JP2001129530A - 汚染地盤の浄化方法およびその浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気や水分および必要に応じてその他の浄化
促進成分を、汚染地盤中により遠くかつより広範囲に到
達させ得るとともに、この浄化促進成分の流動化を促進
して、汚染地盤の浄化能力の大幅な向上が図れる汚染地
盤の浄化方法およびその装置を提供する。 【解決手段】 汚染地盤１２に挿入した注入井１４から
超高圧の圧搾空気とともに水分および必要に応じてその
他の浄化促進成分を、短時間の間隔でパルス状にして間
欠的に該汚染地盤１２中に爆発的に継続注入すること
で、広範囲に亘って浄化促進成分を行き渡らせる。ま
た、汚染地盤１２に挿入した吸引井１８から汚染地盤１
２中の水分を回収し、この回収した水分を還流装置２０
に一旦貯留した後に注入井１４から汚染地盤１２中に戻
すことで、流動化を促進する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚染地盤の浄化方
法およびその浄化装置に関し、特に、汚染地盤中に超高
圧の間欠空気を水分とともに短時間の間隔でパルス状に
して間欠的に吹き込む一方、地盤中の水分を環流して地
盤浄化の効率化を図るようにした汚染地盤の浄化方法お
よびその浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年では汚染地盤が問題となり、これを
浄化して回復する方法が各種提案されており、特に設備
やスペース上有利になる原位置浄化が望まれている。こ
の原位置浄化には、土着の分解微生物を利用する方法
（バイオレメディエーション）があり、この分解微生物
を活性化するため空気（酸素）や栄養塩類などの栄養源
を地盤中に注入したり、場合によっては新たに分解微生
物を補充したりする。例えば、特開平１０−２１６６９
６号公報には汚染土壌に酸素を供給する装置が開示され
ている。これは汚染土壌下の地下水まで達する注入井を
設け、この注入井から酸素を過分に含む過飽和水を地下
水中に供給して地下水を酸素過飽和状態となし、この酸
素過飽和の地下水から微細気泡を発生させて表層の汚染
土壌に酸素を供給しようとするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の地下水から汚染土壌に酸素を供給する方法では、
土壌に酸素が自然に浸透することにより土着の分解微生
物を活性化させるものであるため、著しく長い浄化期間
が必要になるとともに、土壌は全体に均一ではなく、割
れ目や柔らかい箇所があるから、酸素はそこに集中して
浸透してしまうことになり、土壌全体を均一に浄化する
ことができない。

【０００４】また、注入井を汚染土壌中に挿入して、酸
素（空気）あるいはその他の分解促進性物質および分解
微生物等の浄化促進成分を土壌中に直接的に連続注入す
ることも考えられており、この場合には、該浄化促進成
分は水溶液やガス状にして土壌中に注入することになる
が、やはり同様に土壌の不均一性により浄化ムラが生ず
る。また、連続注入であるため、その注入圧はほぼ一定
でしかもあまり高圧にはなし得ないので、浄化促進成分
の到達距離は短く、よって注入井１基当たりの浄化可能
領域を広く確保することが困難であり、従って、広範な
所望領域の汚染地盤を浄化するためには注入井の本数を
多くしなければならず、地盤浄化のコストが高くなって
しまうという課題があった。

【０００５】本発明はかかる従来の課題に鑑みて成され
たもので、空気や水分および必要に応じてその他の浄化
促進成分を、汚染地盤中に超高圧で間欠的に注入して爆
発的に吹き込むことにより、この浄化促進成分をより遠
くかつより広範囲に到達させるとともに、汚染地盤から
回収した水分を環流することにより、この水分とともに
浄化促進成分の流動化を促進して、汚染地盤の浄化能力
を大幅に向上することができる汚染地盤の浄化方法およ
びその浄化装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明の汚染地盤の浄化方法は、汚染地盤に挿入し
た注入井から超高圧の圧搾空気とともに水分および必要
に応じてその他の浄化促進成分を、短時間の間隔でパル
ス状にして間欠的に該汚染地盤中に注入する一方、該汚
染地盤に挿入した吸引井から汚染地盤中の水分を回収
し、この回収した水分を還流装置に一旦貯留した後に上
記注入井から該汚染地盤中に戻すことを特徴とする。

【０００７】また、この浄化方法を達成するための浄化
装置は、汚染地盤に挿入される注入井と、この注入井に
超高圧の圧搾空気を短時間の間隔でパルス状にして間欠
的に供給する高圧間欠注入装置と、汚染地盤に挿入され
る吸引井と、この吸引井から吸引した汚染地盤中の水分
を一旦貯留し、この水分とともに必要に応じてその他の
浄化促進成分を上記圧搾空気に供給する還流装置とを備
えて構成することができる。

【０００８】この浄化方法およびその浄化装置では、圧
搾空気が還流装置から供給される水分（この水分には必
要に応じて浄化促進成分が添加されている）とともに高
圧間欠注入装置を介して超高圧（例えば２〜１０気圧）
をもって短時間の間隔でパルス状にされて間欠的（例え
ば、1/30〜1/5HZの周期）に注入井から汚染地盤中に注
入されるため、この水分混じりの圧搾空気は汚染地盤中
に爆発的に吹き込まれることになる。このため、注入井
から汚染地盤中に注入されるこの水分混じりの圧搾空気
を、より遠くかつより広い範囲にまで拡散させて到達さ
せることができる。

【０００９】一方、吸引井から回収した汚染地盤中の水
分は、還流装置に一旦貯留された後に上記高圧間欠注入
装置を介して注入井から該汚染地盤中に戻されることに
より、汚染地盤〜吸引井〜還流装置〜注入井〜汚染地盤
という還流経路が構成される。このため、圧搾空気に含
まれる水分は栄養源や分解微生物などの浄化促進成分と
ともに汚染地盤中で流動され、栄養源を効率的に利用で
きるようになるとともに、広範囲に亘って分解微生物を
活性化でき、かつ、平均的に土質を改良することができ
る。

【００１０】また、上記還流装置には、帯水層に挿入さ
れる揚水井から回収した地下水を補充することが望まし
い。この浄化方法では、地盤から回収した水分が不足す
る場合に、還流装置に地下水を補充して汚染地盤中に注
入する水分を常時確保することができる。このように水
分の補充に地下水が用いられるため、水分を自己補給で
きるようになる。更に、上記還流装置から上記汚染地盤
の地面に形成した貯水池に給水し、該貯水池から該汚染
地盤中に水を浸透させることが望ましい。この浄化方法
では、地面に形成した貯水池から浸透される水分によ
り、地盤中に十分な水分を供給できるとともに、この浸
透される水分は還流装置の水分であるため、貯水池を通
る水分の還流経路が構成されて、汚染地盤中での水分の
流動化が更に促進される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の汚染地盤
の浄化方法の一実施形態を示し、同図は浄化装置の要部
を概略的に示す断面図である。

【００１２】本発明の汚染地盤の浄化方法の基本とする
ところは、汚染地盤１２に挿入した注入井１４から超高
圧の圧搾空気とともに水分および必要に応じてその他の
浄化促進成分を、短時間の間隔でパルス状にして間欠的
に該汚染地盤１２中に注入する一方、該汚染地盤１２に
挿入した吸引井１８から汚染地盤１２中の水分を回収
し、この回収した水分を還流装置２０に一旦貯留した後
に上記注入井１４から該汚染地盤１２中に戻すことにあ
る。

【００１３】即ち、本発明の汚染地盤の浄化方法は図１
に示す浄化装置１０をもって達成できる。この浄化装置
１０は本発明の浄化方法を達成するための一実施形態を
示し、汚染地盤１２に挿入される注入井１４と、この注
入井１４の上端部に取り付けられて超高圧の圧搾空気を
短時間の間隔でパルス状にして間欠的に該注入井１４に
供給する高圧間欠注入装置１６と、汚染地盤１２に挿入
される吸引井１８と、この吸引井１８から吸引した汚染
地盤１２中の水分を一旦貯留し、この水分とともに必要
に応じてその他の浄化促進成分を上記圧搾空気に供給す
る還流装置２０とを備えて構成される。

【００１４】上記汚染地盤１２は廃棄物埋立処分場や汚
染物質が拡散された自然地盤であって、本実施形態では
該汚染地盤１２の下層に地下水の帯水層２２が存在す
る。そして、上記注入井１４および上記吸引井１８は所
定間隔を設けて配置され、それぞれが汚染地盤１２に鉛
直にボーリングして挿入される。これら注入井１４およ
び吸引井１８はそれぞれ所定長さのパイプで形成され、
注入井１４の下端開口が噴出口１４ａになるとともに、
吸引井１８の下端部には所定区間に亘って水分を吸引す
るためのスリットや多孔の開口部１８ａが形成される。
また、これら注入井１４および吸引井１８の上端部はそ
れぞれ地表に突出した状態にある。

【００１５】上記高圧間欠注入装置１６は上記注入井１
４の上端に取付けられ、該高圧間欠注入装置１６にはエ
アコンプレッサ２４で発生される超高圧（例えば、２〜
１０気圧）の圧搾空気が供給管２４ａを介して導入され
る。該高圧間欠注入装置１６は、図示省略したが圧搾空
気を貯留するタンクと、このタンク内の圧搾空気を間欠
的に排出する間欠バルブとを備え、タンク内の圧力が所
定圧以上になると間欠バルブが瞬時に開弁して高圧空気
を排出するとともに、この排出によってタンク内圧力が
低下されると間欠バルブは瞬時に閉弁される構造となっ
ている。

【００１６】従って、エアコンプレッサ２４から圧搾空
気が供給される間は、高圧間欠注入装置１６はタンク内
の高圧空気を短時間の間隔でパルス状にして間欠的（例
えば、1/30〜1/5HZの周期）に排出し続ける。そして、
この短時間の間隔でパルス状とされた超高圧の空気は上
記注入井１４に供給されると、注入井１４の下端部の噴
出口１４ａから所定の間欠タイミングをもって瞬間的に
汚染地盤１２中に継続して注入されることになる。しか
も、その注入の際には、キャビテーション効果を伴いな
がら爆発的に噴出口１４ａから吹き出され、このときの
吹き出しエネルギーは著しく大きなものとなる。

【００１７】上記吸引井１８の上端部には気液分離装置
２６を介して吸引ポンプ２８が接続され、気液分離装置
２６で分離された空気は、吸引ポンプ２８から浄化装置
３０へと送られて無害化された後に大気に放出される。
一方、気液分離装置２６で分離された水分は、上記還流
装置２０に供給されて一旦貯留される。該還流装置２０
には必要に応じて分解微生物の栄養源や新たな分解微生
物等の浄化促進成分が貯留水に供給される。そして、該
還流装置２０内の貯留水は流量調整バルブ３２を介して
管路２０ａにより圧搾空気の供給経路に供給され、当該
実施形態では管路２０ａは上記高圧間欠注入装置１６の
吐出側である注入井１４の上端部に接続されている。従
って、上記高圧間欠注入装置１６から吐出排出される圧
搾空気に還流装置２０の水分が添加され、この水分を含
む圧搾空気は注入井１４の下部から汚染地盤１２中に霧
状となって爆発的に供給されることになる。

【００１８】上記浄化促進成分は、空気や過酸化水素
（Ｈ₂Ｏ₂）やオゾン（Ｏ₃）等の酸素含有物質、分解微
生物、分解微生物を活性化する栄養源、などの汚染物質
の浄化を促進する成分である。汚染物質としては、特に
代表的なものとして、有機塩素系化合物、油、溶剤、揮
発性物質およびカドミウムなどの重金属類が挙げられ
る。

【００１９】空気はこれに含まれる酸素により好気性微
生物の活性化を促進し、Ｈ₂Ｏ₂は酸素を発生するときの
気泡により油汚染土の土粒子より油を剥離する効果があ
り、水と酸素に分解した後は余分な物質が残留せず、か
つ、霧状として容易に注入できる。また、Ｏ₃は酸化効
率が更に良い。栄養源は、分解微生物を増殖するに適し
た栄養塩類やこの分解微生物を活性化するに適した成分
が用いられ、例えば、栄養塩類としては、燐，窒素，カ
リ，珪素など生物の生命を維持するうえで必要な主要元
素と、マンガンなどの微量元素で炭素、水素、酸素以外
の主に塩類として摂られるものがある。

【００２０】また、分解微生物としてはＴＣＥ（トリク
ロロエチレン）を好気分解（酸化）するメタン資化性菌
が知られるが、このメタン資化性菌では栄養源としてメ
タンが用いられる。また、ＴＣＥ分解に用いられるその
他の分解微生物としては、トルエン資化性菌、フェノー
ル資化性菌、硝化細菌、プロパン酸化細菌、イソプロピ
レン酸化細菌などが知られ、それぞれに適した栄養源が
用いられる。勿論、ＴＣＥに限ることなく汚染地盤１２
中のその他の汚染物質に対しては、その汚染物質を浄化
する分解微生物に適した栄養源が用いられることはいう
までもない。

【００２１】また、上記汚染地盤１２には、これを貫通
して地下水の帯水層２２に達する揚水井３４を設けるこ
とが望ましい。該揚水井３４は地面から突出する上端部
に揚水ポンプ３６が接続され、該揚水井３４によって回
収された地下水は水浄化装置３８を介して上記還流装置
２０に供給される。このとき、上記揚水井３４は、浄化
対象となる汚染地盤１２に帯水層２２が存在しない場合
とか汚染地盤１２に水分が十分に含有される場合は必ず
しも必要とはしない。

【００２２】更に、上記汚染地盤１２の地面に貯水池４
０を形成することが望ましい。この貯水池４０は内側面
をコンクリートなどで仕上げることなく掘削状態で放置
され、溜められた水が底面および側面から汚染地盤１２
中に自然浸透されるようになっている。そして、該貯水
池４０には上記還流装置２０から水が供給されて溜めら
れる。

【００２３】以下、本実施形態の汚染地盤の浄化方法の
作用を述べると、浄化装置１０のエアコンプレッサ２２
を駆動して超高圧の圧搾空気を高圧間欠注入装置１６に
供給することにより、この圧搾空気は注入井１４の噴出
口１４ａから短時間の間隔でパルス状となって所定の間
欠タイミングをもって汚染地盤１２中に注入される。こ
のとき、流量調整バルブ３２を開弁しておくことによ
り、還流装置２０に貯留された水分および必要に応じて
添加される浄化促進成分が、上記圧搾空気とともに注入
井１４から汚染地盤１２中に注入される。このとき、汚
染地盤１２中に注入される水分混じりの圧搾空気は、上
記高圧間欠注入装置１６によって短時間の間隔のパルス
状とされて超高圧をもって所定の間欠タイミングで汚染
地盤１２中に注入されるため、キャビテーション効果を
伴って噴出口１４ａから汚染地盤１２中に爆発的に吹き
込まれる。

【００２４】従って、水分混じりの圧搾空気は、該水分
に含まれる浄化促進成分とともにより遠くかつより広範
囲に到達され、汚染地盤１２中の分解微生物を広範囲に
活性化させて浄化を促進するこができる。また、上記圧
搾空気の爆発的注入は間欠的に継続して繰り返されるた
め、注入の度に汚染地盤１２の堆積状況に変化を及ぼし
て浄化促進成分の通り道がランダムになり易く、汚染地
盤１２全体がほぼ均一に浄化される。

【００２５】一方、吸引井１８から回収した汚染地盤中
１２の水分は還流装置２０に一旦貯留され、この還流装
置２０の水分が上記圧搾空気に供給されて、上記高圧間
欠注入装置１６を介して汚染地盤１２中に戻されるた
め、汚染地盤１２〜吸引井１８〜還流装置２０〜注入井
１４〜汚染地盤１２という還流経路が構成される。この
ため、圧搾空気に含まれる水分は栄養源や分解微生物な
どの浄化促進成分とともに汚染地盤１２中で流動し、こ
の浄化促進成分を汚染地盤１２に全体的に行き渡らせ
て、広範囲に分解微生物を活性化できる。従って、上記
高圧間欠注入装置１６による爆発的な吹き込み機能と相
俟って、１基の注入井１４に対する汚染地盤１２の浄化
可能領域が著しく拡大するため、浄化装置１０全体の注
入井１４の数を大幅に削減できるとともに、ランニング
コストを低下させることができる。

【００２６】また、流動される水分に伴って汚染地盤１
２に供給した浄化促進成分も循環されるため、栄養源や
分解微生物などの浄化促進成分の投入量が少なくて済
む。また、上記圧搾空気に供給される水分は汚染地盤１
２から回収した水分を再利用できるため、水を節約する
ことができる。

【００２７】ところで、本実施形態では帯水層２２に挿
入される揚水井３４を設けて、この揚水井３４から回収
した地下水を上記還流装置２０に補充することができる
ので、汚染地盤１２中の水分が減少して吸引井１８から
供給される還流装置２０内の水分が不足する場合に、汚
染地盤１２下の地下水を利用して水分を自己補給できる
ようになる。

【００２８】また、本実施形態では上記還流装置２０か
ら上記汚染地盤１２の地面に形成した貯水池４０に給水
するようにしたので、該貯水池４０から該汚染地盤１２
中に水を浸透させることができるため、地盤１２中に十
分な水分を供給できるとともに、この浸透される水分は
還流装置２０の水分であるため、貯水池４０を通る水分
の還流経路が構成されて水分の流動化が更に促進され
る。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１お
よび請求項５に示す汚染地盤の浄化方法および浄化装置
では、注入井から汚染地盤中に水分混じりの圧搾空気が
超高圧で炭塵の間隔のパルス状にされて間欠的に注入さ
れるため、この圧搾空気は汚染地盤中に爆発的に吹き込
まれ、もってより遠くかつより広い範囲に拡散させつつ
到達させることができる。一方、吸引井から回収した汚
染地盤中の水分は、還流装置に一旦貯留された後に上記
高圧間欠注入装置を介して注入井から該汚染地盤中に戻
されるため、汚染地盤〜吸引井〜還流装置〜注入井〜汚
染地盤という還流経路を構成し、圧搾空気に含まれる水
分を栄養源や分解微生物などの浄化促進成分とともに汚
染地盤中で流動させることができる。従って、上記高圧
間欠注入装置による爆発的な吹き込み機能と相俟って、
栄養源を効率的に利用し得るようになり、分解微生物の
活性化を汚染地盤のより広い範囲で達成可能になって、
平均的な土質改良を可及的に行うことができるようにな
るとともに、汚染地盤の浄化能力を大幅に向上させるこ
とができる。

【００３０】また、本発明の請求項２に示す汚染地盤の
浄化方法では、上記還流装置に、帯水層に挿入される揚
水井から回収した地下水を補充するので、地盤から回収
した水分が不足する場合に、還流装置に地下水を補充し
て汚染地盤中に注入する水分を常時確保することができ
るとともに、水分を自己補給できる。

【００３１】更に、本発明の請求項３に示す汚染地盤の
浄化方法では、上記還流装置から上記汚染地盤の地面に
形成した貯水池に給水し、該貯水池から該汚染地盤中に
水を浸透させるので、地盤中に十分な水分を供給できる
とともに、この浸透される水分は還流装置の水分である
ため、貯水池を通る水分の還流経路が構成されて水分の
流動化を更に促進することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の汚染地盤の浄化装置の一実施形態を概
略的に示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 浄化装置 １２ 汚染地盤 １４ 注入井 １４ａ 噴出口 １６ 高圧間欠注入装置 １８ 吸引井 ２０ 還流装置 ３４ 揚水井 ４０ 貯水池

フロントページの続き (72)発明者 藤井 研介 東京都港区港南２丁目15番２号 株式会社 大林組東京本社内 Ｆターム(参考） 2E191 BA02 BA11 BA12 BB01 BC01 BD11 BD20 4D004 AA41 AB02 AB03 AB06 AC07 CA18 CB44 CB50 CC01 CC02 CC03 DA02 DA07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚染地盤に挿入した注入井から超高圧の
   圧搾空気とともに水分および必要に応じてその他の浄化
   促進成分を短時間の間隔でパルス状にして間欠的に該汚
   染地盤中に注入する一方、該汚染地盤に挿入した吸引井
   から汚染地盤中の水分を回収し、この回収した水分を還
   流装置に一旦貯留した後に上記注入井から該汚染地盤中
   に戻すことを特徴とする汚染地盤の浄化方法。
2. 【請求項２】 上記還流装置には、帯水層に挿入される
   揚水井から回収した地下水を補充することを特徴とする
   請求項１に記載の汚染地盤の浄化方法。
3. 【請求項３】 上記還流装置から上記汚染地盤の地面に
   形成した貯水池に給水し、該貯水池から該汚染地盤中に
   水を浸透させることを特徴とする請求項１または２に記
   載の汚染地盤の浄化方法。
4. 【請求項４】 汚染地盤に挿入される注入井と、この注
   入井に超高圧の圧搾空気を短時間の間隔でパルス状にし
   て間欠的に供給する高圧間欠注入装置と、汚染地盤に挿
   入される吸引井と、この吸引井から吸引した汚染地盤中
   の水分を一旦貯留し、この水分とともに必要に応じてそ
   の他の浄化促進成分を上記圧搾空気に供給する還流装置
   とを備えたことを特徴とする汚染地盤の浄化装置。