(57)【要約】【課題】有機化合物で汚染された汚染土壌から短時間で効率的に有機化合物を除去する。【解決手段】原位置の汚染土壌３中に含まれる重質油等の有機化合物２に対して、酸素濃度２５％以上で供給したガス７中の酸素と酸化反応を起こさせ、熱を発生させる。この発生した熱により、有機化合物２の流動性を高めて回収して除去したり、有機化合物２を酸化分解により炭酸ガスと水に分解させて除去したり、短時間で効率的に汚染土壌３から有機化合物２を除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物で汚染された汚染土壌に、原位置で酸素濃度２５％以上のガスを供給し、酸化反応を起こさせることを特徴とする有機化合物除去方法。
【請求項２】
前記酸化反応により流動性を高めた前記有機化合物を回収することを特徴とする請求項１記載の有機化合物除去方法。
【請求項３】
前記酸化反応を進めて前記有機化合物を酸化分解させることを特徴とする請求項１又は２記載の有機化合物除去方法。
【請求項４】
前記ガスの酸素濃度および／または供給量に基づいて、土中温度を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機化合物除去方法。
【請求項５】
前記酸化反応により発生した気体を地表面にて吸引することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機化合物除去方法。
【請求項６】
前記有機化合物は、１５℃における密度が０．９８ｇ／ｃｍ３未満および／または残留炭素分が１１質量％未満であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の有機化合物除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は重質油等の有機化合物で汚染された汚染土壌から有機化合物を除去する有機化合物除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機化合物を含んだ汚染土壌から有機化合物を除去する方法として、汚染土壌に存在する空気の酸素濃度、温度および水分を制御し、微生物の活性化をはかることにより有機化合物を分解する浄化方法（バイオレメディエーション）が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、有機化合物を含んだ汚染土壌から有機化合物を除去する別の方法として、過酸化水素と第一鉄イオンとが反応して水酸ラジカルを生成するフェントン反応を利用し、前記有機化合物を分解する化学酸化法がある（例えば、特許文献２〜４参照）。
【特許文献１】特開２００５−１８５９８６号公報
【特許文献２】特開２００２−５１５７２２号公報
【特許文献３】特開２００３−７１４２４号公報
【特許文献４】特開２００４−４２０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、上記有機化合物除去方法にあっては、微生物およびフェントン反応では分解し難い重質油等が１％を超える高濃度で土壌に含まれていた場合、有機化合物を分解するのに長時間を要していた。すなわち、バイオレメディエーションによる微生物の活性化およびフェントン反応では、前記重質で高濃度の有機化合物を除去するのは実質上困難であった。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、有機化合物で汚染された汚染土壌から短時間で効率的に有機化合物を除去できる有機化合物除去方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る有機化合物除去方法によれば、有機化合物で汚染された汚染土壌に、原位置で酸素濃度２５％以上のガスを供給し、酸化反応を起こさせることを特徴とする。
【０００６】
このような有機化合物汚染土壌の浄化方法によれば、原位置の汚染土壌中に含まれる重質油等の有機化合物が、酸素濃度２５％以上で供給されたガス中の酸素と酸化反応を起こし、熱（酸化熱）を発生する。この発生した熱により、例えば、有機化合物の流動性を高めて回収して除去したり、酸化分解させて除去することが可能とされ、短時間で効率的に汚染土壌から有機化合物を除去することができる。
【０００７】
２５％を超える酸素を含むガスを用いて、土壌に含まれる有機物を酸化する場合、初期段階では地中温度が低いため、酸素濃度を高くすることで酸化反応を促進させることができる。有機化合物が酸化されると熱（酸化熱）が発生し、熱は前記有機化合物、周囲の土壌および有機化合物に伝わる。酸化熱の発生量が熱伝導による放熱量を上回る間は、熱が土壌中に蓄積し、地中温度の上昇で、酸化反応を促進すると共に有機化合物の流動性を高める。更に、酸素を供給し酸化反応が進むと、土壌内部の温度は更に上昇し、ついには前記有機化合物はあたかも燃焼のように炭酸ガスと水に分解する。
【０００８】
このように、酸化反応により流動性を高めた有機化合物を回収するようにしても良く、また、酸化反応を進めて有機化合物を酸化分解させるようにしても良い。このように酸化分解させる場合には、炭酸ガスと水に分解される他、有機化合物はコーク等の土壌汚染物質以外の物質に変化して土壌中に固定される。
【０００９】
また、ガスの酸素濃度および／または供給量に基づいて、土中温度を制御しても良い。例えば、ガスの酸素濃度および／または供給量を高めれば有機化合物の流動性が高まり、あるいは酸化分解が促進されて、土壌温度が高くなり、ガスの酸素濃度および／または供給量を低めれば、有機化合物の流動性あるいは酸化分解が促進されず、土壌温度が低くなる。
【００１０】
また、酸化反応の過程で軽質化され気体となるものが一部あり、前記気体を地表面にて吸引すれば、大気汚染が防止される。
【００１１】
また、対象とする有機化合物として、具体的には１５℃における密度が０．９８ｇ／ｃｍ３未満および／または残留炭素分が１１質量％未満の有機化合物が挙げられる。なお、有機化合物で汚染された汚染土壌とは、地下水も含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかる有機化合物除去方法によれば、重質油等の有機化合物で汚染された汚染土壌から短時間で効率的に有機化合物を除去することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る有機化合物除去方法の好適な実施形態について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る有機化合物除去方法を採用した有機化合物除去装置を示す構成図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態の汚染土壌３は地下水が満たされている地層である飽和層（帯水層）４と、土砂等からなる地層である不飽和層（非帯水層）５の両方に有機化合物２を含むものである。
【００１５】
この汚染土壌３に含まれる有機化合物２には高濃度の重質油が含まれており、この重質油は粘性が高く、汚染土壌３の土砂等に強固に結合しているため剥離、抽出作業を行い難く、また微生物等では分解し難いという性質を有する。なお、例えば有機化合物２に含まれる重質油（Ｃ重油）の特性を表１に示す。表１に示されるように、オイルサンド油と比較すれば、重質油は密度および残留炭素分が低い。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
このような有機化合物２を除去するための有機化合物除去装置１は、有機化合物２で汚染された汚染土壌３近傍に設けられているもので、所定のガス７を、供給井戸８を介して汚染土壌３へ供給するためのガス供給装置６と、汚染土壌３中の有機化合物２を、回収井戸９を介して回収するための揚水ポンプ１０と、揚水ポンプ１０で揚水された揚水物を油水分離する油水分離槽１１と、を備え、更に、ガス吸引井戸１３を介して汚染土壌３中から発生するガスを吸引する吸着塔１４と、地表面を覆うように設けられた気密シート１２と、汚染土壌３中の酸素濃度を測定する酸素濃度モニター１５と、汚染土壌３中の温度を測定する土壌温度モニター１６と、を備えている。
【００１８】
ガス供給装置６は、地上に設置され、酸素濃度２５％以上のガス７を生成し、供給井戸８へ供給するものである。
【００１９】
供給井戸８は、汚染土壌３に設けられた井戸であり、その底部は飽和層４に達し、有機化合物２の近傍に位置している。この供給井戸８は、ガス供給装置６で生成されたガス７を、底部から汚染土壌３に供給するものである。
【００２０】
回収井戸９は、汚染土壌３に設けられた井戸であり、その底部は飽和層４に達している。
【００２１】
揚水ポンプ１０は地上に設置され、回収井戸９の底部から地下水および有機化合物２を汲み上げるものである。
【００２２】
油水分離槽１１は、揚水ポンプ１０により汲み上げられた地下水および有機化合物２を水と油に分離するための槽である。
【００２３】
気密シート１２は、有機化合物除去装置１が設けられている領域の地表面の全範囲を覆い、汚染土壌３中から生じるガスを大気中へ放出するのを防止するためのものである。
【００２４】
ガス吸引井戸１３は、気密シート１２を貫通して汚染土壌３に設けられた浅井戸である。
【００２５】
吸着塔１４は、汚染土壌３中から生じるガスを、ガス吸引井戸１３を介して吸引すると共に、大気汚染の原因となる有害物質を吸着し、浄化ガスを大気に放出するものである。
【００２６】
酸素濃度モニター１５は汚染土壌３中に設けられており、有機化合物２付近の不飽和層５の酸素濃度をモニターし、モニターした酸素濃度情報をガス供給装置６に出力する。
【００２７】
土壌温度モニター１６は汚染土壌３中に設けられており、有機化合物２付近の不飽和層５の土壌温度をモニターし、モニターした土壌温度情報をガス供給装置６に出力する。
【００２８】
そして、前述したガス供給装置６は、酸素濃度モニター１５および土壌温度モニター１６からの酸素濃度情報および／または土壌温度情報に基づいて、有機化合物２に供給するガス７の酸素濃度および／または供給量を制御する。
【００２９】
次に、このように構成された有機化合物除去装置１の作用について説明する。
【００３０】
まず、ガス供給装置６から酸素濃度２５％以上のガス７が所定の温度および供給量で供給井戸８を介して汚染土壌３に供給される。このように酸素濃度２５％以上のガス７が供給されることで、有機化合物（重質油など）２がガス７中の酸素と酸化反応を起こして熱を発生し、この発生した熱により有機化合物２の流動性が高められる。
【００３１】
そして、このように流動性が高められた有機化合物２は、揚水ポンプ１０により、地下水とともに、回収井戸９を介して効率的に汲み上げられ、油水分離槽１１で水と油に分離される。すなわち、汚染土壌３中の有機化合物２が除去される。
【００３２】
ここで、揚水ポンプ１０により有機化合物２を回収しきれなかった場合には、酸素濃度および／または供給量がガス供給装置６により所定に制御され、ガス７が有機化合物２の酸化反応を進め、更に温度を上げるように供給される。これにより、有機化合物２は酸化分解し、炭酸ガスと水に分解される他、コーク等の土壌汚染物質以外の物質に変化して汚染土壌３中に固定される。すなわち、汚染土壌３中の有機化合物２が除去される。また、有機化合物２の酸化分解により発生したガスは、気密シート１２により遮られ、ガス吸引井戸１３を介して吸着塔１４に導入され、有害物質が除去されてから大気へ放出される。
【００３３】
因みに、土壌温度および／または酸素濃度に基づくガス供給装置６による制御方法としては、具体的には、有機化合物２の流動性が低い、あるいは酸化分解が不十分であり、土壌温度が低い時は、ガス供給装置６のガス７の酸素濃度および／または供給量を増加させる。これにより、有機化合物２の酸化反応により発生する熱量を上げて、有機化合物２の流動性を高め、更に必要であれば酸化分解を促進させる。一方、土壌温度が高い時は、これとは逆にガス供給装置６のガス７の酸素濃度および／または供給量を減少させ、有機化合物２の流動性を低くし、あるいは酸化分解反応を抑える。
【００３４】
なお、ガス７の酸素濃度および／または供給量に基づいて、土中温度を制御することも可能である。例えば、ガス７の酸素濃度および／または供給量を高めれば有機化合物２の流動性あるいは酸化分解が促進されて、土壌温度が高くなり、ガス７の酸素濃度および／または供給量を低めれば、有機化合物２の流動性あるいは酸化分解が促進されず、土壌温度が低くなる。
【００３５】
このように、本実施形態においては、原位置の汚染土壌３中に含まれる重質油等の有機化合物２が、酸素濃度２５％以上で供給されたガス７中の酸素と酸化反応を起こして、熱を発生し、この発生した熱により、有機化合物２の流動性が高められて回収されて除去され、更に、酸化分解により除去されるため、短時間で効率的に汚染土壌から有機化合物２を除去することができる。
【００３６】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、除去する有機化合物２が飽和層４と不飽和層５の両方に含まれている場合について説明しているが、有機化合物２が飽和層４または不飽和層５のいずれか一方のみに含まれる場合についても適用可能である。
【００３７】
また、更に、上記実施形態においては、有機化合物２を回収し、回収しきれなかったら酸化分解するようにしているが、回収のみ、または回収せずに酸化分解のみをするようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る有機化合物除去方法を採用した有機化合物除去装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
２…有機化合物、３…汚染土壌、７…ガス。
【図１】
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