(57)【要約】【課題】酸化分解により土壌を浄化する土壌浄化工程に起因して赤水が発生することを防止すること。【解決手段】酸化分解によって汚染土壌Gを浄化する土壌浄化工程終了後に、土壌Ｇ内に酸素を供給する酸素供給源を注入する。これにより、土壌Ｇ内に残存する二価鉄に酸素を供給することができ、二価鉄が酸化されて三価鉄になり、土壌Ｇ内で二価鉄を三価鉄にして安定化させることができる。そして、三価鉄は土壌Ｇ内で吸着、ろ過され、浄化された土壌Ｇの周辺部における赤水の発生を防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二価鉄イオンを用いたフェントン反応により浄化された汚染土壌に対して、酸素を供給する酸素供給源を注入する酸素供給源供給工程を備えることを特徴とする赤水発生防止方法。
【請求項２】
前記酸素供給源は、過酸化水素水、過飽和酸素水、過酸化石灰のうちの少なくとも１種を含んでいることを特徴とする請求項１記載の赤水発生防止方法。
【請求項３】
前記酸素供給源の注入前に、前記土壌内に酸を中和する中和剤を注入する中和剤注入工程を更に備えることを特徴とする請求項１記載の赤水発生防止方法。
【請求項４】
二価鉄イオンを用いたフェントン反応により浄化された汚染土壌を浄化する浄化工程と、
前記浄化工程により浄化された土壌に対して、酸素を供給する酸素供給源を注入する酸素供給源供給工程と、を備えることを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学酸化による汚染土壌の原位置浄化終了後に赤水が発生することを防止する赤水発生防止方法及び汚染土壌の浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、有機化合物によって汚染された土壌を原位置で浄化する技術として、下記の非特許文献１に示すようなものがある。非特許文献１に記載のフェントン反応による酸化分解では、土壌中にフェントン反応に必要な酸素を供給する過酸化水素、及び触媒として作用する鉄溶液（鉄分）を注入し、発生するヒドロキシラジカルの強力な酸化力により有機化合物を酸化分解して汚染土壌を浄化する技術が提案されている。
【非特許文献１】社団法人土壌環境センター、「土壌汚染対策法に基づく調査及び措置の技術的手法の解説」、環境省、Ｐ１３０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、フェントン反応では、一般に、ｐＨ調整剤としてのクエン酸、触媒としての硫酸第一鉄溶液、及びヒドロキシラジカル発生源としての過酸化水素水が用いられる。そして、ｐＨ調整剤を注入してｐＨを下げることで、硫酸第一鉄溶液中の二価鉄イオンが触媒としての機能が低い三価鉄イオンに変化することを防止している。しかしながら、土壌の緩衝作用により３日〜１週間程度で、地下水のｐＨが調整前の値に戻ってしまうことが知られている。
【０００４】
したがって、注入された鉄分は、土壌浄化中は二価鉄イオンに保たれ、土壌浄化終了後はｐＨの復元とともに徐々に酸化されて三価鉄イオンになると考えられるが、地盤の帯水層は通常の場合、還元雰囲気であることから、二価鉄イオンのままで残存することが多い。このため、二価鉄イオンが地下水流と共に浄化領域外に流出してしまい、浄化領域周辺の井戸で汲み上げられると空気中の酸素と接触し赤水となる虞がある。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、酸化分解により土壌を浄化する土壌浄化に起因して赤水が発生することを防止する赤水発生防止方法及び汚染土壌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】
【０００６】
本発明による赤水発生防止方法は、二価鉄イオンを用いたフェントン反応により浄化された汚染土壌に対して、酸素を供給する酸素供給源を注入する酸素供給源供給工程を備えることを特徴としている。
【０００７】
このような赤水発生防止方法によれば、フェントン反応による酸化分解によって浄化された汚染土壌に対して、土壌内に酸素を供給する酸素供給源を注入する。これにより、土壌内に残存する二価鉄イオンが酸化されて三価鉄イオンになり、この三価鉄イオンは、水酸化鉄（Ｆｅ（ＯＨ）３）や酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏ）等の固体として析出する。そして、水酸化鉄、酸化鉄は土壌内で吸着、ろ過されて土壌内に留まる。従って、二価鉄イオン、三価鉄の浄化領域外への流出を防止することができ、浄化された土壌の周辺部における赤水の発生を防止することができる。
【０００８】
ここで、酸素供給源は、過酸化水素水、過飽和酸素水、過酸化石灰のうちの少なくとも１種を含んでいることが好ましい。なお、「過飽和酸素水」とは、常温（２０℃）、大気中の酸素飽和濃度を超える酸素が微細な気泡となって分散して存在する水を指すものである。
【０００９】
ところで、フェントン反応では、二価鉄イオンが三価鉄イオンに酸化されないように、ｐＨ調整剤によって土壌、地下水を酸性にする場合が多い。そこで、酸素供給源の注入前に、土壌内に酸を中和する中和剤を注入する中和剤注入工程を更に備えることが好ましい。これにより、土壌内に中和剤が供給されて、土壌内のｐＨを中性に調整することができ、土壌内が中性環境となった後に土壌内に酸素供給源を注入することができる。このように、中性環境とすることで、二価鉄イオンが三価鉄イオンに変化しやすくなる。
【００１０】
本発明による汚染土壌の浄化方法は、有機化合物によって汚染された土壌を酸性とし二価鉄イオンを用いたフェントン反応により土壌を浄化する汚染土壌の浄化方法において、土壌内の有機化合物を化学酸化させる化学酸化薬剤を土壌内に供給して土壌を酸性とする化学酸化薬剤供給工程、及び化学酸化を促進する触媒としての二価鉄イオンになる鉄分を土壌内に供給する鉄分供給工程を有し、土壌を浄化する土壌浄化工程と、土壌内に酸素を供給する酸素供給源を土壌浄化工程終了後に土壌内へ注入する酸素供給工程と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
このような汚染土壌の浄化方法によれば、土壌内に化学酸化薬剤及び二価鉄イオンを供給し、土壌内の有機化合物を酸化分解する土壌浄化工程を備え、有機化合物によって汚染された土壌を浄化することができる。また、土壌浄化工程終了後に、土壌内に酸素を供給する酸素供給源を注入する。これにより、土壌内に残存する二価鉄イオンが酸化されて三価鉄イオンになり、この三価鉄イオンは、水酸化鉄や酸化鉄等として沈殿する。そして、水酸化鉄、酸化鉄は土壌内で吸着、ろ過され、浄化された土壌の周辺部における赤水の発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の赤水発生防止方法及び汚染土壌の浄化方法によれば、土壌内に残存する二価鉄イオンを三価鉄として安定化させ、三価鉄が土壌内で吸着、ろ過され二価鉄イオンが浄化領域外に流出することがないため、浄化領域の周辺部における赤水の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明による赤水発生防止方法及び汚染土壌の浄化方法の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１は、本発明の実施形態に係る土壌浄化装置を示す概略構成図である。
【００１４】
土壌浄化装置１は、例えば、有機化合物によって汚染された土壌を原位置で浄化するものであり、フェントン反応により土壌内の有機化合物を酸化分解させるものである。図１に示す汚染土壌は、地下水位Ｌを挟んで上方に不飽和層（非帯水層）２が形成され、下方に飽和層（帯水層）３が形成され、この飽和層３内に有機化合物を含有する汚染域４が形成されている。なお、有機化合物としては、例えば、揮発油、灯油、軽油等の石油類、及び揮発性有機化合物が挙げられる。また、飽和層３内には、地下水流Ｗが形成されている。
【００１５】
この土壌浄化装置１は、土壌Ｇ内の有機化合物を化学酸化させる化学酸化薬剤を土壌Ｇ内に供給する化学酸化薬剤供給設備５、化学酸化を促進する触媒としての鉄分を土壌Ｇ内に供給する鉄分供給設備６、ｐＨ調整剤を土壌Ｇ内に注入するｐＨ調整剤注入設備７、地表から飽和層３内まで延在する注入井戸８、地下水の状態を確認するためのモニタリング用井戸９を具備している。
【００１６】
注入井戸８，８は、土壌Ｇ内の汚染域（浄化領域）４を通過するように複数本形成され、モニタリング用井戸９は、汚染域４よりも地下水流Ｗの下流側に形成されている。
【００１７】
化学酸化薬剤供給設備５は、例えば、過酸化水素水等の化学酸化薬剤を、土壌Ｇ内に注入するものであり、この化学酸化薬剤は、注入井戸８を介して飽和層３に供給される。
【００１８】
鉄分供給設備６は、例えば、硫酸第一鉄等の鉄分（例えば、硫酸第一鉄の水溶液）を、土壌Ｇ内に注入するものであり、この鉄分は、注入井戸８を介して飽和層３に供給される。これにより、土壌Ｇ内に二価鉄イオンが供給される。
【００１９】
ｐＨ調整剤注入設備７は、例えば、クエン酸等のｐＨ調整剤（例えば、クエン酸の水溶液）を、土壌Ｇ内に注入するものであり、このｐＨ調整剤は、注入井戸８を介して飽和層３に供給される。
【００２０】
ここで、本実施形態の土壌浄化装置１は、土壌Ｇの浄化終了後において土壌Ｇ内に残存する二価鉄イオンに酸素を供給する酸素供給源を土壌Ｇ内に注入する酸素供給源注入設備１０を備えている。この酸素供給源注入設備１０は、例えば、過酸化水素水、高濃度酸素水、過飽和酸素水、過酸化石灰等の酸素供給源を、土壌Ｇ内に注入するものであり、これらの酸素供給源は、注入井戸８，８を介して飽和層３内に供給される。なお、酸素供給源注入設備１０とモニタリング用井戸９とを接続して、モニタリング用井戸９を介して酸素供給源を飽和層３へ供給可能な構成としてもよい。
【００２１】
更に、土壌浄化装置１は、酸素供給源注入設備１０による酸素供給源の注入前において土壌内に酸を中和する中和剤を供給する中和剤供給設備１１を備えている。この中和剤供給設備１１は、例えば、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム等の中和剤を、土壌Ｇ内に注入するものであり、中和剤は、注入井戸８，８を介して飽和層３内に供給される。
【００２２】
次に、このように構成された土壌浄化装置１を用いて、油汚染土壌を浄化する方法、赤水発生防止方法について説明する。本実施形態の汚染土壌の浄化方法は、土壌Ｇ内の有機化合物をフェントン反応により酸化分解する土壌浄化工程と、この土壌浄化工程終了後に、土壌Ｇ内に酸素供給源を注入する酸素供給工程とを備え、土壌浄化終了後に、浄化域近傍で赤水が発生することを防止するものである。
【００２３】
まず、土壌浄化工程では、土壌Ｇ内にｐＨ調整剤を注入するｐＨ調整工程を行う。このｐＨ調整工程では、ｐＨ調整剤注入設備７を用いて注入井戸８，８を介してｐＨ調整剤を飽和層３内に供給する。これにより、土壌Ｇ内を酸性環境に維持することが可能となり、二価鉄イオンが三価鉄イオンに変化することが防止される。更に、化学酸化を促進する触媒としての鉄分を土壌Ｇ内に供給する鉄分供給工程を行う。この鉄分供給工程では、鉄分供給設備６を用いて注入井戸８を介して鉄分を飽和層３内に供給する。また、注入井戸８を介して土壌Ｇ内に化学酸化薬剤を供給する化学酸化薬剤供給工程を実施する。ここでは、化学酸化薬剤供給設備５を用いて注入井戸８，８を介して化学酸化薬剤を飽和層３内に供給する。そして、土壌Ｇ内の有機化合物がフェントン反応により酸化分解されて、土壌Ｇの浄化を行うことができる。このとき、注入された鉄分由来の二価鉄イオンが、酸化分解を促進する触媒として機能する。
【００２４】
そして、土壌Ｇ内の汚染濃度が所定の値に低下したら、土壌浄化工程を終了する。
【００２５】
次に、土壌Ｇ内に中和剤を注入する中和剤注入工程を実施する。ここでは、中和剤供給設備１１を用いて注入井戸８，８を介して中和剤を飽和層３内に供給する。これにより、土壌Ｇ内のｐＨが中性に調整される。
【００２６】
次に、土壌Ｇ内に酸素供給源を注入する酸素供給工程を行う。ここでは、酸素供給源注入設備１０を用いて注入井戸８，８を介して酸素供給源を飽和層３内に供給する。これにより、土壌Ｇ内に残存する二価鉄イオンに酸素が供給されて、二価鉄イオンと酸素とが接触することで、二価鉄イオンが酸化されて三価鉄イオンになり、この三価鉄イオンは、水酸化鉄（Ｆｅ（ＯＨ）３）や酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏ）等の固体成分として析出する。このように、土壌Ｇ内に残存する二価鉄イオンを三価鉄にして安定化させることができ、水酸化鉄、酸化鉄等の固体成分は土壌内で吸着、ろ過されて、浄化領域内に留まる。このため、二価鉄イオン、三価鉄イオンの浄化領域外への流出を防止することが可能となり、浄化された土壌Ｇの周辺部における赤水の発生が防止される。そして、モニタリング用井戸９において、赤水の発生が防止されていることを確認することができる。また、中和剤注入工程により、土壌Ｇ内が中性にもどされているため、効率良く二価鉄イオンを三価鉄イオンに酸化させることができる。
【００２７】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態において、土壌Ｇ内に中和剤を注入する中和剤注入工程を実施しているが、中和剤注入工程を実施せずに酸素供給工程を実施しても良い。
【実施例１】
【００２８】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２９】
浄化される汚染土壌として、３，０００ｐｐｍの軽油を含んだ土壌Ｓを１０ｋｇ準備し、この土壌Ｓを容器Ｘに入れる。この土壌Ｓに対して含水比５０％となるように蒸留水を容器Ｘに注入する。次に、この土壌Ｓにクエン酸を注入してｐＨが３となるようにｐＨ調整を行う。このｐＨ調整後、土壌Ｓに７質量％の硫酸第一鉄溶液を１４０ｍＬ注入する。更に、この土壌Ｓに１７．５質量％の過酸化水素水を１，０００ｍＬ加えて数回撹拌し静置して、ガラス電極式水素イオン濃度指示計を用いて土壌Ｓ内のｐＨ値を測定した。測定結果を表１及び図２に示す。図２は、横軸に時間の経過を示し、縦軸に測定されたｐＨ値を示している。
【表１】
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【００３０】
表１に示すように、測定開始の初期値では、ｐＨは、３．００であるが、時間が経つにつれて土壌の緩衝作用により中性環境に近づき、７日後では、ｐＨは、６．８５となることが分かる。これにより、クエン酸を注入して酸性に調整された地下水は約１週間で中性領域に復元されることが分かる。
【００３１】
次に、上記容器Ｘ内の上澄み液を空気に触れないように容器ａ（試料Ａ）、容器ｂ（試料Ｂ）に２，０００ｍＬずつ採取した。そして、図３に示すように、試料Ａを自然土壌が充填されたカラムＣ内を通過させて、このカラムＣ内を通過してろ過した試料Ａを採取した。一方、試料Ｂには、１７．５質量％の過酸化水素水を１００ｍＬ注入し、この試料Ｂを一昼夜静置した。その後、試料Ａと同様に、試料Ｂを自然土壌が充填されたカラムＣ内を通過させて、このカラムＣ内を通過してろ過された試料Ｂを採取した。そして、ろ過された試料Ａ、試料Ｂにエアレーションを１０分間行い、ろ過された試料Ａ、試料Ｂの赤色の度合いを目視によって確認した。目視結果を表２に示す。
【表２】
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【００３２】
表２に示すように、試料Ａ（比較例）は、エアレーション後に赤色に変色していることが確認された。一方、試料Ｂは、過酸化水素水の注入時に赤色に変色するが、カラムＣ内を通過して、ろ過された後は、エアレーション後であっても透明であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る土壌浄化装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施例に係る試験結果を示すグラフであり、ｐＨ値の変化と測定時間との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例に係る実験装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…土壌浄化装置、２…不飽和層、３…飽和層、４…汚染域、８…注入井戸、１１…酸素供給源注入設備、Ｇ…土壌、Ｌ…地下水位。
【図１】
2007260612.tif 000005
【図２】
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【図３】
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