JP2007105556A

JP2007105556A - 有機汚染物質の浄化方法

Info

Publication number: JP2007105556A
Application number: JP2005268314A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Eguchi; 正浩江口; Yoshiaki Hasebe; 吉昭長谷部; Noboru Takei; 登竹井
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2007-04-26

Abstract

【課題】原位置浄化を前提とし、１回の混錬工程で浄化と固化を施工することで、より短期間に低コストで浄化可能な有機汚染物質の浄化方法を提供する。
【解決手段】有機汚染物質に汚染された汚染物を、該汚染物に貫入されるとともに該汚染物から引き抜かれる攪拌翼を備えた混練機を用いて原位置浄化するに際し、攪拌翼の１回の貫入、引き抜き工程内にて汚染物に浄化剤および固化材（例えば、鉄系触媒および酸化剤と中性固化材）を添加し、混練することを特徴とする有機汚染物質の浄化方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機汚染物質により汚染された汚染物中の有機汚染物質を分解してその汚染物を浄化する方法に関し、とくに、有機塩素化合物等の難分解性化合物に汚染された土壌、底質、汚泥、地下水、排水中等の有機汚染物質の分解に好適に使用できる有機汚染物質の浄化方法に関する。

難分解性化合物であるトリクロロエチレン（ＴＣＥ）、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）等の有機塩素化合物は、洗浄剤として各種工場やクリーニング店等で広く使用されているが、これら有機塩素化合物は発癌性物質である疑いがあるため、近年、このような有機塩素化合物による土壌、地下水等の汚染が大きな社会問題となっている。また、工場で扱う製品のハイテク化に伴い、難分解性化合物を含んだ排水も数多く存在する。このような難分解性化合物で汚染された地下水や土壌、排水の酸化処理による浄化処理法として、例えば特許文献１に挙げられているような酸化剤を用いて浄化する方法、特許文献２に挙げられているように汚染原位置に酸化剤や鉄粉の浄化剤を噴射し攪拌混合する浄化法などが知られている。
特開2001-9437号公報特開2003-285044号公報

上述の酸化剤による分解浄化法は、酸化力が非常に高いため短期間で浄化を完了できる技術である。また、混練機を用いて汚染土壌の原位置での施行が可能である。しかし、土壌中で効率よく浄化剤を接触させるために、汚染物質をスラリー状、または浄化剤を高圧噴射して土壌をほぐすことから、施工後に地盤強度を上げる目的で固化材を再度土壌に添加、混合する必要がある。通常、浄化剤の分解過程において固化材の共存は、ｐＨの影響や固化による汚染物質との接触頻度の低下などにより効率が低下することが懸念されることから、浄化終了確認後に固化作業を実施している。このため、特許文献２に見られるように、浄化エリアにおいて少なくとも２回ずつの土中混錬を実施するため浄化期間と費用が大きいという課題があった。

また、汚染土壌、地下水の主な浄化法としては、地上に汚染物を掘削し浄化後元の場所に埋め戻す、いわゆるオンサイト浄化法と、汚染原位置で浄化剤を添加、混練して浄化する原位置浄化法に大別される。近年では、浄化期間の短縮と費用の削減の点で、原位置浄化法が主流になってきている。汚染深度が浅く、浄化エリアが狭い場合には、オンサイト浄化法が適しているが、汚染深度が５ｍ以上と深く浄化エリアが広範囲な場合には、費用、浄化期間の観点から原位置で浄化するケースが急激に増えている。

上記特許文献１はオンサイト浄化法を前提としたものであり、浄化期間の短縮と費用の削減の点からは、不利なものと言える。上記特許文献２では、原位置浄化法を適用可能となっているが、上述の如く、浄化工程と浄化終了後の固化工程で各エリアに２回の掘削、混錬作業が必要となり、浄化期間の短縮と費用削減に課題が残されている。

そこで本発明の課題は、特に汚染深度が深く浄化エリアが広い汚染浄化対象エリアに対して原位置浄化することを前提とし、１回の混錬工程（攪拌翼の貫入、引き抜きの１往復）で浄化と固化をともに施工することで、より短期間に低コストで浄化可能な有機汚染物質の浄化方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る有機汚染物質の浄化方法は、有機汚染物質に汚染された汚染物を、該汚染物に貫入されるとともに該汚染物から引き抜かれる攪拌翼を備えた混練機を用いて原位置浄化するに際し、攪拌翼の１回の貫入、引き抜き工程内にて汚染物に浄化剤および固化材を添加し、混練することを特徴とする方法からなる。

上記浄化剤としては、とくに鉄系触媒および酸化剤を用いることができる。

本発明においては、浄化剤と固化材を実質的に同時に添加することができる。基本的には、攪拌翼の１回の貫入、引き抜き工程内にて、先に浄化し、その後に固化材による固化を施すのが好ましいのであるが、例えば、浄化剤と固化材の添加位置を互いに異なる位置とすることにより、これらを実質的に同時に添加することも可能になる。

また、貫入工程で浄化剤を、引き抜き工程で固化材を添加することができる。つまり、浄化剤による浄化を行った後、あるいは浄化が進んだ段階で、固化材による固化を行うことができる。

また、貫入工程で鉄系触媒を、引き抜き工程で固化材および酸化剤を添加することもできる。鉄系触媒と酸化剤をともに貫入工程で添加すると、両者が汚染物を混合される前に接触し酸化剤が無効に消費されるおそれがあるので、酸化剤の添加のタイミングを遅らせる方法である。

また、貫入工程で酸化剤を、引き抜き工程で固化材を添加することも可能である。鉄系触媒の添加による浄化がより好ましいのであるが、汚染の状態によっては酸化剤の添加のみで十分な場合も考えられるので、このような場合にはこの方法を採用できる。

また、貫入工程で鉄系触媒を、引き抜き工程で固化材を添加することも可能である。酸化剤の添加による浄化がより好ましいのであるが、汚染の状態によっては鉄系触媒の添加のみで十分な場合も考えられるので、このような場合にはこの方法を採用できる。

また、貫入工程で鉄系触媒および酸化剤を、引き抜き工程で固化材を添加することも可能である。前述の如く、鉄系触媒と酸化剤の接触が早すぎると、両者が汚染物を混合される前に接触し酸化剤が無効に消費されるおそれがあるが、添加（注入）位置を互いに異なる位置とすることにより、これらを実質的に同時に添加しても、所望の浄化性能を得ることが可能になる。

さらに、本発明においては、固化材添加後に浄化剤を添加することも可能である。とくに浄化対象汚染物が粘土質等の比較的柔らかい土壌である場合等には、先にある程度固化した後、浄化剤の添加による浄化が好ましい場合がるので、このような場合にはこの方法を採用できる。

また、本発明においては、上述の如く、浄化剤と固化材の添加のタイミングによっては、浄化剤と固化材を互いに異なる位置から添加することが好ましい場合が多い。このようにすれば、前述の如くたとえ浄化剤と固化材を実質的に同時に添加する場合にあっても、浄化剤と固化材を互いに異なる位置から別々に添加し混錬することで、浄化と固化を同時に進行させることが可能になる。

特に酸化剤と触媒、固化材をあらかじめ混合して汚染物（例えば、地中）に送り込むと、汚染物（例えば、汚染土壌）と接触する前に酸化剤が無効に消費されるため別ラインで送り込むのが好ましい。また、フェントン系の酸化処理では酸性でより分解力が向上するため、リン酸などの酸を同時に注入することが好ましい。

そして本発明においては、固化材として、ｐＨが９以下の中性固化材を用いることが好ましい。ここで、「ｐＨが９以下の中性固化材」とは、固化材の１％水溶液を調製したときにそのｐＨが９以下となるような固化材を言う。通常使用されているセメント系、焼却灰系固化材では、ｐＨがアルカリ側にシフトし浄化に適したｐＨ範囲を外れること、および固化強度が強すぎて浄化剤が汚染土壌に浸透しにくくなってしまうおそれがあることから、石膏系、酸化マグネシウム系、高分子系等の中性固化材が好適である。

本発明に係る有機汚染物質の原位置での浄化方法によれば、有機汚染物質の浄化作業と固化作業を実質的に同時に実施可能となり、従来、汚染土壌に対して２回混練していた工程を１回に削減することが可能となり、浄化期間の半減と費用の大幅な削減が可能となる。したがって、従来浄化期間が長引くか、浄化費用が高くなることが多い、広範囲、汚染深度の深い浄化ケースに対して、効率よく浄化することが可能となり、土壌や底質、汚泥、地下水、排水中などの有機汚染物質の分解に好適な有機汚染物質の分解方法を提供できる。

以下に、本発明について、望ましい実施の形態とともに詳細に説明する。
本発明に係る有機汚染物質の浄化方法においては、汚染原位置で攪拌翼を備えた混錬機（例えば、土中混錬機）を用いて、例えばｐＨ調整剤としてのリン酸溶液を混合した過酸化水素溶液、鉄系触媒（鉄化合物）、および固化材（例えば、石膏系の中性固化材）を１回の貫入、引き抜き工程で注入添加し、攪拌することで、広範囲の汚染に対しても短期間で低コストに浄化が可能である。

汚染土壌、地下水の主な浄化法としては、前述の如く、オンサイト浄化法と原位置浄化法に大別されるが、本発明では、近年浄化期間の短縮と費用の削減の点で主流になってきている原位置浄化法を前提としている。しかし従来の原位置浄化法では、浄化工程と浄化終了後の固化工程で各エリアについて２回の掘削、混錬作業が必要となっており、浄化期間の短縮と費用削減の面で問題が残されていたが、本発明では、浄化、固化を、混錬機の攪拌翼の１回の貫入、引き抜き工程で施工できるようになる。

例えば、有機塩素化合物で汚染された土壌に、攪拌翼を備えた土中混練機を用いて汚染原位置で浄化する方法において、攪拌翼の貫入時に鉄触媒を添加し、引き抜き時に石膏系中性固化材と過酸化水素を別ラインで添加し攪拌する。この際の酸化剤濃度は、汚染物に対して過酸化水素濃度が0.1〜５％、鉄触媒は鉄として0.5〜10％、固化材濃度は１〜20％程度が好ましい。上記鉄系触媒としては、例えば金属鉄（特に鉄粉）、鉄酸化物、水酸化鉄、鉄塩、キレート鉄の少なくとも一種を用いることができる。

また、好ましくはリン酸や硫酸などを過酸化水素溶液に混合しておき、反応時のｐＨを３〜６程度の酸性にすることが好ましい。この結果、非常に強い酸化力を持ったヒドロキシラジカルが発生し、汚染物質を効率よく分解することができる。

本発明において用いる固化材としては中性固化材が好ましい。通常使用されることの多いセメント系固化材などでは、ｐＨが12以上のアルカリ性に傾くため浄化能力が低下してしまうおそれがある。また、固化強度がですぎて浄化剤が充分に汚染土壌に浸透しないおそれもある。したがって、ｐＨが９以下の中性固化材を用いることが好ましい。

また、過酸化水素などの酸化剤は、汚染物質に接触する前に鉄触媒、固化材に接触すると無効に酸化剤が消費されることから、地上でスラリー状にして地中に供給するのではなく、上記に示したように貫入時、引く抜き時に分ける、または、注入位置（注入ライン）を別にして地中に各々添加し混合するのが望ましい。

本発明で使用する酸化剤としては、過酸化水素のほかに、過硫酸塩、過マンガン酸塩のいずれも用いることができる。

さらに、本発明において処理時の温度条件に関しては、特に制限はないが、加温すれば反応速度が上昇するので、処理対象物や処理時の周辺条件によっては適宜加温することが好ましい。

なお、本発明に係る有機汚染物質の分解方法は、例えばＴＣＥ、ＰＣＥ、ダイオキシン、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）等といった有機塩素化合物等の難分解性化合物に汚染された土壌、底質、汚泥、地下水、排水中等の汚染物質の分解に好適に使用できるが、これに限定されるものではない。すなわち、他の有機物、例えば油、ベンゼン、トルエン、キシレン等の有機汚染物質による様々な汚染物における分解にも適用可能である。

次に、本発明の一実施態様に係る汚染物質の浄化方法を、汚染土壌を浄化する場合について説明する。図１に、その好適な実施形態を示す。例えば混錬機としての自走式の土壌改良機１は、ベースマシン２（被駆動部材を交換できるようになっているマシン）、下部に回転攪拌翼３を備えた回転軸４、回転軸４を回転駆動する回転駆動源５から構成されている。また、付帯設備としては、鉄系触媒供給設備６、酸化剤供給設備７、固化材供給設備８（とくに、中性固化材供給設備）で構成されている。酸化剤はポンプ９で供給すればよいが、鉄系触媒や固化材は、例えば、圧送空気によって地中に移送する。回転軸４は、中空構造あるいは二重管構造に構成されており、その上部に供給されてくる鉄系触媒や酸化剤、固化材を内部で移送し、下部に設けた開口から汚染土壌中に注入、添加できる構造に構成されている。注入、添加位置は、例えば高さ方向に互いに異なる位置に設定しておくことが好ましい。回転攪拌翼３を備えた混錬機１は、１軸でもよく、２軸や３軸の複数軸併設タイプでもよい。通常土質改善に利用されている土質改良機、地盤改良機、アースドリル、アースオーガなどを使用できる。

鉄系触媒供給設備６、固化材供給設備８としては、例えば図２に示すように、鉄系触媒や固化材を定量供給するホッパー１１と、圧送空気を供給するコンプレッサー１２およびエアードライヤー１３、レシーバータンク１４を備えたものから構成できる。

以下に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
ＴＣＥ3.1mg/L、シス-1,2-ジクロロエチレン（c-1,2-DCE)3.6mg/Lで汚染された土壌に対して、図１に示したような土中混練機を用いて以下の条件で実施した。
（実施例１）攪拌翼の貫入時に鉄系触媒を添加、引き抜き時に石膏系中性固化材と過酸化水素を別ラインで添加し攪拌した。
（比較例１）攪拌翼の貫入時に鉄系触媒を添加、引き抜き時に過酸化水素を添加し攪拌した。

施工１０日目に浄化確認のボーリングを行い土壌の溶出試験を行った。この結果、図３に示すように、中性固化材を添加した実施例１は比較例１と同等に汚染物質濃度が低減していることを確認した。また、比較例１では酸化剤水溶液などを注入することで浄化エリアが泥状になっていた（一軸圧縮強度は12ｋN/m²）。したがって、従来法のように、浄化工程後に、固化工程が必要であり、合計２工程が必要となる。これに対し、実施例１では、１回の貫入、引き抜き工程内にて中性固化材も添加したので、充分な固化強度である、一軸圧縮強度が42ｋN/m²以上となっており、後処理としての固化作業の必要がなかった。以上の結果から、汚染深度が深く、浄化エリアが広い原位置浄化法として、本発明に係る方法が浄化期間と浄化費用を大幅に削減するのに有効であることは明らかである。なお、一軸圧縮強度の測定はＪＩＳ−Ａ−１２１６−１９９８により行った。

本発明に係る方法は、有機汚染物質により汚染された汚染物、とくに有機塩素化合物等の難分解性化合物に汚染された土壌、底質、汚泥、地下水、排水中等の有機汚染物質の分解による汚染物の浄化に適用して好適なものである。

本発明の一実施態様に係る汚染物質の浄化方法を実施するための装置の概略構成図である。図１の装置における鉄系触媒供給設備、固化材供給設備の一例を示す概略構成図である。実施例１、比較例１の結果を示す汚染物質濃度低減特性図である。

符号の説明

１混錬機
２ベースマシン
３回転攪拌翼
４回転軸
５回転駆動源
６鉄系触媒供給設備
７酸化剤供給設備
８固化材供給設備
９ポンプ
１１ホッパー
１２コンプレッサー
１３エアードライヤー
１４レシーバータンク

Claims

有機汚染物質に汚染された汚染物を、該汚染物に貫入されるとともに該汚染物から引き抜かれる攪拌翼を備えた混練機を用いて原位置浄化するに際し、攪拌翼の１回の貫入、引き抜き工程内にて汚染物に浄化剤および固化材を添加し、混練することを特徴とする、有機汚染物質の浄化方法。
浄化剤として鉄系触媒および酸化剤を用いる、請求項１に記載の有機汚染物質の浄化方法。
浄化剤と固化材を実質的に同時に添加する、請求項１または２に記載の有機汚染物質の浄化方法。
貫入工程で浄化剤を、引き抜き工程で固化材を添加する、請求項１または２に記載の有機汚染物質の浄化方法。
貫入工程で鉄系触媒を、引き抜き工程で固化材および酸化剤を添加する、請求項１または２に記載の有機汚染物質の浄化方法。
貫入工程で酸化剤を、引き抜き工程で固化材を添加する、請求項１に記載の有機汚染物質の浄化方法。
貫入工程で鉄系触媒を、引き抜き工程で固化材を添加する、請求項１に記載の有機汚染物質の浄化方法。
貫入工程で鉄系触媒および酸化剤を、引き抜き工程で固化材を添加する、請求項１または２に記載の有機汚染物質の浄化方法。
固化材添加後に浄化剤を添加する、請求項１に記載の有機汚染物質の浄化方法。
浄化剤と固化材を互いに異なる位置から添加する、請求項１〜９のいずれかに記載の有機汚染物質の浄化方法。
固化材としてｐＨが９以下の中性固化材を用いる、請求項１〜１０のいずれかに記載の有機汚染物質の浄化方法。