(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素数が６以上の直鎖状飽和モノカルボン酸を主成分とした栄養塩を貯留する栄養塩槽と、前記栄養塩を注入機によって汚染部及びその拡散域の周囲の土壌に注入する鉛直の注入井戸と、汚染部及びその拡散域に対して注入井戸と対称の位置に地中の気体を吸引する吸引井戸を設置し、
含水率が２０％未満の汚染土壌においては、前記栄養塩としてカプロン酸、ペンタンカルボン酸を主成分とする栄養塩を選択し、
含水率が２０％以上の汚染土壌においては、前記栄養塩としてペラルゴン酸、オクタンカルボン酸を主成分とする栄養塩を選択し、
前記吸引井戸に連通した吸引配管の端部に吸引用送風手段を設けることにより、注入井戸から汚染部及びその拡散域の汚染土壌に空気を供給せしめ、前記注入井戸に流れる空気温度が５℃〜３８℃の場合は、前記吸引用送風手段の回転数制御により送風量を制御して、かつ、注入井戸から注入された前記栄養塩によって好気性微生物を増殖かつ活性化させ、揮発性有機化合物の分解処理する工法を用いた汚染土壌の浄化方法。
【請求項２】
前記注入井戸及び前記吸引井戸が鋼製であることを特徴とする請求項１記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項３】
前記注入井戸、前記吸引井戸及び汚染部の土壌表面に、雨水が浸入しないように覆いを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の汚染土壌の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はバイオレメデエーション法を用いて好気性微生物を活性化し、有機塩素系化合物及び油分で汚染された土壌の浄化を促進して、汚染領域を原位置で短期間に浄化する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、土壌及び地下水の汚染の浄化設備とその浄化方法として、真空抽出法、揚水曝気法、石灰法、鉄粉法、土壌掘削置換法、土壌湿気式洗浄法、不溶化処理法、気・液混合井戸方法、エアースパージング方式、バイオレメディエーション法と、浄化に関して様々な方法が用いられるが、短期間で、土壌及び地下水の汚染の浄化ができる方法は、鉄粉法とバイオレメディエーション法である。
【０００３】
原位置での生物学的処理が可能で、炭素数が１０以上の脂肪酸、炭素数が１２以上のアルコール、炭素数が１４以上の直鎖状飽和脂肪酸と１価アルコールのエステル、炭素数が１４以上の直鎖状飽和脂肪酸と多価アルコールのエステル、炭素数が１６以上の脂肪酸とグリセリンのエステルなどを土壌中に埋設して、土壌や地下水の硝酸態窒素及び揮発性有機化合物を低減させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
炭素数が６以上の直鎖状飽和モノカルボン酸を主成分とし、特に粒径１００ｍｍ以内の粒子状に成形し、主に廃水処理に用いる脱窒素促進剤およびこの脱窒素促進剤を用いた水処理方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３７００８５号公報（第４〜１４頁、第１〜３図）
【特許文献２】特開２０００−３３４４９２号公報（第３〜９頁、第１〜４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の土壌及び地下水の汚染の浄化設備とその浄化方法では、鉄粉法は土壌を掘削してゼロ化鉄粉を注入する方法で、化学反応により短期間に土壌浄化するが、現状では汚染領域を絞って掘削する方法が主流の為、汚染領域全てを最適期間内に浄化することができなく、しかも高額な施工費用がかかる。またバイオレメデエーション法は、環境に左右され最適期間内に浄化することができない場合もあり不安定である。
さらに浄化処理剤についても、従来の栄養塩類では、（例えばポリ乳酸エステル）水に対する溶解度が高く、この場合供給した栄養塩（の消費量）の地下水への溶出が早く（多く）、したがって頻繁に栄養塩の追加（継続）投与が必要であった。また、炭素数が１０以上の脂肪酸は土壌中の水分への溶出が遅く、汚染土壌での最適量の溶出が管理できない。
【０００５】
したがって、ここに、浄化処理剤の溶解度が最適で、常時処理が安定し、メンテナンスが楽なものが切望されていた。また、汚染土壌を掘削しないバイオレメデエーション法では、地下の汚染土壌浄化の状態が判断しにくく、さらに汚染土壌を掘削しても、その汚染土壌を廃棄物として処理する場合には特別管理産業廃棄物となり、莫大な費用とエネルギーが必要となる等の課題が多かった。
【０００６】
さらに浄化処理剤についても、従来の栄養塩類では、（例えばポリ乳酸エステル）水に対する溶解度が高く、この場合供給した栄養塩の消費量が多く、したがって頻繁に栄養塩の追加（継続）投与が必要であった。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、汚染部の周囲の土壌に炭素数が６以上の直鎖状飽和モノカルボン酸を主成分とした栄養塩を注入する鉛直方向の注入井戸と、汚染部の周囲の土壌に対して注入井戸と対称の位置に地中の気体を強制的に吸引する吸引井戸を設け、土壌に生息する好気性微生物を長期（常時）に安定して増殖・活性化させて、汚染の原位置浄化処理・管理を最適化し、かつ各浄化処理の設備・施設を簡略化した汚染土壌の浄化方法を提供することを目的とする。
【０００８】
つまり、施工費用が比較的安いバイオレメデエーション法に注目し、特定の栄養塩を選定した好気性微生物処理によって原位置での土壌及び地下水の汚染の浄化を促進せしめ、炭素数が６以上の直鎖状飽和モノカルボン酸を主成分とした栄養塩（カプロン酸、ペンタンカルボン酸、ブチル酢酸、エナント酸、エナンチル酸、ヘキサンカルボン酸、ペンチル酢酸、カプリル酸、ヘプタンカルボン酸、ヘキシル酢酸、ペラルゴン酸、オクタンカルボン酸、ヘプチル酢酸等）を汚染部の周囲に鉛直方向の井戸を設置し、汚染部全てを最適期間内に安定して浄化でき、たとえ長期に亘る工期であってもメンテナンスフリーな工法を用いた浄化方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の汚染土壌の浄化方法は、上記目的を達成するために、炭素数が６以上の直鎖状飽和モノカルボン酸を主成分とした栄養塩を貯留する栄養塩槽と、前記栄養塩を注入機によって汚染部及びその拡散域の周囲の土壌に注入する鉛直の注入井戸と、汚染部及びその拡散域に対して注入井戸と対称の位置に地中の気体を吸引する吸引井戸を設置し、含水率が２０％未満の汚染土壌においては、前記栄養塩としてカプロン酸、ペンタンカルボン酸を主成分とする栄養塩を選択し、含水率が２０％以上の汚染土壌においては、前記栄養塩としてペラルゴン酸、オクタンカルボン酸を主成分とする栄養塩を選択し、前記吸引井戸に連通した吸引配管の端部に吸引用送風手段を設けることにより、注入井戸から汚染部及びその拡散域の汚染土壌に空気を供給し、前記注入井戸に流れる空気温度が５℃〜３８℃の場合は、前記吸引用送風手段の回転数制御により送風量を制御して、かつ、注入井戸から注入された前記栄養塩によって好気性微生物を増殖かつ活性化させ、揮発性有機化合物の分解処理する工法を用いたものである。
【００１０】
本発明は、汚染領域を一部掘削等により状況把握した後、汚染部及び汚染拡散域の周囲の土壌に炭素数が６以上の直鎖状飽和モノカルボン酸を主成分とした栄養塩を注入する鉛直方向の注入井戸を設け、汚染部及び汚染拡散域に対して注入井戸と対称の位置に地中の気体を吸引する吸引井戸を設置し、吸引井戸に連通した吸引配管の端部に吸引用送風手段（ファン、ブロワー）を設け、吸引用送風手段を作動させることで、注入井戸に空気が送られ、注入井戸に注入された栄養塩が土壌中の水分により溶出することにより、好気性微生物を増殖かつ活性化せしめ、揮発性有機化合物及ぶ油分を好気性微生物が低分子化し、二酸化炭素と水に分解するバイオ技術を用い、安定して分解（還元的脱塩素化反応による浄化、無害化）処理することができ、最適の工期間で汚染土壌全体を浄化することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、汚染領域を一部掘削等により状況把握した後、汚染部及び汚染拡散域の周囲の土壌に炭素数が６以上の直鎖状飽和モノカルボン酸を主成分とした栄養塩を注入する鉛直方向の注入井戸を設け、汚染部及び汚染拡散域に対して注入井戸と対称の位置に地中の気体を吸引する吸引井戸を設置し、含水率が２０％未満の汚染土壌においては、前記栄養塩としてカプロン酸、ペンタンカルボン酸を主成分とする栄養塩を選択し、含水率が２０％以上の汚染土壌においては、前記栄養塩としてペラルゴン酸、オクタンカルボン酸を主成分とする栄養塩を選択し、吸引井戸に連通した吸引配管の端部に吸引用送風手段（ファン、ブロワー）を設け、吸引用送風手段を作動させることで、注入井戸に空気が送られ、汚染土壌の含水率に応じて主成分を違えて注入井戸に注入された栄養塩が、土壌中の水分により溶出することにより、好気性微生物を増殖かつ活性化せしめ、地中の空気の流れを注入井戸のある方向から汚染部及び汚染拡散域を通過して吸引井戸のある方向に動かすことにより、好気性微生物を増殖かつ活性化ができ、揮発性有機化合物及ぶ油分を低分子化し、二酸化炭素と水に分解する。
また、注入井戸に流入する空気の温度と、吸引用送風手段の送風量（回転数）との相関をとって好気性微生物を増殖及び活性化させる環境を作り出し、制御し、短期間で汚染土壌を浄化することができる。
さらに、吸引用送風手段を作動することにより、地中の気体(ガス)が、吸引井戸内を通過して大気中に放出される。
【００１２】
この場合、栄養塩を炭素数が6以上の直鎖状飽和モノカルボン酸を主成分として特定することによって、この原位置での最適の浄化処理が常に安定して行われる汚染土壌の浄化方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
請求項１に記載の本発明によれば、現地の汚染状況や周辺の各種状況に応じた特定の栄養塩（炭素数が６以上の直鎖状飽和モノカルボン酸を主成分とした栄養塩）を選定し、掘削した注入井戸に注入することと、汚染部及び汚染拡散域に対して注入井戸と対称の位置に地中に空気の流れをつくる吸引井戸を設置し、吸引井戸に連通した吸引配管の端部にブロワーを設け、汚染部及び汚染拡散域を好気的な環境を作り出すことにより、空気と、土壌の水分により特定の栄養塩の基質成分の溶出により、好気性微生物を増殖かつ活性化ができ、汚染部及び汚染拡散域の汚染物質（揮発性有機化合物及ぶ油分）を好気性微生物が水素と塩素の置換等を行い低分子化物質に変化していき、最終的には無害の二酸化炭素と水に分解することができるという汚染部及び汚染拡散域の土壌の浄化処理を促進せしめ、汚染土壌全体を最適期間内に安定して浄化でき、たとえ長期に亘る工期であったとしてもメンテナンスフリー、かつ安価格の浄化工法とすることができる。
【００１４】
つまり、炭素数が6以上の直鎖状飽和モノカルボン酸を主成分とする栄養塩は、土壌中の水分に対して徐々に溶解するものであり、その溶出の速度は炭素数が大きいほど溶出しにくく、汚染土壌の含水率と、特定の栄養塩（例えば、カプロン酸、ペンタンカルボン酸、ブチル酢酸、エナント酸、エナンチル酸、ヘキサンカルボン酸、ペンチル酢酸、カプリル酸、ヘプタンカルボン酸、ヘキシル酢酸、ペラルゴン酸、オクタンカルボン酸）および吸引するブロワーにより強制吸引することにより、地中の汚染部及び汚染拡散域の温度を注入井戸に流れる空気の温度と空気量との相関により、好気性微生物の活性化・増殖による有機塩素系化合物や油分の分解を短期間で安定・最適化できるものとなる。
【００１５】
特に本発明を実施する場合においては、汚染領域の一部を掘削等により状況把握した後、
掘削した汚染土壌の一部を分析し、汚染物質を特定することと、その含水率を測定することにより汚染土壌の性質を把握し、例えば、有機塩素化合物であるトリクロロエチレンや、が含有されていて、含水率が２０％以下の汚染土壌（表層部分）においては、栄養塩をカプロン酸、ペンタンカルボン酸を主成分とする栄養塩を選択し、吸引手段はブロワーを用い、流れる空気の温度が５℃〜３８℃の場合は、ブロワーの回転数制御により送風量を制御して汚染部及び汚染拡散域に給気することにより、土着している好気性微生物を増殖かつ活性促進させることができ、汚染土壌に含有する揮発性有機化合物や油分をバイオ的に安定して短期間に低分子化して二酸化化炭素と水に分解できる。
【００１６】
また、汚染領域の一部を掘削等により状況把握した後、掘削した汚染土壌の一部を分析し、汚染物質を特定することと、その含水率を測定することにより汚染土壌の性質を把握し、例えば、有機塩素化合物であるトリクロロエチレンや、が含有されていて、含水率が２０％以上の汚染土壌（表層部分）においては、栄養塩をペラルゴン酸、オクタンカルボン酸を主成分とする栄養塩を選択し、送風手段はブロワーの回転数制御により送風量を制御して汚染部及び汚染拡散域に給気することにより、土着している好気性微生物を増殖かつ活性促進させることができ、汚染土壌に含有する揮発性有機化合物や油分をバイオ的に安定して短期間に低分子化して二酸化化炭素と水に分解できる。
【００１７】
請求項２に記載の本発明によれば、注入井戸及び吸引井戸が鋼製であることにより、簡易に安価に入手することができ、埋設しまままでも土壌に対してはイオン化した鉄により、汚染土壌を化学的に浄化することもできる。なおＰＶＣ管（ポリ塩化クロライト管）は、安価であるが、強度や、耐候性、ダイオキシンの課題が生じその対策が必要となり使用するには課題が山積である。
【００１８】
請求項２に記載の本発明によれば、汚染部及び拡散域の表層上部と、注入井戸及び吸引井戸を設けた表層上部周囲に、雨水が浸透しないように覆い（例えば、屋根、表層部上部にコンクリートで覆うことにより、汚染部及び拡散域からその下部の地下水への汚染を防止することができる。
【実施例１】
【００１９】
以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の汚染土壌の浄化工法の概要を示す模擬的断面図である。
図１において、１は汚染部を示し、２はその汚染の拡散域を示す。浄化するに当っては簡易ボーリング調査を行い、前記汚染部1や前記拡散域２を把握する。
このときに前記汚染部１の土壌の一部を分析し、汚染物質を特定することと、その含水率を測定することにより汚染土壌の性質を把握し、浄化を早期に適切に浄化することができる。
【００２０】
汚染物質には、有機塩素化合物（又は、揮発性有機化合物ＶＯＣ）には、トリクロロエ
チレン、テトラクロロエチレン、ホルムアルデヒド、トルエン、ベンゼン、キシレンなど
さまざまな物質がある。これらは化学的に安定していて分解しにくい性質があり、産業界で種々の用途に普及した反動として、今や特に土壌及び地下水の汚染の原因ともなっている。
【００２１】
前記拡散域２の近傍の非汚染部３に注入井戸６を設置し、前記注入井戸６には栄養塩槽４から注入機５によって栄養塩が注入される。前記栄養塩槽４は、地上に設置して、栄養塩を内部に貯留する。その栄養塩としては、炭素数が６以上の直鎖状飽和モノカルボン酸を主成分とした栄養塩を特定し、前記拡散域２近傍の好気性微生物群を増殖かつ活性化させる栄養剤となる。なお前記注入井戸６には、雨水が浸入しないように蓋などの雨水浸入防止を考慮したものが好ましいが、空気が流入する施策が必要な為、開放でも良い。
【００２２】
炭素数が６以上の直鎖状飽和モノカルボン酸には、例えばカプロン酸、ペンタンカルボ
ン酸、ブチル酢酸、エナント酸、エナンチル酸、ヘキサンカルボン酸、ペンチル酢酸、カ
プリル酸、ヘプタンカルボン酸、ヘキシル酢酸、ペラルゴン酸、オクタンカルボン酸、ヘ
プチル酢酸等が上げられる
【００２３】
７は吸引井戸を示し、その設置は前記汚染部1及び前記拡散域２に対して、前記注入井戸６にほぼ対称の前記非汚染部３の位置に設けることが望ましい。前記吸引井戸７には地表において配管で連通されたブロワー８が設置されている。前記ブロワー８を作動することにより、地中の気体(ガス)が、前記吸引井戸７内を通過して大気中に放出される。一方、栄養塩を注入した前記注入井戸６には、地表から空気が流入し、流入した空気は、前記汚染部1及び前記拡散域２を通過して前記吸引井戸７に流れる空気の流れが形成される。
【００２４】
このとき前記栄養塩槽４から前記注入機５を介して前記注入井戸６に注入された炭素数が６以上の直鎖状飽和モノカルボン酸を主成分とした栄養塩も土壌中の水分と反応して栄養塩の基質分が溶出し、好気性微生物が増殖、活性化しやすい環境を作り出すことになる。また前記汚染部1及び前記拡散域２において好気性微生物が栄養源として、炭素数が６以上の直鎖状飽和モノカルボン酸を主成分とした栄養塩を摂取することにより、水素と塩素の置換が行われ、前記汚染部1及び前記拡散域２の汚染物質は、徐々に低分子化することになる。
【００２５】
また、流入する空気が前記注入井戸６から、前記汚染部1及び前記拡散域２を通過して前記吸引井戸７に流れる空気の流れを形成することにより、好気性微生物による汚染土壌の浄化は、前記注入井戸６から浄化され前記吸引井戸７側が浄化された時点で浄化の判断ができる。図示はしていないが前記吸引井戸７から浸出水を揚水することで、浄化の状態が判断できる。
【００２６】
前記汚染部1及び前記拡散域２が下方の地下水を汚染しないように土壌表層上部にはコンクリート９で覆うことにより、雨水の浸透を防止するようになっている。
【００２７】
また経時的には、揮発性有機化合物（汚染物質）について、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）、ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）、ジクロロエチレン（１，１−ＤＣＥ）、塩化ビニル（ＶＣ）等を各現場に応じて選定し、その各濃度（ｍｇ／ｌ）の経日変化（減少状況）を観測（測定や監視）したりする。
また、詳細な説明は省略するが、別に制御装置を設けて、上述のデータ検知・測定（入力）部、演算・分析・判定（出力）部等によって、最適な栄養塩の種別（や配合）や供給・注入量（や流量）、注入時期、浸出水の揚水量（流量）、工期推定、メンテナンス時期等の制御ができることは自明のことである。このことは当然に、無人化の遠隔制御、管理化への展開・拡大が容易となる。
【００２８】
前記栄養塩６のカルボン酸としては、炭素数が６以上であることが必須であり、炭素数が６未満（例えば、ギ酸、酪酸）では浸出水に対する溶解度が大きすぎるため、浸出水に炭素数が６未満（例えば、ギ酸、酪酸）の基気成分の殆どが溶解し、雑菌の繁殖等による悪臭等や浸出水の水質の不安定化という課題があり、汚染土壌の含水率と、特定の前記栄養塩および前記ブロワー８により強制吸引することにより前記注入井戸６に流入する空気の温度と、前記ブロワー8の送風量（回転数）との相関をとって好気性微生物を増殖及び活性化させる環境を作り出し、制御し、短期間で汚染土壌を浄化することが難しい。
【００２９】
また、炭素数の上限は特に設ける必要はないが、工業的に大量に入手可能なものとしては炭素数が１８程度までと考えられる（が必ずしも、炭素数が１８以下のものに限られるものではないことは言うまでもない）。炭素数が大き過ぎると、水溶解性が更に悪く（溶解に時間がかかり）なり、前記栄養塩６としての効果（実効性）が低くなるのは上述したとおりである。
【００３０】
また、本願のカルボン酸は、直鎖状構造を有し、さらには、飽和モノカルボン酸であることが好ましい（これらの基本的な内容等については、特開２０００−３３４４９２号公報に記載されている）。
【００３１】
前述のとおり炭素数が大きい前記栄養塩の場合、前記汚染土壌への溶解に時間がかかり、栄養塩としての効果が低くなる（遅効性）が、例えば、本願のカルボン酸（高級脂肪酸）にアルコール（グリセリン）を加えてエステル（油脂）としても良い。つまり、カルボン酸をグリセリンによってエステル結合となし、カルボン酸の水溶性が増すことになり、カルボン酸による浄化の補助的な寄与が期待できることになる（これらの内容等については、特開２００２−３７００８５号公報に記載されている）。
【００３２】
仮に、端的に汚染の浄化処理期間の観点から見れば、短期〜中期〜長期等があり、例えば、短期とすれば、炭素数が小さくカルボン酸、かつ、カルボン酸をグリセリンによってエステル化した栄養塩とすることが考えられる。逆に長期とすれば、炭素数が大きいカルボン酸（例えば、ステアリン酸）、グリセリンを使用しない栄養塩とすること等が考えられる。つまり、カルボン酸の炭素数やグリセリンの添加量を自在に選択し、その添加量等の・最適の浄化処理条件を制御でき、限られた場所での対応が自在にできることになる。
【００３３】
また、必要に応じて、前記注入井戸６、前記吸引井戸７は複数本設置してもよく、その配置は、前記汚染部1及び前記拡散域２に対してほぼ対称に設置することが好ましい。
【００３４】
以上の説明により、バイオ工法分類の中の一つである「バイオベンディング」は既に知られた工法であるが、本願の特徴は、この栄養塩を特定することにより、新たに特異な効果を生じることになる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
この発明はバイオレメデエーション法を用いて好気性微生物を活性化し、有機塩素系化合物及び油分で汚染された土壌の浄化を促進して、汚染領域を原位置で短期間に浄化する装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の汚染土壌の浄化工法の概要を示す模擬的断面図
【符号の説明】
【００３７】
１    汚染部
２    拡散域
３    非汚染部
４    栄養塩槽
５    注入機
６    注入井戸
７    吸引井戸
８    ブロワー
９    コンクリート
【図１】
0004788105.tif 000002