(57)【要約】【課題】汚染土壌との置換率が１００％でない場合であっても、残留土壌の改質を行うことができて、無害化効率を大幅に改善する。【解決手段】有機塩素化合物で汚染された土壌を削孔した後、削孔先端部から酸化剤を添加混練したセメントミルクを注入し、このセメントミルクと地中汚染土壌と置換してセメントプラグを形成するとともに、セメントプラグ内に残留している酸化剤により残留汚染土壌の有機塩素化合物の酸化分解をなして浄化するとともに、前記セメントミルクの注入により回収したスライムに酸化剤を投入して有機塩素化合物を酸化分解して浄化する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機塩素化合物で汚染された土壌を削孔した後、削孔先端部から酸化剤を添加混練したセメントミルクを注入し、このセメントミルクと地中汚染土壌と置換してセメントプラグを形成しつつ、セメントプラグ内に残留している酸化剤により残留汚染土壌の有機塩素化合物の酸化分解をなして浄化するとともに、前記セメントミルクの注入により回収したスライムに酸化剤を投入して有機塩素化合物を酸化分解して浄化することを特徴とする汚染土壌改良方法。
【請求項２】
有機塩素化合物で汚染された土壌領域をメッシュ割してボーリングすることにより採取した土壌の汚染度を調べて汚染分布を作成し、これにより設定された汚染領域の外周縁から螺旋状に削孔しつつ酸化剤を添加混練したセメントミルクを注入し、このセメントミルクと地中汚染土壌と置換してセメントプラグを形成することを繰り返して、汚染土壌領域全体に酸化剤を残留させたセメントプラグを敷き詰めて土壌置換をなすことを特徴とする汚染土壌改良方法。
【請求項３】
有機塩素化合物で汚染された土壌領域で削孔し硬化剤を注入するグラウト注入手段と、当該掘削手段に供給するセメントミルクを製造するセメントスラリープラントと、前記掘削手段の削孔先端部から酸化剤を添加混練したセメントミルクを削孔先端部に注入させる圧送手段とを備えて装置において、前記スラリープラントへ少なくとも酸化剤を含む土壌改良剤を混和する改良剤混和手段と、前記削孔上部に形成されたスライムピットに噴出する置換土壌の蓄槽手段とを設け、当該前記蓄槽手段に酸化剤を含む土壌改良剤の供給手段を接続して置換土壌の酸化分解による改良処理を可能としたことを特徴とする汚染土壌改良装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は汚染土壌改良方法および装置に係り、特にトリクレン（トリクロロエチレン）などの有機塩素化合物溶剤が残留する土壌をセメントミルクで置換して汚染土壌を改良する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トリクレンなどの有機塩素化合物により汚染された土壌の浄化方法として、この汚染土壌に酸化剤を注入することにより土壌中の有機塩素化合物を分解処理する方法が行われている。例えば、有機塩素化合物で汚染された土壌に水を加え、オゾンを通気する方法（特開平９−９９２８１号公報）や、汚染土壌に過酸化水素を注入する方法（特開平７−７５７７２号公報）、あるいは塩化ベンジル汚染土壌に次亜塩素酸を添加する方法（特開平９−１７４０３２号公報）などである。しかし、上記いずれの方法でも、土壌に添加した酸化剤の安定性が低く、酸化剤の自己分解等が生じる結果、特に、浄化対象区域が広い場合、酸化剤を全域に行き渡らせることが困難であった。
【０００３】
このような観点から、安定的な酸化剤として過マンガン酸塩を注入する方法が提案されている（特開２００２−１２６７１３号公報）。これは汚染土壌領域に注入井戸と揚水井戸を掘削し、注入井戸から過マンガン酸塩溶液（１〜４％濃度）を注入し、揚水井戸から汚染土壌に接触した溶液を回収して汚染物質を酸化分解するようにしたものである。
【０００４】
ところが、かかる方法では、過マンガン酸塩が地中に残留してしまい、下流側で揚水される飲料水が過マンガン酸塩溶液となってしまう可能性があるため、必ず揚水して回収する必要がある。また、回収するのは過マンガン酸塩溶液であり、汚染土壌ではないため、酸化分解されていない汚染土壌が残存している可能性がある。特に、汚染濃度が高い場合には、過マンガン酸水溶液の投入量を多くする必要があるものの、実際的には処理しきれずに汚染土壌が残存しているケースが多い。
【０００５】
そこで、トリクレンなどの有機塩素化合物溶剤が残留する土壌を清浄化するため、高圧土壌造成法を適用することが考えられる。これは一般的には地盤改良に用いられる技術であるが、これを利用して、地中にセメントミルクを注入してセメント柱状体を構築することに代えて、注入セメントミルクにより汚染土壌を押上げて回収し、回収した土壌の代わりにセメントプラグを形成して地盤にしようとするものである。セメントミルクとの置換で地盤から取り出された土壌は専用の処理槽に入れられ、エアレーションもしくは過マンガン酸カリウムを添加して土壌からトリクレンを取り除く作業が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の方法では、セメントミルクで土壌を置換する時に、セメントミルクと土壌の一部が混合してしまうため、トリクレン等の有機塩素化合物の完全な除去が行われていなかった。しかも、汚染土壌とセメントミルクの置換率が１００％となる訳ではなく、２０〜８０％の置換率となっているため、汚染土壌を無害化できるものとはなっていなかった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、有機塩素化合物溶剤が残留する土壌をセメントミルクで置換して汚染土壌を改良する場合において、浄化効率の高い汚染土壌改良方法および装置を提供することを目的とする。また、汚染土壌との置換率が１００％でない場合であっても、残留土壌の改質を行うことができて、無害化効率を大幅に改善した汚染土壌改良方法および装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この工法においては、セメントミルクと土壌の一部が混合してしまうことは避けられないため、地盤中に残留するトリクレンを分解する手段として、本発明は、セメントミルクに過マンガン酸カリウムや過酸化水素水などの酸化剤を混入し、残留しているトリクレンを分解することにした。
【０００９】
すなわち、本発明に係る汚染土壌改良方法は、有機塩素化合物で汚染された土壌を削孔した後、削孔先端部から酸化剤を添加混練したセメントミルクを注入し、このセメントミルクと地中汚染土壌と置換してセメントプラグを形成しつつ、セメントプラグ内に残留している酸化剤により残留汚染土壌の有機塩素化合物の酸化分解をなして浄化するとともに、前記セメントミルクの注入により回収したスライムに酸化剤を投入して有機塩素化合物を酸化分解して浄化することを特徴とするものである。
【００１０】
また、有機塩素化合物で汚染された土壌領域をメッシュ割してボーリングすることにより採取した土壌の汚染度を調べて汚染分布を作成し、これにより設定された汚染領域の外周縁から螺旋状に削孔しつつ酸化剤を添加混練したセメントミルクを注入し、このセメントミルクと地中汚染土壌と置換してセメントプラグを形成することを繰り返して、汚染土壌領域全体に酸化剤を残留させたセメントプラグを敷き詰めて土壌置換をなすように構成しても良い。
【００１１】
本発明に係る汚染土壌改良装置は、有機塩素化合物で汚染された土壌領域で削孔し硬化剤を注入するグラウト注入手段と、当該掘削手段に供給するセメントミルクを製造するセメントスラリープラントと、前記掘削手段の削孔先端部から酸化剤を添加混練したセメントミルクを削孔先端部に注入させる圧送手段とを備えて装置において、前記スラリープラントへ少なくとも酸化剤を含む土壌改良剤を混和する改良剤混和手段と、前記削孔上部に形成されたスライムピットに噴出する置換土壌の蓄槽手段とを設け、当該前記蓄槽手段に酸化剤を含む土壌改良剤の供給手段を接続して置換土壌の酸化分解による改良処理を可能としたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る汚染土壌改良方法および装置の具体的実施の形態を、図面を参照して、詳細に説明する。
図１に実施形態に係る汚染土壌改良装置の具体的構成を示す。この装置は、有機塩素化合物で汚染された土壌領域を削孔し、地中に硬化剤を注入するグラウト注入手段を有している。空気と液体の噴射力で土を切削しながら水硬性セメント系の硬化材を装填して土壌を硬化剤と置換する工法であり、実施形態ではグラウト注入手段として代表的な切削用ジエットとして硬化材液と空気を用いる土壌置換工法による土壌置換マシン１０が用いられる。この土壌置換マシン１０は、図２に示されるように、地盤１２中のボーリング孔であるガイドホール１４（削孔径は通常　１１５〜１５０ｍｍ）の中に挿入された二重管からなる回転ロッド１６の先端部から，　超高圧硬化材液（通常　２０ＭＰａ）と圧縮空気　（通常０．７ＭＰａ）からなるジエット流１８を地盤１２中に回転して噴射させて地盤１２を切削し，発生するスライム２０を、ガイドホール１４を通じて、地表に形成したスライムピット２２まで排出させるものである。
【００１３】
また、汚染土壌改良装置には、上記グラウト注入手段としての土壌置換マシン１０に対して硬化剤としてのセメントミルクを製造するセメントスラリープラント２４が設備されている。このセメントスラリープラント２４は、セメントサイロ２６と混練機２８を有し、別に設置された水槽３０から供給される水と混練してセメントミルクを作製するようになっている。また、作製されたセメントミルクと水を土壌置換マシン１０に供給するための超高圧ポンプ３２が設けられており、ジェット噴流源として機能するようになっている。更に、圧搾空気を作り出すコンプレッサ３４が設備されており、土壌置換マシン１０に圧搾空気を供給可能としている。なお、装置機器への作動電源を供給する発電機３６が装備されている。
【００１４】
このような設備において、本実施形態では、特に、前記スラリープラント２４へ少なくとも酸化剤を含む土壌改良剤を混和する改良剤混和手段３８が設けられている。硬化剤に入れる酸化剤として過マンガン酸カリウムや過酸化水素水が用いられており、これと混和剤を混練機２８に供給するようにしている。したがって、このセメントスラリープラント２４は作製されたセメントミルクに既に例えば過マンガン酸カリウムが混練された状態で後段の超高圧ポンプ３２に供給されるものとなる。そして、前記土壌置換マシン１０の回転ロッド１６の先端部から過マンガン酸カリウムを添加混練したセメントミルクが圧送手段としての超高圧ポンプ３２からの圧力を得てガイドホール１４の地中先端部に注入される。前記ガイドホール１４上部にはスライムピット２２が形成されており、ここにグラウト剤注入により押上げられて噴出する置換土壌をスライムとして仮に蓄積するようにしている。
【００１５】
前記スライムピット２２に貯溜された噴出土壌の収容タンク（蓄槽手段）４０を縦列して複数配置し、スライムピット２２内に設置したポンプ４２により、直後の収容タンク４０に噴出土壌を送り、ここで浄化剤として過マンガン酸塩供給手段４４から過マンガン酸カリウムを導入し、噴出土壌に含まれるトリクレンの酸化分解をなすようにしている。そして、これに続く収容タンク４０Ａにポンプ４６により送り、更にこの収容タンク４０Ａからポンプ４６Ａにて搬送車両に送給するようにしている。搬送車両としてバキューム車４８にて一般産業廃棄物として処理場に搬送するようにしている。
【００１６】
上述した汚染土壌改良装置を用いて行う汚染土壌改良方法は次のように行われる。最初に、有機塩素化合物で汚染された土壌領域をメッシュ割してボーリングし、採取した土壌の汚染度を調べて汚染分布を作成する。これにより汚染領域５０が確定する。土壌置換マシン１０によって注入される硬化剤は円柱状に硬化されると推定される。グラウト剤の注入量にもよるが、その相当直径は１．８ｍ程度となるので、この円が互いに最小限でオーバーラップして隙間がなくなる掘削円５２の配列を決定する（図３（２））。これは図３（１）に示されるように、掘削円５２をマトリックス状に配列した構成となる。そして、これによって確定された掘削円群からなる汚染領域５０の外周縁から、図３（１）において矢印Ｗで示したように、螺旋状に削孔しつつ過マンガン酸塩を添加混練したセメントミルクを注入し、このセメントミルクと地中汚染土壌と置換してセメントプラグ５４を形成することを繰り返して、汚染土壌領域全体に過マンガン酸塩を残留させたセメントプラグ５４を敷き詰めて土壌置換をなすようにしているのである。
【００１７】
ところで、汚染土壌の置換時に使用するセメントミルクは、セメントと水を混練して作られるが、セメントミルク中のセメントと水の比率を変えることで、セメントミルクの流動性が変化する。土壌置換工事において作業効率を考慮し、セメントミルク中のセメント濃度を２００〜６００Ｋｇ／ｍ３とした。
【００１８】
土壌の置換時に土壌へ注入するセメントミルクの置換率を１００％とすれば、土壌中のトリクレンなどの有機塩素化合物は１００％除去される。しかし、土壌の置換作業時に土壌とセメントミルクの一部が混合するため、セメントミルク中にトリクレン等が残留してしまう。そのため、置換後のセメントミルク中のトリクレン等を分解する必要がある。そこで実施形態では、セメントミルクに残留するトリクレンを酸化分解するため、過マンガン酸カリウムや過酸化水素水等の酸化剤をセメントミルク混入することにした。
【００１９】
トリクレンと過マンガン酸カリウムとの反応は次式による。
【化１】
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トリクレンを分解するための過マンガン酸カリウムの消費量はトリクレンの量に比例する。また、過マンガン酸カリウムは土壌中の有機物によっても消費される。そのため、残留トリクレンを分解するためセメントミルクに添加する過マンガン酸カリウムの必要量は実測して確認する必要がある。その結果、図４に示されるように、セメントミルクに残留するトリクレン含有量が３０ｍｇ／Ｌの時、過マンガン酸カリウムの必要添加量は３５Ｋｇ／ｍ３であることが分かった。
【００２０】
このように本実施形態では、地盤改良の手法を利用し、汚染領域の土壌を硬化剤で置換するものの、置換率は１００％にならないことから、注入した硬化剤に混入している残留汚染土壌を硬化剤そのものに過マンガン酸カリウムなどの酸化剤を入れて地中に残留させるようにしている。このため、残留汚染物質である有機溶剤が硬化剤中に残留している過マンガン酸カリウム等の酸化剤により酸化分解されて無害化させることができる。分解剤である過マンガン酸カリウム等は硬化剤としてのセメントミルクが硬化したセメントプラグ５４に保持され、地盤中に流出することは無く、同時に、有機溶剤の酸化分解に利用されて二酸化マンガンの状態となるので、安全である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、有機塩素化合物で汚染された土壌を削孔した後、削孔先端部から酸化剤を添加混練したセメントミルクを注入し、このセメントミルクと地中汚染土壌と置換してセメントプラグを形成するとともに、セメントプラグ内に残留している酸化剤により残留汚染土壌の有機塩素化合物の酸化分解をなして浄化する構成としたので、浄化効率が高く、汚染土壌との置換率が１００％でない場合であっても、残留土壌の改質を行うことができて、無害化効率を大幅に改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る汚染土壌改良装置の構成図である。
【図２】同装置の土壌置換マシンによる土壌置換状態を示す掘削部断面図である。
【図３】汚染土壌改良エリアの掘削領域の作業手順を説明する平面図である。
【図４】過マンガン酸カリウム投入量とセメントミルク中のトリクレン残留率の説明図である。
【符号の説明】
１０………土壌置換マシン、１２………地盤、１４………ガイドホール、１６………回転ロッド、１８………ジェット流、２０………スライム、２２………スライムピット、２４………セメントスラリープラント、２６………セメントサイロ、２８………混練機、３０………水槽、３２………超高圧ポンプ、３４………コンプレッサ、３６………発電機、３８………改良剤混和手段、４０、４０Ａ………スライム収容タンク、４２………ポンプ、４４………過マンガン酸塩供給手段手段、４６、４６Ａ………ポンプ、４８………バキューム車、５０………汚染領域、５２………掘削円、５４………セメントプラグ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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