(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬度成分及び／又は、硬度成分と反応して不溶性塩を生成させるアニオン（以下、硬度成分と、このアニオンとを「スケール成分」と総称す。）を含むフッ素汚染地下水を浄化する方法において、該地下水を、スケール成分除去剤及びアルカリ成分を含む透水性の層（以下「スケール成分除去層」と称す。）に通過させて地下水をｐＨ９〜１１のアルカリ性とした後、フッ素の吸着除去剤を含む透水性の層（以下「フッ素浄化層」と称す。）に通過させる地下水の浄化方法であって、
前記スケール成分除去剤が、炭酸カルシウム、炭酸カルシウムを含む鉱物、炭酸マグネシウム、及び炭酸マグネシウムを含む鉱物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であり、
前記アルカリ成分が、生石灰及び／又は消石灰であることを特徴とする地下水の浄化方法。
【請求項２】
請求項１において、該フッ素の吸着除去剤が、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、酸化ランタン、及び酸化セリウムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする地下水の浄化方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、該スケール成分除去層及び／又はフッ素浄化層は、更に透水性材料を含むことを特徴とする地下水の浄化方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記スケール成分除去層及びフッ素浄化層を、該地下水の流れに対して下流側の地中に設けることを特徴とする地下水の浄化方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、該地下水が、汚染土壌の原位置封じ込め工法において発生したフッ素汚染地下水であることを特徴とする地下水の浄化方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、該地下水がホウフッ化物イオンを含むことを特徴とする地下水の浄化方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、該フッ素浄化層を通過した地下水を、更に酸性物質を含む透水性の層（以下「ｐＨ調整層」と称す。）に通過させることを特徴とする地下水の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カルシウムやマグネシウムなどの硬度成分及び／又は、硬度成分と反応して不溶性塩を生成させるアニオン、例えば炭酸イオン、ケイ酸イオン、リン酸イオン、硫酸イオン、亜硫酸イオン（硬度成分と、これらのアニオンとを「スケール成分」と総称す。）を含むフッ素汚染地下水を浄化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造業、ガラス工業、メッキ工場等ではフッ素が使用されているため、これらの設備の周辺の土壌は、管理が適切でない場合や、事故等によりフッ素で汚染されることがある。フッ素は、通常の化学形態として陰イオンで存在するので、一旦漏洩すると比較的土壌に吸着され難いため、汚染が帯水層まで到達する場合が多く、この場合、地下水が汚染されることとなる。なお、フッ素については、平成１１年に地下水環境基準は０．８ｍｇ／Ｌ以下と定められている。
【０００３】
従来、フッ素汚染地下水の浄化方法としては、汚染地下水の下流側領域に配置した透過性浄化材の層に地下水を通過させて汚染地下水を浄化し、浄化地下水を敷地外へ流出させる方法がある（特開２００５−８１５号公報）。
【０００４】
また、水中のフッ素を吸着除去する浄化材としては、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、酸化ランタン、酸化セリウムなどが知られている。
【特許文献１】特開２００５−８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フッ素で汚染された地下水は、埋設されたフッ化カルシウムに由来する汚染である場合やフッ素汚染地下水に海水が混入する場合においては、カルシウムやマグネシウムなどの硬度成分を多く含む場合がある。このような硬度成分を多く含むフッ素汚染地下水を特開２００５−８１５号公報に記載の方法に従って酸化マグネシウムなどのフッ素を吸着除去する浄化材の層に通過させると、地下水中の硬度成分が浄化材の表面に析出して浄化材のフッ素の吸着除去能力を低下させるために、長期に亘り効率的な浄化を行うことができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、カルシウムやマグネシウムなどの硬度成分及び／又は、硬度成分と反応して不溶性塩を生成させるアニオンを含むフッ素汚染地下水を浄化する方法において、スケール成分による浄化材のフッ素の吸着除去性能の低下を防止して、フッ素浄化層のフッ素除去効率とその耐久性を高める地下水の浄化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明（請求項１）の地下水の浄化方法は、硬度成分及び／又は、硬度成分と反応して不溶性塩を生成させるアニオン（以下、硬度成分と、このアニオンとを「スケール成分」と総称す。）を含むフッ素汚染地下水を浄化する方法において、該地下水を、スケール成分除去剤及びアルカリ成分を含む透水性の層（以下「スケール成分除去層」と称す。）に通過させて地下水をｐＨ９〜１１のアルカリ性とした後、フッ素の吸着除去剤を含む透水性の層（以下「フッ素浄化層」と称す。）に通過させる地下水の浄化方法であって、前記スケール成分除去剤が、炭酸カルシウム、炭酸カルシウムを含む鉱物、炭酸マグネシウム、及び炭酸マグネシウムを含む鉱物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であり、前記アルカリ成分が、生石灰及び／又は消石灰であることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の地下水の浄化方法は、請求項１において、該フッ素の吸着除去剤が、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、酸化ランタン、及び酸化セリウムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の地下水の浄化方法は、請求項１又は２において、該スケール成分除去層及び／又はフッ素浄化層は、更に透水性材料を含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の地下水の浄化方法は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記スケール成分除去層及びフッ素浄化層を、該地下水の流れに対して下流側の地中に設けることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の地下水の浄化方法は、請求項１ないし４のいずれか１項において、該地下水が、汚染土壌の原位置封じ込め工法において発生したフッ素汚染地下水であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の地下水の浄化方法は、請求項１ないし５のいずれか１項において、該地下水がホウフッ化物イオンを含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項７の地下水の浄化方法は、請求項１ないし６のいずれか１項において、該フッ素浄化層を通過した地下水を、更に酸性物質を含む透水性の層（以下「ｐＨ調整層」と称す。）に通過させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、スケール成分、即ち、カルシウムやマグネシウムなどの硬度成分及び／又は、硬度成分と反応して不溶性塩を生成させるアニオンを含むフッ素汚染地下水をフッ素浄化層に通水して浄化するに当たり、フッ素の浄化材であるフッ素の吸着除去剤の阻害要因となるスケール成分を予め除去することにより、フッ素浄化層の浄化性能の低下を防止し、耐久性を高めることができる。
【００１５】
本発明において、スケール成分除去剤としては、炭酸カルシウム、炭酸カルシウムを含む鉱物、炭酸マグネシウム、及び炭酸マグネシウムを含む鉱物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上を用いる。即ち、このようなスケール成分除去剤を含むスケール成分除去層に地下水を通水させることにより、地下水中のスケール成分（カルシウムイオン、マグネシウムイオン、炭酸イオンなど）は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムとしてスケール成分除去剤の粒子表面に析出し、効率的に地下水中から除去される。
【００１６】
このスケール成分除去層は、生石灰及び／又は消石灰のアルカリ成分を含む。このようなアルカリ成分により、地下水をｐＨ９〜１１のアルカリ性とすることで、地下水中の炭酸水素イオン（ＨＣＯ３−）を炭酸イオン（ＣＯ３２−）に変換してスケール成分除去層での硬度成分の析出効率を高め、硬度成分を効率的に除去することができる。
【００１７】
フッ素の吸着除去剤としては、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、酸化ランタン、及び酸化セリウムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上を用いることが好ましく、このようなフッ素の吸着除去剤により、地下水中のフッ素を効率的に吸着除去することができる（請求項２）。
【００１８】
本発明において、スケール成分除去層は、スケール成分除去剤、好ましくはアルカリ成分を含むスケール成分除去剤のみから構成されるものであっても良く、スケール成分除去剤、好ましくはアルカリ成分を含むスケール成分除去剤と透水性材料との混合層であっても良い。同様に、フッ素浄化層についても、フッ素の吸着除去剤のみから構成させるものであっても良く、フッ素の吸着除去剤と透水性材料との混合層であっても良い（請求項３）
これらスケール成分除去層及びフッ素浄化層は、地下水の流れに対して下流側の地中に設けることが好ましく（請求項４）、これにより現位置にて地下水流をスケール成分除去層及びフッ素浄化層に通過させて効率的に浄化することができる。
【００１９】
このような本発明の地下水の浄化方法は、汚染土壌の原位置封じ込め工法において発生したフッ素汚染地下水の浄化に有効であり（請求項５）、特に、ホウフッ化物イオンで汚染された地下水の浄化に有効である（請求項６）。
【００２０】
この場合、例えば、遮水壁と、該遮水壁内側の地下水位が上昇したときに該遮水壁内側の地下水を該遮水壁の外部に流出させる下水道等の地下水流出部と、フッ素の吸着除去剤を含む地下水の浄化壁（フッ素浄化層）とを設け、該浄化壁の上流側に、スケール成分除去剤を含むスケール成分除去壁（スケール成分除去層）を設ければ良い。
【００２１】
また、フッ素浄化層を通過した地下水は、更に酸性物質を含む透水性のｐＨ調整層に通過させることが好ましく、これにより、地下水を中和して良好な水質の水として放流することができる（請求項７）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に図面を参照して本発明の地下水の浄化方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の地下水の浄化方法の実施の形態を示す模式図であって、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００２４】
図１の通り、地表１から所定深さに不透水層３あるいは難透水層が存在し、その上側に帯水層２が存在する。４は地下水位である。
【００２５】
汚染領域１０はこの不透水層３上の帯水層２中に存在するため、この汚染領域１０の地下水流向Ｗの下流側に、スケール成分除去剤を含むスケール成分除去層（以下「スケール成分除去壁」と称す。）５とフッ素の吸着除去剤を含むフッ素浄化層（以下「フッ素浄化壁」と称す。）６とを設けると共に、このスケール成分除去壁５とフッ素浄化壁６の両端から羽根状に鋼板等よりなる矢板７，７を設け、上流側からの地下水が確実にこのスケール成分除去壁５とフッ素浄化壁６とを通過するようにする。
【００２６】
フッ素で汚染された土壌が存在する汚染領域１０を通過した地下水が、スケール成分除去壁５を通過する間に地下水中のスケール成分が除去され、その後フッ素浄化壁６を通過することによりフッ素が除去されて浄化される。
【００２７】
スケール成分除去壁５は、地中に多数のボーリング穿孔を連続列状に施して凹部を形成し、この凹部に、或いは地中に形成した穴（トレンチ）に、スケール成分除去剤又はスケール成分除去剤と透水性材料との混合物を投入することにより、透水性の層を設けて形成することができる。なお、スケール成分除去壁はスケール成分除去剤と透水性材料とをそれぞれ層状に設けた積層構造であっても良い。
【００２８】
スケール成分除去剤としては、炭酸カルシウム、炭酸カルシウムを含む鉱物、炭酸マグネシウム、及び炭酸マグネシウムを含む鉱物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上を用いる。このようなスケール成分除去剤を含むスケール成分除去壁に地下水を通水させることにより、地下水中のスケール成分（カルシウムイオン、マグネシウムイオン、炭酸イオン）は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムとしてスケール成分除去剤の粒子表面に析出し、効率的に地下水中から除去される。
【００２９】
これらスケール成分除去剤は粒状であることが好ましい。粒度については、細かいと透水性に問題を生じ、粗いと比表面積が小さくなり性能上の問題を生じるので好ましくない。従って、粒状スケール成分除去剤の粒度は０．０１〜４ｍｍ、特に０．１〜２ｍｍ程度であることが好ましい。なお、細かい粉体状物質を適当な粒子径に造粒して使用することもできる。
【００３０】
これらのスケール成分除去剤と併用し得る透水性材料としては、比較的粒径の大きな砂、砕石等を用いることができる。透水性材料を用いる場合、スケール成分除去剤と透水性材料との使用割合又は混合比は、地下水の流速等を考慮して、適宜決定される。
【００３１】
なお、スケール成分除去壁には、生石灰及び／又は消石灰のアルカリ成分を添加する。このようなアルカリ成分により、地下水をｐＨ９〜１１のアルカリ性とすることで、地下水中の炭酸水素イオン（ＨＣＯ３−）を炭酸イオン（ＣＯ３２−）に変換してスケール成分除去層での硬度成分の析出効率を高め、硬度成分を効率的に除去することが可能となる。従って、これらアルカリ成分は、地下水のｐＨが９〜１１となるようにスケール成分除去壁に添加する。
【００３２】
一方、フッ素浄化壁６は、地中に多数のボーリング穿孔を連続列状に施して、凹部を形成し、この凹部に、或いは地中に形成した穴（トレンチ）に、地下水浄化のためのフッ素の吸着除去剤、又はこのフッ素の吸着除去剤と透水性材料との混合物を投入することにより透水性の層を設けて形成することができる。このフッ素浄化壁もまた、フッ素の吸着除去剤と透水性材料とをそれぞれ層状に設けた積層構造であっても良い。
【００３３】
フッ素の吸着除去剤としては、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、酸化ランタン、及び酸化セリウムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上を用いることができ、このようなフッ素の吸着除去剤により、地下水中のフッ素は効率的に吸着除去される。
【００３４】
これらのフッ素の吸着除去剤もまた粒状であることが好ましい。粒度については、細かいと透水性に問題を生じ、粗いと比表面積が小さくなり性能上の問題を生じるので好ましくない。従って、粒状フッ素の吸着除去剤の粒度は０．０１〜４ｍｍ、特に０．１〜２ｍｍ程度であることが好ましい。なお、細かい粉体状物質を適当な粒子径に造粒して使用することもできる。
【００３５】
これらのフッ素の吸着除去剤と併用し得る透水性材料としては、比較的粒径の大きな砂、砕石等を用いることができる。透水性材料を用いる場合、フッ素の吸着除去剤と透水性材料との使用割合又は混合比は、地下水の流速等を考慮して、適宜決定される。
【００３６】
なお、スケール成分除去壁５及びフッ素浄化壁６を通過した地下水、特にスケール成分除去壁５にアルカリ成分を添加して地下水のｐＨを９〜１１に調整した場合の地下水は、ｐＨアルカリ性であるが、地下水を下水道に流す場合、そのｐＨは５〜９の範囲である必要がある。従って、スケール成分除去壁５及びフッ素浄化壁６を通過した後の地下水は、更に、酸性物質、例えば酸性鉱物及び／又は酸性化合物含有粒子を含む透水性のｐＨ調整層（以下「ｐＨ調整壁」と称す。）に通過させてｐＨ５〜９にｐＨ調整することが好ましく、これにより、地下水を中和して良好な水質の水として放流することができる。
【００３７】
このようにｐＨ調整壁に用いられる酸性物質としては、酸性白土、活性白土、珪藻土、腐植土、火山灰土壌、及び弱酸性イオン交換樹脂よりなる群から選ばれる１種又は２種以上を用いることができる。これらの酸性物質（以下「ｐＨ調整剤」と称す場合がある。）であれば、アルカリ性の地下水をｐＨ調整剤に含まれる水素イオン交換部との反応により中和することができる。
【００３８】
このようなｐＨ調整壁は、地中に多数のボーリング穿孔を連続列状に施して、凹部を形成し、この凹部に、或いは地中に形成した穴（トレンチ）に、上述のｐＨ調整剤、又はこのｐＨ調整剤と透水性材料との混合物を投入することにより透水性の層を設けて形成することができる。このｐＨ調整壁もまた、ｐＨ調整剤と透水性材料とをそれぞれ層状に設けた積層構造であっても良い。
【００３９】
これらのｐＨ調整剤もまた粒状であることが好ましい。粒度については、細かいと透水性に問題を生じ、粗いと比表面積が小さくなり性能上の問題を生じるので好ましくない。従って、粒状ｐＨ調整剤の粒度は０．０１〜４ｍｍ、特に０．１〜２ｍｍ程度であることが好ましい。なお、細かい粉体状物質を適当な粒子径に造粒して使用することもできる。
【００４０】
これらのｐＨ調整剤と併用し得る透水性材料としては、比較的粒径の大きな砂、砕石等を用いることができる。透水性材料を用いる場合、ｐＨ調整剤と透水性材料との使用割合又は混合比は、地下水の流速等を考慮して、適宜決定される。
【００４１】
このようなｐＨ調整壁を設ける場合、例えば、図１において、フッ素浄化壁６に隣接して地下水流の下流側にｐＨ調整壁を設ければ良い。
【００４２】
図１では、スケール成分除去壁５の地下水流向下流側に、スケール成分除去壁５と隣接してフッ素浄化壁６が設けられているが、スケール成分除去壁５とフッ素浄化壁６とは離隔していても良い。また、ｐＨ調整壁を設ける場合にあっても、ｐＨ調整壁はフッ素浄化壁に隣接して設けても離隔して設けても良い。ただし、これらは、図示の如く、隣接して設けることにより、ボーリング穿孔作業を共通して行うことができ、好ましい。このように、スケール成分除去壁５とフッ素浄化壁６（更にはｐＨ調整壁）とを隣接して設ける場合、スケール成分除去壁５とフッ素浄化壁６（更にはｐＨ調整壁）との間には透水性の砂、砕石等を設けて、スケール成分除去剤とフッ素の吸着除去剤（更にはｐＨ調整剤）との相互の流動を防止しても良いが、このようなもの設けずとも各々の作用を発揮させることができる。
【００４３】
なお、スケール成分除去壁５、フッ素浄化壁６は、図１（ｂ）に示す如く、その下端が不透水層３又は難透水層内に達し、その上端が、地下水位４よりも上方に位置するように設けられている。ｐＨ調整壁を設ける場合も同様である。
【００４４】
また、矢板７も、スケール成分除去壁５、フッ素浄化壁６と同様に、その下端が不透水層３又は難透水層内に達し、その上端が、地下水位４よりも上方に位置するように設けられるが、矢板７は、その上端が地表１より上方に位置していても良い。なお、矢板の代りに、地中に多数のボーリング穿孔を連続列状に施してコンクリートを流し込むことにより構築した遮水壁を設けても良い。
【００４５】
図１は本発明の実施の形態の一例であって、本発明は何ら図示の方法に限定されるものではない。例えば、図１では、矢板７により遮水壁を形成したファンネルアンドゲート法を採用しているが、このような遮水壁を省略してスケール成分除去壁５とフッ素浄化壁６（更にはｐＨ調整壁）のみを設けても良い。また、これらの処理壁はトレンチ以外によって構成されても良く、地中に柱状の孔を複数列掘削し、この孔内にスケール成分除去剤やフッ素の吸着除去剤、ｐＨ調整剤を充填して各層を形成しても良い。
【００４６】
本発明において、処理対象となる地下水は、フッ素により汚染され、かつスケール成分を含む地下水であり、フッ素としてフッ化物イオン、ホウフッ化物イオンを含む地下水が挙げられる。
【００４７】
本発明は特に、汚染地区を囲むように遮水壁を設ける原位置封じ込め工法において、遮水壁と、該遮水壁内側の地下水位が上昇したときに該遮水壁内側の地下水を該遮水の外部に流出させる地下水流出部と、フッ素浄化壁とを設け、地下水流出部から外部へ流出する地下水をフッ素浄化壁で浄化してから外部へ流出させるようにした場合に好適であり、この場合において、フッ素浄化壁の上流側にスケール成分除去壁を設け、フッ素浄化壁での浄化に先立ち、地下水をスケール成分除去壁に通水させて地下水中の硬度成分を予め除去することにより、フッ素浄化壁のフッ素除去効率とその耐久性を高めることができ、好ましい。また、更にフッ素浄化壁の下流側にｐＨ調整壁を設け、スケール成分除去壁を通過してアルカリ性化した地下水をｐＨ５〜９の中性領域にｐＨ調整して、この地下水を下水道に流出させることも可能となる。
【００４８】
以下に、図２〜８を参照してこのような原位置封じ込め工法に本発明を適用する場合の実施の形態を説明する。
【００４９】
図２は実施の形態に係る原位置封じ込め工法が適用された地域を示す断面斜視図、図３はこの地域の地下構築物を土を透視した状態で示す平面図、図４（ａ）は図２のIVａ−IVａ線断面図、図４（ｂ）は図５のIVｂ−IVｂ線断面図、図５は、土中に設けられた遮水壁、浄化手段及び集水路を示す土中の透視斜視図である。
【００５０】
図４（ａ）の通り、地表１から所定深さに不透水層３あるいは難透水層が存在し、その上側に帯水層２が存在する。
【００５１】
この地域の全部又は一部に汚染土壌８が存在しているので、遮水壁９によって該汚染土壌８を周囲８Ａから隔離して封じ込める。この遮水壁９は、下端が不透水層３あるいは難透水層内に達し、上端は地下水位４より上位の地表１近くに位置している。なお、遮水壁９の上端は地表１に達してもよい。
【００５２】
この遮水壁９は、汚染土壌８の全周を取り囲んでいる。この実施の形態では、平面視形状が方形枠状であるが、これに限定されない。この遮水壁９は、地中に多数のボーリング穿孔を連続列状に施してコンクリートを流し込むことにより構築することができるが、遮水用鋼矢板を打ち込むことにより形成されてもよい。
【００５３】
図５に示される通り、この遮水壁９には、上端から下方に凹む低所よりなる方形の地下水流出部１１が１箇所又は複数箇所（この実施の形態では３箇所）に設けられている。この地下水流出部１１の下縁は地下水位４よりも所定高さ（例えば０〜１００ｃｍ程度）上位となっている。
【００５４】
この地下水流出部１１よりも内側（汚染土壌８側）に水処理部１２が設けられている。水処理部１２は、集水路１４側のスケール成分除去剤の層１２ａと、地下水流出部１１側のｐＨ調整剤の層１２ｃと、その中間のフッ素の吸着除去剤の層１２ｂとで構成され、地下水はスケール成分除去剤の層１２ａでスケール成分が除去された後、フッ素の吸着除去剤の層１２ｂでフッ素が除去され、その後、ｐＨ調整剤の層１２ｃでｐＨ調整された後遮水壁９の外側へ流出するように構成されている。
【００５５】
この水処理部１２の両側及び下部には鋼矢板などよりなる板材１３が配置されている。板材１３の代りに防水コンクリート壁を設けてもよい。
【００５６】
この水処理部１２の上面は、地下水流出部１１の下縁よりも好ましくは０〜２００ｃｍ程度上位に位置している。また、水処理部１２の下面は、地下水流出部１１の下縁よりも好ましくは５０〜５００ｃｍ下位に位置している。水処理部１２の両側面は、地下水流出部１１の側縁と面一となっているが、水処理部１２はそれよりも幅大に設けられてもよい。
【００５７】
水処理部１２は遮水壁９の内側面に当接するように設けられている。また、この実施の形態では、水処理部１２の一部は地下水流出部１１内に入り込んでいる。
【００５８】
板材１３は、水処理部１２の上面よりも好ましくは０〜５００ｃｍ上方にまで延在し、また、水処理部１２の下面よりも好ましくは０〜５００ｃｍ下方にまで延在している。板材１３は遮水壁９の内側面に当接している。この当接部には必要に応じシールが施されてもよい。
【００５９】
板材１３は、水処理部１２の両側面及び下部の全体を覆っており、側面から水が水処理部１２に流入して短絡的に地下水流出部１１へ流出することが防止されている。
【００６０】
遮水壁９の内側には、遮水壁９と平行方向に且つ地下水位４を含むレベルに集水路１４が設けられている。この集水路１４は砂、砕石などの透水性材料よりなる。なお、集水路１４は孔あき管であってもよい。
【００６１】
この集水路１４は、水処理部１２の地下水流出部１１と反対側の端面に接するように配置されている。この集水路１４は、遮水壁９の内側面に沿って連続して周回するように設けられているが、途中が部分的に途切れていてもよい。また、汚染地区全域にわたって櫛の歯状に集水路１４を設けてもよい。
【００６２】
図示はしないが、地表１をアスファルト、コンクリート、遮水シート等によって覆い、雨水の地下浸透を防止するようにしてもよい。
【００６３】
このように構成された封じ込め構造において、通常は遮水壁９の内側の地下水位は地下水流出部１１の下縁と同位か又はそれよりも下位となっているため、汚染区域から周囲８Ａへ地下水が流出することはない。
【００６４】
降雨など何らかの原因によって遮水壁９の内側の地下水位が上昇すると、この地下水が集水路１４を介して又は直接に水処理部１２に流れ込み、該水処理部１２で、スケール成分除去、浄化及びｐＨ調整された後、地下水流出部１１から周囲８Ａへ流出する。この流出水は、水処理部１２で、スケール成分が除去された後、フッ素の吸着除去処理を受け、その後ｐＨ調整されたものであり、周囲８Ａを汚染することはない。
【００６５】
図６は別の実施の形態に係る原位置封じ込め工法が適用された地域の平面図、図７はこの地域の地下水流出部付近の拡大平面図、図８は図７のVIII−VIII線に沿う断面図である。
【００６６】
この実施の形態では、遮水壁９に囲まれた内側領域と外側領域とを連通するように、該内側領域に地下水流入口が配置された排水管２０が設けられている。
【００６７】
図６に示すように、この実施の形態でも、汚染土壌（汚染地域）８の四方を取り囲むようにして方形枠状の遮水壁９が構築されている。前述の通り、この遮水壁９は、下端が不透水層３あるいは難透水層内に達し、上端は地下水位４よりも上位の地表１近くに位置しているが、この遮水壁９の上端は地表１に達してもよい。この実施の形態では、この遮水壁９の上端から下方に凹む低所よりなる流出部１１は設けられていない。
【００６８】
この実施の形態では、該遮水壁９の内側領域の一コーナー部付近に集水容器２１が設置されている。この集水容器２１は、この実施の形態では有底筒状の容器であり、底部が地下水位４よりも下位に位置しており、上部は地表１に表出している。この集水容器２１の上端には蓋２１ａが装着されている。ただし、この集水容器２１の上部は地表１に表出していなくてもよい。
【００６９】
地下水位４よりも下位となる集水容器２１の底部付近に、前記排水管２０の一端（地下水流入口）が接続されている。この排水管２０は、遮水壁９の内側領域から遮水壁９を貫通して遮水壁９の外側領域に延出している。この排水管２０は、遮水壁９の内側領域から外側領域に向って下り勾配となるように配設されている。
【００７０】
この実施の形態では、この排水管２０の他端側（流出口）は、遮水壁９の外側領域を流れる下水道（図示略）に接続されている。なお、下水道がこの排水管２０よりも上位となる高さに配設されている場合には、揚水設備（図示略）を介して排水管２０と下水道とを接続してもよい。
【００７１】
遮水壁９の内側領域において、集水容器２１に隣接して水処理部１２Ａが設置されている。この水処理部１２Ａは、図７に示すように、砂や砕石などの透水性材料と、スケール成分除去剤、フッ素の吸着除去剤及びｐＨ調整剤と、これらの透水性材料、スケール成分除去剤、フッ素の吸着除去剤及びｐＨ調整剤を収容した収容体２４とを備えている。
【００７２】
図示の通り、該収容体２４は、この実施の形態では、水処理部１２Ａの３方を取り囲むように略コ字形に配設された、鋼矢板等よりなる３枚の板材２４ａ，２４ｂ，２４ｃにより構築されている。各板材２４ａ〜２４ｃ同士の接合部には、必要に応じシールが施されている。この収容体２４のうち、これらの板材２４ａ〜２４ｃによって塞がれていない側が、該収容体２４内への地下水の流入部２４ｄとなっている。この流入部２４ｄと反体側を塞いでいる板材２４ｂには、処理された地下水の流出口２４ｅが設けられている。この流出口２４ｅは、配管２５を介して集水容器２１内に連通している。なお、上記板材２４ａ〜２４ｃの代りに、コンクリート壁により収容体２４を構築してもよい。
【００７３】
この収容体２４の各板材２４ａ〜２４ｃは、地下水位４よりも好ましくは０〜５００ｃｍ上方まで延在すると共に、該地下水位４よりも好ましくは０〜５００ｃｍ下方まで延在している。前記流出口２４ｅ及び配管２５は、地下水位４を含むレベルに略水平に配設されている。
【００７４】
この実施の形態では、収容体２４内に、前記流入部２４ｄから流出口２４ｅに向う方向に、第１の透水性材料の層２２ａ、スケール成分除去剤の層２３ａ、第２の透水性材料の層２２ｂ、フッ素の吸着除去剤の層２３ｂ、第３の透水性材料の層２２ｃ、ｐＨ調整剤の層２３ｃ及び第４の透水性材料の層２２ｄがこの順に多層状に形成されている。
【００７５】
各層２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｃは、互いに対向する板材２４ａ，２４ｃ同士の一方の内側面から他方の内側面まで、並びに流入部２４ｄからこれと反対側の板材２４ｂの内側面まで、それぞれフルに充填されている。各層２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｃは、それぞれ、下面が地下水位４よりも好ましくは５０〜５００ｃｍ下方にまで達し、上面が該地下水位４よりも好ましくは０〜２００ｃｍ上方にまで達している。
【００７６】
なお、この実施の形態では、各層２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｃの上面及び下面と各板材２４ａ〜２４ｃの上辺及び下辺とがそれぞれ略同一レベルに位置しているが、各板材２４ａ〜２４ｃは、各層２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｃの下面よりも下方にまで延在していてもよく、また各層２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｃの上面よりも上方にまで延在していてもよい。
【００７７】
スケール成分除去剤の層２３ａ、フッ素の吸着除去剤の層２３ｂ、ｐＨ調整剤の層２３ｃはそれぞれ前述したスケール成分除去剤、フッ素の吸着除去剤、ｐＨ調整剤により形成される。
【００７８】
第１〜第４の透水性材料の層２２ａ〜２２ｄは、いずれも同じ種類の透水性材料により構成されてもよく、それぞれ種類の異なる透水性材料により構成されてもよい。
【００７９】
この実施の形態では、水処理部１２Ａの三方を板材２４ａ〜２４ｃで囲むことにより、水が水処理部１２Ａに流入して短絡的に集水容器２１へ流出することが防止されている。なお、必要に応じ、水処理部１２Ａの底面や上面にも板材を設け、水処理部１２Ａの底面や上面から水が水処理部１２Ａに流入することを防止してもよい。
【００８０】
この実施の形態では、地下水位４を含むレベルに、遮水壁９の内側の汚染地域全体にわたって櫛の歯状に集水路１４Ａが設けられている。なお、この実施の形態でも、集水路１４Ａは砂、砕石などの透水性材料よりなるが、孔あき管等により構成されてもよい。
【００８１】
詳しくは、この実施の形態では、図６の通り、遮水壁９によって囲まれた方形の汚染地域８を、集水容器２１が設置されたコーナー部付近から対角線状に横切るように、幹集水路１４ａが延設されている。この幹集水路１４ａの基端側は、水処理部１２Ａの流入部２４ｄに臨む第１の透水性材料の層２２ａの端面に接するように配置されている。
【００８２】
この幹集水路１４ａの延在方向の途中の複数箇所から、遮水壁９の直交２方向（図６の上下方向及び左右方向）の各辺と平行に、それぞれ枝集水路１４ｂが延出している。なお、この実施の形態では、幹集水路１４ａから、図６の左右方向及び上下方向にそれぞれ間隔をおいて６本ずつ枝集水路１４ｂが延出している。
【００８３】
図示はしないが、この実施の形態でも、地表１をアスファルト、コンクリート、遮水シート等によって覆い、雨水の地下浸透を防止するようにしてもよい。
【００８４】
このように構成された封じ込め構造においても、降雨など何らかの原因によって遮水壁９の内側の地下水位４が上昇すると、この地下水が集水路１４Ａを介して又は直接に水処理部１２Ａに流れ込む。この際、該集水路１４Ａから流入部２４ｄを介して地下水が収容体２４内に流入し、第１の透水性材料の層２２ａ、スケール成分除去剤の層２３ａ、第２の透水性材料の層２２ｂ、フッ素の吸着除去剤の層２３ｂ、第３の透水性材料の層２２ｃ、ｐＨ調整剤の層２３ｃ及び第４の透水性材料の層２２ｄを順次に通過することにより、地下水の汚染物質が除去ないし無害化され、更にその後ｐＨ調整される。
【００８５】
この地下水は、該水処理部１２Ａで浄化された後、流出口２４ｅから配管２５、集水容器２１及び排水管２０を介して、遮水壁９の外側領域を流れる下水道へ流出する。この流出水は、水処理部１２Ａでスケール成分除去後フッ素の吸着除去処理を受け、更にｐＨ調整されたものであり、下水道を汚染したり、周囲環境に悪影響を及ぼすことはない。
【００８６】
この実施の形態にあっては、汚染地域８の略全体にわたって集水路１４Ａが配設されているので、該汚染地域８の略全体にわたって満遍なく地下水を集水することができる。
【００８７】
上記の実施の形態では、集水容器２１（排水管２０の流入口）は遮水壁９の内側領域のコーナー部付近に配置されているが、集水容器２１（排水管２０の流入口）の配置はこれに限定されない。また、この遮水壁９の内側領域内における集水路の配置も、上記の各実施の形態に限定されない。
【００８８】
また、水処理部１２，１２Ａは、スケール成分除去剤の層とフッ素の吸着除去剤の層、更にはｐＨ調整剤の層との積層構造であっても良く、スケール成分除去剤と透水性材料の混合物の層と、フッ素の吸着除去剤と透水性材料の混合物の層、更にはｐＨ調整剤と透水性材料の混合物の層との積層構造であっても良い。
【００８９】
［実験例］
海浜地区の汚染サイトより採取した高濃度の硬度成分を含むフッ素汚染地下水について、酸化マグネシウムをフッ素除去剤として用いて、フッ素の除去試験を行った。
【００９０】
採取した地下水を寒水石（炭酸カルシウム）を充填したカラムに通水して前処理を施し、カラムを通過した地下水をフッ素除去剤と混合した。
比較として、採取した地下水を前処理無しでフッ素除去剤と混合した。
【００９１】
試験は、地下水に所定濃度のフッ素除去剤を混合して、一晩振とうした後に０．４５ｍｍのフィルターで濾過し、濾液中のフッ素濃度を測定することにより行った。
【００９２】
採取した地下水のカルシウム濃度は２００ｍｇ／Ｌ、マグネシウム濃度は３２０ｍｇ／Ｌ、Ｍ−アルカリ度は３５０ｍｇ／Ｌであった。
【００９３】
寒水石カラム通水後（前処理後）の地下水は、カルシウム濃度９０ｍｇ／Ｌ、マグネシウム濃度２５０ｍｇ／Ｌ、Ｍ−アルカリ度は７０ｍｇ／Ｌであった。
【００９４】
振とう処理時の地下水中のフッ素除去剤濃度と、処理水（フッ素除去剤で振とう後、濾過して得られた濾液）のフッ素濃度との関係を図９に示す。
【００９５】
図９より、前処理の有無を比較すると、前処理を行った場合には、少ないフッ素除去剤量でフッ素を地下水基準に適合できるように効率的に吸着除去できることがわかる。即ち、同じフッ素除去剤量を用いる場合、前処理を行うことでより多くのフッ素を除去することができ、より長期にわたって浄化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の地下水の浄化方法の実施の形態を示す模式図であって、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２】実施の形態に係る原位置封じ込め工法における地下水のｐＨ調整方法が適用された地域を示す斜視図である。
【図３】図２の地域の地下構築物を示す平面図である。
【図４】（ａ）図は図２のIVａ−IVａ線断面図、（ｂ）図は図５のIVｂ−IVｂ線断面図である。
【図５】図２の遮水壁、浄化・ｐＨ調整部及び集水路を示す斜視図である。
【図６】別の実施の形態に係る原位置封じ込め工法における地下水のｐＨ調整方法が適用された地域の平面図である。
【図７】図６の地域の地下水流出部付近の拡大平面図である。
【図８】図７のVIII−VIII線に沿う断面図である。
【図９】実験例の前処理の有無におけるフッ素除去剤濃度と処理水中のフッ素濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９７】
１  地表
２  帯水層
３  不透水層（又は難透水層）
４  地下水位
５  スケール成分除去壁
６  フッ素浄化壁
７  矢板
８  汚染土壌
９  遮水壁
１０  汚染領域
１１  地下水流出部
１２，１２Ａ  水処理部
１２ａ，２３ａ  スケール成分除去剤の層
１２ｂ，２３ｂ  フッ素の吸着除去剤の層
１２ｃ，２３ｃ  ｐＨ調整剤の層
１３  板材
１４，１４Ａ，１４Ｂ  集水路
２０  排水管
２１  集水容器
２２ａ〜２２ｄ  透水性材料の層
２４  収容体
２４ｄ  流入部
２４ｅ  流出口
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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