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【発明の名称】 汚染土壌の浄化方法
【発明者】 【氏名】桜永 昌徳
【氏名】加藤 欽也
【課題】地盤から土壌ガスを吸引して汚染蒸気を抽出する効率が上昇し、浄化の効率化並びに工期の短縮化が可能な汚染土壌の浄化方法を提供する。

【解決手段】汚染地盤領域を凍結する工程に続き、その後該地盤から土壌内ガスを吸引する汚染蒸気を抽出することを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 汚染地盤領域を凍結する工程に続き、その後該地盤から土壌内ガスを吸引する汚染蒸気を抽出することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【請求項2】 汚染地盤領域を凍結する工程と、その凍結地盤を解凍する工程に続き、その後該地盤から土壌内ガスを吸引する汚染蒸気を抽出することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【請求項3】 汚染地盤領域を凍結する工程、および該地盤に圧力印加により地盤内に亀裂を発生させる工程を加えた後、該地盤から土壌内ガスを吸引する汚染蒸気を抽出することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素やハロゲン化炭化水素等により汚染された土壌および地下水の修復に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、芳香族炭化水素、パラフィン、ナフテン等の炭化水素、あるいはトリクロロエチレン(TCE)、テトラクロロエチレン(PCE)、テトラクロロエタン、ポリ塩化ビフェニル等の有機塩素化合物等による環境汚染が問題となっており、健康や生態系に与える影響が懸念されている。そのため、汚染の拡大を防止するとともに、汚染された環境を修復していく技術の確立が強く望まれている。汚染物質により汚染された土壌から汚染物質を取り除くことにより土壌を元の状態に復帰させる土壌浄化法としては、種々の方法が知られまた試みられている。例えば、真空抽出法、天日乾燥法、曝気処理法、酸化処理法等の物理・化学的な手法を中心に修復が行われているが、微生物分解を用いた浄化方法も試みられている。
【0003】しかし、汚染物質がTCEやPCEのように揮発性をもっている場合には、真空抽出法が大変有効であり、事実多くの実例が報告されている。また、真空抽出法には多くの改良が考案されてきているが、地盤内にクラック(土壌破砕)を生じさせて蒸気交換能を向上するのもその一例である。このような方法として、水圧を利用したもの(USP442895)あるいは気体圧力によるもの(USP5032042)が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のクラック形成法は、できる限り広い範囲をクラッキングすることを目的としているが、通常のように気体や液体を圧力注入するだけでは、クラックの密度や形成範囲に限界がある。
【0005】本発明は、前記の問題点を解決した新規の汚染土壌の浄化方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記の目的は以下の手段によって達成される。
【0007】すなわち、本発明は、汚染地盤領域を凍結する工程に続き、その後該地盤から土壌内ガスを吸引する汚染蒸気を抽出することを特徴とする汚染土壌の浄化方法、あるいは、汚染地盤領域を凍結する工程と、その凍結地盤を解凍する工程に続き、その後該地盤から土壌内ガスを吸引する汚染蒸気を抽出することを特徴とする汚染土壌の浄化方法を提供する。また、汚染地盤領域を凍結する工程、および該地盤に圧力印加により地盤内に亀裂を発生させる工程を加えた後、該地盤から土壌内ガスを吸引する汚染蒸気を抽出することを特徴とする汚染土壌の浄化方法を提供するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下本発明について詳述する。
【0009】後述するように、土木工事では、凍結工法が知られており、微細分を含む地盤では、凍結により凍結膨張が生じたり、また解凍時に脱水圧密がおこることがしられていた。このような地盤の変化は土木工事では好ましくない現象であり、克服すべき課題である。しかしながら、汚染浄化においては、土壌内に微少な亀裂が生じることは吸引などのガス交換を促進するために大変好都合である。
【0010】すなわち、地盤凍結により土壌微粒子間の保持水を一旦凍結させ、その後除冷する工程を前処理とすることにより、土壌粒子間に凍結膨張等の攪乱を起こし、気相の拡散する土壌の微細領域を拡大すること、ならびに凍結・解凍による土壌粒子間の保持水のアジテーションにより汚染物の遊離を促進することである。
【0011】さて、地盤掘削の領域では、シールド工法などにおいて、ブラインあるいは液体窒素を用いて地盤を凍結させる補助工法が一般的に採用されている。また、地盤凍結による未攪乱地盤サンプリングの手法が採用されている。このように、地盤を凍結させること自体は、土木工事上すでに十分実用化された技術となっている。
【0012】本発明は、このような従来の凍結地盤とは、目的も効果も全く異なるものである。すなわち従来の土木工法では、地盤を凍結によりシールドする、あるいは原位置地盤を未攪乱で保存する等の目的であるが、本発明では、地盤凍結により土壌粒子間の保持水を一旦凍結させ、その後解凍する工程を前処理とすることにより、土壌粒子間に微少な攪乱を起こさせることである。
【0013】解凍処理により汚染物質の吸引効果は向上するが、さらにこの効果を上げるには解凍後に、地盤内にクラック形成するのが大変効果的である。クラック形成するには、所望の地層部位まで空気または水の注入管をいれ、空気または水を加圧することで行える。ダブルパッカーを有する注入管を用いてクラック形成部位を順次選択し、形成層を拡張することも利用できる。
【0014】上記のように、凍結・解凍後、あるいはその後にクラック形成を付加した後に、この処理をした地層から汚染物質を吸引除去するには、通常行われている真空抽出法をそのまま用いることで行える。
【0015】図1は本発明の実施についてその態様を示す概略図である。
【0016】予めボーリング調査等の情報をもとに設定した汚染土壌の修復領域8に、コンプレッサー1などの加圧による気体または液体による加圧注入系2を用意する。冷媒を供給する凍結管5、および加圧注入管2、さらに吸引用のポンプ7に接続した吸引管6を、修復領域8に掘削した井戸にそれぞれ建て込む。
【0017】土壌の凍結は、ブラインと呼ばれる不凍液(塩化カルシウム水溶液)を−20〜−30℃に冷却し、これを循環ポンプで凍結管に送り込み地盤を冷却するブライン方式を利用できる。なお、地盤の凍結で温度の上昇したブラインは、圧縮器、凝縮器、冷却器からなる凍結システムへ戻し再び冷却することで連続的に凍結することができる。
【0018】その他に、液体窒素(気化温度−196℃)をボンベまたはタンクローリ車で準備し、直接凍結管に液体窒素を流し込んで窒素の気化熱で冷却する液体窒素方式を利用することもできる。
【0019】いずれの方式も土木工事で採用されている凍結工法であり、同じ機材を転用することができるので便利である。
【0020】解凍工程は、自然放置で解凍し常温とさせる方法と、加熱工程で急激に解凍する方式どちらを用いてもよい。図1には示してないが、加熱管を同様に建て込んで解凍工程を加速することも有効である。また、凍結管などによる地盤凍結以外にも、直接冷媒を添加したり、噴霧してもかまわないので、地盤の凍結の方法を限定するものではない。
【0021】本発明の方法は、汚染の種類を特に特定したものではないが、土壌粒子間あるいは粒子間の水相に存在する汚染物には大変有効である。そのような例として、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ジクロロエチレンなどの揮発性有機塩素系化合物、あるいは油や石油系の炭化水素、芳香族炭化水素等をあげることができるが、これらに限らない。
【0022】加圧注入により土壌亀裂を生じさせるには、注入管から水または空気を加圧することにより容易である。また、加圧深度を設定できるパッカー11とゴムスリーブからなる注入孔12を有する2重の注入管を用いれば、加圧注入位置を選択できるので便利である。水や空気の注入量や、注入圧は加圧注入する地盤の土質、所望の加圧注入領域に応じて設定すればよい。
【0023】以下、実施例により本発明を詳説するが、これらは本発明をなんら限定するものではない。
【0024】
【実施例】(試験槽)図2に示すように、円柱状の試験槽17(ドラム缶:半径約300mm、高さ約850mm)の下層(0.1m)に砂礫層19を設け、その上にトリクロロエチレン10ppmを有する細砂とシルトの混合土壌(混合比;細砂:シルト=8:2)を充填し、モデルの汚染土壌層18とした。土壌充填と同時に、液体窒素を流しこめる凍結管14と、横面4カ所が開口しその周囲をゴムスリーブで被覆した加圧注入管15、先端をステンレスメッシュで被覆した吸引管16の三者を、凍結部、注入部及び吸引部が試験槽の中心部になるように建て込んだ。試験槽上部は砂礫層19を設け蓋をする。蓋には内圧のにがし用の弁を設け凍結時や菌液注入時に開放する。なお、凍結管14を建て込まない以外は上記試験槽と全く同じ槽を用意し、対照槽とする。
【0025】試験槽の凍結管に液体窒素を流し試験土の凍結を行ったのち、放置して土壌の解凍を行う。また、両槽とも加圧注入管から圧搾空気を繰り返し送った。
(測定)試験槽、対照槽ともに吸引管からポンプで毎分10リットルの流速で土壌ガスを吸引した。吸引途中にトラップを設け土壌ガスをサンプリングし濃度を経時的に測定した。その結果を表1に示す。
(試験結果)
【0026】
【表1】

【0027】
【発明の効果】本発明によって、汚染地盤領域を凍結する工程、その凍結地盤を解凍する工程、および該地盤に圧力印加により地盤内に亀裂を発生させる工程を施すと、該地盤から土壌内ガスを吸引して汚染蒸気を抽出する効率が上昇し、浄化の効率化並びに工期の短縮を実現することが可能となった。
【出願人】 【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
【出願日】 平成9年(1997)12月11日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】若林 忠 (外4名)
【公開番号】 特開平11−169837
【公開日】 平成11年(1999)6月29日
【出願番号】 特願平9−341523