(57)【要約】【課題】地上の浄化設備がほとんど不要で、且つ浄化材の投入量を減らすことができ、処理期間の大幅短縮を図り、汚染範囲や汚染濃度などの汚染状況に応じた設計が容易にできる地中浄化構築物を提供すること。【解決手段】汚染地盤区域３を地中浄化する構築物１０であって、汚染地盤区域３内の一部に造成される浄化材混合地盤１と、浄化材混合地盤１内の中央部に配設され、浄化材混合地盤１を通過した透過地下水を汲み上げる揚水設備２を備える。【選択図】        図２
2004283693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染地盤区域を地中浄化する構築物であって、該汚染地盤区域内の一部に造成される浄化材混合地盤と、該浄化材混合地盤内の中央部に配設され、該浄化材混合地盤を通過した透過地下水を汲み上げる揚水設備を備えることを特徴とする地中浄化構築物。
【請求項２】
遮水壁で包囲された汚染地盤区域を地中浄化する構築物であって、該汚染地盤区域に分散配設された注水井戸と、該汚染地盤区域の一部に造成される浄化材混合地盤と、該浄化材混合地盤内の中央部に配設され、該浄化材混合地盤を通過した透過地下水を汲み上げ、該汲み上げられた透過地下水を該注水井戸に戻す揚水設備を備えることを特徴とする地中浄化構築物。
【請求項３】
該注水井戸は、該揚水設備より外側且つ該浄化材混合地盤内か、又は該浄化材混合地盤の外側且つ遮水壁の内側に配設されることを特徴とする請求項２記載の地中浄化構築物。
【請求項４】
前記浄化材混合地盤は、浄化材と汚染された原地盤土壌の攪拌混合処理地盤であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の地中浄化構築物。
【請求項５】
該地中浄化構築物は、広域汚染地盤区域を複数区画した各区画内にそれぞれ構築されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の地中浄化構築物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚染された地盤及び地下水を地中で浄化する地中浄化構築物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工場などの洗浄工程において多量に使用されるトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物は、漏れなどにより土壌又は地下水を汚染する可能性があり、この場合、工場跡地の再利用の障害となったり、地下水の利用が制限されたりする問題がある。
【０００３】
このような汚染土壌や汚染地下水を浄化する方法としては、従来、汚染地盤区域の周囲に井戸を掘ってポンプで揚水し、この揚水した地下水に溶解した汚染物質を地上のばっ気処理装置や活性炭吸着処理装置で回収する地下水揚水法や、汚染物質が存在する深度まで地下水位を低下させ、不飽和層を形成して土壌中に残存するガス状の汚染物質を吸引し地上の活性炭吸着処理装置で汚染物質を回収する土壌ガス吸引法などがある。
【０００４】
また、特許文献１の国際公開番号ＷＯ９１／０８１７６号公報には揮発性有機化合物で汚染された地下水の流れを遮断する方向で金属性還元剤を含んだ浄化連続壁を地中に形成し、該浄化連続壁を地下水が通過する際に還元反応により、汚染物質を分解させ無公害化させる方法が開示されている。また、特許文献２の特開平１１−１５６３５１号公報には、金属性還元剤を収納した円筒袋を積み重ねた円柱を地中に連続配置される地下連続の地中浄化壁、あるいは金属性還元剤を含む生分解性ポリマーからなる板材を地中に連続配置してなる地下連続の地下水浄化壁が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
国際公開番号ＷＯ９１／０８１７６号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開平１１−１５６３５１号公報（特許請求の範囲、段落番号００２３、段落番号００３１〜段落番号００３５）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通常、揮発性有機化合物などの汚染物質は難溶解性であり、汚染物質を地下水と共に揚水して処理する地下水揚水法では、大量の揚水が必要であり、揚水した地下水から汚染物質を回収するのに長時間を要すると共に、地上の浄化設備が必要となり処理費用が膨大となる。また、地下水位を低下させた後に行う土壌ガス吸引法では、残存するガス状の汚染物質を環境基準を下回る程度に処理するにはやはり処理費用が膨大となる。また、地下水揚水法において、地上にて汚染物質が除去された地下水を再び地中に戻すことは知られているものの、一旦地上に汲み上げた汚染地下水を地上で処理することなく、そのまま地中に戻すという思想は、汚染物質の地中拡散の問題もあり行われていない。また、地中浄化壁による汚染地下水の浄化方法は、汚染源や地下水の流れを考慮した設計が必要であると共に、処理期間が長くなるという問題がある。特に汚染領域が広範囲に広がる地盤では適用が困難である。また、揮発性有機塩素化合物などの汚染された地盤の浄化方法として、鉄粉などの還元剤を直接地盤に混合し、脱塩素化を図る方法があるが、この方法は、汚染領域の全面改良を図る必要があり、処理費用が膨大となる。
【０００７】
従って、本発明の目的は、地上の浄化設備がほとんど不要で、且つ浄化材の投入量を減らすことができ、処理期間の大幅短縮を図り、汚染範囲や汚染濃度などの汚染状況に応じた設計が容易にできる地中浄化構築物を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、汚染地盤区域の一部に浄化材混合地盤を造成し、該浄化材混合地盤中に揚水設備を組み込み、浄化材混合地盤を通過した透過地下水を揚水設備で汲み上げる方法を採れば、地上の浄化設備がほとんど不要で、汚染地盤区域全体に浄化材を投入することがないため、浄化材の使用量を減らすことができること、処理期間の大幅短縮が図れ、汚染範囲や汚染濃度などの汚染状況に応じた設計が容易にできること等を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明（１）は、汚染地盤区域を地中浄化する構築物であって、該汚染地盤区域内の一部に造成される浄化材混合地盤と、該浄化材混合地盤内の中央部に配設され、該浄化材混合地盤を通過した透過地下水を汲み上げる揚水設備を備える地中浄化構築物を提供するものである。本発明によれば、汚染地下水に強制的な流れをつくり、汚染地盤区域の一部に造成された浄化材混合地盤を通過させるため、広い範囲に亘る汚染地盤区域の汚染地下水を、地上の浄化設備を用いることなく、汚染地盤領域全体に投入する浄化材に比べて遥かに少ない浄化材で確実に浄化できる。また、処理期間の大幅短縮が図れると共に、汚染範囲や汚染濃度などの汚染状況に応じた設計が容易にできる。
【００１０】
また、本発明（２）は、遮水壁で包囲された汚染地盤区域を地中浄化する構築物であって、該汚染地盤区域に分散配設された注水井戸と、該汚染地盤区域の一部に造成される浄化材混合地盤と、該浄化材混合地盤内の中央部に配設され、該浄化材混合地盤を通過した透過地下水を汲み上げ、該汲み上げられた透過地下水を該注水井戸に戻す揚水設備を備える地中浄化構築物を提供するものである。また、本発明（３）は、該注水井戸は、該揚水設備より外側且つ該浄化材混合地盤内か、又は該浄化材混合地盤の外側且つ遮水壁の内側に配設される前記（２）記載の地中浄化構築物を提供するものである。本発明（２）及び（３）によれば、前記発明と同様の効果を奏する他、囲まれた汚染地盤領域において循環される地下水が透過性の浄化材混合地盤で繰り返し処理されるため、従来の地下水揚水法に比べて、遥かに短時間で確実に浄化できる。
【００１１】
また、本発明（４）は、前記浄化材混合地盤は、浄化材と汚染された原地盤土壌の攪拌混合処理地盤である前記地中浄化構築物を提供するものである。本発明によれば、例えば従来工法である機械式攪拌混合工法を用いて、浄化材混合地盤を容易に造成できる。このような工法は、残土の発生がほとんどなく、産業廃棄物処理の問題も起こらない。
【００１２】
また、本発明（５）は、該地中浄化構築物は、広域汚染地盤区域を複数区画した各区画内にそれぞれ構築される前記地中浄化構築物を提供するものである。本発明によれば、広域汚染地盤区域における汚染地下水を効率的に浄化できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施の形態における地中浄化構築物を図１および図２を参照して説明する。図１は本例の地中浄化構築物を模式的に示す平面図、図２は図１のＡ―Ａ線に沿って見た浄化状態における断面図をそれぞれ示す。なお、図１および図２中の矢印は循環地下水の流れを示す。地中浄化構築物１０は汚染地盤区域３を地中浄化する構築物である。汚染地盤としては、特に制限されず、粘性土地盤や砂質土地盤などいずれにも適用できる。また、汚染物質としては、特に制限されず、揮発性有機ハロゲン化合物および重金属などが挙げられる。汚染場所や汚染濃度は、地中浄化構築物を構築する際、事前のモニタリング調査により決定される。
【００１４】
汚染地盤区域３内の一部、本例では汚染地盤区域３内の中央部に造成される浄化材混合地盤１としては、浄化材を汚染された原地盤土壌に供給して形成される透過性を有する混合地盤である。浄化材としては、例えば汚染物質吸着材又は汚染物質分解材が挙げられる。汚染物質吸着材としては、有機ハロゲン化合物又は重金属等の汚染物質を主に吸着により除去するものであれば特に制限されず、例えば活性炭が挙げられる。また、汚染物質分解材としては、汚染物質を主に分解により除去するものであれば特に制限されず、例えば金属系還元材及び酸化鉄系分解材が挙げられる。金属系還元材としては、例えば鉄又は亜鉛の金属粉体、若しくはそれらの合金又は化合物の粉体等が挙げられ、このうち、鉄粉が安価であり且つ廃棄物として排出されるものも使用できる点で好適である。酸化鉄系分解材としては、例えば酸化チタン製造工程から副生する含鉄硫酸から合成したマグネタイト系酸化チタン副生酸化鉄を活性処理した市販のものが使用できる。また、汚染物質分解材として、特開２００２−３１７２０２号公報に記載のような金属系還元材と酸化鉄系分解材の複合材料を使用することもできる。これらの浄化材は１種単独又はこれらの２種以上を組合わせて使用することもできる。また、浄化材は粉末状、粒状又は水を加えて得られるスラリー状として使用することができる。また、浄化材は、生分解性ポリマーなどの助剤を配合して用いてもよい。生分解性ポリマーは、浄化材と混合されて地上から原地盤土壌に供給される際、混合液中の浄化材を均一に分散する分散助剤として作用すると共に、原地盤土壌に供給された後は、例えば約１週間程度で分解され、地下水と共に流出するため、原地盤土壌に空隙を生み透水性を与える機能を果たすこともできる。
【００１５】
浄化材を原地盤土壌に供給する方法としては、特に制限されないが、例えばいわゆる低圧浄化材注入工法、攪拌混合工法などが挙げられる。機械式攪拌混合工法の場合、例えば地上の浄化材供給装置から機械式攪拌混合装置の攪拌軸内を通って該攪拌軸下方の攪拌翼近傍に付設される浄化材吐出口に通じる配管を通して浄化材の供給が行なわれる。噴射式攪拌工法の場合、例えば地上の浄化材供給装置から噴射式攪拌装置の攪拌軸内を通って該攪拌軸下方に付設される浄化材噴射口に通じる配管を通して浄化材の供給が行なわれ、該浄化材噴射口からスラリー状の浄化材が原地盤土壌に高圧噴射され、該主軸の上方又は下方移動に伴い、原地盤土壌と浄化材が混合され浄化材混合地盤が造成される。また、浄化材混合地盤１の大きさ及びその形状などについては、地盤条件、水理条件、汚染状況及び浄化材の処理能力などにより適宜決定される。また、浄化材混合地盤１の下端部は不透水層８に着底していても、未着底であってもよい。
【００１６】
本第１の実施の形態例の地中浄化構築物において、浄化材混合地盤１内の中央部に配設される揚水設備２としては、地下水を汲み上げるものであれば、特に制限されず、例えば、ディープウェルおよびウェルポイントなどが挙げられる。ディープウェルは井戸の中に配置されたポンプにより地下水を地上に排水するものであり、ウェルポイントは先端ポイントと吸引用配管部分からなり、吸引用配管の地上側に負圧を与えることにより地下にある先端ポイントから地下水を地上に吸引するものである。揚水設備２の揚水能力は汚染地盤条件などにより適宜決定される。揚水設備２は、浄化材混合地盤１内に埋没状態にあり、揚水設備２から汲み上げられる地下水は必ず浄化材混合地盤１を通過する透過地下水である。
【００１７】
次に、第１の実施の形態例の地中浄化構築物１０を用いた地中浄化工法を図２および図３を参照して説明する。先ず、地盤条件や汚染状況を把握して、地中浄化構築物の大きさなどが決定される。浄化の対象となる汚染地盤区域３の中央部などの所定位置に浄化材混合地盤１を造成する。次いで、揚水井戸などの揚水設備２を浄化材混合地盤１の中央部に、浄化材混合地盤１に埋没するように配設する。
【００１８】
次に、揚水設備２を稼動させる。これにより、浄化材混合地盤１の外側であって且つ汚染地盤区域３にある汚染地下水は揚水設備２により吸引される。揚水設備２は、浄化材混合地盤１を通った透過地下水を汲み上げる。地上に汲み上げられた地下水は、冷却水などとして利用してもよく、また、地表より染み込ませて地中に戻してもよい。所定時間経過後は、図２に示すように、地下水位は揚水設備２の下方部まで低下し、揚水設備２から遠のくにつれ徐々に上昇する放物線状を呈する。この地下水位の低下過程およびその後の図２に示すような浄化状態において、浄化材混合地盤１を通過する汚染地下水に含まれる汚染物質が例えば、金属系還元材で分解あるいは吸着などの反応を受けて無害化される。
【００１９】
このような地下浄化構築物１０を用いた地中浄化工法によれば、比較的汚染レベルの低い汚染地盤領域３において、汲み上げられる地下水が浄化材混合地盤１で処理されるため、従来の地下水揚水法に比べて、地上の浄化設備を設置することなく、短期間で確実に浄化できる。また、地盤条件、汚染範囲や汚染濃度などの汚染状況に応じた設計が容易にできるため効率的である。例えば、汚染地盤が砂質土地盤であれば、揚水設備２の汲み上げ効果が大きいため汚染地盤区域３を大きくとれる一方、汚染地盤が粘性土地盤であれば、揚水設備２の汲み上げ効果が小さいため汚染地盤区域３が小さくなる。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施の形態における地中浄化構築物を図３及び図４を参照して説明する。図３は本例の地中浄化構築物を模式的に示す平面図、図４は図３のＢ−Ｂ線に沿って見た浄化の定常状態における断面図をそれぞれ示す。図３及び図４において、図１及び図２と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し異なる点について主に説明する。図３及び図４において、図１及び図２と異なる点は、汚染地盤区域３を遮水壁４で包囲した点、汚染地盤区域３に注水井戸５を分散配設した点にある。すなわち、地中浄化構築物１０ａは、汚染地盤区域３を遮水壁４で包囲したものであって、汚染地盤区域３に分散配設された注水井戸５と、汚染地盤区域３の一部に造成される浄化材混合地盤１と、浄化材混合地盤１内の中央部に配設され、浄化材混合地盤１内を通過した透過地下水を汲み上げ、該汲み上げられた透過地下水を注水井戸５に戻す揚水設備２を備える。
【００２１】
遮水壁４としては、特に制限されず、引き抜き可能な鋼矢板が使用できる。遮水壁４は汚染物質が存在する浄化対象の汚染地盤区域３と、それ以外の浄化対象外区域７を区画すると共に、汚染物質が浄化対象外区域７へ流出することを防止するものである。例えば、図４に示すように、汚染部分が存在する帯水層９と汚染されていない不透水層８からなる地盤の場合、遮水壁４は、帯水層９を貫通し不透水層８まで達するものが好適である。
【００２２】
注水井戸５は、汚染地盤区域３に分散配設されるもので、本例では浄化材混合地盤１の外側且つ遮水壁４の内側で、揚水設備２から等距離且つ９０度間隔の４等分の位置に配設されている。注水井戸５を浄化材混合地盤１の外側且つ遮水壁４の内側に設置すれば、地中の循環地下水は汚染部分１１に流れて汚染物質を確実に取り込むことができる点で好適である。注水井戸５は、揚水設備２により汲み上げられた透過地下水を地上配管部２１を通して受け取り、地中の地下水に戻す目的で設置される。また、地上配管部２１には該配管２１を流れる地下水中の汚染物質濃度を測定するための試料採取口（不図示）が設けられている。これにより、汚染物質の除去状況を把握しつつ浄化できるため、浄化の完了時期を明確に判断できる。注水井戸５は、孔開き鋼管を地中に建てこみ、該鋼管内に砕石などが充填されたものが使用できる。
【００２３】
次に、第２の実施の形態例の地中浄化構築物１０ａを用いた地中浄化工法を図３および図４を参照して説明する。先ず、地盤条件や汚染状況を把握して、地中浄化構築物の大きさなどが決定される。浄化の対象となる汚染地盤区域３を遮水壁４で包囲し、汚染地盤区域３を遮水する。次いで、汚染地盤区域３の中央部などの所定位置に浄化材混合地盤１を造成する。次いで、揚水井戸などの揚水設備２を浄化材混合地盤１の中央部に、浄化材混合地盤１に埋没するように配設する。注水井戸５は汚染部分１１の外側且つ遮水壁４の内側で、揚水設備２から等距離且つ９０度間隔の４等分の位置にこれも不透水層８まで到達する深さで配設される。次いで、揚水設備２からの透過地下水を注水井戸５に供給する地上配管２１を付設する。なお、注水井戸５の深さは、不透水層８に未着底の長さであってもよい。
【００２４】
次に、揚水設備２を稼動させる。すなわち、揚水設備２により透過地下水を汲み上げ、汲み上げられた透過地下水を注水井戸５を介して地中に戻し、戻された地下水を浄化材混合地盤１で処理し、該透過地下水を更に揚水設備２で吸込み、これを繰り返し行うことで、強制的な地下水の循環系を形成する。所定時間経過後は、図４に示すように、地下水位は揚水設備２の下方部まで低下し、揚水設備２から遠のくにつれ徐々に上昇する放物線状を呈する。この状態が浄化の定常状態である。この地下水位の低下過程およびその後の定常状態において、浄化材混合地盤１を通過する汚染地下水に含まれる汚染物質が例えば、金属系還元材で分解あるいは吸着などの反応を受けて無害化される。このような汚染地下水の処理は、汚染地下水の浄化目標値を達成できるまで繰り返し行われる。汚染地下水の汚染レベルが浄化目標値以下となれば、揚水設備２の稼動が停止され、次いで、地中浄化構築物１０ａは解体される。
【００２５】
また、本例の地中浄化工法においては、汚染地盤区域３の地中浄化が進行している途中で、揚水設備２による地下水の汲み上げを停止し、該地下水の水位を自然地下水位近傍に戻し、その後、揚水設備により地下水を汲み上げることにより、再度、地中を浄化する方法を採ることもできる。この方法によれば、浄化の定常状態における地下水位と浄化を停止した状態における自然地下水位との間で、循環水の流れを変化させることができるため、汚染部分１１をまんべんなく浄化できる。なお、注水井戸５は図３及び図４に示す位置に限定されず、例えば揚水設備２より外側且つ浄化材混合地盤１内であってもよい。
【００２６】
このような地下浄化構築物１０ａを用いた地中浄化工法によれば、囲まれた汚染地盤領域３において循環される地下水が浄化材混合地盤１で繰り返し処理されるため、従来の地下水揚水法に比べて、地上の浄化設備を用いることなく、汚染地盤領域全体に投入する浄化材に比べて遥かに少ない浄化材で確実に浄化できる。具体的には、従来の地下水揚水法で数年要していたものが、本例によれば数ヶ月で済む。また、地盤条件、汚染範囲や汚染濃度などの汚染状況に応じた設計が容易にできるため効率的である。例えば、汚染地盤が砂質土地盤であれば、揚水設備２の汲み上げ効果が大きいため汚染地盤区域３を大きくとれる一方、汚染地盤が粘性土地盤であれば、揚水設備２の汲み上げ効果が小さいため汚染地盤区域３が小さくなる。また、汚染濃度が低い地盤では、浄化に必要な繰り返し回数が少なくなるため、汚染地盤区域３を大きくとれる一方、汚染濃度が高い地盤では、浄化に必要な繰り返し回数が多くなるため、汚染地盤区域３が小さくなる。
【００２７】
次に、本発明の第３の実施の形態における地中浄化構築物を図５を参照して説明する。図５は本例の地中浄化構築物を模式的に示す平面図である。地中浄化構築物１０は広域汚染地盤区域３１を複数区画、本例では３区画した各区画３ａ、３ｂ、３ｃ内にそれぞれ構築され、これにより、地中浄化構築物の集合体１０Ａを形成する。すなわち、第３の実施の形態例によれば、広域汚染地盤区域３１における汚染地下水を効率的に浄化できる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、汚染地下水に強制的な流れをつくり、汚染地盤区域の一部に造成された浄化材混合地盤を通過させるため、広い範囲に亘る汚染地盤区域の汚染地下水を、地上の浄化設備を用いることなく、汚染地盤領域全体に投入する浄化材に比べて遥かに少ない浄化材で確実に浄化できる。また、処理期間の大幅短縮が図れると共に、汚染範囲や汚染濃度などの汚染状況に応じた設計が容易にできる。
また、本発明によれば、囲まれた汚染地盤領域において循環される地下水が透過性の浄化材混合地盤で繰り返し処理されるため、従来の地下水揚水法に比べて、遥かに短時間で確実に浄化できる。
また、本発明によれば、例えば従来工法である機械式攪拌混合工法を用いて、浄化材混合地盤を容易に造成できる。このような工法は、残土の発生がほとんどなく、産業廃棄物処理の問題も起こらない。
また、本発明によれば、広域汚染地盤区域における汚染地下水を効率的に浄化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における地中浄化構築物を模式的に示す平面図である。
【図２】図１のＡ―Ａ線に沿って見た浄化状態における断面図である。
【図３】第２の実施の形態における地中浄化構築物を模式的に示す平面図である。
【図４】図３のＢ―Ｂ線に沿って見た浄化の定常状態における断面図である。
【図５】第３の実施の形態における地中浄化構築物を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
１        浄化材混合地盤
２        揚水設備
３、３ａ〜３ｃ      汚染地盤区域
４        遮水壁
５        注水井戸
７        浄化対象外区域
８        不透水層
９        帯水層
１０、１０ａ    地中浄化構築物
１１      汚染部分
２１      地上配管部
３１      広域汚染地盤区域
【図１】
2004283693.tif 000003
【図２】
2004283693.tif 000004
【図３】
2004283693.tif 000005
【図４】
2004283693.tif 000006
【図５】
2004283693.tif 000007