JP2011208363A - 井戸洗浄装置、井戸洗浄方法、井戸洗浄・浄化剤注入システムおよび井戸洗浄・浄化剤注入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な機構で注入井戸の洗浄を行うことができ、しかも浄化剤の注入機構も併せ持つ井戸洗浄装置、井戸洗浄方法、井戸洗浄・浄化剤注入システムおよび井戸洗浄・浄化剤注入方法を提供する。
【解決手段】注入井戸に接続される井戸洗浄装置であって、測定装置により少なくとも注入量と圧力に基づき前記注入井戸に目詰まりの発生を検出した場合に、前記注入井戸の地下水を汲み上げる工程と、前記汲み上げた地下水を開放する工程とを繰り返し行うことができる井戸洗浄部を有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、井戸洗浄装置、井戸洗浄方法、井戸洗浄・浄化剤注入システムおよび井戸洗浄・浄化剤注入方法に関する。

土壌・地下水汚染の浄化では、掘削除去より環境負荷・コストが小さい化学的・生物化学的浄化剤を汚染地層に注入する現位置浄化の手法が開発され実施されはじめた。化学的な手法では、フェントン試薬、過硫酸塩などを注入する手法、生物化学的な手法では、生物的な栄養剤を注入するバイオレメディエーションによるバイオスティミュレーション、バイオオーグメンテーションが検討・開発されている。いずれの手法においても対象地盤（帯水層）へ浄化剤を注入する工程が重要であり、液状の浄化剤を注入することが一般的に行われている。その浄化剤注入システムの設計にあたっては、水文地質構造等を事前に調査し、注入井戸構造や浄化剤の注入流量、注入方法等を決めていた。

注入井戸は、浄化の対象地盤区間にスクリーンを設置する構造となっている。そして、スクリーンの周りには、対象地盤の損壊防止と揚水した場合の防砂を目的として砂利や硅砂を充填し、地表水や他の帯水層の地下水が混入しないように適切なシールが施される。また、管材料からの汚染が生じない等に留意した構造としている。

このような注入井戸では設置後に、掘削に伴う孔壁の汚れを除去するため、大量の地下水を汲み上げて注入井戸の孔内洗浄を入念に行う必要がある。また、浄化剤の注入可能な流量の推定は、事前の水文地質構造調査の一環として実施し、揚水試験や透水試験等の結果から設計する。

また、浄化剤の注入方法は、浄化範囲や対象物質濃度などの浄化仕様から、事前の水文地質構造調査の結果により浄化効果の設計として最適化した浄化剤の希釈率や注入量、注入流量、注入期間等に応じ、高低差圧を利用した自然注入法やポンプ等を利用した加圧（高圧）注入法を選択し、注入装置の規模などを決定している。注入井戸に浄化用流体を注入するものとして、特許文献１がある。

特開２００７−２６０６１０号公報

バイオレメディエーションによる浄化剤の対象地盤への注入工程においては、事前に想定する注入場所の微視的な水文地質構造、井戸構造等の差異や、注入工程中における注入井戸へのエアー混入や目詰まり等により、事前に調査し設計した注入流量を確保できないことがあった。その結果、ある一定注入量を確保できない場合には、工期遅延にも繋がり、浄化効果及び工程管理上、大きなリスクとなっていた。

また、従来の注入工程中に予定注入量を確保できない若しくは低下した場合には、注入装置を一旦井戸から取り外してから、井戸洗浄装置を取り付けていた。そして、井戸洗浄装置により注入井戸から孔内地下水を揚水して孔内洗浄し、この洗浄と浄化剤注入を繰り返しながら予定注入流量を確保していた。しかしながら、このような方法では、井戸洗浄装置の脱着切り替えと、井戸洗浄に多くの時間を要することになる。また、井戸洗浄においては、大量の地下水を汲み上げることになり、その後始末の汚染水処理の問題や洗浄効果を確認しにくい等の欠点があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、簡単な機構で注入井戸の洗浄を行うことができ、しかも浄化剤の注入機構も併せ持つことができる井戸洗浄装置、井戸洗浄方法、井戸洗浄・浄化剤注入システムおよび井戸洗浄・浄化剤注入方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、一実施形態の井戸洗浄装置は、注入井戸に接続される井戸洗浄装置であって、測定装置により少なくとも注入量と圧力に基づき前記注入井戸に目詰まりの発生を検出した場合に、前記注入井戸の地下水を汲み上げる工程と、前記汲み上げた地下水を開放する工程とを繰り返し行う井戸洗浄部を有することを特徴とする。

また、一実施形態の井戸洗浄方法は、測定装置により少なくとも注入量と圧力に基づき前記注入井戸に目詰まりの発生を検出した場合に、注入井戸の地下水を汲み上げる工程と、前記汲み上げた地下水を開放する工程とからなり、これらの工程を交互に繰り返すことにより前記注入井戸の洗浄を行うことを特徴とする。

また、一実施形態の井戸洗浄・浄化剤注入システムは、注入井戸と、前記注入井戸に接続され、浄化剤を注入する浄化剤注入部と、前記注入井戸に接続され、前記注入井戸の地下水を汲み上げる工程と、前記汲み上げた地下水を開放する工程とを繰り返し行うことができる井戸洗浄部と、前記注入井戸と前記浄化剤注入部との接続又は前記注入井戸と前記井戸洗浄部との接続を切り替える切り替えバルブと、を有することを特徴とする。

また、一実施形態の井戸洗浄・浄化剤注入方法は、注入井戸に浄化剤を注入する工程と、測定装置により少なくとも注入量と圧力に基づき前記注入井戸に目詰まりの発生を検出した場合に、前記注入井戸の地下水を汲み上げる工程と前記汲み上げた地下水を開放する工程とを交互に繰り返す洗浄工程とよりなることを特徴とする。

本発明によれば、簡単な機構で注入井戸の洗浄を行うことができる。また、注入井戸の洗浄機構と浄化剤の注入機構も併せ持つことができる。浄化剤の注入と、注入井戸がエアーの混入やスクリーン（ストレーナ）の目詰まり等により注入量が低下した場合に行う井戸洗浄を、装置の脱着切り替えをしないで行える。

本発明の第１の実施形態に係る井戸洗浄・浄化剤注入システムを示す図。 上記第１の実施形態に係る浄化剤注入工程を示す図。 上記第１の実施形態に係る井戸洗浄工程の真空引き工程を示す図。 上記第１の実施形態に係る井戸洗浄工程の開放工程を示す図。 上記第１の実施形態に係る浄化剤の注入工程と注入井戸の洗浄工程の時間的な状態を示す図。 一般的な目詰まりにおける浄化剤の注入工程と注入井戸の洗浄工程の時間的な状態を示す図。 初期空気混入による注入不全における浄化剤の注入工程と注入井戸の洗浄工程の時間的な状態を示す図。 鉄コロイド等による長期的な目詰まりにおける浄化剤の注入工程と注入井戸の洗浄工程の時間的な状態を示す図。 本発明の第２の実施形態に係る井戸洗浄・浄化剤注入システムを示す図。 本発明の第３の実施形態に係る井戸洗浄・浄化剤注入システムを示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第1の実施形態）
図１は、井戸洗浄装置を含んだ第１の実施形態に係る井戸洗浄・浄化剤注入システムの構成を示す図である。本実施形態の井戸洗浄・浄化剤注入システム１０は、注入井戸１００、ホース２００、切り替えバルブ３００、浄化剤注入機構４００、井戸洗浄機構５００などで構成されている。

また、浄化剤注入機構４００は、複合流量計４１０、ポンプ４２０、浄化剤注入タンク４３０などで構成されている。また、井戸洗浄機構５００は、止弁５１０、井戸洗浄バッファータンク５２０、瞬時開放弁５３０、止弁５４０、連成計５５０、ポンプ５６０などから構成されている。

注入井戸１００は、汚染されている地下水を浄化するために掘られた井戸である。注入井戸１００の底部は、砂溜りとなっている。砂溜りから上側の網掛け部が、スクリーン設置区間である。この注入井戸１００へ、浄化剤注入機構４００から浄化剤を注入することによって汚染された地下水が浄化される。注入井戸１００の最上端には、開閉蓋１００Ａが設けられ、後述する井戸洗浄の際には注入井戸１００を真空状態にして、地下水を汲み上げることができるようにする。

ホース２００は、注入井戸１００内に浄化剤注入機構４００からの浄化剤を注入する時に使用すると共に、井戸洗浄の際には注入井戸１００内の空気を吸引する時にも使用される。ホース２００は、切り替えバルブ３００から２つに分岐し、一方のホース２００Ａは、浄化剤注入機構４００の複合流量計４１０に接続されている。他方のホース２００Ｂは、井戸洗浄機構５００の止弁５１０に接続されている。

切り替えバルブ３００は、図示しない監視制御部からの制御信号によって、ホース２００とホース２００Ａとの接続、又はホース２００と２００Ｂとの接続を切り替える。ここでは、監視制御部からの制御信号によって切り替えるとしたが、人為的な切り替えであっても構わない。

浄化剤注入機構４００の浄化剤注入タンク４３０は、注入井戸１００の地下水を浄化するために使用する浄化剤が貯蔵されている。ポンプ４２０は、浄化剤注入タンク４３０に貯蔵されている浄化剤を注入井戸１００に注入する時に使用するポンプである。複合流量計４１０は、圧力や流量を計測しながら浄化剤を注入するための流量管理制御機能を有する測定装置である。このような構成により、浄化剤注入タンク４３０に貯蔵される浄化剤を、ポンプ４２０を用いて注入井戸１００に注入する際に、複合流量計４１０によって浄化剤の圧力や流量を計測しながら注入することができる。

なお、複合流量計４１０で計測された浄化剤の圧力や流量の測定値は、上記監視制御部でモニタ表示されている。監視者は、モニタ表示の状況から浄化剤が適切に注入されていることを監視することができる。もしも、異常が見うけられる場合には、ポンプ４２０の電源を遮断して保守点検を実行する。

井戸洗浄機構５００の井戸洗浄バッファータンク５２０は、注入井戸１００を洗浄する際に注入井戸１００から吸い上げた地下水を一時貯蔵するタンクである。タンクに貯蔵された汚染された地下水は、浄化して注入井戸１００に戻すことができる。ポンプ５６０は、注入井戸１００を洗浄する際に、注入井戸１００から地下水を吸い上げるために使用される。止弁５１０，５４０は、浄化剤の注入工程時には閉じられ、井戸洗浄を行う際に開かれる弁である。瞬間開放弁５３０は、井戸洗浄工程の真空状態からの開放時に使用する弁である。これらの弁は、上記監視制御部からの信号に基づいて開閉制御される。連成計５５０は、井戸洗浄バッファータンク５２０の圧力を測定監視する装置である。連成計５５０の監視状況は、上記監視制御部でモニタ表示されている。

次に、本実施形態に係る井戸洗浄・浄化剤注入システムの浄化剤の注入工程作業、注入井戸の洗浄工程作業について説明する。

図２は、浄化剤注入機構４００から浄化剤を注入井戸１００に注入するときの状態を示す図である。この注入工程作業では、切り替えバルブ３００によって浄化剤注入機構４００側のバルブが開けられ、ホース２００とホース２００Ａとを接続する。一方、井戸洗浄機構５００側のバルブは閉じられた状態とする。なお、この時は、井戸洗浄機構５００の止弁５１０，５４０は、閉じられた状態とするのが好ましい。

この状態で、浄化剤注入機構４００のポンプ４２０を稼動させ、浄化剤注入タンク４３０に貯蔵している浄化剤をホース２００Ａ，２００を介して注入井戸１００に注入する。作業者は、この注入工程で複合流量計４１０によって計測される圧力、流量を監視しながら注入井戸１００に浄化剤を注入する。

図３および図４は、井戸洗浄機構５００によって注入井戸１００を洗浄するときの状態を示す図である。この洗浄工程作業では、切り替えバルブ３００によって井戸洗浄機構５００側のバルブが開けられ、ホース２００とホース２００Ｂとを接続する。一方、浄化剤注入機構４００側のバルブは閉じられた状態とする。更に、注入井戸１００の最上端の開閉蓋１００Ａを閉じた状態とする。また、井戸洗浄機構５００の止弁５１０，５４０は、開かれた状態とする。また、瞬時開放弁５３０は、図３では閉じられた状態とし、図４では開かれた状態とする。

この状態で、まず図３に示すように、井戸洗浄機構５００のポンプ５６０を稼動させ、井戸洗浄バッファータンク５２０内を連成計５５０で圧力管理しながら注入井戸１００の空気を真空引きする。すると、注入井戸１００の孔内の地下水が矢印１００Ｂの方向に引き上げられる。そして、地下水の状態を目視できる状態まで井戸洗浄バッファータンク５２０に溜まったところで、ポンプ５６０を停止させる。

この状態で、図４に示すように瞬時開放弁５３０を開き、一気に井戸洗浄バッファータンク５２０内の圧力を開放する。その結果、注入井戸１００の孔内に引き上げた水が矢印１００Ｃの方向に戻される。

この図３の「真空引き」工程と、図４の「開放」工程を交互に繰り返すことにより、注入井戸１００の洗浄が行われることになる。

即ち、この井戸洗浄バッファータンク５２０内の「真空引き」と「開放」を繰り返し、注入井戸１００の孔内の地下水位を上下振動させることによって、汚染地下水を大量に汲み上げることなく、脱気、目詰まり等の原因となるスクリーン周囲の微粒子等の除去や水路（みずみち）の確保等を行うことができる。

なお、脱気したエアーは目視確認できる井戸洗浄バッファータンク５２０に回収される。また、微粒子等は井戸洗浄バッファータンク５２０や注入井戸１００の管底の砂溜り部分に回収される。さらに、「真空引き」工程では、必要に応じて井戸洗浄バッファータンク５２０に地下水を汲み上げればよく、全ての「真空引き」工程で地下水を井戸洗浄バッファータンク５２０に汲み上げなくてもよい。

図５は、浄化剤の注入工程と注入井戸の洗浄工程の時間的な状態を示す図である。図５の横軸は時間、縦軸は注入量および圧力を示している。そして、図５の上側には浄化剤注入の状態遷移を示し、下側には注入ポンプ６００の圧力遷移を示している。これらは、複合流量計４１０によって測定することができる。

上述したように、注入圧力、流量を常時測定しながら注入井戸１００に浄化剤注入タンク４３０からの浄化剤を注入する浄化剤注入工程では、徐々に注入井戸１００内にエアーや微粒子等の混入によるスクリーンの目詰まり等が起こる。すると、図５に示すように、複合流量計４１０により注入ポンプ６００の注入圧力が上昇するとともに、浄化剤の注入流量が低下する現象の発生を検出できる。

本実施形態では、複合流量計４１０によってこの目詰まりした状態が確認された場合に、井戸洗浄工程に切り替え、浄化剤の注入圧力と流量が計画設計量を確保できるよう注入井戸１００の孔内の洗浄を行う。ここで井戸洗浄の効果が確認できれば、再度浄化剤注入工程に切り替え浄化剤の注入を継続する。この操作を繰り返すことによって、装置脱着の時間ロスを無くし、井戸洗浄効果を高め、計画通り短時間で一定の浄化剤量を注入井戸に注入することができるようになる。

ここで、目詰まりした状態の各種の例を、図６乃至図８を参照して説明する。図６は、一般的な目詰まりの例であり、複合流量計４１０によって注入量のＡ点の値、圧力のＢ点の値を検出する毎に、切り替えバルブ３００を井戸洗浄機構５００側に接続して、井戸洗浄工程を複数回実施する。

図７は、初期空気混入による注入不全の例を示す。同様に、複合流量計４１０によって注入量のＣ点の値、圧力のＤ点の値を検出した時、切り替えバルブ３００を井戸洗浄機構５００側に接続して、井戸洗浄工程を複数回実施する。第２回では、複合流量計４１０によって注入量のＥ点の値、圧力のＦ点の値を検出した時、切り替えバルブ３００を井戸洗浄機構５００側に接続して、井戸洗浄工程を複数回実施する。初期状態から図６のように同じような計測結果が得られるまでは、段階的な値により井戸洗浄工程を実施することになる。

図８は、鉄コロイド等による長期的な目詰まりの例を示す。同様に、複合流量計４１０によって、鉄コロイドに応じた注入量のＪ点の値、圧力のＫ点の値を検出する毎に、切り替えバルブ３００を井戸洗浄機構５００側に接続して、井戸洗浄工程を複数回実施する。

（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態の井戸洗浄・浄化剤注入システムを示すブロック図である。この第２の実施形態が第１の実施形態と違う点は、ポンプ６００を共有使用するようにした点である。すなわち、第２の実施形態では、井戸洗浄機構５００のポンプ５６０を無くして、浄化剤注入機構４００のポンプ６００を共有使用する構成とした。これにより、よりコンパクトな構成とすることができる。なお、第２の実施形態の動作は第１の実施形態と同じであるので、その説明は省略する。

図１０は、井戸洗浄装置を使用せずに浄化剤注入機構４００のポンプ７００の方向を切り替えるだけで、浄化剤の注入と井戸洗浄を繰り返すものである。

本実施形態によれば、浄化剤注入機構４００のバルブを開、井戸洗浄機構５００のバルブを閉として、浄化剤注入タンク４３０内の浄化剤を加圧（高圧）注入法等により、圧力、流量管理制御機能をもつ装置を介し注入井戸１００に注入することができる。なお、加圧（高圧）注入法でなくとも、自然注入法で注入してもよい。

また、浄化剤の注入と注入井戸がエアーの混入やスクリーン（ストレーナ）の目詰まり等により注入量が低下した場合に行う井戸洗浄を、それぞれの装置の脱着切り替えをしないで行える。

また、井戸洗浄時に大量の地下水を揚水する必要がなく、揚水後の発生汚染地下水の処理を最小限にできる。

さらに、井戸洗浄では、バッファータンク内の真空引きと開放を繰り返し、井戸管内の地下水位を上下、振動させることによって洗浄効果（脱気、スクリーン周囲の微粒子等の除去、地層の透水性の確保を高めることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。

１０‥井戸洗浄・浄化剤注入システム
１００‥注入井戸
２００‥ホース
３００‥切り替えバルブ
４００‥浄化剤注入機構
４１０‥複合流量計
４２０‥ポンプ
４３０‥浄化剤注入タンク
５００‥井戸洗浄機構
５１０，５５０‥止弁
５２０‥井戸洗浄バッファータンク
５３０‥瞬時開放弁
５４０‥連成計
５６０‥ポンプ

Claims (7)

1. 注入井戸に接続される井戸洗浄装置であって、測定装置により少なくとも注入量と圧力に基づき前記注入井戸に目詰まりの発生を検出した場合に、前記注入井戸の地下水を汲み上げる工程と、前記汲み上げた地下水を開放する工程とを繰り返し行う井戸洗浄部を有することを特徴とする井戸洗浄装置。
2. 測定装置により少なくとも注入量と圧力に基づき前記注入井戸に目詰まりの発生を検出した場合に、注入井戸の地下水を汲み上げる工程と、前記汲み上げた地下水を開放する工程とからなり、これらの工程を交互に繰り返すことにより前記注入井戸の洗浄を行うことを特徴とする井戸洗浄方法。
3. 注入井戸と、
   前記注入井戸に接続され、浄化剤を注入する浄化剤注入部と、
   前記注入井戸に接続され、前記注入井戸の地下水を汲み上げる工程と、前記汲み上げた地下水を開放する工程とを繰り返し行うことができる井戸洗浄部と、
   前記注入井戸と前記浄化剤注入部との接続又は前記注入井戸と前記井戸洗浄部との接続を切り替える切り替えバルブと、
   を有することを特徴とする井戸洗浄・浄化剤注入システム。
4. 前記注入井戸と前記浄化剤注入部とを接続して前記注入井戸に前記浄化剤を注入し、前記注入井戸に目詰まりが発生した場合、前記切り替えバルブによって前記注入井戸と前記井戸洗浄部との接続し、前記注入井戸の地下水を汲み上げる工程と前記汲み上げた地下水を開放する工程とを交互に繰り返すことを特徴とする請求項３に記載の井戸洗浄・浄化剤注入システム。
5. 前記浄化剤注入部からの前記浄化剤を前記注入井戸に圧入するポンプと、前記井戸洗浄部によって前記地下水を真空引きするポンプを共有することを特徴とする請求項３に記載の井戸洗浄・浄化剤注入システム。
6. 前記浄化剤を前記注入井戸に圧入するポンプによる注入量と圧力に基づき、前記注入井戸に目詰まりの発生を検出する測定装置を更に有することを特徴とする請求項３に記載の井戸洗浄・浄化剤注入システム。
7. 注入井戸に浄化剤を注入する工程と、
   測定装置により少なくとも注入量と圧力に基づき前記注入井戸に目詰まりの発生を検出した場合に、前記注入井戸の地下水を汲み上げる工程と前記汲み上げた地下水を開放する工程とを交互に繰り返す洗浄工程と、
   よりなることを特徴とする井戸洗浄・浄化剤注入方法。

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