(57)【要約】【課題】汚染土壌の浄化期間を短縮する。【解決手段】この原位置浄化装置は、汚染物質によって汚染され、地下水位２よりも下部にある汚染域４近傍に設けた注水井６と、上記汚染域４を経由して流れるように注入水を揚水する揚水井７と、上記揚水井７から汲み上げた地下水を浄化する水処理システム８と、上記注入水に弱酸性物質または弱アルカリ性物質を混入する手段を備える。上記混入した物質により、汚染土壌中の重金属等の上記注入水への溶出を促進させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染物質によって汚染され、地下水位よりも下部にある汚染域近傍に注水する注水井を設けるとともに、上記注水井からの注入水が汚染域を経由するように揚水井を設け、上記揚水井から汲み上げた地下水を、水処理システムによって浄化する汚染土壌の原位置浄化装置において、上記注入水に弱酸性物質または弱アルカリ性物質を混入して、重金属等の上記注入水への溶出を促進させることを特徴とする汚染土壌の原位置浄化方法。
【請求項２】
請求項１に記載した汚染土壌の原位置浄化方法において、上記弱酸性物質として、炭酸、フタル酸、フタル酸塩、リン酸、酒石酸、酒石酸塩、または酢酸のいずれかを用いることにより、ｐＨ値を所定値以内に抑え、そのｐＨ値では溶出しないか或いは溶出し難い汚染物質の上記注入水への溶出を抑制することを特徴とする汚染土壌の原位置浄化方法。
【請求項３】
請求項１に記載した汚染土壌の原位置浄化方法において、上記弱アルカリ性物質として、炭酸塩、リン酸塩、または酢酸塩のいずれかを用いることにより、ｐＨ値を所定値以内に抑え、そのｐＨ値では溶出しないか或いは溶出し難い汚染物質の上記注入水への溶出を抑制することを特徴とする汚染土壌の原位置浄化方法。
【請求項４】
汚染物質によって汚染され、地下水位よりも下部にある汚染域近傍に注水する注水井を設けるとともに、上記注水井からの注入水が汚染域を経由するように揚水井を設け、上記揚水井から汲み上げた地下水を、水処理システムによって浄化する汚染土壌の原位置浄化装置において、上記注入水に弱酸性物質または弱アルカリ性物質を混入して、重金属等の上記注入水への溶出を促進させることを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装置。
【請求項５】
請求項１に記載した汚染土壌の原位置浄化装置において、上記弱酸性物質として、炭酸、フタル酸、フタル酸塩、リン酸、酒石酸、酒石酸塩、または酢酸のいずれかを用いることにより、ｐＨ値を所定値以内に抑え、そのｐＨ値では溶出しないか或いは溶出し難い汚染物質の上記注入水への溶出を抑制することを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装置。
【請求項６】
請求項１に記載した汚染土壌の原位置浄化装置において、上記弱アルカリ性物質として、炭酸塩、リン酸塩、または酢酸塩のいずれかを用いることにより、ｐＨ値を所定値以内に抑え、そのｐＨ値では溶出しないか或いは溶出し難い汚染物質の上記注入水への溶出を抑制することを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は汚染土壌の原位置浄化方法及び浄化装置に関し、より詳細には、ｐＨ値が中性値では溶出が遅い重金属等の溶出を促進させるとともに、ｐＨ値を所定値以内に抑えて、そのｐＨ値では溶出し難い汚染物質の溶出を抑制して、汚染土壌の浄化期間を短縮することを可能にした汚染土壌の原位置浄化方法及び浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物の不法投棄現場、埋立処分場、または廃棄物によって汚染された土壌や地下水汚染現場の浄化方法には、汚染土壌を掘削撤去して良質土により埋め戻す置換法と、例えば、汚染土壌の周囲に所要数の井戸を掘削して汚染された地下水をポンプで汲み上げ浄化する原位置浄化方法がある。置換法は、汚染域の深度が浅い場合には有効な手段となるが、汚染域の深度が深くなる（例えば深度が１０ｍ程度）と、掘削量が膨大になりコスト高となる。従って、汚染域の深度が深く、汚染域が地下水位よりも下部の帯水層にある場合には、上記のような原位置浄化方法が特に有効となるが、もちろん深度が浅い場合にも原位置浄化方法は適用できる。
【０００３】
特許文献ではないが、従来の原位置浄化装置を図２に示す。透水層１の地下水位２の下部に有る帯水層３には、廃棄物または汚染土壌からなる汚染域４が含まれている。透水層１の下部に有る難透水層（不透水層とも云う）５の標高を測定し、難透水層５の標高の高い側に所要数の注水井６を掘削して水を注入する。この注入水は標高の低い側に流れ、汚染域４を通過する際に、汚染域４から汚染物質を溶出する。難透水層５の標高の低い側に所要数の揚水井７を掘削し、汚染物質が溶出した汚染水をポンプ７Ａで地上に汲み上げ、水処理システム８で汚染物質を除去し、汚染物質が除去された処理水を、再び注水井６に注入し循環している。注水井６および揚水井７には、汚染域４の深度に対応する深さ位置に、編目状のスクリーン６Ｂ、７Ｂが設けられている。スクリーン６Ｂは、注入水を汚染域４近傍の土壌中に吐出するとともに、土壌が注水井６に侵入しないようにしている。また、スクリーン７Ｂは、汚染水を揚水井７に吸入するとともに、土壌が揚水井７に侵入しないようにしている。地下水及び注入水の標高差による自然な流れは期待できなくなるが、汚染域４、注水井６および揚水井７を囲む汚染土壌の外周を、難透水層５に達する深度の止水壁９、９で包囲し、地表面を表面遮水工１０で覆うことで、汚染物質の周囲への漏出、及び雨水等の土壌中への浸透を防止することもある。
【０００４】
また、米国特許第４，４３５，２９２号（特許文献１）に示された原位置浄化方法は、注水井から高圧で注水し、揚水井から高い真空で汚染水を排出して、水処理システムで汚染物質を除去するようにしたものである。この従来技術は、処理水を循環使用することにより、注入する清浄水の使用量を削減するとともに、注入媒体として、溶剤、窒素等の不活性ガス、または、汚染物質を酸化する反応性ガスを使用することによって、浄化することもできると記載されている。
【０００５】
また、特開平１１−９０４１０号（特許文献２）に示された原位置浄化方法は、地下水位より上部にある汚染域を浄化対象としたものである。注水井の透水孔及び揚水井の吸引孔ともに地下水位より上部に配置した技術と、揚水井の吸引孔だけを地下水位の直下に配置した技術が示されている。注水井に注入する注入媒体として、加熱した水、加熱した空気、酸性溶液、アルカリ性溶液、界面活性剤、有機溶剤を使用できると記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第４，４３５，２９２号明細書
【特許文献２】
特開平１１−９０４１０号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図２及び特許文献１に示す従来技術のように、注入媒体として、水、溶媒、窒素等の不活性ガス、または汚染物質を酸化する反応性ガスを使用する方法では、中性付近のｐＨ値では溶出速度が遅い砒素、鉛、カドミウム等の重金属等は、注入水への溶出速度が遅いため、浄化期間が長期化する不具合があった。
【０００８】
また、特許文献２に示す従来技術は、地下水位より上部にある汚染域を浄化対象としたものであり、注水井のスクリーンが地下水位より上部に配置されているため、地下水流による汚染物質の洗浄効果が期待できず、注水井から注入された注入水だけの洗浄効果となるため、浄化期間を短縮するためには、大量の注入水を供給する必要がある。また、注入水の通り道にある汚染物しか洗浄できないため、通り道以外の汚染物の洗浄が不完全になる恐れがある。
【０００９】
さらに、廃棄物中に転炉スラグが含まれていると、転炉スラグ中の酸化カルシウム（ＣａＯ）が水に溶出し、汚染域の地下水および注入水のｐＨ値が１２前後のアルカリ性になることがある。そのため、本来中性では安定なシアン等の汚染物質が溶出する不具合が生じるが、この不具合に対する対策については、上記従来技術には記載されていない。
【００１０】
また、本発明者らは、図３のグラフに示すように、ｐＨ値と重金属等の溶出量の関係を求める実験を行った。この実験結果に示すように、ｐＨ値が４．０以下または９．０以上になると、重金属等の溶出量が急激に増大することが解った、
【００１１】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、中性付近のｐＨ値では溶出が遅い重金属等の溶出を促進する添加剤を混入した注入水を、地下水位よりも下部にある汚染域に注入することにより、注入水と地下水の相乗効果によって、汚染物質の溶出を促進させ、汚染土壌の浄化期間を短縮することである。また、ｐＨ値を所定値、例えば４．０〜９．０の範囲で特定の値に調整する添加剤を混入した注入水を地下水位よりも下部にある汚染域に注入することによって、ｐＨ値を人工的に変動させ、この範囲で溶出する重金属等を予め溶出させておく。これにより、本来中性では安定な汚染物質が、自然的なｐＨ値の変動によっていつまでも溶出し続けることを抑制し、汚染土壌の浄化期間を短縮することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、汚染物質によって汚染され、地下水位よりも下部にある汚染域近傍に注水する注水井を設けるとともに、上記注水井からの注入水が汚染域を経由するように揚水井を設け、上記揚水井から汲み上げた地下水を、水処理システムによって浄化する汚染土壌の原位置浄化装置において、上記注入水に弱酸性物質または弱アルカリ性物質を混入して、重金属等の上記注入水への溶出を促進させることを特徴とする汚染土壌の原位置浄化方法である。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載した汚染土壌の原位置浄化方法において、上記弱酸性物質として、炭酸、フタル酸、フタル酸塩、リン酸、酒石酸、酒石酸塩、または酢酸のいずれかを用いることにより、ｐＨ値を所定値以内に抑え、そのｐＨ値では溶出しないか或いは溶出し難い汚染物質の上記注入水への溶出を抑制することを特徴とする汚染土壌の原位置浄化方法である。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１に記載した汚染土壌の原位置浄化方法において、上記弱アルカリ性物質として、炭酸塩、リン酸塩、または酢酸塩のいずれかを用いることにより、ｐＨ値を所定値以内に抑え、そのｐＨ値では溶出しないか或いは溶出し難い汚染物質の上記注入水への溶出を抑制することを特徴とする汚染土壌の原位置浄化方法である。
【００１５】
請求項４の発明は、汚染物質によって汚染され、地下水位よりも下部にある汚染域近傍に注水する注水井を設けるとともに、上記注水井からの注入水が汚染域を経由するように揚水井を設け、上記揚水井から汲み上げた地下水を、水処理システムによって浄化する汚染土壌の原位置浄化装置において、上記注入水に弱酸性物質または弱アルカリ性物質を混入して、重金属等の上記注入水への溶出を促進させることを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装置である。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１に記載した汚染土壌の原位置浄化装置において、上記弱酸性物質として、炭酸、フタル酸、フタル酸塩、リン酸、酒石酸、酒石酸塩、または酢酸のいずれかを用いることにより、ｐＨ値を所定値以内に抑え、そのｐＨ値では溶出しないか或いは溶出し難い汚染物質の上記注入水への溶出を抑制することを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装置である。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項１に記載した汚染土壌の原位置浄化装置において、上記弱アルカリ性物質として、炭酸塩、リン酸塩、または酢酸塩のいずれかを用いることにより、ｐＨ値を所定値以内に抑え、そのｐＨ値では溶出しないか或いは溶出し難い汚染物質の上記注入水への溶出を抑制することを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装置である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、前記従来装置と同等部分については同一符号を付けて説明する。図１は、本発明の汚染土壌の原位置浄化装置の施工例を示す土壌の鉛直断面図である。
【００１９】
透水層１の地下水位２の下部にある帯水層３には、廃棄物または汚染土壌からなる汚染域４が含まれている。汚染域４は、地表から１０ｍ程度の深度に形成されている。透水層１は、透水係数が１０  − ２  〜１０− ４ ｃｍ／秒程度の、比較的地下水の流速が早い砂質土からなる層である。透水層１の下部に有る難透水層
（不透水層とも云う）５の標高を測定し、難透水層５の標高の高い側に所要数の注水井６を掘削し、この注水井６に水を注入する。難透水層５は、透水係数が１０−  ６〜１０−  ７ｃｍ／秒程度の、沖積粘土層又は洪積粘土層からなる層であ
る。難透水層５の標高の低い側に所要数の揚水井７を掘削し、汚染物質が溶出した汚染水を揚水井７を通してポンプで地上に汲み上げ、地上に設置した水処理システム８で、汚染水から汚染物質を除去する。
【００２０】
注水井６および揚水井７には、汚染域４の深度に対応する深さ位置に、編目状のスクリーン６Ｂおよび７Ｂが設けられている。スクリーン６Ｂは、注入水を汚染域４近傍の土壌中に吐出するとともに、土壌が注水井６に侵入しないようにしている。また、スクリーン７Ｂは、汚染水を揚水井７に吸入するとともに、土壌が揚水井７に侵入しないようにしている。地下水及び注入水の標高差による自然な流れは期待できなくなるが、汚染域４、注水井６、揚水井７を囲む汚染土壌の外周を、難透水層５に達する深度の止水壁９、９で包囲し、地表面を表面遮水工１０で覆うことで、汚染物質の周囲への漏出、及び雨水等の土壌中への浸透を防止できる。
【００２１】
中性のｐＨ値では溶出速度が遅い砒素、鉛、カドミウム等の重金属等に対して、注入水に弱酸性または弱アルカリ性物質を混入し、注入水への溶出を促進させる。
上記弱酸性物質として、炭酸、フタル酸、フタル酸塩、リン酸、酒石酸、酒石酸塩、または酢酸を用いることにより、ｐＨ値の低下を例えば４．０〜７．０の範囲で特定の値に調整し、それより低いｐＨ域での汚染物質の上記注入水への溶出を抑制することができる。また、上記弱アルカリ性物質として、炭酸塩、リン酸塩、または酢酸塩を用いることにより、ｐＨ値の上昇を例えば７．０〜９．０の範囲で特定の値に調整し、それより高いｐＨ域での汚染物質の上記注入水への溶出を抑制することができる。
【００２２】
従って、これらの添加剤が混入された注入水、および帯水層３を流れる地下水が、標高の低い側に流れ、汚染域４を通過する際に、汚染域４の廃棄物または土壌粒子に吸着した汚染物質が、上記した添加剤の作用により、容易に注入水および地下水に溶出する。帯水層３にある廃棄物または土壌粒子は、地下水と充分なじんでいるため、注入水および地下水は、廃棄物または土壌粒子の隙間をくまなく流れる。したがって、注入水に混入した上記添加剤は、地下水、廃棄物や土壌粒子にしみこんだ水にも混入し、汚染物質の溶出が汚染域４の全体にわたって迅速に行われる。この汚染物質が溶出した汚染水が、揚水井７から地上に汲み上げられる。水処理システム８で汚染物質が除去された処理水は、再び注水井６に注入し循環して使用する。この循環を継続することにより、汚染域４の浄化が進行する。処理水は放流し、注水井６から清浄水を注水しても良い。このように、地下水流も利用して汚染物質を洗い流すので、汚染物質の浄化期間が短縮され、注入水の供給量も節約できるため経済的である。さらに、上記した添加剤の作用により、本来中性では安定な汚染物質が、地下水および注入水に溶出し、汚染物質の浄化期間が短縮される。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１及び４の発明によれば、中性のｐＨ値では溶出が遅い重金属の溶出を促進する添加剤を混入した注入水を、地下水位よりも下部にある汚染域に注入することにより、注入水と地下水の相乗効果によって、汚染物質の溶出を促進させ、汚染土壌の浄化期間を短縮することができる。
請求項２、３、５、６の発明によれば、ｐＨ値を中性付近の４．０〜９．０の範囲でコントロールする添加剤を混入した注入水を、地下水位よりも下部にある汚染域に注入することによって、予めこの範囲で溶出する汚染物質を溶出させておき、本来中性では安定な汚染物質が、自然的なｐＨ値の変動によっていつまでも溶出し続けることを抑制し、汚染土壌の浄化期間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚染土壌の原位置浄化装置の施工例を示す土壌の鉛直断面図である。
【図２】従来の汚染土壌の原位置浄化装置の施工例を示す土壌の鉛直断面図である。
【図３】ｐＨ値と重金属等の溶出量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…透水層、２…地下水位、３…帯水層、４…汚染域、５…難透水層、６…注水井、７…揚水井、８…水処理システム、９…止水壁、１０…表面遮水工。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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