(57)【要約】【課題】現地などの任意な所で容易にかつ安価に実施することができる電気化学的処理方法を提供する。【解決手段】遮水を有する囲い枠１を形成する工程と、その囲い枠１内に陽極１３と陰極１２を対向するように配置する工程と、その囲い枠１内の陽極１３と陰極１２の間に被処理物１６を搬入する工程と、その囲い枠１内に浸透水１７を注入する工程と、前記陽極１３と陰極１２の間に電流を流して前記被処理物１６を電気化学的に処理する工程と、前記被処理物１６を電気化学的に処理した後に前記囲い枠１の側壁２４の少なくとも一部を取り壊して処理済みの処理物を囲い枠１から搬出する工程とを含むことを特徴とする。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮水を有する囲い枠を形成する工程と、
その囲い枠内に陽極と陰極を対向するように配置する工程と、
その囲い枠内の陽極と陰極の間に被処理物を搬入する工程と、
その囲い枠内に浸透水を注入する工程と、
前記陽極と陰極の間に電流を流して前記被処理物を電気化学的に処理する工程と、
前記被処理物を電気化学的に処理した後に前記囲い枠の側壁の少なくとも一部を取り壊して処理済みの処理物を囲い枠から搬出する工程と
を含むことを特徴とする電気化学的処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の電気化学的処理方法において、前記囲い枠が、パイプと取外し可能な締め付け金具とを組み合わせて構成したフレームと、そのフレームの内側に取り付けられた板材と、その板材の内側に張られた遮水シートからなることを特徴とする電気化学的処理方法。
【請求項３】
請求項１記載の電気化学的処理方法において、前記遮水シートの継ぎ目部分ならびに折り目部分が接着あるいは融着されて液密にシールされていることを特徴とする電気化学的処理方法。
【請求項４】
請求項１記載の電気化学的処理方法において、前記陽極が透水フィルターを有する陽極槽内に、前記陰極が透水フィルターを有する陰極槽内にそれぞれ挿入され、その陽極槽と陰極槽が前記囲い枠に対して挿抜可能に配置されていることを特徴とする電気化学的処理方法。
【請求項５】
請求項１記載の電気化学的処理方法において、前記陽極を挿入する陽極槽が透水フィルターを有し、前記陰極を挿入する陰極槽が透水フィルターを有して、前記陽極槽ならびに陰極槽の少なくともいづれか一方の電極槽に前記浸透水を注入して、電極槽を通してその浸透水を前記被処理物の層に浸透させることを特徴とする電気化学的処理方法。
【請求項６】
請求項１記載の電気化学的処理方法において、前記電気化学的処理工程中に、雨水の侵入を防止する覆いが前記囲い枠の上側に設けられることを特徴とする電気化学的処理方法。
【請求項７】
請求項１記載の電気化学的処理方法において、前記被処理物中に含まれている夾雑物を除去してから被処理物を前記囲い枠内に搬入することを特徴とする電気化学的処理方法。
【請求項８】
請求項１記載の電気化学的処理方法において、前記被処理物が重金属類を含む土壌であることを特徴とする電気化学的処理方法。
【請求項９】
請求項８記載の電気化学的処理方法において、前記土壌と酸を混合して前記囲い枠内に搬入することを特徴とする電気化学的処理方法。
【請求項１０】
請求項８記載の電気化学的処理方法において、前記陽極が透水フィルターを有する陽極槽内に、前記陰極が透水フィルターを有する陰極槽内にそれぞれ挿入され、前記浸透水が陽極槽内、陰極槽内ならびに被処理物の隙間に充満されて、陰極槽内に引き寄せられた重金属イオンを浸透水とともに陰極槽から取り出し、陽極槽内の水位が陰極槽内の水位よりも高くなるように水位制御されていることを特徴とする電気化学的処理方法。
【請求項１１】
請求項８記載の電気化学的処理方法において、前記土壌を含む処理すべきエリア内を少なくとも区画１、区画２、区画３の３つに区分けして、
前記区画１と区画２の２区画分を掘削し、区画１から出た掘削土壌と区画２から出た掘削土壌を分けて山積し、
掘削により形成された穴の区画２の所に前記囲い枠と、電極を含む処理槽を仮設し、前記一方の掘削土壌をその処理槽に搬入して浄化処理を行ない、
処理が完了したら処理槽の区画１と隣接している側の側壁を区画１側に倒して、処理済土壌を区画１側に移動し、
次に区間３を掘削してその掘削土壌を別の所に山積みし、その区間３に形成された穴に処理槽を仮設し、一方の掘削土壌を処理槽に搬入して浄化処理を行ない、処理が完了したら処理槽の区画２と隣接している側の側壁を区画２側に倒して、処理済土壌を区画２側に移すことを特徴とする電気化学的処理方法。
【請求項１２】
請求項１記載の電気化学的処理方法において、前記電極の面と直交する方向に配置されている囲い枠の側壁を取り壊すことを特徴とする電気化学的処理方法。
【請求項１３】
請求項１記載の電気化学的処理方法において、前記囲い枠から搬出する処理済の処理物が多量の水を含んでおり、その水とともに処理物を流出することを特徴とする電気化学的処理方法。
【請求項１４】
請求項１記載の電気化学的処理方法において、前記囲い枠の内側寸法が処理物搬出用の建設機械が囲い枠内に進入可能な寸法になっていることを特徴とする電気化学的処理方法。
【請求項１５】
請求項１記載の電気化学的処理方法において、前記電流の波形が矩形波、正弦波、パルス波、鋸波または三角波であって、その印加電流の電圧が正側と負側で時間とともに推移して、電圧の正の期間の電圧積分値が電圧の負の期間の電圧積分値よりも大きいことを特徴とする電気化学的処理方法。
【請求項１６】
パイプと取外し可能な締め付け金具とを組み合わせて構成した枠型のフレームと、そのフレームの内側に取り付けられた板材と、その板材の内側に張られた遮水シートを有する囲い枠と、
透水フィルターを備えて前記囲い枠内に挿抜可能に配置された陽極槽ならびに陰極槽と、
その陽極槽ならびに陰極槽にそれぞれ挿入された陽極ならびに陰極と、
その陽極と陰極に接続された電源装置とを備え、
前記陽極槽と陰極槽の間に被処理物が搬入され、前記陽極槽内、陰極槽内ならびに被処理物の隙間に浸透水を充満させて被処理物を電気化学的に処理することを特徴とする電気化学的処理装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の電気化学的処理装置において、前記遮水シートの継ぎ目部分ならびに折り目部分が接着あるいは融着により液密にシールされていることを特徴とする電気化学的処理装置。
【請求項１８】
請求項１６記載の電気化学的処理装置において、前記囲い枠の内側底面には地面が露出しており、その地面の上を前記遮水シートで直接覆っていることを特徴とする電気化学的処理装置。
【請求項１９】
請求項１６記載の電気化学的処理装置において、前記囲い枠の上側に雨水の侵入を防止する覆いが設けられることを特徴とする電気化学的処理装置。
【請求項２０】
請求項請１６記載の電気化学的処理装置において、前記被処理物が重金属類を含む土壌であることを特徴とする気化学的処理方法。
【請求項２１】
請求項１６記載の電気化学的処理装置において、前記電源装置の電流波形が矩形波、正弦波、パルス波、鋸波または三角波であって、その印加電流の電圧が正側と負側で時間とともに推移して、電圧の正の期間の電圧積分値が電圧の負の期間の電圧積分値よりも大きいことを特徴とする電気化学的処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，電気泳動・電気浸透などの作用により例えば土壌中の重金属類などを処理する電気化学的処理方法ならびに電気化学的処理装置に係り、特に現地などの任意な所で容易にかつ安価に実施することができる電気化学的処理方法ならびに電気化学的処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
重金属類などの有害成分を含む土壌浄化方法には、
▲１▼．土壌から重金属類を電気化学的に処理する方法、
▲２▼．水や薬剤で土壌を洗浄する方法、
▲３▼．酸化剤や還元剤で無害なものに分解する方法、
▲４▼．土壌を加熱して脱離・揮発する方法、
▲５▼．土壌を溶融炉でスラグ化する方法、
▲６▼．土壌を高電圧でガラス固化する方法、
▲７▼．土壌をセメントで固化する方法、
▲８▼．薬剤で難溶性物質に固定化する方法、
▲９▼．土壌をシートパイルで遮蔽して閉じ込める方法、
などがある。前記▲２▼の土壌洗浄法は砂質には向いているが、粘土質には不向きである。前記▲３▼の酸化，還元法は具体的には６価クロムやシアンなどにのみ適用可能であり、適用範囲が狭い。前記▲４▼の熱脱離法、▲５▼の溶融固化法、▲６▼のガラス固化は必要エネルギーが大でランニングコストが高い。前記▲７▼のセメント固化法や▲８▼の不溶化法は封じ込めするだけで有害成分を除去するものではない。前記▲９▼の遮蔽法も単に遮蔽するだけで有害成分を除去するものではない。
【０００３】
これに対して前記▲１▼の電気化学的処理法は、土壌が粘土質でも有害成分の分離・除去が可能であり、処理の適用範囲が広く、熱脱離法、溶融固化法、ガラス固化法などに比べると必要エネルギーが小でランニングコストが低いなどの特長を有している。
【０００４】
汚染された土壌から重金属類を電気化学的に回収する従来の方法は主に、陽極と陰極を内側に設置した大型で常設の処理槽を製作し、汚染された土壌を例えばトラックなどで現地から処理槽の所まで搬送して、ベルトコンベアなどで処理槽内に投入し、陽極と陰極の間に直流を流して電気化学的に処理していた。そして浄化された土壌は、処理槽から取り出してまたトラックなどで元の位置に戻される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の常設処理槽を利用する方法は、汚染土壌の搬送時にそれが脱落、飛散、拡散して２次公害を招く恐れがあり、また土壌の往復の搬送に経費と時間がかかり、さらに大型の処理槽を設置するスペースも必要であり、処理槽も高価なものとなる。さらにまた一旦現地から搬出された汚染土壌は廃棄物と見做され、再利用が難しいなどの法的な問題点も有している。
【０００６】
そのため汚染された土壌を有する原位置（現地）において、土壌中に陽極と陰極を対向するように挿入・埋設し、両電極間に電圧を印加して重金属イオンを土壌から回収する原位置方式が検討されている。しかしながら直流を通電することにより陰極近傍がアルカリ性となり、鉛やカドミウムなどの重金属イオンが水酸化物となって沈澱して、重金属の回収が困難となる。
【０００７】
これを解消するため塩酸や酢酸などの酸を加えて土壌を酸性化する方法が採られるが、酸を加えることにより地下水などに重金属イオンが流出して、２次公害を招く恐れがある。また、土壌中に酸を加えても一様には浸透せずｐＨ値にばらつきを生じ、そのために土壌中に不溶化物質が残り、重金属の回収率、すなわち土壌浄化率が低い。
【０００８】
さらに、印加した電気エネルギーは、水の電気分解反応、および土壌の電気抵抗に起因するジュール熱の発生に使われてしまい、電気泳動への寄与分が低下するため、無駄が多いなどの問題点もある。
【０００９】
本発明の目的は、前述した従来技術の欠点を解消し、現地などの任意な所で容易にかつ安価に実施することができる電気化学的処理方法ならびに電気化学的処理装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、遮水を有する囲い枠を形成する工程と、その囲い枠内に陽極と陰極を対向するように配置する工程と、その囲い枠内の陽極と陰極の間に被処理物を搬入する工程と、その囲い枠内に水あるいは酸水溶液などの浸透水を注入する工程と、前記陽極と陰極の間に電流を流して前記被処理物を電気化学的に処理する工程と、前記被処理物を電気化学的に処理した後に前記囲い枠の側壁の少なくとも一部を取り壊して処理済みの処理物を囲い枠から搬出する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記囲い枠が、パイプと取外し可能な締め付け金具とを組み合わせて構成したフレームと、そのフレームの内側に取り付けられた板材と、その板材の内側に張られた遮水シートからなることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第３の手段は前記第１の手段において、前記遮水シートの継ぎ目部分ならびに折り目部分が接着あるいは融着されて液密にシールされていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第４の手段は前記第１の手段において、前記陽極が透水フィルターを有する陽極槽内に、前記陰極が透水フィルターを有する陰極槽内にそれぞれ挿入され、その陽極槽と陰極槽が前記囲い枠に対して挿抜可能に配置されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第５の手段は前記第１の手段において、前記陽極を挿入する陽極槽が透水フィルターを有し、前記陰極を挿入する陰極槽が透水フィルターを有して、前記陽極槽ならびに陰極槽の少なくともいづれか一方の電極槽に前記浸透水を注入して、電極槽を通してその浸透水を前記被処理物の層に浸透させることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第６の手段は前記第１の手段において、前記電気化学的処理工程中に、雨水の侵入を防止する覆いが前記囲い枠の上側に設けられることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第７の手段は前記第１の手段において、前記被処理物中に含まれている夾雑物を除去してから被処理物を前記囲い枠内に搬入することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第８の手段は前記第１の手段において、前記被処理物が重金属類を含む土壌であることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の第９の手段は前記第８の手段において、前記土壌と酸を混合して前記囲い枠内に搬入することを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第１０の手段は前記第８の手段において、前記陽極が透水フィルターを有する陽極槽内に、前記陰極が透水フィルターを有する陰極槽内にそれぞれ挿入され、前記浸透水が陽極槽内、陰極槽内ならびに被処理物の隙間に充満されて、陰極槽内に引き寄せられた重金属イオンを浸透水とともに陰極槽から取り出し、陽極槽内の水位が陰極槽内の水位よりも高くなるように水位制御されていることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の第１１の手段は前記第８の手段において、前記土壌を含む処理すべきエリア内を少なくとも区画１、区画２、区画３の３つに区分けして、前記区画１と区画２の２区画分を掘削し、区画１から出た掘削土壌と区画２から出た掘削土壌を分けて山積し、掘削により形成された穴の区画２の所に前記囲い枠と、電極を含む処理槽を仮設し、前記一方の掘削土壌をその処理槽に搬入して浄化処理を行ない、処理が完了したら処理槽の区画１と隣接している側の側壁を区画１側に倒して、処理済土壌を区画１側に移動し、次に区間３を掘削してその掘削土壌を別の所に山積みし、その区間３に形成された穴に処理槽を仮設し、一方の掘削土壌を処理槽に搬入して浄化処理を行ない、処理が完了したら処理槽の区画２と隣接している側の側壁を区画２側に倒して、処理済土壌を区画２側に移すことを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の第１２の手段は前記第１の手段において、前記電極の面と直交する方向に配置されている囲い枠の側壁を取り壊すことを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の第１３の手段は前記第１の手段において、前記囲い枠から搬出する処理済の処理物が多量の水を含んでおり、その水とともに処理物を流出することを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の第１４の手段は前記第１の手段において、前記囲い枠の内側寸法が処理物搬出用の建設機械が囲い枠内に進入可能な寸法になっていることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の第１５の手段は前記第１の手段において、前記電流の波形が矩形波、正弦波、パルス波、鋸波または三角波であって、その印加電流の電圧が正側と負側で時間とともに推移して、電圧の正の期間の電圧積分値が電圧の負の期間の電圧積分値よりも大きいことを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の第１６の手段は、パイプと取外し可能な締め付け金具とを組み合わせて構成した枠型のフレームと、そのフレームの内側に取り付けられた板材と、その板材の内側に張られた遮水シートを有する囲い枠と、透水フィルターを備えて前記囲い枠内に挿抜可能に配置された陽極槽ならびに陰極槽と、その陽極槽ならびに陰極槽にそれぞれ挿入された陽極ならびに陰極と、その陽極と陰極に接続された電源装置とを備え、前記陽極槽と陰極槽の間に被処理物が搬入され、前記陽極槽内、陰極槽内ならびに被処理物の隙間に浸透水を充満させて被処理物を電気化学的に処理することを特徴とするものである。
【００２６】
本発明の第１７の手段は前記第１６の手段において、前記遮水シートの継ぎ目部分ならびに折り目部分が接着あるいは融着により液密にシールされていることを特徴とするものである。
【００２７】
本発明の第１８の手段は前記第１６の手段において、前記囲い枠の内側底面には地面が露出しており、その地面の上を前記遮水シートで直接覆っていることを特徴とするものである。
【００２８】
本発明の第１９の手段は前記第１６の手段において、前記囲い枠の上側に雨水の侵入を防止する覆いが設けられることを特徴とするものである。
【００２９】
本発明の第２０の手段は前記第１６の手段において、前記被処理物が重金属類を含む土壌であることを特徴とするものである。
【００３０】
本発明の第２１の手段は前記第１６の手段において、前記電源装置の電流波形が矩形波、正弦波、パルス波、鋸波または三角波であって、その印加電流の電圧が正側と負側で時間とともに推移して、電圧の正の期間の電圧積分値が電圧の負の期間の電圧積分値よりも大きいことを特徴とするものである。
【００３１】
【発明の実施形態】
次に本発明の実施形態を図とともに説明する。図１は、実施形態に係る電気化学的処理方法を説明するためのフローチャートである。
【００３２】
例えば再開発土地などの土地に対してまず例えばカドミウムや鉛などの重金属類の含有量ならびに土壌のｐＨ値測定の土壌検査を行ない、その検査結果に基づいて汚染されて電気化学的に処理する必要のある土壌領域を特定する。重金属類は土壌に吸着され易く、その重金属類を吸着した汚染土壌は地表からせいぜい２〜３ｍ程度の深さであり、その汚染土壌を確実に含む面積と深さを有する領域が処理すべき土壌領域として特定される。
次にその土壌領域をバックホーなどの建設機械で掘り起こし、土壌の塊を粉砕する（Ｓ１）。掘削した土壌中に岩石、コンクリート塊、合成樹脂シート、板などの夾雑物があれば、電気化学的処理に障害を及ぼすためそれら夾雑物は振動ふるいなどで分別・除去される（Ｓ２）。
【００３３】
このように夾雑物を除去した土壌に酸を添加し（Ｓ３）、土壌全体を均一に酸性化するために混練する（Ｓ４）。この前処理により、土壌全体がムラなく酸性化され、重金属イオンが溶出されて、処理速度の向上が図れる。酸としては塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸、あるいはギ酸、蓚酸、ベンゼンスルホン酸などの有機酸などが用いられる。
【００３４】
本実施形態では土壌を前もって酸性化するため、土壌と酸を土壌処理槽に搬入する前に混練している。しかしこれは必ずしも必要ではなく、例えば混練する代わりに土壌処理槽に土壌と酸性水を交互に入れる方式、土壌を入れる前に土壌処理槽に酸性水を入れておく方式、または、土壌処理槽に土壌を搬入した後に電極槽（後述）から酸性水を注入する方式などがある。
【００３５】
現地あるいは現地のすぐ近くで、足場部材やコンパネなどの建築設備部材を用いて処理槽のフレームを製作し、フレームの内側に遮水シートを張って仮設の土壌処理槽を製作する（Ｓ５）。この工程は、前もってあるいはＳ１〜Ｓ４などと並行して実施することもできる。
【００３６】
次に前記酸性化した土壌を土壌処理槽に入れ（Ｓ６）、各電極槽（図２の符号２、３参照）から土壌とほぼ同濃度の酸性水を入れて土壌中に浸透せしめ、図２に示すように各電極槽内の酸性水の水面が土壌の上面とほぼ同じになるまで酸性水（浸透水）を注入する（Ｓ７）。後述のように各電極槽２、３は透水フィルタ１４を備えているため、酸性水を電極槽２、３から注入して土壌に浸透すれば、浸透速度が速く、かつ土壌全体に均等に浸透する。
【００３７】
その後通電し（Ｓ８）、土壌浄化を開始する（Ｓ９）。浄化は、電気泳動及び電気浸透により陰極側に引き寄せられた重金属イオン（陽イオン）を陰極槽２（図２参照）から揚水し（Ｓ１０）、揚水した汚水をアルカリ凝集などで処理して重金属として回収する（Ｓ１１）。この処理によって浄化された処理水（Ｓ１２）はユーティリティー費削減のため浸透水として陽極槽３（図２参照）に供給し（Ｓ１３）、陰極槽２には無機酸または有機酸を添加する（Ｓ１４）。なお、Ｓ１１で回収されたケーキ状の重金属類は産業廃棄物として所定の処理がなされる（Ｓ１５）。
【００３８】
前述のステップを繰り返して土壌浄化を行ない、浄化が終了した時点で、土壌を搬出するために土壌処理槽の１面あるいは必要に応じて２面以上取り崩し（Ｓ１６）、取り崩した部分から土壌を搬出し（Ｓ１７）、掘削した元の位置に埋め戻して（Ｓ１８）一連の処理を終了する。
【００３９】
図１のフローチャートは処理の概念を示したものであり、必ずしもこのフローの通りに連続的に処理する必要はない。例えば、土壌処理槽の製作は土壌の掘削や分別をしながら並行に実施することができ、浄化のサブフローについても各プロセスは並行して行なえる。
【００４０】
図２は、この電気化学的処理方法に用いる簡易電気化学的処理装置の概略構成図である。この簡易電気化学的処理装置は、処理槽１、陰極槽２、陽極槽３、汚水槽４、凝集槽５、沈澱槽６、揚水ポンプ７、給水タンク８、ｐＨ計９、酸供給装置１０、電源装置１１、陰極１２、陽極１３、透水フィルタ１４などから構成されている。
【００４１】
図中の１５は汚染土壌と酸を混練する混練機（ミキサー）、１６は処理すべき汚染土壌などの被処理物、１７は処理槽１内に満たされる水あるいは酸水溶液からなる浸透水、１８は凝集剤である。
【００４２】
処理槽１は浸透水１７を注入する陰極槽２と陽極槽３と、被処理物１６を投入する投入エリアを有し、陰極槽２と投入エリアならびに陽極槽３と投入エリアは透水フィルタ１４で仕切られている。前処理として汚染土壌と酸を混練機１５で均一に混合して、酸性土壌（ｐＨ値が約２）とした後、前記投入エリアに投入する。
【００４３】
図に示すように投入エリアの両側に陰極槽２と陽極槽３があり、それぞれに陰極１２と陽極１３が設置され、両電極１２，１３に電源装置１１が接続されて、所定の電圧を印加する。このとき被処理物１６である土壌の全体に均一に電圧がかかるように、電極１２，１３として板状電極が用いられる。
【００４４】
電圧をかけることにより、被処理物１６（土壌）中の汚染物質である鉛などの重金属類は、イオン化して電気泳動および電気浸透の作用により、陽極側から陰極側に移動する。しかし、通電を継続すると陽極側は水素イオンで酸性領域となり、陰極側は水酸イオンでアルカリ性領域となる。アルカリ性領域では、移動して来た重金属イオンが水酸化物となって沈澱し、不溶化してしまう。そのため酸供給装置１０から陰極槽２に酸性溶液を供給し、重金属が水酸化物とならない値にｐＨコントロールする。
【００４５】
ｐＨコントロールは、陰極槽２から汚水槽４に移行した重金属イオンを含む浸透水１７のｐＨ値をｐＨ計９で測定し、そのｐＨ値に対応して酸供給装置１０から酸性溶液を陰極槽２に添加する。陰極槽２側に目標ｐＨ値は、汚染対象などで若干異なるが、鉛の場合は約２にコントロールされる。
【００４６】
陰極槽２側の浸透水１７の水位は、陽極槽３側の浸透水１７の水位と同じか、若干低く設定し、電気泳動及び電気浸透により引き寄せられた量の汚水が隣の汚水槽４にオーバーフローして自然流下する。また、陽極槽３側の浸透水１７の水位を陰極槽２側の浸透水１７の水位よりも若干高くして高低差をつければ、浸透水の移動速度を上げて、結果的には処理速度が速くなる。この水位制御は、陽極槽３側への浸透水１７の供給量と、陰極槽２側からの浸透水１７の取り出し量の調整によって行なわれる。
【００４７】
凝集槽６も汚水槽４に隣接させ、汚水槽４に溜まった汚水を凝集槽６にオーバーフローして自然流下する。このように自然流下する構成を採ることにより、装置の省力化、小型化ならびに設備費の削減を図ることができる。凝集槽６に十分汚水が溜まった時点で、キレートなどの凝集剤１８を入れ、沈澱槽６に移し，汚泥１９を分離し、上澄水はポンプ７により給水タンク８に戻してｐＨ調整された後に再利用する。
【００４８】
汚泥１９は図示していないが脱水機で脱水し重金属類を含むケーキを得て、このケーキを産業廃棄物として所定の処分を行なう。このように凝集、沈澱、脱水の工程を経ることにより、重金属類を高濃度に含有したケーキを得ることができ、その後のケーキの処分が簡便である。前述のようにして土壌内の重金属類が電気化学的に回収され、土壌浄化が行なわれる。
【００４９】
図３は処理槽の斜視図、図４は処理槽の断面図、図５はその処理槽に用いる壁板の正面図である。この処理槽は、堅牢で運搬が容易で、簡単に入手できる安価な建設部材から構成される。まず、処理槽１を設置する場所の地面２０を均して平らにし、後述の遮水シートを地面２０（図４参照）上に直接敷置して、被処理物１６である土壌を投入・堆積しても破けないようにする。
【００５０】
次に平らになった地面２０の周囲四辺に、足場を作る際に用いるパイプ２１と、パイプ２１をＸ方向とＹ方向に繋ぐ取外し可能な締め付け金具２２を用いて四角の枠型のフレーム２３を構成する。このフレーム２３の内側に、ベニヤ板やコンパネなどからなる壁板２４を取り付けて、内側に空間部を有する枠を形成する。図５に示すように、壁板２４の一面には角棒などからなる補強部材２５が複数本取付けられ、図３に示すように補強部材２５が外側を向くようにして壁板２４をフレーム２３の内側に設置する。
【００５１】
図３において符号２６は、フレーム２３の各角部に連結された補強用パイプである。本実施形態では壁板２４をフレーム２３の側面だけに設置したが、必要に応じてフレーム２３の内側底面にも壁板２４を敷設することもできる。この場合、地面２０を均して平らにする作業は必ずしも必要ではない。
【００５２】
壁板２４の設置の次に図４に示すように、壁板２４の内側下部に木材などからなる断面形状がほぼ三角形のコーナ部材２７が配置され、その後に図４に示すように、壁板２４の内側から地面２０に沿って比較的厚手（シート厚約２ｍｍ〜３ｍｍ）の遮水シート２８を張り、漏水がないようにする。遮水シート２８は施工現場において処理槽１の大きさに合わせてカッティングし、折り目部分や継ぎ目部分は漏水を生じないように接着剤あるいは融着で液密にシールする。遮水シート２８の上端部２８ａは、折り返されて壁板２４の外側に接着あるいは融着で固定されている。
【００５３】
遮水シート２８を張るとき、壁板２４の下側角部では遮水シート２８が直角に曲がらず斜めになることがある。そしてその上に被処理物（土壌）１６が投入されて、遮水シート２８が部分的に延びて破れる恐れがあるから、これを防止するために壁板２４の内側下部に断面形状がほぼ三角形のコーナ部材２７が配置されている。
【００５４】
遮水シート２８には、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリプロピレン、ゴムなどの廃棄物最終処分場で常用されている合成樹脂シートあるいはゴムシートが用いられる。
【００５５】
処理槽１の寸法は、建設部材の標準寸法に合わせて横幅、奥行きとも０．９ｍ単位で増加させる。図示していないが処理槽１の内側に陰極槽２と陽極槽３を挿抜可能に挿入する（図２参照）。
【００５６】
被処理物１６（土壌）の処理槽１への搬入は、バックホーなどの建設機械で堀り起こした土壌を一旦山積みし、振動ふるいで大きい石などの夾雑物を分別した後にベルトコンベアやショベルカーなどで処理槽１の上から搬入する。
【００５７】
土壌処理槽１内に電極槽（陰極槽２、陽極槽３）を多数設置した場合、搬入した土壌の圧力により電極槽が移動したり、変形する可能性がある。それを避けるために、電極槽を処理槽１に固定すると同時に、土壌搬入時の工夫が必要である。一般的に土壌などを搬入する場合、バックホーなどの建設機械で直接搬入するか、山積みの土壌をコンベアで搬入する方法が採られるが、いずれの方式にしても複数に分割された処理槽１に搬入量をほぼ等分に分配し、偏って無理な圧力が掛からないようにすることが必要である。
【００５８】
図６は、ベルトコンベアを用いた土壌の搬入状態を示している斜視図である。図中の５２は電極槽底部固定用垂木、５３は電極槽上部固定用サポート、５４はベルトコンベアである。
【００５９】
図に示すように処理槽１はその長手方向に沿って電極槽（陰極槽２、陽極槽３）により多数に分割されており、処理槽１の各空間に土壌をほぼ等分に分配するように前記ベルトコンベア５４は矢印で示すように処理槽１の長手方向に沿って移動可能になっている。
【００６０】
必要に応じて処理槽１の上方に、雨避けのために屋根などの覆いを設けることができる。この覆いは、農業用のビニールハウスや簡易テントを用いてもよい。またフレーム２３に用いたパイプを利用して覆いの骨格を構成することもできる。さらに陰極槽２と陽極槽３の上端開口部に蓋などの覆いをして、雨水の侵入を防止することもできる。処理槽１内に雨水が入るとｐＨ値が変化するため、雨水の侵入は避けた方がよい。
【００６１】
処理後の被処理物１６（土壌）の処理槽１からの搬出は、小型の処理槽１であれば、クレーンなどを用いて処理槽１をひっくり返して被処理物１６（土壌）を処理槽１からの搬出することも可能であるが、大型になると被処理物１６（土壌）を処理槽１から掘り出すしかない。
【００６２】
従来の常設処理槽は何回も繰り返して使用する関係上、槽に耐酸性をもたせるため内面にゴムや樹脂のコーティングを施している。そのため処理槽から機械的に掘り出す際に前記コート層が傷ついたり剥がれたりすることがあり、処理槽のメンテナンスが煩雑であるとともに、処理槽の耐用寿命が短い。
【００６３】
その点本発明の実施形態に係る処理槽１は仮設槽であり、基本的に槽の構成部材である壁板２４や遮水シート２８などは半消耗品（再利用も可能だが、痛んだら破棄する）で、繰り返して使用するのではなく１回の処理であるから、従来の常設処理槽のように槽内面にコート層を設ける必要はなく、遮水シート２８で十分である。
【００６４】
搬出時には処理槽１の１面（掘削した場所に近い方の１面）の締め付け金具２２とパイプ２１を外し、図４に示すよう壁板２４を外側に倒す。被処理物１６（土壌）は多量の水を含んでいるから自然に流れ出し、それをバックホーやブルトーザーなどの建設機械を使って取り除き、掘削した所に埋め戻す（図１のＳ１７参照）。処理槽１の内側の寸法を建設機械が槽内に進入できる寸法にしておけば、被処理物１６（土壌）の搬出が効率的に行なわれる。
【００６５】
なお、処理槽１からの陰極槽２と陽極槽３の取り出しは、被処理物１６（土壌）をある程度搬出して、陰極槽２と陽極槽３が被処理物１６（土壌）の中から容易に抜き出せる状態になってから取り出せばよい。本実施形態では処理槽１の１面を取り壊したが、必要に応じて処理槽１の２面以上を取り壊すことも可能である。
【００６６】
図７は、陰極槽２と陽極槽３の配置と被処理物１６（土壌）の搬出方向との関係を示す図である。本実施形態の場合、処理槽１の長手方向に沿って陰極槽２と陽極槽３が対向するように配置されているから、それらが配置されていない面、すなわち陰極槽２ならびに陽極槽３と直交する面を壊して、矢印Ａ方向または矢印Ｂ方向に被処理物１６（土壌）を搬出すれば、陰極槽２ならびに陽極槽３が邪魔にならず搬出することができる。換言すれば、被処理物１６（土壌）の搬出方向を考慮して陰極槽２と陽極槽３の配置位置を決めるとよい。
【００６７】
図８は、電極槽（陰極槽２，陽極槽３）を示す斜視図である。透水フィルタ１４は暗渠構築用透水フィルタ、合成樹脂などの非金属製の網を重ね合わせた重合体、非金属製のフィルタなどからなり、浸透水１７の通過は自由であるが、被処理物１６（土壌）が電極槽（陰極槽２，陽極槽３）内に侵入するのを阻止している。透水フィルタ１４はポリアミド樹脂などの合成樹脂の糸２９などを用いて槽本体板３０の両面に取り付けらている。槽本体板３０は、例えば木や塩化ビニールなどの耐酸性で土圧に耐える機械的強度を有する素材で構成されている。
【００６８】
本実施形態では、槽本体板３０の両面に透水フィルタ１４を取り付けたが、槽本体板３０の被処理物１６と対向する側には透水フィルタ１４を取り付け、槽本体板３０の処理槽１と対向する側はプレートを取り付けることも可能である。
【００６９】
槽内には板状電極（陰極１２，陽極１３）が所定枚数挿入され、各電極（陰極１２，陽極１３）は互いにケーブル３１で電気的に接続されている。また槽内には櫛歯状をした配管３２の先端側が挿入されている。電極槽が陰極槽２の場合は配管３２は酸供給配管であり、電極槽が陽極槽３の場合は配管３２は揚水配管である。
【００７０】
図８に示すように、槽本体板３０の両面に透水フィルタ１４を取り付けて、あるいは槽本体板３０を間にして片面に透水フィルタ１４を取り付け、他方の片面にプレートを取り付けたサンドイッチ構造の電極槽を構成し、槽内の透水フィルタ１４，１４の隙間、あるいは透水フィルタ１４とプレートの隙間に板状電極（陰極１２，陽極１３）と配管３２の先端側が交互に挿入されて薄型構造になっている。
【００７１】
図２ならびに図７では陰極槽２と陽極槽３を１対設けた例を示しているが、装置を大型化して１回の処理量を多くする場合、あるいは処理時間を短縮する場合、概ね０．５ｍ〜２ｍ間隔で電極槽を３個以上設けることもできる。
【００７２】
図９と図１０は、その電極槽の配置例を示す処理槽の概略平面図である。図９の例は、処理槽１の長手方向に沿って複数に分割し、陰極槽２と陽極槽３が複数対交互に配置されている。図１０の例は、処理槽１の長手方向の両側に陽極槽３が配置され、処理槽１の中央部に陰極槽２が配置されている。このように処理槽１の中央部に陰極槽２を配置した場合、陽イオンである重金属イオンは処理槽１の中央部に集められる。
【００７３】
図９の配置例では、処理槽１の側面のうち陰極槽２ならびに陽極槽３と直交する側面が壊され、矢印Ｃ方向または矢印Ｄ方向に被処理物１６（土壌）を搬出する。図１０の配置例では、処理槽１の側面のうち陰極槽２ならびに陽極槽３と直交する側面が壊され、矢印Ｅ方向または矢印Ｆ方向に被処理物１６（土壌）を搬出する。このようにすれば、陰極槽２ならびに陽極槽３が邪魔にならず被処理物１６（土壌）の搬出ができる。
【００７４】
これらの例では長方形の処理槽１の場合について説明したが、正方形の処理槽１の場合も前述と同様の電極槽の配置ならびに被処理物１６（土壌）の搬出が可能である。
【００７５】
処理する土壌の量が多くなると、処理槽１の寸法を大きくする必要がある。土壌に印加する電圧は、電位勾配（単位長さ当たりの電位差）をそのようなスケールアップに対して同等に保てないと、予測した効果を得ることができない。従って、電極間の間隔（電極槽の間隔）を長くすると、それだけ大きな直流電圧を与える必要がある。商用電圧（１００Ｖ，２００Ｖ）を超える大きな直流電圧を作るにはコストがかかる。また、安全上では過大な直流電圧は好ましくなく、高くても１００Ｖ程度が適切な電圧である。適切な電位勾配としては、多くの実験例で１Ｖ／ｃｍであることが判明している。単純には電位勾配は高いほど電気泳動力は大きくなるが、水の電気分解も激しくなり、発熱によるロスも増加し、そのために土壌の浄化効率が低下する。以上のことから、適切な電極間隔は１ｍ程度を基本とし、設置場所の状況、処理槽１の寸法により０．５ｍ〜２ｍの範囲で調整することが好ましい。
【００７６】
処理槽１が大きい場合、図９，図１０に示した電極槽の配置例のように、処理槽１の中に何列かの電極槽を設置することが必要である。電極槽は処理槽１の両端を除き、土壌と土壌に挟まれ、土壌から受ける圧力に耐えなければならない。また、土壌の隙間水（浸透水１７）を電極槽内に導くため、透水フィルタ１４で仕切る必要がある。さらに電極槽内で浸透水１７のｐＨ調整を行なうため、極力自由な空間があるとよい。そこで本実施形態では図８に示すような構造の電極槽を使用している。図１１は、電極槽の変形例を示す斜視図である。この変形例では図８に示す槽本体板３０の代わりに非導電性で耐酸性に優れ、土圧に耐える機械的強度を有する例えば木材や塩化ビニールなどから構成された箱型の電極槽フレーム５５を作り、その両面に透水フィルタ１４を取り付けている。このように電極槽フレーム５５を用いることにより、電極槽内に十分な空間を形成することができ、浸透水１７の保有量が十分でｐＨ調整も容易である。
【００７７】
電極槽は図９，図１０のように被処理物（土壌）１６を挟み込む形で設置するが、土壌搬入の際に予め処理槽１に固定しておき、土壌を搬入の際に電極槽が移動しないように工夫する必要である。電極槽が移動すると、適切な電極槽の間隔が保てなくなり、土壌の浄化率が低下する。図１２は、電極槽の固定構造を示す斜視図である。この例では各電極槽（陰極槽２，陽極槽３）の底部を電極槽底部固定用垂木５２で固定し、電極槽（陰極槽２，陽極槽３）の上部を処理槽１を構成するパイプ２１に連結されたパイプ状の電極槽上部固定用サポート５３で固定している。前記垂木５２は電極槽と同様に、非導電性で耐酸性に優れ、ある程度の機械的強度を有する木材で構成されている。
【００７８】
電極槽内のｐＨが均一になるように、図１３に示す空気ヘッダー３３により空気を電極槽下部に送り、空気Ａをバブリングさせ、電極槽内の浸透水を攪拌し、ｐＨの均一化を図っている。空気ヘッダー３３は同図に示すように、ヘッダー母管３４と、ヘッダー母管３４に所定の間隔（２００ｍｍ〜５００ｍｍ程度）をおいて取り付けられたコック３５と、各コック３５に取り付けられたチューブ３６と、各チューブ３６の先端部に取り付けられたノズル３７から構成され、各チューブ３６は電極槽の底部近くまで延びている。ヘッダー母管３４は空気ポンプ（図示せず）に接続されており、前記コック３５は空気が均等に流れるように空気圧を調整するためのものである。コック３５、チューブ３６ならびにノズル３７は、耐酸性に優れたポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂で構成されている。
【００７９】
電極槽内の浸透水の攪拌手段として図１３のような空気ヘッダー３３の他に、図１４に示すように攪拌スクリュー５６を用いたり、図１５に示すように水流ポンプ５７を用いたりすることもできる。これらの図において符号５８モータ、５９はホース、６０はノズルである。
【００８０】
これらの図は攪拌スクリュー５６や水流ポンプ５７を用いて電極槽内の浸透水を再循環する例を示しているが、図２に示しているように揚水ポンプ７を用いて電極槽に供給する浸透水１７や酸供給装置１０を用いて電極槽に供給する酸の噴射力を利用して、電極槽内の浸透水を攪拌することも考えられる。
【００８１】
図１６は、土壌処理法の展開を説明するための図である。展開手順をステップ毎に説明する。
（ステップ１）
処理すべき汚染エリアの区画分けをする。本例の場合、区画１から区画４までの４区間に分けられ、各区画の広さはほぼ同じにする。これら汚染エリアは事前の土壌検査で把握される。
【００８２】
（ステップ２）
区画１と区画２の２区画分掘削し、掘削して出た土壌は石などの夾雑物を除く分別前処理を行ない、次の区画付近に山積みする。例えば区画１の掘削土壌３８ａは区画２付近に、区画２の掘削土壌３８ｂは区画３付近に、それぞれ別々に山積みする。
【００８３】
（ステップ３）
掘削により形成された穴３９の区画２の所に処理槽１を仮設し、前記掘削土壌３８ａを処理槽１に搬入して浄化処理する。
【００８４】
（ステップ４）
処理槽１の区画１と隣接している側の壁板２４を区画１側に倒し、処理済土壌４０を区画１側にバックホーなどで移す。次に区間３を掘削し、その掘削土壌３８ｃは分別前処理後に区画４付近に山積みする。区間３に形成された穴に処理槽１を仮設し、前記掘削土壌３８ｂを処理槽１に搬入して浄化処理を行ない、処理が完了したら、処理槽１の区画２と隣接している側の壁板２４を取り崩し、処理済土壌４０を区画２側に移す。このようにして区間１，区間２，区間３，区間４の汚染土壌を順次浄化処理して、また元の位置に戻すことができる。
【００８５】
この展開方法を採用すれば、地面に処理槽を建設する場合に比べて、処理槽に搬入した土壌の土圧は、掘削して形成した穴の壁面で受けることができるため、強度的に有利である。また処理槽を掘削部分に建設するため、処理槽を設置するスペースが少なくて済み、さらに土壌を移動させる距離が短くできる。さらにまた掘削を除き、土壌の移動が下方向（処理槽への土壌の搬入）または横方向（処理済土壌の移動）であるため、土壌の移動が容易である。
【００８６】
本実施形態では、土壌が強アルカリ性であった場合を想定して、混練時ならびに陰極近傍に酸を加えて酸性化している。これにより土壌中に水酸化物として不溶化している重金属類は溶解して、水分とともに陰極１２側に移動して回収される。また、陽極側に酸を加えて（図２参照）処理すべき土壌の全体を酸性化することも可能である。土壌が酸性ならば酸の添加は不要である。
【００８７】
通電により陰極１２側に移動した重金属類イオンを溶液の状態で汚水槽４に移行する。処理槽１から取り出した汚染液の質量とほぼ等しい質量の水分（水あるいは酸水溶液）を陽極槽３に浸透水１７として補給する。
【００８８】
この重金属類イオンの回収を継続していると、陰極１２の表面に固形物が付着し、それが電気抵抗となり回収効率が下がるから、付着した固形物を陰極１２から物理的に落とす必要があり、そのために図１３に示した空気ヘッダー３３により気泡状の空気Ａを陰極１２の表面に噴射している。従って空気ヘッダー３３はｐＨの均一化と固形物の付着防止の２つの機能を有している。
【００８９】
なお、浄化後の土壌は酸性になっているため、例えば石灰などのアルカリ性物質を土壌に適量添加して攪拌、混合することにより、土壌のｐＨ値を６〜７程度に調整する。
【００９０】
処理済の処理物を処理槽１から搬出する際に処理槽１の一部を取り壊すため、前記壁板２４の一部ならびに遮水シート２８は再利用不可能であるが、電極槽２，３、電極１２，１３、パイプ２１、締め付け金具２２などは再利用が可能である。
【００９１】
電気化学的処理の基準となる電源波形は任意であり、図１７（ａ）〜（ｇ）に示すように正弦波、パルス波、矩形波、鋸波、三角波等のいずれも使用できる。同図に示す斜線部が印加する電圧値である。また、一定あるいは不定期間をもって、直流と正弦波、パルス波、矩形波、鋸波または三角波等を交互に与える方法もある。
【００９２】
図１８と図１９は、図１７に示すような波形が得られる電源装置の具体例を示す回路図である。図中の４１は周波数が５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの交流電源、４２はトランス、４３はコンバータ、４４は増幅器、４５は信号発生器、４６は波形、周波数、デューティ比、バイアス調整機能付きのインバータである。図１８に示す電源装置は安価であり、図１９に示す電源装置は８０％以上の電源効率を有している。なお本例では周波数が５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの交流電源４１を用いているが、モータジェネレータ方式あるいはインバータ方式で最適な周波数に調整することができる。
【００９３】
図２０は別の電源波形を示す図、図２１と図２２はその波形が得られる電源装置の回路図である。図中の４７は整流器、４８は抵抗器で、正弦波の正側と負側の電圧を適宜変えている。
【００９４】
図２３はさらに別の電源波形を示す図、図２４はその波形が得られる電源装置の回路図である。図中の４９はＳＣＲ制御回路である。図２３に示すように負側の大部分をカットし、正と負のサイクルの電圧積分値の差（正−負）が正値となるように制御した波形を図２４に示す電源装置で生成する。
【００９５】
図２５と図２６はさらに別の電源波形を示す図、図２７と図２８はそれら波形が得られる電源装置の回路図で、図２７の電源装置で図２５に示す波形が、図２８の電源装置で図２６に示す波形が得られる。図中の４９ａは第１のＳＣＲ制御回路、４９ｂは第２のＳＣＲ制御回路、５０はＧＴＯ制御回路である。図２５と図２６に示すように、一定周期で交流をＯＮ−ＯＦＦして負側の大部分と正側の一部をカットしている。ＯＦＦの期間分だけ電流が流れないため、一定の省力化が図れる。
【００９６】
図２５と図２６に示すように負側から正側に切り変わった初期の部分を一部カットして正側の立ち上がりが急峻になった急峻部５１を設けるか、あるいは図１７の（ａ），（ｂ），（ｅ），（ｆ），（ｇ）のように急峻部５１を有する矩形波や三角波を用いれば、回収効率が高くなる。
【００９７】
これら正弦波、パルス波、矩形波、鋸波または三角波等は、正側と負側のサイクルの電圧積分値が（正＞負）となるように制御する。すなわち、時刻ｔにおいて電圧Ｖ（ｔ）で示され、電圧Ｖ（　ｔ）が正値である期間をｔ１、負値である期間をｔ２とした場合、電圧の絶対値｜Ｖ（ｔ）｜に関して、次の式（１）の関係を持つようにすればよい。
【００９８】
【数１】
2004016935.tif 000003
正側と負側のサイクルの積分値は、ピーク電圧値や、パルス幅、或いはパルス数を制御することにより制御できる。ただし、正側と負側のサイクルの積分値を制御すればよいので、他の実現可能な方法を使っても構わない。
【００９９】
また印加電流の電圧が一定電圧（＋Ｖ１：正値）と、一定電圧（−Ｖ２：負値）間で推移し、正値（＋Ｖ１）である期間（ｔ１）と負値（−Ｖ２）である期間（ｔ２）との間に、（Ｖ１×ｔ１）　＞　（Ｖ２×ｔ２）の関係が成立するように調整されている。
【０１００】
さらに印加電流の電圧が，±Ｖ１（Ｖ１：正値）間で推移し、かつ、＋Ｖ１である期間（ｔ１）と−Ｖ１である期間（ｔ２）との間に、ｔ１≧ｔ２の関係が成立するように調整されている。
【０１０１】
直流電源を用いた従来の方式では、処理土壌中の重金属類は、重金属イオンとして電気泳動及び電気浸透の作用により処理土壌に浸透させた溶液とともに、通常、陰極側に移動する。
【０１０２】
しかし、本実施形態で用いた電源では、一部負方向の電圧が含まれており、ある周波数でもって正負の両方向に電圧が切り替わる、すなわち電極の極性が切り替わるため、電極近傍では、水の電気分解反応が進行する前に極性が切り替わる。このとき、陽極側では水の電気分解に起因する水素イオンの発生が抑えられて、強酸性化は起こらず、電極の溶損が抑えられる。
【０１０３】
従来の方法では、陽極の溶損、陰極部でのアルカリ化という問題点を有している。本発明者らは、前述のように印加する電流を、単純な定電圧の直流電源または交流電源を半波整流した直流の代わりに、印加電流を任意周波数に制御し、正負両範囲を含めた正弦波、パルス波、矩形波、鋸波、三角波などとし、正側の期間の電圧（電流）の積分値と負側の期間の電圧（電流）の積分値の差（正−負）が正値となるように制御することで解決した。
【０１０４】
土壌中のマトリックスが一種の分子ふるい作用を持っているかのように振舞うため、通常電気泳動の速度は非常に遅く、一定の除去率に到達するためには膨大な時間を要する。
【０１０５】
前述の半波整流電源などを用いる方法においても、電圧の変化は０Ｖ〜一定電圧であり、電極近傍で水（または電極液）の電気分解反応が進行してしまい、陽極部での強酸性化による電極の溶損、陰極部でのアルカリ化による重金属類の不溶化・沈殿という問題点が生じる。
【０１０６】
また、水（または酸性水溶液）の電気分解反応が進行すると、印加した電気エネルギーが無駄に消費されるばかりでなく、陰極近傍の土壌がアルカリ化し、このアルカリ成分および不溶化重金属が電気抵抗となり、陰極近傍で特に電位差が大きくなる。このため、さらに土壌の電気抵抗が増え、ジュール熱の発生を増加させる要因となる。
【０１０７】
図２９は、この直流電流を流した場合の弊害を示す模式図である。同図に示すように電気的中和を保つために、電極面（帯電面）の近傍にこれを中和する対イオンの強い吸着層（電気二重層）が形成される。一方、溶液相では、電極から遠ざかるにつれて正負の電荷が中和していくような拡散的な分布を示す。そして電流を流し続けると陰極側はアルカリ化、陽極側は酸性化し、電極と溶液間で電子の授受が起きて水の電気分解が進行する。
【０１０８】
本発明では、電圧波形が正、負に渡る正弦波、パルス波、矩形波、鋸波または三角波を用いることで、ある周波数でもって電極の極性が切り替わるため、電極近傍では、水の電気分解反応が進行する前に極性が切り替わることになる。このとき、陽極部では水の電気分解に起因する水素イオンの発生が抑えられて、強酸性化は起こらず、電極の溶損が抑えられる。従って、高価な貴金属を用いる必要がなく、コストを削減できる。
【０１０９】
一方、陰極部では、水の電気分解に起因する水酸化物イオンの発生が抑えられて、強アルカリ化は起こらない。従って、土壌を適正なｐＨ値にコントロールするために添加する酸濃度を従来法よりも低くする、または酸の添加を不要とすることが可能となり、コストを削減できる。さらに、陰極近傍の土壌内で重金属類が不溶化・沈殿するという問題が生じないため、効率的に重金属類の除去が可能となる。
【０１１０】
さらにまた、陰極付近の土壌が強アルカリ化しないことから、陰極近傍の土壌で電気抵抗が増える要因が無くなるため、特に陰極近傍での電位差を増加させることがなく、ジュール熱の発生を抑える効果が得られる。
【０１１１】
本発明による、正、負に渡る正弦波、パルス波、矩形波、鋸波、三角波を用いると、印加した電気エネルギーは、水の電気分解反応に使われることはなく、また、土壌の電気抵抗に起因するジュール熱の発生等に使われる割合が非常に少ない。電気エネルギーの大部分は重金属類の電気泳動に使用されるため、無駄が非常に少なく、効率よく重金属類を電気泳動できる。
【０１１２】
また、比較的低い電圧値にした場合でも、従来方法より重金属類の電気泳動効果を効率的に高めることができ、さらにジュール熱による電極液の蒸発、重金属類の系外への飛散を抑えることができる。逆に、電圧値を高くしても、ジュール熱の発生は従来方法よりも抑えられるため、問題なく重金属類の除去効率を高めることができる。
【０１１３】
交流電源を用いたり、正と負が対称なパルス波形を用いたりした場合は、同様に電極の溶損は起きないが、電気泳動効果による重金属イオンの移動が起こらないため、土壌中の重金属類を除去するには、浸透した溶液（酸、酸水溶液または水）を順次置換させるしかなく、作業効率の面で望ましくはない。
【０１１４】
電気泳動を推進させるためには、印加電流の正の期間に流れる電流の積分値が、負の期間に流れる電流の積分値と比べて大きくなるように制御し、一方向に重金属イオンを移動させるようにする。当然、正の期間の電流の積分値と負の期間の積分値の差（正−負）が大きいほど、電気泳動速度は速くなる。電極部での水の電気分解反応の抑制効果、および周囲への電波障害の影響を考慮すると、周波数１Ｈｚから１００ｋＨｚ程度の間、好ましくは５０Ｈｚから１０００Ｈｚの間で使用される。
【０１１５】
図３０は、本実施形態の陰極近傍での状態を模式的に示す図である。同図に示すようにある周波数でもって正負の両方向に電圧（極性）が切り替わることにより、電気二重層の形成と崩壊が繰り返して起こり、そのために水の電気分解が生じないで、陰極側のアルカリ化、陽極側の酸性化が抑制され、結果的には陰極側では重金属類の不溶化・沈殿が抑制され、陽極側では電極の溶損が抑制されるという効果を有している。
【０１１６】
図３１は、本発明法および従来法で汚染土壌の浄化を行なった場合の、陽極の重量の経時変化を比較して示す図である。この図で明らかなように従来法（破線）では陽極の溶損（重量変化）が激しいが、本発明法（実線）では陽極の重量はほとんど変化せず、陽極の耐用寿命が長い。従って、陽極に高価な貴金属を用いる必要がなく、例えば鉄系の電極が使用可能となりコストを削減できる。
【０１１７】
一方、陰極部では、水の電気分解に起因する水酸化物イオンの発生が抑えられ、強アルカリ化は起こらない。従って、土壌を適正なｐＨにコントロールするために添加する酸濃度を従来法よりも低くすることが可能となり、陰極近傍の土壌内で重金属類が不溶化・沈殿するという問題は生じなかった。
【０１１８】
図３２は陽極近くの土壌、陰極近くの土壌、ならびにその間の土壌の電位を測定した電位特性図で、横軸に土壌の位置、縦軸に電位を示している。実線のａ）は本発明法、破線のｂ）とｃ）は従来法の特性曲線である。この図から明らかなように、本発明法ａ）では両電極間の電位の勾配はほぼ等しいが、本発明ａ）と同じ電圧Ｅ１を両電極間にかけても従来法ｂ）では、陰極近傍で急激な電位差があり、陽極から中央部近傍までの土壌での電位勾配（角度θｂ）が小さい。電気泳動効果は電位勾配が大きいほど大きくなることから、従来法ｂ）では陽極から中央部近傍までの電気泳動効果は小さくなると考えられる。
【０１１９】
また陰極近傍の急な電位勾配は、陰極近傍での電気抵抗の増加に起因するものであり、陰極近傍でのジュール熱の発生原因となる。陰極近傍の電気抵抗の増加の原因は、陰極液の電気分解に基づく強アルカリ化、陰極近傍での重金属類の不溶化である。従ってこの領域では、重金属類は不溶化していると考えられ、電位勾配が大きくなっていても、電気泳動効果は非常に小さい。
【０１２０】
従来法ｂ）よりも電気泳動効果を上げるためには、さらに両電極間の電圧を上げる必要がある。従来法ｃ）に電圧をＥ２まで上げたときの状態を示す。この時の電位勾配（角度θｃ）が、本発明での電位勾配（θａ）とほぼ同等である。
【０１２１】
この場合さらに陰極液の電気分解が促進し、強アルカリ化領域が拡大てし、陰極での電気抵抗が増大し、電位勾配が増加していることがわかる。従って、ジュール熱発生量が増え、電気エネルギーの無駄使いとなる。
【０１２２】
本発明法ａ）では、土壌中の電位勾配（θａ）は土壌全域でほぼ一定に保たれており、電気泳動効果は従来法ｂ）と比べて高いこと分かる。このように本発明では、印加した電気エネルギーは、水の電気分解、土壌のジュール熱発生等に使われることはなく、その大部分が重金属類の電気泳動に使用されるため、無駄が非常に少なく、効率よく重金属類を電気泳動できる。
【０１２３】
前記実施形態では汚水からキレートにより重金属類を処理したが、イオン交換樹脂や活性炭などの吸着材を使用する方法、凝集沈澱添加剤、アルカリ化による水酸化物沈澱などの方法も可能である。
【０１２４】
前記実施形態では陰極槽と汚水槽との間、汚水槽と凝集槽との間の液の移動をオーバーフローによって行なったが、ポンプを用いて液の移動を行なうこともできる。
【０１２５】
前記実施形態では土壌から鉛やカドミウムなどの重金属類を回収する場合を説明したが、本発明は陽イオン化した希土類元素や陰イオン化したアルミ酸などの金属成分を回収することも可能である。
【０１２６】
本発明の電気化学的処理方法は、土壌の浄化だけでなく、例えば燃焼装置から排出される燃焼灰、ばいじん、汚泥、河川や沼などに溜まった泥、その被処理物質を含む粉体、粉末、コロイド溶液、溶液などから被処理物質を処理するときにも適用可能である。
【０１２７】
【発明の効果】
本発明の第１の手段は、電気化学的に処理した後に囲い枠の側壁の少なくとも一部を取り壊して処理済みの処理物を囲い枠から搬出する構成になっているから、現地などの任意な所で容易に実施することができ、従来のように被処理物の搬送に伴う２次公害の心配がなく、運搬費と運搬時間の節減ができる。
【０１２８】
本発明の第２の手段は囲い枠が、パイプと金具と板材と遮水シートから構成されており、これらは通常の建設部材であり、運搬が容易で、現地などにおいても簡単に入手でき安価である。
【０１２９】
本発明の第３の手段は、遮水シートの継ぎ目部分ならびに折り目部分が接着あるいは融着により液密にシールされているから、被処理物に酸などの化学物質を添加しても、それが囲い枠の外側に流出することがなく、従って２次公害の心配がない。
【０１３０】
本発明の第４の手段は、陽極槽と陰極槽が囲い枠に対して挿抜可能に配置されているから、囲い枠を取り壊して処理物を搬出する際に陽極槽と陰極槽を囲い枠から取り出すことができ、再利用が可能となる。
【０１３１】
本発明の第５の手段は、透水フィルタを有する電極槽に浸透水を注入し、その電極槽を通して浸透水を被処理物層に浸透させるから、被処理物層への浸透速度が速く、全体にほぼ均一に浸透する。
【０１３２】
本発明の第６の手段は雨水の侵入を防止する覆いが囲い枠の上側に設けられているから、囲い枠内のｐＨ値などの処理条件が雨水の侵入で変化することがなくなり、安定した電気化学的処理が可能である。
【０１３３】
本発明の第７の手段は、被処理物中に含まれている夾雑物を除去してから処理するため、夾雑物による電気化学的処理の阻害が解消される。
【０１３４】
本発明の第８の手段は被処理物が重金属類を含む土壌であり、土壌中の重金属類を２次公害の恐れがなく簡便に除去することができる。
【０１３５】
本発明の第９の手段は土壌と酸を混合して処理するため、重金属類の除去率が高い。
【０１３６】
本発明の第１０の手段は、陽極槽内の水位が陰極槽内の水位よりも高くなるように水位制御されているから、陽極側から陰極側への浸透水の移動が速く、処理時間の短縮が図れる。
【０１３７】
本発明の第１１の手段は前述のような構成になっており、処理槽を設置する特別のスペースを設ける必要がなく、効率よく連続的に処理できる。
【０１３８】
本発明の第１２の手段は、電極の面と直交する方向に配置されている囲い枠の側壁を取り壊すことにより、電極が邪魔になることなく、処理槽から処理物を搬出できる。
【０１３９】
本発明の第１３の手段は、多量の水とともに処理物を流出することにより、処理槽からの処理物の搬出が簡便である。
【０１４０】
本発明の第１４の手段は、囲い枠の内側寸法が処理物搬出用の建設機械が囲い枠内に進入可能な寸法になっているから、建設機械が囲い枠の内側に入り込んで作業することができ、搬出作業が効率的に行なわれる。
【０１４１】
本発明の第１５の手段は前述のような構成になっており、従来法のように電極近傍で水の電気分解が進行し、陽極部での強酸性化による電極の溶損、陰極部での強アルカリ化による重金属などの被処理物の不溶化・沈澱という問題、ならびに印加した電気エネルギーが、水の電気分解、および被処理物の電気抵抗に起因するジュール熱の発生に使われて、無駄が多いなどの問題点が解消される。
【０１４２】
本発明の第１６の手段は、パイプと取外し可能な締め付け金具とで構成した枠型のフレームと、そのフレームの内側に取り付けられた板材と、その板材の内側に張られた遮水シートで囲い枠が構成されているから、被処理物の処理後に囲い枠を容易に取り壊して、処理済みの処理物を囲い枠から搬出するができ、現地などの任意な所に容易に囲い枠を設置することができ、従来のように被処理物の搬送に伴う２次公害の心配がなく、運搬費と運搬時間の節減ができる。
【０１４３】
本発明の第１７の手段は、前記遮水シートの継ぎ目部分ならびに折り目部分が液密にシールされているから、被処理物に酸などの化学物質を添加しても、それが囲い枠の外側に流出することがなく、従って２次公害の心配がない。
【０１４４】
本発明の第１８の手段は、囲い枠の内側底面には地面が露出しており、その地面の上を遮水シートで直接覆うから、囲い枠の内側底面への板材の敷設が不要となり、コストの低減が図れる。
【０１４５】
本発明の第１９の手段は囲い枠の上側に雨水の侵入を防止する覆いが設けられるから、囲い枠内でのｐＨ値などの処理条件が雨水の侵入で変化することがなくなり、安定した電気化学的処理が可能である。
【０１４６】
本発明の第２０の手段は、被処理物が重金属類を含む土壌であり、土壌中の重金属類を２次公害の恐れがなく簡便に除去することができる。
【０１４７】
本発明の第２１の手段は前述のような構成になっており、従来法のように電極近傍で水の電気分解が進行し、陽極部での強酸性化による電極の溶損、陰極部での強アルカリ化による重金属などの被処理物の不溶化・沈澱という問題、ならびに印加した電気エネルギーが、水の電気分解、および被処理物の電気抵抗に起因するジュール熱の発生に使われて、無駄が多いなどの問題点が解消される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電気化学的処理方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】この電気化学的処理方法に用いる簡易電気化学的処理装置の概略構成図である。
【図３】その処理装置に用いる処理槽の斜視図である。
【図４】その処理槽の断面図である。
【図５】その処理槽に用いる壁板の正面図である。
【図６】コンベアで土壌を処理槽に搬入する状態を示す斜視図である。
【図７】陰極槽と陽極槽の配置と被処理物の搬出方向との関係を示す図である。
【図８】電極槽の斜視図である。
【図９】他の変形例における陰極槽と陽極槽の配置と被処理物の搬出方向との関係を示す図である。
【図１０】さらに他の変形例における陰極槽と陽極槽の配置と被処理物の搬出方向との関係を示す図である。
【図１１】電極槽の変形例を示す斜視図である。
【図１２】電極槽の固定構造を示す斜視図である。
【図１３】空気ヘッダーの正面図である。
【図１４】電極槽の変形例を示す斜視図である。
【図１５】電極槽の固定構造を示す斜視図である。
【図１６】土壌処理法の展開を説明するための図である。
【図１７】本発明の実施形態に係る電源波形図である。
【図１８】本発明の実施形態に係る電源装置の回路図である。
【図１９】本発明の実施形態に係る電源装置の回路図である。
【図２０】本発明の実施形態に係る電源波形図である。
【図２１】本発明の実施形態に係る電源装置の回路図である。
【図２２】本発明の実施形態に係る電源装置の回路図である。
【図２３】本発明の実施形態に係る電源波形図である。
【図２４】本発明の実施形態に係る電源装置の回路図である。
【図２５】本発明の実施形態に係る電源波形図である。
【図２６】本発明の実施形態に係る電源波形図である。
【図２７】本発明の実施形態に係る電源装置の回路図である。
【図２８】本発明の実施形態に係る電源装置の回路図である。
【図２９】従来の直流電流を流した場合の弊害を示す模式図である。
【図３０】本実施形態の効果を示す模式図である。
【図３１】本発明法と従来法で汚染土壌の浄化を行なった際の陽極重量の変化を示す図である。
【図３２】陽極近くの土壌、陰極近くの土壌、ならびにその間の土壌の電位を測定した電位特性図である。
【符号の説明】
１：処理槽、２：陰極槽、３：陽極槽、４：汚水槽、５：凝集槽、６：沈澱槽、７：揚水ポンプ、８：給水タンク、９：ｐＨ計、１０：酸供給装置、１１：電源装置、１２：陰極、１３：陽極、１４：透水フィルタ、１５：混練機、１６：被処理物、１７：浸透水、１８：凝集剤、１９：汚泥、２０：地面、２１：パイプ、２２：締め付け金具、２３：フレーム、２４：壁板、２５：補強部材、２６：補強用パイプ、２７：コーナ部材、２８：遮水シート、２９：糸、３０：槽本体板、３１：ケーブル、３２：配管、３３：空気ヘッダー、３４：ヘッダー母管、３５：コック、３６：チューブ、３７：ノズル、３８：掘削土壌、３９：穴、４０：処理済土壌、４１：交流電源、４２：トランス、４３：コンバータ、４４：増幅器、４５：信号発生器、４６：インバータ、４７：整流器、４８：抵抗器、４９：ＳＣＲ制御回路、５０：ＧＯＴ制御回路、５１：急峻部、５２：電極槽底部固定用垂木、５３：電極槽上部固定用サポート、５４：ベルトコンベア、５５：電極槽フレーム、５６：拡散スクリュ、５７：水流ポンプ、５８：モータ、５９：ホース、６０：ノズル、Ａ：空気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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