(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染物質で土壌が汚染されている地中に挿入した注水用筒体から前記地中に注水し、
前記地中に挿入した揚水用筒体から地下水を揚水し、
この揚水した地下水を前記揚水用筒体と前記注水用筒体とを連通する連通管を介して再び前記注水用筒体に供給して前記地中に注入する循環流路を形成し、
前記連通管を流れる前記地下水中の汚染物質を、前記連通管の途中に配置した吸着材で吸着するものにおいて、
前記地中に注水を行う前に、まず前記地中に炭酸ガスを注入することを特徴とする汚染土壌改良方法。
【請求項２】
汚染物質で土壌が汚染されている地中に、通水孔を有する収納用筒体を挿入し、
該収納用筒体に吸着材を出し入れ自在に収納し、
前記地中に挿入した送水用筒体から前記地中に注水し、
前記通水孔を介して前記収納用筒体内に浸入した地下水中に含まれる汚染物質を、前記吸着材で吸収するものにおいて、
前記地中に注水を行う前に、まず前記地中に炭酸ガスを注入することを特徴とする汚染土壌改良方法。
【請求項３】
前記地中への前記炭酸ガスの注入は、
前記地中に注水を行う前の前記注水用筒体から行うことを特徴とする請求項１に記載の汚染土壌改良方法。
【請求項４】
前記地中への前記炭酸ガスの注入は、
前記地中に挿入した炭酸ガス注入管から行うことを特徴とする請求項１または２に記載の汚染土壌改良方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染土壌改良方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、汚染土壌改良方法として、特許文献１に示されたものが知られている。この特許文献１に示された従来例は、土壌が汚染されている地中に通水孔を有する収納用筒体を挿入し、該収納用筒体に吸着材を出し入れ自在に収納し、通水孔を介して収納用筒体内に浸入した地下水中に含まれる汚染物質を吸着材で吸収するようになっている。
【０００３】
ここで、土壌に含まれる汚染物質は、徐々に地下水に溶解し、この汚染物質が溶出した地下水が吸着材に接触することで、汚染物質が吸着材に吸着される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９７６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、土に含まれる汚染物質が地下水に溶解して移動する速度は土の種類、粒度により制限され、一般的な砂質土でも１ｍ／年であり、シルト層や粘土層の場合は、地下水が浸透し難いのでその１０倍、１００倍の所要年数を要する。
【０００６】
そこで、水を流して移動速度を速めることが考えられるが、単に水が汚染土壌に接触するだけでは、土壌に含まれる汚染物質が徐々にしか溶出しないので溶出量が少なく、この場合も土壌改良に時間がかかる。また、水を上層から下層まで平均的に流すことは容易ではない。
【０００７】
したがって、汚染物質を地下水に溶出させて吸着材で吸着するというやり方だけでは、汚染物質の除去に長期間かかり、また、除去も十分に行われない場合が生じるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、土壌に含まれる汚染物質を効果的に溶出させて、吸着材に効果的に接触させて吸着させ、汚染物質の除去を効果的に行い、汚染物質除去に要する期間を短くできる汚染土壌改良方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の汚染土壌改良方法は、汚染物質で土壌が汚染されている地中１に挿入した注水用筒体３から地中１に注水し、地中１に挿入した揚水用筒体４から地下水を揚水し、この揚水した地下水を揚水用筒体４と注水用筒体３とを連通する連通管５を介して再び注水用筒体３に供給して地中１に注入する循環流路７を形成し、連通管５を流れる前記地下水中の汚染物質を、連通管５の途中に配置した吸着材２で吸着するものにおいて、地中１に注水を行う前に、まず地中１に炭酸ガスを注入することを特徴とする。
【００１２】
このような方法を採用することで、汚染物質を含む地下水を循環させながら、循環する地下水中に含まれる汚染物質を吸着材２で効果的に吸着除去できる。この場合、地中１に注水を行う前に、まず炭酸ガスを地中１に注入することで、汚染物質と二酸化炭素との化学反応により汚染物質の土壌からの溶出量が多くなると共に、炭酸ガスの浸透性により地中１に地下水の流れる空隙を拡大し、汚染物質を含む地下水の移動を良好にして、吸着材２で吸着させて除去できる。また、連通管５を地上に配置して地上で吸着材２を交換することが可能となり、吸着材２の交換、処分が容易となる。
【００１３】
また、本発明の汚染土壌改良方法は、汚染物質で土壌が汚染されている地中１に、通水孔１７を有する収納用筒体８を挿入し、該収納用筒体８に吸着材２を出し入れ自在に収納し、地中１に挿入した送水用筒体９から地中１に注水し、通水孔１７を介して収納用筒体８内に浸入した地下水中に含まれる汚染物質を、吸着材２で吸収するものにおいて、地中１に注水を行う前に、まず地中１に炭酸ガスを注入することを特徴とする。
【００１４】
このように地中１に注水を行う前に、まず炭酸ガスを地中１に注入することで、汚染物質の土壌からの溶出量が多くなると共に、炭酸ガスの浸透性により地中に地下水の流れる空隙を拡大し、汚染物質を含む地下水の移動を良好にして、吸着材２で吸着させて除去できる。また収納用筒体８から吸着材２を取り外すことが可能となり、吸着材２の交換、処分が容易となる。また、送水用筒体９から地中１に注水することで、地下水の流れを促進し、炭酸ガスの浸透性で拡大した空隙を流れる水を増やすことができ、汚染物質の除去がより効果的に行える。
また、地中１への炭酸ガスの注入は、地中１に注水を行う前の注水用筒体３から行うことが好ましい。
あるいは、地中１への炭酸ガスの注入は、地中１に挿入した炭酸ガス注入管１５から行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、上記のように土壌が汚染物質で汚染されている地中に注水を行う前に、まず炭酸ガスを注入するので、汚染物質の土壌からの溶出量が多くなると共に、炭酸ガスの浸透性により地中に地下水の流れる空隙を拡大し、汚染物質を含む地下水の移動を良好にして、吸着材で吸着させて効果的に吸着させることができる。これにより、地中における土壌の汚染物質の除去に要する期間を短くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態の説明図である。
【図２】同上の他の実施形態の説明図である。
【図３】同上の更に他の実施形態の説明図である。
【図４】同上の更に他の実施形態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００２０】
図１には本発明の一実施形態を示している。本実施形態においては、まず、土壌が鉛、砒素などの重金属で汚染されている地中１に、外周に小孔、スリット等の多数の注水孔１０を設けた金属パイプ、合成樹脂パイプ、窯業系の筒等の注水用筒体３と、外周に小孔、スリット等の多数の吸引孔１１を設けた金属パイプ、合成樹脂パイプ、窯業系の筒等の揚水用筒体４を埋設する。
【００２１】
上記注水用筒体３は、注水孔１０から地中１に水を注水するために地中１に埋設するものであり、また、上記揚水用筒体４は、吸引孔１１から地下水を揚水するために地中１に埋設するものである。ここで、吸引孔１１は、土砂は通さず、水は通るようにする。
【００２２】
上記注水用筒体３の上端部、揚水用筒体４の上端部はそれぞれ蓋で遮蔽してあり、連通管５の両端部を注水用筒体３の蓋、連通管５の蓋を貫通して上記注水用筒体３と揚水用筒体４に連通接続する。
【００２３】
連通管５の途中にはポンプ６、吸着材収納部１２を設け、これらポンプ６、吸着材収納部１２は地上に位置させる。
【００２４】
吸着材収納部１２には吸着材２を出し入れ自在に収納する。この場合、吸着材２は通水性で吸着材の流出しない袋１６に入れた状態で吸着材収納部１２に収納する。使用する吸着材２としては汚染物質を吸着するものであれば特に限定はないが、例えば、鉄粉、ゼオライト、焼却灰、鉱物粉、粘土等を単独で又は混合して使用する。
【００２５】
上記のように、地中１に水を注水するための注水用筒体３と、地中１の地下水を揚水するための揚水用筒体４とをポンプ６、吸着材収納部１２を有する連通管５で連通接続することで、注水用筒体３→地中１→揚水用筒体４→ポンプ６と吸着材収納部１２を有する連通管５→注水用筒体３という地下水の循環流路７を形成する。
【００２６】
連通管５には更に弁１３を介して給水管１８を連通接続する。
【００２７】
また、注水用筒体３には炭酸ガス供給部１４を接続し、炭酸ガス供給部１４から注水用筒体３に炭酸ガスを供給できるようにする。
【００２８】
上記のような装置を用いて汚染土壌の改良を行う。
【００２９】
本装置の基本的な運転としては、ポンプ６を運転して揚水用筒体４から地下水を揚水し、吸着材２を収納した吸着材収納部１２を通して注水用筒体３に供給し、注水用筒体３の注水孔１０から地中１に地下水を返送する運転を行う。つまり土壌が汚染されている地中１を地下水が浸透しながら循環流路７を形成する循環運転を行う。これにより、地中１を浸透する地下水に土壌に含まれる汚染物質が溶出し、この汚染物質が溶出した地下水が吸着材２を通過する際に、汚染物質を吸着材２により吸着する。
【００３０】
本実施形態においては、上記地下水の循環運転の前に炭酸ガスの注入運転を行ったり、あるいは、地下水の循環運転と並行して炭酸ガスの注入運転を行ったり、あるいは、地下水の循環運転の前に炭酸ガスの注入運転を行うと共に地下水の循環運転と並行して炭酸ガスの注入運転を行う。
【００３１】
ここで、地下水の循環運転の前と循環運転と並行して炭酸ガスの注入運転を行う場合は、連続して炭酸ガスの注入運転を行ってもよく、あるいは、間欠的に炭酸ガスの注入運転を行ってもよい。場合によっては、特に密閉空間などでは、炭酸ガスに空気を混合して注入する。
【００３２】
注水用筒体３から地中１に炭酸ガスを注入することで、炭酸ガスが地中１の水と反応して炭酸水となり、また、一部の炭酸ガスが気体のまま地中１を浸透し、これら炭酸水、炭酸ガスが汚染物質を含む土壌と接触し、汚染物質を溶出させると共に、炭酸ガスの浸透性により土粒子間の空隙を広げていく。したがって、地下水は炭酸ガスの浸透により広げられた土粒子間の空隙に浸透し、シルト層や粘土層であっても地下水が浸透していく。
【００３３】
このようにして汚染土壌からの汚染物質の溶出量を多くすると共に、地下水の浸透量を多くすることができる。したがって、上記のように地下水が循環流路７を循環する循環運転において、揚水用筒体４で揚水される地下水に溶解した汚染物質の量が多くなり、吸着材２で吸着される汚染物質の量が多くなり、短期間で効果的に汚染土壌中の汚染物質の除去ができ、汚染土壌の地中改良ができる。
【００３４】
一定期間が経過するか、又は、吸着材２に対する汚染物質の吸着が飽和状態となっていることが確認されたら吸着材２を入れた袋１６を吸着材収納部１２から取り出して、新たな吸着材２を入れた袋１６を吸着材収納部１２に収納する。
【００３５】
なお、本実施形態において、循環する地下水の水量が少なくなった場合は、弁１３を開き、給水管１８から水を補給し、注水用筒体３から地中１に注水する。
【００３６】
図２には本発明の他の実施形態が示してある。上記実施形態では、注水用筒体３を用いて炭酸ガスを地中１に注入した例を示したが、本実施形態では、注水用筒体３とは別の炭酸ガス注入管１５を地中１に挿入し、炭酸ガス注入管１５から地中１に炭酸ガスを注入する例である。他の構成は前述の実施形態と同じなので、説明は省略する。
【００３７】
次に、本発明の更に他の実施形態を図３に基づいて説明する。
【００３８】
本実施形態は、土壌が汚染物質で汚染されている地中１に通水孔１７を有する収納用筒体８と、炭酸ガス注入管１５を地中１に挿入する。
【００３９】
収納用筒体８には吸着材２が収納される。吸着材２は通水性の袋１６に入れて紐１９などで吊下げて収納用筒体８内に収納する。紐１９を引き上げることで、吸着材２を入れた袋１６を、地上に取り出し、新たな吸着材２を入れた袋１６を再び収納できるようにしている。
【００４０】
地下水が汚染物質を含む汚染土壌に接触することで、汚染物質が地下水に溶解し、この汚染物質が溶解した地下水が通水孔１７から浸入して吸着材２と接触することで、地下水中に含まれる汚染物質が吸着材２に吸着される。
【００４１】
ここで、本実施形態においては、炭酸ガス供給部１４から炭酸ガス注入管１５を経て炭酸ガスを地中１に注入する。炭酸ガスの注入に当たっては、一定期間（時間）連続して注入したり、あるいは一定期間（時間）内に間欠的に注入したりする。
【００４２】
炭酸ガス注入管１５から地中１に炭酸ガスを注入することで、炭酸ガスが地中１の水と反応して炭酸水となり、また、一部の炭酸ガスが気体のまま地中１を浸透し、これら炭酸水、炭酸ガスが汚染物質を含む土壌と接触し、汚染物質を溶出させると共に、炭酸ガスの浸透性により土粒子間の空隙を広げていく。したがって、地下水は炭酸ガスの浸透により広げられた土粒子間の空隙に浸透し、シルト層や粘土層であっても地下水が浸透していく。
【００４３】
このようにして汚染土壌からの汚染物質の溶出量を多くすると共に、地下水の浸透量を多くすることができる。したがって、吸着材２に接触して吸着される汚染物質の量が多くなり、短期間で効果的に汚染土壌の地中改良ができる。
【００４４】
次に、本発明の更に他の実施形態を図４に基づいて説明する。
【００４５】
本実施形態は、前記の図３に示す実施形態において、更に、送水用筒体９を地中に挿入し、送水用筒体９から地中１に水を注水する。
【００４６】
炭酸ガスの注入は、送水用筒体９から地中１に注水する前に炭酸ガスの注入運転を行ったり、あるいは、送水用筒体９から地中１に注水するのと並行して炭酸ガスの注入運転を行ったり、あるいは、送水用筒体９から地中１に注水する前に炭酸ガスの注入運転を行うと共に送水用筒体９から地中１に注水するのと並行して炭酸ガスの注入運転を行う。
【００４７】
ここで、送水用筒体９から地中１に注水する運転と並行して炭酸ガスの注入運転を行う場合は、連続して炭酸ガスの注入運転を行ってもよく、あるいは、間欠的に炭酸ガスの注入運転を行ってもよい。
【００４８】
本実施形態においては、地中１に炭酸ガスを注入することで、炭酸ガスが地中１の水と反応して炭酸水となり、また、一部の炭酸ガスが気体のまま地中１を浸透し、これら炭酸水、炭酸ガスが汚染物質を含む土壌と接触し、汚染物質を溶出させると共に、炭酸ガスの浸透性により土粒子間の空隙を広げていく。
【００４９】
また、送水用筒体９から地中１に注水することで、地下水の流れを促進することができ、したがって、地下水は炭酸ガスの浸透により広げられた土粒子間の空隙に浸透し、シルト層や粘土層であっても地下水が浸透していく。
【００５０】
このようにして汚染土壌からの汚染物質の溶出量を多くすると共に、地下水の流れを促進して浸透量を多くすることができる。したがって、吸着材２に接触して吸着される汚染物質の量が多くなり、短期間で効果的に汚染土壌の地中改良ができる。
【００５１】
以下、前述の図１の実施形態の実験例を説明する。
［実験例１］
（実験の条件）
・注水用筒体３、揚水用筒体４としてφ１０ｍｍの管を使用し、地中１に埋設した。この場合、注水用筒体３、揚水用筒体４の地中１への埋設深さＨは１００ｃｍとし、注水用筒体３、揚水用筒体４間の長さＭは１００ｃｍとした。また、地面ＧＬから地下水位までの深さＮは１０ｃｍであった。
【００５２】
・また、吸着材２としては、鉄粉、ゼオライト、焼却灰、粘土を混合したものを使用し、袋１６に入れて吸着材収納部１２に収納した。
【００５３】
・地中１における注水用筒体３、揚水用筒体４間の中間で且つ地表からの深さ８０ｃｍの位置を測定点Ｘとした。
【００５４】
・まず、処理前の上記測定点Ｘの地下水を採取して測定点Ｘにおける地下水中の鉛、砒素の濃度を測定した。処理前の鉛の濃度は０．１ｍｇ／ｌであった。また、砒素の濃度は０．１ｍｇ／ｌであった。
【００５５】
・次に、注水用筒体３に、炭酸ガスを液化した液化炭酸ガスボンベ（炭酸ガス供給部１４）よりレギュレーター（圧力調整器）を用いて炭酸ガスを供給して、注水用筒体３から炭酸ガスを地中１に注入した。注入圧力は０．５ｋｇ／ｃｍ２であった。
【００５６】
炭酸ガスの地中１への注入は２４時間行い、２４時間注入後における揚水用筒体４内の水を採取して初期ｐＨを測定したところｐＨ６であった。
【００５７】
・上記炭酸ガスの注入が終了後、ポンプ６を運転して揚水用筒体４内の地下水を吸引し、連通管５、注水用筒体３を経て地中１に注水し、注水用筒体３→地中１→揚水用筒体４→ポンプ６と吸着材収納部１２を有する連通管５→注水用筒体３という地下水の循環流路７を形成するという地下水の循環運転をおこなった。この場合の水の流れは緩やかで、水が不足すれば、弁１３を開き、給水管１８から水を補給した。
【００５８】
上記地下水の循環運転を２０日間継続しておこなった。
【００５９】
（結果）
・２０日間循環運転を行った後、測定点Ｘの地下水を採取して測定点Ｘにおける地下水中の鉛、砒素の濃度を測定した。鉛の濃度は０．００８ｍｇ／ｌであった。また、砒素は検出できなかった。
［実験例２］
・地中１への炭酸ガスの注入圧力が１．０ｋｇ／ｃｍ２とした以外は、上記実験例１と同じ条件で実験を行った。
【００６０】
・処理前の測定点Ｘの地下水を採取して測定点Ｘにおける地下水中の鉛、砒素の濃度を測定した。処理前の鉛の濃度は０．１ｍｇ／ｌであった。また、砒素の濃度は０．１ｍｇ／ｌであった。
【００６１】
・炭酸ガスを地中１に２４時間注入後に揚水用筒体４内の水を採取して初期ｐＨを測定したところｐＨ５であった。
【００６２】
・２０日間循環運転を行った後、測定点Ｘの地下水を採取して測定点Ｘにおける地下水中の鉛、砒素の濃度を測定した。鉛の濃度は０．００２ｍｇ／ｌであった。また、砒素は検出できなかった。
【００６３】
上記実験例１、実験例２から明らかなように、処理後の鉛の濃度、砒素濃度はいずれも汚染基準値０．０１ｍｇ／ｌ以下に低下したことが判明する。
【符号の説明】
【００６４】
１  地中
２  吸着材
３  注水用筒体
４  揚水用筒体
５  連通管
６  ポンプ
７  循環流路
８  収納用筒体
９  送水用筒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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