JP5841688B1

JP5841688B1 - 土壌浄化システム及び土壌浄化方法

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Publication number: JP5841688B1
Application number: JP2015135469A
Authority: JP
Inventors: 公信山▲崎▼
Original assignee: 公信山▲崎▼
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2035-07-06
Also published as: JP2017013030A

Abstract

【課題】広い地域にわたり種々の土地で発生する大量のＶＯＣ含有土壌を受け入れて有効に浄化することができる土壌浄化システム又は土壌浄化方法を提供する。【解決手段】土壌浄化システム１は、土壌収容建屋５と、酸化カルシウム散布車１３と、トラクタ１５と、散水装置１６と、燃焼炉２１とを備えている。トラクタ１５の後部には、回転式の耕耘装置と耕耘装置カバーと排気ガス吹付器とが付設されている。耕耘装置カバーは、下側が開かれた箱状の空間部を形成する上壁及び周壁を有し、耕耘装置の上方及び前後左右を覆うように形成されている。排気ガス吹付器は、内燃機関の排気通路に接続され、耕耘装置カバー内又は耕耘装置カバーの下方において耕耘装置によって耕耘されている土壌に内燃機関の高温の排気ガスを吹き付ける。これにより、ＶＯＣ含有土壌４の温度上昇が促進される。【選択図】図１

Description

本発明は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Volatile Organic Compound）を含む大量の土壌を土壌収容建屋の内部に搬入し、酸化カルシウムと水とを用いて該土壌の温度を高め、該土壌中の揮発性有機化合物を気化させて除去するようにした土壌浄化システム及び土壌浄化方法に関するものである。

一般に、揮発性有機化合物（以下「ＶＯＣ」という。）を製造又は使用する施設の敷地又は跡地の土壌はＶＯＣを含んでいるが、その周囲の環境の悪化を防止するために、このようなＶＯＣを含む土壌（以下「ＶＯＣ含有土壌」という。）はＶＯＣを除去して浄化する必要がある。また、ＶＯＣを製造又は使用する施設の敷地又は跡地を掘削した場合、掘削によって生じたＶＯＣ含有土壌を、そのまま投棄したり、埋め立て又は盛土に使用したりすると、その周囲の環境を悪化させる。そこで、ＶＯＣ含有土壌を浄化する土壌浄化装置又は土壌浄化方法が種々提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。

具体的には、ＶＯＣ含有土壌を、該ＶＯＣ含有土壌が現に生じた土地（以下「原位置」という。）で浄化するようにした土壌浄化装置が種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。また、ＶＯＣで汚染された土地を掘削することにより生じたＶＯＣ含有土壌を受け入れて浄化するプラント型の土壌浄化装置も種々提案されている（例えば、特許文献３、４参照）。

特開２０１０−２２７７３３号公報特許第３５８６８４１号公報特開２００７−２０９９１５号公報特開２０１２−１６１７６８号公報

しかしながら、例えば特許文献１に開示された、ＶＯＣ含有土壌を原位置で浄化するようにした従来の土壌浄化装置又は土壌浄化方法では、例えば地面の下の深い位置に空気を供給する配管等を土中に埋設する必要があり、したがって装置一式を他の土地に移動させ又は移設するのが容易でないので、ＶＯＣで汚染された種々の土地のＶＯＣ含有土壌を浄化するのには適していない、といった問題がある。とくに、広い地域にわたって多数の土地で発生したＶＯＣ含有土壌を受け入れて浄化する事業を営む者にとっては、このような土壌浄化装置又は土壌浄化方法は実用的なものではない。

また、例えば特許文献４に開示された、掘削により生じたＶＯＣ含有土壌を受け入れて浄化するようにした従来のプラント型の土壌浄化装置は、例えば特定の箇所のＶＯＣで汚染された土地におけるシールド工事等で発生するＶＯＣ含有土壌を容器に受け入れて該容器内で浄化するものであり、その処理量ないしは処理能力は比較的小さいものである。このため、広い地域にわたってＶＯＣで汚染された多数の土地で発生する大量のＶＯＣ含有土壌（例えば、数百〜数千トン／日）を受け入れて浄化する事業を営む者にとって実用的なものではない、といった問題がある。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、広い地域にわたって多数の土地で発生する大量のＶＯＣ含有土壌を受け入れて効果的に浄化することができる土壌浄化システム及び土壌浄化方法を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するためになされた、本発明に係る土壌浄化システムは、土壌収容建屋と、酸化カルシウム散布手段と、トラクタと、散水手段と、ＶＯＣ処理手段とを備えている。ここで、土壌収容建屋は、地面又は基礎（例えば、ベタ基礎）の上に設置され、外界と仕切られた建屋内空間を画成する天井壁及び縦壁を有し、その内部に搬入されたＶＯＣ含有土壌をその内部の床面の上に収容する。酸化カルシウム散布手段は、土壌収容建屋内の土壌の上に粉体又は粒子状の酸化カルシウムを散布する。トラクタは、内燃機関を動力源とし、土壌収容建屋内の土壌の上を走行して該土壌を耕耘する。散水手段は、土壌収容建屋内の土壌に水を散布する。ＶＯＣ処理手段は、土壌収容建屋内の空気に含まれるＶＯＣを処理又は除去する。

本発明に係る土壌浄化システムを構成するトラクタは、該トラクタの後部ないしは後端部に付設された回転式の耕耘装置と、該トラクタの後部ないしは後端部に付設された耕耘装置カバーと、排気ガス吹付手段とを備えている。ここで、耕耘装置カバーは、下側が開かれた箱状の空間部を形成する上壁及び周壁を有し、耕耘装置の上方及び側方（前後左右）を覆う（囲む）ように構成されている。排気ガス吹付手段は、内燃機関の排気通路に接続され、耕耘装置カバー内又は耕耘装置カバーの下方において耕耘装置によって耕耘されている土壌に内燃機関の排気ガスを吹き付ける。

本発明に係る土壌浄化システムにおいて、酸化カルシウム散布手段は、粉体又は粒子状の酸化カルシウムを収容する酸化カルシウム貯槽と、酸化カルシウム貯槽内の酸化カルシウムを土壌の上に散布するカルシウム散布装置とを搭載している自動車であるのが好ましい。散水手段は、土壌収容建屋内に配設され、それぞれ複数の散水ノズルが取り付けられた複数の給水管を有する散水装置（スプリンクラー）、又は土壌収容建屋内を走行する散水車であるのが好ましい。ＶＯＣ処理手段は、土壌収容建屋の外部に配置され土壌収容建屋内の空気が導入される燃焼炉、又は土壌収容建屋の外部又は内部に配置され土壌収容建屋内の空気が導入される活性炭吸着塔であるのが好ましい。

本発明に係るＶＯＣ含有土壌を浄化するための土壌浄化方法は、下記の各工程を有している。
（１）工程１
地面又は基礎（例えば、ベタ基礎）の上に設置され、外界と仕切られた建屋内空間を画成する天井壁及び縦壁を有する土壌収容建屋の内部の床面の上にＶＯＣ含有土壌を搬入する。
（２）工程２
土壌収容建屋内の土壌を地ならしする（平坦化する）。
（３）工程３
土壌収容建屋内の地ならしされた土壌の上に粉体又は粒子状の酸化カルシウムを散布する。
（４）工程４
内燃機関を動力源とするトラクタを土壌収容建屋内の土壌の上を走行させ、トラクタの後部ないしは後端部に付設された回転式の耕耘装置で土壌を耕耘しつつ、走行しているトラクタの前方において土壌の上に水を散布する。
（５）工程５
土壌収容建屋内の空気に含まれるＶＯＣを処理又は除去する。この工程５は、工程１〜４と並行して実施される。

本発明に係る土壌浄化方法においては、トラクタの後部に、下側が開かれた箱状の空間部を形成する上壁及び周壁を有し耕耘装置の上方及び側方を覆う（囲む）耕耘装置カバーを設けられる。そして、工程４では、トラクタを走行させて土壌を耕耘するときに、内燃機関から排出された排気ガスを、耕耘装置カバー内又は耕耘装置カバーの下方において耕耘装置によって耕耘されている土壌に吹き付けるようにしている。

本発明に係る土壌浄化方法において、工程５では、土壌収容建屋内の空気を、土壌収容建屋の外部に配設された燃焼炉に導入し、該空気に含まれるＶＯＣを燃焼させて処理又は無害化するのが好ましい。また、土壌収容建屋内の空気を、土壌収容建屋の外部又は内部に配設された活性炭吸着塔に導入し、該空気に含まれるＶＯＣを活性炭に吸着させて除去するのも好ましい。

本発明に係る土壌浄化システム又は土壌浄化方法によれば、土壌収容建屋内のＶＯＣ含有土壌の上に酸化カルシウムを散布した上で、適宜に水を散布しつつトラクタを走行させて耕耘装置でＶＯＣ含有土壌を耕耘すれば、酸化カルシウムと水との反応によって発生する熱により、耕耘装置で耕耘されているＶＯＣ含有土壌の温度が上昇し、該ＶＯＣ含有土壌中のＶＯＣが気化して空気中に放出される。その際、高温の排気ガスが耕耘されているＶＯＣ含有土壌に吹き付けられるので、排気ガスの顕熱によりＶＯＣ含有土壌の温度の上昇が促進される。また、排気ガス中の高濃度の二酸化炭素と酸化カルシウム又は水酸化カルシウムとの反応により熱が発生するので、ＶＯＣ含有土壌の温度の上昇がさらに促進される。よって、ＶＯＣ含有土壌中のＶＯＣを効果的に除去してＶＯＣ含有土壌を効果的に浄化することができる。

一方、土壌収容建屋は、基本的には天井壁と縦壁とで建屋内空間を画成する単純な箱型の建造物であるので、その内部に適宜に支柱を設置すれば、床面積ないしは建屋面積が非常に大きく大量のＶＯＣ含有土壌を搬入ないしは収容することができる土壌収容建屋を容易に設置することができる。そして、広い床面積（例えば、１０００〜２０００ｍ^２）をもつ土壌収容建屋内に複数ないしは多数のトラクタを投入することにより、非常に大量のＶＯＣ含有土壌を効果的に浄化することができる。したがって、本発明に係る土壌浄化システム又は土壌浄化方法は、ＶＯＣで汚染された多数の土地で広域的に発生する大量のＶＯＣ含有土壌（例えば、数百〜数千トン／日）を受け入れて浄化する事業においても有効に用いることができる。

本発明に係る土壌浄化システムの構成を模式的に示す立面図である。図１に示す土壌浄化システムで用いられるトラクタの模式的な一部断面側面図である。図２に示すトラクタの耕耘装置まわりの構成要素の構成を模式的に示す斜視図である。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る土壌浄化システム及び土壌浄化方法を具体的に説明する。
図１に示すように、本発明に係る土壌浄化システム１においては、地面２又は地面２の上の基礎（例えば、コンクリート製のベタ基礎）の上に設置され、その底面３（床面）の上にＶＯＣ含有土壌４又は浄化された清浄土壌４’を収容する土壌収容建屋５が設けられている。土壌収容建屋５は、外界と仕切られた建屋内空間６を画成する天井壁７及び縦壁８（側面壁）を有している。

この土壌収容建屋５内へは、ダンプトラック（図示せず）を用いて大量のＶＯＣ含有土壌４が搬入される。なお、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）としては、例えば第一種特定有害物質（四塩化炭素、1,2-ジクロロエタン、1,1-ジクロロエチレン、シス1,2-ジクロロエチレン、1,3-ジクロロプロペン、ジクロロメタン、テトラクロロエチレン、1,1,1-トリクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、トリクロロエチレン）などが挙げられる。

土壌収容建屋５の床面積ないしは建屋面積は、予定しているＶＯＣ含有土壌の処理量、ＶＯＣ含有土壌の浄化に要する時間等に応じて好ましく設定されるが、各地のＶＯＣ含有土壌４を受け入れて浄化する事業を営む場合は、例えば、１つの土壌収容建屋５の床面積を１０００〜２０００ｍ^２程度とし、ＶＯＣ含有土壌の処理量等に応じてこのような土壌収容建屋５を複数設けるのが実用的である。また、土壌収容建屋５の高さは、ダンプトラックの最大限に傾斜している荷台の高さ（６〜７ｍ程度）より適度に高ければ、とくに限定されないが、１０〜１２ｍ程度とするのが実用的である。

詳しくは図示していないが、ＶＯＣ含有土壌を積載しているダンプトラックは、土壌収容建屋５に設けられた開閉可能な車両出入口（図示せず）を経由して土壌収容建屋５内に入り、その荷台を傾斜させて重力によりＶＯＣ含有土壌を底面３の上に落下させる。そして、ダンプトラックから落下した山盛り状のＶＯＣ含有土壌４は、ブルドーザ１０を用いて、その上面（表面）がほぼ水平な平坦面となるように地ならし（平坦化）され、かつキャタピラで、車輪で走行する車両がその上を走行できる程度に踏み固められる。ＶＯＣ含有土壌４を下したダンプトラックには、油圧ショベル１１（パワーショベル）を用いて、ＶＯＣが除去され浄化された清浄土壌４’が積載される。このように清浄土壌４’を積載したダンプトラックは、車両出入口を経由して土壌収容建屋５を退去する。このようなＶＯＣ含有土壌４の搬入及び清浄土壌４’の搬出は、複数のダンプトラックを用いて次々に実施される。

土壌収容建屋５内には、地ならし（平坦化）され、適度に踏み固められたＶＯＣ含有土壌４の上面（表面）に、粉体の酸化カルシウム（生石灰）又は粒子状（例えば、粒子径が０．１〜０．５ｍｍの粒子）の酸化カルシウムを散布する酸化カルシウム散布車１２（以下「ＣａＯ散布車１２」という。）が配備されている。ＣａＯ散布車１２は、粉体又は粒子状の酸化カルシウムを収容する酸化カルシウム貯槽１３と、酸化カルシウム貯槽１３内の酸化カルシウムを土壌の上におおむね均一に散布するカルシウム散布装置１４とを備えている。なお、ＣａＯ散布車１２は全輪駆動（４輪駆動）の車両であり、走行環境が悪いＶＯＣ含有土壌４又は清浄土壌４’の上を支障なく走行することができる。さらに、土壌収容建屋５内には、土壌収容建屋５内のＶＯＣ含有土壌４又は清浄土壌４’の上面を走行するトラクタ１５が配備されている。なお、トラクタ１５の構成及び機能は後で詳しく説明する。

さらに、土壌収容建屋５内には、ＶＯＣ含有土壌４の表面に水を散布又は噴射する散水装置１６（スプリンクラー）が配設されている。詳しくは図示していないが、散水装置１６は、それぞれ多数の散水ノズル１７を備えた複数の給水管１８（図１中では１つの給水管のみ図示）を、一定の方向に平行に伸びるように配置し、又は縦横又は斜めに立体交差させて配置したものである。なお、給水管１８を、縦横に互いに接続された格子状の管路で形成してもよい（例えば、それぞれ十字形の中空部を有する複数の同じ形状の十字形の管部材を縦横に接続する。）。

そして、散水装置１６には、土壌収容建屋５内に全面的に散水し、また土壌収容建屋５内の所望の１か所又は複数か所の小領域Ａ〜Ｅ（例えば、１０〜５０ｍ^２程度）のみに個別に散水することを可能にするために、給水管１８から分岐する複数の分岐給水管１８ａ〜１８ｅと、それぞれ該分岐給水管１８ａ〜１８ｅに介設された電磁弁１９ａ〜１９ｅとが設けられている。これらの電磁弁１９ａ〜１９ｅは、コンピュータを備えた散水制御機構（図示せず）によって個別に開閉制御され、任意の電磁弁１９ａ〜１９ｅを任意の時間開く（又は閉じる）ことができるようになっている。

図１に示す例では、電磁弁１９ａ〜１９ｅのうちの所望の１つ又は複数の電磁弁を開きその他の電磁弁を閉じれば、開かれた電磁弁に対応する小領域のみに散水することができる。例えば、電磁弁１９ａを開きその他の電磁弁１９ｂ〜１９ｅを閉じれば、給水管１８ａに取り付けられた散水ノズル１７のみから水が排出され、これに対応する小領域Ａのみに水が散布又は噴射される。したがって、散水装置１６においては、散水制御機構で各電磁弁１９ａ〜１９ｅの開閉状態を制御することにより、土壌収容建屋５内の所望の小領域のみに所望の時間だけ散水することができる。例えば、トラクタ１５の走行に合せて、トラクタ１５の前方の小領域に次々に散水することができる。

散水装置１６は、ダンプトラック、油圧ショベル１０、ブルドーザ１１、ＣａＯ散布車１２、トラクタ１５等の走行又は動作の妨げとならないように、比較的高い位置（例えば、底面３の上方８〜１０ｍ）に配設されている。なお、このような散水装置１６に代えて、土壌収容建屋５内のＶＯＣ含有土壌４又は清浄土壌４’の上を走行する全輪駆動（４輪駆動）の散水車を配備してもよい。

土壌浄化システム１には、建屋内空間６の空気中のＶＯＣ、すなわち後で詳しく説明するようにＶＯＣ含有土壌から気化して空気中に放出されたＶＯＣを処理又は除去するＶＯＣ処理手段として、土壌収容建屋５の外部に配置された燃焼炉２１（バーナ）と、建屋内空間６内の空気を引き抜いてダクト２２を通して燃焼炉２１に送るブロワ２３とが設けられている。燃焼炉２１は、ブロワ２３によって建屋内空間６から引き抜かれたＶＯＣを含む空気でもって、燃料通路２０を経由して供給される燃料（例えば、天然ガス、プロパンガス、灯油等）を燃焼させ、その燃焼熱によりＶＯＣを燃焼させて処理ないしは無害化する。ここで、建屋内空間６には、このように引き抜かれた空気に相応する量の外部の空気が、空気導入口（図示せず）又は車両出入口まわりの隙間等を経由して流入するので、建屋内空間６は減圧状態とはならない。なお、燃焼炉２１としてスチームボイラー等の加熱炉を用いて、燃料の燃焼により生成される熱を有効利用するのが好ましい。

図２に示すように、トラクタ１５は、車体２５に搭載された内燃機関２６（例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等）を動力源とする全輪駆動（４輪駆動）の自動車であり、内燃機関２６の出力軸ないしはクランクシャフト（図示せず）のトルクが、変速機２７（トランスミッション）及びトルク伝達機構（図示せず）を介して、前輪２８及び後輪２９に伝達されるようになっている。

トラクタ１５は、詳しくは図示していないが、運転席３０に乗っている運転者がステアリングホイール、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー等の操作機器を操作する有人運転を行うことができるようになっている。さらに、トラクタ１５は、無線通信装置（図示せず）及び車載ビデオカメラ（図示せず）等を用いて、土壌収容建屋５の外部から遠隔操作で無人運転を行うことができるようになっている。また、トラクタ１５の後部ないしは後端部には、回転式の耕耘装置３１と、耕耘装置カバー３２と、排気ガス吹付器３３とが付設されている。

耕耘装置３１は、耕耘軸３４（回転シャフト）に取り付けられ矢印Ｐで示す方向に回転してＶＯＣ含有土壌４を耕耘する複数の耕耘爪３５を有している。これらの耕耘爪３５へは、変速機２７の出力軸（図示せず）のトルクの一部が、動力伝達軸３６と動力伝達ケース３７とを介して伝達される。なお、複数の耕耘爪３５は、トラクタ１５の車幅方向に適当な間隔をあけて配置されている（図３参照）。耕耘装置３１は、車体２５内に配設された油圧シリンダ（図示せず）により、連結機構３９を介して上下に移動させることができるようになっている。

すなわち、トラクタ１５は、図示していないが、油圧シリンダの２つの油室に供給する油圧の供給状態を切り換えることにより、その運転状態を、耕耘装置３１を上側の位置に保持しＶＯＣ含有土壌を耕耘せずに走行する状態と、耕耘装置３１を下側の位置に保持しＶＯＣ含有土壌を耕耘しつつ走行する状態とに切り換えることができる。なお、本明細書において、「耕耘」は、ほぼ水平方向に広がる種々の土壌（田畑に限定されるものではない）を、耕耘爪等で鋤き返しながら、又は耕しながら、砕き又はかき混ぜる操作を意味する。

図３に拡大して示すように、耕耘装置カバー３２は、上壁４１と左側壁４２と右側壁４３と前壁４４（図１参照）と後壁４５とを有する、下側が開かれた略直方体の箱形部材であり、耕耘装置３１の上方及び側方（前後左右）を覆う（囲む）ように形成されている。左側壁４２、右側壁４３及び前壁４４は、それぞれ、その下端がトラクタ１５の走行面（ＶＯＣ含有土壌４又は清浄土壌４’の上面）との接触を避けるため、該下端が後輪２９の最下部よりもやや上側（例えば、５〜１５ｃｍ上側）の部位に位置するような形状に形成されている。

また、後壁４５は、耕耘時におけるＶＯＣ含有土壌４の後方への掻き出しの妨げとならないように、あるいは耕耘装置カバー３２内に耕耘されたＶＯＣ含有土壌４が過剰に滞留しないように、その下端が左側壁４２又は右側壁４３の下端よりも多少高い部位（例えば、５〜１０ｃｍ上、あるいは耕耘軸３４とおおむね同一の高さ）に位置するような形状に形成される。なお、前壁４４を設けず、トラクタ１５の車体２５の後端面を前壁４４として利用してもよい。

排気ガス吹付器３３は、内燃機関２６の車体前後方向に伸びる排気通路４７に接続された、車体左右方向に伸びる排気管４８と、排気管４８に取り付けられ、耕耘装置カバー３２内又は耕耘装置カバー３２の下方において耕耘装置３１によって耕耘されているＶＯＣ含有土壌４に排気ガスを吹き付ける複数のノズル４９とを備えている。

以下、土壌浄化システム１におけるＶＯＣ含有土壌４の具体的な浄化の手順（土壌浄化方法）を説明する。ＶＯＣ含有土壌４の浄化の手順は、およそ下記の５つの工程、すなわち土壌搬入工程と、地ならし工程と、酸化カルシウム散布工程と、水散布・耕耘工程と、ＶＯＣ処理工程とを有している。以下、これらの工程における具体的な操作ないしは動作を説明する。

（１）土壌搬入工程
土壌搬入工程では、荷台にＶＯＣ含有土壌を積載したダンプトラックを、外部から車両出入口を経由して土壌収容建屋５内に進入させ、荷台を傾斜させてＶＯＣ含有土壌を重力で土壌収容建屋５の底面３の上に自然落下させる。これにより、ＶＯＣ含有土壌は、土壌収容建屋５の底面３の上に山盛り状に載置される。このようなダンプトラックによるＶＯＣ含有土壌の搬入は、所定量（例えば、１回の浄化処理分）のＶＯＣ含有土壌が土壌収容建屋５内に搬入されるまで、複数のダンプトラックを用いて次々に行われる。

（２）地ならし工程
地ならし工程では、土壌収容建屋５の底面３の上に載置された山盛り状のＶＯＣ含有土壌４を、ブルドーザ１０を用いて、その上面（表面）がおおむね水平かつ平坦となるように地ならし（平坦化）する。これと同時に、ブルドーザ１０のキャタピラで、ＶＯＣ含有土壌４を、車輪で走行する車両、すなわちＣａＯ散布車１４、トラクタ１５、ダンプトラック等がその上を走行することができる程度に踏み固める。なお、ローラ車（ロードローラ）を用いてＶＯＣ含有土壌４を踏み固めるようにしてもよい。

（３）酸化カルシウム散布工程
酸化カルシウム散布工程では、土壌収容建屋５内の地ならしされたＶＯＣ含有土壌４の上面ないしは表面に、ＣａＯ散布車１２を用いて、粉体又は粒子状の酸化カルシウムを散布する。酸化カルシウムの散布量は、多ければ多い程、後で説明するＶＯＣ含有土壌４の温度上昇効果、すなわちＶＯＣ含有土壌４からのＶＯＣ除去効果が高まるが、ＶＯＣ含有土壌１トン当たり１０〜１００ｋｇ程度、とくに４０〜６０ｋｇ程度の酸化カルシウムを散布するのが実用的である。

（４）水散布・耕耘工程
水散布・耕耘工程では、トラクタ１５を土壌収容建屋５内のＶＯＣ含有土壌４の上を走行させ、回転式の耕耘装置３１の耕耘爪３５で土壌を耕耘する。その際、走行しているトラクタ１５の前方において所定の小領域でＶＯＣ含有土壌４の上に、水をスプレー状又は霧状で散布する。水を散布する小領域は、例えば耕耘装置３１の左右の寸法とおおむね同一の幅で、トラクタ１５の前端からその前方５〜１０ｍ程度の矩形の領域とするのが実用的である。なお、トラクタ１５が走行すれば、これに伴って水を散布する小領域も、散水制御機構によって前方に移動させられる。水の散布量は、酸化カルシウムの散布量に対して３０〜４０重量パーセントの範囲に設定される。

この水散布・耕耘工程では、トラクタ１５はその上を通り過ぎる少し前（例えば２〜５秒前）に水が散布された、上面（表面）に酸化カルシウムが散布されたＶＯＣ含有土壌４の上を、耕耘爪３５（耕耘装置３１）でＶＯＣ含有土壌４を耕耘しつつ走行する。その際、水と酸化カルシウムとＶＯＣ含有土壌４とがかき混ぜられ、水と酸化カルシウムとが下記の反応式（１）で示すように迅速に反応する。

ＣａＯ＋Ｈ_２Ｏ→Ｃａ(ＯＨ)_２＋65kJ/g-mol…………………………………（１）

したがって、酸化カルシウム１ｋｇ当たり約１１６０ｋＪ（６５×１０００/５６＝１１６０）、すなわち約２７８ｋｃａｌ（１１６０／４．１８＝２７８）の反応熱が生成される。このため、例えば１トンのＶＯＣ含有土壌４に５０ｋｇの酸化カルシウムを散布した場合、このＶＯＣ含有土壌４に約１３９００ｋｃａｌ（２７８×５０＝１３９００）の熱が加えられるので、ＶＯＣ含有土壌４の熱容量を土壌の平均的な熱容量である０．２５ｋｃａｌ/ｋｇ・℃とすれば、その温度は約５５℃上昇する（１３９００／（１０００×０．２５）＝５５）。

さらに、このように耕耘されているＶＯＣ含有土壌４に、排気ガスノズル４９から排出される内燃機関２６の高温（例えば、ガソリンエンジンでは６００〜８００℃）の排気ガスが大量に（例えば、２０００ｃｃ、２５００ｒｐｍのガソリンエンジンで、毎分約５ｍ^３）吹き付けられので、排気ガスの顕熱により耕耘されているＶＯＣ含有土壌４の温度がさらに約５〜１０℃上昇する。

また、内燃機関２６の排気ガスには、例えば１５〜２０体積％の二酸化炭素が含まれているが、この二酸化炭素がＶＯＣ含有土壌４中の酸化カルシウム又は水酸化カルシウムと接触したときに、下記の反応式（２）、（３）で示すように反応し、その反応熱によってＶＯＣ含有土壌４の温度がさらに上昇する。

ＣａＯ＋ＣＯ_２→ＣａＣＯ_３＋175kJ/g-mol……………………………………（２）
Ｃａ(ＯＨ)_２＋ＣＯ_２→ＣａＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ＋69kJ/g-mol……………………（３）

前記のとおり、耕耘装置３１ないしは耕耘爪３５の上方と前後左右の大部分は、耕耘装置カバー３２によって覆われている（囲まれている）ので、排気ガスノズル４９から排出された排気ガスは、耕耘爪３５によって耕耘されているＶＯＣ含有土壌４の周囲に比較的長く滞留する。このため、耕耘されているＶＯＣ含有土壌４と接触する空気ないしは排気ガス中の二酸化炭素濃度は、比較的高い状態に維持される（例えば１０〜１５体積％）。

ここで、反応式（２）によれば酸化カルシウム１ｋｇ当たり約７４８ｋｃａｌ（１７５×１０００／（５６×４．１８）＝７４８）の反応熱が生成され、反応式（３）によれば水酸化カルシウム１ｋｇ当たり約２２３ｋｃａｌ（６９×１０００／（７４×４．１８））の反応熱が生成される。しかしながら、ＶＯＣ含有土壌４中のすべての酸化カルシウム又は水酸化カルシウムと反応することができる量の二酸化炭素が存在せず、また反応式（２）又は反応式（３）による反応の反応速度は、比較的緩慢であるので、これらの反応によるＶＯＣ含有土壌４の温度上昇は５〜１０℃であるものと推定される。

かくして、トラクタ１５の耕耘爪３５によって耕耘されているＶＯＣ含有土壌４は、おおむね６５〜７５℃上昇する。つまり、土壌収容建屋５内の気温が平均的な２０℃であるときには、耕耘爪３５によって耕耘されているＶＯＣ含有土壌４の温度は、迅速に８５〜９５℃まで上昇し、この状態から徐々に冷却することになる。その際、ＶＯＣ含有土壌４に含まれているＶＯＣは気化し、ＶＯＣ含有土壌４は浄化されて清浄土壌４’となる。なお、以上の計算は、１トンのＶＯＣ含有土壌４に５０ｋｇの酸化カルシウムを散布した場合のものであるので、これより酸化カルシウムの散布量を増やせば、散布量に応じてＶＯＣ含有土壌４の温度がさらに上昇する。

（５）ＶＯＣ処理工程
ＶＯＣ処理工程では、土壌収容建屋５内の空気に含まれるＶＯＣを処理又は除去する。このＶＯＣ処理工程は、ＶＯＣ含有土壌４を浄化するための前記の各工程と並行して実施される。すなわち、水散布・耕耘工程では、ＶＯＣ含有土壌４中のＶＯＣが、土壌収容建屋５内の空気中に気化する。このため、土壌収容建屋５内の空気を、ブロワ２３によりダクト２２を通して燃焼炉２１に送り、該空気に含まれているＶＯＣを燃焼させるようにしている。したがって、土壌収容建屋５内のＶＯＣ含有土壌４から気化したＶＯＣは大気中には排出されない。ここで、ブロワ２３により燃焼炉２１に送られる空気と同一量の空気が、外部から土壌収容建屋５の車両出入口あるいは隙間などを経由して土壌収容建屋５内に流入するので、土壌収容建屋５内の空気のＶＯＣ濃度は低水準に維持される。

なお、土壌収容建屋５内の空気中のＶＯＣを処理又は除去する手法は、前記の燃焼炉２１を用いるものに限定される訳ではなく、その他の手法を用いてもよい。例えば、土壌収容建屋５内の空気を、土壌収容建屋５の外部又は内部に配設された活性炭吸着塔に導入し、該空気に含まれるＶＯＣを活性炭に吸着させて除去するようにしてもよい。

本発明に係る土壌浄化システム１又は土壌浄化方法によれば、土壌収容建屋５内のＶＯＣ含有土壌４の上に酸化カルシウムを散布した上で、適宜に水を散布しつつトラクタ１５を走行させて耕耘装置３１（耕耘爪３５）でＶＯＣ含有土壌４を耕耘すれば、酸化カルシウムと水の反応によって発生する熱により、耕耘装置３１により耕耘されているＶＯＣ含有土壌４の温度が上昇し、該ＶＯＣ含有土壌４中のＶＯＣが気化して空気中に放出される。その際、高温の排気ガスが耕耘されているＶＯＣ含有土壌４に吹き付けられるので、該ＶＯＣ含有土壌４の温度の上昇が促進される。また排気ガス中の高濃度の二酸化炭素と酸化カルシウム又は水酸化カルシウムとの反応により熱が発生するので、ＶＯＣ含有土壌４の温度の上昇がさらに促進される。よって、ＶＯＣ含有土壌４中のＶＯＣを効果的に除去してＶＯＣ含有土壌４を効果的に浄化することができる。

一方、土壌収容建屋５は、基本的には天井壁７と縦壁８とで建屋内空間６を画成する単純な箱形の建造物であるので、その内部に適宜に支柱を設置すれば、床面積ないしは建屋寸法が非常に大きく大量のＶＯＣ含有土壌を搬入ないしは収容することができる土壌収容建屋５を容易に設置することができる。そして、広い床面積（例えば、１０００〜２０００ｍ^２）をもつ土壌収容建屋５内に複数のトラクタ１５を投入することにより、大量のＶＯＣ含有土壌４を効果的に浄化することができる。したがって、本発明に係る土壌浄化システム１ないしは土壌浄化方法は、ＶＯＣで汚染された多数の土地で広域的に発生する大量のＶＯＣ含有土壌（例えば、数百〜数千トン／日）を受け入れて浄化する事業においても有効に用いることができる。

１土壌浄化システム、２地面、３底面、４ＶＯＣ含有土壌、４’ 清浄土壌、５土壌収容建屋、６建屋内空間、７天井壁、８縦壁、１０ブルドーザ、１１油圧ショベル、１２ＣａＯ散布車、１３ＣａＯ貯槽、１４ＣａＯ散布機、１５トラクタ、１６散水装置、１７散水ノズル、１８給水管、１８ａ〜１８ｅ分岐給水管、１９ａ〜１９ｅ電磁弁、２０、燃料通路、２１燃焼炉、２２ダクト、２３ブロワ、２５車体、２６内燃機関、２７変速機、２８前輪、２９後輪、３０運転室、３１耕耘装置、３２耕耘装置カバー、３３排気ガス吹付器、３４耕耘軸、３５耕耘爪、３６動力伝達軸、３７動力伝達ケース、３９連結機構、４１上壁、４２左側壁、４３右側壁、４４前壁、４５後壁、４７排気通路、４８排気管、４９排気ガスノズル。

Claims

地面又は基礎の上に設置され、外界と仕切られた建屋内空間を画成する天井壁及び縦壁を有し、その内部に搬入された揮発性有機化合物を含む土壌をその内部の床面の上に収容する土壌収容建屋と、
前記土壌収容建屋内の土壌の上に粉体又は粒子状の酸化カルシウムを散布する酸化カルシウム散布手段と、
内燃機関を動力源とし前記土壌収容建屋内の土壌の上を走行するトラクタと、
前記土壌収容建屋内の土壌に水を散布する散水手段と、
前記土壌収容建屋内の空気に含まれる揮発性有機化合物を処理又は除去する揮発性有機化合物処理手段とを備えている土壌浄化システムであって、
前記トラクタは、
該トラクタの後部に付設された回転式の耕耘装置と、
該トラクタの後部に付設され、下側が開かれた箱状の空間部を形成する上壁及び周壁を有し、前記耕耘装置の上方及び側方を覆う耕耘装置カバーと、
前記内燃機関の排気通路に接続され、前記耕耘装置カバー内又は前記耕耘装置カバーの下方において前記耕耘装置によって耕耘されている土壌に前記内燃機関の排気ガスを吹き付ける排気ガス吹付手段とを備えていることを特徴とする土壌浄化システム。
前記酸化カルシウム散布手段は、粉体又は粒子状の酸化カルシウムを収容する酸化カルシウム貯槽と、前記酸化カルシウム貯槽内の酸化カルシウムを土壌の上に散布するカルシウム散布装置とを搭載している自動車であることを特徴とする、請求項１に記載の土壌浄化システム。
前記散水手段は、前記土壌収容建屋内に配設された、それぞれ複数の散水ノズルが取り付けられた複数の給水管を有する散水装置であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の土壌浄化システム。
前記散水手段は、前記土壌収容建屋内を走行する散水車であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の土壌浄化システム。
前記揮発性有機化合物処理手段は、前記土壌収容建屋の外部に配置され、前記土壌収容建屋内の空気が導入される燃焼炉であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つ
に記載の土壌浄化システム。
前記揮発性有機化合物処理手段は、前記土壌収容建屋の外部又は内部に配置され、前記土壌収容建屋内の空気が導入される活性炭吸着塔であることを特徴とする、請求項１〜４
のいずれか１つに記載の土壌浄化システム。
地面又は基礎の上に設置され、外界と仕切られた建屋内空間を画成する天井壁及び縦壁を有する土壌収容建屋の内部の床面の上に、揮発性有機化合物を含む土壌を搬入し、
前記土壌収容建屋内の土壌を地ならしし、
前記土壌収容建屋内の地ならしされた土壌の上に粉体又は粒子状の酸化カルシウムを散布し、
内燃機関を動力源とするトラクタを前記土壌収容建屋内の土壌の上を走行させ、前記トラクタの後部に付設された回転式の耕耘装置で土壌を耕耘しつつ、走行している前記トラクタの前方において土壌の上に水を散布し、
前記土壌収容建屋内の空気に含まれる揮発性有機化合物を処理又は除去するようにした土壌浄化方法であって、
前記トラクタの後部に、下側が開かれた箱状の空間部を形成する上壁及び周壁を有し前記耕耘装置の上方及び側方を覆う耕耘装置カバーを設けた上で、前記トラクタを走行させて土壌を耕耘するときに、前記内燃機関から排出された排気ガスを、前記耕耘装置カバー内又は前記耕耘装置カバーの下方において前記耕耘装置によって耕耘されている土壌に吹き付けることを特徴とする土壌浄化方法。
前記土壌収容建屋内の空気を、前記土壌収容建屋の外部に配設された燃焼炉に導入し、該空気に含まれる揮発性有機化合物を燃焼させて処理することを特徴とする、請求項７に記載の土壌浄化方法。
前記土壌収容建屋内の空気を、前記土壌収容建屋の外部又は内部に配設された活性炭吸着塔に導入し、該空気に含まれる揮発性有機化合物を活性炭に吸着させて除去することを特徴とする、請求項７に記載の土壌浄化方法。