(57)【要約】【課題】ダイオキシン類に汚染された固形土壌を、常温・常圧下において効率的に分解処理する。【解決手段】常温・常圧下で土壌中のダイオキシン類を除去する除去装置であって、ダイオキシン類に汚染された固形土壌と溶媒が投入され、上記固形土壌中のダイオキシン類を溶媒中に抽出する超音波抽出槽１と、上記超音波抽出槽の固液混合物からダイオキシン類を含む溶媒を分離する膜分離槽２と、上記ダイオキシン類を含む溶媒から回収した溶媒を上記超音波抽出槽へ返送する回収塔３と、上記回収塔３で溶媒から分離したダイオキシン類を分解処理するダイオキシン分解塔４と、上記膜分離槽２でダイオキシン類を除去した汚泥を固液分離する固液分離装置と、上記固液分離した再生土壌を系外へ取り出す再生土壌排出系２６とから成る。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温・常圧下で土壌中のダイオキシン類を除去する除去方法において、ダイオキシン類に汚染された固形土壌を超音波抽出槽に投入して溶媒を注入し、上記超音波抽出槽で上記固形土壌中のダイオキシン類を溶媒中に抽出し、上記超音波抽出槽の固液混合物を膜分離槽で分離してダイオキシン類を含む溶媒を回収塔へ導き、上記回収塔で回収された溶媒を上記超音波抽出槽へ返送することにより溶媒を循環利用し、上記回収塔で溶媒から分離したダイオキシン類をダイオキシン分解塔で分解処理し、上記膜分離槽でダイオキシン類を除去した汚泥を固液分離後に再生土壌として系外へ取り出すことを特徴とする土壌中のダイオキシン類の除去方法。
【請求項２】
常温・常圧下で土壌中のダイオキシン類を除去する除去装置において、ダイオキシン類に汚染された固形土壌と溶媒が投入され、上記固形土壌中のダイオキシン類を溶媒中に抽出する超音波抽出槽と、上記超音波抽出槽の固液混合物からダイオキシン類を含む溶媒を分離する膜分離槽と、上記ダイオキシン類を含む溶媒から回収した溶媒を上記超音波抽出槽へ返送する回収塔と、上記回収塔で溶媒から分離したダイオキシン類を分解処理するダイオキシン分解塔と、上記膜分離槽でダイオキシン類を除去した汚泥を固液分離する固液分離装置と、上記固液分離した再生土壌を系外へ取り出す再生土壌排出系とからなることを特徴とする土壌中のダイオキシン類の除去装置。
【請求項３】
請求項２に記載した土壌中のダイオキシン類の除去装置において、上記固液分離後の脱離液を濾過する凝集膜分離装置を設け、この濾過水を上記ダイオキシン分解塔で分解処理することを特徴とする土壌中のダイオキシン類の除去装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載した土壌中のダイオキシン類の除去装置において、上記固液分離後の汚泥を水で洗浄する洗浄槽を設け、この汚水を脱水して再生土壌として系外へ取り出すことを特徴とする土壌中のダイオキシン類の除去装置。
【請求項５】
請求項４に記載した土壌中のダイオキシン類の除去装置において、上記脱水時に生じた脱離液を上記凝集膜分離装置へ移送することを特徴とする土壌中のダイオキシン類の除去装置。
【請求項６】
請求項２から５のいずれかに記載した土壌中のダイオキシン類の除去装置において、上記溶媒として有機溶媒を用いることを特徴とする土壌中のダイオキシン類の除去装置。
【請求項７】
請求項６に記載した土壌中のダイオキシン類の除去装置において、上記有機溶媒がメタノール、エタノール、またはイソプロピルアルコールのいずれかであることを特徴とする土壌中のダイオキシン類の除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は土壌中のダイオキシン類の除去方法および除去装置に関し、より詳細には、固形物状の土壌中のダイオキシン類を、常温、常圧下において効率的に分解除去することを可能にした土壌中のダイオキシン類の除去方法および除去装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ダイオキシン類に汚染された土壌を浄化する方法として、焼却・溶融処理法や超臨界法がある。焼却・溶融処理法は、ダイオキシン類が分解する１３００℃以上の高温下で、土壌を焼却・溶融処理して熱分解する手法のため、消費エネルギーが大きく、焼却炉や溶融炉の建設費、およびその維持管理費も高かった。超臨界法は、中温・高圧（２００〜３００℃以上、２２ＭＰａ以上）でバッチ処理する手法のため、リアクター等の建設費用が高く、汚染土壌の処理費用も高かった。そのため、処理装置の建設費用が安く、処理費用の安い土壌浄化方法が求められている。
【０００３】
特開平８−１４５９８５号（特許文献１）に示された技術は、ダイオキシン類の分析を高精度に行うための溶剤抽出方法である。検出容器に、アルコール類を１〜１０重量％含む芳香族炭化水素系溶剤と、焼却炉から排出された飛灰を入れ、超音波振動を加えることにより、ダイオキシン類を短時間で高精度に抽出する抽出方法である。
【０００４】
特開平１１−３００３３４号（特許文献２）に示された技術は、土壌中のダイオキシン類の分解除去方法に関するものである。ダイオキシン類を含んだ汚染土壌を洗浄水中に混合し、この土壌混合液を超音波処理装置に導入して超音波を照射し、水中にダイオキシン類を移行させ、その後、この土壌混合液を膜分離装置により固液分離して、浄化された土壌と、ダイオキシン類を含んだ水として回収し、水は超音波処理装置に戻して、洗浄水として循環使用している。これによって、熱や圧力を要せず、効率よく土壌を無害化している。
【０００５】
特開平１１−３０９４９９号（特許文献３）に示された技術は、浸出水処理で発生した汚泥中のダイオキシン類を除去する方法に関するものである。ダイオキシン類を含んだ汚泥を有機溶媒と混合し、この汚泥混合液に超音波を照射して、汚泥中のダイオキシン類を溶媒中に抽出し、このダイオキシン類を抽出した有機溶媒を汚泥より分離し、その後、オゾン・紫外線処理により、有機溶媒に抽出されたダイオキシン類を分解している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１４５９８５号明細書
【特許文献２】
特開平１１−３００３３４号明細書
【特許文献３】
特開平１１−３０９４９９号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１から３に示す従来技術は、常温・常圧下で汚泥または固液混合物からダイオキシン類を抽出する技術ではあるが、処理対象物が固形物状の汚染土壌ではなく、また、ダイオキシン類を抽出する溶媒を循環使用するものではないため、処理コストが高く、実用化できなかった。また、特許文献３に示す技術は、処理工程数が多いため、設備費及び処理コストが高くなる不具合があった。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、ダイオキシン類に汚染された固形物状の土壌（以下固形土壌と言う）からダイオキシン類を抽出するものであり、シンプルな処理装置により、常温・常圧下において効率的に分解処理することによって、ダイオキシン類の処理コストを大幅に削減することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、常温・常圧下で土壌中のダイオキシン類を除去する除去方法において、ダイオキシン類に汚染された固形土壌を超音波抽出槽に投入して溶媒を注入し、上記超音波抽出槽で上記固形土壌中のダイオキシン類を溶媒中に抽出し、上記超音波抽出槽の固液混合物を膜分離槽で分離してダイオキシン類を含む溶媒を回収塔へ導き、上記回収塔で回収された溶媒を上記超音波抽出槽へ返送することにより溶媒を循環利用し、上記回収塔で溶媒から分離したダイオキシン類をダイオキシン分解塔で分解処理し、上記膜分離槽でダイオキシン類を除去した汚泥を固液分離後に再生土壌として系外へ取り出すことを特徴とする土壌中のダイオキシン類の除去方法である。
【００１０】
請求項２の発明は、常温・常圧下で土壌中のダイオキシン類を除去する除去装置において、ダイオキシン類に汚染された固形土壌と溶媒が投入され、上記固形土壌中のダイオキシン類を溶媒中に抽出する超音波抽出槽と、上記超音波抽出槽の固液混合物からダイオキシン類を含む溶媒を分離する膜分離槽と、上記ダイオキシン類を含む溶媒から回収した溶媒を上記超音波抽出槽へ返送する回収塔と、上記回収塔で溶媒から分離したダイオキシン類を分解処理するダイオキシン分解塔と、上記膜分離槽でダイオキシン類を除去した汚泥を固液分離する固液分離装置と、上記固液分離した再生土壌を系外へ取り出す再生土壌排出系とからなることを特徴とする土壌中のダイオキシン類の除去装置である。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載した土壌中のダイオキシン類の除去装置において、上記固液分離後の脱離液を濾過する凝集膜分離装置を設け、この濾過水を上記ダイオキシン分解塔で分解処理することを特徴とする土壌中のダイオキシン類の除去装置である。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２または３に記載した土壌中のダイオキシン類の除去装置において、上記固液分離後の汚泥を水で洗浄する洗浄槽を設け、この汚水を脱水して再生土壌として系外へ取り出すことを特徴とする土壌中のダイオキシン類の除去装置である。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項４に記載した土壌中のダイオキシン類の除去装置において、上記脱水時に生じた脱離液を上記凝集膜分離装置へ移送することを特徴とする土壌中のダイオキシン類の除去装置である。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項２から５のいずれかに記載した土壌中のダイオキシン類の除去装置において、上記溶媒として有機溶媒を用いることを特徴とする土壌中のダイオキシン類の除去装置である。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項６に記載した土壌中のダイオキシン類の除去装置において、上記有機溶媒がメタノール、エタノール、またはイソプロピルアルコールのいずれかであることを特徴とする土壌中のダイオキシン類の除去装置である。
【００１６】
【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は、本発明の土壌中のダイオキシン類の除去方法を示すフローチャートである。ダイオキシン類に汚染された固形土壌が、土壌供給系１１から超音波抽出槽１に投入される。汚染土壌の投入は、バッチ式あるいは連続的に行われる。溶媒供給系１２から有機溶媒を超音波抽出槽１に注入する。注入する有機溶媒としては、メタノール、イソプロピルアルコール、エタノール等の１００％溶媒が好ましい。超音波抽出槽１では常温・常圧下で、固液比を１：（５〜１０）程度に維持しながら、ＲＴ（滞留時間）を０．５〜１．０時間とし、固形土壌中のダイオキシン類を有機溶媒中に抽出する。超音波抽出槽１で使用する超音波の周波数は、２０〜１００ＫＨｚの範囲が効果的であり、最も好ましいのは４０ＫＨｚ近辺である。この超音波の振動エネルギーやキャビテーションによって、固形土壌を有機溶媒と懸濁するとともに、固形土壌の表面や内部に取り込まれたダイオキシン類は固形土壌から分離して、有機溶媒中に移行する。
【００１７】
固形土壌と有機溶媒が懸濁した固液混合物を、超音波抽出槽１から混合物移送系１３によって膜分離槽２に移送する。膜分離槽２は固液混合物を固液分離するものである。すなわち、ダイオキシン類を含む有機溶媒を分離液として、ポンプ２Ａで圧送し、分離液移送系１４によって回収塔３へ移送するとともに、分離したスラリー状の汚泥を汚泥移送系１５によって遠心分離機５へ移送する。膜分離槽２は、例えば濾過膜がセラミックス製で、濾過膜の孔径が０．１μｍ、ＦＬＵＸが０．３〜１．０ｍ３／ｍ２／ｄ、ＭＬＳＳ濃度が５，０００〜２０，０００ｍｇ／リットル、ＲＴが０．５〜４．０時間で固液分離する。ダイオキシン類の粒子径は０．０７μｍなので、孔径が０．１μｍの濾過膜を通過し、ダイオキシン類を含む有機溶媒だけを効率的に分離して、回収塔３へ導くことができる。
【００１８】
回収塔３は、例えば蒸留塔であって、移送された分離液から有機溶媒を蒸留して回収し、溶媒回収系１６によって超音波抽出槽１へ返送し、上記した溶媒抽出を繰り返し行わせる。本発明者等の実験結果によれば、溶媒回収系１６の溶媒回収率は９０％を確保できるため、溶媒供給系１２からの有機溶媒の供給は１０％で済む。このように、回収した有機溶媒を超音波抽出槽１で繰り返して使用するため、経済的である。また、回収塔３で有機溶媒から分離したダイオキシン類は、ダイオキシン類移送系１７によってダイオキシン分解塔４へ移送する。ダイオキシン分解塔４は、例えば、紫外線とオゾンを併用した光化学分解法により、ダイオキシン類を常温・常圧下で分解・無害化するものである。ダイオキシン分解塔４は、紫外線照射強度が５０〜２００Ｗ／ｍ３、オゾン濃度が１０〜１００ｇ／Ｎｍ３、ＲＴが０．５〜２．０時間で、ダイオキシン類を分解・無害化する。ダイオキシン分解塔４で無害化された処理水は、処理水排出系２８によって系外へ放流する。
【００１９】
膜分離槽２から汚泥移送系１５によって移送されたスラリー状の汚泥には、ダイオキシン類が若干含まれている。従って、以下の処理工程で、汚泥からダイオキシン類の抽出を更に続けて行う。すなわち、汚泥移送系１５によって膜分離槽２から遠心分離機５に移送された汚泥は、遠心分離機５で凝集剤供給系１８からポリマー等の高分子凝集剤を注入し、微粒子をフロック化してその粒径を大きくする。遠心分離機５は、遠心力が５００〜２０００Ｇ、外筒と内筒の回転速度差が１〜１０ｒｐｍで、汚泥を濃縮脱水して、脱水汚泥と脱離液に固液分離する。脱水汚泥は脱水汚泥移送系１９によって洗浄槽６に移送され、脱離液は脱離液移送系２０によって凝集膜分離装置８に移送される。凝集膜分離装置８では、凝集剤供給系２０から凝集剤を注入して微粒子をフロック化してその粒径を大きくした後、凝集膜分離装置８の濾過膜で濾過し、汚泥と濾過水に固液分離する。濾過水は、濾過水移送系２１からダイオキシン分解塔４に移送され、ダイオキシン分解塔４でダイオキシン類を分解・無害化する処理が行われる。汚泥は汚泥回収系２２から遠心分離機５へ返送して、上記した遠心分離機５で固液分離が繰り返し行われる。
【００２０】
遠心分離機５から洗浄槽６に移送された脱水汚泥は、水供給系２３から洗浄槽６に水を注入し、洗浄槽６で撹拌等を行って洗浄する。洗浄槽６は、脱水汚泥と水の固液比が１：（５〜１０）、ＲＴが１０〜６０分で洗浄する。洗浄した汚水は汚水移送系２４からベルトプレス機７に移送される。ベルトプレス機７は、凝集剤供給系２５からポリマー等の高分子凝集剤を注入して汚水の微粒子をフロック化し、微粒子の粒径を大きくする。その後、濾布で圧縮及び圧搾して、脱水したケーキ状の再生土壌と脱離液に固液分離する。ベルトプレス機７の濾過速度は、５０〜１００ｋｇ−ＤＳ／ｍ／ｈｒで行う。ケーキ状の再生土壌は、再生土壌排出系２６から系外へ排出する。脱離液は、脱離液移送系２７から上記した凝集膜分離装置８に移送され、凝集膜分離装置８の固液分離処理が行われる。上記した本発明のダイオキシン類の除去方法によれば、固形土壌中のダイオキシン類濃度１００ｎｇ−ＴＥＱ／９を、０．１ｎｇ−ＴＥＱ／９（分解率９９．９％）まで低減することが可能となった。また、工程数が少なくて済むため、設備費が低減でき、ダイオキシン類の処理コストを、従来の１０分の１にまで低減することが可能になった。
【００２１】
遠心分離機５は、汚泥移送系１５から移送される汚泥中のダイオキシン類の濃度が低い場合には、省略することができる。その場合には、膜分離槽２から汚泥を移送する汚泥移送系１５は、洗浄槽６に直接汚泥を移送する。また、ベルトプレス機７は他の方式の脱水機に置き換えることが可能である。例えば、遠心脱水機、加圧脱水機、多重円盤脱水機、スクリュープレス脱水機等の脱水機である。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１および２の発明によれば、シンプルな処理工程で常温・常圧下で固形土壌を処理し、溶媒も循環使用するため、設備費が低減でき、処理に要するエネルギーや溶媒投入量も少なくて済むため、処理コストを大幅に低減することができる。また、投入した固形土壌に溶媒を注入し、超音波によってダイオキシン類を溶媒中に抽出し、抽出した後の溶媒を循環使用するため、運転時に補充する溶媒の量が削減できるため、処理コストを大幅に低減することができる。
請求項３〜５の発明によれば、固液分離後の脱離液を更に凝集膜分離装置または洗浄槽で処理して、ダイオキシン類の抽出および分解処理を行うため、ダイオキシン類の分解率を向上させることができる。
さらに、請求項６〜７の発明によれば、溶媒として有機溶媒を使用することによって、超音波抽出槽での抽出効率を更に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の土壌中のダイオキシン類の除去方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】１…超音波抽出槽、２…膜分離槽、３…回収塔、４…ダイオキシン分解塔、５…遠心分離機、６…洗浄槽、７…ベルトプレス機、８…凝集膜分離装置、１１…土壌供給系。
【図１】
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