JP2005021748A - 揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法並びに揮発性有機化合物の浄化方法 - Google Patents
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Abstract
【目的】地下水や土壌を汚染している揮発性有機化合物を浄化する。
【構成】本発明に係る揮発性有機化合物の浄化方法においては、揮発性有機化合物で汚染された地盤２内の汚染領域３を活性炭の粉体３２と攪拌混合する。活性炭の粉末３２には、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を予め吸着させておく。汚染領域３を活性炭の粉体３２と攪拌混合するには、例えばＤＪＭ工法を用いればよい。このようにすると、揮発性有機化合物で汚染された汚染領域３及び活性炭の粉体３２は攪拌翼４で攪拌混合され、汚染領域３に含まれていた揮発性有機化合物は、活性炭の粉体３２に吸着される。ここで、地盤２内の汚染領域３は、地下水位以上に位置する場合と、地下水位以下に位置する場合とが想定される。
【選択図】 図３
【構成】本発明に係る揮発性有機化合物の浄化方法においては、揮発性有機化合物で汚染された地盤２内の汚染領域３を活性炭の粉体３２と攪拌混合する。活性炭の粉末３２には、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を予め吸着させておく。汚染領域３を活性炭の粉体３２と攪拌混合するには、例えばＤＪＭ工法を用いればよい。このようにすると、揮発性有機化合物で汚染された汚染領域３及び活性炭の粉体３２は攪拌翼４で攪拌混合され、汚染領域３に含まれていた揮発性有機化合物は、活性炭の粉体３２に吸着される。ここで、地盤２内の汚染領域３は、地下水位以上に位置する場合と、地下水位以下に位置する場合とが想定される。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌又は地下水中に含まれる揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法並びに揮発性有機化合物の浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場跡地の土壌内には、トリクロロエチレンなどの有機塩素系化合物で代表される揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が含まれていることがあり、このような土壌をそのまま放置すると、揮発性有機化合物が地下水を介して周辺に拡散するおそれがある。そのため、かかる汚染土壌あるいは汚染地下水に対しては所定の浄化処理を行わねばならない。
【０００３】
揮発性有機化合物を除去処理する方法としては、従来からさまざまな方法が開発されており、例えば揮発性有機化合物で汚染された地下水を揚水して地上で処理する方法、汚染土壌に鉄粉や酸化剤を注入して揮発性有機化合物を分解する方法、微生物活性を利用したバイオレメディエーションによる方法、汚染土壌を掘削した後、気密空間内で曝気処理する方法などが知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１１９９５２号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１−２０５２４８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の処理方法ではそれぞれ難点があり、例えば汚染された地下水を揚水する方法では、地盤の不均一性とも相まって汚染分布にばらつきがあるため、均一かつ確実な浄化が困難であるのみならず、揮発性有機化合物の濃度が高い場合、特に原液である場合には水への溶解度が小さいため、地下水をいくら揚水しても、原液の分布領域、言うなれば汚染源を浄化するには何十年という時間を要し、現実的ではない。
【０００７】
また、揮発性有機化合物がトリクロロエチレン等の有機塩素化合物である場合に鉄粉が使われるが、かかる場合、有機塩素化合物がいったん水に溶解しなければ鉄粉との反応が進行しないため、はやり上述したと同じ理由で汚染源を根本的に浄化することは難しく、そもそも鉄粉自体、酸化被膜の生成等が原因となって数ヶ月で活性を失ってしまう。
【０００８】
酸化剤の注入や微生物分解の場合にも、揮発性有機化合物の濃度が高い場合には、やはり水に溶けるのに何十年も要するため、汚染源の分解処理を完全に行うには、膨大な維持コストがかかる。
【０００９】
さらに、汚染土壌を掘削曝気する方法は、浅い場合は有効であるが、深くなるにしたがって掘削に大きなコストがかかるとともに、地下水汚染には本来的に適さない。
【００１０】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、揮発性有機化合物で汚染された地下水や土壌を均一かつ確実に浄化可能な揮発性有機化合物の浄化方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、地下水に含まれる揮発性有機化合物を均一かつ確実にしかも長期にわたって除去可能な揮発性有機化合物の拡散防止壁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、本発明に係る揮発性有機化合物の浄化方法は請求項１に記載したように、揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域を活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合する揮発性有機化合物の浄化方法であって、前記汚染領域が地下水位以上に位置するとともに、前記攪拌混合工程の前に前記揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を前記活性炭又は木炭の粉粒体に予め吸着させるものである。
【００１３】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の浄化方法は請求項２に記載したように、揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域を活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合する揮発性有機化合物の浄化方法であって、前記汚染領域が地下水位以下に位置するとともに、前記攪拌混合工程の前に前記揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を前記活性炭又は木炭の粉粒体に予め吸着させるものである。
【００１４】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の浄化方法は、中空攪拌軸の下端に取り付けられた攪拌翼を該中空攪拌軸の軸線廻りに回転させることによって該攪拌翼を前記地盤内の汚染領域内で掘削貫入し又は引抜きながら、前記中空攪拌軸内の搬送空間を介して活性炭又は木炭の粉粒体を該中空攪拌軸の吐出口又は前記攪拌翼の吐出口から噴出させるものである。
【００１５】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の浄化方法は、前記汚染領域が前記地盤の表層に位置する場合であって該表層を耕耘するものである。
【００１６】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の浄化方法は、揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域を掘削し、掘削された処理対象土を気密空間にて活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合して混合土とし、該混合土を埋め戻す揮発性有機化合物の浄化方法であって、前記攪拌混合工程の前に前記揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を前記活性炭又は木炭の粉粒体に予め吸着させるものである。
【００１７】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁は請求項６に記載したように、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源が予め吸着された活性炭又は木炭の粉粒体と土との混合体を地盤内に壁状に形成してなるものである。
【００１８】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁は、前記混合体をパイル状に形成して混合パイルとするとともに該混合パイルを柱列状に並べたものである。
【００１９】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁は、前記混合体内の前記活性炭又は木炭の粉粒体の混合量を地下水の流速、地下水内の揮発性有機化合物の濃度又は周囲の土質性状に応じて深さ方向に変化させたものである。
【００２０】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁構築方法は請求項９に記載したように、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源が予め吸着された活性炭又は木炭の粉粒体と地盤の土とを原位置にて攪拌混合することで前記地盤内に前記土と前記粉粒体との混合体を形成するものである。
【００２１】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁構築方法は、中空攪拌軸の下端に取り付けられた攪拌翼を該中空攪拌軸の軸線廻りに回転させることによって該攪拌翼を前記地盤内で掘削貫入し又は引抜きながら、前記中空攪拌軸内の搬送空間を介して活性炭又は木炭の粉粒体を該中空攪拌軸の吐出口又は攪拌翼の吐出口から噴出させることによって前記混合体をパイル状に形成して混合パイルとするとともに該混合パイルを柱列状に並べるものである。
【００２２】
本発明に係る揮発性有機化合物の浄化方法においては、揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域あるいは該汚染領域から掘削された処理対象土を活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合する。
【００２３】
このようにすると、汚染領域に含まれていた揮発性有機化合物は、活性炭又は木炭の粉粒体に吸着されることとなり、かくして地盤内の汚染領域を浄化することができるとともに、揮発性有機化合物の大気への拡散や地下水への浸透を防止することができる。
【００２４】
加えて、本発明に係る揮発性有機化合物の浄化方法においては、攪拌混合工程の前に揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を活性炭又は木炭の粉粒体に予め吸着しておく。
【００２５】
このようにすると、攪拌混合後、活性炭又は木炭の粉粒体に吸着した栄養源によって土中菌の微生物活性が高くなり、該土中菌は、粉粒体に吸着している揮発性有機化合物を分解除去する。
【００２６】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁においては、土と活性炭又は木炭の粉粒体との混合体を地盤内に壁状に形成してなるものであり、かかる揮発性有機化合物の拡散防止壁を構築する方法においては、地盤の土と活性炭又は木炭の粉粒体とを原位置にて攪拌混合することで前記地盤内に前記土と前記粉粒体との混合体を形成する。
【００２７】
このようにすると、拡散防止壁に流入してきた地下水に含まれる揮発性有機化合物は、混合体内の活性炭又は木炭の粉粒体に吸着し、揮発性有機化合物が下流側に拡散するのを防止することができる。
【００２８】
加えて、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法においては、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源が予め吸着された活性炭又は木炭の粉粒体を土と混合して混合体を形成する。
【００２９】
このようにすると、混合体の形成後、活性炭又は木炭の粉粒体に吸着した栄養源によって土中菌の微生物活性が高くなり、該土中菌は、粉粒体に吸着している揮発性有機化合物を分解除去する。
【００３０】
揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を活性炭に吸着させる技術は、本願出願時点で既に公知であることは言うまでもないが、それは、ガス化した揮発性有機化合物や、水中に溶けた揮発性有機化合物をいったんガス化させて活性炭に吸着させる点が公知になっているにすぎない。
【００３１】
ここで、揚水された汚染地下水の浄化については、該地下水に溶けているＶＯＣを曝気により空気連行させ、該空気に含まれている気相のＶＯＣを活性炭に吸着させていた。
【００３２】
しかしながら、揚水された地下水に溶けているＶＯＣを除去するについては、そもそも本来的な難点があった。すなわち、ＶＯＣの水への溶解度がそもそも低いため（数百ｍｇ／ｋｇ〜２，０００ｍｇ／ｋｇ）、直径１ｃｍ程度のＶＯＣが汚染源である場合でも、該ＶＯＣは数年間にわたって地下水に溶出し続け、汚染源のＶＯＣが原液であってその量が多い場合には、該ＶＯＣは、何十年もの間にわたって地下水に溶出し続ける。これは、揚水ポンプや活性炭吸着塔といった設備をやはり何十年にもわたって稼働し続けなければならないことを意味し、経済性の面であまりにも現実性に欠ける。
【００３３】
掘削された汚染土からＶＯＣを揮発させる技術についても、実際に揮発除去できるＶＯＣの量は限界があり、土によってはかなりの量のＶＯＣが土粒子に付着したまま、再度埋め戻される可能性がある。
【００３４】
そのため、埋め戻し直後においては、ＶＯＣの溶出が確認されなかったとしても、その後、徐々に地下水に溶出していくこととなり、長期的には、揮発性有機化合物という汚染物質が地下水に溶出拡散する懸念があった。
【００３５】
本出願人は、このような汚染源における揮発性有機化合物の地下水への溶出の問題を踏まえつつ、汚染源自体の浄化又は該汚染源から離れた箇所における地下水の浄化を低コストでかつ確実に行うことができないものかという点に着眼してさまざまな研究開発を行った結果、揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域あるいは該汚染領域から掘削された処理対象土を活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合すれば、汚染領域や処理対象土に含まれている揮発性有機化合物は、活性炭又は木炭の粉粒体に吸着し、汚染領域に属する汚染土壌や該汚染領域を流れる地下水あるいは処理対象土を浄化することができるという知見や、土と活性炭又は木炭の粉粒体との混合体を地盤内に壁状に形成してなる揮発性有機化合物の拡散防止壁であれば、該拡散防止壁を通過する地下水に含まれている揮発性有機化合物は、混合体内の活性炭又は木炭の粉粒体に吸着し、かくして揮発性有機化合物の下流への拡散を防止することができるという知見を得るに至った。
【００３６】
活性炭吸着に関する本願出願当時の公知技術の水準は、上述した点にとどまっており、ＶＯＣで汚染された地盤内の汚染領域を活性炭又は木炭の粉粒体と混合して攪拌することにより、土粒子表面や土粒子間隙に存在するＶＯＣを活性炭又は木炭の粉粒体に直接吸着させることが可能となるという知見や、土と活性炭又は木炭の粉粒体との混合体を地盤内に壁状に形成してなる揮発性有機化合物の拡散防止壁により、該拡散防止壁を通過する地下水のＶＯＣを混合体内の活性炭又は木炭の粉粒体に直接吸着させることが可能となるという知見は、産業上きわめて有用な知見であることを付言しておく。
【００３７】
もちろん、地下水位以下にＶＯＣが存在する場合には、ＶＯＣがいったん地下水に溶けてから活性炭に吸着するため、ＶＯＣの処理に長期間を要することは免れないが、汚染領域内の土を活性炭又は木炭の粉粒体と混合して攪拌した後は、維持設備やメンテナンスが一切不要であるという点で、本願発明は従来技術と歴然とした相違がある点も併せて申し述べる。
【００３８】
加えて、本出願人は、活性炭又は木炭の粉粒体に吸着したＶＯＣをそのまま吸着させておくのではなく、これを分解除去することができないかという点に着眼してさまざまな研究開発を行った結果、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を予め活性炭又は木炭の粉粒体に吸着させておけば、活性炭又は木炭の粉粒体に吸着した栄養源によって土中菌の微生物活性が高くなり、該土中菌が、粉粒体に吸着している揮発性有機化合物を分解除去し、かくして汚染土壌や汚染地下水の根本的浄化が可能になるという顕著な作用効果を有するきわめて有益な知見を得るに至った。
【００３９】
ＶＯＣ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）とも呼ばれる揮発性有機化合物には、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、シス−１，２−ジクロロエチレン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−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、１，３−ジクロロプロペン、ベンゼンなどが含まれる。
【００４０】
地盤内の汚染領域とは、ＶＯＣで汚染された地盤内の土壌範囲を意味するが、領域内の土壌自体が汚染されている場合だけではなく、領域内の土壌が汚染されていなくても領域内に流入しあるいは領域内に滞留する地下水が汚染されている場合をも含む。言い換えれば、活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合される土は、汚染土である場合のみならず、非汚染土である場合も含む。
【００４１】
粉粒体には、いわゆる粉体をはじめ、例えば数ｍｍ〜１ｃｍ程度の粒径をもつ粒体も含まれる。
【００４２】
地盤内の汚染領域は、地下水位以上に位置する場合と、地下水位以下に位置する場合とがあるが、地下水位以上に位置する場合、揮発性有機化合物は、原液から直接揮発するにしろ、土中水（間隙水）を介して揮発するにしろ、最終的には土粒子間の空隙内で揮発して活性炭又は木炭の粉粒体に吸着するため、比較的速く処理される。なお、本発明においては、地盤内の汚染領域を攪拌混合するため、汚染領域の土質が例えば粘土質地盤であっても、十分な空隙を確保することができる。
【００４３】
それに対し、地下水位以下に位置する場合、地下水に溶けているＶＯＣは、水中で活性炭又は木炭の粉粒体に吸着する。
【００４４】
そのため、処理期間としては従来と同様、かなりの期間を要することになるが、いったん地盤内の汚染領域を活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合した後については、地下水の揚水設備やガス化した揮発性有機化合物を活性炭吸着塔に送り込む搬送設備といった従来であれば必須の設備は、本願発明では一切不要であってメンテナンスの必要もない。
【００４５】
揮発性有機化合物を分解できる土中菌として、例えば、トリクロロエチレンを微生物分解可能な分解菌としては、メタン資化性菌であるメチロシナス トリコスポリウム（Ｍｅｔｈｙｌｏｓｉｎｕｓ ｔｒｉｃｏｓｐｏｒｉｕｍ）ＯＢ３（特表平４−５０１６６７、特開平５−２１２３７１）やメチロシナス トリコスポリウム（Ｍｅｔｈｙｌｏｓｉｎｕｓ ｔｒｉｃｏｓｐｏｒｉｕｍ）ＴＵＫＵＢＡ（特開平２−９２２７４、特開平３−２９２９７０）、シュードモナス属であるシュードモナス プチダ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎｕｓ ｐｕｔｉｄａ）Ｆ１（特開昭６４−３４４９９）、シュードモナス プチダ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎｕｓ ｐｕｔｉｄａ）ＢＨ（藤田ら；ケミカルエンジニアリング，３９，６，ｐ４９４−４９８，１９９４）、シュードモナス プチダ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎｕｓ ｐｕｔｉｄａ）ＵＣ−Ｒ５，ＵＣ−Ｐ２（特開昭６２−８４７８０）、シュードモナス プチダ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎｕｓ ｐｕｔｉｄａ）ＫＷＩ−９（特開平６−７０７５３）、シュードモナス メンドシナ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎｕｓ ｍｅｎｄｏｃｉｎａ）ＫＲ１（特開平２−５０３８６６，５−５０２５９３）、シュードモナス セパシア（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎｕｓ ｃｅｐａｃｉａ）Ｇ４（特開平４−５０２２７７）、シュードモナス セパシア（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎｕｓ ｃｅｐａｃｉａ）ＫＫ０１（特開平６−２９６７１１）、アルカリジーナス ユートロフス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ ｅｕｔｒｏｐｕｓ）ＪＭＰ１３４（Ａ．Ｒ．Ｈａｒｋｅｒ Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，５６，４，１１７９−１１８１，１９９０）、アルカリジーナス ユートロフス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ ｅｕｔｒｏｐｕｓ）ＫＳ０１（特開平７−１２３９７６）、アンモニア酸化細菌であるニトロソモナス ユーロパエア（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎｕｓ ｅｕｒｏｐａｅａ）（Ｄ．Ａｒｃｉｅｒｏ ｅｔ ａｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ｒｅｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．，１５９，２，６４０−６４３，１９８９）、コリネバクテリウム属細菌（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ）Ｊ１（特開平８−６６１８２）等が知られている。
【００４６】
また、ＭＯ７株（国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ９７／０２８７２、国際公開番号ＷＯ９８／０７８３１、ＦＥＲＭ ＢＰ―５６２４）を用いれば、上述した細菌よりも高い効率でかつ直接的にトリクロロエチレンを分解することができることも知られている。
【００４７】
土中菌の栄養源としては、例えば糖類や乳酸などの有機物などから適宜選択すればよい。
【００４８】
揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域を活性炭又は木炭の粉粒体といかにして攪拌混合するかは任意であるが、例えば、軟弱地盤中に粉粒体の改良材を供給して原位置土と攪拌混合するＤＪＭ工法を用いることが可能である。
【００４９】
すなわち、中空攪拌軸の下端に取り付けられた攪拌翼を該中空攪拌軸の軸線廻りに回転させることによって該攪拌翼を前記地盤内の汚染領域内で掘削貫入し又は引抜きながら、前記中空攪拌軸内の搬送空間を介して活性炭又は木炭の粉粒体を該中空攪拌軸の吐出口又は攪拌翼の吐出口から噴出させるようにすれば、汚染領域と粉粒体とを攪拌混合することができる。
【００５０】
また、汚染領域が地盤の表層に存在する場合においては、該表層を活性炭又は木炭の粉粒体とともにスタビライザーやバックホウ等を用いて耕耘して攪拌混合しても、上述したと同様な作用効果を得ることができる。
【００５１】
一方、上述した原位置での攪拌混合ではなく、揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域を掘削し、掘削された処理対象土を活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合して混合土とし、該混合土を埋め戻すようにしてもよい。
【００５２】
埋め戻した後の作用については、地下水以上と地下水位以下について分けて説明した上述の作用と同様である。なお、表層の耕耘や汚染領域の掘削あるいは掘削された処理対象土の攪拌混合は、大気への飛散を防止すべく気密空間内で行うのが望ましい。
【００５３】
本願発明が対象とする揮発性有機化合物の種類については既に述べた通りであるが、その濃度については、高濃度であるほど、特に濃度１００％の原液である場合、従来技術との作用効果の相違は顕著である。
【００５４】
すなわち、濃度１００％の原液の場合、水への溶解には非常に時間がかかり、場合によっては何十年という月日を要するため、従来技術では設備の維持に膨大なコストが必要となるが、本願発明の場合には、上述したように維持設備は一切不要であり、本願発明の優位性は明らかである。
【００５５】
本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁において、前記混合体内の前記活性炭又は木炭の粉粒体の混合量を地下水の流速、地下水内の揮発性有機化合物の濃度又は周囲の土質性状に応じて深さ方向に変化させた場合、下流への揮発性有機化合物の拡散をより確実かつ合理的に防止することが可能となる。
【００５６】
また、本発明に係る拡散防止壁構築方法において、地盤の土をどのように活性炭又は木炭の粉粒体と原位置にて攪拌混合し、また、どのように地盤内に土と粉粒体との混合体を形成するかは任意であるが、例えば、軟弱地盤中に粉粒体の改良材を供給して原位置土と攪拌混合するＤＪＭ工法を用いることが可能である。
【００５７】
すなわち、中空攪拌軸の下端に取り付けられた攪拌翼を該中空攪拌軸の軸線廻りに回転させることによって該攪拌翼を前記地盤内で掘削貫入し又は引抜きながら、前記中空攪拌軸内の搬送空間を介して活性炭又は木炭の粉粒体を該中空攪拌軸の吐出口又は攪拌翼の吐出口から噴出させることによって前記混合体をパイル状に形成して混合パイルとするとともに該混合パイルを柱列状に並べるようにすればよい。
【００５８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法並びに揮発性有機化合物の浄化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。
【００５９】
（第１実施形態）
【００６０】
図１乃至図３は、本実施形態に係る揮発性有機化合物の浄化方法を実施する手順を示した図である。これらの図でわかるように、本実施形態に係る揮発性有機化合物の浄化方法においては、まず、活性炭の粉末に揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を予め吸着させておく。
【００６１】
栄養源は、分解対象とする揮発性有機化合物の種類や分解菌の種類に応じて適宜選択し、例えば糖類や乳酸などの有機物とすればよい。
【００６２】
ここで、栄養源を活性炭の粉末に吸着させすぎると、揮発性有機化合物を吸着させることができなくなるので、栄養源と揮発性有機化合物の吸着割合については、室内実験等を行って適宜定めるのが望ましい。
【００６３】
次に、揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域を活性炭の粉体と攪拌混合する。
【００６４】
汚染領域を活性炭の粉体と攪拌混合するには、ＤＪＭ工法を用いればよい。すなわち、まず、図１に示すようにベースマシン（図示せず）に鉛直軸線廻りに回動自在に吊持された中空攪拌軸１を地盤２内に分布する汚染領域３の上方にくるように位置決めする。
【００６５】
次に、中空攪拌軸１を掘削方向に鉛直軸線廻りに回転させることにより、該中空攪拌軸の下端に取り付けられた攪拌翼４を回転させる。
【００６６】
ここで、攪拌翼４の下面には掘削ビット５を斜め下方に突設させてあるので、攪拌翼４を掘削方向に回転させることにより、地盤２を下方に掘削しながら中空攪拌軸１及び攪拌翼４を該地盤内に貫入することができる。
【００６７】
図２は、汚染領域３を通過するまで中空攪拌軸１及び攪拌翼４を地盤２内に貫入させた様子を示したものであり、攪拌翼４が通過した領域は攪乱領域６となる。
【００６８】
次に、図３に示すように中空攪拌軸１及び攪拌翼４を逆回転させながら、それらを攪乱領域６から引き抜くが、かかる引抜き工程においては、中空攪拌軸１内の搬送空間を介して搬送されてきた活性炭の粉体３２を攪拌翼４に設けられた吐出口３１から噴出させる。
【００６９】
このようにすると、揮発性有機化合物で汚染された汚染領域３及び活性炭の粉体３２は、攪拌翼４で攪拌混合され、汚染領域３の土壌に含まれていた揮発性有機化合物や、汚染領域３に流入又は滞留する地下水に含まれていた揮発性有機化合物は、活性炭の粉体３２に吸着される。
【００７０】
ここで、地盤２内の汚染領域３は、地下水位以上に位置する場合と、地下水位以下に位置する場合とが想定されるが、地下水位以上に位置する場合、揮発性有機化合物は、土粒子間の空隙内で揮発して活性炭の粉体３２に吸着するため、比較的速く処理される。
【００７１】
それに対し、汚染領域３が地下水位以下に位置する場合、該汚染領域内の揮発性有機化合物は地下水にいったん溶けた後、水中で活性炭の粉体３２に吸着する。
【００７２】
そのため、処理期間としては従来と同様、かなりの期間を要することになるが、いったん地盤２内の汚染領域３を活性炭の粉体３２と攪拌混合した後については、地下水の揚水設備やガス化した揮発性有機化合物を活性炭吸着塔に送り込む搬送設備といった従来であれば必須の設備は、本実施形態に係る揮発性有機化合物の浄化方法では一切不要であってメンテナンスの必要もない。
【００７３】
一方、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を活性炭の粉体３２に予め吸着しておくと、攪拌混合後、活性炭の粉体３２に吸着した栄養源によって土中菌の微生物活性が高くなり、該土中菌は、粉体３２に吸着している揮発性有機化合物を分解除去する。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態に係る揮発性有機化合物の浄化方法によれば、揮発性有機化合物で汚染された地盤２内の汚染領域３を活性炭の粉体３２と攪拌混合するようにしたので、汚染領域３の土壌に含まれていた揮発性有機化合物や、汚染領域３に流入又は滞留する地下水に含まれていた揮発性有機化合物を活性炭の粉体３２に吸着させることができる。
【００７５】
加えて、活性炭の粉体３２にいったん吸着した揮発性有機化合物は、周囲が土粒子間の空隙であろうと地下水であろうと活性炭の粉体３２から遊離することはなく、かくして汚染領域３内の汚染土壌や汚染地下水を浄化することが可能となる。
【００７６】
また、本実施形態に係る揮発性有機化合物の浄化方法によれば、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を活性炭の粉体３２に予め吸着しておくようにしたので、攪拌混合後、活性炭の粉体３２に吸着した栄養源によって土中菌の微生物活性が高くなり、該土中菌は、粉体３２に吸着している揮発性有機化合物を分解除去する。
【００７７】
そのため、汚染領域３内の汚染土壌や汚染地下水を根本的に浄化することが可能となる。
【００７８】
本実施形態では特に言及しなかったが、揮発性有機化合物の濃度が高濃度であるほど、特に濃度１００％の原液である場合には、従来技術との作用効果の相違は顕著である。
【００７９】
すなわち、濃度１００％の原液の場合、水への溶解には非常に時間がかかり、場合によっては何十年という月日を要するため、従来技術では設備の維持に膨大なコストが必要となるが、本実施形態では、上述したように維持設備は一切不要である。
【００８０】
また、本実施形態では、汚染領域３が地盤２の所定の深さ、例えば数十ｍの深さに位置することを前提としたが、揮発性有機化合物の汚染領域が地盤の表層に存在する場合においては、該表層を活性炭又は木炭の粉粒体とともにスタビライザーやバックホウ等を用いて耕耘して攪拌混合しても、上述した実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００８１】
なお、表層を耕耘することで該表層と活性炭又は木炭の粉粒体とを攪拌混合する際には、大気への飛散を防止すべく気密空間内で行うのが望ましい。
【００８２】
また、本実施形態では、攪拌混合の手段として軟弱地盤改良で用いられるＤＪＭ工法を転用するようにしたが、揮発性有機化合物で汚染された汚染領域と活性炭又は木炭の粉粒体とを混合する装置や方法は任意であり、例えばＣＤＭ工法を転用するようにしてもよい。
【００８３】
ＣＤＭ工法についても軟弱地盤改良のための公知の方法であり、その内容の説明は省略するが、本発明に適用するにあたっては、活性炭又は木炭の粉粒体を予め水に添加してスラリー化し、これを揮発性有機化合物で汚染された汚染領域に送り込むとともに該汚染領域と攪拌混合するようにすればよい。
【００８４】
また、このように軟弱地盤改良用装置では掘削できない、あるいは掘削効率が悪い地盤、言い換えれば地耐力が大きくて良好な地盤内に汚染領域が拡がっている場合には、例えばアースオーガーで地盤を掘削しながら、その先端から活性炭又は木炭の粉粒体が予め水に添加されてなるスラリーを噴出することで汚染領域と活性炭又は木炭の粉粒体とを攪拌混合すればよい。
【００８５】
いずれにしろ、攪拌混合手段は、地盤の土質性状、汚染領域の深さ等を勘案して公知の手段から適宜選択すればよい。
【００８６】
また、本実施形態及びその変形例では、汚染領域と活性炭又は木炭の粉粒体との攪拌混合を原位置で行うようにしたが、必ずしも原位置で行う必要はない。
【００８７】
すなわち、揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域を掘削して処理対象土とし、次いで、該処理対象土を地上にて活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合して混合土とし、該混合土を埋め戻すようにしてもかまわない。
【００８８】
埋め戻した後の作用については、上述した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、汚染領域の掘削や、掘削された処理対象土の攪拌混合は、大気への飛散を防止すべく気密空間内で行うのが望ましい。
【００８９】
【実施例１】
まず、活性炭を添加することによって地下水環境基準をクリアすることができるかどうかの溶出試験を行ったので、以下にその概要と結果を説明する。
【００９０】
試験方法としては、土壌１ｍ３ 当りのテトラクロロエチレン含有量が１．６ｇの汚染土壌１Ｌに対して２ｇの粉末活性炭を添加し、次いで、水を２００ｍＬ加えてガラス瓶に入れ、これを密閉保存して攪拌した。
【００９１】
活性炭添加１日、２日後に土中水を採取してテトラクロロエチレン濃度を分析した結果を表１に示す。
【００９２】
【表１】
【００９３】
同表でわかるように、土中水中のテトラクロロエチレンの濃度は、初日は０．３ｍｇ／Ｌであったが、活性炭添加１日後には０．００３ｍｇ／Ｌ、２日後には０．００１ｍｇ／Ｌ以下となり、地下水環境基準である０．０１ｍｇ／Ｌを１日後にはクリアできることがわかった。
【００９４】
【実施例２】
次に、テトラクロロエチレン汚染土壌を試験土壌として活性炭の作用効果を調べた。ここで、試験土壌は、攪拌・曝気処理を行うことで「土壌環境基準」で定められた浄化を完了した土壌であり、４時間の溶出試験ではテトラクロロエチレンの溶出が環境基準値０．０１ｍｇ／Ｌの１／１０にとどまった土壌である。
【００９５】
すなわち、試験土壌は、地下水環境基準をクリアしている。
【００９６】
しかしながら、かかる試験土壌には、土１ｍ３当り４ｇのテトラクロロエチレンを含有しているため、そのまま埋め戻すと、長期的には地下水に溶出し、地下水中のテトラクロロエチレン濃度を上昇させることが懸念される。
【００９７】
そこで、本発明の効果を調べるべく、試験土壌に活性炭４ｋｇを添加した後、水で飽和させて１ヶ月間、土中水のテトラクロロエチレン濃度を分析した。なお、活性炭量は、試験土壌１ｍ３に含まれるテトラクロロエチレンをすべて吸着させるだけの量とした。
【００９８】
結果を図４に示す。
【００９９】
同図でわかるように、活性炭を入れない試験土壌の場合、土中水のテトラクロロエチレン濃度は溶出によって上昇し、地下水環境基準を大きく上回った。
【０１００】
これに対し、活性炭を入れた試験土壌は、土中水のテトラクロロエチレン濃度が定量可能な限界値未満である。
【０１０１】
同図から、地下水環境基準をいったんクリアした土壌であっても、その後、地下水に揮発性有機化合物が溶出することや、そのような土壌であっても活性炭粉末を予め添加混合しておけば、テトラクロロエチレンを吸着させることで溶出を防止することができることがわかる。
【０１０２】
（第２実施形態）
【０１０３】
次に、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁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。
【０１０４】
図５は、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁を示した図である。同図でわかるように、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁５１は、土５２と活性炭の粉体５３との混合体５４をパイル状に形成して混合パイルとするとともに、該混合パイルを柱列状に並べて地盤５５内に壁状に形成してなる。
【０１０５】
ここで、活性炭の粉体５３には、混合体５４を形成する前に揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を予め吸着させておく。
【０１０６】
栄養源は、分解対象とする揮発性有機化合物の種類や分解菌の種類に応じて適宜選択し、例えば糖類や乳酸などの有機物とすればよい。
【０１０７】
ここで、栄養源を活性炭の粉末に吸着させすぎると、揮発性有機化合物を吸着させることができなくなるので、栄養源と揮発性有機化合物の吸着割合については、室内実験等を行って適宜定めるのが望ましい。
【０１０８】
図６乃至図８は、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁１を構築する手順を示した図である。これらの図でわかるように、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁５１を構築するには、まず、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源が予め吸着された活性炭の粉体５３と地盤の土５２とを原位置にて攪拌混合することで地盤５５内に土５２と活性炭の粉体５３との混合体５４をパイル状に形成して混合パイルとするとともに該混合パイルを柱列状に並べる。
【０１０９】
土５２と活性炭の粉体５３とを攪拌混合するには、ＤＪＭ工法を用いればよい。すなわち、まず、図６に示すようにベースマシン（図示せず）に鉛直軸線廻りに回動自在に吊持された中空攪拌軸６１を拡散防止壁５１の構築予定領域の上方にくるように位置決めする。
【０１１０】
拡散防止壁５１は、ＶＯＣが存在する汚染源の下流側に構築するのがよい。また、拡散防止壁５１を構成する混合パイルの直径や混合パイル中の活性炭の粉体量は、地下水の流速や汚染濃度を考慮して適宜定める。
【０１１１】
次に、中空攪拌軸６１を掘削方向に鉛直軸線廻りに回転させることにより、該中空攪拌軸の下端に取り付けられた攪拌翼６４を回転させる。
【０１１２】
ここで、攪拌翼６４の下面には掘削ビット６５を斜め下方に突設させてあるので、攪拌翼６４を掘削方向に回転させることにより、地盤５５を下方に掘削しながら中空攪拌軸６１及び攪拌翼６４を該地盤内に貫入することができる。
【０１１３】
図７は、中空攪拌軸６１及び攪拌翼６４を地盤５５内に貫入させた様子を示したものであり、攪拌翼６４が通過した領域は攪乱領域７１となる。
【０１１４】
次に、図８に示すように中空攪拌軸６１及び攪拌翼６４を逆回転させながら、それらを攪乱領域７１から引き抜くが、かかる引抜き工程においては、中空攪拌軸６１内の搬送空間を介して搬送されてきた活性炭の粉体５３を攪拌翼６４に設けられた吐出口８１から噴出させる。
【０１１５】
このようにすると、土５２と活性炭の粉体５３との混合体５４が地盤５５内にパイル状に形成され混合パイルとなる。
【０１１６】
以下、あらたな混合パイルを上述したと同様の手順で順次構築しながら各混合パイルを柱列状に並べ、図５に示した拡散防止壁５１を構築する。
【０１１７】
本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法においては、拡散防止壁１に流入してきた地下水に含まれる揮発性有機化合物は、混合体４内の活性炭の粉体３に吸着する。
【０１１８】
加えて、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法においては、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源が予め吸着された活性炭の粉体５３を土５２と混合して混合体５４を形成する。
【０１１９】
このようにすると、混合体５４の形成後、活性炭の粉体５３に吸着した栄養源によって土中菌の微生物活性が高くなり、該土中菌は、粉体５３に吸着している揮発性有機化合物を分解除去する。
【０１２０】
以上説明したように、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法によれば、拡散防止壁５１に流入してきた地下水に含まれる揮発性有機化合物は、混合体５４内の活性炭の粉体５３に吸着し、揮発性有機化合物が下流側に拡散するのを防止することが可能となる。
【０１２１】
また、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法によれば、汚染源のＶＯＣが例えば原液である場合において、何十年もの間、汚染源から溶出したＶＯＣが地下水を汚染し続けたとしても、地下水中のＶＯＣを活性炭の粉体５３に吸着させることでＶＯＣの下流への拡散を長期間防止することができる。
【０１２２】
もちろん、かかる長期の間には、粉体５３の吸着機能が低下し、拡散防止壁５１を再構築せねばならない場合も想定されるが、地下水の揚水設備やガス化した揮発性有機化合物を活性炭吸着塔に送り込む搬送設備といった従来であれば必須の設備を維持し続けることに比べれば、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁５１は、そのような維持コストが一切不要であってメンテナンスの必要もなく、全体の経済性ははるかに優れる。
【０１２３】
また、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法によれば、混合体５４を土５２と活性炭の粉体５３とを攪拌混合して形成するようにしたので、一定の透水性が確保され、地下水の流れを阻害する懸念もない。
【０１２４】
また、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法によれば、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源が予め吸着された活性炭の粉体５３を土５２と混合して混合体５４を形成するようにしたので、混合体５４の形成後、活性炭の粉体５３に吸着した栄養源によって土中菌の微生物活性が高くなり、該土中菌は、粉体５３に吸着している揮発性有機化合物を分解除去する。
【０１２５】
そのため、拡散防止壁５１に流入してきた汚染地下水を根本的に浄化することが可能となる。
【０１２６】
本実施形態では、攪拌混合の手段として軟弱地盤改良で用いられるＤＪＭ工法を転用するようにしたが、土と活性炭又は木炭の粉粒体とを攪拌混合する装置や方法は任意であり、例えばＣＤＭ工法を転用するようにしてもよい。
【０１２７】
ＣＤＭ工法についても軟弱地盤改良のための公知の方法であり、その内容の説明は省略するが、本発明に適用するにあたっては、活性炭又は木炭の粉粒体を予め水に添加してスラリー化し、これを拡散防止壁の構築予定領域に送り込むとともに該構築予定領域の土と原位置で攪拌混合するようにすればよい。
【０１２８】
また、このように軟弱地盤改良用装置では掘削できない、あるいは掘削効率が悪い地盤、言い換えれば地耐力が大きくて良好な地盤内に拡散防止壁を構築する場合には、例えばアースオーガーで地盤を掘削しながら、その先端から活性炭又は木炭の粉粒体が予め水に添加されてなるスラリーを噴出することで土と活性炭又は木炭の粉粒体とを攪拌混合すればよい。
【０１２９】
いずれにしろ、攪拌混合手段は、地盤の土質性状や深さ等を勘案して公知の手段から適宜選択すればよい。
【０１３０】
また、本実施形態及びその変形例では、地盤の土と活性炭又は木炭の粉粒体との攪拌混合を原位置で行うことで拡散防止壁を構築するようにしたが、攪拌混合を必ずしも原位置で行う必要はない。
【０１３１】
すなわち、拡散防止壁の構築予定領域を掘削し、該掘削土を地上にて活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合して混合土とし、該混合土を埋め戻して混合体を形成するようにしてもかまわない。
【０１３２】
埋め戻した後の作用については、上述した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。
【０１３３】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、拡散防止壁５１は必ずしも直壁（湾曲していない壁）である必要はなく、湾曲壁でもよい。特に、ＶＯＣが原液で存在する高濃度汚染源の下流側に構築する場合には、該汚染源を取り囲むように湾曲状の拡散防止壁を構築するのが望ましい。
【０１３４】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、混合体５４内における活性炭の粉体５３の混合量を地下水の流速、地下水内の揮発性有機化合物の濃度又は周囲の土質性状に応じて深さ方向に変化させるようにしてもよい。
【０１３５】
かかる構成によれば、下流への揮発性有機化合物の拡散をより確実かつ合理的に防止することが可能となる。
【０１３６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る揮発性有機化合物の浄化方法によれば、揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域を活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合するようにしたので、汚染領域の土壌に含まれていた揮発性有機化合物や、汚染領域に流入又は滞留する地下水に含まれていた揮発性有機化合物を活性炭又は木炭の粉粒体に吸着させることが可能となり、汚染領域内の汚染土壌や汚染地下水を浄化することができる。
【０１３７】
ここで、上述した粉粒体にいったん吸着した揮発性有機化合物は、周囲が土粒子間の空隙であろうと地下水であろうと遊離することはなく、かくして、維持設備や維持コストを全く要せずして、汚染領域内の汚染土壌や汚染地下水を浄化することが可能となる。また、吸着した揮発性有機化合物は、土中菌によって分解されるため、汚染土壌や汚染地下水を根本的に浄化することが可能となる。
【０１３８】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法によれば、拡散防止壁に流入してきた地下水に含まれる揮発性有機化合物は、混合体内の活性炭又は木炭の粉粒体に吸着し、揮発性有機化合物が下流側に拡散するのを防止することが可能となる。また、吸着した揮発性有機化合物は、土中菌によって分解されるため、流入してきた汚染地下水を根本的に浄化することが可能となる。
【０１３９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る揮発性有機化合物の浄化方法の手順を示した作業図。
【図２】引き続き本実施形態に係る揮発性有機化合物の浄化方法の手順を示した作業図。
【図３】引き続き本実施形態に係る揮発性有機化合物の浄化方法の手順を示した作業図。
【図４】本実施形態に係る揮発性有機化合物の浄化方法の作用効果を示すグラフ。
【図５】本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁を示した図であり、（ａ）は鉛直断面図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図６】本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁の構築手順を示した作業図。
【図７】引き続き本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁の構築手順を示した作業図。
【図８】引き続き本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁の構築手順を示した作業図。
【符号の説明】
１ 中空攪拌軸
２ 地盤
３ 汚染領域
４ 攪拌翼
３２ 活性炭の粉体（活性炭又は木炭の粉粒体）
５１ 拡散防止壁
５２ 土
５３ 活性炭の粉体（活性炭又は木炭の粉粒体）
５４ 混合体
５５ 地盤
６１ 中空攪拌軸
６４ 攪拌翼
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌又は地下水中に含まれる揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法並びに揮発性有機化合物の浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場跡地の土壌内には、トリクロロエチレンなどの有機塩素系化合物で代表される揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が含まれていることがあり、このような土壌をそのまま放置すると、揮発性有機化合物が地下水を介して周辺に拡散するおそれがある。そのため、かかる汚染土壌あるいは汚染地下水に対しては所定の浄化処理を行わねばならない。
【０００３】
揮発性有機化合物を除去処理する方法としては、従来からさまざまな方法が開発されており、例えば揮発性有機化合物で汚染された地下水を揚水して地上で処理する方法、汚染土壌に鉄粉や酸化剤を注入して揮発性有機化合物を分解する方法、微生物活性を利用したバイオレメディエーションによる方法、汚染土壌を掘削した後、気密空間内で曝気処理する方法などが知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１１９９５２号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１−２０５２４８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の処理方法ではそれぞれ難点があり、例えば汚染された地下水を揚水する方法では、地盤の不均一性とも相まって汚染分布にばらつきがあるため、均一かつ確実な浄化が困難であるのみならず、揮発性有機化合物の濃度が高い場合、特に原液である場合には水への溶解度が小さいため、地下水をいくら揚水しても、原液の分布領域、言うなれば汚染源を浄化するには何十年という時間を要し、現実的ではない。
【０００７】
また、揮発性有機化合物がトリクロロエチレン等の有機塩素化合物である場合に鉄粉が使われるが、かかる場合、有機塩素化合物がいったん水に溶解しなければ鉄粉との反応が進行しないため、はやり上述したと同じ理由で汚染源を根本的に浄化することは難しく、そもそも鉄粉自体、酸化被膜の生成等が原因となって数ヶ月で活性を失ってしまう。
【０００８】
酸化剤の注入や微生物分解の場合にも、揮発性有機化合物の濃度が高い場合には、やはり水に溶けるのに何十年も要するため、汚染源の分解処理を完全に行うには、膨大な維持コストがかかる。
【０００９】
さらに、汚染土壌を掘削曝気する方法は、浅い場合は有効であるが、深くなるにしたがって掘削に大きなコストがかかるとともに、地下水汚染には本来的に適さない。
【００１０】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、揮発性有機化合物で汚染された地下水や土壌を均一かつ確実に浄化可能な揮発性有機化合物の浄化方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、地下水に含まれる揮発性有機化合物を均一かつ確実にしかも長期にわたって除去可能な揮発性有機化合物の拡散防止壁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、本発明に係る揮発性有機化合物の浄化方法は請求項１に記載したように、揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域を活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合する揮発性有機化合物の浄化方法であって、前記汚染領域が地下水位以上に位置するとともに、前記攪拌混合工程の前に前記揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を前記活性炭又は木炭の粉粒体に予め吸着させるものである。
【００１３】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の浄化方法は請求項２に記載したように、揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域を活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合する揮発性有機化合物の浄化方法であって、前記汚染領域が地下水位以下に位置するとともに、前記攪拌混合工程の前に前記揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を前記活性炭又は木炭の粉粒体に予め吸着させるものである。
【００１４】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の浄化方法は、中空攪拌軸の下端に取り付けられた攪拌翼を該中空攪拌軸の軸線廻りに回転させることによって該攪拌翼を前記地盤内の汚染領域内で掘削貫入し又は引抜きながら、前記中空攪拌軸内の搬送空間を介して活性炭又は木炭の粉粒体を該中空攪拌軸の吐出口又は前記攪拌翼の吐出口から噴出させるものである。
【００１５】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の浄化方法は、前記汚染領域が前記地盤の表層に位置する場合であって該表層を耕耘するものである。
【００１６】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の浄化方法は、揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域を掘削し、掘削された処理対象土を気密空間にて活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合して混合土とし、該混合土を埋め戻す揮発性有機化合物の浄化方法であって、前記攪拌混合工程の前に前記揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を前記活性炭又は木炭の粉粒体に予め吸着させるものである。
【００１７】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁は請求項６に記載したように、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源が予め吸着された活性炭又は木炭の粉粒体と土との混合体を地盤内に壁状に形成してなるものである。
【００１８】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁は、前記混合体をパイル状に形成して混合パイルとするとともに該混合パイルを柱列状に並べたものである。
【００１９】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁は、前記混合体内の前記活性炭又は木炭の粉粒体の混合量を地下水の流速、地下水内の揮発性有機化合物の濃度又は周囲の土質性状に応じて深さ方向に変化させたものである。
【００２０】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁構築方法は請求項９に記載したように、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源が予め吸着された活性炭又は木炭の粉粒体と地盤の土とを原位置にて攪拌混合することで前記地盤内に前記土と前記粉粒体との混合体を形成するものである。
【００２１】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁構築方法は、中空攪拌軸の下端に取り付けられた攪拌翼を該中空攪拌軸の軸線廻りに回転させることによって該攪拌翼を前記地盤内で掘削貫入し又は引抜きながら、前記中空攪拌軸内の搬送空間を介して活性炭又は木炭の粉粒体を該中空攪拌軸の吐出口又は攪拌翼の吐出口から噴出させることによって前記混合体をパイル状に形成して混合パイルとするとともに該混合パイルを柱列状に並べるものである。
【００２２】
本発明に係る揮発性有機化合物の浄化方法においては、揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域あるいは該汚染領域から掘削された処理対象土を活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合する。
【００２３】
このようにすると、汚染領域に含まれていた揮発性有機化合物は、活性炭又は木炭の粉粒体に吸着されることとなり、かくして地盤内の汚染領域を浄化することができるとともに、揮発性有機化合物の大気への拡散や地下水への浸透を防止することができる。
【００２４】
加えて、本発明に係る揮発性有機化合物の浄化方法においては、攪拌混合工程の前に揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を活性炭又は木炭の粉粒体に予め吸着しておく。
【００２５】
このようにすると、攪拌混合後、活性炭又は木炭の粉粒体に吸着した栄養源によって土中菌の微生物活性が高くなり、該土中菌は、粉粒体に吸着している揮発性有機化合物を分解除去する。
【００２６】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁においては、土と活性炭又は木炭の粉粒体との混合体を地盤内に壁状に形成してなるものであり、かかる揮発性有機化合物の拡散防止壁を構築する方法においては、地盤の土と活性炭又は木炭の粉粒体とを原位置にて攪拌混合することで前記地盤内に前記土と前記粉粒体との混合体を形成する。
【００２７】
このようにすると、拡散防止壁に流入してきた地下水に含まれる揮発性有機化合物は、混合体内の活性炭又は木炭の粉粒体に吸着し、揮発性有機化合物が下流側に拡散するのを防止することができる。
【００２８】
加えて、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法においては、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源が予め吸着された活性炭又は木炭の粉粒体を土と混合して混合体を形成する。
【００２９】
このようにすると、混合体の形成後、活性炭又は木炭の粉粒体に吸着した栄養源によって土中菌の微生物活性が高くなり、該土中菌は、粉粒体に吸着している揮発性有機化合物を分解除去する。
【００３０】
揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を活性炭に吸着させる技術は、本願出願時点で既に公知であることは言うまでもないが、それは、ガス化した揮発性有機化合物や、水中に溶けた揮発性有機化合物をいったんガス化させて活性炭に吸着させる点が公知になっているにすぎない。
【００３１】
ここで、揚水された汚染地下水の浄化については、該地下水に溶けているＶＯＣを曝気により空気連行させ、該空気に含まれている気相のＶＯＣを活性炭に吸着させていた。
【００３２】
しかしながら、揚水された地下水に溶けているＶＯＣを除去するについては、そもそも本来的な難点があった。すなわち、ＶＯＣの水への溶解度がそもそも低いため（数百ｍｇ／ｋｇ〜２，０００ｍｇ／ｋｇ）、直径１ｃｍ程度のＶＯＣが汚染源である場合でも、該ＶＯＣは数年間にわたって地下水に溶出し続け、汚染源のＶＯＣが原液であってその量が多い場合には、該ＶＯＣは、何十年もの間にわたって地下水に溶出し続ける。これは、揚水ポンプや活性炭吸着塔といった設備をやはり何十年にもわたって稼働し続けなければならないことを意味し、経済性の面であまりにも現実性に欠ける。
【００３３】
掘削された汚染土からＶＯＣを揮発させる技術についても、実際に揮発除去できるＶＯＣの量は限界があり、土によってはかなりの量のＶＯＣが土粒子に付着したまま、再度埋め戻される可能性がある。
【００３４】
そのため、埋め戻し直後においては、ＶＯＣの溶出が確認されなかったとしても、その後、徐々に地下水に溶出していくこととなり、長期的には、揮発性有機化合物という汚染物質が地下水に溶出拡散する懸念があった。
【００３５】
本出願人は、このような汚染源における揮発性有機化合物の地下水への溶出の問題を踏まえつつ、汚染源自体の浄化又は該汚染源から離れた箇所における地下水の浄化を低コストでかつ確実に行うことができないものかという点に着眼してさまざまな研究開発を行った結果、揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域あるいは該汚染領域から掘削された処理対象土を活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合すれば、汚染領域や処理対象土に含まれている揮発性有機化合物は、活性炭又は木炭の粉粒体に吸着し、汚染領域に属する汚染土壌や該汚染領域を流れる地下水あるいは処理対象土を浄化することができるという知見や、土と活性炭又は木炭の粉粒体との混合体を地盤内に壁状に形成してなる揮発性有機化合物の拡散防止壁であれば、該拡散防止壁を通過する地下水に含まれている揮発性有機化合物は、混合体内の活性炭又は木炭の粉粒体に吸着し、かくして揮発性有機化合物の下流への拡散を防止することができるという知見を得るに至った。
【００３６】
活性炭吸着に関する本願出願当時の公知技術の水準は、上述した点にとどまっており、ＶＯＣで汚染された地盤内の汚染領域を活性炭又は木炭の粉粒体と混合して攪拌することにより、土粒子表面や土粒子間隙に存在するＶＯＣを活性炭又は木炭の粉粒体に直接吸着させることが可能となるという知見や、土と活性炭又は木炭の粉粒体との混合体を地盤内に壁状に形成してなる揮発性有機化合物の拡散防止壁により、該拡散防止壁を通過する地下水のＶＯＣを混合体内の活性炭又は木炭の粉粒体に直接吸着させることが可能となるという知見は、産業上きわめて有用な知見であることを付言しておく。
【００３７】
もちろん、地下水位以下にＶＯＣが存在する場合には、ＶＯＣがいったん地下水に溶けてから活性炭に吸着するため、ＶＯＣの処理に長期間を要することは免れないが、汚染領域内の土を活性炭又は木炭の粉粒体と混合して攪拌した後は、維持設備やメンテナンスが一切不要であるという点で、本願発明は従来技術と歴然とした相違がある点も併せて申し述べる。
【００３８】
加えて、本出願人は、活性炭又は木炭の粉粒体に吸着したＶＯＣをそのまま吸着させておくのではなく、これを分解除去することができないかという点に着眼してさまざまな研究開発を行った結果、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を予め活性炭又は木炭の粉粒体に吸着させておけば、活性炭又は木炭の粉粒体に吸着した栄養源によって土中菌の微生物活性が高くなり、該土中菌が、粉粒体に吸着している揮発性有機化合物を分解除去し、かくして汚染土壌や汚染地下水の根本的浄化が可能になるという顕著な作用効果を有するきわめて有益な知見を得るに至った。
【００３９】
ＶＯＣ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）とも呼ばれる揮発性有機化合物には、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、シス−１，２−ジクロロエチレン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−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、１，３−ジクロロプロペン、ベンゼンなどが含まれる。
【００４０】
地盤内の汚染領域とは、ＶＯＣで汚染された地盤内の土壌範囲を意味するが、領域内の土壌自体が汚染されている場合だけではなく、領域内の土壌が汚染されていなくても領域内に流入しあるいは領域内に滞留する地下水が汚染されている場合をも含む。言い換えれば、活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合される土は、汚染土である場合のみならず、非汚染土である場合も含む。
【００４１】
粉粒体には、いわゆる粉体をはじめ、例えば数ｍｍ〜１ｃｍ程度の粒径をもつ粒体も含まれる。
【００４２】
地盤内の汚染領域は、地下水位以上に位置する場合と、地下水位以下に位置する場合とがあるが、地下水位以上に位置する場合、揮発性有機化合物は、原液から直接揮発するにしろ、土中水（間隙水）を介して揮発するにしろ、最終的には土粒子間の空隙内で揮発して活性炭又は木炭の粉粒体に吸着するため、比較的速く処理される。なお、本発明においては、地盤内の汚染領域を攪拌混合するため、汚染領域の土質が例えば粘土質地盤であっても、十分な空隙を確保することができる。
【００４３】
それに対し、地下水位以下に位置する場合、地下水に溶けているＶＯＣは、水中で活性炭又は木炭の粉粒体に吸着する。
【００４４】
そのため、処理期間としては従来と同様、かなりの期間を要することになるが、いったん地盤内の汚染領域を活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合した後については、地下水の揚水設備やガス化した揮発性有機化合物を活性炭吸着塔に送り込む搬送設備といった従来であれば必須の設備は、本願発明では一切不要であってメンテナンスの必要もない。
【００４５】
揮発性有機化合物を分解できる土中菌として、例えば、トリクロロエチレンを微生物分解可能な分解菌としては、メタン資化性菌であるメチロシナス トリコスポリウム（Ｍｅｔｈｙｌｏｓｉｎｕｓ ｔｒｉｃｏｓｐｏｒｉｕｍ）ＯＢ３（特表平４−５０１６６７、特開平５−２１２３７１）やメチロシナス トリコスポリウム（Ｍｅｔｈｙｌｏｓｉｎｕｓ ｔｒｉｃｏｓｐｏｒｉｕｍ）ＴＵＫＵＢＡ（特開平２−９２２７４、特開平３−２９２９７０）、シュードモナス属であるシュードモナス プチダ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎｕｓ ｐｕｔｉｄａ）Ｆ１（特開昭６４−３４４９９）、シュードモナス プチダ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎｕｓ ｐｕｔｉｄａ）ＢＨ（藤田ら；ケミカルエンジニアリング，３９，６，ｐ４９４−４９８，１９９４）、シュードモナス プチダ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎｕｓ ｐｕｔｉｄａ）ＵＣ−Ｒ５，ＵＣ−Ｐ２（特開昭６２−８４７８０）、シュードモナス プチダ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎｕｓ ｐｕｔｉｄａ）ＫＷＩ−９（特開平６−７０７５３）、シュードモナス メンドシナ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎｕｓ ｍｅｎｄｏｃｉｎａ）ＫＲ１（特開平２−５０３８６６，５−５０２５９３）、シュードモナス セパシア（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎｕｓ ｃｅｐａｃｉａ）Ｇ４（特開平４−５０２２７７）、シュードモナス セパシア（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎｕｓ ｃｅｐａｃｉａ）ＫＫ０１（特開平６−２９６７１１）、アルカリジーナス ユートロフス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ ｅｕｔｒｏｐｕｓ）ＪＭＰ１３４（Ａ．Ｒ．Ｈａｒｋｅｒ Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，５６，４，１１７９−１１８１，１９９０）、アルカリジーナス ユートロフス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ ｅｕｔｒｏｐｕｓ）ＫＳ０１（特開平７−１２３９７６）、アンモニア酸化細菌であるニトロソモナス ユーロパエア（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎｕｓ ｅｕｒｏｐａｅａ）（Ｄ．Ａｒｃｉｅｒｏ ｅｔ ａｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ｒｅｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．，１５９，２，６４０−６４３，１９８９）、コリネバクテリウム属細菌（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ）Ｊ１（特開平８−６６１８２）等が知られている。
【００４６】
また、ＭＯ７株（国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ９７／０２８７２、国際公開番号ＷＯ９８／０７８３１、ＦＥＲＭ ＢＰ―５６２４）を用いれば、上述した細菌よりも高い効率でかつ直接的にトリクロロエチレンを分解することができることも知られている。
【００４７】
土中菌の栄養源としては、例えば糖類や乳酸などの有機物などから適宜選択すればよい。
【００４８】
揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域を活性炭又は木炭の粉粒体といかにして攪拌混合するかは任意であるが、例えば、軟弱地盤中に粉粒体の改良材を供給して原位置土と攪拌混合するＤＪＭ工法を用いることが可能である。
【００４９】
すなわち、中空攪拌軸の下端に取り付けられた攪拌翼を該中空攪拌軸の軸線廻りに回転させることによって該攪拌翼を前記地盤内の汚染領域内で掘削貫入し又は引抜きながら、前記中空攪拌軸内の搬送空間を介して活性炭又は木炭の粉粒体を該中空攪拌軸の吐出口又は攪拌翼の吐出口から噴出させるようにすれば、汚染領域と粉粒体とを攪拌混合することができる。
【００５０】
また、汚染領域が地盤の表層に存在する場合においては、該表層を活性炭又は木炭の粉粒体とともにスタビライザーやバックホウ等を用いて耕耘して攪拌混合しても、上述したと同様な作用効果を得ることができる。
【００５１】
一方、上述した原位置での攪拌混合ではなく、揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域を掘削し、掘削された処理対象土を活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合して混合土とし、該混合土を埋め戻すようにしてもよい。
【００５２】
埋め戻した後の作用については、地下水以上と地下水位以下について分けて説明した上述の作用と同様である。なお、表層の耕耘や汚染領域の掘削あるいは掘削された処理対象土の攪拌混合は、大気への飛散を防止すべく気密空間内で行うのが望ましい。
【００５３】
本願発明が対象とする揮発性有機化合物の種類については既に述べた通りであるが、その濃度については、高濃度であるほど、特に濃度１００％の原液である場合、従来技術との作用効果の相違は顕著である。
【００５４】
すなわち、濃度１００％の原液の場合、水への溶解には非常に時間がかかり、場合によっては何十年という月日を要するため、従来技術では設備の維持に膨大なコストが必要となるが、本願発明の場合には、上述したように維持設備は一切不要であり、本願発明の優位性は明らかである。
【００５５】
本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁において、前記混合体内の前記活性炭又は木炭の粉粒体の混合量を地下水の流速、地下水内の揮発性有機化合物の濃度又は周囲の土質性状に応じて深さ方向に変化させた場合、下流への揮発性有機化合物の拡散をより確実かつ合理的に防止することが可能となる。
【００５６】
また、本発明に係る拡散防止壁構築方法において、地盤の土をどのように活性炭又は木炭の粉粒体と原位置にて攪拌混合し、また、どのように地盤内に土と粉粒体との混合体を形成するかは任意であるが、例えば、軟弱地盤中に粉粒体の改良材を供給して原位置土と攪拌混合するＤＪＭ工法を用いることが可能である。
【００５７】
すなわち、中空攪拌軸の下端に取り付けられた攪拌翼を該中空攪拌軸の軸線廻りに回転させることによって該攪拌翼を前記地盤内で掘削貫入し又は引抜きながら、前記中空攪拌軸内の搬送空間を介して活性炭又は木炭の粉粒体を該中空攪拌軸の吐出口又は攪拌翼の吐出口から噴出させることによって前記混合体をパイル状に形成して混合パイルとするとともに該混合パイルを柱列状に並べるようにすればよい。
【００５８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法並びに揮発性有機化合物の浄化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。
【００５９】
（第１実施形態）
【００６０】
図１乃至図３は、本実施形態に係る揮発性有機化合物の浄化方法を実施する手順を示した図である。これらの図でわかるように、本実施形態に係る揮発性有機化合物の浄化方法においては、まず、活性炭の粉末に揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を予め吸着させておく。
【００６１】
栄養源は、分解対象とする揮発性有機化合物の種類や分解菌の種類に応じて適宜選択し、例えば糖類や乳酸などの有機物とすればよい。
【００６２】
ここで、栄養源を活性炭の粉末に吸着させすぎると、揮発性有機化合物を吸着させることができなくなるので、栄養源と揮発性有機化合物の吸着割合については、室内実験等を行って適宜定めるのが望ましい。
【００６３】
次に、揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域を活性炭の粉体と攪拌混合する。
【００６４】
汚染領域を活性炭の粉体と攪拌混合するには、ＤＪＭ工法を用いればよい。すなわち、まず、図１に示すようにベースマシン（図示せず）に鉛直軸線廻りに回動自在に吊持された中空攪拌軸１を地盤２内に分布する汚染領域３の上方にくるように位置決めする。
【００６５】
次に、中空攪拌軸１を掘削方向に鉛直軸線廻りに回転させることにより、該中空攪拌軸の下端に取り付けられた攪拌翼４を回転させる。
【００６６】
ここで、攪拌翼４の下面には掘削ビット５を斜め下方に突設させてあるので、攪拌翼４を掘削方向に回転させることにより、地盤２を下方に掘削しながら中空攪拌軸１及び攪拌翼４を該地盤内に貫入することができる。
【００６７】
図２は、汚染領域３を通過するまで中空攪拌軸１及び攪拌翼４を地盤２内に貫入させた様子を示したものであり、攪拌翼４が通過した領域は攪乱領域６となる。
【００６８】
次に、図３に示すように中空攪拌軸１及び攪拌翼４を逆回転させながら、それらを攪乱領域６から引き抜くが、かかる引抜き工程においては、中空攪拌軸１内の搬送空間を介して搬送されてきた活性炭の粉体３２を攪拌翼４に設けられた吐出口３１から噴出させる。
【００６９】
このようにすると、揮発性有機化合物で汚染された汚染領域３及び活性炭の粉体３２は、攪拌翼４で攪拌混合され、汚染領域３の土壌に含まれていた揮発性有機化合物や、汚染領域３に流入又は滞留する地下水に含まれていた揮発性有機化合物は、活性炭の粉体３２に吸着される。
【００７０】
ここで、地盤２内の汚染領域３は、地下水位以上に位置する場合と、地下水位以下に位置する場合とが想定されるが、地下水位以上に位置する場合、揮発性有機化合物は、土粒子間の空隙内で揮発して活性炭の粉体３２に吸着するため、比較的速く処理される。
【００７１】
それに対し、汚染領域３が地下水位以下に位置する場合、該汚染領域内の揮発性有機化合物は地下水にいったん溶けた後、水中で活性炭の粉体３２に吸着する。
【００７２】
そのため、処理期間としては従来と同様、かなりの期間を要することになるが、いったん地盤２内の汚染領域３を活性炭の粉体３２と攪拌混合した後については、地下水の揚水設備やガス化した揮発性有機化合物を活性炭吸着塔に送り込む搬送設備といった従来であれば必須の設備は、本実施形態に係る揮発性有機化合物の浄化方法では一切不要であってメンテナンスの必要もない。
【００７３】
一方、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を活性炭の粉体３２に予め吸着しておくと、攪拌混合後、活性炭の粉体３２に吸着した栄養源によって土中菌の微生物活性が高くなり、該土中菌は、粉体３２に吸着している揮発性有機化合物を分解除去する。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態に係る揮発性有機化合物の浄化方法によれば、揮発性有機化合物で汚染された地盤２内の汚染領域３を活性炭の粉体３２と攪拌混合するようにしたので、汚染領域３の土壌に含まれていた揮発性有機化合物や、汚染領域３に流入又は滞留する地下水に含まれていた揮発性有機化合物を活性炭の粉体３２に吸着させることができる。
【００７５】
加えて、活性炭の粉体３２にいったん吸着した揮発性有機化合物は、周囲が土粒子間の空隙であろうと地下水であろうと活性炭の粉体３２から遊離することはなく、かくして汚染領域３内の汚染土壌や汚染地下水を浄化することが可能となる。
【００７６】
また、本実施形態に係る揮発性有機化合物の浄化方法によれば、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を活性炭の粉体３２に予め吸着しておくようにしたので、攪拌混合後、活性炭の粉体３２に吸着した栄養源によって土中菌の微生物活性が高くなり、該土中菌は、粉体３２に吸着している揮発性有機化合物を分解除去する。
【００７７】
そのため、汚染領域３内の汚染土壌や汚染地下水を根本的に浄化することが可能となる。
【００７８】
本実施形態では特に言及しなかったが、揮発性有機化合物の濃度が高濃度であるほど、特に濃度１００％の原液である場合には、従来技術との作用効果の相違は顕著である。
【００７９】
すなわち、濃度１００％の原液の場合、水への溶解には非常に時間がかかり、場合によっては何十年という月日を要するため、従来技術では設備の維持に膨大なコストが必要となるが、本実施形態では、上述したように維持設備は一切不要である。
【００８０】
また、本実施形態では、汚染領域３が地盤２の所定の深さ、例えば数十ｍの深さに位置することを前提としたが、揮発性有機化合物の汚染領域が地盤の表層に存在する場合においては、該表層を活性炭又は木炭の粉粒体とともにスタビライザーやバックホウ等を用いて耕耘して攪拌混合しても、上述した実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００８１】
なお、表層を耕耘することで該表層と活性炭又は木炭の粉粒体とを攪拌混合する際には、大気への飛散を防止すべく気密空間内で行うのが望ましい。
【００８２】
また、本実施形態では、攪拌混合の手段として軟弱地盤改良で用いられるＤＪＭ工法を転用するようにしたが、揮発性有機化合物で汚染された汚染領域と活性炭又は木炭の粉粒体とを混合する装置や方法は任意であり、例えばＣＤＭ工法を転用するようにしてもよい。
【００８３】
ＣＤＭ工法についても軟弱地盤改良のための公知の方法であり、その内容の説明は省略するが、本発明に適用するにあたっては、活性炭又は木炭の粉粒体を予め水に添加してスラリー化し、これを揮発性有機化合物で汚染された汚染領域に送り込むとともに該汚染領域と攪拌混合するようにすればよい。
【００８４】
また、このように軟弱地盤改良用装置では掘削できない、あるいは掘削効率が悪い地盤、言い換えれば地耐力が大きくて良好な地盤内に汚染領域が拡がっている場合には、例えばアースオーガーで地盤を掘削しながら、その先端から活性炭又は木炭の粉粒体が予め水に添加されてなるスラリーを噴出することで汚染領域と活性炭又は木炭の粉粒体とを攪拌混合すればよい。
【００８５】
いずれにしろ、攪拌混合手段は、地盤の土質性状、汚染領域の深さ等を勘案して公知の手段から適宜選択すればよい。
【００８６】
また、本実施形態及びその変形例では、汚染領域と活性炭又は木炭の粉粒体との攪拌混合を原位置で行うようにしたが、必ずしも原位置で行う必要はない。
【００８７】
すなわち、揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域を掘削して処理対象土とし、次いで、該処理対象土を地上にて活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合して混合土とし、該混合土を埋め戻すようにしてもかまわない。
【００８８】
埋め戻した後の作用については、上述した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、汚染領域の掘削や、掘削された処理対象土の攪拌混合は、大気への飛散を防止すべく気密空間内で行うのが望ましい。
【００８９】
【実施例１】
まず、活性炭を添加することによって地下水環境基準をクリアすることができるかどうかの溶出試験を行ったので、以下にその概要と結果を説明する。
【００９０】
試験方法としては、土壌１ｍ３ 当りのテトラクロロエチレン含有量が１．６ｇの汚染土壌１Ｌに対して２ｇの粉末活性炭を添加し、次いで、水を２００ｍＬ加えてガラス瓶に入れ、これを密閉保存して攪拌した。
【００９１】
活性炭添加１日、２日後に土中水を採取してテトラクロロエチレン濃度を分析した結果を表１に示す。
【００９２】
【表１】
同表でわかるように、土中水中のテトラクロロエチレンの濃度は、初日は０．３ｍｇ／Ｌであったが、活性炭添加１日後には０．００３ｍｇ／Ｌ、２日後には０．００１ｍｇ／Ｌ以下となり、地下水環境基準である０．０１ｍｇ／Ｌを１日後にはクリアできることがわかった。
【００９４】
【実施例２】
次に、テトラクロロエチレン汚染土壌を試験土壌として活性炭の作用効果を調べた。ここで、試験土壌は、攪拌・曝気処理を行うことで「土壌環境基準」で定められた浄化を完了した土壌であり、４時間の溶出試験ではテトラクロロエチレンの溶出が環境基準値０．０１ｍｇ／Ｌの１／１０にとどまった土壌である。
【００９５】
すなわち、試験土壌は、地下水環境基準をクリアしている。
【００９６】
しかしながら、かかる試験土壌には、土１ｍ３当り４ｇのテトラクロロエチレンを含有しているため、そのまま埋め戻すと、長期的には地下水に溶出し、地下水中のテトラクロロエチレン濃度を上昇させることが懸念される。
【００９７】
そこで、本発明の効果を調べるべく、試験土壌に活性炭４ｋｇを添加した後、水で飽和させて１ヶ月間、土中水のテトラクロロエチレン濃度を分析した。なお、活性炭量は、試験土壌１ｍ３に含まれるテトラクロロエチレンをすべて吸着させるだけの量とした。
【００９８】
結果を図４に示す。
【００９９】
同図でわかるように、活性炭を入れない試験土壌の場合、土中水のテトラクロロエチレン濃度は溶出によって上昇し、地下水環境基準を大きく上回った。
【０１００】
これに対し、活性炭を入れた試験土壌は、土中水のテトラクロロエチレン濃度が定量可能な限界値未満である。
【０１０１】
同図から、地下水環境基準をいったんクリアした土壌であっても、その後、地下水に揮発性有機化合物が溶出することや、そのような土壌であっても活性炭粉末を予め添加混合しておけば、テトラクロロエチレンを吸着させることで溶出を防止することができることがわかる。
【０１０２】
（第２実施形態）
【０１０３】
次に、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁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。
【０１０４】
図５は、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁を示した図である。同図でわかるように、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁５１は、土５２と活性炭の粉体５３との混合体５４をパイル状に形成して混合パイルとするとともに、該混合パイルを柱列状に並べて地盤５５内に壁状に形成してなる。
【０１０５】
ここで、活性炭の粉体５３には、混合体５４を形成する前に揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を予め吸着させておく。
【０１０６】
栄養源は、分解対象とする揮発性有機化合物の種類や分解菌の種類に応じて適宜選択し、例えば糖類や乳酸などの有機物とすればよい。
【０１０７】
ここで、栄養源を活性炭の粉末に吸着させすぎると、揮発性有機化合物を吸着させることができなくなるので、栄養源と揮発性有機化合物の吸着割合については、室内実験等を行って適宜定めるのが望ましい。
【０１０８】
図６乃至図８は、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁１を構築する手順を示した図である。これらの図でわかるように、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁５１を構築するには、まず、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源が予め吸着された活性炭の粉体５３と地盤の土５２とを原位置にて攪拌混合することで地盤５５内に土５２と活性炭の粉体５３との混合体５４をパイル状に形成して混合パイルとするとともに該混合パイルを柱列状に並べる。
【０１０９】
土５２と活性炭の粉体５３とを攪拌混合するには、ＤＪＭ工法を用いればよい。すなわち、まず、図６に示すようにベースマシン（図示せず）に鉛直軸線廻りに回動自在に吊持された中空攪拌軸６１を拡散防止壁５１の構築予定領域の上方にくるように位置決めする。
【０１１０】
拡散防止壁５１は、ＶＯＣが存在する汚染源の下流側に構築するのがよい。また、拡散防止壁５１を構成する混合パイルの直径や混合パイル中の活性炭の粉体量は、地下水の流速や汚染濃度を考慮して適宜定める。
【０１１１】
次に、中空攪拌軸６１を掘削方向に鉛直軸線廻りに回転させることにより、該中空攪拌軸の下端に取り付けられた攪拌翼６４を回転させる。
【０１１２】
ここで、攪拌翼６４の下面には掘削ビット６５を斜め下方に突設させてあるので、攪拌翼６４を掘削方向に回転させることにより、地盤５５を下方に掘削しながら中空攪拌軸６１及び攪拌翼６４を該地盤内に貫入することができる。
【０１１３】
図７は、中空攪拌軸６１及び攪拌翼６４を地盤５５内に貫入させた様子を示したものであり、攪拌翼６４が通過した領域は攪乱領域７１となる。
【０１１４】
次に、図８に示すように中空攪拌軸６１及び攪拌翼６４を逆回転させながら、それらを攪乱領域７１から引き抜くが、かかる引抜き工程においては、中空攪拌軸６１内の搬送空間を介して搬送されてきた活性炭の粉体５３を攪拌翼６４に設けられた吐出口８１から噴出させる。
【０１１５】
このようにすると、土５２と活性炭の粉体５３との混合体５４が地盤５５内にパイル状に形成され混合パイルとなる。
【０１１６】
以下、あらたな混合パイルを上述したと同様の手順で順次構築しながら各混合パイルを柱列状に並べ、図５に示した拡散防止壁５１を構築する。
【０１１７】
本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法においては、拡散防止壁１に流入してきた地下水に含まれる揮発性有機化合物は、混合体４内の活性炭の粉体３に吸着する。
【０１１８】
加えて、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法においては、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源が予め吸着された活性炭の粉体５３を土５２と混合して混合体５４を形成する。
【０１１９】
このようにすると、混合体５４の形成後、活性炭の粉体５３に吸着した栄養源によって土中菌の微生物活性が高くなり、該土中菌は、粉体５３に吸着している揮発性有機化合物を分解除去する。
【０１２０】
以上説明したように、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法によれば、拡散防止壁５１に流入してきた地下水に含まれる揮発性有機化合物は、混合体５４内の活性炭の粉体５３に吸着し、揮発性有機化合物が下流側に拡散するのを防止することが可能となる。
【０１２１】
また、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法によれば、汚染源のＶＯＣが例えば原液である場合において、何十年もの間、汚染源から溶出したＶＯＣが地下水を汚染し続けたとしても、地下水中のＶＯＣを活性炭の粉体５３に吸着させることでＶＯＣの下流への拡散を長期間防止することができる。
【０１２２】
もちろん、かかる長期の間には、粉体５３の吸着機能が低下し、拡散防止壁５１を再構築せねばならない場合も想定されるが、地下水の揚水設備やガス化した揮発性有機化合物を活性炭吸着塔に送り込む搬送設備といった従来であれば必須の設備を維持し続けることに比べれば、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁５１は、そのような維持コストが一切不要であってメンテナンスの必要もなく、全体の経済性ははるかに優れる。
【０１２３】
また、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法によれば、混合体５４を土５２と活性炭の粉体５３とを攪拌混合して形成するようにしたので、一定の透水性が確保され、地下水の流れを阻害する懸念もない。
【０１２４】
また、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法によれば、揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源が予め吸着された活性炭の粉体５３を土５２と混合して混合体５４を形成するようにしたので、混合体５４の形成後、活性炭の粉体５３に吸着した栄養源によって土中菌の微生物活性が高くなり、該土中菌は、粉体５３に吸着している揮発性有機化合物を分解除去する。
【０１２５】
そのため、拡散防止壁５１に流入してきた汚染地下水を根本的に浄化することが可能となる。
【０１２６】
本実施形態では、攪拌混合の手段として軟弱地盤改良で用いられるＤＪＭ工法を転用するようにしたが、土と活性炭又は木炭の粉粒体とを攪拌混合する装置や方法は任意であり、例えばＣＤＭ工法を転用するようにしてもよい。
【０１２７】
ＣＤＭ工法についても軟弱地盤改良のための公知の方法であり、その内容の説明は省略するが、本発明に適用するにあたっては、活性炭又は木炭の粉粒体を予め水に添加してスラリー化し、これを拡散防止壁の構築予定領域に送り込むとともに該構築予定領域の土と原位置で攪拌混合するようにすればよい。
【０１２８】
また、このように軟弱地盤改良用装置では掘削できない、あるいは掘削効率が悪い地盤、言い換えれば地耐力が大きくて良好な地盤内に拡散防止壁を構築する場合には、例えばアースオーガーで地盤を掘削しながら、その先端から活性炭又は木炭の粉粒体が予め水に添加されてなるスラリーを噴出することで土と活性炭又は木炭の粉粒体とを攪拌混合すればよい。
【０１２９】
いずれにしろ、攪拌混合手段は、地盤の土質性状や深さ等を勘案して公知の手段から適宜選択すればよい。
【０１３０】
また、本実施形態及びその変形例では、地盤の土と活性炭又は木炭の粉粒体との攪拌混合を原位置で行うことで拡散防止壁を構築するようにしたが、攪拌混合を必ずしも原位置で行う必要はない。
【０１３１】
すなわち、拡散防止壁の構築予定領域を掘削し、該掘削土を地上にて活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合して混合土とし、該混合土を埋め戻して混合体を形成するようにしてもかまわない。
【０１３２】
埋め戻した後の作用については、上述した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。
【０１３３】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、拡散防止壁５１は必ずしも直壁（湾曲していない壁）である必要はなく、湾曲壁でもよい。特に、ＶＯＣが原液で存在する高濃度汚染源の下流側に構築する場合には、該汚染源を取り囲むように湾曲状の拡散防止壁を構築するのが望ましい。
【０１３４】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、混合体５４内における活性炭の粉体５３の混合量を地下水の流速、地下水内の揮発性有機化合物の濃度又は周囲の土質性状に応じて深さ方向に変化させるようにしてもよい。
【０１３５】
かかる構成によれば、下流への揮発性有機化合物の拡散をより確実かつ合理的に防止することが可能となる。
【０１３６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る揮発性有機化合物の浄化方法によれば、揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域を活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合するようにしたので、汚染領域の土壌に含まれていた揮発性有機化合物や、汚染領域に流入又は滞留する地下水に含まれていた揮発性有機化合物を活性炭又は木炭の粉粒体に吸着させることが可能となり、汚染領域内の汚染土壌や汚染地下水を浄化することができる。
【０１３７】
ここで、上述した粉粒体にいったん吸着した揮発性有機化合物は、周囲が土粒子間の空隙であろうと地下水であろうと遊離することはなく、かくして、維持設備や維持コストを全く要せずして、汚染領域内の汚染土壌や汚染地下水を浄化することが可能となる。また、吸着した揮発性有機化合物は、土中菌によって分解されるため、汚染土壌や汚染地下水を根本的に浄化することが可能となる。
【０１３８】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法によれば、拡散防止壁に流入してきた地下水に含まれる揮発性有機化合物は、混合体内の活性炭又は木炭の粉粒体に吸着し、揮発性有機化合物が下流側に拡散するのを防止することが可能となる。また、吸着した揮発性有機化合物は、土中菌によって分解されるため、流入してきた汚染地下水を根本的に浄化することが可能となる。
【０１３９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る揮発性有機化合物の浄化方法の手順を示した作業図。
【図２】引き続き本実施形態に係る揮発性有機化合物の浄化方法の手順を示した作業図。
【図３】引き続き本実施形態に係る揮発性有機化合物の浄化方法の手順を示した作業図。
【図４】本実施形態に係る揮発性有機化合物の浄化方法の作用効果を示すグラフ。
【図５】本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁を示した図であり、（ａ）は鉛直断面図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図６】本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁の構築手順を示した作業図。
【図７】引き続き本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁の構築手順を示した作業図。
【図８】引き続き本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁の構築手順を示した作業図。
【符号の説明】
１ 中空攪拌軸
２ 地盤
３ 汚染領域
４ 攪拌翼
３２ 活性炭の粉体（活性炭又は木炭の粉粒体）
５１ 拡散防止壁
５２ 土
５３ 活性炭の粉体（活性炭又は木炭の粉粒体）
５４ 混合体
５５ 地盤
６１ 中空攪拌軸
６４ 攪拌翼
Claims (10)
- 揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域を活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合する揮発性有機化合物の浄化方法であって、前記汚染領域が地下水位以上に位置するとともに、前記攪拌混合工程の前に前記揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を前記活性炭又は木炭の粉粒体に予め吸着させることを特徴とする揮発性有機化合物の浄化方法。
- 揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域を活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合する揮発性有機化合物の浄化方法であって、前記汚染領域が地下水位以下に位置するとともに、前記攪拌混合工程の前に前記揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を前記活性炭又は木炭の粉粒体に予め吸着させることを特徴とする揮発性有機化合物の浄化方法。
- 中空攪拌軸の下端に取り付けられた攪拌翼を該中空攪拌軸の軸線廻りに回転させることによって該攪拌翼を前記地盤内の汚染領域内で掘削貫入し又は引抜きながら、前記中空攪拌軸内の搬送空間を介して活性炭又は木炭の粉粒体を該中空攪拌軸の吐出口又は前記攪拌翼の吐出口から噴出させる請求項１又は請求項２記載の揮発性有機化合物の浄化方法。
- 前記汚染領域が前記地盤の表層に位置する場合であって該表層を耕耘する請求項１又は請求項２記載の揮発性有機化合物の浄化方法。
- 揮発性有機化合物で汚染された地盤内の汚染領域を掘削し、掘削された処理対象土を気密空間にて活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合して混合土とし、該混合土を埋め戻す揮発性有機化合物の浄化方法であって、前記攪拌混合工程の前に前記揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源を前記活性炭又は木炭の粉粒体に予め吸着させることを特徴とする揮発性有機化合物の浄化方法。
- 揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源が予め吸着された活性炭又は木炭の粉粒体と土との混合体を地盤内に壁状に形成してなることを特徴とする揮発性有機化合物の拡散防止壁。
- 前記混合体をパイル状に形成して混合パイルとするとともに該混合パイルを柱列状に並べた請求項６記載の揮発性有機化合物の拡散防止壁。
- 前記混合体内の前記活性炭又は木炭の粉粒体の混合量を地下水の流速、地下水内の揮発性有機化合物の濃度又は周囲の土質性状に応じて深さ方向に変化させた請求項６記載の揮発性有機化合物の拡散防止壁。
- 揮発性有機化合物を分解する土中菌の栄養源が予め吸着された活性炭又は木炭の粉粒体と地盤の土とを原位置にて攪拌混合することで前記地盤内に前記土と前記粉粒体との混合体を形成することを特徴とする揮発性有機化合物の拡散防止壁構築方法。
- 中空攪拌軸の下端に取り付けられた攪拌翼を該中空攪拌軸の軸線廻りに回転させることによって該攪拌翼を前記地盤内で掘削貫入し又は引抜きながら、前記中空攪拌軸内の搬送空間を介して活性炭又は木炭の粉粒体を該中空攪拌軸の吐出口又は攪拌翼の吐出口から噴出させることによって前記混合体をパイル状に形成して混合パイルとするとともに該混合パイルを柱列状に並べる請求項９記載の揮発性有機化合物の拡散防止壁構築方法。
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