JP3453681B2 - 地下水浄化構造及び地下水浄化方法 - Google Patents
地下水浄化構造及び地下水浄化方法Info
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- JP3453681B2 JP3453681B2 JP2000187319A JP2000187319A JP3453681B2 JP 3453681 B2 JP3453681 B2 JP 3453681B2 JP 2000187319 A JP2000187319 A JP 2000187319A JP 2000187319 A JP2000187319 A JP 2000187319A JP 3453681 B2 JP3453681 B2 JP 3453681B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機ハロゲン化合
物や重金属等により汚染された地下水（以下、「汚染地
下水」という）を浄化する地下水浄化構造及び地下水浄
化方法に関する。
物や重金属等により汚染された地下水（以下、「汚染地
下水」という）を浄化する地下水浄化構造及び地下水浄
化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】汚染地下水を原位置において浄化する方
法（以下、「原位置浄化方法」という）として、透過性
地下水浄化壁工法が存在しており、メンテナンスフリー
の浄化工法として注目を集めている。この透過性地下水
浄化壁工法は、図４に示すように、汚染地盤Ｇ’中にお
ける汚染地下水Ｗ’の流れの下流側に、透過性の浄化材
料を含む透過性地下水浄化壁（以下、「透過性浄化壁１
１’」という）と、必要に応じて当該透過性浄化壁１
１’の両側に一対の止水壁１２’を構築し、透過性浄化
壁１１’に汚染地下水Ｗ’を透過させることにより、こ
れを浄化する工法である。
法（以下、「原位置浄化方法」という）として、透過性
地下水浄化壁工法が存在しており、メンテナンスフリー
の浄化工法として注目を集めている。この透過性地下水
浄化壁工法は、図４に示すように、汚染地盤Ｇ’中にお
ける汚染地下水Ｗ’の流れの下流側に、透過性の浄化材
料を含む透過性地下水浄化壁（以下、「透過性浄化壁１
１’」という）と、必要に応じて当該透過性浄化壁１
１’の両側に一対の止水壁１２’を構築し、透過性浄化
壁１１’に汚染地下水Ｗ’を透過させることにより、こ
れを浄化する工法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、汚染地盤Ｇ’
の透水性が小さい場合には、汚染地下水Ｗ’が透過性浄
化壁１１’へ到達し、通過するまでの時間が非常に長
く、浄化の効果が現れるまでに長期間を要するという問
題点があった。
の透水性が小さい場合には、汚染地下水Ｗ’が透過性浄
化壁１１’へ到達し、通過するまでの時間が非常に長
く、浄化の効果が現れるまでに長期間を要するという問
題点があった。
【０００４】なお、前記のような場合には、汚染地盤
Ｇ’の全域を浄化材料で置換してしまうことも考えられ
るが、汚染地下水Ｗ’が広範囲に亘っている場合には、
施工作業及び施工費用が膨大になってしまうことから実
用化が困難であった。
Ｇ’の全域を浄化材料で置換してしまうことも考えられ
るが、汚染地下水Ｗ’が広範囲に亘っている場合には、
施工作業及び施工費用が膨大になってしまうことから実
用化が困難であった。
【０００５】本発明は、前記の各問題点を解決するため
になされたものであり、透水性が小さい汚染地盤におい
て、早期に浄化の効果を発生させることができるととも
に、施工費用の低廉化を図りながら広範囲に亘る汚染地
下水を原位置において浄化することができる地下水浄化
構造及び地下水浄化方法を提供することを目的としてい
る。
になされたものであり、透水性が小さい汚染地盤におい
て、早期に浄化の効果を発生させることができるととも
に、施工費用の低廉化を図りながら広範囲に亘る汚染地
下水を原位置において浄化することができる地下水浄化
構造及び地下水浄化方法を提供することを目的としてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記問題を解決するため
に、請求項１に記載の本発明は、地下水流動の流速が極
めて小さい汚染地盤中の全域において、所定位置に打設
された所定本数の浄化杭を備え、前記浄化杭は金属還元
剤を含んでおり、左右方向、上下方向又は斜め方向に隣
接する前記浄化杭の間隔が杭径の１／２以上乃至５倍以
下であることを特徴とする地下水浄化構造を提供するも
のである。
に、請求項１に記載の本発明は、地下水流動の流速が極
めて小さい汚染地盤中の全域において、所定位置に打設
された所定本数の浄化杭を備え、前記浄化杭は金属還元
剤を含んでおり、左右方向、上下方向又は斜め方向に隣
接する前記浄化杭の間隔が杭径の１／２以上乃至５倍以
下であることを特徴とする地下水浄化構造を提供するも
のである。
【０００７】ここで、地下水の流速が極めて小さいと
は、地盤の透水係数が１０-5cm／sec以下であり、地下
水流速にして年間５ｃｍ以下をいう。
は、地盤の透水係数が１０-5cm／sec以下であり、地下
水流速にして年間５ｃｍ以下をいう。
【０００８】また、浄化杭とは、金属還元剤を構成材料
として含む杭体をいう。
として含む杭体をいう。
【０００９】
【００１０】また、前記浄化材料として、特に、金属還
元剤と、珪砂あるいは砕石等の透水性を有する細骨材と
を混合した材料を用いると、浄化材料に透過性が確保さ
れているため、金属還元剤の腐食やカルシウム塩の沈殿
による目詰まりを回避し、供用開始後長期間に亘り所望
の透水性を維持することが可能となり、有機ハロゲン化
合物や重金属による汚染水を浄化する際に非常に好適で
ある。
元剤と、珪砂あるいは砕石等の透水性を有する細骨材と
を混合した材料を用いると、浄化材料に透過性が確保さ
れているため、金属還元剤の腐食やカルシウム塩の沈殿
による目詰まりを回避し、供用開始後長期間に亘り所望
の透水性を維持することが可能となり、有機ハロゲン化
合物や重金属による汚染水を浄化する際に非常に好適で
ある。
【００１１】従って、本発明によれば、汚染地盤に直
接、所定本数の浄化杭を打設することにより、地下水流
動がない汚染地盤においても原位置で汚染地下水の浄化
が可能となる。
接、所定本数の浄化杭を打設することにより、地下水流
動がない汚染地盤においても原位置で汚染地下水の浄化
が可能となる。
【００１２】また、請求項１に記載の地下水浄化構造に
おいて、左右方向、上下方向又は斜め方向に隣接する前
記浄化杭の間隔を杭径の１／２以上乃至５倍以下の範囲
内で適切に設定することにより、最も効率的に浄化杭の
配置を定めることができるため、最小の施工費用とする
ことができる。
おいて、左右方向、上下方向又は斜め方向に隣接する前
記浄化杭の間隔を杭径の１／２以上乃至５倍以下の範囲
内で適切に設定することにより、最も効率的に浄化杭の
配置を定めることができるため、最小の施工費用とする
ことができる。
【００１３】また、請求項２に記載の本発明のように、
請求項１に記載の地下水浄化構造において、前記汚染地
盤の所定位置に、モニタリング孔を形成することによ
り、汚染地盤の浄化の状態を容易に観測し、適切な措置
等を講じることが可能となる。
請求項１に記載の地下水浄化構造において、前記汚染地
盤の所定位置に、モニタリング孔を形成することによ
り、汚染地盤の浄化の状態を容易に観測し、適切な措置
等を講じることが可能となる。
【００１４】さらに、請求項３に記載の本発明は、地下
水流動の流速が極めて小さい汚染地盤中の全域におい
て、金属還元剤を含む所定本数の浄化杭を、所定位置に
打設することにより、原位置において地下水を浄化する
方法であり、左右方向、上下方向又は斜め方向に隣接す
る前記浄化杭の間隔が杭径の１／２以上乃至５倍以下で
あることを特徴とする地下水浄化方法を提供するもので
ある。
水流動の流速が極めて小さい汚染地盤中の全域におい
て、金属還元剤を含む所定本数の浄化杭を、所定位置に
打設することにより、原位置において地下水を浄化する
方法であり、左右方向、上下方向又は斜め方向に隣接す
る前記浄化杭の間隔が杭径の１／２以上乃至５倍以下で
あることを特徴とする地下水浄化方法を提供するもので
ある。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について、
図面を参照して詳細に説明する。なお、対象地盤Ｇは、
工場の敷地内等の汚染源を有する広範な地盤であり、透
水性が小さく、地下水流動がほとんど生じていない地盤
である。
図面を参照して詳細に説明する。なお、対象地盤Ｇは、
工場の敷地内等の汚染源を有する広範な地盤であり、透
水性が小さく、地下水流動がほとんど生じていない地盤
である。
【００１６】図１に示すように、本発明の地下水浄化構
造１０は、汚染地盤Ｇに打設された複数の浄化杭１１
と、当該汚染地盤Ｇの所定位置に形成されたモニタリン
グ孔１２とから構成されている。前記浄化杭１１は、金
属還元剤である鉄粉と珪砂とを混合した円柱杭である。
ここで、鉄粉のみではなく、珪砂を混合した理由は、浄
化杭１１の透過性を十分に確保することにより、鉄粉の
腐食が発生したり、カルシウム塩が間隙中に沈殿した場
合を考え、本地下水浄化構造１０のロングライフ化をね
らったものである。従って、同様の目的を達成できるな
らば、珪砂に代えて、珪砂に相当する透水性を有する細
骨材等を用いても差し支えない。
造１０は、汚染地盤Ｇに打設された複数の浄化杭１１
と、当該汚染地盤Ｇの所定位置に形成されたモニタリン
グ孔１２とから構成されている。前記浄化杭１１は、金
属還元剤である鉄粉と珪砂とを混合した円柱杭である。
ここで、鉄粉のみではなく、珪砂を混合した理由は、浄
化杭１１の透過性を十分に確保することにより、鉄粉の
腐食が発生したり、カルシウム塩が間隙中に沈殿した場
合を考え、本地下水浄化構造１０のロングライフ化をね
らったものである。従って、同様の目的を達成できるな
らば、珪砂に代えて、珪砂に相当する透水性を有する細
骨材等を用いても差し支えない。
【００１７】また、前記浄化杭１１は、汚染地盤Ｇの全
域にわたり、上下方向、左右方向及び斜め方向に隣接す
る浄化杭１１Ａ〜１１Ｉの間隔が杭径の５倍以下の範囲
となるように、格子状に打設されている。なお、浄化杭
１１は、格子状でなく、千鳥状や、同心形状に打設する
もの等、汚染地盤Ｇの状況により、適切に選択すること
ができる。
域にわたり、上下方向、左右方向及び斜め方向に隣接す
る浄化杭１１Ａ〜１１Ｉの間隔が杭径の５倍以下の範囲
となるように、格子状に打設されている。なお、浄化杭
１１は、格子状でなく、千鳥状や、同心形状に打設する
もの等、汚染地盤Ｇの状況により、適切に選択すること
ができる。
【００１８】モニタリング孔１２は、汚染地盤中Ｇから
汚染地下水を取水して、水質の観測を行うために設ける
ものであり、汚染地盤Ｇの所望位置、所定深さに所定数
設けることができる。本実施形態では、汚染地盤Ｇの略
中央部であって、隣接する浄化杭１１Ａ，１１Ｃの中間
部に設けられている。
汚染地下水を取水して、水質の観測を行うために設ける
ものであり、汚染地盤Ｇの所望位置、所定深さに所定数
設けることができる。本実施形態では、汚染地盤Ｇの略
中央部であって、隣接する浄化杭１１Ａ，１１Ｃの中間
部に設けられている。
【００１９】なお、本発明は、ケーシングパイプを用い
て地山の崩壊を防止しながら削孔した孔に浄化材料を埋
設することにより、容易に複数の円柱杭を形成する施工
方法を用いることができる。従って、通常避けられない
とされる透過性を有する浄化材料の材料分離を大幅に抑
制することができ、汚染地下水の透過性能が十分に担保
されることとなり、長期間に及ぶ透過性の維持をより完
全かつ容易に達成できることとなる。
て地山の崩壊を防止しながら削孔した孔に浄化材料を埋
設することにより、容易に複数の円柱杭を形成する施工
方法を用いることができる。従って、通常避けられない
とされる透過性を有する浄化材料の材料分離を大幅に抑
制することができ、汚染地下水の透過性能が十分に担保
されることとなり、長期間に及ぶ透過性の維持をより完
全かつ容易に達成できることとなる。
【００２０】本発明の地下水浄化構造１０の作用は以下
の通りである。本発明は、汚染地盤Ｇに直接、複数の浄
化杭１１を打設することによって、鉄粉（金属還元剤）
と汚染物質Ｂとの還元反応により、汚染地下水中から汚
染物質を除去することができる。そのため、地下水流動
がない汚染地盤Ｇにおいても原位置で汚染地下水の浄化
が可能となる。これは、浄化杭１１の内部で汚染物質濃
度が低下することで、浄化杭１１の周辺部と浄化杭１１
の内部との間に汚染物質の濃度差が生じ、地下水の流れ
が生じていなくても濃度拡散の効果で汚染物質Ｂのみが
浄化杭部分に集まり浄化されるというメカニズムによる
ものである。（図２参照）。
の通りである。本発明は、汚染地盤Ｇに直接、複数の浄
化杭１１を打設することによって、鉄粉（金属還元剤）
と汚染物質Ｂとの還元反応により、汚染地下水中から汚
染物質を除去することができる。そのため、地下水流動
がない汚染地盤Ｇにおいても原位置で汚染地下水の浄化
が可能となる。これは、浄化杭１１の内部で汚染物質濃
度が低下することで、浄化杭１１の周辺部と浄化杭１１
の内部との間に汚染物質の濃度差が生じ、地下水の流れ
が生じていなくても濃度拡散の効果で汚染物質Ｂのみが
浄化杭部分に集まり浄化されるというメカニズムによる
ものである。（図２参照）。
【００２１】これにより、複数の浄化杭１１が格子状
（間欠的に列状配置）に打設されている場合であって
も、鉄粉（金属還元剤）と汚染物質Ｂとの還元反応によ
る浄化力が、各浄化杭１１の断面領域のみならず外側領
域Ｒにまで実質的に及ぶことになる。そのため、汚染地
盤Ｇの全体領域を浄化材料で置換する必要がなく、施工
費用の大幅な低減を図ることができる。このとき、１本
の浄化杭１１は、杭径の２．５倍までの影響範囲（外側
領域Ｒに対応）を有していることが実証されている（実
施例参照）ので、隣接する浄化杭１１Ａ〜１１Ｉの間隔
を杭径の５倍以下とすることにより、最も効率的に浄化
杭１１の配置を定めることができる。
（間欠的に列状配置）に打設されている場合であって
も、鉄粉（金属還元剤）と汚染物質Ｂとの還元反応によ
る浄化力が、各浄化杭１１の断面領域のみならず外側領
域Ｒにまで実質的に及ぶことになる。そのため、汚染地
盤Ｇの全体領域を浄化材料で置換する必要がなく、施工
費用の大幅な低減を図ることができる。このとき、１本
の浄化杭１１は、杭径の２．５倍までの影響範囲（外側
領域Ｒに対応）を有していることが実証されている（実
施例参照）ので、隣接する浄化杭１１Ａ〜１１Ｉの間隔
を杭径の５倍以下とすることにより、最も効率的に浄化
杭１１の配置を定めることができる。
【００２２】また、本発明の地下水浄化構造１０では、
汚染地盤Ｇの所定位置に、モニタリング孔１２が形成さ
れているため、当該モニタリング孔１２の水質を常時又
は、所定時間毎に監視することにより、汚染地盤Ｇの浄
化の状態を容易に観測し、必要に応じて適切な措置等を
講じることが可能となる。
汚染地盤Ｇの所定位置に、モニタリング孔１２が形成さ
れているため、当該モニタリング孔１２の水質を常時又
は、所定時間毎に監視することにより、汚染地盤Ｇの浄
化の状態を容易に観測し、必要に応じて適切な措置等を
講じることが可能となる。
【００２３】以上、本発明について、好適な実施形態の
一例を説明した。しかし、本発明は、前記実施形態に限
られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を
逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能である。また、
浄化杭の数、径、杭長等についても、適宜、選択が可能
であり、杭径の異なる浄化杭を打設してもよい。さら
に、浄化材料の割合を適宜変更した複数の浄化杭を打設
するものであってもよい。
一例を説明した。しかし、本発明は、前記実施形態に限
られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を
逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能である。また、
浄化杭の数、径、杭長等についても、適宜、選択が可能
であり、杭径の異なる浄化杭を打設してもよい。さら
に、浄化材料の割合を適宜変更した複数の浄化杭を打設
するものであってもよい。
【００２４】
【実施例】本発明の地下水浄化構造１０における浄化杭
の効果を確認するために原位置試験を行った。試験は、
汚染地盤中に、直径１．０ｍの浄化杭（浄化材料は鉄
粉）を打設し、当該浄化杭と２０ｃｍ離間させて設置さ
れているモニタリング孔内の汚染地下水の濃度を計測し
た。図３は、モニタリング孔内における汚染地下水の濃
度の経時変化を示したものであり、横軸は経過日数
（日）、縦軸は測定開始時における地下水の濃度を１．
０とした、汚染地下水Ｗ中に含まれる汚染物質の相対濃
度を示している。
の効果を確認するために原位置試験を行った。試験は、
汚染地盤中に、直径１．０ｍの浄化杭（浄化材料は鉄
粉）を打設し、当該浄化杭と２０ｃｍ離間させて設置さ
れているモニタリング孔内の汚染地下水の濃度を計測し
た。図３は、モニタリング孔内における汚染地下水の濃
度の経時変化を示したものであり、横軸は経過日数
（日）、縦軸は測定開始時における地下水の濃度を１．
０とした、汚染地下水Ｗ中に含まれる汚染物質の相対濃
度を示している。
【００２５】この結果によると、浄化杭から離間して設
置されているモニタリング孔においても濃度の低下が見
られ、特に１０日経過までの間に、劇的な濃度の低下が
観測された。これは、浄化杭の内部で汚染物質濃度が低
下することで、浄化杭の周辺部と浄化杭の内部との間に
汚染物質の濃度差が生じ、地下水の流れが生じていなく
ても速度拡散の効果で汚染物質のみが浄化杭部分に集ま
り浄化されるというメカニズムによるものである。この
ように、汚染地盤に適当な間隔をもって浄化杭を設置す
ることで、地下水流動が無い場合においても効率的に汚
染地下水を浄化することができる。
置されているモニタリング孔においても濃度の低下が見
られ、特に１０日経過までの間に、劇的な濃度の低下が
観測された。これは、浄化杭の内部で汚染物質濃度が低
下することで、浄化杭の周辺部と浄化杭の内部との間に
汚染物質の濃度差が生じ、地下水の流れが生じていなく
ても速度拡散の効果で汚染物質のみが浄化杭部分に集ま
り浄化されるというメカニズムによるものである。この
ように、汚染地盤に適当な間隔をもって浄化杭を設置す
ることで、地下水流動が無い場合においても効率的に汚
染地下水を浄化することができる。
【００２６】なお、汚染地盤における汚染物質の初期濃
度（Ｃ0）、当該汚染地盤を形成する地盤の乾燥密度及
び間隙率、汚染物質の拡散係数（Ｄ）を、境界条件を付
与した支配方程式（汚染地盤における汚染物質の拡散方
程式、（下式））に代入して解き、汚染地盤の汚染物質
濃度が５年以内に初期濃度の１／１０になるような浄化
杭の杭径（ｒ0）と、その影響範囲を求めると、その影
響範囲は杭径に対して、２．５倍であること確認され
た。従って、隣接する浄化杭の間隔は、杭径の５倍以下
にすることが好ましく、この範囲内で、浄化を完了する
期間及び汚染地盤の初期濃度等により、浄化杭の間隔を
適切に決定することが必要となる。
度（Ｃ0）、当該汚染地盤を形成する地盤の乾燥密度及
び間隙率、汚染物質の拡散係数（Ｄ）を、境界条件を付
与した支配方程式（汚染地盤における汚染物質の拡散方
程式、（下式））に代入して解き、汚染地盤の汚染物質
濃度が５年以内に初期濃度の１／１０になるような浄化
杭の杭径（ｒ0）と、その影響範囲を求めると、その影
響範囲は杭径に対して、２．５倍であること確認され
た。従って、隣接する浄化杭の間隔は、杭径の５倍以下
にすることが好ましく、この範囲内で、浄化を完了する
期間及び汚染地盤の初期濃度等により、浄化杭の間隔を
適切に決定することが必要となる。
【００２７】
【式１】
【００２８】
【発明の効果】本発明の地下水浄化構造及び地下水浄化
方法によれば、透水性が小さい汚染地盤において、早期
に浄化の効果を発生させることができるとともに、施工
費用の低廉化を図りながら広範囲に亘る汚染地下水を原
位置で処理することが可能となる。
方法によれば、透水性が小さい汚染地盤において、早期
に浄化の効果を発生させることができるとともに、施工
費用の低廉化を図りながら広範囲に亘る汚染地下水を原
位置で処理することが可能となる。
【図１】本発明の地下水浄化構造を示す図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図である。
（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図である。
【図２】本発明の地下水浄化構造の作用を説明する平面
図である。
図である。
【図３】本発明の地下水浄化構造を用いた場合におけ
る、モニタリング孔内における汚染物質濃度の経時変化
を示すグラフである。
る、モニタリング孔内における汚染物質濃度の経時変化
を示すグラフである。
【図４】従来の透過性地下水浄化壁工法を示す平面図で
ある。
ある。
Ｇ 汚染地盤
１０ 地下水浄化構造
１１（１１Ａ〜１１Ｉ） 浄化杭
１２ モニタリング孔
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 池上 和広
東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大
成建設株式会社内
(56)参考文献 特開2000−117237（ＪＰ，Ａ)
特公 昭61−44814（ＪＰ，Ｂ１)
特表 平５−501520（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C02F 1/70
B09C 1/08
Claims (3)
- 【請求項１】 地下水流動の流速が極めて小さい汚染地
盤中の全域において、 所定位置に打設された所定本数の浄化杭を備え、 前記浄化杭は金属還元剤を含んでおり、 左右方向、上下方向又は斜め方向に隣接する前記浄化杭
の間隔が杭径の１／２以上乃至５倍以下である ことを特
徴とする地下水浄化構造。 - 【請求項２】 前記汚染地盤の所定位置に、モニタリン
グ孔を形成したことを特徴とする請求項１に記載の地下
水浄化構造。 - 【請求項３】 地下水流動の流速が極めて小さい汚染地
盤中の全域において、金属還元剤 を含む所定本数の浄化杭を、所定位置に打設
することにより、原位置において地下水を浄化する方法
であり、 左右方向、上下方向又は斜め方向に隣接する前記浄化杭
の間隔が杭径の１／２以上乃至５倍以下である ことを特
徴とする地下水浄化方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000187319A JP3453681B2 (ja) | 2000-06-22 | 2000-06-22 | 地下水浄化構造及び地下水浄化方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002001362A JP2002001362A (ja) | 2002-01-08 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| JP2006150157A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Material Control Inc | 揮発性有機化合物の処理装置及び処理方法 |
| JP4910734B2 (ja) * | 2007-02-05 | 2012-04-04 | 株式会社大林組 | 汚染土壌又は汚染水の浄化方法及び浄化材 |
| JP6457328B2 (ja) * | 2015-04-28 | 2019-01-23 | 鹿島建設株式会社 | 地下水の浄化設備、及び浄化方法 |
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2000
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