(57)【要約】【課題】  短時間で且つ周辺環境への影響も少なく、有機化合物による汚染物質を無害化することができる、汚染物質の無害化処理方法を提供する。【解決手段】  有機化合物で汚染された汚染物質に、過酸化水素、鉄塩、過硫酸塩、過リン酸塩および次亜塩素酸塩などの酸化剤、または第一鉄塩や鉄粉などの鉄系還元剤、硫化塩や亜硫酸塩などの硫黄系還元剤、亜リン酸塩や次亜燐酸塩などのリン系還元剤のような還元剤を添加して電磁波を照射することにより、有機化合物を分解して汚染物質を浄化する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物で汚染された汚染物質に酸化剤または還元剤を添加して電磁波を照射することにより、有機化合物を分解して汚染物質を浄化することを特徴とする、汚染物質の無害化処理方法。
【請求項２】
前記有機化合物が有機塩素化合物であることを特徴とする、請求項１に記載の汚染物質の無害化処理方法。
【請求項３】
前記有機塩素化合物がダイオキシン、ポリ塩化ビフェニル、ＰＯＰｓ農薬および揮発性有機塩素化合物から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする、請求項２に記載の汚染物質の無害化処理方法。
【請求項４】
前記揮発性有機塩素化合物がトリクロロエチレンであることを特徴とする、請求項３に記載の汚染物質の無害化処理方法。
【請求項５】
前記有機化合物が油分であることを特徴とする、請求項１に記載の汚染物質の無害化処理方法。
【請求項６】
前記油分が石油系炭化水素、多環芳香族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレンおよびエチルベンゼンから選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする、請求項５に記載の汚染物質の無害化処理方法。
【請求項７】
前記酸化剤が過酸化水素、鉄塩、過硫酸塩、過リン酸塩および次亜塩素酸塩から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の汚染物質の無害化処理方法。
【請求項８】
前記還元剤が鉄系還元剤、硫黄系還元剤およびリン系還元剤から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の汚染物質の無害化処理方法。
【請求項９】
前記鉄系還元剤が第一鉄塩または鉄粉であることを特徴とする、請求項８に記載の汚染物質の無害化処理方法。
【請求項１０】
前記硫黄系還元剤が硫化塩または亜硫酸塩であることを特徴とする、請求項８に記載の汚染物質の無害化処理方法。
【請求項１１】
前記リン系還元剤が亜リン酸塩または次亜燐酸塩であることを特徴とする、請求項８に記載の汚染物質の無害化処理方法。
【請求項１２】
前記電磁波の周波数が３０００〜３×１０１１Ｈｚであることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載の汚染物質の無害化処理方法。
【請求項１３】
前記汚染物質が汚染土壌または汚染水であることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれかに記載の汚染物質の無害化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染物質の無害化処理方法に関し、特に、有害な有機化合物で汚染された汚染物質の無害化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年環境問題として取り上げられている有害な有機化合物で汚染された汚染物質（汚染土壌、焼却灰、汚泥などの固体の汚染物質、工業排水、地下水、河川、海洋水など汚染水、および燃焼設備の排気などの汚染気体）の無害化処理方法、例えば、有機物で汚染された土壌を浄化する方法として、有機物で汚染された土壌を炉などで焼成することにより有機物を分解して浄化する方法（焼成法）や、有機物で汚染された土壌に添加剤を混合して化学的作用により有機物を分解して浄化する方法（添加剤法）などが知られている。
【０００３】
しかし、焼成法には、処理できる汚染有機物の種類が多く、処理時間も比較的短期間でよいという利点があるが、焼成用の炉や焼成時に発生するガスを処理する設備が必要であるため、設備コストがかかり、現地で処理ができないなどの欠点がある。一方、添加剤法には、鉄粉などを使用すれば、周辺環境への影響も少なく有機物を分解できるという利点があるが、焼成法に比べて分解までの日数がかかる。
【０００４】
そのため、有機物で汚染された土壌などの汚染物質を浄化するために、焼成法のように短期間で処理を行うことができ且つ添加剤法のように周辺環境への影響も少なく、有機化合物による汚染物質を無害化することができる方法として、有機化合物で汚染された汚染物質に電磁波を照射することにより、有機化合物を分解して汚染物質を浄化する無害化処理方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、焼却灰や汚染土壌とアルカリの混合物を加熱した後、マイクロ波照射反応により焼却灰や汚染土壌中の有機塩素化合物やダイオキシン類を分解して除去する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２には、ゼオライト混合組成物を添加してダイオキシン類を吸着させ、ゼオライト混合組成物の触媒作用によりマイクロ波反応速度を速めることも提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１０３２４２号公報（段落番号０００６）
【特許文献２】特開２００３−４７９３３号公報（段落番号０００５−０００７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載された方法では、有機ハロゲン化合物などの有機化合物で汚染された汚染物質を短時間で且つ周辺環境への影響も少なく、汚染物質を無害化することができるが、さらに短時間で且つ十分に汚染物質を無害化することが望まれている。また、この特許文献２に記載された方法では、油分で汚染された汚染土壌を浄化するには十分ではない。
【０００８】
また、特許文献２に記載された方法では、電磁波照射前に焼却灰や汚染土壌にアルカリ溶液を混合して加熱する必要があり、この熱アルカリ反応を行うために所定の時間を要するため、汚染物質を短時間で処理するには不十分である。
【０００９】
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、短時間で且つ周辺環境への影響も少なく、有機化合物による汚染物質を無害化することができる、汚染物質の無害化処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、有機化合物で汚染された汚染物質に酸化剤または還元剤を添加して電磁波を照射することにより、短時間で且つ周辺環境への影響も少なく、有機化合物を分解して汚染物質を浄化することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明による汚染物質の無害化処理方法は、有機化合物で汚染された汚染土壌や汚染水などの汚染物質に酸化剤または還元剤を添加して電磁波を照射することにより、有機化合物を分解して汚染物質を浄化することを特徴とする。
【００１２】
この汚染物質の無害化処理方法において、有機化合物が、ダイオキシン、ポリ塩化ビフェニル、ＰＯＰｓ農薬、およびトリクロロエチレンなどの揮発性有機塩素化合物から選ばれる少なくとも一種からなる有機塩素化合物、あるいは石油系炭化水素、多環芳香族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレンおよびエチルベンゼンから選ばれる少なくとも一種からなる油分であるのが好ましい。また、酸化剤が、過酸化水素、鉄塩、過硫酸塩、過リン酸塩および次亜塩素酸塩から選ばれる少なくとも一種であるのが好ましい。また、還元剤が、第一鉄塩または鉄粉などの鉄系還元剤、硫化塩または亜硫酸塩などの硫黄系還元剤、および亜リン酸塩または次亜燐酸塩などのリン系還元剤から選ばれる少なくとも一種であるのが好ましい。さらに、電磁波の周波数が３０００〜３×１０１１Ｈｚであるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、有機化合物で汚染された汚染物質に酸化剤または還元剤を添加して電磁波を照射することにより、短時間で且つ周辺環境への影響も少なく、有機化合物を分解して汚染物質を浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明による汚染物質の無害化処理方法の実施の形態では、有機化合物で汚染された汚染物質に酸化剤または還元剤を添加して電磁波を照射することにより、有機化合物を分解して汚染物質を浄化する。
【００１５】
本発明による汚染物質の無害化処理方法の実施の形態により分解される有機化合物は、ダイオキシン、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、（アルドリン、ディルドリン、エンドリン、ＤＤＴ、クロルデン、ヘプタクロル、リンデンなどの）ＰＯＰｓ農薬のような残留農薬、トリクロロエチレンのような揮発性有機塩素化合物などの有機塩素化合物や、石油系炭化水素、多環芳香族炭化水素（ナフタレン、アセナフチレン、アセナフテン、フルオレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、ピレン、クリセン、ベンゾ（ａ）アントラセン、ベンゾ（ｂ）フルオランテン、ベンゾ（ｋ）フルオランテン、ベンゾ（ａ）ピレン、ジベンゾ（ａ、ｈ）アントラセン、ベンゾ（ｇｈｉ）ペリレン、インデノ（１．２．３．−ｃｄ）ピレンの１６種類（ＰＡＨｓ））、ＢＴＥＸ（ベンゼン、トルエン、キシレンおよびエチルベンゼン）などの油分であるのが好ましい。
【００１６】
また、本発明による汚染物質の無害化処理方法の実施の形態により分解される有機化合物は、飽和炭化水素または不飽和炭化水素であればよく、エチレンやプロピレンなどの直鎖炭化水素またはこれらの中の少なくとも１つの誘導体であるのが好ましい。また、有機化合物は、塩素、フッ素、臭素またはヨウ素などハロゲンの少なくとも１つ以上を構造式に含むとともに、リン、硫黄、窒素または酸素などの元素の少なくとも１つを構造式に含み、気体や液体であるのが好ましい。
【００１７】
本発明による汚染物質の無害化処理方法の実施の形態に使用する酸化剤は、過酸化水素、鉄塩、過硫酸塩、過リン酸塩および次亜塩素酸塩から選ばれる少なくとも一種であるのが好ましい。また、本発明による汚染物質の無害化処理方法の実施の形態に使用する還元剤は、第一鉄塩や鉄粉などの鉄系還元剤、硫化塩や亜硫酸塩などの硫黄系還元剤、亜リン酸塩や次亜燐酸塩などのリン系還元剤から選ばれる少なくとも一種であるのが好ましい。なお、酸化剤または還元剤にｐＨ調整剤を添加してもよい。
【００１８】
本発明による汚染物質の無害化処理方法の実施の形態において使用する電磁波の周波数は、３０００〜３×１０１１Ｈｚの範囲であればよく、好ましくは２０００〜３０００ＭＨｚである。また、電磁波の出力は、処理をする土壌の量や予定する処理時間により決めればよい。
【００１９】
本発明による汚染物質の無害化処理方法の実施の形態は、汚染土壌や汚染水などの汚染物質に適用することができる。汚染土壌は、水分を含んでいれば、特にその性状は問わない。したがって、本発明による汚染物質の無害化処理方法の実施の形態を焼却灰や汚泥にも使用することができる。また、土壌は、粒子状であることが好ましく、目開き２ｍｍ以下のふるい下であればさらに好ましい。土壌が塊状や固化状であると、電磁波の伝達にムラが生じるため、効率的に処理できないからである。
【００２０】
本発明による汚染物質の無害化処理方法の実施の形態を有機化合物で汚染された土壌に使用する場合には、汚染土壌を重機などにより採掘後に土壌の粒度を整えるため、ふるいなどにより石や廃棄物などを選別して除去する。この選別は、ホッパーなどを改良したものによって行ってもよい。その後、汚染土壌をゴム製、布製または金属製のコンベア上に移送し、このコンベアによって電磁波発生器を備えた設備に汚染土壌を導入し、汚染土壌に電磁波を照射する。このとき、汚染土壌内で電磁波を均一に照射して伝達物質による有機化合物の分解を促進するため、汚染土壌を撹拌する手段、またはコンベアを多段に配置して混合も同時に行うことができる手段を設けるのが好ましい。電磁波が照射されて浄化された土壌は、そのまま採掘場所に埋め戻す。このように、本発明による汚染物質の無害化処理方法に使用する設備は、車両などの移送可能な程度の大きさにすることができ、汚染土壌の現場でも汚染土壌を処理することができる。
【００２１】
また、汚染土壌に酸化剤または還元剤を混合する場合には、掘削した汚染土壌とともに酸化剤または還元剤を混合装置に供給し、その後、混合装置に付設した電磁波発生装置から電磁波を照射すればよい。あるいは、酸化剤または還元剤を汚染土壌の地盤中に注入するか汚染土壌の表層に散布し、その後、電磁波を地表面から照射するか、電磁波発生装置を井戸間に挿入して地盤側断面から照射してもよい。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明による汚染物質の無害化処理方法の実施例について詳細に説明する。
【００２３】
［実施例１］
ＢＴＥＸを含む石油系炭化水素に起因する実油汚染地下水５０ｍＬを密閉可能なバイアル瓶に入れ、過硫酸０．２ｇを添加して溶解した後、バイアル瓶を密閉して電磁波照射器内に投入し、周波数２４５０ＭＨｚ、出力８０Ｗで電磁波を５分間照射した。その後、ガスクロマトグラフ（ＧＣ−ＭＳ）によって電磁波照射前後の油分の含有量を測定したところ、検出されたピーク総面積が約６５％減少していた。また、この実施例の処理による油分のうち主成分の減少率を表１に示す。
【００２４】
［実施例２］
過硫酸の代わりに硫酸第１鉄を使用し、さらに過酸化水素０．５ｍＬを加えた以外は実施例１と同様の処理を行った。ガスクロマトグラフによって電磁波照射前後の油分の含有量を測定したところ、検出されたピーク総面積が約６５％減少していた。また、この実施例の処理による油分のうち主成分の減少率を表１に示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
［実施例３］
テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）１μＬを純水５０ｍＬに添加した類似汚染水５０ｍＬをガラス製のバイアル瓶に入れ、過硫酸０．２ｇを添加して溶解した後、バイアル瓶を密閉して電磁波照射器内に投入し、周波数２４５０ＭＨｚ、出力８０Ｗで電磁波を照射した。この電磁波の照射時間は、バイアル瓶中の液温が６０℃を超えない程度に調整した。すなわち、液温が６０℃に達した時に照射を止めて液を冷却し、冷却後にＰＣＥ濃度を測定し、再度６０℃まで照射した。この操作を繰り返し、延べ照射時間とＰＣＥの濃度の減少の関係を調べたところ、電磁波の延べ照射時間が約１５分間でＰＣＥの濃度が１／１００程度まで減少した。この結果を図１に示す。
【００２７】
［実施例４］
過硫酸の代わりに硫酸第１鉄を使用し、さらに過酸化水素０．２ｍＬを加えた以外は実施例３と同様の処理を行ったところ、電磁波の延べ照射時間が約１０分間でＰＣＥの濃度が２／１００程度まで減少した。この結果を図２に示す。
【００２８】
［実施例５］
ＰＣＥの代わりにトリクロロエチレン（ＴＣＥ）を使用した以外は実施例４と同様の処理を行ったところ、電磁波の延べ照射時間が約１０分間でＴＣＥの濃度が２／１００程度まで減少した。
【００２９】
［実施例６］
多環芳香族炭化水素（ＰＡＨｓ）１６種類のうちナフタレン、アセナフチレン、アセナフテンおよびフルオレンを含む石油系炭化水素による実汚染土壌５００ｇを密閉可能な容器に入れ、硫酸第一鉄１．５ｇと過酸化水素５．０ｍＬを添加した後、容器を密閉して電磁波照射器内に投入し、周波数２４５０ＭＨｚ、出力８０Ｗで電磁波を５分間照射し、室温で冷却した後にさらに５分間照射した。この電磁波の照射後の土壌の温度はいずれも５０℃であった。電磁波照射前後の土壌中の油分をジクロロメタンで抽出し、ガスクロマトグラフ（水素炎イオン化検出器）（ＧＣ・ＦＩＤ）によって油分の含有量を測定したところ、電磁波の延べ照射時間が５分間で３７％、１０分間で７７%のピーク総面積が減少していた。この実施例の処理による油分のうち主成分の減少率を表２に示す。また、油分の濃度の変化を図３に示す。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
［比較例１、２］
実施例３と同様の疑似汚染水を２０℃（比較例１）および６０℃（比較例２）に保持し、ＰＣＥの濃度の変化を測定した。この結果を図１に示す。図１に示すように、この比較例と比べて実施例３の処理ではＰＣＥの濃度が短時間でかなり減少している。
【００３２】
［比較例３、４］
実施例４と同様の疑似汚染水を２０℃（比較例３）および６０℃（比較例４）に保持し、ＰＣＥの濃度の変化を測定した。この結果を図２に示す。図２に示すように、この比較例と比べて実施例４の処理ではＰＣＥの濃度が短時間でかなり減少している。
【００３３】
［比較例５、６］
実施例６と同様の実汚染土壌を２０℃に保持し、油分の濃度を測定した（比較例５）。また、実施例６と同様の実汚染土壌に硫酸第一鉄と過酸化水素を添加せずに電磁波を照射し、油分の濃度を測定した（比較例６）。これらの比較例の油分の濃度の変化を図３に示す。図３に示すように、これらの比較例と比べて実施例６の処理では油分の濃度が短時間でかなり減少している。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例３、比較例１および比較例２におけるＰＣＥ濃度の減少を示すグラフである。
【図２】実施例４、比較例３および比較例４におけるＰＣＥ濃度の減少を示すグラフである。
【図３】実施例６、比較例５および比較例６における総油分残留率を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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