JP2006320842A - 汚染土壌の浄化処理方法と浄化処理装置 - Google Patents

汚染土壌の浄化処理方法と浄化処理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】広範囲に存在するＶＯＣで汚染された地下水を従来より少ない設備で集水すること、浄化処理期間を短縮すること、および地上の浄化処理設備を従来の方法より簡略化し省スペース化を図る。
【解決手段】敷地の地下を流れる地下水の下流側に曝気槽を兼ねた底板１ａを有する筒状の躯体１を構築すると共に、躯体１の側壁部１ｃから複数本の集水管９をＶＯＣが存在する地下帯水層１７に向けて水平方向放射状に打ち込んで埋設し、集水管９を介してＶＯＣに汚染された地下水を躯体１に集水し、この躯体内で曝気してＶＯＣを除去した後、ＶＯＣを除去した処理水を敷地内の上流側に構築した井戸３に注入し、井戸３の水位と躯体１内の水位との水頭差により井戸３の水を地下水に注水してＶＯＣに汚染されている水と合流させて躯体１に集水し、前記行程を繰り返すにことによりＶＯＣ汚染土壌の浄化処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、揮発性有機化合物（以下、ＶＯＣという）に汚染された汚染土壌の浄化処理方法と浄化処理装置に係り、特に、敷地内の広範囲に拡散している汚染された地下水を集水して効率的に浄化処理すると共に、地上に設置する浄化処理設備を簡略化するようにした浄化処理方法と浄化処理装置方法に関するものである。
ＶＯＣによる土壌汚染は、顕在化して１０年ほどしか経過しておらず、今も浄化方法として様々な新しい方法が試みられている。
ＶＯＣは、次のような性質を有している。
（１）ＶＯＣは、その殆どが水よりも密度が大きいため、地中深くまで浸透し、水と共に移動する。
（２）ＶＯＣが溶け込んだ液体は、空気に曝されると、ＶＯＣが気体となって液体より放出される。
これらの性質を利用した従来のＶＯＣ汚染土壌の代表的な浄化処理方法として、原位置抽出（地下水揚水）法がある。この方法は、ＶＯＣに汚染された土壌中に井戸を構築して汚染された地下水を井戸に集水したうえ、このＶＯＣで汚染された地下水を井戸から汲み上げて地上に設置した曝気槽に導き、空気に曝すことによりＶＯＣを地下水より脱気し、気体となったＶＯＣを回収して活性炭に吸着させる等の処理を行うことにより、集水したＶＯＣに汚染された地下水を浄化処理する方法である。
この原位置抽出（地下水揚水）法は、汚染物質が敷地の狭い範囲の１箇所に集中して存在する場合は有効な処理方法であるが、汚染物質が広範囲に拡散している場合や複数箇所に点在して存在している場合は、何本も井戸を構築する必要があり、施工量およびコストが増大してしまう問題がある。また、曝気処理を行うための曝気槽の処理能力は、その設備の容量によるところが大きく、地上において浄化処理設備を設置するスペースが狭い場所では小型の曝気処理設備しか使用できないため、処理能力が低くなり、処理に時間がかかってしまうため、大量の汚染水を短時間で処理できないという問題がある。なお、この種の従来技術として特許文献１がある。
特開２００３−１８１４４８号公報
本発明は、前記従来の方法の欠点に鑑みて提案されたもので、広範囲に存在するＶＯＣに汚染された地下水を従来の方法より少ない設備で集水すること、浄化処理期間を短縮すること、および地上の浄化処理設備を従来の方法より簡略化し省スペース化を図ることができる汚染土壌の浄化処理方法と浄化処理装置を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するため、本発明は次のように構成する。
第１の発明は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）に汚染された土壌の浄化処理方法において、敷地の地下を流れる地下水の下流側に曝気槽を兼ねた底板を有する筒状の躯体を構築すると共に、躯体の側壁から複数本の集水管をＶＯＣが存在する地下帯水層に水平方向放射状に打ち込んで埋設し、前記集水管を介してＶＯＣに汚染された地下水を躯体に集水し、躯体内で曝気してＶＯＣを除去した後、ＶＯＣを除去した処理水を敷地内の上流側に構築した井戸に注入し、井戸の水位と躯体内の水位との高低差により井戸の水を地下帯水層に注水してＶＯＣに汚染されている地下水と合流させて前記躯体に集水し、前記行程を繰り返すにことによりＶＯＣ汚染土壌の浄化処理を行うことを特徴とする。
第２の発明は、第１の発明において、躯体内にＶＯＣに汚染された地下水を貯水した後、地上に設置した送気設備に接続され躯体の底部に導いたパイプから地下水に空気を注入することにより、躯体内で一度に多量のＶＯＣに汚染された地下水を曝気処理することを特徴とする。
第３の発明は、第１または第２の発明において、ＶＯＣに汚染された土壌浄化完了後、地下水を集水するのに使用した槽状の躯体を、その後の土壌の状態を定期的に監視するための観測井として利用可能に設けたことを特徴とする。
第４の発明は、汚染土壌の浄化処理装置において、敷地の地下を流れるＶＯＣで汚染された地下水の下流側に、底板と頂版を具備しており曝気槽を兼ねる筒状の躯体を構築すると共に、上流側には、内部に貯留した水をＶＯＣが存在する地下帯水層に注水可能な井戸を構築し、前記躯体の周壁部を貫通してＶＯＣが存在する地下帯水層に向けて、かつ水平方向放射状に打ち込んで集水管を埋設し、地上には、躯体底部に伸びるパイプを通して躯体内に集水したＶＯＣ汚染水に空気を注入する送気設備と、躯体内で汚染水から脱気されたＶＯＣをパイプ及び通風機を通して給送する活性炭槽と、躯体内でＶＯＣを除去された地下水をパイプ及び揚水ポンプを通して給送する処理水槽を設置し、水中ポンプ及びパイプを通して処理水槽の浄化された地下水を前記井戸に注水するように設けたことを特徴とする。
本発明によると、次の効果がある。
（１）躯体の側壁からＶＯＣが存在する地下帯水層に水平方向放射状に打ち込んで埋設し複数本の集水管を介して、敷地内の広範囲に拡散した多量のＶＯＣに汚染された地下水を、従来の方法より少ない設備で集水することが可能となる。
（２）前記によりＶＯＣに汚染された地下水を多量に筒状の躯体に集水し、躯体内で多量の浄化処理が可能となるため、従来の方法より浄化処理期間の短縮が図れる。
（３）地下水を集水する躯体が曝気槽を兼用するので、汚染地下水からＶＯＣを除去するための曝気処理を地下水を集水した躯体内で実施でき、一度に多量のＶＯＣに汚染された地下水を曝気処理することが可能となる。
（４）前記により地上に曝気処理設備を設置する必要がなく、地上の浄化処理設備の簡略化が図られ、省スペース化することが可能となる。
（５）地下水を集水するために使用した筒状の躯体を、ＶＯＣ汚染水の浄化処理完了後は、周辺の汚染土壌の状態を監視するための観測井として利用することが可能となる。
以下、本発明の実施形態におけるＶＯＣに汚染された土壌４ａの浄化処理方法を実施する手段を、図１および図２を参照して説明する。図１は本発明の態様を示す断面図で、図２は、本発明の態様を示す平面図である。
土壌中に存在するＶＯＣは、水と共に移動する性質があるため、本発明では、ＶＯＣが存在する場所の地下を流れる地下水を集水して浄化処理を行うものである。
地下水を集水する方法として、まず敷地１９の地下を流れる地下水の下流側に、底板１ａを有する筒状の躯体１を地表面４より所定の深さまで立て込んで構築する。この躯体１はＶＯＣの曝気槽を兼ねる躯体である。躯体１の構築方法は任意でよいが、例えばオープンケーソン工法により鉄筋コンクリートで構築することができる。躯体１を構築した後、その周壁部１ｃから、多数の集水孔９ａが穿設された集水管９を地下水が存在する地下帯水層１７に向けて水平方向に、かつ放射状に打ち込んで埋設する。これにより集水範囲を拡大し、敷地１９内の広範囲に存在するＶＯＣ汚染の地下水を集水することが可能となる。集水管９を躯体１の周壁部１ｃから水平方向に、打ち込む手段は公知の手段を使用してよい。
すなわち、周壁部１ｃに開設した貫通孔から地下帯水層１７に向けて所定長の集水管単体を躯体１内側から打ち込み、複数の集水管単体をネジ結合手段で結合することにより、所定長の集水管９を地中に打設し平面からみて扇状に配設する。集水管の打設後に地下水が躯体１内に流入しないように、各集水管９の内端には止水バルブ２を設けておき、すべての作業が終わった後、各止水バルブ２を開くことにより、地下水を躯体１に集水できるようにしてある。
躯体１を構築した後、躯体１の上端に配設した頂版１ｂを介して、地上に送気設備１０と活性炭槽１１と通風機１３と揚水ポンプ１４と処理水槽１６を設置する。送気設備１０からは、曝気処理用の空気を躯体１内の地下水に向けて送気するためのパイプ７ｃを躯体１の底板１ａにまで導いてある。パイプ７ｃの先端には複数の空気注出孔１８が設けてあり、この空気注出孔１８から躯体内に集水された汚染された地下水５に向けて曝気用の空気１２を注入できる。
躯体１の上部には頂版１ｂを貫通してパイプ７ａが設けられている。このパイプ７ａは、躯体１内で曝気処理したＶＯＣを含む気体を、該躯体１内から地上に設置した通風機１３を通じて活性炭槽１１に送気するためのパイプである。さらに頂版１ｂを貫通して躯体１の底部近くまでパイプ７が垂下している。このパイプ７は、曝気処理により浄化した汚染地下水を躯体１内から揚水ポンプ１４により処理水槽１６に送水するためのパイプである。処理水槽１６内には水中ポンプ１５が設置してあり、この水中ポンプ１５から導出されたパイプ７ｂは、地下水がＶＯＣで汚染された敷地内において、地下水の上流側に設けられた井戸３に導かれている。頂版１ｂは、ＶＯＣが躯体１から外部に漏洩しないようにするためのものであり、前記の各パイプを配設した後に構築を完了する。
次に、躯体１内で実施する曝気処理の形態について説明する。曝気処理用の各設備を構築した後、止水バルブ２を開いてＶＯＣに汚染された地下水を躯体１内に集水する。集水後、地上の送気設備１０よりパイプ７ｃを通して送気した空気１２を、躯体１の底部よりＶＯＣに汚染された地下水５内に注入する。これによりＶＯＣに汚染された地下水５を曝気し、ＶＯＣ６を脱気する。気体となったＶＯＣ６は、気体回収用のパイプ７ａを通して通風機１３により地上の活性炭槽１１に送気し、ＶＯＣを活性炭に吸着させることにより浄化し、浄化した気体はパイプ７ｄを通して大気に放出する。
躯体１内でＶＯＣ６を脱気して浄化された地下水は、液体回収用のパイプ７を通じて処理水槽１６に送水し、この処理水槽１６で不純物を除去した後、パイプ７ｂを通して水中ポンプ１５により敷地を流れる地下水の上流側に設置した井戸３に送水し、地下水８が流れる地下帯中層１７に注水する。この一連の行程を繰り返して実施することにより、敷地内のＶＯＣを除去し、土壌を浄化することが可能となる。また、処理水槽１６は、躯体１内で曝気された地下水の浄化状況の監視確認（モニタリング）にも使用する。
以上の方法より、ＶＯＣに汚染された敷地内の地下水を躯体１周辺の地中に放射状に伸びた集水管９を介して躯体１に集水し、ＶＯＣを除去することにより、地下水を浄化することが可能となり、これにより敷地の土壌を浄化することが可能となる。
ＶＯＣ汚染土壌の浄化処理が完了した後、地下水を集水するために使用した躯体１は、その後の土壌の状態を定期的に監視するための観測井としてそのまま利用することが可能である。
［作用］
本発明のＶＯＣに汚染された土壌の浄化処理方法によると、ＶＯＣが存在する敷地内の水脈を流れる地下水の下流側に構築した底版１ａを有する躯体１の側壁部１ｃより地下帯水層に多数本の集水管を水平放射状に打ち込んで埋設することにより、敷地内に広範囲に存在するＶＯＣに汚染された地下水を躯体１に効率的に集水することが可能である。
さらに、集水したＶＯＣに汚染された地下水を躯体１内で空気に曝すことにより、一度に多量のＶＯＣに汚染された地下水を曝気処理することが可能となる。曝気処理により気体となったＶＯＣは、地上の活性炭槽に送気し、活性炭に吸着させることにより浄化するので大気汚染の問題が生じない。ＶＯＣを脱気した地下水は、敷地の地下水の上流側に注水するもので、この一連の作業を繰り返すことにより、敷地内のＶＯＣを除去することが可能となると共に、従来の方法より浄化処理期間の短縮を図ることが可能である。
また、曝気処理を躯体１内で実施するので地上の浄化処理設備の簡略化が図られ、省スペース化することが可能である。
本発明を実施する場合、躯体１内でＶＯＣに汚染された地下水を躯体１内の高レベル位置まで貯留し、躯体１内で曝気してＶＯＣの浄化処理を行う行程の後、その浄化処理された地下水を上流側の注入井戸３に注入する行程とを繰り返すようにしてもよく、あるいは、躯体１内でＶＯＣに汚染された地下水を曝気してＶＯＣの浄化処理を連続的に行って浄化処理された地下水を上流側の注入井戸３に連続して注入するようにしてもよい。
本発明のＶＯＣに汚染された地下水を集水し、浄化処理する態様を示す断面図である。 本発明のＶＯＣに汚染された地下水を集水し、浄化処理する態様を示す平面図である。
符号の説明
１ 地下水を集水する躯体
１ａ 躯体の底版
１ｂ 躯体の頂版
１ｃ 周壁部
２ 止水バルブ
３ 注入井戸
４ 地表面
４ａ ＶＯＣに汚染された土壌
５ ＶＯＣに汚染された地下水
５ａ 浄化処理した地下水
６ 脱気したＶＯＣ
７ ＶＯＣを脱気した地下水を処理水槽送気するパイプ
７ａ 躯体内のＶＯＣを含む気体を活性炭槽に送気するためのパイプ
７ｂ 処理水槽で処理した水を注入井戸に送水するパイプ
７ｃ ＶＯＣを曝気するために送気設備より躯体内に空気を送り込むため
のパイプ
７ｄ 浄化した気体を大気に放出するためのパイプ
８ 地下水
９ 集水管
９ａ 集水孔
１０ 送気設備
１１ 活性炭
１２ 注入する空気
１３ 通風機
１４ 揚水ポンプ
１５ 水中ポンプ
１６ 処理水槽
１７ 地下帯水層
１８ 空気注出孔
１９ 敷地

Claims (4)

  1. 揮発性有機化合物（ＶＯＣ）に汚染された土壌の浄化処理方法において、敷地の地下を流れる地下水の下流側に曝気槽を兼ねた底板を有する筒状の躯体を構築すると共に、躯体の側壁から複数本の集水管をＶＯＣが存在する地下帯水層に水平方向放射状に打ち込んで埋設し、前記集水管を介してＶＯＣに汚染された地下水を躯体に集水し、この躯体内で曝気してＶＯＣを除去した後、ＶＯＣを除去した処理水を敷地内の上流側に構築した井戸に注入し、井戸の水位と躯体内の水位との高低差により井戸の水を地下帯水層に注水してＶＯＣに汚染された地下水と合流させて前記躯体に集水し、前記行程を繰り返すにことによりＶＯＣ汚染土壌の浄化処理を行うことを特徴とする汚染土壌の浄化処理方法。
  2. 請求項１に記載の汚染土壌の浄化処理方法において、躯体内にＶＯＣに汚染された地下水を貯水した後、地上に設置した送気設備に接続され躯体の底部に導いたパイプから地下水に空気を注入することにより、躯体内で一度に多量のＶＯＣに汚染された地下水を曝気処理することを特徴とする汚染土壌の浄化処理方法。
  3. 請求項１または２に記載の汚染土壌の浄化処理方法において、ＶＯＣに汚染された土壌を浄化完了した後、地下水を集水するのに使用した槽状の躯体を、その後の土壌の状態を定期的に監視するための観測井として利用することを可能とした汚染土壌の浄化処理方法。
  4. 敷地の地下を流れるＶＯＣで汚染された地下水の下流側に、底板と頂版を具備しており曝気槽を兼ねる筒状の躯体を構築すると共に、上流側には、内部に貯留した水をＶＯＣが存在する地下帯水層に注水可能な井戸を構築し、前記躯体の周壁部を貫通してＶＯＣが存在する地下帯水層に向けて、かつ水平方向放射状に打ち込んで集水管を埋設し、地上には、躯体底部に伸びるパイプを通して躯体内に集水したＶＯＣ汚染水に空気を注入する送気設備と、躯体内で汚染水から脱気されたＶＯＣをパイプ及び通風機を通して給送する活性炭槽と、躯体内でＶＯＣを除去された地下水をパイプ及び揚水ポンプを通して給送する処理水槽を設置し、水中ポンプ及びパイプを通して処理水槽の浄化された地下水を前記井戸に注水するように設けたことを特徴とする汚染土壌の浄化処理装置。
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