JP4232955B2

JP4232955B2 - 土壌浄化工法

Info

Publication number: JP4232955B2
Application number: JP2003071291A
Authority: JP
Inventors: 誠大塚; 利久谷口; 修二磯谷; 久深田
Original assignee: Fudo Tetra Corp
Current assignee: Fudo Tetra Corp
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2023-03-17
Also published as: JP2004275897A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油等に汚染された汚染土壌を浄化する土壌浄化装置及び土壌浄化工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工場における廃棄物処理、石油タンクからの油漏出や産業廃棄物の不法投棄等により油等の有機物で汚染された汚染土は、環境保護及び資源の有効活用等の観点から洗浄することが望まれている。従来、このような汚染土の浄化方法としては、汚染土を水及び界面活性剤等と混合し、気泡を用いて油を浮上させ、分離排出するものが知られている。例えば、特許文献１の特開平１０−２１１４８６号公報には、有機物で汚染された土壌を水と混合し、アルカリ材を供給し、気泡を供給して有機物を浮上させ、好気性微生物で処理する方法が開示されており、気泡を発生させる手段としては図７に気泡発生装置が開示されている。
【０００３】
ところで、このような気泡を用いて油を浮上させる場合、気泡には、洗浄能力を高くするために油との接触により付着が十分に行われ、且つ、洗浄速度を高くするために浮上速度が大きくなるようなものが望まれる。しかし、一般的に気泡は径が小さいと油との接触が十分に行われるが浮上速度が小さくなり易く、一方、径が大きいと浮上速度は大きいが油との接触が不十分になり易いため、油の付着性能と浮上速度とを両立させることは困難であった。例えば、上記公報記載の方法ではエアーブロー装置を用いるため、気泡の径が大きくなり易く、また均一な大きさにもなり難いため、油の付着性能が十分でないという問題があった。
【０００４】
これに対し、気泡の径を小さくする発明として、例えば、特許文献２の特開平９−２９９９２４号公報には、汚染土壌を水と混合し、アルカリ材を供給した後、酸化剤を投入して油を浮上させ、該油を排出する土壌浄化工法が開示されている。該方法は、該酸化剤の分解により発生した酸素ガスを気泡として用いることにより、微細な気泡を発生させようとするものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２１１４８６号公報（第１頁、図７）
【特許文献２】
特開平９−２９９９２４号（第１頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、該方法では、酸化剤を投入する必要があるため、手間やコストがかかり、また、酸化剤の反応を制御し難いため、気泡の径を制御することが困難であるという問題があった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、酸化剤等の薬剤を用いることなく洗浄能力及び洗浄速度に優れた土壌浄化装置及び土壌浄化工法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、タンク内に汚染土壌と水の混合スラリーを得、該スラリーの底部から微細気泡を供給した後、タンク内を真空吸引して、浮上した油分を含む浮遊分を分離排出する方法とすれば、酸化剤等の薬剤を用いなくても優れた汚染土洗浄能力が得られ且つ洗浄速度も高くなること等を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、タンク内に汚染土壌と水の混合物である汚染土壌スラリーを得る準備工程、該汚染土壌スラリーの底部から最大気泡直径が８０μｍであり、最頻値における気泡の直径が１０〜５０μｍである微細気泡を供給する気泡供給工程、前記タンク内を真空吸引する浮上工程、及び該汚染土壌スラリーから生じた浮遊分を洗浄土から分離排出する分離工程をこの順序で行うものであって、前記浮上工程における真空吸引は、気泡供給工程において、微細気泡の供給が停止された後、所定時間経過後に行なうことを特徴とする土壌浄化工法を提供するものである。かかる構成を採ることにより、酸化剤等の薬剤を用いることなく簡易な方法で優れた汚染土洗浄能力を得ると共に洗浄速度を高めることができる。また、微細気泡が水に不溶な有機物と十分に接触させ、該有機物に微細気泡を付着させた後、タンク内を真空吸引して微細気泡の径を増大させて浮上速度の向上を図ることができるから、酸化剤等の薬剤を用いなくても優れた汚染土洗浄能力が得られると共に洗浄速度を高めることができる。
【００１３】
また、本発明は、前記分離工程の後、前記タンク内にある浮遊分分離後の洗浄土に、処理材を混合する二次処理工程を行う前記土壌浄化を提供するものである。かかる構成を採ることにより、前記土壌洗浄工法が奏する効果に加えて、二次処理物の有効利用が図れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態における土壌浄化装置を図１及び図４を参照して説明する。図１及び図４は本実施の形態における土壌浄化装置の模式図であって、図１が準備工程における土壌浄化装置であり、図４が分離工程後、浄化土を排出する状態を説明する図である。
【００１５】
土壌浄化装置１０は、真空吸引口５１及び浮遊分排出口５２が付設されたタンク２、タンク２内の底部に付設される微細気泡供給手段４、及びタンク２内を吸引する不図示の真空吸引手段を少なくとも備える。本例において、タンク２は全体の形状が横方向に長い略ボンベ状である。タンク２は図４に示すようにタンク本体２１とタンク蓋部２２とからなり、タンク蓋部２２を支点２３で開放すると、タンク本体開口部６１から、タンク本体２１内の底部にある固形物（浄化土）を排出することができるようになっている。
【００１６】
タンク２の天板には、図示しない真空吸引手段に接続される真空吸引口５１、汚染土や水等を投入又は排出可能な供給排出口５３がそれぞれ付設されている。さらに、タンク蓋部２２の中段部には、タンク２内にあるスラリーや水の排出を行う浮遊分排出口５２が付設されている。タンク２は、タンク蓋部２２を閉め、浮遊分排出口５２及び供給排出口５３を閉じ、真空吸引口５１を図示しない真空吸引手段に接続することにより、タンク２内を真空吸引することが可能な構造である。
【００１７】
また、タンク２は図示しない可動化手段により、図４に示すようにタンク蓋部２２側が斜め下方を向くようにタンク２全体を傾斜させることができるものである。このため、タンク２は、タンク本体開口部６１からタンク本体２１内の底部にある固形物を容易に排出することができる。また、浮遊分排出口５２からタンク本体２１内にある水やスラリーを容易に排出することができる。
【００１８】
タンク２の底部には、微細気泡供給手段４と攪拌装置５が付設されている。微細気泡供給手段４は更に、気泡導入管３２を介してタンク２外に設置された微細気泡発生手段３に接続されている。微細気泡供給手段４は、微細気泡発生手段３で発生した微細気泡をタンク２内全体に行き渡らせるものである。微細気泡供給手段４としては、特に制限されないが、例えば内部に空洞を有する平板状の箱体であって、箱体の天板には気泡を含む水やスラリー等を排出できる多数の孔部が形成されたものが使用できる。
【００１９】
微細気泡発生手段３は微細気泡を発生させるものである。微細気泡としては、例えば最頻値における気泡の直径が通常１０〜５０μm、好ましくは１０〜２０μmのものであり、最大気泡直径が８０μm、好ましくは５０μmのものである。微細気泡発生手段３としては、特に制限されないが、例えば、公知のマイクロバブル発生装置及び超音波発振装置が挙げられる。マイクロバブル発生装置は、キャビテーションポンプの一次側で気体を吸い込ませ、ポンプ吐出口に取り付けた旋回加速器で安定した混合比率で送り出し配管先端に付けた分散器のせん断力で微細気泡を発生させる装置、あるいは特開２００１−５８１４２号公報に記載されたマイクロバブル吐出ノズル等が挙げられる。微細気泡発生手段３は、エアーコンプレッサーを必要とするものであってもよいし、不要とするものであってもよい。このうち、エアーコンプレッサーが不要なタイプのものであると装置の運転を低コスト化できるため好ましい。また、マイクロバブル発生装置は、水中ポンプ型、陸上ポンプ型等のいずれのものであってもよい。なお、微細気泡の直径や分布は、例えばタンクにガラス窓を設け、ここからビデオカメラによる約２００倍の接写撮影によって確認することができる。
【００２０】
タンク２の底部に付設される攪拌装置５は、汚染土壌スラリーＡを均一に攪拌する目的で使用される。攪拌装置５としては、例えば羽根付け機械式攪拌装置が挙げられる。別途に調製された汚染土壌スラリーＡの均一混合物をタンク２内に供給するような場合、攪拌装置５を省略することができる。また、タンク２の真空吸引口５１に接続される真空吸引手段としては、例えば、公知の真空ポンプを用いることができる。上記構成からなる土壌浄化装置１０は、以下の土壌浄化工法を実施するのに用いることができる。
【００２１】
なお、上記実施の形態における土壌浄化装置１０では、タンク２はタンク本体２１及びタンク蓋部２２から構成されるが、本発明の土壌浄化装置はこれに限定されず、例えば、タンク蓋部２２を設けずに供給排出口５３を用いてタンク内の底部にある固形物を排出するような構成としてもよい。
【００２２】
また、土壌浄化装置１０では、タンク２は、前記タンク蓋部２２側が斜め下方を向くように前記タンク２全体を傾斜させることができるが、本発明の土壌浄化装置はこれに限定されず、例えば、このような傾斜機構を設けず、人力でタンク２内の底部にある固形物や水、スラリー等の排出を行う構成としてもよい。さらに、土壌浄化装置１０は、ダンプカーや清掃車等のように移動可能な車両の荷台部分に備え付けた構成のものであってもよい。
【００２３】
本発明の土壌浄化工法は、タンク内に汚染土壌と水の混合物である汚染土壌スラリーを得る準備工程、該スラリーの底部から微細気泡を供給する気泡供給工程、前記タンク内を真空吸引する浮上工程、及び該汚染土壌スラリーから生じた浮遊分を洗浄土から分離排出する分離工程をこの順序で行うものであり、例えば上記土壌浄化装置を用いて行うことができる。
【００２４】
準備工程で得る汚染土壌スラリー中、汚染土壌と水との混合比率としては、特に限定されないが、例えば汚染土壌１容量部に対して、水が通常０．５〜２．０容量部、好ましくは１．０〜１．５容量部である。汚染土壌スラリー中、汚染土壌の比率が高すぎると、気泡の浮上が遅く洗浄速度を高めることができず、汚染土壌の比率が低すぎると、処理効率が悪くなる。汚染土壌とは、油等のような水に溶解しない又は溶解し難い有機物で汚染された土砂をいう。また、これら有機物及び土砂の種類は特に限定されるものでない。
【００２５】
タンク内に汚染土壌スラリーＡを得る方法としては、特に制限されないが、例えば汚染土壌及び水を個別の供給手段によりタンク内に供給する方法、汚染土壌及び水を供給途中で混合しながら、該混合物をタンク内に供給する方法及び予め混合貯槽などで混合された汚染土壌スラリーをタンク内に供給する方法などが挙げられる。本例では図１に示すように、汚染土壌及び水を供給排出口５３等を用いてタンク２内に供給し、攪拌装置５により均一混合して汚染土壌スラリーＡを得るものである。この際、液面レベルが、浮遊分排出口５２にかかるように調整することが、浮遊物のタンク２外への排出を円滑に行なうことができる点で好適である。
【００２６】
次に気泡供給工程を行う。この工程は、汚染物である有機物と微細気泡を十分に接触させることを目的とする。気泡供給工程において、供給する微細気泡としては、前述の微細気泡発生手段から発生する微細気泡である。微細気泡を用いることにより、気泡と油等の不溶性有機物との接触が十分に行われると共に、後述の浮上工程を行うことにより気泡の浮上速度を実用的な程度まで高くすることができる点で好ましい。微細気泡の浮上速度は、浮力と粘性力のつりあいの式を立て、粘性力にストークスの式を当てはめて求められるものであり、微細気泡の半径をｒとしたとき、浮上速度ｕはｒ^２に比例する関係にある。具体的な浮上速度は、気泡径が１０μmのときは略３．３cm/分であり、２０μmではこの４倍の略１３．２cm/分であり、５０μmでは１０μmの場合の２５倍の略８２．５cm/分である。
【００２７】
微細気泡の供給量は、汚染物である有機物と微細気泡を十分に接触させる量であり、汚染土壌の汚染度合い、汚染土壌スラリー量、汚染土壌スラリー中の汚染土壌の割合などにより適宜決定される。実際には、微細気泡は汚染土壌スラリーに対して大過剰に供給することが浄化効果を高める点で好ましい。
【００２８】
気泡供給工程は、具体的には図２に示すように、微細気泡発生手段３で発生した微細気泡を気泡導入管３２を介して微細気泡供給部４からタンク２内に供給することで、汚染土壌スラリーＡ中に微細気泡Ｍを発生させる。なお、気泡供給工程においては、後述の浮上工程と違い、タンク２内が真空吸引されていないから、微細気泡の浮上速度は上記のとおり略３．３〜８２．５cm/分程度、好適には３．３〜１３．２cm/分程度であり、スラリー中に存在する不溶性又は難溶性の有機物と十分に接触して微細気泡に有機物を吸着させることが可能となる。
【００２９】
気泡供給停止の具体的な目安としては、汚染土壌スラリーＡの表面に微細気泡Ｍが到達した時点とすることが、有機物と微細気泡の接触が目視判断できる点で好ましい。また、気泡供給停止は、微細気泡Ｍが汚染土壌スラリーＡ表面に未到達で且つ該表面近傍にある時点であっても、実質的に有機物と気泡の接触を十分させることができる点で適用可能である。
【００３０】
次に浮上工程を行う。この工程はタンク２内を真空吸引することで、有機物を抱き込んだ気泡の浮上速度を高める目的で行なう。真空吸引の開始は、気泡供給工程における気泡の供給途中であっても、気泡の供給停止後であっても、気泡の供給停止後の所定時間経過後のいずれであってもよいが、気泡の供給停止後、又は気泡の供給停止後の所定時間経過後とすることが、有機物と微細気泡の接触が十分なものに対して、浮上作用を与えることが出来る点で好ましい。気泡の供給停止後の所定時間とは、いわゆる静置時間であり、微細気泡の遅い浮上速度を利用して有機物と微細気泡の接触を更に十分行なうものである。気泡の供給停止後の所定時間は長過ぎると浄化の工期を遅らせてしまい、また浮上工程を設けた意義がなくなる点で好ましくない。また、真空吸引を気泡の供給途中で行なう場合は、気泡の供給の終了間際とすることが、有機物と微細気泡の十分な接触を妨げることがない点で好適である。
【００３１】
真空吸引の方法としては、真空吸引口５１以外の接続部を封じた上で、真空吸引口５１に図示しない公知の真空吸引装置を取り付けて吸引する方法が挙げられる。浮上工程におけるタンク２内の気圧は、通常０．１〜０．５atm、好ましくは０．１〜０．３atmである。タンク２内の気圧が該範囲内にあると、洗浄能力と浮上速度とのバランスがよいため好ましい。すなわち、Ｐを気圧、Ｖを体積としたときＰＶが一定で微細気泡においてＰとＶは反比例するから、微細気泡の半径をｒとしてＰとｒ^−３は比例する。一方、上記のとおり浮上速度ｕは微細気泡の半径ｒ^２に比例する関係にあるから、結局、浮上速度ｕは気圧Ｐ^−２／３に比例する。例えば、タンク２内の気圧Ｐが１atmから０．３atmへ０．３倍に減少すると、浮上速度ｕは略（０．３）^−２／３倍、すなわち略２．２３倍に増加する。
【００３２】
浮上工程は、タンク２内の上部空間７を、真空吸引装置で真空吸引口５１から吸引して気泡供給工程における常圧の状態から減圧化する。すると、汚染土壌スラリーＡ内の圧力もこれと平衡して減圧化し、微細気泡Ｍの径が増大し、微細気泡Ｍの浮上速度、すなわち洗浄速度が増加する。真空吸引の停止時期としては、有機物に吸着した径が増大した微細気泡Ｍが、全て汚染土壌スラリーの表面上に浮遊した完全浮上時点あるいは完全浮上前の近傍とすることが、浄化効率の点で好ましい。
【００３３】
浮上工程が終了すると、汚染土壌スラリーＡの汚染土壌に付着している不溶性又は難溶性の有機物は、微細気泡Ｍと共に浮上して汚染土壌スラリーの水面に集まり浮遊分Ｄとなる。従って、浮上工程開始時においては、タンク２の内容物は汚染土壌スラリーＡのみであったものが、浮上工程を終了した時点では、図３に示すように洗浄土Ｂ、水Ｃ及び浮遊分Ｄに分離される。
【００３４】
次に分離工程を行う。分離工程は上記汚染土壌スラリーから生じた浮遊分を洗浄土から分離排出する工程である。なお、本工程では、浮遊分Ｄを洗浄土Ｂから分離できればよく、浮遊分Ｄの分離の際、浮遊分Ｄのみが分離排出されてもよく、同伴する水Ｃと共に分離排出してもよい。分離方法としては、例えば、浮遊分排出口５２を開口した状態とし可動化手段でタンク２をタンク蓋部２２側が斜め下方を向くようにタンク２全体を傾斜させ、これにより浮遊分Ｄと水Ｃとを浮遊分排出口５２から共に排出する方法、浮遊分排出口５２からホースを導入し該ホースで浮遊分Ｄを吸引して排出する方法等が挙げられる。浮遊分排出口５２から浮遊分Ｄを排出する場合、混入する少量の水Ｃを同時に排出してもよく、実質的にタンク２内の水Ｃ全てを排出してもよい。
【００３５】
分離工程において、浮遊分Ｄと共に水Ｃも実質的に全て排出した場合、タンク２内には実質的に洗浄土Ｂのみが残される。この場合、洗浄土Ｂのタンク２からの排出方法としては、特に限定されるものでないが、例えば、図４に示すようにタンク２を図示しない可動化手段でタンク蓋部２２側が斜め下方を向くようにタンク２全体を傾斜させると共にタンク蓋部２２を開放してタンク本体開口部６１から洗浄土Ｂを滑り落として排出する方法、該可動化手段を設けずにタンク蓋部２２を開放してタンク本体開口部６１から洗浄土Ｂを掻き出して排出する方法等が挙げられる。得られた洗浄土Ｂは、水に不溶性又は難溶性の有機物が除去されており、洗浄土Ｂはこのままで又は乾燥させて、通常の土砂として使用することができる。
【００３６】
また、本発明において、分離工程の後、タンク２内にある浮遊分Ｄを分離排出後の洗浄土Ｂに、処理材を混合する二次処理工程を行ってもよい。すなわち、上記のように分離工程の後に洗浄土Ｂをこのままタンク２外に排出してもよいが、分離工程の後も洗浄土Ｂをタンク２内に留めておき、この洗浄土Ｂに固化材、吸水材又は微生物などの処理材を混合する二次処理工程を行ってもよい。ここで固化材としては、例えば、セメントミルク等が挙げられる。また、吸水材としては、例えば、吸湿性ポリマー等が挙げられる。また、微生物としては、例えば、好気性微生物等の活性汚泥法に用いられるものが挙げられる。このように、タンク２中で二次処理工程を行うと、洗浄土Ｂの移送等の手間を省略することができ、コストの低減化を図ることができるため好ましい。二次処理はタンク２の外に排出された洗浄土Ｂに対して行うこともできる。
【００３７】
本発明に係る土壌浄化装置及び土壌浄化工法は、工場における廃棄物処理、石油タンクからの油漏出や産業廃棄物の不法投棄等により、水に不溶性又は難溶性の有機物で汚染された汚染土壌の洗浄処理に使用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明に係る土壌浄化工法によれば、酸化剤等の気泡発生薬剤を用いなくても、微細気泡を発生させることにより水に不溶性又は難溶性の有機物を効率よく浮上させることができ、しかも、真空吸引を行うため微細気泡の浮上速度を大きくすることができる。このため、特段の薬品を添加することなく、洗浄能力及び洗浄速度が高い汚染土壌の洗浄を行うことができる。また、本発明に係る土壌浄化装置によれば、上記土壌浄化工法を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における土壌浄化装置（準備状態）の模式図である。
【図２】本発明の土壌浄化工法における微細気泡発生工程を説明する図である。
【図３】本発明の土壌浄化工法における浮上工程終了状態を説明する図である。
【図４】本発明の土壌浄化工法における分離工程を説明する図である。
【符号の説明】
２タンク
３微細気泡発生手段
４微細気泡供給部
５真空吸引手段
７上部空間
１０土壌浄化装置
２１タンク本体
２２タンク蓋部
２３支点
３２気泡導入管
５１真空吸引口
５２浮遊分排出口
５３供給排出口
６１タンク本体開口部
Ａスラリー
Ｂ洗浄土
Ｃ水
Ｄ浮遊分
Ｍ微細気泡

Claims

タンク内に汚染土壌と水の混合物である汚染土壌スラリーを得る準備工程、該汚染土壌スラリーの底部から最大気泡直径が８０μｍであり、最頻値における気泡の直径が１０〜５０μｍである微細気泡を供給する気泡供給工程、前記タンク内を真空吸引する浮上工程、及び該汚染土壌スラリーから生じた浮遊分を洗浄土から分離排出する分離工程をこの順序で行うものであって、前記浮上工程における真空吸引は、気泡供給工程において、微細気泡の供給が停止された後、所定時間経過後に行なうことを特徴とする土壌浄化工法。
前記分離工程の後、前記タンク内にある浮遊分分離後の洗浄土に、処理材を混合する二次処理工程を行うことを特徴とする請求項１記載の土壌浄化工法。