(57)【要約】【課題】鉄を用いた浄化処理を、より安全でより実用性の高い浄化処理とする。【解決手段】化学物質により汚染された土壌または／および地下水等を、原位置で鉄を用いて浄化する際に、浄化エリアの地表に対し送風しながら、あるいは、少なくとも１つの井戸からガスを放散させながら、あるいは、少なくとも１つのガス吸引井戸からガスを吸引しながら、あるいは、少なくとも１つのガス注入井戸からガスを注入しながら、浄化することを特徴とする、化学汚染物の処理方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学物質により汚染された土壌または／および地下水等を、原位置で鉄を用いて浄化する際に、浄化エリアの地表に対し送風しながら浄化することを特徴とする、化学汚染物の処理方法。
【請求項２】
化学物質により汚染された土壌または／および地下水等を、原位置で鉄を用いて浄化する際に、少なくとも１つの井戸からガスを放散させながら浄化することを特徴とする、化学汚染物の処理方法。
【請求項３】
化学物質により汚染された土壌または／および地下水等を、原位置で鉄を用いて浄化する際に、少なくとも１つのガス吸引井戸からガスを吸引しながら浄化することを特徴とする、化学汚染物の処理方法。
【請求項４】
化学物質により汚染された土壌または／および地下水等を、原位置で鉄を用いて浄化する際に、少なくとも１つのガス注入井戸からガスを注入しながら浄化することを特徴とする、化学汚染物の処理方法。
【請求項５】
化学物質により汚染された土壌または／および地下水等を、原位置で鉄を用いて浄化する際に、少なくとも１つのガス注入井戸からガスを注入するとともに、少なくとも１つのガス吸引井戸からガスを吸引しながら浄化することを特徴とする、化学汚染物の処理方法。
【請求項６】
化学物質により汚染された土壌または／および地下水等を、原位置で鉄を用いて浄化する際に、浄化エリア近辺のガス濃度をモニタリングしながら浄化することを特徴とする、化学汚染物の処理方法。
【請求項７】
化学物質により汚染された土壌または／および地下水等を、原位置で鉄を用いて浄化する際に、浄化エリア近辺のガス濃度をモニタリングしながら浄化することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の化学汚染物の処理方法。
【請求項８】
浄化エリアにおけるガス中の水素濃度が爆発範囲以下になるようにガスを排出する、請求項１〜７のいずれかに記載の化学汚染物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学物質、特に有機塩素化合物に汚染された土壌または／および地下水を原位置で安全に浄化できるようにした化学汚染物の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえばトリクロロエチレンやテトラクロロエチレンなどの有機塩素化合物は、脱脂などの洗浄剤として、各種工場やクリーニング店等で広く使用されている。近年、発ガン性物質の疑いがあるこれらの有機塩素化合物による、地下水や土壌の汚染が大きな社会問題となっている。
【０００３】
これまで行われてきた浄化対策としては、主に封じ込め処理、汚染土壌の掘削・封じ込め処理、および揚水ばっ気、真空抽気と活性炭吸着などの組み合わせによるポンプ・アンド・トリート法が挙げられる。
【０００４】
また、近年、特に有機塩素化合物で汚染された地下水や土壌に鉄粉を注入、接触させて還元処理をすることが検討され実用化されつつある。従来は、浄化の効率を優先しているために、より水素ガス発生量が多い浄化剤が研究開発され、実用化されつつある（たとえば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−１１３９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載されているような従来技術は、常温で簡単に、安く浄化可能であるため、近年広く採用されているが、浄化の原理上、下記式（１）、（２）に示すように水素ガスが発生し、土中に蓄積するおそれがあることが分かった。この場合、発生した水素ガスが蓄積して爆発範囲にならないように安全上注意を要する。
（１）3Fe+4H2O→  Fe3O4+4H2 
（２）Fe+2H2O →  Fe2++2OH- +H2 
【０００６】
そこで本発明の課題は、上記のような鉄を用いた浄化処理を、より安全でより実用性の高い浄化処理とすることが可能な、化学汚染物の処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る化学汚染物の処理方法は、化学物質により汚染された土壌または／および地下水等を、原位置で鉄を用いて浄化する際に、浄化エリアの地表に対し送風しながら浄化することを特徴とする方法からなる。鉄としては、たとえば、金属鉄、鉄化合物、普通鋼、鋳鉄、海綿状鉄、還元鉄、アトマイズ鉄などを用いることができ、形態としては、微粒子の鉄粉やコロイダル鉄粉を用いることが望ましい。なお、本発明において、「化学物質により汚染された土壌または／および地下水等」とは、化学物質により汚染された土壌、地下水はもとより、化学物質により汚染された底質や汚泥を含む概念である。
【０００８】
また、本発明に係る化学汚染物の処理方法は、化学物質により汚染された土壌または／および地下水等を、原位置で鉄を用いて浄化する際に、少なくとも１つの井戸からガスを放散させながら浄化することを特徴とする方法からなる。
【０００９】
また、本発明に係る化学汚染物の処理方法は、化学物質により汚染された土壌または／および地下水等を、原位置で鉄を用いて浄化する際に、少なくとも１つのガス吸引井戸からガスを吸引しながら浄化することを特徴とする方法からなる。
【００１０】
また、本発明に係る化学汚染物の処理方法は、化学物質により汚染された土壌または／および地下水等を、原位置で鉄を用いて浄化する際に、少なくとも１つのガス注入井戸からガスを注入しながら浄化することを特徴とする方法からなる。
【００１１】
また、本発明に係る化学汚染物の処理方法は、化学物質により汚染された土壌または／および地下水等を、原位置で鉄を用いて浄化する際に、少なくとも１つのガス注入井戸からガスを注入するとともに、少なくとも１つのガス吸引井戸からガスを吸引しながら浄化することを特徴とする方法からなる。
【００１２】
さらに、本発明に係る化学汚染物の処理方法は、化学物質により汚染された土壌または／および地下水等を、原位置で鉄を用いて浄化する際に、浄化エリア近辺のガス濃度をモニタリングしながら浄化することを特徴とする方法からなる。この方法は、上述の各処理方法と組み合わせることができる。
【００１３】
また、本発明に係る化学汚染物の処理方法においては、浄化エリアにおけるガス中の水素濃度が爆発範囲以下になるようにガスを排出することができる。水素濃度をモニタリングしながら排出してもよいし、水素濃度が十分に余裕をもって爆発範囲以下になるように排出してもよい。
【００１４】
本発明者らは、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）、シス−１，２−ジクロロエチレン（ｃ−ＤＣＥ）などの有機塩素化合物に汚染された土壌、地下水を、鉄を用いて浄化する方法について検討した結果、密閉系ではガス中の水素ガス濃度がケースによっては６０％程度にも達し、爆発範囲の４％をはるかに超過することを見出した。そして、本発明者らは、上記経緯から発生したガスが水素１００％と仮定すると、少なくともその２５倍以上、好ましくは５０〜２００倍の風量で常に吸引して空気や不活性ガス（窒素など）で希釈することで、常に爆発範囲以下の水素濃度を保ちながら安全に浄化できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
本発明方法における送風やガス吸引、ガス注入を行うタイミングは、鉄粉の混練作業実施後、反応（浄化）が進行している間に実施するが、より好ましくは混練作業中にも実施する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る化学汚染物の処理方法によれば、化学物質で汚染された土壌、底質、汚泥、地下水などを、原位置にて、より安全で確実に浄化することが可能となる。また、汚染物質の種類としては、有機塩素化合物（ＴＣＥ、ＰＣＥ、ダイオキシン類、ＰＣＢ類など）の汚染物の浄化だけではなく、他の重金属物質などの汚染物にも適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る化学汚染物の処理方法を示している。図１において、たとえば有機塩素化合物に汚染された浄化エリア１に鉄粉の浄化剤を土壌改質機（図示略）を用いて原位置で注入、混練後、送風機２を設置する。地表に上がってくるガスを送風機２による送風で希釈しながら、浄化を行う。送風機２としては、防爆仕様のものがより好ましい。地表上での水素ガス濃度は、検知管または水素濃度計によりモニタリングを行う。本実施態様は、比較的小規模の浄化に好適なものである。
【００１８】
図２は、本発明の別の実施態様に係る化学汚染物の処理方法を示している。図２において、たとえば有機塩素化合物に汚染された浄化エリア３に鉄粉の浄化剤を土壌改質機を用いて原位置で注入、混練後、またはその前に、少なくとも１つの井戸４（たとえば、１５０ｍｍφ程度、図示例では４つの井戸４）を浄化エリア３の適当な位置に埋設し、ガスを放散させながら浄化を行う。地中で発生したガスは、発生量に応じて設置した井戸４から放散する。好ましくは、井戸４の地上部に０．５〜２ｍ程度の煙突を設け、より上空で放散させることでリスクを下げることができる。また、好ましくは、送風機を設置し、放散ガスを希釈するとともに、水素ガス濃度のモニタリングを行う。
【００１９】
図３は、本発明のさらに別の実施態様に係る化学汚染物の処理方法を示している。図３において、たとえば有機塩素化合物に汚染された浄化エリア１１に鉄粉の浄化剤を土壌改質機を用いて原位置で注入、混練後、ガス吸引井戸１２（たとえば、１５０ｍｍφ程度）を浄化エリア１１の中央部に埋設し、ガスを吸引する。ガス吸引は、浄化施工後一定期間行うことが望ましい。このガス吸引は、図示の如く、希釈ガス（たとえば、希釈空気）を伴って行うことが好ましい。真空ポンプ１３、ガス流量計１４、１５（とくに、発生ガス吸引用流量計１４）には、防爆仕様のものを使用する。排出ガスの経路には気液分離器１６を設けることもできる。処理中の水素ガス濃度は、爆発範囲の下限である４％以下になるように希釈空気用のガス流量調整バルブ１７と発生ガス用のガス流量調整バルブ１８を調整し、さらには必要に応じて排出ガス用のガス流量調整バルブ１９を調整し、検知管によりモニタリングを行って、放出ガス水素濃度の確認を行う。また、より好ましくは地上に送風機を設置して発生したガスをすぐ拡散させるようにする。なお、処理ガス中に汚染物質が確認された場合は、活性炭２０などの汚染物質除去装置を設置することが好ましい。本実施態様も、比較的小規模の浄化に好適なものである。
【００２０】
図４は、本発明のさらに別の実施態様に係る化学汚染物の処理方法を示している。図４においては、浄化に先立ち、浄化エリア２１外への水素ガス流入を避けるため、あらかじめガス吸引井戸２２（たとえば、１５０ｍｍφ程度）を浄化エリア２１の周囲に複数設置する。各ガス吸引井戸２２を適宜グループに分けて、各グループ内の井戸をガス配管２３で接続して、対応するガス排出路へと接続する。そして、ガス吸引を実施しながら、たとえば有機塩素化合物に汚染された浄化エリア２１に鉄粉の浄化剤を土壌改質機を用いて原位置で注入、混練作業を実施する。各ガス流量計２４、２５（とくに、発生ガス吸引用流量計２４）ガス流量計、真空ポンプ２６には、防爆仕様のものを使用する。排出ガスの経路には気液分離器２７を設けることもできる。処理ガスの濃度は、水素ガス濃度計３１によりモニタリングを行って、爆発範囲の下限である４％以下になるように希釈空気用のガス流量調整バルブ２８と発生ガス用のガス流量調整バルブ２９を、さらには必要に応じて排出ガス用のガス流量調整バルブ３０を調整する。また、水素ガス濃度計３１で放出ガス水素濃度の確認、浄化エリア２１近辺の地表上の測定を行う。ガス吸引は、浄化施工後発生水素ガス濃度が少なくとも４％以下まで継続する。また、より好ましくは地上に送風機を設置して発生したガスをすぐ拡散させるようにする。なお、処理ガス中に汚染物質が確認された場合は、活性炭３２などの汚染物質除去装置を設置することが好ましい。本実施態様は、比較的大規模の浄化に好適なものである。
【００２１】
上記のような本発明の各実施態様に係る方法における性能を確認するために、以下のようなベンチスケールでの試験を実施例として行った。
【実施例】
【００２２】
実施例１、比較例１
７００ｍＬのバイアルビンに、実汚染粘土１５０ｇを入れ、下記の条件で鉄粉と水を添加後、バイアルビンをゴム栓とアルミシールで密閉した系（比較例１）と栓をせず開放してエアーを本系での予備実験で得られた水素発生速度の約１００倍の流量（２．５ｍＬ／ｍｉｎ）で注入、吸引した系（実施例１）で実験を開始した。経時的に各バイアルビンから土を採取し、溶出ＴＣＥ濃度とバイアルビン内の水素ガス濃度をガスクロマトグラフィーで測定した。
【００２３】
（実験条件）
実施例１：鉄粉＋水＋土（水300ｍＬ＋鉄粉６ｇ＋土150ｇ）、開放系
比較例１：鉄粉＋水＋土（水300ｍＬ＋鉄粉６ｇ＋土150ｇ）、密閉系
【００２４】
（処理結果）
表１にＴＣＥ濃度の推移を示す。両系とも処理後ＴＣＥ濃度の減少を確認でき、所定の浄化処理が行われていることを確認できた。図５に、この実験系におけるバイアルビン内の水素濃度の推移を示す。比較例１の密閉系では、ビン内の水素ガス濃度が３０％に達することが判明した（図４の特性（３））。一方、実施例１の開放・吸引系では、ビン内濃度（図５の特性（１））、バイアルビン外に吸引した吸引ガス濃度（図５の特性（２））共に、水素濃度が４％以下であることを確認した。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
このように、化学汚染物の浄化に際し、希釈用空気で発生ガスを希釈することにより、水素濃度を爆発範囲以下に安定して維持することができ、安全かつ確実に浄化処理できることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明に係る化学汚染物の処理方法は、小規模、大規模に関わらず、化学物質、特に有機塩素化合物に汚染された土壌や地下水の原位置での浄化に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施態様に係る化学汚染物の処理方法の実施の様子を示す概略構成図である。
【図２】本発明の別の実施態様に係る化学汚染物の処理方法の実施の様子を示す概略構成図である。
【図３】本発明のさらに別の実施態様に係る化学汚染物の処理方法の実施の様子を示す概略構成図である。
【図４】本発明のさらに別の実施態様に係る化学汚染物の処理方法の実施の様子を示す概略構成図である。
【図５】実施例、比較例における試験結果を示す特性図である。
【符号の説明】
【００２９】
１、３、１１、２１  浄化エリア
２  送風機
４  井戸
１２、２２  ガス吸引井戸
１３、２６  真空ポンプ
１４、１５、２４、２５  ガス流量計
１６、２７  気液分離器
１７、１８、１９、２８、２９、３０  ガス流量調整バルブ
２０、３２  活性炭
２３  ガス配管
３１  水素ガス濃度計
【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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