(57)【要約】【課題】  コストがかからず、場所等の制約を受けることなく地下水流における有害物質（特に、ＬＮＡＰＬ）の拡散・揮散を防止する有害物質の固化処理方法を提供する。【解決手段】  地表面から地下水が内在する帯水層にまで注入ロッドを貫入し、該注入ロッドを介して、水より軽い固化材を前記帯水層に注入し、前記帯水層の上部に存在する有害物質を固化することを特徴とする有害物質の固化処理方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地表面から地下水が内在する帯水層にまで注入ロッドを貫入し、
該注入ロッドを介して、水より軽い固化材を前記帯水層に注入し、
前記帯水層の上部に存在する有害物質を固化することを特徴とする有害物質の固化処理方法。
【請求項２】
前記固化材として、セメントミルク或いはモルタルに気泡を吹き込んでなる気泡入りセメントミルク或いは気泡入りモルタルを用いることを特徴とする請求項１記載の有害物質の固化処理方法。
【請求項３】
前記固化材の注入を、帯水層の被圧に２ｋｇ／ｃｍ2以下の圧力を加えて行うことを特徴とする請求項１又は２記載の有害物質の固化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有害物質の固化処理方法に関し、特に、地下水が内在する帯水層の上部に存在する有害物質の固化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水に難溶性で且つ水より軽いため、地下水域に流入した場合、該地下水域の地下水面付近に溜まりやすい有害化合物（所謂、ＬＮＡＰＬ：Light Non Aquos Phase Liquid、例えば、芳香族炭化水素など）等の有害物質による環境汚染が問題となっている。
【０００３】
また、近年の研究により、ＬＮＡＰＬ等の有害物質は、催奇性や発ガン性が指摘され、人体などに重大な影響を及ぼすことが判明したため、汚染源の浄化技術や汚染源からの有害物質の拡散防止を未然に防ぐ技術の確立が望まれている。
【０００４】
該ＬＮＡＰＬ等の有害物質で汚染された土壌の浄化方法としては、汚染土壌を掘り起して該土壌を加熱処理して有害物質を除去する方法などが挙げられる。
前記加熱処理では、ほとんど完全に土壌から有害物質を取り除くことが可能であるが、土壌掘削が必要であることから建造物下の浄化処理は困難である。また掘削・加熱処理に要する費用が膨大となるため広範囲な汚染土壌の浄化には適用困難である。
更に、該浄化方法を用いてもその処理作業中に有害物質は地下水流などにより移動拡散して汚染領域が拡大する虞や汚染土壌の掘削により有害物質が揮散する虞がある。
【０００５】
そのため、有害物質が地下水流の下流域等に拡散すること及び汚染土壌の掘削による有害物質の揮散を防止する必要がある。
有害物質が地下水流の下流域等に拡散すること及び汚染土壌の掘削による有害物質の揮散を防止する従来技術として、例えば、地下水流の下流域等で汚染された地下水を汲み上げ、地上の処理プラントで処理した後に処理水を地下に戻す方法がある（特許文献１）。この方法では、有害物質で汚染された地下水を連続して汲み上げる必要があり、汲み上げた地下水を処理する処理プラントを別に設ける必要もあるため非常にコストがかかるという問題がある。
【０００６】
また、他の方法として、有害物質が汚染源から未汚染の土壌域に拡散しないように適当な土壌位置に地下水流を遮水或いは止水するための壁（例えば、鋼矢板）を設ける方法も提案されている。
しかし、該方法では、完全に地下水流の流れを止めて有害物質の拡散を防止するには、膨大な工事を要し、膨大なコストがかかり、更に場所等の制約を受けるという問題がある。
【０００７】
そのため、コストがかからず、場所等の制約を受けることなく地下水流による有害物質（特に、ＬＮＡＰＬ）の拡散・揮散を防止する有害物質の固化処理方法が要望されている。
【０００８】
【特許文献１】ドイツ特許ＤＥ３０３９０９３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題点及び要望に鑑み、コストがかからず、場所等の制約を受けることなく地下水流における有害物質（特に、ＬＮＡＰＬ）の拡散・揮散を防止する有害物質の固化処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、地下水流の水面付近に集まりやすい有害物質（特に、ＬＮＡＰＬ）を固化材を用いて固化させる固化処理を行うことで上記課題が解決されることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち、本発明は、地表面から地下水が内在する帯水層にまで注入ロッドを貫入し、該注入ロッドを介し、水より軽い固化材を前記帯水層に注入し、帯水層の上部に存在する有害物質を固化することを特徴とする有害物質の固化処理方法を提供する。
【００１２】
帯水層の上部に存在する有害物質を水より軽い固化材を用いて該有害物質を固化させることで該有害物質の拡散・揮散を防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る有害物質の固化処理方法によれば、コストがかからず、場所等の制約を受けることなく地下水流における有害物質（特に、ＬＮＡＰＬ）の拡散を防止できる。
また、本発明に係る有害物質の固化処理方法によれば、汚染土壌の掘削等を伴わないため、掘削等に伴う汚染土壌中からの有害物質の揮散を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る有害物質の固化処理方法の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、地盤Ｇ内に注入ロッドを貫入した状態を示す模式断面図である。
図１に示すように、一般に、地盤Ｇは、土壌からなる地表層Ａと砂礫からなる多孔質浸透性の帯水層Ｂと粘度等からなる不透水層Ｃとが積層されて形成されている。
前記帯水層Ｂの下方に不透水層Ｃが形成されている。
該帯水層Ｂ内には地下水Ｗが内在されており、地表面から流入してきた有害物質（特に、ＬＮＡＰＬ）が、該帯水層Ｂの上部付近、即ち、前記地表層Ａとの境界付近に集まっている。
尚、前記有害物質（特に、ＬＮＡＰＬ）は、水に難溶性で且つ水より軽い、例えば、ベンゼン、トルエン等の石油系芳香族炭化水素が挙げられる。
【００１５】
本実施形態においては、まず、図１に示すように、前記地盤Ｇに注入ロッド１を帯水層Ｂ内に貫入する。
該注入ロッド１は、例えば、中空の鋼製管からなり、帯水層Ｂに向かい有害物質を固化させるための固化材を注入するための管である。該管の両端側には、各々、固化材が注入される注入口と固化材を吐出する吐出口とを有している。
前記注入ロッド１を地表層Ａから帯水層Ｂ内に貫入させる手段としては、従来用いられている種々の手段、例えば、ドリル等を用いて掘削孔を設け、該掘削孔に中空の鋼製管等を貫入する方法などを用いることができる。
尚、予め地盤Ｇにボーリングなどを行い、帯水層Ｂまでの距離を確認しておき、その距離に応じて適宜注入ロッド１の長さを調整することもできる。
【００１６】
処理対象である前記有害物質（特に、ＬＮＡＰＬ）は、水に難溶性であり且つ水より比重が軽いため、地下水Ｗの地下水面近傍に集まり易いという性質を有している。
そのため、前記注入ロッド１の吐出口は、帯水層Ｂ内の何れかに箇所届くように貫入すればよく、帯水層Ｂ内に内在する地下水Ｗの地下水面近傍に貫入するのがより好ましい。
【００１７】
次に、前記注入ロッドを介し、水より軽い固化材を前記帯水層注入し、帯水層の上部に存在する有害物質を固化する。
図２は、注入ロッド１を介して固化材３を注入する際の概略図である。
前記固化材３は、注入装置２により、注入ロッド１を通り帯水層Ｂに注入する。該固化材３は、水よりも軽い（水より比重が小さい）ため、帯水層Ｂの上部近傍に集まる。
前記有害物質も帯水層Ｂの上部近傍に集まるため、注入された固化材３により取り囲まれるような状態になり、該有害物質を取り囲んだ状態で該固化材３が固化することで、有害物質の拡散を防止することができる。
【００１８】
前記注入装置２としては、例えば、スクイズポンプ、グラウトポンプ、スネークポンプ等が使用できる。
前記注入装置２を用いて、固化材３を注入する際には、低圧で注入することが好ましい。
注入圧力としては、帯水層の被圧に２ｋｇ／ｃｍ2以下の圧力を加えたものであり、好ましくは帯水層の被圧に０．５〜１ｋｇ／ｃｍ2の圧力を加えたものである。
注入圧力が、帯水層の被圧未満の場合には、地下水が逆流する虞がある。
また、注入圧力が、帯水層の被圧に２ｋｇ／ｃｍ2を超える圧力を加えた場合には、帯水層の上部に存在する有害物質を拡散させる虞がある。
尚、帯水層の被圧とは、該帯水層にかかっている圧力のことである。
【００１９】
該固化材３は、水の比重よりも軽く、且つ水の存在下においても固化するものである。
処理対象である有害物質（特に、ＬＮＡＰＬ）は、水より比重が軽く、地下水Ｗの地下水面近傍に集まり易いという性質を有しているため、該有害物質を固化させる固化材３も水より比重が軽いことが好ましい。
該固化材３の比重としては、０．６〜０．９の範囲であり、好ましくは０．７〜０．８である。
尚、該固化材３の比重は、容積質量法或いはマットバランス装置を用いた方法により測定される。
【００２０】
前記固化材３として、具体的には、セメントミルク或いはモルタルに気泡を吹き込んでなる気泡入りセメントミルク或いは気泡入りモルタルが挙げられる。
気泡入りセメントミルクとは、セメントに水を加えてセメントペーストを作製し、該セメントペーストに起泡剤で形成した気泡体を混入し混合したものである。
気泡入りモルタルとは、セメントに砂等の細骨材及び水を加えてモルタルを作製し、該モルタルに起泡剤で形成した気泡体を混入し混合したものである。
該気泡入りセメントミルク或いは気泡入りモルタルは、気泡を含んでいるため、水に浮き易い。この性質を利用して、前記有害物質（特に、ＬＮＡＰＬ）を固化させるのに用いている。
尚、気泡体とは、気泡の集合体をいい、例えば、シェービングクリーム状のものである。
原料となるセメントは、特に制限されるものではなく、各種のものを使用できる。
例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント、アルミナセメント、ジェットセメント等が挙げられる。
【００２１】
前記気泡入りセメントミルク或いは気泡入りモルタルを作製する際のセメントと混合する水は、通常、清水が用いられる。水の使用量は、通常、セメント１００重量部に対して、５０〜２００重量部である。水の使用量が５０重量部未満では、固化材の注入が困難となり、２００重量部を超えると材料が分離してしまう虞がある。
【００２２】
前記気泡入りモルタルで使用する細骨材としては、例えば、川砂、山砂、海砂、天然軽量細骨材（パーライト、ヒル石等）などの天然細骨材や砕砂、人工軽量細骨材、高炉スラグ細骨材などの人工軽量細骨材等が挙げられる。
細骨材の配合量は、セメント１００重量部に対して、５００重量部以下である。
細骨材が５００重量部を超えるとモルタルの混練が非常に困難になるという問題がある。
【００２３】
前記気泡入りセメントミルク或いは気泡入りモルタルを作製する際に使用する起泡剤は、特に限定されるものではなく、加水分解タンパク質、樹脂石けん及び合成界面活性剤を主成分とする起泡剤が使用される。
合成界面活性剤を主成分とする起泡剤としては、アニオン系界面活性剤のものが好ましい。該起泡剤の使用量は、通常、セメント１００重量部に対して、０．１〜０．４重量部である。０．１重量部未満では、気泡が分離するという問題があり、０．４重量部を超えると配合できないという問題がある。
該起泡剤は、通常、水溶液で使用する。該起泡剤と水との配合割合は、起泡剤１重量部に対して水が１〜１０００重量部である。
【００２４】
前記気泡入りセメントミルク或いは気泡入りモルタルを作製する際に混和できるその他の混和剤としては、必要に応じて、遅延剤、刺激剤、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動剤、防錆剤、防水剤、収縮低減剤、水和熱抑制剤等が使用される。
【００２５】
前記気泡入りセメントミルク或いは気泡入りモルタルは、例えば、以下のような製造方法により製造できる。
まず、所定量の水に所定量のセメント、モルタルの場合には更に細骨材である所定量の砂を混入し混練することにより、セメントペースト或いはモルタルを製造する。
それとは別系統で所定量の起泡剤を水に溶解し希釈液を調整する。該希釈液とコンプレッサーによって圧縮された空気とを発泡機と呼ばれる装置に所定の体積比率で投入し混合することにより、シェビングクリーム状の気泡体を製造する。
次に、前記セメントペースト或いはモルタルと前記気泡体とを混合することで気泡入りセメントミルク或いは気泡入りモルタルを製造することができる。
尚、処理現場が、狭い等の理由により処理現場に気泡入りセメントミルク或いは気泡入りモルタルの製造機器を設置できない場合には、予め別の場所で気泡入りセメントミルク或いは気泡入りモルタルを製造し、例えば、ミキサー車等により処理現場まで運搬させることもできる。
【００２６】
次に、本実施形態における注入ロッド１の配置について説明する。
図３（イ）（ロ）は、本実施形態における注入ロッド１の一配置例の平面模式図及び断面模式図である。
地下水流（矢印方向に流れる）がある場合、図３（イ）に示すように汚染源Ｄよりも地下水流の上流側に、該汚染源Ｄより流出した有害物質ＨＳを取り囲むように注入ロッド１を複数配置する。
該注入ロッド１より固化材３を注入すると、図３（イ）（ロ）に示すように固化材３は、地下水流の流れに乗り、有害物質ＨＳを取り囲むように広がり、有害物質ＨＳと共に固化し、有害物質ＨＳの拡散を防止できる。
【００２７】
図４は（イ）（ロ）は、本実施形態における注入ロッド１の別配置例の平面模式図及び断面模式図である。
地下水流がある場合、前記実施形態では、汚染源Ｄよりも地下水流の上流側に注入ロッド１を配置したが、本実施形態では、図４（イ）に示すように汚染源Ｄの下流側にも注入ロッド１を複数配置する。
このように配置し、固化材３を注入すると、図４（イ）（ロ）に示すように地下水流の下流側に拡散する有害物質ＨＳをより確実に固化することができ、有害物質ＨＳの拡散を防止できる。
【００２８】
図５（イ）（ロ）は、本実施形態における注入ロッド１の更なる別配置例の平面模式図及び断面模式図である。地下水流があまりない場合、汚染源Ｄを中心として有害物質ＨＳの汚染領域が広がっているため、図５（イ）に示すように該汚染領域を取り囲むよう同心円状に注入ロッド１を複数配置する。
汚染領域を取り囲むよう同心円状に注入ロッド１を配置し、固化材３を注入すると、図５（イ）（ロ）で示すように有害物質の拡散を防止できる。
【００２９】
以上のように本発明における有害物質の固化処理方法を用いれば、有害物質（特に、ＬＮＡＰＬ）を固化でき、該有害物質の拡散を確実に防止できる。
また、本発明における有害物質の固化処理方法を用いれば、大規模な掘削等を必要としないため、掘削等に伴う有害物質の揮散を防止できる。
更に、建物等の既存施設等が存在しても、地中に注入ロッドを埋め込むだけで有害物質の拡散が防止できるため、場所等の制約がない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、地盤Ｇ内に形成される注入ロッドを表す断面図である。
【図２】図２は、固化材を注入する際の概略図である。
【図３】図３（イ）は本実施形態における注入ロッドの一配置例の平面模式図であり、図３（ロ）は本実施形態における注入ロッドの一配置例の断面模式図である。
【図４】図４（イ）は本実施形態における注入ロッドの別配置例の平面模式図であり、図４（ロ）は本実施形態における注入ロッドの別配置例の断面模式図である。
【図５】図５（イ）は本実施形態における注入ロッドの更なる別配置例の平面模式図であり、図５（ロ）は本実施形態における注入ロッドの更なる別配置例の断面模式図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  注入ロッド
２  注入装置
３  固化材
Ｇ  地盤
Ａ  地表層
Ｂ  帯水層
Ｃ  不透水層
Ｄ  汚染源
ＨＳ  有害物質
Ｗ  地下水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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