JP2006167658A

JP2006167658A - 汚染土壌の無害化方法及びシステム

Info

Publication number: JP2006167658A
Application number: JP2004366289A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yamada; 修山田
Original assignee: JIPANGU ENERGY KK
Current assignee: JIPANGU ENERGY KK
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】この発明は、土壌中の有害物を分別除去するに際し、有害化学物を熱分解し、有機物、低融点物を昇華させることを目的としたものである。
【解決手段】この発明は、汚染土壌を処理炉内へ連続的に送り込み、この汚染土壌の上面にゼットガスバーナーで、ゼットガス炎を直接照射して、有機物、細菌類及び低融点物質を燃焼・気化させると共に、発生した排気ガスと残土を取り出すことを特徴とした汚染土壌の無害化方法により目的を達成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、各種有害物で汚染された土壌を連続的に処理することを目的とした汚染土壌の無害化方法及びシステムに関する。

従来土壌改良には、燃焼と溶融の２工程のプロセスがあるが、装置が大型になり、処理コストも高いものになっていたのみならず、その熱源として化石燃料を使用していた。

また主としてダイオキシン汚染の処理装置として、移動式フードに覆われた土壌を現位置で熱分解処理する汚染物質処理装置が提案されている。
特開２０００−３９１２３特開２００４−２４３１５７

前記従来普通に行われている処理方法は、熱源として化石燃料を使用する為に、その排気の処理に多大の費用を必要とするのみならず、装置が大型化し、処理コストも高騰する問題点があった。

またブラウンガスを使用する移動フード方式の処理装置は、ダイオキシンの分解について有効であるが、ダイオキシン以外の重金属又はＰＣＢのような化学物質については、土壌に残留したり、一旦排気と共に排出されるが、排気の冷却によって元の姿に戻るおそれがった。即ち移動方式では排気の完全処理が困難であるなどの問題点があった。

この発明は、汚染土壌を処理炉に送入し、ゼットガスで高温焼却し、その排気を完全処理することにより、前記従来の問題点を解決したのである。

即ち方法の発明は、汚染土壌を処理炉内へ連続的に送り込み、この汚染土壌の上面にゼットガスバーナーで、ゼットガス炎を直接照射して、有機物、細菌類及び低融点物質を燃焼・気化させると共に、発生した排気ガスと残土を取り出すことを特徴とした汚染土壌の無害化方法であり、ゼットガス炎の温度は、１０００℃〜２０００℃とするものであり、低融点物質を、ダイオキシン、水銀、カリウム、カドミウム、硫黄、亜鉛、ナトリウム、ヒ素、沃素、燐とするものである。

またシステムの発明は、汚染土壌の自動搬入装置と、ゼットガスバーナーを備えた処理炉と、改良土壌の搬出装置と、排気処理装置とを組み合せたことを特徴とする汚染土壌の無害化システムであり、自動搬入装置は、パイプコンベアとしたものである。次に、処理炉は、上部に複数のゼットガスバーナーを設置して、搬入される土壌の表面にゼットガス炎を照射するようにしたものであり、排気処理は、サイクロンによる固気分離、触媒による分解、熱交換及び有害気体の吸着としたものである。

前記発明においては、機器の管理と同様に各部を管理し、機器を自動化することによって、更に強固な装置を具現させることができる。

この発明は、ゼットガス炎（例えば１０００℃〜２０００℃）によって土壌に混入した有害物を昇華させて、土壌から有害物を分離する。そこで改良土壌は、そのまま進行させ、取り出して使用する。

例えば土壌に混入した金属類中、水銀は３６０℃以上、カリウムは８００℃以上、カドミウムは８００℃以上、ヒ素（六方）は６００℃以上、リン（赤）は４３０°以上、リン（黄）は２８０℃以上、ナトリウムは８８０℃以上で夫々昇華する。またダイオキシンは８００℃以上、ＰＣＢは１３００℃以上で夫々熱分解するので、１０００℃〜２０００℃に加熱すると、前記物質は何れも気化し、排気と共に取り出すことができる。

前記において、金属類は、熱交換の冷却によって固体となるから、熱交換の際に夫々取り出すことができる。またダイオキシンなどの熱分解物は、冷却しても元の化合物に戻らないので、分解気体（無害）のまま、外界へ放出される。

また鉄、アルミニウムなどの金属は、２０００℃以下では気化しないので、一旦溶融後、冷却すれば酸化物として固体で残る為に安定し、かつ無害となる。

前記のように汚染土壌を直接高温加熱すると、有害物は熱分解し、低温気化物は気化して、何れも土壌と分離するので、短時間に、容易かつ確実に汚染処理ができる。そこで排気を処理すれば、土壌の処理を完了することができる。一般に気化した金属類は冷却によって固化するが、熱分解した化合物は、元の化合物に戻ることはないので、無害化の目的を達成することができる。

従来土壌を１０００℃程度に加熱する技術としては、ブラウンガスを使用して、ダイオキシンを無害化する装置が提案されているが、土壌に含まれている低温気化物の処理については記載されていない。この発明は、ゼットガスを使用することによって、現に問題化されているあらゆる汚染土壌について使用し得る処理方法を提供するものである。

この発明で使用するゼットガスは、水を電気分解して得た水素ガスと酸素ガスをそのまま混合して生成したので、次のような特性がある。

前記ゼットガスの燃焼（酸化）は、気体から液体への相変化であって、爆発現象（Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ）でなく、擬爆現象（Ｉｍｐｌｏｓｉｏｎ）とが起こる。この擬爆現象では、熱源の周囲に直空が発生し、外部へのエネルギーの拡散が少なく安全である。

またゼットガスは、水素ガスと酸素ガスの混合であるから、これを燃焼しても水を生じるだけでＣＯ_２、ＮＯ_Ｘ，ＳＯ_Ｘなど有害物質は発生しない。

ゼットガス（Ｚ・Ｅ・Ｔガス）は、ＺＥＲＯＥＭＩＳＳＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹより名付けた造語であって、特別のガスではないけれども、化石燃料に比し、表１のような特性がある。

この発明によれば、土壌を直接高温加熱（例えば１０００℃〜２０００℃）して、有害物を気化分離する効果がある。

また連続加熱処理の為に、比較的小型の装置により、効率よく、浄化処理できると共に、処理に際し有害物を排出することがないなどの効果もある。

この発明は、汚染土壌を処理炉内へ連続的に送り込み、この汚染土壌の上面に、ゼットガスバーナーでゼットガス炎を直接照射して、有機物、細菌類、低融点物質を燃焼気化させると共に、発生した排気ガスと残土を取り出し、排気ガスは無害化処理した後に外界へ放出し、残土は冷却させて、旧位置に戻して全処理を終了する。

前記において、汚染土壌の量に応じて対応も異なってくるが、要は供給された汚染土壌の有害物を気化処理することにより、全有害物を、確実に除去できると共に、労力時間を要せず、直接分離ができる。また化学物質などは、一旦熱分解すると、元に戻ることは殆んどないので、安心して外界へ放出することができる。

従来の処理においては、処理時に発生するＣＯ_２、ＮＯ_Ｘなどによる二次汚染の心配が出るおそれがあったが、この発明はゼットガス（水素ガス、酸素ガスの混合ガス）を用いるので、他の有害物を生じることは皆無である。

この発明の実施例を図１に基づいて説明する。ダイオキシン、水銀及びＰＣＢで汚染された土壌を毎分１ｍ^３処理炉へ搬入した場合に、ゼットガスバーナーから毎秒０．１ｍ^３のゼットガスを吹き出し、これに点火して前記処理炉中の土壌に吹きつけると、瞬時に１５００℃の燃焼炎が生成され、汚染土壌の表面を加熱する。

この場合に土壌は、パイプコンベアにより撹拌しつつ移動し、例えば毎分１ｍ^３宛処理すると、この場合の排ガスは毎秒０．１ｍ^３必要である。そこで排ガスを熱交換器に導き、熱交換すると、排ガスは、４００℃〜２００℃に低下し、気化金属などが固化して分離され、改良土壌を取り出すと共に、無害化排気（毎分６ｍ^３）を放出して処理サイクルを終了する。この場合の土壌量は当初の９０％〜９５％となる。

この発明のシステムの実施例を図２に基づいて説明すると、汚染土壌１をホッパー２に入れ、その下部からコンベア３を用いて汚染土壌を処理炉４の下部へ送入する。処理炉４の下部には、耐熱性のパイプコンベア５が並列架設され、パイプコンベア５のパイプの回転により土壌は進行する。

前記処理炉の上部には、バーナー盤６が設置され、バーナー盤６の下面に複数のバーナーが設置してある。前記バーナー盤６は、ゼットガス発生器７と分配器８とに送気パイプ９で連結されている。

前記処理炉４の一側上部には排気筒１０が連結され、排気筒１０の外側は水筒１１が嵌装され、水筒１１の一側に送水パイプ１２が連結され、他側に排水パイプ１３が連結されている。

前記排気筒１０の上部には連結パイプ１４を介してサイクロン１５の上部へ連結され、サイクロン１５の上部に浄化器１６を連設し、浄化器１６へ排気管１７が連結してある。

前記実施例において、汚染土壌（例えばダイオキシン汚染）１を処理炉４へ送入すると共に、ゼットガスバーナーからゼットガス炎を土壌に吹きつけ、土壌を１０００℃以上に加熱すると、土壌中のダイオキシンその他の有害化学物質は熱分解し、有機物及び低融点物は気化し、重金属などは酸化し、そのまま矢示１８のように移行し、有害物のなくなった改良土壌１ａは、矢示１９のように容器２０に貯留され、ついで矢示２１のように再使用場所へ送られる。前記においてゼットガス発生器７は、水を電気分解して、水素ガスと酸素ガスの混合物を生成し、貯留槽２２を設けておけば、ゼットガスの使用料が変動しても、これに追随してゼットガスを給送することができる。

またこの発明のシステムには、制御装置２３が付設され、汚染土壌の移送量、速度、ゼットガスの給送量、速度その他必要な事項は総て制御できるようになっている。

この発明のゼットガス生成の為の電気分解装置を図３について説明すると、電解槽２４内に、多数の電極板２５、２５を縦に並列設置して、各電極板２５、２５は導板２６、２６ａにより夫々プラス、マイナス極を形成している。

前記電解槽２４の下部には、送水パイプ２７の一端が連結され、送水パイプ２７の他端は電解水槽２８に連結してある。

また電解槽２４の上部は排水パイプ２９の基端が連結され、排水パイプ２９の他端は、前記電解水槽２８の上部の分離匣３０に連結されている。前記電解水槽２８の上部は混合ガスの排出パイプ３１に連結されている。

そこで各電極板に通電すると共に、送水パイプ２７のポンプ３２を始動すると、電解水槽２８から、電解水が矢示３４のように送られ、電解槽２４内を矢示３５、３６のように流動し、電気分解されて生成した水素ガスと酸素ガスと水とを、排水パイプ２９から矢示３３のように取り出し、分離匣３０で分離して、排出パイプ３１から矢示３７のように分配器８に送り、分配器８から必要個所に分配することになる。図中３８は水位測定分岐室、３９はセンサー、４０は給排気パイプ、４１は制御室、４２は電磁弁、４３は送水パイプ、４４は連通孔である。

前記実施例は一例であって、他の電気分解装置を使用することもできる。

この発明の実施例のブロック図。同じく模式図。（ａ）同じく電気分解装置の一例を示す説明図、（ｂ）同じく電極板の連結を示す一部拡大斜視図。

符号の説明

１汚染土壌
２ホッパー
３コンベア
４処理炉
５パイプコンベア
６バーナー盤
７ゼットガス発生器
８分配器
９送気パイプ
１０排気筒
１５サイクロン
１６フィルター

Claims

汚染土壌を処理炉内へ連続的に送り込み、この汚染土壌の上面にゼットガスバーナーで、ゼットガス炎を直接照射して、有機物、細菌類及び低融点物質を燃焼・気化させると共に、発生した排気ガスと残土を取り出すことを特徴とした汚染土壌の無害化方法。
ゼットガス炎の温度は、１０００℃〜２０００℃とすることを特徴とした請求項１記載の汚染土壌の無害化方法。
低融点物質を、ダイオキシン、水銀、カリウム、カドミウム、硫黄、亜鉛、ナトリウム、ヒ素、沃素、燐とすることを特徴とした請求項１記載の汚染土壌の無害化方法。
汚染土壌の自動搬入装置と、ゼットガスバーナーを備えた処理炉と、改良土壌の搬出装置と、排気処理装置とを組み合せたことを特徴とする汚染土壌の無害化システム。
自動搬入装置は、パイプコンベアとしたことを特徴とする請求項４記載の汚染土壌の無害化システム。
処理炉は、上部に複数のゼットガスバーナーを設置して、搬入される土壌の表面にゼットガス炎を照射するようにしたことを特徴とする請求項４記載の汚染土壌の無害化システム。
排気処理は、サイクロンによる固気分離、触媒による分解、熱交換及び有害気体の吸着としたことを特徴とする請求項４記載の汚染土壌の無害化システム。