JP7351791B2

JP7351791B2 - 汚染土壌等の浄化方法

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Publication number: JP7351791B2
Application number: JP2020073529A
Authority: JP
Inventors: 陽高畑; 雅子伊藤
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2023-09-27
Anticipated expiration: 2040-04-16
Also published as: JP2021169067A

Description

本発明は、汚染土壌等の浄化方法に関する。

揮発性有機塩素化合物等（例えば、テトラクロロエチレンやトリクロロエチレンなどの塩素化エチレン類）で汚染された帯水層（地下水）の浄化方法として、例えば、特許文献１には、有機物を含む浄化材を地盤に設置した注入管（井戸等も含む）から供給し、有用な絶対嫌気性細菌（嫌気性脱塩素細菌）を活性化させることで、無害なエチレンまで浄化する技術が開示されている。また、特許文献２には、浄化材とともに嫌気性脱塩素細菌の培養液を地盤に供給することで浄化期間の短縮化を図る浄化方法が開示されている。
特許文献１および特許文献２に記載の浄化方法では、以下の二つのステップにより浄化が進行する。第一のステップは、帯水層中の好気性細菌により地盤に嫌気環境を形成するステップである。地盤に浄化材を供給すると、好気性細菌によって浄化材中の有機物が分解される過程で、地盤内に存在する酸素が消費されて嫌気環境が形成される。第二のステップは、嫌気性細菌により脱塩素化を進めるステップである。第二のステップでは、嫌気性細菌が浄化材中の有機物を分解することによって水素（電子供与体）が供給され、嫌気性の浄化菌（嫌気性脱塩素細菌）がこの水素を利用することで脱塩素化が進行する。
前記浄化方法では、浄化材の使用量を少なくすることでコストの低減化を図ることができる。一方、浄化材を溶解した液中の酸素量が多いと、浄化材中の有機物が好気性細菌によって多く消費されるため、嫌気性細菌が分解する有機物の量が少なくなってしまい、結果的に浄化材の供給量を多くする必要がある。

特開２０１２－１０１２０１号公報特開２０１４－１０８０６１号公報

本発明は、嫌気性細菌が分解する有機物の量が少なくなることを防止するための浄化方法を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の浄化方法は、浄化材容器内において有機物を含む浄化材溶液の中から酸素を除去する浄化材溶液製造工程と、前記浄化材溶液および浄化菌を地盤に供給するための注入管を当該地盤に設ける注入管設置工程と、前記注入管の内部の酸素を除去する管内酸素除去工程と、地盤に前記浄化材溶液を供給して一定期間放置することで嫌気的な地盤を形成する浄化材溶液供給工程と、前記嫌気的な地盤内に嫌気性の浄化菌を供給する浄化菌供給工程とを備えている。前記管内酸素除去工程では、ＰＳＡ方式の窒素発生装置から前記注入管の底部に窒素ガスを供給し、前記浄化材溶液供給工程では、前記窒素発生装置から前記浄化材容器に窒素ガスを供給し、前記窒素発生装置から供給された窒素ガスの圧力により、前記浄化材容器から前記注入管の上端部まで前記浄化材溶液を圧送する。かかる浄化方法によれば、浄化材溶液から酸素を除去し、酸素が除去された浄化材溶液を地盤内に供給するため、好気性細菌によって消費される浄化材中の有機物の量を抑制することが可能となり、その結果、嫌気性細菌が分解する有機物を一定量残存させることができる。そのため、従来の浄化方法に比べて、浄化材の供給量を制限し、コスト低減化を図ることが可能となる。
なお、前記浄化方法において、前記嫌気的な地盤内に嫌気性の浄化菌を供給すれば、脱塩素化がより早く進行する。

本発明の浄化方法において、前記浄化菌が培養された培養容器から前記注入管に至る管路内の酸素を除去する配管酸素除去工程を前記浄化菌供給工程の前に備えているのが望ましい。
嫌気性の浄化菌が空気（酸素）に触れると死滅するおそれがあるため、注入管を利用して浄化菌を供給する場合には、注入管の内部および注入管に至る管路内の酸素を除去して浄化菌が酸素に触れることを防止することが望ましい。

浄化材溶液中の酸素や、注入管や管路内の酸素を除去するためには、酸素を含まない安全な不活性ガスを用いるが、一般的には安価で入手しやすい窒素ガスを用いる。前記管内酸素除去工程ではＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）方式の窒素発生装置を利用して前記注入管の底部に窒素ガスを供給してもよい。このとき、前記浄化材溶液供給工程では、前記窒素発生装置から前記浄化材容器に窒素ガスを供給し、前記窒素発生装置から供給された窒素ガスの圧力により前記浄化材容器から前記注入管の上端部まで前記浄化材溶液を圧送すればよい。
窒素ガスの供給にガスボンベを用いると、保管場所として比較的大きな用地が必要となり、かつ、高圧ガス保安法に基づいて管理する必要があるが、ガスボンベに代えてＰＳＡ方式の窒素発生装置を使用すると、取り扱い易くなるとともに、小スペース化が可能となる。また、費用もガスボンベに比べて安価である。浄化材溶液を注入管の底部から供給する場合には、浄化材溶液を圧送する管路内での圧力損失に対して十分に高い圧力が必要となるが、本発明の浄化方法によれば、注入管の上端部まで浄化材溶液を圧送すればよいので、ガスボンベに比べて圧力が低いＰＳＡ方式の窒素発生装置でも浄化材溶液を供給することができる。

本発明の浄化方法によれば、従来の浄化方法に比べて少ない浄化材の使用量により効果的に浄化することが可能となり、ひいてはコスト低減化が可能となる。

本発明の実施形態に係る浄化方法のフローチャートである。本発明の実施形態に係る注入管を示す断面図である。注入管の蓋材を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。浄化材溶液の製造状況の概要を示す断面図である。管内酸素除去工程の概要を示す断面図である。配管酸素除去工程の概要を示す模式図である。浄化材溶液供給工程の概要を示す断面図である。浄化菌供給工程の概要を示す断面図である。砂層に対する浄化材溶液の注入実験の比較例の概要を示す断面図である。浄化方法の実証実験における注入管の配置を示す平面図である。浄化方法の実証実験における注入管の配置を示す断面図である。浄化方法の実証実験における塩素化エチレン類の挙動を示すグラフである。浄化方法の実証実験における有機物濃度の残存率の挙動を示すグラフである。

本実施形態では、揮発性有機塩素化合物（例えば、テトラクロロエチレンやトリクロロエチレン等の塩素化エチレン類）で汚染された帯水層を地中で無害化する浄化方法について説明する。本実施形態の浄化方法では、地盤内に有機物を含む浄化材を供給し、一定時間放置することにより酸素を除去（消費）して嫌気的な地盤を形成させることにより、地盤内に低濃度に存在する浄化菌（脱塩素細菌）が増殖し、浄化が進行する。しかしながら、嫌気的な地盤を形成させた後で地盤内に元々存在する浄化菌が増えるまでには時間がかかるため、浄化期間を短縮したい場合には、嫌気的な地盤を形成させた後で絶対嫌気性の浄化菌を含む培養液を供給することにより脱塩素化を促進させる。つまり、浄化菌の供給工程は必要に応じて選択することになる。図１に本実施形態の浄化方法のフローチャートを示す。本実施形態の浄化方法は、図１に示すように、注入管を地盤に設ける注入管設置工程Ｓ１と、浄化材溶液を製造する浄化材溶液製造工程Ｓ２と、注入管内の酸素を除去する第一管内酸素除去工程Ｓ３と、注入管に接続する管路内の酸素を除去する第一配管酸素除去工程Ｓ４と、管路を介して浄化材溶液を注入管に供給する浄化材溶液供給工程Ｓ５と、浄化菌培養液を培養する浄化菌培養液製造工程Ｓ６と、注入管内の酸素を除去する第二管内酸素除去工程Ｓ７と、注入管に接続する管路内の酸素を除去する第二配管酸素除去工程Ｓ８と、管路を介して浄化菌を注入管に供給する浄化菌供給工程Ｓ９とを備えている。なお、浄化菌培養液製造工程Ｓ６、第二管内酸素除去工程Ｓ７および第二配管酸素除去工程Ｓ８は、浄化菌供給工程Ｓ９を実施する場合に実施するものであって、浄化菌供給工程Ｓ９を実施しない場合には省略する。

（１）注入管設置工程Ｓ１
注入管設置工程Ｓ１では、注入管１を地盤に設ける。図２は、注入管１の設置状況を示す断面図である。図２に示すように、注入管１は、地表ＧＬから地下水位ＷＬ以深まで到達している。本実施形態の地下水は、汚染物質を含有したいわゆる汚染地下水である。すなわち、注入管１は、汚染地下水が存在する帯水層Ｇ_Ａに到達している。本実施形態では、帯水層Ｇ_Ａの上下には粘土層Ｇ_Ｃが積層されている。本実施形態の注入管１は、地盤（粘土層Ｇ_Ｃおよび帯水層Ｇ_Ａ）に圧入または打ち込むことにより地盤内（地中）に配管する。なお、注入管１の地中への設置方法は限定されるものではなく、例えば、地盤を削孔することにより形成された掘削孔に注入管１を挿入してもよい。
注入管１は、浄化材溶液および浄化菌の培養液を地盤に供給するための管材である。注入管１を構成する材料は限定されるものではないが、地盤に設置する際の押圧力や土圧に対して十分な耐力を有した金属製の管材であるのが望ましい。注入管１には、汚染地盤（汚染帯水層Ｇ_Ａ）の位置に応じて開口部１１が形成されている。本実施形態の開口部１１は、スリット状に形成されているが、開口部１１の形状は限定されるものではなく、例えば、円形や矩形状の孔であってもよい。
また、注入管１の先端は、円錐状の先端部材１２により遮蔽されている。先端部材１２の注入管１への固定方法は限定されるものではなく、例えば、螺合してもよいし、溶接してもよい。また、先端部材１２の構成は、注入管１の先端を遮蔽することが可能であれば限定されるものではなく、例えば板材であってもよい。

注入管１の頭部には、蓋材１３が設置されている。図３に蓋材１３を示す。蓋材１３は、注入管１の頭部外周に形成された雄ネジに螺合することにより注入管１の頭部に固定されている。なお、注入管１の頭部には、予めシールテープを設置しておくことで、注入管１と蓋材１３との接合部の密閉性を高めるのが望ましい。蓋材１３は、注入管１は金属製とする。なお、蓋材１３を構成する材料は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。
蓋材１３には、少なくとも２本の取付管１４，１５が貫通した状態で固定されている。本実施形態の取付管１４，１５は、金属製の管材からなる。取付管１４、１５と蓋材１３との接合部では、各取付管１４、１５と蓋材１３との間に隙間が形成されることがないように、取付管１４、１５の全周が蓋材１３に溶接されている。なお、取付管１４、１５を構成する材料は限定されるものではないが、蓋材１３と同種の金属の管材を使用する。また、取付管１４，１５と蓋材１３との固定方法は限定されるものではなく、例えば、蓋材１３に形成されたネジ孔に外面にネジ加工が施された取付管１４，１５を螺合してもよい。このとき、シール材などにより密封する。
取付管１４、１５の上端（注入管１と反対側の端部）には、カップリングプラグ１６が設けられている。なお、取付管１４，１５の構成は限定されるものではなく、例えば、取付管１４、１５の上端にはカップリングプラグ１６に代えてカップリングソケットが設けられていてもよいし、開閉バルブが設けられていてもよい。
図２に示すように、注入管１の内部には、一方の取付管（第一取付管１４）から注入管１の管底に至る内管１７が配管されている。内管１７を構成する材料は限定されるものではないが、内管１７を介して輸送される流体（窒素ガスＧ等）との摩擦力が少ない材質の管材（例えば、フッ素樹脂チューブ）を使用するのが望ましい。

（２）浄化材溶液製造工程Ｓ２
浄化材溶液製造工程Ｓ２では、浄化材溶液Ｓを製造する。図４に浄化材溶液Ｓの製造状況の概要を示す。浄化材溶液Ｓは、耐圧性の浄化材容器２内に浄化材と希釈液とを投入して、浄化材を希釈することにより所定の濃度に調整する。本実施形態では、浄化材溶液Ｓの有機物濃度を５００ｍｇ／Ｌ～５００００ｍｇ／Ｌの範囲内とする。浄化材溶液Ｓの濃度は、浄化材の種類などに応じて適宜決定すればよい。希釈液を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、水や汚染されていない地下水等を使用することができる。
浄化材容器２は、金属製の筒状部材からなり、上部に材料を投入するための投入口が形成されている。投入口は、投入口用蓋２１により密閉する。また、浄化材容器２には、浄化材容器２の内部に連通する第一プラグ２２と第二プラグ２３が形成されている。第一プラグ２２および第二プラグ２３には、ワンタッチ式のコネクタが形成されている。なお、第一プラグ２２および第二プラグ２３には、コネクタに代えて、開閉バルブ等が設けられていてもよい。さらに、浄化材容器２の内部には、第一プラグ２２から浄化材容器２の底部に至る内管２４が配管されている。内管２４を構成する材料は限定されるものではないが、内管２４を介して輸送される流体との摩擦力が少ない材質の管材（例えば、ステンレス管）を使用するのが望ましい。

浄化材溶液製造工程Ｓ２では、浄化材容器２内において有機物を含む浄化材溶液Ｓの中から酸素を除去する。本実施形態では、ＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）方式の窒素発生装置３から窒素ガスＧを浄化材容器２に供給することで、浄化材容器２内の酸素を除去する。窒素発生装置３により供給される窒素ガスＧの純度は９９．９％以上（酸素濃度が１０００ｐｐｍ以下）、より望ましくは９９．９９％以上（酸素濃度１００ｐｐｍ以下）とする。また、窒素発生装置３から供給する窒素ガスＧの風量を５～１０Ｌ／ｍｉｎとする。
まず、窒素発生装置３から延設された送ガス管３１を浄化材容器２の第一プラグ２２に接続する。送ガス管３１を構成する材料は限定されるものではないが、例えば、取り扱い性に優れ、かつ、ガス漏れの危険性の少ないフッ素樹脂チューブを使用すればよい。
次に、窒素発生装置３から送ガス管３１を介して浄化材容器２に窒素ガスＧを供給する。このとき、浄化材容器２の第二プラグ２３を開口しておく。第二プラグ２３は、コネクタに開口用ソケット２５を差し込むことにより開口すればよい。本実施形態では、窒素ガスＧの供給時間を５分以上とする。窒素発生装置３から供給された窒素ガスＧは、浄化材容器２の内管２４を介して浄化材容器２の底部から浄化材容器２の内部に供給される。こうすることで、浄化材溶液Ｓ中に含まれる酸素が第二プラグ２３から排出される。浄化材容器２内へ窒素ガスＧを一定時間供給し、酸素の除去が終了したら、窒素発生装置３からの窒素ガスＧの供給を停止するとともに、第二プラグ２３から開口用ソケット２５を取り外し、第二プラグ２３を遮蔽する。

（３）第一管内酸素除去工程Ｓ３
第一管内酸素除去工程Ｓ３では、地盤に設置した注入管１の内部の酸素を除去する。本実施形態では、ＰＳＡ方式の窒素発生装置３から注入管１の底部に窒素ガスＧを供給することで、注入管１内の酸素を除去する。図５は、第一管内酸素除去工程Ｓ３の概要を示す断面図である。
まず、窒素発生装置３から延設された送ガス管３１を第一取付管（一方の取付管）１４のカップリングプラグ１６に接続する。次に、窒素発生装置３から送ガス管３１を介して注入管１に窒素ガスＧを供給する。このとき、第二取付管（他方の取付管）１５を開口しておく。第二取付管１５は、カップリングプラグ１６に開口用ソケット１８を取り付けることにより開口すればよい。窒素発生装置３から供給された窒素ガスＧは、注入管１の内管１７を介して注入管１の底部から供給される。こうすることで、注入管１内の酸素が第二取付管１５から排出される。注入管１に供給する窒素ガスＧの量は、注入管１の長さに応じて決定する。本実施形態では、注入管１の管内の体積の３倍以上の窒素ガスＧを供給する。
注入管１内へ窒素ガスＧを一定時間供給し、注入管１内の酸素の除去が終了したら、窒素発生装置３からの窒素ガスＧの供給を停止するとともに、第二取付管１５（カップリングプラグ１６）から開口用ソケット１８を取り外し、第二取付管１５を遮蔽する。

（４）第一配管酸素除去工程Ｓ４
第一配管酸素除去工程Ｓ４では、浄化材容器２から注入管１に至る管路５内の酸素を除去する。図６に第一配管酸素除去工程Ｓ４の概要を示す。第一配管酸素除去工程Ｓ４では、ＰＳＡ方式の窒素発生装置３から管路５内に窒素ガスＧを供給することで、管路５内の空気を窒素ガスＧに置き換える。管路５を構成する管材の材質は限定されるものではないが、例えば、取り扱い性に優れ、かつ、ガス漏れの危険性の少ないフッ素樹脂チューブを使用すればよい。管路５の一方の端部には、注入管１のカップリングプラグ１６に接続可能なカップリングソケット５１が設けられていて、他方の端部には窒素発生装置３に接続可能なコネクタソケット５２が設けられている。
管路５内の酸素を除去する際には、コネクタソケット５２を窒素発生装置３に接続するとともに、カップリングソケット５１に開口用プラグ５３を接続し、カップリングソケット５１を開口した状態で窒素ガスＧを供給する。一定時間、窒素ガスＧを供給したら、窒素ガスＧの供給を停止するとともに、開口用プラグ５３を取り外す。コネクタソケット５２を窒素発生装置３から取り外すと、管路５の内部が窒素ガスＧで充填された状態で、管路５の両端が遮蔽される。

（５）浄化材溶液供給工程Ｓ５
浄化材溶液供給工程Ｓ５では、地盤（帯水層Ｇ_Ａ）に浄化材溶液Ｓを供給する。地盤に浄化材溶液Ｓを供給したら、一定期間放置して、嫌気的な地盤を形成する。図７に浄化材溶液供給工程Ｓ５の概要を示す。図７に示すように、浄化材容器２の第一プラグ２２と注入管１の第二取付管１５とを管路５により接続する。また、浄化材容器２の第二プラグ２３には、窒素発生装置３から延設された送ガス管３１を接続する。このとき、浄化材容器２は、秤６等により、内容量の計測が可能な状態としておく。
浄化材溶液供給工程Ｓ５では、窒素発生装置３から浄化材容器２に窒素ガスＧを供給し、窒素発生装置３から供給された窒素ガスＧの圧力により、浄化材容器２から注入管１の上端部まで浄化材溶液Ｓを圧送する。このとき、注入管１の第一取付管１４は遮蔽しておく。窒素発生装置３から供給された窒素ガスＧは、送ガス管３１を介して浄化材容器２の上部に供給される。浄化材容器２の上部に窒素ガスＧが供給されると、浄化材溶液Ｓが窒素ガスＧの圧力により、浄化材容器２の下部から内管２４を介して管路５に排出される。管路５により圧送された浄化材溶液Ｓは、取付管１５を介して注入管１の上部に圧送される。本実施形態では、窒素ガスＧの圧力を０．５ＭＰａ以下の低い圧力で供給する。浄化材溶液Ｓは、注入管１の上端から押し込まれることで開口部１１から排出されて地盤内に供給される。
浄化材溶液Ｓを所定時間供給し、浄化材容器２の重量の減少が停止したら、窒素ガスＧの供給を停止する。なお、培養容器４には、浄化材溶液Ｓの供給後、空となった浄化材容器２を繰り返し使用してもよい。

（６）浄化菌培養液製造工程Ｓ６
浄化菌培養液製造工程Ｓ６では、培養液Ｂを製造する。図８に培養容器４を示す。培養液Ｂ（浄化菌）は、図８に示すように、密閉容器である培養容器４内において嫌気的な状態で培養されている。培養容器４は、浄化材容器２と同様に、金属製の筒状部材からなり、培養容器４の内部に連通する第一プラグ４１と第二プラグ４２が形成されている。第一プラグ４１および第二プラグ４２には、ワンタッチ式のコネクタが形成されている。なお、第一プラグ４１および第二プラグ４２には、コネクタに代えて、開閉バルブ等が設けられていてもよい。さらに、培養容器４の内部には、第一プラグ４１から培養容器４の底部に至る内管４３が配管されている。内管４３を構成する材料は限定されるものではないが、内管４３を介して輸送される流体との摩擦力が少ない材質の管材（例えば、ステンレス管）を使用するのが望ましい。なお、培養容器４には、浄化材溶液Ｓの供給後、空となった浄化材容器２を使用してもよい。

（７）第二管内酸素除去工程Ｓ７
第二管内酸素除去工程Ｓ７では、地盤に設置した注入管１の内部の酸素を除去する（図５参照）。第二管内酸素除去工程Ｓ７は、浄化材溶液供給工程Ｓ５における浄化材溶液Ｓの供給後、一定時間が経過して嫌気的地盤が形成されたことが確認されてから実施すればよい。なお、第二管内酸素除去工程Ｓ７の詳細は、第一管内酸素除去工程Ｓ３と同様なため、詳細な説明は省略する。

（８）第二配管酸素除去工程Ｓ８
第二配管酸素除去工程Ｓ８では、培養容器４から注入管１に至る管路５内の酸素を除去する（図６参照）。なお、第二配管酸素除去工程Ｓ８の詳細は、第一配管酸素除去工程Ｓ４と同様なため、詳細な説明は省略する。

（９）浄化菌供給工程Ｓ９
浄化菌供給工程Ｓ９では、嫌気的な地盤に嫌気性の浄化菌を供給する。図８に浄化菌供給工程Ｓ９の概要を示す。浄化菌供給工程Ｓ９は、第二管内酸素除去工程Ｓ７および第二配管酸素除去工程Ｓ８により、注入管１および管路５から酸素を除去してから実施する。
浄化菌供給工程Ｓ９では、まず、培養容器４の第一プラグ４１と注入管１の第二取付管１５とを管路５により接続する。また、培養容器４の第二プラグ４２には、窒素発生装置３から延設された送ガス管３１を接続する。このとき、培養容器４は、秤６等により、内容量の計測が可能な状態としておく。また、送ガス管３１は、予め内部の酸素を除去しておく。
次に、窒素発生装置３から培養容器４に窒素ガスＧを供給し、窒素発生装置３から供給された窒素ガスＧの圧力により、培養容器４から注入管１の上端部まで浄化材の培養液Ｂを圧送する。このとき、注入管１の第一取付管１４は遮蔽しておく。窒素発生装置３から供給された窒素ガスＧは、送ガス管３１を介して培養容器４の上部に供給される。培養容器４の上部に窒素ガスＧが供給されると、窒素ガスＧの圧力により、培養液Ｂが培養容器４の下部から内管４３を介して管路５に排出される。管路５により圧送された培養液Ｂは、取付管１５を介して注入管１の上部に供給される。本実施形態では、窒素ガスＧの圧力を０．５ＭＰａ以下の低い圧力で供給する。培養液Ｂは、注入管１の上端から押し込まれることで開口部１１から排出されて地盤内に供給される。培養液Ｂを所定時間供給し、培養容器４の重量の減少が停止したら、窒素ガスＧの供給を停止する。

本実施形態の浄化方法によれば、地盤内に有機物を含む浄化材を供給することで、地盤内に存在する好気性細菌が酸素を消費しながら浄化材中の有機物を分解するため、地盤内に嫌気環境が形成される。地盤内に嫌気環境が形成されると、嫌気性細菌が活性化して有機物を分解し、水素（電子供与体）が供給される。そして、嫌気性の浄化菌（脱塩素細菌）がこの水素を利用して浄化（脱塩素化）が進行する。本実施形態では、注入管１に予め窒素ガスＧを供給しておくため、浄化材溶液Ｓや培養液Ｂを供給する際に酸素が地盤に供給されることが防止されている。また、浄化材溶液Ｓについても、予め酸素を除去しているため、浄化材溶液Ｓを製造する際に使用した希釈液に酸素が多く含まれていた場合であっても、浄化材溶液Ｓとともに酸素が地盤に供給されることを防止することができる。そのため、好気性細菌によって消費される浄化材中の有機物の量を抑制することが可能となり、その結果、嫌気性細菌が分解する有機物を一定量残存させることができる。そのため、従来の浄化方法に比べて、浄化材の供給量を制限し、コスト低減化を図ることが可能となる。
また、培養容器４から注入管１に至る管路５内の酸素を予め除去しておくため、絶対嫌気性の浄化菌の供給過程で酸素に触れることを防止できる。
窒素ガスＧの供給にガスボンベを用いると、保管場所として比較的大きな用地が必要となり、かつ、慎重に取り扱う必要があるが、本実施形態では、ガスボンベに代えてＰＳＡ方式の窒素発生装置３を使用しているため、装置が取り扱い易くなるとともに、小スペース化が可能となる。また、費用もガスボンベに比べて安価である。また、浄化材溶液Ｓを注入管１の底部から供給する場合には、浄化材溶液Ｓを圧送する管路５内での圧力損失に対して十分に高い圧力が必要となるが、本発明の浄化方法によれば、注入管１の上端部まで浄化材溶液Ｓを圧送すればよいので、ガスボンベに比べて圧力が低いＰＳＡ方式の窒素発生装置３でも浄化材溶液Ｓを供給することができる。

次に、本実施形態の浄化方法について実施した実験結果を示す。本実験では、本実施形態の浄化方法により、実地盤に溶液の供給が可能であるか否かについて確認した。
本実験では、窒素発生装置３として、コフロック社製Ｍ４ＮＴ－０．４II（AC100V、0.4ｋW、窒素ガス純度：99.99％、窒素ガス圧力0.5MPa）を使用した。

（１）砂層に対する注入試験
砂層に対して、深さ６ｍまで注入管１を打設し、この注入管１を介して地盤内に浄化材溶液Ｓと培養液Ｂ（培養液Ｂ１，培養液Ｂ２）を順次注入した（図７，８参照）。注入管１には、ＧＬ－３ｍ～－６ｍの位置に対応して複数の開口部１１が形成されている。表１に示す条件で浄化材溶液Ｓと培養液Ｂを注入したところ、地盤に供給できることが確認できた。
なお、比較例として、図９に示すように、注入管１０１の底部に浄化材溶液Ｓを供給するための内管を注入管１０１の管底まで挿入して、注入管１０１の底部から浄化材溶液Ｓを供給する方法により地盤内に浄化材溶液を供給できるか否かを確認したが、比較例では、浄化材溶液Ｓを地盤内に供給することができなかった。このとき、浄化材溶液Ｓは、窒素発生装置１０３（流量：５Ｌ／ｍｉｎ、窒素ガス圧力０．５ＭＰａ）から浄化材容器１０２に供給された窒素ガスの圧力により管路１０５を介して注入管１０１に供給するものとした。したがって、浄化材溶液Ｓと培養液Ｂの地盤内への供給は、注入管１の上部から供給すればよいことが確認できた。

（２）シルト混じり地層に対する注入試験
本実験では、トリクロロエチレンなどの塩素化エチレン類により汚染された汚染帯水層（ＧＬ－４～－６ｍ）に対して、浄化試験を実施した。図１０は、本実験の注入管１の配置を示す平面図、図１１は同断面図である。図１０，１１に示すように、本実験では、試験対象範囲を鋼矢板７により囲った状態で、浄化材溶液Ｓと培養液Ｂを注入した。浄化材溶液Ｓには、有機酸をベースとした浄化材（有機物濃度１０ｇ／Ｌ）を３ガロンの耐圧容器内で作成したものを使用した。また、培養液Ｂには、デハロコッコイデス属細菌ＵＣＨ００７株（特許第６１０３５１８号公報）を５ガロンの耐圧容器内で菌濃度が約２×１０^７ｃｅｌｌｓ／Ｌまで培養したものを使用した。試験対象範囲は、０．８ｍ×２．４ｍの範囲として、同一の区画を２つ（第一区画および第二区画）設置した。試験対象範囲は、上からシルト混じり粘土層Ｇ１、粘土層Ｇ２、シルト混じり砂礫層Ｇ３，粘土層Ｇ４が積層されており、このうちの塩素化エチレン類で汚染されているシルト混じり砂礫層Ｇ３に対して浄化を行う。本実験では、５本の注入管１ａ～１ｅを千鳥状に配置した。注入管１同士の間隔は、長手方向に０．４ｍ、短手方向に０．２ｍとした。また、注入管１同士の間に観測井戸Ｍ１～Ｍ４を配置して塩素化エチレン類（ＶＣＭ：クロロエチレン、１，２－ＤＣＥ：１，２－ジクロロエチレン、ＴＣＥ：トリクロロエチレン）の挙動と溶存性の有機物濃度（全有機炭素濃度）を測定した。両方の区画に対して、各注入管１に対して１０Ｌの浄化材溶液Ｓを２回供給した。また、第二区画については３週間後に培養液Ｂを供給した。浄化材および培養液Ｂの供給速度を表２～４に示す。表２～４に示すように、本実施形態の浄化方法を使用することで浄化材および培養液Ｂを約２Ｌ／ｍｉｎの速度で供給できることが確認できた。また、第一区画および第二区画の観測井戸Ｍ１～Ｍ４における塩素化エチレン類の挙動をそれぞれ図１２（ａ）と（ｂ）に示す。図１２（ａ）に示すように、第一区画では４７日目以降に塩素化エチレン類の減少を確認できた。一方、図１２（ｂ）に示すように、第二区画では浄化菌を供給した直後から塩素化エチレン類が急速に減少することが確認できた。そのため、絶対嫌気性細菌を酸素に触れさせずに嫌気状態を保ったまま地盤に供給でき、汚染帯水層に導入した浄化菌（脱塩素細菌）が塩素化エチレン類を浄化できる状態で帯水層に導入できることを確認できた。
浄化材に含まれる溶存性の有機物濃度の残存率を図１３（ａ）（第一区画）、図１３（ｂ）（第二区画）に示す。浄化材の供給は、酸素を除去しないで地盤に導入する際の条件（帯水層の地下水中の有機物濃度が約1,000mg/L）とした。この場合、通常であれば約四ヶ月間で有機物濃度は1％以下になる。しかし、本試験では、約四ヶ月経過後も有機物は１５％程度残存しており、窒素置換することにより有機物の消費が抑えられ、有機物が地下水に残存したと考えられた。尚、第二区画において菌液供給後に残存率が一時的に上昇したが、これは菌液に含まれる有機物が加えられたためである。

（３）窒素発生装置から供給される窒素ガスの純度についての検討
窒素発生装置３を用いて、窒素ガスＧに含まれる酸素濃度によって培養液Ｂがどの程度影響を受けるかについて確認した。培養液Ｂには、デハロコッコイデス属細菌を培養したものを使用した。培養容器４に作成した培地５００ｍＬに、窒素発生装置３から発生した窒素ガスＧを０．５Ｌ／ｍｉｎの供給量で培養液Ｂ中に１０分間パージを行い、培養液Ｂ中に添加した酸化還元指示薬であるレザズリンが赤色反応を示さずに嫌気状態が維持できるかどうかを確認した。その結果、酸素の混入量が１００ｐｐｍ以下（窒素ガスＧの純度が９９．９９％）だけではなく、酸素の混入量が１０００ｐｐｍ以下（窒素ガスＧの純度が９９．９％）でも赤色反応を示さず、嫌気状態が維持されることを確認できた。したがって、窒素ガスＧの純度は９９．９％以上であれば、培養液Ｂ中の嫌気性浄化菌を地盤に供給できることが確認できた。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
前記実施形態では、地盤に浄化菌を供給するものとしたが、浄化菌の供給は必要に応じて行えばよい。
また、前記実施形態では、注入管１を介して浄化材溶液Ｓと浄化菌を供給するものとしたが、注入管１は必要に応じて配置すればよく、例えば、地盤に形成された削孔から注入してもよい。

１注入管
２浄化材容器
３窒素発生装置
４培養容器
５管路
Ｂ培養液
Ｇ窒素ガス
Ｓ浄化材溶液

Claims

浄化材容器内において有機物を含む浄化材溶液の中から酸素を除去する浄化材溶液製造工程と、
前記浄化材溶液および浄化菌を地盤に供給するための注入管を当該地盤に設ける注入管設置工程と、
前記注入管の内部の酸素を除去する管内酸素除去工程と、
地盤に前記浄化材溶液を供給して一定期間放置することで嫌気的な地盤を形成する浄化材溶液供給工程と、
前記嫌気的な地盤内に嫌気性の浄化菌を供給する浄化菌供給工程と、を備え、
前記管内酸素除去工程では、ＰＳＡ方式の窒素発生装置から前記注入管の底部に窒素ガスを供給し、
前記浄化材溶液供給工程では、前記窒素発生装置から前記浄化材容器に窒素ガスを供給し、前記窒素発生装置から供給された窒素ガスの圧力により、前記浄化材容器から前記注入管の上端部まで前記浄化材溶液を圧送することを特徴とする、浄化方法。
前記浄化菌供給工程の前に、前記浄化菌が培養された培養容器から前記注入管に至る管路内の酸素を除去する配管酸素除去工程を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の浄化方法。