JP2005279345A - 土壌浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】酸素源の注入によって汚染土壌中を流れる地下水を閉塞させることなく、好気性従属栄養細菌を利用して汚染土壌を効率よく浄化することができる土壌浄化方法を提供する。
【解決手段】注入用井戸１２は、地表２から地下水の上流側に当たる汚染土壌８に対して垂直に掘削されて形成される。混合槽１４は、近傍に設けられた水道水供給管１６と酸化源槽１８と還元剤槽２０とを用いて、付属する酸化還元電位計２２の測定値が３００〜７７１ｍＶの範囲になるように予め調整された注入液を地表２で貯留する。注入用井戸１２と混合槽１４とは注入管２６によって連結されており、注入管２６に配設された注入ポンプ２６ａを駆動させることにより、混合槽１４内の注入液が注入用井戸１２を介して汚染土壌８内へ注入される。
【選択図】 図１

Description

本発明は土壌浄化方法に係り、特に汚染土壌に対して原位置から酸素や栄養塩を注入して汚染土壌中の微生物を活性化させることにより、汚染土壌を浄化する土壌浄化方法に関する。

従来、地下水を含有する帯水層の一部が汚染物質により汚染された汚染土壌を浄化する方法として、土壌中に存在する微生物を利用して汚染土壌の浄化を行なう生物浄化方法がある。すなわち、地表から汚染土壌まで掘削して、空気や低濃度の過酸化水素水、酸素発生源などの酸素源を汚染土壌に直接注入することにより、汚染土壌中に存在する好気性従属栄養細菌を活性化させて、汚染土壌中の汚染物質を分解して汚染土壌を浄化させる。この生物浄化方法は、浄化の処理によって環境汚染が発生することを防止できるとともに、浄化に要する手間やコストを低減することができるので、汚染土壌の浄化方法として多く採用される。

また、特許文献１及び２では、窒素及びリン化合物などの栄養塩や、親油性及び親水性の栄養素などを上述した酸素源とともに汚染土壌に注入する土壌浄化方法が開示されている。これにより、汚染土壌中の好気性従属栄養細菌に対して活性化に必要な栄養素を補充できるので、好気性従属栄養細菌の活性化を促進して、汚染土壌の浄化を短縮化することができる。
特開平１１−１０４６１２号公報 特表平９−５０１８４１号公報

しかしながら、従来の生物浄化方法や特許文献１及び２の方法では、汚染土壌に対して酸素源が注入されるため、注入された酸素が地下水中に含まれる鉄イオンを酸化させる。酸化した鉄イオンは水酸化鉄となって地下水中に析出し、汚染土壌における地下水の流れを閉塞して汚染土壌に対する注入速度を低下させる。そのため、時間とともに汚染土壌に対する注入量が減少して土壌浄化の効率が低下するという欠点があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、酸素源の注入によって汚染土壌中を流れる地下水を閉塞させることなく、好気性従属栄養細菌を利用して汚染土壌を効率よく浄化することができる土壌浄化方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、地下水を含有する帯水層の一部が汚染物質で汚染された汚染土壌に対して、前記地下水の流れの上流側で酸素を含有する注入液を注入することにより、前記汚染土壌中の好気性従属栄養細菌を活性化させて浄化する土壌浄化方法において、前記注入液に還元剤を添加して、前記注入液の酸化還元電位を３００〜７７１ｍＶの範囲に予め調整してから注入することを特徴とする。

ここで述べる帯水層とは、岩石の割れ目や土壌中の孔隙が地下水により飽和された層であり、帯水層では飽和された地下水の微速な流れが生じている。また、汚染土壌とは、土壌そのものの他、土壌中に存在する地下水も含むものとする。

本発明によれば、元々、土壌中には溶存酸素などの酸素源が少ないため、地下水中に含まれる鉄成分は２価の陽イオンの状態で溶解している。したがって、汚染土壌に対して酸素の注入を行なうと、地下水中で２価の鉄イオンが酸化されて水酸化鉄となって析出されるため、汚染土壌における地下水の流れを閉塞させる。

そこで、本発明では注入液に還元剤を添加して、注入液の酸化還元電位を３００〜７７１ｍＶの範囲に予め調整してから注入液の注入を行なうことにより、好気性処理を可能にしつつ地下水において２価の鉄イオンが析出することを防止するようにした。これにより、地下水中の鉄イオンが析出して地下水の流れを閉塞させることを防止できるので、汚染土壌への注入量を安定させて酸素を効率よく供給することができる。また、予め酸化還元電位を調整してから注入するので、汚染土壌中において局部的にも７７１ｍＶを超えることがない。これにより、効率のよい汚染土壌の浄化を均一に行なうことができる。

本発明の請求項２に記載の発明は前記目的を達成するために、地下水を含有する帯水層の一部が汚染物質で汚染された汚染土壌に対して、前記地下水の流れの上流側で酸素を含有する注入液を注入することにより、前記汚染土壌中の好気性従属栄養細菌を活性化させて浄化する土壌浄化方法において、前記汚染土壌を流れる地下水の酸化還元電位を常に測定し、前記測定された酸化還元電位の測定値が３００〜７７１ｍＶの範囲になるように、前記注入液に還元剤を添加することを特徴とする。

請求項２によれば、汚染土壌を流れる地下水の酸化還元電位を常に測定し、その測定値が３００〜７７１ｍＶの範囲になるように、注入液に含有される還元剤の量を調整するようにした。このため、汚染土壌の環境が何らかの要因で変化しても、汚染土壌中を流れる地下水の酸化還元電位を上述した範囲に安定して保持できるので、鉄イオンの析出による地下水の流れを閉塞することを確実に防止できる。これにより、汚染土壌へ注入される注入液の量をより安定させることができるので、汚染土壌へ酸素を効率よく供給して土壌の浄化を促進することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の汚染土壌の下流側で、前記汚染土壌を流れる地下水を揚水することを特徴とする。これにより、汚染土壌における地下水の流れを促進することができるので、注入液の量を増加させて汚染土壌の浄化に要する時間を短縮化することができる。

以上説明したように本発明に係る土壌浄化方法によれば、汚染土壌の地下水を酸化還元電位が３００〜７７１ｍＶの範囲に調整することにより、注入によって汚染土壌における地下水の流れを閉塞させることなく、好気性従属栄養細菌を活性化させることができる。これにより、安定して酸化源の注入を行なうことができるので、効率のよい汚染土壌の浄化を行なうことができる。

以下添付図面に従って本発明に係る土壌浄化方法の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本発明の土壌浄化方法を好適に用いた第１の実施の形態である土壌浄化装置１０の構成図であり、注入液の酸化還元電位を調整する一例である。

図１に示すように、地表２を形成する透水層４の下方には、地下水を含んだ帯水層６が形成されており、帯水層６には一部が汚染物質で汚染された汚染土壌８が存在する。

土壌浄化装置１０は汚染土壌８の上方近傍に設置され、主に注入用井戸１２と、混合槽１４と、注入管２６とから構成される。

注入用井戸１２は、地表２から地下水の上流側に当たる汚染土壌８に対して垂直に掘削された井戸であり、その形状や本数、大きさは汚染土壌８に対して効率よく注入可能であることが好ましい。

混合槽１４は地表２に設置された槽であり、汚染土壌８へ注入する注入液を調整して貯留する。混合槽１４では、水道水供給管１６から水道水が供給されると同時に、酸素源槽１８から過酸化水素や除放性酸素剤などの酸素源が酸素源供給ポンプ１８ａの駆動により添加されるとともに、還元剤槽２０から還元剤が還元剤供給ポンプ２０ａの駆動により添加され、付属する攪拌機１４ａで攪拌することにより所定の濃度に注入液が調整される。また、混合槽１４には酸化還元電位計２２が設置されており、混合槽１４内の注入液の酸化還元電位を測定して制御部２４へ送信する。制御部２４は酸素源供給ポンプ１８ａ及び還元剤供給ポンプ２０ａと接続しており、送信された測定値が３００〜７７１ｍＶの範囲になるように、酸素源供給ポンプ１８ａ及び還元剤供給ポンプ２０ａの駆動を制御して、酸素源及び還元剤の添加量を調整する。

注入用井戸１２と混合槽１４とは注入管２６によって連結されており、注入管２６に配設された注入ポンプ２６ａを駆動させることにより、混合槽１４内の注入液が注入用井戸１２を介して汚染土壌８内へ注入される。

次に、上記の如く構成された土壌浄化装置１０を用いて、本発明の土壌浄化方法の作用について説明する。

汚染物質で汚染された汚染土壌８を浄化する方法として、原位置で汚染土壌８に対して酸素源を注入して汚染土壌８中の好気性従属栄養細菌を活性化させる生物浄化方法は、浄化による環境汚染を生じさせることがない上、浄化に要するコストを低減した土壌浄化方法といえる。

しかしながら、好気性従属栄養細菌は好気的条件下のみで活性化されるため、酸素源の注入が不可欠とされる。このため、汚染土壌８に注入された酸素源が地下水中に含まれる２価の鉄イオンを酸化して水酸化鉄となって析出する。析出した水酸化鉄は、汚染土壌８を形成する粒子間の隙間を塞いで、汚染土壌８中における注入液や地下水の流れを閉塞させてしまう。このため、汚染土壌８への注入を行なう際には、時間とともに汚染土壌８への注入量が低下して、汚染土壌８の浄化速度が低下してしまう。

そこで、本発明では、注入液の酸化還元電位が３００〜７７１ｍＶの範囲になるように調整するようにした。すなわち、注入液の酸化還元電位が７７１ｍＶを超えると、地下水に含有される２価の鉄イオンを酸化させてしまう。一方、注入液の酸化還元電位が３００ｍＶを下回ると、注入液中の酸素源が還元されて汚染土壌８の好気性従属栄養細菌に対して効率よく酸素を供給できなくなる。したがって、上述した範囲の酸化還元電位の注入液を注入することにより、地下水中に水酸化鉄が析出することを抑制できるとともに、汚染土壌８中の好気性従属栄養細菌に効率よく酸素を供給することができる。したがって、本発明を採用することにより、汚染土壌８に対して安定した注入を行なうことができるので、汚染土壌８の浄化に要する時間を短縮することができる。

また、注入液は、混合槽１４で予め調整してから汚染土壌８に注入されるので、汚染土壌において局部的にも７７１ｍＶを超えることがない。これにより、効率のよい汚染土壌の浄化を均一に行なうことができる。

図２は、本発明の土壌浄化方法を好適に用いた第２の実施の形態である土壌浄化装置５０の構成図であり、汚染土壌８を流れる地下水の酸化還元電位を測定するとともに、汚染土壌８の下流側で地下水を揚水する一例である。なお、第１の実施の形態である土壌浄化装置１０と同じ部材及び装置は同符号を付すとともに、その説明は省略する。

土壌浄化装置５０は、図１で示した土壌浄化装置１０とほぼ同様であるが、地下水の流れに対して下流側の汚染土壌８には、測定用井戸２８及び揚水用井戸３０が設けられている。

測定用井戸２８は、注入用井戸１２よりも地下水の流れに対して下流側に設けられ、地表２から汚染土壌８まで垂直に掘削することにより形成される。測定用井戸の下端には、汚染土壌の地下水が湧出して貯留されるとともに、貯留された地下水の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計２２が設置される。酸化還元電位計２２は制御部と接続しており、測定した測定値を送信する。制御部２４は、酸素源供給ポンプ１８ａ及び還元剤供給ポンプ２０ａと接続しており、送信された測定値が３００〜７７１ｍＶの範囲になるように、酸素源供給ポンプ１８ａ及び還元剤供給ポンプ２０ａの駆動を制御して、混合槽１４に添加される酸素源及び還元剤の量を調整する。

揚水用井戸３０は、測定用井戸２８よりも下流側に設けられ、地表２から汚染土壌８の深さまで垂直に掘削することにより形成される。揚水用井戸３０の下端には揚水ポンプ３２が設置されており、揚水ポンプ３２の駆動により揚水用井戸３０の下端に湧出した地下水を地表２まで揚水し、連結された揚水管３４により揚水した地下水を混合槽１４へ供給する。

次に、上記の如く構成された土壌浄化装置５０を用いて、本発明の土壌浄化方法の作用について説明する。

土壌浄化装置５０では、測定用井戸２８を設けて汚染土壌８を流れる地下水の酸化還元電位を測定し、その測定値に基づいて、注入する注入液を調整するようにした。これにより、汚染土壌８を流れる地下水の酸化還元電位を３００〜７７１ｍＶの範囲に正確に調整することができるので、地下水から析出される水酸化鉄の量をより低減することができる。したがって、汚染土壌８に対してより安定して酸素を供給することができるので、汚染土壌８をより効率よく浄化することができる。

また、揚水用井戸３０において汚染土壌８よりも下流側で地下水の揚水が行なわれるため、注入した注入液を汚染土壌８に対して迅速に浸透させることができる。これにより、汚染土壌８の浄化に要する時間を大幅に短縮することができる。

さらに、揚水用井戸３０で揚水した地下水を揚水管３４で混合槽１４へ供給することにより、揚水した地下水を注入液として利用することができるので、汚染土壌８の浄化に要するコストを大幅に低減することができる。

なお、上述した土壌浄化装置１０，５０において、使用される各部材及び装置の個数、形状、材質などは特に限定するものではない。

土壌浄化装置１０，５０では、注入液として酸素源及び還元剤を添加したものを使用したが、特に限定するものではない。酸素源及び還元剤の他に、好気性従属栄養細菌の栄養となる栄養塩や栄養素を添加した注入液を注入すれば、より短時間で効率よく汚染土壌を浄化することができる。

また、土壌浄化装置５０において、注入用井戸１２を汚染土壌８の上流側に、揚水用井戸３０を汚染土壌８の下流側に設けたが、特に限定するものではない。注入用井戸１２を下流側に、揚水用井戸３０を上流側に設けて、注入及び揚水を地下水の流れよりも速く行なうようにしてもよい。

本発明の土壌浄化方法を好適に用いた第１の実施の形態である土壌浄化装置の構成図 本発明の土壌浄化方法を好適に用いた第２の実施の形態である土壌浄化装置の構成図

符号の説明

２…地表、４…透水層、６…帯水層、８…汚染土壌、１０，５０…土壌浄化装置、１２…注入用井戸、１４…混合槽、１４ａ…攪拌機、１６…水道水供給管、１８…酸素源槽、１８ａ…酸素源供給ポンプ、１８ｂ…酸素源供給管、２０…還元剤槽、２０ａ…還元剤供給ポンプ、２０ｂ…還元剤供給管、２２…酸化還元電位計、２４…制御部、２６…注入管、２６ａ…注入ポンプ、２８…測定用井戸、３０…揚水用井戸、３２…揚水ポンプ、３４…揚水管

Claims (3)

1. 地下水を含有する帯水層の一部が汚染物質で汚染された汚染土壌に対して、前記地下水の流れの上流側で酸素を含有する注入液を注入することにより、前記汚染土壌中の好気性従属栄養細菌を活性化させて浄化する土壌浄化方法において、
   前記注入液に還元剤を添加して、前記注入液の酸化還元電位を３００〜７７１ｍＶの範囲に予め調整してから注入することを特徴とする土壌浄化方法。
2. 地下水を含有する帯水層の一部が汚染物質で汚染された汚染土壌に対して、前記地下水の流れの上流側で酸素を含有する注入液を注入することにより、前記汚染土壌中の好気性従属栄養細菌を活性化させて浄化する土壌浄化方法において、
   前記汚染土壌を流れる地下水の酸化還元電位を常に測定し、
   前記測定された酸化還元電位の測定値が３００〜７７１ｍＶの範囲になるように、前記注入液に還元剤を添加することを特徴とする土壌浄化方法。
3. 前記汚染土壌の下流側で、前記汚染土壌を流れる地下水を揚水することを特徴とする請求項１又は２に記載の土壌浄化方法。
   

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