JPH09206732A - 土壌浄化方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 汚染土壌を迅速且つ効果的に浄化処理するこ
とが出来て、しかも原位置における浄化処理が可能な土
壌浄化方法及び装置の提供。 【構成】 地表面（Ｓ）から汚染物質を包含する土壌
（Ｇ）が存在する汚染領域（ＣＡ）に至る注入孔（Ｈ）
及び曝気井（Ｅ）を掘削し、該注入孔（Ｈ）の内部に位
置せしめた注入用モニタ（Ｍ）を介して汚染物質を分解
する浄化剤（Ｊ）を前記汚染物質を包含する土壌中
（Ｇ、ＣＡ）へ噴射し、前記モニタ（Ｍ）を回転しつつ
その深度を変化させ（ステップ１、ステップ２、ステッ
プ３）、汚染物質の分解反応の際に生じる反応熱により
未分解の汚染物質を気化し、気化された汚染物質を曝気
井（Ｅ）を介して土壌（Ｇ）から排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土壌中の石油系炭化水
素等、特に沸点の比較的低い揮発性の汚染物質で汚染さ
れた領域を、その位置を変位させること無く浄化するこ
とが出来る方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】我国においては、土壌の汚染としてはカ
ドミウム、鉛、亜鉛等の重金属による汚染が主として問
題となっていたが（重金属による土壌汚染は、物理的手
法により処理されている）、近年、石油系汚染物質、タ
ール系汚染物質、その他の有機物による汚染が問題とな
っている。

【０００３】この様な土壌汚染は、直接的には植物の生
育阻害や、土壌中の生物（微生物も含む）の増殖阻害を
引き起こす。また、汚染物質が水（地下水も含む）に溶
解した場合には水が汚染され、汚染物質が大気中に揮発
・拡散された場合には大気汚染の原因となり、人体（健
康）に悪影響を及ぼす。さらに、農作物に吸収されるこ
とにより、該農作物及びそれを食した家畜に汚染物質が
蓄積され、環境を複合的に汚染する。特に、地中深くに
存在する汚染物質は、徐々に地下水に溶脱し、広範囲に
亘って移動する可能性があり、上述した様な被害が広範
囲に亘って発生する恐れが存在する。

【０００４】この様な土壌汚染に対しては、従来は、汚
染物質を土壌と共に取り出して焼却炉等で焼却する焼却
法、汚染された領域をコンクリート等の壁で囲い込んで
封じ込め、或いは、汚染領域に固化物を流し込んで当該
領域を固化安定化する固定化／安定化法、汚染土壌を掘
削して取り出し、水、薬品等で洗浄する土壌洗浄法、掘
削して取り出された汚染土壌に微生物を混入し、或い
は、微生物を汚染土壌に直接注入して、土壌中の汚染物
質を微生物により分解するバイオレメディエーション、
汚染現場に井戸を掘り、そこから吸引して揮発性の有害
有機物を取り出す土壌空気抽出法、等により、処理をし
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、有害物質或い
は汚染物質により地盤或いは土壌が汚染される際には、
その場所としては、クリーニング工場敷地内、半導体等
の製造工場敷地内、化石燃料によるエネルギ工場敷地
内、石油化学工場敷地内の様な建屋直下であったり、廃
棄物処理場の様な稼働中の設備の敷地内やその周辺地域
が大部分である。そのため、焼却法、土壌洗浄法の様に
掘削して汚染土壌を除去する工程を伴う処理手法を採用
することは不可能である。同様な理由により、固定化／
安定化法の様に、処理すべき領域を周囲から遮断する工
程を要する処理方法も施工出来ない。

【０００６】換言すれば、建屋直下や稼働中の設備の敷
地内やその周辺地域における汚染土壌の処理は、当該汚
染土壌をそれが存在する地中の領域から移動せずに処理
をする、所謂「原位置」における浄化処理（以下、「原
位置処理」と称する）を行いたい、という要請が存在す
るのである。

【０００７】ここで、その様な原位置処理を可能ならし
める技術は、従来においてはバイオレメディエーション
及び固定化／安定化法しか存在しない。しかし、固定化
／安定化法の場合には、処理した後に汚染物質が流出或
いは漏洩しない様に経時的な監視を行う必要がある。ま
た、汚染物質がそのまま残留するため、安全性が永続し
ない。一方、バイオレメディエーションの場合には、汚
染物質を選択的に分解する生物或いは微生物を優勢に繁
殖させるために生態系が変化してしまうという問題と、
修復期間が長いという問題とを有している。

【０００８】換言すれば、バイオレメディエーション及
び固定化／安定化法における様な各種問題を有すること
無く、原位置処理を可能ならしめる技術は、従来は提供
されていなかった。

【０００９】さらにその他の従来技術としては、水蒸気
を土壌へ注入し、その熱によって汚染物質を気化して除
去する方法や、生石灰を土壌へ注入して該土壌と混合
し、その際に発生する熱により汚染物質を気化して除去
する方法が存在する。しかし、これ等の技術では、上述
した従来技術の問題点を解消することが出来ない。

【００１０】本発明は、上述した様な従来技術の各種問
題点に鑑みて提案されたもので、汚染土壌を環境その他
に悪影響を与えること無く、安全に且つ効果的に浄化処
理することが出来て、しかも原位置における浄化処理が
可能な土壌浄化方法及び装置の提供を目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】発明者等は種々研究の結
果、例えば過酸化水素（Ｈ₂ Ｏ₂ ）を第一鉄イオン（Ｆ
ｅ²⁺）によって触媒的に分解した場合に生じるヒドロキ
シルラジカル（ＯＨ・）と汚染物質とが化学反応すれ
ば、無害な物質となることに着目した。同時に、土壌中
には鉄分が存在するので、過酸化水素を浄化するべき土
壌に噴射或いは注入すればヒドロキシルラジカルと汚染
物質とが化学反応すること、処理すべき土壌中に鉄分が
不足している場合には過酸化水素と第一鉄塩とを噴射、
注入すれば良いこと、に着目した。それと同時に、この
様な反応によって生じる反応熱を利用すれば、沸点が比
較的低い揮発性の汚染物質（例えば有機塩素系等の汚染
物質）を気化して、土壌の浄化を促進出来る事に着目し
た。

【００１２】本発明の土壌浄化方法は、汚染物質を包含
する地中の土壌を浄化する土壌浄化方法において、地表
面から汚染物質を包含する土壌が存在する汚染領域に至
る注入孔及び曝気井を掘削する工程と、該注入孔の内部
に位置せしめた注入用モニタを介して汚染物質を分解す
る浄化剤を前記汚染物質を包含する土壌中へ噴射する工
程と、前記注入用モニタを回転しつつその深度を変化さ
せる工程と、前記浄化剤と前記汚染物質との化学反応熱
により未反応の汚染物質を気化する工程と、気化した汚
染物質を前記曝気井を介して排出する工程、とを備えて
いる。

【００１３】ここで、前記浄化剤は過酸化水素であるの
が好ましい。そして、この場合は、浄化剤を噴射する工
程に加えて、ｐＨ調整剤を注入する工程を行うのが好ま
しい。同様に、過酸化水素と共に第一鉄塩を噴射するの
が好ましい。本発明の実施に際して、掘削工程において
は汚染領域最下方まで掘削し、前記モニタの深度を変化
する工程においては該モニタをステップ・アップするの
が好ましい。しかし、汚染領域上方から下方に向かって
ステップ・ダウンさせても良い。

【００１４】ここでｐＨ調整剤としては、例えば、硫
酸、塩酸、硝酸、リン酸、スルファミン酸等の無機酸、
クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、蓚酸、酢酸、蟻酸、マレ
イン酸等の有機酸、硫酸水素ナトリウム、硫酸水素カリ
ウム、リン酸二水素ナトリウム、リン二水素カリウム、
酸性ピロリン酸ナトリウム、酸性ピロリン酸カリウム、
酸性メタリン酸ナトリウム、酸性メタリン酸カリウム等
の酸性塩を添加するのが好ましい。残留物質の観点か
ら、ｐＨ調整剤としては硫酸水素ナトリウムと硫酸水素
カリウムが、特に望ましい。ｐＨ調整剤の噴射量或いは
注入量は、噴射或いは注入後の土壌がｐＨ２からｐＨ５
程度の酸性雰囲気となる程度の量であるのが好ましい。
また、ｐＨ調整剤は過酸化水素等の浄化剤を土壌に注入
するのに先立って噴射しても良く、或いは、浄化剤注入
後に土壌中へ噴射しても良い。

【００１５】さらに、浄化剤を噴射した後に固結剤を噴
射するのが好ましい。

【００１６】これに加えて、本発明の実施に際しては、
前記気化した汚染物質を吸着する工程か、或いは、前記
化学反応によって生じた酸素を用いて前記気化した汚染
物質を焼却処理する工程、のいずれかを含む事が好まし
い。

【００１７】また、本発明の土壌浄化装置は、上述した
本発明の土壌浄化方法を実施するための土壌浄化装置に
おいて、地表面から汚染物質を包含する土壌が存在する
汚染領域に至る注入孔及び曝気井を掘削する掘削手段
と、該注入孔の内部に位置して汚染物質を包含する土壌
中に向けて該汚染物質を分解する浄化剤を噴射する注入
用モニタと、前記注入用モニタを回転しつつその深度を
変化させる注入用モニタ移動手段、とを備えている。

【００１８】本発明の土壌浄化装置の実施に際して、前
記浄化剤と前記汚染物質との化学反応熱により未反応の
汚染物質を気化した際に、該気化した汚染物質を前記曝
気井を介して排出するための吸引手段を含むのが好まし
い。そして、本発明の土壌浄化装置においては、前記気
化した汚染物質を吸着して除去する吸着手段を設ける
か、或いは、前記化学反応によって生じた酸素を用いて
前記気化した汚染物質を焼却処理する焼却処理手段を設
けるのが好ましい。

【００１９】ここで、前記注入用モニタは浄化剤として
過酸化水素を噴射するのが好ましいが、過酸化水素のみ
ならず、第一鉄塩をも噴射するのが好ましい。そして、
浄化剤として過酸化水素を用いる場合には、過酸化水素
と第一鉄塩とを噴射するのに先立って、前記注入用モニ
タからｐＨ調整剤を噴射するのが好ましい。さらに前記
注入用モニタは、浄化剤を噴射した後に固化剤を噴射す
るのが好ましい。

【００２０】本発明の実施に際して、汚染された土壌が
存在する領域が大きい場合には、注入孔及び曝気井を複
数本ずつ掘削し、上述した装置を用いて、上述した方法
を複数回繰り返す事が好ましい。

【００２１】また、浄化剤として過酸化水素を用いる場
合には、本発明の土壌浄化装置の構成要素の内、浄化剤
と接触する部材は耐酸化剤性を有する材料で構成されて
いるのが好ましい。

【００２２】さらに、浄化剤として過酸化水素を用いる
場合には、過酸化水素の安定剤を添加するのが好まし
い。ここで過酸化水素の安定剤としては、リン酸及びそ
の塩類、エチレンジアミン四酢塩、ＤＴＰＡ、グルコン
酸、オキシン、０−フェナントロリン、チオ尿素、有機
ホスホン酸類等のキレート剤、メチルアルコール、エチ
ルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピル
アルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソブチルアルコ
ール等のアルコール類、エチレングリコール、プロピレ
ングリコール、トリメチレングリコール等のグリコール
類、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トル
エンスルホン酸、ナフタリンスルホン酸、ドデシルベン
ゼンスルホン酸、アミノベンゼンスルホン酸、ジメチル
ベンゼンスルホン酸等のスルホン酸類、が挙げられる。
この安定剤は、過酸化水素を土壌中に注入する以前に添
加しても良く、或いは、過酸化水素注入後に添加しても
良い。そして、添加量については特に制限は無いが、溶
液として０．０１％から１．０％前後が好ましい。

【００２３】本発明の実施に際して、汚染物質が石油系
炭化水素類（ＴＰＨ）、ペンタクロルフェノール（ＰＣ
Ｐ）、パークロルエチレン（ＰＣＥ）、多環式芳香族炭
化水素類（ＰＡＨ）、メルカブタン類、ヘキサデカン、
トリフルラリン（除草剤）、ジエルドリン（殺虫剤）、
ダイナサブ（除草剤）、オクタクロルジベンゾパラダイ
オキシン（ＯＣＤＤ）、有機塩素系溶剤（ＴＣＥ等）、
その他であれば、過酸化水素を浄化剤として用いること
が可能である。

【００２４】これに加えて本発明において、浄化剤によ
る汚染物質の化学反応による分解の結果、塩化水素（Ｈ
Ｃｌ）を発生する場合には、水酸化ナトリウムを添加し
て中和するのが好ましい。

【００２５】上述した様な構成を具備する本発明によれ
ば、汚染物質を包含する（汚染された）土壌に対して浄
化剤、例えば過酸化水素（Ｈ₂ Ｏ₂ ）が噴射される。こ
の過酸化水素は土壌中の鉄分（Ｆｅ²⁺：処理すべき領域
における土壌中に鉄分が足りない場合は、過酸化水素と
共に噴射される第一鉄イオン）と下式の通り反応して、
ヒドロキシルラジカル（ＯＨ・）を生成する。 Ｈ₂ Ｏ₂ ＋Ｆｅ²⁺→ＯＨ・＋ＯＨ^- ＋Ｆｅ³⁺ そして、このヒドロキシルラジカル（ＯＨ・）が各種汚
染物質と化学反応を起こして、無害な物質とするのであ
る。

【００２６】例えば、石油系炭化水素（ＴＰＨ）の一種
類であるオクタン（Ｃ8 Ｈ18）とヒドロキシルラジカル
（ＯＨ・）とは下式の通り反応する。 Ｃ₈ Ｈ₁₈＋５０ＯＨ・→８ＣＯ₂ ＋３４Ｈ₂ Ｏ 分解過程をより詳細に説明すると、以下の化学式 Ｃ₈ Ｈ₁₈＋ＯＨ・→Ｃ₈ Ｈ₁₇＋Ｈ₂ Ｏ Ｃ₈ Ｈ₁₇＋ＯＨ・→Ｃ₈ Ｈ₁₇ＯＨ Ｃ₈ Ｈ₁₇ＯＨ＋２ＯＨ・→Ｃ₇ Ｈ₁₅ＣＨＯ＋２Ｈ₂ Ｏ Ｃ₇ Ｈ₁₅ＣＨＯ＋２ＯＨ・→Ｃ₇ Ｈ₁₅ＣＯＯＨ＋Ｈ₂ Ｏ Ｃ₇ Ｈ₁₅ＣＯＯＨ＋４４ＯＨ・→８ＣＯ₂ ＋３０Ｈ₂ Ｏ に従って、オクタンは二酸化炭素と水とに分解するので
ある。

【００２７】ヒドロキシルラジカル（ＯＨ・）が多環式
芳香族であるナフタリンを分解するに際しては Ｃ₁₀Ｈ₈ ＋４８ＯＨ・→１０ＣＯ₂ ＋２８Ｈ₂ Ｏ なる化学式で示される化学反応により行う。

【００２８】トリクロロエチレン（ＴＣＥ）の分解は、
化学式 Ｃ₂ ＨＣｌ₃ ＋６ＯＨ・→２ＣＯ₂ ＋３ＨＣｌ＋２Ｈ₂
Ｏ により行われる。

【００２９】農薬であるディルドリンをヒドロキシルラ
ジカル（ＯＨ・）により分解する過程は、化学式 Ｃ₁₄Ｈ₈ ＯＣｌ₆ ＋５６ＯＨ・→１４ＣＯ₂ ＋６ＨＣｌ
＋２９Ｈ₂ Ｏ で表現される。

【００３０】メルカプタンであるプロピルメルカプタン
の分解は ＣＨ₃ （ＣＨ₂ ）₂ ＳＨ＋６ＯＨ・→ＣＨ₃ （ＣＨ₂ ）
₂ ＳＯ₃ Ｈ＋３Ｈ₂ Ｏ なる化学式で示される。

【００３１】ダイオキシンの一種であるオクタクロルジ
ベンゾパラダイオキシンをヒドロキシルラジカルにより
分解する際の化学反応は Ｃ₁₂Ｏ₂ Ｃｌ₈ ＋３６ＯＨ・→１２ＣＯ₂ ＋８ＨＣｌ＋
１４Ｈ₂ Ｏ なる化学式で示される。

【００３２】テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）の分解反
応は、 ＣＣｌ₂ ＣＣｌ₂ ＋ＯＨ・→Ｃｌ₂ ＣＨＣＯＣｌ＋Ｃｌ
・ Ｃｌ₂ ＣＨＣＯＣｌ＋Ｈ₂ Ｏ→Ｃｌ₂ ＣＨＣＯＯＨ＋Ｈ
Ｃｌ Ｃｌ₂ ＣＨＣＯＯＨ＋２ＯＨ・→２ＨＣｌ＋ＣＯ₂ ＋Ｈ
ＣＯＯＨ ＨＣＯＯＨ＋２・ＯＨ→２Ｈ₂ Ｏ＋ＣＯ₂ という様な過程を経て行われる。

【００３３】この様に本発明によれば各種汚染物質は分
解されるので、その存在に起因する各種不都合は防止さ
れる。そして、複数種類の汚染物質に対して浄化処理を
行うことが出来る。

【００３４】ここで、過酸化水素（Ｈ₂ Ｏ₂ ）の分解熱
は、地中においては、 Ｈ₂ Ｏ₂ →Ｈ₂ Ｏ＋（１／２）Ｏ₂ ＋２３．４５Ｋｃａｌ（１ｍｏｌ） なる式で示されている様に、１ｍｏｌ当たり２３．４５
Ｋｃａｌである。本発明では、この様な分解発熱を利用
して、沸点の低い揮発性の汚染物質、例えばメルカプタ
ン類（メチルメルカプタン）やトリクロロエチレン、を
気化している。そして、気化した汚染物質を曝気井を介
して抽出、すなわち浄化の対象となる土壌から当該気化
した汚染物質を除去する事により、土壌の浄化が行われ
る。

【００３５】この様にすれば、浄化剤と汚染物質との化
学反応による汚染物質の分解と、分解発熱による汚染物
質（沸点が比較的低温で、揮発性の汚染物質）の気化と
により、浄化の対象となる土壌から汚染物質が除去され
る速度が飛躍的に増大する。すなわち、所謂「浄化修復
時間」を大幅に短縮する事が出来るのである。換言すれ
ば、本発明の土壌浄化方法及び装置によれば、化学反応
により汚染物質を分解すると同時に、発生する反応熱に
よって汚染物質を気化し、以て、土壌の浄化を促進して
いるのである。

【００３６】ここで、曝気井と吸着手段とを連通すれ
ば、吸着手段に設けられた吸着材により気化された汚染
物質を除去して、気化された汚染物質が大気中に拡散す
るのを防止する事が可能である。また、過酸化水素は上
式で示す様に、地中で分解して酸素を発生する。従っ
て、気化された汚染物質と当該酸素とを焼却処理手段に
導入して燃焼反応を進行させる事により、気化した有害
な汚染物質の大気拡散、という事態を防止出来る。

【００３７】本発明によれば、汚染物質を包含する土壌
中の汚染領域に至るまで掘削された注入孔に収容された
注入用モニタを介して浄化剤を噴射しつつ、該注入用モ
ニタを回転して汚染領域の最上方まで引き上げているの
で、土壌中の汚染物質はそれが存在する領域から移動す
る事無く、その場で処理（原位置処理）される。この原
位置処理が可能であるため、土壌の汚染が上述した様な
稼働中の各種施設において生じた場合にも、該施設の稼
働に影響を及ぼすこと無く、（小型の施工機械を用い
て）急速に浄化することが出来る。すなわち、有害物質
或いは汚染物質により汚染された場所が建屋直下であっ
たり、稼働中の設備の敷地内やその周辺地域であるた
め、焼却法、土壌洗浄法、バイオレメディエーションの
様に掘削して汚染土壌を除去する工程を伴う処理手法は
実施不可能であっても、原位置処理による本発明は実施
することが出来る。また、固定化／安定化法の様に処理
すべき領域を周囲から遮断する必要が無いため、固定化
／安定化法を実施出来なくても本発明は実施可能であ
る。換言すれば、従来技術においては応える事が不可能
であった「原位置処理による土壌浄化」という要請は、
本発明により初めて実施可能となったのである。

【００３８】より詳細に述べれば、原位置処理が可能な
本発明によれば、汚染土壌を地上にまで取り出して処理
する必要が無い。そのため、汚染土壌を掘削することに
よる揮発性汚染物質の大気への蒸散、汚染土壌の運搬に
よる汚染物質の飛散、その他による２次的な汚染が防止
される。

【００３９】さらに本発明によれば、上述した様な化学
反応により有害物質が分解され、気化した有害物質も吸
着され或いは焼却処理が為されるため、更に有害な化合
物を発生するという不都合を生じない。また、有害物質
が分解或いは焼却処理等により除去されてしまうため、
一度処理が行われれば、安全性が永続する。そのため、
固定化／安定化法の様に処理した後に汚染物質の流出或
いは漏洩を経時的に監視する必要も無い。本発明では汚
染土壌を掘削して取り出す必要が無く、化学反応により
生じた物質も無害であり、沸点の低い汚染物質は気化し
て土壌から排出されるため、土壌洗浄法の場合の様に洗
浄後の排水処理を行う必要が無い。そして、浄化剤の噴
射或いは注入作業の態様や、気化した汚染物質の処理形
態を工夫することにより、大量の汚染土壌を処理するこ
とが出来る。そして、化学反応により生じた物質は無害
であり、気化した汚染物質は吸着材により吸着され或い
は大量の酸素により焼却処理される事に起因して、バイ
オレメディエーションの場合の様に、生態系の変化とい
う問題は生じない。また、有害物質は化学反応により分
解されると共に、化学反応熱により気化して土壌から排
出されるので、生物、微生物による分解の場合に比較し
て、修復期間が遥かに短くなる。また、上述した様に、
各種汚染物質と化学反応を起こして無害な物質とすると
共に、沸点の低い揮発性の汚染物質を気化して土壌から
排出する本発明は、汚染物質を土壌から分離するのでは
なく、化学反応による分解、吸着、焼却処理による処理
を行うので、二次汚染の心配が無い。

【００４０】ここで、ヒドロキシルラジカル（ＯＨ・）
を用いて各種汚染物質を分解する化学反応は、酸性雰囲
気下（ｐＨ２−ｐＨ５の範囲が特に好適）で行うと効果
的である。本発明において、浄化剤を噴射する工程に先
立って、ｐＨ調整剤を注入して、処理すべき土壌を酸性
雰囲気（特に好ましくはｐＨ２−ｐＨ５の範囲）とすれ
ば、この様な要請に対応することが可能である。特に、
硫酸水素ナトリウムと硫酸水素カリウムは、酸性域でバ
ッファを持ち、土壌、地下水等に問題となる物質を残留
しないので、望ましい。

【００４１】また、過酸化水素を土壌に添加した場合、 Ｈ₂ Ｏ₂ ＋Ｆｅ²⁺→ＯＨ・＋ＯＨ^- ＋Ｆｅ³⁺ なる反応でヒドロキシルラジカルを発生するのみなら
ず、Ｆｅ³⁺の存在下で Ｈ₂ Ｏ₂ →１／２Ｏ₂ ＋Ｈ₂ Ｏ なる無効分解反応が生じる。本発明において、浄化剤と
して過酸化水素を用いる場合に、過酸化水素の安定剤を
添加すれば、上記無効分解反応を抑制することが出来る
ので好都合である。

【００４２】本発明において、浄化剤による汚染物質の
化学反応による分解に際して、塩化水素（ＨＣｌ）を発
生する場合が存在する。その様な場合、本発明において
水酸化ナトリウムを添加してやれば、塩化水素は中和し
て塩化ナトリウムと水になる。これ等の物質は、いずれ
も無害である。

【００４３】これに加えて、上述した様な本発明におい
て浄化剤等を地中に注入或いは噴射するが、土壌に対し
て液体を大量に注入するため、地質が乱れてしまうとい
う問題が存在する。これに対して本発明において、浄化
剤やｐＨ調整剤の噴射、注入後に固結剤を噴射すれば、
固結剤による固化作用により地質の乱れが防止されるの
で好都合である。

【００４４】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。

【００４５】図１−７は本発明の第１実施例を説明する
ための図である。図１−３において符号Ｇで示すのが浄
化処理されるべき土壌であり、該土壌Ｇ中のハッチング
を付して示す領域ＣＡが汚染領域である。なお、符号Ｗ
Ｌは地下水の水位、符号Ｓは地表を示している。

【００４６】土壌浄化に際して、処理すべき土壌Ｇに注
入孔Ｈ及び曝気井Ｅを掘削する。図２では、注入孔Ｈ及
び曝気井Ｅが掘削された状態を示し、より詳細には、土
壌Ｇの汚染領域ＣＡとの平面上の位置関係を示してい
る。注入孔Ｈの先端（掘削用モニタＭが位置する部分）
及び曝気井Ｅの最深部を、汚染領域ＣＡの最下方に到達
せしめる。ここで、図１においては、注入孔Ｈは注入管
が挿入された状態で示されている。そして、図３中の符
号Ａは掘削作業及び注入作業を行うための装置であり、
符号Ｒは注入孔Ｈを穿孔するのに用いられたロッドであ
る。

【００４７】図３で示す様に、モニタＭから浄化剤とし
て、過酸化水素のジェットＪを噴射する。ここで、地盤
中に鉄分の含有量が少ない場合には、第一鉄塩もジェッ
トＪにより噴射される。この過酸化水素は土壌中の鉄分
（処理すべき領域における土壌中に鉄分が足りない場合
は、過酸化水素と共に噴射される第一鉄塩）と反応し
て、上述の通り、ヒドロキシルラジカル（ＯＨ・）を生
成し、このヒドロキシルラジカル（ＯＨ・）が各種汚染
物質と化学反応を起こして、無害な物質とするのであ
る。図３において、ジェットＪは汚染領域ＣＡの最下方
の土壌に噴射或いは注入されているが、この状態でロッ
ドＲを引き上げれば、汚染領域ＣＡ全体に過酸化水素及
び第一鉄塩が注入され、ヒドロキシルラジカルによる汚
染物質の分解或いは浄化が行われるのである。

【００４８】ここで、浄化剤噴射に際しては、穿孔作業
が完了後に掘削用のロッドを引上げて注入用のロッドを
掘削孔Ｈに挿入するか、或いは、モニタＭが掘削機能と
浄化剤噴射機能とを併せ持つ様に構成する。掘削機能と
浄化剤噴射機能とを併せ持つ例としては、例えば図４に
おいて符号Ｍ１で示すモニタの様に、掘削用高圧水の流
路Ｒ１と、過酸化水素（必要な場合は過酸化水素及び第
一鉄塩）用の環状の流路Ｒ２とを設け、掘削孔Ｈの穿孔
が完了した際に、流路Ｒ１を介してボール（流路変換用
ボールバルブ）Ｂを落下し、該ボールＢにより掘削用高
圧水ジェットＨＪが噴出するノズルＮＨを閉鎖するタイ
プのものを用いることが出来る。なお、図４はノズルＮ
Ｈが閉鎖された瞬間を示しており、掘削用高圧水ジェッ
トＨＪが噴出不可能となった瞬間を表現している。

【００４９】汚染領域ＣＡ全体に過酸化水素及び第一鉄
塩が注入され、ヒドロキシルラジカルによる汚染物質の
分解或いは浄化が行われると、その際に化学反応熱によ
り、沸点の低い揮発性の汚染物質（例えばメルカプタン
類やトリクロロエチレン等）が気化する。そして、図１
の矢印Ｖで示す気化した汚染物質は、曝気井Ｅを介して
汚染領域ＣＡ或いは地盤Ｇ中から排出される（図１の矢
印ＶＯ参照）。図５で示す様に、気化した汚染物質は曝
気井Ｅから流路Ｌ１を介して吸着塔２０に送られる。こ
の吸着塔２０には活性炭が充填されており、気化した汚
染物質を吸着する。吸着塔２０で吸着除去されなかった
汚染物質は、流路Ｌ２を介して高温焼却炉２２に送られ
る。ここで、過酸化水素は、 ２Ｈ₂ Ｏ₂ →２Ｈ₂ Ｏ＋Ｏ₂ なる化学反応にて分解し、酸素ガスＯ₂ を発生する。そ
して、過酸化水素６８ｇから約２４リットルの酸素ガス
が発生するため、土壌１立方メートルに過酸化水素を２
０Ｋｇ添加すると、約７立方メートルの酸素ガスが発生
する。この様な大量の酸素ガスも、気化した汚染物質と
共に曝気井Ｅを介して土壌から排出され、高温焼却炉２
２へ供給される。その結果、高温焼却炉２２において、
気化した汚染物質は大量の酸素と共に燃焼反応を起こ
す。

【００５０】燃焼反応によって生成した物質は、ライン
Ｌ３を介して冷却塔２４に送られる。そして、冷却塔２
４に至るまでの間に分析が行われ、燃焼反応による生成
物が大気中に放出しても無害なものである場合には、ラ
インＬ４を介して大気中に放出される。一方、分析の結
果、大気中に放出出来ない様な物質が存在する場合は、
ラインＬ５を介して高温焼却炉２２に送られて、曝気井
Ｅから供給される酸素により、再度燃焼反応が行われ
る。なお、高温燃焼路２２の燃焼に際しては、補助燃料
供給手段２６から燃料が供給される。

【００５１】図６は、図３において符号Ａで示す注入装
置を示している。なお、図３においては、図５で示す気
化した汚染物質の処理機構は示されていない。図６で示
す装置Ａは、過酸化水素の供給系１０と、第一鉄塩の供
給系１２とから概略構成されている。そして過酸化水素
供給系１０は、過酸化水素用タンク１４と、過酸化水素
用ポンプ３２、流量計３４、水タンク１６からポンプ１
７を介して圧送される水と過酸化水素とを混合する混合
ミキサ４０、第一鉄塩供給系１２と共用の比例配合式注
入ポンプ２０、流量計４４、を有している。一方、第一
鉄塩供給系１２は、第一鉄塩用タンク２２と、第一鉄塩
用ポンプ３６、流量計３８、水タンク１６からポンプ１
７を介して圧送される水と過酸化水素とを混合する混合
ミキサ４２、過酸化水素供給系１０と共用の比例配合式
注入ポンプ２０、流量計４６とを有している。そして、
過酸化水素供給系及び第一鉄塩供給系は、ロッドＲのス
イベルジョイント２８において合流し、ロッドＲ及びモ
ニタＭ内の流路（図６では図示せず）を介し、ジェット
Ｊとして土壌中に噴射される。

【００５２】ここで、貯溜用のタンク１４、１６、２２
はダイライト（ポリエチレン）製であるのが好ましい。
また、図６ではスイベルジョイント２８しか示されてい
ないが、装置Ａ中に多数存在する各種ホース継手類は、
過酸化水素に対する耐性及び第一鉄塩が混在する液体に
対する耐損傷性を考慮して、硬質ステンレス製のものが
用いられる。さらに注入ポンプ、特に過酸化水素供給系
１０に介装されるポンプ２０は、耐酸化剤性（耐過酸化
水素性）を有する特殊材料（以下「耐酸化剤性特殊材」
という）で構成されている。同様に過酸化水素が流れる
箇所であるスイベルジョイント２８からロッドＲの部分
及びモニタＭは、耐酸化剤性特殊材及びステンレスによ
り構成されるのが好ましい。ここで耐酸化剤性特殊材
は、図７で示す様な組成を具備している。また、パッキ
ン類はポリエチレンや塩化ビニル系材料、理想的にはテ
フロンで構成され、ホース類はポリエチレンや塩化ビニ
ル系材料で構成されている。

【００５３】次に、図８を参照して、図１−７で示す実
施例の施工手順について、より詳細に説明する。先ず、
浄化処理が予定されている土壌について、汚染区域の面
積、汚染領域の深度、地下水流の方向や流速等を把握
し、汚染物質を特定し、特定された汚染物質の量を把握
し、各土層及び水位における土や水のｐＨを確認し、そ
の他、所謂事前調査を行う（ステップＳ１）。そして、
ステップＳ１の事前調査で求められた各数値が、環境基
準に適合しているか否かを判定する（ステップＳ２）。
事前調査で求められた各数値が環境基準に適合していれ
ば（ステップＳ２がＹＥＳ）、当該土壌は汚染されてい
ないか、汚染されていたとしても環境基準上問題は無い
ものとして、処理は終了する（ＥＮＤ）。環境基準に適
合していない場合には（ステップＳ２がＮＯ）、浄化処
理が必要であると判断して、本発明の工法が適用可能で
あるか否かを検討する（ステップＳ３）。

【００５４】本発明の工法が当該土壌の浄化処理に不都
合である場合には（ステップＳ３がＮＯ）、本明細書で
述べる工法は断念して他の技術の採用を検討する（ステ
ップＳ４）。これに対して、本発明の工法が適用可能で
あれば（ステップＳ３がＹＥＳ）、本発明の施工に必要
な具体的な条件、例えば土壌のｐＨ処理量、過酸化水素
の必要量、第一鉄塩の必要量、繰り返しの必要性（繰り
返し工法については後述する）、その他について検討す
る（ステップＳ５）。

【００５５】具体的な各種条件を検討したならば本発明
の施工コストを概算し、そのコストが適当であるか否
か、換言すれば、他の技術を採用した場合におけるコス
トに比較して妥当であるか否かを検討する（ステップＳ
６）。本発明の工法を採用した場合におけるコストパフ
ォーマンスが、他の技術を採用した場合のコストパフォ
ーマンスに比較して劣悪である場合には（ステップＳ６
がＮＯ）、他の工法の採用を検討する（ステップＳ
４）。

【００５６】コストの点で問題が無ければ（ステップＳ
６がＹＥＳ）、ｐＨ調整の必要性を検討する（ステップ
Ｓ７）。ｐＨ調整が必要であれば（ステップＳ７がＹＥ
Ｓ）後述する他の実施例に従ってｐＨ調整を伴う施工
（ステップＳ８）を行い、必要がなければ（ステップＳ
７がＮＯ）図１−３の実施例或いは更に別の実施例に従
って施工する（ステップＳ９）。

【００５７】それぞれの処理（ステップＳ８或いはステ
ップＳ９）を完了した後に、その施工結果が所望のもの
となっているか否かを検討する（ステップＳ１０）。所
望の結果が得られなければ（ステップＳ１０がＮＯ）、
ステップＳ３以下の工程を繰り返し、所望の結果が得ら
れれば（ステップＳ１０がＹＥＳ）、固結剤注入の必要
性を考慮する（ステップＳ１１）。固結剤注入の必要が
無い場合は（ステップＳ１１がＮＯ）浄化処理を終了
し、固結剤注入が必要な場合には（ステップＳ１１がＹ
ＥＳ）後述する様な態様にて固結剤を注入し（ステップ
Ｓ１２）、浄化処理を終了する。

【００５８】なお、図９、図１０、図１１は床盤コンク
リート５０が存在する箇所に図１−３で示す注入孔Ｈ或
いは曝気井Ｅの掘削（穿孔）を行う場合の一例を示して
いる。コンクリートコアーボーリングマシンＡ１（図
９）は、先端部にダイヤモンドビット５２を装着したコ
アーチューブ５４を有している。なお、符号５６は床盤
コンクリート５０下方の砕石を示す。コンクリートコア
ーボーリングマシンＡ１で床盤コンクリート５０に円形
の貫通孔６０（図１０）を形成したならば、ボーリング
マシンＡ２（図１０）で注入孔Ｈ或いは曝気井Ｅを掘削
する。掘削作業は図１１で示されている。なお、図１１
における符号ＳＭは、削孔スライムを示している。

【００５９】図１２は、浄化剤（過酸化水素）を噴射中
のモニタＭをステップアップする様子を示している。な
お、図１２で示すステップ１、２、３の順序とは逆に、
ステップ３、ステップ２、ステップ１と降下する所謂
「ステップダウン」も可能である。

【００６０】図１−１２の実施例においては明確には図
示されていないが、過酸化水素注入による浄化がある程
度まで進行したら固結剤を注入して、浄化剤等を土壌に
対して大量に注入したため地質が乱れてしまうのを填補
する様にしても良い（図８：ステップＳ１１がＹＥＳの
ループ及びステップＳ１２）。

【００６１】また、ヒドロキシルラジカル（ＯＨ・）を
用いて各種汚染物質を分解する化学反応は、酸性雰囲気
下（ｐＨ２−ｐＨ５の範囲が特に好適）で行うと効果的
である。そのため、図１−１２の実施例において、土壌
Ｇが酸性雰囲気下にない場合には、浄化剤を噴射する工
程に先立って、ｐＨ調整剤（例えば、硫酸水素ナトリウ
ム或いは硫酸水素カリウム）を注入して、処理すべき土
壌をｐＨ２−ｐＨ５の酸性雰囲気としても良い（図８の
ステップＳ７がＹＥＳのループ及びステップＳ８）。

【００６２】

【発明の効果】本発明の作用効果を以下に列挙する。

【００６３】（１） 土壌中の汚染物質を原位置処理す
ることが出来る。 （２） 土壌の汚染が上述した様な稼働中の各種施設に
おいて生じた場合にも、該施設の稼働に影響を及ぼすこ
と無く、急速に浄化することが出来る。 （３） 汚染土壌を地上にまで取り出して処理する必要
が無く、汚染土壌を掘削することによる揮発性汚染物質
の大気への蒸散、汚染土壌の運搬による汚染物質の飛
散、その他による２次的な汚染が防止される。 （４） 処理に際して、更に有害な化合物を発生するこ
とが無い。 （５） 一度処理が行われれば安全性が永続するので、
汚染物質の流出或いは漏洩を経時的に監視する必要も無
い。 （６） 洗浄後の排水処理を行う必要が無い。 （７） 多種類の汚染物質を大量に処理することが出来
る。 （８） 生態系の変化という問題が防止される。 （９） 修復期間が短い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の施工状態を示す断面図。

【図２】図１の実施例の施工に際して、注入孔と曝気井
との配置の１例を示す平面図。

【図３】図１、２の実施例における注入或いは噴射工程
を示す図。

【図４】図１−３の実施例で用いられるノズルの一例を
示す縦断面図。

【図５】図１−４の実施例で用いられる気化した汚染物
質の処理機構のブロック図。

【図６】図１−５実施例で用いられる浄化処理装置を示
すブロック図。

【図７】図６の装置の一部の材料である耐酸化剤性特殊
材の組成を表で示す図。

【図８】本発明の施工手順をフローチャートで示す図。

【図９】図３で示す穿孔工程の一例の詳細を示す図。

【図１０】図９とは別の段階における穿孔工程を示す
図。

【図１１】図９、図１０とは別の段階における穿孔工程
を示す図。

【図１２】図１−８の実施例における注入工程のステッ
プアップ・ステップダウンを示す図。

【符号の説明】

Ｇ・・・土壌 ＣＡ・・・汚染領域 ＷＬ・・・地下水の水位 Ｓ・・・地表 Ｈ・・・注入孔 Ｅ・・・曝気井 Ｍ・・・モニタ Ａ・・・浄化処理装置 Ｒ・・・ロッド Ｊ・・・浄化剤（過酸化水素）のジェット Ｂ・・・ボール（流路変換用ボールバルブ） ＨＪ・・・掘削用高圧水ジェット ＮＨ・・・ノズル １０・・・過酸化水素供給系 １２・・・第一鉄塩供給系 １４・・・過酸化水素用タンク ３２・・・過酸化水素用ポンプ ２２・・・第一鉄塩用タンク ２８・・・スイベルジョイント Ａ２・・・ボーリングマシン ＳＭ・・・削孔スライム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土 弘 道 夫 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 川 端 淳 一 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 町 田 靖 東京都港区虎ノ門一丁目２番８号 日本パ ーオキサイド株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚染物質を包含する地中の土壌を浄化す
   る土壌浄化方法において、地表面から汚染物質を包含す
   る土壌が存在する汚染領域に至る注入孔及び曝気井を掘
   削する工程と、該注入孔の内部に位置せしめた注入用モ
   ニタを介して汚染物質を分解する浄化剤を前記汚染物質
   を包含する土壌中へ噴射する工程と、前記注入用モニタ
   を回転しつつその深度を変化させる工程と、前記浄化剤
   と前記汚染物質との化学反応熱により未反応の汚染物質
   を気化する工程と、気化した汚染物質を前記曝気井を介
   して排出する工程、とを備えることを特徴とする土壌浄
   化方法。
2. 【請求項２】 前記浄化剤は過酸化水素である請求項１
   の土壌浄化方法。
3. 【請求項３】 ｐＨ調整剤を注入する工程を行う請求項
   ２に記載の土壌浄化方法。
4. 【請求項４】 過酸化水素と共に第一鉄塩を噴射する請
   求項２または３のいずれかに記載の土壌浄化方法。
5. 【請求項５】 浄化剤を噴射した後に、固化剤を噴射す
   る請求項１−４のいずれか１項に記載の土壌浄化方法。
6. 【請求項６】 前記気化した汚染物質を吸着する工程を
   含む請求項１−５のいずれか１項に記載の土壌浄化方
   法。
7. 【請求項７】 前記化学反応によって生じた酸素を用い
   て前記気化した汚染物質を焼却処理する工程を含む請求
   項１−５のいずれか１項に記載の土壌浄化方法。
8. 【請求項８】 請求項１−７の土壌浄化方法を実施する
   ための土壌浄化装置において、地表面から汚染物質を包
   含する土壌が存在する汚染領域に至る注入孔及び曝気井
   を掘削する掘削手段と、該注入孔の内部に位置して汚染
   物質を包含する土壌中に向けて該汚染物質を分解する浄
   化剤を噴射する注入用モニタと、前記注入用モニタを回
   転しつつその深度を変化させる注入用モニタ移動手段、
   とを備えることを特徴とする土壌浄化装置。
9. 【請求項９】 前記浄化剤と前記汚染物質との化学反応
   熱により未反応の汚染物質を気化した際に、該気化した
   汚染物質を前記曝気井を介して排出するための吸引手段
   を含む請求項８の土壌浄化装置。
10. 【請求項１０】 前記気化した汚染物質を吸着して除去
    する吸着手段を設けた請求８、９のいずれかの土壌浄化
    装置。
11. 【請求項１１】 前記化学反応によって生じた酸素を用
    いて前記気化した汚染物質を焼却処理する焼却処理手段
    を設けた請求項８、９のいずれかの土壌浄化装置。