JP2005246237A - Treatment method for contaminated soil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、産業廃棄物、焼却灰、都市ごみなどが投棄された汚染土壌や、化学物質で汚染された汚染土壌の処理方法に関する。 The present invention relates to a method for treating contaminated soil in which industrial waste, incinerated ash, municipal waste, or the like is dumped, or contaminated soil contaminated with a chemical substance.
産業廃棄物、焼却灰、都市ごみなどの廃棄物の非管理型埋立地では、投棄された廃棄物による環境汚染、つまり、投棄された廃棄物に含まれる化学物質、重金属、ダイオキシンなどの有害物質が付着した粒子が強風により飛散して周辺土壌を汚染し、降雨などにより流出して周辺土壌を汚染し、さらに地下水に流入して地下水を汚染するなどといった二次汚染を招く虞の問題があった。 In unmanaged landfills of industrial waste, incineration ash, municipal waste, and other waste, environmental pollution caused by discarded waste, that is, hazardous substances such as chemical substances, heavy metals, and dioxins contained in the discarded waste There is a problem that secondary particles such as particles scattered by strong winds may be scattered by polluting the surrounding soil, flowing out due to rain, etc., contaminating the surrounding soil, and flowing into the groundwater to contaminate the groundwater. It was.
そこで、降雨による汚染土壌への流入水の増量による汚染水の周囲への流出を防止すべく汚染土壌を遮水通気シートで被覆して流入水を減らしたり、汚染水の流出を防止すべく処理場に汚染水を浄化する排水処理施設を設けたりといった処理場周辺における環境汚染の拡大防止対策が採られたり、汚染土壌を加熱により無害化処理することが提案されている。
しかし、遮水通気シートで汚染土壌を被覆しても気温の低い秋冬期にはそれほど蒸発効果が上がらず却って保水量が増すという問題点があり、特に傾斜地では周辺土壌から流入する雨水による保水量の上昇を回避することが困難であるという問題点があった。また、排水処理施設を設ける場合には、時として大量に発生する汚染水を浄化するための大規模な設備が必要になり初期費用ばかりでなく維持費用も嵩むという問題点もあった。 However, even if the contaminated soil is covered with a water-impervious air-permeable sheet, there is a problem that the evaporation effect does not increase so much in autumn and winter when the temperature is low, and the water retention amount increases, especially on sloping land due to rainwater flowing from the surrounding soil. There was a problem that it was difficult to avoid the rise in In addition, when a wastewater treatment facility is provided, there is a problem that a large-scale facility for purifying contaminated water that is sometimes generated in large quantities is required, and not only the initial cost but also the maintenance cost increases.
さらには、汚染土壌の修復や廃棄物の減容化のために汚染土壌を加熱炉や溶融炉により加熱・溶融処理して無害化する技術では、加熱処理するため被処理物である汚染土壌を掘り起こして熱処理などに適する粒径に破砕したり不適物を除去したりする前処理工程としての破砕・選別工程が必要になるが、保水量が約20パーセントを超える汚染土壌の場合には、汚染土壌を搬送するコンベア装置、汚染土壌を破砕する破砕機、不適物を除去する選別機、熱処理前に貯留する貯留槽などの前処理工程で使用する機器の内部に汚染土壌が泥状に付着して、機器内搬送経路の閉塞事故や、機器内駆動部の破損事故が頻発するために、予め土壌保水量を減少させる乾燥工程がさらに必要とされる。そしてこれら乾燥や加熱溶融のための熱源を化石燃料に求めると燃料費用が嵩むという問題があった。 Furthermore, in the technology to detoxify the contaminated soil by heating and melting it in a heating furnace or melting furnace to repair the contaminated soil or reduce the volume of waste, A crushing / sorting process is required as a pretreatment process to dig up and crush to a particle size suitable for heat treatment or to remove unsuitable materials. Contaminated soil adheres to the inside of equipment used in pretreatment processes such as conveyor devices that transport soil, crushers that crush contaminated soil, sorting machines that remove inappropriate materials, and storage tanks that store before heat treatment. Therefore, a drying process for reducing the amount of water retained in the soil is further required in order to frequently cause a blockage accident in the conveyance path in the apparatus and a breakdown accident in the drive unit in the apparatus. In addition, when fossil fuels are used as a heat source for drying and heat melting, there is a problem that fuel costs increase.
本発明は上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、費用の嵩む別途の設備を設けることなく、自然の営みを利用して汚染土壌の保水量を低減させて汚染の拡大を防止し、併せて加熱溶融による無害化処理を低燃料費で行なえる汚染土壌の処理方法を提供する点にある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and prevents the spread of pollution by reducing the amount of water retained in contaminated soil by utilizing natural activities without providing costly separate facilities. At the same time, the present invention is to provide a method for treating contaminated soil that can be detoxified by heating and melting at a low fuel cost.
上述の目的を達成するため、本発明による汚染土壌の処理方法の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項1に記載した通り、汚染土壌に植物油が生産される品種の植物を定植または播種し育成させる育成工程と、前記植物が生育した汚染土壌の表層土を掘削する掘削工程と、前記掘削工程による掘削土壌から溶融不適物を分離除去する分離工程と、分離除去された掘削土壌を加熱溶融により無害化処理する加熱溶融工程とからなり、前記育成工程で生育した植物から採油した植物油から精製された燃料油が前記加熱溶融工程における燃料として使用される点にある。
In order to achieve the above-mentioned object, the characteristic configuration of the method for treating contaminated soil according to the present invention is that, as described in
表層の汚染土壌を掘削する工程において、汚染土壌が前記植物の根により捕捉されているので、汚染物質の付着した粒子の飛散を抑制しながら掘削処理を遂行することができ、加熱工程においては汚染土壌の保水量が低く抑えられているので、加熱処理の際に必要となる総熱量を下げてエネルギー効率を向上させた状態で汚染土壌の無害化処理が可能となる。さらには、従来必要とされた乾燥工程が不要になり、仮に乾燥工程が必要とされる場合であっても、予め植物の蒸発散作用により土壌の保水量が低くなっているので、乾燥のために必要となる燃料消費量も低く抑えることが可能となるばかりか、汚染土壌を搬送するコンベア装置、汚染土壌を破砕する破砕機、不適物を除去する選別機、熱処理前に貯留する貯留槽などの前処理工程で使用する機器の閉塞事故や、機器内駆動部の破損事故を未然に防止することができるのである。 In the process of excavating the contaminated soil on the surface layer, the contaminated soil is captured by the roots of the plant, so that the excavation process can be performed while suppressing the scattering of the particles to which the pollutants adhere, and the heating process is contaminated. Since the amount of water retained in the soil is kept low, it is possible to detoxify contaminated soil in a state where the total amount of heat required for the heat treatment is reduced to improve energy efficiency. Furthermore, the drying step that has been conventionally required is no longer necessary, and even if a drying step is required, the amount of water retained in the soil is reduced in advance due to the evapotranspiration of the plant. In addition to being able to reduce the amount of fuel consumption required for transportation, conveyor devices that transport contaminated soil, crushers that crush contaminated soil, sorting machines that remove unsuitable materials, storage tanks that store before heat treatment, etc. Thus, it is possible to prevent obstruction of the equipment used in the pretreatment process and damage to the drive section in the equipment.
同第二の特徴構成は、同請求項2に記載した通り、上述した第一の特徴構成に加えて、前記植物は、特定期間の平均蒸発散量が当該汚染土壌地域における当該特定期間の平均降水量より多いかまたはほぼ等しい品種である点にある。 In addition to the first characteristic configuration described above, the second characteristic configuration is the average of the specific period in the contaminated soil area, in addition to the first characteristic configuration described above. The varieties are more than or almost equal to precipitation.
つまり、汚染土壌で育成される植物からの蒸発散により土壌の保水量が急速に低減されるので、降雨時に汚染土壌からの排水が抑制され周辺土壌への汚染が低減されるのであり、これにより、当該特定期間を通じて降雨による汚染水の流出を防ぐとともに、土壌の保水量を低く抑えることが可能となる。 In other words, the amount of water retained in the soil is rapidly reduced by evapotranspiration from plants grown in the contaminated soil, so that the drainage from the contaminated soil is suppressed and the contamination of the surrounding soil is reduced during rainfall. In addition, it is possible to prevent the outflow of contaminated water due to rainfall throughout the specified period and to keep the amount of water retained in the soil low.
同第三の特徴構成は、同請求項3に記載した通り、上述した第一または第二の特徴構成に加えて、前記植物は、特定期間の平均蒸発散量の総量が当該汚染土壌地域における当該特定期間の平均降水量より多いかまたはほぼ等しい二種以上の品種の組み合わせである点にある。
In addition to the first or second characteristic configuration described above, the third characteristic configuration is the same as that described in
このように品種を組み合わせることにより、当該特定期間における育成品種の生育期間の違いや蒸発散量の違いなどに応じて、お互いに補完すべく育成植物の品種選択自由度を広げることができる。 By combining the varieties in this way, it is possible to expand the variety selection flexibility of the cultivated plants to complement each other according to the difference in the growth period of the cultivated varieties in the specific period and the difference in the amount of evapotranspiration.
同第四の特徴構成は、同請求項4に記載した通り、上述した第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記植物は、アブラナ科、イネ科、ヤシ科、マメ科、モクセイ科の何れかから選択されるものである点にある。 In addition to any one of the first to third feature configurations described above, the fourth feature configuration is the Brassicaceae, Gramineae, Palm, Legume, It is in the point that it is selected from any of the aceae.
上述した植物油が採油できる植物としては、アブラナ科、イネ科、ヤシ科、マメ科、モクセイ科の何れかから選択されることが好ましく、特に、アブラナ科、イネ科、マメ科などの地被植物または浅根性植物であれば、汚染土壌の表層土や中層土に根を張らせるために、表層土から中層土にかけて保水量を大きく低減でき、特に、表層土に根が張っている地被植物であれば表層土壌捕捉能力が高まり、投棄された廃棄物に含まれる重金属やダイオキシンなどの有害物質が付着した粒子が強風により飛散して周辺土壌を汚染する事態を効果的に抑止することも可能となるのである。 The plant from which the above-described vegetable oil can be collected is preferably selected from any of the Brassicaceae, Gramineae, Palm, Leguminous, Spiraceae, and particularly, the ground cover plants such as Brassicaceae, Gramineae, Legumes. Or, if it is a shallow root plant, the water retention amount can be greatly reduced from the surface soil to the middle soil, so that the root soil is spread on the surface soil and middle soil of the contaminated soil, especially the ground cover plant with roots on the surface soil. If so, it is possible to effectively suppress the situation where the surface soil capture capability is enhanced, and particles attached with harmful substances such as heavy metals and dioxin contained in the dumped waste are scattered by strong winds and contaminate the surrounding soil. It becomes.
同第五の特徴構成は、同請求項5に記載した通り、上述した第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記植物は、ナタネ、トウモロコシ、ゴマ、アブラヤシ、ココナッツ、ヒマワリ、ダイズ、オリーブの何れかから選択されるものである点にある。 In addition to any one of the first to third characteristic configurations described above, the fifth characteristic configuration is the rapeseed, corn, sesame, oil palm, coconut, sunflower, It is in the point selected from either soybean or olive.
以上説明した通り、本発明によれば、費用の嵩む別途の設備を設けることなく、自然の営みを利用して汚染土壌の保水量を低減させて汚染の拡大を防止し、併せて加熱溶融による無害化処理を低燃料費で行なえる汚染土壌の処理方法を提供することができるようになった。 As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the water retention amount of the contaminated soil by using natural activities and prevent the spread of contamination without providing additional expensive facilities, and also by heating and melting. It has become possible to provide a method for treating contaminated soil that can be detoxified at low fuel costs.
以下に本発明の実施の形態を説明する。図1に示すように、産業廃棄物、焼却灰、都市ごみなどの廃棄物やそれら廃棄物への覆土が混ざり重金属やダイオキシンなどで汚染された汚染土壌1が山間の谷部または地盤5が凹状に掘削された処理場2に堆積している。前記汚染土壌1の表土には、表層部に根を張る地被植物であるアブラナ科のナタネが全面に植栽されており、その蒸発散により汚染土壌の保水量が調整されている。前記ナタネは秋口に播種し、4,5月頃には枯れるが、二毛作することにより6月から8月の梅雨期や大量の降雨時に成長期を迎え、最も蒸発散能を高めることが可能である。特にこの時期は蒸発散により土壌の保水量が裸地の場合よりも低く調整される効果が大きい。
Embodiments of the present invention will be described below. As shown in FIG. 1, industrial waste, incinerated ash, municipal waste, and other wastes, and soil covered with those wastes are mixed with contaminated
前記処理場2には、降雨による汚染土壌からの溢流を貯水する貯水池3が掘削形成されており、前記貯水池3に溜まった汚染排水を前記汚染土壌に育成されているナタネに灌水するポンプ、配管などでなる灌漑設備4が設けられている。従って、灌水用の外部水源を必要とすることなく、汚染土壌から生じた排水を閉じられた系の中で植物の生育のために灌水として循環させることにより系外への汚染の拡大を回避可能に構成してある。尚、貯水池3に溜まった汚水排水は必要に応じて排水処理場7に送られて浄化処理された後に河川に放流することも可能である。
In the
植物が生育して採種された後に、処理場2の表土が掘削され、選別された後に溶融炉6により溶融処理され、溶融処理後の土壌は処理場2に埋め戻され、またはコンクリート骨材や路盤材として利用される。
After the plant is grown and seeded, the top soil of the
上述した処理場2で育成されたナタネは、結実後に収穫されて採油され、さらに燃料油として調製または精製され、その一部または全部が後述の溶融炉における溶融のための燃料として使用される。食用油には、鉱油系燃料とは異なり、高粘性、低揮発性あるいは着火性の問題点が存在する。これらの問題を解決するため、植物油にテルペン化合物を混合したり、重油とブレンドした燃料油として使用したり、植物油の主成分であるトリグリセライドや遊離の脂肪酸をメタノールなどのアルコールと超臨界状態または亜臨界状態でエステル交換および脱水することにより、モノエステル化物に転化させて燃料油として回収できる。
The rape grown in the
このようにして使用される植物由来の燃料を使用すれば、自然界に排出される二酸化炭素の量が低減できるとともに、化石燃料の消費量を抑制できるのである。気候変動に関する国際連合枠組条約京都議定書によれば、日本は1990年を基準年として2008年〜2012年の5年間で6パーセントの二酸化炭素排出量を削減する必要がある。この点に関して、環境省地球環境局平成15年7月発行の「事業者からの温室効果ガス排出量算出方法ガイドライン」に基づいて、図4に示す試算表の通り試算すれば、重油の一部を上述の植物由来の燃料油を使用することにより、約1.8パーセント削減することができるという顕著な効果を得ることができるのである。 If the plant-derived fuel used in this way is used, the amount of carbon dioxide discharged to the natural world can be reduced and the consumption of fossil fuel can be suppressed. According to the Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change, Japan needs to reduce carbon dioxide emissions by 6 percent over the five years from 2008 to 2012, with 1990 as the base year. In this regard, based on the “Guidelines for Calculation of Greenhouse Gas Emissions from Business Operators” issued in July 2003 by the Global Environment Bureau of the Ministry of the Environment, a portion of heavy oil can be calculated as shown in the trial calculation table shown in FIG. By using the above-mentioned plant-derived fuel oil, a remarkable effect that it can be reduced by about 1.8% can be obtained.
以下に、汚染土壌の無害化処理について説明する。前記汚染土壌1が表層部から3m以上の深さにわたり堆積しており、長期にわたり処理する場合、図2(a)に示すように、ほぼ一定の面積でブロック分割された表層を、ブロック単位で2m程度の深さに掘削して後述の無害化処理を施し、掘削後の表層にさらにナタネを播種する。播種されたナタネが発芽して成長する間に隣接ブロック、または掘削済みブロックとは離間したブロックに対して同様に2m程度の深さに掘削して無害化処理を施す。掘削後のブロックは上述と同様にさらにナタネを播種する。以上の処理を順次繰り返すことにより植物による蒸発散機能を利用して掘削対象土壌の保水率を低く抑え、周辺への汚染水の流出を回避しながら長期にわたる無害化処理プロセスを完結させる。尚、掘削の手順としては、掘削済みブロックと隣接したブロックを掘削するよりも、掘削済みブロックと離間したブロックに対して掘削した方が、降雨による保水量の増加の影響を少なくできる点で好ましい。ここに、掘削深さを2mとしたのは、地被植物または浅根性植物による土壌の保水量低減効果が得られる深さに対応したものである。
Below, the detoxification process of contaminated soil is demonstrated. When the contaminated
前記汚染土壌1が表層部から3m以下の深さにわたり堆積しており、数ヶ月の短期に処理可能となる場合、図2(b)に示すように、ほぼ一定の面積でブロック分割された表層を、ブロック単位で順次地盤まで掘削して後述の無害化処理を施す。あるブロックの掘削中に降雨があった場合には、そのブロックに生育していた植物が掘削除去された後であれば、残余の掘削は行なわずに含水率が20パーセント以下になるまで天日乾燥させ、その間に次のブロックの掘削処理に進む。
When the contaminated
以下に、上述した無害化処理について詳述する。図3に示すように、育成されたナタネを採種した後に(S1)、上述した汚染土壌の掘削工程を行ない(S2)、汚染土壌をコンベア機構により二軸せん断破砕機などの破砕機に投入して大型の廃棄物などを数十mmの粒径に破砕処理し(S3)、次に、磁力選別機などの金属選別機を用いて金属類を分離回収し(S4)、残余の廃棄物、土、植物を貯留槽に貯留し、貯留された処理物を順次表面溶融炉に投入してガラス化させることでダイオキシンなどの有害物質の熱分解処理および重金属類のガラス結晶内への封じ込めを行ない(S5)、コンクリート骨材や路盤材として利用する(S6)一連の処理をオンサイトで行なうのである。以上の無害化処理の手順においては、汚染土壌に育成された植物による蒸発散作用により含水率が20パーセント以下に調整されているため、掘削土壌の乾燥工程が不要となり、それに纏わる乾燥エネルギーの消費や、機器の損傷等、従来存在していた種々の不都合が解消される。さらに表面溶融炉の加熱バーナーに供給される溶融燃料として、ステップS1で採種されたナタネから採油して燃料油に精製する工程S7を設けて、生成された植物由来の燃料油を使用することにより化石燃料の節減と二酸化炭素発生量の低減ができるのである。 The detoxification process described above will be described in detail below. As shown in FIG. 3, after seeding the grown rapeseed (S1), the excavation process of the contaminated soil is performed (S2), and the contaminated soil is put into a crusher such as a biaxial shear crusher by a conveyor mechanism. Large waste is crushed to a particle size of several tens of millimeters (S3), and then metals are separated and collected using a metal sorter such as a magnetic sorter (S4). The soil and plants are stored in a storage tank, and the stored processed materials are sequentially put into a surface melting furnace to vitrify them, so that thermal decomposition treatment of harmful substances such as dioxin and containment of heavy metals in glass crystals are performed. (S5) Used as concrete aggregate or roadbed material (S6) A series of processing is performed on-site. In the above detoxification process, the moisture content is adjusted to 20% or less by the evapotranspiration action of the plants grown on the contaminated soil, so that the drying process of the excavated soil becomes unnecessary, and the consumption of drying energy associated therewith In addition, various inconveniences such as damage to the equipment, etc., have been solved. Further, as a molten fuel to be supplied to the heating burner of the surface melting furnace, by providing a step S7 for extracting oil from the rapeseed cultivated in step S1 and refining it into fuel oil, and using the generated plant-derived fuel oil It can save fossil fuels and reduce carbon dioxide generation.
上述した実施形態では、処理場で育成される植物として、アブラナ科のナタネを用いるものを説明したが、他に、アブラナ科、イネ科、ヤシ科、マメ科、モクセイ科の採油の可能な何れかの植物から単一または複数選択して育成することが可能である。具体的には、ナタネ以外に、トウモロコシ、ゴマ、アブラヤシ、ココナッツ、ヒマワリ、ダイズ、オリーブなどが選択可能である。 In the above-described embodiment, the plant that uses the rapeseed of the Brassicaceae family has been described as the plant grown in the treatment plant. It is possible to grow by selecting a single plant or a plurality of plants. Specifically, in addition to rapeseed, corn, sesame, oil palm, coconut, sunflower, soybean, olive and the like can be selected.
図5に示すように、断熱材14で囲まれた1/2000aワグネルポット6の底部に礫層7を設けて、木綿布を介してその上に汚染土壌8を詰め、ポット6内に、地温計測のため銅―コンスタンタン熱電対9を深さ方向中程に設置するとともに、含水率計測のために3線式TDRプローブ10を深さ方向中程に設置した試験用ポットを複数個準備し、それぞれ電子天秤11上に設置した。各ポット6の底部からは土壌に保水されなかった溢流水がシリコンチューブ12を介してメスシリンダ13に流入するように設置した。上述の実験装置を用いて植物の蒸発散量の確認実験を行なった。
As shown in FIG. 5, a
上述のワグネルポットの一つは裸地のままとし、他のポットには、アブラナ科のアサカノナタネ、オウミナタネ、ナナシキブをそれぞれ植栽して、全てに1日に1回、前日のポット重量からの減少量だけ灌水した。ポット重量、メスシリンダ重量を電子天秤で連続計測してmm単位に換算して7月中旬から10月までの蒸発散量を記録した。 One of the Wagner pots mentioned above is left bare, and the other pots are planted with cruciferous rapeseed rapeseed, oilseed rape, and tanashikibu, respectively, once a day for all, a decrease from the pot weight of the previous day The amount was irrigated. Pot weight and graduated cylinder weight were continuously measured with an electronic balance and converted to mm units, and evapotranspiration from mid-July to October was recorded.
その結果、図6に示すように、裸地で平均3mm/d(最大約4.8mm/d)の蒸発散量が、植物を育成することにより平均約5mm/d(最大約9.6mm/d)に上昇することが判明し、アカサノナタネでは期間合計の蒸発散量が裸地の場合に比べて57パーセントほど多くなることが明らかになった。植物の蒸発散能は土壌含水率が高い(>20パーセント)場合に高く、土壌含水率が低い(<20パーセント)場合には低くなるため、土壌含水率が高い場合に含水率を急速に低下させて低含水率で安定させる効果57パーセントという数字よりも大きく寄与するものである。 As a result, as shown in FIG. 6, the average evapotranspiration rate of 3 mm / d (maximum of about 4.8 mm / d) in bare land is about 5 mm / d (maximum of about 9.6 mm / d) by growing plants. It was found that the amount of evapotranspiration increased by 57% in Akasano rape compared to the case of bare land. Plant evapotranspiration is high when soil moisture content is high (> 20 percent) and low when soil moisture content is low (<20 percent), so water content decreases rapidly when soil moisture content is high The effect of stabilizing at a low water content contributes more than the figure of 57 percent.
1: 汚染土壌
2: 処理場
3: 貯水池
4: 灌漑設備
5: 地盤
6: 溶融炉
1: Contaminated soil 2: Treatment site 3: Reservoir 4: Irrigation equipment 5: Ground 6: Melting furnace
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