JPH09239352A - 汚染土壌の物理化学的処理法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 土壌の汚染された表層部のみを処理対象とす
ることにより、現場での物理化学的処理を可能となす一
方、搬送による汚染土壌の拡散防止と処理効率の向上に
よる低コスト化、さらには物理化学的処理後の土壌に栄
養塩類や有用生物等を加えて生物処理による表層部の二
次的な浄化再生処理を可能とする。 【解決手段】 表層部が汚染された土壌の該表層部を、
機械的手段により掘り起こしつつ汚染土壌を細粒化す
る。その細粒化に並行して細粒土壌への汚染処理剤の噴
霧及び攪拌混合と紫外線の照射とを繰返し行う。その連
続的な物理化学的処理により細粒土壌の汚染物質を分解
して表層部を浄化再生する。また必要に応じて処理後の
土壌に栄養塩類や有用生物を加えて、生物処理による表
層部の浄化再生を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、油類、有機化合
物等の有害物質により汚染された土壌をその場所で物理
化学的に処理する方法に関するものである。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】原油、石油、有機塩素
化合物等による有害物質による土壌の汚染、さらには地
下水の汚染などが大きな社会問題となっている。

【０００３】これらの汚染物質の浄化法や分解法として
は、バイオレメディエーションと称されている生物処理
法と物理化学処理法に大きく分けられ、物理化学処理法
としては熱抽出、溶媒抽出、洗浄、紫外線、オゾン、酸
化・還元剤などによる方法が知られている。

【０００４】また多くの難分解性の汚染物質により汚染
された土壌等を浄化する場合、生物処理法あるいは物理
化学処理法の単独処理では効率が悪いことも知られてお
り、そのような場合の浄化処理では、物理化学処理法に
おける汚染物質に対応した処理手段の選択と、生物処理
法との併用が好ましく、単独処理よりも効率が上がると
されている。

【０００５】しかし、汚染された土壌に対して生物処理
と物理化学的処理とを同時に行うことは、そこに生ずる
浄化・分解作用の相違からきわめて困難である。また何
れの処理法でも効率を上げるためには、汚染された土壌
等を掘り起こして土壌を細粒化し、その細粒土壌に汚染
処理を施す必要がある。

【０００６】生物処理法では細粒化した土壌に有用微生
物や栄養塩類、水分調整材等を散布あるいは混合して放
置して置くだけで目的が達成されるため、現場での汚染
土壌の処理が可能であるが、物理化学的処理法では土壌
中の汚染物質と処理剤等とをできるだけ短時間にて反応
させ、あるいは汚染物質を抽出させる必要性から、掘り
起こした土壌の細粒化と物理化学的処理を予め準備した
反応槽等に移送して行わねばならず、このため土壌に対
して直接処理を行う現場での汚染処理は困難とされてい
た。

【０００７】土壌の汚染状態は汚染物質により異なる
が、石油などの油類による汚染では、土壌の表面から４
０〜５０cm程度の深さの表層部に油分が残存する場合が
多い。そこで本発明者らは、そのような表層部のみの土
壌の汚染では、土壌を深く掘り起こして汚染処理を行う
必要がないことに着目して研究を重ねた結果、大掛かり
な掘削装置による掘り起こしは必要なく、また処理対象
となる土量も少なくなるので掘り起こした土壌の細粒化
も簡単な回転部材により確実に行えることを見い出した
のである。

【０００８】したがって、この発明の目的は、土壌の汚
染された表層部のみを処理対象とすることによって、上
記理由から困難とされている汚染土壌の現位置処理を、
物理化学的処理においても可能となし、これにより処理
の簡便化と処理時間の短縮及び処理効率の向上による低
コスト化を図るとともに、搬送による汚染土壌の拡散を
防止し、さらに必要に応じて物理化学処理を行った細粒
化土壌に栄養塩類や有用生物等を加えることで、残留汚
染物質をさらに生物化学処理法により二次的に処理し
て、自然環境下で効率良く分解することができる新たな
汚染土壌の物理化学的処理方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的によるこの発明
は、表層部が汚染された土壌の該表層部を、機械的手段
により掘り起こしつつ汚染土壌を細粒化し、その細粒化
に並行して細粒土壌への汚染処理剤の噴霧及び攪拌混合
と紫外線の照射とを繰返し行い、その連続的な物理化学
的処理により細粒土壌の汚染物質を分解して表層部を浄
化再生する、というものである。

【００１０】上記表層部の掘り起こし及び汚染土壌の細
粒化に採用し得る機械的手段としては、耕耘に使用され
ている通常構造の刃付きローターを採用することができ
る。このような刃付きローターの所要数を、表層部の掘
り起こしと土壌の細粒化を目的として、汚染処理剤の噴
霧パイプ及び紫外線ランプ等とともに、牽引自在な台車
の下側内に油圧またはエアシリンダなどの昇降装置によ
り支持して配設することによって、台車の下側内を汚染
処理の作業空間として利用できる。

【００１１】また台車上に汚染処理剤のタンク及びバッ
テリー、さらにはローター駆動用のモーター等を搭載す
ることにより、タンクから噴霧パイプに汚染処理剤を供
給しつつ紫外線ランプにより紫外線を照射して、細粒化
した土壌中の汚染物質の分解と浄化とを、台車をゆっく
りと走行させながら行うことができる。

【００１２】またこの発明は、車体前部に土壌の表層部
を掘り起こす掘削具を備え、車体内部に掘り起した表層
部の土壌を受け入れて細粒化するとともに、細粒土壌の
汚染物質を物理化学的処理により分解し、処理後の細粒
土壌を元の表層部に戻す排出口を有する反応室を備えた
作業用車両を用い、その作業用車両を設定速度により表
層部が汚染された土壌の上を走行させて該表層部を掘り
起こし、汚染土壌を上記反応室に取り込んで機械的手段
により細粒化するとともに、細粒土壌への汚染処理剤の
噴霧及び攪拌混合と紫外線の照射とを繰返し行い、その
連続的な物理化学的処理により細粒土壌の汚染物質を分
解して細粒土壌を浄化したのち、細粒土壌を排出口から
掘り起こした後に戻して表層部を再生するというもので
もある。

【００１３】上記作業用車両としては、車輪あるいはク
ローラにより走行する何れの車両をも採用することがで
きる。また掘り起こした土壌の機械的手段による細粒化
と汚染処理剤との攪拌混合は、ローラー側面に多数の粉
砕杆を突設した回転部材、あるいは刃付きローラー、ス
クリュなどの回転部材の複数を、反応室の床上に配設す
ることにより行うことができる。この回転部材の配設
は、反応室内に取り入れた土壌のスムーズな移動を考慮
して、反応室の床をベルトコンベアによる移動床とした
上で行うのが好ましい。

【００１４】上記回転部材により細粒化された土壌への
汚染処理剤の添加及び攪拌混合は、反応室の上部に配置
した噴霧パイプから汚染処理剤を噴霧することにより確
実に行うことができ、また汚染物質の分解を促進する紫
外線の照射は、反応室内に紫外線ランプを配設すること
により行い得る。

【００１５】また汚染処理剤のタンク及びバッテリー、
回転部材の駆動用モーター等は車両に搭載し、タンクか
ら噴霧パイプに汚染処理剤を供給しつつ紫外線ランプに
より紫外線を照射して、細粒化した土壌中の汚染物質の
分解と浄化とを行い、処理後の土壌はそのまま直ちに排
出されて表層部の掘り起こし後に埋め戻される。

【００１６】またこの発明は、汚染物質によってオゾン
を併用することも可能である。この場合には高濃度のオ
ゾン雰囲気内にて細粒化した土壌の処理を行うことにな
るので、上記反応室を含めて作業空間はオゾン濃度が確
保できる密閉空間とするのが好ましいが、実施上は作業
空間の周辺を表層部の近くまで囲い、また反応室では土
壌の取入口と排出口とに開閉用のローターを設けて、オ
ゾンが流出し難くする程度で十分に効果を奏する。

【００１７】さらに必要に応じて、上記物理化学処理を
行った細粒化土壌に栄養塩類や有用生物等を加えて、残
留汚染物質を生物化学処理法による二次的な処理により
自然環境下にて効率良く分解して、難分解性の汚染物質
により汚染された表層部を浄化再生することも可能であ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１はトラクター等により牽引可
能な台車１の車輪２，２の間の下側内を、土壌の汚染さ
れた表層部Ａの掘り起こしと汚染土壌の細粒化及び汚染
処理の作業空間として利用する場合の実施形態を示すも
のである。

【００１９】３は台車１の下側に複数の油圧シリンダ
４，４により昇降自在に取付けたセットプレートで、そ
の両側の４個所に等間隔に吊設した軸受板５，５の下端
部に、耕耘に使用されている通常構造の４本の刃付きロ
ーター６，６を回転自在に軸承して備え、それら刃付き
ローター６，６は後方に向け回転するようにチェーンに
より連絡してある。また刃付きローター６，６の上方に
は該刃付きローターと並行に、それぞれ所要本数の汚染
処理剤の噴霧パイプ７，７及び紫外線ランプ８，８が、
上記セットプレート３あるいは軸受板５，５に取付けて
配設してある。

【００２０】また台車１の上には、汚染処理剤（過酸化
水素水、酸化剤、還元剤、反応促進用の触媒や化合物
等）のタンク９と、紫外線ランプ８，８のバッテリー１
０、ローター駆動用のモーター１１、オイルタンク及び
ポンプ１２などが搭載してあり、そのタンク９から側部
のポンプ１３により汚染処理剤を噴霧パイプ７，７に供
給しつつ紫外線ランプ８，８により紫外線を照射して、
細粒化した土壌中の汚染物質の分解を行うことができる
ようにしてある。なお、モーターとオイルポンプの電源
は牽引車側のものを使用する。

【００２１】このような台車１の走行による汚染処理で
は、トラクターなどにより台車１を汚染土壌の上を設定
速度（微速）により走行させるだけで、土壌の汚染され
た上記表層部Ａを物理化学的に処理することができる。
処理作業は現場以外での走行の障害とならないように、
セットプレート３と共に上方へ吊上げてピンなどにより
台車１に固定した刃付きローター６，６をシリンダの伸
長により降ろして接地させる。

【００２２】次に各駆動装置を始動して、刃付きロータ
ー６，６の回転、汚染処理剤の噴霧や紫外線の照射を開
始する。かかる作業が完了したのち、台車１を設定速度
により牽引走行する。刃付きローター６，６の回転によ
り汚染された表層部Ａが、予め設定された深さまで掘り
起こされ、直ちに汚染土壌は細粒化される。同時に細粒
土壌Ｂへの汚染処理剤の噴霧と紫外線の照射とが行わ
れ、汚染土壌Ｂに汚染処理剤が添加されるとともに、後
続の刃付きローター６，６により汚染土壌Ｂのさらなる
細粒化と汚染処理剤の攪拌混合、紫外線の照射とが行わ
れて、汚染土壌Ｂが含む汚染物質が酸化あるいは還元反
応により分解を繰返して処理される。この結果、台車１
が通過した後の土壌の表層部は、浄化された細粒土壌Ｃ
による表層部となる。

【００２３】上記物理化学的処理をオゾン雰囲気内にて
行う場合には、図は省略するが、上記セットプレート３
から土壌面まで達する高さの隔壁をもって、作業空間の
四方をできるだけ気密に囲み、その隔壁を通してオゾン
噴出ノズルを作業空間に設ける一方、オゾンボンベを台
車上に搭載し、そのボンベからノズルにオゾンを供給で
きるようにすればよい。

【００２４】図２はクローラにより走行する車両を採用
して、土壌の汚染された表層部Ａの掘り起こしと汚染土
壌の細粒化及び汚染処理とを行う場合の実施形態を示す
ものである。

【００２５】図中２１はクローラ２２を有する車体で、
車体前部に土壌の汚染された表層部Ａを掘り起こす掘削
具２３を備えている。この掘削具２３はパワーシャベル
などと同様に、油圧シリンダにより作動するアームを介
して車体両側の支持部材に昇降自在に取付けた構成から
なり、掘り起こし時には下向の圧力が加えられて、表層
部Ａを剥ぎ取るように所要深さまで掘り起こし、剥ぎ取
られた土壌はクローラ間の車体下部内を以て形成した反
応室２４に取り込まれるようにしてある。

【００２６】反応室２４の床は、後方へ移動するベルト
コンベヤーによる移動床２５となっており、その移動床
２５の上の横方向に汚染土壌Ｂの細粒化と攪拌混合とを
行う所要数の回転部材２６が、両側の隔壁を貫通して反
応室側部に区画形成した機械室（図示せず）に軸承して
回転自在に並設してある。この回転部材２６は側面に多
数の粉砕杆を放射状に突設したローラーからなり、それ
らは上記機械室に設けたチェーンなどによる伝導装置に
より移動床２５とは反対の方向に回転する。

【００２７】また回転部材２６，２６の上部には、所要
数の噴霧パイプ２７，２７が隔壁に支持が、さらにその
上の反応室２４の天井に所要数の紫外線ランプ２８，２
８が、それぞれ回転部材２６，２６と並行に設けてあ
る。反応室２４の後部内にはオゾン噴霧ノズル２９が前
方に向けて設けてある。

【００２８】上記掘削具２３の傾斜した後端が位置する
反応室前壁の取入口の内側には、移動床２５の前端に土
壌を導くガイドプレート３０が設けてあり、そのガイド
プレート３０の内端上には掻き込み兼用のカッター放射
状に備えた閉鎖用のローター３１が、また移動床２５の
後端が臨む反応室後壁の排出口の内側には、排出板を放
射状に備えた閉鎖用のローター３２がそれぞれ設けてあ
る。

【００２９】また車体上部の運転室の後側には、側部に
ポンプ３４を備えた汚染処理剤のタンク３３とオゾンボ
ンベ３５などが搭載してあり、反応室後部の車体内はエ
ンジンルーム３６となっている。さらにまた反応室両側
の上記機械室には図では省略したが、上記移動床２５、
回転部材２６、ローター３１，３２などを駆動するモー
タや動力伝導装置などが収容されている。なお、３７は
浄化装置と接続した排気口である。

【００３０】この作業車両では、設定速度で走行させな
がら車体前部の掘削具２３により、汚染された表層部Ａ
を所定深さまで掘り起こすだけで、図１の実施形態の場
合と同様な汚染土壌の物理化学的処理が行える。

【００３１】作業車両の走行力で掘削具２３により掘り
起こされた表層部Ａの土壌は、そのまま斜路を押し上げ
られて車体前部の取入口に順に押込まれ、閉鎖用のロー
ター３１の回転により掻取られて反応室２４の低速で後
方へ移動している移動床２５に送り込まれる。

【００３２】移送床上では回転部材２６，２６が常時回
転し、またオゾン雰囲気となっている反応室内では、汚
染処理剤の噴霧と紫外線の照射とが行われているので、
反応室内の汚染土壌は後方にゆっくりと移送されつつ回
転部材２６，２６により砕かれて細粒化され、同時に汚
染処理剤の添加と紫外線の照射が行われる。

【００３３】また汚染土壌Ｂは回転部材２６，２６の粉
砕杆によってさらに細粒化されるとともに、噴霧された
汚染処理剤と攪拌混合され、このような工程が回転部材
ごとに繰返し行われて、土壌が含む汚染物質が酸化ある
いは還元反応により分解を繰返し、終局的に土壌から除
かれる。この結果、作業車両が通過した後の土壌の表層
部は、反応室２４から排出された浄化後の細粒土壌Ｃに
よる表層部となる。

【００３４】このような現場における物理化学的処理で
は、汚染処理後の浄化された細粒土壌に、直ちに有用生
物（微生物製剤、汚泥、畑土壌等）、栄養塩（窒素、リ
ン等）、大鋸屑などの水分調整材を散布または混合して
表層部に戻すことができ、これにより物理化学的処理し
た後の土壌を、自然環境下にて効率良く生物処理により
浄化再生することが可能となる。したがって、生物処理
法の前工程の物理化学的処理としても十分になり得るも
のであり、その効果も効果も著しく高いものである。

【００３５】殊に石油系の汚染土壌の場合は、物理化学
的処理のみで、難分解性物質が易生物分解性物質に変化
するので、物理化学的処理を一次処理とし、その後は現
位置での土壌菌などの自然に無害な物質に分解する有用
生物の混合により、生物処理を二次処理として、浄化・
分解効率を向上させることが可能となる。

【００３６】さらにこの発明では、走行過程において土
壌の汚染表層部の掘削、土壌の細粒化、汚染処理剤の添
加及び攪拌混合、紫外線の照射、オゾン雰囲気内での処
理などが行われるので、浄化・分解効率、作業効率、操
作性などが、他の場所に移送した後に処理作業を行う場
合よりも向上する。

【００３７】また作業空間を遮蔽して処理作業を行うこ
とができるので、汚染物質や汚染処理剤などの拡散によ
る周囲環境の汚染が防止され、オゾン雰囲気内での処
理、高エネルギーの紫外線などを採用して、浄化・分解
効率をさらに高めることができる。

【００３８】さらにまた現場外への汚染土壌の搬出が不
要となるので、搬出途中での汚染土壌の漏れ落ちなどが
汚染の拡散が原因となる搬出路周辺の環境汚染も皆無と
なり、広大な面積でも作業車両の走行のみにより処理が
行え、しかも土壌の運搬経費はなくなるので、経済性が
著しく向上し、汚染の対象も特定のものに制限されるこ
となく、同様な手段に基づいて土壌汚染全般に適用し得
るばかりか、生物処理した土壌の表層部の物理化学的処
理にも応用できることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の汚染土壌の物理化学的処理法の一
実施形態の略示縦断側面図である。

【図２】 同じく他の実施形態の略示縦断側面図であ
る。

【符号の説明】

１ 台車 ６ 刃付きローター ７ 噴霧パイプ ８ 紫外線ランプ ９ 汚染処理剤のタンク ２１ 車体 ２３ 掘削具 ２４ 反応室 ２５ 移動床 ２６ 回転部材 ２７ 噴霧パイプ ２８ 紫外線ランプ ２９ オゾン噴出ノズル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表層部が汚染された土壌の該表層部を、
   機械的手段により掘り起こしつつ汚染土壌を細粒化し、
   その細粒化に並行して細粒土壌への汚染処理剤の噴霧及
   び攪拌混合と紫外線の照射とを繰返し行い、その連続的
   な物理化学的処理により細粒土壌の汚染物質を分解して
   表層部を浄化再生することを特徴とする汚染土壌の物理
   化学的処理法。
2. 【請求項２】 車体前部に土壌の表層部を掘り起こす掘
   削具を備え、車体内部に掘り起した表層部の土壌を受け
   入れて細粒化するとともに、細粒土壌の汚染物質を物理
   化学的処理により分解し、処理後の細粒土壌を元の表層
   部に戻す排出口を有する反応室を備えた作業用車両を用
   い、その作業用車両を設定速度により表層部が汚染され
   た土壌の上を走行させて該表層部を掘り起こし、汚染土
   壌を上記反応室に取り込んで機械的手段により細粒化す
   るとともに、細粒土壌への汚染処理剤の噴霧及び攪拌混
   合と紫外線の照射とを繰返し行い、その連続的な物理化
   学的処理により細粒土壌の汚染物質を分解して細粒土壌
   を浄化したのち、細粒土壌を排出口から掘り起こした後
   に戻して表層部を再生することを特徴とする汚染土壌の
   物理化学的処理法。
3. 【請求項３】 上記物理化学的処理をオゾン雰囲気内に
   て行うことを特徴とする請求項１または２記載の汚染土
   壌の物理化学的処理法。
4. 【請求項４】 上記物理化学処理を行った細粒化土壌に
   栄養塩類や有用生物等を加えて、残留汚染物質をさらに
   生物化学処理法で効率良く分解することを特徴とする請
   求項１または２記載の汚染土壌の物理化学的処理法。