JP2005087809A - 揮発性有機化合物汚染土壌の浄化方法と浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気と送気との両機能を備えて熱源として利用できる吸送気手段を用いて、低コストにて浄化が行なえるようにする。
【解決手段】吸送気手段４にて土壌中の空気を吸気経路１４を通して引き込み、吸着手段５を通して揮発性有機化合物を吸着除去するとともに、吸送気手段４が発生する熱を利用してこれを熱源とし、空気を加熱した状態で土壌中に送り込む。
【選択図】 図１

Description

本発明は揮発性有機化合物汚染土壌の浄化方法と浄化装置に関するものである。

近年、工場などが建っていた跡地においてその工場などの施設で使用されていた揮発性溶剤が土壌に染み込み、これによって敷地の土壌が汚染されている事例が多く確認されるようになってきている。そして、このような揮発性溶剤は、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ベンゼンなどの揮発性有機化合物（ＶＯＣ）であり、これらが人の健康に悪影響を及ぼすことから、土壌の環境を保全する条例などの基準を設け、前記揮発性有機化合物を除去して土壌を浄化することが行われるようになってきた。揮発性有機化合物として前述の物質の他に、ジクロロメタン、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、１、３−ジクロロプロペンなどもあり、これらも人体に悪影響を及ぼす物質である。
この揮発性有機化合物により汚染された土壌を浄化する方法としては、土壌の汚染空気を吸引し、含まれている揮発性有機化合物を取り除いてからその空気を大気に放散させることが行われている。

この浄化方法は、図４に示すように、土壌ａを削孔して形成した複数本の井戸用の穴に吸引井戸ｂを形成し、真空ポンプｃの吸気側の吸気管ｄを吸引井戸ｂに接続するとともに、真空ポンプｃの送気側の送気管ｅを活性炭からなる吸着装置ｆに接続した構成の浄化装置ｇが用いられていて、真空ポンプｃによって前記吸引井戸ｂ内を負圧にし、土壌中に含まれる揮発性有機化合物の気化したものを含む空気を引き込み、その空気を吸着装置ｆに通すことによって揮発性有機化合物を活性炭にて吸着除去してから、大気に放散するようにしたものである。
そしてこの浄化方法においては、土壌中の揮発性有機化合物の気化を促進すれば浄化の効率が高まることから、吸引井戸の周りに熱源を有した加熱井戸を配置したり（例えば特許文献１参照）、ヒーターにて加熱された温風を送り込む送気井戸を吸気井戸の周りに設ける工夫が提案されている（例えば特許文献２参照）。
また、土壌中から空気を引き込む減圧ポンプを用いるとともに、大気を土壌に圧入する送風ポンプも用い、この送風ポンプに吸い込まれる大気を、前記減圧ポンプで発生する熱で加熱して土壌に送り込むことも提案されている（例えば、特許文献３参照）。

さらには、浄化装置において、温度上昇した空気を吸着装置に送り込めば吸着効率の向上が望めることから、上記真空ポンプを吸着装置の下流側（吸引した空気の送り方向での下流側）に配し、その真空ポンプの吐出側で温度が上昇した空気の熱を利用して、前記吸着装置に送り込まれる空気を加熱する工夫が提案されている（例えば特許文献２参照）。
特開平１１−０５７６８５号公報（段落番号０００６ 図１） 特開平０７−３２８３８６号公報（段落番号０００７、００２２ 図１） 特開２００２−１７７９４３号公報（段落番号００２８、００２９ 図８）

しかしながら、土壌中の空気の加熱や土壌に送り込む空気の加熱を行なうに際して、熱源を備える加熱井戸を吸引井戸の周りに設けたり、ヒーターにより加熱された空気を送り込んだりするものでは、加熱機器を長期間に亘って連続稼働させるため、電気代などのコストが高くなるという欠点がある。また、送風ポンプにより土壌に送り込む空気を、減圧ポンプで発生する熱で加熱する上記の方法にあっても、やはり減圧ポンプと送風ポンプとの両者を長期間に亘って稼働させ続けなければならず、この場合も同様にコスト高になるという欠点があった。
そこで、本発明は上記事情に鑑み、ブロアなどの吸気と送気との両機能を備える吸送気手段を用いて、土壌から引き込んだ空気を吸着手段に通して上記揮発性有機化合物を除去した後に、この空気を土壌に送気するとともに、土壌に送気される空気を前記吸送気手段で生じる熱を利用して加熱し、この加熱された空気が吸着装置を通って土壌に送り込まれるようにして、別途の加熱機器や送風機器を用いなくとも浄化が行なえるようにすることを課題とし、安価に土壌を浄化することを目的とするものである。

本発明は上記課題を考慮してなされたもので、揮発性有機化合物により汚染された土壌を浄化するにあたり、それぞれ通気孔を有した第一井戸と第二井戸とを前記土壌に設け、空気の吸気と送気とを行なう吸送気手段に連結した吸気管を第一井戸に接続して、土壌中の空気を、吸気井戸とした前記第一井戸から前記吸送気手段に引き込む吸気経路を形成するとともに、前記吸送気手段に連結した送気管を活性炭よりなる吸着手段を介して第二井戸に接続し、吸送気手段から送り出され前記吸着手段に通して揮発性有機化合物を分離した空気を、送気井戸とした前記第二井戸から土壌中に送り込む送気経路を形成し、前記送気経路の空気は吸送気手段での発熱で加熱され、この加熱された空気が土壌中に送り込まれることを特徴とする揮発性有機化合物汚染土壌の浄化方法を提供して、上記課題を解消するものである。

本発明において、上記第一井戸と第二井戸との何れか一方の井戸の周りに他方の井戸が複数本にして配置されているものとすることが可能である。
さらに、上記吸気管を第一井戸から第二井戸への接続切り替え可能にするとともに、上記送気管を第二井戸から第一井戸への接続切り替え可能にして、前記第二井戸を吸気井戸とした上記吸気経路と、前記第一井戸を送気井戸とした上記送気経路とが形成可能であるものとすることが良好である。

もう一つの発明は、揮発性有機化合物により汚染された土壌を浄化する装置において、それぞれ通気孔を有した第一井戸と第二井戸とを土壌に設け、空気の吸気と送気とを行なう吸送気手段に連結した吸気管を第一井戸に接続して、土壌中の空気を、吸気井戸とした前記第一井戸から前記吸送気手段に引き込む吸気経路を備えるとともに、前記吸送気手段に連結した送気管を活性炭よりなる吸着手段を介して第二井戸に接続し、吸送気手段から送り出され前記吸着手段に通して揮発性有機化合物を分離した空気を、送気井戸とした前記第二井戸から土壌中に送り込む送気経路を備え、前記吸送気手段はこの吸送気手段から送り出される空気を加熱する熱源であり、該熱源で加熱された空気が土壌中に送り込まれる構成としたことを特徴とする浄化装置であり、この浄化装置を提供して上記課題を解消するものである。

この発明において、上記第一井戸と第二井戸との何れか一方の井戸の周りに他方の井戸が複数本にして配置されているものとすることが可能である。
また、上記吸気管を第一井戸から第二井戸への接続切り替え可能にするとともに、上記送気管を第二井戸から第一井戸への接続切り替え可能にして、前記第二井戸を吸気井戸とした上記吸気経路と、前記第一井戸を送気井戸とした上記送気経路とが形成可能であるものとすることが良好である。

以上説明した本発明によれば、吸送気手段にて土壌中の空気を吸気経路を通して引き込み、吸着手段を通して揮発性有機化合物を吸着除去された空気を大気中に放散することなく土壌中に還流させるようになり、よって、空気の循環が作業空間や外界に対して閉じた形態となり、大気への放散時に微量の揮発性有機化合物も放散させていまうという不具合を確実に防止できる。そして、吸気と送気とを共に行なう吸送気手段で送気経路から土壌に空気を送り込むため、別途に送風機器を用意する必要がなく、さらに、吸送気手段での発熱を利用して空気を加熱して土壌に送り込むようにしているため、加熱装置などを別途に用意する必要もなく、低コストにて土壌の浄化が行なえる。

また、加熱された空気を土壌に送り込むので、土壌の温度が上昇して揮発性有機化合物が気化し易くなるとともに、土壌の乾燥を促すことにより透気性を高め、浄化効果を高めることができる。また、土壌中の空気の相対湿度が低くなるので、吸着手段での揮発性有機化合物の吸着除去効率を高めることもできる。

さらに、上記第一井戸と第二井戸との何れか一方の井戸の周りに他方の井戸が複数本にして配置されているものとすることで、土壌中での空気の流路をより多く形成し、揮発性有機化合物を含んだ空気の引き込みが容易になる。
そして、上記吸気管を第一井戸から第二井戸への接続切り替え可能にするとともに、上記送気管を第二井戸から第一井戸への接続切り替え可能にして、前記第二井戸を吸気井戸とした上記吸気経路と、前記第一井戸を送気井戸とした上記送気経路とが形成可能であるものとすることで、土壌中で定型的に形成され勝ちな空気の流れを前記経路の変更で容易に崩すことができ、土壌中に残存する揮発性有機化合物をより確実に空気とともに引き込んで浄化が良好に行なえるなど、実用性に優れた効果を奏するものである。

つぎに本発明を図１から図３に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１はトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ベンゼンなどの揮発性有機化合物で汚染された汚染土壌を浄化する汚染土壌浄化装置１の構成を概略的に示していて、この汚染土壌浄化装置１は、土壌ａを削孔して設けた井戸穴に形成された第一井戸２と、ブロワからなる吸気機能と送気機能とを有する吸送気手段４と、活性炭からなる吸着手段５と、前記第一井戸２と同じように土壌ａを削孔して設けた井戸穴に形成された第二井戸３とから構成されているものである。
図１に示す第一井戸２と第二井戸３とはそれぞれ通気孔６をその長さ方向に亘って複数個備えたものであり、第一井戸２と第二井戸３との単体それぞれにあっては土壌からの空気の吸い込みと土壌への空気の送り込みとの両方が可能で、同一構造のものである。図２はその第一井戸２をより詳しく示していて、土壌ａを削孔して形成した井戸穴に縦入れされた有孔管７からなるものであり、底蓋８で有孔管７の下端を閉じるとともに有孔管７の周囲に通気性シートを巻き、井戸穴との間に硅砂９を詰めて井戸穴口をセメントなどのシール剤１０で閉じ、突出させた有孔管７の上端側に通気管１１を接続している。このように通気孔を有する第一井戸２を井戸穴に縦入れしその周りに硅砂９を充填しているため、全体としてストレーナ構造となっている。図２は第一井戸２について示しているが、第二井戸３も同一の構造であり、底蓋で下端が閉じられ、通気性シートを巻いた状態で井戸穴に縦入れされ、その周囲に硅砂を詰め、井戸穴口をセメントなどのシール剤にて閉じ、突出する有孔管の上端に通気管が接続されている点でも同じである。
なお、図１の汚染土壌浄化装置１では二本の第一井戸２を備え、一本の第二井戸３を備える状態として示されているが、各井戸の本数は限定されない。

上記第一井戸２は図１に示す形態では吸引井戸Ａとして形成されているものであって、第一井戸２の各通気管１１が一本にまとめられて、切り替え部１２を介して上記吸送気手段４の吸気側に連結した吸気管１３に着脱可能に接続され、前述したように第一井戸２を吸気井戸Ａとして土壌中の空気をその第一井戸２から吸送気手段４に引き込む吸気経路１４が形成されている。そして、土壌から揮発性有機化合物を含んだ状態の空気を引き込む吸送気手段４は上述したように吸気機能と送気機能とを有してその両者を同時に行なうブロワであり、そのブロワでの発熱を利用してこの吸送気手段４を通る空気を加熱するもので、約６０℃〜約７０℃に昇温して相対湿度が下がった空気を、送気側の送気管１５へと送り出すようにしている。なお、ブロワとしてはボルテックス型ブロワを用いることが好ましい。
また、本汚染土壌浄化装置１では上記第二井戸３を送気井戸Ｂとしているものであって、吸送気手段４の送気側に連結した送気管１５の途中に上記吸着手段を介装し、前記第二井戸３の通気管１１に切り替え部１２で着脱可能に接続し、送気井戸Ｂとした第二井戸３から土壌中に空気を送り込む送気経路１６を形成している。この送気経路１６では、上述したように加熱されて相対湿度が下がった空気が吸送気手段４から吸着装置５に送り込まれるようになっているため、空気中の水分によって活性炭の吸着作用が損なわれるということがなくなり、吸送気手段４から送り込まれてきた空気から上記揮発性有機化合物を効率良く吸着分離する。即ち、その理由は、揮発性有機化合物を含んだ土壌中の空気は相対湿度が高く、土壌中にあった空気をそのまま活性炭からなる吸着装置に送気すると、活性炭の細孔などに微細な水滴が付着して揮発性有機化合物に対する吸着効率が低下することになるが、その空気を加熱することにより相対湿度が下がって吸着効率が向上するようにしているものである。そして、揮発性有機化合物が取り除かれた空気がこの吸着手段５の下流側（空気の送り方向での下流側）に送り出され、第二井戸３（送気井戸Ｂ）から土壌に送り込まれる。
送り込まれる空気は第二井戸３に達した時点でその温度が多少低下しているが、土壌中の温度とは大きな温度差があり、揮発性有機化合物が取り除かれているとともに加熱されている空気が第二井戸３から土壌に送り込まれることで、土壌中に残存している揮発性有機化合物の気化を促進するようになり、上記吸気経路１４側で吸い込む空気に、除去対象である揮発性有機化合物が含まれ易くなる。

このように吸気経路１４を通して引き込まれてから揮発性有機化合物が吸着除去された空気を大気中に放散することなく土壌中に還流させているため、空気の循環が作業空間や外界に対して閉じた形態となり、大気への放散時に微量の揮発性有機化合物も放散させてしまうという不具合を確実に防止できるようになる。そして、吸送気手段４での発熱にて空気を加熱して土壌に送り込むようにしているため、加熱装置も別途に用意する必要がなく、土壌中においても上述したように土壌の温度が上昇し、残存している揮発性有機化合物の気化が促進され、吸気経路側での空気に揮発性有機化合物が含まれる度合いが高くなる。また、粘性土などの透気性の悪い土壌でも、加熱された空気によって土壌が乾燥してその土壌中に亀裂が生じることとなり、透気性が向上して効率よく土壌の浄化が行なえる。

上記第一井戸２と第二井戸３との下端高さ位置はそれぞれ土壌の地下水位より上位となるように設けられている。吸気経路１４にて水分の引き込みがあれば上記吸着手段での吸着効率が低下するため、吸送気手段３の上流における吸気管１３の途中に気液分離手段を介装することも可能である。

図１では汚染土壌浄化装置１および浄化方法の構成を概略的に示すために、第一井戸２（吸気井戸Ａ）を二本とし、その間に第二井戸３（送気井戸Ｂ）を一本として図示したが、具体的な配置としては図４に示すように第一井戸２と第二井戸３とをそれぞれ多数本備え、一本の吸気井戸Ａごとの周りに複数の送気井戸Ｂが配置されるパターンとするのが好ましい。そして、図示のように吸気井戸Ａと送気井戸Ｂとはそれぞれ縦横に一定間隔となる配置パターンとし、吸気井戸Ａと送気井戸Ｂとの間隔は数ｍ以内とするのが良好である。なお、吸気井戸Ａと送気井戸Ｂの配置パターンは限定されるものではなく、また、後述するように浄化工期中に、第一井戸２を吸気井戸Ａに、第二井戸３を送気井戸Ｂにした形態を変更し、吸気井戸Ａや送気井戸Ｂの位置、本数を変えるようにしてもよい。

上述したようにこの汚染土壌浄化装置１では、吸気井戸Ａとした第一井戸２が切り替え部１２を介して分離可能に上記吸気管１３に接続され、送気井戸Ｂとした第二井戸３が切り替え部１２を介して分離可能に上記送気管１５に接続されている。これによって、吸気管１３は第一井戸２から第二井戸３への接続切り替えが可能であり、送気管１５も第二井戸３から第一井戸２への接続切り替えが可能に設けられており、必要に応じて、第二井戸３を吸気井戸Ａとした吸気経路１４と、第一井戸２を送気井戸Ｂとした送気経路１５とが形成可能である。
このように汚染土壌浄化装置１では吸気経路１４と送気経路１５の位置を変えることができるため、浄化工期中に経路１４、１５の位置を変更することで、土壌中に形成されていた定型的な空気の流路を崩して新たな空気の流れによって揮発性有機化合物の引き込みの度合いを高めることができる。勿論、複数の汚染土壌浄化装置１を設置し、その装置１間で、また全体として前記経路１４、１５の位置や経路数を変えるようにすることも可能である。即ち、実際の浄化に際して浄化対象の土壌のその汚染度合いが一様である場合が少ないと予想され、また、浄化工期中に浄化度合いが浄化対象域全てでは同様にならないと予想され、浄化度合いが低い領域が生じた場合には前述のように吸気経路と送気経路との位置、経路数を変更すれば、これによってその浄化度合いが低い領域で吸気経路を集中させることが可能となる。

本発明に係る汚染土壌浄化装置の一例を概略的に示す説明図である。 一例における井戸を示す説明図である。 井戸の配置例を示す説明図である。 従来例を示す説明図である。

符号の説明

１…汚染土壌浄化装置
２…第一井戸
３…第二井戸
４…吸送気手段
５…吸着手段
６…通気孔
１１…通気管
１２…切り替え部
１３…吸気管
１４…吸気経路
１５…送気管
１６…送気経路
Ａ…吸気井戸
Ｂ…送気井戸

Claims (6)

1. 揮発性有機化合物により汚染された土壌を浄化するにあたり、
   それぞれ通気孔を有した第一井戸と第二井戸とを前記土壌に設け、空気の吸気と送気とを行なう吸送気手段に連結した吸気管を第一井戸に接続して、土壌中の空気を、吸気井戸とした前記第一井戸から前記吸送気手段に引き込む吸気経路を形成するとともに、
   前記吸送気手段に連結した送気管を活性炭よりなる吸着手段を介して第二井戸に接続し、吸送気手段から送り出され前記吸着手段に通して揮発性有機化合物を分離した空気を、送気井戸とした前記第二井戸から土壌中に送り込む送気経路を形成し、
   前記送気経路の空気は吸送気手段での発熱で加熱され、この加熱された空気が土壌中に送り込まれることを特徴とする揮発性有機化合物汚染土壌の浄化方法。
2. 上記第一井戸と第二井戸との何れか一方の井戸の周りに他方の井戸が複数本にして配置されている請求項１に記載の揮発性有機化合物汚染土壌の浄化方法。
3. 上記吸気管を第一井戸から第二井戸への接続切り替え可能にするとともに、上記送気管を第二井戸から第一井戸への接続切り替え可能にして、前記第二井戸を吸気井戸とした上記吸気経路と、前記第一井戸を送気井戸とした上記送気経路とが形成可能である請求項１または２に記載の揮発性有機化合物汚染土壌の浄化方法。
4. 揮発性有機化合物により汚染された土壌を浄化する装置において、
   それぞれ通気孔を有した第一井戸と第二井戸とを土壌に設け、空気の吸気と送気とを行なう吸送気手段に連結した吸気管を第一井戸に接続して、土壌中の空気を、吸気井戸とした前記第一井戸から前記吸送気手段に引き込む吸気経路を備えるとともに、
   前記吸送気手段に連結した送気管を活性炭よりなる吸着手段を介して第二井戸に接続し、吸送気手段から送り出され前記吸着手段に通して揮発性有機化合物を分離した空気を、送気井戸とした前記第二井戸から土壌中に送り込む送気経路を備え、
   前記吸送気手段はこの吸送気手段から送り出される空気を加熱する熱源であり、該熱源で加熱された空気が土壌中に送り込まれる構成としたことを特徴とする浄化装置。
5. 上記第一井戸と第二井戸との何れか一方の井戸の周りに他方の井戸が複数本にして配置されている請求項４に記載の浄化装置。
6. 上記吸気管を第一井戸から第二井戸への接続切り替え可能にするとともに、上記送気管を第二井戸から第一井戸への接続切り替え可能にして、前記第二井戸を吸気井戸とした上記吸気経路と、前記第一井戸を送気井戸とした上記送気経路とが形成可能である請求項４または５に記載の浄化装置。
   

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