JP2005046095A

JP2005046095A - 注入装置

Info

Publication number: JP2005046095A
Application number: JP2003283141A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Kono; 鴻野雅一
Original assignee: BIORANGERS Inc; Interrisk Res Inst & Consultin; Interrisk Research Institute & Consulting Inc
Current assignee: BIORANGERS Inc; Interrisk Res Inst & Consultin; Interrisk Research Institute & Consulting Inc
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】施工性に優れた汚染土壌浄化用の注入装置を提供すること。
【解決手段】細長の筒体２と、筒体２の一端に着脱可能に設けたノズル３とからなる注入装置１を使用する。ノズル３は、筒部３１と截頭円錐形に成形したコーン部３２とからなり、コーン部３２は、側面視７５〜１０５度に成形し、ノズル３は、コーン部３２の先端に設けた先端ノズル穴３２１に連通する先端導孔３２２をコーン部３２の肉厚内に備え、コーン部３２の側面に間隔を置いて複数設けた側面ノズル穴３２３にノズル３の延伸方向から４５〜９０度の角度で連通する側面導孔３２４をコーン部３２の肉厚内に備えて形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤内に微生物製剤や薬剤などを含んだ水溶液を注入する際に使用する注入装置に関するものである。

有害物質や病原菌などに汚染された土壌を浄化する方法は各種試みられている。恒久対策としての浄化方法としては、大きく土壌掘削をおこなうことなく原位置にて浄化する方法や汚染土壌を掘削除去する方法がある。
原位置にて浄化する方法としては、バイオレメディエーションや化学的分解法、土壌ガス吸引法などがある。ここで、バイオレメディエーションとは、汚染土壌中の有機化合物を微生物によって分解させて土壌を無害化する方法のことである。

農業用地での土壌汚染は、農作物の育成に影響を与えるばかりでなく、汚染物質の蓄積によって水や大気、土壌などに遅効性でかつ広範囲に影響が及ぶ可能性がある。もちろん、土壌中にもかかる汚染物質を分解・浄化する微生物が存在するものの、微生物の分解性能を超える量の汚染物質が蓄積されることによって長期にわたる土壌汚染状態が持続されることとなる。
ところで、樹木や果樹の育成のために土壌消毒をする際、従来は手動もしくはエンジンオーガーなどを利用して土壌を削孔し、薬液を注入するなどしておこなわれている。

特許文献１においては、汚染土壌の浄化方法と該浄化方法に使用する浄化装置ａの発明が開示されている。かかる浄化方法では、細長のノズルｂを地盤中に回転貫入させながらノズルｂの上方に設けた吐出穴ｃより高圧水及び高圧エアーｈを噴射させて地盤内に掘削孔ｅを造成し、該掘削孔ｅ内に溜まった汚染土壌ｆに水を供給して地上に排出する。排出した汚染土壌ｆから汚染物質を分離してできた浄化土壌ｇをノズルｂの下方に設けた吐出穴ｄより掘削孔ｅ内に戻して汚染土壌を浄化するものである（図４参照）。
なお、浄化処理に際しては、該浄化装置を地上に固定設置し、その後地盤の掘削や汚染土壌の排出、汚染物質の分離と浄化土壌の戻し作業をおこなっていく。
特開２００２−３０７０４７号公報

前記した従来の注入装置にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞汚染土壌を掘削除去する方法では、掘削後の汚染土壌の浄化処理に要するコストが高価となるといった問題が生じ得る。
＜２＞農業用地での土壌汚染処理に際し、樹木や果樹の直下及び周辺の汚染土壌を掘削除去する方法では樹木や果樹を掘り起こす必要性が生じ、樹木等に与える影響と施工性の問題が生じ得る。
＜３＞地盤内に掘削孔を造成して浄化する方法では、樹木などの直下の浄化に不適である。また、掘削孔造成時の周辺地盤の崩壊の問題や汚染物質の分離処理に要するコストの問題が生じ得る。

上記のような課題を解決するために、本発明の注入装置は、地盤内に微生物製剤や薬剤などを含んだ水溶液を注入する際に使用する注入装置であって、細長の筒体と、前記筒体の一端に着脱可能に設けたノズルと、からなり、前記ノズルは、筒部と截頭円錐形に成形したコーン部とからなり、前記コーン部は、側面視７５〜１０５度の截頭円錐形に成形し、前記ノズルは、前記コーン部の先端に設けた先端ノズル穴に連通する先端導孔を前記コーン部の肉厚内に備え、前記コーン部の側面に間隔を置いて複数設けた側面ノズル穴に該ノズルの延伸方向から４５〜９０度の角度で連通する側面導孔を前記コーン部の肉厚内に備えた注入装置であることを特徴とする。
また、本発明の注入装置は、前記筒体の一端をホースを介して連結したポンプと、前記ポンプを搭載する移動台車と、前記ポンプに供給する前記水溶液を収容したタンクと、からなる注入装置であることを特徴とする。

本発明の注入装置は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞ノズルの先端からの水溶液の吐出によってノズルが地盤内にスムーズに貫入され、ノズル側面の複数箇所からほぼ水平方向に水溶液を吐出することによって広範囲の水溶液注入が可能となる。したがって、樹木などの直下やその周辺の地盤浄化を確実におこなうことができる。
＜２＞ノズルの地盤内貫入は手動にておこなうことができ、また本発明の注入装置は容易に移動可能であるため作業効率の向上を実現できる。
＜３＞本発明の注入装置は、地盤内に微生物製剤などを含んだ水溶液を注入するだけで地盤浄化を図ることから、汚染地盤から汚染物質を分離処理するコストを要することはなく、地盤内に掘削孔を造成することによって生じ得る地盤の崩壊や樹木等への影響の問題も生じない。

＜１＞注入装置
本発明の注入装置１は、細長の筒体２と筒体２の一端に着脱可能に設けたノズル３とから構成される。筒体２の長さは所望の地盤浄化深度に応じて適宜調整することができる。本発明においては、図１に示すようにかかる注入装置１を手動にて地盤７内に貫入していくため、操作し易い長さとして例えば２ｍ程度の長さに形成し、必要に応じて継ぎ足して使用するのが好ましい。また、筒体２表面に筒体２の延伸方向に直交する棒体を複数設け、注入装置１の地盤７内貫入時のハンドリングをし易くすることもできる（図示せず）。
本発明の注入装置１は、微生物製剤や薬剤などを含んだ水溶液６を汚染地盤７内に注入して地盤７を浄化するために使用する装置である。すなわち、例えば汚染地盤浄化方法としてバイオレメディエーションを採用するに際し、高性能な微生物を取り込んだ微生物製剤を含んだ水溶液６を注入装置１によって地盤７内に注入するものである。また、上記するバイオレメディエーションのほか、鉄粉を使用した還元分解法などにも注入装置１を使用できる。かかる鉄粉を注入装置１（ノズル３）から地盤内に注入することにより有機溶剤などを還元分解することができ、例えば有害なトリクロロエチレンを無害なエチレンにすることが可能となる。
筒体２の一端は上記するようにノズル３に接続し、筒体２の他の一端は水溶液６を供給するポンプ５２に連結したホース５３に接続する。ホース５３の巻取り装置５５とポンプ５２は人力にて容易に移動できる移動台車５１に搭載し、地盤７の浄化位置の移動に伴って適宜移動することができる。微生物製剤などを含んだ水溶液６は施工場所に設置したタンク５４内に収容し、タンク５４内からポンプ５２によって水溶液６を注入装置１に送り込んでいく。なお、複数のポンプ５２を同時に使用することもできる。

後述するように、本発明の注入装置１を構成するノズル３の構造によって、人力によってもノズル３を容易に地盤７内に貫入可能であること、及び施工場所の移動に伴って移動台車５１が追随できることから従来の汚染土壌浄化方法に比べて格段に施工効率を向上させることができる。

本発明の注入装置１は上記するように移動が容易であることから、特に樹木や果樹が生育する例えば農業用地の汚染地盤の浄化に使用するのがよい。注入装置１は地盤７上に取り付け設置する必要もなく、樹木に近接して注入装置１を地盤７中に貫入させることで樹木直下の汚染浄化も可能となる。

なお、ノズル３の形状やノズル穴径、使用ポンプ性能などは後述するようにある程度の選択範囲をもっていることから、かかる選択範囲の中で施工場所（土質、工期など）における最適な注入装置を製作して使用するのが好ましい。

また、本発明のノズル３又は筒体２には、水溶液６の注入時に水溶液６が地表面上へ吐出されるのを防止するための水溶液飛散防止材４を設けることもできる。水溶液飛散防止材４は、例えば、その中央付近に筒体２及びノズル３が貫通可能な貫通穴４１を備えるとともにノズル３側にすり鉢状に開いた鍔部４２とから成形される（図３参照）。貫通穴４１に筒体２及びノズル３を貫通させることによって水溶液飛散防止材４は筒体２表面をスライド可能となる。鍔部４２の鍔の大きさは水溶液６の注入範囲によって適宜決定できる。
なお、かかる水溶液飛散防止材４は図３の実施例に拘束されるものではなく、例えば半割に成形した鍔部４２をノズル３又は筒体２の表面で連結する構成とするなど多様に選定できる。

＜２＞ノズル（図２（ａ）、（ｂ））
ノズル３は筒体２の一端に着脱可能に設け、筒体２内を通ってきた水溶液６を地盤７内に注入するための注入装置１の構成要素である。
ノズル３は筒部３１と截頭円錐形（円錐形の先端をほぼ平坦に成形した）コーン部３２とから構成できる。ここで、截頭円錐形に成形するとは、先端部に先端ノズル穴３２１を成形することによって平坦部が不可避的に生じることを意味する。
図２（ａ）においては、ノズル３を構成する筒部３１の外径よりもコーン部３２の最大外径が大きくなる実施例を示している。ノズル３の形状は、かかる実施例に拘束されるものではなく、筒部３１の外径とコーン部３２の最大外径が等しくなるように成形することもできる（図示せず）。
コーン部３２はコーン部３２を側面から見た際にできる両側面の角度を７５度〜１０５度程度に成形するのが好ましい。鋭角すぎるとノズル３の貫入速度が速くなりすぎるため、水溶液６の地盤７内注入を確実におこない難くなるためである。コーン部３２において、その先端には先端ノズル穴３２１を成形し、コーン部３２の側面には側面ノズル穴３２３を複数成形する。さらに、先端ノズル穴３２１に連通する先端導孔３２２をコーン部３２の肉厚内に成形し、側面ノズル穴３２３に連通する側面導孔３２４をコーン部３２の肉厚内に成形する。

図２（ｂ）に示すように、側面ノズル穴３２３を３箇所設け、コーン部３２をその先端側から見た平面視において、側面ノズル穴３２３は等間隔（ほぼ等間隔）となるように成形するのが好ましい。上記するようにノズル穴３２３が等間隔となるとは、平面視においてできるコーン部３２の外郭付近に１２０度ピッチで３箇所の側面ノズル穴３２３が成形されることをいう。
発明者等は、コーン部３２に設ける側面ノズル穴３２３の数を２、３、４、５・・・箇所設けて実験した結果、水溶液６注入時の注入量とノズル３の地盤７内貫入速度の総合的なバランスとして最適な側面ノズル穴３２３の数がほぼ等間隔で３箇所の場合である結論に到った。

コーン部３２の内空と先端ノズル穴３２１は、コーン部３２の肉厚内にノズル３の延伸方向に設けた先端導孔３２２を介して連通させる。また、コーン部３２の内空と側面ノズル穴３２３はコーン部３２の肉厚内にノズル３の延伸方向から４５〜９０度、特に８０〜８５度の角度で設けた側面導孔３２４を介して連通させるのが好ましい。
ここで、側面導孔３２４のノズル３の延伸方向からの角度を８０〜８５度としたのは、より広範な水溶液６の注入範囲の確保と側面導孔３２４の加工の容易性の両要素を勘案したものである。注入範囲をより広範にするには側面導孔３２４のノズル３の延伸方向からの角度を９０度とするのが好ましい。しかしコーン部３２の表面には所定の角度（ノズル３の延伸方向と平行ではない角度）が設けてあるため、かかるコーン部３２の表面に設けた側面ノズル穴３２３にノズル３の延伸方向から９０度の角度で側面導孔３２４を連通させる加工は困難である。

先端ノズル穴３２１及び側面ノズル穴３２３の穴径は水溶液６の注入速度を決定する要因となる。地盤７の土質によっても相違するものの、注入速度は１３０〜１７０ｍ／ｓｅｃであるのが好ましい。本発明において使用するポンプ５２の水溶液６吐出圧力性能を１０〜５０ＭＰａとした場合に上記注入速度を実現するために穴径を０．７〜１．２ｍｍ程度とするのがよい。

発明者等は、ノズル３に供給する水溶液６量と側面導孔３２４のノズル３の延伸方向からの角度について数種類の実験をおこない、地盤７内への水溶液６の注入範囲の検証をおこなった。なお、ポンプの吐出圧力は約２０ＭＰａ、筒体２の内空径を１２．５ｍｍとしている。実験結果を表１に示す。

表１において３０リットル／ｍｉｎ（１５リットル／ｍｉｎ）は１分間あたりにノズルに供給される水溶液６量を示している。なお、注入速度１３０〜１７０ｍ／ｓｅｃを確保するために供給量１５リットル／ｍｉｎの場合はノズル３の穴径を０．７ｍｍ、供給量３０リットル／ｍｉｎの場合は穴径を１．１ｍｍとして調整している。８５度、６０度、３０度は側面導孔３２４のノズル３の延伸方向からの角度を示している。表中の数値（２５ｃｍ、２０ｃｍ・・・・）は地盤７内に注入された水溶液６のノズル３中心からの最大注入範囲（ノズル３の中心からの最大注入半径）を示している。
本実験によれば、水溶液６の注入範囲は水溶液６の供給量が多いほど、また側面導孔３２４のノズル３の延伸方向からの角度は９０度に近いほど広範になることが分かる。
なお、土質の硬軟等によってノズル３の貫入速度が大きく相違し得る。対象土質が硬質であって貫入速度が遅い場合は、ノズル角度が９０度に近くとも注入範囲は広範囲に及び得る。しかし、土質が軟質であって貫入速度が速い場合にノズル角度を９０に近い角度で設定すると注入範囲を狭めかねない。
したがって、表１における実験結果と上記する対象土質の硬軟等を考慮し、本発明のノズル角度は４５〜９０度の範囲にて設定することとした。

本発明の注入装置は、汚染土壌の浄化に使用することのほか、未汚染土壌に栄養分や水分などを供給する用途にも適用できる。

本発明の注入装置の実施例を示した説明図。ノズルの斜視図。図２(a)のＢ−Ｂ矢視図。水溶液飛散防止材を設置した実施例の斜視図。従来の浄化装置を示した説明図。

符号の説明

１・・・注入装置
２・・・筒体
３・・・ノズル
３１・・筒部
３２・・コーン部
３２１・先端ノズル穴
３２２・先端導孔
３２３・側面ノズル穴
３２４・側面導孔
４・・・水溶液飛散防止材
５１・・移動台車
５２・・ポンプ
５３・・ホース
５４・・タンク
６・・・水溶液
６１・・微生物製剤
６２・・薬剤
７・・・地盤

Claims

地盤内に微生物製剤や薬剤などを含んだ水溶液を注入する際に使用する注入装置であって、
細長の筒体と、
前記筒体の一端に着脱可能に設けたノズルと、からなり、
前記ノズルは、筒部と截頭円錐形に成形したコーン部とからなり、
前記コーン部は、側面視７５〜１０５度の截頭円錐形に成形し、
前記ノズルは、前記コーン部の先端に設けた先端ノズル穴に連通する先端導孔を前記コーン部の肉厚内に備え、前記コーン部の側面に間隔を置いて複数設けた側面ノズル穴に該ノズルの延伸方向から４５〜９０度の角度で連通する側面導孔を前記コーン部の肉厚内に備えたことを特徴とする、
注入装置。
前記筒体の一端をホースを介して連結したポンプと、
前記ポンプを搭載する移動台車と、
前記ポンプに供給する前記水溶液を収容したタンクと、からなることを特徴とする、
請求項１記載の注入装置。