JP2022032395A - Pcb原位置浄化システム、及びpcb原位置浄化方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)ジュール熱により土壌自体を発熱させる電気発熱法を用いることから、温度のコントロールが容易であり、したがって土壌温度を目的の温度まで昇温することも容易で、複数段階で設定される目的の温度に段階的に昇温することもできる。その結果、多種のPCBの異性体を分解することができる。
(2)PCBは、粘土層やシルト層に蓄積する傾向にあり、また親油性を有するため油類に含まれた状態で地下水面付近に存在する傾向にある。電気発熱法は、電気が流れやすい層の方が発熱しやすいという特徴があり、電気抵抗が低い(つまり電気が流れやすい)粘土層やシルト層、地下水面を特に昇温することから、熱活性化した過硫酸によって効果的にPCBが分解される。
(3)PCBは親油性を有するため油類に含まれた状態で存在することもあるが、土壌温度を昇温することにより油類の流動性高まり、薬剤(熱活性化した過硫酸)との接触効率も高まる。
(4)薬剤自体を温める必要がない(常温で溶解できる)ことから、過硫酸塩のロスを低減することができる。また、加温することによって反応性も高まることから、常温で実施するより薬剤量を削減することができる。
(5)電気発熱法は、熱伝導(ヒーター)を利用した加温手法に比べ熱効率が良く、そのため昇温に係る消費電力を低減することができる。
(6)電気発熱法は、熱伝導(ヒーター)などのように高温の熱媒体を必要としないため、薬剤の注入井戸の材料として塩化ビニル管(昇温温度によっては、耐熱性硬質塩化ビニル管)を利用することができる。あるいは、薬剤の注入井戸を構築することなく、電気発熱法のための電極井戸を薬剤注入用として兼用することもできる。
図1は、本願発明のPCB原位置浄化システム100の主な構成を模式的に示すブロック図である。この図に示すように本願発明のPCB原位置浄化システム100は、土壌加温装置(電極井戸111と電源装置112)と薬剤注入装置120を含んで構成される。
土壌加温装置は、PCBに汚染された対象範囲(以下、単に「対象範囲」という。)の土壌を所定温度となるまで昇温するとともにその所定温度を維持するため、土壌を加温するものである。土壌の加温手法としては、熱伝導(ヒーター)によって土壌を加熱する手法なども知られているが、本願発明では電気抵抗加熱法の一種である電気発熱法を採用するとよい。この電気発熱法は、土壌自体を発熱させるため均一に加温でき、しかも温度コントロールも容易であり、また電流が流れやすい(電気抵抗の低い)粘土層(高濃度の汚染が存在する場合が多い)の方が昇温しやすく、さらに熱効率が優れているため熱伝導(ヒーター)に比べ昇温にかかる消費電力を低減することができる、といった特長を有しているからである。
薬剤注入装置120は、図1に示すように土壌や地下水に対して薬剤を注入するものであり、薬剤の貯留槽や、貯留槽から薬剤を送り出す圧送手段(ポンプ等の)などによって構成される。薬剤は、常温(15~25℃)の水に過硫酸塩を溶解したもの(過硫酸塩水溶液)であり、またここで用いる過硫酸塩としては過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどを例示することができる。なお、過硫酸塩を溶解させる水を常温とする理由は、過硫酸塩は常温では熱活性などの反応が生じないことから、常温水に溶解することで土壌や地下水に到達する前に熱活性過硫酸が発生することを防止できるからであり、換言すると常温水に溶解することで過硫酸塩の状態のまま土壌や地下水に送ることができるからである。
続いて、PCB原位置浄化システム100の使用例について説明する。まず土壌を昇温するため、土壌加温装置110によって加温する。より具体的には、電源装置112によって各電極井戸111のケーシングに三相交流電圧を印加し、土壌が計画した温度(以下、「計画温度」という。)になるまで昇温する。そして土壌が計画温度まで昇温すると、その温度を維持するように土壌加温装置110による加温を継続する。電気発熱法は温度コントロールが容易であり、そのため土壌温度を目的の温度まで昇温することも、その目的の温度の状態で維持することも比較的容易にできる。しかしながら、加温された土壌や地下水の現実の温度は、予測された(あるいは解析された)温度とは異なることも十分考えられる。そのため、実際の温度を観測しながら電極井戸111に印加していくとよい。この場合、図3に示すように各電極井戸111の間に温度観測井戸130を構築しておき、この温度観測井戸130を利用して土壌や地下水の温度を観測するとよい。
次に、本願発明のPCB原位置浄化方法ついて図4を参照しながら説明する。なお、本願発明のPCB原位置浄化方法は、ここまで説明したPCB原位置浄化システム100を用いて土壌等を浄化する方法であり、したがってPCB原位置浄化システム100で説明した内容と重複する説明は避け、本願発明のPCB原位置浄化方法に特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「1.PCB原位置浄化システム」で説明したものと同様である。
図5に、PCBの分解の程度を把握するために行った試験の結果を示す。この試験では、実汚染地下水に対して、養生温度を20℃とし過硫酸ナトリウムを注入しない第1のケース(左列の「ブランク」)、養生温度を20℃とし鉄触媒(硫酸第一鉄)とともに過硫酸ナトリウムを注入する第2のケース(中央列の「鉄触媒」)、養生温度を60℃とし過硫酸ナトリウムを注入する第3のケース(右列の「熱活性」)の3ケース(3ケースとも2試料)で、PCBの分解の程度を観察している。その結果、第1のケースでは1.05mg/L(平均値)のPCBが残留しており、第2のケースでは0.75mg/L(平均値)のPCBが、第3のケースでは0.15mg/L(平均値)のPCBが残留していた。すなわち、第3のケース(つまり本願発明のケース)が最もPCBを分解していることが分かった。
110 (PCB原位置浄化システムの)土壌加温装置
111 (土壌加温装置の)電極井戸
112 (土壌加温装置の)電源装置
120 (PCB原位置浄化システムの)薬剤注入装置
130 (PCB原位置浄化システムの)温度観測井戸
CW 注入井戸
Claims (4)
- PCBに汚染された土壌と地下水を、現位置で浄化するシステムであって、
土壌内に構築された3以上の電極井戸に印加して土壌に電流を流すことで、土壌を加温する土壌加温装置と、
過硫酸塩の水溶液を土壌又は地下水に注入する薬剤注入装置と、を備え、
前記薬剤注入装置は、常温水に溶解した過硫酸塩を、加温された状態の土壌又は地下水に注入する、
ことを特徴とするPCB原位置浄化システム。 - PCBに汚染された土壌と地下水を、現位置で浄化する方法であって、
土壌内に構築された3以上の電極井戸に印加して土壌に電流を流すことで、土壌を加温する土壌加温工程と、
過硫酸塩の水溶液を土壌又は地下水に注入する薬剤注入工程と、を備え、
前記薬剤注入工程では、常温水に溶解した過硫酸塩を、加温された状態の土壌又は地下水に注入する、
ことを特徴とするPCB原位置浄化方法。 - 前記土壌加温工程では、土壌の目標温度を変更しながら段階的に加温し、
前記薬剤注入工程では、前記土壌加温工程で目標温度を変更して加温するごとに、過硫酸塩の水溶液を土壌又は地下水に注入する、
ことを特徴とする請求項2記載のPCB原位置浄化方法。 - 前記薬剤注入工程では、過硫酸塩の水溶液を地下水位の近傍層と、シルト層又は粘土層と、に向けてそれぞれ別に注入する、
ことを特徴とする請求項2又は請求項3記載のPCB原位置浄化方法。
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