JP2012125713A - 地下水の浄化システムおよび地下水の浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微生物分解を用いた浄化壁を短期間で経済的に形成し、汚染地下水を確実かつ迅速に浄化できる地下水の浄化システムおよび地下水の浄化方法を提供すること。
【解決手段】並列方向が地下水の流れの方向と略垂直となるように複数の井戸３を地盤５に設置する。また、井戸３を深さ方向に２つに区分するように遮水材９を設け、送水方向を上下に制御可能であるポンプを遮水材に設置する。さらに、井戸３に微生物を活性化させる活性剤を添加する活性剤注入ポンプ１５を設置する。そして、隣接する井戸３に設置されたポンプ１１を、送水方向が逆になるように制御して稼働させることにより、隣接する井戸３同士の間に、汚染地下水の流れに略垂直となるような水平方向の流れを発生させる。また、地下水中の活性剤の濃度が所定の管理値となるように、活性剤注入ポンプ１５を用いて井戸３に活性剤を添加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、地下水の浄化システムおよび地下水の浄化方法に関するものである。

従来、汚染された地下水が上流から所定の敷地に流入したり、敷地から下流に流出したりすることを防ぐため、土地の境界部分の地盤内に透過性を有する浄化壁を形成し、汚染された地下水が浄化壁を通過する際に嫌気性微生物や好気性微生物の働きにより浄化する方法が用いられてきた。

例えば、（１）地盤に設置した井戸に嫌気性微生物の活性剤であるＥＤＣ（電子供与体）等を注入して浄化壁を形成して、汚染された地下水が浄化壁を通過する際に嫌気性微生物の働きにより浄化する方法があった。また、（２）地盤に掘削した溝穴に流体供給管を挿入して砕石や砂礫を充填し浄化壁を形成して、流体供給管から有機物分解微生物を増殖・活性化させる物質を含む流体を供給し、有機物により汚染された地下水が浄化壁を通過する際に有機物分解微生物によって浄化する方法（例えば、特許文献１参照）があった。

さらに、有機化合物により汚染された土壌を原位置で浄化する方法として、例えば、（３）地盤に注入井戸とドレイン管とを設け、注入井戸に浄化用液体を注入し、ドレイン管を介して地下水を吸引する方法があった（例えば、特許文献２参照）。

特許第３７２４８７号公報 特開２００７−２６０６１０号公報

しかしながら、微生物を早期に活性化させるには、浄化壁内に拡散させた活性剤等の濃度を一定以上に保つことが重要であるが、（１）の方法では、特に地下水の流れに対して垂直な方向への活性剤の拡散が遅いために、浄化壁として機能するまでに時間を要する、活性剤が井戸と井戸との間に確実に広がらず浄化壁として確実に機能しない等の問題が生じる可能性があった。

また、（１）の方法は井戸から活性剤を、（２）の方法は流体供給管から流体を注入するため、汚染された地下水を敷地の外部に押し出し、汚染地下水の拡散を促進して周辺環境に悪影響を与える恐れがあった。さらに、（１）、（２）の方法とも、例えば、地下水の流れが速く、汚染地下水の流量が多い場合は、地下水が浄化壁を通過するのが速く微生物分解の速度が追いつかないため、壁厚を著しく大きくする必要があり、コストが増大するという問題点があった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、微生物分解を用いた浄化壁を短期間で経済的に形成し、汚染地下水を確実かつ迅速に浄化できる地下水の浄化システムおよび地下水の浄化方法を提供することである。

前述した目的を達成するために、第１の発明は、一つの地下水層に対して、地盤に設置された複数の井戸をそれぞれ深さ方向に２つ以上に区分するように設けられた遮水材と、前記遮水材に設置され、送水方向を上下に制御可能であるポンプと、前記複数の井戸に微生物を活性化させる活性剤を添加する活性剤注入ポンプと、を具備することを特徴とする地下水の浄化システムである。

複数の井戸は、例えば、並列方向が地下水の流れの方向と略垂直となるように地盤に設置され、複数の井戸のうち一の井戸に設置されたポンプと、複数の井戸のうち一の井戸に隣接する他の井戸に設置されたポンプとは、送水方向が逆になるように制御される。

第１の発明では、隣接する井戸にそれぞれ設置されたポンプを、送水方向が逆になるように制御することにより、隣接する井戸同士の間に、汚染地下水の流れに略垂直となるような水平方向の流れが生じる。そのため、汚染地下水の周辺への拡散促進を低減できる。また、活性剤を添加した地下水が汚染地下水の流れに垂直な方向に対しても速く動き、活性剤を均質に拡散させることができる。さらに、ポンプを稼働させつつ活性剤を添加することにより、地下水中の活性剤濃度を一定に近い状態で保つことができるため、早い分解速度での微生物分解が早期に可能となる。

第１の発明では、必要に応じて、複数の井戸内の地下水の溶存酸素濃度を高める手段がさらに設けられる。この場合、活性剤として栄養塩が用いられ、活性剤注入ポンプとして栄養塩注入ポンプが用いられる。栄養塩を井戸に添加すると同時に、地下水の溶存酸素濃度を高める手段を用い、地下水の溶存酸素濃度を高めることにより、好気性微生物の働きを活性化させることができる。

第２の発明は、一つの地下水層に対して、地盤に設置された複数の井戸をそれぞれ深さ方向に２つ以上に区分するように設けられた遮水材と、前記遮水材に設置され、送水方向を上下に制御可能であるポンプと、前記複数の井戸に微生物を活性化させる活性剤を添加する活性剤注入ポンプと、を具備する地下水の浄化システムを用い、前記複数の井戸のうち一の井戸に設置された前記ポンプと、前記複数の井戸のうち前記一の井戸に隣接する他の井戸に設置された前記ポンプとを、送水方向が逆になるように制御して稼働させる工程ａと、前記複数の井戸内の地下水に含まれる前記活性剤の濃度を計測する工程ｂと、前記活性剤の濃度が所定の管理値となるように、前記活性剤注入ポンプを用いて前記複数の井戸に前記活性剤を添加する工程ｃと、を具備することを特徴とする地下水の浄化方法である。

第２の発明では、隣接する井戸にそれぞれ設置されたポンプを、送水方向が逆になるように制御することにより、隣接する井戸同士の間に、汚染地下水の流れに略垂直となるような水平方向の流れが生じる。そのため、汚染地下水の周辺への拡散促進を低減できる。また、活性剤を添加した地下水が汚染地下水の流れに垂直な方向に対しても速く動き、活性剤を均質に拡散させることができる。さらに、ポンプを稼働させつつ活性剤を添加することにより、地下水中の活性剤濃度を一定に近い状態で保つことができるため、早い分解速度での微生物分解が早期に可能となる。

第２の発明では、必要に応じて、複数の井戸内の地下水の溶存酸素濃度を高める手段をさらに具備する地下水の浄化システムを用いる。この場合、活性剤として栄養塩が用いられ、活性剤注入ポンプとして栄養塩注入ポンプが用いられる。また、地下水の溶存酸素濃度を計測する工程ｄと、溶存酸素濃度を高める手段を用いて、複数の井戸に空気または酸素または溶存酸素濃度の高い水を送る工程ｅと、がさらに実施される。栄養塩を井戸に添加すると同時に、複数の井戸に空気または酸素または溶存酸素濃度の高い水を送り、地下水の溶存酸素濃度を高めることにより、好気性微生物の働きを活性化させることができる。

工程ａでは、一定期間ごとにポンプの送水方向を反転させでもよい。また、活性剤の濃度が管理値に達した場合には、工程ｃを省略することが望ましい。さらに、活性剤の濃度が所定の管理値付近に所定の期間維持されていることを確認した後は、全ての工程を終了することが望ましい。

本発明によれば、微生物分解を用いた浄化壁を短期間で経済的に形成し、汚染地下水を確実かつ迅速に浄化できる地下水の浄化システムおよび地下水の浄化方法を提供できる。

地下水の浄化システム１の垂直断面図 敷地２３の水平断面図 ポンプ１１の運転開始からの経過時間と活性剤（栄養塩）濃度との関係を示す模式的な図 地盤５中の活性剤濃度の分布状況を示す図 送水方向を反転させた状態を示す図 井戸３の２箇所に遮水材９を設置した例 地下水の浄化システム４１の垂直断面図 敷地２３ａ全体に浄化システム１を設置した例を示す図

以下、図面に基づいて、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。図１は地下水の浄化システム１の垂直断面図を、図２は、敷地２３の水平断面図を示す。図１は、図２に示す矢印Ｆ−Ｆによる断面図である。

図１および図２に示すように、浄化システム１は、所定の敷地２３の境界付近の地盤５に設置される。浄化システム１は、複数の井戸３、砂７、遮水材９、ポンプ１１、パイプ１３、活性剤注入ポンプ１５等からなる。浄化システム１は、揮発性有機塩素化合物（以下、ＶＯＣとする）を浄化の対象とする。

複数の井戸３は、地盤５内に所定の間隔（例えば１０ｍ程度）をおいて垂直に設置される。このとき、複数の井戸３を含む面（井戸の並列方向）が、図２の矢印Ｇに示す汚染地下水１９の流れの方向と略垂直となるようにする。複数の井戸３は、井戸３ａおよび井戸３ｂからなり、井戸３ａと井戸３ｂとは交互に配置される。井戸３は、難透水層１７まで掘削される。井戸３の周囲には、砂７が充填される。

遮水材９は、１つの地下水層１８に対して、井戸３を深さ方向に２つ以上に区分するように設けられる。地下水層とは、地下水を有する砂層である。井戸３ａは、遮水材９により、井戸上部３ａ−１と井戸下部３ａ−２とに区分される。井戸３ｂは、遮水材９により、井戸上部３ｂ−１と井戸下部３ｂ−２とに区分される。

ポンプ１１は、遮水材９に設けられる。ポンプ１１は、送水方向を上下に制御可能である。ポンプ１１の流量は、例えば、毎分１０Ｌ程度とする。複数の井戸３のうち井戸３ａに設置されたポンプ１１と、井戸３ａに隣接する井戸３ｂに設置されたポンプ１１とは、送水方向が逆になるように制御される。

図１では、井戸３ａに設置されたポンプ１１は、矢印Ａに示すように、上向きに送水するように制御される。また、井戸３ｂに設置されたポンプ１１は、矢印Ｂに示すように、下向きに送水するように制御される。このとき、図２に示す複数の井戸３ａに設置されたポンプ１１は、それぞれ上向きに送水するように制御される。また、複数の井戸３ｂに設置されたポンプ１１は、それぞれ下向きに送水するように制御される。

パイプ１３は、一端が井戸３に、他端が活性剤注入ポンプ１５に接続される。活性剤注入ポンプ１５は、地盤５上に設置される。活性剤注入ポンプ１５は、パイプ１３を介して、井戸３に嫌気性微生物を活性化させる活性剤を添加する。活性剤注入ポンプ１５の流量は、井戸３に設置されるポンプ１１の流量の１／１００以下であり、望ましくは１／１０００程度とする。

活性剤は、例えば、乳酸、グルコース、エタノール、グリセロール、酢酸、酪酸、プロピオン酸、蟻酸、ソルビトール、オリゴ乳酸、シュークロース、ポリ乳酸、大豆油、エマルジョン油等を用いる。

井戸３に添加された活性剤は、井戸３の地下水に混ざる。井戸３の地下水中の活性剤の濃度は、ポンプ１１の送水による作用で均一となる。井戸３の地下水は、必要に応じて、ポンプ１１を稼働させた状態で活性剤注入ポンプ１５を一旦停止して採取され、計測装置（図示せず）を用いて活性剤の濃度が計測される。活性剤注入ポンプ１５の運転を再開し、活性剤注入ポンプ１５から井戸３内の地下水に活性剤を添加する際には、地下水中の活性剤の濃度が所定の管理値となるように、添加する活性剤の量が調整される。

地下水層１８での地下水の流れの一般的な特徴として、水平方向への透水性が鉛直方向への透水性よりも大きいことがある。浄化システム１では、ポンプ１１を稼働させることにより、地盤５内に図１の矢印Ｃ、矢印Ｄ、矢印Ｅに示す流れが生じる。これにより、図２に示す汚染地下水１９の流れの方向（矢印Ｇに示す方向）に対して垂直な方向に地下水が移動し、井戸３の周囲の地盤５に活性剤が均一に拡散する。図２に示すように、活性剤が拡散した部分は浄化壁２５として機能する。浄化壁２５に流入した汚染地下水１９中のＶＯＣは、浄化壁２５を透過する間に、活性剤により活性化された嫌気性微生物の働きによって分解され、浄化された地下水２１として浄化壁２５から流出する。

次に、図１および図２に示す浄化システム１を用いて地下水を浄化する方法について説明する。図３は、ポンプ１１の運転開始からの経過時間と活性剤濃度との関係を示す模式的な図である。図３において、実線２９は活性剤濃度の変化を示す。また、破線３１は活性剤濃度の管理値を示す。

（ステージ２７−１）図３に示すステージ２７−１は、ポンプ１１を稼動すると同時に、活性剤注入ポンプ１５により活性剤を井戸３に添加し、地下水の活性剤の濃度を調整する期間である。

ステージ２７−１では、まず、浄化システム１を構築する。浄化システム１を構築するには、地盤５内に複数の井戸３を所定の間隔をおいて垂直に設置する。このとき、複数の井戸３を含む面が、図２の矢印Ｇに示す汚染地下水１９の流れの方向と垂直となるようにする。また、井戸３ａと井戸３ｂとを交互に配置する。井戸３の周囲には、砂７を充填する。井戸３の内部には、井戸３を深さ方向に区分する遮水材９を設置する。遮水材９には、ポンプ１１を設置する。さらに、パイプ１３および活性剤注入ポンプ１５を設置して、浄化システム１を完成する。

浄化システム１を構築した後、井戸３ａに設置したポンプ１１を、送水方向が上向きとなるように制御して稼働させる。同時に、井戸３ｂに設置したポンプ１１を、送水方向が下向きとなるように制御して稼働させる。そして、それぞれの井戸３から地下水を採取し、計測装置（図示せず）により活性剤の濃度を計測する。ポンプ１１の稼働中は、それぞれの井戸３の地下水中の活性剤濃度は深さによらず一定となるので、地下水はそれぞれの井戸３の作業しやすい箇所から採取すればよい。

次に、活性剤注入ポンプ１５から、パイプ１３を介して、井戸３内の地下水に嫌気性微生物を活性化させる活性剤を添加する。このとき、地下水中の活性剤の濃度が図３の破線３１に示す所定の管理値となるようにする。すなわち、破線３１と実線２９との濃度差に相当する量の活性剤を算出して添加する。

ステージ２７−１では、井戸３に設置したポンプ１１を常に稼働させる。そして、ポンプ１１が稼働した状態で、活性剤注入ポンプ１５を停止して地下水を採取して活性剤濃度を計測する作業と、活性剤注入ポンプ１５を稼働して活性剤を添加する作業とを繰り返す。

ステージ２７−１では、隣接する井戸３に設置されたポンプ１１を、送水方向が逆になるように制御して稼働させることにより、図１に示すように、井戸上部３ａ−１と井戸上部３ｂ−１との間の地盤５中に、矢印Ｃに示すような地下水の流れが生じる。また、井戸下部３ａ−２と井戸下部３ｂ−２との間の地盤５中に、矢印Ｄに示すような地下水の流れが生じる。さらに、ポンプ１１の周辺の地盤５中に、矢印Ｅに示すような地下水の流れが生じる。

図４は、地盤５中の活性剤濃度の分布状況を示す図である。図１に示す地盤５の領域３２における地下水中の活性剤濃度の分布状況は、矢印Ｃ、矢印Ｄ、矢印Ｅに示すような地下水の流れにより、時間が経過するにつれて、図４の（ａ）図、図４の（ｂ）図、図４の（ｃ）図、図４の（ｄ）図に示すように変化する。ステージ２７−１では、図２の矢印Ｇに示す汚染地下水１９の流れの方向に対して垂直な方向に活性剤を含む地下水が均一に拡散し、図２に示すような浄化壁２５が形成される。

（ステージ２７−１の終了）ステージ２７−１では、上述したように、井戸３に設置したポンプ１１を稼働させた状態で、活性剤注入ポンプ１５を停止して地下水を採取して活性剤濃度を計測する。このとき、計測した活性剤の濃度が所定の管理値に達したか否かを判定する。活性剤濃度（図３の実線２９で示す値）が所定の管理値（図３の破線３１で示す値）に達していない場合は、引き続き活性剤注入ポンプ１５を稼働させて活性剤を添加する作業を繰り返す。活性剤濃度（図３の実線２９で示す値）が所定の管理値（図３の破線３１で示す値）に達した場合は、活性剤注入ポンプ１５を稼働させる作業を終了し、ステージ２７−２に進む。

（ステージ２７−２）図３に示すステージ２７−２は、浄化壁２５内の地下水の活性剤の濃度が維持されていることを確認する期間である。ステージ２７−２では、複数の井戸３に設置したポンプ１１を引き続き稼働させるが、井戸３への活性剤の添加は行なわない。ステージ２７−２では、井戸３に設置したポンプ１１を稼働させた状態で、所定の時間ごとに地下水を採取し、計測装置（図示せず）により、活性剤濃度を計測する。

（ステージ２７−２の終了）ステージ２７−２では、上述したように、所定の時間ごとに地下水の活性剤濃度を計測する。このとき、計測した活性剤の濃度が所定の期間維持されているか否かを判定する。活性剤濃度（図３の実線２９で示す値）が所定の管理値（図３の破線３１で示す値）に維持された期間が所定の長さに達していない場合は、複数の井戸３に設置したポンプ１１を引き続き稼働させる。活性剤濃度（図３の実線２９で示す値）が所定の管理値（図３の破線３１で示す値）に維持された期間が所定の長さに達した場合は、ステージ２７−２を終了する。

（ステージ２７−３）図３に示すステージ２７−３は、浄化システム１による維持管理を行なわず、浄化壁２５を微生物分解バリアとして用いる期間である。ステージ２７−２までの工程を一定期間実施して、ＶＯＣ濃度が十分に低下し、活性剤濃度を適切な管理値に維持した状態で浄化システム１の稼働を止めれば、その後はメンテナンスフリーの微生物分解バリアにより、コストをかけずに汚染地下水の流入を防止できる。

図３に示すステージ２７−１およびステージ２７−２では、必要に応じて、計測装置（図示せず）により計測した活性剤の濃度の情報を記憶装置等に記憶させておき、コンピュータ等でこれらの値の変化予測を行うことができる。また、活性剤の濃度の計測値や予測値、これらの値と活性剤の濃度の管理値との関係等を、表示装置で適宜表示することができる。

ステージ２７−１およびステージ２７−２では、活性剤濃度を計測する際に、ＶＯＣの濃度を合わせて計測してもよい。地下水中のＶＯＣは、地盤５内の浄化壁中の嫌気性微生物の働きにより分解処理される。ＶＯＣの濃度を計測することにより、ＶＯＣの分解状況を確実に把握できる。ステージ２７−１およびステージ２７−２では、ＶＯＣの濃度の計測値や予測値、これらの値とＶＯＣの濃度の管理値との関係等を、表示装置で適宜表示してもよい。

このように、第１の実施の形態によれば、隣接する井戸３にそれぞれ設置されたポンプ１１の送水方向が逆になるように制御することにより、隣接する井戸３同士の間に、汚染地下水１９の流れに略垂直となるような水平方向の流れが生じる。そのため、汚染地下水１９の周辺への拡散促進を低減できる。また、活性剤を添加した地下水が汚染地下水１９の流れに垂直な方向に対しても速く動いて活性剤を均質に拡散させることができ、浄化壁２５中に微生物活性が不良な場所が発生しない。さらに、地下水中の活性剤の濃度を適宜計測することにより、活性剤の拡散状況を確実に把握できる。

第１の実施の形態では、地下水中の活性剤濃度が微生物活性に良好な一定に近い状態となるように井戸３に活性剤を添加しながらポンプ１１を稼働させ、微生物活性を持続して高める。これにより、地盤５内において速い速度での微生物分解が早期に可能となり、短期間で高性能の浄化壁２５を作成できる。浄化壁２５は、従来の浄化壁よりも汚染物質の分解が速いため、壁厚が薄くても、流速が速いまたは汚染物質の濃度が高い汚染地下水を処理することができる。例えば、従来であれば浄化壁厚さを厚くするために２列の注入井戸が必要な場合でも、第１の実施の形態によれば、揚水井戸・注水井戸を１列に配置したもので対応でき、工期短縮および工費削減が可能である。

第１の実施の形態では、活性剤濃度が所定の管理値に達した後、活性剤の添加を省略することにより、浄化にかかる経費を削減することができる。本発明では、所定の期間、活性剤の濃度が所定の管理値に維持されていることを確認し、ポンプ１１の稼働を停止した後にも、維持管理を行なうことなく浄化壁２５の微生物分解バリアが機能する。また、第１の実施の形態では、地上でのＶＯＣ処理を行わないため、浄化システム１の構築にあたり、省スペース化および経費削減が可能である。

なお、第１の実施の形態では、ポンプ１１の送水方向を常に一定としたが送水方向は切り替えが可能である。図５は、送水方向を反転させた状態を示す図である。図５に示すように、井戸３ａに設置されたポンプ１１を下向きに、井戸３ｂに設置されたポンプ１１を上向きに切り替えることも可能である。この場合、地盤５内には、矢印に示すように、図１とは逆方向の地下水の流れが生じる。

また、第１の実施の形態では、遮水材９によって井戸３を深さ方向に２つに区分したが、区分数は２つに限らない。図６は、井戸３の２箇所に遮水材９を設置した例を示す。図６に示す浄化システム１ａでは、１本の井戸３の２箇所に遮水材９およびポンプ１１を設置し、１つの地下水層１８ａに対して井戸３を深さ方向に３つに区分する。浄化システム１ａにおいても、井戸３ｃに設置されたポンプ１１と井戸３ｄに設置されたポンプ１１とを、送水方向が逆になるように制御する。これにより、地盤５内に、矢印に示すような、活性剤の拡散に適した水の流れが生じる。

さらに、第１の実施の形態では、図２に示すように、敷地２３内の地盤５に汚染地下水１９が流入するのを防ぐために浄化システム１を設置したが、浄化壁２５の用途はこれに限らない。敷地内の地盤を流れる汚染地下水が敷地の外部に流出するのを防ぐため、第１の実施の形態で述べた浄化システム１を敷地の下流側の境界部分に設置してもよい。また、第１の実施の形態で述べた浄化システム１を敷地の全体に設置してもよい。

図８は、敷地２３ａ全体に浄化システム１を設置した例を示す図である。図８に示す例では、第１の実施の形態の図１に示す浄化システム１による浄化壁２５−１、浄化壁２５−２、…、浄化壁２５−ｎを、矢印Ｈに示す方向の地下水の流れに対して略垂直に形成する。浄化壁２５−１、浄化壁２５−２、…、浄化壁２５−ｎは、地下水の流れの上流側または下流側から順に順次形成される。図８に示す例では、浄化壁２５−１、浄化壁２５−２、…、浄化壁２５−ｎにより、敷地２３ａの全体を浄化する。

次に、第２の実施の形態について説明する。図７は地下水の浄化システム４１の垂直断面図を示す。図７に示すように、浄化システム４１は、第１の実施の形態に示す浄化システム１とほぼ同様の構成であるが、パイプ１３および活性剤注入ポンプ１５の代わりに、パイプ３９および栄養塩注入ポンプ３３を有する。栄養塩注入ポンプ３３は、活性剤注入ポンプに相当する。また、コンプレッサ３５およびパイプ３７をさらに有する。コンプレッサ３５は、地下水の溶存酸素濃度を高める手段に相当する。浄化システム４１は、ベンゼンや油等の有機物を浄化の対象とする。浄化システム４１は、用途に応じて、所定の敷地の上流側または下流側の境界付近や、所定の敷地全体の地盤５に設置される。

図７に示す浄化システム４１において、複数の井戸３、砂７、遮水材９、ポンプ１１は、第１の実施の形態と同様に設置される。図７では、井戸３ａに設置されたポンプ１１は、矢印Ｌに示すように、上向きに送水するように制御される。また、井戸３ｂに設置されたポンプ１１は、矢印Ｍに示すように、下向きに送水するように制御される。

パイプ３９は、一端が井戸３に、他端が栄養塩注入ポンプ３３に接続される。栄養塩注入ポンプ３３は、地盤５上に設置される。栄養塩注入ポンプ３３は、パイプ３９を介して、井戸３に好気性微生物を活性化させる栄養塩を添加する。栄養塩注入ポンプ３３の流量は、井戸３に設置されるポンプ１１の流量の１／１００以下であり、望ましくは１／１０００程度とする。栄養塩は、活性剤に相当する。栄養塩は、例えば、リン酸アンモニウム等の、窒素とリンとを含む水溶液とする。

井戸３に添加された栄養塩は、井戸３の地下水に混ざる。井戸３の地下水中の栄養塩の濃度は、ポンプ１１の送水による作用で均一となる。井戸３の地下水は、必要に応じて、ポンプ１１を稼働させた状態で栄養塩注入ポンプ３３を一旦停止して採取され、計測装置（図示せず）を用いて栄養塩の濃度が計測される。その後、栄養塩注入ポンプ３３の運転を再開し、栄養塩注入ポンプ３３から井戸３内の地下水に栄養塩を添加する際には、地下水中の栄養塩の濃度が所定の管理値となるように、添加する栄養塩の量が調整される。

パイプ３７は、一端が井戸３に、他端がコンプレッサ３５に接続される。コンプレッサ３５は、地盤５上に設置される。コンプレッサ３５は、パイプ３７を介して井戸３に空気を送る。井戸３に空気を送ることにより、井戸３内の地下水中の溶存酸素濃度が上昇する。

地下水層での地下水の流れの一般的な特徴として、水平方向への透水性が鉛直方向への透水性よりも大きいことがある。浄化システム４１では、ポンプ１１を稼働させることにより、地盤５内に図７の矢印Ｎ、矢印Ｏ、矢印Ｐに示す流れが生じる。これにより、汚染地下水の流れの方向に対して垂直な方向に地下水が移動し、井戸３の周囲の地盤５に栄養塩が均一に拡散する。栄養塩が拡散した部分は浄化壁として機能する。浄化壁に流入した汚染地下水中のベンゼンや油等は、浄化壁を透過する間に、栄養塩や溶存酸素により活性化された好気性微生物の働きによって分解され、浄化された地下水が浄化壁から流出する。

次に、図７に示す浄化システム４１を用いて地下水を浄化する方法について説明する。浄化システム４１を用いた地下水の浄化方法は、浄化システム１を用いた地下水の浄化方法と略同様である。図３は、ポンプ１１の運転開始からの経過時間と栄養塩濃度との関係を示す模式的な図である。図３において、実線２９は栄養塩濃度の変化を示す。また、破線３１は栄養塩濃度の管理値を示す。

（ステージ２７−１）図３に示すステージ２７−１は、ポンプ１１を稼動すると同時に、栄養塩注入ポンプ３３により栄養塩を井戸３に添加し、地下水の栄養塩の濃度を調整する期間である。

ステージ２７−１では、まず、浄化システム４１を構築する。浄化システム４１を構築するには、複数の井戸３、砂７、遮水材９、ポンプ１１を、第１の実施の形態と同様にして設置する。さらに、パイプ３９および栄養塩注入ポンプ３３、パイプ３７およびコンプレッサ３５を設置して、浄化システム４１を完成する。

浄化システム４１を構築した後、井戸３ａに設置したポンプ１１を、送水方向が上向きとなるように制御して稼働させる。また、井戸３ｂに設置したポンプ１１を、送水方向が下向きとなるように制御して稼働させる。そして、それぞれの井戸３から地下水を採取し、計測装置（図示せず）により栄養塩濃度および溶存酸素濃度を計測する。ポンプ１１の稼働中は、それぞれの井戸３の地下水中の栄養塩濃度および溶存酸素濃度は深さによらず一定となるので、地下水はそれぞれの井戸３の作業しやすい箇所から採取すればよい。

次に、栄養塩注入ポンプ３３から、パイプ３９を介して、井戸３内の地下水に好気性微生物を活性化させる栄養塩を添加する。このとき、地下水中の栄養塩の濃度が図３の破線３１に示す所定の管理値となるようにする。すなわち、破線３１と実線２９との濃度差に相当する量の栄養塩を算出して添加する。また、コンプレッサ３５から、パイプ３７を介して、井戸３内の地下水に空気を送り、地下水中の溶存酸素濃度を高める。

ステージ２７−１では、井戸３に設置したポンプ１１を常に稼動させる。そして、ポンプ１１が稼働した状態で、栄養塩注入ポンプ３３およびコンプレッサ３５を停止して地下水を採取し、栄養塩濃度および溶存酸素濃度を計測する作業と、栄養塩注入ポンプ３３およびコンプレッサ３５を稼働させて地下水に栄養塩および空気を添加する作業とを繰り返す。

ステージ２７−１では、隣接する井戸３に設置されたポンプ１１を、送水方向が逆になるように制御して稼働させることにより、図７に示すように、井戸上部３ａ−１と井戸上部３ｂ−１との間の地盤５中に、矢印Ｎに示すような地下水の流れが生じる。また、井戸下部３ａ−２と井戸下部３ｂ−２との間の地盤５中に、矢印Ｏに示すような地下水の流れが生じる。さらに、ポンプ１１の周辺の地盤５中に、矢印Ｐに示すような地下水の流れが生じる。

このような地下水の流れにより、時間が経過するにつれて、汚染地下水の流れの方向に対して垂直な方向に栄養塩および溶存酸素を含む地下水が均一に拡散し、浄化壁が形成される。

（ステージ２７−１の終了）ステージ２７−１では、上述したように、井戸３に設置したポンプ１１を稼働させた状態で、栄養塩注入ポンプ３３およびコンプレッサ３５を停止して地下水を採取し、栄養塩濃度および溶存酸素濃度を計測する。このとき、計測した栄養塩の濃度が所定の管理値に達したか否かを判定する。栄養塩濃度（図３の実線２９で示す値）が所定の管理値（図３の破線３１で示す値）に達していない場合は、引き続き栄養塩注入ポンプ３３およびコンプレッサ３５を稼働させて栄養塩および空気を井戸３に添加する作業を繰り返す。栄養塩濃度（図３の実線２９で示す値）が所定の管理値（図３の破線３１で示す値）に達した場合は、コンプレッサのみを稼働させて栄養塩注入ポンプ３３の稼働を終了し、ステージ２７−２に進む。

（ステージ２７−２）図３に示すステージ２７−２は、浄化壁内の地下水の栄養塩の濃度が維持されていることを確認する期間である。ステージ２７−２では、複数の井戸３に設置したポンプ１１およびコンプレッサ３５を引き続き稼働させ、井戸３に空気を送るが、井戸３への栄養塩の添加は行なわない。ステージ２７−２では、井戸３に設置したポンプ１１を稼働させた状態で、所定の時間ごとにコンプレッサ３５を停止して地下水を採取し、計測装置（図示せず）により、栄養塩濃度および溶存酸素濃度を計測する。

（ステージ２７−２の終了）ステージ２７−２では、上述したように、所定の時間ごとに地下水の栄養塩濃度および溶存酸素濃度を計測する。このとき、計測した栄養塩の濃度が所定の期間維持されているか否かを判定する。栄養塩濃度（図３の実線２９で示す値）が所定の管理値（図３の破線３１で示す値）に維持された期間が所定の長さに達していない場合は、複数の井戸３に設置したポンプ１１およびコンプレッサ３５を引き続き稼働させる。栄養塩濃度（図３の実線２９で示す値）が所定の管理値（図３の破線３１で示す値）に維持された期間が所定の長さに達した場合は、ポンプ１１およびコンプレッサ３５を停止してステージ２７−２を終了する。

（ステージ２７−３）図３に示すステージ２７−３は、浄化システム４１による維持管理を行なわず、浄化壁を微生物分解バリアとして用いる期間である。ステージ２７−２までの工程を一定期間実施して、対象となる汚染物質の濃度が十分に低下し、栄養塩濃度を適切な管理値に維持した状態で浄化システム４１の稼働を止めれば、その後はメンテナンスフリーの微生物分解バリアにより、コストをかけずに汚染地下水の流入を防止できる。

図３に示すステージ２７−１およびステージ２７−２では、必要に応じて、計測装置（図示せず）により計測した栄養塩濃度や溶存酸素濃度の情報を記憶装置等に記憶させておき、コンピュータ等でこれらの値の変化予測を行うことができる。また、栄養塩の濃度の計測値や予測値、これらの値と栄養塩の濃度の管理値との関係等を、表示装置で適宜表示することができる。

２７−１およびステージ２７−２では、栄養塩濃度を計測する際に、対象となる有機物の濃度を合わせて計測してもよい。地下水中のベンゼンや油等の有機物は、地盤５内の浄化壁中の好気性微生物の働きにより分解処理される。有機物の濃度を計測することにより、有機物の分解状況を確実に把握できる。２７−１およびステージ２７−２では、有機物の濃度の計測値や予測値、これらの値と有機物の濃度の管理値との関係等を、表示装置で適宜表示してもよい。

このように、第２の実施の形態においても、隣接する井戸３にそれぞれ設置されたポンプ１１の送水方向が逆になるように制御することにより、隣接する井戸３同士の間に、汚染地下水の流れに略垂直となるような水平方向の流れが生じる。そのため、汚染地下水の周辺への拡散促進を低減できる。また、栄養塩および溶存酸素を添加した地下水が汚染地下水の流れに垂直な方向に対しても速く動いて栄養塩および溶存酸素を均質に拡散させることができ、浄化壁中に微生物活性が不良な場所が発生しない。さらに、地下水中の栄養塩および溶存酸素の濃度を適宜計測することにより、栄養塩および溶存酸素の拡散状況を確実に把握できる。

第２の実施の形態では、地下水中の栄養塩濃度や溶存酸素濃度が微生物活性に良好な状態となるように井戸３に栄養塩および空気を添加しながらポンプ１１を稼働させ、微生物活性を持続して高める。これにより、地盤５内において速い速度での微生物分解が早期に可能となり、短期間で高性能の浄化壁を作成できる。浄化壁は、従来の浄化壁よりも汚染物質の分解が速いため、壁厚が薄くても、流速が速いまたは汚染物質の濃度が高い汚染地下水を処理することができる。例えば、従来であれば浄化壁厚さを厚くするために２列の注入井戸が必要な場合でも、第２の実施の形態によれば、揚水井戸・注水井戸を１列に配置したもので対応でき、工期短縮および工費削減が可能である。

第２の実施の形態では、栄養塩濃度が所定の管理値に達した後、栄養塩の添加を省略することにより、浄化にかかる経費を削減することができる。本発明では、所定の期間、栄養塩の濃度が所定の管理値に維持されていることを確認し、ポンプ１１の稼働を停止した後にも、維持管理を行なうことなく浄化壁の微生物分解バリアが機能する。

なお、第２の実施の形態では、地下水中の溶存酸素を高める手段として、コンプレッサ３５を用いたが、他の設備を用いて地下水中の溶存酸素を高めてもよい。例えば、酸素を井戸３に送る設備や、溶存酸素濃度の高い水を井戸３に送る設備を用いてもよい。

第２の実施の形態においても、ポンプ１１の送水方向は切り替えが可能である。また、遮水材９によって、井戸３を深さ方向に３つ以上に区分してもよい。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、４１………地下水浄化システム
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ………井戸
５………地盤
９………遮水材
１１………ポンプ
１５………活性剤注入ポンプ
１８………地下水層
１９………汚染地下水
２１………浄化された地下水
２３、２３ａ………敷地
２５、２５−１、２５−２、２５−ｎ………浄化壁
３３………栄養塩注入ポンプ
３５………コンプレッサ

Claims (8)

1. 一つの地下水層に対して、地盤に設置された複数の井戸をそれぞれ深さ方向に２つ以上に区分するように設けられた遮水材と、
   前記遮水材に設置され、送水方向を上下に制御可能であるポンプと、
   前記複数の井戸に微生物を活性化させる活性剤を添加する活性剤注入ポンプと、を具備することを特徴とする地下水の浄化システム。
2. 前記複数の井戸は、並列方向が地下水の流れの方向と略垂直となるように前記地盤に設置され、
   前記複数の井戸のうち一の井戸に設置された前記ポンプと、前記複数の井戸のうち前記一の井戸に隣接する他の井戸に設置された前記ポンプとが、送水方向が逆になるように制御されることを特徴とする請求項１記載の地下水の浄化システム。
3. 前記複数の井戸内の地下水の溶存酸素濃度を高める手段をさらに具備することを特徴とする請求項１または請求項２記載の地下水の浄化システム。
4. 一つの地下水層に対して、地盤に設置された複数の井戸をそれぞれ深さ方向に２つ以上に区分するように設けられた遮水材と、
   前記遮水材に設置され、送水方向を上下に制御可能であるポンプと、
   前記複数の井戸に微生物を活性化させる活性剤を添加する活性剤注入ポンプと、
   を具備する地下水の浄化システムを用い、
   前記複数の井戸のうち一の井戸に設置された前記ポンプと、前記複数の井戸のうち前記一の井戸に隣接する他の井戸に設置された前記ポンプとを、送水方向が逆になるように制御して稼働させる工程ａと、
   前記複数の井戸内の地下水に含まれる前記活性剤の濃度を計測する工程ｂと、
   前記活性剤の濃度が所定の管理値となるように、前記活性剤注入ポンプを用いて前記複数の井戸に前記活性剤を添加する工程ｃと、
   を具備することを特徴とする地下水の浄化方法。
5. 前記複数の井戸内の地下水の溶存酸素濃度を高める手段をさらに具備する地下水の浄化システムを用い、
   前記地下水の溶存酸素濃度を計測する工程ｄと、
   前記溶存酸素濃度を高める手段を用いて、前記複数の井戸に空気または酸素または溶存酸素濃度の高い水を送る工程ｅと、
   をさらに具備することを特徴とする請求項４記載の地下水の浄化方法。
6. 前記工程ａで、一定期間ごとに前記ポンプの送水方向を反転させることを特徴とする請求項４または請求項５記載の地下水の浄化方法。
7. 前記活性剤の濃度が前記管理値に達した場合、前記工程ｃを省略することを特徴とする請求項４から請求項６のいずれかに記載の地下水の浄化方法。
8. 前記活性剤の濃度が前記所定の管理値付近に所定の期間維持されていることを確認した後、全ての工程を終了することを特徴とする請求項４から請求項７のいずれかに記載の地下水の浄化方法。

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