(57)【要約】   【課題】    粘性土に混入している汚染物質である揮発性有機化合物を確実かつ効率的に除去する。  【解決手段】本発明に係る汚染粘性土の浄化方法においては、まず、揮発性有機化合物で汚染された粘性土に吸水材としてのパーライトを添加して１次処理対象土とする（ステップ１０１）。次に、１次処理対象土を攪拌混合することで１次処理対象土に攪拌力を作用させ、これを２次処理対象土とする（ステップ１０２）。次に、攪拌混合された２次処理対象土を処理用ベッド２の上に敷設し、次いで、該２次処理対象土に通気処理を行うことにより、２次処理対象土に含まれる揮発性有機化合物を空気連行によって除去する（ステップ１０３）。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機化合物で汚染された粘性土に所定の吸水材を添加して１次処理対象土とし、次いで、該１次処理対象土を攪拌混合することで前記１次処理対象土に攪拌力を作用させ、次いで、攪拌混合された１次処理対象土を２次処理対象土として該２次処理対象土に通気処理を行うことにより、前記２次処理対象土に含まれる前記揮発性有機化合物を空気連行によって除去することを特徴とする汚染粘性土の浄化方法。
【請求項２】
所定の通気材を前記１次処理対象土に添加する請求項１記載の汚染粘性土の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性有機化合物で汚染されている粘性土を浄化する際に用いる汚染粘性土の浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場跡地の土壌内には、トリクロロエチレンなどの有機塩素系化合物で代表される揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が含まれていることがあり、このような揮発性有機化合物で汚染された汚染土をそのまま放置すると、該汚染土に混入している揮発性有機化合物が周囲に拡散し、周辺住民の生活に支障を来すとともに、雨水によって土粒子から遊離した場合には、地下水等に混入して水質を汚濁させる原因ともなる。そのため、上述した揮発性有機化合物で汚染された土については、さまざまな方法を使って浄化しなければならない。
【０００３】
揮発性有機化合物を除去処理する方法としては、従来からさまざまな方法が開発されており、例えば揮発性有機化合物で汚染された地下水を揚水して地上で処理する方法、汚染土壌に鉄粉や酸化剤を注入して揮発性有機化合物を分解する方法、微生物活性を利用したバイオレメディエーションによる方法、汚染土壌を掘削した後、気密空間内で曝気処理する方法などが知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１６８７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、揮発性有機化合物が粘土やシルトといった粘性土内に存在する場合には、粘性土は透気性及び透水性が悪いため、揮発性有機化合物が入り込む懸念は比較的少ないものの、かかる粘性土内にいったん揮発性有機化合物が混入すると、上述したように透気性及び透水性が悪いことがかえって浄化の支障となり、粘性土内から揮発性有機化合物を除去することがきわめて困難になるという問題を生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、粘性土に混入している汚染物質である揮発性有機化合物を確実かつ効率的に除去可能な汚染粘性土の浄化方法を提供することを目的とする。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る汚染粘性土の浄化方法は請求項１に記載したように、揮発性有機化合物で汚染された粘性土に所定の吸水材を添加して１次処理対象土とし、次いで、該１次処理対象土を攪拌混合することで前記１次処理対象土に攪拌力を作用させ、次いで、攪拌混合された１次処理対象土を２次処理対象土として該２次処理対象土に通気処理を行うことにより、前記２次処理対象土に含まれる前記揮発性有機化合物を空気連行によって除去するものである。
【０００８】
また、本発明に係る汚染粘性土の浄化方法は、所定の通気材を前記１次処理対象土に添加するものである。
【０００９】
本発明に係る汚染粘性土の浄化方法においては、まず、揮発性有機化合物で汚染された粘性土に所定の吸水材を添加して１次処理対象土とする。
【００１０】
次に、１次処理対象土を攪拌混合することで１次処理対象土に攪拌力を作用させ、これを２次処理対象土とする。
【００１１】
このようにすると、１次処理対象土内では、粘土やシルトからなる骨格が攪拌力という形で圧力を受けることとなり、該骨格は、上述した圧力によって剛性に応じた変形を生じ、かかる変形に伴って骨格内の間隙水が外部に浸出する。
【００１２】
すなわち、上述した攪拌力は、長期間作用するわけではないのでクリープ現象の一種である圧密とは厳密には異なるが、圧密と類似の現象を粘土に生じさせる圧力となる。
【００１３】
そして、このような圧密類似の現象によって外部に浸出した間隙水は、添加された吸水材に吸水され、土粒子間に存在する間隙は空隙へと変化する。
【００１４】
また、１次処理対象土は、攪拌混合されることによって細粒化されるのみならず、添加された吸水材と１次処理対象土内の土粒子、あるいは土粒子同士がぶつかり合うことで、該土粒子間にあらたな空隙が生じたり、元の大きさよりも空隙が大きくなったり、土粒子の骨格が破壊されたりするため、通気に寄与する空隙はさらに増加する。
【００１５】
一方、土粒子の骨格破壊によってあるいは間隙水の浸出により、土粒子の骨格内に閉じこめられていた揮発性有機化合物も空隙に揮発してくるとともに、攪拌によって吸水材と土粒子、あるいは土粒子同士が擦れ合うことで該土粒子の表面に付着していた揮発性有機化合物も該表面から剥離し、上述した空隙へと揮発する。
【００１６】
したがって、このように空隙が増加した２次処理対象土に通気処理を行うと、空隙が増加した分だけ空気の流動抵抗が低下することにより、空気が流れやすくなるとともに、増大した空隙に多くの揮発性有機化合物が揮発し、かかる揮発性有機化合物が空気連行によって除去されるため、揮発性有機化合物を粘性土から回収除去できる効率は、従来に比べて飛躍的に向上する。
【００１７】
ちなみに、吸水材による間隙水の吸水により、粘性土全体の含水比は変化しないものの、土粒子間隙に含まれていた水が吸水材に移動することにより、土粒子骨格が塑性体から非塑性的な半固体の性状へと変化し、かかる状況下で攪拌力が作用することにより、粘性土はバラバラに解膠され、団粒構造がより発達するとともに、それに伴ってより大きな空隙が形成されるようになり、上述した吸水による空隙形成と相まって、２次処理対象土の空隙率は大幅に向上する。
【００１８】
ＶＯＣ（Volatile Organic Compounds）とも呼ばれる揮発性有機化合物には、ジクロロメタン、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタン、1,1-ジクロロエチレン、シス-1,2-ジクロロエチレン、1,1,1-トリクロロエタン、1,1,2-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、1,3-ジクロロプロペン、ベンゼンなどが含まれる。
【００１９】
吸水材は、粘性土中の水分を吸水できるのであればどのようなものを用いるかは任意であり、例えば、パーライト、生石灰、セメント、フライアッシュなどが考えられる。
【００２０】
ここで、所定の通気材を前記１次処理対象土に添加するようにすれば、通気材自体が有する高い通気性とも相まって、粘性土全体の通気性がいっそう高まり、上述した揮発性有機化合物の除去効率はさらに向上する。
【００２１】
通気材は、通気性を有するのであればどのようなものを用いるかは任意であり、例えば、パーライト、軽量気泡コンクリート(ALC)、発泡ガラス等の多孔質材を細かく砕いて用いることが考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る汚染粘性土の浄化方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る汚染粘性土の浄化方法の手順を示したフローチャートであり、図２は、本実施形態に係る汚染粘性土の浄化方法を実施するための汚染粘性土の浄化装置を示した図で、(a)は平面図、(b)は(a)のＡ―Ａ線に沿う断面図である。図２に示すように、本実施形態に係る浄化方法を実施するための浄化装置１は、揮発性有機化合物で汚染された粘性土を敷設するための処理用ベッド２と、該処理用ベッドに敷設された吸引管３と、該吸引管に連通接続された吸引ポンプ４と、該吸引ポンプに接続された活性炭吸着塔５とからなる。
【００２４】
処理用ベッド２は、汚染水が浸透することのないよう、止水性を有する材料、例えばコンクリートで構成すればよい。
【００２５】
吸引管３は、吸引ポンプ４に接続された主管６と、該主管内と連通するように分岐接続された複数の枝管７とで構成してあり、各枝管７には、それぞれ吸引孔（図示せず）を複数形成してある。
【００２６】
活性炭吸着塔５は、上述した粘性土から吸引された空気に連行されている揮発性有機化合物を活性炭に吸着し、空気のみを排気することができるようになっている。
【００２７】
本実施形態に係る汚染粘性土の浄化方法を上述した浄化装置１を用いて実施するには、まず、揮発性有機化合物で汚染された粘性土に吸水材としてのパーライトを添加して１次処理対象土とする（ステップ１０１）。
【００２８】
パーライトは、真珠岩を粉砕し、高温処理して得られる焼成物であり、多孔質ゆえ、吸水材に適した材料である。
【００２９】
次に、１次処理対象土を攪拌混合することで１次処理対象土に攪拌力を作用させ、これを２次処理対象土とする（ステップ１０２）。
【００３０】
このようにすると、１次処理対象土内では、粘土やシルトからなる骨格が攪拌力という形で圧力を受けることとなり、該骨格は、上述した圧力によって剛性に応じた変形を生じ、かかる変形に伴って骨格内の間隙水が外部に浸出する。
【００３１】
すなわち、上述した攪拌力は、長期間作用するわけではないのでクリープ現象の一種である圧密とは厳密には異なるが、圧密と類似の現象を粘土に生じさせる圧力となる。
【００３２】
そして、このような圧密類似の現象によって外部に浸出した間隙水は、添加された吸水材に吸水され、土粒子間に存在する間隙は空隙へと変化する。
【００３３】
また、１次処理対象土は、攪拌混合されることによって細粒化されるのみならず、添加された吸水材と１次処理対象土内の土粒子、あるいは土粒子同士がぶつかり合うことで、該土粒子間にあらたな空隙が生じたり、元の大きさよりも空隙が大きくなったり、土粒子の骨格が破壊されたりするため、通気に寄与する空隙はさらに増加する。
【００３４】
ちなみに、吸水材による間隙水の吸水により、粘性土全体の含水比は変化しないものの、土粒子間隙に含まれていた水が吸水材に移動することにより、土粒子骨格が塑性体から非塑性的な半固体の性状へと変化し、かかる状況下で攪拌力が作用することにより、粘性土はバラバラに解膠され、団粒構造がより発達するとともに、それに伴ってより大きな空隙が形成されるようになり、上述した吸水による空隙形成と相まって、２次処理対象土の空隙率は大幅に向上する。
【００３５】
一方、土粒子の骨格破壊によってあるいは間隙水の浸出により、土粒子の骨格内に閉じこめられていた揮発性有機化合物も空隙に揮発してくるとともに、攪拌によって吸水材と土粒子、あるいは土粒子同士が擦れ合うことで該土粒子の表面に付着していた揮発性有機化合物も該表面から剥離し、上述した空隙へと揮発する。
【００３６】
攪拌混合は、揮発性有機化合物で汚染された粘性土を攪拌ミキサーや土壌細粒化処理機内に投入し、該攪拌ミキサーや土壌細粒化処理機によって攪拌混合するのが望ましい。
【００３７】
次に、攪拌混合された２次処理対象土を処理用ベッド２の上に例えば５０ｃｍ〜１ｍの厚さで敷設し、次いで、該２次処理対象土に通気処理を行うことにより、２次処理対象土に含まれる揮発性有機化合物を空気連行によって除去する（ステップ１０３）。
【００３８】
通気処理は、吸引ポンプ４を作動させて吸引管３から空気を吸引するようにすればよい。
【００３９】
なお、粘性土から吸引された空気は、活性炭吸着塔５で該空気に含まれる揮発性有機化合物を活性炭で吸着してから、空気のみを大気に放出することとなる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係る汚染粘性土の浄化方法によれば、空隙が増加した分だけ空気の流動抵抗が低下することにより、空気が流れやすくなるとともに、増大した空隙に多くの揮発性有機化合物が揮発し、かかる揮発性有機化合物が空気連行によって除去されるため、揮発性有機化合物を粘性土から回収除去できる効率は、従来に比べて飛躍的に向上する。
【００４１】
本実施形態では、吸水材としてパーライトを使用するようにしたが、本発明の吸水材はかかる材料に限定されるものではなく、パーライトに代えて、生石灰、セメント、フライアッシュなどを用いることが考えられる。
【００４２】
ここで、吸水材として生石灰を使用する場合、吸水に伴う水和反応によって発熱が起こり、揮発性有機化合物の揮発が促進されることは言うまでもないが、その場合の構成を二つの変形例、すなわち、発熱中も浄化を並行して行うか、発熱を待ってから浄化を行うかという異なる変形例を以下に説明する。
【００４３】
まず、第１の変形例においては、２次処理対象土内の温度が十分上昇するまで、例えば６〜７時間程度の温度上昇期間を設ける。かかる期間中は、揮発性有機化合物が揮散するのを防止するため、温度上昇を阻害しない程度に吸引量を落とし、期間経過後は、吸引量を上げて吸引を行い、揮発性有機化合物を空気連行によって除去すればよい。
【００４４】
一方、第２の変形例においては、上述した温度上昇期間は吸引を行わず、該期間経過後に吸引を行って揮発性有機化合物を空気連行によって除去する。
【００４５】
かかる第２の変形例においては、温度上昇期間中、揮発性有機化合物が２次処理対象土から大気中に揮散するのを防止すべく、２次処理対象土を気密性シートで覆うようにする。温度上昇期間経過後は、気密性シートを撤去し、しかる後、吸引を行う。
【００４６】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、吸水材とともに通気材を添加して１次処理対象土としてもよい。
【００４７】
通気材は、通気性を有するのであればどのようなものを用いるかは任意であり、例えば、パーライト、軽量気泡コンクリート(ALC)、発泡ガラス等の多孔質材を細かく砕いて用いることが考えられる。
【００４８】
かかる構成によれば、通気材自体が有する高い通気性とも相まって、粘性土全体の通気性がいっそう高まり、上述した揮発性有機化合物の除去効率はさらに向上する。
【００４９】
また、本実施形態では特に述べなかったが、上述した手順で揮発性有機化合物が除去された処理済み土を埋め戻す場合には、セメント、生石灰あるいはこれらに加えて高炉スラグ等の硬化材を吸水材や通気材とともに添加しておくのが望ましい。
【００５０】
かかる構成によれば、処理済み土の強度向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態に係る汚染粘性土の浄化方法の手順を示したフローチャート。
【図２】本実施形態で用いる汚染粘性土の浄化装置を示した図で、(a)は平面図、(b)は(a)のＡ―Ａ線に沿う断面図。
【図１】
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【図２】
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