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JP7623129B2 - Soil purification device and soil purification method - Google Patents
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Description

本発明は、汚染物質が含まれる土壌を浄化するための土壌浄化装置及び土壌浄化方法に関する。 The present invention relates to a soil purification device and a soil purification method for purifying soil containing contaminants.

従来、揮発性有機化合物(VOC)や重金属、パーフルオロアルキル化合物及びポリフルオロアルキル化合物(PFAS)、ポリ塩化ビフェニル(PCB)、ダイオキシン、油等(以下、対象物質)で汚染された土壌は、例えば、原位置熱脱着法によって浄化されている。原位置熱脱着法は、汚染された土壌を掘削することなく地中にあるがままの原位置で対象物質を加熱することによって揮発させ、回収する浄化方法である。 Conventionally, soil contaminated with volatile organic compounds (VOCs), heavy metals, perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl compounds (PFAS), polychlorinated biphenyls (PCBs), dioxins, oils, etc. (hereinafter referred to as target substances) has been purified, for example, by in-situ thermal desorption. In-situ thermal desorption is a purification method in which the target substances are volatilized and recovered by heating them in-situ, without excavating the contaminated soil.

上述例示した対象物質は、土壌粒子に吸着して土壌汚染を引き起こし、地下水中に溶け出すことで地下水汚染を生じさせる。従来の原位置熱脱着法を用いた浄化装置において土壌を加熱する方法は、種々提案されているが、例えば土壌の浄化対象範囲に通じる加熱井戸(又は、加熱穴)を設置し、加熱井戸の中空部にヒータを挿入することによって、土壌を所定の温度まで加熱する方法が挙げられる。 The target substances listed above cause soil contamination by adsorbing to soil particles, and dissolve into groundwater, causing groundwater contamination. Various methods have been proposed for heating soil in conventional purification equipment using in-situ thermal desorption, such as a method in which a heating well (or heating hole) is installed that leads to the area of soil to be purified, and a heater is inserted into the hollow part of the heating well to heat the soil to a predetermined temperature.

この方法では、土壌の温度が350℃程度まで上昇することによって、地中で熱分解されるかまたは土壌の粒子に吸着している対象物質を脱離させると共に対象物質の流動性を高め、揮発させる、或いは周囲の地下水に溶出させる。揮発した対象物質は、回収井戸から地上に誘引され、地上に設置された排ガス処理装置等において熱分解処理されるか、活性炭等に吸着されることで回収処理される。また、液相に溶出した対象物質は、回収井戸から地下水とともに地上に揚水され、排水処理装置等において無害化処理される。 In this method, the temperature of the soil is raised to about 350°C, which causes the target substances to be thermally decomposed underground or adsorbed to the soil particles to be desorbed and the fluidity of the target substances to be increased, causing them to volatilize or dissolve into the surrounding groundwater. The volatilized target substances are drawn to the surface from the recovery well and either thermally decomposed in an exhaust gas treatment device or the like installed on the surface, or are recovered by being adsorbed onto activated carbon or the like. The target substances that have dissolved into the liquid phase are pumped to the surface together with groundwater from the recovery well and detoxified in a wastewater treatment device or the like.

例えば、特許文献1には、回収井戸周囲の汚染土壌に掘削された余熱穴(加熱穴)に設置され、且つ余熱穴に浸出する地下水を予熱するヒータを有する浄化システムが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a purification system that is installed in a preheat hole (heating hole) excavated in the contaminated soil around a recovery well and has a heater that preheats the groundwater that seeps into the preheat hole.

特許文献2には、原位置で加熱井戸により土壌を直接加熱して対象物質を土壌から脱着または地中で分解するシステム(ISTD: In-Situ Thermal Desorption)や加熱に用いるヒータの形状が示されている。 Patent Document 2 shows a system (ISTD: In-Situ Thermal Desorption) that directly heats soil in situ using a heating well to desorb target substances from the soil or decompose them underground, as well as the shape of the heater used for heating.

特許文献3には、壁等の構造物に囲まれた空間に掘削した汚染土壌を密閉し、ヒータで加熱するシステム(IPTD: In-Pile Thermal Desorption)が開示されている。特許文献4には、原位置で土壌の加熱に用いるヒータの形状が示されている。 Patent document 3 discloses a system (IPTD: In-Pile Thermal Desorption) in which excavated contaminated soil is sealed in a space surrounded by structures such as walls and heated with a heater. Patent document 4 shows the shape of a heater used to heat the soil in situ.

特開2006-272273号公報JP 2006-272273 A 特許第4509558号公報Patent No. 4509558 特許第5486684号公報Patent No. 5486684 米国特許第10201042号明細書U.S. Pat. No. 1,020,1042

しかし、浄化対象とする地盤は複数の異なる地層(ローム,砂,砂礫,シルト,粘土等またはそれらの互層)で構成されており、地盤の熱伝導率は間隙率や密度、比熱、地下水の存在による飽和の程度等の地盤の性状によって大きく異なる。従来型のヒータでは加熱井戸の深度範囲を一律に加熱する構造のため非効率な加熱となっている。土壌の性状に基づく深度方向の熱伝導率の違いに対応させるために、深度方向に設けられた多段型のヒータや、ヒータを構成するコイルの長さ方向の密度を変化させることが考えられる。しかし、地盤の浄化対象領域において複数の加熱井戸が2次元的に分散して配置されるため、全ての加熱井戸の深度方向の加熱を個別に管理しようとすると制御が3次元的となり極めて複雑化するという課題がある。 However, the ground to be purified is composed of multiple different strata (loam, sand, gravel, silt, clay, etc., or alternating layers of these), and the thermal conductivity of the ground varies greatly depending on the properties of the ground, such as porosity, density, specific heat, and the degree of saturation due to the presence of groundwater. Conventional heaters are designed to heat the entire depth range of the heating well uniformly, resulting in inefficient heating. In order to accommodate differences in thermal conductivity in the depth direction based on the properties of the soil, it is possible to use multi-stage heaters installed in the depth direction, or to change the density of the coils that make up the heater in the length direction. However, since multiple heating wells are distributed two-dimensionally in the area of the ground to be purified, there is a problem that if the heating of all heating wells in the depth direction is to be managed individually, the control becomes three-dimensional and extremely complicated.

これらの課題に対処するために、予め地盤特性を考慮したモデルを形成し数値シミュレーションによる解析手法(熱伝導解析)を用いて加熱パターンを設定することが考えられる。しかし、数値シミュレーションによる解析結果(物理方程式)は、必ずしも現状地盤の複雑な状況と一致するものではなく、この場合は解析パラメータを調整して再度数値シミュレーションを繰り返す作業が必要である。このように、原位置浄化において刻々と変化する温度データを都度解析しながらヒータへの通電パターンを変更するという操作は、加熱井戸が複数になるほど複雑化し、解析に膨大な時間を要するという課題がある。 To address these issues, it is possible to create a model that takes into account the ground characteristics in advance and set the heating pattern using an analytical method based on numerical simulation (heat conduction analysis). However, the results of numerical simulation (physical equations) do not necessarily match the current complex conditions of the ground, and in this case it is necessary to adjust the analytical parameters and repeat the numerical simulation. In this way, the operation of changing the current pattern to the heater while analyzing the constantly changing temperature data during in-situ purification becomes more complicated the more heating wells there are, and there is a problem that the analysis takes a huge amount of time.

本発明は、地盤の性状に応じて複数の加熱井戸を制御して地盤を効率的に加熱できる土壌浄化装置及び土壌浄化方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a soil purification device and a soil purification method that can efficiently heat the ground by controlling multiple heating wells according to the properties of the ground.

上記の目的を達するために、本発明は、地盤の処理対象領域を加熱して対象物質を揮発させ浄化する土壌浄化装置であって、前記処理対象領域における深さ方向に沿って配置された複数のヒータ装置と、前記ヒータ装置の周囲に配置された複数の検出部と、前記地盤において深さ方向に沿って配置され、前記ヒータ装置により加熱された前記地盤から揮発する前記対象物質を回収する複数の回収井戸と、前記検出部の検出結果に基づいて、複数の前記ヒータ装置を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ヒータ装置を通電する電力が異なる制御パターンに基づいて制御し、前記検出部により検出される前記制御パターンに応じた前記地盤の温度変化パターンを機械学習し、学習結果に基づいて選択される最適な前記制御パターンにより複数の前記ヒータ装置を制御することを特徴とする、土壌浄化装置である。 To achieve the above object, the present invention provides a soil purification device that heats a target area of the ground to volatilize and purify the target substances, comprising: a plurality of heater devices arranged along the depth direction of the target area to be treated; a plurality of detectors arranged around the heater devices; a plurality of recovery wells arranged along the depth direction of the ground to recover the target substances volatilized from the ground heated by the heater devices; and a control unit that controls the plurality of heater devices based on the detection results of the detectors, wherein the control unit controls the power to be supplied to the heater devices based on different control patterns, performs machine learning of the temperature change pattern of the ground corresponding to the control pattern detected by the detectors, and controls the plurality of heater devices based on the optimal control pattern selected based on the learning results.

本発明によれば、処理対象領域において配置された複数のヒータ装置の制御パターンを制御部が機械学習してエネルギーコストを低減すると共に、工期を大幅に短縮することができる。 According to the present invention, the control unit can machine-learn the control patterns of multiple heater devices arranged in the area to be treated, thereby reducing energy costs and significantly shortening the construction period.

本発明の前記ヒータ装置は、深さ方向に沿って直列に接続された複数のヒータ素子を有するヒータ部と、前記複数のヒータ素子から選択された1つ以上の前記ヒータ素子に通電するスイッチング部と、を有し、前記検出部は、深さ方向に沿って配置された複数の温度センサを有する検出部と、を有し、記制御部は、前記制御パターンに基づいて前記スイッチング部に異なる通電パターンを通電させて前記ヒータ部へ通電して深さ方向に異なる温度変化を生じさせ、前記通電パターンに基づいて前記検出部により検出される前記地盤の深さ方向における温度変化パターンを機械学習し、学習結果に基づいて選択される最適な前記通電パターンにより前記スイッチング部を制御してもよい。 The heater device of the present invention has a heater section having a plurality of heater elements connected in series along the depth direction, and a switching section that energizes one or more of the heater elements selected from the plurality of heater elements, and the detection section has a detection section having a plurality of temperature sensors arranged along the depth direction, and the control section energizes the switching section with different energization patterns based on the control pattern to energize the heater section and generate different temperature changes in the depth direction, and may perform machine learning of the temperature change pattern in the depth direction of the ground detected by the detection section based on the energization pattern, and control the switching section with the optimal energization pattern selected based on the learning result.

本発明によれば、ヒータ装置が深さ方向に複数のヒータ素子を有している場合、各ヒータ素子に通電するスイッチング部の通電パターンを機械学習することで、3次元的な複数のヒータ装置の複雑な制御における最適な制御パターンを選択することができる。 According to the present invention, when a heater device has multiple heater elements in the depth direction, the current conduction pattern of the switching unit that energizes each heater element can be learned by machine learning, thereby making it possible to select the optimal control pattern for the complex control of multiple heater devices in three dimensions.

本発明の前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記通電パターンに対する深さ方向に沿った複数の深度領域における各前記温度変化パターンを機械学習してもよい。 The control unit of the present invention may machine-learn the temperature change patterns in multiple depth regions along the depth direction relative to the current flow pattern based on the detection results of the detection unit.

本発明によれば、地盤が深さ方向に異なる熱伝導率を有していても温度変化パターンを機械学習することにより、ヒータ装置の最適な制御パターンを選択ことができる。 According to the present invention, even if the ground has different thermal conductivity in the depth direction, the temperature change pattern can be learned by machine learning, and the optimal control pattern for the heater device can be selected.

本発明の前記制御部は、前記学習結果に基づいて、前記地盤を目標温度まで加熱するために供給される最小の電力により前記ヒータ装置を制御してもよい。 The control unit of the present invention may control the heater device with the minimum power supplied to heat the ground to a target temperature based on the learning results.

本発明によれば、地盤の性状に応じてヒータ装置を最小の電力により制御することで、エネルギーコストを大幅に低減することができる。 According to the present invention, the heater device can be controlled with minimal power depending on the ground properties, which can significantly reduce energy costs.

本発明の前記目標温度は、前記地盤の性状、及び前記地盤に含まれる前記対象物質の種類に基づいて設定されもよい。 The target temperature of the present invention may be set based on the properties of the ground and the type of target material contained in the ground.

本発明によれば、地盤の性状や地盤に含まれる対象物質の種類が異なる環境に応じて目標温度を設定することで、効率的にヒータ装置を動作させることができる。 According to the present invention, the heater device can be operated efficiently by setting the target temperature according to the environment where the ground properties and the types of target substances contained in the ground differ.

本発明は、地盤の処理対象領域を加熱して対象物質を揮発させ浄化する土壌浄化方法であって、前記処理対象領域における深さ方向に沿って配置された複数のヒータ装置に電力が異なる制御パターンに基づいて通電するように制御し、前記ヒータ装置の周囲に配置された複数の検出部により検出される検出結果に基づいて、前記制御パターンに応じた前記地盤の温度変化パターンを機械学習し、学習結果に基づいて選択される最適な前記制御パターンにより複数の前記ヒータ装置を制御し、前記地盤において深さ方向に沿って配置された複数の回収井戸から、前記ヒータ装置により加熱された前記地盤から揮発する前記対象物質を回収する、ことを特徴とする、土壌浄化方法である。 The present invention is a soil purification method for purifying a soil by heating a target area of the ground to volatilize the target substances, characterized in that the method controls power to be supplied to a plurality of heater devices arranged along the depth direction of the target area of the ground based on different control patterns, performs machine learning of a temperature change pattern of the ground corresponding to the control pattern based on detection results detected by a plurality of detectors arranged around the heater devices, controls the plurality of heater devices based on the optimal control pattern selected based on the learning results, and recovers the target substances volatilized from the ground heated by the heater devices from a plurality of recovery wells arranged along the depth direction of the ground.

本発明によれば、処理対象領域において配置された複数のヒータ装置の制御パターンを機械学習することにより、エネルギーコストを低減すると共に、工期を大幅に短縮することができる。 According to the present invention, by learning the control patterns of multiple heater devices arranged in the area to be treated by machine learning, it is possible to reduce energy costs and significantly shorten construction time.

本発明によれば、地盤の性状に応じて複数の加熱井戸を制御して地盤を効率的に加熱できることができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently heat the ground by controlling multiple heating wells according to the properties of the ground.

本発明の実施形態に係る土壌浄化装置の構成を概略的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a soil purification apparatus according to an embodiment of the present invention. 土壌浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。1 is a plan view showing a schematic configuration of a soil purification apparatus. ヒータ装置の構成を概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a heater device. スイッチング部の回路構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration of a switching unit. スイッチング部におけるヒータ素子への通電とオン状態にされるスイッチとの関係を示す図である。5 is a diagram showing the relationship between energization of a heater element in a switching portion and a switch that is turned on. FIG. 土壌浄化装置の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a soil purification device. 土壌浄化装置を動作させた状態を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a state in which the soil purification apparatus is operated. 土壌浄化装置において実行される処理の流れを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a flow of processes executed in the soil purification apparatus.

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る土壌浄化装置及び土壌浄化方法の実施形態について説明する。土壌浄化装置は、地盤の処理対象領域を加熱して対象物質を揮発させ浄化する装置である。 Below, an embodiment of a soil purification device and a soil purification method according to the present invention will be described with reference to the drawings. The soil purification device is a device that heats the area of the ground to be treated and purifies the target substances by volatilizing them.

図1及び図2に示されるように、土壌の浄化が必要な処理対象領域Aの地盤Gは、地中において遮水壁Wにより仕切られている。遮水壁Wは、例えば、地中の深さ方向に打ち込まれている。遮水壁Wの上端は、地表面Eに露出し、下端は地下水が浸透しにくい不透水層Fまで到達している。処理対象領域Aの地盤Gには、地下水の水位面Lが形成されている。処理対象領域Aの地盤Gは、例えば、複数の熱伝導率に対する性状が異なる土層により深さ方向に地層が形成されている。 As shown in Figures 1 and 2, the ground G of the treatment area A, where soil purification is required, is partitioned underground by a water shielding wall W. The water shielding wall W is, for example, driven into the ground in the depth direction. The upper end of the water shielding wall W is exposed at the ground surface E, and the lower end reaches an impermeable layer F through which groundwater does not easily penetrate. A groundwater level L is formed in the ground G of the treatment area A. The ground G of the treatment area A has strata formed in the depth direction, for example, from multiple soil layers with different properties in relation to thermal conductivity.

処理対象領域Aの地盤Gには、土壌浄化装置1が設置されている。土壌浄化装置1は、例えば、遮水壁Wと、地盤Gを加熱する複数の加熱井戸10と、加熱井戸10の周囲の地盤の温度を検出する複数の検出部20と、加熱された地盤から揮発する汚染物質を回収する複数の回収井戸30と、複数の回収井戸30により回収された対象物質を集約し分解処理を行う排ガス処理装置40と、加熱井戸10に電力を供給する電源装置50と、加熱井戸10及び電源装置50を制御する制御装置60と、処理対象領域Aの地盤Gの上部を覆う拡散防止カバー70と、を備える。 A soil purification device 1 is installed in the ground G of the treatment area A. The soil purification device 1 includes, for example, a water barrier W, multiple heating wells 10 that heat the ground G, multiple detection units 20 that detect the temperature of the ground around the heating wells 10, multiple recovery wells 30 that recover pollutants that volatilize from the heated ground, an exhaust gas treatment device 40 that collects and decomposes the target substances recovered by the multiple recovery wells 30, a power supply device 50 that supplies power to the heating wells 10, a control device 60 that controls the heating wells 10 and the power supply device 50, and a diffusion prevention cover 70 that covers the upper part of the ground G of the treatment area A.

拡散防止カバー70は、処理対象領域Aの地盤Gに含まれる対象物質が地上に向けて直接気化して拡散することを防止するために設けられている。拡散防止カバー70は、遮水壁Wにより囲まれた処理対象領域Aの地表面Eを覆うように設けられている。 The diffusion prevention cover 70 is provided to prevent the target substance contained in the ground G of the treatment target area A from evaporating and diffusing directly toward the ground. The diffusion prevention cover 70 is provided to cover the ground surface E of the treatment target area A, which is surrounded by the water barrier wall W.

処理対象領域Aにおいて加熱井戸10は、複数個設けられている(図2参照)。複数の加熱井戸10は、処理対象領域Aにおいて平面視して2次元的に分散して配置されている。複数の加熱井戸10は、処理対象領域Aにおいて発熱し、自体の周囲の地盤Gの加熱対象となる所定領域Tを加熱する。所定領域Tは、1つの加熱井戸10が加熱する地盤Gに設定された領域である。所定領域Tは、例えば、処理対象領域Aにおいて平面視して略6角形状に区分されて設定されている。 A plurality of heating wells 10 are provided in the treatment target area A (see FIG. 2). The heating wells 10 are arranged two-dimensionally distributed in a planar view in the treatment target area A. The heating wells 10 generate heat in the treatment target area A, and heat a predetermined area T of the ground G surrounding the wells 10, which is to be heated. The predetermined area T is an area set in the ground G to be heated by one heating well 10. The predetermined area T is set, for example, in a roughly hexagonal shape in a planar view in the treatment target area A.

複数の加熱井戸10は、例えば、処理対象領域Aにおける複数の所定領域Tを区分する格子点上に配置されている。所定領域Tの中心には、回収井戸30が配置されている。1つの回収井戸30の周囲には、例えば、3個の加熱井戸10が配置されている。3個の加熱井戸10の間にはそれぞれ3個の検出部20が配置されている。 The multiple heating wells 10 are arranged, for example, on lattice points that divide multiple predetermined areas T in the treatment target area A. A recovery well 30 is arranged at the center of the predetermined area T. For example, three heating wells 10 are arranged around one recovery well 30. Three detection units 20 are arranged between each of the three heating wells 10.

加熱井戸10は、地表面Eから下方の深さ方向に沿って配置されている。加熱井戸10は、地表面Eから鉛直方向に沿って下方に形成された掘削穴10Hと、掘削穴10Hに挿入されたヒータ装置11とを備える。掘削穴10Hは、深さ方向に沿って地表面Eから不透水層Fの境界付近まで形成されている。 The heating well 10 is disposed in a depth direction below the ground surface E. The heating well 10 includes a drilled hole 10H formed vertically downward from the ground surface E, and a heater device 11 inserted into the drilled hole 10H. The drilled hole 10H is formed in a depth direction from the ground surface E to near the boundary of the impermeable layer F.

ヒータ装置11は、例えば、円筒状に形成されたケーシング12と、ケーシング12内に挿入されたヒータ部13と、ヒータ部13を制御する後述のスイッチング部15(図4参照)とを備える。ケーシング12は、例えば、上端及び下端が閉塞された適度な熱伝導性を有する鋼管により形成されている。ケーシング12は、掘削穴10Hに挿入されている。ケーシング12内には、深さ方向に沿って延在するヒータ部13が挿入されている。 The heater device 11 includes, for example, a cylindrical casing 12, a heater unit 13 inserted into the casing 12, and a switching unit 15 (see FIG. 4) (described later) that controls the heater unit 13. The casing 12 is formed, for example, from a steel pipe with suitable thermal conductivity and closed upper and lower ends. The casing 12 is inserted into the drilling hole 10H. The heater unit 13 extending in the depth direction is inserted into the casing 12.

ヒータ部13は、深さ方向に沿って直列に接続された複数(例えば5個)のヒータ素子R1-R5を有する。複数のヒータ素子R1-R5には、後述のようにスイッチング部により回路が切替えられて電源装置50から電力が供給される。複数のヒータ素子R1-R5は、スイッチング部により選択された1つ以上のヒータ素子に通電され、地盤Gの深さ方向に様々な加熱状態を形成する。ヒータ部13の詳細な構成及び制御については後述する。 The heater section 13 has multiple (e.g., five) heater elements R1-R5 connected in series along the depth direction. The multiple heater elements R1-R5 are supplied with power from the power supply unit 50 by switching the circuit with a switching section as described below. Of the multiple heater elements R1-R5, electricity is passed through one or more heater elements selected by the switching section to create various heating states in the depth direction of the ground G. The detailed configuration and control of the heater section 13 will be described later.

加熱井戸10の周囲には、複数の検出部20が配置されている。検出部20は、地盤Gの深さ方向に沿って配置された複数の温度センサ21を備える。複数の温度センサ21は、地盤Gにおける深度毎の温度を検出する。検出部20により検出されたデータは、制御装置60に送信される。制御装置60の構成については後述する。 A number of detection units 20 are arranged around the heating well 10. The detection units 20 include a number of temperature sensors 21 arranged along the depth direction of the ground G. The temperature sensors 21 detect the temperature at each depth in the ground G. The data detected by the detection units 20 is transmitted to the control device 60. The configuration of the control device 60 will be described later.

回収井戸30は、周囲に配置された複数の加熱井戸10のヒータ装置11によって加熱された地盤Gから気相中に揮発した対象物質(気化した対象物質)及び地下水に溶出した対象物質を回収する。回収井戸30は、地表面Eから下方の深さ方向に沿って配置されている。回収井戸30は、地表面Eから鉛直方向に沿って下方に形成された掘削穴30Hと、掘削穴30Hに挿入されたケーシング31とを備える。 The recovery well 30 recovers target substances that have volatilized into the gas phase (vaporized target substances) from the ground G heated by the heater devices 11 of the multiple heating wells 10 arranged around it, and target substances that have dissolved into the groundwater. The recovery well 30 is arranged in the depth direction below the ground surface E. The recovery well 30 includes a drilled hole 30H formed vertically below the ground surface E, and a casing 31 inserted into the drilled hole 30H.

回収井戸30は、深さ方向に沿って地表面Eから不透水層Fの境界付近まで形成されている。ケーシング31は、例えば、円筒状に形成されている。ケーシング31は、例えば、地中部分がパンチングメタルにより形成されている。ケーシング31の周囲には、例えば、土壌粒子を遮断しつつ揮発した汚染物質を透過させるフィルタ(不図示)が設けられている。ケーシング31の上端及び下端は閉塞されている。ケーシング31の上端には、配管32が接続されている。配管32の下流側には、排ガス処理装置40が接続されている。 The recovery well 30 is formed in the depth direction from the ground surface E to near the boundary of the impermeable layer F. The casing 31 is formed, for example, in a cylindrical shape. The underground portion of the casing 31 is formed, for example, from punching metal. A filter (not shown) is provided around the casing 31, which blocks soil particles while allowing volatilized pollutants to pass through. The upper and lower ends of the casing 31 are closed. A pipe 32 is connected to the upper end of the casing 31. An exhaust gas treatment device 40 is connected to the downstream side of the pipe 32.

排ガス処理装置40により、配管32を通じてケーシング31内の空気が吸引される。フィルタを通じてケーシング31内に加熱された地盤Gから揮発した汚染物質が流入する。汚染物質は、配管32を通じて排ガス処理装置40に回収される。排ガス処理装置40は、回収井戸30から回収した対象物質の分解処理を行う。排ガス処理装置40は、例えば、処理対象領域A外の地上に配置されている。 The exhaust gas treatment device 40 sucks air from inside the casing 31 through the piping 32. Pollutants that have volatilized from the heated ground G flow into the casing 31 through a filter. The pollutants are collected in the exhaust gas treatment device 40 through the piping 32. The exhaust gas treatment device 40 performs decomposition processing of the target substances collected from the collection well 30. The exhaust gas treatment device 40 is placed, for example, on the ground outside the treatment target area A.

排ガス処理装置40は、配管32を介して加熱された地盤Gから気相中に揮発すると共に回収井戸30のケーシング12の内部に誘引された対象物質を回収する。排ガス処理装置40は、例えば活性炭等の吸着剤を備える。吸着剤は、気相中に揮発した揮発性の対象物質を捕集する。捕集された対象物質は、排ガス処理装置40により熱分解や化学的処理が行われ無害化される。 The exhaust gas treatment device 40 recovers the target substances that have volatilized into the gas phase from the heated ground G via the piping 32 and have been attracted into the inside of the casing 12 of the recovery well 30. The exhaust gas treatment device 40 is equipped with an adsorbent such as activated carbon. The adsorbent captures the volatile target substances that have volatilized into the gas phase. The captured target substances are decomposed thermally or chemically treated by the exhaust gas treatment device 40 to be rendered harmless.

次に、ヒータ装置11の詳細な構成について説明する。 Next, the detailed configuration of the heater device 11 will be described.

図3に示されるように、ヒータ装置11においてヒータ部13は、深さ方向に沿って通電により発熱する電熱コイルにより形成されている。ヒータ部13には、電源装置50から一対の端子13Tにより電力が供給される。ヒータ部13は、深度領域Rに対応して複数の端子が接続されており、端子により直列に接続された複数のヒータ素子R1-R5が深さ方向に沿って形成されている。各ヒータ素子R1-R5は、対応する深さ方向における所定の深さを有する深度領域Rを加熱する。ヒータ素子R1-R5の間には、例えば、複数の端子T1-T4が接続されている。複数の端子T1-T4,13Tは、スイッチング部15に接続されている。 As shown in FIG. 3, the heater section 13 in the heater device 11 is formed of an electric heating coil that generates heat when electricity is passed through it along the depth direction. Power is supplied to the heater section 13 from a power supply device 50 via a pair of terminals 13T. The heater section 13 has multiple terminals connected to it corresponding to the depth region R, and multiple heater elements R1-R5 connected in series by the terminals are formed along the depth direction. Each heater element R1-R5 heats the corresponding depth region R having a predetermined depth in the depth direction. For example, multiple terminals T1-T4 are connected between the heater elements R1-R5. The multiple terminals T1-T4, 13T are connected to a switching section 15.

図4に示されるように、スイッチング部15は、電源装置50に接続されている。電源装置50は、例えば、直流電源である。電源装置50は、交流電源であってもよい。スイッチング部15は、制御装置60により制御され、電源装置50からヒータ装置11の各ヒータ素子R1-R5に電力を供給する。スイッチング部15は、例えば、複数の端子T1-T4,13Tに接続されたスイッチング回路により構成されている。スイッチング部15は、複数の端子T1-T4,13Tに接続された複数のスイッチS1-S10を有する。 As shown in FIG. 4, the switching unit 15 is connected to the power supply device 50. The power supply device 50 is, for example, a DC power supply. The power supply device 50 may be an AC power supply. The switching unit 15 is controlled by the control device 60 and supplies power from the power supply device 50 to each of the heater elements R1-R5 of the heater device 11. The switching unit 15 is, for example, configured with a switching circuit connected to multiple terminals T1-T4, 13T. The switching unit 15 has multiple switches S1-S10 connected to multiple terminals T1-T4, 13T.

図5に示されるように、スイッチング部15は、オフ状態である複数のスイッチS1-S10の中から選択される2個のスイッチをオン状態に切替えて、連続する1つ以上のヒータ素子を加熱し、地盤Gの深さ方向において任意の深度領域Rを加熱する。上記ヒータ素子R1-R5の組合せ及びスイッチS1-S10を有するスイッチング部15の回路構成は一例であり、スイッチング部15は、連続する1つ以上のヒータ素子を加熱するだけでなく、複数のヒータ素子R1-R5の中から1つ以上の任意の組み合わせにより地盤Gを加熱するように構成されていてもよい。 As shown in FIG. 5, the switching unit 15 switches two switches selected from the multiple switches S1-S10 that are in the OFF state to the ON state, heating one or more consecutive heater elements and heating an arbitrary depth region R in the depth direction of the ground G. The above combination of heater elements R1-R5 and the circuit configuration of the switching unit 15 having the switches S1-S10 are only an example, and the switching unit 15 may be configured not only to heat one or more consecutive heater elements, but also to heat the ground G by any combination of one or more of the multiple heater elements R1-R5.

スイッチング部15は、機械的なスイッチをオン状態又はオフ状態に制御するものであってもよいし、半導体素子を用いて構成され回路上におけるオン状態又はオフ状態に制御するものであってもよい。スイッチング部15において複数のスイッチS1-S10のオン状態、オフ状態を切替えて、地盤Gを効率的に加熱する加熱方法を選択することは、極めて複雑な作業となる。ヒータ装置11を効率的に制御して地盤を加熱することにより、浄化期間中の消費エネルギーの総量を低減することができ、浄化期間を短縮すると共に、エネルギーコストを低減することもできる。以下、提案する土壌浄化装置1の制御について説明する。 The switching unit 15 may be a device that controls a mechanical switch to an on or off state, or may be a device that controls an on or off state on a circuit configured using semiconductor elements. Selecting a heating method that efficiently heats the ground G by switching the multiple switches S1-S10 in the switching unit 15 between on and off states is an extremely complicated task. By efficiently controlling the heater device 11 to heat the ground, the total amount of energy consumed during the purification period can be reduced, shortening the purification period and reducing energy costs. The control of the proposed soil purification device 1 is described below.

図6に示されるように、土壌浄化装置1において複数のヒータ装置11は、制御装置60により制御される。制御装置60は、例えば、ヒータ装置11を制御する制御部61と、制御に関するデータが記憶された記憶部62とを備える。記憶部62は、例えば、RAM、ROM、HDD、フラッシュメモリなどの記憶媒体によって実現される。 As shown in FIG. 6, the multiple heater devices 11 in the soil purification apparatus 1 are controlled by a control device 60. The control device 60 includes, for example, a control unit 61 that controls the heater devices 11, and a storage unit 62 that stores data related to the control. The storage unit 62 is realized by a storage medium such as, for example, a RAM, a ROM, a HDD, or a flash memory.

制御部61は、例えば、CPUなどのプロセッサが、記憶部62に記憶されたプログラム(ソフトウェア)を実行することで実現される。また、これらの構成要素の機能のうち一部または全部は、LSIやASIC、FPGA、GPU等のハードウェア(回路部:circuitryを含む)によって実現されていてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されていてもよい。プログラムは、予めHDDやフラッシュメモリなどの記憶装置に格納されていてもよいし、DVDやCD-ROMなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。 The control unit 61 is realized, for example, by a processor such as a CPU executing a program (software) stored in the storage unit 62. Some or all of the functions of these components may be realized by hardware (including circuitry) such as an LSI, ASIC, FPGA, or GPU, or may be realized by a combination of software and hardware. The program may be stored in a storage device such as a HDD or flash memory in advance, or may be stored on a removable storage medium such as a DVD or CD-ROM, and installed by inserting the storage medium into a drive device.

制御部61は、検出部20の検出結果に基づいて、複数のヒータ装置11を制御する。制御部61は、例えば、ニューラルネットワークを用いた機械学習に基づいて、複数のヒータ装置11の最適な制御方法を選択する。機械学習は、先ず、単一の加熱井戸10を用いて行われる。 The control unit 61 controls the multiple heater devices 11 based on the detection results of the detection unit 20. The control unit 61 selects an optimal control method for the multiple heater devices 11 based on machine learning using, for example, a neural network. The machine learning is first performed using a single heating well 10.

機械学習には、例えば、教師データに基づいて制御を行い、検出結果に基づいて演算に用いるパラメータを変更する教師あり学習が用いられる。教師あり学習において、初期の教師データを生成するために、例えば、全てのヒータ装置11に対して予め数値シミュレーションが行われる。数値シミュレーションは、例えば、ヒータ装置11における複数のヒータ素子R1-R5をそれぞれ異なる制御パターンに基づいて発熱させ、地盤Gの温度上昇の状態を解析する。シミュレーションにおいて、地盤Gには、深度領域R毎に熱伝導率が設定される。熱伝導率は、地層の種類、地下水の有無、地下水の流速等の地盤Gの性状に応じて設定される。 Machine learning uses, for example, supervised learning, which performs control based on training data and changes parameters used in calculations based on detection results. In supervised learning, for example, a numerical simulation is performed in advance for all heater devices 11 to generate initial training data. The numerical simulation, for example, causes multiple heater elements R1-R5 in the heater device 11 to generate heat based on different control patterns, and analyzes the state of temperature rise in the ground G. In the simulation, a thermal conductivity is set for each depth region R in the ground G. The thermal conductivity is set according to the properties of the ground G, such as the type of stratum, the presence or absence of groundwater, and the flow rate of the groundwater.

シミュレーションにおいて、例えば、全てのスイッチS1-S10の中から選択される1つ以上のスイッチのオン状態の組合せにより地盤Gの深度領域Rにおける温度上昇を予測する。シミュレーションにおいて、地盤Gの深度毎の温度が所定時間において所定温度(例えば1時間当たり5℃上昇)に到達するまで解析される。シミュレーションにおける解析結果に基づいて、地盤Gを所定温度まで上昇させる消費エネルギーが最小値であるスイッチS1-S10の制御パターンが初期の教師データとして選択される。 In the simulation, for example, a temperature rise in depth region R of ground G is predicted based on a combination of the on states of one or more switches selected from all switches S1-S10. In the simulation, the temperature at each depth of ground G is analyzed until it reaches a predetermined temperature (e.g., a rise of 5°C per hour) in a predetermined time. Based on the analysis results in the simulation, a control pattern for switches S1-S10 that consumes the least amount of energy to raise ground G to the predetermined temperature is selected as initial training data.

制御部61は、選択した初期の教師データに基づいて、加熱井戸10において初期のヒータ素子R1-R5に通電する制御パターンでの加熱を開始する。制御部61は、ヒータ装置11の直近に設置された温度センサ21により検出された地盤Gの深度毎の検出値が目標温度に到達するまでの消費エネルギーが最小値となるまでヒータ素子R1-R5の制御パターンを変更する機械学習を繰り返す。目標温度は、地盤Gの性状及び地盤Gに含まれる対象物質の種類に基づいて設定される。 The control unit 61 starts heating in the heating well 10 with a control pattern that energizes the initial heater elements R1-R5 based on the selected initial teacher data. The control unit 61 repeats machine learning to change the control pattern of the heater elements R1-R5 until the energy consumption until the detection value for each depth of the ground G detected by the temperature sensor 21 installed immediately adjacent to the heater device 11 reaches the target temperature is minimized. The target temperature is set based on the properties of the ground G and the type of target material contained in the ground G.

また、地盤Gに含まれる対象物質は、それぞれ沸点が異なる。従って、地盤Gは、全ての対象物質を揮発させるために各対象物質の沸点のうち最も高い沸点よりも高い温度に加熱されることが望ましい。従って、目標温度は、例えば、地盤Gに含まれる対象物質の沸点のうち最も高い値に合わせて設定される。目標温度は、汚染物質の地層における分布状態に応じて地盤Gの深さ方向の深度領域Rに応じて個別に設定されてもよい。 The target substances contained in the ground G each have a different boiling point. Therefore, it is desirable to heat the ground G to a temperature higher than the highest boiling point of each target substance in order to volatilize all of the target substances. Therefore, the target temperature is set, for example, to match the highest boiling point of the target substances contained in the ground G. The target temperature may be set individually according to the depth region R in the depth direction of the ground G depending on the distribution state of the contaminant in the stratum.

制御部61は、制御パターンに関する制御データ及び制御データに応じた検出結果のデータを記憶部62に記憶させる。制御部61は、例えば、ヒータ装置11への通電方法を初期の制御パターンから変更し、電力が異なる制御パターンに基づいて制御する。制御部61は、検出部20の検出結果に基づいて、地盤Gの深度毎の温度が所定時間において所定温度に到達するまでの消費エネルギーが減少した場合、変更した制御パターンを制御パターンとして選択する。 The control unit 61 stores control data related to the control pattern and data on the detection results corresponding to the control data in the memory unit 62. For example, the control unit 61 changes the method of supplying electricity to the heater device 11 from the initial control pattern and controls it based on a control pattern with different power. If the energy consumption required for the temperature at each depth of the ground G to reach a predetermined temperature in a predetermined time has decreased based on the detection results of the detection unit 20, the control unit 61 selects the changed control pattern as the control pattern.

制御部61は、検出部20の検出結果に基づいて、地盤Gの深度毎の温度が所定時間において所定温度に到達するまでの消費エネルギーが増加した場合、現在の制御パターンを変更し、電力が減少するまで異なる制御パターンに基づいて制御する。制御部61は、例えば、選択した制御パターンに基づいてスイッチング部15に異なる通電パターンを通電させてヒータ部13へ通電して深さ方向に異なる温度変化を生じさせる。 When the energy consumption required for the temperature at each depth of the ground G to reach a predetermined temperature in a predetermined time increases based on the detection results of the detection unit 20, the control unit 61 changes the current control pattern and performs control based on a different control pattern until the power decreases. For example, based on the selected control pattern, the control unit 61 applies a different current pattern to the switching unit 15 to apply current to the heater unit 13, thereby causing different temperature changes in the depth direction.

制御部61は、例えば、選択した制御パターンに基づいてスイッチング部15に異なる通電パターンを通電させてヒータ部13へ通電して深さ方向に異なる温度変化を生じさせる。上記工程を繰り返し、制御部61は、スイッチング部15に対する通電パターンを教師データとして、検出部20により検出される地盤Gにおける制御パターンに応じた地盤Gの温度変化パターンを機械学習する。制御部61は、検出部20の検出結果に基づいて、通電パターンに対する地盤Gの深さ方向に沿った複数の深度領域における各温度変化パターンを学習する。制御部61は、学習結果に基づいて、地盤Gの深度毎の温度が所定時間において所定温度に到達するまでの消費エネルギーが最小となる制御パターン選択する。 The control unit 61, for example, energizes the switching unit 15 with different current patterns based on the selected control pattern to energize the heater unit 13 and generate different temperature changes in the depth direction. By repeating the above process, the control unit 61 uses the current pattern for the switching unit 15 as teacher data and machine-learns the temperature change pattern of the ground G corresponding to the control pattern in the ground G detected by the detection unit 20. Based on the detection results of the detection unit 20, the control unit 61 learns each temperature change pattern in multiple depth regions along the depth direction of the ground G for the current pattern. Based on the learning results, the control unit 61 selects a control pattern that minimizes the energy consumption until the temperature at each depth of the ground G reaches a predetermined temperature in a predetermined time.

制御部61は、学習結果に基づいて、選択した制御パターンにより地盤Gを目標温度まで加熱するために供給される最小の電力によりヒータ装置11を制御する。上記工程の繰り返しにおいて、必要に応じて一定期間、地盤温度を初期状態に戻すために加熱を停止して静置させてもよい。制御部61は、検出部20の検出結果に基づいて、地盤Gの温度変化の度合いが変化した場合、新たに機械学習を繰り返し、制御パターンを変更してもよい。 Based on the learning results, the control unit 61 controls the heater device 11 with the minimum power supplied to heat the ground G to the target temperature using the selected control pattern. In repeating the above process, if necessary, heating may be stopped and the ground left to stand for a certain period of time to return the ground temperature to its initial state. If the degree of temperature change in the ground G has changed based on the detection results of the detection unit 20, the control unit 61 may repeat machine learning anew and change the control pattern.

図7に示されるように、機械学習のデータ取得において、変化に追随しやすいできる限り加熱井戸10に近い設置位置(例えば、水平距離1m以内)の温度センサ21のデータが利用される。制御部61は、得られた学習結果(正解ラベル)に基づいて、測定対象の検出部20の次に水平方向に隣接する検出部20(例えば水平距離1m)を用いて同様の学習(イテレーション)を繰り返す。 As shown in FIG. 7, data from a temperature sensor 21 installed as close as possible to the heating well 10 (e.g., within 1 m horizontal distance) is used to acquire data for machine learning, which is easier to follow changes. Based on the obtained learning result (correct label), the control unit 61 repeats the same learning (iteration) using the next detection unit 20 horizontally adjacent to the detection unit 20 to be measured (e.g., 1 m horizontal distance).

一般に、複数の加熱井戸10は、2~5mの間隔毎に設置される。制御部61は、温度センサ21による加熱学習(エポック)を3~4回実施する。制御部61は、学習結果に基づいて、複数のヒータ装置11に入力する電力が最小となるようなスイッチング部15に適用される最適な制御パターンを選択し、選択した最適な制御パターンに基づいてスイッチング部15を制御して複数のヒータ装置11を加熱する。制御部61は、このとき、学習結果に基づいて選択される最適なスイッチS1-S10のオン状態の組合せが適用された通電パターンによりスイッチング部15を制御する。 Typically, the multiple heating wells 10 are installed at intervals of 2 to 5 m. The control unit 61 performs heating learning (epochs) using the temperature sensor 21 three to four times. Based on the learning results, the control unit 61 selects an optimal control pattern to be applied to the switching unit 15 that minimizes the power input to the multiple heater devices 11, and controls the switching unit 15 based on the selected optimal control pattern to heat the multiple heater devices 11. At this time, the control unit 61 controls the switching unit 15 with a current pattern to which the optimal combination of on states of switches S1-S10 selected based on the learning results is applied.

これらの数回のエポックを経た「学習済みモデル」は、近接する他の加熱井戸に個々に適用してもよい。あるいは、複数の加熱井戸10を用いた機械学習モデルを再構築してもよい。 After these several epochs, the "trained model" may be applied individually to other nearby heating wells. Alternatively, a machine learning model may be reconstructed using multiple heating wells 10.

単一の加熱井戸10による機械学習は、実際に原位置浄化を行う場所で行うのが望ましい。しかし、原位置において様々な制御パターンにより初期データを取得することは手間がかかる。ヒータ素子R1-R5の組み合わせパターンの初期の教師データを設定する段階では、上述したコンピュータ上のモデル等を用いたシミュレーションによる数値解析の解析結果を用いるだけでなく、屋内外の地盤条件を模擬した実験槽を利用してデータを取得してもよい。上述した機械学習は、教師あり学習を例示した。制御部61は、初期の教師データを利用しない教師なし学習により機械学習を行ってもよい。 Machine learning using a single heating well 10 is preferably performed at the location where in-situ purification is actually performed. However, it is time-consuming to obtain initial data using various control patterns in-situ. In the stage of setting the initial teacher data for the combination pattern of heater elements R1-R5, in addition to using the analysis results of numerical analysis by simulation using the above-mentioned computer model, data may also be obtained using an experimental tank that simulates indoor and outdoor ground conditions. The above-mentioned machine learning is an example of supervised learning. The control unit 61 may also perform machine learning using unsupervised learning that does not use initial teacher data.

次に、土壌浄化装置1を用いた土壌浄化方法の処理について説明する。 Next, we will explain the soil purification method using the soil purification device 1.

図8には、土壌浄化装置1において実行される処理の流れがフローチャートにより示されている。制御部61は、地盤Gの性状をデータ化したモデルに基づいて、スイッチング部15を制御してヒータ装置11を動作させ地盤Gを加熱するシミュレーションを行う。制御部61は、シミュレーションによる解析結果に基づいて地盤Gを加熱する制御パターンの初期データを生成する(ステップS100)。 Figure 8 shows a flow chart of the process executed in the soil purification device 1. Based on a model in which the properties of the ground G have been digitized, the control unit 61 performs a simulation to control the switching unit 15 to operate the heater device 11 and heat the ground G. Based on the analysis results of the simulation, the control unit 61 generates initial data for a control pattern for heating the ground G (step S100).

制御部61は、制御パターンの初期データに基づいて、スイッチング部15を制御してヒータ装置11動作させ地盤Gを加熱する(ステップS102)。制御部61は、検出部20の検出結果に基づいて消費電力が減少するよう制御パターンを変更する機械学習を行う(ステップS104)。 Based on the initial data of the control pattern, the control unit 61 controls the switching unit 15 to operate the heater device 11 and heat the ground G (step S102). The control unit 61 performs machine learning to change the control pattern based on the detection result of the detection unit 20 so as to reduce power consumption (step S104).

制御部61は、制御パターンに基づいてスイッチング部15に異なる通電パターンを通電させてヒータ部13へ通電して深さ方向に異なる温度変化を生じさせる。制御部61は、異なる通電パターンに基づいて検出部20により検出される地盤Gの深さ方向における温度変化パターンを学習する。 The control unit 61 energizes the switching unit 15 with different current patterns based on the control pattern, thereby energizing the heater unit 13 and causing different temperature changes in the depth direction. The control unit 61 learns the temperature change pattern in the depth direction of the ground G detected by the detection unit 20 based on the different current patterns.

制御部61は、機械学習に基づいて、消費電力が最小となる制御パターンを選択する(ステップS106)。制御部61は、選択した最適な通電パターンに基づいて、スイッチング部15を制御し、複数のヒータ装置11を動作させる(ステップS108)。 Based on machine learning, the control unit 61 selects a control pattern that minimizes power consumption (step S106). Based on the selected optimal current pattern, the control unit 61 controls the switching unit 15 to operate the multiple heater devices 11 (step S108).

上述したように、土壌浄化装置1によれば、地盤Gの性状に応じて複数のヒータ装置11(加熱井戸)の加熱を制御して効率的に地盤を加熱できる。土壌浄化装置1によれば、ヒータ装置11が深さ方向に複数のヒータ素子R1-R5を有し地盤Gの深さ領域の性状に応じて加熱方法を変更することができ、地盤Gを効率的に加熱できる。土壌浄化装置1によれば、複数のヒータ素子R1-R5を制御する複雑な制御パターンの中から、最小の消費電力により地盤Gの深さ方向を加熱する制御パターンを機械学習により選択することができ、地盤Gの浄化におけるエネルギーコストを低減すると共に、工期を大幅に短縮することができる。 As described above, the soil purification device 1 can efficiently heat the ground by controlling the heating of the multiple heater devices 11 (heating wells) according to the properties of the ground G. The soil purification device 1 has multiple heater elements R1-R5 in the depth direction, and can change the heating method according to the properties of the depth region of the ground G, allowing the ground G to be efficiently heated. The soil purification device 1 can use machine learning to select a control pattern that heats the depth direction of the ground G with minimal power consumption from among complex control patterns that control the multiple heater elements R1-R5, reducing the energy cost for purifying the ground G and significantly shortening the construction period.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、土壌浄化装置1は、水平面の地盤の処理対象領域Aだけでなく、傾斜面や垂直面の地盤の浄化に適用してもよい。また、制御装置60は、ネットワークにより接続されたサーバ装置により構成されていてもよい。制御装置60は、複数の土壌浄化装置の機械学習を行うものであってもよい。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, the soil purification device 1 may be applied to purifying not only the treatment target area A of the ground on a horizontal surface, but also the ground on an inclined surface or a vertical surface. Furthermore, the control device 60 may be configured with a server device connected via a network. The control device 60 may perform machine learning of multiple soil purification devices.

1 土壌浄化装置、10 加熱井戸、10H 掘削穴、11 ヒータ装置、12 ケーシング、13 ヒータ部、13T 端子、15 スイッチング部、20 検出部、21 温度センサ、30 回収井戸、30H 掘削穴、31 ケーシング、32 配管、40 排ガス処理装置、50 電源装置、60 制御装置、61 制御部、62 記憶部、70 拡散防止カバー、A 処理対象領域、E 地表面、F 不透水層、G 地盤、L 水位面、R 深度領域、R1-R5 ヒータ素子、S1-S10 スイッチ、T 所定領域、T1-T4 端子、W 遮水壁 1 soil purification device, 10 heating well, 10H drilling hole, 11 heater device, 12 casing, 13 heater unit, 13T terminal, 15 switching unit, 20 detection unit, 21 temperature sensor, 30 recovery well, 30H drilling hole, 31 casing, 32 piping, 40 exhaust gas treatment device, 50 power supply unit, 60 control device, 61 control unit, 62 memory unit, 70 diffusion prevention cover, A treatment target area, E ground surface, F impermeable layer, G ground, L water level, R depth area, R1-R5 heater element, S1-S10 switch, T specified area, T1-T4 terminal, W water barrier

Claims (6)

地盤の処理対象領域を加熱して対象物質を揮発させ浄化する土壌浄化装置であって、
前記処理対象領域における深さ方向に沿って配置された複数のヒータ装置と、
前記ヒータ装置の周囲に配置された複数の検出部と、
前記地盤において深さ方向に沿って配置され、前記ヒータ装置により加熱された前記地盤から揮発する前記対象物質を回収する複数の回収井戸と、
前記検出部の検出結果に基づいて、複数の前記ヒータ装置を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記ヒータ装置を通電する電力が異なる制御パターンに基づいて制御し、
前記検出部により検出される前記制御パターンに応じた前記地盤の温度変化パターンを機械学習し、学習結果に基づいて選択される最適な前記制御パターンにより複数の前記ヒータ装置を制御し、
前記ヒータ装置は、深さ方向に沿って直列に接続された複数のヒータ素子を有するヒータ部と、前記複数のヒータ素子から選択された1つ以上の前記ヒータ素子に通電するスイッチング部と、を有し、
前記検出部は、深さ方向に沿って配置された複数の温度センサを有する検出部と、を有し、
前記制御部は、前記制御パターンに基づいて前記スイッチング部に異なる通電パターンを通電させて前記ヒータ部へ通電して深さ方向に異なる温度変化を生じさせ、前記通電パターンに基づいて前記検出部により検出される前記地盤の深さ方向における温度変化パターンを機械学習し、学習結果に基づいて選択される最適な前記通電パターンにより前記スイッチング部を制御することを特徴とする、土壌浄化装置。
A soil purification device that purifies a target area of the ground by heating the target area to volatilize the target substances,
A plurality of heater devices arranged along a depth direction of the processing target area;
A plurality of detectors arranged around the heater device;
A plurality of recovery wells are arranged in the ground along a depth direction and recover the target substance volatilized from the ground heated by the heater device;
a control unit that controls the plurality of heater devices based on a detection result of the detection unit,
The control unit controls the power supplied to the heater device based on different control patterns,
A temperature change pattern of the ground corresponding to the control pattern detected by the detection unit is machine-learned, and the plurality of heater devices are controlled by the optimal control pattern selected based on the learning result .
The heater device includes a heater section having a plurality of heater elements connected in series along a depth direction, and a switching section that energizes one or more of the heater elements selected from the plurality of heater elements,
The detection unit includes a detection unit having a plurality of temperature sensors arranged along a depth direction,
The control unit energizes the switching unit with different current patterns based on the control pattern to energize the heater unit and cause different temperature changes in the depth direction, performs machine learning on the temperature change pattern in the depth direction of the ground detected by the detection unit based on the current pattern, and controls the switching unit with the optimal current pattern selected based on the learning results .
前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記通電パターンに対する深さ方向に沿った複数の深度領域における各前記温度変化パターンを機械学習する、
請求項に記載の土壌浄化装置。
The control unit performs machine learning of each of the temperature change patterns in a plurality of depth regions along a depth direction with respect to the current conduction pattern based on the detection result of the detection unit.
The soil purification apparatus according to claim 1 .
地盤の処理対象領域を加熱して対象物質を揮発させ浄化する土壌浄化装置であって、
前記処理対象領域における深さ方向に沿って配置された複数のヒータ装置と、
前記ヒータ装置の周囲に配置された複数の検出部と、
前記地盤において深さ方向に沿って配置され、前記ヒータ装置により加熱された前記地盤から揮発する前記対象物質を回収する複数の回収井戸と、
前記検出部の検出結果に基づいて、複数の前記ヒータ装置を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記ヒータ装置を通電する電力が異なる制御パターンに基づいて制御し、
前記検出部により検出される前記制御パターンに応じた前記地盤の温度変化パターンを機械学習し、学習結果に基づいて選択される最適な前記制御パターンにより複数の前記ヒータ装置を制御し、
前記制御部は、前記学習結果に基づいて、前記地盤を目標温度まで加熱するために供給される最小の電力により前記ヒータ装置を制御することを特徴とする、土壌浄化装置。
A soil purification device that purifies a target area of the ground by heating the target area to volatilize the target substances,
A plurality of heater devices arranged along a depth direction of the processing target area;
A plurality of detectors arranged around the heater device;
A plurality of recovery wells are arranged in the ground along a depth direction and recover the target substance volatilized from the ground heated by the heater device;
a control unit that controls the plurality of heater devices based on a detection result of the detection unit,
The control unit controls the power supplied to the heater device based on different control patterns,
A temperature change pattern of the ground corresponding to the control pattern detected by the detection unit is machine-learned, and the plurality of heater devices are controlled by the optimal control pattern selected based on the learning result .
The soil purification apparatus, wherein the control unit controls the heater device with a minimum amount of power supplied to heat the ground to a target temperature based on the learning result.
前記目標温度は、前記地盤の性状、及び前記地盤に含まれる前記対象物質の種類に基づいて設定される、
請求項に記載の土壌浄化装置。
The target temperature is set based on the properties of the ground and the type of the target substance contained in the ground.
The soil purification apparatus according to claim 3 .
地盤の処理対象領域を加熱して対象物質を揮発させ浄化する土壌浄化方法であって、
前記処理対象領域における深さ方向に沿って配置された複数のヒータ装置に電力が異なる制御パターンに基づいて通電するように制御部において制御し、
前記ヒータ装置の周囲に配置された複数の検出部により検出される検出結果に基づいて、
前記制御パターンに応じた前記地盤の温度変化パターンを機械学習し、
学習結果に基づいて選択される最適な前記制御パターンにより複数の前記ヒータ装置を前記制御部において制御し、
前記地盤において深さ方向に沿って配置された複数の回収井戸から、前記ヒータ装置により加熱された前記地盤から揮発する前記対象物質を回収し、
前記ヒータ装置は、深さ方向に沿って直列に接続された複数のヒータ素子を有するヒータ部と、前記複数のヒータ素子から選択された1つ以上の前記ヒータ素子に通電するスイッチング部と、を有し、
前記検出部は、深さ方向に沿って配置された複数の温度センサを有する検出部と、を有し、
前記制御部は、前記制御パターンに基づいて前記スイッチング部に異なる通電パターンを通電させて前記ヒータ部へ通電して深さ方向に異なる温度変化を生じさせ、前記通電パターンに基づいて前記検出部により検出される前記地盤の深さ方向における温度変化パターンを機械学習し、学習結果に基づいて選択される最適な前記通電パターンにより前記スイッチング部を制御することを特徴とする、土壌浄化方法。
A soil purification method for purifying a soil treatment target area by heating the treatment target area of the ground to volatilize target substances, comprising the steps of:
A control unit controls a plurality of heater devices arranged along a depth direction of the processing target area so that electric power is supplied to the heater devices based on different control patterns;
Based on the detection results detected by a plurality of detection units arranged around the heater device,
A temperature change pattern of the ground according to the control pattern is learned by machine learning;
controlling the plurality of heater devices in the control unit using the optimal control pattern selected based on a learning result;
The target substance volatilized from the ground heated by the heater device is collected from a plurality of collection wells arranged in the depth direction of the ground ;
The heater device includes a heater section having a plurality of heater elements connected in series along a depth direction, and a switching section that energizes one or more of the heater elements selected from the plurality of heater elements,
The detection unit includes a detection unit having a plurality of temperature sensors arranged along a depth direction,
The control unit applies different current patterns to the switching unit based on the control pattern to apply current to the heater unit and cause different temperature changes in the depth direction, performs machine learning on the temperature change pattern in the depth direction of the ground detected by the detection unit based on the current pattern, and controls the switching unit with the optimal current pattern selected based on the learning results .
地盤の処理対象領域を加熱して対象物質を揮発させ浄化する土壌浄化方法であって、
前記処理対象領域における深さ方向に沿って配置された複数のヒータ装置に電力が異なる制御パターンに基づいて通電するように制御部において制御し、
前記ヒータ装置の周囲に配置された複数の検出部により検出される検出結果に基づいて、
前記制御パターンに応じた前記地盤の温度変化パターンを機械学習し、
学習結果に基づいて選択される最適な前記制御パターンにより複数の前記ヒータ装置を前記制御部において制御し、
前記地盤において深さ方向に沿って配置された複数の回収井戸から、前記ヒータ装置により加熱された前記地盤から揮発する前記対象物質を回収し、
前記制御部は、前記学習結果に基づいて、前記地盤を目標温度まで加熱するために供給される最小の電力により前記ヒータ装置を制御することを特徴とする、土壌浄化方法。
A soil purification method for purifying a soil treatment target area by heating the treatment target area of the ground to volatilize target substances, comprising the steps of:
A control unit controls a plurality of heater devices arranged along a depth direction of the processing target area so that electric power is supplied to the heater devices based on different control patterns;
Based on the detection results detected by a plurality of detection units arranged around the heater device,
A temperature change pattern of the ground according to the control pattern is learned by machine learning;
controlling the plurality of heater devices in the control unit using the optimal control pattern selected based on a learning result;
The target substance volatilized from the ground heated by the heater device is collected from a plurality of collection wells arranged in the depth direction of the ground ;
The soil remediation method, wherein the control unit controls the heater device with a minimum amount of power supplied to heat the ground to a target temperature based on the learning result.
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