JP2017039071A - 土壌浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】広い地域にわたって多数の土地で発生する大量のＶＯＣ含有土壌を受け入れて効果的に浄化することができる土壌浄化システムを提供する。
【解決手段】土壌浄化システム１は、土壌収容建屋５と、酸化カルシウム散布車１３と、トラクタ１５と、散水装置１６と、ボイラ２５とを備えている。散水装置１６は、それぞれ土壌収容建屋５内に設定された複数の散水区画に個別に散水する複数の区画散水器１７と、これらの区画散水器１７の散水態様を制御する散水制御器とを備えている。各区画散水器１７は、高温水生成器２０と高温水散布器２１とを備えている。ボイラ２５のバーナ２６は、土壌収容建屋５内の空気で燃料を燃焼させ、該空気中のＶＯＣを処理又は除去する。高温水生成器２０は、ボイラ２５で生成された水蒸気と水とを混合して高温水を生成し、この高温水は高温水散布器２１によりＶＯＣ含有土壌の上に散布される。
【選択図】図１

Description

本発明は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Volatile Organic Compound）を含む大量の土壌を土壌収容建屋の内部に搬入し、酸化カルシウムと高温水とを用いて該土壌の温度を高め、該土壌中の揮発性有機化合物を気化させて除去するようにした土壌浄化システムに関するものである。

一般に、揮発性有機化合物（以下「ＶＯＣ」という。）を製造又は使用する施設の敷地又は跡地の土壌はＶＯＣを含んでいるが、その周囲の環境の悪化を防止するために、このようなＶＯＣを含む土壌（以下「ＶＯＣ含有土壌」という。）はＶＯＣを除去して浄化する必要がある。また、ＶＯＣを製造又は使用する施設の敷地又は跡地を掘削した場合、掘削によって生じたＶＯＣ含有土壌を、そのまま投棄したり、埋め立て又は盛土に使用したりすると、その周囲の環境を悪化させる。そこで、ＶＯＣ含有土壌を浄化する土壌浄化装置又は土壌浄化方法が種々提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。

具体的には、ＶＯＣ含有土壌を、該ＶＯＣ含有土壌が生じた土地（以下「原位置」という。）で浄化するようにした土壌浄化装置が種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。また、ＶＯＣで汚染された土地を掘削することにより生じたＶＯＣ含有土壌を受け入れて浄化するプラント型の土壌浄化装置も種々提案されている（例えば、特許文献３、４参照）。

特開２０１０−２２７７３３号公報 特許第３５８６８４１号公報 特開２００７−２０９９１５号公報 特開２０１２−１６１７６８号公報

しかしながら、例えば特許文献１に開示された、ＶＯＣ含有土壌を原位置で浄化するようにした従来の土壌浄化装置又は土壌浄化方法では、例えば地面の下の深い位置に空気を供給する配管等を土中に埋設する必要があり、したがって装置一式を他の土地に移動させ又は移設するのが容易でないので、ＶＯＣで汚染された散在する土地のＶＯＣ含有土壌を浄化するのには適していない、といった問題がある。とくに、広い地域にわたって多数の土地で発生したＶＯＣ含有土壌を受け入れて浄化する事業を営む者にとっては、このような土壌浄化装置又は土壌浄化方法は実用的なものではない。

また、例えば特許文献４に開示された、掘削により生じたＶＯＣ含有土壌を受け入れて浄化するようにした従来のプラント型の土壌浄化装置は、例えば特定の箇所のＶＯＣで汚染された土地におけるシールド工事等で発生するＶＯＣ含有土壌を容器に受け入れて該容器内で浄化するものであり、その処理量ないしは処理能力は比較的小さいものである。このため、広い地域にわたってＶＯＣで汚染された多数の土地で発生する大量のＶＯＣ含有土壌（例えば、数百〜数千トン／日）を受け入れて浄化する事業を営む者にとって実用的なものではない、といった問題がある。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、広い地域にわたって多数の土地で発生する大量のＶＯＣ含有土壌を受け入れて効果的に浄化することができる土壌浄化システムを提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するためになされた、本発明に係る土壌浄化システムは、土壌収容建屋と、酸化カルシウム散布手段と、トラクタと、散水手段と、ボイラとを備えている。ここで、土壌収容建屋は、地面又は基礎（例えば、ベタ基礎）の上に設置され、外界と仕切られた建屋内空間を画成する天井壁及び縦壁を有し、ＶＯＣ含有土壌をその内部の底面又は床面の上に収容する。酸化カルシウム散布手段は、土壌収容建屋内の土壌の上に粉体又は粒子状の酸化カルシウム（生石灰；ＣａＯ）を散布する。トラクタは、その後部ないしは後端部に耕耘装置を有し、土壌収容建屋内の土壌の上を耕耘走行する。散水手段は、土壌収容建屋内において酸化カルシウム散布手段の最上部より高く、かつトラクタの最上部よりも高い位置に配置され、土壌に高温水を散布する。ボイラは、土壌収容建屋外に配置され、土壌収容建屋内の空気を取り入れて該空気で燃料を燃焼させ、該燃焼による熱で水を気化（沸騰）させて水蒸気を生成する。

本発明に係る土壌浄化システムを構成する散水手段は、それぞれ土壌収容建屋内に設定された複数の散水区画に個別に散水する複数の区画散水器と、これらの区画散水器の散水態様（どの区画散水器から散水するか等）を制御する散水制御器とを備えている。各区画散水器は、高温水生成器と、高温水散布器と、水蒸気通路開閉弁と、水通路開閉弁とを備えている。

ここで、高温水生成器は、ボイラで生成された水蒸気と水とが、それぞれ水蒸気通路と水通路とを介して供給され、該水蒸気と該水とを混合して８０〜１００℃の高温水を生成する。高温水散布器は、高温水生成器で生成された高温水を、該区画散水器に対応する散水区画の土壌の表面に散布する。水蒸気通路開閉弁は、高温水散布器に水蒸気を供給する水蒸気通路を開閉する一方、水通路開閉弁は、高温水散布器に水を供給する水通路を開閉する。そして、散水制御器は、ある（任意の）散水区画が散水されるときに、該散水区画に対応する区画散水器の水蒸気通路開閉弁及び水通路開閉弁を開いて、該区画散水器の高温水散布器から高温水を放出（散布）させる。

本発明に係る土壌浄化システムは、トラクタの位置を検出して散水制御器に送信するトラクタ位置検出手段を備えているのが好ましい。この場合、散水制御器は、トラクタがある（任意の）散水区画を耕耘走行しているときに、トラクタ位置検出手段によって検出されたトラクタの位置に基づいて、トラクタ走行方向に関してトラクタが耕耘走行している散水区画の前側に隣接する１つ又は複数の散水区画に高温水が散布されるように、複数の区画散水器の水蒸気通路開閉弁及び水通路開閉弁を開閉制御するようになっているのが好ましい。

本発明に係る土壌浄化システムにおいて、トラクタが複数台配備されている場合、トラクタ位置検出手段は、これらの複数のトラクタの位置を検出して散水制御器に送信するようになっているのが好ましい。このとき、散水制御器は、トラクタ位置検出手段によって検出された複数のトラクタの位置に基づいて、複数のトラクタが走行している各散水区画の前側に隣接する各散水区画に高温水が散布されるように、複数の区画散水器の水蒸気通路開閉弁及び水通路開閉弁を開閉制御するようになっているのが好ましい。

本発明に係る土壌浄化システムにおいて、酸化カルシウム散布手段は、粉体又は粒子状の酸化カルシウムを収容する酸化カルシウム貯槽と、酸化カルシウム貯槽内の酸化カルシウムを土壌の上に散布するカルシウム散布装置とを搭載している自動車であるのが好ましい。

本発明に係る土壌浄化システムにおいて、トラクタは、該トラクタの後部ないしは後端部に付設され、下側が開かれた箱状の空間部を形成する上壁及び周壁を有し、耕耘装置の上方及び側方を覆う耕耘装置カバーと、該トラクタの内燃機関の排気通路に接続され、耕耘装置カバー内又は耕耘装置カバーの下方において耕耘装置によって耕耘されている土壌に内燃機関の排気ガスを吹き付ける排気ガス吹付手段とを備えているのが好ましい。

本発明に係る土壌浄化システムによれば、土壌収容建屋内のＶＯＣ含有土壌の上に酸化カルシウムを散布した上で、トラクタの前方の散水区画に高温水を散布しつつトラクタを耕耘走行させて耕耘装置でＶＯＣ含有土壌を耕耘すれば、酸化カルシウムと高温水との反応によって発生する熱により、耕耘されているＶＯＣ含有土壌の温度が上昇し、該ＶＯＣ含有土壌中のＶＯＣが気化して空気中に放出される。その際、該散水区画において区画散水器から土壌に散布される水は８０〜１００℃の高温水であるので、高温水の顕熱によりＶＯＣ含有土壌の温度の上昇が促進される。よって、ＶＯＣ含有土壌中のＶＯＣを効果的に除去してＶＯＣ含有土壌を効果的に浄化することができる。また、空気中に気化したＶＯＣをボイラで燃焼又は分解させて無害化することができる一方、ボイラで生成された水蒸気で前記高温水を生成することができる。

一方、土壌収容建屋は、基本的には天井壁と縦壁とで建屋内空間を画成する単純な箱型の建造物であるので、その内部に適宜に支柱を設置すれば、床面積ないしは建屋面積が非常に大きく大量のＶＯＣ含有土壌を搬入ないしは収容することができる土壌収容建屋を容易に設置することができる。そして、広い床面積（例えば、１０００〜２０００ｍ^２）をもつ土壌収容建屋内に複数台ないしは多数台のトラクタを投入することにより、非常に大量のＶＯＣ含有土壌を短時間で効果的に浄化することができる。したがって、本発明に係る土壌浄化システムは、ＶＯＣで汚染された多数の土地で広域的に発生する大量のＶＯＣ含有土壌（例えば、数百〜数千トン／日）を受け入れて浄化する事業においても有効に用いることができる。

本発明の実施形態に係る土壌浄化システムの構成を模式的に示す一部断面立面図である。 図１に示す土壌浄化システムの散水装置を構成する１つの区画散水器の構成を模式的に示す斜視図である。 土壌収容建屋内に設けられた複数（多数）の散水区画及び区画散水器の配列形態の一例を模式的に示す平面図である。 図１に示す土壌浄化システムで用いられるトラクタの模式的な一部断面側面図である。 図４に示すトラクタの耕耘装置まわりの構成要素の構成を模式的に示す斜視図である。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る土壌浄化システムを具体的に説明する。
図１に示すように、本発明に係る土壌浄化システム１においては、地面２又は地面２の上の基礎（例えば、コンクリート製のベタ基礎）の上に設置され、その底面３（又は床面）の上にＶＯＣ含有土壌４又は浄化された清浄土壌４’を収容する土壌収容建屋５が設けられている。土壌収容建屋５は、外界と仕切られ基本的には外界に対して閉じられた建屋内空間６を画成する天井壁７（又は屋根）及び縦壁８（又は側壁）を有している。

この土壌収容建屋５内へは、ダンプトラック（図示せず）を用いて大量のＶＯＣ含有土壌４が搬入される。なお、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）としては、例えば第一種特定有害物質（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、1,3-ジクロロプロペン、ジクロロメタン、テトラクロロエチレン、1,1,1-トリクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、トリクロロエチレン）などが挙げられる。

土壌収容建屋５の床面積ないしは建屋面積は、予定しているＶＯＣ含有土壌の処理量、ＶＯＣ含有土壌の浄化に要する時間等に応じて好ましく設定されるが、各地のＶＯＣ含有土壌４を受け入れて浄化する事業を営む場合は、例えば、１つの土壌収容建屋５の床面積を１０００〜２０００ｍ^２程度とし、ＶＯＣ含有土壌４の処理量が多い場合は、このような土壌収容建屋５を複数設けるのが実用的である。また、土壌収容建屋５の高さは、ダンプトラックの最大限に傾斜している荷台の高さ（６〜７ｍ程度）より数メートル（例えば２〜３ｍ）高ければ、とくに制限されないが、１０〜１２ｍ程度とするのが実用的である。なお、ダンプトラックの最大限に傾斜している荷台の高さは、一般に、土壌収容建屋５内に配備される他の種々の車両の最上部よりもかなり高い。

詳しくは図示していないが、ＶＯＣ含有土壌を積載しているダンプトラックは、土壌収容建屋５に設けられた開閉可能な車両出入口（図示せず）を経由して土壌収容建屋５内に入り、その荷台を傾斜させて重力によりＶＯＣ含有土壌を底面３の上に落下させる。そして、ダンプトラックから落下した山盛り状のＶＯＣ含有土壌４は、ブルドーザ１０を用いて、その上面（表面）がほぼ水平な平坦面となるように地ならし（平坦化）され、かつキャタピラで、車輪で走行する車両がその上を走行できる程度に踏み固められる。なお、ローラ車を用いてＶＯＣ含有土壌４を踏み固めるようにしてもよい。

ＶＯＣ含有土壌４を下したダンプトラックには、ブルドーザ１０及び油圧ショベル１１（パワーショベル）を用いて、ＶＯＣが除去され浄化された清浄土壌４’が積載される。このように清浄土壌４’を積載したダンプトラックは、車両出入口を経由して土壌収容建屋５を退去する。このようなＶＯＣ含有土壌４の搬入及び清浄土壌４’の搬出は、複数のダンプトラックを用いて次々に実施される。なお、土壌収容建屋５には、ＶＯＣ含有土壌４が載置された領域と清浄土壌４’が載置された領域とが、水平方向に離間して存在するので、ダンプトラックは、ＶＯＣ含有土壌を下した後、適宜に移動して清浄土壌４’を積載する。

土壌収容建屋５内には、地ならし（平坦化）され、適度に踏み固められたＶＯＣ含有土壌４（例えば厚さ０．３〜０．６ｍ）の上面に、粉体の酸化カルシウム又は粒子状（例えば、粒子径が０．１〜０．５ｍｍの粒子）の酸化カルシウムを散布する酸化カルシウム散布車１２（以下「ＣａＯ散布車１２」という。）が配備されている。ＣａＯ散布車１２は、粉体又は粒子状の酸化カルシウムを収容する酸化カルシウム貯槽１３と、酸化カルシウム貯槽１３内の酸化カルシウムを土壌の上におおむね均一に散布するカルシウム散布装置１４とを備えている。ＣａＯ散布車１２は全輪駆動（４輪駆動）の車両であり、走行環境が悪いＶＯＣ含有土壌４又は清浄土壌４’の上を支障なく走行することができる。さらに、土壌収容建屋５内には、ＶＯＣ含有土壌４又は清浄土壌４’の上面を耕耘走行し又は非耕耘走行するトラクタ１５が配備されている。なお、ブルドーザ１０、油圧ショベル１１、ＣａＯ散布車１２及びトラクタ１５は、それぞれ、土壌収容建屋５の床面積ないしはＶＯＣ含有土壌４の処理量に応じて複数台配備するのが好ましい。

また、土壌収容建屋５内には、ＶＯＣ含有土壌４の表面に高温水を散布又は放出する散水装置１６（散水手段）が配設され、この散水装置１６は複数ないしは多数の区画散水器１７を備えている。各区画散水器１７は、水通路１８を介して供給される水と、水蒸気通路１９を介して供給される低圧（例えば、１〜２ｋｇｆ／ｃｍ^２Ｇ、２０００００〜３０００００Ｐａ）の水蒸気とを混合して８０〜１００℃の高温水を生成する高温水生成器２０と、高温水生成器２０によって生成された高温水を、該区画散水器１７に対応する散水区画の土壌の表面におおむね均一に散布する多数のノズルを有する高温水散布器２１とを備えている。散水装置１６は、ダンプトラック、油圧ショベル１０、ブルドーザ１１、ＣａＯ散布車１２、トラクタ１５等の走行又は動作の妨げとならないように、比較的高い位置（例えば、底面３の上方８〜１０ｍ）に配設されている。

図２に詳しく示すように、各区画散水器１７の高温水生成器２０の水導入ポート２０ａには、水通路１８から分岐した分岐水通路１８ａが接続されている。また、高温水生成器２０の水蒸気導入ポート２０ｂには、水蒸気通路１９から分岐した分岐水蒸気通路１９ａが接続されている。さらに、高温水生成器２０の高温水排出ポート２０ｃには、高温水散布器２１の一部をなし上下方向に伸びる１本の高温水供給管２１ａが接続されている。そして、分岐水通路１８ａに第１電磁開閉弁２２が介設される一方、分岐水蒸気通路１９ａに第２電磁開閉弁２３が介設されている。ここで、第１電磁開閉弁２２及び第２電磁開閉弁２３は、コンピュータを備えた散水制御器Ｃによって開閉制御されるようになっている。散水制御器Ｃは、各区画散水器１７の散水態様、例えばどの区画散水器１７から散水するかなどを制御する。

高温水散布器２１は、高温水供給管２１ａの下端部に接続され水平方向に伸びる１本の中央管２１ｂと、水平面内において中央管２１ｂと垂直な方向に伸びる互いに平行な複数の枝管２１ｃとを有している。各枝管２１ｃは中央管２１ｂに接続される一方、その下部には、高温水をおおむね下向きに放出ないしは散布する複数のノズル２１ｄが取り付けられている。ここで、高温水散布器２１は、トラクタ１５が耕耘走行する方向に中央管２１ｂが伸びるように配置される。なお、トラクタ１５の耕耘走行は、土壌収容建屋５が平面視で矩形の場合は、この矩形の長辺と平行な方向に行うのが好ましい。

中央管２１ｂの長さＬ１は、例えばトラクタ１５の前後方向の長さないしは全長（例えば、４〜６ｍ）の１〜３倍程度の長さに設定され、枝管２１ｃの長さＬ２は、例えばトラクタ１５の耕耘装置の車幅方向の寸法（例えば、２〜３ｍ）と同程度の長さに設定される。互いに平行な枝管２１ｃの間隔は、例えば０．１〜０．３ｍ程度に設定される。また、各枝管２１ｃに取り付けられる複数のノズル２１ｄの間隔は、例えば０．０５〜０．１５ｍ程度に設定される。したがって、高温水散布器２１は、ＶＯＣ含有土壌４の上において、平面視で縦及び横の寸法がそれぞれＬ１及びＬ２である矩形の領域と、この領域より外側にやや広がった周辺領域（例えば、０．２〜０．５ｍ広がった領域）とに高温水を散布することができる。

図３中に破線で示すように、土壌収容建屋５の建屋内空間６は、平面視で矩形をなす複数ないしは多数の散水区画Ｒに区画されている。なお、各散水区画Ｒ間には物理的な区画部材ないしは仕切り部材が存在するわけではなく、建屋内空間６が抽象的ないしは観念的に区画されているだけである。そして、これらの散水区画Ｒにそれぞれ区画散水器１７が配設されている。平面視では、散水区画Ｒの形状は、区画散水器１７の全体的な形状、すなわち縦及び横の寸法がそれぞれＬ１及びＬ２である矩形の形状に対応するように設定されている。すなわち、平面視では、各散水区画Ｒの形状は、該散水区画Ｒ内に１つの区画散水器１７が、これと隣り合う区画散水器１７と適切な間隔（例えば、０．２〜０．３ｍ）を保って収容されるように設定される。換言すれば、平面視で、矩形の各散水区画Ｒ内に、全体的な形状が該散水区画Ｒの矩形よりやや小さい矩形である１つの区画散水器１７が配設されている。

かくして、複数の区画散水器１７のうちの任意の区画散水器１７において、散水制御器Ｃによって第１電磁開閉弁２２及び第２電磁開閉弁２３が開かれたときには、高温水生成器２０によって生成された８０〜１００℃の高温水が、その高温水散布器２１の各ノズル２１ｄからおおむね下向きに放出され、この区画散水器１７の下方の散水領域Ｒ（平面視で、縦及び横の寸法がそれぞれＬ１及びＬ２である矩形よりやや広い領域）に散布される。ここで、散水制御器Ｃは、任意の１つ又は複数の区画散水器１７の第１電磁開閉弁２２及び第２電磁開閉弁２３を、任意のタイミング及び開弁時間で開閉することができる。すなわち、散水制御器Ｃは、任意の散水区画Ｒに、任意のタイミング及び任意の開弁時間で高温水を散布することができる。

また、土壌浄化システム１には、土壌収容建屋５内のトラクタ１５の位置を検出するトラクタ位置検出手段Ｄが設けられている。詳しくは図示していないが、トラクタ位置検出手段Ｄは、各トラクタ１５に搭載された発信機（図示せず）から発信される該トラクタ１５に固有の波長又は波形をもつ電波を複数の地点で検出することにより、土壌収容建屋５内における該トラクタ１５の位置を検出し、検出結果を散水制御器Ｃに送信する。これにより、散水制御器Ｃは、常時、走行中又は停止中の各トラクタ１５の位置を認識又は把握することができる。したがって、散水制御器Ｃは、各トラクタ１５の位置に応じて、任意の散水区画Ｒ（例えば走行中のトラクタ１５の前方の散水区画Ｒなど）に、任意のタイミング及び開弁時間で高温水を散布することができる。

さらに、土壌浄化システム１には、土壌収容建屋５の外部に配置され、土壌収容建屋５内の空気を取り入れて該空気で燃料を燃焼させ、該燃焼による熱で水を気化させて水蒸気を生成するボイラ２５が設けられている。ボイラ２５にはバーナ２６（燃焼器）が設けられ、このバーナ２６には、土壌収容建屋５内の空気がブロワ２７（送風機）により空気通路２８を介して供給される一方、燃料通路２９を介して液体燃料（例えば、灯油等）又は気体燃料（例えば、天然ガス、プロパンガス等）が供給される。また、ボイラ２５には蒸発器３０が設けられ、この蒸発器３０には水供給管３１を介して水が供給される。

蒸発器３０としては、缶型蒸発器（蒸発缶）又は管型蒸発器を用いることができる。そして、蒸発器３０内の水はバーナ２６で発生する高温（例えば、８００〜１０００℃）の燃焼ガスにより加熱されて沸騰し、これにより低圧（例えば、１〜２ｋｇｆ／ｃｍ^２Ｇ、２０００００〜３０００００Ｐａ）の水蒸気（スチーム）が生成される。この水蒸気は、水蒸気通路１９を介して散水装置１６（高温水生成器２０）に供給される。

土壌収容建屋５内の空気は、ブロワ２７によりバーナ２６に送られ、燃料の燃焼に使用される。一方、後で説明するように、土壌収容建屋５内の空気には、ＶＯＣ含有土壌４から気化して該空気中に放出されたＶＯＣが含まれているが、このＶＯＣはバーナ２６内で燃焼し又は分解され、完全に無害化される。ここで、土壌収容建屋５内には、このようにバーナ２６に送られた空気に相応する量の外部の空気が、空気導入口（図示せず）又は車両出入口まわりの隙間等を経由して流入するので、土壌収容建屋５内は減圧状態とはならない。

図４に示すように、トラクタ１５は、車体３５に搭載された内燃機関３６（例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等）を動力源とする全輪駆動（４輪駆動）の自動車であり、内燃機関３６の出力軸ないしはクランクシャフト（図示せず）のトルクが、変速機３７（トランスミッション）及びトルク伝達機構（図示せず）を介して、前輪３８及び後輪３９に伝達されるようになっている。

トラクタ１５は、詳しくは図示していないが、運転席４０に乗っている運転者がステアリングホイール、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー等の操作機器を操作する有人運転を行うことができるようになっている。さらに、トラクタ１５は、無線通信装置（図示せず）及び車載ビデオカメラ（図示せず）等を用いて、土壌収容建屋５の外部から遠隔操作で無人運転を行うことができるようになっている。また、トラクタ１５には、その位置をトラクタ位置検出手段Ｄが検出できるように、該トラクタ１５に固有の波長又は波形をもつ電波を発信する発信機（図示せず）を搭載している。

トラクタ１５の後部ないしは後端部には、回転式の耕耘装置４１と、耕耘装置カバー４２と、排気ガス吹付器４３とが付設されている。耕耘装置４１は、耕耘軸４４（回転シャフト）に取り付けられ矢印Ｐで示す方向に回転してＶＯＣ含有土壌４を耕耘する複数の耕耘爪４５を有している。これらの耕耘爪４５へは、変速機３７の出力軸（図示せず）のトルクの一部が、動力伝達軸４６と動力伝達ケース４７とを介して伝達される。なお、複数の耕耘爪４５は、トラクタ１５の車幅方向に適当な間隔をあけて配置されている（図５参照）。耕耘装置４１は、車体３５内に配設された油圧シリンダ（図示せず）により、連結機構４９を介して上下に移動させることができるようになっている。

すなわち、トラクタ１５は、図示していないが、油圧シリンダの２つの油室に供給する油圧の供給状態を切り換えることにより、その運転状態を、耕耘装置４１を上側の位置に保持しＶＯＣ含有土壌４を耕耘せずに走行する状態（非耕耘走行）と、耕耘装置４１を下側の位置に保持しＶＯＣ含有土壌４を耕耘しつつ走行する状態（耕耘走行）とに切り換えることができる。なお、本明細書において、「耕耘」は、ほぼ水平方向に広がる種々の土壌を、耕耘爪等で鋤き返しながら、又は耕しながら砕き又はかき混ぜる操作を意味する。

図５に拡大して示すように、耕耘装置カバー４２は、上壁５１と左側壁５２と右側壁５３と前壁５４（図３参照）と後壁５５とを有する、下側が開かれた略直方体の箱形部材であり、耕耘装置４１の上方及び側方（前後左右）を覆う（囲む）ように形成されている。左側壁５２、右側壁５３及び前壁５４は、それぞれ、その下端がトラクタ１５の走行面（ＶＯＣ含有土壌４又は清浄土壌４’の上面）との接触を避けるため、該下端が後輪３９の最下部よりもやや上側（例えば、５〜１５ｃｍ上側）の部位に位置するような形状に形成されている。

また、後壁５５は、耕耘時におけるＶＯＣ含有土壌４の後方への掻き出しの妨げとならないように、あるいは耕耘装置カバー４２内に耕耘されたＶＯＣ含有土壌４が過剰に滞留しないように、その下端が左側壁５２又は右側壁５３の下端よりも多少高い部位（例えば、５〜１０ｃｍ上、あるいは耕耘軸３４とおおむね同一の高さ）に位置するような形状に形成される。なお、前壁５４を設けず、トラクタ１５の車体３５の後端面を前壁４４として利用してもよい。

排気ガス吹付器４３は、内燃機関３６の、車体前後方向に伸びる排気通路５７に接続された、車体左右方向に伸びる排気管５８と、排気管５８に取り付けられ、耕耘装置カバー４２内又は耕耘装置カバー４２の下方において耕耘装置４１によって耕耘されているＶＯＣ含有土壌４に排気ガスを吹き付ける複数のノズル５９とを備えている。

なお、トラクタ１５として、内燃機関３６の排気ガスを耕耘されているＶＯＣ含有土壌４に吹き付ける機構を備えていない普通のトラクタ、すなわち図４及び図５に示すトラクタ１５から耕耘装置カバー４２と排気ガス吹付器４３とを除去したトラクタを用いてもよい。

以下、土壌浄化システム１におけるＶＯＣ含有土壌４の具体的な浄化の手順ないしは浄化方法を説明する。ＶＯＣ含有土壌４の浄化の手順は、およそ下記の５つの工程、すなわち土壌搬入工程と、地ならし工程と、酸化カルシウム散布工程と、高温水散布・耕耘工程と、ＶＯＣ処理・水蒸気生成工程とを有している。以下、これらの工程における具体的な操作ないしは動作を説明する。

（１） 土壌搬入工程
土壌搬入工程では、荷台にＶＯＣ含有土壌を積載したダンプトラックを、外部から車両出入口を経由して土壌収容建屋５内に進入させ、荷台を傾斜させてＶＯＣ含有土壌を重力で土壌収容建屋５の底面３の上に自然落下させる。これにより、ＶＯＣ含有土壌は、土壌収容建屋５の底面３の上に山盛り状に載置される。このようなダンプトラックによるＶＯＣ含有土壌の搬入は、所定量のＶＯＣ含有土壌が土壌収容建屋５内に搬入されるまで（例えば、５０散水区画分の土壌、床面積５００ｍ^２分の土壌等）、複数のダンプトラックを用いて次々に行われる。

（２） 地ならし工程
地ならし工程では、土壌収容建屋５の底面３の上に載置された多数の山盛り状のＶＯＣ含有土壌４を、ブルドーザ１０を用いて、その上面（表面）がおおむね水平かつ平坦となるように地ならし（平坦化）する。これと同時に、ブルドーザ１０のキャタピラで、ＶＯＣ含有土壌４を、車輪で走行する車両、すなわちＣａＯ散布車１４、トラクタ１５、ダンプトラック等がその上を走行することができる程度に踏み固める。なお、ローラ車（ロードローラ）を用いてＶＯＣ含有土壌４を踏み固めるようにしてもよい。

（３） 酸化カルシウム散布工程
酸化カルシウム散布工程では、土壌収容建屋５内の地ならしされたＶＯＣ含有土壌４（例えば、厚さ０．３〜０．６ｍ）の上面ないしは表面に、ＣａＯ散布車１２を用いて、粉体又は粒子状の酸化カルシウムを散布する。酸化カルシウムの散布量は、多ければ多い程、後で説明するＶＯＣ含有土壌４の温度上昇効果、すなわちＶＯＣ含有土壌４からのＶＯＣ除去効果が高まるが、ＶＯＣ含有土壌１トン当たり１０〜１００ｋｇ程度、とくに４０〜６０ｋｇ程度の酸化カルシウムを散布するのが実用的である。

（４） 高温水散布・耕耘工程
高温水散布・耕耘工程では、トラクタ１５を土壌収容建屋５内のＶＯＣ含有土壌４の上を走行させ、回転式の耕耘装置４１の耕耘爪４５で土壌を耕耘する一方、走行しているトラクタ１５の前方の散水区画ＲのＶＯＣ含有土壌４の上に、８０〜１００℃の高温水をスプレー状で散布する。

具体的には、まずトラクタ位置検出手段Ｄによって検出されたトラクタ１５の位置が散水制御器Ｃに送信される。そして、散水制御器Ｃは、例えばトラクタ走行方向に関してトラクタ１５が耕耘走行している散水区画Ｒの前側に隣接する１つ又は複数の散水区画Ｒに高温水が散布されるように、該散水区画Ｒに対応する区画散水器１７の第１電磁開閉弁２２及び第２電磁開閉弁２３を、所定時間（所定量の高温水を散布することができる時間）開弁する。トラクタ１５が走行すれば、これに伴って高温水を散布する散水区画Ｒも、散水制御器Ｃによって前方に移動させられる。高温水の散布量は、酸化カルシウムの散布量に対して３０〜４０重量パーセントの範囲に設定するのが実用的である。

この高温水散布・耕耘工程では、トラクタ１５は、その上を通り過ぎる少し前（例えば５〜２０秒前）に高温水が散布されている、上面（表面）に酸化カルシウムが散布されたＶＯＣ含有土壌４の上を、耕耘爪４５（耕耘装置４１）でＶＯＣ含有土壌４を耕耘しつつ走行する。その際、高温水と酸化カルシウムとＶＯＣ含有土壌４とがかき混ぜられ、高温水と酸化カルシウムとが下記の反応式（１）で示すように迅速に反応する。

ＣａＯ＋Ｈ_２Ｏ→Ｃａ(ＯＨ)_２＋65kJ/g-mol…………………………………（１）

これにより、酸化カルシウム１ｋｇ当たり約１１６０ｋＪ（６５×１０００/５６＝１１６０）、すなわち約２７８ｋｃａｌ（１１６０／４．１８＝２７８）の反応熱が生成される。その結果、例えば１トンのＶＯＣ含有土壌４に５０ｋｇの酸化カルシウムを散布した場合、このＶＯＣ含有土壌４に約１３９００ｋｃａｌ（２７８×５０＝１３９００）の熱が加えられる。

このため、例えば１トンのＶＯＣ含有土壌４に５０ｋｇの酸化カルシウムを散布した場合、このＶＯＣ含有土壌４に約１３９００ｋｃａｌ（２７８×５０＝１３９００）の熱が加えられるので、ＶＯＣ含有土壌４の熱容量を土壌の平均的な熱容量である０．２５ｋｃａｌ/ｋｇ・℃とすれば、その温度はおおむね５５℃上昇する（１３９００／（１０００×０．２５）＝５５）。例えば、例えばＶＯＣ含有土壌４の温度が２０℃である場合、その温度は約おおむね７５℃まで上昇することになる。このとき、ＶＯＣ含有土壌４には８０〜１００℃の高温水が散布されるので、高温水の顕熱によって、ＶＯＣ含有土壌４の温度はさらに上昇する。

さらに、このように耕耘されているＶＯＣ含有土壌４に、排気ガスノズル５９から排出される内燃機関３６の高温（例えば、ガソリンエンジンでは６００〜８００℃）の排気ガスが大量に（例えば、２０００ｃｃ、２５００ｒｐｍのガソリンエンジンで、毎分約５ｍ^３）吹き付けられので、排気ガスの顕熱により耕耘されているＶＯＣ含有土壌４の温度がさらに約５〜１０℃上昇する。

また、内燃機関３６の排気ガスには、例えば１５〜２０体積％の二酸化炭素が含まれているが、この二酸化炭素がＶＯＣ含有土壌４中の酸化カルシウム又は水酸化カルシウムと接触したときに、下記の反応式（２）、（３）で示すように反応し、その反応熱によってＶＯＣ含有土壌４の温度がさらに上昇する。

ＣａＯ＋ＣＯ_２→ＣａＣＯ_３＋175kJ/g-mol……………………………………（２）
Ｃａ(ＯＨ)_２＋ＣＯ_２→ＣａＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ＋69kJ/g-mol……………………（３）

前記のとおり、耕耘装置４１ないしは耕耘爪４５の上方と前後左右の大部分は、耕耘装置カバー４２によって覆われている（囲まれている）ので、排気ガスノズル５９から排出された排気ガスは、耕耘爪４５によって耕耘されているＶＯＣ含有土壌４の周囲に比較的長く滞留する。このため、耕耘されているＶＯＣ含有土壌４と接触する空気ないしは排気ガス中の二酸化炭素濃度は、比較的高い状態に維持される（例えば１０〜１５体積％）。

ここで、反応式（２）によれば酸化カルシウム１ｋｇ当たり約７４８ｋｃａｌ（１７５×１０００／（５６×４．１８）＝７４８）の反応熱が生成され、反応式（３）によれば水酸化カルシウム１ｋｇ当たり約２２３ｋｃａｌ（６９×１０００／（７４×４．１８））の反応熱が生成される。しかしながら、ＶＯＣ含有土壌４中のすべての酸化カルシウム又は水酸化カルシウムと反応することができる量の二酸化炭素が存在せず、また反応式（２）又は反応式（３）による反応の反応速度は、比較的緩慢であるので、これらの反応によるＶＯＣ含有土壌４の温度上昇は５〜１０℃であるものと推定される。

かくして、トラクタ１５の耕耘爪４５によって耕耘されているＶＯＣ含有土壌４は、おおむね６５〜７５℃上昇する。つまり、土壌収容建屋５内の気温が平均的な２０℃であるときには、耕耘爪４５によって耕耘されているＶＯＣ含有土壌４の温度は、迅速に８５〜９５℃まで上昇し、この状態から徐々に冷却することになる。その際、ＶＯＣ含有土壌４に含まれているＶＯＣは気化し、ＶＯＣ含有土壌４は浄化されて清浄土壌４’となる。なお、以上の計算は、１トンのＶＯＣ含有土壌４に５０ｋｇの酸化カルシウムを散布した場合のものであるので、これより酸化カルシウムの散布量を増やせば、散布量に応じてＶＯＣ含有土壌４の温度がさらに上昇し、例えば１００〜１３０℃に達する。

（５） ＶＯＣ処理・水蒸気生成工程
ＶＯＣ処理・水蒸気生成工程では、土壌収容建屋５内の空気に含まれるＶＯＣを処理ないしは除去するとともに、高温水を生成するための水蒸気を生成する。このＶＯＣ処理・水蒸気生成工程は、ＶＯＣ含有土壌４を浄化するための前記の各工程と並行して常時実施される。

前記のとおり、高温水散布・耕耘工程では、ＶＯＣ含有土壌４中のＶＯＣが、土壌収容建屋５内の空気中に気化する。そこで、土壌収容建屋５内の空気を、ブロワ２７により空気通路２８を介してボイラ２５のバーナ２６に送り、該空気に含まれているＶＯＣを燃焼又は分解させるようにしている。したがって、土壌収容建屋５内のＶＯＣ含有土壌４から気化したＶＯＣは大気中には排出されない。ここで、ブロワ２７によりバーナ２６に送られる空気と同一量の空気が、外部から土壌収容建屋５の車両出入口あるいは隙間などを経由して土壌収容建屋５内に流入するので、土壌収容建屋５内の空気のＶＯＣ濃度は低水準に維持される。

本発明に係る土壌浄化システム１によれば、土壌収容建屋５内のＶＯＣ含有土壌４の上に酸化カルシウムを散布した上で、高温水を散布しつつトラクタ１５を走行させて耕耘装置４１（耕耘爪４５）でＶＯＣ含有土壌４を耕耘すれば、酸化カルシウムと水の反応によって発生する熱により、耕耘装置４１により耕耘されているＶＯＣ含有土壌４の温度が上昇し、該ＶＯＣ含有土壌４中のＶＯＣが気化して空気中に放出される。その際、高温水が散布され、かつ高温の排気ガスが耕耘されているＶＯＣ含有土壌４に吹き付けられるので、該ＶＯＣ含有土壌４の温度の上昇が促進される。また排気ガス中の高濃度の二酸化炭素と酸化カルシウム又は水酸化カルシウムとの反応により熱が発生するので、ＶＯＣ含有土壌４の温度の上昇がさらに促進される。よって、ＶＯＣ含有土壌４中のＶＯＣを効果的に除去してＶＯＣ含有土壌４を効果的に浄化することができる。さらに、空気中に気化したＶＯＣをボイラ２５のバーナ２６で燃焼又は分解させて無害化ないしは処理することができる一方、ボイラ２５で生成された水蒸気で前記高温水を生成することができる。

一方、土壌収容建屋５は、基本的には天井壁７と縦壁８とで建屋内空間６を画成する単純な箱形の建造物であるので、その内部に適宜に支柱を設置すれば、床面積ないしは建屋寸法が非常に大きく大量のＶＯＣ含有土壌を搬入ないしは収容することができる土壌収容建屋５を容易に設置することができる。そして、広い床面積（例えば、１０００〜２０００ｍ^２）をもつ土壌収容建屋５内に複数のトラクタ１５を投入することにより、大量のＶＯＣ含有土壌４を効果的に浄化することができる。したがって、本発明に係る土壌浄化システム１ないしは土壌浄化方法は、ＶＯＣで汚染された多数の土地で広域的に発生する大量のＶＯＣ含有土壌（例えば、数百〜数千トン／日）を受け入れて浄化する事業においても有効に用いることができる。

Ｃ 散水制御器、Ｄ トラクタ位置検出手段、１ 土壌浄化システム、２ 地面、３ 底面（床面）、４ ＶＯＣ含有土壌、４’ 清浄土壌、５ 土壌収容建屋、６ 建屋内空間、７ 天井壁、８ 縦壁、１０ ブルドーザ、１１ 油圧ショベル、１２ 酸化カルシウム散布車、１３ 酸化カルシウム貯槽、１４ 酸化カルシウム散布機、１５ トラクタ、１６ 散水装置、１７ 区画散水器、１８ 水通路、１８ａ 分岐水通路、１９ 水蒸気通路、１９ａ 分岐水蒸気通路、２０ 高温水生成器、２０ａ 水導入ポート、２０ｂ 水蒸気導入ポート、２０ｃ 高温水排出ポート、２１ 高温水散布器、２１ａ 高温水供給管、２１ｂ 中央管、２１ｃ 枝管、２１ｄ ノズル、２２ 第１電磁開閉弁、２３ 第２電磁開閉弁、２５ ボイラ、２６ バーナ、２７ ブロワ、２８ 空気通路、２９ 燃料通路、３０ 蒸発器、３１ 水供給通路、３５ 車体、３６ 内燃機関、３７ 変速機、３８ 前輪、３９ 後輪、４０ 運転室、４１ 耕耘装置、４２ 耕耘装置カバー、４３ 排気ガス吹付器、４４ 耕耘軸、４５ 耕耘爪、４６ 動力伝達軸、４７ 動力伝達ケース、４９ 連結機構、５１ 上壁、５２ 左側壁、５３ 右側壁、５４ 前壁、５５ 後壁、５７ 排気通路、５８ 排気管、５９ 排気ガスノズル。

上記課題を解決するためになされた、本発明に係る土壌浄化システムは、土壌収容建屋と、酸化カルシウム散布手段と、トラクタと、散水手段と、ボイラとを備えている。ここで、土壌収容建屋は、地面又は基礎（例えば、ベタ基礎）の上に設置され、外界と仕切られた建屋内空間を画成する天井壁及び縦壁を有し、その内部に搬入されたＶＯＣ含有土壌をその内部の床面の上に収容する。酸化カルシウム散布手段は、土壌収容建屋内の土壌の上に粉体又は粒子状の酸化カルシウム（生石灰；ＣａＯ）を散布する。トラクタは、その後部ないしは後端部に耕耘装置を有し、土壌収容建屋内の土壌の上を耕耘走行する。散水手段は、土壌収容建屋内において酸化カルシウム散布手段の最上部より高く、かつトラクタの最上部よりも高い位置に配置され、土壌に高温水を散布する。ボイラは、土壌収容建屋外に配置され、土壌収容建屋内の空気を取り入れて該空気で燃料を燃焼させ、該燃焼による熱で水を気化（沸騰）させて水蒸気を生成する。

本発明に係る土壌浄化システムを構成する散水手段は、それぞれ土壌収容建屋内に設定された複数の散水区画に個別に散水する複数の区画散水器と、これらの区画散水器のうちのどの区画散水器から散水するかを制御する散水制御器とを備えている。各区画散水器は、高温水生成器と、高温水散布器と、水蒸気通路開閉弁と、水通路開閉弁とを備えている。

Claims (5)

1. 地面又は基礎の上に設置され、外界と仕切られた建屋内空間を画成する天井壁及び縦壁を有し、揮発性有機化合物を含む土壌をその内部の底面又は床面の上に収容する土壌収容建屋と、
   前記土壌収容建屋内の土壌の上に粉体又は粒子状の酸化カルシウムを散布する酸化カルシウム散布手段と、
   その後部に耕耘装置を有し、前記土壌収容建屋内の土壌の上を走行するトラクタと、
   前記土壌収容建屋内において前記酸化カルシウム散布手段の最上部より高く、かつ前記トラクタの最上部よりも高い位置に配置され、土壌に高温水を散布する散水手段と、
   前記土壌収容建屋外に配置され、前記土壌収容建屋内の空気を取り入れて該空気で燃料を燃焼させ、該燃焼による熱で水を気化させて水蒸気を生成するボイラとを備えている土壌浄化システムであって、
   前記散水手段は、それぞれ前記土壌収容建屋内に設定された複数の散水区画に個別に散水する複数の区画散水器と、
   前記区画散水器の散水態様を制御する散水制御器とを備えていて、
   各区画散水器は、
   前記ボイラで生成された水蒸気と水とがそれぞれ水蒸気通路と水通路とを介して供給され、該水蒸気と該水とを混合して８０〜１００℃の高温水を生成する高温水生成器と、
   前記高温水生成器で生成された高温水を、該区画散水器に対応する散水区画の土壌の表面に散布する高温水散布器と、
   前記水蒸気通路を開閉する水蒸気通路開閉弁と、
   前記水通路を開閉する水通路開閉弁とを有し、
   前記散水制御器は、ある散水区画が散水されるときに、該散水区画に対応する区画散水器の水蒸気通路開閉弁及び水通路開閉弁を開いて、該区画散水器の高温水散布器から高温水を放出させることを特徴とする土壌浄化システム。
2. 前記トラクタの位置を検出して前記散水制御器に送信するトラクタ位置検出手段が設けられていて、
   前記散水制御器は、前記トラクタがある散水区画を走行しているときに、前記トラクタ位置検出手段によって検出された前記トラクタの位置に基づいて、トラクタ走行方向に関して前記トラクタが走行している散水区画の前側に隣接する散水区画に高温水が散布されるように、前記複数の区画散水器の水蒸気通路開閉弁及び水通路開閉弁を開閉制御することを特徴とする、請求項１に記載の土壌浄化システム。
3. 前記トラクタが複数台配備されていて、
   前記トラクタ位置検出手段は、前記複数のトラクタの位置を検出して前記散水制御器に送信し、
   前記散水制御器は、前記トラクタ位置検出手段によって検出された前記複数のトラクタの位置に基づいて、前記複数のトラクタが走行している各散水区画の前側に隣接する各散水区画に高温水が散布されるように、前記複数の区画散水器の水蒸気通路開閉弁及び水通路開閉弁を開閉制御することを特徴とする、請求項２に記載の土壌浄化システム。
4. 前記酸化カルシウム散布手段は、粉体又は粒子状の酸化カルシウムを収容する酸化カルシウム貯槽と、前記酸化カルシウム貯槽内の酸化カルシウムを土壌の上に散布するカルシウム散布装置とを搭載している自動車であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の土壌浄化システム。
5. 前記トラクタは、
   該トラクタの後部に付設され、下側が開かれた箱状の空間部を形成する上壁及び周壁を有し、前記耕耘装置の上方及び側方を覆う耕耘装置カバーと、
   該トラクタの内燃機関の排気通路に接続され、前記耕耘装置カバー内又は前記耕耘装置カバーの下方において前記耕耘装置によって耕耘されている土壌に前記内燃機関の排気ガスを吹き付ける排気ガス吹付手段とを備えていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の土壌浄化システム。

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