固形状汚染物中のダイオキシン類分解処理
The

decompositionof dioxinsinpollutedsolids(環)廃棄物水環境室児
Dai

小島Kojirna
林大哲

TetsuoKobayashi

牛越Kenichi

早健

Ushjkoshi

当社は最終埋立処分場浸出水の逆浸透膜(RO股)処理で回収される濃縮水を乾燥塩とし,乾燥塩中のダイオキシン類の分解処理に加熱還元分解法を適用してきた｡今回,浸出水処理における凝●集沈殿汚泥,および,汚染土壌中のダイオキシン類分解処理として本方法の適用実験を行なったところ,ダイオキシン類の分解率は99%以上の高い分解率が得られ,本法が固形状汚染物中のダイオキシン類の分解除去に適応できることを実証した｡

We

have

dioxins

proposedanapplicationinmembraneInonsalts recovered

heating

paper,

thefromleachatetheseaKey

reduceddecomposition

fromlandfillleachate

concentrate

treatment

decomposition

ofnot,ds

decomposition

reducedthis processexperiments,

the condition

heating

for treatment

process
with

an

uslng

of thereverseosmosis(RO‑process).

process

thissludge

driedof theprocessanddecomposed
temperaturefor dioxinsinlikefly

hasconditions
bysoil polluted
99%

orrange什omof dioxins

more

450

ash

to550

coagulation/sedimentation
been

in theseinvestigated.
pollutedBasedsolid under℃.

:●

凝集沈殿汚泥汚染土Coagulation/sedimentation壌

Pollutedsoil

加熱還元分解法

Beating

reduced

ダイオキシン類分解

Decompositionま えがき

sludgedecomposition
orprocessdioxinsの固形状汚染物質として,焼却灰の埋立比率が高い

近年,焼却煤塵や工場排水等に含まれるダイオキ処分場の浸出水処理設備における凝集沈殿汚泥が挙シン類(以下DXNsと称する)などの微量環境汚げられる｡浸出水中にDXNsが含まれる場合,凝染物質による固形状物質の汚染が社会問題として注集沈殿汚泥などが対象となる場合がある｡

2000年に目され削減対策が求められてきている｡このようなダイオキシン類対策特別措置法により,土壌環境基DXNsによる固形状汚染物として土壌や河川,湖沼,池などの固形状物質が対象とされる｡また,その他

準として1000pg‑TE(コ/g,要観察基準値として250pg‑TE(〕/gが定められた｡焼却灰中の飛灰に閲し溶

神鋼パンテツク技報

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45

No.

1(2001/8)

融法などが適用されつつあり,汚染土壌などについて排出した｡ては実証検討が着手されはじめている｡

1)装置 形 状:横型回転円筒型

2)寸法: ￠100mmX350mm

当社は廃棄物埋立最終処分場における浸出水処理に逆浸透膜(RO股)処理を適用してきている1)｡

3)容器空間容積:3.OL

浸出水中の溶解塩類や難分解性有機汚濁物質

4)注入ガス量:空気/窒素ガス(3NL/min.)(DXNs,環境ホルモン類,難分解性coD/TOC成分

5)加など)はRO膜により高度に分離され,透過水(処2. 2

実験にもちいた固形状ダイオキシン類汚染物

本実験では下記の固形状DXNs汚染物をもちい理水)は水道水質並みとなり放流もしくは場内用水た｡

として再利用されている｡一方,

RO膜で分離された濃縮水中に移行したDXNsなどは乾燥固化塩と1 )某最終処分場内環出水凝集沈殿汚泥

塩化第一鉄を添加し,凝集処理したスラリー状し,加熱還元分解法によって99%以上の高い分解率で分解処理できること2),および,分解精製で得汚泥を真空乾燥処理し,乾燥汚泥(含水率:6.0られた副生塩の工業塩等としての再利用可能性を報%)とした｡浸出水中の不溶性のDXNsは凝集告してきている3)0処理することによって60‑90%が凝集沈殿汚泥

本報では,小型加熱還元分解装置によって,浸出3

熱 方 法:電気ヒーター(1.5kW)に移行するとされる｡ここでは,浸出水中のDXNs濃度が10‑20pg‑TE(〕凡程度ある場合を想定し,乾燥汚泥にDXNsを外涼して380pg‑TE(〕/蛋至芸誓悪賢z*iL3:＋wa#23x%Zk*&iSi芸;
nb:1㌫冨琵
ついて検討したので報告する｡に調整した｡外添DXNsは飛灰より抽出した

1.加熱還元分解法の処理原理

DXNsをもちいた｡

加熱還元分解法とは,汚染対象固形物を酸素欠乏

2)某焼却場内汚染土壌

募囲気下で加熱(350‑550℃)し,対象国形物中主に焼却煤塵による汚染と判断される焼却場内の難分解性有機塩素化合物を還元分解(脱塩素化)の土壌を対象とした｡小石等を6mm振るいを通する方法でハ‑ゲンマイヤー法と呼ばれている｡

過させて取除き,通過分の粒状土壌を試料とした｡

2.実験方法煤塵の混入が多く62.1実験装置

第1表に乾燥凝集沈殿汚泥と土壌の成分組成分析

加熱分解実験装置の概要囲を第1図に示す｡実験

800pg‑TE(∋/gであった｡

結果を示す｡乾燥凝集沈殿汚泥は塩類,塩素が多く,は回分処理で行ない,排気ガスは開始から終了まで

土壌は酸化アルミニウムや酸化ケイ素類の土壌成分の全量をガス捕集器で捕集し,活性炭吸着塔を通しが多く存在するのが特徴である｡

Discharged

AAC
N2

gas/airRawsluge/soil

Heater

DXNs

Decomposedsludge/soil

第1図

adsorptlOII

column

加熱還元分解試験装置･概略図

Fig･

1TheDrawing

Vol.

45

No.

1Of(2001/8)

TheHeating

ReducedDecomposition

TestEquipment

神鋼パンテツク技報

gas加熱還元分解実験条件

2. 3

3.実験結果

加熱還元分解工程の1例を第2図に示す｡固形状

3.

試料を装置に約100‑150g充填させた後,昇温させ,1凝集沈殿汚泥の分解結果
凝集沈殿汚泥の分解結果について第2表に分解条

設定温度に到達後,酸化分解工程(エアー注入),件と分解後のDXNs濃度と排ガス(全捕集)濃度

還元分解工程(N2ガス注入)を所定加熱温度を保ったまま所定時間経過させ,50℃まで急冷させて分第1表

解試料を装置より取り出した｡酸化工程は高温条件

固形状物の分析値
lAnalyticalTable

下で,空気を注入しながら酸化雰囲気を保ち,固形data

Items

物質中の有機物を酸化分解し,還元分解工程は窒素

of components

in sludge

coagulationsludge

Ca[mg/kg]

4310001400【mg化g]

12200

14300下)で,固形状物中のDXNsを還元分解する工程

Na[mgn(g]2570001700である｡

K[mg化g]

55500

19400

Mn

[mgn(g]Fe[mgnig]

31700

52100

%以

本実験では,DXNsの還元分解特性の確認として分解温度の影響,および,分解時間の影響をそれぞ

8067000

Al[mg化g]

333

94800

T‑P[mg/kg]

54400

T‑S[mgnig]

9110

300

Cl[mgn(g]204000170

T‑N[mg/kg]

1070

500

SiO2[mgnig]

10100

269000(assi)

TOC[mgn(g]314:氷槽内に5本配置,純水とn‑ヘキサンに接触)

Ignitionloss[o/o]4.376.0に通過させ,ガス成分を捕集した｡終了後揃集器をMoisturecontent[o/o]6.017.4

れ検討した｡すなわち,凝集沈殿汚泥については,分解温度を350℃,450℃,550℃について酸化･還元工程を各1時間,また,土壌については400℃,550℃について還元分解工程のみとし分解時間をそれぞれ1時間,4時間とした｡装置より排出される排ガスについては,全量をガス捕集器(インピンジャー

soilsoilMg

ガス置換による酸素欠乏雰囲気下(酸素濃度2and●9000

アセトン洗浄し,全液を回収して分析に供した｡

Preheating

Ileating

prOCeS

prOCeSS

口eatingoxidation

S

reduction

process

Cooling
prOCeSS

350‑550

一UOq)a【dゝ■air purgedq)

ぎO

巨一

N2

purged50tlt2

Time

第2図
Fig･

[h]

分解工程
2

Decomposition

Process

神鋼パンテツク技報

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No.

1(2001/8)

を示す｡

99.3

DXNs濃度はダイオキシン類(pcDDs＋(47‑49pg‑TE(〕/g)と高い分解率が得られ%た｡排ガス中のDXNsも試料全量の2%以下で濃pcDFs)とコプラナ‑PCBsの合計濃度で示した｡
酸化.還元分解工程を各1時間とし,分解温度を変度は共に1.8ng‑TEQ仰m3と小型焼却炉の排ガス基化させた結果,分解温度の上昇と共にDXNs分解準以下と低い値であった｡この値は活性炭吸着塔に率は上昇し,よる排ガス処理前の値で,活性炭吸着処理後の排ガ350℃で80.30/.,解率となり,450℃で97.80/oの分550℃では99.999%の高い分解率

ス濃度は更に低い値となる｡(0.003pg‑TE(〕/g)を得られた｡排ガス中のDXNsが以上より,加熱還元分解法が凝集沈殿汚泥や土壌わずかであるが排出されることを確認したが,試料などの固形物中DXNsの分解技術として有効であ全量の0.5%以内で排出ガス濃度も0.04‑0.4ng‑ることが検証できた｡

TEQ仰m3と低かった｡

3. 33. 2

汚染土壌の分解結果

ダイオキシン類同族体分布について

第4表に凝集沈殿汚泥と分解後の遊集沈殿汚泥中

第3表に汚染土壌の分解結果について,分解条件のDXNs同族体の実測濃度分布の1例(分解温度と分解後のDXNs濃度と排ガス(全捕集)濃度を450℃)を示す｡分解凝集沈殿汚泥中のDXNsはp示す｡土壌分解では還元分解工程のみとして分解温

CDDs,度と分解時間を変化させた結果,

PCDFsともに一様の分解率ではなく高塩素化物ほど高い分解率が得られていることより,高塩℃の分解温度400

素化物が低塩素化物へ脱塩素化反応による逐次分解)言孟冨:p?1nflthS/h*B
550℃の場合,分解時間にかかわらずほぼ等しく

第2表:a;;aft/A;ASL?9948.07'0.).
が生じていることが示唆された｡この傾向はコプラ
ナ‑PCBsでも同様であり,また,土壌の分解結果

凝集沈殿汚泥中のダイオキシン類分析結果
2TableAnalyticaldataof

dioxinsin sludge

Decompositioncondition

Temperature

Dioxinsingas

Dioxinsinsolid
Decomposition

fleating

Heatingoxidation

reduction

Decomposed
Rawsludge

sludgeratio

Dischargedgas

process(tl)process(t2)

[℃]

[h]

[h]

[pg‑TEQ/g][pg‑TEQ/g][o/o][ng‑TEQnqm3]

casel

350

1138074

80.50.04

case2450

113808.5

97.80.33

case3

550

1

13800.0031

99.9990.38}

第3表

汚染土壌中のダイオキシン類分析結果
3TableAnalytical

dataofdioxinsin soil

Decompositioncondition

Dioxinsinsolid

Dioxinsingas
Decomposition

Temperature[℃]

HeatingHeatingoxidation

reduction

Decomposedratio

Rawsoilsoil

Dischargedgas

process(tl)process(t2)

[h]

[h]

[pg‑TEQ/g][pg‑TEQ/g]

[o/o]

casel

400

16800

410

94.0

case2

400

46800

8898.7

case3

550

16800

4999.3

case4

550

46800

47

99.3

Vol.

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No.

1(2001/8)

神鋼パンテツク技報[ng‑TEQnVm3]

1.83

1.81

第4表
Table

凝集沈殿汚泥中のダイオキシン類同族体分析値
4Analytical

data

Diomisofhomologous

inseries

sludgeRawsludge

Decomposedsludge

Decompositionratio

Items

PCDDs

[pg/g][pg/g][o/o]

T4CDDs2900

4798.3P5CDDs3200

2899.1

f16CDDs

4200

2099.5口7CDDs

2400

08CDD

2400

TotalPCDDs

15000

PCDFs

99.8
99.3

(2,98pg‑TEQ/g)(98.3)

2800

160

P5CDFs2700

8696.8

H6CDFs

2200

3098.6

H7CDFs

2100

7.1

99.6

08CDFs

1400

1.4

99.9

94.3

11000

290

98.5

(190pg‑TEQ/g)(4.40pg‑TEQ/g)(97.7)

26000

400

98.5

(365pg‑TEQ/g)(7.38pg‑TEQ/g)(98.0)

TeCBs

153

30.4

80.1

PeCBs

99ll88.9

93.7

IJxCBsTotalnon‑ortho
CoplanarPCBs

38

2.4

290

43.8

84.9(10.3pg‑TEQ/g)(1.12pg‑TEQ/g)(90.0)

PeCBs

186

43.2

76.8

HxCBs

1198.2

9与･1

HpCBs

52198.1

Totalmono‑ortho

TotalCoplanarPCBs

Totaldioxins

: 450

5.7

T4CDFsTotalPCDDs＋PCDFs

temperature

99.6

110

(175pg‑TEQ/g)

TotalPCDFs

Decompsition

9.5

357

52.4

(0.1pg‑TEQ/g)(0.023pg‑TEQ/g)

85.3(99.999)

647

96.2

85.1

(10.4pg‑TEQ/g)(1.14pg‑TEQ/g)(89.0)

26600

496

98.1

(375pg‑TEQ/g)(8.52pg‑TEQ/g)(97.8)
IJ.

℃

Hea血g

oxidatedprocess: 1 hour

Heating

reducedprocess: 1 hourも同様であった｡

分解率が得られ,分解処理が可能であることが示

む
す び
小型加熱還元分解装置による凝集沈殿汚泥と土壌された｡の固形状物中DXNsの分解特性実験から次のことを確認することができた｡

0.5‑2%以下と低く,排ガス濃度は排ガス規制値以下となることが確認された｡

1 )凝集沈殿汚泥および土壌中DXNsの加熱還元

102)分解工程におけるDXNsの排ガスへの移行は

3)加熱還元分解によるDXNsの分解はpcDDsと分解特性に及ぼす分解温度と分解時間の影響を検PCDFs,コプラナ‑PCBsとも,高塩素化物ほど討した結果,初期DXNsと組成成分の違いによ高い分解率が得られ,脱塩素化反応が分解に寄与り幾分の違いが認められたが,酸素欠乏雰囲気下,していることが示唆された｡

450‑550

当社では,実用加熱還元分解装置による実証試験℃で97.8‑99.999%(毒性等量)の高い

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を試みており,DXNs

RO膜分離処理技術と併せ,などの環境汚染物質対策として,トータル処理システムの提供を目指し研究開発に取り組んでいる4)｡
なお,当社はチエ‑ビンゲン大学のHagenmaier[参考文献]
1)植松一也:神鋼パンテツク技報,

vol.43,(1999), p.82
2)田路明宏ほか:逆浸透膜を用いた浸出水処理,第20教授より,水処理系から排出される汚泥や塩類,および,廃棄物,土壌中のDXNsの加熱還元分解法

回全国都市清掃研究発表会論文免(1999),

p.329

3)花嶋正孝ほか:浸出水膜濃縮水からの工業塩回収技(ハ‑ゲンマイヤー法)による分解技術の特許使用

術の開発,第20[司全国都市清掃研究発表会論文集,権の許諾を受けている｡今後とも実用化技術として(1999), p.332

確立させ社会貢献できるよう努力を重ねていく所存

4)田路明宏ほか:神鋼パンテツク技報,(2000),

である｡

No.1

vol.44,

No.1

p.46

連絡先
児島

大a

環境装置事業部
環境本部
廃棄物水環境室TEL

FAX
E‑mail078‑992‑6532
078‑992‑6503

d.kojima@pantec,co.jp;}

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Ll