(57)【要約】      （修正有）【課題】ＰＣＢ汚染土壌の浄化処理方法の提供。【解決手段】化学工場などの建設跡地や産業廃棄物処理場などのＰＣＢ汚染サイトに残存するＰＣＢ汚染土壌を、前処理工程でトロンメル３（回転式鉱石ふるい）を用いて土壌の粒度や混合物が異なる区分で分離し、かつ、細粒化し、次の熱分解ガス化工程のロ−タリ−キルン炉８で１１００℃以上の高温で溶融分解し、さらに含ＰＣＢ排液はシ−ドに吸着し、磁気分離回収工程で疎水性マクネタイトとＰＣＢを含有したメチルアルコ−ルとに分離し、ＰＣＢを含有したメチルアルコ−ルは蒸留分離し、回収されたＰＣＢは再度熱分解ガス化炉に投入して分解処理するＰＣＢ汚染土壌の浄化処理方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＣＢ汚染サイト２などに残存するＰＣＢ汚染土壌１を、前処理工程でトロンメル（回転式鉱石ふるい）３を用いて土壌の粒度や混合物が異なる区分で分離し、かつ細粒化し、次の熱分解ガス化工程のロ−タリ−キルン炉８で、１１００℃以上の高温で溶融分解し、さらに含ＰＣＢ排液はシ−ドに吸着し、磁気分離回収工程で疎水性マクネタイトとＰＣＢを含有したメチルアルコ−ルとに分離し、ＰＣＢを含有したメチルアルコ−ルは蒸留分離し、回収されたＰＣＢは、再度熱分解ガス化炉に投入して分解処理するＰＣＢ汚染土壌の浄化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、化学工場などの建設跡地や産業廃棄物処理場などのＰＣＢ汚染サイトに残存するＰＣＢ汚染土壌を、前処理工程でトロンメル（回転式鉱石ふるい）を用いて土壌の粒度や混合物が異なる区分で分離し、かつ、細粒化し、次の熱分解ガス化工程のロ−タリ−キルン炉で、１１００℃以上の高温で溶融分解し、さらに、含ＰＣＢ排液はシ−ドに吸着し、磁気分離回収工程で疎水性マクネタイトとＰＣＢを含有したメチルアルコ−ルとに分離し、ＰＣＢを含有したメチルアルコ−ルは蒸留分離し、回収されたＰＣＢは、再度熱分解ガス化炉に投入して分解処理するＰＣＢ汚染土壌の浄化処理方法である。
【背景技術】
【０００２】  環境汚染物質としては塩化水素、硫黄酸化物、窒素酸化物、煤塵などのほか、一酸化炭素、アンモニア、水銀などの重金属、多環芳香族炭化水素、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニ−ル）などの有機塩素化合物が知られ、こうした環境汚染物質、とくにＰＣＢ汚染土壌の浄化処理または再生は、喫緊の課題となっていた。【０００３】  平成１３年７月施行の「ＰＣＢ廃棄物の適正な処理に関する特措法」によってＰＣＢの無害化処理が義務付けられたために、１１００℃以上の高温で熱分解を行う高温焼却法の焼却処理のほか、化学処理としては脱塩素水素化分解法（金属ナトリウム法、アルカリ分解法など）、水熱酸化分解法（高温（３８０℃〜６５０℃）、高圧（２３〜２６ＭＰａ）水蒸気処理）、光分解法（紫外線による光触媒利用）、還元熱・化学分解（高温処理（８５０℃）で水素と反応）法などの技術が開発されてきているが、高温焼却法では燃焼管理の難しさやダイオキシン等の同時モニタリングができないという欠点があり、化学処理でもコストが高かったり、時間が掛かるという欠点もあった。【０００４】  その中でも都市ごみ焼却炉から発生するダイオキシン類が環境ホルモンとして社会的問題になり、数多くの無害化技術の開発が進められてきたが、内分泌かく乱物質として知られる環境ホルモンの除去技術としては、活性炭や分離膜、樹脂などが使用されていたが、目詰まりを引き起こしたり、吸着飽和や強固な吸着が起きやすいので、大量処理には不向きで、しかも使用済み吸着剤などの二次廃棄物が多く出ることが欠点であった。【０００５】  ＰＣＢやダイオキシン類の発生抑制と再合成抑制のためには、吸着除去としてＰＣＢやダイオキシン単体を活性炭や活性コ−クスで吸着、排ガスからダイオキシン類を除去し、その後、吸着した活性炭や活性コ−クスを燃焼して熱分解する方法や、運転管理、二次燃焼、温度管理、薬剤投入、触媒反応、吸着、集塵など多岐にわたり開発が進められ、バグフィルタ−の採用もみられるようになってきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  焼却によるダイオキシンや高濃度ＰＣＢなどの除去のためには高温熱処理が必要となっており、ＰＣＢは６４０℃の熱空間において１秒の曝露で熱分解が始まり、８００℃の熱空間において１秒で９９．９％が熱分解され、ダイオキシンやベンゼンも同じような熱分解が始まっている。とくに、ダイオキシン類の高温熱分解時間をみると、１１００℃の熱空間で０．２４６秒経過すると、分解効率は９９．９９９９％となっており、０．２８７秒経過すると、分解効率は９９．９９９９９％となり、０．３８７秒経過すると、分解効率は９９．９９９９９９％となっているが、熱空間をあまり高くすると、炉材の損傷や、焼却灰などの溶融付着、窒素酸化物の発生増大などが懸念されるため、可能な限りの高温で長時間の曝露が望ましく、そのために、焼却装置の大型化を図ったり、燃焼炉における完全燃焼技術、有害物質生成抑制技術、有害物質処理技術などの効率的な開発によって、ダイオキシンや高濃度ＰＣＢなどの除去をしなければならなかったり、ＰＣＢ汚染土壌の浄化処理または再生は、人命にも関わる問題としても脚光を浴びてきた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明は、ＰＣＢ汚染サイト２などに残存するＰＣＢ汚染土壌１を、前処理工程でトロンメル（回転式鉱石ふるい）３を用いて土壌の粒度や混合物が異なる区分で分離し、かつ細粒化し、次の熱分解ガス化工程のロ−タリ−キルン炉８で、１１００℃以上の高温で溶融分解し、さらに含ＰＣＢ排液はシ−ドに吸着し、磁気分離回収工程で疎水性マクネタイトとＰＣＢを含有したメチルアルコ−ルとに分離し、ＰＣＢを含有したメチルアルコ−ルは蒸留分離し、回収されたＰＣＢは、再度熱分解ガス化炉に投入して分解処理するＰＣＢ汚染土壌の浄化処理方法である。【０００８】  発明を実施するための最良の形態として、図面に従って詳細に説明すると、図１に示すように前処理工程では、ＰＣＢ汚染サイト２にプラントを据え付けて処理をするか、あるいはプラントの建設地は別なところにしてＰＣＢ汚染土壌１を運び出して処理するかは、各々のサイトの状況によって判断することにしている。汚染土壌の現場では、土壌の粒度や混合物が異なるのが普通であり、トロンメル（回転式鉱石ふるい）を用い土壌の粒度や混合物が異なる区分で、「浮遊ゴミ」４、「５ｍｍ以上の処理物（小石等）」５、「５ｍｍ以下の土壌」６に分離し、「浮遊ゴミ」４、「５ｍｍ以上の処理物（小石等）」５は破砕機７で細粒化し、熱分解ガス化工程において使用するロ−タリ−キルン炉８に投入できる５ｍｍ以下の汚染土壌３１とし、また、ロ−タリ−キルン炉８の炉壁等に衝撃を与えて破損しないように処理がなされている。【０００９】  つぎに熱分解ガス化工程を説明すると、ロ−タリ−キルン炉８は、ロ−タリ−キルン式熱分解ガス化炉であって、ロ−タリ−キルン炉８の外筒は、駆動装置によりゆっくりと回転しており、内壁は高温かつ酸腐食に絶えられる耐火材で構築されており、燃焼装置１０はロ−タリ−キルン炉８の下部に設けられており、第１熱交換器９からの加熱空気（約２８０℃）が供給され、新たに付加された燃焼装置１０から放射された高温気流でロ−タリ−キルン炉８の炉壁は９００℃以上の高温の蓄熱セラミックとなり、また、土壌と一緒に投入された破砕された小石等（あった場合）はよく流動床炉でみる蓄熱体と化し、処理物と接触する表面積をかせぐ役目をし、熱処理効率を上げることになっている。【００１０】  ロ−タリ−キルン炉８には、貯留ピットに貯留されている５ｍｍ以下の汚染土壌３１を飛散防止カバ−で覆われているパンコンベア３２またはスクリュ−コンベヤ等で受入ホッパ３３まで搬送し、竪型の受入ホッパには第１ダンパ−３４、第２ダンパ−３５の二重のダンパ−が設けられ、第２ダンパ−３５の下には横引きの投入口を設け、投入はプッシャ−３７を用いたプッシャ−方式を採用し、第３ダンパ−３６を縦型に配置している。【００１１】  ロ−タリ−キルン炉８内の品温は３０℃から１１００℃以上にわたっているが、第１補助バ−ナ−３８を補助手段として使用しながら、滞留時間は処理物の性状（濃度・水分・成分等）により異なるため、回転速度を調節している。高温処理された土壌はク−ラ−で冷却されながら排出コンベア４１で土壌混合機４２に送られ、水を添加して混合し、処理済土壌４３として排出される。【００１２】熱分解炉４０では、内��が耐火材で築造され、第２補助バ−ナ−３９を補助手段として使用しながら、計測装置とともに温度自動調節し、連動して基準条件をクリヤし、高温領域（１１００℃以上）で２秒以上滞留できるように設計され、回収ＰＣＢも投入されて再処理がなされ、熱分解炉４０の排ガスは第１熱交換器９に送り込まれている。【００１３】  排ガス処理工程を図２で説明すると、第１熱交換器９に熱分解炉４０の排ガスが送られるとともに大気が送入され、加熱空気（約２８０℃）としてロ−タリ−キルン炉８内の燃焼装置１０に送り込まれている。【００１４】  １０００℃〜１１００℃の温度領域から窒素化合物をＮ２に還元させるのにＤｅＮｏｘ反応室１１が設けられており、ＤｅＮｏｘ反応室１１は耐火材で造られ、排ガスの流れに尿素溶液を噴霧するため、ノズルを装着している。尿素溶液貯留槽２９から約３〜４％の濃度の尿素溶液がノズルで噴射され、窒素化合物をＮ２に還元させるのに使われ、Ｎｏｘを低減している。ＤｅＮｏｘ反応室１１から排出される排ガスの温度はおよそ１０００℃となって、第２熱交換器１２に送られ、そこから第２スクラバ−１７までのフロ−はそのエネルギ−の使い方で幾つかの方法が考えられている。【００１５】  第２熱交換器１２から第２スクラバ−１７までのフロ−を図３で説明すると、第２熱交換器１２から第１スクラバ−１３に排ガスが送られるが、第１スクラバ−１３（水噴射式ガス冷却塔）は、水の蒸発を利用し、排ガスを２００℃以下まで急冷却するための装置として配され、この温度はバグフィルタのフィルタの耐温仕様に適するように設計されており、一流体噴射ノズルと二流体噴射ノズルの併設とし、排水が無いようにしている。【００１６】  第１スクラバ−１３から排ガスが供給されるバグフィルタ１４は、排ガスから微細な無機塩類やダイオキシン、ＰＣＢ等を吸着除去する装置で、消石灰、活性炭、珪藻土等を混合した薬剤群が薬剤貯留槽４８にされており、あらかじめプレコ−ト装置１５によってプレコ−トされ、バグの入った部屋が二室用意されており、一方の薬剤の消耗度が一定量まで減少すると排ガスは別室のバグフィルタに送り込まれるシステムになっている。その間に先のバグから使用済みの薬品等はふるい落とされ、再度新しい薬剤がプレコ−ト装置１５によってプレコ−トされるようになっており、ＰＣＢの除去効率を一定に保つ役目をしている。吸着塔１６はＰＣＢやダイオキシン等を集めたり、排ガス中の微細な埃粒子（ファイン・シルト）を集塵するための装置で、バグフィルタ１４からの排ガスは吸着塔１６（図４参照）を経由することで、ほぼ残存ＰＣＢを吸着除去するが、それでも排ガス中に残されたＰＣＢはＩＤＦ（誘引ファン）を介して第２スクラバ−１７（排ガス洗浄塔）に送られることになっている。【００１７】  第２スクラバ−１７（排ガス洗浄塔）を経由した水は、水槽２０に貯留され、シ−ドタンク２１に貯留されている疎水性マグネタイトとともに攪拌機２３内蔵の混合反応槽２２に送り込まれ、さらにＰＣＢ磁気分離回収工程に送り込まれるようになっている。また、洗浄された排気は排気筒１８で大気に放出されるが、排気筒１８に装置された白煙防止用熱空気加熱器１９で大気に放出する前に排ガスの���度を１３０〜１６０℃から２８０℃前後の加熱空気を混合することにより、約２０８℃で大気に放出されることになっている。【００１８】  ＰＣＢ磁気分離回収工程について、図４で説明すると、第２スクラバ−１７下部に設置された水槽２０の側面に設けられた水抜き部の開放によって水槽２０に貯留されている含ＰＣＢ排液は、シ−ドタンク２１のシ−ド（疎水性マグネタイト）を混合するための混合反応槽２２に送り込まれ、攪拌機２３により混合され、排液中のＰＣＢはシ−ド（疎水性マグネタイト）に吸着するようになっている。【００１９】  疎水性マグネタイトに吸着されたＰＣＢを含む排液は、第１電磁分離器２５により磁性線フィルタ−と、時には超伝導磁石が使われた磁気分離によりＰＣＢを吸着したマグネタイトと浄化済分離液２４に分離されることになる。浄化済分離液２４は第１スクラバ−１３の洗浄水として再利用され、系外に排出されることがないという利点がある。【００２０】  磁場を外されたＰＣＢを吸着した疎水性マグネタイトはメチルアルコ−ルで洗浄され、元の疎水性マグネタイトとＰＣＢを含有したメチルアルコ−ルとに分離される。疎水性マグネタイトは回収され、再度第２スクラバ−１７からの混合反応槽２２で再利用されるため、系外に排出されることがないという利点がある。【００２１】  ＰＣＢを含んだメチルアルコ−ルは蒸留装置２７の中で６４．７℃で蒸留分離され、メチルアルコ−ルは再度利用することとし、回収されたＰＣＢは再度熱分解炉４０に投入され分解処理されることになる。【００２２】  環境ホルモンと称されるＰＣＢ、ダイオキシン、ビスフェノ−ルＡ等は一般的に疎水性を持っており、そのため溶媒が水系で吸着剤が疎水性であれば疎水性相互作用により環境ホルモンは吸着剤に吸着するもので、そのために電磁分離を行うために疎水性マグネタイトはマグネタイト粒子表面にオクタデシルトリクロロシランという炭素が１８個直列に並んだ化合物を、シラン化反応によって化学的に結合した疎水性のオクタデシル基は化学的に結合しているため、繰り返し使用しても耐久性があるものである。【００２３】  またＰＣＢ吸着マグネタイトは、メタノ−ル、エタノ−ル、アセトニトリル等の有機溶媒、再生有機溶媒等を加えて疎水性マグネタイトとＰＣＢの分離が成されるものである。
【発明の効果】
【００２４】  ロ−タリ−キルン炉８の外筒は、駆動装置によりゆっくりと回転しており、内壁は高温かつ酸腐食に絶えられる耐火材で構築されており、燃焼装置１０から放射された高温気流でロ−タリ−キルン炉８の炉壁は９００℃以上の高温の蓄熱セラミックとなり、また、土壌と一緒に投入された破砕された小石等はよく流動床炉でみる蓄熱体と化し、処理物と接触する表面積をかせぐ役目をし、熱処理効率を上げることになっている。【００２５】  排ガスから微細な無機塩類やダイオキシン、ＰＣＢ等を吸着除去する装置のバグフィルタ１４は、バグの入った部屋が二室用意されており、一方の薬剤の消耗度が一定量まで減少すると排ガスは別室のバグフィルタに送り込まれるシステムになっている。その間に先のバグから使用済みの薬品等はふるい落とされ、再度新しい薬剤がプレコ−ト装置１５によってプレコ−トされるようになっており、ＰＣＢの除去効率を一定に保つ役目をしているという利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００２６】  本発明によれば、ＰＣＢ等の汚染土壌を浄化するものであるが、余熱の有効利用ばかりか、ボイラ−を活用して発電などの期待も持たれている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】  ＰＣＢ汚染土壌浄化処理フロ−チャ−ト
【図２】  排ガス処理の１工程図
【図３】  排ガス処理の他の工程図
【図４】  ＰＣＢ磁気分離回収工程図
【符号の説明】
【００２８】  １：ＰＣＢ汚染土壌      ２：ＰＣＢ汚染サイト    ３：トロンメル
４：浮遊ゴミ            ５：５ｍｍ以上の処理物（小石等）
６：５ｍｍ以下の土壌    ７：破砕機              ８：ロ−タリ−キルン炉
９：第１熱交換機      １０：燃  焼  装  置    １１：ＤｅＮｏｘ反応室
１２：第２熱交換機      １３：第１スクラバ−    １４：バグフィルタ−
１５：プレコ−ト装置    １６：吸  着  塔        １７：第２スクラバ−
１８：排  気  筒        １９：白煙防止用熱空気加熱器
２０：水      槽        ２１：シ−ドタンク      ２２：混合反応槽
２３：攪  拌  器        ２４：浄化済分離液      ２５：第１電磁分離器
２６：洗浄装置          ２７：蒸  留  装  置    ２８：冷却装置
２９：尿素溶液貯留槽    ３０：第２電磁分離器    ３１：５ｍｍ以下の汚染土壌
３２：パンコンベア      ３３：受入ホッパ        ３４：第１ダンパ−
３５：第２ダンパ−      ３６：第３ダンパ−      ３７：プッシャ−
３８：第１補助バ−ナ−  ３９：第２補助バ−ナ−  ４０：熱分解炉
４１：排出コンベア      ４２：土壌混合機        ４３：処理済土壌
４４：ＩＤＦ（誘引ファン）                      ４５：温水発生器
４６：余熱利用空気予熱器                        ４７：調  温  塔
４８：薬剤貯留槽        ４９：ボイラ−          ５０：タ  −  ビ  ン
５１：発  電  機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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