JP2002307049A - 化学物質汚染物の浄化方法および地下汚染領域の浄化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 化学物質により汚染された汚染物や地下汚染
領域、特に有機塩素化合物で汚染された土壌、底質、汚
泥、地下水等を、短期間で、かつ低コスト、低エネルギ
ーで効率的に浄化することができる方法を提供する。 【解決手段】 化学物質により汚染された汚染物に酸化
剤として過硫酸塩を添加する。また、地下汚染領域Ｘま
たはその付近に存在する地下水Ｗに過硫酸塩６０を添加
６２する。あるいは、地下汚染領域またはその付近から
揚水した地下水に過硫酸塩を添加した後、この過硫酸塩
を添加した水を再び地下汚染領域またはその付近に注入
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、化学物質により汚
染された汚染物（化学物質汚染物）を物理化学的に浄化
する方法、および化学物質で汚染された地下汚染領域を
物理化学的に浄化する方法に関する。本発明の浄化方法
は、例えば、有機塩素化合物に汚染された土壌、底質、
汚泥、地下水等の浄化に好適に使用される。

【０００２】

【従来の技術】トリクロロエチレン（ＴＣＥ）、テトラ
クロロエチレン（ＰＣＥ）等の有機塩素化合物は、洗浄
剤として各種工場やクリーニング店で広く使用されてい
るが、これら有機塩素化合物は発癌性物質である疑いが
あるため、近年、上記有機塩素化合物による土壌、地下
水等の汚染が大きな社会問題となっている。

【０００３】従来、有機塩素化合物で汚染された土壌の
処理法としては、汚染土壌の封じ込め処理、汚染土壌の
掘削・封じ込め処理などが主に行われている。また、有
機塩素化合物で汚染された地下水の処理法としては、揚
水曝気と活性炭処理とを組み合わせたポンプ・アンド・
トリート法などが主に行われている。ポンプ・アンド・
トリート法は、揚水した地下水に空気を曝気することに
より、水中の汚染化学物質を気相中に移行させて地下水
を浄化した後、気相を活性炭処理する方法であり、浄化
後の水は地表に流される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した汚染
土壌の封じ込め処理法、汚染土壌の掘削・封じ込め処理
法、汚染地下水のポンプ・アンド・トリート処理法は、
汚染化学物質を積極的に分解して無害化する技術ではな
いこと、莫大なコスト、エネルギー、手間を要するこ
と、浄化期間が１０〜２０年と長いことなどが問題とな
っていた。

【０００５】また、ポンプ・アンド・トリート法は、揚
水した汚染地下水の浄化処理を地上で行うものであっ
て、地下に存在する汚染源に対して直接除去処理を行う
ものではないため、地下に存在する汚染源の除去期間が
非常に長くなるという問題があった。

【０００６】これに対し、近年、過酸化水素と鉄溶液
（フェントン試薬）や、過マンガン酸カリウムを直接井
戸に注入することにより、原位置において土壌、地下水
等の酸化処理を行う方法が開発されている。しかし、過
酸化水素と鉄溶液を用いる方法では、地中で過酸化水素
が急激に分解するために過酸化水素の到達距離が短く、
浄化エリアが小さいという問題があった。また、過マン
ガン酸カリウムを用いる方法では、過マンガン酸カリウ
ム溶液は濃い紫色を呈しているため、過マンガン酸カリ
ウム溶液を地下水に直接注入するのは好ましくないとい
う問題があった。

【０００７】本発明は、前述した事情に鑑みてなされた
もので、化学物質により汚染された汚染物や地下汚染領
域、特に有機塩素化合物で汚染された土壌、底質、汚
泥、地下水等を、短期間で、かつ低コスト、低エネルギ
ーで効率的に浄化することができる方法を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記目的を
達成するために、トリクロロエチレン、テトラクロロエ
チレンなどの有機塩素化合物に汚染された土壌や地下水
を浄化する酸化処理法について鋭意検討を行った。その
結果、上記汚染土壌や汚染地下水に酸化剤として従来よ
り高温（７０℃以上）での強い酸化力が知られていた過
硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩を添加し
た場合、有機塩素化合物が常温（１５〜３０℃）におい
ては緩やかに分解処理されることを見出した。また、本
発明者は、地下汚染領域またはその付近から揚水した地
下水に過硫酸塩を添加した後、この過硫酸塩を添加した
水を再び地下汚染領域またはその付近に注入した場合、
あるいは地下汚染領域またはその付近に存在する地下水
に原位置において過硫酸塩を添加した場合、過硫酸塩は
分解が比較的緩やかであるため酸化剤の到達距離が長
く、浄化エリアを大きくすることができること、過硫酸
塩は無色透明であるため地下水に注入しても問題が生じ
ないことを見出した。

【０００９】本発明は、上述した知見に基づいてなされ
たもので、下記第１発明の化学物質汚染物の浄化方法お
よび第２発明、第３発明の地下汚染領域の浄化方法を提
供する。 （第１発明）化学物質により汚染された汚染物の浄化方
法であって、汚染物に過硫酸塩を添加することを特徴と
する化学物質汚染物の浄化方法。 （第２発明）化学物質で汚染された地下汚染領域の浄化
方法であって、地下汚染領域またはその付近に存在する
地下水に過硫酸塩を添加することを特徴とする地下汚染
領域の浄化方法。 （第３発明）化学物質で汚染された地下汚染領域の浄化
方法であって、地下汚染領域またはその付近から揚水し
た地下水に過硫酸塩を添加した後、この過硫酸塩を添加
した水を再び地下汚染領域またはその付近に注入するこ
とを特徴とする地下汚染領域の浄化方法。

【００１０】以下、本発明につきさらに詳しく説明す
る。第１〜第３発明において、過硫酸塩（ペルオキソ二
硫酸塩）としては、例えば、過硫酸カリウム（ペルオキ
ソ二硫酸カリウム）、過硫酸ナトリウム（ペルオキソ二
硫酸ナトリウム）等を用いることができる。

【００１１】第１発明では、化学物質により汚染された
汚染物が地下に存在する場合、すなわち汚染された対象
が土壌、底質、汚泥、地下水等である場合、該汚染物を
地上に取り出してから汚染物に過硫酸塩を添加してもよ
く、地下に存在する汚染物に原位置で過硫酸塩を添加し
てもよい。前者の場合、過硫酸塩を添加した汚染物質を
再び地下に戻してもよい。

【００１２】第１〜第３発明では、汚染物または地下水
にｐＨ７以下、特にｐＨ４〜７の条件で過硫酸塩を添加
することが適当である。反応時のｐＨを中性あるいは酸
性とすることにより、過硫酸塩による汚染化学物質の酸
化分解を促進することができる。この場合、汚染物また
は地下水にｐＨ７以下の条件で過硫酸塩を添加する手段
としては、例えば汚染物または地下水に過硫酸塩と共に
硫酸等のｐＨ調整剤を添加する手段が挙げられる。

【００１３】第１〜第３発明では、汚染物または地下水
中の過硫酸塩濃度が０．００５〜５重量％、特に０．０
１〜１重量％となるように汚染物または地下水に過硫酸
塩を添加することが適当である。過硫酸塩濃度を上記範
囲とすることにより、汚染化学物質を効率的に酸化分解
を促進することができる。

【００１４】また、第１〜第３発明では、汚染物または
地下水に過硫酸塩と共に過酸化水素水を添加することが
でき、これにより汚染化学物質の酸化分解をさらに促進
することができる。この場合、汚染物または地下水中の
過酸化水素濃度が１〜５００ｍｇ／Ｌ、特に１０〜１０
０ｍｇ／Ｌとなるように汚染物または地下水に過酸化水
素水を添加することが適当である。

【００１５】第１〜第３発明は、有機塩素化合物に汚染
された土壌、底質、汚泥、地下水等の浄化に好適に使用
されるが、これに限定されるものではない。すなわち、
第１〜第３発明は、有機塩素化合物（ＴＣＥ、ＰＣＥ、
ダイオキシン類、ＰＣＢ類など）による汚染物の浄化の
みならず、他の有機物、例えば油、ベンゼン、トルエ
ン、キシレン等による汚染物の浄化にも適用可能であ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は第２発明の一実施形態を示
す図である。図１において５２は過硫酸塩添加手段、５
４は揚水手段、５６は曝気処理手段を示す。

【００１７】過硫酸塩添加手段５２は、地下汚染領域ま
たはその付近に存在する地下水に原位置において過硫酸
塩（図示の例では過硫酸カリウム：Ｋ₂Ｓ₂Ｏ₈）を添加
するものである。過硫酸塩添加手段５２は、地中に埋設
され、管のスクリーンを通して外部に薬剤を流出させる
注入井戸５８と、過硫酸カリウム水溶液が貯留された薬
剤貯槽６０と、薬剤貯槽６０に連結され、注入井戸５８
内に過硫酸カリウム水溶液を放出する薬剤注入管６２
と、薬剤注入管６２に介装された薬剤注入ポンプ６４と
を備えている。過硫酸塩添加手段５２によって地下水に
原位置において過硫酸塩を添加すると、過硫酸塩を添加
した地下水が下流の地下汚染領域Ｘを流れる間に、地下
汚染領域Ｘに存在する汚染化学物質が過硫酸塩によって
酸化分解される。この場合、過硫酸塩は分解が比較的緩
やかであるため酸化剤の到達距離が長く、浄化エリアを
大きくすることができる。

【００１８】揚水手段５４は、地下汚染領域Ｘの下流側
から、地下汚染領域Ｘを通過した後の前記地下水Ｗを揚
水するものである。本例の揚水手段５４は、地中に埋設
され、管のスクリーンを通して内部に地下水を流入させ
る揚水井戸６６と、揚水井戸６６内に設置された揚水ポ
ンプ６８と、揚水ポンプ６８に連結された揚水管７０
と、揚水管７０に連結された地下水貯留タンク７２とを
備えている。揚水手段５４は、過硫酸塩を添加した地下
水の流速を揚水によって調整するもので、必要に応じて
設置される。

【００１９】曝気処理手段５６は、揚水手段５４により
揚水した地下水の曝気処理を行うものである。本例の曝
気処理手段５６は、曝気槽７４と、地下水貯留タンク７
２内の地下水を曝気槽７４に導入する配管７６およびポ
ンプ７８とを備えている。曝気槽７４は、内部を下向流
で流れる地下水に空気８０を曝気して、水中の汚染化学
物質を気相中に移行させるものである。曝気処理水は排
出管８２から地表に流される。この曝気処理手段５６は
必要に応じて設置される。

【００２０】図２は第３発明の一実施形態を示す図であ
る。図２において２は揚水手段、４は曝気処理手段、６
は過硫酸塩添加手段、８は注入手段を示す。

【００２１】揚水手段２は、地下汚染領域Ｘまたはその
付近から地下水Ｗを揚水するものである。本例の揚水手
段２は、地中に埋設され、管のスクリーンを通して内部
に地下水を流入させる揚水井戸１０と、揚水井戸１０内
に設置された揚水ポンプ１２と、揚水ポンプ１２に連結
された揚水管１４と、揚水管１４に連結された地下水貯
留タンク１６とを備えている。

【００２２】曝気処理手段４は、揚水手段２により揚水
した地下水の曝気処理を行うものである。本例の曝気処
理手段４は、曝気槽１８と、地下水貯留タンク１６内の
地下水を曝気槽１８に導入する配管２０およびポンプ２
２とを備えている。曝気槽１８は、内部を下向流で流れ
る地下水に空気２４を曝気して、水中の汚染化学物質を
気相中に移行させるものである。

【００２３】過硫酸塩添加手段６は、曝気処理手段４に
より曝気処理した水に混合槽２６において過硫酸塩（図
示の例では過硫酸カリウム：Ｋ₂Ｓ₂Ｏ₈）を添加するも
のである。混合槽２６には、曝気槽１８の流出水を導入
する配管２８、過硫酸カリウム添加機構３０および硫酸
添加機構３２が連結されている。そして、配管２８から
導入された曝気処理水に、過硫酸カリウム添加機構３０
および硫酸添加機構３２から過硫酸カリウムおよび硫酸
（ｐＨ調整剤）が添加されるようになっている。過硫酸
塩添加手段６における処理例としては、曝気処理水にそ
の過硫酸カリウム濃度が０．００５〜５重量％、ｐＨが
４〜７になるように過硫酸カリウムおよび硫酸を添加す
る例が挙げられる。また、過硫酸塩添加手段６では、曝
気処理水に過硫酸カリウムおよび硫酸と共に過酸化水素
水を添加するようにしてもよい。

【００２４】注入手段８は、過硫酸塩添加手段６により
過硫酸塩を添加した水を再び地下汚染領域Ｘまたはその
付近に注入するものである。本例の注入手段８は、地中
に埋設され、管のスクリーンを通して外部に水を流出さ
せる注入井戸３４と、混合槽２６に連結され、注入井戸
３４内に水を放出する注入管３６と、注入管３６に介装
された注入ポンプ３８とを備えている。注入手段８によ
って過硫酸塩を添加した水を地下汚染領域Ｘまたはその
付近に注入すると、過硫酸塩を添加した水が地下汚染領
域Ｘを流れる間に、地下汚染領域Ｘに存在する汚染化学
物質が過硫酸塩によって酸化分解される。この場合、過
硫酸塩は分解が比較的緩やかであるため酸化剤の到達距
離が長く、浄化エリアを大きくすることができる。

【００２５】ところで、図２の例では、地下汚染領域Ｘ
の浄化処理を行うに当たり、揚水手段２による揚水位置
Ａを地下水Ｗの流れＦの下流側、注入手段８による注入
位置Ｂを地下水Ｗの流れＦの上流側に設定している。こ
のようにすると、下流側で揚水した地下水に過硫酸塩を
添加して上流側に注入するという、水の流れがほぼ閉鎖
された系（閉鎖系）で浄化処理を行うことができるの
で、地下汚染領域の浄化を効率的に行うことが可能とな
る。

【００２６】また、過酸化水素を注入する場合は、過硫
酸カリウムとは別のタンクに過酸化水素を調製してお
き、過硫酸カリウムとは別配管を使って注入するか、過
硫酸カリウム注入配管へ添加、混合した後に注入井戸へ
の供給を行う。

【００２７】

【実施例】２００ｍＬのバイアルビンに、実汚染土２０
ｇおよび純水１８０ｍＬを入れ、さらにバイアルビンに
下記〜に示す条件で過硫酸カリウム、過酸化水素な
どを添加した後、バイアルビンを密閉して処理実験を開
始した。そして、経時的に各バイアルビンのヘッドスペ
ース中に含まれるトリクロロエチレン（ＴＣＥ）の濃度
をガスクロマトグラフィーで測定することにより、処理
効果について評価した。下記条件〜の内、〜は
本発明例、他は比較例である。

【００２８】（実験条件） ブランク試験 実汚染土２０ｇおよび純水１８０ｍＬに対して何も添加
しなかった。 過硫酸カリウム単独（ｐＨ７） 実汚染土２０ｇおよび純水１８０ｍＬの合計量に対して
過硫酸カリウム１重量％を添加し、ｐＨ７で反応させ
た。 過硫酸カリウム単独（ｐＨ９） 実汚染土２０ｇおよび純水１８０ｍＬの合計量に対して
過硫酸カリウム１重量％を添加し、ｐＨ９で反応させ
た。 過硫酸カリウム単独（ｐＨ５） 実汚染土２０ｇおよび純水１８０ｍＬの合計量に対して
過硫酸カリウム１重量％を添加し、ｐＨ５で反応させ
た。 過硫酸カリウムおよび過酸化水素（ｐＨ７） 実汚染土２０ｇおよび純水１８０ｍＬの合計量に対して
過硫酸カリウム１重量％および過酸化水素１００ｍｇ／
Ｌを添加し、ｐＨ７で反応させた。 過酸化水素単独 実汚染土２０ｇおよび純水１８０ｍＬの合計量に対して
過酸化水素１００ｍｇ／Ｌのみを添加し、反応させた。

【００２９】（処理結果）図３に処理結果を示す。過硫
酸カリウムを添加した〜ではＴＣＥの分解が速やか
に生じたのに対し、のブランク試験およびの過酸化
水素単独ではＴＣＥの分解がそれほど認められなかっ
た。また、過硫酸カリウムを添加した場合でも、反応時
のｐＨがアルカリ側であるに比較して、中性または酸
性側である、、の方がＴＣＥの分解が促進される
ことがわかった。さらに、過酸化水素を添加したでは
分解がより促進されることがわかった。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、化学物
質により汚染された汚染物や地下汚染領域、特に有機塩
素化合物で汚染された土壌、底質、汚泥、地下水等を、
短期間で、かつ低コスト、低エネルギーで効率的に浄化
することができる

【図面の簡単な説明】

【図１】第２発明の一実施形態を示す図である。

【図２】第３発明の一実施形態を示す図である。

【図３】実施例の浄化処理における処理経過時間と溶出
ＴＣＥ濃度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

Ｘ 地下汚染領域 Ｗ 地下水 ２ 揚水手段 ４ 曝気処理手段 ６ 過硫酸塩添加手段 ８ 注入手段 １０ 揚水井戸 １４ 揚水管 １６ 地下水貯留タンク １８ 曝気槽 ２６ 混合槽 ３０ 過硫酸カリウム添加機構 ３２ 硫酸添加機構 ３４ 注入井戸 ３６ 注入管 ５２ 過硫酸塩添加手段 ５４ 揚水手段 ５６ 曝気処理手段 ５８ 注入井戸 ６０ 薬剤貯槽 ６２ 薬剤注入管 ６６ 揚水井戸 ７０ 揚水管 ７２ 地下水貯留タンク ７４ 曝気槽

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D004 AA41 AB02 AB05 AB06 AB07 AC07 CA35 CA36 CC11 DA03 DA10 DA20 4D050 AA01 AB12 AB19 BB09 BB13 BD03 CA13

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 化学物質により汚染された汚染物の浄化
   方法であって、汚染物に過硫酸塩を添加することを特徴
   とする化学物質汚染物の浄化方法。
2. 【請求項２】 化学物質で汚染された地下汚染領域の浄
   化方法であって、地下汚染領域またはその付近に存在す
   る地下水に過硫酸塩を添加することを特徴とする地下汚
   染領域の浄化方法。
3. 【請求項３】 化学物質で汚染された地下汚染領域の浄
   化方法であって、地下汚染領域またはその付近から揚水
   した地下水に過硫酸塩を添加した後、この過硫酸塩を添
   加した水を再び地下汚染領域またはその付近に注入する
   ことを特徴とする地下汚染領域の浄化方法。
4. 【請求項４】 汚染物または地下水にｐＨ７以下の条件
   で過硫酸塩を添加することを特徴とする請求項１〜３の
   いずれか１項に記載の化学物質汚染物の浄化方法または
   地下汚染領域の浄化方法。
5. 【請求項５】 汚染物または地下水中の過硫酸塩濃度が
   ０．００５〜５重量％となるように汚染物または地下水
   に過硫酸塩を添加することを特徴とする請求項１〜４の
   いずれか１項に記載の化学物質汚染物の浄化方法または
   地下汚染領域の浄化方法。
6. 【請求項６】 汚染物または地下水に過硫酸塩と共に過
   酸化水素水を添加することを特徴とする請求項１〜５の
   いずれか１項に記載の化学物質汚染物の浄化方法または
   地下汚染領域の浄化方法。