(57)【要約】【課題】処理領域内の地下水の循環効率を向上して、短時間で浄化処理を行なうことができる汚染土壌の浄化方法を提供する。【解決手段】汚染土壌１０の所定領域を遮水壁２０で囲み、この遮水壁２０で囲まれた領域に掘削孔１０ａ、１０ｂ、１０ｃを設け、その孔に透水性材料３０ａ、３０ｂ、３０ｃを充填すると共に、掘削孔１０ｂに汲み上げパイプ４２を挿入して地下水を汲み上げると共に、汲み上げた地下水を周囲の透水性材料３０ａ、３０ｃに供給して地下に浸透させることにより、地下水を循環させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染土壌の所定領域を遮水壁で囲み、この遮水壁で囲まれた領域の少なくとも１箇所を掘削して、その孔に透水性材料を充填すると共に、地下水の汲み上げパイプを挿入し、前記汲み上げパイプを通して地下水を汲み上げると共に、汲み上げた地下水を前記孔の周囲に供給して地下に浸透させることにより、地下水を循環させることを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【請求項２】
前記遮水壁で囲まれた領域の２箇所以上を掘削し、それらの孔のそれぞれに透水性材料を充填すると共に、そのうちの少なくとも１つの孔には汲み上げパイプを挿入して地下水を汲み上げ、前記残った孔の少なくとも１つにはエアパイプを挿入して空気を吹き込み、前記汲み上げた地下水を前記残った孔に供給して地下に戻すことにより、地下水を循環させる請求項１記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項３】
前記遮水壁で囲まれた領域の少なくとも１箇所を掘削し、その孔に透水性材料を充填すると共に、これらの孔の周辺の土壌中にも前記透水性材料を混合し、前記孔に汲み上げパイプを挿入して地下水を汲み上げ、この地下水を前記孔の周囲の土壌中に散布して、地下水を循環させる請求項１記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項４】
前記透水性材料に、前記汚染土壌の汚染物質に対する分解作用を有する微生物を付与して、前記地下水の循環を行なう請求項１〜３のいずれか１つに記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項５】
前記地下水の汲み上げを、エアポンプ又はピストンポンプで行なう請求項１〜４のいずれか１つに記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項６】
前記透水性材料が、有機汚泥と無機汚泥とを混合して燒結して得られる多孔質材料である請求項１〜５のいずれか１つに記載の汚染土壌の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、有機塩素化合物等の環境汚染物質によって汚染された土壌を浄化する方法に関し、更に詳しくは、微生物を用いて汚染土壌を浄化し、無害化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の工場等にて使用されている、トリクロロエチレン等の有機塩素化合物等に代表される化学物質が、貯留施設や排水等の漏出によって、土壌や地下水を汚染していることが明らかになり、深刻な社会問題となっている。
【０００３】
このような汚染土壌を浄化処理する従来の技術としては、汚染土壌を掘り起こして加熱処理する方法、汚染土壌から汚染物質を真空抽出する方法、あるいは汚染物質を分解する能力を有する微生物を利用する方法などが知られている。
【０００４】
なかでも、微生物による浄化方法は、汚染土壌を完全に掘り起こす必要がなく、また、分解活性の高い微生物を利用することにより、汚染物質を短時間で分解浄化できるので、経済的で効率的な土壌浄化方法として注目されており、特に、土壌中に生息する微生物の機能を利用して汚染物質を分解し、土壌を無害化する技術はバイオレメディエーションと呼ばれている。また、汚染土壌に培養した微生物を導入して、積極的に汚染浄化する方法も知られている。
【０００５】
このような微生物による土壌汚染の浄化方法として、例えば、特開平９−２３４４８５号公報には、汚染物質で汚染された地下汚染箇所の近傍の飽和層に複数の井戸を掘削するとともに、該地下汚染箇所の近傍に２つ以上の電極を離間して埋設し、各電極間に電圧を加えるとともに、汚染物質分解微生物を生育させてバイオリアクターとした前記井戸に、汚染物質を含む水を導入して分解処理する汚染地下水、土壌の修復方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−２３４４８５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特開平９−２３４４８５号公報に開示されているような、従来の土壌汚染の浄化方法においては、処理領域が限定できないために、処理領域以外にも地下水が流出してしまい、また、処理領域外からの新たな地下水の侵入もあるので、汚染土壌の所定領域を処理する際の浄化効率が低くなり、処理時間も長くなってしまうという問題があり、特に、汚染土壌が広範囲に渡る場合には、効率良い処理ができなかった。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、地下水を効率よく循環させることができ、微生物による浄化処理を効率良く行うことができる、汚染土壌の浄化方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による汚染土壌の浄化方法は、汚染土壌の所定領域を遮水壁で囲み、この遮水壁で囲まれた領域の少なくとも１箇所を掘削して、その孔に透水性材料を充填すると共に、地下水の汲み上げパイプを挿入し、前記汲み上げパイプを通して地下水を汲み上げると共に、汲み上げた地下水を前記孔の周囲に供給して地下に浸透させることにより、地下水を循環させることを特徴とする。
【００１０】
本発明の方法によれば、汚染土壌の所定領域を遮水壁で囲んだので、処理領域以外への地下水の流出、又は、処理領域以外からの地下水の流入を防止できる。
したがって、処理領域内の地下水の循環効率を向上して、短時間で浄化処理を行なうことができる。また、汚染土壌が広範囲に渡る場合には、処理領域を区切って行なえるので、処理作業の自由度が高まる。
【００１１】
本発明においては、前記遮水壁で囲まれた領域の２箇所以上を掘削し、それらの孔のそれぞれに透水性材料を充填すると共に、そのうちの少なくとも１つの孔には汲み上げパイプを挿入して地下水を汲み上げ、前記残った孔の少なくとも１つにはエアパイプを挿入して空気を吹き込み、前記汲み上げた地下水を前記残った孔に供給して地下に戻すことにより、地下水を循環させることが好ましい。
【００１２】
これによれば、汲み上げパイプの周辺においては空気の導入がないので、嫌気性微生物の増殖に好適な環境となり、残った孔の少なくとも１つにはエアパイプを挿入して空気を吹き込むので、好気性微生物の増殖に好適な環境とすることができる。したがって、汚染土壌中の嫌気性微生物及び好気性微生物の両方によって積極的な分解がなされるので、より多くの種類の汚染物質に対して分解処理が可能となる。
【００１３】
また、本発明においては、前記遮水壁で囲まれた領域の少なくとも１箇所を掘削し、その孔に透水性材料を充填すると共に、これらの孔の周辺の土壌中にも前記透水性材料を混合し、前記孔に汲み上げパイプを挿入して地下水を汲み上げ、この地下水を前記孔の周囲の土壌中に散布して、地下水を循環させることが好ましい。
【００１４】
これによれば、汲み上げパイプの周辺においては空気の導入がないので、嫌気性微生物の増殖に好適な環境となり、孔の周囲の土壌中は、透水性材料を混合したことにより、地表面から空気が供給されて好気性微生物の増殖に好適な環境とすることができる。したがって、空気を吹き込むためのエアパイプが不要となり、特に、汚染土壌が地表面付近の浅い層に存在する場合に、好適に用いることができる。
【００１５】
更に、本発明においては、前記透水性材料に、前記汚染土壌の汚染物質に対する分解作用を有する微生物を付与して、前記地下水の循環を行なうことが好ましい。これによれば、汚染土壌の汚染物質の種類が既に解っている場合には、汚染物質の分解に最適な微生物を選択できるので、浄化効率を更に向上することができる。
【００１６】
また、本発明においては、前記地下水の汲み上げを、エアポンプ又はピストンポンプで行なうことが好ましい。これによれば、浸透速度に併せて汲み上げ速度を制御できるので、地下水の過剰な汲み上げによる、地盤の沈下を有効に防止することができる。
【００１７】
更に、本発明においては、前記透水性材料が、有機汚泥と無機汚泥とを混合して燒結して得られる多孔質材料であることが好ましい。これによれば、有機汚泥と無機汚泥とを混合して燒結して得られる多孔質材料は、透水性、耐久性に優れるとともに、微生物の増殖に好適な多孔性を有しているので、本発明に特に好適に用いることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の汚染土壌の浄化方法の一実施形態を示す概略構成図である。
【００１９】
図１に示すように、本発明の浄化方法に用いる装置は、汚染土壌１０の所定領域を囲む遮水壁２０と、汚染土壌１０に設けられた掘削孔１０ａ、１０ｂ、１０ｃ内に充填される透水性材料３０ａ、３０ｂ、３０ｃと、中央の掘削孔１０ｂ内に挿入されている汲み上げパイプ４２と、汲み上げパイプ４２から分岐して掘削孔１０ａ、１０ｃに向かう配管４３ａ、４３ｂと、透水性材料３０ａ、３０ｃ近傍に空気を送り込むためのエアパイプ５０とから主に構成されている。
【００２０】
汚染土壌１０の所定領域は、その全周にわたって遮水壁２０で囲まれている。
これにより、外部への地下水の流出、又は、外部からの地下水の流入を防ぎ、地下水の循環効率を向上させることができる。また、遮水壁２０の敷設によって、構内水位の高さ調整を、有効かつ効率的に行なうことができる。なお、遮水壁２０で囲む領域の広さは特に限定されず、汚染土壌の領域すべてを囲んでもよく、一部を囲んでもよい。
【００２１】
遮水壁２０としては、例えば、従来公知のパイルと呼ばれる鋼矢板等が用いられるが、特に限定されるものではない。また、セメント等を流し込んで形成した連壁等であってもよい。
【００２２】
この遮水壁２０は、図１に示すように、汚染土壌１０の最下部まで少なくとも到達するように挿入されていることが好ましい。具体的には、汚染土壌１０の下に存在し、透水性の乏しい粘土層やシルト層に達するまで、遮水壁２０を挿入することが好ましい。
【００２３】
汚染土壌１０には、透水性材料３０ａ、３０ｂ、３０ｃを充填するための掘削孔が形成されており、この実施形態においては１０ａ、１０ｂ、１０ｃの３箇所に掘削孔が形成されている。掘削孔の形成方法は、掘削ドリル等の従来公知の方法を用いて形成することができる。
【００２４】
掘削孔の径としては、２００〜６００ｍｍであることが好ましい。また、掘削孔の深さは、浄化処理すべき汚染土壌の深さによって適宜設定され限定されないが、前記の透水性の乏しい粘土層やシルト層に到達するように形成することが好ましい。
【００２５】
また、この実施形態においては、汲み上げ等の掘削孔１０ｂを１箇所と、その両側に浸透用の掘削孔１０ａ、１０ｃを２箇所設けているが、これらの掘削孔の数や配置は、浄化処理を行なう汚染土壌の広さや形状等に応じて適宜設定可能であり特に限定されず、例えば、汲み上げ用の掘削孔を中央に設け、その周囲に放射状に浸透用の掘削孔を多数設けてもよい。
【００２６】
掘削孔１０ａ、１０ｂ、１０ｃ内には、透水性材料３０ａ、３０ｂ、３０ｃが充填されている。透水性材料としては、透水性を有していればよく特に限定されず、例えば、鹿沼土等の多孔質土や、市販の水質浄化剤、砂利等を用いることができる。また、例えば、多孔質ガラス、セラミックス、金属酸化物、活性炭、カオリナイト、ベントナイト、ゼオライト、シリカゲル、アルミナ等の無機粒子であってもよく、セルロース、アクリル酸、ウレタンポリマーなどの高分子樹脂やイオン交換樹脂等も使用できる。
【００２７】
なかでも、本発明においては、透水性材料として有機汚泥と無機汚泥とを混合して燒結して得られる多孔質材料を用いることが好ましい。これによれば、透水性、耐久性に優れるとともに、微生物の増殖に好適な環境を提供できる。なお、この有機汚泥と無機汚泥とを混合して燒結して得られる多孔質材料は、例えば、特開平７−１０８３００号公報に記載されているような方法で製造することができる。
【００２８】
また、透水性材料３０ａ、３０ｂ、３０ｃには、汚染土壌の汚染物質に対する分解作用を有する微生物が付与されていることが好ましい。このような微生物としては、汚染物質を分解する能力を有するものであれば特に限定されず、例えば、特開２００１−２２５０９５号公報に開示されているような、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ、Ａｅｒｏｍｏｎａｓ、Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ、Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ、Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ、Ｆｒａｔｅｕｒｉａ、Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ｂａｃｉｌｌｕｓに属する微生物が例示できる。また、特開２００１−２３２３４７号公報に開示されているように、上記のうち、汚染物質がＰＣＢやダイオキシン等の塩素化芳香族による汚染の場合はＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属が、石油汚染の場合はＲｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ属が好ましく使用できる。また、汚染物質がトリクロロエチレン（ＴＣＥ）の場合には、各種のメタン菌等も使用できる。
【００２９】
透水性材料３０ｂが充填された掘削孔１０ｂに、下方に開口部４２ａを有する筒状の汲み上げパイプ４２を挿入されている。そして、この汲み上げパイプ４２内には、ポンプ４１から接続される図示しない空気配管が挿入されており、汲み上げパイプ４２の下端の開口部４２ａから入り込んだ地下水を、空気によって汲み上げ可能となるように構成されている。
【００３０】
ポンプ４１としては、エアポンプ又はピストンポンプを用いることが好ましい。これによって、浸透速度に併せて汲み上げ速度を制御できるので、過剰の汲み上げによる地盤の沈下を防止することができる。
【００３１】
汲み上げパイプ４２としては、例えば、従来公知の塩化ビニル管等が使用可能であり特に限定されない。汲み上げパイプ４２の径としては、５０〜２００ｍｍであることが好ましい。径が５０ｍｍ未満であると、汲み上げパイプ４２内に詰まり等が生じやすくなるので好ましくなく、２００ｍｍを越えると、エアポンプによる空気を利用した汲み上げが困難となるので好ましくない。
【００３２】
また、汲み上げパイプ４２の深さは、浄化処理すべき汚染土壌の深さによって適宜設定され限定されないが、前記の透水性の乏しい粘土層やシルト層に到達するように形成することが好ましい。
【００３３】
汲み上げパイプ４２の地上側の端は、２つに分岐する配管４３ａ、４３ｃに連結され、それぞれ、掘削孔１０ａ、１０ｃ内に挿入されるように構成されている。これによって、汲み上げパイプ４２の下端の開口部４２ａから地下水が汲み上げられ、汲み上げパイプ４２から配管４３ａ、４３ｃを介して再度、透水性材料３０ａ、３０ｃに戻されて汚染土壌１０内に浸透し、地下水の循環が行なわれるように構成されている。
【００３４】
更に、掘削孔１０ａ、１０ｃ内には、エアーパイプ５０ａ、５０ｃがそれぞれ挿入されており、図示しないエアポンプに接続されている。これによって、透水性材料１０ａ、１０ｃ、及びその近傍に空気を送り込み、好気性微生物の増殖に好適な環境を作ることができる。エアーパイプとしては、従来公知の樹脂パイプ等が使用でき特に限定されない。また、空気の吹き出し孔は、エアーパイプの下端のみに設けられていてよく、パイプ胴部に多数の孔が設けられてエアパイプ全体から空気が出るようになっていてもよい。
【００３５】
次に、上記の浄化装置を用いた本発明の浄化方法について説明する。
ポンプ４１を駆動して、汲み上げパイプ４２の底部に空気を導入し、中央の汲み上げパイプ４２の開口部４２ａから、地下水の汲み上げを行なう。
【００３６】
これによって、地下水が透水性材料３０ｂ内を通過するように移動する。この透水性材料３０ｂ付近には空気が導入されていないので、嫌気性微生物が増殖しやすい環境となっている。これにより、透水性材料３０ｂ付近では嫌気性微生物による汚染物質の分解が好適に行なわれる。
【００３７】
地下水の汲み上げ速度は、汲み上げ後の地下水の浸透速度（土質の透水比）に併せて適宜設定される。透水比を超えた速度での汲み上げは、構内水位を低下させて、汲み上げ過剰による地盤沈下を誘発させるので好ましくない。
【００３８】
なお、構内水位は、図示しない地下水サンプル採取用のパイプを別途汚染土壌内に敷設することにより監視することができる。この地下水サンプル採取用のパイプとしては、例えば、直径１００〜１５０ｍｍのパイプが好ましく用いられ、前記の透水性の乏しい粘土層やシルト層に到達するように敷設することが好ましい。また、敷設数は、１００〜２００ｍ２に１箇所の割合で敷設することが好ましい。
【００３９】
次に、汲み上げられた地下水は、配管４３ａ、４３ｃに分岐して沿って流れ、掘削孔１０ａ、１０ｃ中の透水性材料３０ａ、３０ｃに導入される。ここにはエアパイプ５０によって空気が導入されているので、好気性微生物が増殖しやすい環境となっている。したがって、好気性微生物による汚染物質の分解が好適に行なわれる。
【００４０】
このようにして、地下水は図１の矢印方向に沿って、開口部４２ａから汲み上げパイプ４２を通り、ここから配管４３ａ、４３ｂを介して掘削孔１０ａ、１０ｃ内の透水性材料３０ａ、３０ｃに戻り、再度中央の透水性材料３０ｂへ向かって循環する。これによって、微生物の活動を活発にして、汚染物質を分解することができる。
【００４１】
そして、本発明においては、処理領域が遮水壁２０によって囲われているので、処理領域の外部への地下水の流出、又は、処理領域の外部からの地下水の流入を防ぎ、処理領域内の地下水の循環効率を向上して、短時間で浄化処理を行なうことができる。
【００４２】
図２には、本発明の他の実施形態が示されている。なお、以下の実施形態の説明においては、前記実施形態と同一部分には同符合を付して、その説明を省略することにする。
【００４３】
この実施形態においては、上記の実施形態の掘削孔１０ａ、１０ｃの代わりに、掘削孔１０ｂの周辺の土壌中に透水性材料を混合して混合土壌３１ａ、３１ｃを形成し、汲み上げた地下水を、配管４４ａ、４４ｃによって、混合土壌３１ａ、３１ｂ上に散布するようにした点が上記の実施形態と異なっている。
【００４４】
この実施形態によれば、中央の透水性材料３０ｂ付近においては空気の導入がないので、嫌気性微生物の増殖に好適な環境となり、混合土壌３１ａ、３１ｃは、地表面からの空気によって好気性微生物の増殖に好適な環境とすることができる。したがって、空気を吹き込むためのエアパイプが不要となる。この実施形態は、特に、汚染土壌が地表面付近の浅い層に存在する場合に、好適に用いることができる。
【００４５】
図３には、本発明の更に他の実施形態が示されている。
この実施形態においては、掘削孔１０ａ、１０ｃ上に、汲み上げた地下水を貯留するための貯留槽６０が設けられており、また、エアパイプ５１に加えてエアパイプ５２が設けられている点が上記の第１の実施形態と異なっている。このようにエアパイプは好気性微生物の増殖に好適な環境とするために、適宜必要な位置に必要な本数配置できる。
【００４６】
また、この実施形態によれば、貯留槽６０が設けられているので、貯留槽６０の自重によって、汲み上げた地下水を透水性材料３０ａ、３０ｃから浸透させることができるので、浸透速度を上げることができ、浄化時間を更に短縮することができる。
【００４７】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明する。
【００４８】
図４に示すような概略構成の装置を用い、地下水の循環を確認した。まず、シートパイル（鋼矢板）からなる遮水壁７０を、図４（ａ）に示すように５×５ｍの領域に深さ５．５ｍで土壌８０中に敷設した。
【００４９】
次に、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、土壌８０中に掘削孔を対角線上に２箇所形成し、直径３５０ｍｍの筒状で、胴部に多孔を有する塩化ビニル管７１、７２を深さ４ｍとなるように挿入した。そして、この塩化ビニル管７１、７２中に、透水性材料７４、７５として６号採石３２０Ｌを充填した。
【００５０】
更に、図４（ｂ）に示すように、透水性材料７４中に汲み上げパイプ７３ａを挿入し、図示しないポンプを介して配管７３ｂの他端を、透水性材料７５内に挿入した。なお、配管７３ｂには、やはり図示しない流量計を設置した。
【００５１】
この状態で、ポンプを稼動し、汲み上げパイプ７３ａから塩化ビニル管７１内の地下水を汲み上げ、配管７３ｂによって塩化ビニル管７２へ戻して透水性材料７５内に浸透させ、地下水の循環を確認した。なお、地表面から６００ｍｍ下に水位センサーを置いて構内水位８１を監視し、常時水位が一定になるようにポンプの汲み上げ速度を調整した。
【００５２】
その結果、配管７３の途中に設けた流量計により、通常時において１５０Ｌ／時間、雨天時においても２０Ｌ／時間の流量が観測され、本発明の方法によって地下水の水位を一定に保ちつつ、地下水の循環が可能であることが確認できた。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の方法によれば、処理領域内の地下水の循環効率を向上して、短時間で汚染土壌の浄化処理を行なうことができる。したがって、本発明の方法は、貯留施設や排水等からの有機塩素化合物等の漏出によって、土壌や地下水を汚染している土壌の浄化処理に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浄化方法の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の浄化方法の他の実施形態を示す概略構成図である。
【図３】本発明の浄化方法の更に他の実施形態を示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施例における浄化方法を示す概略図であって、（ａ）は平面配置図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’矢示線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０  汚染土壌
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  掘削孔
２０  遮水壁
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  透水性材料
３１ａ、３１ｃ  混合土壌
４１  ポンプ
４２  汲み上げパイプ
４２ａ  開口部
４３ａ、４３ｃ、４４ａ、４４ｃ、４５ａ、４５ｃ  配管
５０、５１、５２  エアパイプ
６０  貯留槽
７０  遮水壁
７１、７２  塩化ビニル管
７３ａ  汲み上げパイプ
７３ｂ  配管
７４、７５  透水性材料
８０  土壌
８１  構内水位
【図１】
2004154670.tif 000003
【図２】
2004154670.tif 000004
【図３】
2004154670.tif 000005
【図４】
2004154670.tif 000006