JP2005169279A - 地中浄化装置及びその浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 地中の汚染度の高さによって注入するオゾンガス量の調節を可能としてオゾンガスの有効利用を可能とし、また、浄化作業中でも操業に支障をきたさないようにした地中浄化装置及びその浄化方法を提供する。
【解決手段】 地中内に埋設される上下に細長いパイプ４を設け、該パイプ４内に、上下に所定の間隔をおいて該パイプ４の周壁の一部をパイプ４の室内と分離する密閉状の区画室５を設けるとともに、各区画室５が位置するパイプの周壁６に、該周壁６を貫通する連通孔７を設け、上部側に位置する区画室５ｂの中心部にパイプ室内を上下に貫通させる挿通孔８を設け、パイプ４内を通って各区画室５を外部に設置した浄化用の設備機器１５に個別に接続する管体１４を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地中に残留するトリクロロエチレンなどの有機塩素系化合物による汚染物質を除去するための地中浄化装置及びその浄化方法に関する。

本発明者は、土壌中に浸透したトリクロロエチレン、テトラクロロエチレンなどの有機塩素系化合物に対してオゾンを反応、酸化させることにより水溶性化合物とし、土壌中より水洗浄により除去する、有機塩素系化合物による土壌汚染の除去方法を開発している（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−２３８２６０号公報この特許文献１における図１からも明らかなように、オゾン圧入管におけるガス吐出孔は上下方向に多数設けられたものである。

ところで、トリクロロエチレン等の有機塩素系化合物は、一般に比重が重く（トリクロロエチレンの比重は１．４６）水に難溶性のため、地中を垂直方向に徐々にしみ込み、緻密な粘土層又はシルト層上部に堆積する。この堆積した高濃度汚染層は比較的薄い層（例えば５〜１０ｃｍ程度）形成する傾向が強いことが、その後の調査で判明した。この地中の深さと汚染濃度分布との関係を模式的に示すと図７に示すようになる。地表（地表コンクリート１）から粘土層又はシルト層上部の高濃度汚染層付近まで（ア）は、浄化目標濃度２より高いもののその汚染濃度は比較的低く推移し、高濃度汚染層（イ）付近で急激に汚染濃度が高くなり、それより深くなる（ウ）と急激に汚染濃度が低くなって浄化目標濃度（２）未満となる。

このため、上下方向に多数の吐出孔を設けたのでは、土質の構成が一定の場合にはオゾンガスはほぼ均一に吹き出すが、粘土層やシルト層のような緻密な地層にまたがるとガスは抵抗の低い所に集中して流れてしまい、汚染度の高いシルト層や粘土層部付近の汚染が十分に浄化できず、オゾンガスを有効に利用できない。また、深さ方向に浄化するためには、オゾン圧入管を上下方向に移動させる必要があり、浄化に長時間を要するとともに、浄化作業が終了するまでは、地上部に作業スペースを必要とするため、操業中の工場などではその間操業に支障をきたすこととなる。

そこで本発明は、地中の汚染度の高さによって注入するオゾンガス量の調節を可能としてオゾンガスの有効利用を可能とし、また、浄化作業中でも操業に支障をきたさないようにした地中浄化装置及びその浄化方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明による地中浄化装置は、地中内に埋設される上下に細長いパイプを設け、該パイプ内に、上下に所定の間隔をおいて該パイプの周壁の一部をパイプの室内と分離する密閉状の区画室を設けるとともに、各区画室が位置するパイプの周壁に、該周壁を貫通する連通孔を設け、上部側に位置する区画室の中心部にパイプ室内を上下に貫通させる挿通孔を設け、前記パイプ内を通って各区画室を外部に設置した浄化用の設備機器に個別に接続する管体を設けたこと、を特徴としている。
ここで、浄化用の設備機器はオゾン発生装置、吐出装置、吸引装置、分析装置を有してなるものとするとよい。
また、各管体を個別に開閉する弁を設けるとよい。
また、各区画室内にパイプの周壁内面と所定の間隙を保持して対面するフィルターを設けるとよい。
また、地中内に埋設されるパイプは複数本とし、隣接する各パイプ内に形成される各区画室は、最下部の区画室よりも上部側に位置する区画室の上下位置を互いに異ならせるようにするとよい。
さらに、本発明による地中内の浄化方法は、地中内に埋設される上下に細長いパイプ内に、上下に所定の間隔をおいて該パイプの周壁の一部をパイプの室内と分離する密閉状の区画室を設けるとともに、各区画室が位置するパイプの周壁に該周壁を貫通する連通孔を設け、オゾン発生装置、吐出装置、吸引装置、分析装置を有する浄化用の設備機器を設け、該浄化用の設備機器に前記各区画室を個別に接続する管体を設けてなる地中浄化装置を設け、前記吐出装置により前記管体、各区画室、連通孔を介して地中内にエアを所定量吹き込んだ後、前記吸引装置により前記地中内の空気を吸引して前記分析装置により分析する分析工程と、前記オゾン発生装置により前記管体、各区画室、連通孔を介して地中内に所定量のオゾンを注入した後、該オゾンにより分解された地中内の分解物質を前記吸引装置により吸引除去する浄化工程とを有し、最後に前記分析工程により前記地中内の浄化を確認して地中浄化作業を終了すること、を特徴としている。

請求項１に係る発明によれば、地中内に埋設される上下に細長いパイプ内に、上下に所定の間隔をおいて密閉状の区画室を設け、各区画室が位置するパイプの周壁に連通孔を設け、パイプ内を通って各区画室を外部に設置した浄化用の設備機器に個別に接続する管体を設けたので、各区画室毎に独立して浄化作業の制御が可能となり、汚染度に応じた浄化処理を行える。
また、請求項２に係る発明によれば、浄化用の設備機器はオゾン発生装置、吐出装置、吸引装置、分析装置を有してなるものとしたので、オゾンによる浄化作業を容易に行うことができる。
また、請求項３に係る発明によれば、各管体を個別に開閉する弁を設けたので、各区画室毎に管体の開閉を容易に行える。
また、請求項４に係る発明によれば、各区画室内にパイプの周壁内面と所定の間隙を保持して対面するフィルターを設けので、吸引の際に連通孔から区画室内への土砂の侵入を防ぐことができる。
また、請求項５に係る発明によれば、地中内に埋設されるパイプは複数本とし、隣接する各パイプ内に形成される各区画室は、最下部の区画室よりも上部側に位置する区画室の上下位置を互いに異ならせたので、地中内のより広い範囲に亘って浄化することができる。
さらに、請求項６に係る発明によれば、地中内に埋設される上下に細長いパイプ内に、上下に所定の間隔をおいて密閉状の区画室を設けるとともに、各区画室が位置するパイプの周壁に連通孔を設け、浄化用の設備機器を設け、該浄化用の設備機器に前記各区画室を個別に接続する管体を設けてなる地中浄化装置を設け、分析工程と、浄化工程とを有し、最後に前記分析工程により地中内の浄化を確認して地中浄化作業を終了するので、地中浄化装置（パイプ）をそのまま埋設した状態で、地中の汚染度を確認しながら浄化作業を行うことができ、地中の浄化作業が終了したことも確認できる。従って、浄化作業中、操業に支障をきたすことがない。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施例による地中浄化装置（パイプ）の断面図、図２は実施例における中間部の要部拡大断面図、図３は実施例における最下段部の要部拡大断面図、図４は実施例によるパイプを地中に埋設した状態の断面説明図、図５は複数本のパイプを地中に埋設して浄化処理する様子を示す断面説明図、図６は本発明の実施例による浄化方法を示すフローチャートである。

図において、実施例による地中浄化装置（パイプ）３は、上下に細長いパイプ４からなり、そのパイプ４内に、上下に所定の間隔をおいてパイプ４の室内と分離する密閉状の区画室５を３段設けてある。各区画室５の外周壁６には、該外周壁６を貫通する連通孔７を円周方向に複数個設けてある。ここで、最下段に位置する区画室部５ａは、粘土層又はシルト層上に堆積する厚さの薄い高濃度汚染層（イ）の浄化を対象とするものであるため、該区画室５ａに設ける連通孔７は、上下方向ではなく水平方向（円周方向）に複数個設けることが重要であるが、最下段の上部側に位置する区画室５ｂに設ける連通孔７は必ずしも円周方向に設けなくともよい。

上部側に位置する区画室５ｂは環状に形成され、その中心部はパイプ室内を上下に貫通する挿通孔８としてある。この挿通孔８内を後述するホースやコードが挿通する。各区画室５内には外周壁（６）内面と所定の間隙９を保持して対面する環状のセラミックフィルター１０を設けてある。なお、セラミックフィルター１０の上下端部には、環状のガスシール材１１を噛ませてフィルター１０を区画室５内に固定してある。

各区画室５の上部壁には小径の接続管１２を立設し、その接続管１２の上端部に継手１３を介してホース（管体）１４の一端部を接続する。このホース１４の他端側はパイプ４内を通って外部の浄化用の設備機器１５に個別に接続される。なお、各ホース１４を個別に開閉する弁（図示せず）を設けてある。ホース１４、フィルター１０、ガスシール材１１は、耐熱性、耐蝕性のものを用いる。

各区画室５には該区画室５を加温するヒーター１６を取付けてあり、ヒーター１６に接続されるヒーター電線１７はパイプ４内を通って外部の浄化用設備１５に個別に接続される。また、各区画室５には該区画室５の温度を検出する温度センサー１８を取付けてあり、そのセンサーコード１９はヒーター電線１７と同様、パイプ４内を通って外部の浄化設備１５に個別に接続される。ヒーター１６は、連通孔７から地中に注入するオゾンの温度を高め、オゾンによる酸化分解反応を促進するのに役立つ。また、オゾンによる酸化分解反応は発熱反応であるので、温度センサー１８で温度を測定することにより反応の様子を推定することができる。

最下段の区画室５ａを形成する管状の外周壁６の上端部、及び上部側の各区画室５ｂを形成する管状の外周壁６の上下端部には、該外周壁６と略同径の管状の接続管２０を溶接固着してある。そして、該接続管２０はつなぎパイプ２１と螺子嵌合して連結可能としてある。なお、最下段の区画室５ａの下端には、円錐状の先端部材２２を溶接固着してある。このように、パイプ４は各区画室（５）部で分離・接続可能としてあるので、つなぎパイプ２１の長さを調整することにより各区画室５の上下位置の調整が容易であり、また運搬も容易である。

次に実施例による地中浄化装置３を用いた浄化方法を説明する（図６）。
先ず、汚染地のボーリングを行いコアーサンプルを採取し、汚染濃度を分析し汚染の濃度分布を調査する。この調査結果に基づき、浄化設計を行う。汚染の分布の状況に応じ、地中浄化装置（パイプ）３の埋設箇所、各区画室５の設置数と設置する上下位置を決める。また、地上部に設けるオゾン発生装置２３、吐出装置２４、吸引装置２５、分析装置２６、コントロール装置２７などの浄化用の設備機器１５の設置場所を地上部の邪魔にならない場所に決め、その設備機器１５からパイプ３の埋設箇所まで、ホース類やコード類を収容するためのＵ字溝２８の設置箇所を決める。かかる浄化設計に基づいて、地中浄化装置（パイプ）３を組み付けた上でパイプ３を埋設し、浄化用の設備機器１５を設置し、Ｕ字溝２８を設け、ホース１４やコード類１７，１９を設備機器１５に接続して浄化作業の準備が完了する。
この内、操業中の工場などの場合、操業に支障をきたすおそれのある作業は、パイプ３の埋設作業、Ｕ字溝２８の設置作業とＵ字溝２８へのホース類１４，１７，１９の収容作業であるが、かかる作業は１〜２日程度あれば終了可能である。従って、操業中の工場であっても、休日を利用して設置作業が完了可能で、工場での操業に支障をきたさない。しかも、かかる設置作業が終われば、パイプ３の直上には何もないので、浄化作業が終了するまで、通常通りの操業が可能である。

以下、地中の浄化方法を具体的に説明する。
先ず、吐出装置（空気の圧力タンク）２４によりホース１４、各区画室５、連通孔７を介して地中内に加圧空気を所定量吹き込み、所定時間（例えば、３０分程度）放置する。このとき、各区画室５の圧力の経時変化を測定することにより、各区画室５に対応する地中の領域（各ゾーン）の空気の透過性から土質が予測できる。例えば、砂礫層ではガス透過性が高いため、圧力は急激に下がっていく。粘土層やシルト層は緻密であるため、ガス透過性が低く、圧力は徐々に下がっていく。所定時間放置後、吸引装置（吸引ポンプ）２５により地中内の飽和空気（トリクロロエチレンなどが蒸気となって空気中に飽和する）を吸引して、吸引したガスを分析装置２６によりガス分析する（分析工程）。これにより、初期汚染物質の濃度が分かる。

次いで、オゾン発生装置２３によりホース１４、各区画室５、連通孔７を介して地中内にオゾンを注入する。各ゾーンに注入するオゾンの注入量は、初期汚染物質の濃度に応じて適宜調整する。トリクロロエチレンなどの塩素系有機汚染物質はオゾンにより酸化分解されて、酸性かつ水溶性の酸化分解ガスとなる。例えば、トリクロロエチレンがオゾンにより分解されると塩化水素とジクロロ酢酸などを生成する。かかる地中で分解された酸化分解ガス（排ガス、地中の水に溶解した酸性水溶液を含む）を吸引装置（吸引ポンプ）２５により吸引して地中から除去する（浄化工程）。吸引した酸化分解ガスは、水中にバブリングして水に溶解させ、中和処理（２９）して排水する。また、吸引した酸化分解ガスを分析装置２６により分析し、オゾン注入量が不十分である場合には、再度オゾン注入を行い、上記と同様にして、酸化分解ガスを吸引除去し、中和処理する。

次いで、オゾンによる酸化反応により生成した汚染物質を残さないために、吐出装置（高圧水ポンプ）３０によりホース１４、各区画室５、連通孔７を介して地中内に水を注入する。残存する酸化分解ガスは水溶性であるため、注入した水に溶解する。吸引装置（吸引ポンプ）２５により注入した水を吸引して地中から除去する（水洗浄工程）。酸化分解ガスが溶解している場合には、酸性を示すので、中和処理（２９）して排水する。また、吸引した水（排水）を分析装置２６により分析し、水注入量が不十分である場合には、再度水注入を行い、上記と同様にして、排水を吸引除去し、中和処理する。なお、この水洗浄工程は必要に応じて付加すればよい。上記の浄化工程によって汚染物質の浄化を十分に行うことができる場合、土質により水洗浄に不向きな場合等は省略することもできる。

次いで、再度上記した分析工程を繰り返して、浄化処理の効果を確認する。浄化が目標値（２）に達した場合には、その区画室５（ゾーン）での浄化処理を終了する。もし、浄化がまだ不十分のときは、再度上記した浄化工程に戻る。最終的に全てのゾーンで浄化を確認して浄化処理を終了する。
上記において、浄化効果の確認できたゾーンには、オゾンを供給する必要がなく、浄化の不十分なゾーンに振り向けることができるので、オゾンを効率よく利用することができる。しかも、地中浄化装置（パイプ）３を埋設したままの状態で、浄化の効果を確認しながら作業を進めることができ、その間はパイプを移動させることがないので、工場等での操業に支障をきたすこともない。

広範囲に亘って浄化処理が必要な場合には、複数本のパイプ３を地中内に埋設するとよい。このとき、隣接する各パイプ３内に形成される各区画室５は、最下部の区画室５ａよりも上部側に位置する区画室５ｂの上下位置を互いに異ならせて設けるとよい（図５）。
図５において、各区画室５に対応するゾーンにオゾンを注入すると、緻密な粘土層やシルト層上に堆積する高濃度汚染層（イ）より上側の層では、高濃度汚染層（イ）付近より一般にガス透過性が高いため、広い範囲にオゾンが注入される。このとき、隣接する各パイプ３内に形成される各区画室５を、上部側に位置する区画室５ｂの上下位置を互いに異ならせて設ければ、上下方向にも広い範囲に亘ってオゾンを注入することができ、より広い範囲の浄化が可能となる。
使用方法として、例えば、左側のパイプ３ａの各区画室５からオゾンを注入する一方中央のパイプ３の各区画室５から空気を吸引したり、各パイプ３の各区画室５からオゾンを同時に注入し、しばらく放置した後、各パイプ３の各区画室５から吸引する、などすることにより、上下左右方向に広い範囲に亘ってオゾンによる浄化処理が可能である。このため、高濃度汚染層（イ）より上部の層の浄化処理をより短期間に行うことができる。かかる処理が終了した後は、高濃度汚染層（イ）の浄化に集中することができるので、より短期間に浄化作業を終えることが可能となる。

本発明の実施例による地中浄化装置（パイプ）の断面図。 実施例における中間部の要部拡大断面図。 実施例における先端部の要部拡大断面図。 実施例によるパイプを地中に埋設した状態の断面説明図。 複数本のパイプを地中に埋設して浄化処理する場合の断面説明図。 本発明の実施例による浄化方法を示すフローチャート。 地中の深さと汚染物質の濃度との関係を示す概略説明図。

符号の説明

１ 地表コンクリート
２ 浄化目標濃度
３ 地中浄化装置
４ パイプ
５ 区画室
５ａ 上部側の区画室
５ｂ 最下段の区画室
６ 区画室の外周壁
７ 連通孔
８ 挿通孔
９ 間隙
１０ フィルター
１１ ガスシール材
１２ 小径の接続管
１３ 継手
１４ 管体（ホース）
１５ 浄化用の設備機器
１６ ヒーター
１７ ヒーター電線
１８ 温度センサー
１９ センサーコード
２０ 接続管
２１ つなぎパイプ
２２ 先端部材
２３ オゾン発生装置
２４ 吐出装置（圧力タンク）
２５ 吸引装置（吸引ポンプ）
２６ 分析装置
２７ コントロール装置
２８ Ｕ字溝
２９ 水処理層
３０ 高圧水ポンプ（吐出装置）
（イ） 高濃度汚染層

Claims (6)

1. 地中内に埋設される上下に細長いパイプを設け、該パイプ内に、上下に所定の間隔をおいて該パイプの周壁の一部をパイプの室内と分離する密閉状の区画室を設けるとともに、各区画室が位置するパイプの周壁に、該周壁を貫通する連通孔を設け、上部側に位置する区画室の中心部にパイプ室内を上下に貫通させる挿通孔を設け、前記パイプ内を通って各区画室を外部に設置した浄化用の設備機器に個別に接続する管体を設けたことを特徴とする地中浄化装置。
2. 浄化用の設備機器はオゾン発生装置、吐出装置、吸引装置、分析装置を有してなる請求項１に記載の地中浄化装置。
3. 各管体を個別に開閉する弁を設けた請求項１又は２に記載の地中浄化装置。
4. 各区画室内にパイプの周壁内面と所定の間隙を保持して対面するフィルターを設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の地中浄化装置。
5. 地中内に埋設されるパイプは複数本とし、隣接する各パイプ内に形成される各区画室は、最下部の区画室よりも上部側に位置する区画室の上下位置を互いに異ならせた請求項１〜４のいずれか１項に記載の地中浄化装置。
6. 地中内に埋設される上下に細長いパイプ内に、上下に所定の間隔をおいて該パイプの周壁の一部をパイプの室内と分離する密閉状の区画室を設けるとともに、各区画室が位置するパイプの周壁に該周壁を貫通する連通孔を設け、オゾン発生装置、吐出装置、吸引装置、分析装置を有する浄化用の設備機器を設け、該浄化用の設備機器に前記各区画室を個別に接続する管体を設けてなる地中浄化装置を設け、前記吐出装置により前記管体、各区画室、連通孔を介して地中内にエアを所定量吹き込んだ後、前記吸引装置により前記地中内の空気を吸引して前記分析装置により分析する分析工程と、前記オゾン発生装置により前記管体、各区画室、連通孔を介して地中内に所定量のオゾンを注入した後、該オゾンにより分解された地中内の分解物質を前記吸引装置により吸引除去する浄化工程とを有し、最後に前記分析工程により前記地中内の浄化を確認して地中浄化作業を終了することを特徴とする地中内の浄化方法。

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