(57)【要約】【課題】処理対象物を減量化し処理能力を増やすことができる汚染土壌の処理方法を提供する。スラリー循環や曝気を容易に行える汚染土壌の処理方法を提供する。【解決手段】油分を含む土壌１を湿式分級し（Ｓ１），油分が濃縮された細粒区分２をスラリー相生物処理（Ｓ２）又は焼却処理することとした。かかる処理方法にあっては，細粒区分２のみをスラリー相生物処理および焼却処理の処理対象物とすることで，処理対象物を減量化し処理能力を増やすことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油分を含む土壌を湿式分級し，油分が濃縮された細粒区分をスラリー相生物処理及び／又は焼却処理することを特徴とする，汚染土壌の処理方法。
【請求項２】
前記土壌に土壌質量の１〜３倍量の水を加え，スラリー状にした後，湿式分級を行うことを特徴とする，請求項１に記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項３】
前記土壌に水を加えながら解砕した後，湿式分級を行うことを特徴とする，請求項１又は２に記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項４】
前記スラリー相生物処理において，スラリー循環させることを特徴とする，請求項１，２又は３に記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項５】
前記スラリー相生物処理において，スラリーを曝気することを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項６】
前記スラリー相生物処理において，スラリーに無機栄養塩を添加することを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項７】
前記スラリー相生物処理において，湿式分級工程での排水を細粒区分と共に処理することを特徴とする，請求項１〜６のいずれかに記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項８】
前記細粒区分を固液分離し，分離した固形分を焼却処理することを特徴とする，請求項１に記載の汚染土壌の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，汚染土壌の処理方法に関し，特に油分により汚染された汚染土壌を浄化する汚染土壌の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来，油分を含む汚染土壌の処理方法として，焼却処理や生物処理等が実施されあるいは提案されている。生物処理の一つであるスラリー相生物処理は，汚染土壌に水を加えてスラリー化し，反応槽（バイオリアクタ）でスラリー中の油分を微生物に分解させるものである（例えば，特許文献１参照）。反応槽では，スラリー循環や曝気によって，微生物への酸素供給が行われている。
【０００３】
【特許文献１】特表平６−５１１１９４号公報
【０００４】
従来の処理方法にあっては，汚染土壌の全量を処理対象としなくてはならないため，処理能力が少ない問題があった。また，スラリー中に含まれる粒子が不均一になりやすく，スラリー循環や曝気が困難であり，微生物による油分分解の効率が低い問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は，処理対象物を減量化し処理能力を増やすことができる汚染土壌の処理方法を提供することにある。さらに，スラリー循環や曝気を容易に行える汚染土壌の処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するために，鋭意研究の結果以下の発明を完成するに至った。本発明によれば，油分を含む土壌を湿式分級し，油分が濃縮された細粒区分をスラリー相生物処理及び／又は焼却処理することを特徴とする，汚染土壌の処理方法が提供される。ここで，「スラリー相生物処理」とは，土壌をスラリー化し，微生物に油分を分解させる処理である。かかる処理方法にあっては，細粒区分のみをスラリー相生物処理および焼却処理の処理対象物とすることで，処理対象物を減量化し処理能力を増やすことができる。
【０００７】
前記土壌に土壌質量の１〜３倍量の水を加えて，スラリー状にした後，湿式分級を行うことが好ましい。さらに，前記土壌に水を加えながら解砕した後，湿式分級を行うこととしても良い。即ち，土壌に水を加えながら解砕することで，土壌のスラリー化を促進させることができる。
【０００８】
前記スラリー相生物処理において，スラリー循環させることが好ましい。さらに，前記スラリー相生物処理において，スラリーを曝気することが好ましい。また，前記スラリー相生物処理において，スラリーに無機栄養塩を添加することとしても良い。前記スラリー相生物処理において，湿式分級工程での排水を細粒区分と共に処理することとしても良い。前記細粒区分を固液分離し，分離した固形分を焼却処理することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば，油分を含む土壌の湿式分級を実施し，質量分布率の小さい細粒区分に油分を濃縮させ，細粒区分のみをスラリー相生物処理および焼却処理の処理対象物とすることで，処理対象物を減量化して処理能力を増やすことができる。また，粒子が小さく，粒子の大きさが均一な細粒区分のみをスラリー相生物処理の処理対象物とすることで，スラリー循環や曝気を容易に行うことができるので，スラリー中に酸素を供給し，微生物による油分分解を促進させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下，本発明の好ましい実施の形態を説明する。図１に示すように，本発明にかかる汚染土壌の処理方法においては，油分を含む汚染土壌１を細粒区分２と粗粒区分３に分離する湿式分級工程Ｓ１と，細粒区分２に含まれる油分を微生物に分解させるスラリー相生物処理工程Ｓ２が行われる。
【００１１】
汚染土壌１に含まれる「油分」とは，飽和分，芳香族分，レジン分，アスファルテン分などを含む有機化合物であり，常温で液状であることが好ましい。
【００１２】
汚染土壌１は一部が団塊状となっている場合，そのままでは湿式分級ができないため，湿式分級工程Ｓ１前に解砕処理工程Ｓ１ａを行うことが好ましい。この解砕処理としては，例えば，汚染土壌１に水５を添加しながら，回転ミルやドラムスクラバー等で物理的衝撃を加え，スラリー状にするものが好ましい。水５の添加量は，汚染土壌１中の団塊状の粒子を完全に分離することができる程度の量が好ましく，例えば，汚染土壌１の質量の約１〜３倍量であることが好ましい。
【００１３】
湿式分級は，振動篩又はベルトスクリーンで行うことが好ましい。予め油分の粒度別の分布量を調べ，油分を分離して濃縮するのに適した分級条件を決定することが好ましい。
【００１４】
湿式分級により，汚染土壌１は，質量分布率が小さくかつ油分が高濃度の細粒区分２と，質量分布率が大きくかつ油分が低濃度の粗粒区分３に分離される。粗粒区分３は，油分の含有量が少なく，油膜と油臭が無く無害であり，浄化土７として得ることができる。一方，細粒区分２には，油分が濃縮され，油膜，油臭と溶出油分があることから，スラリー相生物処理工程Ｓ２による油分低減処理を実施する必要がある。
【００１５】
スラリー相生物処理工程Ｓ２においては，反応槽でスラリー（細粒区分２）中に含まれる油分を微生物に分解させる。油分分解に関与する「微生物」は，好気性微生物であることが好ましく，特に，汚染土壌１中に含まれる微生物を使用することが好ましい。予め汚染土壌１中に含まれている土着微生物であれば，汚染土壌１の環境に順応しており，汚染土壌１中に含まれる油分を分解する能力を有している場合が多く，また，外来微生物ではなく土着微生物を利用することにより，生態系に影響を及ぼす危険性が少ないと考えられるからである。
【００１６】
また，微生物は，細粒の土に付着していることが多く，これらの細粒土に水を添加し，スラリー状にすることで，栄養分ならびに酸素がスラリー内にほぼ均一に分散され，微生物の活動をより活発化することができ，微細な土は水中を浮遊し，微生物との接触ならびに移動の補助を促す。スラリー底部からのエアレーションなどをすれば，攪拌作用の他，泡により微生物，土壌が上方に移動することで液上方に存在する油と微生物との接触ならびに油の分解を助長できる。
【００１７】
スラリー相生物処理工程Ｓ２においては，スラリーに無機栄養塩８を添加すると，微生物による油分分解を促進させることができる。この無機栄養塩１０としては，主に窒素（Ｎ）とリン（Ｐ）を含む無機栄養塩が好ましく，調達しやすさとコストを考慮すると，特に，水溶性窒素と水溶性リンを多く含む農業用肥料を使用するのが好ましい。この無機栄養塩８の添加量は，油分の含有量やＪＩＳ工業排水基準値に基づいて定めることができる。
【００１８】
また，スラリー相生物処理工程Ｓ２においては，スラリー中に曝気を行うことが好ましい。これにより，スラリー中に酸素を供給し微生物による油分分解を促進することができ，また，スラリー中の油分臭気を揮発除去させることができる。さらに，反応槽においてスラリーをポンプで循環させることが好ましい。これにより，スラリーのパルプ濃度やスラリー中の溶存酸素濃度を均一に保つことができるため，微生物による油分分解を促進させることができる。曝気流量やスラリー循環速度は，油分の性状および含有量，土壌の性状，反応槽の大きさおよび形状によって，適宜変更することが望ましい。このスラリー相生物処理工程Ｓ２においては，細粒区分２のスラリーのみを処理対象物としており，スラリー中の粒子が小さく，また，粒子の大きさが均一であるため，スラリー循環や曝気を容易に行うことができる。
【００１９】
初期の油分分解速度を速くするため，油分分解に関与する微生物が増殖した状態にある処理終了後の活性スラリー１０は，一部返送して未処理のスラリーに混合させることが好ましい。
【００２０】
反応槽における油分の分解の進捗は，スラリー澱物の油分含有量，スラリー澱物の溶出油分，スラリー上澄み水の油分濃度，スラリーの油膜と油臭，スラリーの酸素消費速度などを定期的にモニタリングすることにより確認し，スラリー澱物の溶出油分，スラリー上澄み水の油分，スラリーの油膜と油臭が除去されるまでスラリー相生物処理を行うことが好ましい。油分が十分に除去されたら，スラリー澱物１２を廃棄し，スラリー上澄み水１３を排水する。スラリー相生物処理によって，スラリー中の水溶性油分は十分に除去されるため，スラリー上澄み水１３の排水処理工程は省くことができる。
【００２１】
かかる汚染土壌１の処理方法によれば，油分を含む汚染土壌１の湿式分級を実施し，質量分布率の小さい細粒区分２に油分を濃縮させ，細粒区分２のみをスラリー相生物処理の処理対象物とすることで，処理対象物を減量化することができるので，処理能力を増やすことができる。また，粒子が小さく，粒子の大きさが均一化された細粒区分２のみをスラリー相生物処理の処理対象物とすることで，スラリー相生物処理におけるスラリー循環や曝気を容易に行うことができるので，スラリー中に酸素を供給し，微生物による油分分解を促進させることができる。
【００２２】
以上，本発明の好適な実施の形態の一例を示したが，本発明はここで説明した形態に限定されない。例えば，本実施の形態においては，スラリー相生物処理工程Ｓ２によって細粒区分２の油分を低減させることとしたが，細粒区分２の油分低減処理は焼却処理によって行っても良い。例えば，図２に示すように，湿式分級工程Ｓ１後，細粒区分２をフィルタープレスによってスラリー上澄み水１５と固形分１６とに固液分離し（固液分離工程Ｓ４），固形分１６を焼却処理する（焼却処理工程Ｓ５）。スラリー上澄み水１５は排水する。固液分離工程Ｓ４では，固形分１６の含水率が４０％程度になるまで脱水することが好ましい。
【００２３】
細粒区分２の油分低減処理は，汚染土壌１の油分含有量に応じて，スラリー相生物処理または焼却処理のいずれかを選択することが好ましい。一般的に，生物処理では，汚染土壌１の油分含有量が多すぎると，有機物の負荷量が大きくなり油分の分解が進行しないことが知られており，油分含有量は１０００００ｍｇ／ｋｇ以下であることが好ましい。一方，焼却処理では，処理可能な汚染土壌１の油分含有量は生物処理の場合より多く，３０００００ｍｇ／ｋｇ以下であることが好ましい。
【００２４】
湿式分級工程Ｓ１で排出される排水や，固液分離工程Ｓ４によって分離されたスラリー上澄み水１５に油分が含まれている場合は，これらを油分低減処理することが好ましい。例えば，湿式分級工程Ｓ１で排出される排水を，スラリー相生物処理工程Ｓ２において細粒区分２と共に処理すれば良い。
【実施例１】
【００２５】
油分含有量が２７２０ｍｇ／ｋｇの汚染土壌を５ｋｇ用意し，汚染土壌質量の２倍量の水１０Ｌを添加し，スラリー化した。このスラリーを篩目７５μｍと２ｍｍの篩を使用して，７５μｍ未満の細粒区分，７５μｍ以上２ｍｍ未満の粗粒区分，２ｍｍ以上の粗粒区分に分級した。質量分布率２４．９％の７５μｍ未満の細粒区分では油分含有量が９２５０ｍｇ／ｋｇ，質量分布率２６．２％の７５μｍ以上２ｍｍ未満の粗粒区分では油分含有量が１４８０ｍｇ／ｋｇ，質量分布率４８．９％の２ｍｍ以上の粗粒区分では油分含有量が５８ｍｇ／ｋｇであった。したがって，質量分布率２４．９％の細粒区分に８４．８％の油分が濃縮し，質量分布率７５．１％の粗粒区分に１５．２％の油分が残留した。粗粒区分には油膜，油臭と溶出油分が認められなかった。したがって，洗浄分級工程で質量分布率７５．１％の粗粒区分を浄化土として得ることができた。一方，細粒区分には油膜と油臭が認められたため，スラリー相生物処理による油分低減処理を行った。なお，湿式分級前の汚染土壌の油分含有量と溶出値を表１に示す。汚染土壌の湿式分級後の各区分における油分含有量，質量分布率，及び溶出値を表２に示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
【表２】
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【００２８】
上記の７５μｍ未満の細粒区分のスラリー１Ｌに，油分の炭素（Ｃ）量に基づいて，すなわちＣ：Ｎ：Ｐの比率が重量比で１０００：７５：５になるように無機塩類を加えた。曝気流量は反応槽断面積に基づいて調整した。スラリー相生物処理は２５℃の恒温室で実施した。そして，スラリー相生物処理前，３日後，７日後に，それぞれスラリー澱物の油分含有量，油膜の有無，油臭の官能強度，及び溶出油分を測定した。
【００２９】
スラリー相生物処理前のスラリー澱物の油分含有量は９２５０ｍｇ／ｋｇであったが，３日後に７２００ｍｇ／ｋｇにまで減少し，２０５０ｍｇ／ｋｇの油分が減少した。７日後のスラリー澱物の油分含有量は７１００ｍｇ／ｋｇで，３日後の油分含有量とほぼ同程度であった。３日後の時点で微生物によって分解可能な油分の分解は終了していたと考えられた。油膜，油臭及び溶出油分についても，７日後にはそれぞれの浄化目標条件である「油膜無し」，「油臭官能強度２未満」，「溶出油分５ｍｇ／Ｌ未満」に達した。なお，このスラリー相生物処理結果を表３に示す。
【００３０】
【表３】
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【実施例２】
【００３１】
油分含有量が２５９０ｍｇ／ｋｇの汚染土壌を４００ｔ用意し，実施例１と同様に分級した。質量分布率４９．２％の７５μｍ未満の細粒区分では油分含有量が５０４０ｍｇ／ｋｇ，質量分布率４７．１％の７５μｍ以上２ｍｍ未満の粗粒区分では油分含有量が２００ｍｇ／ｋｇ，質量分布率３．７％の２ｍｍ以上の粗粒区分では油分含有量が５４７ｍｇ／ｋｇであった。したがって，質量分布率４９．２％の細粒区分に９５．７％の油分が濃縮し，質量分布率５０．８％の粗粒区分に４．３％の油分が残留した。粗粒区分には油膜，油臭と溶出油分が認められなかった。したがって，洗浄分級工程で質量分布率５０．８％の粗粒区分を浄化土として得ることができた。一方，細粒区分には油臭が認められたため，スラリー相生物処理による油分低減処理を行った。なお，湿式分級前の汚染土壌の油分含有量と溶出値を表４に示す。汚染土壌の湿式分級後の各区分における油分含有量，質量分布率，及び溶出値を表５に示す。
【００３２】
【表４】
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【００３３】
【表５】
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【００３４】
上記の７５μｍ未満の細粒区分のスラリーを直径φ３０ｍ，水深２ｍの反応槽に入れ，油分の炭素量に基づいて，すなわちＣ：Ｎ：Ｐの比率が重量比で１０００：７５：５になるように無機塩類を加えた。曝気流量は反応槽断面積に基づいて調整した。スラリー循環ポンプ流量は反応槽容量に基づいて調整した。スラリー相生物処理期間中のスラリー温度は１８〜２０℃であった。レーキで均一になるように攪拌，曝気とスラリー循環によって反応槽全体の溶存酸素濃度は５ｍｇ／Ｌ以上に維持された。
【００３５】
スラリー相生物処理開始から４６時間後には，油臭の浄化目標条件である「官能強度２未満」，「臭気センサー測定値２５０未満」に達した。なお，臭気センサーは新コスモス電機製臭気センサー（形式ＸＰ−３２９）を使用した。微生物による油分分解と曝気による油臭成分の揮発が進行したため，油臭が低減したと考えられる。なお，このスラリー相生物処理結果を図３に示す。
【００３６】
（比較例）
実施例１と同一の汚染土壌を使用し，湿式分級を行わずに，固相生物処理を実施した。油分含有量が２７２０ｍｇ／ｋｇの汚染土壌を６３ｇ用意し，油分の炭素量に基づいて，すなわちＣ：Ｎ：Ｐの比率が重量比で１０００：７５：５になるように無機塩類を加えた。さらに，土壌の通気性を改善させるため，パーライトを１．３ｇ加え混合した。固相生物処理は２５℃恒温室で実施した。土壌の酸素消費量を連続的に測定することで油分の生物分解の進行を確認し，酸素消費量が停滞した２８日後に土壌の油分含有量を測定した。２８日後の油分含有量は２１７０ｍｇ／ｋｇまで減少し，５５０ｍｇ／ｋｇの油分が減少した。油膜，油臭と溶出油分についても，２８日後にはそれぞれの浄化目標条件である「油膜無し」，「油臭官能強度２未満，臭気センサー測定値２５０未満」，「溶出油分５ｍｇ／Ｌ未満」に達した。一方，実施例１のスラリー相生物処理では３日間で２０５０ｍｇ／ｋｇの油分が減少した。したがって，スラリー相生物処理の油分分解速度は固相生物処理の油分分解速度に比べて約３０倍速かった。これは，曝気によって一部の油分が揮発除去されたこと，土壌をスラリー化したため，酸素，栄養塩，油分，微生物菌体の接触効率が良くなったことが要因として考えられる。なお，固相生物処理の結果を表４及び図４に示す。
【００３７】
【表６】
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【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施の形態にかかる汚染土壌の処理方法を示す工程図である。
【図２】第２の実施の形態にかかる汚染土壌の処理方法を示す工程図である。
【図３】実施例２のスラリー相生物処理におけるスラリーの油臭変化を示すグラフである。
【図４】比較例の固相生物処理における累積酸素消費量の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
Ｓ１    湿式分級工程
Ｓ１ａ  解砕処理工程
Ｓ２    スラリー相生物処理工程
Ｓ４    固液分離工程
Ｓ５    焼却処理工程
１      汚染土壌
２      細粒区分
３      粗粒区分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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