(57)【要約】【課題】シリコンスラッジを用いた浄化方法であって、浄化速度が改善した汚染土壌及び／又は地下水の浄化方法を提供する。【解決手段】汚染された土壌及び／又は地下水の浄化方法であって、汚染領域（６）及び／又はその周辺領域に溝又は穴（４）を形成すること、及び、前記溝又は穴（４）にシリコンスラッジを含む生分解性繊維の袋体（５）を配置することを含む土壌及び／又は地下水の浄化方法である。また、その他の態様として、汚染領域及び／又はその周辺領域にシリコンスラッジを含む生分解性繊維の袋体を用いて浄化壁を設けることを含む土壌及び／又は地下水の浄化方法である。【選択図】図１
2009279471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染された土壌及び／又は地下水の浄化方法であって、
汚染領域及び／又はその周辺領域に溝又は穴を形成すること、及び、前記溝又は穴にシリコンスラッジを含む生分解性繊維の袋体を配置することを含む、土壌及び／又は地下水の浄化方法。
【請求項２】
汚染された土壌及び／又は地下水の浄化方法であって、
汚染領域及び／又はその周辺領域にシリコンスラッジを含む生分解性繊維の袋体を用いて浄化壁を設けることを含む、土壌及び／又は地下水の浄化方法。
【請求項３】
前記生分解性繊維の袋体が、生分解性の土嚢袋である、請求項１又は２記載の土壌及び／又は地下水の浄化方法。
【請求項４】
前記溝、穴又は浄化壁が、汚染領域を通る地下水の下流側に形成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の土壌及び／又は地下水の浄化方法。
【請求項５】
汚染物質が、揮発性有機化合物を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の土壌及び／又は地下水の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染土壌及び／又は地下水の浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土壌や地下水の汚染を浄化する方法としては、真空抽出法、揚水曝気法、石灰法、鉄粉法、土壌掘削置換法、土壌湿気式洗浄法、不溶化処理法、気・液混合井戸法、エアースパージング法、バイオレメディエーション法などが知られている。
【０００３】
また、土壌中の嫌気条件を整備するとともに微生物による汚染物質の分解作用を効果的に誘導又は促進するため、シリコン懸濁液（シリコンスラッジ）を土壌と混合する方法も提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特許第２９２１４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、シリコンを単に土壌に導入して微生物による分解作用を誘導又は促進するという従来の浄化方法では、半導体産業において廃棄物として排出されるシリコンスラッジを有効利用できるというメリットがあるものの、浄化速度が十分とは言えないという問題がある。そこで、本発明は、シリコンスラッジを用いた浄化方法であって、浄化速度が改善した汚染土壌及び／又は地下水の浄化方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、汚染された土壌及び／又は地下水の浄化方法であって、汚染領域及び／又はその周辺領域に溝又は穴を形成すること、及び、前記溝又は穴にシリコンスラッジを含む生分解性繊維の袋体を配置することを含む土壌及び／又は地下水の浄化方法である。
【０００６】
また、本発明はその他の態様として、汚染された土壌及び／又は地下水の浄化方法であって、汚染領域及び／又はその周辺領域にシリコンスラッジを含む生分解性繊維の袋体を用いて浄化壁を設けることを含む土壌及び／又は地下水の浄化方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、汚染された土壌及び／又は地下水の浄化において、その浄化速度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［シリコンスラッジ］
本発明において、シリコンスラッジとは、シリコン粒子（好ましくは、金属シリコン粒子）を含むスラリー、懸濁液及び汚泥を含みうる。シリコンスラッジの種類や由来としては、特に制限されないが、例えば、半導体産業において廃棄物として排出されるシリコンスラッジ、すなわち、シリコンウエハ製造会社／工場や半導体製造会社／工場から排出されるシリコンスラッジを好適に使用できる。具体的には、シリコンインゴット生産段階の両端切断加工、インゴット粗研磨工程、スライス工程、両取り工程などから発生するシリコンスラッジ；ウエハ加工段階の鏡面研磨工程、バックグランド工程などから発生するシリコンスラッジ；半導体組立て段階のダマシン工程などから発生するシリコンスラッジなどが挙げられる。このような排出されるシリコンスラッジは適宜入手できる。
【０００９】
本発明は、土壌中でシリコンスラッジと地下水とを接触させ、それにより発生する水素を用いて汚染物質を化学的分解し汚染浄化するという着想に基づく。そして、本発明は、シリコンスラッジを生分解性繊維の袋体に充填し、その袋体を汚染領域及び／又はその周辺領域に形成した溝又は穴に配置すれば、汚染物質の浄化を促進することができるという知見に基づく。すなわち、本発明の汚染土壌及び／又は地下水の浄化方法（以下、本発明の浄化方法ともいう。）は、汚染領域及び／又はその周辺領域に溝又は穴を形成すること、及び、前記溝又は穴にシリコンスラッジを含む生分解性繊維の袋体を配置することを含む浄化方法である。
【００１０】
本発明の浄化方法において、汚染物質の浄化が促進されるメカニズムの詳細は明らかではないが、袋体の繊維に揮発性有機化合物などの汚染物質が吸着し、汚染物質とシリコンスラッジから発生する水素との接触の頻度が高められ、その結果、汚染物質の化学的分解が促進されると推定される。また、溝又は穴に配置されたシリコンスラッジは、空気又は地下水中の酸素との酸化反応により水素を放出した後、無害な物質（二酸化ケイ素）となる。後述するように、麻等の天然繊維やポリ乳酸エステルを主成分とする袋体の繊維には揮発性有機化合物などの汚染物質が吸着し、吸着した汚染物質はシリコンスラッジから発生する水素との化学反応により浄化され、袋体の繊維は嫌気性微生物により分解される。この化学的な作用と微生物による作用との相乗効果により、汚染物質の浄化が促進されると推定される。さらに、溝や穴を形成してシリコンスラッジを袋体の形態で配置することで、配置後に溝・穴を覆土した後にも複数の袋体の間に空間が形成され、この空間を利用して水素の拡散が促進される。その結果、透水層上部の不透水層にも水素が供給されやすくなり、汚染物質の浄化がさらに促進されると推定される。但し、本発明はこれらのメカニズムに限定されず、例えば、水素の効率的な拡散による嫌気性条件領域の拡大とそれに伴う微生物による汚染物質の浄化促進を含んでもよい。
【００１１】
本発明の浄化方法によれば、従来の微生物による方法とは異なり、袋体という形態を採用することで化学的分解を促進するから、浄化速度を促進できるという効果を奏する。また、本発明の浄化方法は、生分解性繊維の袋体を用いることから、本発明によるさらなる汚染を生じるおそれがなく、環境面にも優れる。さらに、本発明の浄化方法は、従来単に廃棄されている半導体産業から排出されるシリコンスラッジを再利用できるから経済面にも優れる。
【００１２】
［生分解性繊維の袋体］
本発明において、生分解性繊維の袋体とは、生分解性の繊維を含む布帛、好ましくは生分解性の繊維を主成分とする布帛を用いて製造される袋体をいう。袋体の生分解性繊維は、浄化促進の点から、汚染物質の吸着に優れるものが好ましく、表面積を大きくして吸着量を増加させる点から、０．５〜１ｍｍ程度の繊維の束の織編物が好ましい。また、袋体は、運搬等の取扱いの点から、シリコンスラッジを充填したときにその荷重に耐えうる強度を備えるものが好ましい。本発明において、「生分解性」とは、土壌中に配置している間に分解され、環境に負の影響を与えないことをいう。生分解性繊維としては、ポリ乳酸やポリ乳酸エステル、芳香族−脂肪族ポリエステルなどの生分解性プラスチック繊維、天然麻や天然わらなどの天然繊維、及び、再生繊維を使用でき、上述の袋体の要件を満たしうるものが好ましい。生分解性繊維の袋体の大きさは、特に制限されず、例えば、横３０〜１００ｃｍ×縦５０〜２００ｃｍのものを使用できる。本発明における袋体の具体例としては、生分解性繊維の土嚢袋が挙げられ、市販の生分解性繊維の土嚢袋を使用できる。
【００１３】
［併用成分］
袋体にはシリコンスラッジの他に、その他の成分を添加してもよい。その他の成分としては、水素発生の効率化及びそれに伴う浄化の効率化の点から、無機炭酸塩、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はこれらの組み合わせが挙げられる。無機炭酸塩としては、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウムなどがあげられ、土壌のｐＨを中性領域に保ち、なおかつ窒素源による汚染の懸念がなく、シリコンからの水素の発生を促進できるという点からは、炭酸水素ナトリウム、炭酸カルシウムが好ましい。アルカリ金属塩としては、リチウム、ナトリウム、カリウムなどの塩が挙げられる。その対イオンとしては、地下水や土壌を汚染する影響の少ない塩化物、硫酸塩、炭酸塩を形成するイオンが挙げられる。これらの中でも、微生物に与える影響が少なく、環境に与える影響の少ない点から、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、炭酸水素ナトリウムが好ましい。アルカリ土類金属塩としては、マグネシウム塩、カルシウム塩などが挙げられる。その対イオンとしては、地下水や土壌を汚染する影響の少ない塩化物、硫酸塩、炭酸塩を形成するイオンが挙げられる。これらの中でも、微生物に与える影響が少なく、環境に与える影響の少ない点から、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムが好ましい。
【００１４】
［汚染物質］
本発明の浄化方法の浄化対象の汚染物質としては、揮発性有機化合物、硝酸イオン、亜硝酸イオンを含みうる。前記揮発性有機化合物としては、テトラクロロメタン、トリクロロメタン、ジクロロメタン、ヘキサクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、１，１−ジクロロエタン、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、ｃｉｓ−１，２−ジクロロエチレン、ｔｒａｎｓ−１，２−ジクロロエチレン、１，１−ジクロロエチレン、塩化ビニル、１，２，３−トリクロルプロパン、１，２−ジクロロプロパン、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、ヘキサクロロブタジエン、１，２−ジブロモエタン、フロン１１３、Ｎ−ニトロソジメチルアミンなどが挙げられる。
【００１５】
［浄化方法］
本発明の浄化方法では、まず、汚染領域及び／又はその周辺領域に溝又は穴を形成する。溝又は穴は、公知の掘削手段により形成することができる。溝又は穴は、汚染物質の拡散抑制及び浄化の効率化の点から、少なくとも汚染物質が存在する透水層の下部まで達していることが好ましく、その透水層の下に位置する不透水層まで達していることがさらに好ましい。なお、本発明において「透水層」とは、地下水が存在する層をいい、帯水層を含む。本発明において「不透水層」とは、地下水が帯水しない層をいい、難透水層及び不飽和層を含む。
【００１６】
溝又は穴は、汚染物質が地上から地下に浸透している為、略鉛直方向に形成することが好ましい。また、溝又は穴を形成する位置は、浄化の効率化の点から、汚染物質が土壌中に存在する位置及び／又はその周辺が好ましく、前記周辺としては、汚染領域を通る地下水の下流側が好ましく、その地下水を遮る位置がさらに好ましい。穴を形成する場合、その直径としては、浄化の効率化と環境に与える影響の点から、２０〜１００ｃｍが好ましく、３０〜６０ｃｍがさらに好ましい。形成する穴は１つ又は複数であってよく、穴の数及び大きさは、汚染の程度により適宜調節できる。溝を形成する場合、その幅は、浄化の効率化と環境に与える影響の点から、５０〜３０００ｃｍが好ましく、３０〜２０００ｃｍがさらに好ましい。形成する溝の長さは、例えば、汚染領域に応じて適宜決定できる。溝は、前記穴を連続的に形成することで形成してもよい。溝は直線でもよく曲線でもよく汚染領域を囲むように形成してもよい。
【００１７】
つぎに、形成した溝又は穴にシリコンスラッジを含む生分解性繊維の袋体を配置する。配置する袋体の量としては、浄化効率化の点からは、袋体の高さが透水層を超えて透水層の上の不透水層まで達する程度まで投入することが好ましい。シリコンの土壌への投与が過剰となっても通常新たな汚染とならないから、シリコンスラッジ袋体は十分量を配置することが好ましい。
【００１８】
シリコンスラッジ袋体の配置後の溝又は穴は、環境保全の点から、覆土することが好ましい。また、覆土することにより、地中内に還元雰囲気の環境を作り出すことができ、汚染物質の浄化を促進することができる。
【００１９】
上記のように溝に配置されたシリコンスラッジ袋体は、浄化壁として機能しうる。したがって、本発明の浄化方法はその他の態様として、汚染領域及び／又はその周辺領域にシリコンスラッジを含む生分解性繊維の袋体を用いて浄化壁を設けることを含む浄化方法である。また、本発明はさらにその他の態様として、シリコンスラッジを含む生分解性繊維の袋体を配置して形成される浄化壁を提供しうる。これらの態様において、浄化壁は、浄化材としてシリコンスラッジを含む生分解性繊維の袋体を用いること以外は特に制限されない。また、浄化壁は、浄化の効率化の点から、汚染物質が土壌中に存在する位置及び／又はその周辺に設けることが好ましく、前記周辺としては、汚染領域を通る地下水の下流側が好ましく、その地下水を遮る位置がさらに好ましい。浄化壁の下部は、汚染物質の拡散抑制及び浄化の効率化の点から、少なくとも汚染物質が存在する透水層の下部まで達していることが好ましく、その透水層の下に位置する不透水層まで達していることがさらに好ましい。浄化壁の下部は、汚染物質の拡散抑制及び浄化の効率化の点から、少なくとも汚染物質が存在する透水層の下部まで達していることが好ましく、その透水層の下に位置する不透水層まで達していることがさらに好ましい。また、浄化壁の上部は、浄化効率化の点からは、袋体の高さが透水層を超えて透水層の上の不透水層まで達する程度まで投入することが好ましい。
【００２０】
次に、本発明の浄化方法の一実施形態を図１及び図２を用いて説明する。但し、本発明の浄化方法はこの形態に限定されない。図１は、汚染部６が、表層３、上の不透水層２及び透水層１まで達している場合における浄化方法の断面模式図を示す。図２は、本発明の浄化方法の上面模式図である。図２において、図１と同じものには同一符号を付している。汚染部６の浄化のため、まず、図１に示すとおり、透水層１を通過して下の不透水層３まで達する溝４を掘削して形成する。溝４は、汚染部６を通る地下水の流れ方向（図１及び２の矢印）の下流に形成され、図２に示すとおり、溝４は、汚染部６からの流れを遮る方向（略直交方向）に形成される。つぎに、シリコンスラッジが充填された生分解性繊維の袋体５を配置する。図１に示すとおり、袋体５は、上の不透水層２まで達する程度配置する。溝４は最後に覆土される（図示せず）。これにより、図２に示すとおり、汚染部６を通る地下水の流れ遮る方向（略直交方向）に浄化壁７が形成され、汚染部６に由来する汚染物質が効率よく分解・浄化される。
【実施例】
【００２１】
シリコンスラッジを生分解性の袋体に充填して土壌中に配置する本発明の浄化方法と、袋体を使用せずに直接土壌と混合する浄化方法とで、浄化速度を比較した。
【００２２】
［汚染土壌］
ＴＣＥ（トリクロロエチレン）で汚染された土壌から採掘した土壌を用い、幅３ｍ×奥行５ｍ×深さ３ｍの実験用区画に最下層から粘土層、砂礫層、表土の地層構造を有する実験用汚染土壌を作製した。採掘した汚染土壌におけるＴＣＥ濃度は３０００ｐｐｍであり、マイクロアレイ法で確認したところ、汚染土壌にはＴＣＥを分解する嫌気性微生物が存在していた。実験用区画の幅方向の一端に注入井戸を形成し、実験用汚染土壌の砂礫層に地下水をポンプで注入し、粘土層上面から高さ５０ｃｍの水位で１日あたり約１ｍ移動するように調整した。地下水は、採掘した汚染土壌の下部に流れる地下水を使用した。
【００２３】
［シリコンスラッジ袋体］
シリコンスラッジを充填する袋体として、生分解性ポリ乳酸繊維を主成分とした土嚢袋（東レ社製）に半導体工場から排出されたシリコンスラッジを充填して（約２０ｋｇ／袋）シリコンスラッジ袋体を作製した。
【００２４】
［ＴＣＥの測定方法］
ＴＣＥの濃度測定は、ＪＩＳ規格Ｋ０１２５の５．１、５．２、５．３．１、５．４．１又は５．５に規定される方法に従った。
【００２５】
実施例として、実験用汚染土壌に幅０．５ｍ×奥行５ｍ×深さ２．５ｍの溝を掘削し、シリコンスラッジ袋体を５袋配置し、その後、掘削した土で覆土した。シリコンスラッジ袋体の埋設後のＴＣＥ濃度を上記の測定方法に従って浄化の経過を観察した。一方、比較例として、埋設したシリコンスラッジ袋体と等量のシリコンスラッジをそのまま実験用汚染土壌に混合してＴＣＥの浄化を試みた。実施例及び比較例の浄化結果を図３のグラフＡ及びＢにそれぞれ示す。グラフＡ及びＢの縦軸は、ＴＣＥの濃度（ｐｐｍ）を示す。
【００２６】
図３に示すとおり、実施例（Ａ）の場合は、初期段階の浄化速度が速く、日本の環境基準である検液１Ｌ当たり０．０３ｍｇ（０．３ｐｐｍ）まで１１０日間で浄化できた。一方、比較例（Ｂ）では、０．３ｐｐｍまで１４０日以上必要とした。よって、実施例は比較例よりも浄化速度に優れていた。また、この結果は、袋体を用いる実施例では、シリコンスラッジから発生する水素と汚染物質との接触効率が袋体を使用しない比較例よりも優れることを示唆した。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の浄化方法は、例えば、環境保全・環境修復の分野で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の浄化方法の一実施形態を示す断面模式図である。
【図２】図２は、本発明の浄化方法の一実施形態を示す上面模式図である。
【図３】図３は、本発明の浄化方法の実施例（Ａ）及び比較例（Ｂ）の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
１    透水層
２    不透水層
３    表層
４    溝
５    シリコンスラッジ袋体
６    汚染部
７    浄化壁
【図１】
2009279471.tif 000003
【図２】
2009279471.tif 000004
【図３】
2009279471.tif 000005