JP4583796B2 - 汚染土壌の浄化方法 - Google Patents

Description

本発明は、取水・注水機能付き鋼矢板および汚染土壌の浄化方法に関する。

従来から金属工業、電気工業、電子工業、化学工業などの素材として各種めっき材料、絶縁油、顔料、樹脂、溶剤、農薬などが使用されている。これらの物質については水質基準および土壌汚染に係わる環境基準が定められているが、過去に土壌中に混入した上記物質がそのまま放置されると、時間経過に伴って地下深く浸透し、ついには地下水を汚染するに至るという環境汚染が問題になっている。

このような背景から、土壌中に混入した揮発性有機化合物、重金属、油などの汚染物質を除去する方法が種々検討されているが、大きくは汚染土壌を掘削除去する方法、汚染土壌を掘削後に現場で浄化して埋め戻す方法、汚染土壌を掘削せずに原位置で浄化する方法に分類される。汚染土壌を掘削除去する方法は確実ではあるが、掘り出した汚染土壌の処分が煩雑であり、また、汚染領域の土地に建築物が存在するなどの場合には適用困難であり、さらに浄化コストなどの課題があり、現場掘削浄化工法は、作業スペースが必要なこと、稼動中の工場などでは適用不可であり、また、浄化コストなどの課題があり、原位置浄化工法は、施工が難しいこと、浄化に要する時間が長いこと、浄化の信頼性などの課題がある。

原位置浄化工法では、杭状に浄化剤を混入する深層混合方式や、浄化剤を混入した土壌を壁状に形成する透過性浄化壁工法などがあるが、地中での混合作業であることによる混合の信頼性、地中での混合施工であることから、浄化剤の交換は困難であること、適用できる汚染物質が制約されるなどの課題がある。

従って本発明の目的は、揮発性有機化合物、重金属、油など、地下水に溶出する汚染物質の浄化に幅広く対応できる、低コストでかつ信頼性の高い汚染土壌の浄化に使用する取水・注水機能付き鋼矢板および汚染土壌の浄化方法を提供することである。

上記の目的は以下の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、土地の汚染領域（６）に地下水の流れが存在する場合に、地下水の流れの下流側であって、該汚染領域（６）中にまたは該領域の付近に、その腹板（２）に、少なくとも一面に通水孔（３）を設けた溝形鋼（４）が固定されている、鋼矢板の腹板と溝形鋼により区画された通水路（５）を設けてなる取水・注水機能付き鋼矢板（１）を複数個含む複数の鋼矢板を用いて連続した壁（７）を形成し、上記複数個の取水・注水機能付き鋼矢板（１）のうちの一部の通水路（５）を経由して汚染地下水を取水し、取水した汚染地下水を浄化装置（８）にて浄化処理し、浄化地下水を上記以外の別の取水・注水機能付き鋼矢板（１）の通水路（５）を経由して地中に流す汚染土壌の浄化方法であって、上記取水・注水機能付き鋼矢板（１）の通水路（５）が、汚染領域（６）に面する内側と、外側にそれぞれ配置されるようにして連続した壁（７）を形成し、該壁（７）の内側に配置された通水路（５）を経由して汚染地下水を取水し、該取水した汚染地下水を浄化装置（８）にて浄化処理し、浄化地下水を上記壁（７）の外側に配置された通水路（５）を経由して地中に放流することを特徴とする汚染土壌の浄化方法を提供する。

また、本発明は、土地の汚染領域（６）を取り囲むように、その腹板（２）に、少なくとも一面に通水孔（３）を設けた溝形鋼（４）が固定されている、鋼矢板の腹板と溝形鋼により区画された通水路（５）を設けてなる取水・注水機能付き鋼矢板（１）を複数個含む複数の鋼矢板を用いて連続した壁（７）を形成し、上記複数個の取水・注水機能付き鋼矢板（１）のうちの一部の通水路（５）を経由して汚染地下水を取水し、取水した汚染地下水を浄化装置（８）にて浄化処理し、浄化地下水を上記以外の別の取水・注水機能付き鋼矢板（１）の通水路（５）を経由して地中に流す汚染土壌の浄化方法であって、土地の汚染領域（６）を挟んで対向する位置のそれぞれに、取水・注水機能付き鋼矢板（１）の通水路（５）が汚染領域（６）側に面するようにして上記壁（７）を形成し、一方側の壁（７）を構成する取水・注水機能付き鋼矢板（１）の通水路（５）を経由して汚染地下水を取水し、該取水した汚染地下水を浄化装置（８）にて浄化処理し、浄化地下水を上記通水路（５）と対向している他方側の壁（７）を構成する取水・注水機能付き鋼矢板（１）の通水路（５）を経由して地中に還流することを特徴とする汚染土壌の浄化方法を提供する。該方法においては、浄化装置（８）に浄化剤を注入し、浄化装置から汚染領域中に汚染物質の浄化剤を供給することができる。該浄化剤としては、乳化剤液、弱酸液、弱アルカリ液、微生物含有水、微生物の栄養分を含む水、酸化剤または還元剤などが挙げられる。

本発明によれば、汎用性のある鋼矢板に簡単な加工を施すことで、遮水機能、取水および注水機能を持たせた鋼矢板を構成し、該鋼矢板は、一般的な鋼矢板の打設方法で施工でき、また、汚染水の浄化作業は地上に設置する浄化装置で行うことから、低コストでかつ信頼性の高い地下水浄化が可能となる。

また、汚染領域を囲い込んで浄化作業ができることから、浄化剤などを水に溶いて注水することで、揮発性有機化合物、重金属、油など幅広い汚染物質にも対応できる。

また、土壌汚染は単一物質の汚染ではなく、揮発性有機化合物と重金属など複合汚染も多いが、本発明では、浄化時期をずらせて注入する浄化剤の種類を変えることで、殆ど同じ設備で複合汚染にも対応できる。

次に好ましい実施形態を示す図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。 本発明の取水・注水機能付き鋼矢板１は、図１および図２に示すように、通常の鋼矢板１’の腹板２に、該鋼矢板１’の腹板２を覆うように、通水孔３を有する溝形鋼４を固定し、上記腹板２と上記溝形鋼４の間に、通水路５を設けてなることを特徴としている。

上記鋼矢板１’は、従来の土木あるいは建築現場で広く使用されている鋼矢板である。上記鋼矢板１’の腹板２に当接する溝形鋼４も、それ自体は特別のものではない。本発明では、該溝形鋼４の背板４−１または２個の側板４−２および４−３の少なくともいずれかに通水孔３を設けたものである。図１は、側板４−２、４−３に円形孔３を設けた例を示しており、図２は、側板４−２、４−３に矩形の切り欠き部を設けて通水孔３とした例を示している。このような通水孔３は溝形鋼の背板４−１に設けてもよい。孔の位置や大きさなどは、設置する地盤の土質条件により、土砂の流入、取水・注水量などに応じて選択する。溝形鋼４を、その側板４−２、４−３を鋼矢板１’の腹板２に向けて溶接などの適当な手段で固定し、通水路５を設けることによって、本発明の鋼矢板１が構成されている。なお、上記通水孔３の大きさおよび形状は特に限定されないが、通水孔３の開口面積が大き過ぎる場合には、土砂などが前記通水路５に流れ込まないように、不図示の細かいメッシュなどを通水孔３の面に取り付けることができる。

本発明の土壌の浄化方法は、上記本発明の鋼矢板１を使用することが特徴である。すなわち、本発明の第一の土壌の浄化方法は、土地の汚染領域中または該領域の周辺に、前記本発明の鋼矢板を少なくとも含む鋼矢板を用いて連続した壁を形成し、上記鋼矢板の通水路を経由して汚染地下水を取水し、取水した汚染地下水を浄化装置にて浄化処理し、浄化地下水を別の通水路を経由して地中に放流することを特徴としている。

上記本発明の土壌の浄化方法の具体例を図３および図４を参照して説明する。図３および図４は、本発明の鋼矢板１と通常の鋼矢板１’とを汚染された地中あるいはその付近に打ち込み、壁７を形成した状態を示す図である。すなわち、必要に応じて現地のボーリング調査により、土壌中の汚染物質、汚染領域、地盤構成、地下水の流れ、地盤の透水係数などを調査・分析し、地下水の流れが認められる場合には、汚染領域６の地下水流の下流側に本発明の鋼矢板１と通常の鋼矢板１’からなる壁７を形成する。

図示の例は、汚染領域中を地下水が流れている場合であって、本発明の好ましい実施形態である。このように地下水に流れがある場合、図示のように壁７を、地下水の流れに対向させて汚染領域６の下流側に設ける。すなわち、前記本発明の鋼矢板１と通常の鋼矢板１’とを、それらの継ぎ手部分を利用して任意の組み合わせで地中に打ち込み、壁７を形成する。この際、本発明の鋼矢板１同士または鋼矢板１と鋼矢板１’との連結は、図３に示すように、地下水の上流方向と下流方向の両方向に鋼矢板１の溝形鋼４が対向するように組み合わせる。なお、壁７は本発明の鋼矢板１のみで形成してもよいが、図３に示すように通常の鋼矢板１’と組み合わせて使用することが経済的である。鋼矢板１および鋼矢板１’の打ち込み深さは、地中の汚染領域の深さに応じて適当な打ち込み深さとする。

このような状態で溝形鋼４が地下水の上流側に向いている鋼矢板１の通水路５から、不図示の揚水ポンプなどにより汚染物質を含む地下水を汲み上げ、適当な浄化装置８で汚染地下水を浄化し、浄化地下水は適当な手段により下流側に向いている溝形鋼４を有する鋼矢板１の通水路５に注入して地下の下流側に放流する。

図５および図６は、本発明の第二の汚染土壌の浄化方法を説明する図である。図示のように本発明の第二の汚染土壌の浄化方法は、土地の汚染領域を取り囲むように、前記本発明の鋼矢板を少なくとも含む鋼矢板を用いて、該鋼矢板をその通水路が内側に面するようにして連続した壁を形成し、汚染地下水を上記通水路を経由して取水し、該取水した汚染地下水を浄化装置にて浄化処理し、浄化地下水を上記通水路と対向している別の通水路を経由して地中に還流することを特徴としている。

上記本発明の土壌の浄化方法の具体例を図５および図６を参照して説明する。図５および図６は、本発明の鋼矢板１と通常の鋼矢板１’とを用いて、汚染領域６を取り囲むように打ち込み、例えば、矩形（矩形に限定されない）の壁７を形成した状態を示す図である。すなわち、前記と同様に必要に応じて現地のボーリング調査により、土壌中の汚染物質、汚染領域、地盤構成、地下水の流れ、地盤の透水係数などを調査・分析し、地下水の流れが認められる場合には、前記図３および図４に示す方法を採用し、地下水の流れが無いか非常に少ない場合に、図５および図６に示す方法を実施する。

すなわち、前記本発明の鋼矢板１同士または鋼矢板１と通常の鋼矢板１’とをそれらの継ぎ手部分を利用して任意の組み合わせで地中に打ち込み、壁７を形成する。この際、本発明の鋼矢板１同士の連結または本発明の鋼矢板１と通常の鋼矢板１’との連結は、図６に示すように、矩形の壁の相対する２辺に鋼矢板１の溝形鋼４が全て内向きになるように行なう。また、壁７は本発明の鋼矢板１のみで形成してもよいが、図６に示すように本発明の鋼矢板１と通常の鋼矢板１’と組み合わせて使用して、矩形の壁７の長手方向の向かい合う壁のみを本発明の鋼矢板１と通常の鋼矢板１’とを用い、且つ溝形鋼を内側に向けて連結させ、他の辺の壁は通常の鋼矢板１’を連結して構成することが経済的に好ましい。鋼矢板１および通常の鋼矢板１’の打ち込み深さは、地中の汚染領域の深さに応じて適当な打ち込み深さとする。

このような状態で通水孔３を有する一方の壁の通水路５から通常の水（汚染されていない水）を地中に注入し、相対する他方の壁７の通水路５を用いて取水する。その結果、汚染領域６中には地下水流が発生する。この水流によって汚染領域６中の水溶性汚染物質が取水側の壁方向に流れ、汚染水は鋼矢板１の通水路５から不図示の揚水ポンプなどにより汲み上げられ、適当な汚染水浄化装置８で汚染地下水を浄化し、浄化地下水は反対側の壁の通水路５から地中に注入され、このような動作を繰り返すことによって、汚染領域６中の汚染物質が除去される。

上記の方法では、汚染領域６中の水溶性成分のみが除去されるが、浄化装置８に、随時汚染領域６中の汚染物質の浄化剤を注入し、浄化装置８から汚染領域６に浄化剤を供給することによって、水不溶性若しくは難溶性の汚染物質の除去または無害化も可能である。例えば、浄化剤として界面活性剤などの乳化剤を使用することによって、油性の汚染物質を水中に乳化させて除去することができる。また、酸またはアルカリを使用することによって中性の水には溶解しない重金属化合物を溶解除去することができる。さらに浄化剤として微生物やその栄養分を使用することによって、水不溶性であるが、微生物により分解または変性されて水溶性になる汚染物質を除去することができる。また、浄化剤として酸化剤や還元剤の水溶液を使用することによって、汚染物質を酸化または還元して無害化することができる。また、これらの浄化剤の複数種を時間をおいて汚染領域に供給することによって複合汚染物質の除去または無害化も可能である。

図７および図８は、本発明の第二の汚染土壌の浄化方法の別の実施形態を説明する図である。図示のように当該実施形態では、汚染領域６を取り囲むように、前記本発明の鋼矢板１を少なくとも含む鋼矢板を用い、該鋼矢板１をその通水路５が内側に面するようにして、例えば、矩形（矩形に限らず、任意の形状の包囲壁でもよい）の連続した壁７を形成する。このような状態で４辺（４辺に限らない）の壁７の通水路５から地下水を汲み上げ、適当な浄化装置８で浄水し、浄化水を任意の方法で、例えば、別途設けた注水孔９を経由して汚染領域６中に注入する。汚染領域６中に注入した水は汚染領域６内を流れて、汚染水となって周囲の壁７の通水路５から汲み上げられて浄化される。このような動作を繰り返すことによって、汚染領域６中の汚染物質が除去される。

上記の方法においても前記図５および図６に示す方法と同様に、浄化装置８に、随時汚染領域６中の前記と同様な汚染物質の浄化剤を注入し、注水孔９から汚染領域６に浄化剤を供給することによって、前記と同様な効果が得られる。

上記いずれの方法でも、取水側の地下水をモニタリングしていき、充分な浄化が認められた場合にはすべての設備を撤去することができる。浄化剤を使用した場合には、汚染物質洗浄後に必要に応じて地中の浄化剤の洗浄を行った後に設備を撤去する。

本発明によれば、汎用性のある鋼矢板に簡単な加工を施すことで、遮水機能、取水および注水機能を持たせた鋼矢板を構成し、該鋼矢板は、一般的な鋼矢板の打設方法で施工でき、また、汚染水の浄化作業は地上に設置する浄化装置で行うことから、低コストでかつ信頼性の高い地下水浄化が可能となる。

また、汚染領域を囲い込んで浄化作業ができることから、浄化剤などを水に溶いて注水することで、揮発性有機化合物、重金属、油など幅広い汚染物質にも対応できる。

また、土壌汚染は単一物質の汚染ではなく、揮発性有機化合物と重金属など複合汚染も多いが、本発明では、浄化時期をずらせて注入する浄化剤の種類を変えることで、殆ど同じ設備で複合汚染にも対応できる。

本発明の取水・注水機能付き鋼矢板を説明する部分斜視図。 本発明の取水・注水機能付き鋼矢板を説明する部分斜視図。 本発明の浄化方法を説明する図。 本発明の浄化方法を説明する図。 本発明の浄化方法を説明する図。 本発明の浄化方法を説明する図。 本発明の浄化方法を説明する図。 本発明の浄化方法を説明する図。

符号の説明

１：本発明の鋼矢板
１’：通常の鋼矢板
２：腹板
３：通水孔
４：溝形鋼
５：通水路
６：汚染領域
７：壁
８：浄化装置
９：注水孔

Claims (4)

1. 土地の汚染領域（６）に地下水の流れが存在する場合に、地下水の流れの下流側であって、該汚染領域（６）中にまたは該領域の付近に、
   その腹板（２）に、少なくとも一面に通水孔（３）を設けた溝形鋼（４）が固定されている、鋼矢板の腹板と溝形鋼により区画された通水路（５）を設けてなる取水・注水機能付き鋼矢板（１）を複数個含む複数の鋼矢板を用いて連続した壁（７）を形成し、
   上記複数個の取水・注水機能付き鋼矢板（１）のうちの一部の通水路（５）を経由して汚染地下水を取水し、取水した汚染地下水を浄化装置（８）にて浄化処理し、浄化地下水を上記以外の別の取水・注水機能付き鋼矢板（１）の通水路（５）を経由して地中に流す汚染土壌の浄化方法であって、
   上記取水・注水機能付き鋼矢板（１）の通水路（５）が、汚染領域（６）に面する内側と、外側にそれぞれ配置されるようにして連続した壁（７）を形成し、
   該壁（７）の内側に配置された通水路（５）を経由して汚染地下水を取水し、該取水した汚染地下水を浄化装置（８）にて浄化処理し、浄化地下水を上記壁（７）の外側に配置された通水路（５）を経由して地中に放流することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
2. 土地の汚染領域（６）を取り囲むように、
   その腹板（２）に、少なくとも一面に通水孔（３）を設けた溝形鋼（４）が固定されている、鋼矢板の腹板と溝形鋼により区画された通水路（５）を設けてなる取水・注水機能付き鋼矢板（１）を複数個含む複数の鋼矢板を用いて連続した壁（７）を形成し、
   上記複数個の取水・注水機能付き鋼矢板（１）のうちの一部の通水路（５）を経由して汚染地下水を取水し、取水した汚染地下水を浄化装置（８）にて浄化処理し、浄化地下水を上記以外の別の取水・注水機能付き鋼矢板（１）の通水路（５）を経由して地中に流す汚染土壌の浄化方法であって、
   土地の汚染領域（６）を挟んで対向する位置のそれぞれに、取水・注水機能付き鋼矢板（１）の通水路（５）が汚染領域（６）側に面するようにして上記壁（７）を形成し、
   一方側の壁（７）を構成する取水・注水機能付き鋼矢板（１）の通水路（５）を経由して汚染地下水を取水し、該取水した汚染地下水を浄化装置（８）にて浄化処理し、浄化地下水を上記通水路（５）と対向している他方側の壁（７）を構成する取水・注水機能付き鋼矢板（１）の通水路（５）を経由して地中に還流することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
3. 浄化装置（８）に浄化剤を注入し、浄化装置から汚染領域中に汚染物質の浄化剤を供給する請求項２に記載の汚染土壌の浄化方法。
4. 浄化剤が、乳化剤液、弱酸液、弱アルカリ液、微生物含有水、微生物の栄養分を含む水、酸化剤または還元剤である請求項３に記載の汚染土壌の浄化方法。

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