(57)【要約】【課題】  土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理方法及び処理装置であって、省スペース及び低コストで、かつ、効率的に有機砒素化合物を処理する方法及び装置の提供を目的とする。【解決手段】  有機砒素化合物が含まれる土壌又は汚泥を、低酸素雰囲気下、該有機砒素化合物の分解温度以下の温度で加熱することにより、該有機砒素化合物を無機砒素化合物へと分解させることなく、土壌又は汚泥から気体として揮散させる。揮散させた有機砒素化合物は、捕捉装置により捕捉し、適宜処理する。本発明の有機砒素化合物の処理方法及び処理装置は、加熱処理温度が低いために省エネルギー・低コストであり、また、汚染された土壌又は汚泥を直接洗浄する処理方法及び処理装置と比較して、省スペースでもある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理方法であって、
間接加熱方式の加熱装置に有機砒素化合物が含まれる土壌又は汚泥を投入し、低酸素雰囲気下、該有機砒素化合物の分解温度以下の温度で加熱することにより、該有機砒素化合物を無機砒素化合物に熱分解することなく、土壌又は汚泥から気体として揮散させる工程Ａと、
前記工程Ａの後、前記加熱装置から気体として排出される有機砒素化合物を、前記加熱装置のガス排出口から引き続くガス排出経路において捕捉する工程Ｂと、
を含む方法。
【請求項２】
前記工程Ｂにおいて、活性炭吸着装置によって前記加熱装置から気体として排出される有機砒素化合物を捕捉することを特徴とする、請求項１に記載の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理方法。
【請求項３】
前記工程Ｂにおいて、気体として排出される有機砒素化合物を湿式スクラバーに捕捉し、次に、湿式スクラバーの捕捉水中の有機砒素化合物を固液分離装置に通じて固液分離し、固液分離装置の透過水中に溶解している有機砒素化合物を、さらに酸化セリウム系吸着剤を用いて吸着除去することを特徴とする、請求項１に記載の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理方法。
【請求項４】
前記工程Ｂにおいて、気体として排出される有機砒素化合物をオイルスクラバーに捕捉し、捕捉油中の有機砒素化合物を、金属ナトリウムを用いて無機砒素化合物に分解することを特徴とする、請求項１に記載の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理方法。
【請求項５】
捕捉油中の有機砒素化合物の分解によって発生する無機砒素化合物を、水系溶液へと抽出し、該抽出液を蒸発固化することにより固形廃棄物とすることを特徴とする、請求項４に記載の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理方法。
【請求項６】
無機砒素化合物を水系溶液へと抽出させた前記捕捉油を、オイルスクラバーの捕捉油として再利用することを特徴とする、請求項５に記載の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理方法。
【請求項７】
前記工程Ａにおける低酸素雰囲気が酸素濃度１％以下である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理方法。
【請求項８】
有機砒素化合物がジフェニルアルシン酸、ルイサイト、ジフェニルクロロアルシンおよびこれらの化合物の加水分解で生じる誘導体並びに反応過程で生成する中間生成物である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理方法。
【請求項９】
前記加熱装置における加熱温度が150℃以上320℃以下である、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理方法。
【請求項１０】
土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理装置であって、
有機砒素化合物が含まれる土壌又は汚泥を、低酸素雰囲気下、該有機砒素化合物の分解温度以下の温度で加熱する間接加熱方式の加熱装置と、
土壌又は汚泥から無機砒素化合物に分解されることなく揮散し、前記加熱装置から排出される気体状態の有機砒素化合物を、前記加熱装置のガス排出経路にて捕捉する捕捉装置と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記捕捉装置が、活性炭吸着装置であることを特徴とする、請求項１０に記載の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理装置。
【請求項１２】
前記捕捉装置が、湿式スクラバーと固液分離装置と吸着処理装置とを備え、
気体として排出される有機砒素化合物を湿式スクラバーが捕捉し、次に、湿式スクラバーの捕捉水中を固液分離装置に通じて固液分離し、固液分離装置の透過水中に溶解している有機砒素化合物を、さらに酸化セリウム系吸着剤を用いた吸着処理装置によって吸着除去することを特徴とする、請求項１０に記載の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理装置。
【請求項１３】
前記捕捉装置が、オイルスクラバーと分解装置とを備え、
気体として排出される有機砒素化合物をオイルスクラバーが捕捉し、捕捉油中の有機砒素化合物を、分解装置が金属ナトリウムを用いて無機砒素化合物に分解することを特徴とする、請求項１０に記載の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理装置。
【請求項１４】
前記捕捉装置が、さらに抽出装置と蒸発固化装置とを備え、
前記捕捉油中に有機砒素化合物の分解によって発生する無機砒素化合物を、抽出装置によって水系溶液へと抽出し、該抽出液を蒸発固化装置によって蒸発固化することにより固形廃棄物とすることを特徴とする、請求項１３に記載の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理装置。
【請求項１５】
前記捕捉装置が、さらにオイル回収手段を備え、
無機砒素化合物を水系溶液へと抽出させた前記捕捉油を、オイル回収手段が回収し、オイルスクラバーの捕捉油として再利用することを特徴とする、請求項１４に記載の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理装置。
【請求項１６】
前記加熱装置における低酸素雰囲気が酸素濃度１％以下である、請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理装置。
【請求項１７】
有機砒素化合物がジフェニルアルシン酸、ルイサイト、ジフェニルクロロアルシンおよびこれらの化合物の加水分解で生じる誘導体並びに反応過程で生成する中間生成物である、請求項１０乃至１６のいずれか１項に記載の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理装置。
【請求項１８】
前記加熱装置における加熱温度が150℃以上320℃以下である、請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌又は汚泥を低酸素状態で加熱することにより、土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物を、無機砒素化合物に熱分解することなく気体として土壌又は汚泥から除去し、さらに除去された気体の有機砒素化合物を捕捉する、土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無機砒素化合物は、古くから猛毒であることが知られている。無機砒素化合物の用途としては、シロアリ防除剤としての亜ヒ酸（NaAsO2）、木材の防腐加工液としてのCCA薬剤（クロム(Cr)、銅(Cu)、砒素(As) を主成分とする）等が知られている。また、半導体製造工程においては、高純度のヒ化水素（AsH3）等の無機砒素化合物のガスが使用されている。
【０００３】
一方、有機砒素化合物は、例えば、サルバルサン（Salvarsan：一般名称Arsphenamine）は、最初の梅毒治療薬として有名である。また、メチルアルシン酸ナトリウムは、除草剤として使用されており、ジフェニルクロロアルシン (diphenylchloroarsine) 、ジフェニルアミンクロロアルシン（diphenylaminchloroarsine）、ジフェニルシアノアルシン（diphenylcyanoarsine）等のジフェニルアルシン化合物は、嘔吐・くしゃみ性を有する化学兵器（毒ガス）として知られている。そして、ジフェニルシアノアルシンが分解するとジフェニルアルシン酸（diphenylarsinic acid：DPAA）となることが知られている。
【０００４】
最近、茨城県神栖町において、井戸水、土壌等からDPAA及びDPAAに由来すると推測されるフェニルメチルアルシン酸（phenylmethylarsinic acid：PMAA）が検出されたことが、環境省及び茨城県から発表されている。さらに、DPAA及びPMAAに汚染された茨城県神栖町の米を常食していた人の毛髪や爪からも、PMAAが検出されているという。これは、土壌中に投棄されたDPAA等の有機砒素化合物が原因と考えられている。
【０００５】
ここで、汚染土壌中に存在する無機砒素化合物には、約800℃の高温に加熱しても土壌からは揮発しないものもある。そのため、土壌又は汚泥中の無機砒素化合物の除去方法として、還元剤を土壌と混合して加熱するか、又は還元性ガスの存在下で土壌を加熱することにより、低温で土壌から無機砒素化合物を揮散させる方法が、特許文献１に開示されている。
【０００６】
また、無機砒素化合物で汚染された土壌を、酸化剤を含む洗浄液及びアルカリを含む洗浄液で順次又は同時に洗浄する洗浄法が、特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１０４９３２号公報
【特許文献２】特開２００２−１１９９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に開示される方法は、As2O5、Ca3(AsO4)2等の高温でも土壌から揮散困難な無機砒素化合物を、As2O、As4O6等の約300℃で揮散可能な無機砒素化合物に還元して土壌から揮散させる方法であり、有機砒素化合物に汚染された土壌に適用しても、有機砒素化合物をより低温で土壌から揮散させることはできない。また、還元剤や還元性ガスが存在しても、土壌を加熱すると有機砒素化合物が燃焼・分解して無機砒素化合物へと変化してしまう。しかも、無機砒素は非常に揮散されにくく、特許文献１の方法を実機に適用しても、無機砒素を十分に揮散させることは困難である。
【０００８】
また、特許文献２に開示される方法は、溶解度の低い３価の無機砒素化合物又はアルカリ土類金属塩を、溶解度の高い５価の無機砒素化合物又はアルカリ金属塩に転換し、湿式洗浄効果を増大させる方法であり、有機砒素化合物の洗浄効果を通常の湿式洗浄法よりも増大させることはできない。さらに、土壌又は汚泥を大量に湿式洗浄する場合には、大規模な設備が必要になり、処理スペース及び処理コストが大きなものとなる。
【０００９】
本発明は、従来研究されてこなかった、土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理方法及び処理装置であって、省スペース及び低コストで、かつ、効率的に有機砒素化合物を処理する方法及び装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、前記課題を解決すべく、鋭意検討した結果、土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物を処理する場合、間接加熱方式の加熱装置に有機砒素化合物が含まれる土壌又は汚泥を投入し、低酸素雰囲気下、該有機砒素化合物の分解温度以下で加熱することにより、該有機砒素化合物を無機砒素化合物に転換（熱分解）することなく、土壌又は汚泥から気体として揮散させうることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
具体的に、本発明は、
土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理方法であって、
間接加熱方式の加熱装置に有機砒素化合物が含まれる土壌又は汚泥を投入し、低酸素雰囲気下、該有機砒素化合物の分解温度以下の温度で加熱することにより、該有機砒素化合物を無機砒素化合物に熱分解することなく、土壌又は汚泥から気体として揮散させる工程Ａと、
前記工程Ａの後、前記加熱装置から気体として排出される有機砒素化合物を、前記加熱装置のガス排出口から引き続くガス排出経路において捕捉する工程Ｂと、
を含む方法である（請求項１）。
【００１２】
また、本発明は、
土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理装置であって、
有機砒素化合物が含まれる土壌又は汚泥を、低酸素雰囲気下、該有機砒素化合物の分解温度以下の温度で加熱する間接加熱方式の加熱装置と、
土壌又は汚泥から無機砒素化合物に分解されることなく揮散し、前記加熱装置から排出される気体状態の有機砒素化合物を、前記加熱装置のガス排出経路にて捕捉する捕捉装置と、
を備えることを特徴とする装置である（請求項１０）。
【００１３】
前記工程Ｂにおいて、活性炭吸着装置によって前記加熱装置から気体として排出される有機砒素化合物を捕捉してもよい（請求項２，１１）。
【００１４】
前記工程Ｂにおいて、気体として排出される有機砒素化合物を湿式スクラバーに捕捉し、次に、湿式スクラバーの捕捉水中を固液分離装置に通じて固液分離し、固液分離装置の透過水中に溶解している有機砒素化合物を、さらに酸化セリウム系吸着剤を用いた吸着処理装置によって吸着除去してもよい（請求項３，１２）。
【００１５】
前記工程Ｂにおいて、気体として排出される有機砒素化合物をオイルスクラバーに捕捉し、捕捉油中の有機砒素化合物を、金属ナトリウムを用いて無機砒素化合物に分解してもよい（請求項４，１３）。
【００１６】
さらに、捕捉油中に有機砒素化合物の分解によって発生する無機砒素化合物を、水系溶液へと抽出し、該抽出液を蒸発固化することにより固形廃棄物としてもよい（請求項５，１４）。
【００１７】
さらに、無機砒素化合物を水系溶液へと抽出させた前記捕捉油を、オイルスクラバーの捕捉油として再利用してもよい（請求項６，１５）。
【００１８】
一方、前記工程Ａにおける低酸素雰囲気は、酸素濃度１％以下であることが好ましい（請求項７，１６）。
【００１９】
有機砒素化合物は、ジフェニルアルシン酸、ルイサイト、ジフェニルクロロアルシンおよびこれらの化合物の加水分解で生じる誘導体並びに反応過程で生成する中間生成物であることが好ましい（請求項８，１７）。
【００２０】
前記加熱装置における加熱温度は、150℃以上320℃以下であることが好ましい（請求項９，１８）。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の有機砒素化合物の処理方法は、これまで適切な処理方法がなかった有機砒素化合物に汚染された土壌又は汚泥から、有機砒素化合物をより加熱除去しにくい無機砒素化合物に分解することなく気体として効果的に除去し、それを捕捉装置によって捕捉することにより、土壌又は汚泥中に含まれる有機砒素化合物を、処理スペース及び処理コストを抑制しつつ、効果的に処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施の形態について、適宜図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００２３】
図１に、本発明の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理方法における処理フローを示す。まず、有機砒素化合物に汚染された土壌又は汚泥を、間接加熱方式の加熱装置に投入する（ステップＳ１）。間接加熱方式の加熱装置を用いるのは、温度制御が容易であり、有機砒素化合物を加熱装置内で燃焼させないためである。
【００２４】
次に、低酸素雰囲気下、有機砒素化合物の分解温度以下の温度で汚染土壌又は汚染汚泥を加熱する（ステップＳ２）。低酸素雰囲気下とするのは、有機砒素化合物が燃焼することを防止するためである。また、有機砒素化合物の分解温度以下の温度で加熱するのは、有機砒素化合物が熱分解し、より毒性が強く、揮散しにくい無機砒素化合物へと転換することを防止するためであり、加熱に必要なエネルギーを低減するためである。このように本発明の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理方法では、有機砒素化合物を燃焼、分解させずに、土壌又は汚泥から気体として揮散させることを特徴とする。
【００２５】
次に、加熱分解装置から気体として排出される有機砒素化合物を、捕捉装置で捕捉する（ステップＳ３）。捕捉した有機砒素化合物は、有機砒素化合物のまま廃棄処分することも可能であるが、無機砒素化合物へと転換した後、廃棄処分することも可能である。
【００２６】
なお、有機砒素化合物としては、ジフェニルアルシン酸、ルイサイト、ジフェニルクロロアルシンおよびこれらの化合物の加水分解で生じる誘導体並びに反応過程で生成する中間生成物を挙げることができ、加水分解で生じる誘導体並びに反応過程で生成する中間生成物としては、例えば、フェニルアルソン酸、フェニルアルソンオキシド、トリフェニルアルソンオキシド、トリフェニルアルシン、ビスジフェニルアルソンオキシド、２−クロロビニルアルシン、２−クロロビニルアルソン酸等が挙げられる。
【００２７】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１として、加熱装置１から気体として排出される有機砒素化合物の捕捉装置として、湿式スクラバーを備える有機砒素化合物の処理装置について説明する。
【００２８】
図２は、本実施の形態の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理装置及び関連設備の概略構成の一例を示す図である。図２において、円筒状の加熱装置１は、汚染土壌又は汚泥９０を装置内に受け入れる受入側に乾燥ゾーン２を有し、排出側に加熱ゾーン３を有している。４は、汚染物を装置１内に定量投入するためにロードセルを具備したホッパーであり、５は、汚染物を装置１内に定量投入するためのシール性に優れたロータリーバルブである。６は、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスの第一供給経路であり、ロータリーバルブ５の下方の管路７に接続されている。
【００２９】
１６は、不活性ガスの第二供給経路である。加熱装置１内への不活性ガスの導入方向は、第一供給経路６から導入して土壌又は汚泥の加熱装置１内の移動方向と同じとしてもよく、第二供給経路１６から導入して土壌又は汚泥の加熱装置１内の移動方向と逆としてもよい。不活性ガスの導入により、加熱装置１の内部を、酸素濃度を１容量％以下の低酸素状態とすることが可能となる。
【００３０】
図２では、乾燥ゾーンと加熱ゾーンは同一の場所に設けられているが、乾燥ゾーンと加熱ゾーンとを別の装置として設けることもでき、また、乾燥処理が不要な場合は乾燥ゾーンを設けなくてもよい。
【００３１】
加熱装置１の受入側と排出側には、それぞれ温度計８ａ、８ｂの先端センサ部が挿入されている。
【００３２】
９は、加熱装置１を長手方向に貫通する回転軸であり、回転軸９には多段傾斜パドル翼１０が装着されている。回転軸９は、モータ１１により回転駆動され、モータ１１は、正逆方向に回転することが可能な機構と回転数制御機構を有している。そして、モータ１１の回転方向を切り換えることにより、回転軸９の回転方向を変更することができる。回転軸９が図２の符号１２に示すように、時計回りに回転する場合、加熱装置１内の土壌又は汚泥は、受入側から排出側に向けて移送され、反時計回りに回転軸９が回転する場合には、排出側から受入側に逆送される。
【００３３】
加熱装置１の外周には外套１３が装着されており、外套１３内に経路１４から高温ガスが通入されており、この高温ガスは外套１３内を流通した後、経路１５から排出される。この高温ガスは、土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の分解温度以下の温度にする必要がある。例えば、有機砒素化合物がジフェニルアルシン酸であれば、加熱装置１内部が150〜320℃となるように、高温ガスも150〜320℃とすることが好ましい。150℃以上とするのは、150℃未満の低温ではジフェニルアルシン酸が揮散しにくいためである。320℃以下とするのは、ジフェニルアルシン酸は、空気中で300℃付近から燃焼し始めるため、低酸素雰囲気下においても燃焼を防止するため、加熱温度を空気中の燃焼開始温度付近以下にすることが好ましいからである。
【００３４】
５ａは、加熱処理後の土壌又は汚泥を、管路１７を経て加熱装置１から定量排出するためのシール性に優れたロータリーバルブであり、後記する冷却装置に接続されている。
【００３５】
１８は、不活性ガスを排出するガス排出口であり、図２では、ガス排出口１８は加熱装置１の中央付近に設けられているが、ガス排出口１８の位置は、土壌又は汚泥の性状に合わせた乾燥時間、及び含まれる有機砒素化合物の揮散性等に応じて決められるのが好ましい。
【００３６】
有機砒素化合物は、加熱装置１内の土壌又は汚泥が、低酸素雰囲気下、分解温度以下の温度で加熱されることにより、燃焼又は熱分解によって無機砒素化合物へと転換することなく、気体として土壌又は汚泥から揮散する。そして、不活性ガスと共に排出口１８から排出される。
【００３７】
１９は湿式スクラバー、２０は熱交換器（凝縮器）、２１は排風機、２２は活性炭吸着装置である。図２に示す活性炭吸着塔２２は、大気中に排出されるおそれのある微量の有機砒素化合物を除去するために予備的に設置されており、後述する活性炭吸着塔とはその用途が異なる。ただし、使用済み活性炭の処理方法は、共通する。
【００３８】
湿式スクラバー１９内では、上部に設置された複数個のスプレー１９ａから洗浄水が散布され、加熱装置１から排出される排出ガス中の有機砒素化合物がこの洗浄水に捕捉・吸収される。熱交換器２０では、加熱装置１から排出される排ガスと、経路２３より通入される洗浄水との間で間接的な熱交換が行われ、排出ガス中の水分は、凝縮水として経路２４を経て散水式ガス吸収装置１９の補給水として回収される。
【００３９】
排風機２１で排出ガスを吸引することにより、加熱装置１内の圧力は、例えば、-0.1〜0kPa（ゲージ圧）程度の負圧に保たれる。このため、加熱装置内を不活性ガスで十分に置換することが可能である。
【００４０】
湿式スクラバー１９としては、散水式ガス吸収装置や水中曝気式吸収装置などの気液接触吸収装置の形で高温排ガスの耐熱構造を有していればよく、また、それらの組み合わせでも、複数並べてもよい。
【００４１】
２５は、加熱装置１で加熱された高温の土壌又は汚泥を、引き続き冷却する冷却装置であり、外套２６内には経路２７から冷水が通入されており、この冷水は外套２６内を通入した後、経路２８から排出される。
【００４２】
２９は、冷却装置２５を長手方向に貫通する回転軸であり、回転軸２９には多段傾斜パドル翼３０が装着されている。回転軸２９は、モータ３１により回転駆動され、モータ３１は、正逆方向に回転することが可能な機構と回転数制御機構を有しており、モータ３１の回転方向を切り換えることにより、回転軸２９の回転方向を、図２の符号３２に示す時計回りや、その逆方向（反時計回り）に変更することができる。図２に示すように、時計回りに回転軸２９が回転する場合は、冷却装置２５内の土壌又は汚泥は、受入側から排出側に向けて（図２では右から左へと）移送され、その逆方向に回転軸２９が回転する場合は、排出側から受入側に向けて（図２では左から右へと）逆送される。
【００４３】
冷却装置２５の排出側には、温度計３３の先端センサ部が挿入されている。５ｂは、冷却後の土壌又は汚泥を、管路３４を経て冷却装置２５から定量排出するためのシール性に優れたロータリーバルブである。
【００４４】
冷却装置２５から排出された土壌又は汚泥は、梱包室３５内で袋詰めされる。梱包室３５には経路３６から清浄な空気（外気）が通入されている。なお、梱包室３５を外部に開放された大きなスペースとし、冷却装置２５から排出された土壌又は汚泥を袋詰めすることなく、例えば、ダンプカーの荷台等に直接投下し、そのまま搬送してもよい。
【００４５】
湿式スクラバー１９から排出される洗浄水は、洗浄水排出経路３７を経て洗浄水貯留タンク３８に貯留され、この洗浄水は、後述する固液分離装置３９及び吸着処理装置４０で処理される。固液分離装置３９で得られた透過水の一部は、返送経路４１および洗浄水供給経路４１ａを経て湿式スクラバー１９に供給される。４７はポンプである。
【００４６】
固液分離装置３９で得られた汚泥は、有機砒素化合物の濃度が低い場合には、そのまま系外に廃棄することができるが、汚泥返送経路４２を経て乾燥装置４３に供給され、乾燥装置４３で必要な乾燥処理を施した後、系外に廃棄することもできる。
【００４７】
一方、有機砒素化合物の濃度が高く、そのまま系外に廃棄することができない場合には、乾燥装置４３で緩衝処理した後、経路４４を経て新たに供給される土壌又は汚泥と共に加熱装置１に供給し、再び加熱処理することが好ましい。このとき、加熱装置の加熱用高温ガスの保有熱の有効利用を図るため、経路１５の一部の高温ガスは、経路４５を経て乾燥装置４３に供給されている。
【００４８】
なお、加熱装置１のガス排出口１８から気体として排出される有機砒素化合物は、本実施形態においては湿式スクラバーを用いたが、これに限定されず、例えば、湿式スクラバーの前段にバグフィルターを設け、粉塵等を除去する構成としてもよく、また、湿式スクラバー１９の代わりに排ガス冷却装置に通じて温度を下げた後、凝縮水トラップ、バグフィルター等を経て活性炭充填塔へと導入し、気体状態の有機砒素化合物を、活性炭に吸着除去させることもできる（図示せず）。この場合、使用済みの活性炭は焼却処理され、吸着していた有機砒素化合物は、無機砒素化合物へと転換される。焼却残渣中の無機砒素化合物は、公知の処理方法によって処分される。また、バグフィルターにより除去された粉塵等は再び加熱炉に戻し、加熱処理することが好ましい。
【００４９】
図３は、図２に示す固液分離装置３９、吸着装置４０、及びこれらに関連する主要設備の概略構成を示す図である。洗浄水貯留タンク３８に貯留された洗浄水は、まず、凝集沈殿槽５０に供給される。凝集沈殿槽５０では、塩化第二鉄、ポリ塩化アルミニウム、高分子凝集剤等の凝集剤が洗浄水に添加され、固形分（汚泥）５４を凝集沈殿させる。この固形分５４には、有機砒素化合物が含まれているため、無機化槽５５へと供給し、次亜塩素酸ソーダ等の酸化剤を添加する。酸化剤によって、固形分５４中の有機砒素化合物は、無機砒素化合物へと分解される。
【００５０】
この無機砒素化合物を含む固形分（汚泥）５６は、必要に応じて蒸発固化装置５７で固形化し、無機砒素化合物を含む固形産業廃棄物５８として処理される。蒸発固化装置を省略し、無機砒素化合物を含む固形分（汚泥）５６を固形化せずに廃棄することもできる。また、含まれる有機砒素化合物を無機化する必要がなければ、直接固形分５４を産業廃棄物として処理することもできる。
【００５１】
一方、凝集沈殿槽５０で分離された処理水（上澄水）は、第一逆浸透膜分離装置５１と第二逆浸透膜分離装置５２を経て膜分離され、膜分離後の透過水６３は、経路５３を経てさらに吸着処理装置４０へと供給される。この第一逆浸透膜分離装置５１と第二逆浸透膜分離装置５２の膜モジュールを構成する逆浸透膜（平膜）は、浸透圧以上の圧力をかけると分子レベルでろ過できる半透膜であり、処理水（上澄水）に残存している有機砒素化合物も、ある程度除去されて、濃縮水５１ａ及び５２ａに移行する。第二逆浸透膜分離装置５２は、省略することもできる。
【００５２】
なお、後述する酸化セリウムを用いた吸着処理の前に、第一逆浸透膜分離装置５１と第二逆浸透膜分離装置５２により処理水（上澄水）を処理することにより、酸化セリウムによる有機砒素化合物の吸着を妨害するリン酸、ホウ素等を除去することができる。特に、処理水（上澄水）に二酸化珪素やホウ素が含まれる場合、凝集沈殿槽５０で分離された処理水（上澄水）のｐＨを8〜10に調整することにより、逆浸透膜表面への二酸化珪素の析出を防止することができると共に、逆浸透膜によりホウ素を除去することが可能となる。
【００５３】
透過水６３の一部は、図２に示す返送経路４１及び洗浄水供給経路４８を経て、湿式スクラバー１９のガス洗浄用補給水として利用される。
【００５４】
第一逆浸透膜分離装置５１と第二逆浸透膜分離装置５２の膜を透過しなかった非透過液（濃縮水）５１ａ及び５２ａは、濃縮装置５９でさらに濃縮された後、濃縮水貯留槽６０に貯留される。濃縮水貯留槽６０に貯留された濃縮水６１は、蒸発固化装置５７で乾燥固化塩６２に転化され、系外へと廃棄される。
【００５５】
吸着処理装置４０は、透過水６３を供給して、透過水６３中に残存する有機砒素化合物を吸着剤に吸着させるための装置であり、吸着剤として酸化セリウム（ＣｅＯ２）６５が保持されている。酸化セリウム６５は、粒子径0.2〜1.5 mm、好ましくは粒子径0.35〜1.2 mmで、平均粒子径0.7 mmの粒子状であることが好ましい。
また、セリウムはアルミナ等のセラミック担体表面に担持させて利用することができる。
【００５６】
酸化セリウムによる有機砒素化合物の吸着能力の点では、透過水６３のｐＨを5〜7に調整することが好ましい。
【００５７】
酸化セリウム６５を吸着剤として用いる吸着処理装置４０は、吸着処理後の処理水６４中の有機砒素化合物濃度を、0.001 mg/L以下にまで除去することが可能である。
【００５８】
吸着処理装置４０に保持される酸化セリウム６５は、定期的に取り出して（符号６６）、加熱処理装置６７で高温加熱処理する。この高温加熱処理により、吸着されていた有機砒素化合物は、全て無機砒素化合物６８へと加熱分解され、回収される。
【００５９】
有機砒素化合物が取り除かれた酸化セリウム６５は、吸着処理装置４０へと戻され（符号６９）、吸着剤として再利用することができる。
【００６０】
なお、洗浄水貯留タンク３８に貯留された湿式スクラバーの洗浄水に含まれる固形分（汚泥）を固液分離する手段としては、図３に示した凝集沈殿槽（凝集沈殿装置）及び逆浸透膜分離装置の他に、精密膜ろ過装置、限外膜濾過装置等を用いることも可能であり、これら装置を単独又は適宜組み合わせて用いることができる。
また、第一逆浸透膜分離装置、第二逆浸透膜分離装置は必須ではなく、固液分離後の処理水を直接吸着処理装置へ供給してもよい。
また、本実施形態においては透過水の一部を返送経路４１及び洗浄水供給経路４８を経て湿式スクラバー１９のガス洗浄用補給水として利用しているが、吸着処理装置で処理した処理水を返送しガス洗浄用補給水として利用してもよい。
【００６１】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２として、加熱装置１から気体として排出される有機砒素化合物の捕捉装置として、オイルスクラバーを備える処理装置について説明する。本実施の形態の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理装置及び関連設備の基本的構成は、土壌又は汚泥から気体として揮散する有機砒素化合物の捕捉装置以外は、図２に示す実施の形態１の処理装置と同じである。以下、この相違点についてのみ説明する。
【００６２】
図４は、本実施の形態の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理装置及び関連設備のうち、オイルスラバー及びこれに関連する主要設備の概略構成の一例を示す図である。
【００６３】
加熱装置１からの排ガスは、まず、排ガス冷却装置７１へと供給され、冷却される。次に、凝縮水トラップ７２で凝縮水、バグフィルター７３で粉塵が取り除かれる。
【００６４】
水蒸気や粉塵が取り除かれた排ガスは、次に、オイルスクラバー７４へと供給される。オイルスクラバーの基本的構造は、図２に示した湿式スクラバー１９と同じであり、上部に設置された複数個のスプレー（１９ａに相当）から洗浄油（炭化水素油）が散布され、加熱装置１から排出される排出ガス中の有機砒素化合物がこの洗浄油に捕捉・吸収される。
なお、洗浄油としては水よりも揮発性が低いものが好ましい。また、水よりも揮発性が低いものとしては、例えば、灯油、ノルマルパラフィン油、トランス油等を使用できる。
【００６５】
オイルスクラバー７４から排出される洗浄油７５は、好ましくはアルカリ洗浄装置７６でアルカリ処理する。これは、加熱装置１に投入した土壌又は汚泥に由来する有機酸又は無機酸が排ガス中に含まれている場合には金属ナトリウムと反応することから、後段のナトリウム分解装置で有機砒素化合物の分解反応以外に消費される金属ナトリウムの消費量を軽減するためである。加熱装置１から有機酸又は無機酸がほとんど排出されない場合には、アルカリ洗浄装置７６によるアルカリ処理を省略することができる。
【００６６】
アルカリ処理後の洗浄油（アルカリ処理洗浄油７７）は、次に、分解装置７８へと供給される。分解装置７８では、金属ナトリウム微粒子を炭化水素油中に分散させたナトリウム分散剤がアルカリ処理洗浄油に添加され、アルカリ処理洗浄油中の有機砒素化合物は、金属ナトリウムと化学反応を起こし、AsNa2O3、As2O3等の無機砒素化合物に分解される。
【００６７】
加熱処理装置１に投入した土壌又は汚泥にPCB等の有機塩素系化合物も含まれていた場合、加熱装置１からダイオキシン類が排出される可能性がある。加熱装置１からの排ガスを、オイルスクラバー７４で捕捉する本実施の形態では、有機砒素化合物以外にダイオキシン等の有機塩素系化合物が加熱装置１の排ガスに含まれていても、洗浄油に捕捉・吸収することが可能であり、さらに、分解装置７８におけるナトリウム分散剤の添加によって、有機塩素系化合物を脱塩し、分解することができるという長所を有する。
【００６８】
分解処理後の洗浄油（分解処理洗浄油７９）は、水和槽８０へ供給され、未反応の金属ナトリウム微粒子が少量の水によって水和される。
【００６９】
次に、水和処理後の洗浄油（水和処理洗浄油８１）は、抽出装置８２へ供給され必要に応じて水が添加される。水和処理洗浄油８１中の無機砒素化合物は、洗浄油よりも水に対する溶解度が高いため、水を抽出液として水和処理洗浄油８１から容易に抽出することができる。
【００７０】
なお、抽出装置としては、油水分離装置を利用することもできる。本実施形態においては、実施形態１の場合に比べ水の使用量が少ないため、水中に高濃縮させることができる。
【００７１】
無機砒素化合物を抽出された洗浄油（抽出処理洗浄油８３）は、オイルスクラバー７４の洗浄油として回収される。
【００７２】
一方、無機砒素化合物を含有する抽出水８４は、蒸発固化装置８５へと供給され、蒸発した水分は、凝縮水８６として水和装置８０の水和水として回収される。蒸発残渣８７は、無機砒素化合物として回収され、処分される。
【００７３】
なお、無機砒素化合物を含有する抽出水８４は、濃縮装置を用いて濃縮し、高濃度の無機砒素化合物を含む廃液として回収することもできる。この場合、蒸発固化装置８５を省略することができる。
【００７４】
本実施形態においては排ガスを冷却し、凝縮水トラップで凝縮水、バグフィルターで粉塵を除去したが、これに限定されず、そのままオイルスクラバーへ排ガスを供給してもよく、排ガスの冷却と凝縮水トラップによる凝縮水の除去を行うことなくバグフィルターへ排ガスを供給してもよい。この場合、オイル中には水が混入するため、後段のナトリウム分解処理装置において、無駄に金属ナトリウムを消費させないために、事前に減圧蒸留などの分離手段により、水分を除去することが好ましい。
【００７５】
また、オイルスクラバーに換えて油中曝気式吸収装置を使用してもよく、これらを組み合わせてもよい。
【００７６】
以上説明したように、本発明の有機砒素化合物の処理方法及び処理装置は、有機砒素化合物を低い温度で気体として土壌又は汚泥から揮散させるため、エネルギーコストが低い。また、捕捉した気体状の有機砒素化合物を、有機砒素化合物又は無機砒素化合物として効率よく回収することができる。さらに、汚染土壌又は汚泥を直接洗浄する場合と比較して、処理スペースも小さくて済み、有機砒素化合物による汚染濃度が、低濃度及び高濃度のいずれであっても適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の有機砒素化合物の処理方法及び処理装置は、低濃度及び高濃度に有機砒素化合物を含む汚染土壌又は汚泥の低コスト、かつ、効率的な処理方法及び処理装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の土壌又は汚泥に含まれる有機砒素化合物の処理方法における処理フローである。
【図２】実施の形態１の処理装置及び関連設備の概略構成の一例を示す図である。
【図３】図２の処理装置の一部の概略構成を示す図である。
【図４】実施の形態２の処理装置におけるオイルスラバー及びこれに関連する主要設備の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１：加熱装置
２：乾燥ゾーン
３：加熱ゾーン
４：ホッパー
５，５ａ，５ｂ：ロータリーバルブ
６：不活性ガスの第一供給経路
７：管路
８ａ，８ｂ：温度計
９，２９：回転軸
１０，３０：多段傾斜パドル翼
１１，３１：モータ
１２，３２：時計回り方向
１３：加熱装置の外套
１４：高温ガス通入経路
１５：高温ガス排出経路
１６：不活性ガスの第二供給経路
１７，３４：汚泥排出管路
１８：ガス排出口
１９：湿式スクラバー
１９ａ：スプレー
２０：熱交換器（凝縮器）
２１：排風機
２２：活性炭吸着装置
２３：洗浄水通入経路
２４：凝縮水回収経路
２５：冷却装置
２６：冷却装置の外套
２７：冷水通入経路
２８：冷水排出経路
３３：温度計
３５：梱包室
３５ａ：梱包袋
３７：洗浄水排出経路
３８：洗浄水貯留タンク
３９：固液分離装置
４０：吸着処理装置
４１：透過水返送経路
４２：汚泥返送経路
４３：乾燥装置
４４：土壌又は汚泥の供給経路
４５：高温ガス経路
４７：ポンプ
４８：洗浄水供給経路
５０：凝集沈殿槽
５１：第一逆浸透膜分離装置
５１ａ：第一逆浸透膜分離装置の濃縮液
５２：第二逆浸透膜分離装置
５２ａ：第二逆浸透膜分離装置の濃縮液
５３：透過水経路
５４：固形分（汚泥）
５５：無機化槽
５６：無機砒素化合物を含む固形分（汚泥）
５７：蒸発固化装置
５８：無機砒素化合物を含む固形産業廃棄物
５９：濃縮装置
６０：濃縮水貯留槽
６１：濃縮水
６２：乾燥固化塩
６３：透過水
６４：吸着処理後の処理水
６５：酸化セリウム
６６：酸化セリウムの取り出し
６７：加熱処理装置
６８：無機砒素化合物
６９：酸化セリウムの再取り付け
７１：排ガス冷却装置
７２：凝縮水トラップ
７３：バグフィルター
７４：オイルスクラバー
７５：洗浄油
７６：アルカリ洗浄装置
７７：アルカリ処理洗浄油
７８：分解装置
７９：分解処理洗浄油
８０：水和槽
８１：水和処理洗浄油
８２：抽出装置
８３：抽出処理洗浄油
８４：抽出水
８５：蒸発固化装置
８６：蒸発残渣
９０：土壌又は汚泥
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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