(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害物質を含んだ対象物を気密空間内に密封するとともに該対象物に所定の気化促進剤を添加し、次いで、前記気密空間内の気圧を下げて前記有害物質の沸点降下を生じさせることにより前記対象物内から前記有害物質を揮発させるとともに、揮発した有害物質を前記気密空間の外部に排出する有害物質の分離除去方法であって、有害物質がシアンで気化促進剤が酸性溶液、又は有害物質が砒素で気化促進剤が酸性溶液及び酸化剤であることを特徴とする有害物質の分離除去方法。
【請求項２】
有害物質を含んだ対象物が収容される気密性の収容体と、該収容体内の気密空間に連通接続され所定の気化促進剤が貯留された貯留タンクと、前記収容体内の気密空間に連通された排気管と、該排気管を介して前記収容体内の気体を引き抜いて気圧を低下させる真空ポンプと、該真空ポンプの上流側若しくは下流側に接続され前記収容体から排出された有害物質を捕集する捕集機器とを備え、前記真空ポンプは、気圧低下による前記有害物質の沸点降下によって前記気化促進剤が添加された前記対象物内から前記有害物質を揮発させるとともに揮発した有害物質を前記収容体の外部に排出するようになっている有害物質の分離除去装置であって、有害物質がシアンで気化促進剤が酸性溶液、又は有害物質が砒素で気化促進剤が酸性溶液及び酸化剤であることを特徴とする有害物質の分離除去装置。
【請求項３】
前記収容体を剛体容器で構成した請求項２記載の分離除去装置。
【請求項４】
前記収容体をシートで構成し、該シートを前記対象物を収容した状態で袋状に密封自在に構成した請求項２記載の分離除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚染土壌、産業廃棄物等に含まれているシアンや砒素といったさまざまな有害物質を該汚染土壌等から分離除去する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場跡地等で基礎工事を行う場合、シアンや砒素といった物質が掘削土に混じって搬出されることがある。かかる掘削土をそのまま放置すると、シアン等が地下水等を経由して環境に拡散し、生態系に大きな影響を及ぼすおそれがある。
【０００３】
そのため、かかる物質は、水銀、カドミウム、有機隣、鉛、六価クロム、ＰＣＢなどとともに、環境への拡散を厳重に監視すべき有害物質として扱われ、一般廃棄物とは区別して管理型若しくは遮断型の廃棄物処分場に処分する、所定の薬剤で不溶化処理を行う、通電によって回収するといったさまざまな措置を講じなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近では、環境保護の観点から廃棄物処分場の確保がかなり困難な状況になってきており、廃棄処分すべき処分場が見当たらないという問題を生じていた。
【０００５】
一方、不溶化処理は、処理された土が新たな産業廃棄物となる場合があり、その場合には上述したと同様、処分場確保の点で問題が生じるし、通電回収による方法では、一定の通電期間を要し、電気的に中性の有害物質であればそもそも回収が困難である。いずれにしろ、シアンや砒素といった有害物質を汚染土壌等から効率的に分離除去する方法はいまだ確立されていないのが現状である。
【０００６】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、シアンや砒素いった有害物質を汚染土壌等から効率的に分離除去することが可能な有害物質の分離除去方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る有害物質の分離除去方法は請求項１に記載したように、有害物質を含んだ対象物を気密空間内に密封するとともに該対象物に所定の気化促進剤を添加し、次いで、前記気密空間内の気圧を下げて前記有害物質の沸点降下を生じさせることにより前記対象物内から前記有害物質を揮発させるとともに、揮発した有害物質を前記気密空間の外部に排出する有害物質の分離除去方法であって、有害物質がシアンで気化促進剤が酸性溶液、又は有害物質が砒素で気化促進剤が酸性溶液及び酸化剤であるものである。
【０００８】
また、本発明に係る有害物質の分離除去装置は請求項２に記載したように、有害物質を含んだ対象物が収容される気密性の収容体と、該収容体内の気密空間に連通接続され所定の気化促進剤が貯留された貯留タンクと、前記収容体内の気密空間に連通された排気管と、該排気管を介して前記収容体内の気体を引き抜いて気圧を低下させる真空ポンプと、該真空ポンプの上流側若しくは下流側に接続され前記収容体から排出された有害物質を捕集する捕集機器とを備え、前記真空ポンプは、気圧低下による前記有害物質の沸点降下によって前記気化促進剤が添加された前記対象物内から前記有害物質を揮発させるとともに揮発した有害物質を前記収容体の外部に排出するようになっている有害物質の分離除去装置であって、有害物質がシアンで気化促進剤が酸性溶液、又は有害物質が砒素で気化促進剤が酸性溶液及び酸化剤であるものである。
【０００９】
また、本発明に係る有害物質の分離除去装置は、前記収容体を剛体容器で構成したものである。
【００１０】
また、本発明に係る有害物質の分離除去装置は、前記収容体をシートで構成し、該シートを前記対象物を収容した状態で袋状に密封自在に構成したものである。
【００１１】
本発明に係る有害物質の分離除去方法においては、有害物質を含んだ対象物を気密空間内に密封するとともに該対象物に気化促進剤を添加し、しかる後に気密空間内の空気を抜いて空気圧を下げる。このようにすると、気密空間内では、気化促進剤の作用によって有害物質が気化しやすい状態となるとともに空気圧低下に伴う有害物質の沸点降下が生じるので、対象物内からは有害物質が揮発する。したがって、これを気密空間の外部に排出することにより、対象物内に含まれる有害物質が分離除去される。なお、空気が抜かれた後についても、気密空間内の気体、すなわち揮発した有害物質を抜いて減圧状態を維持することにより、対象物内の有害物質を引き続き揮発させる。
【００１２】
有害物質が含まれている対象物としては、主として汚染土であるが、これ以外にもスラグ、焼却灰、汚泥、コンクリート廃材、プラスチック廃材、廃棄木材等も含まれる。
【００１３】
本発明において有害物質とは、減圧しても常温では気化しないが気化促進剤を加えることによって、減圧下、特に数ｍｍＨｇ以下のほぼ真空といえる状態で気化が促進される物質のうち、酸性溶液を加えることによって青酸ガスとして揮発するシアン、又は同じく酸性溶液を加えるとともに酸化剤を加えて酸化還元電位を高くすることによってアルシンガスとして揮発する砒素が該当する。ここで、シアンの場合、酸性溶液が気化促進剤となり、砒素の場合、酸性溶液及び酸化剤が気化促進剤となる。
【００１５】
気密空間をどのように形成するかは任意であり、例えば気密性収容体の内部空間を気密空間とし、該気密性収容体の内部に掘削土砂等の対象物を投入するようにしてもよいし、実際に汚染された地盤を対象物とするならば、その汚染領域を取り囲むようにして地中壁を形成するとともに、その上部を気密シートで覆って気密空間を形成してもよい。
【００１６】
気密空間内の気圧は、気化促進剤を添加した状態での該空間内の温度における有害物質の蒸気圧以下となるように設定するのが望ましい。この程度まで気圧を下げれば、対象物内に含まれる有害物質は気化促進剤の作用と相まって直ちに揮発する。なお、必ずしも上述した有害物質の蒸気圧を下回る必要はなく、若干効率は落ちるものの、該蒸気圧に近い気圧であればかなりの揮発作用を期待できる。
【００１７】
本発明に係る有害物質の分離除去装置においては、まず、気密性の収容体内に有害物質を含んだ対象物を投入して密封するとともに、貯留タンクに貯留された気化促進剤を収容体内に送り込んで対象物内に添加する。次に、排気管を介して収容体内の空気を真空ポンプで抜き、空気圧を下げる。
【００１８】
このようにすると、気密空間内では、気化促進剤の作用によって有害物質が気化しやすい状態となるとともに空気圧低下に伴う有害物質の沸点降下が生じるので、対象物内からは有害物質が揮発する。したがって、これを気密空間の外部に排出し、さらに捕集機器で捕集する。なお、空気が抜かれた後についても、気密空間内の気体、すなわち揮発した有害物質を抜いて減圧状態を維持することにより、対象物内の有害物質を引き続き揮発させる。
【００１９】
有害物質、それが含まれている対象物並びに気圧に関する説明については、上述したとほぼ同様であるのでここでは省略する。
【００２０】
気密性の収容体としては、内部の真空状態を実質的に維持できるものであれば、外部からの大気圧に耐える構造にするかどうかは任意であるが、対象物に大気圧が作用すると該対象物からの有害物質の揮発が妨げられることが懸念される場合には、前記収容体を剛体容器で構成しておくと、対象物に大気圧が作用しないので、有害物質は、対象物内からスムーズに揮発する。
【００２１】
一方、対象物に大気圧が作用しても有害物質の揮発が妨げられるおそれがない場合、例えば、対象物が礫や砂利を多く含んだ汚染土である場合には、前記収容体をシートで構成し、該シートを前記対象物を収容した状態で袋状に密封自在に構成しておくと、本発明による揮発作用に加圧作用が加わり、より効率的な分離除去が可能となる。また、収容体がシートであるため、保管や運搬の際にたたんでおくことができるという作用効果も得られる。
【００２２】
なお、気密性シートの使用の際にはこれを拡げて対象物を載せた後、対象物を包み込むようにして袋状に密封し、しかる後に収容体内の空気を上述したように引き抜いて有害物質を揮発除去すればよい。気密性シートとしては、ナイロン、ビニロン、ポリエステルターポリンなどの材料から任意に選択することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る有害物質の分離除去方法及び装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、本実施形態に係る有害物質の分離除去装置を示した全体斜視図である。同図でわかるように、本実施形態に係る有害物質の分離除去装置１は、有害物質であるシアンを含んだ対象物としての汚染土２が収容される気密性の収容体３と、該収容体内の気密空間に供給管１７を介して連通接続され気化促進剤である酸性溶液が貯留された貯留タンク５と、収容体３に貫通配置された排気管４と、該排気管に気液分離タンク６を介して接続された真空ポンプ７と、該真空ポンプの下流側に接続された捕集機器８とからなり、真空ポンプ７は、酸性溶液の添加によって収容体３内でシアンから変化したシアン化水素酸を、排気管４を介して該収容体内の気体を引き抜いて気圧を下げることにより、収容体３内の気圧低下に伴う沸点降下作用で青酸ガスとして揮発させ、さらに揮発した青酸ガスを収容体３の外部に排出するようになっている。
【００２５】
気密性の収容体３は、ナイロン、ビニロン、ポリエステルターポリンなどの材料で形成された気密性シート１１を、後述するように汚染土２を収容した状態で袋状に包み込んだ後、接着、溶着等の方法で密封して構成するのがよい。
【００２６】
排気管４は、例えば硬質塩化ビニルで形成することが可能であり、多数の孔１６が形成されたその先端部分を収容体３の底部に設置されたサンドマット９内に埋設してある。そして、該マット内を通過してきた収容体３内の空気や汚染土２内からの青酸ガスを孔１６から吸入するようになっている。
【００２７】
すなわち、サンドマット９は、孔１６を汚染土２で目詰まりさせることなく空気や青酸ガスをスムーズに排出させるためのいわば通気体としての役目を果たすとともに、汚染土２の重量や該土に含まれる礫等の突起物によって気密性シート１１が破れたりしないようにする保護層としての役目も果たす。
【００２８】
気液分離タンク６には気圧計１０を取り付けてあり、連通する収容体３内の気圧を計測できるようになっているとともに、該タンクの底面近傍にはドレインコック１２を設けてあり、バルブ１３を閉じた状態で該コックを開くことにより、汚染土２内から蒸発して気液分離タンク６に溜まった水を抜くことができるようになっている。なお、かかる水に汚染土２から揮発した青酸ガスが溶けている場合には、気密状態を維持しながら引き抜いて処理する。
【００２９】
捕集機器８は、真空ポンプ７から排出された気体から有害物質である青酸ガスを捕集回収するための機器であり、その内部には、青酸ガスを吸着するための活性炭を充填してある。なお、微量の青酸ガスが捕集機器８内で吸着されずに排気口から大気に放出される事態が考えられるが、かかる場合には、捕集機器８の排気口を加熱燃焼炉に接続し、該燃焼炉にて青酸ガスを燃焼させて窒素、二酸化炭素及び水に分解し、無毒化を図るようにするのがよい。
【００３０】
本実施形態に係る有害物質の分離除去装置１を現場にて製造するには、まず、図２(a)に示すように気密性のシート１１を地面上に拡げ、その上にサンドマット９を敷き均すとともに該マット内に排気管４の先端部分を埋設する。
【００３１】
次に、同図(b)に示すようにサンドマット９の上に汚染土２を盛るとともに、該汚染土内に供給管１７の先端を埋設する。
【００３２】
次に、気密性のシート１１の縁部を持ち上げてサンドマット９及び汚染土２を袋状に包み込む。そして、それらの縁部を重ね合わせて溶着、接着等の方法によって接合密封し、同図(c)に示すような、内部に気密空間が形成された収容体３とする。
【００３３】
最後に、供給管１７に貯留タンク５を接続するとともに、排気管４に気液分離タンク６、真空ポンプ７及び捕集機器８を図１に示したように順次接続する。
【００３４】
このようにして組み立てられた分離除去装置１を用いて汚染土２内からシアンを分離除去するには、まず、貯留タンク５内の酸性溶液を収容体３内に送り込み、汚染土２のｐＨを低下させる。このようにすると、汚染土２内のシアンは、酸性環境下でシアン化水素酸に変化し、青酸ガスとして気化しやすくなる。
【００３５】
かかる状態で、真空ポンプ７を作動させて収容体３内の空気を抜き、該収容体内の空気圧を下げる。空気圧を下げる程度としては、収容体３内の空気圧が該収容体内の温度におけるシアン化水素酸の蒸気圧以下となるように真空ポンプ７を作動させるのが望ましい。ここで、シアン化水素酸の蒸気圧曲線が概ね図３のようになるとするならば、気温が１０゜Ｃのときには、収容体内の気圧を例えば１００ｍｍＨｇ程度以下に下げればよい。また、さらに数ｍｍＨｇまで下げてやれば、土粒子内部や土粒子間の細かい空隙に存在して離脱しにくい状態のものも、これを短時間に効率よく揮発させることができる。なお、同図には、参考までに灯油、水、エチルアルコールの蒸気圧曲線も併せて示した。
【００３６】
このように収容体３内の空気圧を下げると、該収容体内では、空気圧低下に伴うシアン化水素酸の沸点降下が生じて汚染土２内のシアン化水素酸が直ちに青酸ガスとして揮発するので、これを真空ポンプ７で収容体３から吸引して捕集機器８に送り、該捕集機器にて青酸ガスを吸着させて回収する。
【００３７】
なお、空気が抜かれた後についても、気密空間内の気体、すなわち揮発した青酸ガスを抜いて減圧状態を維持することにより、汚染土２内のシアンを引き続き揮発させる。
【００３８】
真空ポンプ７を作動させる時間については、どの程度までシアンを除去したいかによって適宜調節する。また、いったん所定の空気圧まで下げた後においては、真空ポンプ７を断続運転あるいは出力を弱めて運転し、収容体３内で揮発した青酸ガスによる圧力上昇の分だけ圧力が下がるようにすれば足りる。
【００３９】
汚染土２内のシアンが所望の程度まで分離除去されたならば、真空ポンプ７ を停止して気密性シート１１を開き、該シート内から処理された土を取り出す。処理済みの土は、例えば盛土材料として使用すればよい。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係る有害物質の分離除去方法及び装置によれば、酸性溶液の添加によってシアンをシアン化水素酸に変化させて気化しやすくし、かかる状態で気圧を下げてシアン化水素酸の沸点を降下させることにより、シアンを青酸ガスとして汚染土２内から直ちに揮発させて収容体３の外側に排出することができる。
【００４１】
そのため、きわめて毒性の強いシアンを汚染土から効率的に分離除去することが可能となり、汚染土を処分するための廃棄物処分場を設置する必要がなくなる。また、処理した後に脱水が必要となる水洗浄とは異なり、処理された土をすぐに再利用することができる。
【００４２】
また、収容体３内の気圧が該収容体内の温度におけるシアン化水素酸の蒸気圧以下となるように真空ポンプ７を作動させるようにしたので、汚染土２内に含まれるシアンは、青酸ガスの形で直ちに揮発し、短時間に汚染土内のシアン含有量を低下させることができる。
【００４３】
また、収容体３を気密性シート１１で構成したので、該シートを介して大気圧が汚染土２に作用する。そのため、汚染土２に含まれているシアンは、気化促進剤及び減圧による揮発作用に大気圧による加圧作用が加わり、収容体３外部への排出が促進され、より効率的な分離除去が可能となる。また、収容体３がシート１１であるため、保管や運搬の際にたたんでおくことができるという作用効果も得られる。
【００４４】
また、収容体３の底部に保護層としてのサンドマット９を設けたので、汚染土２の重量が大きかったり該汚染土に突起物が含まれていたとしても、それが原因で収容体３が損傷を受けることはない。そのため、収容体３の転用が可能となる。
【００４５】
また、サンドマット９内に排気管４を埋設するようにしたので、該管に形成された孔１６が汚染土２で塞がれて空気やシアンの排出が妨げられるおそれがなくなるとともに、汚染土２の広い範囲からシアンを揮発させることも可能となる。
【００４６】
本実施形態では、有害物質を分離除去する対象物を汚染土としたが、本発明の対象物はかかる汚染土に限定されるものではなく、汚染土以外にも、スラグ、焼却灰、汚泥、コンクリート廃材、プラスチック廃材、廃棄木材等を対象物としてもよい。
【００４７】
また、本実施形態では、有害物質をシアンとしたが、本発明でいうところの有害物質はかかる物質に限定されるものではなく、例えば砒素に対しても適用することができる。かかる構成においては、砒素が含まれている汚染土等の対象物に酸性溶液及び酸化剤を気化促進剤として添加すれば、砒素がアルシンガスの形で気化しやすい状態となるので、上述の実施形態と同様にして気密空間内の気圧を下げれば、対象物から砒素を揮発させて分離除去することが可能である。また、水銀が含まれている汚染土に対しては、塩酸を加えることで該水銀を気化しやすくすることができる。
【００４８】
また、本実施形態では、収容体内に気化促進剤を送り込むようにしたが、収容体内に密封する前に予め汚染土に添加混合するようにしてもよい。
【００４９】
また、本実施形態では、減圧しても常温では気化しないが気化促進剤を加えることによって気化が促進される物質を対象としたが、気化促進剤を使用せずとも減圧下で揮発させることができる有害物質に対しても本発明を適用することができる。かかる構成によれば、有害物質の気化が速まるため、分離除去効率が著しく改善される。
【００５０】
また、本実施形態では、気密性のシート１１を用いて収容体３を構成したが、かかる構成に代えて図４(a)に示すように、剛性の高い、例えば鋼製の容器２１を収容体とし、かかる容器２１の内部を汚染土２を収容するための気密空間とするとともに、該容器２１に排気管２２を介して図１と同様の気液分離タンク６、真空ポンプ７及び捕集機器８を順次接続するようにしてもよい。
【００５１】
かかる構成によれば、対象物である汚染土２に大気圧が作用すると有害物質の揮発が妨げられることが懸念される場合において、有害物質を対象物内からスムーズに揮発させることが可能となる。なお、この場合、同図(b)に示すように有孔の排気管２３を用いてもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、収容体３を用いて気密空間を形成するようにしたが、実際に汚染された地盤を対象物とするならば、図５に示すように、地盤３１内の汚染領域３２を取り囲むようにして地中壁３３を形成しその上部を気密シート若しくは剛性板３４で覆って気密空間を形成するとともに、地中壁３３に排気管３５を貫通させて、気液分離タンク６、真空ポンプ７及び捕集機器８を順次接続するようにしてもよい。なお、地中壁３３の下端については、必要に応じて適宜気密処理を行う。
【００５３】
また、本実施形態では、気液分離タンク６、真空ポンプ７、捕集機器８の順で収容体３に接続したが、まず、気液分離タンクは、真空ポンプがいわゆるドライタイプのものであればこれを省略してもよいし、真空ポンプと捕集機器との順序を入れ替えてもよい。
【００５４】
また、本実施形態では、保護層としてサンドマットを採用したが、これに代えて、合板を気密性シートの上に載せて保護層としてもよいし、アスファルトやコンクリートで構成してもよい。一方、気密性シート自体に強度を持たせるようにすれば、あるいは対象物の重量等による破損のおそれがないのであれば、かかる保護層を省略してもよい。
【００５５】
また、本実施形態では、通気体としてサンドマット９を採用したが、かかる通気体は、一定の上載圧が作用しても内部に空気や青酸ガスの通路が確保されるのであればどのようなものでもよく、例えば、砂や砂利を敷き均す代わりに、高分子系材料で形成された立体網目状マットを使用してもよい。また、敷き均された砂や砂利内に硬質塩化ビニル等で形成した有孔管を埋設して通気性をさらに向上させるようにしてもよい。
【００５６】
なお、かかる通気体は、例えば、排気管の先端を分岐することによって対象物の広い範囲からシアンを排出することができるのであれば、あるいは、汚染土２が礫、砂利等を多く含んだ通気性の高いものであれば、これを省略してもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に係る本発明の有害物質の分離除去方法によれば、シアン等の有害物質を対象物から効率的に分離除去することが可能となり、該対象物を処分するための廃棄物処分場を設置する必要がなくなるとともに、水洗浄等の方法とは異なり、処理された土をすぐに再利用することも可能となる。
【００５８】
また、請求項２に係る本発明の有害物質の分離除去装置によれば、シアン等の有害物質を対象物から効率的に分離除去することが可能となり、該対象物を処分するための廃棄物処分場を設置する必要がなくなるとともに、水洗浄等の方法とは異なり、処理された土をすぐに再利用することも可能となる。
【００５９】
また、請求項３に係る本発明の有害物質の分離除去装置によれば、請求項２の効果に加えて、対象物に大気圧が作用すると有害物質の揮発が妨げられることが懸念される場合において、有害物質を対象物内からスムーズに揮発させることが可能となるという効果も奏する。
【００６０】
また、請求項４に係る本発明の有害物質の分離除去装置によれば、請求項２の効果に加えて、有害物質は、気化促進剤による気化作用及び減圧による揮発作用に加えて大気圧の加圧作用によって収容体外部への排出が促進され、より効率的な分離除去が可能となる。また、保管や運搬の際に収容体をたたんでおくことができるという作用効果も得られる。
【００６１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る有害物質の分離除去装置の全体斜視図。
【図２】本実施形態に係る有害物質の分離除去装置を現場にて製作する手順を示した施工手順図。
【図３】本実施形態に係る有害物質の分離除去装置及び方法の作用を説明したグラフ。
【図４】変形例に係る有害物質の分離除去装置を示した断面図。
【図５】変形例に係る有害物質の分離除去方法を示した断面図。
【符号の説明】
１                      有害物質の分離除去装置
２                      汚染土（対象物）
３                      収容体
４、２２、２３、３５    排気管
７                      真空ポンプ
８                      捕集機器
９                      サンドマット（通気体、保護層）
１１、３４              気密性のシート
２１                    鋼製容器（収容体）
３３                    地中壁（気密空間）
【図１】
0004009883.tif 000002
【図２】
0004009883.tif 000003
【図３】
0004009883.tif 000004
【図４】
0004009883.tif 000005
【図５】
0004009883.tif 000006