JP2005305305A - 砒素含有汚染土壌の浄化処理方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 酸素の存在する雰囲気下においても汚染土壌から砒素を加熱処理により効率的に揮発させることができる根本的な砒素の除去技術を提供すること。
【解決手段】 鉄を含有する物質と、砒素を含有する土壌とを混合し、700℃〜1300℃の温度で加熱処理を行って砒素を揮発除去することを特徴とする砒素含有土壌の浄化処理方法。
【選択図】 なし

Description

本発明は、砒素を含有する汚染土壌より砒素を揮発除去する砒素含有汚染土壌の浄化処理方法に関する

近年、有害物質による土壌汚染事例の判明件数が著しく増加し、土壌汚染による健康影響の懸念や対策の確立への社会的要請が強まっており、「土壌汚染対策法」が施行されるなど法的規制も整いつつある。このような状況の下、様々な土壌浄化技術が報告されている。中でも、ロータリーキルンによる加熱処理は、内部に羽根掻きが付いた円筒形のキルンに供給器によって汚染土壌を投入し、キルンを回転させながら空気を通じて加熱することで揮発しやすい重金属等を汚染土壌から揮発除去する加熱処理であり、一般的に適用されている土壌浄化技術の一つである。具体的には、天然ガスあるいは重油等の燃料を用いて1000〜1100°Cに予熱したロータリーキルンに、供給器によって汚染土壌を投入し、空気を通じながら加熱し、揮発しやすい重金属を揮発させ、汚染土壌から除去する。また、揮発せずに残留する重金属も加熱処理によって水に溶けにくい酸化物に変化する。処理した汚染土壌は徐冷あるいは急冷する。揮発した重金属が含まれる排ガスは冷却した後、バグフィルターあるいは電気集塵機で除塵することで重金属は飛灰側にトラップされるという技術である。

しかしながら、この方法で処理できる重金属は水銀、亜鉛、鉛など比較的揮発しやすいものに限られており、砒素やクロム等は揮発せずに残ってしまう。そればかりでなく、加熱処理によって処理後の土壌から砒素やクロム等の溶出量が増加してしまうなどの問題も生じる。また、特に砒素に関しては、近年、汚染の報告例が増加しており、その対策が急務であるにも関わらず、その汚染由来が多岐に亘っていること、土壌中の砒素の存在形態が複雑であること等により、効果的な除去技術が見出されていないのが現状である。

従来の砒素で汚染された土壌の修復方法としては、例えば砒素で汚染された土壌に塩化第二鉄や硫酸第一鉄を添加する方法（溶出防止法）、あるいは「セメントなどの固化材による重金属類汚染土壌の固化・不溶化処理について；第８回地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会要旨集P45」のように土壌中に何か添加剤を加えて不溶化させる技術、または「重金属汚染土の洗浄処理に関する基礎的検討；第８回地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会要旨集P53」のように分級洗浄により溶出させてしまう技術が一般的である。しかしながら不溶化技術では、将来的に酸性雨による土壌のpHの低下あるいは、土壌改良材由来のカルシウムなどによる土壌のpHの上昇等、土壌pHが大きく変化した場合、再溶出の危険性を常に考慮しなくてはならない。さらに、「土壌汚染対策法」の制定に伴い含有量基準が制定されたため、砒素濃度が高い場合は含有量で規制する環境基準値に抵触する可能性がある。

一方、分級洗浄技術に関しては、砒素を含む大量の廃水が発生し、この排水処理にまた、多大な費用と時間を費やす事になる。

上記のような背景のもと、単なる不溶化ではなく、土壌中の含有量そのものを減少させる、つまり、土壌から重金属を除去する手法が必要であり、加熱処理は、土壌中の重金属除去技術の一つとして見直されてきた。

しかしながら、汚染土壌中に存在する砒素は、単に加熱するだけでは容易に揮発しないことも一般によく知られており、最近、加熱の際に汚染土壌に添加剤を加えて砒素を揮発除去する技術（特許文献１〜４など）の開発も行われている。
すなわち、特許文献１（名称：土壌からの砒素化合物の揮散方法）に記載の発明は、還元剤を土壌と混合して加熱するかもしくは還元性ガスの存在下で土壌を加熱することにより、低温で土壌から砒素化合物を揮発させる技術であり、還元剤としては炭素、硫安、還元性ガスとしては二酸化硫黄、一酸化炭素、アンモニア、メタンガスを使用し、加熱温度は300℃程度の低温である。しかしながら、当該発明では砒素揮発の可能性は示されているものの実際土壌中で効果があったかどうかの実施例の記載が無いため、効果の確認が出来ず、未完成な技術と言わざるを得ない。

又、特許文献２（名称：土壌中のヒ素化合物の除去方法および除去薬剤）に記載の発明は、重油、石炭、コークス、低級酸素酸塩、水素化物、ヒドラジン、ジイミド、アルデヒド、糖類、澱粉を土壌中に添加して600〜1000℃に加熱することで砒素を揮発させる技術である。しかしながら、上記の発明における砒素除去効果は、窒素雰囲気中では90%以上の砒素除去率を示すものの、酸素が存在する雰囲気下では上記の還元剤添加によっても土壌からの砒素除去率は20%程度と大きな効果は認められない。実際にロータリーキルンで土壌処理をする場合には、キルンの構造上、酸素を完全に遮断することは困難であり、通常5〜10％の酸素が存在している雰囲気となる。従って上記技術は、実際には適用が困難な技術であると言える。

更に、特許文献３に記載の発明（名称：加熱処理と鉄粉添加の併用による汚染土壌の浄化方法）は、鉄粉を添加して加熱することで土壌を浄化する技術である。しかしながら、この技術は加熱温度が300〜600℃と比較的低温であり、また、この処理により土壌中の砒素は揮発するのではなく、不溶化する方向に進む。従って、問題となる土壌中の砒素の含有量は変わらず、酸性雨等による土壌pHの変化で将来的に溶出してしまう危険性は残しているため、根本的な砒素の除去技術とは言えない。

加えて、特許文献４（名称：重金属含有土壌の再資源化方法）に記載の発明は、汚染土壌中に塩素を含有する物質を添加して700〜1600℃に加熱することで土壌中の重金属を揮発させる技術である。これは、一般に知られている塩化揮発法と言う方法を適用した技術であり、重金属は酸化物よりも塩化物の方が沸点が低いことが知られており、砒素の塩化物である三塩化砒素（AsCl₃）は沸点が130℃と非常に低温であるので、塩素化合物を添加して加熱する事により砒素塩化物を生成させて砒素を揮発させるという原理である。この技術によれば、塩化カルシウムの添加によって土壌中の砒素が揮発するが、その除去率は必ずしも十分のものと言えず、また加熱装置内部の水分量を管理する必要があり、運転管理が非常に煩雑となる。
特開２００１−１０４９３２号公報 特開２００３−６２５５６号公報 特開２０００−１５７９６１号公報 特開２００３−２００１４９号公報

本発明は上記した従来の技術的背景や事情に鑑み、酸素の存在する雰囲気下においても汚染土壌から砒素を加熱処理により効率的に揮発させることができる根本的な砒素の除去技術を提供することを課題とする。

本発明はこのような課題の解決のために完成されたものであって、その要旨とする特徴は以下の通りである。
（１）鉄を含有する物質と、砒素を含有する土壌とを混合し、700℃〜1300℃の温度で加熱処理を行って砒素を揮発除去することを特徴とする砒素含有土壌の浄化処理方法
（請求項１）。
（２）鉄を含有する物質と、塩素を含有する物質と、砒素を含有する土壌とを混合し、700℃〜1300℃の温度で加熱処理を行って砒素を揮発除去することを特徴とする砒素含有土壌の浄化処理方法（請求項２）。
（３）鉄を含有する物質が鉄粉、酸化鉄、塩化第一鉄、塩化第二鉄、シュウ酸鉄から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項１又は２に記載の砒素含有土壌の浄化処理方法（請求項３）。
（４）鉄を含有する物質が製鉄所等から排出されるダスト及び／又はスラッジであることを特徴とする請求項１又は２に記載の砒素含有土壌の浄化処理方法（請求項４）。
（５）前記ダスト及び／又はスラッジのカルシウム含有量が２％以下であることを特徴とする請求項４に記載の砒素含有土壌の浄化処理方法（請求項５）。
（６）塩素を含有する物質が塩化第一鉄、塩化第二鉄から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする上記（２）〜（５）の何れかに記載の砒素含有土壌の浄化処理方法（請求項６）。
（７）前記加熱処理が酸素の存在する雰囲気下で行われることを特徴とする上記（１）〜（６）の何れかに記載の砒素含有土壌の浄化処理方法（請求項７）。
（８）鉄含有物質添加装置と、砒素含有土壌供給装置と、鉄含有物質及び砒素含有土壌を混合するための混合機と、鉄含有物質及び砒素含有土壌の混合物を加熱して土壌中の砒素を揮発除去するための加熱処理装置を備えたことを特徴とする砒素含有土壌の浄化処理装置（請求項８）。
（９）鉄含有物質添加装置と、塩素含有物質添加装置と、砒素含有土壌供給装置と、鉄含有物質、塩素含有物質及び砒素含有土壌を混合するための混合機と、鉄含有物質、塩素含有物質及び砒素含有土壌の混合物を加熱して土壌中の砒素を揮発除去するための加熱処理装置を備えたことを特徴とする砒素含有土壌の浄化処理装置。（請求項９）
（１０）更に、加熱処理装置から排出された排ガス中の砒素を捕集するための集塵装置を備えたことを特徴とする請求項８又は９に記載の砒素含有土壌の浄化処理装置。（請求項１０）
（１１）更に、加熱処理装置から排出された土壌を冷却するための土壌冷却装置を備えたことを特徴とする請求項８〜１０の何れかに記載の砒素含有土壌の浄化処理装置。（請求項１１）

本発明によれば、還元性雰囲気下のみならず、酸素の存在する雰囲気下においても、その実施が比較的容易な加熱処理技術を利用して汚染土壌から砒素を効率的に揮発、除去することができる。

発明者らは前述の課題を解決するために、鋭意、実験、検討を加えた結果、砒素を含む土壌中に鉄を含む物質、鉄もしくは鉄を含有する混合物あるいは鉄化合物を添加し、しかも、これ（鉄を含む物質と土壌との混合物）を特定の温度条件下において加熱処理することにより、土壌中の砒素を予想外の効率で十分に除去出来る事を見出した。

これらの作用について述べるに、鉄粉の還元力は既に知られているが、発明者らの実験（後述）によれば、例えば、鉄粉を添加するだけではなく、この添加後に更に高温域すなわち700℃〜1300℃の温度で加熱することで非常に優れた還元力を発揮することを知見した。

更に特筆すべきは、これらの添加剤が従来困難であった酸素存在下でも充分に砒素を揮発させることが出来る点にある。前述のように、従来技術においても、窒素中のような還元性雰囲気では砒素揮発効果が認められるが、酸素が存在する雰囲気下では砒素揮発率は非常に低い。しかしながら、本発明においては、もちろん窒素雰囲気などの酸素を含まない非酸化性雰囲気下（不活性又は還元性雰囲気下）でも高い砒素揮発効果を示すが、酸素存在下でも充分に高い砒素の揮発率を示すことが重要な特徴である。

また、加熱温度は、砒素を充分に揮発させるためには700℃以上とすることが必要である。しかし、更に高い砒素除去率を得るためには900℃以上にすることが好ましい。また、1300℃を超えた温度域に加熱することは砒素の除去に関しては問題ないが、この温度域では土壌が溶融化してしまう可能性があることと、過剰に高温にすることで燃料費用が嵩む等処理の経済性も考慮すると、1300℃以下とする必要があり、好ましくは1100℃以下で処理することが良い。

本発明において土壌に添加される鉄を含む物質は、鉄粉、塩化鉄（塩化第一鉄及び塩化第二鉄）、シュウ酸鉄、酸化鉄が代表的な例であり、これらの一種以上を選択使用することによって高い砒素の除去率が得られ特に好ましいと言えるが、これに限られず鉄を含むものであれば原則的に如何なる物質も適用できる。

ここで、塩化鉄は溶出抑制剤としての適用例は有る物の加熱により砒素が揮発することは従来は知られていなかった。これは、一般に重金属は酸化物よりも塩化物の方が沸点が低いことが知られており、砒素の塩化物である三塩化砒素（AsCl₃）は沸点が130℃と非常に低温であるので、鉄の還元力に加え塩化鉄の塩素によって砒素塩化物が生成することで更に砒素が揮発しやすくなっている為と考えられる。なお、塩化鉄としては塩化第一鉄（ＦｅＣｌ₂）でも塩化第二鉄（ＦｅＣｌ₃）でも砒素揮発効果が認められているが、特に塩化第一鉄（ＦｅＣｌ₂）に強い砒素の揮発効果が認められた。またシュウ酸鉄（ＦｅＣ₂Ｏ₄）は、一般的で安価な鉄化合物であり、シュウ酸は還元剤として知られているものの、シュウ酸鉄に土壌中の砒素を揮発させる作用が有ることは知られていなかった。シュウ酸鉄は加熱により一酸化炭素が発生し、残りは酸化第一鉄となる。いずれの物質も強い還元剤であるので、高温域の加熱により発生したこれらの還元剤が土壌中の砒素を還元揮発させていると考えられる。更に、製鉄所等から排出されるダストやスラッジは、金属鉄以外に酸化第一鉄や酸化第二鉄の様な酸化鉄が含まれている。これらの酸化鉄は土壌に添加して加熱すると土壌中の有機物と反応して一酸化炭素を発生させて、自身は酸化第一鉄となる。したがってこれらの還元効果で土壌中の砒素を揮発させていると考えられる。

これら鉄含有物質と土壌との混合も一般に用いられている混合機で混合することで充分である。

本発明で使用される鉄化合物と砒素含有土壌との混合方法は、出来るだけ均一に分散する必要があるが、一般に使用されている任意の方法で充分である。その方法とは、例えば容器回転式混合機、機械攪拌式混合機または気流式混合機などである。

砒素含有土壌に添加する鉄含有物質の形態は、鉄化合物では、紛状、粒状、粒子状、顆粒状いずれであっても差し支えないが、均一混合を達成するためにはなるべく微粒子状態であることが好ましい。また、水溶液として土壌に混合しても構わない。水溶液の添加方法としては土壌粒子に噴霧する方法、土壌粒子に滴下する方法など、水溶液を出来るだけ均一の分散させることが出来る方法を選定すれば良い。

鉄粉の形態としては、純鉄でなくても良く、構成成分として亜鉛、マグネシウム、ニッケル、アルミニウム、チタン等の他の金族成分を含んでいても構わない。

これら鉄含有物質の好ましい添加量について述べることにする。

何れの形態においても、鉄含有物質の粒度は通常入手出来る範囲の物で有れば構わないが、土壌中での砒素との接触効率を考えると細かい方が望ましい。しかしながら、例えば粒径1μm以下では、それ自身が空気中の酸素と反応して酸化・発熱するなどして取扱が困難となる。一方、粒径1mm以上となると、砒素との接触効率が悪くなるため砒素除去率が悪くなる。したがって、粒度としては、1〜1000μmのものを用いることが望ましいと言える。

砒素含有土壌に添加する鉄含有物質の理論添加量は、下記化学式によって計算することが出来る。

２Ｆｅ(２価）＋ Ａｓ（５価) → ２Ｆｅ(３価) ＋ Ａｓ(３価)
すなわち、砒素１モルを還元するのには最低でも２倍当量の鉄が必要である。一例を挙げると、砒素汚染土壌中の砒素濃度は数十ppm から数百ppmと言われているので、今300ppmの砒素で汚染された土壌があるとすると、この砒素を除去するためには鉄として450ppm程度、鉄化合物量としては、塩化鉄の場合では約1000ppm（0.1%）の添加が必要となる。しかしながらこれは、理論添加量であり、実際の添加量は、土壌中砒素の濃度や分布状況、さらには、汚染土壌と鉄化合物との混練度合い等が関係する。したがって、鉄化合物の添加量は一概には規定できず、処理対象土壌ごとに実験的に決めることが望ましい。

発明者らの実験結果（後述の実施例参照）によると、土壌中の砒素を含有量基準値（150mg/kg）以下にまで除去するためには、理論添加濃度の数十倍〜数百倍量が必要であることが判った。

そして、具体的には5〜30％（重量％、以下同じ）の添加量が好ましいとの知見を得るに至った。これは、5％未満の添加量ではその効果が低く、また30%を超えて増やしても効果に殆ど差が出ないからである。尚、ダストやスラッジ中の鉄含有量は、鉄含有物としての添加量が5〜30％が適当であるので、最低でも15%程度含有されていれば良いが、ある程度の砒素除去効果を期待するのであれば30%以上含有されることが望ましい。
砒素除去量は、ダストやスラッジに含有されるカルシウム濃度によっても影響を受け、カルシウム含有量が多くなると除去量は低下する。これは、ヒ素、カルシウム、鉄の共存系での加熱では、熱に強い三性分系複合塩が形成されてしまうためと思われる。したがって、カルシウム含有量は２％以下であることが望ましい。

ダスト中の鉄やカルシウムの測定方法については鉄であれば容量法等が一般的であり、カルシウムであればＩＣＰ発行分析法等が一般的であるが、これ以外にも一般的に鉄やカルシウムの測定に用いられている手法であればどのような方法でも測定できる。

これらのダストやスラッジは非常に安価に提供することが可能であるため、処理費の低減という面からも実用的な処理法の一つであると言える。

次に、上記鉄含有物質と共に、更に塩素を含む物質を土壌に添加し、700℃〜1300℃の温度で加熱処理を行って砒素を揮発除去することも極めて有益である。塩素を含む物質を併用添加することで、上述した塩化鉄の場合と同様にして、塩素含有物質から遊離又は分解する塩素によって土壌中の砒素が砒素塩化物となるることで更に砒素が揮発しやすくなり、その除去効率が鉄含有物質の単独添加よりも一層向上することになる。勿論、塩化鉄のように鉄含有物質が塩素含有物質でもある場合は単独添加でありながら複合添加と同じ効果を奏するため、最も好ましいと言うことができる。

塩素を含む物質としては、この塩化鉄（塩化第一鉄及び塩化第二鉄）の他に塩化カルシウム（ＣａＣｌ₂）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ₂）、塩化マンガン（ＭｎＣｌ₂）、塩化ニッケル（ＮｉＣｌ₂）、塩化チタン（ＴｉＣｌ₂）などが好ましいものとして挙げられるがこれに限られないことは言うまでもない。

これら塩化物は、砒素塩化物を生成させると同時にその金族成分が還元剤として作用して、土壌中の砒素の揮発をより促進させることができる。

この塩素含有物質の添加量は5〜30％（重量％、以下同じ）とすることが望ましい。5％未満の添加量ではその砒素の除去効果が低く、また30％を超えてもその効果があまり向上しない。

次いで、本発明における処理雰囲気については、前述の通り、窒素雰囲気のような還元性雰囲気あるいは不活性雰囲気で実施しても勿論良いが、酸化性雰囲気すなわち酸素が多く存在する例えば空気雰囲気中でも砒素は除去される。しかし、砒素の除去効率をより高めた状態を維持し、且つ実施面での容易さを考慮すると、５〜１０％の酸素雰囲気下で処理することが好ましい。

この高温加熱処理における処理時間としては最高温度での滞留時間が10分以上有れば充分であるが、更に砒素の除去率を上げたい場合には処理時間を延ばしても構わない。ただし、時間を掛けすぎると処理費用等の経済性与える影響が大きくなるため、10分〜30分の範囲で行うことが好ましい。

ここで、本発明に係る土壌の浄化処理方法及びその装置形態について図１の工程図を参照しながら説明する。

まず、供給工程において、砒素含有土壌はコンベアなどの供給装置により機械攪拌式混合機などの混合機に供給される。この砒素含有土壌の供給量に応じて、粉状の鉄含有物質の必要量がホッパーなどの添加装置によって同様に混合機に定量供給される。また、図中破線で示したが、この鉄含有物質に加えて、さらに粉状の塩素含有物質を添加する場合も同様にホッパーなどの添加装置によって混合機に定量供給される。もちろん、鉄含有物質が塩化鉄などのように塩素も同時に含んだ物質の場合は塩素含有物質を敢えて添加する必要はない。

次に、混合工程においては、混合機によって鉄含有物質と砒素含有土壌は均一に混合される。なお、混合装置として前述の容器回転式混合機、または気流式混合機などを用いても良い。

これらの混合物は、次の加熱処理工程における加熱処理装置すなわち対向流式のロータリーキルンに供給される。このロータリーキルンにおいて混合物はキルンのバーナにより前述のように700℃〜1300℃の高温に加熱、維持される。キルン内のガス雰囲気は酸素含有量が10％以下（残りは窒素）となるように制御される。処理時間は10分〜30分で行われる。このような条件で加熱処理された結果、土壌中の砒素は効率よく土壌中より除去され、キルン内の高温雰囲気中に揮発分離されて、排ガス中に移行される。なお、加熱処理装置として対向流式のロータリーキルンを挙げたが、その他のグレート式焼成炉、グレート・キルン式焼成炉、流動焙焼炉、固定式バッチ炉、電気炉等でも適用が可能である。ロータリーキルン装置の場合においても、間接加熱炉、直接加熱炉のいずれにも適用可能であるし、ガスの流通に関しても対向流、並行流のいずれの方式でも構わない。

そして、加熱処理工程によってキルンから排出された排ガスは、排ガス処理工程において、必要に応じて未燃ガスの２次燃焼などのが行われ、排ガス中に揮発、移行した砒素は、後段の冷却装置（図示せず）を介して固体のダスト状となり、このダストはバグフィルタあるいは電気集塵機などの集塵装置で捕集されて回収される。このように揮発した砒素を回収することで、周囲環境への飛散を防ぐことができる。回収された砒素を含む飛灰は、既に実用化されている溶融固化等の技術を用いて不溶化した後に、しゃ断型最終処分場等に隔離する。

一方、砒素が除去され、キルンから排出された浄化土壌は、土壌回収工程において冷却装置により常温に冷却され処理土として再利用されことになる。

（実施例）
実施例１

市販の真砂土に砒素（５価）を添加して調整した模擬汚染土壌を用いて、これに鉄含有物
質（鉄化合物）などの各種添加剤を加えて混合し、この混合物を外熱式の横型チューブ炉に装入して、酸素存在雰囲気下あるいは窒素雰囲気下で加熱温度1100℃、15分間の処理条件で加熱試験を行った。各添加剤の添加量は土壌重量の20%とした。なお、Fe粉と塩化カルシウム（ＣａＣｌ₂）の複合添加の場合はそれぞれ10％として合計添加量を20%にした。この加熱試験後に土壌中の砒素含有量を分析し、この分析結果に基づく土壌中の砒素の除去率を表１示す。

この表１から、まず、窒素雰囲気下では鉄粉だけの添加でも無添加の場合と比べると高い砒素除去率（56％）が得られ、また、鉄と炭素を含むＦｅＣ₂Ｏ₄は90％を越える除去率が得られ、さらに鉄含有物質と塩素含有物質を共に含んだ添加形態である塩化第一鉄（ＦｅＣｌ₂）またはFe粉と塩化カルシウム（ＣａＣｌ₂）の複合添加では98％程度と100％に近い顕著な除去効果が得られていることが分かる。

一方、砒素除去が困難とされていた酸素を含む雰囲気下においても、窒素雰囲気下よりも除去率は低下しているものの、無添加の場合に比して全体的に非常に優れた除去効果が得られており、鉄粉単独の場合でも無添加の3％に比べて70％と67％も除去率の向上が認められる。シュウ酸鉄では69%、塩化鉄では84%の除去率である。

実施例２

市販の真砂土に砒素（５価）を添加して調整した模擬汚染土壌を用いて、これに製鉄所よ
り発生する鉄を含有する各種ダスト・スラッジ（鉄化合物）などを加えて混合し、この混合物を外熱式の横型チューブ炉に装入して、酸素存在雰囲気下あるいは窒素雰囲気下で加熱温度900℃、45分間の処理条件で加熱試験を行った。各添加剤の添加量は土壌重量の10%とした。この加熱試験後に土壌中の砒素含有量を分析し、この分析結果に基づく土壌中の砒素の除去率を表２に示す。
この表２から、鉄化合物としては製鉄所より発生する各種ダストやスラッジでも充分にヒ素の除去能力があることが判る。これらのダストやスラッジの鉄含有量は30%〜92%であったが、鉄含有量が高いほど砒素除去率も高くなり両者の間には相関関係が認められた。また、これらのダストやスラッジのカルシウム含有量もヒ素除去率に影響を与え、カルシウム含有量が高いとヒ素除去率が低くなることが分かる。

実施例３

市販の真砂土に砒素（５価）を添加して調整した模擬汚染土壌を用いて、これに塩化第一
鉄（ＦｅＣｌ₂）を添加、混合し、この混合物を外熱式の横型チューブ炉に装入して酸素存在下で加熱温度1100℃、15分間の処理条件で同様な加熱試験を行った。この際、添加量の影響を見るため、塩化第一鉄の添加量を土壌重量の4〜20%で変化させて行った。この加熱試験後に土壌中の砒素含有量を分析し、この分析結果に基づく土壌中の砒素の除去率を表３示す。

表３より、砒素の除去率は添加量に依存して上昇し、何も添加しない場合の除去率3%に対し、添加量10％で47％の除去率が、添加量20%では最も高い84%の除去率が得られていることが判明する。この結果より、鉄含有物質の添加量は10％以上が好ましいと言える。

実施例４

市販の真砂土に砒素（５価）を添加して調整した模擬汚染土壌を用いて、これに塩化第一
鉄（ＦｅＣｌ₂）を添加、混合し、この混合物を外熱式の横型チューブ炉に装入して酸素存在下で同様な加熱試験を行った。この際、温度の影響を見るため、塩化鉄の添加量を土壌重量の15%の一定とし、処理時間も１５分間と固定し、加熱温度を500〜1100℃と変化させて行った。この加熱試験後に同様にして土壌中の砒素含有量を分析し、この分析結果に基づく土壌中の砒素の除去率を表４に示す。

この表４から、砒素の除去率は温度に依存して上昇し、500℃では30%であった砒素除去率は、700℃で48％に、1100℃では65%となっていることが分かる。この結果から、塩化第一鉄の添加量にも依るが、十分な砒素の除去効果を得るには、加熱温度は少なくとも700℃以上の高温に維持する必要があると言える。

以上の実施例により実証されるように、本発明によれば砒素に汚染された土壌より効率的に砒素を揮発除去することが可能となり、従ってこうして浄化された処理土は酸性雨などによる土壌ＰＨの変化により再び砒素が溶出する問題もなく安心して通常の土壌として再利用し得るものであり、重金属汚染土壌の処理技術の分野において優れた効果を奏するものである。

本発明に係る汚染土壌の浄化処理方法及びその装置形態についての一例を説明する工程図である。

Claims (11)

1. 鉄を含有する物質と、砒素を含有する土壌とを混合し、700℃〜1300℃の温度で加熱処理を行って砒素を揮発除去することを特徴とする砒素含有土壌の浄化処理方法。
2. 鉄を含有する物質と、塩素を含有する物質と、砒素を含有する土壌とを混合し、700℃〜1300℃の温度で加熱処理を行って砒素を揮発除去することを特徴とする砒素含有土壌の浄化処理方法。
3. 鉄を含有する物質が鉄粉、酸化鉄、塩化第一鉄、塩化第二鉄、シュウ酸鉄から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項１又は２に記載の砒素含有土壌の浄化処理方法。
4. 鉄を含有する物質が製鉄所等から排出されるダスト及び／又はスラッジであることを特徴とする請求項１又は２に記載の砒素含有土壌の浄化処理方法。
5. 前記ダスト及び／又はスラッジのカルシウム含有量が２％以下（重量％、以下同じ）であることを特徴とする請求項４に記載の砒素含有土壌の浄化処理方法。
6. 塩素を含有する物質が塩化第一鉄、塩化第二鉄から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の砒素含有土壌の浄化処理方法。
7. 前記加熱処理が酸素の存在する雰囲気下で行われることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の砒素含有土壌の浄化処理方法。
8. 鉄含有物質添加装置と、砒素含有土壌供給装置と、鉄含有物質及び砒素含有土壌を混合するための混合機と、鉄含有物質及び砒素含有土壌の混合物を加熱して土壌中の砒素を揮発除去するための加熱処理装置を備えたことを特徴とする砒素含有土壌の浄化処理装置。
9. 鉄含有物質添加装置と、塩素含有物質添加装置と、砒素含有土壌供給装置と、鉄含有物質、塩素含有物質及び砒素含有土壌を混合するための混合機と、鉄含有物質、塩素含有物質及び砒素含有土壌の混合物を加熱して土壌中の砒素を揮発除去するための加熱処理装置を備えたことを特徴とする砒素含有土壌の浄化処理装置。
10. 更に、加熱処理装置から排出された排ガス中の砒素を捕集するための集塵装置を備えたことを特徴とする請求項８又は９に記載の砒素含有土壌の浄化処理装置。
11. 更に、加熱処理装置から排出された土壌を冷却するための土壌冷却装置を備えたことを特徴とする請求項８〜１０の何れかに記載の砒素含有土壌の浄化処理装置。
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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