油汚染土壌の原位置油回収方法
【課題】油汚染土壌から効率的に油を回収する方法を提供する。
【解決手段】油汚染土壌の地下水飽和層に存在する油汚染個所に超音波を付与する工程、該飽和層に空気を吹き込む工程および該飽和層上面から油を回収する工程を順次または同時に行って油汚染土壌から油を回収する。
【解決手段】油汚染土壌の地下水飽和層に存在する油汚染個所に超音波を付与する工程、該飽和層に空気を吹き込む工程および該飽和層上面から油を回収する工程を順次または同時に行って油汚染土壌から油を回収する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油に汚染された土壌から原位置で油を回収する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工場跡地その他の汚染土壌は大きな社会問題となっており、土壌汚染対策法のもとに種々の対策がとられてきている。汚染土壌の原因である汚染物質は多岐に亘っており、それぞれに適した処理方法が提案され、実施されている。一般的な汚染土壌の処理方法は、非特許文献１に紹介されているように、大きく分けて主に現場内（ｏｎ ｓｉｔｅ）処理と原位置（ｉｎ ｓｉｔｕ）処理に分かれ、前者の例としては、熱処理、洗浄処理、化学処理、生物処理及び抽出処理などが、また後者の例としては、抽出法（土壌ガス吸引法、地下水揚水法、エアスパージング法ほか）、分解法（化学的処理：酸化分解、還元分解、生物的処理、パイオレメディエーション、薬剤注入、ファイトレメディーション）などが知られている。
【０００３】
これらには、重質油を必須汚染源とする石油精製施設跡地などの油汚染土壌の処理に適用可能とされる方法も包含されているが、現実には、その分離困難性から、場外（ｏｆｆ ｓｉｔｅ）での加熱あるいは燃焼処理や、最終処分場あるいはセメント工場へ搬出が一般的である。
【０００４】
上記のうち、エアスパージング法は、土壌を掘削することなく原位置で汚染物質を除去する方法であり、一般的に揮発性有機化合物の回収や、生物的処理での酸素供給手段として用いられている。エアスパージング法は油汚染土壌の処理手段としても提案されている（たとえば特許文献１）が、油の回収手段として利用された例はない。
【特許文献１】特開２００２−２５４０６２号公報
【非特許文献１】平成１５年９月発行の「土壌汚染対策法に基づく調査及び措置の技術的手法の解説」（監修：環境省、編集：社団法人土壌環境センター）、１２７−１４１頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は油汚染土壌から原位置で油を回収する効率的な方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は第１に、油汚染土壌の地下水飽和層に存在する油汚染個所に超音波を付与する工程、該飽和層に空気を吹き込む工程および該飽和層上面から油を回収する工程を順次または同時に行うことを特徴とする油汚染土壌からの油の回収方法である。
本発明は第２に、超音波を付与する工程を超音波振動体を備えた振動体設置井戸を用いて行い、空気を吹き込む工程を該超音波振動体より下方に空気注入口をもつ空気注入井戸を用いて行い、油を回収する工程を油回収井戸を用いて行う上記の方法である。
本発明は第３に、油回収井戸による油の回収を連続的もしくは間欠的に地下水位を下げることによって行う上記の方法である。
本発明は第４に、揮発成分を含有する空気を不飽和帯からガス吸引井戸を通して吸引する上記の方法である。
本発明は第５に、空気注入井戸を油汚染サイトの平面形状でみて多角形配置とし、複数個所から空気を吹き込む上記の方法である。
本発明は第６に、油回収井戸を空気注入井戸の外側の複数個所にも配置して油もしくは油と水を回収する上記の方法である。
本発明は第７に、空気注入井戸が薬剤注入口も備えており、必要に応じて薬剤を注入する上記の方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、油汚染土壌の土粒子に付着している油（土粒子間に閉塞している油も含まれる）の剥離と、この油と地下水中に浮遊している油の地下水面への浮上と、この浮上して形成された油層からの油の回収を通して、汚染土壌からの原位置における油の回収・浄化を効率的に行うことができる
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明方法が適用される土壌は油によって汚染された土壌であれば特に制限はないが、石油類、特に重質油で高濃度に汚染された石油精製施設跡地などが特に好適である。
【０００９】
図１に本発明方法を説明する概略工程図を示す。
本発明方法の実施に適する装置系は、超音波振動体（３）を備えた振動体設置井戸（２）、空気注入井戸（５）、ガス吸引井戸(９)および油回収井戸(７)からなり、それに付随して空気注入装置(４)、ガス回収装置(１０)および油回収装置(８)が装着される。
振動体設置井戸（２）内の超音波振動体(３)から、汚染土壌にたいして超音波を放出し、油を剥離・分離させ、空気注入装置（４）により、空気注入井戸（５）から空気を飽和層に注入する。注入された空気は、微細な空気となり、地下水面へ浮上する。このとき、微細な空気が、水中に浮遊している油を地下水面に浮上させ、また、土粒子に付着している油も土粒子から剥離させ地下水面に浮上させ、さらに、土粒子間に閉塞している油も地下水面へ浮上させる、地下水面に油層を形成させる。そして油回収井戸（７）の地下水位を連続あるいは間欠的に低下させることにより、地下水とともに地下水面に浮上した油を横方向へ移動させ油を回収する。このようにすることで水の同伴を少量に抑制することができる。
【００１０】
油回収井戸からの回収物は、通常、油水分離槽などの油回収装置（８）で水と油に分離し、水は清浄な状態で排出する。
本発明方法では、空気を注入することにより地表面より揮発成分を含んだ空気が放出されるため、地表面を気密シート（１２）で被覆し、ガス吸引井戸（９）にてガスを回収することが望ましい。回収したガスは、ガス回収装置（１０）により汚染物質を回収し、清浄な空気として大気中に排出する。
【００１１】
本発明で用いる超音波発生装置およびそれに連動する振動体は適宜市販の装置から選択されうる。超音波の振動数は１〜１００ＫＨｚ、特に１８〜４０ＫＨｚの範囲が好ましい。
本発明で用いる空気注入井戸としては、エアスパージング法用に知られた適宜の空気注入井戸を用いることができるが、空気が飽和層中に効果的に注入されるように空気注入口が下端ないしその近傍に設けられていることが好ましい。また空気の注入範囲を拡大するため、圧搾空気、ウォータージェット、さらにはシールドを利用できるよう、注入口に円盤状、放射状、水平横穴状に通気層を設けることも好ましい。
【００１２】
油回収井戸も飽和層上面即ち地下水面近傍から油を回収しうるものであれば特に制限されず、従来知られた地下水揚水井戸を用いることができるが、地下水の吸引をできるだけ抑制し、油を効率的に回収するために、ポンプ本体あるいはポンプの吸引孔が地下水位の変化に対応して上下するフロート機能と、油層センサにより油層の厚さを感知することにより揚水ポンプのスイッチが自動的にオン・オフする機能を持った揚水ポンプをもつものを用いることが好ましい。
【００１３】
また本発明方法では、空気を注入することにより地中が加圧状態となるため、地表より揮発成分を含んだ空気が大気中に放出されてくる。これを防止するため、地表に気密シートを配置すると共に、ガス吸引井戸を設けることが好ましい。また、ガス吸引井戸のかわりに、水平ドレーンとそれにより吸引するガス回収設備を用いることもできる。
【００１４】
本発明方法の実施に当っては、油汚染サイトの大きさに応じ、空気注入井戸を複数配置することが好ましいが、その配置は平面的にみて、三角形ないしそれ以上の多角形配置とすることが好ましい。
また油回収井戸は、油が汚染サイト以外に拡散するのを防止するため、空気注入井戸の外側も複数個配置することが好ましい。
【００１５】
また本発明方法の実施に当っては、飽和層の下部からのエアスパージングと共に、空気以外の気体（窒素、油軟化ガス、スチームなど）や、液体（界面活性剤溶液、剥離剤溶液、カットバック油（たとえば軽油）など）を注入することもでき、これらの薬剤注入口を空気注入井戸に併設することが好ましい。
【００１６】
本発明の超音波付与工程およびエアスパージング工程は同時に行ってもまた順次繰返し行ってもよい。油回収工程は地下水面上に油層が形成されたことを検知してから行うことが好ましい。
【００１７】
実施例：
次に本発明方法の室内実験例を示す。
室内試験では、試料として実際の油汚染土壌を用い、水中にて超音波洗浄を行い油汚染土壌に付着した油の分離量を測定した。
はじめに、重量５００ｇ、重質油の油含有量５．３％(油分重量は２６．５ｇ)の試料に対して、周波数９ＫＭｚの超音波で１時間水中洗浄を行い、汚染土壌から分離した油分を回収し、重量を測定した。ちなみに、水温は地下水と同等の１６℃とした。
同様に周波数を３ＫＭｚごと増加し、３００ＫＭｚまで同様の実験を新たな試料を用いて実験した。
実験結果、油の分離量は図２に示すとおりであり、周波数１８ＫＭｚで最大の分離量を確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明方法の一例を示す概略工程図。
【図２】実施例の結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００１９】
１ 電源
２ 振動体設置井戸
３ 超音波振動子
４ 空気注入装置
５ 空気注入井戸
６ 空気注入口
７ 油回収井戸
８ 油回収装置
９ ガス吸引井戸
１０ ガス回収装置
１１ 汚染土壌
１２ 気密シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油に汚染された土壌から原位置で油を回収する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工場跡地その他の汚染土壌は大きな社会問題となっており、土壌汚染対策法のもとに種々の対策がとられてきている。汚染土壌の原因である汚染物質は多岐に亘っており、それぞれに適した処理方法が提案され、実施されている。一般的な汚染土壌の処理方法は、非特許文献１に紹介されているように、大きく分けて主に現場内（ｏｎ ｓｉｔｅ）処理と原位置（ｉｎ ｓｉｔｕ）処理に分かれ、前者の例としては、熱処理、洗浄処理、化学処理、生物処理及び抽出処理などが、また後者の例としては、抽出法（土壌ガス吸引法、地下水揚水法、エアスパージング法ほか）、分解法（化学的処理：酸化分解、還元分解、生物的処理、パイオレメディエーション、薬剤注入、ファイトレメディーション）などが知られている。
【０００３】
これらには、重質油を必須汚染源とする石油精製施設跡地などの油汚染土壌の処理に適用可能とされる方法も包含されているが、現実には、その分離困難性から、場外（ｏｆｆ ｓｉｔｅ）での加熱あるいは燃焼処理や、最終処分場あるいはセメント工場へ搬出が一般的である。
【０００４】
上記のうち、エアスパージング法は、土壌を掘削することなく原位置で汚染物質を除去する方法であり、一般的に揮発性有機化合物の回収や、生物的処理での酸素供給手段として用いられている。エアスパージング法は油汚染土壌の処理手段としても提案されている（たとえば特許文献１）が、油の回収手段として利用された例はない。
【特許文献１】特開２００２−２５４０６２号公報
【非特許文献１】平成１５年９月発行の「土壌汚染対策法に基づく調査及び措置の技術的手法の解説」（監修：環境省、編集：社団法人土壌環境センター）、１２７−１４１頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は油汚染土壌から原位置で油を回収する効率的な方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は第１に、油汚染土壌の地下水飽和層に存在する油汚染個所に超音波を付与する工程、該飽和層に空気を吹き込む工程および該飽和層上面から油を回収する工程を順次または同時に行うことを特徴とする油汚染土壌からの油の回収方法である。
本発明は第２に、超音波を付与する工程を超音波振動体を備えた振動体設置井戸を用いて行い、空気を吹き込む工程を該超音波振動体より下方に空気注入口をもつ空気注入井戸を用いて行い、油を回収する工程を油回収井戸を用いて行う上記の方法である。
本発明は第３に、油回収井戸による油の回収を連続的もしくは間欠的に地下水位を下げることによって行う上記の方法である。
本発明は第４に、揮発成分を含有する空気を不飽和帯からガス吸引井戸を通して吸引する上記の方法である。
本発明は第５に、空気注入井戸を油汚染サイトの平面形状でみて多角形配置とし、複数個所から空気を吹き込む上記の方法である。
本発明は第６に、油回収井戸を空気注入井戸の外側の複数個所にも配置して油もしくは油と水を回収する上記の方法である。
本発明は第７に、空気注入井戸が薬剤注入口も備えており、必要に応じて薬剤を注入する上記の方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、油汚染土壌の土粒子に付着している油（土粒子間に閉塞している油も含まれる）の剥離と、この油と地下水中に浮遊している油の地下水面への浮上と、この浮上して形成された油層からの油の回収を通して、汚染土壌からの原位置における油の回収・浄化を効率的に行うことができる
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明方法が適用される土壌は油によって汚染された土壌であれば特に制限はないが、石油類、特に重質油で高濃度に汚染された石油精製施設跡地などが特に好適である。
【０００９】
図１に本発明方法を説明する概略工程図を示す。
本発明方法の実施に適する装置系は、超音波振動体（３）を備えた振動体設置井戸（２）、空気注入井戸（５）、ガス吸引井戸(９)および油回収井戸(７)からなり、それに付随して空気注入装置(４)、ガス回収装置(１０)および油回収装置(８)が装着される。
振動体設置井戸（２）内の超音波振動体(３)から、汚染土壌にたいして超音波を放出し、油を剥離・分離させ、空気注入装置（４）により、空気注入井戸（５）から空気を飽和層に注入する。注入された空気は、微細な空気となり、地下水面へ浮上する。このとき、微細な空気が、水中に浮遊している油を地下水面に浮上させ、また、土粒子に付着している油も土粒子から剥離させ地下水面に浮上させ、さらに、土粒子間に閉塞している油も地下水面へ浮上させる、地下水面に油層を形成させる。そして油回収井戸（７）の地下水位を連続あるいは間欠的に低下させることにより、地下水とともに地下水面に浮上した油を横方向へ移動させ油を回収する。このようにすることで水の同伴を少量に抑制することができる。
【００１０】
油回収井戸からの回収物は、通常、油水分離槽などの油回収装置（８）で水と油に分離し、水は清浄な状態で排出する。
本発明方法では、空気を注入することにより地表面より揮発成分を含んだ空気が放出されるため、地表面を気密シート（１２）で被覆し、ガス吸引井戸（９）にてガスを回収することが望ましい。回収したガスは、ガス回収装置（１０）により汚染物質を回収し、清浄な空気として大気中に排出する。
【００１１】
本発明で用いる超音波発生装置およびそれに連動する振動体は適宜市販の装置から選択されうる。超音波の振動数は１〜１００ＫＨｚ、特に１８〜４０ＫＨｚの範囲が好ましい。
本発明で用いる空気注入井戸としては、エアスパージング法用に知られた適宜の空気注入井戸を用いることができるが、空気が飽和層中に効果的に注入されるように空気注入口が下端ないしその近傍に設けられていることが好ましい。また空気の注入範囲を拡大するため、圧搾空気、ウォータージェット、さらにはシールドを利用できるよう、注入口に円盤状、放射状、水平横穴状に通気層を設けることも好ましい。
【００１２】
油回収井戸も飽和層上面即ち地下水面近傍から油を回収しうるものであれば特に制限されず、従来知られた地下水揚水井戸を用いることができるが、地下水の吸引をできるだけ抑制し、油を効率的に回収するために、ポンプ本体あるいはポンプの吸引孔が地下水位の変化に対応して上下するフロート機能と、油層センサにより油層の厚さを感知することにより揚水ポンプのスイッチが自動的にオン・オフする機能を持った揚水ポンプをもつものを用いることが好ましい。
【００１３】
また本発明方法では、空気を注入することにより地中が加圧状態となるため、地表より揮発成分を含んだ空気が大気中に放出されてくる。これを防止するため、地表に気密シートを配置すると共に、ガス吸引井戸を設けることが好ましい。また、ガス吸引井戸のかわりに、水平ドレーンとそれにより吸引するガス回収設備を用いることもできる。
【００１４】
本発明方法の実施に当っては、油汚染サイトの大きさに応じ、空気注入井戸を複数配置することが好ましいが、その配置は平面的にみて、三角形ないしそれ以上の多角形配置とすることが好ましい。
また油回収井戸は、油が汚染サイト以外に拡散するのを防止するため、空気注入井戸の外側も複数個配置することが好ましい。
【００１５】
また本発明方法の実施に当っては、飽和層の下部からのエアスパージングと共に、空気以外の気体（窒素、油軟化ガス、スチームなど）や、液体（界面活性剤溶液、剥離剤溶液、カットバック油（たとえば軽油）など）を注入することもでき、これらの薬剤注入口を空気注入井戸に併設することが好ましい。
【００１６】
本発明の超音波付与工程およびエアスパージング工程は同時に行ってもまた順次繰返し行ってもよい。油回収工程は地下水面上に油層が形成されたことを検知してから行うことが好ましい。
【００１７】
実施例：
次に本発明方法の室内実験例を示す。
室内試験では、試料として実際の油汚染土壌を用い、水中にて超音波洗浄を行い油汚染土壌に付着した油の分離量を測定した。
はじめに、重量５００ｇ、重質油の油含有量５．３％(油分重量は２６．５ｇ)の試料に対して、周波数９ＫＭｚの超音波で１時間水中洗浄を行い、汚染土壌から分離した油分を回収し、重量を測定した。ちなみに、水温は地下水と同等の１６℃とした。
同様に周波数を３ＫＭｚごと増加し、３００ＫＭｚまで同様の実験を新たな試料を用いて実験した。
実験結果、油の分離量は図２に示すとおりであり、周波数１８ＫＭｚで最大の分離量を確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明方法の一例を示す概略工程図。
【図２】実施例の結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００１９】
１ 電源
２ 振動体設置井戸
３ 超音波振動子
４ 空気注入装置
５ 空気注入井戸
６ 空気注入口
７ 油回収井戸
８ 油回収装置
９ ガス吸引井戸
１０ ガス回収装置
１１ 汚染土壌
１２ 気密シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油汚染土壌の地下水飽和層に存在する油汚染個所に超音波を付与する工程、該飽和層に空気を吹き込む工程および該飽和層上面から油を回収する工程を順次または同時に行うことを特徴とする油汚染土壌からの油の回収方法。
【請求項２】
超音波を付与する工程を超音波振動体を備えた振動体設置井戸を用いて行い、空気を吹き込む工程を該超音波振動体より下方に空気注入口をもつ空気注入井戸を用いて行い、油を回収する工程を油回収井戸を用いて行う請求項１に記載の方法。
【請求項３】
油回収井戸による油の回収を連続的もしくは間欠的に地下水位を下げることによって行う請求項２に記載の方法。
【請求項４】
揮発成分を含有する空気を不飽和帯からガス吸引井戸を通して吸引する請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
空気注入井戸を油汚染サイトの平面形状でみて多角形配置とし、複数個所から空気を吹き込む請求項２〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
油回収井戸を空気注入井戸の外側の複数個所にも配置して油もしくは油と水を回収する請求項２〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
空気注入井戸が薬剤注入口も備えており、必要に応じて薬剤を注入する請求項２〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１】
油汚染土壌の地下水飽和層に存在する油汚染個所に超音波を付与する工程、該飽和層に空気を吹き込む工程および該飽和層上面から油を回収する工程を順次または同時に行うことを特徴とする油汚染土壌からの油の回収方法。
【請求項２】
超音波を付与する工程を超音波振動体を備えた振動体設置井戸を用いて行い、空気を吹き込む工程を該超音波振動体より下方に空気注入口をもつ空気注入井戸を用いて行い、油を回収する工程を油回収井戸を用いて行う請求項１に記載の方法。
【請求項３】
油回収井戸による油の回収を連続的もしくは間欠的に地下水位を下げることによって行う請求項２に記載の方法。
【請求項４】
揮発成分を含有する空気を不飽和帯からガス吸引井戸を通して吸引する請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
空気注入井戸を油汚染サイトの平面形状でみて多角形配置とし、複数個所から空気を吹き込む請求項２〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
油回収井戸を空気注入井戸の外側の複数個所にも配置して油もしくは油と水を回収する請求項２〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
空気注入井戸が薬剤注入口も備えており、必要に応じて薬剤を注入する請求項２〜６のいずれか１項に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−２５３０５８（Ｐ２００７−２５３０５８Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８０４８２（Ｐ２００６−８０４８２）
【出願日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【出願人】（０００００４４４４）新日本石油株式会社 (1,898)
【出願人】（５９０００２４８２）株式会社ＮＩＰＰＯコーポレーション (130)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【出願人】（０００００４４４４）新日本石油株式会社 (1,898)
【出願人】（５９０００２４８２）株式会社ＮＩＰＰＯコーポレーション (130)
【Ｆターム（参考）】
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