(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応槽に貯留した固液混相の処理対象物に界面活性剤を添加し、槽内に配置した超音波発信体から処理対象物へ固相に振動抽出作用を及ぼす超音波を照射し、振動抽出作用によって疎水性有機物を固相から液相に移行させて脱着し、界面活性剤と疎水性有機物との結合によって固相に対する疎水性有機物の再吸着を防止する状態で、槽内に浸漬したろ過装置により処理対象物を固液分離して、疎水性有機物をろ液とともに槽外へ取り出し、疎水性有機物を脱着した固相を含むスラリーを処理スラリーとして槽外へ取り出すことを特徴とする汚染土壌、スラリー等の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚染土壌、スラリー等の浄化方法に関し、一般廃棄物や産業廃棄物等の最終処分場における浸出水、汚染土壌、スラリー等に含まれた有害疎水性有機物を脱着する技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、土壌やスラリー中に含まれる疎水性有害有機物、例えばダイオキシン類、ＰＣＢ類、芳香族炭化水素類などは、固相粒子に非常に強く吸着されており、一般的に処理が非常に困難である。bioremediation等の微生物によって有機物を消化する生物学的処理方式では、水相に含まれる有機物しか処理できない場合が多い。また、揮発性の高い物質に関しては、熱脱着により固相からの分離も可能であるが、沸点の高い物質には対応できず、焼却等非常に処理コストの高い方式で対応せざるを得なかった。
【０００３】
例えば、固形物中のダイオキシン類を、１２００度以上の高温度条件下において溶融する溶融処理法や、３７０度以上、２２ＭＰａ以上の高温度、高圧力条件下において処理する超臨界処理法がある。あるいは、処理対象物に水素供与体、アルカリ、溶媒を添加した後に、窒素雰囲気下で、３５０度程度に加熱処理するアルカリ触媒分解法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、疎水性有機物に汚染された土壌は、汚染物質が固相に強く吸着しているために浄化が困難であり、bioremediationなどの処理を行なっても土壌中の汚染物濃度が変化しなくなるなど限界があった。さらに、浄化を行なうためには上述した土壌の焼却等の処理コストが高い方式しかなく、現実的でなかった。
【０００５】
本発明は上記した課題を解決するものであり、疎水性有機物を、常温、常圧の下で少ないエネルギーによって固相から脱着することができる汚染土壌、スラリー等の浄化方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の汚染土壌、スラリー等の浄化方法は、反応槽に貯留した固液混相の処理対象物に界面活性剤を添加し、槽内に配置した超音波発信体から処理対象物へ固相に振動抽出作用を及ぼす超音波を照射し、振動抽出作用によって疎水性有機物を固相から液相に移行させて脱着し、界面活性剤と疎水性有機物との結合によって固相に対する疎水性有機物の再吸着を防止する状態で、槽内に浸漬したろ過装置により処理対象物を固液分離して、疎水性有機物をろ液とともに槽外へ取り出し、疎水性有機物を脱着した固相を含むスラリーを処理スラリーとして槽外へ取り出すものである。
【０００７】
上記した構成により、処理対象物中にはダイオキシン類等の疎水性有機物が土壌等の固相の表面に吸着し、あるいは内部に取り込まれた状態にある。処理対象物の固相に作用する超音波は、その振動エネルギーによって疎水性有機物を固相から液相に移行させる振動抽出作用を及ぼす。
【０００８】
このとき、抽出した疎水性有機物は再び固相に再吸着し易いが、界面活性剤が疎水性有機物と結合することによって、固相に対する疎水性有機物の再吸着を防止し、疎水性有機物を液相に留める。
【０００９】
ろ過装置はろ過作用により、処理対象物中のＳＳ分等の固相を捕捉して処理スラリーとして槽内に残留させ、疎水性有機物をろ液とともに透過させる。ろ液とともに槽外へ取り出した疎水性有機物は、オゾンの存在下で紫外線照射等を行なって分解処理する。
【００１０】
振動抽出作用を及ぼす超音波は、処理対象物の物性、例えば疎水性有機物の種類や組成、汚泥や土壌の性状によって異なり、あるいは反応槽の形状によって異なるので、経験則として予め求める。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１において、反応槽１に貯留する処理対象物２は、産業廃棄物等の最終処分場における埋立地浸出水、汚染土壌、スラリー等であり、ダイオキシン類や農薬等の疎水性有機物を含んでいる。
【００１２】
反応槽１には、固液混相の処理対象物２を供給する供給系３と、界面活性剤を投入する薬剤供給系４と、処理スラリーを取り出す排出系５とを接続している。反応槽１の内部には、処理対象物２を攪拌する攪拌機６と、処理対象物２をろ過する浸漬型膜分離装置７と、浸漬型膜分離装置７の下方に配置する散気装置８とを配置しており、浸漬型膜分離装置７に接続してろ液抽出系９を設け、散気装置８に接続してブロア１０を設けている。ろ液抽出系９は抽出した疎水性有機物を分解するための光化学分解処理工程へ接続している。
【００１３】
反応槽１の槽底部に設置した超音波発信体１１（ホーン）は、導波管１２を通して超音波発振器１３に接続しており、超音波発振器１３は処理対象物２の固相に振動抽出作用を及ぼす超音波振動を発振するものである。超音波発信体１１は電圧を受けて発振するセラミック等の振動子を使用することもできる。
【００１４】
超音波発信体１１から発信する超音波、つまり振動抽出作用を及ぼす超音波の周波数は、処理対象物２の物性、例えば疎水性有機物の種類や組成、汚泥や土壌の性状によって異なり、あるいは反応槽１の形状によって異なるので、経験則として予め求める。
【００１５】
以下、上記した構成における作用を説明する。供給系３から反応槽１へ処理対象物２を供給し、所定量の処理対象物２を反応槽１に貯留する。薬剤供給系４から所定量の界面活性剤、例えばＬＡＳ（アルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウム）を、ＣＭＣ濃度以上に保たれるように添加する。処理対象物２および界面活性剤を攪拌機６で攪拌しながら、超音波発振器１３で発振する超音波を導波管１２を通して超音波発信体１１から処理対象物２へ照射する。
【００１６】
処理対象物２に含まれたダイオキシン類等の疎水性有機物は、固相の土壌粒子表層に吸着し、あるいは途上粒子微細間隙内孔に付着し、あるいは土壌粒子中に含まれる有機物と複雑に絡みあって存在する。
【００１７】
このとき、土壌粒子表層に吸着した疎水性有機物は液相と接していれば平衡状態を保つように土壌から脱着し、液相の疎水性有機物濃度を減じることにより、平衡を保つように土壌から疎水性有機物が脱着し、土壌中の汚染物濃度が低下して処理対象物の浄化が進行する。しかし、途上粒子微細間隙内孔に付着し、あるいは土壌粒子中に含まれる有機物と複雑に絡みあって存在する疎水性有機物は、液相に接するだけでは、その低い溶解度のために脱着することが困難である。
【００１８】
超音波発信体１１から照射した超音波は処理対象物２の固相に作用し、その振動エネルギーによって疎水性有機物を固相から液相に移行させる振動抽出作用を及ぼし、途上粒子微細間隙内孔に付着し、あるいは土壌粒子中に含まれる有機物と複雑に絡みあって存在する疎水性有機物を脱着する。
【００１９】
このとき、通常においては抽出した疎水性有機物が再び固相に再吸着されるが、抽出した疎水性有機物が界面活性剤と結合することによって、固相に対する疎水性有機物の再吸着を防止して疎水性有機物を液相に留める。
【００２０】
この状態で、浸漬型膜分離装置７によって処理対象物２をろ過する。浸漬型膜分離装置７の駆動はろ液抽出系９から吸引圧を負荷して吸引ろ過しても良く、槽内の水頭を利用して重力ろ過しても良い。このとき、ブロア１０により供給する空気を散気装置８から散気し、散気した空気のエアリフト作用により生起する上向流を浸漬型膜分離装置７の膜面に掃流として作用させ、膜面にケーキ層が付着することを防止する。
【００２１】
浸漬型膜分離装置７によるろ過によって、処理対象物２のＳＳ分等の固相は処理スラリーとして槽内に残留し、疎水性有機物がろ液とともにろ液抽出系９を通して槽外へ流れ出る。疎水性有機物を脱着して浄化した土壌等の固相を含む処理スラリーは排出系５を通して槽外へ取り出す。ろ液とともに槽外へ取り出した疎水性有機物は、ろ液抽出系９を通して光化学分解処理工程へ導き、オゾンの存在下で紫外線照射を行なって分解する。
【００２２】
以下に、上述した構成の実証試験について説明する。図２は水相と土壌の２相モデルの概念図である。土壌に吸着している汚染物には比較的に弱い力で土壌に吸着して早く水相へ移行するものと、強力に吸着して殆ど水中へ移行しないものとがある。弱い吸着物の割合をＦで示し、強い吸着物の割合を１−Ｆで示しており、Ｆが大きい程に土壌浄化は容易となる。
【００２３】
【数１】
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この２相モデル方程式は、土壌中の初期汚染物量Ｓ0がｘ時間後にどの程度（Ｓｘ）になるかを示したモデル式である。図３は上記のモデル方程式のグラフ図であり、弱い吸着物の割合Ｆが大きい程に汚染物がたくさん落ちるので最終的な（Ｓｘ）は小さくなり、早い脱着の定数ｋ１が大きい程に汚染物が早く落ちるのでカーブの傾きは急になる。
【００２４】
図４は、ある汚染土壌を水中で反転攪拌して汚物を洗い流した２相モデルの結果を示すものであり、ナフタリンは６８％、フェナントレンは４６％、ピレンは４２％が早く水中へ移行している。
【００２５】
図５は、同じ汚染土壌を界面活性剤の存在下で超音波処理した後に反転攪拌した２相モデルの結果を示すものであり、ナフタリンは９３％、フェナントレンは９４％、ピレンは９０％が早く水中へ移行しており、浄化効率が確実に上がっていることを示している。
【００２６】
図６は、図５に示した処理を行なった後の弱い吸着物の割合Ｆを示しており、他の物質に関しても、界面活性剤の存在下で超音波処理することが有効であることが伺える。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、処理対象物に界面活性剤を添加して超音波を照射することにより処理対象物から疎水性有機物を脱着し、界面活性剤と疎水性有機物との結合により固相に対する疎水性有機物の再吸着を防止した状態で、ろ過装置によりろ過することで、処理対象物から疎水性有機物を分離して浄化することができる。したがって、ダイオキシン類、農薬等の疎水性有機物を、常温、常圧の下で少ないエネルギーによって固相から脱着し、汚染土壌、スラリー等の浄化を行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における浄化装置の模式図である。
【図２】水相と土壌の２相モデルの概念図である。
【図３】モデル方程式のグラフ図である。
【図４】ある汚染土壌を水中で反転攪拌した２相モデルの結果を示すグラフ図である。
【図５】同汚染土壌を界面活性剤の存在下で反転攪拌するとともに超音波処理した２相モデルの結果を示すグラフ図である。
【図６】図５に示した処理を行なった後の弱い吸着物の割合Ｆを示すグラフ図である。
【符号の説明】
１    反応槽
２    処理対象物
３    供給系
４    薬剤供給系
５    排出系
６    攪拌機
７    浸漬型膜分離装置
８    散気装置
９    ろ液抽出系
１０    ブロア
１１    超音波発信体
１２    導波管
１３    超音波発振器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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