JP2005131641A - 汚染土壌の浄化方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大がかりな処理施設を設ける必用がなく、かつ運転経費を大幅に削減でき、汚染物質の成分及び容量に適した処理を効率良く施すことのできる汚染土壌の浄化方法及びその装置の提供を目的とする。
【解決手段】 油、ＰＣＢ又はダイオキシン類等の有害物質で汚染された汚染土壌を溶剤により混合攪拌することなく浸漬洗浄した後該土壌から溶剤、水分を除去する処理槽２０、２１、２２と、前記処理槽で汚染された溶剤を回収、精製する溶剤精製手段１９と、該溶剤の回収に用いる蒸気を供給する蒸気供給手段１０と、を備えた土壌浄化装置であって、
前記洗浄等の処理を行なう処理槽を複数設け、１又は該処理槽より少数の溶剤精製手段１９及び蒸気供給手段１０と複数の処理槽２０、２１、２２が時間差をもって選択的に接続可能に構成されたことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、油、ＰＣＢ及びダイオキシン類等の自然に分解できない有害物質により汚染された土壌を浄化して再利用する汚染土壌の浄化方法及びその装置に関する。

近年、生活排水及び工場、事業場からの排水等の浸透による土壌汚染、また工場跡地等の土壌汚染等により本来自然に分解不可能な化学物質で汚染された土壌、地下水が増加し、その結果生態系や社会生活基盤としての土壌環境に深刻な影響を与えつつある。
このような汚染された土壌や地下水に対処していくために、様々な汚染物質に対応して、各種の処理方法が提案されている。
しかしながら、油、ＰＣＢ及びダイオキシン等の油該物質に関しては有効な処理方法がなく、専ら焼却あるいは封じ込め等の対策が行われつつあるのが現状である。

かかる従来の処理方法のうち一般的に広く用いられている焼却処理は、油、ＰＣＢ及びダイオキシン等の各種有害物質に汚染された土壌をロータリキルン等の焼却設備により高温度雰囲気下で焼却処理し、該汚染土場に含まれる油、ＰＣＢ及びダイオキシン等の有害物質を燃焼、分解し、浄化土壌として環境に戻す。一方、前記焼却設備から排出される油、ＰＣＢ及びダイオキシン等が分解して無害化されたガスは、燃焼ガスと共に排ガスとして大気放出される。

前記焼却処理に関しては、膨大な汚染土壌を処理するのに対してエネルギコストが大きく、また処理後の土壌の変質等により廃棄物扱となる可能性を含んでおり再利用し難い等の問題を有する。
一方、封じ込めは本質的に汚染土壌の浄化対策ではなく、単に自然界からの遮断という消極的な処理方法といえる。
上記状況及びより快適な自然環境に復元するために、経済的にも有利な油、ＰＣＢ及びダイオキシン等の有害物質に汚染された土壌の浄化方法が切望されている。

そこで、特許文献１に、油汚染土の浄化方法として、処分場を必用とすることがなく、油分が環境へ拡散しない処理を可能とした土壌浄化方法が開示されている。
かかる浄化方法は、図４に示すように、まず油汚染土に水溶性有機溶剤を添加（ステップ１０１）して混合攪拌（ステップ１０２）し、汚染土中の油分を抽出した後、固液分離（ステップ１０３）し、その液体状を引抜くことにより汚染土内の油分を有機溶剤に混合された状態で汚染土から分離除去する。固液分離で生じた液体状についてはこれを蒸留して有機溶剤を回収（ステップ１０４）し、該有機溶剤はステップ１０１で再利用する。そして、以上の工程を所望の回数だけ繰り返し行なう。
特開平１１−５０７５号公報

上記浄化方法により、油分の含水率を著しく低下させ、さらに該処理を油分が通常の土壌に近い値になるまで繰り返し行うことで再利用が可能となるとともに、溶剤の再利用も実現できる。また、これにより廃棄処分場が不要になるという利点も挙げられる。
しかしながら、例えば、災害後の工場跡地の土壌浄化処理等に代表されるように、該処理には大量の土壌を処理しなければならない場合が多く、大量の土壌を短時間で処理できる浄化処理装置が求められている。また、油分のみならず、近年規制の厳しくなりつつある、ＰＣＢやダイオキシン類等の有機塩素系化合物等は汚染物質中に占める割合は小さいものの極めて有害なため回収率を非常に高く設定しなければならず、効率良く複数回の洗浄処理を施す必用が生じる。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、大がかりな処理施設を設ける必用がなく、かつ運転経費を大幅に削減可能であるとともに、汚染物質の成分に適した溶剤を用いて大量の汚染土壌を高効率で以って洗浄可能な汚染土壌の浄化方法及びその装置の提供を目的とする。

本発明はかかる課題を解決するために、前提技術として、油、ＰＣＢ又はダイオキシン類等の有害物質で汚染された土壌を洗浄する方法において、
前記汚染土壌を溶剤にて浸漬洗浄する１又は複数の本洗浄工程と、その上流側に該土壌を溶剤にて浸漬洗浄する１つの粗洗浄工程とを設け、
該粗洗浄工程に前記本洗浄工程で汚染された溶剤を導入して汚染土壌に予備洗浄を施す技術を提案した。

かかる前提技術によれば、最初に粗洗浄工程にて汚染土壌に予備洗浄を施すことで、油分等の該土壌の汚染成分のうち高比率を占める有害物質を低減し、その下流側に設けられた本洗浄工程にて残りの油分や、ＰＣＢ、ダイオキシン類等を完全に除去できるようになっている。前記本洗浄工程は、その汚染度合いに適した工程数を有しており、さらに目的に応じた溶剤を用いるようにすることで、汚染土壌中の各種の有害物質を除去し、土壌の環境への埋め戻しが可能となる。
また、かかる土壌浄化方法は、粗洗浄工程を含めて複数の洗浄工程とを組合わせてなるため、処理設備を大型化することなく大量の汚染土壌の処理を効率良く行うことができる。

また、前提技術の浄化方法は、前記本洗浄工程を経た土壌から蒸気により付着した溶剤を除去する溶剤脱着工程と、前記有害物質を含む該溶剤を精製して再び本洗浄工程の下流側に導入する溶剤精製工程とを備え、さらに、前記粗洗浄工程から排出される溶剤を固液分離する固液分離工程を備えるとともに、該分離された土壌を前記溶剤脱着工程に、溶剤を前記溶剤精製工程に夫々導入することを特徴とする。
これにより、前記本洗浄工程で使用した溶剤を粗洗浄工程にて再利用することで、溶剤の無駄を省くことができ、該溶剤の精製にかかる運転コストも大幅に削減することができる。また、汚染物質を濃縮して大幅な減容化が可能となる。

そして、汚染土壌の浄化処理をバッチ処理により行なう方法として、本発明は、油、ＰＣＢ又はダイオキシン類等の有害物質で汚染された土壌を洗浄する方法において、
前記汚染土壌を処理槽に投入し溶剤にて混合攪拌することなく浸漬洗浄する洗浄工程と、該汚染された溶剤を蒸気により回収する溶剤脱着工程と、該回収された溶剤を精製して再利用する溶剤精製工程とを備えた処理槽を複数設け、
夫々の処理槽における処理段階を異ならせ、異なる処理が併行して行われるように構成することを特徴とする。
ここで浸漬洗浄とはＪＩＳ工業用語大辞典第５版によれば「液に浸して行う洗浄」と定義されており、混合攪拌でないことは明らかである。

また、本発明は、前記処理段階が、前記洗浄工程、溶剤脱着工程、溶剤精製工程の３段階からなることを特徴とする。
更に本発明は、前記溶剤精製工程が、対応する処理段階の処理槽に選択的に接続されることを特徴とする。
さらにまた、最終段階として土壌を再利用する前に乾燥させる乾燥工程を設けてもよく、かかる工程を前記処理段階に含むことにより、一貫した設備を提供することができる。
これらの発明により、前記と同様の効果を得られるとともに、一連の処理操作をバッチ処理にて行なう複数の処理槽に対して、１又は処理槽より少数の溶剤精製工程等を設けて夫々の処理槽の処理段階を異ならせて行うことで、該溶剤精製設備、蒸気及び空気供給設備を有効利用でき、かつ処理システムの設置面積を大幅に低減することができる。
また、必要に応じて前記処理槽の処理段階を選択することにより、被処理物である汚染土壌の性質、容量に応じた適切な処理が施せる。

また、前記溶剤精製工程として、本発明は、前記有害物質、蒸気等を含んだ溶剤を気液分離し、該分離された液体状の溶剤をさらに固液分離して分離された液体状の溶剤を蒸発させ、前記気液分離及び蒸発により回収される溶剤蒸気を凝縮させて回収することを特徴とする。
これにより、溶剤中の汚染物質を濃縮して取り出すことができ、さらに該溶剤を高効率で以って再利用できるため、前記汚染物質の第２次処理操作の負担が軽減するとともに、溶剤の循環利用が可能となる。

上記発明の効果的な装置として、本発明は、油、ＰＣＢ又はダイオキシン類等の有害物質で汚染された汚染土壌を溶剤により混合攪拌することなく浸漬洗浄した後該土壌から溶剤、水分を除去する処理槽と、前記処理槽で汚染された溶剤を回収、精製する溶剤精製手段と、該溶剤の回収に用いる蒸気を供給する蒸気供給手段と、を備えた土壌浄化装置であって、
前記洗浄等の処理を行なう処理槽を複数設け、１又は該処理槽より少数の溶剤精製手段及び蒸気供給手段と複数の処理槽が時間差をもって選択的に接続可能に構成されたことを特徴とする。

更に、本発明は、前記土壌を溶剤にて浸漬洗浄する本洗浄処理槽と、該本洗浄処理槽の上流側に設けられ該土壌を溶剤に浸漬して洗浄する粗洗浄処理槽とを備え、前記本洗浄処理槽で汚染された溶剤を前記粗洗浄処理槽に導入することも有効である。
このように、１つ又は処理槽より少数の溶剤精製手段、蒸気供給手段及び土壌の乾燥に利用する空気供給手段等が複数の処理槽と時間差をもって接続されることにより、前記手段の設備類が有効に利用される。

さらに、本発明の前記溶剤精製手段は、
前記土壌の洗浄を経て回収された溶剤のうちの有害物質を含む液体状の溶剤を溶剤蒸気から分離する気液分離手段と、
さらに前記液体状溶剤から土壌等の固体分を除去する固液分離手段と、
前記固体分が除去された液体状溶剤のうち溶剤と汚染物質とを蒸気により分離する蒸発器と、からなることを特徴とする。

以上記載のごとく、本発明によれば、複数の処理槽を連接して設け夫々の処理槽で時間差を持って一連の操作をバッチ処理することで、被処理物質である汚染土壌の性質、容量に応じた適切な処理が可能になり、このように複数の処理槽と溶剤精製設備との接続ラインに夫々バルブを設けて、該バルブを時間差を持って開閉操作することにより、該溶剤精製設備、蒸気及び空気供給設備等を有効利用できるとともに、設置面積を低減することができる。
これらの処理システムにより従来の焼却処理に比べて大幅な運転コストの削減が可能となる。
また、複数の洗浄処理槽を直列に連接して設け、汚染成分に適した溶剤を下流側から投入することにより、被処理物である土壌の汚染度合い、その量に応じた適切な処理が可能となるとともに、多量の被処理土壌にも効率良く浄化処理が施せる。
さらに、本発明における溶剤精製設備を設けることで、溶剤を循環利用することができ、更なる運転コストの削減ができるとともに、該溶剤に含まれる有害物質を濃縮し大幅な容量の低減が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の第１実施形態に係る土壌浄化システムの全体概略構成図、図２は第２実施形態に係る土壌浄化システムの全体概略構成図で、図３は本発明の実施形態に係る溶剤精製設備の概略構成図を示す。

図１に示す本発明の前提技術は１つの粗洗浄処理槽１５と１又は複数の本洗浄処理槽１６を直列に配設した洗浄工程を有するシステムで、まず、油、ＰＣＢ、ダイオキシン等の有害物質を含む汚染土壌１を前記粗洗浄処理槽１５にて溶剤３に浸漬して洗浄し、該土壌に付着した前記有害物質、特に汚染成分の高比率を占める、例えば油等の汚染物質の大部分をこの予備洗浄により分離し、固液分離器１８に送給する。
一方、前記粗洗浄処理槽１５にて予備洗浄された土壌２は１又は複数設けられた本洗浄処理槽１６に導かれ、該本洗浄処理槽１６の上流側に位置する槽から順に溶剤に浸漬洗浄されながら下流側へと導かれ、該土壌４は溶剤脱着槽１７へと送給される。
尚、前記本洗浄処理槽１６は汚染土壌の汚染度合いやその量により適した段数が設けられており、前記溶剤脱着槽１７へ導入される土壌４に含まれる汚染物質が通常の土壌とほぼ変わらない値にまで洗浄されるように構成される。

前記溶剤脱着槽１７には、上記したように本洗浄処理槽１６から導入される洗浄処理を施された土壌と、前記固液分離器１８で溶剤６と分離された分離土壌７が導かれ、該溶剤脱着槽１７にて蒸気１０の吹き付けにより土壌に含まれる溶剤を蒸留させて回収し、溶剤の完全除去及び必要に応じて土壌の乾燥を行う。かかる一連の処理により浄化された浄化土壌９は環境へと戻され、再利用等される。
かかる実施形態の洗浄工程に使用する溶剤は、有機溶剤等の汚染成分に適した溶剤を用い、除去すべき有害物質が複数である場合には該汚染成分に適した溶剤を適当量混合した混合溶剤を使用するとよい。

このように、複数の洗浄処理槽を直列に連接して設け、汚染成分に適した溶剤を下流側から投入することにより、被処理物である土壌の汚染度合い、その量に応じた適切な処理が可能となるとともに、多量の被処理土壌にも効率良く浄化処理が施せる。また、従来の焼却処理と比較して運転コストを約６０％削減することができ、大幅なコストダウンが期待できる。

次に、図２に示す本発明の実施形態について説明する。
油、ＰＣＢ、ダイオキシン等の有害物質を含む汚染土壌は、第１処理槽２０、第２処理槽２１、第３処理槽２２へ順次投入され段階的に洗浄を行う土壌浄化経路にて粗洗浄から本洗浄を行って洗浄処理を施される。かかる処理槽は汚染土壌の容量、性質に応じて適した型式、槽数が任意に選定され、また使用する溶剤も適宜選定される。
かかる実施形態は夫々の処理槽で一連の処理を行うバッチ処理であるため、第１、第２、第３の処理槽にて段階的に洗浄を行う処理を施すため、ここでは第２処理槽２１を例に取り浄化システムのフローを説明する。

前記洗浄等の処理を施す第１処理槽２０から第２処理槽２１に投入された汚染土壌１は、まず溶剤供給槽２３から供給される溶剤と浸漬洗浄され、該土壌１に含まれる有害物質が分離される。そして油、ＰＣＢ、ダイオキシン等の該有害物質を含む洗浄溶剤は後述する溶剤精製設備１９にて汚染物質１２と分離され、精製された溶剤は溶剤供給槽２３に貯留されて前記処理槽に返送されて再利用される。
かかる汚染土壌の洗浄処理は、その洗浄回数、洗浄時間等を目的に応じて任意に選定する。

次に、十分な洗浄処理が施された土壌は、蒸気１０にて溶剤の完全除去、及び水分除去等を行われる。そして、洗浄に使用され有害物質及び蒸気を含んだ溶剤は後述する溶剤精製設備１９にて、該有害物質と液体状の溶剤とに分離され、該精製された溶剤は前記処理槽２０、２１、２２に返送される。
さらに、必要に応じて空気１０にて乾燥処理が施すとよい。
上記した一連の操作により浄化された浄化土壌は前記第２処理槽２１から取り出され、環境へと戻され、再利用等される。

かかる処理システムは、溶剤精製設備１９、蒸気１０及び空気２３を有効利用するために処理槽数を複数設置し、前記浄化処理の各段階の操作を交互に実施する。そのために、前記溶剤精製設備１９等と処理槽２０、２１、２２との接続ラインに夫々バルブを設け、これらを調整することにより時間差をもって処理が行われるように構成される。
例えば、第１処理槽２０、第２処理槽２１、第３処理槽２２の段階的に洗浄を行って順位処理を行う場合、まず、バルブ１ａを開き第１処理槽２０に汚染土壌１を投入する。そして、溶剤バルブ１７ａを開き溶剤供給槽２３から溶剤を第１処理槽２０に供給し必要に応じてバルブ１９ａ、１０ａを開閉しながら洗浄工程、溶剤精製工程を行う。それと同時に時間差をもって開閉されたバルブ１ｂにより第１処理槽２０から第２処理槽２１に投入された汚染土壌１にもバルブ１７ｂ、１９ｂ、１０ｂの開閉操作を行うことにより洗浄、溶剤精製工程を施す。このとき、前記第１処理槽２０と処理段階を異ならせて処理が併行して行われるようにし、さらに第３処理槽２２も同様の操作を行う。

これにより、前記前提技術と同様に、被処理物質である汚染土壌の性質、容量に応じた適切な処理が可能になるとともに、従来の焼却処理に比べて４０％の運転コストの削減が実現できる。
また、複数の処理槽と溶剤精製設備との接続ラインに夫々バルブを設けて、該バルブを時間差を持って開閉操作することにより、該溶剤精製設備、蒸気及び空気供給設備等を有効利用できるとともに、設置面積を低減することができる。

ここで、上記した溶剤精製設備１７について、図３を参照して簡単に説明する。
まず、油、ＰＣＢ、ダイオキシン等の有害汚染物質、及び蒸気を含んだ溶剤は、気液分離器２５に導入され、溶剤蒸気と液体状の溶剤とに分離される。該分離された溶剤蒸気は第１凝縮器３０にて凝縮され、図１に示す本洗浄処理槽１６若しくは図２に示す処理槽に送給されて再利用される。
一方、前記気液分離器２５で分離された有害物質を含む液体状の溶剤は一時的に溶剤槽２６に貯留され、逐次固液分離器２７に送給される。かかる溶剤には少量の土壌が含まれており、前記固液分離器２７にて該土壌を含む固体分と液体状の溶剤とに分離され、該分離固体は図１及び図２に示した汚染土壌に混合され再度洗浄処理を施される。

そして、前記固液分離器２７にて分離された液体状の溶剤は蒸発器２８にて蒸発した後第２凝縮器３１にて凝縮され、前記第１凝縮器３０にて回収された凝縮溶剤とともに本洗浄処理槽１６に導かれる。
尚、前記蒸発器２８内の溶剤は、一部熱交換器２９を循環し、ここで蒸気３３にて加熱される。
ここで、かかる溶剤精製設備１９は汚染物質の性質、該設備の立地条件により蒸発器、凝縮器等の型式、機数は適宜選択できるようにする。

かかる実施形態における溶剤精製設備を図１及び図２に示した浄化システムに併設することで、溶剤を循環利用することができ、更なる運転コストの削減ができるとともに、該溶剤に含まれる有害物質を濃縮し大幅な容量の低減が可能となる。

大がかりな処理施設を設ける必用がなく、かつ運転経費を大幅に削減可能であるとともに、汚染物質の成分に適した溶剤を用いて大量の汚染土壌を高効率で以って洗浄可能な汚染土壌の浄化方法及びその装置を提供出来る。

本発明の前提技術に係る土壌浄化システムの全体概略構成図を示す。 本発明の実施形態に係る土壌浄化システムの全体概略構成図を示す。 本発明の実施形態に係る溶剤精製設備の概略構成図を示す。 従来技術における汚染土の処理方法の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１５ 粗洗浄処理槽
１６ 本洗浄処理槽
１７ 溶剤脱着槽
１８ 固液分離器
１９ 溶剤精製設備
２０ 第１処理槽
２１ 第２処理槽
２２ 第３処理槽
２５ 気液分離器
２７ 固液分離器
２８ 蒸発器
３０、３１ 凝縮器
１ａ、１ｂ、１ｃ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ バルブ

Claims (7)

1. 油、ＰＣＢ又はダイオキシン類等の有害物質で汚染された土壌を洗浄する方法において、
   前記汚染土壌を処理槽に投入し溶剤にて混合攪拌することなく浸漬洗浄する洗浄工程と、該汚染された溶剤を蒸気により回収する溶剤脱着工程と、該回収された溶剤を精製して再利用する溶剤精製工程とを備えた処理槽を複数設け、
   夫々の処理槽における処理段階を異ならせ、異なる処理が併行して行われるように構成することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
2. 前記処理段階が、前記洗浄工程、溶剤脱着工程、溶剤精製工程の３段階からなることを特徴とする請求項１記載の汚染土壌の浄化方法。
3. 前記溶剤脱着工程が対応する処理段階の処理槽に選択的に接続されることを特徴とする請求項１記載の汚染土壌の浄化方法。
4. 請求項２記載の溶剤精製工程は、前記有害物質、蒸気等を含んだ溶剤を気液分離し、該分離された液体状の溶剤をさらに固液分離して分離された液体状の溶剤を蒸発させ、前記気液分離及び蒸発により回収される溶剤蒸気を凝縮させて回収することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
5. 油、ＰＣＢ又はダイオキシン類等の有害物質で汚染された汚染土壌を溶剤により混合攪拌することなく浸漬洗浄した後該土壌から溶剤、水分を除去する処理槽と、前記処理槽で汚染された溶剤を回収、精製する溶剤精製手段と、該溶剤の回収に用いる蒸気を供給する蒸気供給手段と、を備えた土壌浄化装置であって、
   前記浸漬洗浄処理を行なう処理槽を複数設け、１又は該処理槽より少数の溶剤精製手段及び蒸気供給手段と複数の処理槽が時間差をもって選択的に接続可能に構成されたことを特徴とする特徴とする汚染土壌の浄化装置。
6. 前記溶剤精製手段は、
   前記土壌の洗浄を経て回収された溶剤のうちの有害物質を含む液体状の溶剤を溶剤蒸気から分離する気液分離手段と、
   さらに前記液体状溶剤から土壌等の固体分を除去する固液分離手段と、
   前記固体分が除去された液体状溶剤のうち溶剤と汚染物質とを蒸気により分離する蒸発器と、からなることを特徴とする請求項５記載の汚染土壌の浄化装置。
7. 前記土壌を溶剤にて浸漬洗浄する本洗浄処理槽と、該本洗浄処理槽の上流側に設けられ該土壌を溶剤に浸漬して洗浄する粗洗浄処理槽とを備え、前記本洗浄処理槽で汚染された溶剤を前記粗洗浄処理槽に導入することを特徴とする請求項５記載の汚染土壌の浄化装置。

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