37の周壁の多数の網目ないしは孔を通り抜けて外部に飛び出す。ここで、回転筒37の回転速度は、回転筒37の半径、磁性球20の磁力、鉄系細粒分の磁気特性等に応じて、鉄系細粒分の大部分が磁性球20から脱離するように好ましく設定される。  Thereafter, the upper opening / closing door 37a is closed, the motor 39 is started, and the rotary cylinder 37 is rotated at a high speed (for example, when the radius of the rotary cylinder 37 is 1 m, 100 to 500 rpm). As a result, the iron-based fine particles adsorbed or adhered to the outer peripheral surface of the magnetic sphere 20 are separated from the magnetic sphere 20 by a strong centrifugal force (for example, 10 to 100 G), and a large number of meshes of the peripheral wall of the rotating cylinder 37 are formed. Or it jumps out through a hole. Here, the rotation speed of the rotating cylinder 37 depends on the radius of the rotating cylinder 37, the magnetic force of the magnetic sphere 20, the magnetic characteristics of the iron-based fine particles, and the like. Preferably, they are set apart.

磁性球20から離脱して回転筒37の外部に飛び出した鉄系細粒分は、バッフル40に衝突した後、落下してハウジング35の底部に蓄積される。ハウジング35内の鉄系細粒分は、適宜に人手で外部に排出される。なお、除去された鉄系細粒分は、例えば製鉄原料として用いることができる。そして、所定時間(例えば、2〜5分)経過後、モータ39ひいては回転筒37の回転が停止される。この後、下側開閉扉37bが開かれ、回転筒37内の鉄系細粒分がほほ除去された磁性球20が第3磁性球貯留容器26内に重力で落下する。  The iron-based fine particles that have separated from the magnetic sphere 20 and jumped out of the rotary cylinder 37 collide with the baffle 40, fall, and accumulate at the bottom of the housing 35. The iron-based fine particles in the housing 35 are appropriately and manually discharged to the outside. The removed iron-based fine particles can be used, for example, as a raw material for ironmaking. Then, after a lapse of a predetermined time (for example, 2 to 5 minutes), the rotation of the motor 39 and thus the rotating cylinder 37 is stopped. Thereafter, the lower opening / closing door 37b is opened, and the magnetic sphere 20 from which the iron-based fine particles in the rotary cylinder 37 have been almost removed falls into the third magnetic sphere storage container 26 by gravity.

第3磁性球貯留容器26内の磁性球20は、水平型ベルトコンベア41のベルト41aの上に連続的に供給され、ベルト41aによって直立型ベルトコンベア42の下端部近傍に輸送される。この後、ベルト41aの上の磁性球20は、直立型ベルトコンベア42によってその上端部に輸送され、ガイド部材48によって第1磁性球貯留容器24に導入される。なお、第3磁性球貯留容器26から水平型ベルトコンベア41への磁性球20の供給量(供給速度)は、開閉扉の26aの開度を変えることにより、水平型ベルトコンベア41ないしは直立型ベルトコンベア42の最大輸送量以下となるように調整される。  The magnetic spheres 20 in the third magnetic sphere storage container 26 are continuously supplied onto the belt 41a of the horizontal belt conveyor 41, and are transported by the belt 41a to the vicinity of the lower end of the upright belt conveyor 42. Thereafter, the magnetic spheres 20 on the belt 41a are transported to the upper end by the upright belt conveyor 42, and are introduced into the first magnetic sphere storage container 24 by the guide member 48. The supply amount (supply speed) of the magnetic spheres 20 from the third magnetic sphere storage container 26 to the horizontal belt conveyor 41 can be changed by changing the opening degree of the opening / closing door 26a. It is adjusted so as to be equal to or less than the maximum transport amount of the conveyor 42.

再び図1に示すように、鉄分除去装置12(図2中のスラッジ貯留槽27)から排出されたスラッジは、細粒分洗浄装置13に導入される。細粒分洗浄装置13は、鉄分除去装置12から排出された非鉄系細粒分と洗浄水とを含むスラッジと、後で説明するキレート剤再生装置17から供給されるキレート剤と水とを含むキレート洗浄液とを受け入れ、これらを混合・攪拌して細粒分スラリーを生成し、予め設定された滞留時間(例えば、0.5〜2時間)を確保するようにおおむねプラグフロー(栓流)で連続的に流動させることにより、細粒分に付着(吸着)している有害金属等ないしはこれらのイオンをキレート剤に捕捉させる。これにより、細粒分スラリー中の細粒分の表面に吸着(付着)されている有害金属等が除去される。細粒分洗浄装置13に供給するスラッジの流量とキレート洗浄液の流量の比は、例えば1:1に設定される。  As shown in FIG. 1 again, the sludge discharged from the iron removing device 12 (sludge storage tank 27 in FIG. 2) is introduced into the fine particle cleaning device 13. Fine particle cleaning device 13 includes sludge containing non-ferrous fine particles discharged from iron removing device 12 and cleaning water, and a chelating agent and water supplied from a chelating agent regenerating device 17 described later. The chelate washing liquid is received, mixed and stirred to produce a fine-grained slurry, and generally in a plug flow so as to secure a preset residence time (for example, 0.5 to 2 hours). By continuously flowing, the harmful metals and the like adhering (adsorbed) to the fine particles or their ions are captured by the chelating agent. This removes harmful metals and the like adsorbed (adhered) to the surface of the fine particles in the fine particle slurry. The ratio between the flow rate of the sludge supplied to the fine particle cleaning device 13 and the flow rate of the chelate cleaning liquid is set to, for example, 1: 1.

キレート洗浄液に用いられるキレート剤としては、例えば、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)、あるいはHIDS(3−ヒドロキシ−2,2’−イミノジコハク酸)、IDS(2,2’−イミノジコハク酸)、MGDA(メチルグリシン二酢酸)、EDDS(エチレンジアミンジ酢酸)又はGLDA(L−グルタミン酸ジ酢酸)のナトリウム塩などが挙げられる。これらのキレート剤は、いずれも細粒分スラリーないしは細粒分に含まれている有害金属等を有効に捕捉する(キレートする)ことができものである。なお、細粒分に含まれる有害金属等の種類に応じて、その処理に適したキレート剤が選択され、又は複数種のキレート剤が用いられるのはもちろんである。  Examples of the chelating agent used in the chelate washing solution include EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), HIDS (3-hydroxy-2,2'-iminodisuccinic acid), IDS (2,2'-iminodisuccinic acid), and MGDA (methylglycine). Acetic acid), EDDS (ethylenediaminediacetic acid), or sodium salt of GLDA (L-glutamic acid diacetic acid). Any of these chelating agents can effectively capture (chelate) harmful metals and the like contained in the fine-grain slurry or fine-grain. In addition, depending on the type of the harmful metal contained in the fine particles, a chelating agent suitable for the treatment is selected or a plurality of chelating agents are used.

以下、図6(a)〜(c)を参照しつつ、細粒分洗浄装置13の具体的な構成及び機能を説明する。細粒分洗浄装置13は、4つの平板状の仕切り壁51〜54で仕切ることにより形成された互いに平行に伸びる5つの細長い直方体状ないしは角柱状のスラリー通路55〜59を備えた貯槽50を有している。貯槽50は、例えば地上に設置した鉄製の直方体状の角型タンクであってもよく、またコンクリート製の直方体状のピットであってもよい。また、仕切り壁51〜54は、例えば複数の鉄板又はプラスチック板をスラリー通路の伸びる方向に連結することにより形成したものであってもよい。  Hereinafter, the specific configuration and function of the fine-grain cleaning device 13 will be described with reference to FIGS. The fine-grain cleaning device 13 has a storage tank 50 provided with five elongated rectangular parallelepiped or prismatic slurry passages 55 to 59 formed by partitioning by four flat partition walls 51 to 54. are doing. The storage tank 50 may be, for example, an iron rectangular parallelepiped tank installed on the ground, or may be a concrete rectangular pit. Further, the partition walls 51 to 54 may be formed by, for example, connecting a plurality of iron plates or plastic plates in the direction in which the slurry passage extends.

スラリー通路55〜59において隣り合う2つのスラリー通路はスラリー通路長手方向(図6(a)、(b)における位置関係では左右方向)の一端の連通部(図6(a)中に4つの曲線状の矢印で示された部位)で互いに連通している。すなわち、これらの連通部には仕切り壁51〜54が存在せず、隣り合うスラリー通路同士が連通している。  Two slurry passages adjacent to each other in the slurry passages 55 to 59 are connected to one end of a communicating portion (four curved lines in FIG. 6A) in the longitudinal direction of the slurry passage (the left-right direction in the positional relationship in FIGS. 6A and 6B). (A site indicated by a cross-shaped arrow). That is, the partition walls 51 to 54 do not exist in these communicating portions, and the adjacent slurry passages communicate with each other.

各スラリー通路55〜59の底部には、それぞれ、細粒分スラリー中に空気を放出して細粒分スラリーを攪拌する空気放出管61〜65が配設されている。各空気放出管61〜65はスラリー通路長手方向に伸び、周壁の底部(下側)においてスラリー通路長手方向に並ぶ複数の空気放出孔が形成された多孔管であり、その中空部は、詳しくは図示していないが、圧縮空気を供給するコンプレッサないしは送風機に接続されている。空気放出管61〜65に加圧された空気が供給されたときには、この空気が空気放出孔から気泡となって細粒分スラリー中に放出されて浮上し、この気泡によって細粒分スラリーが攪拌される。  At the bottom of each of the slurry passages 55 to 59, there are provided air discharge tubes 61 to 65 for discharging air into the fine-grain slurry and agitating the fine-grain slurry. Each of the air discharge tubes 61 to 65 is a perforated tube which extends in the slurry passage longitudinal direction and has a plurality of air discharge holes formed in the bottom (lower side) of the peripheral wall and arranged in the slurry passage longitudinal direction. Although not shown, it is connected to a compressor or a blower that supplies compressed air. When the pressurized air is supplied to the air discharge pipes 61 to 65, the air is released from the air discharge holes as bubbles into the fine-grain slurry and floats, and the fine-grain slurry is stirred by the bubbles. Is done.

図6(c)は、細粒分スラリーの流れ方向(図6(a)中に曲線状の矢印及び直線状の矢印で示す方向)にみて最も上流側のスラリー通路55の断面を示している。図6(c)から明らかなとおり、空気放出管61は、スラリー通路55の一方の側面の近傍においてスラリー通路底部近傍に配置されている。このため、空気放出管61から放出された気泡はこの側面の近傍で上昇する。その結果、スラリー通路55内には、スラリー通路長手方向と垂直な平面内において矢印Pで示す方向に流れる循環流が形成され、細粒分スラリーが攪拌される。貯槽50及び各スラリー通路55〜59の形状、寸法、容量等、並びに空気放出管61〜65への加圧空気の供給量等は、細粒分洗浄装置13において予め設定される細粒分スラリーの、含水率、流量、滞留時間、流速、流れの乱流度(例えば、レイノルズ数)等に対応して好ましく設定される。  FIG. 6C shows a cross section of the slurry passage 55 on the most upstream side when viewed in the flow direction of the fine-grain slurry (the direction indicated by the curved arrow and the straight arrow in FIG. 6A). . As is clear from FIG. 6C, the air discharge pipe 61 is disposed near one side of the slurry passage 55 and near the bottom of the slurry passage. For this reason, the bubbles released from the air discharge pipe 61 rise near this side surface. As a result, a circulating flow is formed in the slurry passage 55 in the direction indicated by the arrow P in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the slurry passage, and the slurry for fine particles is stirred. The shape, size, volume, and the like of the storage tank 50 and each of the slurry passages 55 to 59, and the supply amount of pressurized air to the air discharge pipes 61 to 65, etc. It is preferably set in accordance with the water content, flow rate, residence time, flow velocity, turbulence degree of the flow (for example, Reynolds number), and the like.

図1から明らかなとおり、細粒分洗浄装置13から排出された細粒分スラリーは濾過装置14に移送される。濾過装置14は、細粒分スラリーを濾過し、含水率が30〜40パーセントの濾過ケークと濾液とを生成する。なお、濾過装置14としては、フィルタプレスや真空濾過機などを用いることができる。濾過装置14から排出された濾過ケーク(細粒分)は有害金属等をほとんど含まないので、例えば農業用の培土として利用され、あるいは埋立て等により処分される。  As apparent from FIG. 1, the fine-grain slurry discharged from the fine-grain cleaning device 13 is transferred to the filtration device 14. The filtration device 14 filters the fine-grain slurry to produce a filter cake and a filtrate having a water content of 30 to 40%. In addition, as the filtering device 14, a filter press, a vacuum filter, or the like can be used. Since the filter cake (the fine-grain fraction) discharged from the filter device 14 hardly contains harmful metals and the like, it is used, for example, as cultivation soil for agriculture or disposed of by landfilling.

濾過装置14から排出された濾液すなわちキレート洗浄液は、清澄濾過器15(例えば、砂濾過器)で懸濁物質ないしは浮遊物質(SS)が除去された後、逆浸透膜分離装置16に移送される。詳しくは図示していないが、逆浸透膜分離装置16は、清澄濾過器15から排出されたキレート洗浄液を受け入れ、高圧ポンプで加圧した上で、逆浸透膜により、キレート剤が濃縮された濃縮水と、キレート剤を含まない透過水とに分離する。そして、濃縮水はキレート剤再生装置17に供給され、キレート剤を含まない透過水は透過水移送手段(例えば、ポンプ及び管路)によりシックナ8に返送される。  The filtrate, that is, the chelate washing solution discharged from the filtration device 14 is transferred to a reverse osmosis membrane separation device 16 after a suspended substance or a suspended substance (SS) is removed by a clarifying filter 15 (for example, a sand filter). . Although not shown in detail, the reverse osmosis membrane separator 16 receives the chelate washing solution discharged from the clarification filter 15, pressurizes the solution with a high-pressure pump, and concentrates the chelating agent by the reverse osmosis membrane. Separate into water and permeate without chelating agent. Then, the concentrated water is supplied to the chelating agent regenerating device 17, and the permeated water containing no chelating agent is returned to the thickener 8 by a permeated water transferring means (for example, a pump and a pipe).

逆浸透膜分離装置16の逆浸透膜としては、例えばポリエステル不織布(厚さ100〜120μm)の表面に、ポリスルホン支持層と架橋芳香族ポリアミド緻密層とが積層されてなる三層構造のものなどを用いることができる。なお、架橋芳香族ポリアミド緻密層は、孔径がおおむね0.5〜1.5nmである多数の細孔を有し、水は透過させるがキレート剤は透過させない非常に薄い(例えば、0.2〜0.25μm)半透膜である。また、ポリスルホン支持層は、非常に薄い架橋芳香族ポリアミド緻密層を支持ないしは保護してその破損を防止するための比較的厚い(例えば、40〜50μm)多孔質膜である。  As the reverse osmosis membrane of the reverse osmosis membrane separation device 16, for example, a three-layer structure in which a polysulfone support layer and a dense crosslinked aromatic polyamide layer are laminated on a surface of a polyester nonwoven fabric (100 to 120 μm in thickness) is used. Can be used. The dense crosslinked aromatic polyamide layer has a large number of pores having a pore size of about 0.5 to 1.5 nm, and is very thin that allows water to permeate but does not allow the chelating agent to permeate (for example, 0.2 to 0.25 μm) It is a semipermeable membrane. The polysulfone support layer is a relatively thick (for example, 40 to 50 μm) porous membrane for supporting or protecting a very thin crosslinked aromatic polyamide dense layer to prevent its breakage.

逆浸透膜分離装置16はスパイラル型のものであり、スパイラル状に巻かれた逆浸透膜が円筒状の容器内に収容されてなる逆浸透膜エレメントを複数有している。各逆浸透膜エレメントは、例えば全長を1〜2m程度とし、外径を0.2〜0.4m程度とするのが実用的である。例えば、全長が約1mであり、外径が約0.2mである市販のこの種の逆浸透膜エレメント(例えば、岐阜県中津川市の株式会社オーセンテック製)における逆浸透膜の有効膜面積は約40mである。この逆浸透膜エレメントの場合、キレート剤濃度が1質量%程度のキレート洗浄液を1MPa程度の圧力で供給するときの、キレート洗浄液の処理量は約1.5m/hrと推定される。したがって、例えば毎時60mのキレート洗浄液を処理する場合は、この逆浸透膜エレメントを40本並列に接続すればよい。The reverse osmosis membrane separation device 16 is of a spiral type, and has a plurality of reverse osmosis membrane elements in which a reverse osmosis membrane wound in a spiral shape is accommodated in a cylindrical container. It is practical that each reverse osmosis membrane element has, for example, a total length of about 1 to 2 m and an outer diameter of about 0.2 to 0.4 m. For example, the effective membrane area of a reverse osmosis membrane in a commercially available reverse osmosis membrane element of this type having a total length of about 1 m and an outer diameter of about 0.2 m (for example, manufactured by Osentech Co., Ltd. of Nakatsugawa City, Gifu Prefecture) is It is about 40 m 2 . In the case of this reverse osmosis membrane element, when a chelate cleaning solution having a chelating agent concentration of about 1% by mass is supplied at a pressure of about 1 MPa, the processing amount of the chelate cleaning solution is estimated to be about 1.5 m 3 / hr. Therefore, for example, when processing a 60 m 3 / hour chelate cleaning solution, 40 reverse osmosis membrane elements may be connected in parallel.

逆浸透膜分離装置16は連続式であり、キレート洗浄液の供給量及び供給圧力(操作圧力)、濃縮水及び透過水の排出量、濃縮水のキレート剤濃縮比等の運転条件は、細粒分洗浄装置13に供給すべきキレート洗浄液の量及びキレート剤濃度に応じて適切に設定される。例えば、細粒分洗浄装置13に供給するスラッジの流量とキレート洗浄液の流量の比を1:1に設定し、細粒分洗浄装置13における細粒分スラリーのキレート剤濃度を1質量%に設定した場合、逆浸透膜分離装置16はキレート洗浄液の供給量の50%程度の透過水(キレート剤濃度0)と50%程度の濃縮水(キレート剤濃度2質量%程度)とが生成されるように設定される。したがって、細粒分洗浄装置13では、キレート剤を含まないスラッジとキレート剤濃度が2質量%程度のキレート洗浄液とが1:1で混合され、細粒分洗浄装置13におけるキレート剤濃度は1質量%程度に維持される。  The reverse osmosis membrane separator 16 is of a continuous type, and the operating conditions such as the supply amount and supply pressure (operating pressure) of the chelate washing liquid, the discharge amount of the concentrated water and the permeated water, the concentration ratio of the chelating agent in the concentrated water, and the like It is set appropriately according to the amount of the chelate cleaning liquid to be supplied to the cleaning device 13 and the concentration of the chelating agent. For example, the ratio between the flow rate of the sludge supplied to the fine particle cleaning device 13 and the flow rate of the chelate cleaning liquid is set to 1: 1 and the concentration of the chelating agent of the fine particle slurry in the fine particle cleaning device 13 is set to 1% by mass. In this case, the reverse osmosis membrane separation device 16 generates permeated water (chelating agent concentration 0) of about 50% and concentrated water (chelating agent concentration of about 2% by mass) of about 50% of the supply amount of the chelating washing liquid. Is set to Therefore, in the fine-grain cleaning device 13, the sludge containing no chelating agent and the chelating solution having a chelating agent concentration of about 2% by mass are mixed at a ratio of 1: 1. % Is maintained.

逆浸透膜分離装置16から排出された濃縮水すなわちキレート洗浄液は、キレート剤再生装置17に導入されて再生される。キレート剤再生装置17は、キレート剤よりも錯生成力が高くキレート洗浄液と接触したときにキレート洗浄液中の有害金属等を吸着又は抽出する固相吸着材又は該固相吸着材が固定された小片ないしは粒状物を有し、キレート洗浄液中のキレート剤から有害金属等を除去し、キレート洗浄液を再生する。  The concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane separation device 16, that is, the chelate washing liquid, is introduced into the chelating agent regeneration device 17 and is regenerated. The chelating agent regenerating device 17 is a solid-state adsorbent or a small piece on which the solid-state adsorbent is fixed, which has a higher complexing power than the chelating agent and adsorbs or extracts harmful metals and the like in the chelating cleaning solution when it comes into contact with the chelating cleaning solution. Or a particulate material, and removes harmful metals and the like from the chelating agent in the chelate cleaning solution to regenerate the chelate cleaning solution.

固相吸着材は、担体に環状分子を担持させ、環状分子にキレート配位子を修飾した配位結合及び水素結合による多点相互作用を有するとともに有害金属等のイオンを選択的に取り込むものである。これにより、キレート剤に捕捉されている有害金属等はキレート剤から離脱させられ、固相吸着材に吸着又は抽出される。これにより、キレート洗浄液(キレート剤)から有害金属等が除去・回収され、キレート洗浄液(キレート剤)は再び有害金属等を捕捉することができる状態となる。  The solid-phase adsorbent has a multi-point interaction through coordination bond and hydrogen bond, in which a carrier carries a cyclic molecule, and a cyclic molecule is modified with a chelating ligand, and selectively takes in ions such as harmful metals. is there. As a result, the harmful metals and the like captured by the chelating agent are separated from the chelating agent, and are adsorbed or extracted by the solid phase adsorbent. As a result, harmful metals and the like are removed and recovered from the chelate cleaning liquid (chelating agent), and the chelating cleaning liquid (chelating agent) is again in a state capable of capturing harmful metals and the like.

キレート剤より錯生成力が高い固相吸着材は、例えばゲル等の固体状のものであり、一般に、金属を捕捉しているキレート剤を含む水溶液と接触したときに、キレート剤と配位結合している金属イオンをキレート剤から離脱させて該固相吸着材に移動させることができる程度の共有結合以外の強い結合力を有しているものである。このような固相吸着材は、例えばキレート剤としてEDTA(エチレンジアミン四酢酸)を用いる場合、濃度が10mM/lであるEDTA水溶液から、ほぼ100%の金属イオンを回収することができる強い結合力を有するものである。  The solid-phase adsorbent having a higher complexing power than the chelating agent is, for example, a solid such as a gel, and generally, when it comes into contact with an aqueous solution containing a chelating agent capturing a metal, the solid-state adsorbing material is coordinated with the chelating agent. It has a strong binding force other than a covalent bond to such an extent that the metal ions are released from the chelating agent and can be transferred to the solid phase adsorbent. For example, when EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) is used as a chelating agent, such a solid-phase adsorbent has a strong binding force capable of recovering almost 100% of metal ions from an aqueous solution of EDTA having a concentration of 10 mM / l. Have

このような固相吸着材としては、例えばシリカゲルや樹脂等の担体に環状分子を密に担持させ、この環状分子にキレート配位子を修飾させたものなどが挙げられる。このような固相吸着材を用いる場合、隣り合う環状分子及びキレート配位子により、配位結合、水素結合などの複数の様々な結合や相互作用が生じて多点相互作用が生じ、金属イオンに対してキレート剤よりも強い化学結合が生じるとともに環状分子の性状により金属イオンを選択的に取り込むことができる。  Examples of such a solid phase adsorbent include those in which a cyclic molecule is densely supported on a carrier such as silica gel or a resin and the cyclic molecule is modified with a chelating ligand. When such a solid-phase adsorbent is used, a plurality of various bonds and interactions such as a coordination bond and a hydrogen bond are generated by an adjacent cyclic molecule and a chelating ligand, and a multipoint interaction is generated, and a metal ion is formed. And a metal ion can be selectively taken in due to the properties of the cyclic molecule.

以下、図7を参照しつつ、キレート剤再生装置17の具体的な構成及び機能を説明する。キレート剤再生装置17には、その内部に固相吸着材粒子、又は固相吸着材が固定された充填物(パッキング)が充填された充填塔70が設けられている。また、キレート剤再生装置17には、再生すべきキレート洗浄液(濃縮水)を貯留する中間貯槽71と、再生されたキレート洗浄液を貯留する洗浄液貯槽72と、酸液を貯留する酸液貯槽73と、水を貯留する水貯槽74とが設けられている。  Hereinafter, the specific configuration and function of the chelating agent regeneration device 17 will be described with reference to FIG. The chelating agent regenerating apparatus 17 is provided with a packed tower 70 in which solid phase adsorbent particles or a packing (packing) in which the solid phase adsorbent is fixed are packed. The chelating agent regenerating apparatus 17 includes an intermediate storage tank 71 for storing a chelate cleaning liquid (concentrated water) to be regenerated, a cleaning liquid storage tank 72 for storing a regenerated chelate cleaning liquid, and an acid liquid storage tank 73 for storing an acid liquid. And a water storage tank 74 for storing water.

中間貯槽71には、逆浸透膜分離装置16(図1参照)から排出された濃縮水すなわちキレート洗浄液が一時的に貯留される。そして、キレート洗浄液を再生するときに、中間貯槽71に貯留されたキレート洗浄液を充填塔70に移送する一方、充填塔70で再生されたキレート洗浄液を洗浄液貯槽72に移送するためのポンプ76及び一連の管路77〜80が設けられている。また、洗浄液貯槽72に貯留されたキレート洗浄液を細粒分洗浄装置13(図1参照)に供給するためのポンプ81及び管路82が設けられている。  In the intermediate storage tank 71, the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane separation device 16 (see FIG. 1), that is, the chelate cleaning liquid, is temporarily stored. When the chelate cleaning liquid is regenerated, the chelate cleaning liquid stored in the intermediate storage tank 71 is transferred to the packed tower 70, while the chelate cleaning liquid regenerated in the packed tower 70 is transferred to the cleaning liquid storage tank 72 and a series of pumps 76. Pipelines 77 to 80 are provided. In addition, a pump 81 and a pipe 82 are provided for supplying the chelate cleaning liquid stored in the cleaning liquid storage tank 72 to the fine-grain cleaning device 13 (see FIG. 1).

さらに、キレート剤再生装置17には、固相吸着材を再生する際に、酸液貯槽73に貯留された酸液を充填塔70に移送する一方、充填塔70から排出された酸液を酸液貯槽73に戻すためのポンプ83及び複数の管路84、85が設けられている。また、キレート剤再生装置17には、酸液で再生された固相吸着材を水洗する際に、水貯槽74に貯留された水を充填塔70に移送する一方、充填塔70から排出された水を水貯槽74に戻すためのポンプ86及び複数の管路87、88が設けられている。  Further, the chelating agent regenerating device 17 transfers the acid solution stored in the acid solution storage tank 73 to the packed tower 70 and regenerates the acid solution discharged from the packed tower 70 when regenerating the solid phase adsorbent. A pump 83 for returning to the liquid storage tank 73 and a plurality of conduits 84 and 85 are provided. In addition, when the solid-phase adsorbent regenerated with the acid solution is washed with water, the chelating agent regenerating device 17 transfers the water stored in the water storage tank 74 to the packed tower 70 and discharges the water from the packed tower 70. A pump 86 for returning water to the water storage tank 74 and a plurality of conduits 87 and 88 are provided.

充填塔70にキレート洗浄液、酸液又は水を移送するための管路77、78、84、87には、それぞれ、対応する管路を開閉するバルブ91、92、93、94が介設されている。他方、充填塔70からキレート洗浄液、酸液又は水を排出するための管路79、80、85、88には、それぞれ、対応する管路を開閉するバルブ95、96、97、98が介設されている。これらのバルブ91〜98の開閉状態を切り換えることにより、充填塔70に対して、キレート洗浄液、酸液又は水のいずれかを給排することができる。なお、これらのバルブ91〜98の開閉は、図示していないコントローラによって自動的に制御される。  Valves 91, 92, 93, 94 for opening and closing the corresponding pipes are provided in the pipes 77, 78, 84, 87 for transferring the chelate washing liquid, acid solution or water to the packed tower 70, respectively. I have. On the other hand, pipes 79, 80, 85, and 88 for discharging the chelate washing liquid, the acid solution, or the water from the packed tower 70 are provided with valves 95, 96, 97, and 98 for opening and closing the corresponding pipes, respectively. Have been. By switching between the open and closed states of these valves 91 to 98, any one of the chelate washing liquid, the acid liquid, and the water can be supplied to and discharged from the packed tower 70. The opening and closing of these valves 91 to 98 are automatically controlled by a controller (not shown).

以下、キレート剤再生装置17の運転手法の一例を説明する。キレート洗浄液(キレート剤)を再生する際には、管路77〜80に介設されたバルブ91、92、95、96が開かれる一方、他のバルブ93、94、97、98が閉じられ、ポンプ76が運転される。これにより、中間貯槽71内のキレート洗浄液が、充填塔70内を流通して洗浄液貯槽72に移送される。  Hereinafter, an example of an operation method of the chelating agent regeneration device 17 will be described. When regenerating the chelate washing liquid (chelating agent), the valves 91, 92, 95, 96 provided in the pipes 77 to 80 are opened, while the other valves 93, 94, 97, 98 are closed, The pump 76 is operated. Thereby, the chelate cleaning liquid in the intermediate storage tank 71 flows through the packed tower 70 and is transferred to the cleaning liquid storage tank 72.

充填塔70内では、有害金属等を捕捉しているキレート剤を含むキレート洗浄液が固相吸着材(固相吸着材粒子)と接触させられる。その結果、キレート剤に捕捉されている有害金属等がキレート剤から離脱させられ、固相吸着材に吸着ないしは抽出される。これにより、キレート洗浄液から有害金属等が除去・回収され、キレート剤は再び有害金属等を捕捉することができる状態となり、キレート洗浄液が再生される。  In the packed tower 70, a chelate washing liquid containing a chelating agent capturing a harmful metal or the like is brought into contact with a solid phase adsorbent (solid phase adsorbent particles). As a result, harmful metals and the like captured by the chelating agent are separated from the chelating agent, and are adsorbed or extracted by the solid phase adsorbent. As a result, harmful metals and the like are removed and recovered from the chelate cleaning solution, and the chelating agent is again in a state capable of capturing the harmful metals and the like, and the chelate cleaning solution is regenerated.

キレート洗浄液の再生に伴って、固相吸着材における有害金属等の吸着量は経時的に増加してゆくが、固相吸着材の吸着能力には上限がある。このため、固相吸着材における有害金属等の吸着量が飽和状態ないしはその近傍に達したときには、固相吸着材は再生される。すなわち、キレート洗浄液が排除された状態で充填塔70内に酸液を流し、固相吸着材に吸着された有害金属等を酸液により除去して固相吸着材を再生する。かくして、有害金属等が酸液によって回収される一方、固相吸着材は再生されて再び有害金属等ないしはこれらのイオンを吸着又は抽出することが可能な状態となる  As the chelate cleaning solution is regenerated, the amount of harmful metals and the like adsorbed on the solid phase adsorbent increases with time, but the adsorption capacity of the solid phase adsorbent has an upper limit. Therefore, when the amount of harmful metals or the like adsorbed on the solid phase adsorbent reaches a saturated state or near the saturated state, the solid phase adsorbent is regenerated. That is, an acid solution is flown into the packed tower 70 in a state where the chelate cleaning liquid has been removed, and harmful metals and the like adsorbed on the solid phase adsorbent are removed by the acid solution to regenerate the solid phase adsorbent. Thus, while the harmful metals and the like are recovered by the acid solution, the solid phase adsorbent is regenerated and becomes a state where the harmful metals and the like or these ions can be adsorbed or extracted again.

充填塔70内の固相吸着材を酸液で再生する際には、管路84、78、79、85に介設されたバルブ93、92、95、97が開かれる一方、他のバルブ91、94、96、98が閉じられ、ポンプ83が運転される。これにより、酸液貯槽73内の酸液が、充填塔70内を流通して酸液貯槽73に還流する。固相吸着材の有害金属吸着量が飽和状態ないしはその近傍に達したか否かは、充填塔70から排出されたキレート洗浄液中の有害金属等の含有量を検出することにより判定することができる。  When the solid-phase adsorbent in the packed tower 70 is regenerated with an acid solution, the valves 93, 92, 95, 97 provided in the pipes 84, 78, 79, 85 are opened, while the other valves 91, 92 are opened. , 94, 96, 98 are closed and the pump 83 is operated. Thus, the acid solution in the acid solution storage tank 73 flows through the packed tower 70 and returns to the acid solution storage tank 73. Whether or not the harmful metal adsorption amount of the solid phase adsorbent has reached a saturated state or its vicinity can be determined by detecting the content of harmful metals and the like in the chelate washing liquid discharged from the packed tower 70. .

酸液による固相吸着材の再生が終了した後に固相吸着材を水洗する際には、管路87、78、79、88に介設されたバルブ94、92、95、98が開かれる一方、他のバルブ91、93、96、97が閉じられ、ポンプ86が運転される。これにより、水貯槽74内の水が、充填塔70内を流通して水貯槽74に還流する。水は、水貯槽74と充填塔70との間を循環して流れる。その際、充填塔70内の固相吸着材は水と接触し、固相吸着材に付着している酸液が洗浄される。この後、キレート洗浄液の再生が再開される。  When the solid phase adsorbent is washed with water after the regeneration of the solid phase adsorbent with the acid solution, the valves 94, 92, 95, 98 provided in the pipes 87, 78, 79, 88 are opened. , The other valves 91, 93, 96, 97 are closed and the pump 86 is operated. Thereby, the water in the water storage tank 74 flows through the packed tower 70 and returns to the water storage tank 74. The water circulates and flows between the water storage tank 74 and the packed tower 70. At that time, the solid phase adsorbent in the packed tower 70 comes into contact with water, and the acid solution adhering to the solid phase adsorbent is washed. Thereafter, regeneration of the chelate cleaning liquid is restarted.

このように再生されたキレート洗浄液は、洗浄液貯槽72に一時的に貯留された後、細粒分洗浄装置13(図1参照)に供給される。つまり、キレート洗浄液は、細粒分の浄化とキレート剤の再生とを繰り返しつつ循環する。なお、キレート剤の目減り分は適宜に補充される。  The chelate cleaning liquid thus regenerated is temporarily stored in the cleaning liquid storage tank 72 and then supplied to the fine particle cleaning apparatus 13 (see FIG. 1). That is, the chelate cleaning liquid circulates while repeatedly purifying fine particles and regenerating the chelating agent. The reduced amount of the chelating agent is appropriately replenished.

以上、本発明に係る土壌浄化システムSによれば、清浄で再利用可能な礫、砂及び細粒分を得ることができる。また、鉄分除去装置12から排出されるスラッジの有害金属等の含有率を低下させることができるので、細粒分洗浄装置13に対する有害金属等の負荷と、キレート剤再生装置17に対する有害金属等の負荷とを軽減することができ、キレート剤及び固相吸着材の必要量ないしは使用量を低減することができ、土壌の処理コストを低減することができる。  As described above, according to the soil purification system S according to the present invention, clean and reusable gravel, sand, and fine particles can be obtained. In addition, since the content of harmful metals and the like in the sludge discharged from the iron removing device 12 can be reduced, the load of harmful metals and the like on the fine particle fraction cleaning device 13 and the harmful metal and the like on the chelating agent regeneration device 17 can be reduced. The load can be reduced, the necessary or used amount of the chelating agent and the solid phase adsorbent can be reduced, and the cost for treating the soil can be reduced.

S 土壌浄化システム、1 投入ホッパ、2 混合器、3 ミルブレーカ(湿式破砕機)、4 トロンメル、5 サイクロン、6 PH調整槽、7 凝集槽、8 シックナ、9 中間タンク、10 洗浄水槽、11 予備水槽、12 鉄分除去装置、13 細粒分洗浄装置、14 濾過装置、15 清澄濾過器、16 逆浸透膜分離装置、17 キレート剤再生装置、20 磁性球、21 磁性球充填槽、21a 開閉扉、22 遠心分離機、23 磁性球返送装置、24 第1磁性球貯留容器、24a 開閉扉、25 第2磁性球貯留容器、25a 開閉扉、26 第3磁性球貯留容器、26a 開閉扉、27 スラッジ貯留槽、29 中空球状体、30 永久磁石、31 磁石保持部材、32 磁石保持穴、33 スラッジ排出管、34 スラッジポンプ、35 ハウジング、36 ベアリング装置、37 回転筒、37a 上側開閉扉、37b 下側開閉扉、38 歯車機構、39 モータ、40 バッフル、41 水平型コンベア、41a ベルト、42 直立型コンベア、43a 駆動ローラ、43b 駆動ローラ、44a 従動ローラ、44b 従動ローラ、45 金属ベルト、46 アイドルローラ、47 磁性球係止部材、48 ガイド部材、50 貯槽、51〜54 仕切り壁、55〜59 スラリー通路、61〜65 空気放出管、70 充填塔、71 中間貯槽、72 洗浄液貯槽、73 酸液貯槽、74 水貯槽、76 ポンプ、77〜80 管路、81 ポンプ、82 管路、83 ポンプ、84 管路、85 管路、86 ポンプ、87 管路、88 管路、91〜98 バルブ。  S Soil purification system, 1 input hopper, 2 mixer, 3 mill breaker (wet crusher), 4 trommel, 5 cyclone, 6 PH adjustment tank, 7 coagulation tank, 8 thickener, 9 intermediate tank, 10 washing water tank, 11 reserve Water tank, 12 iron removal device, 13 fine particle washing device, 14 filtration device, 15 clarification filter, 16 reverse osmosis membrane separation device, 17 chelating agent regeneration device, 20 magnetic sphere, 21 magnetic sphere filling tank, 21a opening and closing door, Reference Signs List 22 centrifuge, 23 magnetic ball return device, 24 first magnetic sphere storage container, 24a opening / closing door, 25 second magnetic sphere storage container, 25a opening / closing door, 26 third magnetic sphere storage container, 26a opening / closing door, 27 sludge storage Vessel, 29 hollow spherical body, 30 permanent magnet, 31 magnet holding member, 32 magnet holding hole, 33 sludge discharge pipe, 34 sludge pump, 35 Housing, 36 bearing device, 37 rotating cylinder, 37a upper opening / closing door, 37b lower opening / closing door, 38 gear mechanism, 39 motor, 40 baffle, 41 horizontal conveyor, 41a belt, 42 upright conveyor, 43a drive roller, 43b drive Rollers, 44a driven rollers, 44b driven rollers, 45 metal belts, 46 idle rollers, 47 magnetic ball locking members, 48 guide members, 50 storage tanks, 51 to 54 partition walls, 55 to 59 slurry passages, 61 to 65 air discharge tubes , 70 packed tower, 71 intermediate storage tank, 72 washing liquid storage tank, 73 acid liquid storage tank, 74 water storage tank, 76 pump, 77-80 pipe, 81 pump, 82 pipe, 83 pump, 84 pipe, 85 pipe, 86 Pump, 87 lines, 88 lines, 91-98 valves.

Claims (3)

礫と砂と細粒分とを含み有害金属又はその化合物で汚染された土壌を浄化する土壌浄化システムであって、
該土壌浄化システムは、
土壌を、洗浄水で洗浄しつつ礫と砂とを破砕した上で、礫と砂と細粒分とに分級する土壌分級部と、
前記土壌分級部で分離された細粒分と洗浄水とを含むスラッジから、磁力で吸着可能な程度に鉄又は鉄酸化物を含む鉄系細粒分を磁力で吸着して除去することにより、スラッジの有害金属又はその化合物の含有率を低下させる前処理部と、
前記前処理部から排出されたスラッジに化学的処理又は物理化学的処理を施して、スラッジ中の細粒分の表面に吸着され又は付着している有害金属又はその化合物を除去する後処理部とを備えていて、
前記前処理部は、
中空球状体の中空部に、複数の永久磁石が同一磁性の磁極が球状体半径方向外向きとなるように装着されてなる磁性球が複数個充填される一方、前記シックナから排出されたスラッジを受け入れて磁性球間の空隙を下方に流通させ、スラッジ中の鉄系細粒分を磁力で磁性球に吸着させる磁性球充填槽と、
前記磁性球充填槽内の鉄系細粒分を吸着している磁性球を間欠的に回分式で受け入れて、遠心力により磁性球から鉄系細粒分を離脱させる遠心分離機と、
前記遠心分離機から排出された磁性球を前記磁性球充填槽に返送する磁性球返送装置とを有する鉄分除去装置を備えていることを特徴とする土壌浄化システム。
A soil purification system for purifying soil contaminated with harmful metals or compounds containing gravel, sand, and fine particles,
The soil purification system
After crushing the gravel and sand while washing the soil with washing water, a soil classification unit for classifying the soil into gravel, sand, and fine particles,
From the sludge containing the fine particles separated in the soil classification unit and the washing water, by removing the iron-based fine particles containing iron or iron oxide to a degree that can be magnetically adsorbed and removed by magnetic force, A pretreatment unit for reducing the content of harmful metals or compounds thereof in the sludge,
A post-treatment unit for subjecting the sludge discharged from the pre-treatment unit to a chemical treatment or a physico-chemical treatment to remove harmful metals or compounds thereof adsorbed or adhered to the surface of the fine particles in the sludge. With
The pre-processing unit,
While the hollow portion of the hollow spherical body is filled with a plurality of magnetic spheres in which a plurality of permanent magnets are mounted so that magnetic poles of the same magnet face radially outward, sludge discharged from the thickener is filled. A magnetic sphere filling tank that receives and circulates the gap between the magnetic spheres downward, and adsorbs the iron-based fine particles in the sludge to the magnetic spheres by magnetic force,
A centrifugal separator that intermittently receives the magnetic spheres adsorbing the iron-based fine particles in the magnetic sphere filling tank in a batchwise manner and separates the iron-based fine particles from the magnetic spheres by centrifugal force,
A soil purification system, comprising: an iron removing device having a magnetic sphere returning device for returning magnetic spheres discharged from the centrifuge to the magnetic sphere filling tank.
前記磁性球返送装置は、
前記遠心分離機の下端部より低い位置に配置された駆動ローラと、前記駆動ローラの上方において前記磁性球充填槽の上端部より高い位置に配置された従動ローラと、前記駆動ローラと前記従動ローラとに巻き掛けられた強磁性金属からなる無端金属ベルトと、前記無端金属ベルトの外側表面に装着され前記無端金属ベルトの上方への走行時に、前記無端金属ベルトに吸着されている磁性球の下降を係止する磁性球係止部材とを有する直立型ベルトコンベアと、
前記遠心分離機から排出された磁性球を、前記直立型ベルトコンベアの下端部に搬送して前記無端金属ベルトに磁力で吸着させる磁性球搬送手段と、
前記直立型ベルトコンベアの上端部で前記無端金属ベルトから磁性球を離脱させて前記磁性球充填槽に供給する磁性球供給手段とを有することを特徴とする、請求項1に記載の土壌浄化システム。
The magnetic ball returning device,
A driving roller disposed at a position lower than a lower end of the centrifuge; a driven roller disposed above the driving roller at a position higher than an upper end of the magnetic sphere filling tank; the driving roller and the driven roller And an endless metal belt made of a ferromagnetic metal wound around the endless metal belt, and a magnetic sphere attached to the outer surface of the endless metal belt and adsorbed by the endless metal belt when traveling upward. An upright belt conveyor having a magnetic ball locking member for locking the
Magnetic sphere transporting means for transporting the magnetic spheres discharged from the centrifugal separator to a lower end of the upright belt conveyor and attracting the endless metal belt with a magnetic force,
2. The soil purification system according to claim 1, further comprising: a magnetic sphere supply unit configured to separate magnetic spheres from the endless metal belt at an upper end of the upright belt conveyor and supply the magnetic spheres to the magnetic sphere filling tank. 3. .
前記後処理部は、
前記鉄分除去装置から排出されたスラッジと、キレート剤及び水を含むキレート洗浄液とを混合して細粒分スラリーを生成し、該細粒分スラリーを予め設定された滞留時間を確保するように流動させることにより、細粒分に付着している有害金属又はその化合物をキレート剤に捕捉させる細粒分洗浄装置と、
前記細粒分洗浄装置から排出された細粒分スラリーを濾過して、濾液と濾過ケークとを生成する濾過装置と、
前記濾過装置から排出された濾液を、逆浸透膜により、キレート剤が濃縮された濃縮水とキレート剤を含まない透過水とに分離する逆浸透膜分離装置と、
前記逆浸透膜分離装置から排出された濃縮水を受け入れ、キレート剤よりも錯生成力が高く濃縮水と接触したときに該濃縮水中の有害金属又はその化合物を吸着する固相吸着材により、濃縮水中のキレート剤から有害金属又はその化合物を除去して該濃縮液をキレート洗浄液として前記細粒分洗浄装置に供給するキレート剤再生装置と、
前記逆浸透膜分離装置から排出された透過水を前記シックナに移送する透過水移送手段とを備えていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の土壌浄化システム。
The post-processing unit includes:
The sludge discharged from the iron removing device is mixed with a chelating cleaning solution containing a chelating agent and water to generate a fine-grain slurry, and the fine-grain slurry flows so as to secure a preset residence time. By doing so, a fine particle fraction cleaning device that captures the harmful metal or its compound attached to the fine particle content in the chelating agent,
A filtration device that filters the fine-grained slurry discharged from the fine-grained washing device to generate a filtrate and a filter cake;
The filtrate discharged from the filtration device, a reverse osmosis membrane, a reverse osmosis membrane separation device for separating the concentrated water in which the chelating agent is concentrated and permeated water containing no chelating agent,
The concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane separation device is received, and has a complexing power higher than that of a chelating agent. A chelating agent regenerating device that removes harmful metals or compounds thereof from the chelating agent in water and supplies the concentrated solution as a chelating cleaning solution to the fine-grain cleaning device;
3. The soil purification system according to claim 1, further comprising: a permeated water transfer unit configured to transfer permeated water discharged from the reverse osmosis membrane separation device to the thickener. 4.
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