(57)【要約】   【課題】  難透気透水層に存在する汚染物質を確実かつ効率的に回収する。  【解決手段】本発明に係る難透水性汚染土壌の浄化システム１は、地下水位よりも上に存在する不飽和難透気透水層２のうち、油やダイオキシン類あるいは揮発性有機塩素化合物といった汚染物質３で汚染されている汚染領域４に高圧空気を間欠的に送り込む高圧空気圧入機構５と、間欠圧入された空気が汚染物質３を連行しながら不飽和透気層７を上昇した後、汚染物質３を空気とともに吸引するガス処理設備１３とを備える。高圧空気圧入機構５は、エアコンプレッサー１２からの高圧空気を圧入管９を介して汚染領域４に間欠圧入し、該汚染領域内の土粒子に振動を付与することができるようになっている。  【選択図】  図１
2005074297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不飽和難透気透水層のうち、汚染物質で汚染されている汚染領域に高圧空気を間欠的に送り込み、次いで、該高圧空気の間欠圧入によって前記汚染領域内の土粒子に振動を付与し、次いで、間欠圧入された空気に前記汚染物質を連行させながら前記汚染物質を前記空気とともに吸引して浄化処理を行うことを特徴とする難透気透水性汚染土壌の浄化方法。
【請求項２】
不飽和難透気透水層のうち、汚染物質で汚染されている汚染領域に高圧空気を間欠的に送り込み該高圧空気の間欠圧入によって前記汚染領域内の土粒子に振動を付与する高圧空気圧入機構と、間欠圧入された空気に連行された汚染物質を該空気とともに吸引して浄化処理を行うガス処理設備とを備えたことを特徴とする難透気透水性汚染土壌の浄化システム。
【請求項３】
前記高圧空気圧入機構を、高圧空気吐出口が前記不飽和難透気透水層の汚染領域に位置するように埋設される圧入管と、圧力容器及び空気タンクを介して該圧入管に接続されたエアコンプレッサーとから構成するとともに、前記ガス処理設備を、前記不飽和難透気透水層の上方に拡がる不飽和透気層に埋設された吸引管と、該吸引管に接続された気液分離槽と、該気液分離槽の気相空間に連通接続された吸引ブロアと、該吸引ブロアに接続された有害物質除去装置と、前記気液分離槽の液相空間に連通接続された水処理設備とから構成した請求項２記載の難透気透水性汚染土壌の浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難透気透水性汚染土壌に存在する汚染物質を回収浄化する浄化方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
工場跡地の土壌内には、トリクロロエチレンなどで代表される揮発性有機塩素化合物、燃料油や機械油、ダイオキシン類、あるいはカドミウム、鉛、銅、亜鉛、ニッケル、クロムなどの重金属といったさまざまな汚染物質が土壌に混入していることがある。
【０００３】
かかる汚染物質で汚染された汚染土をそのまま放置すると、該土に混入している汚染物質が周囲に拡散し、周辺住民の生活に支障を来すとともに、雨水によって土粒子から遊離した場合には、地下水等に混入して水質を汚濁させる原因ともなる。そのため、上述した汚染物質で汚染された土については、さまざまな方法を使って浄化しなければならない。
【０００４】
土壌内の汚染物質を原位置で浄化処理する方法としては、従来からさまざまな方法が開発されており、土壌ガス吸引法、汚染土壌に注水しこれを揚水して地上で処理するいわゆる通水洗浄法、空気を送り込んでその気泡に汚染物質を連行させる、いわゆる気泡連行浄化法、空気圧入とガス吸引を組み合わせたエアスパージング法、土中菌の微生物活性を利用したバイオレメディエーションによる方法など多種多様な方法が知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１１９９５２号公報
【特許文献２】特開２００１−２０５２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、汚染物質が粘土層やシルト層といった難透気透水層に存在する場合には上述した方法を採用することができない。すなわち、これらの難透気透水層は、透気性及び透水性が悪いため、汚染物質が入り込む懸念は比較的少ないものの、かかる難透気透水層にいったん汚染物質が混入すると、上述したように透気性及び透水性が悪いことがかえって浄化の支障となり、難透気透水層内から汚染物質を回収することがきわめて困難になるという問題を生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、難透気透水層に存在する汚染物質を確実かつ効率的に回収可能な難透気透水性汚染土壌の浄化方法及びシステムを提供することを目的とする。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る難透気透水性汚染土壌の浄化方法は請求項１に記載したように、不飽和難透気透水層のうち、汚染物質で汚染されている汚染領域に高圧空気を間欠的に送り込み、次いで、該高圧空気の間欠圧入によって前記汚染領域内の土粒子に振動を付与し、次いで、間欠圧入された空気に前記汚染物質を連行させながら前記汚染物質を前記空気とともに吸引して浄化処理を行うものである。
【０００９】
また、本発明に係る難透気透水性汚染土壌の浄化システムは請求項２に記載したように、不飽和難透気透水層のうち、汚染物質で汚染されている汚染領域に高圧空気を間欠的に送り込み該高圧空気の間欠圧入によって前記汚染領域内の土粒子に振動を付与する高圧空気圧入機構と、間欠圧入された空気に連行された汚染物質を該空気とともに吸引して除荷処理を行うガス処理設備とを備えたものである。
【００１０】
また、本発明に係る難透気透水性汚染土壌の浄化システムは、前記高圧空気圧入機構を、高圧空気吐出口が前記不飽和難透気透水層の汚染領域に位置するように埋設される圧入管と、圧力容器及び空気タンクを介して該圧入管に接続されたエアコンプレッサーとから構成するとともに、前記ガス処理設備を、前記不飽和難透気透水層の上方に拡がる不飽和透気層に埋設された吸引管と、該吸引管に接続された気液分離槽と、該気液分離槽の気相空間に連通接続された吸引ブロアと、該吸引ブロアに接続された有害物質除去装置と、前記気液分離槽の液相空間に連通接続された水処理設備とから構成したものである。
【００１１】
本発明に係る難透気透水性汚染土壌の浄化方法及びシステムにおいては、不飽和難透気透水層のうち、汚染物質で汚染されている汚染領域に高圧空気を高圧空気圧入機構で間欠的に送り込み、該高圧空気の間欠圧入によって汚染領域内の土粒子に振動を付与する。
【００１２】
このようにすると、従来行われていた単なる空気圧入とは異なり、土粒子同士がぶつかり合って該土粒子間にあらたな間隙が生じたり、元の大きさよりも間隙が大きくなったり、土粒子の骨格が破壊されたりするとともに、土粒子同士が擦れ合うことで該土粒子の表面に付着していた汚染物質が該表面から剥がれる。
【００１３】
かかる状態においては、間欠圧入された空気が土粒子間の間隙を流れる際、その流動抵抗は大幅に低下するとともに、土粒子に付着していた汚染物質が土粒子間の間隙に遊離してくるため、汚染物質も空気に連行されやすくなる。
【００１４】
そのため、間欠圧入された空気に汚染物質を連行させながら、汚染物質を空気とともにガス処理設備で吸引し浄化処理を行うようにすれば、従来のエアスパージング法等では不可能だった難透気透水性汚染土壌の浄化を確実かつ効率よく行うことが可能となる。
【００１５】
汚染物質は、主として油や揮発性有機化合物（揮発性有機塩素化合物を含む）が対象となるが、ダイオキシン類など、空気連行可能な物質であればすべて本発明でいうところの汚染物質に含まれる。
【００１６】
不飽和難透気透水層でいう難透気透水層とは、主としてシルト層や粘土層を意味するが、透気性及び透水性が悪いために通水洗浄、ガス吸引、エアスパージング法等の従来法では汚染物質を回収することができないのであれば、シルト又は粘土のほかに砂を含む土層も当然本発明でいう難透気透水層に含まれる。
【００１７】
高圧空気の間欠圧入は、汚染領域内の土粒子に振動を付与することで上述した作用を土粒子に及ぼすことができるのであれば、圧力の大きさや間欠の継続時間については、例えば不飽和難透気透水層の透気係数やその分布状況に応じて適宜定めればよい。
【００１８】
ここで、本発明における空気圧入は、従来のような単なる圧入ではなく、間欠圧入であることを重ねて付言しておく。すなわち、単なる空気圧入では、難透気透水層の透気性を向上させることは困難であり、むしろ、土粒子間の間隙が元の大きさ以下に小さくなって、透気性が低下する場合も考えられる。
【００１９】
本出願人は、高圧空気の間欠圧入によって土粒子を振動させ、それによって上述した作用を生ぜしめ、ひいては難透気透水層の透気性を改善することができることを新規に見いだしたものであり、産業上きわめて有用な知見であるとともに、従来技術に比して顕著な作用効果を有するものである。
【００２０】
高圧空気圧入機構やガス処理設備の構成は任意であるが、例えば、前記高圧空気圧入機構を、高圧空気吐出口が前記不飽和難透気透水層の汚染領域に位置するように埋設される圧入管と、圧力容器及び空気タンクを介して該圧入管に接続されたエアコンプレッサーとから構成するとともに、前記ガス処理設備を、前記不飽和難透気透水層の上方に拡がる不飽和透気層に埋設された吸引管と、該吸引管に接続された気液分離槽と、該気液分離槽の気相空間に連通接続された吸引ブロアと、該吸引ブロアに接続された有害物質除去装置と、前記気液分離槽の液相空間に連通接続された水処理設備とから構成ことが考えられる。
【００２１】
特に、圧入管及び圧力容器は、バイオプスター工法で使用される装置を転用することが可能である。なお、バイオプスター工法とは、パルス状の高圧の空気を一定の間隔で地中に送り込み、地中の好気性微生物を活性化させる工法であり、本発明とはその用途あるいは目的を全く異にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る難透気透水性汚染土壌の浄化方法及びシステムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る難透気透水性汚染土壌の浄化システムを示した図である。本実施形態に係る難透気透水性汚染土壌の浄化システム１は同図に示すように、飽和層６に位置する地下水位より上に存在する不飽和難透気透水層２のうち、油やダイオキシン類あるいは揮発性有機塩素化合物といった汚染物質３で汚染されている汚染領域４に高圧空気を間欠的に送り込む高圧空気圧入機構５と、間欠圧入された空気が汚染物質３を連行しながら不飽和透気層７を上昇した後、汚染物質３を空気とともに吸引して浄化処理を行うガス処理設備１３とを備える。
【００２４】
不飽和難透気透水層２は、シルト、粘土又は粘性土を主成分とする土からなるため、透気性に劣り、そのままの状態ではガス吸引が困難な土層であり、それに対し、不飽和透気層７は、透気性を有する例えば砂質土からなる土層となっている。
【００２５】
高圧空気圧入機構５は、エアコンプレッサー１２と、該エアコンプレッサーから送気されてきた高圧空気を中間貯留する空気タンク１１と、該空気タンク１１から送気されてきた高圧空気の圧力を調整する圧力容器１０と、該圧力容器に接続され高圧空気吐出口８が不飽和難透気透水層２の汚染領域４に位置するように埋設される圧入管９とから構成してあり、エアコンプレッサー１２からの高圧空気を圧入管９を介して汚染領域４に間欠圧入し、該汚染領域内の土粒子に振動を付与することができるようになっている。
【００２６】
ここで、圧入管９及び圧力容器１０は、バイオプスター工法で使用される装置を転用することが可能である。
【００２７】
ガス処理設備１３は、不飽和難透気透水層２の上方に拡がる不飽和透気層７に埋設された吸引管１４と、該吸引管に接続された気液分離槽１５と、該気液分離槽の気相空間に連通接続された吸引ブロア１６と、該吸引ブロアに接続された有害物質除去装置としての活性炭フィルター槽１７と、気液分離槽の液相空間に連通接続された水処理設備１８とから構成してある。
【００２８】
本実施形態に係る難透気透水性汚染土壌の浄化システム１を設置するには、まず、不飽和難透気透水層２のうち、汚染物質で汚染されている汚染領域４に高圧空気圧入機構５の圧入管９を建て込む。
【００２９】
圧入管９を建て込むにあたっては、あらかじめ該当位置をボーリングし、次いで該ボーリング孔に圧入管９を挿入し、しかる後、高圧空気吐出口８が閉塞されることがないよう、圧入管９とボーリング孔との間に所定量の砂を先行充填して透気性を確保する一方、圧入管９の揺れを防止すべく、ボーリング孔との隙間には高圧空気吐出口８よりも浅い箇所において、モルタル、ベントナイトなどを充填する。
【００３０】
次に、圧入管９の上端に圧力容器１０を取り付けるとともに、空気タンク１１及びエアコンプレッサー１２を順次接続する。
【００３１】
一方、不飽和透気層７に吸引管１４を埋設するとともに該吸引管に気液分離装置１５を接続し、しかる後、上述したようにその気相空間に連通するように吸引ブロア１６及び活性炭フィルター槽１７を順次接続するとともに、その液相空間に連通するように水処理設備１８を接続する。
【００３２】
このように設置された浄化システム１を用いて難透気透水性汚染土壌、本実施形態では不飽和難透気透水層２の汚染領域４を浄化するには、まず、エアコンプレッサー１２、空気タンク１１及び圧力容器１０を適宜作動させることで不飽和難透気透水層２の汚染領域４に高圧空気を間欠的に送り込み、該高圧空気の間欠圧入によって汚染領域４内の土粒子に振動を付与する。
【００３３】
このようにすると、従来行われていた単なる空気圧入とは異なり、高圧空気の間欠圧入により、土粒子同士がぶつかり合って該土粒子間にあらたな間隙が生じたり、元の大きさよりも間隙が大きくなったり、粘性土の骨格が破壊されたりするとともに、土粒子同士が擦れ合うことで該土粒子の表面に付着していた汚染物質が該表面から剥がれる。
【００３４】
図２は、それらのうち、粘性土の骨格破壊が生じる場合を例に挙げたものであって、同図(a)は、高圧空気の間欠圧入を行っている様子、同図(b)は高圧空気の間欠圧入を行う前の粘性土の骨格、同図(c)は高圧空気の間欠圧入を行った後の粘性土の骨格の様子を示したものである。
【００３５】
これらの図でわかるように、粘性土の骨格は、高圧空気の間欠圧入により破壊されて土粒子がばらばらになり、空隙２１があらたに生じるとともに、土粒子表面に付着していた汚染物質３は該土粒子から剥離する。
【００３６】
骨格が破壊されない場合も、高圧空気の間欠圧入によってあらたな間隙が生じたり、元の間隙が大きくなったりすることに変わりはなく、かくして、間欠圧入された空気２２は、土粒子間の間隙２１を流れる際、その流動抵抗が大幅に低下して流れやすくなるとともに、土粒子に付着していた汚染物質３が土粒子間の間隙２１に遊離しているため、汚染物質３も空気２２に連行されやすくなる。
【００３７】
次に、間欠圧入された空気２２が汚染物質３を連行しながら不飽和透気層７を上昇した後、汚染物質３を空気２２とともにガス処理設備１３で吸引し浄化処理を行う。吸引は、吸引ブロア１６を作動させることにより行う。
【００３８】
次に、吸引された汚染物質連行空気を気液分離槽１５で液体と気体に分離し、気体については、活性炭フィルター槽１７に通して汚染物質３を活性炭に吸着させ、その後、大気に放出するとともに、液体については、水処理設備１８で汚染物質３を除去し、その後、河川等に放流する。
【００３９】
なお、不飽和透気層７といえども、吸引される物質は完全にガスだけではなく、降雨等の気象条件によっては多少なりとも水分も吸引されるため、気液分離槽１５を介在させるとともに水処理設備１８を設置するのが望ましいことは言うまでもない。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係る難透気透水性汚染土壌の浄化方法及びシステムによれば、従来行われていた単なる空気圧入とは異なり、土粒子同士がぶつかり合って該土粒子間にあらたな間隙が生じたり、元の大きさよりも間隙が大きくなったり、土粒子の骨格が破壊されたりするとともに、土粒子同士が擦れ合うことで該土粒子の表面に付着していた汚染物質３が該表面から剥がれる。
【００４１】
かかる状態においては、間欠圧入された空気２２が土粒子間の間隙を流れる際、その流動抵抗は大幅に低下するとともに、土粒子に付着していた汚染物質３が土粒子間の間隙に遊離してくるため、汚染物質３も空気２２に連行されやすくなる。
【００４２】
そのため、間欠圧入された空気２２が汚染物質３を連行しながら不飽和透気層７を上昇した後、汚染物質３を空気２２とともに吸引し浄化処理を行うようにすれば、従来のエアスパージング法等では不可能だった不飽和難透気透水層２の浄化を確実かつ効率よく行うことが可能となる。
【００４３】
本実施形態では、高圧空気圧入機構５を、エアコンプレッサー１２と、該エアコンプレッサーから送気されてきた高圧空気を中間貯留する空気タンク１１と、該空気タンク１１から送気されてきた高圧空気の圧力を調整する圧力容器１０と、該圧力容器に接続され高圧空気吐出口８が不飽和難透気透水層２の汚染領域４に位置するように埋設される圧入管９とから構成したが、高圧空気の間欠圧入によって汚染領域４内の土粒子に振動を付与することができるのであれば、どのような構成でもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態に係る難透気透水性汚染土壌の浄化システムの概略図。
【図２】本実施形態に係る難透気透水性汚染土壌の浄化方法の作用の一例を示した模式図。
【符号の説明】
【００４５】
１                                  難透気透水性汚染土壌の浄化システム
２                                  不飽和難透気透水層
３                                  汚染物質
４                                  汚染領域
５                                  高圧空気圧入機構
７                                  不飽和透気層
９                                  圧入管
１０                                圧力容器
１１                                空気タンク
１２                                エアコンプレッサー
１３                                ガス処理設備
１４                                吸引管
１５                                気液分離槽
１６                                吸引ブロア
１７                                活性炭フィルター槽（有害物質除去装置）
１８                                水処理設備
【図１】
2005074297.tif 000003
【図２】
2005074297.tif 000004