(57)【要約】【課題】汚染土壌を効率的に浄化する土壌浄化方法を提供すること。【解決手段】汚染土壌を浄化する土壌浄化方法であって、前記汚染土壌に硫酸還元菌が存在し、過硫酸塩を含有し前記汚染土壌の温度より高温の水を、注入井戸から前記汚染土壌に注入することと、前記注入井戸から離れて前記汚染土壌に設けられた揚水井戸から揚水することと、を含む土壌浄化方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染土壌を浄化する土壌浄化方法であって、
前記汚染土壌に硫酸還元菌が存在し、
過硫酸塩を含有し前記汚染土壌の温度より高温の水を、注入井戸から前記汚染土壌に注入することと、
前記注入井戸から離れて前記汚染土壌に設けられた揚水井戸から揚水することと、
を含む土壌浄化方法。
【請求項２】
前記水に含まれる過硫酸塩の濃度が１００ｍｇ／Ｌ〜１００，０００ｍｇ／Ｌである、請求項１に記載の土壌浄化方法。
【請求項３】
前記注入井戸から前記汚染土壌に界面活性剤を注入することをさらに含む、請求項１又は請求項２に記載の土壌浄化方法。
【請求項４】
前記水の温度が、前記汚染土壌の温度より高温で且つ６０℃以下である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の土壌浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、土壌浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚染土壌を原位置において浄化する浄化方法として、フラッシング、酸化剤処理及び生物分解がある。
【０００３】
特許文献１には、地下水を温水にすること及び温水となった地下水を帯水層に注水することを含む土壌浄化方法が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、過マンガン酸塩、過硫酸塩、過酸化水素などの酸化剤を汚染土壌に注入することを含む土壌浄化方法が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、メタン生成菌、硫酸塩還元菌、酸生成菌、油分解菌、バチルス菌等の嫌気性菌の栄養分を浄化対象土壌に圧入することを含む土壌浄化方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第６１６３３４６号公報
【特許文献２】特開２００９−６２７０号公報
【特許文献３】特開２００４−１８８４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
フラッシングは、粘性が高い又は水溶解度が低い汚染物質の浄化効率が低い傾向があった。
酸化剤の中でも過硫酸塩は、過マンガン酸塩又は過酸化水素に比較して反応性が低いゆえ注入箇所から遠くまで到達できる観点から有利であるものの、汚染物質を酸化分解する反応が緩やかであり、浄化に時間がかかる傾向があった。
生物分解は、日本の一般的な土壌温度（約１７℃）においては汚染物質を分解する細菌の活性が低いゆえ、浄化に時間がかかる傾向があった。
【０００８】
本開示は、上記状況のもとになされた。
本開示は、汚染土壌を効率的に浄化する土壌浄化方法を提供することを目的とし、これを解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための具体的手段には、以下の形態が含まれる。
【００１０】
［１］  汚染土壌を浄化する土壌浄化方法であって、前記汚染土壌に硫酸還元菌が存在し、過硫酸塩を含有し前記汚染土壌の温度より高温の水を、注入井戸から前記汚染土壌に注入することと、前記注入井戸から離れて前記汚染土壌に設けられた揚水井戸から揚水することと、を含む土壌浄化方法。
［２］  前記水に含まれる過硫酸塩の濃度が１００ｍｇ／Ｌ〜１００，０００ｍｇ／Ｌである、［１］に記載の土壌浄化方法。
［３］  前記注入井戸から前記汚染土壌に界面活性剤を注入することをさらに含む、［１］又は［２］に記載の土壌浄化方法。
［４］  前記水の温度が、前記汚染土壌の温度より高温で且つ６０℃以下である、［１］〜［３］のいずれかに記載の土壌浄化方法。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、汚染土壌を効率的に浄化する土壌浄化方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の土壌浄化方法の一例を示す概略構成図である。
【図２】本開示の土壌浄化方法の別の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本開示の土壌浄化方法について説明する。これらの説明及び実施形態例は例示であり、本開示の土壌浄化方法の範囲は例示に制限されない。
【００１４】
本開示において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
【００１５】
本開示において組成物中の各成分の量又は濃度について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量又は合計濃度を意味する。
【００１６】
＜土壌浄化方法＞
本開示の土壌浄化方法は、汚染土壌を浄化する土壌浄化方法であって、
前記汚染土壌に硫酸還元菌が存在し、
過硫酸塩を含有し前記汚染土壌の温度より高温の水を、注入井戸から前記汚染土壌に注入することと、
前記注入井戸から離れて前記汚染土壌に設けられた揚水井戸から揚水することと、
を含む。
【００１７】
本開示の土壌浄化方法において「汚染土壌の温度より高温」とは、本開示の土壌浄化方法を開始する前の浄化対象域の土壌温度を基準温度にし、当該基準温度よりも高い温度を意味する。汚染土壌は、例えば、地面からの深さ５ｍ〜２０ｍの領域に存在する。日本国内であれば、この深さの土壌温度はおよそ１５℃〜１７℃の範囲である。したがって、前記基準温度は、日本国内においては一般的には１５℃〜１７℃の範囲の１点である。
以下、前記基準温度より高温の水を「温水」といい、過硫酸塩を含有し前記基準温度より高温の水を「過硫酸塩を含む温水」という。
【００１８】
本開示の土壌浄化方法は、有害物質で汚染された汚染土壌を原位置で浄化する土壌浄化方法である。
【００１９】
本開示の土壌浄化方法は、硫酸還元菌が存在する汚染土壌に対して、過硫酸塩を含む温水を注入し且つ揚水を行うことによって、比較的高温な状況下において有害物質のフラッシングと酸化分解と生物分解とを行う。
【００２０】
すなわち、本開示の土壌浄化方法においては下記の（１）〜（３）が行われる。
（１）温水の注入と揚水とによってフラッシングが行われる。
（２）温水に含まれる過硫酸塩が過硫酸イオン（Ｓ２Ｏ８２−）に解離し、過硫酸イオンが有害物質の少なくとも一部を酸化分解する。
（３）有害物質の酸化分解において生成した硫酸イオン（ＳＯ４２−）が硫酸還元菌を活性化し、硫酸還元菌が有害物質の少なくとも一部を生物分解する。
【００２１】
本開示の土壌浄化方法においては、汚染土壌に注入する水が過硫酸塩を含み且つ温水であるので比較的高温な状況下において上記（１）〜（３）が行われ、汚染土壌を効率的に浄化することができる。しかも、過硫酸塩に由来するイオンによって上記（２）及び（３）が連鎖するので、過硫酸塩のみの添加によって酸化分解と生物分解とが行われる。
【００２２】
過硫酸塩は、他の酸化剤（例えば、過マンガン酸塩、過酸化水素）に比較して反応性が低いゆえ注入箇所から遠くまで到達できる観点から有利である。過硫酸塩を温水に含有させて用いた場合、過硫酸塩の反応性を上げつつも、過硫酸塩の到達距離が大幅にそがれることはない。過硫酸塩を温水に含有させて用いる本開示の土壌浄化方法によれば、過硫酸塩を注入箇所から遠くまで届けながら、過硫酸塩の反応性を上げることができる。
【００２３】
［浄化対象となる有害物質］
本開示の土壌浄化方法の浄化対象となる有害物質は、特に制限されない。浄化対象となる有害物質としては、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、ジクロロエチレン、クロロエチレン（塩化ビニル）、四塩化炭素、ジクロロメタン、トリクロロエタン、ジクロロエタン、ジクロロプロペン、クロロベンゼン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の揮発性有機化合物；ガソリン、灯油、軽油、重油等の鉱油類：六価クロム及びその化合物、カドミウム及びその化合物、鉛及びその化合物、砒素及びその化合物、セレン及びその化合物等の重金属類；などが挙げられる。
【００２４】
［硫酸還元菌］
本開示の土壌浄化方法は、浄化対象である汚染土壌に硫酸還元菌が存在することを必要とする。
本開示の土壌浄化方法を開始する前において浄化対象域に硫酸還元菌が存在しない場合は、硫酸還元菌を浄化対象域に注入して、硫酸還元菌が存在する汚染土壌とすればよい。この場合、硫酸還元菌を浄化対象域に注入することは、過硫酸塩を含む温水に硫酸還元菌を添加する形態にて行われてもよく、過硫酸塩を含む温水の注入に先だって、硫酸還元菌を含む水（好ましくは温水）を汚染土壌に注入する形態にて行われてもよい。
すなわち、浄化対象域に存在する硫酸還元菌は、浄化対象域に元来いる硫酸還元菌でもよく、予め浄化対象域に注入した硫酸還元菌でもよく、過硫酸塩と共に浄化対象域に注入した硫酸還元菌でもよい。
【００２５】
硫酸還元菌としては、例えば、デスルホビブリオ属（Desulfovibrio）、デスルホバクター属（Desulfobacter）、デスルホバルブス属（Desulfobulbus）、デスルホコッカス属（Desulfococcus）、デスルホネマ属（Desulfonema）、デスルホサルシナ属（Desulfosarcina）、デスルホトマキュラム属（Desulfotomaculum）等の細菌が挙げられる。
【００２６】
［過硫酸塩を含む温水］
過硫酸塩を含む温水は、温水に過硫酸塩を添加して調製してもよく、過硫酸塩を含む水を加温して調製してもよい。過硫酸塩を含む温水を調製する水又は温水としては、例えば、原位置から採取した地下水、水道水、河川水が挙げられる。
【００２７】
過硫酸塩を含む温水は、人為的に加温した温水でもよいし、加温しないままの温水でもよい。例えば、水道水又は河川水が温水であれば、当該水道水又は河川水を用いて、加温を要せず、過硫酸塩を含む温水を調製することができる。
【００２８】
過硫酸塩を含む温水の温度は、浄化効率を向上させる観点から、前記基準温度よりも３℃以上高いことが好ましく、５℃以上高いことがより好ましく、８℃以上高いことが更に好ましい。
【００２９】
過硫酸塩を含む温水の温度は、浄化効率を向上させる観点から、１８℃以上であることが好ましく、２０℃以上であることがより好ましく、２５℃以上であることが更に好ましく、硫酸還元菌の活性を抑制しない観点と加温コストの観点から、６０℃以下であることが好ましく、５０℃以下であることがより好ましく、４０℃以下であることが更に好ましい。
【００３０】
過硫酸塩を含む温水の温度は、注入井戸から汚染土壌に注入する間、一定でもよく変動してもよく、本開示の土壌浄化方法が継続している間、一定でもよく変動してもよい。
【００３１】
本開示の土壌浄化方法において使用される過硫酸塩としては、例えば、過硫酸リチウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸マグネシウム、過硫酸カルシウム、過硫酸アンモニウム等が挙げられる。これら過硫酸塩は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。
【００３２】
過硫酸塩を含む温水の過硫酸塩濃度は、特に制限されないが、浄化効率の観点から、１００〜１００，０００ｍｇ／Ｌが好ましく、５００〜５０，０００ｍｇ／Ｌがより好ましく、１，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌが更に好ましい。
【００３３】
過硫酸塩を含む温水の過硫酸塩濃度は、本開示の土壌浄化方法が継続している間、一定でもよく変動してもよい。
【００３４】
［界面活性剤］
本開示の土壌浄化方法は、フラッシングをより効率化する観点から、注入井戸から汚染土壌に界面活性剤を注入することを含むことが好ましい。
【００３５】
界面活性剤は、例えば、過硫酸塩を含む温水に添加する形態にて用いられたり、過硫酸塩を含む温水の注入の前後に界面活性剤を含む水（好ましくは温水）を汚染土壌に注入する形態にて用いられたりする。
【００３６】
界面活性剤としては、例えば、
ポリオキシエチレンアルキルエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリグリセリン脂肪酸エステル、アルキルグリコシド等のノニオン性界面活性剤；
脂肪酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル酢酸塩、アルキル硫酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルアミドエーテル硫酸塩、モノグリセライド硫酸塩、オレフィンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、アシル化イセチオン酸塩、アシル化アミノ酸、アルキルリン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸塩等のアニオン性界面活性剤；が挙げられる。
これら界面活性剤は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。
【００３７】
［硫酸還元菌の栄養剤］
本開示の土壌浄化方法は、有害物質の生物分解をより効率化する観点から、硫酸還元菌の栄養剤を注入井戸から汚染土壌に注入してもよい。ただし、硫酸還元菌の栄養剤は、硫酸イオン（ＳＯ４２−）が硫酸還元菌を活性化することを妨げない範囲で用いる。
【００３８】
硫酸還元菌の栄養剤は、例えば、過硫酸塩を含む温水に添加する形態にて用いられたり、過硫酸塩を含む温水の注入の前後に硫酸還元菌の栄養剤を含む水（好ましくは温水）を汚染土壌に注入する形態にて用いられたりする。
【００３９】
硫酸還元菌の栄養剤としては、例えば、硝酸アンモニウム、第一リン酸カリウム、リン酸水素ナトリウム等が挙げられる。これら栄養剤は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。
【００４０】
［土壌浄化方法の実施形態例］
次に図面を挙げて、本開示の土壌浄化方法をさらに説明する。以下に説明する実施形態は土壌浄化方法の一例であり、本開示の土壌浄化方法はこれに限定されるものではない。
【００４１】
図１は、水を循環しない実施形態である第一形態の構成を示す概略図である。図２は、水を循環する実施形態である第二形態の構成を示す概略図である。図１及び図２において矢印は水の流れを示している。
【００４２】
第一形態及び第二形態の浄化対象である汚染土壌６は帯水層にある。第一形態及び第二形態は帯水層を水が流れることを利用して汚染土壌６を浄化する。
【００４３】
第一形態及び第二形態において汚染土壌６には硫酸還元菌が存在する。
【００４４】
第一形態は、過硫酸塩を含む温水を注入井戸１から汚染土壌６に注入することと、揚水井戸２から揚水することとを含む。第一形態は、さらに、揚水井戸２から揚水した地下水を水処理装置５で処理して有害物質を除くことと、有害物質を除いた地下水を排出することとを含む。なお、第一形態は、揚水井戸２から揚水した地下水を水処理装置５で処理して有害物質を除くことを含まなくてもよいが、含むことが望ましい。
【００４５】
第一形態において、注入井戸１から汚染土壌６に注入される過硫酸塩を含む温水は、水道水を加温装置３で加温すること、及び、加温した水道水に過硫酸塩添加槽４にて過硫酸塩を添加することにより調製される。
【００４６】
第二形態は、過硫酸塩を含む温水を注入井戸１から汚染土壌６に注入することと、揚水井戸２から揚水することとを含む。第二形態は、さらに、揚水井戸２から揚水した地下水を水処理装置５で処理して有害物質を除くことと、有害物質を除いた地下水から過硫酸塩を含む温水を調製することとを含む。
【００４７】
第二形態において、最初に注入井戸１から汚染土壌６に注入される過硫酸塩を含む温水は、下記の（ｉ）又は（ｉｉ）のいずれかにより調製される。
（ｉ）水道水を加温装置３で加温すること、及び、加温した水道水に過硫酸塩添加槽４にて過硫酸塩を添加すること。
（ｉｉ）揚水井戸２から揚水した地下水を水処理装置５で処理して有害物質を除くこと、有害物質を除いた地下水を加温装置３で加温すること、及び、加温した地下水に過硫酸塩添加槽４にて過硫酸塩を添加すること。
【００４８】
第一形態及び第二形態において、水道水の代わりに河川水を用いてもよい。
【００４９】
注入井戸１は、浄化対象域において、帯水層に届く深さに設置される。注入井戸１の内部には温度センサーが配置されており、注入井戸１を流れる過硫酸塩を含む温水の温度を常時又は随時モニターする。過硫酸塩を含む温水を注入井戸１から汚染土壌６に注入することは、連続的に行われてもよく、間欠的に行われてもよい。注入井戸１は、１本でもよく、複数本でもよい。
【００５０】
揚水井戸２は、浄化対象域において、注入井戸１から離れた位置であって注入井戸１に対して地下水の流れの下流の位置に、帯水層に届く深さに設置される。揚水井戸２の上部にはポンプが配置されており、ポンプの駆動により地下水が揚水井戸２から揚水される。揚水井戸２から揚水することは、連続的に行われてもよく、間欠的に行われてもよい。揚水井戸２は、１本でもよく、複数本でもよい。
【００５１】
第一形態及び第二形態において、浄化対象域を取り囲む遮水壁を設けてもよく、その場合、遮水壁で囲まれた領域内に注入井戸１及び揚水井戸２を設置する。
【００５２】
加温装置３は、注入井戸１の上流に設けられる。加温装置３の内部にはヒーター等の加熱手段が配置されており、前記温度センサーがモニターした温度に連動して加熱手段が稼働する。前記温度センサーがモニターした温度が前記基準温度に対して等温又は低温であるとき、加熱手段が稼働し水を加温する。前記温度センサーがモニターした温度が前記基準温度に対して高温であるとき、加熱手段は稼働しなくてもよいが、加熱手段が稼働して水をより好適な温度に加温してもよい。
【００５３】
過硫酸塩添加槽４は、注入井戸１の上流に設けられる。過硫酸塩添加槽４は、加温装置３の上流に設けられてもよいが、加温された水の方が過硫酸塩を溶解しやすい観点から、加温装置３の下流に設けられることが好ましい。
【００５４】
過硫酸塩添加槽４において、過硫酸塩を含む温水に硫酸還元菌をさらに添加してもよい。過硫酸塩添加槽４において、過硫酸塩を含む温水に界面活性剤及び硫酸還元菌の栄養剤の少なくとも一方をさらに添加してもよい。過硫酸塩添加槽４において、過硫酸塩を含む温水にｐＨ調製剤をさらに添加してもよい。
【００５５】
水処理装置５は、揚水井戸２の下流に設けられる。水処理装置５において地下水から有害物質を除去する方法としては、例えば、有害物質の沈殿、有害物質の無害化、有害物質の気化及び脱気が挙げられる。
【００５６】
第一形態及び第二形態において、注入井戸１から注入された過硫酸塩を含む温水は、汚染土壌６を流れる間に有害物質を汚染土壌６から遊離させる。また、過硫酸塩を含む温水に含まれる過硫酸塩が過硫酸イオンに解離し、過硫酸イオンが有害物質の少なくとも一部を酸化分解する。さらに、有害物質の酸化分解において生成した硫酸イオンが汚染土壌６に存在する硫酸還元菌を活性化し、硫酸還元菌が有害物質の少なくとも一部を生物分解する。
【符号の説明】
【００５７】
１  注入井戸
２  揚水井戸
３  加温装置
４  過硫酸塩添加槽
５  水処理装置
６  汚染土壌
【図１】
2020093226.tif 000002
【図２】
2020093226.tif 000003