(57)【要約】【課題】これまであまり検討されていなかった土壌を対象としたフィルターの材質及び特性に着目し、土壌に付着する又は含有される水（土壌水）の除去に最適な水除去用フィルターを提供する。【解決手段】土壌に付着する又は含有される水を除去する水除去用フィルター２０であって、親水性高分子材料から構成され、飽和含水状態にして大気中で吸引を行ったとき、吸引側に空気が侵入する圧力である空気侵入圧力が１ＫＰａ以上に設定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌に付着する又は含有される水を除去する水除去用フィルターであって、
親水性高分子材料から構成され、飽和含水状態にして大気中で吸引を行ったとき、吸引側に空気が侵入する圧力である空気侵入圧力が１ＫＰａ以上に設定されている水除去用フィルター。
【請求項２】
前記吸引側に水分が侵入する圧力である水侵入圧力が前記空気侵入圧力より小さく設定されている請求項１に記載の水除去用フィルター。
【請求項３】
前記親水性高分子材料は、気孔率が７５〜９５％である多孔質高分子材料である請求項１又は２に記載の水除去用フィルター。
【請求項４】
前記親水性高分子材料は、気孔径が１５〜１０００μｍである多孔質高分子材料である請求項１〜３の何れか一項に記載の水除去用フィルター。
【請求項５】
前記親水性高分子材料は、保水率が９５〜１０００％である吸水性高分子材料である請求項１〜４の何れか一項に記載の水除去用フィルター。
【請求項６】
前記親水性高分子材料は、親水性ポリウレタン、親水性ポリビニルアルコール、及び親水性ポリエチレンからなる群から選択される少なくとも一種である請求項１〜５の何れか一項に記載の水除去用フィルター。
【請求項７】
厚みが０．３〜５ｍｍに設定されている請求項１〜６の何れか一項に記載の水除去用フィルター。
【請求項８】
見かけ密度が０．０５〜０．５ｇ／ｃｍ３に設定されている請求項１〜７の何れか一項に記載の水除去用フィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌に付着する又は含有される水（土壌水）を除去する水除去用フィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
塩害を受けた土地、放射性物質や化学物質等で汚染された土地、工場の跡地等においては、その土地の土壌の洗浄が必要となる場合がある。例えば、塩害を受けた土地で農作物の栽培を行うためには、土壌を水で洗浄することにより、土壌に付着している塩類等の塩害物質を除去することが必要となる。このような除塩作業は、土壌洗浄の一種である。
【０００３】
従来の除塩技術として、水分を添加した土壌に高吸水性高分子材料を接触させ、土壌に含まれる塩類を水分とともに高吸水性高分子材料に吸収して土壌から除去する除塩方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１の除塩方法は、土壌に含まれる塩類を水分に溶解させてイオン化し、これを高吸水性高分子材料中に拡散、移行させるものである。除塩に使用した高吸水性高分子材料は、洗浄することにより繰り返し使用することができるとされている。
【０００４】
一方、フィルターを使用して塩類を含む土壌から塩害物質を除去する方法もある。この場合、塩害物質は水分に溶解させた状態で除去されるため、土壌と水分との分離性能に優れたフィルター材料を使用する必要がある。土壌から水分を分離するフィルター技術の例として、グラウンドの排水や盛土内の余剰水の排水に使用される土木用排水材がある（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２では、土木用排水材として多孔質ポリオレフィンシートを使用している。この多孔質ポリオレフィンシートには、１〜１０ｍｍの孔が形成されている。この多孔質ポリオレフィンシートを用いて土壌と水分との分離を行うと、通水初期は微細な土粒子や有機物が微量流出するが、その後は比較的粒径の大きな土粒子によるブリッジング層が形成されため、目詰まり等が発生せず、土木用フィルターとしての機能を長期に亘って維持することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３１７８９２号公報
【特許文献２】特開平１０−３３１１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
洗浄対象となる土地が広範囲に及ぶ場合、土壌の洗浄作業は、比較的簡便な方法で且つ低コストで行えることが望まれる。例えば、土壌の除塩作業においては、塩分が溶解した水分を土壌から効率的に除去し得るフィルター材料を選択することが重要となる。この点に関し、特許文献１の除塩方法は、高吸水性高分子材料によって水分を吸収する方式であるため、当該高吸水性高分子材料が飽和すると、それ以上の水分を吸収することができなくなる。高吸水性高分子材料の性能が低下した場合、当該高吸水性高分子材料を洗浄、乾燥させて再生するか、あるいは新たな高吸水性高分子材料に取り替える必要がある。従って、特許文献１の除塩方法では、土壌からの水分の吸収を連続的に実行することができず、効率的な除塩作業を行うことは困難である。また、土壌からの水分の除去速度は、高吸水性高分子材料の吸水速度に依存するため、除塩作業の効率を積極的に向上させることも困難である。さらに、水分中の塩類の濃度が高くなると高吸水性高分子材料の水分吸収能力が低下する場合があり、除塩作業自体が出来なくなる虞もある。
【０００７】
一方、特許文献２の土木用排水材は、土壌に含まれる多量の水（間隙水）を、土壌の流出を防止しつつ排水する目的で使用されるものである。このため、特許文献２の土木用排水材を土壌に接触させただけでは、土壌から土木用排水材に浸透した水分はそのまま土木用排水材に残存し易く、その結果、土壌に含まれる間隙水を効率的に排水することは困難である。なお、農作物の栽培土壌は、一般土壌よりも水分を吸収、保持し易いように調製されているため、フィルターの目詰まり等を防止しながら効率的に土壌に含まれる間隙水を分離するためには、フィルターの材質や特性を考慮する必要がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、これまであまり検討されていなかった土壌を対象としたフィルターの材質及び特性に着目し、土壌に付着する又は含有される水（土壌水）の除去に最適な水除去用フィルター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】
上記課題を解決するための本発明に係る水除去用フィルターの特徴構成は、
土壌に付着する又は含有される水を除去する水除去用フィルターであって、
親水性高分子材料から構成され、飽和含水状態にして大気中で吸引を行ったとき、吸引側に空気が侵入する圧力である空気侵入圧力が１ＫＰａ以上に設定されていることにある。
【００１０】
汚染物質（塩類を含む）で汚染された土壌の洗浄を行うにあたっては、土壌に水を添加して湿潤状態とし、湿潤状態の土壌にフィルターを接触させながら吸引を行うことによって、土壌に含まれる汚染物質を水とともに除去することになる。
本構成の水除去用フィルターによれば、空気侵入圧力が十分に高い親水性高分子材料をフィルターとして使用しているため、土壌の洗浄中にフィルターに空気が流入し難い。このため、湿潤状態の土壌に付着又は含まれている水分が効率よくフィルターを通過し、それに伴って土壌に含まれる汚染物質が確実に除去される。このように、本構成の水除去用フィルターを用いて土壌洗浄作業を行えば、簡単な操作で土壌に含まれる汚染物質が土壌水とともに確実に除去され、農作物の栽培に適した土壌を効率よく得ることができる。
【００１１】
本発明に係る水除去用フィルターにおいて、
前記吸引側に水分が侵入する圧力である水侵入圧力が前記空気侵入圧力より小さく設定されていることが好ましい。
【００１２】
本構成の水除去用フィルターによれば、水侵入圧力を空気侵入圧力より小さく設定することで、空気が流入する前に水がフィルターを優先的に通過することになる。このため、湿潤状態の土壌にフィルターを接触させながら吸引を行うと、水分が効率的にフィルターを通過し、それに伴って土壌に含まれる汚染物質を土壌水とともに確実に除去することができる。
【００１３】
本発明に係る水除去用フィルターにおいて、
前記親水性高分子材料は、気孔率が７５〜９５％である多孔質高分子材料であることが好ましい。
【００１４】
本構成の水除去用フィルターによれば、気孔率が７５〜９５％である多孔質高分子材料を使用しているため、フィルターを用いて湿潤土壌の吸引を行うと、土壌に含まれる汚染物質を土壌水とともに確実に除去することができる。
【００１５】
本発明に係る水除去用フィルターにおいて、
前記親水性高分子材料は、気孔径が１５〜１０００μｍである多孔質高分子材料であることが好ましい。
【００１６】
本構成の水除去用フィルターによれば、気孔径が１５〜１０００μｍである多孔質高分子材料を使用しているため、フィルターを用いて湿潤土壌の吸引を行うと、土壌に含まれる汚染物質を土壌水とともに確実に除去することができる。
【００１７】
本発明に係る水除去用フィルターにおいて、
前記親水性高分子材料は、保水率が９５〜１０００％である吸水性高分子材料であることが好ましい。
【００１８】
本構成の水除去用フィルターによれば、保水率が９５〜１０００％である吸水性高分子材料を使用しているため、フィルターを用いて湿潤土壌の吸引を行うと、土壌に含まれる汚染物質を土壌水とともに確実に除去することができる。
【００１９】
本発明に係る水除去用フィルターにおいて、
前記親水性高分子材料は、親水性ポリウレタン、親水性ポリビニルアルコール、及び親水性ポリエチレンからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。
【００２０】
本構成の水除去用フィルターによれば、親水性高分子材料として上記の好適な材料を使用しているため、フィルターを用いて湿潤土壌の吸引を行うと、土壌に含まれる汚染物質を土壌水とともに確実に除去することができる。
【００２１】
本発明に係る水除去用フィルターにおいて、
厚みが０．３〜５ｍｍに設定されていることが好ましい。
【００２２】
本構成の水除去用フィルターによれば、厚みを適切な範囲に設定しているため、フィルターとしての取り扱いが容易なものとなり、土壌に含まれる汚染物質を土壌水とともに効率よく分離することができる。
【００２３】
本発明に係る水除去用フィルターにおいて、
見かけ密度が０．０５〜０．５ｇ／ｃｍ３に設定されていることが好ましい。
【００２４】
本構成の水除去用フィルターによれば、見かけ密度を適切な範囲に設定しているため、フィルターとしての取り扱いが容易なものとなり、土壌に含まれる汚染物質を土壌水とともに効率よく分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、水除去用フィルターを組み込んだ土壌洗浄装置の斜視図である。
【図２】図２は、水除去用フィルターを組み込んだ土壌洗浄装置の分解斜視図である。
【図３】図３は、水除去用フィルターを組み込んだ土壌洗浄装置による土壌の吸引作業を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の水除去用フィルターに関する実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、本発明の水除去用フィルターを組み込んだ土壌洗浄装置について説明し、水除去用フィルターの詳細については装置の中で説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図しない。
【００２７】
〔土壌洗浄装置の構成〕
図１は、本発明の水除去用フィルター２０を組み込んだ代表的な土壌洗浄装置１００の斜視図である。図２は、図１に示した土壌洗浄装置１００の分解斜視図である。土壌洗浄装置１００は、洗浄対象の土壌に水分を添加して湿潤状態とし、この湿潤土壌を吸引して水分を分離することにより、土壌に含まれる汚染物質を除去するものである。土壌に含まれる汚染物質としては、塩害物質（化学肥料が過剰に施肥された土壌に残存する塩類、地下水や土壌に含まれる塩分が毛細管現象によって地表面に集積した塩類、津波被害により地表面に堆積した塩類等）、無機塩類、化学肥料、有機金属化合物、溶剤、酸性又は塩基性物質、菌類、黴類、有機物、放射性物質等が挙げられる。土壌洗浄装置１００は、主な構成要素として、本体１０、水除去用フィルター２０、及び環状固定部材３０を備えている。
【００２８】
土壌洗浄装置１００は、本体１０を洗浄対象の土壌（湿潤土壌）の上に載置した状態で使用される。本体１０は、透明な材料で構成された成形体であり、例えば、樹脂成形体又はガラス成形体とすることができる。装置の軽量化の観点から、樹脂成形体とすることが好ましい。本体１０に使用する樹脂は、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂が挙げられる。本体１０の形状については、図１及び図２では円板状の成形体を例示しているが、後述するフィルター２０を装着可能なものであれば、角板状、筒状、ブロック状等の任意の形状に成形可能である。
【００２９】
本体１０は、上方（表面側）から内部（裏面側）を視認可能な天板部１１と、天板部１１の周囲に一体結合されるフランジ部１２とを備えている。作業者は、天板部１１を通して土壌洗浄装置１００の内部を視認しながら土壌の洗浄作業を行うことができるようになっている。天板部１１には厚み方向に貫通する貫通孔１３が形成されている。形成される貫通孔１３は複数個でも構わない。天板部１１の貫通孔１３には後述のバルブ１４が取り付けられ、当該バルブ１４に後述する吸引のための負圧源６０や、土壌洗浄水の給水源を接続することができる。バルブ１４は、好適には逆止弁が採用され、負圧の漏れや水の逆流を防止している。フランジ部１２には締結部材４０を通すための通し穴１５が形成されている。通し穴１５の数は任意とすることができる。天板部１１の厚みは、周囲のフランジ部１２の厚みより若干小さく設定することが好ましい。この場合、本体１０にはフランジ部１２の裏面に対して天板部１１の裏面が内側に陥没した凹部１６が形成される。凹部１６は、後述のフィルター２０の弾性変形を本体１０側において許容する変形空間として機能する。その他、天板部１１の表面側にはグリップ１７が任意の個数設けられる。作業者は、土壌の洗浄中に土壌洗浄装置１００が位置ずれを起こさないように、グリップ１７を把持しながら洗浄作業を行うことができる。
【００３０】
本体１０には、洗浄対象の土壌に付着する又は含有される水を除去するための水除去用フィルター２０が装着される。従って、水除去用フィルター２０には、洗浄対象の土壌の粒子より小さい孔径を有する多孔質フィルターが採用される。また、水除去用フィルター２０は、柔軟性を有する材料で構成され、本体１０の土壌載置側、すなわち天板部１１の裏面側に装着される。水除去用フィルター２０には、本体１０のフランジ部１２と同様に、締結部材４０を通すための通し穴２１が形成されている。従って、水除去用フィルター２０の形状及びサイズは、フランジ部１２の外周と略一致するように構成されることが好ましい。水除去用フィルター２０の詳細（材質、特性等）については、後の「水除去用フィルター」の項目で説明する。
【００３１】
環状固定部材３０は、水除去用フィルター２０を本体１０の土壌載置側に固定する固定部材である。環状固定部材３０は、図２に示すように、ドーナツ状の板部３１と、中空領域としての穴部３２とを備えた板状の堅牢なリング部材として構成される。板部３１には、本体１０のフランジ部１２及び水除去用フィルター２０と同様に、締結部材４０を通すための通し穴３３が形成されている。板部３１のサイズ及び形状は、本体１０のフランジ部１２との締結状態及び締結強度を考慮すると、フランジ部１２と同一のサイズ及び形状に構成することが好ましい。水除去用フィルター２０は、フランジ部１２と板部３１との間に挟み込まれ、夫々の通し穴１５，２１，３３を合わせた状態で締結部材４０を通して締め付けることにより、本体１０に固定される。なお、図２では図面簡略化のため、一箇所にだけ締結部材４０が示されているが、締結部材４０は全ての通し穴に通されて締結される。ここで、締結部材４０を締結すると、水除去用フィルター２０は柔軟性を有する材料で構成されているため、環状固定部材３０の板部３１は水除去用フィルター２０を本体１０のフランジ部１２に対して押さえ付けて圧縮させることになる。一方、環状固定部材３０の穴部３２では水除去用フィルター２０に対して圧縮力は作用しないため、水除去用フィルター２０は穴部３２の内側に盛り上がり、穴部３２における水除去用フィルター２０の面は、環状固定部材３０の板部３１の面と略同じレベルとなるか、又は板部３１の面から若干突出した状態となる。従って、水除去用フィルター２０を環状固定部材３０で取り付けた本体１０を平坦な土壌の上に載置すると、水除去用フィルター２０の面に土壌を容易に接触させることができる。
【００３２】
ところが、洗浄対象の土壌の表面の平坦性があまり良くない場合、水除去用フィルター２０と土壌とが十分に接触しないことがある。例えば、土壌が礫等の比較的大きな塊を含む場合、土壌洗浄装置１００を土壌の表面にそのまま載置するだけでは、水除去用フィルター２０の面を土壌に対して密着させることは困難である。そこで、本発明の土壌洗浄装置１００では、環状固定部材３０を工夫し、環状固定部材３０の下面（土壌側の面）に土壌に対して食い込むことが可能な突起部３４を取り付けている。突起部３４は、例えば、筒状や杭状の部材として構成することができる。本実施形態では、図１及び図２に示すように、筒状の突起部３４を設けている。突起部３４が筒状の部材であれば、土壌洗浄装置１００のグリップ１７を両手で把持しながら左右に回転させることで、突起部３４を土壌に容易に食い込ませることができる。環状固定部材３０によって水除去用フィルター２０を本体１０に固定した状態で、突起部３４を土壌に食い込ませると、水除去用フィルター２０は土壌の深い位置で土壌に密着することができる。固定部材として機能する環状固定部材３０は、上述のように堅牢な構造を有しているため、環状固定部材３０の突起部３４を土壌に対して強い力で食い込ませても、環状固定部材３０や突起部３４が変形したり破損したりする虞は少ない。
【００３３】
ところで、土壌が硬く締め固まっているような場合は、強い力で土壌洗浄装置１００を押し込んでも、環状固定部材３０の突起部３４を土壌に食い込ませることは容易ではない。そこで、そのような締め固まった土壌にも対応できるように、本発明の土壌洗浄装置１００では、本体１０に打付部１８が設けられている。打付部１８は、図１及び図２に示すように、本体１０のフランジ部１２の外縁に取り付けられる筒状体である。打付部１８をハンマー等で打撃すると、その力が締結部材４０を介して環状固定部材３０の下方の突起部３４に伝達される。これにより、突起部３４が土壌にしっかりと食い込み、環状固定部材３０が土壌中の深い位置に沈み込む。その結果、環状固定部材３０の穴部３２から盛り上がっている水除去用フィルター２０は、地中の土壌を押圧しながら土壌に当接し、水除去用フィルター２０と土壌との密着性が高まる。また、打付部１８を打撃すると、それに伴って振動が発生するが、この振動は水除去用フィルター２０と土壌との隙間を縮める作用がある。従って、打撃による振動により、水除去用フィルター２０と土壌との密着性が高められる。打付部１８は、強い打撃が加えられる部位であるため、頑丈に構成する必要がある。従って、打付部１８は、鉄鋼、ステンレス鋼、チタン合金等の強度の高い金属材料で構成することが好ましい。
【００３４】
〔水除去用フィルター〕
土壌の洗浄作業を行うにあたっては、上述のように、土壌洗浄装置１００に装着した水除去用フィルター２０を土壌の表面に密着させる必要がある。土壌の表面に対する水除去用フィルター２０の密着性は、フィルターの性質が大きく影響すると考えられる。そこで、本発明者らは、特に、土壌から水を除去することを目的としたフィルターについて、その材質及び特性に着目し、水除去用フィルター２０として最適なフィルターについて検討を行った。
【００３５】
フィルターの材質については、水除去用フィルター２０は、洗浄対象の土壌の表面が平坦でない場合であっても、当該土壌の表面に対して確実に接触できるように、柔軟性を有する材料で構成する必要がある。ここで、水除去用フィルター２０の柔軟性は、例えば、圧縮弾性率によって評価することができる。例えば、水除去用フィルター２０が２０倍発泡品である場合、当該水除去用フィルター２０に荷重を掛けると、その体積は理論上１／２０まで圧縮可能である。本発明においては、水除去用フィルターに掛かる荷重（応力）と変形（歪み）との関係を表すＳＳ曲線（縦軸を応力とし、横軸を歪みとしたグラフにおける曲線）において、当該ＳＳ曲線の初期の勾配である圧縮弾性率が小さいほど、水除去用フィルターの柔軟性が優れていると評価される。ただし、土壌洗浄装置１００の自重による水除去用フィルターの圧縮変化はできるだけ小さくすることが望ましい。本発明に使用可能なフィルター材料の例として、親水性ポリウレタン、親水性ポリビニルアルコール、及び親水性ポリエチレン等の親水性高分子材料が挙げられる。フィルター材料は、単独の材料であっても、複数種の材料を任意に組み合わせたものであってもよいが、上掲のような親水性材料を使用することが重要である。ここで、水除去用フィルター２０の親水性は、水除去用フィルター２０の毛管力の大きさと関係している。水除去用フィルター２０の親水性を高めるためには、水との接触角が小さいフィルター材料を選択する必要があるが、例えば、水除去用フィルター２０の細孔のサイズを数十ミクロン以下にすると、水除去用フィルター２０の表面が水に濡れ易くなって細孔に多くの水分が吸収され（すなわち、毛管力が大きくなり）、水除去用フィルター２０の性能を向上させることができる。また、水除去用フィルター２０は、水に対してある程度の耐久性を有する材料が好ましい。水除去用フィルター２０に親水性材料を使用し、上述したように洗浄対象の土壌の粒子より小さい孔径を有する多孔質フィルターとして構成すると、湿潤状態の土壌から水分に溶解している塩類等の汚染物質を効率的且つ確実に分離することができる。
【００３６】
水除去用フィルター２０の特性については、土壌の毛管力に打ち勝って土壌水を吸い上げる能力が求められ、そのためには水除去用フィルター２０の吸水力を維持することが重要となる。そして、水除去用フィルター２０の吸水力を維持するためには、後述の空気侵入圧力が大きいフィルター材料を選択することが好ましい。一方、水除去用フィルター２０の透水係数が過剰に大きくなると通水量が低下するため、後述の水侵入圧力が小さいフィルター材料を選択することが好ましい。
【００３７】
また、水除去用フィルター２０には、土壌表面に対して確実に密着する特性が求められる。そのため、水除去用フィルター２０は柔軟性を有しながら、水を含んだ状態では水除去用フィルター２０の自重によって土壌表面の形状に沿って変形するものであることが好ましい。
【００３８】
さらに、水除去用フィルター２０は、水の吸引作業時の負圧下でも適度な多孔性を維持できることが重要であり、そのためには、多孔性に関連するファクターとして、気孔率、気孔径、及び保水率が適切な範囲となるように設計する必要がある。水除去用フィルター２０の気孔率については、７５〜９５％、好ましくは９０〜９５％に設定する。気孔率が７５％未満の場合、汚染物質が溶解した水がフィルターを通過するときの抵抗が大きくなり、土壌からの水分の除去効率が低下する。気孔率が９５％を超える場合、フィルターの構造が疎になるため、強度及び耐久性が低下する虞がある。水除去用フィルター２０の気孔径については、１５〜１０００μｍ、好ましくは１５〜１００μｍに設定する。気孔径が１５μｍ未満の場合、汚染物質が溶解した水がフィルターを通過するときの抵抗が大きくなり、土壌からの水分の除去効率が低下する。気孔径が１０００μｍを超える場合、土壌粒子が水分とともに流出する虞がある。水除去用フィルター２０の保水率については、９５〜１０００％、好ましくは９５〜４００％に設定する。保水率が９５％未満の場合、汚染物質が溶解した水がフィルターを通過するときの抵抗が大きくなり、土壌からの水分の除去効率が低下する。保水率が１０００％を超える場合、フィルターが大きく膨潤し、かえって通水性が低下する虞がある。
【００３９】
その他のフィルターの特性として、フィルターの厚み、及び見かけ密度が重要なファクターとなる。水除去用フィルター２０の厚みについては、０．３〜５ｍｍ、好ましくは２．５〜５ｍｍに設定する。厚みが０．３ｍｍ未満の場合、水除去用フィルターの強度を十分に維持することが困難となるため、吸引中に破損する虞がある。厚みが５ｍｍを超える場合、水除去用フィルターの柔軟性が乏しくなるため、土壌表面との密着性が低下するとともに、水除去用フィルターの側面から空気が流入し、吸引力が低下する虞がある。水除去用フィルター２０の見かけ密度については、０．０５〜０．５ｇ／ｃｍ３、好ましくは０．０５〜１ｇ／ｃｍ３に設定する。見かけ密度が０．０５ｇ／ｃｍ３未満の場合、水除去用フィルターの構造が疎になるため、強度及び耐久性が低下する虞がある。見かけ密度が０．５ｇ／ｃｍ３を超える場合、フィルターの多孔性が乏しくなるため、土壌からの水分の除去効率が低下する。
【００４０】
〔土壌洗浄装置による土壌洗浄作業〕
本発明の土壌洗浄装置１００を用いて行う土壌の洗浄作業（吸引作業）について説明する。図３は、土壌洗浄装置１００による土壌Ｇの吸引作業を説明する概略図である。（ａ）は、吸引作業前の土壌洗浄装置１００の状態を表し、（ｂ）は吸引作業中の土壌洗浄装置１００の状態を表している。土壌洗浄装置１００のバルブ１４には、吸引した水が貯留されるトラップ５０を介して、負圧源としての真空ポンプ６０が接続されている。
【００４１】
土壌洗浄装置１００を使用して土壌Ｇの吸引作業を行うにあたっては、土壌Ｇに水分を添加して土壌Ｇを湿潤状態にする必要がある。土壌Ｇへの水分の添加は、土壌洗浄装置１００の設置前に土壌Ｇに水を散布する方法が簡便且つ確実であるが、土壌洗浄装置１００のバルブ１４に給水管（図示せず）を接続し（この場合、本体１０に複数のバルブ１４が設けられている）、土壌洗浄装置１００を稼働させながら土壌Ｇに適宜水分を添加することも可能である。図３（ａ）に示すように、必要に応じて打付部１８を打撃しながら突起部３４を土壌Ｇに食い込ませて土壌洗浄装置１００を土壌Ｇの上に載置すると、柔軟性を有するフィルター２０は土壌Ｇの表面に接触する。このとき、水除去用フィルター２０の一部は、弾性変形して土壌洗浄装置１００の本体１０の凹部１６に入り込んだ状態となる。つまり、凹部１６が水除去用フィルター２０の変形空間となって弾性変形した水除去用フィルター２０の一部が逃がされ、水除去用フィルター２０の圧縮が緩和されることになる。その結果、水除去用フィルター２０の多孔質構造が必要以上に潰れることが防止され、水除去用フィルター２０としての機能を維持することができる。
【００４２】
真空ポンプ６０を駆動させると、土壌洗浄装置１００の本体１０の内部（凹部１６）に負圧（例えば、約０．１ＭＰａ）が作用し、図３（ｂ）に示すように、土壌Ｇが上方に吸引される。土壌Ｇに作用する吸引力が土壌Ｇが有する毛管力より大きい場合、土壌Ｇに付着している水や土壌Ｇに含有される水（土壌水）が土壌Ｇ中を移動し、水除去用フィルター２０の多孔質構造を通過し、本体１０からトラップ５０に吸引される。水除去用フィルター２０は、親水性を有する柔軟な樹脂材料で構成されているため、土壌Ｇの吸引に伴って発生する負圧に合わせて、上方に撓むように変形する。水除去用フィルター２０が変形するとき、水除去用フィルター２０を固定している環状固定部材３０の穴部３２は水除去用フィルター２０の変形を許容する変形空間として機能する。このため、水除去用フィルター２０と土壌Ｇとの良好な接触状態が維持されたまま、土壌Ｇに含まれる塩類等の汚染物質が水分とともに効率的に除去される。この吸引作業は、真空ポンプ６０を駆動している期間に亘って継続して実施することができる。土壌洗浄装置１００によって吸引された汚染物質を含む水分はトラップ５０に捕獲され、適切な処理をされた後、適切な方法によって廃棄される。
【実施例】
【００４３】
〔土壌吸引試験〕
上記実施形態で説明した土壌洗浄装置を作製し、当該装置を使用して湿潤土壌に対する吸引試験を行った。試験土壌として、スーパーソル（粒径２５μｍ以下の発泡ガラス細粒）を使用した。試験土壌をトレイに敷き詰め、約０．５Ｌの水道水を散布して十分に飽和させることにより湿潤土壌を形成した。真空ポンプ（ミツミ  完全無給油式ロータリーポンプ、モデル名「ＭＳＶ−８８−１」、ミツミ販売株式会社製）を接続した土壌洗浄装置を湿潤土壌の上に載置し、真空ポンプを作動させて湿潤土壌を吸引し、一定時間毎にトラップに溜まった水を吸水量として求めた。この土壌吸引試験では、土壌洗浄装置にセットする水除去用フィルターの材質を変更した（実施例１〜３）。なお、土壌吸引試験に先立ち、各実施例の水除去用フィルターをセットした土壌洗浄装置の水侵入圧力（土壌洗浄装置の吸引側に水分が侵入する圧力）、及び空気侵入圧力（土壌洗浄装置の吸引側に空気が侵入する圧力）を次の方法により測定した。
【００４４】
水侵入圧力については、真空ポンプとトラップとの間に流量調整バルブを設け、真空ポンプの作動した後、トラップ内の圧力が徐々に減圧するように流量を調整し、空気流量を０．３Ｌ／分に設定した。この状態で土壌洗浄装置を水中に投入し、吸引による水の流れが安定した時点のトラップ内の圧力を水侵入圧力とした。空気侵入圧力については、水侵入圧力を計測した後、土壌洗浄装置を水中から引き上げ、水と空気との置換が完了して空気の流れが安定した時点のトラップ内の圧力を空気侵入圧力とした。
【００４５】
＜実施例１＞
水除去用フィルターとして、親水性ポリウレタン（株式会社エー・シーケミカル製の特殊ウレタンスポンジ、商品名「ＡＣスポンジＵ」）を使用した。水除去用フィルターのサイズ及び特性は、厚さ５ｍｍ、密度０．０５ｇ／ｃｍ３、気孔径１５〜１００μｍ、気孔率７５〜９０％、保水率３００〜４００％であった。
【００４６】
＜実施例２＞
水除去用フィルターとして、親水性ポリビニルアルコール（富士ケミカル株式会社製のＰＶＡスポンジ、商品名「ベルイーター（Ｄ）」）を使用した。水除去用フィルターのサイズ及び特性は、厚さ２．５ｍｍ、密度０．０５ｇ／ｃｍ３、気孔径８０μｍ、気孔率８９％、保水率１０００％であった。
【００４７】
＜実施例３＞
水除去用フィルターとして、親水性ポリエチレン（三和化工株式会社製の連続気泡ポリエチレンフォーム、商品名「オプセル（登録商標）ＬＣ−１５０）を使用した。水除去用フィルターのサイズ及び特性は、厚さ５ｍｍ、密度０．０５ｇ／ｃｍ３、気孔径１０００μｍ、気孔率９５％、保水率（容積比率として）９５％であった。なお、実施例３の水除去用フィルターには、吸水性樹脂が２重量％混合されている。
【００４８】
＜比較例１、参考例１＞
親水性樹脂以外の素材を水除去用フィルターとして使用し、上記実施例と同様の土壌吸引試験を行った。比較例１として、ビニロン繊維厚紙（株式会社クラレ製のビニロン５０％、フィブリル化セルロース５０％の繊維厚紙「Ｆ３Ｔ４５Ｂ１」、厚さ０．１２ｍｍ、密度４５ｇ／ｍ３を使用した。また、参考例１として、固液分離のために一般に使用されるガラスフィルター（厚さ５ｍｍ）を使用した。
【００４９】
実施例１〜３、比較例１、及び参考例１による土壌吸引試験の結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
2015039680.tif 000003
【００５１】
表１より、親水性高分子材料を使用した水除去用フィルターのうち、親水性ポリウレタン（実施例１）及び親水性ポリビニルアルコール（実施例２）は、空気侵入圧力が１ＫＰａ以上となり、さらに、水侵入圧力が空気侵入圧力より小さくなることが判明した。吸水量に関しては、親水性樹脂を使用した全ての水除去用フィルター（実施例１〜３）において、６０〜３００秒の期間で十分な量の水分を湿潤土壌から吸水できることが判明した。実施例１〜３の水除去用フィルターによる吸水量は、参考例１として示したガラスフィルターによる吸水量より低いものであったが、実用上は十分な吸水性能である。特に、実施例１の親水性ポリウレタンは、土壌洗浄装置のフィルター材料として好適に使用することができることが判明した。なお、実施例２の親水性ポリビニルアルコールを用いた水除去用フィルターは、吸引を行うと徐々に水除去用フィルターが変形したため、３００秒における吸水量を正確に測定することができなかったが、６０秒においてすでに十分な吸水量が得られており、実用上問題はなかった。また、実施例３の親水性ポリエチレンを用いたフィルターは、水侵入圧力及び空気侵入圧力が未計測であり、さらに１０〜６０秒における吸水量についても測定していないが、実施例１の親水性ポリウレタンを用いた水除去用フィルターと同様の挙動を示していたことから、本発明の土壌洗浄装置にフィルター材料として好適に使用することができる。一方、親水性高分子材料を使用していない水除去用フィルター（比較例１）は、３００秒経過後も湿潤土壌からの吸水量は十分ではなく、実用的ではなかった。
【００５２】
次に、水除去用フィルターとして好適な親水性ポリウレタンを選択し、水除去用フィルターの厚さの違いによる吸水性の影響について確認した。この土壌吸引試験では、土壌洗浄装置にセットする水除去用フィルターの厚さを変更した（実施例４及び比較例２）。試験方法及び試験条件は、上記実施例１〜３と同様である。
【００５３】
＜実施例４＞
水除去用フィルターとして、上記実施例１〜３より好適な材料であることが判明した親水性ポリウレタン（株式会社エー・シーケミカル製の特殊ウレタンスポンジ、商品名「ＡＣスポンジＵ」）を使用した。水除去用フィルターのサイズ及び特性は、厚さ５ｍｍ、密度０．０５ｇ／ｃｍ３、気孔径１５〜１００μｍ、気孔率７５〜９０％、保水率３００〜４００％であった。なお、実施例４の水除去用フィルターは、実施例２の水除去用フィルターと実質同一のものである。
【００５４】
＜比較例２＞
水除去用フィルターとして、実施例４と同様の親水性ポリウレタン（株式会社エー・シーケミカル製の特殊ウレタンスポンジ、商品名「ＡＣスポンジＵ」）を使用した。水除去用フィルターのサイズ及び特性は、厚さ２５ｍｍであること以外は、実施例４と実質同一である。
【００５５】
実施例４及び比較例２による土壌吸引試験の結果を表２に示す。
【００５６】
【表２】
2015039680.tif 000004
【００５７】
表２より、厚みが５ｍｍである水除去用フィルター（実施例４）は、６０秒で湿潤土壌から十分な量の水分を吸引することができた。なお、試験結果の表示は省略するが、水除去用フィルターの厚みについては、０．３ｍｍ程度まで薄くしても、実施例４と同等の吸水性能を維持できることを確認している。一方、厚みが２５ｍｍである水除去用フィルター（比較例２）は、実施例４と比較して吸水性能は約８０％に低下した。比較例２の水除去用フィルターが実施例４の水除去用フィルターより吸水性能が低下した理由は、水除去用フィルターの厚みが大きくなると、水除去用フィルターの側面から空気が流入し、水除去用フィルターによる吸水量が若干低下するためと予想される。
【００５８】
以上の土壌吸引試験の結果より、土壌洗浄装置に装着する水除去用フィルターとして、空気侵入圧力が１ＫＰａ以上であって、且つ水侵入圧力よりも高く設定された親水性高分子材料を使用すると、湿潤状態の土壌に含まれる水分が効率よく水除去用フィルターを通過し、それに伴って土壌に含まれる汚染物質を効率的に除去できることが示唆された。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の水除去用フィルターは、塩害を受けた土壌の洗浄に利用されるが、その他にも、学校等のグラウンドの洗浄、放射性物質や化学物質等で汚染された土地の洗浄、建物の建設用地の浄化、工場跡地の浄化、砂浜の洗浄、山林の浄化など、各種土壌の洗浄及び浄化に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０    本体
１６    凹部（変形空間）
１８    打付部
２０    水除去用フィルター
３０    環状固定部材
３１    板部
３２    穴部（変形空間）
３４    突起部
４０    締結部材
５０    トラップ
６０    真空ポンプ（負圧源）
１００  土壌洗浄装置
Ｇ      土壌
【図１】
2015039680.tif 000005
【図２】
2015039680.tif 000006
【図３】
2015039680.tif 000007