JP2007222737A

JP2007222737A - 汚染土壌の浄化方法

Info

Publication number: JP2007222737A
Application number: JP2006045079A
Authority: JP
Inventors: Yukari Inada; ゆかり稲田; Yuichi Tanimoto; 祐一谷本
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】地下水位以浅の層にある汚染土壌の生物処理による原位置浄化を、簡単且つ低コストに行うことができる汚染土壌の浄化方法を提供することを目的としている。
【解決手段】地下水位ＷＬ以浅の層にある汚染土壌Ｇ１に、微生物を活性化させる栄養剤Ｘを付与し、汚染土壌Ｇ１を生物処理して浄化する汚染土壌の浄化方法において、汚染土壌Ｇ１に構築されている注入井戸１の中に、栄養剤Ｘを吐出させる栄養剤注入部材５を設置し、保水材が添加された栄養剤Ｘを栄養剤注入部材５に供給して注入井戸１内に吐出させることで、保水材が添加された栄養剤Ｘを注入井戸１内から汚染土壌Ｇ１中に注入する。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚染土壌中の微生物を活性化させることで汚染土壌を浄化する汚染土壌の浄化方法に関する。

従来から、例えばトリクロロエチレン等の有機塩素化合物によって汚染された汚染土壌を原位置で浄化する方法として、炭素源と栄養塩類とからなる栄養剤を汚染土壌の中に付与して嫌気な環境をつくり、汚染土壌中の嫌気的微生物を活性化させ、汚染土壌を生物処理して浄化する方法がある。

上記した汚染土壌の浄化方法における汚染土壌中に栄養剤を付与する手段としては、汚染土壌に鉛直方向に延在する注入井戸を形成し、この注入井戸に栄養剤を圧入することで、注入井戸から汚染土壌に栄養剤を注入する手段がある。これにより、汚染土壌中に注入された栄養剤が、汚染土壌中の地下水に行き渡り、微生物による汚染土壌の生物処理が行われる。

また、近年では、栄養剤によって汚染土壌中の微生物を活性化させて汚染土壌を浄化する際に、汚染土壌中に保水材を注入混練する方法が提案されている。この方法では、汚染土壌に栄養剤を注入混練する際に、保水材を同時に注入混練し、汚染土壌の保水性を向上させている。この方法によれば、汚染土壌の周囲の土壌から汚染土壌内へ地下水等が浸入することを防ぐことができるとともに、汚染土壌内から汚染土壌の周囲の土壌へ栄養剤や汚染物質等が流出することを防ぐことができる（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−２６２７５１号公報

しかしながら、注入井戸により汚染土壌中に栄養剤を注入する上記した従来の汚染土壌の浄化方法では、処理対象の汚染土壌に水が保持されていることが条件であるため、地下水位以浅の層にある汚染土壌が浄化対象である場合は、生物処理に必要な地下水がなく、原位置での浄化ができないという問題がある。したがって、従来、地下水位以浅である汚染土壌を浄化する場合、汚染土壌を掘削して外部処理する方法が一般的であり、この方法では費用が嵩むという問題がある。

また、汚染土壌に保水材を注入混練する上記した従来の汚染土壌の浄化方法では、混練機器によって汚染土壌を混練するため、汚染土壌を広範囲に亘って浄化する場合には相当の手間がかかるという問題がある。

本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、地下水位以浅の層にある汚染土壌の生物処理による原位置浄化を、簡単且つ低コストに行うことができる汚染土壌の浄化方法を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、地下水位以浅の層にある汚染土壌に、微生物を活性化させる栄養剤を付与し、前記汚染土壌を生物処理して浄化する汚染土壌の浄化方法において、前記汚染土壌に構築されている注入井戸の中に、前記栄養剤を吐出させる栄養剤注入部材を設置し、保水材が添加された前記栄養剤を前記栄養剤注入部材に供給して前記注入井戸内に吐出させることで、前記保水材が添加された前記栄養剤を前記注入井戸内から前記汚染土壌中に注入することを特徴としている。

このような特徴により、保水材が添加された栄養剤が地下水位以浅の層にある汚染土壌に注入されると、栄養剤に添加された保水材によって汚染土壌に水分が保持される。また、保水材を栄養剤に添加させて、これを栄養剤注入部材を用いて注入井戸の中に吐出させると、栄養剤とともに保水材が汚染土壌の中に浸透し、汚染土壌の中に保水材が混入される。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の汚染土壌の浄化方法において、前記栄養剤注入部材は、前記注入井戸を閉塞する閉塞体が間隔をあけて付設され且つ前記栄養剤を吐出させる吐出部が前記閉塞体の間に形成された構成からなることを特徴としている。

このような特徴により、上下の閉塞体によって、注入部を含む注入井戸の一区間が注入井戸の他の部分と遮断されるため、吐出部から吐出した栄養剤（保水材が添加された栄養剤）が注入部から流出して汚染土壌中に注入される。

また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の汚染土壌の浄化方法において、前記保水材として、吸水性材料の水分散体が用いられることを特徴としている。

このような特徴により、汚染土壌中に注入された保水材が、栄養剤とともに土粒子の隙間に浸透していく。

本発明に係る汚染土壌の浄化方法によれば、栄養剤に添加された保水材によって汚染土壌に水分が保持されるため、地下水がない汚染土壌に対して微生物による生物処理が可能となり、当該汚染土壌を微生物の生物処理による原位置浄化を行うことができる。さらに、保水材を、地下水位以浅の層にある汚染土壌に簡単に注入することができ、地下水位以浅の層にある汚染土壌の原位置浄化を、簡単且つ低コストに行うことができる。

また、注入井戸を閉塞する閉塞体が間隔をあけて付設され且つ栄養剤を吐出させる吐出部が閉塞体の間に形成された構成からなる栄養剤注入部材を用いることにより、保水材が添加された栄養剤を、注入井戸から地盤内に効率良く注入することができる。

また、保水材として、吸水性材料の水分散体が用いられることにより、保水材が土中に広く行き渡らせることができ、本発明に係る保水材として好適である。

以下、本発明に係る汚染土壌の浄化方法の実施の形態について、図面に基いて説明する。

図１は本実施の形態における汚染土壌の浄化方法を表した断面図である。
本実施の形態における汚染土壌の浄化方法は、図１に示すように、トリクロロエチレン等の有機塩素化合物によって汚染された汚染土壌Ｇ１，Ｇ２に、炭素源と栄養塩類の水溶液からなる栄養剤Ｘを付与して、汚染土壌Ｇ１，Ｇ２中に嫌気的な環境をつくって、汚染土壌Ｇ１，Ｇ２中の嫌気的な微生物をそれぞれ活性化させることで、有機塩素化合物を生物処理して無害な物質に分解し、汚染土壌Ｇ１，Ｇ２をそれぞれ浄化する方法である。この汚染土壌の浄化方法の工程には、地下水位ＷＬよりも浅い不飽和層にある浅層汚染土壌Ｇ１（汚染土壌）に栄養剤Ｘを注入する浅層部注入工程と、地下水位ＷＬよりも深い飽和層にある深層汚染土壌Ｇ２に栄養剤Ｘを注入する深層部注入工程とが含まれている。

まず、浅層汚染土壌Ｇ１を浄化する浅層部注入工程について説明する。
図２は図１に示すＡ部分の拡大破断図である。図１，図２に示すように、汚染土壌Ｇ１，Ｇ２に複数の注入井戸１…を形成する工程を行う。注入井戸１…は、浅層汚染土壌Ｇ１および深層汚染土壌Ｇ２にそれぞれ栄養剤Ｘを注入するための鉛直井戸であり、浅層汚染土壌Ｇ１を貫通して深層汚染土壌Ｇ２まで達している。また、注入井戸１…は、浄化エリア内に所定間隔で複数設置されている。

注入井戸１…を形成する手段としては、まず、所定径の図示せぬケーシングを設置しながら、バイブロドリルなどの図示せぬ掘削機によって削孔する。その後、そのケーシングの中に円筒状の薬剤注入管２を設置し、ケーシングと薬剤注入管２との間にフィルター剤３（例えば、２号硅砂等。）やシール剤４（例えば、ベントナイトペレットやセメントミルク等。）を充填する。その後、上記ケーシングを引き抜き、注入井戸１…の施工が完了する。

上記した手順により形成された注入井戸１のうち、浅層汚染土壌Ｇ１内に埋設された注入井戸１の上部の一部分および深層汚染土壌Ｇ２内に埋設された注入井戸１の下部の一部分には、汚染土壌Ｇ１，Ｇ２に栄養剤Ｘを注入するための注入部１ａ，１ｂがそれぞれ形成されている。この注入部１ａ，１ｂは、薬剤注入管２の周壁に、周方向に延在する複数のスリット２ａ…が形成された構成からなっており、このスリット２ａ…から薬剤注入管２内の栄養剤Ｘが薬剤注入管２外に流出し、汚染土壌Ｇ１，Ｇ２中に注入される。

次に、複数の注入井戸１…の各栄養剤注入部材５…の中を洗浄した後、各注入井戸１…の中に、浅層汚染土壌Ｇ１に栄養剤Ｘを注入させるための栄養剤注入部材５…をそれぞれ設置する工程を行う。栄養剤注入部材５は、注入井戸１を閉塞するパッカー６，６（閉塞体）が間隔をあけて２つ付設され、さらに、これらパッカー６，６の間に、供給された栄養剤Ｘを注入井戸１内に吐出する吐出部７が設けられた構成からなる。栄養剤注入部材５は、浅層汚染土壌Ｇ１内の注入部１ａの上下にパッカー６，６がそれぞれ配置されるように高さ合わせされており、所定の高さのところで栄養剤注入部材５の上端部が固定されて吊持されている。

パッカー６，６は、例えばゴム等からなる膨張性のある袋体である。パッカー６，６の中には、図示せぬエア供給手段によってエアが供給される。なお、エアに代えて水等の液体をパッカー６，６の中に供給してもよい。パッカー６，６は、栄養剤注入部材５を注入井戸１の中に挿入する際、収縮した状態になっている。そして、栄養剤注入部材５が所定位置に配置された後、パッカー６，６の中にエアが送られてパッカー６，６が膨張し、膨張したパッカー６，６が、注入井戸１の内周面に密着して注入井戸１を閉塞する。

吐出部７は、四方に向けられた吐出口８…を有する部材である。吐出部７は、栄養剤注入部材５の中に挿装された供給パイプ９の下端に接続されており、供給パイプ９から供給された栄養剤Ｘは吐出部７の吐出口８…から吐出される。なお、吐出口８…はノズル状のものであってもよい。

各注入井戸１…内に設置された栄養剤注入部材５…の上端には、各々の供給パイプ９に栄養剤Ｘを供給するための供給ホース１０…がそれぞれ接続されている。各供給ホース１０…は、それぞれ地盤上に配されており、固定オリフィス１３…を介して、栄養剤Ｘを圧送するポンプ１２に接続された分配器１１にそれぞれ接続されている。

次に、保水材が添加された栄養剤Ｘ…を、各栄養剤注入部材５…にそれぞれ供給して、各栄養剤注入部材５…の吐出部７…から各注入井戸１…内に吐出させることで、保水材が添加された栄養剤Ｘ…を、浅層汚染土壌Ｇ１内にある注入井戸１の注入部１ａから浅層汚染土壌Ｇ１内に注入する工程を行う。具体的には、ポンプ１２を稼動させて、保水材が添加された栄養剤Ｘを圧送する。圧送された栄養剤Ｘは、分配器１１で分岐されて各供給ホース１０にそれぞれ圧送される。このとき、各供給ホース１０に圧入される栄養剤Ｘ…の流量は、各固定オリフィス１３…によってそれぞれ調整される。供給ホース１０に圧入された栄養剤Ｘは、栄養剤注入部材５の供給パイプ９内に圧入され、吐出部７の吐出口８から注入井戸１内に圧入される。注入井戸１内に圧入された栄養剤Ｘは、注入井戸１の注入部１ａに形成された複数のスリット２ａ…から浅層汚染土壌Ｇ１内に注入される。

栄養剤Ｘは、浅層汚染土壌Ｇ１中の微生物を活性化させるための薬剤であり、例えばアルコール、有機酸、有機酸の誘導体、脂肪酸、糖類、水素供与体などの栄養源を水に溶かした溶液である。栄養剤Ｘにおける栄養源の濃度は、対象となる浅層汚染土壌Ｇ１に合わせて所定濃度（例えば、水１ｍ^３に対して栄養源３．４５ｋｇ）に調整されている。

また、この栄養剤Ｘに添加する保水材は、吸水性材料の水分散体が用いられる。この保水材は、水に溶解しない或いは溶解し難い液状の材料であり、乾燥重量の８０〜１２０倍の水分を吸収して蓄えて土壌の保水力を高めるとともに、普通土壌の約５０倍の保肥性（塩基置換容量）を有して土壌の保肥性を高める材料である。また、保水材は、中性、弱酸性、或いは弱アルカリ性であって、且つ、膨潤した状態で直径が数μｍになり、さらに、保水・保肥効果が所定期間持続するものである。具体的には、保水材として、例えば東洋紡績（株）製の「エスペックＬ」が用いられる。この保水材は、中性（ｐｈ６〜９）であるため、微生物の生育に影響を与えることがなく、生物処理に適しており、また、粒子径が平衡膨潤状態で約１μｍであるため、薬剤注入管２のスリット２ａ…に保水材が詰まることがなく、さらに、保水材の保水・保肥効果が３〜６ヶ月程度持続する。栄養剤Ｘに添加される保水材の濃度は、対象となる浅層汚染土壌Ｇ１に合わせて所定濃度（例えば、水１ｍ^３に対して栄養源３．０ｋｇ）に調整されている。

上記した保水材を添加した栄養剤Ｘを浅層汚染土壌Ｇ１内に所定量（例えば、土壌１８７．５ｍ^３に対して、水６２ｍ^３に栄養源２１４ｋｇ、保水材１８６ｋｇが添加されてなる栄養剤Ｘを注入する。）、所定注入速度（例えば、５．５Ｌ／ｍｉｎ）で注入すると、保水材が栄養剤Ｘの水に運ばれて浅層汚染土壌Ｇ１内に浸透して行き渡り、その過程で粒子のイオン交換が起こって土の粒子と交換が起こり、浅層汚染土壌Ｇ１内に水分が保持される。

次に、浅層汚染土壌Ｇ１に対して、保水材を添加した栄養剤Ｘを所定量注入した後、ポンプ１２を停止し、浅層部注入工程を完了とする。

次に、深層汚染土壌Ｇ２を浄化する深層部注入工程について説明する。
まず、栄養剤注入部材５…を所定の深さ位置に配置する工程を行う。具体的には、上記した浅層部注入工程の完了後、パッカー６，６を収縮させるとともに、各栄養剤注入部材５…の上端に図示せぬ延長管をそれぞれ継手した後、各栄養剤注入部材５…を注入井戸１の中に更に深く挿入させる。そして、深層汚染土壌Ｇ２内にある注入部１ｂ…の上下にパッカー６，６がそれぞれ配置されるように、各栄養剤注入部材５…の高さ合わせを行い、所定の高さのところで栄養剤注入部材５…の上端部を固定して栄養剤注入部材５…を吊持する。

次に、深層汚染土壌Ｇ２内に栄養剤を注入する工程を行う。具体的には、パッカー６，６にエア等を送り、パッカー６，６を膨張させて注入部１ｂ…の上下を閉塞した後、保水材が添加されていない栄養剤を、ポンプ１２によって各栄養剤注入部材５…にそれぞれ供給して、各栄養剤注入部材５…の吐出部７…から各注入井戸１…内に吐出させる。パッカー６，６で閉塞された空間に栄養剤が供給されると、この栄養剤は、注入井戸１の注入部１ｂから流出して深層汚染土壌Ｇ２内に注入される。

なお、深層部注入工程は、土壌に栄養剤を注入する周知の工法と同様の方法で行うこともできる。勿論、上記した浅層部注入工程と深層部注入工程との順序は適宜変更可能であり、浅層部注入工程の後に深層部注入工程を行っても良く、或いは、深層部注入工程の後に浅層部注入工程を行っても良い。

上記した構成からなる汚染土壌の浄化方法によれば、浅層部注入工程において、保水材が添加された栄養剤Ｘが、地下水位ＷＬよりも浅い浅層汚染土壌Ｇ１に注入されるため、栄養剤Ｘに添加された保水材によって浅層汚染土壌Ｇ１に水分が保持される。これによって、地下水がない浅層汚染土壌Ｇ１に対して微生物による生物処理が可能となり、浅層汚染土壌Ｇ１を微生物の生物処理による原位置浄化を行うことができる。また、上下のパッカー６，６によって、注入部１ａを含む注入井戸１の一区間が注入井戸１の他の部分と遮断されるため、吐出部７から吐出した栄養剤Ｘが注入部１ａから流出して浅層汚染土壌Ｇ１中に注入される。これによって、深層汚染土壌Ｇ２に栄養剤を注入するための注入井戸１…を利用して、保水材が添加された栄養剤Ｘを、浅層汚染土壌Ｇ１に簡単に注入することができ、浅層汚染土壌Ｇ１の原位置浄化を、簡単且つ低コストに行うことができる。

また、上記した構成からなる汚染土壌の浄化方法によれば、ポンプ１２が分配器１１を介して複数の供給パイプ９…に接続されており、さらに、それぞれの供給パイプ９…には固定オリフィス１３…が設けられているため、一つのポンプ１２で、複数の注入井戸１…（栄養剤注入部材５…）に対して同時等量注入を行うことができる。これによって、汚染土壌の浄化作業における工期の短縮を図ることができる。

以上、本発明に係る汚染土壌の浄化方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記した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、上記した実施の形態では、地下水位ＷＬよりも上の浅層汚染土壌Ｇ１だけでなく、地下水位ＷＬよりも下の深層汚染土壌Ｇ２も浄化する場合について説明したが、本発明は、地下水位よりも上の汚染土壌だけを浄化する場合であってもよい。

また、上記した実施の形態では、汚染土壌Ｇ１，Ｇ２に複数の注入井戸１…が形成されており、これらの注入井戸１…に栄養剤注入部材５…をそれぞれ設置して、保水材が添加された栄養剤Ｘを浅層汚染土壌Ｇ１に注入しているが、本発明は、汚染土壌に注入井戸が一つだけ形成されており、その注入井戸に栄養剤注入部材を設置して、保水材が添加された栄養剤を汚染土壌に注入してもよく、又は、複数の注入井戸のうちの何れか一つ若しくは複数の注入井戸に栄養剤注入部材を設置して、保水材が添加された栄養剤を汚染土壌に注入してもよい。

また、上記した実施の形態では、注入井戸１を閉塞する閉塞体として、膨張・収縮可能な袋体状のパッカー６，６が用いられているが、本発明は、膨張・収縮しないスポンジ状の閉塞体であってもよく、その他の構成からなる閉塞体であってもよい。さらに、本発明は、パッカー６，６等の閉塞体が備えられていない栄養剤注入部材を用いてもよい。

また、上記した実施の形態では、注入井戸１の注入部１ａが、薬剤注入管２に複数のスリット２ａ…が形成された構成からなっているが、本発明は、薬剤注入管に複数の丸孔が形成されることで注入井戸の注入部が形成されていてもよく、又は、薬剤注入管の一部がメッシュ状になっていることで注入井戸の注入部が形成されていてもよく、注入井戸の注入部は、栄養剤を注入井戸内から流出させることができる構成であればよい。

また、上記した実施の形態では、保水材として吸水性材料の水分散体が用いられているが、本発明は、水分散体以外の保水材であってもよく、例えば粉末或いは粒状の保水材であってもよい。

また、上記した実施の形態では、保水材が添加された栄養剤Ｘを、１つの注入部１ａから浅層汚染土壌Ｇ１内に注入しているが、浅層汚染土壌Ｇ１の深さ範囲が広く、一箇所（１つの注入部１ａ）からの注入だけでは、保水材を添加した栄養剤Ｘが汚染範囲全体に行き渡らない場合も考えられる。本発明は、浅層汚染土壌内の注入部を複数にし、これらの注入部から、保水材を添加した栄養剤を浅層汚染土壌内にそれぞれ注入してもよい。このとき、上記した栄養剤注入部材５を用いて、複数の注入部に対して栄養剤吐出作業を順次行ってもよく、或いは、複数の吐出部を有する図示せぬ栄養剤注入部材を用いて、各注入部の位置に吐出部がそれぞれ配置されるように栄養剤注入部材を設置し、複数の注入部に対して栄養剤吐出作業を一度に行ってもよい。なお、深層汚染土壌Ｇ２に対する栄養剤の注入についても同様であり、複数の注入部から深層汚染土壌Ｇ２に栄養剤を注入してもよい。

本発明に係る実施の形態を説明するための汚染土壌の浄化方法の概略構成を表した断面図である。本発明に係る実施の形態を説明するための図１に示すＡ部分の拡大破断図である。

符号の説明

１注入井戸
５栄養剤注入部材
６パッカー（閉塞体）
７吐出部
Ｇ１浅層汚染土壌（汚染土壌）
ＷＬ地下水位
Ｘ栄養剤

Claims

地下水位以浅の層にある汚染土壌に、微生物を活性化させる栄養剤を付与し、前記汚染土壌を生物処理して浄化する汚染土壌の浄化方法において、
前記汚染土壌に構築されている注入井戸の中に、前記栄養剤を吐出させる栄養剤注入部材を設置し、
保水材が添加された前記栄養剤を前記栄養剤注入部材に供給して前記注入井戸内に吐出させることで、前記保水材が添加された前記栄養剤を前記注入井戸内から前記汚染土壌中に注入することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
請求項１記載の汚染土壌の浄化方法において、
前記栄養剤注入部材は、前記注入井戸を閉塞する閉塞体が間隔をあけて付設され且つ前記栄養剤を吐出させる吐出部が前記閉塞体の間に形成された構成からなることを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
請求項１または２記載の汚染土壌の浄化方法において、
前記保水材として、吸水性材料の水分散体が用いられることを特徴とする汚染土壌の浄化方法。