JP2007260610A - 汚染土壌の浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】浄化期間の短縮が図られた汚染土壌の浄化方法を提供すること。
【解決手段】土壌を浄化する浄化用流体を土壌内に注入し、この浄化用流体が注入された位置とはことなる位置から土壌Ｇ内の地下水を真空吸引する。これにより、土壌Ｇに注入された浄化用流体の浸透（移動）速度を速めることが可能となり、土壌の浄化期間を短縮させることができる。汚染土壌の透水性が低い場合には、特に有効である。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚染された土壌を原位置で浄化する汚染土壌の浄化方法に関する。

従来、例えば、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、重金属等によって汚染された土壌を原位置で浄化する技術として、下記の特許文献１に示すようなものがある。特許文献１に記載の汚染土壌の原位置通水洗浄工法では、汚染土壌を挟むように注水井戸と揚水井戸とを設け、界面活性剤の水溶液等を注水井戸から注入し、汚染土壌中を通過させた後、揚水井戸から汲み上げて、汚染土壌を浄化する技術が提案されている。
特開２００３−１６４８４４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来技術では、特に、汚染土壌が粘性土、シルト、有機質土等によって構成され汚染土壌の透水性が低い場合には、汚染土壌を通過する水の速度が遅く、浄化期間が長くなるといった問題がある。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、浄化期間の短縮が図られた汚染土壌の浄化方法を提供することを目的とする。

本発明による汚染土壌の浄化方法は、汚染された土壌を原位置で浄化する汚染土壌の浄化方法において、土壌を浄化する浄化用流体を土壌に注入する浄化用流体供給工程と、浄化用流体を注入した位置とは異なる位置で、土壌中から地下水を真空吸引する真空吸引工程と、を備えることを特徴としている。

このような汚染土壌の浄化方法によれば、土壌内の地下水を真空吸引することによって、土壌内が真空環境となり、土壌に注入された浄化用流体の土壌での浸透（移動）速度を速めることが可能になる。これにより、土壌の浄化期間を短縮させることができる。汚染土壌の透水性が低い場合には、特に有効である。なお、「浄化用流体」とは、土壌を浄化する際に利用される流体（液体や気体）であり、例えば、汚染物質を酸化させるためのもの、汚染物質を酸化させる際に触媒として機能するもの、汚染物質を土壌から剥離させるためのもの、汚染物質を溶解させるためのもの、汚染物質を溶解させやすくするもの、汚染物質を分解する微生物を活性化させるものを含むものとする。

ここで、浄化用流体供給工程では、土壌内に形成された注入井戸を介して浄化用流体を注入し、真空吸引工程では、注入井戸とは異なる位置に形成されたドレイン管を介して地下水を真空吸引することが好ましい。

また、真空吸引工程では、複数の注入井戸の上部を連結した集合管を介して地下水を真空吸引することが好ましい。

また、土壌は、有機化合物によって汚染された土壌であり、浄化用流体は、化学酸化剤、栄養塩、界面活性剤、剥離剤、有機溶剤のうちの少なくとも１種を含んだ液体であると好ましい。化学酸化剤を土壌に注入することにより、有機化合物を酸化分解することができる。「化学酸化剤」としては、フェントン反応薬剤としての過酸化水素が挙げられる。また、栄養塩を土壌に注入することにより、土壌内における微生物を活性化させることが可能となり、微生物による有機化合物の分解を促進することができる。「栄養塩」としては、窒素、リン等が挙げられる。また、陰イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤等の界面活性剤、アルカリ（例えば、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム）等の剥離剤を土壌に注入することにより、土壌中の有機化合物を分離、剥離することができる。分離、剥離された有機化合物を地下水と共に揚水することで、土壌を浄化することができる。また、灯油、軽油等の有機溶剤を土壌に注入することにより、土壌中の有機化合物を溶解させることができ、有機溶剤を地下水と共に真空吸引することで、土壌を浄化することができる。

また、土壌は、有機化合物によって汚染された土壌であり、浄化用流体は、酸素ガス、窒素ガス、油軟化ガス、スチームの少なくとも１種を含んだ気体であることが好ましい。酸素ガスを注入することにより、土壌内における微生物を活性化させることが可能となり、微生物による有機化合物の分解を促進することができる。また、液化石油ガス等の油軟化ガスを注入することにより、土壌中の油（有機化合物）を軟化させて、油の回収を容易にすることができる。また、スチームを注入することにより、土壌を加熱することができ、土壌内の微生物を活性化させることが可能となり、微生物による有機化合物の分解を促進することができる。

また、土壌は、重金属によって汚染された土壌であり、浄化用流体は、錯形成剤、酸素ガス、窒素ガス、スチームの少なくとも１種を含んだものが好ましい。錯形成剤を注入することにより、土壌中の重金属を溶出することができる。クエン酸等の有機酸溶液、リン酸溶液、エチレンジアミン四酢酸等の錯形成剤を注入することにより、土壌中の重金属を容易に溶出することができる。また、窒素ガスを注入することにより、土壌中の重金属を酸化させることがなく、酸化した重金属による土粒子間の閉塞を防ぐことにより重金属の円滑な移動（気体連行）が可能となり、重金属を容易に除去することができる。

また、気密性を有する気密部材で土壌を覆うことが好ましく、これにより、土壌内の真空度を高めることができ、土壌に注入された浄化用流体の浸透速度を一層速めることができる。

また、土壌中から真空吸引された地下水を一時貯留し、汚染物質含有水と共に真空吸引された汚染物質を沈殿あるいは浮上させて分離することが好ましい。

また、土壌中から真空吸引された地下水を曝気することが好ましい。これにより、地下水と共に真空吸引された汚染物質を分離、回収することができる。

また、土壌中から真空吸引された地下水中の浄化用流体を土壌に再注入してもよい。

本発明の汚染土壌の浄化方法によれば、真空吸引することにより、土壌に注入された浄化用流体の浸透（移動）速度を速めることが可能になるため、浄化期間の短縮を図ることができる。

以下、本発明による汚染土壌の浄化方法の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１は、本発明の実施形態に係る土壌浄化装置を示す概略構成図である。

土壌浄化装置１は、例えば、有機化合物によって汚染された土壌を原位置で浄化するものであり、フェントン反応により土壌内の有機化合物を酸化分解させるものである。図１に示す汚染土壌は、その内部に有機化合物、重金属を含有する汚染域４が形成されている。なお、有機化合物としては、例えば、ガソリン、軽油、重油等の石油類が挙げられる。

この土壌浄化装置１は、土壌Ｇ内の有機化合物を化学酸化させる化学酸化薬剤を土壌Ｇ内に供給する化学酸化薬剤供給設備５、化学酸化を促進する触媒としての鉄分を土壌Ｇ内に供給する鉄分供給設備６、ｐＨ調整剤を土壌Ｇ内に注入するｐＨ調整剤注入設備７、地表から汚染域４内まで延在する注入井戸（注入孔）８及び鉛直ドレーン（ドレイン管）９、鉛直ドレーン９を介して汲み上げられた地下水を浄化する浄化設備１０を具備している。

注入井戸８は、土壌Ｇ内の汚染域（浄化領域）４を通過するように複数本形成され、鉛直ドレーン９は、注入井戸８を挟むように所定間隔離間して複数本形成されている。鉛直ドレーン９としては、ペーパードレーン、サンドドレーンを採用することができる。また、複数の鉛直ドレーン９の上部は、地表近傍に配置された水平ドレーン１１によって連結されている。

化学酸化薬剤供給設備５は、例えば、過酸化水素水等の化学酸化薬剤（浄化用流体）を、土壌Ｇ内に注入するものであり、この化学酸化薬剤は、注入井戸８を介して汚染域４に供給される。

鉄分供給設備６は、例えば、硫酸第一鉄等の鉄分（例えば、硫酸第一鉄の水溶液）を、土壌Ｇ内に注入するものであり、この鉄分は、注入井戸８を介して汚染域４に供給される。

ｐＨ調整剤注入設備７は、例えば、クエン酸等のｐＨ調整剤（例えば、クエン酸の水溶液）を、土壌Ｇ内に注入するものであり、このｐＨ調整剤は、注入井戸８を介して汚染域４に供給される。

ここで、本実施形態の土壌浄化装置１は、真空ポンプ１２を備え、土壌Ｇ内の地下水を真空吸引することができる。真空ポンプ１２は、鉛直ドレーン９、水平ドレーン１１に連結されている。汚染域４内の地下水は、鉛直ドレーン９、水平ドレーン１１を介して真空吸引される。これにより、汚染域４内において注入井戸８から注入された化学酸化薬剤の土壌Ｇ内における移動（浸透）速度を高めることが可能とされている。更に、汚染域４の上部の地表部は、気密シート（気密部材）１３によって覆われている。これにより、土壌Ｇ内の真空度を高めることができ、土壌Ｇに注入された化学酸化薬剤の浸透速度を一層速めることができる。

浄化設備１０は、真空ポンプ１２によって真空吸引された地下水を一時貯留し、地下水と共に真空吸引された汚染物質を沈殿あるいは浮上させて分離する分離槽１４と、この分離槽１４で汚染物質が除去された地下水を曝気する曝気槽１５と、この曝気槽１５で発生したガス中の汚染物質を除去する吸着塔１６とを備えている。

次に、このように構成された土壌浄化装置１を用いて、油汚染土壌を浄化する方法について説明する。本実施形態の汚染土壌の浄化方法は、土壌Ｇ内の有機化合物をフェントン反応により酸化分解するものである。

まず、土壌Ｇ内にｐＨ調整剤を注入するｐＨ調整工程を行う。このｐＨ調整工程では、ｐＨ調整剤注入設備７を用いて注入井戸８を介してｐＨ調整剤を汚染域４に供給する。これにより、土壌Ｇ内が酸性環境に維持され、二価鉄が三価鉄に変化することが防止される。更に、化学酸化を促進する触媒としての鉄分を土壌Ｇ内に供給する鉄分供給工程を行う。この鉄分供給工程では、鉄分供給設備６を用いて注入井戸８を介して鉄分を汚染域４内に供給する。注入井戸８を介して土壌Ｇ内に化学酸化薬剤を供給する化学酸化薬剤供給工程（浄化用流体供給工程）を実施する。ここでは、化学酸化薬剤供給設備５を用いて注入井戸８を介して化学酸化薬剤を汚染域４内に供給する。そして、土壌Ｇ内の有機化合物がフェントン反応により酸化分解されて、土壌Ｇの浄化を行うことができる。このとき、注入された鉄分が二価鉄に変化し、酸化分解を促進する触媒として機能する。

更に、土壌Ｇ内の地下水を真空吸引する真空吸引工程を行う。この真空吸引工程では、真空ポンプ１２を用いて、真空吸引し地下水を汲み上げる。これにより、汚染域４内において、注入井戸８から鉛直ドレーン９に向かう動水勾配が形成され、化学酸化薬剤の移動速度を高めることが可能となり、化学酸化薬剤を効率的に供給することができる。そして、化学酸化薬剤によって、土壌Ｇ中の有機化合物が酸化分解されながら、鉛直ドレーン９に到達して、分解された有機化合物は地下水と共に真空吸引される。また、汚染域４内の重金属も地下水と共に真空吸引される。

真空吸引工程で真空吸引された地下水は、浄化工程によって処理されて、有機化合物や重金属が除去される。この浄化工程では、土壌Ｇ中から真空吸引された地下水を一時貯留し、地下水と共に真空吸引された汚染物質を分離する汚染物質分離工程と、汚染物質が分離除去された地下水を曝気処理する曝気工程と、曝気処理で発生したガスを浄化するガス浄化工程とを有している。

汚染物質分離工程では、分離槽１４を用いて地下水中の汚染物質を分離除去し、汚染物質が除去された地下水は、曝気槽１５に供給される。

曝気工程では、曝気槽１５を用いて曝気処理し地下水を浄化する。また、浄化された清浄水（処理水）は、残存した化学酸化薬剤と共に注入井戸８を介して、土壌Ｇ内に再注入してもよい。このように、化学酸化薬剤を再利用することで低コスト化を図ることができる。また、曝気処理中に発生したガスは、ガス吸着槽１６に供給される。

ガス浄化工程では、ガス吸着槽１６を用いてガス中の汚染物質を吸着除去し、汚染物質が除去されたガスは大気中に排気される。

そして、土壌Ｇ内の汚染濃度が所定の値に低下するまで、ｐＨ調整工程、鉄分供給工程、化学酸化薬剤供給工程、真空吸引工程、浄化工程を継続する。これにより、油膜、油臭の発生を抑制することができる。

このように汚染土壌の浄化方法によれば、土壌Ｇ内の地下水を真空吸引することにより、土壌Ｇに注入された化学酸化薬剤の浸透（移動）速度が向上されている。これにより、土壌の浄化期間を短縮させることができる。汚染土壌が粘性土、シルト等の透水性が低い場合、例えば、透水係数が１×１０^−９ｃｍ／ｓｅｃ〜１×１０^−６ｃｍ／ｓｅｃの場合には、特に有効である。

次に、本発明の第２実施形態に係る汚染土壌の浄化方法について、図２を参照して説明する。第２実施形態の汚染土壌装置２１は、例えば、有機化合物によって汚染された土壌を原位置で浄化するものであり、土壌内の微生物による分解能力を利用して、有機化合物を分解させて汚染土壌を浄化するものである。この第２実施形態の汚染土壌装置２１が第１実施形態の汚染土壌装置１と違う点は、土壌Ｇ内の有機化合物を化学酸化させる化学酸化薬剤を土壌Ｇ内に供給する化学酸化薬剤供給設備５に代えて、土壌Ｇ内に微生物を活性化させる栄養塩（浄化用流体）を注入する栄養塩注入設備２５を備える点と、鉄分供給設備６及びｐＨ調整剤注入設備７を不要としている点である。

栄養塩注入設備５は、例えば、窒素、リン等の栄養塩（例えば、栄養塩の水溶液）、及び空気を、土壌Ｇ内に注入するものであり、これらの栄養塩及び空気は、注入井戸６を介して汚染域４に供給される。

次に、このように構成された土壌浄化装置２１を用いて、油汚染土壌を浄化する方法について説明する。本実施形態の汚染土壌の浄化方法は、浄化用流体として栄養塩を注入し土壌Ｇ内の有機化合物を微生物を用いて分解するものである。

先ず、微生物によって土壌Ｇ内の有機化合物を分解するバイオ処理工程を実施する。このバイオ処理工程では、まず、土壌Ｇ内に栄養塩及び空気を供給する供給工程（浄化用流体供給工程）を行う。この供給工程では、栄養塩注入設備２５を用いて、注入井戸８を介して栄養塩及び空気を汚染域４内に供給する。更に、土壌Ｇ内の地下水を真空吸引する真空吸引工程を行う。この真空吸引工程では、真空ポンプ１２を用いて、真空吸引し地下水を汲み上げる。これにより、汚染域４内において、注入井戸８から鉛直ドレーン９に向かう動水勾配が形成され、栄養塩の移動速度を高めることが可能となり、栄養塩を効率的に供給することができる。そして、栄養塩が供給されて活性化された微生物によって、土壌Ｇ中の有機化合物が分解されながら、鉛直ドレーン９に到達して、分解された有機化合物は地下水と共に真空吸引される。真空吸引された地下水は、浄化工程によって処理されて浄化される。

このように第２実施形態の汚染土壌の浄化方法によれば、土壌Ｇ内の地下水を真空吸引することにより、土壌Ｇに注入された栄養塩の浸透（移動）速度が向上されている。これにより、土壌の浄化期間を短縮させることができる。汚染土壌が粘性土等の透水性が低い場合には、特に有効である。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態において、浄化用流体として、化学酸化薬剤、栄養塩を含む液体を土壌内に注入しているが、その他の浄化用流体であってもよく、浄化用流体としては、界面活性剤、剥離剤、灯油及び軽油等の有機溶剤、錯形成剤を含む液体や、酸素ガス、窒素ガス、油軟化ガス、スチーム等の気体が挙げられる。

また、汚染土壌が透水性の良い砂地地盤である場合には、鋼矢板等を地中に設置して汚染域を囲うようにして、本発明を適用しても良い。また、浚渫等で陸上に盛土された透水性の小さい汚染土壌に対して、本発明を適用しても良い。

また、上記実施形態では、有機化合物、重金属によって汚染された土壌を浄化しているが、例えば、農薬等によって汚染された土壌に本発明を適用しても良い。

本発明の第１実施形態に係る土壌浄化装置を示す概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る土壌浄化装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１，２１…土壌浄化装置、２…不飽和層、３…飽和層、４…汚染域、５…化学酸化薬剤供給設備、８…注入井戸（注入孔）、９…鉛直ドレーン（ドレイン管）、１１…水平ドレーン（集合管）、１２…真空ポンプ、１３…気密シート（気密部材）、１４…分離槽、１５…曝気槽、２５…栄養塩注入設備、Ｇ…土壌、Ｌ…地下水位。

Claims (10)

1. 汚染された土壌を原位置で浄化する汚染土壌の浄化方法において、
   前記土壌を浄化する浄化用流体を前記土壌に注入する浄化用流体供給工程と、
   前記浄化用流体を注入した位置とは異なる位置で、前記土壌中から地下水を真空吸引する真空吸引工程と、を備えることを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
2. 前記浄化用流体供給工程では、前記土壌内に形成された注入井戸を介して前記浄化用流体を注入し、
   前記真空吸引工程では、前記注入井戸とは異なる位置に設けられたドレイン管を介して前記地下水を真空吸引することを特徴とする請求項１記載の汚染土壌の浄化方法。
3. 前記真空吸引工程では、複数の前記注入井戸の上部を連結した集合管を介して前記地下水を真空吸引することを特徴とする請求項１又は２記載の汚染土壌の浄化方法。
4. 前記土壌は、有機化合物によって汚染された土壌であり、
   前記浄化用流体は、化学酸化剤、栄養塩、界面活性剤、剥離剤、有機溶剤のうちの少なくとも１種を含んだ液体であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の汚染土壌の浄化方法。
5. 前記土壌は、有機化合物によって汚染された土壌であり、
   前記浄化用流体は、酸素ガス、窒素ガス、油軟化ガス、スチームの少なくとも１種を含んだ気体であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の汚染土壌の浄化方法。
6. 前記土壌は、重金属によって汚染された土壌であり、
   前記浄化用流体は、鎖形成剤、酸素ガス、窒素ガス、スチームの少なくとも１種を含んだものであることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の汚染土壌の浄化方法。
7. 気密性を有する気密部材で前記土壌を覆うことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の汚染土壌の浄化方法。
8. 前記土壌中から真空吸引された前記地下水を一時貯留し、前記地下水と共に真空吸引された汚染物質を沈殿または浮上させて分離することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の汚染土壌の浄化方法。
9. 前記土壌中から真空吸引された前記地下水を曝気することを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の汚染土壌の浄化方法。
10. 前記土壌中から真空吸引された前記地下水中の浄化用流体を前記土壌に再注入することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の汚染土壌の浄化方法。

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