JP2006346578A - 投棄サイト及び処分場の修復方法及び土壌ガス調査機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 投棄サイト及び処分場全域の土壌ガスを管理することで安全性を向上させた。
【解決手段】 投棄サイト１における修復方法は、例えばメタン、硫化水素、揮発性有毒物質などの土壌ガスを採取して分析するガス調査手段４を用いてガス調査する第一工程と、その分析結果に応じてガス除去手段を用いて土壌ガスを除去する第二工程と、土壌ガスを除去した後に廃棄物層２を掘り起して撤去する第三工程とからなる。ガス調査手段４では、廃棄物層２の所定位置に採取管６を貫入させ、採取管６で吸引された物質を気液分離装置７によって気液に分離して、土壌ガスのみを分析手段８で検知する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、投棄サイト及び処分場の修復方法及び土壌ガス調査機構に関する。

近年、再利用事業における廃棄物処分場や不法投棄サイトでは、地中に埋められた廃棄物を掘り起こして撤去する修復工事が行われている。このような対象となっている廃棄物層には、メタン、硫化水素、揮発性有毒物質などのガスが大量に存在している場合がある。このため、修復工事の際、掘り起す範囲毎にボーリング等によって土壌やガスを採取し、土壌のガス濃度や範囲、汚染種を調査することが一般的に行われている。
この土壌ガスの調査方法としては、深度別採取などの観点から採取孔又は採取管を地中に設ける方法があり、例えば特許文献１及び特許文献２に提案されている。
特許文献１は、汚染土壌に穿孔された採取孔と、この採取孔内に挿入された採取装置と、採取装置から配管を介して連通させた採取容器とを備えたもので、吸引ポンプを使用して土壌ガスを吸引し、採取容器内に溜まったガスの濃度を測定するものである。具体的には、各観測点において一定の深さ毎に順次穿孔しながら下降して同時に土壌ガスの採取を行い、採取容器内に溜まった圧力が所定圧力に上昇するまでの時間により透気性値を測定することで土壌ガスの汚染分布を推定するものである。
特許文献２は、調査対象の土壌中に所定の深さと径をなす孔を削孔し、その内部に採取管を挿入して土壌ガスを採取し、採取管に接続されている分析装置で土壌ガスの分析を行うものである。
特開２０００−９７２１号公報 特開２００４−１８４１０５号公報

しかしながら、上述の修復工事では、不法投棄サイト及び処分場を所定の修復範囲に分割させて掘り起し作業を行っており、この分割された修復箇所毎にガス調査を実施しているため、不法投棄サイト及び処分場全域における土壌ガスの分布状態が把握されてない現状がある。また、作業中の爆発事故や人命に危険を与える可能性のある危険ガスが完全に取り除かれない状態で施工される可能性があり、計画的なガス管理に基づいた修復工事が行われておらず、十分な安全が確保されていないという問題があった。
また、特許文献１は、採取した土壌ガスを圧力管理する方法であるため、１箇所当たりの観測点における調査に時間を要していた。また、特許文献２は採取管から分析装置で直接測定する構成となっているため、例えば土壌に水が存在する場合に、その水が分析装置に浸入して故障などの原因となり得ることから、慎重な測定作業が必要とされていた。このように特許文献１及び特許文献２を含む従来の土壌ガスの調査方法では、多くの観測点に対して迅速且つ簡易に測定するには不適であった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、投棄サイト及び処分場全域の土壌ガスを管理することで安全性を向上させた投棄サイト及び処分場の修復方法及び土壌ガス調査機構を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明に係る投棄サイト及び処分場の修復方法では、廃棄物が埋設されている投棄サイトや処分場を土壌ガスを除去してから再生させる投棄サイト及び処分場の修復方法であって、所定位置で土壌ガスを採取して分析することで投棄サイト及び処分場全域をガス調査する第一工程と、第一工程による分析結果を基に土壌ガスを除去する第二工程と、土壌ガスを除去した後に廃棄物を撤去する第三工程とを有していることを特徴としている。
本発明では、投棄サイト及び処分場全域のガス調査を行って土壌ガスを管理し、ガス調査の分析結果を基にして計画的に且つ適確に危険性のある土壌ガスを除去することができる。そして、安全なガス濃度を確認してから廃棄物の撤去作業を行うことになり、安全性を向上させた状態で工事を行うことができる。

また、本発明に係る投棄サイト及び処分場の修復方法では、廃棄物からなる層が複数重なっている場合に、各層毎又は複数層毎に第一工程から第三工程までの一連の工程を順次繰り返すようにすることが好ましい。
本発明では、掘り越し作業を行う層毎に土壌ガスの分布や濃度を管理して、危険なガスを除去するため、安全性を向上させることができる。

また、本発明に係る投棄サイト及び処分場の修復方法では、第二工程をなす土壌ガスの除去は、土壌ガスを空気に置換させながら土壌ガスを吸引し、土壌ガスの成分に応じて除去させる除去装置により廃棄物からなる層内のガス濃度が安全となるまで除去を継続することが好ましい。
本発明では、土壌中に空気を送り込むことで土壌ガスの吸引残しがなく確実に吸引することができる。そして、吸引した土壌ガスは、ガスの成分に適した除去装置を使用することで効率よく除去することができる。

また、本発明に係る土壌ガス調査機構では、土壌ガスを採取することで投棄サイト及び処分場のガス調査を実施するための土壌ガス調査機構であって、廃棄物が埋設されている所定位置まで貫入させて前記土壌ガスを吸引させる採取管と、採取管で吸引された物質を気液に分離する気液分離装置と、気液分離装置から送り出された土壌ガスを検知する分析手段とを備えていることを特徴としている。
本発明では、簡易な構造であるうえ、投棄サイト及び処分場より採取した土壌ガスや地下水などの物質を気液分離装置に通過させ、液体がある場合には取り除いてから分析手段によって検知するため、液体の浸入による分析手段の故障を防止することができる。さらに、ガス調査するその場で分析手段を用いて分析作業ができ、土壌ガスが吸引された直後に検知できるため、時間がかからず的確に調査することができる。

また、本発明に係る土壌ガス調査機構では、採取管の周部に、土壌ガスを吸引する吸引孔が設けられていることが好ましい。
本発明では、吸引孔から採取管内に土壌ガスを吸引させて、気液分離装置に送ることができる。

本発明の投棄サイト及び処分場の修復方法によれば、投棄サイト及び処分場全域の土壌ガスを調査してから土壌ガスの分布状態などを管理し、ガス調査の分析結果を基にして計画的に且つ適確に危険性のある土壌ガスを除去することができる。そして、安全なガス濃度を確認してから廃棄物の撤去作業を行うことになり、安全性を向上させた状態で工事を行うことができる。
また、本発明の土壌ガス調査機構によれば、簡易な構造であるうえ、投棄サイト及び処分場より採取した土壌ガスや地下水などの物質を気液分離装置に通過させ、液体がある場合には取り除いてから分析手段によって検知するため、分析手段が液体の浸入により故障したり汚染するといった不具合を防止することができる。さらに、ガス調査するその場で分析手段を用いて分析作業ができ、土壌ガスが吸引された直後に検知できるため、時間がかからず的確に調査することができる。
このため、広いエリアを有する廃棄物処分場などで、多くの調査ポイントが必要となる場合であっても、従来の調査方法と比較して迅速に調査を行うことが可能となり、極めて有効である。また、簡易で低コストを実現できることから、例えば多くの土壌ガス調査機構を保有して複数の調査ポイントを同時に調査することができる。

以下、本発明の実施の形態による投棄サイト及び処分場の修復方法及び土壌ガス調査機構について、図１乃至図７に基づいて説明する。
図１は実施の形態によるガス調査手段を示す図であって、（ａ）はその全体図、（ｂ）は採取管底部の拡大図、図２は土壌ガスの除去作業を示す図、図３は廃棄物層の撤去作業を示す図、図４は投棄サイトにおける第二層目の土壌ガスの除去作業を示す図、図５はガス除去作業における土壌ガスと空気の置換状態を示す図、図６は土壌ガス調査の第一結果事例を示す濃度分布図、図７（ａ）、（ｂ）は土壌ガス調査の第二結果事例を示す濃度分布図である。

本実施の形態による投棄サイト及び処分場の修復方法及び土壌ガス調査機構は、廃棄物処分場や不法投棄サイトなどを含む投棄サイト１を対象とする。
図１（ａ）に示すように、本実施の形態における投棄サイト１は、廃棄物が埋められている廃棄物層２（廃棄物からなる層）と覆土３とが交互に複数重なって形成されている（図２参照）。

図１乃至図３に示すように、投棄サイト１における修復方法は、例えばメタン、硫化水素、揮発性有毒物質などの土壌ガスを採取して分析するガス調査手段４（土壌ガス調査機構）を用いてガス調査（図１参照）を行う第一工程と、その分析結果を基にガス除去手段５を用いて土壌ガスを除去（図２参照）する第二工程と、次いで安全を確認してから廃棄物層２及び覆土３を掘り起して撤去（図３参照）する第三工程とからなる。
このような第一工程から第三工程までの一連の工程をなす修復作業は、地表面１ａ側の廃棄物層２から各層毎に順次実施する（図４参照）。

ガス調査手段４は、図１に示すように、地表面１ａから第一層目の覆土３を通過してその下層となる廃棄物層２の所定位置まで貫入させた採取管６と、採取管６より吸引した物質を気液に分離して土壌ガスのみを出口側に送り出す気液分離装置７と、気液分離装置７で送り出された土壌ガスを検知して分析する分析手段８とから概略構成されている。
そして、採取管６と気液分離装置７とは連結管９によって連結され、気液分離装置７と分析手段８とは導入管１０によって連結されている。この連結管９の中間部には、バルブ１１が設けられている。導入管１０の途中には、気体をろ過するろ過部材１２が設けられている。

図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、採取管６は、例えばアルミニウムやステンレス製の材料からなり、例えば直径５ｍｍ程度の管材が使用されている。また、採取管６は、その端部外周６ｂに土壌ガスを吸引させる吸引孔６ｃが複数設けられている。また、先端６ａが尖形状に閉塞しているために貫入時に土壌等による管の閉塞を防ぐことができる。
図１（ａ）に示す気液分離装置７は、例えば地下水や水溜りなどの液体が吸引されたときに、土壌ガスに含有した液体を気液に分離させ、その液体を例えば気液分離装置７に備えた容器（図示省略）などに排出し、気体（土壌ガス）を出口側に連結されている導入管１０に送るものである。これにより、分析手段８が液体の混入により故障したり汚染するといった不具合を防止することができる。なお、採取管６により吸引したものが気体（土壌ガス）の場合には、気液分離装置７を出口側にそのまま通過させることも当然可能であるし、水分を除去する別の機構であってもよい。
また、図１（ａ）に示す分析手段８は、導入管１０の出口１０ａで直接分析可能なポータブルなハンディタイプの分析器や、試験室などに持ち帰って分析できるように導入管１０の出口１０ａで土壌ガスを封入しておくサンプルパックなど、携帯性に優れて分析作業が簡易な分析手段８が好ましい。

ガス除去手段５は、図２に示すように、先端１４ａを廃棄物層２に貫入させた鋼管などからなるガス吸引管１４と、ガス吸引管１４に連結させて土壌ガスを吸引させるブロワ１５と、吸引した土壌ガスを成分毎に除去させて大気中に放出する除去装置１６とを備えている。そして、廃棄物層２の所定箇所には、鋼管などの空気流入管１７が配されている。このときの空気流入管１７の位置や本数は、廃棄物層２の土質や廃棄物の密度により調節する。
除去装置１６は、例えばメタンガスを強制的に焼却させる燃焼装置１６Ａと、硫化水素ガスをアルカリ溶剤や吸着剤等に吸着させる第一除去装置１６Ｂと、有機塩素化合物ガスを活性炭に吸着させる第二除去装置１６Ｃとからなる。また、他の方法で有害ガスを除去することは当然可能であり、その他の有害物質の除去を行うための除去装置を設置することも可能である。
図２に示すように、空気流入管１７は、土壌ガスの吸引と同時に空気を廃棄物層２内に送り込み土壌ガスを空気に置換させることで、効率よく土壌ガスを除去することができる。このように、土壌中に空気を送り込むことで土壌ガスの吸引残しがなく確実に吸引することができる。

次に、ガス調査手段４を使用した土壌ガスの調査方法と投棄サイト１の修復方法について、図面に基づいて説明する。
土壌ガスの調査では、図６に示すように、投棄サイト１の調査対象領域に例えば縦横１０〜３０ｍ間隔毎など適当数の調査ポイントＰを設定する。そして、各ポイントＰにおいて、ガス調査手段４を設置する。ここで、採取管６の設置は、図１（ａ）に示すように、地表面１ａから所定の採取位置まで例えばハンディタイプの電動ドリルを使用して、採取管６より大きな外径の穿孔穴１３を穿孔して所定の深さまで採取管６を挿入し、採取管６と穿孔穴１３との隙間を充填材（図示省略）で埋め戻す。そして、ガス調査手段４を準備して、地表面１ａに近い第一層目の廃棄物層２を測定する（図１参照）。
なお、本ガス調査手段４では、穿孔穴１３の穿孔作業が容易であることから、１箇所の調査ポイントＰにおける設置にかかる時間を低減させることができる。

本実施の形態では、例えばポータブル分析器による分析手段８を用いるものとし、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、採取管６の吸引孔６ｃから土壌ガスが吸引されると、例えばＰＩＤ値（石油性炭化水素を含む揮発性有機化合物の総量）、ＴＣ（油性炭化水素の総量）、メタン（ＣＨ_４）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、酸素（Ｏ_２）を同時に測定する。
そして、このような分析器による場合には、その場において土壌ガスをリアルタイムでかつ高精度で測定することができ、極めて効率的である。

上記のようにして各調査ポイントＰで得られた土壌ガスの分析結果から、分析した廃棄物層２における調査対象全域の濃度分布図（コンター図）を作成して、地中の各種ガスの存在状況を把握することができる。なお、そのような濃度分布図は、例えば適宜のコンピュータソフトを使用してデータ処理することで容易に作成することができる（図６参照）。
さらに、そのような分布図を作成すればそれがそのまま汚染状況を反映したものとなり、それにより調査対象全域の汚染状況を視覚的かつ直観的に把握することが可能である。

次に、図２に示すように、上述したガス濃度分布図から土壌ガスが存在する範囲や濃度を把握したうえで、ガス除去手段５を所定箇所に設置して除去装置１６により危険性の高い土壌ガスの除去作業を行い、その後大気へ放出する。吸引除去の作業中は、例えば図５に示すように吸引した土壌ガスと流入する酸素（Ｏ_２）の濃度を経時的にモニタリングなどして確認し、危険濃度以下となるまで除去作業を継続する。この図５のグラフは、除去する土壌ガスとしてメタン（ＣＨ_４）及び硫化水素（Ｈ_４Ｓ）、流入させる酸素（Ｏ_２）を示している。これによると、時間の経過とともに、土壌ガスの濃度が低下し、酸素の濃度が増加していることが確認される。そして、土壌ガスが規定の濃度以下に低下した時点で、除去装置１６による除去を停止して、さらに土壌ガスの吸引及び空気の流入を終了させる。こうして、廃棄物層２の危険ガスが取り除かれる。

続いて、図３に示すように、危険ガスの除去が完了した廃棄物層２及び覆土３を掘削機械１８や運搬機械１９などにより撤去して、第一層目の修復作業が終了となる。
なお、この撤去作業時には、図３に示すような例えば膜材などからなりテント状に作業箇所を覆う防護部材２０を設けておくことが好ましい。これにより、近隣に有害物質の飛散や異臭を防止することができる。
そして第二層目以降は、各層毎に上述したガス調査（第一工程）、ガス除去（第二工程）、土壌撤去（第三工程）の作業を繰返しながら順次、投棄サイト１内の廃棄物層２及び覆土３を撤去する（図４参照）。そして、投棄サイト１のすべてが終了したときに、例えば汚染されていない土壌を埋め戻すなどして修復工事を完了させる。

次に、本発明のガス調査方法による具体的な分析した結果事例を示す。
図６は土壌ガス調査を行ったときの第一結果事例であって、メタン（ＣＨ_４）の濃度分布を示し、図中、色の濃い部分ほど、メタンの濃度が高く、色の薄い部分は濃度が低くなっていることを確認できる。これによると、投棄サイト１の半分以上の地中に爆発限界（図６に示す線Ｂ）とされる３５０００ｍｇ／ｍ３以上の濃度のメタンが存在していることがわかる。
また、図７は、ある調査ポイントＰにおいて、採取した土壌ガスをさらに詳細に分析した第二結果事例であり、図７（ａ）は１，２−ジクロロレタン、図７（ｂ）はＰＩＤ値の濃度分布を示し、図６と同様に色の濃い部分ほど濃度が高くなっている。このように土壌ガスに含まれる揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の成分毎の存在も分布図として視覚的に確認することができる。

上述した本実施の形態による投棄サイト１の修復方法では、投棄サイト１の調査対象全域の土壌ガスの分布状態やガス濃度などを管理し、危険性を有する土壌ガスについては確実に除去して安全性を確保してから廃棄物層２の撤去作業を行うことができる。
また、本実施の形態によるガス調査手段４は、簡易な構造であるうえ、調査ポイントＰにおいて採取した土壌ガスや地下水などの物質を気液分離装置７に通過させ、液体がある場合には取り除いてから分析手段８によって検知するため、液体の浸入による分析手段８の故障を防止することができる。さらに、ガス調査するその場で分析手段８を用いて分析作業ができ、土壌ガスが吸引された直後に検知できるため、時間がかからず的確に調査することができる。
このため、広いエリアを有する廃棄物処分場などで、多くの調査ポイントＰが必要となる場合であっても、従来の調査方法と比較して迅速に調査を行うことが可能となり、極めて有効である。また、簡易で低コストを実現できることから、例えば多くのガス調査手段４を保有して複数の調査ポイントＰを同時に調査することが可能となる。

以上、本発明による投棄サイト及び処分場の修復方法及び土壌ガス調査機構の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では廃棄物層２の修復工事を一層毎としているが、複数の廃棄物層２からなる投棄サイト１の場合は、複数の廃棄物層２毎に第一工程から第三工程の作業を行ってもかまわない。

本発明の実施の形態によるガス調査手段を示す図であって、（ａ）はその全体図、（ｂ）は採取管底部の拡大図である。 土壌ガスの除去作業を示す図である。 廃棄物層の撤去作業を示す図である。 投棄サイトにおける第二層目の土壌ガスの除去作業を示す図である。 ガス除去作業における土壌ガスと空気の置換状態を示す図である。 ガス調査の第一結果事例を示す濃度分布図である。 （ａ）、（ｂ）はガス調査の第二結果事例を示す濃度分布図である。

符号の説明

１ 投棄サイト
２ 廃棄物層（廃棄物からなる層）
３ 覆土
４ ガス調査手段（土壌ガス調査機構）
５ ガス除去手段
６ 採取管
６ｃ 吸引孔
７ 気液分離装置
８ 分析手段
１３ 穿孔穴
１４ ガス吸引管
１６ 除去装置
１７ 空気流入管
Ｐ 調査ポイント

Claims (5)

1. 廃棄物が埋設されている投棄サイトや処分場を土壌ガスを除去してから再生させる投棄サイト及び処分場の修復方法であって、
   所定位置で前記土壌ガスを採取して分析することで前記投棄サイト及び処分場全域をガス調査する第一工程と、
   前記第一工程による分析結果を基に前記土壌ガスを除去する第二工程と、
   前記土壌ガスを除去した後に前記廃棄物を撤去する第三工程と、
   を有していることを特徴とする投棄サイト及び処分場の修復方法。
2. 前記廃棄物からなる層が複数重なっている場合に、各層毎又は複数層毎に前記第一工程から前記第三工程までの一連の工程を順次繰り返すようにしたことを特徴とする請求項１に記載の投棄サイト及び処分場の修復方法。
3. 前記第二工程をなす前記土壌ガスの除去は、前記土壌ガスの成分に応じて除去させる除去装置により前記廃棄物からなる層内のガス濃度が安全となるまで除去を継続するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の投棄サイト及び処分場の修復方法。
4. 土壌ガスを採取することで投棄サイト及び処分場のガス調査を実施するための土壌ガス調査機構であって、
   廃棄物が埋設されている所定位置まで貫入させて前記土壌ガスを吸引させる採取管と、
   前記採取管で吸引された物質を気液に分離する気液分離装置と、
   前記気液分離装置から送り出された前記土壌ガスを検知する分析手段と、
   を備えていることを特徴とする土壌ガス調査機構。
5. 前記採取管の周部に、前記土壌ガスを吸引する吸引孔が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の土壌ガス調査機構。
   

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