JP2007289897A - Purification method of polluted soil - Google Patents

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Mitsuhiko Suekuni
光彦 末國
Motoharu Yoshimura
元治 吉村
Takayuki Hirao
隆行 平尾
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Chugoku Electric Power Co Inc
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Chugoku Electric Power Co Inc
Chuden Engineering Consultants Co Ltd
Chuden Kankyo Technos Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the purification method of polluted soil for surely removing harmful substances from the polluted soil with little environmental load since natural energy is used, at a low cost, and over a long period of time span. <P>SOLUTION: This purification method of polluted soil comprises: a first process for burying at least a pair of electrodes into the surface layer of the high moisture-content polluted soil with a given space, applying a current between the electrodes and moving the harmful substances eluted into pore water in the polluted soil electrochemically toward the electrodes for accumulation; and a second process for cultivating harmful substance highly-accumulating plants in the surface layer of the polluted soil, making the plants absorb the harmful substances, and cropping the plants after absorption of the harmful substances. A third process can be included for burning the harmful substance highly-accumulating plants cropped in the second process as a biomass fuel to generate heat and electric power, and separating the harmful substances from the fuel in the form of combustion ash. The generated power can be supplied to the electrodes in the first process. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、有害物質を含む高含水汚染土壌の浄化方法に関し、より詳細には電気化学的方法と生物学的方法とを組み合わせた環境負荷の小さい汚染土壌の浄化方法に関する。   The present invention relates to a method for purifying highly water-contaminated soil containing harmful substances, and more particularly to a method for purifying contaminated soil with a small environmental load by combining an electrochemical method and a biological method.

従来、産業活動に伴い発生した石炭灰や各種燃焼灰などの産業廃棄物は、重金属などの有害物質を含有していることから、管理型の処分場において埋め立て処分され、当該埋め立て処分跡地は有効利用されていなかった。しかし、近年、このような処分跡地の有効利用が検討されている。処分跡地を有効利用するためには、石炭灰などからなる土壌が有害物質で汚染されていないことが前提であり、有害物質で汚染された土壌(汚染土壌)は「土壌環境基準」に従って内在する有害物質を浄化することが必要である。なお、当該基準によれば、有害物質として揮発性有機化合物、重金属、農薬などが掲げられている。   Conventionally, industrial wastes such as coal ash and various combustion ash generated from industrial activities contain hazardous substances such as heavy metals, so they are landfilled at a management-type disposal site, and the landfill disposal site is effective. It was not used. However, in recent years, the effective use of such disposal sites has been studied. In order to make effective use of the disposal site, it is assumed that the soil made of coal ash is not contaminated with harmful substances, and soil contaminated with harmful substances (contaminated soil) is inherent in accordance with the “Soil Environmental Standards”. It is necessary to purify harmful substances. According to the standard, volatile organic compounds, heavy metals, agricultural chemicals and the like are listed as harmful substances.

有害物質に汚染された土壌の浄化技術としては、大きく原位置浄化法と掘削除去法に分けられ、前者はさらに原位置抽出法、原位置分解法などに分類されている。原位置抽出法は、汚染土壌中の土壌ガスの吸引や地下水の揚水などの手段によって抽出した汚染土壌中の有害物質を除去して汚染土壌を浄化する方法である。この技術によれば、土壌ガスの吸引設備や揚水設備のほか、抽出したガスや地下水中の有害物質を分解したり分離する設備が必要であり、そのため設備コストおよび運転コストが大きいという問題がある。   The techniques for remediating soil contaminated with toxic substances are roughly divided into in-situ purification and excavation and removal methods, and the former is further classified into in-situ extraction and in-situ decomposition methods. The in-situ extraction method is a method for purifying contaminated soil by removing harmful substances in the contaminated soil extracted by means such as suction of soil gas in the contaminated soil or pumping of groundwater. According to this technology, in addition to the suction equipment and pumping equipment for soil gas, equipment for decomposing and separating the extracted gas and toxic substances in the groundwater is necessary, so that there is a problem that equipment costs and operation costs are high. .

また、原位置分解法は、汚染土壌中の有害物質を原位置で化学的または生物学的に分解することにより当該汚染土壌を浄化する方法である。この方法は、原位置抽出法に比較するとコスト面でメリットがあるが、シアン以外の重金属には適用できないといった欠点がある。   The in situ decomposition method is a method for purifying the contaminated soil by chemically or biologically decomposing harmful substances in the contaminated soil in situ. This method is advantageous in terms of cost compared to the in-situ extraction method, but has a drawback that it cannot be applied to heavy metals other than cyan.

掘削除去法は、汚染土壌を掘削により除去し、通常、除去した土壌に対して熱処理や洗浄処理などを施す方法である。しかし、この技術は、土壌の掘削やその後の運搬のための設備を要し、そのコストもかかる上に、除去した土壌の加熱設備や洗浄設備を必要とし、これらの処理にも多大なエネルギーが必要とされ、環境負荷が非常に大きいなどの問題がある。   The excavation and removal method is a method in which contaminated soil is removed by excavation, and the removed soil is usually subjected to heat treatment or washing treatment. However, this technology requires equipment for soil excavation and subsequent transportation, which is costly and requires heating equipment and washing equipment for the removed soil. There is a problem that it is required and the environmental load is very large.

現在のように、管理型処分場は広大な敷地に設けられ、汚染区域も広範にわたっている状況では、上記の原位置抽出法や掘削除去法によって汚染土壌の浄化方法を実施して汚染区域から有害物質を除去するには膨大な費用が必要であり、当該区域(土地)の価値を超過する可能性がある。そのため、安価な浄化技術の開発が望まれているが、昨今の情勢を考慮すると、当該浄化技術は環境負荷の小さいものであることが望まれる。   As is currently the case, the management-type disposal site is set up on a vast site and the contaminated area is extensive, and the contaminated soil is purified by the above in-situ extraction method and excavation method. Removing material requires enormous costs and may exceed the value of the area (land). For this reason, development of an inexpensive purification technique is desired, but considering the current situation, it is desired that the purification technique has a small environmental load.

一方、原位置において汚染土壌から有害物質を電気化学的に除去する技術が近年提案されている(特許文献1〜3参照)。これらの提案にかかる技術は、土壌中に埋設した少なくとも一対の正負電極間に電圧を印加することで、汚染土壌中の有害物質が溶出液を媒介として負極に向かって移動する電気浸透や電気泳動などの界面動電現象を利用するものである。この技術は、上記の掘削除去法と比較して、作業者への曝露の危険性が少ない、処理地域外への汚染物質の拡散がほとんどない、難透水性地盤にも適用できる等の利点を有している。しかし、上記各特許文献は、いずれも汚染土壌中から有害物質を溶出させ、溶出液の状態で分離することを主眼とした技術を開示するものであり、分離した溶出液の処理設備を要し、そのためのコストもかかるという問題がある。   On the other hand, techniques for electrochemically removing harmful substances from contaminated soil in situ have been proposed recently (see Patent Documents 1 to 3). The technologies related to these proposals are based on electroosmosis and electrophoresis in which harmful substances in contaminated soil move toward the negative electrode through the eluent by applying a voltage between at least a pair of positive and negative electrodes embedded in the soil. It uses the electrokinetic phenomenon such as. Compared with the excavation and removal method described above, this technology has advantages such as less risk of exposure to workers, little diffusion of contaminants outside the treatment area, and application to non-permeable grounds. Have. However, each of the above patent documents discloses a technique mainly aimed at eluting harmful substances from contaminated soil and separating them in the state of the eluate, and requires processing equipment for the separated eluate. There is a problem that the cost for that is also required.

また、いわゆるファイトレメディエーションと呼ばれる環境修復技術に関する研究が進められている(例えば、特許文献4参照)。この技術は、有害物質を含有する汚染土壌を培土として有害物質高蓄積植物を栽培し、当該植物が根から水分や養分を吸収する能力を利用して土壌中の有害物質を当該植物に吸収させることで、汚染土壌から有害物質を除去するものである。例えば、稲によるカドミウムの除去、シダによる砒素の除去、タバコや馬鈴薯によるダイオキシン類の除去などが研究されており、商業化が進められている。この技術は、環境負荷が非常に小さい点で優れるが、現在のところ、上記研究は、有害物質を高濃度で蓄積可能な植物および当該植物が適用可能な有害物質を特定する点を主眼とするものであり、有害物質を蓄積した植物の処理などについてさらに省資源や環境負荷の軽減が可能な循環型システムなどの観点からは十分な検討がされていないのが現状である。   In addition, research on an environmental restoration technique called so-called phytoremediation is in progress (for example, see Patent Document 4). This technology cultivates plants with a high accumulation of harmful substances using contaminated soil containing harmful substances as a soil, and absorbs the harmful substances in the soil by utilizing the ability of the plants to absorb moisture and nutrients from the roots. In this way, harmful substances are removed from contaminated soil. For example, cadmium removal by rice, arsenic removal by fern, dioxins removal by tobacco and potato, etc. have been studied and commercialized. Although this technology is superior in that it has a very low environmental impact, at present, the above research focuses on identifying plants that can accumulate harmful substances at high concentrations and harmful substances that can be applied to these plants. However, the current situation is that sufficient studies have not been made on the treatment of plants that have accumulated harmful substances from the viewpoint of recycling systems that can save resources and reduce the environmental burden.

特開平5−59716号公報JP-A-5-59716 特開平8−281247号公報JP-A-8-281247 特開2003−311256号公報JP 2003-31256 A 特開2005−199209号公報JP 2005-199209 A

本発明は、上記事情に鑑み、自然エネルギーを使用するため環境負荷が小さく、かつ低コストであり、長期スパンで確実に汚染土壌から有害物質を除去することができる汚染土壌の浄化方法を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention provides a method for purifying contaminated soil that uses natural energy, has a low environmental load, is low in cost, and can reliably remove harmful substances from contaminated soil over a long span. For the purpose.

本発明者は、上記目的のもと鋭意検討を重ねた結果、従来公知の電気化学的方法とファイトレメディエーション技術とを組み合わせ、上記汚染土壌中の有害物質を植物中に蓄積させ、当該高濃度の有害物質を蓄積した植物を収穫することで、汚染土壌の浄化が可能であり、その結果長期スパンで自然エネルギーを用いた環境負荷の小さい汚染土壌の浄化方法が確立できるとの知見を得、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies based on the above-mentioned purpose, the present inventor combined a conventionally known electrochemical method and phytoremediation technology to accumulate harmful substances in the contaminated soil in the plant, and the high concentration By harvesting plants that have accumulated harmful substances, it is possible to purify contaminated soil, and as a result, we have acquired knowledge that a method for purifying contaminated soil with a low environmental load using natural energy can be established over a long period of time. The present invention has been completed.

すなわち、本発明は、高含水の汚染土壌の表層に少なくとも1組の電極を所定の間隔で埋設し、該電極間に通電することにより前記汚染土壌中の間隙水に溶出した有害物質を電気化学的に前記電極に向けて移動せしめて集積する第1工程と、当該汚染土壌の表層において有害物質高蓄積植物を栽培し、当該植物に有害物質を吸収させ、前記有害物質を吸収させた後に前記植物を収穫する第2工程とからなることを特徴とする汚染土壌の浄化方法によって上記課題を解決する。   That is, the present invention embeds at least one pair of electrodes in a surface layer of contaminated soil having a high water content at a predetermined interval, and electrochemically removes harmful substances eluted in pore water in the contaminated soil by energizing the electrodes. The first step of moving toward the electrode and accumulating it, and cultivating a harmful substance highly accumulating plant on the surface layer of the contaminated soil, absorbing the harmful substance into the plant, and absorbing the harmful substance The above problem is solved by a method for purifying contaminated soil, comprising a second step of harvesting plants.

本発明においては、第2工程で収穫された有害物質高蓄積植物をバイオマス燃料として燃焼させることで、熱および電力を発生させるとともに、当該燃料から前記有害物質を燃焼灰の形態で分離する第3工程を含んでいてもよい。上記の発電電力は、第1工程における上記少なくとも1組の電極に供給することができる。この燃焼により、上記植物が吸収した二酸化炭素を大気中に排出するので、大気中の二酸化炭素の存在量を増加させず、また得られる電力を第1工程で有効に使用できるので、さらに環境負荷を小さくすることができる。   In the present invention, the harmful substance high-accumulation plant harvested in the second step is burned as biomass fuel to generate heat and electric power, and the harmful substance is separated from the fuel in the form of combustion ash. A process may be included. The generated power can be supplied to the at least one set of electrodes in the first step. This combustion discharges carbon dioxide absorbed by the plant into the atmosphere, so the amount of carbon dioxide in the atmosphere is not increased, and the resulting power can be used effectively in the first step, further increasing the environmental load. Can be reduced.

本発明によれば、電気化学的処理および生物学的処理を組み合わせることで有害物質を含有する汚染土壌を原位置において浄化することができ、しかも、多大なエネルギーを必要とせず、また自然エネルギーを有効に利用することができ、環境負荷を小さくすることができる。   According to the present invention, it is possible to purify contaminated soil containing hazardous substances in situ by combining electrochemical treatment and biological treatment. It can be used effectively and the environmental load can be reduced.

本発明の対象となる有害物質で汚染された土壌としては、例えば、農地、工業用地、市街地、住宅地などの土壌のほか、周壁および底面が遮水構造とされた管理型処分場などの産業廃棄物処分場などに埋め立て処分された土壌などが挙げられる。特に、汚染土壌が管理型処分場に埋め立て処分された重金属を含有する石炭灰である場合には、該石炭灰が吸水性および保水性に優れることから、植物の生育環境として適しており、本発明の浄化方法を好適に実施できる。   Examples of soil contaminated with harmful substances that are the subject of the present invention include, for example, agricultural land, industrial land, urban areas, residential areas, etc. Examples include soil landfilled at a waste disposal site. In particular, when the contaminated soil is coal ash containing heavy metals landfilled at a managed disposal site, the coal ash is excellent in water absorption and water retention, so it is suitable as a plant growth environment. The purification method of the invention can be suitably carried out.

本発明の汚染土壌の浄化方法において浄化可能な有害物質には、無機化合物と有機化合物とがある。前者の具体例としては、ホウ素、カドミウム、コバルト、クロム、銅、水銀、ニッケル、鉛、セレンなどの金属(重金属);セシウム、ウラニウム、重水素、ストロンチウムなどの放射性物質;砒素、クロム酸塩、フッ素、ナトリウム、アンモニアなどが挙げられる。また、後者の具体例としては、TCE、PCE、PCB、ピレン、MTBEなどの塩素物;DNT、TNT、RDXなどの爆発性物質;BTEX、TPHなどの石油系有機化合物;PCP、PAHsなどの木材防腐剤;アトラジン、ベンダゾン、DDT、2,4−Tなどの農薬、殺虫剤などが挙げられる。これらのうち、本発明の浄化方法は、重金属の浄化に好適に使用できる。   Hazardous substances that can be purified in the contaminated soil purification method of the present invention include inorganic compounds and organic compounds. Specific examples of the former include metals (heavy metals) such as boron, cadmium, cobalt, chromium, copper, mercury, nickel, lead, and selenium; radioactive materials such as cesium, uranium, deuterium, and strontium; arsenic, chromate, Examples include fluorine, sodium, and ammonia. Specific examples of the latter include chlorinated substances such as TCE, PCE, PCB, pyrene and MTBE; explosive substances such as DNT, TNT and RDX; petroleum-based organic compounds such as BTEX and TPH; wood such as PCP and PAHs Preservatives: Pesticides such as atrazine, bedazone, DDT, 2,4-T, insecticides and the like. Among these, the purification method of the present invention can be suitably used for the purification of heavy metals.

以下、図1を参照して本発明の汚染土壌の浄化方法をより詳細に説明する。図1は、火力発電所で発生し、埋め立て処分された石炭灰1を汚染土壌として、その処分跡地2に本発明の汚染土壌の浄化方法を実施する場合の概略フロー図を示している。   Hereinafter, with reference to FIG. 1, the purification method of the contaminated soil of this invention is demonstrated in detail. FIG. 1 shows a schematic flow diagram in the case where the coal ash 1 generated in a thermal power plant and disposed of in landfill is used as contaminated soil, and the method for purifying contaminated soil of the present invention is applied to the disposal site 2.

図1に示すように、本発明の汚染土壌の浄化方法は、3つの工程から構成される。第1工程は、電気化学的手法を用いて処分跡地2における石炭灰1中の重金属をその表層に集積させる工程であり、所定の間隔で石炭灰1中に埋設された少なくとも1組の電極間に通電することで、電極間に存在する土壌中の溶出液に含まれる有害物質を液相の状態で上記電極向けて移動させるいわゆる電気浸透作用、電気泳動作用または電気移動作用などを利用した従来公知の電気化学的処理を行うものである。   As shown in FIG. 1, the contaminated soil purification method of the present invention comprises three steps. The first step is a step of accumulating heavy metals in the coal ash 1 in the disposal site 2 on the surface layer using an electrochemical technique, and between at least one pair of electrodes embedded in the coal ash 1 at a predetermined interval. In the past, a so-called electroosmotic action, electrophoretic action, or electromigration action that moves harmful substances contained in the effluent in the soil existing between the electrodes to the electrodes in a liquid phase state by applying current to the electrodes. A known electrochemical treatment is performed.

この第1工程は、石炭灰1中の重金属を石炭灰1の間隙に存在する溶出液を媒体として電極に向けて移動させるものであり、当該石炭灰1はこれに埋設した電極間に通電することにより少なくとも電気的導通を確保できる程度に含水している高含水の状態であることが必要である。好ましくは、石炭灰1は、その飽和帯が地表面に近接し、飽和含水率に近い程度か、またはそれ以上に含水しているのがよい。石炭灰1が乾燥しており、電気的導通が確保できない場合には、石炭灰1の表面から給水する必要がある。給水としては、通常の水道水、工業用水などを使用できるが、土壌pHなどの性状を考慮して、例えば酸、電解質若しくはキレート剤などの水溶液を使用することもできる。給水は、例えば石炭灰1の表面から直接散水するなどの方法によって行うことができる。   In the first step, heavy metals in the coal ash 1 are moved toward the electrodes by using an eluent present in the gaps of the coal ash 1 as a medium, and the coal ash 1 is energized between the electrodes embedded therein. Therefore, it is necessary that the water content is at least high enough to ensure electrical conduction. Preferably, the coal ash 1 has a saturated zone close to the ground surface and has a water content close to or higher than the saturated water content. When the coal ash 1 is dry and electrical conduction cannot be ensured, it is necessary to supply water from the surface of the coal ash 1. As the water supply, normal tap water, industrial water or the like can be used, but an aqueous solution such as an acid, an electrolyte or a chelating agent can also be used in consideration of properties such as soil pH. Water supply can be performed by, for example, a method of spraying water directly from the surface of the coal ash 1.

この第1工程において使用される電極の形状は特に限定されず、例えば板状、棒状または管状などから適宜選択できる。電極の長さは、上記石炭灰1中の飽和帯に少なくともその先端が達する程度であれば特に限定されないが、後述の第2工程で石炭灰1の表層に栽培される植物の根圏よりも深い位置にその先端が達する程度の長さがあることが好ましい。   The shape of the electrode used in the first step is not particularly limited, and can be appropriately selected from, for example, a plate shape, a rod shape, or a tubular shape. The length of the electrode is not particularly limited as long as at least the tip reaches the saturation zone in the coal ash 1, but is longer than the rhizosphere of the plant cultivated on the surface layer of the coal ash 1 in the second step described later. It is preferable that the length is such that the tip reaches a deep position.

電極は、通常、少なくとも1組が石炭灰1中へ鉛直に埋設されるが、当該方向に限られず、例えば鉛直方向から所定の角度となるように埋設することもできる。複数対の電極を石炭灰1の表層に埋設する場合、電極を同一直線上に配置するなど規則的に配列することができる。なお、上記「1組」とは、陽極と陰極とがいずれも1本の場合のみならず、1本の陽極に対して複数本の陰極を配置する場合および複数本の陽極に対して1本の陰極を配置する場合をも含む意味で使用している。   Usually, at least one set of electrodes is vertically embedded in the coal ash 1, but the electrode is not limited to this direction, and can be embedded, for example, at a predetermined angle from the vertical direction. When embedding a plurality of pairs of electrodes in the surface layer of the coal ash 1, the electrodes can be regularly arranged, for example, arranged on the same straight line. Note that the above “one set” means not only a case where there are only one anode and a cathode, but also a case where a plurality of cathodes are arranged for one anode, and one electrode for a plurality of anodes. It is used in the meaning including the case of arranging the cathode.

このように配列した電極間に電圧を印加し、陽極、陰極間に通電させる。その際の電圧値および電流値は、除去しようとする有害物質によって適宜変更して設定できる。通常、有害物質が6価クロムなどの重金属の場合、電気泳動作用によれば40〜60Vおよび6〜3A程度、電気浸透作用によれば50Vおよび10〜20A程度とされる。また、鉛や砒素の場合、電気移動作用によれば、0.1A程度の電流が電極間に流れるように設定される。なお、電圧は直流、交流のいずれであってもよい。電極間に通電すると、電気浸透作用により土壌中の水分が陽極側から陰極側に移動する電気浸透現象が生じる。この現象によって、陽極近傍の石炭灰1中の含水率が低下することが生じうるが、その含水率が低くなると、重金属の移動速度が低下し、除去能力が低下することとなるので、必要に応じて陽極側の表層に給水することが好ましい。また、電極間の石炭灰1のpHが中性域またはそれ以上の場合には、pH調整剤溶液などを散水し、土壌pHを低下させ、難溶性の重金属のイオン化を促進する効果も期待できる。   A voltage is applied between the electrodes arranged in this way, and electricity is applied between the anode and the cathode. The voltage value and current value at that time can be appropriately changed depending on the harmful substance to be removed. Usually, when the harmful substance is a heavy metal such as hexavalent chromium, it is about 40 to 60 V and 6 to 3 A according to the electrophoretic action, and about 50 V and 10 to 20 A according to the electroosmotic action. In the case of lead or arsenic, a current of about 0.1 A is set to flow between the electrodes according to the electromigration action. The voltage may be either direct current or alternating current. When electricity is applied between the electrodes, an electroosmosis phenomenon occurs in which moisture in the soil moves from the anode side to the cathode side by electroosmosis. This phenomenon can cause the moisture content in the coal ash 1 near the anode to decrease, but if the moisture content decreases, the moving speed of heavy metals decreases and the removal capability decreases. Accordingly, it is preferable to supply water to the surface layer on the anode side. In addition, when the pH of the coal ash 1 between the electrodes is in the neutral range or higher, it is possible to expect the effect of sprinkling a pH adjuster solution or the like to lower the soil pH and promoting ionization of the hardly soluble heavy metal. .

第2工程では、第1工程で有害物質が表層に集積された石炭灰1の表層において、これを培土として有害物質高蓄積植物を栽培し、当該植物に有害物質を吸収させ、石炭灰1中の有害物質濃度を低減させる。これにより、石炭灰1からの有害物質の除去が可能となる。   In the second step, in the surface layer of coal ash 1 in which harmful substances are accumulated on the surface layer in the first step, a plant with a high accumulation of harmful substances is cultivated using this as soil, and the plant absorbs the harmful substances in the coal ash 1 Reduce the concentration of harmful substances. Thereby, it is possible to remove harmful substances from the coal ash 1.

本発明で使用される有害物質高蓄積植物は、大量の有害物質を植物体内で蓄積、輸送でき、毒性に耐性を有する植物である。好ましくは、成長が早く、根を広範囲に伸展させ、そこから吸収した有害物質を茎葉部分に移動させ、当該部分に蓄積する植物であることが好ましい。有害物質高蓄積植物は、有害物質の種類に応じて使い分けることができる。   The harmful substance high-accumulation plant used in the present invention is a plant that can accumulate and transport a large amount of harmful substances in the plant body and is resistant to toxicity. Preferably, it is a plant that grows quickly, spreads the roots over a wide area, moves harmful substances absorbed therefrom to the foliage part, and accumulates in the part. Plants with a high accumulation of harmful substances can be used according to the type of harmful substances.

有害物質が重金属の場合には、これまでの研究の結果、約400種類の植物に蓄積能があることが判明している。例えば、アブラナ科、ヒルガオ科サツマイモ属,マメ科ゲンゲ属,ヤマモガシ科マカダミア属およびアカネ科などの品種があり、具体的には、ヨウシュヤマゴボウ、ナズナ、ブタクサ、マリーゴールド、ブライダルベール、ヘビノネゴザなどがよく知られている。有害物質が放射性物質の場合、近年研究が進められ、放射性物質の吸収、蓄積効果が認められているアブラナ科、アカザ科の植物、ヤナギ、ヒマワリ、トウモロコシまたはこれらの近縁種などが挙げられる。有害物質が外来性有機汚染物質、例えば、農薬、TCE、石油、TNT、PAHs、PCP、PCBsなどの場合、これらの分解作用を有するイネ、カヤツリグサ科などが挙げられる。石油(PAH)に対してはトウモロコシやクローバなど、ディーゼル油や原油に対してはイタリアンライグラス、フェポット、フェスキュなど、木材防腐剤に対してはペレニアルライグラスなど、PCBやTNTに対してはピレンイネ科、イネ科・マメ科植物、メドーブロムグラスなど、石油系化合物に対してはバミュ−ダグラスなど、ディーゼル油に対してはペレニアルライグラスなどが挙げられる。これらは、汚染土壌から除去すべき有害物質の種類に応じて単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。   When the harmful substance is a heavy metal, it has been found that about 400 kinds of plants have an accumulation ability as a result of previous studies. For example, there are varieties such as Brassicaceae, Convolvulaceae, Sweet potato, Legume, Macadamia, and Rubiaceae. well known. In the case where the harmful substance is a radioactive substance, examples include cruciferous, red-breasted plants, willows, sunflowers, corn, and related species that have been studied recently and have been shown to absorb and accumulate radioactive substances. When the harmful substance is an exogenous organic pollutant such as agricultural chemicals, TCE, petroleum, TNT, PAHs, PCP, PCBs, etc., rice having a decomposing action, cyperaceae and the like can be mentioned. For corn and clover for petroleum (PAH), Italian ryegrass, fepot and fescue for diesel oil and crude oil, perennial ryegrass for wood preservatives, pyreneaceae for PCB and TNT, Examples include grass and leguminous plants, meadow bromegrass, petroleum-based compounds such as bamu douglas, and diesel oil such as perennial ryegrass. These can be used alone or in combination of two or more depending on the type of harmful substance to be removed from the contaminated soil.

また、本発明においては、有害物質高蓄積植物として、有害物質を吸収し、当該有害物質に対して耐性を備えるように遺伝子を組み換えた植物も好適に使用できる。例えば、上記例示の植物から所定の遺伝子を単離し、当該単離した遺伝子を組み込んだ同種または異種の植物などが挙げられる。   Moreover, in this invention, the plant which absorbed the harmful | toxic substance and recombined the gene so that it might have tolerance with respect to the harmful | toxic substance can also be used suitably as a harmful substance high accumulation | storage plant. For example, a predetermined gene is isolated from the above-exemplified plants, and the same or different plants incorporating the isolated gene can be used.

上記の植物は、石炭灰1の表層に適切な時期に播種してそのまま生育させてもよく、予め生育させた苗や植物体などを当該表層に移植してもよい。また、従前よりこの埋め立て処分跡地に生息する植物をそのまま用いてもよい。播種や移植は、従来公知の方法によって行うことができる。   The plant may be sown on the surface layer of coal ash 1 at an appropriate time and grown as it is, or a seedling or a plant body grown in advance may be transplanted to the surface layer. Moreover, you may use the plant which inhabits this landfill disposal site from before. Seeding and transplantation can be performed by a conventionally known method.

本発明においては、有害物質高蓄積植物とともに、有害物質の吸収を補助する物質を併用してもよい。例えば、ゼオライトなどの粘土鉱物を好適に使用できる。また、石炭灰やその加工品、特に造粒品は、吸水性および保水性に非常に優れ、有害物質を溶出水とともに取り込むことができるので、これらをこの目的で用いてもよい。これら有害物質の吸収を補助する物質は、処分跡地2(特には電極周辺)の表面または地中に対して公知の方法で撒布、埋設などされる。   In this invention, you may use together the substance which assists absorption of a harmful | toxic substance with the harmful substance high accumulation plant. For example, a clay mineral such as zeolite can be suitably used. In addition, coal ash and processed products thereof, particularly granulated products, are extremely excellent in water absorption and water retention, and can take in harmful substances together with the elution water, so these may be used for this purpose. These substances that assist in the absorption of harmful substances are distributed or buried in a known manner on the surface of the disposal site 2 (particularly around the electrode) or in the ground.

上記の第1工程および第2工程は、この順で実施してもよく、同時に並行して行うこともできる。後者の場合、上記電極の配置によって少なくとも1組の電極を埋め立て処分跡地の表層に所定の配置で埋設するとともに、有害物質高蓄積植物の種子を当該表層にまいて栽培することができる。また、埋め立て処分跡地を例えば2つの区画に分け、一方の区画で第1工程を実施するとともに、他方で第2工程を実施し、生育した植物を収穫した後に上記一方の区画で第2工程を、他方で第1工程を実施してもよい。上記跡地をさらに複数の区画に分け、各区画で同様に第1工程、第2工程を交互に行うようにしてもよい。   Said 1st process and 2nd process may be implemented in this order, and can also be performed simultaneously in parallel. In the latter case, at least one pair of electrodes can be embedded in the surface layer of the landfill disposal site according to the above-described electrode arrangement, and seeds of highly harmful substance-accumulating plants can be cultivated on the surface layer. In addition, the landfill disposal site is divided into, for example, two sections, the first process is performed in one section, the second process is performed in the other section, and after the grown plants are harvested, the second process is performed in the one section. On the other hand, the first step may be performed. The ruins may be further divided into a plurality of sections, and the first process and the second process may be alternately performed in each section.

所定の期間経過後に、有害物質を吸収した植物は収穫され、その後、乾燥される。収穫や乾燥の方法については特に限定されず、従来公知の方法を適宜選択できる。これによって、高含水の汚染土壌中に含有されている有害物質を除去して当該汚染土壌を浄化することが可能となる。この浄化された土壌や当該土壌の埋め立て地などは、有効利用が可能となる。   After a predetermined period of time, plants that have absorbed harmful substances are harvested and then dried. The method for harvesting and drying is not particularly limited, and a conventionally known method can be appropriately selected. This makes it possible to remove the harmful substances contained in the highly water-contaminated soil and purify the contaminated soil. The purified soil and the landfill of the soil can be effectively used.

この工程は、低コストであると同時に、太陽エネルギーを利用しており、二酸化炭素を増加させないので、環境負荷がほとんどなく、汚染土壌の拡散の防止や緑化等に有効である。特に低濃度・広範囲な土壌汚染浄化に適応可能になり、適用範囲が有機性、無機性、放射性汚染物質など非常に幅広いことも利点である。   This process is low-cost and at the same time uses solar energy and does not increase carbon dioxide, so there is almost no environmental impact and is effective in preventing the diffusion of contaminated soil, greening, and the like. In particular, it can be applied to low-concentration and wide-ranging soil pollution purification, and the application range is very wide including organic, inorganic and radioactive pollutants.

また、第3工程は、第2工程で収穫され、乾燥された植物に対して必要な場合には粉砕などの処理を行った後、これを燃料(以下では、このように処理された燃料を「バイオマス燃料」と呼ぶこととする。)としてバイオマス発電を行い、電気(図1では、発電電力と記載している。)および熱を得るものである。使用される粉砕設備としては特に限定されず、植物の形態などを考慮して、効率的な粉砕処理が可能な設備を選択できる。また、必要な場合には、乾燥した植物を加圧成形などにより塊状に成形するなどの処理を行うこともできる。   In the third step, the plant harvested and dried in the second step is subjected to processing such as pulverization if necessary, and then this is used as fuel (hereinafter referred to as fuel thus processed). Biomass power generation is performed as “biomass fuel”), and electricity (described as generated power in FIG. 1) and heat are obtained. The crushing equipment used is not particularly limited, and an equipment capable of efficient crushing treatment can be selected in consideration of the form of the plant. Further, if necessary, the dried plant can be subjected to a treatment such as forming into a lump shape by pressure molding or the like.

このバイオマス燃料の燃焼設備としては、例えばこれを直接燃焼可能なボイラーが挙げられる。石炭焚ボイラーにおいてこのバイオマス燃料を燃焼させる場合、石炭燃料とともに混焼してもよい。得られる熱や蒸気は、別の用途に使用できる。このように、直接燃焼可能なボイラーを用いて上記バイオマス燃料を燃焼処分した場合、植物が光合成によって吸収した二酸化炭素を大気中に排出するだけであるので、大気中の二酸化炭素存在量を増加させない。また、バイオマス燃料を石炭燃料と混焼する場合、石炭燃料使用量をバイオマス燃料混合量分低減できるので、その低減分大気中の二酸化炭素量の増加を抑えることができる。   Examples of the biomass fuel combustion facility include a boiler capable of directly combusting it. When burning this biomass fuel in a coal fired boiler, it may be co-fired with the coal fuel. The resulting heat and steam can be used for other applications. In this way, when the biomass fuel is burned and disposed using a directly combustible boiler, the carbon dioxide absorbed by the photosynthesis by the plant is only discharged into the atmosphere, so the amount of carbon dioxide in the atmosphere is not increased. . Further, when biomass fuel is co-fired with coal fuel, the amount of coal fuel used can be reduced by the amount of biomass fuel mixed, so that the increase in the amount of carbon dioxide in the atmosphere can be suppressed.

得られた発電電力10は、電力系統に送電することができる。また、適宜直流に変換して蓄電するなどして第1工程における少なくとも1組の電極へ給電することができる(図1符号11参照)。後者の場合、電力需要量が低下する深夜の時間帯に給電することで、電力需要の平準化にも貢献しうる。   The obtained generated power 10 can be transmitted to the power system. In addition, power can be supplied to at least one set of electrodes in the first step by appropriately converting to direct current and storing the power (see reference numeral 11 in FIG. 1). In the latter case, power supply can be contributed to leveling of power demand by supplying power in the late-night time when power demand is reduced.

バイオマス燃料中の有害物質が例えば重金属である場合、当該燃料の燃焼によって発生した燃焼灰については含有する重金属を分別抽出するか、または不溶化処理を行い処分することができる。有害物質は、この汚染土壌の量よりも極少量である燃焼灰中に高濃度にて含有されるため、濃縮減容が可能である。   When the harmful substance in the biomass fuel is, for example, heavy metal, the heavy metal contained in the combustion ash generated by the combustion of the fuel can be separated and extracted or insolubilized for disposal. Since harmful substances are contained at high concentrations in the combustion ash, which is a very small amount than the amount of this contaminated soil, it is possible to reduce the concentration.

本発明の被処理土壌の浄化方法の実施形態の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of embodiment of the purification method of the to-be-processed soil of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 石炭灰
2 石炭灰処分場の未利用跡地
3 第1工程(電気化学的処理工程)
4 第2工程(ファイトレメディエーション工程)
5 第2工程(植物の収穫)
6 第3工程(バイオマス発電工程)
8 焼却灰

1 Coal ash 2 Unused ruins of coal ash disposal site 3 1st process (electrochemical treatment process)
4 Second process (phytoremediation process)
5 Second step (plant harvesting)
6 Third process (biomass power generation process)
8 Incineration ash

Claims (6)

高含水の汚染土壌の表層に少なくとも1組の電極を所定の間隔で埋設し、該電極間に通電することにより前記汚染土壌中の間隙水に溶出した有害物質を電気化学的に前記電極に向けて移動せしめて集積する第1工程と、当該汚染土壌の表層において有害物質高蓄積植物を栽培し、当該植物に有害物質を吸収させ、前記有害物質を吸収させた後に前記植物を収穫する第2工程とからなることを特徴とする汚染土壌の浄化方法。   At least one set of electrodes is embedded at a predetermined interval on the surface layer of highly water-contaminated soil, and harmful substances eluted in the pore water in the contaminated soil are electrochemically directed to the electrodes by energizing the electrodes. A second step of cultivating a plant with a high accumulation of harmful substances on the surface layer of the contaminated soil, absorbing the harmful substances into the plant, and harvesting the plants after absorbing the harmful substances. A method for purifying contaminated soil, comprising a step. さらに前記収穫された植物をバイオマス燃料として燃焼させて電力および熱を発生させる第3工程を備える請求項1に記載の汚染土壌の浄化方法。   The method for purifying contaminated soil according to claim 1, further comprising a third step of generating electric power and heat by burning the harvested plant as biomass fuel. 前記電力は、前記第1工程の少なくとも1組の電極に供給される請求項1または2に記載の汚染土壌の浄化方法。   The method for purifying contaminated soil according to claim 1 or 2, wherein the electric power is supplied to at least one set of electrodes in the first step. 前記第2工程において、前記有害物質高蓄積植物とともに、有害物質の吸収能を有する物質を併用する請求項1〜3のいずれか1項に記載の汚染土壌の浄化方法。   The method for purifying contaminated soil according to any one of claims 1 to 3, wherein, in the second step, a substance having an ability to absorb harmful substances is used in combination with the harmful substance high accumulation plant. 前記汚染土壌は、埋め立て跡地に蓄積されたものである請求項1〜4のいずれか1項に記載の汚染土壌の浄化方法。   The method for purifying contaminated soil according to any one of claims 1 to 4, wherein the contaminated soil is accumulated in a landfill site. 前記有害物質が重金属である請求項1〜5のいずれか1項に記載の汚染土壌の浄化方法。

The method for purifying contaminated soil according to any one of claims 1 to 5, wherein the harmful substance is a heavy metal.

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