JP4347717B2

JP4347717B2 - 土壌浄化方法

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Publication number: JP4347717B2
Application number: JP2004042378A
Authority: JP
Inventors: 力稲葉; 幸三佐藤; 正孝武井; 伸一山下; 大地山下
Original assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Current assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2024-02-19
Also published as: JP2005230667A

Description

本発明は、土壌浄化方法に関し、より詳細には、打設されたコンクリートおよびその下側の土壌を削孔し、孔に注入管を挿入し、マグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）を含む酸化鉄粉を水に分散させたスラリーに圧縮空気を混入して注入管に供給し、先端部に設けられる少なくとも１つの吐出口から土壌に向けて吐出させることにより、酸化鉄粉を土壌に広く行き渡らせ、汚染土壌を浄化する土壌浄化方法に関する。

汚染土壌の浄化において、金属触媒と酸化剤との反応によって生成する強い酸化力を有するラジカルにより、トリクロロエチレンといった有機塩素化合物を酸化分解して無害化する方法（触媒酸化法）が用いられている。この方法は、金属触媒および酸化剤が汚染物質である有機塩素化合物と接触することにより、短時間で化学反応を起こし、二酸化炭素と塩化物イオンとに分解して無害化することから、従来使用されている通気井戸などから空気や温風を通気して土壌中からストリッピングする方法や土壌ガス吸引法に比べて浄化期間を大幅に短縮することができるという利点を有している。従来の土壌ガス吸引法などは、吸引したガスを分解するなどの二次処理を必要とし、また、二次処理において塩化ビニルモノマーといった副生成物が発生するため、さらなる処理が必要となるといった問題を生じていたが、触媒酸化法は、二次処理を必要とすることなく、浄化期間も短縮でき、残留性のない酸化剤と自然環境中に存在する金属触媒を使用することで、環境負荷を小さくすることができるという利点を有している。

この触媒酸化法として、例えば、所定量の鉄粉を水などに混入し、ビット先端のノズルから噴射しながらボーリングを行う、原位置における鉄粉注入による汚染土壌浄化方法が提案されている（特許文献１参照）。先端付近に撹拌翼を有するロッドを回転させつつ、汚染地盤中に貫入する貫入工程と、汚染地盤に過酸化水素と第１鉄塩を供給する供給工程と、汚染地盤を撹拌翼によって撹拌する工程と、ロッドを引き抜く引き抜き工程とを含み、撹拌工程において、過酸化水素と第１鉄塩とが供給された汚染地盤が撹拌され、汚染地盤と過酸化水素と第１鉄塩とが混合される汚染地盤の清浄化方法が提案されている（特許文献２参照）。また、汚染地盤を削孔して注入井を挿入し、注入井に設けられた注入用ノズルから汚染地盤中に、有害物質を不溶化させる不溶化剤を注入する汚染地盤の浄化方法が提案されている（特許文献３参照）。この浄化方法は、不溶化剤として硫酸第１鉄を用い、間欠タイミングでパルス状に噴射注入するものである。

しかしながら、上述した方法は、水に溶解した鉄粉または硫酸第１鉄水溶液を噴射し、撹拌翼などにより撹拌して土壌と鉄および過酸化水素とを混合することを可能にし、また、不溶化剤を高圧の空気とともに送り、間欠的に噴射することで地盤中のより遠い位置まで行き渡らせることを可能にするものの、１つのノズルからでは一方向の土壌にのみ噴射されるため、ノズルの向きを変更しなければならず、また、土壌中においてノズル向きを変更することは容易ではなく、ロッドに開口部がある場合にはより遠くにまで噴射させることが困難であり、間欠的に噴射するのみでは全体に行き渡らないといった問題があった。また、現実には、鉄粉がノズルまたは開口部から噴射される際、水溶液中に均一なままで、または空気中に均一なままで噴射することは困難であり、途中のラインなどにおいて堆積し、効果的に噴射させることが困難となっており、硫酸第１鉄水溶液のように水溶液にすることで堆積や目詰まりなどを抑制することができるものの、溶液を多量に必要とするといった問題があった。

これらの問題を解決するべく、原位置において鉄粉および過酸化水素を噴射させつつ、土壌と撹拌し、均一に混合する方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。この方法は、撹拌部材を使用して所定深さまで削孔した後、その撹拌部材に設けられる注入管から鉄粉および過酸化水素を噴射し、かつ撹拌部材により土壌に均一に混合するというものである。

例えば、油の洗浄作業を伴う工場では、揮発性有機化合物を使用するのが一般的であり、長期間にわたる操業の結果、機械下の土壌が揮発性有機化合物で汚染されており、このような工場においては、機械を稼働させたままで機械下の土壌汚染処理が求められており、上述したロッドを使用する方法では、ボーリングし、ロッドを挿入することにより、鉄粉等を供給することは可能であるが、均一に、かつ充分な量の鉄粉等を供給することができないといった問題があり、また、上述した撹拌部材を使用する方法では、大規模な工事を必要とし、機械を稼働させたままで汚染処理を行うことはできないといった問題があった。

ここで、止水、地盤強化、変状防止等をコンパクトな設備により簡便に実施することができる薬液注入工法が提案されている（特許文献５参照）。この工法は、薬液注入パイプを地中に挿入し、エジェクト装置を使用し、薬液に空気を混入して薬液注入パイプを通して注入するものである。この工法は、注入材を空気とともに地中に供給することにより、注入材が空気とともに地中に浸透し、広範囲に行き渡らせることができ、細砂において団子状にしか注入材が入らないといった問題も生じないという利点を有するものである。

特開２０００−１３５４８３号公報特開２００１−０７９５３４号公報特開２００１−１２９５２６号公報特開２００３−２５１３２７号公報特開２００３−２１３６６４号公報

本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、機械を操業したままで汚染土壌の浄化を行うため、上述した薬液注入工法を採用し、広範囲にわたって均一に、所定量の酸化鉄粉を行き渡らせ、揮発性有機化合物の分解処理をより効果的に、かつ短期間で実施できる方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記薬液注入工法を採用し、かつ、所定量を確実に供給するために比重が小さく、揮発性有機化合物の高い分解作用を有するマグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）を含む酸化鉄粉を供給することにより、効果的かつ短期間で汚染土壌を浄化することができることを見出すことによりなされたものである。上記目的は、本発明の土壌浄化方法を提供することにより達成することができる。

すなわち、本発明の請求項１の発明によれば、土壌に孔を削孔し、少なくとも１つの吐出口を備える注入管を前記孔に挿入するステップと、
マグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）を含む酸化鉄粉を水に分散させたスラリーに圧縮空気を混入させて前記注入管に供給するステップと、
前記圧縮空気が混入された前記スラリーを、前記吐出口から前記土壌に向けて吐出させるステップとを含む土壌浄化方法が提供される。

本発明の請求項２の発明によれば、前記スラリーは、焼き石膏をさらに含むことを特徴とする土壌浄化方法が提供される。

本発明の請求項３の発明によれば、前記スラリーは、前記水に前記酸化鉄粉を分散させた後に、前記焼き石膏を添加することにより、または、前記酸化鉄粉と前記焼き石膏とを混合し、前記水に分散させることにより作成されることを特徴とする土壌浄化方法が提供される。

本発明の請求項４の発明によれば、前記供給するステップでは、前記スラリーを噴射させ、前記圧縮空気を前記スラリーの流れの方向と反対方向に供給することにより、噴射された前記スラリーに前記圧縮空気を気泡として混入させることを特徴とする土壌浄化方法が提供される。

本発明の請求項５の発明によれば、前記吐出させるステップでは、前記注入管を回転および上昇させつつ、前記スラリーを吐出させることを特徴とする土壌浄化方法が提供される。

本発明の請求項６の発明によれば、前記挿入するステップは、複数の孔を削孔し、各孔にケーシングを挿入するステップと、前記ケーシング内に前記注入管を挿入した後、該ケーシングを前記孔から取り除くステップとを含む土壌浄化方法が提供される。

本発明の請求項７の発明によれば、前記注入管は、内部に前記吐出口を閉鎖する栓を備え、前記挿入するステップでは、前記栓により前記吐出口が閉鎖されており、前記吐出させるステップでは、前記注入管への前記スラリーの供給により前記栓が押し下げられ、前記吐出口を開放する土壌浄化方法が提供される。

本発明の請求項８の発明によれば、前記供給するステップは、所定量の前記スラリーを供給するステップを含み、前記吐出させるステップは、前記所定量のスラリーを吐出させた後、前記注入管を所定高さまで上昇させるステップを含み、前記供給するステップと前記吐出させるステップとを繰り返すことを特徴とする土壌浄化方法が提供される。

本発明の土壌浄化方法を提供することにより、分解剤である酸化鉄粉を、確実に所定量供給することができ、広範囲に行き渡らせて土壌を浄化することが可能であるため、効果的かつ短期間に土壌を浄化することができる。

また、本発明の土壌浄化方法は、酸化鉄粉とともに水を供給するため、土壌強度が低下するものの、焼き石膏を上記酸化鉄粉とともに供給することにより固化速度を遅延させ、広範囲に行き渡らせて均一に固化することができるため、別途固化材を供給する必要がなくなり、設備コストを安価にすることができ、短期間で施工することができる。

油の洗浄作業を伴う工場では、揮発性有機化合物を使用するのが一般的であり、長期間にわたる操業の結果、機械下の土壌が揮発性有機化合物で汚染されており、このような工場においては、機械を稼働させたままで機械下の土壌汚染処理が求められている。本発明の土壌浄化方法は、上述した揮発性有機化合物を使用する油の洗浄作業を伴う工場において、機械を稼働させたまま、その機械下の揮発性有機化合物により汚染された土壌を浄化するのに、特に有効な方法である。また、本発明の土壌浄化方法は、上述した従来の方法に比較し、効果的かつ短期間に分解処理することができるという特徴を有するものである。なお、分解処理できる揮発性有機化合物としては、テトラクロロエチレン（ＴＣＥ）、ペルクロロエチレン（ＰＥＣ）、１，１−ジクロロエチレン（ＤＣＥ）、トランス−１，２−ＤＣＥ、シス−１，２−ＤＣＥ、１，１，１−トリクロロエタン（ＴＣＥｔ）、１，１，２−ＴＣＥｔ、ジクロロメタン（ＤＣＭ）などを挙げることができる。本発明の方法では、その他、ダイオキシン類、残留農薬なども分解、除去することができる。これらの分解、除去は、マグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）を含む酸化鉄粉を水に分散させたスラリーに、さらに圧縮空気を混入させて供給し、汚染土壌に充分な量の酸化鉄粉を広く行き渡らせることにより行われる。

ここで、本発明の土壌浄化方法に用いることができる酸化鉄粉について説明する。本発明に使用される酸化鉄粉は、マグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）を約７０質量％〜約９０質量％含有することが好ましい。なお、その他の成分については、例えば、純鉄（Ｆｅ）や２価鉄（Ｆｅ^２＋）などとすることができる。２価鉄としては、２価の酸化鉄（ＦｅＯ）などとすることができる。従来の鉄粉を用いる浄化方法では、鉄粉を汚染土壌に混合した場合、例えば、ＴＣＥは中間副生成物であるシス−１，２−ＤＣＥなどを生じ、最終的に多くがエチレンおよびアセチレンに分解される。したがって、これらガスをさらに分解する装置および工程が必要とされる。これに対し、上記酸化鉄粉を用いた場合には、エチレンガスやアセチレンガスへの分解に止まらず、分解反応が炭酸ガスまで進行する。本発明では、上記酸化鉄粉を用いることにより、分解処理工程において副生成物を生じないため、他の工程や装置を必要とせず、処理期間を大幅に短縮することができる。

本発明に使用される酸化鉄粉は、比重が４〜５であり、平均粒子径が０．０５μｍ〜０．２μｍのものを用いることができる。このように、比重７．８の鉄粉に比べて比重が小さく、かつ微細な粒子径のものを用いることにより、水に容易に分散し、安定なスラリーを形成することができる。供給圧力は、水に分散した状態で供給することができるのであればいかなる圧力であってもよい。また、この酸化鉄粉は、従来において使用される鉄粉とは異なり、二次的に発生する赤錆による赤水も生じることがないといった利点を有する。本発明では、上記酸化鉄粉を用いることにより、より少ない水量かつ低圧で、所定量供給することができる。これは、多量の水分供給による地耐力の低下、高圧（例えば、１０ＭＰａ〜３０ＭＰａ）で供給する場合に生じる地割れ、供給量が少ないことによる不充分な分解、多量の鉄粉供給によりかかる材料コスト、高圧供給によりかかる追加の設備コストといった問題を解決する。

本発明では、汚染土壌に対する上記酸化鉄粉を混合する割合は、汚染土壌における揮発性有機塩素化合物の濃度によっても異なるが、土壌１ｍ^３に対し、例えば、１５ｋｇ〜１５０ｋｇとすることができる。また、水：酸化鉄粉が、質量比で２：１〜１５：１とすることができる。なお、酸化鉄粉は多いほど分解、除去作用を付与することができるが、安価で実施し、かつ酸化鉄粉を供給するために水量が増加することによる地耐力の低下を抑制するため、上記値とすることが好ましい。

本発明においてスラリーは、圧縮空気を混入させて供給する。これは、スラリーが土壌に向けて吐出される場合、含まれる圧縮空気によって土壌中に存在する間隙を押し広げ、その間隙を通して広範囲にスラリーを行き渡らせるためである。この圧縮空気はまた、土壌中に存在する水分やガスを追い出し、その水分やガスがそれまで存在していた空間にスラリーを供給することを可能にする。なお、スラリーに混入される圧縮空気は、土壌中に地割れなどが発生しない、例えば、０．７ＭＰａ〜２．０ＭＰａの圧力とすることができる。土壌中に浸透し、上記間隙または空間に供給されたスラリーは、水のみがさらに浸透し、その間隙または空間などに酸化鉄粉が堆積することにより、その間隙または空間などを通して流れる揮発性有機化合物などが分解処理される。

図１〜図５を参照して、本発明に用いることができる装置について説明する。図１は、本発明に用いることができる装置の概略図である。図１に示す装置１は、上記機械が設置される土間コンクリートおよびその下側の土壌２を削孔するボーリングマシン３と、ボーリングマシン３に配設されるロッド４と、圧縮空気とスラリーとを混合する混合装置５と、圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置６と、スラリーを供給するスラリー供給ポンプ７と、スラリーを収容する容器８とを含む構成とされている。ロッド４と混合装置５とがライン９で、混合装置５と圧縮空気供給装置６とがライン１０で、混合装置５とスラリー供給ポンプ７とがライン１１で、スラリー供給ポンプ７と容器８とがライン１２でそれぞれ接続されている。また、ロッド４は、回転可能とされる必要があるため、ロッド４とライン９とがスイベルジョイント１３を介して接続されている。

図１に示す装置１は、ボーリングマシン３を使用し、ロッド４を回転させながら降下させ、所定深さまで削孔することができる。ロッド４の先端には、切刃が設けられており、回転および降下により土壌を削孔することができる。また、ロッド４は、水または空気を供給することができる管を内部に備えており、削孔時に水または空気を供給することができる。なお、この水または空気の供給により、削孔中の地盤への衝撃を低減させ、ロッド４に揺動撹拌効果を与えて削孔を容易にし、切刃の削孔時の発熱を抑制することができる。ロッド４による削孔後、圧縮空気供給装置６およびスラリー供給ポンプ７を始動することができる。圧縮空気およびスラリーは、混合装置５において混合され、圧縮空気の気泡を含むスラリーがロッド４を通して、ロッド４の管壁に設けられる少なくとも１つの吐出口１４から汚染土壌に向けて吐出される。なお、このロッド４は、削孔用にも、注入管としても使用することができるものである。本発明では、削孔用ロッドと、注入管とが別個のものとすることもできる。スラリーは、土壌の空隙を、または、スラリー中に含まれる圧縮空気により押し広げられる間隙を、または、土壌に存在していた水分やガスを圧縮空気により追い出してできた空間を通して広範囲に供給される。吐出口が向いた土壌の方向へは容易に浸透するものの、その吐出口が向いた方向とは反対方向には浸透しにくい。したがって、その反対方向にも吐出口があることが好ましい。本発明では、四方に供給するために、９０°ごとに４つの吐出口を有することがより好ましい。

図２は、混合装置５で使用されるエジェクタ装置の断面図である。混合装置５は、エジェクタ装置２０を含んで構成されている。エジェクタ装置２０は、図１に示すライン９とライン１１とを接続する外管２１と、外管２１の内部に配設される内管２２と、流路縮小部２３と、分岐部２４とを備えている。流路縮小部２３は、流路を小さくするテーパを形成しており、流路の最も小さい開口部２５を通してスラリーが噴射されるようになっている。内管２２は、開口部２５に対向するように配設されていて、開口部２５を通して流れるスラリーが内管２２を通して流れるようになっている。図２に示す実施の形態では、開口部２５を通して流れるスラリーが適切に内管２２を通して流れるように、開口部２５に対向する内管２２の径が拡張されている。また、内管２２の外側管壁に向けて圧縮空気が供給されるように、外管２１の所定位置に分岐部２４が設けられ、分岐部２４を通して供給される圧縮空気は、外管２１と内管２２との間を通り、テーパに沿ってスラリーの流れの方向と反対方向に供給される。これにより、開口部２５を通して噴射されたスラリー中に圧縮空気が適宜気泡として混入される。この気泡を含むスラリーは、内管２２を通して、図１に示すライン９へと供給される。本発明では、スラリー中に圧縮空気を気泡状態で含むことにより、上述した間隙を適宜押し広げることができ、また、土壌中に含まれる水分やガスを適宜追い出し、その追い出した空間にスラリーを供給することができる。なお、気泡状態で供給されない場合には、圧縮空気とスラリーとの二相状態で供給されることとなり、吐出口から吐出されると、圧縮空気は上方に、スラリーは下方に分離して供給される。この場合、スラリーのみが供給される土壌では間隙を広げることができず、また、土壌中に含まれる水分やガスを追い出すこともできず、広範囲にわたってスラリーを行き渡らせることができないこととなる。

図３は、ロッド４の先端部を拡大して示した図である。ロッド４は、内管３０および外管３１からなる二重管を備える上部管３２と、上部管３２に接続され、深さ方向に対して垂直となる方向に向いた吐出口３３、３４と深さ方向に向いて先端から水または空気を吐出することができる吐出口３５を備える下部管３６とから構成されている。二重管の内管３０および外管３１は、吐出口３３、３４、３５に連続する内管３７および外管３８にそれぞれ接続されている。また、内管３７は、吐出口３３と吐出口３５とに接続され、吐出口３５に連続する通路３９を、内管３０および内管３７を通して鉄球４０を挿入することにより閉鎖することができる。なお、本発明においてロッド４は、内管３０および内管３７のみを備える構成であってもよい。また、吐出口３３に連続する内管３７、吐出口３４に連続する外管３８には、スラリー中の酸化鉄粉を分散状態で吐出させるため、螺旋溝などが形成されていてもよい。

図１に示すボーリングマシン３を使用して土間コンクリートおよび土壌２を削孔する場合には、内管３０および内管３７を通して水または空気を供給し、吐出口３５から排出させる。これにより、削孔中の地盤への衝撃を低減させ、下部管３６に揺動撹拌効果を与えて削孔を容易にし、切刃の削孔時の発熱を抑制することができる。所定深さまで削孔し、スラリーを供給する場合、上述したように、内管３０および内管３７を通して鉄球４０を挿入し、吐出口３５に連続する通路３９を閉鎖する。次に、内管３０および内管３７を通して、外管３１および外管３８を通して圧縮空気の気泡を含むスラリーを供給し、吐出口３３、３４から吐出させる。なお、削孔時に供給される水は、別途設けられるポンプにより供給され、圧縮空気は、圧縮空気供給装置６により、または、別途設けられる圧縮空気供給装置により供給される。

図４は、ロッド４の別の実施形態を示した図である。図４に示すロッド４の先端には、４つの吐出口４１が設けられ、吐出口４１を閉止するための略円錐状の栓４２が設けられている。また、ロッド４の先端には、空気抜き穴４３を備えるキャップ４４が設けられている。このロッド４は、複数準備され、予め削孔される複数の孔に挿入される。これにより、各ロッド４にライン９を接続するだけで、複数の孔を通して土壌に酸化鉄粉を供給することができ、施工期間を短縮することができる。

図４に示すロッド４を使用して土壌浄化を行う場合、図１に示すボーリングマシン３を使用して削孔し、削孔した孔にロッド４が挿入される。この時点では、図４（ａ）に示すように、栓４２とキャップ４４との間にはわずかな隙間があるものの、栓４２の下部に設けられたＯリング４５により栓４２には大気圧のみがかかっている状態で、下方には降下しないようにされている。

次に、ロッド４を通してスラリーを供給した場合、図４（ｂ）に示すように、スラリーにより栓４２が下方に押し下げられ、吐出口４１を開放し、スラリーを土壌に向けて吐出させる。なお、キャップ４４には、空気抜き穴４３が設けられており、栓４２が押し下げられることによりキャップ４４と栓４２との間に介在していた空気が排出される。

本発明の土壌浄化方法では、上記スラリーに、さらに焼き石膏を添加して供給することができる。この焼き石膏が添加されたスラリーは、水分を多く含む地盤や、上記のようにして酸化鉄粉とともに水を供給することにより軟化した地盤などにおいて、所定の強度を得るために使用することができる。従来から地盤強度を高めるために石膏を使用することが知られている。しかしながら、石膏を水に添加し、供給しようとする場合、容器内で固まったり、ライン途中で固まったり、供給することができたとしても、供給した部分のみの土壌が急速に固まり、所定範囲に均一に石膏を分散させ、均一に固めることができないという問題がある。また、別途、石膏のみを供給するにしても、土壌に添加して急速に固まり、上述したように均一に分散させることができない以上、土壌全体にわたって所定強度の地盤を得ることができないという問題がある。しかしながら、本発明では、水に酸化鉄粉を分散させた後に、焼き石膏を添加することで、焼き石膏による固化速度を遅延させることができることを見出すことにより、焼き石膏を添加したスラリーを供給し、土壌中に酸化鉄粉を均一に分散させることができるとともに、固化することなく石膏も均一に分散させることができ、土壌全体にわたってより高い強度の地盤を得ることができる。

本発明に使用することができる焼き石膏は、硫酸カルシウムの二水和物（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）を低温加熱処理することにより得ることができる。また、焼き石膏は、水に分散させやすい粉末のものが好ましい。本発明では、この焼き石膏の添加量は、水に分散させる酸化鉄粉の質量と同じか、それ以上であることが好ましく、２〜２０倍であることがより好ましい。焼き石膏の添加量は、酸化鉄粉およびこの焼き石膏とともに供給される水量、土壌に含まれる水量により決定することができる。すなわち、酸化鉄粉を水に分散させたスラリー中に添加する焼き石膏の量が多い場合には、土壌強度を高めることができるが、供給するスラリー粘度が上昇し、このスラリー粘度の上昇は、スラリー供給ポンプの能力を増強する必要が生じ、かつ多くの電力も消費することとなる。一方、焼き石膏の量が少ない場合には、土壌強度が不充分なものとなる。したがって、これら地盤強度や設備コストなどの点から、上述した範囲の添加量が好ましい。

図５は、焼き石膏を添加する場合の容器を例示した図である。この容器８は、ライン１２を介してスラリー供給ポンプ７に接続され、スラリーは、ライン１１を介して図１に示す混合装置５へと送られる。図５に示す容器８は、上下に２つの容器５０、５１から構成される。上部容器５０には、所定量の水５２と所定量の酸化鉄粉５３とが入れられ、酸化鉄粉５３が自重で堆積しないように上部容器５０の底部に設けられる撹拌手段５４により撹拌され、水５２に酸化鉄粉５３が分散した状態にされる。この状態において、所定量の焼き石膏５５が添加される。添加された焼き石膏５５は、酸化鉄粉５３が分散した水５２に分散し、スラリーを形成する。

上述したようにして作られたスラリーは、下部容器５１に移される。図５に示す実施の形態では、上部容器５０と下部容器５１とが弁５６の閉止により遮断されており、この弁５６を開けることによりスラリーを移動させることができる。下部容器５１に移されたスラリーは、下部容器５１の下部に設けられる撹拌手段５７により撹拌され、酸化鉄粉５３が分散した状態に保持される。下部容器５１は、スラリー供給ポンプ７に接続されており、スラリー供給ポンプ７の起動により、所定量のスラリーが抜き出され、図１に示す混合装置５にその所定量のスラリーが供給される。なお、スラリー供給ポンプ７への供給は、ライン１２内に堆積しないように、スラリー供給ポンプ７を起動する直前であることが好ましい。

下部容器５１にスラリーを移動させた後、弁５６は閉止され、再び所定量の水と所定量の酸化鉄粉とが上部容器５０に入れられ、スラリーとされた後、所定量の焼き石膏が添加される。これにより、上部容器５０では、再び所定量のスラリーが作られる。本発明では、酸化鉄粉と焼き石膏とを混合した後、その混合物を水に分散させてスラリーを作成することができる。すなわち、焼き石膏の添加を、酸化鉄粉より後に、または、同時に行うことにより、上述した焼き石膏による固化速度を遅延させることができる。

上記のようにして作成したスラリーを、スラリー供給ポンプ７を使用し、上記と同様にロッド４の先端の吐出口から吐出させることができる。本発明では、スラリーの流量を計測するために流量計５８を接続することができる。なお、スラリー供給ポンプ７としては、グラウトポンプを使用し、吐出圧は、混合装置において混入される圧縮空気の圧力より小さく、かつ酸化鉄粉を分散させた状態で供給することができる圧力とされる。

図６を参照して本発明の土壌浄化方法について説明する。油の洗浄作業を行う機械が設置された土間コンクリート上に、図１に示す装置１を配置し、ボーリングマシン３を使用して所定位置をボーリングする。ボーリングは、ボーリングマシン３により削孔用ロッドを回転させながら下降させることにより所定深さまで行われる。本発明では、削孔用のものと注入管とが別個のものであっても、兼用のものであってもよい。削孔用ロッドの先端からは水または空気が供給され、これにより、削孔中の地盤への衝撃を低減させ、揺動撹拌効果を与えて削孔を容易にし、切刃の削孔時の発熱を抑制することができる。削孔が終了すると、削孔用ロッドを上昇させ、注入管となるロッドと交換する。次に、図６（ａ）に示すように、孔６０に、所定長さの中空円筒状のケーシング６１を挿入する。本発明では、直接、注入管を挿入することもできる。この中空円筒状のケーシング６１は、削孔した孔６０の側壁が崩壊し、注入管を挿入することができなくなることを防止するために使用される。このケーシング６１としては、所定径の鋼管または塩化ビニル管などを使用することができる。

さらに次に、図６（ｂ）に示すように、ケーシング６１内に、注入管であるロッド６２を挿入する。ロッド６２は、ケーシング６１内を通して挿入されるため、挿入時に孔６０の側壁への接触による崩壊を防止することができる。ロッド６２の先端が所定深さまで到達したところで、ロッド６２の挿入を停止する。次に、図６（ｃ）に示すように、ケーシング６１のみを上昇させ、孔６０からケーシング６１を取り除く。

ここで、図１に示す圧縮空気供給装置６およびスラリー供給ポンプ７を始動させ、圧縮空気およびスラリーを供給する。具体的には、スラリーを供給し、混合装置５にスラリーが到達したところで圧縮空気を混合装置５に供給し、混合装置５内で、スラリー中に圧縮空気を混入し、気泡を含むスラリーとしてロッド６２に供給する。図６（ｄ）に示すように、ロッド６２内の二重管を通り、深さ方向に対して垂直の向きとされた吐出口６３から周囲の土壌６４に向けてスラリーを吐出させる。なお、ロッド６２は、ボーリングマシンにより回転されていてもよく、この場合にはロッドの周囲全体にスラリーを供給することができる。

土壌６４に向けて吐出されたスラリーは、圧縮空気を含むため、圧縮空気が土壌の間隙を広げ、土壌中に存在する水やガスを追い出し、その水やガスが存在していた空間にスラリーを供給することを可能にすることにより、スラリーを効果的に、かつ広範囲に浸透させることができる。

本発明では、地表面から深さ５ｍまでの土壌に酸化鉄粉を供給し、分解処理する場合、例えば、０．０６６ｍ径の削孔用ロッドを使用し、５．５ｍの深さまでボーリングし、少なくとも２方向、好ましくは４方向に吐出することができる０．０５ｍ径のロッドを５ｍの深さまで挿入することができる。この場合、約０．０６ｍ径で約５．５ｍの長さのケーシングを挿入した後、０．０５ｍ径のロッドを挿入することができる。また、圧縮空気供給装置およびスラリー供給ポンプにより供給される量を、例えば、弁などによって調節することにより、例えば、０．２５ｍ上昇ごとに０．０３５ｍ^３のスラリーを吐出口から周囲の土壌に向けて吐出させることができる。この場合、上記ロッドを使用して深さ５ｍから深さ２ｍまでスラリーを注入することができる。ここで、地表面まで上昇させて注入しないのは、注入されたスラリーが圧縮空気を含み、水平方向に向いた吐出口に対して上方へ約４５°の角度で浸透し、地表面までロッドを上昇させて注入する必要がないためである。

本発明では、所定量のスラリーを注入管に供給し、その所定量のスラリーを吐出させ、その後、注入管を所定高さまで上昇させ、これを繰り返すことがより好ましい。例えば、有効範囲（浄化効果がある範囲）である深さ１ｍあたりの孔周囲の土壌１ｍ^３に対し、約０．２ｍ^３のスラリーが必要であるものとする。深さ５ｍから深さ２ｍまでの土壌であれば、約０．６ｍ^３のスラリーが必要である。ここで、深さ５ｍの位置からスラリーを毎分０．０１ｍ^３で３０分（すなわち、０．３ｍ^３）注入した場合には、地表面において、孔から２ｍの範囲で円状にスラリーが浸透しているのが見られた。一方、毎分０．０１ｍ^３で１０分間供給および吐出させ、０．５ｍずつロッドを上昇させた場合（以下、ステップ注入と呼ぶ。）には、地表面において、孔から１ｍの範囲で円状にスラリーが浸透しているのが見られた。なお、ロッドを上昇させている間、スラリーの供給は停止される。円状の範囲が小さいことは緻密に注入されていることを意味する。このように、ステップ注入することにより、広範囲には行き渡らないものの、所定範囲において、所定量の注入が確保できたのみならず、緻密に注入することができ、効果的に土壌浄化することができる。なお、ロッドを上昇させる間隔を小さくし、ステップを多くした場合、各ステップで形成されるスラリーの通路（例えば、割裂孔）が貫通し、緻密に注入することができなくなるため、少なくとも上述した０．２５ｍごとに上昇させることが好ましい。本発明では、０．２５ｍ〜０．５ｍごと上昇させることができる。

土壌６４に供給されたスラリーは、土壌６４に浸透する間に、酸化鉄粉が上記空間や間隙などに堆積し、これに接触する揮発性有機化合物が分解される。揮発性有機化合物は、エチレンガスやアセチレンガスに止まらず、炭酸ガスにまで分解され、上記空間および間隙、孔などを通して大気中へ放散される。

本発明の土壌浄化方法に用いることができる装置を例示した図。本発明の土壌浄化方法に用いることができる装置に使用される混合装置を拡大して示した図。本発明の土壌浄化方法に用いることができる装置に使用されるロッドを例示した図。本発明の土壌浄化方法に用いることができる装置に使用されるロッドの別の実施形態を示した図。本発明の土壌浄化方法に用いることができる装置に使用される容器を例示した図。本発明の土壌浄化方法の各ステップを示した図。

符号の説明

１…装置
２…土壌
３…ボーリングマシン
４…ロッド
５…混合装置
６…圧縮空気供給装置
７…スラリー供給ポンプ
８…容器
９、１０、１１、１２…ライン
１３…スイベルジョイント
１４…吐出口
２０…エジェクタ装置
２１…外管
２２…内管
２３…流路縮小部
２４…分岐部
２５…開口部
３０…内管
３１…外管
３２…上部管
３３、３４、３５…吐出口
３６…下部管
３７…内管
３８…外管
３９…通路
４０…鉄球
４１…吐出口
４２…栓
４３…空気抜き穴
４４…キャップ
４５…Ｏリング
５０…上部容器
５１…下部容器
５２…水
５３…酸化鉄粉
５４、５７…撹拌手段
５５…焼き石膏
５６…弁
５８…流量計
６０…孔
６１…ケーシング
６２…ロッド
６３…吐出口
６４…土壌

Claims

揮発性有機化合物により汚染された土壌に孔を削孔し、少なくとも１つの吐出口を備え前記少なくとも１つの吐出口に連続する管に螺旋溝が形成された注入管を前記孔に挿入するステップと、
マグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）を含む酸化鉄粉を水に分散させた後、焼き石膏を添加してスラリーを作成するステップと、
前記スラリーに圧縮空気を気泡状態で混入させて前記注入管に供給するステップと、
前記圧縮空気が混入された前記スラリーを、前記吐出口から前記土壌に向けて吐出させるステップとを含む、土壌浄化方法。
前記供給するステップでは、前記スラリーを噴射させ、前記圧縮空気を前記スラリーの流れの方向と反対方向に供給することにより、噴射された前記スラリーに前記圧縮空気を気泡として混入させることを特徴とする、請求項１に記載の土壌浄化方法。
前記吐出させるステップでは、前記注入管を回転および上昇させつつ、前記スラリーを吐出させることを特徴とする、請求項１または２に記載の土壌浄化方法。
前記挿入するステップは、複数の孔を削孔し、各孔にケーシングを挿入するステップと、前記ケーシング内に前記注入管を挿入した後、該ケーシングを前記孔から取り除くステップとを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の土壌浄化方法。
前記注入管は、内部に前記吐出口を閉鎖する栓を備え、前記挿入するステップでは、前記栓により前記吐出口が閉鎖されており、前記吐出させるステップでは、前記注入管への前記スラリーの供給により前記栓が押し下げられ、前記吐出口を開放する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の土壌浄化方法。
前記供給するステップは、所定量の前記スラリーを供給するステップを含み、前記吐出させるステップは、前記所定量のスラリーを吐出させた後、前記注入管を所定高さまで上昇させるステップを含み、前記供給するステップと前記吐出させるステップとを繰り返すことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の土壌浄化方法。