JP4979911B2 - 汚染土壌の加熱浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、軽油、重油などの油分を含んだ揮発性有機化合物を含む汚染土壌の加熱浄化装置に関する。

近年、産業活動にともなって事業所の敷地内やその周辺地域の土壌が油などの揮発性汚染物質の廃液によって汚染され、その土壌の地下を流れる地下水にまで汚染が及んでいるといったことが問題となっている。このように汚染された土壌を処理するために、その土壌を加熱して土壌にしみ込んでいる揮発性有機化合物を揮発分離又は分解させて土壌の浄化処理を行っている。

例えば、特開２００３−８０２２９号公報には、土壌加熱用ロータリーキルンを利用して汚染土壌を加熱浄化することを開示しており、土壌加熱用ロータリーキルンの下流に集塵機及び排ガス中の揮発性有機化合物を燃焼分解する脱臭炉を備えるとともに、前記集塵機にて捕捉したダストにも多量の揮発性有機化合物が含まれていることから、このダストを加熱浄化するダスト加熱用ロータリーキルンを備えてこのダスト加熱用ロータリーキルンでダストを加熱して浄化処理し、その排ガスを集塵機に還元して飛散する微粒分を捕捉できるようにしている。

ところで、ダスト加熱用ロータリーキルンでダスト中の揮発性有機化合物を燃焼しつくすには高温にさらす必要があり、このときには排ガス温度が４００℃程度の高温となり、通常採用されている耐熱２００℃程度のフィルターを採用した集塵機に還元することができないために、耐熱温度の高いセラミックフィルターを採用した専用の集塵機を別途設置する必要があった。
特開２００３−８０２２９号公報

しかし、前記セラミックフィルターは、高価であるとともに、重質油の汚染土壌の浄化処理時にダスト加熱用ロータリーキルンで揮発性有機化合物を含むダストを高温にさらしても、高沸点のタール分が燃焼しつくさずに集塵機へと流れ、タール分がフィルターに付着することとなって、火災の要因となるという問題があった。そのため、揮発性有機化合物を含む汚染土壌を好適に加熱浄化する汚染土壌の加熱浄化装置を提供することが課題であった。

本発明は、上記のような点に鑑みたもので、上記の課題を解決するために、汚染土壌を加熱して浄化処理する土壌加熱用ロータリーキルンと、該土壌加熱用ロータリーキルンの排気煙道の下流で排ガス中のダストを捕捉する集塵機と、この集塵機の下流で排ガス中の揮発性有機化合物を燃焼分解する脱臭炉とを備えた汚染土壌の加熱浄化装置であって、前記集塵機で捕捉したダストを加熱してダスト中の揮発性有機化合物を浄化処理するダスト加熱用ロータリーキルンを前記集塵機と接続して配設するとともに、該ダスト加熱用ロータリーキルンの排気煙道の下流の途中に小型のサイクロン式集塵機を介在させて、捕捉したダスト中の高沸点のタール分を燃焼分解する小型脱臭炉をさらに配設し、前記土壌加熱用ロータリーキルンから排出される高温土壌を冷却するように土壌冷却ドラムを配設し、捕捉したダスト中の高沸点のタール分を燃焼分解する小型脱臭炉の排気煙道を前記土壌冷却ドラムに連結したことを特徴とする汚染土壌の加熱浄化装置を提供するにある。

また、該土壌冷却ドラムの排気煙道の下流にバグフィルター式集塵処理機を配設したことを特徴とする汚染土壌の加熱浄化装置を提供するにある。

さらに、土壌冷却ドラムの下流のバグフィルター式集塵機の手前の排気煙道に脱臭炉からの排ガスの所定量を導入するように接続して、バグフィルター式集塵処理機へ導入する排ガスの温度を適温に調整するようにしたことを特徴とする汚染土壌の加熱浄化装置を提供するにある。

本発明に係る請求項１記載の汚染土壌の加熱浄化装置にあっては、土壌加熱用ロータリーキルンの排気煙道の下流で排ガス中のダストを捕捉する集塵機で捕捉したダストを加熱してダスト中の揮発性有機化合物を浄化処理するダスト加熱用ロータリーキルンを前記集塵機と接続して配設するとともに、該ダスト加熱用ロータリーキルンの排気煙道の下流の途中に小型のサイクロン式集塵機を介在させて、捕捉したダスト中の高沸点のタール分を燃焼分解する小型脱臭炉をさらに配設したので、集塵機を介して捕捉された多量の汚染物質を含むダストはダスト加熱用ロータリーキルンに供給され、ドラム内を転動流下する間にバーナの高温の熱風にさらされ、ダスト中の揮発性汚染物質が燃焼分解されて浄化される。また、ダスト加熱用ロータリーキルンからの排ガスは小型のサイクロン式集塵機に導かれて小型脱臭炉へと導入され、ダスト加熱用ロータリーキルンで燃焼分解せずに排ガスにともなって導出される高沸点のタール分を小型脱臭炉にて燃焼分解することができ、従来のように高価なセラミックフィルターを備えた集塵機も不要で、集塵機での火災の発生も生じることもなく、揮発性有機化合物を含む汚染土壌を好適に加熱浄化処理できる。
そして、前記土壌加熱用ロータリーキルンから排出される高温土壌を冷却するように土壌冷却ドラムを配設し、捕捉したダスト中の高沸点のタール分を燃焼分解する小型脱臭炉の排気煙道を前記土壌冷却ドラムに連結したので、土壌加熱用ロータリーキルンから排出される高温土壌を土壌冷却ドラムによって冷却でき、処理土壌が適当な温度まで冷却されるとともに、埃が出にくい程度にまで含水率が高まって取り扱いやすい状態となり、コンベヤ等によって工場内の所定の堆積場所等に難なく搬送することができ、汚染土壌の加熱浄化処理を行うのに好適な装置となる。また、小型脱臭炉を通過した高温排ガスを土壌冷却ドラムによって冷却できて、取り扱いやすい状態となって処理しやすくできる。

また、本発明に係る請求項２記載の汚染土壌の加熱浄化装置にあっては、該土壌冷却ドラムの排気煙道の下流にバグフィルター式集塵処理機を配設したので、小型脱臭炉を通過した高温排ガスを土壌冷却ドラムによって冷却して、通常の耐熱温度の安価なフィルターを備えた集塵機を通過させることができ、高温排ガスを都合良く処理できる。

さらに、本発明に係る請求項３記載の汚染土壌の加熱浄化装置にあっては、土壌冷却ドラムの下流のバグフィルター式集塵処理機の手前の排気煙道に脱臭炉からの排ガスの所定量を導入するように接続し、バグフィルター式集塵処理機へ導入する排ガスの温度を適温に調整するようにしたので、土壌冷却ドラムを通過した排ガス温度が下がりすぎても、バグフィルター式集塵処理機に導入する排ガスの温度を適温に調整でき、排ガスの温度が低すぎることによって集塵処理機内で露結を生じさせることもない。

本発明の汚染土壌の加熱浄化装置は、汚染土壌を加熱して浄化処理する土壌加熱用ロータリーキルンと、該土壌加熱用ロータリーキルンの排気煙道の下流で排ガス中のダストを捕捉する集塵機と、この集塵機の下流で排ガス中の揮発性有機化合物を燃焼分解する脱臭炉とを備えた汚染土壌の加熱浄化装置であって、前記集塵機で捕捉したダストを加熱してダスト中の揮発性有機化合物を浄化処理するダスト加熱用ロータリーキルンを前記集塵機と接続して配設するとともに、該ダスト加熱用ロータリーキルンの排気煙道の下流の途中に小型のサイクロン式集塵機を介在させて、捕捉したダスト中の高沸点のタール分を燃焼分解する小型脱臭炉をさらに配設し、前記土壌加熱用ロータリーキルンから排出される高温土壌を冷却するように土壌冷却ドラムを配設し、捕捉したダスト中の高沸点のタール分を燃焼分解する小型脱臭炉の排気煙道を前記土壌冷却ドラムに連結したことを特徴としている。

汚染土壌の加熱浄化装置は、図１のように軽油や重油等の揮発性有機化合物によって汚染された土壌を掘削したものを土壌加熱用ロータリーキルン１等で加熱して浄化処理するものであって、その土壌加熱用ロータリーキルン１の内周部に多数の掻き上げ羽根を周設した円筒状のドラム２を機台３上に回転自在に傾斜支持して、所定の駆動装置により所定の速度で回転駆動するようにしている。

そして、そのドラム２の一端部のホットホッパ４に配設したバーナ５よりドラム２内に熱風を送り込む一方、他端部のコールドホッパ６に連結した排気煙道７に介在させた排風機８によって排ガスを吸引して、ドラム２内を通過する高温ガス流を維持している。

そして、その排ガスを排気煙道７に接続したサイクロン式集塵機９、バグフィルター式集塵機１０に導入して排ガス中のダストを捕捉するようにし、さらに集塵機１０の下流の脱臭炉１１で排ガス中の揮発性有機化合物を燃焼分解して煙突１２から放出するようにしている。

前記脱臭炉１１には、一端に炉内温度を所定値に維持するためのバーナ１３を備えており、炉内に導入する排ガスを高温雰囲気にさらし、排ガス中に含まれる油などの揮発性汚染物質を燃焼分解するようにしている。脱臭炉１１は、揮発性汚染物質が完全に燃焼分解できるように、炉内温度を例えば略７５０℃以上の高温を維持するようにバーナ１３の燃焼量をコントロールするとともに、排ガスが炉内を通過するのに少なくとも１〜２秒以上かかる程度の炉長を確保することが好ましい。

また、脱臭炉１１の導入前にはクロスフローの熱交換器１４を接続して、脱臭炉１１からの排ガスと加熱用ロータリ−キルン１からの排ガスとを熱交換させ、加熱用ロータリーキルン１からの排ガスの温度を高めてから脱臭炉１１に導入させて脱臭炉１１のバーナ１３の燃焼量の削減をはかっている。さらに燃焼用空気供給ファン１５から脱臭炉１１のバーナ１３へ供給する燃焼用空気の供給路にも熱交換器１６を配設して燃焼用空気の予熱をはかっている。

そしてまた、粒度別に新規骨材を貯蔵している骨材ホッパ群から骨材を所定量ずつ払い出し、払い出した骨材をベルトコンベヤを介して土壌加熱用ロータリーキルン１のコールドホッパ６側からドラム２内に送り込み、掻き上げ羽根で掻き上げながらドラム２内を転動流下させる間に高温ガス流と接触させ、所望温度まで昇温させてホットホッパ４側より点線で示したように排出している。

またさらに、サイクロン式集塵機９で捕捉したダストには多量の揮発性汚染物質が含まれており、このダストを浄化処理させるためにフィーダ１７を介してダスト加熱用ロータリーキルン１８に送給するようにしている。また、バグフィルター式集塵機１０で捕捉したダストをブロアによってサイクロン式集塵機１９へと送り込み、捕捉したダストをフィーダ２０を介してダスト加熱用ロータリーキルン１８に送給するようにしている。

このダスト加熱用ロータリーキルン１８は、土壌加熱用ロータリーキルン１と略同構造で、内周部に多数の掻き上げ羽根を周設した円筒状のドラム２１を機台２２上に回転自在に傾斜支持し、駆動装置により所定の速度で回転させるようにしている。

そして、前記ドラム２１の一端部のダストを受給するホットホッパ２３側にバーナ２４を備え、他端部のコールドホッパ２７に連結した該排気煙道２５に介在させた排風機２６によってバーナ２４から送り込む熱風を吸引してドラム２１内を通過する高温ガス流を維持し、集塵機９、１０で捕捉したダストをホットホッパ２３からドラム２１内に投入し、ドラム２１内を転動流下させる間にダストを加熱するようにしている。

また、ドラム２１のコールドホッパ２７に連結した排気煙道２５の下流の途中に小型のサイクロン式集塵機２８を接続して、さらに高沸点のタール分を燃焼分解させる小型脱臭炉３０を接続し、ダスト加熱用ロータリーキルン１８で燃焼分解せずに排ガスにともなって導出される高沸点のタール分を完全に燃焼分解できるようにしている。この小型脱臭炉３０は、コストを低下するための小型容量としているが、前記した脱臭炉１１と同様に炉内温度を略７５０℃以上の高温を維持するようにバーナの燃焼量をコントロールするとともに、排ガスが炉内を通過するのに好ましくは１〜２秒以上かかる程度の炉長を確保するようにしている。

また、ダスト加熱用ロータリーキルン１８で加熱浄化して高温になった土壌を垂直エレベータ４４を介して土壌冷却ドラム３２に供給して取り扱いやすい温度まで冷却するようにしている。さらに、サイクロン式集塵機２８、小型脱臭炉３０で捕捉したダストもフィーダ３１を介して垂直エレベータ４４に供給し、土壌冷却ドラム３２へと送り込んで冷却するようにしている。

前記土壌冷却ドラム３２は、内周部に多数の掻き上げ羽根（図示せず）を周設した円筒状のドラム３３を機台上に回転自在に傾斜支持し、駆動装置（図示せず）により所定速度で回転させるようにしている。そして、ドラム３２の一端部の投入ホッパ３６側には水噴霧ノズルを備えて、ドラム３２内に投入した高温土壌を掻き上げ羽根によって転動流下させる間に水を噴霧し、適当に湿潤、冷却して取り扱いに適した状態として排出ホッパ３７側から順次排出するようにしている。

また、小型脱臭炉３０の排気煙道４３は前記土壌冷却ドラム３２に連結されており、小型脱臭炉３０の排ガスは土壌冷却ドラム３２の排気煙道３８の下流の排風機４６によって吸引されてドラム３３内を通過する間に冷却されてガス温度が低下する。また、排気煙道３８にはバグフィルター式集塵処理機３９を配設して、ドラム３３から飛散する微粒分を捕捉し、清浄となった排ガスを煙突４７から放出している。なお、集塵機３９にて捕捉した微粒分はブロアにて土壌冷却ドラム３２へと戻して回収している。

また、前記した脱臭炉１１の排気煙道４０から分岐ダクト４１を分岐して上記したバグフィルター式集塵処理機３９の手前の排気煙道３８にダンパー４２を介して風量調整可能に導き、土壌冷却ドラム３２を通過した排ガスの温度が下がりすぎても、バグフィルター式集塵処理機３９に導入する排ガスの温度を適温に調整でき、排ガスの温度が低すぎることによって集塵処理機内で露結を生じないようにしている。

しかして、汚染土壌を浄化処理するときには、先ず前処理装置である篩や磁選機でオーバーサイズのものや異物を除去し、ベルトコンベヤ等を介して土壌加熱用ロータリーキルン１に投入し、バーナ５からの熱風にさらして汚染土壌を所定温度まで加熱する。この加熱によって汚染土壌中の揮発性汚染物質は、揮発分離、または燃焼分解させられる一方、ドラム２内を通過するガス流に乗って土壌中の揮発性汚染物質を多く含む微粒分が土壌加熱用ロータリーキルン１の下流へと飛散して汚染土壌の浄化が行われる。

すなわち、土壌加熱用ロータリーキルン１から導出される排ガスは、集塵機９、１０へと導かれて汚染物質を多く含むダストが捕捉される。バグフィルター式集塵機１０を通過した排ガスは、さらに脱臭炉１１へと導かれて炉内の高温雰囲気にさらされ、排ガス中に残る揮発性汚染物質が完全に燃焼分解される。

一方、集塵機９、集塵機１０で捕捉された多量の汚染物質を含むダストは、ダスト加熱用ロータリーキルン１８に供給され、ドラム２１内を転動流下する間にバーナ２４の高温の熱風にさらされ、ダスト中の揮発性汚染物質が燃焼分解されて浄化される。また、ダスト加熱用ロータリーキルン１８からの排ガスは小型のサイクロン式集塵機２８を通過して小型脱臭炉３０へと導入され、ダスト加熱用ロータリーキルン１８で燃焼分解せずに排ガスにともなって導出される高沸点のタール分が完全に燃焼分解され、従来のように高価なセラミックフィルターを備えた集塵機も不要で、集塵機での火災の発生も生じることもなく、揮発性有機化合物を含む汚染土壌を好適に加熱浄化処理できる。

このように、汚染土壌は、土壌加熱用ロータリーキルン１で浄化処理される一方、排ガス中の汚染物質を含むダストは集塵機９、１０にて捕捉され、集塵機９、１０で捕捉されなかった汚染物質は脱臭炉１１にて燃焼分解され、集塵機９、１０で捕捉されたダストはダスト加熱用ロータリーキルン１８で燃焼分解され、ダスト加熱用ロータリーキルン１８でも燃焼分解せずに排ガスにともなって導出される高沸点のタール分を小型脱臭炉３０で完全に燃焼分解できるので、汚染土壌はほぼ完全に浄化処理できる。

そしてまた、土壌加熱用ロータリーキルン１から排出される加熱土壌と、ダスト加熱用ロータリーキルン１８から排出される加熱ダストは、土壌冷却ドラム３２に供給され、ドラム３３内を転動流下する間に水噴霧ノズルから水を噴霧されて冷却される。

この水噴霧ノズルから噴霧する水量は、土壌冷却ドラム３２へ投入する土壌の量と温度とを適宜検出手段によって検出し、最適な水量を決定して噴霧するようにすると、投入する土壌の量や温度が変化しても加湿過多による付着や詰まりを防止できると共に、加湿不足による粉塵の発生も防止できて好ましい。

このように、土壌加熱用ロータリーキルン１で加熱した土壌と、ダスト加熱用ロータリーキルン１８で加熱したダストを土壌冷却ドラム３２によって適宜冷却するので、取り扱いやすい状態となって処理しやすくなる。そのため、処理土壌が適当な温度まで冷却されるとともに、埃が出にくい程度にまで含水率が高まって取り扱いやすい状態となり、コンベヤ等によって工場内の所定の堆積場所等に難なく搬送することができ、汚染土壌の加熱浄化処理を行うのに好適な装置となる。

また、土壌加熱用ロータリーキルン１から排出される高温土壌を冷却するように土壌冷却ドラム３２を配設し、小型脱臭炉３０の排気煙道４３を前記土壌冷却ドラム３２に連結して、該土壌冷却ドラム３２の排気煙道３８の下流にバグフィルター式集塵処理機４３を配設することによって、小型脱臭炉３０を通過した高温排ガスを土壌冷却ドラム３２で冷却して通常の耐熱温度の安価なフィルターを備えたバグフィルター式集塵処理機３９を通過させることができ、高温排ガスを都合良く処理できる。

さらに、土壌冷却ドラム３２の下流のバグフィルター式集塵処理機３９の手前の排気煙道３８に脱臭炉１１からの排ガスの所定量を導入するように接続し、バグフィルター式集塵処理機３９へ導入する排ガスの温度を適温に調整することによって、土壌冷却ドラム３２を通過した排ガスの温度が下がりすぎても、バグフィルター式集塵処理機３９に導入する排ガスの温度を適温に調整でき、排ガスの温度が低すぎることによって集塵処理機３９内で露結を生じさせないようにできる。

本発明に係る汚染土壌浄化装置の一実施例を示す概略構成図である。

１…土壌加熱用ロータリーキルン ９、１０…集塵機 １１…脱臭炉
１８…ダスト加熱用ロータリーキルン ２８…サイクロン式集塵機 ３０…小型脱臭炉 ３２…土壌冷却ドラム ３９…バグフィルター式集塵処理機

Claims (3)

1. 汚染土壌を加熱して浄化処理する土壌加熱用ロータリーキルンと、該土壌加熱用ロータリーキルンの排気煙道の下流で排ガス中のダストを捕捉する集塵機と、この集塵機の下流で排ガス中の揮発性有機化合物を燃焼分解する脱臭炉とを備えた汚染土壌の加熱浄化装置であって、
   前記集塵機で捕捉したダストを加熱してダスト中の揮発性有機化合物を浄化処理するダスト加熱用ロータリーキルンを前記集塵機と接続して配設するとともに、該ダスト加熱用ロータリーキルンの排気煙道の下流の途中に小型のサイクロン式集塵機を介在させて、捕捉したダスト中の高沸点のタール分を燃焼分解する小型脱臭炉をさらに配設し、
   前記土壌加熱用ロータリーキルンから排出される高温土壌を冷却するように土壌冷却ドラムを配設し、捕捉したダスト中の高沸点のタール分を燃焼分解する小型脱臭炉の排気煙道を前記土壌冷却ドラムに連結したことを特徴とする汚染土壌の加熱浄化装置。
2. 該土壌冷却ドラムの排気煙道の下流にバグフィルター式集塵処理機を配設したことを特徴とする請求項１に記載の汚染土壌の加熱浄化装置。
3. 土壌冷却ドラムの下流のバグフィルター式集塵処理機の手前の排気煙道に脱臭炉からの排ガスの所定量を導入するように接続して、バグフィルター式集塵処理機へ導入する排ガスの温度を適温に調整するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の汚染土壌の加熱浄化装置。

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