JP6031705B2 - 環境修復装置及び環境修復方法 - Google Patents

Description

本発明は、最終処分場あるいは不法投棄現場などに集積された廃棄物中、汚染土壌中あるいは汚染水域中の汚染物質を分解して安定化する環境修復技術に関する。

最終処分場や不法投棄現場などに集積された廃棄物中や汚染土壌中で発生する硫化水素やメタンガスなどの汚染物質を分解して廃棄物や土壌を安定化する技術としては、従来、汚染土壌中に空気を吹き込むバイオブースタ工法やスメルウエル工法あるいは汚染土壌中へ直接酸化剤を注入する方法などが知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。

バイオブースタ工法やスメルウエル工法は、汚染土壌中に空気を吹き込むことによって土壌内部を好気化させ悪臭を一時的に防止する方法として利用されている。また、特許文献１記載の「土壌の修復方法」は難分解性有機物で汚染された土壌に過酸化水素水を散布したり、土壌中に差し込んだパイプを通じて過酸化水素水を圧入したりするという方法であり、特許文献２記載の「汚染地盤の浄化方法」は汚染地盤に形成された井戸内に設けた配管を通じて汚染地盤内に過酸化水素水を注入するという方法である。

特開平７−７５７７２号公報 特開２０１０−１１５６０４号公報

従来のバイオブースタ工法やスメルウエル工法は、土壌中に空気を吹き込むので最終処分場の地盤内部が乾燥するという問題がある。一方、特許文献１，２記載の方法においては、汚染地盤中に注入された過酸化水素水が地盤中を拡散する際に、所謂「みずみち」が形成され易く、その後、注入される過酸化水素水は「みずみち」に沿って流れるようになる。このため、過酸化水素水が汚染地盤全体に均等に拡散し難く、汚染地盤全体を早期に安定化処理することが困難である。

また、特許文献１，２記載の方法は、地盤中に存在する汚染気体（硫化水素、メタンガスなど）と過酸化水素水とが接触して当該汚染気体が酸化分解される反応（気液反応）を利用しているが、気液反応は効率が悪いので、汚染地盤を安定化処理するのに長時間を要している。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、最終処分場や不法投棄現場などの汚染地盤全体あるいは汚染水域全体を早期に安定化処理することができる技術を提供することにある。

本発明に係る環境修復装置は、地盤中に形成された縦坑内に配置可能若しくは水中に浸漬可能なミスト生成器と、酸化剤を含む液体を前記ミスト生成器に供給する酸化剤供給手段と、前記ミスト生成器からミスト状酸化剤を噴出させるため前記ミスト生成器へ加圧気体を供給する気体圧送手段と、を備え、前記縦坑内に挿入された湾曲の可能性がある多孔管内に前記ミスト生成器を配置し、前記酸化剤を含む液体を前記ミスト生成器に供給する液体経路及び前記加圧気体を前記ミスト生成器に供給する気体経路の少なくとも一部を可撓性管体で形成したことを特徴とする。

このような構成とすれば、汚染地盤中に形成された縦坑内に配置された（若しくは汚染水域中に浸漬された）ミスト生成器に向かって、酸化剤供給手段及び気体圧送手段からそれぞれ酸化剤を含む液体及び加圧気体を供給することより、ミスト生成器から縦坑内（若しくは水域中）にミスト状酸化剤を噴出させることができ、噴出したミスト状酸化剤は縦坑の内周面から汚染地盤中に拡散して（若しくは水域中に拡散して）地盤中の汚染物質（若しくは水域中の汚染物質）と反応し、これらを酸化分解することができる。ミスト状酸化剤は乾燥ミストであるため、地盤中に「みずみち」を形成することもなく、汚染地盤中の空隙内（若しくは汚染水域中）を隈無く拡散しながら、汚染物質と速やかに反応する結果、汚染地盤全体（汚染水域全体）を早期に安定化処理することができる。また、汚染水域中でミスト生成器を使用した場合、ミスト状酸化剤が微細粒子となって汚染水域中に拡散するため、汚染水に溶解し易く、速やかな酸化により早期に安定化処理を行うことができる。

また、本発明に係る環境修復装置では、前記縦坑内に挿入された湾曲の可能性がある多孔管内に前記ミスト生成器を配置している。ここで、前記多孔管とは、管を構成する周壁に管内と管外とを連通する複数の貫通孔が開設された管状の部材をいう。

このような構成としたことにより、地盤に開設された縦坑内にミスト発生器を配置する場合、地盤土圧や地下水圧などによる縦坑の崩壊や閉塞などを防ぐことができる。また、ミスト生成器から噴出されたミスト状酸化剤は、多孔管に開設されている複数の貫通孔を通過して地盤中へ拡散するので、処理作業が阻害されることもない。

一方、前記ミスト生成器の配置深度が変更可能であることが望ましい。ここで、ミスト生成器の配置深度とは、縦坑の上端開口部（若しくは縦坑に挿入された多孔管の上端開口部）または汚染水域中に立設された多孔管の上端開口部から、縦坑内（若しくは水域中）に配置（若しくは浸漬）されたミスト生成器までの距離をいう。

このような構成とすれば、縦坑内におけるミスト生成器の位置を昇降調整することが可能となり、汚染の度合いが高い領域や汚染物質が集中している領域にミスト生成器を配置（若しくは浸漬）してミスト状酸化剤の供給を行うことができるため、処理作業の効率化を図ることができる。

また、本発明に係る環境修復装置では、前記酸化剤を含む液体を前記ミスト生成器に供給する液体経路及び前記加圧気体を前記ミスト生成器に供給する気体経路の少なくとも一部を可撓性管体で形成している。

このような構成としたことにより、縦坑内に挿入された多孔管が地盤の横方向の変位などによって湾曲した場合でも、当該多孔管内に差し込まれている液体経路及び気体経路も湾曲可能となり、湾曲後においても、液体経路及び気体経路を経由して当該多孔管内に配置されたミスト生成器に酸化剤を含む液体及び加圧気体を供給して稼働させることが可能となるため、地盤の変動に対する適応性が向上する。

さらに、前記液体経路及び前記気体経路に逆止弁を設けることもできる。

このような構成とすれば、地盤中に存在する内部水面にミスト生成器が浸漬された状態で、当該ミスト生成器に対する液体及び気体の供給が停止されたときに、内部水面下の水が逆流してミスト生成器あるいは液体経路や気体経路の内部へ浸入するのを防止することができる。

次に、本発明の環境修復方法は、地盤中に形成された縦坑内に配置されたミスト生成器若しくは水域中に浸漬されたミスト生成器に酸化剤を含む液体及び加圧気体を供給し、前記ミスト生成器からミスト状酸化剤を噴出させ、前記ミスト状酸化剤を前記地盤中若しくは前記水域中に拡散させる環境修復方法であって、前記縦坑内に挿入された湾曲の可能性がある多孔管内に前記ミスト生成器を配置し、前記酸化剤を含む液体を前記ミスト生成器に供給する液体経路及び前記加圧気体を前記ミスト生成器に供給する気体経路の少なくとも一部を可撓性管体で形成したことを特徴とする。

このような構成とすれば、最終処分場や不法投棄現場などの汚染地盤全体あるいは汚染水域全体を早期に安定化処理することができる。

この場合、前記酸化剤を含む液体として、過酸化水素水若しくはオゾン水の少なくとも一方を用いることが望ましい。

前記酸化剤を含む液体として過酸化水素水を用いた場合は、最終処分場や不法投棄現場などの汚染地盤中に存在する触媒物質、例えば、鉄イオンの存在下でＯＨラジカルを発生し、強い酸化力を発現する。このため、過酸化水素水を含むミスト状酸化剤の酸化作用により汚染水中の溶存有機物や固体中表面、空隙中の付着有機物ならびに気中悪臭物質を効率的に低分子化したり、無害化したりすることが可能である。また、脱塩素化することにより、例えば、テトラクロロエタン分子を構成する４個の塩素原子のうちの１個を脱塩素化することによりトリクロロエタンへと変化する。トリクロロエタンは分解微生物が存在するので、トリクロロエタン分子中の３個の塩素原子を２個、３個と、順次脱塩素化していくことにより、分解性を向上させることができる。また、汚染地盤中や汚染水域中の有機物濃度に追従して、過酸化水素水の送液量、濃度及び空気の押込み圧を変化させることにより、殆どすべての最終処分場や不法投棄現場に十分に対応可能である。

一方、前記酸化剤を含む液体としてオゾン水を用いた場合、オゾンの自己分解もあり、水への溶解度が過酸化水素に比して低いが、オゾン水は過酸化水素による難分解性有機物を低分子化あるいは脱塩素化した後の易分解性物質、例えば、トリクロロエタンやクロロエタンなどの生物分解過程において必要とされる溶存酸素としての作用効果を得ることができる。

本発明により、最終処分場や不法投棄現場などの汚染地盤全体あるいは汚染水域全体を早期に安定化処理する技術を提供することができる。

本発明の実施形態である環境修復装置の概略構成を示す垂直断面図である。 図１におけるミスト生成器付近の一部拡大図である。 本発明のその他の実施形態を示す垂直断面図である。 本発明のその他の実施形態を示す垂直断面図である。 本発明のその他の実施形態を示す一部省略垂直断面図である。 図５に示すミスト生成器近傍の拡大図である。 図６に示すミスト生成器に対する酸化剤及び加圧気体の供給を停止した状態を示す図である。

１０ 環境修復装置
１１，３１ 地盤
１１ａ 表面
１２，３２ 縦坑
１２ａ 内周面
１３ ミスト生成器
１３ａ 本体部
１３ｂ ミスト生成エリア
１３ｃ 噴出孔
１４ 酸化剤供給手段
１５ 気体圧送手段
１６ タンク
１７，２０，３３，３４ ホース
１８ コンプレッサ
１９ 圧力タンク
２１ 多孔管
２１ａ 上端開口部
２１ｂ 周壁
２１ｃ 貫通孔
２１ｄ 下端開口部
３０ 内部水面
３５，３６ 逆止弁
３５ａ，３６ａ 弁体
３５ｂ，３６ｂ 弁座
Ｄ 配置深度
ＤＦ ミスト状酸化剤
Ｌ 過酸化水素水
Ｐ ポンプ
Ｘ 最終処分場
Ｙ 不法投棄現場
Ｚ 汚染水域

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態の環境修復装置１０は、最終処分場Ｘの地盤１１中に形成された縦坑１２内に配置されたミスト生成器１３と、ミスト生成器１３に酸化剤を含む液体を供給する酸化剤供給手段１４と、ミスト生成器１３からミスト状酸化剤ＤＦを噴出させるためミスト生成器１３へ加圧気体を供給する気体圧送手段１５と、を備えている。

酸化剤供給手段１４は、酸化剤を含む液体である過酸化水素水Ｌを貯留するタンク１６と、タンク１６内の過酸化水素水Ｌを、ホース１７を介してミスト生成器１３へ供給するポンプＰと、で構成されている。タンク１６及びポンプＰは地上側に配置されている。

気体圧送手段１５は、大気中から取り込んだ空気を圧縮するコンプレッサ１８と、コンプレッサ１８で形成された圧縮空気を所定の圧力状態で貯留する圧力タンク１９と、圧力タンク１９内の圧縮空気をミスト生成器１３へ送り込むホース２０と、によって構成されている。コンプレッサ１８及び圧力タンク１９は地上側に配置されている。

図１に示すように、縦坑１２内には多孔管２１が挿入され、地盤１１の表面１１ａより高く突出した位置にある上端開口部２１から多孔管２１内へホース１７，２０が垂下状に差し込まれ、ホース１７，２０の先端がそれぞれミスト生成器１３に接続されている。図２に示すように、多孔管２１を構成する円筒状の周壁２１ｂには、管内と管外とを連通する複数の貫通孔２１ｃが開設されている。

ミスト生成器１３は、図２に示すように、外形が概略砲弾形状をなす本体部１３ａ内に空洞状のミスト生成エリア１３ｂを有し、ミスト生成エリア１３ｂの先端側から大気中に向かって噴出孔１３ｃが開設されている。本体部１３ａと同軸上をなす位置にてホース２０の先端部がミスト生成エリア１３ｂの基端側に接続され、本体部１３ａの外周に対し傾斜した姿勢でホース１７の先端部がミスト生成エリア１３ｂに接続されている。ミスト生成エリア１３ｂ内において、ホース２０の仮想軸心の延長線（図示せず）に対しホース１７の仮想軸心の延長線（図示せず）が斜めに交差するように構成されている。なお、ミスト生成器１３はミスト生成手段の一例を示すものであり、これに限定するものではないので、その他の構造を有するミスト生成器を使用することもできる。

図１，図２に示すように、地盤１１中に形成された縦坑１２内にミスト生成器１３を配置した後、ポンプＰ及びコンプレッサ１８を作動させ、ホース１７を経由してタンク１６内の過酸化水素水Ｌをミスト生成器１３へ供給するとともに、ホース２０を経由して加圧気体（圧縮空気）をミスト生成器１３へ供給すると、ミスト生成器１３の噴出孔１３ｃから多孔管２１内にミスト状酸化剤ＤＦが噴出する。

図２に示すように、ミスト生成器１３から噴出したミスト状酸化剤ＤＦは多孔管２１内を拡散しながら、多孔管２１に開設された多数の貫通孔２１ｃを通過し、縦坑１２の内周面１２ａから地盤１１中に拡散していく。この拡散過程において、ミスト状酸化剤ＤＦは、地盤１１中に存在する汚染物質（例えば、硫化水素、メタンガス、ＶＯＣなど）と反応し、これらを酸化分解する。

ミスト生成器１３によって生成されたミスト状酸化剤ＤＦは乾燥ミストであるため、地盤１１中に「みずみち」を形成することもなく、汚染地盤１１中に存在する空隙内を隈無く速やかに拡散しながら、汚染物質と速やかに反応する結果、汚染地盤１２全体を早期に安定化処理することができる。

本実施形態においては、縦坑１２内に挿入された多孔管２１内にミスト生成器１３を配置しているので、縦坑１２の内周面１２ａが多孔管２１で補強された状態となり、地盤土圧や地下水圧などによって縦坑１２が崩壊したり、閉塞されたりするのを防止することができる。一方、ミスト生成器１３から噴出されたミスト状酸化剤ＤＦは、多孔管２１に開設されている多数の貫通孔２１ｃを通過して地盤１１中へ拡散するので、処理作業が阻害されることもない。

また、図１に示すように、多孔管２１の上端開口部２１ａから差し込んだホース１７，２０の垂下部分の長さを増減することにより、ミスト生成器１３の配置深度Ｄ（多孔管２１の上端開口部２１ａからミスト生成器１３までの距離）を変更することができる。即ち、縦坑１２内におけるミスト生成器１３の位置を昇降調整することができるため、地盤１１中において汚染の度合いが高い領域や汚染物質が集中している領域に相当する深さにミスト生成器１３を配置してミスト状酸化剤ＤＦの供給を行うことが可能であり、処理作業の効率化を図ることができる。

本実施形態においては、酸化剤を含む液体として過酸化水素水Ｌを使用しているが、これに限定するものではないので、オゾン水あるいは過マンガン酸カリウム、次亜塩素酸ナトリウムおよび触媒としてのクエン酸やリン酸なども使用することができる。

次に、図３，図４に基づいて、その他の実施形態について説明する。なお、図３，図４中において図１，図２中の符号と同符号を付している部分は環境修復装置１０の構成部分と同じ構造、機能を有する部分であり、説明を省略する。

図３に示す実施形態は、地盤３１中に内部水面３０が存在する不法投棄現場Ｙにおいて環境修復装置１０を使用している。図３に示すように、不法投棄現場Ｙの地盤３１中に形成された縦坑３２内に多孔管２１が挿入され、この多孔管２１内にミスト生成器１３が配置されている。ミスト生成器１３の配置深度Ｄは、地盤３１中の内部水面３０より下方にミスト生成器１３が位置するように設定されているため、ミスト生成器１３は多孔管２１内において水中に浸漬された状態となっている。

図３に示すように、ポンプＰ及びコンプレッサ１８を作動させ、ホース１７を経由してタンク１６内の過酸化水素水Ｌをミスト生成器１３へ供給するとともに、ホース２０を経由して加圧気体（圧縮空気）をミスト生成器１３へ供給すると、ミスト生成器１３から多孔管２１内の水中にミスト状酸化剤ＤＦが噴出する。水中に噴出したミスト状酸化剤ＤＦは水中に拡散するとともに、多孔管２１の貫通孔２１ｃ（図２参照）を通過して、内部水面３０が存在する地盤３１中に拡散していく。

このように、地盤３１中を拡散していくミスト状酸化剤ＤＦによって地盤３１中及び水中に存在する汚染物質が酸化分解されるので、不法投棄現場Ｙの汚染地盤３１及びそこに存在する水域全体を早期に安定化処理することができる。また、コンプレッサ１８により高圧に加圧された空気とともに過酸化水素水Ｌをミスト生成器１３へ圧送するので、ミスト生成器１３が内部水面３０より下方に位置していても、ミスト状酸化剤ＤＦを安定的に噴出することができる。その他の作用効果については図１，図２に示す実施形態と同様である。

次に、図４に示す実施形態においては、汚染水域Ｚの汚染水４１の水質改善手段として環境修復装置１０を使用している。図４に示すように、汚染水域Ｚの汚染水４１中に多孔管２１が立設され、この多孔管２１内に通されたホース１７，２０の先端にミスト生成器１３接続されている。ミスト生成器１３の配置深度Ｄは、汚染水４１中において多孔管２１の下端開口部２１ｄより下方にミスト生成器１３が位置するように設定されているため、ミスト生成器１３は多孔管２１外で汚染水４１中に浸漬された状態となっている。

図４に示すように、ポンプＰ及びコンプレッサ１８を作動させ、ホース１７を経由してタンク１６内の過酸化水素水Ｌをミスト生成器１３へ供給するとともに、ホース２０を経由して加圧気体（圧縮空気）をミスト生成器１３へ供給すると、ミスト生成器１３から汚染水４１中にミスト状酸化剤ＤＦが噴出する。汚染水４１中に噴出したミスト状酸化剤ＤＦは汚染水４１中に拡散しながら上昇していくが、その過程において汚染水４１中に存在する汚染物質が酸化分解されるので、汚染水域Ｚ全体を早期に安定化処理することができる。

また、コンプレッサ１８により高圧に加圧された空気とともに過酸化水素水Ｌをミスト生成器１３へ圧送するので、ミスト生成器１３が汚染水４１中に浸漬された状態にあっても、ミスト状酸化剤ＤＦを安定的に噴出することができる。その他の作用効果については図１〜図３に示す実施形態と同様である。

次に、図５〜図７に基づいて、その他の実施形態について説明する。なお、図５〜図７中において図１〜図４中の符号と同符号を付している部分は環境修復装置１０の構成部分と同じ構造、機能を有する部分であり、説明を省略する。

図５に示す実施形態においては、地盤３１中に内部水面３０が存在する不法投棄現場Ｙの当該地盤３１中に形成された縦坑３２内に多孔管２１が挿入され、この多孔管２１内にミスト生成器１３が配置されている。また、酸化剤を含む液体をミスト生成器１３に供給する液体経路であるホース３３及び加圧気体（圧縮空気）をミスト生成器１３に供給する気体経路であるホース３４はいずれも可撓性管体で形成されている。

さらに、図６に示すように、ホース３３，３４のミスト生成器１３寄りの部分にそれぞれ逆止弁３５，３６が配置されている。逆止弁３５，３６にはそれぞれ弁体３５ａ，３６ａ及び弁座３５ｂ，３６ｂが内蔵されている。逆止弁３５，３６の弁体３５ａ，３６ａに対してミスト生成器１３に向かう方向の圧力が加わると逆止弁３５，３６は開放し、逆方向の圧力が加わると閉止する。

図５に示すように、縦坑３２内に挿入された多孔管２１が地盤３１の横方向の変位などによって湾曲した場合、多孔管２１内に差し込まれているホース３３，３４はそれに沿うように湾曲可能であるため、多孔管２１の湾曲後においても、図６に示すように、ホース３３，３４及び逆止弁３３，３４を経由して、多孔管２１内に配置されたミスト生成器１３に酸化剤を含む液体及び加圧気体（圧縮空気）を供給して処理作業を行うことができ、地盤３１の変動に対する適応性に優れている。

一方、図７に示すように、地盤中に存在する内部水面３０にミスト生成器１３が浸漬された状態で、処理作業の中止などにより、当該ミスト生成器１３に対する液体及び気体の供給が停止された場合は、内部水面３０の水圧により、逆止弁３５，３６が直ちに閉止するので、内部水面３０下の水が逆流してミスト生成器１３あるいはホース３３，３４の内部へ浸入するのを防止することができる。なお、ミスト生成器１３に対する液体及び気体の供給が再開されると逆止弁３５，３６は直ちに開放されるので、処理作業の再開も容易である。

なお、図１〜図７に示す実施形態は本発明を例示したものであり、本発明の技術的範囲が図１〜図４に示す実施形態に限定されるものではない。

本発明に係る環境修復装置及び環境修復方法は、安定型最終処分場あるいは不法投棄現場などの汚染土壌あるいは汚染水域の安定処理技術として広く利用することができる。

Claims (5)

1. 地盤中に形成された縦坑内に配置可能若しくは水中に浸漬可能なミスト生成器と、酸化剤を含む液体を前記ミスト生成器に供給する酸化剤供給手段と、前記ミスト生成器からミスト状酸化剤を噴出させるため前記ミスト生成器へ加圧気体を供給する気体圧送手段と、を備え、前記縦坑内に挿入された湾曲可能な多孔管内に前記ミスト生成器を配置し、前記酸化剤を含む液体を前記ミスト生成器に供給する液体経路及び前記加圧気体を前記ミスト生成器に供給する気体経路の少なくとも一部を、前記多孔管の湾曲に沿うように湾曲可能な可撓性管体で形成したことを特徴とする環境修復装置。
2. 前記ミスト生成器の配置深度が変更可能である請求項１記載の環境修復装置。
3. 前記液体経路及び前記気体経路に逆止弁を設けた請求項１又は３記載の環境修復装置。
4. 地盤中に形成された縦坑内に配置されたミスト生成器若しくは水域中に浸漬されたミスト生成器に酸化剤を含む液体及び加圧気体を供給し、前記ミスト生成器からミスト状酸化剤を噴出させ、前記ミスト状酸化剤を前記地盤中若しくは前記水域中に拡散させる環境修復方法であって、前記縦坑内に挿入された湾曲可能な多孔管内に前記ミスト生成器を配置し、前記酸化剤を含む液体を前記ミスト生成器に供給する液体経路及び前記加圧気体を前記ミスト生成器に供給する気体経路の少なくとも一部を、前記多孔管の湾曲に沿うように湾曲可能な可撓性管体で形成したことを特徴とする環境修復方法。
5. 前記酸化剤を含む液体として、過酸化水素水若しくはオゾン水の少なくとも一方を用いた請求項６記載の環境修復方法。

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