(57)【要約】【課題】汚染土壌から発生するＶＯＣと有害な分解生成物などを確実に除去できる汚染土壌中の揮発性有機化合物の処理方法を提供する。【解決手段】ＶＯＣで汚染された土壌に水とアルカリ粉体を撹拌混合して、土壌中のＶＯＣを気化させる処理方法で、ＶＯＣの気化時に発生する原ガスを捕集し、ＶＯＣを酸化分解する触媒を担持したフィルタが処理室のＡ室とＢ室に装填され、原ガスをＡ室に通してアルカリ粉体由来の粉塵とＶＯＣをＡ室の触媒付きフィルタで除去し、そのＶＯＣの酸化分解により生成した酸性物質を含む酸性ガスをＢ室に通してフィルタに堆積したアルカリ粉体由来の物質で中和し、所定時間通気した後に、原ガスをＢ室に通してアルカリ粉体由来の粉塵とＶＯＣをＢ室の触媒付きフィルタで除去し、そのＶＯＣの酸化分解により生成した酸性物質を含む酸性ガスをＡ室に通してフィルタに堆積したアルカリ粉体由来の物質で中和するように、ガスの流れをＡ室とＢ室で交互に切り替える。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機化合物で汚染された土壌に水と薬剤を撹拌混合して、土壌中の揮発性有機化合物を気化させる汚染土壌中の揮発性有機化合物の処理装置において、
前記揮発性有機化合物の気化時に発生する原ガスを捕集するガス捕集手段と、
そのガス捕集手段によって捕集された原ガスを通すことにより、前記揮発性有機化合物とともにガス中の煤塵を除去する機能性フィルタとを備えたことを特徴とする汚染土壌中の揮発性有機化合物の処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の揮発性有機化合物の処理装置において、前記機能性フィルタが吸着剤を担持した吸着剤付きフィルタであることを特徴とする汚染土壌中の揮発性有機化合物の処理装置。
【請求項３】
請求項１記載の揮発性有機化合物の処理装置において、前記機能性フィルタが酸化分解触媒を担持した触媒付きフィルタであることを特徴とする汚染土壌中の揮発性有機化合物の処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の揮発性有機化合物の処理装置において、前記酸化分解触媒が白金−モルデナイト系触媒又は白金−チタニア系触媒であることを特徴とする汚染土壌中の揮発性有機化合物の処理装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４記載の揮発性有機化合物の処理装置において、前記薬剤がアルカリ粉体であり、
前記触媒付きフィルタを装填した処理室がＡ室とＢ室に分かれており、
前記原ガスをＡ室に通してアルカリ粉体由来の粉塵と揮発性有機化合物をＡ室の触媒付きフィルタで除去し、その揮発性有機化合物の酸化分解により生成した酸性物質を含む酸性ガスをＢ室に通してフィルタに堆積したアルカリ粉体由来の物質で中和するガスの流れと、前記原ガスをＢ室に通してアルカリ粉体由来の粉塵と揮発性有機化合物をＢ室の触媒付きフィルタで除去し、その揮発性有機化合物の酸化分解により生成した酸性物質を含む酸性ガスをＡ室に通してフィルタに堆積したアルカリ粉体由来の物質で中和するガスの流れとを切り替える切替え手段を設けたことを特徴とする汚染土壌中の揮発性有機化合物の処理装置。
【請求項６】
揮発性有機化合物で汚染された土壌に水とアルカリ粉体を撹拌混合して、土壌中の揮発性有機化合物を気化させる汚染土壌中の揮発性有機化合物の処理方法において、
前記揮発性有機化合物の気化時に発生する原ガスを捕集し、
前記揮発性有機化合物を酸化分解する酸化分解触媒を担持した触媒付きフィルタが処理室のＡ室とＢ室にそれぞれ装填されており、
前記原ガスをＡ室に通してアルカリ粉体由来の粉塵と揮発性有機化合物をＡ室の触媒付きフィルタで除去し、
その揮発性有機化合物の酸化分解により生成した酸性物質を含む酸性ガスをＢ室に通してフィルタに堆積したアルカリ粉体由来の物質で中和し、
所定時間通気した後に、今度は前記原ガスをＢ室に通してアルカリ粉体由来の粉塵と揮発性有機化合物をＢ室の触媒付きフィルタで除去し、その揮発性有機化合物の酸化分解により生成した酸性物質を含む酸性ガスをＡ室に通してフィルタに堆積したアルカリ粉体由来の物質で中和するように、ガスの流れをＡ室とＢ室で交互に切り替えることを特徴とする汚染土壌中の揮発性有機化合物の処理方法。
【請求項７】
請求項６記載の揮発性有機化合物の処理方法において、前記フィルタ上のアルカリ粉体由来の物質の堆積量が増えると、当該フィルタに前記酸性ガスを通して酸性物質の中和を行ない、当該フィルタによる圧力損失が所定以上になると前記堆積物をフィルタから落とした後、当該フィルタに前記原ガスを通気することを特徴とする汚染土壌中の揮発性有機化合物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌中に含まれる揮発性有機化合物成分を除去させる揮発性有機化合物の処理装置ならびに処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車などの塗装工場，金属洗浄工場，印刷工場などではトルエン，キシレン，スチレンなどの揮発性有機化合物（ｖｏｌａｔｉｌｅ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ，  ＶＯＣ）が使用され、その中でも現在その使用が規制されているが、塩素系洗浄溶剤として使われていたトリクレン，パークレン（ＴＣＥ：トリクロロエチレン，ＰＣＥ：パークロロエチレン）によるものが多く、これらは土壌を汚染し、汚染土壌地域の再利用の妨げとなっている。
【０００３】
土壌の処理法として，ＶＯＣで汚染された土壌からＶＯＣを気化させる例えば特許文献１記載のホットソイル法がある。このホットソイル法は図９に示すように、汚染土壌５に３水と薬剤６である生石灰（ＣａＯ）を撹拌部７で撹拌混合して、ＣａＯ＋Ｈ２  Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）２  の発熱反応を起こさせ、その発熱により土壌中のＶＯＣ１６（例えばＴＣＥなど）を気化させるものであり、気化したＶＯＣ１６は大気中放出されていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１１９５２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の技術には次のような問題点がある。汚染土壌を処理して発生するＴＣＥなどのＶＯＣは高々１０〜１００ｐｐｍ以下で、ガス中には３０％以上の水分が含まれ、ガス量の増大を招いていた。またアルカリ粉体である生石灰（ＣａＯ）を土壌と撹拌するため、排ガス中にアルカリ性紛体に由来する粉塵が含まれる。さらに酸化分解後の排ガス中には塩化水素（ＨＣｌ）が含まれ、これらを大気へ放出することになり、ガス処理としては不完全であるという欠点を有している。
【０００６】
本発明の目的は、このような従来技術に欠点を解消し、汚染土壌から発生するＶＯＣ及び有害な分解生成物などを確実に除去できる汚染土壌中の揮発性有機化合物の処理装置ならびに処理方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、例えばＴＣＥなどのＶＯＣで汚染された土壌に水と薬剤を撹拌混合して、土壌中のＶＯＣを気化させる汚染土壌中のＶＯＣの処理装置を対象とするものである。
【０００８】
そして前記ＶＯＣの気化時に発生する原ガスを捕集する例えばフードなどのガス捕集手段と、
そのガス捕集手段によって捕集された原ガスを通すことにより、前記ＶＯＣとともにガス中の煤塵を除去する機能性フィルタとを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記機能性フィルタが例えばゼオライトなどの吸着剤を担持した吸着剤付きフィルタであることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第３の手段は前記第１の手段において、前記機能性フィルタが酸化分解触媒を担持した触媒付きフィルタであることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第４の手段は前記第３の手段において、前記酸化分解触媒が白金−モルデナイト系触媒又は白金−チタニア系触媒であることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第５の手段は前記第３の手段または第４の手段において、前記薬剤が例えば生石灰（ＣａＯ）などのアルカリ粉体であり、
前記触媒付きフィルタを装填した処理室がＡ室とＢ室に分かれており、
前記原ガスをＡ室に通してアルカリ粉体由来の例えばＣａＯやＣａ（ＯＨ）２などの粉塵とＶＯＣをＡ室の触媒付きフィルタで除去し、そのＶＯＣの酸化分解により生成した例えばＨＣｌなどの酸性物質を含む酸性ガスをＢ室に通してフィルタに堆積したアルカリ粉体由来の物質で中和するガスの流れと、前記原ガスをＢ室に通してアルカリ粉体由来の粉塵とＶＯＣをＢ室の触媒付きフィルタで除去し、そのＶＯＣの酸化分解により生成した例えばＨＣｌなどの酸性物質を含む酸性ガスをＡ室に通してフィルタに堆積したアルカリ粉体由来の物質で中和するガスの流れとを切り替える例えば切替弁などの切替え手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第６の手段は、例えばＴＣＥなどのＶＯＣで汚染された土壌に水と例えば生石灰（ＣａＯ）などのアルカリ粉体を撹拌混合して、土壌中のＶＯＣを気化させる汚染土壌中のＶＯＣの処理方法を対象とするものである。
【００１４】
そして前記ＶＯＣの気化時に発生する原ガスを捕集し、
前記ＶＯＣを酸化分解する酸化分解触媒を担持した触媒付きフィルタが処理室のＡ室とＢ室にそれぞれ装填されており、
前記原ガスをＡ室に通してアルカリ粉体由来の粉塵とＶＯＣをＡ室の触媒付きフィルタで除去し、
そのＶＯＣの酸化分解により生成した例えばＨＣｌなどの酸性物質を含む酸性ガスをＢ室に通してフィルタに堆積したアルカリ粉体由来の物質で中和し、
所定時間通気した後に、今度は前記原ガスをＢ室に通してアルカリ粉体由来の粉塵とＶＯＣをＢ室の触媒付きフィルタで除去し、そのＶＯＣの酸化分解により生成した酸性物質を含む酸性ガスをＡ室に通してフィルタに堆積したアルカリ粉体由来の物質で中和するように、ガスの流れをＡ室とＢ室で交互に切り替えることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第７の手段は前記第６の手段において、前記フィルタ上のアルカリ粉体由来の物質の堆積量が増えると、当該フィルタに前記酸性ガスを通して酸性物質の中和を行ない、当該フィルタによる圧力損失が所定以上になると例えば逆洗などにより前記堆積物をフィルタから落とした後、当該フィルタに前記原ガスを通気することを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図とともに説明する。図１は、本発明の実施形態に係る汚染土壌中のＶＯＣ処理システムの概略系統図である。本システムは大きく分けて、土壌中のＶＯＣを気化して追い出す気化部１と、気化部１からのガス中のＶＯＣならびにアルカリ粉体（煤塵）を処理する機能性フィルタ部２から構成されている。
【００１７】
また本発明の機能性フィルタとして例えば白金−モルデナイト系触媒又は白金−チタニア系触媒などの酸化分解触媒を担持した場合は、図２に示すように塩素系ＶＯＣを酸化分解した際の分解生成物である塩化水素（ＨＣｌ）をアルカリ粉体が堆積した機能性フィルタ部２に戻し、アルカリ粉体との中和反応により除去する。
【００１８】
図３は、本発明の第１の実施形態を示す処理システムの系統図である。前記気化部１は、水供給部３、汚染土壌供給部５、薬剤供給部６、ミキサーなどの攪拌部７、コンベア８、フード１０とから構成されている。
【００１９】
水を水供給部３から、ＴＣＥなどのＶＯＣを含む汚染土壌を汚染土壌供給部５から、土壌よりＶＯＣを気化させるための薬剤として石灰（ＣａＯ）を薬剤供給部６から、それぞれ攪拌部７に投入して、撹拌混合する。攪拌部７内ではＣａＯ＋Ｈ２  Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）２  の発熱反応を起こり、汚染土壌の温度が上昇し、揮発性のＶＯＣ（ＴＣＥなど）１６は土壌から脱着、気化しながらコンベア８を通して、改良土９となる。
【００２０】
コンベア８及び改良土９から発生するガス中には大凡１０ｐｐｍのＴＣＥ、６０％の水蒸気、ＣａＯ由来の１〜１０μｍ程度のアルカリ粉体〔未反応のＣａＯ及び水と反応したＣａ（ＯＨ）２  など〕が含まれている。このガスは大気に放出することなくフード１０で集められ、加熱装置１８で約１８０〜２６０℃まで昇温した後、機能性フィルタ部２に送られる。
【００２１】
機能性フィルタ部２は、バグハウス１１と、その中に装填されたバグフィルタ１２ａとから構成されている。粒径が約１μｍ以上のアルカリ粉体はほぼ１００％がバグフィルタ１２ａに堆積し除去される。本実施形態ではバグフィルタ１２ａにゼオライトなどの吸着剤が担持されており、ＶＯＣは吸着剤により吸着、除去される。アルカリ粉体とＶＯＣを同時に除去したクリーンなガスは、ファン１３を通して排出される。
【００２２】
本システムは毎日起動・停止（ＤＳＳ）運転であるが、約１０ｍ３  ／ｍｉｎのＶＯＣ含有ガスを処理することができ、アルカリ粉体及びＶＯＣを高効率で除去できる。バグフィルタ１２ａに担持した吸着剤の吸着能力が低下した場合は、吸着剤の再生処理を行って再使用でき、実際の試験運転で２年以上トラブルもなく安定に運転できている。
【００２３】
図４は、本発明の第２の実施形態を示す処理システムの系統図である。本実施形態は図２に示すシステムを適用しており、バグハウス１１がＡ室１１ａとＢ室１１ｂの２室に分かれており、切替弁１９ａ，１９ｂによりガスの流れ方が切替えられる。Ａ室１１ａとＢ室１１ｂには共に、例えば白金−モルデナイト系触媒又は白金−チタニア系触媒などの酸化分解触媒を担持したバグフィルタ１２ｂが装填され、この酸化分解触媒によりＴＣＥは塩化水素（ＨＣｌ）などの酸性物質に分解される。前記白金−モルデナイト系触媒と白金−チタニア系触媒は優れた耐ハロゲン性を有していることから賞用できる。
【００２４】
図５（ａ），（ｂ）は処理ガスの流れの切替えを示す図で、切替弁１９ａ，１９ｂの操作により、例えば図５（ａ）に示すようにＢ室１１ｂに気化部１（フード１０）からの原ガス２０、Ａ室１１ａに酸化分解による生成物である酸性ガス２１を通気し、一定時間経過すると今度は図５（ｂ）に示すようにＡ室１１ａに気化部１（フード１０）からの原ガス２０、Ｂ室１１ｂに酸性ガス２１を通気する。
【００２５】
バグフィルタ１２ｂのろ過速度約１ｍ／ｍｉｎで処理されるので圧損はおよそ２時間で９０〜１２０ｍｍＨ２  Ｏまで上昇する。バグフィルタ１２ｂは差圧が上昇した際に逆洗してダストを払い落とすが、本発明ではアルカリ粉体の堆積層が約３０ｍｍＨ２  Ｏまで上昇し、その厚みが１２ｍｍ程度になったときに逆洗して、アルカリ粉体の堆積層をバグフィルタ１２ｂから落とす。
【００２６】
図６（ａ）は煤塵とＴＣＥの処理の様子を示す図、図６（ｂ）はＨＣｌの処理の様子を示す図である。図中の１４はバグフィルタ１２ｂに担持された酸化分解触媒、１５はＣａＯやＣａ（ＯＨ）２  などのアルカリ粉体の堆積層、１７はバグフィルタ１２ｂのガス供給面側に塗布された例えば消石灰または剥離性の高い珪藻土などからなるプレコート層である。
【００２７】
図６（ａ）に示すように気化部１からの原ガスはＴＣＥ、水蒸気（Ｈ２  Ｏ）、ＣａＯやＣａ（ＯＨ）２  などのアルカリ粉体を含んでおり、ＴＣＥは酸化分解触媒１４との接触によりＨＣｌに分解され、アルカリ粉体は捕集されて堆積層１４となる。原ガス処理時のガス温度は、約１８０〜２４０℃に保持されている（後述の図８参照）。
【００２８】
図６（ｂ）に示すようにＨＣｌを約３００ｐｐｍ含む酸性ガスは、次のバグハウス１１に導かれ、バグフィルタ１２ｂ上に形成されているアルカリ粉体の堆積層１５を通過することにより、下記の消石灰〔Ｃａ（ＯＨ）２  〕との中和反応により除去される。
【００２９】
Ｃａ（ＯＨ）２  ＋２ＨＣｌ→ＣａＣｌ２  ＋２Ｈ２  Ｏ
図７は、前記バグハウスのＡ室とＢ室での通気ガスの切り替えと、逆洗のタイミングを示す運転モードの説明図である。同図に示すようにＡ室とＢ室で原ガスと酸性ガスとを一定時間毎に交互に流す。アルカリ粉体の堆積層が増加して圧力損失が上昇すると逆洗により粉体の払い落としをするが、逆洗の前に図５のように流路を酸性ガス側に切り替える。ＨＣｌを含有した酸性ガスはアルカリ粉体が堆積したバグフィルタに導入され、アルカリ粉体との中和反応によりＨＣｌは除去される。ここで酸性ガスがフィルタを通過するろ過速度を遅くすればＨＣｌの除去効率は上昇する。
【００３０】
この実施形態のものにおいても、毎日起動・停止（ＤＳＳ）運転であるが、ＴＣＥ及びその分解生成物であるＨＣｌを高効率で分解でき、実際の試験運転で２年以上トラブルもなく安定に運転できている。
【００３１】
【発明の効果】
図８はこの機能性フィルタにおけるＶＯＣの除去性能を示す図であり、装置出口のＴＣＥは２ｐｐｍ以下にすることができ、ＶＯＣの優れた処理効果が得られる。なお、図中の横軸の温度は処理時のガス温度を示しており、好ましい処理時のガス温度は１８０〜２４０℃の範囲である。
【００３２】
本発明は前述のように、ガス中の煤塵、ＶＯＣ及び酸性物質を同一のフィルタで処理することで、汚染土壌から発生するＶＯＣ及び有害な分解生成物を簡便な手段で除去し安定な運転を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る汚染土壌中のＶＯＣ処理システムの概略系統図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る汚染土壌中のＶＯＣ処理システムの概略系統図である。
【図３】本発明の第１の実施形態を示す処理システムの系統図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す処理システムの系統図である。
【図５】その第２の実施形態における通気ガスの切替えを示す図である。
【図６】その第２の実施形態における通気ガスの処理を説明する図である。
【図７】その第２の実施形態における運転モードを説明する図である。
【図８】本発明によるＶＯＣの除去特性図である。
【図９】従来提案されたＶＯＣの除去システムの概略構成図である。
【符号の説明】
１：気化部、２：フィルタ部、３：水供給部、５：汚染土壌供給部、６：薬剤供給部、７：攪拌部、８：コンベア、９：改良土、１０：フード、１１：バグハウス、１１ａ：Ａ室、１１ｂ：Ｂ室、１２：バグフィルタ、１２ａ：吸着剤付きバグフィルタ、１２ｂ：触媒付きバグフィルタ、１３：ファン、１４：酸化分解触媒、１５：堆積層、１６：ＶＯＣ、１７：プレコート層、１８：加熱装置、１９ａ，１９ｂ：切替弁、２０：原ガス、２１：酸性ガス
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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