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土壤的凈化方法

文檔序號:4809932閱讀:569來源:國知局
專利名稱:土壤的凈化方法
技術領域
本發(fā)明涉及被重金屬、油等污染的土壤的凈化方法。
背景技術
對于污染土壤的凈化技術,從產(chǎn)業(yè)上的實施方面期望容易且廉價的方法?,F(xiàn)有技術中,作為將被重金屬、油等污染的土壤凈化的方法之一,可以列舉土壤洗滌法。該方法為如下方法利用了在污染土壤中粒度越小的土壤顆粒該污染物質(zhì)附著量越多的性質(zhì),使用大量的水將污染土壤漿化后進行濕式分級處理,從而去除細粒產(chǎn)物。但是,該方法存在通過土壤漿化而發(fā)生的污染水處理工序以及處理殘渣的脫水工序的負荷大的問題。另外在污染土壤中的該污染物質(zhì)含量高時,存在除大型砂礫以外無法產(chǎn)出能夠再利用的清潔土。因此,近年來提出了如下方法(專利文獻I):在污染土壤中混合少量生石灰,使處理土中含有濕潤狀態(tài)的粒狀塊,并對其組合分級手段和粒狀塊的破碎手段,由此去除粘土成分。作為從高濃度污染土壤獲得清潔土壤的手段還提出了如下方法(專利文獻2、3):將污染土壤供給到磁選器,將土壤中的污染物質(zhì)以磁力吸附物的形式回收的方法;將土壤洗滌法與礦石浮選法組合,由此分離去除污染物質(zhì)的方法。專利文獻1:日本特開2008-289963號公報專利文獻2 :日本特開平10-71387號公報專利文獻3 日本特開2003-103248號公報

發(fā)明內(nèi)容
_7] 發(fā)明要解決的問題然而,雖然上述方法也許能分離砂礫與土壤,但是由于細粒形成濕潤狀態(tài)的粘土塊,因此難以將土壤等級分級為砂和粘土,根據(jù)作為處理對象的土壤的土質(zhì)的不同,該方法有時難以適用。土壤的含水率高時,對于土壤等級,干式磁選器的污染物質(zhì)的篩選精度顯著下降。另外,使用礦石浮選法時,不僅需要復雜的工序管理,而且除土壤洗滌處理設備外還需要大型土壤磨碎設備以及專用的浮選機,建設成本大幅增高。本發(fā)明鑒于所述問題而進行,其目的在于,將污染土壤的含水率降低至一定水平后進行磁選工序,易于將細粒土壤從污染土壤中分離,得到更多的清潔土。用于解決問題的方案為了達成前述的目的,根據(jù)本發(fā)明,提供一種土壤的凈化方法,其特征在于,“前處理工序”后進行“磁選工序”,所述前處理工序為,在土壤中混合脫水劑而使含水率成為10質(zhì)量%以下,所述磁選工序為,將通過所述前處理工序而使含水率成為10質(zhì)量%以下的土壤供給到干式磁選器,將粗粒土壤中的污染物質(zhì)以磁力吸附物的形式分離去除。通過磁選工序篩選出的、作為非磁力吸附物被分離的砂礫、粗粒土壤可以作為清潔土進行處理。可以對經(jīng)過所述前處理工序的土壤、經(jīng)過所述磁選工序的土壤中的任一種進行干式磨碎處理。另外,可以對經(jīng)過所述前處理工序的土壤、經(jīng)過所述磁選工序的土壤中的任一種進行比重篩選處理。另外,可以將所述磁選工序分為多個磁選工序而進行,越在后的磁選工序中使用越高磁力的磁鐵,并且對通過在前的磁選工序篩選出的非磁力吸附物進行在后的磁選工序。需要說明的是,可以使用生石灰、石膏、水泥中的任意一種作為所述脫水劑。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的土壤凈化方法,使土壤處于干燥狀態(tài)而篩選為磁力吸附物和非磁力吸附物,并將污染濃度高的磁力吸附物回收,由此能夠容易地將細粒土壤從污染土壤中分離,從而容易地降低粗粒土壤的污染物質(zhì)含量。另外,可以通過分級工序?qū)⒓毩M寥赖拇蟛糠只厥?,因此在之后根?jù)需要進行濕式分級處理的情況下,也可以大大減輕水處理負荷以及細粒土壤殘渣的脫水處理負荷。


圖1是實施例1的工序說明圖。圖2是實施例2的工序說明圖。圖3是實施例3的工序說明圖。圖4是實施例4的工序說明圖。圖5是實施例5的工序說明圖。圖6是實施例6的工序說明圖。
具體實施例方式
以下,對本發(fā)明的實施方式進行說明。本發(fā)明的土壤凈化方法具有如下所述的前處理工序和磁選工序。另外,本發(fā)明的土壤凈化方法還可以具有如下所述的洗滌工序、磨碎工序和比重篩選工序中的任意一種。本發(fā)明的土壤凈化方法以被鉛、鉻等重金屬類或油等污染的土壤為對象。另外,本發(fā)明的土壤凈化方法例如對挖掘來的污染土壤實施,實施場所不限。進一步,通過本發(fā)明的土壤凈化方法得到的砂礫和粗粒土壤的全部、或者通過本發(fā)明的土壤凈化方法得到的砂礫和粗粒土壤的一部分,可以作為清潔土再利用于掩土材料等。另外,進行分級工序時分離出來的細粒土壤以及進行洗滌工序時產(chǎn)生的脫水濾餅可以再利用至水泥等中或者供于最終處理。但是,這些產(chǎn)物的利用方法不限于在此記載的方法。(前處理工序)首先,進行在被鉛、鉻等重金屬類或油等污染的土壤中混合脫水劑使土壤干燥的前處理工序。作為混合脫水劑的方法,可以列舉出使用常規(guī)的土壤改良機進行混合的方法;通過藥物混煉設備進行混合的方法等,但其手段沒有限制。通過該前處理工序干燥后的土壤達到含水率為10質(zhì)量%以下的狀態(tài)??梢詢?yōu)選超過0且5質(zhì)量%以下。需要說明的是,含水率可以通過基于JIS A1203 “土的含水比試驗方法”的方法,即測定自然狀態(tài)下的土壤重量、和使用干燥爐(110±5°C )干燥后的土壤重量而計算。在前處理工序中添加的脫水劑,只要具有伴隨與土壤的混合產(chǎn)生脫水反應、吸水反應和放熱反應中的至少任意一種反應的性質(zhì)即可,可以例示石膏、水泥、生石灰等,其種類沒有限制,可以使用常規(guī)的脫水劑。優(yōu)選的脫水劑為生石灰。需要說明的是,在前處理過程中應該添加的脫水劑的量,相對于土壤以重量比計為5 25%(優(yōu)選為10 20%)。通過使用生石灰作為脫水劑,可以適于處理含有油或VOC 二者或者任意一者與氰化合物、重金屬類的復合污染土壤。另外,通過使用生石灰作為脫水劑,可以適于處理油污染土壤。另外,前處理工序通過2小時以內(nèi)的處理能夠充分進行脫水。(磁選工序)磁選工序是為了將通過上述前處理工序而干燥的土壤中的污染物質(zhì)以磁力吸附物的形式分離去除而進行的。磁選工序中,將通過前處理工序干燥后的土壤供給到干式磁選器,主要將粗粒土壤中的污染物質(zhì)以磁力吸附物的形式分離去除。作為干式磁選器,可以列舉鼓型干式磁選器、懸掛型磁選器等,優(yōu)選鼓型干式磁選器。干式磁選器中使用的磁鐵強度為100 20,000高斯。優(yōu)選為500 10,000高斯。磁選工序只要是對通過上述前處理工序干燥后的土壤實施即可,對磁力篩選的篩選方式、篩選次數(shù)、時機均沒有限制,優(yōu)選先通過低磁力的磁力篩選機將高磁性的磁力吸附物分離去除,然后通過高磁力的磁力篩選機將低磁性的磁力吸附物分離去除。該磁選工序可以分為多個磁選工序進行。此時,越在后的磁選工序中使用越高磁力的磁鐵,并且對通過在前的磁選工序篩選出的非磁力吸附物進行在后的磁選工序。(分級工序)對于通過上述前處理工序干燥后的土壤、或者進一步通過上述磁選工序?qū)⑽廴疚镔|(zhì)以磁力吸附物的形式分離去除后的土壤,可適當實施干式分級。所述干式分級中,可分級砂礫、粗粒土壤和細粒土壤。該分級工序的分級方式、分級的實施次數(shù)以及時機沒有限制。分級使用常規(guī)的分級機,可以例示風力分級機、振動篩、干式旋風分級機、振動篩等。另外,可以組合多個分級機。該分級工序中的分級點為38 m 50mm之間,以得到包含砂礫、粗粒土壤、細粒土壤的三種以上的最終產(chǎn)物為條件,分級點數(shù)設定為2點以上且低于15點。優(yōu)選砂礫與粗粒土壤的分級點為2 40mm、粗粒土壤與細粒土壤的分級點為250 y m 38 y m。更優(yōu)選砂碌與粗粒土壤的分級點為2 5mm、粗粒土壤與細粒土壤的分級點為75iim 150 u m,接著可以將粗粒土壤在分級點1_ 300 m之間進行分級,得到兩種粗粒土壤。(洗滌處理)洗滌處理對于前述分級工序后的砂礫、或者砂礫與粗粒土壤的全部或一部分來實施。洗滌處理的處理方式、時機沒有限制。作為洗滌處理設備,包括棒式洗滌器(rodscrubber)等常規(guī)的土壤解泥設備(mud dissolving equipment)、旋風分離器等常規(guī)的分級設備、振動篩等常規(guī)的土壤脫水設備、濃縮機等常規(guī)的水處理設備、壓濾機等污泥脫水設備,各設備的組合沒有限制。另外,該洗滌處理中可以設置球磨機等常規(guī)的磨碎設備以及常規(guī)的浮選設備。需要說明的是,可以在分級工序后對所得到的砂礫實施水洗處理。另外,對于粗粒土壤,根據(jù)土壤的性狀將全部或者預定的粒度等級進行洗滌處理,并再次回收粗粒土壤,與水洗后的砂礫合并作為清潔土進行處理。(磨碎處理)磨碎處理只要是對在前述前處理工序中干燥化后的土壤實施即可,其磨碎方式、磨碎處理的實施次數(shù)以及時機沒有限制。作為其磨碎手段可選擇常規(guī)的磨碎機,可以列舉球磨機、棒磨機、旋風磨、旋轉(zhuǎn)式離心磨碎機等。如果是其它能夠期待磨碎效果的裝置或者方法,也同樣可以使用。就磨碎處理中顆粒的磨碎狀態(tài)而言,可以期待附著在砂礫、粗粒土壤的顆粒表面上的細粒土壤的剝離效果、或者粗粒土壤的表面磨碎效果、進而期待破碎效果,磨碎的程度沒有限制。需要說明的是,磨碎處理能力由處理對象污染土壤的性質(zhì)決定??梢酝ㄟ^干式分級機從磨碎處理產(chǎn)物中去除細粒,并與實施水洗處理后的砂礫合并作為凈化土壤回收。(比重篩選處理)比重篩選處理只要是對在前述分級工序中受到粒化的粗粒土壤實施即可,其比重篩選方式、比重篩選次數(shù)以及時機沒有限制。作為其比重篩選手段,選擇常規(guī)的比重篩選機,可以列舉風力篩選機、干式比重篩選機、空氣篩分機等。將在此得到的高比重產(chǎn)物作為該污染濃縮物處理,可以分離去除。將進行前述分級工序時所篩選的細粒土壤、在前述磁選工序中所篩選的磁力吸附物以及在前述比重篩選工序中得到的高比重產(chǎn)物運送到水泥工廠,作為水泥原料再利用,或者將其運送至土壤凈化設施進行無害化處理后運送到最終處理廠進行填埋處理。在前述處理工序中產(chǎn)生的最終產(chǎn)物中,砂礫可以作為掩土材料再利用。對于粗粒土壤,在確認該污染物質(zhì)濃度之后,將其全部或者只限于對粗粒土壤進一步實施分級的情況下將其一部分作為清潔土、作為掩土材料再利用。需要說明的是,該污染物質(zhì)的濃度超過規(guī)定標準時,或是實施再處理,或是進行與細粒土壤同樣的操作。實施例(實施例1)對于被鉛污染的土壤A(鉛含量228mg/kg),如圖1所示,混合以土壤重量比計為12質(zhì)量%的生石灰作為脫水劑,在室溫下靜置處理I小時。處理前的含水率為12. 0質(zhì)量%,與此相對,處理后的含水率變?yōu)?. 2質(zhì)量%,土壤成為干燥狀態(tài)(根據(jù)JISA1203 “土的含水比試驗方法”,下同)。使用孔目2mm、0. 5mm和0. 15mm的篩對該土壤實施干式分級,分級為粒度等級2mm以上的土壤(砂礫)、粒度等級小于2mm且為0. 5mm以上的土壤(粗粒土壤)、粒度等級小于0. 5mm且為0. 15mm以上的土壤(粗粒土壤)、粒度等級小于0. 15mm的土壤(細粒土壤),并分別測定各粒度等級的土壤的比率和鉛含量。粒度等級2mm以上的土壤(砂碌)為48. 2質(zhì)量%(鉛含量Omg/kg),粒度等級小于2mm且為0. 5mm以上的土壤(粗粒土壤)為23. 2質(zhì)量%(鉛含量224mg/kg),粒度等級小于0. 5mm且為0. 15mm以上的土壤(粗粒土壤)為12. 5質(zhì)量%(鉛含量266mg/kg),粒度等級小于0. 15mm的土壤(細粒土壤)為16.1質(zhì)量%(鉛含量205mg/kg)。需要說明的是,在本說明書的實施例中,是依據(jù)環(huán)境省公告第19號法以小于2mm的土壤為對象,去除2mm以上的砂礫而求出回收去除率的值。然后,利用7000高斯的磁鐵,對粒度等級小于2mm且為0. 5mm以上和小于0. 5mm且為0. 15mm以上的土壤(粗粒土壤)實施干式磁選。通過該干式磁選,小于2mm且為0. 5mm以上的土壤(粗粒土壤)被篩選為3. 2質(zhì)量%(鉛含量733mg/kg)的磁力吸附物、和20. 0質(zhì)量%(鉛含量141mg/kg)的非磁力吸附物。另外,粒度等級小于0. 5mm且為0. 15mm以上的土壤(粗粒土壤)被篩選為1. 4質(zhì)量%(鉛含量569mg/kg)的磁力吸附物、和11.1質(zhì)量%(鉛含量229mg/kg)的非磁力吸附物。進而,使用IL水將干式磁選后的非磁力吸附物和前述干式分級中得到的粒度等級2mm以上的土壤(砂碌)衆(zhòng)化,使用孔目2mm、0. 5mm和0. 15mm的篩實施濕式分級(洗滌處理)。將各分級產(chǎn)物干燥后,實施各粒度等級的土壤的比率和鉛含量的測定。結(jié)果,粒度等級2mm以上的土壤(砂碌)為46. 6質(zhì)量%(鉛含量Omg/kg),粒度等級小于2mm且為0. 5mm以上的土壤(粗粒土壤)為15. 5質(zhì)量%(鉛含量99mg/kg),粒度等級小于0. 5mm且為0. 15mm以上的土壤(粗粒土壤)為8. 6質(zhì)量%(鉛含量144mg/kg),粒度等級小于0. 15mm的土壤(細粒土壤)為8. 6質(zhì)量%(鉛含量304mg/kg)。從該實施例1的結(jié)果確認到,由于在土壤A中混合脫水劑(生石灰)使其為干燥狀態(tài),所以通過干式分級能夠篩選出砂礫(粒度等級2_以上)、粗粒土壤(粒度等級小于2mm且為0. 15mm以上)、細粒土壤(粒度等級小于0. 15mm)。還確認到,通過干式分級處理,可以回收去除土壤A中最初所含的細粒土壤全體的約65質(zhì)量%。需要說明的是,嚴格來說通過磁力篩選分離出的磁力吸附物上也附著有細粒土壤,但是在全體中所占的比例小,因此作為誤差的范圍對待。另外,在干式分級前添加了脫水劑,但是以添加后的重量為100%。以下述方式求出“干式分級的細粒土壤回收率”。“干式分級的細粒土壤回收率”=(通過干式分級得到的細粒產(chǎn)物的重量分數(shù))/(細粒產(chǎn)物的重量分數(shù))=(通過干式分級得到的細粒產(chǎn)物的重量分數(shù))/((通過干式分級得到的細粒產(chǎn)物的重量分數(shù))+ (通過濕式分級得到的細粒產(chǎn)物的重量分數(shù)))=16. 1/(16. 1+8. 6)=0. 652如實施例1那樣在對砂礫和粗粒土壤實施洗滌處理的情況下,可以期待水處理負荷的減輕。進一步確認到,由于將干式磁選用于粗粒土壤,能夠高效率地篩選、回收含鉛的顆粒。特別是對粒度等級小于2mm且為0. 5mm以上的土壤的污染物質(zhì)的篩選效果顯著,確認到以往土壤洗滌法中未曾有的優(yōu)異特征。(實施例2)對于被鉛污染的土壤B(鉛含量417mg/kg),如圖2所示,混合以土壤重量比計為15質(zhì)量%的生石灰作為脫水劑,在室溫下靜置處理I小時。處理前的含水率為15.0質(zhì)量%,與此相對,處理后的含水率變?yōu)?. 2質(zhì)量%,土壤成為干燥狀態(tài)。使用孔目2mm和0. 15mm的篩對該土壤實施干式分級,分級為粒度等級2mm以上的土壤(砂礫)、粒度等級小于2mm且為0. 15mm以上的土壤(粗粒土壤)、粒度等級小于0. 15mm的土壤(細粒土壤),并各自分別測定各粒度等級的土壤的比率和鉛含量。粒度等級2mm以上的土壤(砂礫)為55. 0質(zhì)量%(鉛含量Omg/kg),粒度等級小于2mm且為0. 15mm以上的土壤(粗粒土壤)為28. 0質(zhì)量%(鉛含量423mg/kg),粒度等級小于0. 15mm的土壤(細粒土壤)為17. 0質(zhì)量%(鉛含量408mg/kg)。接著,去除粒度等級小于0. 15_的土壤(細粒土壤),將殘留的砂礫和粗粒土壤與500g氧化錯微球(4> 300mm) —同封入球磨機,在旋轉(zhuǎn)臺(轉(zhuǎn)速45rpm)上實施5分鐘磨碎處理。然后,使用孔目2_和0. 15mm的篩對磨碎產(chǎn)物實施干式分級,分級為粒度等級2_以上的土壤(砂礫)、粒度等級小于2mm且為0. 15mm以上的土壤(粗粒土壤)、粒度等級小于0. 15_的土壤(細粒土壤),并分別測定各粒度等級的土壤的比率和鉛含量。粒度等級2_以上的土壤(砂碌)為49. 9質(zhì)量%(鉛含量Omg/kg),粒度等級小于2mm且為0. 15mm以上的土壤(粗粒土壤)為25. 0質(zhì)量%(鉛含量378mg/kg),粒度等級小于0. 15mm的土壤(細粒土壤)為8.1質(zhì)量%(鉛含量562mg/kg)。然后,利用7000高斯的磁鐵,對該通過干式分級而分級出的粗粒土壤(粒度等級小于2mm且為0. 15mm以上)實施干式磁選。通過該干式磁選,被篩選為3. 3質(zhì)量%(鉛含量1480mg/kg)的磁力吸附物、和21. 7質(zhì)量%(鉛含量210mg/kg)的非磁力吸附物。從該實施例2的結(jié)果確認到,通過引入干式磨碎處理,可將附著在砂礫和粗粒土壤表面上的細粒土壤有效地剝離。這樣剝離后的細粒土壤可以通過干式分級處理回收。因此,干式磨碎處理的引入可以使砂礫、粗粒土壤和細粒土壤的分離精度得以提高。另外,在設有砂礫和粗粒土壤的洗滌工序的情況下,可以進一步減輕水處理負荷。另外確認到,對于經(jīng)過磨碎處理的粗粒土壤也可以通過干式磁選有效地分離污染物質(zhì)?!?br> (實施例3)如圖3所示,添加以土壤重量比計為20質(zhì)量%的石膏,將原土從含水率12.1質(zhì)量%調(diào)節(jié)為含水率8. 9質(zhì)量%的干燥狀態(tài)而得到土壤C (鉻、砷、氟復合污染土壤),對于該土壤C,首先,利用低磁力(1500高斯)的磁鐵,實施第一干式磁選工序,篩選為強磁性的磁力吸附物和非磁力吸附物。接著,對該第一干式磁選工序中篩選出的非磁力吸附物,使用高磁力(7000高斯)的磁鐵,實施第二干式磁選工序,篩選為低磁性的磁力吸附物和非磁力吸附物。測定各干式磁選處理中篩選出的磁力吸附物和非磁力吸附物的重量分布、鉻、砷、氟的含量和分布率。結(jié)果如表I所示。[表 I]
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質(zhì)量 % Cr {As { F Cr A s F —+— ~ ±MC — — I而:飛1 ] 2 丨—+—++486 100, Q^-rIlooro 高涵力吸_884Q ;'…6 (2MQ 19^7]— ;— 58.7—
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[表2]
權(quán)利要求
1.一種土壤的凈化方法,其特征在于,在前處理工序后進行磁選工序, 所述前處理工序為,在土壤中混合脫水劑而使含水率成為10質(zhì)量%以下, 所述磁選工序為,將通過所述前處理工序而使含水率成為10質(zhì)量%以下的土壤供給到干式磁選器,將粗粒土壤中的污染物質(zhì)以磁力吸附物的形式分離去除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤的凈化方法,其特征在于,對經(jīng)過所述前處理工序的土壤、經(jīng)過所述磁選工序的土壤中的任一種進行干式磨碎處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的污染土壤的凈化方法,其特征在于,對經(jīng)過所述前處理工序的土壤、經(jīng)過所述磁選工序的土壤中的任一種進行比重篩選處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的污染土壤的凈化方法,其特征在于,將所述磁選工序分為多個磁選工序而進行,越在后的磁選工序中使用越高磁力的磁鐵,并且對通過在前的磁選工序篩選出的非磁力吸附物進行在后的磁選工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的土壤的凈化方法,其特征在于,使用生石灰、石膏、水泥中的任意一種作為所述脫水劑。
全文摘要
在不使用水的情況下將污染土壤分級為砂礫、粗粒土壤以及細粒土壤,并且容易且廉價地將污染物質(zhì)從粗粒土壤中分離。一種土壤的凈化方法,其特征在于,在前處理工序后進行磁選工序,所述前處理工序為,在土壤中混合脫水劑而使含水率成為10質(zhì)量%以下,所述磁選工序為,將通過所述前處理工序而使含水率成為10質(zhì)量%以下的土壤供給到干式磁選器,將粗粒土壤中的污染物質(zhì)以磁力吸附物的形式分離去除。使土壤處于干燥狀態(tài)而篩選為磁力吸附物和非磁力吸附物,并將污染濃度高的磁力吸附物回收,由此能夠容易地將細粒土壤從污染土壤中分離,從而容易地降低粗粒土壤的污染物質(zhì)含量。
文檔編號B09C1/00GK103002998SQ20108006805
公開日2013年3月27日 申請日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
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