(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染地盤中に挿入した注入井の上端に設けた高圧間欠注入装置より２〜１０気圧の超高圧の圧搾空気を短時間の間隔でパルス状にして間欠的に該注入井に供給するとともに、該高圧間欠注入装置の吐出側である該注入井の上部から該圧搾空気に水分を添加して、該圧搾空気とともに水分を霧状にして該注入井の開口から該汚染地盤中に注入する一方、
該汚染地盤中に挿入した吸引井に所定区間に亘って形成したスリットや多孔の開口部から汚染地盤中の水分を回収し、
この回収した水分を還流装置に一旦貯留した後に上記注入井の上部から圧搾空気中に添加して該汚染地盤中に戻すことを特徴とする汚染地盤の浄化方法。
【請求項２】
上記還流装置には、帯水層に挿入される揚水井から回収した地下水を補充することを特徴とする請求項１に記載の汚染地盤の浄化方法。
【請求項３】
上記還流装置から上記汚染地盤の地面に形成した貯水池に給水し、該貯水池から該汚染地盤中に水を浸透させることを特徴とする請求項１または２に記載の汚染地盤の浄化方法。
【請求項４】
前記水分に、過酸化水素やオゾン等の酸素含有物質、分解微生物、分解微生物を活性化する栄養源の少なくともいずれか１つの浄化促進成分を添加することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の汚染地盤の浄化方法。
【請求項５】
パイプで形成されて汚染地盤中に挿入され、該パイプの開口を噴出口とする注入井と、
この注入井の上端に取付けられて２〜１０気圧の超高圧の圧搾空気を短時間の間隔でパルス状にして間欠的に該注入井に供給する高圧間欠注入装置と、
パイプで形成されて該汚染地盤中に挿入され、該パイプの下端部には該汚染地盤中の水分を吸引するためのスリットや多孔の開口部が所定区間に亘って形成されている吸引井と、
この吸引井から吸引した汚染地盤中の水分を一旦貯留し、この水分を高圧間欠注入装置の吐出側である注入井の上部に供給する還流装置と、
を備えたことを特徴とする汚染地盤の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚染地盤の浄化方法およびその浄化装置に関し、特に、汚染地盤中に超高圧の間欠空気を水分とともに短時間の間隔でパルス状にして間欠的に吹き込む一方、地盤中の水分を環流して地盤浄化の効率化を図るようにした汚染地盤の浄化方法およびその浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では汚染地盤が問題となり、これを浄化して回復する方法が各種提案されており、特に設備やスペース上有利になる原位置浄化が望まれている。この原位置浄化には、土着の分解微生物を利用する方法（バイオレメディエーション）があり、この分解微生物を活性化するため空気（酸素）や栄養塩類などの栄養源を地盤中に注入したり、場合によっては新たに分解微生物を補充したりする。例えば、特開平１０−２１６６９６号公報には汚染土壌に酸素を供給する装置が開示されている。これは汚染土壌下の地下水まで達する注入井を設け、この注入井から酸素を過分に含む過飽和水を地下水中に供給して地下水を酸素過飽和状態となし、この酸素過飽和の地下水から微細気泡を発生させて表層の汚染土壌に酸素を供給しようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の地下水から汚染土壌に酸素を供給する方法では、土壌に酸素が自然に浸透することにより土着の分解微生物を活性化させるものであるため、著しく長い浄化期間が必要になるとともに、土壌は全体に均一ではなく、割れ目や柔らかい箇所があるから、酸素はそこに集中して浸透してしまうことになり、土壌全体を均一に浄化することができない。
【０００４】
また、注入井を汚染土壌中に挿入して、酸素（空気）あるいはその他の分解促進性物質および分解微生物等の浄化促進成分を土壌中に直接的に連続注入することも考えられており、この場合には、該浄化促進成分は水溶液やガス状にして土壌中に注入することになるが、やはり同様に土壌の不均一性により浄化ムラが生ずる。また、連続注入であるため、その注入圧はほぼ一定でしかもあまり高圧にはなし得ないので、浄化促進成分の到達距離は短く、よって注入井１基当たりの浄化可能領域を広く確保することが困難であり、従って、広範な所望領域の汚染地盤を浄化するためには注入井の本数を多くしなければならず、地盤浄化のコストが高くなってしまうという課題があった。
【０００５】
本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、空気や水分および必要に応じてその他の浄化促進成分を、汚染地盤中に超高圧で間欠的に注入して爆発的に吹き込むことにより、この浄化促進成分をより遠くかつより広範囲に到達させるとともに、汚染地盤から回収した水分を環流することにより、この水分とともに浄化促進成分の流動化を促進して、汚染地盤の浄化能力を大幅に向上することができる汚染地盤の浄化方法およびその浄化装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために本発明の汚染地盤の浄化方法は、汚染地盤中に挿入した注入井の上端に設けた高圧間欠注入装置より２〜１０気圧の超高圧の圧搾空気を短時間の間隔でパルス状にして間欠的に該注入井に供給するとともに、該高圧間欠注入装置の吐出側である該注入井の上端部から該圧搾空気に水分を添加して、該圧搾空気とともに水分を霧状にして該注入井の開口から該汚染地盤中に注入する一方、該汚染地盤中に挿入した吸引井に所定区間に亘って形成したスリットや多孔の開口部から汚染地盤中の水分を回収し、この回収した水分を還流装置に一旦貯留した後に上記注入井の上端部から圧搾空気中に添加して該汚染地盤中に戻すことを特徴とする。
【０００７】
また、この浄化方法を達成するための浄化装置は、パイプで形成されて汚染地盤中に挿入され、該パイプの開口を噴出口とする注入井と、この注入井の上端に取付けられて２〜１０気圧の超高圧の圧搾空気を短時間の間隔でパルス状にして間欠的に該注入井に供給する高圧間欠注入装置と、パイプで形成されて該汚染地盤中に挿入され、該パイプの下端部には該汚染地盤中の水分を吸引するためのスリットや多孔の開口部が所定区間に亘って形成されている吸引井と、この吸引井から吸引した汚染地盤中の水分を一旦貯留し、この水分を高圧間欠注入装置の吐出側である注入井の上端部に供給する還流装置と、を備えて構成することができる。
【０００８】
この浄化方法およびその浄化装置では、圧搾空気が還流装置から供給される水分とともに高圧間欠注入装置を介して超高圧（例えば２〜１０気圧）をもって短時間の間隔でパルス状にされて間欠的（例えば、1/30〜1/5HZの周期）に注入井から汚染地盤中に注入されるため、この水分混じりの圧搾空気は汚染地盤中に爆発的に吹き込まれることになる。このため、注入井から汚染地盤中に注入されるこの水分混じりの圧搾空気を、より遠くかつより広い範囲にまで拡散させて到達させることができる。
【０００９】
一方、吸引井から回収した汚染地盤中の水分は、還流装置に一旦貯留された後に上記高圧間欠注入装置を介して注入井から該汚染地盤中に戻されることにより、汚染地盤〜吸引井〜還流装置〜注入井〜汚染地盤という還流経路が構成される。このため、圧搾空気に含まれる水分は汚染地盤中で流動されて広範囲に亘って分解微生物を活性化でき、かつ、平均的に土質を改良することができる。
【００１０】
また、上記還流装置には、帯水層に挿入される揚水井から回収した地下水を補充することが望ましい。
この浄化方法では、地盤から回収した水分が不足する場合に、還流装置に地下水を補充して汚染地盤中に注入する水分を常時確保することができる。このように水分の補充に地下水が用いられるため、水分を自己補給できるようになる。    更に、上記還流装置から上記汚染地盤の地面に形成した貯水池に給水し、該貯水池から該汚染地盤中に水を浸透させることが望ましい。
この浄化方法では、地面に形成した貯水池から浸透される水分により、地盤中に十分な水分を供給できるとともに、この浸透される水分は還流装置の水分であるため、貯水池を通る水分の還流経路が構成されて、汚染地盤中での水分の流動化が更に促進される。
また、前記水分には、過酸化水素やオゾン等の酸素含有物質、分解微生物、分解微生物を活性化する栄養源の少なくともいずれか１つの浄化促進成分を添加しても良い。
この浄化方法では、圧搾空気に含まれる水分とともに栄養源や分解微生物などの浄化促進成分を汚染地盤中に流動させることができ、当該栄養源の投入量を少なくして効率的に利用できるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の汚染地盤の浄化方法の一実施形態を示し、同図は浄化装置の要部を概略的に示す断面図である。
【００１２】
本発明の汚染地盤の浄化方法の基本とするところは、汚染地盤１２に挿入した注入井１４から超高圧の圧搾空気とともに水分および必要に応じてその他の浄化促進成分を、短時間の間隔でパルス状にして間欠的に該汚染地盤１２中に注入する一方、該汚染地盤１２に挿入した吸引井１８から汚染地盤１２中の水分を回収し、この回収した水分を還流装置２０に一旦貯留した後に上記注入井１４から該汚染地盤１２中に戻すことにある。
【００１３】
即ち、本発明の汚染地盤の浄化方法は図１に示す浄化装置１０をもって達成できる。この浄化装置１０は本発明の浄化方法を達成するための一実施形態を示し、汚染地盤１２に挿入される注入井１４と、この注入井１４の上端部に取り付けられて超高圧の圧搾空気を短時間の間隔でパルス状にして間欠的に該注入井１４に供給する高圧間欠注入装置１６と、汚染地盤１２に挿入される吸引井１８と、この吸引井１８から吸引した汚染地盤１２中の水分を一旦貯留し、この水分とともに必要に応じてその他の浄化促進成分を上記圧搾空気に供給する還流装置２０とを備えて構成される。
【００１４】
上記汚染地盤１２は廃棄物埋立処分場や汚染物質が拡散された自然地盤であって、本実施形態では該汚染地盤１２の下層に地下水の帯水層２２が存在する。そして、上記注入井１４および上記吸引井１８は所定間隔を設けて配置され、それぞれが汚染地盤１２に鉛直にボーリングして挿入される。これら注入井１４および吸引井１８はそれぞれ所定長さのパイプで形成され、注入井１４の下端開口が噴出口１４ａになるとともに、吸引井１８の下端部には所定区間に亘って水分を吸引するためのスリットや多孔の開口部１８ａが形成される。また、これら注入井１４および吸引井１８の上端部はそれぞれ地表に突出した状態にある。
【００１５】
上記高圧間欠注入装置１６は上記注入井１４の上端に取付けられ、該高圧間欠注入装置１６にはエアコンプレッサ２４で発生される超高圧（例えば、２〜１０気圧）の圧搾空気が供給管２４ａを介して導入される。該高圧間欠注入装置１６は、図示省略したが圧搾空気を貯留するタンクと、このタンク内の圧搾空気を間欠的に排出する間欠バルブとを備え、タンク内の圧力が所定圧以上になると間欠バルブが瞬時に開弁して高圧空気を排出するとともに、この排出によってタンク内圧力が低下されると間欠バルブは瞬時に閉弁される構造となっている。
【００１６】
従って、エアコンプレッサ２４から圧搾空気が供給される間は、高圧間欠注入装置１６はタンク内の高圧空気を短時間の間隔でパルス状にして間欠的（例えば、1/30〜1/5HZの周期）に排出し続ける。そして、この短時間の間隔でパルス状とされた超高圧の空気は上記注入井１４に供給されると、注入井１４の下端部の噴出口１４ａから所定の間欠タイミングをもって瞬間的に汚染地盤１２中に継続して注入されることになる。しかも、その注入の際には、キャビテーション効果を伴いながら爆発的に噴出口１４ａから吹き出され、このときの吹き出しエネルギーは著しく大きなものとなる。
【００１７】
上記吸引井１８の上端部には気液分離装置２６を介して吸引ポンプ２８が接続され、気液分離装置２６で分離された空気は、吸引ポンプ２８から浄化装置３０へと送られて無害化された後に大気に放出される。一方、気液分離装置２６で分離された水分は、上記還流装置２０に供給されて一旦貯留される。該還流装置２０には必要に応じて分解微生物の栄養源や新たな分解微生物等の浄化促進成分が貯留水に供給される。そして、該還流装置２０内の貯留水は流量調整バルブ３２を介して管路２０ａにより圧搾空気の供給経路に供給され、当該実施形態では管路２０ａは上記高圧間欠注入装置１６の吐出側である注入井１４の上端部に接続されている。従って、上記高圧間欠注入装置１６から吐出排出される圧搾空気に還流装置２０の水分が添加され、この水分を含む圧搾空気は注入井１４の下部から汚染地盤１２中に霧状となって爆発的に供給されることになる。
【００１８】
上記浄化促進成分は、空気や過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）やオゾン（Ｏ3）等の酸素含有物質、分解微生物、分解微生物を活性化する栄養源、などの汚染物質の浄化を促進する成分である。汚染物質としては、特に代表的なものとして、有機塩素系化合物、油、溶剤、揮発性物質およびカドミウムなどの重金属類が挙げられる。
【００１９】
空気はこれに含まれる酸素により好気性微生物の活性化を促進し、Ｈ2Ｏ2は酸素を発生するときの気泡により油汚染土の土粒子より油を剥離する効果があり、水と酸素に分解した後は余分な物質が残留せず、かつ、霧状として容易に注入できる。また、Ｏ3は酸化効率が更に良い。栄養源は、分解微生物を増殖するに適した栄養塩類やこの分解微生物を活性化するに適した成分が用いられ、例えば、栄養塩類としては、燐，窒素，カリ，珪素など生物の生命を維持するうえで必要な主要元素と、マンガンなどの微量元素で炭素、水素、酸素以外の主に塩類として摂られるものがある。
【００２０】
また、分解微生物としてはＴＣＥ（トリクロロエチレン）を好気分解（酸化）するメタン資化性菌が知られるが、このメタン資化性菌では栄養源としてメタンが用いられる。また、ＴＣＥ分解に用いられるその他の分解微生物としては、トルエン資化性菌、フェノール資化性菌、硝化細菌、プロパン酸化細菌、イソプロピレン酸化細菌などが知られ、それぞれに適した栄養源が用いられる。勿論、ＴＣＥに限ることなく汚染地盤１２中のその他の汚染物質に対しては、その汚染物質を浄化する分解微生物に適した栄養源が用いられることはいうまでもない。
【００２１】
また、上記汚染地盤１２には、これを貫通して地下水の帯水層２２に達する揚水井３４を設けることが望ましい。該揚水井３４は地面から突出する上端部に揚水ポンプ３６が接続され、該揚水井３４によって回収された地下水は水浄化装置３８を介して上記還流装置２０に供給される。このとき、上記揚水井３４は、浄化対象となる汚染地盤１２に帯水層２２が存在しない場合とか汚染地盤１２に水分が十分に含有される場合は必ずしも必要とはしない。
【００２２】
更に、上記汚染地盤１２の地面に貯水池４０を形成することが望ましい。この貯水池４０は内側面をコンクリートなどで仕上げることなく掘削状態で放置され、溜められた水が底面および側面から汚染地盤１２中に自然浸透されるようになっている。そして、該貯水池４０には上記還流装置２０から水が供給されて溜められる。
【００２３】
以下、本実施形態の汚染地盤の浄化方法の作用を述べると、浄化装置１０のエアコンプレッサ２２を駆動して超高圧の圧搾空気を高圧間欠注入装置１６に供給することにより、この圧搾空気は注入井１４の噴出口１４ａから短時間の間隔でパルス状となって所定の間欠タイミングをもって汚染地盤１２中に注入される。このとき、流量調整バルブ３２を開弁しておくことにより、還流装置２０に貯留された水分および必要に応じて添加される浄化促進成分が、上記圧搾空気とともに注入井１４から汚染地盤１２中に注入される。このとき、汚染地盤１２中に注入される水分混じりの圧搾空気は、上記高圧間欠注入装置１６によって短時間の間隔のパルス状とされて超高圧をもって所定の間欠タイミングで汚染地盤１２中に注入されるため、キャビテーション効果を伴って噴出口１４ａから汚染地盤１２中に爆発的に吹き込まれる。
【００２４】
従って、水分混じりの圧搾空気は、該水分に含まれる浄化促進成分とともにより遠くかつより広範囲に到達され、汚染地盤１２中の分解微生物を広範囲に活性化させて浄化を促進するこができる。また、上記圧搾空気の爆発的注入は間欠的に継続して繰り返されるため、注入の度に汚染地盤１２の堆積状況に変化を及ぼして浄化促進成分の通り道がランダムになり易く、汚染地盤１２全体がほぼ均一に浄化される。
【００２５】
一方、吸引井１８から回収した汚染地盤中１２の水分は還流装置２０に一旦貯留され、この還流装置２０の水分が上記圧搾空気に供給されて、上記高圧間欠注入装置１６を介して汚染地盤１２中に戻されるため、汚染地盤１２〜吸引井１８〜還流装置２０〜注入井１４〜汚染地盤１２という還流経路が構成される。このため、圧搾空気に含まれる水分は栄養源や分解微生物などの浄化促進成分とともに汚染地盤１２中で流動し、この浄化促進成分を汚染地盤１２に全体的に行き渡らせて、広範囲に分解微生物を活性化できる。従って、上記高圧間欠注入装置１６による爆発的な吹き込み機能と相俟って、１基の注入井１４に対する汚染地盤１２の浄化可能領域が著しく拡大するため、浄化装置１０全体の注入井１４の数を大幅に削減できるとともに、ランニングコストを低下させることができる。
【００２６】
また、流動される水分に伴って汚染地盤１２に供給した浄化促進成分も循環されるため、栄養源や分解微生物などの浄化促進成分の投入量が少なくて済む。また、上記圧搾空気に供給される水分は汚染地盤１２から回収した水分を再利用できるため、水を節約することができる。
【００２７】
ところで、本実施形態では帯水層２２に挿入される揚水井３４を設けて、この揚水井３４から回収した地下水を上記還流装置２０に補充することができるので、汚染地盤１２中の水分が減少して吸引井１８から供給される還流装置２０内の水分が不足する場合に、汚染地盤１２下の地下水を利用して水分を自己補給できるようになる。
【００２８】
また、本実施形態では上記還流装置２０から上記汚染地盤１２の地面に形成した貯水池４０に給水するようにしたので、該貯水池４０から該汚染地盤１２中に水を浸透させることができるため、地盤１２中に十分な水分を供給できるとともに、この浸透される水分は還流装置２０の水分であるため、貯水池４０を通る水分の還流経路が構成されて水分の流動化が更に促進される。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１および請求項５に示す汚染地盤の浄化方法および浄化装置では、注入井から汚染地盤中に水分混じりの圧搾空気が超高圧で短時間の間隔のパルス状にされて間欠的に注入されるため、水分は圧搾空気とともに霧状になって噴出口から汚染地盤中にキャビテーション効果を伴いつつ爆発的に吹き込まれ、もってより遠くかつより広い範囲に拡散させつつ到達させることができる。一方、吸引井から回収した汚染地盤中の水分は、還流装置に一旦貯留された後に上記高圧間欠注入装置を介して注入井から該汚染地盤中に戻されるため、汚染地盤〜吸引井〜還流装置〜注入井〜汚染地盤という還流経路を循環し、圧搾空気に含まれる水分を汚染地盤中で流動させることができる。従って、上記高圧間欠注入装置による爆発的な吹き込み機能と相俟って、分解微生物の活性化を汚染地盤のより広い範囲で達成可能になって、平均的な土質改良を可及的に行うことができるようになるとともに、汚染地盤の浄化能力を大幅に向上させることができる。
【００３０】
また、本発明の請求項２に示す汚染地盤の浄化方法では、上記還流装置に、帯水層に挿入される揚水井から回収した地下水を補充するので、地盤から回収した水分が不足する場合に、還流装置に地下水を補充して汚染地盤中に注入する水分を常時確保することができるとともに、水分を自己補給できる。
【００３１】
更に、本発明の請求項３に示す汚染地盤の浄化方法では、上記還流装置から上記汚染地盤の地面に形成した貯水池に給水し、該貯水池から該汚染地盤中に水を浸透させるので、地盤中に十分な水分を供給できるとともに、この浸透される水分は還流装置の水分であるため、貯水池を通る水分の還流経路が構成されて水分の流動化を更に促進することができる。
また更に、本発明の請求項４に示す汚染地盤の浄化方法では、圧搾空気に霧状に含ませる水分中に、分解微生物やその栄養源などの浄化促進成分を添加させて汚染地盤中を流動させることができ、もって当該栄養源の投入量を少なくして効率的に利用できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚染地盤の浄化装置の一実施形態を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
１０    浄化装置
１２    汚染地盤
１４    注入井
１４ａ  噴出口
１６    高圧間欠注入装置
１８    吸引井
２０    還流装置
３４    揚水井
４０    貯水池
【図１】
0004374682.tif 000002