JP5668313B2 - 汚染地盤の浄化方法 - Google Patents

Description

本発明は、汚染地盤の浄化方法に関する。

例えば、地盤中に常在する微生物を利用して、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）等の有機塩素化合物（ＶＯＣ：Volatile Organic Compounds）で汚染された地盤を浄化する汚染地盤の浄化方法が知られている。この汚染地盤の浄化方法では、例えば地盤に有孔管等を埋設して注入井戸を設置し、この注入井戸を通じて地盤にＶＯＣ分解微生物を活性化するための栄養材を注入する。これによって、栄養材が含浸された地盤中では、活性化した微生物によってＶＯＣの分解が促進されるため、現場（原位置）で汚染地盤が浄化される（例えば特許文献１を参照）。

特開２００７‐２６８４５０号公報

前述した汚染地盤の浄化方法では、注入井戸を通じて栄養材を地盤に注入するにつれて、栄養材の濃度が高くなる注入井戸の周囲で微生物が増殖しやすい。注入井戸の周囲で増殖した微生物は、例えば注入井戸の有孔管に目詰まり等を生じさせる要因となる。このため、注入井戸から地盤へ栄養材を注入することが困難となる虞がある。

また、注入井戸から地盤に注入された栄養材が注入井戸の周囲で増殖した微生物に消費されてしまい、浸透範囲が狭くなることから、広い範囲の地盤を浄化することが困難となる虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、地盤に栄養材を効率よく注入し、広い範囲の汚染地盤を浄化することにある。

前記課題を解決するための本発明は、有機塩素化合物を分解する微生物を活性化する中性ｐＨ範囲の栄養材に酸性物質又はアルカリ性物質を溶解することで前記微生物の活性が抑制されるｐＨ範囲に調整し、ｐＨ調整後の前記栄養材を注入井戸から地盤に注入する注入工程を行い、原位置で前記地盤に含まれる有機塩素化合物を前記微生物に分解させて浄化する汚染地盤の浄化方法であって、前記注入工程の後に、土壌に含浸されたｐＨ調整後の前記栄養材を中和する中和溶液を前記注入井戸から前記地盤に注入することで、前記注入井戸の周囲に存在する浄化対象の前記地盤を中性ｐＨ範囲に調整する中和工程を行う、ことを特徴とする。

本発明では、注入工程において、ｐＨが６より大きく９より小さい範囲（中性ｐＨ範囲）の栄養材をｐＨが６以下の酸性又は９以上のアルカリ性の範囲（不活性ｐＨ範囲）となるようにｐＨ調整して地盤に注入する。不活性ｐＨ範囲の環境下では、ＶＯＣを分解する微生物を含む各種の微生物（すなわち栄養材を分解する微生物、以下微生物と称する）の活性は抑制される。このため、不活性ｐＨ範囲に調整した栄養材を地盤に注入することで、注入井戸の周囲で微生物が増殖することを抑制できる。また、増殖した微生物によって有孔管に目詰まり等が生じていた場合、酸性又はアルカリ性による洗浄効果によって、当該目詰まり等を解消できる。また、微生物による栄養材の消費が抑制されるので、広い範囲の地盤に栄養材を浸透させることができる。

そして、地盤に含浸された栄養材は、例えば土壌に含まれる鉄やカルシウム等による緩衝作用によって徐々に中和される。このため、地盤中において、栄養材のｐＨは不活性ｐＨ範囲から中性ｐＨ範囲へと徐々に移行する。中性ｐＨ範囲の環境下において、微生物は栄養材によって活性化するため、栄養材が中性ｐＨ範囲になった地盤中では、微生物が増殖すると共に微生物のＶＯＣを分解する能力(以下、分解能と称する）が高められる。

つまり、栄養材の地盤への浸透が微生物によって阻害されることを抑制して、より多くの栄養材を地盤に注入でき、より広範囲の地盤に栄養材を含浸させることができる。そして、地盤に含浸された栄養材は土壌の緩衝作用によって中和されるため、微生物が活性化して地盤に含まれるＶＯＣを効率よく分解できる。よって、地盤に栄養材を効率よく注入して、汚染地盤を効率よく浄化できる。

また、本発明では、中和工程において、注入井戸から地盤に中和溶液を注入することで、地盤に含浸された不活性ｐＨ範囲の栄養材を中和し、注入井戸の周囲に存在する浄化対象の地盤を中性ｐＨ範囲に調整している。地盤に注入された栄養材は、地盤に浸透するにつれて、つまり注入井戸から離れるにつれて希釈され、土壌の緩衝作用によって中和されやすい。換言すると、注入井戸付近の土壌に含浸されている栄養材ほど酸性又はアルカリ性が高くなり、中和される速度が低くなる。このため、注入井戸から中和溶液を注入して、注入井戸付近の土壌を中和することで、浄化対象の地盤を全体的に中性ｐＨ範囲とすることができる。よって、広い範囲において微生物によるＶＯＣの分解を速やかに促進し、汚染を浄化できる。

また、本発明において、前記中和溶液が前記中性ｐＨ範囲の栄養材に前記アルカリ性物質又は前記酸性物質を溶解したものである場合、地盤中の微生物に栄養材を供給できると共に、地盤に含浸された栄養材を中和できる。これによって、地盤中の微生物を速やかに活性化してＶＯＣの分解を促進でき、汚染を浄化できる。

また、本発明において、前記中和溶液が前記アルカリ性物質又は前記酸性物質の水溶液である場合、注入井戸付近において微生物が増殖することをより確実に抑制できると共に、地盤に含浸された栄養材を効率よく中和できる。

また、本発明の汚染地盤の浄化方法では、前記注入工程と前記中和工程とを交互に繰り返し行うことが好ましい。この汚染地盤の浄化方法によれば、より広範囲の地盤に栄養材を浸透させつつ、微生物によるＶＯＣの分解を速やかに促進して、効率よく地盤を浄化することができる。さらに、中和溶液がアルカリ性物質又は酸性物質の水溶液である場合、注入井戸付近での微生物の増殖によって注入井戸の有孔管に生じる目詰まり等をより確実に抑制又は解消できる。このため、地盤により確実に栄養材を注入できる。

また、本発明の汚染地盤の浄化方法では、前記注入工程と前記中和工程とを一日ごとに行うことが好ましい。この汚染地盤の浄化方法によれば、注入工程及び中和工程ごとに、注入井戸付近の地盤に含浸される栄養材のｐＨをより確実に目的とするｐＨ範囲に変化させることができる。これによって、より確実に地盤へ栄養材を浸透させつつ、微生物を活性化できる。

また、本発明の汚染地盤の浄化方法では、前記注入工程に先だって、前記中性ｐＨ範囲の栄養材を注入する前注入工程を行うことが好ましい。この汚染地盤の浄化方法によれば、前注入工程を行い、地盤中の微生物を増加させた後に注入工程を行うため、増殖した微生物による有孔管の目詰まり等を効率よく抑制及び解消できると共に、注入工程の実施によって微生物によるＶＯＣの分解能が低下しすぎることを抑制できる。このため、栄養材を地盤に浸透させること及び微生物を活性化することをバランスよく行うことができる。

本発明によれば、地盤に栄養材を効率よく注入して汚染地盤を効率よく浄化できる汚染地盤の浄化方法を提供できる。

注入井戸の構成例を示す模式図である。 第１実施形態にかかる汚染地盤の浄化方法について説明するための模式図である。 第２及び第３実施形態にかかる汚染地盤の浄化方法について説明するための模式図である。 第４及び第５実施形態にかかる汚染地盤の浄化方法について説明するための模式図である。

===第１実施形態===
<<<注入井戸について>>>
本実施形態の浄化方法では、汚染地盤に設置される注入井戸を通じて後述する栄養材を地盤に注入する注入工程を行う。そこで、まず、図１を参照して注入井戸１について説明する。

注入井戸１は、例えば地盤に埋設され、地表面から地下水面下の帯水層内まで延在する有孔管２と、栄養材を一時的に貯蔵して有孔管２に供給するタンク３とを備えている。

有孔管２は、樹脂管（詳しくは塩化ビニル樹脂管）によって形成され、図１に示す直径φが約１０ｃｍの円筒形状をしている。また、有孔管２は、下端から図１に示すｈ１の長さ（約５〜１０ｍ）までの部分が地盤に埋設され、上端から図１に示すｈ２（約１ｍ）の長さの部分が地表面から突出している。有孔管２における埋設部分の周面には、複数の穿孔２ａが形成されている。この穿孔２ａを介してタンク３から供給された栄養材が地盤に注入される。

タンク３は、例えば樹脂等から形成される箱状の容器であり、有孔管２の上端に着脱可能に取り付けられている。タンク３にはバルブ（不図示）が設けられており、このバルブが開かれると、タンク３から地下水面までの水頭差に応じた圧力で、タンク３に貯蔵された栄養材が有孔管２に供給される。尚、注入井戸１は、汚染地盤に対して例えば約５ｍ間隔で複数設置される。

<<<栄養材のｐＨ調整について>>>
本実施形態にかかる汚染地盤の浄化方法における注入工程では、中性ｐＨ範囲の栄養材に酸性物質又はアルカリ性物質を溶解して、不活性ｐＨ範囲となるようにｐＨ調整をする。そして、ｐＨ調整後の栄養材を、注入井戸１を通じて地盤に注入する。

この栄養材としては、例えば、グルコン酸ソーダ、グルコース、ガラクトース、ラクトース、マルトース、デンプン、グリセリン、糖蜜（砂糖製造の際の副産物）、エタノール、乳酸塩（乳酸ナトリウム）、クエン酸塩（クエン酸ナトリウム）等が挙げられる。

また、ｐＨ調整をするための酸性物質としては、例えば、クエン酸、グルコン酸、乳酸、酢酸等の有機酸や、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸等が挙げられる。尚、有機酸では、比較的分子量の大きいクエン酸及びグルコン酸を酸性物質として採用することが好ましい。分子量が大きい有機酸ほど揮発性が低いため、悪臭の要因となることを抑制できる。

また、ｐＨ調整をするためのアルカリ性物質としては、例えば、セスキ炭酸ソーダ、炭酸ソーダ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カルシウム等が挙げられる。尚、栄養材には、不活性ｐＨ範囲を維持するためのｐＨ緩衝材として、リン酸三ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、石灰窒素等を更に添加することが好ましい。

<<<汚染地盤の浄化方法について>>>
以下、本実施形態にかかる汚染地盤の浄化方法について図２（ａ）乃至（ｃ）を参照して説明する。

前述の注入井戸１を通じて地盤に中性ｐＨ範囲の栄養材を注入していくと、栄養材の濃度が高くなる有孔管２の周囲において、微生物が有孔管２を囲むように層状に増殖してバイオフィルム等を形成する虞がある。このようなバイオフィルム等によって、穿孔２ａの目詰まり等が生じると、注入井戸１から地盤に栄養材を注入することが困難となる。また、栄養材が地盤を浸透する間に、活性化し増殖した微生物によって栄養材が消費されてしまい、地盤への栄養材の浸透が阻害される虞がある。これによって、微生物による汚染地盤の浄化が困難となる虞がある。

そこで、本実施形態にかかる汚染地盤の浄化方法では、不活性ｐＨ範囲に調整した栄養材を、注入井戸１を通じて地盤に注入する注入工程を行う。注入工程は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、不活性ｐＨ範囲にｐＨ調整した栄養材４をタンク３から有孔管２に注入する。これによって、有孔管２の穿孔２ａを介して地盤に栄養材４が浸透していく。そして、所定量の栄養材４が注入されると、図２（ｃ）に示すように、所望の改良範囲（本実施形態では、注入井戸１を中心とした直径１０ｍの範囲）の全体に栄養材４が浸透される。

この注入工程では、不活性ｐＨ範囲に調整された栄養材４が地盤中で土壌の緩衝作用によって中和されるまでの期間に亘って、微生物が活性化することを抑制できる。このため、バイオフィルム等が形成されることや地盤中の微生物によって栄養材４が消費されることを抑制した状態で、栄養材４を地盤に浸透させることができる。その結果、広い範囲の地盤に栄養材４を浸透させることができる。

地盤に浸透した栄養材４は、有孔管２から離れる方向に拡がるにつれて希釈される。また、地盤を浸透する期間が長くなるほど、地盤からの緩衝作用を受ける。このため、有孔管２から離れるほどに、栄養材４のｐＨは中性ｐＨ範囲に近付きやすい。そして、栄養材４が中性ｐＨ範囲になると、前述したように、微生物が活性化される。

このように、不活性ｐＨ範囲に調整された栄養材４を地盤に注入することで、より広範囲の地盤に栄養材４を浸透させることができ、微生物を活性化することができる。このため、より広範囲の地盤中の微生物によるＶＯＣの分解を促進して、汚染地盤を効率よく浄化できる。

===第２実施形態について===
次に、第２実施形態にかかる汚染地盤の浄化方法について、図３（ａ）乃至（ｄ）を参照して説明する。本実施形態にかかる汚染地盤の浄化方法は、注入工程を行った後に中和工程を行うことに特徴を有している。

注入工程は、前述した第１実施形態と同様にしてなされる。すなわち、図３（ａ）乃至（ｃ）に示すように、不活性ｐＨ範囲に調整した所定量の栄養材４を、タンク３から有孔管２に注入する。

中和工程では、図３（ｄ）に示すように、中和溶液５を注入井戸１から地盤に注入する。この中和工程では、栄養材４と同様に、タンク３を介して有孔管２に中和溶液５を注入する。

中和溶液５は、土壌に含浸されたｐＨ調整後の栄養材４を中和するための液体である。例えば、酸性にｐＨ調整された栄養材４を注入工程で注入した場合、中和溶液５は、アルカリ性に調整された栄養材４とされる。この中和溶液５は、中性ｐＨ範囲の栄養材４に前述したアルカリ性物質を溶解することで作製される。一方、アルカリ性にｐＨ調整された栄養材４を注入工程で注入した場合、中和溶液５は、酸性に調整された栄養材４とされる。この中和溶液５は、中性ｐＨ範囲の栄養材４に前述した酸性物質を溶解することで作製される。

中和工程で注入される中和溶液５の量は、栄養材４の３０％〜５０％程度とされる。このように中和溶液５の量を調整すると、有孔管２の周囲の地盤に対して選択的に中和溶液５を浸透させることができる。前述したように、有孔管２から離れるほどに栄養材４のｐＨは中性ｐＨ範囲に近付きやすい。この中和工程では、中和溶液５の量を規定することで、有孔管２の周囲に存在する不活性ｐＨ範囲の栄養材４を積極的に中和している。

従って、この第２実施形態では、注入工程の後に中和工程を行っているため、土壌からの緩衝作用と中和溶液５による中和とによって、浄化対象となる地盤の全体を早期に中性ｐＨ範囲に調整できる。その結果、本実施形態にかかる汚染地盤の浄化方法では、地盤全体について微生物を早期に活性化でき、汚染地盤を速やかに浄化できる。

===第３実施形態について===
次に、第３実施形態にかかる汚染地盤の浄化方法について、図３（ａ）乃至（ｄ）を参照して説明する。本実施形態にかかる汚染地盤の浄化方法は、第２実施形態の中和溶液５に代えて、酸性物質又はアルカリ性物質の水溶液を中和溶液６として用いることに特徴を有している。

この中和溶液６は、前述の酸性物質やアルカリ性物質を水に溶解することで作製され、第２実施形態の中和溶液５と同様に注入される。この中和溶液６は栄養材４を含まないので、より確実に微生物の活性化を抑制できる。このため、有孔管２の付近における微生物の増殖や増殖した微生物の活性をより確実に抑制しつつ、地盤に含浸された栄養材４を中和できる。その結果、広い範囲の地盤に栄養材４を浸透させることができ、広い範囲の汚染地盤を浄化できる。

===第４実施形態について===
次に、第４実施形態にかかる汚染地盤の浄化方法について、図４（ａ）乃至（ｄ）を参照して説明する。本実施形態にかかる汚染地盤の浄化方法は、第２実施形態における注入工程と中和工程とを交互に行うことに特徴を有している。

この実施形態では、まず図４（ａ）、（ｂ）に示すように注入工程を行う。この注入工程では、不活性ｐＨ範囲（例えば酸性）にｐＨ調整した栄養材４を、注入井戸１を通じて地盤に注入する。次に、図４（ｃ）に示すように、中和溶液５（例えばアルカリ性に調整された栄養材４）を地盤に注入する。中和溶液５を注入したならば、図４（ｄ）に示すように、栄養材４を地盤に注入する。その後は、必要量の栄養材４が地盤に注入されるまで、中和工程と注入工程とを繰り返し行う。

本実施形態では、中和溶液５によって栄養材４を中和できると共に栄養材４の地盤への浸透を促進できる。このため、地盤に栄養材４を浸透させることと、地盤中の微生物を活性化することとをバランスよく行うことができる。よって、より広範囲の微生物を活性化して、微生物によるＶＯＣの分解を速やかに促進することができる。

尚、上記の注入工程では酸性に調整された栄養材４を用い、中和工程ではアルカリ性に調整された中和溶液５を用いたが、アルカリ性に調整された栄養材４と酸性に調整された中和溶液５を用いてもよい。

また、本実施形態において、中和工程と注入工程とを一日ごとに交互に行うことで、有孔管２の付近の地盤に含浸される栄養材４のｐＨをより確実に調整できる。尚、この場合における有孔管２への栄養材４の注入量は例えば１０ｍ^３程度である。

===第５実施形態について===
次に、第５実施形態にかかる汚染地盤の浄化方法について、図４（ａ）乃至（ｄ）を参照して説明する。本実施形態にかかる汚染地盤の浄化方法は、第３実施形態における注入工程と中和工程とを交互に行うことに特徴を有している。

すなわち、注入工程では、不活性ｐＨ範囲（例えば酸性）にｐＨ調整した栄養材４を、注入井戸１を通じて地盤に注入する。次に、中和溶液６（例えばアルカリ性物質の水溶液）を地盤に注入する。そして、必要量の栄養材４が地盤に注入されるまで、中和工程と注入工程とを繰り返し行う。

尚、本実施形態では、中和工程において栄養材４が地盤に供給されない分、注入工程において地盤に注入される栄養材４の濃度を高く調整しておくことが好ましい。これによって、効率よく必要量の栄養材４を地盤に注入することができる。

この実施形態では、第３実施形態と同様に、有孔管２の付近における微生物の増殖や増殖した微生物の活性をより確実に抑制できる。また、第４実施形態と同様に、地盤に栄養材４を浸透させることと、地盤中の微生物を活性化することとをバランスよく行うことができる。

===まとめ===
以上説明したように、各実施形態にかかる汚染地盤の浄化方法では、地盤に効率よく栄養材４を注入できるので、注入井戸１から地盤への栄養材４の注入量を増やすことができる。これによって、より広範囲の汚染地盤を効率よく浄化でき、ひいては注入井戸１の設置間隔を広げることができる。この場合、汚染地盤に対する注入井戸１の設置数を減らすことができ、注入井戸１の設備費用や設置費用を低減することができる。

===その他の実施形態について===
前述した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更、改良されると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

例えば、前述した各実施形態にかかる汚染地盤の浄化方法において、汚染地盤に常在している微生物が不活性であることもある。この場合、注入工程に先立って、前注入工程を行うことが好ましい。この前注入工程では、注入井戸１を通じて中性ｐＨ範囲の栄養材４を地盤に注入する。

このような前注入工程を行うと、地盤中の微生物が事前に活性化されるので、注入工程において地盤を不活性ｐＨ範囲にしても微生物の分解能が低下しすぎてしまう不具合を抑制できる。

また、前注入工程の後には注入工程が行われ、地盤に栄養材４が追加注入される。この場合、前注入工程によってバイオフィルム等が形成されやすくなっていても、このバイオフィルム等を除去できる。

１…注入井戸，２…有孔管，２ａ…穿孔，３…タンク，４…栄養材，５、６…中和溶液

Claims (6)

1. 有機塩素化合物を分解する微生物を活性化する中性ｐＨ範囲の栄養材に酸性物質又はアルカリ性物質を溶解することで前記微生物の活性が抑制されるｐＨ範囲に調整し、ｐＨ調整後の前記栄養材を注入井戸から地盤に注入する注入工程を行い、原位置で前記地盤に含まれる有機塩素化合物を前記微生物に分解させて浄化する汚染地盤の浄化方法であって、
   前記注入工程の後に、土壌に含浸されたｐＨ調整後の前記栄養材を中和する中和溶液を前記注入井戸から前記地盤に注入することで、前記注入井戸の周囲に存在する浄化対象の前記地盤を中性ｐＨ範囲に調整する中和工程を行う、ことを特徴とする汚染地盤の浄化方法。
2. 前記中和溶液は、前記中性ｐＨ範囲の栄養材に前記アルカリ性物質又は前記酸性物質を溶解したものであることを特徴とする請求項１に記載の汚染地盤の浄化方法。
3. 前記中和溶液は、前記アルカリ性物質又は前記酸性物質の水溶液であることを特徴とする請求項１に記載の汚染地盤の浄化方法。
4. 前記注入工程と前記中和工程とを交互に繰り返し行うことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の汚染地盤の浄化方法。
5. 前記注入工程と前記中和工程とを一日ごとに行うことを特徴とする請求項４に記載の汚染地盤の浄化方法。
6. 前記注入工程に先だって、前記中性ｐＨ範囲の栄養材を注入する前注入工程を行うことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の汚染地盤の浄化方法。

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