(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
界面活性剤水溶液を用いて対生態系有害物質で汚染された土壌を洗浄する洗浄工程と、浄化土壌からなる固相と当該有害物質を取込んだ乳化物を含む界面活性剤水溶液からなる液相とに固液分離する固液分離工程とを有する汚染土壌浄化方法において、
前記分離した液相を、含有界面活性剤のクラフト点以下に冷却、含有界面活性剤の曇点以上に昇温もしくは超音波を照射することにより、液相の有害物質の可溶化若しくは乳化を破壊して上層と下層に二層分離し、当該有害物質を含む下層は冷却、凍結して氷を生成させることにより当該有害物質を前記下層中に濃縮するとともに、当該有害物質が除かれた前記氷を融解し、生成した水を前記土壌洗浄に再循環利用することを特徴とする汚染土壌浄化方法。
【請求項２】
前記二層分離して有害物質が除かれた界面活性剤を前記土壌洗浄に再循環利用することを特徴とする請求項１記載の汚染土壌浄化方法。
【請求項３】
前記固液分離した固相を前記洗浄工程に戻し、洗浄工程と固液分離工程を複数回繰り返す、多段洗浄を行うことを特徴とする請求項１乃至２いずれかの項記載の汚染土壌浄化方法。
【請求項４】
界面活性剤水溶液を用いて対生態系有害物質で汚染された土壌を洗浄する土壌洗浄手段を具えた土壌浄化装置において、
前記土壌洗浄後の、当該有害物質を取り込んだ界面活性剤を含む排水を含有界面活性剤のクラフト点以下に冷却するか、曇点以上に昇温するか、超音波を照射するかして、液相の乳化を破壊して上層と下層に二層分離する二層分離手段と、
分離された当該有害物質を含む下層を冷却して凍結させる凍結濃縮手段と、
凍結により生成した当該有害物質が除かれた氷を分離して融解する氷分離融解手段と、
分離された界面活性剤及び氷の融解により生成した水とを利用して土壌洗浄機に供給する洗浄水を調製する洗浄水調製器と、を具えることを特徴とする汚染土壌浄化装置。
【請求項５】
前記凍結濃縮手段と前記氷分離融解手段とが、ヒートポンプの放熱／吸熱サイクルにより同一槽で行われることを特徴とする請求項４記載の汚染土壌浄化装置。
【請求項６】
前記氷分離融解手段にて氷の融解を凝縮器側で、前記凍結濃縮手段にて排水の凍結を蒸発器側で行うとともに、前記二層分離手段での界面活性剤を含む排水のクラフト点以下への冷却に前記氷の融解水を利用し、前記凍結濃縮時の凝縮熱を前記洗浄水調製器の加温熱源と前記二層分離手段での界面活性剤を含む排水の曇点以上への昇温とに利用するヒートポンプで連結したことを特徴とする請求項４乃至５いずれかの項記載の汚染土壌浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対生態系有害物質に汚染された土壌中から有害物質を分離除去する方法において、特に、界面活性剤を使用して土壌から対生態系有害物質を分離する汚染土壌浄化方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、産業廃棄物の不適切な取り扱い、輸送途上の事故、農薬その他の化学物質の無知な使用などにより土壌が汚染され、動植物を含む生態系に有害な結果をもたらしている。急性毒性や変異原性の強い化学物質はもちろんのこと、例え毒性のない炭化水素や油脂類でも、生態系に適した環境を破壊し、生物の生存を脅かす。これら有害物質は、例えば、鉛、六価クロム、水銀などの重金属、農薬や殺虫剤に由来する有機金属化合物や有機塩化物、電気産業から排出したＰＣＢやトリクレンなどの有機塩化物、焼却炉の残灰に含まれるダイオキシン類、機械工業などが排出する切削油や潤滑油、タンカー事故による原油、原油精製工業からの各種副生物やタールなど枚挙に遑がない。特に、都市交通やコークス製造・アルミ精錬等から発生する多環芳香族炭化水素類により汚染された土壌は極めて毒性が強いとされている。これら有害物質は植物や土壌中の生物に害を与えるのみならず、有害物質が地下水や河川等に溶解して水質を汚染し、大気中に揮発して拡散して大気を汚染するので、人その他の生物にも悪影響をおよぼすこととなる。
特に多環芳香族炭化水素類は、近年、石油及び石炭等の化石燃料を製造するためのプラントから環境中への放出量増加が認められており、該多環芳香族炭化水素類の持つ発癌性あるいは突然変異を誘発する変異原性の人体及び環境に及ぼす影響が懸念されている。
【０００３】
このような土壌汚染に対して、従来は、汚染土壌を粉砕して空気を通すことにより対象物質を除去する風乾法や汚染土壌をコンクリートにより封じ込める固化、安定化法、低温若しくは高温で熱処理する熱分解、熱脱着法、また汚染土壌に水、栄養分、空気等を供給して土着の微生物により分解させる微生物分解処理法などが用いられてきた。
しかし、前記風乾法では有害物質が土壌中に残留する可能性があるばかりであなく、大気汚染の原因となる。固化、安定化法では処理後の汚染物質の漏洩を経時的に監視する必要がある上に、大量の土壌の処理が困難であるという問題を有している。また熱分解、熱脱着法では有機塩化物系化合物の燃焼により発生するダイオキシンの処理が必要となりコスト高となる。さらに、微生物分解処理法は低コストではあるが処理時間が長く、実用性がない。
【０００４】
そこで、このような土壌中の有害な有機化合物の処理方法として、掘削した汚染土壌に界面活性剤やアルカリ等を加えて水で洗浄し、汚染物質を抽出する方法が提案されている。
その一つとして、特開平９−７５９０７号に界面活性剤を用いた土壌浄化方法が提案されている。これは、有機化合物で汚染された土壌を掘削し、攪拌槽にて該掘削土壌に所定濃度の界面活性剤溶液を加えて攪拌混合して汚染物質を脱離し、脱離終了後、固液分離装置により土壌と界面活性剤溶液を分離する方法である。このようにして界面活性剤溶液を分離した土壌は掘削場所へ戻し、界面活性剤溶液は活性炭吸着槽にて汚染物質を除去した後再利用する。
【０００５】
かかる界面活性剤を用いた処理方法では、土壌浄化処理においてはコスト的にも安価で簡易な処理が可能であるが、その一方土壌の洗浄の際に大量の汚染水が発生するという問題を有しており、土壌洗浄設備に高い処理能力を備える排水処理設備を併設する必要がある。
かかる問題を解決するために特開平１０−２１６６９３号では、図３に示すように、化学洗浄剤が添加された洗浄水Ｗを湛える洗浄槽０２内に汚染土壌Ｂを収容して化学洗浄することにより汚染土壌Ｂから汚染物質Ａを分離させた後、空気中の気体成分が過分に溶解した過飽和水を洗浄槽０２内に供給して洗浄水Ｗ中に微細気泡を発生させ、この微細気泡を汚染物質Ａに付着させることにより汚染物質Ａを洗浄水Ｗの水面に浮かび上がらせて回収する汚染物質分離方法を提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる方法では、上記記載のごとく簡略化された洗浄処理システムにより設備コストの大幅な削減が可能となるが、土壌の種類によっては洗浄槽中での気泡の発生により、汚染物質とともに土壌が浮遊して回収されてしまい最終的な汚染物質の処理量が増加したり、逆に、洗浄槽内が常に流動状態にあるため下部の土壌中に汚染物質が僅かに残留する惧れがあり、本発明における被処理物質である多環芳香族炭化水素のように微量でも非常に毒性の強い汚染物質の処理には適さない。
したがって、本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、界面活性剤を用いた土壌洗浄により排出される大量の排水から確実に有害物質を分離することが可能で、かつ洗浄に用いられる水を循環利用でき、排水処理を含む土壌浄化処理を効率良く行うことが可能な汚染土壌浄化方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、界面活性剤水溶液を用いて対生態系有害物質で汚染された土壌を洗浄する洗浄工程と、浄化土壌からなる固相と当該有害物質を取込んだ乳化物を含む界面活性剤水溶液からなる液相とに固液分離する固液分離工程とを有する汚染土壌浄化方法において、
前記固液分離した液相を冷却、凍結させて氷を生成させることにより当該有害物質を前記液相中に濃縮するとともに、当該有害物質が除かれた前記氷を融解し、生成した水を前記土壌洗浄に再循環利用することを中間技術として提案する。
【０００８】
ここに言う対生態系有害物質とは、急性毒性や変異原性・催奇性のある化学物質及び生物に付着若しくは経口進入して、呼吸、発汗、運動、消化吸収機能など生命維持に必要な諸機能を阻害する物質をいう。前者に属するものが、例えば、鉛、水銀、六価クロムのような無機物、有機水銀や有機錫化合物のような有機金属化合物、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ポリ塩化ビフェニル、６塩化ベンゼンのような有機塩化物、アントラセン、フェナントレン、ピレン、フルオランテン、クリセン、ベンゾピレン、ペリレンのような多環式芳香族炭化水素、後者に属するものが、例えば、原油、原油精製溜分、鉱油、タールのような原油由来物質などがある。
【０００９】
前記した有害な物質には水溶性のものも含まれるが、多くは水不溶性のものが多く、いずれにせよ、土壌粒子に吸着されているので、限られた時間と水で土壌を洗浄するには土壌粒子表面の濡れを高めて吸着している有害物を離脱させ、可溶化若しくは乳化によって、水相に分散せしめて、土壌粒子表面の有害物濃度を低下させる機能を有する界面活性剤の使用は不可欠である。
【００１０】
界面活性剤には、一般に知られている陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤のいずれも使用することができる。更に具体的には例えば、脂肪酸ナトリウム、硫酸アルキル塩、硫酸アルキルポリオキシエチレン塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α―オレフィンスルホン酸、のような陰イオン界面活性剤、アルキルトリメチルアンモニュウム塩、トリエタノールアミン・ジ脂肪酸エステル四級塩のような陽イオン界面活性剤、アルキルジメチルアミンオキシド、アルキルカルボキシベタイン、アミドアミノ酸塩のような両性イオン界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、脂肪酸ポリオキシエチレンエステル、脂肪酸ソルビタンエステルのような非イオン界面活性剤の中から選ぶことができ、二種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００１１】
特に、土壌中にはカルシウムイオンなど、界面活性剤のクラフト点を下げてその機能効果を低減させるような、金属イオンがふくまれるので、これらの金属イオンと高い反応性を持つキレート剤やゼオライトなどの金属封鎖剤を併用することも好ましい。
【００１２】
そして本発明の中間技術においては、界面活性剤により土壌と分離された有害物質を含む排水を、冷凍機等により冷却して凍結させ、不純物を含まない真氷を生成させることにより界面活性剤及び有害物質等の不純物を濃縮し、前記真氷を融解して生成した水を土壌洗浄に再循環利用することにより、水と界面活性剤及び有害物質を確実に分離することが可能となり、さらに水の再利用が容易に可能となるために、コストが低減するとともに効率の良い土壌洗浄が可能となる。尚、前記排水を凍結させる際には、該排水中に微細気泡を放出して絶えず空気で攪拌動揺させるとよい。そうすることにより、排水中の水の結晶の核周辺は常に物質移動が頻繁に行われるので、続いて精製する結晶が純粋な水の結晶のみとなり、これにより排水の不純物濃縮、精製が効率よく行われる。
【００１３】
そして本発明の汚染土壌浄化方法は、前記分離した液相を、含有界面活性剤のクラフト点以下に冷却するか、曇点以上に昇温するか、超音波を照射することにより、液相の有害物質の可溶化若しくは乳化を破壊して上層と下層に二層分離し、当該有害物質を含む下層は冷却、凍結して氷を生成させることにより当該有害物質を前記下層中に濃縮するとともに、当該有害物質が除かれた前記氷を融解し、生成した水を前記土壌洗浄に再循環利用することを特徴とする。
【００１４】
これは、前記界面活性剤により汚染土壌を洗浄処理した後の排水を、凍結させる前にクラフト点以下に冷却することで、イオン性界面活性剤のミセル形成による溶解度を大幅に減少させて該界面活性剤を分離させる工程を含むものである。クラフト点とは、周知のように界面活性剤の水中でのミセル形成による溶解度が急激に増大する温度のことで、通常、この温度以上で界面活性剤を使用しないと溶解度が小さく、役に立たない。一方、非イオン性界面活性剤は、曇点以上の温度で溶解度が急激に低下する。
【００１５】
また、このようにして分離した界面活性剤は比重が水より小さいため上層に溜まり、一方比重の水より大きい有害物質若しくは水溶性の有害物質は下層に移行するため、二層に分離した排水のうち界面活性剤を含む上層は再度循環使用することができるのでコストの削減を図ることができる。さらに有害物質と界面活性剤とが分離するため、次工程での有害物質処理が容易になる。即ち本発明の汚染土壌浄化方法の更なる特徴は、前記二層分離して有害物質が除かれた界面活性剤を前記土壌洗浄に再循環利用することを特徴とする。
【００１６】
さて、前記固液分離によって得られた有害物質を取り込んだ液相中の、当該有害物質が水不溶性で且つ比重が水より小さい場合は、前記含有界面活性剤のクラフト点以下に降温したり、超音波の作用により界面活性剤および有害物質を分離析出させる操作をしたとき、当該有害物質は界面活性剤とともに、上層に移行する。この場合、界面活性剤と有害物質との分離は別の方法で行うか、若しくは上層界面活性剤とも別途分解工程へ移送して無害化する必要がある。
【００１７】
また、本発明による土壌の洗浄処理は処理の条件によっては必ずしも一度の回分操作で所望の浄化が得られない場合もあり得る。即ち、処理器の大きさ、一度に処理すべき土壌の量、これによって限られる使用可能な水の量、界面活性剤の能力や濃度によって、処理率（（初期土壌汚染濃度−処理後土壌汚染濃度）×１００／初期土壌汚染濃度）は１００％とはならず、条件によって異なる。このような場合、設定した土壌の最終到達汚染濃度に応じて、複数回の洗浄を繰り返す多段処理によって処理目的を達成することができる。
【００１８】
例えば、前記制約条件により、一度の洗浄処理による到達処理率が９０％しか得られず、１０００ｐｐｍの汚染物質濃度で汚染された、汚染土壌を１ｐｐｍ以下の最終到達汚染濃度まで下げたいとき、ｎ回以上繰り返す多段洗浄を行うべきとすれば、
（１−０．９）ｎ×１０００ｐｐｍ≦１ｐｐｍ
１０−ｎ≦１０−３              ∴ｎ≧３
即ち、３回以上洗浄すれば目的は達せられることになる。
【００１９】
これらの発明を効果的に実施する装置の発明を下記に提案する。
【００２０】
界面活性剤水溶液を用いて対生態系有害物質で汚染された土壌を洗浄する土壌洗浄手段を具えた土壌浄化装置において、
前記土壌洗浄後の、当該有害物質を取り込んだ界面活性剤を含む排水を含有界面活性剤のクラフト点以下に冷却するか、曇点以上に昇温するか、超音波を照射するかして、液相の乳化を破壊して上層と下層に二層分離する二層分離手段と、
分離された当該有害物質を含む下層を冷却して凍結させる凍結濃縮手段と、
凍結により生成した当該有害物質が除かれた氷を分離して融解する氷分離融解手段と、
分離された界面活性剤及び氷の融解により生成した水とを利用して土壌洗浄機に供給する洗浄水を調製する洗浄水調製器と、を具えることを特徴とする。
【００２１】
また、前記汚染土壌浄化装置において、更に本発明は、前記凍結濃縮手段と前記氷分離融解手段とが、ヒートポンプの放熱／吸熱サイクルにより同一槽で行われることを特徴とする。
これにより、前記凍結濃縮手段と氷分離融解手段とを兼ね備えた槽に、ヒートポンプサイクル／冷凍サイクルを交互に形成させる構成とすることで、真氷の移動を省き簡易な設備となり、かつ設置面積が削減する。
【００２２】
さらにまた、本発明は前記氷分離融解手段にて氷の融解を凝縮器側で、前記凍結濃縮手段にて排水の凍結を蒸発器側で行うとともに、前記界面活性剤分離手段での界面活性剤を含む排水のクラフト点温度以下への冷却に前記氷の融解水を利用し、前記凍結濃縮時の凝縮熱を前記洗浄水調整器の加温熱源と前記界面活性剤分離手段での界面活性剤を含む排水の曇点以上への昇温とに利用するヒートポンプで連結したことを特徴とする。
【００２３】
前記洗浄水調整器は界面活性剤の溶解度を増加させるためにクラフト点以上に保持する必要があり、一方、前記二層分離手段では該界面活性剤を浮遊分離させるためにクラフト点以下あるいは曇点に保たなければならない。そこで、かかる発明では、イオン性界面活性剤を用いたときは、氷の生成時の凝縮熱を前記洗浄水調整器に導き温度を上昇させ、また氷の融解により生成した低温の融解水を前記二層分離手段に導いて該界面活性剤分離手段を低温に維持し、非イオン性界面活性剤を用いたときは、氷の生成時の凝縮熱を利用することにより、熱効率のよい土壌浄化装置を提供することが可能となる。
尚、上記したように氷の融解水からの冷熱を利用して界面活性剤分離手段を冷却する方法とは別に、氷を融解する際の融解熱を利用して冷却する方法を利用してもよい。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の中間技術にかかる土壌浄化装置の全体構成図で、図２は本発明の実施形態の全体構成図である。
図１に示すように、本発明の中間技術にかかる土壌浄化装置は、土壌洗浄工程１と凍結濃縮工程３とから構成され、該土壌洗浄工程１は、土壌洗浄機１０、固液分離器１１、１２、戻入手段３５からなり、凍結濃縮工程３は、貯留槽１３ａ、凍結濃縮手段１３ｂ及び氷分離融解手段１３ｃからなる有害物質分離手段１３と冷凍・ヒートポンプ装置１６とで構成される。
【００２７】
前記土壌洗浄工程で土壌洗浄機１０には、例えば、有害物質を含有する汚染土壌２０の投入口から導入された該汚染土壌２０を螺旋形スクリューの回転により下流側へ移動させるスクリューフィーダを用い、該土壌洗浄機１０の下流側に洗浄水供給口を設け、洗浄水２１及び界面活性剤を土壌投入口側へ通流させて汚染土壌の洗浄が行われるようにする。
また、固液分離器１１は前記土壌洗浄機１０の下流側、つまり土壌排出口側に設け、該土壌洗浄機１０により洗浄が行われた土壌から、ろ過により液体分を除くフィルタシックナー等を用いるとよい。固液分離した土壌は例えばバケットコンベヤなどの戻入手段３５により再度土壌洗浄機に戻し入れ洗浄を繰り返すことが出来るように構成する。さらに、その下流側には沈澱により排水中に残留した土壌を分離する固液分離器１２を設ける。
【００２８】
前記凍結濃縮工程は、有害物質を取り込んだ界面活性剤を含む排水から純水を分離する工程で、貯留槽１３ａ、凍結濃縮手段１３ｂ及び氷分離融解手段１３ｃが併設された有害物質分離手段１３と、冷凍・ヒートポンプ装置１６とからなる。前記凍結濃縮手段１３ｂは、冷凍・ヒートポンプ装置１６の蒸発器側に位置して冷凍サイクル１６ａが形成されており、該凍結濃縮手段１３ｂに蓄えられた排水を冷却することにより純水を凍結させて不純物と分離する構成となっている。一方、前記氷分離融解手段１３ｃは、前記冷凍・ヒートポンプ装置１６の凝縮器側に位置してヒートポンプサイクル１６ｂが形成され、これにより融解した純水２９は前記土壌洗浄機１０に循環させて再利用する。
【００２９】
尚、前記洗浄水２１中に含まれる界面活性剤は、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤のいずれを用いてもよく、例えばアルキルベンゼンスルホン酸塩、アビエチン酸塩、脂肪酸せっけん、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等、一種若しくは複数組合わせて、汚染物質及び土壌に適した界面活性剤を使用する。
【００３０】
次に、かかる中間技術における汚染土壌の浄化工程を説明する。
まず、有害物質を含有する汚染土壌２０を土壌洗浄機１０に投入し、その下流側から供給する洗浄水２１との混合により該汚染土壌２０から有害物質を分離した後、水分を含む浄化土壌をフィルタで上下に仕切られた固液分離器１１に導入して液体分を除去する。一度の洗浄で有害物濃度が所定値に下がらない場合は、戻入手段３５により、分離された土壌を再び土壌洗浄機に戻して、洗浄を繰り返す。そして、浄化された土壌２４は掘削現場に戻されたり、土壌利用場所へ搬送されるなどして環境中に返還される。
一方、前記土壌洗浄機１０を経て有害物質を取り込んだ界面活性剤を含む排水２３は、前記固液分離器１１で浄化土壌から分離された液体分２６とともに固液分離器１２に導かれ、ここで液体中に残存する浄化土壌２５を沈澱分離した後、凍結濃縮工程３に送り出される。
【００３１】
前記土壌洗浄工程１から排出される有害物質含有排水２７は、バルブａ、ｃとを開の状態にしてポンプ１８により有害物質分離手段１３の貯留槽１３ａに一時的に貯留され、所要量貯留された時点で凍結濃縮手段１３ｂに供給される。そして、該凍結濃縮手段１３ｂにて、前記冷凍・ヒートポンプ装置１６により形成された冷凍サイクル１６ａの冷媒管に純水が氷結するため、有害物質を取り込んだ界面活性剤が濃縮された排水は該凍結濃縮手段１３ｂの下部に溜まり、バルブａ、ｃを閉に、バルブｂ、ｅを開にした状態でポンプ１８により有害物質濃縮排水３０として分解工程へ排出される。
前記排水３０が完全に排出された後、バルブｂ、ｅを閉め、凍結濃縮手段１３ｂに今度はヒートポンプサイクル１６ｂを形成させて、氷分離融解手段１３ｃとして機能させることにより、冷媒管に氷結した氷を融解して純水を得ることができる。ここで得た純水２９は前記土壌洗浄工程に返送して再利用する。
【００３２】
このように、前記冷凍・ヒートポンプ装置１６により冷凍・ヒートポンプサイクルを交互に形成することにより、後述する図２に示すように１つの槽で純水を生成することもできるし、図１に示すように、２槽若しくはそれ以上の槽を設置して夫々時間差をもって前記凍結濃縮手段１３ｂ及び氷分離融解手段１３ｃとすることで、前記土壌洗浄工程１から排出される大量の排水を効率良く処理することができ、また、冷凍・ヒートポンプ装置１６の蒸発器側及び凝縮器側の熱エネルギを有効に活用することができ、動力の無駄を低減することができる。
【００３３】
また、図２の本発明における実施形態は、上記した第１実施形態にさらに界面活性剤と有害物質とを分離する工程（二層分離工程）を設けた装置で、土壌洗浄工程１と凍結濃縮工程３と界面活性剤リサイクル工程２とからなる。
かかる第２実施形態において、土壌洗浄工程１は第１実施形態と同様の構成となっている。
界面活性剤リサイクル工程では、使用界面活性剤がイオン性の場合は水溶液をクラフト点以下に冷却して分離し、使用界面活性剤が非イオン性の場合は水溶液を逆に曇点以上に温めて分離する必要がある。前記土壌洗浄工程１から排出される有害物質含有排水２７の処理工程である界面活性剤リサイクル工程２は、界面活性剤分離手段（二層分離手段）１４と洗浄水調整器１５とから構成され、該界面活性剤分離手段１４は使用した含有界面活性剤のクラフト点以下あるいは曇点以上に維持されており、前記洗浄水調整器１５は同クラフト点以上あるいは曇点以下に保たれている。これにより、前記界面活性剤分離手段１４では界面活性剤の溶解度が非常に低いため該界面活性剤が分離し、逆に洗浄水調整器１５では界面活性剤が溶解するようになっている。
そして、次工程の凍結濃縮工程３では前記中間技術と同様に、排水中の不純物を濃縮分離して純水を得るように構成されている。
【００３４】
かかる実施形態の流れを説明するに、土壌洗浄工程１にて中間技術と同様に汚染土壌の洗浄処理により排出される排水２７は、バルブａを開くことにより界面活性剤分離手段１４に導かれ、ここで界面活性剤が浮遊分離するとともに本例の場合有害物質は比重が水より大きいので該界面活性剤分離手段１４下部に沈降する。分離された界面活性剤３３は洗浄水調整器１５へ導かれ、また、下部に沈降した有害物質を含む排水は、バルブｄ、ｃを開いた状態でポンプ１８により、凍結濃縮工程３の貯留槽１３ａに送給される。
尚、界面活性剤分離手段１４は超音波や超音波を伴う微細気泡を槽内に付与して、該微細気泡や超音波により界面活性剤と有害物質の分離を行うことも可能である。また、前記非イオン性界面活性剤の場合、昇温して分離するとき、この超音波による昇温効果で曇点以上にすることも可能である。
前記貯留槽１３ａに貯留された排水は一定量溜まると凍結濃縮手段１３ｂに移される。該凍結濃縮手段１３ｂでは、冷凍・ヒートポンプ装置１６により形成される冷凍サイクル１６ａにより純水部分が氷結するため、有害物質は濃縮されて下部に溜り、三方弁１９、バルブｂ及びｅを開いて該濃縮された有害物質濃縮排水３４を有害物質分解処理工程等の具備された設備へ送給する。
このとき、氷生成の際の凝縮熱は前記洗浄水調整器１５に供給し、該凝縮熱を洗浄水調整器１５の温度を使用界面活性剤のクラフト点以上に保つために利用する。つまり、該凍結濃縮手段１３ｂ側に冷凍サイクル１６ａを、前記洗浄水調整器１５側にヒートポンプサイクル１６ｂ’を形成するように冷凍・ヒートポンプ装置１６を構成することにより、かかる土壌洗浄装置を効率良く運転することが可能となる。
【００３５】
前記凍結濃縮手段１３ｂから有害物質濃縮排水３４を完全に排出した後、該凍結濃縮手段１３ｂにヒートポンプサイクル１６ｂを形成させて氷分離融解手段１３ｃに移行することにより、氷結した氷が融解されて純水を得ることができる。ここで得た融解水２９は、洗浄水調整器１５方向に三方弁１９を開いて、該洗浄水調整器１５に送給する。このとき、低温の該融解水２９の冷熱を利用して前記界面活性剤分離手段１４の冷却を行なうようにする。これにより、該界面活性剤分離手段１４でもって効率良く熱交換ができ、ここで温度の上昇した純水２９が導入された洗浄水調整器１５を使用界面活性剤のクラフト点以上に温める際、或いは使用界面活性剤の曇点以下に冷却する際にも熱エネルギが少なくてすむ。
尚、界面活性剤分離手段１４の冷却方法として、前記したように融解水あるいは凝縮熱を利用する他に、前記氷分離融解手段１３ｃでの氷融解の際の蒸発熱を用いて形成した冷凍サイクルを利用してもよい。
【００３６】
前記界面活性剤分離手段１４で分離した界面活性剤３３を含む排水と、凍結濃縮工程３で生成された純水２９とが供給された洗浄水調整器１５では、これらを混合して土壌洗浄に適した洗浄水を調整し、前記土壌洗浄工程１に供給して洗浄水の再利用化を図る。これにより、大量に排出される排水を低減できるとともに、界面活性剤及び水の循環利用が可能となり、コストの削減につながる。
尚、前記界面活性剤分離手段１４にて界面活性剤及び有害物質と分離された水は、前記純水２９とともに洗浄水調整器１５で利用することが好ましい。
【００３７】
【発明の効果】
以上記載のごとく、本発明によれば、対生態系有害物質により汚染された土壌の洗浄処理に使用された大量の排水から確実に有害物質を取り除くことが可能で、かつ排水量を減少させることができるとともに、洗浄に用いられる水や界面活性剤を循環利用することによりコスト的に安価な土壌浄化方法及び装置が提供できる。
また、かかる発明に用いる凍結濃縮工程において、冷凍・ヒートポンプサイクルを有効に活用することにより、熱効率のよい装置が可能となり、動力の無駄が省ける。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の中間技術にかかる土壌浄化装置の全体構成図である。
【図２】  本発明の実施形態にかかる土壌浄化装置の全体構成図である。
【図３】  従来の汚染土壌浄化装置の実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１      土壌洗浄工程
２      界面活性剤リサイクル工程
３      凍結濃縮工程
１０    土壌洗浄機
１１、１２    固液分離器
１３    有害物質分離手段
１３ａ  貯留槽
１３ｂ  凍結濃縮手段
１３ｃ  氷分離融解手段
１５    洗浄水調整器
１６    冷凍・ヒートポンプ装置
１８    ポンプ
１９    三方弁
２０    汚染土壌
２９    融解水（純水）
３４    有害物質濃縮排水
３５    戻入手段
【図１】
0004636738.tif 000002
【図２】
0004636738.tif 000003
【図３】
0004636738.tif 000004