JP2007130602A - 汚染土壌・地下水の封じ込め工法 - Google Patents

Abstract

【課題】 不透水性または難透水性の地層が相当な深さに存在する場合でも、低コストで効率よく遮水壁を構築して、汚染土壌および／または汚染地下水を周囲から隔離して封じ込めることができ、これにより汚染区域から周辺の非汚染区域へ汚染物質の拡散を防止する。
【解決の手段】 汚染土壌および／または汚染地下水が存在する区域１を取り囲むように、非汚染区域２との間に、不透水性または難透水性の地層に達っしない遮水壁３を設置し、注入管５から遮水性材料を注入して、遮水壁３の先端部を結ぶように水平方向の遮水層４を形成し、遮水壁３の内周に沿って透水性材料層６を形成し、遮水壁３の内側の地下水の水位が周囲の地下水の水位以下となるように地下水を集水して、貯水槽７から揚水し、揚水した地下水を浄化施設１２で浄化して系外へ排出することにより、汚染物質を封じ込める。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚染土壌および／または汚染地下水を周囲から隔離して封じ込める工法に関し、さらに詳しくは、汚染区域を囲むように遮水壁を設けて汚染物質を封じ込めて拡散を防止するための封じ込め工法に関するものである。

土壌や地下水が、シアン化合物、重金属等の有害物質により汚染されていると、汚染地域から有害物質が流出して他の地域を汚染し、汚染地域が拡大する。これを防止するために、土壌および／または地下水を遮水壁で周囲から隔離して封じ込めることにより、汚染地下水が周囲の地下水を汚染することを防止する封じ込め工法がある。この場合、遮水壁の底部の土質が不透水性あるいは難透水性の地層である場合には、封じ込めた区域に雨水が侵入し地下水水位が上昇し、やがて汚染高水が周囲に流出するおそれがあるので、地下水の水位が周囲よりも高くならないように保つ必要がある。また、遮水壁の底部が透水性の地層である場合には、自然流向にしたがって地下水の上流側より下流側に汚染地下水が流れるために遮水壁の機能を十分に果たすことができないので、封じ込め工法としての意味をなさない。

このような問題に対しては、遮水壁内側に井戸を設置して地下水を揚水するという工法が容易に考えられるが、この場合多くの地点から多量の地下水を揚水する必要がある。また、揚水した多量の汚染地下水を浄化する施設が必要となる。特に遮水壁の底部が透水性の土質の場合には、多くの地下水の揚水が必要となる。

非特許文献１には、汚染土壌の範囲及び当該範囲内における土壌汚染の深さをボーリング調査により確認し、土壌汚染の範囲を囲むようにして、汚染土壌の下の最初の不透水層まで鋼製矢板等の遮水壁を打ち込み、土壌汚染が当該範囲外に拡がるのを防ぐこと、さらに当該範囲内に降雨等の浸透による封じ込め内部の地下水位への影響が生じないように、遮水機能を保有する材料で封じ込め上面を覆うことが記載されている。

このような方法では、遮水壁で囲んだ汚染地区内で水位が異常に上昇すると、遮水壁を溢流して汚染地下水が周囲に拡散することになるため、揚水による水位低下等の対策が必要となるので、特許文献１（特開２００３−５３３１７号）には、汚染地区を取り囲むように不透水層に達する遮水壁を構築して汚染土壌を汚染地区内に封じ込める原位置封じ込め工法において、この遮水壁の内側に沿って所定深さに達する集排水溝を設け、この集排水溝より揚水を行うことにより遮水壁内側からの汚染地下水位の周囲への溢出を防止する方法が記載されている。

しかしこのような不透水層に達する遮水壁を構築する方法では、不透水層が適当な深さに存在する場合には問題がないが、不透水層が相当な深さに存在する場合には、遮水壁の長さを長くする必要があり、これは構築のためのコストを高くすることになり、不透水層に達する遮水壁を構築することは実質的に実施できなくなる。
特開２００３−５３３１７号 土壌汚染対策法に基づく調査及び措置の技術的手法の解説 平成１５年９月初版発行 監修：環境省 編・発行：社団法人土壌環境センター

本発明の課題は、不透水性または難透水性の地層が相当な深さに存在する場合でも、低コストで効率よく遮水壁を構築して、汚染土壌および／または汚染地下水を周囲から隔離して封じ込めることができ、これにより汚染区域から周辺の非汚染区域へ汚染物質の拡散を防止することができる汚染土壌・地下水の封じ込め工法を提案することである。

本発明は、次の汚染土壌・地下水の封じ込め工法である。
（１） 汚染土壌および／または汚染地下水が存在する区域を取り囲むように、不透水性または難透水性の地層に達っしない遮水壁を設置し、遮水壁の内側の地下水の水位が周囲の地下水の水位以下となるように、遮水壁の内側の地下水を集水して揚水し、揚水した地下水を浄化施設で浄化して系外へ排出することを特徴とする汚染土壌・地下水の封じ込め工法。
（２） 遮水壁の内側に敷設した透水性材料層および／または集水管を含む集水施設により地下水を集水する上記（１）記載の工法。
（３） 透水性材料層は、遮水壁の内周に沿って敷設した砕石または砂利層である上記（１）または（２）記載の工法。
（４） 集水施設の貯水槽に地下水を導き、貯水槽から地下水をポンプで揚水して浄化施設に導入する上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の工法。
（５） 遮水壁の先端部を結ぶように、汚染土壌および／または汚染地下水が存在する箇所よりも深い位置に、遮水性の材料を注入して、水平方向の遮水層を形成する上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の工法。
（６） 汚染土壌および／または汚染地下水が存在する箇所よりも深い位置に、汚染されていない水を注入する上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の工法。

本発明において、封じ込めの対象となる汚染土壌および／または汚染地下水は、有害物質で汚染された土壌および／または地下水であり、特に汚染有害物質が流出して他の地域を汚染する危険性のある土壌および／または地下水である。有害物質としては、シアン化合物、重金属類、揮発性有機化合物、農薬、ダイオキシン類、PCBなどの無機または有機の有害物質が含まれる。

本発明では、このような有害物質で汚染された汚染土壌および／または汚染地下水が存在する区域を取り囲むように、不透水性または難透水性の地層に達っしない遮水壁を設置する。遮水壁としては、鋼矢板、コンクリート連続壁など土壌中に設置して、両側の水の投下を遮断する板状の部材が用いられる。鋼矢板で遮水壁を形成する場合は、汚染土壌および／または汚染地下水が存在する区域の周囲に、地上から垂直方向に鋼矢板を差し込み、汚染土壌および／または汚染地下水が存在する区域を取り囲むように、連続的に遮水壁を形成する。コンクリート連続壁の場合は、注入管を土中に打ち込み、注入管を引き抜きながらセメントミルクなど注入する作業を繰り返すか、あるいは遮水壁となる溝を掘ってコンクリートを打設する方法などにより、遮水壁を形成することができる。

遮水壁は不透水性または難透水性の地層に達っしないように設置されるので、遮水壁の先端側には透水層が残される。これにより汚染土壌および／または汚染地下水が存在する区域と、その周囲の区域とは透水層によって連絡し、地下水が行き来することになる。本発明では、遮水壁の内側の水位を下げることにより、周囲の区域から汚染区域への地下水の流れを生じさせ、これにより汚染区域から周囲の区域への有害物質の流出を防止するようにしているが、有害物質の流出のおそれがある場合には、汚染土壌および／または汚染地下水が存在する箇所よりも、深い位置に水平方向の遮水層を形成し、汚染区域を周囲の遮水壁および下部の遮水層で周囲の区域から遮断することができる。

このような遮水層を形成するには、注入管を土中に打ち込み、セメントミルク、ベントナイト、水ガラスなどの遮水性材料を注入することにより遮水層を形成する。このような打ち込み、注入等の操作を繰り返し、遮水壁の先端部を結ぶように、遮水性材料層を形成することにより、汚染土壌および／または汚染地下水が存在する箇所よりも、深い位置に水平方向の遮水層を形成することができる。

遮水壁の内側の地下水を集水する集水施設は、遮水壁の内側の地下水水位以下の位置に、砕石、砂利層等の透水性材料を敷設して透水性材料層を形成し、あるいは遮水壁の内側の地下水水位以下の位置に集水管を埋設して、地下水を集水できるように構成する。透水性材料層あるいは集水管は、汚染区域の全域に設けてもよいが、雨水等による水の浸透が少ない場合には、遮水壁の内周に沿って敷設するだけでも、汚染区域の地下水を集水することができる。透水性材料層および集水管は水平方向に連続しているのが好ましが、上下方向に伸びていてもよい。また透水性材料層および集水管は、Ｕ字溝、Ｌ字溝等によって形成される集水溝に内に設けられていてもよく、これにより透水性材料の沈降速度の差や、地層の液状化による分散等による透水性材料層の断絶、あるいは集水管の破損等を防止し、かつ水を一箇所に集めることが容易になる。

透水性材料層および集水管は貯水槽に連結しているのが好ましく、この貯水槽に地下水を導き、貯水槽から地下水をポンプで揚水して浄化施設に導入するのが好ましい。貯水槽はコンクリート製、プラスチック製などが採用でき、特に限定されない。貯水槽から地下水を揚水する揚水手段としては、ポンプを利用することができる。ポンプは貯水槽内あるいは地上に設置することができ、レベルスイッチを設置して、周囲の地下水の水位以下の一定水位となるように、断続運転するのが望ましい。揚水した地下水は、浄化施設へ送って浄化する。

汚染土壌および／または汚染地下水が存在する箇所よりも深い位置に、汚染されていない水を注入するのが好ましく、このために地表から汚染土壌および／または汚染地下水が存在する箇所よりも深い位置まで、注水管を挿入し、地表からポンプにより、汚染されていない水を注入することができる。これにより汚染されていない深層から汚染箇所へ、汚染されていない水の流れを生じさせ、汚染物質の非汚染地域への拡散を防止することができる。

浄化施設は、地下水の有害物質を分解除去して浄化できるものであれば、特に限定されない。浄化施設を設置する場所は、地上であっても地下（地中）であってもよく、地下に設置する場合には浄化施設で浄化した後の地下水をさらに揚水することも可能である。浄化方法としては、次の方法が好ましい。揮発性有機化合物の浄化方法としては、透過性反応壁（鉄粉による分解）、微生物分解などによる浄化方法が採用できる。重金属等の浄化方法としては、透過性反応壁（吸着剤による吸着）による浄化方法が採用できる。農薬、ダイオキシン類、PCBなどの浄化方法としては、活性炭吸着による浄化方法が採用できる。浄化施設で浄化した地下水は、河川、下水道、海域等への放流することができる。

上記のように、汚染土壌および／または汚染地下水が存在する区域を取り囲むように、不透水性または難透水性の地層に達っしない遮水壁を設置し、集水施設により遮水壁の内側の地下水の水位が周囲の地下水の水位以下となるように、遮水壁の内側の地下水を集水して揚水し、揚水した地下水を浄化施設で浄化して系外へ排出すると、遮水壁の内側の地下水の水位が周囲の地下水の水位以下となるため、遮水壁の周囲から地下水が遮水壁の内側へ流入することになる。このため遮水壁の内側から汚染された地下水が遮水壁の外側へ流入することはなく、汚染土壌・地下水が封じ込められる。汚染区域の下部に水平方向の遮水層がなく、周囲と透水層で連絡している場合は、透水層を通して地下水が流入するが、汚染区域の下部に水平方向の遮水性または難透水性の地層が形成されている場合でも、遮水壁や遮水性または難透水性の地層の隙間を通して地下水が流入するため、遮水壁の内側から汚染された地下水が遮水壁の外側へ流出することが防止される。

本発明によれば、汚染土壌および／または汚染地下水が存在する区域を取り囲むように、不透水性または難透水性の地層に達っしない遮水壁を設置し、遮水壁の内側の地下水の水位が周囲の地下水の水位以下となるように、遮水壁の内側の地下水を集水して揚水し、揚水した地下水を浄化施設で浄化して系外へ排出することにより、不透水性または難透水性の地層が相当な深さに存在する場合でも、低コストで効率よく遮水壁を構築して、汚染土壌および／または汚染地下水を周囲から隔離して封じ込めることができ、これにより汚染区域から周辺の非汚染区域へ汚染物質の拡散を防止することができる。

以下、本発明の実施形態を図面により説明する。図１は本発明の実施形態の汚染土壌・地下水の封じ込め工法を示す図１のＡ−Ａ断面図、図２は本発明の実施形態の汚染土壌・地下水の封じ込め工法を示す平面図である。図１および図２において、１は汚染区域であり、これを取り囲むように、非汚染区域２との間に、不透水性または難透水性の地層（図示せず）に達っしない遮水壁３を設置する。遮水壁３は鋼矢板、コンクリート連続壁などを、地表から汚染土壌および／または汚染地下水が存在する箇所１ａよりも深い位置まで挿入する。

汚染土壌および／または汚染地下水が存在する箇所１ａよりも、深い位置に水平方向の遮水層４を形成する場合には、注入管５を土中に打ち込み、セメントミルク、ベントナイト、水ガラスなどの遮水性材料を注入して、直径３ｍ程度の塊４ａを形成し、これを繰り返すことにより塊４ａを結合させて遮水層４を形成する。これにより汚染土壌および／または汚染地下水が存在する箇所１ａよりも深い位置に、遮水壁３の先端部を結ぶように、水平方向の遮水層を形成し、汚染区域１を周囲の遮水壁３および下部の遮水層４で周囲の区域２から遮断する。

地下水を集水する集水施設として、遮水壁３の内周に沿って、地下水水位以下の位置であって、遮水層４より浅い位置に、砕石、砂利層等の透水性材料を全周に敷設して透水性材料層６を形成し、貯水槽７に連結する。透水性材料層６の形成は、遮水壁３の内周に沿って側溝を掘り、側溝にＬ字溝またはＵ字溝を埋め込んで集水溝６ａを形成し、その全体または一部に透水性材料を敷き詰めて、連続した透水性材料層６としているが、集水溝６ａを省略してもよく、また集水管により形成してもよい。貯水槽７は有底の槽とし、水位計８によって一定水位を維持するように駆動されるポンプ９を設置し、送水管１１を地上に伸ばして浄化施設１２に連絡する。

地表から汚染土壌および／または汚染地下水が存在する箇所１ａよりも深い位置であって、透水性材料層６よりも深く、遮水層４より浅い位置まで、注水管１３を挿入し、地表からポンプ１４により送水できるように、給水管１５に連絡する。浄化施設１２からポンプ１６により浄化水を送水して系外に排水できるように、排水管１７を連絡する。

上記の構成において、貯水槽７から地下水を、水位計８によって一定水位を維持するようにポンプ９を駆動して、送水管１１を通して地上に揚水し、揚水した地下水を浄化施設１２で浄化する。浄化水は、浄化施設１２からポンプ１６により、排水管１７を通して送水して系外へ排出する。汚染区域１の水位が上がると、汚染区域１内の地下水は透水性材料層６に浸出し、連続して形成された透水性材料層６を通して貯水槽７に集水され、ポンプ９により揚水される。これにより汚染区域１の水位が、周辺の非汚染区域２の水位より低くなるため、汚染区域１から周辺の非汚染区域２へ水が流れることがなくなり、汚染区域１から周辺の非汚染区域２へ汚染物質が拡散することが防止される。

特に地表からポンプ１４により給水管１５を通して注水管１３に汚染されていない水を送水して注水すると、汚染土壌および／または汚染地下水が存在する箇所１ａよりも深い位置では、汚染されていない水の上昇流が生じるため、汚染区域１から周辺の非汚染区域２へ汚染物質が拡散防止効果は高くなる。また遮水層４を形成した場合は、遮水層４によって汚染区域１から周辺の非汚染区域２への水の流れが遮断され、透水性材料層６よりも深く、遮水層４より浅い位置では、汚染されていない水の上昇流が生じるため、汚染区域１から周辺の非汚染区域２へ汚染物質が拡散防止効果はさらに高くなる。

上記の実施例においては、不透水性または難透水性の地層に達っしない遮水壁を設置し、遮水壁の内側の地下水の水位が周囲の地下水の水位以下となるように、遮水壁の内側の地下水を集水して揚水し、揚水した地下水を浄化施設で浄化して系外へ排出するようにしているので、不透水性または難透水性の地層が相当な深さに存在する場合でも、不透水性または難透水性の地層に達っするまで遮水壁を伸ばす必要はなく、このため低コストで効率よく遮水壁を構築して、汚染土壌および／または汚染地下水を周囲から隔離して封じ込めることができ、これにより汚染区域１から周辺の非汚染区域２へ汚染物質の拡散を防止することができる。

汚染土壌および／または汚染地下水を周囲から隔離して封じ込める工法、特に汚染区域を囲むように遮水壁を設けて汚染物質を封じ込めて拡散を防止するための工法に関するものである。

実施形態の汚染土壌・地下水の封じ込め工法を示す図２のＡ−Ａ断面図。 実施形態の汚染土壌・地下水の封じ込め工法を示す平面図。

符号の説明

１ 汚染区域、２ 非汚染区域、３ 遮水壁、４ 遮水層、５ 注入管、６ 透水性材料層、７ 貯水槽、８ 水位計、９、１４、１６ ポンプ、１１ 送水管、１２ 浄化施設、１３ 注水管、１５ 給水管、１７ 排水管

Claims (6)

1. 汚染土壌および／または汚染地下水が存在する区域を取り囲むように、不透水性または難透水性の地層に達っしない遮水壁を設置し、遮水壁の内側の地下水の水位が周囲の地下水の水位以下となるように、遮水壁の内側の地下水を集水して揚水し、揚水した地下水を浄化施設で浄化して系外へ排出することを特徴とする汚染土壌・地下水の封じ込め工法。
2. 遮水壁の内側に敷設した透水性材料層および／または集水管を含む集水施設により地下水を集水する請求項１記載の工法。
3. 透水性材料層は、遮水壁の内周に沿って敷設した砕石または砂利層である請求項１または２記載の工法。
4. 集水施設の貯水槽に地下水を導き、貯水槽から地下水をポンプで揚水して浄化施設に導入する請求項１ないし３のいずれかに記載の工法。
5. 遮水壁の先端部を結ぶように、汚染土壌および／または汚染地下水が存在する箇所よりも深い位置に、遮水性の材料を注入して、水平方向の遮水層を形成する請求項１ないし４のいずれかに記載の工法。
6. 汚染土壌および／または汚染地下水が存在する箇所よりも深い位置に、汚染されていない水を注入する請求項１ないし５のいずれかに記載の工法。

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