(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機化合物で汚染された土壌に、生石灰を杭状にした生石灰杭を０．８〜２．０ｍの間隔で打設し、生石灰の化学反応による吸水作用で前記生石灰杭周辺の中間地盤の土中水を吸水し、また、生石灰の化学反応による発熱および、熱伝導によって派生する中間地盤の温度上昇により揮発された揮発性有機化合物の有害ガスと、汚染された地下水を吸引し、揮発性有機化合物で汚染された土壌と地下水とを同時に浄化することを特徴とする揮発性有機化合物で汚染された土壌を原位置で浄化する方法。
【請求項２】
揮発性有機化合物で汚染された土壌を生石灰と撹拌混合することなく生石灰の化学反応により揮発性有機化合物を揮発させ、揮発された有害ガスを飛散させることなく、該揮発性有機化合物で汚染された土壌の浄化をすることを特徴とする請求項１記載の揮発性有機化合物で汚染された土壌を原位置で浄化する方法。
【請求項３】
揮発性有機化合物で汚染された土壌中に打設した生石灰杭の反応熱で、汚染された土壌の土中温度を上昇させ、土壌ガス吸引工法と併用吸引して浄化速度を増加させることを特徴とする請求項１、又は、２記載の揮発性有機化合物で汚染された土壌を原位置で浄化する方法。
【請求項４】
生石灰杭の反応熱により半揮発性有機化合物で汚染された土壌の土中温度を上昇させ、半揮発性有機化合物の有害ガスを揮発させ吸収浄化することを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載の揮発性有機化合物で汚染された土壌を原位置で浄化する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は人工化学物質による汚染土壌、すなわち、重油・ガソリン・灯油等の有機化合物燃料、ダイオキシン・ＰＣＢ等の合成有機塩素化合物、トリクロロエチレン・テトラクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物等による土壌汚染の環境問題において、特に、トリクロロエチレンなどの揮発性有機化合物で汚染された土壌を原位置で安全に浄化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近来、人工化学物質による汚染は産業活動の活発化と生活水準の高度化で増加している。特に、半導体の製造やドライクリーニングなどの洗浄剤としてトリクロロエチレン、その他の揮発性有機化合物など使用されている。
その揮発性有機化合物が含まれた洗浄廃水などが、何らかの原因で漏れ出てた場合、トリクロロエチレンは地盤への浸透がし易いため、広域的な地下水汚染を引き起こすことになる。
【０００３】
また、トリクロロエチレンなどは、高揮発性物質であるため、これらの物質が地下に存在すると土中の空気に揮散し、地表面にまで拡散上昇し環境汚染問題となっている。
このため、この揮発性有機化合物で汚染された土壌を浄化する方法として、特許第２５８９００２号が提案されている。この発明は無機化合物（生石灰等）を揮発性有機化合物で汚染された土壌に散布混合し、土中水と発熱反応させ土壌中の揮発性有機化合物の有害ガスを揮発させ除去する方法である。
【０００４】
しかしながら、この浄化方法は土壌の処理量が増加すると土壌と生石灰などの撹拌混合を十分に行なわせることは困難であり、また、土壌全体を十分に昇温させることができない。そのため土壌中の揮発性有機化合物の揮発効率が低い問題がある。
さらに、この方法では、汚染された土壌深度が浅い（地表から１〜２ｍ程度まで）場合のみ有効であるが、汚染された深度が前記深度より深い場合処理不能となる。
【０００５】
また、地表で揮発性化合物で汚染された土壌を撹拌混合すると、揮発した有害ガスが空気中に飛散し大気汚染のおそれがある。
なお、上記の方法では、汚染地下水も同時に処理することができない問題もある。
【０００６】
また、上記の方法以外の揮発性有機化合物で汚染された土壌を浄化する方法には、以下の方法がある。
１） 土壌中の汚染ガスを吸引する方法
２） 汚染した地下水を汲み上げて気化させる方法
現在、上記の方法が中心的であるが、これらの方法は有害ガスの浄化に時間がかかることと、完全な浄化ができるか問題がある。
【０００７】
次に、原位置での浄化方法には、次の方法がある。
３）ガラス固化
４）過マンガン酸カリウム等の酸化剤を注入する原位置酸化分解法
５）粉体噴射撹拌工法により生石灰と汚染土壌とを撹拌混合し、吸水発熱さ
せ浄化させる方法
上記のうち、３）、４）の浄化方法は、費用が経済的でなく高価であり、また、５）の方法は生石灰を空気で土中に圧送するため汚染ガスが大気中に飛散したり、圧送空気で汚染ガスが土中に拡散するおそれがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の浄化技術では、主として以下のような問題点があった。
１）経済的でなく非常に高価である。
２）汚染浄化に時間がかかる。
３）汚染ガスが大気中に飛散するおそれがある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、揮発性有機化合物で汚染された土壌に、生石灰を杭状にした生石灰杭を０．８〜２．０ｍの間隔で打設し、生石灰の化学反応による吸水作用で前記生石灰杭周辺の中間地盤の土中水を吸水し、また、生石灰の化学反応による発熱および、熱伝導によって派生する中間地盤の温度上昇により揮発された揮発性有機化合物の有害ガスと、汚染された地下水を吸引し、揮発性有機化合物で汚染された土壌と地下水とを同時に浄化することを特徴とする。
【００１０】
また、 揮発性有機化合物で汚染された土壌を生石灰と撹拌混合することなく生石灰の化学反応により揮発性有機化合物を揮発させ、揮発された有害ガスを飛散させることなく、該揮発性有機化合物で汚染された土壌の浄化とともに軟弱地盤を改良する揮発性有機化合物で汚染された土壌を原位置で浄化する方法としたことである。
【００１１】
さらに、 揮発性有機化合物で汚染された土壌中に打設した生石灰杭の反応熱で、汚染された土壌の土中温度を上昇させ、土壌ガス吸引工法と併用して浄化速度を増加させ、揮発性有機化合物で汚染された土壌を原位置で浄化する方法としたことである。
【００１２】
さらにまた、生石灰杭の反応熱により半揮発性有機化合物で汚染された土壌の土中温度を上昇させ、半揮発性有機化合物の有害ガスを揮発させ吸収浄化することを特徴とする汚染された土壌を原位置で浄化する方法としたことである。
【００１３】
この発明は上記のとおりの従来技術の問題点に着目して、軟弱地盤の改良に多くの実績のある生石灰杭工法を使用し、反応熱で土中温度を上昇させ、揮発性有機化合物を揮発させることで、汚染ガスが吸引しやすくなり、浄化速度を速めることができる。
また、この方法は汚染土壌を撹拌混合しないことから、汚染ガスを大気中に飛散させず安全に浄化できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、生石灰杭を打設した場合の土中における熱的挙動を計算値、および実測値に基づいて述べる。
地中に打設した生石灰杭は、土中水の吸水反応時点で発熱し、生石灰杭体部分で最大約４００℃となり、土中温度も地盤条件によるが、５０℃〜７０℃が５〜１０週間と継続することが判った。
【００１５】
熱計算は、生石灰杭の分担する土塊からの透水が加熱されるが、１気圧下の沸騰温度１００℃の熱水状態で生石灰杭中に保持され、やがて杭温度が低下して１００℃以下となった場合、土との熱交換によって土を加熱するのに用いられるものとする条件で、生石灰杭の温度が漸次低下して、表面温度が１００℃になるまで杭内部に保持された熱が、生石灰杭の中心部と外郭部との温度勾配によって土中に伝達されものとして計算し、生石灰杭温度が１００℃になってからは、生石灰杭を含む土塊の保有熱が、系内で移動することによって、温度が一定値に収斂するまで緩除な冷却と加熱とが平衡的に継続するという考え方で熱移動を推計すると、この熱移動の過程の概念図を図１に示すと生石灰杭温度は理論最高温度である３２０℃まで上がり、土中に打設され生石灰杭および土塊温度が約７０℃に収斂され平衡状態となる。
【００１６】
次に生石灰杭を打設した場合の土中における熱的挙動を計算値、および実側値について述べる。
生石灰杭を１．２ｍピッチの正方形配置で生石灰杭の分担する影響範囲を等値円とし求め、円柱状の土中に生石灰杭１本が存在し、該杭内が均一温度の軸対象モデルとして有限要素法解析で解析した計算値と、実測値を比較したとものを図２に示すとおり、計算結果と測定値（図３）は非常に良く似ている。
以上のことから生石灰杭を汚染土壌に打設することは、土壌加熱の熱源として土塊温度を５０℃〜７０℃程度に長期にわたって保持されることがわかった。
【００１７】
また、土壌ガス吸引工法において、土壌加熱を併用することは非常に効果的であり、以下のその有効性については広く知られている。
１）  浄化速度を早めることができる。
２）  常温では比較的気化しにくい半揮発性物質をも除去させるのに有効である。
次に有効性の定量的な証明については、公知（大林組技術研究所No.60,2000）であり、試験概要は以下のとおりである。
【００１８】
小型カラム実験装置においてカラム内に汚染土（灯油）突き固め充填し、真空ポンプで吸引を行い、カラム内を一定速度で温めた空気を通過させる実験において、土壌温度５０℃、３５℃．２０℃の３種で行い除去速度と除去率の確認を行った。
【００１９】
そのときの試験結果は、土壌温度５０℃と２０℃との浄化速度を比較すると、４倍程度速く浄化させ、除去率は１００％という結果であった。
また、揮発性有機化合物の代表であるトリクロロエチレンの汚染土と半揮発性の灯油の汚染土の除去速度の比較試験で土壌温度５０℃で除去率１００％での条件で、除去速度はトリクロロエチレンの方が１００倍程度速いという結果であった。
【００２０】
以上のことから、揮発性有機化合物で汚染された土壌を加熱させることは、浄化速度の増加、および揮発しにくい半揮発性有機化合物まで除去でき非常に有効であることがわかった。
【００２１】
次にこの発明の一実施例を図４および図５に基づいて説明すると図４は揮発性有機化合物で汚染された土壌の浄化方法の模式図であり、図５は生石灰杭打設の平面図である。
生石灰パイル工法で、揮発性有機化合物で汚染された土壌１に、生石灰杭５を０．８ｍ〜２．０ｍの間隔で打設し、また、該地中に吸引井４を立て込むとともに、該吸引井４に真空ポンプ２、汚染ガスおよび地下水浄化装置３を取り付ける。
【００２２】
揮発性有機化合物、例えばトリクロロエチレンで汚染されら土壌１中に打設した生石灰杭５は、生石灰杭５の化学反応による吸水作用で中間地盤６の土中水を吸引し、また、化学反応により生石灰杭体は最大４００℃まで発熱し、その後地盤条件にもよるが、土中に打設された生石灰杭および土塊温度が約７０℃に収斂され平衡状態を保ち、温度上昇により揮発性有機化合物は揮発され有害ガスを発生する。
揮発された有害ガスと汚染された地下水は吸引井４によって吸引され、汚染ガスおよび汚染地下水は、浄化装置３により浄化処理されるとともに、地盤中に生石灰杭を構築するので軟弱地盤の改良も併せおこなうことができる。
【００２３】
【発明の効果】
この発明は汚染ガスを大気中に飛散させることなく浄化させ、併せて汚染された地下水を同時に浄化させることができ、さらに、二次効果として軟弱地盤も改良することができる。
【００２４】
この発明は汚染された土壌に生石灰杭を0.8ｍ〜2.0ｍの間隔で地中に打設することで土中水を吸収し化学反応による発熱により汚染土壌と撹拌混合せず揮発性有機化合物を揮発させ、汚染ガスを吸引しやすくさせ、浄化速度を速めることにができ、汚染ガスを大気中に飛散させることなく浄化させ、併せて汚染された地下水を同時に浄化させる。また、二次的効果として軟弱地盤も改良することができる。
【００２５】
また、揮発性有機化合物で汚染された土壌を加熱させる熱源としての、生石灰杭の打設であるから、経済的で非常に有効で確実であり、併せて地盤の改良もできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】生石灰杭の熱移動過程の概念図である。
【図２】生石灰杭の地中温度の経時変化についての計算値と実測値との比較図である。
【図３】生石灰杭の地中温度の測定結果を示す図である。
【図４】揮発性有機化合物で汚染された土壌の浄化方法の模式図である、
【図５】生石灰杭打設の平面図である。
【符号の説明】
１   揮発性有機化合物で汚染された土壌
２   真空ポンプ
３   汚染ガスおよび地下水浄化装置
４   吸引井
５   生石灰杭
６   中間地盤（揮発性有機化合物で汚染された土壌）
【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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