JP2005000758A - Water cleaning structure and method for constructing the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として硝酸態窒素で汚染された地下水を浄化する水質浄化構造及びその構築方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近、地下水に含まれる有害汚染物質として硝酸態窒素が問題となっている。かかる問題は、湖沼、河川等の閉鎖性水域において窒素やリンによる水質の富栄養化が進行し、その結果、硝酸態窒素という形で地下水に流入することが原因であると考えられている。
【0003】
硝酸態窒素は、農薬、除草剤、肥料、糞尿などに含まれる窒素成分が微生物により分解を受けた結果生じてくる物質であるが、この硝酸性窒素が体内に入ると、還元されて亜硝酸性窒素に変化し、発ガン性物質であるニトロソアミンという物質を生成したり、血液中のヘモグロビンの機能を低下させて酸素欠乏を引き起こしてチアノーゼ症状に陥る、いわゆるメトヘモグロビン血症を引き起こしたりすることが指摘されている。
【0004】
そのため、地下水に含まれる硝酸態窒素をあらかじめ健康被害を生じない濃度以下となるように除去しなければならない。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−232876号公報
【0006】
【特許文献2】
特開平10−113693号公報
【0007】
【特許文献3】
特開平10−286590号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
水に含まれる硝酸態窒素を除去する方法として、該硝酸態窒素をプラントで還元して窒素ガスに変える試みがなされており、既に実用化されているものもある。
【0009】
ここで、プラントで実用化されている手法としては、スリースラッジ法、デュアルスラッジ法、シングルスラッジ法などがあるが、いずれも、中間工程において硝酸態窒素を還元させるために水素供与体(通常、メタノール)が別途必要となる、あるいはpHを中和するアルカリ剤の添加が必要となるという問題や、その結果として反応過程が複雑になるという問題を生じており、大量の汚染水を効率よくかつ低コストに処理するには未だ改善の余地があった。
【0010】
加えて、地下水の硝酸態窒素を処理するとなると、該地下水をいったん揚水して地上プラントまで導水しなければならず、さらなるコスト増を招くという問題も生じていた。
【0011】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、地下水に含まれる硝酸態窒素を低コストでかつ効率よく除去可能な水質浄化構造及びその構築方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る水質浄化構造は請求項1に記載したように、脱窒作用を有しかつ透水性及び通気性を有する水質浄化体を、地下水が流れており又は滞留している地盤内の透水層に埋設してなるものである。
【0013】
また、本発明に係る水質浄化構造は、前記水質浄化体を、石灰と、硫黄及び硫黄酸化細菌とを混合して構成したものである。
【0014】
また、本発明に係る水質浄化構造は、前記水質浄化体を、水硬性材料を含むアルカリ性排泥と、硫黄及び硫黄酸化細菌とを、前記アルカリ性排泥の固化前に混合して構成したものである。
【0015】
また、本発明に係る水質浄化構造は、前記水質浄化体を、水硬性材料を含むアルカリ性排泥が該水硬性材料の固化作用によって固化した排泥固化体と、硫黄及び硫黄酸化細菌とを混合して構成したものである。
【0016】
また、本発明に係る水質浄化構造は、前記水質浄化体の内部通気空間と大気とが連通するように所定の窒素ガス排出管を前記地盤内に埋設したものである。
【0017】
また、本発明に係る水質浄化構造の構築方法は請求項6に記載したように、所定の孔を地表面から掘削し、次いで、水硬性材料を含むアルカリ性排泥と硫黄及び硫黄酸化細菌とを混合してなる混合物を前記孔内に投入し、次いで前記混合物を透水性及び通気性が確保されるように固化させて水質浄化体とするものである。
【0018】
また、本発明に係る水質浄化構造の構築方法は請求項7に記載したように、所定の孔を安定液によって孔壁保護を図りながら地表面から掘削し、次いで、水硬性材料を含むアルカリ性排泥と硫黄及び硫黄酸化細菌とを混合してなる混合物を前記孔内に投入しつつ前記安定液と置換し、次いで、前記混合物を透水性及び通気性が確保されるように固化させて水質浄化体とするものである。
【0019】
また、本発明に係る水質浄化構造の構築方法は請求項8に記載したように、所定の孔を地表面から掘削し、次いで、水硬性材料を含むアルカリ性排泥が該水硬性材料の固化作用によって透水性及び通気性が確保されるように固化した排泥固化体と硫黄及び硫黄酸化細菌とが混合されてなる混合物を前記孔内に投入して水質浄化体とするものである。
【0020】
また、本発明に係る水質浄化構造の構築方法は請求項9に記載したように、所定の孔を安定液によって孔壁保護を図りながら地表面から掘削し、次いで、水硬性材料を含むアルカリ性排泥が該水硬性材料の固化作用によって透水性及び通気性が確保されるように固化した排泥固化体と硫黄及び硫黄酸化細菌とが混合されてなる混合物を前記孔内に投入しつつ前記安定液と置換して水質浄化体とするものである。
【0021】
また、本発明に係る水質浄化構造の構築方法は、前記混合物を透水性及び通気性を有する袋体に詰め、該袋体を前記孔内に投入するものである。
【0022】
また、本発明に係る水質浄化構造の構築方法は、前記置換された安定液をあらたな水質浄化体を製造するためのアルカリ性排泥とするものである。
【0023】
また、本発明に係る水質浄化構造の構築方法は、前記孔内に前記水質浄化体が設けられる前に、該水質浄化体の内部通気空間と大気とを連通させる窒素ガス排出管を前記孔内に配置するものである。
【0024】
また、本発明に係る水質浄化構造の構築方法は、前記孔内に前記水質浄化体が設けられる前に、該水質浄化体の内部通気空間と大気とを連通させる窒素ガス排出管を前記孔内に配置するとともに、前記安定液を置換排出するための排泥管を前記窒素ガス排出管内に挿入配置するものである。
【0025】
また、本発明に係る水質浄化構造の構築方法は、前記孔内に前記水質浄化体を設ける前に、該孔内に鉄筋籠等の補強鋼材を建込むものである。
【0026】
また、本発明に係る水質浄化構造の構築方法は請求項15に記載したように、アースオーガーで地盤を掘削し、次いで、水硬性材料を含むアルカリ性排泥と硫黄及び硫黄酸化細菌とを混合してなる混合物を前記アースオーガの先端から吐出しつつ、該混合物と掘削土とを攪拌混合するものである。
【0027】
本発明に係る水質浄化構造及びその構築方法においては、脱窒作用を有しかつ透水性及び通気性を有する水質浄化体を、地下水が流れており又は滞留している地盤内の透水層に埋設する。
【0028】
このようにすると、水質浄化体の脱窒作用によって地下水中の硝酸態窒素を窒素ガスに還元する。
【0029】
例えば、水質浄化構造を構成する水質浄化体に硫黄及び硫黄酸化細菌を含む場合、かかる水質浄化体と硝酸態窒素を含む地下水とが接触すると、水質浄化体中の硫黄が硫黄酸化細菌の酵素活性によって酸化されるとともに、その酸化反応に伴って、該硫黄が電子供与体となり、地下水中の硝酸態窒素を窒素ガスに還元する。
【0030】
ここで、水質浄化構造を構成する水質浄化体に硫黄及び硫黄酸化細菌を含む場合、硫黄は自ら酸化されることにより硫酸となるが、石灰やアルカリ性排泥中のアルカリ成分によって中和される。例えば、石灰やアルカリ性排泥中の炭酸カルシウムや水酸化カルシウムと中和することにより、硫酸は中性の石膏となる。そのため、硫酸によってpHが小さくなり、硫黄酸化細菌の酵素活性が低下するのを防止することができることはもちろん、アルカリ性排泥の場合は特に、従来、産業廃棄物として処分せざるを得なかったものが、本発明によれば、硝酸態窒素を無害化する原材料として有効利用することができるという顕著な作用効果を奏する。
【0031】
硝酸態窒素汚染の問題は、微生物分野では本願出願の時点で既に知られているところであるとともに、かかる硝酸態窒素を脱窒させる方法として硫黄と硫黄酸化細菌とを使用できる可能性や石灰石で硫酸を中和させることができることも知られている。
【0032】
一方、土木建築業界においては、地中連続壁工法などの泥水工法でアルカリ性排泥が大量に発生し、その廃棄処分が大きな社会的問題となっているとともに、硝酸態窒素で汚染された地下水を地上まで揚水することなく浄化可能な技術の開発が待たれていた。
【0033】
本出願人は、かかる問題や、ガソリン精製等での脱硫工程で硫黄が余剰しつつある社会状況をも踏まえつつ、上述した微生物分野における公知技術を土木建築業界で活かすことはできないかという点に着眼し、さまざまな研究開発を行った結果、上述した新規な知見を得たものであり、その知見は産業上きわめて有意義な知見であることを念のため付言しておく。
【0034】
水質浄化体は、脱窒作用を有しかつ透水性及び通気性を有するものであればどのようなものでもよいが、上述したように硫黄及び硫黄酸化細菌を含む構成がよい。
【0035】
例えば、石灰と、硫黄及び硫黄酸化細菌とを混合して構成する、水硬性材料を含むアルカリ性排泥が該水硬性材料の固化作用によって固化した排泥固化体と、硫黄及び硫黄酸化細菌とを混合して構成する、水硬性材料を含むアルカリ性排泥と、硫黄及び硫黄酸化細菌とを、前記アルカリ性排泥の固化前に混合して構成するなどの態様が考えられる。なお、硫黄の酸化反応を触媒する硫黄酸化細菌の酵素活性に必要な酵素活性物質、例えば炭素源あるいは有機物については、必要に応じて適宜添加すればよい。例えば、炭、木材、サトウキビの絞りかす、廃材などが考えられる。
【0036】
水質浄化体が透水性及び通気性を備えるようにするには、例えばひび割れを生じるように成分調整する方法や、発泡剤等を添加することで多孔質体とする方法が考えられる。
【0037】
水質浄化体を埋設する地盤内の位置は、地下水と接触する可能性がある箇所、すなわち地下水が流れている透水層や、地下水が滞留している帯水層(以下、透水層に含めるものとする)とすればよい。したがって、不透水層の上方に透水層がある場合はもちろんのこと、不透水層の下方に透水層がある場合、該透水層に水質浄化体を埋設した構成も本発明に係る水質浄化構造の概念に含まれる。
【0038】
なお、本願発明でいう埋設とは、地下水が通過する深さ位置での埋設という意味であるため、水質浄化体の天端が地表面と一致することもあれば、地表面から例えば数十mの深さに埋設されることもあり、後者の場合には、水質浄化体の天端は、地表面と一致しない。
【0039】
また、水質浄化体を埋設する平面位置や埋設形状は任意であり、壁体や柱体として構成する場合をはじめ、多数の柱体を離間配置して構成したり、多数の柱体を隙間なく並列させることで壁状に構成したりといったさまざまな態様が考えられる。また、汚染地域を取り囲むように埋設する態様もあり得る。
【0040】
水硬性材料にはセメントや石灰が含まれる。
【0041】
水硬性材料を含むアルカリ性排泥は、主として地中連続壁工法、泥水シールドなどの泥水工法で生じた排泥が対象となるが、運送の便宜のため、固化させる目的で水硬性材料が添加された排泥であってアルカリ性を呈しているものであれば、上述した泥水工法で生じた排泥に限定されるものではない。また、水硬性材料の固化作用は、セメントや石灰による水和反応を主として意味する。
【0042】
ここで、水質浄化体の内部通気空間と大気とが連通するように所定の窒素ガス排出管を前記地盤内に埋設した場合には、上述した脱窒反応で発生した窒素ガスをスムーズに大気中に排気することができる。
【0043】
水質浄化体を埋設してなる水質浄化構造を構築するにあたり、透水層の深さや土質性状の関係で水質浄化体を埋設するための孔を掘削するときに孔壁が崩落する可能性の有無により概ね2つに大別され、孔壁が崩落する可能性がない場合にはいわゆる素堀りで足りるが、崩落する可能性が高い場合には、孔内を安定液で満たしながら掘削することで孔壁の崩落を防止する。
【0044】
ここで、排泥固化体と硫黄及び硫黄酸化細菌とが混合されてなる混合物を孔内に投入して水質浄化体とする際、該混合物を透水性及び通気性を有する袋体に詰め、該袋体を孔内に投入するようにすれば、投入の作業性が格段に向上する。
【0045】
一方、水硬性材料を含むアルカリ性排泥と、硫黄及び硫黄酸化細菌とを、アルカリ性排泥の固化前に混合して水質浄化体を構成する場合、硫黄の酸化反応を硫黄酸化細菌が触媒するには、微生物活性が高くなるまで待たねばならず、それには日数を要するため、アルカリ性排泥に添加したとしても、硫黄の酸化反応が始まるまでには、アルカリ性排泥が固化する。したがって、水質浄化構造を構築する際に硫黄が酸化されてしまう懸念はほとんどない。
【0046】
水質浄化体を埋設してなる水質浄化構造を構築するにあたって、孔内を安定液で満たしながら掘削する際、置換された安定液をあらたな水質浄化体を製造するためのアルカリ性排泥とするようにすれば、水質浄化構造を構築する領域内から排出される産業廃棄物の量を大幅に低減することができる。
【0047】
また、同様に掘削する際、孔内に前記水質浄化体が設けられる前に、該水質浄化体の内部通気空間と大気とを連通させる窒素ガス排出管を前記孔内に配置するとともに、前記安定液を置換排出するための排泥管を前記窒素ガス排出管内に挿入配置するようにすれば、排泥管と窒素ガス排出管とが同軸に配置されることとなり、設備規模を簡略化することが可能となる。
【0048】
水質浄化体を孔内に埋設してなる水質浄化構造を構築するにあたり、該孔内に前記水質浄化体を設ける前に、孔内に鉄筋籠等の補強鋼材を建込むようにすれば、水質浄化体の強度を向上させることが可能となる。
【0049】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る水質浄化構造及びその構築方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【0050】
(第1実施形態)
【0051】
図1は、本実施形態に係る水質浄化構造を示したものである。同図でわかるように、本実施形態に係る水質浄化構造1は、地盤2内の透水層3に地中連続壁状の水質浄化体4を埋設してなる。
【0052】
ここで、透水層3は非透水層5の上層に分布しており、該透水層内を地下水が同図では右から左に流れているが、水質浄化体4は、かかる地下水流と直交するように地盤2内に鉛直に埋設してあるとともに、その下端を非透水層5内まで延設してある。
【0053】
水質浄化体4は、水硬性材料であるセメントを含むアルカリ性排泥、硫黄及び硫黄酸化細菌を、アルカリ性排泥の固化前に混合して構成してある。アルカリ性排泥と硫黄との混合比は、重量比で例えば50〜90:50〜10とすればよい。なお、硫黄の酸化反応を触媒する硫黄酸化細菌の酵素活性に必要な酵素活性物質、例えば炭素源あるいは有機物については、必要に応じて適宜添加すればよい。
【0054】
原材料であるアルカリ性排泥は、地中連続壁工事で発生した排泥を用いるのがよい。地中連続壁工事においては、地盤掘削を行う際、掘削された孔壁の崩落を防止すべく、掘削孔内に安定液として泥水を入れながら掘削を行うが、掘削終了後は、水中コンクリートを打設しながら安定液を置換回収する。
【0055】
この使用済安定液が排泥となるが、水中コンクリートと置換回収されたものであるため、排泥中にはセメントが混入しており、それゆえ、かかる排泥は、アルカリ性排泥となっている。
【0056】
水質浄化体4は、透水性及び通気性を備えるように構成する必要があるが、かかる点においては、ひび割れを生じさせる、多孔質状に形成するなど、公知の技術を用いて透水性及び通気性を確保すればよい。
【0057】
ここで、水質浄化構造1は、水質浄化体4内に貫入され上端が地上側に解放された窒素ガス排出管6を備えてあり、該窒素ガス排出管を介して水質浄化体4の内部通気空間と大気とを互いに連通させてある。
【0058】
窒素ガス排出管6は図1(b)でよくわかるように、水質浄化体4の壁芯に沿って適宜間隔で配置するのが望ましい。また、窒素ガス排出管6のうち、水質浄化体4内に貫入された部分については、同図(c)に示すように、窒素ガス排出孔7を設けておく。
【0059】
本実施形態に係る水質浄化構造1を構築するには、まず、図2(a)に示すように、所定の孔11を安定液12によって孔壁保護を図りながら地表面から掘削する。
【0060】
次に、同図(b)に示すように孔11内に窒素ガス排出管6を建て込む。
【0061】
ここで、窒素ガス排出管6内に安定液を置換排出するための排泥管13を挿入配置しておく。
【0062】
一方、かかる窒素ガス排出管6及び排泥管13を建て込む前後あるいは同時に、図3(a)に示すように補強鋼材としての鉄筋籠14を孔11内に建て込む。
【0063】
次に、上述したアルカリ性排泥と硫黄及び硫黄酸化細菌とを混合してなる混合物15を同図(b)に示すように孔11内に投入しつつ、排泥管13を介して安定液12を揚泥し、該安定液と置換する。
【0064】
このとき、混合物15が安定液12内で分離する懸念があるのであれば、必要に応じて混合物15内に増粘剤をあらかじめ添加しておけばよい。
【0065】
次に、混合物15を透水性及び通気性が確保されるように固化させ、図1に示すように水質浄化体4とする。なお、安定液の揚泥が終了したら、排泥管13を引き抜いて撤去する。
【0066】
本実施形態に係る水質浄化構造1においては、硝酸態窒素を含む地下水が水質浄化体4に接触すると、水質浄化体4中の硫黄が硫黄酸化細菌の酵素活性によって酸化されるとともに、その酸化反応に伴って、該硫黄が電子供与体となり、地下水中の硝酸態窒素を窒素ガスに還元する。
【0067】
そして、水質浄化体4に透水した水は硝酸態窒素が除去された処理水として水質浄化体4を逆側に通り抜け、還元された窒素ガスは、窒素ガス排出孔7を介して窒素ガス排出管6に流入し、さらに該窒素ガス排出管を通って大気へと放出される。
【0068】
以上説明したように、本実施形態に係る水質浄化構造及びその構築方法によれば、水質浄化体4と硝酸態窒素を含む地下水とが接触すると、水質浄化体4中の硫黄が硫黄酸化細菌の酵素活性によって酸化されるとともに、その酸化反応に伴って、該硫黄が電子供与体となり、地下水中の硝酸態窒素を窒素ガスに還元し、かくして地下水に含まれる硝酸態窒素を低コストでかつ効率よく除去することが可能となるほか、地下水が浄化されることにより、地下水が流入する湖沼をも浄化することも可能となる。
【0069】
一方、硫黄は自ら酸化されることにより硫酸となるが、アルカリ性排泥中のアルカリ成分によって中和されるため、硫酸によってpHが小さくなり、硫黄酸化細菌の酵素活性が低下するのを防止することができる。
【0070】
なお、アルカリ性排泥はリンの吸着能が高いため、本実施形態に係る水質浄化体は、硝酸態窒素の浄化作用のみならず、リンを吸着除去する作用効果も有する。
【0071】
また、本実施形態に係る水質浄化構造及びその構築方法によれば、従来、産業廃棄物として処分せざるを得なかったアルカリ性排泥を、硝酸態窒素を無害化する原材料として有効利用することができるという顕著な作用効果を奏する。
【0072】
また、本実施形態に係る水質浄化構造及びその構築方法によれば、ガソリン精製等での脱硫工程で余剰しがちな硫黄を有効活用することもできる。
【0073】
本実施形態では、孔11が例えば20mを越える深さであって孔壁が崩落のおそれがあることを前提としたが、安定液を使用せずとも孔壁が崩落する懸念がないのであれば、安定液を使用する必要はない。この場合には、安定液を使用せず、単なる掘削(素堀り)で足りる。
【0074】
また、本実施形態では、置換された安定液について特に言及しなかったが、かかる安定液を本発明でいうところのアルカリ性排泥としてもよい。
【0075】
かかる構成によれば、硝酸態窒素で汚染された地下水を浄化するための水質浄化構造を構築するにあたり、建設残土をほとんど発生させずにすむこととなり、ゼロエミッションに寄与する。
【0076】
また、本実施形態では、窒素ガスを大気に放出するための窒素ガス排出管6を設けるようにしたが、かかる窒素ガス排出管を設けずとも窒素ガスを大気に放出させることができるのであれば、これを省略してもかまわない。
【0077】
また、本実施形態では、土圧によって水質浄化体4が破損するのを防止すべく、鉄筋籠で内部補強された水質浄化体としたが、土圧による破損の懸念がないのであれば、鉄筋籠等の補強鋼材を省略してもかまわない。
【0078】
また、本実施形態では、窒素ガス排出管内に排泥管を挿入配置するようにしたが、排泥管の配置の仕方は任意であり、上述した構成に限定されない。
【0079】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、孔11に設けた水質浄化体4を設けた後、図4に示すように、水質浄化体4の上に礫等からなる保護材16を投入するようにしてもかまわない。この場合、同図に示すように、地盤3の地表面と保護材16の天端とを揃えるのが好ましい。
【0080】
また、本実施形態では、水質浄化体4を地中連続壁状に構築したが、本発明の水質浄化体の平面形状は任意であって地下水の流れに合わせてその形状を決めるようにしてもよい。例えば、まっすぐな壁でなくても、湾曲した壁でもよい。また、柱列状としてもよい。
【0081】
特に、図5に示すように、壁状に形成された水質浄化体4を地下水の流れに対して直交配置するとともに、止水壁51,51を地下水の流れに斜めにかつ該流れを水質浄化体4の方向に導水するように該水質浄化体の両側方に接続配置するようにすることが考えられる。
【0082】
かかる構成においては、同図に示すように、上流から流れてきた地下水は、止水壁51,51によって水質浄化体4に集水されることとなり、地下水の浄化効率を大幅に高めることが可能となる。
【0083】
さらには、図6に示すように必ずしも地下水を堰き止めるような配置にせずとも、地下水が流れる領域に柱状の水質浄化体4を離散配置するようにしてもかまわない。
【0084】
かかる構成においても、地下水中の硝酸態窒素の濃度をある程度低下させることが可能である。
【0085】
また、本実施形態では、孔を掘削しその中に水質浄化体を設けるようにしたが、これに代えて原位置攪拌工法により、水質浄化体を形成するようにしてもかまわない。
【0086】
かかる構成においては、アースオーガーで地盤を掘削し、次いで、アルカリ性排泥と硫黄と硫黄酸化細菌とを混合してなる混合物をアースオーガの先端から吐出しつつ、該混合物と掘削土とを攪拌混合する。
【0087】
このような変形例によっても、上述したと同様の作用効果を奏する水質浄化体を形成することができる。
【0088】
なお、かかる水質浄化体についても、その配置について上述したようにさまざまな態様があり得ることは言うまでもない。
【0089】
(第2実施形態)
【0090】
次に、第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【0091】
図7は、本実施形態に係る水質浄化構造を示したものである。同図でわかるように、本実施形態に係る水質浄化構造41は、地盤2内の透水層3に地中連続壁状の水質浄化体44を埋設してなる。
【0092】
ここで、透水層3は非透水層5の上層に分布しており、該透水層内を地下水が同図では右から左に流れているが、水質浄化体44は、かかる地下水流と直交するように地盤2内に鉛直に埋設してあるとともに、その下端を非透水層5内まで延設してある。
【0093】
水質浄化体44は、水硬性材料であるセメントを含むアルカリ性排泥が該セメントの固化作用(水和反応による固化作用)によって固化した排泥固化体と、硫黄及び硫黄酸化細菌とを混合して構成してある。
【0094】
原材料であるアルカリ性排泥については第1実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略するが、使用済安定液は、水中コンクリートと置換回収されたものであるため、排泥中にはセメントが混入しており、それゆえ、かかる排泥は、アルカリ性排泥となっている。
【0095】
水質浄化体44を製造するには、まず、原材料の一つであるアルカリ性排泥を固化させる。アルカリ性排泥を固化させるにあたっては、地中連続壁工事で生じたアルカリ性排泥をそのまま放置してもよいし、セメントや石灰を投入して固化を早めるようにしてもよい。
【0096】
次に、アルカリ性排泥を固化してなる排泥固化体と硫黄及び硫黄酸化細菌とを混合し、水質浄化体44とする。なお、硫黄の酸化反応を触媒する硫黄酸化細菌の酵素活性に必要な酵素活性物質、例えば炭素源あるいは有機物については、必要に応じて適宜添加すればよい。
【0097】
排泥固化体と硫黄との混合比は、重量比で例えば50〜90:50〜10とすればよい。
【0098】
製造された水質浄化体44は、大きさ(粒径)を適宜調整しておくことが望ましい。かかる粒度調整は、排泥固化体の段階で行うことも可能であり、クラッシャー等で排泥固化体を適当な大きさに破砕しながら硫黄及び硫黄酸化細菌を混合するようにすれば、粒度調整工程と混合工程を一工程で済ませることができる。
【0099】
なお、水質浄化体44は、上述したように排泥固化体と硫黄及び硫黄酸化細菌との混合物であって互いに固結させる必要はないため、排泥固化体同士の間隙により、透水性及び通気性を確保することができる。
【0100】
ここで、水質浄化構造41は、水質浄化体44内に貫入され上端が地上側に解放された窒素ガス排出管6を備えてあり、該窒素ガス排出管を介して水質浄化体44の内部通気空間と大気とを互いに連通させてある。
【0101】
窒素ガス排出管6は図7(b)でよくわかるように、水質浄化体44の壁芯に沿って適宜間隔で配置するのが望ましい。また、窒素ガス排出管6のうち、水質浄化体44内に貫入された部分については、同図(c)に示すように、窒素ガス排出孔7を設けておく。
【0102】
本実施形態に係る水質浄化構造41を構築するには、まず、図2(a)と同様、所定の孔11を安定液12によって孔壁保護を図りながら地表面から掘削する。
【0103】
次に、図2(b)と同様、孔11内に窒素ガス排出管6を建て込む。
【0104】
ここで、窒素ガス排出管6内に安定液を置換排出するための排泥管13を挿入配置しておく。
【0105】
一方、かかる窒素ガス排出管6及び排泥管13を建て込む前後あるいは同時に、図3(a)と同様、補強鋼材としての鉄筋籠14を孔11内に建て込む。
【0106】
次に、アルカリ性排泥がセメントの固化作用によって固化した排泥固化体、硫黄及び硫黄酸化細菌を混合してなる混合物45を図8に示すように孔11内に投入しつつ、排泥管13を介して安定液12を揚泥し、該安定液と置換する。
【0107】
このように安定液を揚泥したならば、図7に示す水質浄化体44が形成される。なお、安定液の揚泥が終了したら、排泥管13を引き抜いて撤去する。
【0108】
本実施形態に係る水質浄化構造41においては、硝酸態窒素を含む地下水が水質浄化体44に接触すると、水質浄化体44中の硫黄が硫黄酸化細菌の酵素活性によって酸化されるとともに、その酸化反応に伴って、該硫黄が電子供与体となり、地下水中の硝酸態窒素を窒素ガスに還元する。
【0109】
そして、水質浄化体44に透水した水は硝酸態窒素が除去された処理水として水質浄化体44を逆側に通り抜け、還元された窒素ガスは、窒素ガス排出孔7を介して窒素ガス排出管6に流入し、さらに該窒素ガス排出管を通って大気へと放出される。
【0110】
以上説明したように、本実施形態に係る水質浄化構造及びその構築方法によれば、水質浄化体44と硝酸態窒素を含む地下水とが接触すると、水質浄化体44中の硫黄が硫黄酸化細菌の酵素活性によって酸化されるとともに、その酸化反応に伴って、該硫黄が電子供与体となり、地下水中の硝酸態窒素を窒素ガスに還元し、かくして地下水に含まれる硝酸態窒素を低コストでかつ効率よく除去することが可能となるほか、地下水が浄化されることにより、地下水が流入する湖沼をも浄化することも可能となる。
【0111】
一方、硫黄は自ら酸化されることにより硫酸となるが、アルカリ性排泥中のアルカリ成分によって中和されるため、硫酸によってpHが小さくなり、硫黄酸化細菌の酵素活性が低下するのを防止することができる。
【0112】
なお、アルカリ性排泥はリンの吸着能が高いため、本実施形態に係る水質浄化体は、硝酸態窒素の浄化作用のみならず、リンを吸着除去する作用効果も有する。
【0113】
また、本実施形態に係る水質浄化構造及びその構築方法によれば、従来、産業廃棄物として処分せざるを得なかったアルカリ性排泥を、硝酸態窒素を無害化する原材料として有効利用することができるという顕著な作用効果を奏する。
【0114】
また、本実施形態に係る水質浄化構造及びその構築方法によれば、ガソリン精製等での脱硫工程で余剰しがちな硫黄を有効活用することもできる。
【0115】
本実施形態では、孔11が例えば20mを越える深さであって孔壁が崩落のおそれがあることを前提としたが、安定液を使用せずとも孔壁が崩落する懸念がないのであれば、安定液を使用する必要はない。この場合には、安定液を使用せず、単なる掘削(素堀り)で足りる。
【0116】
また、本実施形態では、置換された安定液について特に言及しなかったが、かかる安定液を本発明でいうところのアルカリ性排泥としてもよい。
【0117】
かかる構成によれば、硝酸態窒素で汚染された地下水を浄化するための水質浄化構造を構築するにあたり、建設残土をほとんど発生させずにすむこととなり、ゼロエミッションに寄与する。
【0118】
また、本実施形態では、窒素ガスを大気に放出するための窒素ガス排出管6を設けるようにしたが、かかる窒素ガス排出管を設けずとも窒素ガスを大気に放出させることができるのであれば、これを省略してもかまわない。
【0119】
また、本実施形態では、土圧によって水質浄化体44が破損するのを防止すべく、鉄筋籠で内部補強された水質浄化体としたが、土圧による破損の懸念がないのであれば、鉄筋籠等の補強鋼材を省略してもかまわない。
【0120】
また、本実施形態では、窒素ガス排出管内に排泥管を挿入配置するようにしたが、排泥管の配置の仕方は任意であり、上述した構成に限定されない。
【0121】
また、本実施形態では、水質浄化体44を孔11にそのまま投入するようにしたが、これに代えて水質浄化体44を透水性袋体に充填した状態で投入するようにしてもよい。かかる構成によれば、投入の作業性が格段に向上するとともに、水質浄化体44の交換も容易となる。
【0122】
また、本実施形態では、水質浄化体44を、アルカリ性排泥が該その固化作用(水和反応による固化作用)によって固化した排泥固化体と、硫黄及び硫黄酸化細菌とを混合して構成したが、これに代えて、石灰、硫黄及び硫黄酸化細菌を混合して構成してもよい。
【0123】
そして、かかる構成においては、上述の実施形態と同様に孔11にそのまま投入するようにしてもよいし、上述のように混合されてなる水質浄化体を透水性袋体に充填した状態で投入するようにしてもよい。かかる構成によれば、やはり投入の作業性が格段に向上するとともに、石灰、硫黄及び硫黄酸化細菌からなる水質浄化体の交換も容易となる。
【0124】
以下、第1実施形態で述べた変形例、すなわち、
【0125】
(1)水質浄化体4の上に保護材16を投入する変形例(図4)
【0126】
(2)水質浄化体の平面形状に関する変形例
【0127】
(3)壁状に形成された水質浄化体4を地下水の流れに対して直交配置するとともに、止水壁51,51を地下水の流れに斜めにかつ該流れを水質浄化体4の方向に導水するように該水質浄化体の両側方に接続配置する変形例(図5)
【0128】
(4)地下水が流れる領域に柱状の水質浄化体4を離散配置する変形例(図6)
【0129】
(5)原位置攪拌工法によって水質浄化体を形成する変形例
【0130】
については、本実施形態の変形例としても採用することができることは言うまでもない。なお、(1)乃至(5)記載の水質浄化体4は、本実施形態の水質実施形態44に読み替えるものとする。
【0131】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る水質浄化構造及びその構築方法によれば、水質浄化体と硝酸態窒素を含む地下水とが接触すると、水質浄化体中の硫黄が硫黄酸化細菌の酵素活性によって酸化されるとともに、その酸化反応に伴って、該硫黄が電子供与体となり、地下水中の硝酸態窒素を窒素ガスに還元し、該地下水を浄化することができる。
【0132】
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係る水質浄化構造の図であり、(a)は断面図、(b)はA−A線方向から見た矢視図。
【図2】第1実施形態に係る水質浄化構造の構築方法を示した施工図。
【図3】引き続き第1実施形態に係る水質浄化構造の構築方法を示した施工図。
【図4】第1実施形態の変形例に係る水質浄化構造の鉛直断面図。
【図5】同じく他の変形例に係る水質浄化構造の平面図。
【図6】同じく他の変形例に係る水質浄化構造の平面図。
【図7】第2実施形態に係る水質浄化構造の図であり、(a)は断面図、(b)はB−B線方向から見た矢視図。
【図8】第2実施形態に係る水質浄化構造の構築方法を示した施工図。
【符号の説明】
1,41 水質浄化構造
2 地盤
3 透水層
4,44 水質浄化体
5 非透水層
6 窒素ガス排出管
11 孔
12 安定液
13 排泥管
14 鉄筋籠(補強鋼材)
15,45 混合物[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a water purification structure for purifying groundwater contaminated mainly with nitrate nitrogen and a construction method thereof.
[0002]
[Prior art]
Recently, nitrate nitrogen has become a problem as a harmful pollutant contained in groundwater. Such problems are thought to be caused by the eutrophication of water quality by nitrogen and phosphorus in closed water areas such as lakes and rivers, and as a result, flowing into groundwater in the form of nitrate nitrogen.
[0003]
Nitrate nitrogen is a substance produced as a result of decomposition of nitrogen components in agricultural chemicals, herbicides, fertilizers, manure, etc. by microorganisms, but when nitrate nitrogen enters the body, it is reduced and nitrous acid is added. It changes to natural nitrogen and produces a substance called nitrosamine, which is a carcinogen, or causes so-called methemoglobinemia, which decreases the function of hemoglobin in the blood and causes oxygen deficiency, resulting in cyanosis. Has been pointed out.
[0004]
Therefore, nitrate nitrogen contained in groundwater must be removed in advance so that the concentration is less than the concentration that does not cause health damage.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-232728
[0006]
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-113693
[0007]
[Patent Document 3]
JP-A-10-286590
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As a method of removing nitrate nitrogen contained in water, attempts have been made to reduce the nitrate nitrogen to nitrogen gas by a plant, and some have already been put into practical use.
[0009]
Here, as a method put into practical use in the plant, there are a sludge sludge method, a dual sludge method, a single sludge method, etc., all of which are hydrogen donors (usually, for reducing nitrate nitrogen in an intermediate step). Methanol) is required separately, or the addition of an alkaline agent that neutralizes the pH is required, and as a result, the reaction process becomes complicated. There was still room for improvement in processing at low cost.
[0010]
In addition, when the nitrate nitrogen of groundwater is treated, the groundwater has to be pumped once and led to the ground plant, resulting in a further cost increase.
[0011]
The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a water purification structure capable of efficiently removing nitrate nitrogen contained in groundwater at a low cost and a construction method thereof.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the water purification structure according to the present invention has a denitrification action and water permeability and air permeability, and the groundwater flows or stays in the water purification body having water permeability and air permeability. It is embedded in the permeable layer in the ground.
[0013]
In the water purification structure according to the present invention, the water purification body is formed by mixing lime, sulfur, and sulfur-oxidizing bacteria.
[0014]
In the water purification structure according to the present invention, the water purification body is configured by mixing alkaline waste mud containing hydraulic material, sulfur and sulfur-oxidizing bacteria before solidification of the alkaline waste mud. is there.
[0015]
In the water purification structure according to the present invention, the water purification body is prepared by mixing the waste mud solidified body obtained by solidifying alkaline waste mud containing the hydraulic material by the solidifying action of the hydraulic material, and sulfur and sulfur-oxidizing bacteria. It is configured as follows.
[0016]
In the water purification structure according to the present invention, a predetermined nitrogen gas discharge pipe is embedded in the ground so that the internal ventilation space of the water purification body communicates with the atmosphere.
[0017]
Moreover, the construction method of the water purification structure according to the present invention, as described in
[0018]
According to the water purification structure construction method of the present invention, as described in
[0019]
Moreover, the construction method of the water purification structure according to the present invention is such that, as described in claim 8, a predetermined hole is excavated from the ground surface, and then the alkaline waste mud containing the hydraulic material is solidified by the hydraulic material. Thus, a mixture obtained by mixing waste solidified solidified so as to ensure water permeability and air permeability and sulfur and sulfur-oxidizing bacteria is introduced into the hole to form a water purification body.
[0020]
According to the water purification structure construction method of the present invention, as described in claim 9, a predetermined hole is excavated from the ground surface while protecting the hole wall with a stabilizing liquid, and then an alkaline waste containing a hydraulic material is excavated. While the mud is solidified so that water permeability and air permeability are ensured by the solidifying action of the hydraulic material, a mixture of sulfur and sulfur-oxidizing bacteria is mixed into the pore while the mixture is mixed. It replaces the liquid to make a water purification body.
[0021]
In the water purification structure construction method according to the present invention, the mixture is filled in a bag body having water permeability and air permeability, and the bag body is put into the hole.
[0022]
Moreover, the construction method of the water purification structure according to the present invention uses the substituted stabilizing liquid as alkaline waste mud for producing a new water purification body.
[0023]
Further, in the construction method of the water purification structure according to the present invention, before the water purification body is provided in the hole, a nitrogen gas discharge pipe for communicating the internal ventilation space of the water purification body and the atmosphere is provided in the hole. Is to be placed.
[0024]
Further, in the construction method of the water purification structure according to the present invention, before the water purification body is provided in the hole, a nitrogen gas discharge pipe for communicating the internal ventilation space of the water purification body and the atmosphere is provided in the hole. And a mud pipe for replacing and discharging the stabilizing liquid is inserted into the nitrogen gas discharge pipe.
[0025]
Moreover, the construction method of the water purification structure according to the present invention is such that a reinforcing steel material such as a reinforcing bar is built in the hole before the water purification body is provided in the hole.
[0026]
Moreover, the construction method of the water purification structure according to the present invention includes excavating the ground with an earth auger as described in
[0027]
In the water purification structure and the construction method thereof according to the present invention, a water purification body having a denitrification action and water permeability and breathability is embedded in a water permeable layer in the ground where groundwater flows or stays. To do.
[0028]
In this way, nitrate nitrogen in the groundwater is reduced to nitrogen gas by the denitrification action of the water purification body.
[0029]
For example, when sulfur and sulfur-oxidizing bacteria are included in the water purification structure that constitutes the water purification structure, if the water purification body comes into contact with groundwater containing nitrate nitrogen, the sulfur in the water purification structure is converted to the enzyme activity of the sulfur-oxidizing bacteria. In addition to oxidation, the sulfur becomes an electron donor along with the oxidation reaction, and nitrate nitrogen in the groundwater is reduced to nitrogen gas.
[0030]
Here, when sulfur and sulfur-oxidizing bacteria are contained in the water purification structure constituting the water purification structure, sulfur is oxidized by itself to become sulfuric acid, but is neutralized by alkali components in lime and alkaline waste mud. For example, sulfuric acid becomes neutral gypsum by neutralizing with calcium carbonate or calcium hydroxide in lime or alkaline waste mud. Therefore, it is possible to prevent the pH from being lowered by sulfuric acid and prevent the enzyme activity of sulfur-oxidizing bacteria from being lowered. In the case of alkaline waste mud, in the past, it had to be disposed of as industrial waste. However, according to the present invention, there is a remarkable effect that it can be effectively used as a raw material for detoxifying nitrate nitrogen.
[0031]
The problem of nitrate nitrogen contamination is already known in the field of microorganisms at the time of filing of the present application, and the possibility of using sulfur and sulfur-oxidizing bacteria as a method for denitrifying such nitrate nitrogen and sulfuric acid in limestone It is also known that can be neutralized.
[0032]
On the other hand, in the civil engineering and construction industry, a large amount of alkaline waste mud is generated by mud construction methods such as the underground continuous wall construction method, and its disposal becomes a big social problem, and groundwater contaminated with nitrate nitrogen is also removed. Development of technology that can be purified without pumping to the ground has been awaited.
[0033]
The applicant is concerned with the above-mentioned problem and the social situation where sulfur is surplus in the desulfurization process in gasoline refining etc. As a result of conducting various research and development, we have obtained the above-mentioned new knowledge, and I will add it just in case that the knowledge is extremely significant in the industry.
[0034]
The water purification body may be anything as long as it has a denitrification action and has water permeability and air permeability. However, as described above, a structure containing sulfur and sulfur-oxidizing bacteria is preferable.
[0035]
For example, a mixture of lime, sulfur and sulfur-oxidizing bacteria, and alkaline waste mud containing hydraulic material solidified by solidifying action of the hydraulic material, and sulfur and sulfur-oxidizing bacteria It is conceivable that the mixture is constituted by mixing alkaline waste mud containing hydraulic material, sulfur and sulfur-oxidizing bacteria before solidifying the alkaline waste mud. In addition, what is necessary is just to add suitably the enzyme active substance required for the enzyme activity of the sulfur oxidation bacterium which catalyzes sulfur oxidation reaction, for example, a carbon source or organic substance as needed. For example, charcoal, wood, sugarcane residue, waste material, and the like can be considered.
[0036]
In order to make the water purification body have water permeability and air permeability, for example, a method of adjusting components so as to cause cracking, or a method of making a porous body by adding a foaming agent or the like can be considered.
[0037]
The position in the ground where the water purification body is buried is the place where it may come into contact with the groundwater, that is, the permeable layer where the groundwater flows or the aquifer where the groundwater is retained (hereinafter referred to as the permeable layer). Yes). Accordingly, not only when there is a water permeable layer above the water impermeable layer, but also when there is a water permeable layer below the water impermeable layer, the structure in which the water purification body is embedded in the water permeable layer is also included in the water quality purification structure according to the present invention. Included in the concept.
[0038]
In addition, since the embedding in the present invention means embedding at a depth position through which groundwater passes, the top end of the water purification body may coincide with the ground surface or, for example, several tens of meters from the ground surface. In the latter case, the top of the water purification body does not coincide with the ground surface.
[0039]
In addition, the plane position and embedment shape for embedding the water purification body are arbitrary, including the case where it is configured as a wall body or a column body, a large number of column bodies are arranged apart from each other, or a large number of column bodies are formed without gaps. Various modes such as a wall-like configuration can be considered by arranging them in parallel. There may also be a mode of embedding so as to surround the contaminated area.
[0040]
Hydraulic materials include cement and lime.
[0041]
Alkaline waste mud containing hydraulic materials is mainly for waste mud produced by underground wall construction methods and mud construction methods such as shields, but for the convenience of transportation, hydraulic materials are added for the purpose of solidification. The waste mud is not limited to the waste mud produced by the muddy water method as long as it is alkaline. The solidifying action of the hydraulic material mainly means a hydration reaction with cement or lime.
[0042]
Here, when a predetermined nitrogen gas discharge pipe is embedded in the ground so that the internal ventilation space of the water purification body communicates with the atmosphere, the nitrogen gas generated by the above-described denitrification reaction is smoothly introduced into the atmosphere. Can be exhausted.
[0043]
When constructing a water purification structure that embeds a water purification body, depending on whether there is a possibility that the hole wall will collapse when excavating a hole for embedding the water purification body due to the depth of the permeable layer and soil properties If there is no possibility of collapsing the hole wall, so-called bare drilling is sufficient, but if the possibility of collapsing is high, drilling while filling the hole with a stable liquid Prevent collapse of the hole wall.
[0044]
Here, when the mixture formed by mixing the sludge solidified body and sulfur and sulfur-oxidizing bacteria is put into the hole to form a water purification body, the mixture is packed in a bag body having water permeability and air permeability, If the bag body is thrown into the hole, the workability of the throwing will be greatly improved.
[0045]
On the other hand, when alkaline waste mud containing hydraulic material, sulfur and sulfur-oxidizing bacteria are mixed before alkaline waste mud is solidified to form a water purification body, sulfur oxidation bacteria catalyze the oxidation reaction of sulfur. Therefore, it takes a number of days until the microbial activity becomes high, and even if it is added to the alkaline waste mud, the alkaline waste mud solidifies before the oxidation reaction of sulfur starts. Therefore, there is almost no concern that sulfur is oxidized when the water purification structure is constructed.
[0046]
When constructing a water purification structure that embeds a water purification body, when excavating while filling the hole with a stable liquid, the substituted stable liquid should be used as alkaline waste mud to produce a new water purification body. If so, the amount of industrial waste discharged from the area where the water purification structure is constructed can be greatly reduced.
[0047]
In addition, when excavating in the same manner, before the water purification body is provided in the hole, a nitrogen gas discharge pipe that communicates the internal ventilation space of the water purification body and the atmosphere is disposed in the hole, and the stable If the drainage pipe for replacing and discharging the liquid is inserted and arranged in the nitrogen gas discharge pipe, the drainage pipe and the nitrogen gas discharge pipe will be arranged coaxially, and the equipment scale will be simplified. Is possible.
[0048]
In constructing a water purification structure in which a water purification body is buried in a hole, before the water purification body is provided in the hole, if a reinforcing steel material such as a reinforcing bar is installed in the hole, It is possible to improve the strength of the purifier.
[0049]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a water purification structure and a construction method thereof according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that components that are substantially the same as those of the prior art are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0050]
(First embodiment)
[0051]
FIG. 1 shows a water purification structure according to this embodiment. As can be seen from the figure, the
[0052]
Here, the
[0053]
The
[0054]
The alkaline waste mud that is the raw material should use the waste mud generated by underground continuous wall construction. In continuous underground wall construction, when excavating the ground, in order to prevent the excavated hole wall from collapsing, excavation is carried out while putting muddy water as a stabilizing liquid in the excavation hole. Replace and collect the stable solution while placing.
[0055]
Although this spent stable liquid becomes waste mud, it is replaced and recovered with underwater concrete, so cement is mixed in the waste mud, and therefore, such waste mud becomes alkaline waste mud. Yes.
[0056]
The
[0057]
Here, the
[0058]
The nitrogen
[0059]
In order to construct the
[0060]
Next, the nitrogen
[0061]
Here, a
[0062]
On the other hand, a reinforcing
[0063]
Next, the
[0064]
At this time, if there is a concern that the
[0065]
Next, the
[0066]
In the
[0067]
The water that has permeated through the
[0068]
As described above, according to the water purification structure and the construction method thereof according to the present embodiment, when the
[0069]
On the other hand, sulfur is oxidized by itself to become sulfuric acid, but since it is neutralized by the alkaline component in the alkaline waste mud, it prevents the pH from being lowered by sulfuric acid and the enzymatic activity of sulfur-oxidizing bacteria from being reduced. Can do.
[0070]
In addition, since alkaline waste mud has high phosphorus adsorption capacity, the water purification body according to the present embodiment has not only the action of purifying nitrate nitrogen but also the action and effect of adsorbing and removing phosphorus.
[0071]
Further, according to the water purification structure and the construction method thereof according to the present embodiment, it is possible to effectively use alkaline waste mud that has been conventionally disposed of as industrial waste as a raw material for detoxifying nitrate nitrogen. There is a remarkable effect of being able to.
[0072]
Further, according to the water purification structure and the construction method thereof according to the present embodiment, it is possible to effectively utilize sulfur that tends to be surplus in the desulfurization process in gasoline refining or the like.
[0073]
In the present embodiment, it is assumed that the
[0074]
Moreover, in this embodiment, although it did not mention in particular about the substituted stabilization liquid, it is good also considering this stabilization liquid as the alkaline waste mud as said in this invention.
[0075]
According to such a configuration, in constructing a water purification structure for purifying groundwater contaminated with nitrate nitrogen, it is possible to generate little construction residual soil, contributing to zero emission.
[0076]
In the present embodiment, the nitrogen
[0077]
Moreover, in this embodiment, in order to prevent the
[0078]
In the present embodiment, the sludge pipe is inserted and arranged in the nitrogen gas discharge pipe, but the arrangement of the sludge pipe is arbitrary and is not limited to the above-described configuration.
[0079]
Although not particularly mentioned in the present embodiment, after providing the
[0080]
Moreover, in this embodiment, although the
[0081]
In particular, as shown in FIG. 5, the
[0082]
In such a configuration, as shown in the figure, the groundwater flowing from the upstream is collected by the
[0083]
Furthermore, as shown in FIG. 6, the columnar
[0084]
Even in such a configuration, the concentration of nitrate nitrogen in the groundwater can be reduced to some extent.
[0085]
In this embodiment, the hole is excavated and the water purification body is provided therein. However, the water purification body may be formed by an in-situ stirring method instead.
[0086]
In such a configuration, the ground is excavated with an earth auger, and then the mixture and the excavated soil are stirred and mixed while discharging a mixture of alkaline waste mud, sulfur and sulfur-oxidizing bacteria from the tip of the earth auger. To do.
[0087]
Also by such a modification, the water purification body which has the same effect as mentioned above can be formed.
[0088]
In addition, it cannot be overemphasized that there may exist various aspects as mentioned above about the arrangement | positioning also about this water purification body.
[0089]
(Second Embodiment)
[0090]
Next, a second embodiment will be described. Note that components that are substantially the same as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0091]
FIG. 7 shows a water purification structure according to this embodiment. As can be seen in the figure, the
[0092]
Here, the
[0093]
The
[0094]
Since the alkaline waste mud that is a raw material is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted here, but the used stabilizer is replaced and recovered with the underwater concrete. Cement is mixed in and therefore, such waste mud is alkaline waste mud.
[0095]
In order to manufacture the
[0096]
Next, the sludge solidified body obtained by solidifying alkaline waste mud and sulfur and sulfur-oxidizing bacteria are mixed to obtain a
[0097]
The mixing ratio of the waste mud solidified body and sulfur may be, for example, 50 to 90:50 to 10 by weight.
[0098]
It is desirable to adjust the size (particle diameter) of the manufactured
[0099]
The
[0100]
Here, the
[0101]
The nitrogen
[0102]
In order to construct the
[0103]
Next, the nitrogen
[0104]
Here, a
[0105]
On the other hand, a reinforcing
[0106]
Next, as shown in FIG. 8, the
[0107]
When the stabilizing liquid is pumped up in this way, the
[0108]
In the
[0109]
The water that has permeated the
[0110]
As described above, according to the water purification structure and the construction method thereof according to the present embodiment, when the
[0111]
On the other hand, sulfur is oxidized by itself to become sulfuric acid, but since it is neutralized by the alkaline component in the alkaline waste mud, it prevents the pH from being lowered by sulfuric acid and the enzymatic activity of sulfur-oxidizing bacteria from being reduced. Can do.
[0112]
In addition, since alkaline waste mud has high phosphorus adsorption capacity, the water purification body according to the present embodiment has not only the action of purifying nitrate nitrogen but also the action and effect of adsorbing and removing phosphorus.
[0113]
In addition, according to the water purification structure and the construction method thereof according to the present embodiment, it is possible to effectively use alkaline waste mud that has been conventionally disposed as industrial waste as a raw material for detoxifying nitrate nitrogen. There is a remarkable effect of being able to.
[0114]
Further, according to the water purification structure and the construction method thereof according to the present embodiment, it is possible to effectively utilize sulfur that tends to be surplus in the desulfurization process in gasoline refining or the like.
[0115]
In the present embodiment, it is assumed that the
[0116]
Moreover, in this embodiment, although it did not mention in particular about the substituted stabilization liquid, it is good also considering this stabilization liquid as the alkaline waste mud as said in this invention.
[0117]
According to such a configuration, in constructing a water purification structure for purifying groundwater contaminated with nitrate nitrogen, it is possible to generate little construction residual soil, contributing to zero emission.
[0118]
In the present embodiment, the nitrogen
[0119]
In the present embodiment, the
[0120]
In the present embodiment, the sludge pipe is inserted and arranged in the nitrogen gas discharge pipe, but the arrangement of the sludge pipe is arbitrary and is not limited to the above-described configuration.
[0121]
Further, in this embodiment, the
[0122]
Further, in this embodiment, the
[0123]
And in this structure, you may make it throw into the
[0124]
Hereinafter, the modifications described in the first embodiment, that is,
[0125]
(1) Modified example in which the
[0126]
(2) Modification examples regarding the planar shape of the water purification body
[0127]
(3) The
[0128]
(4) Modified example in which columnar
[0129]
(5) Modified example of forming a water purification body by in-situ stirring method
[0130]
Needless to say, can be adopted as a modification of the present embodiment. In addition, the
[0131]
【The invention's effect】
As described above, according to the water purification structure and the construction method thereof according to the present invention, when the water purification body contacts with groundwater containing nitrate nitrogen, sulfur in the water purification body is caused by the enzyme activity of the sulfur-oxidizing bacteria. In addition to being oxidized, the sulfur becomes an electron donor along with the oxidation reaction, and nitrate nitrogen in the groundwater can be reduced to nitrogen gas to purify the groundwater.
[0132]
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are views of a water purification structure according to a first embodiment, wherein FIG. 1A is a cross-sectional view, and FIG. 1B is a view as viewed from the direction of the line AA.
FIG. 2 is a construction diagram showing a construction method of the water purification structure according to the first embodiment.
FIG. 3 is a construction diagram illustrating a construction method of the water purification structure according to the first embodiment.
FIG. 4 is a vertical sectional view of a water purification structure according to a modification of the first embodiment.
FIG. 5 is a plan view of a water purification structure according to another modification.
FIG. 6 is a plan view of a water purification structure according to another modification.
FIGS. 7A and 7B are views of a water purification structure according to a second embodiment, wherein FIG. 7A is a cross-sectional view, and FIG. 7B is an arrow view seen from the direction of the line BB.
FIG. 8 is a construction diagram showing a construction method of a water purification structure according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
1,41 Water purification structure
2 ground
3 water permeable layer
4,44 Water purification body
5 Non-permeable layer
6 Nitrogen gas discharge pipe
11 holes
12 Stabilizer
13 Drainage pipe
14 Reinforcing bar (reinforced steel)
15,45 mixture
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