(57)【要約】【課題】有害物質で汚染された土地の土壌を、現位置において、効率良く、確実に浄化することができる土壌浄化装置を提供する。【解決手段】汚染土壌を供給する土壌供給装置と、過熱水蒸気を生成して供給する過熱水蒸気生成供給装置と、該土壌供給装置から供給された該汚染土壌を該過熱水蒸気生成供給装置から供給された過熱水蒸気に曝して、汚染土壌中に含まれていた汚染物質を過熱水蒸気中に移動させる土壌浄化炉と、該土壌浄化炉から排出された過熱水蒸気を冷却して該過熱水蒸気から汚染物質を分離させる汚染物質分離装置とにより構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染物質を含む土壌（以下、「汚染土壌」という。）を供給する土壌供給装置と、過熱水蒸気を生成して供給する過熱水蒸気生成供給装置と、該土壌供給装置から供給された該汚染土壌を該過熱水蒸気生成供給装置から供給された過熱水蒸気に曝して、該汚染土壌中に含まれていた汚染物質を過熱水蒸気中に移動させる土壌浄化炉と、該土壌浄化炉から排出された過熱水蒸気を冷却して該過熱水蒸気から汚染物質を分離させる汚染物質分離装置とを備えていることを特徴とする土壌浄化装置。
【請求項２】
前記土壌浄化炉が、密閉されている縦型炉と、該縦型炉を貫通して略垂直に設けられている過熱水蒸気排出筒と、該縦型炉内の該過熱水蒸気排出筒の周囲にスパイラル状に設けられている流動炉床と、該流動炉床上に前記汚染土壌を供給する土壌供給装置と、該流動炉床上の該汚染土壌に過熱水蒸気を吹き付ける過熱水蒸気吹付手段と、前記流動炉床に振動を与える振動装置とを備え、該過熱水蒸気排出筒は複数の貫通穴を備えて該過熱水蒸気排出筒内と該縦型炉内は連通し、該土壌投入装置は該縦型炉の上部に設けられ、該過熱水蒸気排出筒は前記汚染物質分離装置に連結され、該過熱水蒸気吹付手段は前記過熱水蒸気生成供給装置に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の土壌浄化装置。
【請求項３】
前記縦型炉が、上段のプレヒート部と、該プレヒート部の下部に連結部を介して連結されている本吹部とからなり、該連結部には前記汚染土壌を破砕する破砕装置が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の土壌浄化装置。
【請求項４】
前記流動炉床が、略リング状の仕切壁によって外側の領域と内側の領域に区画され、最下段の流動炉床の外側の領域と最上段の流動炉床の内側の領域をつなぐバケットコンベアを備えていることを特徴とする請求項２に記載の土壌浄化装置。
【請求項５】
前記過熱水蒸気供給装置が、水蒸気を生成させる水蒸気生成装置と、該水蒸気生成装置によって生成された水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成する水蒸気加熱装置とからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の土壌浄化装置。
【請求項６】
前記汚染物質分離装置において汚染物質が分離・除去された水蒸気を前記水蒸気加熱装置に導く水蒸気戻し機構を備えていることを特徴とする請求項４又は５に記載の土壌浄化装置。
【請求項７】
前記汚染土壌を掘削する掘削装置を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の土壌浄化装置。
【請求項８】
移動手段を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の土壌浄化装置。
【請求項９】
前記汚染物質分離装置が、前記過熱水蒸気を段階的に冷却し、該過熱水蒸気から汚染物質を成分別に分離する汚染物質分離装置を備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の土壌浄化装置。
【請求項１０】
前記汚染物質分離装置で回収される余熱を前記各装置又は該各装置をつなぐ配管の保温に利用する余熱回収利用機構を備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の土壌浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油、有機溶剤、その他の有機化合物からなる汚染物質で汚染された汚染土壌から該汚染物質を除去して該汚染土壌を浄化する土壌浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、工場の跡地、ガソリンスタンドの跡地等は種々の油や有機溶剤等の汚染物質で汚染されている場合が多く、そのまま放置しておくと地下水を汚染したり、地表から拡散して地域住民の健康を害する虞があるので、土地の所有者は社会的又は法的責任から汚染物質を除去する必要に迫られている。
【０００３】
汚染物質で汚染されている土地から汚染物質を除去する方法としては、その土地の土壌を水流及び混気ジェット水にて洗浄することにより土壌中の汚染物質を分離除去する方法、土壌中の汚染物質を吸着剤により吸着除去させる方法、土壌をロータリーキルンにより焼却して汚染物質を燃焼除去させる方法、土壌中の汚染物質を微生物により分解除去させる方法（バイオレミディエーション）等が知られている。
【特許文献１】特開２００３−９４０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、汚染土壌を水流及び混気ジェット水にて洗浄することにより土壌中の汚染物質を分離除去する方法では、粒径の小さな土砂に付着した有機化合物を除去することができないので、粒径の小さな土砂を回収して焼却及び固化処理し、管理型埋立て地処分をしなければならないし、また、汚染土壌を洗浄するのに使用した水の排水処理をしなければならないという問題がある。
【０００５】
また、土壌中の汚染物質を吸着剤により吸着除去させる方法では、汚染物質を吸着させた吸着剤を焼却するか、最終処分場に埋め立て処分しなければならなし、しかも、吸着剤等の残留による二次汚染の虞があるという問題がある。
【０００６】
また、汚染物質を含む土壌をロータリーキルンにより焼却して汚染物質を燃焼除去させる方法では、ダイオキシン等の有害物質が発生する虞があり、しかも、焼却のために多量の熱エネルギーが必要となるし、ロータリーキルンという大規模な設備が必要になるという問題もある。
【０００７】
また、土壌中の汚染物質を微生物により分解除去させる方法では、微生物の土中への注入方法及び活性化方法が必要となるし、汚染物質の分解に時間を要し、しかも高濃度の汚染には対応出来ないという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するものであって、有害物質で汚染された土地の土壌を、現位置において、効率良く、確実に浄化することができる土壌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】
【０００９】
本発明に係る土壌浄化装置は、汚染物質を含む汚染土壌を供給する土壌供給装置と、過熱水蒸気を生成して供給する過熱水蒸気生成供給装置と、該土壌供給装置から供給された該汚染土壌を該過熱水蒸気生成供給装置から供給された過熱水蒸気に曝して、汚染土壌中に含まれていた汚染物質を過熱水蒸気中に移動させる土壌浄化炉と、該土壌浄化炉から排出された過熱水蒸気を冷却して該過熱水蒸気から汚染物質を分離させる汚染物質分離装置とを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
ここで、前記土壌浄化炉は、密閉されている縦型炉と、該縦型炉を貫通して略垂直に設けられている過熱水蒸気排出筒と、該縦型炉内の該過熱水蒸気排出筒の周囲にスパイラル状に設けられている流動炉床と、該流動炉床上に前記汚染土壌を供給する土壌供給装置と、該流動炉床上の該汚染土壌に過熱水蒸気を吹き付ける過熱水蒸気吹付手段と、前記流動炉床に振動を与える振動装置とで構成してもよい。
【００１１】
この場合、該過熱水蒸気排出筒には複数の貫通穴を設けて該過熱水蒸気排出筒内と該縦型炉内とを連通させ、該土壌投入装置は該縦型炉の上部に設け、該過熱水蒸気排出筒は前記汚染物質分離装置に連結し、該過熱水蒸気吹付手段は前記過熱水蒸気供給装置に連結することになる。
【００１２】
また、前記縦型炉は、上段のプレヒート部と、該プレヒート部の下部に連結部を介して連結されている本吹部とにより構成し、該連結部には汚染土壌を破砕する破砕装置を設けるようにしてもよい。
【００１３】
また、前記流動炉床を、略リング状の仕切壁によって外側の領域と内側の領域に区画し、最下段の流動炉床の外側の領域と最上段の流動炉床の内側の領域をつなぐバケットコンベアを設けるようにしてもよい。
【００１４】
また、前記過熱水蒸気供給装置は、水蒸気を生成させる水蒸気生成装置と、該水蒸気生成装置によって生成された水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成する水蒸気過熱装置とで構成してもよい。また、この土壌浄化装置には、前記汚染物質分離装置において汚染物質が分離・除去された水蒸気を前記水蒸気過熱装置に導く水蒸気戻し機構を設けてもよい。
【００１５】
また、この土壌浄化装置には、前記汚染土壌を掘削する掘削装置を設けてもよいし、この土壌浄化装置をトレーラーのような移動手段の上に設けて装置全体を任意の場所に自由に移動できるようにしてもよい。
【００１６】
また、前記汚染物質分離装置は、前記過熱水蒸気を段階的に冷却し、該過熱水蒸気から汚染物質を成分別に分離する機構にしてもよいし、前記汚染物質分離装置で回収される余熱を前記各装置又は該各装置をつなぐ配管の保温に利用する余熱利用機構を設けてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、汚染現場に運んで設置することができる程度の大きさに土壌浄化装置を作ることができるので、汚染土壌を処理工場まで運ぶような余分なコストをかけることなく汚染現場で汚染土壌の浄化処理することができ、従って、汚染土壌を低コストで浄化処理することができるという効果がある。
【００１８】
また、この発明は、汚染土壌を汚染現場で浄化処理し、浄化処理した土壌を汚染現場に戻すので、汚染現場に別の土壌を運んで来る場合に生ずる余分なコストをかけなくて済み、従って、汚染現場を低コストで修復することができるという効果がある。
【００１９】
また、この発明は、過熱水蒸気は冷却されると水になり、過熱水蒸気中の汚染物質（油分や有機溶媒）は水とは親和性がなく水から容易に分離するので、過熱水蒸気中から汚染物質を濃縮した状態で容易に分離・回収することができ、従って、汚染物質のその後の処理や利用が容易になるという効果がある。
【００２０】
また、この発明は、処理装置から抜き出した過熱水蒸気の温度を段階的に下げて冷却して行けば、汚染物質を成分毎に分離・回収し、その後の処理や利用を更に容易ならしめるという効果がある。
【００２１】
また、この発明は、汚染土壌に過熱水蒸気を非酸化性雰囲気中又は低酸素雰囲気中で触れさせれば、発火が無く、酸化反応をほとんど起こさず、ダイオキシン等の有害物質の発生を抑制した状態で、汚染土壌から汚染物質を分離・除去することができるという効果がある。
【００２２】
また、この発明は、熱量を多量に保有している過熱水蒸気を使用するので、汚染土壌を効率良く浄化処理することができ、従って、コンパクトな設備で汚染土壌を短時間に浄化処理することができるという効果がある。
【００２３】
また、この発明は、特殊な化学薬剤や微生物を用いないので、土壌を二次汚染させるおそれがなく、安全性が高く、従って、汚染土壌を安心して浄化処理することができるという効果がある。
【００２４】
また、この発明は、汚染土壌を水で洗う場合のように排水が出ないので、排水処理の必要がなく、従って、土壌を浄化するための設備をコンパクトにすることができるという効果がある。
【００２５】
また、この発明は、有害成分を吸着した吸着剤を焼却したり、最終処分場で処分する必要がないし、吸着剤等の残留（二次汚染）を心配しなくて済むという効果がある。
【００２６】
また、この発明は、汚染土壌を浄化処理する際にダイオキシン等の有害物質を大気中に発生させないので、汚染土壌の有る周囲に危険を及ぼすことなく、汚染土壌を安全に処理することができるという効果がある。
【００２７】
また、この発明は、土壌を浄化するのに使用した水蒸気を再利用するので、水処理のような手間をかけなくて済み、しかもボイラーで作る水蒸気の量も少なくできるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１はこの発明の一実施の形態に係る土壌浄化装置の概念図、図２はこの発明の一実施の形態に係る土壌浄化装置の土壌浄化炉（浄化土砂内部貯留時）の説明図、図３は図２のＡ部拡大図、図４はこの発明の一実施の形態に係る土壌浄化装置の土壌浄化炉（浄化土砂外部排出時）の説明図、図５はこの発明の他の実施の形態に係る土壌浄化装置の土壌浄化炉の説明図、図６は実機の土壌浄化装置の平面配置を示す説明図、図７は実機の土壌浄化装置の側面配置を示す説明図である。
【００２９】
これらの図において、１０は縦型の土壌浄化炉であり、土壌浄化炉１０は、上段のプレヒート部１２と、下段の本吹部１４と、プレヒート部１２及び本吹部１４を連結・連通させている連結部１６とからなる。
【００３０】
プレヒート部１２及び本吹部１４の内部空間には、例えば０．２ｍｍメッシュ程度の金網からなる流動炉床１８がスパイラル状に設けられ、流動炉床１８の上面は傾斜している。流動炉床１８には蒸気吐出管２０が配設され、過熱水蒸気が下方に向けて吐出するような構造になっている。また、流動炉床１８は図示しない振動装置によって微振動をするようになっている。
【００３１】
流動炉床１８の中心には過熱水蒸気排出筒２２がプレヒート部１２及び本吹部１４を貫通・連結するようにして立設されている。プレヒート部１２の内部空間及び本吹部１４の内部空間は過熱水蒸気排出筒２２の内部空間と連通している。過熱水蒸気排出筒２２の下端部は閉塞され、過熱水蒸気排出筒２２の上端部には過熱水蒸気排出管２４が設けられている。
【００３２】
プレヒート部１２の上部には土壌供給装置である土壌ホッパー２６が設けられ、土壌ホッパー２６とプレヒート部１２の間には連続供給装置３０が設けられ、土壌ホッパー２６に入れられた汚染土壌２８がプレヒート部１２の内部、流動炉床１８の上に連続的に供給されるようになっている。
【００３３】
連結部１６の内部には汚染土壌を破砕する破砕装置３２が設けられている。プレヒート部１２で浄化された汚染土壌２８は破砕装置３２で破砕され、破砕された汚染土壌２８は本吹部１４の内部、流動炉床１８の上に供給されるようになっている。
【００３４】
本吹部１４の底部には過熱水蒸気によって浄化された土壌を貯留するための貯留タンク３４が設けられ、本吹部１４と貯留タンク３４との間には開閉蓋３６が開閉可能に設けられ、貯留タンク３４の底部は浄化土壌排出口３５になっており、浄化土壌排出口３５には排出蓋３８が開閉可能に設けられている。
【００３５】
流動炉床１８に設けられた蒸気吐出管２０は過熱水蒸気供給管４２を介して水蒸気加熱装置である過熱器４０に接続されている。また、過熱水蒸気排出筒２２の上部は水蒸気戻し機構である過熱水蒸気排出管２４及び水蒸気回収管４４を介して汚染物質分離装置４８に接続されている。
【００３６】
過熱器４０はボイラー４６に接続され、ボイラー４６から過熱器４０に水蒸気が供給されるようになっている。ボイラー４６には水タンク５０が接続され、水タンク５０からボイラー４６に水が供給されるようになっている。
【００３７】
汚染物質分離装置４８は過熱水蒸気の温度を下げて１００℃の水蒸気と汚染物質とに分離させるようになっており、汚染物質を除去された水蒸気は過熱器４０に戻されるようになっており、分離された汚染物質は隣接して設けられた貯油タンク５２に貯留されるようになっている。
【００３８】
汚染物質分離装置４８には余熱回収装置５４が設けられ、余熱回収装置５４は汚染物質分離装置４８から出てくる余熱を回収して前記各装置又は該各装置をつなぐ配管の保温に利用するように構成されている。
【００３９】
これらの各装置や配管はトレーラー５６の上に設置され、汚染土壌の有る場所まで自力で移動又は走行し、その場所で汚染土壌の浄化処理ができるようになっている。
【００４０】
次に、本発明に係る土壌浄化装置の動作について説明する。
【００４１】
まず、本発明に係る土壌浄化装置を汚染物質で汚染された場所までトレーラー５６で搬送させるか、自走装置を備えている場合は自走させ、汚染物質で汚染された場所の適宜位置に止め、その位置に設置・固定する。
【００４２】
次に、ボイラー４６及び過熱器４０の運転を始める。水タンク５０から供給された水はボイラー４６で加熱されて１００℃の水蒸気となり、過熱器４０で更に加熱されて５００℃の過熱水蒸気となる。過熱水蒸気は過熱水蒸気供給管４２を介して土壌浄化炉１０に供給され、蒸気吐出管２０から流動炉床１８に向けて連続的に吐出する。
【００４３】
次に、汚染物質を含む土壌を掘削装置（図示せず）で掘削して堀取り、堀取った汚染土壌２８を土壌ホッパー２６の中に順次投入する。土壌ホッパー２６の中に投入された汚染土壌２８は連続供給装置３０によってプレヒート部１２の流動炉床１８の上に供給される。
【００４４】
流動炉床１８は傾斜し、且つ図示しない振動装置によって振動しているので、流動炉床１８上の汚染土壌２８は移動しながらプレヒート部１２の中を低い方へ順次下がって行く。
【００４５】
流動炉床１８には蒸気吐出管２０から過熱水蒸気が吐出しており、過熱水蒸気は流動炉床１８の上を移動しながら順次下がって行く汚染土壌２８に吹き付けられる。汚染土壌２８の表面は過熱水蒸気の熱を貰って高熱になり、汚染土壌２８の表面に付着していた汚染物質は気化して過熱水蒸気中に混入し、汚染物質を混入させた過熱水蒸気はプレヒート部１２から過熱水蒸気排出筒２２に入る。
【００４６】
プレヒート部１２の内部の流動炉床１８を移動し終わった汚染土壌２８はプレヒート部１２の底部から連結部１６に入り、破砕装置３２で破砕されて細かくなるとともに、内部を露出させられ、本吹部１４の内部の流動炉床１８の上に供給される。
【００４７】
本吹部１４の中の流動炉床１８も図示しない振動装置によって振動しており、汚染土壌２８は流動炉床１８の上を移動しながら本吹部１４の中を順次下がって行く。汚染土壌２８は流動炉床１８の上で過熱水蒸気によって更に加熱され、露出させられた内部に付着していた汚染物質は気化して過熱水蒸気中に混入し、汚染物質を混入させた過熱水蒸気は本吹部１４から過熱水蒸気排出筒２２に入る。
【００４８】
本吹部１４内の流動炉床１８を移動し終わった汚染土壌は本吹部１４の底部に溜まる。適当な量の浄化土壌が溜まったところで、開閉蓋３６を開けると浄化土壌は貯留タンク３４に入る。
【００４９】
適当な時期及び場所において、排出蓋３８を開くと、貯留タンク３４内の浄化土壌は排出され、汚染土壌を堀取った元の場所に浄化土壌が埋め戻され、汚染土壌の浄化処理が完了する。開閉蓋３６でなく、連続排出装置を使用してもよい。
【００５０】
過熱水蒸気排出筒２２に入った過熱水蒸気は水蒸気回収管４４を通って汚染物質分離装置４８に入り、汚染物質分離装置４８で１００℃まで冷却され、汚染物質である油等を析出させ、１００℃の水蒸気は過熱器４０に送られる。回収された油等は適宜、貯油タンク５２に送られて貯留される。
【００５１】
なお、この発明の実施の形態に係る土壌浄化装置の土壌浄化炉１０は上述した通りであるが、土壌浄化炉１０は上述の構造のものに限られず、図４に示すような別の構造のものを採用してもよい。
【００５２】
すなわち、この別の構造の土壌浄化炉１０は、基本的な構造は上述した土壌浄化炉１０と略同じであるが、炉が１段で構成され、土壌浄化炉１０の外側にはバケットコンベア５８が設けられ、流動炉床１８はリング状の仕切壁６０によって外側の領域６２と内側の領域６４に区画されている点が相違している。
【００５３】
この土壌浄化炉１０における汚染土壌２８の動きは、後述するように、上述した土壌浄化炉１０における汚染土壌２８の動きとは若干相違している。
【００５４】
すなわち、土壌ホッパー２６の中に投入された汚染土壌２８は連続供給装置３０によって流動炉床１８の最上段に供給され、過熱水蒸気によって浄化されながら流動炉床１８の外側の領域６２に徐々に移動して行く。
【００５５】
流動炉床１８の外側の領域６２に移動した汚染土壌２８は過熱水蒸気によって浄化されながら、流動炉床１８の外側の領域６２を流動し、下降して行く。流動炉床１８の最下段に到達した汚染土壌２８はバケットコンベア５８によって流動炉床１８の上段まで掻き揚げられ、流動炉床１８の内側の領域６４に供給される。
【００５６】
流動炉床１８の内側の領域６４に供給された汚染土壌２８は過熱水蒸気によって更に浄化されながら、流動炉床１８の内側の領域６４を流動し、下降して行く。土壌浄化炉１０の底まで到達した汚染土壌２８は貯留タンク３４に貯留される。
【実施例１】
【００５７】
まず、油等で汚染されていない乾燥した土壌と、成分組成の分かっている廃潤滑油を準備し、土壌１００重量部に対して２重量部の廃潤滑油を混ぜ、充分に混合して汚染土壌を人工的に作った。
【００５８】
次に、この汚染土壌を浄化装置に入れ、５００℃の常圧過熱水蒸気を５分間吹き付け、この汚染土壌を取り出して粉砕し、浄化装置に戻して再び５００℃の過熱水蒸気を１０分間吹き付けた。
【００５９】
以上の浄化処理をした土壌を分析し、廃潤滑油の有無を調べたところ、廃潤滑油は検出されなかった。
【００６０】
また、以上の浄化処理で使用した過熱水蒸気を冷却して得られた液体を放置したところ、上層が油、下層が水となった。そして、上層の油の成分を分析したところ、廃潤滑油と略同じ成分であった。また、油及び水にダイオキシンは含まれていなかった。
【００６１】
なお、廃潤滑油の代わりにトリクロロエチレンを使用して上記と同様の実験をしたところ、廃潤滑油の場合とほぼ同様の結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
この発明は陸上の油汚染土壌、海洋の油汚染土及び底泥、閉鎖性水域における油汚染底泥、油以外の有機化合物で汚染された土砂全般の浄化に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】この発明の一実施の形態に係る土壌浄化装置の概念図である。
【図２】この発明の一実施の形態に係る土壌浄化装置の土壌浄化炉（浄化土砂内部貯留時）の説明図である。
【図３】図２のＡ部拡大図である。
【図４】この発明の一実施の形態に係る土壌浄化装置の土壌浄化炉（浄化土砂外部排出時）の説明図である。
【図５】この発明の他の実施の形態に係る土壌浄化装置の土壌浄化炉の説明図である。
【図６】実機の土壌浄化装置の平面配置を示す説明図である。
【図７】実機の土壌浄化装置の側面配置を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  土壌浄化炉
１２  プレヒート部
１４  本吹部
１６  連結部
１８  流動炉床
２０  蒸気吐出管
２２  過熱水蒸気排出筒
２４  過熱水蒸気排出管
２６  土壌ホッパー
２８  汚染土壌
３０  連続供給装置
３２  破砕装置
３４  貯留タンク
３６  開閉蓋
３８  排出蓋
４０  過熱器
４２  過熱水蒸気供給管
４４  水蒸気回収管
４６  ボイラー
４８  汚染物質分離装置
５０  水タンク
５２  貯油タンク
５４  余熱回収装置
５６  トレーラー
５８  バケットコンベア
６０  仕切壁
６２  領域
６４  領域
【図１】
2006116482.tif 000003
【図２】
2006116482.tif 000004
【図３】
2006116482.tif 000005
【図４】
2006116482.tif 000006
【図５】
2006116482.tif 000007
【図６】
2006116482.tif 000008
【図７】
2006116482.tif 000009