JP2003071429A

JP2003071429A - 汚染土壌の処理方法

Info

Publication number: JP2003071429A
Application number: JP2001263012A
Authority: JP
Inventors: Yasuichi Jo; 安市城; Yoshiki Ochi; 与志貴越智
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2003-03-11

Abstract

(57)【要約】【課題】汚染土壌をセメント製造設備を用いて安全
に、安価に、且つ確実に処理する方法を提供する。【解決手段】有害物質によって汚染された汚染土壌
を、２００μｍ以下に粉砕し、クリンカー製造設備のキ
ルン窯尻及び、または予熱装置下部に供給する。この場
合、汚染土壌の粉砕時、供給時における有害物質の揮
発、飛散を防止するため、汚染土壌に水を加えて水分調
整を行うことが好ましい。また、その際、界面活性剤を
存在させることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有害物質によって
汚染された土壌（汚染土壌）の新規な処理方法に関す
る。詳しくは、汚染土壌をセメント製造設備にセメント
原料の一部として供給して簡易に処理する方法であっ
て、得られるセメントクリンカーの品質に影響を及ぼさ
ずにかかる処理を行うことが可能な汚染土壌の処理方法
である。

【０００２】

【従来の技術】汚染土壌に含有される有害物質を除去す
る方法として、かかる有害物質の種類により各種の方法
が提案されている。例えば、有害物質がベンゼン、トル
エン、キシレン、ジクロロメタン、トリクロロエチレ
ン、四塩化炭素等の揮発性有機化合物の場合、微生物分
解による汚染土壌浄化方法、水平井戸による汚染土壌浄
化方法、掘削除去・熱脱着・揮発法による汚染土壌浄化
方法等が用いられている。

【０００３】また、有害物質が有機リン、ポリ塩化ビフ
ェニール、ダイオキシン、シマジン等の有機化合物の場
合には、汚染土壌を掘削除去した後、化学分解、熱分解
及び土壌洗浄等の汚染土壌浄化方法や、現場で固形化ま
たは不溶化を行った後に遮水工、遮断工を行うことが一
般に行われる。

【０００４】上記の方法により汚染土壌を処理する場
合、汚染土壌から抽出した有害物質の化学的処理を行っ
て無害化する必要が有り、そのための大掛かりな専用設
備が別途必要である。また、微生物処理には長時間の処
理時間が必要となる。

【０００５】更に、汚染土壌の発生現場で汚染土壌を掘
削除去せずに現状のまま揮発性有機物を取り除き、浄化
する場合には、土壌から取り出した揮発性有機物の捕
集、その無害化の設備がその都度必要となる。

【０００６】このように、従来の汚染土壌の処理におい
ては、有害物質の処理に要するコストが高いことが欠点
となっている。また、汚染土壌の発生現場で現状のまま
固形化、不溶化を行った後に遮水工、遮断工を行う場
合、有害物質はその場に残されたままである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、汚染土壌を簡易に且つトラブル無く処理する方法を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究を重ねた。その結果、汚染土壌を
特定の大きさに粉砕した後、セメントの原料として、セ
メント製造設備の特定箇所に供給することにより、セメ
ントの品質に影響を及ぼさず、しかも、汚染土壌を極め
て簡易に且つ確実に処理することができることを見い出
し、本発明を完成するに至った。

【０００９】即ち、本発明は、汚染土壌を平均粒径２０
０μｍ以下に粉砕した後、セメント製造設備のキルン窯
尻及び／又は予熱装置下部に供給する汚染土壌の処理方
法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明において、汚染土壌は、有
害物質によって汚染された土壌が特に制限なく使用され
る。例えば、ジクロルメタン、四塩化炭素、トリクロロ
エチレン等の揮発性有機塩素系化合物、ポリ塩化ビフェ
ニール、ダイオキシン等の難揮発性有機塩素系化合物、
ベンゼン、トルエン等の揮発性炭化水素化合物、その
他、農薬、油等の有機化合物により汚染された土壌やカ
ドミウム、鉛、砒素、水銀、セレン等の重金属、シア
ン、六価クロム等の無機化合物によって汚染された土壌
などが挙げられる。

【００１１】そのうち、セメント製造設備において分
解、燃焼或いは抽気による除去が容易な有害物質を含む
汚染土壌が好ましく使用され、特に、上記有機化合物を
有害物質として含有する汚染土壌を好適に処理すること
ができる。

【００１２】本発明において、上記汚染土壌を平均粒径
２００μｍ以下に粉砕した後、セメント製造設備のキル
ン窯尻及び／又は予熱装置下部に供給することが極めて
重要である。

【００１３】一般に、汚染土壌は揮散し易い成分を含有
しており、この汚染土壌をセメント製造工程におけるセ
メント原料供給経路に直接投入して処理すると、原料の
乾燥機、粉砕機などで揮散し、大気中に放出される危険
性が有り、また、電気集塵器のダスト捕集効率を低下さ
せる可能性も憂慮される。また、上記問題を回避するた
め、セメント製造設備のキルン窯尻及び／又は予熱装置
下部に供給した場合、キルン内で十分に反応せず、セメ
ントクリンカー中に未反応物として残るという現象が起
こることが、本発明者らの実験によって確認された。

【００１４】これに対して、本発明においては、かかる
汚染土壌を特定の大きさに粉砕した後、セメント製造設
備のキルン窯尻及び／又は予熱装置下部に供給すること
により、有害物質の揮散を確実に防止して処理すること
ができると共に、得られるセメントクリンカーの品質を
低下させることなくかかる処理を行うことができる。

【００１５】従って、上記粉砕後の汚染土壌の平均粒径
が２００μｍを超えた場合、粉砕された汚染土壌がセメ
ント原料としてキルン内で十分に反応せず、クリンカー
中に未反応物として残ることになり、セメントの品質の
低下をもたらすことになる。

【００１６】また、汚染土壌を十分な温度で処理するた
めには、汚染土壌が供給される部位のガス雰囲気温度は
８００℃以上であることが好ましい。８００℃未満の部
位に投入した場合、有機系の有害物質、揮発性の有害物
質、農薬、油が十分に分解されず、大気中に放出される
危険性が有る。

【００１７】図１は、セメント製造設備の代表的な態様
を示す概略図を示すものである。図１に示すように、セ
メント製造設備は、セメント原料を予熱、更には仮焼す
るための予熱装置２と、焼成を行うための焼成用キルン
３とよりなる。上記予熱装置は、複数のサイクロン４を
エアーダクト５により連接し、その上部より供給された
セメント原料１が、順次予熱されながら、下方に移動
し、最下段サイクロンの原料シュート９より焼成用キル
ン３に供給されるように構成される。また、予熱装置の
下部には仮焼炉６が設けられ、キルン排ガスの熱と共
に、予熱或いは仮焼に必要な熱をバーナーによって補充
して該予熱装置に供給するよう構成される。

【００１８】一方、焼成用キルン３にはバーナー７が取
り付けられており、その発生熱によりセメント原料は焼
成されてクリンカーとしてクーラー８に取り出され、冷
却された後、石膏等の添加成分の配合、粉砕処理等を経
てセメントが得られる。

【００１９】本発明において、粉砕した汚染土壌を上記
セメントの製造設備に投入する場所は、前記したよう
に、ガス温度が８００℃以上のガス温度を有し、且つ、
汚染土壌の投入が容易なキルン窯尻及び／又は予熱装置
下部であることが重要である。特に、図中Ａで示すよう
に、予熱装置の最下段サイクロンから焼成用キルンの窯
尻に原料を投入する原料シュート９における位置が最適
である。本発明において、汚染土壌の粉砕に先立ち、汚
染土壌中に含まれる金属片等を除去することが、汚染土
壌の粉砕、セメント原料としての使用をトラブル無く行
うために好ましい。上記分離方法は、公知の方法が特に
制限なく採用される。例えば、磁選機により金属を除去
する方法が挙げられる。

【００２０】本発明において、汚染土壌の粉砕は、公知
の粉砕機を使用して行うことができるが、粉砕時の有害
物質の飛散を可及的に防止するため、湿式粉砕を行うこ
とが好ましい。そのための粉砕機としては、ポットミ
ル、チューブミル、塔式粉砕機等に代表されるボールミ
ルが挙げられる。

【００２１】また、汚染土壌の粉砕時、供給時における
有害物質の揮発、飛散を防止するため、汚染土壌に水を
加えて水分調整を行った後、湿式粉砕することが好まし
い。また、粉砕後の汚染土壌は、密閉系での輸送を行う
ことが好ましい。特に、水により流動化せしめてパイプ
輸送を行うことが最も好ましい。

【００２２】上記汚染土壌に含有させる水の量は粉砕物
の輸送、セメント製造工程への影響からを考慮すれば、
２０〜９０重量％、好ましくは、２５〜６５重量％が好
ましい。かかる水は、粉砕時に全量加えても良いし、或
いは、粉砕時に一部加え、粉砕後に残量を加えても良
い。

【００２３】上記の必要に応じて実施される水分調整の
ための水として、中性もしくはアルカリ性の廃液を用い
ることができる。中性もしくはアルカリ性の廃液として
は各種工場から発生する廃液や写真の現像廃液、ジュー
ス廃液、焼酎廃液等が好ましく用いられる。また、酸性
の廃液の場合、中性もしくはアルカリ性に中和処理した
後、使用することができる。

【００２４】また、上記湿式粉砕において、有害物質が
有機化合物もしくは油等であり、水との相溶性が乏しい
場合、界面活性剤を添加し、水に対して相溶性を持たせ
ることが均一な粉砕物を得ることができ、セメント製造
設備に安定して供給を行うことができるため好ましい。
また、界面活性剤の添加により、少量の水で粉砕物の流
動化が可能となり、前記パイプ輸送において有利であ
る。

【００２５】ここで用いられる界面活性剤としては公知
のものを用いることができる。例えば、陰イオン界面活
性剤としてアシル化ペプチド、ポリオキシエチレンアル
キルエーテルカルボン酸塩等のカルボン酸塩、アルキル
スルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩―ホルマリン重
縮合物等のスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルエ
ーテル硫酸塩等の硫酸エステル塩が例示される。また、
陽イオン界面活性剤として脂肪族アミン塩、脂肪族４級
アンモニウム塩、アミノカルボン酸塩等が例示される。
また、非イオン界面活性剤としてポリオキシエチレンポ
リオキシプロピルアルキルエーテル、ポリオキシエチレ
ンエーテル、グリセリンエステル、ポリオキシエチレン
脂肪酸アミド等が例示される。

【００２６】但し、上記界面活性剤は、塩素、フッ素等
のハロゲン元素を含有する場合、セメントの製造工程、
品質に悪影響を及ぼす虞があるため、これらの元素を含
有しないものを使用することが好ましい。

【００２７】上記界面活性剤の使用量は、汚染土壌に含
有される疎水性の有害物質の量により異なるが、一般
に、汚染土壌１００重量部に対し０．０１重量部以上、
好ましくは、０．００３〜３重量％となる割合が好まし
い。

【００２８】粉砕された汚染土壌のキルン窯尻及び／又
は予熱装置下部への供給量は特に制限されないが、汚染
土壌に含有される水がキルンの運転に影響を及ぼさない
範囲で供給すべきである。

【００２９】また、セメントの品質への影響を防止する
ため、汚染土壌の供給量に対して、セメント原料の化学
成分を調整し、セメント原料の化学成分を所定の範囲に
保持することが好ましい。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明より理解されるように、本発
明の汚染土壌の処理方法は汚染土壌に含有される有害物
質を確実に且つ簡易に処理する方法であり、工業的に極
めて有効な処理方法である。

【００３１】特に、汚染土壌をセメントの原料として使
用するため、省資源化を図ることができる。また、既存
の設備を利用するため、新たな設備投資額が少なく、汚
染土壌の処理コストを低くすることができる。

【００３２】

【実施例】以下実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
る。

【００３３】尚、実施例において、汚染土壌の含水率は
以下の方法によって測定した。即ち、汚染土壌を１０５
℃で２４時間乾燥させ、その重量変化より下記式で求め
た。

【００３４】(乾燥前の重量−乾燥後の重量)／乾燥前の
重量×100 （重量％）また、粉砕された汚染土壌の平均粒径を、レーザー回折
式粒度分析計を使用して測定した。

【００３５】更に、汚染土壌中に含有される油含有率を
JIS−Ｋ−０１０２に準じて測定した。

【００３６】実施例１、比較例１重質油によって汚染された汚染土壌より、磁選機により
金属を除去した後、含水率が３０重量％となるように水
を、また、界面活性剤を０．１重量％となる割合で添加
した後、ボールミルにより表１に示すように粉砕した。

【００３７】ボールミルで粉砕した後、油膜の有無を確
認した結果、油膜は観察されず、均一に水と混合されて
いた。

【００３８】上記粉砕後の汚染土壌をパイプ輸送によ
り、セメント製造設備の窯尻に、汚染土壌とセメント原
料との重量比（乾燥状態）がを５：９５となるように混
合し、クリンカーを作成した。

【００３９】得られたクリンカー中に含まれる未反応の
二酸化珪素の有無をX線回折により確認し、下記の判断
基準により評価した。 ○：未反応の二酸化珪素のX線回折が認められない。 ×：未反応の二酸化珪素のX線回折が認められる。

【００４０】また、実施例１において、セメント製造設
備からの排ガス中から汚染物質は全く検出されず、ま
た、セメントの品質への影響は皆無であった。

【００４１】

【表１】

【００４２】実施例２〜３汚染土壌として、パークロロエチレンにより汚染された
土壌を使用し、湿式粉砕時の含水率を表２に示すように
変えた以外は同様にしてセメントクリンカーを製造し
た。但し、実施例３では、含水率調整用の水として現像
廃液を使用した。

【００４３】このように、本発明においては、単に、汚
染土壌の処理のみでなく、排水の処理をも同時に行うこ
とも可能である。

【００４４】前記ボールミルで粉砕した後、油膜の有無
を確認した結果、油膜は観察されず、均一に水と混合さ
れていた。

【００４５】また、得られたクリンカー中に含まれる未
反応の二酸化珪素の有無、セメント製造設備からの排ガ
スについて汚染物質の調査を行った結果、各実施例共
に、クリンカーからは未反応の二酸化珪素は検出され
ず、また、排ガスからは汚染物質が検出されなかった。

【００４６】また、上記湿式粉砕時の粉砕性、汚染土壌
をクリンカー製造設備のキルン窯尻に供給する時の輸送
機、輸送経路での運搬性、セメントの製造運転の安定性
（運転性）について下記の基準に基づいて評価した。

【００４７】（１）粉砕性 ○ ：特に問題なく粉砕できた。 △ ：粉砕に多少の問題を生じた。 × ：壁面等に付着し、粉砕が困難であった。

【００４８】（２）運搬性 ○ ：ハンドリング性が良く、何ら問題なく運搬できた △ ：ハンドリング性が若干悪いか、供給に多少の支障
が生じた × ：ハンドリング性が著しく悪いか、供給が不可能と
なった。

【００４９】（３）運転性 ○ ：極めて安定してセメントを製造することができた △ ：キルンの入り口温度に僅かな変動があった × ：キルンの入り口温度に大きな変動が生じた。

【００５０】

【表２】

【図面の簡単な説明】

【図１】セメント製造設備の代表的な態様を示す概略
図

【符号の説明】

１セメント原料２予熱装置３焼成用キルン４サイクロン５エアーダクト６仮焼炉７バーナー８クーラー９原料シュート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】汚染土壌を平均粒径２００μｍ以下に粉
砕した後、セメント製造設備のキルン窯尻及び／又は予
熱装置下部に供給する汚染土壌の処理方法。
【請求項２】汚染土壌を２０〜９０重量％の水分を含
んだ状態で粉砕する請求項１記載の処理方法。
【請求項３】中性またはアルカリ性の廃液を水分の調
整に使用する請求項２記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項４】乾燥状態の汚染土壌１００重量部に対
し、０．０１重量部以上の界面活性剤の存在下に粉砕を
行う請求項１〜３の何れかに記載の汚染土壌の処理方
法。