(57)【要約】【課題】揮発性塩素化炭化水素系物質が含まれる土壌から揮発性塩素化炭化水素系物質を除去する方法に関し、土壌に無機化合物を混合して揮発性塩素化炭化水素系物質を揮発浄化する時間を短縮することを目的とする。【解決手段】土壌を攪拌する乱し工程と、揮発性塩素化炭化水素系物質が含まれる土壌に無機化合物を加え混合する混合工程と、混合物を造粒する造粒工程と、粒状化させた混合物を通気させて揮発性塩素化炭化水素系物質の揮発を促す蒸散工程を行うこと。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性塩素化炭化水素系物質が含まれる汚染土壌に、水と発熱反応する無機化合物を加え混合し揮発性塩素化炭化水素系物質を揮発させる汚染土壌の処理方法において、土壌を攪拌する乱し工程と、土壌に無機化合物を加え混合する混合工程と、混合物を造粒する造粒工程と、粒状化させた混合物を通気させて揮発性塩素化炭化水素系物質の揮発を促す蒸散工程を行うことを特徴とする汚染土壌の処理方法。
【請求項２】
前記混合工程において、造粒化しやすい性状へ土壌の性状を変更させる添加物をさらに加えることを特徴とする請求項１記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項３】
材料を内部に貯えるドラムと、該ドラム内に公転する攪拌翼および公転しながら自転するロータを備え、前記攪拌翼とロータが夫々の回転方向・回転速度を任意に選定される装置を用い、乱し工程・混合工程・造粒工程の３工程を同じドラム内で一連の連続作業となして実施すると共に、下記の制限条件に従いながら実施する請求項１及び２記載の汚染土壌の処理方法。（ア）前記乱し工程が、攪拌翼の回転方向を繰り返し変更させて実施されること、（イ）前記混合工程が、攪拌翼の回転方向を逆回転で回転させて実施されること、（ウ）前記造粒工程が、攪拌翼の回転速度を低速で回転させて実施されること。
【請求項４】
前記混合工程において、無機化合物の投入量が揮発性塩素化炭化水素系物質の揮発に必要な量と、混合物の含水比を塑性限界の含水比以下にする量の和であることを特徴とする請求項１乃至３記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項５】
前記混合工程において、添加物の投入量が混合物の含水比を塑性限界の含水比以下にする量であることを特徴とする請求項２記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項６】
前記蒸散手段が粒体間へ強制的に蒸気または空気を通過させることを特徴とする請求項１乃至３記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項７】
前記混合工程において、土壌の粒径の構成比が、２〜７５ｍｍの粒径が５０％以下であって、且つ７５μｍ未満の粒径が５０％以上とすることを特徴とする請求項１乃至３記載の汚染土壌の処理方法。
【請求項８】
前記乱し工程において、ロータへ回転羽根を備え、該回転羽根の周速が１００ｍ／ｍｉｎ以上であり、且つ回転数が１００ｒｐｍ以上であることを特徴とする請求項３記載の汚染土壌の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、揮発性塩素化炭化水素系物質が含まれる土壌から揮発性塩素化炭化水素系物質を除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＶＯＣ、重金属等による土壌汚染が問題になっており、浄化方法が検討されている。こうした中、揮発性塩素化炭化水素系物質が含まれる土壌に、水と発熱反応する無機化合物を混合して揮発性塩素化炭化水素系物質を揮発浄化する方法が有効な手段の１つとして示されている（例えば特許文献１参照）。
揮発性塩素化炭化水素系物質としては、炭化水素の一部または全部が塩素で置換された常圧沸点約６０〜１２０  ℃のものがあげられ、たとえば１，１，１−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロホルム、四塩化炭素、二塩化エタンなどがあげられる。
本発明に用いる、水と発熱反応する無機化合物（以下無機化合物という）としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属の硫酸塩などが適しており、たとえば生石灰、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、硫酸カルシウムや硫酸マグネシウムの無水物などがあげられる。なかでも安全性、価格、発熱効率などの点で生石灰を用いるのが好ましい。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６‐１６８７２７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１では揮発性塩素化炭化水素系物質が含まれる土壌に前記無機化合物を投入した後、転圧やスコップ等による攪拌を行い揮発浄化時間の短縮を図っているが、転圧することは土壌の通気性が低下する欠点がある。
また、スコップ等による攪拌は大気解放面積を増やすに過ぎず通気性の向上の面では不充分であった。結果、揮発性塩素化炭化水素系物質を揮発浄化するのに有する時間が長いと言う問題点があった。
したがって、本発明はかかる状況に鑑み、揮発性塩素化炭化水素系物質が含まれる土壌に、無機化合物を混合して揮発性塩素化炭化水素系物質を揮発浄化する時間を短縮することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
揮発性塩素化炭化水素系物質が含まれる汚染土壌に、水と発熱反応する無機化合物を加え混合し揮発性塩素化炭化水素系物質を揮発させる汚染土壌の処理方法において、土壌を攪拌する乱し工程と、土壌に無機化合物を加え混合する混合工程と、混合物を造粒する造粒工程と、粒状化させた混合物を通気させて揮発性塩素化炭化水素系物質の揮発を促す蒸散工程を行うことによって課題を解決するものである。
【０００６】
【実施の形態】
本発明の汚染土壌の処理方法において、まず、乱し工程では無機化合物を投入する前に土壌の構造を変化させ、掘削した土壌の塊の中にある揮発性塩素化炭化水素系物質をより大気と触れさせることで大気開放する作用と共に、次工程の無機化合物との均一な混合を行う上での下地を作る作用がある。
次の混合工程では揮発性塩素化炭化水素系物質を揮発するのに必要な無機化合物を投入し、土壌と均一に混合し、土壌全域に渡り次工程の造粒条件を整える作用がある。
造粒工程では混合物を粒体および粒体の集合で構成される団粒構造とし、通気性を向上させる。
さらに、前記造粒工程で作られた粒体および団粒構造の混合物から揮発性塩素化炭化水素系物質を蒸散させる蒸散工程を行う。
以上の一連の工程の相乗効果によって工程内で揮発性塩素化炭化水素系物質の大気解放を促し、揮発性塩素化炭化水素系物質の近くである内側から発熱する粒体を作り、団粒構造にすることにより通気性を向上させる。よって従来の揮発性塩素化炭化水素系物質の揮発浄化時間を短縮させる。
【０００７】
以下に本発明の実施例として、同一容器内で乱し工程・混合工程・造粒工程を一連の作業として行なう場合に用いる装置を、図面を用いて説明する。図１は本装置の平面図、図２は図１のＺ−Ｚ部の断面図である。
図１において円筒形のドラム１には、公転する攪拌翼２と、公転しながら自転するロータ３が備えられている。そして公転する攪拌翼２が付設されている第１回転軸４は、ドラム１の外部に設けられ変速機構Ａ１３を介するモータＡ５を備え、変速機構Ａ１３の操作によって公転する回転方向・回転速度が自由に変更できる。また、公転しながら自転するロータ３は、第１回転軸４の上部に該回転軸４と一体的に設けられるアーム６に付設され、第１回転軸４の回転によって公転されると共にアーム６に備える変速機構Ｂ１４を介するモータＢ７によって、ロータ３の備える回転羽根１５の自転の回転方向・回転速度が自由に変更できる構造になされている。
なお、回転羽根１５の垂直切断面は図９に示すような多角形であり、回転羽根１５の上面で正回転時前方側を角度αだけ傾斜させてある。そして、回転羽根１５の最下段には、ドラム内壁９へ向けて突出する複数のピン２４がドラム内壁９との間にスキマＹをなして設けられている。さらに攪拌翼２に備える攪拌具８は、該攪拌具８とドラム１のドラム内壁９とのスキマを変えることができるスキマ変更機構１０を備えている。
該スキマ変更機構１０は、ピン１９、ブラケットＡ２０、ブラケットＢ２１、ストッパ２２から構成されており、ピン１９を中心にブラケットＢ２１が揺動可能になされている。このスキマ変更機構１０は図８に示すごとく、このストッパ２２の取付位置を変えることによって、ブラケットＢ２１の揺動角度が変更され、攪拌具８とドラム内壁９とのスキマＸが変更できる構造になされている。
【０００８】
このような構造になされている本装置は、変速機構Ａ１３、変速機構Ｂ１４を操作しながらモータＡ５、モータＢ７を駆動させれば、公転する攪拌翼２の回転方向・回転速度および攪拌翼２とドラム内壁９とのスキマを任意に調整できると共に公転しながら自転するロータ３の自転する回転方向・回転速度を任意に調整できるものであり、これによって攪拌具８と回転羽根１５の機能を変えることになるのである。
【０００９】
この装置を使用して本発明の汚染土壌の処理を行なう過程を、図面を用いて工程別に説明する。
図３は、その工程図を示し、図４乃至図７は工程別の混合物の動きを示す模式図である。
尚、図中に示す黒矢印は攪拌翼２とロータ３の回転によって混合物が相対的に移動する方向を、白矢印は攪拌翼２とロータ３の回転方向を示すものである。
【００１０】
第一工程である乱し工程を説明する。図４、図５は乱し工程を示す図であり、図４は土壌に圧縮力を伝えるために攪拌翼２を逆回転させ、先端の攪拌具４で土壌を図８Ｂの如く圧縮しながら高速回転するロータ３によってせん断力を伝える。また、図５では土壌をほぐすために攪拌翼２を正回転させ、先端の攪拌具４で土壌を図８Ａの如くほぐしながら高速回転するロータ３によってせん断力を伝える。以上を繰り返し行う工程である。
第一工程である乱し工程では、円筒形のドラム１の中に揮発性塩素化炭化水素系物質に汚染された土壌を投入し、攪拌翼２の回転方向を正逆させることによって土壌にこねかえしを与え、ロータ３によって土壌にせん断を与える。２つの作用の組み合わせによって土壌を乱すと同時に揮発性塩素化炭化水素系物質を大気に触れさせる。
土壌を乱すには外力を加えることによってその構造を変化させる。特に粘土質の土壌においては振動によってはあまり構造を変えることが出来ない。土壌へ前述のような大きなせん断変形やこねかえし作用を与えることによって構造を変化させることができる。
【００１１】
汚染土壌処理のように大量な土壌を攪拌し乱すには、回転羽根１５を用い土壌へせん断変形やこねかえしを与えるのに有効である。特に土壌へせん断変形を与えるには回転羽根１５の周速が１００ｍ／ｍｉｎ以上であり、回転数は１００ｒｐｍ以上が最も適している。また、こねかいしには土壌を押しつぶし、剥がしの操作を繰り返すことも有効な手段である。
土壌を乱すことで次工程の混合を容易にし均一な混合が可能となる。また、土壌の塊を細かくすることで、土壌の中にある揮発性塩素化炭化水素系物質が大気に触れる機会を増やし、揮発蒸散効果を高める。
【００１２】
第二工程である混合工程を説明する。
図６は混合工程を示す図であり、乱し工程で乱した土壌に水と発熱反応する無機化合物を加える。無機化合物である生石灰をドラム１へ投入する。混合工程では攪拌翼２による練りこみと、ロータ３を高速回転させて無機化合物の混合を行うと同時に土壌の中に空気を送り込む役割を持つ。
図６において、混合物である土壌と無機化合物の両者を混合するために攪拌翼２は回転方向を逆回転させる。これによって混合物である両者を十分に混合させることができる。また、ロータ３は回転方向を正回転で高速回転させ混合物である両者を十分に混合することができる。
土壌と無機化合物を十分に混合することで、土壌の内部まで均一に無機化合物が行き渡り、揮発性塩素化炭化水素系物質のより近くで水と反応して発熱することにより揮発浄化時間を短縮することができる。
【００１３】
混合工程の他の実施例として、混合工程において無機化合物の他に、土壌の性状を次の造粒工程で造粒し易い性状へと変化させる添加物をさらに投入し混合する。
土壌は塑性限界の含水比（ＪＩＳ−Ａ−１２０５参照）以下の含水比となると、土壌の性状が塑性状態から半固体状態となり、攪拌することでバラバラに切れぎれになり、粒状化しやすくなる。そのため、添加物を土壌へ投入し、土壌の含水量を調整することで次の造粒工程での造粒化が容易に行える。
また、土壌の粒径の構成比が、２〜７５ｍｍの粒径が５０％以下であって、且つ７５μｍ未満の粒径が５０％以上である細粒土（土質工学会基準のＭ１１１−土の工学的分類による）の性状は粒状化に最適な粘性を有し、土壌が造粒し易くなる。
添加物は土壌の性状を造粒しやすい性状へと変化させるものである。土壌は含水率の減少、または粘度が増すと小さな固まり（粒体）に分断し易くなり、粒状化し易くなる。以上のような性状の土壌にするための添加物としては、水と発熱反応し水分を減少させる無機化合物や、含水分の少ない固形材を投入し含水率を低下させる石粉、セメントや、土壌中の粘性を増加させる凝集材などがある。
特に添加物として無機化合物を用いると、揮発浄化のための発熱作用と土壌の含水調整を同時に行うことができ、経済性および取り扱いの面から有効な無機化合物の生石灰を添加物として使用できる。
【００１４】
第三工程である造粒工程を説明する。
前記混合工程で均一に混ぜられた混合物を粒状にする。粒状にすることで土壌を粒体の集合とし、粒体の間に空隙を有することで混合物の通気性を高める。
図７は造粒工程を示す図であり、攪拌翼２は正転で低速回転させ練り込みを行いつつ、ロータ３を高速で正回転方向へ回転させることにより、混合物を小さい固まり（粒体）に分断する。
上記工程を経て作らせた粒体は、粒体の内部に小規模な気泡を持つポーラス構造であり、粒体自身の通気性も優れている。また、内部まで無機化合物が行き渡り、揮発性塩素化炭化水素系物質のより近くで無機化合物が水と発熱反応することにより揮発を促し、浄化時間を短縮することができる。
【００１５】
第四工程である蒸散工程を説明する。
蒸散工程では、前記造粒工程で粒状化された混合物へ送風や吸引を行うことで、強制的に粒体間に空気の流れを発生させ通気することにより揮発性塩素化炭化水素系物質の揮発を促進させる。
ドラムより排出された粒体をメッシュのベルトフィーダに乗せ、フィーダ下部よりブロアーにて強制的に空気を吹き付ける。フィーダ部分はケースに覆われており、蒸散した揮発性塩素化炭化水素系物質を含んだ空気は揮発性塩素化炭化水素系物質を吸着させるフィルターを通してケース外へ放出される。
このようにブロアーを用いてエアーを供給し、粒体間を通気させることが揮発作用を促すのに有効である。また、揮発した揮発性塩素化炭化水素系物質を回収する為の既設の吸引装置を用いて空気の流れを有効に使うことにより、新たにブロアーを設けることなくも経済的である。
ドラム１より排出された粒体を貯えておくストックヤードにおける蒸散方法としては粒体へ蒸気を吹きかけてもよい。また、吸気や送風を行うことによる通気を行っても良い。特に吸気による通気は揮発性塩素化炭化水素系物質の回収を兼ねることができる。その具体例としては、ストックヤードの床面をメッシュ状としストックヤードの床下から通気可能とする。例えばエアー配管を行いブロアーによる通気などを行うことができる。
また、ドラム１より排出された粒体をベルトコンベアー等で輸送する時に通気を行う方法もある。ベルトに通気用の穴を設け、ベルトの下方より吸気や送風の通気を行う。他にもベルトコンベアーを覆うケーシング全体へ通気してもよい。
【００１６】
以下に、本実施例による実験結果を示す。
ミキサーに揮発性塩素化炭化水素系物質であるトリクロロエチレンで汚染された土壌に無機化合物として生石灰を重量比７％添加して混合し、幅２３０ｍｍ×奥行き２２０ｍｍ×高さ２００ｍｍの容器に容積を一定に入れ養生した。実験例１は土壌を乱し工程を行うことなく生石灰を重量比７％添加し混合のみを行い、実験例２，３は土壌全体へ乱し工程を行った後生石灰を重量比７％添加し混合し造粒工程により土壌を粒径が２０ｍｍ以下で且つ７０％が５ｍｍ以下の粒状土とした。また、実験例１は別途容器で転圧して養生を行い、実験例２はドラム内で自然養生を行った。実験例３はドラム内へ送風機を用い強制的に空気を送り込んだ。そののち土壌中のトリクロロエチレン（ＴＣＥ）濃度を測定した。結果を以下の表１に示す。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
実験の結果より本発明による揮発性塩素化炭化水素系物質が含まれる掘削土を乱し、水と発熱反応する無機化合物と混合し、混合物を造粒して養生した場合、揮発性塩素化炭化水素系物質の揮発による浄化時間が短縮されることが明らかになった。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明は、請求項１によると土壌を粒状化して粒体間の空隙へ通気させることで、揮発性塩素化炭化水素系物質の揮発が促され、短時間で浄化処理を行うことができる。請求項２によると、造粒工程以前で土壌の性状を造粒に適した性状へ変更するので、造粒工程での粒状化が容易となり、短時間で造粒工程を行うことができる。  請求項３によると、ひとつの装置で３つの工程に対応でき、混合物を効率良く粒状化できるので、浄化処理を省スペース、短時間で行うことができる。請求項４によると、添加物として無機化合物を用いることで発熱作用と土壌の含水調整をひとつの材料で行うことができる。  請求項５、７によると、混合物をさらに粒状化し易くすることが可能となり、造粒工程が容易となる。請求項６によると、粒体間の通気を強制的に行うことにより、通気性を更に向上させ、揮発作用をより促進させる。請求項８によると、乱し工程において、最適な攪拌を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に用いる装置を一部破断した平面図。
【図２】図１のＺ−Ｚ部の断面図
【図３】本発明の汚染土壌の処理の手順を示す工程図。
【図４】乱し工程における攪拌翼が逆回転方向での攪拌翼、ロータ、混合物の動きを示す模式図。
【図５】乱し工程における攪拌翼が正回転方向での攪拌翼、ロータ、混合物の動きを示す模式図。
【図６】混合工程における攪拌翼、ロータ、混合物の動きを示す模式図。
【図７】造粒工程における攪拌翼、ロータ、混合物の動きを示す模式図。
【図８】攪拌翼の各回転方向における作用図。
【図９】回転羽根の正回転方向における作用図。
【符号の説明】
１    ドラム
２    攪拌翼
３    ロータ
４    攪拌具
１５  回転羽根
１６  混合物
【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】
2004305914.tif 000008
【図６】
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【図７】
2004305914.tif 000010
【図８】
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【図９】
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