(57)【要約】【課題】処理後の土壌中の有機系汚染物質濃度を大幅に低減させる、有機系汚染物質で汚染された土壌を処理する方法の提供。【解決手段】土壌供給口と土壌加熱部と土壌排出口とを備えた土壌加熱装置を用意する。有機系汚染物質で汚染された土壌を土壌供給口から土壌加熱部に供給し、土壌加熱部内で土壌を加熱して、土壌から有機系汚染物質を揮発させて除去する。そして、土壌加熱装置の土壌排出口側から土壌加熱装置の内部に向けてキャリアガスを流しながら、土壌を土壌排出口から排出させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機系汚染物質で汚染された土壌を処理する方法であって、
土壌供給口と土壌加熱部と土壌排出口とを備えた土壌加熱装置を用意し、
前記有機系汚染物質で汚染された土壌を前記土壌供給口から前記土壌加熱部に供給し、
前記土壌加熱部内で前記土壌を加熱して、前記土壌から前記有機系汚染物質を揮発させて除去し、
前記土壌加熱装置の土壌排出口側から前記土壌加熱装置の内部に向けてキャリアガスを流しながら、前記土壌を前記土壌排出口から排出させる工程を含んでなる、方法。
【請求項２】
前記有機系汚染物質が、ＰＣＢ、ダイオキシン類、ＶＯＣ、ベンゼン、および油類からなる群から選択される少なくとも一種を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記キャリアガスが、空気、窒素、および水蒸気からなる群から選択される少なくとも一種である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記キャリアガスの流れが、前記土壌加熱装置内を減圧して前記土壌排出口から外気を吸い込ませることにより形成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記土壌の加熱が、２００〜７００℃の温度で行われる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記土壌加熱部が前記土壌加熱部を区画する隔壁を備えてなり、前記土壌の加熱が、前記隔壁の外側に設けられた熱源により間接的に行われる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記揮発した有機系汚染物質を回収または分解する工程をさらに含んでなる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記揮発した有機系汚染物質を分解する工程をさらに含んでなり、該分解工程が、前記揮発した有機系汚染物質を１０００℃以上に加熱することにより行われる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記土壌加熱装置が、前記土壌を前記土壌供給口から前記土壌加熱部を通って前記土壌排出口に搬送する搬送手段をさらに備えてなる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機系汚染物質で汚染された土壌を処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機系の汚染物質による環境汚染が社会問題となっている。このため、例えば汚染土壌から汚染物質を除去して土壌を無害化する技術が求められている。有機系の汚染物質の代表例としては、ＰＣＢ、ダイオキシン類、トリクロロエチレン等のＶＯＣｓ、ベンゼン、油類などが挙げられる。
【０００３】
これらの有機系汚染物質を土壌から除去する方法として、汚染土壌を加熱して土壌から汚染物質を除去する方法が知られている。例えば、芳香族ハロゲン化合物に汚染された土壌を加熱し、芳香族ハロゲン化合物を揮発させ、触媒の存在下に分解する方法が知られている（特許文献１（特開平７−３２８５９５号公報）参照）。また、汚染土壌に高カロリー廃棄物を加えて焼却し、焼却により発生した排ガスを１０００℃以上のアフターバーナで二次燃焼する方法が知られている（特許文献２（特開平１１−１４８６３１号公報）参照）。これらの方法は、汚染土壌を間接的または直接的に加熱することで土壌中の有機系汚染物質を沸点以上に加熱し、該有機系汚染物質を土壌から揮発させて除去するものである。これらの方法にあっては、処理条件によっては処理後土壌が所定の基準値（ダイオキシン類の土壌環境基準1000pg-TEQ/g、ダイオキシン類の底質環境基準150pg-TEQ/g、PCB底質除去基準10mg/kg等）を満足しないという現象が見られた。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３２８５９５号公報
【特許文献２】特開平１１−１４８６３１号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明者らは、今般、有機系汚染物質で汚染された土壌を土壌加熱装置で加熱処理するに際し、土壌加熱装置の土壌排出口側から土壌加熱装置の内部に向けてキャリアガスを流すことにより、処理後の土壌中の有機系汚染物質濃度を大幅に低減させることができるとの知見を得た。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、有機系汚染物質で汚染された土壌の処理において、処理後の土壌中の有機系汚染物質濃度を大幅に低減させることにある。
【０００７】
すなわち、本発明による有機系汚染物質で汚染された土壌を処理する方法は、
土壌供給口と土壌加熱部と土壌排出口とを備えた土壌加熱装置を用意し、
前記有機系汚染物質で汚染された土壌を前記土壌供給口から前記土壌加熱部に供給し、
前記土壌加熱部内で前記土壌を加熱して、前記土壌から前記有機系汚染物質を揮発させて除去し、
前記土壌加熱装置の土壌排出口側から前記土壌加熱装置の内部に向けてキャリアガスを流しながら、前記土壌を前記土壌排出口から排出させる工程を含んでなるものである。
【発明の具体的説明】
【０００８】
本発明は、有機系汚染物質で汚染された土壌を処理する方法に関する。本発明の方法にあっては、まず、土壌供給口と土壌加熱部と土壌排出口とを備えた土壌加熱装置を用意する。そして、有機系汚染物質で汚染された土壌を土壌供給口から土壌加熱部に供給し、土壌加熱部内で土壌を加熱して、土壌から有機系汚染物質を揮発させて除去する。そして、土壌加熱装置の土壌排出口側から土壌加熱装置の内部に向けてキャリアガスを流しながら、土壌を土壌排出口から排出させることにより、処理後の土壌中の有機系汚染物質濃度を大幅に低減させることができる。この有機系汚染物質濃度の大幅な低減は土壌排出口からのキャリアガスの導入に伴う種々の要因の組合せによるものと考えられる。そのような要因としては、ｉ）加熱処理後の土壌が冷却され始める土壌排出口付近で局所的に起こりやすい、いったん揮発した有機系汚染物質の土壌への再付着が有効に防止されること、およびｉｉ）キャリアガスによって土壌加熱部内のガス中の有機系汚染物質濃度が小さくなるため汚染土壌から有機系汚染物質が揮発しやすくなること等が考えられるが、これらの仮説に本発明は限定されない。
【０００９】
その結果、このような本発明の方法によれば、処理基準（土壌環境基準など）を超過する可能性を大幅に低減することができる。例えば、従来法によりＰＣＢに由来するダイオキシン類汚染土壌を処理する場合には、条件によってＰＣＢからＴＥＦ（毒性係数）の大きいＰＣＤＦが生成し、汚染土壌よりもダイオキシン類の毒性等量が増加する場合があるが、本発明のように土壌排出口側からキャリアガスを流すことで、処理後土壌中のダイオキシン類の毒性等量を確実に基準値以下（底質環境基準150pg-TEQ/g）とすることが可能である。
【００１０】
本発明の方法に用いられる有機系汚染物質に汚染された土壌は、有機系汚染物質を含有する土壌であれば特に限定されない。有機系汚染物質の例としては、ＰＣＢ、ダイオキシン類、ＶＯＣ、ベンゼン、および油類、およびこれらの組合せが挙げられる。
【００１１】
本発明の方法においては、まず、土壌供給口と土壌加熱部と土壌排出口とを備えた土壌加熱装置を用意する。図１に、本発明に使用可能な土壌加熱装置の一例を示す。図１に示される土壌加熱装置１は、土壌供給口１０１と、土壌加熱部１０２と、土壌排出口１０４とを少なくとも有し、土壌供給口１０１に供給された汚染土壌が土壌加熱部１０２において加熱されながら土壌加熱部１０２を通って土壌排出口１０４から排出されるように構成される。また、土壌加熱部１０２を区画する隔壁の外側に、土壌加熱部１０２を加熱するための熱源１０３がさらに設けられ、汚染土壌が間接的に加熱されるようにされてなる。さらに、土壌加熱装置１には、土壌から揮発する有機系汚染物質を含んだガスが排出されるための揮発ガス排出口１０５が設けられている。また、排出口１０４には、キャリアガスを供給するためのキャリアガス添加機構１０６が排出口１０４から分岐するように設けられている。
【００１２】
本発明の好ましい態様によれば、汚染土壌を土壌供給口１０１から土壌加熱部１０２を通って土壌排出口１０４に搬送する搬送手段をさらに備えてなるのが好ましい。このような搬送手段の好ましい例としては、スクリューコンベア形式あるいはキルン形式などの搬送手段が挙げられる。このような搬送手段を採用することにより、土壌供給口１０１から供給される汚染土壌を随時土壌排出口１０４方向に搬送し、処理後の土壌を土壌排出口１０４から外部に排出することができるため、汚染土壌の連続処理が可能となる。
【００１３】
本発明の方法においては、有機系汚染物質で汚染された土壌を土壌加熱装置の土壌供給口１０１から土壌加熱部１０２に供給する。土壌供給口１０１から土壌加熱部１０２への汚染土壌の供給は、土壌供給口１０１から土壌加熱部１０２への直接投入により行ってもよいが、上述した搬送手段を介して、土壌供給口１０１から土壌加熱部１０２に搬送するのが、連続処理が可能な点で好ましい。なお、本発明の好ましい態様によれば、土壌供給口への供給に先立ち、汚染土壌に対して、破砕、選別などの前処理を適宜行ってもよい。
【００１４】
本発明の方法においては、土壌加熱部１０２内で汚染土壌を加熱して、土壌から有機系汚染物質を揮発させて除去する。土壌加熱部１０２における汚染土壌の加熱は、反応装置内に熱源となるガス（燃焼ガス等）を導入する直接的な加熱によっても行うことができるが、図示例のように熱源１０３と汚染土壌が金属やセラミック等で作製された隔壁で隔離されており、その隔壁を通した放射ないし伝熱によって汚染土壌を加熱する間接的な加熱により行われるのが好ましい。これは、間接的な加熱は、直接的な加熱と比較して、土壌から揮発する有機系汚染物質を含んだガスの量が少なくなるという利点があるためである。本発明の好ましい態様によれば、土壌の加熱は、２００〜７００℃の温度で行われるのが好ましく、より好ましくは３５０〜６００℃である。
【００１５】
本発明の方法において、こうして処理された土壌は、土壌加熱装置の排出口側から土壌加熱装置の内部に向けてキャリアガスを流しながら、土壌を排出口１０４から排出させる。図示例において、このキャリアガスは、排出口１０４に分岐して設けられたキャリアガス添加機構１０６から供給される。キャリアガスの流れの形成は、ブロアによるガス添加、ボンベ圧によるガス添加などの積極的にキャリアガスを流し込む手法により行うこともできるが、土壌加熱装置内を減圧して土壌排出口から外気を吸い込ませる手法により行うのがより好ましい。この減圧する手法によれば、キャリアガスを流し込む供給機構が不要となり、流し込むための窒素等のガスを敢えて用意する必要もなくなることから、システムを簡略化することができる。なお、好ましいキャリアガスの例としては、空気、窒素、水蒸気、およびそれらの組合せが挙げられる。
【００１６】
本発明の好ましい態様によれば、本発明の方法は、揮発した有機系汚染物質を回収または分解する工程をさらに含んでなるのが好ましい。図示例にあっては、汚染土壌が加熱されることで揮発した有機系汚染物質は、同時に土壌から揮発する他の有機物質や水蒸気などとともに揮発ガスとなり、揮発ガス排出口１０５を通って、回収または分解する工程に付される。このような回収または分解工程は、揮発した有機系汚染物質を環境に悪影響を与えない程度に回収または分解することができるものであれば限定されないが、該揮発ガスをクエンチャー等で冷却し冷却水中に有機系汚染物質を凝縮させる工程、触媒で有機系汚染物質を分解する工程、あるいは揮発ガスをさらに加熱して分解する工程などが好ましい。特に、揮発ガスをさらに加熱して分解する工程は、機構が単純であり、多種の有機系汚染物質に対応可能なため好ましく、より好ましくは揮発ガスを間接的に加熱により1000℃以上（さらに好ましくは１０００〜１３００℃）にして分解する工程である。これにより、キャリアガスを添加した場合、条件によってキャリアガス流量が変化した場合でも、間接的な加熱のため温度むらや未昇温ガスの吹き抜けなどの発生が抑制されるとともに、有機系汚染物質の分解には十分な1000℃以上であるために確実な分解性能を得ることが可能である。
【実施例】
【００１７】
実施例１および比較例１
図１に示される土壌加熱装置を用いて、土壌排出口からキャリアガスを流す場合（実施例１）と、土壌排出口からキャリアガスを流さない場合（比較例１）とについて土壌加熱処理を行った。なお、キャリアガスとしては空気を使用した。まず、有機系汚染物質で汚染された土壌として、表１に示されるデータにより特性付けられる土壌サンプルを用意した。
【表１】
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【００１８】
次に、この土壌サンプルを、図１に示される土壌加熱装置の土壌供給口１０１に投入して、表２に示される運転条件に従い、加熱処理を行った。
【表２】
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【００１９】
加熱処理後の土壌サンプルについてダイオキシン類の濃度を測定したところ、表３に示される通りの結果が得られた。なお、この測定は、「ダイオキシン類に係る土壌調査マニュアル」に準拠して行った。なお、表３の下方に、参考基準値として、土壌環境基準および底質環境基準の基準値を併せて示す。
【表３】
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【００２０】
土壌排出口側からキャリアガスを流さない比較例１においては、加熱処理後のサンプル土壌中のダイオキシン類濃度は170pg-TEQ/gであり、処理後土壌の性状を判定する基準のひとつである底質環境基準の150pg-TEQ /gを超過した。これに対して、土壌排出口側からキャリアガスを流す実施例１においては、3.1pg-TEQ/gと基準値を大幅に下回る結果となった。これらの結果から、有機系汚染物質で汚染された土壌を土壌加熱装置で加熱処理しながら、土壌加熱装置の土壌排出口側から土壌加熱装置の内部に向けてキャリアガスを流すことにより、処理後の土壌中の有機系汚染物質濃度を大幅に低減できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の方法に用いられる土壌加熱装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  土壌加熱装置
１０１  土壌供給口
１０２  土壌加熱部
１０３  熱源
１０４  土壌排出口
１０５  揮発ガス排出口
１０６  キャリアガス添加機構
【図１】
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