有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法とその装置
【課題】有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法とその装置に関し、可搬型でエネルギー消費の少ない装置を提供し、複数地点に点在している汚染汚泥を順次処理することができ、１箇所あたりの浄化処理費用を低廉化させうることを課題とする。
【解決手段】有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥を固液分離し、分離された固形分中の有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化処理するとともに、分離された液を膜分離装置で濾過することを特徴とする。
【解決手段】有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥を固液分離し、分離された固形分中の有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化処理するとともに、分離された液を膜分離装置で濾過することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法とその装置、さらに詳しくは、ポリ塩化ビフェニル、ダイオキシン、農薬等の有機ハロゲン化合物や、水銀、カドミウム、鉛、砒素等の重金属類で汚染された土壌、土石等の汚染汚泥を浄化して無害化するための浄化方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
周知のように、有機ハロゲン化合物の一種であるポリ塩化ビフェニルは非常に安定で分解され難く、しかも絶縁性（電気抵抗）が高いことから、従前においては変圧器やコンデンサー等の絶縁材料や熱媒体或いはカーボンレス複写紙等に用いられていたが、現在では環境上の理由から使用が禁止されている。
【０００３】
しかし、従前から用いられていたものが残存する等、現在でも土壌や汚泥等の固形物中に微量成分として残存している場合があり、これらをどのように分解，処理するかは重要な課題となっている。
【０００４】
一方、上記のような各種の有機ハロゲン化合物の他に、水銀、カドミウム、鉛、砒素等の重金属類が汚泥に含有されている場合もあり、このように有機ハロゲン化合物と重金属類とで複合汚染された汚泥の処理はいっそう煩雑である。
【０００５】
このように有機ハロゲン化合物と重金属類とで複合汚染された汚泥を処理する技術として、たとえば図９に示すように固液分離する方法が考えられるが、分離された濾過水にも有機ハロゲン化合物と重金属類が含有されているおそれがあり、濾過水をそのまま放流することはできない。
【０００６】
また、図１０に示すように、固液分離後の濾過水を蒸発させることも考えられるが、その場合は多量の水分を蒸発させなければならず、加熱量が多くなり、多大なエネルギーを要することになる。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、可搬型でエネルギー消費の少ない装置を提供し、複数地点に点在している汚染汚泥を順次処理することができ、１箇所あたりの浄化処理費用を低廉化させうることを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために、有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法とその装置としてなされたもので、汚染汚泥の浄化方法としての特徴は、有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥を固液分離し、分離された固形分中の有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化処理するとともに、分離された液を膜分離装置で濾過することである。膜分離装置で分離された固形分は、好ましくは前記固液分離工程へ返送される。
また、汚染汚泥の浄化装置としての特徴は、有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥を固液分離する固液分離装置１と、該固液分離装置１で分離された液を濾過する膜分離装置と、前記固液分離装置１で分離された固形分中の有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化処理する脱ハロゲン化処理設備とを具備させたことである。
【０００９】
固液分離装置１で分離された固形分中の有機ハロゲン化合物の脱ハロゲン化処理としては、たとえば固形分を還元雰囲気下で加熱して有機ハロゲン化合物を分解するような処理手段が採用される。この場合、還元雰囲気下での加熱により分解することなく排ガス中に含有された有機ハロゲン化合物を、アルカリ金属によって分解することも可能である。
また有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解した後、有機ハロゲン化合物と反応していないアルカリ金属を、膜分離装置で分離された透過水で水和することも可能である。
【００１０】
また、還元雰囲気下での加熱により分解することなく排ガス中に含有された有機ハロゲン化合物を油水分離により油分側に抽出させるとともに、排ガス中の重金属類を水分側に抽出し、油水分離後の有機ハロゲン化合物を含有した油分を、アルカリ金属によって分解する工程へ供給するとともに、油水分離後の重金属類を含有した水分を固液分離工程へ返送することも可能である。
【００１１】
膜分離装置としては、たとえば多数の平膜が積層されて略封筒状に構成された膜モジュールを具備する限外濾過膜装置２を使用することが可能である。
【００１２】
さらに、膜分離装置で濾過した濾過水を、逆浸透膜装置３で濃縮水と透過水とに分離し、分離された濃縮水を脱ハロゲン化処理工程へ供給することも可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に従って説明する。
【００１４】
（実施形態１）
先ず、一実施形態としての、有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置について説明する。
【００１５】
本実施形態の汚染汚泥の浄化装置は、図１に示すように、固液分離装置１と、限外濾過膜装置２及び逆浸透膜装置３と、脱塩素化処理設備とを具備している。脱塩素化処理設備は、さらに還元加熱脱塩素化装置４と、金属ナトリウム処理設備５とからなる。
【００１６】
固液分離装置１は、有機ハロゲン化合物の一例としてのポリ塩化ビフェニルと、水銀、カドミウム、鉛、砒素等の重金属類とが含有された汚染汚泥を、固形分と液とに分離するもので、たとえばフィルタープレスや遠心分離器等が固液分離器１として用いられる。
【００１７】
限外濾過膜装置２は、前記固液分離装置１で分離された液分を、さらに固形スラッジ分（ＳＳ成分）と透過水とに分離するための装置であり、本実施形態の限外濾過膜装置２には、平膜モジュールを有する限外濾過膜が用いられている。
【００１８】
より具体的には、図２及び図３に示すように、ＡＢＳ樹脂製の支持板の両面にポリエチレン製の処理水スペーサーと平膜とが１枚ずつ重ね合わされ外周部がシールされて形成された封筒状平膜３２が、多層に積層されて構成されている。そして、このように封筒状平膜３２が多層に積層されたものが、図２に示すように１対の半割体３３，３３からなる内側ケーシング３４内に収容され、さらに図３に示すように、圧力容器３５内に収容されている。
【００１９】
圧力容器３５の一端側には、前記固液分離器１で分離された液の入口部３６が形成され、圧力容器３５の他端側には、濃縮水出口部３７が形成されている。
前記内側ケーシング３４の内部であって、多層積層された封筒状平膜３２の側方には、透過水排出路３９が形成されている。そして、前記積層された封筒状平膜３２には貫通孔４１が穿設され、該貫通孔４１内にパイプ３８が挿入されている。そして貫通孔４１及びパイプ３８は、前記透過水排出路３９に連通状態とされている。４０は、入口部３６側の近辺に設けられた整流板を示す。
【００２０】
逆浸透膜装置３は、ディスクタイプの平膜がディンプルの付いたスペーサーと交互に積層された構造からなるものである。すなわち、この逆浸透膜装置は、図４に示すように、円筒状の装置本体１１内に、円板状の平膜１２が同じく円板状のスペーサ１３の間に設けられた逆浸透膜部１４が複数組積層されて構成されている。
【００２１】
該逆浸透膜装置２の装置本体１１の内周面には原水を導入する原水流路１５が設けられ、該原水流路１５から逆浸透膜１２表面に原水が導入される。
【００２２】
また、該逆浸透膜部１４の上部にはエンドプレート１６が設けられ、浸透圧以上の圧力に耐えられるようになっている。
【００２３】
１８は逆浸透膜部１４の中央部に貫通された透過水パイプで、該透過水パイプ１８は逆浸透膜１２によって分離された処理水を排出させる。
【００２４】
また、１９は濃縮水パイプで、各逆浸透膜１２によって濃縮された濃縮水を装置本体１１外へ排出させる。
【００２５】
還元加熱脱塩素化装置４は、還元加熱によって脱塩素化処理を行うもので、図５に示すように、円筒状の加熱分解装置６と、オイルトラップユニット７とを具備している。
【００２６】
加熱分解装置６は、空気及び窒素ガスを供給する通路を有しており、ほぼ中央の長手方向に回転軸８が回転自在に取り付けられている。そして、回転軸８には、複数のパドル翼９が取り付けられている。
【００２７】
また、加熱分解装置６の外周部分には、ブロア２０によって給送される燃焼ガスからなる熱媒を貯留する貯留部１０が形成されている。加熱分解装置６とオイルトラップ７間には、熱交換器２１が具備されている。
【００２８】
さらに、オイルトラップユニット７には、スクラバー槽２５と、活性炭カラム２３とが具備されている。
【００２９】
金属ナトリウム処理設備５には、図６に示すように、油水混合器２４と、スクラバー槽２５と、減圧蒸留槽２６と、金属ナトリウム分散剤槽２７と、水和槽２８とが具備されている。
【００３０】
油水混合器２４は、前記逆浸透膜装置３からの濃縮水を洗浄油と混合させるためのものである。この油水混合器２４は、配管に挿入し、配管内で濃縮水中のポリ塩化ビフェニルが油中に抽出されるように構成されたものである（スタティックミキサータイプ）。また、スクラバー槽２５は、該油水混合器２４で濃縮水側から洗浄油側に抽出されたポリ塩化ビフェニルを供給してさらに洗浄油と混合させるともに、前記還元加熱脱塩素化装置４からの排ガスを供給して洗浄油と混合させるためのものである。
【００３１】
金属ナトリウム分散剤槽２７は、金属ナトリウムの粉末を絶縁油に分散させたナトリウム分散剤を添加して、前記スクラバー槽２５から供給される洗浄油中のポリ塩化ビフェニルを分解するためのもので、この金属ナトリウム分散剤槽２７には、さらに反応促進物質である水やイソプロピルアルコール等が添加される。
【００３２】
減圧蒸留槽２６は、ポリ塩化ビフェニルを金属ナトリウムと反応させる前に、予め洗浄油中の水分を減圧蒸留で除去するためのもので、前記金属ナトリウム分散剤槽２７の前段に設けられている。
【００３３】
水和槽２８は、前記金属ナトリウム分散剤槽２７で消費されなかったナトリウム分散剤を水和させるためのもので、水和のための液としては、前記逆浸透膜装置３からの透過水が用いられる。
【００３４】
本実施形態の汚染汚泥の浄化装置には、さらに活性炭フィルター２９、凝集沈殿槽３０が具備されている。
【００３５】
活性炭フィルター２９は、前記スクラバー槽２５から排出される排ガスを通過させるためのもの、凝集沈殿槽３０は、前記水和槽２８からの排水中の重金属類を凝集沈殿させるためのものである。
【００３６】
次に、上記のような浄化装置を用いて、有機ハロゲン化合物の一例としてのポリ塩化ビフェニル及び重金属類で汚染された汚泥を浄化する方法の実施形態について説明する。
【００３７】
先ず、ポリ塩化ビフェニル及び重金属類を含有する汚染土壌を固液分離装置１へ供給し、その固液分離装置１で固形分と液分とに分離する。
【００３８】
固液分離装置１で分離された液分（スラリー）は限外濾過膜装置２へ供給し、その限外濾過膜装置２で濾過された濾過水（透過水）は、さらに逆浸透膜装置３に供給される。一方、限外濾過膜装置２で分離された固形分（ＳＳ分）は、前記固液分離装置１へ返送される。
より具体的に説明すると、固液分離装置１で分離された液分（スラリー）は、入口部３６から限外濾過膜装置２の内部に流入し、濾過水（透過水）は、透過水排出路３９から外部に排出され、逆浸透膜装置３に供給され、固形分（ＳＳ分）を含んだ濃縮水は、濃縮水出口部３７から排出されて固液分離装置１へ返送されるのである。
【００３９】
この限外濾過膜装置２として、本実施形態では上記のような構造のものを用いたため、流路面積が大きいので閉塞しにくく、逆洗浄も可能であり、図７に示すように膜表面の堆積物を容易に除去することができる。また、原水性状に合わせて膜間流路の変更も可能であり、耐ＳＳ性に優れている。そして、ＳＳ分が除去されるので、大規模な沈殿や砂濾過等の前処理を必要とすることがない。
【００４０】
次に、逆浸透膜装置３に供給された濾過水は、すでに限外濾過膜装置２で濾過されているので、ポリ塩化ビフェニル及び重金属類が残存している可能性が少ないが、仮に残存していたとしても、それらの残存するポリ塩化ビフェニル及び重金属類は逆浸透膜装置３で除去され、ポリ塩化ビフェニル及び重金属類が除去された脱塩水が系外に放流されることとなる。この脱塩水の一部は、金属ナトリウム処理設備５の水和槽２８に供給される。
【００４１】
この逆浸透膜装置３における逆浸透膜（平膜）は、浸透圧以上の圧力をかけると分子レベルで濾過できる半透膜で、上記ポリ塩化ビフェニルや重金属類は、この逆浸透膜装置３で好適に除去される。
【００４２】
上述のように、逆浸透膜装置２は、円板状の逆浸透膜１２が積層された構造で、該逆浸透膜１２の表面とスペーサ１３の間を原水が流れる時に圧力をかけると逆浸透膜１２は水のみを透過して膜の内側に脱塩された処理水が溜まり、該処理水は装置本体１１の中央部に縦設された処理水パイプ１８を経て逆浸透膜装置２から処理水として排出される。
【００４３】
一方、原水は逆浸透膜１２とスペーサー１３の間を通り濃縮水パイプ１９を経て、逆浸透膜装置２から濃縮水として排出される。
【００４４】
次に、固液分離装置１で分離された固形分は、還元加熱脱塩素化装置４に供給される。この還元加熱脱塩素化装置４では、ポリ塩化ビフェニルが分解されるとともに、重金属類は不溶化して溶出しない状態にして系外に排出される。
【００４５】
より具体的に説明すると、固液分離装置１で分離された固形分は、還元加熱脱塩素化装置４の加熱分解装置６に供給され、またその加熱分解装置６には、空気及び窒素ガスも供給されて還元雰囲気で加熱処理される。
【００４６】
加熱分解装置６内では、図５に示すように回転軸８が回転されることにより、その回転軸８に取り付けられた複数のパドル翼９で固形分が攪拌されることとなる。これにより、固形分中の相当量のポリ塩化ビフェニルは分解されることとなる。
【００４７】
加熱分解装置６からの排ガスは、図５に示すようにオイルトラップユニット７へ供給され、そのオイルトラップユニット７のスクラバー槽２５を経由した後、活性炭カラム２３（活性炭フィルター２９）を介して排出される。スクラバー槽２５の機能については後述する。
【００４８】
還元加熱脱塩素化装置４で排出される排ガス中にポリ塩化ビフェニルが含まれている場合には、次の金属ナトリウム処理設備５へ供給されて分解されることとなる。
【００４９】
これをより具体的に説明すると、逆浸透膜装置３で分離除去されたポリ塩化ビフェニル，重金属類は、図１及び図６に示すように油水混合器２４へ供給された後にスクラバー槽２５へ供給される。
【００５０】
油水混合器２４では、水中に分散されていたポリ塩化ビフェニルは油中に抽出され、スクラバー槽２５に貯留されていた洗浄油と混合される。洗浄油と混合されることで、ポリ塩化ビフェニルは洗浄油中に抽出されることとなる。この場合において、油水混合器２４は、上述のように配管内で濃縮水中のポリ塩化ビフェニルが油中に抽出されるように構成されたスタティックミキサータイプのものであるため、抽出のための攪拌を行う必要がなく、油水分離を効果的に行うことができる。
【００５１】
また、重金属類は、そのほとんどが前記逆浸透膜装置３からの濃縮水中に残留しているが、一部は洗浄油中に抽出されることとなる。
【００５２】
一方、還元加熱脱塩素化装置４で排出される排ガス中に含まれていたポリ塩化ビフェニルは、図１及び図６に示すように直接スクラバー槽２５に供給される。そして、濃縮水と同一槽内（スクラバー槽２５内）でポリ塩化ビフェニルは洗浄油中に抽出される。
【００５３】
スクラバー槽２５内では、ポリ塩化ビフェニルの抽出と同時に、油水分離も行われる。そして、スクラバー槽２５で重金属類は濃縮水中に含有されたままの状態であるが、ポリ塩化ビフェニルは濃縮水から除去されるので、その濃縮水が固液分離装置１に返送される。
【００５４】
重金属類は固液分離装置１の脱水ケーキ中に含有されて還元加熱脱塩素化を経由して不溶化処理を行い、系外に排出される。
【００５５】
次に、スクラバー槽２５中の洗浄油は図１及び図６のように減圧蒸留槽２６へ供給されるが、洗浄油中の水分は減圧蒸留槽２６で蒸留されて除去されることとなる。これは、次工程での金属ナトリウムの消費量を減らすためであるとともに、洗浄油中に水分が多量が含有されていると、後に添加される金属ナトリウムが水分と反応して苛性ソーダになるおそれがあり、金属ナトリウムとポリ塩化ビフェニルとの反応に支障を生ずるおそれがあるため、減圧蒸留によって予め水分が除去されるのである。
【００５６】
次に、減圧蒸留槽２６で水分が除去された洗浄油は、図１及び図６に示すように金属ナトリウム分散剤槽２７に供給され、その金属ナトリウム分散剤槽２７中の金属ナトリウムによってポリ塩化ビフェニルが分解される。
【００５７】
すなわち、金属ナトリウムの粉末を絶縁油中に分散させたナトリウム分散剤が金属ナトリウム分散剤槽２７に添加され、そのナトリウム分散剤中の金属ナトリウムが洗浄油中のポリ塩化ビフェニルと反応し、ポリ塩化ビフェが脱塩素化されて分解されるのである。
【００５８】
そして、金属ナトリウム分散剤槽２７で消費されなかった過剰の金属ナトリウムは、図１及び図６のように水和槽２８へ供給される。水和槽２８へは前記逆浸透膜装置３で濾過した透過水が供給され、その脱塩水で前記未消費の金属ナトリウムが水和されることとなる。
【００５９】
水和槽２８の底部の水には重金属が残留するので、油水分離後に凝集沈殿槽３０へ供給され、凝集沈殿によって固液分離されて回収される。
【００６０】
固液分離後の液分は、限外濾過膜装置２へ返送される。
【００６１】
一方、前記水和槽２８で油水分離された洗浄油（再生油）は、前記スクラバー槽２５へ返送される。
【００６２】
上述のように、本実施形態においては、固液分離装置１で分離された液分が、限外濾過装置２及び逆浸透膜装置３へ供給されるので、逆浸透膜装置３からの脱塩水にはポリ塩化ビフェニルや重金属類が含有されていることがない。
【００６３】
一方、固液分離装置１で分離された固形分は、還元加熱脱塩素化装置４へ供給されて、固形分中のポリ塩化ビフェニルが分解されることとなる。
【００６４】
また分解されないポリ塩化ビフェニルは、還元加熱脱塩素化装置４から排出される排ガス中に含有された状態で、金属ナトリウム処理設備５へ供給され、分解処理される。
【００６５】
さらに、重金属類は、還元加熱脱塩素化装置４で不溶化処理されるとともに、金属ナトリウム処理設備５でも凝集沈殿処理される。
【００６６】
従って、本実施形態においては、処理対象となる汚染汚泥中のポリ塩化ビフェニルや重金属類は一切系外に排出されることがなく、またポリ塩化ビフェニルも完全に分解されることとなるのである。
【００６７】
（実施形態２）
本実施形態では、図８に示すように、限外濾過膜装置２の後段側に逆浸透膜装置３が設けられておらず、この点で逆浸透膜装置３が設けられていた実施形態１と相違する。従って、本実施形態では限外濾過膜装置２で濾過された濾過水は、そのまま系外に排出され、その濾過水の一部は、水和槽２８へ供給されることとなる。一方、限外濾過膜装置２で分離された固形分（ＳＳ分）は、実施形態１と同様に固液分離装置１へ返送されることとなる。
【００６８】
本実施形態では、上述のように逆浸透膜装置３が設けられていないので、逆浸透膜装置３からの濃縮水を洗浄油と混合させるための油水混合器２４も設けられていない。
【００６９】
また、本実施形態では、スクラバー槽２５中の洗浄油は、油水分離器４２へ供給されて油水分離される。この点で、減圧蒸留される実施形態１の場合と相違している。従って、実施形態１のような凝縮器も設けられていない。
【００７０】
本実施形態では、上述のように逆浸透膜装置３が設けられていないが、限外濾過膜装置２で分離された固形分（ＳＳ分）にポリ塩化ビフェニルや重金属類のほとんどが吸着され、それが固液分離装置１へ返送されるので、系外に排出される処理水、すなわち限外濾過膜装置２で濾過された濾過水中のポリ塩化ビフェニルや重金属類の含有量は、一般の排水の基準値以下に抑制することができるのである。
【００７１】
逆浸透膜装置３が設けられていない点を除けば、本実施形態の汚染汚泥の浄化装置の構成は、実施形態１の汚染汚泥の浄化装置とほぼ同様である。
すなわち、本実施形態の汚染汚泥の浄化装置は、図８に示すように、固液分離装置１と、限外濾過膜装置２と、脱塩素化処理設備とを具備し、脱塩素化処理設備は、実施形態１と同様に還元加熱脱塩素化装置４と、金属ナトリウム処理設備５とからなる。
【００７２】
固液分離装置１、限外濾過膜装置２、還元加熱脱塩素化装置４の構成は実施形態１と同じである。従って、本実施形態においても限外濾過膜装置２は図２及び図３に示すような構成からなり、還元加熱脱塩素化装置４は図５に示すような構成からなる。
【００７３】
金属ナトリウム処理設備５の構成もほぼ同様であるが、上述のように油水混合器２４や減圧蒸留槽２６が設けられていない点で実施形態１と相違する。
【００７４】
そして、本実施形態においても、先ずポリ塩化ビフェニル及び重金属類を含有する汚染土壌を固液分離装置１へ供給し、その固液分離装置１で固形分と液分とに分離され、固液分離装置１で分離された液分（スラリー）は限外濾過膜装置２へ供給される。
【００７５】
限外濾過膜装置２で濾過された濾過水（透過水）は、そのまま系外へ排出され、また濾過水の一部は水和槽２８へ供給されて、実施形態１で逆浸透膜装置３からの透過水が利用されていたのと同様に、金属ナトリウム分散剤槽２７で消費されなかったナトリウム分散剤を水和するために用いられる。
【００７６】
一方、限外濾過膜装置２で分離された固形分（ＳＳ分）は、実施形態１と同様に固液分離装置１へ返送される。
【００７７】
固液分離装置１で分離された固形分は、実施形態１と同様に還元加熱脱塩素化装置４に供給され、ポリ塩化ビフェニルが分解されるとともに、重金属類は不溶化して溶出しない状態にして系外に排出される。
【００７８】
還元加熱脱塩素化装置４における加熱分解装置６からの排ガスは、実施形態１と同様にオイルトラップユニット７のスクラバー槽２５へ供給される。
従って、排ガス中に含まれていたポリ塩化ビフェニルは、スクラバー槽２５内で洗浄油中に抽出される。この洗浄油は金属ナトリウム処理設備５へ供給される。従って、還元加熱脱塩素化装置４で排出される排ガス中にポリ塩化ビフェニルが含まれている場合には、この金属ナトリウム処理設備５で分解されることとなる。これらの点も実施形態１と同様である。
【００７９】
本実施形態においても、固液分離装置１で分離された液分が、限外濾過装置２で濾過されるので、その濾過水にはポリ塩化ビフェニルや重金属類が含有されている可能性が少なく、また固液分離装置１で分離された固形分は、実施形態１と同様に還元加熱脱塩素化装置４へ供給されて、固形分中のポリ塩化ビフェニルが分解されることとなる。
【００８０】
また分解されないポリ塩化ビフェニルは、実施形態１と同様に還元加熱脱塩素化装置４から排出される排ガス中に含有された状態で、金属ナトリウム処理設備５へ供給され、分解処理される。
【００８１】
さらに、重金属類も、実施形態１と同様に還元加熱脱塩素化装置４で不溶化処理されるとともに、金属ナトリウム処理設備５でも凝集沈殿処理される。
【００８２】
従って、本実施形態においても、実施形態１と同様に処理対象となる汚染汚泥中のポリ塩化ビフェニルや重金属類は一切系外に排出されることがなく、またポリ塩化ビフェニルも完全に分解されることとなるのである。
【００８３】
一方、本実施形態では、上記実施形態１のように逆浸透膜装置３が設けられていないので、装置全体の構造が簡易化されるという利点がある。
【００８４】
尚、上記実施形態１では、逆浸透膜装置３として円板状の多数の平膜を配設した逆浸透膜装置を使用したため、膜のファウリング等を好適に防止することができ、また前処理も省力できるという好ましい効果が得られたが、逆浸透膜装置３の種類は該実施形態１に限定されるものではない。
【００８５】
また、上記実施形態１及び２では、限外濾過装置２として平膜を多数積層した構造のものを用いたため、上記のような好ましい効果得られたが、限外濾過装置の種類も該実施形態に限定されない。
【００８６】
尚、膜分離装置の種類も上記実施形態のような限外濾過装置２に限定されるものではない。
【００８７】
さらに、上記実施形態の金属ナトリウム処理設備５でポリ塩化ビフェニルの分解反応を行わせるものとして用いた金属ナトリウムは安価で一般的に入手し易い利点があるが、これに限らず、金属カリウム、金属ストロンチウム、金属リチウム或いはこれらの合金を用いることも可能である。つまりアルカリ金属を油等の分散媒に分散させた分散剤が用いられればよいのである。
【００８８】
さらに、上記実施形態では、ポリ塩化ビフェニルを処理する場合について説明したが、処理すべき有機ハロゲン化合物の種類も、上記実施形態のポリ塩化ビフェニルに限定されるものではなく、たとえばダイオキシンのようなものであってもよい。
【００８９】
また、コプラナーＰＣＢやＤＤＴやＢＨＣ等の農薬類であってもよい。
ここで、コプラナーＰＣＢとは、ＰＣＢの異性体のうち、その化学構造でオルト位（２，２’，６及び６’） に置換塩素を持たないもの、１個或いは２個のみ持つ４塩化体以上の異性体の数種は共平板状（コプラナー）の構造を示すＰＣＢで、一般のＰＣＢに比べて強い毒性を有し、ダイオキシン類と類似した作用を示す。
【００９０】
要は、処理すべき土壌に有機ハロゲン化合物が含有されていればよいのである。
【００９１】
尚、本発明における汚染汚泥とは、有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚泥状物質を広く含み、たとえば汚染土壌のようなものに本発明を適用することも可能である。
【００９２】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥を固液分離し、分離された固形分中の有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化処理するとともに、分離された液を膜分離装置で濾過するものであるため、膜分離装置からの濾過水には有機ハロゲン化合物や重金属類が含有されている可能性が非常に少なく、また固液分離装置で分離された固形分中の有機ハロゲン化合物は、脱ハロゲン化処理手段によって分解されることとなり、いずれにしても処理対象となる汚染汚泥中の有機ハロゲン化合物や重金属類はほとんど系外に排出されることがないという効果がある。
【００９３】
特に、固形分離された固形分中の有機ハロゲン化合物の脱ハロゲン化処理を、還元雰囲気下で加熱して有機ハロゲン化合物を分解する場合には、
有機ハロゲン化合物の分解を完全に行うことができるという効果がある。
【００９４】
さらに、還元雰囲気下での加熱により分解することなく排ガス中に含有された有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解する場合には、有機ハロゲン化合物の分解効果がさらに良好となる。
【００９５】
さらに、多数の平膜が積層されて略封筒状に構成された膜モジュールを具備する限外濾過膜装置を、逆浸透膜装置の前段側に設けた場合には、固液分離装置で分離された液に多く含まれているＳＳ分を好適に除去することができ、沈殿槽や砂濾過等の前処理が不要になるという効果がある。
【００９６】
さらに、有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解した後、有機ハロゲン化合物と反応していないアルカリ金属を、膜分離装置で分離された透過水で水和する場合には、装置全体の系で生ずる透過水を用いるので、水和のための水を別途必要としないという効果がある。
【００９７】
また、還元雰囲気下での加熱により分解することなく排ガス中に含有された有機ハロゲン化合物を油水分離により油分側に抽出させるとともに、排ガス中の重金属類を水分側に抽出し、油水分離後の有機ハロゲン化合物を含有した油分を、アルカリ金属によって分解する工程へ供給するとともに、油水分離後の重金属類を含有した水分を固液分離工程へ返送する場合には、有機ハロゲン化合物と重金属類とをそれぞれ分離抽出して処理することができるという効果がある。
【００９８】
さらに、有機ハロゲン化合物と反応していないアルカリ金属を膜分離装置で分離された透過水で水和した後の液を油水分離した後、水分側に残存する重金属類を凝集沈殿させ、その後、限外濾過膜装置へ返送する場合には、最終的に残存するおそれのある重金属類を好適に処理することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態としての有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置の概略ブロック図。
【図２】浄化装置中の限外濾過膜装置の分解斜視図。
【図３】同限外濾過膜装置の断面図。
【図４】浄化装置中の逆浸透膜装置の半裁断面図。
【図５】浄化装置中の脱ハロゲン化処理設備の概略ブロック図。
【図６】浄化装置中の金属ナトリウム処理設備の概略ブロック図。
【図７】限外濾過膜装置の作用を示す概略説明図。
【図８】他の実施形態の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置の概略ブロック図。
【図９】従来の処理システムの概略ブロック図。
【図１０】従来の処理システムの概略ブロック図。
【符号の説明】
１…固液分離装置 ２…限外濾過装置
３…逆浸透膜装置 ４…還元加熱脱塩素化装置
５…金属ナトリウム処理設備
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法とその装置、さらに詳しくは、ポリ塩化ビフェニル、ダイオキシン、農薬等の有機ハロゲン化合物や、水銀、カドミウム、鉛、砒素等の重金属類で汚染された土壌、土石等の汚染汚泥を浄化して無害化するための浄化方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
周知のように、有機ハロゲン化合物の一種であるポリ塩化ビフェニルは非常に安定で分解され難く、しかも絶縁性（電気抵抗）が高いことから、従前においては変圧器やコンデンサー等の絶縁材料や熱媒体或いはカーボンレス複写紙等に用いられていたが、現在では環境上の理由から使用が禁止されている。
【０００３】
しかし、従前から用いられていたものが残存する等、現在でも土壌や汚泥等の固形物中に微量成分として残存している場合があり、これらをどのように分解，処理するかは重要な課題となっている。
【０００４】
一方、上記のような各種の有機ハロゲン化合物の他に、水銀、カドミウム、鉛、砒素等の重金属類が汚泥に含有されている場合もあり、このように有機ハロゲン化合物と重金属類とで複合汚染された汚泥の処理はいっそう煩雑である。
【０００５】
このように有機ハロゲン化合物と重金属類とで複合汚染された汚泥を処理する技術として、たとえば図９に示すように固液分離する方法が考えられるが、分離された濾過水にも有機ハロゲン化合物と重金属類が含有されているおそれがあり、濾過水をそのまま放流することはできない。
【０００６】
また、図１０に示すように、固液分離後の濾過水を蒸発させることも考えられるが、その場合は多量の水分を蒸発させなければならず、加熱量が多くなり、多大なエネルギーを要することになる。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、可搬型でエネルギー消費の少ない装置を提供し、複数地点に点在している汚染汚泥を順次処理することができ、１箇所あたりの浄化処理費用を低廉化させうることを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために、有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法とその装置としてなされたもので、汚染汚泥の浄化方法としての特徴は、有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥を固液分離し、分離された固形分中の有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化処理するとともに、分離された液を膜分離装置で濾過することである。膜分離装置で分離された固形分は、好ましくは前記固液分離工程へ返送される。
また、汚染汚泥の浄化装置としての特徴は、有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥を固液分離する固液分離装置１と、該固液分離装置１で分離された液を濾過する膜分離装置と、前記固液分離装置１で分離された固形分中の有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化処理する脱ハロゲン化処理設備とを具備させたことである。
【０００９】
固液分離装置１で分離された固形分中の有機ハロゲン化合物の脱ハロゲン化処理としては、たとえば固形分を還元雰囲気下で加熱して有機ハロゲン化合物を分解するような処理手段が採用される。この場合、還元雰囲気下での加熱により分解することなく排ガス中に含有された有機ハロゲン化合物を、アルカリ金属によって分解することも可能である。
また有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解した後、有機ハロゲン化合物と反応していないアルカリ金属を、膜分離装置で分離された透過水で水和することも可能である。
【００１０】
また、還元雰囲気下での加熱により分解することなく排ガス中に含有された有機ハロゲン化合物を油水分離により油分側に抽出させるとともに、排ガス中の重金属類を水分側に抽出し、油水分離後の有機ハロゲン化合物を含有した油分を、アルカリ金属によって分解する工程へ供給するとともに、油水分離後の重金属類を含有した水分を固液分離工程へ返送することも可能である。
【００１１】
膜分離装置としては、たとえば多数の平膜が積層されて略封筒状に構成された膜モジュールを具備する限外濾過膜装置２を使用することが可能である。
【００１２】
さらに、膜分離装置で濾過した濾過水を、逆浸透膜装置３で濃縮水と透過水とに分離し、分離された濃縮水を脱ハロゲン化処理工程へ供給することも可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に従って説明する。
【００１４】
（実施形態１）
先ず、一実施形態としての、有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置について説明する。
【００１５】
本実施形態の汚染汚泥の浄化装置は、図１に示すように、固液分離装置１と、限外濾過膜装置２及び逆浸透膜装置３と、脱塩素化処理設備とを具備している。脱塩素化処理設備は、さらに還元加熱脱塩素化装置４と、金属ナトリウム処理設備５とからなる。
【００１６】
固液分離装置１は、有機ハロゲン化合物の一例としてのポリ塩化ビフェニルと、水銀、カドミウム、鉛、砒素等の重金属類とが含有された汚染汚泥を、固形分と液とに分離するもので、たとえばフィルタープレスや遠心分離器等が固液分離器１として用いられる。
【００１７】
限外濾過膜装置２は、前記固液分離装置１で分離された液分を、さらに固形スラッジ分（ＳＳ成分）と透過水とに分離するための装置であり、本実施形態の限外濾過膜装置２には、平膜モジュールを有する限外濾過膜が用いられている。
【００１８】
より具体的には、図２及び図３に示すように、ＡＢＳ樹脂製の支持板の両面にポリエチレン製の処理水スペーサーと平膜とが１枚ずつ重ね合わされ外周部がシールされて形成された封筒状平膜３２が、多層に積層されて構成されている。そして、このように封筒状平膜３２が多層に積層されたものが、図２に示すように１対の半割体３３，３３からなる内側ケーシング３４内に収容され、さらに図３に示すように、圧力容器３５内に収容されている。
【００１９】
圧力容器３５の一端側には、前記固液分離器１で分離された液の入口部３６が形成され、圧力容器３５の他端側には、濃縮水出口部３７が形成されている。
前記内側ケーシング３４の内部であって、多層積層された封筒状平膜３２の側方には、透過水排出路３９が形成されている。そして、前記積層された封筒状平膜３２には貫通孔４１が穿設され、該貫通孔４１内にパイプ３８が挿入されている。そして貫通孔４１及びパイプ３８は、前記透過水排出路３９に連通状態とされている。４０は、入口部３６側の近辺に設けられた整流板を示す。
【００２０】
逆浸透膜装置３は、ディスクタイプの平膜がディンプルの付いたスペーサーと交互に積層された構造からなるものである。すなわち、この逆浸透膜装置は、図４に示すように、円筒状の装置本体１１内に、円板状の平膜１２が同じく円板状のスペーサ１３の間に設けられた逆浸透膜部１４が複数組積層されて構成されている。
【００２１】
該逆浸透膜装置２の装置本体１１の内周面には原水を導入する原水流路１５が設けられ、該原水流路１５から逆浸透膜１２表面に原水が導入される。
【００２２】
また、該逆浸透膜部１４の上部にはエンドプレート１６が設けられ、浸透圧以上の圧力に耐えられるようになっている。
【００２３】
１８は逆浸透膜部１４の中央部に貫通された透過水パイプで、該透過水パイプ１８は逆浸透膜１２によって分離された処理水を排出させる。
【００２４】
また、１９は濃縮水パイプで、各逆浸透膜１２によって濃縮された濃縮水を装置本体１１外へ排出させる。
【００２５】
還元加熱脱塩素化装置４は、還元加熱によって脱塩素化処理を行うもので、図５に示すように、円筒状の加熱分解装置６と、オイルトラップユニット７とを具備している。
【００２６】
加熱分解装置６は、空気及び窒素ガスを供給する通路を有しており、ほぼ中央の長手方向に回転軸８が回転自在に取り付けられている。そして、回転軸８には、複数のパドル翼９が取り付けられている。
【００２７】
また、加熱分解装置６の外周部分には、ブロア２０によって給送される燃焼ガスからなる熱媒を貯留する貯留部１０が形成されている。加熱分解装置６とオイルトラップ７間には、熱交換器２１が具備されている。
【００２８】
さらに、オイルトラップユニット７には、スクラバー槽２５と、活性炭カラム２３とが具備されている。
【００２９】
金属ナトリウム処理設備５には、図６に示すように、油水混合器２４と、スクラバー槽２５と、減圧蒸留槽２６と、金属ナトリウム分散剤槽２７と、水和槽２８とが具備されている。
【００３０】
油水混合器２４は、前記逆浸透膜装置３からの濃縮水を洗浄油と混合させるためのものである。この油水混合器２４は、配管に挿入し、配管内で濃縮水中のポリ塩化ビフェニルが油中に抽出されるように構成されたものである（スタティックミキサータイプ）。また、スクラバー槽２５は、該油水混合器２４で濃縮水側から洗浄油側に抽出されたポリ塩化ビフェニルを供給してさらに洗浄油と混合させるともに、前記還元加熱脱塩素化装置４からの排ガスを供給して洗浄油と混合させるためのものである。
【００３１】
金属ナトリウム分散剤槽２７は、金属ナトリウムの粉末を絶縁油に分散させたナトリウム分散剤を添加して、前記スクラバー槽２５から供給される洗浄油中のポリ塩化ビフェニルを分解するためのもので、この金属ナトリウム分散剤槽２７には、さらに反応促進物質である水やイソプロピルアルコール等が添加される。
【００３２】
減圧蒸留槽２６は、ポリ塩化ビフェニルを金属ナトリウムと反応させる前に、予め洗浄油中の水分を減圧蒸留で除去するためのもので、前記金属ナトリウム分散剤槽２７の前段に設けられている。
【００３３】
水和槽２８は、前記金属ナトリウム分散剤槽２７で消費されなかったナトリウム分散剤を水和させるためのもので、水和のための液としては、前記逆浸透膜装置３からの透過水が用いられる。
【００３４】
本実施形態の汚染汚泥の浄化装置には、さらに活性炭フィルター２９、凝集沈殿槽３０が具備されている。
【００３５】
活性炭フィルター２９は、前記スクラバー槽２５から排出される排ガスを通過させるためのもの、凝集沈殿槽３０は、前記水和槽２８からの排水中の重金属類を凝集沈殿させるためのものである。
【００３６】
次に、上記のような浄化装置を用いて、有機ハロゲン化合物の一例としてのポリ塩化ビフェニル及び重金属類で汚染された汚泥を浄化する方法の実施形態について説明する。
【００３７】
先ず、ポリ塩化ビフェニル及び重金属類を含有する汚染土壌を固液分離装置１へ供給し、その固液分離装置１で固形分と液分とに分離する。
【００３８】
固液分離装置１で分離された液分（スラリー）は限外濾過膜装置２へ供給し、その限外濾過膜装置２で濾過された濾過水（透過水）は、さらに逆浸透膜装置３に供給される。一方、限外濾過膜装置２で分離された固形分（ＳＳ分）は、前記固液分離装置１へ返送される。
より具体的に説明すると、固液分離装置１で分離された液分（スラリー）は、入口部３６から限外濾過膜装置２の内部に流入し、濾過水（透過水）は、透過水排出路３９から外部に排出され、逆浸透膜装置３に供給され、固形分（ＳＳ分）を含んだ濃縮水は、濃縮水出口部３７から排出されて固液分離装置１へ返送されるのである。
【００３９】
この限外濾過膜装置２として、本実施形態では上記のような構造のものを用いたため、流路面積が大きいので閉塞しにくく、逆洗浄も可能であり、図７に示すように膜表面の堆積物を容易に除去することができる。また、原水性状に合わせて膜間流路の変更も可能であり、耐ＳＳ性に優れている。そして、ＳＳ分が除去されるので、大規模な沈殿や砂濾過等の前処理を必要とすることがない。
【００４０】
次に、逆浸透膜装置３に供給された濾過水は、すでに限外濾過膜装置２で濾過されているので、ポリ塩化ビフェニル及び重金属類が残存している可能性が少ないが、仮に残存していたとしても、それらの残存するポリ塩化ビフェニル及び重金属類は逆浸透膜装置３で除去され、ポリ塩化ビフェニル及び重金属類が除去された脱塩水が系外に放流されることとなる。この脱塩水の一部は、金属ナトリウム処理設備５の水和槽２８に供給される。
【００４１】
この逆浸透膜装置３における逆浸透膜（平膜）は、浸透圧以上の圧力をかけると分子レベルで濾過できる半透膜で、上記ポリ塩化ビフェニルや重金属類は、この逆浸透膜装置３で好適に除去される。
【００４２】
上述のように、逆浸透膜装置２は、円板状の逆浸透膜１２が積層された構造で、該逆浸透膜１２の表面とスペーサ１３の間を原水が流れる時に圧力をかけると逆浸透膜１２は水のみを透過して膜の内側に脱塩された処理水が溜まり、該処理水は装置本体１１の中央部に縦設された処理水パイプ１８を経て逆浸透膜装置２から処理水として排出される。
【００４３】
一方、原水は逆浸透膜１２とスペーサー１３の間を通り濃縮水パイプ１９を経て、逆浸透膜装置２から濃縮水として排出される。
【００４４】
次に、固液分離装置１で分離された固形分は、還元加熱脱塩素化装置４に供給される。この還元加熱脱塩素化装置４では、ポリ塩化ビフェニルが分解されるとともに、重金属類は不溶化して溶出しない状態にして系外に排出される。
【００４５】
より具体的に説明すると、固液分離装置１で分離された固形分は、還元加熱脱塩素化装置４の加熱分解装置６に供給され、またその加熱分解装置６には、空気及び窒素ガスも供給されて還元雰囲気で加熱処理される。
【００４６】
加熱分解装置６内では、図５に示すように回転軸８が回転されることにより、その回転軸８に取り付けられた複数のパドル翼９で固形分が攪拌されることとなる。これにより、固形分中の相当量のポリ塩化ビフェニルは分解されることとなる。
【００４７】
加熱分解装置６からの排ガスは、図５に示すようにオイルトラップユニット７へ供給され、そのオイルトラップユニット７のスクラバー槽２５を経由した後、活性炭カラム２３（活性炭フィルター２９）を介して排出される。スクラバー槽２５の機能については後述する。
【００４８】
還元加熱脱塩素化装置４で排出される排ガス中にポリ塩化ビフェニルが含まれている場合には、次の金属ナトリウム処理設備５へ供給されて分解されることとなる。
【００４９】
これをより具体的に説明すると、逆浸透膜装置３で分離除去されたポリ塩化ビフェニル，重金属類は、図１及び図６に示すように油水混合器２４へ供給された後にスクラバー槽２５へ供給される。
【００５０】
油水混合器２４では、水中に分散されていたポリ塩化ビフェニルは油中に抽出され、スクラバー槽２５に貯留されていた洗浄油と混合される。洗浄油と混合されることで、ポリ塩化ビフェニルは洗浄油中に抽出されることとなる。この場合において、油水混合器２４は、上述のように配管内で濃縮水中のポリ塩化ビフェニルが油中に抽出されるように構成されたスタティックミキサータイプのものであるため、抽出のための攪拌を行う必要がなく、油水分離を効果的に行うことができる。
【００５１】
また、重金属類は、そのほとんどが前記逆浸透膜装置３からの濃縮水中に残留しているが、一部は洗浄油中に抽出されることとなる。
【００５２】
一方、還元加熱脱塩素化装置４で排出される排ガス中に含まれていたポリ塩化ビフェニルは、図１及び図６に示すように直接スクラバー槽２５に供給される。そして、濃縮水と同一槽内（スクラバー槽２５内）でポリ塩化ビフェニルは洗浄油中に抽出される。
【００５３】
スクラバー槽２５内では、ポリ塩化ビフェニルの抽出と同時に、油水分離も行われる。そして、スクラバー槽２５で重金属類は濃縮水中に含有されたままの状態であるが、ポリ塩化ビフェニルは濃縮水から除去されるので、その濃縮水が固液分離装置１に返送される。
【００５４】
重金属類は固液分離装置１の脱水ケーキ中に含有されて還元加熱脱塩素化を経由して不溶化処理を行い、系外に排出される。
【００５５】
次に、スクラバー槽２５中の洗浄油は図１及び図６のように減圧蒸留槽２６へ供給されるが、洗浄油中の水分は減圧蒸留槽２６で蒸留されて除去されることとなる。これは、次工程での金属ナトリウムの消費量を減らすためであるとともに、洗浄油中に水分が多量が含有されていると、後に添加される金属ナトリウムが水分と反応して苛性ソーダになるおそれがあり、金属ナトリウムとポリ塩化ビフェニルとの反応に支障を生ずるおそれがあるため、減圧蒸留によって予め水分が除去されるのである。
【００５６】
次に、減圧蒸留槽２６で水分が除去された洗浄油は、図１及び図６に示すように金属ナトリウム分散剤槽２７に供給され、その金属ナトリウム分散剤槽２７中の金属ナトリウムによってポリ塩化ビフェニルが分解される。
【００５７】
すなわち、金属ナトリウムの粉末を絶縁油中に分散させたナトリウム分散剤が金属ナトリウム分散剤槽２７に添加され、そのナトリウム分散剤中の金属ナトリウムが洗浄油中のポリ塩化ビフェニルと反応し、ポリ塩化ビフェが脱塩素化されて分解されるのである。
【００５８】
そして、金属ナトリウム分散剤槽２７で消費されなかった過剰の金属ナトリウムは、図１及び図６のように水和槽２８へ供給される。水和槽２８へは前記逆浸透膜装置３で濾過した透過水が供給され、その脱塩水で前記未消費の金属ナトリウムが水和されることとなる。
【００５９】
水和槽２８の底部の水には重金属が残留するので、油水分離後に凝集沈殿槽３０へ供給され、凝集沈殿によって固液分離されて回収される。
【００６０】
固液分離後の液分は、限外濾過膜装置２へ返送される。
【００６１】
一方、前記水和槽２８で油水分離された洗浄油（再生油）は、前記スクラバー槽２５へ返送される。
【００６２】
上述のように、本実施形態においては、固液分離装置１で分離された液分が、限外濾過装置２及び逆浸透膜装置３へ供給されるので、逆浸透膜装置３からの脱塩水にはポリ塩化ビフェニルや重金属類が含有されていることがない。
【００６３】
一方、固液分離装置１で分離された固形分は、還元加熱脱塩素化装置４へ供給されて、固形分中のポリ塩化ビフェニルが分解されることとなる。
【００６４】
また分解されないポリ塩化ビフェニルは、還元加熱脱塩素化装置４から排出される排ガス中に含有された状態で、金属ナトリウム処理設備５へ供給され、分解処理される。
【００６５】
さらに、重金属類は、還元加熱脱塩素化装置４で不溶化処理されるとともに、金属ナトリウム処理設備５でも凝集沈殿処理される。
【００６６】
従って、本実施形態においては、処理対象となる汚染汚泥中のポリ塩化ビフェニルや重金属類は一切系外に排出されることがなく、またポリ塩化ビフェニルも完全に分解されることとなるのである。
【００６７】
（実施形態２）
本実施形態では、図８に示すように、限外濾過膜装置２の後段側に逆浸透膜装置３が設けられておらず、この点で逆浸透膜装置３が設けられていた実施形態１と相違する。従って、本実施形態では限外濾過膜装置２で濾過された濾過水は、そのまま系外に排出され、その濾過水の一部は、水和槽２８へ供給されることとなる。一方、限外濾過膜装置２で分離された固形分（ＳＳ分）は、実施形態１と同様に固液分離装置１へ返送されることとなる。
【００６８】
本実施形態では、上述のように逆浸透膜装置３が設けられていないので、逆浸透膜装置３からの濃縮水を洗浄油と混合させるための油水混合器２４も設けられていない。
【００６９】
また、本実施形態では、スクラバー槽２５中の洗浄油は、油水分離器４２へ供給されて油水分離される。この点で、減圧蒸留される実施形態１の場合と相違している。従って、実施形態１のような凝縮器も設けられていない。
【００７０】
本実施形態では、上述のように逆浸透膜装置３が設けられていないが、限外濾過膜装置２で分離された固形分（ＳＳ分）にポリ塩化ビフェニルや重金属類のほとんどが吸着され、それが固液分離装置１へ返送されるので、系外に排出される処理水、すなわち限外濾過膜装置２で濾過された濾過水中のポリ塩化ビフェニルや重金属類の含有量は、一般の排水の基準値以下に抑制することができるのである。
【００７１】
逆浸透膜装置３が設けられていない点を除けば、本実施形態の汚染汚泥の浄化装置の構成は、実施形態１の汚染汚泥の浄化装置とほぼ同様である。
すなわち、本実施形態の汚染汚泥の浄化装置は、図８に示すように、固液分離装置１と、限外濾過膜装置２と、脱塩素化処理設備とを具備し、脱塩素化処理設備は、実施形態１と同様に還元加熱脱塩素化装置４と、金属ナトリウム処理設備５とからなる。
【００７２】
固液分離装置１、限外濾過膜装置２、還元加熱脱塩素化装置４の構成は実施形態１と同じである。従って、本実施形態においても限外濾過膜装置２は図２及び図３に示すような構成からなり、還元加熱脱塩素化装置４は図５に示すような構成からなる。
【００７３】
金属ナトリウム処理設備５の構成もほぼ同様であるが、上述のように油水混合器２４や減圧蒸留槽２６が設けられていない点で実施形態１と相違する。
【００７４】
そして、本実施形態においても、先ずポリ塩化ビフェニル及び重金属類を含有する汚染土壌を固液分離装置１へ供給し、その固液分離装置１で固形分と液分とに分離され、固液分離装置１で分離された液分（スラリー）は限外濾過膜装置２へ供給される。
【００７５】
限外濾過膜装置２で濾過された濾過水（透過水）は、そのまま系外へ排出され、また濾過水の一部は水和槽２８へ供給されて、実施形態１で逆浸透膜装置３からの透過水が利用されていたのと同様に、金属ナトリウム分散剤槽２７で消費されなかったナトリウム分散剤を水和するために用いられる。
【００７６】
一方、限外濾過膜装置２で分離された固形分（ＳＳ分）は、実施形態１と同様に固液分離装置１へ返送される。
【００７７】
固液分離装置１で分離された固形分は、実施形態１と同様に還元加熱脱塩素化装置４に供給され、ポリ塩化ビフェニルが分解されるとともに、重金属類は不溶化して溶出しない状態にして系外に排出される。
【００７８】
還元加熱脱塩素化装置４における加熱分解装置６からの排ガスは、実施形態１と同様にオイルトラップユニット７のスクラバー槽２５へ供給される。
従って、排ガス中に含まれていたポリ塩化ビフェニルは、スクラバー槽２５内で洗浄油中に抽出される。この洗浄油は金属ナトリウム処理設備５へ供給される。従って、還元加熱脱塩素化装置４で排出される排ガス中にポリ塩化ビフェニルが含まれている場合には、この金属ナトリウム処理設備５で分解されることとなる。これらの点も実施形態１と同様である。
【００７９】
本実施形態においても、固液分離装置１で分離された液分が、限外濾過装置２で濾過されるので、その濾過水にはポリ塩化ビフェニルや重金属類が含有されている可能性が少なく、また固液分離装置１で分離された固形分は、実施形態１と同様に還元加熱脱塩素化装置４へ供給されて、固形分中のポリ塩化ビフェニルが分解されることとなる。
【００８０】
また分解されないポリ塩化ビフェニルは、実施形態１と同様に還元加熱脱塩素化装置４から排出される排ガス中に含有された状態で、金属ナトリウム処理設備５へ供給され、分解処理される。
【００８１】
さらに、重金属類も、実施形態１と同様に還元加熱脱塩素化装置４で不溶化処理されるとともに、金属ナトリウム処理設備５でも凝集沈殿処理される。
【００８２】
従って、本実施形態においても、実施形態１と同様に処理対象となる汚染汚泥中のポリ塩化ビフェニルや重金属類は一切系外に排出されることがなく、またポリ塩化ビフェニルも完全に分解されることとなるのである。
【００８３】
一方、本実施形態では、上記実施形態１のように逆浸透膜装置３が設けられていないので、装置全体の構造が簡易化されるという利点がある。
【００８４】
尚、上記実施形態１では、逆浸透膜装置３として円板状の多数の平膜を配設した逆浸透膜装置を使用したため、膜のファウリング等を好適に防止することができ、また前処理も省力できるという好ましい効果が得られたが、逆浸透膜装置３の種類は該実施形態１に限定されるものではない。
【００８５】
また、上記実施形態１及び２では、限外濾過装置２として平膜を多数積層した構造のものを用いたため、上記のような好ましい効果得られたが、限外濾過装置の種類も該実施形態に限定されない。
【００８６】
尚、膜分離装置の種類も上記実施形態のような限外濾過装置２に限定されるものではない。
【００８７】
さらに、上記実施形態の金属ナトリウム処理設備５でポリ塩化ビフェニルの分解反応を行わせるものとして用いた金属ナトリウムは安価で一般的に入手し易い利点があるが、これに限らず、金属カリウム、金属ストロンチウム、金属リチウム或いはこれらの合金を用いることも可能である。つまりアルカリ金属を油等の分散媒に分散させた分散剤が用いられればよいのである。
【００８８】
さらに、上記実施形態では、ポリ塩化ビフェニルを処理する場合について説明したが、処理すべき有機ハロゲン化合物の種類も、上記実施形態のポリ塩化ビフェニルに限定されるものではなく、たとえばダイオキシンのようなものであってもよい。
【００８９】
また、コプラナーＰＣＢやＤＤＴやＢＨＣ等の農薬類であってもよい。
ここで、コプラナーＰＣＢとは、ＰＣＢの異性体のうち、その化学構造でオルト位（２，２’，６及び６’） に置換塩素を持たないもの、１個或いは２個のみ持つ４塩化体以上の異性体の数種は共平板状（コプラナー）の構造を示すＰＣＢで、一般のＰＣＢに比べて強い毒性を有し、ダイオキシン類と類似した作用を示す。
【００９０】
要は、処理すべき土壌に有機ハロゲン化合物が含有されていればよいのである。
【００９１】
尚、本発明における汚染汚泥とは、有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚泥状物質を広く含み、たとえば汚染土壌のようなものに本発明を適用することも可能である。
【００９２】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥を固液分離し、分離された固形分中の有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化処理するとともに、分離された液を膜分離装置で濾過するものであるため、膜分離装置からの濾過水には有機ハロゲン化合物や重金属類が含有されている可能性が非常に少なく、また固液分離装置で分離された固形分中の有機ハロゲン化合物は、脱ハロゲン化処理手段によって分解されることとなり、いずれにしても処理対象となる汚染汚泥中の有機ハロゲン化合物や重金属類はほとんど系外に排出されることがないという効果がある。
【００９３】
特に、固形分離された固形分中の有機ハロゲン化合物の脱ハロゲン化処理を、還元雰囲気下で加熱して有機ハロゲン化合物を分解する場合には、
有機ハロゲン化合物の分解を完全に行うことができるという効果がある。
【００９４】
さらに、還元雰囲気下での加熱により分解することなく排ガス中に含有された有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解する場合には、有機ハロゲン化合物の分解効果がさらに良好となる。
【００９５】
さらに、多数の平膜が積層されて略封筒状に構成された膜モジュールを具備する限外濾過膜装置を、逆浸透膜装置の前段側に設けた場合には、固液分離装置で分離された液に多く含まれているＳＳ分を好適に除去することができ、沈殿槽や砂濾過等の前処理が不要になるという効果がある。
【００９６】
さらに、有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解した後、有機ハロゲン化合物と反応していないアルカリ金属を、膜分離装置で分離された透過水で水和する場合には、装置全体の系で生ずる透過水を用いるので、水和のための水を別途必要としないという効果がある。
【００９７】
また、還元雰囲気下での加熱により分解することなく排ガス中に含有された有機ハロゲン化合物を油水分離により油分側に抽出させるとともに、排ガス中の重金属類を水分側に抽出し、油水分離後の有機ハロゲン化合物を含有した油分を、アルカリ金属によって分解する工程へ供給するとともに、油水分離後の重金属類を含有した水分を固液分離工程へ返送する場合には、有機ハロゲン化合物と重金属類とをそれぞれ分離抽出して処理することができるという効果がある。
【００９８】
さらに、有機ハロゲン化合物と反応していないアルカリ金属を膜分離装置で分離された透過水で水和した後の液を油水分離した後、水分側に残存する重金属類を凝集沈殿させ、その後、限外濾過膜装置へ返送する場合には、最終的に残存するおそれのある重金属類を好適に処理することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態としての有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置の概略ブロック図。
【図２】浄化装置中の限外濾過膜装置の分解斜視図。
【図３】同限外濾過膜装置の断面図。
【図４】浄化装置中の逆浸透膜装置の半裁断面図。
【図５】浄化装置中の脱ハロゲン化処理設備の概略ブロック図。
【図６】浄化装置中の金属ナトリウム処理設備の概略ブロック図。
【図７】限外濾過膜装置の作用を示す概略説明図。
【図８】他の実施形態の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置の概略ブロック図。
【図９】従来の処理システムの概略ブロック図。
【図１０】従来の処理システムの概略ブロック図。
【符号の説明】
１…固液分離装置 ２…限外濾過装置
３…逆浸透膜装置 ４…還元加熱脱塩素化装置
５…金属ナトリウム処理設備
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥を固液分離し、分離された固形分中の有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化処理するとともに、分離された液を膜分離装置で濾過することを特徴とする有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法。
【請求項２】
膜分離装置で分離した固形分を、固液分離工程へ返送する請求項１記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法。
【請求項３】
固液分離された固形分中の有機ハロゲン化合物の脱ハロゲン化処理が、前記固形分を還元雰囲気下で加熱して有機ハロゲン化合物を分解する処理である請求項１又は２記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法。
【請求項４】
還元雰囲気下での加熱により分解することなく排ガス中に含有された有機ハロゲン化合物を、さらにアルカリ金属によって分解する請求項３記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法。
【請求項５】
有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解した後、有機ハロゲン化合物と反応していないアルカリ金属を、膜分離装置で濾過された濾過水で水和する請求項４記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法。
【請求項６】
還元雰囲気下での加熱により分解することなく排ガス中に含有された有機ハロゲン化合物を油水分離により油分側に抽出させるとともに、排ガス中の重金属類を水分側に抽出し、油水分離後の有機ハロゲン化合物を含有した油分を、アルカリ金属によって分解する工程へ供給するとともに、油水分離後の重金属類を含有した水分を固液分離工程へ返送する請求項３乃至５のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法。
【請求項７】
膜分離装置が、多数の平膜が積層されて略封筒状に構成された膜モジュールを具備する限外濾過膜装置（２） である請求項１乃至６のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法。
【請求項８】
膜分離装置で濾過した濾過水を、逆浸透膜装置（３） で濃縮水と透過水とに分離し、分離された濃縮水を脱ハロゲン化処理工程へ供給する請求項１乃至７のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法。
【請求項９】
逆浸透膜装置（３） で分離された濃縮水に油分を混合し、該濃縮水中の有機ハロゲン化合物を油分側に抽出させるとともに、濃縮水中の重金属類を水分側に残存させ、該油分と水分との混合液を油水分離し、油水分離後の有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解する工程へ供給する請求項８記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法。
【請求項１０】
有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥を固液分離する固液分離装置（１） と、該固液分離装置（１） で分離された液を濾過する膜分離装置と、前記固液分離装置（１） で分離された固形分中の有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化処理する脱ハロゲン化処理設備とを具備することを特徴とする有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置。
【請求項１１】
膜分離装置が、多数の平膜が積層されて略封筒状に構成された膜モジュールを具備する限外濾過膜装置（２） である請求項１０記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置。
【請求項１２】
脱ハロゲン化処理設備が、固液分離装置（１） で分離された固形分を還元雰囲気下で加熱して固形分中の有機ハロゲン化合物を分解する還元加熱脱ハロゲン化装置（４） と、該還元加熱脱ハロゲン化装置（４） での加熱により分解することなく排ガス中に含有された有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解する処理設備（５） とを具備したものである請求項１０又は１１記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置。
【請求項１３】
還元加熱脱ハロゲン化装置（４） から発生する排ガス中の有機ハロゲン化合物を油分で抽出させるためのスクラバー槽（２５）が、有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解する処理設備（５） の前段側に具備されている請求項１２記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置。
【請求項１４】
有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解した後、有機ハロゲン化合物と反応していないアルカリ金属を、膜分離装置で分離された透過水で水和するための水和槽（２８）が、有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解する処理設備（５） の後段側に具備されている請求項１２又は１３記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置。
【請求項１５】
膜分離装置で濾過した濾過水を、さらに濃縮水と透過水とに分離する逆浸透膜装置（３） が、前記膜分離装置の後段側に設けられている請求項１０乃至１４のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置。
【請求項１６】
逆浸透膜装置（３） で分離された濃縮水中の有機ハロゲン化合物を油分側に抽出させるとともに、濃縮水中の重金属類を水分側に残存させるべく、該濃縮水に油分を混合するための油水混合器（２４）と、該油水混合器（２４）で混合された油分と水分との混合液を油水分離するためのスクラバー槽（２５）とが、有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解する処理設備の前段側に具備されている請求項１５記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置。
【請求項１】
有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥を固液分離し、分離された固形分中の有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化処理するとともに、分離された液を膜分離装置で濾過することを特徴とする有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法。
【請求項２】
膜分離装置で分離した固形分を、固液分離工程へ返送する請求項１記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法。
【請求項３】
固液分離された固形分中の有機ハロゲン化合物の脱ハロゲン化処理が、前記固形分を還元雰囲気下で加熱して有機ハロゲン化合物を分解する処理である請求項１又は２記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法。
【請求項４】
還元雰囲気下での加熱により分解することなく排ガス中に含有された有機ハロゲン化合物を、さらにアルカリ金属によって分解する請求項３記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法。
【請求項５】
有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解した後、有機ハロゲン化合物と反応していないアルカリ金属を、膜分離装置で濾過された濾過水で水和する請求項４記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法。
【請求項６】
還元雰囲気下での加熱により分解することなく排ガス中に含有された有機ハロゲン化合物を油水分離により油分側に抽出させるとともに、排ガス中の重金属類を水分側に抽出し、油水分離後の有機ハロゲン化合物を含有した油分を、アルカリ金属によって分解する工程へ供給するとともに、油水分離後の重金属類を含有した水分を固液分離工程へ返送する請求項３乃至５のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法。
【請求項７】
膜分離装置が、多数の平膜が積層されて略封筒状に構成された膜モジュールを具備する限外濾過膜装置（２） である請求項１乃至６のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法。
【請求項８】
膜分離装置で濾過した濾過水を、逆浸透膜装置（３） で濃縮水と透過水とに分離し、分離された濃縮水を脱ハロゲン化処理工程へ供給する請求項１乃至７のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法。
【請求項９】
逆浸透膜装置（３） で分離された濃縮水に油分を混合し、該濃縮水中の有機ハロゲン化合物を油分側に抽出させるとともに、濃縮水中の重金属類を水分側に残存させ、該油分と水分との混合液を油水分離し、油水分離後の有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解する工程へ供給する請求項８記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化方法。
【請求項１０】
有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥を固液分離する固液分離装置（１） と、該固液分離装置（１） で分離された液を濾過する膜分離装置と、前記固液分離装置（１） で分離された固形分中の有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化処理する脱ハロゲン化処理設備とを具備することを特徴とする有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置。
【請求項１１】
膜分離装置が、多数の平膜が積層されて略封筒状に構成された膜モジュールを具備する限外濾過膜装置（２） である請求項１０記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置。
【請求項１２】
脱ハロゲン化処理設備が、固液分離装置（１） で分離された固形分を還元雰囲気下で加熱して固形分中の有機ハロゲン化合物を分解する還元加熱脱ハロゲン化装置（４） と、該還元加熱脱ハロゲン化装置（４） での加熱により分解することなく排ガス中に含有された有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解する処理設備（５） とを具備したものである請求項１０又は１１記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置。
【請求項１３】
還元加熱脱ハロゲン化装置（４） から発生する排ガス中の有機ハロゲン化合物を油分で抽出させるためのスクラバー槽（２５）が、有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解する処理設備（５） の前段側に具備されている請求項１２記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置。
【請求項１４】
有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解した後、有機ハロゲン化合物と反応していないアルカリ金属を、膜分離装置で分離された透過水で水和するための水和槽（２８）が、有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解する処理設備（５） の後段側に具備されている請求項１２又は１３記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置。
【請求項１５】
膜分離装置で濾過した濾過水を、さらに濃縮水と透過水とに分離する逆浸透膜装置（３） が、前記膜分離装置の後段側に設けられている請求項１０乃至１４のいずれかに記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置。
【請求項１６】
逆浸透膜装置（３） で分離された濃縮水中の有機ハロゲン化合物を油分側に抽出させるとともに、濃縮水中の重金属類を水分側に残存させるべく、該濃縮水に油分を混合するための油水混合器（２４）と、該油水混合器（２４）で混合された油分と水分との混合液を油水分離するためのスクラバー槽（２５）とが、有機ハロゲン化合物をアルカリ金属によって分解する処理設備の前段側に具備されている請求項１５記載の有機ハロゲン化合物及び重金属類で汚染された汚染汚泥の浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００４−５８０５２（Ｐ２００４−５８０５２Ａ）
【公開日】平成１６年２月２６日（２００４．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００３−１６２６２７（Ｐ２００３−１６２６２７）
【出願日】平成１５年６月６日（２００３．６．６）
【出願人】（０００１９２５９０）株式会社神鋼環境ソリューション (534)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１６年２月２６日（２００４．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年６月６日（２００３．６．６）
【出願人】（０００１９２５９０）株式会社神鋼環境ソリューション (534)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]