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都市インフラ

油汚染土壌浄化技術「ドラムソイル®工法」

  • オンサイト
  • 低コスト
  • 短工期
  • 埋戻し可能

低温加熱で土壌中の油分を揮発させ、埋戻し土として再利用

従来、油含有土壌は、そのままでは埋戻し材や盛土材に利用できず、管理土として、油分の焼却や管理型処分場への廃棄処分が行われてきました。そこで鹿島は、油含有土壌を200℃~300℃の低温領域で加熱・乾燥、土壌中の油分を揮発させ、土壌を浄化する「ドラムソイル工法」を開発しました。

ドラムソイル工法は、灯油、軽油等の軽質油を含有する土壌浄化に適しており、短期間に大量の処理が可能です。これにより、浄化された土は埋戻し材として再利用することができます。

図版:低温加熱処理プラントの例

低温加熱処理プラントの例

社団法人土木学会 平成19年度環境賞Ⅰグループ「油含有土壌の低温加熱浄化技術による定置式浄化事業」
特許登録済

キーワード

ドラムソイル工法、建設発生土、油含有土壌、埋戻し材、油臭、油膜、オンサイト、低コスト、短工期、埋戻し可能
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土壌処理の流れ

  1. 油含有土壌を乾燥ドラムに投入します。
  2. 乾燥ドラム内において、200℃~300℃の低温で加熱・乾燥し、土壌中の油分を揮発させます。
  1. 微細なダスト類を含んだ乾燥ガスはガス分解塔に送られて、加熱処理され酸化分解されます。
    酸化分解された乾燥ガスは、冷却・ダスト除去後に排気されます。
  2. 乾燥ドラムで処理された土壌は、浄化土壌サイロへストックされ、その後冷却ドラムにおいて加水・冷却され、外部へ排出されます。

図版:油含有土壌処理フロー図

油含有土壌処理フロー図

特長・メリットココがポイント

浄化後には埋戻し材として再利用

高温・中温加熱浄化では、スラグや焼成物といった副生成物が形成され、性状が大きく変性しますが、ドラムソイル工法は、200℃~300℃の低温領域で処理しますので、浄化後も土壌の性状に変化はありません。冷却された後に埋戻し材として再利用することができます。

図版:浄化前の土壌と浄化後の土壌

浄化前の土壌

浄化後の土壌

省エネルギー

従来の高温処理技術に比べ、約1/10の燃料使用量で処理が可能です。

周辺環境へ配慮した工法

従来の高温処理技術に比べ、低騒音・低振動です。排出ガスはフィルタで集塵され、加熱酸化分解されたクリーンなガスです。

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適用実績

図版:ソイルリサイクルセンター事業

ソイルリサイクルセンター事業

場所:栃木県佐野市、青森県八戸市、
岩手県二戸市、宮城県石巻市、
埼玉県久喜市、新潟県聖籠町、
三重県鈴鹿市、福岡県篠栗町、
大分県大分市、熊本県嘉島町他

運営:鹿島道路

設備概要:時間処理能力5~30t/h
処理対象物質 油分

処理実績16万m3以上

学会論文発表実績

  • 「低温加熱法による油汚染土壌浄化技術」,環境浄化,Vol.33 No.2,環境技術研究協会,2004年
  • 「低温加熱による油含有土壌の浄化技術開発と事業化計画」,土木学会建設シンポジウム論文集,2007年8月
  • 「油含有土壌の定置式浄化事業のビジネスモデル構築 ソイルリサイクルセンター関東栃木工場の事業化計画」,産業と環境,2007年9月号
  • 「ソイルリサイクルセンター栃木の紹介」,環境浄化技術,2007年9月号

油汚染土壌のバイオレメディエーション

  • オンサイト
  • 低コスト
  • 埋戻し可能

微生物の働きを利用して、油汚染土壌を浄化

バイオレメディエーションとは、微生物の力を利用して土壌中の油などの汚染物質を浄化する技術です。

油を分解する微生物は、通常どの土壌にも存在していると考えられています。しかしながら、汚染現場の土壌には、油分分解微生物が活性化するために必要な酸素や栄養塩等が不足したり、冬期に土中温度が低下したりすることで、浄化の進行が遅く、分解が促進されません。

そこで鹿島では、微生物による油の分解能力を最大限発揮させるために、地中の環境条件を最適化することで、合理的な油汚染土壌の浄化を実現しました。

特許登録済及び特許出願中

図版:バイオレメディエーションの概念図

バイオレメディエーションの概念図

キーワード

微生物利用、バイオレメディエーション、切り返し法、強制通気法、油含有土壌、オンサイト、低コスト、埋戻し可能
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工法の概要

バイオレメディエーションには、酸素の供給方法の違いにより「切り返し法」や「強制通気法」等があります。

「切り返し法」は、重機を用いて適宜土壌を撹拌し、大気中の酸素を汚染土壌に供給します。従来の土木工法が適用でき、攪拌効果により浄化が比較的均等に進みます。低濃度の汚染や分解速度の速い油汚染土壌の浄化に適しています。

「強制通気法」は、土中に埋められた多孔パイプなどを通じて、ブロワにより空気を供給します。この工法は、周辺環境に臭気や揮発物質などの拡散を防止でき、騒音や発塵の問題も少なく、高濃度の汚染や分解速度の遅い油の汚染の浄化に適しています。

適用性試験の結果と各々のサイトの条件に基づき、最適なバイオレメディエーションを提案します。

図版:切り返し法

切り返し法

図版:強制通気法

強制通気法

右のグラフは、原油により汚染された土壌に対して、強制通気法と切り返し法の生物処理法を適用した事例での油の浄化効果を示したものです。

いずれの方法においても約3ヶ月間で約80%以上の油が浄化できました。

図版:浄化効果の比較

浄化効果の比較

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特長・メリットココがポイント

環境に優しい浄化工法

  • 軽油・灯油・ベンゼンなどの油種に高い浄化効果を発揮します。
  • その場に生息している土着菌を利用するので、土壌・地下水などの環境に対し影響が少ない工法です。
  • 汚染濃度の低い汚染土壌ほど、効率よく低コストで浄化できる工法です。
  • 事前に各種試験装置を用い、現場汚染土の浄化効果を確認することで、分解能力を最大限発揮できる条件を提案します。

図版:生分解速度(酸素消費速度)評価試験装置

生分解速度(酸素消費速度)評価試験装置

適用実績

図版:油汚染土壌のバイオレメディエーション

製油所、油槽所跡地等で多数の実績があります。

学会論文発表実績

  • 「生物処理法による油汚染土壌処理技術実用化の検討」,第7回地下水・土壌汚染研究集会,2000年
  • 「環境負荷低減型油汚染土壌の浄化技術」,第8回地下水・土壌汚染研究集会,2002年
  • 「寒冷地における油含有土壌のバイオレメディエーション」,土壌環境センター技術ニュース,No.12,2006年12月

油汚染土壌のバイオレメディエーション
【4種混合菌】

  • オンサイト
  • 低コスト
  • 埋戻し可能

高濃度の油およびベンゼンを浄化

バイオレメディエーションとは、汚染物質を分解・除去する微生物の能力を利用して、土壌や地下水の汚染を浄化する技術です。

これまでは、現土中の微生物を利用する方法が多く採用されてきましたが、微生物の培養技術の進歩により、油分解能に優れ、かつ人と環境への影響が少なく安全性の認められた微生物製剤による浄化工法が注目されています。

微生物製剤は、アメリカで開発・実用化された4種混合菌を含む「微生物製剤(バクリンHCプレミアム)」を国内で製造したものを使用し、軽質油から重質油まで各種の鉱物由来の油及びベンゼンによる汚染土壌を効率的に分解、浄化します。

経済産業省・環境省の適合確認を取得

図版:バクリンHCプレミアム

バクリンHCプレミアム

キーワード

微生物利用、バイオレメディエーション、油含有土壌、混合菌、微生物製剤、オンサイト、低コスト、埋戻し可能
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浄化フロー

本工法の浄化施工フローを示します。

事前に各種試験により本工法適用による効果確認を行います。

実際の浄化施工では、掘削した汚染土壌を浄化ヤードに搬入し、調剤した4種混合菌+栄養剤を散布・混合し、一定期間残置します。その間定期的な混合・モニタリングを行い、浄化目標に達成後、浄化土を再利用または場外搬出します。

図版:施工フロー

施工フロー

図版:微生物製剤の調剤

微生物製剤の調剤

図版:浄化ヤードへの汚染土壌搬入

浄化ヤードへの汚染土壌搬入

図版:4種混合菌+栄養剤の散布

4種混合菌+栄養剤の散布

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特長・メリットココがポイント

より短期間で
汚染物質分解可能

効率のよい微生物を使用するので、土壌中に生息する微生物を利用する従来工法と比較して、短期間で汚染物質の分解が可能です。

図版:油分解試験結果

油分解試験結果

高濃度の油汚染土壌の分解・浄化が可能

通常の油汚染土壌(5,000㎎/㎏以下)であれば、1~3ヶ月程度で二酸化炭素と水に分解が可能。

また、一般的に微生物処理が難しいとされる高濃度の油汚染土壌(5,000㎎/㎏~50,000㎎/㎏)も効率よく分解し、浄化します。

適用実績

図版:都市インフラ

重油汚染土壌で実績があります。

油汚染土壌浄化技術「気泡連行法」

  • オンサイト
  • 高濃度
  • 短工期
  • 埋戻し可能

微細気泡の連行浮上作用で土壌浄化

近年、高濃度の石油などで汚染された土壌の処理が問題になる事例が増えています。こうした土壌汚染が発生すると、土地開発事業に影響を及ぼしたり、社会問題や健康問題に発展する可能性があります。

「気泡運行法」は高濃度の油で汚染された土壌を、微細な気泡により油分のみを浮上分離して回収する技術で、短期間に大量の処理が可能です。さらに浄化後は、埋戻し土として再利用することができます。

平成13年度土木学会環境賞
特許登録済

図版:土粒子に付着した油を浮上分離させる微細気泡

土粒子に付着した油を浮上分離させる微細気泡

キーワード

気泡連行、浮上分離、油含有土壌、オンサイト、高濃度、短工期、埋戻し可能
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気泡連行法の原理

気泡連行法は、アルカリ溶液中の油汚染土壌に微細な気泡を作用させて、土粒子表面に付着した油を剥離、連行して浄化する方法です。原理としては、以下の効果によります。

  • アルカリ溶液による油の剥離促進効果
  • 微細気泡による油分の連行浮上効果

微細気泡発生方法としては、過酸化水素の自己分解作用、または機械的な方法があります。

また浄化フローに示すように、気泡連行法により浮上した油分は再利用が可能です。また油分を分離した浄化土も埋戻し土などへの再利用が可能です。それら分離に使用した洗浄液も再利用します。

気泡連行法は、重質油で高濃度に汚染された土壌にも対応できます。

図版:気泡連行法の原理

気泡連行法の原理

図版:気泡連行法浄化フロー

気泡連行法浄化フロー

特長・メリットココがポイント

大型連続式処理プラントによる
大量処理が可能

洗浄水の再利用や分割可能なプラントなどの特徴を生かし、大量の油汚染土壌を効率的に低コスト処理できる大型の連続式処理プラントを実現しています。

図版:連続式気泡連行処理プラント

連続式気泡連行処理プラント

連続処理プラントの特徴

  • 一時間当たり最大15m3の汚染土壌を処理できます。
  • 洗浄水は回収して再利用するため、薬品使用量及び排水発生量を低減できます。
  • 浄化土は浮上油と接触せずに浄化槽から排出できるため、浄化土の再汚染がありません。
  • 回収した油は再利用も可能です。
  • プラントは分割でき、通常のトラックで運搬可能です。

図版:浄化槽内部(左から排出槽、気泡連行槽×2)

浄化槽内部(左から排出槽、気泡連行槽×2)

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適用実績

図版:油汚染土壌浄化技術「気泡連行法」

製油所、油槽所跡地等で多数の実績があります。

学会論文発表実績

  • 「気泡連行法による油汚染土の浄化技術について」,鹿島技術研究所年報,第45号,1997年12月
  • 「高濃度油汚染土の効果的な浄化方法について」,地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会,第5回講演集,
    1997年
  • 「連続式気泡連行装置による油汚染土浄化」,第57回土木学会年次学術講演会概要集,2002年
  • 「微細気泡を用いた油汚染土の浄化技術」,土木学会論文集No.776,2004年
  • 「気泡連行法;油汚染土壌浄化技術」,基礎工,2008年3月号

水平井バイオスパージング工法

  • 原位置浄化
  • オンサイト
  • 低コスト

難透気性土壌を含む砂層にも適応できる浄化工法

「バイオスパージング工法」とは、ガソリンや灯油などの軽質油や揮発性有機化合物(VOC)に汚染された地盤に、空気と共に微生物を活性化させる栄養塩を注入することで、空気による油やVOCの気化除去効果と微生物による分解効果を利用して浄化する工法です。

この工法は、独自技術である水平井エアースパージング工法と微生物浄化を利用したバイオレメディエーション工法を効果的に融合した技術です。

図版:水平井バイオスパージング工法の概要図

水平井バイオスパージング工法の概要図

水平井エアースパージング工法は、従来の原位置処理法である揚水処理法や鉛直井を用いたエアースパージング工法と比較すると、浄化コストが2~3割削減できる特徴を有しています。しかしながら、粘土やシルト等の難透気性の地盤では、当初は透気性の良い部分から浄化が進みますが、浄化の難しい難透気性の汚染が残り、次第に浄化効率が低下するという課題がありました。

そこで本工法では、空気と共に油やVOC分解微生物を活性化させる栄養塩(肥料成分と同じ窒素源やリン源、各種ミネラル)を地盤に注入し、難透気性の地盤に溶存酸素と栄養塩を浸透させることにより、地盤中の土着微生物による汚染物質の分解を促進し、上記の課題を解決しました。

特許登録済

キーワード

エアースパージング工法、難透気性土壌、水平井戸、軽質油、原位置浄化、オンサイト、低コスト
改ページ

特長・メリットココがポイント

建物下や広範囲の浄化を実現

  • 好気性菌により分解可能な油やVOC汚染の浄化に効果
  • 自在ボーリング技術による水平注入井なので、建物下や広範囲への適用が可能
  • 注入管に複数の噴出箇所があり、それぞれの圧力を独立制御できるので、不均質な地盤でも均一な噴出が可能
  • 難透気性の土壌を含む地盤では、エアースパージングと比較して浄化期間短縮とコストダウンが可能

図版:水平井掘削機(自在ボーリング)

水平井掘削機(自在ボーリング)

短期間で高い浄化能力

右図は、ベンゼンで汚染された地下水浄化効果を計測した事例です。当初エアースパージングによりベンゼン濃度が90%近く低減されましたが、浄化効果が頭打ちとなったため、同サイトに水平井バイオスパージングを適用しました。その結果、水平井バイオスパージング工法では、短期間で環境基準以下まで汚染濃度が低減でき、顕著な濃度のリバウンドも認められませんでした。

図版:バイオスパージングの浄化効果

バイオスパージングの浄化効果

適用実績

図版:都市インフラ

工場跡地での実績があります。

学会論文発表実績

  • 「水平井戸を用いたエアースパージング工法の開発」,鹿島技術研究所年報,第51号,2003年9月
  • 「水平井戸を用いたバイオスパージング」,土壌環境センター技術ニュース,No.10,2005年7月
  • 「水平井を用いたバイオスパージング工法」,土壌・地下水汚染―原位置浄化技術の開発と実用化―(2004年普及版),2009年9月

吸着剤KAT Beads®による重金属含有土対策工法

汚染土からの重金属の溶出を効果的に低減

自然由来重金属汚染土等を適正に処分するため、受入れ先の基準に適合するように不溶化材を用いた「不溶化工法」を適用する事例が増えています。鹿島の「重金属汚染土の不溶化工法」は、最適な不溶化材を選定し、土質条件に合わせて最適な混合・施工方法、管理方法を適用し、重金属の溶出を効果的に低減します。既に多く現場で実績を積み重ねています。

また、現場において重金属含有土を仮置きする場合の溶出防止用下地材として、あるいは汚染水等の処理に対応できる“高透水性”で“重金属吸着性能の高い”吸着材「KAT Beads®(カットビーズ)」を開発しました。近年では重金属含有土の盛土底部に吸着層を設ける工法も注目されており、KAT Beads(カットビーズ)の適用が可能です。

特許登録済及び特許出願中

 

図版:KAT beads

KAT Beads

キーワード

土壌汚染、重金属、自然由来、不溶化材、不溶化、吸着材、吸着層工法、KAT Beads 、カットビーズ
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特徴

重金属含有土の対策工法は、重金属不溶化材を対象土に混合し、重金属溶出を低減させる「不溶化」対策と現場内で仮盛土時の拡散防止対策として実施されます。

不溶化では、対象土壌により不溶化効果が大きく変わる可能性があるため、事前の室内試験により対象土に最適な不溶化材を選抜し、土質に応じて最適な施工方法を選定することが重要です。鹿島では、事前の調査から室内試験、設計施工、浄化終了モニタリングまで一貫したサービスをご提供します。

仮盛土時拡散防止対策では、近年、対象土の底部に重金属吸着材を層状に施工し、溶出した重金属の周辺への拡散を防止する「吸着層工法」が注目されています。この工法は、対象土の底部にのみ吸着材を施工することから低コストな対策工法として注目されています。

鹿島では、仮盛土時拡散防止対策に適した独自の重金属吸着剤KAT Beads(カットビーズ)を開発しました。KAT Beads(カットビーズ)は、高い透水性を有しながら、高い重金属吸着性能を有する吸着剤であり、対象土から溶出した重金属が周辺へ拡散することを効果的に防止できます。

図版:新規吸着材 KAT beads

新規吸着材 KAT Beads

図版:吸着層工法概念図

吸着層工法概念図

特長・メリットココがポイント

高い透水性と高い吸着性能

吸着層工法など重金属拡散防止工法に用いられる吸着剤は、高い透水性が必要なため粒状の吸着剤が必要ですが、従来の粒状吸着材は微粉末の吸着材より比表面積が小さいため、吸着性能が大きく劣る課題がありました。これに対して、KAT Beads(カットビーズ)は、比表面積の大きい多孔質の母材に微粉末の吸着剤を添着させることにより、従来の粒状吸着材に比べてはるかに高い吸着性能を実現しました。

図版:KAT Beads断面イメージ

KAT Beads断面イメージ

従来品よりはるかに優れた吸着性能

KAT Beads(カットビーズ)と既存の吸着材A、Bとのヒ素(As(Ⅴ))の吸着性能を単位吸着量(吸着材重量あたりの重金属吸着量)として比較した室内試験結果を示します。KAT Beads(カットビーズ)は従来の吸着材に比べて、単位吸着量が数倍から10倍程度高い、吸着性能に優れた重金属吸着剤です。

図版:KAT Beadsと従来の吸着剤とのヒ素吸着性能比較試験結果

KAT Beadsと従来の吸着剤とのヒ素吸着性能比較試験結果

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適用実績

図版:岩古谷トンネル

岩古谷トンネル

場所:愛知県北設楽郡

発注者:愛知県

規模:KAT Beads 6m3

備考:発生土からの重金属拡散防止対策のため、マット化したKAT Beadsを吸着層として施工

学会論文発表実績

  • 「吸着層工法の合理的設計・施工方法検討のための室内試験」,第66回土木学会年次講演会,III,2011年
  • 「吸着層工法における重金属等を対象とした粒状吸着材の吸着特性」,第67回土木学会年次講演会,III,2012年

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