JP5321992B1 - 汚染土壌表層の除去工法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(1)固化剤及び液体を含むスラリー状の土壌固化用スラリー材を土壌表面に散布する工程と、(2)土壌表面に散布した土壌固化用スラリー材を土壌に混合することなく、土壌表面の浅い層領域に浸透させ、土壌表層を固化させ、固化した土壌部分を目視で確認可能となるように変色させる工程と、(3)土壌固化用スラリー材によって固化した土壌部分を含む土壌表層を、目視で確認しながら剥ぎ取る工程とを含むことを特徴とする汚染土壌表層の除去工法である。
【選択図】なし
Description
[2]本発明は、固化剤が、マグネシア系固化剤、セメント系固化剤、カルシウム系固化剤、石灰系固化剤及び石膏系固化剤からなる群より選ばれる少なくとも1種の固化剤である、前記[1]記載の汚染土壌表層の除去工法に関する。
[3]本発明は、固化剤がマグネシア系固化剤であり、マグネシア系固化剤が全量100質量%中に酸化マグネシウムを5〜99質量%含む、前記[1]又は[2]記載の汚染土壌表層の除去工法に関する。
[4]固化剤がブレーン比表面積4,000〜8,000cm2/gであり、土壌固化用スラリー材が固化剤100質量部に対して液体200〜800質量部含むものである、前記[1]〜[3]のいずれかに記載の汚染土壌表層の除去工法に関する。
[5]本発明は、マグネシア系固化剤を含む土壌固化用スラリー材を土壌表面に散布することによって、固化した土壌部分を目視で確認可能となるように変色させ、目視で固化した土壌部分を確認しながら、固化した土壌部分を含む土壌表層を剥ぎ取る、前記[3]又は[4]記載の除去工法に関する。
[6]本発明は、スラリー状の土壌固化用スラリー材を、吹き付け、噴霧又は如雨露による滴下により散布する、前記[1]〜[5]のいずれかに記載の汚染土壌表層の除去工法に関する。
[7]本発明は、剥ぎ取る土壌表層の厚さが10cm以下である、前記[1]〜[6]のいずれかに記載の汚染土壌表層の除去工法に関する。
[8]本発明は、剥ぎ取る土壌表層の厚さが1〜4cmである、前記[1]〜[7]のいずれかに記載の汚染土壌表層の除去工法に関する。
[9]本発明は、土壌表層の剥ぎ取りに作業部を設けた自走式建設機械を使用し、土壌表層を剥ぎ取る深さに作業部を配置して、作業部を土壌表面に並行に摺動させて、作業部が摺動する領域の固化した土壌部分を含む土壌表層を剥ぎ取る、前記[1]〜[8]のいずれかに記載の汚染土壌表層の除去工法に関する。
[10]本発明は、剥ぎ取った土壌表層を作業部の摺動が止まる領域に堆積させる工程を含む、前記[9]記載の汚染土壌表層の除去工法に関する。
[11]本発明は、堆積させる工程後、自走式建設機械を移動させて、土壌表層を剥ぎ取る工程と、剥ぎ取った土壌表層を堆積させる工程とを少なくとも1回以上繰り返し、剥ぎ取った汚染土壌表層を筋状除去土盛にする、前記[9]又は[10]記載の汚染土壌表層の除去工法に関する。
[12]本発明は、剥ぎ取った土壌表層を吸引して捕集する工程を含む、前記[1]〜[11]のいずれかに記載の汚染土壌表層の除去工法に関する。
[13]本発明は、自走式建設機械の作業部がバケットであり、バケットが、バケットから突出して汚染土壌中に配置されるエッジ部を有する、前記[9]〜[12]のいずれかに記載の汚染土壌表層の除去工法に関する。
[14]本発明は、自走式建設機械が、土壌回収容器と、土壌回収容器に剥ぎ取った土壌表層を搬出する搬出手段を備える、前記[9]〜[13]のいずれかに記載の汚染土壌表層の除去工法に関する。
本発明の(1)土壌固化用スラリー材を土壌表面に散布する工程において、土壌固化用スラリー材は、固化剤及び液体を含むスラリー状のものである。本発明の工程(1)において使用する固化剤は、土壌の固化に使用できるものであれば特に限定されず、一般的に使用されている市販品の固化剤を使用することができる。固化剤としては、マグネシア系固化剤、セメント系固化剤、カルシウム系固化剤、石灰系固化剤及び石膏系固化剤からなる群より選ばれる少なくとも1種の固化剤を使用することが好ましい。固化剤は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の工程(2)は、土壌表面に散布した土壌固化用スラリー材を土壌表面の浅い層領域に浸透させて、土壌表層を固化させる工程である。
本発明の工程(3)は、土壌固化用スラリー材によって固化した土壌部分を含む土壌表層を剥ぎ取る工程である。土壌表層の剥ぎ取りは、剥ぎ取る面積が小さい場合(例えば約10m2未満)にはスコップ等を用いて人手によって剥ぎ取ってもよい。図3は、本発明の一実施態様を示し、土壌固化用スラリー材によって固化した土壌部分を含む土壌表層D1をスコップE1を用いて剥ぎ取る状態を示す写真である。図3において、土壌固化用スラリー材を散布し、固化した土壌部分は白色に変色しており、白色化した土壌表層D1が剥ぎ取られた土壌表面C1’は、土の色が残るため、土壌表層D1の取り残しがなくなる。剥ぎ取る面積が大きい場合(例えば約10m2以上)には、ブルドーザー、ローダー、油圧ショベル又はグレーダー等の自走式建設機械を使用し、バケット等の作業部を土壌表層を剥ぎ取る深さに配置して、バケット等の作業部を土壌表面に並行に摺動させて、作業部が摺動する領域の固化した土壌部分を含む土壌表層を剥ぎ取ることが好ましい。
〔1〕左右旋回可能な自走式建設機械に取り付けられたバケットを、土壌表層が除去される領域に配置する工程と、前記バケットを、前記土壌表層に接地させる工程と、前記バケットを、土壌表層に接地した状態で、前記左右旋回可能な方向に旋回させる工程とを有することを特徴とする土壌表層の剥ぎ取り収集工法。
〔2〕前記バケットは、底面が平面であり、前記底面における前記旋回方向の先端にエッジが形成され、前記底面には直立方向に少なくとも一つの板を有し、前記バケットを接地させる工程では、前記底面が土壌表層に接地される、前記〔1〕記載の土壌表層の剥ぎ取り収集工法。
〔3〕前記バケットは、バケット開口部が前記旋回させる方向に向けられ、前記直立方向の板が背板であり、前記旋回させる工程では、前記土壌表層から剥ぎ取られた土が前記バケット開口部からバケットの中に誘導される、前記〔1〕又は〔2〕記載の土壌表層の剥ぎ取り収集工法。
〔4〕前記バケットは、少なくとも土壌回収容器まで延伸された搬出手段が接続され、前記旋回させる工程では、前記バケットの土が、前記搬出手段を介して前記土壌回収容器に蓄積される、前記〔3〕土壌表層の剥ぎ取り収集工法。
〔5〕前記バケットは、前記土を破砕する破砕装置が設けられ、前記旋回させる工程では、前記破砕された土がバケットの中に誘導される、前記〔4〕記載の土壌表層の剥ぎ取り収集工法。
〔6〕前記破砕装置は、モーター駆動される回転軸に複数の刃が取り付けられて構成され、前記破砕が、前記回転軸を回転させることで実施される、前記〔5〕記載の土壌表層の剥ぎ取り収集工法。
〔7〕前記バケット又は前記搬出手段には、内部に給水する給水ホースが接続され、前記土に給水する、前記〔4〕〜〔6〕のいずれか記載の土壌表層の剥ぎ取り収集工法。
〔8〕左右旋回可能な自走式建設機械に取り付けられるバケットであって、平面で形成され、前記旋回方向の先端にエッジが形成された底面と、前記旋回させる方向に向けられたバケット開口部と、前記底面から直立方向に形成された背板に設けられた吸引用開口部と、土壌表層から剥ぎ取られた土を破砕する破砕装置と、を有し、前記吸引用開口部は、搬出手段が接続できるように形成される、バケット。
〔9〕前記破砕装置が、複数の刃が取り付けられた回転軸と、前記回転軸を駆動させるモーターと、を有する、前記〔8〕記載のバケット。
〔10〕前記破砕装置が、更に前記破砕された土を前記吸引用開口部へ誘導するスクリューコンベアを有する、前記〔8〕又は〔9〕記載のバケット。
〔11〕前記バケット又は前記搬出手段には、内部に給水する給水ホース接続部を有する、前記〔8〕〜〔10〕のいずれかに記載のバケット。
〔12〕前記バケットから突出するように取り付けられたエッジ部を有する、前記〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載のバケット。
<本実施形態の概略構成>
図12〜図14に示した第1実施形態では、左右旋回可能な自走式建設機械であって上下移動可能な先端部を有する油圧ショベル1に、通常のバックホー型の着脱可能なバケット11を取り付けた場合である。油圧ショベル1は、運転席部分を含み左右に旋回可能な本体2と、本体2を上に載せて左右に旋回させることができる車台部3と、クローラベルト等の走行部4と、油圧シリンダにより上下及び前後に移動可能なアーム部5とを有している。
図12に示された油圧ショベル1は、オペレータが操作することにより、まず、土壌表層72が除去される領域73における、油圧ショベル1の進行方向に対して左右の一方の端部(領域境界部)の除去開始端部75の手前側の外側の位置まで自走させられ停止される。この場合の左右の一方の端部は任意であって良いが、本実施形態では油圧ショベル1の進行方向に対して右の端部とする。このようにして本実施形態では、除去される領域73における、右の端部(領域境界部)から除去が開始される。
<本実施形態の概略の構成状の特徴>
上記した第1実施形態では、通常のバックホー等で用いられるバケット11の底板15と側板14との間の底面側端部エッジ18を利用して、油圧ショベル1を左右旋回させることで、土壌表層72を底面側端部エッジ18で剥ぎ取り、その土61〜63を側板14で進行方向に押し運んでいた。しかし、側板14で土を運ぶ場合、土の量が増加すると、側板14の左右からこぼれ落ちる土の量が増加する。そこで図16に示した第2実施形態の土壌表層の剥ぎ取り収集工法では、バケット21は、バケット開口部23を旋回させる方向に向けて形成した。
本実施形態では、バケット21を旋回させる際には、バケット開口部23が旋回させる方向に向けられて、土壌表層72から剥ぎ取られた土がバケット21の中に誘導されて背板で止められるので、バケット21の容量が一杯になるまでは、剥ぎ取られた土がこぼれることはなくなる。その結果、剥ぎ取られた土を進行方向に押し運ぶ量を増加させることができ、バケット21の前面からこぼれる量を少なくすることができる。その他の工法は第1実施形態と同様である。
<本実施形態の概略の構成状の特徴>
上記した第2実施形態では、バケット21のバケット開口部23を旋回させる方向に向けることで、剥ぎ取られた土がこぼれる量を減らし、剥ぎ取られた土を進行方向に押し運ぶ量を増加させていたが、バケット21の中に入った土は、第1実施形態のように、一旦、筋状除去土盛65にして溜めるか、ダンプカー等の搬送車の荷台に落下させて集積させる必要があり、集積及び搬出する作業の効率は改善されなかった。そこで図17〜図19に示した第3実施形態では、バケット31に直接に搬出手段として吸引ホースを接続して集積及び搬出する作業の効率を改善する。
また、バケット31の吸引用開口部86の近傍又は吸引ホース88の吸引用開口部86への接続部の近傍には、当該部の内部に給水する不図示の給水ホース接続部を有し、給水ホースを接続することができる。これにより、吸引用開口部86の近傍又は吸引ホース88内の破砕された土に給水することができる。
また、バケット31内に、破砕された土を吸引用開口部86まで遅滞なく誘導することができるスクリューコンベアを設けることができる。スクリューコンベアは、破砕された土を吸引用開口部86へ誘導する向きに配置されて、モーターで駆動される。これにより、バケット31内に留まる破砕された土の量を減らすことができるので、バケット31内に剥ぎ取られた土が入りやすくなり、土壌表層72上の剥ぎ取り収集作業に対する抵抗を減らすので、作業の効率を向上させることができる。
平成23年7月6日〜同年7月15日に、福島県飯舘村にて、以下の試験を行った。
予め試験区域となる農地、具体的には水田土壌の土壌表面(1m2)から5cmの高さの大気中の放射線量(処理前)をMr.Gamma(クリアパルス社製)によって測定した。結果を表1に示す(表1中の放射線量の単位はマイクロシーベルト毎時(μSv/h)である)。(1)以下に示すマグネシア系固化剤を表1に示す配合割合で水と混合してスラリー状の土壌固化用スラリー材にして、この土壌固化用スラリー材A1を如雨露B1により滴下し、試験区域となる土壌表面C1(1m2)に散布した。なお、以下に示すマグネシア系固化剤100質量%中の酸化マグネシウムの含有量は15〜55質量%である。土壌固化用スラリー材の散布量は2kg/m2(固形分量)であった。図2は、土壌固化用スラリー材A1を試験区域となる土壌表面C1(1m2)に如雨露B1で散布している状態を示す写真である。
マグネシア系固化剤:マグホワイトIII型(MgWIII)、ブレーン比表面積6,000cm2/g、東武化学社製
マグネシア系固化剤:マグホワイトIIIP型(MgWIIIP)、ブレーン比表面積8,000cm2/g、東武化学社製
表1に示すように、本発明の汚染土壌表層の除去工法を適用した水田土壌は、施行前と、汚染土壌表層D1を剥ぎ取った後で、大気中の放射線量が低減しており、本発明の工法により汚染土壌表層D1を除去することにより、放射性物質によって汚染された区域の放射線量を低減できることが確認できた。なお、試験を行った福島県飯舘村は、試験した土壌周囲の大気中の放射線量が高いため、土壌表層を剥ぎ取った効果が分かりにくい状況であったが、施工前と土壌表層の剥ぎ取り後(施工後)では、表1に示すように明らかに放射線量が低減している。さらに本発明の施工によって、剥ぎ取られた汚染土壌表層の厚さは約2〜3cmであり、このことから汚染物質が留まる土壌表面から深さ約2〜3cm以内の土壌表層のみを、迅速且つ確実に、しかも土量を極力少なくして除去することができ、施工費用を低減することができ、処理後の負担を軽減できることが確認できた。なお、実施例1〜3は、ブレーン比表面積が大きい固化剤(MgWIIIP:ブレーン比表面積8,000cm2/g)を使用しているが、実施例2においては、土壌表層を固化させた状態において、固化剤が土壌表面に浮いている状態であり、固化剤が土壌に浸透しにくくなっている状態であることが目視によって確認された。
平成23年7月21日〜同年7月29日に、茨城県農村工学研究所内の圃場試験場において、以下の試験を行った。
予め試験区域となる圃場の水田土壌(以下、「試験土壌」という)の表面(225m2)を縦横5mずつ格子状に区分けし縦横5mずつ区分けした交点部分の土壌表面から5cmの高さの大気中の放射線量(処理前)をTCS-161(日立アロカメディカル社製)によって測定した。結果を表2に示す(表2中の数値の単位はマイクロシーベルト毎時(μSv/h)である)。(1)マグネシア系固化剤(マグホワイトIIIP型(MgWIIIP))を水と混合してスラリー状の土壌固化用スラリー材A2(固化剤と水の比率(固化剤:水=100質量部:300質量部))とした。図6は、本実施例で使用する土壌固化用スラリー材A2を土壌表面に散布するための吹付機B2と、この吹付機B2を駆動するための発電機B2’を示す写真である。図7は、スラリー状の土壌固化用スラリー材A2を吹付機B2で試験土壌表面C2(225m2)に均等に散布する状態を示す写真である。土壌固化用スラリー材A2の散布量は2kg/m2(固形分量)であった。
表2及び表3に示すように、本発明の工法を施工した土壌は、施行前(表2)と、土壌表層を剥ぎ取った後(表3)で、放射線量が低減しており、本発明の工法を施工する区域が広範囲(試験土壌表面225m2)であっても、試験土壌区域の放射線量が均等に低減されていることから、部分的な取りこぼしなく汚染物質を確実に除去できることが確認できた。実施例5において、土壌表層の剥ぎ取りの施工にかかった時間は、大型土嚢袋(フレコンバック1t用)への積み込みを含め約2.5時間であり、迅速に土壌表層を剥ぎ取って、汚染物質を確実に除去できることが確認できた。
B1 如雨露
B2 吹付機
B2’ 発電機
C1、C2 試験用の土壌表面
C1’ 剥ぎ取り後の土壌表面
D1、D2 土壌表層
D1’、D2’ 固化した土壌部分
1 油圧ショベル、
2 本体、
3 車台部、
4 走行部、
5 アーム部、
11、21、31 バケット、
12、22、32 取付部、
13、23、33 バケット開口部、
14、24、34 側板、
15、25、35 底板、
16、26、36 背板、
17、27、37 底面開口側端部エッジ、
18、28、38 底面側端部エッジ、
19 領域、
61 (剥ぎ取られ始めた)土、
62 (さらに多くの)土、
63 (全ての)土、
65 筋状除去土盛、
72 土壌表層、
73 (除去される)領域、
75 除去開始端部、
76 除去終了端部、
80 破砕装置、
81 回転軸、
82 刃、
84 モーター、
86 吸引用開口部、
88 吸引ホース(搬出手段)、
91 土壌回収容器、
92 真空吸引装置、
181、182、183 エッジ部、
200 固定用ボルト、
210 ナット。
Claims (12)
- (1)固化剤及び液体を含むスラリー状の土壌固化用スラリー材を土壌表面に散布する工程と、
(2)土壌表面に散布した土壌固化用スラリー材を土壌に混合することなく、土壌表面の浅い層領域に浸透させ、土壌表層を固化させ、固化した土壌部分を目視で確認可能となるように変色させる工程と、
(3)土壌固化用スラリー材によって固化した土壌部分を含む土壌表層を、目視で確認しながら剥ぎ取る工程と
を含み、固化剤が、マグネシア系固化剤、セメント系固化剤、カルシウム系固化剤、石灰系固化剤及び石膏系固化剤からなる群より選ばれる少なくとも1種の固化剤である、汚染土壌表層の除去工法。 - 固化剤がブレーン比表面積3,000〜12,000cm2/gであり、土壌固化用スラリー材が固化剤100質量部に対して、液体200〜800質量部含むものである、請求項1記載の汚染土壌表層の除去工法。
- 固化剤がマグネシア系固化剤であり、マグネシア系固化剤が全量100質量%中に酸化マグネシウムを5〜99質量%含む、請求項1又は2記載の汚染土壌表層の除去工法。
- スラリー状の土壌固化用スラリー材を、吹き付け、噴霧又は如雨露による滴下により散布する、請求項1〜3のいずれか1項記載の汚染土壌表層の除去工法。
- 剥ぎ取る土壌表層の厚さが10cm以下である、請求項1〜4のいずれか1項記載の汚染土壌表層の除去工法。
- 剥ぎ取る土壌表層の厚さが1〜4cmである、請求項1〜5のいずれか1項記載の汚染土壌表層の除去工法。
- 土壌表層の剥ぎ取りに作業部を設けた自走式建設機械を使用し、土壌表層を剥ぎ取る深さに作業部を配置して、作業部を土壌表面に並行に摺動させて、作業部が摺動する領域の固化した土壌部分を含む土壌表層を剥ぎ取る、請求項1〜6のいずれか1項記載の汚染土壌表層の除去工法。
- 剥ぎ取った土壌表層を作業部の摺動が止まる領域に堆積させる工程を含む、請求項7記載の汚染土壌表層の除去工法。
- 堆積させる工程後、自走式建設機械を移動させて、土壌表層を剥ぎ取る工程と、剥ぎ取った土壌表層を堆積させる工程とを少なくとも1回以上繰り返し、剥ぎ取った汚染土壌表層を筋状除去土盛にする、請求項7又は8記載の汚染土壌表層の除去工法。
- 剥ぎ取った土壌表層を吸引して捕集する工程を含む、請求項1〜9のいずれか1項記載の汚染土壌表層の除去工法。
- 自走式建設機械の作業部がバケットであり、バケットが、バケットから突出して汚染土壌中に配置されるエッジ部を有する、請求項7〜10のいずれかに記載の汚染土壌表層の除去工法。
- 自走式建設機械が、土壌回収容器と、土壌回収容器に剥ぎ取った土壌表層を搬出する搬出手段を備える、請求項7〜11のいずれか1項記載の汚染土壌表層の除去工法。
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