(57)【要約】【課題】汚染地盤の浄化処理を施すに当って、微生物で分解される土中埋設管を用い、この埋設管を地盤中に埋め殺しにすることにより、該埋設管が土中微生物によって分解されて炭酸ガス等の無害な物質となり、地盤の掘削工事に際してじゃまにならず、土地の有効利用を可能にする。【解決手段】汚染地盤中に、主に生物分解性プラスチックスからなる土中埋設管を埋設し、この土中埋設管を通して地盤汚染の浄化処理を施し、次いで、前記土中埋設管をそのまま地盤中に埋め殺しにして土中微生物で分解することから構成される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染地盤中に、主に生物分解性プラスチックスからなる土中埋設管を埋設し、この土中埋設管を通して地盤汚染の浄化処理を施し、次いで、前記土中埋設管をそのまま地盤中に埋め殺しにして土中微生物で分解し、汚染地盤を自然のままの地盤に復元してその後の土地の有効利用に供し得ることを特徴とする汚染地盤の浄化方法。
【請求項２】
請求項１において、前記土中埋設管が生物分解性プラスチックスにセルローズ繊維を含有せしめて粉砕されやすい樹脂とし、この樹脂を素材として形成されてなる請求項１に記載の汚染地盤の浄化方法。
【請求項３】
請求項２において、セルローズ繊維が古紙、木粉、麻、コットンパルプおよび木材パルプの群から選択される一種または複数種の植物繊維を解繊した繊維である請求項２に記載の汚染地盤の浄化方法。  
【請求項４】
請求項１において、生物分解性プラスチックスが微生物により分解される熱可塑性高分子化合物である請求項１に記載の汚染地盤の浄化方法。
【請求項５】
請求項１において、生物分解性プラスチックスがアルカリ性の条件下で溶解するプラスチックスである請求項１に記載の汚染地盤の浄化方法。
【請求項６】
請求項１において、生物分解性プラスチックスが次の１、２または３である請求項１に記載の土中埋設管。
（１）主鎖が脂肪族で、これにエーテル結合またはエステル結合を有するもの、
（２）主鎖または側鎖に水酸基またはカルボキシル基を有するもの、
（３）プラスチックスの光分解および微生物分解を誘因、促進する添加剤を含有することにより生物分解性が良好なプラスチックスであって、澱粉系、酢酸セルローズ系、ポリ乳酸系、脂肪族ポリエステル系およびポリビニルアルコール系の群から選択される生物分解性プラスチックス。
【請求項７】
請求項１において、地盤汚染の浄化処理が以下の（ａ）〜（ｆ）のいずれかまたは複数の組み合わせである請求項１に記載の汚染地盤の浄化方法。
（ａ）土中埋設管を通して地盤中に固結材を注入し、土中の汚染物質を固化する。
（ｂ）土中埋設管を通して地盤中に不溶化剤を注入する。
（ｃ）土中埋設管を通して汚染地盤から汚染水を抽出し、洗浄の後、再度地盤中に注入する。
（ｄ）土中埋設管を通して汚染地盤中に触媒浄化反応を起こさせる化学物質、あるいはバイオレメディエーションを起こさせる化学物質を注入し、浄化する。  
（ｅ）土中埋設管を通して汚染地盤中に水を注入し、洗浄して浄化する。
（ｆ）土中埋設管を通して汚染地盤中に空気を注入し、エアレーションによって汚染物質を分解する。
【請求項８】
請求項１において、土中埋設管が地質や地下水の調査のための調査管である請求項１に記載の汚染地盤の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は汚染地盤中に微生物分解される土中埋設管を埋設し、この埋設管を通して地盤汚染の浄化処理を施す汚染地盤の浄化方法に係り、特に浄化処理後、土中埋設管を地盤中に埋め殺しにすることにより該埋設管が土中の微生物によって分解されて炭酸ガス等の無害な物質となり、シールド工法のように地盤を掘削する工事に際しても、作業性を低下させたり、地下水に分解成分を溶出させたり等の心配のない汚染地盤の浄化方法に係り、土壌浄化後、注入管等の残存物が土壌から消滅して地盤を自然のままの状態に復元し、土地利用に供し得る汚染地盤の浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地盤は様々な原因により汚染の危機にさらされる。汚染地盤の浄化技術として、従来、種々の方法が知られている。例えば、「封じ込め技術」として、汚染地盤中にセメント等の固結材を注入して汚染物質を固化する技術、あるいは汚染地盤中に金属物質封鎖剤、反応剤等の化学物質を注入して汚染物質を不溶化させる技術、等が知られている。さらに、「浄化技術」として、汚染土壌や汚染地下水を抽出して化学分解、生物分解により浄化処理し、浄化された土壌や地下水を地盤中に注入する技術等が知られている。
【０００３】
上述の「封じ込め技術」や「浄化技術」では、固結材や化学物質の汚染地盤中への注入に際し、あるいは汚染土壌や汚染地下水の抽出、注入に際し、塩化ビニール、ポリエチレン、ポリプロレン等、引張強度が大きく、かつ微生物によって分解されない材料からなる注入管が用いられている。
【０００４】
また、地下水を試験したり、採取するために、あるいは土層の浸水性を試験するために、地下に調査管を埋設したり、排水用のドレーン管を地下に設置したり、等が行われている。これらの調査管やドレーン管もまた、上述と同様、引張強度が大きく、かつ微生物によって分解されない材料から構成されている。
【０００５】
上述の「封じ込め技術」や「浄化技術」に用いられる注入管や、調査管、あるいはドレーン管は通常、地盤中に取り残すことが多く行われている。しかし、浄化後の地盤を掘削したり、あるいは、シールド工法のように、地盤を掘削する場合、残存した埋設管が邪魔になって作業性が低下し、あるいは上述管材料のプラスチックスからその成分が溶出して地下水を汚染する等の弊害が生じる。したがって、土壌浄化後、自然のままの状態でその後の土地利用が可能な技術が要求されている。
【０００６】
近年、微生物で分解される注入管の全部または一部を生物分解性プラスチックスで形成し、地盤中に注入材を注入して地盤改良を行った後、注入管を地盤中に取り残し、埋め殺しにして地中の微生物によって分解させる地盤注入工法が本出願人によって出願され、特許されている。（特許第３４０６５６７号）。また、注入材を地盤に注入して地盤中の有害物を固定し、無害化する方法が本出願人によって出願され、特許されている。（特許第３４５５９５２号）
【０００７】
しかし、前者の特許では、注入材の地盤への注入に際し、微生物で分解される注入管を用いる技術であって、本発明はこの技術をさらに発展させ、汚染地盤を浄化後、地盤を自然のままの土地に復元させ、その後の土地利用を可能ならしめたものである。
【特許文献１】特許第３４０６５６７号
【特許文献２】特許第３４５５９５２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は汚染地盤中に微生物で分解される土中埋設管を埋設し、この埋設管を通して地盤汚染の浄化処理を施すに当って、特に、浄化処理後、土中埋設管を地盤中に埋め殺しにすることにより、該埋設管が土中の微生物によって分解されて炭酸ガス等の無害な物質となり、その後に地盤を掘削して建造物を構築したり、あるいはシールド工法のように地盤を掘削する工事に際しても、作業性を低下させたり、地下水に分解成分を溶出させたり等の心配がなく、土地の有効利用を可能とし、上述の公知技術に存する欠点を改良した汚染地盤の浄化法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するため、本発明方法によれば、汚染地盤中に、主に生物分解性プラスチックスからなる土中埋設管を埋設し、この土中埋設管を通して地盤汚染の浄化処理を施し、次いで、前記土中埋設管をそのままで地盤中に埋め殺しにして土中微生物で分解するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は地盤汚染の浄化処理を施すに当って、微生物で分解される土中埋設管を用いることにより、特に、浄化処理後、土中埋設管を地盤中に埋め殺しにすることにより、該埋設管が土中の微生物によって分解されて炭酸ガス等の無害な物質となり、地盤を掘削して建造物を構築したり、シールド工法のように地盤を掘削する工事に際しても、作業性を低下させたり、地下水に分解成分を溶出させたり等の心配がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を具体的に詳述する。
上述の生物分解性プラスチックスは微生物により分解される高分子化合物であって、好ましくは熱可塑性である。本発明にかかる土中埋設管はこの生物分解性プラスチックスを素材とし、従来公知の押出成形等により、注入管としての機械的強度を有するように成形加工される。なお、水溶性プラスチックス、特に、アルカリ性の条件下で溶解するプラスチックスは、生物によっても分解され易く、本発明において好ましいものである。
【００１２】
その化学構造は（１）主鎖が脂肪族で、これにエーテル結合またはエステル結合を有するもの、（２）主鎖（または側鎖）に水酸基、カルボキシル基を有するもの、あるいは、（３）プラスチックスの光分解および微生物分解を誘因、促進する添加剤を含有することにより生物分解性が良好なプラスチックスであり、具体的には澱粉系、酢酸セルローズ系、ポリ乳酸系、脂肪族ポリエステル系、ポリビニルアルコール系等の生物分解性プラスチックスが挙げられる。これらの主原料には、性能の向上あるいは可撓性の付与等の目的で他の高分子化合物、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のプラスチックス、可塑剤、安定剤、着色剤等を必要に応じて添加することもできる。
【００１３】
上記（２）の水酸基あるいはカルボキシル基を有する化合物としては、脂肪族化合物が好ましい。これらの生物分解性プラスチックスとしては具体的には、上記（１）の例として、「ピオノーレ」（ポリオールとジカルボン酸の脂肪族ポリエステル）（昭和高分子株式会社と昭和電工株式会社）、「セルグリーン」（酢酸セルローズ系、ポリカプロラクトン系）（ダイセル化学工業株式会社）、「ラクティ（乳酸系）」（株式会社島津製作所）、（２）の例として、「ポバール」（ポリビニルアルコール）（株式会社クラレ）、（３）の例として、「ワンダースターケン」（トウモロコシ澱粉とポリエチレン）（ワンダー株式会社）、等々が挙げられる。
【００１４】
上記生物分解性プラスチックスには、ポリヒドロキシプチレート、ポリ乳酸、ポリグリコシド等の高融点生物分解性プラスチックスをブレンドすることにより、加工性を向上させ、織物、不織布とすることにより袋体としても使用できる。これらの主原料は、土中ではバクテリアにより、例えば９０〜３００日程度の日数で分解される。
【００１５】
なお、生物分解性プラスチックスは、その成形品と微生物の体内より代謝される酵素の表面反応であるため、成形品の厚みが厚いほど分解時間は長くなる。他方、注入材がアルカリ性の場合には、エステル結合を有する生物分解性プラスチックスが加水分解を受けやすい。また、注入地盤は、酸性からアルカリ性まで、あるいは海水浸透等、種々の異なる条件下にあり、さらに、注入材の注入によっても大きく変わってくる。したがって、注入管の分解速度は一概にはいえないが、掘削しない場合についてみると、１年といえども充分短時間といえる。また、注入後掘削する場合には、脆性のより大きな生物分解性プラスチックスを使用するのが好ましい。
【００１６】
本発明にかかる生物分解性プラスチックスは必要に応じて耐候性を落とすことによって分解、あるいは強度の低下を促進させることもでき、そのような注入管を使用する場合には、特に、注入操作前の管理に配慮し、例えば直射日光に長時間曝すとか、雨中に放置することはできるだけ避けるのが好ましい。生物分解性プラスチックスとして強度、耐熱性の点から乳酸ポリマーや脂肪族ポリエステルが材料として利用される。従来のプラスチックスと本発明の生物分解性プラスチックスとの性質を比較し、結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
さらに、本発明は上述の生物分解性プラスチックスにセルローズ繊維を含有せしめて伸び率を低下させ、外圧がかかっても伸びずに粉砕されやすい樹脂とし、この樹脂を素材として押出し成型ないしは射出成型により土中埋設管を形成することもできる。
【００１９】
本発明に用いられるセルローズ繊維としては、古紙、木粉、麻、コットンパルプ、木材パルプ等の植物繊維を解繊した繊維が挙げられる。本発明では、このようなセルローズ繊維を水分率５〜４０％で生物分解性プラスチックスに混練し、造粒する。あるいは、セルローズ繊維の水分率が下限値５％を切らない水の存在で、セルローズ繊維を生物分解性プラスチックスに混練し、得られた混練物をセルローズ繊維の水分率５〜４０％の範囲で造粒する。
【００２０】
なお、本発明において、セルローズ繊維を使用する際に、ペレット製造時のセルローズ繊維の挙動を充分考察することが肝要である。セルローズは典型的な親水高分子物質であって、水分の吸脱湿が大きく、吸脱湿の状態によってその特性が変化するものである。すなわち、吸湿によって膨潤して柔らかくなり、しなやかで変形し易くなる反面、脱湿によって角質化して堅くなり、脆く、変形し難くなる。
【００２１】
本発明に使用する強化繊維は上述のような植物繊維であるが、これを解繊後、または直後、１００℃前後、あるいはそれ以上の溶融または軟化状態の生物分解性プラスチックス中で、強い剪断力をかけながら均一に混練する。この条件下でセルローズを主成分とする植物繊維は殆ど水分を失い、絶乾状態となるため、角質化して堅く、脆くなる。したがって、この絶乾状態で強い剪断力をかけて混練すると、セルローズ繊維は生物分解性プラスチックス中に均一に分散するまでに粉砕されてしまって、繊維状をとどめない。
【００２２】
この傾向は溶融温度または軟化温度の高い生物分解性プラスチックスの場合ほど顕著であり、混練中に繊維が劣化して粉末化することにとどまらず、熱劣化がさらに進行し、炭化に至るほどに影響を受けることがある。本発明の土中埋設管はこの状態を避けるために、生物分解性プラスチックスに強化繊維を加えたものを金型により射出成型、または押出成型することにより成形される。表１に従来の注入管素材と、本発明注入管素材、すなわち、生物分解性プラスチックスに強化繊維を加えたものとの性質の比較を示す。
【００２３】
本発明の特徴は主に生物分解性プラスチックスからなる土中埋設管、または生物分解性プラスチックスにセルローズ繊維を含有せしめて粉砕されやすい樹脂とし、この樹脂を素材として形成されてなる土中埋設管を汚染地盤中に埋設し、この土中埋設管を通して地盤汚染の浄化処理を施し、次いで、土中埋設管をそのまま地盤に埋め殺しにして土中微生物で分解することに存する。なお、本発明において、土中埋設管が地質や地下水の調査のための調査管であってもよい。
【００２４】
上述地盤汚染の浄化処理は次の（ａ）〜（ｆ）のいずれか一つまたはこれら複数を組み合わせて行われる。
（ａ）土中埋設管を通して地盤中に固結材を注入し、土中の汚染物質を固化する。
（ｂ）土中埋設管を通して地盤中に不溶化剤を注入する。
（ｃ）土中埋設管を通して汚染地盤から汚染水を抽出し、洗浄の後、再度地盤中に注入する。
（ｄ）土中埋設管を通して汚染地盤中に触媒浄化反応を起こさせる化学物質、あるいはバイオレメディエーションを起こさせる化学物質を注入し、浄化する。
（ｅ）土中埋設管を通して汚染地盤中に水を注入し、洗浄して浄化する。
（ｆ）土中埋設管を通して汚染地盤中に空気を注入し、エアレーションによって汚染物質を分解する。
【実施例１】
【００２５】
塩化ビニール管、紙と乳酸ポリマーの混合物を素材とした管、脂肪族ポリマー管の土中埋設試験を以下の条件で行った。
【００２６】
１  試料
（１）塩化ビニールを素材とする土中埋設管。
（２）紙と乳酸ポリマーの混合物を素材とする土中埋設管（生物分解性プラスチックス管）。
（３）脂肪族ポリエステルを素材とする土中埋設管（生物分解性プラスチックス管）。
【００２７】
２  試料サイズ
外径５０ｍｍ、肉厚２．５ｍｍ、長さ５００ｍｍの土中埋設管。
【００２８】
３  試験条件
(イ)農芸用堆肥に埋設。
地表近く、微生物の多く住む土壌を想定。
（ロ）豊浦標準砂に埋設。  
地下５ｍ以深の砂を多く含む土壌を規定。
（ハ）管内に農芸用堆肥を詰めたものを豊浦標準砂に埋設。
内部に微生物を多く含む材料を注入したり、填充することを想定。
（ニ）埋設条件
５８℃を一定に保つ。水分含有６０％、暗所に静置。
（ホ）埋設期間
約１２０日
【００２９】
４  実験結果
管内に農芸用堆肥を詰めたものを豊浦標準砂に埋設した上述（ハ）の条件では、紙と乳酸ポリマーの混合物を素材とする上述試料（２）および脂肪族ポリエステルを素材とする上述試料（３）の両試料共、８４日〜１１９日で力を加えると崩壊するまでに分解が進んだ。試験結果を表２に示す。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
表２から、農業用堆肥に埋設した上述試験（イ）では、塩化ビニールを素材とする従来の土中埋設管はほとんど変化がないことがわかる。それに対して、紙と乳酸ポリマーの混合物を素材とする生物分解性プラスチックス管、および脂肪族ポリエステルを素材とする
生物分解性プラスチックス管は短期間で容易に分解されていることがわかる。さらに、豊浦標準砂に埋設した上記試験（ロ）では、生物分解性プラスチックス管であっても分解が極めて遅いことがわかる。さらにまた、管内に農業用堆肥を詰めたものを豊浦標準砂に埋設した上記試験（ハ）では、農業用堆肥に微生物を含有するため、微生物の殆どない土中でも急速に分解が進むことがわかった。
【実施例２】
【００３２】
塩化ビニールを素材とする土中埋設管および紙と乳酸ポリマーの混合物を素材とする土中埋設管について、破壊試験を以下のとおりに行った。
【００３３】
１．試料
（１）塩化ビニールを素材とする土中埋設管（試料Ａ）。
内径４０．２×外径４４．０７×高さ１０１．６７（ｍｍ）
（２）紙と乳酸ポリマーの混合物を素材とする土中埋設管（生物分解性プラスチックス管）（試料Ｂ）。
内径４０．３８×外径４５．３３×高さ９６．５２（ｍｍ）
【００３４】
２．試験方法
注入管を縦方向に半分に切断し、一軸圧縮機により横方向から圧力をかけ、管を破壊する。その時の圧縮力、破壊形状を観察する。
【００３５】
３．実験結果
塩化ビニールを素材とする注入管と、紙と乳酸ポリマーの混合物を素材とする注入管を縦方向から半分に切断し、一軸圧縮機により管に横方向から圧力を加えた。図１、２の左側の写真は一軸圧縮試験前の土中埋設管の写真を示す。図１、２の右側の写真は一軸圧縮試験後の土中埋設管の破壊状態を示す。図１、２の写真中、上は塩化ビニールを素材とする注入管（試料Ａ）、下は本発明の紙と乳酸ポリマーの混合物を素材とする注入管（試料Ｂ）で、実験では写真上部より加圧した。
【００３６】
塩化ビニールを素材とする注入管と、紙と乳酸ポリマーの混合物を素材とする注入管を横方向から一軸圧縮機により圧力を加えた。圧縮強度（ｋｇｆ／ｃｍ２）と歪み距離（ｍｍ）との関係を図３のグラフに示す。図３から明らかなように、塩化ビニールを素材とする注入管は約３００ｋｇｆ／ｃｍ２以上の圧力を加えると、圧力を受けた点より横に変形し、管自体が破壊されることは無かった。一方、本発明である紙と乳酸ポリマーの混合物を素材とする注入管は、約３００ｋｇｆ／ｃｍ２以上の圧力を加えると圧力を受けた点に亀裂が入り割れた。これより本発明な歪みの小さい領域で大きな破壊強度を得ることが判る。したがって、埋設管として充分な強度をもちながら掘削に際して、小さな歪みで破壊することが判る。このため掘削に容易に粉砕される土中埋設管となることが実証された。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
地盤汚染の浄化処理を施すに当って、微生物で分解される土中埋設管を用いることにより、特に、浄化処理後、土中埋設間を地盤中に埋め殺しにすることにより、該埋設管が土中の微生物によって分解されて炭酸ガス等の無害な物質となり、シールド工法のように地盤を掘削する工事に際しても、作業性を低下させたり、地下水に分解成分を溶出させたり等の心配がない。したがって、本発明工法は土木建築分野において、高い利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】一軸圧縮前の土中埋設管の写真である。
【図２】一軸圧縮後の土中埋設管の写真である。
【図３】圧縮強度（ｋｇｆ／ｃｍ２）と歪み距離（ｍｍ）との関係を示したグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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