(57)【要約】【課題】費用の嵩む別途の設備を設けることなく、自然の営みを利用して汚染土壌の保水量を低減させて、汚染の拡大を防止し、併せて加熱による無害化処理が容易な汚染土壌の処理方法を提供する。【解決手段】汚染土壌１に、特定期間の平均蒸発散量が当該地域における当該特定期間の平均降水量より多いかまたはほぼ等しい品種の植物、または、特定期間の平均蒸発散量の総量が当該特定期間の平均降水量より多いかまたはほぼ等しい二種以上の品種の組み合わせによる植物を定植または播種し育成させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染土壌に植物を定植または播種し育成させる汚染土壌の処理方法。
【請求項２】
前記植物は、特定期間の平均蒸発散量が当該汚染土壌地域における当該特定期間の平均降水量より多いかまたはほぼ等しい品種である請求項１記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項３】
前記植物は、特定期間の平均蒸発散量の総量が当該汚染土壌地域における当該特定期間の平均降水量より多いかまたはほぼ等しい二種以上の品種の組み合わせである請求項１記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項４】
前記植物は、地被植物または浅根性植物から選択されるものである請求項１から３のいずれか１項記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項５】
前記植物は、イネ科、アブラナ科、アオイ科、マメ科の中から選択されるものである請求項１から４のいずれか１項記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項６】
前記汚染土壌から流出する汚水を貯留する貯水池を形成し、前記貯水池の汚水を前記汚染土壌に生育する植物に灌水する請求項１から５のいずれか１項記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項７】
前記植物が生育した汚染土壌の表層土を掘削する掘削工程と、前記掘削工程による掘削土壌を加熱により無害化処理する加熱工程とからなる請求項１から６のいずれか１項記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項８】
前記植物が生育した汚染土壌の表層土を掘削する掘削工程と、前記掘削工程による掘削土壌から溶融不適物を分離除去する分離工程と、分離除去された掘削土壌を加熱溶融により無害化処理する加熱溶融工程とからなる請求項１から６のいずれか１項記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項９】
前記植物は、重量含水率が８５パーセント以下の品種から選択される請求項８記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項１０】
前記植物が生育した汚染土壌の表層土を掘削する掘削工程と、前記掘削工程により表層土が掘削された汚染土壌に請求項２から５のいずれか１項記載の植物を定植または播種し育成させる汚染土壌の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業廃棄物、焼却灰、都市ごみなどが投棄された汚染土壌や、化学物質で汚染された汚染土壌の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業廃棄物、焼却灰、都市ごみなどの廃棄物は各自治体などにより確保された埋立地などの処理場に投棄されているが、近年の処理量の増加や、投棄された廃棄物による環境汚染、つまり、投棄された廃棄物に含まれる重金属やダイオキシンなどの有害物質が付着した粒子が強風により飛散して周辺土壌を汚染し、降雨などにより流出して周辺土壌を汚染し、さらに地下水に流入して地下水を汚染するなどといった二次汚染を招く虞の問題から新たな処理場の確保が困難になっている。
【０００３】
そこで、降雨による汚染土壌の保水量の増量による汚染水の周囲への流出を防止すべく汚染土壌を蒸気透過性シートで被覆して保水量を減らしたり、汚染水の流出を防止すべく処理場に汚染水を浄化する排水処理施設を設けたりといった処理場周辺における環境汚染の拡大防止対策が採られたり、汚染土壌を加熱により無害化処理することが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３３４２３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、蒸気透過性シートで汚染土壌を被覆しても気温の低い秋冬期にはそれほど効果が上がらず却って保水量が増すという問題点があり、特に傾斜地では周辺土壌から流入する雨水による保水量の上昇を回避することが困難であるという問題点があった。また、排水処理施設を設ける場合には、時として大量に発生する汚染水を浄化するための大規模な設備が必要になり初期費用ばかりでなく維持費用も嵩むという問題点もあった。
【０００６】
さらには、汚染土壌の修復や廃棄物の減容化のために汚染土壌を加熱炉や溶融炉により加熱・溶融処理して無害化する技術では、加熱処理するため被処理物である汚染土壌を掘り起こして熱処理などに適する粒径に破砕したり不適物を除去したりする前処理工程としての破砕・選別工程が必要になるが、保水量が約２０パーセントを超える汚染土壌の場合には、汚染土壌を搬送するコンベア装置、汚染土壌を破砕する破砕機、不適物を除去する選別機、熱処理前に貯留する貯留槽などの前処理工程で使用する機器の内部に汚染土壌が泥状に付着して、機器内搬送経路の閉塞事故や、機器内駆動部の破損事故が頻発するために、予め土壌保水量を減少させる乾燥工程がさらに必要とされる。そしてこの乾燥のための熱源を化石燃料に求めると別途の設備費用と燃料費用が嵩み好ましくなく、天日乾燥させる場合には季節や気象条件により乾燥の程度が大きく変動するため、安定的な加熱処理が困難になるという問題点もあった。
【０００７】
本発明は上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、費用の嵩む別途の設備を設けることなく、自然の営みを利用して汚染土壌の保水量を低減させて、汚染の拡大を防止し、併せて加熱による無害化処理が容易な汚染土壌の処理方法を提供する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明による汚染土壌の処理方法の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項１に記載した通り、汚染土壌に植物を定植または播種し育成させる点にある。
【０００９】
つまり、汚染土壌で育成される植物からの蒸発散により土壌の保水量が急速に低減されるので、降雨時に汚染土壌からの排水が抑制され周辺土壌への汚染が低減される。
【００１０】
前記植物は、特定期間の平均蒸発散量が当該汚染土壌地域における当該特定期間の平均降水量より多いかまたはほぼ等しい品種であることが好ましく、これにより、当該特定期間を通じて降雨による汚染水の流出を防ぐとともに、土壌の保水量を低く抑えることが可能となる。
【００１１】
前記植物は、特定期間の平均蒸発散量の総量が当該汚染土壌地域における当該特定期間の平均降水量より多いかまたはほぼ等しい二種以上の品種の組み合わせであることが好ましく、これにより、当該特定期間における育成品種の生育期間の違いや蒸発散量の違いなどに応じて、お互いに補完すべく育成植物の品種選択自由度を広げることができる。
【００１２】
前記植物は、地被植物または浅根性植物から選択されるものであることが好ましい。つまり、汚染土壌の表層土に根を張らせる地被植物または中層土に根を張らせる浅根性植物を選択すれば表層土から中層土にかけて保水量を大きく低減でき、特に、表層土に根が張っている地被植物であれば表層土壌捕捉能力が高まり、投棄された廃棄物に含まれる重金属やダイオキシンなどの有害物質が付着した粒子が強風により飛散して周辺土壌を汚染する事態を効果的に抑止することが可能となるのである。特に、前記植物は、イネ科、アブラナ科、アオイ科、マメ科の中から選択されるものであることが好ましい。
【００１３】
さらに、前記汚染土壌から流出する汚水を貯留する貯水池を形成し、前記貯水池の汚水を前記汚染土壌に生育する植物に灌水することにより、排水を浄化処理して系外に放出する高価な浄化処理設備を設けなくとも、汚染された排水を閉じられた系の中で植物の生育のために灌水として循環させることにより系外への汚染の拡大を回避することができるのである。
【００１４】
上述した特徴構成に加えて、前記植物が生育した汚染土壌の表層土を掘削する掘削工程と、前記掘削工程による掘削土壌を加熱により無害化処理する加熱工程とを備える場合には、表層の汚染土壌を掘削する工程において、汚染土壌が前記植物の根により捕捉されているので、汚染物質の付着した粒子の飛散を抑制しながら掘削処理を遂行することができ、加熱工程においては汚染土壌の保水量が低く抑えられているので、加熱処理の際に必要となる総熱量を下げてエネルギー効率を向上させた状態で汚染土壌の無害化処理が可能となる。
【００１５】
前記植物が生育した汚染土壌の表層土を掘削する掘削工程と、前記掘削工程による掘削土壌から溶融不適物を分離除去する分離工程と、分離除去された掘削土壌を加熱溶融により無害化処理する加熱溶融工程とを備える場合には、上述と同様に、表層の汚染土壌を掘削する工程において、汚染土壌が前記植物の根により捕捉されているので、汚染物質の付着した粒子の飛散を抑制しながら掘削処理を遂行することができ、加熱工程においては汚染土壌の保水量が低く抑えられているので、加熱処理の際に必要となる総熱量を下げてエネルギー効率を向上させた状態で汚染土壌の無害化処理が可能となる。さらには、従来必要とされた乾燥工程が不要になり、仮に乾燥工程が必要とされる場合であっても、予め植物の蒸発散作用により土壌の保水量が低くなっているので、乾燥のために必要となる燃料消費量も低く抑えることが可能となるばかりか、汚染土壌を搬送するコンベア装置、汚染土壌を破砕する破砕機、不適物を除去する選別機、熱処理前に貯留する貯留槽などの前処理工程で使用する機器の閉塞事故や、機器内駆動部の破損事故を未然に防止することができるのである。
【００１６】
前記植物は、重量含水率が８５パーセント以下であれば、溶融処理の際に好適である。さらに、前記植物が生育した汚染土壌の表層土を掘削する掘削工程と、前記掘削工程により表層土が掘削された汚染土壌に上述の植物を定植または播種し育成させることにより、例えば広範なエリアにおける汚染土壌を無害化処理する場合など、植物が生育して保水量が低くなった土壌の一部を掘削処理し、掘削処理された裸地に新たな植物を育成することの繰り返しにより、上述した植物育成の諸効果を維持しながら処理を進めていくことが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。図１に示すように、産業廃棄物、焼却灰、都市ごみなどの廃棄物やそれら廃棄物への覆土が混ざり重金属やダイオキシンなどで汚染された汚染土壌１が山間の谷部または地盤５が凹状に掘削された処理場２に堆積している。前記汚染土壌１の表土には、表層部に根を張る地被植物であるイネ科のトールフェスクが全面に植栽されており、その蒸発散により汚染土壌の保水量が調整されている。前記トールフェスクは年間を通じて育成可能な品種で、図６に示すように、年間の蒸発散量が１４４７．８ｍｍと東京や大阪の年間降水量とほぼ等しいかまたは多く、従って、平均的に見れば降水量とほぼ等量の蒸発散により土壌の保水量が裸地の場合よりも低く調整される。
【００１８】
前記処理場２には、降雨による汚染土壌からの溢流を貯水する貯水池３が掘削形成されており、前記貯水池３に溜まった汚染排水を前記汚染土壌に育成されているトールフェスクに灌水するポンプ、配管などでなる灌漑設備４が設けられている。従って、灌水用の外部水源を必要とすることなく、汚染土壌から生じた排水を閉じられた系の中で植物の生育のために灌水として循環させることにより系外への汚染の拡大を回避可能に構成してある。
【００１９】
以下に、汚染土壌の無害化処理について説明する。前記汚染土壌１が表層部から３ｍ以上の深さにわたり堆積しており、６ヶ月以上の長期にわたり処理する場合、図２（ａ）に示すように、ほぼ一定の面積でブロック分割された表層を、ブロック単位で２ｍ程度の深さに掘削して後述の無害化処理を施し、掘削後の表層にさらにトールフェスクを播種する。播種されたトールフェスクが発芽して成長する間に隣接ブロック、または掘削済みブロックとは離間したブロックに対して同様に２ｍ程度の深さに掘削して無害化処理を施す。掘削後のブロックは上述と同様にさらにトールフェスクを播種する。以上の処理を順次繰り返すことにより植物による蒸発散機能を利用して掘削対象土壌の保水率を低く抑え、周辺への汚染水の流出を回避しながら長期にわたる無害化処理プロセスを完結させる。尚、掘削の手順としては、掘削済みブロックと隣接したブロックを掘削するよりも、掘削済みブロックと離間したブロックに対して掘削した方が、降雨による保水量の増加の影響を少なくできる点で好ましい。ここに、掘削深さを２ｍとしたのは、地被植物または浅根性植物による土壌の保水量低減効果が得られる深さで、トールフェスクの場合には、根が５００ｍｍ程度であっても毛細管現象により２ｍ程度までは含水率を低下させ得る。
【００２０】
前記汚染土壌１が表層部から３ｍ以下の深さにわたり堆積しており、６ヶ月以内の短期に処理可能となる場合、図２（ｂ）に示すように、ほぼ一定の面積でブロック分割された表層を、ブロック単位で順次地盤まで掘削して後述の無害化処理を施す。あるブロックの掘削中に降雨があった場合には、そのブロックに生育していた植物が掘削除去された後であれば、残余の掘削は行なわずに含水率が２０パーセント以下になるまで天日乾燥させ、その間に次のブロックの掘削処理に進む。
【００２１】
以下に、上述した無害化処理について詳述する。図３に示すように、上述した汚染土壌の掘削工程（Ｓ１）の後、汚染土壌をコンベア機構により二軸せん断破砕機などの破砕機に投入して大型の廃棄物などを数十ｍｍの粒径に破砕処理し（Ｓ２）、次に、磁力選別機などの金属選別機を用いて金属類を分離回収し（Ｓ３）、残余の廃棄物、土、植物を貯留槽に貯留し、貯留された処理物を順次表面溶融炉に投入してガラス化させることでダイオキシンなどの有害物質の熱分解処理および重金属類のガラス結晶内への封じ込めを行ない（Ｓ４）、掘削された箇所に埋め戻す（Ｓ５）一連の処理をオンサイトで行なうのである。ここで、加熱処理としてロータリーキルン式の加熱炉に投入してダイオキシンなどの有害物質の無害化を行なうという簡易法も採用可能である。以上の無害化処理の手順においては、汚染土壌に育成された植物による蒸発散作用により含水率が２０パーセント以下に調整されているため、掘削土壌の乾燥工程が不要となり、それに纏わる乾燥エネルギーの消費や、機器の損傷等、従来存在していた種々の不都合が解消される。
【００２２】
上述した実施形態では、処理場で土壌を掘削して加熱により無害化処理するものを説明したが、単に、植物を定植または播種し育成させるだけであっても、汚染土壌で育成される植物からの蒸発散により土壌の保水量が急速に低減されるので、降雨時に汚染土壌からの排水が抑制され周辺土壌への汚染が低減されるばかりでなく、強風が吹いても、投棄された廃棄物に含まれる重金属やダイオキシンなどの有害物質が付着した粒子が飛散することが抑制され、周辺環境の汚染を極力低減することが可能となる。
【００２３】
【実施例】
図５に示すように、断熱材１４で囲まれた１／２０００ａワグネルポット６の底部に礫層７を設けて、木綿布を介してその上に汚染土壌８を詰め、ポット６内に、地温計測のため銅―コンスタンタン熱電対９を深さ方向中程に設置するとともに、含水率計測のために３線式ＴＤＲプローブ１０を深さ方向中程に設置した試験用ポットを複数個準備し、それぞれ電子天秤１１上に設置した。各ポット６の底部からは土壌に保水されなかった溢流水がシリコンチューブ１２を介してメスシリンダ１３に流入するように設置した。上述の実験装置を用いて植物の蒸発散量の確認実験を行なった。
【００２４】
上述のワグネルポットの一つは裸地のままとし、他のポットには、イネ科のトールフェスク、アオイ科のケナフ、アブラナ科のヒマワリ、イネ科のソルガムをそれぞれ植栽して、全てに１日に１回、前日のポット重量からの減少量だけ灌水した。ポット重量、メスシリンダ重量を電子天秤で連続計測してｍｍ単位に換算して蒸発散量を記録した。
【００２５】
その結果、図６に示すように、裸地で３０パーセント以上の含水率が、植物を育成することにより２０パーセント以下に抑制されること、１月から１２月までの１ヶ月毎の一日平均蒸発散量データからトールフェスクの年間の蒸発散量が１４４７．８ｍｍ、５月から１０月に栽培可能なケナフが１４９９．５ｍｍなどと求まった。実験結果から、トールフェスクを栽培すれば、大阪、札幌などの地域では、特定期間としての１年間の平均蒸発散量が当該特定期間の平均降水量とほぼ等しいかまたは多い品種として採用可能で、汚染土壌から余剰排水が発生しないかまたは発生してもそれを貯水して系内で灌水として循環利用可能な環境下で栽培できることが確認された。又、特定期間として１ヶ月から数ヶ月の範囲でみれば、他の品種も採用可能なことが判明した。さらに、特定期間の平均蒸発散量の総量が当該特定期間の平均降水量とほぼ等しいかまたは多くなる二種以上の品種の組み合わせが可能なことが判明した。例えば、トールフェスクとケナフを組み合わせれば、年間の蒸発散量が２０１０．５ｍｍと鹿児島、沖縄を除き、全国的に利用可能であることが判明した。他に、地域によっては、トールフェスクとヒマワリの組み合わせや、トールフェスクとソルガムの組み合わせも有効である。尚、上述の特定期間とは１年に限るものではなく１ヶ月から数ヶ月の範囲で適用することも可能である。
【００２６】
また、図７に示すように、上述した１／２０００ａワグネルポットにヒマワリ、ケナフをそれぞれ植栽し、他のポットは裸地のままで、その時々の降水量に相当する量の灌水を施し、７月下旬から１０月下旬までの間における土壌の平均含水率（パーセント）を測定したところ、裸地では約４０パーセントから約６０パーセント（灌水時）のピーク値の範囲で変遷するのに対して、ケナフ、ヒマワリともに、ほぼ２０パーセント以下の範囲で変遷することが判明した。
【００２７】
上述した実施例では、イネ科のトールフェスク、アオイ科のケナフ、アブラナ科のヒマワリ、イネ科のソルガムをそれぞれ植栽した例を説明したが、実際に汚染土壌で育成する植物はこれらに限定されるものではなく、イネ科であればトウモロコシやイタリアンライグラスなど、他にアルファルファなどのマメ科の植物も育成可能である。好ましいのは、春から秋にかけて、晴天時に４ｍｍ／日以上の蒸発散能力があり、または、多年草で年間を通して１．５ｍｍ／日以上の蒸発散能力がある品種であり、特に汚染土壌で育成するものであるため、果菜類、野菜類といった人間や鳥類の食用とならない品種であることが好ましく、害虫がつきにくい品種であることが好ましい。また、掘削土壌を熔融処理する場合には、植物の含水率が８５パーセント以下で、地上部の丈が１ｍ以下となる草本類が熔融しやすく好ましい。さらには、根、茎、葉のいずれかが密集して粉塵が飛散しにくく、土壌の溶出防止機能の優れた品種、有機成分を吸収して悪臭を閉じ込める作用のある品種、重金属類の吸収能力を有する品種、塩類の吸収能力のある品種が好ましい。以上を総合すると、イネ科、アオイ科、アブラナ科、マメ科の植物から一または複数種が選択可能である。尚、本明細書において含水率とは重量含水率を意味するものである。
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、費用の嵩む別途の設備を設けることなく、自然の営みを利用して汚染土壌の保水量を低減させることができ、しかも加熱による無害化処理も特別の乾燥工程を経なくとも円滑に行なえる汚染土壌の処理方法を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による汚染土壌の処理方法の説明図
【図２】汚染土壌の無害化処理方法の説明図
【図３】汚染土壌の無害化処理方法のフローチャート
【図４】年間降水量の統計データを示す図
【図５】試験設備の説明図
【図６】試験結果を示す図
【図７】試験結果を示すグラフ
【符号の説明】
１：  汚染土壌
２：  処理場
３：  貯水池
４：  灌漑設備
【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】
2004223314.tif 000008
【図７】
2004223314.tif 000009