JP6526989B2 - 土壌浄化システム、及び土壌浄化方法 - Google Patents

Description

本発明は、土壌中に浄化剤を注入する注入手段等を備えた土壌浄化システム、及び土壌浄化方法に関する。

従来、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）などにより汚染された土壌を浄化する土壌浄化システムや土壌浄化方法については種々のものが提案されている（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。

図５は、土壌浄化システムの従来構成の一例を示す模式図（側面図）であり、符号１０２は、微生物の栄養源を含んだ液体（栄養塩水）を土壌に圧入する注入手段（スパージング井戸）を示し、符号１０３は、地下水を揚水するための揚水井戸を示している。この注入手段１０２から土壌に前記栄養塩水が圧入されると、土壌に生息している微生物が活性化し、汚染物質の分解が行われる。そして、汚染地下水は、ポンプ１０４を作動させることにより前記揚水井戸１０３から揚水され、送水管１０５を経由して水処理装置１０６に送られるようになっている。

特許第４３９８６９９号公報

大成建設株式会社、"注水バイオスパージング工法"、［online］、［平成27年2月17日検索］、インターネット〈http://www.taisei.co.jp/MungoBlobs/626/760/K00B90.pdf〉

しかしながら、上述のような土壌浄化システムにおいては土壌の浄化が十分に行われないという問題があった。

本発明は、上述の問題を解消することのできる土壌浄化システム及び土壌浄化方法を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る発明は、図１（ａ）（ｂ）に例示するものであって、所定のエリア（符号A1参照。以下、“浄化エリア”とする）の土壌を浄化する土壌浄化システム（１）において、
土壌中に浄化剤としての栄養剤を注入するように前記浄化エリア（A1）の一側に配置されてなる複数の注入手段（２）と、
前記浄化エリア（A1）の他側の土壌中に設置されて地上への地下水の経路を構成する複数の揚水路部（３）と、
該揚水路部（３）に連結されて該揚水路部（３）から地下水を揚水するように構成された揚水ポンプ（４）と、
前記注入手段（２）から地盤中に注入された前記浄化剤としての栄養剤を前記浄化エリア（A1）の側に浸透させるように前記揚水ポンプ（４）を作動させるポンプ作動部（７）と、
前記浄化剤としての栄養剤が前記注入手段（２）の側から前記揚水路部（３）の側へ所定距離だけ浸透したと判断されるタイミングで該揚水を休止又は揚水量を低減すると共に、該揚水の休止又は該揚水量の低減から所定時間が経過したときに揚水を再開させるように前記ポンプ作動部（７）を制御するポンプ制御部（８）と、
を備え、
前記複数の揚水路部（３）により形成された列を揚水路列とした場合に、該揚水路列の端部付近に配置される前記揚水路部（３）は、中央部付近に配置される揚水路部（３）に比べて前記注水手段（２）に近い位置に配置されてなる、ことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記揚水路列は、前記端部付近が前記注入手段に近くなり前記中央部付近が前記注入手段（２）から遠くなる円弧状に形成したことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記浄化エリア（A1）の端部であって前記揚水路部列の端部に近接する部分が角部（H）を呈する場合に、該角部を形成する２つの辺に沿うように前記揚水路部（３）が配置されてなる、ことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１〜請求項３に係る発明において、前記ポンプ制御部（８）は、モニタリングによって前記揚水路部において前記浄化剤としての栄養剤の濃度が所定濃度に到達したと確認されたタイミングで該揚水を休止又は揚水量を低減するように構成された、ことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１〜請求項３に係る発明において、前記ポンプ制御部は、前記揚水の量が所定量に到達し、前記揚水を行う時間が所定時間に到達したと確認されたタイミングで該揚水を休止又は揚水量を低減するように構成された、ことを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１〜請求項３に係る発明において、前記浄化エリア（A1）の土壌を浄化する土壌浄化方法において、
該浄化エリアの一側に配置されてなる前記注入手段を介して土壌中に前記浄化剤としての栄養剤を注入する工程と、
該浄化エリアの他側の土壌中に設置されることにより地上への地下水の経路を構成する前記揚水路部を介して地下水を揚水することにより前記注入された浄化剤としての栄養剤を浸透させる浄化剤浸透工程と、
前記浄化剤としての栄養剤が前記注入手段の側から前記揚水路部の側へ所定距離だけ浸透したと判断されるタイミングで該揚水を休止又は揚水量を低減することにより前記浄化剤としての栄養剤の浸透を停止又は遅くさせて、土壌の浄化を促進する浄化促進工程と、
を備え、
前記浄化剤浸透工程と前記浄化促進工程とを繰り返しながら前記浄化エリアにおける土壌の浄化を行う、
ことを特徴とする。

なお、括弧内の番号などは、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。

請求項１乃至４に係る発明によれば、前記浄化剤が前記注入手段から前記揚水路部まで浸透する間、その浸透が停止される（又は、浸透速度の低減が図られる）ので、土壌の浄化が促進される。

図１（ａ）は、本発明に係る土壌浄化システムの構成の一例を示す側面図であり、同図（ｂ）は、その平面図である。 図２（ａ）〜（ｄ）は、揚水路部等の配置態様の変形例を示す平面図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の効果を説明するための模式図である。 図４は、本発明に係る土壌浄化方法を説明するためのフローチャート図である。 図５は、土壌浄化システムの従来構成の一例を示す模式図（側面図）である。

以下、図１乃至図４に沿って、本発明の実施の形態について説明する。

本発明に係る土壌浄化システムは、図１（ａ）（ｂ）に符号１で例示するように、所定のエリア（以下、“浄化エリア”とする）Ａ１の土壌を浄化するためのものであり、
・ 土壌中に浄化剤（栄養剤等）を注入するように（前記浄化エリアＡ１の外側で）前記浄化エリアＡ１の一側に配置されてなる注入手段２と、
・ 前記浄化エリアＡ１の他側の土壌中に設置されて地上への地下水の経路を構成する揚水路部３と、
・ 該揚水路部３に連結されて該揚水路部３から地下水を揚水するように構成された揚水ポンプ（真空ポンプ）４と、
・ 前記注入手段２から地盤中に注入された浄化剤を前記浄化エリアＡ１の側（正確には、前記揚水路部３が配置された側）に浸透（移動）させるように前記揚水ポンプ４を作動させるポンプ作動部７と、
・ 前記浄化剤が前記注入手段２の側から前記揚水路部３の側へ所定距離だけ浸透したと判断されるタイミングで該揚水を休止又は揚水量を低減すると共に、該揚水の休止又は該揚水量の低減から所定時間が経過したときに揚水を再開させるように前記ポンプ作動部７を制御するポンプ制御部８と、
を備えている。そして、該揚水ポンプ４によって前記揚水路部３から地下水が汲み上げられることにより、前記注入手段２が配置された側から該揚水路部３が配置された側へ前記浄化エリアＡ１を横断するような地下水流Ｃを生じさせるように構成されている。その結果、前記注入手段２から注入された浄化剤はこの地下水流Ｃによって前記浄化エリアＡ１に拡散され浸透されることとなる。なお、該揚水ポンプ４には水処理設備６を連結しておいて、揚水した地下水の浄化処理を行うようにすると良い。ここで、“浄化エリアの一側”とは、該浄化エリアの周囲（周辺部分）の内のある部分を意味するものとし、“浄化エリアの他側”とは、該浄化エリアを挟んで前記一側と対峙する部分を意味するものとする。また、前記ポンプ制御部８は、モニタリングによって前記揚水路部３において浄化剤の濃度が所定濃度に到達したと確認された場合に前記揚水を休止又は揚水量を低減するようにすると良い。さらに、前記ポンプ制御部８は、揚水の量が所定量（つまり、事前の調査や浸透流解析等によって設定した所定量）に到達したと確認した場合、或いは、揚水を行う時間が所定時間に到達したと確認した場合に前記揚水を休止又は揚水量を低減するようにすると良い。

本発明によれば、前記注入手段２から土壌中に注入された浄化剤は、前記揚水路部３や前記揚水ポンプ４により引き起こされた地下水流によって前記浄化エリアＡ１に運ばれて該エリアＡ１の土壌中に浸透されることとなり、土壌の浄化が行われる。また、前記浄化剤が前記注入手段２から前記揚水路部３まで浸透する間、その浸透が停止される（又は、浸透速度の低減が図られる）ので、土壌の浄化が促進される。

＜揚水路部＞
ところで、図１（ａ）に例示する揚水路部３は、その先端部の近傍部分（以下、“先端部分”とする）３ａに揚水口（ウェルポイント）３ｂを有すると共に該先端部分３ａが土壌中に埋設された状態で配置された揚水管であるが、もちろんこれに限られるものではなく、掘削された竪穴（いわゆる揚水井戸と称されるもの）としても良い。この揚水路部３は、（前記浄化エリアＡ１の外側で）該浄化エリアＡ１の他側に沿うように複数並設されてなるようにすると良い。なお、該揚水管を複数並設する場合には、該複数の揚水管と前記揚水ポンプ４とはパイプ部材（ヘッドパイプ）５で連結すると良い。

ここで、前記複数の揚水路部３，…が並設されて形成された列Ｂ１を“揚水路列”とした場合に、該揚水路列Ｂ１の端部付近ＢＥに配置される揚水路部３Ｅ，…は、該揚水路列Ｂ１の中央部付近ＢＦに配置される揚水路部３Ｆ，…に比べて前記注入手段２に近い位置に（つまり、図１（ｂ）においては右側に）配置されてなるようにすると良い。例えば、図２（ａ）に例示するように、前記揚水路列Ｂ２を、端部付近ＢＥが前記注入手段２に近くなり中央部付近ＢＦが前記注入手段２から遠くなるような円弧状を呈するようにすると良い。また、同図（ｂ）〜（ｄ）に例示するように、前記浄化エリアＡ１，Ａ２の端部Ｈであって前記揚水路列Ｂ１，Ｂ３，Ｂ４の端部ＢＥに近接する部分Ｈが角部を呈する場合には、該揚水路列Ｂ１，Ｂ３，Ｂ４の端部付近ＢＥに配置する揚水路部３Ｅ，…は該角部Ｈの２つの辺に沿うように配置すると良い。以下、これらの配置態様について説明する。

＜揚水路部の配置態様（１）＞
いま、図３（ａ）に例示するように、揚水する箇所３を１箇所とした場合には、前記注入手段２を通過する地下水は該箇所３に集まるように流れることとなり（矢印Ｃ１参照）、浄化剤は浄化エリアＡ１の角部Ｈには浸透せず、該角部Ｈの土壌の浄化は行われないこととなる。なお、符号Ｇで示す曲線は等水位曲線であり、該等水位曲線に直交する方向に地下水は流れることを示している。一方、同図（ｂ）に例示するように、前記複数の揚水路部３，…を１列に（直線上に）配置した場合には、地下水は比較的広いエリアで分散して流れるが（矢印Ｃ２参照）、浄化剤は浄化エリアＡ１の角部Ｈには浸透せず、該角部Ｈの土壌の浄化は行われないこととなる。これに対し、同図（ｃ）に例示するように、端部付近ＢＥの揚水路部３Ｅ，…が前記注入手段２に近くなり中央部付近ＢＦの揚水路部３Ｆ，…が前記注入手段２から遠くなるような円弧状を呈するように揚水路列Ｂ４を配置した場合には、地下水はさらに広いエリアに分散して流れることとなり（矢印Ｃ３参照）、浄化剤は浄化エリアＡ１の角部Ｈにも浸透して該角部Ｈの土壌浄化が行われる。

＜揚水路部の配置態様（２）＞
一方、前記浄化エリア（図２（ｂ）乃至（ｄ）の符号Ａ１，Ａ２参照）の端部Ｈであって前記揚水路列Ｂ１，Ｂ３，Ｂ４の端部ＢＥに近接する部分Ｈが角部を呈する場合には、該揚水路列Ｂ１，Ｂ３，Ｂ４の端部付近ＢＥに配置する揚水路部３Ｅ，…は該角部Ｈの２つの辺に沿うように配置すると良い。本発明者らが浸透流解析により確認したところ、前記複数の注入手段２から浄化剤は前記角部Ｈにも浸透して、該角部Ｈの土壌浄化が効果的に行われることが分かった。

＜揚水路部を設置する間隔＞
一方、図２（ａ）に例示するように、揚水路列Ｂ２の中央部付近ＢＦにおける揚水路部３Ｆ，…どうしの離間距離は、該揚水路列Ｂ２の端部付近ＢＥにおける揚水路部３Ｅ，…どうしの離間距離よりも小さくなるように設定すると良い。そのようにした場合には、該揚水路部３Ｆと前記注入手段２との距離が離れていても前記揚水路列Ｂ２の中央部付近ＢＦに向けて地下水流を効果的に流すことができる。

＜注入手段＞
また、前記注入手段２としては、掘削された竪穴（いわゆる注入井戸と称されるもの）を挙げることができる。この注入手段２も、（前記浄化エリアＡ１の外側で）該浄化エリアＡ１の一側に沿うように複数並設されてなるようにすると良い。

＜注入手段を設置する間隔＞
なお、該注入手段２を複数並設する場合において、前記浄化エリアＡ１，…における土壌の透水性がほぼ均一であれば、前記注入手段２，…は一定間隔で配置すれば良く、設置間隔は４〜６ｍ程度にすると良い。注入手段２から注入する浄化剤の浸透範囲は、該注入手段２を中心とするせいぜい半径２〜３ｍ程度の範囲に限定されるからである。

なお、前記揚水路部３と前記注入手段２との離間距離は２０〜３０ｍ以内にすると良い。

＜土壌浄化方法＞
一方、本発明に係る土壌浄化方法は、前記浄化エリアＡ１の土壌を浄化する方法であって、図４に例示するように、
・ 該浄化エリアＡ１の一側に配置されてなる注入手段２を介して土壌中に浄化剤を注入する工程Ｓ１と、
・ 該浄化エリアＡ１の他側の土壌中に設置されることにより地上への地下水の経路を構成する揚水路部３を介して土壌中の地下水を揚水することにより前記注入された浄化剤を前記浄化エリアＡ１の側に浸透（拡散）させる浄化剤浸透工程Ｓ２と、
・ 前記浄化剤が前記注入手段２の側から前記揚水路部３の側へ所定距離だけ浸透したと判断されるタイミングで該揚水を休止又は揚水量を低減することにより前記浄化剤の浸透（拡散）を停止又は遅くさせて、土壌の浄化を促進する浄化促進工程Ｓ３，Ｓ４と、
を備えたものであって、前記浄化剤浸透工程Ｓ２と前記浄化促進工程Ｓ３，Ｓ４とを繰り返しながら前記浄化エリアＡ１における土壌の浄化を行うように構成されたものである。この方法によれば、土壌の浄化が促進される。

ここで、前記揚水の休止及び前記揚水量の低減は、モニタリングによって前記揚水路部３において浄化剤の濃度が所定濃度に到達したと確認されたタイミングで行うようにすると良い。また、該揚水の休止及び該揚水量の低減は、該揚水の量が所定量に到達し、或いは該揚水を行う時間が所定時間に到達したと確認されたタイミングで行うようにすると良い。さらに、後者の場合（つまり、該揚水の休止及び該揚水量の低減を、該揚水の量が所定量に到達し、或いは該揚水を行う時間が所定時間に到達したと確認されたタイミングで行った場合）においては、種々のタイミングで揚水を再開するようにすると良い。

１ 土壌浄化システム
２ 注入手段
３ 揚水路部（揚水管）
３ａ 揚水管の先端部分
３ｂ 揚水口
４ 揚水ポンプ
７ ポンプ作動部
８ ポンプ制御部
Ａ１ 浄化エリア

Claims (8)

1. 所定のエリア（以下、“浄化エリア”とする）の土壌を浄化する土壌浄化システムにおいて、
   土壌中に浄化剤としての栄養剤を注入するように前記浄化エリアの一側に配置されてなる複数の注入手段と、
   前記浄化エリアの他側の土壌中に設置されて地上への地下水の経路を構成する複数の揚水路部と、
   該揚水路部に連結されて該揚水路部から地下水を揚水するように構成された揚水ポンプと、
   前記注入手段から地盤中に注入された前記浄化剤としての栄養剤を前記浄化エリアの側に浸透させるように前記揚水ポンプを作動させるポンプ作動部と、
   前記浄化剤としての栄養剤が前記注入手段の側から前記揚水路部の側へ所定距離だけ浸透したと判断されるタイミングで該揚水を休止又は揚水量を低減すると共に、該揚水の休止又は該揚水量の低減から所定時間が経過したときに揚水を再開させるように前記ポンプ作動部を制御するポンプ制御部と、
   を備え、
   前記複数の揚水路部により形成された列を揚水路列とした場合に、該揚水路列の端部付近に配置される前記揚水路部は、中央部付近に配置される揚水路部に比べて前記注水手段に近い位置に配置されてなる、ことを特徴とする土壌浄化システム。
2. 前記揚水路列は、前記端部付近が前記注入手段に近くなり前記中央部付近が前記注入手段から遠くなる円弧状に形成したことを特徴とする、請求項１記載の、土壌浄化システム。
3. 前記浄化エリアの端部であって前記揚水路部列の端部に近接する部分が角部を呈する場合に、該角部を形成する２つの辺に沿うように前記揚水路部が配置されてなる、ことを特徴とする、請求項１記載の、土壌浄化システム。
4. 前記ポンプ制御部は、モニタリングによって前記揚水路部において前記浄化剤としての栄養剤の濃度が所定濃度に到達したと確認されたタイミングで該揚水を休止又は揚水量を低減するように構成された、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の土壌浄化システム。
5. 前記ポンプ制御部は、前記揚水の量が所定量に到達し、前記揚水を行う時間が所定時間に到達したと確認されたタイミングで該揚水を休止又は揚水量を低減するように構成された、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の土壌浄化システム。
6. 前記浄化エリアの土壌を浄化する土壌浄化方法において、
   該浄化エリアの一側に配置されてなる前記注入手段を介して土壌中に前記浄化剤としての栄養剤を注入する工程と、
   該浄化エリアの他側の土壌中に設置されることにより地上への地下水の経路を構成する前記揚水路部を介して地下水を揚水することにより前記注入された浄化剤としての栄養剤を浸透させる浄化剤浸透工程と、
   前記浄化剤としての栄養剤が前記注入手段の側から前記揚水路部の側へ所定距離だけ浸透したと判断されるタイミングで該揚水を休止又は揚水量を低減することにより前記浄化剤としての栄養剤の浸透を停止又は遅くさせて、土壌の浄化を促進する浄化促進工程と、
   を備え、
   前記浄化剤浸透工程と前記浄化促進工程とを繰り返しながら前記浄化エリアにおける土壌の浄化を行う、
   ことを特徴とする、請求項１〜請求項３に記載の土壌浄化システムを使用した、土壌浄化方法。
7. 前記揚水の休止及び前記揚水量の低減は、モニタリングによって前記揚水路部において前記浄化剤としての栄養剤の濃度が所定濃度に到達したと確認されたタイミングで行う、
   ことを特徴とする請求項６に記載の土壌浄化方法。
8. 前記揚水の休止及び前記揚水量の低減は、該揚水の量が所定量に到達し、或いは該揚水を行う時間が所定時間に到達したと確認されたタイミングで行う、
   ことを特徴とする請求項６に記載の土壌浄化方法。