(57)【要約】   【課題】    難透水層や難透気層の存在が障害となって汚染物質の回収が困難な場合であっても、汚染物質が含まれた土壌内の地下水やガスを確実に回収する。  【解決手段】本発明に係る汚染土壌の処理システム１は、汚染土壌２内に揚水井３を設けてあり、該揚水井は、中空円筒鋼管からなるケーシング４と、その周面及び底面を取り囲むように配置された透気透水材としての砂利５とから概ね構成してある。ここで、ケーシングの下端には同図(b)に示すように、ストレーナ部７を設けてあるとともに、該ストレーナ部の上方位置には、上述した汚染物質を吸着可能な吸着材カートリッジ１０をケーシング４内に設けてあるとともに、該吸着材カートリッジ１０の上方にはさらに、揚水ポンプ８及び該揚水ポンプに連通接続された揚水管９をケーシング４内に設置してある。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機塩素化合物、重金属等の汚染物質を含む汚染土壌内に揚水井を設けてなる汚染土壌の処理システムにおいて、
前記揚水井をケーシングとその周面及び底面を取り囲むように配置された透水材とから構成するとともに前記ケーシングの下端に吸水用開口が形成されたストレーナ部を設け、前記ケーシング内の前記ストレーナ部の上方位置に前記汚染物質を吸着可能な吸着材を充填するとともに該吸着材の上方に揚水ポンプ及び該揚水ポンプに連通接続された揚水管を設置したことを特徴とする汚染土壌の処理システム。
【請求項２】
前記透水材を透気可能な透気透水材とするとともに、前記吸水用開口を吸気可能な吸気吸水用開口とし、前記揚水管の地上側吐出口に接続される真空ポンプと前記ケーシングの頂部に取り付けられる気密性キャップとを備えた請求項１記載の汚染土壌の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として有機塩素化合物を汚染物質として含む汚染土壌を無害化する汚染土壌の処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
工場跡地の土壌内には、揮発性有機塩素化合物、燃料油や機械油、ダイオキシン類、あるいはカドミウム、鉛、銅、亜鉛、ニッケル、クロムなどの重金属といったさまざまな汚染物質が土壌に混入していることがある。
【０００３】
かかる汚染物質で汚染された汚染土をそのまま放置すると、該土に混入している汚染物質が周囲に拡散し、周辺住民の生活に支障を来すとともに、雨水によって土粒子から遊離した場合には、地下水等に混入して水質を汚濁させる原因ともなる。そのため、上述した汚染物質で汚染された土については、さまざまな方法を使って浄化しなければならない。
【０００４】
土壌内の汚染物質を原位置で浄化処理する方法としては、従来からさまざまな方法が開発されており、掘削曝気法、揚水曝気法等をはじめ、土壌ガス吸引法、汚染土壌に注水しこれを揚水して地上で処理するいわゆる通水洗浄法、空気を送り込んでその気泡に汚染物質を連行させる、いわゆる気泡連行浄化法、空気圧入とガス吸引を組み合わせたエアスパージング法、土中菌の微生物活性を利用したバイオレメディエーションによる方法など多種多様な方法が知られている。
【０００５】
ここで、主に機械部品などの脱脂洗浄に使用されるトリクロロエチレンや、ドライクリーニングの洗浄液として使用されるテトラクロロエチレンといった揮発性有機塩素化合物は、土壌ガス吸引法やエアスパージング法を用いて気化回収を図ることが多い。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−４２５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、揮発性有機塩素化合物といってもその蒸気圧はさまざまであり、例えばトリクロロエチレンの蒸気圧は7.8 kPa(20℃)、テトラクロロエチレンの蒸気圧は1.9 kPa(20℃)であるため、トリクロロエチレンは気化回収しやすいが、テトラクロロエチレンは気化回収に時間がかかる。
【０００８】
すなわち、上述した掘削曝気法、揚水曝気法、土壌ガス吸引法等を用いて気化回収を図ろうとしても、揮発性有機塩素化合物の種類によっては、蒸気圧が低いために曝気による気化が遅くなり、回収処理に長時間を要するという問題を生じていた。
【０００９】
また、重金属については曝気による回収は困難であるという問題や、地上で処理する土壌ガス吸引法や通水洗浄法では地上での処理設備が必要となるため、汚染サイトの広さによっては、かかる処理方法を採用できないことがあるという問題も生じていた。
【００１０】
加えて、土壌、特に堆積岩を主体とする土壌は、異なる土質性状からなる複数の層が堆積してなるものであることは言うまでもないが、かかる層に難透水層や難透気層が存在する場合、揚水曝気法、通水洗浄法、ガス吸引法などを用いて地下水を揚水しあるいはガスを吸引しようとしても、揚水箇所あるいは吸引箇所と難透水層や難透気層との相対位置関係によっては、難透水層や難透気層の存在が障害となって揚水や吸引による汚染物質の回収が困難になるという問題も生じていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、難透水層や難透気層の存在が障害となって汚染物質の回収が困難な場合であっても、汚染物質が含まれた土壌内の地下水やガスを確実に回収することが可能な汚染土壌の処理システムを提供することを目的とする。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る汚染土壌の処理システムは請求項１に記載したように、揮発性有機塩素化合物、重金属等の汚染物質を含む汚染土壌内に揚水井を設けてなる汚染土壌の処理システムにおいて、前記揚水井をケーシングとその周面及び底面を取り囲むように配置された透水材とから構成するとともに前記ケーシングの下端に吸水用開口が形成されたストレーナ部を設け、前記ケーシング内の前記ストレーナ部の上方位置に前記汚染物質を吸着可能な吸着材を充填するとともに該吸着材の上方に揚水ポンプ及び該揚水ポンプに連通接続された揚水管を設置したものである。
【００１３】
また、本発明に係る汚染土壌の処理システムは、前記透水材を透気可能な透気透水材とするとともに、前記吸水用開口を吸気可能な吸気吸水用開口とし、前記揚水管の地上側吐出口に接続される真空ポンプと前記ケーシングの頂部に取り付けられる気密性キャップとを備えたものである。
【００１４】
本発明に係る汚染土壌の処理システムにおいては、揚水井をケーシングとその周面及び底面を取り囲むように配置された透水材とから構成するとともに前記ケーシングの下端に吸水用開口が形成されたストレーナ部を設け、前記ケーシング内の前記ストレーナ部の上方位置に前記汚染物質を吸着可能な吸着材を充填するとともに該吸着材の上方に揚水ポンプ及び該揚水ポンプに連通接続された揚水管を設置してある。
【００１５】
かかる構成において、揚水ポンプを駆動すると、揚水井周辺の地下水が揚水井に集水され、ストレーナ部の吸水用開口を介して吸着材に強制的に流入される流れが形成される。そして、吸着材に流入した地下水に含まれる汚染物質は、吸着材を通過する際に吸着除去される。
【００１６】
なお、吸着材によって汚染物質が除去された地下水は、揚水管を介して地上に揚水されるが、かかる地下水については、汚染土壌に再度戻して循環使用するなど適宜、有効利用すればよい。
【００１７】
ここで、本発明においては、揚水井をケーシングとその周面及び底面を取り囲むように配置された透水材とから構成してあるため、汚染土壌内の各層はそれぞれが透水材に連通した状態となっており、それゆえ、各層を流れ、あるいは滞留する地下水は、いったん透水材に流入し、次いで、該透水材内を流下した後、上述したように、ストレーナ部の吸水用開口を介して吸着材に強制的に流入される。
【００１８】
そのため、汚染土壌内に難透水層や透水層が複雑に積層している場合であっても、各透水層内の地下水は確実に揚水井に回収されることとなり、従来のように、難透水層の存在が邪魔になって透水層内の地下水を集水することができないといった事態を未然に回避することができる。
【００１９】
揚水井は、必要に応じて平面的に縦横に配置し、そのピッチを例えば３〜５ｍとすることが考えられる。また、揚水井の下端は、汚染物質が拡散している範囲の地下水を集水できるよう、汚染地下水が流れ、あるいは滞留している帯水層（飽和層であるか、不飽和層であるかは問わない）の下方にある難透水層あるいは不透水層まで貫入する。ちなみに、難透水層あるいは不透水層の下に別の帯水層があって該帯水層に存在する地下水も汚染されているのであれば、揚水井を上述した難透水層あるいは不透水層に貫通させ、さらにその下方にある別の難透水層あるいは不透水層にその下端を貫入する。
【００２０】
ケーシングは、揚水ポンプが配置できる程度の内径、例えば小型の揚水ポンプを使用するのであれば、内径が１００〜１２０ｍｍ程度の円筒中空鋼管で構成することができるが、地下水が該ケーシング内に充填された吸着材を確実に通過するためには、不透水性でなければならないことは言うまでもない。
【００２１】
透水材は、例えば砂利、砕石等の粗粒材で構成することができるが、該透水材を介して汚染土壌内のすべての層がケーシングの下端に設けられたストレーナ部と連通するよう、ケーシングの周面及び底面に連続的に配置する。
【００２２】
ストレーナ部は、ケーシングの下端近傍に透水孔等の吸水用開口を形成することで構成してもよいし、ケーシングとほぼ同径の中空多孔管を該ケーシングの下端に接合するようにしてもかまわない。
【００２３】
吸着材は、ストレーナ部から流入した地下水が確実に該吸着材を通過するよう、例えばケーシング内に隙間なく充填するようにするとともに、吸着材の全断面がすべて有効に吸着作用を発揮するよう、ストレーナ部の上方位置に充填ないしは配置する。さらに、吸着材は、例えばケーシングを円筒中空鋼管とした場合、全体として外径がケーシングの内径にほぼ等しい円筒形をなすことになるが、その長さについては、汚染物質の濃度、地下水の水位や流速等を適宜勘案して決定すればよい。
【００２４】
吸着材は、例えば活性炭をはじめ、木炭の粉末、珪藻土、ゼオライトなど公知の吸着材から適宜選択することができる。
【００２５】
揚水ポンプは、やはり吸着材の全断面がすべて有効に吸着作用を発揮するよう、その取水位置が吸着材の上方にくるように配置する。
【００２６】
ここで、揚水によって地下水位が低下し、あるいはもともと地下水位が低いために、汚染土壌内の特定層が不飽和層となることが考えられる。
【００２７】
かかるサイトの場合には、前記透水材を透気可能な透気透水材とするとともに、前記吸水用開口を吸気可能な吸気吸水用開口とし、前記揚水管の地上側吐出口に接続される真空ポンプと前記ケーシングの頂部に取り付けられる気密性キャップとを備えるようにすればよい。
【００２８】
かかる構成において、ケーシングの頂部に気密性キャップを取り付けた上、揚水ポンプの地上側吐出口に真空ポンプを接続し、しかる後、真空ポンプを駆動するようにすれば、不飽和層内で気体の状態で存在する汚染物質は、空気に連行されるようにしていったん透気透水材に流入し、次いで、該透気透水材内を流下した後、ストレーナ部の吸気吸水用開口を介して吸着材に強制的に流入される。
【００２９】
そのため、汚染土壌内に難透気層や透気層が複雑に積層している場合であっても、各透気層内の汚染物質は、空気中にガス化した状態で確実に揚水井に回収されることとなり、従来のように、難透気層の存在が邪魔になって透気層内の汚染物質を集気することができないといった事態を未然に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る汚染土壌の処理システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３１】
図１は、本実施形態に係る汚染土壌の処理システムを示した図である。同図(a)に示すように本実施形態に係る汚染土壌の処理システム１は、揮発性有機塩素化合物、重金属等の汚染物質を含む汚染土壌２内に揚水井３を設けてあり、該揚水井は、中空円筒鋼管からなるケーシング４と、その周面及び底面を取り囲むように配置された透気透水材としての砂利５とから概ね構成してある。
【００３２】
ここで、ケーシングの下端には同図(b)に示すように、吸気吸水用開口である孔６が形成されたストレーナ部７を設けてあるとともに、該ストレーナ部の上方位置には、上述した汚染物質を吸着可能な吸着材カートリッジ１０をケーシング４内に設けてあるとともに、該吸着材カートリッジ１０の上方にはさらに、揚水ポンプ８及び該揚水ポンプに連通接続された揚水管９をケーシング４内に設置してある。
【００３３】
吸着材カートリッジ１０は、ケーシング４の内面に当接する円筒体１１内に活性炭からなる吸着材１２を充填してなり、該円筒体をその頂部にて揚水ポンプ８の台座に固定することで、揚水ポンプを引き上げれば、吸着材１２を新しいものに交換できるようになっているとともに、吸着材カートリッジ１０とケーシング４の内面との間が水密かつ気密になるように、かつケーシング４への挿入作業及び取出し作業がスムーズに行われるように、円筒体１１の周面を、平滑処理したゴム等の弾性円筒体で構成してある。
【００３４】
一方、揚水管９の地上側吐出口は、切替弁１４ａ及び切替弁１４ｂからなる切替装置１４を介して二股に分岐させてあり、切替弁１４ｂには真空ポンプ１３を接続してあるとともに、図１(c)に示すようにケーシング４の頂部には気密性キャップ１５を取り付けてある。
【００３５】
本実施形態に係る汚染土壌の処理システム１を構築するには、まず、ケーシング４の外径に透気透水材である砂利５の厚みを加えた径の揚水孔を汚染土壌２に掘削形成する。
【００３６】
汚染土壌２は、図１(a)に示すように、透気透水層２１と難透気透水層２２とが複雑に積層した地盤となっている。
【００３７】
揚水孔の掘削形成は、例えば泥水を満たしながら行うことで孔壁の崩落を防止するようにするのが望ましい。
【００３８】
次に、揚水孔の掘削形成が終了したならば、必要に応じてその底部に沈殿しているスライムを除去する。
【００３９】
次に、透気透水材である砂利５を揚水孔に投入して孔底に敷き詰める。
【００４０】
次に、ストレーナ部７が予め形成されたケーシング４を揚水孔に建て込み、次いで、透水材カートリッジ１０、揚水ポンプ８及び揚水管９をケーシング４内に挿入する。なお、透水材カートリッジ１０や揚水ポンプ８あるいは揚水管９は、ケーシング４内に先行挿入した状態で揚水孔に建て込むようにしてもかまわない。
【００４１】
次に、ケーシング４の周面及に透気透水材である砂利５を投入し、必要に応じて適宜締め固めることで、ケーシング４の周面及び底面を透気透水材としての砂利５で取り囲む。
【００４２】
本実施形態に係る汚染土壌の処理システム１においては、揚水井３をケーシング４とその周面及び底面を取り囲むように配置された透気透水材である砂利５とから構成するとともに、ケーシング４の下端にストレーナ部７を設け、該ストレーナ部の上方位置に汚染物質を吸着可能な吸着材カートリッジ１０を挿入するとともに該吸着材カートリッジの上方に揚水ポンプ８及び該揚水ポンプに連通接続された揚水管９を設置してある。
【００４３】
かかる構成において地下水位が高い場合、切替弁１４ａを開いて切替弁１４ｂを閉じ、かかる状態で揚水ポンプ８を駆動する。
【００４４】
このようにすると、揚水井周辺の地下水が揚水井３に集水され、ストレーナ部７の吸気吸水用開口である孔６を介して吸着材カートリッジ１０に強制的に流入される流れが形成される。
【００４５】
そして、吸着材カートリッジ１０に流入した地下水に含まれているトリクロロエチレン、テトラクロロエチレンなどの有機塩素化合物や、カドミウム、鉛、銅、亜鉛、ニッケル、クロムなどの重金属といった汚染物質は、吸着材１２を通過する際に吸着除去される。
【００４６】
なお、吸着材１２によって汚染物質が除去された地下水は、揚水管９を介して地上に揚水されるが、かかる地下水については、汚染土壌２に再度戻して循環使用するなど適宜、有効利用すればよい。
【００４７】
ここで、本実施形態においては、揚水井３をケーシング４とその周面及び底面を取り囲むように配置された砂利５からなる透気透水材とから構成してあるため、汚染土壌２内の透気透水層２１や難透気透水層２２は、それぞれが透気透水材に連通した状態となる。
【００４８】
そのため、透気透水層２１を流れ、あるいは滞留する地下水は図２に示すように、砂利５で構成された透気透水材にいったん流入し、次いで、該透気透水材内を流下した後、上述したように、ストレーナ部７の吸気吸水用開口である孔６を介して吸着材１２に強制的に流入される。
【００４９】
一方、地下水位が低い場合、切替弁１４ａを閉じ切替弁１４ｂを開くとともに、気密性キャップ１５をケーシング４の頂部に取り付け、かかる状態で真空ポンプ１３を駆動する。
【００５０】
このようにすると、揚水井周辺のガスが揚水井３に集気され、ストレーナ部７の吸気吸水用開口である孔６を介して吸着材カートリッジ１０に強制的に流入される流れが形成される。
【００５１】
そして、吸着材カートリッジ１０に流入したガスに含まれている上述した汚染物質は、吸着材１２を通過する際に吸着除去される。
【００５２】
ここで、本実施形態においては、上述したように、汚染土壌２内の透気透水層２１や難透気透水層２２は、それぞれが透気透水材に連通した状態となる。
【００５３】
そのため、透気透水層２１を流れ、あるいは滞留するガスは、図２と同様、砂利５で構成された透気透水材にいったん流入し、次いで、該透気透水材内を流下した後、上述したように、ストレーナ部７の吸気吸水用開口である孔６を介して吸着材１２に強制的に流入される。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態に係る汚染土壌の処理システム１によれば、汚染土壌２内に難透気透水層２２や透気透水層２１が複雑に積層している場合であっても、各透気透水層内の地下水やガスは、確実に揚水井３に回収されることとなり、従来のように、難透気透水層の存在が邪魔になって透気透水層内の地下水やガスを回収することができないといった事態を未然に回避することが可能となる。
【００５５】
本実施形態では特に言及しなかったが、吸着材カートリッジ１０を、ケーシング４の内面に当接する円筒体１１内に活性炭からなる吸着材１２を充填して構成してあるとともに円筒体１１をその頂部にて揚水ポンプ８の台座に固定してあるため、必要に応じて吸着材１２を交換することができる。
【００５６】
すなわち、吸着材カートリッジ１０を揚水ポンプ８ごと地上に引き上げ、次いで、吸着材カートリッジ１０ごと交換するか、吸着材１２だけを交換するかした後、揚水ポンプ８の台座に固定し直し、しかる後、ケーシング４内に挿入するようにすればよい。なお、揚水ポンプ８の撤去に伴い、ケーシング４内には汚染物質を含んだ地下水が流入する懸念があるが、新しい吸着材カートリッジ１０を揚水ポンプ８とともにケーシング４に挿入する際、該揚水ポンプを駆動して揚水しながら吸着材カートリッジ１０をケーシング４内に挿入するようにすれば、ケーシング内に流入している汚染水は、吸着材１２を通過した上で揚水されるので、吸着材カートリッジの交換にあたって、なんら問題は生じない。汚染ガスの場合にも、吸着材カートリッジ１０の取出し・挿入時を除き、気密性キャップ１５をケーシング４の頂部に被せた状態で真空ポンプを駆動させつつ、吸着材カートリッジ１０の昇降を行えば、やはりなんら問題は生じない。
【００５７】
また、本実施形態では、吸着材１２を活性炭で構成したが、汚染物質を吸着する材料としてかかる材料に限定されるものではないことは言うまでもない。
【００５８】
また、本実施形態では、吸着材１２を円筒体１１内に入れることでカートリッジ式としたが、交換の要不要にかかわらず、吸着材１２を直接ケーシング４に挿入するようにしてもかまわない。
【００５９】
また、本実施形態では、汚染物質が地下水に含まれている態様だけではなく、空気に含まれている態様も考慮したシステムとしたが、地下水位が高いサイトであってガス吸引を考慮する必要がないのであれば、切替装置１４や真空ポンプ１３を省略するとともに、砂利５を透水材とすればよい。
【００６０】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、砂利５で構成された透気透水材の一部をモルタル充填等で不透気透水材とすることで、浄化対象となる地層を選択することができる。
【００６１】
図３は、地盤内にほぼ水平に拡がる難透気透水層２２の下にある透気透水層に存在する汚染地下水あるいは汚染ガスを対象とした例であり、該難透気透水層より上方の砂利５の空隙にモルタルを充填することで不透気透水材３１を形成してある。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本実施形態に係る汚染土壌の処理システムの概略図。
【図２】本実施形態に係る汚染土壌の処理システムの作用を示した図。
【図３】変形例に係る汚染土壌の処理システムの概略図。
【符号の説明】
【００６３】
１                            汚染土壌の処理システム
２                            汚染土壌
３                            揚水井
４                            ケーシング
５                            砂利（透気透水材、透水材）
７                            ストレーナ部
８                            揚水ポンプ
９                            揚水管
１２                          吸着材
１３                          真空ポンプ
１５                          気密性キャップ
【図１】
2006043602.tif 000003
【図２】
2006043602.tif 000004
【図３】
2006043602.tif 000005