(57)【要約】【課題】ホウ素やフッ素で汚染された地下水から容易且つ低コストにて汚染物質を除去することが可能な地下水の浄化方法を提供する。【解決手段】地中に地下水浄化層３を設ける。この地下水浄化層３はホウ素及び／又はフッ素の除去成分を有しており、地下水中のホウ素、フッ素がこの除去成分と接触することにより、除去される。汚染物質がホウ素である場合、汚染物質除去成分は、マグネシウム化合物及び／又はジルコニウム化合物である。汚染物質がフッ素である場合は、汚染物質除去成分は、アルミナ、アロフェン及びマグネシウム化合物の少なくとも１種が用いられる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に壁状に形成された、汚染物質除去成分を有した水透過性の地下水浄化層に汚染地下水を透過させることにより地下水を浄化する方法において、
該汚染物質がフッ素及び／又はホウ素であり、
該汚染物質除去成分がマグネシウム化合物、ジルコニウム化合物、アルミナ及びアロフェンの少なくとも１種であることを特徴とする地下水の浄化方法。
【請求項２】
請求項１において、該汚染物質がホウ素であり、該汚染物質除去成分がマグネシウム化合物及び／又はジルコニウム化合物であることを特徴とする地下水の浄化方法。
【請求項３】
請求項１において、該汚染物質がフッ素であり、該汚染物質除去成分がアルミナ、アロフェン及びマグネシウム化合物の少なくとも１種であることを特徴とする地下水の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホウ素やフッ素で汚染された地下水の浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フッ素、ホウ素は半導体製造業、ガラス工業、メッキ工場等で使用されている。そのため、管理が適切でない場合や、事故等により土壌がフッ素、ホウ素に汚染されることがある。このフッ素、ホウ素は、通常の化学形態として陰イオンで存在するので、一旦漏洩すると比較的土壌に吸着され難いため汚染が帯水層まで到達する場合が多く、この場合地下水が汚染される。なお、フッ素、ホウ素は、平成１１年に地下水環境基準値が各々０．８ｍｇ／Ｌ、１ｍｇ／Ｌと定められている。
【０００３】
従来、汚染地下水の浄化には、揚水井戸を設けて地下水を揚水し、地上で浄化処理することが行われてきた。しかし、この方法では浄化期間が長期化する上に、揚水された汚染地下水を地上施設を用いて処理した上で放流する必要があるため、維持管理コストが高くなり、長期的には総コストは非常に高いものとなる。
【０００４】
別の浄化手段としては、土壌を掘削して処分場に搬出して浄化処理する方法があるが、汚染領域が広く、深い位置まで到達している場合には掘削土壌量が膨大となり、やはりコストがかかる。
【０００５】
ハロゲン化有機化合物で汚染された汚染帯水層の地下水を浄化する方法として、地下水浄化壁を設け、現場にて地下水を浄化する方法が提案されている（特開平５−５０１５２０号公報）。この方法は、その後、重金属等の汚染地下水にも適用されるようになった（ＵＳＰ５，８３７，１４５）。
【０００６】
この地下水浄化壁は、地中に形成した穴（トレンチ）に、鉄粉等の金属還元体を砂と混合して充填した水透過性の層であり、汚染地下水がこの浄化層を透過する際に、金属還元体による還元反応で地下水中の汚染物質が無害化される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−５０１５２０号公報
【特許文献２】
ＵＳＰ５，８３７，１４５
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の地下水浄化壁では、フッ素、ホウ素は殆ど除去されない。そのため、フッ素、ホウ素を地下水から除去するには上記の揚水法や土壌掘削法によらざるを得ず、極めてコスト高であった。
【０００９】
本発明は上記従来の問題点を解決し、フッ素、ホウ素で汚染された地下水から容易に且つ低コストにてフッ素、ホウ素を除去することができる地下水の浄化方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の地下水の浄化方法は、地中に壁状に形成された、汚染物質除去成分を有した水透過性の地下水浄化層に汚染地下水を透過させることにより地下水を浄化する方法において、該汚染物質がフッ素及び／又はホウ素であり、該汚染物質除去成分がマグネシウム化合物、ジルコニウム化合物、アルミナ及びアロフェンの少なくとも１種であることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明者は、上記の地下壁法により地下水を浄化する方法において、ホウ素がマグネシウム化合物及び／又はジルコニウム化合物と反応して除去されること；また、フッ素がアルミナ、アロフェン、マグネシウム化合物と反応して除去されることを見出し、本発明に想到した。
【００１２】
本発明方法によると、上記の揚水法や掘削法に比べて著しく容易且つ低コストにて、地下水中からフッ素、ホウ素を除去することができる。
【００１３】
なお、地下水中のホウ素は主としてホウ酸の形態にて存在すると考えられる。このホウ酸は、マグネシウム化合物、ジルコニウム化合物に吸着するとともに、これらの化合物から溶出する金属イオンと不溶性の塩を生成し除去されるものと考えられる。
【００１４】
また、地下水では、フッ素はフッ化物イオンの形態にて存在すると考えられる。フッ化物イオンはアルミナやアロフェン、マグネシウム化合物に吸着されるものと考えられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態に係る地下水の浄化方法を模式的に示す図であり、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は断面図である。
【００１７】
予め地下水流向、流速、ホウ素及び／又はフッ素濃度を把握し、汚染プルームが流れ込むように汚染帯水層１０の下流側（図中、矢印で示す地下水の流れ方向の下流側）の地中に、矢板１，２を打ち込むこと等により不透水性の壁を構成する。この不透水性の壁同士の間に、地下水浄化層３を設ける。この地下水浄化層３はホウ素及び／又はフッ素の除去成分を有しており、地下水中のホウ素、フッ素がこの除去成分と接触することにより、除去される。
【００１８】
この実施の形態では、地下水浄化層３は、地中に形成されたトレンチに、汚染物質除去成分と、必要に応じこれに砂や礫等の透水性材料を混合したものを充填したものである。この地下水浄化層３の厚みは３０〜３００ｃｍ特に５０〜２００ｃｍ程度が好適である。
【００１９】
汚染物質がホウ素である場合、汚染物質除去成分は、マグネシウム化合物及び／又はジルコニウム化合物である。マグネシウム化合物としては、ケイ酸マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、タルクなどが例示される。ジルコニウム化合物としては、酸化ジルコニウム、水酸化ジルコニウムなどが例示される。
【００２０】
汚染物質がフッ素である場合は、汚染物質除去成分は、アルミナ、アロフェン及びマグネシウム化合物の少なくとも１種が用いられる。マグネシウム化合物としては、上記のものが例示される。
【００２１】
本発明では、これらの汚染物質除去成分は粒状であることが好ましい。粒度については、細かいと透水性に問題を生じ、粗いと比表面積が小さくなり性能上の問題を生じるので好ましくない。従って、粒状物質の粒度は０．０１〜４ｍｍ、好ましくは０．５〜１ｍｍ程度である。なお、細かい粉体状物質を適当な粒子径に造粒して使用することもできる。
【００２２】
汚染物質除去成分は、それのみがトレンチに充填されてもよいが、その使用量を低減したり、透水性を向上させるために、砂や礫等と混合して充填することもできる。
【００２３】
図１は、矢板１，２により遮水層を形成したｆｕｎｎｅｌ＆ｇａｔｅ法を採用したものであるが、本発明は何らこの方法に限定されるものではない。例えば、遮水層を省略し、地下水浄化層３のみを設けてもよい。また、地下水浄化層３はトレンチ以外によって構成されてもよい。例えば、地中に柱状の孔を複数列掘削し、この中に汚染物質除去成分を充填してもよい。
【００２４】
なお、上記のマグネシウム化合物、ジルコニウム化合物、アルミナ、アロフェン等のホウ素やフッ素の除去特性を確認する実験結果を次に示す。
【００２５】
実験例１（ホウ素に対する効果）
脱塩素処理した水道水に四ホウ酸ナトリウムを溶解し、ホウ素濃度として１０ｍｇ／Ｌの模擬汚染水（ｐＨ８．８）を調製した。この溶液１００ｍＬに水酸化ジルコニウム等の粒子状汚染物質除去成分の所定量を添加し、密栓可能なポリ容器に入れ３日間振盪攪拌した。振盪後の溶液を０．４５μｍのメンブレンフィルターで濾過し、濾液中のホウ素濃度を測定した。
【００２６】
結果を以下の表１に示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１に示すように、従来透過壁として実用化されている鉄粉ではほとんど除去できないホウ素が、マグネシウム化合物、ジルコニウム化合物により十分に除去される。
【００２９】
実験例２（フッ素に対する効果）
脱塩素処理した水道水にフッ化ナトリウムを溶解し、フッ素濃度として１０ｍｇ／Ｌの模擬汚染水（ｐＨ７．８）を調製した。この溶液１００ｍＬにアルミナ等の粒子状汚染物質除去成分の所定量を添加し、密栓可能なポリ容器に入れ３日間振盪攪拌した。振盪後の溶液を０．４５μｍのメンブレンフィルターで濾過し、濾液中のフッ素濃度を測定した。
【００３０】
結果を以下の表２に示す。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
表２に示すように、透過壁として実用化されている鉄粉ではほとんど除去できないフッ素をアルミナ、アロフェン、マグネシウム化合物により除去することが可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると、ホウ素やフッ素で汚染された地下水から容易且つ低コストにてホウ素、フッ素を除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る地下水の浄化方法を模式的に示す図であり、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は断面図である。
【符号の説明】
１，２  矢板
３  汚染物質浄化層
１０  汚染帯水層
【図１】
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