(57)【要約】【目的】地下水に含まれる揮発性有機化合物を均一かつ確実にしかも長期にわたって除去する。【構成】本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁１は、土２と活性炭の粉体３との混合体４をパイル状に形成して混合パイルとするとともに、該混合パイルを柱列状に並べて地盤５内に壁状に形成してなる。拡散防止壁１を構築するには、地盤の土２と活性炭の粉体３とを原位置にて攪拌混合することで地盤５内に土２と活性炭の粉体３との混合体４をパイル状に形成して混合パイルとするとともに該混合パイルを柱列状に並べる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土と活性炭又は木炭の粉粒体との混合体を地盤内に壁状に形成してなることを特徴とする揮発性有機化合物の拡散防止壁。
【請求項２】
前記混合体をパイル状に形成して混合パイルとするとともに該混合パイルを柱列状に並べた請求項１記載の揮発性有機化合物の拡散防止壁。
【請求項３】
前記混合体内の前記活性炭又は木炭の粉粒体の混合量を地下水の流速、地下水内の揮発性有機化合物の濃度又は周囲の土質性状に応じて深さ方向に変化させた請求項１記載の揮発性有機化合物の拡散防止壁。
【請求項４】
地盤の土と活性炭又は木炭の粉粒体とを原位置にて攪拌混合することで前記地盤内に前記土と前記粉粒体との混合体を形成することを特徴とする揮発性有機化合物の拡散防止壁構築方法。
【請求項５】
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地盤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ことによって前記混合体をパイル状に形成して混合パイルとするとともに該混合パイルを柱列状に並べる請求項４記載の揮発性有機化合物の拡散防止壁構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌又は地下水中に含まれる揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場跡地の土壌内には、トリクロロエチレンなどの有機塩素系化合物で代表される揮発性有機化合物（ＶＯＣ）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。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１１９９５２号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１−２０５２４８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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、地盤の不均一性とも相まって汚染分布にばらつきがあるため、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。
【０００７】
また、揮発性有機化合物がトリクロロエチレン等の有機塩素化合物である場合に鉄粉が使われるが、鉄粉自体、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。
【０００８】
また、酸化剤の添加やバイオレメディエーションは時間とコストを要し、汚染土壌の掘削曝気処理は、地下水汚染には本来的に適さない。
【０００９】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、地下水に含まれる揮発性有機化合物を均一かつ確実にしかも長期にわたって除去可能な揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁は請求項１に記載したように、土と活性炭又は木炭の粉粒体との混合体を地盤内に壁状に形成してなるものである。
【００１１】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁は、前記混合体をパイル状に形成して混合パイルとするとともに該混合パイルを柱列状に並べたものである。
【００１２】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁は、前記混合体内の前記活性炭又は木炭の粉粒体の混合量を地下水の流速、地下水内の揮発性有機化合物の濃度又は周囲の土質性状に応じて深さ方向に変化させたものである。
【００１３】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁構築方法は請求項４に記載したように、地盤の土と活性炭又は木炭の粉粒体とを原位置にて攪拌混合することで前記地盤内に前記土と前記粉粒体との混合体を形成するものである。
【００１４】
また、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁構築方法は、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地盤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ことによって前記混合体をパイル状に形成して混合パイルとするとともに該混合パイルを柱列状に並べるものである。
【００１５】
本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁においては、土と活性炭又は木炭の粉粒体との混合体を地盤内に壁状に形成してなるものであり、かかる揮発性有機化合物の拡散防止壁を構築する方法においては、地盤の土と活性炭又は木炭の粉粒体とを原位置にて攪拌混合することで前記地盤内に前記土と前記粉粒体との混合体を形成する。
【００１６】
このようにすると、拡散防止壁に流入してきた地下水に含まれる揮発性有機化合物は、混合体内の活性炭又は木炭の粉粒体に吸着し、揮発性有機化合物が下流側に拡散するのを防止することができる。
【００１７】
揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を活性炭に吸着させる技術は、本願出願時点で既に公知であることは言うまでもないが、それは、ガス化した揮発性有機化合物や、水中に溶けた揮発性有機化合物をいったんガス化させて活性炭に吸着させる点が公知になっているにすぎない。
【００１８】
ここで、揚水された汚染地下水の浄化については、該地下水に溶けているＶＯＣを曝気により空気連行させ、該空気に含まれている気相のＶＯＣを活性炭に吸着させていた。
【００１９】
しかしながら、揚水された地下水に溶けているＶＯＣを除去するについては、そもそも本来的な難点があった。すなわち、ＶＯＣの水への溶解度がそもそも低いため（数百ｍｇ／ｋｇ〜２，０００ｍｇ／ｋｇ）、直径１ｃｍ程度のＶＯＣが汚染源である場合でも、該ＶＯＣは数年間にわたって地下水に溶出し続け、汚染源のＶＯＣが原液であってその量が多い場合には、該ＶＯＣは、何十年もの間にわたって地下水に溶出し続ける。これは、揚水ポンプや活性炭吸着塔といった設備をやはり何十年にもわたって稼働し続けなければならないことを意味し、経済性の面であまりにも現実性に欠ける。
【００２０】
本出願人は、このような汚染源における揮発性有機化合物の地下水への溶出の問題を踏まえつつ、汚染源から離れた箇所における地下水の浄化を低コストでかつ確実に行うことができないものかという点に着眼してさまざまな研究開発を行った結果、土と活性炭又は木炭の粉粒体との混合体を地盤内に壁状に形成してなる揮発性有機化合物の拡散防止壁であれば、該拡散防止壁を通過する地下水に含まれている揮発性有機化合物は、混合体内の活性炭又は木炭の粉粒体に吸着し、かくして揮発性有機化合物の下流への拡散を防止することができるという知見を得るに至った。
【００２１】
本願出願当時の公知技術の水準は、上述した点にとどまっており、土と活性炭又は木炭の粉粒体との混合体を地盤内に壁状に形成してなる揮発性有機化合物の拡散防止壁により、該拡散防止壁を通過する地下水のＶＯＣを混合体内の活性炭又は木炭の粉粒体に直接吸着させることが可能となるという知見は、産業上きわめて有用な知見であることを付言しておく。
【００２２】
ＶＯＣ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）とも呼ばれる揮発性有機化合物には、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、ベンゼンなどが含まれる。
【００２３】
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。
【００２４】
ここで、前記混合体内の前記活性炭又は木炭の粉粒体の混合量を地下水の流速、地下水内の揮発性有機化合物の濃度又は周囲の土質性状に応じて深さ方向に変化させた場合、下流への揮発性有機化合物の拡散をより確実かつ合理的に防止することが可能となる。
【００２５】
本発明に係る拡散防止壁構築方法において、地盤の土をどのように活性炭又は木炭の粉粒体と原位置にて攪拌混合し、また、どのように地盤内に土と粉粒体との混合体を形成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。
【００２６】
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地盤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ことによって前記混合体をパイル状に形成して混合パイルとするとともに該混合パイルを柱列状に並べるようにすればよい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築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。
【００２８】
図１は、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁を示した図である。同図でわかるように、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁１は、土２と活性炭の粉体３との混合体４をパイル状に形成して混合パイルとするとともに、該混合パイルを柱列状に並べて地盤５内に壁状に形成してなる。
【００２９】
図２乃至図４は、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁１を構築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化合物の拡散防止壁１を構築するには、地盤の土２と活性炭の粉体３とを原位置にて攪拌混合することで地盤５内に土２と活性炭の粉体３との混合体４をパイル状に形成して混合パイルとするとともに該混合パイルを柱列状に並べる。
【００３０】
土２と活性炭の粉体３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２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２１を拡散防止壁１の構築予定領域の上方にくるように位置決めする。
【００３１】
拡散防止壁１は、ＶＯＣが存在する汚染源の下流側に構築するのがよい。また、拡散防止壁１を構成する混合パイルの直径や混合パイル中の活性炭の粉体量は、地下水の流速や汚染濃度を考慮して適宜定める。
【００３２】
次に、中空攪拌軸２１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２４を回転させる。
【００３３】
ここで、攪拌翼２４の下面には掘削ビット２５を斜め下方に突設させてあるので、攪拌翼２４を掘削方向に回転させることにより、地盤５を下方に掘削しながら中空攪拌軸２１及び攪拌翼２４を該地盤内に貫入することができる。
【００３４】
図３は、中空攪拌軸２１及び攪拌翼２４を地盤５内に貫入させた様子を示したものであり、攪拌翼２４が通過した領域は攪乱領域４１となる。
【００３５】
次に、図４に示すように中空攪拌軸２１及び攪拌翼２４を逆回転させながら、それらを攪乱領域４１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２１内の搬送空間を介して搬送されてきた活性炭の粉体３を攪拌翼２４に設けられた吐出口３１から噴出させる。
【００３６】
このようにすると、土２と活性炭の粉体３との混合体４が地盤５内にパイル状に形成され混合パイルとなる。
【００３７】
以下、あらたな混合パイルを上述したと同様の手順で順次構築しながら各混合パイルを柱列状に並べ、図１に示した拡散防止壁１を構築する。
【００３８】
本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法においては、拡散防止壁１に流入してきた地下水に含まれる揮発性有機化合物は、混合体４内の活性炭の粉体３に吸着する。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法によれば、拡散防止壁１に流入してきた地下水に含まれる揮発性有機化合物は、混合体４内の活性炭の粉体３に吸着し、揮発性有機化合物が下流側に拡散するのを防止することが可能となる。
【００４０】
また、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法によれば、汚染源のＶＯＣが例えば原液である場合において、何十年もの間、汚染源から溶出したＶＯＣが地下水を汚染し続けたとしても、地下水中のＶＯＣを活性炭の粉体３に吸着させることでＶＯＣの下流への拡散を長期間防止することができる。
【００４１】
もちろん、かかる長期の間には、粉体３の吸着機能が低下し、拡散防止壁１を再構築せねばならない場合も想定されるが、地下水の揚水設備やガス化した揮発性有機化合物を活性炭吸着塔に送り込む搬送設備といった従来であれば必須の設備を維持し続けることに比べれば、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁１は、そのような維持コストが一切不要であってメンテナンスの必要もなく、全体の経済性ははるかに優れる。
【００４２】
また、本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法によれば、混合体４を土２と活性炭の粉体３とを攪拌混合して形成するようにしたので、一定の透水性が確保され、地下水の流れを阻害する懸念もない。
【００４３】
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、土と活性炭又は木炭の粉粒体とを攪拌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、活性炭又は木炭の粉粒体を予め水に添加してスラリー化し、これを拡散防止壁の構築予定領域に送り込むとともに該構築予定領域の土と原位置で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拡散防止壁を構築する場合には、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又は木炭の粉粒体が予め水に添加されてなるスラリーを噴出することで土と活性炭又は木炭の粉粒体とを攪拌混合すればよい。
【００４６】
いずれにしろ、攪拌混合手段は、地盤の土質性状や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、地盤の土と活性炭又は木炭の粉粒体との攪拌混合を原位置で行うことで拡散防止壁を構築するようにしたが、攪拌混合を必ずしも原位置で行う必要はない。
【００４８】
すなわち、拡散防止壁の構築予定領域を掘削し、該掘削土を地上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、該混合土を埋め戻して混合体を形成する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。
【００５０】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、拡散防止壁１は必ずしも直壁（湾曲していない壁）である必要はなく、湾曲壁でもよい。特に、ＶＯＣが原液で存在する高濃度汚染源の下流側に構築する場合には、該汚染源を取り囲むように湾曲状の拡散防止壁を構築するのが望ましい。
【００５１】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、混合体４内における活性炭の粉体３の混合量を地下水の流速、地下水内の揮発性有機化合物の濃度又は周囲の土質性状に応じて深さ方向に変化させるようにしてもよい。
【００５２】
かかる構成によれば、下流への揮発性有機化合物の拡散をより確実かつ合理的に防止することが可能となる。
【００５３】
【実施例１】
まず、活性炭を添加することによって地下水環境基準をクリアすることができるかどうかの溶出試験を行ったので、以下にその概要と結果を説明する。
【００５４】
試験方法としては、土壌１ｍ３  当りのテトラクロロエチレン含有量が１．６ｇの汚染土壌１Ｌに対して２ｇの粉末活性炭を添加し、次いで、水を２００ｍＬ加えてガラス瓶に入れ、これを密閉保存して攪拌した。
【００５５】
活性炭添加１日、２日後に土中水を採取してテトラクロロエチレン濃度を分析した結果を表１に示す。
【００５６】
【表１】
2005021730.tif 000003
【００５７】
同表でわかるように、土中水中のテトラクロロエチレンの濃度は、初日は０．３ｍｇ／Ｌであったが、活性炭添加１日後には０．００３ｍｇ／Ｌ、２日後には０．００１ｍｇ／Ｌ以下となり、地下水環境基準である０．０１ｍｇ／Ｌを１日後にはクリアできることがわかった。
【００５８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁及びその構築方法によれば、拡散防止壁に流入してきた地下水に含まれる揮発性有機化合物は、混合体内の活性炭又は木炭の粉粒体に吸着し、揮発性有機化合物が下流側に拡散するのを防止することが可能となる。
【００５９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁を示した図であり、（ａ）は鉛直断面図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図２】本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁の構築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化合物の拡散防止壁の構築手順を示した作業図。
【図４】引き続き本実施形態に係る揮発性有機化合物の拡散防止壁の構築手順を示した作業図。
【符号の説明】
１                            拡散防止壁
２                            土
３                            活性炭の粉体（活性炭又は木炭の粉粒体）
４                            混合体
５                            地盤
２１                          中空攪拌軸
２４                          攪拌翼
【図１】
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【図２】
2005021730.tif 000005
【図３】
2005021730.tif 000006
【図４】
2005021730.tif 000007