(57)【要約】【課題】  揚程が１０ｍ以上の深井戸であっても、汚染洗浄液１０を効率良く確実に押し上げる。また、井戸の間隔を疎らにしても一定の施工品質を維持できるようにする。【解決手段】  汚染地層１中に、流体２を圧入する圧入井戸３と、圧入井戸３から、流体２を、物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかの機能を制御する圧力で噴射する流体噴射手段と、噴射された前記流体２が前記汚染地層１を撹拌、洗浄し、汚染物質６を分離または分解させ、汚染地層１における未分解の汚染物質を含む前記流体２を回収する回収井戸群４と、を備えた汚染地層浄化システムにおいて、回収井戸群４の底部近傍から流体２を地上へ押し上げ可能な水中ポンプ９０を回収井戸群４の負圧が保持されるように配設した。【選択図】      図１
2006130419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染地層（１）中に、物理作用と化学反応、そして微生物の代謝とその促進と高圧洗浄の何れかによる浄化機能を具備した流体（２）を圧入する圧入井戸（３）と、
前記圧入井戸（３）から、前記流体（２）を、物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかの機能を制御する圧力で噴射する流体噴射手段と、
噴射された前記流体（２）が前記汚染地層（１）を撹拌、洗浄し、汚染物質を分離または分解させ、
前記汚染地層（１）における未分解の汚染物質を含む前記流体（２）を回収する回収井戸群（４）と、を備えた汚染地層浄化システムにおいて、
前記回収井戸群（４）の底部近傍から前記流体（２）を地上へ押し上げ可能な水中ポンプ（９０）と、
前記回収井戸群（４）の負圧を保持する負圧保持手段と、を備えたことを特徴とする汚染地層浄化システム（１００）。
【請求項２】
削孔した汚染地層（１）へ超高圧で流体（２）を噴射させる噴射孔（５）と、
外周にスクリーン（４７）の穴を穿孔した管で形成され前記噴射孔（５）の周辺に打設し汚染地層（１）を洗浄した汚染洗浄液（１０）を吸い上げるバキュームウェル（９），（９）と、
前記バキュームウェル（９），（９）の上端部（９ａ）に接続して負圧を付与する真空ポンプ（５１）と、
前記噴射孔（５）に挿入され前記超高圧の流体（２）を注入するロッド（１２）と、
前記ロッド（１２）の先端の近傍で前記超高圧の流体（２）を噴射する噴射ノズル（１２ａ〜１２ｉ）と、
１００ＭＰａから４００ＭＰａまでの範囲の超高圧で前記流体（２）を前記ロッド（１２）に圧入可能な超高圧噴射ポンプ（７）と、を備えた汚染地層浄化システム（１００）において、
前記バキュームウェル（９），（９）の管内を負圧に保持することにより前記スクリーン（４７）を透過した汚染洗浄液（１０）を強制的に押し上げる水中ポンプ（９０）を前記バキュームウェル（９），（９）内に配設したことを特徴とする汚染地層浄化システム（１００）。
【請求項３】
前記バキュームウェル（９），（９）内に前記水中ポンプ（９０）の挿入と抜去を自在とし所定の深度に保持可能な水中ポンプ保持手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の汚染地層浄化システム（１００）。
【請求項４】
前記バキュームウェル（９），（９）は内径１０〜５０ｃｍであり、縦横間隔１〜６ｍで碁盤目状に配置したことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の汚染地層浄化システム（１００）。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の汚染地層浄化システム（１００）を用いた汚染地層浄化工法であって、
削孔した噴射孔（５）から汚染地層（１）に１００ＭＰａから４００ＭＰａまでの範囲の超高圧で流体（２）を噴射する工程（Ｓ１）、
回収井戸群（４）から前記水中ポンプ（９０）により汚染洗浄液（１０）を回収する工程（Ｓ２）、
前記汚染洗浄液（１０）を沈殿槽兼洗浄槽（５６）へ送る工程（Ｓ３）、
前記沈殿槽兼洗浄槽（５６）により比重の大きい土粒子を沈殿させ沈殿物と上澄み液を分離する工程（Ｓ４）。
沈殿した汚泥をケーキ状に凝縮して搬出処分する工程（Ｓ５）、
分離された前記上澄み液は曝気装置（５３）で汚染物質を揮発させる工程（Ｓ６）、
前記曝気装置（５３）で気化された汚染物質を活性炭吸着塔（５５）に通す工程（Ｓ７）。
前記活性炭吸着塔（５５）を通過後の排出ガスの汚染濃度を測定する工程（Ｓ８）。
前記曝気装置（５３）で汚染物質が揮発除去された洗浄水を水槽（５４）に溜める工程（Ｓ９）、
前記水槽（５４）に溜められた洗浄水の汚染濃度を測定し前記排出ガスの汚染濃度とともに環境基準値を達成していることを確認する工程（Ｓ１０）、の各工程を含むことを特徴とする汚染地層浄化工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有害化学物質により汚染された地層（土壌層も含めた地層および／または岩体と、地下水）を原位置で浄化するシステムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から周知の重金属の他、揮発性有機塩素系化学物質（以下、「ＶＯＣｓ」という）、例えばトリクロロエチレンやテトラクロロエチレンなどの有機溶剤による地層の汚染も、近年の深刻な社会問題となっている。これら重金属やＶＯＣｓなど（以下、「汚染物質」という）を有効且つ効率的に除去し無害化する処置として、化学的手法の他、微生物の生分解反応を利用することにより、汚染地層を原位置において浄化しようとする汚染地層浄化システムおよびそれを用いた汚染地層浄化工法が実用化されており、汚染地層の状態と工期や資金面での制約条件に合わせた効率の良い各種の汚染浄化手段が確立され、これらを適宜選択することが可能となりつつある。
【０００３】
この原位置での汚染地層浄化システムとして、汚染物質含有土を大規模に掘削、埋め戻したりする必要がなく、低コストで浄化処理を可能にする技術がある。
【０００４】
具体的には、削孔した汚染地層へ超高圧噴射水を噴射させる噴射孔と、外周に多数の穴を穿孔したパイプを前記噴射孔の周辺に打設し前記汚染地層を洗浄した汚染洗浄液１０を吸い上げるウエルポイントと、前記噴射孔に挿入される超高圧噴射水噴射用のロッドと、前記ロッドの先端の近傍で前記超高圧噴射水を噴射する超高圧噴射ノズルと、１００ＭＰａから４００ＭＰａまでの範囲の超高圧噴射水を前記ロッドに圧入可能な超高圧噴射ポンプと、を備えた汚染地層浄化システムにおいて、前記ウエルポイントは前記噴射孔の周囲に前記汚染地層の面積に比例した打設本数を配置し前記汚染地層より深く打設されていることを特徴とする汚染地層洗浄システムおよびそれを用いた洗浄工法（例えば、特許文献１を参照）の実績が高く評価されていた。
【特許文献１】特許第３５６７４３５号公報（要約書、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示された汚染地層洗浄システムおよびそれを用いた洗浄工法においては、地下の深い地層が汚染されている場合、回収井戸の揚程が１０ｍ以上の深井戸であると、通常の吸い上げ式のポンプでは、汚染洗浄液を地表まで汲み上げることができない。
【０００６】
なぜならば、井戸底に溜まった汚染洗浄液を、地上の処理プラントまで汲み上げるために、地上に配設された吸い上げ式のポンプでは、吸水管を真空にしたとしても大気圧との関係により１０ｍ以上の揚程は汲み上げられないからである。現実にはロスもあるため揚程７ｍが限度である。
【０００７】
この点、回収井戸の周囲に穿孔されたスリットを透過して回収井戸内へと吸い込まれる汚染洗浄液は、深い井戸底に流れ落ちて溜まるので、地上の処理プラントまでの高い揚程と重力を克服して汲み上げなければならないという課題があった。
【０００８】
また、汚染地層洗浄システムおよびそれを用いた洗浄工法は、公益事業に用いる性質上、公的承認の得られる施工の品質、二次汚染防止および採算性の面から、さらなる改善と一層の効率化を望まれるという課題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、前記課題を解決するため、各々の回収井戸の吸い上げ効率を高め、井戸数を減らし、井戸の間隔を疎らにしても一定の施工品質を維持できるようにする。その結果、工数の減少、人員の削減、工期の短縮、設備利用率の向上、および消費エネルギーの削減により、総合効率を向上することができる汚染地層浄化システムおよびそれを用いた汚染地層浄化工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、汚染地層（１）中に、物理作用と化学反応、そして微生物の代謝とその促進と高圧洗浄の何れかによる浄化機能を具備した流体（２）を圧入する圧入井戸（３）と、前記圧入井戸（３）から、前記流体（２）を、物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかの機能を制御する圧力で噴射する流体噴射手段と、噴射された前記流体（２）が前記汚染地層（１）を撹拌、洗浄し、汚染物質（６）を分離または分解させ、前記汚染地層（１）における未分解の汚染物質（６）を含む前記流体（２）を回収する回収井戸群（４）と、を備えた汚染地層浄化システムにおいて、前記回収井戸群（４）の底部近傍から前記流体（２）を地上へ押し上げ可能な水中ポンプ（９０）と、前記回収井戸群（４）の負圧を保持する負圧保持手段と、を備えたことを特徴とする汚染地層浄化システム（１００）である。
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、各井戸内を負圧に保持して流体（２）を各井戸内から地上へ押し上げ可能な水中ポンプ（９０）を備えた回収井戸群（４）は、深度が深く、または地下水の多い汚染地層（１）であっても、そこの地下水を強制的に地上へ揚水するとともに、各井戸内へ吸収された汚染洗浄液（１０）も押し上げられる。
そうすると、各井戸内の液面が下がり、深度の深い各井戸内の周囲で汚染地層（１）に負圧を付与できる面積が増大して汚染洗浄液（１０）の回収効率が向上する。このことにより、流体（２）の浄化効率を高めることが可能となる。すなわち、物理作用と化学反応、そして微生物の代謝とその促進と高圧洗浄の何れかによる浄化機能が向上する。
その一方、汚染洗浄液（１０）の回収効率が向上した分だけ、回収井戸群（４）を構成する各井戸の設置数量を大幅に削減でき、コスト低減および工期短縮を可能にする。
【００１２】
請求項２に係る発明は、削孔した汚染地層（１）へ超高圧で流体（２）を噴射させる噴射孔（５）と、外周にスクリーン（４７）の穴を穿孔した管で形成され前記噴射孔（５）の周辺に打設し汚染地層（１）を洗浄した汚染洗浄液（１０）を吸い上げるバキュームウェル（９），（９）と、前記バキュームウェル（９），（９）の上端部（９ａ）に接続して負圧を付与する真空ポンプ（５１）と、前記噴射孔（５）に挿入され前記超高圧の流体（２）を注入するロッド（１２）と、前記ロッド（１２）の先端の近傍で前記超高圧の流体（２）を噴射する噴射ノズル（１２ａ〜１２ｉ）と、１００ＭＰａから４００ＭＰａまでの範囲の超高圧で前記流体（２）を前記ロッド（１２）に圧入可能な超高圧噴射ポンプ（７）と、を備えた汚染地層浄化システム（１００）において、前記バキュームウェル（９），（９）の管内を負圧に保持することにより前記スクリーン（４７）を透過した汚染洗浄液（１０）を強制的に押し上げる水中ポンプ（９０）を前記バキュームウェル（９），（９）内に配設したことを特徴とする汚染地層浄化システム（１００）である。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、深度が深く、または地下水の多い汚染地層（１）であっても、そこの地下水を強制的に地上へ押し上げるとともに、真空ポンプ（５１）により付与された負圧の作用によりスクリーン（４７）の穴を通して汚染地層（１）からバキュームウェル（９），（９）へ吸収された汚染洗浄液（１０）も揚水できる。そうすると、バキュームウェル（９），（９）内の液面が下がり、深度の深いスクリーン（４７）の穴まで露出し、より多くのスクリーン（４７）の穴に負圧を付与できるので、汚染洗浄液（１０）を確実に高い効率で回収できる。このようにして、回収効率が向上した分だけ、回収井戸群（４）を構成するバキュームウェル（９），（９）の設置数量を大幅に削減でき、コスト低減と、工期短縮を可能にする。
【００１４】
請求項３に係る発明は、バキュームウェル（９），（９）内に水中ポンプ（９０）の挿入と抜去を自在とし所定の深度に保持可能な水中ポンプ保持手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の汚染地層浄化システム（１００）である。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、多数のバキュームウェル（９），（９）に対して水中ポンプ（９０）を挿入し、液面近傍の深度に保持して汚染洗浄液（１０）を回収し、これらのバキュームウェル（９），（９）周辺の汚染地層洗浄が完了したならば、バキュームウェル（９），（９）から水中ポンプ（９０）を抜去する。
抜去した水中ポンプ（９０）は未洗浄の汚染地層（１）に位置するバキュームウェル（９），（９）へと移動し、汚染洗浄液（１０）の回収を繰り返す。このような作業工程が連続でき、水中ポンプ（９０）が必要最小限の数量、例えば４個で足りるので、機材の利用効率が良い。
【００１６】
請求項４に係る発明は、前記バキュームウェル（９），（９）は内径１０〜５０ｃｍであり、縦横間隔１〜６ｍで碁盤目状に配置したことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の汚染地層浄化システム（１００）である。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、バキュームウェル（９），（９）は内径１０〜５０ｃｍであれば、その内径の範囲内に所要の回収水量を確保する水中ポンプを収容して効率良く駆動することが可能である。
なお、バキュームウェル（９），（９）の内径を１０ｃｍ以下に細くすると収納できる水中ポンプが限られるので揚水能力に制約を受ける。逆に内径５０ｃｍ以上の太さに掘削する必要もない。
このように、費用対効果を最大限に設定するため経験則や実証試験に基づいて、必要な数のバキュームウェル（９），（９）を縦横間隔１〜６ｍで碁盤目状に配置することにより、洩れなく効率良く汚染地層洗浄ができる。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の汚染地層浄化システム（１００）を用いた汚染地層浄化工法であって、削孔した噴射孔（５）から汚染地層（１）に１００ＭＰａから４００ＭＰａまでの範囲の超高圧で流体（２）を噴射する工程（Ｓ１）、回収井戸群（４）から前記水中ポンプ（９０）により汚染洗浄液（１０）を回収する工程（Ｓ２）、前記汚染洗浄液（１０）を沈殿槽兼洗浄槽（５６）へ送る工程（Ｓ３）、前記沈殿槽兼洗浄槽（５６）により比重の大きい土粒子を沈殿させ沈殿物と上澄み液を分離する工程（Ｓ４）、沈殿した汚泥をケーキ状に凝縮して搬出処分する工程（Ｓ５）、分離された前記上澄み液は曝気装置（５３）で汚染物質を揮発させる工程（Ｓ６）、前記曝気装置（５３）で気化された汚染物質を活性炭吸着塔（５５）に通す工程（Ｓ７）、前記活性炭吸着塔（５５）を通過後の排出ガスの汚染濃度を測定する工程（Ｓ８）、前記曝気装置（５３）で汚染物質が揮発除去された洗浄水を水槽（５４）に溜める工程（Ｓ９）、前記水槽（５４）に溜められた洗浄水の汚染濃度を測定し前記排出ガスの汚染濃度とともに環境基準値を達成していることを確認する工程（Ｓ１０）、の各工程を含むことを特徴とする汚染地層浄化工法である。
【００１９】
請求項５に係る発明によれば、請求項１ないし請求項４に対応し、それぞれと同等以上の作用効果を確実に効率良く得られる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に係る発明によれば、各井戸の設置数量を大幅に削減でき、コスト低減と、工期短縮を可能にする。
【００２１】
請求項２に係る発明によれば、回収井戸群を構成するバキュームウェルの設置数量を大幅に削減でき、コスト低減と、工期短縮を可能にする。
【００２２】
請求項３に係る発明によれば、水中ポンプが必要最小限の数量、例えば４個で足りるので、機材の利用効率が良い。
【００２３】
請求項４に係る発明によれば、洩れなく効率良く汚染地層洗浄ができる。
【００２４】
請求項５に係る発明によれば、請求項１ないし請求項４に対応し、それぞれと同等以上の作用効果が確実に効率良く得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の第１実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態においては、主に揮発性有機塩素化合物（ＶＯＣｓ）による汚染地層を浄化する場合について説明する。また、重金属その他の汚染物質による汚染地層を修復する場合にも適用することができる。
【００２６】
まず、本発明に係る汚染地層浄化システム（以下、「本システム」という）の構成について説明する。図１は、本システム１００を示す模式図であり、汚染地層１の中心に掘削した圧入井戸３と、その圧入井戸３から水平の離間距離Ｘだけ離間して取り囲むように複数の本数を掘削して回収井戸群４を設け、これら圧入井戸３から流体２を圧入し、回収井戸群４から流体２を地上へ押し上げ、その押し上げられた流体２を処理プラント６０により無害化処理する構成である。なお、離間距離Ｘを正確に定義すると、噴射孔５（図２参照）とバキュームウェル９とそれぞれの断面中心までの離間距離である。
【００２７】
なお、図１に沿った図解説明の便宜上、圧入井戸３は汚染地層１の中心に掘削し、圧入井戸３の両脇で対称の位置に掘削した左右各１本ずつ合計２本をもって回収井戸群４としているが、実際の施工現場では、図３に沿って後記するように、対象地の規模に応じて１００本前後の回収井戸群４が、碁盤目状に、詳しくは、各碁盤目の格子の交点位置に配置される。そして圧入井戸３は、各碁盤目のなかで、サイコロにおける５の目の中心位置に相当するように配置されている。また、圧入井戸３から破壊半径Ｙの範囲内の汚染地層１がフレーク状に破壊され、破壊半径Ｙの範囲外を非破壊地層８０と呼ぶ。
【００２８】
図１において、圧入井戸３から注入される流体２は、物理作用と化学反応、そして微生物の代謝とその促進と高圧洗浄の何れかによる浄化機能を具備し、汚染地層１に対する置換物質を混入してスラリー状にしたものとしてもよい。例えば、活性炭、竹炭、またはゼオライト等を置換物質として水に混入し、それら、置換物質を汚染地層１に残して、汚染洗浄液１０のみを回収するようにしてもよい。さらに、流体２として汚染浄化作用のある微生物または化学薬品、例えば、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と硫酸第１鉄（ＦｅＳＯ4）を添加した水溶液を用いてもよい。ただし、以下、オプション添加手段６以外の箇所では流体２を単に水として説明する。
【００２９】
圧入井戸３へ超高圧で注入された超高圧噴射水２０（図１，図２，図４参照）は噴射ノズル１２ａ〜１２ｇから汚染地層１に噴射される。噴射圧力および注入水量は、適宜加減できるものとする。
【００３０】
回収井戸群４の各井戸は、１本の内径が約１０〜５０ｃｍ（１６ｃｍで実施）であり、相互の縦横間隔１〜６ｍで碁盤目状に配置し、汚染地層を洗浄した汚染洗浄液１０を吸い上げるバキュームウェル９，９であり、その上端部９ａに配管を介して真空ポンプ５１が接続され、バキュームウェル９，９の内部を負圧に維持できる。また、バキュームウェル９，９の低部近傍に水中ポンプ９０を沈め、井戸底に溜まっている汚染洗浄液１０（図６参照）を確実に地上の処理プラント６０まで押し上げることができるように構成されている。
なお、バキュームウェル９，９内に挿入した水中ポンプ９０は、揚水管９１に接続され、その揚水管９１が水中ポンプ保持手段として、その挿入と抜去を自在とし所定の深度に保持可能に、バキュームウェル９，９の上端部９ａで保持されている。
【００３１】
本システム１００は、バキュームウェル９，９で汚染地層１の領域を網羅し、かつ取り囲むように施工される。そして、領域内の汚染地層１が超高圧噴射水２０（図１，図２，図４参照）によりフレーク状に破壊されて浄化を促される。一方、領域外の地層は、非破壊地層８０として原状を保存され、本システム１００の影響を受けない。したがって、化学薬品等を添加した流体２を用いた場合も、非破壊地層８０への影響は及ばない。
【００３２】
また、バキュームウェル９，９の外周に穿孔されたスリット４８（図６参照）により形成されたスクリーン４７を通して、周囲の汚染地層１から地下水に希釈された汚染洗浄液１０がバキュームウェル９，９へ流入する。この、バキュームウェル９，９の水位は、本システム１００の運転前の地下水位２２ａと、ほぼ同一の水位を保っている。しかし、井戸底から地上までの高い揚程でも容易かつ確実に揚水可能な水中ポンプ９０の用いて、井戸への流入量より多く押し上げれば、運転中の地下水位２２ｂとして示す曲線以下まで地下水位が下がる。
【００３３】
また、対象地の地表ＧＬ面には密閉するためのコンクリート被覆７０を施し、バキュームウェル９，９の上端部９ａのみを突出し処理プラント６０との配管接続部を構成している。なお、図５に沿って後記するようにバキュームウェル９，９の上端部９ａには吸気するための真空ポンプ５１が接続されているほか、水位センサコード９６により水位センサ９７，９８が吊り下げられている。
【００３４】
また、バキュームウェル９，９の内部に挿入された揚水管９１と処理プラント６０との間は揚水バルブ９２で閉じることが可能であるように構成されている。そして、複数（１２本で実施）のバキュームウェル９，９から揚水された汚染洗浄液１０は、図２に示すように、ノッチタンク５２に集約される際に各井戸別の揚水状態を監視しやすいように、ノッチタンク５２の水面上に吐出される。
【００３５】
ここで、吐出量から各井戸別の揚水量に明らなアンバランスが目視確認されたならば、浄化洗浄の効率が低下するので、吐出量の多過ぎる井戸の水中ポンプ９０を停止し、かつ揚水バルブ９２を閉じることによりアンバランスを是正する。揚水量の多い井戸は、隣接する他の井戸よりも透過性の高い地層に当たるので、通水性のみならず通気性もあるので、真空ポンプ５１の吸引作用を無効にする害を避けるように操作する。
【００３６】
図２はプラント構成を示す模式図であり、図１に沿って簡単に説明した処理プラント６０も含めた本システム１００の全体をより実態的に示している。図２に示す回収井戸群４は、４本のバキュームウェル９，９で構成され、これら回収井戸群４に取り囲まれた汚染地層１の中心に圧入井戸３が配置されている。ただし、図解説明の便宜上、バキュームウェル９，９を４本としているのであり、実際の施工では、図３に沿って後記するとおり、汚染領域の規模に比例した面積を網羅するため１００本前後の本数を用いている。
【００３７】
以下、本システム１００を運転中の汚染洗浄液１０（図２，図６参照）の流れに関し、本システム１００の構成とあわせて説明する。
水槽５４の水は、超高圧噴射ポンプ７の吸込側から吸い込まれ、吐出側に接続された超高圧ホース１７を経由して噴射孔５から圧入井戸３内へ注入される。そのため、圧入井戸３には、超高圧ホース１７の先に接続された管状のロッド１２が挿入される。このロッド１２の周囲には多数の噴射ノズル１２ａ〜１２ｇが穿設されており、そこから汚染地層１へ超高圧噴射水２０（図１，図２，図４参照）を噴射する。
【００３８】
これら超高圧噴射ポンプ７から噴射ノズル１２ａ〜１２ｇまでの一連の配管経路により流体噴射手段が構成されている。この流体噴射手段により、流体２および／または置換物質が、物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかの機能を制御される圧力で、圧入井戸３から汚染地層１へと噴射される。
【００３９】
オプション添加手段６は各種の置換物質のほか、微生物の代謝または化学反応等により汚染浄化を促進し効率化する添加物をオプション添加する補助的な手段であり、他の実施形態として、周知のフェントン試薬である過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と硫酸第１鉄（ＦｅＳＯ4）を添加して浄化処理を高速化することもできるが、その場合は、異種薬液が処理前に混合することを防ぐ対策として独立配管の超高圧噴射ポンプ７ａによる別系統を設けるほか、システム全体をステンレス等により防錆対策することが望ましい。
【００４０】
また、噴射孔５から圧入井戸３に挿入されたロッド１２は、図示せぬ地上の設備によりＲ方向に回転するとともに、上下動作できるように、ボーリング装置のように校正されている。そして、ロッド１２に配設されている噴射ノズル１２ａ〜１２ｇから噴射された超高圧噴射水２０は、汚染地層１を切り崩しながら浸透して汚染地層１を洗浄し、汚染物質が溶出した汚染洗浄液１０となり、圧入井戸３を取り囲む４本のバキュームウェル９，９の近辺に到達する。
【００４１】
これらのバキュームウェル９，９は真空ポンプ５１で連続的に吸気され、負圧を維持しているので、周囲の汚染洗浄液１０は、バキュームウェル９，９の周囲に穿孔されたスリット４８を透過して吸い込まれた後、深い井戸底に流れ落ちて溜まるので、高い揚程と重力を克服して地表まで押し上げる必要がある。
【００４２】
汚染地層１が地下深くにある場合、汚染洗浄液１０を吸い上げて回収するバキュームウェル９，９の井戸底から地表ＧＬまでの揚程が１０ｍ以上の深井戸であると、その井戸底に溜まった汚染洗浄液１０を、地上の処理プラント６０までの吸水管を真空にしたとしても大気圧との関係により１０ｍ以上の揚程を汲み上げることが出来ない。実際にはロスもあるため揚程７ｍが限度である。
【００４３】
この点、バキュームウェル９，９の井戸底から地表ＧＬまでの揚程が１０ｍ以上の深井戸であっても、その井戸底近くに配設した押し上げ式の水中ポンプ９０であれば、地上設備であるノッチタンク５２まで押し上げられる。
【００４４】
すなわち、本システム１００におけるバキュームウェル９，９は、その上端部９ａには真空ポンプ５１が配管を介して接続され、バキュームウェル９，９の内部に負圧を付与できるので、汚染洗浄液１０を効率良く吸い込み、しかも、その井戸底近くに溜まっている汚染洗浄液１０を、水中ポンプ９０により、地表までの高い揚程と重力を克服して効率良く押し上げることができる。
【００４５】
このように、回収井戸群４を構成する各々のバキュームウェル９，９の吸い上げ効率を高めれば、バキュームウェル９，９の数を減らし、それらの間隔を疎らにしても一定の施工品質を維持できる。その結果、作業工数を減少し、作業人員の削減、工期の短縮、設備利用率の向上、および消費エネルギーを削減する等により、総合効率を向上することが可能となる。したがって、施工の品質および採算性の面から、さらなる改善と一層の効率化を図ることができる。
【００４６】
一方、ノッチタンク５２まで押し上げられた汚染洗浄液１０は、沈殿槽兼洗浄槽５６を経由して曝気装置５３に送り、曝気処理される。曝気処理で気化した汚染物質は活性炭吸着塔５５を透過させることにより吸着され、無害化された空気のみを大気中に放出する。一方、汚染洗浄液１０に含まれる有害物質を曝気除去された無害の水は再生利用されるように水槽５４に溜められる。
【００４７】
また、水槽５４の手前側に沈殿槽兼洗浄槽５６があり、それに接続された図示せぬサンドポンプおよびフィルタープレス５８が配設されている。沈殿槽兼洗浄槽５６で沈殿させた汚泥をサンドポンプで取り出してフィルタープレス５８に運び、このフィルタープレス５８により体積および重量を縮小したケーキ状に加圧脱水処理してプレス汚泥５９にして、廃棄物処理業者へ引き渡すようにすれば、汚染洗浄液１０がほぼ連続的に浄化されるので、汚染洗浄液１０による汚染の拡散もなく、閉ループ処理で効率がよい。
【００４８】
水槽５４に溜められた水は、超高圧噴射ポンプ７により通常で２００ＭＰａまで、最高４００ＭＰａを限度の超高圧に加圧され、超高圧ホース１７を経由して噴射孔５から圧入井戸３内へ圧入され、噴射ノズル１２ａ〜１２ｉ（図４参照）で噴射された汚染地層１、バキュームウェル９，９でなる回収井戸群４、水中ポンプ９０、ノッチタンク５２へと回収のサイクルを繰り返す。
【００４９】
そして、本システム１００が社会的に評価される背景は、産業構造の変化に伴って廃業または移転された機械工場等の跡地が、宅地に転換利用される際に法的に義務付けられた汚染地層浄化の事業に効果的であるからである。
【００５０】
図３は、本システムによる施工の説明図であり、（ａ）実態配置図、（ｂ）数量表、（ｃ）１単位の噴射孔とバキュームウェルの断面略図である。図３の内容は、超高圧噴射水２０による破壊半径Ｙと洗浄効果の及ぶ範囲を、予備試験により事前に検証し、環境基準に適合する施工の品質、採算性、汚染拡散防止、省エネルギーおよび騒音軽減を考慮して施工した、本システム１００の実施例である。
【００５１】
図３（ａ）に示す実態配置図は、本システム１００による施工の現場を、約１／５００〜１／１０００縮尺（印刷紙面により変化）の地図上に、各井戸の配置を見取り図として示している。事前の調査により特定された汚染領域が、網掛け（グレースケール）で示され、１桝（ます）が、ほぼ４ｍの碁盤目状に区画設定され、これら桝目の単位ごとに１サイクルの汚染地層浄化を行って、単位桝目に沿って浄化する場所を順次移動し、全ての桝目の浄化を完了させるように段取りする。なお、桝目の１単位ごとに、図３（ｃ）に示す噴射孔５とバキュームウェル９，９，が配置されている。
【００５２】
また、区画設定された単位桝目の大きさを４ｍとした理由は、前記予備試験に基づいて、噴射孔５とバキュームウェル９，９の離間距離Ｘ＝２〜３ｍの範囲内に設定することが、施工品質と採算性の面から効果的と判断されているので、正方形の各桝目の一辺Ｚとその対角線との関係より離間距離Ｘ＝２〜３ｍに（√２）を乗じて、正方形一辺Ｚの長さを概ね２．８〜４．２ｍの範囲とし、単位桝目４ｍを基準として採用している。したがって、単位桝目４ｍの対角線中心に噴射孔５を配設し、噴射孔５の周辺にある桝目の格子の交点にバキュームウェル９，９が配設されている。
【００５３】
このように、費用対効果を最大限に設定するための経験則や実証試験に基づいて、必要な数のバキュームウェル９，９を縦横間隔１〜６ｍで碁盤目状に配置することにより、洩れなく効率良く汚染地層洗浄ができる。
なお、図３（ａ）に示す実態配置図上の数字はｍ（メートル）単位として直読可能であり、単位桝目４ｍを基準として各桝目の一辺Ｚを１．４６〜４．５ｍの範囲にし、施工品質が環境基準を満足できる範囲内となるように、汚染の程度、施工手順の都合により適宜設定している。
【００５４】
図４は、超高圧噴射水を噴射する汎用的なロッドの説明図である。Ｒ方向にスピン回転する鋼管製のロッド１２は、同軸多層の三重構造（図示せず）であり、独立した多層の何れか一層に、水槽５４（図１参照）の水を超高圧噴射ポンプ７から超高圧ホース１７を経由して圧入され、三重構造の残る層には図示せぬ空気圧縮機から圧縮空気または各種添加物もしくは置換物質を圧入し、ロッド１２の外周に螺旋状に配設された噴射ノズル１２ａ〜１２ｉから水と混合された超高圧噴射水２０が、螺旋階段の踏み板のような展開形状で噴射される。
【００５５】
また、超高圧噴射水２０により、広範囲な洗浄が可能である。このように、超高圧噴射水２０のジェット噴流を旋回させながら垂直方向に移動させる方法により、地層粒子が小さく比較的均一な地層（例えば粘土やシルト質）に汚染物質が含まれる汚染地層１をスライス状に切断して層間より分離、回収することができる。
【００５６】
なお、超高圧噴射水２０は、本来ならば汚染地層１（図１、図２参照）の中で噴射されるので目視確認できないが、図４に示す状態を説明するため、ロッド１２を地上に引き上げて超高圧噴射水２０を大気中に展開するように模擬実験したものである。
【００５７】
超高圧噴射ポンプ７は出力の調整が自在であり、後記説明する出力Ｈｉで２００ＭＰａ，を毎分２７リットル，出力Ｌｏｗで２０ＭＰａ，を毎分２００リットルと、工程により適宜に切り換えて用いる。すなわち、はじめに出力Ｈｉの２００ＭＰで粘土層等を切り込んでフレーク状に破壊し、つぎに、その破壊領域へ出力Ｌｏｗの２０ＭＰａで、を毎分２００リットルの大量の水を汚染地層１中に圧入して地下水位を上昇させ、飽和帯（図１参照）に変革させる。
【００５８】
図５は、バキュームウェル上端部（地上部）の斜視図である。この、バキュームウェル９の上端部９ａに固定され、上端部９ａから井戸底の近くに水中ポンプ９０を吊り下げて地上と連通する揚水管９１のうち地上に露出したエルボ９１ａに水圧計９３が配設されており、水中ポンプ９０の送出水圧を監視できる。エルボ９１ａの先には揚水バルブ９２を介して揚水ホース９４が接続され、処理プラント６０（図１、図２参照）へ至り、ノッチタンク５２に汚染洗浄液１０を押し上げる。
【００５９】
また、上端部９ａには吸気ホース９５を介して真空ポンプ５１が接続されている。本システム１００の運転中には、水中ポンプ９０と真空ポンプ５１を同時に稼動するので、バキュームウェル９内の真空度を高く維持し、汚染地層１から汚染洗浄液１０をバキュームウェル９内へと強く吸出し、井戸底に溜まった汚染洗浄液１０を水中ポンプ９０で揚水管９１を通じて地上まで押し上げる。この、水中ポンプ９０は押し上げ式なので、１０ｍを超える深井戸の高い揚程であっても確実に押し上げることができる。
【００６０】
さらに、水位センサコード９６を介して水位センサ９７，９８が井戸内の所定深度に吊り下げられており、水位センサコード９６の地上側の先端は図示せぬ操作盤の水位表示ランプ等により、水位センサ９７，９８それぞれの深度が、「水没」または「枯渇」の何れの状態であるかを表示するので、地上の運転員または自動制御機構が井戸内の水位を監視できる。「枯渇」と判断され次第、水中ポンプ９０の電源を切ることにより、枯れた井戸で水中ポンプ９０を空転させないようにするためである。さらに、水位を監視することにより、既知の地下深度に存在する汚染地層１（図１参照）が飽和帯に改変できたかどうかを知ることもできる。
【００６１】
図６はバキュームウェルの説明図であり、（ａ）水中ポンプの斜視図（ｂ）スクリーンの斜視図（ｃ）バキュームウェルの概念図であり、水中ポンプ９０は吐出口９０ａが揚水管９１の先端に直結するように固定され、水中ポンプ９０本体の側部に吸込口９０ｂが開口している。水中ポンプ９０の底部にモータがあり、電源コードにより地上から電力の供給を受け、適宜にＯＮ−ＯＦＦ制御される。
【００６２】
図６（ｂ）に示すスクリーン４７は管の周面に、内外を貫通するように穿孔された多数のスリット４８により形成されている。このスクリーン４７のある管を掘削した井戸の底に到達するように挿入してバキュームウェル９が構成されている。このバキュームウェル９は、縦横間隔１〜６ｍで施工面積に応じた碁盤目状に多数が配置され、それぞれの内径が１０〜５０ｃｍであり、それらの外周には、フィルター材４０，４１が充填され、土砂を遮りながらに汚染洗浄液１０がバキュームウェル９内へと透過される。図６（ｃ）にバキュームウェル９の概念図を示すように、その井戸底に溜まった汚染洗浄液１０を水中ポンプ９０で揚水管９１を通して地上まで押し上げて、処理プラント６０へと送り込む。
【００６３】
なお、バキュームウェル９の内径を１０ｃｍ以下に細くすると収納できる水中ポンプが限られるので揚水能力が制約される。逆に内径５０ｃｍ以上の太さに掘削する必要もない。
このように、費用対効果を最大限に設定するため経験則や実証試験に基づいて、必要な数のバキュームウェル９，９を縦横間隔１〜６ｍで碁盤目状に配置（図３参照）することにより、洩れなく効率良く汚染地層洗浄ができる。
【００６４】
図７は本システムによる浄化手順を示すフローチャートである。まず、超高圧噴射水２０を噴射孔５から噴射し（Ｓ１）、汚染洗浄液１０を回収井戸群４から回収し（Ｓ２）、地上のノッチタンク５２に押し上げて回収水量を監視・測定する（Ｓ３）とともに、沈殿槽兼洗浄槽５６へと送る。なお、ノッチタンク５２に溜まったＶＯＣｓ汚染泥は３インチのサンドポンプ（図示せず）で沈殿槽兼洗浄槽５６へと強制的に誘導する。
【００６５】
沈殿槽兼洗浄槽５６では比重の大きい土粒子を沈殿させ、土粒子に付着している汚染物質を水溶液中に解離させる一方、沈殿物と上澄み液を分離する（Ｓ４）。ここで、沈殿し凝固された汚泥はフィルタープレス５８でケーキ状に凝縮された後に産業廃棄物として搬出処分され（Ｓ５）、分離された上澄み液は曝気装置５３で汚染物質を揮発させる（Ｓ６）。
【００６６】
曝気により気化された汚染物質は活性炭吸着塔５５に通される（Ｓ７）。活性炭吸着により汚染物質を除去されてから排出される排出ガスの汚染濃度を測定する（Ｓ８）。一方、曝気装置５３で汚染物質を揮発除去され浄化された洗浄水は水槽５４に溜められ（Ｓ９）、ここで、ＶＯＣｓ濃度を測定され（Ｓ１０）、排出ガスの汚染濃度とともに環境基準値を達成していることを確認する。
【００６７】
ＶＯＣｓも併せて汚染物質が除去された洗浄水は水槽５４に貯留され、この洗浄水を超高圧噴射ポンプ７で再び噴射孔５へ圧入する（Ｓ１１）が、このとき、注入水量を制御・測定（Ｓ１２）し、（Ｓ３）で監視・測定した回収水量と比較し、注入水量と回収水量が平衡状態であることを確認する。そして、（Ｓ１）に戻って、再び超高圧噴射水２０を噴射孔５から噴射することを繰り返す。
【００６８】
図７に示した浄化手順（Ｓ１）〜（Ｓ１１）を連続的に繰り返すが、洗浄水は浄化処理されながら原位置でリサイクル利用される。
【００６９】
このとき、バキュームウェル９内は真空度を高く維持されており、バキュームウェル９の外周に設けられたスリット４８を透過した汚染洗浄液１０は、汚染地層１からバキュームウェル９内へと強く吸い込まれて井戸底に溜まる。溜まった汚染洗浄液１０は、水中ポンプ９０で揚水管９１を通じて地上まで押し上げられる。
【００７０】
以上説明したように、汚染地層浄化システム１００によれば、原位置において、汚染地層１の中に１００〜４００ＭＰａの超高圧噴射水２０を噴射して、その衝撃力や切断力により土壌塊を切断、粉砕すると共に、地層粒子を細粒化して汚染物質を分離することができる。
【００７１】
さらに、汚染洗浄液１０を熱処理によって積極的に加熱し、汚染物質を分解させて六価クロム、水銀、カドミウムなどの重金属類を除去する。熱処理方法は、汚染洗浄液１０を８００〜１０００℃の高温で加熱、または水蒸気加熱や、ＢＣＤ（アルカリ触媒分解）法としてもよい。
【００７２】
また、ＶＯＣｓに関しては、前記したように曝気装置５３および活性炭吸着塔５５を用いて処理する。ここでの吸着材は活性炭であるが、その他、触媒により揮発した汚染物質を分解または吸着しても構わない。これらの処理により、発生したガスを規制値以下の汚染濃度まで浄化し、その後、気体は大気へ放出し、水は水槽５４に回収して再利用する。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本システムの断面模式図である。
【図２】プラント構成を示す模式図である。
【図３】本システムによる施工の説明図であり、（ａ）実態配置図、（ｂ）数量表、（ｃ）１単位の噴射孔とバキュームウェルの断面略図である。
【図４】超高圧噴射水を噴射する汎用的なロッドの説明図である。
【図５】バキュームウェル上端部（地上部）の斜視図である。
【図６】バキュームウェルの説明図であり、（ａ）水中ポンプの斜視図（ｂ）スクリーンの斜視図（ｃ）バキュームウェルの概念図である。
【図７】本システムによる浄化手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
１      汚染地層
２      流体
３      圧入井戸
４      回収井戸群
５      噴射孔
６      オプション添加手段
７，７ａ  超高圧噴射ポンプ
９      バキュームウェル
９ａ    （バキュームウェルの）上端部
１０    汚染洗浄液
１２    ロッド
１２ａ〜１２ｉ  噴射ノズル
２０    超高圧噴射水
２２ａ  運転前の地下水位
２２ｂ  運転中の地下水位
４０，４１  フィルター材
４７    スクリーン
４８    スリット
５１    真空ポンプ
５２    ノッチタンク
５３    曝気装置
５４    水槽
５５    活性炭吸着塔
５６    沈殿槽兼洗浄槽
５８    フィルタープレス
５９    プレス汚泥
６０    処理プラント
７０    コンクリート被覆
８０    非破壊地層
９０    水中ポンプ
９１    揚水管
９１ａ  エルボ
９２    揚水バルブ
９３    水圧計
９４    揚水ホース
９５    吸気ホース
９６    水位センサコード
９７，９８  水位センサ
１００  汚染地層浄化システム
ＧＬ    地表
Ｒ      （ロッドの回転する）方向
Ｘ      （噴射孔とバキュームウェルとそれぞれの断面中心までの）離間距離
Ｙ      破壊半径
Ｚ      桝目の一辺
【図１】
2006130419.tif 000003
【図２】
2006130419.tif 000004
【図３】
2006130419.tif 000005
【図４】
2006130419.tif 000006
【図５】
2006130419.tif 000007
【図６】
2006130419.tif 000008
【図７】
2006130419.tif 000009