JP6153192B2

JP6153192B2 - 土壌の浄化処理方法

Info

Publication number: JP6153192B2
Application number: JP2013066461A
Authority: JP
Inventors: 隆資大井; 吉野　広司; 広司吉野
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2033-03-27
Also published as: JP2014188451A

Description

本発明は土壌の浄化処理方法に関する。

シールド工法により地山を掘削してトンネルを構築する際、地山の地層によっては自然由来の有害物質が混入している場合がある。例えば、土丹層においては自然由来の有機砒素が混入している場合がある。
有害物質が混入した地層の掘削土を再利用するにあたっては、土壌から有害物質を除去する浄化処理を行なう必要がある。
特許文献１には、このような土壌の処理方法として、有害物質が含まれた土壌に洗浄液を噴霧して土壌を浄化する方法が開示されている。

特開２００２−１１９９５０号公報

ところで、上記従来技術では、洗浄液の噴霧時に洗浄液から大量の気泡が発生することから、土壌の洗浄を効率よく行なう上で改善の余地がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、洗浄液の噴霧時に洗浄液から発生する気泡を効率よく消泡することにより土壌の浄化処理の効率化を図る上で有利な土壌の浄化処理方法を提供することを目的とする。

本発明は、浄化処理槽に収容された有害物質を含む土壌の上方から比重が１．０の洗浄液を噴霧することにより前記有害物質を前記洗浄液中に溶出させ前記土壌から前記有害物質を除去する第１の工程と、前記浄化処理槽の底部から回収され前記有害物質が溶出した前記洗浄液の一部を前記第１の工程に再び使用する第２の工程と、前記浄化処理槽の底部から回収され前記有害物質が溶出した前記洗浄液の残りから前記有害物質を除去することにより前記洗浄液を再生して前記第１の工程に再び使用する第３の工程と、前記第１の工程により前記有害物質が除去され浄化された前記土壌を前記浄化処理槽から取り出す第４の工程とを含む土壌の処理方法であって、前記第１の工程で前記噴霧時に前記洗浄液から発生する気泡を消泡する比重が１．０以上１．１以下の消泡剤を用意し、前記消泡剤を、前記土壌に噴霧される前の前記洗浄液に予め混合しておくことを特徴とする。

浄化処理槽に収容された有害物質を含む土壌の上方から洗浄液を噴霧するにあたって土壌に噴霧される前の洗浄液に消泡剤を予め混合するようにした。
そのため、噴霧時に洗浄液から発生する気泡を効率よく消泡することにより土壌の洗浄を効率的に行なう上で有利となり、土壌の洗浄処理の効率化を図る上で有利となる。
また、消泡剤の比重を１．０以上１．１以下の範囲内としたので、洗浄液と消泡剤とを混じりやすくすることができ、洗浄液と消泡剤とを効率良く混合して噴霧時の消泡を促進する上でより有利となる。

実施の形態の土壌の浄化処理方法が適用された土壌処理設備の構成を示す説明図である。

次に本発明の実施の形態の土壌の浄化処理方法について図１を参照して説明する。
本実施の形態では、本発明方法がトンネルの施工現場から排出される掘削土を処理する土壌処理設備１０に適用された場合に説明する。
土壌処理設備１０は、トンネルの外側に設置されている。
土壌処理設備１０は、トンネル内から移送された掘削土から有害物質を除去して浄化土壌とするものである。本実施の形態では、有害物質が有機砒素である場合について説明する。

本実施の形態では、土壌処理設備１０は、洗浄液槽１２、浄化処理槽１４、蒸溜槽１６、廃棄物槽１８、冷却器２０、アルコール回収槽２２、酸性溶液槽２４、消泡剤槽２６を含んで構成されている。なお、土壌処理設備１０は、実施の形態に限定されるものではなく、従来公知の様々な構成が使用可能である。

洗浄液槽１２は、洗浄液４を収容するものである。
洗浄液４は、有害物質としての有機砒素を土壌から溶出させるものである。
本実施の形態では、洗浄液４は、アルコールおよび酸を主成分とする溶液であり、水と、酸性溶液と、アルコールとを混合したものであり、比重はほぼ１．０である。
なお、本実施の形態では、有害物質が有機砒素である場合について説明するが、本発明は、有害物質が有機砒素以外の物質であっても無論適用可能であり、その場合は、洗浄液として土壌から有害物質を溶出させることができるものを用いればよい。
図中、符号１２０２は洗浄液４を混合撹拌する撹拌羽根、符号１２０４は洗浄液槽１２と浄化処理槽１４とを接続する管路、符号１２０６は管路１２０４を介して洗浄液槽１２から洗浄液４を浄化処理槽１４に移送するポンプを示す。

浄化処理槽１４は、有害物質を含む土壌（汚染土壌）２を収容するものである。
浄化処理槽１４の内部には、洗浄液槽１２から管路１２０４を介して移送された洗浄液４を浄化処理槽１４に収容された土壌２の上方に噴霧する複数のノズル１４０２が配設されている。
浄化処理槽１４の底部には、土壌２を洗浄した後の洗浄液４を通過させ、土壌２の流出を阻止するフィルタ１４０４が設けられている。
また、浄化処理槽１４には、有害物質を含む土壌２を投入し、また、浄化された土壌２Ａを排出する不図示の開口が設けられている。
なお、土壌２の浄化処理槽１４への投入は、バックホウなどの重機５０やベルトコンベヤ５２を用いて行なわれる。また、浄化された土壌２Ａの浄化処理槽１４からの搬出は、ベルトコンベヤ５４を用いて行なわれる。
図中、符号１４０６は浄化処理槽１４の底部と、前記の管路１２０４の中間箇所とを接続する管路、符号１４０８は管路１４０６を介して浄化処理槽１４の底部から排出された洗浄液４を管路１２０４に移送するポンプ、符号１４１０は、管路１４０６の中間箇所と蒸溜槽１６とを接続する管路を示す。

蒸溜槽１６は、管路１４１０を介して移送された洗浄液４を不図示のヒータなどの加熱手段により加熱することで洗浄液４に含まれるアルコールを気化させて洗浄液４からアルコールを除去すると共に、有害物質を含む液体である廃棄物を残留させるものである。
図中、符号１６０２は蒸溜槽１６の底部と廃棄物槽１８とを接続する管路、符号１６０４は蒸溜槽１６の上部とアルコール回収槽２２とを接続する管路を示す。

廃棄物槽１８は、管路１６０２を介して蒸溜槽１６に残留した廃棄物を回収するものである。

冷却器２０は、管路１６０４の中間箇所に設けられており、蒸溜槽１６により気化されたアルコールを冷却して液化するものである。

アルコール回収槽２２は、冷却器２０で液化されたアルコールを回収するものである。
図中、符号２２０２はアルコール回収槽２２と洗浄液槽１２とを接続する管路、符号２２０４は管路２２０２を介してアルコール回収槽２２から洗浄液槽１２にアルコールを移送するポンプを示す。

酸性溶液槽２４は、洗浄液４の一部を構成する酸性溶液を収容するものである。
図中、符号２４０２は酸性溶液槽２４と管路２２０２の中間箇所とを接続する管路、符号２４０４は、管路２４０２を介して酸性溶液槽２４から洗浄液槽１２に酸性溶液を移送するポンプを示す。

消泡剤槽２６は、浄化処理槽１４において洗浄液４の噴霧時に洗浄液４から発生する気泡を消泡する消泡剤６を収容するものである。
図中、符号２６０２は消泡剤槽２６と管路１２０４の中間箇所とを接続する管路、符号２６０４は、管路２６０２を介して消泡剤槽２６から管路１２０４の中間箇所を流れる洗浄液４に消泡剤６を注入して混合するポンプを示す。
消泡剤６は、洗浄液４中の気泡の薄膜の安定性を阻害し泡の生成を不可能（消泡）とするものである。
なお、本明細書において、消泡剤６は、抑泡剤、脱泡剤、破泡剤を含むものとする。
このような消泡剤６として、シリコン系エマルジョン型消泡剤、あるいは、鉱物油系オイル型消泡剤など、従来公知のさまざまな消泡剤が使用可能である。
また、洗浄液４と消泡剤６との比重が近いほど互いに混じりやすいため、消泡剤６の比重が洗浄液４の比重（ほぼ１．０）に近いことが洗浄液４中の消泡を促進する上でより有利となる。
そこで、本実施の形態では、後述する実験結果に基づいて、消泡剤６の比重を１．０以上１．１以下とした。
消泡剤６の比重が１．０以上１．１以下の範囲内であると、洗浄液４と消泡剤６とを混じりやすくすることができ、洗浄液４と消泡剤６とを効率良く混合して洗浄液４中の消泡を促進する上でより有利となる。
消泡剤６の比重が１．０を下回ると、洗浄液４に注入された消泡剤６が洗浄液４に対して浮き上がやすくなり、洗浄液４と消泡剤６とを混じりやすくする上で不利となる。また、消泡剤６の比重が１．１を上回ると、洗浄液４に注入された消泡剤６が洗浄液４に対して沈みやすくなり、洗浄液４と消泡剤６とを混じりやすくする上で不利となる。したがって、何れの場合も、消泡剤６の比重が１．０以上１．１以下の範囲内である場合に比較して洗浄液４と消泡剤６とを効率良く混合しがたく、洗浄液４中の消泡を促進する効果が少ない。

次に、土壌処理設備１０による土壌２の浄化処理の工程について説明する。
まず、浄化処理槽１４に有害物質を含む土壌２（掘削土）を投入する。
次に、ポンプ１２０４を動作させて洗浄液槽１２の洗浄液４を管路１２０４を介してノズル１４０２に移送し、ノズル１４０２により浄化処理槽１４の土壌２の上方から洗浄液４を噴霧する。
この際、洗浄液槽１２から移送されノズル１４０２から土壌２に噴霧される洗浄液４は、管路１２０４の中間箇所において、消泡剤槽２６から移送される消泡剤６が予め混合されたものとなっている。
土壌２に噴霧された洗浄液４は、土壌２に含まれる有害物質を溶出し土壌２から有害物質を除去する（第１の工程）。

有害物質が溶出した洗浄液４は、フィルタ１４０４を通過したのち浄化処理槽１４の底部から回収され、回収された洗浄液４の一部は、管路１４０６を介して再びノズル１４０２から土壌２の上方に噴霧される。
また、浄化処理槽１４の底部から回収された洗浄液４の残りは、蒸溜槽１６に移送されると共に、アルコールが気化されて除去され、残りの洗浄液４が廃棄物として蒸溜槽１６に残留する。
残留した廃棄物は、廃棄物槽１８に回収される。
一方、蒸溜槽１６で気化されたアルコールは、冷却器２０により冷却されて液化されアルコール回収槽２２に回収される。アルコール回収槽２２に回収されたアルコールは、洗浄液槽１２に移送され、酸性溶液槽２４から移送される酸性溶液と共に、洗浄液槽１２で混合される。
すなわち、有害物質が溶出した洗浄液４から蒸溜回収したアルコールを洗浄液４の一部として再利用することにより、洗浄液４を再生して第１の工程に再び使用する（第２の工程）。
洗浄液４により有害物質が除去され浄化された土壌２Ａは、浄化処理槽１４から取り出され、浄化土壌として処理場に運搬され、所定の処理が施された後、再利用される（第３の工程）。

本実施の形態によれば、浄化処理槽１４に収容された有害物質を含む土壌２の上方から洗浄液４を噴霧することにより有害物質を洗浄液４中に溶出させ土壌２から有害物質を除去するにあたって、噴霧時に洗浄液４から発生する気泡を消泡する比重が１．０以上１．１以下の消泡剤６を用意し、消泡剤６を、土壌２に噴霧される前の洗浄液４に予め混合するようにした。
そのため、噴霧時に洗浄液４から発生する気泡を効率よく消泡することにより土壌２の洗浄を効率的に行なう上で有利となり、土壌２の洗浄処理の効率化を図る上で有利となる。
そして、消泡剤６の比重を１．０以上１．１以下の範囲内としたので、洗浄液４と消泡剤６とを混じりやすくすることができ、洗浄液４と消泡剤６とを効率良く混合して噴霧時の消泡を促進する上でより有利となる。

次に、消泡剤６と洗浄液４との混じりやすさに関する実験について説明する。
実験条件は以下の通りである。
消泡剤６は、シリコン系エマルジョン型消泡剤６と、鉱物油系オイル型消泡剤６との２種類とし、消泡剤６毎に比重を０．８、１．０、１．１、１．３の４段階に変えたものを用意した。
同量の消泡剤６と洗浄液４とを用意して混合した。
混じりやすさの評価は、シリコン系エマルジョン型消泡剤６の比重１．０の場合の混合度合いを１００とする指数で評価した。
シリコン系エマルジョン型消泡剤６と、鉱物油系消泡剤６との何れの場合においても、比重が１．０以上１．１以下の範囲内のものが混じりやすいと評価され、１．０以上１．１以下の範囲外のものは混じり難いと評価された。
したがって、消泡剤６の比重を１．０以上１．１以下の範囲内とすることで、洗浄液４と消泡剤６とを混じりやすくすることができ、洗浄液４と消泡剤６とを効率良く混合して噴霧時の消泡を促進する上でより有利となることが明らかとなった。
また、シリコン系エマルジョン型消泡剤６の方が鉱物油系消泡剤６よりも洗浄液４と混じりやすいと評価された。
なお、シリコン系エマルジョン型消泡剤６は、鉱物油系消泡剤６に比較して周辺環境に与える汚染などの影響が少ないという点でも有利である。

なお、実施の形態では、トンネル施工時に発生する土壌の浄化処理について説明したが、本発明方法は、トンネル施工時以外に発生する土壌の浄化処理に広く適用可能であることは無論である。

２……土壌、２Ａ……浄化された土壌、４……洗浄液、６……消泡剤、１０……土壌処理設備、１２……洗浄液槽、１４……浄化処理槽、１４０２……ノズル、１６……蒸溜槽、１８……廃棄物槽、２０……冷却器、２２……アルコール回収槽、２４……酸性溶液槽、２６……消泡剤槽。

Claims

浄化処理槽に収容された有害物質を含む土壌の上方から比重が１．０の洗浄液を噴霧することにより前記有害物質を前記洗浄液中に溶出させ前記土壌から前記有害物質を除去する第１の工程と、
前記浄化処理槽の底部から回収され前記有害物質が溶出した前記洗浄液の一部を前記第１の工程に再び使用する第２の工程と、
前記浄化処理槽の底部から回収され前記有害物質が溶出した前記洗浄液の残りから前記有害物質を除去することにより前記洗浄液を再生して前記第１の工程に再び使用する第３の工程と、
前記第１の工程により前記有害物質が除去され浄化された前記土壌を前記浄化処理槽から取り出す第４の工程とを含む土壌の処理方法であって、
前記第１の工程で前記噴霧時に前記洗浄液から発生する気泡を消泡する比重が１．０以上１．１以下の消泡剤を用意し、
前記消泡剤を、前記土壌に噴霧される前の前記洗浄液に予め混合しておく、
ことを特徴とする土壌の処理方法。
前記消泡剤は、シリコン系エマルジョン型である、
ことを特徴とする請求項１記載の土壌の処理方法。
前記有害物質は有機砒素であり、
前記洗浄液は、アルコールおよび酸を主成分とする溶液で構成され、
前記第３の工程による前記洗浄液の再生は、前記洗浄液から蒸留回収された前記アルコールと酸性溶液とを混合することでなされる、
ことを特徴とする請求項１または２記載の土壌の処理方法。