(57)【要約】【課題】汚染物質が混入した土壌・地下水中の汚染物質を効率的に除去できる捕集装置に関する。【解決手段】汚染物質が混入した箇所の土壌または地下水中の汚染物質を捕集するための装置であって、メッシュ状の内筒と、外筒の二重筒体からなり、内筒は外筒から着脱自在であり、かつ内筒内部に汚染物質捕集材が充填されてなり、各筒体は円筒体または角筒体であり、内筒と外筒には、それぞれ位置決めのために、凸部と凹部によって係合するようなガイド機構がそれぞれ複数個設けられており、汚染物質捕集材を収納した二重筒体を地中に設置することで、汚染物質を捕集して土壌または地下水を浄化することを特徴とする汚染物質補集装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染物質が混入した箇所の地下水中の汚染物質を捕集するための装置であって、
メッシュ状の内筒と、外筒の二重筒体からなり、
内筒は外筒から着脱自在であり、かつ内筒内部に汚染物質捕集材が充填されてなり、
各筒体は円筒体または角筒体であり、
内筒と外筒には、それぞれ位置決めのために、凸部と凹部によって係合するようなガイド機構がそれぞれ複数個設けられており、
汚染物質捕集材を収納した二重筒体を地中に設置することで汚染物質を捕集して地下水を浄化することを特徴とする汚染物質補集装置。
【請求項２】
前記汚染物質が、放射性物質であることを特徴とする請求項１に記載の汚染物質補集装置。
【請求項３】
前記ガイド機構は、
円筒体の場合に、対角に少なくとも２個以上、
角筒体の場合に、少なくとも互いに対向する短辺間に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の汚染物質補集装置。
【請求項４】
前記ガイド機構の凸部と凹部との突合せ部の空隙が充填物で閉塞されてなることを特徴とする請求項３に記載の汚染物質捕集装置。
【請求項５】
前記汚染物質捕集材が、ストロンチウム捕集材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の汚染物質捕集装置。
【請求項６】
さらに、地下水中の汚染物質濃度を検出するモニタリングシステムが設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の放射性物質捕集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染物質が混入した土壌・地下水中の汚染物質を効率的に除去できる捕集装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物処分場の遮水溝の破損や、工場プラントの配管の破損等に伴い、有害な化学物質などが漏出したり、あるいは、汚染物質の不法投棄により、土壌あるいは地下水が汚染される事例がある。近年は、環境に対する社会ニーズの高まりが著しく、汚染が発見されるケースが増えており、またその一方で、汚染土壌あるいは地下水の修復技術開発が盛んに行われている。汚染物質、特に放射性物質による地下水の汚染は、環境への汚染、人体への被ばくのリスクが非常に高い。
【０００３】
しかしながら、汚染物質の捕集は容易ではなく、特に、Ca2+などのイオンを多く含む地下水の場合、適切な捕集装置は提案されていない。
汚染地下水または汚染土壌の浄化構造として、特開２００５−２９６７６２号公報（特許文献１）および特開２００１−１３１９５５号公報（特許文献２）が知られている。特許文献１には、腹板に通水孔を有する鋼矢板に、浄化薬剤を入れた袋体を充填し、汚染領域の地中に埋設する浄化機能付き鋼矢板が開示されている。また、特許文２には、Ｈ形断面の鋼製部材から地中に連続壁を構成し、空間に着脱可能なようにカートリッジ式の浄化材料を装入する浄化装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３１９５５号公報
【特許文献２】特開２００５−２９６７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
沿岸部では、汚染物質を含む地下水には、共存無機イオン（たとえばNa+、Ca2+、Cl-）が含まれており、これらの濃度が比較的高い土壌環境中において、目的とする汚染物質捕集を達成する技術の出現が望まれていた。なお、特許文献１も２には、いずれも内筒と外筒とを組み合わせたものではなく、また海洋水に由来する無機イオンの共存下での汚染物質、特に放射性物質の除去については何ら示唆するものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意研究した結果、掘削した井戸内に特定の内筒と外筒からなる二重筒体構造体からなる汚染物質捕集装置を設置することで、効率的に地下水中の汚染物質を捕集し、汚染土壌・地下水を浄化できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
本発明の構成は以下の通りである。
［１］汚染物質が混入した箇所の地下水中の汚染物質を捕集するための装置であって、
メッシュ状の内筒と、外筒の二重筒体からなり、
内筒は外筒から着脱自在であり、かつ内筒内部に汚染物質捕集材が充填されてなり、
各筒体は円筒体または角筒体であり、
内筒と外筒には、それぞれ位置決めのために、凸部と凹部によって係合するようなガイド機構がそれぞれ複数個設けられており、
汚染物質捕集材を収納した二重筒体を地中に設置することで汚染物質を捕集して地下水を浄化することを特徴とする汚染物質補集装置。
［２］前記汚染物質が、放射性物質であることを特徴とする［１］に記載の汚染物質補集装置。
［３］前記ガイド機構は、
円筒体の場合に、対角に少なくとも２個以上、
角筒体の場合に、少なくとも互いに対向する短辺間に設けられていることを特徴とする［１］または［２］に記載の汚染物質補集装置。
［４］前記ガイド機構の凸部と凹部との突合せ部の空隙が充填物で閉塞されてなることを特徴とする［３］に記載の汚染物質捕集装置。
［５］前記汚染物質捕集材が、ストロンチウム捕集材であることを特徴とする［１］〜［４］のいずれかに記載の汚染物質捕集装置。
［６］さらに、地下水中の汚染物質濃度を検出するモニタリングシステムが設けられていることを特徴とする［１］〜［５］のいずれかに記載の放射性物質捕集装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、放射性物質などの汚染物質で汚染された土壌中の汚染物質を効率的に除去できる。特に海水成分に由来するイオン種が多い地下水を有する土壌中の汚染物質の除去効率が高い。また、内筒が取り出し可能な二重円筒容器を採用しているので、モニタリングを行いながら、捕集材の交換時期を効率的に判断できる。また、汚染物質を捕集したあとの内筒を回収し、吸着材を取り出して別途処理することにより、汚染物を地下に保持したままにならず環境に対する影響を少なくできる。さらに埋設放棄ではないため、必要に応じて土壌の原状復帰が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明にかかる汚染物質捕集装置の概略断面図を示す。
【図２】本発明にかかる汚染物質捕集装置の別の一態様の概略断面図を示す。
【図３】ガイド機構の要部拡大図を示す。
【図４】捕集装置により透過壁を構成する模式図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１および２は本発明の放射線物質捕集装置の一形態を示すものであり、図１は円筒体、図２は角筒体を示す。
本発明の放射線物質捕集装置は、メッシュ状の内筒と、外筒の二重筒体からなり、
内筒は外筒から着脱自在であり、かつ内筒内部に汚染物質捕集材が充填されている。
【００１１】
内筒
内筒は、内部に充填された捕集材で地下水中の汚染物質を捕集するために、透水性が高いことが要求される。このため、側面に通過孔が設けられたものが使用され、具体的には、側面がメッシュ状のものが使用される。特に、側面は、強度などの点で、特にパンチングメタルから構成されるものが好ましい。パンチングメタルの口径は特に制限されないが、目詰まりをしない程度の大きさで適宜選択される。
【００１２】
また、内筒底面は特に制限されないが、側面と同様のものであってもよい。また底面には脚部が設けられ、段積みする場合に、底面脚部と内筒上部とが嵌め合うようになっていてもよい。また、内筒上部(段積みの場合は最上部)には、蓋材が設けられていてもよい。蓋材の形状は、内筒の形状に応じて構成される。蓋材は留め具やボルトなどで、内筒上に設置される。
【００１３】
内筒は外筒内で、上下方向に段積みされてもよい。なお交換作業の効率化を考えると、内筒は、２段以上の段積構造体からなることが望ましい。さらに内筒には、交換作業が容易となるように、吊り上げ治具が具備されていてもよい。吊り上げ治具は内筒側面上端部や蓋材などに設けられる。
【００１４】
また、内筒の材質は、内筒交換のハンドリング性や耐腐食性や生産コストなどの点で、ステンレス鋼などの鋼製のものが使用される。また内筒側面には、内筒自体の強度を高めるために、複数の支柱が設けられていてもよい。
【００１５】
内筒内部に充填される汚染物質捕集材としては、ターゲットとなる汚染物質に応じて適宜選択される。
たとえば、造粒無機粉体、吸着繊維などの捕集材が挙げられる。
【００１６】
造粒無機粉体は、ケイ素、アルミニウム、チタンなどの無機酸化物などを含有する多孔質体であり、汚染物質を吸着する作用を有するものである。具体的には、シリカ、アルミナ、粒状チタネート、チタン酸アルカリ金属塩、天然ゼオライトおよび合成ゼオライト、活性白土、大谷石、モレキュラーシーブ、多孔性鉱物などが挙げられ、これらのうちの１種以上を使用できる。合成ゼオライトは、三次元のカゴ状構造を有するアルミノケイ酸塩であり、強いイオン交換性を有するので、汚染物質が放射性物質の場合に好適である。造粒無機粉体の形状は、粉状、顆粒状、ペレット状などである。
【００１７】
吸着繊維としては、公知のものが使用でき、ポリエステル系、ポリアミド系、アクリル系、ポリ塩化ビニル系、ポリ塩化ビニリデン系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリウレタン系、ポリビニルアルコール系、フッ素系等の合成繊維、綿、麻等の天然セルロース系繊維、ビスコースレーヨン、銅アンモニア法レーヨン、ポリノジック等の再生セルロース繊維、テンセル等の精製セルロース繊維、アセテート、ジアセテート等の半合成繊維、石綿、玄武岩繊維、羊毛等の獣毛繊維、絹等、キチン・キトサン繊維、コラーゲン繊維などが使用できるが、これらに限定されるものではない。
【００１８】
このうち、合成繊維が好ましく、合成繊維にイオン交換基や、金属イオンとキレート（錯体）を作るキレート基を導入した合成繊維が好ましい。例えば、イオン交換基としてはスルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、４級アンモニウム基、アミノ基などが利用できる。キレート基としてはイミノニ酢酸基を代表とするアミノ酸基、カルボキシル基を複数含有するキレート基、１〜３級アミノ基を、単独又は複数含有するアミノ系官能基、アミノリン酸基、アミドキシム基、ヒドロキサム酸基より選択されるものを利用することができる。さらに合成繊維の一部にチタン酸金属塩不溶化物を析出させた繊維も用いることができる。海水に由来するイオンを多く含む汚染土壌の場合、イミノ二酢酸基型キレート繊維やチタン酸ナトリウムを担持した吸着繊維を好適に使用できる。
【００１９】
本発明で使用される汚染物質捕集材は、ストロンチウム捕集材であり、たとえばイミノ二酢酸基型キレート繊維やチタン酸ナトリウムを担持した吸着繊維などを用いることができる。
【００２０】
これらの吸着繊維の形状としては、繊維の集合体である織布・不織布、ワインド状フィルタ、綛状繊維、カット繊維、組みひも状、ロープ状、モール状に成型加工したものも使用可能である。
捕集材の充填量は、内筒の内容量や、処理効率を考慮して適宜選択される。
【００２１】
外筒
外筒は掘削された井戸内に配置され、内筒へ地下水の流入・接触させる。このため、スクリーンなどの開口部のあるものが使用される。外筒のスクリーンには透水性が高く、土や砂で目詰まりをしにくく、内筒を収めるだけの容積で制作可能であり、土圧に対して十分な耐久性、耐腐食性、生産コストなどを考慮して、スリット構造を有する鋼製スクリーンが使用される。これらを並べて地中に設置することにより、透過する地下水の汚染物質を低減する。
【００２２】
なお、内筒が円筒の場合、外筒も円筒であり、内筒が角筒の場合、外筒も角筒である。外筒は、内筒を収容する隙間の分だけ、内筒よりも内径が大きく、この隙間にガイド機構が設けられる。
【００２３】
ガイド機構
内筒と外筒には、それぞれ位置決めのために、凸部と凹部によって係合するガイド機構がそれぞれ複数個設けられている。
内筒が凹部であっても、外筒が凹部であってもよい。図３にガイド機構の一例の要部拡大図を示し、この図では、内筒に凹部が設けられているがこの限りではない。
【００２４】
図３に示すように、凹部は２枚のガイド板から構成され、凸部は１枚のガイド板から構成され、それぞれ内筒および外筒に接合されている。
ガイド板は、内筒および外筒の所定の位置に溶接などにより接合されるが、内筒の支柱や吊り具に設けられていてもよい。
【００２５】
通常、土中に配設された二重筒体の外筒に形成されたガイド機構の凸部に、内筒に形成されたガイド機構の凹部を添わせるように、内筒が挿入される。このように係合するガイド機構を設けることにより、内筒と外筒との直接的な接触による破損を防ぎ、内筒取り出しの際に外筒面が損傷されることを回避し、内筒落下時の速度を低減するなどの効果がある。
【００２６】
構造上、外筒と内筒との間に隙間が設けられ、この隙間が水が通りぬける「水みち」になり地下水が内筒内の汚染物質捕集材に流入しにくくなるが、前記ガイド機構の凸部と凹部との突合せが水みちを塞ぐ役割を果たす。
【００２７】
さらに、前記ガイド機構の凸部と凹部との突合せ部の隙間（ガイド隙間ともいう）を充填物で閉塞させてもよい。充填物としては、ウレタンフォーム、ゴム板などが挙げられる。これらでガイド隙間を閉塞することで地下水の通り抜けを抑制して、効率的に内筒内へ地下水を導入することができる。
【００２８】
ガイド機構は、円筒体の場合に、対角に少なくとも２個以上設けられていることが好ましい。
角筒体の場合に、ガイド機構は、少なくとも互いに対向する短辺間に設けられていることが好ましい。角筒体の場合、ガイドは短辺間に１個ずつ(１組)であればよいが、同一短辺内二個以上（２組以上）あるいは、対向する長辺間に１個以上（１組以上）を設けてもよい。
【００２９】
本発明の汚染物質捕集装置を構成する筒体の大きさは、掘削される井戸や孔の形状に応じて適宜選択されるが、本発明の汚染物質捕集装置では、内筒は取り出し可能であり、廃棄物処理施設に運搬可能であることを鑑み、円筒の場合、直径ψが２００mm〜２０００mmにあり、高さＨが２〜５０ｍの範囲にあるものが使用される。また、角筒の場合、短辺の長さが２００〜２０００mm、長辺の長さが５００〜５０００mmの範囲にあるものが使用される。なお、短辺と長辺の長さが同じに正方形であってもよい。角筒の高さＨは、円筒の場合と同様である。
【００３０】
外筒は、ガイド機構の分だけ内筒よりも大きいものが使用される。外筒は掘削された井戸内に埋設されるので、高さは井戸底から地表面までの長さとなるが、地下水の流れる深さに応じて、適宜選択される。また、適当な高さの外筒を繋ぎ合わせてもよい。
二重筒体側面には他の二重筒体と連結する連結手段が設けられていてもよい。
【００３１】
汚染物質捕集装置の設置
本発明では汚染物質捕集材を収納した二重筒体を図４に示されるように地中に設置することで汚染物質を捕集する。このとき、１個ないし複数の二重筒体を組み合わせて用いて、透過壁を構成する。２個以上の二重筒体を組み合わせる場合、その接点は治具で固定されてもよい。また二重角筒体の場合、短辺どうしを治具で接合させてもよい。
【００３２】
本発明の捕集装置を設置する場合、予め汚染された土壌内の地下水流向、流速、汚染物質の種類および帯水層を把握し、汚染プルームが、流れ込むように、地下水の流れの下流側を掘削して、透過壁を構成することが望ましい。
【００３３】
掘削方法としては特に制限されず、公知の方法を採用できる。たとえばオープンホール工法、プルバック工法などのパーカッション式工法、マッドロータリー式工法、スーパートップ工法、ドーナッツドリルBig100、ダウンザホールハンマ式などのロータリー式工法などが挙げられる。
【００３４】
掘削速度が速く、特殊な機械を使用しない点、掘削時に水を使用せず、飛散が少なく、掘削時に周辺の透水性を阻害せず、必要口径の掘削が可能等の点から、スーパートップ工法が望ましく採用される。
【００３５】
掘削された井戸内に外筒および内筒を挿入し、蓋材で蓋をする。なお外筒内に水を張った後、内筒を自然落下で投入してもよい。
本発明に係る汚染物質捕集装置には、処理された地下水の揚水機構および滞水域へ供給する注水機構が設けられていてもよい。
【００３６】
内筒内、地下水の下流域、海や河川などへの排出口に、汚染物質濃度を検出するモニタリングシステムを設け、捕集材の交換時期を判断することもできる。
捕集材の交換は、内筒を外筒から引き揚げて行うが、処理済みの捕集材は汚染物質の種類に応じて焼成や固化などの処理が行われる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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