(57)【要約】【課題】汚染された地盤１等、汚染媒体に対する汚染浄化効率を高めることのできる浄化方法を提供する。【解決手段】地盤１に、その汚染領域２を経由する地下水流ＧＷＦを発生させる注水井戸４と揚水井戸３を形成し、注水井戸４に、汚染領域２内のトリクロロエチレン等の汚染物質と反応することにより環境基準に抵触しない物質を生成する過酸化水素水等の添加剤８を注入して、前記地下水流ＧＷＦにより汚染領域２に浸透させ、注水井戸４と揚水井戸３に設置した電極に交流電源９により電圧を印加することによって、汚染領域２の地盤を加熱して前記反応を促進させるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体に、汚染領域を経由する浸透水流を発生させる注水部と揚水部を形成し、前記注水部に、前記汚染領域内の汚染物質と反応することにより環境基準に抵触しない物質を生成する添加剤を注入して前記浸透水流により前記汚染領域に浸透させ、前記汚染領域を、電圧の印加によって加熱して前記反応を促進させることを特徴とする汚染媒体の浄化方法。
【請求項２】
汚染物質がトリクロロエチレン等の有機塩素化合物であり、添加剤が過酸化水素水等の酸化物であることを特徴とする請求項１に記載の汚染媒体の浄化方法。
【請求項３】
媒体に印加する電圧は、交流電圧であることを特徴とする請求項１に記載の汚染媒体の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機塩素化合物等の汚染物質によって汚染された地盤等、汚染媒体を浄化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、溶剤等に使用されたトリクロロエチレン等による地盤の汚染が問題となっている。従来、このような物質により汚染された地盤の浄化方法としては、下記の特許文献１あるいは特許文献２に開示されたようなものがある。
【特許文献１】特開平６−３２２７９６号公報
【特許文献２】特開平１０−３０９５６２号公報
【０００３】
図３は、上述の特許文献１に相当する従来の地下水汲み上げによる汚染浄化方法を示す説明図で、図３における参照符号１００は地盤、１０１は地盤１００内の汚染領域、１０２は汚染領域１０１の周囲を取り囲むように地盤１００に削孔した複数の揚水井戸、１０３は揚水井戸１０２に設置した水中ポンプ、ＧＷＬは地下水位である。すなわち、この浄化方法は、揚水井戸１０２から水中ポンプ１０３で地下水ＧＷを汲み上げ、この汲み上げた水ＧＷを不図示の水処理プラントで問題ないように処理した後、放流あるいは必要に応じて削孔した注水井戸から原位置の地中に注入するものである。
【０００４】
このような地下水汲み上げによる汚染浄化方法を採用した場合、汚染領域１０１が高濃度で汚染されている施工初期段階では、浄化効率が高く、その効果は工事費を考慮しても、かなり有効な手段と考えられる。しかしながら、工事の進行により、汚染領域１０１中の汚染物質の濃度が低下して行くのに伴って、浄化効率も低下して行くので、ある程度汚染濃度が低くなった段階以後は、有効な手段とは言えない。
【０００５】
また、特許文献２のような電気浸透工法は、地盤に直流電流を流すことによって、電気浸透現象により強制的に地下水流を起こして地中の汚染物質を地下水と共に揚水井戸に排出させるものであるため、透水性の低い地盤における汚染修復には有効であると考えられる。しかし、この方法でも、透水性を飛躍的に向上させて浄化効率を高めることは困難であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、汚染された地盤等、汚染媒体に対する汚染浄化効率を高めることのできる浄化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記従来の技術的課題を有効に解決するため、請求項１の発明に係る汚染媒体の浄化方法は、媒体に、汚染領域を経由する浸透水流を発生させる注水部と揚水部を形成し、前記注水部に、前記汚染領域内の汚染物質と反応することにより環境基準に抵触しない物質を生成する添加剤を注入して前記浸透水流により前記汚染領域に浸透させ、前記汚染領域を、電圧の印加によって加熱して前記反応を促進させるものである。
【０００８】
上記方法において、媒体（例えば地盤）に電圧を印加する目的は、媒体に電流が流れるときのジュール熱の発生によって、媒体の温度が上昇するという現象を起こさせることによって、媒体の汚染領域中の汚染物質と添加剤との化学反応を促進させることにある。すなわち、この点で、電気浸透現象により強制的に媒体中に水流を起こして、汚染物質を水と共に排出させる従来の電圧印加による方法と相違する。
【０００９】
請求項２の発明に係る汚染媒体の浄化方法は、請求項１に記載の構成において、汚染物質がトリクロロエチレン等の有機塩素化合物であり、添加剤が過酸化水素水等の酸化剤であることを特徴とするものである。
【００１０】
トリクロロエチレンに過酸化水素水を加えた場合は、次の化学反応を起こす。反応後の物質はいずれ二酸化炭素や塩素に分解されていく。他の有機塩素化合物も同様に、酸化剤の添加によって酸化分解することができる。
【化１】
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【００１１】
請求項３の発明に係る汚染媒体の浄化方法は、請求項１又は２に記載の構成において、媒体に印加する電圧を、交流電圧とするものである。
【００１２】
媒体に電圧を印加するのは、電流によりジュール熱を発生させて、媒体の温度を上昇させるためであるので、基本的に直流であっても交流であっても良いが、直流は、長期間通電した場合に、電極付近で水の電気分解が活性化し過ぎ、電極で酸素や水素、あるいは塩素等の気体が極度に発生してその気泡が付着し、電流効率が低下するので、交流が望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明に係る汚染媒体の浄化方法によれば、地盤等、媒体中の汚染物質は、この媒体に浸透される添加剤との反応によって、環境基準に抵触しない物質を生成し、しかもこの反応は、通電による媒体の温度の上昇によって促進されるので、浄化効率を向上させることができる。したがって、透水性の高い媒体において浄化が進んだ段階や、あるいは透水性の低い媒体の浄化に適用することによって、効率良く浄化を行うことができる。
【００１４】
請求項２の発明に係る汚染媒体の浄化方法によれば、化学的に安定で微生物に分解されにくいトリクロロエチレン等の有機塩素化合物で汚染された地盤を、効率良く浄化することができる。
【００１５】
請求項３の発明に係る汚染媒体の浄化方法によれば、媒体に交流電圧を印加することによって、分極による電流の阻害を生じることなく、ジュール熱の発生により媒体の温度を上昇させて、媒体中の汚染物質と添加剤との反応による、媒体の浄化を促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明に係る汚染媒体の浄化方法の、好ましい第一の形態を示す説明図である。この形態による汚染媒体の浄化方法は、本発明を、地下水汲み上げによる汚染地盤の浄化工法に適用したものである。
【００１７】
すなわち図１において、参照符号１は地盤、２は地盤１内のトリクロロエチレン等の有機塩素化合物による汚染領域、３は汚染領域２の周囲を取り囲むように地盤１に削孔した複数の揚水井戸、４は汚染領域２へ向けて地盤１に削孔した注水井戸、ＧＷＬは地下水位である。地盤１は、請求項１に記載された媒体に相当し、揚水井戸３は、請求項１に記載された揚水部に相当し、注水井戸４は、請求項１に記載された注水部に相当する。
【００１８】
揚水井戸３及び注水井戸４は、地下水位ＧＷＬよりも深い位置まで掘削され、多孔の円筒状ケーシング３ａ，４ａが挿入されたものである。また、揚水井戸３の外側を取り囲むように、矢板等による止水壁５が挿入されており、揚水井戸３には、地下水位ＧＷＬよりも深い位置に、水中ポンプ６が設置され、その吐出ポートには、地上へ延びる揚水管７が接続されている。
【００１９】
浄化工程においては、注水井戸４に水を注入しながら、各揚水井戸３の水中ポンプ６を駆動させて地下水ＧＷを汲み上げる。注水井戸４に注入された水は、ケーシング４ａに開設された多数の小孔から地中へ浸透する一方、揚水井戸３では、水中ポンプ６による汲み上げにより水位が低下するので、ケーシング３ａに開設された多数の小孔から、地下水ＧＷが流入する。
【００２０】
ここで、各揚水井戸３と注水井戸４の間では、地下水位ＧＷＬに、揚水井戸３で低くなるような勾配を生じるので、注水井戸４から汚染領域２内を経由して揚水井戸３へ向かう地下水流ＧＷＦが生じる。地下水流ＧＷＦは、請求項１に記載された浸透水流に相当するものである。
【００２１】
このため、汚染領域２内のトリクロロエチレン等の汚染物質も地下水流ＧＷＦに引きつけられて揚水井戸３へ徐々に移動し、地下水ＧＷと共に汲み上げられて回収される。汲み上げられた汚染物質を含む地下水ＧＷは、不図示の水処理プラントで問題ないように処理された後、放流されるか、又は注水井戸４から原位置の地下水として復水される。
【００２２】
揚水井戸３の外側は、矢板等による止水壁５によって外部からの地下水の流入が抑制されているため、注水井戸４から汚染領域２を経由して揚水井戸３へ向かう地下水流ＧＷＦを効率良く生じさせることができる。
【００２３】
先に説明したように、このような地下水汲み上げによる浄化工法では、浄化の進行によって汚染領域２の汚染濃度が低下するにつれて、浄化効率が低下する。しかも、透水性の低い地盤においては地下水ＧＷの汲み上げによる方法だけでは回収に対する効率はかなり低い。これは、透水性の低い地盤では、地下水流が極めて緩慢であるため、地下水の汲み上げによる方法では、汲み上げられる地下水の殆どは透水性の高い砂質土等の地盤からのものとなるからである。
【００２４】
そこで、この形態では、地盤１内に、注水井戸４から復水用の水と共に添加剤８を投入する。この添加剤８は、トリクロロエチレン等との反応によって、環境基準に抵触しない物質を生成するものであることが望ましく、添加剤８自体も環境基準に抵触しない物質であることが望ましく、ここでは過酸化水素水H２O２を用いる。すなわち注水井戸４には過酸化水素水の水溶液を注入する。
【００２５】
汚染物質がトリクロロエチレンである場合、過酸化水素水の添加によって、次の化学反応を生じる。この反応による生成物は、やがて二酸化炭素や塩素に分解されることになる。
【化２】
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【００２６】
上述の反応は、エネルギの供給によって促進することができる。図１に示される実施の形態においては、各揚水井戸３及び注水井戸４のケーシング３ａ，４ａを金属導体からなるものとし、これを電極として、交流電源９を介して接続し、ケーシング３ａ，４ａ間に交流電圧を印加することによって、地盤１内の汚染領域２に交流電流を発生させ、このときのジュール熱により、添加剤８による反応を促進させるものである。
【００２７】
電極としてのケーシング３ａ，４ａ間に、交流電源９によって印加する電圧値は、地盤１が地下水で飽和していることを前提としても、汚染領域２の土の種類によって電気抵抗が異なるので一概には規定できないが、発明者らの実験によれば、電極間の距離が数ｍのオーダーでは、１ｃｍあたり１Ｖの電圧を印加することによって、電気浸透あるいは電気泳動による土中水の移動（電子の流れ）を生じることが確認されており、また、このときのジュール熱の発生で、数時間でケーシング３ａ，４ａ及びその周辺部分の土骨格と水分の温度が100℃に達することが確認されている。
【００２８】
また、土は断熱的性質が強いため、揚水井戸３，３，…で囲まれた汚染領域２は殆どこの温度に達して定常的になるものと考えられる。この定常状態までに要する時間は、土の比熱により異なる。100℃は水の沸点に相当するが、有機塩素化合物の沸点はこれより低いため、揮発現象も生じるが、化学反応を促進させる温度としては十分である。
【００２９】
また、図１に示される実施の形態において、交流電圧を印加しているのは、電気浸透あるいは電気泳動による土中水の移動（電子の流れ）は、水の電気分解により起こる現象であるため、直流電圧では、長期間の印加によって分極が起こり、酸素や水素、場合によっては塩素等の気泡が電極としてのケーシング３ａ，４ａに付着して、電流効率が低下するからである。したがって、分極が起こらない、もしくはその程度が小さい場合は、電極（ケーシング３ａ，４ａ）間を、直流電源を介して接続し、直流電圧を印加しても良い。
【００３０】
なお、トリクロロエチレン等の汚染物質と、添加剤８との化学反応による生成物に有害物が含まれているような場合は、異なる添加剤を添加しても良いし、あるいは触媒などで反応経路を変えることも可能である。
【００３１】
また、ケーシング３ａ，４ａ内（揚水井戸３及び注水井戸４内）での反応が卓越する場合は、添加剤８の添加とケーシング３ａ，４ａ間への交流電圧の印加を同時に行なうのではなく、注水井戸４に添加剤８を投入し、揚水井戸３から地下水ＧＷを汲み上げて、地下水流ＧＷＦにより汚染領域２に添加剤８を浸透させたうえで、添加剤８の投入を一旦停止し、その後で交流電源９を駆動させる、というように、添加剤８の添加と電圧印加のタイミングを適切に変更すれば良い。
【００３２】
次に図２は、本発明に係る汚染地盤の浄化方法の、好ましい第二の形態を示す説明図である。この形態も、基本的には図１に示される第一の形態と同様であるが、ケーシング３ａ，４ａを、交流電源９を介して接続するのではなく、各揚水井戸３及び注水井戸４の内部に金属フラットバーからなる電極１０，１１を挿入し、この電極１０，１１を、交流電源９を介して接続している点で図１と相違するものである。すなわち、図１の形態によれば、交流電圧を印加されたケーシング３ａ，４ａが、電気化学的作用により経時的に腐食するが、図２のように構成することによって、このようなケーシング３ａ，４ａの腐食を防止することができる。
【００３３】
なお、上述した各実施の形態は、本発明に係る汚染媒体の浄化方法を、地下水汲み上げによる汚染地盤の浄化工法に適用したものであるが、トリクロロエチレン等の有機塩素化合物で汚染された土壌など、他の媒体の浄化工法や、掘削した汚染媒体を浄化処理する処理プラントや、中間処理施設にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る汚染媒体の浄化方法の、好ましい第一の形態を示す説明図である。
【図２】本発明に係る汚染媒体の浄化方法の、好ましい第二の形態を示す説明図である。
【図３】従来の地下水汲み上げによる汚染地盤の浄化方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  地盤（媒体）
２  汚染領域
３  揚水井戸（揚水部）
３ａ，４ａ  ケーシング（電極）
４  注水井戸（注水部）
５  止水壁
６  水中ポンプ
７  揚水管
８  添加剤
９  交流電源
１０，１１  電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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