(57)【要約】【課題】汚染現場において汚染土壌を直接浄化処理が可能な浄化技術の実現。【解決手段】汚染土壌２６の表面にレーザビームＬを照射して土壌内部の有害物質を高温加熱すると共に、レーザビームＬの照射位置を相対的に移動させる。【効果】レーザビームを汚染物の表面に直接照射する方式であるため、焼却炉のような大掛かりな施設が不要となり、汚染現場に必要機材を持ち込み、その場で浄化処理を実施することが可能となる。レーザビームによる加熱工程は瞬間的に完了するため、特に冷却工程を設けることなく、元の場所に戻すことができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染物の表面にレーザビームを照射して表面又は内部の有害物質を高温加熱すると共に、レーザビームの照射位置を相対的に移動させることを特徴とする汚染物の浄化方法。
【請求項２】
上記レーザビームが、半導体レーザであることを特徴とする請求項１に記載の汚染物の浄化方法。
【請求項３】
汚染物の表面に、線状化または面状化されたレーザビームを照射することを特徴とする請求項１または２に記載の汚染物の浄化方法。
【請求項４】
上記汚染物を落下させると共に、落下途中の汚染物の表面にレーザビームを導くことによって照射位置を相対的に移動させることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の汚染物の浄化装置。
【請求項５】
上記レーザビームの照射時に発生する有毒ガスを回収し、これを浄化することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の汚染物の浄化方法。
【請求項６】
レーザ発振器と、該レーザ発振器から出力されたレーザビームを汚染物の表面に照射するレーザヘッドと、レーザビームの照射位置を相対的に移動させる手段とを備えたことを特徴とする汚染物の浄化装置。
【請求項７】
上記レーザ発振器が、半導体レーザ発振器であることを特徴とする請求項６に記載の汚染物の浄化装置。
【請求項８】
上記レーザ発振器から出力されたレーザビームを、線状化または面状化させる手段を備えたことを特徴とする請求項６または７に記載の汚染物の浄化装置。
【請求項９】
レーザビームの照射位置近傍に配置されたノズルと、該ノズルから吸引された有毒ガスを浄化する手段とを備えたことを特徴とする請求項６〜８の何れかに記載の汚染物の浄化装置。
【請求項１０】
上記レーザビームの照射位置の移動手段が可動アームであり、該可動アームの先端部に上記レーザヘッドを取り付けると共に、当該可動アームを変位させることによって照射位置を相対的に移動させることを特徴とする請求項６〜９の何れかに記載の汚染物の浄化装置。
【請求項１１】
上記レーザビームの照射位置の移動手段がベルトコンベアであり、該ベルトコンベアによって搬送中の汚染物にレーザビームを導くことによって照射位置を相対的に移動させることを特徴とする請求項６〜９の何れかに記載の汚染物の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は汚染物の浄化技術に係り、特に、汚染土壌等にレーザビームを照射して高温加熱し、以て有害物質を消失ないしは無害化させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、わが国では、ガソリンスタンド、飲食店、食品加工工場、養鶏・養豚場、魚市場、化学工場、病院、薬品工場、繊維工場など、土壌汚染の原因施設が立ち退く際には、土壌汚染の調査及び汚染が判明した場合にはその浄化が義務付けられている。
この汚染土壌の浄化に際しては、焼却処理法が用いられる。以下に焼却処理法の手順を説明する。
（１）　汚染土壌をトラックに積んで処理施設まで運搬する。
（２）　焼却炉において汚染物質の沸点以上に高温加熱し、汚染土壌に含まれる有害物質を気化させて、回収処理する。また、この過程を通じて汚染土壌に対する殺菌処理も完了する。
（３）　加熱された土壌を冷却させる。
（４）　土壌をトラックに再び積んで運搬し、元の場所に戻す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の焼却処理法では大掛かりな焼却装置の利用が前提となるため、汚染土壌を現場から遠方の処理施設まで運搬した後、再度元の場所に戻すという工程が必要であり、その分大きな手間と時間、コストを要していた。
【０００４】
この発明は、従来の汚染土壌の浄化方法が抱えていた上記問題点を解決するために案出されたものであり、汚染現場において直接浄化処理が可能な浄化技術を実現することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明に係る汚染物の浄化方法は、汚染物の表面にレーザビームを照射して表面または内部の有害物質を高温加熱すると共に、レーザビームの照射位置を相対的に移動させることを特徴としている。
このように、レーザビームを汚染土壌を典型とする汚染物の表面に直接照射する方式であれば、焼却炉のような大掛かりな施設が不要であり、例えば半導体レーザのように小型軽量のレーザ発振器を用いれば、汚染現場に機材を持ち込み、その場で浄化処理を実施できる。この結果、汚染土壌の運搬工程が全く不要となる。
レーザビームの照射による加熱温度は摂氏１，０００〜１，５００度に達するため、雑菌に対する殺菌処理は勿論のこと、ダイオキシンや鉛等の除去も可能である。しかも、レーザビームによる加熱工程は瞬間的に完了するため、特に冷却工程を設けることなく、元の場所に戻すことができる。
なお、この発明は汚染土壌の浄化を出発点としているため、「汚染物」としては上記のように汚染土壌が第一に該当するが、土壌以外の汚染物（汚染施設や汚染構造物を含む）についても適用可能である。
【０００６】
レーザビームの照射による加熱は局所的なものであるため、レーザビーム側を移動させるか、あるいは汚染物側を移動させることにより、レーザ照射位置を相対的に移動させ、対象となる汚染物の全域に亘って浄化処理を施すことが必要となる。
例えば、ロボットアームやクレーン、パワーショベルのアーム先端部にレーザヘッドを取り付けることにより、アームの変位に応じてレーザ照射位置を移動させることができる。
あるいは、ベルトコンベアによって移送中の汚染物の表面にレーザビームを導くことによって、レーザ照射位置を移動させることもできる。
汚染物を落下させると共に、落下途中の汚染物の表面にレーザビームを導くことによってもレーザ照射位置を移動させることができる。
【０００７】
レーザビームの照射による浄化効率を高めるためには、汚染物の表面に線状化または面状化されたレーザビームを照射することが望ましい。
ここで「線状化」とは、シリンドリカルレンズ等の光学素子などを用いることにより、レーザビームの照射形状を横方向に拡大することを意味し、「面状化」とは、縦及び横方向に拡大することを意味している。
【０００８】
なお、重金属系の汚染物質が土壌に含まれている場合、レーザビームの照射によって有毒ガスが発生する危険性があるため、これを回収して浄化処理を施すことが望ましい。
【０００９】
この発明に係る汚染物の浄化装置は、レーザ発振器と、該レーザ発振器から出力されたレーザビームを汚染物の表面に照射するレーザヘッドと、レーザビームの照射位置を相対的に移動させる手段とを備えたことを特徴としている。
上記レーザ発振器として特に限定はないが、小型軽量性に優れた半導体レーザ発振器が好適である。
また、上記レーザ発振器から出力されたレーザビームを線状化または面状化させる手段を設けることが望ましい。
さらに、レーザの照射位置近傍にノズルを配置させると共に、該ノズルから吸引された有毒ガスを浄化する手段を設けることが望ましい。
【００１０】
上記レーザビーム照射位置の移動手段としては、例えば可動アームが該当し、この可動アームの先端部に上記レーザヘッドを取り付けると共に、当該可動アームを変位させることにより、照射位置を相対的に移動させることができる。
あるいは、上記レーザビーム照射位置の移動手段として、ベルトコンベアを用いることもできる。この場合、ベルトコンベアによって搬送中の汚染物にレーザビームを導くことにより、照射位置を相対的に移動させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明に係る第１の浄化装置１０の基本構造を示すものであり、土壌移送手段としてのベルトコンベア１２と、レーザ発振器１４と、レーザヘッド１６と、吸気ノズル１８とを備えている。
また、ベルトコンベア１２の一端側には、厚さ調整用のブレード２０が配置されている。このブレード２０の先端とベルトコンベア１２の表面との間には、１〜２ｃｍ程度の隙間２２が形成されている。
【００１２】
上記レーザ発振器１４は、例えば１０ｋｗ級の出力を備えた半導体レーザ発振器よりなる。また、レーザ発振器１４とレーザヘッド１６との間は光ファイバ２４によって接続されている。
上記レーザヘッド１６内には、シリンドリカルレンズ等の光学素子が組み込まれており、レーザ発振器１４から出力されたレーザビームは、これらの光学素子の作用によって線状ビーム化される。
この結果、図２に示すように、レーザヘッド１６から汚染土壌２６に対して線状のレーザビームＬが照射されることとなる。
【００１３】
つぎに、この第１の浄化装置１０を用いた汚染土壌の浄化手順について説明する。
まず、ベルトコンベア１２の一端に汚染土壌２６が載せられる。この汚染土壌２６は、途中に配置されたブレード２０の先端とベルトコンベア１２間の隙間２２を通過する際に、その厚さが１〜２ｃｍ程度に調整される。
上記レーザヘッド１６からは、線状のレーザビームＬが連続的に出射されているため、土壌２６がレーザヘッド１６の真下に移送されると、その表面にレーザビームＬが直線状に照射される。
この結果、汚染土壌２６は瞬時に摂氏１，０００度以上に加熱され、ダイオキシンや鉛、あるいは油分といった有害物質は蒸発し、吸気ノズル１８によって真空吸引される。
また、上記加熱処理により、汚染土壌２６中の雑菌に対する殺菌処理も完了する。
吸気ノズル１８から取り込まれた有毒ガスは、フレキシブルダクト２８を通じて図示しない濾過装置まで運ばれ、そこで無害化処理される。
【００１４】
半導体レーザ発振器１４は、エネルギ効率が極めて高いのみならず、小型軽量性に優れ、電源も比較的小型のもので済むため、第１の浄化装置１０を軽トラック等に積んで汚染現場に持ち込み、その場で浄化処理することが可能となる。このため、従来のように土壌自体を処理施設まで搬送する必要がなくなる。
また、レーザビームＬの照射による高温加熱も一瞬だけで済み、直ぐに冷めるため特に冷却工程を設ける必要もない。
【００１５】
第１の浄化装置１０の場合、上記のようにベルトコンベア１２を用いて汚染土壌２６側を移送することによってレーザ照射位置を移動させる方式であったが、レーザヘッド１６側の移動によって照射位置を移動させることも当然に可能である。
図３はその一例を示すものであり、この第２の浄化装置３０は、多関節型ロボットアーム３２の先端部にレーザヘッド１６及び吸気ノズル１８を取り付けた点に特徴を備えている。
【００１６】
図示しないレーザ発振器から出力されたレーザビームは、光ファイバ２４を介してレーザヘッド１６に入射し、そこで線状化されて汚染土壌２６の表面に照射される。また、高温加熱過程において生じた有害ガスは、吸気ノズル１８を通じて除去される。
この場合、汚染土壌２６側が固定であっても、ロボットアーム３２の変位によってレーザ照射位置を移動させることが可能となる。
この第２の浄化装置３０は、土壌の表面部分に汚染が集中している場合に特に有効である。あるいは、土壌の浄化に限らず、ダイオキシン等の有害物質に汚染された建物や構造物の表面浄化にも有効である。
【００１７】
ロボットアーム３２の代わりに、クレーンのアーム先端部やショベルカーのアーム先端部にレーザヘッド１６及び吸気ノズル１８を取り付けることによって第２の浄化装置３０を構成することもできる。
【００１８】
図４は、この発明に係る第３の浄化装置４０を示すものである。
この第３の浄化装置４０は、筺体４２と、筺体４２の内部に配置された複数のベルトコンベア４４ａ〜４４ｃと、ミラー４６と、遮光部材４８とを備えている。
また、筺体４２の側面には吸気ノズル１８が連通接続されると共に、レーザヘッド１６の先端部が挿入されている。
【００１９】
つぎに、この第３の浄化装置４０を用いた汚染土壌の浄化手順について説明する。
まず、筺体４２上部の土壌投入口５０から汚染土壌２６を落下させると、第１のベルトコンベア４４ａによって左方向に移送され、その終端部から第２のベルトコンベア４４ｂの表面に落下する。
この際、レーザヘッド１６から出射された線状レーザビームＬが落下途中の土壌２６に照射される。この落下土壌を透過したレーザビームＬは、ミラー４６に入射する。
この第１回目の高温加熱処理が完了した土壌２６は、第２のベルトコンベア４４ｂによって右方向に移送され、その終端部から第３のベルトコンベア４４ｃの表面に落下する。
この際にも、ミラー４６によって反射された線状レーザビームＬが、落下途中の土壌に反対側から照射される。
この第２回目の高温加熱処理が完了した土壌２６は、第３のベルトコンベア４４ｃによって左方向に移送され、その終端部から落下し、筺体４２下部の土壌排出口５２を通じて振動ふるい５４の表面に到達する。ふるいに掛けられた浄化済みの土壌は、そのまま元の位置に戻される。
【００２０】
レーザビームＬの照射によって発生した有毒ガスは、吸気ノズル１８を介して外部に排出され、図示しない処理装置によって無害化される。
この第３の浄化装置４０の場合にも、レーザ発振器１４として半導体レーザ発振器を用いているため、装置全体を小型化することが可能であり、小型トラックの荷台に載せて汚染現場まで搬送することが可能である。
なお、装置全体の処理能力を向上させるためには、ベルトコンベア４４及びミラー４６の数を増やし、レーザ照射の回数を増加させればよい。
あるいは、落下土壌を透過して来たレーザビームＬをミラー４６で反射して再度落下土壌に照射させる代わりに、各照射箇所毎にレーザヘッド１６を配置し、独立してレーザビームＬを照射させるように構成してもよい。
【００２１】
【発明の効果】
この発明に係る汚染物の浄化方法及び汚染物の浄化装置にあっては、レーザビームを汚染物の表面に直接照射する方式であるため、焼却炉のような大掛かりな施設が不要となり、汚染現場に必要機材を持ち込み、その場で浄化処理を実施することが可能となる。この結果、汚染土壌を浄化する場合に、従来のように汚染現場と処理施設間を往復させる工程が不要となる利点がある。
レーザビームの照射による加熱温度は摂氏１，０００〜１，５００度に達するため、雑菌に対する殺菌処理は勿論のこと、ダイオキシンや鉛等の除去も可能となる。
しかも、レーザビームによる加熱工程は瞬間的に完了するため、特に冷却工程を設けることなく、元の場所に戻すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る第１の浄化装置の基本構造を示す側面図である。
【図２】第１の浄化装置のレーザヘッドを示す正面図である。
【図３】この発明に係る第２の浄化装置の基本構造を示す側面図である。
【図４】この発明に係る第３の浄化装置の基本構造を示す概念図である。
【符号の説明】
１０　第１の浄化装置
１２　ベルトコンベア
１４　レーザ発振器
１６　レーザヘッド
１８　吸気ノズル
２０　ブレード
２２　隙間
２４　光ファイバ
２６　汚染土壌
２８　フレキシブルダクト
３０　第２の浄化装置
３２　多関節型ロボットアーム
４０　第３の浄化装置
４２　筺体
４４ａ〜４４ｃ　ベルトコンベア
４６　ミラー
４８　遮光部材
５０　土壌投入口
５２　土壌排出口
５４　振動ふるい
Ｌ　レーザビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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