JP2004074102A - 汚染土壌改良方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水30とエアー31およびスラリー状竹炭粉16Aを噴射するノズル10、11、13を設けた噴射管2を、回転させながらこの先端に突設した穿孔ビット14で土を掻き取って汚染土壌32に達するまで挿入した後、噴射管2を回転させながら引き上げて、ノズル10、11から水30とエアー31を噴射して土壌を攪拌し、スラリー状になった汚染土壌32Aを孔27と噴射管2との間の隙間から地上に排出すると共に、下方に設けた置換埋設物質ノズル13からスラリー状竹炭粉16Aを噴射して、排出した土壌の空間部にスラリー状竹炭粉16Aを埋設するものである。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は汚染土壌の改良に用いる噴射管とこれを用いた汚染土壌改良方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、工場地帯やガソリンスタンド、クリーニング工場等の跡地にビルやマンションなどを建設する場合、跡地に精密部品の洗浄などに用いられたトリクロロエチレンやテトラクロロエチレン、ベンゼン等の発ガン性物質が、適正に廃棄されずに地下へ浸透して土壌や地下水が汚染されていることが表面化してきた。
【0003】
このようにトリクロロエチレン等の化学物質により土壌が汚染されている場所は全国で44万ケ所以上もあるといわれ、これらの跡地を再利用する場合に、汚染された土壌を浄化する必要がある。この土壌浄化方法としては、特開2002−219444に示されているように、汚染土壌を掘り出してこれを焼却し、含有している汚染物質を除去してから埋戻す方法や、特開平7−31955に示すようにセメントスラリーを高圧噴射攪拌置換工法によって、汚染土壌を固化させて汚染部質を不溶化させる方法が採られている。
【0004】
しかしながら、汚染土壌を掘り出して焼却しから埋戻す方法は、建物に近接している場所では採用できず、また作業も大掛かりとなるので処理コストが高くなる問題がある。またセメントスラリーの高圧噴射攪拌置換工法では、地中に固化した大量のセメント層が埋設された状態となるので、地下水がセメント成分により汚染され、地下水脈を遮断したり地盤沈下などの問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題を改善し、水とエアーを高圧噴射して効率よく汚染土壌を排出すると共に、この排出した空間部にスラリー状置換埋設物質を噴射して置換し、汚染土壌の浄化を効率よく且つ安価に行なうことができる噴射管およびこれを用いた汚染土壌改良方法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1記載の噴射管は、水とエアーおよびスラリー状置換埋設物質をそれぞれ別個に供給する三重管の先端に噴射部を設け、この噴射部の側面に、水を高圧噴射する高圧水ノズルと、エアーを高圧噴射するエアーノズルとを近接して設け、この下方の先端部に、スラリー状置換埋設物質を噴射する置換埋設物質ノズルを設けると共に、先端部に複数個の穿孔ビットを突設したことを特徴とするものである。
【0007】
請求項2記載の噴射管は、噴射部の側面に設けた、高圧水ノズルと、エアーノズルを複数個設けたことを特徴とするものである。また請求項3記載の噴射管は、置換埋設物質ノズルを、斜め下方に噴射するように噴射部の先端部に設けたことを特徴とするものである。
【0008】
本発明の請求項4記載の汚染土壌改良方法は、請求項1記載の噴射管を回転させながら穿孔ビットで穿孔して汚染土壌に達するまで地中に挿入した後、噴射管を回転させて引上げながら、噴射ノズルから水とエアーを噴射して汚染土壌を攪拌し、スラリー状になった汚染土壌を孔と噴射管との間から地上に排出すると共に、水とエアーの噴射ノズルより下方に設けた置換埋設物質噴射ノズルからスラリー状置換埋設物質を噴射して、排出した汚染土壌の空間部にスラリー状置換埋設物質を埋設することを特徴とするものである。
【0009】
請求項5記載の汚染土壌改良方法は、スラリー状置換埋設物質として、竹炭または木炭もしくは活性炭などの炭化吸着剤の微粉を水に混和したスラリー状炭化吸着剤を用いることを特徴とするものである。請求項6記載の汚染土壌改良方法は、請求項4において地上に排出されたスラリー状汚染土壌を、更にタンク内に送って、ここでエアーを噴射してエアーバブリングを行ない、土壌に含まれる汚染ガスを大気中に放出して除去することを特徴とするものである。
【0010】
請求項7記載の汚染土壌改良方法は、エアーバブリングするタンクが、スラリー状汚染土壌をタンク内に吸引する真空ポンプと、タンク内にエアー噴射装置を備えたバキューム車に取付けられていることを特徴とするものである。請求項8記載の汚染土壌改良方法は、請求項7においてエアーバブリングにより汚染土壌に含まれる汚染ガスを放出して除去したスラリー状土壌を、更にマッドスクリーンに通して、固形物を除去することを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態を図1ないし図5を参照して詳細に説明する。先ず予め地質調査を行なって汚染されている土壌の範囲を調査する。この調査結果に基づいて、対象地点に図1に示すようにプラント1を設置し、ラフタークレーンで噴射管2を吊り下げて、噴射管2の上部を回転マシーン3に保持する。
【0012】
噴射管2は、三重管4の先端に噴射部5が設けられている。噴射管2は図2および図3に示すように、通水管6の外側にエアー供給管7が設けられ、外側に置換埋設物質供給管8が設けられた三重管4の先端に噴射部5が接続されている。この噴射部5の側面の2カ所には、前記通水管6に連通する高圧水ノズル10が設けられ、更にこれを囲むように、前記エアー供給管7に連通するエアーノズル11が設けられている。
【0013】
また噴射部5の先端には先端部12が設けられ、この先端部12の円錐状先端の側面に、前記埋設物質供給管8に連通する置換埋設物質ノズル13が斜め下方に傾斜して設けられている。更に先端部12の先端と側面の外周には、所定の間隔で複数本の穿孔ビット14が突設されている。
【0014】
また前記プラント1は、図1に示すように竹炭粉16を保管するサイロ17と、スラリープラント18と、これに隣接する水槽19と、この内部に設置された水中ポンプ20と、高圧ポンプ21、エアーコンプレッサー22、およびこれらを駆動させる発電機23とから構成されている。また三重管構造の噴射管2は、上部にスイベル25を介してプラント1の高圧ポンプ21とエアーコンプレッサー22に接続されている。
【0015】
上記装置により汚染土壌を改良する方法を図1および図4を参照して説明する。先ずプラント1のサイロ17に竹炭粉16を投入し、水槽19に水30を供給する。次に水30を水中ポンプ20でスラリープラント18に送ると共に、サイロ17から竹炭粉16を送って、ここで竹炭粉16と水30を攪拌混合してスラリー状竹炭粉16Aを製造する。
【0016】
この状態で回転マシーン3に保持した噴射管2を回転させていくと、噴射部5の先端部外周に突設した複数本の穿孔ビット14が回転して土壌を掻き取り、地中に孔27を穿孔しながら汚染土壌32の下部に達するまで噴射部5を挿入する。噴射部5が汚染土壌32の下部に達したら、噴射管2を少しずつ引上げながら、プラント1の高圧ポンプ21からの水30と、エアーコンプレッサー22からのエアー31を三重管4に供給する。
【0017】
水30は三重管4の中央の通水管6を通って、噴射部5の高圧水ノズル10から地中に噴射される。またエアー31は三重管4の中間のエアー供給管7を通って、噴射部5のエアーノズル11から地中に噴射される。エアーノズル11は高圧水ノズル10を囲むように取付けられているので、高圧の水30とエアー31が回転しながら同時に噴射されて、周囲の汚染土壌32を攪拌し、これをスラリー状にする。スラリー状汚染土壌32Aは孔27と噴射管2との間の隙間を通って地上に排出される。
【0018】
この時、高圧水ノズル10とエアーノズル11から例えば圧力400Kgで毎分7トンの水30を噴射する。この水30とエアー31をノズル10、11を回転させながら高圧噴射すると直径2m程度の範囲まで攪拌される。
【0019】
一方、プラント1で製造されたスラリー状竹炭粉16Aは三重管4の置換埋設物質供給管8を通って、噴射部5の先端部12に設けた置換埋設物質ノズル13から地中に斜め下方に向けて噴射される。置換埋設物質ノズル13からスラリー状竹炭粉16Aを噴射すると、周囲のスラリー状汚染土壌32Aは、孔27と噴射管2との間の隙間を通って地上に排出され、ここにスラリー状竹炭粉16Aが充填されていく。この場合、スラリー状竹炭粉16Aは例えば、圧力70〜200Kgで毎分180リットル程度噴射する。
【0020】
このように水30とエアー31を高圧で噴射して汚染土壌32を攪拌し、この下方でスラリー状竹炭粉16Aを噴射して置換しながら図5に示すように噴射管2を引き上げていく。置換埋設物質ノズル13は先端部12の先端側に、斜め下方に傾斜して設けられているので、スラリー状竹炭粉16Aは、効率よくスラリー状汚染土壌32Aを上方に押出しながら置換していく。
【0021】
この場合、噴射管2の回転速度は1分間に6回程度で、引き上げ速度は1分間に2.5cm程度が好ましい。この結果、地中の汚染土壌32は、スラリー状汚染土壌32Aとなって外部に排出され、排出された部分はスラリー状竹炭粉16Aに置換され、水分が抜けると竹炭層となって土壌が改良される。この装置により汚染土壌を改良する過程は図4に示すようになる。
【0022】
竹炭粉16は、トリクロロエチレンなどの化学物質を吸着する能力に優れ、これが地中に存在すると、地中に残留する化学物質を吸着して土壌を浄化することができる。また地下水が竹炭層を通過すると、ここで各種の有害物質が吸着され、地下水を浄化する作用もあり、従来のセメントスラリーを固化させる工法のように地下水の汚染がない。更に竹炭層は透水性が優れているので地下水脈を遮断する恐れがなく、またセメントに比べて安価であり施工費用を安くすることもできる。
【0023】
また孔27から排出されたスラリー状汚染土壌32Aはバキューム車34で処理施設に運搬し、ここで有害物質を除去して再利用する。なおスラリー状汚染土壌32Aは攪拌過程で、噴射したスラリー状竹炭粉16Aが一部混合するので、排出されたスラリー状汚染土壌32Aには竹炭粉16が含まれており、この吸着作用により、後処理も容易となる。
【0024】
図6は本発明の他の実施の形態を示すもので、噴射管2を引き上げながら汚染土壌32を攪拌する過程で、置換埋設物質ノズル13からスラリー状竹炭粉16Aとセメントスラリー35を交互に噴射し、スラリー状竹炭粉16Aを層状に形成したものである。これはセメントスラリー35が固化して地盤強度が増すと共に、透水性のある竹炭層が交互に層状に形成されているので、地下水脈を遮断することがない。なおこの場合、セメントスラリー35の代わりにスラリー状土壌を噴射しても良い。
【0025】
図7は本発明の異なる他の実施の形態を示すもので、バキューム車34のタンク37内にエアー噴出装置38を設け、このタンク37の底部に真空ポンプ39を接続し、更にこの排気側に活性炭41を設けたものである。この装置では、真空ポンプ39によりタンク37の底部から吸引すると、タンク37内が減圧状態となって、ここに接続したホース40から、地上に排出されたスラリー状汚染土壌32Aを吸引して、タンク37内に導く。
【0026】
ここでエアー噴出装置38からエアーを噴出して、吸引したスラリー状汚染土壌32Aをエアーバブリング(ばっ気)すると、スラリー状汚染土壌32Aに含まれている揮発性のトリクロロエチレンなどの化学物質が放出される。また放出されたガス状の化学物質は、更に活性炭41で吸着除去され、無害化されて大気中に放出される。
【0027】
従ってこのバキューム車34を現場に持ち込んで、排出されたスラリー状汚染土壌32Aをその場で浄化処理することができる。この場合、浄化したスラリー状土壤をスラリー状竹炭粉16Aに混ぜて置換埋設物質ノズル13から噴射して地中に戻して再利用することもできる。なおトリクロロエチレンとテトラクロロエチレンを含むスラリー状汚染土壌を20m3 、ばっ気空気量5t/分でエアーバブリングを行ない、その減少状態を測定したところ図8に示すように30分で、トリクロロエチレンは230分の1、テトラクロロエチレンは125分の1に急激に減少していた。
【0028】
図9は本発明の異なる他の実施の形態を示すもので、設置形のエアーバブリングするタンク37とマッドスクリーン44を併設したものである。このタンク37の内部にはエアー噴出装置38と水中ミキサー42が設けられ、地上に排出されたスラリー状汚染土壌32Aをタンク37の上部から投入し、ここでエアーバブリングすると共に、水中ミキサー42で攪拌することにより、更に効率よく揮発性の化学物質が除去される。この場合、水中ミキサー42は、水流がタンク内壁に向かって衝突しながら循環するように、2台以上配置すると、効率よくエアーバブリングすることができる。
【0029】
エアーバブリングされたスラリー状汚染土壌32Aは、サンドポンプ43により隣接するマッドスクリーン44に送られ、ここで固形物が除去されて滑らかなスラリー状となってタンク37内に流入し、ここで交互に設置した邪魔板45を通過することにより更に滑らかなスラリー状にすることができる。
【0030】
なお上記説明では置換埋設物質として、竹炭で形成した炭化吸着剤を用いた場合について説明したが、木炭または活性炭などで形成した炭化吸着剤を用いても良い。また置換埋設物質としては炭化吸着剤に限らず、土壌を用いても良い。この場合、汚染土壌を浄化した後の土壌を置換埋設物質として戻すことにより、排出残土を少なくすることができる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明に係る請求項1記載の噴射管によれば、水とエアーおよびスラリー状置換埋設物質をそれぞれ別個に供給する三重管の先端に噴射部を設け、この噴射部の側面に、水を高圧噴射する高圧水ノズルと、エアーを高圧噴射するエアーノズルとを近接して設け、この下方の先端部に、スラリー状置換埋設物質を噴射する置換埋設物質ノズルを設けると共に、先端部に複数個の穿孔ビットを突設したので、噴射管を回転させることにより穿孔ビットが土壌を掻き取って穿孔しながら地中に挿入することができ、噴射管を挿入する孔を別個にボーリング機械により穿孔する必要がなく作業性に優れている。
【0032】
また高圧水ノズルと、エアーノズルを近接して設けたので、同時に噴射することにより周囲の土壌を効率よくスラリー化することができると共に、この下方に設けた置換埋設物質ノズルからスラリー状置換埋設物質を噴射して、効率よく汚染土壌を置換浄化することができる。
【0033】
また請求項2記載の噴射管によれば、高圧水ノズルと、エアーノズルを複数個設けたので、周囲の土壌を広範囲に亘って効率よくスラリー化することができる。また、請求項3記載の噴射管によれば、置換埋設物質ノズルを、斜め下方に傾斜して設けたので、回転しながらスラリー状置換埋設物質を斜め下方に噴射して、下方から効率よく汚染土壌を置換することができる。
【0034】
また請求項4記載の汚染土壌改良方法によれば、噴射管を回転させながら引き上げて、噴射ノズルから水とエアーを噴射して土壌を攪拌し、スラリー状になった土壌を孔と噴射管との間から地上に排出すると共に、下方に設けた置換埋設物質ノズルからスラリー状置換埋設物質を噴射して、排出した土壌の空間部にスラリー状置換埋設物質を埋設する、簡易で且つ安価な方法により汚染土壌を浄化することができる。
【0035】
また請求項5記載の汚染土壌改良方法によれば、スラリー状置換埋設物質として、竹炭または木炭もしくは活性炭などの炭化吸着剤の微粉を水に混和したスラリー状炭化吸着剤を用いて、汚染土壌を炭化層に置き換えることにより、有害物質を吸着させて土壌と水質の浄化を図ると共に、透水性を保持して地下水脈の遮断も防止することができる。
【0036】
また請求項6記載の汚染土壌改良方法によれば、地上に排出されたスラリー状土壌を、更にタンク内に送って、ここでエアーを噴射してエアーバブリングを行ない、土壌に含まれる揮発性の汚染ガスを効率よく大気中に放出して浄化し、土壤を再利用することができる。
【0037】
また請求項7記載の汚染土壌改良方法によれば、エアーバブリングするタンクが、スラリー状土壌をタンク内に吸引する真空ポンプとエアー噴射装置を備えたバキューム車に取付けられているので、バキューム車を現場に持ち込んで、揮発性の化学物質を現場で直ちに除去することができる。
【0038】
また請求項8記載の汚染土壌改良方法によれば、エアーバブリングにより土壌に含まれる汚染ガスを放出して除去したスラリー状土壌を、マッドスクリーンに通して固形物を除去するので、土壌を更に滑らかなスラリー状にして、そのまま地中に埋め戻して再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態による汚染土壌を改良している状態を示す断面図である。
【図2】噴射管の断面図である。
【図3】噴射管の底面図である。
【図4】図1の装置により汚染土壌を改良する方法を工程に従って示すブロック図である。
【図5】図1の状態から噴射管を引上げながら土壌を置換している状態を示す断面図である。
【図6】本発明の他の実施の形態によるスラリー状竹炭粉とセメントスラリーを層状に形成した状態を示す断面図である。
【図7】本発明の異なる他の実施の形態によるタンクにエアー噴出装置を設けたバキューム車を示す側面図である。
【図8】エアーバブリングによるトリクロロエチレンとテトラクロロエチレンの減少状態を示すグラフである。
【図9】本発明の異なる他の実施の形態によるエアー噴出装置を設けたタンクと、これに併設したマッドスクリーンを示す断面図である。
【符号の説明】
1 プラント
2 噴射管
4 三重管
5 噴射部
6 通水管
7 エアー供給管
8 置換埋設物質供給管
10 高圧水ノズル
11 エアーノズル
12 先端部
13 置換埋設物質ノズル
14 穿孔ビット
16 竹炭粉
16Aスラリー状竹炭粉
18 スラリープラント
20 水中ポンプ
21 高圧ポンプ
22 エアーコンプレッサー
27 孔
30 水
31 エアー
32 汚染土壌
32Aスラリー状汚染土壌
34 バキューム車
37 タンク
38 エアー噴出装置
39 真空ポンプ
41 活性炭
42 水中ミキサー
43 サンドポンプ
44 マッドスクリーン
Claims (8)
- 水とエアーおよびスラリー状置換埋設物質をそれぞれ別個に供給する三重管の先端に噴射部を設け、この噴射部の側面に、水を高圧噴射する高圧水ノズルと、エアーを高圧噴射するエアーノズルとを近接して設け、この下方の先端部に、スラリー状置換埋設物質を噴射する置換埋設物質ノズルを設けると共に、先端部に複数個の穿孔ビットを突設したことを特徴とする噴射管。
- 噴射部の側面に設けた、高圧水ノズルと、エアーノズルを複数個設けたことを特徴とする請求項1記載の噴射管。
- 置換埋設物質ノズルを、斜め下方に噴射するように噴射部の先端部に設けたことを特徴とする請求項1記載の噴射管。
- 請求項1記載の噴射管を回転させながら穿孔ビットで穿孔して汚染土壌に達するまで地中に挿入した後、噴射管を回転させて引上げながら、噴射ノズルから水とエアーを噴射して汚染土壌を攪拌し、スラリー状になった汚染土壌を孔と噴射管との間から地上に排出すると共に、水とエアーの噴射ノズルより下方に設けた置換埋設物質噴射ノズルからスラリー状置換埋設物質を噴射して、排出した汚染土壌の空間部にスラリー状置換埋設物質を埋設することを特徴とする汚染土壌改良方法。
- スラリー状置換埋設物質として、竹炭または木炭もしくは活性炭などの炭化吸着剤の微粉を水に混和したスラリー状炭化吸着剤を用いることを特徴とする請求項4記載の汚染土壌改良方法。
- 請求項4において地上に排出されたスラリー状汚染土壌を、更にタンク内に送って、ここでエアーを噴射してエアーバブリングを行ない、土壌に含まれる汚染ガスを大気中に放出して除去することを特徴とする汚染土壌改良方法。
- エアーバブリングするタンクが、スラリー状汚染土壌をタンク内に吸引する真空ポンプと、タンク内にエアー噴射装置を備えたバキューム車に取付けられていることを特徴とする請求項6記載の汚染土壌改良方法。
- 請求項7においてエアーバブリングにより汚染土壌に含まれる汚染ガスを放出して除去したスラリー状土壌を、更にマッドスクリーンに通して、固形物を除去することを特徴とする汚染土壌改良方法。
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