(57)【要約】   【課題】    揮発性有機塩素化合物で汚染された地下水や土壌を均一かつ確実に浄化する。  【解決手段】本発明に係る揮発性有機塩素化合物の浄化方法においては、中空攪拌軸１及び攪拌翼４を逆回転させながら、それらを攪乱領域６から引き抜くが、かかる引抜き工程においては、中空攪拌軸１内の搬送空間を介して搬送されてきた活性炭―鉄付着体３２を攪拌翼４に設けられた吐出口３１から噴出させる。このようにすると、汚染領域３に含まれていた揮発性有機塩素化合物は、まず、活性炭―鉄付着体３２を構成する活性炭の粉体に吸着され、汚染領域３内が浄化されるが、吸着後、揮発性有機塩素化合物は、活性炭―鉄付着体３２を構成する鉄によって無害化される。  【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機塩素化合物で汚染された汚染領域内の地盤を活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合する揮発性有機塩素化合物の浄化方法であって、前記活性炭又は木炭の粉粒体との電気的接触を保持しつつ所定の金属系還元剤を前記汚染領域内の地盤と攪拌混合することを特徴とする揮発性有機塩素化合物の浄化方法。
【請求項２】
中空攪拌軸の下端に取り付けられた攪拌翼を該中空攪拌軸の軸線廻りに回転させることによって該攪拌翼を前記汚染領域内で掘削貫入し又は引抜きながら、前記中空攪拌軸内の搬送空間を介して活性炭又は木炭の粉粒体及び前記金属系還元剤をそれらの電気的接触が保持されるように該中空攪拌軸の吐出口又は前記攪拌翼の吐出口から噴出させる請求項１記載の揮発性有機塩素化合物の浄化方法。
【請求項３】
前記汚染領域の地盤が地表面近傍に位置する場合であって該地表面近傍を耕耘する請求項１記載の揮発性有機塩素化合物の浄化方法。
【請求項４】
前記金属系還元剤を鉄粉とするとともに該鉄粉を前記活性炭又は木炭の粉粒体に予め付着させた後、前記汚染領域内の地盤と攪拌混合する請求項１乃至請求項３のいずれか一記載の揮発性有機塩素化合物の浄化方法。
【請求項５】
揮発性有機塩素化合物で汚染された汚染領域内の地盤を掘削し、掘削された処理対象土を気密空間にて活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合して混合土とし、該混合土を埋め戻す揮発性有機塩素化合物の浄化方法であって、前記活性炭又は木炭の粉粒体との電気的接触を保持しつつ所定の金属系還元剤を前記処理対象土と攪拌混合することを特徴とする揮発性有機塩素化合物の浄化方法。
【請求項６】
前記金属系還元剤を鉄粉とするとともに該鉄粉を前記活性炭又は木炭の粉粒体に予め付着させた後、前記処理対象土と攪拌混合する請求項５記載の揮発性有機塩素化合物の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌又は地下水中に含まれる揮発性有機塩素化合物の浄化方法に関する。
【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が含まれていることがあり、このような土壌をそのまま放置すると、揮発性有機塩素化合物が地下水を介して周辺に拡散するおそれがある。そのため、かかる汚染土壌あるいは汚染地下水に対しては所定の浄化処理を行わねばならない。
【０００３】
揮発性有機塩素化合物を除去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、例えば揮発性有機塩素化合物で汚染された地下水を揚水して地上で処理する方法、汚染土壌に鉄粉や酸化剤を注入して揮発性有機塩素化合物を分解する方法、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、汚染土壌を掘削した後、気密空間内で曝気処理する方法などが知られている。
【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】
【０００４】
しかしながら、従来の処理方法ではそれぞれ難点があり、例えば汚染された地下水を揚水する方法では、汚染分布にばらつきがあるため、地盤の不均一性とも相まって均一かつ確実な浄化が困難であるという問題を生じていた。
【０００５】
また、揮発性有機塩素化合物の浄化に鉄粉が使われることがあるが、かかる鉄粉は、酸化被膜の生成等が原因となって数ヶ月で活性を失ってしまう。
【０００６】
また、酸化剤の注入や微生物分解の場合にも、上述したように汚染分布にばらつきがあったり、微生物活性が向上するのに時間を要したりといったことが原因で、揮発性有機塩素化合物の分解処理を完全に行うには、膨大な維持コストがかかるという問題や、汚染土壌を掘削曝気する方法は、浅い場合は有効であるが、深くなるにしたがって掘削に大きなコストがかか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、揮発性有機塩素化合物で汚染された地下水や土壌を均一かつ確実に浄化可能な揮発性有機塩素化合物の浄化方法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、本発明に係る揮発性有機塩素化合物の浄化方法は請求項１に記載したように、揮発性有機塩素化合物で汚染された汚染領域内の地盤を活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合する揮発性有機塩素化合物の浄化方法であって、前記活性炭又は木炭の粉粒体との電気的接触を保持しつつ所定の金属系還元剤を前記汚染領域内の地盤と攪拌混合するものである。
【０００９】
また、本発明に係る揮発性有機塩素化合物の浄化方法は、中空攪拌軸の下端に取り付けられた攪拌翼を該中空攪拌軸の軸線廻りに回転させることによって該攪拌翼を前記汚染領域内で掘削貫入し又は引抜きながら、前記中空攪拌軸内の搬送空間を介して活性炭又は木炭の粉粒体及び前記金属系還元剤をそれらの電気的接触が保持されるように該中空攪拌軸の吐出口又は前記攪拌翼の吐出口から噴出させるものである。
【００１０】
また、本発明に係る揮発性有機塩素化合物の浄化方法は、前記汚染領域の地盤が地表面近傍に位置する場合であって該地表面近傍を耕耘するものである。
【００１１】
また、本発明に係る揮発性有機塩素化合物の浄化方法は、前記金属系還元剤を鉄粉とするとともに該鉄粉を前記活性炭又は木炭の粉粒体に予め付着させた後、前記汚染領域内の地盤と攪拌混合するものである。
【００１２】
また、本発明に係る揮発性有機塩素化合物の浄化方法は請求項５に記載したように、揮発性有機塩素化合物で汚染された汚染領域内の地盤を掘削し、掘削された処理対象土を気密空間にて活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合して混合土とし、該混合土を埋め戻す揮発性有機塩素化合物の浄化方法であって、前記活性炭又は木炭の粉粒体との電気的接触を保持しつつ所定の金属系還元剤を前記処理対象土と攪拌混合するものである。
【００１３】
また、本発明に係る揮発性有機塩素化合物の浄化方法は、前記金属系還元剤を鉄粉とするとともに該鉄粉を前記活性炭又は木炭の粉粒体に予め付着させた後、前記処理対象土と攪拌混合するものである。
【００１４】
本発明に係る揮発性有機塩素化合物の浄化方法においては、揮発性有機塩素化合物で汚染された汚染領域内の地盤あるいは該汚染領域内の地盤から掘削された処理対象土を活性炭又は木炭の粉粒体と攪拌混合するとともに、かかる活性炭又は木炭の粉粒体との電気的接触を保持しつつ所定の還元剤を上述した地盤や処理対象土と攪拌混合する。
【００１５】
このようにすると、地盤や処理対象土に含まれていた揮発性有機塩素化合物は、まず、活性炭又は木炭の粉粒体に吸着され、汚染領域内が浄化されるが、活性炭又は木炭の粉粒体との電気的接触を保持しつつ還元剤を地盤や処理対象土と攪拌混合してあるため、活性炭又は木炭の粉粒体に吸着した揮発性有機塩素化合物は、吸着後、金属系還元剤によって無害化される。
【００１６】
例えば、金属系還元剤が鉄（Ｆｅ）の場合、揮発性有機塩素化合物の一種であるトリクロロエチレンは、Ｆｅが地下水に溶けてＦｅ2+となる際に生じる電子ｅ-と反応して塩素イオンを放出するとともに、地下水中に溶存する水素イオンと反応してエチレンやエタンに変化する。
【００１７】
ここで、金属系還元剤は、活性炭又は木炭の粉粒体との電気的接触が保持されているとともに、活性炭又は木炭の粉粒体自体が導電性を有するため、イオンになる際に生じた電子ｅ-は、途中で遮られることなく、活性炭又は木炭の粉粒体までスムーズに移動し、かくして上述した反応が生じる。すなわち、鉄等の金属系還元剤は、揮発性有機塩素化合物を還元する電子供与体として作用する。
【００１８】
このように、本発明によれば、揮発性有機塩素化合物をいったん活性炭又は木炭の粉粒体に吸着させ、これを金属系還元剤で還元するため、汚染領域に含まれていた揮発性有機塩素化合物を無害化することが可能となり、かくして、揮発性有機塩素化合物の大気への拡散や地下水への浸透を防止することができる。
【００１９】
なお、本発明に係る揮発性有機塩素化合物の浄化方法は、金属系還元剤が酸化被膜の生成等が原因となって数ヶ月で活性を失ったとしても、活性炭による揮発性有機塩素化合物の効率的な吸着作用によって、活性を失う前に揮発性有機塩素化合物を無害化することができる一方、地下水等への拡散を活性炭による吸着作用によって防止することができたとしも、本質的に揮発性有機塩素化合物を浄化することはできないという活性炭と金属系還元剤の短所を互いに補うことができる画期的な発明であって、産業上きわめて有益なものであることを付言しておく。
【００２０】
揮発性有機塩素化合物には、ジクロロメタン、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタン、1,1-ジクロロエチレン、シス-1,2-ジクロロエチレン、1,1,1-トリクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、1,3-ジクロロプロペンなどが含まれる。
【００２１】
汚染領域とは、揮発性有機塩素化合物で汚染された地盤内の領域を意味するが、地盤自体が汚染されている場合だけではなく、領域内の地盤が汚染されていなくても領域内に流入しあるいは領域内に滞留する地下水が汚染されている場合をも含む。言い換えれば、活性炭又は木炭の粉粒体及び金属系還元剤と攪拌混合される土は、汚染土である場合のみならず、非汚染土である場合も含む。
【００２２】
粉粒体には、いわゆる粉体をはじめ、例えば数ｍｍ〜１ｃｍ程度の粒径をもつ粒体も含まれる。
【００２３】
揮発性有機塩素化合物で汚染された汚染領域内の地盤を活性炭又は木炭の粉粒体及び金属系還元剤といかにして攪拌混合するかは任意であるが、例えば、軟弱地盤中に粉粒体の改良材を供給して原位置土と攪拌混合するＤＪＭ工法を用いることが可能である。
【００２４】
すなわち、中空攪拌軸の下端に取り付けられた攪拌翼を該中空攪拌軸の軸線廻りに回転させることによって該攪拌翼を前記汚染領域内で掘削貫入し又は引抜きながら、前記中空攪拌軸内の搬送空間を介して活性炭又は木炭の粉粒体及び金属系還元剤を該中空攪拌軸の吐出口又は攪拌翼の吐出口から噴出させるようにすれば、汚染領域内の地盤と粉粒体及び金属系還元剤とを攪拌混合することができる。
【００２５】
また、汚染領域の地盤が地表面近傍に位置する場合においては、該地表面近傍を活性炭又は木炭の粉粒体及び金属系還元剤とともにスタビライザーやバックホウ等を用いて耕耘して攪拌混合しても、上述したと同様な作用効果を得ることができる。
【００２６】
一方、上述した原位置での攪拌混合ではなく、揮発性有機塩素化合物で汚染された汚染領域内の地盤を掘削し、掘削された処理対象土を活性炭又は木炭の粉粒体及び金属系還元剤と攪拌混合して混合土とし、該混合土を埋め戻すようにしてもよい。
【００２７】
このとき、活性炭又は木炭の粉粒体と金属系還元剤とは、互いに電気的接触を保持するようにする。
【００２８】
埋め戻した後の作用については、上述の作用と同様である。なお、地表面近傍の耕耘や汚染領域内の地盤の掘削あるいは掘削された処理対象土の攪拌混合は、大気への飛散を防止すべく気密空間内で行うのが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る揮発性有機塩素化合物の浄化方法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。
【００３０】
図１乃至図３は、本実施形態に係る揮発性有機塩素化合物の浄化方法を実施する手順を示した図である。これらの図でわかるように、本実施形態に係る揮発性有機塩素化合物の浄化方法においては、活性炭の粉体及び金属系還元剤である鉄をそれらの電気的接触が保持されるようにしながら、揮発性有機塩素化合物で汚染された汚染領域３内の地盤と攪拌混合する。
【００３１】
活性炭の粉体及び鉄は、例えば、活性炭に鉄を溶射したり真空蒸着させたりすることで活性炭の粉体の一部に予め鉄を付着させ、互いの電気的接触を保持させることができる。以下、活性体の粉体に鉄を付着させたものを活性炭―鉄付着体と呼ぶ。
【００３２】
汚染領域３内の地盤と活性炭―鉄付着体とを攪拌混合するには、ＤＪＭ工法を用いればよい。すなわち、まず、図１に示すようにベースマシン（図示せず）に鉛直軸線廻りに回動自在に吊持された中空攪拌軸１を地盤２内に分布する汚染領域３の上方にくるように位置決めする。
【００３３】
次に、中空攪拌軸１を掘削方向に鉛直軸線廻りに回転させることにより、該中空攪拌軸の下端に取り付けられた攪拌翼４を回転させる。
【００３４】
ここで、攪拌翼４の下面には掘削ビット５を斜め下方に突設させてあるので、攪拌翼４を掘削方向に回転させることにより、地盤２を下方に掘削しながら中空攪拌軸１及び攪拌翼４を該地盤内に貫入することができる。
【００３５】
図２は、汚染領域３を通過するまで中空攪拌軸１及び攪拌翼４を地盤２内に貫入させた様子を示したものであり、攪拌翼４が通過した領域は攪乱領域６となる。
【００３６】
次に、図３に示すように中空攪拌軸１及び攪拌翼４を逆回転させながら、それらを攪乱領域６から引き抜くが、かかる引抜き工程においては、中空攪拌軸１内の搬送空間を介して搬送されてきた活性炭―鉄付着体３２を攪拌翼４に設けられた吐出口３１から噴出させる。
【００３７】
このようにすると、汚染領域３に含まれていた揮発性有機塩素化合物は、まず、活性炭―鉄付着体３２を構成する活性炭の粉体に吸着され、汚染領域３内が浄化されるが、吸着後、揮発性有機塩素化合物は、活性炭―鉄付着体３２を構成する鉄によって無害化される。
【００３８】
すなわち、揮発性有機塩素化合物がトリクロロエチレンであれば、Ｆｅが地下水に溶けてＦｅ2+となる際に生じる電子ｅ-と反応し、塩素イオンを放出する。
【００３９】
ここで、活性炭―鉄付着体３２の鉄は、活性炭との電気的接触が保持されているとともに、活性炭自体が導電性を有するため、イオンになる際に生じた電子ｅ-は、途中で遮られることなく、活性炭までスムーズに移動し、次いで、該活性炭に吸着したトリクロロエチレンを脱塩素化し、さらに、地下水中に溶存する水素イオンと反応してエチレンやエタンに変化する。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係る揮発性有機塩素化合物の浄化方法によれば、揮発性有機塩素化合物で汚染された汚染領域３内の地盤を活性炭―鉄付着体３２と攪拌混合するようにしたので、汚染領域３内の地盤に含まれていた揮発性有機塩素化合物や、汚染領域３に流入又は滞留する地下水に含まれていた揮発性有機塩素化合物を活性炭―鉄付着体３２に吸着させ、次いで、これを鉄の還元作用によって分解することが可能となり、かくして汚染領域３内の汚染土壌や汚染地下水を浄化することができる。
【００４１】
本実施形態では、汚染領域３が地盤２の所定の深さ、例えば数十ｍの深さに位置することを前提としたが、揮発性有機塩素化合物の汚染領域が地盤の地表面近傍に存在する場合においては、該地表面近傍を活性炭―鉄付着体３２とともにスタビライザーやバックホウ等を用いて耕耘して攪拌混合しても、上述した実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００４２】
なお、地表面近傍を耕耘することで該地表面近傍と活性炭―鉄付着体３２とを攪拌混合する際には、大気への飛散を防止すべく気密空間内で行うのが望ましい。
【００４３】
また、本実施形態では、攪拌混合の手段として軟弱地盤改良で用いられるＤＪＭ工法を転用するようにしたが、揮発性有機塩素化合物で汚染された汚染領域内の地盤と活性炭―鉄付着体３２とを混合する装置や方法は任意であり、例えばＣＤＭ工法を転用するようにしてもよい。
【００４４】
ＣＤＭ工法についても軟弱地盤改良のための公知の方法であり、その内容の説明は省略するが、本発明に適用するにあたっては、活性炭―鉄付着体３２を予め水に添加してスラリー化し、これを揮発性有機塩素化合物で汚染された汚染領域内の地盤に送り込むとともに該汚染領域内の地盤と攪拌混合するようにすればよい。
【００４５】
また、このように軟弱地盤改良用装置では掘削できない、あるいは掘削効率が悪い地盤、言い換えれば地耐力が大きくて良好な地盤内に汚染領域が拡がっている場合には、例えばアースオーガーで地盤を掘削しながら、その先端から活性炭―鉄付着体３２が予め水に添加されてなるスラリーを噴出することで汚染領域内の地盤との攪拌混合を行えばよい。
【００４６】
いずれにしろ、攪拌混合手段は、地盤の土質性状、汚染領域の深さ等を勘案して公知の手段から適宜選択すればよい。
【００４７】
また、本実施形態及びその変形例では、汚染領域内の地盤と活性炭―鉄付着体３２との攪拌混合を原位置で行うようにしたが、必ずしも原位置で行う必要はない。
【００４８】
すなわち、揮発性有機塩素化合物で汚染された汚染領域内の地盤を掘削して処理対象土とし、次いで、該処理対象土を地上にて活性炭―鉄付着体３２と攪拌混合して混合土とし、該混合土を埋め戻すようにしてもかまわない。
【００４９】
埋め戻した後の作用については、上述した実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略するが、汚染領域の掘削や、掘削された処理対象土の攪拌混合は、大気への飛散を防止すべく気密空間内で行うのが望ましい。
【００５０】
また、本実施形態では、活性炭の粉体及び鉄を、活性炭に鉄を溶射したり真空蒸着させたりすることで活性炭の粉体の一部に予め鉄を付着させた構成としたが、活性炭の粉体と鉄との電気的接触を保持できるのであれば、どのような手段で両者の電気的接触を確保するようにしてもかまわない。例えば、活性炭の粉体と鉄粉とを導電性硬化剤とともに汚染領域の地盤内に注入することが考えられる。
【実施例１】
【００５１】
テトラクロロエチレン(PCE)を活性炭の粉体に水中で吸着させ、次いで、該活性炭との電気的接触が保持されるように鉄粉を加えることで、鉄の溶解に伴うＰＣＥの脱塩素化、言い換えればＰＣＥの分解が行われるかどうかを確認した。以下、具体的に説明する。
【００５２】
まず、０．９リットルのＰＣＥ溶液（濃度；３１．４mg/L）に活性炭の粉体１７．７ｇを加えて攪拌した後、ＰＣＥ濃度を計測したところ、０．００１mg/Lとなり、実質的にすべてのＰＣＥが活性炭に吸着したことが確認された。
【００５３】
次に、かかる溶液に鉄粉２４．２ｇを加え、水中の塩素濃度を計測した。
【００５４】
塩素濃度の計測結果を表１に示す。
【表１】
2005058871.tif 000003
【００５５】
同表で示すように、計測開始時を０日とし、以下、計測開始から７日、１４日、２８日経過したときのそれぞれの塩素濃度を計測した。ここで、（Ａ）と記した欄は、上述した手順で作製した溶液の塩素濃度であり、（Ｂ）と記した欄は、０．９リットルの純水に活性炭の粉体１７．７ｇを加えて攪拌し、次に、かかる溶液に鉄粉２４．２ｇを加えたものであり、活性炭自体に含まれている塩素濃度を除外するためのバックグラウンド補正である。
【００５６】
同表（ｃ）欄でわかるように、活性炭自体に含まれていた塩素の影響を除き、さらに濃度を総量で換算した値や、最も右欄に記載したＰＣＥ分解量の時系列的変化を見れば、塩素濃度が確実に上昇している、すなわち、ＰＣＥの脱塩素化が確実に行われているのがわかる。ちなみに、ＰＣＥ分解量とは、ＰＣＥに占める総塩素量に対する実際の塩素分解量であり、ＰＣＥ中の塩素がすべて分解されたとすれば（ＰＣＥ分解量が１００％）、活性炭に吸着させたＰＣＥ２８．３ｍｇ中の塩素２４．２ｍｇがすべて分解したことになる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施形態に係る揮発性有機塩素化合物の浄化方法の手順を示した作業図。
【図２】引き続き本実施形態に係る揮発性有機塩素化合物の浄化方法の手順を示した作業図。
【図３】引き続き本実施形態に係る揮発性有機塩素化合物の浄化方法の手順を示した作業図。
【符号の説明】
【００５８】
１                          中空攪拌軸
２                          地盤
３                          汚染領域
４                          攪拌翼
３２                        活性炭の粉体（活性炭又は木炭の粉粒体）
【図１】
2005058871.tif 000004
【図２】
2005058871.tif 000005
【図３】
2005058871.tif 000006