(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に挿入される水循環パイプと、前記水循環パイプの外周面に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、隣り合う前記パッカー間における前記水循環パイプの外周面にそれぞれ形成され、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、を備えた水循環装置の前記水循環パイプを、前記注水井と前記揚水井とにそれぞれ挿入して、前記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り、前記注水井に挿入した前記水循環パイプの前記通水口から地盤中へ前記汚染処理装置で浄化された水を注入するとともに、前記揚水井に挿入した前記水循環パイプの前記通水口から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、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、
前記水循環装置は、前記隣り合うパッカー間において前記水循環パイプの外周面を覆うように設けられたフィルタを備え、
前記注水井に挿入した前記水循環パイプの前記通水口から、前記フィルタを通して地盤中へ前記汚染処理装置で浄化された水を注入するとともに、前記揚水井に挿入した前記水循環パイプの前記通水口から、前記フィルタを通して地盤中の水を吸引することを特徴とする汚染地盤の浄化工法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の汚染地盤の浄化工法において、
前記注水井に挿入した前記水循環パイプの前記通水口から地盤中へ前記汚染処理装置で浄化された水を低圧で注入するとともに、前記揚水井に挿入した前記水循環パイプの前記通水口から地盤中の水を自然吸引することを特徴とする汚染地盤の浄化工法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の汚染地盤の浄化工法において、
前記汚染地盤中に前記注水井を複数設け、この複数の注水井のそれぞれを囲むように複数の前記揚水井を設け、それぞれの注水井および揚水井に前記水循環パイプを挿入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１ないし請求項４のいずれかに記載の汚染地盤の浄化工法において、
前記通水口から地盤中へ前記汚染処理装置で浄化された水を注入する注入工程と、前記通水口から地盤中の水を吸引する吸引工程とを、前記注水井と前記揚水井とに挿入された前記水循環パイプで交互に切り替えて行う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において、汚染処理装置で浄化された水を汚染地盤中へ注入し、汚染地盤中に設けた揚水井において、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水を汚染地盤中で循環させる水循環装置であって、
前記注水井および揚水井に挿入される水循環パイプと、
前記水循環パイプの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、
隣り合う前記パッカー間における前記水循環パイプの外周面にそれぞれ形成され、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、
前記複数のパッカーを膨張させる流体の流路であるパッカー膨張用流路と、
前記複数の通水口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、
前記隣り合うパッカー間において前記水循環パイプの外周面を覆うように設けられた複数のフィルタを備え、このフィルタは外周面との間にスペーサを設けていることを特徴とする水循環装置。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の水循環装置において、
前記通水口から水を注入しまたは前記通水口から水を吸引するのに必要な圧力を供給する圧力供給源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８および図９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８は同側面図、図９は同平面図である。図８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９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９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に挿入される水循環パイプと、この水循環パイプの外周面に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、隣り合うパッカー間における水循環パイプの外周面にそれぞれ形成され、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水循環装置の水循環パイプを、注水井と揚水井とにそれぞれ挿入して、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り、注水井に挿入した水循環パイプの通水口から地盤中へ汚染処理装置で浄化された水を注入するとともに、揚水井に挿入した水循環パイプの通水口から地盤中の水を吸引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、水循環装置は、隣り合うパッカー間において水循環パイプの外周面を覆うように設けられたフィルタを備え、注水井に挿入した水循環パイプの通水口から、フィルタを通して地盤中へ汚染処理装置で浄化された水を注入するとともに、揚水井に挿入した水循環パイプの通水口から、フィルタを通して地盤中の水を吸引するのが好ましい。
【００１０】
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、揚水井に挿入した水循環パイプの通水口から水循環パイプの内部に侵入するのを防止することができるため、注水井や揚水井に挿入した水循環パイプ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。
【００１１】
また、本発明にかかる汚染地盤の浄化工法においては、注水井に挿入した水循環パイプの通水口から地盤中へ汚染処理装置で浄化された水を低圧で注入するとともに、揚水井に挿入した水循環パイプの通水口から地盤中の水を自然吸引するのが好ましい。なお、自然吸引とは、通水口の外側にある地盤中の気圧よりも通水口の内側の気圧を低くし、この気圧差によって地盤中の水を通水口から汚染処理装置まで自然に移動させることである。
【００１２】
このようにすることで、注水井に挿入した水循環パイプの通水口から低圧で注入された水はパッカーによって多段に区切られたそれぞれの地盤全体に徐々に浸透して行き、地盤全体に浸透している水は揚水井に挿入した水循環パイプの通水口の周辺に集まって汚染処理装置へ自然に移動するようになるため、それぞれの地盤の隅々まで均一に水を循環させることができ、浄化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、汚染地盤中に注水井を複数設け、この複数の注水井のそれぞれを囲むように複数の揚水井を設け、それぞれの注水井および揚水井に水循環パイプを挿入するのが好ましい。
【００１４】
このようにすることで、複数の注水井から注入される水を注水井の周囲の地盤中で循環させることができるため、広範囲に渡って汚染地盤を浄化することができ、また、一度に広範囲の浄化作業を行うことができるので、工期を短縮することが可能となる。
【００１５】
また、本発明にかかる汚染地盤の浄化工法においては、通水口から地盤中へ汚染処理装置で浄化された水を注入する注入工程と、通水口から地盤中の水を吸引する吸引工程とを、注水井と揚水井とに挿入された水循環パイプで交互に切り替えて行うようにしてもよい。
【００１６】
このようにすることで、パッカーによって多段に区切られたそれぞれの地盤中を浸透して行く水の浸透方向が、注水井から揚水井に向かう方向と、揚水井から注水井に向かう方向とに切り替えられるので、注水井と揚水井の周辺の地盤中で均等に水を循環させることができ、浄化することが可能となる。また、長期間に渡りフィルタを通して通水口から水を吸引している場合には、フィルタが地盤中の砂や砂利等により目詰まりするおそれあるが、上記のようにすることで吸引工程でフィルタに詰まった砂や砂利等が注入工程でフィルタから除去されるため、長期間にわたって地盤中で水を循環させることができ、浄化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、注水井および揚水井に挿入される水循環パイプと、この水循環パイプの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、隣り合うパッカー間における水循環パイプの外周面にそれぞれ形成され、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、複数のパッカーを膨張させる流体の流路であるパッカー膨張用流路と、複数の通水口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る。
【００１８】
このような装置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、パッカー膨張用流路を通して流体を送り込みパッカーを膨張させることで、汚染地盤を深度方向に多段に区切ることができ、注水井に挿入した水循環パイプの通水口から水循環流路を通して地盤中へ浄化された水を注入するとともに、揚水井に挿入した水循環パイプの通水口から水循環流路を通して地盤中の水を吸引することで、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。
【００１９】
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をあらかじめ調査しておき、この調査結果に基づいて水循環パイプの外周面に所定間隔をおいてパッカーを設けることにより、地盤の深度方向における地層の分布状態に応じて汚染地盤を多段に区切ることができる。そして、それぞれの地盤中で水を循環させることにより、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。さらに、多段に区切られた汚染地盤ごとに地盤中の水を水循環パイプの通水口から水循環流路を通して汚染処理装置へ送るため、それぞれの水循環流路を通る水の汚染度を調べることで、多段に区切られた汚染地盤中の浄化の程度を確認することができ、この結果に基づいて水の注入量や吸引量を調整して水を循環させ、汚染地盤を浄化することが可能となる。
【００２０】
また、本発明にかかる水循環装置においては、隣り合うパッカー間において水循環パイプの外周面を覆うように設けられた複数のフィルタを備え、このフィルタは外周面との間にスペーサを設けているのが好ましい。
【００２１】
このようなフィルタを備えることで、注水井に挿入した水循環パイプの通水口から注入された水がスペーサによって形成された水循環パイプの外周面とフィルタとの隙間に充填され、ここからフィルタを通って地盤中へ滲み出して行くため、注水井の全方向の地盤へフィルタの全面から水が浸透して行くことができる。また、揚水井に挿入した水循環パイプの通水口から吸引される地盤中の水は、フィルタの全面からスペーサによって形成された水循環パイプの外周面とフィルタとの隙間に滲み込み、この滲み込んだ水を通水口から吸引するため、通水口の内側に地盤中の砂や砂利等が入り込むのを防止するとともに、揚水井の全方向の地盤から水を吸引することができる。この結果、水循環パイプに形成する通水口の数を最小限にしながら地盤全体で水を循環させることができ、汚染地盤を効率よく浄化することができる。
【００２２】
さらに、本発明にかかる水循環装置においては、通水口から水を注入しまたは通水口から水を吸引するのに必要な圧力を供給する圧力供給源を備えるのが好ましい。
【００２３】
パッカーによって深度方向に多段に区切られた地盤ごとに通水口から水を注入したり、地盤中の水を吸引する場合、通水口が配置される深度によって地盤中の気圧が変化するが、上記のような圧力供給源を備えることで、通水口が配置される深度に応じて通水口とこれに連通する水循環経路とに圧力を供給してこれらの内側の気圧を調節することができ、全ての通水口から一様に水を注入したり、吸引することが可能となる。
【００２４】
【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３は、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を示す図である。図１は水循環装置の側面図、図２は水循環装置が注水井に設置された状態を示す図、図３は水循環装置に備わるフィルタを示す斜視図である。
【００２５】
図１において、１００は水循環装置であり、地上に設置される圧力供給源１と、図２に示すように汚染地盤Ｇ中に設けられる注水井ＩＷ内に挿入される水循環パイプ２とから構成される。なお、この水循環装置１００は、図５に示すように汚染地盤Ｇ中に設けられた揚水井ＤＷにも注水井ＩＷと同様に設置される。この場合、注水井ＩＷ用の水循環パイプ２と揚水井ＤＷ用の水循環パイプ２には同じものが用いられる。ＣＬは水循環パイプ２の中心線であり、この中心線ＣＬの右側に水循環パイプ２の断面図を示し、左側に水循環パイプ２の外形図を示している。なお、水循環パイプ２の材質としては鉄やステンレス等の金属製材料を用いる。３は膨張自在なパッカーであり、図２に示すように水循環パイプ２の外周面２ａ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３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３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３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３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。
【００２６】
２ｂはパッカー３の内部に連通するように水循環パイプ２の外周面２ａに形成された開口部である。４はパッカー３の両端部を水循環パイプ２の外周面２ａに固定する固定金具であり、開口部２ｂがパッカー３の内部に連通できる範囲であれば、この金具４による固定位置は水循環パイプ２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３の設置位置も自由に調節することができる。５は一端が開口部２ｂに連結され、各パッカー３へ連通するように枝分かれしたホースであり、他端が地上に設置された流体供給源１０に連通されている。このため、流体供給源１０からホース５を通して流体が供給されると、開口部２ｂからパッカー３の内部に流体が入り込み、パッカー３は、図２に示すように膨張する。Ｘはパッカー３が膨張して注水井ＩＷの内面に密着することにより形成されたパッカー３間の空間部である。ホース５と水循環パイプ２の開口部２ｂとは、本発明におけるパッカー膨張用流路を構成する。なお、パッカー３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るが、セメントミルク等のような、パッカー３を膨張させた後に、パッカー３の内部で固化するようなものでもよい。６は開口部２ｂに設けられた逆流防止弁であり、パッカー３の内部に入り込んでパッカー３を膨張させた流体がホース５へ逆流するのを防止する。
【００２７】
７はパッカー３間の水循環パイプ２の外周面２ａに形成され、パッカー３によって多段に区切られた複数の通水口であって、この通水口７を介して、汚染地盤Ｇ中へ水を注入しまたは汚染地盤Ｇ中の水を吸引する。複数の通水口７にはそれぞれに独立した複数のホース８の一端が連通されていて、複数のホース８の他端は地上に設置された圧力供給源１と汚染処理装置９とに連通されている。なお、本実施形態では、圧力供給源１と汚染処理装置９とは一体となっていて、圧力供給源１は汚染処理装置９へ圧力を供給している。複数のホース８は、本発明における水循環流路を構成する。注水井ＩＷにおいて、それぞれのホース８と通水口７とは、通水口７からパッカー３によって多段に区切られたそれぞれの地盤Ｇ中へ水を注入するのに必要な圧力を圧力供給源１から供給されている。本実施形態では、圧力供給源１から供給される圧力により、汚染処理装置９から送られてくる水が各ホース８を通ってそれぞれの通水口７から地盤Ｇ中へ低圧で注入される。このように、圧力供給源１により各通水口７から水が低圧で注入されることで、注入された水は通水口７の周辺の空間部Ｘからそれぞれの地盤Ｇ全体に徐々に浸透して行く。一方、揚水井ＤＷにおいて、それぞれのホース８と通水口７とは、通水口７から多段に区切られた地盤Ｇ中の水を吸引するのに必要な圧力を圧力供給源１から供給されている。本実施形態では、圧力供給源１から供給される圧力により、それぞれの地盤Ｇ中の水が通水口７からホース８の内側へ自然吸引される。なお、自然吸引とは、通水口７の外側にある地盤Ｇ中の気圧よりも通水口７やホース８の内側の気圧を低くし、この気圧差によって地盤Ｇ中の水を通水口７から汚染処理装置９まで自然に移動させることである。ここでは、通水口７とホース８の内側に所定の真空圧力をかけて通水口７から地盤Ｇ中の水を吸引している。このように、圧力供給源１により各通水口７からそれぞれの地盤Ｇ中の水が自然吸引されることで、それぞれの地盤Ｇ全体に浸透している水が通水口７の周辺の空間部Ｘに集まり、通水口７からホース８を通って汚染処理装置９まで自然に移動する。
【００２８】
上記のような注水井ＩＷにおける地盤Ｇ中への水の低圧注入と、揚水井ＤＷにおける地盤Ｇ中の水の自然吸引により、多段に区切られたそれぞれの地盤Ｇの隅々まで均一に水を循環させることができ、地盤Ｇの隅々まで浄化することが可能となる。また、通水口７が配置される地盤Ｇの深度によって地盤Ｇ中の気圧が変化するが、圧力供給源１により通水口７が配置される地盤Ｇの深度に応じて通水口７とホース８とに圧力を供給して、これらの内側の気圧を調節することで、全ての通水口７から一様に水を注入したり、吸引することが可能となる。
【００２９】
地上に設置された汚染処理装置９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内の通水口７からホース８を通して吸引されてきた汚染地盤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９で浄化された水はホース８を通して注水井ＩＷの通水口７から地盤Ｇ中へ注入される。なお、汚染処理装置９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。
【００３０】
１１はパッカー３間の水循環パイプ２の外周面２ａを覆うように設置された複数のフィルタであり、図３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７からホース８に侵入するのを防止する。このため、注水井ＩＷや揚水井ＤＷの通水口７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、フィルタ１１のスペーサ１１ａは水循環パイプ２の外周面２ａに接触してフィルタ１１と水循環パイプ２の外周面２ａとの間に隙間Ｙを形成する（図１）。このため、注水井ＩＷにおいては、通水口７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３間の空間部Ｘに滲み出し、ここからパッカー３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３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７からホース８の内側へ吸引されるため、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、水循環パイプ２の外周面２ａに形成する通水口７の数を最小限にしながら、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。
【００３１】
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４〜図６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４は水循環装置１００を注水井ＩＷに設置する設置工程を示し、図５は揚水井ＤＷと注水井ＩＷ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ている。図６は図５の平面図を示している。
【００３２】
図４においては、注水井ＩＷに水循環装置１００を構成する水循環パイプ２を挿入する場合を例に挙げて説明するが、揚水井ＤＷ（図５に図示）に水循環パイプ２を挿入する場合も以下の説明は同様である。なお、ここでは水循環装置１００を構成する圧力供給源１と、パッカー３を膨張させる流体を供給する流体供給源１０と、地盤Ｇ中の水を浄化する汚染処理装置９とは図示を省略している（全て図５に図示）。図４（ａ）は、汚染地盤Ｇ中に設けた注水井ＩＷに、水循環パイプ２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１２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４（ａ）に示すようにケーシングパイプ１２内に水循環パイプ２を挿入して行く。図４（ｂ）のようにケーシングパイプ１２内に水循環パイプ２が挿入されると、注水井ＩＷ内からケーシングパイプ１２のみを引き抜き、図４（ｃ）に示すように水循環パイプ２（断面を図示）を注水井ＩＷの内部に露出させる。そして、地上に設置した流体供給源１０（図５）からホース５を通して流体を複数のパッカー３の内部に同時に送り込み、図４（ｄ）に示すように複数のパッカー３を膨張させる。膨張した複数のパッカー３は注水井ＩＷの内面に密着してパッカー３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。以上の工程によって注水井ＩＷへの水循環装置１００の設置が完了する。
【００３３】
上述したように注水井ＩＷに水循環装置１００が設置されるのと同時に、図５に示すように、揚水井ＤＷにも水循環装置１００が図４と同様の工程で設置される。なお、揚水井ＤＷは、図６に示すように汚染地盤Ｇ中に複数設けられた注水井ＩＷを囲む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。破線で囲まれている部分は、図５に示す注水井ＩＷと揚水井ＤＷである。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中で水を循環させることができる。また、一度に広範囲の浄化作業を行うことができるので、汚染地盤Ｇを浄化する工期を短縮することができる。
【００３４】
図５において、地上には圧力供給源１や流体供給源１０と並んで汚染処理装置９が設置されている。汚染処理装置９で浄化された水が圧力供給源１により複数の独立したホース８を通って注水井ＩＷに挿入された水循環パイプ２に送られると、この浄化水は複数の通水口７のそれぞれから低圧で地盤Ｇ中へ注入される。低圧で注入された水はフィルタ１１と水循環パイプ２の外周面２ａとの間の隙間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３の膨張により形成された各空間部Ｘへ滲み出し、この空間部Ｘを充填した後、パッカー３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中に浸透して行く。このとき、水は注水井ＩＷの全方向の地盤Ｇへ水平方向に浸透して行く。
【００３５】
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、フィルタ１１の全面を通ってフィルタ１１と水循環パイプ２の外周面２ａとの間の隙間Ｙに滲み込み、この隙間Ｙに滲みこんだ水が圧力供給源１によりそれぞれの通水口７から自然吸引されて、ホース８を通って汚染処理装置９へ送られる。
【００３６】
この後、汚染処理装置９へ送られた水は、汚染処理装置９の各装置により浄化されて、再び圧力供給源１により注水井ＩＷの水循環パイプ２に送られる。そして、複数の通水口７のそれぞれから低圧で注入され、隙間Ｙからフィルタ１１の全面を通って空間部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に滲みこんだ水が圧力供給源１によりそれぞれの通水口７から自然吸引されて、ホース８を通って汚染処理装置９へ送られる。この後、上述したように汚染処理装置９に送られた水は汚染処理装置９の各装置により浄化されて、再び圧力供給源１により注水井ＩＷの水循環パイプ２に送られ、通水口７から注入される。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７から吸引されてホース８内を通る水の汚染度を調べることで、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、この確認した結果に基づいて水の注入量や吸引量を調整しながら地盤Ｇ中で水を循環させ、それぞれの汚染地盤Ｇを浄化することができる。
【００３７】
以上のようにすることにより、パッカー３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９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５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７から浄化水を注入するとともに、揚水井ＤＷの通水口７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。さらに、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水循環パイプ２の外周面２ａに所定間隔をおいてパッカー３を設けることで、このパッカー３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。
【００３８】
以上述べた実施形態においては、水循環装置１００を設置する複数の注水井ＩＷと揚水井ＤＷとを汚染地盤Ｇ中に千鳥状に配列した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く、これ以外にも、図７（ａ）に示すように複数の注水井ＩＷと揚水井ＤＷとを平行に配列したり、図７（ｂ）に示すように複数の注水井ＩＷと揚水井ＤＷとを格子状に配列してもよい。また、複数の注水井ＩＷと揚水井ＤＷとが縦横に規則的に配列されていない配置でもよく、たとえば複数の注水井ＩＷの周囲に放射状に複数の揚水井ＤＷを配置してもよい。つまり、汚染地盤Ｇ中に複数の注水井ＩＷを設け、これらの注水井ＩＷを囲むように複数の揚水井ＤＷを設けて、それぞれに水循環装置１００を設置することにより、複数の注水井ＩＷから注入される水を注水井ＩＷの周囲の地盤Ｇ中で循環させることができるような配置であればよい。このようにすることにより、広範囲に渡って汚染地盤Ｇを浄化することができ、また、一度に広範囲に浄化作業を行うことができるので、工期を短縮することが可能となる。
【００３９】
また、上記実施形態では、注水井ＩＷに挿入された水循環パイプ２は、通水口７から地盤Ｇ中へ浄化された水を注入する注入工程を行い、揚水井ＤＷに挿入された水循環パイプ２は、通水口７から地盤Ｇ中の水を吸引する吸引工程を行う場合を例に挙げているが、注水井ＩＷと揚水井ＤＷとに挿入されたそれぞれの水循環パイプ２で注入工程と吸引工程とを交互に切り替えて行うようにしてもよい。なお、この工程の切り替えは、注水井ＩＷと揚水井ＤＷの水循環パイプ２の各ホース８が連通する圧力供給源１の供給する圧力を切り替えることと、汚染処理装置９の水を浄化する浄化回路を切り替えることによって行われる。また、切り替えのタイミングは、所定の時間間隔で切り替えてもよいし、地盤Ｇが浄化される程度に応じて切り替えてもよい。このようにすることにより、パッカー３によって多段に区切られたそれぞれの地盤Ｇ中を浸透して行く水の浸透方向が、注水井ＩＷから揚水井ＤＷに向かう方向と、揚水井ＤＷから注水井ＩＷに向かう方向とに切り替えられるので、注水井ＩＷと揚水井ＤＷの周辺の地盤Ｇ中で均等に水を循環させることができ、汚染地盤Ｇを浄化することが可能となる。また、長期間に渡りフィルタ１１を通して通水口７から水を吸引している場合には、フィルタ１１が地盤Ｇ中の砂や砂利等により目詰まりするおそれあるが、上記のようにすることにより吸引工程でフィルタ１１に詰まった砂や砂利等が注入工程でフィルタ１１から除去されるため、長期間にわたって地盤Ｇ中で水を循環させることができ、汚染地盤Ｇを浄化することが可能となる。
【００４０】
また、上記実施形態では、水循環パイプ２に設けられた複数のパッカー３にパッカー膨張用流路を構成する１つのホース５を通して流体を供給し、複数のパッカー３を同時に膨張させる場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定するものではなく、それぞれのパッカー３に個別に流体を供給できるように独立した複数のホースを設け、各パッカー３を１つ１つ膨張させてもよい。このようにすることにより、揚水井ＤＷや注水井ＩＷの深さや汚染地盤Ｇ中の地層の分布に応じて必要なパッカー３だけを個別に膨張させ、汚染地盤Ｇを深度方向に多段に区切ることができる。
【００４１】
また、上記実施形態では、複数のパッカー３を膨張させることにより汚染地盤Ｇを深度方向に多段に区切り、この多段に区切ったそれぞれの地盤Ｇで同様に水を循環させて、地盤Ｇ全体を浄化する場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定するものではなく、これ以外にも、多段に区切った地盤Ｇのうち、一部の地盤Ｇで集中的に水を循環させ、浄化するようにしてもよい。このようにすることにより、地盤Ｇ中の汚染の程度が著しい部分で集中的に水を循環させて浄化し、それ以外の汚染の程度があまり著しくない部分については循環させる水の量を抑えて浄化することで、全体として浄化工法にかかるコストを低減することができる。
【００４２】
さらに、上記実施形態では、注水井ＩＷ用の水循環パイプおよび揚水井ＤＷ用の水循環パイプとして、いずれも図１の水循環パイプ２を用いた例を示したが、両者は必ずしも同じ構造のパイプである必要はない。たとえば、揚水井ＤＷ用の水循環パイプには図１に示したものを用い、注水井ＩＷ用の水循環パイプ２にはフィルタ１１を備えない構造のものを用いてもよい。また、水循環パイプとしては、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。
【００４３】
【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を示す側面図である。
【図２】本発明にかかる水循環装置を示す側面図である。
【図３】本発明にかかる水循環装置に備わるフィルタを示す斜視図である。
【図４】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５】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６】本発明にかかる汚染地盤の浄化工法を説明する平面図である。
【図７】本発明にかかる汚染地盤の浄化工法を説明する他の平面図である。
【図８】従来の汚染地盤の浄化装置を示す断面図である。
【図９】従来の汚染地盤の浄化装置を示す平面図である。
【符号の説明】
１      圧力供給源
２      水循環パイプ
２ａ    開口部
３      パッカー
５      ホース
７      通水口
８      ホース
９      汚染処理装置
１１    フィルタ
１１ａ  スペーサ
１００  水循環装置
Ｇ      汚染地盤
ＤＷ    揚水井
ＩＷ    注水井
【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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