JP2002301465A

JP2002301465A - 揮発性有機化合物汚染土壌・地下水の浄化システム

Info

Publication number: JP2002301465A
Application number: JP2001109678A
Authority: JP
Inventors: Yojiro Yoshida; 洋二郎吉田
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2001-04-09
Filing date: 2001-04-09
Publication date: 2002-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】揮発性有機化合物が有している負圧状況下で
は蒸発し易くなる特性を活用して、揮発性有機化合物の
分離吸出を積極的にする揮発性有機化合物汚染土壌・地
下水の浄化システムを提供する。【解決手段】浄化システムは、揮発性有機化合物で汚
染された土壌・地下水が存在する区域１１の飽和層２及
び不飽和層１に複数の吸引井戸１０を設置し、吸引井戸
１０に汚染土壌・地下水を浄化する汚染浄化部９を接続
して成り、設置した複数の吸引井戸１０の間を収集部材
１２で相互に接合し、収集部材１２と汚染浄化部９との
間に真空駆動装置１４を介在させると共に、汚染された
土壌・地下水が存在する区域の地表面を覆って気密材シ
ート１３を敷設することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、揮発性有機化合物
汚染土壌・地下水の浄化システムに関し、特に、揮発性
有機化合物汚染土壌・地下水を減圧することにより揮発
性有機化合物の蒸発量を増し、汚染浄化の効率を促進す
る揮発性有機化合物汚染土壌・地下水の浄化システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】本来の土地は、植物の生産や建造物等を
支持する担体として、さらには水質浄化、地下水涵養の
担手として重要な位置を占めており、常に健全な状態の
維持を求められている。

【０００３】しかして、近年になって土地にも土壌・地
下水の汚染が指摘されており、これらを浄化する手法と
して高度の技術と経験が求められてきた。土地における
土壌・地下水の汚染は、廃棄物のずさんな管理、工場の
設備や排水設備の破損等による汚染物質が、廃棄物の埋
立地や地下タンクから流出することで土壌に浸透するこ
とから発生するものであり、これらの物質が不飽和層の
土壌に滞留したり、飽和層の地下水に迄浸透することで
溶解し、土地が本来的に求められている健全な状態を破
壊して人の健康にまで悪影響を与える事態に発展してい
る。

【０００４】汚染物質の中でも、ジクロロメタン、四塩
化炭素、１．２−ジクロロエタン、１．１−ジクロロエ
チレン、ジス．１．２−ジクロロエチレン、１．１．１
−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロ
ロエチレン、ベンゼン及び１．３−ジクロロプロベン等
の揮発性有機化合物は、環境基準としても定められてい
ることで注目されているが、液状の状態で土壌中を通っ
て飽和層に浸透し、地下水中に溶け込むことから、地下
水の流れ方向に拡散することになり、汚染処理のために
は地下水に対する処置が重要になっている。

【０００５】従来の揮発性有機化合物に対する原位置で
の汚染浄化方法には、スパージング工法、地下水の揚水
工法及び土壌ガス吸引工法がある。

【０００６】これらの工法の概要を図４に示している
が、地盤は、不飽和層1、飽和層2及び不透水層上端３か
ら構成されており、上述したように揮発性有機化合物が
地盤中に浸透して不飽和層１の土壌４に滞留したり、飽
和層２の地下水５に浸透して溶解しており、さらには不
透水層３の上端に堆積している場合もある。

【０００７】このために、汚染土壌の浄化処理に構成さ
れる工法は、一般的に図４（ａ）ように、スパージング
工法２０が飽和層２に存在する地下水５の原位置浄化手
法として用いられており、汚染浄化システム２１の注気
装置２２からスパージ井戸６に空気を送って地下水中に
注入される空気で揮発性有機化合物を気化させている。

【０００８】気化された揮発性有機化合物は、抽出井戸
７からガスとして吸引ポンプ２３で抽出され、汚染浄化
システム２１の気液分離器２４に供給されてから移送ブ
ロアー２５を介しガス処理装置２６で無害化処理され
る。ガス処理装置２６では、ガスを活性炭吸着、加熱脱
着、紫外線によって無害状態に処理しており、処理され
たガスは、通常の清浄なガスとして大気中に排気されて
いる。

【０００９】地下水の揚水工法３０は、図４（ｂ）に示
すように飽和層２に存在する地下水５の原位置浄化手法
として用いられており、地下水５は飽和層２に配置され
た揚水井戸８によって揚水されている。汚染浄化システ
ム３１の排水ポンプ３２で揚水された地下水は、汚染浄
化システム３１の曝気装置３３に供給されることで浄化
された後に排水されている。汚染地下水から気化された
ガスは、移送ブロアー３５を介しガス処理装置３６で無
害化処理され、清浄なガスとして大気中に排気される。

【００１０】土壌ガス吸引工法４０は、図４（ｃ）に示
すように不飽和層１に存在する土壌４の原位置浄化手法
として用いられている。土壌中の揮発性有機化合物は、
スパージング工法と同様に土壌中に空気を送られる場合
もあるが、一般的には、スパージング工法と同様の汚染
浄化システム２１で処理されている。

【００１１】即ち、土壌中の揮発性有機化合物は、土粒
子に付着又は土粒子間に存在するガス状の汚染物質とし
て、抽出井戸７から吸引ポンプ２３で抽出されており、
抽出されたガスは、汚染浄化システム２１の気液分離器
２４で液体を分離してからブロアー２５でガス処理装置
２６に送られ、ガス処理装置２６で無害化処理されるこ
とで清浄なガスとして大気中に排気されている。

【００１２】これらの工法は、現地における地層や地下
水等の状況に合わせて、経験的に選択されて工法の採用
を行っているが、いずれの工法も吸引ポンプ２３で抽出
される汚染気体や排水ポンプ３２で揚水される汚染地下
水は、土壌粒子からの汚染気体の剥離と汚染地下水自体
の抽出を基本にしていることから、その取り出し量はポ
ンプの処理能力に依存しているものであり、必要な場合
には、土壌中への注気ポンプによる空気の供給や注水ポ
ンプによる洗浄水の供給によって浄化処理を繰り返して
実施することを要するために、処理費用の出費と処理期
間の長期化を生じるという問題点を抱えていた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの事
情に鑑みて、揮発性有機化合物で汚染された土壌・地下
水を効率良く浄化処理するために提案するものであり、
単に吸引ポンプや排水ポンプの性能のみに依存するのみ
でこれらの処理能力の向上に期待するという従来の発想
を転換して、揮発性有機化合物が有しているところの負
圧状況下では蒸発し易くなるという特性を活用すること
によって、揮発性有機化合物の分離吸出を積極的にする
ことで、汚染した土壌・地下水の浄化を効率的に達成す
る揮発性有機化合物汚染土壌・地下水の浄化システムを
提供している。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
ある揮発性有機化合物汚染土壌・地下水の浄化システム
は、揮発性有機化合物で汚染された土壌・地下水が存在
する区域の飽和層及び不飽和層に複数の吸引井戸を設置
し、吸引井戸に汚染土壌・地下水を浄化する汚染浄化部
を接続して成る汚染土壌・地下水の浄化システムにおい
て、設置した複数の吸引井戸の間を収集部材で相互に接
合し、収集部材と汚染土壌・地下水を浄化する汚染浄化
部との間に真空駆動装置を介在させると共に、汚染され
た土壌・地下水が存在する区域の地表面を覆って気密材
シートを敷設することを特徴としており、揮発性有機化
合物の蒸発特性を向上させることで汚染した土壌・地下
水の浄化処理を効率的にしている。

【００１５】請求項２に記載の発明である揮発性有機化
合物汚染土壌・地下水の浄化システムは、請求項１に記
載の揮発性有機化合物汚染土壌・地下水の浄化システム
において、吸引井戸と収集部材とをウエルポイント用の
井戸とウエルポイント用井戸に接続したヘッダーパイプ
とで構成することを特徴としており、上記機能に加え
て、地盤改良効果と汚染浄化とを同時に達成している。

【００１６】請求項３に記載の発明である揮発性有機化
合物汚染土壌・地下水の浄化システムは、請求項１に記
載の揮発性有機化合物汚染土壌・地下水の浄化システム
において、吸引井戸と収集部材とを鉛直ドレーン材と該
鉛直ドレーン材に接続した水平ドレーン材で構成するこ
とを特徴としており、上記機能に加えて、地盤改良効果
と汚染浄化とを同時に達成できる。

【００１７】請求項４に記載の発明である揮発性有機化
合物汚染土壌・地下水の浄化システムは、請求項１乃至
３のいずれかに記載の揮発性有機化合物汚染土壌・地下
水の浄化システムにおいて、汚染された土壌・地下水が
存在する区域が、側部に非汚染外域と遮断する遮水壁を
設置することを特徴としており、上記機能に加えて、汚
染区域外部からの空気、地下水の流入を防止して浄化処
理の効率化を図っている。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明による揮発性有機化合物汚
染土壌・地下水の浄化システムは、基本的に、揮発性有
機化合物で汚染された土壌・地下水が存在する区域の飽
和層及び不飽和層に複数の吸引井戸を設置して、この吸
引井戸に汚染土壌・地下水を浄化する汚染浄化部を接続
して成り、設置した複数の吸引井戸の間を収集部材で相
互に接合して、収集部材と汚染土壌・地下水を浄化する
汚染浄化部との間に真空駆動装置を介在させると共に、
気密材シートを敷設して汚染された土壌・地下水が存在
する区域の地表面を覆っている。

【００１９】以上の構成において、真空駆動装置を稼働
させることで気密材シートで覆われた揮発性有機化合物
汚染土壌・地下水が存在する区域を負圧にしており、こ
れによって揮発性有機化合物を汚染した土壌・地下水か
ら積極的に蒸発させることを可能にして、揮発性有機化
合物で汚染された土壌・地下水の浄化処理を促進し、浄
化システムの効率化を図っている。以下に、本発明の実
施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【００２０】図１は、本発明による浄化システムの吸引
井戸をウェルポイント工法で構成する実施の形態を示す
概要図である。

【００２１】図において、１は不飽和層、２は飽和層で
あり、廃棄物や地下タンクに貯蔵されている液体等から
流出して地盤中に埋設されている揮発性有機化合物は、
土壌中に浸透することで不飽和層１の土壌４に滞留した
り、飽和層２の地下水５に浸透して溶解した状態で滞留
したり、地下水と共に流動して環境を汚染している。

【００２２】本実施の形態における汚染土壌・地下水の
浄化システム９は、ウェルポイント用の小口径井戸１０
を不飽和層１から飽和層２に亘る鉛直ドレーンとして設
置しており、汚染された土壌・地下水が存在する区域１
１の状況に対応させて、複数本の小口径井戸１０を所定
の間隔で配置している。

【００２３】小口径井戸１０の上端には、ヘッダーパイ
プ１２が縦横に結合されている。小口径井戸１０の上端
とヘッダーパイプ１２の上面とは、配置された区域１１
の全域において気密シート１３で覆われており、汚染さ
れた土壌・地下水が存在する区域１１は大気との通気を
完全に絶っている。

【００２４】本実施の形態における気密材シート１３
は、表面に塩化ビニール等で製造される気密性シートを
配し、これを不織布から成る保護シートで補強すると同
時に対象の井戸１０の上端、ヘッダーパイプ１２及び土
壌の地表面と柔軟に接合してその機密性能を確保できる
ように構成されている。

【００２５】尚、本実施の形態では、小口径井戸１０と
ヘッダーパイプ１２とが気密性の鋼管や合成樹脂管で構
成されて大気と遮断状態に保たれていることから、気密
シート１３は必ずしもこれらを覆う必要が無く、汚染さ
れた土壌・地下水が存在する区域１１の地表面のみを覆
うことでも、対応することが可能である。

【００２６】ヘッダーパイプ１２を集合させた後の先端
は、気密シート１３からその外部に気密状態を保ちなが
ら取り出され、真空駆動装置１４を介しながら汚染浄化
システムに接続されている。

【００２７】そして、真空駆動装置１４と汚染浄化シス
テムとは、同時に作動するように制御されており、真空
駆動装置１４の稼動によって汚染された土壌・地下水が
存在する区域１１は、負圧環境に形成されることによっ
て、揮発性有機化合物を含有した空気と汚染地下水と
が、小口径井戸１０から積極的に吸引されてヘッダーパ
イプ１２で収集されることになる。

【００２８】即ち、トリクロロエチレン、テトラクロロ
エチレン等の揮発性有機化合物及び水は、図２の蒸気圧
特性曲線が示すように、負圧環境に置かれることによっ
て活性化して、その蒸発性が大きく高揚することから、
従来のように汚染浄化システム３１の排水ポンプ３２で
揚水される地下水等の状況と比較して、土壌や地下水か
ら揮発性有機化合物が離脱する度合いが容易になり、浄
化処理の効率が良好になる。

【００２９】従って、汚染浄化システムとしてスパージ
ング工法２０もしくは土壌ガス吸引工法４０を採用する
場合には、汚染浄化システム２１の注気装置２２から別
途にスパージ井戸に空気を送って地下水中に注入される
空気で揮発性有機化合物を気化させると同時に、負圧環
境の形成によって区域１１から積極的に分離した揮発性
有機化合物を含有した空気と汚染地下水とは、真空駆動
装置１４を経由して従来と同様の汚染浄化システム２１
に供給されることになる。

【００３０】気化された揮発性有機化合物は、吸引ポン
プ２３で抽出されて気液分離器２４に供給されてからブ
ロアー２５を介してガス処理装置２６で無害化処理され
る。

【００３１】ガス処理装置２６では、ガスを活性炭吸
着、加熱脱着、紫外線によって無害状態に処理してお
り、処理されたガスは、通常の清浄なガスとして大気中
に排気されている。

【００３２】又、汚染浄化システムとして地下水の揚水
工法３０を採用する場合には、汚染浄化システム３１に
おいて、排水ポンプ３２から曝気装置３３に供給される
ことで、地下水は清浄化された後に排水され、同様に揮
発性有機化合物を含んた空気と汚染地下水から気化され
たガスは、ブロアー３５を介しガス処理装置３６で無害
化処理され、清浄なガスとして大気中に排気されてい
る。

【００３３】図３は、本発明による浄化システムの他の
実施形態を示しており、吸引井戸をバーチカルドレーン
工法で構成する浄化システムの概要図である。

【００３４】本実施の形態における汚染土壌・地下水の
浄化システム１５は、不飽和層１から飽和層２に亘らし
て鉛直ドレーン材１６を押入させている。鉛直ドレーン
材１６は、砂、砂詰めの袋もしくは合成樹脂等の各種形
態が採用可能であり、汚染された土壌・地下水が存在す
る区域１１の状況に対応させて、複数本の鉛直ドレーン
材１６を所定の間隔で配置している。

【００３５】鉛直ドレーン材１６の上端は、地表面に縦
横に敷設された水平ドレーン材１７に結合されている。
鉛直ドレーン材１６と水平ドレーン材１７との上面は、
配置された区域１１の全域において気密シート１８で覆
われており、汚染された土壌・地下水が存在する区域１
１は大気との通気を完全に絶っている。

【００３６】水平ドレーン材１７が集合されている気密
シート１８は、吸出孔１９を装備しており、気密シート
１８で覆われた汚染された土壌・地下水が存在する区域
１１は、気密状態を保ちながら吸出孔１９から真空駆動
装置１４を経由して汚染浄化システムに接続されてい
る。

【００３７】本実施の形態の場合も、真空駆動装置１４
と汚染浄化システムとは、同時に作動するように制御さ
れており、真空駆動装置１４の稼動によって汚染された
土壌・地下水が存在する区域１１は、負圧環境に形成さ
れることによって、揮発性有機化合物を含有した空気と
汚染地下水とが、鉛直ドレーン材１６と水平ドレーン材
１７から積極的に吸引されて気密シート１８内に収集さ
れることになる。

【００３８】揮発性有機化合物を含有した空気と汚染地
下水とは、汚染浄化システムとしてスパージング工法２
０もしくは土壌ガス吸引工法４０、或いは地下水の揚水
工法３０を採用することで、上記実施の形態と同様に、
吸引ポンプ２３、気液分離器２４及びブロアー２５を介
してのガス処理装置２６で無害化処理されたり、排水ポ
ンプ３２、曝気装置３３及びブロアー３５を介してのガ
ス処理装置３６によって、地下水は清浄化された後に排
水され、同様に揮発性有機化合物を含んた空気と汚染地
下水から気化されたガスは、ブロアー３５を介しガス処
理装置３６で無害化処理され、清浄なガスとして大気中
に排気されている。

【００３９】しかして、本実施の形態では、図示のよう
に汚染された土壌・地下水が存在する区域１１の側部周
辺に、遮水壁２７を設置している。

【００４０】遮水壁２７の設置は、健全な土壌・地下水
と浄化の対象にする汚染土壌・地下水が存在する区域１
１とを遮断することが目的であり、これによって、健全
な区域からの空気と地下水の流入を阻止しながら、浄化
対象の汚染土壌・地下水を限定することで、浄化処理の
効率を向上させているものである。

【００４１】従って、本遮水壁２７の設置は、対象にす
る汚染土壌・地下水が存在する区域１１の状況によって
随意に選択できるものであり、必要な場合には上述した
実施の形態の場合であっても当然に適用できるものであ
る。

【００４２】尚、上記実施の形態のように、本発明によ
る浄化システムは、対象にする汚染土壌・地下水が存在
する区域１１の地表面に気密材シートを敷設して外気と
の遮断を図りながら、汚染土壌・地下水を吸引するため
の工法として、ウェルポイント工法やバーチカルドレー
ン工法と同様の吸引井戸や収集部材を設置することから
構成しているので、区域１１が地盤改良を必要とする地
盤の場合には、地下水の揚水作用によって、汚染土壌・
地下水の浄化改善と同時に地盤改良効果も達成できるも
のである。

【００４３】この場合の地盤改良工事は、対象地盤の体
積収縮を基本にしていることから、載荷盛土工法、化学
的固結工法等の他の地盤改良工法に比較して、盛土材の
搬入・搬出が無く、地盤強度に応じた段階施工も必要と
せず周辺地盤での変状も軽微であり、ｐＨ等の影響もな
く、ダンプトラックや大型重機の使用も少ないので、施
工に求められる経費節減、工期短縮、周辺環境への影響
低減及び安全確保等の実現を確実に達成できるものであ
る。

【００４４】以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細
に説明してきたが、本発明による揮発性有機化合物汚染
土壌・地下水の浄化システムは、上記実施の形態に何ら
限定されるものでなく、適用する汚染浄化工法や鉛直度
レーン工法及び真空駆動装置等に関して、対象にする汚
染土壌地盤の表面を気密材シートで覆いながら真空駆動
装置によって汚染土壌の空気や地下水を吸引するという
本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、出願時に公知
のものを適用して種々の変更が可能であることは当然の
ことである。

【００４５】

【発明の効果】請求項１に記載の揮発性有機化合物汚染
土壌・地下水の浄化システムは、揮発性有機化合物で汚
染された土壌・地下水が存在する区域の飽和層及び不飽
和層に複数の吸引井戸を設置し、吸引井戸に汚染土壌・
地下水を浄化する汚染浄化部を接続して成る汚染土壌・
地下水の浄化システムにおいて、設置した複数の吸引井
戸の間を収集部材で相互に接合し、収集部材と汚染土壌
・地下水を浄化する汚染浄化部との間に真空駆動装置を
介在させると共に、汚染された土壌・地下水が存在する
区域の地表面を覆って気密材シートを敷設することを特
徴としているので、揮発性有機化合物の蒸発特性を向上
させることで汚染した土壌・地下水の浄化処理を効率的
にする効果を奏している。

【００４６】請求項２に記載の揮発性有機化合物汚染土
壌・地下水の浄化システムは、請求項１に記載の揮発性
有機化合物汚染土壌・地下水の浄化システムにおいて、
吸引井戸と収集部材とをウエルポイント用の井戸とウエ
ルポイント用井戸に接続したヘッダーパイプとで構成す
ることを特徴としているので、上記効果に加えて、地盤
改良効果と汚染浄化とを同時に達成する効果を奏してい
る。

【００４７】請求項３に記載の揮発性有機化合物汚染土
壌・地下水の浄化システムは、請求項１に記載の揮発性
有機化合物汚染土壌・地下水の浄化システムにおいて、
吸引井戸と収集部材とを鉛直ドレーン材と鉛直ドレーン
材に接続した水平ドレーン材で構成することを特徴とし
ているので、上記効果に加えて、地盤改良効果と汚染浄
化とを同時に達成する効果を奏している。

【００４８】請求項４に記載の揮発性有機化合物汚染土
壌・地下水の浄化システムは、請求項１乃至３のいずれ
かに記載の揮発性有機化合物汚染土壌・地下水の浄化シ
ステムにおいて、汚染された土壌・地下水が存在する区
域が、側部に非汚染外域と遮断する遮水壁を設置するこ
とを特徴としているので、上記効果に加えて、汚染区域
外部からの空気、地下水の流入を防止して浄化処理の効
率化を図留効果を奏している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による揮発性有機化合物汚染土壌・地
下水の浄化システムの概要図

【図２】揮発性有機化合物等の蒸気圧曲線図

【図３】本発明による揮発性有機化合物汚染土壌・地下
水の浄化システムにおける他の実施形態の概要図

【図４】従来の汚染浄化システムについての実施の形
態図

【符号の説明】

１不飽和層、２飽和層、３不透水層上端、
４土壌、５地下水、６スパージ井戸、７抽
出井戸、８揚水井戸、９、１５浄化システム、
１０小口径井戸、１１区域、１２ヘッダーパイ
プ、１３、１８気密材シート、１４真空駆動装
置、１６鉛直ドレーン材、１７水平ドレーン
材、１９吸出孔、２０スパージング工法、２１、
３１汚染浄化システム、２２注気装置、２３
吸引ポンプ、２４気液分離装置、２５、３５移送
ブロア、２６、３６ガス処理装置、２７遮水壁、
３０地下水の揚水工法、３２排水ポンプ、３３
曝気装置、４０土壌ガス吸引工法、

フロントページの続きＦターム(参考） 2D043 CA20 DA01 DA09 EB06 4D004 AA41 AB06 AC07 CA12 CB50 4D011 AA16 4D037 AA01 AB14 BA23 BB07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】揮発性有機化合物で汚染された土壌・地
下水が存在する区域の飽和層及び不飽和層に複数の吸引
井戸を設置し、該吸引井戸に汚染土壌・地下水を浄化す
る汚染浄化部を接続して成る汚染土壌・地下水の浄化シ
ステムであって、設置した複数の吸引井戸の間を収集部
材で相互に接合し、該収集部材と汚染土壌・地下水を浄
化する汚染浄化部との間に真空駆動装置を介在させると
共に、汚染された土壌・地下水が存在する区域の地表面
を覆って気密材シートを敷設することを特徴とする揮発
性有機化合物汚染土壌・地下水の浄化システム。
【請求項２】吸引井戸と収集部材とが、ウエルポイン
ト用の井戸と該ウエルポイント用井戸に接続したヘッダ
ーパイプとで構成されることを特徴とする請求項１に記
載の揮発性有機化合物汚染土壌・地下水の浄化システ
ム。
【請求項３】吸引井戸と収集部材とが、鉛直ドレーン
材と該鉛直ドレーン材に接続した水平ドレーン材で構成
されることを特徴とする請求項１に記載の揮発性有機化
合物汚染土壌・地下水の浄化システム。
【請求項４】汚染された土壌・地下水が存在する区域
が、側部に非汚染外域と遮断する遮水壁を設置されてい
ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の
揮発性有機化合物汚染土壌・地下水の浄化システム。