JP2005144307A - 汚染土壌処理方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】汚染土壌に含まれた重金属類や油類等の汚染物質を迅速に不溶化処理し、かつ高い信頼性を確保することができる汚染土壌処理方法及びシステムを提供することにある。
【解決手段】汚染物質１に汚染された汚染土に生石灰又は石灰系の改良材３を添加して混合する工程（ステップ１１０）と、このステップ１１０の工程で生石灰又は石灰系の改良材３と混合した汚染土中の炭酸ガス濃度を上昇させ、改良材３の炭酸化反応を促進させる工程（ステップ１２０）とを行って、汚染土壌を処理する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、汚染土壌に含まれた重金属類や油類等の汚染物質を不溶化処理する汚染土壌処理方法に関し、さらに詳しくは、汚染物質を迅速に不溶化処理し、かつ高い信頼性を確保することができる汚染土壌処理方法及びシステムに関する。

一般に、重金属類や油類等の汚染物質に汚染された汚染土壌の処理に際し、石灰又は石灰系の改良材を汚染土壌に混合し、土壌中の汚染物質を、地下水や地表水等に溶出しないように不溶化する方法がある。この不溶化処理では、混合時に汚染物質を含む土砂粒子を覆った改良材中の石灰が、空気中の炭酸ガス（二酸化炭素）と反応し、炭酸化して高い難溶性を示す炭酸カルシウムとなることで、汚染物質の水分への溶出が防止される。但し、土壌に改良材を混合すること自体は極短時間で終えることができるが、石灰の炭酸化反応が完了し不溶化反応が安定するには、一般に４週間程度の長期間の養生工程を要する。

それに対し、養生期間を要さない方法として、例えば、生石灰を主成分とする原料に疎水性化剤によるコーティングを施して、混合処理直後から疎水性を呈する改良材が考案されている（例えば、特許文献１等参照）。

特開平６−２１９７３４号公報

しかしながら、上記従来技術においては、石灰をコーティングする疎水性化剤として、アスファルト、ビチューメン等といった高粘性の油脂類を用いている。すなわち、上記従来技術における改良材を、汚染土壌を対象とした汚染物質の不溶化処理に用いた場合、本来、土壌中に存在しない成分を土壌に混合することになるので、その混合量によっては、土地所有者や施工業者にとって不安材料となる可能性がないとも言い切れない。

本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、汚染土壌に含まれた重金属類や油類等の汚染物質を迅速に不溶化処理し、かつ高い信頼性を確保することができる汚染土壌処理方法及びシステムを提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明は、汚染物質に汚染された汚染土に生石灰又は石灰系の改良材を添加して混合する工程と、生石灰又は石灰系の改良材と混合した汚染土中の炭酸ガス濃度を上昇させ、石灰の炭酸化反応を促進させる工程とを有することを特徴とする。

また、第２の発明は、汚染物質に汚染された汚染土に汚染物質を分解する微生物を添加して混合する工程と、汚染土に生石灰又は石灰系の改良材を添加して混合する工程と、微生物、及び生石灰又は石灰系の改良材と混合した汚染土中の炭酸ガス濃度を上昇させ、石灰の炭酸化反応を促進させる工程とを有することを特徴とする。

また、第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、生石灰又は石灰系の改良材と混合した汚染土に炭酸ガスを積極的に接触させることで、石灰の炭酸化反応を促進させることを特徴とする。

また、第４の発明は、上記第１又は第２の発明において、生石灰又は石灰系の改良材と混合した汚染土に炭酸ガス濃度を上昇させた空気を積極的に接触させることで、石灰の炭酸化反応を促進させることを特徴とする。

また、第５の発明は、上記第１又は第２の発明において、生石灰又は石灰系の改良材と混合した汚染土を集積し、この集積した汚染土に通気用のパイプを差し込んで炭酸ガス又は炭酸ガス濃度を上昇させた空気を注入することで、石灰の炭酸化反応を促進させることを特徴とする。

また、第６の発明は、上記第１又は第２の発明において、生石灰又は石灰系の改良材と混合した汚染土を埋め戻し、この埋め戻した汚染土に通気用のパイプを差し込んで炭酸ガス又は炭酸ガス濃度を上昇させた空気を注入することで、石灰の炭酸化反応を促進させることを特徴とする。

また、第７の発明は、上記第１又は第２の発明において、生石灰又は石灰系の改良材と混合した汚染土に、炭酸ガス又は炭酸ガス濃度を上昇させた空気を継続的に接触させることで、石灰の炭酸化反応を促進させることを特徴とする。

また、第８の発明は、汚染物質に汚染された汚染土を、生石灰又は石灰系の改良材と混合する改良材混合手段と、この改良材混合手段で生石灰又は石灰系の改良材と混合された汚染土に、炭酸ガス又は炭酸ガス濃度を上昇させた空気を供給する炭酸化反応促進手段とを備えたことを特徴とする。

また、第９の発明は、汚染物質に汚染された汚染土を、汚染物質を分解する微生物と混合する微生物混合手段と、汚染土を生石灰又は石灰系の改良材と混合する改良材混合手段と、微生物、及び生石灰又は石灰系の改良材と混合された汚染土に、炭酸ガス又は炭酸ガス濃度を上昇させた空気を供給する炭酸化反応促進手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、疎水性化剤等の特殊なコーティングを施されていない、一般の生石灰や石灰系の改良材を用いるので、土地所有者や施工業者に対しても心証面で高い信頼性を確保することができ、なおかつ、生石灰又は石灰系の改良材と混合した汚染土に炭酸ガス又は炭酸ガス濃度を上昇させた空気を通気することにより、石灰の炭酸化反応を促進し、汚染物質の不溶化反応が安定するまでの期間を飛躍的に短縮することができる。

また、バイオ処理と組み合わせた場合にも、極短期間で石灰が炭酸化されるので、石灰の混合による降雨時等の土壌のｐＨ上昇を抑制し、微生物の生息環境を良好に確保することができる。したがって、処理終了後、処理土を即時的に再利用し、しかもその後継続的に汚染物質を分解除去させることができる。

以下、本発明の汚染土壌処理方法の一実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の汚染土壌処理方法の一実施の形態の手順を表すフローチャートである。
図１に示すように、本実施の形態の汚染土壌処理方法は、処理対象となる汚染土、つまり例えば六価クロム等に代表される重金属類や油類等の汚染物質に汚染された汚染土に生石灰又は石灰系の改良材（以下、総称して改良材と記載する）を添加して混合する混合処理の工程（ステップ１１０）と、その後、改良材の炭酸化反応を促進するために、改良材と混合した汚染土中の炭酸ガス濃度を上昇させる炭酸化促進の工程（ステップ１２０）とを有する。そして、これらステップ１１０，１２０の工程が終了したら、ステップ１３０として、一連の処理を終えた汚染土（処理土）を、例えば埋め戻し土等として再利用する。

図２乃至図４は、不溶化処理の各段階における汚染土の様子を模式的に表したモデル図である。
まず、汚染物質１を含有した土壌粒子２は、改良材３と混合処理されることによって、図２のように、周囲を改良材３に覆われた状態となる。例えば、改良材３として生石灰（ＣａＯ）を主成分とする粉末を用いた場合には、（式１）で表されるように、生石灰が土壌粒子２中の水分と水和反応を起こし、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）に変化する。
ＣａＯ＋Ｈ_２Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）_２ ・・・（式１）
従来の不溶化処理においては、この工程を行った後、水酸化カルシウムが、（式２）で表されるように、空気中の二酸化炭素（ＣＯ_２）と反応して高い難溶性を示す炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）へと変化するまで、改良材３を混合した汚染土（混合土）を養生する。
Ｃａ（ＯＨ）_２＋ＣＯ_２→ＣａＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ ・・・（式２）
この炭酸化反応が終了すると、土壌粒子２は、高い難溶性を示す炭酸カルシウムに変化した改良材３に周囲を被覆され、例えば、間隙水、表層水、地下水等の液体の状態にある水と遮断された状態となり、図３に示すように、仮に降雨等によって処理土に雨水が浸入してきても、汚染物質１の水分中への溶出が防止され、健康上の被害を及ぼさない状態にある再利用可能な土壌になる。

しかし、通常、養生によって（式２）で表される炭酸化反応が完了するまでには長期間を要する。実際の施工において、例えば、混合処理後、混合土を即時的に埋め戻し、転圧等を行った場合には、土壌粒子２中の雰囲気の移動が非常に少なくなる（場合によっては全く起こらなくなる）ため、炭酸化反応が完了するまでには、更に長期間を要し、著しい場合には、炭酸化反応が完了しないこともある。

例えば、炭酸化反応が完了する前に降雨があり、埋め戻した混合土が水分に浸されると、まだ改良材３が難溶性の炭酸カルシウムに完全に変化していないことから、図４に示したように、土壌粒子２内に水分が出入りする。その結果、土壌粒子２中の汚染物質１が表層水、或いは地下水等に溶出してしまうことになる。そのため、従来の不溶化処理においては、改良材３と混合処理した後、改良材３が炭酸カルシウム化するのに十分な養生期間を確保しなければならなかった。

しかし、十分な養生期間を確保するためには、長期にわたる養生期間中、混合土をストックしておくための広大な敷地を確保しなければならず、しかも、混合土が雨水に曝されないような状態を確保する手段を講じる必要もあり、処理費用の増大を招く。また、汚染現場で混合土を養生する場合、養生期間中は、本来の目的に土地を利用することができないので、汚染現場を即時的に本来の用途に用いたい場合には、汚染土壌を場外に搬出し、汚染されていない土壌又は浄化処理済みの土壌と入れ換えることが行われてきた。この場合には、汚染土壌を場外に持ち出すことによる汚染の拡散や輸送に際し発生する公害、騒音等の問題が発生し、また、輸送に要する費用も多大になる。

そこで、本実施の形態においては、ステップ１１０の工程を終えた図２の状態にある混合土に対し、その炭酸ガス濃度を上昇させるステップ１２０の工程を行うことによって、改良材３の炭酸化反応を促進させ、従来、長期間を要していた不溶化処理を極短期間で終了させる。混合土の炭酸ガス濃度を上昇させるためには、例えば、炭酸ガスそのもの、或いは炭酸ガス濃度を上昇させた空気を混合土に積極的に接触させる。

炭酸ガス濃度を上昇させた空気を用いる場合、割合に限定はないが、空気に対して数％程度の炭酸ガスを混入するだけでも十分である。大気中の炭酸ガス濃度を０．０３％（体積割合）と見積もった場合、例えば、空気に炭酸ガス２％（体積割合）を混入すると、この混合空気中の炭酸ガス濃度は、大気の６０倍以上に上昇する。一般に、固体と気体との反応の速度（固気反応速度）は反応に関する物質の気体中の濃度勾配（濃度）に依存することから、炭酸ガス濃度を２％程度に上昇させた空気を接触させることで、反応速度が６０倍以上に促進される。この場合、通常、完了までに４週間（約３０日）程度かかる改良材３の炭酸化反応を、約半日に短縮することができ、例えば、日中混合処理を行った後、夜の間に炭酸ガス濃度２％程度の空気を混合土に通気することで、翌日には、埋め戻し、埋め立て等の再利用に供することが可能となる（図３の状態とすることができる）。勿論、炭酸ガス濃度をさらに上昇させた空気を用いた場合、或いは炭酸ガスそのものを用いた場合には、さらなる炭酸化反応利の促進も可能である。

このように、本発明においては、疎水性化剤等の特殊なコーティングを施されていない、一般の生石灰や石灰系の改良材を用いるので、土地所有者や施工業者に対しても心証面で高い信頼性を確保することができ、なおかつ、改良材と混合後の汚染土に炭酸ガス又は炭酸ガス濃度を上昇させた空気を通気することにより、改良材の炭酸化反応を促進し、汚染物質の不溶化反応が安定するまでの期間を飛躍的に短縮することができる。

図５は、本実施の形態の汚染土壌処理方法を実施するための本発明の汚染土壌処理システムの一実施の形態の全体構造を表す側面図である。
図５において、１００は汚染土に改良材を添加して混合処理する自走式混合機械、２００は自走式混合機械１００に汚染土を供給するための油圧ショベル、３００は改良材と混合した汚染土中の炭酸ガス濃度を上昇させ、石灰の炭酸化反応を促進させる炭酸化促進手段、４００は処理土を使用箇所へ搬送するダンプトラックである。

自走式混合機械１００の構成を説明すると、１０１はその走行体で、この走行体１０１は、走行体フレーム１０２と、この走行体フレーム１０２の両側にそれぞれ設けたトラックフレーム１０３と、このトラックフレーム１０３の一方側（図５中の左側）に設けた従動輪１０４と、トラックフレーム１０３の他方側（図５中の右側）に設けた駆動輪１０５と、従動輪１０４と駆動輪１０５とに掛け回した履帯１０６とで構成されている。

１０７は走行体フレーム１０２上に設けた本体フレーム、１０８は本体フレーム１０７の一方側（図５中の右側）に支持部材１０９を介して設けた動力装置で、この動力装置１０８はエンジンと、このエンジンによって駆動されるポンプと、このポンプからの圧油を前記走行体及び後述する機器に切換え供給する弁等とを備えている。

１１０は本体フレーム１０７のほぼ中央でその長手方向に設けた改良材混合手段としての混合装置で、この混合装置１１０はその装置本体内にほぼ平行に設けたパドル型のミキサを備えている。特に図示していないが、この混合装置１１０はその一方側（図５中の左側）の上部に入口を、またその他方側（図５中の右側）に出口を備えている。１１１はその駆動装置である。

１１２は本体フレーム７の他方側（図５中の左側）に設けた支持架台、１１３はこの支持架台１１２上にばね１１４を介して設けた篩装置、１１５は篩装置１１３に設けた偏心体駆動軸、１１６は加振用油圧モータ、１１７は加振用油圧モータ１１６と偏心体駆動軸１１５とを連結するベルトである。

１１８は篩装置１１３の下方に位置するように支持架台１１２に設けた搬送コンベアで、この搬送コンベア１１８の放出側（図５中の右側）は混合装置１１０の入口に臨んでいる。１１９は篩装置１１３と搬送コンベア１１８との間に位置するように支持架台１１２に設けたホッパである。

１２０は支柱１２１によって支持された改良材貯留用タンクで、この改良材貯留用タンク１２０の上部はその高さを調整するために蛇腹状に構成されている。１２２は改良材貯留用タンク１２０の下部に設けた供給口で、この供給口１２２は搬送コンベア１１８の他方側（図５中の右側）の上方に位置し、搬送コンベア１１８によって搬送されてくる汚染土上に改良材を供給する。

１２３は混合装置１１０の出口から排出された混合土を搬送し排出する排出コンベアで、この排出コンベア１２３の一方側（図５中の左側）は混合装置１１０の出口下に位置し、その他方側（図５中の右側）は動力装置１０８の下方から上り傾斜を持つように本体フレーム１０７に支持されている。

前述した油圧ショベル２００の構成を説明すると、２０１はその走行体、２０２は走行体２０１上に旋回可能に設けた旋回体、２０３は旋回体２０２上の後方に設けた原動機、２０４は旋回体２０２の後部に設けたカウンタウエイト、２０５は旋回体２０２の前部に設けた運転席、２０６は旋回体２０２の前部中央に俯仰動可能に設けたブーム、２０７はブーム２０６の先端に回動可能に設けたアーム、２０８はアーム２０７の先端に回動可能に設けた掘削バケットである。

２０９はブーム駆動用の油圧シリンダで、その基端は旋回体２０２に設けられ、そのピストンロッド２１０の先端はブーム２０６の側面中間部に連結されている。２１１はアーム駆動用の油圧シリンダで、その基端はブーム２０６の上面中間部に連結され、そのピストンロッド２１２の先端はアーム２０７の基部に連結されている。２１３はバケット駆動用の油圧シリンダで、その基端はアーム２０７の上面基部側に連結され、そのピストンロッド２１４の先端はリンク２１５，２１６の一方に連結されている。リンク２１５の他方はアーム２０７の先端側に連結されている。また、リンク２１６の他方はピン２１７によってバケット２０８の背部に連結されている。前述したブーム２０６、アーム２０７及び駆動用油圧シリンダ２１０，２１１は、多関節型作業アームを構成する。

炭酸化促進手段３００の構成を説明すると、３０１は空気供給用のエアタンク、３０２は炭酸ガス供給用のガスタンクで、これらエアタンク３０１及びガスタンク３０２の供給口部分には、バルブ３０３，３０４がそれぞれ設けられている。ある。３０５はパイル状に集積した混合土ｃに差し込むように埋設した炭酸ガス供給用のパイプ、３０６はエアタンク３０１及びガスタンク３０２をパイプ３０５に接続する配管である。特に図示していないが、パイプ３０６の側部には、炭酸ガスを広範囲に噴出させるために複数の噴出孔が設けられている。

次に、上記構成の本発明の汚染土壌処理システムの一実施の形態の動作を説明する。
ステップ１１０の工程について説明すると、まず、油圧ショベル２００の多関節型作業アームを操作し、バケット２０８によって処理すべき汚染土ａを掘削し、自走式混合機械１００に供給する。

こうして自走式混合機械１００の篩装置１１３に投入された汚染土は、篩装置１１３によって大きな石等の異物を除去されて下方のホッパ１１９へと導入される。ホッパ１１９で受け入れられた汚染土は、さらに下方の搬送コンベア１１８の搬送ベルト上に載置され、混合装置１１０に向かって搬送される。そして、搬送コンベア１１８の搬送方向下流側端部近傍にて、搬送中の汚染土の表面に、改良材貯留用タンク１２０の供給口１２２から所定量の改良材が添加され、これら汚染土及び改良材が搬送コンベア１１８によって混合装置１１０に導入される。

混合装置１１０に導入された汚染土及び改良材は、混合装置１１０内のパドルミキサで均一に攪拌混合され、排出コンベア１２３上に排出される。そして、汚染土及び改良材の混合土は、排出コンベア１２３によってさらに自走式混合機械１００の他方側に搬送され、最終的に自走式混合機械１００の端部から排出される。

ステップ１２０の工程に移り、この自走式混合機械１００から排出された混合土ｂを、そのまま或いは所定の位置まで搬送してパイル状の混合土ｃを成形し、この混合土ｃに必要に応じた本数のパイプ３０５を差し込み埋設する。このとき、成形した混合土ｃでなくとも、処理量が少ない場合には、自走式混合機械１００から排出された混合土ｂにそのままパイプ３０５を埋設しても良い。そして、バルブ３０３，３０４を開け、配管３０６及びパイプ３０５を介して混合土ｃに炭酸ガス及び空気を通気させる。このとき、バルブ３０３，３０４の開度は、供給する空気中の炭酸ガス濃度の要求値に応じてそれぞれ調節する。炭酸ガス濃度を上昇させた空気ではなく、炭酸ガスそのものを通気させたい場合は、ガスタンク３０２のバルブ３０４のみを開放しても良い。

そして、ステップ１２０の工程を終えて汚染物質の不溶化反応が完了したら、ステップ１３０として、その処理土をダンプトラック４００に積載し、汚染現場或いは場外の埋め戻しや埋め立てのための所定の箇所に搬送する。

このように汚染土壌処理システムを構成することで、簡素な構成でありながら、重金属類や油類等の汚染物質に汚染された汚染土壌を、表層水や地下水等に汚染物質が溶出してしまうことがない健康上の被害を及ぼさない状態とし、心証面でも信頼が高くしかも極短期間で埋め戻しや埋め立て等の再利用に供することが可能となる。また、炭酸化反応の完了までに要する時間を、通気する炭酸ガスの濃度に応じて短縮することができるので、長期にわたる養生期間を最小限に短縮することができ、養生のための管理コストを大幅に削減することができ、安価に汚染土壌の浄化処理を施工することができる。

図６は、本発明の汚染土壌処理方法の他の実施の形態の手順を表すフローチャートである。
図６に示すように、本実施の形態の汚染土壌処理方法は、処理対象となる汚染土に改良材を添加して混合する混合処理の工程（ステップ２１０）と、汚染土に改良材を混合した混合土をも目的の埋め戻し場所に埋め戻す工程（ステップ２２０）と、その後、改良材の炭酸化反応を促進するために、埋め戻した混合土中の炭酸ガス濃度を上昇させる炭酸化促進の工程（ステップ２３０）とを有する。これらステップ２１０，２３０は、前述した本発明の汚染土壌処理方法の一実施の形態におけるステップ１１０，１２０と同様である。本実施の形態が、前述した本発明の汚染土壌処理方法の一実施の形態と相違する点は、処理土を目的の埋め戻し位置に埋め戻し、そこで、その状態で炭酸化促進処理を施すことにある。

図７は、本実施の形態の汚染土壌処理方法を実施するための本発明の汚染土壌処理システムの他の実施の形態の全体構造を表す側面図で、この図において、先の各図と同様の部分には同符号を付し説明を省略する。
図７に示すように、本例のシステムは、前述した自走式混合機械１００と、油圧ショベル２００と、炭酸化促進手段３００とを備えている。

本実施の形態においては、まず、ステップ２１０の工程で油圧ショベル２００によって汚染土ａを掘削して自走式混合機械１００に供給し改良材と混合して混合土ｂを得る。そして、ステップ２２０の工程として、例えばダンプトラックや油圧ショベル、或いはホイールローダ等の輸送手段を用い、混合土ｂを搬送して目的の埋め戻し場所ｄ（例えば、掘削した場所等）に埋め戻す。そして、ステップ２３０の工程に移り、前述した手順と同様にして、炭酸ガス供給手段３００を用いて埋め戻し場所ｄに埋め戻した混合土に対し炭酸化促進処理を施して汚染物質の不溶化処理を終えて施工を終了する。

本システムを用いて以上のような手順で施工することで、前述した本発明の一実施の形態と同様の効果が得られることは言うまでもないが、これに加えて汚染土壌の処理が終了したら即時的に再利用可能な土地とすることができるメリットがある。したがって、例えば、建設用地として土地を利用する場合には、図７に示したように、処理後直ちに施設ｅの建設工程に移行することができる。勿論、この建設用地の例に限られず、例えば駐車場やグランド等に土地利用する場合であっても、その様々な目的に応じて処理後の土地を即時的に再利用することができる。

図８は、本発明の汚染土壌処理方法のさらに他の実施の形態の手順を表すフローチャートである。
図８に示すように、本実施の形態の汚染土壌処理方法は、処理対象となる汚染土（本例では油類に汚染された汚染土）に油分分解能を有する微生物を添加して混合処理する工程（ステップ３１０）と、微生物と混合した汚染土に改良材を添加して混合する混合処理の工程（ステップ３２０）と、その後、改良材の炭酸化反応を促進するために、埋め戻した混合土中の炭酸ガス濃度を上昇させる炭酸化促進の工程（ステップ３３０）とを有する。そして、これらステップ３１０〜３３０の工程が終了したら、ステップ３４０として、一連の処理を終えた汚染土（処理土）を、例えば埋め戻し土等として再利用する。本例において、ステップ３２０〜３４０は、前述した本発明の汚染土壌処理方法の一実施の形態におけるステップ１１０〜１３０と同様であり、ステップ３２０は、ステップ３１０と順序を入れ替えても良いし、同時に行っても構わない。本実施の形態が、前述した本発明の汚染土壌処理方法の一実施の形態と相違する点は、汚染土に対し、炭酸化促進処理の前に油分を分解する微生物を混合することにある。

一般に、油類に汚染された汚染土壌の処理方法としては、汚染拡散防止を目的として石灰又は石灰系の改良材を汚染土に混合する封じ込め処理（不溶化処理）と、汚染浄化を目的として、土壌中に生息する、又は土壌に添加した、油分分解能を有する微生物を活性化させ、汚染源である油分を分解するバイオ処理とがある。

前者の封じ込め処理の原理は、先に図２乃至図４にて説明した通りであるが、後者のバイオ処理については、一般に、微生物の活動によって汚染物質である油分（炭化水素）を、下の（式３）で表されるように、炭酸ガス及び水に分解することによって、土壌中に汚染物質が存在しない状態とし、これにより汚染土中の汚染物質が浄化され、健康上の被害を及ぼさない状態の再利用可能な土壌にするものである。
Ｃ_ｎＨ_ｍ＋（ｎ＋ｍ／４）Ｏ_２→ｎＣＯ_２＋（ｍ／２）Ｈ_２Ｏ ・・・（式３）
この（式２）から分かるように、微生物の活動には酸素の供給が必要であるが、この酸素の供給が十分であれば、油分の分解が継続的に行われる。

しかし、バイオ処理は、このように汚染物質を除去する恒久的な浄化処理となり得るが、汚染物質の分解が完了するまでには、月単位又は年単位の期間を要するので、封じ込め処理と併用される場合がある。この場合、単にバイオ処理のみを施す場合に比して埋め戻すことができる時期を早めることができ、なおかつ埋め戻し後も、微生物の活動によって汚染物質の浄化作用が継続的に行われることになる。

ところが、封じ込め処理を行った場合、一般に、石灰系の改良材を使用しているため、炭酸化反応終了前に降雨や地下水位の上昇等によって土壌粒子が水分に侵されると、石灰が溶け出して土壌中のｐＨが上昇してしまう。通常、油分分解能を有する微生物はアルカリに弱く、土壌中のｐＨが上昇すると、休止状態に陥ったり死滅したりするので、この場合には、バイオ処理による汚染物質の除去効果が得られなくなることがある。封じ込め処理が完了するまでには、前述の如く相応の養生期間を要するので、結果的には、この方法でも処理土を即時的に再利用に供することができない。

そこで、本実施の形態においては、前述したように、こうしてバイオ処理と封じ込め処理とを併用して行うに際し、微生物及び改良材を混合した混合土の炭酸ガス濃度を上昇させ、極短時間で改良材を炭酸カルシウム化することにより、即時的に汚染物質を不溶化の状態とする。これにより、仮に降雨等があっても、石灰が溶け出すことはないので、混合土のｐＨの上昇を抑制することができ、微生物の活動の阻害を防止することができる。したがって、即時的に埋め戻しが可能であり、なおかつ微生物の活動によって不溶化の状態にある汚染物質を分解除去し、恒久的な浄化処理を行うことができる。勿論、生石灰や石灰形の改良材、元々土壌中に生息しているような微生物を使用するので、前述の実施の形態と同様にして、土地所有者や施工業者にとっても心象的に高い信頼性を確保することもできる。

図９は、本実施の形態の汚染土壌処理方法を実施するための本発明の汚染土壌処理システムのさらに他の実施の形態の全体構造を表す側面図で、この図において、先の各図と同様の部分には同符号を付し説明を省略する。
図９に示すように、本例のシステムは、前述した自走式混合機械１００、油圧ショベル２００、炭酸化促進手段３００、ダンプトラック４００に加え、自走式混合機械１００の後段に微生物を添加、混合するための自走式混合機械５００を配置している。すなわち、本システムは、自走式混合機械１００で改良材と混合された汚染土を自走式混合機械５００に供給し、微生物を添加、混合して、後段の炭酸化処理の工程に供するようになっている。その他の構成は、前述した本発明の汚染土壌処理システムの一実施の形態と同様である。

なお、本例において、自走式混合機械１００，５００の配置は逆であっても構わず、また、場合によっては、自走式混合機械５００を別途設けずに、自走式混合機械１００によって、微生物及び改良材を同時に汚染土に対して添加、混合するようにしても良い。また、本例では、自走式混合機械１００からの混合土が自走式混合機械５００に直接供給されるように両者を配置しているが、両者の配置に限定はなく、間に自走式混合機械１００から排出された混合土を一旦ストックするスペースを空けて両者を配置しても良い。さらに、対象とする汚染土ａに、元々油分分解能を有する微生物が多く生息している場合は、必ずしも微生物を添加混合する必要はなく、自走式混合機械５００を省略しても良い。すなわち、図５に示したシステムによって、本実施の形態のシステムと同様の効果を得ることができる。

自走式混合機械５００の構成は、前述した自走式混合機械１００とほぼ同様であり、５０１はその走行体で、この走行体５０１は、走行体フレーム５０２と、この走行体フレーム５０２の両側にそれぞれ設けたトラックフレーム５０３と、このトラックフレーム５０３の一方側（図９中の左側）に設けた従動輪５０４と、トラックフレーム５０３の他方側（図９中の右側）に設けた駆動輪５０５と、従動輪５０４と駆動輪５０５とに掛け回した履帯５０６とで構成されている。

５０７は走行体フレーム５０２上に設けた本体フレーム、５０８は本体フレーム５０７の一方側（図９中の右側）に支持部材５０９を介して設けた動力装置で、この動力装置５０８はエンジンと、このエンジンによって駆動されるポンプと、このポンプからの圧油を前記走行体及び後述する機器に切換え供給する弁等とを備えている。

５１０は本体フレーム５０７のほぼ中央でその長手方向に設けた微生物混合手段としての混合装置で、この混合装置５１０はその装置本体内にほぼ平行に設けたパドル型のミキサを備えている。特に図示していないが、この混合装置５１０はその一方側（図９中の左側）の上部に入口を、またその他方側（図９中の右側）に出口を備えている。５１１はその駆動装置である。

５１２は本体フレーム７の他方側（図９中の左側）に設けた支持架台、５１３はこの支持架台５１２上にばね５１４を介して設けた篩装置、５１５は篩装置５１３に設けた偏心体駆動軸、５１６は加振用油圧モータ、５１７は加振用油圧モータ５１６と偏心体駆動軸５１５とを連結するベルトである。

５１８は篩装置５１３の下方に位置するように支持架台５１２に設けた搬送コンベアで、この搬送コンベア５１８の放出側（図９中の右側）は混合装置５１０の入口に臨んでいる。５１９は篩装置５１３と搬送コンベア５１８との間に位置するように支持架台５１２に設けたホッパである。

５２０は支柱５２１によって支持された微生物貯留用タンクで、この微生物貯留用タンク５２０の上部はその高さを調整するために蛇腹状に構成されている。５２２は微生物貯留用タンク５２０の下部に設けた供給口で、この供給口５２２は搬送コンベア５１８の他方側（図９中の右側）の上方に位置し、搬送コンベア５１８によって搬送されてくる汚染土上に微生物を供給する。本例においては、例えば土砂やおがくず等の媒体に微生物を生息させ、この微生物担体を微生物貯留用タンク５２０に貯留しておく。但し、水棲の微生物等を用いる場合は、別途設けたタンクに微生物を生息させた液体を貯留しておき、その液体をポンプ等によって上記混合装置５１０に供給するようにしても良く、この場合には、より微生物が均一に汚染土中に分散する。

５２３は混合装置５１０の出口から排出された混合土を搬送し排出する排出コンベアで、この排出コンベア５２３の一方側（図９中の左側）は混合装置５１０の出口下に位置し、その他方側（図９中の右側）は動力装置５０８の下方から上り傾斜を持つように本体フレーム５０７に支持されている。

本実施の形態においては、油圧ショベル２００によって自走式混合機械１００に汚染土ａを掘削し供給すると、ステップ３１０の工程で、供給された汚染土は微生物を添加、混合され、自走式混合機械５００に供給される。自走式混合機械５００に供給された汚染土は、ステップ３２０の工程で、さらに改良材を添加、混合され、排出後、パイル状に成形される。そして、パイル状に成形された混合土ｃは、ステップ３３０の工程で、炭酸化促進手段３００によって改良材の炭酸化反応を促進され、極短時間で不溶化処理が完了する。そして、ステップ３４０の工程として、処理土はダンプトラック４００によって埋め戻し箇所に搬送され、即時的に埋め戻し等に供される。

本実施の形態のシステムによっても、上記同様の効果を得ることができ、なおかつ油類に汚染された汚染物質を対象とした場合には、微生物の活動によって汚染物質を継続的に分解除去することができ、恒久的な浄化処理を施すことができる。なお、微生物による浄化処理をより迅速に行う必要があれば、微生物の活性化のために、処理土に対して通気処理を継続的に施し酸素を積極的に供給すれば良いが、封じ込め処理によって、土壌中の汚染物質は不溶化の状態になっているので、一般的には、こうした通気処理を施す必要もない。

図１０は、本発明の汚染土壌処理方法のさらに他の実施の形態の手順を表すフローチャートである。
図１０に示すように、本実施の形態の汚染土壌処理方法は、処理対象となる汚染土に微生物を添加して混合する混合処理の工程（ステップ４１０）と、この微生物と混合した汚染土に改良材を添加して混合する混合処理の工程（ステップ４２０）と、汚染土に改良材を混合した混合土をも目的の埋め戻し場所に埋め戻す工程（ステップ４３０）と、その後、改良材の炭酸化反応を促進するために、埋め戻した混合土中の炭酸ガス濃度を上昇させる炭酸化促進の工程（ステップ４４０）とを有する。本実施の形態は、図６及び図８で説明した実施の形態を組み合わせたもので、ステップ４２０〜４４０は、前述した本発明の汚染土壌処理方法の他の実施の形態におけるステップ２１０〜２３０と同様であり、ステップ４１０も図８に示したフローチャートのステップ３１０と同様である。また、図８の実施の形態と同様、改良材と微生物の混合の順序は図１０に示した手順と逆又は同時でも構わない。

図１１は、本実施の形態の汚染土壌処理方法を実施するための本発明の汚染土壌処理システムのさらに他の実施の形態の全体構造を表す側面図で、この図において、先の各図と同様の部分には同符号を付し説明を省略する。
図１１に示すように、本例のシステムは、前述した自走式混合機械１００、油圧ショベル２００、炭酸化促進手段３００に加え、自走式混合機械１００の後段に自走式混合機械５００を備えており、その他の構成は、前述した本発明の汚染土壌処理システムの一実施の形態と同様である。勿論、本例において、自走式混合機械１００，５００の配置は図示と逆であっても構わず、また、場合によっては、自走式混合機械５００を別途設けずに、自走式混合機械１００によって、微生物及び改良材を同時に汚染土に対して添加、混合するようにしても良い。また、本例では、自走式混合機械１００からの混合土が自走式混合機械５００に直接供給されるように両者を配置しているが、両者の配置に限定はなく、間に自走式混合機械１００から排出された混合土を一旦ストックするスペースを空けて両者を配置しても良い。さらに、対象とする汚染土ａに、元々油分分解能を有する微生物が多く生息している場合は、必ずしも微生物を添加混合する必要はなく、自走式混合機械５００を省略しても良い。すなわち、図７に示したシステムによって、本実施の形態のシステムと同様の効果を得ることができる。

本実施の形態においては、油圧ショベル２００によって自走式混合機械１００に汚染土ａを掘削し供給すると、ステップ４１０で、供給された汚染土は微生物を添加、混合され、自走式混合機械５００に供給される。自走式混合機械５００に供給された汚染土は、ステップ４２０でさらに改良材を添加、混合され、排出後、ステップ４３０で目的の埋め戻し箇所に埋め戻される。埋め戻された混合土ｃは、ステップ４４０で炭酸化促進手段３００によって改良材の炭酸化反応を促進され、極短時間で不溶化処理が完了する。そして、その跡地は、即時的に目的の用途に使用可能な状態となる。

本実施の形態のシステムによっても、上記同様の効果を得ることができ、なおかつ油類に汚染された汚染物質を対象とした場合には、微生物の活動によって汚染物質を継続的に分解除去することができ、恒久的な浄化処理を施すことができる。なお、微生物による浄化処理をより迅速に行う必要があれば、微生物の活性化のために、処理土に対して通気処理を継続的に施し酸素を積極的に供給すれば良いが、封じ込め処理によって、土壌中の汚染物質は不溶化の状態になっているので、一般的には、こうした通気処理を施す必要もない。

なお、以上において、炭酸化促進処理時、空気の供給源としてエアタンク３０１を用いたが、これに限られず、空気を供給できる一般のコンプレッサ等でも良い。また、炭酸化促進処理時に、単に炭酸ガスのみを通気させる場合は、エアタンク３０１やコンプレッサ等の空気の供給源を省略しても良い。また、処理現場への汚染土の運搬や、処理現場内でのシステムの移動を簡便に行うことができるように自走機能を有する自走式混合機械１００，５００等を用いたが、これらが固定式の設備であっても構わない。但し、処理費用の上昇を防ぐため、また、確実な改良処理を行うためには、汚染土と改良材や微生物担体との混合比率を正確に制御できる機能を持っていることが望ましい。これらの場合も同様の効果を得る。

また、上記のように篩装置やコンベア、改良材や微生物の供給装置等と一体にユニット化した機械でなくても、本発明は、改良材と汚染土とを混合処理する改良土混合用の混合手段、また微生物と汚染土とを混合処理する微生物混合手段として、一般の混合装置等を適宜配置することによって構成可能である。この場合は、操作者が、汚染土と改良材や微生物担体との混合比を事前に検討しておき、所望の混合割合となるように汚染土や改良材、微生物担体を混合装置に投入する必要がある。これらの場合も同様の効果が得られる。

さらに、混合装置の混合方式も、上記のようなパドルミキサを用いたいわゆるミキシング方式のものでなくても、例えば、高速回転する回転打撃子を有するいわゆる解砕方式のものや、その他、ロータリミキサ、スクリュミキサ、リボンスクリュを用いたもの、或いはパン型ミキサ等、その方式に特別な限定はない。要は、改良材や微生物担体を、汚染土に混合することができるものであれば良い。この場合も上記と同様の効果を得ることができる。

本発明の汚染土壌処理方法の一実施の形態の手順を表すフローチャートである。 不溶化処理の各段階における汚染土の様子を模式的に表したモデル図である。 不溶化処理の各段階における汚染土の様子を模式的に表したモデル図である。 不溶化処理の各段階における汚染土の様子を模式的に表したモデル図である。 本発明の汚染土壌処理システムの一実施の形態の全体構造を表す側面図である。 本発明の汚染土壌処理方法の他の実施の形態の手順を表すフローチャートである。 本発明の汚染土壌処理システムの他の実施の形態の全体構造を表す側面図である。 本発明の汚染土壌処理方法のさらに他の実施の形態の手順を表すフローチャートである。 本実施の形態の汚染土壌処理方法を実施するための本発明の汚染土壌処理システムのさらに他の実施の形態の全体構造を表す側面図である。 本発明の汚染土壌処理方法のさらに他の実施の形態の手順を表すフローチャートである。 本発明の汚染土壌処理システムのさらに他の実施の形態の全体構造を表す側面図である。

符号の説明

１１０ 混合装置（改良材混合手段）
３００ 炭酸化反応促進手段
３０５ パイプ
５１０ 混合装置（微生物混合手段）

Claims (9)

1. 汚染物質に汚染された汚染土に生石灰又は石灰系の改良材を添加して混合する工程と、
   生石灰又は石灰系の改良材と混合した汚染土中の炭酸ガス濃度を上昇させ、石灰の炭酸化反応を促進させる工程と
   を有することを特徴とする汚染土壌処理方法。
2. 汚染物質に汚染された汚染土に汚染物質を分解する微生物を添加して混合する工程と、
   汚染土に生石灰又は石灰系の改良材を添加して混合する工程と、
   微生物、及び生石灰又は石灰系の改良材と混合した汚染土中の炭酸ガス濃度を上昇させ、石灰の炭酸化反応を促進させる工程と
   を有することを特徴とする汚染土壌処理方法。
3. 生石灰又は石灰系の改良材と混合した汚染土に炭酸ガスを積極的に接触させることで、石灰の炭酸化反応を促進させることを特徴とする請求項１又は２に記載の汚染土壌処理方法。
4. 生石灰又は石灰系の改良材と混合した汚染土に炭酸ガス濃度を上昇させた空気を積極的に接触させることで、石灰の炭酸化反応を促進させることを特徴とする請求項１又は２に記載の汚染土壌処理方法。
5. 生石灰又は石灰系の改良材と混合した汚染土を集積し、この集積した汚染土に通気用のパイプを差し込んで炭酸ガス又は炭酸ガス濃度を上昇させた空気を注入することで、石灰の炭酸化反応を促進させることを特徴とする請求項１又は２に記載の汚染土壌処理方法。
6. 生石灰又は石灰系の改良材と混合した汚染土を埋め戻し、この埋め戻した汚染土に通気用のパイプを差し込んで炭酸ガス又は炭酸ガス濃度を上昇させた空気を注入することで、石灰の炭酸化反応を促進させることを特徴とする請求項１又は２に記載の汚染土壌処理方法。
7. 生石灰又は石灰系の改良材と混合した汚染土に、炭酸ガス又は炭酸ガス濃度を上昇させた空気を継続的に接触させることで、石灰の炭酸化反応を促進させることを特徴とする請求項１又は２に記載の汚染土壌処理方法。
8. 汚染物質に汚染された汚染土を、生石灰又は石灰系の改良材と混合する改良材混合手段と、
   この改良材混合手段で生石灰又は石灰系の改良材と混合された汚染土に、炭酸ガス又は炭酸ガス濃度を上昇させた空気を供給する炭酸化反応促進手段と
   を備えたことを特徴とする汚染土壌処理システム。
9. 汚染物質に汚染された汚染土を、汚染物質を分解する微生物と混合する微生物混合手段と、
   汚染土を生石灰又は石灰系の改良材と混合する改良材混合手段と、
   微生物、及び生石灰又は石灰系の改良材と混合された汚染土に、炭酸ガス又は炭酸ガス濃度を上昇させた空気を供給する炭酸化反応促進手段と
   を備えたことを特徴とする汚染土壌処理システム。
   

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