JP3930785B2 - Contaminated strata purification method and polluted strata purification system used therefor - Google Patents

Contaminated strata purification method and polluted strata purification system used therefor Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する利用分野】
本発明は、有害化学物質により汚染された地層(土壌層も含めた地層および/または岩体と、地下水)を原位置で浄化する方法およびそれに用いる汚染地層浄化システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から周知の重金属の他、揮発性有機塩素系化学物質(以下、「VOCs」とも称す)、例えばトリクロロエチレンやテトラクロロエチレンなどの有機溶剤による地層の汚染も、近年の深刻な社会問題となっている。これら重金属やVOCsなど(以下、「汚染物質」とも称す)を有効且つ効率的に除去し無害化する処置として、化学的手法の他、微生物の生分解反応を利用することにより、汚染地層を原位置において浄化しようとする汚染地層浄化方法が実用化されつつある。
【0003】
また、物理化学反応に生物学的反応を組み合わせることにより、更に短期間で簡便に有機塩素化合物を処理する方法なども注目されている。これらの原位置での汚染地層浄化方法は、汚染物質含有土を大規模に掘削、移動および埋め戻したりする必要がないことから、低コストで浄化処理を可能にする技術として期待されている。
【0004】
すなわち物理・化学的手法や微生物学的手法(バイオレメディエーション)による浄化処理として、地下水脈に着目し、汚染物質の流れ方向下流側に取水設備を設け汚染水を集水し拡散を防止すると同時に捕集した汚染水を処理するもの、同じく流れ方向下流側に汚染水処理エリアを設け、透過(通過)する汚染物質を処理するもの、VOCs汚染源上流に微生物および栄養源を注入し汚染エリアに拡散させ汚染物質を処理する方法などが知られている。
【0005】
また、原位置における汚染土壌及び/又は汚染地下水の浄化処理を行うに当たり、土壌中の微生物(主に嫌気性菌)の増殖及び生存に必要な炭素源と無機還元剤を用い嫌気条件下で生物学的及び物理化学的に浄化処理する環境を、低コストで完全にしかも大掛かりな専用機器を用いずに一定時間保つ事を目的とし、被汚染エリア全体を一様に直接浄化処理する浄化工法(例えば、特許文献1を参照)もあった。
【0006】
しかしながら、前記地下水流に依存する汚染地層浄化方法の場合、どちらかといえば消極的で、地下水の流れに成果を委ねる方法である。つまり、地下水に溶出した汚染物質を処理するに止まり、浄化し難い汚染地層全体から汚染物質を溶出させて浄化するには多大な時間を要する。また、汚染地下水の流れは一定均一ではないため、汚染物質のすべてを捕集、処理することは困難である。また、同様に注入した化学物質または微生物や栄養源が汚染地層全体に拡散する可能性も極めて少ない。
そして、特に複雑な地層構造のために、浄化に使用した化学物質で汚染を拡大させている例が多い。
【0007】
前記バイオレメディエーションのなかでも汚染物質分解能の高い細菌を導入する手法(バイオオーグメンテーション)は、注入した微生物が周辺地層に拡散し、弊害を引き起こす可能性もある。すなわち、副作用としての二次汚染の心配があったので、公衆受容が得られ難い。
【0008】
また、従来の真空抽出法は、汚染地層中を減圧させるために地下水位が上昇し、汚染物質が前記VOCsなどである場合には、汚染地層中から当該汚染物質を真空抽出可能なゾーンが狭くなり、浄化の効率が悪い。すなわち、地下水面下の飽和帯にある深い汚染地層で、その飽和体の水中にあるVOCsに対しては、そのVOCsを揮発させにくいので、地下水面より上位の汚染地層が浄化されるのみであり、真空抽出用井戸の最深部までを有効には使えないという無駄があった。
【0009】
【特許文献1】
特開平11−262751号公報(要約書、第1図)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
現在、有害化学物質により汚染された地層の処理に求められる課題はおよそ以下の通りである。
【0011】
第1の課題として、汚染地層の浄化を原位置で完全に施工できて、二次的な環境汚染の拡散が少ない浄化方法。すなわち、物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかによる浄化機能を具備した流体を、井戸から圧入する方法を用いた場合に、大深度の汚染地層まで浄化効力を波及させ、しかも、その化学物質および/または微生物による副作用を阻止できる技術が求められている。
【0012】
また、汚染地層を浄化する目的に沿うように、単一または限られた種類に選ばれた微生物を、通常の生態系内ではあり得ない異常な高密度で地中に注入するバイオオーグメンテーションを実施すると、生態系へ悪影響を及ぼす心配があるので、公衆受容が得られるような安全対策を必要とする。
【0013】
そして、超高圧噴射を利用する原位置での汚染地層浄化方法およびそれに用いる汚染地層浄化システムに関連する技術や設備の範囲内またはその延長上で公衆受容が得られるバイオオーグメンテーションを実施しながら目的を達成する。
【0014】
第2の課題として、前記流体を、一方の井戸から圧入し、他方の井戸から回収する方法を用いた場合にも、重金属汚染も含んだ広範囲の汚染地層に対してムラ無く高レベルで浄化処理できることが必要である。
【0015】
第3の課題として、重金属を含むあらゆる汚染物質に対して高い固定浄化機能を発揮させる方法が必要である。
【0016】
第4の課題として、経済効果を配慮して構築されるシステム(プラント)において、特殊な設備などを増強するための費用を最小限にして、汚染地層の破壊効果を上げられる最適条件を確立する必要がある。
【0017】
第5の課題として、揮発性の汚染物質を効率良く回収する方法。すなわち、ある浄化レベル以上を達成するためには、地層中に残留する揮発性の汚染物質を強制的に浄化させるなどにより除去する必要がある。
【0018】
第6の課題として、VOCs浄化に関し、汚染地層中から汚染物質を揮発させ、その汚染物質を含んだ空気を真空ポンプで抜き取る場合は、真空ポンプで汚染地層が減圧されたことにより、飽和帯の地下水位が上昇する。そうすると、飽和帯にある地下水面よりも下位の汚染地層で水中に浸っているVOCsに対しては、そのVOCsを揮発させにくいので、当該地下水面より浅い汚染地層が浄化されるのみになり、浄化の効率が著しく低下するという無駄があった。
すなわち、地下水面より上位の汚染地層が浄化されるのみであり、前記回収井戸の最深部までを有効に使えないという無駄があった。
そこで、VOCs浄化に関しては、地下水面を押し下げることが必要とされる。
【0019】
の課題として、仮に浄化媒体である流体が水であっても無制限に用いた場合は給排水の無駄が生じるだけでなく、二次的な環境汚染を拡散させる可能性もある。また、浄化媒体への添加物も冗費してしまう。従って、浄化媒体である流体の総量を削減することで、添加物も減らして経費節減するとともに、前記流体を不必要に拡散させないようにして、二次的な環境汚染を阻止できる方法を確立する必要がある。
【0020】
第8,9の課題としては既存の浄化設備や技術を併用して効率を高める必要がある。すなわち、既存の流体洗浄の装置を併用し高圧噴射洗浄の方法を生かして効率を高める。
【0021】
10の課題として、第の課題同様に、前記流体を不必要に拡散させないようにして、二次的な環境汚染を阻止できるシステム(プラント)構成を確立する必要がある。
【0022】
第11の課題として、井戸の掘削コストを軽減するためにも、最小限の本数の井戸をより効率良く浄化できるような配置にする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【0023】
本発明は、汚染地層の浄化を原位置で完全に施工できて、二次的な環境汚染の拡散が少ない浄化方法。すなわち、物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかによる浄化機能を具備した流体を、一方の井戸から圧入し、他方の井戸から回収する方法を用いた場合にも、その化学物質および/または微生物による副作用を阻止できる汚染地層浄化方法およびその装置を提供する。
【0024】
請求項1に係る発明では、汚染地層(1)中に、物理作用と化学反応、そして微生物の代謝とその促進と高圧洗浄の何れかによる浄化機能を具備した流体(2)を圧入する圧入井戸(3)を形成し、前記圧入井戸(3)の壁面または底部に設けられた噴射口(5)から、前記流体(2)を物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかの機能を制御する圧力で噴射し、噴射された前記流体(2)が前記汚染地層(1)中を撹拌、洗浄し、汚染物質(6)を分離または分解させ、前記汚染地層(1)中における未分解の汚染物質(6)を含む流体を回収井戸(4)から回収することにより前記汚染物質(6)を除去する汚染地層浄化方法であって、微生物の代謝活性を維持する条件で前記流体(2)を前 記圧入井戸(3)から圧入する第1の段階と、前記微生物の代謝により汚染地層浄化を行う第2の段階と、前記第2の段階で汚染地層浄化が完了した後、前記微生物を死滅させる条件に切り換えて前記流体(2)を前記圧入井戸(3)から圧入する第3の段階と、を備え、前記微生物を死滅させる条件は当該微生物の生存条件を超えた超高圧噴射により実現する。
【0025】
このようにしたので、地層の構成粒子である粘土またはシルトあるいは泥岩層の微粒子に絡み付いて離れない汚染物質を物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかの機能を好適状態に制御しながら無害化できる。
【0026】
そして、汚染地層を浄化する目的に沿うように、単一または限られた種類に選ばれた微生物を、通常の生態系内ではあり得ない異常な高密度で地中に注入するバイオオーグメンテーションを実施しても、生態系へ悪影響を及ぼす心配もないので、公衆受容が得られる。
【0027】
なお、前記微生物を死滅させる条件は当該微生物の生存条件を超えた超高圧噴射により実現するようにしたので、超高圧噴射を利用する原位置での汚染地層浄化方法及びその装置に関連する技術や設備の範囲内またはその延長線上で目的が達成できる。
【0028】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の汚染地層浄化方法に加えて、前記浄化機能を具備した流体(2)を回収する回収井戸(4)および前記噴射口(5)を上下移動可能とする前記圧入井戸(3)を適宜間隔を有して削孔により形成し、前記圧入井戸(3)と前記回収井戸(4)とは適宜ローテーションにより圧入と回収の役割を交換し、重金属による汚染物(6)が残留していると判断された井戸および/またはその近傍井戸には、イオン交換物質および吸着物質を充填する。
【0029】
具体的なイオン交換物質および吸着物質としては、ゼオライト、アロフェン,イモゴライトおよび活性炭などがある。これらイオン交換物質および吸着物質には重金属などの有害物質の吸着機能があるので、重金属などの汚染物質は前記イオン交換物質および吸着物質内に取り込まれ、重金属の害毒を封じる作用がある。
【0030】
このようにしたので、前記流体を、一方の井戸から圧入し、他の井戸から回収する方法を用いた場合にも、広範囲の汚染地層に対してムラ無く高レベルで浄化処理できる。しかも、重金属による汚染物質をその汚染地層中で固定浄化処理できる。
【0031】
請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載の汚染地層浄化方法に加えてイオン交換物質および吸着物質と、含重金属鉱物形成溶液の少なくとも1種を前記流体(2)に混入することにより、重金属による汚染物質をその汚染地層中で固定浄化処理できる。
【0032】
請求項4に係る発明は、請求項1〜請求項3のうちの何れか1項に記載の汚染地層浄化方法に加えて、前記流体(2)として20〜500MPaの範囲に加圧された液体および/または0.1〜1.0MPaの範囲に加圧された気体を前記圧入井戸(3)内に圧入する。
【0033】
このようにしたので、流体が浸透し難い粘土またはシルトあるいは泥岩質の汚染地層であっても20〜500MPaの範囲に加圧された液体により、粘土またはシルトあるいは泥岩層をフレーク状に破壊して、均一な微粒子を形成するので、流体を浸透し、撹拌、洗浄できる。
【0034】
また、VOCs汚染地層の場合には、0.1〜1.0MPaの範囲に加圧された気体であれば、当該地層中の地下水などに混じって気泡となり、スパーシングを伴って、浸透、撹拌、洗浄の効果が高められ、当該気泡は未処理汚染物質を前記液体と共に地上に向けて持ち上げるので、無害化処理を施すことが容易になる。
なお、前記物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかの機能を促進させるために気体を混入している。
【0035】
請求項5に係る発明は、請求項1〜請求項4のうちの何れか1項に記載の汚染地層浄化方法に加えて、前記回収井戸(4)からは負圧ポンプで前記流体(2)を吸引するようにした。このようにして前記回収井戸周辺の汚染地層内を減圧することにより、VOCsなどの揮発性の汚染物質であれば汚染地層から揮発させるので、無害化処理を施すことが容易になる。
【0036】
請求項6に係る発明は、請求項1〜請求項5のうちの何れか1項に記載の汚染地層浄化方法に加えて、前記汚染地層(1)および汚染地下水(22)に前記流体(2)を高圧で噴射して洗浄することにより、汚染地下水の水位をより深層まで押し下げるので、浄化する以前までは水没していたVOCs汚染地層などの場合には、その汚染地層が空気にさらされることになり、より深層まで、より広範囲に、より効率良く浄化できる。
【0037】
請求項7に係る発明は、請求項1〜請求項6のうちの何れか1項に記載の汚染地層浄化方法に加えて、前記回収井戸(4)から回収された前記流体(2)を無害化処理し、前記無害化処理された流体(2)の一部または全部を循環利用するようにしたので、前記流体の使用総量を節約できる。そうすると、前記物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかの機能を維持するための前記化学物質や微生物などの使用量も減るのでコストダウンできる。また、前記流体を閉ループで循環すれば、二次的な環境汚染を拡散しにくい。
【0038】
請求項8係る発明は、請求項7に記載の汚染地層洗浄方法に加えて、前記回収井戸(4)から回収された前記流体(2)を無害化処理する工程として、活性炭による汚染物質吸着工程および/または曝気工程を併用して備えたので、既存の経営資源を効率良く稼動させる既存技術を応用して効率を高められる。従って、環境浄化を業とする者の負担を軽減する。
【0039】
請求項に係る発明は、請求項1〜請求項8のうちの何れか1項に記載の汚染地層浄化方法に用いる汚染地層浄化システムであって、前記圧入井戸(3)内へ加圧した流体(2)を圧入する超高圧ポンプ(7)と、前記超高圧ポンプ(7)により圧入された前記流体(2)を前記汚染地層(1)内に圧入井戸(3)の内側で地中側壁に開口した噴射口(5)から流体(2)を噴射しながらきりもみ回転する金属管のロッド(31)と、前記圧入井戸(3)から所定間隔の削孔により形成された回収井戸(4)と、前記回収井戸(4)から流体(2)を吸引して汲み上げる真空ポンプ(51)と、前記回収井戸(4)から回収された前記流体(2)を無害化処理する手段として、活性炭による汚染物質吸着手段および/または曝気手段を備えた。
【0040】
請求項10に係る発明は、請求項9に記載の汚染地層浄化システムに加えて、前記流体(2)の一部または全部を循環利用するための流体貯蔵槽を備えたので、前記流体を閉ループで循環すれば、二次的な環境汚染を拡散しにくい。
【0041】
請求項8、請求項9および請求項10に係る発明によれば、既存の浄化設備や技術を併用して効率を高められる。すなわち、地球規模の社会的急務と位置付けられる汚染された環境の浄化を業とする者の負担を軽減できるように、既存の浄化設備や技術を併用するこ とにより、限られた経営資源を効率良く稼動させ、汚染地層を浄化し、地球環境を守ることができる。
【0042】
請求項11に係る発明は、請求項9または請求項10に記載の汚染地層浄化システムに加えて、前記回収井戸(4)の壁面または底部に設けられた吸収口(8)から、前記汚染地層(1)を介した前記噴射口(5)までの距離を0.5〜5.0mの範囲に設定したので、少ない井戸数で効率良く浄化できる。
【0043】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って本発明の実施の形態を説明する。
【0044】
図1は本実施の基本形態を説明する汚染地層による断面模式図である。汚染地層1中に、後述する物理作用と化学反応や微生物の代謝による浄化機能を具備した流体2を圧入する圧入井戸3および流体2を回収する回収井戸4を、所定の間隔(図3参照)で削孔により形成する。流体2は主に水と空気の2相であり、第1の洗浄媒体である水と、第2の洗浄媒体である空気の他に、第3の洗浄媒体を添加するような、汚染地層1の浄化方法と装置が開発されている。
【0045】
圧入井戸3内の壁面に設けられた噴射口5から、流体2を物理作用と化学反応や微生物の代謝機能を制御する圧力で噴射し、汚染地層1中に浸透させることにより汚染地層1中を撹拌、洗浄し、汚染物質6を汚染地層1から分離させる。超高圧ポンプ7により20〜200MPaに加圧された60〜210L(リットル)/minの水と、0.5〜0.5MPaに加圧された300m3/hの空気が流体2を構成し、その流体2がその圧力によって圧入井戸3へ圧入されることにより、汚染地層1が粘土やシルトあるいは泥岩であっても目的を達成する。これらの流体2の圧力と量に関しては、汚染地層1の物性すなわち構成粒子・固結度および地下水と、汚染物質6の種類により適切に設定する。
【0046】
また、重金属による地層汚染に対しては、請求項3で定義する「イオン交換物質および吸着物質と、含重金属鉱物形成溶液の少なくとも1種を前記流体に混入する」ことにより、重金属による汚染物質をその汚染地層中で固定浄化処理できる。具体的には、ゼオライト、アロフェン,イモゴライト、活性炭と、含重金属鉱物形成溶液として知られる珪酸アルミナ溶液などのうち少なくとも1種を流体2に混入して用いる。これらイオン交換物質および吸着物質には重金属などの有害物質の吸着機能があるので、重金属などの汚染物質は前記イオン交換物質および吸着物質内に取り込まれ、重金属の害毒を封じる作用がある。
【0047】
すなわち、通常なら流体2が浸透できない粘土やシルトあるいは泥岩層であっても、超高圧噴射水20による撹拌と洗浄の作用により、組織が破壊されて緩められた汚染地層1中に、流体2を浸透させることができる。さらに、VOCs地層汚染などの場合には、流体2を物理作用と化学反応や微生物の代謝機能を制御したり、前述の空気のスパーシング効果が発揮する圧力で噴射すると、浄化が促進する。なお、請求項3で定義する「含重金属鉱物形成溶液」とは、珪酸アルミナ溶液などをいう。
【0048】
また、圧入井戸3の地上部分に位置する注入孔30には、超高圧ポンプ7の高圧送出管が気密接続されている。そして、超高圧ポンプ7の圧力や流体2の含有成分などは図示せぬ制御盤などにより適宜に加減できる。なお、圧入井戸3の内側にある金属管のロッド31はボーリング削孔では周知であり、噴射口5のついたロッド31のきりもみ回転に伴って噴射口5を回転させ、スプリンクラー作用により、超高圧噴射水20の撹拌と洗浄の効果が高められる。
【0049】
そして、汚染物質6のうち無害化されていない成分を含む流体2を回収井戸4から回収することにより汚染物質6を除去する。圧入井戸3のロッド31の地中側壁に開口した噴射口5から超高圧噴射水20を噴射し、汚染地層1中を撹拌、洗浄することにより、物理作用と化学反応や微生物の代謝による浄化洗浄機能を支援し制御する。ここで、汚染物質6のうち無害化されていない成分を含む流体2を回収井戸4から回収することにより汚染物質6を汚染地層1中から除去し、後述する地上設備(図4)で有害物質と無害物質を分別することができる。
【0050】
なお、地下水面下の汚染地層1で水中にあるVOCsに対しては、VOCsが揮発しにくいので、汚染地層1のうち地下水面より浅い領域が浄化されるのみであり、回収井戸4の最深部までの全部は有効に使えないという無駄があった。そこで、汚染地層1中に汚染地下水22があり、通常の地下水位22aより以下の飽和領域には空気が無く、圧入井戸3から前記2相の流体2を圧入すると、その気体の圧力により圧入井戸3を中心にして、押し下げられた地下水位22bまでの不飽和領域に浄化機能を及ぼすことができる。すなわち、前記汚染地層および汚染地下水に前記流体を高圧で噴射して洗浄することにより、汚染地下水の水位をより深層まで押し下げるので、浄化する以前までは水没していたVOCs汚染地層も空気にさらされることになり、より下位にまで、より広範囲に、より効率良く浄化できる。
【0051】
図2は本実施に好適な汚染地層1による断面模式図である。メタンガスを含む地層には周知のメタン資化細菌21が生息しており、メタン資化細菌21の代謝作用により、表層の汚染土壌10を含む汚染地層1に存在する有害物質6を無害化する。メタン資化細菌21に限らず、ある種の微生物にはその代謝作用により有害物質6を無害化することが知られている。例えば、熱帯魚などを飼育する水槽(図示せず)の飼育水にある種の微生物を添加し、その微生物の代謝機能により飼育水を浄化する方法や、微生物利用の汚水浄化層と類似の原理で汚染物質6を無害化処理する方法が周知であり、浄化の原理は同様である。
【0052】
また、メタン資化細菌21をはじめ、他の微生物や動植物の生態系を含んだ地球規模の自然浄化システムが正常に機能していることにより、人類が健康に生息できることは自明であるが、地球規模の自然浄化システムを局所的な汚染地層1に限定して、その浄化を効率良く実施するようにしたのが本発明の要旨でもある。
【0053】
ここで超高圧ポンプ7(図1参照)により、メタン資化細菌21の代謝機能を適切に制御する圧力に流体2を加圧し、圧入井戸3から超高圧噴射水20として汚染地層1に浸透し、汚染地層1を撹拌し、メタン資化細菌21の増殖および代謝を支援するように噴射し、浸透させて、浄化効率を高める。超高圧噴射水20の圧力が、請求項1で定義する「前記流体を物理作用と化学反応、そして微生物の代謝とその促進と高圧洗浄の何れかの機能を制御する圧力」を意味する。
【0054】
図2では洗浄媒体である流体2には、汚染地層1中に含まれる汚染地下水22を回収井戸4で回収してそのまま循環させている。当該汚染地下水22には天然のメタン資化細菌21が含まれていることをそのまま利用しているが、もし天然のメタン資化細菌21では不足ならば人工的にメタン資化細菌21を流体2に添加すれば良い。また、メタン資化細菌21の増殖を促進させて代謝を促すような気体や栄養を流体2に添加しても良い。図2は天然状態で既に備わっている自然浄化システムを局所的な汚染地層1に限定し、その浄化を加速して効率良く実施するようにした形態であり、メタン資化細菌21の増殖を適宜に促進させるような周知の手段を追加して実用に供する。
【0055】
以下に、公衆受容が得られるバイオオーグメンテーションに関する実施の形態を説明する。
ここに、請求項で定義する「微生物の代謝活性を維持する条件で前記流体を前記圧入井戸から圧入する第1の段階と、前記微生物の代謝により汚染地層浄化を行う第2の段階」を実行する根拠は以下の通り。
メタン資化細菌については100MPa以上の高圧噴射で増殖能の低下および汚染物質分解を担う酵素、メタン酸化酵素の活性の低下がみられ、代謝活性を維持する条件は40MPaであることが示された。また、350MPa以上の高圧噴射および400MPa以上の静水圧では、メタン資化細菌の増殖能に著しい低下と汚染物質分解を担う酵素、メタン酸化酵素の活性に著しい低下がみられた。
従って、メタン資化細菌を40MPa以下の圧力で高圧噴射するならば、微生物の代謝活性を維持する条件が満足されるので「前記流体を前記圧入井戸から圧入する第1の段階と汚染地層浄化を行う第2の段階」を実行できる。
【0056】
つぎに、前記第2の段階で汚染地層の浄化が完了した後、「前記微生物を死滅させる条件に切り換えて前記流体を前記圧入井戸から圧入する第3の段階」において、好ましくは「当該微生物のみを死滅させる条件」である。400MPa以上の圧力で高圧噴射するならば、メタン資化細菌のほとんどが死滅するため、第3の段階を実行できる。なお、「二次汚染の原因にならずに当該微生物を死滅させる条件」であれば、現在は未確立の他の方法でも構わない。
【0057】
さらに、請求項1で定義する「前記微生物を死滅させる条件は当該微生物の生存条件を超えた超高圧噴射により実現する」としているように、前記回収井戸から回収した流体を、その中に含まれるメタン資化細菌が死滅する400MPa以上の圧力の超高圧噴射設定に切り換えてから、前記圧入井戸から再圧入する。
【0058】
このようにバイオオーグメンテーションを実施すれば、生態系へ悪影響を及ぼす心配もないので、公衆受容が得られる。
しかも、超高圧噴射を利用する原位置での汚染地層浄化方法及びその装置に関連する技術や設備の範囲内またはその延長線上で目的が達成できる。
【0059】
なお、地下水の水面よりも深い汚染地層1で水中にあるVOCsに対しては、VOCsを揮発させにくいが、圧入井戸3を中心にして、空気を含んだ超高圧噴射水20を噴射して洗浄することにより、汚染地層1をフレーク状に撹拌し、かつ汚染地下水22の水位を高圧で押し下げられた地下水位22bに示すように、より深層まで押し下げる。
従って、浄化する以前までは地下水に水没して揮発できなかったVOCsも空気にさらされることになり、より深層まで、より広範囲に、より効率良く浄化できる。
【0060】
図3は圧入井戸3および回収井戸4の配置を示す模式図である。地面100から削孔(ボーリングなど)により圧入井戸3および回収井戸4を、適宜間隔を有して形成する。また、圧入井戸3および回収井戸4にはそれぞれの注入孔30および抽出孔40が地上に通じ、図示せぬ地上設備(図4参照)に接続されている。また、圧入井戸3を構成する金属管のロッド31(図1,4参照)の壁面または底部に設けられた噴射口5から、回収井戸4の壁面または底部に設けられた吸収口8までの距離Dを0.5〜5.0mの範囲に設定している。距離Dは汚染地層1に対する流体2の浸透性により適宜に加減する。すなわち、浸透性の良い砂の地層ならば距離Dを長く、しかも流体2の圧力も比較的低くする。逆に、浸透性の低い粘土やシルトあるいは泥岩の地層ならば距離Dを短く、しかも流体2の圧力を相当に高く設定する。
【0061】
流体2が水と空気であるならば、それぞれが加圧された状態で噴射口5まで供給され、噴射口5で適宜に混合されるノズル形状(図示せず)にすることにより、気泡を含む超高圧噴射水20(図1,図2)を発生するので、スパーシング現象を伴う地層破壊作用があり、浸透性に乏しい粘土やシルトあるいは泥岩の地層に対しても高い洗浄効果を発揮する。
【0062】
回収井戸4を構成する金属管の壁面に設けられた吸収口8は、一例として、幅2mm×長さ150mmのスリット孔の多数によりスクリーン(図8に示すフィルタ)47を形成している。このスクリーン47の前後に圧力差、すなわち金属管の外部が高圧で内部が低圧であれば、流体2の通過は可能であり、井戸孔の壁とスクリーン47間にある目詰まり防止砂44(図8)によって、不用な土砂などが回収井戸4に浸入することを阻止される。従って、土砂などが井戸内を埋め尽くして使用不能にすることもない。なお、地層の状態によってスクリーンの形態を適切に選択することが望ましい。
【0063】
図4はシステム(プラント)構成を示す模式図であり、汚染地層1の所在地にシステムを構成し、浄化の目的を達成したら当該システムを撤去し、他の現場に移動してシステムの反復利用する車載可搬システムである。以下に、その構成、作用および効果を合わせて説明する。
【0064】
圧入井戸3と回収井戸4はボーリング装置50により金属管を使って削孔される。圧入井戸3を金属管で構成するロッド31は図1で説明した通り、地中できりもみ状に回転し、地中の噴射口5から噴射される超高圧水20によるスプリンクラー作用で、汚染地層1への撹拌と洗浄の効果を与える。
なお、圧入井戸3にのみボーリング装置50が接続されているが、回収井戸4にも当初は同様にボーリング装置50が接続されて観測用、回収用、圧入用の何れにも流用可能なように削孔される。そして、圧入井戸3として用いる場合にのみロッド31をきりもみ回転させる必要があるのでボーリング装置50接続して駆動するが、回収井戸4や観測井戸として用いる場合は、その用途の井戸が完成した時点で、当該井戸からボーリング装置50が外されている。
【0065】
回収井戸4は地上の抽出孔40を開放せずに、切換接続自在のバルブ42を介して回収母管41に接続され、測定器(図示せず)を接続すれば、汚染程度を計測する事もできる。回収母管41は真空ポンプ51で吸引されることにより、複数の回収井戸4から洩れなく回収された流体2を、蓋付きの(図4では省略)ノッチタンク52へと汲み上げる。洗浄作用により汚染物質6(図1)が取り込まれた汚染水とVOCsなどの汚染気体を含んだ流体2のうち、汚染水に対しては二槽式のノッチタンク52において汚染物質6を沈殿させて除去することもできる。汚染物質6を第一槽で荒く沈殿させた後に、第一槽からV字型切り欠き部を通過してあふれた上澄みを第二槽に溜めて同様に沈殿させ、第二槽の上澄みを曝気装置53に送るようにしても良い。その場合はノッチタンク52に適切な沈殿剤などを加えればさらに効果的である。
【0066】
ノッチタンク52ではV字型切り欠き部を通過する液体の流量はノッチの水位で計測されて、VOCsなどの有害物質含む水溶液は曝気装置53に連続的に送り込まれ、曝気装置53により、無害化処理される。無害化処理の際に曝気装置53で分離されたVOCsなどを含む有害な気体は活性炭吸着塔55で無害化処理された後で大気中に放出される。VOCs汚染の場合などには、曝気装置53で無害化処理された水は二槽式の水槽54で一時蓄積され、循環利用に供される。
なお、二槽式のノッチタンク52において汚染物質6を沈殿させて除去した沈殿処理もしくは、さらに高度の浄化作用のある沈殿処理を二槽式の水槽54で行うこともできる。
【0067】
水槽54で一時蓄積され、連続作業を継続するのに必要な量を確保された水は超高圧ポンプ7により200Mpa前後に加圧され、同時に超高圧ポンプ7により0.5Mpa前後に加圧された空気と混合され、高レベルのエネルギーを潜在させた流体2が、ボーリング装置50を介し、圧入井戸3の地上部にある注入孔30から圧入される。そして、圧入井戸3の地中側壁に開口した噴射口5から汚染地層1へ噴射される。噴射口5では水と空気のそれぞれが加圧された状態で噴射口5まで供給され、噴射口5のノズル(図示せず)で適宜に混合されることにより高圧洗浄効果を生ずる。ここで、第1の洗浄媒体を水、第2の洗浄媒体を空気、第3の洗浄媒体として請求項3でいう「イオン交換物質および吸着物質と、含重金属鉱物形成溶液の少なくとも1種」を混入するようにしても良い。
【0068】
このようにして発生した、気泡を含む超高圧噴射水20は汚染地層1に対し、スパーシング現象と前記スプリンクラー作用が相乗して相当の地層破壊作用と洗浄効果をおよぼす。従って、浸透性に乏しい粘土やシルトあるいは泥岩の汚染地層1に対しても高い洗浄効果を発揮する。特に、注入された超高圧噴射水20とスパーシングされた圧縮空気が、水中に溶解している汚染物質6や土粒子に吸着している汚染物質6と接触することにより、汚染物質6が水や土粒子から気化し、分離・脱却させる効果のあることが確認されている。
【0069】
さらに、高圧条件下となるために、飽和帯の地下水位が下降することで不飽和帯は拡大し、汚染浄化の可能な範囲が拡大する。すなわち、VOCsなどは、地下水に浸った状態では揮発できないことから、汚染地層1中の地下水が高圧条件下で押し下げられることにより、当該VOCsなども空気にさらされて気化するので、効率良く浄化できる。
【0070】
続いて、動作について説明する。
図5は汚染地層1の浄化方法の施工順序を示すフローチャートである。まず、地層を破壊するステップS1では、圧入井戸3の噴射口5から噴射される超高圧噴射水20により、粘土やシルトあるいは泥岩の汚染地層1に対しても、地層組織を破壊し、透水性を高め、超高圧噴射水20の状態で流体2を浸透させる。ここでは水圧20〜200MPaとし、0.5〜0.7Mpa程度に加圧した空気300m3/hを混合すると効果的である。しかし、経済効果を配慮して実用化されたシステム(プラント)において、400MPaを超える水圧を圧入できるようにしても、無理に特殊な設備を増強するために多額の費用を要する割には、汚染地層1への破壊効果が上がらないことを、現段階では確認されている。
【0071】
好結果を得られた例として、20〜30L(リットル)/minの流量で超高圧噴射水20が噴射口5から汚染地層1に注入されると、人工的に飽和帯を形成(S2)する。不飽和帯に飽和した流体2は、追加注入された分量だけ逃げ道を確保して人工的に飽和帯から排除される。その形成された飽和帯のなかに回収井戸4の吸収口8が開口していれば、飽和帯中の流体2は、吸収口8に出口を求め、そこから回収井戸4を経由し、汚染物質6とともに地表へ排出されるので、形成された飽和帯からも回収される。噴射口5から吸収口8まで2m前後の距離Dがあり、この距離Dを流体2が通過するまでの間に汚染地層1を浄化する。距離Dは汚染地層1の物性と汚染物質6の種類に応じて加減し、0.5〜5.0mの範囲で適切に設定される。
【0072】
吸収口8から回収井戸4へと移動した流体2は、地上まで垂直に伸びる回収井戸4内を気泡の上昇に伴って揚水(S3)される。また、複数の回収井戸4を地上で連結した回収母管41は真空ポンプ51で吸気され(図4)る。そして超高圧浄化下では、汚染地層1内の不飽和帯で形成された高圧の流体2を回収井戸4から揚水(S3)する作用もある。なお、真空ポンプ51の負圧と超高圧との圧力差により、汚染地層1内の揮発性物質の揮発を促すので、VOCsなどの残留分を汚染地層1内から残らず回収する効果がある。
【0073】
真空ポンプ51の流体吸入口から回収されたVOCsを含む流体2は曝気槽53で曝気(S4)され、VOCsを含む気体と、VOCsの除去された水に分離される。ここで汚染物質がVOCsだけなので、流体2が完全に無害化処理されたものと判断されたならば、放出・排水(S7)してもよい。また、循環利用した方が有利と判断されたならば当該流体2を洗浄媒体として循環再利用(S8)する。例えば無害化処理された水を水槽54に一時蓄積し、超高圧ポンプ7により、圧入井戸3へと再注入する。
【0074】
VOCsの除去された水に重金属が含まれていれば、その重金属の種類に応じて無害化処理(S5)する。なお、この無害化処理(S5)は既に確立された技術であり、更なる説明は省略する。
【0075】
一方、VOCsを含む流体2が曝気装置53で曝気(S4)される際に、流体2から分離されたVOCsを含む有毒な気体は、大気汚染の原因にならないように、活性炭吸着塔55で有毒成分を吸着除去し、無害化処理(S6)された後に大気中へと放散(S7)される。
【0076】
なお、図5のフローチャートで示した施工順序においては、物理作用と化学反応、そして微生物の代謝とその促進と高圧洗浄の何れかによる浄化機能を具備した流体を圧入するように明示していないが、これは図2で示したメタン資化細菌を予め含有する汚染地層1の場合を想定しており、既に微生物の代謝による浄化機能を具備した流体2であることが前提になっている。
【0077】
ここで、請求項1で定義した「物理作用と化学反応、そして微生物の代謝とその促進と高圧洗浄の何れかによる浄化機能」を組成する物質などを具体的に例示する。前述したメタン資化細菌とは異なる性質で嫌気性のメタン生成微生物の栄養源としては、乳酸、メタノール、エタノール、酢酸、クエン酸、ピルビン酸、ポリペプトンなどに代表されるメタン生成微生物の増殖栄養源として一般に知られている栄養素でよい。
【0078】
また、硫酸還元微生物の増殖栄養源としては、乳酸、メタノール、エタノール、酢酸、クエン酸、ピルビン酸、ポリペプトン、糖含有有機物などに代表される硫酸還元微生物の増殖栄養源として一般に知られている栄養素でよい。さらには、従属栄養型嫌気性微生物の増殖栄養源として、メタン発酵処理の対象となっている有機性廃水・廃棄物は効果的であり、例えば、ビール醸造廃水、でん粉廃水、酪農廃水、製糖廃水や、ビール粕、オカラ、汚泥などが挙げられる。
【0079】
そして、流体2に添加する無機還元剤として、例えば還元鉄、鋳鉄、鉄−シリコン合金、チタン合金、亜鉛合金、マンガン合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、カルシウム合金およびこれらの水溶性化合物からなる群から少なくとも1種を選ぶと良い。このような還元剤の存在下において、物理作用と化学反応および微生物の組み合わせによる還元性ハロゲン化を促進することができる。
【0080】
前記還元剤には、特に、還元鉄や鋳鉄などを多く含むことが好ましい。あるいは、前記還元剤が、鉄−シリコン合金、チタン−シリコン合金、チタン−アルミニウム合金、亜鉛−アルミニウム合金、マンガン−マグネシウム合金、アルミニウム−亜鉛−カルシウム合金、アルミニウム−スズ合金、アルミニウム−シリコン合金、マグネシウム−マンガン合金、および、カルシウム−シリコン合金からなる群から選ばれた少なくとも1種であることが好ましい。
【0081】
そして、前記還元剤が、有機酸または次亜リン酸と、鉄、チタン、亜鉛、マンガン、アルミニウムまたはマグネシウムとからなる塩であってもよい。
さらに、前記還元剤は浄化媒体である流体2の主成分が水である場合が多いので、水溶性化合物であることが好ましい。
【0082】
なお、還元剤の使用量は、汚染物質6の状態により適宜に加減するように、実施に当たっては現場で予備試験を行い、現場の条件に合わせて個々に添加濃度を決定すべきである。
また、流体2に混入する物質は、前記還元剤に限定する必要も無く、酸化剤でも効果的であるが、具体的な説明は省略する。
【0083】
図6は複数井戸の配置およびそのローテーションを示す平面図である。また、図7は井戸のローテーションを加味した施工順序を示すフローチャートである。
これらの図6と図7に沿って、圧入井戸3と回収井戸4を適宜に役割交換するローテーションを簡単に説明する。
【0084】
まず、汚染地層1と推定されるところの地上に2m間隔で碁盤目状にA,B,C〜W,X,Yの順に井戸を削孔(S11)する。この段階で各井戸A〜Yを観測井戸として、汚染地層1のサンプリング調査することにより、地層汚染診断が可能である。汚染地域の中心部の井戸Yまで削孔したら、その井戸Yを圧入井戸3にする(S12)。その際、ボーリング装置50では削孔用のロッド(図示せず)から、高圧噴射水20を圧入可能なロッド31に取り換えて超高圧ポンプ7の送出管と接続する。
【0085】
図6において、Y以外の他の井戸A〜Xを回収井戸4にする(S13)。具体的には図8に沿って後述する。回収井戸4の抽出孔40に測定器を接続し、抽出される流体2により汚染物質6の成分、濃度および分布などを各井戸A〜Xで測定(S14)する。測定結果によって、浄化の方法を最適に設定できる。
【0086】
圧入井戸Yの直近周辺の井戸Q,R,S,T,U,V,W,Xを回収井戸4にする(S15)。ただし、ローテーションの説明のために典型的な方法を例示しているに過ぎない。
【0087】
つぎに、圧入井戸3をYからXへローテーションする(S16)。そして、圧入井戸Xの直近周辺の井戸P,Q,R,Y,V,W,N,Oを回収井戸4にする(S17)。
【0088】
さらに、圧入井戸3をX,W,V,U,T,S,R,Qへローテーションする(S18)。そして、圧入井戸Qおよび圧入井戸Qに対応する回収井戸A,B,C,R,Y,X,O,Pに所定の機能を実行させたならば、前述した測定結果によって、浄化不完全な地点の回収井戸を圧入井戸にし、同一要領で浄化を進める(S19)。さらに前述した測定結果によって、浄化の達成度合いを確認(S20)できる。未達成ならばS12〜S20のローテーションと確認を繰りすことにより、完全な浄化を達成できる。
【0089】
図8は主に回収井戸管の詳細を示す図であり、(a)柱状推定模式図、(b)断面図、(c)スクリーンの拡大図、(d)スクリーンを構成するスリットの配置図である。
【0090】
図8(a)柱状推定模式図に示すように、地下14〜42mの範囲が汚染地層1であり、非汚染地層9とは違った地質状態である場合、図8(b)に示すように金属管43を井戸の中へ垂直に挿入する。金属管43外周には図8(c),(d)に示すスリット48による微細孔がスクリーン47の機能を具備した吸収口8(図3)を構成している。スクリーン47は地下42〜11mの範囲にわたる金属管43に設定されており、その金属管43外周と井戸の内壁の間隙には目詰まり防止砂44として硅砂2号を詰める。そして、地下11〜10mに遮水シール45を詰めることにより、汚染地層1と地表とを気密に保持する。地下1mから地表までは埋め戻し土46で埋め戻す。
【0091】
なお、遮水シール45と同様の目的で、図示しないエアー・パッカー(気密蓋)や、厚さ30cm位の均(なら)しコンクリートで地表を密封状態に覆い被せると、流体2の洩れが無いので、効果的である。
【0092】
図8(b)に示した井戸の中へ垂直に挿入された金属管43は必要に応じて、引き上げることができる。従って、図6に示した井戸のローテーションを実現するには、回収井戸4から圧入井戸3へ、さらにその逆へと切り換える。その際に、各井戸で浄化達成度を観測し、もし重金属による汚染の浄化が未達成であると判断されたならば、重金属による汚染物が残留していると判断された井戸および/またはその近傍の井戸には、イオン交換物質および吸着物質を充填する。
なお、図7および図8では省略しているが、前記イオン交換物質および吸着物質は粉末または顆粒状の物を金属管43の内側に地上から降り注ぎ、当該井戸の低部まで充填した後で、金属管43を地上に抜去すれば良いし、他の方法でも構わない。
【0093】
具体的なイオン交換物質および吸着物質としては、ゼオライト、アロフェン,イモゴライトおよび活性炭を用いる。これらイオン交換物質および吸着物質には重金属などの有害物質の吸着機能があるので、重金属などの汚染物質は前記イオン交換物質および吸着物質内に取り込まれ、重金属の害毒を封じる作用がある。このようにしたので、前記流体を、一方の井戸から圧入し、他の井戸から回収する方法を用いた場合にも、広範囲の汚染地層に対してムラ無く高レベルで浄化処理できる。しかも、重金属による汚染物質をその汚染地層中で固定浄化処理できる。
【0094】
そして、図4に示した地上の設備配置も図5ないし図7に示した手順に沿って対応する。このようにして、汚染地層1を完全浄化した後は、全てのシステム(プラント)を撤去し、井戸を埋め戻すなどして完了する。
また、重金属による汚染物質は前記イオン交換物質および吸着物質内に取り込まれ、重金属の害毒を封じている。すなわち、重金属などの場合には、鉱物固定することにより溶出しない。
【0095】
【発明の効果】
以上、説明したように請求項1に係る発明によれば、微粒子状の粘土またはシルトあるいは泥岩に絡み付いて離れない汚染物質を物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかの機能を好適状態に制御しながら無害化できる。
【0096】
また、汚染地層を浄化する目的に沿うように、単一または限られた種類に選ばれた微生物を、通常の生態系内ではあり得ない異常な高濃度で地中に注入するバイオオーグメンテーションを実施しても、当該微生物が異常増殖する二次汚染がなく、生態系へ悪影響を及ぼす心配もないので、公衆受容が得られる。
【0097】
そして、前記微生物を死滅させる条件は当該微生物の生存条件を超えた超高圧噴射により実現するようにしたので、超高圧噴射を利用する原位置での汚染地層浄化方法及びその装置に関連する技術や設備の範囲内またはその延長線上で目的が達成できる。
【0098】
請求項2に係る発明によれば、広範囲の汚染地層に対してムラ無く高レベルで浄化処理される。しかも、重金属による汚染物質をその汚染地層中で固定浄化処理できる。
【0099】
請求項3に係る発明によれば、重金属による汚染物質をその汚染地層中で固定浄化処理できる。
【0100】
請求項4に係る発明によれば、流体が浸透し難い粘土またはシルトあるいは泥岩質の汚染地層であっても20〜500MPaの範囲に加圧された液体は、粘土またはシルトあるいは泥岩質を加熱しながら破壊し、浸透し、撹拌、洗浄できる。また、0.1〜1.0MPaの範囲に加圧された気体であれば、当該地層中の地下水などに混じってスパーシングによる微小気泡となり、撹拌、洗浄の効果が高められ、当該気泡は未処理汚染物質を前記液体と共に地上に向けて持ち上げるので、無害化処理を施すことが容易になる。
【0101】
請求項5に係る発明によれば、前記回収井戸周辺の汚染地層を減圧することにより、揮発性の汚染物質であれば汚染地層から揮発させるので、無害化処理を施すことが容易になる。
【0102】
請求項6に係る発明によれば、前記流体を前記汚染地層に高圧で噴射することにより、汚染地下水の水位をより深層まで押し下げるので、浄化する以前までは水没していたVOCs汚染地層などの場合には、その汚染地層が空気にさらされることになり、より深層まで、より広範囲に、より効率良く浄化できる。
【0103】
請求項7および請求項10に係る発明によれば、前記流体の使用総量を少なくすれば、前記物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかの機能を維持するための前記化学物質や微生物などの使用量も減るので経費節減できる。また、前記流体を閉ループで循環すれば、二次的な環境汚染を拡散しにくい。
【0104】
請求項8,請求項9および請求項10に係る発明によれば、既存の浄化設備や技術を併用して効率を高められる。すなわち、地球規模の社会的急務と位置付けられる汚染された環境の浄化を業とする者の負担を軽減できるように、既存の浄化設備や技術を併用することにより、限られた経営資源を効率良く稼動させ、汚染地層を浄化し、地球環境を守ることができる。
【0105】
請求項11に係る発明によれば、少ない井戸数で効率良く浄化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の基本形態を説明する汚染地層による断面模式図である。
【図2】本実施に好適な汚染地層による断面模式図である。
【図3】圧入井戸および回収井戸の配置を示す模式図である。
【図4】システム(プラント)構成を示す模式図である。
【図5】汚染地層の浄化方法の施工順序を示すフローチャートである。
【図6】複数井戸の配置およびそのローテーションを示す平面図である。
【図7】井戸のローテーションを加味した施工順序を示すフローチャートである。
【図8】主に回収井戸管の詳細を示す図であり、(a)柱状推定模式図(b)断面図(c)スクリーンの拡大図(d)スクリーンを構成するスリットの配置図である。
【符号の説明
1 汚染地層
2 流体
3 圧入井戸
4 回収井戸
5 噴射口
6 汚染物質
7 超高圧ポンプ
8 吸収口
10 汚染土壌
11 粘土層
20 超高圧噴射水
21 メタン資化細菌
22 汚染地下水
22a 通常の地下水位
22b 押し下げられた地下水位
30 注入孔
31 ロッド
40 抽出孔
42 バルブ
43 金属管
44 目詰まり防止砂
45 遮水シール
46 埋戻土
47 スクリーン
48 スリット
49 底蓋
50 ボーリング装置
51 真空ポンプ
52 ノッチタンク
53 曝気装置
54 水槽
55 活性炭吸着塔
100 地面
D 噴射口から吸収口までの距離
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a method for in situ purification of a strata contaminated by harmful chemical substances (the stratum including a soil stratum and / or a rock body and groundwater), andContaminated geological purification system used for itAbout.
[0002]
[Prior art]
  In addition to conventionally known heavy metals, contamination of the formation by volatile organochlorine chemicals (hereinafter also referred to as “VOCs”), for example, organic solvents such as trichlorethylene and tetrachloroethylene, has become a serious social problem in recent years. In order to effectively and efficiently remove and detoxify these heavy metals and VOCs (hereinafter also referred to as “pollutants”), in addition to chemical methods, the biodegradation reaction of microorganisms is used to protect the contaminated formation. The contaminated formation purification method which is going to purify in the position is being put into practical use.
[0003]
  In addition, a method for treating an organic chlorine compound in a shorter period of time by combining a biological reaction with a physicochemical reaction has attracted attention. These in situ contaminated formation purification methods do not require excavation, movement, and backfilling of pollutant-containing soil on a large scale, and are therefore expected as a technology that enables purification treatment at low cost.
[0004]
  In other words, physical and chemical methods and microbiological methods (bioremediation)As a purification process, paying attention to the groundwater vein, a water intake facility is installed on the downstream side of the pollutant flow direction to collect the contaminated water and prevent diffusion, and at the same time to treat the collected contaminated water. There are known methods for providing a contaminated water treatment area to treat permeated (passing) contaminants, injecting microorganisms and nutrient sources upstream of the VOCs contamination source, and diffusing them into the contaminated area.
[0005]
  In addition, when purifying contaminated soil and / or contaminated groundwater in situ, living organisms under anaerobic conditions using carbon sources and inorganic reducing agents necessary for the growth and survival of microorganisms (mainly anaerobic bacteria) in the soil. A purification method that uniformly purifies the entire contaminated area directly for the purpose of maintaining the environment for chemical and physicochemical purification at a low cost for a certain period of time without using large-scale dedicated equipment ( For example, see Patent Document 1).
[0006]
  However, in the case of the contaminated formation purification method that relies on the groundwater flow, it is rather reluctant to leave the results to the flow of groundwater. In other words, it takes much time to treat the pollutants eluted in the groundwater and to purify the pollutants by eluting them from the entire contaminated formation that is difficult to purify. Moreover, since the flow of contaminated groundwater is not uniform, it is difficult to collect and treat all of the pollutants. Similarly, there is very little possibility that the injected chemicals or microorganisms and nutrients will diffuse throughout the contaminated formation.
  And because of the particularly complex geological structure, there are many examples in which contamination is expanded with chemicals used for purification.
[0007]
  Among the bioremediations, the technique of introducing bacteria with high contaminant resolution (bioaugmentation) may cause the injected microorganisms to diffuse into the surrounding strata and cause harmful effects. That is, since there is a concern about secondary contamination as a side effect, it is difficult to obtain public acceptance.
[0008]
  Further, in the conventional vacuum extraction method, when the groundwater level rises to depressurize the contaminated formation, and the contaminant is the VOCs or the like, the zone in which the contaminant can be vacuum extracted from the contaminated formation is narrow. The purification efficiency is poor. That is, in a deeply contaminated formation in the saturated zone below the groundwater surface, VOCs in the water of the saturated body are difficult to volatilize, so only the contaminated formation above the groundwater surface is purified. However, there was a waste that the deepest part of the vacuum extraction well could not be used effectively.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-262751 (Abstract, Fig. 1)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
  Currently, the issues required for the treatment of geological layers contaminated with hazardous chemicals are as follows.
[0011]
  The first problem is a purification method that can completely purify the contaminated strata in its original position and has little diffusion of secondary environmental pollution. In other words, when using a method in which a fluid having a purification function based on any one of physical action, chemical reaction, microbial metabolism, and high-pressure washing is used from the well, the purification effect is spread to a deeply contaminated formation. Therefore, there is a need for a technique capable of preventing side effects caused by the chemical substances and / or microorganisms.
[0012]
  In addition, bioaugmentation that injects single or limited types of microorganisms into the ground at an unusually high density that cannot be in a normal ecosystem, in line with the purpose of purifying contaminated formations. Since there are concerns about adverse effects on ecosystems, implementing safety measures that allow public acceptance is necessary.
[0013]
  And while implementing bio-augmentation that gains public acceptance within or on the extension of technologies and equipment related to in situ contaminated formation purification methods and contaminated formation purification systems used therefor, using ultra-high pressure injection Achieve the goal.
[0014]
  As a second problem, even when a method in which the fluid is injected from one well and recovered from the other well is used, a wide range of contaminated formations including heavy metal contamination are purified at a high level without unevenness. It must be possible.
[0015]
  As a third problem, there is a need for a method for exerting a high fixed purification function for all contaminants including heavy metals.
[0016]
  Constructed with consideration for economic effects as the fourth issueSystem (plant)Therefore, it is necessary to establish an optimum condition that can increase the destruction effect of the contaminated formation while minimizing the cost for enhancing special facilities.
[0017]
  As a fifth problem, a method for efficiently recovering volatile pollutants. That is, in order to achieve a certain purification level or higher, it is necessary to remove volatile pollutants remaining in the formation by forcibly purifying them.
[0018]
  As a sixth problem, regarding the VOCs purification, when the pollutants are volatilized from the contaminated formations and the air containing the pollutants is extracted by a vacuum pump, The groundwater level rises. Then, for VOCs that are immersed in water in a contaminated formation below the groundwater surface in the saturated zone, the VOCs are difficult to volatilize, so only the contaminated formation shallower than the groundwater surface is purified. There was a waste of a significant decrease in efficiency.
  That is, the contaminated formation above the groundwater surface is only purified, and there is a waste that the deepest part of the recovery well cannot be used effectively.
  Therefore, for VOCs purification, it is necessary to push down the groundwater surface.
[0019]
  First7As a problem, even if the fluid that is the purification medium is water, if it is used without limitation, not only waste of water supply / drainage occurs, but also secondary environmental pollution may be diffused. In addition, additives to the purification medium are also redundant. Therefore, by reducing the total amount of fluid that is a purification medium, it is possible to reduce the cost by reducing the amount of additives, and establish a method that can prevent secondary environmental pollution by preventing the fluid from unnecessarily diffusing. There is a need.
[0020]
  As the eighth and ninth problems, it is necessary to increase efficiency by using existing purification equipment and technology together. In other words, the existing fluid cleaning device is used in combination with the high pressure jet cleaning method to increase efficiency.
[0021]
  First10As an issue7As with the problem of, secondary environmental pollution can be prevented by preventing the fluid from spreading unnecessarily.System (plant)A configuration needs to be established.
[0022]
  As an eleventh problem, in order to reduce the well excavation cost, it is necessary to arrange the minimum number of wells so that they can be purified more efficiently.
[Means for Solving the Problems]
[0023]
  The present invention is a purification method that can completely perform the purification of contaminated formations in situ and has little diffusion of secondary environmental pollution. That is, even when using a method in which a fluid having a purification function based on any one of physical action, chemical reaction, microbial metabolism, and high-pressure washing is injected from one well and recovered from the other well, the chemical substance is also used. And / or a contaminated formation purification method and apparatus capable of preventing side effects caused by microorganisms.
[0024]
  In the invention according to claim 1,In contaminated strata (1)In addition, a fluid having a purification function by any of physical action and chemical reaction, microbial metabolism and promotion, and high-pressure washing(2)Press-fitting well(3)Forming the press-fit well(3)Nozzle on the wall or bottom of the(5)From the fluid(2)The fluid is ejected at a pressure that controls any of the functions of physical action, chemical reaction, microbial metabolism and high-pressure washing.(2)SaidpollutionStrata(1)Stir inside, wash, pollutants(6)Separated or disassembled,pollutionStrata(1)Undegraded pollutants(6)Fluid containing wells(4)By collecting from the pollutant(6)RemoveA method for purifying a contaminated formation, wherein the fluid (2) is used in a condition that maintains metabolic activity of microorganisms. A first step of press-fitting from the press-fitting well (3), a second step of purifying the contaminated formation by metabolism of the microorganisms, and killing the microorganisms after purification of the contaminated formation is completed in the second step And a third stage for press-fitting the fluid (2) from the press-fitting well (3) by switching to conditions, and the condition for killing the microorganism is realized by ultra-high pressure injection exceeding the living condition of the microorganismTo do.
[0025]
  As a result, the contaminants that are entangled with clay or silt or mudstone fine particles that are constituent particles of the formation are controlled in a suitable state for any function of physical action, chemical reaction, microbial metabolism, and high-pressure washing. It can be detoxified.
[0026]
  Bioaugmentation that injects single or limited types of microorganisms into the ground at an unusually high density that would not be possible in normal ecosystems, in line with the purpose of purifying contaminated formations Even if it is implemented, there is no concern about adverse effects on the ecosystem.
[0027]
  In addition, since the conditions for killing the microorganisms were realized by ultra-high pressure injection exceeding the living conditions of the microorganisms, a technique related to a contaminated formation purification method in situ using ultra-high pressure injection and its apparatus, The objective can be achieved within the scope of the facility or on its extension.
[0028]
  Invention according to claim 2In addition to the contaminated formation purification method according to claim 1,Fluid having the purification function(2)Recovery well to recover(4)And the injection port(5)The press-fit well that can move up and down(3)Are formed by drilling with an appropriate interval, and the press-fitting well(3)And the recovery well(4)And exchange the role of press-fitting and recovery with rotation as appropriate, and contaminate with heavy metals(6)Well and / or its neighboring wells that are determined to remain are filled with ion exchange material and adsorbent material.
[0029]
  Specific ion exchange materials and adsorbent materials include zeolite, allophane, imogolite and activated carbon. Since these ion exchange materials and adsorbing materials have a function of adsorbing harmful substances such as heavy metals, pollutants such as heavy metals are incorporated into the ion exchange materials and adsorbing materials and have an action of sealing off heavy metal poisons.
[0030]
  Since it did in this way, also when using the method which press-fits the said fluid from one well and collect | recovers from another well, it can purify | clean at a high level evenly with respect to a wide contaminated formation. In addition, the contaminants caused by heavy metals can be fixed and purified in the contaminated formation.
[0031]
  Invention according to claim 3In addition to the contaminated formation purification method according to claim 1 or claim 2,At least one of an ion exchange material and an adsorbing material and a heavy metal mineral forming solution is used as the fluid.(2)By mixing in, the contaminants caused by heavy metals can be fixed and purified in the contaminated formation.
[0032]
  Invention according to claim 4In addition to the contaminated formation purification method according to any one of claims 1 to 3,The fluid(2)As the press well, a liquid pressurized to a range of 20 to 500 MPa and / or a gas pressurized to a range of 0.1 to 1.0 MPa is used.(3)Press fit inside.
[0033]
  Since it did in this way, even if it is clay or a silt or a mudstone contaminated formation which fluid cannot penetrate easily, a clay or a silt or a mudstone layer is broken into flakes with the liquid pressurized in the range of 20-500MPa. Since uniform fine particles are formed, the fluid can be permeated, stirred and washed.
[0034]
  In the case of a VOCs-contaminated formation, if the gas is pressurized to a range of 0.1 to 1.0 MPa, it is mixed with the groundwater in the formation to form bubbles, which are infiltrated and stirred with sparsing. The effect of washing is enhanced, and the bubbles lift untreated contaminants together with the liquid toward the ground, so that it is easy to perform a detoxification process.
  In addition, gas is mixed in order to promote the functions of the physical action, chemical reaction, microorganism metabolism, and high-pressure washing.
[0035]
  Invention according to claim 5In addition to the contaminated formation purification method according to any one of claims 1 to 4,Recovery well(4)From the fluid with a negative pressure pump(2)SuckDolikedid. In this wayBy depressurizing the inside of the contaminated formation around the recovery well, volatile contaminants such as VOCs are volatilized from the contaminated formation, making it easy to perform a detoxification process.
[0036]
  Invention concerning Claim 6In addition to the contaminated formation purification method according to any one of claims 1 to 5,The contaminated formation(1)And contaminated groundwater(22)To the fluid(2)Inject and wash at high pressureAs a result, the level of contaminated groundwater is pushed down to a deeper level. In the case of VOCs-contaminated strata that have been submerged before purification, the contaminated strata will be exposed to the air. Moreover, it can be purified more efficiently.
[0037]
  Invention according to claim 7In addition to the contaminated formation purification method according to any one of claims 1 to 6,Recovery well(4)The fluid recovered from(2)Detoxified, and the detoxified fluid(2)Recycle some or all ofAs a result, the total amount of fluid used can be saved. In this case, the amount of the chemical substance or microorganism used to maintain the functions of the physical action, chemical reaction, microorganism metabolism, and high-pressure washing is also reduced, so that the cost can be reduced. Further, if the fluid is circulated in a closed loop, it is difficult to diffuse secondary environmental pollution.
[0038]
  Claim 8In addition to the contaminated formation cleaning method according to claim 7,Recovery well(4)The fluid recovered from(2)DetoxifyProcessAs pollutant adsorption by activated carbonThe process and / or aeration process was used togetherTherefore, the efficiency can be improved by applying the existing technology to operate the existing management resources efficiently. Therefore, the burden on those who are engaged in environmental purification is reduced.
[0039]
  Claim9Inventions related toIs a contaminated formation purification system used in the contaminated formation purification method according to any one of claims 1 to 8, wherein the pressurized fluid (2) is injected into the injection well (3). And an injection port in which the fluid (2) press-fitted by the ultra-high pressure pump (7) is opened in the underground wall inside the press-fit well (3) in the contaminated formation (1) A metal tube rod (31) that rotates while squirting fluid (2) from (5), a recovery well (4) formed by drilling at a predetermined interval from the press-fit well (3), and the recovery A vacuum pump (51) for sucking and pumping fluid (2) from the well (4);As means for detoxifying the fluid (2) recovered from the recovery well (4), a contaminant adsorbing means and / or aeration means by activated carbon was provided.
[0040]
  Invention according to claim 10In addition to the contaminated geological purification system according to claim 9,Because it has a fluid storage tank to circulate and use part or all of the fluid (2)If the fluid is circulated in a closed loop, it is difficult to diffuse secondary environmental pollution.
[0041]
  According to the invention which concerns on Claim 8, Claim 9, and Claim 10, efficiency can be improved by using the existing purification equipment and technology together. In other words, existing purification equipment and technologies can be used together to reduce the burden on those engaged in the purification of polluted environments that are positioned as a global social urgent matter. As a result, it is possible to efficiently operate limited management resources, purify contaminated strata, and protect the global environment.
[0042]
  Invention concerning Claim 11In addition to the contaminated geological purification system according to claim 9 or claim 10,Recovery well(4)Absorber provided on the wall or bottom of(8)From the contaminated strata(1)Through the injection port(5)The distance to was set in the range of 0.5-5.0mTherefore, it can be purified efficiently with a small number of wells.
[0043]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0044]
  FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a contaminated formation that explains the basic embodiment. In the contaminated formation 1, a press-fitting well 3 for press-fitting a fluid 2 having a function of purifying by physical action and chemical reaction and microbial metabolism, which will be described later, and a recovery well 4 for recovering the fluid 2 are set at predetermined intervals (see FIG. 3). And formed by drilling. The fluid 2 is mainly composed of two phases of water and air, and a contaminated formation 1 in which a third cleaning medium is added in addition to water as the first cleaning medium and air as the second cleaning medium. Purification methods and devices have been developed.
[0045]
  The fluid 2 is injected from the injection port 5 provided on the wall surface in the press-fitting well 3 at a pressure that controls physical action, chemical reaction, and metabolic function of microorganisms, and penetrates into the contaminated formation 1 to penetrate the contaminated formation 1. Stir and wash to separate the contaminant 6 from the contaminated formation 1. 60-210 L (liter) / min of water pressurized to 20-200 MPa by the ultrahigh pressure pump 7 and 300 m pressurized to 0.5-0.5 MPaThree/ H air constitutes the fluid 2, and the fluid 2 is pressed into the press-in well 3 by the pressure, thereby achieving the object even if the contaminated formation 1 is clay, silt or mudstone. The pressure and amount of these fluids 2 are appropriately set according to the physical properties of the contaminated formation 1, that is, the constituent particles / consolidation degree, the groundwater, and the type of the contaminant 6.
[0046]
  In addition, for geological contamination by heavy metals, the contaminants caused by heavy metals can be reduced by “mixing at least one kind of ion exchange material and adsorbing material and heavy metal mineral forming solution into the fluid” as defined in claim 3. It can be fixed and purified in the contaminated formation. Specifically, at least one of zeolite, allophane, imogolite, activated carbon, and a silicate alumina solution known as a heavy metal mineral forming solution is mixed in the fluid 2 and used. Since these ion exchange materials and adsorbing materials have a function of adsorbing harmful substances such as heavy metals, pollutants such as heavy metals are incorporated into the ion exchange materials and adsorbing materials and have an action of sealing off heavy metal poisons.
[0047]
  That is, even if it is a clay, silt or mudstone layer that cannot normally penetrate the fluid 2, the fluid 2 is put into the contaminated formation 1 that has been loosened due to the destruction of the structure by the action of stirring and washing with the ultra-high pressure jet water 20. Can penetrate. Further, in the case of VOCs geological contamination or the like, purification is promoted by injecting the fluid 2 at a pressure that exerts the above-mentioned air sparsing effect by controlling the physical action and chemical reaction and the metabolic function of microorganisms. The “heavy metal mineral forming solution” defined in claim 3 refers to an alumina silicate solution or the like.
[0048]
  In addition, the high-pressure delivery pipe of the ultrahigh-pressure pump 7 is airtightly connected to the injection hole 30 located in the ground portion of the press-fitting well 3. The pressure of the ultrahigh pressure pump 7 and the components contained in the fluid 2 can be appropriately adjusted by a control panel (not shown). The rod 31 of the metal pipe inside the press-fitting well 3 is well known for boring, and the injection port 5 is rotated along with the perforation rotation of the rod 31 with the injection port 5, and the sprinkler action The effect of stirring and cleaning the high-pressure jet water 20 is enhanced.
[0049]
  And the contaminant 6 is removed by collect | recovering the fluid 2 containing the component which is not detoxified among the contaminants 6 from the collection | recovery well 4. FIG. Purified cleaning by physical action, chemical reaction, and metabolism of microorganisms by spraying ultra-high pressure water 20 from the injection port 5 opened in the underground side wall of the rod 31 of the press-fitting well 3, and stirring and cleaning the contaminated formation 1 Support and control functions. Here, the pollutant 6 is removed from the polluted formation 1 by collecting the fluid 2 containing the components that are not detoxified among the pollutants 6 from the polluted formation 1, and the harmful substances are used in the ground equipment (FIG. 4) described later. And innocuous substances can be separated.
[0050]
  Note that VOCs that are underwater in the contaminated formation 1 below the groundwater surface are less likely to volatilize, so only the shallower area of the contaminated formation 1 than the groundwater surface is purified, and the deepest part of the recovery well 4 There was a waste that all of the above could not be used effectively. Therefore, there is contaminated groundwater 22 in the contaminated formation 1, and there is no air in the saturated region below the normal groundwater level 22a. When the two-phase fluid 2 is injected from the injection well 3, the injection well is caused by the pressure of the gas. A purification function can be exerted on the unsaturated region up to the depressed groundwater level 22b with 3 as the center. That is, by washing the contaminated formation and the contaminated groundwater by injecting the fluid at a high pressure, the level of the contaminated groundwater is pushed down to a deeper level, so that the VOCs contaminated formation that has been submerged before the purification is exposed to the air. In other words, it is possible to purify more efficiently in a broader range down to a lower level.
[0051]
  FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the contaminated formation 1 suitable for the present embodiment. Well-known methane-utilizing bacteria 21 live in the formation containing methane gas, and harmful substances 6 existing in the contaminated formation 1 including the contaminated soil 10 on the surface layer are rendered harmless by the metabolic action of the methane-utilizing bacteria 21. It is known that not only the methane-utilizing bacteria 21 but also certain microorganisms detoxify the harmful substances 6 by their metabolic action. For example, by adding a certain microorganism to the breeding water of an aquarium (not shown) for breeding tropical fish, etc., and purifying the breeding water by the metabolic function of the microorganism, and the principle similar to the sewage purification layer using microorganisms A method for detoxifying the pollutant 6 is well known, and the principle of purification is the same.
[0052]
  In addition, it is obvious that human beings can inhabit healthy because of the normal functioning of the natural purification system on a global scale that includes methane-utilizing bacteria 21 and other microorganisms and ecosystems of animals and plants. The gist of the present invention is that the natural purification system of a scale is limited to the locally contaminated formation 1 and the purification is performed efficiently.
[0053]
  Here, the fluid 2 is pressurized to a pressure that appropriately controls the metabolic function of the methane-utilizing bacteria 21 by the ultrahigh pressure pump 7 (see FIG. 1), and penetrates into the contaminated formation 1 from the press-in well 3 as the ultrahigh pressure spray water 20. Then, the contaminated formation 1 is agitated and sprayed so as to support the growth and metabolism of the methane-utilizing bacteria 21 to increase the purification efficiency. The pressure of the ultra-high pressure water 20 means “the pressure that controls any function of physical action and chemical reaction, metabolism of the microorganism, promotion thereof, and high-pressure washing” as defined in claim 1.
[0054]
  In FIG. 2, the contaminated groundwater 22 contained in the contaminated formation 1 is collected in the recovery well 4 and circulated as it is in the fluid 2 as the cleaning medium. The fact that the contaminated groundwater 22 contains natural methane-utilizing bacteria 21 is used as it is. However, if the natural methane-utilizing bacteria 21 is insufficient, the methane-utilizing bacteria 21 is artificially removed from the fluid 2. It may be added to. Further, a gas or nutrient that promotes the growth of the methane-utilizing bacteria 21 and promotes metabolism may be added to the fluid 2. FIG. 2 shows a form in which the natural purification system already provided in the natural state is limited to the locally contaminated formation 1, and the purification is accelerated and carried out efficiently. It is put to practical use by adding a well-known means for promoting it.
[0055]
  In the following, embodiments relating to bioaugmentation that can be accepted by the public will be described.
Where the claim1The basis for executing the “first stage of press-fitting the fluid from the press-fit well under the condition for maintaining the metabolic activity of the microorganism and the second stage of purifying the contaminated formation by the metabolism of the microorganism” defined below Street.
For methane-utilizing bacteria, high-pressure injection of 100 MPa or higher showed a decrease in growth ability and an activity responsible for degradation of pollutants, a decrease in the activity of methane oxidase, and the condition for maintaining metabolic activity was shown to be 40 MPa. . Also,At a high pressure injection of 350 MPa or more and a hydrostatic pressure of 400 MPa or more, there was a marked decrease in the growth ability of methane-utilizing bacteria and a significant decrease in the activity of enzymes responsible for degrading pollutants and methane oxidase.
  Therefore, if the methane-utilizing bacteria are injected at a high pressure at a pressure of 40 MPa or less, the condition for maintaining the metabolic activity of the microorganism is satisfied, so “the first step of injecting the fluid from the injection well”Clean up contaminated strataThe second stage ”can be performed.
[0056]
  Next, in the second stageAfter the purification of the contaminated formation is completed, “a condition for killing only the microorganisms” is preferable in the “third stage in which the fluid is pressed from the press-fitting well by switching to the conditions for killing the microorganisms”. If high-pressure injection is performed at a pressure of 400 MPa or more, most of the methane-utilizing bacteria are killed.Therefore, the third stage can be executed. It should be noted that other methods not currently established may be used as long as they are “conditions for killing the microorganisms without causing secondary contamination”.
[0057]
  further,As defined in claim 1, the methane resources contained in the fluid recovered from the recovery well are defined as “the conditions for killing the microorganisms are realized by ultra-high pressure injection exceeding the living conditions of the microorganisms”. After switching to the ultra-high pressure injection setting at a pressure of 400 MPa or more at which the germicidal bacteria are killed, re-injection from the press-in well is performed.
[0058]
  If bioaugmentation is carried out in this way, there is no concern about adverse effects on the ecosystem, so public acceptance is obtained.
Moreover, the object can be achieved within the scope of the technology and equipment related to the in situ contaminated formation purification method and apparatus using ultra-high pressure injection, or on its extension line.
[0059]
  It should be noted that VOCs that are underwater in the contaminated formation 1 deeper than the groundwater surface are less likely to volatilize, but are washed by injecting ultra-high-pressure jet water 20 containing air around the press-in well 3. As a result, the contaminated formation 1 is agitated in the form of flakes, and the water level of the contaminated groundwater 22 is pushed down to a deeper level as indicated by the groundwater level 22b pushed down at high pressure.
  Therefore, VOCs that have been submerged in the groundwater and cannot be volatilized before the purification are also exposed to the air, and can be purified more efficiently in a wider range and deeper.
[0060]
  FIG. 3 is a schematic diagram showing the arrangement of the press-fit well 3 and the recovery well 4. The press-in well 3 and the recovery well 4 are formed from the ground 100 by drilling (boring or the like) with appropriate intervals. Further, the injection well 3 and the recovery well 4 are respectively connected to ground equipment (see FIG. 4) (not shown) through the ground and an injection hole 30 and an extraction hole 40. Further, the distance from the injection port 5 provided on the wall surface or bottom of the metal tube rod 31 (see FIGS. 1 and 4) constituting the press-fit well 3 to the absorption port 8 provided on the wall surface or bottom of the recovery well 4 D is set in the range of 0.5 to 5.0 m. The distance D is appropriately adjusted depending on the permeability of the fluid 2 to the contaminated formation 1. That is, the distance D is long and the pressure of the fluid 2 is relatively low if it is a sand layer with good permeability. On the contrary, in the case of clay, silt or mudstone formation with low permeability, the distance D is set short and the pressure of the fluid 2 is set to be considerably high.
[0061]
  If the fluid 2 is water and air, bubbles are included by forming a nozzle shape (not shown) that is supplied to the injection port 5 in a pressurized state and appropriately mixed at the injection port 5. Since the ultra-high pressure water 20 (FIGS. 1 and 2) is generated, it has a destructive action accompanied by a sparsing phenomenon, and exhibits a high cleaning effect even for clay, silt or mudstone layers with poor permeability.
[0062]
  As an example, the absorption port 8 provided on the wall surface of the metal pipe constituting the recovery well 4 forms a screen (filter shown in FIG. 8) by a large number of slit holes having a width of 2 mm × a length of 150 mm. If the pressure difference between the front and rear of the screen 47, that is, if the outside of the metal tube is high and the inside is low, the fluid 2 can pass and the clogging prevention sand 44 between the wall of the well hole and the screen 47 (see FIG. 8) prevents unnecessary earth and sand from entering the recovery well 4. Therefore, earth and sand do not fill the well and make it unusable. In addition, it is desirable to select the screen form appropriately depending on the state of the formation.
[0063]
  Figure 4System (plant)It is a schematic diagram showing the configuration, in the location of the contaminated formation 1systemIf the purpose of purification is achievedsystemAnd move to another sitesystemIn-vehicle transport for repeated usesystemIt is. Hereinafter, the configuration, operation, and effect will be described together.
[0064]
  The injection well 3 and the recovery well 4 are drilled by a boring device 50 using a metal pipe. As described with reference to FIG. 1, the rod 31 that constitutes the press-in well 3 with a metal tube rotates in a ground shape like a sprinkler by the sprinkler action of the ultrahigh-pressure water 20 that is injected from the underground injection port 5. Give the effect of stirring to 1 and washing.
  Although the boring device 50 is connected only to the press-fit well 3, the boring device 50 is also connected to the recovery well 4 in the same manner so that it can be used for any of observation, recovery and press-fitting. Drilled. And since it is necessary to rotate the rod 31 only when it is used as the press-fit well 3, it is driven by being connected to the boring device 50. However, when it is used as the recovery well 4 or the observation well, when the well for that purpose is completed The boring device 50 is removed from the well.
[0065]
  The recovery well 4 is connected to the recovery mother pipe 41 via a switchable connection valve 42 without opening the extraction hole 40 on the ground, and if a measuring instrument (not shown) is connected, the degree of contamination can be measured. You can also. The recovery mother pipe 41 is sucked by the vacuum pump 51 to pump the fluid 2 recovered without leakage from the plurality of recovery wells 4 to a notch tank 52 with a lid (not shown in FIG. 4). Of the contaminated water in which the contaminant 6 (FIG. 1) is taken in by the cleaning action and the fluid 2 containing the contaminated gas such as VOCs, the contaminant 6 is precipitated in the two-tank notch tank 52 for the contaminated water. Can also be removed. After the contaminants 6 are roughly precipitated in the first tank, the supernatant that has passed through the V-shaped notch from the first tank and accumulated in the second tank is precipitated in the same manner, and the supernatant of the second tank is aerated. You may make it send to the apparatus 53. FIG. In that case, it is more effective if an appropriate precipitant is added to the notch tank 52.
[0066]
  In the notch tank 52, the flow rate of the liquid passing through the V-shaped notch is measured at the water level of the notch, and an aqueous solution containing harmful substances such as VOCs is continuously fed into the aeration device 53, and is made harmless by the aeration device 53. It is processed. A harmful gas containing VOCs and the like separated by the aeration device 53 during the detoxification process is detoxified by the activated carbon adsorption tower 55 and then released into the atmosphere. In the case of VOCs contamination, the water detoxified by the aeration device 53 is temporarily stored in a two-tank water tank 54 and is used for circulation.
  It should be noted that the two-tank water tank 54 can perform a precipitation process in which the contaminant 6 is precipitated and removed in the two-tank notch tank 52 or a precipitation process having a higher level of purification action.
[0067]
  The water that was temporarily accumulated in the water tank 54 and secured the amount necessary to continue the continuous operation was pressurized to about 200 Mpa by the ultrahigh pressure pump 7 and simultaneously pressurized to about 0.5 Mpa by the ultrahigh pressure pump 7. A fluid 2 mixed with air and having a high level of energy is injected through an injection hole 30 in an above-ground portion of the injection well 3 through a boring device 50. And it injects to the contaminated formation 1 from the injection port 5 opened to the underground side wall of the injection well 3. At the injection port 5, water and air are respectively supplied to the injection port 5 in a pressurized state, and are appropriately mixed by a nozzle (not shown) of the injection port 5 to produce a high-pressure cleaning effect. Here, the first cleaning medium is water, the second cleaning medium is air, and the third cleaning medium is “the ion exchange substance and the adsorbing substance and at least one of the heavy metal mineral forming solution” according to claim 3. You may make it mix.
[0068]
  The super-high pressure jet water 20 containing bubbles generated in this way has a considerable strata destruction action and cleaning effect on the contaminated formation 1 due to the synergistic effect of the sparsing phenomenon and the sprinkler action. Accordingly, it exhibits a high cleaning effect even on contaminated formations 1 of clay, silt or mudstone that are poorly permeable. In particular, the injected ultra-high pressure jet water 20 and the sparged compressed air come into contact with the contaminant 6 dissolved in the water and the contaminant 6 adsorbed on the soil particles, so that the contaminant 6 is water. It has been confirmed that it has the effect of vaporizing from soil particles and separating and escaping.
[0069]
  Furthermore, because of the high-pressure conditions, the unsaturated zone expands as the groundwater level in the saturated zone falls, and the possible range of pollution purification increases. That is, since VOCs and the like cannot be volatilized when immersed in groundwater, when the groundwater in the contaminated formation 1 is pushed down under high pressure conditions, the VOCs and the like are exposed to air and are vaporized, so that they can be purified efficiently. .
[0070]
  Subsequently, the operation will be described.
  FIG. 5 is a flowchart showing the construction sequence of the purification method for the contaminated formation 1. First, in step S1 for destroying the formation, the formation of the formation is also destroyed by the ultra-high pressure water 20 injected from the injection port 5 of the injection well 3, and the contaminated formation 1 of clay, silt or mudstone is permeable. And the fluid 2 is infiltrated in the state of the ultrahigh pressure water 20. Here, the water pressure is 20 to 200 MPa, and the air is pressurized to about 0.5 to 0.7 MPa, 300 m.ThreeIt is effective to mix / h. However, it was put into practical use in consideration of economic effectsSystem (plant)However, even if it is possible to inject a water pressure exceeding 400 MPa, it is confirmed at this stage that the destructive effect on the contaminated formation 1 will not be increased for a large amount of cost to forcibly increase special equipment. Has been.
[0071]
  As an example of a good result, when the super-high pressure water 20 is injected from the injection port 5 into the contaminated formation 1 at a flow rate of 20 to 30 L (liter) / min, a saturation zone is artificially formed (S2). . The fluid 2 saturated in the unsaturated zone is artificially excluded from the saturated zone by securing an escape path by the amount of additional injection. If the absorption port 8 of the recovery well 4 is open in the formed saturation zone, the fluid 2 in the saturation zone seeks an outlet at the absorption port 8 and from there through the recovery well 4, the pollutant Since it is discharged to the surface together with 6, it is also recovered from the formed saturation zone. There is a distance D of about 2 m from the injection port 5 to the absorption port 8, and the contaminated formation 1 is purified before the fluid 2 passes through this distance D. The distance D is adjusted according to the physical properties of the contaminated formation 1 and the type of the contaminant 6 and is appropriately set in the range of 0.5 to 5.0 m.
[0072]
  The fluid 2 that has moved from the absorption port 8 to the recovery well 4 is pumped (S3) as the bubbles rise in the recovery well 4 that extends vertically to the ground. Further, a recovery mother pipe 41 in which a plurality of recovery wells 4 are connected on the ground is sucked by a vacuum pump 51 (FIG. 4). Under ultra high pressure purification, the high pressure fluid 2 formed in the unsaturated zone in the contaminated formation 1 is also pumped from the recovery well 4 (S3). In addition, since the volatilization of the volatile substance in the contaminated formation 1 is promoted by the pressure difference between the negative pressure and the ultrahigh pressure of the vacuum pump 51, there is an effect of recovering all residues such as VOCs from the contaminated formation 1.
[0073]
  The fluid 2 containing VOCs collected from the fluid suction port of the vacuum pump 51 is aerated (S4) in the aeration tank 53 and separated into gas containing VOCs and water from which VOCs have been removed. Here, since the pollutant is only VOCs, if it is determined that the fluid 2 has been completely detoxified, it may be discharged / drained (S7). If it is determined that it is more advantageous to use the circulating fluid, the fluid 2 is recycled and reused as the cleaning medium (S8). For example, detoxified water is temporarily stored in the water tank 54 and re-injected into the injection well 3 by the ultrahigh pressure pump 7.
[0074]
  If heavy metal is contained in the water from which VOCs have been removed, detoxification treatment (S5) is performed according to the type of the heavy metal. This detoxification process (S5) is an established technique, and further description is omitted.
[0075]
  On the other hand, when the fluid 2 containing VOCs is aerated by the aeration device 53 (S4), the toxic gas containing VOCs separated from the fluid 2 is toxic in the activated carbon adsorption tower 55 so as not to cause air pollution. The components are adsorbed and removed, detoxified (S6), and then released into the atmosphere (S7).
[0076]
  In addition, in the construction sequence shown in the flowchart of FIG. 5, it is not specified to press-fit a fluid having a purifying function by any one of physical action and chemical reaction, and metabolism and promotion of microorganisms, and high-pressure washing. This assumes the case of the contaminated formation 1 that previously contains the methane-utilizing bacteria shown in FIG. 2, and is premised on the fluid 2 already having a purification function by metabolism of microorganisms.
[0077]
  Here, the substance etc. which comprise the "purification function by any one of the physical action and chemical reaction, and the metabolism of microorganisms, its promotion, and high-pressure washing | cleaning" defined in Claim 1 are illustrated concretely. Nutrient sources for anaerobic methanogenic microorganisms, which are different from the methane-utilizing bacteria described above, include growth nutrient sources for methanogenic microorganisms such as lactic acid, methanol, ethanol, acetic acid, citric acid, pyruvic acid, and polypeptone. As commonly known nutrients.
[0078]
  In addition, as a growth nutrient source for sulfate-reducing microorganisms, nutrients generally known as growth nutrient sources for sulfate-reducing microorganisms represented by lactic acid, methanol, ethanol, acetic acid, citric acid, pyruvic acid, polypeptone, sugar-containing organic substances, etc. It's okay. Furthermore, organic wastewater and waste that are subject to methane fermentation treatment are effective as a source of growth nutrient for heterotrophic anaerobic microorganisms, such as beer brewing wastewater, starch wastewater, dairy wastewater, and sugarmaking wastewater. And beer lees, okara, and sludge.
[0079]
  As the inorganic reducing agent to be added to the fluid 2, for example, reduced iron, cast iron, iron-silicon alloy, titanium alloy, zinc alloy, manganese alloy, aluminum alloy, magnesium alloy, calcium alloy and a water-soluble compound thereof are used. Choose at least one. In the presence of such a reducing agent, reductive halogenation by a combination of physical action and chemical reaction and microorganisms can be promoted.
[0080]
  In particular, the reducing agent preferably contains a large amount of reduced iron or cast iron. Alternatively, the reducing agent is iron-silicon alloy, titanium-silicon alloy, titanium-aluminum alloy, zinc-aluminum alloy, manganese-magnesium alloy, aluminum-zinc-calcium alloy, aluminum-tin alloy, aluminum-silicon alloy, magnesium. -It is preferably at least one selected from the group consisting of a manganese alloy and a calcium-silicon alloy.
[0081]
  The reducing agent may be a salt composed of an organic acid or hypophosphorous acid and iron, titanium, zinc, manganese, aluminum, or magnesium.
Further, the reducing agent is preferably a water-soluble compound because the main component of the fluid 2 as a purification medium is often water.
[0082]
  It should be noted that the amount of reducing agent used should be adjusted in accordance with the state of the pollutant 6, and a preliminary test should be conducted on site to determine the added concentration individually according to the site conditions.
  Moreover, the substance mixed in the fluid 2 does not need to be limited to the reducing agent, and an oxidizing agent is effective. However, a specific description is omitted.
[0083]
  FIG. 6 is a plan view showing the arrangement of multiple wells and their rotation. Moreover, FIG. 7 is a flowchart which shows the construction order which considered the rotation of the well.
6 and 7, the rotation for appropriately exchanging the roles of the press-fit well 3 and the recovery well 4 will be briefly described.
[0084]
  First, wells are drilled (S11) in the order of A, B, C to W, X, and Y in a grid pattern at an interval of 2 m on the ground where the contaminated formation 1 is estimated. At this stage, the soil contamination diagnosis is possible by sampling the contaminated formation 1 using the wells A to Y as observation wells. After drilling to the well Y in the center of the contaminated area, the well Y is turned into a press-fit well 3 (S12). At that time, in the boring device 50, the high pressure jet water 20 is replaced with a rod 31 capable of being press-fitted from a drilling rod (not shown) and connected to the delivery pipe of the ultrahigh pressure pump 7.
[0085]
  In FIG. 6, the wells A to X other than Y are set as the recovery well 4 (S13). The details will be described later with reference to FIG. A measuring instrument is connected to the extraction hole 40 of the recovery well 4, and the component, concentration, distribution, and the like of the pollutant 6 are measured in each well A to X by the fluid 2 to be extracted (S14). The purification method can be optimally set according to the measurement result.
[0086]
  The wells Q, R, S, T, U, V, W, and X in the immediate vicinity of the press-fit well Y are set as the recovery well 4 (S15). However, a typical method is merely illustrated for explaining the rotation.
[0087]
  Next, the press-fit well 3 is rotated from Y to X (S16). Then, the wells P, Q, R, Y, V, W, N, and O in the immediate vicinity of the press-fit well X are made the recovery well 4 (S17).
[0088]
  Further, the press-fit well 3 is rotated to X, W, V, U, T, S, R, and Q (S18). Then, if a predetermined function is performed on the injection well Q and the recovery wells A, B, C, R, Y, X, O, and P corresponding to the injection well Q, purification is incomplete according to the above-described measurement results. The recovery well at the point is made into a press-fit well, and purification is proceeded in the same manner (S19). Furthermore, the achievement degree of purification can be confirmed (S20) based on the measurement results described above. If unsuccessful, complete purification can be achieved by rotating and confirming S12 to S20.
[0089]
  FIG. 8 is a diagram mainly showing details of the recovery well pipe, (a) a columnar estimation schematic diagram, (b) a cross-sectional view, (c) an enlarged view of the screen, and (d) an arrangement view of slits constituting the screen. is there.
[0090]
  As shown in FIG. 8 (a) columnar estimation schematic diagram, when the range of 14 to 42m underground is the contaminated formation 1 and is in a geological state different from the non-contaminated formation 9, as shown in FIG. 8 (b). A metal tube 43 is inserted vertically into the well. On the outer periphery of the metal tube 43, the fine holes formed by the slits 48 shown in FIGS. 8C and 8D constitute the absorption port 8 (FIG. 3) having the function of the screen 47. The screen 47 is set to a metal pipe 43 that extends from the basement 42 to 11 m, and the sand between the outer circumference of the metal pipe 43 and the inner wall of the well is filled with dredged sand No. 2 as clogging prevention sand 44. And the contaminated stratum 1 and the ground surface are kept airtight by packing the water-impervious seal 45 in the underground 11 to 10 m. Backfill 1m underground to the ground surface with backfill soil 46.
[0091]
  If the ground surface is covered with a non-illustrated air packer (air-tight lid) or leveled concrete with a thickness of about 30 cm for the same purpose as the water-tight seal 45, the fluid 2 will not leak. So it is effective.
[0092]
  The metal tube 43 inserted vertically into the well shown in FIG. 8B can be pulled up as necessary. Therefore, in order to realize the well rotation shown in FIG. 6, the recovery well 4 is switched to the press-fit well 3 and vice versa. At that time, the degree of purification at each well is observed, and if it is determined that the purification of heavy metal contamination has not been achieved, the well and / or its well determined to have heavy metal contamination remaining. Near wells are filled with ion exchange material and adsorbent material.
Although not shown in FIGS. 7 and 8, the ion exchange material and the adsorbing material are poured into the metal tube 43 from the ground and filled with powder or granular materials and filled to the bottom of the well. What is necessary is just to extract the metal tube 43 on the ground, and another method may be used.
[0093]
  As specific ion exchange materials and adsorbent materials, zeolite, allophane, imogolite and activated carbon are used. Since these ion exchange materials and adsorbing materials have a function of adsorbing harmful substances such as heavy metals, pollutants such as heavy metals are incorporated into the ion exchange materials and adsorbing materials and have an action of sealing off heavy metal poisons. Since it did in this way, also when using the method which press-fits the said fluid from one well and collect | recovers from another well, it can purify | clean at a high level evenly with respect to a wide contaminated formation. In addition, the contaminants caused by heavy metals can be fixed and purified in the contaminated formation.
[0094]
  And the equipment arrangement | positioning on the ground shown in FIG. 4 respond | corresponds along the procedure shown in FIG. 5 thru | or FIG. In this way, after completely purifying the contaminated formation 1,System (plant)Is completed by, for example, removing and refilling the well.
In addition, contaminants caused by heavy metals are taken into the ion exchange material and adsorbing material to seal off heavy metal poisons. That is, in the case of heavy metals, it does not elute by fixing minerals.
[0095]
【The invention's effect】
  As described above, according to the first aspect of the present invention, the contaminants that are entangled with the particulate clay or silt or mudstone are removed from the physical action, chemical reaction, microbial metabolism, and high-pressure washing. It can be rendered harmless while being controlled to a suitable state.
[0096]
  Also, bioaugmentation that injects single or limited types of microorganisms into the ground at unusually high concentrations that cannot be in normal ecosystems, in line with the purpose of purifying contaminated formations. However, there is no secondary contamination in which the microorganisms grow abnormally, and there is no fear of adversely affecting the ecosystem, so public acceptance is obtained.
[0097]
  And since the conditions for killing the microorganisms are realized by the ultra-high pressure injection exceeding the living conditions of the microorganisms, the technology related to the in situ contaminated formation purification method and apparatus using the ultra-high pressure injection, The objective can be achieved within the scope of the facility or on its extension.
[0098]
  According to the second aspect of the present invention, a wide range of contaminated formations are purified at a high level without unevenness. In addition, the contaminants caused by heavy metals can be fixed and purified in the contaminated formation.
[0099]
  According to the third aspect of the present invention, the contaminants caused by heavy metals can be fixed and purified in the contaminated formation.
[0100]
  According to the fourth aspect of the present invention, even when the clay, silt or mudstone contaminated formation is difficult to permeate the fluid, the liquid pressurized to the range of 20 to 500 MPa heats the clay, silt or mudstone. While breaking, it can penetrate, stir and wash. In addition, if the gas is pressurized to a range of 0.1 to 1.0 MPa, it is mixed with groundwater in the formation and becomes microbubbles due to sparsing, and the effect of stirring and washing is enhanced. Since the processing contaminant is lifted toward the ground together with the liquid, it becomes easy to perform the detoxification process.
[0101]
  According to the fifth aspect of the present invention, by depressurizing the contaminated formation around the recovery well, volatile pollutants are volatilized from the contaminated formation, so that the detoxification process can be easily performed.
[0102]
  According to the invention of claim 6, by injecting the fluid into the contaminated formation at a high pressure, the water level of the contaminated groundwater is pushed down to a deeper level. In the case of a VOCs contaminated formation that has been submerged before purification, etc. In this case, the contaminated formation is exposed to air, and it can be purified more efficiently in a wider range up to a deeper layer.
[0103]
  Claim7 and claim 10According to the invention according to the present invention, if the total amount of the fluid used is reduced, the amount of the chemical substance or microorganism used to maintain the function of any one of the physical action, chemical reaction, microorganism metabolism, and high-pressure washing is also increased. Costs can be reduced because it decreases. Further, if the fluid is circulated in a closed loop, it is difficult to diffuse secondary environmental pollution.
[0104]
  According to the invention which concerns on Claim 8, Claim 9, and Claim 10, efficiency can be improved by using the existing purification equipment and technology together. In other words, in order to reduce the burden on those who purify polluted environments that are positioned as a global social urgent task, the limited management resources can be efficiently used by combining existing purification equipment and technologies. Operate, clean up contaminated strata and protect the global environment.
[0105]
  According to the invention which concerns on Claim 11, it can purify | clean efficiently with few number of wells.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a contaminated formation explaining the basic embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a contaminated formation suitable for the present embodiment.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an arrangement of a press-fit well and a recovery well.
[Fig. 4]System (plant)It is a schematic diagram which shows a structure.
[Figure 5] Contaminated areaLayeredIt is a flowchart which shows the construction order of the purification method.
FIG. 6 is a plan view showing the arrangement of multiple wells and their rotation.
FIG. 7 is a flowchart showing a construction sequence in consideration of well rotation.
FIG. 8 is a diagram mainly showing details of a recovery well pipe, (a) a columnar estimation schematic diagram, (b) a sectional view, (c) an enlarged view of the screen, and (d) an arrangement view of slits constituting the screen.
[SignDescription]
1 Contaminated strata
2 Fluid
3 injection wells
4 recovery wells
5 injection port
6 Pollutants
7 Super high pressure pump
8 Absorption port
10 Contaminated soil
11 Clay layer
20 Super high pressure water
21 Methane-utilizing bacteria
22 Contaminated groundwater
22a Normal groundwater level
22b Groundwater level pushed down
30 injection hole
31 Rod
40 extraction holes
42 Valve
43 Metal tube
44 Anti-clogging sand
45 Waterproof seal
46 Backfill soil
47 screens
48 slits
49 Bottom cover
50 Boring equipment
51 vacuum pump
52 Notch tank
53 Aeration equipment
54 Aquarium
55 Activated carbon adsorption tower
100 ground
D injectionMouthAbsorptionMouthDistance at

Claims (11)

汚染地層(1)中に、物理作用と化学反応、そして微生物の代謝とその促進と高圧洗浄の何れかによる浄化機能を具備した流体(2)を圧入する圧入井戸(3)を形成し、
前記圧入井戸(3)の壁面または底部に設けられた噴射口(5)から、前記流体(2)を物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかの機能を制御する圧力で噴射し、
噴射された前記流体(2)が前記汚染地層(1)中を撹拌、洗浄し、汚染物質(6)を分離または分解させ、
前記汚染地層(1)中における未分解の汚染物質(6)を含む流体を回収井戸(4)から回収することにより前記汚染物質(6)を除去する汚染地層浄化方法であって、
微生物の代謝活性を維持する条件で前記流体(2)を前記圧入井戸(3)から圧入する第1の段階と、
前記微生物の代謝により汚染地層浄化を行う第2の段階と、
前記第2の段階で汚染地層浄化が完了した後、前記微生物を死滅させる条件に切り換えて前記流体(2)を前記圧入井戸(3)から圧入する第3の段階と、を備え、
前記微生物を死滅させる条件は当該微生物の生存条件を超えた超高圧噴射により実現すること特徴とする汚染地層浄化方法。
In the contaminated formation (1), a press-fitting well (3) for injecting a fluid (2) having a purification function by physical action and chemical reaction, microbial metabolism, promotion thereof, and high-pressure washing is formed.
The fluid (2) is injected from the injection port (5) provided in the wall surface or bottom of the press-fitting well (3) with a pressure that controls any of the functions of physical action, chemical reaction, microorganism metabolism, and high-pressure washing. And
The jetted fluid (2) stirs and cleans the contaminated formation (1 ) , separates or decomposes the contaminant (6) ,
A contaminated formation purification method for removing the contaminant (6) by recovering a fluid containing undegraded contaminant (6) in the contaminated formation (1) from a recovery well (4) ,
A first step of injecting the fluid (2) from the injection well (3) under conditions that maintain the metabolic activity of the microorganisms;
A second step of purifying the contaminated formation by metabolism of the microorganisms;
A third stage of injecting the fluid (2) from the injection well (3) by switching to a condition for killing the microorganisms after the contaminated formation purification is completed in the second stage,
A method for purifying a contaminated formation, characterized in that the condition for killing the microorganism is realized by ultra-high pressure injection exceeding the living condition of the microorganism .
前記浄化機能を具備した流体(2)を回収する回収井戸(4)および前記噴射口(5)を上下移動可能とする前記圧入井戸(3)を適宜間隔を有して削孔により形成し、
前記圧入井戸(3)と前記回収井戸(4)とは適宜ローテーションにより圧入と回収の役割を交換し、
重金属による汚染物(6)が残留していると判断された井戸および/またはその近傍井戸には、イオン交換物質および吸着物質を充填することを特徴とする請求項1に記載の汚染地層浄化方法。
The recovery well (4 ) for recovering the fluid (2) having the purification function and the press-fit well (3) capable of moving up and down the injection port (5) are formed by drilling with appropriate intervals,
The press-fit well (3) and the recovery well (4) exchange the roles of press-fit and recovery by appropriate rotation,
2. The contaminated formation purification method according to claim 1, wherein the well and / or its neighboring well in which the contaminant (6) due to heavy metal remains is filled with an ion exchange material and an adsorbing material. .
イオン交換物質および吸着物質と、含重金属鉱物形成溶液の少なくとも1種を前記流体(2)に混入することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の汚染地層浄化方法。The contaminated formation purification method according to claim 1 or 2 , wherein at least one of an ion exchange material and an adsorbing material and a heavy metal mineral forming solution is mixed in the fluid (2) . 前記流体(2)として20〜500MPaの範囲に加圧された液体および/または0.1〜1.0MPaの範囲に加圧された気体を前記圧入井戸(3)内に圧入することを特徴とする請求項1〜請求項3のうちの何れか1項に記載の汚染地層浄化方法。A liquid pressurized to a range of 20 to 500 MPa and / or a gas pressurized to a range of 0.1 to 1.0 MPa as the fluid (2) is pressed into the press-fit well (3) . The contaminated formation purification method according to any one of claims 1 to 3. 前記回収井戸(4)からは負圧ポンプで前記流体(2)を吸引することを特徴とする請求項1〜請求項4のうちの何れか1項に記載の汚染地層浄化方法。The contaminated formation purification method according to any one of claims 1 to 4, wherein the fluid (2) is sucked from the recovery well (4) by a negative pressure pump. 前記汚染地層(1)および汚染地下水(22)に前記流体(2)を高圧で噴射して洗浄することを特徴とする請求項1〜請求項のうちの何れか1項に記載の汚染地層浄化方法。Contamination strata according to any one of claims 1 to 5, characterized in that washing the contaminated formation (1) and the fluid in the contaminated ground water (22) (2) was injected at a high pressure Purification method. 前記回収井戸(4)から回収された前記流体(2)を無害化処理し、前記無害化処理された流体(2)の一部または全部を循環利用することを特徴とする請求項1〜請求項のうちの何れか1項に記載の汚染地層浄化方法。The fluid (2) recovered from the recovery well (4) is detoxified, and part or all of the detoxified fluid (2) is circulated and used. Item 7. The contaminated formation purification method according to any one of Items 6 above. 前記回収井戸(4)から回収された前記流体(2)を無害化処理する工程として、活性炭による汚染物質吸着工程および/または曝気工程を備えたことを特徴とする請求項7に記載の汚染地層洗浄方法。The contaminated formation according to claim 7, further comprising a pollutant adsorption step and / or an aeration step with activated carbon as a step of detoxifying the fluid (2) recovered from the recovery well (4). Cleaning method. 請求項1〜請求項のうちの何れか1項に記載の汚染地層浄化方法に用いる汚染地層浄化システムであって、
前記圧入井戸(3)内へ加圧した流体(2)を圧入する超高圧ポンプ(7)と、
前記超高圧ポンプ(7)により圧入された前記流体(2)を前記汚染地層(1)内に圧入井戸(3)の内側で地中側壁に開口した噴射口(5)から流体(2)を噴射しながらきりもみ回転する金属管のロッド(31)と、
前記圧入井戸(3)から所定間隔の削孔により形成された回収井戸(4)と、
前記回収井戸(4)から流体(2)を吸引して汲み上げる真空ポンプ(51)と、
前記回収井戸(4)から回収された前記流体(2)を無害化処理する手段として、活性炭による汚染物質吸着手段および/または曝気手段を備えたことを特徴とする汚染地層浄化システム
A contaminated formation purification system for use in the contaminated formation purification method according to any one of claims 1 to 8 ,
An ultrahigh pressure pump (7) for pressurizing the pressurized fluid (2) into the press-fit well (3);
The fluid (2) injected by the ultra-high pressure pump (7) is injected into the contaminated formation (1) from the injection port (5) opened to the underground side wall inside the injection well (3). A metal tube rod (31) that rotates while being sprayed,
A recovery well (4) formed by drilling at a predetermined interval from the press-fit well (3);
A vacuum pump (51) for sucking and pumping fluid (2) from the recovery well (4);
A contaminated formation purification system comprising a pollutant adsorbing means and / or an aeration means using activated carbon as a means for detoxifying the fluid (2) recovered from the recovery well (4).
前記流体(2)の一部または全部を循環利用するための流体貯蔵槽を備えたことを特徴とする請求項に記載の汚染地層浄化システムContaminated strata purifying system according to claim 9, further comprising a fluid reservoir for recycling part or all of the fluid (2). 前記回収井戸(4)の壁面または底部に設けられた吸収口(8)から、前記汚染地層(1)を介した前記噴射口(5)までの距離を0.5〜5.0mの範囲に設定したことを特徴とする請求項9または請求項10に記載の汚染地層浄化システムThe distance from the absorption port (8) provided in the wall surface or bottom of the recovery well (4) to the injection port (5) through the contaminated formation (1) is in the range of 0.5 to 5.0 m. The polluted geological purification system according to claim 9 or 10, which is set.
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