JP6282878B2 - 汚染土壌及び地下水の浄化システム - Google Patents

Description

本発明は、汚染物質で汚染された汚染土壌及び汚染土壌により汚染された地下水を浄化する浄化システムに関するものである。

従来、図４に示すように、敷地内の地盤２の表面付近に、油分などの汚染物質で汚染された汚染領域Ｋがあり、かつ、地中に地下水の流れる透水層４がある場合には、汚染領域Ｋから汚染物質が地下水に浸入し、地下水が汚染される。
上記汚染された地下水を浄化する方法として、地下水の上流側に注入井戸５１を設けて透水層４内に浄化用の薬剤を注入し、地下水中の汚染物質を分解する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１２９５７７号公報

しかしながら、上記従来の方法では、図５（ａ）に示すように、注入された薬剤が同図の一点鎖線で囲まれた敷地の外に流出してしまうため、地下水を効率よく浄化することが困難である。
そこで、図５（ｂ）に示すように、敷地の境界を遮水壁５２で囲って汚染された地下水を閉じ込め、この閉じ込められた地下水を浄化する方法が考えられる。しかし、地下水を閉じ込めた場合には、地下水の流れが殆どないので、注入井戸５１の周辺しか浄化することができないといった問題がある。したがって、敷地内全体を浄化するためには、図５（ｃ）に示すように、注入井戸５１を多数設ける必要があった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、敷地外への薬剤の流出をなくすとともに、敷地全体に薬剤を効率的に行き渡らせることのできる汚染土壌及び地下水の浄化システムを提供することを目的とする。

本発明は、汚染物質で汚染された汚染土壌と汚染土壌により汚染された地下水とを浄化する浄化システムであって、汚染土壌と透水層とを含む地盤の周囲を囲むように構築されて、前記透水層の下部の不透水層まで延長する外側遮水壁と、前記外側遮水壁の内部に設置されて、前記透水層内に前記汚染物質を浄化する浄化剤を含んだ水（以下、浄化水という）を注入する注入井戸と、前記外側遮水壁の内部で前記注入井戸と離隔して設置されて、前記外側遮水壁内に閉じ込められた地下水を汲み上げる揚水井戸と、前記外側遮水壁の内側にに、前記不透水層まで延長するように構築されて、構築されて、前記外側遮水壁内に閉じ込められた地下水を、前記注入井戸が設けられた箇所から前記揚水井戸が設けられた箇所に流す流路を形成する内側遮水壁と、を備えることを特徴とする。
これにより、注入井戸が設けられた箇所から揚水井戸が設けられた箇所に地下水の流路が形成されるので、注入された浄化水を敷地内全体に行き渡らせることができる。
また、外側遮水壁から浄化水が流れ出ることがないので、汚染土壌と汚染土壌により汚染された地下水とを効率よく浄化することができる。

また、本発明は、前記注入井戸と前記揚水井戸とが前記外側遮水壁の一方の周縁部の内側に設けられ、前記内側遮水壁が、前記一方の周縁部から前記外側遮水壁の内部に延長して前記注入井戸が設けられた箇所と前記揚水井戸が設けられた箇所とを分離する隔壁部を有することを特徴とする。
このように、注入井戸と揚水井戸とを、外側遮水壁の周縁部の内側に設けるようにしたので、少ない井戸数で、浄化水を敷地内全体に行き渡らせることができる。
また、前記注入井戸を前記流路の一方の端部に設け、前記揚水井戸を前記流路の他方の端部に設けたので、浄化水を効果的に敷地内全体に行き渡らせることができる。

なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

本実施の形態に係る汚染土壌及び地下水の浄化システムの概略構成と内側遮水壁により形成された地下水流路の一構成例を示す図である。 地下水流路の他の例を示す図である。 遮水壁の他の例を示す図である。 従来の地下水の浄化方法を示す図である。 従来の地下水の浄化方法の他の例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図１（ａ），（ｂ）は本実施の形態を示す図で、（ａ）図は、汚染土壌及び地下水の浄化システム１の概略構成を示す図、（ｂ）図は内側遮水壁により形成された地下水流路の一例を示す図である。
汚染土壌及び地下水の浄化システム１は、外側遮水壁１１と、内側遮水壁１２と、注入井戸１３と、浄化剤供給手段１４と、浄化水貯蔵タンク１５と、浄化水注入用ポンプ１６と、揚水井戸１７と、地下水汲み上げ用ポンプ１８とを備える。
なお、図１（ａ）では、浄化システム１の構成を説明するため、注入井戸１３を地下水の上流側に記載し、揚水井戸１７を下流側に記載するとともに、内側遮水壁１２を省略しているが、本例では、図１（ｂ）に示すように、注入井戸１３と揚水井戸１７とはともに地下水の下流側に設けられ、かつ、注入井戸１３と揚水井戸１７との間には注入井戸１３と揚水井戸１７とを隔てる内側遮水壁１２（隔壁部１２１）が設けられている。
外側遮水壁１１は、汚染物質で汚染された汚染領域Ｋを含む敷地内の地盤２の周囲を囲むように構築される。地盤２の地表面側は粘土層やシルト層などから成る難透水層３で、この難透水層３の下部に砂礫層などの透水層４があり、透水層４の下部に粘土層など不透水層５がある。透水層４には地下水が同図の左側から右側に向かって流れている。
難透水層３及び透水層４の土壌の一部は、地表面から地盤内２に浸透した油分などの汚染物質により汚染される。また、透水層４を流れる地下水も汚染される。
以下、汚染された土壌の広がっている領域を汚染領域Ｋといい、汚染物質により汚染された地下水を汚染地下水という。

ここで、図１（ｂ）の左側である地下水の上流側を上流側、下流側を下流側、同図の上側を左側、下側を右側とする。本例では、外側遮水壁１１を、上流側に配置される上側外壁１１１と、下流側に上側外壁１１１に対向するように配置される下側外壁１１２と、上側外壁１１１の右側の端部と下側外壁１１２の右側の端部との間に配置される右側外壁１１３と、上側外壁１１１の左側の端部と下側外壁１１２の左側の端部との間に配置される左側外壁１１４とを備えた平面視長方形枠状の遮水壁とした。
外側遮水壁１１は、遮水機能を有する鋼矢板から構成され、不透水層５まで延長するように構築される。これにより、汚染領域Ｋは外側遮水壁１１内部に閉じ込められるので、外側遮水壁１１の外側を流れる地下水の汚染を防ぐことができるとともに、外側遮水壁１１と不透水層５との間に閉じ込められた汚染領域Ｋと汚染領域Ｋの汚染物質により汚染された地下水に浄化水を注入してやれば、汚染領域Ｋと汚染された地下水とを浄化することができる。

内側遮水壁１２は、遮水機能を有する鋼矢板から構成され、外側遮水壁１１の内側に、不透水層５まで延長するように構築され、後述するような、外側遮水壁１１により閉じ込められた地下水の流路（地下水流路）を形成する。
注入井戸１３と揚水井戸１７とは、それぞれ、地表面から地中下方に延長して透水層４内部に達するように掘削された掘削孔と掘削孔内に挿入されるパイプとを備え、外側遮水壁１１の下側外壁１１２に近い位置に設けられる。本例では、揚水井戸１７の深さを注入井戸１３の深さよりも深くしているが、同じ深さであってもよいし、注入井戸１３の方を深くしてもよい。
浄化剤供給手段１４は、汚染物質分解微生物を含んだ水溶液などの汚染物質を浄化するする浄化剤や汚染物質分解微生物を活性化するための栄養分を含んだ水（以下、浄化水という）を、浄化水貯蔵タンク１５に供給する。
浄化水貯蔵タンク１５は、浄化剤供給手段１４から供給される浄化水と地下水汲み上げ用ポンプ１８で汲み上げた地下水とを貯蔵する。
浄化水注入用ポンプ１６は、浄化水貯蔵タンク１５に貯蔵された浄化水を含んだ水を注入井戸１３に送る。
地下水汲み上げ用ポンプ１８は、揚水井戸１７から地下水を汲み上げ、浄化水貯蔵タンク１５に送る。

ところで、注入井戸１３から浄化水が、透水層４内に注入され、揚水井戸１７から地下水が汲み上げられると、注入井戸１３が設けられた箇所の地下水の水位は上昇し、揚水井戸１７が設けられた箇所の地下水の水位は下降するので、外側遮水壁１１内に閉じ込められた地下水に水位差が生じる。これにより、地下水は、水位の高い注入井戸１３が設けられた箇所から水位の低い揚水井戸１７が設けられた箇所に流れようとする。しかしながら、単に２本の井戸１３，１７を設けただけでは、地下水の流れが局所的になるため、浄化剤を敷地全体に行き渡らせることが困難である。
本例では、外側遮水壁１１内に、閉じ込められた地下水を注入井戸１３が設けられた箇所から揚水井戸１７が設けられた箇所に流す流路（地下水流路）を形成するための内側遮水壁１２を設けることで、浄化剤を敷地全体に行き渡らせるようにしている。

図１（ｂ）は内側遮水壁１２の一例を示す図で、内側遮水壁１２は、隔壁部１２１と第１〜第３の区画部１２２〜１２４とを備える。
隔壁部１２１は、外側遮水壁１１の下側外壁１１２のほぼ中央部から、外側遮水壁１１の内部に、右側及び左側外壁１１３，１１４の延長方向に平行な方向、すなわち、下流側から上流側に向かって延長して外側遮水壁１１の内部で終端する直線状の遮水壁である。
第１の区画部１２２は、隔壁部１２１の上流側端部から右方向（右側外壁１１３方向）に延び右側外壁１１３と所定距離離れた位置で終端する垂直部１２２ａと、垂直部１２２ａの終端部から右側外壁１１３に平行な方向、すなわち、下流側から上流側に向かって延長し上側外壁１１１と所定距離離れた位置で終端する水平部１２２ｂとから成るクランク状の遮水壁である。
第２の区画部１２３は、上側外壁１１１のほぼ中央部から、外側遮水壁１１の内部に、右側及び左側外壁１１３，１１４に平行な方向に延長して外側遮水壁１１の内部で終端する直線状の遮水壁である。
第３の区画部１２４は、隔壁部１２１の上流側端部から左方向（左側外壁１１４方向）に延び左側外壁１１４と所定距離離れた位置で終端する垂直部１２４ａと、垂直部１２４ａの終端部から左側外壁１１４に平行な方向、すなわち、下流側から上流側に向かって延長し上側外壁１１１と所定距離離れた位置で終端する水平部１２４ｂとから成るクランク状の遮水壁である。
また、第２の区画部１２３は、第１の区画部１２２の水平部１２２ｂと第３の区画部１２４の水平部１２４ｂとからほぼ等距離の位置で上流側から下流側に向かってに延長して、第１の区画部１２２の垂直部１２２ａと第３の区画部１２４の垂直部１２４ａと上流側に所定距離離れた位置で終端する。すなわち、第２の区画部１２３は、第１の区画部１２２と第３の区画部１２４の区画する上流側が開放された箱状の領域内に進入して終端する。
なお、第１の区画部１２２の垂直部１２２ａと第３の区画部１２４の垂直部１２４ａとを一体に構成してもよい。

内側遮水壁１２を上記のように構築すると、地下水流路の一方の端部に設けられた注入井戸１３から注入された浄化水が混入された地下水は、下側外壁１１２と右側外壁１１３と隔壁部１２１と第１の区画部１２２とで囲まれた、注入井戸１３側が閉鎖され、上側外壁１１１側が開放されたクランク状の流路を、上流側（上側外壁１１１方向）に向かって流れ、上側外壁１１１に達する。
上側外壁１１１に達した地下水は、上側外壁１１１により流れを左方向に変えられて、上側外壁１１１と第１の区画部１２２と第２の区画部１２３に囲まれた、右側外壁１１３側と隔壁部１２１側とが開放された直線状の流路を、下流側（第１の区画部１２２の垂直部１２２ａ方向）に向かって流れ、上記垂直部１２２ａに達する。そして、上記垂直部１２２ａにより流れを左方向に変えられて、第２の区画部１２３と第３の区画部１２４に囲まれた、第１及び第３の区画部１２２，１２４の垂直部１２２ａ，１２４ａと上側外壁１１１側とが開放された直線状の流路を、上流側（上側外壁１１１方向）に向かって流れ、再び上側外壁１１１に達する。
上側外壁１１１に達した地下水は、上側外壁１１１により流れを左方向に変えられて、上側外壁１１１と左側外壁１１４と第３の区画部１２４とに囲まれた、上側外壁１１１が開放され揚水井戸１７側が閉鎖されたクランク状の流路を下流側（下側外壁１１２方向）に流れた後、下側外壁１１２方向により流れを右側方向に変えられ、地下水流路の他方の端部に設けられた揚水井戸１７に達する。

このように、内側遮水壁１２により、注入井戸１３が設けられた箇所から揚水井戸１７が設けられた箇所に地下水を流すための地下水流路を形成するとともに、注入井戸１３から透水層４内に浄化水を注入し、揚水井戸１７から地下水を汲み上げるようにすれば、汚染地盤洗浄化用の菌（分解菌）や薬剤、汚染物質分解微生物を活性化するための栄養分などを含んだ浄化水を敷地内全体に効率よく行き渡らせることができるので、敷地全体を確実に浄化することができる。
また、外側遮水壁１１から浄化水が流れ出ることがないだけでなく、注入井戸１３や揚水井戸１７の数も少なくて済むので、汚染領域Ｋと汚染地下水とを効果的に浄化することができる。
また、分解菌を用いて浄化する場合には、閉じ込められた地下水が流れることで、地下水に空気が混ざるため分解菌の活性が高まり、その結果、浄化が更に促進する。
また、水の流れを積極的に作ることができるので、水の流れによる物理的な浄化作用も期待できる。
また、揚水井戸１７から回収した水を成分分析すれば、閉じ込められた地下水の浄化の状況や地下水中の菌の残存状態を確認できる。したがって、注入井戸１３から注入する浄化水の濃度や成分を地下水の浄化度合いに応じて適宜調整できるので、汚染領域Ｋと汚染地下水とを効果的に浄化することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

例えば、前記実施形態においては、隔壁部１２１と第１〜第３の区画部１２２〜１２４とから成る内側遮水壁１２により地下水の流路を形成したが、透水層４の透水係数が低い場合（水が通りにくい場合）には、図２（ａ）に示すように、区画部の数を増加させて、流路の幅が狭くなるようにすればよい。逆に、透水層４の透水係数が高い場合（水が通り易い場合）には、例えば、内側遮水壁１２を隔壁部１２１のみとするなどして、流路の幅を広くすればよい。

また、前記実施形態では、注入井戸１３と揚水井戸１７とを外側遮水壁１１の下側外壁１１２側に設けたが、これに限るものではなく、上側外壁１１１側、右側外壁１１３側、もしくは、左側外壁１１４側に設けてもよい。このように、注入井戸１３と揚水井戸１７とを外側遮水壁１１の周縁部の内側に設けた場合には、内側遮水壁１２は、少なくとも、注入井戸１３が設けられた箇所と揚水井戸１７が設けられた箇所とを分離する隔壁部を有することが好ましい。

また、前記実施形態では、注入井戸１３と揚水井戸１７とを外側遮水壁１１の周縁部の内側に設けたが、例えば、図２（ｂ）に示すように、注入井戸１３の下側外壁１１２側に設け、揚水井戸１７を上側外壁１１１側に設けてもよい。この場合、内側遮水壁１２としては、左右の外壁１１３，１１４から左右方向に延長し、外側遮水壁１１の内部で終端するような区画部１２５〜１２８により、注入井戸１３から揚水井戸１７までの流路を形成すればよい。
また、外側遮水壁１１の形状についても、平面視長方形枠状に限るものではなく、敷地の形状や汚染領域Ｋの場所により適宜決定すればよい。

また、前記実施の形態では、注入井戸１３と揚水井戸１７とをそれぞれ１つとしたが、複数であってもよい。
また、前記実施の形態では、注入井戸１３のパイプの先端から浄化水を注入したが、パイプの先端側に複数の噴出孔を形成し、これら複数の噴出孔から浄化水を注入する形態としてもよい。また揚水井戸１７についても、パイプの先端側に複数の吸込み孔を形成し、これら複数の吸込み孔から地下水を汲み上げる形態としてもよい。
また、前記実施形態では、注入井戸１３から透水層４に浄化水を注入してから、揚水井戸１７で地下水を汲み上げるようにしたが、揚水井戸１７から地下水を汲み上げた後に注入井戸１３から透水層４に浄化水を注入するようにしてもよい。あるいは、浄化水の注入と地下水の汲み上げとを同時に行ってもよい。

また、前記実施形態では、外側遮水壁１１及び内部遮水壁１２を、遮水機能を有する鋼矢板から構成したが、これに限るものではなく、遮水シートのみで構成してもよいし、ソイルセメントなどの固化剤を連続注入して遮水壁１１，１２としてもよい。
また、透水層４に密度が密な領域と粗な領域とがあれば、地下水は相対的に密度が粗な領域を流れるので、図３に示すように、地盤を固めて密な箇所４Ａを連続的に設けて、これを遮水壁１２ｚとし、密度が粗な箇所４Ｂが地下水の通路としてもよい。なお、汚染領域Ｋや地下水を確実に閉じ込めるためには、外側遮水壁１１については、遮水機能を有する鋼矢板などで構成することが好ましい。

１ 汚染土壌及び地下水の浄化システム、
２ 地盤、３ 難透水層、４ 透水層、５ 不透水層、
１１ 外側遮水壁、１２ 内側遮水壁、１３ 注入井戸、１４ 浄化剤供給手段、
１５ 浄化水貯蔵タンク、１６ 浄化水注入用ポンプ、１７ 揚水井戸、
１８ 地下水汲み上げ用ポンプ、Ｋ 汚染領域。

Claims (3)

1. 汚染物質で汚染された汚染土壌と透水層とを含む地盤の周囲を囲むように構築されて、前記透水層の下部の不透水層まで延長する外側遮水壁と、
   前記外側遮水壁の内部に設置されて、前記透水層内に前記汚染物質を浄化する浄化剤を含んだ水を注入する注入井戸と、
   前記外側遮水壁の内部で前記注入井戸と離隔して設置されて、前記外側遮水壁内に閉じ込められた地下水を汲み上げる揚水井戸と、
   前記外側遮水壁の内側に、前記不透水層まで延長するように構築されて、前記外側遮水壁内に閉じ込められた地下水を、前記注入井戸が設けられた箇所から前記揚水井戸が設けられた箇所に流す流路を形成する内側遮水壁と、
   を備えることを特徴とする汚染土壌及び地下水の浄化システム。
2. 前記注入井戸と前記揚水井戸とが前記外側遮水壁の一方の周縁部の内側に設けられ、
   前記内側遮水壁が、前記一方の周縁部から前記外側遮水壁の内部に延長して前記注入井戸が設けられた箇所と前記揚水井戸が設けられた箇所とを分離する隔壁部を有することを特徴とする請求項１に記載の汚染土壌及び地下水の浄化システム。
3. 前記注入井戸を前記流路の一方の端部に設け、前記揚水井戸を前記流路の他方の端部に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の汚染土壌及び地下水の浄化システム。

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