JP2011041949A

JP2011041949A - 油分汚染土壌の処理方法

Info

Publication number: JP2011041949A
Application number: JP2010232816A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Okada; 正明岡田; Ichiro Hanatake; 一郎華嶽
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2011-03-03
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: JP5535865B2

Abstract

【課題】従来、油分汚染土壌にアルカリ性土壌改良材や油分吸着材を個別にあるいは同時に使用したり、コンクリートや鋼矢板による遮水壁を構築したりしていたが、土壌からの油分溶出を食い止めることはできなかった。
【解決手段】深層混合機１０により、不透水層１１まで油分汚染土壌１２を掘進し、地表面まで油分吸着材、例えばアスファルト乳剤を注入しながら混合する。続いて同様に水硬性固化材、例えばセメントミルクを不透水層１１から地表面まで混合し、深層混合孔内の土壌と各薬剤とを混合する。これにより、油分汚染土壌中の油分の安定的な不溶化および油分汚染土壌からの油分の溶出・浸透拡散の防止が達成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、油分汚染土壌の処理方法に関するものである。

油分汚染土壌は、砂質、れき質、腐食、粘性土あるいはそれらの混合物より構成される土壌に、例えばボイラー用燃料タンクその他の貯油施設から燃料油等が漏洩して形成される。また日本国内には石油系炭化水素による潜在的な油分汚染土壌も存在すると言われている。土壌中の油分濃度は、高いもので数１０％に達し、低いものでは数１０ｍｇ油分／ｋｇ乾土と様々である。しかしながら、低濃度であっても臭気や油膜などの原因となり得る。
油分汚染土壌の処理方法には、溶媒洗浄法、アルカリ界面活性剤洗浄法、微生物による分解等が挙げられるが、早急な処理が望まれる場合は土壌を焼却する焼却法が採られる。しかし溶媒洗浄法は、洗浄に使用する薬剤が土壌中に残留し、処理後の土壌を埋め戻し土に使うには問題が残る。また焼却法は、焼却プラントを要することから土壌処理費用は他の方法に比較して高く、かつ焼却後の土壌は物性も変化してしまうため埋め戻し土としては用いられず廃棄物として扱われる。

一方、油分汚染土壌における油分は、次のような形態で存在されると推察される。
（１）土壌の疎水性表面に油分が吸着している。
（２）土壌間隙に油水分離した状態で地盤圧により囲い込まれている。
とくに（２）のような油分が水とともに抱き込まれている場合において、油分汚染土壌は、雨水、地下水などの浸透により油分を溶出する。そこで、油分汚染土壌からの油分溶出を封じ込めることを目的として、一般的に、セメント、石灰等のアルカリ性土壌改良材を土壌に添加しているが、セメント、石灰による固化作用はカルシウムの水和反応によるので、固化と同時に土壌表面の油分がカルシウムに置き換わって遊離する。また、土壌のアルカリ化によって油分の遊離分散が促進される。このような条件においては（２）だけでなく（１）のような土壌の疎水表面に吸着している油分が分散遊離してくる。したがって、汚染土壌中の油分を封じ込めることは、従来できなかった。
また、アスファルト、白土、植物繊維等の材料は油分吸着性を有することが知られている。そこでこれらの材料は主に漏洩した油分の回収資材として利用される。しかしながら、潜在的な石油系の油分汚染土壌あるいは燃料地下タンクからの漏洩による油分汚染土壌に対する処理材料としては、地下水との永続的な接触に対する強度が不足し、かつ地下水圧による地盤内部の間隙からのしみだしをおさえるには遮水性が不足するという問題点があった。
このため、油分汚染土壌からの油分溶出を封じ込めるために、従来、例えばコンクリートや鋼矢板による遮水壁を構築する手段が採られている。しかし、コンクリートの遮水壁は、車などの振動、コンクリートの中性化、老朽化などによって硬化層にひび割れが生じた場合には、亀裂に侵入する雨水、地下水等に伴う油分のしみだしを抑えることはできない。また鋼矢板の遮水壁も矢板間の隙間において同様の問題が起こる。

特開平６−３３４５２号公報

したがって本発明の目的は、油分汚染土壌中の油分を安定的に不溶化し、かつ油分汚染土壌からの油分の溶出および浸透拡散を低コストで効率的に防止することのできる油分汚染土壌の処理方法を提供することにある。

本発明は、油分汚染土壌に、まず油分吸着材を添加し、続いて水硬性固化材を添加することを特徴とする油分汚染土壌の処理方法を提供するものである。
また本発明は、油分吸着材が、有効成分として、グリセロール、ロウ、固形パラフィン、アスファルト、レジン、タールおよびピッチから選択される少なくとも１種である前記の油分汚染土壌の処理方法を提供するものである。
また本発明は、油分吸着材が、有効成分として、脂肪酸および脂肪酸エステルから選択される少なくとも１種である前記の油分汚染土壌の処理方法を提供するものである。
また本発明は、水硬性固化材が、セメントおよび石灰から選択される少なくとも１種である前記の油分汚染土壌の処理方法を提供するものである。
また本発明は、油分吸着材を添加する際に、界面活性剤をさらに油分汚染土壌に添加する前記の油分汚染土壌の処理方法を提供するものである。
また本発明は、油分汚染土壌と未汚染土壌との境界部付近に、前記の油分汚染土壌の処理方法により処理された土壌を配置し、前記油分汚染土壌から前記未汚染土壌への油分の移動を抑制するようにしたことを特徴とする油分汚染土壌の溶出防止方法を提供するものである。
また本発明は、前記油分汚染土壌と未汚染土壌は不透水層の上に位置しており、前記処理された土壌は、地表面から不透水層にわたる深さで配置されていることを特徴とする前記の油分汚染土壌の溶出防止方法を提供するものである。
また本発明は、前記処理された土壌が前記油分汚染土壌を取り囲むように配置されていることを特徴とする。
また本発明は、前記油分汚染土壌が、地下水の流れを有する土壌層内に位置しており、前記処理された土壌は、平面視した場合に、前記油分汚染土壌よりも地下水の流れの下流側で帯状に延在しており、その延在方向の両端は前記油分汚染土壌よりも地下水の流れの上流方向に位置するように設けられていることを特徴とする。
また本発明は、前記油分汚染土壌が、地下水の流れを有する土壌層内に位置しており、前記処理された土壌は、平面視した場合に、前記油分汚染土壌よりも地下水の流れの下流側でその延在方向の中央に油分汚染土壌が位置するように、前記地下水の流れとほぼ直交する方向に帯状に延在していることを特徴とする。

本発明によれば、例えば石油系炭化水素による油分汚染土壌に油分吸着材を添加することにより、土壌粒子に吸着している油分が油分吸着材に吸着され、この状態で水硬性固化材を土壌に添加すると、土壌中に含まれている水分により水和反応が生じ徐々に固化が進行し、油分は油分吸着材に吸着された状態のまま土壌粒子と水硬性固化材の架橋間に包埋され、油分汚染土壌中の油分の安定的な不溶化および油分汚染土壌からの油分の溶出・浸透拡散の防止が達成される。

なお、特開平６−３３４５２号公報には、アスファルト乳剤とセメントミルクを同時に添加して地盤を改良する方法が開示されているが、油分汚染土壌にアスファルトとセメントを同時に添加すると、セメントによる土壌のアルカリ性への変化により油分が分離浮上しアスファルトに吸着されにくく、さらに固化が土壌−アスファルト−セメント間で進行して上層に油分が浮き上がった状態になる。逆にセメントを先に添加しても同様の油分の浮上分離が起こる。すなわち、特開平６−３３４５２号公報の技術では油分汚染土壌の油分を不溶化することができず、本発明とは全く異なるものである。

本発明の方法の一実施態様を説明するための図である。油分汚染土壌が、本発明により処理された土壌で取り囲まれている形態を示す図である。本発明の方法の別の実施態様を説明するための図である。油分汚染土壌が、本発明により処理された土壌で取り囲まれている形態を示す図である。油分汚染土壌から未汚染土壌への油分の移動を抑制可能な、本発明により処理された土壌の形態を示す図である。油分汚染土壌から未汚染土壌への油分の移動を抑制可能な、本発明により処理された土壌の別の形態を示す図である。油分汚染土壌から未汚染土壌への油分の移動を抑制可能な、本発明により処理された土壌の別の形態を示す図である。

本発明の方法は、油分汚染土壌に、まず油分吸着材を添加し、続いて水硬性固化材を添加することを特徴としている。
油分吸着材としては、親油性を有するとともに油分を吸着できる材料であればとくに制限されないが、例えばグリセロール、ロウ、固形パラフィン、アスファルト、レジン、タール、ピッチ等が好適なものとして挙げられ、これらは必要に応じて併用することもできる。また、脂肪酸や脂肪酸エステルも使用できる。なお、上記各種成分は、これらを有効成分としていればよく、その他の添加剤を含有していてもよいことは勿論である。
油分吸着材の添加量は、汚染土壌の油分濃度により適宜決定されるが、例えば油分汚染土壌に対して５〜５０質量％である。

また、水硬性固化材としては、水硬性を有する材料であればとくに制限されないが、例えばセメント、石灰が好適なものとして挙げられ、これらは必要に応じて併用することもできる。用いるセメントは、とくに制限されず自由に選択でき、例えば普通ポルトランドセメント、早強セメント、ビーライトセメント、高炉セメント、三成分セメント、混合セメント、アルミナセメント等を使用できる。
水硬性固化材の添加量は、油分汚染土壌の油分濃度、固化妨害物質量等により適宜決定されるが、例えば油分汚染土壌に対して１〜５０質量％であり、油分汚染土壌との均一な混合、水硬性固化材の添加による土量の増加防止等を考慮すると５〜２０質量％が好ましい。

また、油分汚染土壌にまず油分吸着材を添加する工程の際に、界面活性剤を併用すると油分汚染土壌における油分の分散が促進され、土壌粒子から油分の乖離が進み、油分吸着剤への吸着作用が促進され好ましい。界面活性剤の種類はとくに制限されず、カチオン性、アニオン性、非イオン性など適宜選択すればよい。
界面活性剤の添加量は、汚染土壌の油分濃度により適宜決定されるが、例えば油分汚染土壌に対して０．０１〜０．１質量％である。

本発明により処理された油分汚染土壌は、それ自体が撥水性および油分吸着性を有する。この作用は、アスファルトのような油分吸着材が水硬性固化材の水和結晶構造に混和して点在していることに起因し、外部から接触してくる石油系炭化水素のような油分はそこに吸着されることになる。この特性を利用して油分汚染土壌と未汚染土壌との境界部付近に、本発明により処理された土壌を配置し、油分汚染土壌から未汚染土壌への油分の移動を抑制するようにすれば、油分汚染土壌から未汚染土壌への油分の溶出が防止され、また地下水、伏流水が油分汚染土壌に侵入することも防止される。

以下、本発明を実施例および比較例により説明する。
（実施例１）
乾燥させた関東ロームに対し、Ａ重油２０質量％を混合し、人工の油分汚染土壌を調製した。この油分汚染土壌に対し、アスファルトを乳剤として５０質量％添加し練り混ぜ均一化し、続いて水道水を加えて水分量を５０質量％に調整した。この土壌に対し生石灰を３０質量％添加し十分に混合した。７日後、土壌の性状を確認するとともに固化した表面に水道水を流し込み油膜の発生を調べた。その結果、油分汚染土壌は完全に固化しており、油膜の発生はほとんど見られなかった。

（比較例１）
アスファルトを使用しなかったこと以外は、実施例１を繰り返した。その結果、生石灰を添加する段階で油分が浮き出し、油粘土状になった。また７日後の油分汚染土壌は固化していたが、固化表面に油分がたまっている状態であって、水道水を添加すると油分が浮上分離し表面に油層が形成され、油分が不溶化されなかった。

（実施例２）
乾燥させた粘性土に対し、軽油１０質量％を混合し、人工の油分汚染土壌を調製した。この油分汚染土壌に対し、アスファルトを乳剤として５０質量％添加し練り混ぜ均一化し、続いて水道水を加えて水分量を５０質量％に調整した。この土壌に対し普通セメントを１０質量％添加し十分に混合した。７日後、土壌の性状を確認するとともに固化した表面に水道水を流し込み油膜の発生を調べた。その結果、油分汚染土壌は完全に固化しており、油膜の発生はほとんど見られなかった。

（比較例２）
アスファルトを使用しなかったこと以外は、実施例２を繰り返した。その結果、普通セメントを添加する段階で油分が浮き出し、油粘土状になった。また７日後の油分汚染土壌は固化していたが、固化表面に油分がたまっている状態であって、水道水を添加すると油分が浮上分離し表面に油層が形成され、油分が不溶化されなかった。

（実施例３）
次に、地下埋設型の燃料タンクよりＡ重油が漏洩し、周囲土壌半径約５ｍの範囲に重油が拡散している場合の処理方法について例示する。
図１は、本発明の方法の一実施態様を説明するための図である。２液以上の注入口を備えるとともに２液を末端のノズル部に液送可能な深層混合機１０により、不透水層１１に到達するまで油分汚染土壌１２と未汚染土壌１３との境界部付近を掘進する（本実施例では不透水層は地表面から１０ｍの深度とする）。目標深度に到達したら薬剤貯留槽１４からアスファルト乳剤を深層混合機１０に導入し、アスファルト乳剤を注入しながら深層混合し、徐々に深層混合機１０を引き上げながら攪拌してアスファルトと油分汚染土壌１２との混合を地表面まで行う。次に、再び深層混合機１０を目標深度まで挿入し、薬剤貯留槽１５からセメントミルクを深層混合機１０に導入し、セメントミルクを注入しながら深層混合し、徐々に深層混合機１０を引き上げながら攪拌してセメントミルクと油分汚染土壌１２との混合を地表面まで行う。以上の工程により深層混合孔内の土壌が各薬剤と混合される。次に深層混合機１０を処理予定区画の境界部に沿って移動させながら順次上記工程を行い、図２に示すように、処理された土壌１６が油分汚染土壌１２を取り囲むようにする。

深層混合機１０を使用しない場合は、図３に示すように、バックホーなどの掘削機１７により油分汚染土壌１２を掘削し、バッチ式または連続式の土壌攪拌器を備えた土壌改良プラント１８により例えばアスファルト乳剤およびセメントミルクを順次油分汚染土壌に混合し、処理された土壌１６を得、これを図４に示すように、油分汚染土壌１２を取り囲むように不透水層１１まで埋設し、未汚染土壌１３を汚染しないようにする。

（実施例４）
実施例３では、本発明により処理された土壌１６が油分汚染土壌１２を取り囲むように埋設されたが、油分汚染土壌１２から未汚染土壌１３への油分の移動が抑制できれば、実施例３以外の態様を採ることができる。
すなわち、油分汚染土壌１２が、地下水の流れＮを有する土壌層内に位置している場合、土壌１６を、平面視した場合に、油分汚染土壌よりも地下水の流れの下流側で帯状に延在させ、その延在方向の両端を油分汚染土壌１２よりも地下水の流れＮの上流方向に位置させるようにしても、油分汚染土壌１２から未汚染土壌１３への油分の移動を抑制できる。
例えば、図５に示すように、平面視した場合に、土壌１６は地下水の流れＮの上流方向に向けて開放部を有するコ字状に設けられ、油分汚染土壌１２は、このコ字状の内側に位置していればよい。
また、図６に示すように、平面視した場合に、土壌１６は地下水の流れＮの上流方向に向けて開放部を有するＶ字状に設けられ、油分汚染土壌１２は、このＶ字状の内側に位置していればよい。
さらにまた、図７に示すように、土壌１６を、平面視した場合に、油分汚染土壌１２よりも地下水の流れＮの下流側でその延在方向の中央に油分汚染土壌１２が位置するように、地下水の流れＮとほぼ直交する方向に帯状に延在させても、油分汚染土壌１２から未汚染土壌１３への油分の移動を抑制できる。

なお、上記実施例３および４においては、本発明により処理された土壌１６を不透水層１１まで埋設するのが好ましいが、ここでいう「不透水層」とは、水を通過させない地層の他に、水を通過させない性質を有する層、例えば岩盤等も包含するものとする。

本発明によれば、油分汚染土壌中の油分を安定的に不溶化し、かつ油分汚染土壌からの油分の溶出および浸透拡散を低コストで効率的に防止することのできる油分汚染土壌の処理方法が提供される。

１０深層混合機
１１不透水層
１２油分汚染土壌
１３未汚染土壌
１４，１５薬剤貯留槽
１６処理された土壌
１７掘削機
１８土壌改良プラント

Claims

油分汚染土壌に、まず油分吸着材を添加し、続いて水硬性固化材を添加することを特徴とする油分汚染土壌の処理方法。
油分吸着材が、有効成分として、グリセロール、ロウ、固形パラフィン、アスファルト、レジン、タールおよびピッチから選択される少なくとも１種である請求項１記載の油分汚染土壌の処理方法。
油分吸着材が、有効成分として、脂肪酸および脂肪酸エステルから選択される少なくとも１種である請求項１記載の油分汚染土壌の処理方法。
水硬性固化材が、セメントおよび石灰から選択される少なくとも１種である請求項１記載の油分汚染土壌の処理方法。
油分吸着材を添加する際に、界面活性剤をさらに油分汚染土壌に添加する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の油分汚染土壌の処理方法。
油分汚染土壌と未汚染土壌との境界部付近に、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の油分汚染土壌の処理方法により処理された土壌を配置し、前記油分汚染土壌から前記未汚染土壌への油分の移動を抑制するようにしたことを特徴とする油分汚染土壌の溶出防止方法。
前記油分汚染土壌と未汚染土壌は不透水層の上に位置しており、前記処理された土壌は、地表面から不透水層にわたる深さで配置されていることを特徴とする請求項６記載の油分汚染土壌の溶出防止方法。
前記処理された土壌は前記油分汚染土壌を取り囲むように配置されていることを特徴とする請求項６または７記載の油分汚染土壌の溶出防止方法。
前記油分汚染土壌は、地下水の流れを有する土壌層内に位置しており、前記処理された土壌は、平面視した場合に、前記油分汚染土壌よりも地下水の流れの下流側で帯状に延在しており、その延在方向の両端は前記油分汚染土壌よりも地下水の流れの上流方向に位置するように設けられていることを特徴とする請求項６または７記載の油分汚染土壌の溶出防止方法。
前記油分汚染土壌は、地下水の流れを有する土壌層内に位置しており、前記処理された土壌は、平面視した場合に、前記油分汚染土壌よりも地下水の流れの下流側でその延在方向の中央に油分汚染土壌が位置するように、前記地下水の流れとほぼ直交する方向に帯状に延在していることを特徴とする請求項６または７記載の油分汚染土壌の溶出防止方法。