(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部から地下水を汲み上げるパイプ状の攪拌軸の下部に攪拌翼を設けた施工装置を、地下水位以下の地盤中に揮発性有機化合物で汚染された汚染層が存在する地盤中に貫入し、該攪拌軸により地下水を汲み上げ、地下水位を前記汚染層よりも低い位置まで低下させ、この地下水の汲み上げにより前記揮発性有機化合物を地上に回収する第１工程と、次いで、地下水の汲み上げを継続し、該地下水の水位より上方で攪拌翼の回転域の地盤中に生石灰を投入し、該攪拌軸を引き上げながら回転させて混合攪拌を行い、反応熱により土壌中に残存する揮発性有機化合物を蒸発させて地上に回収する第２工程と、を行うことを特徴とする汚染地盤の浄化方法。
【請求項２】
前記施工装置が、先端部から地下水を汲み上げる一対のパイプ状の攪拌軸と、該一対の攪拌軸の間に設置される生石灰投入管とを設けてなることを特徴とする請求項１記載の汚染地盤の浄化方法。
【請求項３】
前記第２工程において、地下水の水位より上方で攪拌翼の回転域の地盤中の温度を検知し、生石灰の投入量、攪拌翼の回転数又は攪拌軸の引き上げ速度を調節して、前記温度を前記揮発性有機化合物の沸点以上の温度に維持して行うことを特徴とする請求項１又は２記載の汚染地盤の浄化方法。
【請求項４】
回転駆動機に昇降自在、且つ回転自在に吊り下げられ、下方に攪拌翼を備え、先端部から地下水を汲み上げ、又は先端部から水を排出する一対のパイプ状の攪拌軸と、該一対の攪拌軸の間に設置される生石灰投入管と、該生石灰投入管の投入口近傍に付設される温度検知器と、を備え汚染地盤の浄化に用いることを特徴とする施工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、揮発性有機化合物で汚染された地盤を効率的に浄化できる汚染地盤の浄化方法及びこれに用いる施工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トリクロロエチレンなどの揮発性有機化合物は、脱脂洗浄力に優れるため半導体製造工程における溶剤やドライクリーニングなどで使用されているが、人体には好ましくない物質と言われ、環境庁の規制対象物質となっている。これらの揮発性有機化合物は、比重が水の１．３〜１．６倍もあり、重い液体であり、漏洩などにより地盤にしみ込むと、地下水や地下水中を下降し汚染層を広げる傾向にある。
【０００３】
従来、揮発性有機化合物で汚染された地盤を浄化する方法として、生石灰を土壌に混合することにより生じる水和熱を利用して揮発性有機化合物をガス化して回収する方法が提案されている（特開平８−１１２５８６号公報）。この方法は、浄化対象の土壌区域への地下水の流入を防止した後、該土壌に生石灰と空気を噴射し、攪拌混合して生石灰により粘性土を脱水し、土粒子と団粒化を生じしめて、該土壌を通気性のよい土壌に変化させ、揮発性有機化合物を除去するものであり、粘性土壌における浄化方法として有効な方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法は、揮発性有機化合物の除去を生石灰と土壌の混合により生じる水和熱のみに依存しているため、汚染の状況によっては生石灰の多量の投入が必要となり、生石灰のコストがかかるのみならず、周辺地盤へ変位を与えたり、地表での盛り上がりを大きくしてしまうなどの問題があった。
【０００５】
従って、本発明の目的は、生石灰を土壌に混合することにより生じる水和熱を利用して揮発性有機化合物をガス化して回収する方法において、生石灰の使用をできる限り減少させることにより、添加材のコストを抑制すると共に、周辺地盤への変位や地表の盛り上がりの問題を解消することができる汚染地盤の浄化方法及びこれに用いる施工装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、従来のいわゆる粉体改良材により地盤を改良する粉体噴射攪拌工法で使用する施工装置を利用して、該施工装置を汚染層の所定の深度まで貫入し、予め、地下水を汲み上げて液状の揮発性有機化合物を地下水と共に地上に回収すれば、その後の生石灰の投入量が減らせると共に、汚染地盤の攪拌翼回転領域内の透気性が向上し、揮発性有機化合物の蒸発がし易くなることなどを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明（１）は、先端部から地下水を汲み上げるパイプ状の攪拌軸の下部に攪拌翼を設けた施工装置を、地下水位以下の地盤中に揮発性有機化合物で汚染された汚染層が存在する地盤中に貫入し、該攪拌軸により地下水を汲み上げ、地下水位を前記汚染層よりも低い位置まで低下させ、この地下水の汲み上げにより前記揮発性有機化合物を地上に回収する第１工程と、次いで、地下水の汲み上げを継続し、該地下水の水位より上方で攪拌翼の回転域の地盤中に生石灰を投入し、該攪拌軸を引き上げながら回転させて混合攪拌を行い、反応熱により土壌中に残存する揮発性有機化合物を蒸発させて地上に回収する第２工程と、を行う汚染地盤の浄化方法を提供することにある。かかる構成を採ることにより、第１工程において、汚染地盤の間隙に存在する液状の揮発性有機化合物を地下水と共に地上に回収できる。一方、地下水の汲み上げにより、汚染地盤の攪拌翼回転領域内の透気性が向上し、第２工程におけるガス状の揮発性有機化合物の地上での回収が容易となる。更に、第２工程において、生石灰の投入量が減らせるため、添加材のコストを抑制すると共に、周辺地盤への変位や地表の盛り上がりの問題を解消することができる。
【０００８】
また、本発明（２）は、前記施工装置が、先端部から地下水を汲み上げる一対のパイプ状の攪拌軸と、該一対の攪拌軸の間に設置される生石灰投入管とを設けてなる汚染地盤の浄化方法を提供するものである。かかる構成を採ることにより、攪拌軸が１軸型の施工装置に比べて、攪拌翼回転領域が広くなり、施工効率が高まると共に、汚染地盤の攪拌翼回転領域内に生石灰の投入が楽に行える。
【０００９】
また、本発明（３）は、前記第２工程において、地下水の水位より上方で攪拌翼の回転域の地盤中の温度を検知し、生石灰の投入量、攪拌翼の回転数又は攪拌軸の引き上げ速度を調節して、前記温度を前記揮発性有機化合物の沸点以上の温度に維持して行う汚染地盤の浄化方法を提供するものである。これにより、例えば、沸点が８７．１℃のトリクロロエチレンで汚染された地盤を浄化する第２工程の場合、検知温度が当該沸点以下になれば、生石灰の投入量を増やす(a) か、攪拌翼の回転数を上げる(b) か、攪拌軸の引き上げ速度を減ずる(c) か、のいずれか一つ以上の方法を実施するように制御系を組めば、生石灰の使用量を必要最小限とすることができる。
【００１０】
また、本発明（４）は、回転駆動機に昇降自在、且つ回転自在に吊り下げられ、下方に攪拌翼を備え、先端部から地下水を汲み上げ、又は先端部から水を排出する一対のパイプ状の攪拌軸と、該一対の攪拌軸の間に設置される生石灰投入管と、該生石灰投入管の投入口近傍に付設される温度検知器と、を備え汚染地盤の浄化に用いる施工装置を提供するものである。これにより、浄化の対象となる揮発性有機化合物の沸点に温度を設定し、これより低い温度を検知した場合、上記(a) 〜(c) のいずれか１つ以上の方法を実施する制御系を更に付設すれば、上記（３）の発明を効率よく実施できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態例における汚染地盤の浄化方法について、図１及び図２を参照して説明する。図１（Ａ）〜（Ｃ）は本実施の形態例における第１工程を説明する図、図１（Ｃ）及び図２（Ｄ）、（Ｅ）は第２工程を説明する図をそれぞれ示す。図中、揮発性有機化合物で汚染された汚染層Ｂは、自然地下水位ＷＬ以下の地盤中に存在するものであれば、本発明の対象土であり、土質は特に制限はない。
【００１２】
本例の汚染地盤の浄化方法は、揮発性有機化合物で汚染された地盤について、ボーリングを行い、汚染物質や汚染の程度などの汚染状況を把握することで始められる。その後、先ず、施工装置１０は揮発性有機化合物で汚染された地盤上の地表面にセットされ、次いで、地下水位ＷＬ以下の地盤中に揮発性有機化合物で汚染された汚染層Ｂが存在する地盤中の所定の深度Ｂ１まで貫入する（図１（Ａ）及び（Ｂ））。
【００１３】
施工装置１０は、回転駆動機４に昇降自在、且つ回転自在に吊り下げられ、下方に攪拌翼３を備え、先端の開口（不図示）から地下水を汲み上げ、又は水を排出する一対のパイプ状の攪拌軸１、１と、該一対の攪拌軸１、１の間に設置される生石灰投入管２と、該生石灰投入管２の投入口近傍に付設される温度検知器５と、を備えるものである。生石灰投入管２は地表から生石灰が供給され、これを生石灰投入管２の先端から円滑に排出できるものであれば、特に制限されず、例えば、中央の回転軸周りに付設されるスパイラル状の搬送翼に生石灰を乗せて搬送する投入管などが使用できる。また、施工装置１０は攪拌軸が１本の１軸型も使用できる。１軸型施工装置は、回転駆動機に昇降自在、且つ回転自在に吊り下げられ、下方に攪拌翼を備え、先端の開口から地下水を汲み上げ、又は水を排出する１本のパイプ状の攪拌軸を備えるものであり、この場合、生石灰投入管は生石灰投入口が攪拌翼より上で、攪拌翼回転領域内に位置するように配置する。また、本発明の施工装置において、生石灰投入管は施工装置と一体的に付設されるものの他、別途の装置として作動させてもよい。
【００１４】
施工装置１０を汚染層Ｂが存在する地盤中の所定の深度まで貫入する方法は、特に制限されないが、攪拌軸１、１を回転させながら貫入すれば浄化の対象土がほぐされ、透気性が高まる点で好適である。この場合、攪拌軸１、１の回転方向は特に制限されない。また、地中貫入の際、貫入障害が発生した場合、攪拌軸１、１の先端から水を噴射させ障害物を排除して貫入を続行することもできる。
【００１５】
施工装置１０を地盤中の所定の深度まで貫入したら、攪拌軸１、１の先端の開口（不図示）から地下水を汲み上げ、地下水位を前記汚染層よりも低い位置Ｂ１まで低下させる（図１（Ｃ））。この地下水の汲み上げは貫入途中で行ってもよい。地下水の汲み上げにより、汚染地盤の間隙に存在する液状の揮発性有機化合物は地下水と共に地上に回収される。また、汚染地盤の攪拌翼回転領域内６の透気性が向上し、第２工程におけるガス状の揮発性有機化合物の地上での回収が容易となる。地上に回収された揮発性有機化合物を含有する地下水は、公知の方法の分離手段にかけられ、水と揮発性有機化合物にそれぞれ分けられる。
【００１６】
第２工程は、地下水の汲み上げを継続し、該地下水の水位より上方で攪拌翼１、１の回転域の地盤中６に生石灰投入管２から生石灰を投入し、該攪拌軸１、１を引き上げながら回転させて混合攪拌を行い、反応熱により土壌中に残存する揮発性有機化合物を蒸発させてガス状で地上に回収する工程である。この場合、第１工程における地下水の汲み上げで浄化の対象となる地盤の通気性が改善されているため、ガス化された揮発性有機化合物は容易に地表に向けて上昇する。
【００１７】
この第２工程においては、地下水の水位より上方で攪拌翼１、１の回転域の地盤中６の温度を生石灰投入管２の先端部分に設置された温度検知器５で検知し、生石灰の投入量、攪拌翼３の回転数又は攪拌軸１、１の引き上げ速度を調節して、前記温度を前記揮発性有機化合物の沸点以上の温度に維持して行うと、残存する揮発性有機化合物が確実にガス化される点で好適である。具体的には、例えば、沸点が８７．１℃のトリクロロエチレンで汚染された地盤を浄化する場合、検知温度が当該沸点以下になれば、生石灰の投入量を増やす(a) か、攪拌翼の回転数を上げる(b) か、攪拌軸の引き上げ速度を減ずる(c) か、のいずれか一つ以上の方法を実施すればよい。この実施は手動又は自動制御で行うことができる。上記(a) 〜(c) の方法はいずれも水和反応を促進して反応熱を発生させる操作である。また、検知温度が当該沸点を大きく越えるような場合には、生石灰の投入量を停止する等の措置を採れば、生石灰の無駄な使用を抑制できる。
【００１８】
本例では、浄化対象地盤の温度を生石灰投入管２の先端部分に設置された温度検知器５で検知しているが、温度検知器の設置場所はこれに限定されず、生石灰投入管２とは別途に設けた温度検知器を浄化対象地盤の数カ所の任意の位置に設置してもよく、また、予め、実験室的模擬実験で解析を行い、ある位置の温度を測定することで、浄化対象地盤の温度を代表させるようにしてもよい。
【００１９】
第２工程において、攪拌軸１、１を引き上げる際の攪拌軸の回転方向としては、特に制限されないが、攪拌翼３による攪拌混合で土壌を押し上げる方向で行うことが好適であり、また、２軸型の場合、攪拌混合を十分に行わせるために、互いに逆回転とすることもできる。
【００２０】
反応熱によりガス化された揮発性有機化合物は、透気性が改善された浄化対象土の中を上昇して地表のフード７内に回収される。この際、別途の手段で浄化対象土に空気を噴射してもよく、また、負圧をかけて吸引することにより回収効率を高めてもよい。フード７内に回収されたガス状揮発性有機化合物は、活性炭による吸着等の方法で回収される（図２（Ｄ）及び（Ｅ））。第２工程において、浄化対象土の温度が揮発性有機化合物の沸点以上に維持された状態が継続する中で、フード７内に回収されたガス中に揮発性有機化合物が検出されなくなった時点で浄化の終了が確認され、浄化済地盤８を得ることができる。
【００２１】
揮発性有機化合物で汚染された汚染層が、平面方向で広範囲に亘る場合、施工装置１０を移動させ、上記方法を繰り返し行うことで、揮発性有機化合物を汚染層から除去することができる。また、本例においては、揮発性有機化合物で汚染された汚染地盤の周りを止水壁を設けて行えば、地下水の汲み上げがより効率的に行える点で好ましい。
【００２２】
本発明において、揮発性有機化合物としては、例えば、トリクロロエチレン（沸点８７．１℃、比重１．４７６２（１５℃））、テトラクロロエチレン（沸点１２１℃、比重１．６３１１（１５℃））、クロロホルム（沸点６２℃、比重１．４９８５（１５℃））などの揮発性有機塩素化合物が挙げられる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明（１）によれば、第１工程において、汚染地盤の間隙に存在する液状の揮発性有機化合物を地下水と共に地上に回収できる。一方、地下水の汲み上げにより、汚染地盤の攪拌翼回転領域内の透気性が向上し、第２工程におけるガス状の揮発性有機化合物の地上での回収が容易となる。更に、第２工程において、生石灰の投入量が減らせるため、添加材のコストを抑制すると共に、周辺地盤への変位や地表の盛り上がりの問題を解消することができる。
【００２４】
また、本発明（２）によれば、攪拌軸が１軸型の施工装置に比べて、攪拌翼回転領域が広くなり、施工効率が高まると共に、汚染地盤の攪拌翼回転領域内に生石灰の投入が楽に行える。
また、本発明（３）によれば、例えば、沸点が８７．１℃のトリクロロエチレンで汚染された地盤を浄化する場合、検知温度が当該沸点以下になれば、生石灰の投入量を増やす(a) か、攪拌翼の回転数を上げる(b) か、攪拌軸の引き上げ速度を減ずる(c) か、のいずれか一つ以上の方法を実施するように制御系を組めば、揮発性有機化合物のガス化を確実に行えると共に、上記(b) 及び(c) の方法を適宜に組み合わせれば、生石灰の使用量を必要最小限とすることができる。
また、本発明（４）によれば、浄化の対象となる揮発性有機化合物の沸点に温度を設定し、これより低い温度を検知した場合、上記(a) 〜(c) のいずれか１つ以上の方法を実施する制御系を更に付設すれば、上記（３）の発明を効率よく実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は本実施の形態例における第１工程を説明する図である。
【図２】（Ｄ）、（Ｅ）は第２工程を説明する図である。
【符号の説明】
１  攪拌軸
２  生石灰投入管
３  攪拌翼
４  回転駆動機
５  温度検知器
６  攪拌翼の回転域地盤（浄化対象土）
７  フード
８  浄化済地盤
１０  施工装置
【図１】
0003658318.tif 000002
【図２】
0003658318.tif 000003