(57)【要約】【課題】汚染土壌又は地下水の原位置浄化方法において、揮発性汚染物質の揮散を抑制した上で、酸素及び／又は酸素源含有ガスを、汚染領域に均一に行き渡らせることにより、汚染土壌又は地下水を高効率かつ低コストで浄化する。【解決手段】有機化合物により汚染された土壌又は地下水に酸素及び／又は酸素源含有ガスを注入することによって該汚染土壌又は地下水を原位置で浄化する方法において、酸素及び／又は酸素源含有ガスを、ガス流量が１０〜３０Ｌ／ｍｉｎとなるように汚染土壌中に注入することを特徴とする汚染土壌又は地下水の浄化方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物により汚染された土壌又は地下水に酸素及び／又は酸素源含有ガスを注入することによって該汚染土壌又は地下水を原位置で浄化する方法において、酸素及び／又は酸素源含有ガスを、ガス流量が１０〜３０Ｌ／ｍｉｎとなるように汚染土壌中に注入することを特徴とする汚染土壌又は地下水の浄化方法。
【請求項２】
請求項１において、前記酸素及び／又は酸素源含有ガスを注入するポンプの設定圧力を調節することによって前記ガス流量の制御を行うことを特徴とする汚染土壌又は地下水の浄化方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記酸素及び／又は酸素源含有ガスが空気、純酸素ガス、酸素含有ガス、又はオゾン含有ガスであることを特徴とする汚染土壌又は地下水の浄化方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記汚染土壌又は地下水に、更に窒素源及び／又はリン源を注入することを特徴とする汚染土壌又は地下水の浄化方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記有機化合物が、油分、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、多環芳香族、塩素化エチレン類、ＰＣＢ類、及びダイオキシン類からなる群から選ばれる１種以上であることを特徴とする汚染土壌又は地下水の浄化方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記ガス注入をした領域における有機化合物の分解が確認された後に、前記ガス流量を高めることを特徴とする汚染土壌又は地下水の浄化方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記ガス注入を複数箇所で行い、各箇所において、注入するガスのガス流量が１０〜３０Ｌ／ｍｉｎとなるように制御することを特徴とする汚染土壌又は地下水の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機化合物で汚染された土壌又は地下水に、酸素及び／又は酸素源含有ガスを注入することにより有機化合物の生物分解を促進する汚染土壌又は地下水の原位置浄化方法において、酸素及び／又は酸素源含有ガスの注入ガス流量を制御することにより、汚染土壌又は地下水中に酸素及び／又は酸素源含有ガスを均一に行き渡らせると共に、揮発性汚染物質の地表への揮散を防止して、高効率かつ低コストで汚染土壌又は地下水を浄化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工場等の産業施設跡地等で、石油系炭化水素化合物等の有機化合物による土壌汚染の問題が増加している。土壌は人の生活や経済活動の基盤である土地を構成しており、汚染土壌を放置すると、直接摂取したり、農作物・魚介類等を通じて摂取することによって人の健康に影響が及ぶという問題がある。また、土壌中に残留した、上記有機化合物は、雨水等によって地下水中に溶解し、周辺に広がって汚染を更に拡大する。
【０００３】
なお、土壌又は地下水の汚染状況としては、通常、汚染領域の油分濃度がＴＰＨ（Total  Petroleum  Hydrocarbon：全石油系炭化水素）濃度として１，０００ｍｇ／ｋｇ以上である場合や、ＴＰＨ濃度が低くても人が不快に感じる程度に油臭が強い場合に「油分で汚染されている」と言われることが多い。
【０００４】
汚染土壌又は地下水を浄化する技術の一つとして、汚染土壌又は地下水中の微生物の有機化合物分解能を利用する原位置浄化方法（バイオレメディエーション）があり、この方法では、分解微生物の活性化を図るために、空気等の酸素及び／又は酸素源含有ガスや栄養塩を汚染土壌又は地下水に注入したり、分解微生物を補充したりすることが行われている。
【０００５】
このような原位置浄化方法における土壌へのガス注入方法としては、例えば特許第３６４６５８９号公報では、帯水層の土壌に付着した油を剥離・浮上させることを目的として、空気を超高圧（例えば２〜１０気圧）で間欠注入することが提案されている。
また、酸素供給の均一化を目的として、特開２００１−３４７２５５号公報のように、微細な気泡を含ませた液体を注入する方法も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３６４６５８９号公報
【特許文献２】特開２００１−３４７２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のガス注入方法のうち、特許第３６４６５８９号公報のように、土壌中に高圧（即ち高流量）でガスを吹き込むと、土壌の地盤構造が変化して空隙が形成され、ガスがよく通る空隙の部分とあまり通らない部分ができる、いわゆる通気ガスの短絡現象のために、ガスを土壌全体に均一に通気することができない。そのため、酸素が十分に供給され生分解が速い領域と酸素が不足し生分解が遅い領域とが形成され、処理効果にムラができてしまうという問題があった。
また、汚染物質がベンゼンなどの揮発性の高い物質の場合には、高流量でガスを吹き込むことにより、これらの揮発性汚染物質が地表へ大量に揮散して大気汚染を招く危険性がある。このため、地表のガスを吸引し、活性炭充填層などに通して無害化する必要があり、処理コストが高くつく。
【０００８】
なお、特開２００１−３４７２５５号公報のように気泡含有液体を注入する方法では、液体を均一に注入するために、循環設備が必要となり、実用化が容易ではない。
【０００９】
本発明は上記従来の問題点を解決し、汚染土壌又は地下水の原位置浄化方法において、汚染土壌又は地下水に注入した酸素及び／又は酸素源含有ガスを、揮発性汚染物質の揮散を抑制した上で、汚染領域に均一に行き渡らせることにより、汚染土壌又は地下水を高効率かつ低コストで浄化する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】
【００１０】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、酸素及び／又は酸素源含有ガスの注入流量を制御することにより、汚染土壌に注入した酸素及び／又は酸素源含有ガスを、揮発性汚染物質の揮散を抑制した上で、汚染領域に均一に行き渡らせることができることを見出した。
【００１１】
本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。
【００１２】
［１］  有機化合物により汚染された土壌又は地下水に酸素及び／又は酸素源含有ガスを注入することによって該汚染土壌又は地下水を原位置で浄化する方法において、酸素及び／又は酸素源含有ガスを、ガス流量が１０〜３０Ｌ／ｍｉｎとなるように汚染土壌中に注入することを特徴とする汚染土壌又は地下水の浄化方法。
【００１３】
［２］  ［１］において、前記酸素及び／又は酸素源含有ガスを注入するポンプの設定圧力を調節することによって前記ガス流量の制御を行うことを特徴とする汚染土壌又は地下水の浄化方法。
【００１４】
［３］  ［１］又は［２］において、前記酸素及び／又は酸素源含有ガスが空気、純酸素ガス、酸素含有ガス、又はオゾン含有ガスであることを特徴とする汚染土壌又は地下水の浄化方法。
【００１５】
［４］  ［１］ないし［３］のいずれかにおいて、前記汚染土壌又は地下水に、更に窒素源及び／又はリン源を注入することを特徴とする汚染土壌又は地下水の浄化方法。
【００１６】
［５］  ［１］ないし［４］のいずれかにおいて、前記有機化合物が、油分、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、多環芳香族、塩素化エチレン類、ＰＣＢ類、及びダイオキシン類からなる群から選ばれる１種以上であることを特徴とする汚染土壌又は地下水の浄化方法。
【００１７】
［６］  ［１］ないし［５］のいずれかにおいて、前記ガス注入をした領域における有機化合物の分解が確認された後に、前記ガス流量を高めることを特徴とする汚染土壌又は地下水の浄化方法。
【００１８】
［７］  ［１］ないし［６］のいずれかにおいて、前記ガス注入を複数箇所で行い、各箇所において、注入するガスのガス流量が１０〜３０Ｌ／ｍｉｎとなるように制御することを特徴とする汚染土壌又は地下水の浄化方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の汚染土壌又は地下水の浄化方法によれば、酸素及び／又は酸素源含有ガス（以下「酸素（源）含有ガス」と記す。）を注入する際のガス流量を適切に制御することにより、揮発性汚染物質の揮散を抑制した上で、酸素（源）含有ガスを、汚染領域に均一に行き渡らせることができる。
この結果、有機化合物で汚染された土壌又は地下水に、酸素（源）含有ガス、更には窒素源やリン源を注入することにより有機化合物の生物分解を促進して、汚染土壌又は地下水を浄化する方法において、酸素（源）含有ガスを汚染領域に均一に行き渡らせ、汚染領域全体を均等に効率的に浄化処理することが可能となる。また、揮発汚染物質の揮発量を抑えることができるため、揮発したガスの吸引処理を軽減することができ、吸引したガスの浄化処理のための活性炭の交換頻度を低減して処理コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例３〜５及び比較例２〜５の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の汚染土壌又は地下水の浄化方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
本発明の汚染土壌又は地下水の浄化方法は、有機化合物で汚染された土壌又は地下水に、酸素（源）含有ガス、更に必要に応じて窒素源やリン源などを供給することにより有機化合物の生物分解を促進して、汚染土壌又は地下水を浄化する方法において、酸素（源）含有ガスを１０〜３０Ｌ／ｍｉｎというガス流量で土壌中に注入することにより、酸素（源）含有ガスを汚染領域に均一に行き渡らせると共に揮発性汚染物質の揮散を抑制するものである。
【００２３】
本発明で浄化対象とする有機化合物とは、油やＢＴＥＸ（ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン）や多環芳香族のほか、トリクロロエチレンなどの塩素化エチレン類やＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）類、ダイオキシン類などの有機塩素系化合物が挙げられ、汚染土壌又は地下水中には、これらの２種以上が含まれていても良い。
【００２４】
また、本発明で汚染土壌に注入する酸素（源）含有ガスとは、空気、純酸素、オゾン等の酸素源や、これらの混合ガスが挙げられる。これらのガスには亜酸化窒素などの窒素源、トリエチルリン酸などのリン源が含まれていても良い。また、これら窒素源やリン源は、酸素（源）含有ガスには別に、液体で汚染土壌又は地下水に注入しても良い。
【００２５】
注入ガス流量が１０Ｌ／ｍｉｎ未満では、注入したガスを十分に汚染土壌中に浸透させることができず、また、酸素注入量が不足することにより、生物分解の活性化効果を十分に得ることができない場合がある。また、この注入ガス流量が３０Ｌ／ｍｉｎを超えると、前述のガスの短絡現象が起き、汚染領域に酸素（源）含有ガスを十分に均一に行き渡らせることができない場合がある。酸素（源）含有ガスの注入ガス流量は特に１５〜２５Ｌ／ｍｉｎとすることが好ましい。
【００２６】
また、この汚染土壌への酸素（源）含有ガスの供給圧力は、汚染状況やその他の処理条件等によっても異なるが、１０〜１００ｋＰａ程度、特に２０〜５０ｋＰａ程度とすることが好ましい。
【００２７】
このような酸素（源）含有ガスの注入ガス流量、供給圧力は、酸素（源）含有ガスの注入ポンプの設定圧力を調節することにより制御することができる。
なお、このガス流量の制御は、例えば、ガス注入井戸における酸素（源）含有ガスの注入ガス流量を実測して、この測定値に基づいて行っても良く、注入条件と汚染土壌の土質の特性値を基に理論計算を行い、この計算値に基づいて制御しても良い。
【００２８】
本発明の汚染土壌又は地下水の浄化方法は、酸素（源）含有ガスのガス流量を１０〜３０Ｌ／ｍｉｎとすること以外は、通常の原位置浄化方法の操作を採用して行うことができるが、例えば、以下のような工夫を行うことにより、より一層効率的な浄化処理を行える。
【００２９】
（１）  酸素（源）含有ガスのガス流量と平面方向の酸素（源）含有ガスの影響範囲は比例するため、１０〜３０Ｌ／ｍｉｎのガス流量で酸素（源）含有ガスを注入し、このガス注入を所定時間行った後、ガス注入を行った領域における揮発性汚染物質が分解され、その揮散の可能性がなくなった場合には、ガス流量を高め、酸素（源）含有ガスの供給領域の拡大を図る。
この場合、ガス流量を高めたことにより、新たに浄化対象となった領域のガス流量が１０〜３０Ｌ／ｍｉｎとなるようにガス流量を制御することにより、新たな浄化対象における揮散性汚染物質の揮散やガスの短絡現象を防止することができる。
【００３０】
（２）  ガス注入井戸を複数本設置して、ガス流量１０〜３０Ｌ／ｍｉｎで処理する領域が互いに重なるようにすることにより、同時期に広範な領域を浄化する。
【００３１】
なお、酸素（源）含有ガスの注入のために設けるガス注入井戸は、垂直井戸であっても水平井戸であっても良い。
【実施例】
【００３２】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３３】
［実施例１，２、比較例１：模擬土壌を用いた油揮発試験］
低流量で土壌中に空気を注入することにより、油の揮発量を抑えることができることを確認するため、土壌への空気注入試験を実施した。
【００３４】
油で汚染させた模擬土壌（ＴＰＨ濃度１０，０００ｍｇ／ｋｇ）を詰めたカラム（内径１０センチ、長さ２０センチ）に、表１に示すガス流量及び供給圧力で空気を吹き込み、１日後の残存ＴＰＨ濃度をＧＣ−ＦＩＤ法により測定した。
また、残存ＴＰＨ濃度と模擬土壌のＴＰＨ濃度から揮発分（｛（模擬土壌のＴＰＨ濃度−残留ＴＰＨ濃度）／模擬土壌のＴＰＨ濃度｝×１００）を算出し、これらの結果を表１に示した。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
表１より、注入ガス流量１００Ｌ／ｍｉｎでは（比較例１）、残存ＴＰＨ濃度８，０００ｍｇ／ｋｇ以下であり、添加した油の２０％以上が揮発することが確認された。一方、注入ガス流量３０Ｌ／ｍｉｎ以下では（実施例１，２）、残存ＴＰＨ濃度９，８００ｍｇ／ｋｇ以上、揮発分は添加した油の２％以下であることから、低流量で空気を注入したことで、油の揮発量を１０分の１以下に低減できることが確認された。
【００３７】
［実施例３〜５、比較例２〜５：模擬土壌を用いた空気注入試験］
低ガス流量で土壌中に空気を注入することにより、土壌中に空気が均一に行き渡り、油分解が促進されることを確認するために、土壌への空気注入試験を実施した。なお、ここでは揮発の影響を排除するため、油としてヘキサデカンを用いた。
【００３８】
ヘキサデカンで汚染させた模擬土壌（ＴＰＨ濃度３，０００ｍｇ／ｋｇ）をカラム（内径１０センチ、長さ２０センチ）に詰め、さらに油分解微生物を所定濃度含む水溶液を入れた。ここへ、注入ガス流量を変えて、それぞれ空気を注入し、空気注入開始から１ヶ月後における土壌中のヘキサデカン残存量をＴＰＨ濃度としてＧＣ−ＦＩＤ法により測定した。
結果を図１に示す。
【００３９】
図１より、空気注入流量が１０〜３０Ｌ／ｍｉｎの範囲では残存ＴＰＨ濃度が非常に少ないことが確認された。空気注入流量が１０Ｌ／ｍｉｎより少ないと供給する空気量が不足していたと考えられ、空気注入流量が３０Ｌ／ｍｉｎを超えると土壌中に空気が通る部分と通らない部分が形成され、空気が十分に行き渡らないために、局所的にしか分解されなかったと考えられ、いずれの場合も残存ＴＰＨ濃度が高くなる。
【００４０】
以上の結果から、空気注入流量が１０〜３０Ｌ／ｍｉｎとなるように、空気を注入することにより、処理ムラなく、効率的に土壌を浄化できることが確認された。
【図１】
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