(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水に溶解して拡散する有害物質で汚染された汚染地盤に削孔して注入井を挿入し、該注入井に設けられた注入用ノズルから汚染地盤中に、前記有害物質を不溶化させる不溶化剤を注入する汚染地盤の浄化方法であって、 該注入井の上端には、エアコンプレッサで発生される高圧の圧搾空気が供給管を介して導入されるタンクと、該タンク内の圧力が所定圧以上になると瞬時に開弁して圧搾空気を排出するとともに、この排出によってタンク内圧力が低下すると瞬時に閉弁して、圧搾空気を短い間欠タイミングでパルス状に排出する間欠バルブとを備えた高圧間欠注入装置を接続するとともに、
該高圧間欠注入装置の吐出側の供給経路には、これに連通させて不溶化剤を圧搾空気に添加する不溶化剤供給設備を設けて、該不溶化剤を圧搾空気と共に汚染地盤中に噴射注入することを特徴とする汚染地盤の浄化方法。
【請求項２】
前記不溶化剤には、不溶化させる有害物質に応じて硫化ナトリウム、硫酸第１鉄、次亜塩素酸ソーダ、水ガラス、セメントミルク等を用いることを特徴とする請求項１に記載の汚染地盤の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重金属類によって汚染された汚染地盤の浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属精製工場や化学工場等では、水銀、六価クロム、カドミウム等の重金属類の有害物質を取り扱うことが多く、その敷地内の地盤には前記重金属類が長年にわたって徐々に蓄積され汚染されている場合がある。
これらの一部は地盤中に浸透して地下水に溶け、当該地下水によって運ばれ周囲に拡散し重大な環境問題となる虞がある。
【０００３】
このため、汚染領域拡大防止策として、汚染範囲の地盤を掘削し、地上に設置した汚染土壌処理プラントにて、若しくはその現場にて、掘削土を攪拌しながら不溶化剤を添加・混合して地下水に溶け難くして（不溶化処理）、その後に前記掘削土を埋め戻す方法が採られている（特許第２８１３８７８号参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、汚染領域が深い場合は、その汚染領域上方の土壌が汚染されていなくても、掘削上の関係から汚染領域と一緒に掘削しなければならず、掘削規模が大きくなって、掘削費用や掘削日数が増加し施工費用が高くなる。
【０００５】
また、汚染の深さが場所によって著しく異なる場合にあっても、掘削上の関係から汚染領域の周囲の土壌も汚染領域と同じ深さまで掘削しなければならない場合があり、前述と同様に施工費用が高くなる。
【０００６】
更には、汚染領域の深さが、汚染の平面範囲と比較して深い場合には、前記掘削に際して汚染範囲の強固な土留め工が必要となり施工費用が高くなる。
【０００７】
また、前記施工の際には、汚染領域の掘削に伴って有害物質が飛散、またはその時の降雨によって有害物質が流出などして逆に汚染領域が拡大する虞がある等の問題がある。
【０００８】
本発明はかかる課題に鑑みて成されたもので、汚染領域が深い場合であっても大規模な掘削をすることなく廉価に汚染地盤中の有害物質を不溶化処理することができる汚染地盤の浄化方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、水に溶解して拡散する有害物質で汚染された汚染地盤に削孔して注入井を挿入し、該注入井に設けられた注入用ノズルから汚染地盤中に、前記有害物質を不溶化させる不溶化剤を注入する汚染地盤の浄化方法であって、該注入井の上端には、エアコンプレッサで発生される高圧の圧搾空気が供給管を介して導入されるタンクと、該タンク内の圧力が所定圧以上になると瞬時に開弁して圧搾空気を排出するとともに、この排出によってタンク内圧力が低下すると瞬時に閉弁して、圧搾空気を短い間欠タイミングでパルス状に排出する間欠バルブとを備えた高圧間欠注入装置を接続するとともに、 該高圧間欠注入装置の吐出側の供給経路には、これに連通させて不溶化剤を圧搾空気に添加する不溶化剤供給設備を設けて、該不溶化剤を圧搾空気と共に汚染地盤中に噴射注入することを特徴とする。
【００１０】
上記方法によれば、汚染地盤に削孔して注入井を挿入し不溶化剤を汚染地盤中に注入することができるので、注入井が入る程度の大きさの孔を掘れば汚染領域を局所的に不溶化処理をすることができる。したがい、汚染領域が深い場合であっても、大規模な掘削をすることなく該汚染領域のみ不溶化処理できる。すなわち、汚染領域上やその周囲の未汚染領域の地盤を掘削することなく、また強固な土留め工も要せず不溶化処理をすることができて施工費用を著しく低減することができる。
また、大規模な掘削をしないため、掘削の際の有害物質の飛散、流出を可及的に抑えることができる。
【００１１】
前記不溶化剤は、エアコンプレッサで発生される高圧（例えば、２〜１０気圧）の圧搾空気を供給管を介してタンクに貯留し、この貯留した圧搾空気は、タンク内の圧力が所定圧以上になると瞬時に開弁して高圧空気を排出するとともに、この排出によってタンク内圧力が低下されると瞬時に閉弁される間欠バルブによって短い間欠タイミングでパルス状に排出して、この高圧の圧搾空気とともに噴射注入する。
【００１２】
即ち、注入井から高圧（例えば２〜１０気圧）の空気が短時間の間隔でパルス状になって間欠的（例えば、1/30〜1/5HZの周期）に供給されるため、空気の吹き込み時の圧力をより高圧にして汚染地盤中により遠くまで吹き込ませることができる。そして、この空気とともに不溶化剤が土壌内に吹き込まれるので、注入井から汚染地盤中に注入される不溶化剤はより遠くかつより広い範囲に拡散して到達されることになり、汚染地盤中の汚染物質を広範囲に亘って不溶化処理し得る。したがい、１基当たりの注入井での不溶化処理可能領域を大幅に拡大することが可能になる。また、不溶化剤の爆発的注入はパルス状にされて間欠的に継続して繰り返されるため、注入の度に地盤の堆積状況に変化を及ぼして不溶化剤の通り道がランダムになり易く、地盤全体を可及的にほぼ均一に浄化することができる。
【００１３】
ここで、請求項２に示す発明のように、前記不溶化剤には、不溶化させる有害物質に応じて硫化ナトリウム、硫酸第１鉄、次亜塩素酸ソーダ、水ガラス、セメントミルク等を用いることができる。
硫化ナトリウムはカドミウム、水銀、鉛等の不溶化に適し、硫酸第１鉄は六価クロムに、次亜塩素酸ソーダはシアンに、水ガラスおよびセメントミルクは鉛、水銀、ＰＣＢ等にそれぞれ適する。
【００１４】
【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は本発明の汚染地盤の浄化方法の第１実施形態を示し、同図は浄化方法に用いられる浄化装置の全体構成を概略的に示す断面図である。
【００１５】
本発明の汚染地盤の浄化方法の基本とするところは、汚染地盤１２に注入井１４を挿入し、該注入井１４に注入用ノズル１４ａを設け、該注入井１４に不溶化剤を添加した高圧の圧搾空気を短時間の間隔でパルス状にして間欠的に供給し、この注入井１４の注入用ノズル１４ａから高圧の浄化促進成分を所定の短い間欠タイミングをもって該汚染地盤１２中に爆発的に吹き込むことにある。
【００１６】
即ち、本発明の汚染地盤の浄化方法は図１に示す浄化装置１０をもって達成できる。この浄化装置１０は、汚染地盤１２に挿入される注入井１４と、この注入井１４の上端部に取り付けられて高圧の圧搾空気を短時間の間隔でパルス状にして間欠的に該注入井１４に供給する高圧間欠注入装置１６と、該圧搾空気の供給経路１８に接続され不溶化剤を圧搾空気に添加する不溶化剤供給設備２０とを備えて構成される。
【００１７】
上記汚染地盤１２は、水銀、六価クロム、カドミウム等の重金属類を扱う金属精錬工場や化学工場の敷地内に位置し、該汚染地盤１２深部には長年に亘って徐々に蓄積された前記重金属類が滞留している。
【００１８】
かような汚染地盤１２には、鉛直にボーリングして削孔を形成し、該削孔に上記注入井１４を挿入する。該注入井１４は所定長さのパイプで形成され、これの下端部に設けられる注入用ノズル１４ａは汚染地盤１２の所定深度に位置するとともに、該注入井１４の上端部は地表に突出した状態にある。前記削孔は注入井１４が入る程度の大きさの孔であり、該削孔に挿入した前記注入ノズル１４ａから、汚染地盤１２中の所定深度に局所的に不溶化剤を注入できるようになっている。このため、大規模な掘削をすることなく不溶化処理できる。
【００１９】
上記高圧間欠注入装置１６は上記注入井１４の上端に接続され、該高圧間欠注入装置１６にはエアコンプレッサ２２で発生される高圧（例えば、２〜１０気圧）の圧搾空気が供給管１８ａを介して導入される。該高圧間欠注入装置１６は、図示省略したが圧搾空気を貯留するタンクと、このタンク内の圧搾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排出するとともに、この排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いる。
【００２０】
従って、エアコンプレッサ２２から圧搾空気が供給される間は、高圧間欠注入装置１６はタンク内の高圧空気を短時間の間隔でパルス状にして間欠的（例えば、1/30〜1/5HZの周期）に排出し続け、この圧搾空気は上記注入井１４に供給される。すると、この高圧の圧搾空気は注入井１４の下端部の注入用ノズル１４ａから所定の間欠タイミングをもって瞬間的に汚染地盤１２中に注入される。この注入の際、圧搾空気は爆発的に注入用ノズル１４ａから吹き出され、この時の吹き出しエネルギーは著しく大きなものとなる。
【００２１】
上記不溶化剤供給設備２０としては、不溶化剤を溜める貯蔵タンク２４が設けられ、この貯蔵タンク２４は流量調整バルブ２６を介して管路２４ａで高圧間欠注入装置１６の吐出側の供給経路１８に連通される。ここで供給経路１８とは、圧搾空気をエアコンプレッサ２２から汚染地盤１２中に供給する経路であり、該エアコンプレッサ２２と高圧間欠注入装置１６とを結ぶ上記供給管１８ａ、および該高圧間欠注入装置１６自体、更に、注入井１４を含むものとする。そして、該流量調整バルブ２６を開弁することにより、貯蔵タンク２４内の不溶化剤は圧搾空気中に添加され、かつ、この添加量は該流量調整バルブ２６の開度調節により制御される。
【００２２】
上記貯蔵タンク２４に溜められる不溶化剤は、前記重金属類と化学反応して、該重金属を水に難溶な金属塩類等に変えて土壌中に固定するものであり、例えば、硫化ナトリウム、硫酸第１鉄、次亜塩素酸ソーダ等が挙げられる。また、重金属を物理的に覆うことによりその漏出を防ぐものとして水ガラスやセメントミルク等が挙げられる。
【００２３】
前記圧搾空気は、基本的には前記不溶化剤を汚染地盤１２中に搬送する搬送媒体として機能する。ただし、汚染物質が有機系化合物の場合には、この圧搾空気は、それに含まれる酸素により、有機系化合物を分解する好気性微生物の活性を促進する作用も奏する。
【００２４】
従って、本第１実施形態の汚染地盤の浄化方法では、上記浄化装置１０のエアコンプレッサ２２を駆動して圧搾空気を高圧間欠注入装置１６に供給することにより、高圧の圧搾空気は注入井１４の注入用ノズル１４ａから汚染地盤１２中に注入される。このとき、不溶化剤供給設備２０の流量調整バルブ２６を開弁しておくことにより、貯蔵タンク２４内の不溶化剤が上記圧搾空気とともに汚染地盤１２中に注入される。
【００２５】
そして、汚染地盤１２中に注入される不溶化剤は、上記高圧間欠注入装置１６によって高圧をもって短時間の間隔でパルス状にされて所定の間欠タイミングで供給されるため、注入用ノズル１４ａから汚染地盤１２中に爆発的に吹き込まれ、より遠くかつより広範囲に到達されることになる。また、上記不溶化剤の爆発的注入は間欠的に繰り返されるため、注入の度に汚染地盤１２の堆積状況に変化を及ぼして不溶化剤の通り道がランダムになり易く、汚染地盤１２全体がほぼ均一に浄化される。更に、上記流量調整バルブ２６の開度調整により不溶化剤の流量制御が可能となり、注入成分の濃度の管理を容易にし無駄が無くなる。
【００２６】
このように汚染地盤１２に注入された不溶化剤はより広範囲に拡散されるため、１基当たりの注入井１４での不溶化処理領域を拡大することができ、一定の領域の汚染地盤の不溶化を行うには浄化装置１０全体の注入井１４の本数を減らすことができる。
【００２７】
因に、高圧間欠注入装置１６を介して不溶化剤を汚染地盤１２中に注入するにあたって、一定期間毎に汚染地盤１２から発生ガス、土壌、浸出水をサンプリングして分析し、その不溶化処理度合いをモニタリングし、その結果が安定化したと判断された時点で浄化装置１０の運転を停止して浄化処理を完了させる。
【００２８】
図２は本発明の第２実施形態を示し、上記実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。同図は浄化装置の全体構成を概略的に示す断面図である。
【００２９】
この第２実施形態の汚染地盤の浄化方法では、汚染地盤１２に挿入した吸引井３０からガス状物質を回収し、この回収したガス状物質を浄化処理により無害化して排出するものである。ガス状物質とは、汚染物質の不溶化処理の際の化学反応により発生する反応ガスや注入井１４から供給した余剰ガス等が挙げられる。
【００３０】
即ち、この実施形態の浄化方法を達成するための浄化装置１０ａは、前記実施形態の浄化装置１０に地盤１２中のガス状物質を吸引するための吸引井３０を設けて構成される。この吸引井３０は上記注入井１４と同様にパイプで形成され、１つの注入井１４に対して、この注入井１４を囲むように所定距離を設けて複数本の吸引井３０が配置される。それぞれの吸引井３０の下端部は汚染地盤１２中の汚染物質の拡散層Ｓに挿入されるとともに、その下端部には適宜長さに亘ってガス状物質を吸引するためのスリットや多孔の開口部が形成される。
【００３１】
また、吸引井３０の地上に突出された上端部には、気液分離装置３２を介してガス吸引用の吸引ポンプ３４が接続される。そして、該吸引ポンプ３４を稼働することにより、上記吸引井３０の開口部から、土壌の不溶化処理時に発生する反応ガスや、上記注入井１４から不溶化剤をガス（霧）状にして注入した際の余剰ガス、および土壌中の水分等が吸引される。このように吸引井３０で吸引された水分混じりのガス状物質は、気液分離装置３２で分離された後に気体のみが該吸引ポンプ３４に吸引される。そして、吸引ポンプ３４で吸引された気体は排出ガス浄化装置３６に送り込まれ、ここで気体は浄化処理されて無害化された後に、浄化ガス排気設備３８から大気中に放出される。
【００３２】
従って、この第２実施形態では注入井１４から不溶化剤を汚染地盤１２中に注入する一方、吸引井３０から吸引するので、この吸引により注入井１４から供給される不溶化剤がより拡散し易くなる。このため、上記注入井１４から高圧間欠注入装置１６を介して不溶化剤が爆発的に吹き込まれることと相俟って、浄化可能領域を著しく拡大することができる。
【００３３】
また、汚染地盤１２中の反応ガスや余剰ガスが自然に大気中に放出される前に上記吸引井３０で捕集することができるため、大気汚染を防止することができる。
【００３４】
従って、この実施形態では汚染地盤１２の浄化・安定化が短期間のうちに行われるため、特に早期の跡地利用や環境保全に有益であるとともに、周辺環境に配慮することができる。
【００３５】
尚、図３に示すように、注入井１４と吸引井３０とを交互に付け替えて繰り返し不溶化処理を行うことで前記ガス状物質の回収率を向上できるとともに、不溶化剤を地盤中に広く拡散することができる。
【００３６】
即ち、注入井１４にて不溶化剤を吹き込んで近隣の吸引井３０でガス状物質を概ね吸引する。次いで、前記注入井１４が挿入されていた削孔に吸引井３０を挿入し、該吸引井３０が挿入されていた削孔に前記注入井１４を挿入する。そして、不溶化剤を吹き込んで吸引井３０でガス状物質の吸引する。かかる一連のルーチンを繰り返すことで、前記汚染地盤１２の土壌に吸着されたガス状物質も強制的に吸引されて、該ガス状物質の回収率を著しく向上できる。また、吹き込みと吸引の繰り返しにより、汚染地盤１２中の前記通り道が拡縮して、地盤１２がゆるくなり、前記通り道を更に延長し広げることができて、不溶化剤を更に広い範囲まで拡散することができる。
【００３７】
図４は本発明の第３実施形態を示し、上記実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。同図は浄化装置の要部を示す断面図である。
【００３８】
即ち、この第３実施形態の浄化方法は、注入井１４の注入用ノズル１４ａを汚染地盤１２中で昇降自在とし、不溶化剤の注入位置を上下方向に調整するようにしたもので、上記注入井１４は、汚染地盤１２中に配置される部分の外周を内外方向に連通するガイド管４０で囲繞されるとともに、該ガイド管４０内に上記注入井１４の注入用ノズル１４ａを昇降可能に配置し、該注入用ノズル１４ａの上下位置を調整自在に構成してある。
【００３９】
上記ガイド管４０の内外方向に連通する構造としては、該ガイド管４０の全長に亘って上下方向に形成されるスリットを周方向に複数形成して構成される。この場合、スリットで分割された管体は適宜位置で互いに連結される。また、多孔板でガイド管４０を形成することによっても達成される。
【００４０】
上記注入井１４は上記ガイド管４０より長く形成され、注入用ノズル１４ａがガイド管４０の最深部に位置した状態で、注入井３０の上端部が地上に突出されるようにし、この突出された上端部に高圧間欠注入装置１６が取り付けられる。そして、注入井１４の外周には注入用ノズル１４ａの上方に位置してパッカー４２が取り付けられ、該パッカー４２がガイド管４０の内周に摺動自在に密接されることにより、注入用ノズル１４ａから注入される不溶化剤が上方に逃げるのを防止して、集中して汚染地盤１２中に吹き込まれるようになっている。更に望ましくは、図示省略したが注入用ノズル１４ａの下側に注入井１４と一体となって昇降し、ガイド管４０内を摺動自在に密閉するパッカーを設けることにより、注入される不溶化剤の集中度を更に向上することができる。
【００４１】
従って、この実施形態では注入井１４を昇降することにより注入用ノズル１４ａを昇降できるため、１つの注入井１４で不溶化剤の注入位置を上下変化することができる。このため、１基の注入井１４での浄化領域が更に拡大され、特に、汚染地盤１２の汚染領域の深度が大きい場合にも不溶化剤を上下方向に均等に吹き込んで、汚染領域の浄化を上下方向に均等化することができる。
【００４２】
また、有害物質の濃度分布が深さ方向で変化する場合には、深さ方向に移動しながら前記濃度分布に応じて不溶化剤の注入量を調整すれば良く、不溶化剤の過剰注入を可及的に抑えられて、その不溶化剤原料費を低減することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に示す発明は、大規模な掘削をすることなく不溶化処理ができるので、土留め工等を要せず施工費用を著しく低減することができるとともに、有害物質の飛散、流出を抑えて二次的環境汚染を可及的に抑制することができる。
また、局所的に不溶化剤を注入することができるので、効率良くピンポイントに汚染領域に不溶化剤を注入できて不溶化剤原料費等を抑え廉価に不溶化処理ができる。
【００４４】
また、エアコンプレッサで発生される高圧（例えば、２〜１０気圧）の圧搾空気を供給管を介してタンクに貯留し、この貯留した圧搾空気は、タンク内の圧力が所定圧以上になると瞬時に開弁して高圧空気を排出するとともに、この排出によってタンク内圧力が低下されると瞬時に閉弁される間欠バルブによって短い間欠タイミングでパルス状に排出して、この高圧の圧搾空気とともに不溶化剤を注入井から噴射注入するので、不溶化剤が添加された高圧の空気を短時間の間隔でパルス状になして間欠的に供給することができ、この空気とともに不溶化剤を爆発的に土壌内に吹き込むことができる。
したがい、前記不溶化剤はより遠くかつより広い範囲に拡散して到達されることになり、汚染地盤中の汚染物質を広範囲に亘って不溶化処理して、１基当たりの注入井での不溶化処理領域を大幅に拡大することが可能になる。したがい、注入井の設置本数を減らせて不溶化処理の費用を低減することができる。
【００４５】
また、不溶化剤の爆発的注入はパルス状にされて間欠的に継続して繰り返されるため、注入の度に地盤の堆積状況に変化を及ぼして不溶化剤の通り道がランダムになり易く、地盤全体を可及的にほぼ均一に浄化可能となり、不溶化剤の注入総量を減らすことができて、不溶化処理費用を更に下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る浄化装置の全体構成を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る浄化装置の全体構成を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態の変形例を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態の要部を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
１０，１０ａ，１０ｂ  浄化装置
１２  汚染地盤
１４  注入井
１４ａ  注入用ノズル
１６  高圧間欠注入装置
１８  供給経路
１８ａ  供給管
２０  不溶化剤供給設備
２４  貯蔵タンク
２４ａ  管路
２６  流量調整バルブ
３０  吸引井
３２  気液分離装置
３４  吸引ポンプ
３６  排出ガス浄化装置
３８  浄化ガス排気装置
４０  ガイド管
４２  パッカー
【図１】
0003711818.tif 000002
【図２】
0003711818.tif 000003
【図３】
0003711818.tif 000004
【図４】
0003711818.tif 000005