(57)【要約】【目的】  本発明は、地下揚水と土壌ガス吸引を単一の設備で同時に行うAＷ工法に関し、大深度真空排水工法（ＳＷＰ工法）を用いて、地下水の揚水のみならず、真空に保つためにバキュームポンプを使って、常時空気を吸引し続けられるようにして地下水とガスの両方を同時に効率よく回収できるようにした。【解決手段】  大深度真空排水工法を用いて地盤中の汚染地下水を揚水し、且つ、汚染空気の吸引を同時に行ない、新に井戸周辺フィルター部に電気式水位センサーを信号ケーブルで吊下すると共に、下半部に略１m /mメッシュの網筒を嵌合し、当該有孔管の底部を底蓋で塞いだ水位制御盤にて地下水の水位をコントロールし、且つ上蓋の頂面部に設けた安全弁式のバネ圧を利用してＰv≒−0.04〜−0.065MP以上の最適な負圧状態を井戸内のバキューム度を制御することを特徴とする真空式ＡＷ工法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大深度真空排水工法を用いて地盤中の汚染地下水を揚水し、且つ、汚染空気の吸引を同時に行ない、新に井戸周辺フィルター部に電気式水位センサーを取付け、水位制御盤にて地下水の水位をコントロールすることを特徴とする真空式ＡＷ工法。
【請求項２】
大深度真空排水工法による揚水では、重力排水とは異なり地下水位の低下勾配がLog曲線から直線勾配になることによって、地下水面を大きく低下させ、汚染された土壌を飽和帯から不飽和帯におくと共に、空気吸引によって不飽和帯中のＶＯＣを回収し、同時に汚染された地下水も揚水して処理プラントで浄化して排水することを特徴とする真空式ＡＷ工法。
【請求項３】
有孔管内の上半部位に水位を計測する電気式水位センサーを信号ケーブルで吊下すると共に、下半部に略１m /mメッシュの網筒を嵌合すると共に、当該有孔管の底部を底蓋で塞いだことを特徴とする真空式ＡＷ工法。
【請求項４】
ＳＷＰ用上蓋の頂面部に設けた安全弁式のバネ圧を利用してＰv≒−0.04〜−0.065MP以上の最適な負圧状態を井戸内のバキューム度を制御することを特徴とする真空式ＡＷ工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下水揚水と土壌ガス吸引を単一の設備で同時に行う真空式ＡＷ工法に関するもので、大深度真空排水工法（以下、「スーパーウエルポイント工法、略称＝ＳＷＰ工法」という）を用いて、地下水の揚水のみならず、真空に保つためにバキュームポンプを使って、常時空気を吸引し続けられるようにして地下水とガスの両方を同時に効率よく回収できるようにしたことを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
従来揮発性有機塩素化合物（以下、「ＶОＣs」という）の除去方法として、地下揚水法（図６）と土壌ガス吸引法（図７）及びエアースパージング法(図８)等が知られている。
。  
【０００３】
上記の地下揚水法は、ＶＯＣsで汚染した地下水を揚水して土壌を浄化する工法であり、ＶＯＣsの拡散を防止する工法である。次に、土壌ガス吸引法は不飽和層に到達するガス状のＶＯＣsを吸引回収する工法である。また、エアースパージング法は地下水中に空気を注入し、その気泡中に地下水に溶解したＶＯＣsを揮発させ、気泡が上昇して不飽和層に到達するガス状のＶＯＣsを吸引回収する工法である。揚水した地下水やガス状のＶＯＣsは地上に設置されるプラントで処理される。
【０００４】
また、上記の工法を組み合わせた工法も実施されている。例えば二重吸引法がある。これは土壌ガス吸引法を適用する際に地下水にも汚染が及んでいる場合などに採用され、ガスとともに地下水を揚水する工法である。しかし、この工法では1本の揚水井戸による浄化効果が小さいため、多数の吸引井・揚水井を設置することが多い。
【０００５】
これらの工法を適用した事例は多く、一定の評価が得られている。しかし，これらの方法では浄化するまでに長期間が必要であることが多く、濃度を環境基準レベルまで低下させることが難しいのが現状である。
【特許文献１】特開2001−181990（特許第3280935号）特許発明
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の場合であると、井戸内を負圧にするものの、地表よりフレッシュな大気がスクリーン天場より吸引されてしまい、肝心なＶОＣは除去されないまま残ってしまうことになる。
【０００７】
さらに、上記図６の地下水揚水法及び図７の土壌ガス吸引法とでは、1本の揚水井戸による浄化効果が小さいため、多数の吸引井・揚水井を設置することが多い。これらの工法を適用した事例は多く、一定の評価が得られている。しかし、これらの方法では浄化するまでに長期間が必要であることが多く、濃度を環境基準レベルまで低下させることが難しいのが現状である。
【０００８】
そして、特許文献１．の発明によって、地下水を多量に汲み上げる場合は、(1) 真空度を上げ、地下水を多量に集水し揚水する。この場合、できるだけ空気を浸入させないことが望ましいが、一定量の空気は浸入してしまう。(2) 水中ポンプには負圧による負荷がかかるため、これに耐えるポンプを使用する必要がある。(3) 水中ポンプが空運転しないようー定の水深を確保する必要があり、且つ、水位を定め、この水位に達すれば水中ポンプを停止する。高水位も定め、この水位に達すれば水中ポンプを運転させる。(4) 井戸管内の水位はフィルター部の水位を測定し、この水位を井戸管内の水位とみなす。
【０００９】
また、特許文献１．の発明によって、地盤改良をおこなう場合は、(1) 地下水揚水と空気の吸引を同時におこなうため、そのコントロールが必要である。すなわち、地下水の揚水をおこなって水位低下を図ると同時に、空気を吸引する運転を維持することも必要である。(2) この場合、井戸管内の水位を2つの水位（フィルター部）間にコントロールする。(3) 低水位は負圧が低減することや水中ポンプが空運転しないためのもので、この水位に達すれば水中ポンプの運転を止める。一方、高水位は空気が井戸間へ浸入してこなくなることを防ぐためのもので、この水位に達すれば水中ポンプを運転させる（水位を低下させる）。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで本発明は従来の課題を解決し、且つ発明の目的を達成するために提供するものである。
【００１１】
本発明の第１は、真空式ＡＷ工法において、大深度真空排水工法を用いて地盤中の汚染地下水を揚水し、且つ、汚染空気の吸引を同時に行ない、新に井戸周辺フィルター部に電気式水位センサーを取り付け、水位制御盤にて地下水の水位をコントロールするようにしたものである。
【００１２】
本発明の第２は、真空式ＡＷ工法において、大深度真空排水工法による揚水では、重力排水とは異なり地下水位の低下勾配がLog曲線から直線勾配になることによって、地下水面を大きく低下させ、汚染された土壌を飽和帯から不飽和帯におくと共に、空気吸引によって不飽和帯中のＶＯＣを回収し、同時に汚染された地下水も揚水して処理プラントで浄化して排水するようにしたものである。
【００１３】
本発明の第３は、真空式ＡＷ工法において、有孔管内の上半部位に水位を計測する２本の電気式水位センサーを信号ケーブルで吊下すると共に、下半部に略１m /mメッシュの網筒を嵌合すると共に、当該有孔管の底部を底蓋で塞いだものである。
【００１４】
本発明の第４は、真空式ＡＷ工法において、ＳＷＰ用上蓋の頂面部に設けた安全弁式のバネ圧を利用してＰv≒−0.04〜−0.065MP以上の最適な負圧状態を井戸内のバキューム度を制御するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上記の構成であるから、汚染地下水と汚染地下空気を1本の井戸で同時に回収することができる。また、従来の地下揚水法よりも多量に揚水し、地下水の集水能力が極めて高い。そして、従来のガス吸引よりも多量に空気を吸引することができる。さらに、地下水位の低下も大きく、不飽和帯も大きく拡大する。空気吸引による土壌中のＶＯＣsを回収効率が極めて高い。しかも、地下水とガスを同時に回収するシステムであり、経済的効果も高くなる。
【００１６】
なお、揚水量と地下空気吸引のコントロールを行う場合は、目的が上記の「地盤改良をおこなう場合」と同様に地下水と空気を同時に回収するものであり、井戸管内の水位を２つの水位間にコントロールすることが必要である。
【００１７】
さらに、これを補完する装置として井戸管の上蓋に自動弁（外気を井戸管へ取り込む弁）を取付け、井戸管内の負圧が定める負圧より高くならないようにする。この作動によって地下水面の上昇を防ぐ役割を果す。ＶＯＣの特長としては、帯水層の地下水面の上に堆積することが殆どで、濃度の高いＶＯＣが効率的に除去される。また、ＶＯＣの堆積している部分も負圧になると、大気圧が後方より進入してくるため、フレシュな大気によるブロア効果も期待できる。
【００１８】
そして、ＳＷＰ工法では深さ300mまでは、深度に関係なく高いバキューム度（−0.04MPa〜−0.06MPa位）を維持することができる。
さらに、地下水を揚水して排水することによって、地下水面が大きく低下するため、汚染した土壌が不飽和帯におかれた空気吸引によって回収し易くなる。
【００１９】
次に、請求項１にあっては、ＳＷＰの中に電気センサーを２本入れることで、井戸内の水位をコントロールすることができる。
このことにより、井戸外の水位もコントロールできる。この目的は、ＶＯＣの特長でもある高濃度なＶＯＣは地下水面近くに堆積する特長がある。１段階目としては、水位の低下は極力抑えバキュームポンプのみで、高濃度のＶＯＣを除去する。ある程度、ＶＯＣが綺麗になったことを確認して、少し揚水し汚染された地下水を揚水して、次の段階まで綺麗にすることができる。
この作業を繰り返すことにより、必要以上に汚染ゾーンを拡大することなく、浄化することができる。
【００２０】
請求項２にあっては、真空揚水の場合、重力排水とは異なり大気圧により水位の低下勾配がLog曲線から、直線勾配になることが判明している。したがって、揚水量をコントロールほぼ水平に近い形で揚水することができる。また、地下水も同時に揚水できるので、汚染された地下水も揚水し処理プラントにて浄化して、排水することができる。
【００２１】
さらに、井戸周辺地盤の水位をLog曲線の動水勾配から、直線勾配に変化させることにより、広い範囲でＶＯＣを除去することができる。
また、井戸の吸引個所は北上ではなく、井戸セパレートスクリーンの最下端であるため、比重の重い高濃度ＶＯＣから吸引することができ、フレッシュな大気は後方よりＶＯＣを押し込んで井戸内へ入れることができる。
【００２２】
請求項３にあっては、水位をコントロールして揚水した場合、井戸内には水があり、バキュームポンプでエアーを吸引すると井戸内の水は、ボイリング状況となる。このとき、水位センサーは泡を感知して水位が低下したものと思い制御盤へ信号を送る。当該制御盤は、早いスイッチの入切でマグネットを破損しないように防護タイマーが付いている。よって、水位のコントロールができず。
【００２３】
また、ＳＷＰ井戸内の水位低下に伴い、大量のエアーが入り込みＳＷＰ井戸内のバキューム度が維持できなくなる。そのため、水位センサー内に泡が入らない様な工夫が施され、金網は、泡の侵入を極力防止するような特長がある。
さらに、泡は水流の流れがない所では垂直に浮上する性質があるので、このことを利用して防護カバーを活用によって好結果が得られた。
【００２４】
請求項4にあっては、ＶＯＣの除去において、ＳＷＰ井戸内のバキューム度はあるバキューム圧でコントロールする必要がある。そこで、高いバキューム負圧では、井戸廻りが細粒分で張付いた状態でバキューム度が高くてもＶＯＣの流入ができず浄化ができなくなる(目安としてPv≒−0.065MP以上)。最適な負圧状態は経験からPv≒−0.04〜−0.065MP位が良好である。このことは、「真空をかけながら、空気を吸う」状態で粘性土の地盤改良として使用する場合も同じである。セットする場所はＳＷＰの蓋の部分で安全弁式のバネ圧を利用して行なうものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明工法は、ＳＷＰ工法を用いて、地下水の揚水のみならず、真空吸引に伴い常に井戸内を真空に保つためにバキュームポンプを用いて、常時空気を吸引し続けるものでである（Vair≒3.0m3／min）。
この特長は、従来揮発性有機塩素化合物（以後ＶＯＣsと称する）の除去方法として、土壌ガス吸引法とエアースパージング法等が知られている。
【００２６】
いずれの工法も、ガスを吸引する方法として、地上にバキュームポンプが設置されていて不飽和層にスクリーンを加工していて吸引している。
この場合であると、井戸内を負圧にするものの、地表よりフレッシュな大気がスクリーン天場より吸引されてしまい、肝心なＶＯＣは除去されないまま残ってしまうことになる。
【００２７】
それに比べ、ＳＷＰ工法では、二重管のスクリーンの最下端より地下水の揚水は元より、空気も下端より吸引してしまうことになる。
ＶＯＣの特長としては、帯水層の地下水面の上に堆積することが殆どで、濃度の高いＶＯＣが効率的に除去される。
【００２８】
また、ＶＯＣの堆積している部分も負圧になると、大気圧が後方より進入してくるため、フレシュな大気によるブロア効果も期待できる。
そして、ＳＷＰ工法では深さ300mまでは、深度に関係なく高いバキューム度（−0.04MPa〜−0.06MPa位）を維持することができる。
通常のガス吸引法では、地表からのエアーブローにより−0.02MPa位が多い。
【実施例】
【００２９】
次に、本発明の実施例を図面を以て説明する。図1において、１は地盤Ｇの縦方向に掘削した井戸穴、２はその井戸穴に挿入した井戸管、３は井戸管２の頂部に設けたＳＷＰ用上蓋、４は井戸管内に上蓋頂部から信号ケーブル５で吊下げた電気式水位センサーであり、地下水位を高水位と低水位の２つの水位間にコントロールする役割を果たしている。
図１にあっては、2本の電気式水位センサー４が吊り下げられている。これによって、井戸内の水位と井戸外の水位もコントロールするようになっている。
【００３０】
図３において、６は上記の水位センサー４を格納する有孔の筒体であり、その周面に複数の孔７が設けられている。８は有孔の筒体６を信号ケーブル５に接続する線条体、９は当該筒体下半部の内側面に沿って設けた細かいメッシュの金網、１０は前記筒体６の底を形成する底蓋体を示す。
【００３１】
１１は井戸管内に挿通して頂部を井戸管の上蓋３に取付けた揚水管、１２はその揚水管の下端に設けた揚水用の水中ポンプ、１３は当該水中ポンプの位置における井戸管の下端位置に設けたストレーナー、１４は揚水管１１の頂部に設けた排水管、１４ｎは揚水管１１の頂部に設けた排気管、１５は前記の排水管１４に接続する未処理プラント、１５ｎは前記の排気管１４ｎに設けた排気ガス処理プラント、１６は井戸管２の上蓋頂部に設けたエアー吸引用バキュームポンプ、１７は圧力ゲージ、１８は上蓋３に取付けた自動バルブであり、外気を井戸管に取り込むために設けてある。１９は制御盤、２０は地盤Ｇ上に設置して井戸管２に連通するコンプレッサー、２１は上蓋３の周面に設けたフランジ継ぎ手を示す。
【００３２】
「具体的な作業工程例」
(1)  バキュームポンプ１６の駆動によって地盤Ｇ内の地下水が井戸管２の水中ポンプ１２に向かって吸引して集水される。
(2)  集水された地下水は、井戸管２のストレーナー１３から当該管内に流入する。
(3)  そして、水中ポンプ１２を介して井戸管２内の地下水を揚水管１１内を通って上方に汲み上げられる。
(4)  この場合、井戸管内にあっては、2個のセンサーによって、高濃度なＶＯＳは地下水面近くに堆積する特徴がある。そして、１段階目として、上記のバキュームポンプ１６のみで高濃度のＶＯＣを除去する。
(5)  そして、ある程度、ＶＯＣがきれいになったことを確認して、少し揚水し汚染された地下水を揚水して次の段階まできれいにする。この作業を繰り返すことにより、必要以上に汚染ゾーンを拡大しないで浄化を進める。
(6)  また、井戸周辺の地盤の水位をLog曲線の動水勾配から、直線勾配に変化させることにより、広い範囲でＶＯＣを除去する。
(7)  水位センサー４で地下水位をコントロールして揚水した場合、井戸２内には水があり、バキュームポンプ１６でエアーを吸引すると井戸内の水は、ボイリング状況になる。
(8)  このとき、水位センサー４は泡を感知して水位が低下したものとしたとして制御盤１９に信号が送られる。制御盤１９には、防護タイマーが付いていて早いスイッチの入切でマグネットを破損しないようになっている。
(9)  ＶＯＣの除去では、ＳＷＰ井戸内のバキューム度はある程度バキューム圧でコントロールする必要がある。
高いバキューム負圧では、井戸廻りが細粒分で張付いた状態でバキューム度
が高くてもＶＯＣの流入ができず浄化ができなくなる（目安としてPv≒−
0.065MP以上)最適な負圧状態は経験からPv≒-0.04〜-0.065MP位が良好となる。
このことは、真空をかけながら、空気を吸う、状態で粘性土の地盤改良として使用する場合も同じである。
セットする場所はＳＷＰの蓋の部分で安全弁式のバネ圧を利用して、行なうものである。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
表１において、パターンＡ（図４）は、降雨などの外的な条件がないパターンと考えられる。自然状態において運転を開始するよ、地下水は下がり井戸管のスクリーン部の水位も低下するため不飽和帯の空気が井戸管へ浸入する。不飽和帯の空気が吸引されるためこの場所の空気は負圧になる。井戸管は空気が浸入するため真空度は下がる。降雨により地下へ降下する浸透水がわずかであればこの運転状況は続く。
【００３５】
しかし、降雨量が多い場合はパターンＢになる。降雨により地下水位は上昇し、スクリーン部の地下水位が上昇し、不飽和帯の空気が井戸管へ浸入しにくくなる。そのため井戸管の真空度は上がる。不飽和帯の空気は吸引されないので大気圧に近づく。ただし、降雨が止めば地下水位は次第に低下しパターンＡの状態に近づく。
【００３６】
制御すべきは、パターンＢ(図５)の場合である。これが短期であれば問題ないが、このパターンのように地下水位の上昇が大きい場合には空気の吸引量が少なくなる。この解消には地下水揚水量を増やして地下水位を早期に低下させることである。
【００３７】
なお、井戸管２の上蓋３に自動バルブ１８を取付け、井戸管内の真空度が高くなった場合には外気を吸入させて井戸管２内の真空度を下げ、水中ポンプ１２の能力を発揮させる方法も考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本願出願人の既設処理プラントで水処理を実験を行ったが、その設計処理量に応じた量しか揚水できなかった。水中ポンプの能力は十分にあるため、地盤の集水能力の限界まで揚水できれば地下水位はさらに低下させ得る。これにより、不飽和帯が更に拡大して浄化がさらに進む可能性も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る真空式ＡＷ工法の実施状態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る水位センサーの断面図である。
【図３】本発明に係るエアーコントロール弁の概略断面図である。
【図４】表１のパターンＡの概略説明図である。
【図５】表１のパターンＢの概略説明図である
【図６】既存の地下水揚水法の実施状態を示す断面図である。
【図７】既存の土壌ガス吸引法の実施状態を示す断面図である。
【図８】既存のエアースパージング法の実施状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  井戸穴
２  井戸管
３  ＳＷＰ用上蓋
４  水位センサー
５  信号ケーブル
６  有底の筒体
７  筒体の周面に開けた複数の孔
８  線条体
９  金網
１０  底蓋
１１  揚水管
１２  水中ポンプ
１３  ストレーナー
１４  排水管
１４ｎ  排気管
１５  未処理プラント
１５ｎ  ガス処理プラント
１６  エアー吸引用バキュームポンプ
１７  圧力ゲージ
１８  自動バルブ
１９  制御盤
２０  コンプレッサー
２１  フランジ継ぎ手
【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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【図６】
2006341214.tif 000009
【図７】
2006341214.tif 000010
【図８】
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