JP4672582B2 - 油汚染土壌の原位置での油回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、油に汚染された土壌から原位置で油を回収する方法に関する。

近年、工場跡地その他の汚染土壌は大きな社会問題となっており、土壌汚染対策法のもとに種々の対策がとられてきている。汚染土壌の原因である汚染物質は多岐に亘っており、それぞれに適した処理方法が提案され、実施されている。一般的な汚染土壌の処理方法は、非特許文献１に紹介されているように、大きく分けて主に現場内（ｏｎ ｓｉｔｅ）処理と原位置（ｉｎ ｓｉｔｕ）処理に分かれ、前者の例としては、熱処理、洗浄処理、化学処理、生物処理および抽出処理などが、また後者の例としては、抽出法（土壌ガス吸引法、地下水揚水法、エアスパージング法ほか）、分解法（化学的処理：酸化分解、還元分解、生物的処理：バイオレメディエーション、薬剤注入、ファイトレメディーション）などが知られている。

これらには、重質油を必須汚染源とする石油精製施設跡地などの油汚染土壌の処理に適用可能とされる方法も包含されているが、現実には、その分離困難性から、場外（ｏｆｆ ｓｉｔｅ）での加熱あるいは燃焼処理や、最終処分場あるいはセメント工場へ搬出が一般的である。

上記のうち、エアスパージング法は土壌を掘削することなく原位置で汚染物質を除去する方法であり、一般的に揮発性有機化合物の回収や、生物的処理での酸素供給手段として用いられている。エアスパージング法は油汚染土壌の処理手段としても提案されている（たとえば特許文献１）が、油の回収手段として利用された例はない。

特開２００２−２５４０６２号公報 平成１５年９月発行の「土壌汚染対策法に基づく調査及び措置の技術的手法の解説」（監修：環境省、編集：社団法人土壌環境センター）、１２７〜１４１頁

本発明の目的は油汚染土壌から原位置で油を回収する効率的な方法を提供することにある。

本発明は第１に、油汚染土壌の地下水飽和層にスチームをスチーム注入井戸から供給すると共に、スチーム供給個所より下方に空気を空気注入井戸から吹き込むことにより土粒子に付着している油を剥離させ地下水中に浮遊している油と共に微細空気に同伴させて飽和層上面に移動させ、飽和層上面から油もしくは油と水を油回収井戸を通して回収することを特徴とする油汚染土壌からの油の回収方法である。

本発明は第２に、油回収井戸による油もしくは油と水の回収を連続的もしくは間欠的に地下水位を下げることによって行う上記の方法である。

本発明は第３に、揮発成分を含有する空気を不飽和帯からガス吸引井戸を通して吸引する上記の方法である。

本発明は第４に、空気注入井戸を油汚染サイトの平面形状でみて多角形配置とし、複数個所から空気を吹き込む上記記載の方法である。

本発明は第５に、油回収井戸を空気注入井戸の外側の複数個所にも配置して油もしくは油と水を回収する上記の方法である。

本発明により、油汚染土壌の飽和層にスチームを供給すると共にその下方からエアスパージングして土粒子に付着している油（土粒子間に閉塞している油も含まれる）を剥離させ、この油と地下水中に浮遊している油を地下水面に浮上させ、この浮上して形成された油層から油（または油と水）を回収することにより、汚染土壌中の油を極めて効率的に回収することができ、汚染土壌を原位置において経済的に浄化することができる。

本発明の方法が適用される土壌は油によって汚染された土壌であれば特に制限はないが、石油類、特に重質油で高濃度に汚染された石油精製施設跡地などが特に好適である。

図１に本発明方法を説明する概略工程図を示す。
飽和層にスチームを供給するためのスチーム注入口をもつスチーム注入井戸（２）、スチーム注入口より下方の任意の位置、好ましくは下端に空気注入口を有する管を設置した空気注入井戸（４）、油回収井戸（６）、および好ましくはさらにガス吸引井戸（８）を、油汚染サイトに好ましくはそれぞれ複数所定間隔で設置する。それに付随してスチーム注入装置（１）、空気注入装置（３）、ガス回収装置（９）および油回収装置（７）も設置する。

スチーム注入装置（１）よりスチーム注入井戸からスチームを飽和層に注入し、汚染土壌（１０）を最大１００℃程度加熱すると共に、空気注入装置（３）により空気注入井戸（４）から空気を飽和層に注入する。注入された空気は、微細な空気となり、地下水面へ浮上する。このとき、微細な空気が、水中に浮遊している油を地下水面に浮上させ、また、土粒子に付着している油も土粒子から剥離させ地下水面に浮上させ、さらに、土粒子間に閉塞している油も地下水面へ浮上させ、地下水面に油層を形成させる。
そして油回収井戸（６）の地下水位を連続あるいは間欠的に低下させることにより、地下水とともに地下水面に浮上した油を横方向へ移動させ油を回収する。このようにすることで水の同伴を少量に抑制することができる。

油回収井戸からの回収物は、通常、油水分離槽などの油回収装置（７）で水と油に分離し、水は清浄な状態で排出する。

本発明方法では、空気を注入することにより地表面より揮発成分を含んだ空気が放出されるため、地表面を気密シート（１１）で被覆し、ガス吸引井戸（８）にてガスを回収することが望ましい。回収したガスは、ガス回収装置（９）により汚染物質を回収し、清浄な空気として大気中に排出する。

本発明で用いるスチーム注入井戸としては、スチームを飽和層に供給できるものであれば特に制限されないが、飽和層中の地下水と土壌の加熱を効率的に行えるよう複数のスチーム注入口をもつものが好ましい。

本発明で用いる空気注入井戸としては、エアスパージング法用に知られた適宜の空気注入井戸を用いることができるが、空気が飽和層中に効果的に注入されるように空気注入口が下端ないしその近傍に設けられていることが好ましい。また空気の注入範囲を拡大するため、圧搾空気、ウォータージェット、さらにはシールドを利用できるよう、注入口に円盤状、放射状、水平横穴状に通気層を設けることも好ましい。

油回収井戸も地下水面近傍から油を回収しうるものであれば特に制限されず、従来知られた地下水揚水井戸を用いることができるが、地下水の吸引をできるだけ抑制し、油を効率的に回収するために、ポンプ本体あるいはポンプの吸引孔が地下水位の変化に対応して上下するフロート機能と、油層センサにより油層の厚さを感知することにより揚水ポンプのスイッチが自動的にオン・オフする機能を持った揚水ポンプをもつものを用いることが好ましい。

また本発明方法では、空気を注入することにより地中が加圧状態となるため、地表より揮発成分を含んだ空気が大気中に放出されてくる。これを防止するため、地表に気密シートを配置すると共に、ガス吸引井戸を設けることが好ましい。また、ガス吸引井戸のかわりに、水平ドレーンとそれにより吸引するガス回収設備を用いることもできる。

本発明方法の実施に当っては、油汚染サイトの大きさに応じ、空気注入井戸を複数配置することが好ましいが、その配置は平面的にみて、三角形ないしそれ以上の多角形配置とすることが好ましい。
また油回収井戸は、油が汚染サイト以外に拡散するのを防止するため、空気注入井戸の外側も複数個配置することが好ましい。

また本発明方法の実施に当っては、飽和層の下部からのエアスパージングと共に、空気以外の気体（窒素、油軟化ガス、スチームなど）や、液体（界面活性剤溶液、剥離剤溶液、カットバック油（たとえば軽油）など）を注入することもでき、これらの注入口を空気注入井戸に併設することが好ましい。

実施例：
次に本発明方法の室内実験例を示す。
この室内試験では、試料として実際の油汚染土壌を用いた。

試料は直径１１ｃｍの円筒内に高さ２５ｃｍの厚さで設置される。試料の下部は水により満たされており、この水中に水および空気を別々に注入できる２本の注入管が挿入されている。また、試料の上部も水で満たされており、試料下部より水あるいは空気を注入することにより、試料に含まれる油を浮上させることができる。さらに試料を含む円筒は温水に浸すことができる装置とした。

温水に試料を浸すことはスチームによる加熱効果を想定しており、試料温度を７０℃とした。また、試料下部より注入される空気はエアスパージングを想定しており、注入量は３２ｃｃ／ｍｉｎとした。同様に、試料下部より注入される水は、水平方向ではなく鉛直方向であるが、油回収井戸へ流れ込む地下水を想定しており、注入量は３７ｃｃ／ｍｉｎとした。

初日から３日目までは試料下部より水のみを注入し、４日目から６日目の間は前述の水のほかに空気を注入し、７日目から９日目の間は水、空気を注入すると共に試料を加熱した。
実験結果、油の回収量は図２に示すとおりであり、油回収井戸のみよりはエアスパージングを行なった方が油回収効果は増大し、さらに加熱することによりなお一層の油回収効果が期待できることが確認できた。

本発明方法の一例を示す概略工程図。 実施例の結果を示すグラフ。

符号の説明

１ スチーム注入装置
２ スチーム注入井戸
３ 空気注入装置
４ 空気注入井戸
５ 空気注入口
６ 油回収井戸
７ 油回収装置
８ ガス吸引井戸
９ ガス回収装置
１０ 汚染土壌
１１ 気密シート

Claims (5)

1. 油汚染土壌の地下水飽和層にスチームをスチーム注入井戸から供給すると共に、スチーム供給個所より下方に空気を空気注入井戸から吹き込むことにより土粒子に付着している油を剥離させ地下水中に浮遊している油と共に微細空気に同伴させて飽和層上面に移動させ、飽和層上面から油もしくは油と水を油回収井戸を通して回収することを特徴とする油汚染土壌からの油の回収方法。
2. 油回収井戸による油もしくは油と水の回収を連続的もしくは間欠的に地下水位を下げることによって行う請求項１に記載の方法。
3. 揮発成分を含有する空気を不飽和帯からガス吸引井戸を通して吸引する請求項１または２に記載の方法。
4. 空気注入井戸を油汚染サイトの平面形状でみて、油回収井戸を囲むように多角形配置とし、複数個所から空気を吹き込む請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 油回収井戸を空気注入井戸の外側の複数個所にも配置して油もしくは油と水を回収する請求項４に記載の方法。
   

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