(57)【要約】【課題】注入する酸化剤の有効利用を行うと共に、高濃度汚染土壌と低濃度汚染土壌を同時に効率良く浄化することが可能な土壌浄化方法および装置を提供する。【解決手段】有機化合物により汚染された土壌の土壌浄化方法であって、化学分解処理と生物分解処理を併用し、化学分解処理で発生した余剰酸素を生物分解処理の酸素源として用いることを特徴とする土壌浄化方法である。化学分解処理は高濃度汚染土壌で行い、生物分解処理は低濃度汚染土壌で行うことが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物により汚染された土壌の土壌浄化方法であって、
化学分解処理と生物分解処理を併用し、前記化学分解処理で発生した余剰酸素を前記生物分解処理の酸素源として用いることを特徴とする土壌浄化方法。
【請求項２】
高濃度汚染土壌に対して前記化学分解処理を行い、低濃度汚染土壌に対して前記生物分解処理を行うことを特徴とする請求項１記載の土壌浄化方法。
【請求項３】
前記化学分解処理は、酸化分解を促進するための酸化剤を地中に設置した高濃度部薬剤注入井戸から汚染部へ注入することにより行い、前記生物分解処理は、酸素源、窒素源およびりん源を、低濃度部薬剤注入井戸から汚染部に注入することにより、低濃度汚染土壌の好気性微生物による好気分解を促進させることを特徴とする請求項１または２記載の土壌浄化方法。
【請求項４】
前記化学分解処理において発生した余剰酸素を、高濃度部地下水吸引井戸から吸引することを特徴とする請求項１から３いずれか記載の土壌浄化方法。
【請求項５】
前記余剰酸素の量に応じて、酸素源または水を前記低濃度部薬剤注入井戸に供給し、前記低濃度部汚染土壌中の酸素量を制御することを特徴とする請求項２から４いずれか記載の土壌浄化方法。
【請求項６】
前記高濃度汚染土壌から吸引した前記余剰酸素と、前記生物分解処理に用いる窒素源およびりん源と、を混合した後、前記低濃度汚染土壌に注入することを特徴とする請求項２から４いずれか記載の土壌浄化方法。
【請求項７】
前記余剰酸素の濃度を前記低濃度汚染土壌に注入する前に調整することを特徴とする請求項６記載の土壌浄化方法。
【請求項８】
高濃度汚染土壌域と低濃度汚染土壌域を同時に処理する土壌浄化装置において、
前記高濃度汚染土壌域には、酸化剤を注入する複数の高濃度部薬剤注入井戸と、余剰酸素を吸引する複数の高濃度部地下水吸引井戸を備え、
前記低濃度汚染土壌域には、前記余剰酸素を地下水に吹き込む低濃度部薬剤注入井戸を備え、
前記高濃度汚染土壌域での前記余剰酸素を前記低濃度汚染土壌域に供給する余剰酸素供給ラインを備えることを特徴とする土壌浄化装置。
【請求項９】
前記余剰酸素供給ラインには、前記余剰酸素の酸素量に応じて、前記低濃度汚染土壌内に注入する酸素源または水を調節する制御部を備えることを特徴とする請求項８記載の土壌浄化装置。
【請求項１０】
前記高濃度部地下水吸引井戸は気相吸引用ストレーナーを備えることを特徴とする請求項８または９記載の土壌浄化装置。
【請求項１１】
前記余剰酸素と、栄養塩と、を混合する生物分解処理用薬品槽を備えることを特徴とする請求項８から１０いずれか記載の土壌浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌浄化方法および装置に係り、特に、汚染土壌に対して、高濃度汚染土壌へは化学分解処理、低濃度汚染土壌へは生物分解処理を実施する浄化方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下水を含有する帯水層の一部が汚染物質により汚染された汚染土壌を浄化する方法として、酸化剤を用いて汚染物質を酸化分解する化学分解処理と、土壌中に存在する微生物の代謝を利用して汚染物質を分解する生物分解処理が、従来から行われている。これらは共に、地表から汚染土壌までの井戸を設け、酸化分解に必要な過酸化水素等の酸化剤、生物分解に必要な酸素原、無機栄養塩を直接汚染土壌に注入することにより、各処理機構を用いて分解処理するものである。上記のような原位置処理方法は汚染土壌の掘り返し等の工事を伴わない為、汚染地盤の上に建物等構造物が存在するケースにおいても実施可能であり、また、処理コストも安価である。
【０００３】
このような汚染土壌浄化方法として、特許文献１には、化学分解処理法として、酸化剤を利用して原位置で分解を行った後、対象となる地下水をくみ上げ、汚染物質と未利用酸化剤を活性炭にて吸着除去する方法が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、生物分解処理方法として、地中へ窒素源、りん源を注入する方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００５−３４８０６号公報
【特許文献２】特開２００５−２７９３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の化学分解処理方法では、高濃度汚染土壌の処理を行う為に、対象土壌に対して、酸化水素等の酸化剤を大量に注入している。そして、汚染物質との未反応成分は地下水の余剰溶存酸素、もしくは余剰酸素ガスとなり浄化に利用されていなかった。また、この高濃度汚染土壌では酸化力の強い薬剤の添加により、生物反応が行われていなかった。したがって、化学分解処理を行うにあたって、注入した酸化剤の利用率が低いという問題があった。例えば、特許文献１に記載されている土壌処理方法では、土壌の浄化は完了するが、未利用の酸化剤も同時に除去されてしまうため、酸化剤の充分な有効利用がなされていなかった。また、特許文献２に記載されている浄化方法は、酸素源を別途、汚染土壌域に供給する必要があり、コストがかかるという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、注入する酸化剤の有効利用を行うと共に、高濃度汚染土壌と低濃度汚染土壌を同時に効率良く浄化することが可能な土壌浄化方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１は、前記目的を達成するために、有機化合物により汚染された土壌の土壌浄化方法であって、化学分解処理と生物分解処理を併用し、化学分解処理で発生した余剰酸素を生物分解処理の酸素源として用いることを特徴とする土壌浄化方法を提供する。
【０００８】
請求項１によれば、化学分解処理で発生した余剰酸素を生物分解処理の酸素源として用いることにより、酸化剤の有効利用を行うことができる。また、生物分解処理の酸素源として、別途供給する酸素源の量を減らす、または供給する必要がないため、コストを削減することができる。
【０００９】
請求項２は請求項１において、高濃度汚染土壌に対して前記化学分解処理を行い、低濃度汚染土壌に対して前記生物分解処理を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項２によれば、汚染の濃度が高く、生物分解処理を行うことができない高濃度汚染土壌については化学分解処理を行い、低濃度汚染土壌については、コストの低い生物分解処理により土壌浄化を行っている。したがって、汚染の濃度に適した処理方法により、土壌浄化を行っているため、効率の良い、コストを下げた浄化方法を提供することができる。
【００１１】
請求項３は請求項１または２において、前記化学分解処理は、酸化分解を促進するための酸化剤を地中に設置した高濃度部薬剤注入井戸から汚染部へ注入することにより行い、前記生物分解処理は、酸素源、窒素源およびりん源を、低濃度部薬剤注入井戸から汚染部に注入することにより、低濃度汚染土壌の好気性微生物による好気分解を促進させることを特徴とする。
【００１２】
請求項３によれば、化学分解処理および生物分解処理ともに、高濃度部薬剤注入井戸および低濃度部薬剤注入井戸から、酸化剤および、酸素源、窒素源およびりん源を注入しているため、掘削を伴わず、地表から上記薬剤を注入することで、土壌浄化を行うことができる。
【００１３】
請求項４は請求項１から３いずれかにおいて前記化学分解処理において発生した余剰酸素を、高濃度部地下水吸引井戸から吸引することを特徴とする。
【００１４】
請求項４によれば、化学分解処理で発生した余剰酸素を高濃度部地下水吸引井戸から吸引しているため、地表から高濃度汚染土壌内の余剰酸素である溶存酸素を含む地下水、および酸素ガスを吸引し、低濃度汚染土壌に注入することができる。
【００１５】
請求項５は請求項２から４いずれかにおいて、前記余剰酸素の量に応じて、酸素源または水を前記低濃度部薬剤注入井戸に供給し、前記低濃度部汚染土壌中の酸素量を制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項５によれば、余剰酸素の量に応じて、低濃度汚染土壌内に酸素源または水を供給することができるので、低濃度汚染土壌内の酸素濃度を一定に保つことができる。
【００１７】
請求項６は請求項２から４いずれかにおいて、前記高濃度汚染土壌から吸引した前記余剰酸素と、前記生物分解処理に用いる窒素源およびりん源と、を混合した後、前記低濃度汚染土壌に注入することを特徴とする。
【００１８】
請求項６によれば、低濃度汚染土壌に注入する前に、酸素源、窒素源およびりん源を混合しているため、充分に混合された薬剤を供給することができ、生物分解処理の効率を高めることができる。
【００１９】
請求項７は請求項６において、前記余剰酸素の濃度を前記低濃度汚染土壌に注入する前に調整することを特徴とする。
【００２０】
請求項７によれば、低濃度汚染土壌に注入する酸素濃度を、注入する前に所望の濃度に調整することができるので、安定して生物分解処理を行うことができる。
【００２１】
本発明の請求項８は、前記目的を達成するために、高濃度汚染土壌域と低濃度汚染土壌域を同時に処理する土壌浄化装置において、前記高濃度汚染土壌域には、酸化剤を注入する複数の高濃度部薬剤注入井戸と、余剰酸素を吸引する複数の高濃度部地下水吸引井戸を備え、前記低濃度汚染土壌域には、前記余剰酸素を地下水に吹き込む低濃度部薬剤注入井戸を備え、前記高濃度汚染土壌域での前記余剰酸素を前記低濃度汚染土壌域に供給する余剰酸素供給ラインを備えることを特徴とする土壌浄化装置を提供する。
【００２２】
請求項８によれば、化学分解処理で発生した余剰酸素を生物分解処理の酸素源として用いることにより、酸化剤の有効利用を行うことができる。また、生物分解処理の酸素源として、別途供給する酸素源の量を減らす、または供給する必要がないため、コストを削減することができる。
【００２３】
請求項９は請求項８において、前記余剰酸素供給ラインには、前記余剰酸素の酸素量に応じて、前記低濃度汚染土壌域に供給する酸素濃度を調節する制御部を備えることを特徴とする。
【００２４】
請求項９によれば、余剰酸素の酸素量に応じて、低濃度汚染土壌内に注入する酸素源または水を注入することができるので、低濃度汚染土壌内の酸素濃度を一定に保つことができる。
【００２５】
請求項１０は請求項８または９において、前記高濃度部地下水吸引井戸は気相吸引用ストレーナーを備えることを特徴とする。
【００２６】
請求項１０によれば、高濃度部地下水吸引井戸には、気相吸引用ストレーナーを備えるため、高濃度汚染土壌で発生した余剰の酸素ガスを、ストレーナーを通過させることにより、不純物の少ない酸素ガスとして、低濃度汚染土壌に注入することができる。
【００２７】
請求項１１は請求項８から１０いずれかにおいて、前記余剰酸素と、栄養塩と、を混合する生物分解処理用薬品槽を備えることを特徴とする。
【００２８】
請求項１１によれば、高濃度汚染土壌で発生した余剰の酸素ガスを生物分解処理用薬品槽に供給し、栄養塩と混合した後、低濃度汚染土壌に注入している。したがって、生物分解処理薬品槽において、低濃度汚染土壌に注入する薬剤を一度に注入することができる。また、槽内の酸素濃度を測定し、濃度を調節することができるので、常に一定の濃度で、酸素源を注入することができ、安定して土壌の清浄化を行うことができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、高濃度汚染土壌では酸化剤添加による化学分解処理を行い、化学分解処理により発生する酸化剤由来の余剰酸素を回収する。そして、この回収した余剰酸素を低濃度汚染土壌の酸素源として利用している。したがって、高濃度汚染土壌に添加する酸化剤を有効利用することができ、高濃度汚染土壌と低濃度汚染土壌を同時に浄化することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付図面により本発明の土壌浄化方法および装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００３１】
≪第一実施形態≫
図１は、本発明の第一実施形態に係る土壌浄化装置１０の構成を模式的に示した図である。図１に示すように、土壌浄化装置１０は、高濃度汚染土壌３と低濃度汚染土壌４とを別々に浄化を行う。
【００３２】
本発明において浄化対象とする物質は、化学物質に汚染された土壌および地下水であり、汚染物質としては、主にｃｉｓ−１，２−ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の有機ハロゲン化合物を対象としているが、このような揮発性の有機化合物以外にも油、ダイオキシン類、芳香族化合物等による汚染はもとより、原位置で酸化剤を注入して汚染物質の酸化および分解を行う種々の土壌および地下水の浄化処理に対して適用が可能である。
【００３３】
高濃度汚染土壌３には地表１から高濃度部薬剤注入井戸１６を設置し、化学分解処理用薬品槽１２から注入ポンプ１４により、高濃度部薬剤注入井戸１６内へ高濃度汚染土壌３の酸化分解を促す薬品が注入される。また、高濃度部地下水吸引井戸１８から吸引ポンプ２０により、井戸内の酸素を含有する空気および地下水を吸引する。そして、低濃度汚染土壌４に設置された低濃度部薬剤注入井戸２２内に、空気を吹き込む。同時に、低濃度部薬剤注入井戸２２に、生物分解処理薬品槽２４から注入ポンプ２６により、微生物の好気性分解を促進するための薬品を注入する。
【００３４】
また、土壌浄化装置１０は、低濃度汚染土壌４に注入される酸素濃度を制御するための制御部を備える。制御部は、吸引ポンプ２０の後に、酸素濃度計６２を設け、高濃度汚染土壌３から吸引した余剰酸素を含有する空気または地下水の溶存酸素濃度を測定する。そして、求めた測定値により、酸化剤薬品槽６４または水槽６６から薬品を調節することにより、酸素濃度を所望の濃度とすることができる。
【００３５】
図２は、高濃度部薬剤注入井戸１６の構成を模式的に示した図である。高濃度部薬剤注入井戸１６は地表１面から高濃度汚染土壌３付近まで設置する。高濃度部薬剤注入井戸１６上部の地表には、上蓋２８が備えられており、高濃度部薬剤注入井戸１６内部を密閉することができる構造となっている。これにより、供給した酸化剤を高濃度汚染土壌３において、効率よく用いることができる。そして、この上蓋２８には、注入ポンプ１４から酸化剤を高濃度部薬剤注入井戸１６内に注入する薬剤注入口３０を備える。
【００３６】
注入ポンプ１４により高濃度部薬剤注入井戸１６内に注入する薬剤としては、酸化力が強い薬剤が好ましく、例えば過マンガン酸塩、過硫酸塩（ペルオキソ二硫酸塩）、過酸化水素などを挙げることができ、特に過酸化水素が好ましい。過酸化水素は自己分解によりヒドロキシラジカルを生成し、このラジカルにより有機汚染物質を酸化分解することができる。
【００３７】
一方で未反応のヒドロキシラジカルは酸素となり、地下水へ溶ける。もしくは酸素ガスとなって揮発する。これらの酸素含有地下水および酸素ガスは、以下に示す高濃度部地下水吸引井戸１８から吸引される。
【００３８】
次に高濃度部地下水吸引井戸１８について説明する。図３は、高濃度部地下水吸引井戸１８の構成を模式的に示した図である。高濃度部地下水吸引井戸１８についても高濃度部薬剤注入井戸１６と同様に、地表１面から高濃度汚染土壌３付近まで設置する。高濃度部薬剤注入井戸１６と高濃度部地下水吸引井戸１８との距離は特に限定されないが、離れていると余剰酸素が土壌中に吸収され、高濃度部地下水吸引井戸１８から吸収される酸素量が減るため好ましくない。逆に距離を近くすると、高濃度部薬剤注入井戸１６および高濃度部地下水吸引井戸１８を設置する本数が多くなるのでコストがかかり、好ましくない。好ましくは、１ｍ〜５ｍの距離が好ましく、より好ましくは１ｍ〜２ｍである。
【００３９】
高濃度部地下水吸引井戸１８は、酸素含有地下水を吸引する液相吸引ノズル３２および余剰の酸素を含む酸素ガスを吸引する気相吸引ノズル３４を備える。また、液相吸引ノズル３２には液相吸引ポンプ３６を備え、気相吸引ノズル３４には気相吸引ポンプ３８が備えられており、高濃度部地下水吸引井戸１８から吸引された酸素が、低濃度部薬剤注入井戸２２から低濃度汚染土壌４に供給され、低濃度汚染部領域４内にて、生物分解処理により、土壌浄化を行う。また、高濃度部地下水吸引井戸１８は、液相吸引ノズル３２、気相吸引ノズル３４のそれぞれに、液相用ストレーナー４０、気相用ストレーナー４２を備えることが好ましい。ストレーナーを設けることにより、不純物の少ない地下水及びガスを低濃度汚染土壌４に供給することができる。また、土壌ガス中には二酸化炭素が含まれるが、これは、吸着剤を利用することで除去することが可能である。したがって、吸着剤を用いることが好ましい。
【００４０】
なお、気相用ストレーナー４２を用いて、酸素ガスの吸引を行う場合は、吸引圧を大きくして引くことも可能である。しかし、ストレーナーを用いない場合は、大きい吸引圧で、吸引を行うと不純物を吸収する可能性があるので、井戸内の内圧に応じてポンプを稼動させるように制御することが好ましい。
【００４１】
次に低濃度部薬剤注入井戸２２について説明する。図４は、低濃度部薬剤注入井戸２２の構成を模式的に示した図である。図４に示すように、低濃度部薬剤注入井戸２２も高濃度部と同様に、地表１から低濃度汚染土壌４まで井戸を設置する。低濃度部薬剤注入井戸２２の上端の地表１には、上蓋４４が設けられ、低濃度部薬剤注入井戸２２内を密閉することが可能となっている。上蓋４４は、生物分解を促進させる為に、窒素源やりん源を注入するための、薬剤注入口４６と高濃度部地下水吸引井戸１８から吸引した酸素ガスを含む空気を井戸内へ吹き込むガス吹き込みノズル４８、酸素含有地下水を井戸内へ吹き込む地下水吹き込みノズル５０を備える。ガス吹き込みノズル４８および地下水吹き込みノズル５０の先端は、低濃度汚染土壌４の地下水内になるように設けられていることが好ましい。酸素ガスを地下水内からバブリングしながら供給することにより、効率よく好気性微生物の好気分解を促進させることができる。また、酸素含有地下水を地下水吹き込みノズル５０から供給する場合も、ブロワー（図示せず）を用いて、気体と一緒に供給することが好ましい。気体と一緒に供給することにより、バブリングを行うことができ、酸素ガスを供給した場合と同様に、効率よく分解を促進させることができる。また、薬剤注入口４６の先端は、地下水面以下とする必要はなく、水面より上部に設けることで、充分である。
【００４２】
また、低濃度部薬剤注入井戸２２には、低濃度汚染土壌４付近に薬剤を注入するための、ストレーナー５２が設置されている。
【００４３】
薬剤の流出は、地下水面に対して、水頭差を与えることで、周囲へ薬剤を流している。そのため、それぞれの注入井戸１６、２２の液面は、地下水面より高くなるように各注入ポンプ１４、２６を制御することが好ましい。それぞれの注入井戸１６、２２の液面を地下水面より高くすることにより、井戸１６、２２内に注入された薬剤は地下水面との水頭差により汚染土壌３、４へ流れることになる。また、地下水の液面と注入ポンプの制御は、井戸内にレベルセンサー（図示せず）を設置し、常に一定の高さを保つように、注入ポンプを稼動させることが好ましい。これにより、常に、井戸内の液面を、地下水の液面より高くすることができるため、注入井戸１６、２２に供給された薬剤または酸素源等を汚染土壌３、４に供給することができる。
【００４４】
また、本発明においては、高濃度汚染土壌で発生した余剰酸素を低濃度汚染土壌の生物分解処理の酸素源として用いている。したがって、従来のように、化学分解処理での酸化剤などを有効利用することができ、かつ、生物分解処理のための酸素源の供給量を減らすことができるので、土壌浄化にかかるコストを下げることができる。したがって、高濃度汚染土壌では、化学分解処理を行い、生物分解処理できる低濃度まで分解された後は、生物分解処理により浄化を行っていた。しかし、本発明においては、高濃度汚染土壌で発生した余剰酸素を用いて、生物分解処理を行っているので、高濃度汚染土壌に供給する酸化剤を有効に利用することができる。そのため、低濃度汚染土壌に供給する酸化剤の量を減らす、または供給しなくてすむため、コストを下げることができ、高濃度汚染土壌については、浄化されるまで化学分解処理を行うことが可能である。
【００４５】
なお、本発明において、高濃度汚染土壌とは生物分解処理を行いづらい濃度の部分であり、具体的には、総石油性炭化水素量（TPH）が２０００ｍｇ／ｌ以上の濃度の領域をいい、低濃度汚染土壌とは、生物分解することが可能で、ＴＰＨが２０００ｍｇ／ｌ未満の濃度の領域をいう。
【００４６】
≪第二実施形態≫
図５は、本発明の第二実施形態に係る土壌浄化装置１００の構成を模式的に示した図である。図５の土壌浄化装置１００は、高濃度汚染土壌３から吸引された酸素含有地下水および酸素ガスを、生物分解処理薬品槽２４に供給し、窒素源および／またはりん源と混合し、低濃度部薬剤注入井戸２２に供給する点が第一実施形態と異なっている。
【００４７】
第二実施形態によれば、高濃度汚染土壌３から吸引された余剰酸素を含む酸素含有地下水および、酸素ガスを生物分解処理薬品槽２４で、混合することにより、低濃度汚染土壌４に一定の濃度で供給することができるので、安定して土壌浄化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第一実施形態に係る土壌浄化装置の構成を示す模式図である。
【図２】高濃度部薬剤注入井戸の構成を示す模式図である。
【図３】高濃度部地下水吸引井戸の構成を示す模式図である。
【図４】低濃度部薬剤注入井戸の構成を示す模式図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る土壌浄化装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…地表、３…高濃度汚染土壌、４…低濃度汚染土壌、１０、１００…土壌浄化装置、１２…化学分解処理用薬品槽、１４、２６…注入ポンプ、１６…高濃度部薬剤注入井戸、１８…高濃度部地下水吸引井戸、２０…吸引ポンプ、２２…低濃度部薬剤注入井戸、２４…生物分解処理薬品槽、２８、４４…上蓋、３０…薬剤注入口、３２…液相吸引ノズル、３４…気相吸引ノズル、３６…液相吸引ポンプ、３８…気相吸引ポンプ、４０…液相用ストレーナー、４２…気相用ストレーナー、４６…薬剤注入口、４８…ガス吹き込みノズル、５０…地下水吹き込みノズル、５２…ストレーナー、６２…酸素濃度計、６４…酸化剤薬品槽、６６…水槽
【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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