JP3665603B2 - 汚染土壌浄化方法及びその装置 - Google Patents
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Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛生工学及び土木工学を用いた土壌浄化技術に関するもので、特に、油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質により汚染された汚染土壌を浄化し無害化する汚染土壌浄化方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油分、有機塩素化合物や重金属などの汚染物質による土壌汚染が問題となっている。これらの汚染物質は、移動性が高いことから汚染物質を封じ込めることが困難であり、従来から、対象物質を土壌から分離除去ないし分解除去する技術的手段が有効とされ、例えばバイオによる方法、セメント固化法、水洗浄法が用いられている。
【０００３】
バイオによる方法は、例えば微生物が持つ化学物質の分解能力を利用して、原位置で汚染土壌に含まれる汚染物質を分解して汚染土壌を無害化するというものである。原位置での生物分解は、汚染された汚染土壌を掘削することなく、井戸や散水溝を用いて地中へ窒素やリンなどの栄養源や酸素、必要に応じて微生物自体を注入して、揮発性有機化合物などの分解を行う。
また、セメント固化法は、例えば汚染土壌を原位置でアースオーガなどの機械で攪拌混合してソイルセメントとし、これを固化させて封じ込めるというものである。
さらに、水洗浄法は、例えば汚染土壌を掘削し、ミキサーの中で汚染土壌を回転させつつ洗浄水を噴射して汚染物質を洗い流して、汚染土壌の洗浄浄化をするというものである。
【０００４】
しかしながら、バイオによる方法では、当該汚染物質に適した微生物を探し出すことが容易ではなく、微生物の利用に伴う周辺環境への影響に対する十分な配慮が必要となり、多大な事前調査が必要となるとともに、高濃度の汚染には不適合であり処理期間が長期に亘るという問題がある。
また、セメント固化法では、汚染物質をセメント固化体中に完全に封じ込めるには、汚染土壌とセメントを原位置で十分に攪拌混合して均一な固化体を構築する必要があり、地中で精度の高い改良体を構築するには、セメントの配合率を増やすとともに入念な施工が求められ、そのため汚染土壌の固化にはかなりの手間と費用がかかる。
さらに、水洗浄法は、水洗いでは水の力による汚染物質の土粒子からの分離がかなり困難なため、汚染物質浄化効果が少ない上、洗浄水の処理も必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、これらの問題を解消し得る技術的手段として、汚染土壌をアルカリ溶液を浸し、これに過酸化水素を注入して発生する微細気泡に油分を連行させて浮上させ、浮上油分を回収することで汚染土壌を浄化するという微細気泡による浄化方法がある。
【０００６】
しかしながら、微細気泡による浄化方法では、浄化できる汚染物質が限られ、油分を浄化できるが、有機塩素化合物や重金属の浄化ができないという問題がある。
【０００７】
また、このような微細気泡に油分を連行させる浄化方法では、一度で完全に処理することが事実上かなり困難であり、残留油分の処理のため繰り返し作業が必要となり処理期間が長期に亘ってしまう。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、浄化処理の迅速化及び容易化を図りながら、汚染物質として油分のみならず有機塩素化合物や重金属を含む汚染土壌を完全に無害化できる汚染土壌浄化方法及びその装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、第一発明に係る汚染土壌浄化方法は、掘削した汚染土と、汚染土に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質を吸着する疎水性吸着材微細粒子と、疎水性吸着材微細粒子に浮力を与える液体とを混合する微細粒子液体混合工程と、前記微細粒子液体混合工程で混合された前記汚染土、前記疎水性吸着材微細粒子及び前記液体からなる微細粒子混合液の表層部分に浮上した前記汚染物質が吸着された該疎水性吸着材微細粒子を回収処理する微細粒子回収処理工程と、を含むことを特徴としている。
また、第二発明に係る汚染土壌浄化方法は、掘削した汚染土と汚染土に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質を吸着する疎水性吸着材微細粒子とを混合する微細粒子混合工程と、前記微細粒子混合工程で混合された前記汚染土及び前記疎水性吸着材微細粒子からなる微細粒子混合土と疎水性吸着材微細粒子に浮力を与える液体とを混合する液体混合工程と、前記液体混合工程で混合された前記汚染土、前記疎水性吸着材微細粒子及び前記液体からなる微細粒子混合液の表層部分に浮上した前記汚染物質が吸着された該疎水性吸着材微細粒子を回収処理する微細粒子回収処理工程と、を含むことを特徴としている。
【００１０】
これらの発明に係る汚染土壌浄化方法によれば、汚染土壌の浄化を行う上で、本質的に疎水性を有し、かつ、液体又は液状体中で浮力を発揮するとともに、
大きな比表面積をもち、あらゆる汚染物質に対して吸着力を発揮する疎水性吸着材微細粒子の特性を効率的に活用することとしたので、汚染物質として油分のみならず有機塩素化合物や重金属を含む汚染土壌を完全に無害化することが可能となり、しかも、浄化処理の迅速化及び容易化も図られることとなる。
【００１１】
このような技術的手段において、疎水性吸着材の有効活用を図ることとして、施工コストの低減効果を獲得するという観点からすれば、前記汚染土に含まれる前記汚染物質が油分からなる場合において、前記微細粒子回収処理工程は、前記汚染物質が吸着された前記疎水性吸着材微細粒子から該汚染物質を遠心分離する遠心分離工程を含むことが好ましい。
【００１２】
また、前記疎水性吸着材微細粒子のまま液体と混合する作業を回避することとして、これらの空気中への拡散を防止するという観点からすれば、前記微細粒子液体混合工程又は前記微細粒子混合工程の前に、前記疎水性吸着材微細粒子を溶解性の糊材に含めて団粒化する微細粒子団粒化工程を含むことが好ましい。
なお、このような糊材としては、粉末の団粒化にはその性質を失わない様にする観点からすれば、でんぷん糊が好ましいことが確認されている。
【００１３】
一方、第一発明に係る汚染土壌浄化方法を具現化する装置発明は、掘削した汚染土と、汚染土に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質を吸着する疎水性吸着材微細粒子と、疎水性吸着材微細粒子に浮力を与える液体とを混合する微細粒子液体混合手段と、前記微細粒子液体混合手段で混合された前記汚染土、前記疎水性吸着材微細粒子及び前記液体からなる微細粒子混合液の表層部分に浮上した前記汚染物質が吸着された該疎水性吸着材微細粒子を回収処理する微細粒子回収処理手段と、を含むことを特徴としている。
また、第二発明に係る汚染土壌浄化方法を具現化する装置発明は、掘削した汚染土と汚染土に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質を吸着する疎水性吸着材微細粒子とを混合する微細粒子混合手段と、前記微細粒子混合手段で混合された前記汚染土及び前記疎水性吸着材微細粒子からなる微細粒子混合土と疎水性吸着材微細粒子に浮力を与える液体とを混合する液体混合手段と、前記液体混合手段で混合された前記汚染土、前記疎水性吸着材微細粒子及び前記液体からなる微細粒子混合液の表層部分に浮上した前記汚染物質が吸着された該疎水性吸着材微細粒子を回収処理する微細粒子回収処理手段と、を含むことを特徴としている。
【００１４】
これらの発明に係る汚染土壌浄化装置によれば、汚染土壌の浄化を行う上で、本質的に疎水性を有し、かつ、液体又は液状体中で浮力を発揮するとともに、大きな比表面積をもち、あらゆる汚染物質に対して吸着力を発揮する疎水性吸着材微細粒子の特性を効率的に活用することとしたので、汚染物質として油分のみならず有機塩素化合物や重金属を含む汚染土壌を完全に無害化することが可能となり、しかも、浄化処理の迅速化及び容易化も図られることとなる。
【００１５】
このような技術的手段において、疎水性吸着材の有効活用を図ることとして、施工コストの低減効果を獲得するという観点からすれば、前記汚染土に含まれる前記汚染物質が油分からなる場合において、前記微細粒子回収処理手段は、前記汚染物質が吸着された前記疎水性吸着材微細粒子から該汚染物質を遠心分離する遠心分離機を含むことが好ましい。
【００１６】
また、前記疎水性吸着材微細粒子のまま液体と混合する作業を回避することとして、これらの空気中への拡散を防止するという観点からすれば、前記微細粒子液体混合手段又は前記微細粒子混合手段で混合するはずの前記疎水性吸着材微細粒子を溶解性の糊材に含めて団粒化する微細粒子団粒化手段を含むことが好ましい。
なお、前記疎水性吸着材微細粒子としては、疎水性を有しているとともに、油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質に対し十分な吸着力を発揮するものであれば、微細粒子、粉体、線状体などの形態の別を問わない。ただし、疎水性吸着材微細粒子は、適用される液体によって浮力を与えられる比重を有していることが必要となる。
それゆえ、例えば、グラファイト微細粒子や木質系粉体に加えて、化学繊維で作られた疎水性の繊維で多孔質なもので、これを混合撹拌機に絡まない程度の長さに切断されたものや、紙パックのようなリサイクル材を細かく砕いたもので吸着力を発揮するものなどの中から適宜選定して差し支えない。また、これらの材料は短時間で疎水性を示すこととなるが、長時間攪拌する場合、これを撥水材をスプレーすることで使用可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
◎実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る汚染土壌浄化装置の概略構成を示す側面図である。
なお、この実施の形態１における汚染土壌は、油分のみならず、有機塩素化合物、重金属を含む汚染物質によって汚染されているものとする。また、ここでは、疎水性吸着材微細粒子としてグラファイト微細粒子を用いる場合について説明するが、これに限られるものではなく、木質系粉体等を用いる場合でも、以下の説明が妥当する。疎水性の繊維で多孔質なもの等を用いる場合には、微細粒子等と異なり、空気中への拡散を考慮しなくてもよいため、後記する微細粒子団粒化手段１が不要となる。
また、同図において、符号Ｈは、バックホウＭで掘削した汚染土を一旦受け止めるとともに後記する無端状の第一ベルトコンベヤＢ１の上に落下させるホッパーＨ、符号Ｂ１は、ホッパーＨから落下した汚染土を後記する第一ミキサー２１に投入する無端状の第一ベルトコンベヤＢ１、符号Ｔ１は、疎水性吸着材微細粒子たるグラファイト微細粒子を貯蔵するとともに後記する造粒装置１１に適量投入するグラファイトサイロＴ１、符号Ｔ２は、水を貯蔵するとともに後記する第一ミキサー２１に適量投入する水タンクＴ２、を示している。
【００１９】
この実施の形態１において、汚染土壌浄化装置は、同図に示すように、微細粒子団粒化手段１と、微細粒子液体混合手段２と、微細粒子回収処理手段３とから構成されている。以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００２０】
（１）微細粒子団粒化手段１
微細粒子団粒化手段１は、微細粒子液体混合手段２で混合するはずのグラファイト微細粒子を溶解性の糊材たるでんぷん糊に含めて団粒化する役割を果たすものである。
【００２１】
ここで、団粒化とは、グラファイト微細粒子の空気中への拡散を防止を目的として、溶解性のでんぷん糊にグラファイト微細粒子を含めて団子のような粒状物を造粒、成形、混練などの方法によって製造することをいう。
【００２２】
具体的には、この微細粒子団粒化手段１としては、同図に示すように、グラファイト微細粒子を溶解性のでんぷん糊に含めて団粒化してグラファイト微細粒子を含む粒状物とするとともにこれを後記する第一ミキサー２１に投入する造粒装置１１を採用している。
なお、微細粒子団粒化手段１によるグラファイト微細粒子の団粒化は、円滑かつ迅速に処理を行うという観点からすれば、工場などで別工程として行うことが好ましい。あらかじめ別工程として製作しておくことで、本汚染土壌浄化装置における微細粒子団粒化手段１たる造粒装置１１が不要となる。
【００２３】
このような微細粒子団粒化手段１により、グラファイトを微細粒子のまま液体たる水と混合する作業を回避できることとなり、もってグラファイト微細粒子の空気中への拡散が防止されることとなり、ひいては施工に伴う周辺環境への影響に対して十分に配慮することが可能となっている。
【００２４】
（２）微細粒子液体混合手段２
微細粒子液体混合手段２は、掘削した汚染土と汚染土に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質を吸着するグラファイト微細粒子とグラファイト微細粒子に浮力を与える液体たる水とを混合する役割を果たすものである。
【００２５】
具体的には、この微細粒子液体混合手段２としては、同図に示すように、バックホウＭで掘削されホッパーＨ及び第一ベルトコンベヤＢ１を通じて投入された汚染土、造粒装置１１から投入されたグラファイト微細粒子を含む粒状物及び水タンクＴ２から投入された水を一時的に貯留しながら撹拌混合する第一ミキサー２１を採用している。
【００２６】
ここで、ホッパーＨには、投入された汚染土のボリュームやウエイトを計量する機器を備えており、汚染土を第一ミキサー２１に適量投入できるようになっている。
【００２７】
（３）微細粒子回収処理手段３
微細粒子回収処理手段３は、微細粒子液体混合手段２で混合された汚染土、グラファイト微細粒子及び水からなる微細粒子混合液の表層部分に浮上した汚染物質が吸着されたグラファイト微細粒子を回収処理する役割を果たすものである。
【００２８】
具体的には、この微細粒子回収処理手段３は、同図に示すように、ベッセル３１と、遠心分離機３２と、焼却装置３３と、固化装置３４とから構成されている。
【００２９】
ここで、ベッセル３１は、微細粒子混合液を一時的に貯留しながら表層部分に浮上させる役割を果たすものである。
また、遠心分離機３２は、汚染土に含まれる汚染物質が油分からなる場合においてベッセル３１によって回収された汚染物質が吸着されたグラファイト微細粒子から油分を遠心分離する役割を果たすものである。焼却装置３３は、汚染土が汚染物質たる有機塩素化合物を含む場合において可燃性の溶剤とあらかじめ混合してから噴霧燃焼させる役割を果たす燃焼室を含むものである。固化装置３４は、セメントサイロ３４ａ及びセメントミキサー３４ｂを含むものであり、汚染土が汚染物質たる重金属を含む場合において汚染土を重金属が溶出しないよう固化させる役割を果たすものである。
【００３０】
なお、焼却装置３３は、通常中間処理場に設置される場合が多いが、必ずしもそのような場合に限られるものではない。
【００３１】
つまり、汚染土に含まれる汚染物質が油分からなる場合には、遠心分離機３２で油分を遠心分離することとすれば、グラファイト微細粒子の再利用ができる。汚染土が有機塩素化合物や重金属をも含む場合には、グラファイト微細粒子の再利用はできないが、効率的な、焼却装置３３による噴霧燃焼や固化装置３４による固化が実現することとなる。
【００３２】
このように、この微細粒子回収処理手段３が遠心分離機３２を含むものとしたので、疎水性吸着材たるグラファイトの有効活用を図ることが可能となり、施工コストの低減効果が得られる。
【００３３】
ここで、この実施の形態１に対する理解を容易にする観点から、グラファイトについて簡単に説明する。以下、炭素の分類、炭素材の原料、炭素材の用途、炭素材の多孔構造、炭素材の吸着作用、炭素材の吸着分離作用、炭素材の耐久性の各項目について順次説明する。
（１）炭素の分類
炭素（ｃａｒｂｏｎ）には、ダイヤモンドとグラファイトとフラーレンが同素体として存在し、定形炭素とよばれており、グラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）は、比重２．２５で黒色で軟らかく滑りやすい、別名を「黒鉛」と云う。
（２）炭素材の原料
炭素材の原料としては、木炭など動植物質を炭化したもの、フェノール樹脂など樹脂を不活性ガス雰囲気下で加熱・乾留した乾留炭が知られている。
天然にも多く産し、工業的にもアチソン法などで大量に合成されている比較的安価な材料である。
（３）炭素材の用途
グラファイトは、化学的に不活性であるため、吸着剤、触媒、電極材、機械用構造材、などの広い用途に利用されているが、グラファトは熱の良導体で電気伝導性は大きく、高温融解用のルツボや固形潤滑材など用途は広く、粘土とグラファイトの混合物は鉛筆の芯に用いられている。
（４）炭素材の多孔構造
グラファイトは、蜂の巣状に炭素原子が並んだ平面が何枚も重なったような構造をしており、これら結晶子の間隙には細孔径が０．８〜２．０ナノメートルの範囲のミクロ孔から５０ナノメートル以上のマクロ孔まで広範囲の細孔が形成されている。
（５）炭素材の吸着作用
グラファイトは、細孔径が吸着分子とほぼ同一のオーダーであり、この細孔が窒素など小分子の吸着に寄与している。
また、グラファイトの層間の結合力は弱いので、この層間には窒素や酸素の原子や分子などいろいろな物質を取り入れることができるので、グラファイトの層間に鉛やクロムなどの重金属や砒素などの取り込んで金属化合物となせば、水に不溶なグラファイト層間化合物を生成させることができるので、重金属などをグラファイト上に安定的に固定することが可能となる。
なお、木炭や活性炭は無定形炭素とよばれているが、比表面積は、木炭、活性炭、黒鉛の順に大きくなる。グラファイトは、多孔性構造を持ち吸着面積が活性炭と比して大きいので、汚染物質の吸着には安価に供給できるとともに化学的変化が少ないのでに安定的に利用可能である。
（６）炭素材の吸着分離作用
有機化合物の場合には、グラファイトへの吸着は、多くの場合可逆的な物理吸着であり、吸着表面と吸着物質の間に電子の共有が生じないので、吸着物質は分子間力により、一時的に捕らえられた状態におかれており、したがって、必要な物理エネルギーを与えられると、吸着物質は離脱し、グラファイト表面は元の状態に回復する。本実施の形態のグラファイトへの吸着油分分離処理などはこの特性を利用している。
（７）炭素材の耐久性
グラファイトは、融点が３５５０℃と大変高く、しかも２５００℃以下では機械的強度が低下しないという性質を持っているため、本実施の形態のグラファイト吸着汚染物質である、有機性化合物を焼却処分しても、グラファイトは再利用ができるといる利点がある。
【００３４】
次に、同図を用いて、この実施の形態１に係る汚染土壌浄化装置を用いて行う汚染土壌浄化方法について説明する。この汚染土壌浄化方法は、微細粒子団粒化工程と、微細粒子液体混合工程と、微細粒子回収処理工程とから構成されている。以下、各工程について順次説明する。
【００３５】
（１）微細粒子団粒化工程
施工に伴う周辺環境への影響に対して十分に配慮しようとする観点から、微細粒子液体混合工程の前に、グラファイト微細粒子を溶解性のでんぷん糊に含めて団粒化する微細粒子団粒化工程が行われる。
【００３６】
具体的には、グラファイトサイロＴ１からのグラファイト微細粒子にでんぷん糊を添加したものを用いて、造粒装置１１により、でんぷん糊にグラファイト微細粒子を含めて団粒化された粒状物を造粒する。
【００３７】
この工程により、以下の各工程で、グラファイトを微細粒子のまま水と混合する作業を回避することが可能となり、グラファイトの空気中への拡散が防止される。
なお、図示しないが、この工程において、グラファイト微細粒子の造粒装置１１への投入は、密閉されたハウジングの内部で行われることとなっており、グラファイトの空気中への拡散防止についての万全を期している。
【００３８】
（２）微細粒子液体混合工程
続いて、バックホウＭで掘削した汚染土と、汚染土に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質を吸着するグラファイト微細粒子と、グラファイト微細粒子に浮力を与える水とを混合する微細粒子液体混合工程が行われる。
【００３９】
具体的には、バックホウＭを用いて掘削した汚染土が、ホッパーＨ及び第一ベルトコンベヤＢ１を通じて第一ミキサー２１に投入される。加えて、造粒装置１１を用いて造粒されたグラファイト微細粒子を含む粒状物が造粒装置１１から第一ミキサー２１に投入される。加えて、水タンクＴ２からの水が第一ミキサー２１に投入される。
【００４０】
そして、これらの投入後に、第一ミキサー２１により、これらが混合され、汚染土、グラファイト微細粒子及び水からなる微細粒子混合液を得る。
【００４１】
ここで、第一ミキサー２１には、グラファイト微細粒子としてではなく、でんぷん糊にグラファイト微細粒子を含めて団粒化された粒状物として投入される。
【００４２】
しかし、団粒化された粒状物が第一ミキサー２１に投入されると、粒状物のうちでんぷん糊部分が速やかに微細粒子混合液中に溶解するので、グラファイト微細粒子が微細粒子混合液中で露出状態となる。ここで、グラファイト微細粒子は、前記したように、吸着面積が極めて大きい多孔性構造を有している。
【００４３】
それゆえ、微細粒子混合液中に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質は、グラファイト微細粒子に十分に吸着され、これにより、微細粒子混合液のうちグラファイト微細粒子を除く部分の無害化が達成される。
【００４４】
（３）微細粒子回収処理工程
そして、微細粒子液体混合工程で混合された汚染土、グラファイト微細粒子及び水からなる微細粒子混合液の表層部分に浮上した汚染物質が吸着されたグラファイト微細粒子を回収処理する微細粒子回収処理工程が行われる。
【００４５】
具体的には、第一ミキサー２１で混合された汚染土、グラファイト微細粒子及び水からなる微細粒子混合液は、第一ミキサー２１からベッセル３１に投入され、そこで一時的に貯留される。
【００４６】
すると、グラファイト微細粒子が疎水性や水等に比較して十分に比重が軽いという性質を有していることから、グラファイト微細粒子は、微細粒子混合液の表層部分に浮上する。
【００４７】
そして、この表層部分に浮上したグラファイト微細粒子の上澄を、スクリーン（図示外）を用いて漉き取ることによって回収する。
【００４８】
ここで、このような上澄の回収作業に用いられるスクリーンとしては、グラファイト微細粒子に比して細かい網目のものであれば十分であり、その形状寸法などは問わない。また、例えば、バックホウＭなどの掘削機に取付けて用いることとすれば、効率的な上澄の回収作業が確保できる。
【００４９】
なお、上澄の回収方法としては、スクリーンで漉き取る方法に限られるものではなく、例えば流水により、微細粒子混合液の表層部分をオーバーフローさせて、これをスクリーンで受け止めて上澄を回収する方法でもよく、又は、第一ミキサー２１それ自体を傾けて上澄を回収する方法を用いても差し支えない。
【００５０】
汚染土に含まれる汚染物質が油分からなるとき、この微細粒子回収処理工程には、油分が吸着されたグラファイト微細粒子から油分を遠心分離する遠心分離工程が含まれることが好ましい。
【００５１】
つまり、このような遠心分離工程により、油分が遠心分離されたグラファイト微細粒子の再利用が可能となるので、施工コストの低減効果が得られることとなり、ひいてはグラファイトの有効活用を図ることが可能となる。なお、分離された油分は、図示しないが、焼却などの処分にまわされて処理される。
【００５２】
一方、有機塩素化合物の処理では、有機塩素化合物を吸着したままのグラファイト微細粒子が、焼却装置３３により、焼却処分されて処理される。
他方、重金属などの処理では、重金属を吸着したままのグラファイト微細粒子が、固化装置３４により、セメント固化体の内部に封じ込められた後で、埋立処分などがなされる。
【００５３】
前記したように、ベッセル３１に貯留された微細粒子混合液のうち表層部分を除く残余の沈殿物は、既に無害化されていることから、ベッセル３１から搬出されて、天日乾燥などにより、乾燥後に新たな土砂などと混合することとすれば、掘削場所の埋戻し土等としての再利用ができる。
【００５４】
このように、この実施の形態１に係る汚染土壌浄化装置によれば、汚染土壌の浄化を行う上で、本質的に疎水性を有し、かつ、水又は液状体中で浮力を発揮するとともに、活性炭よりも大きな比表面積をもち、あらゆる汚染物質に対して吸着力を発揮するグラファイト微細粒子の特性を効率的に活用することとしている。
【００５５】
それゆえ、汚染物質として油分のみならず有機塩素化合物や重金属を含む汚染土壌を完全に無害化することが可能となり、しかも、浄化処理の迅速化及び容易化も図られている。
【００５６】
◎実施の形態２
図２は本発明のこの実施の形態２に係る汚染土壌浄化装置の概略構成を示す側面図である。なお、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
同図において、符号Ｂ２は、第二ミキサー４１から落下した微細粒子混合土を第三ミキサー５１に投入する無端状の第二ベルトコンベヤＢ２、を示している。
【００５７】
この実施の形態２に係る汚染土壌浄化装置は、実施の形態１と同様であるが、実施の形態１と異なり、微細粒子液体混合手段２たる第一ミキサー２１がなく、これに代えて、微細粒子混合手段４たる第二ミキサー４１及び液体混合手段５たる第三ミキサー５１を有している。
【００５８】
ここで、微細粒子混合手段４は、掘削した汚染土と汚染土に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質を吸着するグラファイト微細粒子とを混合する役割を果たすものである。
一方、液体混合手段５は、微細粒子混合手段４で混合された汚染土及びグラファイト微細粒子からなる微細粒子混合土とグラファイト微細粒子に浮力を与える水とを混合する役割を果たすものである。
【００５９】
それゆえ、このような汚染土壌浄化装置を用いて行う汚染土壌浄化方法は、実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なり、微細粒子液体混合工程がなく、これに代えて、微細粒子混合工程及びこれに続いて液体混合工程を有している。
【００６０】
換言すれば、この実施の形態２では、あらかじめ汚染土とグラファイト微細粒子とを混合して微細粒子混合土を得た上で、これと水とを混合して微細粒子混合液を得ることとなっており、略同時に汚染土とグラファイト微細粒子とを混合して微細粒子混合液を得ることとなっている実施の形態１と異なっている。
つまり、あらかじめグラファイト微細粒子を微細粒子混合土中に可及的に分散させることで、グラファイト微細粒子が微細粒子混合液中で確実に分散状態となり、これにより、汚染物質がグラファイト微細粒子と会合する機会を十分に担保することとしている。
【００６１】
したがって、この実施の形態２に係る汚染土壌浄化装置によれば、実施の形態１と略同様な効果がより一層確実に得られることとなっている。
【００６２】
【発明の効果】
本発明に係る汚染土壌浄化方法及びその装置によれば、浄化処理の迅速化及び容易化を図りながら、汚染物質として油分のみならず有機塩素化合物や重金属を含む汚染土壌を完全に無害化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る汚染土壌浄化装置の概略構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る汚染土壌浄化装置の概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
１…微細粒子団粒化手段
２…微細粒子液体混合手段
３…微細粒子回収処理手段
４…微細粒子混合手段
５…液体混合手段
１１…造粒装置
２１…第一ミキサー
３１…ベッセル
３２…遠心分離機
３３…焼却装置
３４…固化装置
３４ａ…セメントサイロ
３４ｂ…セメントミキサー
４１…第二ミキサー
５１…第三ミキサー
Ｂ１…第一ベルトコンベヤ
Ｂ２…第二ベルトコンベヤ
Ｈ…ホッパー
Ｍ…バックホウＭ
Ｔ１…グラファイトサイロ
Ｔ２…水タンク
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛生工学及び土木工学を用いた土壌浄化技術に関するもので、特に、油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質により汚染された汚染土壌を浄化し無害化する汚染土壌浄化方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油分、有機塩素化合物や重金属などの汚染物質による土壌汚染が問題となっている。これらの汚染物質は、移動性が高いことから汚染物質を封じ込めることが困難であり、従来から、対象物質を土壌から分離除去ないし分解除去する技術的手段が有効とされ、例えばバイオによる方法、セメント固化法、水洗浄法が用いられている。
【０００３】
バイオによる方法は、例えば微生物が持つ化学物質の分解能力を利用して、原位置で汚染土壌に含まれる汚染物質を分解して汚染土壌を無害化するというものである。原位置での生物分解は、汚染された汚染土壌を掘削することなく、井戸や散水溝を用いて地中へ窒素やリンなどの栄養源や酸素、必要に応じて微生物自体を注入して、揮発性有機化合物などの分解を行う。
また、セメント固化法は、例えば汚染土壌を原位置でアースオーガなどの機械で攪拌混合してソイルセメントとし、これを固化させて封じ込めるというものである。
さらに、水洗浄法は、例えば汚染土壌を掘削し、ミキサーの中で汚染土壌を回転させつつ洗浄水を噴射して汚染物質を洗い流して、汚染土壌の洗浄浄化をするというものである。
【０００４】
しかしながら、バイオによる方法では、当該汚染物質に適した微生物を探し出すことが容易ではなく、微生物の利用に伴う周辺環境への影響に対する十分な配慮が必要となり、多大な事前調査が必要となるとともに、高濃度の汚染には不適合であり処理期間が長期に亘るという問題がある。
また、セメント固化法では、汚染物質をセメント固化体中に完全に封じ込めるには、汚染土壌とセメントを原位置で十分に攪拌混合して均一な固化体を構築する必要があり、地中で精度の高い改良体を構築するには、セメントの配合率を増やすとともに入念な施工が求められ、そのため汚染土壌の固化にはかなりの手間と費用がかかる。
さらに、水洗浄法は、水洗いでは水の力による汚染物質の土粒子からの分離がかなり困難なため、汚染物質浄化効果が少ない上、洗浄水の処理も必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、これらの問題を解消し得る技術的手段として、汚染土壌をアルカリ溶液を浸し、これに過酸化水素を注入して発生する微細気泡に油分を連行させて浮上させ、浮上油分を回収することで汚染土壌を浄化するという微細気泡による浄化方法がある。
【０００６】
しかしながら、微細気泡による浄化方法では、浄化できる汚染物質が限られ、油分を浄化できるが、有機塩素化合物や重金属の浄化ができないという問題がある。
【０００７】
また、このような微細気泡に油分を連行させる浄化方法では、一度で完全に処理することが事実上かなり困難であり、残留油分の処理のため繰り返し作業が必要となり処理期間が長期に亘ってしまう。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、浄化処理の迅速化及び容易化を図りながら、汚染物質として油分のみならず有機塩素化合物や重金属を含む汚染土壌を完全に無害化できる汚染土壌浄化方法及びその装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、第一発明に係る汚染土壌浄化方法は、掘削した汚染土と、汚染土に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質を吸着する疎水性吸着材微細粒子と、疎水性吸着材微細粒子に浮力を与える液体とを混合する微細粒子液体混合工程と、前記微細粒子液体混合工程で混合された前記汚染土、前記疎水性吸着材微細粒子及び前記液体からなる微細粒子混合液の表層部分に浮上した前記汚染物質が吸着された該疎水性吸着材微細粒子を回収処理する微細粒子回収処理工程と、を含むことを特徴としている。
また、第二発明に係る汚染土壌浄化方法は、掘削した汚染土と汚染土に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質を吸着する疎水性吸着材微細粒子とを混合する微細粒子混合工程と、前記微細粒子混合工程で混合された前記汚染土及び前記疎水性吸着材微細粒子からなる微細粒子混合土と疎水性吸着材微細粒子に浮力を与える液体とを混合する液体混合工程と、前記液体混合工程で混合された前記汚染土、前記疎水性吸着材微細粒子及び前記液体からなる微細粒子混合液の表層部分に浮上した前記汚染物質が吸着された該疎水性吸着材微細粒子を回収処理する微細粒子回収処理工程と、を含むことを特徴としている。
【００１０】
これらの発明に係る汚染土壌浄化方法によれば、汚染土壌の浄化を行う上で、本質的に疎水性を有し、かつ、液体又は液状体中で浮力を発揮するとともに、
大きな比表面積をもち、あらゆる汚染物質に対して吸着力を発揮する疎水性吸着材微細粒子の特性を効率的に活用することとしたので、汚染物質として油分のみならず有機塩素化合物や重金属を含む汚染土壌を完全に無害化することが可能となり、しかも、浄化処理の迅速化及び容易化も図られることとなる。
【００１１】
このような技術的手段において、疎水性吸着材の有効活用を図ることとして、施工コストの低減効果を獲得するという観点からすれば、前記汚染土に含まれる前記汚染物質が油分からなる場合において、前記微細粒子回収処理工程は、前記汚染物質が吸着された前記疎水性吸着材微細粒子から該汚染物質を遠心分離する遠心分離工程を含むことが好ましい。
【００１２】
また、前記疎水性吸着材微細粒子のまま液体と混合する作業を回避することとして、これらの空気中への拡散を防止するという観点からすれば、前記微細粒子液体混合工程又は前記微細粒子混合工程の前に、前記疎水性吸着材微細粒子を溶解性の糊材に含めて団粒化する微細粒子団粒化工程を含むことが好ましい。
なお、このような糊材としては、粉末の団粒化にはその性質を失わない様にする観点からすれば、でんぷん糊が好ましいことが確認されている。
【００１３】
一方、第一発明に係る汚染土壌浄化方法を具現化する装置発明は、掘削した汚染土と、汚染土に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質を吸着する疎水性吸着材微細粒子と、疎水性吸着材微細粒子に浮力を与える液体とを混合する微細粒子液体混合手段と、前記微細粒子液体混合手段で混合された前記汚染土、前記疎水性吸着材微細粒子及び前記液体からなる微細粒子混合液の表層部分に浮上した前記汚染物質が吸着された該疎水性吸着材微細粒子を回収処理する微細粒子回収処理手段と、を含むことを特徴としている。
また、第二発明に係る汚染土壌浄化方法を具現化する装置発明は、掘削した汚染土と汚染土に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質を吸着する疎水性吸着材微細粒子とを混合する微細粒子混合手段と、前記微細粒子混合手段で混合された前記汚染土及び前記疎水性吸着材微細粒子からなる微細粒子混合土と疎水性吸着材微細粒子に浮力を与える液体とを混合する液体混合手段と、前記液体混合手段で混合された前記汚染土、前記疎水性吸着材微細粒子及び前記液体からなる微細粒子混合液の表層部分に浮上した前記汚染物質が吸着された該疎水性吸着材微細粒子を回収処理する微細粒子回収処理手段と、を含むことを特徴としている。
【００１４】
これらの発明に係る汚染土壌浄化装置によれば、汚染土壌の浄化を行う上で、本質的に疎水性を有し、かつ、液体又は液状体中で浮力を発揮するとともに、大きな比表面積をもち、あらゆる汚染物質に対して吸着力を発揮する疎水性吸着材微細粒子の特性を効率的に活用することとしたので、汚染物質として油分のみならず有機塩素化合物や重金属を含む汚染土壌を完全に無害化することが可能となり、しかも、浄化処理の迅速化及び容易化も図られることとなる。
【００１５】
このような技術的手段において、疎水性吸着材の有効活用を図ることとして、施工コストの低減効果を獲得するという観点からすれば、前記汚染土に含まれる前記汚染物質が油分からなる場合において、前記微細粒子回収処理手段は、前記汚染物質が吸着された前記疎水性吸着材微細粒子から該汚染物質を遠心分離する遠心分離機を含むことが好ましい。
【００１６】
また、前記疎水性吸着材微細粒子のまま液体と混合する作業を回避することとして、これらの空気中への拡散を防止するという観点からすれば、前記微細粒子液体混合手段又は前記微細粒子混合手段で混合するはずの前記疎水性吸着材微細粒子を溶解性の糊材に含めて団粒化する微細粒子団粒化手段を含むことが好ましい。
なお、前記疎水性吸着材微細粒子としては、疎水性を有しているとともに、油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質に対し十分な吸着力を発揮するものであれば、微細粒子、粉体、線状体などの形態の別を問わない。ただし、疎水性吸着材微細粒子は、適用される液体によって浮力を与えられる比重を有していることが必要となる。
それゆえ、例えば、グラファイト微細粒子や木質系粉体に加えて、化学繊維で作られた疎水性の繊維で多孔質なもので、これを混合撹拌機に絡まない程度の長さに切断されたものや、紙パックのようなリサイクル材を細かく砕いたもので吸着力を発揮するものなどの中から適宜選定して差し支えない。また、これらの材料は短時間で疎水性を示すこととなるが、長時間攪拌する場合、これを撥水材をスプレーすることで使用可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
◎実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る汚染土壌浄化装置の概略構成を示す側面図である。
なお、この実施の形態１における汚染土壌は、油分のみならず、有機塩素化合物、重金属を含む汚染物質によって汚染されているものとする。また、ここでは、疎水性吸着材微細粒子としてグラファイト微細粒子を用いる場合について説明するが、これに限られるものではなく、木質系粉体等を用いる場合でも、以下の説明が妥当する。疎水性の繊維で多孔質なもの等を用いる場合には、微細粒子等と異なり、空気中への拡散を考慮しなくてもよいため、後記する微細粒子団粒化手段１が不要となる。
また、同図において、符号Ｈは、バックホウＭで掘削した汚染土を一旦受け止めるとともに後記する無端状の第一ベルトコンベヤＢ１の上に落下させるホッパーＨ、符号Ｂ１は、ホッパーＨから落下した汚染土を後記する第一ミキサー２１に投入する無端状の第一ベルトコンベヤＢ１、符号Ｔ１は、疎水性吸着材微細粒子たるグラファイト微細粒子を貯蔵するとともに後記する造粒装置１１に適量投入するグラファイトサイロＴ１、符号Ｔ２は、水を貯蔵するとともに後記する第一ミキサー２１に適量投入する水タンクＴ２、を示している。
【００１９】
この実施の形態１において、汚染土壌浄化装置は、同図に示すように、微細粒子団粒化手段１と、微細粒子液体混合手段２と、微細粒子回収処理手段３とから構成されている。以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００２０】
（１）微細粒子団粒化手段１
微細粒子団粒化手段１は、微細粒子液体混合手段２で混合するはずのグラファイト微細粒子を溶解性の糊材たるでんぷん糊に含めて団粒化する役割を果たすものである。
【００２１】
ここで、団粒化とは、グラファイト微細粒子の空気中への拡散を防止を目的として、溶解性のでんぷん糊にグラファイト微細粒子を含めて団子のような粒状物を造粒、成形、混練などの方法によって製造することをいう。
【００２２】
具体的には、この微細粒子団粒化手段１としては、同図に示すように、グラファイト微細粒子を溶解性のでんぷん糊に含めて団粒化してグラファイト微細粒子を含む粒状物とするとともにこれを後記する第一ミキサー２１に投入する造粒装置１１を採用している。
なお、微細粒子団粒化手段１によるグラファイト微細粒子の団粒化は、円滑かつ迅速に処理を行うという観点からすれば、工場などで別工程として行うことが好ましい。あらかじめ別工程として製作しておくことで、本汚染土壌浄化装置における微細粒子団粒化手段１たる造粒装置１１が不要となる。
【００２３】
このような微細粒子団粒化手段１により、グラファイトを微細粒子のまま液体たる水と混合する作業を回避できることとなり、もってグラファイト微細粒子の空気中への拡散が防止されることとなり、ひいては施工に伴う周辺環境への影響に対して十分に配慮することが可能となっている。
【００２４】
（２）微細粒子液体混合手段２
微細粒子液体混合手段２は、掘削した汚染土と汚染土に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質を吸着するグラファイト微細粒子とグラファイト微細粒子に浮力を与える液体たる水とを混合する役割を果たすものである。
【００２５】
具体的には、この微細粒子液体混合手段２としては、同図に示すように、バックホウＭで掘削されホッパーＨ及び第一ベルトコンベヤＢ１を通じて投入された汚染土、造粒装置１１から投入されたグラファイト微細粒子を含む粒状物及び水タンクＴ２から投入された水を一時的に貯留しながら撹拌混合する第一ミキサー２１を採用している。
【００２６】
ここで、ホッパーＨには、投入された汚染土のボリュームやウエイトを計量する機器を備えており、汚染土を第一ミキサー２１に適量投入できるようになっている。
【００２７】
（３）微細粒子回収処理手段３
微細粒子回収処理手段３は、微細粒子液体混合手段２で混合された汚染土、グラファイト微細粒子及び水からなる微細粒子混合液の表層部分に浮上した汚染物質が吸着されたグラファイト微細粒子を回収処理する役割を果たすものである。
【００２８】
具体的には、この微細粒子回収処理手段３は、同図に示すように、ベッセル３１と、遠心分離機３２と、焼却装置３３と、固化装置３４とから構成されている。
【００２９】
ここで、ベッセル３１は、微細粒子混合液を一時的に貯留しながら表層部分に浮上させる役割を果たすものである。
また、遠心分離機３２は、汚染土に含まれる汚染物質が油分からなる場合においてベッセル３１によって回収された汚染物質が吸着されたグラファイト微細粒子から油分を遠心分離する役割を果たすものである。焼却装置３３は、汚染土が汚染物質たる有機塩素化合物を含む場合において可燃性の溶剤とあらかじめ混合してから噴霧燃焼させる役割を果たす燃焼室を含むものである。固化装置３４は、セメントサイロ３４ａ及びセメントミキサー３４ｂを含むものであり、汚染土が汚染物質たる重金属を含む場合において汚染土を重金属が溶出しないよう固化させる役割を果たすものである。
【００３０】
なお、焼却装置３３は、通常中間処理場に設置される場合が多いが、必ずしもそのような場合に限られるものではない。
【００３１】
つまり、汚染土に含まれる汚染物質が油分からなる場合には、遠心分離機３２で油分を遠心分離することとすれば、グラファイト微細粒子の再利用ができる。汚染土が有機塩素化合物や重金属をも含む場合には、グラファイト微細粒子の再利用はできないが、効率的な、焼却装置３３による噴霧燃焼や固化装置３４による固化が実現することとなる。
【００３２】
このように、この微細粒子回収処理手段３が遠心分離機３２を含むものとしたので、疎水性吸着材たるグラファイトの有効活用を図ることが可能となり、施工コストの低減効果が得られる。
【００３３】
ここで、この実施の形態１に対する理解を容易にする観点から、グラファイトについて簡単に説明する。以下、炭素の分類、炭素材の原料、炭素材の用途、炭素材の多孔構造、炭素材の吸着作用、炭素材の吸着分離作用、炭素材の耐久性の各項目について順次説明する。
（１）炭素の分類
炭素（ｃａｒｂｏｎ）には、ダイヤモンドとグラファイトとフラーレンが同素体として存在し、定形炭素とよばれており、グラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）は、比重２．２５で黒色で軟らかく滑りやすい、別名を「黒鉛」と云う。
（２）炭素材の原料
炭素材の原料としては、木炭など動植物質を炭化したもの、フェノール樹脂など樹脂を不活性ガス雰囲気下で加熱・乾留した乾留炭が知られている。
天然にも多く産し、工業的にもアチソン法などで大量に合成されている比較的安価な材料である。
（３）炭素材の用途
グラファイトは、化学的に不活性であるため、吸着剤、触媒、電極材、機械用構造材、などの広い用途に利用されているが、グラファトは熱の良導体で電気伝導性は大きく、高温融解用のルツボや固形潤滑材など用途は広く、粘土とグラファイトの混合物は鉛筆の芯に用いられている。
（４）炭素材の多孔構造
グラファイトは、蜂の巣状に炭素原子が並んだ平面が何枚も重なったような構造をしており、これら結晶子の間隙には細孔径が０．８〜２．０ナノメートルの範囲のミクロ孔から５０ナノメートル以上のマクロ孔まで広範囲の細孔が形成されている。
（５）炭素材の吸着作用
グラファイトは、細孔径が吸着分子とほぼ同一のオーダーであり、この細孔が窒素など小分子の吸着に寄与している。
また、グラファイトの層間の結合力は弱いので、この層間には窒素や酸素の原子や分子などいろいろな物質を取り入れることができるので、グラファイトの層間に鉛やクロムなどの重金属や砒素などの取り込んで金属化合物となせば、水に不溶なグラファイト層間化合物を生成させることができるので、重金属などをグラファイト上に安定的に固定することが可能となる。
なお、木炭や活性炭は無定形炭素とよばれているが、比表面積は、木炭、活性炭、黒鉛の順に大きくなる。グラファイトは、多孔性構造を持ち吸着面積が活性炭と比して大きいので、汚染物質の吸着には安価に供給できるとともに化学的変化が少ないのでに安定的に利用可能である。
（６）炭素材の吸着分離作用
有機化合物の場合には、グラファイトへの吸着は、多くの場合可逆的な物理吸着であり、吸着表面と吸着物質の間に電子の共有が生じないので、吸着物質は分子間力により、一時的に捕らえられた状態におかれており、したがって、必要な物理エネルギーを与えられると、吸着物質は離脱し、グラファイト表面は元の状態に回復する。本実施の形態のグラファイトへの吸着油分分離処理などはこの特性を利用している。
（７）炭素材の耐久性
グラファイトは、融点が３５５０℃と大変高く、しかも２５００℃以下では機械的強度が低下しないという性質を持っているため、本実施の形態のグラファイト吸着汚染物質である、有機性化合物を焼却処分しても、グラファイトは再利用ができるといる利点がある。
【００３４】
次に、同図を用いて、この実施の形態１に係る汚染土壌浄化装置を用いて行う汚染土壌浄化方法について説明する。この汚染土壌浄化方法は、微細粒子団粒化工程と、微細粒子液体混合工程と、微細粒子回収処理工程とから構成されている。以下、各工程について順次説明する。
【００３５】
（１）微細粒子団粒化工程
施工に伴う周辺環境への影響に対して十分に配慮しようとする観点から、微細粒子液体混合工程の前に、グラファイト微細粒子を溶解性のでんぷん糊に含めて団粒化する微細粒子団粒化工程が行われる。
【００３６】
具体的には、グラファイトサイロＴ１からのグラファイト微細粒子にでんぷん糊を添加したものを用いて、造粒装置１１により、でんぷん糊にグラファイト微細粒子を含めて団粒化された粒状物を造粒する。
【００３７】
この工程により、以下の各工程で、グラファイトを微細粒子のまま水と混合する作業を回避することが可能となり、グラファイトの空気中への拡散が防止される。
なお、図示しないが、この工程において、グラファイト微細粒子の造粒装置１１への投入は、密閉されたハウジングの内部で行われることとなっており、グラファイトの空気中への拡散防止についての万全を期している。
【００３８】
（２）微細粒子液体混合工程
続いて、バックホウＭで掘削した汚染土と、汚染土に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質を吸着するグラファイト微細粒子と、グラファイト微細粒子に浮力を与える水とを混合する微細粒子液体混合工程が行われる。
【００３９】
具体的には、バックホウＭを用いて掘削した汚染土が、ホッパーＨ及び第一ベルトコンベヤＢ１を通じて第一ミキサー２１に投入される。加えて、造粒装置１１を用いて造粒されたグラファイト微細粒子を含む粒状物が造粒装置１１から第一ミキサー２１に投入される。加えて、水タンクＴ２からの水が第一ミキサー２１に投入される。
【００４０】
そして、これらの投入後に、第一ミキサー２１により、これらが混合され、汚染土、グラファイト微細粒子及び水からなる微細粒子混合液を得る。
【００４１】
ここで、第一ミキサー２１には、グラファイト微細粒子としてではなく、でんぷん糊にグラファイト微細粒子を含めて団粒化された粒状物として投入される。
【００４２】
しかし、団粒化された粒状物が第一ミキサー２１に投入されると、粒状物のうちでんぷん糊部分が速やかに微細粒子混合液中に溶解するので、グラファイト微細粒子が微細粒子混合液中で露出状態となる。ここで、グラファイト微細粒子は、前記したように、吸着面積が極めて大きい多孔性構造を有している。
【００４３】
それゆえ、微細粒子混合液中に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質は、グラファイト微細粒子に十分に吸着され、これにより、微細粒子混合液のうちグラファイト微細粒子を除く部分の無害化が達成される。
【００４４】
（３）微細粒子回収処理工程
そして、微細粒子液体混合工程で混合された汚染土、グラファイト微細粒子及び水からなる微細粒子混合液の表層部分に浮上した汚染物質が吸着されたグラファイト微細粒子を回収処理する微細粒子回収処理工程が行われる。
【００４５】
具体的には、第一ミキサー２１で混合された汚染土、グラファイト微細粒子及び水からなる微細粒子混合液は、第一ミキサー２１からベッセル３１に投入され、そこで一時的に貯留される。
【００４６】
すると、グラファイト微細粒子が疎水性や水等に比較して十分に比重が軽いという性質を有していることから、グラファイト微細粒子は、微細粒子混合液の表層部分に浮上する。
【００４７】
そして、この表層部分に浮上したグラファイト微細粒子の上澄を、スクリーン（図示外）を用いて漉き取ることによって回収する。
【００４８】
ここで、このような上澄の回収作業に用いられるスクリーンとしては、グラファイト微細粒子に比して細かい網目のものであれば十分であり、その形状寸法などは問わない。また、例えば、バックホウＭなどの掘削機に取付けて用いることとすれば、効率的な上澄の回収作業が確保できる。
【００４９】
なお、上澄の回収方法としては、スクリーンで漉き取る方法に限られるものではなく、例えば流水により、微細粒子混合液の表層部分をオーバーフローさせて、これをスクリーンで受け止めて上澄を回収する方法でもよく、又は、第一ミキサー２１それ自体を傾けて上澄を回収する方法を用いても差し支えない。
【００５０】
汚染土に含まれる汚染物質が油分からなるとき、この微細粒子回収処理工程には、油分が吸着されたグラファイト微細粒子から油分を遠心分離する遠心分離工程が含まれることが好ましい。
【００５１】
つまり、このような遠心分離工程により、油分が遠心分離されたグラファイト微細粒子の再利用が可能となるので、施工コストの低減効果が得られることとなり、ひいてはグラファイトの有効活用を図ることが可能となる。なお、分離された油分は、図示しないが、焼却などの処分にまわされて処理される。
【００５２】
一方、有機塩素化合物の処理では、有機塩素化合物を吸着したままのグラファイト微細粒子が、焼却装置３３により、焼却処分されて処理される。
他方、重金属などの処理では、重金属を吸着したままのグラファイト微細粒子が、固化装置３４により、セメント固化体の内部に封じ込められた後で、埋立処分などがなされる。
【００５３】
前記したように、ベッセル３１に貯留された微細粒子混合液のうち表層部分を除く残余の沈殿物は、既に無害化されていることから、ベッセル３１から搬出されて、天日乾燥などにより、乾燥後に新たな土砂などと混合することとすれば、掘削場所の埋戻し土等としての再利用ができる。
【００５４】
このように、この実施の形態１に係る汚染土壌浄化装置によれば、汚染土壌の浄化を行う上で、本質的に疎水性を有し、かつ、水又は液状体中で浮力を発揮するとともに、活性炭よりも大きな比表面積をもち、あらゆる汚染物質に対して吸着力を発揮するグラファイト微細粒子の特性を効率的に活用することとしている。
【００５５】
それゆえ、汚染物質として油分のみならず有機塩素化合物や重金属を含む汚染土壌を完全に無害化することが可能となり、しかも、浄化処理の迅速化及び容易化も図られている。
【００５６】
◎実施の形態２
図２は本発明のこの実施の形態２に係る汚染土壌浄化装置の概略構成を示す側面図である。なお、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
同図において、符号Ｂ２は、第二ミキサー４１から落下した微細粒子混合土を第三ミキサー５１に投入する無端状の第二ベルトコンベヤＢ２、を示している。
【００５７】
この実施の形態２に係る汚染土壌浄化装置は、実施の形態１と同様であるが、実施の形態１と異なり、微細粒子液体混合手段２たる第一ミキサー２１がなく、これに代えて、微細粒子混合手段４たる第二ミキサー４１及び液体混合手段５たる第三ミキサー５１を有している。
【００５８】
ここで、微細粒子混合手段４は、掘削した汚染土と汚染土に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質を吸着するグラファイト微細粒子とを混合する役割を果たすものである。
一方、液体混合手段５は、微細粒子混合手段４で混合された汚染土及びグラファイト微細粒子からなる微細粒子混合土とグラファイト微細粒子に浮力を与える水とを混合する役割を果たすものである。
【００５９】
それゆえ、このような汚染土壌浄化装置を用いて行う汚染土壌浄化方法は、実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なり、微細粒子液体混合工程がなく、これに代えて、微細粒子混合工程及びこれに続いて液体混合工程を有している。
【００６０】
換言すれば、この実施の形態２では、あらかじめ汚染土とグラファイト微細粒子とを混合して微細粒子混合土を得た上で、これと水とを混合して微細粒子混合液を得ることとなっており、略同時に汚染土とグラファイト微細粒子とを混合して微細粒子混合液を得ることとなっている実施の形態１と異なっている。
つまり、あらかじめグラファイト微細粒子を微細粒子混合土中に可及的に分散させることで、グラファイト微細粒子が微細粒子混合液中で確実に分散状態となり、これにより、汚染物質がグラファイト微細粒子と会合する機会を十分に担保することとしている。
【００６１】
したがって、この実施の形態２に係る汚染土壌浄化装置によれば、実施の形態１と略同様な効果がより一層確実に得られることとなっている。
【００６２】
【発明の効果】
本発明に係る汚染土壌浄化方法及びその装置によれば、浄化処理の迅速化及び容易化を図りながら、汚染物質として油分のみならず有機塩素化合物や重金属を含む汚染土壌を完全に無害化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る汚染土壌浄化装置の概略構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る汚染土壌浄化装置の概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
１…微細粒子団粒化手段
２…微細粒子液体混合手段
３…微細粒子回収処理手段
４…微細粒子混合手段
５…液体混合手段
１１…造粒装置
２１…第一ミキサー
３１…ベッセル
３２…遠心分離機
３３…焼却装置
３４…固化装置
３４ａ…セメントサイロ
３４ｂ…セメントミキサー
４１…第二ミキサー
５１…第三ミキサー
Ｂ１…第一ベルトコンベヤ
Ｂ２…第二ベルトコンベヤ
Ｈ…ホッパー
Ｍ…バックホウＭ
Ｔ１…グラファイトサイロ
Ｔ２…水タンク
Claims (6)
- 掘削した汚染土と、汚染土に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質を吸着する疎水性吸着材微細粒子と、疎水性吸着材微細粒子に浮力を与える液体とを混合する微細粒子液体混合工程と、
前記微細粒子液体混合工程で混合された前記汚染土、前記疎水性吸着材微細粒子及び前記液体からなる微細粒子混合液の表層部分に浮上した前記汚染物質が吸着された該疎水性吸着材微細粒子を回収処理する微細粒子回収処理工程と、を含む汚染土壌浄化方法であって、
前記微細粒子液体混合工程の前に、前記疎水性吸着材微細粒子を溶解性の糊材に含めて団粒化する微細粒子団粒化工程を含むことを特徴とする、
汚染土壌浄化方法。 - 掘削した汚染土と汚染土に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質を吸着する疎水性吸着材微細粒子とを混合する微細粒子混合工程と、
前記微細粒子混合工程で混合された前記汚染土及び前記疎水性吸着材微細粒子からなる微細粒子混合土と疎水性吸着材微細粒子に浮力を与える液体とを混合する液体混合工程と、
前記液体混合工程で混合された前記汚染土、前記疎水性吸着材微細粒子及び前記液体からなる微細粒子混合液の表層部分に浮上した前記汚染物質が吸着された該疎水性吸着材微細粒子を回収処理する微細粒子回収処理工程と、を含む汚染土壌浄化方法であって、
前記微細粒子混合工程の前に、前記疎水性吸着材微細粒子を溶解性の糊材に含めて団粒化する微細粒子団粒化工程を含むことを特徴とする、
汚染土壌浄化方法。 - 前記汚染土に含まれる前記汚染物質が油分からなる場合において、
前記微細粒子回収処理工程は、前記汚染物質が吸着された前記疎水性吸着材微細粒子から該汚染物質を遠心分離する遠心分離工程を含むことを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の汚染土壌浄化方法。 - 掘削した汚染土と、汚染土に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質を吸着する疎水性吸着材微細粒子と、疎水性吸着材微細粒子に浮力を与える液体とを混合する微細粒子液体混合手段と、
前記微細粒子液体混合手段で混合された前記汚染土、前記疎水性吸着材微細粒子及び前記液体からなる微細粒子混合液の表層部分に浮上した前記汚染物質が吸着された該疎水性吸着材微細粒子を回収処理する微細粒子回収処理手段と、を含む汚染土壌浄化装置であって、
前記微細粒子液体混合手段で混合される前記疎水性吸着材微細粒子を溶解性の糊材に含めて団粒化する微細粒子団粒化手段を含むことを特徴とする、
汚染土壌浄化装置。 - 掘削した汚染土と汚染土に含まれる油分、有機塩素化合物、重金属その他の汚染物質を吸着する疎水性吸着材微細粒子とを混合する微細粒子混合手段と、
前記微細粒子混合手段で混合された前記汚染土及び前記疎水性吸着材微細粒子からなる微細粒子混合土と疎水性吸着材微細粒子に浮力を与える液体とを混合する液体混合手段と、
前記液体混合手段で混合された前記汚染土、前記疎水性吸着材微細粒子及び前記液体からなる微細粒子混合液の表層部分に浮上した前記汚染物質が吸着された該疎水性吸着材微細粒子を回収処理する微細粒子回収処理手段と、を含む汚染土壌浄化装置であって、
前記微細粒子混合手段で混合される前記疎水性吸着材微細粒子を溶解性の糊材に含めて団粒化する微細粒子団粒化手段を含むことを特徴とする、
汚染土壌浄化装置。 - 前記汚染土に含まれる前記汚染物質が油分からなる場合において、前記微細粒子回収処理手段は、前記汚染物質が吸着された前記疎水性吸着材微細粒子から該汚染物質を遠心分離する遠心分離機を含むことを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載の汚染土壌浄化装置。
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