(57)【要約】【課題】本発明は、汚染土壌を掘削することなく、原位置で浄化できる汚染土壌の原位置浄化方法の提供を課題とする。【解決手段】本発明は、汚染土壌を原位置で洗浄した後（ステップ１）、原位置でバイオ処理する（ステップ２）。本発明によれば、汚染土壌を原位置で浄化するので、汚染土壌を掘削する必要がない。従って、掘削費用が不要であると共に、掘削による汚染物質の拡散及び悪臭の発生を防止できる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染土壌を原位置で洗浄した後、原位置でバイオ処理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２】
前記汚染土壌の洗浄は、前記汚染土壌内へ注水すると共に、前記汚染土壌内の地下水面付近から揚水することによって行うことを特徴とする請求項１に記載の汚染土壌の原位置浄化方法。
【請求項３】
前記汚染土壌の洗浄を行う際に、前記地下水を曝気することを特徴とする請求項２に記載の汚染土壌の原位置浄化方法。
【請求項４】
前記汚染土壌を洗浄する際に、前記汚染土壌に振動を加えることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の汚染土壌の原位置浄化方法。
【請求項５】
前記汚染土壌のバイオ処理を行う際に、前記汚染土壌に対する栄養塩の添加、余剰水の揚水、前記地下水の曝気を行うことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の汚染土壌の原位置浄化方法。
【請求項６】
前記汚染土壌のバイオ処理を行う際に、前記汚染土壌に酸素を供給することを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の汚染土壌の原位置浄化方法。
【請求項７】
前記酸素の供給は、前記酸素を飽和させた水を前記汚染土壌に注入する方法、圧縮空気を前記汚染土壌に供給する方法、前記汚染土壌内でガス吸引を行う方法、又は前記地下水を曝気する方法によって行うことを特徴とする請求項６に記載の汚染土壌の原位置浄化方法。
【請求項８】
前記汚染は油汚染であることを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の汚染土壌の原位置浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は汚染土壌の原位置浄化方法に係り、特に企業の統廃合などにより閉鎖された油槽所や航空関連施設、掘削してから土壌浄化するのが困難な場所、操業中の工場や油槽所、汚染土壌を掘削できない場所、又は市街地のガソリンスタンドのように汚染土壌を掘削することにより発生する油臭が公害問題になる場所の汚染土壌を浄化する場合に好適な汚染土壌の原位置浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば油汚染土壌を浄化する場合、場外搬出処理、熱処理、土壌洗浄処理、またはバイオ処理が行われていた。これらの方法は何れも、一旦汚染された油汚染土壌を掘削してから行っていた。
【０００３】
これは油汚染土壌を浄化する場合に限らず、各種の物質によって汚染された土壌を浄化する場合にも行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の汚染土壌の浄化方法では、汚染土壌を掘削するため、汚染土壌の土量が多い場合には、掘削に要する費用が膨大になるという問題があった。
【０００５】
また、汚染土壌を掘削するのが困難な場所、例えば操業中の工場などでは実施できないという問題があった。
【０００６】
更に、市街地にあるガソリンスタンドなどでは、掘削によって発生した油臭が環境問題となるおそれがあった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、汚染土壌を掘削することなく、原位置で浄化できる汚染土壌の原位置浄化方法の提供を課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
【０００９】
すなわち、本発明は、汚染土壌を原位置で洗浄した後、原位置でバイオ処理することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、汚染土壌を原位置で浄化するので、汚染土壌を掘削する必要がない。従って、掘削費用が不要であると共に、掘削による汚染物質の拡散及び悪臭の発生を防止できる。
【００１１】
ここで、前記汚染土壌の洗浄は、前記汚染土壌内へ注水すると共に、前記汚染土壌内の地下水面付近から揚水することによって行うことができる。これによって、簡単な設備で汚染土壌を洗浄することができる。
【００１２】
また、前記汚染土壌の洗浄を行う際に、前記地下水を曝気することができる。この場合は、洗浄の効率を上げることができる。
【００１３】
更に、前記汚染土壌を洗浄する際は、前記汚染土壌に振動を加えることができる。この場合は、洗浄処理の効率を更に上げることができる。前記地下水の曝気、前記汚染土壌に振動を加える場合は、汚染の状況や、地盤の状況を考慮し、効率が高いと判断した場合に実行する。
【００１４】
また、前記汚染土壌のバイオ処理を行う際は、前記汚染土壌に対する栄養塩の添加、余剰水の揚水、前記地下水の曝気を行うことができる。これによって、バイオ処理の効率を上げることができる。
【００１５】
また、前記汚染土壌をバイオ処理する際は、前記汚染土壌に酸素を供給することができる。これにより、バイオ処理の効率を上げることができる。
【００１６】
また、前記酸素の供給は、前記酸素を飽和させた水を前記汚染土壌に注入する方法、圧縮空気を前記汚染土壌に供給する方法、前記汚染土壌内でガス吸引を行う方法、又は前記地下水を曝気する方法によって行うことができる。これらの方法は単独で、又は２種類以上を組み合わせて行うことができる。これにより、酸素の供給を簡単な設備で確実に行うことができる。
【００１７】
また、本発明は特に油汚染された土壌を浄化するのに好適である。
【００１８】
なお、以上述べた各構成要素は、本発明の要旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る汚染土壌の原位置浄化方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の汚染土壌の原位置浄化方法を示すフローチャートである。この汚染土壌の原位置浄化方法は、まず汚染土壌を原位置で洗浄する（ステップ１）。次に、洗浄した汚染土壌を原位置でバイオ処理する（ステップ２）。
【００２１】
次に、上記の各ステップ１，２を実現するための一実施例について説明する。なお、ここでは油によって汚染された汚染土壌を浄化する場合について説明する。
【００２２】
ステップ１においては、図２に示すように、まず油汚染土壌１０内に注入用パイプ１１，揚水用パイプ１２，曝気用パイプ１３，ガス吸引用パイプ１４を挿入する。
【００２３】
注入用パイプ１１は、油汚染土壌１０内の油汚染プリューム（特に汚染濃度の濃い部分）１５の上方に挿入する。この注入用パイプ１１の挿入深さは、油汚染土壌１０の地表面１０ａ付近に設定する。揚水用パイプ１２は、地下水１６の水面１６ａ付近に設定する。
【００２４】
また、曝気用パイプ１３は、油汚染プリューム１５直下の地下水１６内に挿入する。曝気用パイプ１３の挿入深さは、地下水１６の水面１６ａより適宜な寸法だけ下側に設定する。
【００２５】
ガス吸引用パイプ１４は、上記パイプ１１〜１３の周囲に複数挿入する。このガス吸引用パイプ１４の挿入深さは、油汚染土壌１０の地表面１０ａ付近に設定する。
【００２６】
なお、上記のガス吸引用パイプ１４以外のパイプ１１〜１３は、油汚染土壌１０内に大径のケーシングパイプ１７を挿入し、このケーシングパイプ１７内に収容できる。
【００２７】
ケーシングパイプ１７には、各パイプ１１〜１３の先端部付近に合わせてメッシュ部分を設ける。このメッシュ部分から、注水、揚水、曝気が可能である。
【００２８】
また、上記のパイプ１１〜１４を１セットにして、複数セットを適宜な間隔を開けて複数箇所に設置できる。
【００２９】
このようにして、油汚染土壌１０内に挿入した上記の各パイプ１１〜１４に、それぞれ注入手段２１，揚水手段２２，曝気手段２３，ガス吸引手段２４を接続する。
【００３０】
次に、注入手段２１から注入用パイプ１１を介して油汚染土壌１０内に洗浄水を注水する。注入された水は重力で油汚染土壌１０全体に浸透する。ここでは、洗浄水だけ注入してもよいが、汚染濃度が高い場合などには必要に応じて洗浄水に洗浄剤を添加する。
【００３１】
この洗浄剤としては、例えば過酸化水素や水酸化ナトリウムなどがある。過酸化水素は２Ｈ２Ｏ２→２Ｈ２＋Ｏ２の自己分解反応により、微細なＯ２の気泡を発生させる。この気泡により、土壌粒子表面に付着した油を洗浄液中に遊離させる効果がある。
【００３２】
また、水酸化ナトリウムは、界面活性剤（洗剤）と同様の効果がある。つまり、油で汚れたものを洗剤で洗う場合と同様の効果が期待できる。
【００３３】
上記の油汚染土壌１０内に注入された水は、油汚染土壌１０を洗浄した後、地下水１６に流れ込む。そうすると、油が地下水１６によって拡散するおそれがあるので、揚水手段２２及び揚水用パイプ１２を用いて地下水１６の増加分を揚水して除去する。
【００３４】
基本的には、上記の注水処理及び揚水処理によって油汚染土壌１０を洗浄して、次のバイオ処理を行うのに必要な程度まで汚染濃度を下げることができる。
【００３５】
しかし、場合によっては、バイオ処理をするのに必要な程度まで洗浄効果を発現できないことが考えられる。
【００３６】
この場合には、曝気手段２３及び曝気用パイプ１３を用いて、地下水１６内に空気を供給することにより地下水１６を曝気したり、バイブロハンマーなどの起震機を用いて油汚染土壌１０に微振動を加えることによって、洗浄効果を上げて油汚染土壌１０の汚染濃度をバイオ処理に必要な程度まで低減できる。
【００３７】
図３及び図４は、上記の洗浄方法による室内実験結果を示す。図３から分かるように、油除去量すなわち浄化効率は洗浄液の通水量に依存する。また、図４から分かるように、７，０００〜１５，０００ｍｇ／ｋｇ程度の油で汚染された土壌の場合、洗浄処理によってバイオ処理に適用可能な１，０００〜４，０００ｍｇ／ｋｇまで浄化できる。
【００３８】
次に、ステップ２のバイオ処理について説明する。なお、バイオ処理とは、周知のように、微生物の働きにより、有害な物質を無害化したり、付加価値を与える処理である。
【００３９】
ここでは、まず、図２に示すように、注入手段２１及び注入用パイプ１１を用いて、油汚染土壌１０内に低濃度の栄養塩を連続的又は間欠的に注入する。栄養塩としては、窒素、リンなどを使用できる。
【００４０】
このとき、余剰の栄養塩が地下水１６に流れ込んで外部に拡散することがないようにするため、揚水手段２２及び揚水用パイプ１２を用いて、地下水１６の増加分を揚水する。
【００４１】
栄養塩には、上記のように窒素、リンなどを使用するため、これらの物質が地下水１６を通じて外部に放出された場合、地下水が汚染される。
【００４２】
環境水（池，湖，河川，海）では、窒素、リンなどが増加すると、環境中に富栄養化現象という環境汚染が発生する。この富栄養化が進んだ水質は、アオコなどが発生するので環境上問題となる。
【００４３】
また、「地下水の水質汚濁に係る環境基準について」（平成９年３月１３日付け、環境庁告示第１０号）では、窒素は１０ｍｇ／ｌ以下に規定されている。更に、栄養塩が地下水に拡散すると、拡散した分の栄養塩を追加添付する必要があるため、余分な材料費が必要になる。
【００４４】
これらの事情から、本発明では、上記のように地下水１６を揚水して、栄養塩を再利用することによって、栄養塩の外部への拡散を防止すると共に、栄養塩の使用量を低減している。
【００４５】
なお、上記の注入手段２１及び注入用パイプ１１に加えて、補助的に注入手段及び注入用パイプ（図示せず）を設置し、この注入手段及び注入用パイプからも栄養塩を注入できる。
【００４６】
栄養塩を注入した後、曝気手段２３及び曝気用パイプ１３を用いて、地下水１６内に空気を供給し、地下水１６を曝気する。
【００４７】
このように、油汚染土壌１０内に栄養塩を供給すると共に、地下水１６を曝気することによって、油汚染土壌１０及び地下水１６中の微生物が活性化し、この微生物の働きで油汚染土壌１０及び地下水１６中に残留する油成分が分解される。これにより、油汚染土壌１０が浄化される。
【００４８】
油汚染土壌１０のバイオ処理は、基本的には上記のように油汚染土壌１０内への栄養塩の供給と、地下水１６の曝気によって行うことができるが、更にバイオ処理を促進するために、油汚染土壌１０内に次に説明するｐＨ調整剤を注入したり、油汚染土壌１０内に酸素を供給することもできる。
【００４９】
一方、油分の分解や栄養塩の添加により、浄化対象土壌のｐＨは酸性やアルカリに変化する場合がある。従って、浄化対象土壌が酸性に変化したときには、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を水溶液にして油汚染土壌１０に供給する。
【００５０】
また、浄化対象土壌がアルカリに変化したときには、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）を水溶液にして油汚染土壌１０に供給する。これらの水溶液の濃度は、油汚染土壌１０のｐＨに応じて調整する。
【００５１】
このように、原位置で油汚染土壌１０をバイオ処理する際には、酸素、栄養塩、ｐＨ調整剤を添加しながら油汚染土壌１０中の微生物の活性を高めることによって、浄化対象物質である油の無害化を図るが、油汚染土壌１０中に存在している微生物のみでは、浄化効率が小さい場合がある。
【００５２】
この場合は、分解能力の高い微生物を浄化対象土壌中に添加する。このような微生物としては、ロドコッカス族の微生物などがある。
【００５３】
この微生物は、注入手段２１及び注入用パイプ１１を用いて油汚染土壌１０内に注入する。
【００５４】
また、油汚染土壌１０内に酸素を供給する方法としては、注入手段２１及び注入用パイプ１１を用いて、油汚染土壌１０内に酸素を飽和させた水（曝気水）を注入する方法がある。
【００５５】
この方法では、曝気水を供給すると同時に、揚水手段２２及び揚水用パイプ１２を用いて地下水１６を揚水することにより、油分及び栄養塩が外部に拡散するのを防止する。
【００５６】
また、ガス吸引手段２４及びガス吸引用パイプ１４を用いて油汚染土壌１０内のガス吸引を行い、油汚染土壌１０内の空気の流動を促進することによって、油汚染土壌１０内に大気中の酸素を吸引する方法がある。
【００５７】
更に、曝気手段２３及び曝気用パイプ１３を用いて地下水１６を曝気することによって、油汚染土壌１０内に酸素を供給する方法がある。
【００５８】
また、圧縮空気を油汚染土壌１０内に直接供給する方法がある。この場合には、図２に示すように、上記のケーシングパイプ１７の途中にノズル１８を設け、このノズル１８にエアコンプレッサ１９に接続されたチューブ２０を接続することによって圧縮空気を供給する。
【００５９】
上記の４種類の酸素供給方法は、何れか１種類を単独で行うか、或いは任意の２種類、３種類又は４種類を組み合わせて行うことができる。
【００６０】
このように、本発明によれば、油汚染土壌１０を掘削することなく、原位置で浄化できるので、従来に比べて掘削費用を削減できコスト縮減が可能になると共に、汚染物質の拡散による二次汚染の影響を防止できる。
【００６１】
また、操業中の工場や、地中障害物が多く汚染土壌を掘削するのが困難な場所、汚染土壌の掘削によって油臭の拡散が問題となる市街地などにおいても、安全に汚染土壌を浄化できる。
【００６２】
また、本発明は、最初に油汚染土壌１０を洗浄し、その後バイオ処理を行うので、次に説明するように油汚染土壌１０を確実に浄化できる。
【００６３】
すなわち、油汚染土壌１０においては、油濃度の高い場所と低い場所とがある。油濃度が高い場合には、油を分解する微生物に対しても油の毒性が発現し、微生物の活性が低下する。
【００６４】
また、バイオ処理は物理処理に比較してゆっくりとした浄化であるため、微生物が高濃度油汚染土壌の中で活性を高める条件を整えられたとしても、分解すべき油の量が増えればそれだけ浄化期間が長期化する。
【００６５】
従って、油濃度が高い場合には、物理処理を行った方が浄化期間を短縮できるので有利になる。
【００６６】
一方、油濃度が高い場合には、図５に示すように、一回の洗浄による油汚染濃度の低減量が大きい。しかし、油汚染濃度が５，０００ｍｇ／ｋｇ程度以下では、一回の洗浄で除去できる油の量が少なくなる。
【００６７】
従って、油汚染濃度が５，０００ｍｇ／ｋｇ以下の場合はバイオ処理を行い、５，０００ｍｇ／ｋｇを越える場合はまず洗浄処理を行い、その後バイオ処理行うのが好ましい。
【００６８】
なお、図５は掘削除去した油汚染土壌を洗浄した試験結果である。図５の横軸に示した洗浄回数は、洗浄する水を入れ替えながら洗浄した回数を示す。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、汚染土壌を掘削することなく原位置で浄化できるので、掘削費用の削減ができると共に、掘削が困難な場所の浄化が可能であり、更に環境上有利である。
【００７０】
また、汚染土壌を洗浄した後、バイオ処理を行うので、汚染土壌の汚染濃度に拘わらず確実に浄化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る汚染土壌の原位置浄化方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明に係る汚染土壌の原位置浄化方法を実現する装置を示す図である。
【図３】本発明に係る汚染土壌の原位置浄化方法における洗浄処理の実験結果を示す図である。
【図４】本発明に係る汚染土壌の原位置浄化方法における洗浄処理の実験結果を示す図である。
【図５】掘削した汚染土壌の洗浄回数と油汚染濃度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０  油汚染土壌
１０ａ  地表面
１１  注入用パイプ
１２  揚水用パイプ
１３  曝気用パイプ
１４  ガス吸引用パイプ
１５  油汚染プリューム
１６  地下水
１６ａ  水面
１７  ケーシングパイプ
１８  ノズル
１９  エアコンプレッサ
２０  チューブ
２１  注入手段
２２  揚水手段
２３  曝気手段
２４  ガス吸引手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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