(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物によって汚染された汚染地下水の浄化方法であって、該汚染地下水の水脈を上下方向に横断する溝穴を掘削し、該溝穴内に該溝穴の幅方向を向くスリットからなる流体噴出口を有する複数の流体供給管を適宜間隔で挿入するとともに砕石や砂礫などを充填して透水性の壁体を形成し、該壁体内に埋設した流体供給管から水中の有機物分解微生物を増殖・活性化させる物質を含んだ流体を供給することを特徴とする汚染地下水の浄化方法。
【請求項２】
前記水中の有機物分解微生物を増殖・活性化させる物質が酸素およびメタンであることを特徴とする請求項１記載の汚染地下水の浄化方法。
【請求項３】
前記透水性の壁体は予め地上にて鉄筋篭内に収納してユニット化して形成しておき、該ユニット化した透水性の壁体を前記溝穴内に挿入することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の汚染地下水の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚染地下水の浄化方法に関し、とりわけ、有機物によって汚染された地下水（以下、汚染地下水と記す）を浄化するために、地中に壁体を設置して行う浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、芳香族炭化水素などの有機系化合物、あるいはトリクロロエチレン（以下、ＴＣＥと記す）などの有機塩素系化合物による環境汚染が問題となっている。これらの多くは土壌中に浸透して地下水に溶け、当該地下水に運ばれて拡散していく。
【０００３】
即ち、前記地下水は、図３に示すように、地盤１中に形成される不透水層７（または難水層７）の上側に溜まって、所定の深さをもった帯水層５を形成し、該帯水層５内の地下水５ａは矢印に示すような一定の方向に流れているので、汚染領域が拡大する。
【０００４】
このため、前記汚染領域拡大防止策として従来では、汚染源の周囲を囲むように、あるいは汚染源下方の帯水層５の下流側に、その帯水層５を横断するようにこれよりも深い透水性のある壁体（以下、浄化壁とも記す）１０を設置して、汚染地下水５ａが該浄化壁１０を透過する際に浄化するようにしている。
【０００５】
例えば、該浄化壁１０は、汚染地下水５ａの流れる帯水層５を上下に横断するように、該帯水層５よりも深い溝穴１０ａを設けて、その溝穴１０ａに鉄粉１０ｂや過酸化マグネシウム１０ｂなどを添加した砂、砕石、砂礫１０ｃなどを充填することで形成している。ここで、上記鉄粉１０ｂは、該浄化壁１０を透過する汚染地下水５ａ中の有機塩素系化合物を還元して浄化し、過酸化マグネシウム１０ｂは、汚染地下水５ａ中に酸素供給し、その周囲を好気雰囲気にして、該地下水５ａ中に生息する有機物分解微生物を活性化させることで有機物の分解を促進させて浄化する。すなわち、後者は、バイオレメディエーション（酸素などを環境中に導入して、そこに存在する分解微生物の活性を高めることで有機物などの分解を促進して汚染を浄化する）を適用したものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の鉄粉を添加した場合には、全ての鉄粉１０ｂが酸化されてしまうと浄化能力は無くなる。また、後者についても過酸化マグネシウム１０ｂが酸素を放出して酸化マグネシウムに変化すると浄化能力は無くなる。即ち、前記浄化壁１０の浄化作用には寿命があり、永続的に浄化作用を発揮させることが困難である。
また、浄化能力が無くなった浄化壁１０中には、酸化マグネシウム等が異物として残存してしまい、これが二次的環境汚染を引き起こす虞もある。
更には、前記浄化壁１０は一旦埋設してしまうと、前記鉄粉１０ｂおよび過酸化マグネシウム１０ｂを再添加することは困難であり、汚染地下水５ａの浄化状況や汚染状況の変化に応じて浄化能力を制御することはできない。
【０００７】
本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、永続的に浄化能力を発揮させ得るとともに、地中に異物を残存させること無く、更にはその浄化能力を制御することができる壁体を用いた汚染地下水の浄化方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために請求項１に示す発明は、有機物によって汚染された汚染地下水の浄化方法であって、該汚染地下水の水脈を上下方向に横断する溝穴を掘削し、該溝穴内に該溝穴の幅方向を向くスリットからなる流体噴出口を有する複数の流体供給管を適宜間隔で挿入するとともに砕石や砂礫などを充填して透水性の壁体を形成し、該壁体内に埋設した流体供給管から水中の有機物分解微生物を増殖・活性化させる物質を含んだ流体を供給することを特徴とする。
【０００９】
上記方法によれば、流体供給管はスリットが溝穴の幅方向を向くようにして溝穴内に適宜間隔で配置されているので、有機物分解微生物を増殖・活性化させる物質を壁体内にその幅方向にカーテン状に満遍なく均一に供給し得、もって該壁体を通過する汚染地下水内の有機物分解微生物を可及的に増殖・活性化させることができて、有機物を分解して汚染地下水を浄化することが可能となる。そして、前記物質は流体供給管を介して流体噴出口より永続的に供給することができるので、壁体を介しての浄化能力を永続的に機能させて維持することができる。
更には、前記物質の量、種類等を調整することにより、汚染地下水の汚染状況、浄化状況やその変化に応じてその浄化能力を調整することができる。
【００１０】
請求項２に示す発明は、前記水中の有機物分解微生物を増殖・活性化させる物質が酸素およびメタンであることを特徴とする。
【００１１】
上記方法によれば、該物質としてメタンを供給することにより、前記水中に生息する有機物分解微生物の一つであるメタン資化性菌を増殖することができる。よって、前記メタンの供給量の調整により前記菌の増殖量を調整できるので、汚染地下水の汚染状況、特にＴＣＥによる汚染状況に応じて、その浄化能力を調整することが可能となる。
【００１２】
また、該物質として酸素を供給することにより、有機物分解微生物の周囲を好気的雰囲気にして、特に芳香族炭化水素の分解を促進することができる。よって、前記酸素の供給量の調整により分解の促進度を調整できるので、汚染地下水の汚染状況、特に芳香族炭化水素による汚染状況に応じて、その浄化能力を調整することが可能となる。
更には、メタンを供給する、若しくは酸素を含む例えば空気を供給するだけなので、地中に異物が残留することも無い。
【００１３】
請求項３に示す発明は、前記透水性の壁体は予め地上にて鉄筋篭内に収納してユニット化して形成しておき、該ユニット化した透水性の壁体を前記溝穴内に挿入することを特徴とする。
【００１４】
上記方法によれば、予めユニット化されているので、現場での施工は、前記溝穴内に前記ユニット化した壁体を挿入することで完了するため、現場での施工期間を著しく短縮することができる。
また、ユニット化しているので規格化が容易にできて、大量生産することで大幅なコストダウンを図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の汚染地下水の浄化方法の第一実施形態を示し、同図は浄化方法に用いられる壁体たる浄化壁を示す斜視一部断面図である。
【００１６】
図１に示すように、本発明に係る浄化方法は、先ず、地盤１中の汚染地下水５ａが流れる帯水層５を上下方向に横断するように、該帯水層５より広幅でかつ深い略直方体状の溝穴１１ａを掘削する。そして、該溝穴１１ａの溝穴厚の略中央に、流体供給管としてのスリット管１３を略鉛直にして複数配置する。このスリット管１３は、後述するが、溝穴１１ａの幅方向に空気を噴出するスリット１３ａを有するものである。次いで、前記スリット管１３を砕石や砂礫１５によって、帯水層上端５ｃより高い位置まで埋めて浄化壁１７の基部を形成し、残りの溝穴１１ａ上部に前記スリット管１３固定用及び溝穴１１ａ閉塞用のベントナイト１９を充填する。そして、以上のように構成された浄化壁１７の前記スリット管１３から空気を吹き込んで、該空気中の酸素を地下水５ａ中の有機物分解微生物に供給し該微生物を増殖・活性化するものである。すなわち、この場合、活性化させる物質として酸素を、特にそれを含んだ流体として空気を使用している。
【００１７】
前記スリット管１３は、スレンレス等の耐食性材料からなり、その長手方向にスリット１３ａが形成された有底円筒パイプ１３である。そして、前記スリット１３ａはパイプ外周の２箇所に形成され、該パイプ１３の中心軸に対して互いに線対称な位置に設けられる。また、そのパイプ１３の上端には図示しないカップリングなどを介してホース２１が接続され、該ホース２１のもう一方端には空気を供給するエアコンプレッサ２３が接続されて、前記スリット１３ａから一定圧力の空気を噴出するようになっている。このスリット管１３は、前記スリット１３ａが溝穴１１ａの幅方向を向くようにして溝穴１１ａ内に適宜間隔で配置され、溝穴１１ａ内にその幅方向に流れるカーテン状の空気層流２５を形成するようになっている。そして、該空気層流２５を横切る地下水５ａには、満遍なく均一に酸素が供給される。
【００１８】
また、前記スリット１３ａの長さは、前記帯水層５の深さ方向厚みよりも長く設定されており、前記帯水層５の全領域に確実に酸素供給ができるようになっている。
【００１９】
前記エアコンプレッサ２３は、周知の装置構成であるためその説明を割愛するが、前記帯水層５に埋設されたセンサーなどによって汚染レベルを検出して、該レベルに応じて空気の送量を制御するようにしても良い。
【００２０】
ここで上記浄化方法の作用について説明する。
該浄化壁１７を透過する汚染地下水５ａに、前記スリット管１３より空気を供給して地下水５ａ中の酸素量を増やす。すると、地下水５ａ中に生息する分解微生物が活性化されて有機物分解作用が促進され、特に芳香族炭化水素の分解が促進される。そして、スリット管１３によって永続的に酸素を供給することができるので、浄化壁１７を介しての浄化能力を永続的に機能させて維持することができるとともに、空気のみの供給のため地中に異物が残留することも無い。また、前記空気の量を調整することにより、汚染地下水の浄化状況に応じてその浄化能力を適正に変更することができる。
【００２１】
尚、分解微生物を増殖させる物質兼それを含んだ流体としてメタンを使用することもできる。この場合は、前記エアコンプレッサ２３に代えてメタン供給装置（図示せず）を設けて、汚染地下水５ａが浄化壁１７を透過する間に、前記スリット管１３より、メタンを供給して地下水５ａ中のメタン量を増やす。すると、該地下水５ａ中に生息するメタン資化性菌が増殖して、有機塩素系化合物、特にＴＣＥの分解能力が向上する。このように、前記メタンの供給量を調整することによって前記メタン資化性菌の増殖量を調整することができるので、ＴＣＥによる汚染状況に応じて、その浄化能力を調整することができる。
【００２２】
尚、所望の分解微生物が地下水５ａ中に存在しない場合や、その絶対量が少ない場合には、前記エアコンプレッサ２３とスリット管１３との間のホース２１を二股分岐して、該分岐端に分解微生物供給装置（図示せず）を接続する。そして、該装置によって分解微生物をスリット管１３を介して地下水５ａ中に補給すれば良い。
【００２３】
本発明の第二実施形態として、前記浄化壁１７を予め地上にて鉄筋篭内に収納してユニット化しておくこともできる。図２にその浄化壁ユニット３１の一部を切り欠いた斜視図を示す。
【００２４】
該浄化壁ユニット３１は、図示するように、縦鉄筋３３ａと横鉄筋３３ｂとで篭状に組み立てられた鉄筋篭３３と、該鉄筋篭３３の上方のみが開放するようにその内側に周回されて配設されたネット部材３５と、該ネット部材３５内に配設される前記スリット管１３と、該スリット管１３とネット部材３５との間に充填された砕石や砂礫１５と、該砕石や砂礫１５の上部に充填されるベントナイト１９とで構成される。
【００２５】
前記鉄筋篭３３は、複数の縦鉄筋３３ａを平断面矩形状に配置して、その複数の縦鉄筋３３ａの外側に複数の横鉄筋３３ｂを掛け渡し巻き付け固定して構成される周知のものである。この鉄筋篭３３の内側には、ネット部材３５として鉄系の素材からなる金網３５が、上方が開放した袋状に形成されて設けられ前記鉄筋篭３３とは溶接などで固定される。
【００２６】
前記金網３５のメッシュは、充填される砕石や砂礫１５等の粒度に応じて設定されるが、基本的には透水性を損ねないとともに、前記砕石や砂礫１５が漏出しなければ問題は無い。
【００２７】
前記袋状の金網３５の内側には、前記複数のスリット管１３が、そのスリット１３ａの方向を鉄筋篭３３の幅方向（図中左右方向）に向けて配置される。スリット管１３の幅方向の配置ピッチは、スリット１３ａから噴出される流体が鉄筋篭３３の幅方向に満遍なく到達するように設定される。そして、該スリット管１３の周囲には砕石や砂礫１５が前記スリット１３ａの上端よりも高く充填され、その砕石や砂礫１５の上には、スリット管１３の固定用であるとともに浄化壁ユニット３１の上端閉塞用でもあるベンドナイト１９が充填される。
【００２８】
尚、上記以外のスリット管１３の構成は、前述した構成と同じであるためその説明を割愛する。
【００２９】
かような構成の浄化壁ユニット３１は、以下に説明するように現場にて容易に配置できる。
【００３０】
先ず、汚染地下水が流れる帯水層を上下方向に横断するように、該帯水層より広幅でかつ深い略直方体状の溝穴を地盤に掘削する。そして、該溝穴内に前記浄化壁ユニットを挿入し、溝穴の幅が広い場合は、その幅に応じて複数の浄化壁ユニットを隣接して配置する。次いで、浄化壁ユニットの砕石・砂礫と溝穴との隙間には透水性のシール材を充填して、浄化ユニットのベントナイトと溝穴との間にはベントナイトを充填し溝穴を閉塞する。
【００３１】
尚、前記溝穴の上端部を完全に閉塞する、すなわち上方への流体の漏洩を完全に防ぐには次のようにすれば良い。浄化壁ユニット３１を設置した際に、地表面より上端が低くなる、すなわち地表面より所定深さ埋没するように、溝穴の深さ、若しくは浄化壁ユニット３１高さを設定する。そして、該浄化壁ユニット３１を溝穴に設置した際に残る上端の溝穴部分にベントナイトを充填して閉塞する。
【００３２】
また、本浄化壁ユニット３１は、基本的には一旦設置したらそのままの状態で永続設置して使用するものであり、鉄筋篭３３、金網３５は腐食して朽ち果てても問題ないため、鉄系の素材を使用している。しかし、定期的に該浄化壁ユニット３１を地盤より取り出して、砕石や砂礫１５の目詰まり洗浄などのメンテナンスをする場合には、ステンレスなどの耐食性素材を使用するのが望ましい。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下の（ａ）〜（ｄ）に示すような種々の変形が可能である。
【００３４】
（ａ）本実施形態においては、深さ方向に均一に流体を供給するために、流体供給管１３にスリット１３ａを形成したが、浄化壁１７内に満遍なく流体を供給できればこれに限るものではなく、流体供給管１３の長手方向に適宜ピッチで多数の孔やノズルを配置しても良い。また、深さ方向に汚染物質の濃度が変化するような場合には、その濃度分布と流体の供給量分布が一致するように、孔径やノズル型番を変えて配置しても良い。
【００３５】
（ｂ）本実施形態においては、ＴＣＥを分解する分解微生物としてメタン資化性菌を使用したためメタンを供給したが、ＴＣＥ分解に、トルエン資化性菌、フェノール資化性菌、硝化細菌、プロパン酸化細菌、イソプロピレン酸化細菌などを使用した場合には、それぞれに適した増殖・活性化物質を含む流体を用いることが望ましい。
【００３６】
（ｃ）本実施形態においては、酸素を供給する流体として空気、即ち気体を用いたが液体を使用しても良い。例えば、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）、若しくはその水溶液等を使用して酸素供給することもできる。この場合、分解微生物としては、過酸化水素に対する耐性を備えている微生物を用いることが望ましい。
【００３７】
（ｄ）本実施形態においては、エアコンプレッサ２３によって、一定圧力で空気を流体供給管１３に供給したが、空気を確実に汚染地下水に供給できればこれに限るものではなく、空気を超高圧（例えば２〜１０気圧）をもって間欠的（例えば、１／３０〜１／５Ｈｚの周期）に流体供給管１３に供給することで、汚染地下水中に前記間欠タイミングをもって瞬時に吹き込んでも良い。この場合の装置構成としては、流体供給管１３の上端に接続される高圧間欠注入装置と、該高圧間欠注入装置にホースなどを介して超高圧の空気を供給するエアコンプレッサとからなる構成が挙げられる。
【００３８】
この高圧間欠注入装置は、エアコンプレッサから供給された高圧空気を貯留するタンクと、このタンク内の高圧空気を間欠的に排出する間欠バルブとを備え、タンク内の圧力が所定圧以上になると間欠バルブが瞬時に開弁して高圧空気を流体供給管１３に供給するとともに、この吐出によってタンク内圧力が低下されると間欠バルブは瞬時に閉弁される構造となっており、高圧空気を短時間の間隔でパルス状にして間欠的に供給し続けることができる。
【００３９】
そして、この構成では、短時間間隔のパルス状にして供給するから、前記空気の吹き込み時の圧力をより超高圧にして、より遠くまで到達させることができて、流体供給管一本当たりの浄化範囲を拡大することが可能となる。したがい、流体供給管の配置ピッチを大きくして、流体供給管の配置本数を減らすことができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に示す発明によれば、有機物分解微生物を増殖・活性化させる物質を壁体内に供給して、汚染地下水内の有機物分解微生物を増殖・活性化するので、該物質を永続的に供給することによって、永続的に浄化能力を維持することができる。
更には、前記物質の量、種類を調整することにより、汚染地下水の浄化状況に応じてその浄化能力を調整することができる。
【００４１】
請求項２に示す発明によれば、メタンの供給量を調整することによって前記メタン資化性菌の増殖量を調整することができるので、ＴＣＥによる汚染状況に応じてその浄化能力を調整することが可能となる。
また、酸素の供給量を調整することによって分解の促進度を調整できるので、特に芳香族炭化水素による汚染状況に応じて、その浄化能力を調整することが可能となる。
更には、メタン若しくは酸素のみの供給によって浄化できるため、地中に異物を残留することも無い。
【００４２】
請求項３に示す発明によれば、前記透水性の壁体が予めユニット化されているので、現場での施工期間を著しく短縮することができる。また、規格化が可能となり、大量生産することで大幅なコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚染地下水の浄化方法の第一実施形態を示す斜視断面図である。
【図２】本発明の第二実施形態としての浄化壁ユニットを示す一部切り欠き斜視図である。
【図３】従来の浄化壁を用いた浄化方法を示す斜視断面図である。
【符号の説明】
１  地盤                                ３  不帯水層
５  帯水層                              ５ａ  地下水、汚染地下水、水脈
５ｂ  浄化された地下水                  ５ｃ  帯水層上端
７  不透水層、難水層
１０  浄化壁、壁体                      １０ａ  溝穴
１０ｂ  鉄粉、過酸化マグネシウム        １０ｃ  砂、砕石、砂礫
１３  スリット管（流体供給管）          １３ａ  スリット（流体噴出口）
１５  砕石、砂礫                        １７  浄化壁
１９  ベンドナイト                      ２１  ホース
２３  エアコンプレッサ                  ２５  空気層流
３１  浄化壁ユニット（ユニット化した透水性の壁体）
３３  鉄筋篭                            ３３ａ  縦鉄筋
３３ｂ  横鉄筋                          ３５  ネット部材、金網
【図１】
0003724287.tif 000002
【図２】
0003724287.tif 000003
【図３】
0003724287.tif 000004