(57)【要約】【課題】有機塩素化合物で汚染された掘削土壌を、処理剤の使用量を少なく、無害化処理する。【解決手段】掘削した汚染土壌に水を供給して撹拌混合し、スラリー状として前記汚染土壌の汚染濃度を減少させる混練ステップと、前記スラリー状の前記汚染土壌から汚染水を分離する分離ステップと、前記分離ステップで分離した前記汚染水を浄化する浄化処理ステップと、前記分離ステップで前記汚染水を分離した後、残土と零価の鉄粉を含む金属還元剤と前記水を撹拌混合して混合物とする混合ステップを備え、前記混合物を容器に収納し、前記容器内で一定期間養生させて有機塩素化合物を分解処理することを特徴とする汚染土壌の浄化処理方法としたものである。【選択図】図１
2007209827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削した汚染土壌に水を供給して撹拌混合し、スラリー状として前記汚染土壌の汚染濃度を減少させる混練ステップと、
前記スラリー状の前記汚染土壌から汚染水を分離する分離ステップと、
前記分離ステップで分離した前記汚染水を浄化する浄化処理ステップと、
前記分離ステップで前記汚染水を分離した後、残土と零価の鉄粉を含む金属還元剤と前記水を撹拌混合して混合物とする混合ステップを備え、
前記混合物を容器に収納し、前記容器内で一定期間養生させて有機塩素化合物を分解処理することを特徴とする汚染土壌の浄化処理方法。
【請求項２】
前記浄化処理ステップで前記汚染水を浄化した処理水を、前記混練ステップにて供給する水に用いることを特徴とする請求項１に記載の汚染土壌の浄化処理方法。
【請求項３】
前記浄化処理ステップで浄化した処理水を、前記混合ステップにて供給する水に用いることを特徴とする請求項１または２に記載の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、有害物質に汚染された土壌の浄化技術に関し、特にＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）等の有機塩素化合物に汚染された土壌の浄化処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＣＢ等に代表される有機塩素化合物に汚染された土壌が、工場跡地等の地中にあまり分解されずに存在する。
【０００３】
また、このＰＣＢ等は、土壌浄化のために地中から掘削してドラム缶等の容器に保管されている。
【０００４】
特に掘削した汚染土壌が浄化処理されないままの状態で大量に保管されているのが実態で、その浄化処理が急がれている。
【０００５】
従来知られている方法としては、例えば、熱分解法、鉄粉法、アルカリ触媒化学分解法、溶融固化法、鉄粉法がある。
【０００６】
しかしながら、汚染土壌が環境基準値を満たすように浄化され、しかも処理工程数が少ない方法の開発が望まれている。
【０００７】
前記各種処理方法のうち代表的な解決手段として下記のものが知られている。
【０００８】
ＰＣＢ、廃液、廃油などの難分解な有害物質を構成部材またはその一部として含有するトランスやコンデンサ等の電気部品がある。
【０００９】
この有害物質をドラム缶や箱等の各種容器に収納して、溶融炉に燃料として投入し、高温で溶融処理することによって、前記有害物質を熱分解する処理方法である（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
また、有機ハロゲン系化合物で汚染された土壌を掘削した後、その掘削土壌に鉄粉を混合して地上に小山（パイル）状に積み上げて数日〜数ヶ月間静置する方法がある。
【００１１】
また、掘削土壌に鉄粉を混合して地下に埋め戻すことにより、汚染物質を分解し、エタンやエチレン等の炭化水素に変換する方法もある。
【００１２】
さらに周辺土壌に残留する汚染物質による汚染の再発を防止する処理方法もある（例えば、特許文献２参照）。
また、ダイオキシン類汚染固形物を粉砕機で粉砕し、破砕物質の雰囲気を不活性ガスと置換して、該粉砕物質中に還元性金属を投入して混合する。
【００１３】
その粉砕物質と還元性金属とから得られた粉砕ダイオキシン類汚染混合物を、不活性ガス雰囲気を保った状態のままで、脱ハロゲン化処理反応装置に移して、粉砕物質を還元性金属で還元することによって、ダイオキシン類の脱ハロゲン化反応を行なう（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００４−１５４６６６号公報
【特許文献２】特開２００１−５７７号公報
【特許文献３】特開２００３−１９０９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１に記載のものは、熱分解処理であり、高温焼却炉を必要とし、設備が複雑となり、大規模となる。
【００１５】
この熱分解処理での有害物質とは、ＰＣＢ、廃液、廃油などの難分解性の有害物質（以下、ＰＣＢ等という。）を含有またはＰＣＢ等に汚染された装置、部品等の物品、ＰＣＢ等が混入した汚染土壌、汚染水等と、または収納するドラム缶等の容器である。
【００１６】
さらに、高温焼却炉で高温を維持して燃焼させるので、連続運転が必要となり、燃料等の消費量が増大する。
【００１７】
また、燃焼による未分解、分解途中のダイオキシン類の課題もある。
【００１８】
次に特許文献２に記載のものは、掘削土壌に鉄粉を混合し、得られた混合物を地上に小山（パイル）状に積み上げてシートを掛けて数日〜数ヶ月間静置するものである。
【００１９】
この汚染土壌を掘削するにあたって、汚染場所から掘削した土壌には、石、ガラ等の大型混入物や粒径が大きく異なる成分が混在している。
【００２０】
このため掘削土壌に鉄粉を混合する際に、掘削土壌中に鉄粉を均一に分散させることが困難である。
【００２１】
また、掘削箇所の近傍に鉄粉を混合した混合物を地上に小山（パイル）状に積み上げてシートを掛けて静置するものであるが、小山の下部が地上に接触している為に山の下部から混合物が漏洩する恐れがある。
【００２２】
また、混合物で形成された小山が風化等により、くずれて初期の形状を維持することが難しく、シートから混合物が露出しやすい。
【００２３】
さらに、鉄粉の空気との接触による酸化防止および有機ハロゲン系化合物の還元分解促進に必要な混合物中の必要とする水量の維持ができない。
【００２４】
いわば、混合物の乾燥による水分の蒸発により、鉄粉の酸化速度、ＰＣＢ等の脱塩反応速度のバランスが変化し、一定期間に亘る安定した有機塩素化合物の還元分解が困難である。
【００２５】
また、特許文献３に記載のものは、汚染固形物を粉砕する粉砕機が必要であり、さらに金属ナトリウムの還元性金属を破砕機で粉砕した粉砕物質と混合させ、脱ハロゲン化処理反応をさせる。
【００２６】
このとき不活性ガスあるいは還元性雰囲気に保つ装置が必要で、これらによって全体のシステムが複雑となり、結果として運転コストも高くなる課題を有している。
【００２７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ＰＣＢ等で汚染された掘削土壌を、確実（ここでいう確実とは、環境基準に適合する基準値以下ということ）に、さらに零価の鉄粉を含む金属還元剤である処理剤の使用量を効果的に投入することで、結果的にランニングコストを低減でき、かつ環境基準に適合する（無害化）汚染土壌の浄化処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明は、有機塩素化合物に汚染された掘削土壌に水を供給した後、混合してスラリー状土壌を得る混練ステップと、前記スラリー状土壌を、少なくとも粗粒分土壌と細粒分土壌の複数の粒径群とに分離する分離ステップと、前記分離した細粒分土壌と零価の鉄粉を含む金属還元剤と水を撹拌混合して混合物とする混合ステップを備え、前記混合物を容器に収納し、前記容器内で一定期間養生させて前記有機塩素化合物を無害化処理するというものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の汚染土壌の浄化処理方法によれば、ＰＣＢ等の有機塩素化合物で汚染された掘削土壌を、処理剤の使用量を適量で、環境基準に適合する汚染土壌の浄化処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
第１の発明は、掘削した汚染土壌に水を供給して撹拌混合し、スラリー状として前記汚染土壌の汚染濃度を減少させる混練ステップと、前記スラリー状の前記汚染土壌から汚染水を分離する分離ステップと、前記分離ステップで分離した前記汚染水を浄化する浄化処理ステップと、前記分離ステップで前記汚染水を分離した後、残土と零価の鉄粉を含む金属還元剤と前記水を撹拌混合して混合物とする混合ステップを備え、前記混合物を容器に収納し、前記容器内で一定期間養生させて有機塩素化合物を分解処理するものである。
【００３１】
これによって、汚染土壌に付着する有機塩素化合物の汚染濃度を減少させることができ、必要な零価の鉄粉を含む金属還元剤の使用量を最小限に抑え、さらに汚染土壌と零価の鉄粉を含む金属還元剤、水とを均一に撹拌混合し、土壌表面に付着した有機塩素化合物と金属還元剤との接触を促進することができる。
【００３２】
さらに密閉された容器内で養生させることで安定した分解反応を生じさせ、汚染土壌を浄化処理することができる。さらに汚染土壌から離脱、溶出した有機塩素化合物を含有する汚染水を浄化処理ステップにおいて浄化処理することができる。
【００３３】
また、汚染土壌の表面に付着している有機塩素化合物を完全に離脱、溶出させる必要はなく、汚染土壌表面の汚染濃度を減少させることでよい。これにより汚染土壌表面を完全に洗浄させる大型で複雑な処理装置を用いる必要がない。したがってＰＣＢ等に代表される有機塩素化合物で汚染された掘削土壌を、処理剤の使用量を少なく無害化処理することができる。
【００３４】
第２の発明は、第１の発明において、浄化処理ステップで浄化した処理水を、混練ステップにおける供給水に用いることを特徴とする汚染土壌の浄化処理方法としたものである。これによって、水の再利用ができ、水道水等の水の供給量を少なくできる。
【００３５】
第３の発明は、第１または２の発明において、浄化処理ステップで浄化した処理水を、混合ステップにおける供給水に用いることを特徴とする汚染土壌の浄化処理方法としたものである。これによって、水道水等の水の供給量を少なくし経済性を向上させることができる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の一実施例である汚染土壌の浄化処理方法を図１のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３７】
先ず、汚染区域から掘削した浄化処理対象物である汚染土壌を選別処理する（Ｓ１０１）。
【００３８】
この選別処理は、篩等の選別装置により行い、汚染区域の状況によって混入している様々なもの、特に石、ガラ等の大型混入物を選別装置により取り除く。
【００３９】
この選別装置としては、既に実用化されている振動篩装置、回転篩装置（トロンメル）等を用いることができる。
【００４０】
この振動篩装置、回転篩装置の網目のサイズは、掘削した汚染土壌の種類や特性、混入物のサイズ等に応じて適宜最適条件に設定すればよい。また掘削した汚染土壌の状態によっては目視による選別であってもよい。さらに大型混入物を取り除くとともに汚染土壌の粒度を選別してもよい。
【００４１】
これによって、大型混入物が取り除かれ、後の浄化処理ステップの作業効率、有機塩素化合物の分解効率を向上させることができる。なおこの汚染土壌の選別処理は、掘削した汚染土壌の状況により採用すればよい。
【００４２】
次に、前記石、ガラ等の大型混入物を取り除いた汚染土壌に水を供給して撹拌混合し、スラリー状土壌とする（Ｓ１０２）。
【００４３】
この混練ステップにおいては、例えばモータで駆動される回転翼を備えて前記回転翼を回転させる混練装置（ミキサー）を用いる。汚染土壌に水を供給して撹拌混合することによって、塊状の土壌や砂利等を包み込んでいた土壌塊が離脱し解れて微細化する。
【００４４】
さらに汚染土壌の表面に付着している有機塩素化合物を、供給した水による洗浄作用および汚染土壌同士の擦り作用によって、供給した水に離脱させて汚染濃度を減少させるものである。
【００４５】
従って、汚染土壌表面を完全に浄化させる大型で複雑な処理装置を用いる必要がない。
【００４６】
土壌に供給する水量は、少なすぎると微細化できず、砂利等を包み込んでいた土壌塊が解れない状態が発生し、また多すぎると全体量を増加させ、経済性の観点と水の処理負荷がより増して好ましくない。
【００４７】
また土壌への水の供給量は、掘削した土壌の含水状態に応じて調節すればよい。
【００４８】
最適な土壌と水の混合割合を求めた結果、土壌の含水率によって異なるが、例えば含水率６０％の土壌に対しては、重量比で１．５倍の水を供給することで、スラリー状土壌を得ることができる。
【００４９】
また、含水率が８５％を超える土壌に対しては、重量比で１倍の水を供給することで、スラリー状土壌を得ることができる。
【００５０】
さらに、含水率が１５％以下の土壌に対しては、重量比で３倍の水を供給することでスラリー状土壌を得ることができる。
【００５１】
また、供給水に用いられる水には、水道水、河川水、地下水等の一般的にいう水を用いればよい。
【００５２】
また汚染土壌に界面活性剤や有機溶剤を水とともに供給して撹拌混合することによって、汚染土壌の表面に付着している有機塩素化合物の離脱、溶出を促進させてより早く汚染濃度を減少させることができる。
【００５３】
また、汚染土壌表面の汚染濃度を減少させるレベルは、掘削した汚染土壌の汚染濃度に基づき混練ステップにおける撹拌混合の時間、水の供給量、界面活性剤や有機溶剤の供給量によって調節することができる。
【００５４】
次に、前記スラリー状土壌を汚染土壌と汚染水とに分離する（Ｓ１０３）。
【００５５】
この分離ステップにおいては、例えば凝集沈殿装置を用いる。
【００５６】
まず、凝集沈殿装置に一定量貯留した前記スラリー状土壌は、比重差により汚染濃度を減少させた汚染土壌が下部に沈降し、この汚染土壌と上澄み水である汚染水とに分離する。
【００５７】
凝集沈殿装置は、水中に含まれる微細粒子の土壌を分離、捕捉することができる点で好ましい。
【００５８】
なお、分離ステップにおいて、凝集沈殿装置の他に、脱水装置（フィルタープレス）、遠心分離装置等を用いることもできる。
【００５９】
脱水装置は、フィルター内にスラリー状土壌を送り込み、フィルターに圧力をかけて含水率を３０％程度に脱水するものである。
【００６０】
また凝集沈殿装置で下部に沈降した汚染土壌を脱水装置で脱水させてもよい。
【００６１】
次に、前記分離ステップで分離した汚染水の浄化処理を行う（Ｓ１０４）。
【００６２】
汚染水の浄化処理ステップにおいては、例えば活性炭を有する濾過装置、汚染水への紫外線を照射装置、汚染水に零価の鉄粉を含む金属還元剤を撹拌混合して無害化する還元処理装置等を用いることができる。
【００６３】
なお、浄化処理ステップで浄化した処理水を、混練ステップにおける供給水に用いることによって、水道水等の水の再利用が可能となる。
【００６４】
次に、前記分離ステップで分離した汚染土壌と零価の鉄粉を含む金属還元剤、水を撹拌混合して混合物とする（Ｓ１０５、混合ステップ）。この混合ステップにおいては、前記分離ステップで分離した汚染土壌と零価の微粒子鉄粉をベースとし金属還元剤、水を還元剤混合槽に供給し、撹拌手段で撹拌混合してこれらの混合物するものである。
【００６５】
また、この混合ステップにおいて、供給水に用いられる水には、水道水、河川水、地下水等の一般的にいう水を用いればよい。
【００６６】
また、浄化処理ステップで浄化した処理水を、混合ステップにおける供給水に用いることによって、水のリサイクルができ、水道水等の水の供給量を少なくすることができる。
【００６７】
次に、前記混合物をドラム缶等の容器に収納し、容器の上部開口部を蓋体で密閉して一定期間（例えば数ヶ月間静置）養生させて脱塩素化反応により無害化処理するものである（Ｓ１０６）。
【００６８】
容器内において、有機塩素化合物は、鉄粉表面で電子を受け取り（還元され）、アセチレンのような塩素を含まない化合物に変化して無害化される。
【００６９】
容器としては、例えばステンレス材料または内面を樹脂コーティングしたドラム缶を用いることが好ましく、これによって腐食による収納した前記混合物の漏洩を防止することができる。また樹脂製の袋体を介して混合物を収納してもよい。
【００７０】
金属還元剤による汚染物質の分解作用の阻害要因である酸素源を断つため、混合物が外気と直接接触しないよう密閉することが望ましく、また不活性ガス、還元性ガスを容器の上部空間部に充填しておくことが好ましい。
【００７１】
前記したように還元剤混合槽内において撹拌手段で撹拌混合して混合物としたが、容器内で汚染土壌、金属還元剤、水を撹拌、混合してもよい。
【００７２】
この場合には容器の蓋体とは別体の部材に撹拌手段を設けて撹拌混合し、撹拌混合後に容器の上部開口部を蓋体で密閉する。これにより全体の装置を簡略することができる。
【００７３】
金属還元剤としては、零価の微粒子鉄粉を主成分として用いる。鉄粉は例えば平均粒径７０μｍ程度の微粒子とし、これにより比表面積を大きくすることで有機塩素化合物の分解反応性を向上させることができる。
【００７４】
またニッケル合金、カーボンコーティングした鉄粉等を配合して用いてもよい。
【００７５】
また、汚染土壌への金属還元剤の添加量は、土壌に対して１〜１０重量％程度で、添加量が１重量％より少ないときには分解速度が著しく低下する。また水は、金属還元剤の酸化を防止し、且つ金属還元剤を土壌全体に均一に分散させるために土壌の飽和水量以上を含有させる。
【００７６】
また、汚染土壌に金属還元剤、水とともに、界面活性剤、アルコール等の溶剤を供給、混合してもよい。
【００７７】
この場合には土壌表面からの有機塩素化合物の離脱、溶出を促進し分解効率をより向上させることができる。
【００７８】
以上のように、本発明の汚染土壌の浄化処理方法によれば、汚染土壌に付着する機塩素化合物の汚染濃度を減少させることによって、必要な零価の鉄粉を含む金属還元剤を最小限に抑え、さらに汚染土壌と零価の鉄粉を含む金属還元剤、水とを均一に撹拌混合し、土壌表面に付着した有機塩素化合物と金属還元剤との接触を促進することができる。
【００７９】
さらに密閉された容器内で養生させることで安定した分解反応を生じさせ、汚染土壌を確実に浄化処理することができる。さらに汚染土壌から離脱、溶出した有機塩素化合物を含有する汚染水を浄化処理ステップにおいて浄化処理することができる。
【００８０】
また、汚染土壌の表面に付着している有機塩素化合物を完全に離脱、溶出させる必要はなく、汚染土壌表面の汚染濃度を減少させることでよい。
【００８１】
これによって汚染土壌表面を完全に洗浄させる大型で複雑な処理装置を用いる必要がない。
【００８２】
したがってＰＣＢ等に代表される有機塩素化合物で汚染された掘削土壌を、必要な零価の鉄粉を含む金属還元剤を最小限に抑え、無害化処理することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
有害物質に汚染された土壌の浄化を必要とする広範囲の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の一実施例の汚染土壌の浄化処理方法のフローチャート
【図１】
2007209827.tif 000003