JP2005349361A - 汚染土壌改良方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 噴射管を外径の細い単管で形成して構造を簡略化すると共に、回転駆動装置を小型化し、狭い敷地内や屋内での作業を可能にし、しかも地中でバブリングを行なって、土壌に含まれているガスの分離を短時間で行なう汚染土壌改良方法を提供するものである。
【解決手段】 単管１３の下端に水噴射口１４を形成し、この上部にボールストッパー１７を着脱自在に設けると共に、この上方に噴射ノズル１８を設けた噴射管５を、回転させながら下端の水噴射口１４から水１９を噴射して地中に挿入した後、ボールストッパー１７を挿着して水噴射口１４を塞ぎ、次いで噴射管５を回転して上下動させながら、噴射ノズル１８から水１９を高圧噴射して孔径を拡大させた後、噴射ノズル１８からエアー４４を噴射してスラリー状になった汚染土壌をバブリングし、次いで噴射管５を引き上げながら噴射ノズル１８からスラリー状竹炭粉４５を噴射して置換するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は汚染土壌の改良方法に関するものである。

近年、工場地帯やガソリンスタンド、クリーニング工場等の跡地にビルやマンションなどを建設する場合、跡地に精密部品の洗浄などに用いられたトリクロロエチレンやテトラクロロエチレン、ベンゼン等の発ガン性物質が、適正に廃棄されずに地下へ浸透して土壌や地下水が汚染されていることが表面化してきた。

このようにトリクロロエチレン等の化学物質により土壌が汚染されている場所は全国で３８万ケ所以上もあるといわれ、これらの跡地を再利用する場合に、汚染された土壌を浄化する必要がある。この土壌浄化方法としては、汚染土壌を掘り出してこれを焼却し、含有している汚染物質を除去してから埋戻す方法や、セメントスラリーを高圧噴射攪拌置換工法によって、汚染土壌を固化させて汚染物質を不溶化させる方法が採られている。

しかしながら、汚染土壌を掘り出して焼却してから埋戻す方法は、建物に近接している場所では採用できず、また作業も大掛かりとなるので処理コストが高くなる問題がある。またセメントスラリーの高圧噴射攪拌置換工法では、地中に固化した大量のセメント層が埋設された状態となるので、地下水がセメント成分により汚染され、地下水脈を遮断したり地盤沈下などの問題がある。

このため本発明者は、水とエアーおよびスラリー状置換埋設物質をそれぞれ別個に供給する三重管構造の噴射管の先端に噴射部を設け、この噴射部の側面に、水を高圧噴射する高圧水ノズルと、エアーを高圧噴射するエアーノズルとを近接して設け、この下方の先端側に、スラリー状置換埋設物質を噴射する置換埋設物質ノズルを設けた噴射管を、汚染土壌に達するまで地中に挿入した後、噴射管を回転させて引上げながら、噴射ノズルから水とエアーを噴射して汚染土壌を攪拌し、スラリー状になった汚染土壌を孔と噴射管との間から地上に排出すると共に、水とエアーの噴射ノズルより下方に設けた置換埋設物質噴射ノズルからスラリー状置換埋設物質を噴射して、排出した汚染土壌の空間部にスラリー状置換埋設物質を埋設すると共に、地上に排出されたスラリー状汚染土壌を、更にタンク内に送って、ここでエアーを噴射してエアーバブリングを行ない、土壌に含まれる汚染ガスを大気中に放出して除去する汚染土壌改良方法（特許文献１）を先に開発した。

この方法によれば、噴射管に高圧水ノズルと、エアーノズルを近接して設けたので、同時に噴射することにより周囲の土壌をスラリー化することができると共に、この下方に設けた置換埋設物質ノズルからスラリー状置換埋設物質を噴射して、効率よく汚染土壌を置換浄化することができる。更に地上に排出されたスラリー状土壌を、タンク内に送って、ここでエアーを噴射してエアーバブリングを行ない、土壌に含まれる揮発性の汚染ガスを効率よく大気中に放出して浄化し、土壌を再利用することができる利点がある。

しかしながらこの方法では、噴射管が高圧水ノズルとエアーノズルおよびスラリー状置換埋設物質を噴射する置換埋設物質ノズルをそれぞれ別個の通路に設けた三重管構造であるため構造が複雑で高価となる。その上、噴射管外径が大きくなるため、これを回転駆動させる装置も大掛かりとなり、狭い敷地内や屋内での作業ができない問題があった。また高圧水とエアーを同時に噴射しながら穿孔するので、孔と噴射管との間から地上に排出されるスラリー状汚染土壌が大量になる問題があった。また地上に排出されたスラリー状汚染土壌を真空タンク内に吸引して、ここでエアーを噴射してエアーバブリングを行なっているが、この時間が長く、特に外気温の低い冬期はタンクが冷却されて、土壌に含まれているガスが十分に分離できず、作業に時間がかかる問題があった。
特許第３４５２９１６号

本発明は上記問題点を改善し、噴射管を単管で形成して構造を簡略化して安価に製造できると共に、噴射管の外径を細くして、回転駆動装置を小型化し、狭い敷地内や屋内での作業を可能にし、しかも地上に排出されるスラリー状汚染土壌を少なくすると共に、地中でバブリングを行なって土壌に含まれているガスの分離を短時間で完了させ、作業性を大幅に向上させた汚染土壌改良方法を提供するものである。

請求項１記載の汚染土壌改良方法は、単管の下端に水噴射口を形成し、この水噴射口の上部に前記水噴射口を塞ぐボールストッパーを着脱自在に設けると共に、この上方の単管側面に噴射ノズルを設けた噴射管を、回転させながら下端の水噴射口から水を噴射して、汚染土壌に達するまで地中に挿入して穿孔した後、ボールストッパーを挿着して水噴射口を塞ぎ、次いで噴射管を回転して上下動させながら、単管側面の噴射ノズルから水を横方向に高圧噴射して孔径を拡大させた後、噴射ノズルからエアーを噴射してスラリー状になった汚染土壌をバブリングし、次いで噴射管を引き上げながら噴射ノズルからスラリー状置換埋設物質を噴射して、スラリー状汚染土壌を孔と噴射管との間から地上に排出しながら置換し、地上に排出されたスラリー状汚染土壌を、更に真空タンク内に吸引して、ここでエアーを噴射してエアーバブリングを行なって土壌に含まれる汚染ガスを分離し、ガス吸着剤を通してから大気中に放出することを特徴とするものである。

請求項２記載の汚染土壌改良方法は、噴射管から地中に噴射する水またはエアーもしくはタンク内に噴射するエアーの何れか少なくとも１つを３０℃以上に加熱して供給することを特徴とするものである。

請求項３記載の汚染土壌改良方法は、スラリー状置換埋設物質として、竹炭または木炭もしくは活性炭などの炭化吸着剤の微粉を水に混和したスラリー状炭化吸着剤を用いることを特徴とするものである。

請求項４記載の汚染土壌改良方法は、請求項１記載の汚染土壌改良方法に、更に噴射管からスラリー状置換埋設物質を噴射して汚染土壌を置換している地点の近傍の、後工程で噴射管を挿入する地点に、大気汚染防止用真空ピットを設置して、ここから地中に有孔管を埋設すると共に、大気汚染防止用真空ピットを真空タンクに接続し、地中のガスを吸引して真空タンクでエアーバブリングすることを特徴とするものである。

本発明の請求項１記載の汚染土壌改良方法によれば、噴射管を単管で形成し、単管の下端に水噴射口を設け、この水噴射口の上部に前記水噴射口を塞ぐボールストッパーを着脱自在に設けると共に、この上方の単管側面に噴射ノズルを設けて、この噴射ノズルから水とエアー、スラリー状置換埋設物質を順次噴射して汚染土壌を置換していくので、噴射管の構造を小型簡略化して安価に製造できると共に、噴射管の外径を細くして、回転駆動装置を小型化し、狭い敷地内や屋内での作業を可能にし、しかも地上に排出されるスラリー状汚染土壌を少なくすると共に、地中でバブリングを行なって土壌に含まれているガスの分離を短時間で完了して作業性を大幅に向上させることができる。

請求項２記載の汚染土壌改良方法によれば、噴射管から地中に噴射する水またはエアーもしくはタンク内に噴射するエアーの何れか少なくとも１つを加熱して供給することにより、スラリー状汚染土壌が加熱されて、土粒子が細かく粉砕され易くなると共に、吸着していたガスが効率よく分離し、外気温の低い冬期間でも、従来方法に比べれ処理時間が半分に短縮されて、処理コストを大幅に削減することができる。

また請求項３記載の汚染土壌改良方法によれば、スラリー状置換埋設物質として、竹炭または木炭もしくは活性炭などの炭化吸着剤の微粉を水に混和したスラリー状炭化吸着剤を用いることにより有害なガスを効率よく吸着することができる。また地中に埋設しても長期間に亘って吸着効果を維持すると共に、透水性が優れているので地下水脈を遮断する恐れがない。

また請求項４記載の汚染土壌改良方法によれば、メインの汚染土壌改良工法を実施している間に、ここに隣接する次の作業地点に有孔管を挿入しておき、メインの浄化地点で噴射された高圧水や高圧エアーにより周囲に押し出されてきたガスを有孔管で捕集して周囲土壌への拡散を防止することができる。

単管構造の噴射管を用いて、水とエアー、スラリー状置換埋設物質をそれぞれ別個に供給して、狭い場所でも小型の装置で汚染土壌を置換して、排出された汚染土壌に含まれる揮発性の化学物質を分離する汚染土壌改良方法を実現した。

以下本発明の実施例を図１ないし図７を参照して詳細に説明する。先ず予め地質調査を行なって汚染されている土壌の範囲を調査する。この調査結果に基づいて、対象地点に図１に示すようにプラント１を設置し、浄化する場所の地表をバックホーで掘削して四角の穴２を掘る。次にこの穴２に大気汚染防止用真空ピット３を設置する。

この大気汚染防止用真空ピット３は、図２に示すように、下端が開口した鋼板製のボックス４の上面に、噴射管５が回転自在に貫通する貫通口６を形成すると共に、吸引ホース８が挿着されるホース挿着口９を形成したものである。貫通口６はフランジ１０、１０の間にリング状のゴム板１１をボルトで挟持したもので、噴射管５を貫通させた状態で隙間をシールするようになっている。

噴射管５は図３に示すように、単管１３の下端に水噴射口１４が形成され、この先端に複数個の切削ビット１５が間隔をおいて同一円周上に突設されている。水噴射口１４の上部内側には、段部１６が形成され、ここに水噴射口１４を塞ぐボールストッパー１７が着脱自在に設けられている。更にこの上方の単管１３の側面には、噴射ノズル１８が形成されている。

また前記プラント１は、図１に示すように竹炭粉を保管するサイロ２０と、スラリープラント２１と、これに接続する高圧ポンプ２３ａ、２３ｂと、高圧ポンプ２３ｂを介して接続された水槽２２と、エアーコンプレッサー２４とから構成されている。また高圧ポンプ２３ａ、２３ｂと、エアーコンプレッサー２４は、スイベル２５に接続され、ここに噴射管５の上部が取付けられるようになっている。また２６は噴射管５を保持して回転させながら地中に貫入させる回転マシーンである。

真空タンク２８を取付けたバキューム車２９は図４に示すように、真空タンク２８に吸引ホース８が接続されていると共に、内部にエアー噴出装置３０が設けられている。また真空タンク２８の上部にはシャッシー３１に搭載した真空ポンプ３２が接続され、更にこの排気側にガス吸着剤となる活性炭タンク３３を接続したものである。

また前記エアー噴出装置３０は、空気加熱装置３８に接続されている。この空気加熱装置３８は、ジェットバーナー３９の先端に燃焼タンク４０が設けられ、更に連通管４１で接続された蓄熱タンク４２とからなり、この蓄熱タンク４２に取付けた排気管４３が前記真空タンク２８内のエアー噴出装置３０に接続されている。

上記装置により汚染土壌を改良する方法を説明する。先ず図１に示すように、回転マシーン２６に噴射管５を取付け、この下部側を図２に示すように大気汚染防止用真空ピット３の貫通口６に挿着して下げる。この最初の段階では噴射管５にボールストッパー１７は取付けていない。一方、図１に示すプラント１のサイロ２０に竹炭粉を投入し、水槽２２に水１９を供給する。次に水１９を高圧ポンプ２３ｂでスラリープラント２１に送ると共に、サイロ２０から竹炭粉を送って、ここで竹炭粉と水１９を攪拌混合してスラリー状竹炭粉４５を製造する。

この状態でプラント１の水槽２２から高圧ポンプ２３ｂで水１９を噴射管５に供給し、この下端に形成した水噴射口１４から水１９を噴射する。同時に噴射管５を回転マシーン２６で回転させると、先端に突設した切削ビット１５が回転して土を掻き取りながら噴射管５が地中に貫入されていく。この時、噴射ノズル１８からは僅かに水１９が噴射している。このように孔７を穿孔しながら噴射管５を汚染土壌１２の下部に達するまで挿入する。

噴射管５が汚染土壌１２の下部に達したら、図５に示すように噴射管５の上端からボールストッパー１７を投入すると、水噴射口１４の上部に形成した段部１６で支持されて水噴射口１４が塞がれる。水噴射口１４が塞がれると、この上方に形成された噴射ノズル１８から高圧の水１９が噴射される。この状態で噴射管５を回転させながら上下動させると図５に示すように孔７の周囲の汚染土壌１２が攪拌されてスラリー状になり内径が拡大していく。

次に水１９の供給を停止して、エアーコンプレッサー２４を運転し図６に示すように噴射管５にエアー４４を供給すると、噴射管５が回転しながら噴射ノズル１８から高圧のエアー４４が噴射されスラリー状汚染土壌１２Ａをバブリングして攪拌する。このように地中でエアーバブリング（ばっ気）すると、スラリー状汚染土壌１２Ａに含まれている揮発性のトリクロロエチレンなどの化学物質が効率よく分離する。

次にエアー４４を停止して、図７に示すように噴射管５を孔７の最下部まで下げてから、プラント１で製造されたスラリー状竹炭粉４５を噴射管５に供給すると、噴射ノズル１８から噴射される。噴射ノズル１８からスラリー状竹炭粉４５を噴射すると、周囲のスラリー状汚染土壌１２Ａは、孔７と噴射管５との間の隙間を通って地上の大気汚染防止用真空ピット３に排出され、この排出された部分にスラリー状竹炭粉４５が下方から上方に向かって順次充填されて置換していく。スラリー状竹炭粉４５に置換された部分は、水分が抜けると竹炭層となって土壌が改良される。

竹炭粉は、トリクロロエチレンなどの化学物質を吸着する能力に優れ、これが地中に存在すると、地中に残留する化学物質を吸着して土壌を浄化することができる。また地下水が竹炭層を通過すると、ここで各種の有害物質が吸着され、地下水を浄化する作用もあり、従来のセメントスラリーを固化させる工法のように地下水の汚染がない。更に竹炭層は透水性が優れているので地下水脈を遮断する恐れがなく、またセメントに比べて安価であり施工費用を安くすることもできる。

上方に押し出されたスラリー状汚染土壌１２Ａは、大気汚染防止用真空ピット３内に一旦溜り、ここから吸引ホース８でバキューム車２９の真空タンク２８内に吸引される。この時、大気汚染防止用真空ピット３は、大気から遮断されてほぼ真空状態となっているので効率よく吸引されると共に、排出されたガスがそのまま大気中に放散されるのを防止することができる。

一方、バキューム車２９は、空気加熱装置３８からの加熱空気で予め加熱しておく。これは図４に示すようにジェットバーナー３９に点火して燃焼タンク４０内の空気を加熱し、更にこれを連通管４１を介して蓄熱タンク４２に送り、更にここからら排気管４３を通して真空タンク２８内のエアー噴出装置３０に供給して真空タンク２８を加熱する。この場合３０℃以上の加熱空気を送って内部を暖めた状態で、真空ポンプ３２により真空タンク２８内を吸引すると、真空タンク２８内が減圧状態となって、ここに接続した吸引ホース８から、大気汚染防止用真空ピット３内に排出されたスラリー状汚染土壌１２Ａを吸引して、真空タンク２８内に導く。

ここでエアー噴出装置３０から加熱された空気が噴出され、吸引したスラリー状汚染土壌１２Ａをエアーバブリング（ばっ気）すると、スラリー状汚染土壌１２Ａに含まれている揮発性のトリクロロエチレンなどの化学物質が効率よく放出される。特に外気温が低い冬期間には分離が促進され、短時間で基準値以下に下げることができる。また分離されたガス状の化学物質は、更に活性炭３２で吸着除去され、大気中に放出される。

従ってこのバキューム車２９を現場に持ち込んで、排出されたスラリー状汚染土壌１２Ａをその場で真空タンク２８内で浄化処理することができる。なおスラリー状汚染土壌１２Ａは攪拌過程で、噴射したスラリー状竹炭粉４５が一部混合するので、排出されたスラリー状汚染土壌１２Ａには竹炭粉が含まれており、この吸着作用により、有害ガスが吸着されて、後処理も容易となる。

また真空タンク２８内に供給するエアー４４を加熱する方法に限らず、噴射管５から地中に噴射する水またはエアーを加熱して、直接、スラリー状汚染土壌を加熱し、これを真空タンク２８内でエアーバブリングする方法でも良い。また噴射する水とエアーの両方を加熱しても良い。また真空タンク２８を断熱構造とすることにより更に温度の低下を防止でき、特に冬期間作業する場合には効果的である。

図８は本発明の他の実施例を示すもので、メインの汚染土壌改良工法を実施しながら、この地点から１．５〜２．５ｍ離れた後工程で浄化する地点を穿孔して、ここに穴２を掘って大気汚染防止用真空ピット３を設置して、ここから地中に有孔管４６を埋設してその上端を塞いでおく。この大気汚染防止用真空ピット３にソケット４８から吸引吸引ホース８を接続して、更にソケット４８を吸引ホース８でバキューム車２９の真空タンク２８に接続する。

このようにメインの汚染土壌改良工法を実施すると、メインの浄化地点で噴射された高圧水や高圧エアーにより周囲に押し出されてきたガスが、後工程で浄化する地点に埋設した有孔管４６から吸引される。吸引されたガスはソケット４８から真空タンク２８に送られて、ここでエアーバブリングされ、揮発性のガスが分離すると共に、メタンガスなどの可燃性ガスはガス吸着剤となる活性炭タンク３６を通過してここで吸着除去される。

従ってメインの汚染土壌改良工法を実施している間に、次の地点を穿孔しておくのでメイン浄化作業での穿孔作業を予め行なうことができ作業性を向上させることができると共に、メインの浄化地点で噴射された高圧水や高圧エアーにより周囲に押し出されてきたガスの周囲土壌への拡散を防止することができる。

なお上記説明では置換埋設物質として、竹炭で形成した炭化吸着剤を用いた場合について説明したが、木炭または活性炭などで形成した炭化吸着剤を用いても良い。また置換埋設物質としては炭化吸着剤に限らず、土壌や砂を用いても良く。またこれらを混合して用いても良い。この場合、汚染土壌を浄化した後の土壌を置換埋設物質として戻すことにより、排出残土を少なくすることができる。また真空タンク２８はバキューム車２９に取付けたものに限らずエアー噴出装置３０と真空ポンプ３２を設けた設置型のものでも良い。

本発明の実施例による汚染土壌を改良している状態を示す断面図である。 大気汚染防止用真空ピットの断面図である。 噴射管の断面図である。 バキューム車に搭載したタンクに加熱空気を送りながらエアーバブリングしている状態を示す説明図である。 図１の状態から噴射管を上下動させながら水を噴射して土壌を撹拌して孔径を広げている状態を示す断面図である。 図５の状態から噴射管を上下動させながらエアーを噴射してバブリングしている状態を示す断面図である。 図６の状態から噴射管を上昇させながらスラリー状竹炭粉を噴射して置換している状態を示す断面図である。 本発明の他の実施例による汚染土壌を改良している状態を示す断面図である。

符号の説明

１ プラント
２ 穴
３ 大気汚染防止用真空ピット
５ 噴射管
７ 孔
８ 吸引ホース
１２ 汚染土壌
１２Ａスラリー状汚染土壌
１３ 単管
１４ 水噴射口
１５ 切削ビット
１６ 段部
１７ ボールストッパー
１８ 噴射ノズル
１９ 水
２６ 回転マシーン
２８ 真空タンク
２９ バキューム車
３０ エアー噴出装置
３２ 真空ポンプ
３３ 活性炭タンク
３８ 空気加熱装置
３９ ジェットバーナー
４０ 燃焼タンク
４４ エアー
４５ スラリー状竹炭粉
４６ 有孔管

Claims (4)

1. 単管の下端に水噴射口を形成し、この水噴射口の上部に前記水噴射口を塞ぐボールストッパーを着脱自在に設けると共に、この上方の単管側面に噴射ノズルを設けた噴射管を、回転させながら下端の水噴射口から水を噴射して、汚染土壌に達するまで地中に挿入して穿孔した後、ボールストッパーを挿着して水噴射口を塞ぎ、次いで噴射管を回転して上下動させながら、単管側面の噴射ノズルから水を横方向に高圧噴射して孔径を拡大させた後、噴射ノズルからエアーを噴射してスラリー状になった汚染土壌をバブリングし、次いで噴射管を引き上げながら噴射ノズルからスラリー状置換埋設物質を噴射して、スラリー状汚染土壌を孔と噴射管との間から地上に排出しながら置換し、地上に排出されたスラリー状汚染土壌を、更に真空タンク内に吸引して、ここでエアーを噴射してエアーバブリングを行なって土壌に含まれる汚染ガスを分離し、ガス吸着剤を通してから大気中に放出することを特徴とする汚染土壌改良方法。
2. 噴射管から地中に噴射する水またはエアーもしくはタンク内に噴射するエアーの何れか少なくとも１つを３０℃以上に加熱して供給することを特徴とする請求項１記載の汚染土壌改良方法。
3. スラリー状置換埋設物質として、竹炭または木炭もしくは活性炭などの炭化吸着剤の微粉を水に混和したスラリー状炭化吸着剤を用いることを特徴とする請求項１記載の汚染土壌改良方法。
4. 請求項１記載の汚染土壌改良方法に、更に噴射管からスラリー状置換埋設物質を噴射して汚染土壌を置換している地点の近傍の、後工程で噴射管を挿入する地点に、大気汚染防止用真空ピットを設置して、ここから地中に有孔管を埋設すると共に、大気汚染防止用真空ピットを真空タンクに接続し、地中のガスを吸引して真空タンクでエアーバブリングすることを特徴とする汚染土壌改良方法。