(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染地盤中に揚水井と注水井とを設け、前記揚水井から前記汚染地盤中の水を汲み上げて地上に設置した汚染処理装置を通して浄化し、この汚染処理装置で浄化された水を前記注水井から地盤中へ注入して戻すことにより、前記汚染地盤中の水を循環させて前記汚染地盤を浄化する汚染地盤の浄化工法において、
前記揚水井および注水井の深さ方向に所定間隔をおいて設けられた膨張自在な複数のパッカーと、該パッカーの内部に連通し、パッカーを膨張させるための流体を流入させる流入口と、前記パッカー間に形成され、汚染地盤に対して水を注入または吸引するための複数の通水口と、を備えた外管と、
前記外管に挿入された際に前記流入口と通水口との間に位置して、前記通水口から注入する水または吸引した水を閉じ込める複数の独立した空間部を形成する封止部材と、前記空間部のそれぞれと前記汚染処理装置とに連通し、前記複数の通水口から注入または吸引する水の流路である複数の独立した水循環流路と、を備えた内管とを用い、
前記外管を、前記注水井と前記揚水井とにそれぞれ挿入し、前記流体を前記流入口を通して前記複数のパッカーの内部へ送り込んで複数のパッカーを膨張させることにより、前記汚染地盤を深度方向に多段に区切った後、
前記外管の内部に前記内管を挿入して、前記外管の内周面と前記内管の外周面との間に前記封止部材を介在させ、
前記汚染処理装置で浄化された水を前記注水井の前記水循環流路および前記空間部を通して前記通水口から地盤中へ注入するとともに、地盤中の水を前記揚水井の前記通水口から吸引して前記空間部および前記水循環流路を通して前記汚染処理装置へ送ることにより、前記多段に区切られた地盤ごとに独立した経路で水を循環させて前記汚染地盤を浄化することを特徴とする汚染地盤の浄化工法。
【請求項２】
請求項１に記載の汚染地盤の浄化工法において、
前記汚染地盤を浄化した後、前記外管を前記注水井と前記揚水井とのそれぞれから引き抜くことを特徴とする汚染地盤の浄化工法。
【請求項３】
請求項２に記載の汚染地盤の浄化工法において、
前記外管は、外周面に前記流入口を覆ってパッカー内部に流入した流体の逆流を防止する逆止弁を備え、
前記外管を前記注水井と前記揚水井とのそれぞれから引き抜く前に、前記内管を外管から引き抜いて、この外管の内部に、前記逆止弁を開放するパッカー逆止弁開放器具を挿入し、該器具で前記逆止弁を開放して前記流入口から前記パッカー内部の流体を流出させてパッカーを収縮させた後、前記外管を前記注水井と前記揚水井とのそれぞれから引き抜くことを特徴とする汚染地盤の浄化工法。
【請求項４】
汚染地盤中に揚水井と注水井とを設け、前記揚水井から前記汚染地盤中の水を汲み上げて地上に設置した汚染処理装置を通して浄化し、この汚染処理装置で浄化された水を前記注水井から地盤中へ注入して戻すことにより、前記汚染地盤中の水を循環させて前記汚染地盤を浄化する汚染地盤の浄化工法において、
前記揚水井および注水井の深さ方向に所定間隔をおいて設けられた膨張自在な複数のパッカーと、該パッカーの内部に連通し、パッカーを膨張させるための流体を流入させる流入口と、前記パッカー間に形成され、汚染地盤に対して水を注入または吸引するための複数の通水口と、を備えた外管と、
前記外管に挿入された際に、前記通水口のそれぞれに連通して当該通水口から注入する水または吸引した水を閉じ込める複数の独立した第１の空間部を形成するとともに、前記流入口のそれぞれに連通して前記流入口へ送り込む流体を閉じ込める複数の独立した第２の空間部を形成する封止部材と、前記第２の空間部のそれぞれと前記流体を供給する流体供給源とに連通し、前記流体を前記流入口へ送り込むパッカー膨張用流路と、前記第１の空間部のそれぞれと前記汚染処理装置とに連通し、前記複数の通水口から注入または吸引する水の流路である複数の独立した水循環流路と、を備えた内管とを用い、
前記外管を、前記注水井と前記揚水井とにそれぞれ挿入し、
前記外管の内部に前記内管を挿入して、前記外管の内周面と前記内管の外周面との間に前記封止部材を介在させ、
前記流体を前記パッカー膨張用流路および前記第２の空間部を通して前記流入口から前記複数のパッカーの内部へ送り込んで複数のパッカーを膨張させることにより、前記汚染地盤を深度方向に多段に区切った後、
前記汚染処理装置で浄化された水を前記注水井の前記水循環流路および前記第１の空間部を通して前記通水口から地盤中へ注入するとともに、地盤中の水を前記揚水井の前記通水口から吸引して前記第１の空間部および前記水循環流路を通して前記汚染処理装置へ送ることにより、前記多段に区切られた地盤ごとに独立した経路で水を循環させて前記汚染地盤を浄化することを特徴とする汚染地盤の浄化工法。
【請求項５】
請求項４に記載の汚染地盤の浄化工法において、
前記パッカー膨張用流路を通して前記流入口と前記パッカーの内部に常時所定の圧力をかけて、前記パッカーの内部へ送り込んだ流体の逆流を防止し、前記汚染地盤を浄化した後、前記流入口と前記パッカーの内部にかけている前記圧力を解除して、パッカーの内部に送り込んだ流体を前記流入口から逆流させて前記パッカーを収縮させてから、前記外管を前記注水井と前記揚水井とのそれぞれから引き抜くことを特徴とする汚染地盤の浄化工法。
【請求項６】
汚染地盤中に設けた注水井と揚水井とのそれぞれに挿入され、前記注水井では汚染処理装置で浄化された水を汚染地盤中へ注入し、前記揚水井では汚染地盤中の水を吸引して前記汚染処理装置へ送ることにより汚染地盤中で水を循環させる水循環装置であって、
前記注水井と揚水井とのそれぞれに挿入される外管と、この外管の内部へ挿入され、外管から引抜自在な内管と、から構成され、
前記外管は、
外周面に所定間隔をおいて設けられ、膨張することにより汚染地盤を深度方向に多段に区切る膨張自在な複数のパッカーと、
前記パッカーの内部に連通するように外周面に形成され、パッカーを膨張させるための流体をパッカーの内部に流入させる流入口と、
前記パッカー間の外周面に形成され、前記汚染処理装置で浄化された水を汚染地盤中へ注入しまたは汚染地盤中の水を吸引して前記汚染処理装置へ送るための複数の通水口と、を備え、
前記内管は、
前記外管に挿入された際に前記流入口と通水口との間に位置するように外周面に装着され、外管の内周面と内管の外周面との間に介在して前記通水口から注入する水または吸引した水を閉じ込める複数の独立した第１の空間部を形成する封止部材と、
前記第１の空間部のそれぞれと前記汚染処理装置とに連通し、前記複数の通水口から注入または吸引する水の流路である複数の独立した水循環流路と、を備えていることを特徴とする水循環装置。
【請求項７】
請求項６に記載の水循環装置において、
前記外管の外周面に、前記流入口を覆ってパッカー内部に流入した流体の逆流を防止する逆止弁を装着し、
前記外管の内部に挿入され、先端に回動自在な爪部と、該爪部を回動させる回動機構とを有し、前記回動機構で前記爪部を回動させることにより前記流入口から前記逆止弁を押し上げて開放し、前記パッカー内部の流体を流出させてパッカーを収縮させるパッカー逆止弁開放器具を備えたことを特徴とする水循環装置。
【請求項８】
請求項６に記載の水循環装置において、
前記内管が前記外管に挿入された際に、前記流入口のそれぞれと連通して当該流入口へ送り込む前記流体を閉じ込める複数の独立した第２の空間部が、前記外管の内周面と前記内管の外周面との間に介在する前記封止部材によって形成され、
前記内管は、前記第２の空間部のそれぞれと前記流体を供給する流体供給源とに連通して、前記流体を前記第２の空間部から前記流入口へ送り込み前記パッカーの内部へ流入させるパッカー膨張用流路を備えたことを特徴とする水循環装置。
【請求項９】
請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の水循環装置において、
前記外管は、前記パッカー間の外周面を覆うように設けられた複数のフィルタと、該フィルタを覆ってフィルタを保護する多孔質の保護管と、を備えたことを特徴とする水循環装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚染処理装置で浄化された水を汚染地盤中で循環させることにより汚染地盤を浄化する浄化工法と、この工法に用いる水循環装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、廃棄物の埋め立てや工場排水の漏出等により地盤中に有機塩素系化合物や重金属類等の有害物質が蓄積され、地盤が汚染されることが大きな問題となっている。このため、汚染された地盤の汚染対策として、従来から、汚染地盤中に含まれる水を地上に汲み上げて浄化し、浄化した水を再び地盤へ戻すというように水を循環させることで汚染地盤を浄化する浄化方法が提案されている。
【０００３】
図１０および図１１は、従来の汚染地盤の浄化方法を実施するための浄化装置を示す図であり、図１０は同側面図、図１１は浄化装置を設置する注水井と揚水井の配置を示す平面図である。図１０において、Ｇは有害物質により汚染された汚染地盤であり、地盤Ｇ中に有害物質が溶け込んだ水を含んでいる。ＤＷは汚染地盤Ｇを所定の深度まで掘削して設けた揚水井であり、図１１に示すように汚染地盤Ｇに複数配置されている。この揚水井ＤＷは地盤Ｇから揚水井ＤＷ内に滲み込んできた水を底部に設けられたポンプＰによって汚染処理装置Ｃへ汲み上げる井である。ＩＷは汚染地盤Ｇを所定の深度まで掘削して設けた注水井であり、図１１に示すように複数の揚水井ＤＷの周囲にある汚染地盤Ｇに複数配置されている。この注水井ＩＷは地上に設置された汚染処理装置Ｃから汚染処理装置Ｃの内部に備わるポンプ（図示省略）により圧送されてくる水を地盤Ｇ中に注入する井である。汚染処理装置Ｃは上記のポンプ以外に、重金属イオン処理装置、有機物・微生物処理装置、排水処理装置、水補給装置等から構成されていて、これらの装置へ揚水井ＤＷから汲み上げられた水を通して浄化し、浄化した水を注水井ＩＷへ圧送する。なお、汚染処理装置Ｃが浄化した水には、有害物質を分解させる微生物やこの微生物を活性化させる栄養素、有害物質の地盤Ｇからの分離を促進したり有害物質と化学反応を起こして無害化する薬剤等が含まれている。Ｌ１、Ｌ２は汚染地盤Ｇ中の水の水位であり、矢印は水の流れを示している。
【０００４】
以上の構成において、汚染処理装置Ｃで浄化された水が注水井ＩＷ内へ圧送されると、水は注水井ＩＷ内から汚染地盤Ｇ中に注入され、同時に、汚染地盤Ｇ中に含まれている汚染された水が注水井ＩＷと揚水井ＤＷとの水頭差により揚水井ＤＷ内へ滲み込んで行く。そして、揚水井ＤＷ内へ滲み込んだ水はポンプＰにより汚染処理装置Ｃへ汲み上げられ、汚染処理装置Ｃの内部で浄化された後、注水井ＩＷへ圧送されて再び汚染地盤Ｇ中へ注入される。このように注水井ＩＷから汚染地盤Ｇ中へ再び水が注入されると、先に注入されていた水が汚染地盤Ｇ中へ微生物を放出したり、有害物質を地盤Ｇから分離させて取り込みながら汚染地盤Ｇ中を浸透して行き、再び揚水井ＤＷへ滲み込んで行く。そして、揚水井ＤＷへ滲み込んだ水は再びポンプＰにより汚染処理装置Ｃへ汲み上げられ、浄化された後、注水井ＩＷへ圧送されて汚染地盤Ｇ中へ注入される。このため、以上のような水の循環を継続して行うことにより、次第に汚染地盤Ｇ中に含まれる有害物質が除去されて汚染地盤Ｇが浄化されて行く。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の汚染地盤Ｇの浄化方法においては、注入井ＩＷから注入された水が注水井ＩＷと揚水井ＤＷとの水頭差により汚染地盤Ｇ中を浸透して揚水井ＤＷに滲み込んで行き、揚水井ＤＷの底部に設置されたポンプＰによって汲み上げられているので、水が注水井ＩＷから揚水井ＤＷへ汚染地盤Ｇ中を水平方向に浸透して行かず、揚水井ＤＷの周辺で揚水井ＤＷ内のポンプＰに向かうような方向に浸透して行く。このため、汚染地盤Ｇ中の水の水位が、最初は注水井ＩＷの周辺と揚水井ＤＷの周辺とで同じレベルの水位Ｌ１であったのが、注水井ＩＷの周辺に対し揚水井ＤＷの周辺で下がるような水位Ｌ２となり、この水位Ｌ２よりも上部の汚染地盤Ｇ中で水を循環させることができず、この上部の汚染地盤Ｇを浄化することができないという問題がある。また、汚染地盤Ｇの深度方向に砂礫層等のような水が浸透し易い層と粘土層のような水が浸透し難い層が分布している場合、水は砂礫層等のような水が浸透し易い層に集中して浸透して行き、循環するようになるため、汚染地盤Ｇ全体を浄化することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するものであって、その課題とするところは、汚染地盤中で水を均一に循環させ、汚染地盤全体を浄化することができる汚染地盤の浄化工法とこの工法に用いる水循環装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる汚染地盤の浄化工法は、揚水井および注水井の深さ方向に所定間隔をおいて設けられた膨張自在な複数のパッカーと、該パッカーの内部に連通し、パッカーを膨張させるための流体を流入させる流入口と、パッカー間に形成され、汚染地盤に対して水を注入または吸引するための複数の通水口とを備えた外管と、この外管に挿入された際に流入口と通水口との間に位置して、通水口から注入する水または吸引した水を閉じ込める複数の独立した空間部を形成する封止部材と、空間部のそれぞれと汚染処理装置とに連通し、複数の通水口から注入または吸引する水の流路である複数の独立した水循環流路とを備えた内管とを用い、外管を、注水井と前記揚水井とにそれぞれ挿入し、流体を流入口を通して複数のパッカーの内部へ送り込んで複数のパッカーを膨張させることにより、汚染地盤を深度方向に多段に区切った後、外管の内部に内管を挿入して、外管の内周面と内管の外周面との間に封止部材を介在させ、汚染処理装置で浄化された水を注水井の水循環流路および空間部を通して通水口から地盤中へ注入するとともに、地盤中の水を揚水井の通水口から吸引して空間部および水循環流路を通して汚染処理装置へ送ることにより、多段に区切られた地盤ごとに独立した経路で水を循環させて汚染地盤を浄化する。
【０００８】
このようにすることで、パッカーによって深度方向に多段に区切られたそれぞれの地盤ごとに汚染処理装置で浄化された水を独立した経路で循環させるため、地盤中の水の水位を揚水井の周辺で低下させることなく注水井から揚水井にかけて同じレベルの水位を維持したまま、汚染地盤中で水を均一に循環させることができ、汚染地盤全体を浄化することが可能となる。また、パッカーによって多段に区切られたそれぞれの地盤ごとに注水井の通水口から浄化水を注入するとともに、揚水井の通水口からそれぞれの地盤中の水を吸引するので、それぞれの地盤中へ水が浸透する浸透速度が速くなり、水を速く循環させて、汚染地盤を浄化する工期を短縮することが可能となる。
【０００９】
また、本発明にかかる汚染地盤の浄化工法においては、汚染地盤を浄化した後、外管を注水井と揚水井とのそれぞれから引き抜くようにするのが好ましい。
【００１０】
汚染地盤を浄化した後、地盤中に外管を放置したままにしておくと、建築物や構造物の建設等のために浄化した地盤を再活用する際に、地盤中に放置された外管が邪魔になることがあるが、上記のようにすることで、地盤中に外管が放置されず、浄化した地盤を有効に活用することができる。
【００１１】
また、本発明にかかる汚染地盤の浄化工法においては、外管は、外周面に流入口を覆ってパッカー内部に流入した流体の逆流を防止する逆止弁を備え、外管を注水井と揚水井とのそれぞれから引き抜く前に、内管を外管から引き抜いて、この外管の内部に、逆止弁を開放するパッカー逆止弁開放器具を挿入し、該器具で逆止弁を開放して流入口からパッカー内部の流体を流出させてパッカーを収縮させた後、外管を注水井と揚水井とのそれぞれから引き抜くようにするのが好ましい。
【００１２】
このようにすることで、パッカーを破損させることなく外管を注入井または揚水井から容易に引き抜くことができるため、外管を再利用することができ、汚染地盤の浄化工法にかかるコストを低減することが可能となる。
【００１３】
また、本発明にかかる汚染地盤の浄化工法においては、揚水井および注水井の深さ方向に所定間隔をおいて設けられた膨張自在な複数のパッカーと、該パッカーの内部に連通し、パッカーを膨張させるための流体を流入させる流入口と、パッカー間に形成され、汚染地盤に対して水を注入または吸引するための複数の通水口とを備えた外管と、この外管に挿入された際に、通水口のそれぞれに連通して当該通水口から注入する水または吸引した水を閉じ込める複数の独立した第１の空間部を形成するとともに、流入口のそれぞれに連通して流入口へ送り込む流体を閉じ込める複数の独立した第２の空間部を形成する封止部材と、第２の空間部のそれぞれと流体を供給する流体供給源とに連通し、流体を流入口へ送り込むパッカー膨張用流路と、第１の空間部のそれぞれと汚染処理装置とに連通し、複数の通水口から注入または吸引する水の流路である複数の独立した水循環流路とを備えた内管とを用い、外管を注水井と揚水井とにそれぞれ挿入し、外管の内部に内管を挿入して、外管の内周面と内管の外周面との間に封止部材を介在させ、流体をパッカー膨張用流路および第２の空間部を通して流入口から複数のパッカーの内部へ送り込んで複数のパッカーを膨張させることにより、汚染地盤を深度方向に多段に区切った後、汚染処理装置で浄化された水を注水井の水循環流路および第１の空間部を通して通水口から地盤中へ注入するとともに、地盤中の水を揚水井の通水口から吸引して第１の空間部および水循環流路を通して汚染処理装置へ送ることにより、多段に区切られた地盤ごとに独立した経路で水を循環させて汚染地盤を浄化するようにしてもよい。
【００１４】
このようにすることで、パッカー膨張用流路と水循環流路とが同時に外管の内部へ挿入されるので、複数のパッカーを膨張させた後、すぐに、注水井の水循環流路を通して汚染処理装置で浄化された水を通水口から地盤中へ注入することができ、揚水井の通水口から地盤中の水を吸引して水循環流路を通して汚染処理装置へ送ることができる。つまり、１つの内管をパッカー膨張工程と注入または吸引工程の両方の工程に用いることで、パッカーを膨張させた後にパッカー膨張用流路を外管から引き抜いて水循環流路を外管へ挿入する必要がなくなり、迅速に汚染地盤の浄化工程を実施することが可能となる。
【００１５】
また、上記のようなパッカー膨張工程と注入工程または吸引工程を両用する内管を用いた汚染地盤の浄化工法においては、パッカー膨張用流路を通して流入口とパッカーの内部に常時所定の圧力をかけて、パッカーの内部へ送り込んだ流体の逆流を防止し、前記汚染地盤を浄化した後、流入口とパッカーの内部にかけている圧力を解除して、パッカーの内部に送り込んだ流体を流入口から逆流させてパッカーを収縮させてから、外管を注水井と揚水井とのそれぞれから引き抜くようにするのが好ましい。
【００１６】
このようにすることで、前述したパッカー逆止弁開放器具を用いることなく複数のパッカーを収縮させることができるため、汚染地盤を浄化した後、パッカー収縮工程を短時間で行い、迅速に外管引抜工程を実施することが可能となる。
【００１７】
また、本発明にかかる汚染地盤の浄化工法を実施するために用いる水循環装置は、注水井と揚水井とのそれぞれに挿入される外管と、この外管の内部へ挿入され、外管から引抜自在な内管とから構成される。外管は、外周面に所定間隔をおいて設けられて膨張することにより汚染地盤を深度方向に多段に区切る膨張自在な複数のパッカーと、パッカーの内部に連通するように外周面に形成され、パッカーを膨張させるための流体をパッカーの内部に流入させる流入口と、パッカー間の外周面に形成され、汚染処理装置で浄化された水を汚染地盤中へ注入しまたは汚染地盤中の水を吸引して汚染処理装置へ送るための複数の通水口とを備えている。また、内管は、外管に挿入された際に流入口と通水口との間に位置するように外周面に装着され、外管の内周面と内管の外周面との間に介在して通水口から注入する水または吸引した水を閉じ込める複数の独立した第１の空間部を形成する封止部材と、第１の空間部のそれぞれと汚染処理装置とに連通し、複数の通水口から注入または吸引する水の流路である複数の独立した水循環流路とを備えている。
【００１８】
このようにすることで、外管を汚染地盤中に設けた注水井と揚水井とのそれぞれに挿入し、流入口を通して流体を送り込んでパッカーを膨張させると、汚染地盤を深度方向に多段に区切ることができ、外管のぞれぞれに内管を挿入して、汚染処理装置で浄化された浄化水を注水井の内管の水循環流路を通して外管の通水口から地盤中へ注入するとともに、地盤中の水を揚水井の外管の通水口から吸引して内管の水循環流路を通して汚染処理装置へ送ると、多段に区切られた地盤ごとに独立した経路で水を循環させることができる。この結果、汚染地盤中で水を均一に循環させることができ、汚染地盤全体を浄化することが可能となる。また、汚染地盤中の深度方向における土質の異なる地層の分布状態に基づいて外管の外周面に所定間隔をおいてパッカーを設けた後、パッカーを膨張させて地層の分布状態に応じて汚染地盤を深度方向に多段に区切り、区切ったそれぞれの地盤中で水を循環させることで、汚染地盤中の地層の分布状態に関係なく汚染地盤全体で水を均一に循環させることができ、浄化することが可能となる。
【００１９】
また、複数のパッカーを備えた外管と、水循環流路を備えた内管とを別々に設け、外管に対し内管を引抜自在にすることで、それぞれの管の構造を簡単にすることができるとともに、内管を繰り返し再利用することができ、水循環装置の製造コストを低く抑えることが可能となる。さらに、上記のような封止部材を備えることで、外管と内管との間から、通水口を通して地盤中へ水を漏れなく確実に注入することができるとともに、水循環流路を通して汚染処理装置へ水を漏れなく確実に送ることができる。
【００２０】
また、本発明にかかる水循環装置においては、外管の外周面に、流入口を覆ってパッカー内部に流入した流体の逆流を防止する逆止弁を装着し、外管の内部に挿入され、先端に回動自在な爪部と、該爪部を回動させる回動機構とを有し、回動機構で爪部を回動させることにより流入口から逆止弁を押し上げて開放し、パッカー内部の流体を流出させてパッカーを収縮させるパッカー逆止弁開放器具を備えるのが好ましい。
【００２１】
このようにすることで、膨張したパッカーの内部の流体が逆流するのを逆止弁で阻止できるとともに、汚染地盤を浄化した後、外管を注入井または揚水井から引き抜くときに、パッカー逆止弁開放器具により逆止弁を開放すると、パッカー内部の流体が流入口から外管の内部に逆流し、パッカーが収縮して注水井または揚水井の内壁から分離するため、パッカーを破損させることなく外管を注入井または揚水井から容易に引き抜くことができ、外管を再利用することが可能となる。
【００２２】
また、本発明にかかる水循環装置においては、内管が外管に挿入された際に、流入口のそれぞれと連通して当該流入口へ送り込む流体を閉じ込める複数の独立した第２の空間部が、外管の内周面と内管の外周面との間に介在する封止部材によって形成され、内管に、第２の空間部のそれぞれと流体を供給する流体供給源とに連通して、流体を第２の空間部から流入口へ送り込みパッカーの内部へ流入させるパッカー膨張用流路を設けてもよい。
【００２３】
このようにすることで、パッカー膨張用流路と水循環流路とを別々に外管へ挿入する必要がなくなり、工程を短縮することができる。なお、流入口とパッカーの内部に常時所定の圧力をかけるようにすれば、前述した逆止弁を用いることなく膨張したパッカーの内部の流体が逆流するのを阻止できる。
【００２４】
さらに、本発明にかかる水循環装置においては、外管は、パッカー間の外周面を覆うように設けられた複数のフィルタと、該フィルタを覆ってフィルタを保護する多孔質の保護管とを備えているのが好ましい。
【００２５】
このようにすることで、地盤中の水に含まれる砂や砂利等がフィルタに濾され、揚水井の外管の通水口から外管の内部に侵入するのを防止できるため、注水井や揚水井の通水口から常に安定して水の注入と吸引を行うことができる。また、外管を注入井または揚水井から引き抜くときに、フィルタが注水井や揚水井の内壁に直接接触するのを保護管によって防止するため、フィルタを破損させることなく外管を引き抜くことができ、外管とともにフィルタを再利用することが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき図を参照しながら説明する。図１〜図５は、本発明にかかる水循環装置を示す図である。図１および図２は水循環装置における外管の側面図であり、図１は外管が注水井に設置された状態を示し、図２は外管のパッカーを膨張させている状態を示している。図３は同内管の側面図であり、内管を外管の内部に挿入した状態を示している。図４は同フィルタと保護管を示す斜視図である。図５は同パッカー逆止弁開放器具の構造と動作を示す図である。なお、汚染地盤中に設ける注水井と揚水井の配置は、図１１において説明したものと同じであるため、以下では図１１を本発明の実施形態として引用する。また、本発明にかかる水循環装置および汚染地盤の浄化工法を示す各部の符号は、図１０および図１１と同一部分については同一符号で示す。
【００２７】
図１において、Ｇは有害物質等により汚染された汚染地盤であり、ＩＷは汚染地盤Ｇ中に設けられた注水井である。この注水井ＩＷは、図１１に示すように汚染地盤Ｇ中に複数設けられた揚水井ＤＷを囲むように複数設けられている。１は注水井ＩＷ内に挿入された外管であり、図３に示すように外管１の内部に挿入される引抜自在な内管１３とともに水循環装置１００を構成する。なお、外管１および内管１３は、図７に示すように揚水井ＤＷ内にも注水井ＩＷと同様に挿入され、この場合、注水井ＩＷ用の水循環装置１００と揚水井ＤＷ用の水循環装置１００には同じものが用いられる。なお、図１のＣＬは外管１の中心線であり、この中心線ＣＬの右側に外管１の断面図を示し、左側に外管１の外形図を示している。また、外管１の材質としては鉄やステンレス等の金属製材料、または硬質塩化ビニルやＡＢＳ等の樹脂材料を用いる。
【００２８】
２は膨張自在なパッカーであり、外管１の外周面１ａに注水井ＩＷの深さ方向へ所定間隔をおいて複数設けられている。このため、パッカー２が膨張することにより、汚染地盤Ｇは深度方向へ多段に区切られる。また、パッカー２を設ける所定間隔を、あらかじめ調査された汚染地盤Ｇ中の深度方向における地層の分布状態に基づいて設定すると、パッカー２が膨張することで、汚染地盤Ｇは土質の異なる地層ごとに多段に区切られる。なお、パッカー２の材質としては耐腐食性を有するゴム等の材料を用いる。
【００２９】
３はパッカー２の内部に連通するように外管１の外周面１ａに形成された流入口であり、パッカー２を膨張させるための流体をパッカー２の内部に流入させる。４はパッカー２の両端部を外管１の外周面１ａに固定する固定金具であり、流入口３がパッカー２の内部に連通できる範囲であれば、この金具４による固定位置は外管１の軸方向に自由に調節することができる。このため、注水井ＩＷの深さ方向におけるパッカー２の設置位置も自由に調節することができる。５はパッカー２の内部における外管１の外周面１ａに、流入口３を覆うように装着された逆止弁であり、パッカー２内部に流入してパッカー２を膨張させた流体が流入口３から外管１の内部へ逆流するのを防止する。この逆止弁５の材質としてはゴム等の材料を用いる。
【００３０】
パッカー２を膨張させる流体としては、たとえば、水や空気等が用いられていて、この流体は図２に示す地上に設置された流体供給源６から供給される。図２において、７はパッカー膨張用パイプであり、このパイプ７は、一端が流体供給源６に連結され他端が外管１の内部空間へ連通するホース８を内部に備えていて、このホース８を通してパッカー２を膨張させる流体を流入口３へ送り込む。９はパッキン等からなる摺動可能な封止部材であり、この封止部材９は、ホース８に形成された外管１の内部空間への連通部８ａを挟むようにパイプ７の外周面７ａに上下１対装着され、ホース８から外管１の内部空間へ流出した流体を外管１とパイプ７との間の空間部Ｚに閉じ込める。また、封止部材９は摺動可能であるため、パイプ７を外管１の内部で上下に移動させたときに、外管１の内周面１ｂと擦れ合っても、流体を空間部Ｚに閉じ込める封止機能が低下するおそれはない。なお、封止部材９としては、パッキンのほかにゴム製のスライドシールや、空気や水等を内部に送り込まれて膨張する小型のパッカーを用いてもよい。
【００３１】
上記のようなパイプ７を用いてパッカー２を膨張させる手順としては、まず最初に、パイプ７を外管１の内部に挿入して行き、外管１の流入口３が空間部Ｚに連通するように位置させる。なお、図２では上から２つ目のパッカー２に対応する流入口３が空間部Ｚに連通するように、パイプ７を位置させている。この位置より下方にあるパッカー２の膨張作業は既に終了している。次に、流体供給源６からホース８を通して流体を供給すると、流体は連通部８ａから空間部Ｚへ流出して空間部Ｚを充填する。空間部Ｚを充填すると、流体は流体供給源６からの供給圧力により流入口３から逆止弁５を押し上げてパッカー２内部へ流入して行き、パッカー２を注水井ＩＷの内壁に密着するように膨張させる。このとき、封止部材９を装着していることで、流体を空間部Ｚから外管１の軸方向へ漏らすことなく、流入口３を通して確実にパッカー２の内部へ流入させることができる。このようにして、パイプ７を外管１の内部で上下方向に移動（ここでは下から上へ移動）させて、複数のパッカー２を順番に膨張させて行き、図３に示すように全てのパッカー２が膨張すると、汚染地盤Ｇはパッカー２により深度方向へ多段に区切られる。Ｘはパッカー２が膨張して注水井ＩＷの内壁に密着することにより形成されたパッカー２間の空間部である。なお、パイプ７は全てのパッカー２を膨張させると、外管１の内部から引き抜かれる。
【００３２】
図１において、１０はパッカー２間の外管１の外周面１ａに形成された複数の通水口であって、パッカー２によって注水井ＩＷの深さ方向に多段に区切られている。注水井ＩＷにおいて、この通水口１０は、後述するように内管１３の内部に備わるホース１４（図３に図示）から外管１の内部空間へ送り込まれた水を、パッカー２によって多段に区切られたそれぞれの汚染地盤Ｇ中へ注入する。一方、揚水井ＤＷにおいて、通水口１０は、後述するようにパッカー２によって多段に区切られたそれぞれの汚染地盤Ｇ中の水を外管１の内部空間へ吸引して、ホース１４へ送る。
【００３３】
１１はパッカー２間の外管１の外周面１ａを覆うように設置された複数のフィルタであり、図４（ａ）に示すように複数のスペーサ１１ａとリング１１ｂとから構成されている。このフィルタ１１の材質としては鉄やステンレス等の金属製材料、またはポリエチレンやポリプロピレン等の樹脂材料を用いていて、地盤Ｇ中の水に含まれる砂や砂利等が通水口１０から外管１の内部に侵入するのを防止する。また、フィルタ１１のスペーサ１１ａは外管１の外周面１ａに接触してフィルタ１１と外管１の外周面１ａとの間に隙間Ｙを形成する。このため、注水井ＩＷにおいては、通水口１０から注入された水は、まず隙間Ｙに充填され、この隙間Ｙからフィルタ１１の全面を通ってパッカー２間の空間部Ｘに滲み出し、ここからパッカー２によって多段に区切られたそれぞれの地盤Ｇ中へ浸透して行くため、注水井ＩＷの全方向の地盤Ｇ全体に水を浸透させて行くことができる。一方、揚水井ＤＷにおいては、地盤Ｇ中の水は、まずパッカー２間の空間部Ｘに集まり、この空間部Ｘからフィルタ１１の全面を通って隙間Ｙに滲み込み、この滲み込んだ水が通水口１０から外管１の内部へ吸引されるため、揚水井ＤＷの全方向の地盤Ｇ全体から水を吸引することができる。この結果、多段に区切られたそれぞれの地盤Ｇ全体で水を循環させることができ、汚染地盤Ｇを効率よく浄化することができる。
【００３４】
１２は外管１の外周面１ａにフィルタ１１を覆うように設置された保護管であり、図４（ｂ）に示すように外周面に多数の透孔１２ａが形成された多孔質の管状部材で構成され、材質としては鉄やステンレス等の金属製材料、または硬質塩化ビニルやＡＢＳ等の樹脂材料を用いている。この保護管１２は、後述するように外管１を注水井ＩＷまたは揚水井ＤＷから引き抜くときに、フィルタ１１が注水井ＩＷまたは揚水井ＤＷの内壁に接触して破損しないように、フィルタ１１を保護する。
【００３５】
図３において、内管１３はパッカー２を膨張させた外管１の内部に挿入されていて、複数の独立したホース１４を内部に備えている。各ホース１４は、一端を地上に設置された圧力供給源１５と汚染処理装置１６に連結し、他端を膨張したパッカー２間にある外管１の内部空間へ連通している。この複数のホース１４が、汚染処理装置１６で浄化された水を地盤Ｇ中に注入するために外管１の内部空間を通して複数の通水口１０へ送り込んだり、複数の通水口１０から外管１の内部空間へ吸引された地盤Ｇ中の水を汚染処理装置１６へ送り込む。つまり、これら複数のホース１４は、本発明における水循環流路を構成する。なお、本実施形態では、圧力供給源１５と汚染処理装置１６とは一体となっていて、圧力供給源１５は汚染処理装置１６へ圧力を供給している。また、内管１３は外周面１３ａにパッキン等からなる摺動可能な封止部材１７を備えている。この封止部材１７は、外管１の流入口３と通水口１０の間に位置するように、内管１３の外周面１３ａに装着されていて、複数の通水口１０から地盤Ｇ中に注入する水または複数の通水口１０から吸引した地盤Ｇ中の水を外管１と内管１３との間の空間部Ｖに閉じ込める。また、封止部材１７は摺動可能であるため、内管１３を外管１の内部へ挿入するときに、外管１の内周面１ｂと擦れ合っても、上述した水を空間部Ｖに閉じ込める封止機能が低下するおそれはない。なお、封止部材１７としては、パッキンのほかにゴム製のスライドシールや、空気や水等を内部に送り込まれて膨張する小型のパッカーを用いてもよい。
【００３６】
注水井ＩＷにおいて、上記のような内管１３は、それぞれのホース１４に汚染処理装置１６から浄化された水の供給を受けるとともに、この水を地盤Ｇ中へ注入するのに必要な圧力を圧力供給源１５から受ける。このため、ホース１４に供給された水は、この圧力によってホース１４を通って外管１と内管１３との間の空間部Ｖへ送り込まれ、空間部Ｖを充填して行く。空間部Ｖを充填すると、水は複数の通水口１０から外管１の外周面１ａとフィルタ１１との隙間Ｙに注入され、隙間Ｙを充填した後、フィルタ１１の全面から保護管１２を通ってパッカー２間の空間部Ｘに滲み出す。そして、この水は空間部Ｘからパッカー２によって多段に区切られたそれぞれの地盤Ｇ中へ浸透して行く。なお、本実施形態では、ホース１４が圧力供給源１５から受ける圧力は、空間部Ｘから地盤Ｇ中へ浸透して行く水により地盤Ｇが割裂しない程度の低圧である。このため、水はそれぞれのホース１４から通水口１０を通って地盤Ｇ中へ低圧で注入され、地盤Ｇ中に注入された水はそれぞれの地盤Ｇ全体に徐々に浸透して行く。また、封止部材１７を装着していることで、水を空間部Ｖから外管１の軸方向へ漏らすことなく、通水口１０から隙間Ｙ、フィルタ１１、保護管１２および空間部Ｘを通して確実に地盤Ｇ中へ注入させることができる。
【００３７】
一方、揚水井ＤＷにおいて、上記のような内管１３は、それぞれのホース１４に地盤Ｇ中の水を吸引するのに必要な圧力を圧力供給源１５から受ける。このため、空間部Ｖを介してホース１４と連通する複数の通水口１０もホース１４と同様の吸引圧力を受ける。これにより、地盤Ｇ中の水は複数の通水口１０近傍の空間部Ｘへ集まり、保護管１２を通ってフィルタ１１の全面から隙間Ｙへ滲み込み、通水口１０から外管１と内管１３の間の空間部Ｖへ吸引されて行く。そして、空間部Ｖへ吸引された水はホース１４を通って汚染処理装置１６へ送られる。本実施形態では、ホース１４や通水口１０が圧力供給源１５から受ける圧力は真空圧力であり、通水口１０が位置する深度の地盤Ｇ中の圧力よりも低い圧力にしている。このため、それぞれの深度にある地盤Ｇ中の水は自然に通水口１０からホース１４を通って汚染処理装置１６へ移動する。また、封止部材１７を装着していることで、通水口１０から空間部Ｖへ吸引した地盤Ｇ中の水を外管１の軸方向へ漏らすことなく、ホース１４を通して確実に汚染処理装置１６へ送ることができる。
【００３８】
地上に設置された汚染処理装置１６は、重金属イオン処理装置、有機物・微生物処理装置、排水処理装置、水補給装置等から構成されていて、揚水井ＤＷの通水口１０から吸引され、ホース１４を通って送られてきた汚染地盤Ｇ中の汚染された水を上記の各装置へ通して浄化する。そして、この汚染処理装置１６で浄化された水は注水井ＩＷのホース１４を通って通水口１０へ送られ、この通水口１０から地盤Ｇ中へ注入される。なお、汚染処理装置１６が浄化した水には、有害物質を分解させる微生物やこの微生物を活性化させる栄養素、有害物質の地盤Ｇからの分離を促進したり有害物質と化学反応を起こして無害化する薬剤等が含まれている。
【００３９】
注水井ＩＷや揚水井ＤＷにおいて、上述した水の注入工程や吸引工程を終えると、内管１３は外管１の内部から引き抜かれ、その後、外管１も注水井ＩＷまたは揚水井ＤＷから引き抜かれる。ところが、このとき外管１の複数のパッカー２が膨張した状態で注水井ＩＷまたは揚水井ＤＷの内壁に密着していると、外管１を引き抜くことは困難であり、無理に引き抜こうとするとパッカー２が破損する。そこで、図５に示すパッカー逆止弁開放器具１８を用いてそれぞれのパッカー２の収縮を行う。
【００４０】
図５（ａ）において、外管１の内部に挿入されているのがパッカー逆止弁開放器具１８である。１９は器具１８の本体であり、上端に作業者が手で握るグリップ１９ａを設けている。２０は本体１９と平行に配置された操作部材であり、上端に作業者が手で操作する操作部２０ａを設け、下端に軸２０ｂを連結している。２１は本体１９の下端近傍に固着された支持部材であり、中央に縦長の溝２１ａを設けている。支持部材２１の溝２１ａには操作部材２０の軸２０ｂが溝２１ａに沿って上下に移動可能にはめ込まれ、これによって支持部材２１は操作部材２０を上下に移動可能に支持している。２２は先端に楔状の爪部２２ａを設けた回動部材であり、根元を支持部材１９の下端に軸２２ｃを介して回動自在に連結されている。また、回動部材２２は先端側に連結部２２ｂを備え、この連結部２２ｂに軸２２ｄを介してリンク部材２３の一端を回転可能に連結している。そして、このリンク部材２３は他端を操作部材２０の軸２０ｂに回転可能に連結されている。このような構造により、操作部材２０を上方へ引き上げると、軸２０ｂが支持部材２１の溝２１ａ内で上方へ移動し、リンク部材２３が上方へ引き上げられて、回動部材２２はＲ方向へ回動する。また、操作部材２０を下方へ押し下げると、軸２０ｂが支持部材２１の溝２１ａ内で下方へ移動し、リンク部材２３が下方へ押し下げられて、回動部材２２がＬ方向へ回動する。
【００４１】
続いて、上記パッカー逆止弁開放器具１８を用いてパッカー２を収縮させる手順を説明する。最初に、器具１８を外管１の内部に挿入して行く。このとき、操作部材２０を上方へ引き上げて、回動部材２２をＲ方向へ回動させてから器具１８を挿入する。これにより、回動部材２２の爪部２２ａを外管１の内周面１ｂに引っ掛けることなく、器具１８を外管１の内部にスムーズに挿入できる。器具１８を外管１の内部に挿入すると、次に、操作部材２０を徐々に下方へ押し下げて、図５（ａ）に示すように爪部２２ａが外管１の内周面１ｂに当接するまで、回動部材２２をＬ方向へ回動させて行く。そして、引き続き、爪部２２ａを外管１の内周面１ｂに当接させた状態で、本体１９を上方へ引き上げ、爪部２２ａが外管１の流入口３に引っ掛かかったときに、本体１９の引き上げを停止する。なお、このとき、爪部２２ａが外管１の流入口３に引っ掛かからなければ、再び本体１９を下方へ押し下げ、本体１９を外管１の中心軸を回転中心として回転させるとともに、爪部２２ａを外管１の内周面１ｂに沿って回転させながら、本体１９を上方へ引き上げて行く。このようにすると、爪部２２ａを確実に流入口３へ引っ掛けることができる。
【００４２】
爪部２２ａが外管１の流入口３に引っ掛かると、操作部材２０を下方へ押し下げて、回動部材２２をＬ方向へ回動させて行く。これにより、図５（ｂ）に示すように爪部２２ａが流入口３から突出し、逆止弁５が押し上げられて開放され、パッカー２の内部でパッカー２を膨張させていた流体が、パッカー２の弾性力やパッカー２の内部と外管１の内部空間との圧力差を受けて、流入口３を通って外管１の内部空間へ流出して行く。そして、この結果、図５（ｃ）に示すようにパッカー２は収縮して、注水井ＩＷの内壁から分離するようになる。図５（ｄ）は図５（ｃ）のＡ−Ａ断面を示している。
【００４３】
この後、本体１９を下方へ押し下げて行くと、回動部材２２が流入口３の下方にある角部３ａに当接して、回動部材２２がＲ方向へ回動し、爪部２２ａが流入口３から外管１の内部空間へ引っ込んで行く。これにより、爪部２２ａが外管１の内周面１ｂに引っ掛からず、器具１８を外管１の内部でスムーズに移動させることができる。また、このとき、逆止弁５は元の状態に戻って、再び流入口３を閉塞する。そして、引き続き、器具１８を上下に移動させて、上記のように逆止弁５を開放して複数のパッカー２を順番に収縮させて行き、全てのパッカー２を収縮させて注水井ＩＷの内壁から分離させると、パッカー２を破損させることなく外管１を注水井ＩＷから容易に引き抜くことができる。揚水井ＤＷにおいても、同様の手順で、パッカー２を破損させることなく外管１を容易に引き抜くことができる。
【００４４】
次に、上述した水循環装置１００を用いて実施する汚染地盤Ｇの浄化工法の工程を説明する。図６〜図８は、本発明にかかる汚染地盤の浄化工法を説明する図であり、図６は外管１を注水井ＩＷに設置する設置工程から内管１３を外管１に挿入する内管挿入工程までを示し、図７は注水井ＩＷと揚水井ＤＷとで水を循環させて汚染地盤Ｇを浄化する浄化工程を示し、図８は内管１３を外管１から引き抜く内管引抜工程から外管１を注水井ＩＷから引き抜く外管引抜工程までを示している。図６および図８においては、注水井ＩＷに外管１や内管１３等を挿入する場合を例に挙げて説明するが、揚水井ＤＷ（図７に図示）に外管１や内管１３等を挿入する場合も以下の説明は同様である。なお、図６および図８では流体供給源６と圧力供給源１５と汚染処理装置１６とは図示を省略している（全て図７に図示）。
【００４５】
図６（ａ）は汚染地盤Ｇ中に設けた注水井ＩＷに、外管１を挿入している状態を示している。最初に、ケーシングパイプ２４を用いてボーリング機等（図示省略）により汚染地盤Ｇを所定の深度まで掘削して注水井ＩＷを設ける。次に、図６（ａ）に示すようにケーシングパイプ２４内に外管１を挿入して行く。ケーシングパイプ２４内に外管１が挿入されると、注水井ＩＷ内からケーシングパイプ２４のみを引き抜き、外管１を注水井ＩＷの内部に露出させる。そして、図６（ｂ）に示すように、外管１（断面を図示）の内部にパッカー膨張用パイプ７を挿入し、前述した手順でパッカー２内部に流体を送り込んでパッカー２を膨張させて行く。このとき、本実施形態では、パイプ７を注水井ＩＷの下方から上方へ引き上げて、図６（ｃ）に示すように、最下位置にあるパッカー２から順番に膨張させているが、パイプ７を注水井ＩＷの上方から下方へ下げて行き、最上位置にあるパッカー２から順番に膨張させてもよい。全ての複数のパッカー２が膨張すると、複数のパッカー２は注水井ＩＷの内壁に密着してパッカー２間に空間部Ｘを形成するとともに、汚染地盤Ｇを深度方向に多段に区切る。
【００４６】
全てのパッカー２を膨張させると、外管１からパイプ７を引き抜き、図６（ｄ）に示すように外管１の内部へ内管１３を挿入して行く。なお、外管１の内部への内管１３の挿入後の状態は図７に示す。このとき、同時に、揚水井ＤＷにも図６と同様の工程で外管１の内部へ内管１３を挿入して行く（挿入後の状態は図７に図示）。また、揚水井ＤＷは、図１１に示すように汚染地盤Ｇ中に複数設けられた注水井ＩＷに囲まれるように複数設けられていて、本実施形態では、複数の注水井ＩＷと揚水井ＤＷとが千鳥状に配列されている。複数の注水井ＩＷと揚水井ＤＷとをこのように汚染地盤Ｇ中に配列することで、広範囲に渡って地盤Ｇ中で水を循環させ、一度に広範囲の浄化作業を行うことができる。
【００４７】
図７において、地上には流体供給源６と圧力供給源１５と汚染処理装置１６とが設置されている。汚染処理装置１６で浄化された水が注水井ＩＷに挿入された内管１３の複数の独立したホース１４の内部へ供給されると、この浄化水は圧力供給源１５から受ける低圧力によりホース１４を通って外管１と内管１３との間の空間部Ｖへ送り込まれ、空間部Ｖを充填する。空間部Ｖを充填すると、浄化水は複数の通水口１０から外管１の外周面１ａとフィルタ１１との隙間Ｙに注入され、隙間Ｙを充填した後、フィルタ１１の全面から保護管１２を通ってパッカー２間の空間部Ｘに滲み出す。そして、浄化水はこの空間部Ｘからパッカー２によって深度方向に多段に区切られたそれぞれの地盤Ｇ中へ徐々に浸透して行く。このとき、水は矢印で示すように注水井ＩＷの全方向の地盤Ｇへ水平方向に浸透して行く。
【００４８】
多段に区切られたそれぞれの地盤Ｇ中に水が浸透して行くと、最初から地盤Ｇ中に含まれていた汚染された水が揚水井ＤＷ側へ浸透して行き、揚水井ＤＷのそれぞれの空間部Ｘに浸透して行く。そして、空間部Ｘが汚染された水で充填されると、水は保護管１２通ってフィルタ１１の全面からフィルタ１１と外管１の外周面１ａとの間の隙間Ｙに滲み込み、複数の通水口１０から外管１と内管１３の間の空間部Ｖへ吸引されて行く。そして、空間部Ｖへ吸引された水はホース１４を通って汚染処理装置１６へ送られる。
【００４９】
この後、汚染処理装置１６へ送られた水は、汚染処理装置１６の各装置により浄化されて、再び注水井ＩＷの内管１３のホース１４内部に送られる。そして、浄化水は空間部Ｖに送り込まれ、この空間部Ｖを充填した後、複数の通水口１０から隙間Ｙに注入され、さらに、フィルタ１１の全面と保護管１２を通って空間部Ｘへ滲み出し、多段に区切られたそれぞれの地盤Ｇ中に浸透して行く。これにより、先に地盤Ｇ中で浸透していた水が地盤Ｇ中へ微生物を放出したり、有害物質を地盤Ｇから分離させて取り込みながら揚水井ＤＷ側へ浸透して行き、再び揚水井ＤＷのそれぞれの空間部Ｘに入り込んで行く。そして、空間部Ｘから保護管１２を通り、フィルタ１１の全面を通って隙間Ｙに滲み込み、この隙間Ｙに滲みこんだ水がそれぞれの通水口１０から空間部Ｖへ吸引されて、ホース１４を通って汚染処理装置１６へ送られる。この後、上述したように汚染処理装置１６に送られた水は汚染処理装置１６の各装置により浄化されて、再び注水井ＩＷの内管１３のホース１４内部に送られ、通水口１０から地盤Ｇ中へ注入される。こうして、深度方向に多段に区切られたそれぞれの地盤Ｇごとに独立して水の循環を継続して行うことにより、次第にそれぞれの汚染地盤Ｇ中に含まれる有害物質が微生物により分解され、薬剤等により除去されるので、汚染地盤Ｇ全体が浄化されて行く。また、このとき、揚水井ＤＷのそれぞれの通水口１０から吸引されてホース１４を通る水の汚染度を調べると、多段に区切られた汚染地盤Ｇごとに地盤Ｇの浄化程度を確認することができる。
【００５０】
上述したように地盤Ｇ中に設けた注水井ＩＷと揚水井ＤＷとで水を循環させ、汚染地盤Ｇを浄化した後、注水井ＩＷでの浄化水の注入と揚水井ＤＷでの地盤Ｇ中の水の吸引とを停止して、浄化工程を終了する。そして、図８（ａ）に示すように注水井ＩＷの外管１から内管１３を引き抜く。外管１から内管１３を引き抜くと、図８（ｂ）に示すように外管１の内部へパッカー逆止弁開放器具１８を挿入していく。そして、前述した手順で回動部材２２の爪部２２ａを流入口３からパッカー２の内部へ突出させて逆止弁５を開放し、パッカー２内部の流体を外管１の内部空間へ流出させる。これにより、パッカー２は収縮して、注水井ＩＷの内壁から分離する。このとき、本実施形態では、器具１８を注水井ＩＷの下方から上方へ引き上げて、図８（ｃ）に示すように、最下位置にあるパッカー２から順番に収縮させているが、器具１８を注水井ＩＷの上方から下方へ下げて行き、最上位置にあるパッカー２から順番に収縮させてもよい。全てのパッカー２を収縮させて注水井ＩＷの内壁から分離させると、器具１８を外管１から抜き去り、図８（ｄ）に示すように外管１を注水井ＩＷから引き抜いて行く。このとき、パッカー２が注水井ＩＷの内壁から分離しているので、パッカー２を破損させることなく外管１を注水井ＩＷから容易に引き抜くことができる。また、保護管１２によりフィルタ１１を保護しているので、引き抜き時にフィルタ１１が注水井ＩＷの内壁に接触して破損することもない。なお、揚水井ＤＷにおいても、図８と同様の工程で、外管１を揚水井ＤＷから引き抜いて行く。
【００５１】
以上のようにすることにより、パッカー２によって深度方向に多段に区切られたそれぞれの地盤Ｇごとに、独立した経路で汚染処理装置１６で浄化された水を循環させるため、地盤Ｇ中の水の水位を揚水井ＤＷの周辺で低下させることなく、注水井ＩＷから揚水井ＤＷにかけて同じレベルの水位Ｌ（図７に図示）を維持したまま、汚染地盤Ｇ中で水を均一に循環させることができ、汚染地盤Ｇ全体を浄化することが可能となる。また、多段に区切られたそれぞれの地盤Ｇごとに、注水井ＩＷの通水口１０から浄化水を注入するとともに、揚水井ＤＷの通水口１０からそれぞれの地盤Ｇ中の水を吸引するので、それぞれの地盤Ｇ中へ水が浸透する浸透速度が速くなり、地盤Ｇ中で水を速く循環させて、汚染地盤Ｇを浄化する工期を短縮することが可能となる。また、汚染地盤Ｇの深度方向における地層の分布状態に基づいて外管１の外周面１ａに所定間隔をおいてパッカー２を設けることで、このパッカー２を膨張させると、汚染地盤Ｇを地層の分布状態に応じて多段に区切ることができる。このため、それぞれの地盤Ｇ中で水を循環させることにより、汚染地盤Ｇ中の地層の分布状態に関係なく汚染地盤Ｇ全体で水を均一に循環させることができ、浄化することが可能となる。さらに、複数のパッカー２を備えた外管１と、水循環流路である複数の独立したホース１４を備えた内管１３とを別々に設け、外管１に対し内管１３を引抜自在にすることで、それぞれの管の構造を簡単にすることができるとともに、内管１３を繰り返し再利用することができるため、水循環装置１００の製造コストを低く抑えることが可能となる。
【００５２】
また、汚染地盤Ｇを浄化した後、注水井ＩＷや揚水井ＤＷから外管１を引き抜くことで、地盤中に外管１が放置されることがないため、建築物や構造物の建設等のために浄化した地盤を再活用する際、外管１が邪魔にならず浄化した地盤を有効に活用することができる。また、外管１を注入井ＩＷや揚水井から引き抜くときに、パッカー逆止弁開放器具１８により逆止弁５を開放することで、パッカー２内部の流体が流入口３から外管１の内部に逆流し、パッカー２が収縮して注水井ＩＷまたは揚水井ＤＷの内壁から分離するため、パッカー２を破損させることなく外管１を注入井ＩＷまたは揚水井ＤＷから容易に引き抜くことができ、外管１を再利用することが可能となる。さらに、フィルタ１１が注水井ＩＷや揚水井ＤＷの内壁に直接接触するのを保護管１２によって防止するため、フィルタ１１を破損させることなく外管１を引き抜くことができ、フィルタ１１も再利用することが可能となる。この結果、内管１３とともに外管１を再利用して、汚染地盤Ｇの浄化工法にかかるコストを低減することが可能となる。
【００５３】
以上述べた実施形態においては、パッカー膨張用パイプ７を用いてパッカー２を１つずつ順番に膨張させて行く場合を例に挙げているが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外にも、パイプ７のホース８を外管１に備わる複数のパッカー２の数に対応するように枝分かれさせて、一度に全てのパッカー２に流入口３を通して流体を送り込んで膨張させたり、複数のパッカー２の数に対応するように複数の独立したホースと、このホースから流出させた流体を外管１とパイプ７との間に閉じ込めて、確実に流入口３からパッカー２内部へ送り込むための封止部材とを備えたパイプを用いて、複数のパッカー２のそれぞれに個別に流入口３を通して流体を送り込んで膨張させてもよい。このようにすることで、パッカー２を膨張させる手順を少なくすることができ、迅速に浄化工法を実施することが可能となる。
【００５４】
上記実施形態では、パッカー２の膨張工程にパッカー膨張用パイプ７を用い、浄化水の注入工程または汚染地盤Ｇ中の水の吸引工程に内管１３を用いた場合を例に挙げているが、パッカー膨張工程と注入または吸引工程とを１つの管を用いて実施するようにしてもよい。図９はこの場合の実施形態を示す図であり、パッカー膨張工程と注入または吸引工程との両方の工程を実施するために用いる内管２５が外管１の内部に挿入された状態を示している。図９において、内管２５は内部に、一端が流体供給源６に連結し他端が枝分かれして複数の流入口３の近傍にある外管１の内部空間へ連通するホース２６と、一端が圧力供給源１５と汚染処理装置１６とに連結し他端が膨張したパッカー２間にある外管１の内部空間に連通する複数の独立したホース２７とを備えている。ホース２６は流体供給源６から供給された流体を外管１の内部空間を通してそれぞれの流入口３へ送り込み、それぞれの流入口３から対応するパッカー２の内部へ流入させて、一括して複数のパッカー２を膨張させる。つまり、ホース２６は、本発明におけるパッカー膨張用流路を構成する。また、ホース２６は流体供給源６から常時所定の圧力を受けていて、この圧力が複数の流入口３と複数のパッカー２の内部にかかるようになっている。このため、所定の圧力をかけているときは、パッカー２の内部に送り込んだ流体の流入口３からの逆流が阻止され、所定の圧力を解除すると、パッカー２の内部に送り込んだ流体が流入口３から逆流して、複数のパッカー２を一括して収縮させる。一方、ホース２７は汚染処理装置１６で浄化された水を地盤Ｇ中に注入するために外管１の内部空間を通して複数の通水口１０へ送り込んだり、複数の通水口１０から外管１の内部空間へ吸引された地盤Ｇ中の水を汚染処理装置１６へ送り込む。つまり、複数のホース２７は、本実施形態における水循環流路を構成する。２８はパッキン等からなる摺動可能な封止部材であり、最上位置にある外管１の流入口３の上部や、流入口３と通水口１０の間の内管２５の外周面２５ａに装着されていて、ホース２６から外管１の内部空間へ流出した流体を閉じ込める空間部Ｚ（第２の空間部）と、複数の通水口１０から地盤Ｇ中へ注入する水または複数の通水口１０から吸引した地盤Ｇ中の水を閉じ込める空間部Ｖ（第１の空間部）とを外管１と内管２５との間に複数形成している。なお、封止部材２８としては、パッキンのほかにゴム製のスライドシールや、空気や水等を内部に送り込まれて膨張する小型のパッカーを用いてもよい。
【００５５】
このような内管２５を用いることで、枝分かれしたホース２６を通してそれぞれのパッカー２の内部に流体を流入させるため、複数のパッカー２を一括して膨張させることができる。また、パッカー膨張用のホース２６と、水循環用のホース２７とを同時に外管１内へ挿入することができるため、各パッカー２を膨張させた後、すぐに、注水井ＩＷのホース２７を通して汚染処理装置１６で浄化された水を通水口１０から地盤Ｇ中へ注入することができ、揚水井ＤＷの通水口１０から地盤Ｇ中の水を吸引してホース２７を通して汚染処理装置１６へ送ることができる。つまり、パッカー膨張工程を短時間で行い、かつ、図２に示したパッカー膨張用パイプ７の外管１からの引抜工程と、図３に示した内管１３の外管１への挿入工程を省略して、迅速に浄化工程を実施することが可能となる。また、複数の流入口３とそれぞれのパッカー２の内部に常時所定の圧力をかけることで、図１の逆止弁５を用いることなく膨張したパッカー２の内部の流体が逆流するのを阻止できる。さらに、浄化工程を終了後、外管１を注水井ＩＷや揚水井ＤＷから引き抜くときに、流体供給源６から各流入口３とそれぞれのパッカー２にかけている圧力を解除すると、パッカー２内部に送り込んだ流体が流入口３を通って外管１の内部へ逆流するため、図５のパッカー逆止弁開放器具１８を用いることなく複数のパッカー２を一括して収縮させることができ、パッカー収縮工程を短時間で行い、迅速に外管引抜工程を実施することが可能となる。
【００５６】
また、上記実施形態では、逆止弁５を開放してパッカー２を収縮させる逆止弁開放手段として、先端に爪部２２ａを設けた回動部材２２を本体１９と操作部材２０とリンク部材２３とから構成される回動機構により回動させて、爪部２２ａで逆止弁５を押し上げて開放する場合を例に挙げているが、本発明はこれのみに限定するものではない。逆止弁開放手段としてはこれ以外にも、先端が流入口３の径よりも細くなっているＬ字部材を外管１の内部に挿入し、このＬ字部材を外管１の径方向へ押し付けて、Ｌ字部材の先端を流入口３からパッカー２の内部へ突出させ、逆止弁５を押し上げて開放するようにしてもよい。つまり、逆止弁５を外管１の内部から流入口３を通して破損することなく押し上げることができる手段であればよい。
【００５７】
さらに、上記実施形態では、注水井ＩＷ用の水循環装置および揚水井ＤＷ用の水循環装置として、いずれも図１〜図３の外管１と内管１３を用いた例を示したが、両者は必ずしも同じ構造の装置である必要はない。たとえば、揚水井ＤＷ用の水循環装置には図１〜図３に示した外管１と内管１３を用い、注水井ＩＷ用の水循環装置には内外管方式でない単一管や、フィルタ１１や保護管１２を備えない構造の管を用いてもよい。このような管としては、たとえば特開２０００−８０６４０号公報や特開２０００−２７３８５９号公報に記載されているような、地盤改良工法において用いられる薬液注入用のマルチパッカーを流用することも可能である。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、パッカーによって深度方向に多段に区切られたそれぞれの地盤ごとに独立した経路で浄化された水を循環させるため、汚染地盤中で水を均一に循環させることができ、汚染地盤全体を浄化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる水循環装置の外管を示す側面図である。
【図２】同外管を示す側面図である。
【図３】同外管と内管を示す側面図である。
【図４】同フィルタと保護管を示す斜視図である。
【図５】同パッカー逆止弁開放器具の構造と動作を説明する断面図である。
【図６】本発明にかかる汚染地盤の浄化工法を説明する側面図である。
【図７】同浄化工法を説明する側面図である。
【図８】同浄化工法を説明する側面図である。
【図９】本発明にかかる他の水循環装置の外管と内管を示す側面図である。
【図１０】従来の汚染地盤の浄化装置を示す断面図である。
【図１１】汚染地盤における注水井と揚水井の配置を示す平面図である。
【符号の説明】
１      外管
１ａ    外周面
２      パッカー
３      流入口
５      逆止弁
６      流体供給源
１０    通水口
１１    フィルタ
１２    保護管
１３    内管
１３ａ  外周面
１４    ホース
１６    汚染処理装置
１７    封止部材
１８    パッカー逆止弁開放器具
１９    本体
２０    操作部材
２０ｂ  軸
２２    回動部材
２２ａ  爪部
２２ｃ  軸
２２ｄ  軸
２３    リンク部材
２５    内管
２６    ホース
２７    ホース
２８    封止部材
１００  水循環装置
Ｇ      汚染地盤
ＤＷ    揚水井
ＩＷ    注水井
Ｖ，Ｚ  空間部
【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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【図１０】
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【図１１】
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