JP3805280B2 - 浄化機能付き半透水性遮水板、地下水浄化構造体及び汚染地下水浄化方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下水の流入口と流出口を設けた浄化機能付き半透水性遮水板、これを地中に配設した地下水浄化構造体及びこれを用いた汚染地下水の浄化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体製造工場などの洗浄工程において多量に使用されるトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物は、漏れなどにより土壌又は地下水を汚染する可能性があり、この場合、工場跡地の再利用の障害となったり、地下水の利用が制限されたりする問題がある。
【０００３】
これを解決するものとして、地中に連続配置される浄化壁を円柱の連続杭又は間欠杭とし、該円柱に金属性還元剤を収納した円筒袋を積み重ねることで金属性還元剤の分離を防止すると共に、透水性の改善を図った汚染地下水の浄化方法が開示されている（特開平１１−１５６３５１号公報）。また、通水性のある中空の壁体を地下の不透水層に到達する深さまで構築するとともに、該壁体内部に浄化剤を着脱自在に収納することにより、地下汚染水を該浄化剤に通過せしめ、該浄化剤は交換可能とした汚染地下水の浄化工法が開示されている（特開平２−１６４９３６号公報）。
【０００４】
一方、汚染地下水の浄化の問題は、前述のような浄化技術に関わるものの他、汚染源に隣接する家屋等の構造物を避けるため浄化場所を変更する等、地下水の流向制御技術に関わるものがある。従来、汚染地下水の流向を制御する技術としては、原地盤と固化材の混合処理により地中に造成される固化処理杭、ソイルセメント壁及び地中遮水板構築工法により配設される鋼矢板壁等の不透水壁がある。更に、汚染地下水の浄化処理技術の中には、汚染地下水の流速制御技術の問題も含んでいる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１１−１５６３５１号公報及び特開平２−１６４９３６号公報等に開示されるような従来の地下水浄化壁は、汚染地下水の浄化の問題を解決するものであって、汚染地下水の流向や流速を制御する技術の開示はない。一方、固化処理造成杭や遮水板のような不透水壁は汚染地下水の流向制御に適するものの、汚染地下水の浄化処理を目的としたものではない。汚染地下水の浄化の問題と流向制御の問題を解決するものとして、浄化壁と不透水壁を組合わせたファンネルゲート工法等も提案されている。しかし、ファンネルゲート工法は、山間部の谷間等のような特殊な場所にのみ適用でき、工場等が建ち並ぶ区画内に適用することは困難である。更に、浄化壁と不透水壁を別個の施工法で構築する必要があり工程が複雑で不経済である。そこで近年、浄化技術、流向制御技術及び流速制御技術等を総合的に検討し、汚染機構を解明し、上記の問題を一挙に解決する汚染地下水の浄化処理工法の開発が望まれていた。
【０００６】
従って、本発明の目的は、不透水壁と浄化壁の双方の機能を有し、汚染地下水の浄化、流速及び流向の３つの制御を可能とする浄化機能付き半透水性遮水板、これを地中に配設した地下水浄化構造体及びこれを用いた汚染地下水の浄化方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、従来の地中遮水板構築工法で用いられていた遮水板に汚染地下水の流通を部分的に可能にする開口部を設けると共に、浄化機能を付与すれば、汚染地下水の浄化、流速及び流向の３つの制御が可能となること等を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明（１）は、浄化材料を鉛直方向における側周面が閉じた枠体に充填した浄化部を基板の一方の面の鉛直方向の一部に付設した地中貫入用の半透水性遮水板であって、該浄化部に対向する該基板の面に地下水が流入又は流出する第１開口部を設け、該浄化部の枠体に地下水が流出又は流入する第２開口部を設けたものであって、前記浄化部は、該浄化部内に地下水の上下方向における互いに流通を遮断する中間仕切板を１つ以上設けてなり、該中間仕切り板で区画されるそれぞれの室に該第１開口部と該第２開口部を設けた浄化機能付き半透水性遮水板、本発明（２）は、浄化材料を鉛直方向における側周面が閉じた枠体に充填した浄化部を基板の両面で且つ両面の鉛直方向の一部に該基板を挟み込むように付設した地中貫入用の半透水性遮水板であって、該浄化部に対向する基板の面に流通口を形成すると共に、該基板の一側に位置する浄化部の枠体に地下水が流入又は流出する第１開口部を設け、該基板の他側に位置する浄化部の枠体に地下水が流出又は流入する第２開口部を設けたものであって、前記浄化部は、該浄化部内に地下水の上下方向における互いに流通を遮断する中間仕切板を１つ以上設けてなり、該中間仕切り板で区画されるそれぞれの室に該第１開口部と該第２開口部を設けた浄化機能付き半透水性遮水板、本発明（３）は、難透水層と２以上の帯水層とを有し、且つ該２以上の帯水層の間隙水圧がそれぞれ異なる地盤に配設されるものであって、それぞれの浄化部は帯水層に対向する区画に配置され、中間仕切り板は難透水層に対向する区画に配置される浄化機能付き半透水性遮水板、本発明（４）は、前記浄化機能付き半透水性遮水板の複数個を横方向に連接して連続壁状に構築してなる地下水浄化構造体、本発明（５）は、浄化部を有さない遮水板を組合わせて配設してなる前記地下水浄化構造体、本発明（６）は、汚染源を囲むように配設される地下水浄化構造体であって、且つ汚染源の下流側に前記浄化機能付き半透水性遮水板を１つ以上設けてなる地下水浄化構造体、本発明（７）は、浄化材料を鉛直方向における側周面が閉じた枠体に充填した浄化部であって、該浄化部内に地下水の上下方向における互いに流通を遮断する中間仕切板を１つ以上設けてなり、該中間仕切り板で区画されるそれぞれの室に該第１開口部と該第２開口部を設けた浄化部を、基板の一方の面の鉛直方向の一部に付設した半透水性遮水板の複数個を横方向に連接して連続壁状に構築してなる構造物を汚染地下水の下流側に配設し、汚染地下水を該遮水板の面に形成された第１開口部から流入させ、該浄化部で所定時間滞留後、該浄化部の枠体に形成された２開口部から流出させるか、あるいは汚染地下水を該浄化部の枠体に形成された２開口部から流入させ、該浄化部で所定時間滞留後、該遮水板の面に形成された第１開口部から流出させる汚染地下水の浄化方法、本発明（８）は、浄化材料を鉛直方向における側周面が閉じた枠体に充填した浄化部であって、該浄化部内に地下水の上下方向における互いに流通を遮断する中間仕切板を１つ以上設けてなり、該中間仕切り板で区画されるそれぞれの室に該第１開口部と該第２開口部を設けた浄化部を、基板の両面の鉛直方向の一部に該基板を挟み込むように付設し、該浄化部に対向する基板の面に流通口を形成した半透水性遮水板の複数個を横方向に連接して連続壁状に構築してなる構造物を汚染地下水の下流側に配設し、汚染地下水を一側の浄化部の枠体に形成された第１開口部から流入させ、該浄化部で所定時間滞留後、他側の浄化部の枠体に形成された２開口部から流出させるか、あるいは汚染地下水を他側の浄化部の枠体に形成された２開口部から流入させ、該浄化部で所定時間滞留後、該一側の浄化部の枠体に形成された第１開口部から流出させる汚染地下水の浄化方法をそれぞれ提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施の形態における浄化機能付き半透水性遮水板（以下、「半透水性板」とも言う）を図１を参照して説明する。なお、本明細書中、第１の実施の形態及び第２の実施の形態は本発明の参考例となるものである。図１は本実施の形態例の半透水性板の一部を破断して示す概略図である。図１中、半透水性板１０ａは、浄化材料５を枠体６に充填した浄化部２を基板１の一方の面１６の一部に付設した半透水性遮水板であって、浄化部２に対向する基板１の他方の面１５に地下水が流入する第１開口部３を設け、浄化部２の枠体６に地下水が流出する第２開口部４を設けたものである。
【００１０】
本発明の半透水性板の基板１は、従来、地中遮水板構築工法で用いられるいわゆる鋼矢板を使用することができる。すなわち、主として厚さが薄くても剛性を示す鋼板や可撓性の合成樹脂製のシートが使用され、例えば、基板１の有効幅が約１．５ｍ、板長が打設深度により異なる有効長さを有するシート本体部１１と、貫入フレームにセットする際の下部掴みしろ１４と、隣接する半透水性板と係合する両端の係合部１２、１３を有するものが挙げられる。両端の係合部１２、１３は、例えばその縦方向両側部に係合オス部材と係合メス部材の一方をそれぞれ溶着してなるものが挙げられる。
【００１１】
半透水性板１０ａの一方の面１６に付設される浄化部２は、枠体６に浄化材料５を充填したものであればよく、例えば上方が開放であって且つ底部に第２開口部４を有する有底箱状枠体６に浄化材料５を充填したものを予め作製し、有底箱状枠体６の上方開放部を基板１の一方の面に向けて両者を合わせ、その当接部分を例えば溶接等の固定方法により取付けたもの、あるいは所定位置に開口部を設けた２枚の基板を所定の隙間を保持して対向させ、該隙間の４つの側面を別途の側部材等を用いて封止すると共に浄化材料を充填して得られたもの等が挙げられる。このうち、前者の方法が、汚染浄化効率、流向及び流速を考慮した自在の設計ができる点で好適である。枠体６の形状及び寸法としては、特に制限されず、浄化条件により適宜決定される。一例を示せば、汚染地下水の浄化部２内での滞留時間５〜１０時間、流路長さで２０〜５０ｃｍとなるように、枠体６の厚み及び第１開口部３と第２開口部４の位置を適宜決定すればよい。
【００１２】
第１開口部３及び第２開口部４は、地下水が流入又は流出できる開口であれば特に制限されず、その形状としては、例えば四角形状、円形状及び楕円形状のものが挙げられる。また、小さな開口部を多数形成したものであってもよい。第１開口部３及び第２開口部４には、網目状のスクリーン３１を付設して枠体６に充填された粒状の浄化材料が外部に漏れないようにする。第１開口部３及び第２開口部４の開口度及び網目状スクリーン３１の開口度は所望の通水量が得られるよう適宜決定される。また、第１開口部３及び第２開口部４の設置位置としては特に制限されず、例えば、第１開口部３と第２開口部４の距離は遠ざければ、汚染地下水が浄化材料中に滞留する時間を長くすることができる。また、第１開口部３及び第２開口部４の位置関係は、特に制限されず、例えば汚染地下水が流入する開口部が地下水が流出する開口部より下方にすれば、通常、汚染濃度の高い汚染地下水は帯水層の下部を流れているため、汚染濃度の高い汚染地下水を効率的に浄化できる。本例の半透水性板１０ａにおいて、第１開口部３を汚染地下水の流れの上流側に向けて配設すれば、第１開口部３は汚染地下水の流入口となり、第２開口部４は浄化された地下水の流出口となる。逆に第２開口部４を汚染地下水の流れの上流側に向けて配設すれば、第２開口部４は汚染地下水の流入口となり、第１開口部３は浄化された地下水の流出口となる。
【００１３】
浄化材料５としては、金属系還元剤、吸着剤及び生分解性ポリマーが挙げられ、これらの１種又は２種以上を組み合わせて使用できる。金属系還元剤としては、鉄又は亜鉛の金属粉体、ウール状物若しくはそれらの合金又は化合物の粉体又はウール状物が挙げられる。このうち、鉄粉が安価であり且つ廃棄物として排出されるものも使用できる点で好適である。吸着剤としては、活性炭が使用できる。また、生分解性ポリマーとしては、活性炭を含有したものが、微生物等のもつ生理活性により生分解性ポリマーが分解された場合でも、活性炭で透過性の浄化部を形成できる点で好適である。また、これらの浄化材料は、必要に応じて砂又は礫分に混合して使用することが、浄化材料の分離を防止してかつ透過性を維持できる点で好適である。砂又は礫分としては、特に制限されないが、中砂、粗砂、細礫及び中礫分等の天然の土及び人工の砕石や一般土木用砕石が挙げられ、これらの１種又は２種以上の混合物が使用できる。
【００１４】
半透水性板１０ａは、通常、これの複数個を横方向に連接して連続壁状に地中に構築した地下水浄化構造体として使用される。半透水性板１０ａの地中への貫入方法及びその複数を横方向に連接して連続壁状に構築する方法は公知の地中遮水板構築工法を用いることができる。本発明の場合、従来の公知の方法と異なる点は、従来の遮水板に相当する基板１の片面に所定の厚みを有する浄化部２が付設された点にあるが、浄化部２の厚みはせいぜい１０ｃｍ程度とすることもできるため、地中への貫入抵抗はほとんど無視できるか、あるいは、半透水性板１０ａを地中に連行する貫入フレームの下端から圧力流体を噴射しつつ貫入する方法や所定幅のトレンチを予め地中に形成しておき、ここに半透水性板１０ａを建て込む方法等を採用すればよい。
【００１５】
次に、本発明の第２の実施の形態における半透水性板を図２を参照して説明する。図２は本実施の形態例の半透水性板の一部を破断して示す概略図である。図２において、図１と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、異なる点について主に説明する。すなわち、第２の実施の形態例の半透水性板１０ｂにおいて、第１の実施の形態例の半透水性板１０ａと異なる点は、浄化部２を小さくした点、第１開口部３を第２開口部４より上方に配置した点、及び浄化部２の枠体６内中央に浄化部２を上下２分すると共に、第１開口部３、第２開口部４より遠い側に流通路２１ができるよう板状の隔壁７を設けた点にある。第２の実施の形態例の半透水性板１０ｂによれば、半透水性板１０ａに比べて浄化部２が小さくなっているにも拘わらず、隔壁７の存在により、汚染地下水の浄化部２内の滞留時間は半透水性板１０ａと同等若しくはそれ以上とすることができる。隔壁７は、浄化部２内における地下水の滞留時間を長くとるために設置されるものであれば設置形態等は図２のものに限定されない。
【００１６】
第１及び第２の実施の形態例の半透水性板１０ａ、１０ｂにおいて、第１開口部３及び第２開口部４の開口を小さく採れば通水量は少なくなり、開口を大きく採れば通水量は多くなる。従って、第１開口部３と第２開口部４の開口度を変化させることにより通水量を制御できる。また、第１開口部３と第２開口部４の設置位置を調整する方法、隔壁７を設ける方法あるいはこれらを組合わせる方法を採れば、浄化部２内における地下水の滞留時間を制御することができる。また、汚染地下水の流線に対する半透水性板１０ａ、１０ｂの設置方向は直交する設置形態又は傾斜する設置形態のいずれを採ることもでき、傾斜の設置形態であれば、半透水性板を通過しない一部の汚染地下水の流向を当該半透水性板１０ａ、１０ｂに沿う方向、すなわち設置方向に変化させることができる。このように第１及び第２の実施の形態例の半透水性板１０ａ、１０ｂを用いれば、汚染地下水の浄化、流速の制御及び流向の制御のいずれもが可能である。
【００１７】
また、図３に示すように、地下水浄化構造体２０ａは、半透水性板１０ａ又は１０ｂ（以下、単に１０ａとする）と浄化部を有さない公知の不透水壁１００を組合わせて配設した構造物であってもよく、この場合、開口部を有する半透水性板１０ａを多く配置すれば、汚染地下水の通水量は多くなり、開口部を有さない不透水壁１００を多く配置すれば、汚染地下水の通水量は少なくなる。また、図４の地下水浄化構造体２０ｂのように、右側の半透水性板１０ａの第１開口部３、第２開口部４の開口度を小さく、左側の半透水性板１０ａの第１開口部３、第２開口部４の開口度を大きく採れば、地下水浄化構造体２０ｂの通水量を制御することができると共に、地下水浄化構造体２０ｂを汚染地下水の流線に対して直角に設置した状態で、設置方向に平行な流向成分を生じさせることができる。この流向制御方法は、流向が透水性の低い領域３８から透水性の高い領域３９に向かう性質を利用したものである。このように連続壁状の地下水浄化構造体２０ｂにおいても、半透水性板１０ａと不透水壁１００の適宜の組合わせ及び第１開口部３、第２開口部４の開口度の調整により、汚染地下水の通水量の制御と流向の制御を行うことができる。
【００１８】
次に、本発明の第３の実施の形態における半透水性板を図５を参照して説明する。図５（Ａ）は本実施の形態例の半透水性板の使用状態における断面図、(Ｂ)は（Ａ）のI−I線に沿って見た図をそれぞれ示す。図５において、図１と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、異なる点について主に説明する。すなわち、第３の実施の形態例の半透水性板１０ｃにおいて、第１の実施の形態例の半透水性板１０ａと異なる点は、浄化部２内を上下２分する中間仕切板８を設け、上部浄化部２ａ及び下部浄化部２ｂを設けると共に、それぞれに第１開口部３と第２開口部４を設けた点にある。中間仕切板８としては、特に制限されず、例えば基板１や枠体６と同じ材質の薄鋼板が使用できる。この半透水性板１０ｃが配設される地盤としては、例えば図５に示すように、地表から深部方向へ、地表層５１、第１帯水層５２、第１難透水層５３、第２帯水層５４、第２難透水層５５、第３帯水層５６及び基盤５７からなり、汚染源５８が第１帯水層５２、第１難透水層５３及び第２帯水層５４に存在する地盤である。半透水性板１０ｃを構成する各部材の寸法は当該地盤の事前調査により予め決定される。すなわち、半透水性板１０ｃは地中に配設された状態で、上方浄化部２ａは第１帯水層５２に対向する区画に配置され、下部浄化部２ｂは第２帯水層５４に対向する区画に配置され、中間仕切板８は第１難透水層５３に対向する区画に配置される。また、半透水性板１０ｃの上端は地表近傍に、下端は第２難透水層５５にそれぞれ位置している。この半透水性板１０ｃにおいても、前記第１、第２の実施の形態例と同様、第１及び第２開口部の開口度の変更、設置位置の変更は可能であり、隔壁７の設置も可能である。このような半透水性板１０ｃによれば、第１及び第２の実施の形態例と同様の効果を奏する他、一の帯水層を流れる地下水が浄化部２を通過する際、浄化部２を介して他の帯水層に流入することがなく、各々の帯水層の汚染地下水を１つの半透水性板１０ｃに配置した２つの浄化部２ａ、２ｂで個別に浄化することができる。すなわち、浄化部２に中間仕切板８がない半透水性板を用いた場合、間隙水圧の低い帯水層を流れる汚染地下水は浄化部を通過し難く、浄化されにくいという問題がある。中間仕切板８がないと、半透水性板の浄化部２が両帯水層５２、５４を連通することになり、例えば間隙水圧の高い上方の第１帯水層５２の汚染地下水はその一部は浄化部２を通過して浄化地下水となるものの、残部の地下水は間隙水圧の低い下方の第２帯水層５４に流れ込み、第２帯水層５４部分に位置する浄化部の第１開口部３周りに滞留することになる。このため、第２帯水層５４の汚染地下水は浄化部２の第１開口部３を円滑には通過できず、半透水性板１０ｃを沿う方向に流れが発生するため、結局浄化されにくくなるのである。この現象は、下方の第２帯水層５４が上方の第１帯水層５２より間隙水圧が高い場合についても同様であり、間隙水圧が低い第１帯水層５２の汚染地下水は浄化されない。従って、本例の如く、中間仕切板８を難透水層に対向する区画に配置することで上記の問題を解決することができる。なお、本例の半透水性板１０ｃは地中に貫入する際、例えば半透水性板１０ｃの基板１と第１難透水層５３との間に隙間が形成されることがあるが、そのときは当該隙間は例えば公知の遮水工法でシールすればよい。
【００１９】
次に、本発明の第４の実施の形態における半透水性板を図６を参照して説明する。図６（Ａ）は本実施の形態例の半透水性板の使用状態における断面図、(Ｂ)は（Ａ）のII−II線に沿って見た図をそれぞれ示す。図６において、図５と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、異なる点について主に説明する。すなわち、第４の実施の形態例の半透水性板１０ｄにおいて、第３の実施の形態例の半透水性板１０ｃと異なる点は、下方浄化部２ｂに相当する位置に中間仕切板を省略した浄化部２ｃを設置し、上方浄化部２ａに相当する位置に開口を設けスクリーン９を設置した点にある。スクリーン９は、第１帯水層５２の未汚染の地下水の流れを妨げ無いような構造であれば特に制限されず、当該開口の形状を保持できるのであればその設置を省略できる。すなわち、本例の半透水性板１０ｄが配設される地盤は汚染源５８が第２帯水層５４に存在する以外は図５で示される地盤と同様である。すなわち、第１帯水層５２の未汚染の地下水はスクリーン９を通ってそのまま流れ、第２帯水層５４の汚染地下水は半透水性板１０ｄの第１開口部３に流入し、浄化材料内を通過して浄化され、第２開口部４から流出していく。この半透水性板１０ｄにおいても、前記第１、第２の実施の形態例と同様、第１及び第２開口部の開口度の変更、設置位置の変更は可能であり、隔壁７の設置も可能である。このような半透水性板１０ｄによれば、第１及び第２の実施の形態例と同様の効果を奏する他、中間の帯水層のみが汚染された地盤においても適用できる。
【００２０】
また、本発明の他の実施の形態における地下水浄化構造体を図７を参照して説明する。図７は本例の地下水浄化構造体の使用状態を示す上から見た概略図である。図７の半透水性板は処理する汚染地下水に応じて適宜設計されたものを用いるため、図中では符号１０を使用した（図８も同様）。本例の地下水浄化構造体２０ｃは、中心部は汚染濃度が高く、外側に行くにつれ汚染濃度が低くなるような幅広い汚染範囲を有する汚染地下水の浄化に適用する例である。図中、矢印は地下水の流れを示す。地下水浄化構造体２０ｃは、汚染地下水の流線に直交する部分には本発明の半透水性板１０を連続壁状に配置すると共に、両端部には従来の不透水壁１００を長さＨ１で配置したものである。本例の地下水浄化構造体２０ｃによれば、汚染濃度が幅方向で異なる幅広い汚染範囲を有する汚染地下水を設置場所を採らず、最適な浄化条件で行うことができる。すなわち、中心部の汚染濃度が高い地下水を処理する半透水性板１０は、浄化部２及び開口面積を共に大きくし、隔壁を設置するなどして浄化部２内における汚染地下水の滞留時間を長く採れるような構造のものとする。一方、汚染濃度が低い地下水を処理する外側の半透水性板１０は浄化部は小さく、また、汚染地下水の滞留時間を長くするような隔壁のない構造のものでよい。従来、本例のような汚染濃度が幅方向で異なる幅広い汚染範囲を有する汚染地下水を処理するには、図１３に示すようなファンネルゲートが適用されていた。ファンネルゲート２００はゲート部に浄化壁１００ｂを設置し、ファンネル部に不透水壁１００ａを組合わせたもので、濃度の高い汚染地下水と濃度の低い汚染地下水をファンネル部である不透水壁１００ａによって集めてゲート部の浄化壁１００ｂで処理する方法である。この方法は、浄化壁１００ｂでの処理水量が多くなるため、浄化壁１００ｂの浄化厚さＷ２が大きくなるという問題があり、更に中央のゲート部にすべての汚染水を集めるため、大きな水面勾配を確保する必要があることから、ファンネル部である不透水壁１００ａの長さ（Ｌ）を大きくしている。従って、設置場所を広く採ることや施工コストを上昇させていた。しかし、従来のファンネルゲート２００に代えて、本例の地下水浄化構造体２０ｃを採用すれば、設置スペースも大きく採らず上記問題を解決できる。なお、本例の地下水浄化構造体２０ｃにおいては、両端の不透水壁１００は省略してもよい。
【００２１】
また、本発明の他の実施の形態における地下水浄化構造体を図８及び図９を参照して説明する。図８は本例の地下水浄化構造体の使用状態を示す上から見た概略図、図９は図８のIII−III線に沿って見た図である。本例の地下水浄化構造体２０ｄは工場の敷地８０内等の設置場所が制約される場合の適用例である。汚染源５８は幾棟かの工場の建物８１が林立する工場の敷地８０内の地中に存在し、汚染源５８により汚染された地下水を浄化するものである。すなわち、本例の地下水浄化構造体２０ｄは、工場の建物８１間の通路８２から地中に配設するものであり、汚染地下水の流線に直交する位置にある半透水性板１０Ａは、例えば浄化部２及び開口面積を共に大きくし、隔壁を設置するなどして浄化部内における汚染地下水の滞留時間を長く採れるような構造のものとし、一方、汚染地下水の流線に沿う方向にある半透水性板１０Ｂは浄化部は小さく、隔壁もない構造のものでよい。本例の地下水浄化構造体２０ｄによれば、設置幅を採らず直線状に配設できるため、従来困難であった工場の施設内においても適用できる。
【００２２】
また、本発明の他の実施の形態における地下水浄化構造体を図１０を参照して説明する。図１０は本例の地下水浄化構造体の使用状態を示す上から見た概略図である。本例の地下水浄化構造体２０ｅは汚染源５８を封じ込める場合の適用例である。すなわち、地下水浄化構造体２０ｅは断面がリング状でその中心に汚染源５８を有し、半リング状断面の不透水壁１００を汚染地下水の上流側に配置し、複数個の半透水性板１０を連接した連続壁状の半リング状断面の構造体を汚染地下水の下流側に配置したものである。従来、このような汚染源５８の封じ込めはリング状の不透水壁で行っていたが、雨水等の浸入によるダムアップ現象により汚染物質の僅かな漏れは避けられなかった。しかし、本例の地下水浄化構造体２０ｅとすれば、汚染物質を封じ込めつつ、部分的に浄化した地下水を透過させているためダムアップ現象が起き難く、汚染物質の漏れも起き難い。本例の地下水浄化構造体２０ｅの平面視の概略形状としては、上記リング状の他、矩形リング状、不定形状等が挙げられる。
【００２３】
また、本発明の半透水性板における基板と浄化部の設置形態としては、片面設置を示した上記実施の形態例に限定されず、浄化部を基板の両面で且つ両面の少なくとも一部に付設したものであってもよい。このような半透水性板を図１１を参照して説明する。図１１は、本例の半透水性板を上から見た模式図である。図１１に示す半透水性板１０ｅは、例えば浄化材料を有底箱状の枠体に充填した浄化部２ｄ、２ｅを、枠体の開放面が基板１側となるようにしてそれぞれ基板１の両側に設置したものであり、浄化部２ｄ、２ｅが配置される箇所の基板１内に不図示の流通口を形成すると共に、一側の浄化部２ｄの枠体に地下水が流入又は流出する第１開口部３を設け、他側の浄化部の枠体２ｅに地下水が流出又は流入する第２開口部４を設けたものである。本例の半透水性板１０ｅは、前記実施の形態例と同様の利用方法及び同様の効果を奏することができる。また、図１２に示す半透水性板１０ｆは、基板１に浄化材料を枠体に充填した浄化部２ｆを貫通するように付設したものであり、浄化部２ｆの一側に地下水が流入又は流出する第１開口部３を設け、浄化部２ｆの他側に地下水が流出又は流入する第２開口部４を設けたものである。なお、図４、図１１及び図１２において、第１開口部３及び第２開口部４は枠体から突出しているが、これはその位置または大きさを明確に示すため、便宜上付したものであって、実際は枠体にくり抜かれた形態であることが多い。
【００２４】
次に、本発明の汚染地下水の浄化作用の一例を図１の半透水性板１０ａを参照して説明する。半透水性板１０ａの第１開口部３に流入する地下水は、例えばｐＨが中性域、且つ酸化還元電位が低い状況にあり、浄化部２に充填される浄化材料５は例えば還元性金属粉体である。汚染地下水は第１開口部３から流入し、第２開口部４から流出するまでの所定の時間、浄化部２内に滞留する。この際、汚染地下水中の例えば難分解性ハロゲン化炭化水素は、浄化部２内において還元性金属粉体の存在下、脱ハロゲン化され、無害な炭化水素に変換されるため、汚染地下水が浄化される。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の半透水性板を地中に貫入して連続壁状の地下水浄化構造体を構築すれば、半透水性板は不透水壁と浄化壁の双方の機能を有し、第１及び第２開口部の開口度、設置位置、浄化材料中を流れる滞留時間、汚染地下水の流線に対する配置方向等を自在に設計できるため汚染地下水の浄化、流速及び流向の３つの制御を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における半透水性遮水板の一部を破断して示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における半透水性遮水板の一部を破断して示す概略図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における地下水浄化構造体を上から見た概略図である。
【図４】他の実施の形態における地下水浄化構造体を上から見た概略図である。
【図５】 (Ａ)は本発明の第３の実施の形態における半透水性遮水板の使用状態における概略断面図、（Ｂ）は(Ａ)のＩ−Ｉ線に沿って見た図である。
【図６】 (Ａ)は本発明の第４の実施の形態における半透水性遮水板の使用状態における概略断面図、（Ｂ）は(Ａ)のII−II線に沿って見た図である。
【図７】本発明の実施の形態における地下水浄化構造体の使用状態における概略断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態における地下水浄化構造体の使用状態における概略断面図である。
【図９】図８のIII−III線に沿って見た図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態における地下水浄化構造体の使用状態における概略断面図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態における半透水性遮水板の上から見た概略図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態における半透水性遮水板の上から見た概略図である。
【図１３】従来の地下水浄化構造体の使用状態における概略断面図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 浄化部
３ 第１開口部
４ 第２開口部
５ 浄化材料
６ 枠体
７ 隔壁
８ 中間仕切板
９ スクリーン
１０、１０ａ〜１０ｄ、１０Ａ、１０Ｂ 浄化機能付き半透水性遮水板
１１ シート本体部
１２、１３ 係合部
２０ａ〜２０ｅ 地下水浄化構造体
５１ 地表層
５２ 第１帯水層
５３ 第１難透水層
５４ 第２帯水層
５５ 第２難透水層
５６ 第３帯水層
５７ 基盤
５８ 汚染源
８０ 工場の敷地内
８１ 工場の建物
８２ 通路
１００、１００ａ 不透水壁
１００ｂ 浄化壁
２００ ファンネルゲート
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下水の流入口と流出口を設けた浄化機能付き半透水性遮水板、これを地中に配設した地下水浄化構造体及びこれを用いた汚染地下水の浄化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体製造工場などの洗浄工程において多量に使用されるトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物は、漏れなどにより土壌又は地下水を汚染する可能性があり、この場合、工場跡地の再利用の障害となったり、地下水の利用が制限されたりする問題がある。
【０００３】
これを解決するものとして、地中に連続配置される浄化壁を円柱の連続杭又は間欠杭とし、該円柱に金属性還元剤を収納した円筒袋を積み重ねることで金属性還元剤の分離を防止すると共に、透水性の改善を図った汚染地下水の浄化方法が開示されている（特開平１１−１５６３５１号公報）。また、通水性のある中空の壁体を地下の不透水層に到達する深さまで構築するとともに、該壁体内部に浄化剤を着脱自在に収納することにより、地下汚染水を該浄化剤に通過せしめ、該浄化剤は交換可能とした汚染地下水の浄化工法が開示されている（特開平２−１６４９３６号公報）。
【０００４】
一方、汚染地下水の浄化の問題は、前述のような浄化技術に関わるものの他、汚染源に隣接する家屋等の構造物を避けるため浄化場所を変更する等、地下水の流向制御技術に関わるものがある。従来、汚染地下水の流向を制御する技術としては、原地盤と固化材の混合処理により地中に造成される固化処理杭、ソイルセメント壁及び地中遮水板構築工法により配設される鋼矢板壁等の不透水壁がある。更に、汚染地下水の浄化処理技術の中には、汚染地下水の流速制御技術の問題も含んでいる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１１−１５６３５１号公報及び特開平２−１６４９３６号公報等に開示されるような従来の地下水浄化壁は、汚染地下水の浄化の問題を解決するものであって、汚染地下水の流向や流速を制御する技術の開示はない。一方、固化処理造成杭や遮水板のような不透水壁は汚染地下水の流向制御に適するものの、汚染地下水の浄化処理を目的としたものではない。汚染地下水の浄化の問題と流向制御の問題を解決するものとして、浄化壁と不透水壁を組合わせたファンネルゲート工法等も提案されている。しかし、ファンネルゲート工法は、山間部の谷間等のような特殊な場所にのみ適用でき、工場等が建ち並ぶ区画内に適用することは困難である。更に、浄化壁と不透水壁を別個の施工法で構築する必要があり工程が複雑で不経済である。そこで近年、浄化技術、流向制御技術及び流速制御技術等を総合的に検討し、汚染機構を解明し、上記の問題を一挙に解決する汚染地下水の浄化処理工法の開発が望まれていた。
【０００６】
従って、本発明の目的は、不透水壁と浄化壁の双方の機能を有し、汚染地下水の浄化、流速及び流向の３つの制御を可能とする浄化機能付き半透水性遮水板、これを地中に配設した地下水浄化構造体及びこれを用いた汚染地下水の浄化方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、従来の地中遮水板構築工法で用いられていた遮水板に汚染地下水の流通を部分的に可能にする開口部を設けると共に、浄化機能を付与すれば、汚染地下水の浄化、流速及び流向の３つの制御が可能となること等を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明（１）は、浄化材料を鉛直方向における側周面が閉じた枠体に充填した浄化部を基板の一方の面の鉛直方向の一部に付設した地中貫入用の半透水性遮水板であって、該浄化部に対向する該基板の面に地下水が流入又は流出する第１開口部を設け、該浄化部の枠体に地下水が流出又は流入する第２開口部を設けたものであって、前記浄化部は、該浄化部内に地下水の上下方向における互いに流通を遮断する中間仕切板を１つ以上設けてなり、該中間仕切り板で区画されるそれぞれの室に該第１開口部と該第２開口部を設けた浄化機能付き半透水性遮水板、本発明（２）は、浄化材料を鉛直方向における側周面が閉じた枠体に充填した浄化部を基板の両面で且つ両面の鉛直方向の一部に該基板を挟み込むように付設した地中貫入用の半透水性遮水板であって、該浄化部に対向する基板の面に流通口を形成すると共に、該基板の一側に位置する浄化部の枠体に地下水が流入又は流出する第１開口部を設け、該基板の他側に位置する浄化部の枠体に地下水が流出又は流入する第２開口部を設けたものであって、前記浄化部は、該浄化部内に地下水の上下方向における互いに流通を遮断する中間仕切板を１つ以上設けてなり、該中間仕切り板で区画されるそれぞれの室に該第１開口部と該第２開口部を設けた浄化機能付き半透水性遮水板、本発明（３）は、難透水層と２以上の帯水層とを有し、且つ該２以上の帯水層の間隙水圧がそれぞれ異なる地盤に配設されるものであって、それぞれの浄化部は帯水層に対向する区画に配置され、中間仕切り板は難透水層に対向する区画に配置される浄化機能付き半透水性遮水板、本発明（４）は、前記浄化機能付き半透水性遮水板の複数個を横方向に連接して連続壁状に構築してなる地下水浄化構造体、本発明（５）は、浄化部を有さない遮水板を組合わせて配設してなる前記地下水浄化構造体、本発明（６）は、汚染源を囲むように配設される地下水浄化構造体であって、且つ汚染源の下流側に前記浄化機能付き半透水性遮水板を１つ以上設けてなる地下水浄化構造体、本発明（７）は、浄化材料を鉛直方向における側周面が閉じた枠体に充填した浄化部であって、該浄化部内に地下水の上下方向における互いに流通を遮断する中間仕切板を１つ以上設けてなり、該中間仕切り板で区画されるそれぞれの室に該第１開口部と該第２開口部を設けた浄化部を、基板の一方の面の鉛直方向の一部に付設した半透水性遮水板の複数個を横方向に連接して連続壁状に構築してなる構造物を汚染地下水の下流側に配設し、汚染地下水を該遮水板の面に形成された第１開口部から流入させ、該浄化部で所定時間滞留後、該浄化部の枠体に形成された２開口部から流出させるか、あるいは汚染地下水を該浄化部の枠体に形成された２開口部から流入させ、該浄化部で所定時間滞留後、該遮水板の面に形成された第１開口部から流出させる汚染地下水の浄化方法、本発明（８）は、浄化材料を鉛直方向における側周面が閉じた枠体に充填した浄化部であって、該浄化部内に地下水の上下方向における互いに流通を遮断する中間仕切板を１つ以上設けてなり、該中間仕切り板で区画されるそれぞれの室に該第１開口部と該第２開口部を設けた浄化部を、基板の両面の鉛直方向の一部に該基板を挟み込むように付設し、該浄化部に対向する基板の面に流通口を形成した半透水性遮水板の複数個を横方向に連接して連続壁状に構築してなる構造物を汚染地下水の下流側に配設し、汚染地下水を一側の浄化部の枠体に形成された第１開口部から流入させ、該浄化部で所定時間滞留後、他側の浄化部の枠体に形成された２開口部から流出させるか、あるいは汚染地下水を他側の浄化部の枠体に形成された２開口部から流入させ、該浄化部で所定時間滞留後、該一側の浄化部の枠体に形成された第１開口部から流出させる汚染地下水の浄化方法をそれぞれ提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施の形態における浄化機能付き半透水性遮水板（以下、「半透水性板」とも言う）を図１を参照して説明する。なお、本明細書中、第１の実施の形態及び第２の実施の形態は本発明の参考例となるものである。図１は本実施の形態例の半透水性板の一部を破断して示す概略図である。図１中、半透水性板１０ａは、浄化材料５を枠体６に充填した浄化部２を基板１の一方の面１６の一部に付設した半透水性遮水板であって、浄化部２に対向する基板１の他方の面１５に地下水が流入する第１開口部３を設け、浄化部２の枠体６に地下水が流出する第２開口部４を設けたものである。
【００１０】
本発明の半透水性板の基板１は、従来、地中遮水板構築工法で用いられるいわゆる鋼矢板を使用することができる。すなわち、主として厚さが薄くても剛性を示す鋼板や可撓性の合成樹脂製のシートが使用され、例えば、基板１の有効幅が約１．５ｍ、板長が打設深度により異なる有効長さを有するシート本体部１１と、貫入フレームにセットする際の下部掴みしろ１４と、隣接する半透水性板と係合する両端の係合部１２、１３を有するものが挙げられる。両端の係合部１２、１３は、例えばその縦方向両側部に係合オス部材と係合メス部材の一方をそれぞれ溶着してなるものが挙げられる。
【００１１】
半透水性板１０ａの一方の面１６に付設される浄化部２は、枠体６に浄化材料５を充填したものであればよく、例えば上方が開放であって且つ底部に第２開口部４を有する有底箱状枠体６に浄化材料５を充填したものを予め作製し、有底箱状枠体６の上方開放部を基板１の一方の面に向けて両者を合わせ、その当接部分を例えば溶接等の固定方法により取付けたもの、あるいは所定位置に開口部を設けた２枚の基板を所定の隙間を保持して対向させ、該隙間の４つの側面を別途の側部材等を用いて封止すると共に浄化材料を充填して得られたもの等が挙げられる。このうち、前者の方法が、汚染浄化効率、流向及び流速を考慮した自在の設計ができる点で好適である。枠体６の形状及び寸法としては、特に制限されず、浄化条件により適宜決定される。一例を示せば、汚染地下水の浄化部２内での滞留時間５〜１０時間、流路長さで２０〜５０ｃｍとなるように、枠体６の厚み及び第１開口部３と第２開口部４の位置を適宜決定すればよい。
【００１２】
第１開口部３及び第２開口部４は、地下水が流入又は流出できる開口であれば特に制限されず、その形状としては、例えば四角形状、円形状及び楕円形状のものが挙げられる。また、小さな開口部を多数形成したものであってもよい。第１開口部３及び第２開口部４には、網目状のスクリーン３１を付設して枠体６に充填された粒状の浄化材料が外部に漏れないようにする。第１開口部３及び第２開口部４の開口度及び網目状スクリーン３１の開口度は所望の通水量が得られるよう適宜決定される。また、第１開口部３及び第２開口部４の設置位置としては特に制限されず、例えば、第１開口部３と第２開口部４の距離は遠ざければ、汚染地下水が浄化材料中に滞留する時間を長くすることができる。また、第１開口部３及び第２開口部４の位置関係は、特に制限されず、例えば汚染地下水が流入する開口部が地下水が流出する開口部より下方にすれば、通常、汚染濃度の高い汚染地下水は帯水層の下部を流れているため、汚染濃度の高い汚染地下水を効率的に浄化できる。本例の半透水性板１０ａにおいて、第１開口部３を汚染地下水の流れの上流側に向けて配設すれば、第１開口部３は汚染地下水の流入口となり、第２開口部４は浄化された地下水の流出口となる。逆に第２開口部４を汚染地下水の流れの上流側に向けて配設すれば、第２開口部４は汚染地下水の流入口となり、第１開口部３は浄化された地下水の流出口となる。
【００１３】
浄化材料５としては、金属系還元剤、吸着剤及び生分解性ポリマーが挙げられ、これらの１種又は２種以上を組み合わせて使用できる。金属系還元剤としては、鉄又は亜鉛の金属粉体、ウール状物若しくはそれらの合金又は化合物の粉体又はウール状物が挙げられる。このうち、鉄粉が安価であり且つ廃棄物として排出されるものも使用できる点で好適である。吸着剤としては、活性炭が使用できる。また、生分解性ポリマーとしては、活性炭を含有したものが、微生物等のもつ生理活性により生分解性ポリマーが分解された場合でも、活性炭で透過性の浄化部を形成できる点で好適である。また、これらの浄化材料は、必要に応じて砂又は礫分に混合して使用することが、浄化材料の分離を防止してかつ透過性を維持できる点で好適である。砂又は礫分としては、特に制限されないが、中砂、粗砂、細礫及び中礫分等の天然の土及び人工の砕石や一般土木用砕石が挙げられ、これらの１種又は２種以上の混合物が使用できる。
【００１４】
半透水性板１０ａは、通常、これの複数個を横方向に連接して連続壁状に地中に構築した地下水浄化構造体として使用される。半透水性板１０ａの地中への貫入方法及びその複数を横方向に連接して連続壁状に構築する方法は公知の地中遮水板構築工法を用いることができる。本発明の場合、従来の公知の方法と異なる点は、従来の遮水板に相当する基板１の片面に所定の厚みを有する浄化部２が付設された点にあるが、浄化部２の厚みはせいぜい１０ｃｍ程度とすることもできるため、地中への貫入抵抗はほとんど無視できるか、あるいは、半透水性板１０ａを地中に連行する貫入フレームの下端から圧力流体を噴射しつつ貫入する方法や所定幅のトレンチを予め地中に形成しておき、ここに半透水性板１０ａを建て込む方法等を採用すればよい。
【００１５】
次に、本発明の第２の実施の形態における半透水性板を図２を参照して説明する。図２は本実施の形態例の半透水性板の一部を破断して示す概略図である。図２において、図１と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、異なる点について主に説明する。すなわち、第２の実施の形態例の半透水性板１０ｂにおいて、第１の実施の形態例の半透水性板１０ａと異なる点は、浄化部２を小さくした点、第１開口部３を第２開口部４より上方に配置した点、及び浄化部２の枠体６内中央に浄化部２を上下２分すると共に、第１開口部３、第２開口部４より遠い側に流通路２１ができるよう板状の隔壁７を設けた点にある。第２の実施の形態例の半透水性板１０ｂによれば、半透水性板１０ａに比べて浄化部２が小さくなっているにも拘わらず、隔壁７の存在により、汚染地下水の浄化部２内の滞留時間は半透水性板１０ａと同等若しくはそれ以上とすることができる。隔壁７は、浄化部２内における地下水の滞留時間を長くとるために設置されるものであれば設置形態等は図２のものに限定されない。
【００１６】
第１及び第２の実施の形態例の半透水性板１０ａ、１０ｂにおいて、第１開口部３及び第２開口部４の開口を小さく採れば通水量は少なくなり、開口を大きく採れば通水量は多くなる。従って、第１開口部３と第２開口部４の開口度を変化させることにより通水量を制御できる。また、第１開口部３と第２開口部４の設置位置を調整する方法、隔壁７を設ける方法あるいはこれらを組合わせる方法を採れば、浄化部２内における地下水の滞留時間を制御することができる。また、汚染地下水の流線に対する半透水性板１０ａ、１０ｂの設置方向は直交する設置形態又は傾斜する設置形態のいずれを採ることもでき、傾斜の設置形態であれば、半透水性板を通過しない一部の汚染地下水の流向を当該半透水性板１０ａ、１０ｂに沿う方向、すなわち設置方向に変化させることができる。このように第１及び第２の実施の形態例の半透水性板１０ａ、１０ｂを用いれば、汚染地下水の浄化、流速の制御及び流向の制御のいずれもが可能である。
【００１７】
また、図３に示すように、地下水浄化構造体２０ａは、半透水性板１０ａ又は１０ｂ（以下、単に１０ａとする）と浄化部を有さない公知の不透水壁１００を組合わせて配設した構造物であってもよく、この場合、開口部を有する半透水性板１０ａを多く配置すれば、汚染地下水の通水量は多くなり、開口部を有さない不透水壁１００を多く配置すれば、汚染地下水の通水量は少なくなる。また、図４の地下水浄化構造体２０ｂのように、右側の半透水性板１０ａの第１開口部３、第２開口部４の開口度を小さく、左側の半透水性板１０ａの第１開口部３、第２開口部４の開口度を大きく採れば、地下水浄化構造体２０ｂの通水量を制御することができると共に、地下水浄化構造体２０ｂを汚染地下水の流線に対して直角に設置した状態で、設置方向に平行な流向成分を生じさせることができる。この流向制御方法は、流向が透水性の低い領域３８から透水性の高い領域３９に向かう性質を利用したものである。このように連続壁状の地下水浄化構造体２０ｂにおいても、半透水性板１０ａと不透水壁１００の適宜の組合わせ及び第１開口部３、第２開口部４の開口度の調整により、汚染地下水の通水量の制御と流向の制御を行うことができる。
【００１８】
次に、本発明の第３の実施の形態における半透水性板を図５を参照して説明する。図５（Ａ）は本実施の形態例の半透水性板の使用状態における断面図、(Ｂ)は（Ａ）のI−I線に沿って見た図をそれぞれ示す。図５において、図１と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、異なる点について主に説明する。すなわち、第３の実施の形態例の半透水性板１０ｃにおいて、第１の実施の形態例の半透水性板１０ａと異なる点は、浄化部２内を上下２分する中間仕切板８を設け、上部浄化部２ａ及び下部浄化部２ｂを設けると共に、それぞれに第１開口部３と第２開口部４を設けた点にある。中間仕切板８としては、特に制限されず、例えば基板１や枠体６と同じ材質の薄鋼板が使用できる。この半透水性板１０ｃが配設される地盤としては、例えば図５に示すように、地表から深部方向へ、地表層５１、第１帯水層５２、第１難透水層５３、第２帯水層５４、第２難透水層５５、第３帯水層５６及び基盤５７からなり、汚染源５８が第１帯水層５２、第１難透水層５３及び第２帯水層５４に存在する地盤である。半透水性板１０ｃを構成する各部材の寸法は当該地盤の事前調査により予め決定される。すなわち、半透水性板１０ｃは地中に配設された状態で、上方浄化部２ａは第１帯水層５２に対向する区画に配置され、下部浄化部２ｂは第２帯水層５４に対向する区画に配置され、中間仕切板８は第１難透水層５３に対向する区画に配置される。また、半透水性板１０ｃの上端は地表近傍に、下端は第２難透水層５５にそれぞれ位置している。この半透水性板１０ｃにおいても、前記第１、第２の実施の形態例と同様、第１及び第２開口部の開口度の変更、設置位置の変更は可能であり、隔壁７の設置も可能である。このような半透水性板１０ｃによれば、第１及び第２の実施の形態例と同様の効果を奏する他、一の帯水層を流れる地下水が浄化部２を通過する際、浄化部２を介して他の帯水層に流入することがなく、各々の帯水層の汚染地下水を１つの半透水性板１０ｃに配置した２つの浄化部２ａ、２ｂで個別に浄化することができる。すなわち、浄化部２に中間仕切板８がない半透水性板を用いた場合、間隙水圧の低い帯水層を流れる汚染地下水は浄化部を通過し難く、浄化されにくいという問題がある。中間仕切板８がないと、半透水性板の浄化部２が両帯水層５２、５４を連通することになり、例えば間隙水圧の高い上方の第１帯水層５２の汚染地下水はその一部は浄化部２を通過して浄化地下水となるものの、残部の地下水は間隙水圧の低い下方の第２帯水層５４に流れ込み、第２帯水層５４部分に位置する浄化部の第１開口部３周りに滞留することになる。このため、第２帯水層５４の汚染地下水は浄化部２の第１開口部３を円滑には通過できず、半透水性板１０ｃを沿う方向に流れが発生するため、結局浄化されにくくなるのである。この現象は、下方の第２帯水層５４が上方の第１帯水層５２より間隙水圧が高い場合についても同様であり、間隙水圧が低い第１帯水層５２の汚染地下水は浄化されない。従って、本例の如く、中間仕切板８を難透水層に対向する区画に配置することで上記の問題を解決することができる。なお、本例の半透水性板１０ｃは地中に貫入する際、例えば半透水性板１０ｃの基板１と第１難透水層５３との間に隙間が形成されることがあるが、そのときは当該隙間は例えば公知の遮水工法でシールすればよい。
【００１９】
次に、本発明の第４の実施の形態における半透水性板を図６を参照して説明する。図６（Ａ）は本実施の形態例の半透水性板の使用状態における断面図、(Ｂ)は（Ａ）のII−II線に沿って見た図をそれぞれ示す。図６において、図５と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、異なる点について主に説明する。すなわち、第４の実施の形態例の半透水性板１０ｄにおいて、第３の実施の形態例の半透水性板１０ｃと異なる点は、下方浄化部２ｂに相当する位置に中間仕切板を省略した浄化部２ｃを設置し、上方浄化部２ａに相当する位置に開口を設けスクリーン９を設置した点にある。スクリーン９は、第１帯水層５２の未汚染の地下水の流れを妨げ無いような構造であれば特に制限されず、当該開口の形状を保持できるのであればその設置を省略できる。すなわち、本例の半透水性板１０ｄが配設される地盤は汚染源５８が第２帯水層５４に存在する以外は図５で示される地盤と同様である。すなわち、第１帯水層５２の未汚染の地下水はスクリーン９を通ってそのまま流れ、第２帯水層５４の汚染地下水は半透水性板１０ｄの第１開口部３に流入し、浄化材料内を通過して浄化され、第２開口部４から流出していく。この半透水性板１０ｄにおいても、前記第１、第２の実施の形態例と同様、第１及び第２開口部の開口度の変更、設置位置の変更は可能であり、隔壁７の設置も可能である。このような半透水性板１０ｄによれば、第１及び第２の実施の形態例と同様の効果を奏する他、中間の帯水層のみが汚染された地盤においても適用できる。
【００２０】
また、本発明の他の実施の形態における地下水浄化構造体を図７を参照して説明する。図７は本例の地下水浄化構造体の使用状態を示す上から見た概略図である。図７の半透水性板は処理する汚染地下水に応じて適宜設計されたものを用いるため、図中では符号１０を使用した（図８も同様）。本例の地下水浄化構造体２０ｃは、中心部は汚染濃度が高く、外側に行くにつれ汚染濃度が低くなるような幅広い汚染範囲を有する汚染地下水の浄化に適用する例である。図中、矢印は地下水の流れを示す。地下水浄化構造体２０ｃは、汚染地下水の流線に直交する部分には本発明の半透水性板１０を連続壁状に配置すると共に、両端部には従来の不透水壁１００を長さＨ１で配置したものである。本例の地下水浄化構造体２０ｃによれば、汚染濃度が幅方向で異なる幅広い汚染範囲を有する汚染地下水を設置場所を採らず、最適な浄化条件で行うことができる。すなわち、中心部の汚染濃度が高い地下水を処理する半透水性板１０は、浄化部２及び開口面積を共に大きくし、隔壁を設置するなどして浄化部２内における汚染地下水の滞留時間を長く採れるような構造のものとする。一方、汚染濃度が低い地下水を処理する外側の半透水性板１０は浄化部は小さく、また、汚染地下水の滞留時間を長くするような隔壁のない構造のものでよい。従来、本例のような汚染濃度が幅方向で異なる幅広い汚染範囲を有する汚染地下水を処理するには、図１３に示すようなファンネルゲートが適用されていた。ファンネルゲート２００はゲート部に浄化壁１００ｂを設置し、ファンネル部に不透水壁１００ａを組合わせたもので、濃度の高い汚染地下水と濃度の低い汚染地下水をファンネル部である不透水壁１００ａによって集めてゲート部の浄化壁１００ｂで処理する方法である。この方法は、浄化壁１００ｂでの処理水量が多くなるため、浄化壁１００ｂの浄化厚さＷ２が大きくなるという問題があり、更に中央のゲート部にすべての汚染水を集めるため、大きな水面勾配を確保する必要があることから、ファンネル部である不透水壁１００ａの長さ（Ｌ）を大きくしている。従って、設置場所を広く採ることや施工コストを上昇させていた。しかし、従来のファンネルゲート２００に代えて、本例の地下水浄化構造体２０ｃを採用すれば、設置スペースも大きく採らず上記問題を解決できる。なお、本例の地下水浄化構造体２０ｃにおいては、両端の不透水壁１００は省略してもよい。
【００２１】
また、本発明の他の実施の形態における地下水浄化構造体を図８及び図９を参照して説明する。図８は本例の地下水浄化構造体の使用状態を示す上から見た概略図、図９は図８のIII−III線に沿って見た図である。本例の地下水浄化構造体２０ｄは工場の敷地８０内等の設置場所が制約される場合の適用例である。汚染源５８は幾棟かの工場の建物８１が林立する工場の敷地８０内の地中に存在し、汚染源５８により汚染された地下水を浄化するものである。すなわち、本例の地下水浄化構造体２０ｄは、工場の建物８１間の通路８２から地中に配設するものであり、汚染地下水の流線に直交する位置にある半透水性板１０Ａは、例えば浄化部２及び開口面積を共に大きくし、隔壁を設置するなどして浄化部内における汚染地下水の滞留時間を長く採れるような構造のものとし、一方、汚染地下水の流線に沿う方向にある半透水性板１０Ｂは浄化部は小さく、隔壁もない構造のものでよい。本例の地下水浄化構造体２０ｄによれば、設置幅を採らず直線状に配設できるため、従来困難であった工場の施設内においても適用できる。
【００２２】
また、本発明の他の実施の形態における地下水浄化構造体を図１０を参照して説明する。図１０は本例の地下水浄化構造体の使用状態を示す上から見た概略図である。本例の地下水浄化構造体２０ｅは汚染源５８を封じ込める場合の適用例である。すなわち、地下水浄化構造体２０ｅは断面がリング状でその中心に汚染源５８を有し、半リング状断面の不透水壁１００を汚染地下水の上流側に配置し、複数個の半透水性板１０を連接した連続壁状の半リング状断面の構造体を汚染地下水の下流側に配置したものである。従来、このような汚染源５８の封じ込めはリング状の不透水壁で行っていたが、雨水等の浸入によるダムアップ現象により汚染物質の僅かな漏れは避けられなかった。しかし、本例の地下水浄化構造体２０ｅとすれば、汚染物質を封じ込めつつ、部分的に浄化した地下水を透過させているためダムアップ現象が起き難く、汚染物質の漏れも起き難い。本例の地下水浄化構造体２０ｅの平面視の概略形状としては、上記リング状の他、矩形リング状、不定形状等が挙げられる。
【００２３】
また、本発明の半透水性板における基板と浄化部の設置形態としては、片面設置を示した上記実施の形態例に限定されず、浄化部を基板の両面で且つ両面の少なくとも一部に付設したものであってもよい。このような半透水性板を図１１を参照して説明する。図１１は、本例の半透水性板を上から見た模式図である。図１１に示す半透水性板１０ｅは、例えば浄化材料を有底箱状の枠体に充填した浄化部２ｄ、２ｅを、枠体の開放面が基板１側となるようにしてそれぞれ基板１の両側に設置したものであり、浄化部２ｄ、２ｅが配置される箇所の基板１内に不図示の流通口を形成すると共に、一側の浄化部２ｄの枠体に地下水が流入又は流出する第１開口部３を設け、他側の浄化部の枠体２ｅに地下水が流出又は流入する第２開口部４を設けたものである。本例の半透水性板１０ｅは、前記実施の形態例と同様の利用方法及び同様の効果を奏することができる。また、図１２に示す半透水性板１０ｆは、基板１に浄化材料を枠体に充填した浄化部２ｆを貫通するように付設したものであり、浄化部２ｆの一側に地下水が流入又は流出する第１開口部３を設け、浄化部２ｆの他側に地下水が流出又は流入する第２開口部４を設けたものである。なお、図４、図１１及び図１２において、第１開口部３及び第２開口部４は枠体から突出しているが、これはその位置または大きさを明確に示すため、便宜上付したものであって、実際は枠体にくり抜かれた形態であることが多い。
【００２４】
次に、本発明の汚染地下水の浄化作用の一例を図１の半透水性板１０ａを参照して説明する。半透水性板１０ａの第１開口部３に流入する地下水は、例えばｐＨが中性域、且つ酸化還元電位が低い状況にあり、浄化部２に充填される浄化材料５は例えば還元性金属粉体である。汚染地下水は第１開口部３から流入し、第２開口部４から流出するまでの所定の時間、浄化部２内に滞留する。この際、汚染地下水中の例えば難分解性ハロゲン化炭化水素は、浄化部２内において還元性金属粉体の存在下、脱ハロゲン化され、無害な炭化水素に変換されるため、汚染地下水が浄化される。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の半透水性板を地中に貫入して連続壁状の地下水浄化構造体を構築すれば、半透水性板は不透水壁と浄化壁の双方の機能を有し、第１及び第２開口部の開口度、設置位置、浄化材料中を流れる滞留時間、汚染地下水の流線に対する配置方向等を自在に設計できるため汚染地下水の浄化、流速及び流向の３つの制御を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における半透水性遮水板の一部を破断して示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における半透水性遮水板の一部を破断して示す概略図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における地下水浄化構造体を上から見た概略図である。
【図４】他の実施の形態における地下水浄化構造体を上から見た概略図である。
【図５】 (Ａ)は本発明の第３の実施の形態における半透水性遮水板の使用状態における概略断面図、（Ｂ）は(Ａ)のＩ−Ｉ線に沿って見た図である。
【図６】 (Ａ)は本発明の第４の実施の形態における半透水性遮水板の使用状態における概略断面図、（Ｂ）は(Ａ)のII−II線に沿って見た図である。
【図７】本発明の実施の形態における地下水浄化構造体の使用状態における概略断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態における地下水浄化構造体の使用状態における概略断面図である。
【図９】図８のIII−III線に沿って見た図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態における地下水浄化構造体の使用状態における概略断面図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態における半透水性遮水板の上から見た概略図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態における半透水性遮水板の上から見た概略図である。
【図１３】従来の地下水浄化構造体の使用状態における概略断面図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 浄化部
３ 第１開口部
４ 第２開口部
５ 浄化材料
６ 枠体
７ 隔壁
８ 中間仕切板
９ スクリーン
１０、１０ａ〜１０ｄ、１０Ａ、１０Ｂ 浄化機能付き半透水性遮水板
１１ シート本体部
１２、１３ 係合部
２０ａ〜２０ｅ 地下水浄化構造体
５１ 地表層
５２ 第１帯水層
５３ 第１難透水層
５４ 第２帯水層
５５ 第２難透水層
５６ 第３帯水層
５７ 基盤
５８ 汚染源
８０ 工場の敷地内
８１ 工場の建物
８２ 通路
１００、１００ａ 不透水壁
１００ｂ 浄化壁
２００ ファンネルゲート
Claims (8)
- 浄化材料を鉛直方向における側周面が閉じた枠体に充填した浄化部を基板の一方の面の鉛直方向の一部に付設した地中貫入用の半透水性遮水板であって、該浄化部に対向する該基板の面に地下水が流入又は流出する第１開口部を設け、該浄化部の枠体に地下水が流出又は流入する第２開口部を設けたものであって、前記浄化部は、該浄化部内に地下水の上下方向における互いに流通を遮断する中間仕切板を１つ以上設けてなり、該中間仕切り板で区画されるそれぞれの室に該第１開口部と該第２開口部を設けたことを特徴とする浄化機能付き半透水性遮水板。
- 浄化材料を鉛直方向における側周面が閉じた枠体に充填した浄化部を基板の両面で且つ両面の鉛直方向の一部に該基板を挟み込むように付設した地中貫入用の半透水性遮水板であって、該浄化部に対向する基板の面に流通口を形成すると共に、該基板の一側に位置する浄化部の枠体に地下水が流入又は流出する第１開口部を設け、該基板の他側に位置する浄化部の枠体に地下水が流出又は流入する第２開口部を設けたものであって、前記浄化部は、該浄化部内に地下水の上下方向における互いに流通を遮断する中間仕切板を１つ以上設けてなり、該中間仕切り板で区画されるそれぞれの室に該第１開口部と該第２開口部を設けたことを特徴とする浄化機能付き半透水性遮水板。
- 難透水層と２以上の帯水層とを有し、且つ該２以上の帯水層の間隙水圧がそれぞれ異なる地盤に貫入されるものであって、それぞれの浄化部内の室は帯水層に対向する区画に配置され、中間仕切り板は難透水層に対向する区画に配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の浄化機能付き半透水性遮水板。
- 請求項１〜３のいずれか１項記載の浄化機能付き半透水性遮水板の複数個を横方向に連接して連続壁状に構築してなることを特徴とする地下水浄化構造体。
- 浄化部を有さない遮水板を組合わせて配設してなることを特徴とする請求項４記載の地下水浄化構造体。
- 汚染源を囲むように配設される地下水浄化構造体であって、且つ汚染源の下流側に請求項１〜３のいずれか１項記載の浄化機能付き半透水性遮水板を１つ以上設けてなることを特徴とする地下水浄化構造体。
- 浄化材料を鉛直方向における側周面が閉じた枠体に充填した浄化部であって、該浄化部内に地下水の上下方向における互いに流通を遮断する中間仕切板を１つ以上設けてなり、該中間仕切り板で区画されるそれぞれの室に該第１開口部と該第２開口部を設けた浄化部を、基板の一方の面の鉛直方向の一部に付設した半透水性遮水板の複数個を横方向に連接して連続壁状に構築してなる構造物を汚染地下水の下流側に配設し、汚染地下水を該遮水板の面に形成された第１開口部から流入させ、該浄化部で所定時間滞留後、該浄化部の枠体に形成された２開口部から流出させるか、あるいは汚染地下水を該浄化部の枠体に形成された２開口部から流入させ、該浄化部で所定時間滞留後、該遮水板の面に形成された第１開口部から流出させることを特徴とする汚染地下水の浄化方法。
- 浄化材料を鉛直方向における側周面が閉じた枠体に充填した浄化部であって、該浄化部内に地下水の上下方向における互いに流通を遮断する中間仕切板を１つ以上設けてなり、該中間仕切り板で区画されるそれぞれの室に該第１開口部と該第２開口部を設けた浄化部を、基板の両面の鉛直方向の一部に該基板を挟み込むように付設し、該浄化部に対向する基板の面に流通口を形成した半透水性遮水板の複数個を横方向に連接して連続壁状に構築してなる構造物を汚染地下水の下流側に配設し、汚染地下水を一側の浄化部の枠体に形成された第１開口部から流入させ、該浄化部で所定時間滞留後、他側の浄化部の枠体に形成された２開口部から流出させるか、あるいは汚染地下水を他側の浄化部の枠体に形成された２開口部から流入させ、該浄化部で所定時間滞留後、該一側の浄化部の枠体に形成された第１開口部から流出させることを特徴とする汚染地下水の浄化方法。
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