JP2004305235A - 有機ハロゲン化合物で汚染された被処理物の無害化処理法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機ハロゲン化合物で汚染された被処理物を無害化処理する方法において、被処理物に金属系処理剤又は金属系処理剤および酸化剤を添加し、且つ、pHを2〜7の範囲内に調整することにより有機ハロゲン化合物で汚染された被処理物を無害化処理する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ハロゲン化合物で汚染された土壌、産業廃棄物、汚泥、スラッジ、排水、地下水等の被処理物に対する無害化処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
世界各地でTCE(トリクロロエチレン)、PCE(テトラクロロエチレン)、ジクロロメタン、PCB(ポリ塩化ビフェニル)及びダイオキシン類等の有機ハロゲン化合物による環境汚染問題が顕在化し大きな問題となっている。
【0003】
これらの問題に対し、特に揮発性有機ハロゲン化合物(以降VOCと略記する)により汚染された土壌、排水、地下水等に対する無害化用処理剤およびその処理方法が検討され、いくつかの技術報告や特許出願がされている。
【0004】
1)汚染排水、地下水等の場合、真空抽出法や揚水曝気法等が知られているが、地上への引き上げ装置、さらに引き上げた前記汚染物質の吸着設備、活性炭吸着剤の再生処理や発生廃棄物の処理が必要となり、施工全体としては高コストの処理方法となる。また、無害化には数年を要し、完全除去は難しい技術である。近年、金属系処理剤により汚染物質を還元脱ハロゲン化する無害化処理法が報告され、従来法に比べ低コスト化が図れるとしている。鉄系還元剤により無害化する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)が、汚染排水、地下水中に水素等を供給し溶存酸素の除去が必要であり、実汚染地下水への適応は困難と思われる。別の方法として地下水域に鉄系処理剤を混合する透過壁工法(例えば、特許文献2〜3参照。)が提案されているが、この方法も処理時間が長く、また完全に浄化できない。一方、酸化剤による無害化処理法も提案されている(例えば、特許文献4〜6参照。)が、高濃度の過マンガン酸塩を添加することから2次汚染が心配され、また適正な酸化剤の添加量を制御することが操作上、複雑であり無害化処理は困難と思われる。
【0005】
2)汚染土壌、スラッジ、汚泥等の処理法としては封じ込め処理が主であるが、掘削土壌または直接土壌中に加熱用電極を挿入し加熱処理する熱脱着法および熱分解法も知られている。この方法は大掛かりな加熱装置が必要である。また電極近傍は熱分解されるが、その他はVOCを中心に地上に揮散するだけで根本的な処理法では無く、処理後の土壌は熱により固化し、微生物はほとんど死滅するため再利用の点でも採用は難しい。微生物を経由した還元物質により無害化処理するバイオレメデイエーション法があるが、無害化には長時間必要であり、しかも全種類の土壌に対応できず完全な無害化は不可能である。化学的処理として、汚染土壌に鉄系処理剤を添加した例としては鉄粉を混合した連続浄化壁を形成する方法があり(例えば、特許文献7参照。)、また、掘削土壌と鉄系処理剤を混合し地上にパイル(山)状に積み上げ静置処理する方法が提案されている(例えば、特許文献8参照。)が、両者共、浄化に長時間が必要であり、環境基準値をクリアする事は困難である。また、微細な鉄粉スラリーを汚染土壌中に注入する方法が提案されているが(例えば、特許文献9〜10参照。)、pHを中性以上に調整(例えばpH7〜12)することが記載されており、微細鉄粉表面には容易に水酸化物または酸化物が形成し、活性を失い早期の無害化は困難と思われる。
【0006】
一方、酸化処理法として、汎用鉄粉に過酸化水素水または過硫酸塩を添加する方法が提案されている(例えば、特許文献11〜12参照。)が、多量の鉄粉,酸化剤添加量が必要でありコストの面で問題である。さらに無害化に長時間が必要である。
【0007】
【特許文献1】
特公平2−49798号公報(特許請求の範囲)
【特許文献2】
特許第3216014号公報(特許請求の範囲)
【特許文献3】
特開2002−79206号公報(特許請求の範囲)
【特許文献4】
特開2000−210683号公報(特許請求の範囲)
【特許文献5】
特開2002−301486号公報(特許請求の範囲)
【特許文献6】
特開2002−331280号公報(特許請求の範囲)
【特許文献7】
特開2001−321762号公報(特許請求の範囲)
【特許文献8】
特開2001−00577号公報(特許請求の範囲)
【特許文献9】
特開2001−38341号公報(特許請求の範囲)
【特許文献10】
特開2001−198567号公報(特許請求の範囲)
【特許文献11】
特開2002−119977号公報(特許請求の範囲)
【特許文献12】
特開2002−307049号公報(特許請求の範囲)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように有機ハロゲン化合物で汚染された土壌、産業廃棄物、汚泥、スラッジ、排水、地下水等に対する従来の処理法は汚染物質を積極的に分解して無害化処理する技術ではないこと、処理期間が10〜20年と長いこと、コスト高であること、処理法が複雑であること、環境負荷が大きいことなどの課題を抱えている。
【0009】
本願発明の目的は、被処理物中の有機ハロゲン化合物に適用されている環境基準を短期間にクリアでき、処理法が簡便でコストが低く、環境負荷の小さな有機ハロゲン化合物で汚染された土壌、産業廃棄物、汚泥、スラッジ、排水、地下水等の被処理物に対する無害化処理方法を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記目的を達成するために、高分解性を有する金属系処理剤すなわちメカニカルアロイング(以降MAと略記する)法により得た合金粉末からなる金属系処理剤、又は該金属系処理剤および酸化剤を添加し、且つ、無害化処理時の特定pH範囲における処理方法について検討した。
【0011】
即ち、無害化処理時のpHを2〜7に調整しながら、Fe粉末100重量部に対しNi粉末0.01〜2重量部からなる混合物をMA法により得た合金粉末からなる金属系処理剤、又は該金属系処理剤および酸化剤を添加し、混合することを特徴とする処理方法を提供するものである。本発明の処理方法によれば短期間において汚染有機ハロゲン化合物濃度を環境基準値以下にすることができる。更に、難分解性と言われるCis−DCE(cis−1,2−ジクロロエチレン)、MC(メチルクロロホルム、または1,1,1−トリクロロエタン)、1,1−DCE(1,1−ジクロロエチレン)、PCEをも分解することができる。
【0012】
以下に、本発明について詳細に説明する。
【0013】
本発明の無害化処理方法において、無害化処理する被処理物は、有機ハロゲン化合物で汚染されたものである。有機ハロゲン化合物の例としては、DCM(ジクロロメタン)、四塩化炭素、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、1,1−DCE、Cis−DCE、Trans−DCE(trans−1,2−ジクロロエチレン)、MC、1,1,2−トリクロロエタン、TCE、PCE、1,3−ジクロロプロペン等の有機塩素系化合物、またはこれらの有機臭素系化合物等が挙げられる。
【0014】
本発明でMA法に用いるFe粉末としては純鉄の他に、鋼(例えば還元鉄粉)、鋳鉄、銑鉄等を用いることが出来る。粉末の形状は特に限定するものではなく、球形状、樹枝状、片状、針状、角状、積層状、ロッド状、板状,海綿状等が使用できる。Fe粉末の粒径は、特に限定されないが、50〜500μm程度の粒径を有しているものが、好適に使用できる。
【0015】
また、本発明で用いるNi粉末は純Ni粉末、工業用Ni粉末の他にフェロニッケル粉末等が含まれる。一般的に入手可能な工業用Ni紛末は10〜100μmの粒径を有しており、更には、1〜10μm程度の微粒Ni紛末も好適に使用可能である。
【0016】
本発明においては、前記のFe粉末とNi粉末の混合物を、機械的合金化法とも呼ばれているMA法により合金化(部分合金化を含む)して調製する。MA法による合金化及び部分合金化処理剤は有機ハロゲン化合物の分解能に極めて優れ、分解反応時のNiの溶出も大幅に抑制される。特にFe成分に対するNi成分の混合量及び混合状態、すなわち最適な合金化、部分合金化状態とすることが必要である。Fe粉末100重量部に対しNi粉末を0.01〜2重量部、好ましくは0.1〜0.5重量部、更に好ましくは0.1〜0.3重量部混合させる。この範囲において驚くべきことに被処理物の還元分解能は著しく向上する。Ni粉末が0.01重量部未満では有機ハロゲン化合物の分解能は低下し、Ni粉末無添加であるFe粉末のみの分解能と同程度となり、分解能が不十分である。Ni粉末2重量部を超えても分解能はこれ以上高くはならず、コストの面で相当不利となる。
【0017】
以下に、本発明のMA法による金属系処理剤の製造方法について説明する。
【0018】
前記のFe粉末およびNi粉末を所定の組成に調整し、一般的なボールミル、Vミキサー等により混合し均質化する。また、場合によっては、MA法装置に定量供給機等を採用して、混合工程を省くことも可能である。MA法に使用する装置としては、一例としてアトライターミル(攪拌ボールミル、アトリッションミルとも呼ばれる)、振動ミル、回転ミル(メカノフユージョン含む)のバッチ式または連続式粉砕機を使用する。加工条件は、使用する装置により異なり一義的に定められないが、通常各装置の仕様条件の範囲内で採用できる。これらの装置の中で加工時間を最小とすることができるアトライターミルが特に好ましく、その加工条件としては、Fe粉末とNi粉末の混合物1重量部に対して、鋼球等の粉砕メディアを7〜15倍仕込む。原料が加工中に空気酸化する恐れがある場合は窒素ガス等の不活性ガスを流すことができる。ミル回転数は200〜800rpmが好適である。加工時間は、特に制限されないが、0.5〜50時間が高い分解活性を発現できるため好ましい。加工時間を0.5〜6時間とした場合には、Fe粉末内および表面にNi成分が偏析した部分合金となり、高い活性を得ることができ特に好ましい。
【0019】
以上の製法で得られた処理剤の粉末形状は特に限定するものではなく、球形状、樹枝状、片状、針状、角状、積層状、ロッド状、板状、海綿状等が含まれる。また処理剤の比表面積は0.05m2/g以上、好ましくは0.2〜10m2/g、また200μmのふるいを通過する粒径、望ましくは30〜100μmを用いることにより、分解反応速度や接触確率を向上させることができる。特に比表面積が0.2m2/g以上、粒径75μm以下の処理剤を使用すれば難分解性と言われているCis−DCE、MC、PCEをも、より短時間に分解することができるのでより好ましい。これ以下の細かい粒径を用いると地下水汚染下で使用する場合、処理剤充填部分で目つまりを起こし地下水の流れを止めてしまう可能性があり、土壌中に分散する際も飛散等が起こりハンドリングに問題がある。一方、粒径が大きすぎると汚染地下水、土壌に使用する際、被処理物との接触確率が悪くなり分解能が著しく低下する。
【0020】
次に、本発明で使用する酸化剤としてはオゾン、次亜塩素酸ナトリウム、さらし粉、酸化亜鉛、酸化チタン、過酸化水素、過硫酸塩、過マンガン酸塩、ヒドロキシルラジカルが挙げられるが、その内、過酸化水素、過硫酸塩、過マンガン酸塩又はヒドロキシルラジカルより選ばれる少なくとも1種類であることが好ましい。また、酸化剤を溶媒中に含ませることにより取扱いが容易となり好ましい。殊に、過硫酸塩、過酸化水素は水溶液で容易に取り扱うことができる為、特に好ましい。
【0021】
本発明において、被処理物に前記金属系処理剤、前記酸化剤を添加する方法としては、有機ハロゲン化合物で汚染された被処理物に前記金属系処理剤のみを添加混合する方法、前記金属系処理剤および前記酸化剤を同時添加、混合する方法または前記金属系処理剤を添加、混合後、前記酸化剤を添加、混合する方法が採用することができる。これらの添加方法において重要なことは、pH調整を行なうことであって、これにより短期間に、かつ確実に無害化できる。pH範囲は2〜7が好ましく,更にpH2〜5が好ましい。またpH調整時期は、金属系処理剤添加時の前後、前記酸化剤添加時の前後、または前記金属系処理剤添加時の前後、前記酸化剤添加時の前後の両時期に行なうことができる。
【0022】
酸化剤の添加時期は被処理物の汚染度合い、性質、金属系処理剤添加量等により異なるが、無害化処理された被処理物中のVOC濃度をモニタリングしながら添加、混合することが望ましい。
【0023】
また、前記金属系処理剤および前記酸化剤を添加、混合する装置に付いては制限は無く、均一且つ、短時間に添加、混合することが望ましい。例えば、1)掘削した土壌をパイル状に積み上げ本発明の無害化処理剤を添加し、ドラム型スクラバー、改質ミキサー、ニーダー等による連続均一混合処理する方法やバックホウ等による回分混合処理後埋め戻す方法、またはパイル状に積み上げ養生する方法、2)汚染土壌中に縦または横井戸を堀り、無害化処理剤を高圧空気または高圧水で注入する原位置処理法、3)無害化処理剤、分散剤、反応促進剤等をスラリー状にして土壌に注入する方法、4)揚水した汚染地下水等に対しては無害化処理剤を充填した処理塔を通す連続処理法、5)汚染地下水の周辺を掘削する際に発生した砂利、石、岩等をジョークラッシャー等で粉砕し、無害化処理剤と混合し、直接または地下水の流れる穴を空けた容器に仕込み、井戸に埋め戻す方法、6)汚染地下水位置より低い部分に無害化処理剤層を設けた浄化ピット法等ができる。
【0024】
前記金属系処理剤および前記酸化剤の添加量は、浄化対象である被処理物の汚染濃度等により変動するが、本発明の金属系処理剤および酸化剤の組み合わせが非常に高活性であることから、従来剤に比較し、少ない添加量で環境基準値未満への浄化が達成できる。本発明の金属系処理剤の添加量は、その分解活性及び経済性を考慮すると、湿体土壌や地下水等の被処理物に対して0.1〜10重量%、特に1〜5重量%であることが好ましい。また、酸化剤の添加量は、前記金属系処理剤の添加量、土壌水分、混合方法等により異なるが、被処理物に対して0.1〜20重量%、特に0.5〜10重量%であることが好ましい。
【0025】
pH調整剤としては硫酸、リン酸、塩酸、硝酸、蓚酸、フタル酸塩等が挙げられるが、その内、硫酸、リン酸、塩酸より選ばれる少なくとも1種類を使用してpHを調整することが好ましい。
【0026】
また、反応促進剤として界面活性剤及び/または発泡剤を添加しても良く、粘土質の土壌に有効である。添加量としては両者共0.5〜5重量%であることが好ましい。界面活性剤としては、ドデシル硫酸ナトリウム及び/又はトリトン−X、発泡剤としては、炭酸水素ナトリウム及び/又は炭酸アンモニウムが例示される。
【0027】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何等限定されるものではない。
【0028】
実施例では、MA法に用いる原料鉄粉として、還元鉄粉(川崎製鉄(株)製、商品名KIP−100TまたはKIP−E25R)、また原料Ni粉としては添川理化学社製Ni粉(純度99%、粒径2〜3μmグレ−ド品)を用いた。
【0029】
実施例1〜10および比較例1〜4
PCE含有汚染水溶液に対する本発明の無害化処理方法を検討した。125mlバイアル瓶に10ppmのPCE水溶液を100ml、そして金属系処理剤1g(対水溶液1重量%)を添加後、密封した。さらに5日後、酸化剤として35%過酸化水素水溶液を1g(対水溶液1重量%)、または10%過硫酸ナトリウム水溶液を0.5g(対水溶液0.5重量%)、添加した。pH調整は金属系処理剤または酸化剤を添加する際,pH調整剤として1N−硫酸を0.5g(対水溶液0.5重量%)、添加した。反応条件として30℃、200rpm振とうを維持した。尚、この水溶液は脱溶存酸素処理は行っていない。
【0030】
次に、金属系処理剤のMA法による加工条件を以下に示す。
【0031】
実施例1〜10および比較例1、2では、還元鉄粉(川崎製鉄製KIP−100T)および所定量のNi粉(添川理化学社製)からなる原料1kgをボ−ルミルで10分間混合後,5Lポットを有するアトライターミル(三井鉱山(株)製、商品名DYNAMICMILL、MA1D型)内に鋼球(SUJ2)7.5kgと一緒に仕込み、MA加工した。この際の窒素ガス流量は40ml/分とした。実施例1〜4、6〜10および比較例1、2は部分合金粉末を得るため、MA加工1時間、回転数400rpmとした。また、実施例5は合金粉末を得るため、MA加工22時間、回転数600rpmとした。
【0032】
金属系処理剤の組成は表1に示すように実施例1〜5、7〜10および比較例1、2はFe粉末100重量部に対しNi粉末量は0.3重量部に調整した剤、実施例6はFe粉末100重量部に対しNi粉末量は0.99重量部に調整した剤である。
【0033】
尚、今回用いた金属系処理剤(MA剤)の比表面積は0.2m2/g、75μmのふるいを通過した粉末を用いた。
【0034】
比較例1では金属系処理剤(MA剤)、1重量%および1N−水酸化ナトリウム水溶液を添加し、スラリーpHを8に調整,さらに5日後に35%過酸化水素を1重量%添加した。
【0035】
比較例2では金属系処理剤(MA剤)、1重量%および1N−硫酸水溶液を添加し、スラリーpHを1.5に調整,さらに5日後に35%過酸化水素を1重量%添加した。
【0036】
比較例3では金属系処理剤として還元鉄粉(川崎製鉄(株)製、商品名 KIP−100T)を1重量%および1N−硫酸水溶液を添加し、スラリーpHを5.2に調整,さらに5日後に35%過酸化水素水を1重量%添加、混合した。
【0037】
比較例4では金属系処理剤を使用せず、酸化剤として35%過酸化水素を1重量%および1N−硫酸水溶液を添加し、スラリーpHを5.3に調整した。
【0038】
PCE濃度の分析方法としては、環境省告示第18号記載のJIS K0125(用水、排水中の揮発性有機化合物試験方法)に基づいたヘッドスペース法を用い、PCE濃度を経時的に定量分析し、金属系処理剤添加後、1日、5日および10日目のPCE濃度を測定した。また、PCE濃度が環境基準値未満になった分解日数を求め、これらの結果を表1に示し、PCE濃度の経時変化を図1に示した。
【0039】
【表1】
【0040】
実施例1〜9は前記金属系処理剤を1重量%添加、混合し、5日後に酸化剤として過酸化水素水または過硫酸ナトリウム(ペルオキソニ硫酸ナトリウム)水溶液を添加、混合した系である。尚,pH調整時期としては、実施例1および比較例4は酸化剤添加時、実施例3は金属系処理剤および酸化剤を各々添加する時、実施例4は金属系処理剤および酸化剤の同時添加時、実施例2、5〜10および比較例1〜3は金属系処理剤の添加時である。
【0041】
また、実施例10はスラリーpH4.5に調整し、金属系処理剤のみを1重量%添加、混合した系である。
【0042】
図1から分かるように、金属系処理剤(MA剤)を添加、混合すると1日後からPCE濃度が低下傾向を示す。表1には示していないが,同時に分解生成物としてエチレンが認められるが、基準項目の有機塩素系化合物は生成していないことを確認している。さらに5日後、35%過酸化水素水溶液を1重量%、または10%過硫酸ナトリウムを0.5重量%添加、混合すると5日後、つまり、無害化処理をはじめて10日以内には環境基準値(=0.01ppm)未満となった。特にpH調整を金属系処理剤添加時さらに酸化剤添加時に行なった実施例3は6日目で環境基準をクリアした。
【0043】
これに対し、スラリーpH7を越えて調整した比較例1では10日後において分解生成物としてエチレン、メタンの他にTCE,塩化ビニルが認められ、PCE濃度は環境基準値(=0.01ppm)未満とはならなかった。
【0044】
スラリーpH2より低く調整した比較例2では、反応初期および酸化剤添加時にガスの発生が認められたが、10日後において分解生成物としてエチレン、メタンの他にTCE,塩化ビニルが認められ、またPCE濃度は環境基準値未満とはならなかった。
【0045】
スラリーpH5.2に調整し,金属系処理剤として鉄粉(KIP−100T)を1重量%添加した後、酸化剤として35%過酸化水素水のみを1重量%添加、混合した系の比較例3は、金属系処理剤(KIP−E25R)を添加した初期にはPCE濃度がほとんど分解せず、分解副生物としてTCE、塩化ビニルが認められた。さらに、酸化剤として35%過酸化水素水を添加後も顕著に分解は進まなかった。
【0046】
スラリーpH5.3に調整し,酸化剤として35%過酸化水素水のみを1重量%添加した系の比較例4では初期にはPCE濃度が一時的に低下するが、その後ほとんど分解が進まなかった。
【0047】
従って、実施例1〜10で用いた金属系処理剤(MA剤)又は金属系処理剤および酸化剤を用いて、さらに被処理物のスラリーpHを2〜7に調整する本発明処理法により汚染地下水で多くの事例のある難分解性といわれるPCEを含む水溶液を分解する能力は顕著であり、短期間に環境基準値をクリアできることが分った。また、PCEにより汚染された土壌においても本発明剤および処理方法を使用することにより無害化できることは言うまでもない。
【0048】
実施例11〜20および比較例5〜8
VOCとして1,1−DCE、TCE及びCis−DCEを取り上げ、これらのVOCを含有する砂質汚染土壌の無害化処理を行なった。処理方法としては1,1−DCE,TCEおよびCis−DCEを含有する汚染土壌27g(含水率33重量%)、そして金属系処理剤(MA剤)、0.27g(対土壌1重量%)を125mlバイアル瓶に入れてスパチュラにより3分間混合後、密封した。さらに10日後、酸化剤として35%過酸化水素水溶液を0.81g(対土壌3重量%)、または10%過硫酸ナトリウム水溶液を0.41g(対土壌1.5重量%)添加後、スパチュラにより3分間混合した。pH調整は金属系処理剤または酸化剤を添加する際,pH調整剤により所定の値に調整した。反応条件として30℃、静置状態とした。なお、土壌への含水調整に用いた水は脱溶存酸素処理は行っていない。
【0049】
次に、今回用いた金属系処理剤(MA剤)の製造条件を以下に示す。
【0050】
実施例11〜20および比較例5、6は還元鉄粉(川崎製鉄製KIP−E25R)および所定量のNi粉(添川理化学社製)からなる原料1kgをボ−ルミルで10分間混合後,5Lポットを有するアトライターミル(三井鉱山(株)製、商品名DYNAMICMILL、MA1D型)内に鋼球(SUJ2)7.5kgと一緒に仕込み、MA加工した。この際の窒素ガス流量は40ml/分とした。実施例11〜14、16〜20および比較例5、6は部分合金粉末を得るため、MA加工1時間、回転数400rpmとした。また、実施例15は合金粉末を得るため、MA加工22時間、回転数600rpmとした。金属系処理剤の組成は表2に示すように実施例11〜15、17〜20および比較例5、6はFe粉末100重量部に対しNi粉末量は0.3重量部に調整した剤、実施例16はFe粉末100重量部に対しNi粉末量は0.99重量部に調整した剤である。比較例7はNiを含まない還元鉄粉(川崎製鉄(株)製、商品名 KIP−E25R)である。
【0051】
尚、今回用いた金属系処理剤の比表面積は0.25m2/g、75μmのふるいを通過した粉末を用いた。
【0052】
実施例11〜19では前記金属系処理剤(MA剤)を1重量%添加、混合後、10日後に酸化剤として35%過酸化水素水、3重量%または10%過硫酸ナトリウム水溶液、1.5重量%、添加、混合した。また、実施例20はスラリーpH5.1に調整し、金属系処理剤のみを1重量%添加、混合した系である。
【0053】
比較例5では金属系処理剤(MA剤)、1重量%および1N−水酸化ナトリウム水溶液を添加し、スラリーpHを8.5に調整,さらに10日後に35%過酸化水素を3重量%添加した。
【0054】
比較例6では金属系処理剤(MA剤)、1重量%および1N−硫酸水溶液を添加し、スラリーpHを1.2に調整,さらに10日後に35%過酸化水素を3重量%添加した。
【0055】
比較例7では金属系処理剤として還元鉄粉(川崎製鉄(株)製、商品名 KIP−E25R)を1重量%および1N−硫酸水溶液を添加し、スラリーpHを5.3に調整,さらに10日後に35%過酸化水素水を3重量%添加、混合した。
【0056】
比較例8では金属系処理剤を使用せず、酸化剤として35%過酸化水素を3重量%および1N−硫酸水溶液を添加し、スラリーpHを6.2に調整した。
各VOC濃度の分析方法としては、環境省告示第18号記載のJIS K0125(用水、排水中の揮発性有機化合物試験方法)に基づいたヘッドスペース法を用い、VOC濃度を経時的に定量分析し、金属系処理剤(MA剤)添加後、1日、5日、10日および15日目のVOC濃度を測定した。また、VOC濃度が環境基準値未満になった分解日数を求め、これらの結果を表2、表3に示し、汚染土壌中の各VOC濃度の経時変化を図2〜4に示した。
【0057】
【表2】
【0058】
【表3】
【0059】
実施例11〜20は前記金属系処理剤(MA剤)を添加、混合、10日後に酸化剤として35%過酸化水素水または10%過硫酸ナトリウム水溶液を添加、混合した系である。尚、pH調整時期としては、実施例11および比較例8は酸化剤添加時、実施例13は金属系処理剤および酸化剤を各々添加する時、実施例14は金属系処理剤および酸化剤の同時添加時、実施例12、15〜20および比較例5〜7は金属系処理剤を添加時である。
【0060】
実施例20はスラリーpH5.1に調整し、金属系処理剤のみを1重量%添加、混合した系である。
【0061】
図2からも分かるように、金属系処理剤(MA剤)を添加、混合すると1,1−DCE,TCE,Cis−DCE共、濃度が低下傾向を示すが、10日までは環境基準値をクリアできなかった。なお、表2には示していないが,分解生成物としてエチレンおよびエタンは認められたが、環境基準項目の有機塩素系化合物は副生していないことを確認している。さらに10日後、30%過酸化水素水溶液を3重量%、または10%過硫酸ナトリウムを1.5重量%添加、混合すると、その5日後、つまり、無害化処理をはじめて15日後までには1,1−DCE,TCE,Cis−DCE濃度は各環境基準値(0.02ppm、0.03ppm及び0.04ppm)未満となった。特にpH調整を金属系処理剤添加時さらに酸化剤添加時に行なった実施例13は12日目で環境基準をクリアした。
【0062】
これに対し、スラリーpH7を越えて調整した比較例5では15日後において分解生成物としてエチレン、メタンの他に副生TCE,塩化ビニル、DCMが認められ、さらに各VOC濃度は各環境基準値未満とはならなかった。
【0063】
スラリーpH2より低く調整した比較例6では、反応初期および酸化剤添加時にガスの発生が認められた。だが、15日後においても分解生成物としてエチレン、メタンの他に副生TCE,塩化ビニルが認められ、さらに各VOC濃度は各環境基準値未満とはならなかった。
【0064】
スラリーpH5.3に調整し,金属系処理剤として鉄粉(KIP−E25R)を1重量%添加した後、酸化剤として35%過酸化水素水を添加、混合した系の比較例7は、金属系処理剤(KIP−E25R)を添加した初期より各VOCはほとんど分解せず、分解副生物としてTCE、塩化ビニルが認められた。さらに、酸化剤として35%過酸化水素水を添加後も顕著に分解は進まなかった。
【0065】
スラリーpH6.2に調整し,酸化剤として35%過酸化水素水のみを3重量%添加した系の比較例8では初期には各VOC濃度が一時的に低下するが、その後ほとんど分解が進まなかった。
【0066】
従って、実施例11〜20で用いた金属系処理剤(MA剤)又は金属系処理剤および酸化剤を用いて、さらに被処理物のスラリーpHを2〜7に調整する本発明処理法により、汚染土壌においても難分解性といわれているCis−DCE等を分解する能力は顕著であり、短期間に、かつ分解副生物として環境基準対象物を生成せずに法的規制値をクリアできることが分った。
【0067】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、被処理物のpHを2〜7に調整し、かつ、本発明の金属系処理剤又は金属系処理剤と酸化剤との組合せの処理剤、特にメカニカルアロイング法(MA法)により得たFe−Ni合金および酸化剤の組み合わせによる処理方法によれば、土壌、産業廃棄物、汚泥、スラッジ、排水、地下水中の有機ハロゲン化合物を短時間に、環境基準値以下まで分解し、有害な副生物を生成せずに無害化処理できる効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】PCE含有水溶液に対し、被処理物のスラリーpHを2〜7に調整し、金属系処理剤および酸化剤の組み合わせによる処理方法毎のPCE濃度の経時変化を示した図。
【図2】VOC汚染土壌に対し、被処理物のスラリーpHを2〜7に調整し、金属系処理剤および酸化剤の組み合わせによる処理方法毎の1,1−DCE濃度の経時変化を示した図。
【図3】VOC汚染土壌に対し、被処理物のスラリーpHを2〜7に調整し、金属系処理剤および酸化剤の組み合わせによる処理方法毎のTCE濃度の経時変化を示した図。
【図4】VOC汚染土壌に対し、被処理物のスラリーpHを2〜7に調整し、金属系処理剤および酸化剤の組み合わせによる処理方法毎のCis−DCE濃度の経時変化を示した図。
Claims (12)
- 有機ハロゲン化合物で汚染された被処理物を無害化処理する方法において、被処理物にFe粉末100重量部に対しNi粉末0.01〜2重量部からなる混合物をメカニカルアロイング法により得た合金粉末からなる金属系処理剤、又は該金属系処理剤および酸化剤を添加し、且つpHを2〜7の範囲内に調整して処理することを特徴とする有機ハロゲン化合物で汚染された被処理物の無害化処理法。
- 酸化剤の添加を、金属系処理剤の添加後に添加することを特徴とする請求項1に記載の有機ハロゲン化合物で汚染された被処理物の無害化処理法。
- 金属系処理剤と酸化剤を同時に添加、混合することを特徴とする請求項1記載の有機ハロゲン化合物で汚染された被処理物の無害化処理方法。
- 金属系処理剤の添加量が被処理物に対して0.1〜10重量%であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物で汚染された被処理物の無害化処理法。
- 合金粉末が、Fe粉末内および表面にNi成分が偏析した部分合金粉末であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物で汚染された被処理物の無害化処理方法。
- 酸化剤の添加量が被処理物に対して0.1〜20重量%であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物で汚染された被処理物の無害化処理法。
- 酸化剤が、過酸化水素、過硫酸塩、過マンガン酸塩又はヒドロキシルラジカルより選ばれる少なくとも1種類であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物で汚染された被処理物の無害化処理法。
- 酸化剤を溶媒中に含ませることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物で汚染された被処理物の無害化処理方法。
- 硫酸、リン酸、塩酸より選ばれる少なくとも1種類を使用してpH調整することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物で汚染された被処理物の無害化処理法。
- さらに界面活性剤及び/又は発泡剤を添加することを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物で汚染された被処理物の無害化処理法。
- 界面活性剤が、ドデシル硫酸ナトリウム及び/又はトリトン−Xであることを特徴とする請求項10記載の有機ハロゲン化合物で汚染された被処理物の無害化処理法。
- 発泡剤が、炭酸水素ナトリウム及び/又は炭酸アンモニウムであることを特徴とする請求項10乃至請求項11のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物で汚染された被処理物の無害化処理法。
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