(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ性の地下水流が存在する地盤を穿孔して砕石を充填し構築した砕石層に、開口を下端に有する炭酸ガス送気管を、該下端が砕石層の底部近傍に位置するよう建込み、
前記炭酸ガス送気管の開口から炭酸ガスを排出して、該炭酸ガスと前記砕石層に流入した地下水とを接触融解させる地下水中和方法であって、
前記砕石に、粒径が１３ｍｍ以上２０ｍｍ以内の単粒度砕石を用いることを特徴とする地下水中和方法。
【請求項２】
前記炭酸ガス送気管の下端近傍に、炭酸ガス送気管の管外壁から離間配置した複数の貫通孔を有する気泡拡散盤を設置し、
前記貫通孔を介して、前記炭酸ガス送気管の前記開口から排出される炭酸ガスを、前記貫通孔を介して前記砕石層内へ排出させることを特徴とする請求項１に記載の地下水中和方法
【請求項３】
前記砕石層を、地下水の流下方向と交差する方向に延在する壁状に構築し、
前記配管を、砕石層の延在方向に沿って複数設置することを特徴とする請求項１または２に記載の地下水中和方法。
【請求項４】
アルカリ性の地下水流が存在する地盤に構築され、アルカリ性の地下水流が存在する層に達する深さを有する孔に砕石を充填して構築された砕石層と、
該砕石層内の底部近傍に下端が位置するよう建て込まれ、開口を下端に有する炭酸ガス送気管と、
該炭酸ガス送気管に炭酸ガスを供給する炭酸ガス供給設備とを備え、
前記砕石に、粒径が１３ｍｍ以上２０ｍｍ以内の単粒度砕石を用いることを特徴とする地下水中和システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下水を原位置にてｐＨ調整し中和する地下水中和方法および地下水中和システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤中に存在する地下水は、さまざまな影響を受けてｐＨが変化するが、なかでもアルカリ化した地下水は、飲料用水や灌漑用水への利用などに悪影響を及ぼすことが懸念される。このため、例えば工場等の敷地内にて、アルカリ性を呈する土壌に接したことにより地下水のｐＨが変化したことが検知された際には、アルカリ化した地下水が敷地外へ流出する前に揚水し、中和処理をしたうえで排水することが必要となる場合がある。
アルカリ化した地下水の中和処理方法としては、揚水設備にて揚水した地下水を中和処理装置に投入し、当該装置内を炭酸ガスにて曝気中和する方法がある。中和後は、下水道や河川等の公共用水域へ排水する。
【０００３】
しかし、このような地下水を揚水して中和処理装置にて中和する方法は、敷地境界に多数の揚水井戸を構築する必要があるとともに、揚水設備の目詰まり等に備え性能維持のための定期的なメンテナンスを欠かすことができない。また、揚水した多量の地下水を処理するための中和処理装置は、設置場所の確保が必要であるとともに、設備の維持管理や処理水の水質管理作業も必要となるため、その作業が煩雑である。
このため、アルカリ性を呈する土壌に接触することによりアルカリ化した地下水を、揚水することなく原位置で炭酸ガスに接触させ中和させる技術が望まれている。
【０００４】
一方で、地中に炭酸ガスを供給して原位置にて地下水と接触させる方法が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の方法は、地盤を穿孔してできた孔に礫を充填して礫柱を形成するとともに該礫柱に炭酸ガスを供給することで、礫柱を通過する地下水と炭酸ガスとを接触させる方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−１１６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の方法は、地盤中に炭酸ガスを供給するものの、礫柱を通過する地下水から炭酸水を生成することを目的とした方法であって、アルカリ化した地下水をｐＨ調整し、中和することを目的としたものではない。このため、礫中に流入した地下水のすべてを効率よく炭酸ガスに接触させ、均一に中和させることについては、なんら開示されていない。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、地盤中に炭酸ガスを供給することで、アルカリ性を呈した地下水を汲み上げることなく原位置にてｐＨ調整し、確実に中和させることのできる、地下水中和方法および地下水中和システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するため本発明の地下水中和方法は、アルカリ性の地下水流が存在する地盤を穿孔して砕石を充填し構築した砕石層に、開口を下端に有する炭酸ガス送気管を、該下端が砕石層の底部近傍に位置するよう建込み、前記炭酸ガス送気管の開口から炭酸ガスを排出して、該炭酸ガスと前記砕石層に流入した地下水とを接触融解させる地下水中和方法であって、前記砕石に、粒径が１３ｍｍ以上２０ｍｍ以内の単粒度砕石を用いることを特徴とする。
【０００９】
上記の地下水中和方法によれば、砕石層が、１３ｍｍ以上２０ｍｍ以内の単粒度砕石により構築されるため、粒径が不均一もしくは小さい土粒子を採用する場合と比較して、大きい間隙を確保することができる。このため、砕石層を移動する炭酸ガスの気泡は、微小径とするような処理を施さなくても効率よく間隙内にトラップされ、砕石層に流入した地下水と間隙内で共存し接触できるとともに、接触時間を長くとることができ、地下水を確実に中和することが可能となる。
【００１０】
また、１３ｍｍ以上２０ｍｍ以内の単粒度砕石により構築される砕石層は、大きい間隙が横方向及び高さ方向に連続する。これにより、砕石層の底部に炭酸ガスを供給すると炭酸ガスの気泡は、これら連続する間隙を伝って横方向に拡散しながら上昇するため、砕石層全体対して均一に炭酸ガスの気泡が拡散し、砕石層に流入した地下水全体と効率よく接触することが可能となる。
【００１１】
また、砕石層の底部に供給された炭酸ガスの気泡は、浮力により砕石層内を上昇する。この動きによって砕石層内の地下水に上昇流が発生し、気泡の少ない箇所では下降流が発生する。これらの作用が相まって、砕石層内の流入した地下水は、横方向及び高さ方向に連続する大きい間隙を利用して下層と上層を循環するため、砕石層内の地下水を均一に中和することが可能となる。
【００１２】
本発明の地下水中和方法は、前記炭酸ガス送気管の下端近傍に、炭酸ガス送気管の管外壁から離間配置した複数の貫通孔を有する気泡拡散盤を設置し、前記貫通孔を介して、前記炭酸ガス送気管の前記開口から排出される炭酸ガスを、前記貫通孔を介して前記砕石層内へ排出させることを特徴とする。
【００１３】
上記の地下水中和方法によれば、配管の下端に設けた開口から排出される炭酸ガスの気泡が配管に沿って上昇する現象を回避することができ、気泡拡散盤に設けた複数の貫通孔から、平面視で砕石層の広い範囲に均等に炭酸ガスを拡散供給することが可能となる。
また、貫通孔の大きさを調整することにより、炭酸ガスの気泡径も調整することができるため、地下水との接触に好適でかつ均一な気泡の炭酸ガスを供給することが可能となる。
【００１４】
本発明の地下水中和方法は、前記砕石層を、地下水の流下方向と交差する方向に延在する壁状に構築し、前記配管を、砕石層の延在方向に沿って複数設置することを特徴とする。
【００１５】
上記の地下水中和方法によれば、砕石層における地下水の流入面を広くとることができるため、地下水の流下範囲が広域にわたる場合であっても、流下してきた地下水を砕石層に確実に流入させて中和することが可能となる。
【００１６】
本発明の地下水中和システムは、アルカリ性の地下水流が存在する地盤に構築され、アルカリ性の地下水流が存在する層に達する深さを有する孔に砕石を充填して構築された砕石層と、該砕石層内の底部近傍に下端が位置するよう建て込まれ、開口を下端に有する炭酸ガス送気管と、該炭酸ガス送気管に炭酸ガスを供給する炭酸ガス供給設備とを備え、前記砕石に、粒径が１３ｍｍ以上２０ｍｍ以内の単粒度砕石を用いることを特徴とする。
【００１７】
上記の地下水中和システムによれば、砕石層が、粒径１３ｍｍ以上２０ｍｍ以内の単粒度砕石により構築されるから、砕石層内に、大きい間隙が高さ方向および横方向に連続するため、砕石層の底部に供給した炭酸ガスを砕石層全体に均一に拡散供給することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、アルカリ性を呈する土壌の下流側に構築した砕石層に、砕石層の底部近傍から炭酸ガスを排出して、砕石層における粒径が１３ｍｍ以上２０ｍｍ以内の砕石により形成される間隙を高さ方向および横方向に連続させて、連続する該間隙間にて炭酸ガスを横方向に拡散移動しながら上昇させるため、砕石層に流入した地下水を簡略な構成で揚水することなく原位置にてｐＨ調整して均一に中和させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】地下水中和システムの概略を示す図である。
【図２】砕石層の平面を示す図である。
【図３】炭酸ガス送気管および気泡拡散盤を示す図である。
【図４】炭酸ガス吸収率および地下水の中和の度合いを検証するためのモデル土層を示す図である。
【図５】砕石の粒径と炭酸ガス吸収率および地下水の中和の度合いとの関係を示す図である。
【図６】地下水中和システムを工場敷地内に設置した場合の事例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の地下水中和方法および地下水中和システム１を、図１〜図６を用いて説明する。
【００２１】
地下水中和システム１は、図１（ａ）に示すように、砕石層２、炭酸ガス送気管３、及び炭酸ガス供給設備４を備えている。
砕石層２は、表層１０、帯水層１１、不透水層１２が積層する地盤中に構築されており、底部が不透水層１２に達する深さを有している。このような砕石層２は、地盤を不透水層１２に達するまで掘削して形成した孔５に砕石６を充填し、壁状に構築したものである。
【００２２】
その構築方法は、例えば図２（ａ）に示すように、円筒状に掘削した孔５に砕石６を充填して形成した柱状体を複数連接して壁状に構築する、もしくは、図示しないが、溝状に掘削したトレンチに砕石６を充填して壁状に構築する等、いずれの手段を用いてもよい。
【００２３】
これら壁状に構築される砕石層２は、壁面にて地下水９の流れを受け止めることができるよう、図２に示すように、地下水９の流下方向に対して交差する方向に延在しており、帯水層１１中の地下水９は上流から下流に流下する際に、砕石層２を通過することとなる。
【００２４】
そして、壁状に構築された砕石層２の内方には、図１（ａ）に示すように、炭酸ガス送気管３が設置されている。該炭酸ガス送気管３は、上端が炭酸ガス供給設備４に接続されるとともに、下端に炭素ガスを排出する開口３ａを有しており、炭酸ガスが砕石層２の底部に供給されるよう、炭酸ガス送気管３の下端は、砕石層２の底部近傍に位置するよう配置されている。
【００２５】
これら炭酸ガス送気管３は、図２に示すように、壁状の砕石層２に対して間隔を有して複数設置されているが、その配置間隔は、砕石層２に対して平面視で均一に炭酸ガスを供給できる間隔であれば、いずれの間隔に配置してもよい。
【００２６】
ところで、炭酸ガス送気管３の下端に設けた開口３ａから砕石層２に炭酸ガスを供給すると、炭酸ガスは、砕石層２と炭酸ガス送気管３の管壁との間に形成され地表まで連続する空隙を伝って大半が放出されてしまうため、効率よく砕石層２に供給されない。
そこで、本実施の形態では、図３（ａ）に示すように、炭酸ガス送気管３の下端に、気泡拡散盤７を設置している。
【００２７】
気泡拡散盤７は、図３（ｂ）に示すように、中心部に炭酸ガス送気管３が貫通される孔を有する平面視円盤状の板材７ａよりなり、炭酸ガス送気管３の下端に設けた開口３ａよりも上方に設置されている。板材７ａには、中心部に挿通された炭酸ガス送気管３から径方向に一定の間隔を有して複数の貫通孔７ｂが設けられている。
【００２８】
これにより、炭酸ガス送気管３の開口３ａから砕石層２に供給された炭酸ガスは、図３（ａ）に示すように、上昇しながら途中で気泡拡散盤７の板材７ａにおける下面に当接して当該板材７ａの下面を移動し、貫通孔７ｂから砕石層２へ供給される。
したがって、砕石層２に供給された炭酸ガスが、炭酸ガス送気管３の管壁と砕石層２との間の空隙に沿って地表まで上昇してしまうことを防止して、砕石層２の炭酸ガス送気管３から径方向に離間した広い範囲に効率よく炭酸ガスを供給することができる。
【００２９】
平面視円盤状の板材７ａに設ける貫通孔７ｂの大きさは、複数の貫通孔７ｂ各々が同じ大きさの径に形成されていれば、特に限定されるものではない。なお、貫通孔７ｂの大きさを適宜調整して炭酸ガスの気泡径を調整すれば、地下水との接触に好適でかつ均一な気泡Ｂの炭酸ガスを砕石層２に供給することが可能となる。
【００３０】
また、本実施の形態では、気泡拡散盤７の板材７ａを平面視円盤状に形成しているが、これに限定されるものではない。例えば、砕石層２の平面視形状に合わせて長方形や楕円形にする等、炭酸ガス送気管３の開口３ａから供給される炭素ガスが上昇移動する際に、炭酸ガス送気管３の管壁に沿うことなく、砕石層２の平面視で広い範囲に拡散できる構成であれば、いずれの形状を用いてもよい。
【００３１】
さらに、本実施の形態では、炭酸ガス送気管３の開口３ａから排出される炭酸ガスを効率的に貫通孔７ｂへ導くため、板材７ａを、図３（ａ）に示すように、その周縁が炭酸ガス送気管３の取り付け位置より上方に位置するよう傘状に形成している。これにより、板材７ａにて一旦保持された炭酸ガスは、板材７ａの下面にて滞留することなく効率よく貫通孔７ｂへ導かれ、砕石層２へ供給される。
さらに、本実施の形態では、板材７ａの周縁に導いた炭酸ガスが大きい気泡となって漏れることのないよう、板材７ａの周縁から下方に延びるスカート７ｃを設けている。
【００３２】
一方、炭酸ガス送気管３の上端に接続された炭酸ガス供給設備４は、図１に示すように、炭酸ガス供給部４ａと空気供給部４ｂを備えるとともに、各々に流量調整装置４ｃ、４ｄを設置しており、これら流量調整装置４ｃ、４ｄにて砕石層２に供給する炭酸ガスの濃度と流量を調整可能にしている。したがって、上記の流量調整装置４ｃ、４ｄにて、地下水の流速や地下水のｐＨ等地下水の状態に合わせた最適な炭酸ガス濃度と流量を適宜供給することが可能となる。
【００３３】
上記構成よりなる地下水中和システム１による地下水９の中和方法を、図１を用いて説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、上流から流下してきた地下水９は、砕石層２の壁面より砕石層２内に流入し、砕石６間の間隙に保持される。一方、炭酸ガス送気管３より砕石層２の底部近傍に供給された炭酸ガスは、気泡Ｂとなって下層から上層に向けて移動し、図１（ｂ）の側面図で示すように、上昇移動途中で砕石６間の間隙にトラップされ、間隙内で地下水９と接触する。
【００３４】
このとき、砕石間に気泡Ｂの径より大きい間隙を確保できれば、気泡Ｂを微小径とするような処理を施さなくても、効率よく間隙内に気泡Ｂをトラップし、かつ間隙内で地下水９と気泡Ｂとを共存させることができる。これにより、気泡Ｂと地下水９との接触時間を長く確保することができ、炭酸ガスを地下水９に対して効率的に接触溶解することが可能となる。
【００３５】
また、間隙にトラップされなかった炭酸ガスの気泡Ｂは、移動可能な間隙があれば横方向にも移動する。よって、気泡Ｂの径より大きい間隙を高さ方向だけでなく、横方向にも連続させることができれば、図１（ｃ）の平面図で示すように、気泡Ｂは横方向にも移動し適宜の間隙でトラップされて地下水９と共存する。そうすると、炭酸ガスは炭酸ガス送気管３の周囲のみでなく、横方向の広い範囲に拡散しながら上昇するため、砕石層２の下層から上層のいずれの平面視断面においても全域にわたり気泡Ｂが拡散し、砕石層２全体の間隙内で一様に気泡Ｂと地下水９とが接触することが可能となる。
【００３６】
したがって、砕石層２を構築するにあたり使用する砕石６は、微小径とするような処理をしていない気泡Ｂと地下水９が共存できる程度の大きさの間隙を確保でき、かつ、高さ方向及び横方向に連続するような間隙を形成することの可能な、粒径が均一でかつ径の大きい砕石６を用いることが有利である。
これらの事象を考慮し、本発明では砕石６に、単粒度砕石であって粒径が１３ｍｍ以上２０ｍｍ以内の、いわゆる５号砕石を適用している。
【００３７】
砕石６に５号砕石より径が大きい単粒度砕石を適用すると、砕石層２内に周辺地盤がくずれて周辺地盤が沈下する恐れがある。一方で、５号砕石より径の小さい単粒度砕石を適用すると、砕石層２内において地下水９の炭酸ガス吸収率および炭酸ガスによる地下水９の中和の度合いが著しく低下するという知見を得ている。
以下に、図５に示す砕石の粒径と炭酸ガス吸収率および地下水の中和の度合いとの関係を参照しながら、砕石層２を構築する砕石６に、５号砕石を適用する場合と砂利（粒径５ｍｍ）を適用する場合とで、炭酸ガス吸収率および地下水９の中和の度合いを比較検証した結果を示す。
【００３８】
炭酸ガス吸収率および炭酸ガスによる地下水９の中和の度合いを検証するにあたり、図４（ａ）に示すように、長さ２ｍ、幅１ｍ、高さ３ｍの矩形断面を有する柱状体のモデル土層８を作製し、これを砕石層２として仮定した。該モデル土層８には、砕石６が充填されているとともに、アルカリ性を呈した水が地下水に見立てて注入され、その中央部には、下端に開口３ａを有する炭酸ガス送気管３を設置した。
また、図示しないが、炭酸ガス送気管３の下端近傍には、前述した気泡拡散盤７を設置し、炭酸ガスが炭酸ガス送気管３を伝って上昇する現象を抑止した。
【００３９】
このように設定したモデル土層８は、比較例として、粒径が約５ｍｍの砂利を適用し、実施例として、粒径が１３ｍｍ以上２０ｍｍ以内の５号砕石を適用した。
【００４０】
上記のモデル土層８に対して、比較例及び実施例ともに、流量を２Ｌ/ｍｉｎ、ＣＯ2濃度を２％に設定した炭酸ガスを、それぞれ炭酸ガス送気管３を介して底部近傍に供給した。
そして、炭酸ガス吸収率を検証するため、モデル土層８に供給する炭酸ガス濃度（吹込ＣＯ2濃度）とモデル土層８の上層から排出された炭酸ガス濃度（排出ＣＯ2濃度）を測定し、炭酸ガス吸収率（（吹込ＣＯ2濃度−排出ＣＯ2濃度）/吹込ＣＯ2濃度×１００）を算定した。
また、図４（ｂ）に示すように、モデル土層８を高さ方向に上層８ａ、中層８ｂ、下層８ｃの３層に分類するとともに、各層における所定の水平断面内において、図４（ａ）に示すように、予め複数の採水ポイント８ｄを設定する。そして、各層において採水ポイント８ｄ各々にて水を採取し、各層における同一水平断面内のｐＨの分布範囲を測定した。
【００４１】
まず、図５の砕石の粒径と炭酸ガス吸収率との関係を示す図から、比較例と実施例の炭酸ガス吸収率を考察する。
図５に示すように、砂利（粒径約５ｍｍ）を用いた比較例では、実験開始から２〜３日間は炭酸ガス吸収率が５０％を超えるものの、それ以降は、４０％程度にとどまっており、実験日数が経っても炭酸ガス吸収率に大きな変化は見られない。
一方、５号砕石を用いた実施例では、実験開始後１日目から炭酸ガス吸収率が９０％を超え、その後も４日まで８０％を維持している。
これは、５号砕石を用いた実施例では砂利（粒径約５ｍｍ）を用いた比較例に比べ、供給した炭酸ガスが砕石６間の間隙に確実にトラップされ、砕石６間の注入水に効率的に接触して融解されているものと想定できる。
【００４２】
次に、図５に示す砕石の粒径と地下水の中和の度合いとの関係を示す図から、比較例と実施例の注入水の中和の度合いを考察する。
図５に示すように、砂利（粒径約５ｍｍ）を適用した比較例では、下層８ｃの所定水平断面において、実験開始から１日目におけるｐＨ値が９．０〜９．４の間に分布している。実験日数が経過するにつれてｐＨ値が下降しているものの、ｐＨ値の分布の幅は広くなり、実験開始から２０日後には７．５〜８．２の間に分布している。
これは、同一水平断面上であっても採水ポイント８ｄでｐＨ値に差が生じていることを示しており、炭酸ガスが、同一水平断面内に均一に拡散していないことを示すものである。つまり、砂利（粒径約５ｍｍ）を適用した比較例では、気泡拡散盤７の貫通孔７ｂ近傍でトラップされなかった炭酸ガスの気泡Ｂが、効率よく横方向に移動できる程度に砕石６により形成される間隙が連続していないものと想定できる。
これらの点は、中層８ｂおよび上層８ａにおける結果でも同様である。
【００４３】
一方、５号砕石を適用した実施例では、下層の所定水平断面において、実験開始から１日目におけるｐＨ値が８．８〜９．1の間に分布している。また、実験開始後４日目にはｐＨ値が７．６〜８．０の間に分布しており、急速に注入水の中和が進んでいるとともに、ｐＨ値の分布の幅もほぼ変化していない。
これは、同一水平断面上において採水ポイント８ｄでｐＨ値に大きな差が生じていないことを示しており、炭酸ガスが、同一水平断面内に均一に拡散していることを示すものである。つまり、５号砕石を適用した実施例では、気泡拡散盤７の貫通孔７ｂ近傍でトラップされなかった炭酸ガスの気泡Ｂが、効率よく横方向に移動できる程度に砕石６により形成される間隙が連続しており、また連続する間隙に対して気泡Ｂの一部が確実にトラップされているものと想定できる。
これらの点は、中層および上層における結果でも同様である。
【００４４】
このように、５号砕石を用いた実施例では砂利（粒径約５ｍｍ）を用いた比較例に比べ、供給直後に間隙にトラップされなかった炭酸ガスの気泡Ｂが、砕石６の横方向に連続する間隙間を移動して拡散し、拡散しながらこれら連続する間隙に気泡Ｂの一部がトラップされるため、各層の同一水平断面上において広い範囲で注入水との接触機会を多く得ることができる。これにより、炭酸ガスを効率的に注入水と接触融解させ、急速に注入水の中和を進行させることができるものである。
【００４５】
上記の考察結果から、砕石６に用いる単粒度砕石６に粒径を１３ｍｍ以上２０ｍｍ以内の、いわゆる５号砕石を選定した。
なお、当然のことながら、粒径の大きく異なる砕石６を混ぜあわせて砕石層２を構築すると、粒径の大きい砕石６を使用していてもその間隙に細かい砕石６が入り込んで、砕石６間の一つ一つの間隙は小さくなる。したがって、本発明の地下水中和システム１では砕石層２に用いる砕石６に均一化を図るべく、単粒度砕石６である５号砕石のみ、つまり粒径を１３ｍｍ以上２０ｍｍ以内の砕石６のみを用いることとした。
【００４６】
さらに、砕石層２内において、間隙にトラップされなかった炭酸ガスの気泡Ｂが横方向に拡散しながら上方に移動するため、砕石層内の注入水に上昇流が発生し、気泡の少ない箇所では下降流が発生する。したがって、これらの挙動が相まって、注入水は砕石層２内にて高さ方向にも循環しながら炭酸ガスの気泡Ｂと接触融解し、均一に中和される。
【００４７】
これらの点について図５の砕石の粒径と地下水の中和の度合いとの関係を示す図をみると、砂利（粒径約５ｍｍ）を用いた比較例では、ｐＨ値の分布は緩やかに下降しており、排水基準のｐＨ８．６を下回るのはすべての層において実験開始後１４日目である。つまり、砂利（粒径約５ｍｍ）を適用した比較例では、下層８ｃでトラップされなかった炭酸ガスの気泡Ｂが効率よく高さ方向に移動できる程度に、砕石６により形成される間隙が連続していないものと想定できる。
【００４８】
一方、５号砕石を用いた実施例では、ｐＨ値の分布は急速に下降しており、排水基準のｐＨ８．６を下回るのはすべての層において実験開始後２日目である。つまり、５号砕石を適用した実施例では、下層８ｃでトラップされなかった炭酸ガスの気泡Ｂが効率よく高さ方向に移動できる程度に、砕石６により形成される間隙が連続しているものと想定できる。
【００４９】
したがって、５号砕石を用いた実施例では砂利（粒径約５ｍｍ）を用いた比較例と比較して、同一水平断面上において広い範囲に拡散したものの、間隙にトラップされなかった炭酸ガスの気泡Ｂが、高さ方向に連続する間隙間を効率的に移動し、中層８ｂおよび上層８ａにおいて注入水との接触機会を多く得ることができる。このため、中層８ｂから上層８ａにかけて、炭酸ガスを効果的に注入水と接触融解させるとともに地下水を循環させ、急速に注入水の中和を進行させることができるものである。
【００５０】
このように、砕石６に１３ｍｍ以上２０ｍｍ以内の単粒度砕石を用いて構築される砕石層２は、気泡Ｂの径より大きい間隙が横方向及び高さ方向に連続する。これにより、砕石層２の底部に炭酸ガスを供給すると炭酸ガスの気泡Ｂは一部が間隙にトラップされ、トラップされなかった気泡Ｂがこれら連続する間隙を伝って横方向に拡散しながら上昇するため、砕石層２全体対して均一に炭酸ガスの気泡Ｂが拡散し、砕石層２に流入した地下水９全体と効率よく接触することが可能となる。
【００５１】
上記構成よりなる地下水中和システム１は、例えば、図６に示すような、帯水層１１中にアルカリ性を呈する土壌を有する工場敷地の地盤中に設置することが考えられる。地下水中和システム１の砕石層２を設置する場所は、アルカリ性を呈する土壌に接触した地下水９の流下する方向であれば、いずれの位置に設置してもよいが、本実施の形態では、敷地境界Ｌに設置している。このように配置された地下水中和システム１による地下水中和方法は、以下のとおりである。
【００５２】
アルカリ性を呈する土壌に接することでアルカリ化して流下してきた地下水９は、前記砕石層２内における砕石６の間隙に保持される。これらアルカリ化した地下水９は、炭酸ガス送気管３より砕石層２に供給され横方向及び高さ方向に移動する炭酸ガスと間隙内で接触することで炭酸ガスを融解し、自身は中和される。この後、中和されたものの砕石層２に滞留している地下水９は、さらに上流側から流下してくる地下水９に押し出され、浄化された地下水９’として工場敷地外の下流側へ流下することとなる。
【００５３】
なお、砕石層２に供給された炭酸ガスのうち、地下水９に接触溶融されることなく上昇した炭酸ガスは砕石層２の壁面より表層１０に放出される。これにより、表層１０中に存在するアルカリ性を呈する土壌と放出された炭酸ガスが接触して、アルカリ性を呈する土壌そのものを中和することも可能となる。
【００５４】
このように、本発明の地下水中和システム１および地下水中和方法は、アルカリ化した地下水９を、地盤中に構築した砕石層２に通過させるのみの簡略な構成で原位置にて中和することが可能となる。このため、従来のような、地下水９を揚水回収し、中和して下水や河川に排水するといった煩雑な工程を一切必要とすることなく、簡略な構成で近隣地域における地下水９の飲料用水や灌漑用水への利用などに影響を排除することが可能となる。
また、工場敷地内にアルカリ化した地下水９を回収および揚水するための揚水装置や中和するための中和処理装置等を用いる必要がないため、設備設置のための用地確保や、設備の維持管理等を不要なものとすることができる。
【００５５】
さらに、本発明の地下水中和システム１および地下水中和方法に用いる炭酸ガスに、工場等で発生する炭酸ガスが豊富な排ガスを利用すると、大気への炭酸ガス排出抑制を図ることができるため、地球温暖化対策に寄与することが可能となる。
【符号の説明】
【００５６】
１    地下水中和装置
２    砕石層
３    炭酸ガス送気管
４    炭酸ガス供給設備
５    孔
６    砕石
７    気泡拡散盤
７ａ  板材
７ｂ  貫通孔
７ｃ  スカート
８    モデル土層
８ａ  上層
８ｂ  中層
８ｃ  下層
８ｄ  採水ポイント
９    地下水
１０  表層
１１  帯水層
１２  不透水層
Ｂ    炭酸ガスの気泡
Ｌ    敷地境界
【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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【図６】
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