JP2007098330A - 汚染土壌浄化の方法及びそのための汚染土壌浄化の管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】汚染された土壌及び地下水の浄化作業の進捗状態を監視するとともに、シミュレーションによる予測値と対比して、浄化作業開始後の状況に的確に対応することを可能にするとともに、浄化作業の進行を正確に予測することを可能とするシステムを提供する。
【解決手段】重金属で汚染された土壌を浄化する方法において、地層構造に関するデータ、地盤の土質データ、汚染物質の特性データ、汚染状態のデータ、浄化作業のデータ、代表サンプル浄化予測データを入力するステップと、該入力データに基づいて浄化の状態の予測演算を行うステップと、浄化現場の揚水井戸から採取した地下水を介して、汚染状態のデータを検出するデータ処理装置１１とを有し、コンピューター１２により汚染の浄化の進行を演算するステップと、浄化進行の予測値と、汚染状態のデータとを対比するステップとを含むシステムからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、原位置において重金属で汚染された地盤を浄化する際に、浄化作業の進捗状況や、終了時期の予測を行うための方法及びシステムに関する。

近年、都市部や市街地に立地していた工場跡地等における重金属や揮発性有機化合物等の有害物質による土壌汚染事例の判明件数の増加が著しい。これらの有害物質を放置すれば人の健康に重大な影響が及ぶことが懸念されるため、平成１４年、土壌汚染対策法が制定された。かかる背景の下、技術的、経済的又は社会的諸条件に見合うべく多くの土壌汚染対策の方法が提案又は実施されてきているところである。これらの方法については、汚染土壌を原位置から移動させて浄化処理施設まで搬送し該浄化処理施設内で処理する方法と、汚染土壌を移動させないで原位置で処理する方法とに大別することができる。

汚染土壌を移動させて処理する方法には、汚染された土壌を掘削し、清浄な土壌と入れ替え、汚染された土壌を最終処分場に搬出する方法や、掘削した汚染土壌を焼却処理あるいは、浄化処理施設により洗浄する方法などがある。他方、土壌を移動させないで原位置で処理する方法は、汚染区域内に注入孔と揚水孔を掘削し、該注入孔から水又は洗浄液を注入し、他方で該揚水孔から地下水を揚水して人為的に地下水流を発生させ、汚染区域を洗浄浄化する方法であり、この地下水流に汚染物質を捕捉、輸送させようとするものである。最後に、前記揚水孔から揚水した汚染物質を含んだ地下水を専用の施設にて処理する方法である。

上記のような手法における浄化作業は、まず汚染現場における地盤の状況の調査、汚染状況の調査を行うことから始められる。そして、これらの調査結果に基づいて浄化作業の計画が立案され、実施に移される。このような浄化作業は、一般にかなりの長期間にわたって継続的に行う必要があり、浄化の進捗状況を監視しながら進められている。浄化の進捗状況の監視は、一般には、地下水をサンプリングし、含まれている汚染物質量を測定することによって行われており、従来の方法では現地での手作業によって測定が行われることが多い。そして、上記測定の結果から、汚染物質量の減少を認識し、これにより浄化の進行状態を判断している。また、必要に応じて、地下水を汲み上げる井戸の周辺にモニタリング用の井戸を設け、このモニタリング井戸内で汚染物質量を測定することも行われている（例えば特許文献１参照。）。
特許第３２３２４９４号公報

しかしながら、上記のような従来から行われている方法では、次のような問題点がある。浄化作業の計画は、地盤の状況の調査結果及び汚染状況の調査結果等に基づいて立案されるが、地盤の状況や汚染状況は、正確に把握することが難しく、ある程度の推測又は仮定に基づいたものとなる。このため、実際に浄化作業を開始してみると、浄化の進行は予測のとおりには進まないこともしばしば起こり得る。このため、浄化作業の終了時期が大幅に遅れることもある。

上記のような事態が生じると、浄化作業が計画通りに行うことができず、機械の運用や人員計画に大幅な変更が生じ、経済的な負担が大きくなる。一方、浄化の進行が予測と大きく異なることが認識されたとしても、その要因の把握が難しく、揚水井戸や注入井戸の追加等の対策は、経験や推測に基づいて行うことになり、的確な対策を講じることができない。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、汚染された土壌及び地下水の浄化作業の進捗状態を監視するとともに、シミュレーションによる予測値と対比して、浄化作業開始後の状況に的確に対応することを可能にするとともに、浄化作業の進行を正確に予測することを可能とすることである。

上記問題点を解決するために、重金属で汚染された地盤に水又は薬剤を注入して、土壌を浄化する方法において、汚染地盤の地層構造に関するデータ、地盤を構成する土質データ、汚染物質の特性を示すデータ、汚染状態のデータ、浄化作業に関するデータ、代表サンプルによる浄化予測データよりなる群から少なくとも１種のデータを入力するステップと、
該入力データに基づいて浄化状態の時間変化の予測演算を行うステップと、
データ処理装置と演算処理装置を有し、データ処理装置は土壌浄化を行う現場に設けられた揚水井戸から採取した地下水を介して汚染状態に関するデータを検出し、演算処理装置にデータを送り、該演算処理装置はデータ処理装置から受け取る検出データに基づき土壌浄化の進行を演算するステップと、
演算で得られた浄化状態の時間変化の予測データと、該データ処理装置で検出された土壌浄化の進行に関する該演算処理装置による演算データとを対比するステップとを含むことを特徴とする土壌浄化方法を提供する。

更には、重金属で汚染された地盤に水又は薬剤を注入して、土壌を浄化する方法において、汚染地盤の地層構造に関するデータ、地盤を構成する土質データ、汚染物質の特性を示すデータ、汚染状態のデータ、浄化作業に関するデータ、代表サンプルによる浄化予測データよりなる群から少なくとも１種のデータが入力されたデータベースと、
該入力データに基づいて浄化状態の時間変化の予測演算を行う演算処理装置Ａと、
土壌浄化を行う現場に設けられた揚水井戸から採取した地下水を介して、汚染状態に関するデータを検出し、演算処理装置にデータを送るデータ処理装置と、
データ処理装置からのデータに基づき土壌浄化の進行を演算する演算処理装置Ｂと、
演算処理装置Ａによる演算で得られた浄化状態の時間変化の予測データと、演算処理装置Ｂによるデータ処理装置からのデータに基づき土壌浄化の進行の演算データを対比する装置を有することを特徴とする土壌浄化管理システムを提供する。

本願発明に係る管理システムでは、汚染浄化の進行状態及び終了時期をシミュレーションによって予測することができ、機材の運用や人員の手配等を計画的に行うことができる。

図１は本発明において用いる管理システムを示す図である。対象となる地盤は土壌及び／又は地下水が重金属で汚染されており、水又は薬剤の注入、揚水を行って、土壌及び地下水中の重金属を除去するものである。対象となる地盤では、重金属で汚染された汚染土壌１の周囲を不透水地盤９に至る止水壁２で囲いこみ、封じ込める。封じ込めた土壌１の中に注水井戸３を設置し、注水井戸より水又は薬剤５を注水ポンプ６を用いて注入する。揚水井戸４より揚水ポンプ７にて、揚水する。揚水した地下水は、排水処理装置１０により重金属を除去した後、放流される。

本発明の管理システムはこのような設備によって行われる浄化作業を管理するものであり、揚水井戸４から汲み上げられた地下水をサンプリングし、汚染濃度を測定する汚染濃度測定装置８で検出されたデータを処理し、コンピューター１２に該データを供給するデータ処理装置１１と上記データに基づいて浄化作業の進行状況を算出するコンピューター１２と、このコンピューター１２に付随するデータ入力装置１３と表示装置１４とを備えている。上記汚染濃度測定装置８は一定の時間間隔で地下水をサンプリングし、汚染濃度を測定するようになっている。また、データ処理装置１１は、注水ポンプ６及び揚水ポンプ７のそれぞれの圧力、流量データを採取し、コンピューター１２に入力できるようになっている。上記コンピューター（演算処理装置）１２は、シミュレーション機能を備えたソフトウエアがインストールされており、該シミュレーション機能は、データ処理装置１１及びデータ入力装置１３から入力されたデータに基づいて、浄化作業の進行を時間を追って可視的に表すことができ、結果が表示装置１４に出力される。図面を簡略化するため上記コンピューター１２は、後述のデータベースの格納装置、演算処理装置Ａ、演算処理装置Ｂを兼用しているが別のコンピューター、又はサーバーを用いても良い。

上記シミュレーションに必要なデータは、予めデータ入力装置１３によってコンピューター１２に入力される。上記コンピューター１２に付属するデータ入力装置１３は様々な形態のものを用いることができるが、一般的にはキーボードを用いることができる。また表示装置１４は、ディスプレイあるいはプリンタ等を用いることができる。コンピューター１２への入力データとしては、対象となる汚染地盤の各地層の厚さや土質等の地層構造に関するデータ、地中埋設物の位置や構造といった地盤に関するデータ、対象となる汚染地盤の各地層を構成する土壌の透水係数、間隙率等の特性を示す地盤を構成する土質データ、汚染されている範囲や汚染物質の濃度分布等の汚染状態等を示す汚染物質の特性を示すデータ及び汚染状態のデータ、注水井戸、揚水井戸の位置、注水量、揚水量等の浄化作業に関するデータを挙げることができる。また、汚染土壌１のサンプルを採取し、室内にて浄化作業に用いる水又は薬剤５で浄化を事前評価した代表サンプルによる浄化予測データは一般的に図２に示すような挙動を有しており、このようなデータも必要になることもある。本発明においてはこのような、該データをデータ処理装置１１を介してコンピューター１２に入力するステップがある。上記データは少なくとも１種あれば後述の予測演算は可能であるが、精度良い予測演算（シミュレーション）を行うにはできるだけ多種で精密なデータがあることが好ましい。汚染地盤の地層構造に関するデータ、地盤を構成する土質データ、汚染物質の特性を示すデータ、汚染状態のデータ、浄化作業に関するデータ、代表サンプルによる浄化予測データよりなる群から少なくとも１種のデータがあることが好ましい。これらを入力したコンピューター（演算処理装置）１２はデータベースも兼用している。

次に上記各種データを用いて浄化の状態の時間変化の予測演算を行うステップがある。詳細な計算プログラムを作成し、コンピューター（演算処理装置Ａ）１２を用いてシミュレーションすることにより、図３に示すように汚染濃度の減少速度を可視的に表すこともできる。シミュレーションの結果は汚染浄化の進行を時間を追って示すものであり、結果が表示装置１４に出力することもできる。

更に浄化を行う現場に設けられた揚水井戸４から採取した地下水を介して、汚染状態に関するデータを汚染濃度測定装置８にて検出し、そのデータをデータ処理装置１１を経由してコンピューター（演算処理装置Ｂ）１２に送られる。前記コンピューターはデータ処理装置１１からのデータにより土壌浄化の進行を演算する。このデータ処理装置で検出された土壌浄化の進行に関する演算処理装置Ｂによる演算データと、演算処理装置Ａによる演算で得られた浄化状態の時間変化の予測データを対比することが本発明の特徴である。その対比する装置は具体的には上記の表示装置１４であり、ディスプレイあるいはプリンタ等にその対比結果を表示することにより土壌浄化の進行状態を把握し、また終了時期を予測することができる。

好ましくは演算処理装置Ｂがデータ処理装置から受け取る検出データのみならず、データベースに入力されたデータを更に加えたデータに基づいて、データ処理装置から受け取る浄化開始時期から現時点までのデータに加えて、それ以降の将来の土壌浄化の進行をシュミレーションし、予測演算できる手段を有していることが好ましい。このようにしてシミュレーションの結果は図４に示すように、浄化の進行を予測するものになる。このシミュレーションの結果と汚染濃度測定装置８で得られる値との比較検討を行い、浄化の進行をより精度よく予測することができる。浄化の終了時期が遅延する場合には、水又は薬剤の注入、揚水井戸の追加を行うことも可能である。

更に、演算処理装置Ａによる浄化の状態の時間変化の予測演算を、データベースに入力されたデータの少なくとも一部をデータ処理装置が検出したデータに置き換え、さらに浄化状態の時間変化の予測演算（シミュレーション）を行うことも好ましい。例えばデータベースに入力された代表サンプルによる浄化予測データが結果的に代表サンプルとして好ましくなかった場合を想定してみる。そのため演算処理装置Ａによる浄化の状態の時間変化の予測演算と、演算処理装置Ｂによる土壌浄化の進行に関する演算データの間に無視できないようなギャップが生じ、シミュレーションによる浄化終了時期の予測が妥当でない場合がありうる。このような際に代表サンプルによる浄化予測データの一部をデータ処理装置が検出したデータに置き換えて、再度の浄化状態の時間変化の予測演算（シミュレーション）を演算処理装置Ｂが行い、この結果から再度上述のような操作を行うことで、ギャップをより小さく修正することができる。

以上説明したように、本願発明に係る管理システムでは、汚染浄化の進行状態及び終了時期をシミュレーションによって予測することができ、機材の運用や人員の手配等を計画的に行うことができる。また、浄化の進行にともなって、浄化の状態をモニタリングし、シミュレーションの結果との対比を行うとともに、必要に応じてシミュレーションに用いるパラメータの修正を行うことができ、的確な浄化状況の把握及び予測が可能となる。また、汚染浄化の進行状態及び終了時期の予測ができるとともに、浄化の進行時にこの結果を浄化サイトでモニタリングした値と対比し、浄化対策の変更等も的確に行うことができる。

本発明において用いる管理システムを示す構成図である。 代表サンプルを評価した浄化予測データの事例を示す略図である。 本発明の管理システムを用いて浄化状態の時間変化をシミュレーション（予測演算）した結果を示す略図である。 浄化作業開始後の汚染濃度の測定値と本発明の管理システムを用いてシミュレーションした結果との対比を示す略図である。

符号の説明

１ 汚染土壌
２ 止水壁
３ 注水井戸
４ 揚水井戸
５ 水又は薬剤
６ 注水ポンプ
７ 揚水ポンプ
８ 汚染濃度測定装置
９ 不透水性地盤
１０ 排水処理装置
１１ データ処理装置
１２ コンピューター（データベースの格納装置、演算処理装置Ａ及びＢ）
１３ データ入力装置
１４ 表示装置

Claims (6)

1. 重金属で汚染された地盤に水又は薬剤を注入して、土壌を浄化する方法において、汚染地盤の地層構造に関するデータ、地盤を構成する土質データ、汚染物質の特性を示すデータ、汚染状態のデータ、浄化作業に関するデータ、代表サンプルによる浄化予測データよりなる群から少なくとも１種のデータを入力するステップと、
   該入力データに基づいて浄化状態の時間変化の予測演算を行うステップと、
   データ処理装置と演算処理装置を有し、データ処理装置は土壌浄化を行う現場に設けられた揚水井戸から採取した地下水を介して汚染状態に関するデータを検出し、演算処理装置にデータを送り、該演算処理装置はデータ処理装置から受け取る検出データに基づき土壌浄化の進行を演算するステップと、
   演算で得られた浄化状態の時間変化の予測データと、該データ処理装置で検出された土壌浄化の進行に関する該演算処理装置による演算データとを対比するステップとを含むことを特徴とする土壌浄化方法。
2. 土壌浄化の進行を演算するステップにおいて、該演算処理装置は入力されたデータとデータ処理装置から受け取る検出データに基づき土壌浄化の進行を予測演算するステップを含み、
   演算で得られた浄化状態の時間変化の予測データと、入力されたデータと該データ処理装置から受け取る検出データに基づき土壌浄化の進行に関する該演算処理装置による予測演算データとを対比するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の土壌浄化方法。
3. 演算処理装置が入力されたデータとデータ処理装置から受け取る検出データに基づき土壌浄化の進行を予測演算するステップにおいて、入力されたデータの少なくとも一部をデータ処理装置が検出したデータに置き換え、浄化状態の時間変化の予測演算を再び行うステップを含むことを特徴とする請求項２記載の土壌浄化方法。
4. 重金属で汚染された地盤に水又は薬剤を注入して、土壌を浄化する方法において、汚染地盤の地層構造に関するデータ、地盤を構成する土質データ、汚染物質の特性を示すデータ、汚染状態のデータ、浄化作業に関するデータ、代表サンプルによる浄化予測データよりなる群から少なくとも１種のデータが入力されたデータベースと、
   該入力データに基づいて浄化状態の時間変化の予測演算を行う演算処理装置Ａと、
   土壌浄化を行う現場に設けられた揚水井戸から採取した地下水を介して、汚染状態に関するデータを検出し、演算処理装置にデータを送るデータ処理装置と、
   データ処理装置からのデータに基づき土壌浄化の進行を演算する演算処理装置Ｂと、
   演算処理装置Ａによる演算で得られた浄化状態の時間変化の予測データと、演算処理装置Ｂによるデータ処理装置からのデータに基づき土壌浄化の進行の演算データを対比する装置を有することを特徴とする土壌浄化管理システム。
5. 演算処理装置Ｂが該データベースに入力されたデータと該データ処理装置から受け取る検出データに基づき土壌浄化の進行を予測演算する手段を有し、
   演算処理装置Ａによる演算で得られた浄化状態の時間変化の予測データと、該データベースに入力されたデータと該データ処理装置から受け取る検出データに基づき土壌浄化の進行に関する該演算処理装置Ｂによる予測演算データとを対比する装置を有することを特徴とする請求項４記載の土壌浄化管理システム。
6. 演算処理装置Ａが該データベースに入力されたデータの少なくとも一部をデータ処理装置が検出したデータに置き換え、浄化状態の時間変化の予測演算を再び行う手段を有することを特徴とする請求項５記載の土壌浄化管理システム。

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