(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染域を囲むように地盤中に注水井を設けると共に、注水井からの注入水が汚染域を経由するように揚水井を設け、該揚水井から汲み上げた地下水を、地上に設置した汚染処理装置を通した上で注水井から地盤中に戻す地下水循環による汚染土壌の清浄化方法であって、
前記汚染処理装置が、前記地下水中の重金属イオンを強制的に酸化物や水酸化物に化学変化させる重金属イオン処理手段と、当該重金属イオン処理を経た地下水中の懸濁物を分離する懸濁物前処理手段と、当該懸濁物前処理を経た地下水中の懸濁物や不純物を分離・除去する膜ろ過処理手段と、当該膜ろ過処理を経た地下水に塩素系の薬品を添加して微生物の増殖に対する要因除去を行う有機物・微生物処理手段と、
汚染物質の土壌からの分離を促進する薬剤、または有害物質と化学反応を起こさせる薬剤を前記有機物・微生物処理を経た地下水に添加する薬剤添加手段と、
前記懸濁物前処理および前記膜ろ過処理で発生する排水を処理する排水処理手段と、排水により失われた水を補給する水補給手段とを備えていることを特徴とする地下水循環による汚染土壌の清浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下水循環による汚染土壌の清浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物の埋め立てや工場排水の漏出等により、地盤や地下水に有害物質が蓄積されることがあり、汚染された地盤の土地利用や地下水利用などを行う場合は、汚染対策を講じる必要がある。
【０００３】
このような汚染対策が必要となる土壌・地下水汚染には、汚染物質が土壌に保持された土壌汚染と、汚染物質が土中水に含まれる地下水汚染とがある。また、汚染物質が、土壌に吸着されにくいトリクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物である場合は、地下水汚染ばかりでなく、土壌空隙中にガス状態で汚染物質が存在することもある。
【０００４】
このような汚染土壌に対する対策としては、汚染物質を除去する方法が代表的であり、その方法としては、汚染土壌の置換がある。また、汚染域から汚染物資を除去しないで処理する方法としては、コンクリート固化法や薬剤を用いた汚染物質の不溶化・無害化、および遮水工による封じ込めなどの技術がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、汚染土壌の置換は、廃棄場所の土地確保が難しく、掘削・運搬コストもかかるという問題がある。特に汚染域が深い場合はコスト上昇の要因となる。また、コンクリート等を注入・固化させる方法は汚染域の完全な封じ込めが困難であり、遮水工による封じ込めは汚染域の土地利用等が難しい。また、薬剤を用いた汚染物質の不溶化・無害化の方法は、地表からの薬剤散布や浅いトレンチ等からの浸透方式であるため、汚染域の深度が大きい場合には効果的でない。
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮し、各種の汚染状況に幅広く適用でき、特に深度の大きい汚染域にも適用でき、しかもコストをかけずに効率的に汚染土壌の清浄化を図ることのできる、地下水循環による汚染土壌の清浄化方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明による清浄化方法は、汚染域を囲むように地盤中に注水井を設けると共に、注水井からの注入水が汚染域を経由するように揚水井を設け、該揚水井から汲み上げた地下水を、地上に設置した汚染処理装置を通した上で注水井から地盤中に戻す地下水循環による汚染土壌の清浄化方法であって、前記汚染処理装置が、前記地下水中の重金属イオンを強制的に酸化物や水酸化物に化学変化させる重金属イオン処理手段と、当該重金属イオン処理を経た地下水中の懸濁物を分離する懸濁物前処理手段と、当該懸濁物前処理を経た地下水中の懸濁物や不純物を分離・除去する膜ろ過処理手段と、当該膜ろ過処理を経た地下水に塩素系の薬品を添加して微生物の増殖に対する要因除去を行う有機物・微生物処理手段と、汚染物質の土壌からの分離を促進する薬剤、または有害物質と化学反応を起こさせる薬剤を前記有機物・微生物処理を経た地下水に添加する薬剤添加手段と、前記懸濁物前処理および前記膜ろ過処理で発生する排水を処理する排水処理手段と、排水により失われた水を補給する水補給手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は地下水循環による汚染土壌の清浄化方法の基本概念を示している。この方法では、まず、平面的に汚染域１を囲むように注水井２を複数本設け、注水井２からの注入水が、汚染域１を経由するように揚水井３を設ける。そして、揚水井３から汲み上げた地下水を、地上に設置した汚染処理装置（以下、略して「地上装置」という）を通した上で、注水井２から地盤中に戻し、地下水を循環させる。図中矢印は地下水の流れを示し、８は地下水位を示す。
【００１２】
この場合、注水井２と揚水井３の水頭差（エネルギー差）により、水平方向が卓越した注入水の循環が起こり、地下水中の有害物質や土壌から分離した有害物質は、揚水と共に地上装置５に回収され処理される。このため、循環を継続することにより、次第に汚染域１の清浄化が進行する。また、薬剤の注入で無害化を図る場合にも、薬剤を含む注入水が注水井２から揚水井３の間の汚染域１に容易に到達するため、地下水の循環を継続的に行うだけで、汚染域１の無害化が完了する。なお、図示例では、汚染地下水の周囲への漏洩を防止するため、注水井２を難透水層４中まで挿入しているが、注水井２は必ずしも難透水層４まで挿入する必要はない。
【００１３】
次に地上装置５について説明する。
地上装置５は、地下水の目詰まり発生を抑えながら汲み上げた地下水を地盤中に注水する装置であり、図２に示すように、重金属イオン処理装置１１、懸濁物前処理装置１２、膜ろ過装置１３、有機物・微生物処理装置１４、排水処理装置１６、水補給装置１７、薬剤水溶液調整槽１５で構成されている。ポンプは省略してある。
【００１４】
重金属イオン処理装置１１は、オゾン曝気や酸化剤の添加により、重金属イオンを重金属酸化物や水酸化物に化学変化させ、物質のサイズを大きくして、後工程でのろ過除去等を容易にするための手段である。但し、重金属イオン濃度が高く、オゾン曝気や酸化剤の添加では処理が困難な場合は、更に強制酸化装置１１Ａ、予備フィルタ１１Ｂ、重金属吸着装置１１Ｃを設ける。強制酸化装置１１Ａはオゾン曝気や酸化剤の添加であり、予備フィルタ１１Ｂは１０μｍ程度のろ過装置であり、重金属吸着装置１１Ｃはイオン交換樹脂法やキレート樹脂法などを適用して強制酸化装置１１Ａで析出しなかった重金属イオンに対処するものである。
【００１５】
懸濁物前処理装置１２は、次の膜ろ過装置１３の負荷軽減を目的に１００μｍ程度の懸濁物の分離が可能な装置である。また、膜ろ過装置１３は１〜０．００１μｍ程度の不純物や懸濁物の分離を行う超精密膜や限外ろ過膜からなる装置であり、極めて小さい有機物を除く物質を除去できる。
【００１６】
有機物・微生物処理装置１４は、注入水に塩素系の薬品を添加して微生物の増殖に対する要因除去を行うものである。
【００１７】
これらの手段により、汚染物質の浄化を行いながらの、目詰まりを防止した地下水循環が可能になる。また、重金属イオンや有機物等の地下水汚染では、特に排水処理装置１６の働きにより汚染物質の除去が行われる。
【００１８】
次に、土壌に付着した有害物質についての対策を述べる。その対策としては、有害物質を土壌から分離させて、地下水の揚水で回収・除去する方法と、汚染域に薬剤を浸透させて、有害物質に化学反応を起こさせ、無害化する方法が考えられる。前者の方法は、薬剤水溶液調整槽１５に低ＰＨの酸性物質や粉末状のイオン交換樹脂等を添加することにより実施できる。
【００１９】
後者の化学反応による無害化方法は、有害物質の種類によって適宜選択した薬剤を、薬剤水溶液調整槽１５に添加することにより実施できる。
ここでは、鉛やカドミウムで汚染された例を用いて、選択する薬剤の一例と、無害化する化学反応を例示する。下記の例ように、薬剤に硫化ナトリウムを用いると、化学反応により、不溶性の硫化鉛や硫化カドミウムが生成され、汚染物質が無害化される。
Ｐｂ２＋＋Ｎａ２Ｓ→ＰｂＳ↓＋２Ｎａ＋
Ｃｄ２＋＋Ｎａ２Ｓ→ＣｄＳ↓＋２Ｎａ＋
【００２０】
これらの処理に際し、地上装置５において揚水の一部が排出されることにより循環水が減少することになるが、水補給装置１７により適宜補給することにより不足を補う。
【００２１】
図３は他の実施形態を示す。この実施形態では、汚染域１の周囲に止水壁６を設けて、清浄化をさらに確実にしている。即ち、止水壁６で汚染域１を囲むことにより、有害物質の周囲への漏洩を防いだ条件下で、注入水を確実に注水井２と揚水井３の間で循環させることができる。そのため、汚染地下水を確実に回収することができ、地上装置５で清浄化することができる。また、前記第１実施形態と同様に、土壌に付着した有害物質も効果的に分離・回収することができるし、化学反応による無害化も行える。また、この実施形態の場合は、汚染域１が現状の地下水面よりも高い位置の不飽和域にある場合にも対処可能である。例えば、地上の水補給施設より注水を行なって止水壁６内の地下水面を上昇させた後、揚水井３と注水井２を稼動させて地下水循環を行うことにより、不飽和域にある有害物質の分離や、化学反応による無害化も効果的に行うことができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、注水井と揚水井を用いることで、地下水を循環させながら、地上に設置した汚染処理装置で汚染処理を行うので、汚染土壌ばかりでなく、汚染地下水も清浄化することができる。このため、各種の汚染状況に幅広く適用できると共に、汚染域の深度が大きい場合にも清浄化が可能であり、汚染土壌の掘削回収等に比べて処理コストの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の概略説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態で用いる地上装置（汚染処理装置）の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２実施形態の概略説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図である。
【符号の説明】
１  汚染域
２  注水井
３  揚水井
５  汚染処理装置
１１  重金属イオン処理装置
１２  懸濁物前処理装置
１３  膜ろ過装置
１４  有機物・微生物処理装置
１５  薬剤水溶液調整槽
１６  排水処理装置
１７  水補給装置
【図１】
0003567412.tif 000002
【図２】
0003567412.tif 000003
【図３】
0003567412.tif 000004