(57)【要約】【課題】汚染土壌の浄化期間を短縮し、注入水の供給量も節約する。【解決手段】汚染物質によって汚染された汚染域４近傍に設けた注水井６から水を注入し、上記汚染域４を経由して流れるように注入水を揚水井７で揚水し、上記揚水井７から汲み上げた地下水を水処理システム８によって浄化する汚染土壌の原位置浄化方法において、上記汚染域４および注入水を加熱する媒体を上記汚染域４に注入して、粘性が高い汚染物質または水への溶解度が小さい汚染物質の上記注入水及び地下水への溶出を促進させるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染物質によって汚染された汚染域近傍に設けた注水井から水を注入し、上記汚染域を経由して流れるように注入水を揚水井で揚水し、上記揚水井から汲み上げた地下水を水処理システムによって浄化する汚染土壌の原位置浄化方法において、上記汚染域および注入水を加熱する媒体を上記汚染域に注入して、粘性が高い汚染物質または水への溶解度が小さい汚染物質の上記注入水への溶出を促進させ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】
汚染物質によって汚染された汚染域近傍に注水する注水井を設けるとともに、上記注水井からの注入水が汚染域を経由するように揚水井を設け、上記揚水井から汲み上げた地下水を、水処理システムによって浄化する汚染土壌の原位置浄化装置において、上記汚染域および注入水を加熱する媒体を上記汚染域に注入する注入井を設け、上記注入井から注入された媒体によって、粘性が高い汚染物質または水への溶解度が小さい汚染物質の上記注入水への溶出を促進させることを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装置。
【請求項３】
請求項２に記載した汚染土壌の原位置浄化装置において、上記媒体が加熱した気体であることを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装置。
【請求項４】
請求項３に記載した汚染土壌の原位置浄化装置において、上記気体として、空気、窒素を含有する気体または酸素を含有する気体のいずれかを用いることを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装置。
【請求項５】
請求項２に記載した汚染土壌の原位置浄化装置において、上記媒体が加熱したスチームであることを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装
置。
【請求項６】
請求項２に記載した汚染土壌の原位置浄化装置において、上記媒体が水と反応して発熱する粉体と気体の混合物であることを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装置。
【請求項７】
請求項６に記載した汚染土壌の原位置浄化装置において、上記粉体として、生石灰、酸化マグネシウム、炭化カルシウム、炭化アルミニウム、トリエチルアルミニウムまたはジエチルアルミニウムクロライド等の水と反応して発熱する物質のいずれかを用いることを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装置。
【請求項８】
請求項２から７に記載した汚染土壌の原位置浄化装置において、上記汚染域が地下水位よりも下部にあることを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は汚染土壌の原位置浄化方法及び浄化装置に関し、より詳細には、汚染土壌の浄化期間を短縮することを可能にした汚染土壌の原位置浄化方法及び浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
汚染された土壌や地下水の汚染現場の浄化方法には、汚染土壌を掘削撤去して良質土を埋める置換法と、例えば汚染土壌の周囲に所要数の井戸を掘削して汚染された地下水をポンプで汲み上げ浄化する原位置浄化方法がある。置換法は、汚染域の深度が浅い場合には有効な手段となるが、汚染域の深度が深くなる（例えば深度が１０ｍ程度）と、掘削量が膨大になりコスト的に現実的ではない。汚染域の深度が深く、汚染域が地下水位よりも下部の帯水層にある場合には、上記のような原位置浄化方法が有効となる。
【０００３】
特許文献ではないが、従来の原位置浄化装置を図２に示す。透水層１の地下水位２の下部に有る帯水層３には、汚染土壌（廃棄物であってもよい）からなる汚染域４が含まれている。汚染域４の周囲に、地下水の上流側および下流側にそれぞれ１カ所以上の井戸を設ける。上流側に所要数の注水井６を掘削して水を注入する。この注入水は下流側に流れ、汚染域４を通過する際に、汚染域４から汚染物質を溶出する。下流側に所要数の揚水井７を掘削し、汚染物質が溶出した汚染水をポンプ７Ａで地上に汲み上げ、水処理システム８で汚染物質を除去し、汚染物質が除去された処理水を、再び注水井６に注入し循環している。処理水は河川または下水等へ放流し、上水を新たに注水井に注入する方法もある。注水井６および揚水井７には、汚染域４の深度に対応する深さ位置に、例えば編目状のスクリーン６Ｂ、７Ｂが設けられている。スクリーン６Ｂは、注入水を汚染域４近傍の土壌中に吐出するとともに、土壌が注水井６に侵入しないようにしている。また、スクリーン７Ｂは、汚染水を揚水井７に吸入するとともに、土壌が揚水井７に侵入しないようにしている。汚染域４、注水井６および揚水井７を囲む汚染土壌の外周を、難透水層５に達する深度の止水壁９、９で包囲し、地表面を表面遮水工１０で覆い、汚染物質の周囲への漏出、及び雨水等の土壌中への浸透を防止している。止水壁９、９および表面遮水工１０は必ずしも必要ではない。
【０００４】
また、米国特許第４，４３５，２９２号（特許文献１）に示された原位置浄化方法は、注水井から高圧で注水し、揚水井から高い真空で汚染水を排出して、水処理システムで汚染物質を除去するようにしたものである。この従来技術は、処理水を循環使用することにより、水処理システムで処理する処理水の総量を削減するとともに、注入媒体として、溶剤、または窒素等の不活性ガスを使用することもできる。
【０００５】
また、特開平１１−９０４１０号（特許文献２）に示された原位置浄化方法は、地下水位より上部にある汚染域を浄化対象としたものである。注水井の透水孔及び揚水井の吸引孔ともに地下水位より上部に配置した技術と、揚水井の吸引孔だけを地下水位の直下に配置した技術が示されている。注水井に注入する注入水として、加熱した水、加熱した空気、酸性溶液、アルカリ性溶液、界面活性剤、有機溶剤を使用している。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第４，４３５，２９２号明細書
【特許文献２】
特開平１１−９０４１０号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図２及び特許文献１に示す従来技術は、常温の注入水、ガス、又は溶剤を使用するため、高価な溶剤を使用することなくしては油等の粘性が高い汚染物質、または常温の注入水またはガスに対する溶解度が小さい汚染物質は、廃棄物または土壌粒子に吸着したままで、注入水またはガスに溶出する量が少ないため、単位時間当たりの浄化効率が小さく、浄化期間が長期化する不具合があった。
【０００８】
また、特許文献２に示す従来技術は、地下水位より上部にある汚染域を浄化対象としたものであり、注水井のスクリーンが地下水位より上部に配置されているため、地下水流による汚染物質の洗浄効果が期待できず、注水井から注入された注入水だけの洗浄効果となるため、浄化期間を短縮するためには、大量の注入水を供給する必要がある。また、注入水の通り道にある汚染物しか洗浄できないため、通り道以外の汚染物の洗浄ができなかった。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、汚染域および注入水を加熱する媒体を汚染域に直接注入することによって、汚染物質の溶出を促進させて、汚染土壌の浄化期間を短縮することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、汚染物質によって汚染された汚染域近傍に設けた注水井から水を注入し、上記汚染域を経由して流れるように注入水を揚水井で揚水し、上記揚水井から汲み上げた地下水を水処理システムによって浄化する汚染土壌の原位置浄化方法において、上記汚染域および注入水を加熱する媒体を上記汚染域に注入して、粘性が高い汚染物質または水への溶解度が小さい汚染物質の上記注入水への溶出を促進させることを特徴とする汚染土壌の原位置浄化方法である。
【００１１】
請求項２の発明は、汚染物質によって汚染された汚染域近傍に注水する注水井を設けるとともに、上記注水井からの注入水が汚染域を経由するように揚水井を設け、上記揚水井から汲み上げた地下水を、水処理システムによって浄化する汚染土壌の原位置浄化装置において、上記汚染域および注入水を加熱する媒体を上記汚染域に注入する注入井を設け、上記注入井から注入された媒体によって、粘性が高い汚染物質または水への溶解度が小さい汚染物質の上記注入水への溶出を促進させることを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装置である。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２に記載した汚染土壌の原位置浄化装置において、上記媒体が加熱した気体であることを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装置である。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項３に記載した汚染土壌の原位置浄化装置において、上記気体として、空気、窒素を含有する気体または酸素を含有する気体のいずれかを用いることを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装置である。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項２に記載した汚染土壌の原位置浄化装置において、上記媒体が加熱したスチームであることを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装置である。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項２に記載した汚染土壌の原位置浄化装置において、上記媒体が水と反応して発熱する粉体と気体の混合物であることを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装置である。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項６に記載した汚染土壌の原位置浄化装置において、上記粉体として、生石灰、酸化マグネシウム、炭化カルシウム、炭化アルミニウム、トリエチルアルミニウムまたはジエチルアルミニウムクロライド等の水と反応して発熱する物質を用いることを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装置である。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項２から７に記載した汚染土壌の原位置浄化装置において、上記汚染域が地下水位よりも下部にあることを特徴とする汚染土壌の原位置浄化装置である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、前記従来装置と同等部分については同一符号を付けて説明する。図１は、本発明の汚染土壌の原位置浄化装置の施工例を示す土壌の鉛直断面図である。
【００１９】
透水層１の地下水位２の下部にある帯水層３には、汚染土壌（廃棄物であってもよい）からなる汚染域４が含まれている。汚染域４は、地表から例えば１０ｍ程度の深度に形成されている。透水層１は、透水係数が１０  − ４ 〜１０− １ ｃｍ／秒程度の、比較的地下水の流速が早い砂質土からなる層である。汚染域４の周囲に、地下水の上流側および下流側にそれぞれ一カ所以上の井戸を設ける。上流側に所要数の注水井６を掘削し、この注水井６に水を注入する。透水層１の下部にある難透水層５は、透水係数が１０  −  ６  〜１０− ５ｃｍ／秒程度の、例えば沖積粘土層又は洪積粘土層からなる層である。地下水の下流側に所要数の揚水井７を掘削し、汚染物質が溶出した汚染水を揚水井７を通してポンプで地上に汲み上げ、地上に設置した水処理システム８で、汚染水から汚染物質を除去する。
【００２０】
注水井６と揚水井７の中間部には、汚染域４に達する注入井１１を所要数掘削する。注水井６、揚水井７、注入井１１には、汚染域４の深度に対応する深さ位置に、例えば編目状のスクリーン６Ｂ、７Ｂ、１１Ｂが設けられている。スクリーン６Ｂは、注入水を汚染域４近傍の土壌中に吐出するとともに、土壌が注水井６に侵入しないようにしている。スクリーン１１Ｂは、汚水域４および注入水を加熱する媒体を汚染域４に吐出するとともに、汚染物質が注入井１１に侵入しないようにしている。また、スクリーン７Ｂは、汚染水を揚水井７に吸入するとともに、土壌が揚水井７に侵入しないようにしている。汚染域４、注水井６、揚水井７、注入井１１を囲む汚染土壌の外周を、難透水層５に達する深度の止水壁９、９で包囲し、地表面を表面遮水工１０で覆えば、汚染物質の周囲への漏出、及び雨水等の土壌中への浸透を防止できるので好ましいが止水壁９、９および表面遮水工１０は必ずしも必要ではない。注入井１１には汚染域４および注入水を加熱する媒体を注入する。この媒体としては、加熱した気体、例えばスチーム、空気、窒素を含有する気体、酸素を含有する気体を注入する。気体の加熱は、水処理システム８の内の各種装置で発生する熱を、熱交換して利用すれば経済的である。他の媒体として、水と反応して発熱する粉体を、空気等の気体とともに注入井１１に注入することができる。この粉体としては、生石灰、酸化マグネシウムがある。また、炭化カルシウム、炭化アルミニウム等の炭化物、および、トリエチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロライド等のアルキルアルミニウム塩がある。水と反応して発熱する粉体を使用すれば、加熱装置を必要としないので経済的である。
【００２１】
注入井１１に注入された加熱された気体は、土壌粒子間の小さな間隙を通って、汚染域４全体に拡散し、汚染域４の汚染土壌、廃棄物、土壌粒子や廃棄物間隙の水を直接加熱するとともに、汚染域４を流れる地下水及び注水井６から注入された注入水を加熱して、油等の粘性が高い汚染物質、または常温の注入水に対する溶解度が小さい汚染物質の溶解度を大きくする。同様に、注入井１１に注入された生石灰等の水と反応して発熱する粉体は、土壌粒子や廃棄物間隙の水、汚染域４を流れる地下水、注水井６から注入された注入水と即座に反応して発熱し、汚染域４の汚染土壌または廃棄物を加熱して汚染物質の溶解度を大きくする。このように、注入井１１から注入された媒体は、汚染域４全体をくまなく加熱して、汚染域４全体の汚染物質を、注入水及び地下水に効率的に溶出させる。
【００２２】
従って、この注水井６から注入された注入水及び地下水が、下流側に流れ、汚染域４を通過する際に、汚染域４の土壌粒子または廃棄物に吸着した汚染物質が、容易に注入水及び地下水に溶出し、この汚染物質が溶出した汚染水が、揚水井７から地上に汲み上げられる。水処理システム８で汚染物質が除去された処理水は、再び注水井６に注入し循環して使用する。この循環を継続することにより、汚染域４の浄化が進行する。処理水は放流し、注水井６から上水を注水しても良い。このように、注水井６からの注水とは別に、注入井１１から汚染域４に直接上記媒体を注入するので、汚染域４全体に媒体がくまなく拡散し、汚染域４全体を加熱するため、汚染物質の溶出が汚染域４の全体にわたって迅速に行われる。また、上記媒体によって加熱した地下水流も利用して汚染物質を洗い流すので、汚染物質の浄化期間が短縮され、注入水の供給量も節約できるため経済的である。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１、および２から７の発明によれば、汚染域および注入水を加熱する媒体を汚染域に直接注入することによって、汚染域全体を加熱し、粘性が高い汚染物質または水への溶解度が小さい汚染物質の注入水への溶出を促進させるため、汚染土壌の浄化期間を短縮することができる。
請求項８の発明によれば、媒体によって加熱した地下水流も利用して汚染物質を洗い流すので、汚染物質の浄化期間が短縮され、注入水の供給量も節約できるため経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚染土壌の原位置浄化装置の施工例を示す土壌の鉛直断面図である。
【図２】従来の汚染土壌の原位置浄化装置の施工例を示す土壌の鉛直断面図である。
【符号の説明】
１…透水層、２…地下水位、３…帯水層、４…汚染域、５…難透水層、６…注水井、７…揚水井、８…水処理システム、９…止水壁、１０…表面遮水工、１１…注入井。
【図１】
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【図２】
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