JP3961441B2

JP3961441B2 - 土壌の処理方法および装置

Info

Publication number: JP3961441B2
Application number: JP2003096859A
Authority: JP
Inventors: 岳史佐藤; 朋浩轟木; 武志五反田; 智子吉川; 肇名古
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP2004298800A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚染土壌を加熱して汚染物質を除去・分解する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有機系有害物質による土壌汚染が社会的に注目されるようになってきており、その除去・無害化が求められている。汚染物質の例としては、トリクロロエチレン、ベンゼン、PCB、ダイオキシン類、油などがある。
【０００３】
これらの有機汚染物質を土壌から除去するための従来からの方法として、汚染土壌を炉に投入して加熱することで、汚染物質を揮発させてガス化し除去する方法がよく知られている。
【０００４】
ガス化し土壌から除去された有機汚染物質は、通常、さらに分解して無害化する必要がある。この分解・無害化の方法としてさらに種々の方法が知られている。例えば、特開平０７−３２８５９５号公報には、ガス状の汚染物質を触媒で分解する方法が開示されている。特開平１１−１４８６３１号公報には、ガス状の汚染物質を１０００℃前後のアフターバーナーでニ次燃焼する分解方法が開示されている。さらに、特開２００１−９４０９号公報には、ガス状の汚染物質を凝縮回収し、化学的分解法で分解する方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０７−３２８５９５号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平１１−１４８６３１号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開２００１−９４０９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、土壌には上記汚染物質以外にも他の有機化合物が数重量％程度含まれる。このため、土壌を加熱して汚染物質を揮発させ、ガス化、除去する工程で、土壌中に含まれている有機化合物が揮発もしくは熱分解し、炭化水素ガスが生成する。
【０００９】
従来の触媒による分解方法においては、このようにして発生した炭化水素ガスが触媒を劣化させる問題があった。また、土壌を加熱する際に発生した粉塵、ダスト類が触媒活性面を被覆し、触媒の活性を損なうという問題もあった。さらに、トリクロロエチレン、ＰＣＢ、ダイオキシン類などのハロゲンを含む有機物質の分解で生成するハロゲン化水素により触媒が被毒し、同様に触媒の活性を損なう問題もあった。
【００１０】
ニ次燃焼による分解方法においては、燃焼によって新たにダイオキシン類を生成してしまう問題があった。また、二次燃焼においては、汚染土壌処理施設から燃焼による多量の排ガスが放出され、その処理に多大な処理施設を必要とする。
【００１１】
さらに、化学的分解法で分解する方法においては、ガス化し土壌から除去された汚染物質の凝集回収物中に多量に含まれる有機化合物の熱分解生成物が化学反応を阻害してしまう問題がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来の土壌処理方法が抱えるこれら種々問題点を解決すべく、鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
【００１３】
本発明は、有機汚染物質を含有する土壌を加熱することによって土壌から有機汚染物質を揮発させて分離する揮発分離工程と、分離された有機汚染物質を高温水蒸気により分解して第一生成物を得る水蒸気分解工程と、第一生成物に残留する可燃性ガスを酸化剤によって分解して第二生成物を得る酸化分解工程とを有する、有機汚染物質を含有する土壌の処理方法である。
【００１４】
本発明はまた、土壌を加熱して有機物質を揮発させて分離する加熱分離装置と、分離された有機物質を高温水蒸気によって分解して第一生成物を得る水蒸気分解装置と、第一生成物に含まれる可燃性ガスを酸化剤を用いて分解して第二生成物を得る酸化処理装置とを有する、有機汚染物質を含有する土壌の処理装置である。
【００１５】
本発明の方法及び装置によれば、水蒸気分解反応によって、有機物分解反応を緩慢に進行させることができる。このため、従来急激な分解反応で招いていたダイオキシンなどの有害物質の発生、一部のガス成分のみ余分に加熱されることによる温度むらなどが回避され、効率的かつ有効に土壌処理を進めることができる。
【００１６】
一旦水蒸気分解工程を経ると、汚染物質は実質的に分解され、一酸化炭素、水素に代表される可燃性ガスなど、除去すべき有機物質以外のガス成分が残存するのみであり、酸素と反応させて酸化分解反応に付しても問題は生じない。
【００１７】
また、特に酸化処理装置においては、直接酸化処理反応炉に燃焼ガスを吹き込んで酸化反応を進めるのでなく、酸素など酸化剤となるガスを炉内に注入するが他に燃焼性のガスは追加、添加せず、注入した酸素と水蒸気分解工程からの可燃性ガスとの混合ガスに対して加熱媒体を接触させることによって混合ガスを加熱し酸化分解反応を進行させるいわゆる“間接加熱”の方法を採用することが望ましい。
【００１８】
このような方法によって、反応ガス全体の温度の均一性が確保しやすく均一な分解反応の進行が期待できる。また、酸化処理に関わるガス容量が極端に低減され、排ガス量の低減、及び装置のコンパクト化に寄与する。
【００１９】
本発明にかかる処理方法、装置によれば、被処理土壌に含まれる有機化合物・ハロゲンによる悪影響を受けることなく、コンパクトな装置で有機汚染物質を含有する土壌の無害化処理を実現することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係る装置の構成を示した概略図である。
【００２２】
図示した土壌加熱処理装置は、加熱分離装置１と、水蒸気分解装置２と、酸化処理装置３と、土壌冷却装置４と、排ガス処理装置５と、ブロア６とを有し、この順に、本発明の実施の形態にかかる方法を構成する加熱分離工程、第二の工程である水蒸気分解工程、第三の工程である酸化処理工程、土壌冷却工程、排ガス処理工程に対応する。各々の装置構成要素が対応する各々の工程を実行する。
【００２３】
第一の工程である加熱分離工程を実行する加熱分離装置１は、土壌投入装置１０１、汚染土壌を攪拌・連続加熱処理する炉として回転式スクリューフィーダもしくは回転式キルン１０２、炉内を外部から間接的に加熱することのできる熱源１０３、加熱処理後の土壌を土壌冷却工程に送るための装置１０４、汚染物質を含む揮発ガスを第二の工程に送るための配管１０５、及び温度制御装置（図示せず）を具備する。
【００２４】
第二の工程である水蒸気分解工程を実行する水蒸気分解装置２は、反応炉２０１、炉内を外部から間接的に加熱することのできる熱源２０２、反応媒体である水蒸気を添加するための水蒸気発生器２０３、第二の工程の出口ガス組成を分析するためのガス組成分析装置２０４、ガス組成により水蒸気添加量を制御するための水蒸気量制御装置２０５、水蒸気を炉内に送り込むための配管２０６、第二の工程の出口ガスを第三の工程に送るための配管２０７、温度制御装置（図示せず）を具備する。
【００２５】
第三の工程である酸化処理工程を実行する酸化処理装置３は、反応炉３０１、炉内を外部から間接的に加熱することのできる熱源３０２、酸化剤となるガスを添加するための酸化剤添加装置３０３、酸化剤となるガスを予熱するための酸化剤予熱装置３０４、第三の工程の出口ガス組成を検出するためのガス組成分析装置３０５、ガス組成により酸化剤となるガスの添加量を制御するための酸化剤量制御装置３０６、酸化剤となるガスを炉内に送り込むための配管３０７、温度制御装置（図示せず）を具備する。
【００２６】
土壌冷却工程を実行する土壌冷却装置４は、処理後の土壌を連続搬送するための回転式スクリューフィーダ４０１、土壌を冷却するための装置４０２、冷却後の土壌を系外に排出するための装置４０３を具備する。
【００２７】
排ガス処理工程を実行する排ガス処理装置５は、残存する水蒸気を凝縮除去するための装置を具備する。またブロア６は、各工程のガスを次工程に搬送するための吸引装置である。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態に係る土壌加熱処理装置が如何に機能、作用し、本発明の実施の形態に係る土壌加熱処理方法を実施するか、順を追って詳細に説明する。
【００２９】
汚染土壌は、加熱分離装置１が具備する土壌投入装置１０１より投入される。汚染物質としては、各種油類や、現在規制の対象となっているトリクロロエチレン・ベンゼン・PCB・ダイオキシン類など、特にハロゲンを含む有機物質が、本実施の形態に係る装置によって除去されるべき汚染物質である。なお、土壌投入装置１０１による投入前に破砕・選別などの前処理を適宜おこなってもよい。
【００３０】
投入された土壌は、回転式スクリューフィーダもしくは回転式キルンからなる加熱処理炉１０２に送られる。加熱処理炉１０２において汚染土壌は撹拌を伴いながら熱源１０３によって間接的に加熱される。加熱作用によって汚染土壌に含まれる有機汚染物質を含む有機物が揮発・除去される。
【００３１】
この際、汚染物質を高効率で除去するため、土壌温度として２００〜７００℃、温度保持時間１０分以上に制御することが望まれる。２００℃以下で汚染土壌の処理を行うと、汚染土壌に含まれている有機汚染物質が完全に揮発せずに土壌中に残留してしまう恐れがある。また７００℃以上に加熱すると、土壌の質が変化してしまうためこの土壌を再生することが困難になる場合がある。また、温度保持時間が１０分未満の処理を行うと、有機汚染物質が完全に揮発せずに土壌中に残留してしまう恐れがある。
【００３２】
本発明の実施の形態に係る土壌処理方法及び装置では、２００〜７００℃で揮発することができる有機汚染物質を処理対象として想定しているし、実際、現在汚染物質として規制の対象となっており土壌から取り除くことが望まれる有機系有害物質は、このような温度で揮発するものがほとんどである。
【００３３】
加熱分離工程における加熱手法としては、燃焼ガスを直接吹き込む方法などの直接加熱方式をとらず間接加熱方式をとるのが望ましい。その理由は、直接加熱方式の場合、燃焼ガスの混入による排ガスの増加に起因する装置負荷の増大や排ガス処理工程の大型化、残存酸素の作用によるダイオキシン等の意図せぬ物質の生成や炉内温度の不安定化などの問題が生じるからである。
【００３４】
熱源１０３としては、電気抵抗加熱装置、燃焼加熱装置など、周知の加熱装置を適宜用いることができる。
【００３５】
加熱分離装置１において土壌から揮発した汚染物質、有機物、水蒸気等のガス状物質は、ガス配管１０５を通して水蒸気分解装置２に送られる。
【００３６】
水蒸気分解装置２で行われる水蒸気分解工程は、有機汚染物質を含む有機物と水蒸気とが高温下で反応することで当該有機物を分解する工程であり、従来の燃焼処理に代わるものである。分解反応は水蒸気分解反応炉２０１内で実行される。反応炉２０１は、耐熱金属、石英ガラス管、或いはセラミック製の炉が、好適に用いられる。
【００３７】
従来の燃焼処理においては、有機物の燃焼反応が激しい発熱を伴うため、炉内に高温部・低温部が生じてしまういわゆる温度むらが発生する。このため、分解効率の低下やダイオキシン等の意図せぬ物質の生成などの問題があった。本発明の実施の形態が採用する水蒸気分解反応は、従来の燃焼反応に比べて発熱・吸熱が穏やかであり、そのために温度むらが生じにくく、上記のような問題が発生しない。
【００３８】
有機物を高効率で分解するために、熱源２０２を稼動させ、ガス温度として６００〜１３００℃、ガス滞留時間２秒以上を実現することが望ましい。
【００３９】
６００℃以下であると、トリクロロエチレン、ベンゼン、ＰＣＢ、ダイオキシン類、油類など汚染物質として想定している有機系物質の分解反応が十分進行しない。また１３００℃以上であると、水蒸気分解反応炉２０１が相応の高温に耐えられるものでなければならず構成材料の選定の点で難があるし、熱効率も低下する。また、意図する汚染物の水蒸気分解反応を進行させる目的のために１３００℃以上の高温は特に必要とされない。
【００４０】
ガス滞留時間が２秒以下であると分解反応は十分進行しない。反対に、滞留時間を更に長くしようとすればそれだけ反応炉２０１は容積の大きなものが必要である。しかし、分解反応進行の観点からは、滞留時間をより長くとることよる不利益は特に存在しない。典型的には、滞留時間はおよそ５秒程度であり、２秒から１０秒程度、或いはさらに５秒から１０秒程度が、好適に設定することができる滞留時間の範囲である。
【００４１】
水蒸気分解工程において反応媒体となる水蒸気は、土壌中に含まれていた水分が加熱処理工程にて揮発して水蒸気となったものを用いることができる。しかし、不足する場合には、水蒸気発生器２０３によって新たに水蒸気を発生させ、水蒸気配管２０６を通して水蒸気分解反応炉２０１に添加する必要がある。
【００４２】
この目的のため、ガス組成分析装置２０４によって水蒸気分解工程の出口ガス組成を測定し、それにより水蒸気添加量を制御することが有効である。この制御を行うのが、水蒸気発生器２０３に付随して設けられた水蒸気量制御装置２０５である。
【００４３】
水蒸気量制御装置２０５が実行する制御法の一つとして、炭化水素濃度を用いた制御法がある。この制御方法は、水蒸気が不足している場合は有機物の水蒸気分解が十分に進まずに炭化水素が残存してしまう現象を利用する。ガス組成分析装置２０４によって測定された出口ガスの炭化水素濃度がある一定値以下になるように、水蒸気添加量を制御する手法である。
【００４４】
例えば、出口ガス中の炭化水素濃度が５０ｐｐｍ以上である場合には水蒸気添加量を増加させて水蒸気分解を促進し、炭化水素濃度が５０ｐｐｍ以下に低下させる。このような制御は、出口炭化水素濃度を基準として水蒸気分解の能力を一定水準以上に保つことのできる有効な手段である。
【００４５】
その他の水蒸気添加量の制御法として、水素・一酸化炭素・二酸化炭素など水蒸気分解の結果生成する成分がある一定以上の濃度になるように水蒸気添加量を制御する方法が挙げられる。この場合にも、ガス組成分析装置２０４によって出口ガスに含まれる水素、一酸化炭素、又は二酸化炭素の濃度を測定し、その測定結果によって水蒸気量制御装置２０５に水蒸気添加量を制御させればよい。
【００４６】
また、処理対象物である汚染土壌の汚染状態がほぼ均一であり、その対象物の処理の経験がある場合には、過去のデータを用いることもできる。過去のデータより単一の成分の正常範囲を予め規定しておく。他方で、その単一成分の出口ガス中の濃度をガス組成分析装置２０４に分析させる。出口ガス中の単一成分の濃度が正常範囲内になるように、水蒸気量制御装置２０５を用いて水蒸気添加量を制御する方法である。これらの制御方法、手段を適宜活用できる。
【００４７】
なお、水蒸気を外部から添加する場合には、水蒸気量を増加させすぎることにより、炉内での滞留時間が小さくなり、かえって有機物の分解率が低下してしまう可能性もあることを考慮して、添加量を制御することが望ましい。
【００４８】
水蒸気分解工程においては、分解反応中、酸素の存在を極力排除できることが望ましい。炉内酸素濃度が大きくなる主要因は、最初に実行する加熱分離工程や、土壌冷却工程等における外気のリークインである。このため、本発明の実施の形態に係る土壌処理装置全体を、綿密に工夫して設計することが有効である。外気のリークインを抑えるということにより、ガス量の増加による装置の巨大化、意図せぬ酸素の存在による炉内温度の不安定化・分解反応の不安定化など、多くの問題を回避することができる。
【００４９】
ここで酸素濃度としては、空気比として０．２以下に抑えることが望ましい。ここで空気比とは、下の式で表わされる値である。
【００５０】
空気比＝Ａ／Ｂ
Ａ：炉入口ガス中の酸素分子量
Ｂ：炉入口ガス中の可燃性ガス成分が完全燃焼するのに必要な酸素分子量
空気比が０．２以下の場合には、酸素分子による有機物の酸化反応に比較して水蒸気による有機物の水蒸気分解反応が支配的であり、意図せぬ酸素の存在による炉内温度の不安定化・分解反応の不安定化を回避することができる。
【００５１】
なお、炉の熱源２０２としては、燃焼ガスを直接吹き込む方法などの直接加熱方式をとらず間接加熱方式をとるのが望ましい。その理由は、直接加熱方式ではガス量が増加してしまい、一定の滞留時間を得るための装置サイズの巨大化、排ガス処理装置の巨大化、排ガス処理工程への負荷の増大などの問題があるからである。熱源２０２としては、電気抵抗加熱装置、燃焼加熱装置など、周知の加熱装置を適宜用いることができる。
【００５２】
水蒸気分解装置２が有する水蒸気分解反応炉２０１で発生したガスは、ガス配管２０７を通して、第三の工程を実行する酸化処理装置３に導かれる。
【００５３】
酸化処理装置３で実行される酸化処理工程は、水蒸気分解工程から出た出口ガスに残存している水素、一酸化炭素を主とする可燃性ガスを酸化処理する工程である。酸化処理は酸化処理反応炉３０１内で酸化剤を用いて行われる。
【００５４】
酸化処理に必要な酸化剤として、空気・純酸素などの酸化性ガスを酸化処理反応炉３０１内に導入する。その際、水素・一酸化炭素を確実に処理するため、ガス温度６００〜１３００℃、ガス滞留時間２秒以上を実現することが望まれる。
【００５５】
６００℃以下であると、水素や一酸化炭素の酸化処理が適切に進行できない。１３００℃以上の処理温度を確保するとなると、先の水蒸気分解反応炉２０１の場合と同様の装置構成上の問題が生じるし、当該酸化分解反応のためには特に必要とされない高温である。
【００５６】
酸化剤としては典型的には酸素、特に酸素としては酸素分子のみを含むガス状物質を使用する。酸素濃度は、酸化処理が効率よく進行するよう適切に設定されていることが望ましい。酸素以外の含有成分は、典型的には、燃焼反応に直接寄与しないガス状物質である。水分を多量に含むことは好ましくない。一般の大気、空気は通常このような条件に適合するので、含まれる酸素や水蒸気濃度を考慮した上で、用いることが可能である。
【００５７】
酸化処理反応炉３０１内では、空気比が１．０〜２．０、望ましくは１．２〜１．８になるように酸化剤を添加することが望まれる。ここで空気比とは、下の式で表わされる値である。
【００５８】
空気比＝Ｘ／Ｙ
Ｘ：酸化処理反応炉に添加する酸化剤中の酸素分子量
Ｙ：酸化処理反応炉内ガスが完全燃焼するのに必要な酸素分子量
空気比が小さ過ぎると水素、一酸化炭素を完全に処理することが出できない。
空気比が大き過ぎると、ガスを所定の温度に上昇させるための熱効率が低下する。
【００５９】
適当な空気比にするための酸化剤添加量は、出口ガス組成を基にした制御が可能である。その制御法の一つとして、一酸化炭素濃度を用いた制御法がある。すなわち、酸化剤が不足している場合は一酸化炭素が十分に処理できずに残存してしまう現象を利用し、一酸化炭素がある一定値以下になるように酸化剤添加量を制御するという手法である。
【００６０】
例えば、一酸化炭素濃度が５０ｐｐｍ以下になるように酸化剤添加量を制御することが有効である。その他の制御法としては、水素濃度を一定値以下に保つように制御する方法、ガス全体の発熱量を一定値以下に保つように制御する方法などを適宜活用できる。
【００６１】
このような酸化剤の添加制御は、ガス組成分析装置３０５、分析結果に応じてさらに添加すべき酸化剤の量を決定する酸化剤量制御装置３０６、実際の添加作業を行う酸化剤添加装置３０３、予熱装置３０４並びに酸化剤配管３０７のフィードバックループによって容易に実現することが可能である。
【００６２】
予熱装置３０４は、熱源３０２がいわゆる間接加熱方式のものである場合には特に、反応炉３０１内におけるガス温度を速やかに設定温度にし、均一、迅速な酸化反応処理が実現できるよう、設置することが望ましい。
【００６３】
また、反応炉内を間接加熱することが可能な熱源３０２を持たせることが有効である。一般的に可燃性ガスを酸化処理する場合には、バーナなどの燃焼装置を用意し、被処理ガス自身と酸素の反応による発熱を利用してガス温度を上昇させることが一般的であり、被処理ガスの発熱量が不足している場合には助燃ガスとして燃料ガスを導入する。
【００６４】
しかし、このような場合には、温度むらによる効率の低下やダイオキシン等の意図せぬ物質の生成、燃料ガスによるガス量の増加に起因する炉サイズの巨大化などの問題がある。
【００６５】
間接加熱が可能な熱源３０２を持たせることにより、バーナなどの燃焼装置による加熱と比較して温度を均一に保つことが可能であり、また、発熱量が不足している場合にも助燃ガスを用いずに温度を上昇させることが出来る。よって、処理の高効率化、装置のコンパクト化に有効である。
【００６６】
酸化処理工程としては、酸化処理反応炉３０１を用いる装置以外にも、触媒を用いてより低温領域で酸化をおこなう装置などを適宜用いることが可能である。
【００６７】
酸化処理装置３において発生した排ガスは、排ガス処理装置５に送られる。排ガス処理装置５では、排ガスを冷却することにより、水蒸気分解工程にて残存した水蒸気および酸化処理工程において生成した水蒸気を凝縮させ、除去する。
【００６８】
ガスを冷却する機構としては、熱交換器などを設けて間接的にガスを冷却する方法、水を噴霧しその顕熱・潜熱によりガスを冷却する方法などを適宜組み合わせて用いる。特に熱交換器を用いて排ガスのエネルギーを回収・再利用する方法は省エネルギー対策として有効である。
【００６９】
また、処理対象物によっては、汚染物等に含まれているハロゲンに由来するハロゲン化水素を除去することも必要である。さらに、活性炭・スクラバ・アフターバーナ・バグフィルタ・サイクロンなどの排ガス処理機構を適宜選択し組み合わせて用いる。
【００７０】
本発明の実施の形態に係る土壌加熱処理装置の出口には、装置内で発生するガスを吸引・搬送するためのブロア６を設ける。
【００７１】
ブロア６は、装置内の圧力を一定に保つように動力を制御する方法、常に一定の動力で運転する方法など、適当な方法を用いて制御する。装置内の圧力を一定に保つように動力を制御する場合、一般的には加熱処理装置１の加熱処理炉１０２内を一定の負圧に保つように制御することが望ましい。また、ブロア６の設置位置は、場合によって排ガス処理装置５と前後してもよい。
【００７２】
他方、加熱処理炉１０２から排出される処理後土壌は、土壌冷却装置４０２に送られる。土壌冷却装置４０２における連続搬送機構としては、スクリューフィーダ、ベルトコンベア、キルンなどの連続搬送可能な装置４０１を適宜用いてよい。
【００７３】
土壌の冷却機構としては、冷却装置外部を水冷ジャケットで覆う方法、冷却装置外部を風冷する方法、土壌に直接水を噴霧してその顕熱・潜熱により熱を奪う方法などを適宜用いることが可能である。また、強制冷却する必要がない場合には、特に冷却機構を設けずに処理後土壌を収納する容器のみを設けることも可能である。
【００７４】
【実施例】
〔実施例１〕
有機物濃度が５重量％、そのうち汚染物としてＰＣＢを４０００ｍｇ／ｋｇの濃度で含む土壌を処理対象とし、加熱処理炉として処理容量が４００ｋｇ／ｈｒである回転式キルンを採用した処理装置を用いて処理を行った。加熱処理炉において土壌温度を５００℃、滞留時間１時間となるように制御したところ、第一の工程から発生するガス量は約５０Ｎｍ^３／ｈｒ程度で、水蒸気が主な組成であった。
【００７５】
処理後の土壌のＰＣＢ濃度を測定した結果は０．０５ｍｇ／ｋｇとなり、９９．９９％以上のＰＣＢを土壌から抽出することができた。
【００７６】
また、水蒸気分解工程における反応炉温度を１１００℃に制御し、水蒸気を２０ｋｇ／ｈｒで添加した。その際、水蒸気分解反応炉における滞留時間は５秒であった。また、水蒸気分解反応炉内の酸素濃度は０．５体積％であった。処理の結果、出口における有機物濃度は３０ｐｐｍとなった。また、水蒸気分解工程の入口、出口におけるＰＣＢ濃度はそれぞれ１００００ｍｇ／Ｎｍ^３、０．１０ｍｇ／Ｎｍ^３であり、９９．９９％以上のＰＣＢを分解することができた。
【００７７】
酸化処理工程においては、反応炉温度を１１００℃に制御し、空気を３０Ｎｍ^３／ｈｒで添加した。その際、酸化処理工程反応炉における滞留時間は２秒であった。処理の結果、入口における一酸化炭素濃度が３．０体積％、水素濃度が２．５体積％であったのに対し、出口における一酸化炭素濃度は２０ｐｐｍ、水素濃度は１５ｐｐｍとなった。
【００７８】
排ガス処理工程としては、アルカリ水シャワーのスクラバー装置を用いた。大気へ放出する排ガス中のＰＣＢ濃度は０．０１０ｍｇ／Ｎｍ^３、ダイオキシン濃度は０．０２ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ^３、塩化水素濃度は０．３ｍｇ／Ｎｍ^３であり、大気汚染防止法の排ガス基準を満たしていた。
【００７９】
〔実施例２〕
水蒸気分解工程における温度・滞留時間を何通りかに変化させて土壌の処理を行った。ただし、加熱分離工程等その他の条件については実施例１と同じ条件を用いた。結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】

処理結果の判定基準としては、排ガスＰＣＢ濃度が０．１０ｍｇ／Ｎｍ^３以下であることを合格とした。この値は、ＰＣＢ等の焼却施設における排ガス中濃度の排出許容限界値である。表１に示された結果は、水蒸気分解工程における温度６００℃〜１３００℃、滞留時間２秒以上という水蒸気分解工程の設定条件の有効性を明確に示している。
【００８１】
以上のように、本発明の実施の形態に係る土壌処理方法および装置によれば、土壌からの有機汚染物質の除去を有効に行うことができ、加熱分離工程と酸化処理工程との間に水蒸気分解工程を行う本発明の実施の形態に係る方法、装置は、従来からの問題点を有効に克服することができる。
【００８２】
以上、本発明について実施の形態に沿って説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の改良や置換が可能であることは当業者には明らかである。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、土壌を加熱することで揮発したガス状の有機汚染物質を高温水蒸気を用いて分解でき、さらに残留した可燃性ガスを酸化処理工程において処理することが可能である。温度がより均一な水蒸気分解プロセスで汚染物を分解することにより、分解効率がよく、さらにダイオキシン等の意図せぬ生成物のない処理を実現できる。水蒸気分解プロセスにおける酸素濃度を低濃度に保つようにすることなどによって、装置サイズやコストなどの面でより有利な装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る土壌加熱処理装置の構成を示した概略図である。
【符号の説明】
１加熱分離装置
２水蒸気分解装置
３酸化処理装置
４土壌冷却装置
５排ガス処理装置
６ブロア
１０１土壌投入装置
１０２攪拌・連続加熱処理炉
１０３熱源
１０４土壌搬送装置
１０５ガス配管
２０１水蒸気分解反応炉
２０２熱源
２０３水蒸気発生器
２０４ガス組成分析装置
２０５水蒸気量制御装置
２０６水蒸気配管
２０７ガス配管
３０１酸化処理反応炉
３０２熱源
３０３酸化剤添加装置
３０４酸化剤予熱装置
３０５ガス組成分析装置
３０６酸化剤量制御装置
３０７酸化剤配管
４０１連続搬送装置
４０２冷却装置
４０３土壌排出装置

Claims

有機汚染物質を含有する土壌を加熱することによって前記土壌から前記有機汚染物質を揮発させて分離する揮発分離工程と、
前記有機汚染物質を揮発させて分離した後に、分離された前記有機汚染物質を高温水蒸気により分解して第一生成物を得る水蒸気分解工程と、
前記第一生成物に残留する可燃性ガスを酸化剤によって分解して第二生成物を得る酸化分解工程
とを含むことを特徴とする有機汚染物質を含有する土壌の処理方法。
前記水蒸気分解工程は、分離された前記有機汚染物質と前記高温水蒸気とを含有する混合反応ガスの温度を６００〜１３００℃に制御して行うことを特徴とする請求項１に記載の有機汚染物質を含有する土壌の処理方法。
前記水蒸気分解工程は、分離された前記有機汚染物質と前記高温水蒸気とを含有する混合反応ガスを２秒以上滞留させることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機汚染物質を含有する土壌の処理方法。
前記水蒸気分解工程は、
水蒸気を添加する工程と、
前記第一生成物の組成を分析する工程と、
前記分析の結果に基づいて前記水蒸気の添加量を制御する工程
とを有し、なおかつ、前記酸化分解工程は、
前記酸化剤を添加する工程と、
前記第二生成物の組成を分析する工程と、
前記分析の結果に基づいて前記酸化剤の添加量を制御する工程
とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機汚染物質を含有する土壌の処理方法。
前記揮発分離工程は、前記土壌の温度を２００〜７００℃に制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の土壌の処理方法。
前記酸化分解工程は、前記可燃性ガスに前記酸化剤を混合させた混合ガスに加熱媒体を接触させることにより、前記混合ガスを加熱して酸化分解反応を進行させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の土壌の処理方法。
土壌を加熱して有機物質を揮発させて分離する加熱分離装置と、
分離された前記有機物質を高温水蒸気によって分解して第一生成物を得る水蒸気分解装置と、
前記第一生成物に含まれる可燃性ガスを酸化剤を用いて分解して第二生成物を得る酸化処理装置
とを備えることを特徴とする有機汚染物質を含有する土壌の処理装置。