(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機系汚染物質に汚染された土壌を収納容器に梱包し、容器ごとセメントキルンに投入してセメント原料と共に燃焼させる方法であって、該収納容器に含まれる塩素および全アルカリ量がセメント組成としてそれぞれ０.０２％以下および０.７５％以下となる収納容器を用い、有機系汚染土壌をセメント原料として用いることを特徴とする有機系汚染土壌のセメント原料化方法。
【請求項２】
有機系汚染物質に汚染された土壌を、汚染現場で収納容器に梱包し、セメント工場で容器ごとセメントキルンに投入する請求項１に記載する方法。
【請求項３】
有機系汚染物質がダイオキシン、ポリ塩化ビフェニル(ＰＣＢ)、シアン化合物である請求項１または請求項２に記載する方法。
【請求項４】
収納容器がプラスチック製容器、金属製容器、木製容器、またはガラス製容器である請求項１、請求項２、または請求項３に記載する方法。
【請求項５】
収納容器の材質がポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリビニルクロライドであって、キルンの燃焼温度が１４００℃以上である請求項１、請求項２、または請求項３に記載する方法。
【請求項６】
収納容器がペール缶、ドラム缶、またはガラス瓶である請求項１〜請求項５の何れかに記載する方法。
【請求項７】
有機系汚染土壌を汚染現場で収納する方法は、該汚染土壌に散水を行ってから収納容器に詰め込む方法、あるいは該汚染土壌に散水した後に掘削してバイブレータ付シュートを用いて汚染土壌を容器に詰め込むことを特徴とする請求項２に記載する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、有機系汚染土壌をセメント原料として再利用する処理方法とそのセメントに関する。具体的には、ダイオキシン、ＰＣＢ、またはシアン化物などを含む有機系汚染土壌について、これをセメントの粘土原料として活用する場合、更なる環境汚染を引き起こさずに処理することができる処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ごみ焼却施設の周辺等において、ダイオキシンやＰＣＢなどによる汚染が問題になっている。これらの汚染土壌を無害化する方法としては、熱脱着分離方法、溶融固化法(ジオメルト法)、アルカリ触媒分解法、超臨界水酸化方法、メカノケミカル法、真空加熱分離法、バイオレメディエーション法、間接加熱キルン法、ロータリーキルン焼却方法などがある．
【０００３】
一方、シアン化合物を含有した汚染土壌の処理方法としては、アルカリ塩素法、オゾン酸化法、電解酸化法、紺青法(難溶性錯化合物沈殿法)、酸分解燃焼法、煮詰法（煮詰高温燃焼法）、湿式加熱分解法、吸着法、生物的処理法などが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の処理方法のうちプラント系処理方法はその建設に数億円以上の費用がかかる上、処理した土壌の搬出先を確保することも課題になる。超臨界水酸化法やメカノケミカル法はその規模が現状では室内レベルでありプラントレベルの実績はない。、一方、ダイオキシン類による汚染土壌をバイオレメディエーシヨンによって処理する方法については期待が大きい。特にこの方法は土壌掘削、焼却用燃料、あるいは薬剤等をほとんど必要としないので処理コストが低く、経済性に優れると云う利点がある。また、植物を使用するので安全性が高いと考えられる。しかし、バイオレミディエーション法は分解反応速度が小さく、浄化修復期間が長いので、浄化目標が厳しい場合にはこれを達成するのが難しい。そのため、この処理方法については分解速度が革新的に早い技術が開発され、処理時間が大幅に短縮されない限り、長い処理期間中の人体暴露リスクのため、修復法としての適用に限界がある。
【０００５】
本発明は、従来の処理方法におけるこのような問題を克服したものであり、有機系汚染物質を含む土壌をセメントの粘土原料として利用する方法であって、その際に更なる環境汚染を生じない処理方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明によれば以下の構成からなる有機系汚染土壌のセメント原料化方法が提供される。
〔１〕有機系汚染物質に汚染された土壌を収納容器に梱包し、容器ごとセメントキルンに投入してセメント原料と共に燃焼させる方法であって、該収納容器に含まれる塩素および全アルカリ量がセメント組成としてそれぞれ０.０２％以下および０.７５％以下となる収納容器を用い、有機系汚染土壌をセメント原料として用いることを特徴とする有機系汚染土壌のセメント原料化方法。
〔２〕有機系汚染物質に汚染された土壌を、汚染現場で収納容器に梱包し、セメント工場で容器ごとセメントキルンに投入する上記[１]に記載する方法。
〔３〕有機系汚染物質がダイオキシン、ポリ塩化ビフェニル(ＰＣＢ)、シアン化合物である上記[１]または上記[２]に記載する方法。
〔４〕収納容器がプラスチック製容器、金属製容器、木製容器、またはガラス製容器である上記[１]、上記[２]、または上記[３]に記載する方法。
〔５〕収納容器の材質がポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリビニルクロライドであって、キルンの燃焼温度が１４００℃以上である上記[１]、上記[２]、または上記[３]に記載する方法。
〔６〕収納容器がペール缶、ドラム缶、またはガラス瓶である上記[１]〜上記[５]の何れかに記載する方法。
〔７〕有機系汚染土壌を汚染現場で収納する方法は、該汚染土壌に散水を行ってから収納容器に詰め込む方法、あるいは該汚染土壌に散水した後に掘削してバイブレータ付シュートを用いて汚染土壌を容器に詰め込むことを特徴とする上記[２]に記載する方法。
【０００７】
本発明のセメント原料化方法によれば、有機系汚染物質に汚染された土壌（有機系汚染土壌と略称する）を収納容器に梱包し、具体的には、例えばペール缶などに密閉し、この容器ごとセメントキルンに投入するので、梱包、搬送およびキルンへの投入の各処理工程において汚染物質が周囲に飛散することがなく、周囲の環境汚染を防止することができる。また、梱包した容器ごとキルンに投入して燃焼させるので、ポリエチレン製やポリプロピレン製などのプラスチック製容器を用いると、その燃焼時にかなりの熱を発生するので、これをセメント焼成の熱源の一部に利用することができるので、セメント製造工程において、焼成燃料をいくらか節約できる利点がある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明する。
本発明の方法は、有機系汚染物質に汚染された土壌を収納容器に梱包し、容器ごとセメントキルンに投入してセメント原料と共に燃焼させることにより、有機系汚染土壌を主にセメントの粘土原料の一部に利用するセメント原料化方法である。
【０００９】
有機系汚染土壌とは、例えば、ダイオキシン、ＰＣＢ、シアン化合物によって汚染された土壌であり、これら有機系汚染物質を含む土壌である。収納容器は、好ましくはセメント原料と共に焼成したときに、焼成されるセメント中の微量成分がＪＩＳ規格を満足するような組成であることを要する。すなわち、収納容器に含まれる塩素や全アルカリ量が、焼成されるセメントの組成としてそれぞれ０.０２％以下および０.７５％以下となることが必要である。このような容器を用いることにより、容器ごと汚染土壌を燃焼させたときに、ダイオキシン類やＰＣＢの発生源である塩素量を極力低減することができる。収納容器は、具体的には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのプラスチック製容器、スチールなどの金属製容器、ガラス瓶などのガラス製容器、樽などの木製容器である。なお、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリビニルクロライドは十分に高い温度、例えば１４００℃以上で燃焼すればダイオキシンを発生させる可能性が少ないので収納容器として用いることができる。因みに、通常のセメントキルンの焼成温度は１４００℃〜１５００℃程度であるので、通常のセメント製造キルンであれば材質がポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリビニルクロライドなどの容器も用いることができる。なお、トタンやブリキなどのスチール製容器はセメント原料の鉄分の量が過剰にならないように投入量を調整する。
【００１０】
この収納容器はペール缶やドラム缶、樽などのような密閉容器が好ましい。汚染現場で密閉容器に有機系汚染土壌を入れ、蓋をして梱包した状態とする。汚染現場における容器への詰め込みは、手作業で行っても良く、機械作業でも良い。例えば、現場で汚染土壌を容器に入れる際にバイブレータつきシュート（振動手段を備えた傾斜板）などを用いて缶内に詰め込む。なお、容器に梱包した状態とは汚染土壌が外部に容易に飛散しない状態を云う。例えば、ペール缶などに蓋をして密閉した状態、厚いポリ袋などに詰めて口を閉じた状態などを云う。有機汚染土壌を現場で容器に梱包することにより、汚染土壌の飛散による二次汚染を防止すると共に作業性が向上する。
【００１１】
有機系汚染土壌を収納容器に梱包した状態で、容器ごとセメントキルンに投入してセメント原料と共に燃焼させる。キルンの温度は通常のセメント焼成温度であれば良い。キルン内の高温によって土壌に含まれる有機汚染物質が分解され、また土壌は粘土化してセメント原料の粘土原料の一部になる。さらに容器ごと燃焼することによって、ポリエチレン製やポリプロピレン製などのプラスチック製容器などは高温を発生するので、その燃焼熱がセメント焼成の熱源の一部に利用される。
【００１２】
有機汚染土壌のキルンへの投入量は、(イ)ポルトランドセメント、または混合セメントのＪＩＳ規格に定めらた化学成分の規格値、および、(ロ)この化学組成値から算出した水硬率、ケイ酸率、活動係数、石灰飽和度などの品質管理値に基づいて管理すれば良い。
【００１３】
セメント製造方法は、最近ではＳＰ方式とＮＳＰ方式にほぼ限定されており、これらプロセスはサスペンションプレヒーターと廃熱発電設備を有しており、有機系汚染物質が分解して発生する塩素ガスや酸性ガスは、大量のアルカリ性のセメント原料により吸着される。さらに、セメントキルンの排ガスは廃熱ボイラーによって短時間に急冷却されるためダイオキシンやＰＣＢは再合成しない。従って、本処理方法によれば、ダイオキシン類が系外に放出される虞がない。なお、念のため、作業中は防塵マスク等の呼吸器用保護、土壌の付着し難い保護服や保護手袋を着用するのが好ましい。
【００１４】
以下、本発明を実施例によって具体的に示す。処理した土壌のダイオキシン含有量は１０００〜６８００pg-TEQ/gであり、国の環境基準(1000pg-TEQ/g)を大きく上回るダイオキシン類を含む土壌であり、処理量は約１５０m3(約250t)である。
【００１５】
〔実施例〕
粉塵の飛散防止対策(散水等)を講じたダイオキシン汚染土壌を汚染現場でミニバックホウを用いて掘削し、ポリエチレン製のペール缶(10Ｌ容量、16kg)にバイブレータ付シュートを用いて詰め込んだ。この詰め込み作業によって生じた粉塵量は大気１m3当たり０.０３〜０.０６mgであり、ダイオキシン濃度が高かった土壌を基準にして換算しても、大気中のダイオキシン濃度は０.２０４〜０.４０８pg-TEQ/Nm3であり、国の環境基準(0.6pg-TEQ/Nm3)を満足するものであった。汚染土壌を詰めたペール缶をさらにコンテナに収納し、梱包してセメント工場にトラック輸送し、キルンに既設のシュートを利用してキルン内に投入した。なお、この既設シュートに合わせて３００mm角程度のペール缶を使用したが、キルンに投入できれば良いのでペール缶の大きさは制限されない。トラック輸送中とその搬出後に土壌のロスは認められなかった。従ってペール缶中の土壌の全量がセメントキルン内に投入されたことになる。輸送の際にはウィング車を使用するなどして荷こぼれ等を防止した。輸送後、セメント工場内の一時保管場所に設置した。これらの作業中、作業員は防塵マスク等の呼吸器用保護、土壌の付着し難い保護服および保護手袋を着用した。これらの保護具等は作業後毎に廃棄して新規なものを着用し、使用後はキルンで焼却処分した。キルン内に投入した汚染土壌をセメント原料と共に約１４５０℃で約２５０時間焼成し、セメント約３６０００tを製造した。
因みに、汚染現場で土壌を容器に入れず、トラックにバラ積みしてセメント工場に輸送し、ベルトコンベアーを用いて汚染土壌をキルンの投入口に移送し、スコップでキルンに投入した場合、発生した粉塵量から換算したダイオキシン濃度は３.０pg-TEQ/Nm3であり、国の環境基準を上回った。
【００１６】
本実施例では約１６０００個のポリエチレン製ペール缶を使用した。このペール缶の空重量は０.５kg/個であり、投入したポリエチレン缶の総重量は８０００kgである。ポリエチレンの燃焼熱は軟質、硬質ともに約１１０００kcal/kgであるので、セメント約３６０００tを製造するに当たり、約１１０００ｋcal/kg×８０００kg＝８８×１０6kcalの熱量に見合う燃料を節約できたことになる。なお、ポリプロピレン製ペール缶を用いても同様に８８×１０6kcalの熱量に見合う燃料を節約することができる。
【００１７】
なお、スチール製のペール缶は上記と同様のサイズの場合、空重量はポリエチレン製缶の約８倍であり、従って、セメント原料の鉄を８０００kg×８＝６４０００kg低減することができる。但し、トタン、ブリキ、ステンレスは鉄の他に亜鉛、すず、クロムを含有し、これらがセメントに混入するには好ましくないので、これらの缶は避けたほうが良い。また、ガラス瓶を用いた場合には、セメント原料のなかでシリカ源が最も高価であるため好適なシリカ原料になる。ただし、過剰に加えた場合にはセメント中の全アルカリ量のＪＩＳ規格０.７５％を上回る懸念があるので、これを越えないように注意を要する。
【００１８】
ダイオキシン汚染土壌を１０t/日(10時間稼働)の割合で処理し、1ヶ月(実働22日)間で２２０ｔを焼成処理した。焼成処理中にセメントキルン排ガスから排出されるガス中と、セメント工場の製品であるクリンカー中のダイオキシン濃度を測定した。この結果、処理前と処理中の排ガス中のダイオキシン濃度には大きな差が見られなかった。また、得られたセメントの強度、凝結特性、および水和熱特性などのセメントの一般的な諸物性を評価したところ、これらは本発明に係るセメントは汚染土壌を加えずに製造した従来のセメントと同様であることを確認した。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の処理方法は、従来、現実的な処理方法が確立されていなかったダイオキシンなどによる汚染土を無害化してセメント原料として利用できるようにし、しかも汚染土壌を容器に梱包して取り扱うことにより、処理作業中の汚染土壌の飛散による二次的な環境汚染を効果的に防止し、さらには容器ごとキルンに投入して燃焼させることによりキルンの燃料を節約することができる。