JP6095097B2 - 透過性地下水浄化壁及び該透過性地下水浄化壁を用いる地下水浄化方法 - Google Patents
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Description
本発明は、汚染地下水の流域に鉛直に配置することで該汚染地下水を浄化する透過性地下水浄化壁及び該透過性地下水浄化壁を用いる地下水浄化方法に関する。
この種の透過性地下水浄化壁として、図８に示すものがある（例えば、特許文献１参照。）。この透過性地下水浄化壁１の壁本体としての杭体１Ａは、図８（ａ），（ｂ）に示すように、汚染地下水９の下流側流域の地中８に、該汚染地下水９の流れ方向に対して交差するように不透水層８ａまで鉛直に延びる浄化杭２と遮水杭３とで構成されている。この浄化杭２は、袋状の有孔ライナープレート４内にコンクリート５と汚染物質を浄化する透過性の浄化剤６及び発生土７を充填することにより構成されている。また、遮水杭３は、袋状の無孔ライナープレート４′にコンクリート５と発生土７を充填することにより構成されていて、浄化杭２と遮水杭３は接合部Ｔを介して互い違いに複数組み連結されている。
そして、図８（ａ）に示すように、汚染地下水９が透過性地下水浄化壁１の浄化杭２の浄化剤６を透過することにより、含有する汚染物質が除去されて浄化地下水９′となる。
しかしながら、前記従来の透過性地下水浄化壁１では、浄化杭２と遮水杭３が接合部Ｔを介して交互に配設されているため、遮水杭３により地下水の流れを阻害し、さらに、遮水杭３と交互に配設された浄化杭２の中央にのみ透過性の浄化剤６を充填しているため、汚染物質を浄化する能力が低かった。
また、透過性地下水浄化壁１を構築する場合には、所定の深さまで掘削作業を行った後で、各ライナープレート４，４′の組立作業を完了させ、次に、コンクリート５を打設すると共に、浄化剤６を充填し、最後に発生土７を充填する必要があるため、組付工数が多くなり、その分、構築時間が長くなると共に高コストであった。
さらに、透過性の浄化剤６として、鉄粉等の金属還元剤と活性炭等の吸着剤と砕石との混合物を用いた単独の有害物質（汚染物質）への適用であるため、複数で汚染された複合汚染に対する対応ができなかった。
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、短時間かつ低コストで構築することができ、地下水の流れを阻害することなく、常に高い浄化能力を維持することができる複合汚染対応型の透過性地下水浄化壁及び該透過性地下水浄化壁を用いる地下水浄化方法を提供することを目的とする。
請求項１の発明は、汚染地下水の下流域の地中に、該汚染地下水の流れ方向に対して交差するように汚染物質を浄化する浄化剤を含有した透過性の壁本体を鉛直方向に配設して成る透過性地下水浄化壁において、種類の異なる前記浄化剤を別々に含有した前記透過性の壁本体を複数列に併設したことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１記載の透過性地下水浄化壁であって、前記汚染地下水の下流域の地中に、複数の粒状物杭により前記複数列の壁本体をそれぞれ形成し、この複数列のうちの少なくとも１列を締め固め形成したことを特徴とする。
請求項３の発明は、汚染地下水の流域の地中に揚水井戸を配設し、この揚水井戸の全周を囲むように汚染物質を浄化する浄化剤を含有した透過性の壁本体を鉛直方向に環状に配設して成る透過性地下水浄化壁において、種類の異なる前記浄化剤を別々に含有した前記透過性の壁本体を複数列で環状に併設したことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３記載の透過性地下水浄化壁であって、前記汚染地下水の流域の地中に、複数の粒状物杭により前記複数列で環状の壁本体をそれぞれ形成し、この複数列のうちの少なくとも１列を締め固め形成したことを特徴とする。
請求項５の発明は、汚染地下水の下流域の地中に、該汚染地下水の流れ方向に対して交差するように汚染物質を浄化する浄化剤を含有した透過性の壁本体を鉛直方向に配設して成る透過性地下水浄化壁において、種類の異なる前記浄化剤をそれぞれ含有した前記透過性の壁本体を単列に配設したことを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５記載の透過性地下水浄化壁であって、前記汚染地下水の下流域の地中に、連続壁状に締め固められた複数の粒状物杭により前記単列の壁本体を形成したことを特徴とする。
請求項７の発明は、汚染地下水の流域の地中に揚水井戸を配設し、この揚水井戸の全周を囲むように汚染物質を浄化する浄化剤を含有した透過性の壁本体を鉛直方向に環状に配設して成る透過性地下水浄化壁において、種類の異なる前記浄化剤をそれぞれ含有した前記透過性の壁本体を単列で環状に配設したことを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項７記載の透過性地下水浄化壁であって、前記汚染地下水の流域の地中に、連続壁状に締め固められた複数の粒状物杭により前記単列で環状の壁本体を形成したことを特徴とする。
請求項９の発明は、汚染地下水の下流域の地中に、該汚染地下水の流れ方向に対して交差するように汚染物質を浄化する浄化剤を含有した透過性地下水浄化壁を鉛直方向に配設し、この透過性地下水浄化壁に前記汚染地下水を透過させて該汚染地下水を浄化する地下水浄化方法において、種類の異なる前記浄化剤を別々に含有しかつ複数列に併設した前記透過性地下水浄化壁に、前記汚染地下水をそれぞれ透過させて該汚染地下水を浄化することを特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項９記載の地下水浄化方法であって、前記汚染地下水の下流域の地中に、複数の粒状物杭によりそれぞれ形成すると共に少なくとも１列を締め固め形成した前記複数列の透過性地下水浄化壁に、前記汚染地下水をそれぞれ透過させて該汚染地下水を浄化することを特徴とする。
請求項１１の発明は、汚染地下水の流域の地中に揚水井戸を配設し、この揚水井戸の全周を囲むように汚染物質を浄化する浄化剤を含有した透過性地下水浄化壁を鉛直方向に環状に配設し、この透過性地下水浄化壁に前記汚染地下水を透過させて該汚染地下水を浄化する地下水浄化方法において、種類の異なる前記浄化剤を別々に含有しかつ複数列で環状に併設した前記透過性地下水浄化壁に、前記汚染地下水を透過させて該汚染地下水を浄化することを特徴とする。
請求項１２の発明は、請求項１１記載の地下水浄化方法であって、前記汚染地下水の流域の地中に、複数の粒状物杭により前記複数列で環状にそれぞれ形成すると共に少なくとも１列を締め固め形成した透過性地下水浄化壁に、前記汚染地下水を透過させて該汚染地下水を浄化することを特徴とする。
請求項１３の発明は、汚染地下水の下流域の地中に、該汚染地下水の流れ方向に対して交差するように汚染物質を浄化する浄化剤を含有した透過性地下水浄化壁を鉛直方向に配設し、この透過性地下水浄化壁に、前記汚染地下水を透過させて該汚染地下水を浄化する地下水浄化方法において、種類の異なる前記浄化剤をそれぞれ含有しかつ単列に配設した前記透過性地下水浄化壁に、前記汚染地下水を透過させて該汚染地下水を浄化することを特徴とする。
請求項１４の発明は、請求項１３記載の地下水浄化方法であって、前記汚染地下水の下流域の地中に、連続壁状に締め固められた複数の粒状物杭により前記単列に形成した透過性地下水浄化壁に、前記汚染地下水を透過させて該汚染地下水を浄化することを特徴とする。
請求項１５の発明は、汚染地下水の流域の地中に揚水井戸を配設し、この揚水井戸の全周を囲むように汚染物質を浄化する浄化剤を含有した透過性地下水浄化壁を鉛直方向に環状に配設し、この環状の透過性地下水浄化壁に、前記汚染地下水を透過させて該汚染地下水を浄化する地下水浄化方法において、種類の異なる前記浄化剤をそれぞれ含有しかつ単列で環状に配設した前記透過性地下水浄化壁に、前記汚染地下水を透過させて該汚染地下水を浄化することを特徴とする。
請求項１６の発明は、請求項１５記載の地下水浄化方法であって、前記汚染地下水の流域の地中に、連続壁状に締め固められた複数の粒状物杭により前記単列で環状に形成した透過性地下水浄化壁に、前記汚染地下水を透過させて該汚染地下水を浄化することを特徴とする。
以上説明したように、請求項１及び請求項９の発明によれば、汚染地下水の下流域の地中に、種類の異なる浄化剤を別々に含有した透過性の壁本体を複数列に併設したことで、地下水の流れを阻害することなく、複数列の透過性の壁本体により常に高い浄化能力を維持した状態で、汚染地下水を浄化して清浄な地下水にすることができる。これにより、自然流下の汚染地下水の工場等の敷地外への流出（拡散）を簡単かつ確実に防止することができる。また、地下水が複数の汚染物質で複合汚染されている場合でも、複数列の透過性の壁本体によりその汚染地下水を簡単かつ確実に浄化することができる。
請求項２及び請求項１０の発明によれば、汚染地下水の下流域の地中に、複数の粒状物杭により複数列の壁本体をそれぞれ形成し、この複数列のうちの少なくとも１列を締め固め形成したことで、複数列の透過性の壁本体を短時間かつ低コストで構築することができる。
請求項３及び請求項１１の発明によれば、汚染地下水の流域の地中に配設した揚水井戸の周囲に、種類の異なる浄化剤を別々に含有した透過性の壁本体を複数列で環状に併設したことで、地下水の流れを阻害することなく、複数列で環状の透過性の壁本体により常に高い浄化能力を維持した状態で、汚染地下水を浄化して清浄な地下水を揚水井戸に供給することができる。これにより、揚水により流速が早くなった汚染地下水の揚水井戸への流入を簡単かつ確実に防止することができる。また、地下水が複数の汚染物質で複合汚染されている場合でも、複数列で環状の透過性の壁本体によりその汚染地下水を簡単かつ確実に浄化することができる。
請求項４及び請求項１２の発明によれば、汚染地下水の流域の地中に配設した揚水井戸の周囲に、複数の粒状物杭により複数列で環状の壁本体をそれぞれ形成し、この複数列のうちの少なくとも１列を締め固め形成したことで、複数列で環状の透過性の壁本体を短時間かつ低コストで構築することができる。
請求項５及び請求項１３の発明によれば、汚染地下水の下流域の地中に、種類の異なる浄化剤をそれぞれ含有した透過性の壁本体を単列に配設したことで、地下水の流れを阻害することなく、単列の透過性の壁本体により常に高い浄化能力を維持した状態で、汚染地下水を浄化して清浄な地下水にすることができる。これにより、自然流下の汚染地下水の工場等の敷地外への流出（拡散）を簡単かつ確実に防止することができる。また、地下水が複数の汚染物質で複合汚染されている場合でも、単列の透過性の壁本体によりその汚染地下水を簡単かつ確実に浄化することができる。
請求項６及び請求項１４の発明によれば、汚染地下水の下流域の地中に、連続壁状に締め固められた複数の粒状物杭により単列の壁本体を形成したことで、単列の透過性の壁本体を短時間かつ低コストで構築することができる。
請求項７及び請求項１５の発明によれば、汚染地下水の流域の地中に配設した揚水井戸の周囲に、種類の異なる浄化剤をそれぞれ含有した透過性の壁本体を単列で環状に配設したことで、地下水の流れを阻害することなく、単列で環状の透過性の壁本体により常に高い浄化能力を維持した状態で、汚染地下水を浄化して清浄な地下水を揚水井戸に供給することができる。これにより、揚水により流速が早くなった汚染地下水の揚水井戸への流入を簡単かつ確実に防止することができる。また、地下水が複数の汚染物質で複合汚染されている場合でも、単列で環状の透過性の壁本体によりその汚染地下水を簡単かつ確実に浄化することができる。
請求項８及び請求項１６の発明によれば、染地下水の流域の地中に配設した揚水井戸の周囲に、連続壁状に締め固められた複数の粒状物杭により単列で環状の壁本体を形成したことで、単列で環状の透過性の壁本体を短時間かつ低コストで構築することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態の透過性地下水浄化壁を配設した地中の縦断面図、図２は同透過性地下水浄化壁の一部を拡大して示す横断面図である。
図１は本発明の第１実施形態の透過性地下水浄化壁を配設した地中の縦断面図、図２は同透過性地下水浄化壁の一部を拡大して示す横断面図である。
図１及び図２に示すように、工場廃液等の汚染物質ａ，ｂを含有して流下する汚染地下水９の下流側流域の地中８には、汚染地下水９の流れ方向に対して交差するように透過性地下水浄化壁１０Ａを不透水層８ａまで鉛直に配設してある。この透過性地下水浄化壁１０Ａは、種類の異なる汚染物質ａ，ｂを浄化する種類の異なる浄化剤Ａ，Ｂを別々に含有した透過性の壁本体１０を３列で一直線の連続壁状に併設することにより構成されている。具体的には、汚染地下水９の下流側流域の地中８に、図示しない強制昇降静的締め固め装置等の地盤改良施工機により、一直線の連続壁状に隣接して締め固められた複数の円柱状の砂杭（粒状物杭）１１，１２により３列の壁本体１０をそれぞれ形成してある。この第１実施形態では、３列すべての壁本体１０を複数の円柱状の砂杭１１，１２により締め固め形成してあるが、３列のうちの最上流側の壁本体１０或いは最下流側の壁本体１０の少なくとも１列を複数の円柱状の砂杭１１の締め固めにより形成すれば良い。
図２に示すように、３列のうちの最上流側の壁本体１０と最下流側の壁本体１０を形成する複数の円柱状の砂杭１１の砂等の粒状物の杭材料には、汚染物質ａを浄化する浄化剤Ａを所定量充填してある。また、３列の中間に位置する壁本体１０を形成する複数の円柱状の砂杭１２の砂等の粒状物の杭材料には、汚染物質ｂを浄化する浄化剤Ｂを所定量充填してある。
この汚染物質ａ及びその浄化剤Ａとしては、例えば、フッ素及び該フッ素を除去するリン酸水素カルシウム二水和物と担持粒子とを含む処理剤が挙げられ、また、汚染物質ｂ及びその浄化剤Ｂとしては、例えば、ＰＦＯＡ等の含フッ素化合物及び該含フッ素化合物を除去する粉末活性炭と担持粒子とを含む処理剤が挙げられる。
そして、地中８の汚染地下水９が、種類の異なる浄化剤Ａ，Ｂを別々に含有し、かつ、複数の円柱状の砂杭１１，１２により３列に各列の外縁が隣接するように配列された透過性地下水浄化壁１０Ａを成す各壁本体１０を順次透過することにより、汚染地下水９に含まれる汚染物質ａ，ｂが浄化剤Ａ，Ｂに反応・吸着されて除去され、浄化された清浄な地下水９′となる。
このように、汚染地下水９の下流側流域の地中８に、種類の異なる浄化剤Ａ，Ｂを別々に含有した透過性の壁本体１０を３列に各列の外縁が隣接するように配列して透過性地下水浄化壁１０Ａとしたことにより、地下水の自然流下で、３列の透過性の壁本体１０，１０，１０中の各浄化剤Ａ，Ｂの反応・吸着により有害な汚染物質ａ，ｂを確実に除去して浄化することができる。これにより、エネルギーを必要とせず、また、メンテナンスフリーとなり、低コスト化をより一段と図ることができる。さらに、従来のように、鉛直遮水壁による封じ込めではなく、透過性の壁本体（浄化壁）１０なので、広域的な地下水の流れを妨げない。さらに、多列の柱状体の透過性地下水浄化壁１０Ａを施工できるので、充填する浄化剤を変えることで、複合地下水汚染の拡散防止を簡単かつ確実に図ることができる。
また、３列の透過性の壁本体１０，１０，１０により透過性地下水浄化壁１０Ａを形成することで、最上流側の列の砂杭１１の浄化剤Ａが流動しても、最下流側の列の砂杭１１の浄化剤Ａにより汚染地下水９を確実に浄化することができ、常に高い浄化能力を維持した状態で、汚染地下水９を浄化して清浄な地下水９′にすることができる。これにより、自然流下の汚染地下水９の工場等の敷地外への流出・拡散を簡単かつ確実に防止することができる。さらに、地下水が複数の汚染物質ａ，ｂで複合汚染されている場合でも、３列の透過性の壁本体１０，１０，１０によりその汚染地下水９を簡単かつ確実に浄化することができる。
また、汚染地下水９の下流側流域の地中８に、一直線の連続壁状に締め固められた複数の砂杭１１，１２により３列の壁本体１０，１０，１０をそれぞれ造成することで、３列の透過性の壁本体１０，１０，１０から成る透過性地下水浄化壁１０Ａを短時間かつ低コストで構築することができる。この際に、砂杭１１，１２の砂等の粒状物の杭材料に有害な汚染物質の種類に応じた浄化剤Ａ，Ｂを混入するので、透過性の大きな浄化壁としての透過性地下水浄化壁１０Ａを短時間かつ低コストで造成することができ、また、透過性地下水浄化壁１０Ａの壁厚を任意の壁厚に造成することができる。さらに、種類の異なる浄化剤Ａ，Ｂを充填した砂杭１１，１２を各列の外縁が隣接するように接合させているので、透過性地下水浄化壁１０Ａの設置スペースを小さくすることができる。
この第１実施形態では、図１及び図２に示すように、各列の外縁が隣接するように配列されて締め固められた複数の円柱状の砂杭１１，１２により、３列の壁本体１０，１０，１０をそれぞれ造成して透過性地下水浄化壁１０Ａとしたが、この透過性地下水浄化壁１０Ａは、地下水の流速・流向を考慮し、周知の移流拡散解析により流出の防止が図られる適切な範囲に設置する。
また、図３（ａ）に示すように、円柱状の砂杭１１，１２の隣接部分を重ね合わせて３列の透過性の壁本体１０，１０，１０を形成しても良く、さらに、図３（ｂ）に示すように、円柱状の砂杭１１，１２を隣接させることなく、千鳥状に少し離隔させて３列の透過性の壁本体１０，１０，１０を形成しても良く、また、図３（ｃ）に示すように、略四角柱状の砂杭１１，１２を隣接させて矩形壁状にして３列の透過性の壁本体１０，１０，１０を形成しても良い。どのタイプを用いるかは、帯水層の流速、原地盤と浄化剤Ａ，Ｂの透水性、汚染状況等に応じて、周知の移流拡散解析を用いたシュミレーション解析により適切に選定する。
さらに、強制昇降静的締め固め装置等の地盤改良施工機は、一般的には単軸であるが、３連に改造したケーシングを用いることで、多列の透過性地下水浄化壁１０Ａ或いは３種類までの浄化剤を含んだ砂杭を一度に施工することが可能となる。
＜第２実施形態＞
図４は本発明の第２実施形態の透過性地下水浄化壁を配設した地中の横断面図である。
図４は本発明の第２実施形態の透過性地下水浄化壁を配設した地中の横断面図である。
図４に示すように、汚染地下水９の流域の地中８に揚水設備としての揚水井戸２０を配設し、この揚水井戸２０の全周を囲むように、透過性地下水浄化壁１０Ｂを不透水層８ａまで鉛直かつ円環状に配設してある。この円環状の透過性地下水浄化壁１０Ｂは、種類の異なる汚染物質ａ，ｂを浄化する種類の異なる浄化剤Ａ，Ｂを別々に含有した透過性の壁本体１０を３列で円環壁状に併設することにより構成されている。具体的には、汚染地下水９の流域の地中８に配設された揚水井戸２０の全周囲に、図示しない強制昇降静的締め固め装置等の地盤改良施工機により、円環壁状に隣接して締め固められた複数の円柱状の砂杭（粒状物杭）１１，１２により３列の壁本体１０，１０，１０をそれぞれ形成してある。この第２実施形態では、３列すべての壁本体１０を複数の円柱状の砂杭１１，１２により締め固め形成してあるが、３列のうちの最外側の壁本体１０或いは最内側の壁本体１０の少なくとも１列を複数の円柱状の砂杭１１の締め固めにより形成すれば良い。
３列のうちの最外側の壁本体１０と最内側の壁本体１０を形成する複数の円柱状の砂杭１１の砂等の粒状物の杭材料には、汚染物質ａを浄化する浄化剤Ａを所定量充填してある。また、３列の中間に位置する壁本体１０を形成する複数の円柱状の砂杭１２の砂等の粒状物の杭材料には、汚染物質ｂを浄化する浄化剤Ｂを所定量充填してある。
この汚染物質ａ及びその浄化剤Ａとしては、例えば、フッ素及び該フッ素を除去するリン酸水素カルシウム二水和物と担持粒子とを含む処理剤が挙げられ、また、汚染物質ｂ及びその浄化剤Ｂとしては、例えば、ＰＦＯＡ等の含フッ素化合物及び該含フッ素化合物を除去する粉末活性炭と担持粒子とを含む処理剤が挙げられる。
そして、汚染地下水９の流域の地中８に設置した揚水井戸２０で地下水を揚水すると、円環状の透過性地下水浄化壁１０Ｂの外周側の流域の汚染地下水９が、種類の異なる浄化剤Ａ，Ｂを別々に含有し、かつ、複数の円柱状の砂杭１１，１２により３列に各列の外縁が隣接するように配列された透過性地下水浄化壁１０Ｂを成す各壁本体１０を順次透過することにより、汚染地下水９に含まれる汚染物質ａ，ｂが浄化剤Ａ，Ｂに反応・吸着されて除去され、浄化された清浄な地下水９′となって揚水井戸２０から供給される。
このように、汚染地下水９の流域の地中８に配設した揚水井戸２０の周囲に、種類の異なる浄化剤Ａ，Ｂを別々に含有した透過性の壁本体１０を３列で円環状に各列の外縁が隣接するように配列して透過性地下水浄化壁１０Ｂとしたことにより、地下水の流れを阻害することなく、３列で円環状の透過性の壁本体１０，１０，１０から成る透過性地下水浄化壁１０Ｂにより常に高い浄化能力を維持した状態で、汚染地下水９を浄化して清浄な地下水９′を揚水井戸２０に供給することができる。これにより、揚水により流速が早くなった汚染地下水９の揚水井戸２０への流入を簡単かつ確実に防止することができる。
また、地下水が複数の汚染物質ａ，ｂで複合汚染されている場合でも、３列で円環状の透過性の壁本体１０，１０，１０から成る円環状の透過性地下水浄化壁１０Ｂによりその汚染地下水９を簡単かつ確実に浄化することができる。
さらに、円環状の透過性地下水浄化壁１０Ｂで汚染物質ａ，ｂが浄化剤Ａ，Ｂに反応・吸着されて有害物質が除去され、清浄な地下水９′となって揚水井戸２０で揚水できるので、水処理の必要性がなくなり、ランニングコストが生じない。
また、汚染地下水９の流域の地中８に配設した揚水井戸２０の周囲に、円環状で連続壁状に締め固められた複数の砂杭１１，１２により３列で円環状の壁本体１０，１０，１０をそれぞれ形成したことで、３列で円環状の透過性の壁本体１０，１０，１０から成る透過性地下水浄化壁１０Ｂを短時間かつ低コストで構築することができる。この際に、砂杭１１，１２の砂等の粒状物の杭材料に有害な汚染物質の種類に応じた浄化剤Ａ，Ｂを混入するので、透過性の大きな浄化壁としての透過性地下水浄化壁１０Ｂを短時間かつ低コストで造成することができる。
この第２実施形態では、各列の外縁が隣接して締め固められた複数の円柱状の砂杭１１，１２により３列の壁本体１０，１０，１０をそれぞれ造成して透過性地下水浄化壁１０Ｂとしたが、図３（ａ）に示すように、円柱状の砂杭１１，１２の隣接部分を重ね合わせて３列の透過性の壁本体１０，１０，１０を形成しても良く、さらに、図３（ｂ）に示すように、円柱状の砂杭１１，１２を隣接させることなく、千鳥状に少し離隔させて３列の透過性の壁本体１０，１０，１０を形成しても良く、また、図３（ｃ）に示すように、略四角柱状の砂杭１１，１２を隣接させて矩形壁状にして３列の透過性の壁本体１０，１０，１０を形成しても良い。どのタイプを用いるかは、帯水層の流速、原地盤と浄化剤Ａ，Ｂの透水性、汚染状況等に応じて、周知の移流拡散解析を用いたシュミレーション解析により適切に選定する。
さらに、強制昇降静的締め固め装置等の地盤改良施工機は、一般的には単軸であるが、３連に改造したケーシングを用いることで、多列の透過性地下水浄化壁１０Ａ或いは３種類までの浄化剤を含んだ砂杭を一度に施工することが可能となる。
＜第３実施形態＞
図５は本発明の第３実施形態の透過性地下水浄化壁を配設した地中の縦断面図である。
図５は本発明の第３実施形態の透過性地下水浄化壁を配設した地中の縦断面図である。
図５に示すように、工場廃液等の汚染物質ａ，ｂを含有して流下する汚染地下水９の下流側流域の地中８には、汚染地下水９の流れ方向に対して交差するように透過性地下水浄化壁１０Ｃを不透水層８ａまで鉛直に配設してある。この透過性地下水浄化壁１０Ｃは、種類の異なる汚染物質ａ，ｂを浄化する種類の異なる浄化剤Ａ，Ｂをそれぞれ含有した透過性の壁本体１０を単列（１列）で一直線の連続壁状に配設することにより構成されている。具体的には、汚染地下水９の下流側流域の地中８に、図示しない強制昇降静的締め固め装置等の地盤改良施工機により、一直線の連続壁状に隣接して締め固められた複数の円柱状の砂杭（粒状物杭）１３により単列の壁本体１０を形成してある。
この単列の壁本体１０を形成する複数の円柱状の砂杭１３の砂等の粒状物の杭材料には、汚染物質ａを浄化する浄化剤Ａ及び汚染物質ｂを浄化する浄化剤Ｂを所定量ずつそれぞれ充填してある。
この汚染物質ａ及びその浄化剤Ａとしては、例えば、フッ素及び該フッ素を除去するリン酸水素カルシウム二水和物と担持粒子とを含む処理剤が挙げられ、また、汚染物質ｂ及びその浄化剤Ｂとしては、例えば、ＰＦＯＡ等の含フッ素化合物及び該含フッ素化合物を除去する粉末活性炭と担持粒子とを含む処理剤が挙げられる。
そして、地中８の汚染地下水９が、種類の異なる浄化剤Ａ，Ｂをそれぞれ含有し、かつ、複数の円柱状の砂杭１３により単列に併設された透過性地下水浄化壁１０Ｃを成す壁本体１０を透過することにより、汚染地下水９に含まれる汚染物質ａ，ｂが浄化剤Ａ，Ｂに反応・吸着されて除去され、浄化された清浄な地下水９′となる。
このように、汚染地下水９の下流側流域の地中８に、種類の異なる浄化剤Ａ，Ｂをそれぞれ含有した透過性の壁本体１０を単列併設して透過性地下水浄化壁１０Ｃとしたことにより、地下水の自然流下で、単列の透過性の壁本体１０中の各浄化剤Ａ，Ｂの反応・吸着により有害な汚染物質ａ，ｂを確実に除去して浄化することができる。これにより、エネルギーを必要とせず、また、メンテナンスフリーとなり、低コスト化をより一段と図ることができる。さらに、従来のように、鉛直遮水壁による封じ込めではなく、透過性の壁本体（浄化壁）１０なので、広域的な地下水の流れを妨げない。さらに、単列の柱状体の透過性地下水浄化壁１０Ｃを施工できるので、充填する浄化剤を変えることで、複合地下水汚染の拡散防止を簡単かつ確実に図ることができる。
また、単列の透過性の壁本体１０により透過性地下水浄化壁１０Ｃを形成することで、常に高い浄化能力を維持した状態で、汚染地下水９を浄化して清浄な地下水９′にすることができる。これにより、自然流下の汚染地下水９の工場等の敷地外への流出・拡散を簡単かつ確実に防止することができる。さらに、地下水が複数の汚染物質ａ，ｂで複合汚染されている場合でも、単列の透過性の壁本体１０によりその汚染地下水９を簡単かつ確実に浄化することができる。
また、汚染地下水９の下流側流域の地中８に、一直線の連続壁状に締め固められた複数の砂杭１３により単列の壁本体１０を造成することで、単列の透過性地下水浄化壁１０Ｃを短時間かつ低コストで構築することができる。この際に、砂杭１３の砂等の粒状物の杭材料に有害な汚染物質の種類に応じた浄化剤Ａ，Ｂをそれぞれ混入するので、透過性の大きな浄化壁としての透過性地下水浄化壁１０Ｃを短時間かつ低コストで造成することができ、また、透過性地下水浄化壁１０Ｃの壁厚を任意の壁厚に造成することができる。さらに、種類の異なる浄化剤Ａ，Ｂをそれぞれ充填した砂杭１３を接合させているので、透過性地下水浄化壁１０Ｃの設置スペースを小さくすることができる。
この第３実施形態では、隣接して締め固められた複数の円柱状の砂杭１３により単列の壁本体１０を造成して透過性地下水浄化壁１０Ｃとしたが、円柱状の砂杭１３の隣接部分を重ね合わせて単列の透過性の壁本体１０を形成しても良く、また、略四角柱状の砂杭を隣接させて矩形壁状に形成しても良い。どのタイプを用いるかは、帯水層の流速、原地盤と浄化剤Ａ，Ｂの透水性、汚染状況等に応じて、周知の移流拡散解析を用いたシュミレーション解析により適切に選定する。
＜第４実施形態＞
図６は本発明の第４実施形態の透過性地下水浄化壁を配設した地中の横断面図である。
図６は本発明の第４実施形態の透過性地下水浄化壁を配設した地中の横断面図である。
図６に示すように、汚染地下水９の流域の地中８に揚水設備としての揚水井戸２０を配設し、この揚水井戸２０の全周を囲むように、透過性地下水浄化壁１０Ｄを不透水層８ａまで鉛直かつ円環状に配設してある。この円環状の透過性地下水浄化壁１０Ｄは、種類の異なる汚染物質ａ，ｂを浄化する種類の異なる浄化剤Ａ，Ｂをそれぞれ含有した透過性の壁本体１０を単列（１列）で円環壁状に併設することにより構成されている。具体的には、汚染地下水９の流域の地中８に配設された揚水井戸２０の全周囲に、図示しない強制昇降静的締め固め装置等の地盤改良施工機により、円環壁状に隣接して締め固められた複数の円柱状の砂杭（粒状物杭）１３により単列の壁本体１０を形成してある。
この単列の複数の円柱状の砂杭１３の砂等の粒状物の杭材料には、汚染物質ａを浄化する浄化剤Ａ及び汚染物質ｂを浄化する浄化剤Ｂを所定量ずつそれぞれ充填してある。
この汚染物質ａ及びその浄化剤Ａとしては、例えば、フッ素及び該フッ素を除去するリン酸水素カルシウム二水和物と担持粒子とを含む処理剤が挙げられ、また、汚染物質ｂ及びその浄化剤Ｂとしては、例えば、ＰＦＯＡ等の含フッ素化合物及び該含フッ素化合物を除去する粉末活性炭と担持粒子とを含む処理剤が挙げられる。
そして、汚染地下水９の流域の地中８に設置した揚水井戸２０で地下水を揚水すると、円環状の透過性地下水浄化壁１０Ｄの外周側の流域の汚染地下水９が、種類の異なる浄化剤Ａ，Ｂをそれぞれ含有し、かつ、複数の円柱状の砂杭１３で単列に併設された透過性地下水浄化壁１０Ｄを成す壁本体１０を透過することにより、汚染地下水９に含まれる汚染物質ａ，ｂが浄化剤Ａ，Ｂに反応・吸着されて除去され、浄化された清浄な地下水９′となって揚水井戸２０から供給される。
このように、汚染地下水９の流域の地中８に配設した揚水井戸２０の周囲に、種類の異なる浄化剤Ａ，Ｂをそれぞれ含有した透過性の壁本体１０を単列で円環状に配設して透過性地下水浄化壁１０Ｄとしたことにより、地下水の流れを阻害することなく、単列で円環状の透過性の壁本体１０から成る透過性地下水浄化壁１０Ｄにより常に高い浄化能力を維持した状態で、汚染地下水９を浄化して清浄な地下水９′を揚水井戸２０に供給することができる。これにより、揚水により流速が早くなった汚染地下水９の揚水井戸２０への流入を簡単かつ確実に防止することができる。
また、地下水が複数の汚染物質ａ，ｂで複合汚染されている場合でも、単列で円環状の透過性の壁本体１０から成る円環状の透過性地下水浄化壁１０Ｄによりその汚染地下水９を簡単かつ確実に浄化することができる。
さらに、円環状の透過性地下水浄化壁１０Ｄで汚染物質ａ，ｂが浄化剤Ａ，Ｂに反応・吸着されて有害物質が除去され、清浄な地下水９′となって揚水井戸２０で揚水できるので、水処理の必要性がなくなり、ランニングコストが生じない。
また、汚染地下水９の流域の地中８に配設した揚水井戸２０の周囲に、円環状で連続壁状に締め固められた複数の砂杭１３により単列で円環状の壁本体１０を形成したことで、単列で円環状の透過性の壁本体１０から成る透過性地下水浄化壁１０Ｄを短時間かつ低コストで構築することができる。この際に、砂杭１３の砂等の粒状物の杭材料に有害な汚染物質の種類に応じた浄化剤Ａ，Ｂをそれぞれ混入するので、透過性の大きな浄化壁としての透過性地下水浄化壁１０Ｄを短時間かつ低コストで造成することができる。
この第４実施形態では、隣接して締め固められた複数の円柱状の砂杭１３により単列の壁本体１０を造成して透過性地下水浄化壁１０Ｄとしたが、円柱状の砂杭１３の隣接部分を重ね合わせて単列の透過性の壁本体１０を形成しても良く、また、略四角柱状の砂杭を隣接させて矩形壁状に形成しても良い。どのタイプを用いるかは、帯水層の流速、原地盤と浄化剤Ａ，Ｂの透水性、汚染状況等に応じて、周知の移流拡散解析を用いたシュミレーション解析により適切に選定する。
尚、前記各実施形態によれば、複数列の透過性地下水浄化壁として３列の場合について説明したが、２列或いは４列以上でも良く、また、第１実施形態及び第２実施形態では、浄化剤Ａ，Ｂ，Ａを含んだ３列の透過性地下水浄化壁について説明したが、浄化剤Ａ，Ａ，Ｂや、浄化剤Ｂ，Ａ，Ａ、或いは、浄化剤Ｂ，Ａ，Ｂ等の３列も複数列に含まれるものである。
また、透過性地下水浄化壁の毛細管現象により汚染地下水を浄化した後の水が浸出するので、地表にサンドマットを構築して、浄化水を管理するようにしても良い。さらに、透過性地下水浄化壁の上部を固化材（不透水材料）で塞いで、地表面が泥状化するのを防ぐようにしても良い。また、鉛直遮水壁による誘導壁により汚染地下水を集水した箇所に、透過性地下水浄化壁を設置する組み合わせも可能である。
さらに、汚染物質と浄化剤は、フッ素と該フッ素を除去するリン酸水素カルシウム二水和物と担持粒子とを含む処理剤や、含フッ素化合物と該含フッ素化合物を除去する粉末活性炭と担持粒子とを含む処理剤に限られるものではない。
さらに、粒状物杭は砂を杭材料とした砂杭に限られるものではなく、また、杭間隔が離隔した複数の粒状物杭でも透過性地下水浄化壁の壁本体を形成することができるものである。
また、前記各実施形態によれば、浄化剤Ａにより汚染物質ａとしてフッ素を除去する場合について説明したが、浄化剤Ａにより放射性セシウム等を除去することが可能である。
＜実施例＞
次に、透過性地下水浄化壁のより具体的な構成を、図７（ａ），（ｂ）に示す実施例で説明する。この実施例では、汚染物質ａとその浄化剤Ａとして、フッ素と該フッ素を除去するリン酸水素カルシウム二水和物と担持粒子とを含む処理剤（例えば、国際公開第２０１０／１３４５７３号参照）を使用し、また、汚染物質ｂとその浄化剤Ｂとして、ＰＦＯＡ等の含フッ素化合物と該含フッ素化合物を除去する粉末活性炭と担持粒子とを含む処理剤（例えば、特開２０１０−２６９２４１号公報参照）を使用する。
次に、透過性地下水浄化壁のより具体的な構成を、図７（ａ），（ｂ）に示す実施例で説明する。この実施例では、汚染物質ａとその浄化剤Ａとして、フッ素と該フッ素を除去するリン酸水素カルシウム二水和物と担持粒子とを含む処理剤（例えば、国際公開第２０１０／１３４５７３号参照）を使用し、また、汚染物質ｂとその浄化剤Ｂとして、ＰＦＯＡ等の含フッ素化合物と該含フッ素化合物を除去する粉末活性炭と担持粒子とを含む処理剤（例えば、特開２０１０−２６９２４１号公報参照）を使用する。
（１）前提条件
・フッ素含有地下水濃度：５ｐｐｍ
・耐用年数：３０年
・地下水流速（ｖ）：１０ｍ／年
・透過性地下水浄化壁の深度：１２ｍ
・透過性地下水浄化壁と原地盤の透水係数
浄化剤Ａを含有した壁本体：６．８×１０−２ｃｍ／ｓｅｃ（実験結果より採用）
浄化剤Ｂを含有した壁本体：１．０４×１０−１ｃｍ／ｓｅｃ（実験結果より採用）
原地盤：１×１０−３〜１０−４ｃｍ／ｓｅｃ
（２）透過性地下水浄化壁の壁厚
浄化剤充填量の４００倍（実験結果により推定）の通過水量まで効果を発揮すると想定した。
・フッ素含有地下水濃度：５ｐｐｍ
・耐用年数：３０年
・地下水流速（ｖ）：１０ｍ／年
・透過性地下水浄化壁の深度：１２ｍ
・透過性地下水浄化壁と原地盤の透水係数
浄化剤Ａを含有した壁本体：６．８×１０−２ｃｍ／ｓｅｃ（実験結果より採用）
浄化剤Ｂを含有した壁本体：１．０４×１０−１ｃｍ／ｓｅｃ（実験結果より採用）
原地盤：１×１０−３〜１０−４ｃｍ／ｓｅｃ
（２）透過性地下水浄化壁の壁厚
浄化剤充填量の４００倍（実験結果により推定）の通過水量まで効果を発揮すると想定した。
図７（ａ）に示すように、透過性地下水浄化壁の厚さをｔ（ｍ）、対象面積をＳとし、反応時間、濃度ともに線形の関係とすると、以下のように想定される。
・フッ素含有地下水濃度が５ｐｐｍの場合
１ｍ×１ｍ×ｔｍ×４００倍＝ｖ×Ｓ
＝１０ｍ／年×１ｍ２
４００ｔ（ｍ３）＝１０（ｍ３／年）
ｔ＝０．０２５ １／年
よって、図７（ｂ）に示すように、耐用年数３０年とすると、浄化剤Ａを含有した壁本体の厚さは、０．０２５×３０＝０．７５ｍとなる。
１ｍ×１ｍ×ｔｍ×４００倍＝ｖ×Ｓ
＝１０ｍ／年×１ｍ２
４００ｔ（ｍ３）＝１０（ｍ３／年）
ｔ＝０．０２５ １／年
よって、図７（ｂ）に示すように、耐用年数３０年とすると、浄化剤Ａを含有した壁本体の厚さは、０．０２５×３０＝０．７５ｍとなる。
（３）実施例の効果
この実施例では、浄化剤Ａを含有した壁本体が締め固め砂杭により、また、浄化剤Ｂを含有した壁本体が締め固めなしの砂杭により形成したことにより、地下水の自然流下で、３列の透過性の壁本体中の各浄化剤Ａ，Ｂの反応・吸着により有害な汚染物質ａ，ｂを確実に除去して浄化することができる。
この実施例では、浄化剤Ａを含有した壁本体が締め固め砂杭により、また、浄化剤Ｂを含有した壁本体が締め固めなしの砂杭により形成したことにより、地下水の自然流下で、３列の透過性の壁本体中の各浄化剤Ａ，Ｂの反応・吸着により有害な汚染物質ａ，ｂを確実に除去して浄化することができる。
また、浄化剤Ａ，Ｂを含有した壁本体の各列の外縁がラップすることで、全体の構造をよりコンパクトにすることができる。これにより、透過性地下水浄化壁の設置スペースを小さくすることができる。
また、砂杭の打設本数を減らすことができるため経済的となり、さらに、水流により流れ出した上流側の壁本体に充填されている浄化剤Ａを、下流側の砂杭からなる浄化剤Ｂ，Ａを含有した各壁本体で溜めることができ、浄化能力を長期間に渡って維持することができる。
８ 地中
８ａ 不透水層
９ 汚染地下水
９′ 清浄な地下水
１０ 壁本体
１０Ａ 複数列で直線状の透過性地下水浄化壁
１０Ｂ 複数列で円環状の透過性地下水浄化壁
１０Ｃ 単列で直線状の透過性地下水浄化壁
１０Ｄ 単列で円環状の透過性地下水浄化壁
１１ 浄化剤Ａを充填した砂杭（粒状物杭）
１２ 浄化剤Ｂを充填した砂杭（粒状物杭）
１３ 浄化剤Ａ，Ｂをそれぞれ充填した砂杭（粒状物杭）
２０ 揚水井戸（揚水設備）
ａ，ｂ 汚染物質
Ａ，Ｂ 浄化剤
８ａ 不透水層
９ 汚染地下水
９′ 清浄な地下水
１０ 壁本体
１０Ａ 複数列で直線状の透過性地下水浄化壁
１０Ｂ 複数列で円環状の透過性地下水浄化壁
１０Ｃ 単列で直線状の透過性地下水浄化壁
１０Ｄ 単列で円環状の透過性地下水浄化壁
１１ 浄化剤Ａを充填した砂杭（粒状物杭）
１２ 浄化剤Ｂを充填した砂杭（粒状物杭）
１３ 浄化剤Ａ，Ｂをそれぞれ充填した砂杭（粒状物杭）
２０ 揚水井戸（揚水設備）
ａ，ｂ 汚染物質
Ａ，Ｂ 浄化剤
Claims (4)
- 汚染地下水の下流域の地中に、該汚染地下水の流れ方向に対して交差するように汚染物
質を浄化する浄化剤を含有した透過性の壁本体を鉛直方向に配設して成る透過性地下水浄
化壁において、
前記透過性の壁本体を３列に併設し、最上流列の浄化剤と最下流列の浄化剤は、リン酸水素カルシウム二水和物と担持粒子を含むものとし、２列目の浄化剤は、粉末活性炭と担持粒子を含むものであり、
隣り合う各列の外縁が隣接又は隣接部分を重ね合わせたものであり、少なくとも最下流側の壁本体を締め固め形成したものであることを特徴とする透過性地下水浄化壁。 - 汚染地下水の流域の地中に揚水井戸を配設し、この揚水井戸の全周を囲むように汚染物
質を浄化する浄化剤を含有した透過性の壁本体を鉛直方向に環状に配設して成る透過性地
下水浄化壁において、
前記透過性の壁本体を３列で環状に併設し、最外側列の浄化剤と最内側列の浄化剤は、リン酸水素カルシウム二水和物と担持粒子を含むものとし、２列目の浄化剤は、粉末活性炭と担持粒子を含むものであり、
隣り合う各列の外縁が隣接又は隣接部分を重ね合わせたものであり、少なくとも最内側の壁本体を締め固め形成したことを特徴とする透過性地下水浄化壁。 - 汚染地下水の下流域の地中に、該汚染地下水の流れ方向に対して交差するように汚染物
質を浄化する浄化剤を含有した透過性地下水浄化壁を鉛直方向に配設し、この透過性地下
水浄化壁に前記汚染地下水を透過させて該汚染地下水を浄化する地下水浄化方法において、
前記透過性の壁本体を３列に併設し、最上流列の浄化剤と最下流列の浄化剤は、リン酸水素カルシウム二水和物と担持粒子を含むものとし、２列目の浄化剤は、粉末活性炭と担持粒子を含むものであり、
隣り合う各列の外縁が隣接又は隣接部分を重ね合わせたものであり、少なくとも最下流側の壁本体を締め固め形成した前記透過性地下水浄化壁に、前記汚染地下水をそれぞれ透過させて該汚染地下水を浄化することを特徴とする地下水浄化方法。 - 汚染地下水の流域の地中に揚水井戸を配設し、この揚水井戸の全周を囲むように汚染物
質を浄化する浄化剤を含有した透過性地下水浄化壁を鉛直方向に環状に配設し、この透過
性地下水浄化壁に前記汚染地下水を透過させて該汚染地下水を浄化する地下水浄化方法に
おいて、
前記透過性の壁本体を３列で環状に併設し、最外側列の浄化剤と最内側列の浄化剤は、リン酸水素カルシウム二水和物と担持粒子を含むものとし、２列目の浄化剤は、粉末活性炭と担持粒子を含むものであり、
隣り合う各列の外縁が隣接又は隣接部分を重ね合わせたものであり、少なくとも最内側の壁本体を締め固め形成した前記透過性地下水浄化壁に、前記汚染地下水を透過させて該汚染地下水を浄化することを特徴とする地下水浄化方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2012227748A JP6095097B2 (ja) | 2012-10-15 | 2012-10-15 | 透過性地下水浄化壁及び該透過性地下水浄化壁を用いる地下水浄化方法 |
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