(57)【要約】【課題】微生物が、地下水の上側シルト層３の間に多く分布しているため、ドレーン材によって、間隙水を上部シルト層３に浸透させることにより、土着している微生物をほぼ均等に分布させることができ、栄養源によって、その微生物を増殖、活性化させることができ、有害汚染物質を微生物によって浄化できる土壌及び地下水の汚染の浄化方法を提供する。【解決手段】地下水の上流側に栄養源注入井戸６を少なくとも１箇所以上設けたうえ、有害汚染物質が地中に流入する原位置において、地下水の流れる帯水層４まで縦方向にドレーン材８を打ち込むことにより、ドレーン材８によって上部シルト層３に地下水や、溶出した栄養源が浸透させることができ、微生物をほぼ均等に分布させることにより、増殖、活性化させ有害汚染物質を浄化することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害汚染物質で汚染された汚染部領域の表土から帯水層まで縦方向にドレーン材を打ち込み、前記ドレーン材の上部に載荷重を行い、少なくとも一つの栄養源注入井戸を前記汚染部領域の地下水の上流側に設け、少なくとも一つの観測井戸を前記汚染部領域の地下水の下流側に設け、前記ドレーン材からの過剰間隙水を集水する集水溝と、前記集水溝には配管に連通するとともに前記過剰間隙水を砂濾過器に送水する送水ポンプを具備した構成において、前記汚染部領域の前記有害汚染物質を前記汚染部領域及びこの汚染領域部近傍に生息する微生物によって処理することを特徴とした土壌及び地下水の汚染の浄化方法。
【請求項２】
前記ドレーン材からの前記過剰間隙水に含有する前記有害汚染物質を砂濾過器及び吸着手段で処理することを特徴とした請求項１記載の土壌及び地下水の汚染の浄化方法。
【請求項３】
前記載荷重の下部が、砂であることを特徴とする請求項１記載の土壌及び地下水の汚染の浄化方法。
【請求項４】
前記ドレーン材が、生分解性のポリ乳酸を主成分とする天然繊維を使用したものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の土壌及び地下水の汚染の浄化方法。
【請求項５】
前記栄養源注入井戸に注入する栄養源が固形状で炭素数６以上の直鎖状飽和モノカルボン酸を主成分とする請求項１記載の土壌及び地下水の汚染の浄化方法。
【請求項６】
前記栄養源注入井戸に注入する栄養源が、液状、又はゲル状でポリ乳酸又はカルボン酸を含有する請求項１記載の土壌及び地下水の汚染の浄化方法。
【請求項７】
前記液状又は前記ゲル状のポリ乳酸又はカルボン酸の母体がグリセリンであることを特徴とする請求項６記載の土壌及び地下水の汚染の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌及び地下水に浸透した汚染物質を微生物により、適切に浄化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、土壌及び地下水の汚染の浄化方法は、真空抽出法、エアースパージング法、揚水処理法、鉄粉法、石灰投入法、微生物利用法、土壌掘削置換法、土壌湿式洗浄法、不溶化処理法等、有害汚染物質（有機塩素系化合物）に応じて様々な方法で浄化処理をされている。
【０００３】
特に微生物利用法は、有害汚染物質が地中に流入する原位置において、地中の土着している微生物（嫌気性微生物）の働きによって浄化する技術であり、栄養源を地下水中に注入して、微生物を増殖、活性化させる方法、いわゆるバイオレメディエーションである。
【０００４】
しかしながら、微生物は、地下水の上部シルト層の間に多く分布していることが、調査により判明し、地下水中には、あまり存在しないため、栄養源を微生物の存在する部分に供給する必要性がある。
【０００５】
この種の技術は、地下水を揚水して浄化した水を散水手段であるスプリンクラーを用いたものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、汚染部領域内で打設された複数のバーチカルドレーン（プラスチックドレーン）と、各バーチカルドレーンの内部から外部に亘って配設され、透過性がある部分を含むフィルター管と、バーチカルドレーン及びフィルター管の隙間の気密化手段とフィルター管への押出力付与手段と、汚染ガス及び汚染地下水の無害化処理手段とを含み汚染土壌領域の周辺部分に押出力付与手段に係るフィルター管を優勢に配設し、押出力優勢部の内側部分に吸引力付与手段に係るフィルター管を優勢に配設した土壌改良装置が知られている。
（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−３２６２４５号公報
【特許文献２】特開２００３−１１７５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来の方法では、設備が大掛かりであり、汚染部領域が限られた中、小規模の土地の浄化には設備が設置できない、または設備能力を十分に活かしきれない、具体的には設備能力の半分も利用しないなどの理由から不向きであり、またイニシャルコスト及びランニングコストが莫大なるという課題があった。
【０００８】
さらに遮水壁を用いることや、浄化する領域の地表を養生したりする為にその地表部分を有効利用できないという課題もあった。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、有害汚染物質が地中に流入する原位置において、地下水の流れる帯水層まで縦方向にドレーン材を打ち込み、ドレーン材の上部に砂によって載荷重することによって過剰間隙水は地表に設けた吸着手段に集水することができ、吸着手段で無害化処理を行うものである。
【００１０】
また、地下水の上流側に栄養源注入井戸を少なくとも１箇所以上設け、帯水層の地下水中に溶け込んだ栄養源が、ドレーン材によって、上部シルト層に浸透することにより、土着している微生物をほぼ均等に分布させることができ、栄養源によって、その微生物を増殖、活性化させることができ、有害汚染物質を微生物によって低分子化にすることができ、最終的には無害化となる土壌及び地下水の汚染の浄化方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】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために、地下水の上流側に栄養源注入井戸を少なくとも１箇所以上設けたうえ、有害汚染物質が地中に流入する原位置において、地下水の流れる帯水層まで縦方向にドレーン材を打ち込むことにより、ドレーン材によって、上部シルト層に地下水や、溶出した栄養源が浸透させることができる。
【００１２】
これにより土着している、特に汚染部領域を中心とする領域の微生物をほぼ均等に分布させることができ、溶出した栄養源によって、その微生物を増殖、活性化させることができる。
【００１３】
さらに、有害汚染物質を微生物によって低分子化にすることができ、最終的にはエチレン分解菌によって無害化となる土壌及び地下水の汚染の浄化方法を特徴とする。
【００１４】
また、ドレーン材の上部（地表部分）に砂で載荷重することによって過剰間隙水は地表に設けた集水溝に集水して後段の吸着手段である活性炭槽において活性炭による吸着により無害化処理を行う、地下水汚染の浄化方法も特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、帯水層から溶出した栄養源及び地下水（過剰間隙水）が、ドレーン材に浸透して、上部シルト層、表土と上昇することにより、地下水を含んだ層が拡大され、微生物（嫌気性微生物）の増殖、活性化に適する領域を拡大することができる。
【００１６】
すなわち、微生物の増殖、活性化する領域を拡大することができることにより、微生物の働きにより、有害汚染物質（有機塩素系化合物）を低分子化でき、さらに無害化処理ができる。
【００１７】
また、本発明によれば、ドレーン材の材質が生分解性のポリ乳酸を主成分とする天然繊維を使用したものであり、土中に分解される為、浄化後にドレーン材を撤去する必要がなく、しかもドレーン材自体が微生物の栄養源として使用できる。
【００１８】
これにより、栄養源の注入量を節約することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、ドレーン材からの有害汚染物質を含有した過剰間隙水を地表の集水溝に集水し、後段の活性炭槽において活性炭による吸着作用により、有害汚染物質を含む過剰間隙水を無害化処理することができる。
【００２０】
また、本発明によれば、ドレーン材を帯水層に縦方向に打ち込むことにより、ドレーン材とドレーン材の間の水分がドレーン材のある方向に自由に移動することとなり、地層の水分がドレーン材に浸透されることから、圧密が短時間でできるとともに地盤の強度を増すことができ、さらに浄化後の地盤沈下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係る汚染の浄化方法は、特に有害汚染物質として有機塩素系化合物を含む土壌及び／または地下水の浄化に適している。
【００２２】
有機塩素系化合物としては、例えば、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、ジクロロエチレン、塩化ビニル、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、クロロエタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、ジクロロプロパン、ジクロロブロエチレン、ブロモジクロロメタン、クロロジブモメタン、ダイオキシンなどが挙げられる。特にテトラクロロエチレン、トリクロロエチレンおよび四塩化炭素の少なくとも１種の汚染物質を含む土壌及び／または地下水の浄化に適している。
【００２３】
本発明は、有害汚染物質で汚染された汚染部領域の、表土から帯水層まで縦方向にドレーン材を打ち込み、ドレーン材の上部に載荷重を行い、少なくとも一つの栄養源注入井戸を汚染部領域の地下水の上流側に設け、少なくとも一つの観測井戸を汚染部領域の地下水の下流側に設け、ドレーン材からの過剰間隙水を集水する集水溝と、集水溝には配管に連通した過剰間隙水を砂濾過器及び活性炭槽に送水する送水ポンプを具備したものである。
【００２４】
すなわち、有害汚染物質が地中に流入する原位置において、地下水の流れる帯水層まで縦方向にドレーン材を打ち込むことにより、ドレーン材によって、上部のシルト層、表土に、地下水及び溶出した栄養源を含有する過剰間隙水を浸透させることができる。
【００２５】
これにより土着している微生物をほぼ均等に分布させることができ、溶出した栄養源によって、その微生物を増殖、活性化させることができる。
【００２６】
また、土着している微生物をほぼ均等に分布させることができることにより、有害汚染物質を微生物の働きにより低分子化、更には無害化にすることができる。
【００２７】
さらに、ドレーン材上部の載荷重の下部が砂で構成されているため、過剰間隙水を集水溝に集水しやすく、集水した有害汚染物質を含有する過剰間隙水は、砂濾過器を通過し、活性炭槽に送水ポンプで送られる。
【００２８】
この活性炭槽には粒状の活性炭が充填されており、活性炭によって有害汚染物質は吸着され、浄化された水となり放流できる。
【００２９】
尚、活性炭の種類は表面積が大きいものであれば形状は問わない。
【００３０】
また、ドレーン材を打設することにより、シルト層での間隙水は、ドレーン材に向かって流れる為、細かな土粒子の間や粘土、シルト粘土で構成される上部シルト層を間隙水で満たすことになり、嫌気性微生物の活性しやすい環境にすることとなる。
【００３１】
これにより、有害汚染物質は嫌気性微生物の働きにより塩素と水素を置換して、低分子化、更にはエチレン分解菌の存在下で無害化にできる。
【００３２】
また、ドレーン材の材質は、生分解性のポリ乳酸を主成分とする天然繊維で作られたものを使用することにより、自然に土中で分解する為、浄化後にドレーン材を引抜く必要がない。
【００３３】
さらに、ポリ乳酸は、嫌気性微生物の栄養源となるため、二次公害を引き起こすことも無く、栄養源の注入量を節約することもできる。
【００３４】
また、各地層において、栄養源、水が存在することにより、嫌気性微生物の増殖、活性化に必要な環境を作り出すこととなり、有害汚染物質での汚染の浄化速度をあげることにもつながる。
【００３５】
地下水上流側に設けた栄養源注入井戸に注入する栄養源は、嫌気性微生物の有害汚染物質分解作用を活性化する成分を含み、かつ、土壌又は地下水中において固体状態で存在し得るものである。
【００３６】
微生物を活性化する栄養源の成分としては、例えば、リン、窒素等や基質成分が挙げられる。
【００３７】
すなわち、エネルギー源としての有機物となる成分、水素供与体となる成分等が挙がられる。
【００３８】
尚、水素供与体は、嫌気性微生物に対して水素を供給する物質であり、供給された水素は、例えば、有害汚染物質である有機塩素系化合物の塩素を水素に置換し、有機塩素系化合物を低分子化するよう更なる生物学的分解を促進するために使用される。
【００３９】
炭素数が６以上の直鎖状飽和モノカルボン酸を含むものから選択され、少なくとも１種を選択して用いることができる。
【００４０】
これらの物質は、嫌気性微生物に対して、基質としてだけではなく、水素供与体としても機能する。
【００４１】
また、炭素数が６以上の直鎖状飽和モノカルボン酸を含む栄養源は融点が高いため、土壌や地下水において固体状態を維持しやすく、徐々に溶解する性質（徐放性）を有する為、栄養源の補充が必要最低限ですむ。
【００４２】
これにより、栄養源のランニングコストを低く抑えることができる。
【００４３】
この直鎖状飽和モノカルボン酸の炭素数の上限については、特に限定するものではないが、工業的、また天然素材で入手容易なことから、炭素数が２２以下のものが好ましい。
【００４４】
更に固体状態から液状化することを考慮すると炭素数が８から１８であることが最も好ましい。
【００４５】
また、二重結合などの多重結合ではない直鎖状飽和モノカルボン酸を選択することで、カルボン酸の融点を低下させることがなく、しかも水との比重がほぼ同じの為、土壌や地下水で固体状態を維持することが容易となる。
【００４６】
直鎖状飽和モノカルボン酸、すなわち脂肪酸は、地下水に対して徐放性のため、酸素な
どの競合物質の影響を受けることが少ないので、水素供与体としての効率も優れている。
上記直鎖状飽和モノカルボン酸としては、カプリル酸（融点１６．５℃、比重０．９１）、ペラルゴン酸（融点１５℃、比重０．９０５５２）、カプリン酸（融点３１．３℃、比重０．８９３１）、ラウリン酸（融点４４℃、比重１．００９９）、ミリスチン酸（融点５３．５℃、比重０．８５３３）、パルミチン酸（融点６２．６５℃、比重０．８４１４）、ステアリン酸（融点７１℃、比重０．８４２８）及びこれらのカルボン酸の混合物等が挙げられる。
【００４７】
これらの中でも、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸は炭素数が多く、水への溶解性が徐放性の性質を有しており、工業生産されていることから入手しやすい為、特に好ましい。
【００４８】
また混合物としては、複数のカルボン酸を選択して人為的に混合したもの、牛脂脂肪酸、ヤシ油脂肪酸など天然素材から抽出した脂肪酸の混合物であってもよい。
【００４９】
なお、直鎖状飽和モノカルボン酸を主成分とする栄養源の使用量については、特に限定するものではなく、栄養源の種類、汚染部領域の面積、汚染物質の量などに応じて適宜設定することができる。
【００５０】
例えば、汚染部領域の表層調査、浅層調査、深層調査によりサンプリングした土壌又は地下水に含有される汚染物質の種類及び量、競合物質（酸化物質）の種類及び量、地質条件（浸透性、温度）、ドレーン材の打設間隔などを分析、特定し、汚染物質の種類、土壌および地下水の質量に対して含有する有害汚染物質の質量から濃度を割り出し、有害汚染物質の種類、濃度、栄養源の拡散性および塩素を水素に置換するための必要量との相関により、汚染部領域の有害汚染物質の量に対して０．１倍から１５倍、好ましくは１倍から１２倍の栄養源を栄養源注入井戸に注入することで、浄化効率を向上させることができる。
【００５１】
また、地下水の流速が１日数センチ（３ｃｍ〜１０ｃｍ）の流れがあまりないところでは、液状、又はゲル状の栄養源を注入しても注入位置で留まり、地下水の流れの影響をあまり受けない。
【００５２】
液状、またはゲル状の好ましい栄養源はカルボン酸、アルコール、エステルおよびアミンから選択する少なくとも１種類を含むものが挙げられる。これらの物質は、嫌気性微生物に対して、基質としてだけではなく、水素供与体としても機能する。
【００５３】
液状、またはゲル状の栄養源として例えば炭素数が４から１８、好ましくは８から１８の飽和カルボン酸であることが好ましい。
【００５４】
このようなカルボン酸としては、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、デカン酸などが挙げられる。
【００５５】
液状、またはゲル状の栄養源として好適なアルコールとしては、炭素数が１から１２のアルコールであることが好ましい。
【００５６】
このようなアルコールの具体例としては、プロピルアルコール、ポリエチレングリコール、グリセリンが挙げられる。
【００５７】
液状、またはゲル状の栄養源として好適なエステルとしてはステアリン酸エステル、ポリ乳酸エステルが挙げられる。
【００５８】
液状、またはゲル状の栄養源として好適なアミンとしては炭素数が８から１２の飽和アミンであることが好ましい。
【００５９】
このようなアミンとしてはデカンアミン、ウラリルアミンが挙げられる。
【００６０】
特にドレーン材がポリ乳酸を主成分とする天然繊維のため、栄養源としては、ポリ乳酸エステル又はグリセリンを主成分、又はグリセリンを母体とするステアリン酸は、ドレーン材との親和性、地下水との水和性がよいので微生物の栄養源としては最適である。
【００６１】
なお、液状、またはゲル状の栄養源の使用量については、特に限定するものではないが、栄養源の種類、汚染部領域の面積、汚染物質の量などに応じて適宜設定することができる。
【００６２】
例えば、汚染部領域の表層調査、浅層調査、深層調査によりサンプリングした土壌又は地下水に含有される汚染物質の種類及び量、競合物質（酸化物質）の種類及び量、地質条件（浸透性、温度）、ドレーン材の打設間隔などを分析、特定し、汚染物質の種類、土壌および地下水の質量に対して含有する有害汚染物質の質量から濃度を割り出し、有害汚染物質の種類、濃度、栄養源の拡散性および塩素を水素に置換するための必要量との相関により、汚染部領域の有害汚染物質の量に対して０．１倍から１５倍、好ましくは１倍から１２倍の栄養源を栄養源注入井戸に注入することで、浄化効率を向上させることができる。
【実施例】
【００６３】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００６４】
図１は、本発明の汚染部領域の、浄化方法の断面外略図である。
【００６５】
１は汚染部領域を示し、汚染部領域１は、表土２から地中に長い年月をかけて粘土などの上部シルト層３に浸透する。
【００６６】
さらに、上部シルト層３に滞留した有害汚染物質は、少しずつ地下水の流れる帯水層４に浸透して地下水の汚染を引き起こす。
【００６７】
この汚染部領域１の有害汚染物質を、土着している嫌気性微生物を利用して浄化するために、帯水層４を流れる地下水の上流側に下部シルト層５に達する栄養源注入井戸６を設け、さらに、地下水の下流側に下部シルト層５に達する観測井戸７を設け、栄養源注入井戸６から観測井戸７の間の、汚染部領域１を含む周囲に、建設重機を用いてドレーン材８を汚染の状態に応じて任意の間隔で、縦方向に下部シルト層５の上部まで打設する。
【００６８】
打設されたドレーン材８の上部は、表土２から約１０センチ程度出るが、ドレーン材８の上部に土砂等によって載荷重９することで、地中の間隙水がドレーン材８に浸透し、過剰間隙水が下部シルト層５、表土２へと上昇する。
【００６９】
これにより、上部シルト層３及び、表土２に、水分や、溶出した栄養源が、ほぼ均等に広がり、嫌気性微生物の分布が、上部シルト層３と帯水層４の狭間に集中していたのが、
上部シルト層３及び、表土２まで分布範囲が広がる。
【００７０】
したがって、嫌気性微生物の増殖及び、活性化の分布範囲が広がり、汚染部領域１の有害汚染物質が、嫌気性微生物の働きにより、塩素と水素を置換して、低分子化される。
【００７１】
さらに、ドレーン材８自体が、生分解性のポリ乳酸を主成分とする天然繊維でできている為に、土中で自然分解され、分解されたドレーン材８自体も、嫌気性微生物の栄養源となり、浄化後にドレーン材８を地中から撤去することなく、二次公害を引き起こすことも無く、安全に浄化できる。
【００７２】
ドレーン材８の上部の載荷重９する土砂の下部２０センチ程度を砂で構成することにより、過剰間隙水が、いわばサンドマットのような作用をし、排水層１０を形成する。
【００７３】
排水層１０からの排水は載荷重９の周囲に設けた集水溝１１に集水され、配管に連通した送水ポンプ１２により、砂濾過器１３を介して活性炭槽１４に送水され、活性炭槽１４内に充填されている粒状活性炭によって排水に含有される有害汚染物質を吸着され、無害化となり放流される。
【００７４】
また、栄養源注入井戸６に注入される栄養源は、地下水の流が１日３メートル以上の場合は炭素数が６以上の直鎖状飽和カルボン酸を主成分とするものが好ましい。
【００７５】
特に炭素数が６以上の直鎖状飽和カルボン酸を主成分とする栄養源の中でも、炭素数が１８のステアリン酸を主成分とするものは、地下水への溶解度があまり高くないため、地下水に対して、徐々に溶出するため、栄養源の注入頻度が少なく、栄養源を節約できる。
【００７６】
また、ステアリン酸は、工業的に生産されていて、ヤシ等の天然素材であることから入手容易である。
【００７７】
逆に、地下水の流が１日数センチの流があまりないところでは、液状、又はゲル状で、
ポリ乳酸又は、カルボン酸を含有するものが好ましい。
【００７８】
この場合、地下水とドレーン材８との水和性や、親和性から、ポリ乳酸エステルや、ステアリン酸エステルが最も好ましい。
【００７９】
この場合、図示しないが、栄養源注入井戸６を用いずに、直接圧入する方法が好ましい。
【００８０】
前述したようにドレーン材８への間隙水に中に栄養源の基質成分も溶出している為、嫌気性微生物の増殖、活性化の促進を行うことができるため、その嫌気性微生物の働きにより、汚染部領域１の有害汚染物質を低分子化することができ、エチレン分解菌が存在する場合は、水と酸素にまで分解される。
【００８１】
また、ポリ乳酸又はカルボン酸の母体がグリセリンとした場合、地下水よりもグリセリンの比重が若干重いため、下部シルト層５の上部にグリセリンが広がり、下部シルト層５にも嫌気性微生物が増殖、活性化するため、下部シルト層５への有害汚染物質の浸透を未然に防ぐこともできる。
【００８２】
このドレーン材８を用いた、土壌及び地下水の有害汚染物質の浄化方法において、地下水の下流側に設けた観測井戸７から揚水ポンプ１５を介して地下水を汲み上げ、汲み上げた地下水を分析して浄化の状況を観測し、適宜、栄養源の選択や注入を行うものである。
【００８３】
このようにして、汚染部領域１の有害汚染物質を漏洩又は拡散することを極力防止しながら、汚染の原位置において、土壌及び地下水を浄化することが可能となる。
【００８４】
なお、本実施の形態は一実施例であり、バイオレメディエーションの他の工法を組み合わせて用いることは現場の状況に応じて適宜対応することが最も適切な浄化方法となることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明の土壌及び地下水の浄化方法は、例えば、電子部品工場、金属製品工場、ドライクリーニング場およびゴミ焼却場など、有害汚染物質となり得る物質を使用又は排出する場所周辺において、有害汚染物質によって汚染された土壌及び地下水を浄化する方法として、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の汚染部領域の浄化方法の断面概略図
【符号の説明】
【００８７】
１    汚染部領域
２    表土
３    上部シルト層
４    帯水層
５    下部シルト層
６    栄養源注入井戸
７    観測井戸
８    ドレーン材
９    載荷重
１０    排水層
１１    集水溝
１２    送水ポンプ
１３    砂濾過器
１４    活性炭槽
１５    揚水ポンプ
【図１】
2006110404.tif 000003