JP4599766B2 - 土壌洗浄方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌洗浄方法および装置（土壌洗浄用システム）に関する。詳しくは、難水溶性有機物で汚染された土壌を洗浄する土壌洗浄方法と、該方法で使用される装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現代における深刻な環境問題の一つとして、土壌汚染が挙げられる。かかる土壌汚染による環境ストレスは、汚染された土壌周辺のみならず、そこから流出した汚染水、あるいは揮発した大気等を介して広範囲にわたり、その影響は生態系において極めて深刻な被害を及ぼす。
【０００３】
この様な土壌汚染による環境ストレスを回避する方法としては、汚染土壌の消却処理、囲い込み処理、セメント固化処理、土壌洗浄処理、化学的分解処理、バイオレメディエーション、真空抽出処理、原位置ガラス固化処理等による方法が挙げられる。
これらの方法は、土壌汚染の原因物質、汚染土壌が起きた場所、汚染土壌の規模、処理費用等の諸条件から適宜選択して行われてきている。
【０００４】
上述した方法の内、土壌洗浄処理による方法は、難水溶性有機物によって汚染された土壌を処理するのに適した方法の一つとして挙げられる。
しかしながら、従来より知られている土壌洗浄処理においては、土壌洗浄に使用する洗浄水を多量に用いる必要があった。
【０００５】
また、油等の難水溶性有機物の処理は、界面活性剤で行うのが一般的であるが、界面活性剤によって油等を処理すると排出される汚染水が乳化してしまい、油分と水の分離が困難であった。
さらに、乳化した汚染水の油分を除去するためには、乳化処理剤等を使用する必要があるが、この際に使用する乳化処理剤は、ゲル化等に伴う後処理が必要で、通常使用性が悪く、またコストが高いといった欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、この様な状況下行われたものであり、土壌洗浄を行う際の処理コストを削減し、さらに土壌洗浄を行った際に排出される汚染水の処理の困難さを軽減する、土壌洗浄方法および装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この様な状況に鑑みて、本発明者らは鋭意研究努力を重ねた結果、非イオン性界面活性剤を用いて、好ましくは、非イオン性界面活性剤と共にリモネンを用いて、難水溶性有機物で汚染された土壌を洗浄することにより、難水溶性有機物を油状物として気泡により浮上させて、回収することが可能となることを見いだした。さらに、土壌の洗浄する過程において排出される汚染水に、二価及び／又は三価の鉄塩、並びに高分子凝集剤を混合・攪拌し、汚染水中の難水溶性有機物を沈降させることにより、難水溶性有機物がほとんど除去され、さらに土壌洗浄に再利用できる排水とすることが可能となることを見いだし、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は以下に示すものである。
【０００８】
（１）難水溶性有機物で汚染された土壌を洗浄する土壌洗浄方法であって、（ａ）難水溶性有機物で汚染された土壌、非イオン性界面活性剤、リモネン、および水を混合し、この混合液を攪拌することにより土壌を洗浄する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）後の混合液に気泡を供給して、難水溶性有機物を含む油状物層、汚染水層、および土壌層に分離する工程と、（ｃ）各層から、難水溶性有機物を含む油状物、汚染水、および土壌のそれぞれを回収する工程と、（ｄ）回収された汚染水に、二価の鉄塩および／または三価の鉄塩、並びに高分子凝集剤を混合した後、この混合液を濃縮汚染土と排水に分離し、それぞれを回収する工程を含むことを特徴とする、土壌洗浄方法。
（２）さらに、（ｅ）前記工程（ｂ）で回収された土壌および水を混合し、この混合液を攪拌洗浄した後、土壌と汚染水に分離し、それぞれを回収する工程を含む、（１）記載の土壌洗浄方法。
（３）工程（ｅ）の混合液における、土壌と水の重量比は、１：１〜１：２の範囲内である、（２）記載の土壌洗浄方法。
（４）前記二価の鉄塩は塩化鉄（II）であり、前記三価の鉄塩は塩化鉄（III）である、（１）〜（３）のいずれか一に記載の土壌洗浄方法。
（５）前記排水を工程（ａ）において再利用することを特徴とする、（１）〜（４）のいずれか一に記載の土壌洗浄方法。
【０００９】
（６）工程（ａ）の混合液における、難水溶性有機物で汚染された土壌と土壌を洗浄するための洗浄水の重量比は、１：１〜１：２の範囲内である、（１）〜（５）のいずれか一に記載の土壌洗浄方法。
（７）工程（ａ）の混合液における非イオン性界面活性剤の混合率は、１０００〜１５００ｐｐｍの範囲内である、（１）〜（６）のいずれか一に記載の土壌洗浄方法。
【００１０】
（８）難水溶性有機物で汚染された土壌、土壌を洗浄するための洗浄水、非イオン性界面活性剤、リモネン、および水が投入されるミキサーと、難水溶性有機物を含む油状物、土壌、汚染水からなる混合液が投入されるバブルバスと、二価の鉄塩および／または三価の鉄塩、高分子凝集剤、並びに難水溶性有機物を含む汚染水が投入される凝集沈殿槽とを含む土壌洗浄用システムであって、前記ミキサーは難水溶性有機物で汚染された土壌を洗浄するための攪拌手段を備えており、前記バブルバスは前記混合液を、難水溶性有機物を含む油状物層、汚染水層、および土壌層に分離するための、前記混合液に気泡を供給する手段を備え、前記凝集沈殿槽は前記汚染水を攪拌するための攪拌手段を備えた、土壌洗浄用システム。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の土壌洗浄方法および土壌洗浄用システムを図１を参照しながら説明する。図１のシステムは本発明の土壌洗浄用システムの一形態を示すものであり、ここで、ベルトコンベアー１，３、スクリーン２、スラリーポンプ５，９、スクリューコンベア７，１１、ミキサー８、分離槽１０、沈殿槽１２、フィルタープレスもしくは遠心分離機１４、油状物回収槽１５等の装置は任意の構成要素である。また、このシステムを用いて本発明の土壌洗浄方法を説明するが、本発明の土壌洗浄方法はこのシステムを用いることに限定されない。
【００１２】
まず、難水溶性有機物で汚染された土壌は、非イオン性界面活性剤、および水（以下、この工程で用いる水を「洗浄水」ともいう）とと共に、ミキサー４等に投入して攪拌することにより、汚染された土壌の土粒子から難水溶性有機物を脱離させ、洗浄する（工程（ａ））。
この際に、リモネン、好ましくはｄ−リモネンを非イオン性界面活性剤とともに、前記の土壌及び洗浄水と攪拌することが好ましい。リモネンを加えて攪拌洗浄することにより、上述した難水溶性有機物を脱離させる効果の向上を図ることが可能となるからである。
【００１３】
難水溶性有機物で汚染された土壌とは、原油、及びその加工品である燃料油、軽油、重油等の石油系炭化水素類、植物性加工油、及び各種難水溶性の有機化合物等によって汚染された土壌を示している。通常これら難水溶性有機物は土粒子に付着した場合、土粒子から脱離させることが困難となる。
【００１４】
また、非イオン性界面活性剤およびリモネンとしては、土粒子に付着した難水溶性有機物を脱離させ、その難水溶性有機物を気泡により浮上させて難水溶性有機物を含む油状物を形成することが可能であれば特に限定されるものではない。
ここで非イオン性界面活性剤としては、環境に悪影響を及ぼさないものが好ましい。
またリモネンとしては、ｄ−リモネンが好ましい。ｄ−リモネンは柑橘類の皮から抽出することが可能な化合物であることから、人体や自然環境において無害である。
【００１５】
この工程（ａ）の混合液における、難水溶性有機物で汚染された土壌と土壌を洗浄するための洗浄水の重量比は、１（土壌）：１（洗浄水）〜１（土壌）：２（洗浄水）、好ましくは１（土壌）：１（洗浄水）〜１（土壌）：１．２（洗浄水）の範囲内である。
また、この工程（ａ）の混合液における非イオン性界面活性剤の混合率は、１０００〜１５００ｐｐｍ、好ましくは１３００〜１５００ｐｐｍの範囲内である。
これは、上記の重量比および混合率で洗浄を行った場合、汚染された土壌の洗浄および洗浄時に排出される汚染水の処理が、有効かつ効率的に行うことができるからである。
【００１６】
また、このような洗浄を行う際に使用されるミキサーは、通常この様な洗浄を行う際に使用されるミキサーが特段の制限無く挙げられるが、例えば、図１に示される様な槽中の羽が回転するミキサー４、あるいは槽自体が回転するミキサーが挙げられる。
【００１７】
次に、上記工程により洗浄された土壌を含む混合液をバブルバス６等に投入し、該混合液に気泡を供給して、難水溶性有機物を含む油状物層、汚染水層、および土壌層に分離する（工程（ｂ））。
ここで、この混合液に供給される気泡は、難水溶性有機物の分離能を高めるため、微細な気泡であることが好ましい。
また、上記混合液に気泡を供給する方法としては、特に限定されるものではないが、エアーコンプレッサーからのエアーを、バブルバス等の底面に備えた有孔板を通して、もしくはバブルバス等の底面に並べられたエアレーション用の散気管を通すことにより、混合液に気泡を供給する方法が挙げられる。
【００１８】
この気泡を供給して各層に分離するバブルバスは、特に限定するものではないが、例えば上述した気泡を供給する手段が備えられた、図１に示されるバブルバス６が挙げられる。バブルバスを使用することにより、バブルバス槽内の混合液に気泡を供給し、かかる槽内に上から順に、難水溶性有機物を含む油状物層、汚染水層、土壌層を形成することができる。
【００１９】
次に、各層から、難水溶性有機物を含む油状物、汚染水、および土壌のそれぞれを回収する（工程（ｃ））。
難水溶性有機物を含む油状物を回収する方法としては、特に限定されるものではないが、上記工程により浮上した油状物をオーバーフローさせて回収する方法や、浮上した該油状物を吸着部材に吸着させて、除去する方法が挙げられる。この様な吸着部材としては、例えばオイルスポンジ等のオイル吸着部材が好ましい。
【００２０】
土壌を回収する方法としては、特に限定されるものではないが、下に沈降した土壌をスクリューコンベアー７等を使用して回収する方法が挙げられる。また、土壌を回収する工程においては、回収した土壌に前記油状物や汚染水が含まれるのを減少させるため、回収した土壌を脱水することが好ましい。
汚染水を回収する方法としては、特に限定されるものではないが、槽内の汚染水層が形成される位置に設けた排出口を開放することによって回収することができる。
【００２１】
次に、回収された汚染水に、二価の鉄塩および／または三価の鉄塩、並びに高分子凝集剤を添加した後、凝集沈殿槽１３等に投入して攪拌し、この混合液を濃縮汚染土と排水に分離し、それぞれを回収する（工程（ｄ））。
ここで、回収された汚染水には、土粒子等が含まれているため、回収された汚染水を沈殿槽１２等に移送して、比較的大きな粒子に沈降させて、汚染水からこれらを除く工程を経た後、工程（ｄ）を行うことが好ましい。また、ここで沈殿槽に沈降した粒子は、間欠的に回収してミキサー４に戻すことが好ましい。
【００２２】
ここで回収された汚染水には、難水溶性有機物が非イオン性界面活性剤により乳化している。かかる乳化した難水溶性有機物を除去するため、乳化処理剤と同等の油分除去効果を有する二価の鉄塩および三価の鉄塩、あるいはそれらの内のいずれか一方を添加する。
【００２３】
汚染水に混合する二価の鉄塩、三価の鉄塩としては、特に限定されるものではないが、それぞれ塩化鉄（II）、塩化鉄（III）であることが好ましい。
また、汚染水に混合する高分子凝集剤としては、特に限定されるものではないが、凝集力が強力であり、また、人体および環境に対して無害であることが好ましい。
【００２４】
上記の化合物を混合し、この混合液を濃縮汚染土と排水に分離する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、まず、汚染水に二価の鉄塩および／または三価の鉄塩を均一になるように混合し、そして高分子凝集剤を添加して、攪拌、混合した後、混合液を静置して濃縮汚染土を沈降させ、濃縮汚染土と排水に分離する方法が挙げられる。
【００２５】
この排水と濃縮汚染土を分離する凝集沈殿槽は、特に限定されるものではないが、図１に示される様な凝集沈殿槽１３が挙げられる。この凝集沈殿槽１３には、凝集剤による凝集力を向上させるため、槽中に回転する羽等の攪拌手段が設けられている。
【００２６】
この様にして分離された排水および濃縮汚染土を回収する方法は、特に限定されるものではないが、濃縮汚染土については、フィルタープレスもしくは遠心分離機１４等により脱水した後、回収することが好ましい。また、排水については、濃縮汚染土が混入しないように上澄み部分を回収することが好ましい。
また、ここで回収された排水は、難水溶性有機物がほとんど除去されていることから、土壌を洗浄またはすすぎ洗いするための洗浄水等として再利用することが可能であることから、積極的に再利用することが好ましい。
【００２７】
さらに、上述した工程（ｃ）で回収された土壌は、土壌をすすぎ洗いするための洗浄水と混合し、この混合液をミキサー８で攪拌洗浄した後、土壌と汚染水に分離し、それぞれを回収することが好ましい（工程（ｅ））。この工程（ｅ）により、土壌中の難水溶性有機物を除去することが可能となる。
洗浄を行う際の洗浄装置としては、特に限定されるものではないが、図１に示される様な槽中の羽が回転するミキサー８や槽自体が回転するミキサー等が挙げられる。
また、土壌の洗浄、洗浄による汚染水の処理を効率良く行うため、この工程（ｅ）の混合液における土壌と土壌を洗浄（すすぎ洗い）するための洗浄水の重量比は、１（土壌）：１（洗浄水）〜１（土壌）：２（洗浄水）、好ましくは１（土壌）：１（洗浄水）〜１（土壌）：１．２（洗浄水）の範囲内である。
【００２８】
上記工程（ｅ）で土壌を洗浄した混合液は、分離槽１０等で土壌と汚染水とに分離し、それぞれを回収する。ここで土壌を回収する方法としては、スクリューコンベアー１１で脱水を行いながら回収する方法が挙げられる。また、ここで回収された汚染水には、土粒子が含まれているため、汚染水を沈殿槽１２に移送して比較的大きい粒子を沈殿槽底面に沈降させることが好ましい。そして上述したように、微粒子を含む汚染水を凝集沈殿槽１３に移送し、凝集沈殿、脱水工程を経て、濃縮汚染土と、排水（再利用水）に分離する。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明がこれら実施例にのみ限定されないことは言うまでもない。
図１は、本発明の土壌洗浄方法を行う際のシステムの一例を示す概略図である。
まず、難水溶性有機物で汚染された土壌を、スクリーン２を通して篩い分けを行った。そして槽中の羽が回転するミキサー４に、難水溶性有機物で汚染された土壌（１０００ｋｇ）、土壌を洗浄するための洗浄水（１０００ｋｇ）、並びにｄ−リモネンとあわせて非イオン性界面活性剤（混合液における非イオン性界面活性剤の濃度；１５００ｐｐｍ）を投入した。そして、ミキサー４によりこれらを混合、攪拌し、汚染された土壌の洗浄を約１０分間行い、土粒子に付着した難水溶性有機物を脱離させた。
【００３０】
なお、この際使用した難水溶性有機物で汚染された土壌は、ｎ−ヘキサン抽出法によって測定した結果、難水溶性有機物で汚染された土壌１ｋｇあたり、３７０００ｍｇの難水溶性有機物を含んでいた。
【００３１】
次ぎに、攪拌洗浄後の混合液をスラリーポンプ５により、バブルバス６に移送し、バブルバス槽内の該混合液に気泡を供給した。この気泡はエアーコンプレッサー１６による送気を行うことによって供給されている。バブルバス６に該混合液を約１０分間置く処理を行うことにより、難水溶性有機物を含む油状物層、汚染水層、土壌層に分離し、しかる後各層から回収を行った。
【００３２】
スクリューコンベアー７により脱水しつつ回収された土壌（約８５０ｋｇ）は、土壌をすすぎ洗いするための洗浄水（１０００ｋｇ）と共に、槽中の羽が回転するミキサー８に投入し、攪拌洗浄を約１０分間行った。この攪拌洗浄を行った混合液をスラリーポンプ９を介して分離槽１０に移送し、分離槽１０で混合液を静置して排水と土壌に分離させ、それぞれを回収した。
この洗浄後の土壌は、ｎ−ヘキサン抽出法によって測定した結果、洗浄後の土壌１ｋｇあたり、難水溶性有機物が１３０ｍｇであって、ほとんど完全に除去されていることが確認された。
【００３３】
バブルバス６から回収された汚染水（約９００ｋｇ）、および分離槽１０から回収された汚染水（約９００ｋｇ）を、沈殿槽１２に移送し、沈殿槽１２において汚染水中の土壌等の沈殿可能な物質を取り除いた。
なお、これらを合わせた汚染水は、ｎ−ヘキサン抽出法によって測定した結果、汚染水１Ｌあたり、２１０ｍｇの難水溶性有機物を含んでいた。
【００３４】
この沈殿槽１２による処理を行った汚染水を、凝集沈殿槽１３に移送した。ここで移送する途中で、汚染水に塩化鉄（III）を６２５ｐｐｍの濃度で添加して送流攪拌した後、高分子凝集剤を３．７５ｐｐｍの濃度で添加した。
【００３５】
上記のように各化合物を添加した汚染水を、凝集沈殿槽１３において槽内の回転する羽によって攪拌を行い、そして静置して排水と濃縮汚染土に分離した。
そして、濃縮汚染土は、フィルタープレスもしくは遠心分離機１４によって水切りを行った後、回収した。
【００３６】
また、排水は凝集沈殿槽１３の上澄み部分を回収し、かかる排水についてｎ−ヘキサン抽出法によって測定した結果、排水１Ｌあたりの難水溶性有機物が５ｍｇ以下であることが確認され、ほとんど完全に除去されていることが判明した。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、排水処理の負荷を軽減し、処理操作を容易にし、さらに処理コストを削減することが可能な土壌洗浄方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例における土壌洗浄方法を行う際のシステムを示す概略図である。
【符号の説明】
１・・・ベルトコンベアー
２・・・スクリーン
３・・・ベルトコンベアー
４・・・ミキサー
５・・・スラリーポンプ
６・・・バブルバス
７・・・スクリューコンベア
８・・・ミキサー
９・・・スラリーポンプ
１０・・・分離槽
１１・・・スクリューコンベア
１２・・・沈殿槽
１３・・・凝集沈殿槽
１４・・・フィルタープレスもしくは遠心分離機
１５・・・油状物回収槽
１６・・・エアーコンプレッサー

Claims (8)

1. 難水溶性有機物で汚染された土壌を洗浄する土壌洗浄方法であって、
   （ａ）難水溶性有機物で汚染された土壌、非イオン性界面活性剤、リモネン、および水を混合し、この混合液を攪拌することにより土壌を洗浄する工程と、
   （ｂ）前記工程（ａ）後の混合液に気泡を供給して、難水溶性有機物を含む油状物層、汚染水層、および土壌層に分離する工程と、
   （ｃ）各層から、難水溶性有機物を含む油状物、汚染水、および土壌のそれぞれを回収する工程と、
   （ｄ）回収された汚染水に、二価の鉄塩および／または三価の鉄塩、並びに高分子凝集剤を混合した後、この混合液を濃縮汚染土と排水に分離し、それぞれを回収する工程を含むことを特徴とする、土壌洗浄方法。
2. さらに、（ｅ）前記工程（ｂ）で回収された土壌および水を混合し、この混合液を攪拌洗浄した後、土壌と汚染水に分離し、それぞれを回収する工程を含む、請求項１記載の土壌洗浄方法。
3. 工程（ｅ）の混合液における、土壌と水の重量比は、１：１〜１：２の範囲内である、請求項２に記載の土壌洗浄方法。
4. 前記二価の鉄塩は塩化鉄（II）であり、前記三価の鉄塩は塩化鉄（III）である、請求項１〜３のいずれか一項記載の土壌洗浄方法。
5. 前記排水を工程（ａ）において再利用することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項記載の土壌洗浄方法。
6. 工程（ａ）の混合液における、難水溶性有機物で汚染された土壌と水の重量比は、１：１〜１：２の範囲内である、請求項１〜５のいずれか一項記載の土壌洗浄方法。
7. 工程（ａ）の混合液における非イオン性界面活性剤の混合率は、１０００〜１５００ｐｐｍの範囲内である、請求項１〜６のいずれか一項記載の土壌洗浄方法。
8. 難水溶性有機物で汚染された土壌、非イオン性界面活性剤、リモネン、および水が投入されるミキサーと、
   難水溶性有機物を含む油状物、土壌、汚染水からなる混合液が投入されるバブルバスと、
   二価の鉄塩および／または三価の鉄塩、高分子凝集剤、並びに難水溶性有機物を含む汚染水が投入される凝集沈殿槽とを含む土壌洗浄用システムであって、
   前記ミキサーは難水溶性有機物で汚染された土壌を洗浄するための攪拌手段を備えており、
   前記バブルバスは前記混合液を、難水溶性有機物を含む油状物層、汚染水層、および土壌層に分離するための、前記混合液に気泡を供給する手段を備え、
   前記凝集沈殿槽は前記汚染水を攪拌するための攪拌手段を備えた、土壌洗浄用システム。

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