汚染土壌の浄化装置
【課題】土壌の性状を変えることなく、汚染土壌に含有される揮発性汚染物質を除去することができる汚染土壌の浄化装置を提供すること。
【解決手段】コンプレッサー８によって送風したガスをヒーター５によって加熱し、この加熱したガスを第一パイプ３の第一開口部３１から密閉容器２内に送風する。また、ポンプ９によって第二パイプ４の第二開口部４１から密閉容器２内のガスを吸引する。そして、加熱されたガスが汚染土壌Ｓを通過して第二パイプ４から吸引される。加熱されたガスが汚染土壌Ｓを通過する際、汚染土壌Ｓに含有される揮発性汚染物質は揮発して加熱されたガスと共に第二パイプ４から吸引されるので、汚染土壌Ｓから揮発性汚染物質が除去される。そして、ガスと共に吸引した揮発性汚染物質を活性炭タンク１０によって吸着する。
【解決手段】コンプレッサー８によって送風したガスをヒーター５によって加熱し、この加熱したガスを第一パイプ３の第一開口部３１から密閉容器２内に送風する。また、ポンプ９によって第二パイプ４の第二開口部４１から密閉容器２内のガスを吸引する。そして、加熱されたガスが汚染土壌Ｓを通過して第二パイプ４から吸引される。加熱されたガスが汚染土壌Ｓを通過する際、汚染土壌Ｓに含有される揮発性汚染物質は揮発して加熱されたガスと共に第二パイプ４から吸引されるので、汚染土壌Ｓから揮発性汚染物質が除去される。そして、ガスと共に吸引した揮発性汚染物質を活性炭タンク１０によって吸着する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性汚染物質を含有する汚染土壌の浄化装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、揮発性汚染物質による土壌汚染が問題となっている。例えば、揮発性汚染物質の一つであるトリクロロエチレンは、脱脂力が大きいために半導体の洗浄などに多用されてきた。このトリクロロエチレンは人の健康へ種々の悪影響を及ぼすことが分かり、その使用は減少している。しかし、工場等で誤って排出されたもの等が未だ土壌に混入している場合がある。これをそのまま放置しておくと、揮発性汚染物質はさらに土壌に浸透して地下水を汚染すること等が懸念される。
【０００３】
このような汚染土壌の浄化方法として、特許第２５８９００２号公報に記載の揮発性塩素化炭化水素系物質の除去方法が知られている。この除去方法は、揮発性塩素化炭化水素系物質が含まれた土壌に生石灰等の無機化合物を混合し、この無機化合物を土壌中の水分と反応させることで発熱させ、この発熱により土壌に含まれた揮発性塩素化炭化水素系物質を揮発させて土壌外へ放出するいわゆるホットソイル工法と呼ばれるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２５８９００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ホットソイル工法は土壌のｐＨをアルカリ性に変化させてしまう。土壌のｐＨがアルカリ性になると土壌に含まれる重金属類が土壌に溶出しやすくなり、好ましくない。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、土壌の性状を変えることなく、汚染土壌に含有される揮発性汚染物質を除去することができる汚染土壌の浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る汚染土壌の浄化装置は、揮発性汚染物質を含有する汚染土壌の浄化装置であって、汚染土壌を格納する密閉容器と、密閉容器の内部に連通する第一の開口部を有する第一のパイプと、密閉容器の内部に連通し第一の開口部との間に汚染土壌を介する第二の開口部を有する第二のパイプと、第一のパイプ及び第二のパイプのいずれか一方のパイプから密閉容器内にガスを送風する送風手段と、送風手段により送風するガスを加熱するガス加熱手段と、第一のパイプ及び第二のパイプのいずれか他方のパイプから密閉容器内のガスを吸引する吸引手段と、吸引手段により吸引したガスに含まれる揮発性汚染物質を吸着する吸着手段とを備える。
【０００８】
本発明によれば、加熱手段によって加熱されたガスが第一のパイプ及び第二のパイプのいずれか一方のパイプの開口部から密閉容器内に送風される。また、吸引手段によって他方のパイプの開口部から密閉容器内のガスが吸引される。そして、一方のパイプの開口部と他方のパイプの開口部との間には汚染土壌が介されているため、加熱されたガスは汚染土壌を通過して他方のパイプから吸引される。加熱されたガスが汚染土壌を通過する際、汚染土壌に含有される揮発性汚染物質は揮発して加熱されたガスと共に他方のパイプから吸引されるので、汚染土壌から揮発性汚染物質が除去される。そして、ガスと共に吸引された揮発性汚染物質は吸着手段によって吸着される。従って、土壌の性状を変えることなく、汚染土壌に含有される揮発性汚染物質を除去することができる。
【０００９】
本発明において、密閉容器内において結露した液体を回収する回収手段を更に備えることが好ましい。加熱されたガスのエネルギーによって昇温、揮発した揮発性汚染物質は、密閉容器内に温度が低い場所があるとそこで結露するため、この場所が加熱されなければ密閉容器外に除去されにくい。そこで、結露した液体の回収手段を講じ、揮発性汚染物質を含む液体を回収することで、揮発した揮発性汚染物質が再度土壌に戻るのを防止することができる。
【００１０】
また、密閉容器の天井面は、水平面に対して傾斜する傾斜面に形成されており、回収手段は、傾斜面の最下点の下方に配置されることが好ましい。密閉容器内は送風されたガスにより暖められるため、揮発した揮発性汚染物質を含むガスは天井面に結露し液体となるが、この液体は傾斜面を下方に伝い最下点に集められ、最下点の下方に配置された回収手段によって回収される。これにより、天井面に結露した液体を確実に回収することができる。
【００１１】
さらに、密閉容器内のガスを冷却して結露させる冷却手段を更に備えることが好ましい。このような構成にすると、揮発した揮発性汚染物質を強制的に結露させることができるため、結露させたい任意の位置で揮発性汚染物質を結露させることが可能となり、密閉容器内での揮発性汚染物質の回収効率が向上する。
【００１２】
本発明において、密閉容器に格納された汚染土壌と接触して汚染土壌を加熱する土壌加熱手段を更に備えることが好ましい。ガス（気体）の熱容量は小さいため、ガスによる土壌の加熱効率が低い。そこで、土壌加熱手段によって伝熱効率の高い直接加熱を行うことで、汚染土壌に含有される揮発性汚染物質がより揮発しやすくなる。
【００１３】
また、第一のパイプ及び第二のパイプの少なくとも一方は、密閉容器に格納された汚染土壌内に配管されており、土壌加熱手段は、汚染土壌内に配管されたパイプに取り付けられた電熱線により汚染土壌を加熱することが好ましい。このような構成にすると、電熱線は汚染土壌を直接的に加熱すると共にパイプ内を流れるガスも加熱する。従って、当該パイプからガスが送風される場合には、密閉容器内に送風されるガスの温度はより高温になり、汚染土壌に含有される揮発性汚染物質が更に揮発しやすくなる。
【００１４】
本発明において、ガス加熱手段は、密閉容器に格納された汚染土壌の温度以上かつ汚染土壌から除去する揮発性汚染物質の沸点以下にガスを加熱することが好ましい。このような構成にすると、エネルギーの消費を抑えつつ、揮発性汚染物質を揮発させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、土壌の性状を変えることなく、汚染土壌に含有される揮発性汚染物質を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る汚染土壌の浄化装置を示す概略構成図である。
【図２】トリクロロエチレン汚染土からのトリクロロエチレンの気化速度を溶出量の変化として示す線図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る汚染土壌の浄化装置を示す概略構成図である。
【図４】図３に示す浄化装置の変形例を示す概略構成図である。
【図５】本発明の第三実施形態に係る汚染土壌の浄化装置を示す概略構成図である。
【図６】本発明の第四実施形態に係る汚染土壌の浄化装置を示す概略構成図である。
【図７】実施例の試験結果を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る汚染土壌の浄化装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１は、本発明の第一実施形態に係る汚染土壌の浄化装置を示す概略構成図である。
【００１９】
浄化装置１００は、揮発性汚染物質を含有する汚染土壌から揮発性汚染物質を除去するための装置である。浄化装置１００は、汚染土壌Ｓを格納するための密閉容器２を備えている。密閉容器２は中空直方体の容器であり、底面及び側面を成す本体部２０及び本体部２０の上部に着脱可能に気密に取り付けられて天井面を成す蓋２１により構成されている。本体部２０に蓋２１をはめ込むことで、密閉容器２を密閉することが可能となっており、本体部２０から蓋２１を取り外すことで、本体部２０の上方から汚染土壌Ｓの格納及び取り出しが可能となっている。密閉容器２は、後述する加熱されたガスの送風及び吸引の際に変形しない程度の強度を有する材質であり、例えば鋼板で形成されていることが好ましい。密閉容器２には、第一パイプ（第一のパイプ）３及び第二パイプ（第二のパイプ）４が接続されている。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、第一パイプ３は継手３０を介してヒーター（ガス加熱手段）５と接続されている。第一パイプ３は、継手３０から密閉容器２に向けて密閉容器２の外部で二方向に分岐している。二方向に分岐したパイプのうち一方のパイプは、密閉容器２の外部で上方に向けて複数の位置で分岐している。この複数の位置で分岐した各パイプは密閉容器２の底面を貫通して汚染土壌Ｓ内に配管されており、各パイプは汚染土壌Ｓ内に上方を向いた第一開口部（第一の開口部）３１を有している。第一開口部３１は密閉容器２の内部と連通している。この各第一開口部３１は、水平方向において広範に分散されている。密閉容器２の外部で二方向に分岐したパイプのうち他方のパイプは、密閉容器２の側面下方部を貫通して汚染土壌Ｓ内で水平方向に配管されており、密閉容器２の内部でさらに下方に向けて複数の位置で分岐している。この複数の位置で分岐した各パイプは汚染土壌Ｓ内に下方を向いた第一開口部３１を有している。この各第一開口部３１は、水平方向において広範に分散されている。なお、第一開口部３１には汚染土壌Ｓの侵入を防止する処理が施されており、例えば金網が張られていることが好ましい。
【００２１】
ヒーター５には、風量計６及びバルブ７を介してコンプレッサー（送風手段）８が接続されている。コンプレッサー８は第一パイプ３から密閉容器２内に空気等のガスを送風し、ヒーター５はコンプレッサー８により送風するガスを加熱する。ここで、コンプレッサー８によるガスの送風が強すぎると送風されたガスによって汚染土壌Ｓに大きな亀裂が入り、送風されたガスの大部分が亀裂を通過して亀裂付近の汚染土壌しか浄化されないおそれがある。そこで、風量計６及びバルブ７を用いて密閉容器２内のガスの速度が所定の線速度以下となるように調節することが好ましい。この所定の線速度は土壌の種類や性状によって異なるが、例えば、含水比３０％程度の細砂であれば２ｃｍ／ｓｅｃ程度である。
【００２２】
第二パイプ４は継手４０を介して活性炭タンク（吸着手段）９と接続されている。第二パイプ４は、継手４０から密閉容器２に向けて密閉容器２の外部で二方向に分岐している。二方向に分岐したパイプのうち一方のパイプは、密閉容器２の外部で下方に向けて複数の位置で分岐している。この複数の位置で分岐した各パイプは密閉容器２の天井面を貫通して、汚染土壌Ｓの上方、すなわち第一開口部３１との間に汚染土壌Ｓを介する位置に下方を向いた第二開口部（第二の開口部）４１を有している。第二開口部４１は密閉容器２の内部と連通している。この各第二開口部４１は、水平方向において広範に分散されている。密閉容器２の外部で二方向に分岐したパイプのうち他方のパイプは、密閉容器２の側面上部を貫通して汚染土壌Ｓ内にて水平方向に配管されており、密閉容器２の内部で上方に向けて複数の位置で分岐している。この複数の位置で分岐した各パイプは、汚染土壌Ｓから突出して汚染土壌Ｓの上方に上方を向いた第二開口部４１を有している。
【００２３】
活性炭タンク９には、ポンプ（吸引手段）１０が接続されている。ポンプ１０は第二パイプ４から密閉容器２内のガスを吸引し、活性炭タンク９はポンプ１０により吸引したガスに含まれる揮発性汚染物質を吸着する。
【００２４】
ヒーター５は、継手３０において第一パイプ３と容易に切断可能となっている。また、活性炭タンク９は、継手４０において第二パイプ４と容易に切断可能となっている。そして、図１（ｂ）に示すように、継手４０を介してヒーター５と第二パイプ４とを接続し、継手３０を介して活性炭タンク９と第一パイプ３とを接続することが可能となっている。
【００２５】
次に、本実施形態に係る浄化装置１００の作用及び効果について説明する。
【００２６】
本発明によれば、図１（ａ）において、コンプレッサー８によって送風されたガスがヒーター５によって加熱され、この加熱されたガスが第一パイプ３の第一開口部３１から密閉容器２内に送風される。また、ポンプ１０によって第二パイプ４の第二開口部４１から密閉容器２内のガスが吸引される。そして、第一パイプ３の第一開口部３１と第二パイプ４の第二開口部４１との間には汚染土壌Ｓが介されているので、加熱されたガスは汚染土壌Ｓを通過して第二パイプ４から吸引される。加熱されたガスが汚染土壌Ｓを通過する際、汚染土壌Ｓに含有される揮発性汚染物質は揮発して加熱されたガスと共に第二パイプ４から吸引されるので、汚染土壌Ｓから揮発性汚染物質が除去される。そして、ガスと共に吸引された揮発性汚染物質は活性炭タンク９によって吸着される。従って、土壌の性状を変えることなく、汚染土壌Ｓに含有される揮発性汚染物質を除去することができる。
【００２７】
ここで、浄化開始後、途中で図１（ｂ）のようにヒーター５及び活性炭タンク９の接続先を変え、密閉装置２内の加熱されたガスの流れを逆方向に切替えることが好ましい。ガス内の揮発性汚染物質の濃度が高くなると土壌に含有される揮発性汚染物質は揮発しにくくなるため、加熱されたガスの流れが常に同じ方向の場合、送風口付近の汚染土壌は良く浄化されるが吸引口付近の汚染土壌は浄化されないおそれがある。これに対し、汚染土壌内の揮発性汚染物質を均一に揮発させるために汚染土壌を攪拌することが知られているが（特許文献１参照）、大掛かりな攪拌手段を設ける必要がある。本実施形態のように、密閉装置２内の加熱されたガスの流れを逆方向に切替えることができるようにすると、大掛かりな攪拌手段を設けることなく、汚染土壌内の揮発性汚染物質を均一に揮発させることができる。
【００２８】
また、浄化装置１００の除去対象である揮発性汚染物質は、トリクロロエチレン、シス−１、２−ジクロロエチレン及びベンゼン等の水より飽和蒸気圧が大きいもの（すなわち同一温度で水より先に気化するもの）とすることが好ましい。このような揮発性汚染物質を除去対象とすることで、ヒーター５からガスを介して汚染土壌Ｓに付与されるエネルギーの大部分を揮発性汚染物質の揮発に用いることができ、水の蒸発に用いられることによるエネルギーの損失を少なくすることができる。また、水より飽和蒸気圧が大きい揮発汚染物質による土壌汚染は、近時の土壌汚染事例の約８割を占めることが知られている（平成２０年度土壌汚染対策法の施行状況及び土壌汚染調査・対策事例等に関する調査結果、環境省水・大気環境局、平成２２年３月、図２５参照）。従って、このような揮発性汚染物質を浄化装置１００の除去対象とすることで、近時の汚染土壌事例の大部分を効率的に浄化することができる。
【００２９】
また、図２は、トリクロロエチレン汚染土からのトリクロロエチレンの気化速度を溶出量の変化として示す線図である。実線、一点鎖線及び二点鎖線はそれぞれ２０℃、４０℃及び６０℃の開放された恒温槽内にトリクロロエチレンを含有した汚染土を格納し、一定時間後に溶出試験を実施した場合を示す。汚染土にはいずれの場合も当初６０ｇ当たり６．５ｍｇのトリクロロエチレンが含まれ、溶出量は全てが溶出すれば計算上は１０．８ｍｇ／Ｌとなるが、吸着等の影響で当初の溶出量は２．９ｍｇ／Ｌであった。恒温槽の温度はいずれもトリクロロエチレンの沸点８７℃より低いが、トリクロロエチレンの溶出量は数時間で環境基準値以下まで低下している。従って、ヒーター５によるガスの加熱は汚染土壌Ｓの温度以上かつ汚染土壌Ｓから除去する揮発性汚染物質の沸点以下とすることで、エネルギーの消費を抑えつつ揮発性汚染物質を揮発させることができる。
【００３０】
図３は、本発明の第二実施形態に係る汚染土壌の浄化装置を示す概略構成図である。
【００３１】
本実施形態に係る浄化装置２００が第一実施形態に係る浄化装置１００と異なる点は、密閉容器２、第一パイプ３及び第二パイプ４に代えてそれぞれ密閉容器２Ａ、第一パイプ３Ａ及び第二パイプ４Ａが備えられている点、樋（回収手段）１１及び電熱線１２が備えられている点である。
【００３２】
密閉容器２Ａが密閉容器２と異なる点は、蓋２２が鋸歯状を成しており、その天井面が水平面に対して傾斜する複数の傾斜面２３に形成されている点である。各傾斜面２３の最下点の下方には、樋１１が設けられている。樋１１は上方に向けて開口した断面コ字状を成している。樋１１は、蓋２２の天井面で凝縮、結露したトリクロロエチレンや水分を回収するためのもので、例えば回収した液体を密閉容器２Ａ内の一箇所で集め配管を通して密閉容器２Ａの外部に設置されたタンク（図示しない）に貯める等、回収した液体を再度汚染土壌Ｓに戻さないように構成されている。
【００３３】
第一パイプ３Ａは、継手３０から密閉容器２Ａの側面下方部を貫通して汚染土壌Ｓ内で水平方向に配管されており、密閉容器２Ａの内部で上方に向けて複数の位置で分岐している。この複数の位置で分岐した各パイプは、汚染土壌Ｓ内に上方を向いた第一開口部３１を有している。この各第一開口部３１は、水平方向において広範に分散されている。第一パイプ３Ａには、汚染土壌Ｓ内に配管された部分に電熱線１２が取り付けられている。この電熱線１２は汚染土壌Ｓと接触しており、通電加熱されることで汚染土壌Ｓを直接加熱する。電熱線１２としては、例えば、ニクロム線を用いることができる。
【００３４】
なお、図４は図３に示す浄化装置２００の変形例を示す概略構成図である。第一パイプ３Ａ及び電熱線１２は、図４に示す第一パイプ３Ｂ及び電熱線１３のような構成であっても良い。すなわち、第一パイプ３Ｂは、継手３０から密閉容器２Ａに向けて密閉容器２Ａの外部で上方に向けて複数の位置で分岐している。この複数の位置で分岐した各パイプは密閉容器２Ａの底面を貫通して汚染土壌Ｓ内に鉛直に配管されており、汚染土壌Ｓ内に上方を向いた第一開口部３１を有している。そして、第一パイプ３Ｂには、汚染土壌Ｓ内に配管された部分に電熱線１３が取り付けられている。このような浄化装置３００では、汚染土壌Ｓ内に配管された第一パイプ３Ｂが鉛直であるため、第一パイプ３Ａが汚染土壌Ｓ内に水平方向に配管されている浄化装置２００に比して汚染土壌Ｓの格納や取り出しが容易である。
【００３５】
図３に戻り、第二パイプ４Ａは、継手４０から密閉容器２Ａの側面上方部を貫通して、汚染土壌Ｓの上方に第二開口部４１を有している。
【００３６】
このような浄化装置２００において、密閉容器２Ａ内は送風されたガスと電熱線１２による汚染土壌の直接加熱により暖められるため、揮発した揮発性汚染物質を含むガスは天井面に結露し液体となるが、この液体は傾斜面２３を下方に伝い最下点に集められ、最下点の下方に配置された樋１１によって回収される。従って、本実施形態に係る浄化装置２００は、第一実施形態に係る浄化装置１００が奏する効果に加え、天井面に結露した液体を確実に回収することができるという効果を奏する。
【００３７】
また、浄化装置２００では、電熱線１２により汚染土壌Ｓが直接加熱される。従って、伝熱効率の高い直接加熱が行われ、汚染土壌Ｓに含有される揮発性汚染物質がより揮発しやすくなるという効果を奏する。このような効果は、汚染土壌Ｓが厚く加熱されたガスの送風のみでは揮発性汚染物質の揮発が不十分な場合に顕著となる。
【００３８】
さらに、浄化装置２００では、電熱線１２が第一パイプ３Ａ内を流れるガスを加熱する。従って、第一パイプ３Ａから密閉容器２Ａ内に送風されるガスの温度は第一実施形態に係る浄化装置１００の場合より高温になり、汚染土壌Ｓに含有される揮発性汚染物質が更に揮発しやすくなるという効果を奏する。
【００３９】
図５は、本発明の第三実施形態に係る汚染土壌の浄化装置を示す概略構成図である。
【００４０】
本実施形態に係る浄化装置４００が第一実施形態に係る浄化装置１００と異なる点は、第一パイプ３及び第二パイプ４に代えてそれぞれ第一パイプ３Ｃおよび第二パイプ４Ｃが備えられている点、回収部（回収手段）１４、冷却部（冷却手段）１５、土壌加熱ヒーター（土壌加熱手段）１６及びヒートポンプ１７が備えられている点である。
【００４１】
第一パイプ３Ｃは、継手３０から密閉容器２に向けて密閉容器２の外部で上方に向けて複数の位置で分岐している。この複数の位置で分岐した各パイプは密閉容器２の底面を貫通して汚染土壌Ｓ内に配管されており、汚染土壌Ｓ内に上方を向いた第一開口部３１を有している。
【００４２】
第二パイプ４Ｃは、継手４０から密閉容器２に向けて密閉容器２の外部で下方に向けて複数の位置で分岐している。この複数の位置で分岐した各パイプは密閉容器２の天井面を貫通して汚染土壌Ｓの上方に第二開口部４１を有している。
【００４３】
土壌加熱ヒーター１６は、汚染土壌Ｓ内であって第一開口部３１の上方に設けられている。この土壌加熱ヒーター１６はパイプによって構成されており、密閉容器２の外部に設置されているヒートポンプ１７と接続されている。そして、ヒートポンプ１７内の圧縮機で圧縮された高温の冷媒が土壌加熱ヒーター１６内を循環し、土壌加熱ヒーター１６が汚染土壌Ｓと接触して汚染土壌Ｓを加熱するようになっている。土壌加熱ヒーター１６は、第一開口部３１から送風されるガスの通気が妨げられない程度に汚染土壌Ｓ内に広範に配管されている。
【００４４】
回収部１４は汚染土壌Ｓの上方であって第二開口部４１の下方に取り付けられている。回収部１４は直方体を成す容器であり、上方に向けて開口している。回収部１４の内部には冷却部１５が取り付けられている。冷却部１５はパイプによって構成されており、ヒートポンプ１７と接続されている。そして、ヒートポンプ内の膨張弁で膨張された低温の冷媒が冷却部１５内を循環し、冷却部１５が密閉容器２内のガスを冷却して結露させるようになっている。また、回収部１４によって、冷却部１５によって結露された液体を貯めることが可能となっている。なお、回収部１４は、冷却部１５による冷却によって回収部１４の底面にガスが結露しないように断熱材によって形成されていることが好ましい。
【００４５】
このような浄化装置４００では、揮発した揮発性汚染物質を冷却部１５によって強制的に結露させることができる。このため、結露させたい任意の位置、すなわち回収部１４の内部で揮発性汚染物質を結露させることが可能となる。従って、本実施形態に係る浄化装置４００は、第一実施形態に係る浄化装置１００が奏する効果に加え、密閉容器２内での揮発性汚染物質の回収効率が向上するという効果を奏する。
【００４６】
また、浄化装置４００では、土壌加熱ヒーター１６により汚染土壌Ｓが直接加熱される。従って、伝熱効率の高い直接加熱が行われ、汚染土壌Ｓに含有される揮発性汚染物質がより揮発しやすくなるという効果を奏する。このような効果は、汚染土壌Ｓが厚く加熱されたガスの送風のみでは揮発性汚染物質の揮発が不十分な場合に顕著となる。
【００４７】
図６は、本発明の第四実施形態に係る汚染土壌の浄化装置を示す概略構成図である。
【００４８】
本実施形態に係る浄化装置５００が第一実施形態に係る浄化装置１００と異なる点は、密閉容器２、第一パイプ３及び第二パイプ４に代えてそれぞれ密閉容器２Ｂ、第一パイプ３Ｄ及び第二パイプ４Ｄが備えられている点である。
【００４９】
密閉容器２Ｂは中空直方体を成している。密閉容器２Ｂは蓋２１、本体部２４及び土台２５から構成されている。底面を成す土台２５の上面に側面を成す本体部２４が着脱可能な状態で気密に取り付けられており、さらに本体部２４の上部に天井面を成す蓋２１が着脱可能な状態で気密に取り付けられている。
【００５０】
第一パイプ３Ｄは、継手３０から密閉容器２Ｂに向けて二方向に分岐している。この二方向に分岐したパイプはそれぞれ本体部２４の側面下方部であって互いに対向する位置を貫通しており、汚染土壌Ｓ内に第一開口部３１を有している。
【００５１】
第二パイプ４Ｄは、継手４０から密閉容器２Ｂに向けて二方向に分岐している。この二方向に分岐したパイプはそれぞれ本体部２４の側面上方部であって互いに対向する位置を貫通しており、汚染土壌Ｓの上方に第二開口部４１を有している。
【００５２】
このような浄化装置５００では、密閉容器２Ｂから浄化された土壌を取出す際、本体部２４を土台２５から引き抜くと、土台２５の上面に土壌が積載された状態となるが、土台２５に第一パイプ３Ｄ及び第二パイプ４Ｄが取り付けられていないので、土台２５の上面から土壌を容易に取出すことができる。これに対して、第一実施形態に係る浄化装置１００のように土台からパイプが突出していると、本体部２４を土台２５から引き抜いてもパイプが邪魔となって土台２５の上面から土壌を取り出し難い。また、第一実施形態に係る浄化装置１００では、蓋２１を取り外した本体部２０を引っくり返すことで、密閉容器２から浄化された土壌を取り出すことはできるが、土壌が格納された本体部２０を引っくり返すのは容易ではない。従って、本実施形態に係る浄化装置５００は、第一実施形態に係る浄化装置１００が奏する効果に加え、汚染土壌Ｓの取り出しが容易であるという効果を奏する。
【００５３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、上記実施形態において、密閉容器２，２Ａ，２Ｂは中空直方体ないしその天井面が変形したものであるが、中空円柱状の容器等、汚染物質を格納できる他のいかなる形状であっても良い。
【００５４】
また、第一パイプ３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ及び第二パイプ４，４Ａ，４Ｃ，４Ｄは、密閉容器の外部や内部で分岐していても分岐していなくてもどちらでも良い。
【００５５】
また、第一開口部３１及び第二開口部４１は汚染土壌Ｓの内部及び外部のいずれに設けられていても良く、第一開口部３１と第二開口部４１との間に汚染土壌Ｓが介されていればいかなる位置に設けられていても良い。例えば、密閉容器２，２Ａ，２Ｂ内の第一開口部３１の上方となる位置に汚染土壌が通過しない程度の孔を有するパンチグメタルを設け、汚染土壌Ｓをこのパンチングメタルの上方に積載することで、第一開口部３１を汚染土壌Ｓの外部に設けても良い。これにより、第一開口部３１及び第二開口部４１に金網等を取り付けなくても、パイプ内に汚染土壌Ｓが侵入することを防止できる。
【００５６】
また、図１に示す第一実施形態に係る浄化装置１００において、密閉容器２内の加熱されたガスの流れの方向の切替えは継手３０及び継手４０を用いて行われているが、他の切替え手段を設けて行っても良い。例えば、継手３０及び継手４０に代えて電磁弁を設け、この電磁弁に第一パイプ３、第二パイプ４、ヒーター５及びポンプ９を接続し、この電磁弁によって接続関係を制御することで密閉容器２内の加熱されたガスの流れの方向の切替えを行っても良い。
【００５７】
また、図５に示す第三実施形態に係る浄化装置４００において、回収部１４及び冷却部１５は汚染土壌Ｓの上方に設けられているが、回収部１４を全面閉じた容器とし、さらに汚染土壌Ｓが回収部１４の内部に侵入しない程度の通気孔を回収部１４の側面や上面に設け、回収部１４及び冷却部１５を汚染土壌Ｓ内に設けても良い。
【００５８】
また、上記実施形態において、第一パイプ３，３Ｃ，３Ｄ及び第二パイプ４，４Ａ，４Ｃ，４Ｄは密閉容器２の壁面から内部に突出して第一開口部３１及び第二開口部４１が密閉容器２の内部に設けられているが、第一開口部３１及び第二開口部４１が密閉容器２の壁面に設けられていても良い。これにより、密閉容器２から浄化された土壌を取出す際、第一パイプ３，３Ｃ，３Ｄ及び第二パイプ４，４Ａ，４Ｃ，４Ｄが邪魔にならず土壌が取り出しやすくなる。
【実施例】
【００５９】
（実施例１）
粒径０．１０６〜０．２５ｍｍ、含水比３０％の細砂に乾土１０００ｇ当たり２４０ｍｇの揮発性汚染物質（トリクロロエチレン）を混合して汚染土壌を作成した。初期段階での溶出量は、計算上は１８．５ｍｇ／Ｌであるが、実際には１１．０ｍｇ／Ｌであった。この汚染土壌を、内径４ｃｍ、高さ１ｍのカラムに格納し、密閉して５０℃の恒温槽内で養生した。カラムの下方に接続されたパイプから５０℃の温風を送風し、カラムの上方に接続されたパイプからカラム内のガスを吸引した。カラム内の温風の速度は線速度で１ｃｍ／ｓｅｃとなるように風量計及びバルブを用いて調節した。そして、吸引されたガスに含まれるトリクロロエチレンの濃度を測定した。図７（ａ）に結果を示す。横軸は測定開始からの経過時間を示し、縦軸はトリクロロエチレンの濃度を示している。また、黒点は測定結果を示し、実線は近時曲線を示す。測定開始直後には約８０００ｐｐｍだったトリクロロエチレンの濃度が、測定開始から６時間経過後には６．７ｐｐｍまで低下した。測定後、カラムから汚染土壌を取り出しトリクロロエチレンの溶出量を測定した結果、０．０１８ｍｇ／Ｌであり環境基準値である０．０３ｍｇ／Ｌ未満であった。
【００６０】
（実施例２）
乾土１０００ｇ当たり２２５ｍｇの揮発性汚染物質（トリクロロエチレン）を混合して汚染土壌を作成した点、養生温度を２５℃とした点及びカラムの下方に接続されたパイプから２５℃の温風を送風した点以外は実施例１と同様である。初期段階での実際の溶出量は、８．６ｍｇ／Ｌであった。図７（ｂ）に結果を示す。測定開始直後には約２０００ｐｐｍだったトリクロロエチレンの濃度が、測定開始から６時間経過後には４．４ｐｐｍまで低下した。測定後、カラムから汚染土壌を取り出し、トリクロロエチレンの溶出量を測定した結果、０．０１４ｍｇ／Ｌであり環境基準値である０．０３ｍｇ／Ｌ未満であった。
【００６１】
上記実施例１，２より、本発明の効果が実証された。
【符号の説明】
【００６２】
２，２Ａ，２Ｂ…密閉容器、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ…第一パイプ（第一のパイプ）、４，４Ａ，４Ｃ，４Ｄ…第二パイプ（第二のパイプ）、５…ヒーター（ガス加熱手段）、８…コンプレッサー（送風手段）、９…ポンプ（吸引手段）、１０…活性炭タンク（吸着手段）、１１…樋（回収手段）、１２，１３…電熱線、１４…回収部（回収手段）、１５…冷却部（冷却手段）、１６…土壌加熱ヒーター（土壌加熱手段）、２２…天井面、２３…傾斜面、３１…第一開口部（第一の開口部）、４１…第二開口部（第二の開口部）、１００，２００，３００，４００，５００…浄化装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性汚染物質を含有する汚染土壌の浄化装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、揮発性汚染物質による土壌汚染が問題となっている。例えば、揮発性汚染物質の一つであるトリクロロエチレンは、脱脂力が大きいために半導体の洗浄などに多用されてきた。このトリクロロエチレンは人の健康へ種々の悪影響を及ぼすことが分かり、その使用は減少している。しかし、工場等で誤って排出されたもの等が未だ土壌に混入している場合がある。これをそのまま放置しておくと、揮発性汚染物質はさらに土壌に浸透して地下水を汚染すること等が懸念される。
【０００３】
このような汚染土壌の浄化方法として、特許第２５８９００２号公報に記載の揮発性塩素化炭化水素系物質の除去方法が知られている。この除去方法は、揮発性塩素化炭化水素系物質が含まれた土壌に生石灰等の無機化合物を混合し、この無機化合物を土壌中の水分と反応させることで発熱させ、この発熱により土壌に含まれた揮発性塩素化炭化水素系物質を揮発させて土壌外へ放出するいわゆるホットソイル工法と呼ばれるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２５８９００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ホットソイル工法は土壌のｐＨをアルカリ性に変化させてしまう。土壌のｐＨがアルカリ性になると土壌に含まれる重金属類が土壌に溶出しやすくなり、好ましくない。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、土壌の性状を変えることなく、汚染土壌に含有される揮発性汚染物質を除去することができる汚染土壌の浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る汚染土壌の浄化装置は、揮発性汚染物質を含有する汚染土壌の浄化装置であって、汚染土壌を格納する密閉容器と、密閉容器の内部に連通する第一の開口部を有する第一のパイプと、密閉容器の内部に連通し第一の開口部との間に汚染土壌を介する第二の開口部を有する第二のパイプと、第一のパイプ及び第二のパイプのいずれか一方のパイプから密閉容器内にガスを送風する送風手段と、送風手段により送風するガスを加熱するガス加熱手段と、第一のパイプ及び第二のパイプのいずれか他方のパイプから密閉容器内のガスを吸引する吸引手段と、吸引手段により吸引したガスに含まれる揮発性汚染物質を吸着する吸着手段とを備える。
【０００８】
本発明によれば、加熱手段によって加熱されたガスが第一のパイプ及び第二のパイプのいずれか一方のパイプの開口部から密閉容器内に送風される。また、吸引手段によって他方のパイプの開口部から密閉容器内のガスが吸引される。そして、一方のパイプの開口部と他方のパイプの開口部との間には汚染土壌が介されているため、加熱されたガスは汚染土壌を通過して他方のパイプから吸引される。加熱されたガスが汚染土壌を通過する際、汚染土壌に含有される揮発性汚染物質は揮発して加熱されたガスと共に他方のパイプから吸引されるので、汚染土壌から揮発性汚染物質が除去される。そして、ガスと共に吸引された揮発性汚染物質は吸着手段によって吸着される。従って、土壌の性状を変えることなく、汚染土壌に含有される揮発性汚染物質を除去することができる。
【０００９】
本発明において、密閉容器内において結露した液体を回収する回収手段を更に備えることが好ましい。加熱されたガスのエネルギーによって昇温、揮発した揮発性汚染物質は、密閉容器内に温度が低い場所があるとそこで結露するため、この場所が加熱されなければ密閉容器外に除去されにくい。そこで、結露した液体の回収手段を講じ、揮発性汚染物質を含む液体を回収することで、揮発した揮発性汚染物質が再度土壌に戻るのを防止することができる。
【００１０】
また、密閉容器の天井面は、水平面に対して傾斜する傾斜面に形成されており、回収手段は、傾斜面の最下点の下方に配置されることが好ましい。密閉容器内は送風されたガスにより暖められるため、揮発した揮発性汚染物質を含むガスは天井面に結露し液体となるが、この液体は傾斜面を下方に伝い最下点に集められ、最下点の下方に配置された回収手段によって回収される。これにより、天井面に結露した液体を確実に回収することができる。
【００１１】
さらに、密閉容器内のガスを冷却して結露させる冷却手段を更に備えることが好ましい。このような構成にすると、揮発した揮発性汚染物質を強制的に結露させることができるため、結露させたい任意の位置で揮発性汚染物質を結露させることが可能となり、密閉容器内での揮発性汚染物質の回収効率が向上する。
【００１２】
本発明において、密閉容器に格納された汚染土壌と接触して汚染土壌を加熱する土壌加熱手段を更に備えることが好ましい。ガス（気体）の熱容量は小さいため、ガスによる土壌の加熱効率が低い。そこで、土壌加熱手段によって伝熱効率の高い直接加熱を行うことで、汚染土壌に含有される揮発性汚染物質がより揮発しやすくなる。
【００１３】
また、第一のパイプ及び第二のパイプの少なくとも一方は、密閉容器に格納された汚染土壌内に配管されており、土壌加熱手段は、汚染土壌内に配管されたパイプに取り付けられた電熱線により汚染土壌を加熱することが好ましい。このような構成にすると、電熱線は汚染土壌を直接的に加熱すると共にパイプ内を流れるガスも加熱する。従って、当該パイプからガスが送風される場合には、密閉容器内に送風されるガスの温度はより高温になり、汚染土壌に含有される揮発性汚染物質が更に揮発しやすくなる。
【００１４】
本発明において、ガス加熱手段は、密閉容器に格納された汚染土壌の温度以上かつ汚染土壌から除去する揮発性汚染物質の沸点以下にガスを加熱することが好ましい。このような構成にすると、エネルギーの消費を抑えつつ、揮発性汚染物質を揮発させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、土壌の性状を変えることなく、汚染土壌に含有される揮発性汚染物質を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る汚染土壌の浄化装置を示す概略構成図である。
【図２】トリクロロエチレン汚染土からのトリクロロエチレンの気化速度を溶出量の変化として示す線図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る汚染土壌の浄化装置を示す概略構成図である。
【図４】図３に示す浄化装置の変形例を示す概略構成図である。
【図５】本発明の第三実施形態に係る汚染土壌の浄化装置を示す概略構成図である。
【図６】本発明の第四実施形態に係る汚染土壌の浄化装置を示す概略構成図である。
【図７】実施例の試験結果を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る汚染土壌の浄化装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１は、本発明の第一実施形態に係る汚染土壌の浄化装置を示す概略構成図である。
【００１９】
浄化装置１００は、揮発性汚染物質を含有する汚染土壌から揮発性汚染物質を除去するための装置である。浄化装置１００は、汚染土壌Ｓを格納するための密閉容器２を備えている。密閉容器２は中空直方体の容器であり、底面及び側面を成す本体部２０及び本体部２０の上部に着脱可能に気密に取り付けられて天井面を成す蓋２１により構成されている。本体部２０に蓋２１をはめ込むことで、密閉容器２を密閉することが可能となっており、本体部２０から蓋２１を取り外すことで、本体部２０の上方から汚染土壌Ｓの格納及び取り出しが可能となっている。密閉容器２は、後述する加熱されたガスの送風及び吸引の際に変形しない程度の強度を有する材質であり、例えば鋼板で形成されていることが好ましい。密閉容器２には、第一パイプ（第一のパイプ）３及び第二パイプ（第二のパイプ）４が接続されている。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、第一パイプ３は継手３０を介してヒーター（ガス加熱手段）５と接続されている。第一パイプ３は、継手３０から密閉容器２に向けて密閉容器２の外部で二方向に分岐している。二方向に分岐したパイプのうち一方のパイプは、密閉容器２の外部で上方に向けて複数の位置で分岐している。この複数の位置で分岐した各パイプは密閉容器２の底面を貫通して汚染土壌Ｓ内に配管されており、各パイプは汚染土壌Ｓ内に上方を向いた第一開口部（第一の開口部）３１を有している。第一開口部３１は密閉容器２の内部と連通している。この各第一開口部３１は、水平方向において広範に分散されている。密閉容器２の外部で二方向に分岐したパイプのうち他方のパイプは、密閉容器２の側面下方部を貫通して汚染土壌Ｓ内で水平方向に配管されており、密閉容器２の内部でさらに下方に向けて複数の位置で分岐している。この複数の位置で分岐した各パイプは汚染土壌Ｓ内に下方を向いた第一開口部３１を有している。この各第一開口部３１は、水平方向において広範に分散されている。なお、第一開口部３１には汚染土壌Ｓの侵入を防止する処理が施されており、例えば金網が張られていることが好ましい。
【００２１】
ヒーター５には、風量計６及びバルブ７を介してコンプレッサー（送風手段）８が接続されている。コンプレッサー８は第一パイプ３から密閉容器２内に空気等のガスを送風し、ヒーター５はコンプレッサー８により送風するガスを加熱する。ここで、コンプレッサー８によるガスの送風が強すぎると送風されたガスによって汚染土壌Ｓに大きな亀裂が入り、送風されたガスの大部分が亀裂を通過して亀裂付近の汚染土壌しか浄化されないおそれがある。そこで、風量計６及びバルブ７を用いて密閉容器２内のガスの速度が所定の線速度以下となるように調節することが好ましい。この所定の線速度は土壌の種類や性状によって異なるが、例えば、含水比３０％程度の細砂であれば２ｃｍ／ｓｅｃ程度である。
【００２２】
第二パイプ４は継手４０を介して活性炭タンク（吸着手段）９と接続されている。第二パイプ４は、継手４０から密閉容器２に向けて密閉容器２の外部で二方向に分岐している。二方向に分岐したパイプのうち一方のパイプは、密閉容器２の外部で下方に向けて複数の位置で分岐している。この複数の位置で分岐した各パイプは密閉容器２の天井面を貫通して、汚染土壌Ｓの上方、すなわち第一開口部３１との間に汚染土壌Ｓを介する位置に下方を向いた第二開口部（第二の開口部）４１を有している。第二開口部４１は密閉容器２の内部と連通している。この各第二開口部４１は、水平方向において広範に分散されている。密閉容器２の外部で二方向に分岐したパイプのうち他方のパイプは、密閉容器２の側面上部を貫通して汚染土壌Ｓ内にて水平方向に配管されており、密閉容器２の内部で上方に向けて複数の位置で分岐している。この複数の位置で分岐した各パイプは、汚染土壌Ｓから突出して汚染土壌Ｓの上方に上方を向いた第二開口部４１を有している。
【００２３】
活性炭タンク９には、ポンプ（吸引手段）１０が接続されている。ポンプ１０は第二パイプ４から密閉容器２内のガスを吸引し、活性炭タンク９はポンプ１０により吸引したガスに含まれる揮発性汚染物質を吸着する。
【００２４】
ヒーター５は、継手３０において第一パイプ３と容易に切断可能となっている。また、活性炭タンク９は、継手４０において第二パイプ４と容易に切断可能となっている。そして、図１（ｂ）に示すように、継手４０を介してヒーター５と第二パイプ４とを接続し、継手３０を介して活性炭タンク９と第一パイプ３とを接続することが可能となっている。
【００２５】
次に、本実施形態に係る浄化装置１００の作用及び効果について説明する。
【００２６】
本発明によれば、図１（ａ）において、コンプレッサー８によって送風されたガスがヒーター５によって加熱され、この加熱されたガスが第一パイプ３の第一開口部３１から密閉容器２内に送風される。また、ポンプ１０によって第二パイプ４の第二開口部４１から密閉容器２内のガスが吸引される。そして、第一パイプ３の第一開口部３１と第二パイプ４の第二開口部４１との間には汚染土壌Ｓが介されているので、加熱されたガスは汚染土壌Ｓを通過して第二パイプ４から吸引される。加熱されたガスが汚染土壌Ｓを通過する際、汚染土壌Ｓに含有される揮発性汚染物質は揮発して加熱されたガスと共に第二パイプ４から吸引されるので、汚染土壌Ｓから揮発性汚染物質が除去される。そして、ガスと共に吸引された揮発性汚染物質は活性炭タンク９によって吸着される。従って、土壌の性状を変えることなく、汚染土壌Ｓに含有される揮発性汚染物質を除去することができる。
【００２７】
ここで、浄化開始後、途中で図１（ｂ）のようにヒーター５及び活性炭タンク９の接続先を変え、密閉装置２内の加熱されたガスの流れを逆方向に切替えることが好ましい。ガス内の揮発性汚染物質の濃度が高くなると土壌に含有される揮発性汚染物質は揮発しにくくなるため、加熱されたガスの流れが常に同じ方向の場合、送風口付近の汚染土壌は良く浄化されるが吸引口付近の汚染土壌は浄化されないおそれがある。これに対し、汚染土壌内の揮発性汚染物質を均一に揮発させるために汚染土壌を攪拌することが知られているが（特許文献１参照）、大掛かりな攪拌手段を設ける必要がある。本実施形態のように、密閉装置２内の加熱されたガスの流れを逆方向に切替えることができるようにすると、大掛かりな攪拌手段を設けることなく、汚染土壌内の揮発性汚染物質を均一に揮発させることができる。
【００２８】
また、浄化装置１００の除去対象である揮発性汚染物質は、トリクロロエチレン、シス−１、２−ジクロロエチレン及びベンゼン等の水より飽和蒸気圧が大きいもの（すなわち同一温度で水より先に気化するもの）とすることが好ましい。このような揮発性汚染物質を除去対象とすることで、ヒーター５からガスを介して汚染土壌Ｓに付与されるエネルギーの大部分を揮発性汚染物質の揮発に用いることができ、水の蒸発に用いられることによるエネルギーの損失を少なくすることができる。また、水より飽和蒸気圧が大きい揮発汚染物質による土壌汚染は、近時の土壌汚染事例の約８割を占めることが知られている（平成２０年度土壌汚染対策法の施行状況及び土壌汚染調査・対策事例等に関する調査結果、環境省水・大気環境局、平成２２年３月、図２５参照）。従って、このような揮発性汚染物質を浄化装置１００の除去対象とすることで、近時の汚染土壌事例の大部分を効率的に浄化することができる。
【００２９】
また、図２は、トリクロロエチレン汚染土からのトリクロロエチレンの気化速度を溶出量の変化として示す線図である。実線、一点鎖線及び二点鎖線はそれぞれ２０℃、４０℃及び６０℃の開放された恒温槽内にトリクロロエチレンを含有した汚染土を格納し、一定時間後に溶出試験を実施した場合を示す。汚染土にはいずれの場合も当初６０ｇ当たり６．５ｍｇのトリクロロエチレンが含まれ、溶出量は全てが溶出すれば計算上は１０．８ｍｇ／Ｌとなるが、吸着等の影響で当初の溶出量は２．９ｍｇ／Ｌであった。恒温槽の温度はいずれもトリクロロエチレンの沸点８７℃より低いが、トリクロロエチレンの溶出量は数時間で環境基準値以下まで低下している。従って、ヒーター５によるガスの加熱は汚染土壌Ｓの温度以上かつ汚染土壌Ｓから除去する揮発性汚染物質の沸点以下とすることで、エネルギーの消費を抑えつつ揮発性汚染物質を揮発させることができる。
【００３０】
図３は、本発明の第二実施形態に係る汚染土壌の浄化装置を示す概略構成図である。
【００３１】
本実施形態に係る浄化装置２００が第一実施形態に係る浄化装置１００と異なる点は、密閉容器２、第一パイプ３及び第二パイプ４に代えてそれぞれ密閉容器２Ａ、第一パイプ３Ａ及び第二パイプ４Ａが備えられている点、樋（回収手段）１１及び電熱線１２が備えられている点である。
【００３２】
密閉容器２Ａが密閉容器２と異なる点は、蓋２２が鋸歯状を成しており、その天井面が水平面に対して傾斜する複数の傾斜面２３に形成されている点である。各傾斜面２３の最下点の下方には、樋１１が設けられている。樋１１は上方に向けて開口した断面コ字状を成している。樋１１は、蓋２２の天井面で凝縮、結露したトリクロロエチレンや水分を回収するためのもので、例えば回収した液体を密閉容器２Ａ内の一箇所で集め配管を通して密閉容器２Ａの外部に設置されたタンク（図示しない）に貯める等、回収した液体を再度汚染土壌Ｓに戻さないように構成されている。
【００３３】
第一パイプ３Ａは、継手３０から密閉容器２Ａの側面下方部を貫通して汚染土壌Ｓ内で水平方向に配管されており、密閉容器２Ａの内部で上方に向けて複数の位置で分岐している。この複数の位置で分岐した各パイプは、汚染土壌Ｓ内に上方を向いた第一開口部３１を有している。この各第一開口部３１は、水平方向において広範に分散されている。第一パイプ３Ａには、汚染土壌Ｓ内に配管された部分に電熱線１２が取り付けられている。この電熱線１２は汚染土壌Ｓと接触しており、通電加熱されることで汚染土壌Ｓを直接加熱する。電熱線１２としては、例えば、ニクロム線を用いることができる。
【００３４】
なお、図４は図３に示す浄化装置２００の変形例を示す概略構成図である。第一パイプ３Ａ及び電熱線１２は、図４に示す第一パイプ３Ｂ及び電熱線１３のような構成であっても良い。すなわち、第一パイプ３Ｂは、継手３０から密閉容器２Ａに向けて密閉容器２Ａの外部で上方に向けて複数の位置で分岐している。この複数の位置で分岐した各パイプは密閉容器２Ａの底面を貫通して汚染土壌Ｓ内に鉛直に配管されており、汚染土壌Ｓ内に上方を向いた第一開口部３１を有している。そして、第一パイプ３Ｂには、汚染土壌Ｓ内に配管された部分に電熱線１３が取り付けられている。このような浄化装置３００では、汚染土壌Ｓ内に配管された第一パイプ３Ｂが鉛直であるため、第一パイプ３Ａが汚染土壌Ｓ内に水平方向に配管されている浄化装置２００に比して汚染土壌Ｓの格納や取り出しが容易である。
【００３５】
図３に戻り、第二パイプ４Ａは、継手４０から密閉容器２Ａの側面上方部を貫通して、汚染土壌Ｓの上方に第二開口部４１を有している。
【００３６】
このような浄化装置２００において、密閉容器２Ａ内は送風されたガスと電熱線１２による汚染土壌の直接加熱により暖められるため、揮発した揮発性汚染物質を含むガスは天井面に結露し液体となるが、この液体は傾斜面２３を下方に伝い最下点に集められ、最下点の下方に配置された樋１１によって回収される。従って、本実施形態に係る浄化装置２００は、第一実施形態に係る浄化装置１００が奏する効果に加え、天井面に結露した液体を確実に回収することができるという効果を奏する。
【００３７】
また、浄化装置２００では、電熱線１２により汚染土壌Ｓが直接加熱される。従って、伝熱効率の高い直接加熱が行われ、汚染土壌Ｓに含有される揮発性汚染物質がより揮発しやすくなるという効果を奏する。このような効果は、汚染土壌Ｓが厚く加熱されたガスの送風のみでは揮発性汚染物質の揮発が不十分な場合に顕著となる。
【００３８】
さらに、浄化装置２００では、電熱線１２が第一パイプ３Ａ内を流れるガスを加熱する。従って、第一パイプ３Ａから密閉容器２Ａ内に送風されるガスの温度は第一実施形態に係る浄化装置１００の場合より高温になり、汚染土壌Ｓに含有される揮発性汚染物質が更に揮発しやすくなるという効果を奏する。
【００３９】
図５は、本発明の第三実施形態に係る汚染土壌の浄化装置を示す概略構成図である。
【００４０】
本実施形態に係る浄化装置４００が第一実施形態に係る浄化装置１００と異なる点は、第一パイプ３及び第二パイプ４に代えてそれぞれ第一パイプ３Ｃおよび第二パイプ４Ｃが備えられている点、回収部（回収手段）１４、冷却部（冷却手段）１５、土壌加熱ヒーター（土壌加熱手段）１６及びヒートポンプ１７が備えられている点である。
【００４１】
第一パイプ３Ｃは、継手３０から密閉容器２に向けて密閉容器２の外部で上方に向けて複数の位置で分岐している。この複数の位置で分岐した各パイプは密閉容器２の底面を貫通して汚染土壌Ｓ内に配管されており、汚染土壌Ｓ内に上方を向いた第一開口部３１を有している。
【００４２】
第二パイプ４Ｃは、継手４０から密閉容器２に向けて密閉容器２の外部で下方に向けて複数の位置で分岐している。この複数の位置で分岐した各パイプは密閉容器２の天井面を貫通して汚染土壌Ｓの上方に第二開口部４１を有している。
【００４３】
土壌加熱ヒーター１６は、汚染土壌Ｓ内であって第一開口部３１の上方に設けられている。この土壌加熱ヒーター１６はパイプによって構成されており、密閉容器２の外部に設置されているヒートポンプ１７と接続されている。そして、ヒートポンプ１７内の圧縮機で圧縮された高温の冷媒が土壌加熱ヒーター１６内を循環し、土壌加熱ヒーター１６が汚染土壌Ｓと接触して汚染土壌Ｓを加熱するようになっている。土壌加熱ヒーター１６は、第一開口部３１から送風されるガスの通気が妨げられない程度に汚染土壌Ｓ内に広範に配管されている。
【００４４】
回収部１４は汚染土壌Ｓの上方であって第二開口部４１の下方に取り付けられている。回収部１４は直方体を成す容器であり、上方に向けて開口している。回収部１４の内部には冷却部１５が取り付けられている。冷却部１５はパイプによって構成されており、ヒートポンプ１７と接続されている。そして、ヒートポンプ内の膨張弁で膨張された低温の冷媒が冷却部１５内を循環し、冷却部１５が密閉容器２内のガスを冷却して結露させるようになっている。また、回収部１４によって、冷却部１５によって結露された液体を貯めることが可能となっている。なお、回収部１４は、冷却部１５による冷却によって回収部１４の底面にガスが結露しないように断熱材によって形成されていることが好ましい。
【００４５】
このような浄化装置４００では、揮発した揮発性汚染物質を冷却部１５によって強制的に結露させることができる。このため、結露させたい任意の位置、すなわち回収部１４の内部で揮発性汚染物質を結露させることが可能となる。従って、本実施形態に係る浄化装置４００は、第一実施形態に係る浄化装置１００が奏する効果に加え、密閉容器２内での揮発性汚染物質の回収効率が向上するという効果を奏する。
【００４６】
また、浄化装置４００では、土壌加熱ヒーター１６により汚染土壌Ｓが直接加熱される。従って、伝熱効率の高い直接加熱が行われ、汚染土壌Ｓに含有される揮発性汚染物質がより揮発しやすくなるという効果を奏する。このような効果は、汚染土壌Ｓが厚く加熱されたガスの送風のみでは揮発性汚染物質の揮発が不十分な場合に顕著となる。
【００４７】
図６は、本発明の第四実施形態に係る汚染土壌の浄化装置を示す概略構成図である。
【００４８】
本実施形態に係る浄化装置５００が第一実施形態に係る浄化装置１００と異なる点は、密閉容器２、第一パイプ３及び第二パイプ４に代えてそれぞれ密閉容器２Ｂ、第一パイプ３Ｄ及び第二パイプ４Ｄが備えられている点である。
【００４９】
密閉容器２Ｂは中空直方体を成している。密閉容器２Ｂは蓋２１、本体部２４及び土台２５から構成されている。底面を成す土台２５の上面に側面を成す本体部２４が着脱可能な状態で気密に取り付けられており、さらに本体部２４の上部に天井面を成す蓋２１が着脱可能な状態で気密に取り付けられている。
【００５０】
第一パイプ３Ｄは、継手３０から密閉容器２Ｂに向けて二方向に分岐している。この二方向に分岐したパイプはそれぞれ本体部２４の側面下方部であって互いに対向する位置を貫通しており、汚染土壌Ｓ内に第一開口部３１を有している。
【００５１】
第二パイプ４Ｄは、継手４０から密閉容器２Ｂに向けて二方向に分岐している。この二方向に分岐したパイプはそれぞれ本体部２４の側面上方部であって互いに対向する位置を貫通しており、汚染土壌Ｓの上方に第二開口部４１を有している。
【００５２】
このような浄化装置５００では、密閉容器２Ｂから浄化された土壌を取出す際、本体部２４を土台２５から引き抜くと、土台２５の上面に土壌が積載された状態となるが、土台２５に第一パイプ３Ｄ及び第二パイプ４Ｄが取り付けられていないので、土台２５の上面から土壌を容易に取出すことができる。これに対して、第一実施形態に係る浄化装置１００のように土台からパイプが突出していると、本体部２４を土台２５から引き抜いてもパイプが邪魔となって土台２５の上面から土壌を取り出し難い。また、第一実施形態に係る浄化装置１００では、蓋２１を取り外した本体部２０を引っくり返すことで、密閉容器２から浄化された土壌を取り出すことはできるが、土壌が格納された本体部２０を引っくり返すのは容易ではない。従って、本実施形態に係る浄化装置５００は、第一実施形態に係る浄化装置１００が奏する効果に加え、汚染土壌Ｓの取り出しが容易であるという効果を奏する。
【００５３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、上記実施形態において、密閉容器２，２Ａ，２Ｂは中空直方体ないしその天井面が変形したものであるが、中空円柱状の容器等、汚染物質を格納できる他のいかなる形状であっても良い。
【００５４】
また、第一パイプ３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ及び第二パイプ４，４Ａ，４Ｃ，４Ｄは、密閉容器の外部や内部で分岐していても分岐していなくてもどちらでも良い。
【００５５】
また、第一開口部３１及び第二開口部４１は汚染土壌Ｓの内部及び外部のいずれに設けられていても良く、第一開口部３１と第二開口部４１との間に汚染土壌Ｓが介されていればいかなる位置に設けられていても良い。例えば、密閉容器２，２Ａ，２Ｂ内の第一開口部３１の上方となる位置に汚染土壌が通過しない程度の孔を有するパンチグメタルを設け、汚染土壌Ｓをこのパンチングメタルの上方に積載することで、第一開口部３１を汚染土壌Ｓの外部に設けても良い。これにより、第一開口部３１及び第二開口部４１に金網等を取り付けなくても、パイプ内に汚染土壌Ｓが侵入することを防止できる。
【００５６】
また、図１に示す第一実施形態に係る浄化装置１００において、密閉容器２内の加熱されたガスの流れの方向の切替えは継手３０及び継手４０を用いて行われているが、他の切替え手段を設けて行っても良い。例えば、継手３０及び継手４０に代えて電磁弁を設け、この電磁弁に第一パイプ３、第二パイプ４、ヒーター５及びポンプ９を接続し、この電磁弁によって接続関係を制御することで密閉容器２内の加熱されたガスの流れの方向の切替えを行っても良い。
【００５７】
また、図５に示す第三実施形態に係る浄化装置４００において、回収部１４及び冷却部１５は汚染土壌Ｓの上方に設けられているが、回収部１４を全面閉じた容器とし、さらに汚染土壌Ｓが回収部１４の内部に侵入しない程度の通気孔を回収部１４の側面や上面に設け、回収部１４及び冷却部１５を汚染土壌Ｓ内に設けても良い。
【００５８】
また、上記実施形態において、第一パイプ３，３Ｃ，３Ｄ及び第二パイプ４，４Ａ，４Ｃ，４Ｄは密閉容器２の壁面から内部に突出して第一開口部３１及び第二開口部４１が密閉容器２の内部に設けられているが、第一開口部３１及び第二開口部４１が密閉容器２の壁面に設けられていても良い。これにより、密閉容器２から浄化された土壌を取出す際、第一パイプ３，３Ｃ，３Ｄ及び第二パイプ４，４Ａ，４Ｃ，４Ｄが邪魔にならず土壌が取り出しやすくなる。
【実施例】
【００５９】
（実施例１）
粒径０．１０６〜０．２５ｍｍ、含水比３０％の細砂に乾土１０００ｇ当たり２４０ｍｇの揮発性汚染物質（トリクロロエチレン）を混合して汚染土壌を作成した。初期段階での溶出量は、計算上は１８．５ｍｇ／Ｌであるが、実際には１１．０ｍｇ／Ｌであった。この汚染土壌を、内径４ｃｍ、高さ１ｍのカラムに格納し、密閉して５０℃の恒温槽内で養生した。カラムの下方に接続されたパイプから５０℃の温風を送風し、カラムの上方に接続されたパイプからカラム内のガスを吸引した。カラム内の温風の速度は線速度で１ｃｍ／ｓｅｃとなるように風量計及びバルブを用いて調節した。そして、吸引されたガスに含まれるトリクロロエチレンの濃度を測定した。図７（ａ）に結果を示す。横軸は測定開始からの経過時間を示し、縦軸はトリクロロエチレンの濃度を示している。また、黒点は測定結果を示し、実線は近時曲線を示す。測定開始直後には約８０００ｐｐｍだったトリクロロエチレンの濃度が、測定開始から６時間経過後には６．７ｐｐｍまで低下した。測定後、カラムから汚染土壌を取り出しトリクロロエチレンの溶出量を測定した結果、０．０１８ｍｇ／Ｌであり環境基準値である０．０３ｍｇ／Ｌ未満であった。
【００６０】
（実施例２）
乾土１０００ｇ当たり２２５ｍｇの揮発性汚染物質（トリクロロエチレン）を混合して汚染土壌を作成した点、養生温度を２５℃とした点及びカラムの下方に接続されたパイプから２５℃の温風を送風した点以外は実施例１と同様である。初期段階での実際の溶出量は、８．６ｍｇ／Ｌであった。図７（ｂ）に結果を示す。測定開始直後には約２０００ｐｐｍだったトリクロロエチレンの濃度が、測定開始から６時間経過後には４．４ｐｐｍまで低下した。測定後、カラムから汚染土壌を取り出し、トリクロロエチレンの溶出量を測定した結果、０．０１４ｍｇ／Ｌであり環境基準値である０．０３ｍｇ／Ｌ未満であった。
【００６１】
上記実施例１，２より、本発明の効果が実証された。
【符号の説明】
【００６２】
２，２Ａ，２Ｂ…密閉容器、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ…第一パイプ（第一のパイプ）、４，４Ａ，４Ｃ，４Ｄ…第二パイプ（第二のパイプ）、５…ヒーター（ガス加熱手段）、８…コンプレッサー（送風手段）、９…ポンプ（吸引手段）、１０…活性炭タンク（吸着手段）、１１…樋（回収手段）、１２，１３…電熱線、１４…回収部（回収手段）、１５…冷却部（冷却手段）、１６…土壌加熱ヒーター（土壌加熱手段）、２２…天井面、２３…傾斜面、３１…第一開口部（第一の開口部）、４１…第二開口部（第二の開口部）、１００，２００，３００，４００，５００…浄化装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性汚染物質を含有する汚染土壌の浄化装置であって、
前記汚染土壌を格納する密閉容器と、
前記密閉容器の内部に連通する第一の開口部を有する第一のパイプと、
前記密閉容器の内部に連通し前記第一の開口部との間に前記汚染土壌を介する第二の開口部を有する第二のパイプと、
前記第一のパイプ及び前記第二のパイプのいずれか一方のパイプから前記密閉容器内にガスを送風する送風手段と、
前記送風手段により送風するガスを加熱するガス加熱手段と、
前記第一のパイプ及び前記第二のパイプのいずれか他方のパイプから前記密閉容器内のガスを吸引する吸引手段と、
前記吸引手段により吸引したガスに含まれる前記揮発性汚染物質を吸着する吸着手段と、
を備える汚染土壌の浄化装置。
【請求項２】
前記密閉容器内において結露した液体を回収する回収手段を更に備える請求項１に記載の汚染土壌の浄化装置。
【請求項３】
前記密閉容器の天井面は、水平面に対して傾斜する傾斜面に形成されており、
前記回収手段は、前記傾斜面の最下点の下方に配置される請求項２に記載の汚染土壌の浄化装置。
【請求項４】
前記密閉容器内のガスを冷却して結露させる冷却手段を更に備える請求項２又は３に記載の汚染土壌の浄化装置。
【請求項５】
前記密閉容器に格納された前記汚染土壌と接触して前記汚染土壌を加熱する土壌加熱手段を更に備える請求項１〜４の何れか一項に記載の汚染土壌の浄化装置。
【請求項６】
前記第一のパイプ及び前記第二のパイプの少なくとも一方は、前記密閉容器に格納された前記汚染土壌内に配管されており、
前記土壌加熱手段は、前記汚染土壌内に配管されたパイプに取り付けられた電熱線により前記汚染土壌を加熱する請求項５に記載の汚染土壌の浄化装置。
【請求項７】
前記ガス加熱手段は、前記密閉容器に格納された前記汚染土壌の温度以上かつ前記汚染土壌から除去する揮発性汚染物質の沸点以下にガスを加熱する請求項１〜６の何れか一項に記載の汚染土壌の浄化装置。
【請求項１】
揮発性汚染物質を含有する汚染土壌の浄化装置であって、
前記汚染土壌を格納する密閉容器と、
前記密閉容器の内部に連通する第一の開口部を有する第一のパイプと、
前記密閉容器の内部に連通し前記第一の開口部との間に前記汚染土壌を介する第二の開口部を有する第二のパイプと、
前記第一のパイプ及び前記第二のパイプのいずれか一方のパイプから前記密閉容器内にガスを送風する送風手段と、
前記送風手段により送風するガスを加熱するガス加熱手段と、
前記第一のパイプ及び前記第二のパイプのいずれか他方のパイプから前記密閉容器内のガスを吸引する吸引手段と、
前記吸引手段により吸引したガスに含まれる前記揮発性汚染物質を吸着する吸着手段と、
を備える汚染土壌の浄化装置。
【請求項２】
前記密閉容器内において結露した液体を回収する回収手段を更に備える請求項１に記載の汚染土壌の浄化装置。
【請求項３】
前記密閉容器の天井面は、水平面に対して傾斜する傾斜面に形成されており、
前記回収手段は、前記傾斜面の最下点の下方に配置される請求項２に記載の汚染土壌の浄化装置。
【請求項４】
前記密閉容器内のガスを冷却して結露させる冷却手段を更に備える請求項２又は３に記載の汚染土壌の浄化装置。
【請求項５】
前記密閉容器に格納された前記汚染土壌と接触して前記汚染土壌を加熱する土壌加熱手段を更に備える請求項１〜４の何れか一項に記載の汚染土壌の浄化装置。
【請求項６】
前記第一のパイプ及び前記第二のパイプの少なくとも一方は、前記密閉容器に格納された前記汚染土壌内に配管されており、
前記土壌加熱手段は、前記汚染土壌内に配管されたパイプに取り付けられた電熱線により前記汚染土壌を加熱する請求項５に記載の汚染土壌の浄化装置。
【請求項７】
前記ガス加熱手段は、前記密閉容器に格納された前記汚染土壌の温度以上かつ前記汚染土壌から除去する揮発性汚染物質の沸点以下にガスを加熱する請求項１〜６の何れか一項に記載の汚染土壌の浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１１５７３３（Ｐ２０１２−１１５７３３Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６５６９２（Ｐ２０１０−２６５６９２）
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（３９０００２２３３）ケミカルグラウト株式会社 (79)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２９日（２０１０．１１．２９）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（３９０００２２３３）ケミカルグラウト株式会社 (79)
【Ｆターム（参考）】
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