JP2006326397A - 汚染地盤浄化システムおよび汚染地盤の浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】揮発性有機化合物（ＶＯＣ）によって汚染された地下水および土壌を、広範囲、かつ短期間で効率的に地盤浄化可能なシステムおよび方法の提供。
【解決手段】ガスを吸引する吸引手段２０と、ＶＯＣにより汚染された地下水２１を揚水する揚水手段２２と、上端が吸引手段に接続され、下端開口が閉鎖され、側面にガス吸引口２６を備える第１の管２７と、上端が吸引手段に接続され、下端開口が閉鎖され、第１の管の閉鎖された下端を貫通し、露出する下端側側面に地下水吸引口３０を備える第２の管３１と、第２の管内に内設され、下端に揚水手段が接続される第３の管３２とを備え、ＶＯＣにより汚染された地盤２３内に設置される三重管とを含み、吸引手段が、第２の管内を吸引して、地下水吸引口を通して第２の管内に、汚染された地下水を流入させ、第１の管内を吸引して、ガス吸引口を通して第１の管内に、ＶＯＣにより汚染されたガスを流入させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）によって汚染された地盤を浄化するシステムおよび方法に関する。

トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ホルムアルデヒド、トルエン、ベンゼン、キシレンなどのＶＯＣは、油脂類の溶解能力が高く、分解しにくく、安定していて燃えにくいという性質から、１９７０年ごろから理想の洗浄剤として多く使用されている。しかしながら、このＶＯＣは、吸入によって頭痛やめまいを引き起こし、腎傷害などの有害性や発ガン性が指摘されており、この洗浄剤の土壌や河川への廃棄による土壌汚染や地下水汚染が問題となっている。

ＶＯＣによって汚染された地下水を浄化する方法として、地下水揚水法が採用されている。この地下水揚水法は、井戸を掘孔、または、吸引管を挿入し、ＶＯＣが熔解した地下水を、水中ポンプを使用してくみ上げ、ブロアなどを使用して爆気処理し、地下水に溶存するＶＯＣをガス化分離し、活性炭などの吸着材に吸着させて回収する方法である。

また、ＶＯＣによって汚染された土壌を浄化する方法として、ガス吸引法が採用されている。このガス吸引法は、井戸を掘孔、または、吸引管を挿入し、土粒子間に存在するガスや土粒子に付着したガスを、真空ポンプを使用して吸引する方法である。

上述した水中ポンプを使用する地下水揚水法は、掘孔された井戸または吸引管の周辺の地下水の水位とその井戸または吸引管内の水位との差によって、地下水面に動水勾配を生じさせ、井戸または吸引管内に集水し、吸引してくみ上げるため、１本の井戸または吸引管のみで集水することができる範囲および水量が限定され、多数の井戸または吸引管を設置する必要があるという問題がある。また、集水速度も、水位の低下に伴って低下し、すべてをくみ上げ、浄化するまでに１〜１０年といった長期間を要するという問題もある。さらに、水中ポンプなどの揚水ポンプに関わる長期にわたる維持メンテナンスや費用の問題もある。この地下水揚水法は、地下水を揚水するため、地盤内の地下水面を下げることで、不飽和地盤領域を拡大させ、特に、真空井戸を使用して吸引した場合には、地下水面の動水勾配がより大きくなり、不飽和地盤領域をより拡大させる。この不飽和地盤領域には、ＶＯＣガスが多く含まれ、このＶＯＣガスを除去するために、ガス吸引法を併用しなければならない。また、地下水揚水法では、汚染地下水のみを浄化するため、土壌中のＶＯＣガスを除去し、土壌を浄化するためには、ガス吸引法を使用しなければならない。

ＶＯＣによって汚染された地盤では、土壌と地下水の両方が汚染されている場合が多く、これら両方を浄化するため、地下水揚水法とガス吸引法を併用した方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法は、汚染地盤に、揚水井戸と、ガス吸引井戸とを設け、地下水をくみ上げ、土壌間隙からガスを吸引するというものである。

この地下水の揚水と、ガスの吸引とを同時に行う方法は、汚染された地下水と、汚染された土壌とを同時に浄化することができるものの、上述したように、水中ポンプでは集水することができる範囲および水量が制限され、長期間を要するという問題がある。そこで、真空ポンプを用いて土壌中のガスと、地下水とを同時に、揚水および吸引する気液混合抽出法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

図１は、気液混合抽出法を行う装置を例示した図である。この装置は、地盤１０に設けられる複数の吸引井戸１１と、吸引井戸１１に接続される気液分離機１２と、気液分離機１２に接続される真空ポンプ１３と、真空ポンプ１３に接続される吸着塔１４とを含んで構成される。地盤１０は、不透水層１５と、その上に帯水層とを有しており、吸引井戸１１は、不透水層１５まで延びるように設けられる。真空ポンプ１３を起動すると、吸引井戸１１を通して地盤１０中の帯水層の地下水１６およびガスが吸引される。吸引井戸１１内では、地下水１６とガスとが混合された状態とされていて、気液分離機１２に送られ、気液分離機１２でＶＯＣを含むガスと水とに分離される。

分離された水には、少量の溶存するＶＯＣや重金属などが含まれており、これらを処理するため、図示しない水処理装置へと送られる。分離されたＶＯＣを含むガスは、真空ポンプ１３を通して吸着塔１４へと送られる。吸着塔１４内には、活性炭などの吸着材１７が充填されており、ガス中のＶＯＣなどの汚染物質が吸着除去され、大気中に放散される。

気液混合抽出法は、地下水に含まれるＶＯＣと、土壌に含まれるＶＯＣとを同時に吸引除去することができるといった利点を有するものの、真空ポンプ１３の揚程に制限があり、一般的に、地下水の深さが６〜７ｍまでとされている。地下水汚染の場合、７ｍ以上の深さにまでＶＯＣによる汚染が及んでいる場合も多く、７ｍ以上の深さにおける地下水とガスとの同時吸引することができないといった問題があった。
特開２００２−１１９９５１号公報 特開２００１−５４７８４号公報

本発明は、上記問題に鑑み、ＶＯＣによって汚染された地下水および土壌の範囲を、広範囲で、かつ短期間で効率的に地盤浄化することができるシステムおよび方法を提供することを目的とする。

上記課題は、本発明の地盤浄化方法を提供することにより達成される。すなわち、本発明の請求項１の発明によれば、ガスを吸引する吸引手段と、
ＶＯＣにより汚染された地下水を揚水する揚水手段と、
上端が前記吸引手段に接続され、下端開口が閉鎖され、側面にガス吸引口を備える第１の管と、上端が前記吸引手段に接続され、下端開口が閉鎖され、前記第１の管の閉鎖された下端を貫通し、露出する下端側側面に地下水吸引口を備える第２の管と、前記第２の管内に内設され、下端に前記揚水手段が接続される第３の管とを備え、前記ＶＯＣにより汚染された地盤内に設置される三重管とを含み、
前記吸引手段は、前記第２の管内を吸引して、前記地下水吸引口を通して前記第２の管内に、前記ＶＯＣにより汚染された地下水を流入させ、前記第１の管内を吸引して、前記ガス吸引口を通して前記第１の管内に、前記ＶＯＣにより汚染されたガスを流入させる、汚染地盤浄化システムが提供される。

本発明の請求項２の発明によれば、前記揚水手段により揚水された前記地下水を曝気処理する曝気処理装置を含む、汚染地盤浄化システムが提供される。

本発明の請求項３の発明によれば、前記第１の管内に流入させたガスに含まれる前記ＶＯＣを吸着する吸着材が充填された吸着装置を含む、汚染地盤浄化システムが提供される。

本発明の請求項４の発明によれば、前記第１の管内に流入させたガスに含まれる水分を分離する気液分離装置を含む、汚染地盤浄化システムが提供される。

本発明の請求項５の発明によれば、前記ガス吸引口は、複数の通気孔から構成されていて、前記第１の管の側面の開口率が１０〜２０％とされる、汚染地盤浄化システムが提供される。

本発明の請求項６の発明によれば、前記地下水吸引口は、複数の通水孔から構成され、前記第２の管の前記下端側側面に設けられていて、前記下端側側面の開口率が１０〜２０％とされる、汚染地盤浄化システムが提供される。

本発明の請求項７の発明によれば、前記第１の管の外側面に配設され、地下水面を検知する検知手段を含む、汚染地盤浄化システムが提供される。

本発明の請求項８の発明によれば、前記第２の管の前記下端側側面を覆うように配設され、通水可能で、かつガスを遮断するストレーナ管を含む、汚染地盤浄化システムが提供される。

本発明の請求項９の発明によれば、ＶＯＣにより汚染された地盤内に、上端が吸引手段に接続され、下端開口が閉鎖され、側面にガス吸引口を備える第１の管と、上端が前記吸引手段に接続され、下端開口が閉鎖され、前記第１の管の閉鎖された下端を貫通し、前記地盤に露出する下端側側面に地下水吸引口を備える第２の管と、前記第２の管内に内設され、下端に揚水手段が接続された第３の管とを備える三重管を設置する工程と、
前記吸引手段により前記第２の管内を吸引し、前記地下水吸引口を通して前記第２の管内に前記ＶＯＣにより汚染された地下水を流入させる工程と、
前記揚水手段により前記地下水を揚水する工程と、
前記吸引手段により前記第１の管内を吸引し、前記ガス吸引口を通して前記第１の管内に、前記ＶＯＣにより汚染されたガスを流入させる工程とを含む、汚染地盤浄化方法が提供される。

本発明の請求項１０の発明によれば、排出された前記地下水を曝気処理する工程をさらに含む、汚染地盤の浄化方法が提供される。

本発明の請求項１１の発明によれば、前記第１の管内に流入させたガスに含まれる前記ＶＯＣを、吸着材に吸着させる工程をさらに含む、汚染地盤の浄化方法が提供される。

本発明の請求項１２の発明によれば、前記吸着材に吸着させる工程の前に、前記第１の管内に流入させたガスに含まれる水分を分離する工程を含む、汚染地盤の浄化方法が提供される。

本発明の請求項１３の発明によれば、前記第１の管の外側面に、地下水面を検知する検知手段を備え、前記検知手段で前記地下水面が検知されなくなった後に、前記ガスを流入させる工程を実施する、汚染地盤の浄化方法が提供される。

本発明の汚染地盤浄化システムおよび方法を提供することにより、ＶＯＣにより汚染された地下水のみならず、ガスとして土壌中に滞留するＶＯＣも同時に回収することができ、ＶＯＣにより汚染された地盤の浄化を効率的かつ短期間での施工が可能となる。吸引手段で管内を減圧するとともに、揚水手段で揚水するため、より深い地層の浄化も可能となる。また、第１の管の側面にガス吸引口を備えるため、広い範囲の浄化が可能となり、注入井の数を減少させることができ、第２の管の下端側側面に地下水吸引口を備えるため、揚水手段の揚水効率を低下させるガスの流入を低減させ、効率的に揚水し、排出することが可能となる。

本発明を、図面を参照して詳細に説明するが、本発明のシステムおよび方法は、図面に示す実施の形態に限定されるものではない。図２に、本発明の汚染地盤浄化システムの概略を示す。本発明の汚染地盤浄化システムは、特に、ＶＯＣにより汚染された地盤を浄化するのに適したシステムである。

ＶＯＣとしては、上記のトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ホルムアルデヒド、トルエン、ベンゼン、キシレンなどが挙げられる。このＶＯＣは、地下水や土壌中に存在し、地下水や土壌を汚染する。本発明のシステムは、広範囲の土壌中に存在するＶＯＣを吸引し、地下水を揚水して排出することにより、汚染された地下水および土壌を同時に浄化することができ、より深い地層の浄化を可能にし、かつ短期間での施工を可能にするものである。

本発明のシステムは、空気、蒸気、炭酸ガス、ＶＯＣなどのガスを吸引する吸引手段２０と、ＶＯＣにより汚染された地下水２１を地上に揚水する揚水手段２２と、ＶＯＣにより汚染された地盤２３内に設置される三重管とを含んで構成される。三重管は、削孔機や削井機を使用して地盤２３を掘孔し、その孔内に挿入することにより設置することができる。

三重管は、上端がライン２４を介して吸引手段２０に接続され、下端開口が接着剤や固化材２５などによって閉鎖され、側面にガス吸引口２６を備える第１の管２７と、上端がライン２８を介して吸引手段２０に接続され、下端開口がキャップなどの閉鎖部材２９によって閉鎖され、前記第１の管２７の閉鎖された下端を貫通し、地盤２３に露出する下端側側面に地下水吸引口３０を備える第２の管３１と、第２の管３１内に内設され、下端に揚水手段２２が接続される第３の管３２とから構成されている。

第１の管２７の側面に設けられるガス吸引口２６は、複数の孔から構成されていて、隣接する土壌に含まれるガスを流入させることができる。より具体的には、第１の管２７に接続される吸引手段２０によって第１の管２７内のガスを吸引し、第１の管２７内を減圧することで、第１の管２７の外部の土壌に含まれるガスを第１の管２７の側面へと吸引し、複数の孔を通して流入させる。第２の管３１の下端側側面に設けられる地下水吸引口３０もガス吸引口２６と同様、複数の孔から構成されるが、地下水吸引口３０は、ガス吸引口２６より深い位置の、帯水層に配置されるため、地盤２３中の地下水２１を流入させることができる。

本発明では、第１の管２７と重なる第２の管３１の側面には、孔を設けず、第１の管２７より長くされた第２の管３１の重なり合わない、帯水層に配置される、深い位置の下端側側面にのみ孔を設けることにより、その孔を通してガスが流入するのを低減することができ、揚水手段２２の揚水効率の低下を防止することができる。

ガスを吸引する吸引手段２０は、例えば、真空ポンプとすることができる。揚水手段２２は、地下水２１に浸漬させることにより揚水することができる水中ポンプとすることができる。これらポンプは、各管の径、処理する水量、ガス量に応じて適切な能力のものを用いることができる。三重管は、第３の管３２、第２の管３１、第１の管２７の順の大きさの径で、第１の管２７、第３の管３２、第２の管３１の順の長さのものをそれぞれ採用し、第１の管２７に挿通するように第２の管３１を配設し、第２の管３１内に、揚水手段２２を接続した第３の管３２を挿設したものとされる。

三重管は、以下のように形成することができる。例えば、掘孔した後、まず、下端開口をキャップで閉鎖した第２の管３１を挿設し、下端側側面が土砂、好ましくは豆砂利で覆われるように埋める。次に、その土砂の上に接着剤やモルタルなどの固化材２５を充填し、第２の管３１の周囲で、かつ下端が接着剤または固化材２５に埋め込まれるように、第１の管２７を配置する。接着剤または固化材２５は、時間の経過に伴って硬化または固化し、第１の管２７の下端開口を完全に閉鎖する。さらに次に、第３の管３２の下端と、揚水手段２２のノズルとを連結し、第２の管３１内に挿入する。第２の管３１の上端は、吸引手段２０への接続を可能にするためのノズルを備え、第３の管３２が配設される閉鎖板３３により閉鎖され、第１の管２７の上端は、上記ノズルに接続されるノズルと、第３の管３２に接続されるノズルと、ライン２４、２８に接続される２つのノズルの計４つのノズルを備える閉鎖板３４により閉鎖される。これら閉鎖板３３、３４は、第２の管３１の上端、第１の管２７の上端のフランジ部上に載置し、ボルトおよびナットといった締結手段を使用して締結することにより、第１の管２７および第２の管３１を閉鎖することができる。このように、閉鎖板３３、３４で各管の上端を閉鎖して、孔内に三重管を形成し、設置することができる。なお、図２に示す実施の形態では、第２の管３１の上端にフランジ部を備え、それを閉鎖板３３で閉鎖する構成とし、フランジ部および閉鎖板３３を収容するために、第１の管２７の上部が拡張された構造とされ、さらにその上部を収容するために、桝３５が形成されている。閉鎖板３３に設けられたノズルと、閉鎖板３４に設けられたノズルとを、嵌合させるなどしてそれぞれを接続することができる。ノズル同士の接続の際、一方のノズルを他方のノズルに密接させるため、一方を鋼またはプラスチック材料で、他方をゴムから形成することができる。

第１の管２７、第２の管３１、第３の管３２はそれぞれ、鋼管、アルミニウム管、塩化ビニル管などとすることができる。第１の管２７の側面および第２の管３１の下端側側面に設けられる孔の大きさは、適切にガスおよび地下水２１を流入させることができればいかなる大きさであってもよく、孔は、円形に限らず、スリット状、螺旋状、メッシュといったいかなる形状であってもよい。この側面の開口率は、小さすぎれば、適量のガスおよび地下水２１を流入させることができず、大きすぎれば、地下水２１のみならず、ガスも流入させ、また、土砂も流入してしまうため、適切な開口率とすることが望ましく、本発明では、約１０〜２０％であることが好ましい。また、閉鎖板３３、３４は、第３の管３２を含め、一体形成されていてもよく、第２の管３１と第１の管２７の両方を同時に閉鎖することもできる。各フランジ部と閉鎖板３３、３４との間には、ゴムパッキンなどを挟み込み、例えば、第１の管２７から第２の管３１へ、といったガスの漏洩を防止することができる。

本発明では、処理された地下水を河川などに排水することもできるが、地下水が存在していた地盤中の間隙が減少し、圧密に伴う地盤沈下を引き起こす可能性を考慮して、施工後に、ＶＯＣを分離除去した地下水を地盤に戻すこともできる。

ここで、図２に示すシステムを参照して、汚染地盤を浄化する方法を説明すると、まず、地盤２３を掘削し、三重管を地盤２３内に設置する。すなわち、地盤２３を掘削して、帯水層を通して不透水層にまで延びる掘削孔を形成した後、掘削孔の上部に桝３５を形成し、第２の管３１の下端にキャップをし、掘削孔内に挿入する。第２の管３１の下端側側面が土砂で覆われるようにその部分を埋め、第２の管３１の下部を固定する。なお、土砂のほか、発泡コンクリートなどの通気性および通水性を有する材料を充填することもできる。土砂の上に接着剤または固化材２５を充填し、第１の管２７をその上に設置し、接着剤または固化材２５を硬化または固化させ、第１の管２７の下端開口を閉鎖する。その後、第１の管２７の周囲を土砂で埋める。次に、下端に揚水手段２２を接続した第３の管３２を第２の管３１内に挿入し、第３の管３２に配設された閉鎖板３３を、第２の管３１の上端のフランジ部に載置し、締結手段を使用して第２の管３１の上端開口を閉鎖する。また、閉鎖板３４を、第１の管２７の上端のフランジ部に載置し、締結手段を使用して第１の管２７の上端開口を閉鎖し、三重管の設置を完了する。なお、閉鎖板３４で第１の管２７の上端開口を閉鎖する際、閉鎖板３３に設けられるノズルと閉鎖板３４に設けられるノズルとが、嵌合するなどして接続される。また、第２の管３１の下端は、地下水２１に浸漬されるように設置される。

閉鎖板３４に設けられた２つのノズルをライン２４、２８のそれぞれに接続し、第３の管３２に連通するノズルを、ライン４７を介して図示しない曝気処理装置に接続する。なお、ライン２４、２８にはそれぞれ、弁３６、３７が設けられている。まず、第１の管２７に接続されるライン２４の弁３７を閉じ、第２の管３１に接続されるライン２８の弁３６を開け、吸引手段２０を起動させる。吸引手段２０は、第２の管３１内のガスを吸引し、第２の管３１内を減圧する。第２の管３１の下端側側面には、複数の孔からなる地下水吸引口３０が設けられており、地下水吸引口３０を通して地下水２１が流入する。第２の管３１内に地下水２１が流入すると、第２の管３１内に設置された揚水手段２２が、流入した地下水２１に浸漬される。

例えば、揚水手段２２が地下水２１に浸漬されたところで、揚水手段２２を起動させ、地下水２１を揚水する。揚水された地下水２１は、図示しない曝気処理装置に送られ、地下水２１に含まれるＶＯＣが分離除去される。

地盤２３中の地下水面が低下し、第１の管２７の下端より下側にきたところで、弁３７を開き、第１の管２７内のガスを吸引し、第１の管２７の側面に設けられる複数の孔からなるガス吸引口２６を通して土壌中に含まれるＶＯＣを含むガスを流入させる。第１の管２７内に流入されたガスは、吸引手段２０を通り、適切な処理が行われた後、大気中へと放散される。なお、水面が、第１の管２７の下端より下側にきたことを判断するために、本発明では、第１の管２７の外側面に、地下水面を検知する検知手段を配設することができる。検知手段としては、例えば、液面計とすることができ、この液面計で、地下水面の位置を計測し、地下水面が液面計の０を下回った時点で、第１の管２７の下端より下側にきたと判断し、第１の管２７内を、吸引手段２０により吸引することができる。これにより、第１の管２７内に地下水２１を吸引することがなくなり、吸引手段２０にかかる負荷を低減させ、吸引手段２０の吸引効率の低下を防止することができる。

図３は、本発明のシステムの第２の実施形態を示した図である。図３に示すシステムは、図２に示すシステムと同様の構成で、かつ揚水手段２２により排出された地下水を曝気処理する曝気処理装置３８と、第１の管２７内に流入させたガスに含まれるＶＯＣを吸着する吸着材３９が充填された吸着装置４０を含む構成とされている。また、第１の管２７と、吸引手段２０との間に、第１の管２７内に流入させたガスに含まれる水分を分離する気液分離装置４１をさらに含んで構成されている。図２に示すシステムにおいて、三重管、揚水手段２２および吸引手段２０は、前述したので、ここでは、曝気処理装置３８、吸着装置４０および気液分離装置４１について説明する。

曝気処理装置３８は、揚水手段２２により揚水された汚染地下水を滞留させるための容器と、容器の下部側面に設けられるノズルに接続され、空気を供給する空気圧縮機とを含んで構成される。容器は、容器下部に設けられる空気ノズルと、地下水を供給する地下水供給ノズルと、容器底部に設けられる排水ノズルと、容器頂部に設けられるガスノズルとを備える。容器は、汚染地下水を所定時間滞留させることができる容量をもっている。空気ノズルから噴射される空気は、汚染地下水に含まれるＶＯＣを気相へと追い出し、ＶＯＣガスとして容器頂部のガスノズルから空気とともに排出される。

空気圧縮機から供給される圧縮空気の圧力は、例えば、約０．７ＭＰａとすることができる。本発明では、空気を送るほか、滞留する汚染地下水を撹拌する撹拌手段を設け、汚染地下水を撹拌することにより気相にＶＯＣを追い出し、曝気処理することもできる。

吸着装置４０は、複数のノズルを備える容器と、容器内部に充填される吸着材３９とを備える構成とすることができる。容器は、吸引手段２０で吸引されたガスを容器内に供給するための、容器の下側側面に設けられる供給ノズルと、吸着材３９を通して排出される、容器の上部に設けられる排気ノズルとを備えている。吸引手段２０から排出されるガスは、供給ノズルを通して容器内に供給され、容器内に充填された吸着材３９を通して上部の排気ノズルから大気中に放散される。

吸着材３９は、容器内に多孔板を敷設し、その多孔板上に所定量充填される。吸着材３９は、ＶＯＣを吸着し、ガス中からＶＯＣを除去することができればいかなる材質であってもよく、例えば、活性炭、ゼオライトなどの多孔材料を用いることができる。

気液分離装置４１は、ガス中にミスト状に含まれる水分、あるいは、ガスとともに吸引される汚染地下水を、ガスと分離するために使用される。気液分離装置４１は、上記曝気処理装置や吸着装置と同様、複数のノズルを備える容器を含んで構成され、分離効率を向上させるため、容器内に、金網を積層して形成されるデミスタといった分離部材を備えることができる。気液分離装置４１は、供給されるガスを膨張させ、凝縮した水分を、また、ガスと地下水との両方を含んで供給される流体を分離することができる。

曝気処理装置３８、吸着装置４０および気液分離装置４１をそれぞれ例示して説明したが、本発明では、これらに限られるものではなく、ＶＯＣは、紫外線、オゾン、電気、超音波、微生物などにより、分解し、回収することもできる。

図４は、本発明のシステムで使用する三重管に用いられる第１の管を例示した図である。第１の管２７は、側面に複数の通気孔からなるガス吸引口２６を備えていて、下端が、上述したように接着剤または固化材で閉鎖される。上端には、フランジ部４２が設けられ、図２および図３に示す閉鎖板３４を締結手段によって締結して閉鎖することができるようになっている。ガスは、ガス吸引口２６を通して流入または排出可能にされており、図２および図３に示す吸引手段２０によって内部のガスを吸引することにより、この第１の管２７の外部の土壌に含まれるガスが第１の管２７内に吸引される。これは、吸引手段２０によって第１の管２７内のガスが吸引されることで、第１の管２７内が減圧されるためである。

本発明では、ガス吸引口２６による側面の開口率が１０〜２０％であることが好ましい。これは、これ以上大きいと、土壌中の土砂を吸引して第１の管２７内に土砂を流入させ、これ以下であると、吸引するガス量が少なくなり、効率が低下するためである。なお、通気孔は、円形に限られるものではなく、楕円形や矩形であってもよく、１本の線状の鋼製部材を、螺旋状に巻いて形成したスパイラル管とし、線と線との間にわずかな空隙を備える構造のものにすることもできる。また、鋼管に限らず、塩化ビニルなどのプラスチック材料から形成されていてもよい。

図５は、本発明のシステムで使用する三重管に用いられる第２の管を例示した図である。第２の管３１は、上端が閉鎖板３４で閉鎖され、下端がキャップなどの閉鎖部材２９によって閉鎖され、下端側側面４４にのみ、複数の通水孔からなる地下水吸引口３０を備えた構造とされている。第２の管３１も、第１の管２７と同様、閉鎖板３４を締結するためのフランジ部４３が設けられ、また、鋼製またはプラスチック材料から製造される。第２の管３１は、第１の管２７よりその長さが長く、下端側側面４４は、第１の管２７を配設した場合、第１の管２７の下端を貫通するように突出し、帯水層に露出した部分とすることができる。また、下端側側面４４は、第１の管２７を配設した場合の、第１の管２７の下端から離間した部分の領域とすることもできる。この場合、第１の管２７の長さが約１０ｍで、第２の管３１の長さが約１５ｍであるものとすると、第１の管２７内を挿通し、第１の管２７の下端から突出した第２の管３１の、地表面から約１３ｍ〜１５ｍの部分を、下端側側面４４とすることができる。本発明では、第１の管２７の下端から突出した長さの下側１／５〜１／２を下端側側面４４とすることができる。このように、第１の管２７と、下端側側面４４との間を離間し、地盤２３の深い位置に地下水吸引口３０を設けることで、地下水吸引口３０で吸引されるガスを充分に低減させることができ、これにより、揚水手段２２の揚水効率の低下を防止することができるため好ましい。

第２の管３１は、閉鎖板３３、３４に設けられたノズル、図２および図３に示すライン２８を介して接続された吸引手段２０によって、内部のガスが吸引され、下端側側面４４に設けられた複数の通水孔からなる地下水吸引口３０を通して地下水を流入させることができる。本発明では、この通水孔は、第２の管３１内に地下水を流入させるため、下端開口が閉鎖部材２９によって閉鎖され、帯水層内に設置される。複数の通水孔による下端側側面４４の開口率は、上記ガス吸引口による第１の管２７の側面の開口率と同じ、約１０〜２０％とすることが好ましい。この開口率にすることで、ガスを吸い込むことなく、地下水を効率良く吸引することができる。複数の通水孔の形状は、円形、楕円形、矩形などいかなる形状であってもよい。

図６は、本発明のシステムで使用する三重管に用いられる第２の管の別の実施形態を示した図である。図６は、第２の管３１の下端側を拡大して示している。図６に示す第２の管３１は、図５に示す第２の管３１と同様の構造とされていて、第２の管３１の下端側側面４４を覆うように、通水可能で、かつガスを遮断するストレーナ管４５が配設されている。図６に示す第２の管３１の構造は、図５に示す第２の管３１の構造と同様であるため、ここでは説明を省略し、ストレーナ管４５のみ説明する。ストレーナ管４５は、鋼線や炭素繊維などからなる線状部材を螺旋状に巻いて形成することができる。ストレーナ管４５は、線状部材と線状部材との間のわずかな隙間を通して地下水を通すことができるように構成されている。ストレーナ管４５は、外部と第２の管３１内の液面差によって地下水がしみ出るように透過させることができ、これに対しガスは、この隙間が小さく、小さい吸引力しか作用しないため、ガスをほとんど吸引することができず、この結果として、地下水のみを通すことができる。

本発明では、この構造のストレーナ管４５に限らず、地下水のみを通すことができるものであればいかなる部材であってもよい。なお、ストレーナ管４５を通して流入させた汚染地下水は、矢線に示すように第２の管３１の管壁を通り、下端側側面４４に設けられた複数の通水孔からなる地下水吸引口３０を通して第２の管３１内に流入される。地下水は、第２の管３１内の水面と、帯水層の地下水の水面高さとの差および第２の管３１内を減圧することによって勾配を生じて流入する。通常、上記差によってのみ流入するが、本発明では、第２の管３１内のガスを吸引手段２０によって吸引し、管内を減圧するため、その減圧効果によって効果的に流入させることができ、これにより、帯水層に存在する地下水を充分に流入させ、揚水することができ、施工期間を短縮することができる。

図７は、本発明のシステムに使用する三重管に用いられる第３の管を例示した図である。第３の管３２は、閉鎖板３４に設けられるノズルに接続するためのノズル４６と、第２の管３１を閉鎖する閉鎖板３３とを備えている。下端は、単なる開口として示されているが、揚水手段２２を接続するためにねじ切りされていてもよい。第３の管３２は、下端に接続された揚水手段２２によって吸引した第２の管３１内の地下水を、曝気処理装置３８に供給するためのラインとされる。第３の管３２は、その長さが、第２の管３１より短く、第１の管２７より長くされる。閉鎖板３３には、図示しない締結手段であるボルトを通す穴が複数設けられる。第３の管３２も、第１の管２７および第２の管３１と同様、鋼、塩化ビニルなどのプラスチック材料から製造することができる。

本発明の方法は、上記のように、汚染地下水を揚水することにより、汚染地盤から汚染地下水を取り除き、土壌中のガスを吸引することにより、汚染地盤から汚染ガスを取り除くものである。本発明の方法による施工は、例えば、揚水する地下水がなくなり、吸引するガスがなくなった時点で終了することができる。なお、土壌は、多くの空隙を含む構造であり、大気中の空気を、土壌を介して吸引する場合があるため、例えば、気液分離装置あるいはそれに接続されるライン、吸引手段と吸着装置との間のラインに、サンプリング管を設け、ＶＯＣ濃度を計測することにより判断することができる。施工を終了するためのＶＯＣ濃度は、地下水の水質汚濁に係る環境基準値、例えば、トリクロロエチレンであれば、０．０３ｍｇ／L以下、テトラクロロエチレンであれば、０．０１ｍｇ／L以下とすることができる。

従来の気液混合抽出法を実施するためのシステムを示した図。 本発明の汚染地盤浄化システムを例示した図。 本発明の汚染地盤浄化システムの別の実施形態を示した図。 本発明の汚染地盤浄化システムに用いられる三重管の第１の管を例示した図。 本発明の汚染地盤浄化システムに用いられる三重管の第２の管を例示した図。 本発明の汚染地盤浄化システムに用いられる三重管の第２の管の別の実施形態を示した図。 本発明の汚染地盤浄化システムに用いられる三重管の第３の管を例示した図。

符号の説明

１０…地盤
１１…吸引井戸
１２…気液分離機
１３…真空ポンプ
１４…吸着塔
１５…不透水層
１６…地下水
１７…吸着材
２０…吸引手段
２１…地下水
２２…揚水手段
２３…地盤
２４…ライン
２５…接着剤または固化材
２６…ガス吸引口
２７…第１の管
２８…ライン
２９…閉鎖部材
３０…地下水吸引口
３１…第２の管
３２…第３の管
３３、３４…閉鎖板
３５…桝
３６、３７…弁
３８…曝気処理装置
３９…吸着材
４０…吸着装置
４１…気液分離装置
４２、４３…フランジ部
４４…下端側側面
４５…ストレーナ管
４６…ノズル
４７…ライン

Claims (13)

1. 揮発性有機化合物（ＶＯＣ）により汚染された地盤を浄化するシステムであって、
   ガスを吸引する吸引手段と、
   前記ＶＯＣにより汚染された地下水を揚水する揚水手段と、
   上端が前記吸引手段に接続され、下端開口が閉鎖され、側面にガス吸引口を備える第１の管と、上端が前記吸引手段に接続され、下端開口が閉鎖され、前記第１の管の閉鎖された下端を貫通し、露出する下端側側面に地下水吸引口を備える第２の管と、前記第２の管内に内設され、下端に前記揚水手段が接続される第３の管とを備え、前記ＶＯＣにより汚染された地盤内に設置される三重管とを含み、
   前記吸引手段は、前記第２の管内を吸引して、前記地下水吸引口を通して前記第２の管内に、前記ＶＯＣにより汚染された地下水を流入させ、前記第１の管内を吸引して、前記ガス吸引口を通して前記第１の管内に、前記ＶＯＣにより汚染されたガスを流入させる、汚染地盤浄化システム。
2. 前記揚水手段により揚水された前記地下水を曝気処理する曝気処理装置を含む、請求項１に記載の汚染地盤浄化システム。
3. 前記第１の管内に流入させたガスに含まれる前記ＶＯＣを吸着する吸着材が充填された吸着装置を含む、請求項１または２に記載の汚染地盤浄化システム。
4. 前記第１の管内に流入させたガスに含まれる水分を分離する気液分離装置を含む、請求項１〜３のいずれか１項に汚染地盤浄化システム。
5. 前記ガス吸引口は、複数の通気孔から構成されていて、前記第１の管の側面の開口率が１０〜２０％とされる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の汚染地盤浄化システム。
6. 前記地下水吸引口は、複数の通水孔から構成され、前記第２の管の前記下端側側面に設けられていて、前記下端側側面の開口率が１０〜２０％とされる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の汚染地盤浄化システム。
7. 前記第１の管の外側面に配設され、地下水面を検知する検知手段を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の汚染地盤浄化システム。
8. 前記第２の管の前記下端側側面を覆うように配設され、通水可能で、かつガスを遮断するストレーナ管を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の汚染地盤浄化システム。
9. 揮発性有機化合物（ＶＯＣ）により汚染された地盤を浄化する方法であって、
   前記地盤内に、上端が吸引手段に接続され、下端開口が閉鎖され、側面にガス吸引口を備える第１の管と、上端が前記吸引手段に接続され、下端開口が閉鎖され、前記第１の管の閉鎖された下端を貫通し、前記地盤に露出する下端側側面に地下水吸引口を備える第２の管と、前記第２の管内に内設され、下端に揚水手段が接続された第３の管とを備える三重管を設置する工程と、
   前記吸引手段により前記第２の管内を吸引し、前記地下水吸引口を通して前記第２の管内に前記ＶＯＣにより汚染された地下水を流入させる工程と、
   前記揚水手段により前記地下水を揚水する工程と、
   前記吸引手段により前記第１の管内を吸引し、前記ガス吸引口を通して前記第１の管内に、前記ＶＯＣにより汚染されたガスを流入させる工程とを含む、汚染地盤の浄化方法。
10. 排出された前記地下水を曝気処理する工程をさらに含む、請求項９に記載の汚染地盤の浄化方法。
11. 前記第１の管内に流入させたガスに含まれる前記ＶＯＣを、吸着材に吸着させる工程をさらに含む、請求項９または１０に記載の汚染地盤の浄化方法。
12. 前記吸着材に吸着させる工程の前に、前記第１の管内に流入させたガスに含まれる水分を分離する工程を含む、請求項１１に記載の汚染地盤の浄化方法。
13. 前記第１の管の外側面に、地下水面を検知する検知手段を備え、前記検知手段で前記地下水面が検知されなくなった後に、前記ガスを流入させる工程を実施する、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の汚染地盤の浄化方法。

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