JP4375592B2 - Soil and groundwater purification methods - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌及び地下水を浄化する土壌及び地下水の浄化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
汚染土壌及び/又は汚染地下水を浄化する浄化方法として、大まかに分けて、物理化学的処理方法と生物学的浄化処理方法とがあり、物理化学的処理方法には、掘削した土壌を焼却して浄化する焼却処理法、掘削した土壌をロータリキルン等で低温熱処理して浄化する熱脱着法、掘削した土壌を洗浄して浄化する洗浄法等があり、また生物学的浄化処理方法には、掘削した土壌を高畝にし、この高畝に空気を供給して土壌中の微生物を活性化させ、この微生物の働きでもって浄化する高畝法(バイオベンティング法)、空気を地盤中に供給して土壌中の微生物を活性化させ、この微生物の働きでもって浄化する原位置法(例えばエアーパージング法)等がある。この原位置法では、非掘削で汚染土壌及び/又は汚染地下水を浄化することが可能となり、また掘削費用を必要としないので浄化処理費用の低減を図ることができ、これらの理由により近年脚光を浴びている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
この原位置法では、空気を地盤中に注入する際に、浄化すべき領域に空気を所要の通りに均一に注入するのが難しく、そのために浄化すべき領域への酸素供給が不足し、このことが原因の一つとなって浄化能力が低いという問題がある。
本発明の目的は、地盤中の浄化すべき領域に空気を均一に注入又は浸透させ、浄化すべき領域への空気の供給を向上させることができる土壌及び地下水の浄化方法を提供することである。
【0004】
本発明の他の目的は、浄化能力の向上を図ることができる土壌及び地下水の浄化方法を提供することである。
【0005】
本発明は、液体を供給する液体供給パイプの径方向内側に空気を供給する空気供給パイプを配置して地盤中に埋設し、前記液体供給パイプの先端部にて前記液体供給パイプを流れる液体に前記空気供給パイプを流れる空気を混合し、かかる液体と空気の混合により、大きさが1〜10000μmである微細な気泡を含む液体を地盤中に注入又は浸透し、この液体に含まれる微細気泡の上昇速度を遅くし、横方向へ拡散させて地盤中への酸素供給の均一化を図り、これによって地盤中に含まれる汚染物質の分解微生物の増殖乃至活動を活性化させて土壌を分解浄化することを特徴とする。
本発明に従えば、大きさが1〜10000μmである微細な気泡を含む液体が地盤中に注入又は浸透される。かかる微細な気泡は、地盤中における上昇速度が遅く、注入又は浸透した液体に含まれた気泡は横方向に拡散し、これによって地盤中(地下水中及び/又は地下土壌中)への酸素供給の均一化が促進される。このように酸素供給の均一化が図れると、地盤中の微生物の増殖乃至活動が活性化し、微生物による浄化作用が高められ、汚染土壌及び/又は汚染地下水を微生物を利用して効率良く浄化することができる。
また、液体供給パイプの径方向内側に空気供給パイプを配置して液体供給パイプの先端部にて液体供給パイプからの液体に空気供給パイプからの空気を混合するので、土壌に注入する直前に液体に気体が混合されて微細な気泡を含む液体が生成され、従って微細な気泡の状態で地盤中に注入又は浸透させることができる。また、このように空気供給パイプを径方向内側とする二重構造とするので、液体供給パイプ及び空気供給パイプを比較的容易に地盤中に埋設することができる。
【0006】
また、本発明では、微細な気泡を含む液体を、地盤中の浄化すべき領域に実質上均一に分散させることを特徴とする。
本発明に従えば、微細な気泡、1〜10000μmの大きさの気泡は地盤中の上昇速度が遅く、横方向にも拡散するので、微細な気泡を含む液体が浄化すべき領域に実質上均一に分散され、かく分散することによって、かかる領域に存在する微生物の増殖乃至活動が活性化され、浄化すべき領域全体にわたって実質上均一に浄化することができる。
【0007】
また、本発明は、液体を供給する液体供給パイプの径方向内側に空気を供給する空気供給パイプを配置して地盤中に埋設し、前記液体供給パイプの先端部にて前記液体供給パイプを流れる液体に前記空気供給パイプを流れる空気を混合し、かかる液体と空気の混合により、大きさが1〜10000μmである微細な気泡を含む液体を地盤中に注入又は浸透し、この液体に含まれる微細気泡の上昇速度を遅くし、横方向へ拡散させて地盤中の浄化すべき領域を通して液体を流し、この液体の流れによって土壌中に含まれる及び/又は土壌表面に付着する汚染物質を洗浄浄化するとともに、微細気泡及び/又は微細気泡による酸素を狭小な土壌粒子間に浸透させることを特徴とする。
本発明に従えば、大きさが1〜10000μmである微細な気泡を含む液体が地盤中に注入又は浸透される。かかる微細な気泡は、地盤中における上昇速度が遅く、微細な気泡を含む液体が浄化すべき領域を通して流れる。従って、液体の流れ及びそれに含まれた微細な気泡の流れによって浄化すべき領域、即ち土壌中に含まれる汚染物質及び/又は土壌表面に付着した汚染物質が洗浄される。この微細な気泡、例えば1〜1000μmの大きさの気泡は、大きさが充分に小さく、液体の流れによって狭小な土壌粒子間に侵入し、浄化能力を高めることができる。
また、液体供給パイプの径方向内側に空気供給パイプを配置して液体供給パイプの先端部にて液体供給パイプからの液体に空気供給パイプからの空気を混合するので、上述したと同様に微細な気泡の状態で地盤中に注入又は浸透させることができ、更に、液体供給パイプ及び空気供給パイプを比較的容易に地盤中に埋設することができる。
【0008】
また、本発明では、微細な気泡を含む液体として地下水を利用し、浄化すべき領域に関連して揚水孔を設け、この揚水孔から汲み上げた地下水に微細な気泡を含くませた後に地盤中に注入又は浸透し、浄化すべき領域を通して地下水を循環させることを特徴とする。
本発明に従えば、土壌を浄化する領域に関連して揚水孔を掘り、この揚水孔から地盤中の地下水を汲み上げる。地盤中に注入又は浸透する液体として、この揚水孔からの地下水を利用し、この地下水に微細な気泡を含ませて地盤中に注入又は浸透させる。このようにすると、地下水が浄化すべき領域を通して循環されるようになり、地下水を利用して浄化すべき領域、即ち汚染土壌及び/又は汚染地下水を所要の通りに浄化することができる。
【0009】
また、本発明では、揚水孔から汲み上げた地下水に分解微生物の栄養物質を加えた後に地盤中に注入又は浸透することを特徴とする。
本発明に従えば、地下水に分解微生物の栄養物質を加えるので、栄養物質を含む地下水が地盤中に注入又は浸透される。従って、土壌中の微生物に栄養物質が与えられ、かかる微生物の増殖乃至活動が一層活性化され、微生物による浄化作用を更に高めることができる。
【0010】
また、本発明では、揚水孔を減圧するのに減圧ポンプを用い、この減圧ポンプによる減圧状態において地下水を汲み上げ、この汲み上げた地下水を地盤中に注入又は浸透することを特徴とする。
本発明に従えば、揚水孔から地下水を汲み上げる際に減圧ポンプが用いられ、この減圧ポンプによって揚水孔内が減圧状態に保持される。減圧ポンプによる減圧状態で汲み上げることによって、大量の地下水を汲み上げることができる。
【0011】
また、本発明では、揚水孔から汲み上げた地下水を重金属処理装置及び油分除去装置を通して流し、前記重金属処理装置によって地下水に含まれた重金属を除去し、前記油分除去装置によって地下水に含まれた油分を除去し、重金属及び油分が除去された地下水に空気を含ませることを特徴とする。
本発明に従えば、汲み上げた地下水は重金属処理装置及び油分除去装置によって処理される。重金属除去装置によって地下水中の重金属が除去され、また油分除去装置によって地下水中の油成分が除去され、このように浄化した地下水を地盤中に注入又は浸透することによって、浄化すべき領域を一層効果的に浄化することができる。
【0014】
更に、本発明では、微細な気泡を含む液体を地盤に注入するためのパイプの先端部に、多数の微細孔を有する微細気泡生成部材を設けたことを特徴とする。
本発明に従えば、液体を注入するパイプの先端部に微細気泡生成部材が設けられているので、微細気泡生成部材を通して気泡を含む液体を注入する際に、気泡が更に微細化され、より小さな気泡の状態で液体を地盤中に注入することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う土壌及び地下水の浄化方法の実施例について説明する。
第1の実施形態
まず、図1及び図2を参照して、本発明に従う土壌及び地下水の浄化方法の第1の実施例について説明する。図1は、本発明に従う土壌及び地下水の浄化方法の第1の実施例を適用した土壌及び地下水の浄化システムの第1の実施形態を簡略的に示す平面図であり、図2は、図1の土壌及び地下水の浄化システムを簡略的に示す断面図である。
【0016】
図1及び図2において、第1の実施形態の土壌及び地下水の浄化システムは、空気注入機構6を備え、かかる空気注入機構6が浄化すべき領域8の所定部位に、この実施例では一辺が約20mの正方形状の領域8の4角部に設けられている。この空気注入機構6は、微細な気泡を含む液体、この実施形態では、後述するように微細な空気を含む水を地盤中に注入する。空気注入機構6は、浄化能力等を考慮して適切に設けることができる。
【0017】
図示の空気注入機構6は、例えば水のような液体を供給するメイン液体供給パイプ1と、このメイン液体供給パイプ1から分岐して延びる第1及び第2分岐液体供給パイプ2,4を備え、これら分岐液体供給パイプ2,4の大部分が地盤中に埋設されている。この実施形態では、第1の分岐液体供給パイプ2は第2の分岐液体供給パイプ4より短く形成されている。地表部分は、図2に示すように、その表面に土壌粒子間に空隙を有する不飽和層Rが存在し、この不飽和層Rの下側に土壌粒子間が地下水で占められた飽和層Sが存在する。例えば、飽和層Sの土壌が汚染されている場合、第1分岐液体供給パイプ2は、地盤中を下方に飽和層Sの比較的浅い部分に延びるように埋設され、第2分岐液体供給パイプ4は、地盤中を下方に飽和層の比較的深い部分に延びるように埋設される。第1液体供給パイプ2の埋設長さL1は例えば約3000mmに設定され、このように設定することによって、第1液体供給パイプ2からの液体(後述する)はその先端注入口から飽和層Sの比較的浅い部分に注入される。また、第2空気供給パイプ4の埋設長さL2は例えば約7000mmに設定され、かく設定することによって、第2空気供給パイプ4からの液体はその先端注入口から飽和層Sの比較的深い部分に注入される。4つの空気注入機構6のメイン液体供給パイプ1は連結パイプ(図示せず)を介して連結され、この連結パイプを介して液体供給ポンプの如き液体供給源(図示せず)に接続されている。
【0018】
各空気注入機構6の第1及び第2分岐液体供給パイプ2,4には、気体としての空気を供給する第1及び第2空気供給パイプ5,7が接続され、これら第1及び第2空気供給パイプ5,7が空気圧縮機の如き空気供給源(図示せず)に接続されている。第1空気供給パイプ5からの空気は第1分岐液体供給パイプ2に供給され、液体に空気を混合することによって形成される微細な気泡を含む液体は、この第1分岐液体供給パイプ2を通して飽和層Sの比較的浅い部分に注入される。また、第2空気供給パイプ7からの空気は第2分岐液体供給パイプ4に供給され、微細な気泡を含む液体は、この第2分岐液体供給パイプ4を通して飽和層Sの比較的深い部分に注入される。
【0019】
注入する液体としては、川、池等の水、地下水、水道水等を用いることができ、またこれに含ませる気泡の大きさ(直径)は1〜10000μmである。気泡の大きさが10000μmを超えると、地盤中、この形態では飽和層S中における気泡の上昇速度が速くなり、飽和層S中に滞留する空気量が少なくなる。それ故に、地盤中への空気の供給の均一化が図れず、後述する浄化作用の改善度合いが少なくなる。液体に含まれる気泡の大きさは小さい方が効果的であり、例えば1〜1000μmであるのが望ましく、このような大きさであると、気泡が狭小な土壌粒子間にまで侵入するようになる。尚、微細な気泡を含む液体は、例えば、液体中に空気を混合して気泡を有する液体を生成するそれ自体周知であるプレミックスノズルを用いることができる。
【0020】
地盤の浄化すべき領域8の地表12は、例えばシート10によって覆われ、飽和層Sに注入した空気が上昇してその表面12から大気中に放散されないように構成されている。飽和層Sが汚染されている場合に、汚染物質が例えばBTX等の揮発性有機化合物(VOCs)等であると、注入した空気の上昇によってかかる汚染物質が大気中に放散されるおそれがあるからである。
このシート10と組み合わせて吸引管14が設けられている。吸引管14は中空管部材から構成され、その軸線方向に間隔をおいて多数の吸引孔(図示せず)が設けられる。この実施形態では、吸引管14は処理すべき領域8の外周部に矩形状に配置され、その一部に吸引パイプ16が接続され、この吸引パイプ16は吸引機18及び接続パイプ20を介して吸着塔(図示せず)に接続される。吸着塔は、例えばそれ自体公知の活性炭吸着塔等から構成される。この吸引管14は、図2に示すように、不飽和層Rの地表付近に埋設される。従って、飽和層Sから不飽和層Rを通して上昇した空気は、吸引機18の吸引作用によって吸引管14の吸引孔から吸引され、吸引管14、吸引パイプ16及び接続パイプ20を通して矢印22で示すように吸着塔(図示せず)に送給され、この吸着塔にてVOCs等の汚染物質が完全に除去された後に大気中に放散される。
【0021】
この浄化システムにおいては、水等の液体が連結パイプ(図示せず)を介して各空気注入機構6のメイン液体供給パイプ1に供給され、このメイン液体供給パイプ1から第1及び第2分岐液体供給パイプ2,4に送給される。また、空気は、第1空気供給パイプ5を通して第1分岐液体供給パイプ2に供給されるとともに、第2空気供給パイプ7を通して第2分岐液体供給パイプ4に供給される。このように液体及び空気が供給されるので、第1分岐液体供給パイプ2にて空気と混合された液体、即ち微細な気泡を含む液体は、その先端(下端)の注入口から飽和層Sの比較的浅い部分にに注入され、また第2分岐空気供給パイプ4にて空気と混合された液体、即ち微細な気泡を含む液体は、その先端(下端)の注入口から飽和層Sの比較的深い部分に注入される。液体に含まれる気泡は微細であるので、飽和層中の上昇速度は遅く、それ故に、この飽和層中の滞留時間が長く、これによって飽和層への空気供給の均一化を促進することができる。その結果、注入された空気によって飽和層Sの土壌中の内在菌、即ち汚染物質を分解する分解微生物の増殖乃至活動が活性化され、この内在菌の働きを利用して土壌中及び/又は地下水中の汚染物質を分解させ、土壌及び地下水の浄化作用を促進することができる。また、微細な気泡は飽和層中を浸透し易く、狭小な土壌粒子間まで侵入し、飽和層中への空気の浸透が促進され、更に、横方向への拡散等により、この飽和層中に実質上均一に分散させることができ、これによって、浄化すべき領域8をほぼ均一に浄化することができる。更に、飽和層Sに注入された液体及びこれに含まれた気泡の流れによっても土壌及び/又は地下水が清浄化される。
【0022】
第2の実施形態
次に、図3を参照して、本発明に従う土壌及び地下水の浄化方法の第2の実施例について説明する。図3は、本発明に従う土壌及び地下水の浄化方法の第2の実施例を適用した土壌及び地下水の浄化システムの第2の実施形態の一部を簡略的に示す断面図であり、この図3においては、吸引管及びシートを省略している。尚、以下の説明において、第1の実施形態と実質上同一の部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。
【0023】
図3において、この第2の実施形態のシステムでは、浄化すべき領域(図2参照)に関連して揚水孔としての揚水井戸32が掘られ、この揚水井戸32は飽和層の比較的深い部分まで掘削される。揚水井戸32は、浄化すべき領域内に、及び/又は浄化すべき領域に隣接して一つ又は二つ以上設けられ、例えば図1に示す実施形態では4つの空気注入機構6の中央に設けることができる。
この第2の実施形態では、揚水井戸32に溜まった地下水を、微細な気泡を含ませる液体に利用している。揚水井戸32に溜まった地下水46内に吸引管48が延びており、この吸引管48が吸引ポンプ50に接続され、吸引ポンプ50に接続された液体供給パイプ52が地盤中を下方に飽和層の比較的深い部分まで延びている。また、空気供給パイプ54は、上記液体供給パイプ52に実質上平行に地盤中を下方に延び、その先端(下端)が液体供給パイプ52の先端部(下端部)に接続されている。この空気供給パイプ54の他端側が例えば空気圧縮機(図示せず)に接続され、空気圧縮機からの空気が液体供給パイプ54の先端部に供給される。第2の実施形態のその他の構成は、上述した第1の実施形態と実質上同一である。
【0024】
この第2の実施形態では、吸引ポンプ50の吸引作用によって揚水井戸32に溜まった地下水46が汲み上げられ、かく汲み上げられた地下水46が吸引パイプ48を通して液体供給パイプ52に供給される。また、空気圧縮機(図示せず)からは空気が供給され、この空気は空気供給パイプ54を通して液体供給パイプ54の先端部に供給される。液体供給パイプ52の先端部では、液体供給パイプ52を通して流れる液体に空気供給パイプ54を通して流れる空気が混合され、かく混合されて微細な気泡を含む水が生成され、気泡を含む水が、液体供給パイプ52の先端注入口から地盤中に注入される。このように微細な気泡を含む水(地下水)が上述したと同様に飽和層に注入されるので、地盤中への空気供給の均一化を図ることができ、第1の実施形態と同様に土壌及び/又は地下水を浄化することができる。
【0025】
この第2の実施形態では、注入する液体として揚水井戸32に溜まった地下水を利用することに関連して、更に、次の通りの特徴を有する。即ち、注入する液体が地下水である故に、容易に且つ安価に入手することができ、浄化システムの処理費用の低減を図ることができる。また、飽和層中の地下水が揚水井戸32に溜まり、この溜まった地下水が微細な気泡とともに飽和層中に再注入されるので、地下水が地盤中の浄化すべき領域を通して循環するようになり、この循環する地下水を利用して所要の通りに浄化することができる。特に、図3に示すように、地下水を循環させることによって、浄化すべき領域を通して気泡を含む水(地下水)が流れ、この流れによって土壌中に含まれる及び/又は土壌表面に付着する汚染物質を洗浄除去することができる。また、この地下水の流れによって、気泡だけでは到達しない土壌粒子間まで微細な気泡が到達し、これによって地盤中の汚染物質の浄化が一層促進される。加えて、この第2の実施形態では、地下水と空気との混合が飽和層に注入される直前において行われるので、地盤中への酸素供給の均一化がより促進され、土壌及び/又は地下水の浄化作用を更に高めることができる。
【0026】
第3の実施形態
次に、図4を参照して、本発明に従う土壌及び地下水の浄化方法の第3の実施例について説明する。図4は、本発明に従う土壌及び地下水の浄化方法の第3の実施例を適用した土壌及び地下水の浄化システムの第3の実施形態の一部を簡略的に示す断面図であり、この図4においても吸引管及びシートを省略して示している。
図4において、この第3の実施形態の浄化システムでは、飽和層に埋設された液体供給パイプ82の内径が、空気を供給する空気供給パイプ84の外径よりも大きく、液体供給パイプ82の径方向内側にに空気供給パイプ84が配設され、かかる液体供給パイプ82及び空気供給パイプ84が飽和層に延びている。この液体供給パイプ82の基部側(上端部側)には、吸引ポンプ50に接続された接続パイプ86が接続され、また空気供給パイプ84は空気圧縮機(図示せず)に接続されている。第3の実施形態のその他の構成は、上述した第2の実施形態と実質上同一である。
【0027】
この第3の実施形態においては、吸引ポンプ50の吸引作用によって揚水井戸32の地下水46が汲み上げられ、かく汲み上げられた地下水が接続パイプ86及び液体供給パイプ82を通して供給され、また空気圧縮機(図示せず)からの空気が空気供給パイプ84を通して供給される。そして、地盤中の飽和層に注入される直前に、液体供給パイプ82を通して供給された地下水中に空気供給パイプ84からの空気が噴出し、これらが混合されて微細な気泡を含む水が生成され、気泡を含む水が、液体供給パイプ82の注入口から飽和層に注入され、このように構成しても第3の実施形態と同様の作用効果が達成される。
【0028】
第4の実施形態
次に、図5を参照して、本発明に従う土壌及び地下水の浄化方法の第4の実施例について説明する。図5は、本発明に従う土壌及び地下水の浄化方法の第4の実施例を適用した土壌及び地下水浄化システムの第4の実施形態の要部を簡略的に示す断面図である。
図5において、この第4の実施形態の浄化システムでは、地下水中に含まれた油成分を除去するための油分除去装置92と、地下水中に含まれた重金属成分を除去するための重金属処理装置94とが設けら、これらの間に供給ポンプ96が配設されている。油分除去装置92には吸引ポンプ50からの送給パイプ100が接続され、この油分除去装置92と重金属処理装置94とが送給パイプ98を介して接続され、送給パイプ98に送給ポンプ96が設けられている。
【0029】
この第4の実施形態では、吸引ポンプ50によって揚水井戸32から汲み上げられた地下水は、送給パイプ100を通して油分除去装置92に送給される。油分除去装置92は、地下水に含まれた油成分を除去し、油成分が除去された地下水は供給ポンプ96の作用によって送給パイプ98を通して重金属処理装置94に送給される。重金属処理装置94は、地下水に含まれた重金属成分を除去し、油成分及び重金属成分が取り除かれた地下水が、送給ポンプ102によって送給パイプ104を通して、例えば図3の第2の実施形態における液体供給パイプ52に送給され、その後空気と混合されて微細な気泡を含む状態で飽和層に上述したようにして注入される。
【0030】
このように油成分及び重金属成分を除去した地下水を微細な気泡を含ませる液体として用いることによって、地下水の浄化が著しく促進され、これによって飽和層の浄化をより効率良く行うことができる。特に、揚水井戸32から汲み上げた地下水を浄化すべき領域を通して循環し、地盤中への注入は浄化した地下水を用いているので土壌及び/又は地下水の浄化作用は著しく改善される。
飽和層の浄化作用を促進するために、飽和層に注入する液体(水道水、地下水等)に、浄化乃至浄化促進物質を添加するようにしてもよい。このような浄化乃至浄化促進物質としては、土壌中の内在菌を活性化させるための栄養成分であったり、土壌中の金属成分を吸着するための吸着剤である。
【0031】
第2〜第4の実施形態において、揚水井戸32の地下水の揚水能力を大きくするためには、例えば、図6に示すように構成することができる。即ち、揚水井戸32内にケーシング管132が挿入され、このケーシング管132の底部(先端部)に砂溜まり134が設けられる。ケーシング管132の下部136は幾分外径が小さく形成され、この下部136の周囲を覆うようにスリット管138が設けられ、このスリット管138には軸方向(図6において上下方向)に間隔をおいて多数のスリット140が設けられる。また、このケーシング管132内の底部には流入口142が設けられる。ケーシング管132の下部136内には揚水ポンプ144が設けられ、この揚水ポンプ144に吸引管48が接続される。
【0032】
このような構成のものでは、地下水を汲み上げる際に、図示しない減圧ポンプによって、地表面でシールされた揚水井戸32内が減圧されて真空に近い状態に保たれ、バキューム効果により揚水量を大きくすることができる。このような減圧又は真空状態において揚水ポンプ144を作動して吸引すると、揚水井戸32内の地下水がスリット管138の多数のスリット140を通して内部に流入し、更にケーシング管132の流入口142を通してその内部に流入し、かく流入した地下水が揚水ポンプ144によって吸引され、吸引パイプ48を通して矢印で示すように下流側に流れる。このとき、スリット管132のスリット140を通して流入する際に、地下水に含まれた空気の流入が実質上遮断され、空気が分離された地下水が揚水ポンプ144に送給され、これによって揚水効率を高め、大容量の地下水を汲み上げることができる。これは従来の重力排水による地下水の汲み上げに比べ、大気圧を利用した強制排水を行うため、圧密脱水効果が大きく、その集水能力が大きいため、大容量の地下水を汲み上げることができるのである。
【0033】
また、液体に含まれる気泡の大きさを一層小さくするには、液体供給パイプ(2,4等)の先端部、換言すると気泡を含む液体を地盤中に注入するパイプの注入口に多数の微細孔を有する微細気泡生成部材(図示せず)を設けるのが好ましく、微細気泡発生部材を設けることによって、地盤中に注入される際に、微細な気泡を含む液体が液体供給パイプ(2,4等)から微細気泡生成部材の多数の微細孔を通して地盤中に注入され、微細気泡生成部材を通過することによって液体中の気泡が細分化され、かくして液体中の気泡の一層の微細化を図ることができる。この微細気泡生成部材は、焼結鋼、樹脂板、樹脂膜等から形成することができ、上述した第1〜第4の実施形態等に広く適用することができる。
【0034】
以上、本発明に従う土壌及び地下水の浄化方法の実施例について説明したが、本発明はかかる実施例に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
例えば、第2〜第4の実施形態では、揚水孔としての揚水井戸32を掘削し、この揚水井戸32に溜まった地下水を汲み上げているが、必ずしも揚水井戸32を掘削する必要はなく、地盤中に揚水パイプを埋め、この揚水パイプによって揚水孔を形成し、この揚水孔から地下水を汲み上げるようにしてもよい。
【0035】
また、例えば、上述した実施形態では、液体供給パイプ(2,4等)の先端(注入口)を通して微細な気泡を含む液体を地盤中に注入しているが、例えば微細な気泡を含む液体を地盤中に浸透させるようにしてもよい。
【0036】
本発明の請求項1の土壌及び地下水の浄化方法によれば、大きさが1〜10000μmである微細な気泡を含む液体が地盤中に注入又は浸透されるので、微細な気泡の地盤中での上昇速度が遅く、また地盤中を横方向に拡散し、これによって地盤中への酸素供給の均一化が促進される。その結果、地盤中の微生物の増殖乃至活動が活性化し、微生物による浄化作用が高められ、汚染土壌及び/又は汚染地下水を微生物を利用して効率良く浄化することができる。また、液体供給パイプの径方向内側に空気供給パイプを配置して液体供給パイプの先端部にて液体供給パイプからの液体に空気供給パイプからの空気を混合するので、微細な気泡の状態で地盤中に注入又は浸透させることができ、更に、液体供給パイプ及び空気供給パイプを比較的容易に地盤中に埋設することができる。
【0037】
また、本発明の請求項2の土壌及び地下水の浄化方法によれば、微細な気泡を含む液体が浄化すべき領域に実質上均一に分散され、かく分散することによって、かかる領域に存在する微生物の増殖乃至活動が活性化され、浄化すべき領域全体にわたって実質上均一に浄化することができる。
【0038】
また、本発明の請求項3の土壌及び地下水の浄化方法によれば、大きさが1〜10000μmである微細な気泡を含む液体が地盤中に注入又は浸透されるので、かかる気泡の地盤中における上昇速度が遅く、微細な気泡を含む液体が浄化すべき領域を通して流れる。従って、液体の流れ及びそれに含まれた微細な気泡の流れによって浄化すべき領域、即ち土壌中に含まれる汚染物質及び/又は土壌表面に付着した汚染物質が洗浄される。また、この微細な気泡が液体の流れによって狭小な土壌粒子間に侵入し、浄化能力を高めることができる。また、液体供給パイプの径方向内側に空気供給パイプを配置して液体供給パイプの先端部にて液体供給パイプからの液体に空気供給パイプからの空気を混合するので、微細な気泡の状態で地盤中に注入又は浸透させることができ、更に、液体供給パイプ及び空気供給パイプを比較的容易に地盤中に埋設することができる。
また、本発明の請求項4の土壌及び地下水の浄化方法によれば、地下水が浄化すべき領域を通して循環され、地下水を利用して浄化すべき領域、即ち汚染土壌及び/又は汚染地下水を所要の通りに浄化することができる。
【0039】
また、本発明の請求項5の土壌及び地下水の浄化方法によれば、地下水に添加される栄養物質が土壌中の微生物に与えられ、かかる微生物の増殖乃至活動が一層活性化され、微生物による浄化作用を更に高めることができる。
また、本発明の請求項6の土壌及び地下水の浄化方法によれば、減圧ポンプを用いて減圧状態で地下水を汲み上げるので、大量の地下水を汲み上げることができる。
【0040】
また、本発明の請求項7の土壌及び地下水の浄化方法によれば、地下水中の重金属を重金属処理装置によって、また地下水中の油分を油分除去装置によって除去し、これらを除去した地下水を地盤中に注入又は浸透するので、浄化すべき領域を一層効果的に浄化することができる。
更に、本発明の請求項8の土壌及び地下水の浄化方法によれば、液体を注入するパイプの先端部に微細気泡生成部材が設けられているので、液体中の気泡を更に微細な状態にして地盤中に注入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従う土壌及び地下水の浄化方法の第1の実施例を適用した土壌及び地下水の浄化システムの第1の実施形態を簡略的に示す平面図である。
【図2】図1の土壌及び地下水の浄化システムを簡略的に示す断面図である。
【図3】本発明に従う土壌及び地下水の浄化方法の第2の実施例を適用した土壌及び地下水の浄化システムの第2の実施形態の一部を簡略的に示す断面図である。
【図4】本発明に従う土壌及び地下水の浄化方法の第3の実施例を適用した土壌及び地下水の浄化システムの第3の実施形態の一部を簡略的に示す断面図である。
【図5】本発明に従う土壌及び地下水の浄化方法の第4の実施例を適用した土壌及び地下水の浄化システムの第4の実施形態の一部を簡略的に示す断面図である。
【図6】揚水井戸の揚水部の変形形態を簡略的に示す断面図である。
【符号の説明】
1 メイン液体供給パイプ
2,4 分岐液体供給パイプ
5,7 空気供給パイプ
6 空気注入機構
8 浄化すべき領域
32 揚水井戸
46 地下水
52,82 液体供給パイプ
54,84 空気供給パイプ
92 油分除去装置
94 重金属処理装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a soil and groundwater purification method for purifying soil and groundwater.
[0002]
[Prior art]
As purification methods for purifying contaminated soil and / or contaminated groundwater, there are roughly divided into a physicochemical treatment method and a biological purification treatment method. In the physicochemical treatment method, the excavated soil is incinerated. There are an incineration treatment method to purify, a thermal desorption method to purify the excavated soil by low-temperature heat treatment with a rotary kiln, a cleaning method to wash and purify the excavated soil, and the biological purification treatment method includes excavation The soil is made high, the air is supplied to the high plateau to activate microorganisms in the soil, and the microbetting method (bioventing method) that purifies by the action of these microorganisms, air is supplied to the ground. There are in-situ methods (for example, air purging method) that activate microorganisms in the soil and purify them by the action of these microorganisms. With this in-situ method, it is possible to purify contaminated soil and / or contaminated groundwater without excavation, and it is possible to reduce the cost of purification treatment because it does not require excavation costs. I'm bathing.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In this in-situ method, when injecting air into the ground, it is difficult to uniformly inject the air into the area to be purified as required, so that the oxygen supply to the area to be purified is insufficient. One of the reasons is that the purification ability is low.
An object of the present invention is to provide a method for purifying soil and groundwater that can uniformly inject or infiltrate air into a region to be purified in the ground and improve the supply of air to the region to be purified. .
[0004]
Another object of the present invention is to provide a soil and groundwater purification method capable of improving the purification capacity.
[0005]
The present inventionAn air supply pipe for supplying air is disposed inside the liquid supply pipe for supplying liquid and is embedded in the ground, and the air supply pipe is supplied to the liquid flowing through the liquid supply pipe at the tip of the liquid supply pipe. Mixing the air flowing through, and by mixing such liquid and air,A liquid containing fine bubbles having a size of 1 to 10000 μm is injected or penetrated into the ground, and the rising speed of the fine bubbles contained in the liquid is slowed down and diffused laterally to supply oxygen into the ground. It is characterized in that the soil is decomposed and purified by activating the growth or activity of microorganisms that decompose the pollutants contained in the ground.
According to the present invention, a liquid containing fine bubbles having a size of 1 to 10,000 μm is injected or infiltrated into the ground. Such fine bubbles have a slow ascending rate in the ground, and bubbles contained in the injected or infiltrated liquid diffuse laterally, thereby providing oxygen supply into the ground (groundwater and / or underground soil). Uniformity is promoted. When oxygen supply is made uniform in this way, the growth or activity of microorganisms in the ground is activated, the purification action by microorganisms is enhanced, and the contaminated soil and / or contaminated groundwater is efficiently purified using microorganisms. Can do.
Also, since the air supply pipe is arranged inside the liquid supply pipe in the radial direction and the air from the air supply pipe is mixed with the liquid from the liquid supply pipe at the tip of the liquid supply pipe, the liquid immediately before being injected into the soil The gas is mixed with the liquid to produce a liquid containing fine bubbles, which can be injected or penetrated into the ground in the form of fine bubbles. In addition, since the air supply pipe has a double structure in which the air supply pipe is radially inward in this way, the liquid supply pipe and the air supply pipe can be embedded in the ground relatively easily.
[0006]
In the present invention, the liquid containing fine bubbles is dispersed substantially uniformly in the area to be purified in the ground.
According to the present invention, the fineAir bubbles, 1 to 10000 μmBubbles of a large size are slow in the ground and diffuse in the lateral direction, so that the liquid containing fine bubbles is dispersed substantially uniformly in the region to be purified, and thus dispersed in the region. The growth or activity of the existing microorganisms is activated and can be purified substantially uniformly over the entire area to be cleaned.
[0007]
The present invention also provides:An air supply pipe for supplying air is disposed inside the liquid supply pipe for supplying liquid and is embedded in the ground, and the air supply pipe is supplied to the liquid flowing through the liquid supply pipe at the tip of the liquid supply pipe. Mixing the air flowing through, and by mixing such liquid and air,A region to be purified in the ground by injecting or penetrating a liquid containing fine bubbles having a size of 1 to 10,000 μm into the ground, slowing the rising speed of the fine bubbles contained in the liquid, and diffusing in the lateral direction The liquid is allowed to flow through, and the liquid flow cleans and purifies the contaminants contained in the soil and / or adhering to the soil surface.AccordingIt is characterized by infiltrating oxygen between narrow soil particles.
According to the present invention, a liquid containing fine bubbles having a size of 1 to 10,000 μm is injected or infiltrated into the ground. Such fine bubbles have a low rising speed in the ground, and the liquid containing the fine bubbles flows through the region to be purified. Accordingly, the region to be purified, that is, the contaminant contained in the soil and / or the contaminant attached to the soil surface is cleaned by the flow of the liquid and the flow of the fine bubbles contained therein. These fine bubbles, for example, bubbles having a size of 1 to 1000 μm, are sufficiently small in size and can enter between narrow soil particles by the flow of the liquid, thereby enhancing the purification ability.
Further, since the air supply pipe is arranged inside the liquid supply pipe in the radial direction and the liquid from the liquid supply pipe is mixed with the liquid from the liquid supply pipe at the tip of the liquid supply pipe, the fineness is the same as described above. It can be injected or penetrated into the ground in the form of bubbles, and the liquid supply pipe and the air supply pipe can be embedded in the ground relatively easily.
[0008]
Further, in the present invention, groundwater is used as a liquid containing fine bubbles, a pumping hole is provided in relation to an area to be purified, and after the fine water is included in the groundwater pumped from the pumping hole, It is characterized by injecting or seeping into the ground and circulating groundwater through the area to be purified.
According to the present invention, a pumping hole is dug in relation to a region for purifying soil, and groundwater in the ground is pumped from the pumping hole. As the liquid that is injected or penetrates into the ground, groundwater from the pumping hole is used, and fine bubbles are contained in the groundwater and injected or penetrated into the ground. If it does in this way, groundwater will be circulated through the area | region which should be purified, and the area | region which should be purified using groundwater, ie, contaminated soil and / or contaminated groundwater, can be purified as needed.
[0009]
Moreover, in this invention, after adding the nutrient of a decomposition microorganism to the groundwater pumped up from the pumping hole, it inject | pours or infiltrates in the ground.
According to the present invention, since nutrients of decomposing microorganisms are added to groundwater, groundwater containing nutrients is injected or infiltrated into the ground. Therefore, a nutrient substance is given to the microorganisms in the soil, the proliferation or activity of the microorganisms is further activated, and the purification action by the microorganisms can be further enhanced.
[0010]
In the present invention, a decompression pump is used to decompress the pumping hole, and groundwater is pumped in a decompressed state by the decompression pump, and the pumped groundwater is injected or infiltrated into the ground.
According to the present invention, a decompression pump is used when pumping groundwater from the pumping hole, and the inside of the pumping hole is maintained in a decompressed state by the decompression pump. A large amount of groundwater can be pumped by pumping up under reduced pressure by a vacuum pump.
[0011]
Further, in the present invention, groundwater pumped up from the pumping hole is caused to flow through a heavy metal treatment device and an oil content removal device, heavy metal contained in the groundwater is removed by the heavy metal treatment device, and oil content contained in the groundwater is removed by the oil content removal device. It is characterized by including air in the groundwater from which heavy metals and oil have been removed.
According to the present invention, the pumped-up groundwater is processed by the heavy metal processing device and the oil removing device. The heavy metal removal device removes heavy metals in the groundwater, and the oil removal device removes oil components in the groundwater. By injecting or infiltrating the groundwater thus purified into the ground, the area to be purified is more effective. Can be purified.
[0014]
Furthermore, the present invention is characterized in that a fine bubble generating member having a large number of fine holes is provided at the tip of a pipe for injecting a liquid containing fine bubbles into the ground.
According to the present invention, since the fine bubble generating member is provided at the tip of the pipe for injecting the liquid, when the liquid containing the bubbles is injected through the fine bubble generating member, the bubbles are further miniaturized and smaller. Liquid can be injected into the ground in the form of bubbles.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a method for purifying soil and groundwater according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First embodiment
First, with reference to FIG.1 and FIG.2, the 1st Example of the purification method of the soil and groundwater according to this invention is described. FIG. 1 is a plan view schematically showing a first embodiment of a soil and groundwater purification system to which the first embodiment of the soil and groundwater purification method according to the present invention is applied, and FIG. It is sectional drawing which shows simply the purification system of soil and groundwater.
[0016]
1 and 2, the soil and groundwater purification system according to the first embodiment includes an
[0017]
The illustrated
[0018]
First and second
[0019]
As the liquid to be injected, water such as rivers and ponds, ground water, tap water, and the like can be used, and the size (diameter) of bubbles included in this is 1 to 10,000 μm. When the size of the bubbles exceeds 10,000 μm, the rising speed of the bubbles in the saturated layer S increases in the ground and in this form, and the amount of air staying in the saturated layer S decreases. Therefore, the supply of air into the ground cannot be made uniform, and the degree of improvement of the purification action described later is reduced. It is more effective that the size of bubbles contained in the liquid is small, for example, it is desirable to be 1 to 1000 μm, and when such a size, the bubbles enter between narrow soil particles. . In addition, the liquid containing a fine bubble can use the premix nozzle known per se which mixes air in a liquid and produces | generates the liquid which has a bubble, for example.
[0020]
The
A
[0021]
In this purification system, a liquid such as water is supplied to the main liquid supply pipe 1 of each
[0022]
Second embodiment
Next, a second embodiment of the soil and groundwater purification method according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a sectional view schematically showing a part of the second embodiment of the soil and groundwater purification system to which the second embodiment of the soil and groundwater purification method according to the present invention is applied. In FIG. 2, the suction tube and the sheet are omitted. In the following description, substantially the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0023]
In FIG. 3, in the system of the second embodiment, a pumping well 32 as a pumping hole is dug in relation to the region to be purified (see FIG. 2), and the pumping well 32 is a relatively deep part of the saturated layer. Until drilled. One or
In the second embodiment, the groundwater accumulated in the pumping well 32 is used as a liquid containing fine bubbles. A
[0024]
In the second embodiment, the
[0025]
This second embodiment further has the following characteristics in relation to using the groundwater accumulated in the pumping well 32 as the liquid to be injected. That is, since the liquid to be injected is groundwater, it can be obtained easily and inexpensively, and the processing cost of the purification system can be reduced. In addition, since the groundwater in the saturated layer accumulates in the pumping well 32 and the accumulated groundwater is reinjected into the saturated layer with fine bubbles, the groundwater circulates through the area to be purified in the ground. It can be purified as required using circulating groundwater. In particular, as shown in FIG. 3, by circulating groundwater, water containing bubbles (groundwater) flows through the region to be purified, and this flow removes contaminants contained in the soil and / or attached to the soil surface. It can be washed away. In addition, the flow of groundwater allows fine bubbles to reach between the soil particles that cannot be reached by bubbles alone, thereby further promoting the purification of pollutants in the ground. In addition, in this second embodiment, since the mixing of groundwater and air is performed immediately before being injected into the saturated layer, the oxygen supply into the ground is more evenly promoted, and the soil and / or groundwater The purification action can be further enhanced.
[0026]
Third embodiment
Next, a third embodiment of the soil and groundwater purification method according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a part of the third embodiment of the soil and groundwater purification system to which the third embodiment of the soil and groundwater purification method according to the present invention is applied. In FIG. 2, the suction tube and the sheet are omitted.
In FIG. 4, in the purification system of the third embodiment, the inner diameter of the
[0027]
In the third embodiment, the
[0028]
Fourth embodiment
Next, a fourth embodiment of the soil and groundwater purification method according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5: is sectional drawing which shows simply the principal part of 4th Embodiment of the soil and groundwater purification system to which the 4th Example of the purification method of the soil and groundwater according to this invention is applied.
In FIG. 5, in the purification system of the fourth embodiment, an
[0029]
In the fourth embodiment, the groundwater pumped from the pumping well 32 by the
[0030]
Thus, by using the groundwater from which the oil component and heavy metal component are removed as a liquid containing fine bubbles, the purification of the groundwater is remarkably promoted, whereby the saturation layer can be purified more efficiently. In particular, the groundwater pumped up from the pumping well 32 is circulated through the region to be purified, and purified groundwater is used for injection into the ground, so the soil and / or groundwater purification action is significantly improved.
In order to promote the purification action of the saturated layer, a purification or purification promoting substance may be added to the liquid (tap water, groundwater, etc.) injected into the saturated layer. Such a purification or purification promoting substance is a nutrient component for activating endogenous bacteria in soil or an adsorbent for adsorbing metal components in soil.
[0031]
In 2nd-4th embodiment, in order to enlarge the pumping capacity of the groundwater of the pumping well 32, it can comprise as shown, for example in FIG. That is, a
[0032]
In such a structure, when pumping up groundwater, the pumping well 32 sealed on the ground surface is decompressed by a decompression pump (not shown) and kept in a vacuum state, and the pumping effect is increased by the vacuum effect. be able to. When the
[0033]
Further, in order to further reduce the size of bubbles contained in the liquid, a large number of fines are provided at the tip of the liquid supply pipe (2, 4 etc.), in other words, the inlet of the pipe for injecting the liquid containing bubbles into the ground. It is preferable to provide a fine bubble generating member (not shown) having a hole, and by providing the fine bubble generating member, when injected into the ground, liquid containing fine bubbles is supplied to the liquid supply pipe (2, 4). Etc.) is injected into the ground through a large number of micropores of the microbubble generating member, and the bubbles in the liquid are subdivided by passing through the microbubble generating member, thus further miniaturizing the bubbles in the liquid. Can do. The fine bubble generating member can be formed from sintered steel, a resin plate, a resin film, and the like, and can be widely applied to the first to fourth embodiments described above.
[0034]
As mentioned above, although the Example of the purification method of the soil and groundwater according to this invention was described, this invention is not limited to this Example, A various deformation | transformation thru | or correction | amendment are possible, without deviating from the scope of the present invention.
For example, in the second to fourth embodiments, the pumping well 32 as a pumping hole is excavated and the groundwater accumulated in the pumping well 32 is pumped up. It is also possible to bury a pumping pipe, form a pumping hole by this pumping pipe, and pump up groundwater from this pumping hole.
[0035]
For example, in the above-described embodiment, the liquid containing fine bubbles is injected into the ground through the tip (injection port) of the liquid supply pipe (2, 4 etc.). It may be allowed to penetrate into the ground.
[0036]
According to the soil and groundwater purification method of claim 1 of the present invention, the liquid containing fine bubbles having a size of 1 to 10,000 μm is injected or infiltrated into the ground. The ascending speed is slow and also diffuses laterally in the ground, which promotes the uniform supply of oxygen into the ground. As a result, the growth or activity of microorganisms in the ground is activated, the purification action by microorganisms is enhanced, and contaminated soil and / or contaminated groundwater can be efficiently purified using microorganisms.Also, an air supply pipe is arranged inside the liquid supply pipe in the radial direction, and the air from the air supply pipe is mixed with the liquid from the liquid supply pipe at the tip of the liquid supply pipe. The liquid supply pipe and the air supply pipe can be embedded in the ground relatively easily.
[0037]
According to the soil and groundwater purification method of
[0038]
Moreover, according to the soil and groundwater purification method of claim 3 of the present invention, the liquid containing fine bubbles having a size of 1 to 10000 μm is injected or infiltrated into the ground. The rising speed is slow and the liquid containing fine bubbles flows through the area to be purified. Accordingly, the region to be purified, that is, the contaminant contained in the soil and / or the contaminant attached to the soil surface is cleaned by the flow of the liquid and the flow of the fine bubbles contained therein. Moreover, this fine bubble can invade between narrow soil particles by the flow of the liquid, and the purification ability can be enhanced.Also, an air supply pipe is arranged inside the liquid supply pipe in the radial direction, and the air from the air supply pipe is mixed with the liquid from the liquid supply pipe at the tip of the liquid supply pipe. The liquid supply pipe and the air supply pipe can be embedded in the ground relatively easily.
According to the soil and groundwater purification method of claim 4 of the present invention, the groundwater is circulated through the region to be purified, and the region to be purified using the groundwater, that is, contaminated soil and / or contaminated groundwater is required. Can be purified on the street.
[0039]
Moreover, according to the soil and groundwater purification method of
Moreover, according to the soil and groundwater purification method of
[0040]
According to the soil and groundwater purification method of claim 7 of the present invention, heavy metals in the groundwater are removed by a heavy metal treatment device, oil in the groundwater is removed by an oil removal device, and the groundwater from which these have been removed is removed from the ground. So that the area to be purified can be purified more effectively.wear.
Furthermore,According to the method for purifying soil and groundwater according to claim 8 of the present invention, since the fine bubble generating member is provided at the tip of the pipe for injecting the liquid, the bubbles in the liquid are made finer and in the ground Can be injected into.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view schematically showing a first embodiment of a soil and groundwater purification system to which a first embodiment of a soil and groundwater purification method according to the present invention is applied;
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the soil and groundwater purification system of FIG. 1;
FIG. 3 is a sectional view schematically showing a part of a second embodiment of a soil and groundwater purification system to which a second embodiment of the soil and groundwater purification method according to the present invention is applied;
FIG. 4 is a sectional view schematically showing a part of a third embodiment of a soil and groundwater purification system to which a third embodiment of the soil and groundwater purification method according to the present invention is applied;
FIG. 5 is a sectional view schematically showing a part of a fourth embodiment of a soil and groundwater purification system to which a fourth embodiment of the soil and groundwater purification method according to the present invention is applied;
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a modified form of a pumping portion of a pumping well.
[Explanation of symbols]
1 Main liquid supply pipe
2,4 Branch liquid supply pipe
5,7 Air supply pipe
6 Air injection mechanism
8 Areas to be purified
32 Pumping well
46 Groundwater
52,82 Liquid supply pipe
54,84 Air supply pipe
92 Oil remover
94 Heavy metal processing equipment
Claims (8)
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