JP6183960B2 - 土壌浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、土壌浄化装置に関し、例えば、油含有土壌を微生物により浄化する生物浄化技術（バイオレメディエーション）に関するものである。

バイオレメディエーションは、土壌中の有害物質を微生物により二酸化炭素や水等のような無害な物質に分解する技術であり、環境に優しく、洗浄法や加熱法等のような他の工法に比べて費用も安いこと等から油含有土壌の浄化工法として実用されている。

特に、バイオレメディエーションの１つであるランドファーミング（固層処理法）は、作業性や管理性が良く、上記他の工法に比べて費用も安いこと等から油含有土壌の浄化に有利な工法として多用されている。

このランドファーミングにおいては、例えば、油含有土壌を掘削して地上に盛土した後、その盛土に対して油分分解に優れた微生物および栄養塩を散布し、さらに、その盛土を重機により定期的に攪拌して土壌中を好気的条件に保つことにより、土着の微生物や散布した微生物の活性化を促して油分の分解を図るようにしている。

なお、バイオレメディエーションによる土壌浄化技術については、例えば、特許文献１，２に記載がある。特許文献１には、油含有土壌の浄化に適した微生物の種類等が開示されている。また、特許文献２には、難透水性の汚染土壌を原位置で解砕した後、その汚染土壌に微生物に対する栄養分溶液を供給し、汚染土壌領域をビニールシート等で被覆して嫌気性微生物を活性化させ、汚染土壌を浄化する土壌浄化方法が開示されている。

特開２００９−２９１６７９号公報 特開２００６−１２２８８０号公報

しかし、バイオレメディエーションを適用する場合には、その特徴や適用性について充分に検討し、最適な管理条件を見出して実施することが必要であり、例えば、汚染土壌に添加する栄養塩の添加量や種類によっては、微生物による有害物質の分解中にアンモニア臭や腐敗臭等のような異臭が発生し、近隣環境に多大な影響を与える場合がある。

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、その目的は、油含有土壌を微生物により浄化するバイオレメディエーションおける異臭の問題を防止することが可能な技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の土壌浄化装置は、油を分解する微生物が導入された油含有土壌の盛土の全体を取り囲むように設けられた囲繞部材と、前記油含有土壌の盛土中に空気を供給する給気手段と、前記囲繞部材により形成された室内の気体を外部に排出する排気手段と、前記排気手段に接続され、前記囲繞部材により形成された室内の異臭物質を捕獲する捕獲手段と、前記油含有土壌の盛土に水分を供給する給水手段と、前記油含有土壌の盛土中の水分を排出する排水手段と、を有し、前記給水手段は、前記油含有土壌の盛土中に設けられた給水管を備え、前記給水管は、内外を貫通する複数の給水孔が形成された給水内管と、その外周に設けられて内外を貫通する複数の給水孔が形成された給水外管とを備え、前記給水外管の内周と前記給水内管の外周との間に形成された給水室を、前記給水管の延在方向に沿って複数の給水室に分割した、ことを特徴とする。

また、請求項２に記載の本発明は、上記請求項１記載の発明において、前記給気手段は、前記油含有土壌の盛土の底部に設けられた給気管を備え、前記給気管と前記油含有土壌との間に給気管を保護する給気管保護部材を設けたことを特徴とする。

また、請求項３に記載の本発明は、上記請求項１または２記載の発明において、前記給水手段は、前記油含有土壌の盛土中に設けられた給水管を備え、前記給水管と前記油含有土壌との間に前記給水管を保護する給水管保護部材を設けたことを特徴とする。

また、請求項４に記載の本発明は、上記請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記給水手段は、前記囲繞部材により形成された室内に設けられ、前記油含有土壌の盛土の外部から水分を供給する給水装置を備えることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、油含有土壌を微生物により浄化するバイオレメディエーションにおける異臭の問題を防止することが可能になる。
また、囲繞部材で囲まれた室内の油含有土壌に対して水分を供給することが可能になる。
さらに、油含有土壌に対し、給水管から均等になるように水分を供給することが可能になる。

請求項２記載の発明によれば、土壌浄化装置において油含有土壌に対して空気を供給する給気管を保護することが可能になる。

請求項３記載の発明によれば、土壌浄化装置において油含有土壌に対して水分を供給する給水管を保護することが可能になる。

請求項４記載の発明によれば、油含有土壌の外部から水分を供給することが可能になる。

本発明の一実施の形態に係る土壌浄化装置の一例の構成図である。 （ａ）は図１の土壌浄化装置の給水管を長手方向に沿って切断した面の要部断面図、（ｂ）は図２（ａ）の領域Ａの拡大断面図である。 （ａ）は土壌浄化工程中の説明図、（ｂ）は図３（ａ）に続く土壌浄化工程中の説明図である。 （ａ）は図３（ｂ）に続く土壌浄化工程中の説明図、（ｂ）は図４（ａ）に続く土壌浄化工程中の説明図である。 図４（ｂ）に続く土壌浄化工程中の説明図である。

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、「油含有土壌」とは、原油、重油、軽油、灯油、ガソリン、潤滑油、切削油、作動油、圧延油、絶縁油、エンジンオイル、ギアオイル、グリース等のような石油または石油を原料とする有機物を含む土壌をいい、例えば、石油により汚染された海岸の砂および土壌、石油に汚染された工場やガソリンスタンドの跡地の土壌、石油に汚染された廃棄物最終処分場の土壌および油田等のような天然の状態で石油を含有する土壌を含むものである。また、「浄化」とは、残留油分、油臭および油膜の低減または除去を意味する。

まず、本実施の形態の土壌浄化装置の一例について図１および図２を参照して説明する。図１は本実施の形態の土壌浄化装置の一例の構成図、図２（ａ）は図１の土壌浄化装置の給水管を長手方向に沿って切断した面の要部断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の領域Ａの拡大断面図である。なお、図１は構成図であるが、図面を見易くするために一部にハッチングを付している。

図１に示す本実施の形態の土壌浄化装置１は、油を分解する能力を有する微生物（３菌株）を利用して油含有土壌Ｓを浄化する装置であり、ビニールハウス（囲繞部材）２と、給気系（給気手段）３と、排水系（排水手段）４と、排気系（排気手段）５と、給水系６とを備えている。

ビニールハウス２は、油含有土壌Ｓの盛土の周囲全体を取り囲むように設けられた構造体であり、地上に設置された積載板２ａと、積載板２ａ上の油含有土壌Ｓの盛土を取り囲むように設置されたフィルム部材２ｂと、フィルム部材２ｂを支える複数本のパイプ（図示せず）とを備えている。

積載板２ａは、地上において油含有土壌Ｓの盛土を積載する領域に設置された下地形成部材であり、遮水シートと、その上に載置された敷鉄板とを有している。フィルム部材２ｂは、油含有土壌Ｓの盛土を取り囲み空間Ｒを形成する部材であり、例えば、透明なポリ塩化ビニル系の合成樹脂により形成されている。さらに、フィルム部材２ｂを支えるパイプは、例えば、鋼材により形成されている。このパイプ同士は継ぎ手により接続されている。特に限定されるものではないが、ビニールハウス２の幅（図１の左右横方向の寸法）は、例えば５．４ｍ、ビニールハウス２の長さ（図１の紙面に垂直な方向の寸法）は、例えば２２ｍ、ビニールハウス２の高さは、例えば３．４ｍ、油含有土壌Ｓの盛土の高さは、例えば２．４ｍ、油含有土壌Ｓの盛土の幅（図１の左右横方向の寸法）は、例えば４ｍである。なお、上記の例では、ビニールハウス２のフィルム部材２ｂが透明である場合について説明したが、油含有土壌Ｓに導入された微生物が光を嫌う性質を有する場合には、光の透過を低減または防止する遮光部材によって、ビニールハウス２のフィルム部材２ｂを形成したり、ビニールハウス２を覆ったりしても良い。

このように油含有土壌Ｓの盛土をビニールハウス２によって取り囲むことにより、油含有土壌Ｓの油を微生物により分解したときに発生した異臭物質をビニールハウス２内の空間Ｒに閉じ込め、外部に漏れないようにすることができる。また、油含有土壌Ｓの盛土中に予期しない多量の雨水が浸入するのを防止することができるので、雨水に起因する栄養塩等の量の変動を防止することができる。このため、微生物による浄化効率が栄養塩の量の変動に起因して低下する不具合を防止することができる。

次に、給気系３は、ビニールハウス２内における油含有土壌Ｓ中の微生物に空気（酸素）を供給するための構成であり、給気経路に沿って順に、コンプレッサ３ａと、レシーバタンク３ｂと、外部給気管３ｄと、複数本の内部給気管（給気管）３ｅとを備えている。

コンプレッサ３ａは、圧縮空気を発生し、油含有土壌Ｓに連続的または間欠的に空気を供給する空気発生源（給気機構部）であり、ビニールハウス２の外部に設置されている。このコンプレッサ３ａの排気口はバルブ（図示せず）を介してレシーバタンク３ｂの注入口に機械的に接続されている。レシーバタンク３ｂは、コンプレッサ３ａから供給された圧縮空気を貯めるタンク（給気機構部）であり、ビニールハウス２の外部に設置されている。このレシーバタンク３ｂにより、ビニールハウス２側に安定した圧の空気を供給することができるとともに、コンプレッサ３ａを保護することができる。レシーバタンク３ｂの排気口は、バルブ（図示せず）を介して外部給気管３ｄに機械的に接続されている。外部給気管３ｄは、レシーバタンク３ｂと内部給気管３ｅとを機械的に接続し、レシーバタンク３ｂから送られた圧縮空気を、油含有土壌Ｓの盛土内の各内部給気管３ｅに送る外部配管（給気機構部）である。レシーバタンク３ｂと内部給気管３ｅとの間に、内部給気管３ｅに供給する圧縮空気の供給量を調節するレギュレータ（給気機構部）を設けても良い。なお、バルブは、各配管を開閉する部品（給気機構部）である。

内部給気管３ｅは、外部給気管３ｄから送られた圧縮空気（酸素）を、ビニールハウス２内の油含有土壌Ｓ中の微生物に供給するための内部配管であり、油含有土壌Ｓの盛土の底部に埋設されている。各内部給気管３ｅは、例えば、一方向（図１の紙面に垂直な方向）に沿って線状に延在した状態で積載板２ａ上に固定されている。

また、各内部給気管３ｅは、例えば、硬質塩化ビニル管により形成されており、その外周には、配管の内外を貫通する複数の給気孔が形成されている。外部給気管３ｄから内部給気管３ｅに送られた圧縮空気は、内部給気管３ｅの複数の給気孔を通じて油含有土壌Ｓ中に供給されるようになっている。このため、油含有土壌Ｓ中に空気を含ませるために油含有土壌Ｓを重機により撹拌するような大がかりな作業を低減することができる。また、重機の使用を低減できるので、騒音の発生も低減することができる。

また、各内部給気管３ｅの外周は、保護部材（給気管保護部材、図示せず）により覆われている。この保護部材は、内部給気管３ｅを保護する部材であり、例えば、不織布により形成されている。このように内部給気管３ｅの外周に保護部材を設けたことにより、内部給気管３ｅの損傷を防止することができる。また、内部給気管３ｅの給気孔が、油含有土壌Ｓ中の石や泥等により塞がるのを防止することができる。このため、油含有土壌Ｓ中の微生物に対して安定した状態で空気を供給することができるので、微生物の増殖や活性を促進させることができる。なお、内部給気管３ｅは線状に限定されるものではなく、例えば、ビニールハウス２内において１本から複数に分岐した形状にしても良い。また、内部給気管３ｅは、塩化ビニル管に限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば、金属により形成しても良い。また、上記においては各内部給気管３ｅの外周に保護部材を設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、複数本の全ての内部給気管３ｅをシート状の保護部材により覆うようにしても良い。この場合の保護部材は、例えば、弾力性に優れた立体網状フィラメントを不織布フィルターにより被覆することで形成されている。

次に、排水系４は、油含有土壌Ｓ中の水分（微生物による油の分解により生じた水分を含む）を集めてビニールハウス２の外部に排出するための構成であり、排水路４ａと、排水貯留槽（図示せず）とを備えている。排水路４ａは、油含有土壌Ｓ中の水分を集める水路であり、ビニールハウス２内において油含有土壌Ｓの盛土の外周を取り囲むように形成されている。この排水路４ａは、上記排水貯留槽に機械的に接続されている。

次に、排気系５は、ビニールハウス２内の空間Ｒの気体を外部に放出するための構成であり、排気経路に沿って順に、排気管５ａと、排気ブロア５ｂと、吸着塔（捕獲手段）５ｃとを備えている。

排気管５ａは、油含有土壌Ｓの盛土の外周を取り囲むように、ビニールハウス２の内壁面に沿って設置されている。この排気管５ａを、例えば、硬質塩化ビニル管により形成されている。ただし、排気管５ａを、例えば、鋼製パイプにより形成して上記したフィルム部材２ｂを支持する部材の一部としても良い。この排気管５ａは、ビニールハウス２の外部の排気ブロア５ｂに機械的に接続されている。排気ブロア５ｂは、ビニールハウス２内の空間Ｒの気体を外方に吸引する装置であり、例えば、電動式の送風機により構成されている。この排気ブロア５ｂにより、ビニールハウス２内の空間Ｒの気体は、ビニールハウス２の外部に連続的または間欠的に排気されるようになっている。この排気ブロア５ｂの排気口は、ビニールハウス２の外部の吸着塔５ｃに機械的に接続されている。

吸着塔５ｃは、排気ブロア５ｂから送られた気体中の異臭物質を吸着することにより、異臭物質が外部に漏れないようにする装置である。本実施の形態においては、ビニールハウス２内の油含有土壌Ｓ中の油を微生物により分解したときに発生した異臭物質等を吸着塔５ｃにより捕獲することができるので、バイオレメディエーションにおける異臭の問題を防止することができる。ここでは、吸着塔５ｃが１台の場合を例示したが、複数個の吸着塔５ｃを直列に接続しても良い。これにより、吸着塔５ｃが１台の場合よりも吸着塔５ｃの吸着面積を増やせるので異臭物質の吸着性能を向上させることができる。吸着塔５ｃの吸着材には、例えば、活性炭が使用されている。ただし、吸着材は、活性炭に限定されるものではなく種々変更可能である。また、異臭物質の種類に応じて、異なる吸着材を持つ吸着塔５ｃを直列に接続しても良い。

次に、給水系６は、主にビニールハウス２内の油含有土壌Ｓの盛土中の微生物に水分を供給するための構成であり、複数本の給水管６ａと、散水機（給水装置）６ｂとを備えている。

給水管６ａは、油含有土壌Ｓの盛土の内部から油含有土壌Ｓに水分を供給する配管であり、油含有土壌Ｓの盛土内において高さ方向のほぼ中間辺りに埋設されている。各給水管６ａは、図１の紙面に対して垂直な方向に線状に延在しており、その一端部側で鋼矢板等により支持されている。そして、各給水管６ａの一端部は、１つの配管に機械的に接続され、さらにビニールハウス２の外部に設置された給水ポンプ（図示せず）に機械的に接続されている。この給水ポンプにより、各給水管６ａに対して水分が連続的または間欠的に送られ油含有土壌Ｓ内に供給されるようになっている。

ここで、図２に示すように、給水管６ａは、給水内管７と、その外周に設けられた給水外管８とを有する二重管構造になっている。給水内管７および給水外管８は、例えば、塩化ビニル管により形成されており、その各々の外周には、配管の内外を貫通する複数の給水孔７ａ，８ａ（図２（ｂ）参照）が形成されている。特に限定されるものではないが、給水内管７の外径は、例えば、２０ｍｍ、給水外管８の外径は、例えば、６０ｍｍである。

給水内管７の外周には、吸収膨張性部材９が設置されている。吸収膨張性部材９は、例えば、吸水性ポリマーとスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）系合成ゴムとにより形成されており、水の吸収により膨張し、遮水をすることが可能な部材である。この吸収膨張性部材９は、給水管６ａの延在方向に沿って予め決められた間隔（例えば２ｍ）毎に設置されている。これにより、給水内管７の外周と給水外管８の内周との間の給水室は、給水管６ａの延在方向に沿って上記予め決められた間隔毎に分割されている。その結果、長い給水管６ａから油含有土壌Ｓに対して、ほぼ均等に水分を供給することができる。

給水外管８の外周には、その延在方向に沿って凹凸が繰り返し形成されており、保護部材（給水管保護部材）１０がバンド（図示せず）等により固定されている。この保護部材１０は、給水管６ａを保護する部材であり、例えば、不織布により形成されている。このように給水管６ａの外周に保護部材１０を設けたことにより、給水管６ａの損傷を防止することができる。また、給水外管８の給水孔８ａが、油含有土壌Ｓ中の石や泥等により塞がるのを防止することができる。このため、油含有土壌Ｓ中の微生物に対して安定した状態で水分を供給することができるので、微生物の増殖や活性を促進させることができる。また、上記したように給水管６ａを二重管構造にするとともに、給水管６ａの外周を保護部材１０で覆うことにより、給水管６ａに供給された水分は、油含有土壌Ｓ中に急激に放出されず、少しずつ放出されるようになっている。

散水機６ｂは、油含有土壌Ｓの盛土の外側から油含有土壌Ｓに対して水分を供給する散水装置であり、ビニールハウス２内の天井に設置されている。散水機６ｂは、ビニールハウス２内の天井に固定しても良いが、油含有土壌Ｓの平面の長手方向（図１の紙面に垂直な方向）に沿って移動可能な状態で設置しても良い。このように本実施の形態においては、油含有土壌Ｓの盛土の内部に給水管６ａを設けるとともに、油含有土壌Ｓの盛土の外部に散水機６ｂを設けることにより、油含有土壌Ｓの盛土の内外から水分を供給することができる。このため、油含有土壌Ｓの全域に水分を供給することができるので、微生物の増殖や活性を促進させることができる。なお、給水管６ａと散水機６ｂとのいずれか一方を設置する構成にしても良い。また、油含有土壌Ｓに対して水分供給（微生物に対する水分供給と、その他の場合も含む）の必要が無い場合は、給水系６を設けなくても良い。

次に、本実施の形態の土壌浄化方法の一例について図３〜図５を参照して説明する。図３〜図５は土壌浄化工程の説明図である。

まず、図３（ａ）に示すように、作業者は、土壌を浄化する対象領域の油含有土壌Ｓに対して所定量の微生物（３菌株）および栄養塩を散布する。栄養塩としては、例えば硫安（窒素（Ｎ））および過リン酸石灰（リン（Ｐ））が使用されている。

続いて、図３（ｂ）に示すように、微生物等が散布された油含有土壌Ｓを重機１５により撹拌することにより油含有土壌Ｓと微生物および栄養塩とを混合した後、図４（ａ）に示すように、その油含有土壌Ｓを重機１５により土壌積載領域の積載板２ａ上に盛り上げる。積載板２ａ上には、複数本の内部給気管３ｅが予め設置されている。また、積載板２ａの上方の予め決められた高さには、給水管６ａが鋼矢板等により支持されている。このため、図４（ｂ）に示すように、積載板２ａ上に油含有土壌Ｓを堆積し終えると、複数本の内部給気管３ｅおよび給水管６ａは油含有土壌Ｓの盛土内に埋め込まれる。

その後、油含有土壌Ｓの盛土を取り囲むようにビニールハウス２を組み立てた後、図５に示すように、給気系３、排気系５および排水系６を構築する。その後、給気系３によりビニールハウス２内の油含有土壌Ｓに空気（酸素）を連続的または間欠的に送り込むとともに、給水系６により油含有土壌Ｓの内外に水分を連続的または間欠的に供給する。また、ビニールハウス２の空間Ｒ内の気体を排気系５によりビニールハウス２の外部に連続的または間欠的に排気する。このとき、本実施の形態においては、ビニールハウス２内において、微生物による油含有土壌Ｓ中の油の分解等により発生した異臭物質を吸着塔５ｃにおいて捕獲することができるので、バイオレメディエーションにおける異臭の問題を防止することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではない。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

例えば、ビニールハウスの底部に車輪を取り付ける等により、ビニールハウスを移動させることが可能な構成としても良い。

以上のように、本発明に係る土壌浄化装置は、微生物による油含有土壌の浄化に有用である。

１ 土壌浄化装置
２ ビニールハウス
２ａ 積載板
２ｂ フィルム部材
３ 給気系
３ａ コンプレッサ
３ｂ レシーバタンク
３ｄ 外部給気管
３ｅ 内部給気管
４ 排水系
４ａ 排水路
５ 排気系
５ａ 排気管
５ｂ 排気ブロア
５ｃ 吸着塔
６ 給水系
６ａ 給水管
６ｂ 散水機
７ 給水内管
８ 給水外管
９ 吸収膨張性部材
１０ 保護部材
１５ 重機
Ｓ 油含有土壌
Ｒ 空間

Claims (4)

1. 油を分解する微生物が導入された油含有土壌の盛土の全体を取り囲むように設けられた囲繞部材と、
   前記油含有土壌の盛土中に空気を供給する給気手段と、
   前記囲繞部材により形成された室内の気体を外部に排出する排気手段と、
   前記排気手段に接続され、前記囲繞部材により形成された室内の異臭物質を捕獲する捕獲手段と、
   前記油含有土壌の盛土に水分を供給する給水手段と、
   前記油含有土壌の盛土中の水分を排出する排水手段と、
   を有し、
   前記給水手段は、前記油含有土壌の盛土中に設けられた給水管を備え、
   前記給水管は、内外を貫通する複数の給水孔が形成された給水内管と、その外周に設けられて内外を貫通する複数の給水孔が形成された給水外管とを備え、
   前記給水外管の内周と前記給水内管の外周との間に形成された給水室を、前記給水管の延在方向に沿って複数の給水室に分割した、
   ことを特徴とする土壌浄化装置。
2. 前記給気手段は、前記油含有土壌の盛土の底部に設けられた給気管を備え、
   前記給気管と前記油含有土壌との間に給気管を保護する給気管保護部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の土壌浄化装置。
3. 前記給水手段は、前記油含有土壌の盛土中に設けられた給水管を備え、
   前記給水管と前記油含有土壌との間に前記給水管を保護する給水管保護部材を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の土壌浄化装置。
4. 前記給水手段は、前記囲繞部材により形成された室内に設けられ、前記油含有土壌の盛土の外部から水分を給水する給水装置を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の土壌浄化装置。

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