JP3180312B2 - 陰イオン汚染物の除去における濃度管理方法 - Google Patents

陰イオン汚染物の除去における濃度管理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、CrO4 2-、Cr
2O7 2-、AsO4 3-、AsO3 3-、SeO4 2-、SeO3 2-、CN-、PbO2 2-
等の陰イオン汚染物を土壌内から除去する方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】工場廃水、工場廃棄物、鉱山廃水などに
よって汚染された土壌には、カドミウム、鉛、銅、亜
鉛、砒素、セレン、ニッケル、クロム等の汚染物質が含
まれていることがあり、このような土壌をそのまま放置
すると、かかる物質が地下水や生物サイクルを介して環
境に拡散する危険性がある。
【0003】そのため、汚染された土壌は、これを掘削
除去して所定の処理を施し、しかる後に管理型あるいは
遮断型の処分地に廃棄処分する一方、掘削された孔内に
は通常の土を客土して原状復帰するのが一般的である。
【0004】ところが、かかる方法では、掘削の際に汚
染土を攪乱して二次汚染のおそれがあるとともに、汚染
土を大量に搬出、運搬しなければならないという問題
や、既存建築物の近接部や直下では掘削除去自体が困難
になるという問題が生じる。そのため、最近では、原位
置で浄化する技術が研究され始めており、その一つとし
て通電により汚染物質を回収する方法が特開平5-59716
号公報に開示されている。
【0005】当該方法においては、まず、処理対象の地
盤範囲に止水壁を構築し、次いで、その地盤範囲に多数
の通水孔を有する中空管からなる陽極および陰極を挿入
し、次いで、当該地盤範囲に適宜散水してから電極間に
直流電圧を印加し、次いで、電気浸透現象によって陰極
側に集まった水を中空管を介して排水回収する。
【0006】かかる方法によれば、所定の汚染物質は、
電気浸透現象による水の流れに乗って陰極側に流れ込む
ので、これを排水回収することにより、当該汚染物質を
除去することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】一方、クロム、砒素、
セレン、シアン、鉛などは、それぞれCrO4 2-、Cr
2O7 2-、AsO4 3-、AsO3 3-、SeO4 2-、SeO3 2-、CN-、PbO2 2-
(アルカリ性下) 等の陰イオンの形で土壌に含まれて
いる。そして、これら陰イオン汚染物は、通電を行う
と、陰極に移動する水の流れに逆らいながら電気泳動に
よって陽極方向に力を受けるので、陰極側ではほとんど
回収できないことが本出願人が行った実験で判明した。
そのため、陰イオン汚染物を回収するには、陽極付近に
集まったものを土とともに除去するしかないが、土の掘
削、運搬、客土など一連の作業が必要となり、その除去
効率はきわめて悪い。
【0008】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、陰イオン汚染物を効率よく土壌内から回収可
能な陰イオン汚染物の除去における濃度管理方法を提供
することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の陰イオン汚染物の除去における濃度管理方
法は請求項1に記載したように、陰イオン汚染物を含む
土壌内に陽極および陰極を埋設し、次に前記土壌に給水
し、次に前記陽極および前記陰極間に直流電圧を印加し
て通電を行い、次に前記陽極側に集まった前記陰イオン
汚染物の濃度を測定し、次に該測定濃度が基準値を越え
たかどうかを判別し、前記測定濃度が基準値を越えたと
きに前記陽極側の水を排水する方法であって、前記陰極
側で非排水とすることで電気浸透による前記陰極への水
の移動を阻止するものである。
【0010】また、本発明に係る陰イオン汚染物の除去
における濃度管理方法は、前記陽極を導電性中空管に多
数の孔を設けて構成するとともに、該陽極を介して前記
給水を行うものである。また、本発明に係る陰イオン汚
染物の除去における濃度管理方法は、排水された水に含
まれる前記陰イオン汚染物の分離除去処理を酸性環境下
で行い、その処理水を給水用にリサイクルするものであ
る。
【0011】本発明に係る陰イオン汚染物の除去におけ
る濃度管理方法においては、陰イオン汚染物を含む土壌
内に陽極および陰極を埋設し、次に前記土壌に給水し、
次に前記陽極および前記陰極間に直流電圧を印加して通
電を行い、次に、陽極側に集まった陰イオン汚染物の濃
度を測定し、該測定濃度が基準値を越えたときに陽極側
の水を吸い上げるが、通電中をはじめとして終始、陰極
側では非排水とし、電気浸透による陰極への水の移動を
阻止しておく。
【0012】すると、陰イオン汚染物は、電気浸透によ
る陰極への水の移動にあえて逆らうことなく、電気泳動
によって自然に陽極に集まる。そして、陽極近傍の陰イ
オン汚染物が一定濃度に達したならば、水とともに吸い
上げてこれを回収する。なお、陽極に近づくほど酸性度
が上昇して陰イオン汚染物の溶解度が高くなるので、よ
り効率的に回収される。
【0013】ここで、排水された水に含まれる陰イオン
汚染物の分離除去処理を酸性環境下で行い、その処理水
を土壌に給水リサイクルすれば、土壌中の陰イオン汚染
物の溶解度が増大し、除去効率が向上する。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る陰イオン汚染
物の除去における濃度管理方法の実施の形態について、
添付図面を参照して説明する。
【0015】図1は、本実施形態に係る陰イオン汚染物
の除去における濃度管理方法の手順を示したフローチャ
ートである。本実施形態に係る濃度管理方法において
は、まず図2に示すように、CrO4 2-、Cr2O7 2-、As
O4 3-、AsO3 3-、SeO4 2-、SeO3 2-、CN-、PbO2 2-等の陰イ
オン汚染物を含む土壌1内に陽極2および陰極3を埋設
する(図1、ステップ101)。
【0016】ここで、陰極3は例えば鉄筋棒で構成する
のがよい。また、陽極2は、炭素棒等の導電性中空管に
多数の孔を設けて構成してあり、電極とストレーナ管と
を兼用させてある。そして、陽極2の中には、給水やポ
ンプアップによる排水を行うための給排水管5を配設し
てあり、該給排水管5は、地上に設置された給排水ポン
プ6に接続してある。
【0017】一方、陽極2の底部には陰イオン汚染物の
濃度を測定する濃度センサ7を設置してあり、地上に設
置されたコンピュータ8に随時計測データを転送するよ
うになっている。そして、コンピュータ8は、該データ
の大きさに応じて給排水ポンプ6の給水、排水並びに停
止を切替制御するようになっている。
【0018】次に、図3(a) に示すように、コンピュー
タ8を操作して給排水ポンプ6を給水側に駆動し、給排
水管5および陽極2を介して汚染土壌1に給水を行うと
ともに(ステップ102)、引き続いて陽極2および陰
極3の間に直流電圧を印加して通電を行う(ステップ1
03)。通電時間は、土質性状、陰イオン汚染物の種類
や濃度などによってさまざまであるが、例えば数日間継
続して行うのがよい。
【0019】ここで、陽極2付近の水位は、陰極3側の
水位が地表面に達することがない程度に適宜調整する。
また、陰極3側では、通電中をはじめ終始非排水とし、
電気浸透による陰極3への水の移動を阻止しておく。
【0020】すると、土壌1中の水は、電気浸透によっ
て陰極3へ移動しようとするが、陰極3側では排水され
ないため、陰極3へ移動しようとする力と陰極3付近の
水位の若干の上昇による圧力とが平衡し、水は移動しな
くなる。
【0021】かかる状態で通電を継続すれば、陰イオン
汚染物は、電気浸透による陰極3への水の移動にあえて
逆らうことなく、電気泳動によって自然に陽極2に集ま
る。しかも、陽極2に近づくほど酸性度が上昇して陰イ
オン汚染物の溶解度が高くなるので、より効率的な回収
が可能となる。
【0022】次に、陽極2の側に集まってくる陰イオン
汚染物の濃度を濃度センサ7でリアルタイムで計測し、
コンピュータ8に随時転送する(ステップ104)。
【0023】次に、測定された陰イオン汚染物の濃度が
基準値を越えたかどうかをコンピュータ8で判断する
(ステップ105)。ここで、基準となる陰イオン汚染
物の濃度は、電気泳動の効果が低下する限界を考慮し
て、500〜1000ppmとするのがよい。
【0024】そして、測定濃度が基準値を下回っている
場合には通電を継続し、基準値を上回った場合には、図
3(b) に示すように、コンピュータ8を操作して給排水
ポンプ6を排水側に駆動し、陽極2内の水を給排水管5
を介して地上に吸い上げ、陰イオン汚染物を回収する
(ステップ106)。
【0025】次に、陽極2から回収された水を酸性環境
のままイオン交換樹脂等を用いて水処理を行い、該水中
の陰イオン汚染物を分離除去する(ステップ107)。
次いで、陰イオン汚染物が除去された後の処理水を給水
用にリサイクルする(ステップ108)。リサイクルに
あたっては、図3(a) と同様に給排水ポンプ6を給水側
に駆動し給排水管5を介して陽極2内に送水すればよ
い。
【0026】陽極側で回収された水は酸性度が高い。し
たがって、これをアルカリにして一般的な水処理を行う
よりも、酸性環境をそのまま生かして陰イオン汚染物を
分離処理し、処理された後の処理水を給水用にリサイク
ルするようにすれば、陰イオン汚染物を溶解させやすい
水を土壌中に給水することができる。
【0027】このような手順を土壌の洗浄が終了するま
で繰り返し、工事終了後は、陰イオン汚染物が分離除去
された排水をpH処理して下水に放流する。
【0028】以上説明したように、本実施形態に係る陰
イオン汚染物の除去における濃度管理方法によれば、陰
極側を非排水とし陽極側からのみ排水するようにしたの
で、CrO4 2-、Cr2O7 2-、AsO4 3-、AsO3 3-、SeO4 2-、SeO3
2-、CN-、PbO2 2-などの陰イオン汚染物は、電気浸透に
よる水の流れに邪魔されることなく、電気泳動によって
スムーズに陽極に到達し、かくして、陰イオン汚染物を
効率よく陽極に集めてこれを回収することが可能とな
る。
【0029】また、陽極に近づくほど陰イオン汚染物の
溶解度が高くなるので、陰極〜陽極間の広い範囲の土壌
を除染することができる。
【0030】また、陰極非排水としたことによって電気
浸透による水の移動がなくなり、その分、給排水の量や
位置によって土壌中の水の流れを制御できるようにな
る。
【0031】また、排水中の陰イオン汚染物の分離除去
処理を酸性状態のまま行い、該処理水を給水用にリサイ
クルするようにしたので、土壌中の陰イオン汚染物が溶
解しやすい状態となり、いったんアルカリに戻して分離
除去し、これを給水用にリサイクルするよりも土壌中の
陰イオン汚染物をより効率的に回収除去することが可能
となる。
【0032】また、陽極に集まった陰イオン汚染物の濃
度を測定し、その大きさに応じて給水および排水を切り
替えるようにしたので、長期間にわたる自動管理が可能
となる。
【0033】本実施形態では、炭素棒で構成した陽極を
ストレーナ管兼用としたが、陽極とストレーナ管とを別
体としてもよい。
【0034】また、本実施形態では、給水を陽極側から
行うようにしたが、給水位置については特に限定される
ものではなく、陽極側に加えてあるいはその代わりに電
極間の所望の位置で地表面から散水し、例えば電気分解
による損失分を補充するようにしてもよい。
【0035】また、本実施形態では、酸性環境のまま水
処理を行う方法として、イオン交換樹脂を用いた方法を
採用したが、かかる方法に代えて、例えば砒素やセレン
を鉄化合物に吸着させて除去を図る方法を採用してもよ
い。
【0036】また、本実施形態では、排水された水を酸
性環境のまま水処理するようにしたが、必ずしも酸性の
ままで処理する必要はなく、いったんアルカリ性にして
から陰イオン汚染物の分離除去水処理を行うようにして
もよいし、かかる場合、処理水を給水用にリサイクルし
なくてもよい。
【0037】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る陰イオ
ン汚染物の除去における濃度管理方法によれば、陰イオ
ン汚染物を効率よく土壌内から回収することができる。
【0038】
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係る陰イオン汚染物の除去におけ
る濃度管理方法の手順を示したフローチャート。
【図2】本実施形態に係る陰イオン汚染物の除去におけ
る濃度管理方法を示した概念図。
【図3】本実施形態に係る陰イオン汚染物の除去におけ
る濃度管理方法の作用を説明したものであり、(a)は給
水並びに通電を行っている様子、(b)は排水を行ってい
る様子を示した図。
【符号の説明】
1 汚染土壌 2 陽極(ストレーナ管) 3 陰極
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−48827(JP,A) 特開 平7−236879(JP,A) 国際公開95/1232(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B09B 3/00 304 B09B 5/00 A62D 3/00 E02D 3/11 E21B 43/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陰イオン汚染物を含む土壌内に陽極およ
    び陰極を埋設し、次に前記土壌に給水し、次に前記陽極
    および前記陰極間に直流電圧を印加して通電を行い、次
    に前記陽極側に集まった前記陰イオン汚染物の濃度を測
    定し、次に該測定濃度が基準値を越えたかどうかを判別
    し、前記測定濃度が基準値を越えたときに前記陽極側の
    水を排水する方法であって、前記陰極側で非排水とする
    ことで電気浸透による前記陰極への水の移動を阻止する
    ことを特徴とする陰イオン汚染物の除去における濃度管
    理方法。
  2. 【請求項2】 前記陽極を導電性中空管に多数の孔を設
    けて構成するとともに、該陽極を介して前記給水を行う
    請求項1記載の陰イオン汚染物の除去における濃度管理
    方法。
  3. 【請求項3】 排水された水に含まれる前記陰イオン汚
    染物の分離除去処理を酸性環境下で行い、その処理水を
    給水用にリサイクルする請求項2記載の陰イオン汚染物
    の除去における濃度管理方法。
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