JP2002028631A - 土壌及び／又は地下水の浄化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 建屋の下や深層に集中して存在している或い
は広範な領域に存在している汚染土壌や地下水であって
も、比較的安価に、かつ短期間で効率的に浄化すること
ができる土壌及び／又は地下水の浄化方法を提供する。 【解決手段】 有機ハロゲン化合物で汚染された土壌内
に鉄粉含有層を形成し、該鉄粉含有層と該土壌内を流れ
る地下水及び／又は土壌水分とを接触させることにより
土壌及び／又は地下水中の有機ハロゲン化合物を分解す
る土壌及び／又は地下水の浄化方法。土壌１０内に横方
向にパイロットホール１３を形成した後、このホール１
３内に鉄粉含有スラリーを充填することにより鉄粉含有
層１４を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土壌及び／又は地
下水中に含まれるクロロエチレン類、クロロエタン類、
クロロメタン類（以下「有機塩素系化合物」と略す。）
等の有機ハロゲン化合物を効率的に分解して浄化する方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】トリクロロエタンやトリクロロエチレン
等の有機塩素系化合物は、非常に優れた脱脂溶剤として
使用されてきたが、近年その発癌性が指摘され、環境へ
の放出が制限されている。しかし、有機塩素系化合物に
よる汚染は依然として解決されておらず、事故や人為的
ミスによって、これらが土壌中に浸透することによる土
壌や地下水の汚染が大きな社会問題となっている。

【０００３】従来、土壌や地下水中の有機塩素系化合物
を分解する技術としては、汚染されている土壌や地下水
を土壌掘削や揚水ないし土壌ガス抽出等によっていった
ん回収し、その後、減圧や加熱によって目的物質を気化
又は分離し、これを活性炭に吸着させた後、高温で加熱
分解する方法や、紫外線照射による酸化分解等の方法が
ある。

【０００４】また、原位置で土壌や地下水中の有機塩素
系化合物を分解する方法としては、次のような方法が提
案されている。

【０００５】 汚染が存在する土壌中に特殊な嫌気性
微生物を注入し、有機塩素系化合物を生物分解する。 汚染土壌に鉄粉を混合し、有機塩素系化合物を還元
分解する（特開平１０−０７１３８６号公報、同１０−
２６３５２２号公報、同１１−２３５５７７号公報）。
具体的には、汚染土壌に井戸を掘り、この井戸に圧縮空
気又は高圧水を注入して土壌中に井戸の内壁面から空隙
（割れ目，ｆｒａｃｔｕｒｅ）を形成し、ここに鉄粉を
吹き込むことにより鉄粉含有層を形成する。この鉄粉含
有層に土壌内を流れる地下水や土壌水分を接触させて土
壌中の有機塩素系化合物を分解する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の分解方法のうち、揚水や土壌ガス抽出では、浄化完
了までに要する時間が長いという問題があり、土壌掘削
では処理コストが非常に高く、建屋や作業スペース等か
ら場所的制限を強く受けるという問題がある。

【０００７】一方、原位置での分解方法のうち、上記
の方法では、処理コストは安価であるが、注入した微生
物が環境に悪影響を及ぼす可能性がある。また、の方
法では、汚染土壌が深層に集中して存在している場合や
広い領域に存在している場合には処理コストが嵩み、ま
た、汚染土壌の上部に建屋が存在する場合のように、場
所的制限によって実施が困難であるという問題がある。
即ち、前記空隙は、井戸内壁面から略水平方向に放射状
に形成されるが、その先端が到達する距離は、土壌の土
質によっても異なるが、限度があり、一つの井戸から広
い範囲にわたって鉄粉吹き込み用の空隙を形成すること
は困難である。このため、鉄粉吹き込みのための井戸を
所定間隔で多数形成する必要があるが、深層の汚染土壌
の浄化のために、深い井戸を多数形成するにはコストが
嵩む。また、汚染が広い領域にわたる場合においても、
多数の井戸を形成することとなり、コストが嵩む。しか
も、建屋の直下の汚染土壌に対しては、その近傍に井戸
を形成しても、多くの場合、汚染領域に到達する空隙を
形成して鉄粉を送り込むことが困難である。

【０００８】このように既存の浄化技術では、建屋の下
や深層に集中して存在している或いは広範な領域に存在
している有機塩素系化合物による土壌汚染に対して、比
較的安価に、しかも短期間で浄化を行うことは非常に困
難であった。

【０００９】本発明は上記従来の問題点を解決し、建屋
の下や深層に集中して存在している或いは広範な領域に
存在している汚染土壌や地下水であっても、比較的安価
に、かつ短期間で効率的に浄化することができる土壌及
び／又は地下水の浄化方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の土壌及び／又は
地下水の浄化方法は、有機ハロゲン化合物で汚染された
土壌内に鉄粉含有層を形成し、該鉄粉含有層と該土壌内
を流れる地下水及び／又は土壌水分とを接触させること
により土壌及び／又は地下水中の有機ハロゲン化合物を
分解する土壌及び／又は地下水の浄化方法において、該
鉄粉含有層を、該土壌内に横方向にパイロットホールを
形成した後、該ホール内に鉄粉含有スラリーを充填する
ことにより形成することを特徴とする。

【００１１】鉄粉は有機ハロゲン化合物をその表面に取
り込み、触媒として作用して有機塩素化合物を分解する
と共に、その還元作用で有機ハロゲン化合物を還元分解
する。本発明では、このような鉄粉を含む鉄粉含有層を
土壌内に形成する。この鉄粉含有層に、周辺の地下水や
土壌水分が浸透して通過する際に、土壌や地下水中の有
機ハロゲン化合物が鉄粉含有層で鉄粉により還元分解さ
れる。

【００１２】本発明においては、水平ボーリング等によ
り土壌内に、所望の長さ及び径のパイロットホールを横
方向（一般的には水平方向）に形成し、このホール内に
鉄粉含有スラリーを充填して、このような有機ハロゲン
化合物の分解層としての鉄粉含有層を形成するため、広
い領域にわたる鉄粉含有層を容易に形成することができ
る。このため、井戸を多数掘設する必要はなく、また、
建屋の下部にパイロットホールが通過するように形成す
ることで、建屋下部の汚染土壌も容易に浄化することが
できる。

【００１３】本発明においては、パイロットホールの端
部から鉄粉含有スラリーを注入し、リーマーにより土壌
と該スラリーとを混合することにより鉄粉含有層を形成
することが好ましい。

【００１４】また、複数のパイロットホールを並設する
ことにより、広範な領域の汚染土壌や地下水をも容易に
浄化することが可能となる。

【００１５】本発明において、有機ハロゲン化合物とし
ては、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ジ
クロロエチレン、四塩化炭素、ジクロロメタン、ジクロ
ロエタン、トリクロロエタン、ジクロロプロペン、ポリ
塩化ビフェニル及びダイオキシン類よりなる群から選ば
れる１種又は２種以上の塩素化炭化水素が挙げられる
が、本発明の方法によれば、これらの有機ハロゲン化合
物に限らず、土壌や地下水中の有害重金属であるクロ
ム、銅、ニッケル、カドミウム、鉛等を鉄粉により還元
して無害化することもできる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１７】図１は本発明の実施の形態を示す模式的な
断面図である。

【００１８】本発明においては、まず、浄化対象領域の
土壌にパイロットホールを形成する。このパイロットホ
ールの形成方法には、特に制限はなく、一般的な水平ボ
ーリングマシーンを用いて、常法に従って形成すること
ができる。

【００１９】例えば、まず、図１に示す如く、汚染土壌
１０のパイロットホールの発進側と到達側とに、それぞ
れ内部で人が作業できる程度の縦穴、即ち、発進孔１１
と到達孔１２とを掘設する。その後、水平ボーリング用
のマシーンを用いて発進孔１１と到達孔１２との間に、
目的深度のパイロットホール１３を略水平方向に形成す
る。その後、このパイロットホール１３内に鉄粉含有ス
ラリーを充填して鉄粉含有層１４を形成する。

【００２０】この鉄粉含有スラリーの充填方法としては
次のような方法を採用することができる。 パイロットホール１３の到達孔１２側から鉄粉含有
スラリーを充填すると共に、このパイロットホール１３
の端部からリーマーを送り込んで回転させながら前進さ
せ、パイロットホール１３周辺の土壌と鉄粉含有スラリ
ーとを混合する。必要に応じて、その後パイロットホー
ル１３の発進孔１１側からも同様にして鉄粉含有スラリ
ーを土壌と混合充填する。ここで用いるリーマーの直径
は一般的には大きい方が望ましいが、拡孔の際の抵抗を
考慮した場合、直径１０〜５０ｃｍ程度のものが好まし
い。一般に、リーマーは、パイロットホール内に前進さ
せるときよりも挿入側へ引き抜く際に大きな拡孔作用を
奏し、径の大きな鉄粉含有層を形成することができる。 パイロットホールに対して、地表面から所定の間隔
で縦穴を掘って注入管で鉄粉含有スラリーを流し込む。

【００２１】上記，の方法のうち、特に、の方法
であれば、複数の縦穴の掘設を行う必要なく、効率的に
鉄粉含有スラリーの充填、混合を行って鉄粉含有層を容
易に形成することができる。

【００２２】このようにして形成した鉄粉含有層１４の
発進孔１１と到達孔１２に表出する端面部分１４Ａ，１
４Ｂは、外部からの水の侵入を防止するために、セメン
ト等で塞いでも良い。

【００２３】このようにパイロットホールを形成して、
パイロットホール内に鉄粉含有スラリーを充填する方法
であれば、建屋１５等の直下であっても容易に鉄粉含有
層１４を形成することができる。

【００２４】本発明においては、特に、このようなパイ
ロットホールを水平方向に複数本並行に形成し、複数の
柱状鉄粉含有層を汚染土壌中の同一平面に並設すること
により、広範な領域の土壌や地下水の浄化を行うことが
できる。

【００２５】この場合、一つの鉄粉含有層の浄化作用の
及ぶ領域は、鉄粉含有層を形成した土壌の土質や鉄粉含
有層の径、水流の程度（流量、流速）等によっても異な
るが、一般的には、鉄粉含有層から０．５〜５．０ｍ以
内の領域であるため、このように複数の鉄粉含有層を並
設する場合、隣接する鉄粉含有層同士の間隔は１．０〜
１０ｍ程度とすることにより、汚染領域を効果的に浄化
することができる。

【００２６】なお、本発明において用いる鉄粉含有スラ
リーとしては次のようなものが好ましい。

【００２７】即ち、形成される鉄粉含有層は、地下水や
土壌水分が浸透し易い、空隙率の高い高透水性の砂層で
あることが好ましい。従って、鉄粉を含有する砂層を形
成するために、本発明で用いる鉄粉含有スラリーは砂と
鉄粉とを含有するスラリーであることが好ましいが、パ
イロットホールへの注入の際に、水と砂及び鉄粉とが分
離することなく、均一な状態でパイロットホール内に鉄
粉含有スラリーが充填されるためには、このスラリーは
高粘稠な液体であることが好ましい。この高粘稠性を付
与するために、更に、鉄粉含有スラリーには、アルミニ
ウム塩、鉄塩、マグネシウム塩及びカルシウム塩よりな
る群から選ばれる１種又は２種以上の水溶性金属塩と、
多糖類とを混合することが好ましく、これらの水溶性金
属塩を混合することにより、その水酸化物と多糖類の水
酸基との相互作用により、ゲル状の高粘稠液体とするこ
とができる。また、パイロットホールへの注入後、多糖
類が分解して空隙を形成するように、鉄粉含有スラリー
中には更に多糖類の分解酵素を含むことが好ましい。

【００２８】鉄粉含有スラリー中に配合する水溶性金属
塩化合物のうち、アルミニウム塩としては、ミョウバ
ン、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等を用い
ることができ、鉄塩としては硫酸第一鉄等の第一鉄塩や
塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等の第二鉄塩を用いること
ができる。また、マグネシウム塩としては塩化マグネシ
ウム、硫酸マグネシウム等を用いることができ、カルシ
ウム塩としては塩化カルシウム、重炭酸カルシウム等を
用いることができる。

【００２９】また、多糖類としては、グアーガム、メチ
ルセルロース、カルボキシメチルセルロース、スター
チ、グルコマンナン、ヒドロキシエチルセルロース等の
多糖類或いはその誘導体を用いることができるが、高粘
稠スラリーとすることができ、しかも安価であることか
らグアーガムが好適である。

【００３０】また、分解酵素としてはセルラーゼが好適
である。

【００３１】砂としては特に制限はないが、注入効率の
点からは、１０メッシュ篩（目開き１．７ｍｍ）通過〜
２００メッシュ篩（目開き０．０７５ｍｍ）不通過の範
囲のものが好ましい。

【００３２】鉄粉含有スラリー中の砂の割合は、注入時
の流動性や注入後の砂層の形成効率等の面から、水１０
０重量部に対して３０〜８５重量部とするのが好まし
い。

【００３３】また、鉄粉含有スラリー中の多糖類の割合
は水１００重量部に対して０．２〜５重量部とするのが
好ましい。多糖類の割合がこの範囲よりも少ないとゲル
化により高粘稠のスラリーとすることができず、逆に多
いと粘性が高過ぎて注入が困難である。

【００３４】前記水溶性金属塩化合物の添加率は、多糖
類の水酸基１当量に対して０．０３〜１．５当量、特に
０．１５〜１．０当量であることが好ましい。水溶性金
属塩化合物の添加率がこの範囲よりも少ないとゲル化に
より十分に高粘稠のスラリーとすることができず、この
範囲よりも多いとスラリーの砂の分離が速くなる。な
お、水溶性金属塩化合物としては、前述の化合物の２種
以上を用いることもでき、複数種類の水溶性金属塩化合
物を用いる場合は、合計の添加率が上記範囲内となるよ
うにするのが好ましい。

【００３５】なお、水溶性金属塩化合物は、その水酸化
物を形成するｐＨに調整することにより、形成された水
酸化物と多糖類の水酸基との相互作用によりゲル状の高
粘稠スラリーとすることができる。従って、鉄粉含有ス
ラリーには水溶性金属塩化合物から水酸化物が形成され
るｐＨに調整するために、必要に応じてｐＨ調整剤を添
加する。この水酸化物を形成するｐＨ範囲は水溶性金属
塩化合物の種類によって異なり、例えば、アルミニウム
塩であれば、ｐＨ４〜９、好ましくはｐＨ５〜８であ
り、鉄（II）塩であればｐＨ９以上、鉄（III）塩であ
ればｐＨ４以上、マグネシウム塩であればｐＨ８〜１
１、カルシウム塩であればｐＨ１１以上である。このｐ
Ｈ調整のためのｐＨ調整剤としては、ＮａＯＨ、ＫＯ
Ｈ、ＮａＨＣＯ _３、Ｎａ_２ＣＯ_３、ＣａＨＣＯ_３等を用
いることができる。なお、ＣａＨＣＯ_３をｐＨ調整剤と
して用いる場合、ＣａＨＣＯ_３はゲル化薬剤であるた
め、調整するｐＨによってはその添加量を多糖類に対し
て、上記範囲内として調整する必要がある。

【００３６】鉄粉含有スラリー中の分解酵素は過度に多
いと多糖類が早期に分解してしまい、逆に過度に少ない
と十分に分解し得ないことから、例えば、グアーガムと
セルラーゼとの組み合わせの場合、セルラーゼをグアー
ガムに対して１〜１０重量％程度用いるのが好ましい。

【００３７】また、鉄粉含有スラリー中の鉄粉の割合
は、過度に少ないと十分な浄化効果を得ることができ
ず、逆に過度に多くても有機ハロゲン化合物の分解効率
に大差はなく、コストが嵩むことから、水１００重量部
に対して１〜５重量部とするのが好ましい。

【００３８】本発明では、このような鉄粉含有スラリー
をパイロットホール中に充填すると共に、周辺の土壌と
混合して、砂を含む土壌固形分に対して０．１〜１０重
量％程度の鉄粉を含有する鉄粉含有層を形成するのが浄
化効率及びコストの面で好適である。

【００３９】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。

【００４０】実施例１ 図２に示す場所にて本発明に従って、汚染土壌及び地下
水の浄化を行った。

【００４１】図２は、実施場所の平面図（実際にはこの
領域は建屋下である。）であり、図中の記号は次のもの
を示す。 １，２，３：パイロットホールに鉄粉含有スラリーを充
填して形成した鉄粉含有層（深さ３ｍ）。 ＭＷ−１，２：地下水のモニタリング井戸（深さ５ｍ，
４〜５ｍスクリーン設置） ＧＳＢ−１〜９：ボーリング地点（深さ３ｍ，土壌採
取）

【００４２】この場所の土壌及び地下水を事前に調査し
た結果は次の通りであった。 地下水位＝地表から−３ｍ 地下水流向＝北西→南東 地下水流速＝０．１ｍ／日 土質＝盛土層：地表から０〜−３ｍ 粘土層：地表から−２〜−４ｍ 中砂層（帯水層）：地表から−４〜−５ｍ シルト層：地表から−５〜―６ｍ

【００４３】また、深さ２〜４ｍの粘土層について、Ｇ
ＳＢ−１〜９の９地点で土壌を採取し、汚染物質を調査
したところ、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）、トリク
ロロエチレン（ＴＣＥ）、シス−１，２−ジクロロエチ
レン（ｃ−ＤＣＥ）で汚染されており、それぞれの溶出
量値（平均値）は０．４５ｍｇ／Ｌ、１．２３ｍｇ／
Ｌ、０．８８ｍｇ／Ｌであった。また、２つモニタリン
グ井戸ＷＭ−１，２の地下水のＰＣＥ、ＴＣＥ、ｃ−Ｄ
ＣＥ濃度（平均値）は、それぞれ０．１６ｍｇ／Ｌ、
１．０３ｍｇ／Ｌ、１．１３ｍｇ／Ｌであった。

【００４４】なお、鉄粉含有スラリーとしては、水に、
砂、グアーガム、セルラーゼ、ミョウバン、鉄粉を下記
配合で混合し、ＮａＯＨでｐＨ７に調整したゲル状の高
粘稠液体を用いた。 ［鉄粉含有スラリー配合（重量部）］ 水 ：１００ 砂 ：７０ グアーガム：１ セルラーゼ：０．０２ ミョウバン：２．９ 鉄粉 ：２．０

【００４５】この場所において、図１に示す如く、以下
の手順で鉄粉含有層を形成した。 建屋外に到達孔及び発進孔を掘設し、水平ボーリン
グマシーン（ＵＴＩＬＸ社製「７４００ＭＦＰＵ」）を
用いて、建屋下の粘土層を対象とした深度３ｍの位置
に、３ｍ間隔で３本のパイロットホールを形成した。 到達孔側より直径１０インチのリーマーを送り込
み、ボーリングマシーンの鉄管を軸として回転させつ
つ、鉄粉含有スラリーをクラウトポンプを用いてパイロ
ットホールに注入し、リーマーの回転で鉄粉含有スラリ
ーとパイロットホール周壁部分の土壌とを混合しつつ充
填した。 その後、発進孔側より再びリーマーを送り込み、上
記鉄粉と同様にして鉄粉含有スラリーの混合充填を行っ
た。

【００４６】１つのパイロットホール当たりに充填した
鉄粉含有スラリーは１００Ｌであり、直径約３０ｃｍ，
長さ１０ｍの領域に鉄粉が土壌固形分に対して約１．０
重量％の割合で混合された鉄粉含有層が形成された。

【００４７】この鉄粉含有層を形成した後、１ヶ月後
に、２〜４ｍの粘土層（事前調査位置の近くで９地点を
ボーリング調査）及び地下水（２つのモニタリング井
戸）を調査した結果、地下水中のＰＣＥ，ＴＣＥ，ｃ−
ＤＣＥ濃度（平均値）はそれぞれ０．００５ｍｇ／Ｌ，
０．０１６ｍｇ／Ｌ，０．０３６ｍｇ／Ｌ、粘土層土壌
からのＰＣＥ，ＴＣＥ，ｃ−ＤＣＥ溶出量値（平均値）
はそれぞれ０．００４ｍｇ／Ｌ，０．０１２ｍｇ／Ｌ，
０．０２６ｍｇ／Ｌであり、土壌及び地下水が浄化され
たことが確認された。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の土壌及び／
又は地下水の浄化方法によれば、建屋の下や深層に集中
して存在している或いは広範な領域に存在している汚染
土壌や地下水であっても、原位置にて比較的安価に、か
つ短期間で効率的に浄化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の土壌及び／又は地下水の浄化方法の実
施の形態を示す模式的な断面図である。

【図２】実施例１の浄化実施場所を示す平面図である。

【符号の説明】

１，２，３ 鉄粉含有層 ＭＷ−１，２ 地下水のモニタリング井戸 ＧＳＢ−１〜９ ボーリング地点 １０ 汚染土壌 １１ 発進孔 １２ 到達孔 １３ パイロットホール １４ 鉄粉含有層 １５ 建屋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 1/70 Ｆターム(参考） 2E191 BA12 BA13 BA15 BB01 BC01 BD11 4D004 AA41 AC07 CA37 CC07 CC11 CC15 4D050 AA02 AB19 BA02 BC07 4G069 AA02 BA22A BA22B BB02A BB02B BB10A BB10B BC16B BC66A BC66B CA01 CA10 CA19 DA06 EA01X EA01Y

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機ハロゲン化合物で汚染された土壌内
   に鉄粉含有層を形成し、該鉄粉含有層と該土壌内を流れ
   る地下水及び／又は土壌水分とを接触させることにより
   土壌及び／又は地下水中の有機ハロゲン化合物を分解す
   る土壌及び／又は地下水の浄化方法において、 該鉄粉含有層を、該土壌内に横方向にパイロットホール
   を形成した後、該ホール内に鉄粉含有スラリーを充填す
   ることにより形成することを特徴とする土壌及び／又は
   地下水の浄化方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、パイロットホールの
   端部から鉄粉含有スラリーを注入し、リーマーにより土
   壌と該スラリーとを混合して前記鉄粉含有層を形成する
   ことを特徴とする土壌及び／又は地下水の浄化方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、複数のパイロ
   ットホールを並設することを特徴とする土壌及び／又は
   地下水の浄化方法。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項におい
   て、該有機ハロゲン化合物が塩素化炭化水素であること
   を特徴とする土壌及び／又は地下水の浄化方法。
5. 【請求項５】 請求項４において、該塩素化炭化水素が
   トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ジクロロ
   エチレン、四塩化炭素、ジクロロメタン、ジクロロエタ
   ン、トリクロロエタン、ジクロロプロペン、ポリ塩化ビ
   フェニル及びダイオキシン類よりなる群から選ばれる１
   種又は２種以上であることを特徴とする土壌及び／又は
   地下水の浄化方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか1項におい
   て、鉄粉含有スラリーが水溶性金属塩と砂及び多糖類を
   含む高粘稠スラリーであることを特徴とする土壌及び／
   又は地下水の浄化方法。