JP2002119953A

JP2002119953A - 汚染物質の除去方法

Info

Publication number: JP2002119953A
Application number: JP2000312143A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Sato; 和義佐藤
Original assignee: Nippon Kokan Light Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Kokan Light Steel Co Ltd
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2002-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】揮発性の汚染物質で汚染された土壌から汚染
物質を除去するために土壌の温度を上げ、汚染物質を土
壌から脱離させることが行なわれているが、温度と、供
給する熱量の制御を簡便かつ容易に行なえる技術が求め
られている。【解決手段】この発明に係る除去方法では、揮発性の
汚染物質で汚染された土壌中に発熱体を設置し、該発熱
体の上方の土壌中に汚染物質捕捉体を設置し、前記発熱
体を発熱させて該発熱体の周囲の土壌を加熱し、加熱さ
れた該土壌から分離し、該土壌中を移動してきたガス状
あるいは対流移動した液体の汚染物質を前記汚染物質捕
捉体に捕捉させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、揮発性の汚染物
質で汚染された土壌から該揮発性の汚染物質を除去する
汚染物質の除去方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機塩素化合物の除去には、土壌ガス
（土壌粒子の間隙にある気体）を真空吸引する技術（土
壌ガス吸引法）が一般的に使われている。地下水位より
上部の地層に存在する汚染物質を強制的に吸引除去し、
汚染土壌の浄化を行うものである。具体的には、ボーリ
ングにより土壌中に吸引井戸を設置し、真空ポンプで、
その吸引井戸を減圧し、気化した汚染物質を地上に導
き、活性炭などで吸着除去する。

【０００３】汚染が帯水層まで及んでいる場合には、吸
引井戸内部に水中ポンプを設置し、地下水の揚水も行う
二重吸引法を用いる。比較的浅い地下水位の地盤には、
地下水位低下工法の一つであるウェルポイント工法を応
用し、土壌ガスと汚染地下水の両方を一緒に吸引する方
法も利用される。

【０００４】多数の補助工法が開発されており、吸引井
戸に水平井戸を用いる方法や、飽和帯に空気を注入して
地下水からの揮発を促進するエアスパージング法などが
ある。シルト質地盤、粘土質地盤には、一般的には適用
できないが、深層混合処理法を応用して、生石灰を混入
し、地盤の温度を上昇させ、透気性を高めた上で汚染物
質を抽出する工法も実用化されている。

【０００５】揮発性の有機化合物による土壌・地下水の
汚染対策としては、物質の移動性が高く、かつ分離・分
解しやすい特性があることから、重金属に対してよく使
われる封じ込め技術は適用されず、汚染物質を除去する
浄化技術が対策の中心になる。

【０００６】特開平０７−４１７６１号公報に、揮発
性の有機化合物が含まれた汚染土壌に、中和反応により
発熱しうる酸性の無機化合物と塩基性の無機化合物とを
組み合わせて添加混合することにより、土壌中における
揮発性の有機化合物を除去する方法が開示されている。

【０００７】特開平１１−１５６３５１号公報に、帯
水層より大きい透水性を容易に得ることが可能である、
金属系還元剤又は吸着物質を含む円柱を地中に列状配置
してなる地下連続の地下水浄化壁、及び地下水の汚染領
域に金属系還元剤を注入する注入工程又は地下水の汚染
領域に位置する土壌と金属系還元剤又は吸着物質とを攪
拌混合する攪拌混合工程を含む浄化方法が開示されてい
る。

【０００８】生物分解技術（バイオレメディエーショ
ン）もベンゼンなどの炭化水素系の汚染には用いられて
いる。特にベンゼンなどの軽質油は分解が容易なことか
ら、汚染した土壌を掘削し、平坦地に薄く広げて鋤き込
むような簡便な方法（ランドファーミングなど）が実用
されている。また、最近ではトリクロロエチレンなどの
揮発性有機塩素化合物を効率よく分解する微生物も見つ
かっており、実用化に向けて検討されている。

【０００９】特開平１１−７７０１９号公報には、有
機ハロゲン化合物で汚染された土壌に微生物を添加する
ことで土壌浄化を図っているものにおいて、土壌のｐH
を特定範囲に調整することにより、土壌の種類に影響さ
れず常に効率的に土壌浄化を行えるようにする方法が開
示されている。

【００１０】化学分解を利用した方法は、鉄粉を利用し
揮発性有機塩素化合物による汚染地下水を脱塩素する方
法があり、実用されてきている。

【００１１】汚染地下水を揚水し、汚染物質を除去・回
収することにより、地下水および土壌汚染の処理を行う
方法（地下水揚水法）もある。揚水した汚染地下水の処
理方法は、ばっ気処理、活性炭吸着処理および化学分解
が行われるが、ばっ気処理が一般的である。

【００１２】掘削した汚染土壌に対して、風力乾燥、加
熱などの処理を施し、汚染物質の除去・回収を行う方法
も使われている。また、有機塩素化合物を過マンガン酸
カリウムで原位置で酸化する技術もある。PCBやダイオ
キシンなどによる汚染土壌に対して、土壌と添加材を混
ぜて３００〜３５０℃で混合反応させる技術もある。

【００１３】重金属などの浄化技術としては、原位置溶
融・ガラス固化、地下水の揚水による処理、分解（熱分
解、化学分解、生物分解）処理、分離処理（熱脱着法、
土壌洗浄法）、溶融処理、封じ込め処理などが使われ
る。

【００１４】本件出願人も、マット状に成形した汚染物
質捕捉体について、「汚染物質捕捉用マットとその設置
構造」（特願平１１−３６９７４４）、汚染物質捕捉材
を入れたパイプについて、「汚染物質捕捉構造体とこの
構造体を用いた汚染物質捕捉方法」（特願２０００−０
７９２００）を特許出願している。

【００１５】活性炭は液相吸着と気相吸着で使い分ける
ことが、よく行われる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、テトラクロ
ロエチレンなどの有機塩素化合物は、土壌を構成する土
壌粒子に付着しており、土壌粒子からの分離が必要であ
り、そのために土壌の温度を上げて脱離することが行な
われているが、温度と供給する熱量の制御を簡便かつ容
易に行なえる技術が求められている。

【００１７】また、土壌以外の、廃棄物の堆積したとこ
ろなどでも同様の課題がある。

【００１８】また、吸着材で汚染物質を吸着捕捉する場
合、吸着材が飽和（吸着効率が著しく低下）し、それ以
上汚染物質を吸着捕捉できなくなると、汚染物質の処理
が進まなくなるという問題がある。

【００１９】また、土壌が粘性土の場合または粘性土を
多く含む場合、加熱・脱離された有機塩素化合物等の拡
散・移動が非常に遅く、加熱・脱離が役に立たないとい
う問題がある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る汚染物質
の除去方法は、揮発性の汚染物質で汚染された土壌中に
発熱体を設置し、該発熱体の上方の土壌中に汚染物質捕
捉体を設置し、前記発熱体を発熱させて該発熱体の周囲
の土壌を加熱し、加熱された該土壌から分離し、該土壌
中を移動してきたガス状あるいは対流移動した液体の汚
染物質を前記汚染物質捕捉体に捕捉させることを特徴と
するものである。

【００２１】ここで、揮発性の汚染物質としては、例え
ば、ジクロロエタン、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタ
ン、1,1-ジクロロエチレン、シス-1,2-ジクロロエチレ
ン、1,1,1-トリクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタ
ン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、1,3-
ジクロロプロペン、ベンゼンを挙げることができるが、
揮発性を有し、あるいは対流移動し、水を含まない土壌
あるいは水を含む土壌中にあって好ましくないと考えら
れる物質であればこれら以外のものも対象となり得る。

【００２２】また、土壌とは狭義の土壌のみならず、投
棄されて堆積している廃棄物をも含む。また、揮発性の
汚染物質で汚染されたとは、土壌粒子や廃棄物に揮発性
の汚染物質が付着している場合、土壌粒子や廃棄物の隙
間に存在する水分が揮発性の汚染物質で汚染されている
場合、地下水が揮発性の汚染物質で汚染されている場
合、土壌粒子や廃棄物の隙間に揮発性の汚染物質がその
まま存在する場合等、土壌中に汚染物質が何等かの形で
存在している場合をいう。

【００２３】発熱体としては、例えば電熱線や抵抗発熱
体に電流を流して発熱させるもの（必要に応じて配管中
に装入して使用）、耐熱配管に高温流体を流して発熱さ
せるもの等を使用することができるが、熱を発生できる
ものであれば、これら以外のものでもよい。高温流体と
してはジエチレングリコールやグリセリンを使用するこ
とができる。土壌中に発熱体を設置する方法としては、
例えば、開削工法やけん引方式の小口径管推進工法を採
用することができる。発熱体は、線状や管状に限るもの
ではなく、球状その他の形状であってもよい。

【００２４】汚染物質捕捉体は、汚染物質捕捉材とこの
汚染物質捕捉材を入れている袋状の入れ物からなる。汚
染物質捕捉材の入れ物の材料としては布状材や網状材を
使用することができる。汚染物質捕捉体の形状は、例え
ば略マット状や略ボール状とすることができるが、用途
に応じてこれら以外の形状をとってもよい。

【００２５】汚染物質捕捉材としては、活性炭、炭、ゼ
オライト等の鉱物系捕捉材（吸着やイオン交換機能をも
つ）など幅広く選択できる。活性炭は、粉状と粒状いず
れも使用できるが、粒状の方が扱いやすい場合が多い。
炭は、木質系廃棄物を炭化したものも使用できる。

【００２６】汚染物質捕捉体はまず地表面近くに敷設す
る。汚染物質捕捉体を地表面近くに敷設する場合、汚染
物質捕捉体はマット状のものがよい。ただし、汚染物質
が深いところにある場合、地表面近くの汚染物質捕捉体
の設置は省略されることもある。

【００２７】また、地表面と発熱体の中間に汚染物質捕
捉体を適宜設ける。この場合、汚染物質捕捉体の設置位
置に汚染物質捕捉管を予め略水平に設置し、この汚染物
質捕捉管内に汚染物質捕捉体を移動可能に入れる。汚染
物質捕捉体の捕捉能力が飽和した場合には新しい汚染物
質捕捉体と交換できるようにする。汚染物質捕捉管内は
吸引ポンプ等で減圧しているのが好ましい。

【００２８】揮発性の汚染物質が地下に存在すると土壌
ガス、土壌水、土壌といった気体・液体・固体の媒体間
で分配され、それぞれの濃度は汚染物質の分配特性で決
まる性質に拠っている。

【００２９】発熱体の熱によって土壌粒子が加熱される
と、揮発性の汚染物質は土壌粒子から離脱し、これがガ
ス状の汚染物質となって土壌中に拡散し、土壌粒子の隙
間を上昇し、まず、汚染物質捕捉管に到達する。そし
て、このガス状の汚染物質は汚染物質捕捉管の側部の孔
から内部に入り、内部の汚染物質捕捉体に捕捉される。

【００３０】汚染物質捕捉管から離れた位置を上昇した
ガス状の汚染物質は土壌中を更に上昇し、地表近くに敷
設されているマット状の汚染物質捕捉体に捕捉される。
ここで、汚染物質捕捉体による捕捉とは、汚染物質捕捉
材への吸着、付着、イオン交換、化学反応等、汚染物質
捕捉材の表面およびその付近で起こる物理化学反応すべ
てを指す。

【００３１】土壌の表面は遮断シートで被覆し、土壌粒
子から熱で離脱して生成したガス状の汚染物質が大気中
に逃げないようにする。遮断シートとしてはゴム製のも
のが好ましい。

【００３２】活性炭等の捕捉材は、使用後、捕捉した汚
染物質を離脱させるか、賦活再生するか、そのまま適切
な燃焼処理するなど、実状に合わせて処理を行なう。

【００３３】なお、土壌中に孔あきパイプを例えば水平
に設置し、このパイプ内を真空ポンプ等で吸引して減圧
し、土壌中のガス状の汚染物質をこのパイプ内に吸引
し、これを汚染物質処理装置に送って処理するようにし
てもよい。この吸引パイプも必ずしも略水平に設置され
ず、鉛直方向に設置されてもよい。

【００３４】また、施工現場が粘性土であるなど地盤の
熱伝導が小さい場合、発熱体の周囲を砂などの粒状物質
層で取り囲み、粒状物質の熱伝導と空隙の対流により周
辺に熱が伝わる効率を上げることが実用上有効である。

【００３５】また、前記発熱体の近傍から土壌または堆
積物の表面に向けて粒状物質を柱状に設置し、発熱体の
近傍の土壌から脱離したガス状の汚染物質が該粒状物質
の充填層を通って上昇させるようにしてもよい。粒状物
質としては、砂、珪砂等を使用することができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施の形態に
係る汚染物質の除去方法に使用する各設備の土壌中にお
ける配置を示す説明図、図２は図１に示された設備の他
の方向から見た状態を示す説明図、図３は汚染物質捕捉
管の説明図である。

【００３７】まず、図１及び図２に示すように、揮発性
の汚染物質で汚染されている土壌中に外径が４ｃｍの耐
熱配管からなる発熱体１０を開削工法により略水平に設
置し、更に、発熱体１０の周囲を砂で厚さ約８ｃｍほど
囲ませた（図示せず）。

【００３８】次に、発熱体１０より上方で地表面より下
方位置に、汚染物質捕捉管１２を約１ｍ間隔で複数本、
略水平に設置した。汚染物質捕捉管１２の周面には、図
３に示すように、多数の孔が形成されている。汚染物質
捕捉管１２の内部には汚染物質捕捉体（図示せず）が装
入されている。汚染物質捕捉管１２としてはポリエチレ
ン製の孔あきパイプを使用し、汚染物質捕捉体内の汚染
物質捕捉材としては粒状活性炭等を使用した。

【００３９】次に、地表面に、汚染物質捕捉材を充填し
た不織布製外装の汚染物質捕捉マット１４を１層敷き詰
めた。汚染物質捕捉マット１４は厚さ約１０ｃｍのもの
を使用し、汚染物質捕捉材としては粒状活性炭等を使用
した。なお、汚染物質捕捉マット１４は汚染物質捕捉体
に相当するものである。

【００４０】次に、汚染物質捕捉マット１４から漏洩し
て上方に回り込んだガス状の汚染物質が大気中に散逸す
ることがないよう、汚染物質捕捉マット１４の上をゴム
製の遮断シート１６で覆った。遮断シート１６は、マッ
トが降雨などの影響を受けることを防止する役割も果た
す。

【００４１】次に、土壌中における揮発性の汚染物質の
除去方法について、図１〜図４を参照しながら説明す
る。

【００４２】まず、発熱体１０の内部に高温の高沸点媒
体、例えばジエチレングリコール（沸点２４４℃）や
グリセリン（沸点２９０℃）を循環させて発熱体１０
を発熱させる。高沸点媒体の加熱と循環は地上に設置し
た加熱・循環設備（図示せず）で行う。

【００４３】発熱体１０の発熱によって発熱体１０の周
囲の土壌が加熱され、土壌粒子に付着していた揮発性の
汚染物質がガス状になって、土壌粒子から離脱し、土壌
粒子の間の隙間に入る。土壌粒子の間の隙間に入ったガ
ス状の汚染物質は土壌粒子間の隙間を拡散・移動して土
壌中を上昇する。汚染物質が液体状態で対流に土壌中を
上昇することもある。

【００４４】汚染物質捕捉管１２は吸引ポンプで減圧さ
れているので、土壌中を上昇した汚染物質は汚染物質捕
捉管１２の付近に到達すると、汚染物質捕捉管１２の側
部の孔から内部に入り、内部の汚染物質捕捉体の汚染物
質捕捉材に捕捉される。

【００４５】汚染物質捕捉管１２の脇をすり抜けたガス
状の汚染物質は更に土壌中を上昇し、土壌の表面近くに
敷設された汚染物質捕捉マット１４に到達し、汚染物質
捕捉マット１４内の汚染物質捕捉材に捕捉される。

【００４６】汚染物質捕捉マット１４および遮断シート
１６を、汚染物質捕捉マット１４の更新などの理由で取
り外す場合、汚染物質の大気中への散逸を防止するため
に汚染物質捕捉マット１４および遮断シート１６が所定
に設置されている状態で、遮断シート１６下に遊離状態
で（捕捉されずに）存在する汚染物質を事前に真空ポン
プやブロワーを用いて吸引捕捉するなどの手段を講じ、
汚染物質の拡散を防止する。

【００４７】なお、図５に示すように、土壌中に孔あき
パイプ１８を複数本、垂直に設置し、土壌中に発熱体１
０を設置し、孔あきパイプ１８を真空ポンプ（図示せ
ず）につなぎ、孔あきパイプ１８の内部を減圧してガス
状等の汚染物質を捕捉し、除去するようにしてもよい。

【００４８】

【発明の効果】この発明は、現在その処理方法が問題に
なっている揮発性の汚染物質の除去を、簡便かつ制御さ
れた状態で行なうことができるという効果がある。

【００４９】また、この発明は、加熱により汚染物質の
脱離を行なわせ難い粘性質の土壌などに対しても揮発性
の汚染物質を離脱・除去させ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】この発明の一実施の形態に係る汚染物質の除去
方法に使用する各設備の土壌中における配置を示す説明
図である。

【図２】図１に示された設備の他の方向から見た状態を
示す説明図である。

【図３】汚染物質捕捉管の説明図である。

【図４】マット状の汚染物質捕捉体にガス状の汚染物質
が捕らえられる様子を示す説明図である。

【図５】この発明の他の実施の形態を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１０発熱体１２汚染物質捕捉管１４汚染物質捕捉マット１６遮断シート１８孔あきパイプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】揮発性の汚染物質で汚染された土壌中に
発熱体を設置し、該発熱体の上方の土壌中に汚染物質捕
捉体を設置し、前記発熱体を発熱させて該発熱体の周囲
の土壌を加熱し、加熱された該土壌から分離し、該土壌
中を移動してきた汚染物質を前記汚染物質捕捉体に捕捉
させることを特徴とする汚染物質の除去方法。
【請求項２】前記発熱体が電気で発熱させる抵抗体か
らなることを特徴とする請求項１に記載の汚染物質の除
去方法。
【請求項３】前記発熱体が、土壌中に設置された耐熱
配管と、該耐熱配管内を流れる高温流体とからなること
を特徴とする請求項１に記載の汚染物質の除去方法。
【請求項４】前記土壌中に有孔パイプを設置し、該有
孔パイプ内に汚染物質捕捉体を移動可能に装入したこと
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の汚染物質
の除去方法。
【請求項５】前記有孔パイプ内を減圧して前記汚染物
質を該パイプ内に吸引し、吸引された汚染物質を前記汚
染物質捕捉体に捕捉させることを特徴とする請求項１〜
４のいずれかに記載の汚染物質の除去方法。
【請求項６】前記土壌中に孔あきパイプを設置し、該
パイプ内を減圧して前記汚染物質を該パイプ内に吸引
し、吸引された汚染物質を汚染物質処理装置で処理する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の汚染
物質の除去方法。
【請求項７】前記発熱体の周囲を粒状物質層で囲むこ
とを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の汚染物
質の除去方法。
【請求項８】前記土壌の表面を遮断シートで被覆する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の汚染
物質の除去方法。
【請求項９】前記土壌中において前記発熱体近傍から
上方に向けて粒状物質からなる気液透過部を柱状に設置
することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の
汚染物質の除去方法。