JP2010149083A - 化学物質汚染の浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、有機塩素化合物等の化学物質に汚染された汚染物（土壌及び地下水等）を過硫酸塩及びアルカリ剤を用いて確実かつ安全に浄化する方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、化学物質に汚染された土壌及び地下水に原位置で過硫酸塩及びアルカリ剤を添加して土壌及び地下水を浄化する化学物質汚染の浄化方法であって、反応領域における過硫酸塩濃度が５０００ｍｇ／Ｌ以上となるように過硫酸塩を添加するとともに、反応領域の最終的なｐＨが５以上〜１０未満の範囲となるように、アルカリ剤を過硫酸塩に対してモル比０．４以上〜２．０以下の範囲で添加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、化学物質、特に有機化合物により汚染された土壌、地下水等を化学的に浄化する方法に関する。

トリクロロエチレン（ＴＣＥ）、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）等の有機塩素化合物は、洗浄剤として各種工場やクリーニング店等で広く使用されているが、これら有機塩素化合物は発癌性物質である疑いがあり、近年、上記有機塩素化合物による土壌、地下水等の汚染が大きな社会問題となっている。

従来、有機塩素化合物で汚染された土壌の処理方法としては、汚染土壌の封じ込め処理、汚染土壌の掘削・封じ込め処理等が主に行われている。また、有機塩素化合物で汚染された地下水の処理方法としては、地下水を揚水し、地下水中の汚染化学物質を気相中に移行させて、地下水を浄化し（揚水曝気処理）、その後活性炭により気相を吸着処理する（活性炭処理）ポンプ・アンド・トリート法等が主に行われている。なお、浄化後の水は地表に流される。

しかし、上記封じ込め処理、掘削・封じ込め処理、ポンプ・アンド・トリート法は、汚染化学物質を積極的に分解して無害化する技術ではないこと、また、莫大なコスト、エネルギ及び手間を要すること、浄化期間が１０〜２０年と長いこと等の問題がある。

これに対し、近年では、酸化剤を直接井戸に注入する原位置化学酸化の開発が行われている。酸化剤としては、過マンガン酸カリウム、過酸化水素、過硫酸塩、次亜塩素酸、過塩素酸、塩素、オゾン等が存在するが、水への溶解性、操作性等の点から、現状では過マンガン酸カリウムや過酸化水素を用いる方法が主に実用化されている。

しかし、過マンガン酸カリウムを用いる方法では、過マンガン酸カリウム自身が紫色を呈しており、地下水等に直接注入するのは好ましくないという問題がある。また、過酸化水素を用いる方法では、地中内での急激な過酸化水素分解に伴い浄化範囲が小さいという問題がある。

これに対し、過硫酸塩を使用した汚染物質の分解研究事例も増えてきている。例えば、特許文献１には、有機化合物の汚染物質に対して、過硫酸塩及びｐＨを１０以上に維持するためのｐＨ調整剤を添加する方法が開示されている。

特表２００８−５０６５１１号

しかし、本発明者らが、実際に汚染されている地下水或いは実際に汚染されている地下水と土壌とを共存させて浄化する実験を行った結果、特許文献１の浄化方法では、浄化目的としているテトラクロロエチレン等の有機塩素化合物の分解は、必ずしも迅速ではなく、また、該浄化方法では、ｐＨを１０以上に維持するため、処理コストが高くなり、特にｐＨ１１以上では、重金属の溶出等の問題が生じる可能性があることが確認された。

また、本発明者らが、過硫酸塩を使用した有機塩素化合物の分解実験を行った結果、蒸留水を用いた場合と実際の地下水或いは実際の地下水と土壌とを共存させたものを用いた場合、また、有機塩素化合物が数ｍｇ／Ｌ以下の低濃度の場合と数十ｍｇ／Ｌの高濃度の場合等では、その有機塩素化合物の分解挙動が大きく異なることが確認された。そして、特許文献１の浄化方法は、蒸留水を使用し、有機塩素化合物が高濃度であるような特殊な環境条件下での浄化方法であるため、当該浄化方法を実際の現場へ適用することは実質的に困難である。

そこで、本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、有機塩素化合物等の化学物質に汚染された汚染物（土壌及び地下水等）を過硫酸塩及びアルカリ剤を用いて確実かつ安全に浄化する方法を提供することを目的とする。

本発明は、化学物質に汚染された汚染物に過硫酸塩及びアルカリ剤を添加して前記汚染物を浄化する化学物質汚染の浄化方法であって、反応領域における過硫酸塩濃度が５０００ｍｇ／Ｌ以上となるように過硫酸塩を添加するとともに、反応領域の最終的なｐＨが５以上〜１０未満の範囲となるように、アルカリ剤を過硫酸塩に対してモル比０．４以上〜２．０以下の範囲で添加する。

また、本発明は、化学物質に汚染された土壌及び地下水に原位置で過硫酸塩及びアルカリ剤を添加して土壌及び地下水を浄化する化学物質汚染の浄化方法であって、反応領域における過硫酸塩濃度が５０００ｍｇ／Ｌ以上となるように過硫酸塩を添加するとともに、反応領域の最終的なｐＨが５以上〜１０未満の範囲となるように、アルカリ剤を過硫酸塩に対してモル比０．４以上〜２．０以下の範囲で添加する。

また、前記化学物質汚染の浄化方法において、反応領域のｐＨをモニタリングして、反応領域の最終的なｐＨが５以上〜１０未満の範囲となるように、前記過硫酸塩及び前記アルカリ剤の添加量を調整することが好ましい。

また、前記化学物質汚染の浄化方法において、前記過硫酸塩が過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム又は過硫酸アンモニウムであることが好ましい。

また、前記化学物質汚染の浄化方法において、前記アルカリ剤が水酸化カリウム、苛性ソーダ又は水酸化アンモニウムであることが好ましい。

また、前記化学物質汚染の浄化方法において、前記化学物質が有機塩素化合物であることが好ましい。

また、本発明の化学物質汚染の浄化装置は、化学物質に汚染された土壌及び地下水に原位置で過硫酸塩を添加する過硫酸塩添加手段と、前記土壌及び地下水に原位置でアルカリ剤を添加するアルカリ剤添加手段と、を備え、前記過硫酸塩添加手段は、反応領域における過硫酸塩濃度が５０００ｍｇ／Ｌ以上となるように過硫酸塩を添加し、前記アルカリ剤添加手段は、反応領域の最終的なｐＨが５以上〜１０未満の範囲となるように、アルカリ剤を過硫酸塩に対してモル比０．４以上〜２．０以下の範囲で添加する。

また、前記化学物質汚染の浄化装置において、反応領域のｐＨをモニタリングするモニタリング手段を備え、前記過硫酸塩添加手段及び前記アルカリ剤添加手段は、前記モニタリング手段によりモニタリングしたｐＨに基づいて、反応領域の最終的なｐＨが５以上〜１０未満の範囲となるように、過硫酸塩及びアルカリ剤の添加量を調整することが好ましい。

また、前記化学物質汚染の浄化装置であって、前記過硫酸塩が過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム又は過硫酸アンモニウムであることが好ましい。

また、前記化学物質汚染の浄化装置において、前記アルカリ剤が水酸化カリウム、苛性ソーダ又は水酸化アンモニウムであることが好ましい。

また、前記化学物質汚染の浄化装置において、前記化学物質が有機塩素化合物であることが好ましい。

本発明によれば、有機塩素化合物等の化学物質に汚染された汚染物（土壌及び地下水等）を過硫酸塩及びアルカリ剤を用いて確実かつ安全に浄化することができる。

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る化学物質汚染の浄化装置の構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、化学物質汚染の浄化装置１は、過硫酸塩添加手段としての過硫酸塩貯槽１０、第１ポンプ１２、過硫酸塩注入ライン１４及び注入井戸１６と、アルカリ剤添加手段としてのアルカリ剤貯槽１８、第２ポンプ２０及びアルカリ剤注入ライン２２（及び注入井戸１６）と、揚水手段としての揚水ポンプ２４、揚水ライン２６及び揚水井戸２８と、曝気処理手段としての曝気槽３０と曝気処理水ライン３２と、を備える。

過硫酸塩添加手段の構成として、図１では過硫酸塩貯槽１０、過硫酸塩注入ライン１４、第１ポンプ１２及び注入井戸１６の構成を例示したが、化学物質に汚染された土壌及び地下水に原位置で過硫酸塩を添加することができる構成であれば、上記に制限されるものではない。本実施形態において、過硫酸塩注入ライン１４の一端は、過硫酸塩貯槽１０に接続されており、過硫酸塩注入ライン１４の他端から過硫酸塩を原位置（実質的には注入井戸１６内）に放出するために、過硫酸塩注入ライン１４の他端が注入井戸１６内に配置されている。また、過硫酸塩注入ライン１４には、第１ポンプ１２が設けられている。

アルカリ剤添加手段の構成として、図１ではアルカリ剤貯槽１８、第２ポンプ２０、アルカリ剤注入ライン２２及び注入井戸１６の構成を例示したが、化学物質に汚染された土壌及び地下水に原位置でアルカリ剤を添加することができる構成であれば、上記に制限されるものではない。本実施形態において、アルカリ剤注入ライン２２の一端は、アルカリ剤貯槽１８に接続されており、アルカリ剤注入ライン２２の他端からアルカリ剤を原位置（実質的には注入井戸１６内）に放出するために、アルカリ剤注入ライン２２の他端が過硫酸塩注入ライン１４に接続されている。また、アルカリ剤注入ライン２２には、第２ポンプ２０が設けられている。なお、本実施形態では、アルカリ剤注入ライン２２は過硫酸塩注入ライン１４に接続されているが、必ずしもこれに接続する必要はなく、アルカリ剤注入ライン２２の他端が、注入井戸１６内に配置されていてもよい。

揚水手段の構成として、図１では揚水ポンプ２４、揚水ライン２６及び揚水井戸２８の構成を例示したが、浄化処理後の地下水を地表へ揚水することができる構成であれば、上記に制限されるものではない。本実施形態において、揚水井戸２８は、浄化処理後の地下水を揚水するために、少なくとも注入井戸１６より地下水の下流側に配置される。また、揚水井戸２８内に配置されている揚水ライン２６には、揚水ポンプ２４が設けられている。また、揚水ライン２６の一端は、曝気槽３０に接続されている。

曝気処理手段は、図１では曝気槽３０及び曝気処理水ライン３２の構成を例示したが、揚水した地下水の曝気処理をすることができる構成であれば、上記に制限されるものではない。本実施形態では、曝気処理水ライン３２の一端は曝気槽３０に接続され、他端は過硫酸塩注入ライン１４に接続されている。

以下に、本実施形態に係る化学物質汚染の浄化装置の動作について説明する。

まず、第１ポンプ１２を稼働させ、過硫酸塩貯槽１０内の過硫酸塩を過硫酸塩注入ライン１４から、注入井戸１６を介して、化学物質に汚染された土壌及び地下水の原位置に供給する。そうすると、過硫酸塩を添加した地下水が反応領域Ｘを流れる間に、過硫酸塩が反応領域Ｘに存在する汚染化学物質を酸化分解（浄化）する。この際、反応領域Ｘにおける過硫酸塩濃度が５０００ｍｇ／Ｌ以上となるように、過硫酸塩を注入する。特に、反応領域Ｘにおける過塩素酸濃度が５０００ｍｇ／Ｌ以上〜２５０００ｍｇ／Ｌ以下の範囲となるように過硫酸塩を注入することが好ましく、１００００ｍｇ／Ｌ以上〜２５０００ｍｇ／Ｌ以下の範囲となるように過硫酸塩を注入することがより好ましい。過硫酸塩濃度が５０００ｍｇ／Ｌ未満では、土壌や地下水中に存在する有機物や無機イオンの影響で過硫酸塩が消費されてしまうため、高濃度の汚染化学物質を十分に分解することが困難となる。また、汚染化学物質の分解速度も低下する。また、過硫酸塩濃度が２５０００ｍｇ／Ｌ超では、薬品使用量が増加するため、コストが高くなる。

また、第２ポンプ２０を稼働させ、アルカリ剤貯槽１８内のアルカリ剤をアルカリ剤注入ライン２２から注入井戸１６を介して、化学物質に汚染された土壌及び地下水の原位置に供給する。この際、反応領域Ｘの最終的なｐＨが５以上〜１０未満の範囲となるように、アルカリ剤を過硫酸塩に対してモル比０．４以上〜２．０以下の範囲となるように注入する。特に、アルカリ剤を過硫酸塩に対してモル比０．８以上〜１．６以下の範囲となるように注入することが好ましい。過硫酸塩に対するアルカリ剤のモル比が０．４未満となると、反応領域Ｘの最終的なｐＨを５以上とすることが困難となる。反応領域Ｘの最終的なｐＨが５未満となると、コンクリート構造物への化学的腐食の懸念が高まり、また、土壌からの重金属の溶出等が生じる場合がある。また、生態系に与える影響も大きくなる。これらのことから、建物の下の汚染を浄化する際や、浄化エリア周辺に湖沼池等が存在する地域での適用が困難となる。また、過硫酸塩に対するアルカリ剤のモル比が２．０超となると、反応領域Ｘの最終的なｐＨを１０未満とすることが困難となり、化学物質の分解速度が低下する。また、処理コストが増大する。特に、ｐＨが１１以上となると、土壌からの重金属の溶出等が生じる場合がある。

ここで、反応領域Ｘの最終的なｐＨとは、過硫酸塩の分解後のｐＨであり、例えば、反応領域Ｘの下流側のｐＨである。具体的には、揚水ライン２６を流れる地下水のｐＨを測定することにより、反応領域Ｘの最終的なｐＨが得られる。

ここで、アルカリ剤の添加タイミングは、過硫酸塩の添加と同時であってもよいが、ｐＨが中性以下では、汚染化学物質の分解速度が速くなることから、まず、過硫酸塩を土壌及び地下水に注入し、反応領域ＸのｐＨを中性以下として、汚染化学物質を分解させた上で、アルカリ剤を注入することが好ましい。また、過硫酸塩に対するアルカリ剤のモル比が０．４以上〜２．０以下の範囲であれば、過硫酸塩の添加、アルカリ剤の添加の順に、原位置への注入を繰り返し行ってもよい。

本実施形態において、過硫酸塩添加手段による過硫酸塩の添加量及びアルカリ剤添加手段によるアルカリ剤の添加量の調整は、上記数値範囲を満たすように添加されれば、特に制限されるものではないが、反応領域ＸのｐＨをモニタリングするｐＨ計等のｐＨモニタリング手段を設け、モニタリングしたｐＨ値に基づいて、過硫酸塩添加手段による過硫酸塩の添加量及びアルカリ剤添加手段によるアルカリ剤の添加量を調整することが好ましい。

反応領域ＸのｐＨのモニタリングは、例えば、揚水ライン２６又は揚水井戸２８内にｐＨ計を設置し、揚水ライン２６を通過する（又は揚水井戸２８内に溜まる）地下水のｐＨを測定することによって、反応領域ＸのｐＨをモニタリングすることにより、行われる。

次に、揚水ポンプ２４を稼働させることにより、過硫酸塩の添加により浄化された地下水を、揚水ライン２６から曝気槽３０に送液する。曝気槽３０では、例えば、地下水を下降流で流して、地下水に空気を曝気し、水中に残留する汚染化学物質を気相中に移行させる。曝気後の処理水を曝気処理水ライン３２、過硫酸塩注入ライン１４を通して、土壌及び地下水の原位置に供給する。曝気後の処理水中には、過硫酸塩添加手段により添加された過硫酸塩が残存しているため、この残存した過硫酸塩を汚染化学物質の浄化に再利用することができる。その結果、過硫酸塩を効率的に汚染化学物質の浄化に使用することができるため、過硫酸塩の使用量を抑えることが可能となる。

図２は、本発明の他の実施形態に係る化学物質汚染の浄化装置の構成の一例を示す模式図である。図２に示す化学物質汚染の浄化装置２において、図１に示す化学物質汚染の浄化装置１と同様の構成については、同一の符合を付し、その説明を省略する。図１に示す化学物質汚染の浄化装置１は、曝気後の処理水を汚染化学物質の浄化に再利用するものであるのに対し、図２に示す化学物質汚染の浄化装置２は、曝気処理水ライン３２を通して、曝気後の処理水を地表に放出するものである。図２に示す化学物質汚染の浄化装置２は、揚水ライン２６を通る地下水中の過硫酸塩濃度が低い場合等において好適である。

図１，２に示す化学物質汚染の浄化装置（１，２）では曝気処理手段を設けたが、曝気処理手段は必要に応じて設置すればよい。

図３は、本発明の他の実施形態に係る化学物質汚染の浄化装置の構成の一例を示す模式図である。図３に示す化学物質汚染の浄化装置３において、図１に示す化学物質汚染の浄化装置１と同様の構成については、同一の符合を付し、その説明を省略する。本実施形態では、浄化後の地下水の揚水を行わないため、過硫酸塩及びアルカリ剤を添加した反応領域Ｙは注入井戸１６を中心として、ほぼ円状に広がる。そして、図３に示す化学物質汚染の浄化装置３では、反応領域ＹのｐＨの観測を行うための観測井戸３４を反応領域Ｙ内に設け、観測井戸３４内に溜まる地下水のｐＨを測定する。但し、観測井戸３４は反応領域Ｙの外部に設けてもよい。

本実施形態に用いられる過硫酸塩としては、汚染化学物質を浄化することができるものであれば特に制限されるものではないが、水への溶解度が高く安価であることから過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム又は過硫酸アンモニウムが好ましい。特に過硫酸ナトリウムは、汚染化学物質の浄化の際に、ナトリウムイオンと硫酸イオンを発生し、それらは共に環境及び健康の点から比較的優しいため、特に好ましい。

本実施形態に用いられるアルカリ剤としては、特に制限されるものではないが、例えば、水酸化カリウム、苛性ソーダ、水酸化アンモニウム、トリポリリン酸ナトリウムのようなリン酸塩化合物、ソーダ灰のような炭酸塩化合物等である。特に、安価である点、取り扱いが容易である点で、水酸化カリウム、苛性ソーダ又は水酸化アンモニウムが好ましい。

本実施形態では、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ダイオキシン類、ポリ塩素化ビフェニル類等の有機塩素化合物に汚染された土壌、底質、汚泥、地下水等の浄化に好適に使用されるが、これらに限定されるものではない。すなわち、有機塩素化合物による汚染物の浄化のみならず、他の有機物、例えば、油、ベンゼン、トルエン、キシレン等による汚染物の浄化にも適用可能である。

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
実際の汚染現場から採取した土壌５０ｇと汚染された地下水１０ｍＬをバイアルビンに入れた。地下水中の汚染化学物質の濃度は、シス１，２−ジクロロエチレン：０．０９ｍｇ／Ｌ、トリクロロエチレン：０．０９ｍｇ／Ｌ、テトラクロロエチレン：０．６４ｍｇ／Ｌであった。次に、過硫酸ナトリウム濃度が１００００ｍｇ／Ｌになるように過硫酸ナトリウムをバイアルビンに添加すると共に、過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比が０，０．２，０．４，０．６，０．８，１．０，１．２，１．６，２．０となるように苛性ソーダをバイアルビンに添加した。そして、その際の地下水のｐＨを測定した。これにより、過硫酸塩が分解しない状態での地下水のｐＨ（すなわち、初期ｐＨ）を確認することができる。

次に、汚染された地下水１０ｍＬをバイアルビンに入れた。そして、過硫酸ナトリウム濃度が１００００ｍｇ／Ｌになるように過硫酸ナトリウムをバイアルビンに添加した。その後、オートクレーブにて１２０℃、１時間加熱処理を実施し、過硫酸ナトリウムを反応させた（硫酸ナトリウムに分解）。そして、冷却後、実際の汚染現場から採取した土壌５０ｇをバイアルビンに添加し、さらに過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比が０，０．２，０．４，０．６，０．８，１．０，１．２，１．６，２．０となるように苛性ソーダをバイアルビンに添加した。そして、その際の地下水のｐＨを測定した。これにより、過硫酸ナトリウムの分解後のｐＨ（すなわち最終的なｐＨ）を確認することができる。

図４は、実施例１における地下水のｐＨと過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比との関係を示す図である。図４に示すように、濃度１００００ｍｇ／Ｌの過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比が１．０〜２．０では、初期ｐＨが１０以上であるが、最終的なｐＨは１０以下となった。そして、過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比が０．２以上〜２．０以下の範囲であれば、最終的なｐＨが５以上〜１０未満となることを確認した。最終的なｐＨが１０以下であれば、高アルカリによる重金属の溶出を抑制することができる。特に、過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比が０．４以上〜２．０以下の範囲であれば、より確実かつ安全で安価な浄化処理を行うことが可能である。

（実施例２）
実際の汚染現場であるサイトＡ及びサイトＢから採取した土壌５０ｇと汚染された地下水１０ｍＬをそれぞれ別のバイアルビンに入れた。サイトＡでの地下水中の汚染化学物質の濃度は、シス１，２−ジクロロエチレン：１．８０ｍｇ／Ｌ（トリクロロエチレン、テトラクロロエチレンは検出限界値未満）であった。サイトＢでの地下水中の汚染化学物質の濃度は、シス１，２−ジクロロエチレン：０．０９ｍｇ／Ｌ、トリクロロエチレン：０．０９ｍｇ／Ｌ、テトラクロロエチレン：０．６４ｍｇ／Ｌであった。

次に、過硫酸ナトリウム濃度が５０００ｍｇ／Ｌになるように過硫酸ナトリウムをバイアルビンに添加すると共に、過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比が０，０．２，０．４，０．６，０．８，１．０，１．２，１．６，２．０となるように苛性ソーダをバイアルビンに添加した。そして、その際の地下水の初期ｐＨを測定した。

次に、サイトＡ及びサイトＢから採取した汚染された地下水１０ｍＬをそれぞれ別のバイアルビンに入れた。そして、過硫酸ナトリウム濃度が５０００ｍｇ／Ｌになるように過硫酸ナトリウムをバイアルビンに添加した。その後、オートクレーブにて１２０℃、１時間加熱処理を実施し、過硫酸ナトリウムを反応させた（硫酸ナトリウムに分解）。そして、冷却後、サイトＡ及びサイトＢから採取した土壌５０ｇをそれぞれ別のバイアルビンに添加し、さらに過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比が０，０．２，０．４，０．６，０．８，１．０，１．２，１．６，２．０となるように苛性ソーダをバイアルビンに添加した。そして、過硫酸ナトリウムの分解後の地下水の最終的なｐＨを測定した。

サイトＡ及びサイトＢにおいて、過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比と初期ｐＨ及び最終的なｐＨとの関係を表１にまとめた。

表１から判るように、濃度５０００ｍｇ／Ｌの過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比が０．４以上〜２．０以下の範囲であれば、最終的なｐＨが５以上〜１０未満となることを確認した。最終的なｐＨが１０以下であれば、高アルカリによる重金属の溶出を抑制することができる。特に、過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比が０．８以上〜１．６以下の範囲であれば、より確実かつ安全で安価な浄化処理を行うことが可能である。これらの結果は、各種の土壌においても同等の傾向を示した。

（実施例３）
実際の汚染現場から採取した地下水２０ｍＬとトリクロロエチレン（濃度約０．６６ｍｇ／Ｌ）をバイアルビンに入れた。次に、過硫酸ナトリウム濃度が１００００ｍｇ／Ｌになるように過硫酸ナトリウムをバイアルビンに添加すると共に、過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比が０，０．８，１．６，２．４となるように苛性ソーダをバイアルビンに添加した。そして、時間経過によるトリクロロエチレンの濃度を測定した。

図５は、過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダの各モル比におけるトリクロロエチレンの濃度と経過時間との関係を示す図である。図５に示すように、過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比が小さいほど、トリクロロエチレンの分解に要する時間は短くなった。しかし、上記実施例で示したように、過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比が小さいと、最終的なｐＨは、強酸性となり、過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比が大きいと、最終的なｐＨは強アルカリ性となる。強酸性又は強アルカリ性となると、土壌等からの重金属の溶出等の懸念がある。したがって、トリクロロエチレンの分解に要する時間が長期化しない範囲で、かつ安全な浄化処理を行うための地下水のｐＨ（５以上〜１０未満）を保持するために、過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比を０．４以上〜２．０以下の適切な範囲にする必要がある。

（実施例４）
実際の汚染現場から採取した土壌２０ｇと汚染された地下水２０ｍＬとトリクロロエチレン（濃度約５．６ｍｇ／Ｌ）をバイアルビンに入れた。次に、過硫酸ナトリウム濃度が５０００ｍｇ／Ｌになるように過硫酸ナトリウムをバイアルビンに添加すると共に、過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比が１．６となるように苛性ソーダをバイアルビンに添加した。そして、時間経過によるトリクロロエチレンの濃度及びｐＨを測定した。

図６は、実施例４におけるトリクロロエチレンの濃度と経過時間との関係を示す図である。また、経過時間における地下水のｐＨの結果を表２にまとめた。

図６に示すように、過硫酸ナトリウム濃度が５０００ｍｇ／Ｌでも、トリクロロエチレンを確実に分解することを確認した。また、濃度５０００ｍｇ／Ｌの過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比を１．６にすると、最終的なｐＨは、５以上〜１０未満を保持することを確認した。

（実施例５）
純水２０ｍＬとトリクロロエチレン（濃度約２．０ｍｇ／Ｌ）をバイアルビンに入れた。次に、過硫酸ナトリウム濃度が５０００ｍｇ／Ｌになるように過硫酸ナトリウムをバイアルビンに添加すると共に、過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比が０．２，０．４，０．８，１．２，１．６，２．０，２．４となるように苛性ソーダをバイアルビンに添加した。そして、時間経過によるトリクロロエチレンの濃度を測定した。

図７は、過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダの各モル比におけるトリクロロエチレンの濃度と経過時間との関係を示す図である。図７に示すように、濃度５０００ｍｇ／Ｌの過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比が小さいほど、トリクロロエチレンの分解に要する時間は短くなった。しかし、上記実施例で示したように、過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比が小さいと、最終的なｐＨは強酸性となり、過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比が大きいと、最終的なｐＨは強アルカリ性となる。強酸性又は強アルカリ性となると、土壌からの重金属の溶出等の懸念がある。したがって、トリクロロエチレンの分解に要する時間が長期化しない範囲で、かつ安全な浄化処理を行うためのｐＨ（５以上〜１０未満）を保持するためには、過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比を０．４以上〜２．０以下の適切な範囲にする必要がある。

以上のように、反応領域における過硫酸塩濃度が５０００ｍｇ／Ｌ以上となるように過硫酸塩を添加するとともに、反応領域の最終的なｐＨを５以上〜１０以下となるように、アルカリ剤を過硫酸塩に対してモル比０．４以上〜２．０以下の範囲で添加することにより、有機塩素化合物等の化学物質に汚染された土壌、地下水等をより確実かつ安全に、またより低コストで浄化することが可能であり、その有用性はきわめて大きい。従来では、反応領域の最終的なｐＨが強酸性又は強アルカリ性を示すため、重金属の溶出等の懸念が生じ、また、反応領域の最終的なｐＨが強酸性では、コンクリート構造物近傍の浄化への適用が困難であった。しかし、本発明によりその適用可能な浄化範囲を拡大させることができる。

本発明の実施形態に係る化学物質汚染の浄化装置の構成の一例を示す模式図である。 本発明の他の実施形態に係る化学物質汚染の浄化装置の構成の一例を示す模式図である。 本発明の他の実施形態に係る化学物質汚染の浄化装置の構成の一例を示す模式図である。 実施例１における地下水のｐＨと過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダのモル比との関係を示す図である。 過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダの各モル比におけるトリクロロエチレンの濃度と経過時間との関係を示す図である。 実施例４におけるトリクロロエチレンの濃度と経過時間との関係を示す図である。 過硫酸ナトリウムに対する苛性ソーダの各モル比におけるトリクロロエチレンの濃度と経過時間との関係を示す図である。

符号の説明

１〜３ 浄化装置、１０ 過硫酸塩貯槽、１２ 第１ポンプ、１４ 過硫酸塩注入ライン、１６ 注入井戸、１８ アルカリ剤貯槽、２０ 第２ポンプ、２２ アルカリ剤注入ライン、２４ 揚水ポンプ、２６ 揚水ライン、２８ 揚水井戸、３０ 曝気槽、３２ 曝気処理水ライン、３４ 観測井戸。

Claims (3)

1. 化学物質に汚染された土壌及び地下水に原位置で過硫酸塩及びアルカリ剤を添加して土壌及び地下水を浄化する化学物質汚染の浄化方法であって、
   反応領域における過硫酸塩濃度が５０００ｍｇ／Ｌ以上となるように過硫酸塩を添加するとともに、反応領域の最終的なｐＨが５以上〜１０未満の範囲となるように、アルカリ剤を過硫酸塩に対してモル比０．４以上〜２．０以下の範囲で添加することを特徴とする化学物質汚染の浄化方法。
2. 請求項１記載の化学物質汚染の浄化方法であって、反応領域のｐＨをモニタリングして、反応領域の最終的なｐＨが５以上〜１０未満の範囲となるように、前記過硫酸塩及び前記アルカリ剤の添加量を調整することを特徴とする化学物質汚染の浄化方法。
3. 請求項１又は２記載の化学物質汚染の浄化方法であって、前記過硫酸塩が過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム又は過硫酸アンモニウムであることを特徴とする化学物質汚染の浄化方法。

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