JP5938168B2 - 汚染土壌の処理システムおよび汚染土壌の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉱物油や化学物質などの有害物質に汚染された汚染土壌を処理する汚染土壌の処理システムおよび処理方法に係り、更に詳しくは、電解水を用いることによって、土壌に付着している汚染物質（特に油分）を遊離または分解することで処理する、汚染土壌の処理システムおよび処理方法に関するものである。
また、簡易な設備でありながら、汚染状況が高濃度、広範囲、高深度である場合においても効果的に土壌処理を行うことができる汚染土壌の処理システムおよび処理方法に関するものである。

近年、工場やガソリンスタンドなどの跡地を再利用する際に、跡地の土壌が鉱物油などの油分やその他の化学物質に汚染されている場合があり、これら汚染土壌への対策が必要になっている。

従来からこれら汚染土壌に対する最も一般的な対策としては、汚染土壌の掘削除去による土壌の入れ替えがあるが、迅速な対応はできるものの、汚染土壌の搬出、汚染土壌の埋立処理、非汚染土壌の搬入が必要であることからコストが高くなるという問題があり、さらに汚染土壌自体を処理するものではないという欠点がある。

そこで、土壌を入れ替えることなく汚染土壌自体を処理することが考えられており、例えば特許文献１には原位置バイオレメディエーションを利用する地下汚染修復方法や、特許文献２には記載の過酸化水素などの酸化剤を用いた汚染土壌浄化方法が開示されている。

ここで、原位置バイオレメディエーションとは、汚染土壌に直接、酸素や栄養素などを供給して汚染土壌中に存在している微生物を活性化することで土壌の処理を行うものであり、酸化剤を用いた土壌浄化方法とは、汚染土壌に過酸化水素などの酸化剤を散布し、酸化剤により油分を酸化分解することによって土壌の処理を行うものである。

特開２００５−４０６４９号公報 特開２００３−１４５１２９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の原位置バイオレメディエーションを利用する土壌処理方法は、特許文献１の段落［０００１］、［０００７］、［０００８］にも記載されているように、汚染の程度が低濃度の汚染土壌に対しては効果的な処理方法であるものの、高濃度の汚染土壌においては有効な処理方法ではないという欠点がある。また、処理に長期間を要することやこれに伴い相応のコストもかかるという欠点もある。

また、特許文献２に記載の過酸化物などの酸化剤を用いた土壌処理方法は、酸化剤の反応が比較的速いことから酸化剤の到達範囲に限界があり、処理したい汚染土壌の汚染状況が広範囲であったり、深度が深かったりする場合には有効な処理方法ではないという欠点がある。さらに、化学反応を伴うことから作業時の安全対策を確保する必要があり、相応のコストもかかるという欠点がある。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、電解水を用いることによって、汚染土壌に付着している油分を土壌から遊離または分解することによって処理する汚染土壌の処理システムおよび処理方法を提供するものである。また、汚染状況が高濃度や広範囲や高深度である場合においても、効果的に土壌処理を行うことができる汚染土壌の処理システムおよび処理方法を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る汚染土壌の処理システムは、電解液製造手段と、電解液製造手段によって製造した、次亜塩素酸を含む電解液を油汚染土壌に供給する電解液供給手段と、電解液によって油汚染土壌から遊離または分解した、油分を含む電解液および／または地下水を回収する汚染物質回収手段と、汚染物質回収手段の後に、油分を含む電解液および／または地下水から油分を分離回収する分離回収手段を備え、分離回収手段が、回収液中に分散している油分を粗粒化して浮上させる粗粒化装置と、浮上油を回収するオイルスキマーと、ポンプと、回収液を貯留することによって油分の分離を促進させるための分離槽と、油分を吸着する吸着フィルターを設けた吸着槽を備えたものであることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る汚染土壌の処理システムは、汚染物質回収手段の後に、さらに油分を含む電解液および／または地下水を電気分解処理する電気分解手段を備えることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る汚染土壌の処理方法は、電解液製造工程と、電解液製造工程によって製造した、次亜塩素酸を含む電解液を油汚染土壌に供給する電解液供給工程と、電解液によって油汚染土壌から油分を遊離または分解する汚染物質遊離分解工程と、油汚染土壌から遊離または分解した、油分を含む電解液および／または地下水を回収する汚染物質回収工程と、汚染物質回収工程の後工程に、油分を含む電解液および／または地下水から油分を分離回収する分離回収工程を備え、分離回収工程が、回収液中に分散している油分を粗粒化して浮上させる粗粒化装置と、浮上油を回収するオイルスキマーと、ポンプと、回収液を貯留することによって油分の分離を促進させるための分離槽と、油分を吸着する吸着フィルターを設けた吸着槽を備えたものであることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る汚染土壌の処理方法は、汚染物質回収工程の後工程に、さらに油分を含む電解液および／または地下水を電気分解処理する電気分解工程を備えることを特徴とする。

本発明に係る汚染土壌の処理システムおよび汚染土壌の処理方法によれば、電解液製造手段と電解液供給手段と汚染物質回収手段を備えているので、電解液によって土壌中の汚染物質（特に油分）を遊離または分解することができ、掘削除去法のように掘削作業を行うことなく広範囲の土壌の処理をすることができる。
また、原位置バイオレメディエーションのような微生物を用いる処理方法や酸化剤を用いる処理方法に比べて、高濃度、広範囲、高深度の汚染土壌にも適用が可能であり、安全に低コストで土壌処理を行うことができる。

また、分離手段を設けることによって、汚染処理後の回収液から油分や化学物質を分離した後、電解液として再利用することができる。また、汚染物質が油分である場合には汚染処理後の回収液から分離した油分も有価物として再利用することができる。

また、電気分解手段を設けることによって、土壌中において分解しきれなかった汚染物質を確実に分解処理することができる。

さらに、次亜塩素酸を含む電解水を用いることによって、汚染物質をより確実に分解することができる。特に汚染物質が油分である場合には、二酸化炭素などに分解されることから無臭化を行うことができる。

本発明の汚染土壌の処理システムの一例を示す模式図である。 本発明の汚染土壌の処理システムにおける分離手段の一例を示す模式図である。 本発明の実施例の結果を示す図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。図１は本発明の汚染土壌の処理システムの一例を示す模式図である。

まず、図１に基づいて、本発明の汚染土壌の処理システム１の構成を説明する。
本発明の汚染土壌の処理システム１は、電解液製造手段２、電解液供給手段３、汚染物質回収手段４、およびこれらの手段の運転および稼働状況をモニタなどを通じて制御する制御手段（図示せず）を主要な構成要件として構成されている。

次に、各手段の構成を説明する。

（電解液製造手段）
電解液製造手段２は、電気分解槽５、電極６、電解質溶液７、電源８を主要な構成要件として構成されている。ここで、電解質溶液７に用いられる電解質および溶媒は、汚染物質の種類に応じて適宜選択することができ、例えば、電解質については電離することによってナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、塩化物イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオンなどに解離する化合物などを用いることができる。また、溶媒については水、アルコール、テトラヒドロフラン、アセトン、アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、メチルスルホキシド、酢酸などの極性溶媒を用いることができる。
また、電極６についても、白金、金、ニッケル、ステンレス、セラミックなど各種の材質のものを使用することができる。
なお、電解液製造手段２は、印加されている電極６間に電解質溶液７を通過させることによって連続的に電解液９を製造する連続式と言われる方法だけでなく、一旦、電気分解槽５に電解質溶液７を入れた後に電気分解することによって電解液９を製造するバッチ式と言われる方法を用いることもできる。さらに、電解液の混合を防止するための隔膜（図示せず）を設けることもできる。

（電解液供給手段）
電解液供給手段３は、配管１０、ポンプ１１、スプレー１２または供給井戸１３を主要な構成要件として構成されており、電解液製造手段２によって製造された電解液９を汚染土壌１４に供給するものである。
ここで、供給の方法としては、スプレー１２によって地表面から電解液９を散布して地中に浸透させる方法でもよいし、汚染土壌１４の汚染状況に応じて適当な深さの供給井戸１３や供給管（図示せず）などを設けることによって、電解液９を地中に直接供給させる方法でもよい。
また、供給井戸１３や供給管の側面は、電解液９を汚染土壌１４に供給しやすいように通水性の材質で構成しておくことが好ましい。

（汚染物質回収手段）
汚染物質回収手段４は、回収井戸１５や回収管（図示せず）、配管１６、ポンプ１７、タンク１８を主要な構成要件として構成されており、汚染物質を含む電解液１９または地下水２０を地中からタンク１８に回収するものである。
ここで、回収井戸１５や回収管の深さは、汚染土壌１４の汚染状況に応じて適宜決定されるものであるが、電解液９によって汚染土壌１４から遊離した汚染物質を含む電解液１９は、その一部が帯水層２１にまで流れ込む場合があることから、帯水層２１にまで設けることが好ましい。
なお、回収井戸１５や回収管の側面は、供給井戸１３や供給管と同様に汚染物質を含む電解液１９または地下水２０を回収しやすいように通水性の材質で構成しておくことが好ましい。

（分離手段）
また、本発明の汚染土壌の処理システム１には、汚染物質回収手段４の後に該回収手段によって回収した回収液である、汚染物質を含む電解液１９または地下水２０から主に油分を分離するための分離手段２２を設けることもできる。
ここで分離手段の具体例としては、図２に示すように、回収液２３中に分散している油分を粗粒化して浮上させる粗粒化装置２４、浮上油を回収するオイルスキマー２５、ポンプ２６、回収液を貯留することによって油分の分離を促進させるための分離槽２７、油分を吸着する吸着フィルター２８を備えた吸着槽２９などから構成されている。
なお、分離槽２７や吸着槽２９の槽数や配列については回収液２３の状態に応じて適宜設定すればよいが、より確実な分離を行うためには、図２に示すように分離槽２７については直列で４槽配置したユニットを１系列、吸着槽２９については直列で３槽配置したユニットを３系列設置することが好ましい。

（電気分解手段）
さらに、本発明の汚染土壌の処理システム１には、汚染物質回収手段４の後に回収液２３に溶解または分散している油分またはその他の汚染物質をさらに分解するための電気分解手段３０を設けることもできる。
電気分解手段３０の構造は電解液製造手段２と同じであり、電気分解槽５、電極６、回収液２３、電源８を主要な構成要件として構成されている。また、電解液製造手段２と同様に連続式、バッチ式のいずれの方式を用いることができる。
なお、図１では電気分解手段３０が分離手段２２の後に配置されているが、電気分解手段３０と分離手段２２との配置の順序については、汚染物質回収手段４の後に配置されれば特に限定されず、電気分解手段３０を分離手段２２の前に配置してもよく、さらに分離手段２２を設けずに電気分解手段３０のみを配置することもできる。

次に、上記のように構成された汚染土壌の処理システム１の動作および作用を説明する。

まず、電解液製造手段２によって電解液９が製造される。ここで、汚染物質が油分である場合には、油分を酸化分解させることができる点から塩化ナトリウム水溶液や塩酸水などの電気分解によって得られる、次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）を含む電解水となるような電解質溶液７が用いられる。
具体的には、塩化ナトリウム水溶液を電気分解することで陽極と陰極において以下の反応などを経由することによって得られる、次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）やヒドロキシラジカル（ＯＨ⁻）などを含む電解水が用いられる。なお、次亜塩素酸の含有量が多い、すなわち酸性を示すような電解水を用いると配管の腐食などの恐れがあることから、次亜塩素酸を含む電解水の中でも、いわゆる電解次亜水と呼ばれるｐＨが７．５以上の電解水を用いることが好ましい。

次に、電解液製造手段２によって製造された電解液９は、電解液供給手段３によって、汚染土壌１４に供給される。

次に、電解液供給手段３によって汚染土壌１４に供給された電解液９は、汚染物質１４が油分である場合には例えば以下の反応によって油分を炭酸ガスと水に酸化分解する。従って、油分は汚染土壌中において無害化されると同時に無臭化されることになる。また、下記の反応以外にも油分は電解液９によって各種の物質に分解される。

また、汚染土壌中において油分やその他の汚染物質が完全に分解されなかった場合でも、油分やその他の汚染物質が次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）やヒドロキシラジカル（ＯＨ⁻）によって土壌から遊離、すなわち剥がし取られて電解液中に溶解または分散することになる。そして、油分やその他の汚染物質を含む電解液１９は地中内に留まったり、一部は地下水とともに帯水層２１に流れることになる。

次に、地中内に留まったり、地下水とともに帯水層２１に流れた分解後の汚染物質を含む電解液１９または地下水２０は、汚染物質回収手段４の回収井戸１５からポンプ１７によって回収されてタンク１８に貯蔵される。そして、汚染物質が完全に分解できている場合には、回収液２３は再度、電解液製造手段２に送られて再利用されたり、そのまま廃棄されることになる。

一方、油分やその他の汚染物質が完全に分解されなかった場合については、さらに分離手段２２において油分の分離処理が行われたり、電気分解手段３０において油分やその他の汚染物質の分解処理が行われることになる。

最後に、分離手段２２や電気分解手段３０によって完全に処理された回収液２３は、再度、電解液製造手段２に送られ再利用されることになる。

上記のような動作によって汚染土壌の処理が行われることから、本発明の汚染土壌の処理システムおよび汚染土壌の処理方法は、従来の方法に比べて汚染状況が高濃度、広範囲、高深度である場合においても効果的に土壌処理を行うことができる。
また、電解水を地表から散布したり簡単な供給井戸を掘るだけでよいことから電極を地中に埋設するなど大掛かりな設備も必要とせず、また電解液を再利用することもできることから、低コストで、安全かつ確実に汚染土壌の処理を行うことができる。
また、次亜塩素酸を含む電解水を用いることによって、汚染物質が油分である場合には、汚染土壌の無害化処理および無臭化処理を行うことができる。
さらに、分離手段を設けることによって有価物としての油分を分離することもできる。

（電解液の作製）
導電性セラミックを＋極の電極に、チタンを−極の電極に用いて０．５〜０．８％の食塩水を電気分解することによってｐＨ８．５〜９．５の電解液を作製した。

（汚染土壌の改質と油分および油臭の分布状態の観察）
次に、油分によって汚染された土壌に回収井戸を設置した後、上記によって作製した電解液を１５〜２０ｔ／日のペースで散布し、回収井戸に溜まった汚染水を含む電解水をポンプによって回収することによって汚染土壌の改質を四カ月間行った。そして、その際汚染土壌の５箇所についてボーリングの定点調査を行い、油分と油臭の分布状態を観察した。結果を図３に示す。

その結果、いずれの調査地点においても電解水を散布した後においては油分および油臭の分布が少なくなっており、汚染土壌の改質が行われていることがわかった。

本発明の汚染土壌の処理システムおよび汚染土壌の処理方法は、鉱物油や化学物質などの有害物質に汚染された汚染土壌の処理に用いることができる。

１ 汚染土壌の処理システム
２ 電解液製造手段
３ 電解液供給手段
４ 汚染物質回収手段
５ 電気分解槽
６ 電極
７ 電解質溶液
８ 電源
９ 電解液
１０ 配管
１１ ポンプ
１２ スプレー
１３ 供給井戸
１４ 汚染土壌
１５ 回収井戸
１６ 配管
１７ ポンプ
１８ タンク
１９ 汚染物質を含む電解液
２０ 汚染物質を含む地下水
２１ 帯水層
２２ 分離手段
２３ 回収液
２４ 粗粒化装置
２５ オイルスキマー
２６ ポンプ
２７ 分離槽
２８ 吸着フィルター
２９ 吸着槽
３０ 電気分解手段

Claims (4)

1. 電解液製造手段と、
   前記電解液製造手段によって製造した、次亜塩素酸を含む電解液を油汚染土壌に供給する電解液供給手段と、
   前記電解液によって前記油汚染土壌から遊離または分解した、油分を含む電解液および／または地下水を回収する汚染物質回収手段と、
   前記汚染物質回収手段の後に、
   前記油分を含む電解液および／または地下水から油分を分離回収する分離回収手段を備え、
   前記分離回収手段が、
   回収液中に分散している油分を粗粒化して浮上させる粗粒化装置と、
   浮上油を回収するオイルスキマーと、
   ポンプと、
   回収液を貯留することによって油分の分離を促進させるための分離槽と、
   油分を吸着する吸着フィルターを設けた吸着槽を備えたものであることを特徴とする汚染土壌の処理システム。
   
2. 前記汚染物質回収手段の後に、
   さらに前記油分を含む電解液および／または地下水を電気分解処理する電気分解手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の汚染土壌の処理システム。
   
3. 電解液製造工程と、
   前記電解液製造工程によって製造した、次亜塩素酸を含む電解液を油汚染土壌に供給する電解液供給工程と、
   前記電解液によって前記油汚染土壌から油分を遊離または分解する汚染物質遊離分解工程と、
   前記油汚染土壌から遊離または分解した、油分を含む電解液および／または地下水を回収する汚染物質回収工程と、
   前記汚染物質回収工程の後工程に、
   前記油分を含む電解液および／または地下水から油分を分離回収する分離回収工程を備え、
   前記分離回収工程が、
   回収液中に分散している油分を粗粒化して浮上させる粗粒化装置と、
   浮上油を回収するオイルスキマーと、
   ポンプと、
   回収液を貯留することによって油分の分離を促進させるための分離槽と、
   油分を吸着する吸着フィルターを設けた吸着槽を備えたものであることを特徴とする汚染土壌の処理方法。
   
4. 前記汚染物質回収工程の後工程に、
   さらに前記油分を含む電解液および／または地下水を電気分解処理する電気分解工程を備えることを特徴とする請求項３に記載の汚染土壌の処理方法。