JP2004195344A

JP2004195344A - 油汚染土壌の浄化処理方法

Info

Publication number: JP2004195344A
Application number: JP2002366190A
Authority: JP
Inventors: Fumio Imadate; 立文雄今; Junichi Kawabata; 端淳一川; Tatsuji Kawai; 合達司河; Akitoshi Iwamoto; 本晃敏岩
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【目的】洗浄時間を短縮して経済的に浄化出来、特に少量から大量までの浄化量に低コストで、且つ効率的に対応出来る油汚染土壌の浄化処理方法の提供。
【解決手段】重金属を含む油汚染土壌の浄化処理方法において、汚染土壌を浄化槽に投入する工程（Ｓ２）と、浄化槽に給水する工程（Ｓ３）と、アルカリ溶液を浄化槽に投入する工程（Ｓ４）と、過酸化水素溶液を浄化槽に投入する工程（Ｓ５）と、汚染土壌と水とアルカリ溶液と過酸化水素溶液が充填された浄化槽を撹拌する工程（Ｓ６）と、浄化槽に投入されたアルカリ溶液及び過酸化水素溶液の化学反応によって生じた微細気泡が浄化槽の上層部に浮上して形成される気泡層を排除する工程（Ｓ８）、とを有し、その気泡層に含まれる油成分と重金属を除去して油成分と重金属を含む油汚染土壌を浄化することを特徴としている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は重金属例えばシアンを含む油汚染土壌の浄化処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油と重金属によって土壌が汚染された複合汚染土壌の浄化方法として、高温加熱法と、土壌洗浄法が従来より実施されている。
【０００３】
高温加熱法は、汚染土壌をロータリーキルン等の中で１０００℃程度に加熱し、油と重金属を同時に揮発させる方法である。この方法は、熱エネルギーを大量に消費し、適用出来る重金属が限定されると言う問題がある。
【０００４】
土壌洗浄法には、汚染土壌を水中で混合撹拌することにより、油は浮上分離し、重金属を吸着している微細土粒子は篩い分け（分級）により分離して高濃度の汚染土のみを濃縮する方法である。そして、前記混合撹拌の際で且つ水を開放する時に発生する気泡や泡沫浮上を利用する方法もある。
【０００５】
しかしながら、上述の方法は、油の分離効率が悪く、一度の洗浄効果では浄化効果が低いため二度以上洗浄を繰り返す必要があり、水の消費が大である。
更に重金属を吸着している微細土粒子を分級する設備が必要であり、洗浄水処理を含めると、大規模な浄化設備が必要となる。
【０００６】
そこで、本出願人は、洗浄時間を短縮して経済的に浄化でき、特に、少量から大量までの浄化量に低コストで容易に対応出来る気泡連行浄化方法及びその装置（特開２００２-１８４２０号公報）を提案した。
【０００７】
上記気泡連行浄化方法及びその装置（特開２００２−１８４２０号公報）によれば、
アルカリ溶液を入れた油分離層に汚染土壌を投入し、気泡を発生する酸化剤を注入して、気泡連行により汚染土壌から油を剥ぎ取って分離する工程と、油分離槽に浮いた油廃液をノッチ部からオーバフローさせて処理する油水分離工程と、前記油分理槽で処理した土壌を中和洗浄層に移し、アルカリ成分を希釈する中和洗浄工程とを有し、前記油分離槽への汚染土壌の投入、撹拌、処理した土壌の掻き出し搬送、及び中和層で洗浄した土壌の搬出をパワーショベルで行うものである。
【０００８】
上述の気泡連行浄化方法及びその装置（特開２００２−１８４２０号公報）は、洗浄時間を短縮して経済的に浄化出来、少量から大量までの浄化量に低コストで容易に対応出来るものではあるが、アルカリ濃度及び酸化剤の濃度が共に規定されておらず、重金属ないしは、油汚染土中の重金属については必ずしも効率的に除去出来てはいなかった。
【知見】
本発明者は種々研究の結果、油及び重金属を最も効率的に除去できるような気泡の発生状況を作るためのアルカリ、及び酸化剤である過酸化水素の最適濃度が有ることを発見した。
また、その時の汚染土壌に含まれる油の含有率が所定の濃度以上で、より一層効果を発揮することも分かった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、洗浄時間を短縮して経済的に浄化出来、特に、少量から大量までの浄化量に低コストで、且つ効率的に対応出来る油汚染土壌の浄化処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の油汚染土壌の浄化方法は、重金属を含む油汚染土壌の浄化処理方法において、汚染土壌を浄化槽に投入する工程（Ｓ２）と、浄化槽に給水する工程（Ｓ３）と、アルカリ溶液を浄化槽に投入する工程（Ｓ４）と、過酸化水素溶液を浄化槽に投入する工程（Ｓ５）と、汚染土壌と水とアルカリ溶液と過酸化水素溶液が充填された浄化槽を撹拌する工程（Ｓ６）と、浄化槽に投入されたアルカリ溶液及び過酸化水素溶液の化学反応によって生じた微細気泡が浄化槽の上層部に浮上して形成される気泡層を排除する工程（Ｓ８）、とを有し、その気泡層に含まれる油成分と重金属を除去して油成分と重金属を含む油汚染土壌を浄化するようになっている（請求項１）。
【００１１】
前記アルカリ溶液のアルカリ濃度は給水分をも含めて０．５〜２．０重量％の範囲であり、前記過酸化水素濃度は給水分をも含めて０．５〜３．０重量％の範囲であり、かつ油含有量が１０００ｍｇ／ｋｇ以上１００，０００ｍｇ／ｋｇ以下である（請求項２）。
【００１２】
図４、図５に関して後述するように、アルカリ溶液が０．５重量％以下では効果が少なく、浄化率９０％を確保できず２．０重量％以上では無駄である。過酸化水素濃度に関しても同様な傾向にある。すなわち、０．５重量％以下では浄化率が低くなり、３重量％以上では無駄である。
【００１３】
油含有量が１０００ｍｇ／ｋｇ以下では重金属が油と共に浮上せず金属が残る。そして１００，０００ｍｇ／ｋｇ以上では油が多すぎて汚染土壌の浄化効率が低下する。このように１００，０００ｍｇ／ｋｇ以上の油を含む土壌は例えば燃焼により除去するのが好ましく、本発明では実施できない。すなわち気泡連行浄化方法の場合は上記の範囲内となる。
【００１４】
一般に高濃度の油汚染土には、水酸化ナトリウム、過酸化水素が多く必要となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１及び図２において、施工するべき重金属を含む油汚染土壌を有する領域Ｇから、掘削手段である、例えばバックホー１によって汚染土壌を採取する（汚染土壌採取工程：ステップＳ１）。
【００１７】
採取された汚染土壌は、前記バックホー１によってホッパー２に投入される。
【００１８】
ホッパー２に投入された汚染土壌は、ベルトコンベア３によって浄化槽４に投入される（以上、汚染土壌投入工程：ステップＳ２）。
【００１９】
汚染土壌が浄化槽４に投入された後に、浄化槽４には給水手段５によって給水が行われる（給水工程：ステップＳ３）。
【００２０】
給水の途中、及び／又は給水の後に、アルカリ溶液である水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液を貯留したアルカリ溶液タンク６から水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液を、浄化槽４に投入する（アルカリ溶液投入工程：ステップＳ４）。
【００２１】
次に、酸化剤である過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）溶液を貯留した過酸化水素溶液タンク７から過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）溶液を浄化槽４に投入する（過酸化水素投入工程：ステップＳ５）。
【００２２】
処理するべき汚染土壌、及び給水、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）溶液が浄化槽に投入されている最中、及び、汚染土壌、給水、水酸化ナトリウム、所謂「苛性ソーダ」（ＮａＯＨ）溶液、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）溶液の全量が浄化槽に投入された後、撹拌手段８によって、全混練物が均一に交じり合うように浄化槽内を撹拌する（撹拌工程：ステップＳ６）。
なお、撹拌手段８は、油圧ショベルにスケルトンバケット等のアタッチメントを取り付けて行う機械化撹拌、専用の撹拌機等の何れの方法でもよい。
【００２３】
撹拌が始まると、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液と過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）溶液との化学反応によって気泡を生じる。
詳しくは、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）がアルカリ（ＮａＯＨ）溶液中で分解する際に酸素の微細気泡が発生し、更に撹拌によって微細気泡の発生が促進する。
【００２４】
発生した酸素の微細気泡は、油と共に重金属である例えばシアンを連行して、浄化槽４の上方に浮上する（以上、気泡発生・浮上工程：ステップＳ７）。
【００２５】
浄化槽４の上方に浮上した油及び重金属は、気泡排除手段９によって気泡と共に無害化処理装置１０に送られ（気泡排除工程：ステップＳ８）、その無害化装置１０によって、重金属は無害化処理される（気泡無害化処理工程：Ｓ９）。
【００２６】
気泡が排除された後、固・液が分離される（固・液分離工程：ステップＳ１０）。
【００２７】
固・液分離された水分は水無害化処理装置１１に搬入され、無害化処理が施される（水無害化処理工程：Ｓ１０）。そして、無害化処理の終わった水は図示しない排水溝に排水される（排水工程：ステップＳ１２）。
或いは、給水用として再び使用される。
【００２８】
一方、固・液分離された個体（土壌）部分は土壌乾燥エリア１２に搬入され、図示しない乾燥手段、或いは天日によって乾燥処理される（土壌乾燥工程：ステップＳ１３）。
【００２９】
乾燥エリア１２で乾燥処理された土壌は、図示しない搬出手段によって搬出エリア１２から搬出され（処理土壌搬出工程：ステップＳ１４）て、重金属を含む油汚染土壌の浄化は終了する。
【００３０】
そのような工程を含む本実施形態の重金属を含む油汚染土壌の浄化方法（試験条件）を導き出すために、種々の試験条件（各種パラメータ）を設けて行った試験の結果を図３に示す。
【００３１】
先ず、図３の左半分を参照して、試験条件を説明する。
【００３２】
被検汚染土壌としてＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４種を用意した。
土壌Ａの採取場所は神奈川県Ａ工場跡地であり、採取深さは１．２〜１．５ｍである。
土壌Ｂの採取場所は愛知県Ｂ工場跡地であり、採取深さは１．０〜１．５ｍである。
土壌Ｃの採取場所は同じく愛知県Ｃ工場跡地であり、採取深さは２．０〜２．５ｍである。
土壌Ｄの採取場所は鹿児島県Ｄ工場の跡地で採取深さは０．５〜１．０ｍである。
【００３３】
試験条件の一つであるアルカリ「苛性ソーダ」（ＮａＯＨ）濃度のパラメータは、０．５％、１．０％、１．５％（何れも重量％）の内、最も効果の高い濃度を使用した。
【００３４】
また、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）濃度のパラメータは、０．５％、０．７５％、１．０％、１．５％（何れも重量％）の内、最も効果の高い濃度を使用した。
【００３５】
そして、処理時間は、１０分、２０分、３０分の内、効果の度合いに対して最も効率的な時間とした。
【００３６】
そのような試験条件で行った土壌浄化試験の結果を、図３の右半分のデータを参照して説明する。
なお、分析方法は、
油含有量は「Ｓ−３１６の抽出非分散赤外吸収法」であり、
シアン溶出量は環境省「土壌環境基準」に記載の方法であり、
シアン含有量は「廃棄物の処理及び清掃に関する法律」の内、海洋投棄処分に規定の方法に依った。
【００３７】
汚染土壌Ａに関して、油含有量は浄化前１５００ｍｇ／ｋｇであったものが、浄化後は５０ｍｇ／ｋｇ、すなわち浄化率は９７％となった。また、シアンの溶出量は、浄化前０．９ｍｇ／ｌであったものが、浄化後には検出されていない。すなわち処理後の土壌からはシアンはほとんど溶出せず、水に溶けないシアンが僅かに残る程度である。
【００３８】
汚染土壌Ｂに関して、油含有量は浄化前２８００ｍｇ／ｋｇであったものが、浄化後は６０ｍｇ／ｋｇ、すなわち浄化率は９８％となった。また、シアンの溶出量は、浄化前４９ｍｇ／ｌであったものが、浄化後には検出されていない。
【００３９】
汚染土壌Ｃに関して、油含有量は浄化前１１０ｍｇ／ｋｇであったものが、浄化後は４０ｍｇ／ｋｇ、すなわち浄化率は６４％となった。また、シアンの溶出量は、浄化前０．１２ｍｇ／ｌであったものが、浄化後には０．０６ｍｇ／ｌと半減に留まっている。この場合は、油含有量が少ないためである。
【００４０】
土壌Ｄに関して、油含有量は浄化前１１００ｍｇ／ｋｇであったものが、浄化後は７０ｍｇ／ｋｇとなった。すなわち浄化率は９４％である。またシアンの溶出量は浄化前０．２５ｍｇ／ｌであったものが、浄化後は検出できなかった。
【００４１】
また、処理時間は土壌によって異なるが通常１５分ないし６０分位で適当である。いずれにしろシアンが気泡連行方法により好適に除去されることが解る。
【００４２】
図４は油分濃度（ｍｇ／ｋｇ）を縦軸にとり、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）の重量％を横軸とし、過酸化水素を１重量％添加した場合の図３の土壌Ａと土壌Ｂとの処理を示すグラフである。図４から解る通り苛性ソーダが０．５重量％で曲線がサチュレートするので、前記の範囲が定められたものである。
【００４３】
図５は油分濃度（ｍｇ／ｋｇ）を縦軸にとり、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）の重量％を横軸と、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）を１重量％添加した場合の図３の土壌Ａと土壌Ｂとの処理を示すグラフである。図５から解る通り、過酸化水素が０．５重量％で曲線がサチュレートするので前記の範囲が定められたものである。
【００４４】
上記試験結果から次のことが判明した。
（１）アルカリ溶液のアルカリ濃度は給水分を含めて０．５〜２．０重量％の範囲が浄化効率の高い領域である。
（２）過酸化水素濃度は給水分をも含めて０．５〜３．０重量％の範囲が浄化効率の高い領域である。
（３）油含有量が少ない場合には、重金属（シアン）の浄化率が低下する。
【００４５】
従って、本実施形態の油汚染土壌の浄化処理方法によれば、アルカリ溶液のアルカリ濃度を給水分をも含めて０．５〜２重量％の範囲とし、過酸化水素濃度を給水分をも含めて０．５〜３重量％の範囲とすることによって、例えば、油含有量が１５００ｍｇ／ｋｇ以上で、重金属がシアンであれば、油の浄化率は９０％以上を達成出来、またシアン溶出量を不検出とすることができる。
【００４６】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記載ではなく、例えば、給水工程を汚染土壌の浄化槽への投入工程の前に行ってもよい。
また、給水工程と、アルカリ溶液の浄化槽への投入工程を同時としてもよい。
ただし、アルカリ溶液と、酸化剤とを同時に浄化槽に投入するのは、投入時に化学反応が起こり、油及び重金属に溶液が届く前に気泡が発生してしまうために好ましくない。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に列挙する。
（ａ）気泡連行方法により油と重金属とを効果的に分離除去でき、特にシアンの溶出量が不検出にできる。
（ｂ）気泡連行方法により処理するので、装置も簡単となり、処理時間も短縮できる。
（ｃ）重金属（シアン等）と油とを含む各種の汚染土壌を効果的に浄化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一浄化方法を説明する概念図。
【図２】本発明の実施形態の一浄化方法の流れを説明するフローチャート。
【図３】本発明により浄化した場合の浄化槽に投入するアルカリ濃度、過酸化水素の濃度及び油含有量と、浄化結果との関係を示した表。
【図４】本発明の実施に際して油分濃度と苛性ソーダ濃度との関係を示す実験上のグラフ。
【図５】本発明の実施に際して油分濃度と過酸化水素濃度との関係を示す実験上のグラフ。
【符号の説明】
１・・・バックホー
２・・・ホッパー
３・・・ベルトコンベア
４・・・浄化槽
５・・・給水手段
６・・・アルカリ溶液タンク
７・・・過酸化水素溶液タンク
８・・・撹拌手段
９・・・気泡排除手段
１０・・・気泡無害化処理装置
１１・・・水無害化処理装置
１２・・・土壌乾燥エリア

Claims

重金属を含む油汚染土壌の浄化処理方法において、汚染土壌を浄化槽に投入する工程と、浄化槽に給水する工程と、アルカリ溶液を浄化槽に投入する工程と、過酸化水素溶液を浄化槽に投入する工程と、汚染土壌と水とアルカリ溶液と過酸化水素溶液が充填された浄化槽を撹拌する工程と、浄化槽に投入されたアルカリ溶液及び過酸化水素溶液の化学反応によって生じた微細気泡が浄化槽の上層部に浮上して形成される気泡層を排除する工程、とを有し、その気泡層に含まれる油成分と重金属を除去して油成分と重金属を含む油汚染土壌を浄化することを特徴とする油汚染土壌の浄化処理方法。
前記アルカリ溶液のアルカリ濃度は給水分をも含めて０．５〜２．０重量％の範囲であり、前記過酸化水素濃度は給水分をも含めて０．５〜３．０重量％の範囲であり、かつ、油含有量が１０００ｍｇ／ｋｇ以上１００，０００ｍｇ／ｋｇ以下であることを特徴とする請求項１の油汚染土壌の浄化処理方法。