(57)【要約】【課題】水とエアーを高圧噴射して効率よく汚染土壌を排出すると共に、この排出した空間部にスラリー状置換埋設物質を噴射して置換し、汚染土壌の浄化を効率よく且つ安価に行なう噴射管およびこれを用いた汚染土壌改良方法を提供するものである。【解決手段】水３０とエアー３１およびスラリー状竹炭粉１６Ａを噴射するノズル１０、１１、１３を設けた噴射管２を、回転させながらこの先端に突設した穿孔ビット１４で土を掻き取って汚染土壌３２に達するまで挿入した後、噴射管２を回転させながら引き上げて、ノズル１０、１１から水３０とエアー３１を噴射して土壌を攪拌し、スラリー状になった汚染土壌３２Ａを孔２７と噴射管２との間の隙間から地上に排出すると共に、下方に設けた置換埋設物質ノズル１３からスラリー状竹炭粉１６Ａを噴射して、排出した土壌の空間部にスラリー状竹炭粉１６Ａを埋設するものである。【選択図】　　図１
2004074102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水とエアーおよびスラリー状置換埋設物質をそれぞれ別個に供給する三重管の先端に噴射部を設け、この噴射部の側面に、水を高圧噴射する高圧水ノズルと、エアーを高圧噴射するエアーノズルとを近接して設け、この下方の先端部に、スラリー状置換埋設物質を噴射する置換埋設物質ノズルを設けると共に、先端部に複数個の穿孔ビットを突設したことを特徴とする噴射管。
【請求項２】
噴射部の側面に設けた、高圧水ノズルと、エアーノズルを複数個設けたことを特徴とする請求項１記載の噴射管。
【請求項３】
置換埋設物質ノズルを、斜め下方に噴射するように噴射部の先端部に設けたことを特徴とする請求項１記載の噴射管。
【請求項４】
請求項１記載の噴射管を回転させながら穿孔ビットで穿孔して汚染土壌に達するまで地中に挿入した後、噴射管を回転させて引上げながら、噴射ノズルから水とエアーを噴射して汚染土壌を攪拌し、スラリー状になった汚染土壌を孔と噴射管との間から地上に排出すると共に、水とエアーの噴射ノズルより下方に設けた置換埋設物質噴射ノズルからスラリー状置換埋設物質を噴射して、排出した汚染土壌の空間部にスラリー状置換埋設物質を埋設することを特徴とする汚染土壌改良方法。
【請求項５】
スラリー状置換埋設物質として、竹炭または木炭もしくは活性炭などの炭化吸着剤の微粉を水に混和したスラリー状炭化吸着剤を用いることを特徴とする請求項４記載の汚染土壌改良方法。
【請求項６】
請求項４において地上に排出されたスラリー状汚染土壌を、更にタンク内に送って、ここでエアーを噴射してエアーバブリングを行ない、土壌に含まれる汚染ガスを大気中に放出して除去することを特徴とする汚染土壌改良方法。
【請求項７】
エアーバブリングするタンクが、スラリー状汚染土壌をタンク内に吸引する真空ポンプと、タンク内にエアー噴射装置を備えたバキューム車に取付けられていることを特徴とする請求項６記載の汚染土壌改良方法。
【請求項８】
請求項７においてエアーバブリングにより汚染土壌に含まれる汚染ガスを放出して除去したスラリー状土壌を、更にマッドスクリーンに通して、固形物を除去することを特徴とする汚染土壌改良方法。
【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改良に用いる噴射管とこれを用いた汚染土壌改良方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、工場地帯やガソリンスタンド、クリーニング工場等の跡地にビルやマンションなどを建設する場合、跡地に精密部品の洗浄などに用いられたトリクロロエチレンやテトラクロロエチレン、ベンゼン等の発ガン性物質が、適正に廃棄されずに地下へ浸透して土壌や地下水が汚染されていることが表面化してきた。
【０００３】
このようにトリクロロエチレン等の化学物質により土壌が汚染されている場所は全国で４４万ケ所以上もあるといわれ、これらの跡地を再利用する場合に、汚染された土壌を浄化する必要がある。この土壌浄化方法としては、特開２００２−２１９４４４に示されているように、汚染土壌を掘り出してこれを焼却し、含有している汚染物質を除去してから埋戻す方法や、特開平７−３１９５５に示すようにセメントスラリーを高圧噴射攪拌置換工法によって、汚染土壌を固化させて汚染部質を不溶化させる方法が採られている。
【０００４】
しかしながら、汚染土壌を掘り出して焼却しから埋戻す方法は、建物に近接している場所では採用できず、また作業も大掛かりとなるので処理コストが高くなる問題がある。またセメントスラリーの高圧噴射攪拌置換工法では、地中に固化した大量のセメント層が埋設された状態となるので、地下水がセメント成分により汚染され、地下水脈を遮断したり地盤沈下などの問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題を改善し、水とエアーを高圧噴射して効率よく汚染土壌を排出すると共に、この排出した空間部にスラリー状置換埋設物質を噴射して置換し、汚染土壌の浄化を効率よく且つ安価に行なうことができる噴射管およびこれを用いた汚染土壌改良方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の噴射管は、水とエアーおよびスラリー状置換埋設物質をそれぞれ別個に供給する三重管の先端に噴射部を設け、この噴射部の側面に、水を高圧噴射する高圧水ノズルと、エアーを高圧噴射するエアーノズルとを近接して設け、この下方の先端部に、スラリー状置換埋設物質を噴射する置換埋設物質ノズルを設けると共に、先端部に複数個の穿孔ビットを突設したことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２記載の噴射管は、噴射部の側面に設けた、高圧水ノズルと、エアーノズルを複数個設けたことを特徴とするものである。また請求項３記載の噴射管は、置換埋設物質ノズルを、斜め下方に噴射するように噴射部の先端部に設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項４記載の汚染土壌改良方法は、請求項１記載の噴射管を回転させながら穿孔ビットで穿孔して汚染土壌に達するまで地中に挿入した後、噴射管を回転させて引上げながら、噴射ノズルから水とエアーを噴射して汚染土壌を攪拌し、スラリー状になった汚染土壌を孔と噴射管との間から地上に排出すると共に、水とエアーの噴射ノズルより下方に設けた置換埋設物質噴射ノズルからスラリー状置換埋設物質を噴射して、排出した汚染土壌の空間部にスラリー状置換埋設物質を埋設することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項５記載の汚染土壌改良方法は、スラリー状置換埋設物質として、竹炭または木炭もしくは活性炭などの炭化吸着剤の微粉を水に混和したスラリー状炭化吸着剤を用いることを特徴とするものである。請求項６記載の汚染土壌改良方法は、請求項４において地上に排出されたスラリー状汚染土壌を、更にタンク内に送って、ここでエアーを噴射してエアーバブリングを行ない、土壌に含まれる汚染ガスを大気中に放出して除去することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項７記載の汚染土壌改良方法は、エアーバブリングするタンクが、スラリー状汚染土壌をタンク内に吸引する真空ポンプと、タンク内にエアー噴射装置を備えたバキューム車に取付けられていることを特徴とするものである。請求項８記載の汚染土壌改良方法は、請求項７においてエアーバブリングにより汚染土壌に含まれる汚染ガスを放出して除去したスラリー状土壌を、更にマッドスクリーンに通して、固形物を除去することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態を図１ないし図５を参照して詳細に説明する。先ず予め地質調査を行なって汚染されている土壌の範囲を調査する。この調査結果に基づいて、対象地点に図１に示すようにプラント１を設置し、ラフタークレーンで噴射管２を吊り下げて、噴射管２の上部を回転マシーン３に保持する。
【００１２】
噴射管２は、三重管４の先端に噴射部５が設けられている。噴射管２は図２および図３に示すように、通水管６の外側にエアー供給管７が設けられ、外側に置換埋設物質供給管８が設けられた三重管４の先端に噴射部５が接続されている。この噴射部５の側面の２カ所には、前記通水管６に連通する高圧水ノズル１０が設けられ、更にこれを囲むように、前記エアー供給管７に連通するエアーノズル１１が設けられている。
【００１３】
また噴射部５の先端には先端部１２が設けられ、この先端部１２の円錐状先端の側面に、前記埋設物質供給管８に連通する置換埋設物質ノズル１３が斜め下方に傾斜して設けられている。更に先端部１２の先端と側面の外周には、所定の間隔で複数本の穿孔ビット１４が突設されている。
【００１４】
また前記プラント１は、図１に示すように竹炭粉１６を保管するサイロ１７と、スラリープラント１８と、これに隣接する水槽１９と、この内部に設置された水中ポンプ２０と、高圧ポンプ２１、エアーコンプレッサー２２、およびこれらを駆動させる発電機２３とから構成されている。また三重管構造の噴射管２は、上部にスイベル２５を介してプラント１の高圧ポンプ２１とエアーコンプレッサー２２に接続されている。
【００１５】
上記装置により汚染土壌を改良する方法を図１および図４を参照して説明する。先ずプラント１のサイロ１７に竹炭粉１６を投入し、水槽１９に水３０を供給する。次に水３０を水中ポンプ２０でスラリープラント１８に送ると共に、サイロ１７から竹炭粉１６を送って、ここで竹炭粉１６と水３０を攪拌混合してスラリー状竹炭粉１６Ａを製造する。
【００１６】
この状態で回転マシーン３に保持した噴射管２を回転させていくと、噴射部５の先端部外周に突設した複数本の穿孔ビット１４が回転して土壌を掻き取り、地中に孔２７を穿孔しながら汚染土壌３２の下部に達するまで噴射部５を挿入する。噴射部５が汚染土壌３２の下部に達したら、噴射管２を少しずつ引上げながら、プラント１の高圧ポンプ２１からの水３０と、エアーコンプレッサー２２からのエアー３１を三重管４に供給する。
【００１７】
水３０は三重管４の中央の通水管６を通って、噴射部５の高圧水ノズル１０から地中に噴射される。またエアー３１は三重管４の中間のエアー供給管７を通って、噴射部５のエアーノズル１１から地中に噴射される。エアーノズル１１は高圧水ノズル１０を囲むように取付けられているので、高圧の水３０とエアー３１が回転しながら同時に噴射されて、周囲の汚染土壌３２を攪拌し、これをスラリー状にする。スラリー状汚染土壌３２Ａは孔２７と噴射管２との間の隙間を通って地上に排出される。
【００１８】
この時、高圧水ノズル１０とエアーノズル１１から例えば圧力４００Ｋｇで毎分７トンの水３０を噴射する。この水３０とエアー３１をノズル１０、１１を回転させながら高圧噴射すると直径２ｍ程度の範囲まで攪拌される。
【００１９】
一方、プラント１で製造されたスラリー状竹炭粉１６Ａは三重管４の置換埋設物質供給管８を通って、噴射部５の先端部１２に設けた置換埋設物質ノズル１３から地中に斜め下方に向けて噴射される。置換埋設物質ノズル１３からスラリー状竹炭粉１６Ａを噴射すると、周囲のスラリー状汚染土壌３２Ａは、孔２７と噴射管２との間の隙間を通って地上に排出され、ここにスラリー状竹炭粉１６Ａが充填されていく。この場合、スラリー状竹炭粉１６Ａは例えば、圧力７０〜２００Ｋｇで毎分１８０リットル程度噴射する。
【００２０】
このように水３０とエアー３１を高圧で噴射して汚染土壌３２を攪拌し、この下方でスラリー状竹炭粉１６Ａを噴射して置換しながら図５に示すように噴射管２を引き上げていく。置換埋設物質ノズル１３は先端部１２の先端側に、斜め下方に傾斜して設けられているので、スラリー状竹炭粉１６Ａは、効率よくスラリー状汚染土壌３２Ａを上方に押出しながら置換していく。
【００２１】
この場合、噴射管２の回転速度は１分間に６回程度で、引き上げ速度は１分間に２．５ｃｍ程度が好ましい。この結果、地中の汚染土壌３２は、スラリー状汚染土壌３２Ａとなって外部に排出され、排出された部分はスラリー状竹炭粉１６Ａに置換され、水分が抜けると竹炭層となって土壌が改良される。この装置により汚染土壌を改良する過程は図４に示すようになる。
【００２２】
竹炭粉１６は、トリクロロエチレンなどの化学物質を吸着する能力に優れ、これが地中に存在すると、地中に残留する化学物質を吸着して土壌を浄化することができる。また地下水が竹炭層を通過すると、ここで各種の有害物質が吸着され、地下水を浄化する作用もあり、従来のセメントスラリーを固化させる工法のように地下水の汚染がない。更に竹炭層は透水性が優れているので地下水脈を遮断する恐れがなく、またセメントに比べて安価であり施工費用を安くすることもできる。
【００２３】
また孔２７から排出されたスラリー状汚染土壌３２Ａはバキューム車３４で処理施設に運搬し、ここで有害物質を除去して再利用する。なおスラリー状汚染土壌３２Ａは攪拌過程で、噴射したスラリー状竹炭粉１６Ａが一部混合するので、排出されたスラリー状汚染土壌３２Ａには竹炭粉１６が含まれており、この吸着作用により、後処理も容易となる。
【００２４】
図６は本発明の他の実施の形態を示すもので、噴射管２を引き上げながら汚染土壌３２を攪拌する過程で、置換埋設物質ノズル１３からスラリー状竹炭粉１６Ａとセメントスラリー３５を交互に噴射し、スラリー状竹炭粉１６Ａを層状に形成したものである。これはセメントスラリー３５が固化して地盤強度が増すと共に、透水性のある竹炭層が交互に層状に形成されているので、地下水脈を遮断することがない。なおこの場合、セメントスラリー３５の代わりにスラリー状土壌を噴射しても良い。
【００２５】
図７は本発明の異なる他の実施の形態を示すもので、バキューム車３４のタンク３７内にエアー噴出装置３８を設け、このタンク３７の底部に真空ポンプ３９を接続し、更にこの排気側に活性炭４１を設けたものである。この装置では、真空ポンプ３９によりタンク３７の底部から吸引すると、タンク３７内が減圧状態となって、ここに接続したホース４０から、地上に排出されたスラリー状汚染土壌３２Ａを吸引して、タンク３７内に導く。
【００２６】
ここでエアー噴出装置３８からエアーを噴出して、吸引したスラリー状汚染土壌３２Ａをエアーバブリング（ばっ気）すると、スラリー状汚染土壌３２Ａに含まれている揮発性のトリクロロエチレンなどの化学物質が放出される。また放出されたガス状の化学物質は、更に活性炭４１で吸着除去され、無害化されて大気中に放出される。
【００２７】
従ってこのバキューム車３４を現場に持ち込んで、排出されたスラリー状汚染土壌３２Ａをその場で浄化処理することができる。この場合、浄化したスラリー状土壤をスラリー状竹炭粉１６Ａに混ぜて置換埋設物質ノズル１３から噴射して地中に戻して再利用することもできる。なおトリクロロエチレンとテトラクロロエチレンを含むスラリー状汚染土壌を２０ｍ３　、ばっ気空気量５ｔ／分でエアーバブリングを行ない、その減少状態を測定したところ図８に示すように３０分で、トリクロロエチレンは２３０分の１、テトラクロロエチレンは１２５分の１に急激に減少していた。
【００２８】
図９は本発明の異なる他の実施の形態を示すもので、設置形のエアーバブリングするタンク３７とマッドスクリーン４４を併設したものである。このタンク３７の内部にはエアー噴出装置３８と水中ミキサー４２が設けられ、地上に排出されたスラリー状汚染土壌３２Ａをタンク３７の上部から投入し、ここでエアーバブリングすると共に、水中ミキサー４２で攪拌することにより、更に効率よく揮発性の化学物質が除去される。この場合、水中ミキサー４２は、水流がタンク内壁に向かって衝突しながら循環するように、２台以上配置すると、効率よくエアーバブリングすることができる。
【００２９】
エアーバブリングされたスラリー状汚染土壌３２Ａは、サンドポンプ４３により隣接するマッドスクリーン４４に送られ、ここで固形物が除去されて滑らかなスラリー状となってタンク３７内に流入し、ここで交互に設置した邪魔板４５を通過することにより更に滑らかなスラリー状にすることができる。
【００３０】
なお上記説明では置換埋設物質として、竹炭で形成した炭化吸着剤を用いた場合について説明したが、木炭または活性炭などで形成した炭化吸着剤を用いても良い。また置換埋設物質としては炭化吸着剤に限らず、土壌を用いても良い。この場合、汚染土壌を浄化した後の土壌を置換埋設物質として戻すことにより、排出残土を少なくすることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明に係る請求項１記載の噴射管によれば、水とエアーおよびスラリー状置換埋設物質をそれぞれ別個に供給する三重管の先端に噴射部を設け、この噴射部の側面に、水を高圧噴射する高圧水ノズルと、エアーを高圧噴射するエアーノズルとを近接して設け、この下方の先端部に、スラリー状置換埋設物質を噴射する置換埋設物質ノズルを設けると共に、先端部に複数個の穿孔ビットを突設したので、噴射管を回転させることにより穿孔ビットが土壌を掻き取って穿孔しながら地中に挿入することができ、噴射管を挿入する孔を別個にボーリング機械により穿孔する必要がなく作業性に優れている。
【００３２】
また高圧水ノズルと、エアーノズルを近接して設けたので、同時に噴射することにより周囲の土壌を効率よくスラリー化することができると共に、この下方に設けた置換埋設物質ノズルからスラリー状置換埋設物質を噴射して、効率よく汚染土壌を置換浄化することができる。
【００３３】
また請求項２記載の噴射管によれば、高圧水ノズルと、エアーノズルを複数個設けたので、周囲の土壌を広範囲に亘って効率よくスラリー化することができる。また、請求項３記載の噴射管によれば、置換埋設物質ノズルを、斜め下方に傾斜して設けたので、回転しながらスラリー状置換埋設物質を斜め下方に噴射して、下方から効率よく汚染土壌を置換することができる。
【００３４】
また請求項４記載の汚染土壌改良方法によれば、噴射管を回転させながら引き上げて、噴射ノズルから水とエアーを噴射して土壌を攪拌し、スラリー状になった土壌を孔と噴射管との間から地上に排出すると共に、下方に設けた置換埋設物質ノズルからスラリー状置換埋設物質を噴射して、排出した土壌の空間部にスラリー状置換埋設物質を埋設する、簡易で且つ安価な方法により汚染土壌を浄化することができる。
【００３５】
また請求項５記載の汚染土壌改良方法によれば、スラリー状置換埋設物質として、竹炭または木炭もしくは活性炭などの炭化吸着剤の微粉を水に混和したスラリー状炭化吸着剤を用いて、汚染土壌を炭化層に置き換えることにより、有害物質を吸着させて土壌と水質の浄化を図ると共に、透水性を保持して地下水脈の遮断も防止することができる。
【００３６】
また請求項６記載の汚染土壌改良方法によれば、地上に排出されたスラリー状土壌を、更にタンク内に送って、ここでエアーを噴射してエアーバブリングを行ない、土壌に含まれる揮発性の汚染ガスを効率よく大気中に放出して浄化し、土壤を再利用することができる。
【００３７】
また請求項７記載の汚染土壌改良方法によれば、エアーバブリングするタンクが、スラリー状土壌をタンク内に吸引する真空ポンプとエアー噴射装置を備えたバキューム車に取付けられているので、バキューム車を現場に持ち込んで、揮発性の化学物質を現場で直ちに除去することができる。
【００３８】
また請求項８記載の汚染土壌改良方法によれば、エアーバブリングにより土壌に含まれる汚染ガスを放出して除去したスラリー状土壌を、マッドスクリーンに通して固形物を除去するので、土壌を更に滑らかなスラリー状にして、そのまま地中に埋め戻して再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態による汚染土壌を改良している状態を示す断面図である。
【図２】噴射管の断面図である。
【図３】噴射管の底面図である。
【図４】図１の装置により汚染土壌を改良する方法を工程に従って示すブロック図である。
【図５】図１の状態から噴射管を引上げながら土壌を置換している状態を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態によるスラリー状竹炭粉とセメントスラリーを層状に形成した状態を示す断面図である。
【図７】本発明の異なる他の実施の形態によるタンクにエアー噴出装置を設けたバキューム車を示す側面図である。
【図８】エアーバブリングによるトリクロロエチレンとテトラクロロエチレンの減少状態を示すグラフである。
【図９】本発明の異なる他の実施の形態によるエアー噴出装置を設けたタンクと、これに併設したマッドスクリーンを示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　　プラント
２　　　　噴射管
４　　　　三重管
５　　　　噴射部
６　　　　通水管
７　　　　エアー供給管
８　　　　置換埋設物質供給管
１０　　高圧水ノズル
１１　　エアーノズル
１２　　先端部
１３　　置換埋設物質ノズル
１４　　穿孔ビット
１６　　竹炭粉
１６Ａスラリー状竹炭粉
１８　　スラリープラント
２０　　水中ポンプ
２１　　高圧ポンプ
２２　　エアーコンプレッサー
２７　　孔
３０　　水
３１　　エアー
３２　　汚染土壌
３２Ａスラリー状汚染土壌
３４　　バキューム車
３７　　タンク
３８　　エアー噴出装置
３９　　真空ポンプ
４１　　活性炭
４２　　水中ミキサー
４３　　サンドポンプ
４４　　マッドスクリーン
【図１】
2004074102.tif 000003
【図２】
2004074102.tif 000004
【図３】
2004074102.tif 000005
【図４】
2004074102.tif 000006
【図５】
2004074102.tif 000007
【図６】
2004074102.tif 000008
【図７】
2004074102.tif 000009
【図８】
2004074102.tif 000010
【図９】
2004074102.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月11日(2003.6.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【特許請求の範囲】
【請求項１】水とエアーおよびスラリー状置換埋設物質をそれぞれ別個に供給する三重管の先端に噴射部を設け、この噴射部の側面に、水を高圧噴射する高圧水ノズルと、エアーを高圧噴射するエアーノズルとを近接して設け、この下方の先端部に、スラリー状置換埋設物質を噴射する置換埋設物質ノズルを設けると共に、先端部に複数個の穿孔ビットを突設した噴射管を、回転させながら穿孔ビットで穿孔して汚染土壌に達するまで地中に挿入した後、噴射管を回転させて引上げながら、噴射ノズルから水とエアーを噴射して汚染土壌を攪拌し、スラリー状になった汚染土壌を孔と噴射管との間から地上に排出すると共に、水とエアーの噴射ノズルより下方に設けた置換埋設物質噴射ノズルからスラリー状置換埋設物質を噴射して、排出した汚染土壌の空間部にスラリー状置換埋設物質を埋設することを特徴とする汚染土壌改良方法。
【請求項２】　スラリー状置換埋設物質として、竹炭または木炭もしくは活性炭などの炭化吸着剤の微粉を水に混和したスラリー状炭化吸着剤を用いることを特徴とする請求項１記載の汚染土壌改良方法。
【請求項３】請求項１において地上に排出されたスラリー状汚染土壌を、更にタンク内に送って、ここでエアーを噴射してエアーバブリングを行ない、土壌に含まれる汚染ガスを大気中に放出して除去することを特徴とする汚染土壌改良方法。
【請求項４】　エアーバブリングするタンクが、スラリー状汚染土壌をタンク内に吸引する真空ポンプと、タンク内にエアー噴射装置を備えたバキューム車に取付けられていることを特徴とする請求項３記載の汚染土壌改良方法。
【請求項５】請求項４においてエアーバブリングにより汚染土壌に含まれる汚染ガスを放出して除去したスラリー状土壌を、更にマッドスクリーンに通して、固形物を除去することを特徴とする汚染土壌改良方法。
【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改良方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、工場地帯やガソリンスタンド、クリーニング工場等の跡地にビルやマンションなどを建設する場合、跡地に精密部品の洗浄などに用いられたトリクロロエチレンやテトラクロロエチレン、ベンゼン等の発ガン性物質が、適正に廃棄されずに地下へ浸透して土壌や地下水が汚染されていることが表面化してきた。
【０００３】
このようにトリクロロエチレン等の化学物質により土壌が汚染されている場所は全国で４４万ケ所以上もあるといわれ、これらの跡地を再利用する場合に、汚染された土壌を浄化する必要がある。この土壌浄化方法としては、特開２００２−２１９４４４に示されているように、汚染土壌を掘り出してこれを焼却し、含有している汚染物質を除去してから埋戻す方法や、特開平７−３１９５５に示すようにセメントスラリーを高圧噴射攪拌置換工法によって、汚染土壌を固化させて汚染部質を不溶化させる方法が採られている。
【０００４】
しかしながら、汚染土壌を掘り出して焼却しから埋戻す方法は、建物に近接している場所では採用できず、また作業も大掛かりとなるので処理コストが高くなる問題がある。またセメントスラリーの高圧噴射攪拌置換工法では、地中に固化した大量のセメント層が埋設された状態となるので、地下水がセメント成分により汚染され、地下水脈を遮断したり地盤沈下などの問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題を改善し、水とエアーを高圧噴射して効率よく汚染土壌を排出すると共に、この排出した空間部にスラリー状置換埋設物質を噴射して置換し、汚染土壌の浄化を効率よく且つ安価に行なうことができる汚染土壌改良方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の汚染土壌改良方法は、水とエアーおよびスラリー状置換埋設物質をそれぞれ別個に供給する三重管の先端に噴射部を設け、この噴射部の側面に、水を高圧噴射する高圧水ノズルと、エアーを高圧噴射するエアーノズルとを近接して設け、この下方の先端部に、スラリー状置換埋設物質を噴射する置換埋設物質ノズルを設けると共に、先端部に複数個の穿孔ビットを突設した噴射管を、回転させながら穿孔ビットで穿孔して汚染土壌に達するまで地中に挿入した後、噴射管を回転させて引上げながら、噴射ノズルから水とエアーを噴射して汚染土壌を攪拌し、スラリー状になった汚染土壌を孔と噴射管との間から地上に排出すると共に、水とエアーの噴射ノズルより下方に設けた置換埋設物質噴射ノズルからスラリー状置換埋設物質を噴射して、排出した汚染土壌の空間部にスラリー状置換埋設物質を埋設することを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２記載の汚染土壌改良方法は、スラリー状置換埋設物質として、竹炭または木炭もしくは活性炭などの炭化吸着剤の微粉を水に混和したスラリー状炭化吸着剤を用いることを特徴とするものである。請求項３記載の汚染土壌改良方法は、請求項１において地上に排出されたスラリー状汚染土壌を、更にタンク内に送って、ここでエアーを噴射してエアーバブリングを行ない、土壌に含まれる汚染ガスを大気中に放出して除去することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項４記載の汚染土壌改良方法は、エアーバブリングするタンクが、スラリー状汚染土壌をタンク内に吸引する真空ポンプと、タンク内にエアー噴射装置を備えたバキューム車に取付けられていることを特徴とするものである。請求項５記載の汚染土壌改良方法は、請求項４においてエアーバブリングにより汚染土壌に含まれる汚染ガスを放出して除去したスラリー状土壌を、更にマッドスクリーンに通して、固形物を除去することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態を図１ないし図５を参照して詳細に説明する。先ず予め地質調査を行なって汚染されている土壌の範囲を調査する。この調査結果に基づいて、対象地点に図１に示すようにプラント１を設置し、ラフタークレーンで噴射管２を吊り下げて、噴射管２の上部を回転マシーン３に保持する。
【００１０】
噴射管２は、三重管４の先端に噴射部５が設けられている。噴射管２は図２および図３に示すように、通水管６の外側にエアー供給管７が設けられ、外側に置換埋設物質供給管８が設けられた三重管４の先端に噴射部５が接続されている。この噴射部５の側面の２カ所には、前記通水管６に連通する高圧水ノズル１０が設けられ、更にこれを囲むように、前記エアー供給管７に連通するエアーノズル１１が設けられている。
【００１１】
また噴射部５の先端には先端部１２が設けられ、この先端部１２の円錐状先端の側面に、前記埋設物質供給管８に連通する置換埋設物質ノズル１３が斜め下方に傾斜して設けられている。更に先端部１２の先端と側面の外周には、所定の間隔で複数本の穿孔ビット１４が突設されている。
【００１２】
また前記プラント１は、図１に示すように竹炭粉１６を保管するサイロ１７と、スラリープラント１８と、これに隣接する水槽１９と、この内部に設置された水中ポンプ２０と、高圧ポンプ２１、エアーコンプレッサー２２、およびこれらを駆動させる発電機２３とから構成されている。また三重管構造の噴射管２は、上部にスイベル２５を介してプラント１の高圧ポンプ２１とエアーコンプレッサー２２に接続されている。
【００１３】
上記装置により汚染土壌を改良する方法を図１および図４を参照して説明する。先ずプラント１のサイロ１７に竹炭粉１６を投入し、水槽１９に水３０を供給する。次に水３０を水中ポンプ２０でスラリープラント１８に送ると共に、サイロ１７から竹炭粉１６を送って、ここで竹炭粉１６と水３０を攪拌混合してスラリー状竹炭粉１６Ａを製造する。
【００１４】
この状態で回転マシーン３に保持した噴射管２を回転させていくと、噴射部５の先端部外周に突設した複数本の穿孔ビット１４が回転して土壌を掻き取り、地中に孔２７を穿孔しながら汚染土壌３２の下部に達するまで噴射部５を挿入する。噴射部５が汚染土壌３２の下部に達したら、噴射管２を少しずつ引上げながら、プラント１の高圧ポンプ２１からの水３０と、エアーコンプレッサー２２からのエアー３１を三重管４に供給する。
【００１５】
水３０は三重管４の中央の通水管６を通って、噴射部５の高圧水ノズル１０から地中に噴射される。またエアー３１は三重管４の中間のエアー供給管７を通って、噴射部５のエアーノズル１１から地中に噴射される。エアーノズル１１は高圧水ノズル１０を囲むように取付けられているので、高圧の水３０とエアー３１が回転しながら同時に噴射されて、周囲の汚染土壌３２を攪拌し、これをスラリー状にする。スラリー状汚染土壌３２Ａは孔２７と噴射管２との間の隙間を通って地上に排出される。
【００１６】
この時、高圧水ノズル１０とエアーノズル１１から例えば圧力４００Ｋｇで毎分７トンの水３０を噴射する。この水３０とエアー３１をノズル１０、１１を回転させながら高圧噴射すると直径２ｍ程度の範囲まで攪拌される。
【００１７】
一方、プラント１で製造されたスラリー状竹炭粉１６Ａは三重管４の置換埋設物質供給管８を通って、噴射部５の先端部１２に設けた置換埋設物質ノズル１３から地中に斜め下方に向けて噴射される。置換埋設物質ノズル１３からスラリー状竹炭粉１６Ａを噴射すると、周囲のスラリー状汚染土壌３２Ａは、孔２７と噴射管２との間の隙間を通って地上に排出され、ここにスラリー状竹炭粉１６Ａが充填されていく。この場合、スラリー状竹炭粉１６Ａは例えば、圧力７０〜２００Ｋｇで毎分１８０リットル程度噴射する。
【００１８】
このように水３０とエアー３１を高圧で噴射して汚染土壌３２を攪拌し、この下方でスラリー状竹炭粉１６Ａを噴射して置換しながら図５に示すように噴射管２を引き上げていく。置換埋設物質ノズル１３は先端部１２の先端側に、斜め下方に傾斜して設けられているので、スラリー状竹炭粉１６Ａは、効率よくスラリー状汚染土壌３２Ａを上方に押出しながら置換していく。
【００１９】
この場合、噴射管２の回転速度は１分間に６回程度で、引き上げ速度は１分間に２．５ｃｍ程度が好ましい。この結果、地中の汚染土壌３２は、スラリー状汚染土壌３２Ａとなって外部に排出され、排出された部分はスラリー状竹炭粉１６Ａに置換され、水分が抜けると竹炭層となって土壌が改良される。この装置により汚染土壌を改良する過程は図４に示すようになる。
【００２０】
竹炭粉１６は、トリクロロエチレンなどの化学物質を吸着する能力に優れ、これが地中に存在すると、地中に残留する化学物質を吸着して土壌を浄化することができる。また地下水が竹炭層を通過すると、ここで各種の有害物質が吸着され、地下水を浄化する作用もあり、従来のセメントスラリーを固化させる工法のように地下水の汚染がない。更に竹炭層は透水性が優れているので地下水脈を遮断する恐れがなく、またセメントに比べて安価であり施工費用を安くすることもできる。
【００２１】
また孔２７から排出されたスラリー状汚染土壌３２Ａはバキューム車３４で処理施設に運搬し、ここで有害物質を除去して再利用する。なおスラリー状汚染土壌３２Ａは攪拌過程で、噴射したスラリー状竹炭粉１６Ａが一部混合するので、排出されたスラリー状汚染土壌３２Ａには竹炭粉１６が含まれており、この吸着作用により、後処理も容易となる。
【００２２】
図６は本発明の他の実施の形態を示すもので、噴射管２を引き上げながら汚染土壌３２を攪拌する過程で、置換埋設物質ノズル１３からスラリー状竹炭粉１６Ａとセメントスラリー３５を交互に噴射し、スラリー状竹炭粉１６Ａを層状に形成したものである。これはセメントスラリー３５が固化して地盤強度が増すと共に、透水性のある竹炭層が交互に層状に形成されているので、地下水脈を遮断することがない。なおこの場合、セメントスラリー３５の代わりにスラリー状土壌を噴射しても良い。
【００２３】
図７は本発明の異なる他の実施の形態を示すもので、バキューム車３４のタンク３７内にエアー噴出装置３８を設け、このタンク３７の底部に真空ポンプ３９を接続し、更にこの排気側に活性炭４１を設けたものである。この装置では、真空ポンプ３９によりタンク３７の底部から吸引すると、タンク３７内が減圧状態となって、ここに接続したホース４０から、地上に排出されたスラリー状汚染土壌３２Ａを吸引して、タンク３７内に導く。
【００２４】
ここでエアー噴出装置３８からエアーを噴出して、吸引したスラリー状汚染土壌３２Ａをエアーバブリング（ばっ気）すると、スラリー状汚染土壌３２Ａに含まれている揮発性のトリクロロエチレンなどの化学物質が放出される。また放出されたガス状の化学物質は、更に活性炭４１で吸着除去され、無害化されて大気中に放出される。
【００２５】
従ってこのバキューム車３４を現場に持ち込んで、排出されたスラリー状汚染土壌３２Ａをその場で浄化処理することができる。この場合、浄化したスラリー状土壤をスラリー状竹炭粉１６Ａに混ぜて置換埋設物質ノズル１３から噴射して地中に戻して再利用することもできる。なおトリクロロエチレンとテトラクロロエチレンを含むスラリー状汚染土壌を２０ｍ３　、ばっ気空気量５ｔ／分でエアーバブリングを行ない、その減少状態を測定したところ図８に示すように３０分で、トリクロロエチレンは２３０分の１、テトラクロロエチレンは１２５分の１に急激に減少していた。
【００２６】
図９は本発明の異なる他の実施の形態を示すもので、設置形のエアーバブリングするタンク３７とマッドスクリーン４４を併設したものである。このタンク３７の内部にはエアー噴出装置３８と水中ミキサー４２が設けられ、地上に排出されたスラリー状汚染土壌３２Ａをタンク３７の上部から投入し、ここでエアーバブリングすると共に、水中ミキサー４２で攪拌することにより、更に効率よく揮発性の化学物質が除去される。この場合、水中ミキサー４２は、水流がタンク内壁に向かって衝突しながら循環するように、２台以上配置すると、効率よくエアーバブリングすることができる。
【００２７】
エアーバブリングされたスラリー状汚染土壌３２Ａは、サンドポンプ４３により隣接するマッドスクリーン４４に送られ、ここで固形物が除去されて滑らかなスラリー状となってタンク３７内に流入し、ここで交互に設置した邪魔板４５を通過することにより更に滑らかなスラリー状にすることができる。
【００２８】
なお上記説明では置換埋設物質として、竹炭で形成した炭化吸着剤を用いた場合について説明したが、木炭または活性炭などで形成した炭化吸着剤を用いても良い。また置換埋設物質としては炭化吸着剤に限らず、土壌を用いても良い。この場合、汚染土壌を浄化した後の土壌を置換埋設物質として戻すことにより、排出残土を少なくすることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明に係る請求項１記載の汚染土壌改良方法によれば、噴射管を回転させながら引き上げて、噴射ノズルから水とエアーを噴射して土壌を攪拌し、スラリー状になった土壌を孔と噴射管との間から地上に排出すると共に、下方に設けた置換埋設物質ノズルからスラリー状置換埋設物質を噴射して、排出した土壌の空間部にスラリー状置換埋設物質を埋設する、簡易で且つ安価な方法により汚染土壌を浄化することができる。
【００３０】
また噴射管は、水とエアーおよびスラリー状置換埋設物質をそれぞれ別個に供給する三重管の先端に噴射部を設け、この噴射部の側面に、水を高圧噴射する高圧水ノズルと、エアーを高圧噴射するエアーノズルとを近接して設け、この下方の先端部に、スラリー状置換埋設物質を噴射する置換埋設物質ノズルを設けると共に、先端部に複数個の穿孔ビットを突設したので、噴射管を回転させることにより穿孔ビットが土壌を掻き取って穿孔しながら地中に挿入することができ、噴射管を挿入する孔を別個にボーリング機械により穿孔する必要がなく作業性に優れている。
【００３１】
更に噴射管は、高圧水ノズルと、エアーノズルを近接して設けたので、同時に噴射することにより周囲の土壌を効率よくスラリー化することができると共に、この下方に設けた置換埋設物質ノズルからスラリー状置換埋設物質を噴射して、効率よく汚染土壌を置換浄化することができる。
【００３２】
また請求項２記載の汚染土壌改良方法によれば、スラリー状置換埋設物質として、竹炭または木炭もしくは活性炭などの炭化吸着剤の微粉を水に混和したスラリー状炭化吸着剤を用いて、汚染土壌を炭化層に置き換えることにより、有害物質を吸着させて土壌と水質の浄化を図ると共に、透水性を保持して地下水脈の遮断も防止することができる。
【００３３】
また請求項３記載の汚染土壌改良方法によれば、地上に排出されたスラリー状土壌を、更にタンク内に送って、ここでエアーを噴射してエアーバブリングを行ない、土壌に含まれる揮発性の汚染ガスを効率よく大気中に放出して浄化し、土壤を再利用することができる。
【００３４】
また請求項４記載の汚染土壌改良方法によれば、エアーバブリングするタンクが、スラリー状土壌をタンク内に吸引する真空ポンプとエアー噴射装置を備えたバキューム車に取付けられているので、バキューム車を現場に持ち込んで、揮発性の化学物質を現場で直ちに除去することができる。
【００３５】
また請求項５記載の汚染土壌改良方法によれば、エアーバブリングにより土壌に含まれる汚染ガスを放出して除去したスラリー状土壌を、マッドスクリーンに通して固形物を除去するので、土壌を更に滑らかなスラリー状にして、そのまま地中に埋め戻して再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態による汚染土壌を改良している状態を示す断面図である。
【図２】噴射管の断面図である。
【図３】噴射管の底面図である。
【図４】図１の装置により汚染土壌を改良する方法を工程に従って示すブロック図である。
【図５】図１の状態から噴射管を引上げながら土壌を置換している状態を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態によるスラリー状竹炭粉とセメントスラリーを層状に形成した状態を示す断面図である。
【図７】本発明の異なる他の実施の形態によるタンクにエアー噴出装置を設けたバキューム車を示す側面図である。
【図８】エアーバブリングによるトリクロロエチレンとテトラクロロエチレンの減少状態を示すグラフである。
【図９】本発明の異なる他の実施の形態によるエアー噴出装置を設けたタンクと、これに併設したマッドスクリーンを示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　　プラント
２　　　　噴射管
４　　　　三重管
５　　　　噴射部
６　　　　通水管
７　　　　エアー供給管
８　　　　置換埋設物質供給管
１０　　高圧水ノズル
１１　　エアーノズル
１２　　先端部
１３　　置換埋設物質ノズル
１４　　穿孔ビット
１６　　竹炭粉
１６Ａスラリー状竹炭粉
１８　　スラリープラント
２０　　水中ポンプ
２１　　高圧ポンプ
２２　　エアーコンプレッサー
２７　　孔
３０　　水
３１　　エアー
３２　　汚染土壌
３２Ａスラリー状汚染土壌
３４　　バキューム車
３７　　タンク
３８　　エアー噴出装置
３９　　真空ポンプ
４１　　活性炭
４２　　水中ミキサー
４３　　サンドポンプ
４４　　マッドスクリーン