(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染物質の浄化促進成分としての圧搾空気を発生させるためのエアコンプレッサと空気以外の上記浄化促進成分を収納するための収納タンクとを備えた浄化促進成分供給設備、から供給される浄化促進成分を、
前記圧搾空気が供給管を介して導入されるタンクと、該タンク内の圧力が所定圧以上になると瞬時に開弁して圧搾空気を排出するとともに、この排出によって該タンク内圧力が低下すると瞬時に閉弁して、圧搾空気を間欠的に吐出する間欠バルブと、を有し、その吐出側に前記収納タンクが開閉バルブを介して接続されている間欠注入装置、を用いて、地下水中に挿入される注入井に間欠的に注入することにより、
浄化促進成分を地下水中にパルス状にして間欠的に吹き込むことを特徴とする汚染地下水の浄化方法。
【請求項２】
地下水中に挿入される注入井と、
汚染物質の浄化促進成分としての圧搾空気を発生させるためのエアコンプレッサと空気以外の上記浄化促進成分を収納するための収納タンクとを備え、これらの浄化促進成分を供給するための浄化促進成分供給設備と、
この浄化促進成分供給設備から供給される浄化促進成分を上記注入井に間欠的に供給するための間欠注入装置であって、前記圧搾空気が供給管を介して導入されるタンクと、該タンク内の圧力が所定圧以上になると瞬時に開弁して圧搾空気を排出するとともに、この排出によって該タンク内圧力が低下すると瞬時に閉弁して、圧搾空気を間欠的に上記注入井に吐出する間欠バルブと、を有し、該間欠注入装置の吐出側に前記収納タンクが開閉バルブを介して接続されている間欠注入装置と、
を備えたことを特徴とする汚染地下水の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚染地下水の浄化方法およびその浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
汚染された地下水の浄化には様々な方法があるが、それらは汚染している物質によって大きく異なり、また、地下水を汲み上げて処理する場合と、地下原位置で処理を行う場合とによっても異なる。例えば、汚染物質が有機塩素系化合物であった場合には、汲み上げて処理する方法が多く用いられるが、これには曝気処理法や凝集沈殿法、生物処理法などがある。更には、近年では原位置処理法が提案され、これには原位置曝気であるエアースパージング法、微生物による浄化方法であるバイオレメディエーション、鉄粉などを用いる透水浄化壁法などがある。  これらのうちで、バイオレメディエーション法では、例えば特開平１１−５７７７６号公報に開示されたものがある。これは微生物を用いた浄化方法（バイオレメディエーション）を適用したもので、地下水中や地盤中に棲息している土着の分解微生物を活性化して地下水を浄化しようとするものである。このバイオレメディエーションでは分解微生物の活性化、つまり地下水の浄化を促進するためにメタンなどの栄養源や酸素を浄化促進成分として地下水に添加する方法が用いられる。
【０００３】
ところで、浄化促進成分としては汚染物質よってそれに応じた栄養源が様々発見されつつあるが、この栄養源以外にも他の浄化促進成分が考えられる。例えば、汚染物質が揮発性物質である場合は気化を促進するための空気や加熱水が浄化促進成分となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の汚染地下水の浄化方法では、原位置浄化する場合に耐水層に差し込まれた注入井から空気や栄養源などの浄化促進成分を地下水中に注入するが、この注入は地下水圧よりも高い圧力で連続して行うものであるためその到達距離は短く、注入井の１基当たりの浄化可能範囲は決して広いとはいえない。このため、上記到達距離よりも広い所望の領域の汚染地下水を浄化するためには、浄化促進成分の自然流動による拡散に頼らねばならず、時間を要するとともに、その間のランニングコストが多くかかってしまい、浄化能力を高めるためには多くの注入井を設置する必要があって、浄化装置が大幅にコストアップしてしまう。
【０００５】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、浄化促進成分を超高圧で短い間隔のパルス状にして間欠的に地下水中に注入して爆発的に吹き込むことにより、該浄化促進成分をより遠くに到達させて浄化範囲の拡大を図り、もって地下水の浄化能力を大幅に向上させ得る汚染地下水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下水の浄化方法は、汚染物質の浄化促進成分としての圧搾空気を発生させるためのエアコンプレッサと空気以外の上記浄化促進成分を収納するための収納タンクとを備えた浄化促進成分供給設備、から供給される浄化促進成分を、前記圧搾空気が供給管を介して導入されるタンクと、該タンク内の圧力が所定圧以上になると瞬時に開弁して圧搾空気を排出するとともに、この排出によって該タンク内圧力が低下すると瞬時に閉弁して、圧搾空気を間欠的に吐出する間欠バルブと、を有し、その吐出側に前記収納タンクが開閉バルブを介して接続されている間欠注入装置、を用いて、地下水中に挿入される注入井に間欠的に注入することにより、浄化促進成分を地下水中にパルス状にして間欠的に吹き込むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の汚染地下水の浄化装置は、地下水中に挿入される注入井と、汚染物質の浄化促進成分としての圧搾空気を発生させるためのエアコンプレッサと空気以外の上記浄化促進成分を収納するための収納タンクとを備え、これらの浄化促進成分を供給するための浄化促進成分供給設備と、この浄化促進成分供給設備から供給される浄化促進成分を上記注入井に間欠的に供給するための間欠注入装置であって、前記圧搾空気が供給管を介して導入されるタンクと、該タンク内の圧力が所定圧以上になると瞬時に開弁して圧搾空気を排出するとともに、この排出によって該タンク内圧力が低下すると瞬時に閉弁して、圧搾空気を間欠的に上記注入井に吐出する間欠バルブと、を有し、該間欠注入装置の吐出側に前記収納タンクが開閉バルブを介して接続されている間欠注入装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
【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および図２は本発明の汚染地下水の浄化方法の一実施形態を示し、図１は浄化方法に用いられる浄化装置の全体構成を概略的に示す断面図、図２は要部の詳細図である。
【００１１】
本発明の汚染地下水の浄化方法の基本とするところは、地下水１２中に汚染物質の浄化促進成分を超高圧で短時間の間隔でパルス状にして間欠的に吹き込むことにある。
【００１２】
即ち、本発明の汚染地下水の浄化方法は図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、地下水１２中に挿入される注入井１４と、汚染物質の浄化促進成分を供給する浄化促進成分供給設備１６と、この浄化促進成分供給設備１６から供給される浄化促進成分を上記注入井１４に超高圧で間欠的に供給する高圧間欠注入装置１８と、を備えて構成される。
【００１３】
上記地下水１２は、地盤Ｇ中に形成される不透水層（または難透水層）１００の上側に溜まって所定の深さをもった帯水層１０２を形成し、該帯水層１０２内で地下水１２は一定方向（図中左方）の流れＳが生じている。
【００１４】
上記注入井１４は適宜長さのパイプで形成され、地面に鉛直に打ち込まれてその下端部を帯水層１０２中に到達させるとともに、上端部を地表に突出した状態で残しておく。
【００１５】
上記浄化促進成分供給設備１６は、地下水１２中の汚染物質の浄化を促進するための成分を供給する装置で、この浄化促進成分は浄化しようとする汚染物質によって各種異なる。例えば、該浄化促進成分としては分解微生物Ｍがあり、また、地下水１２や土壌に土着の分解微生物Ｍを利用する場合は、この微生物Ｍを増殖するに適した栄養塩類などの栄養源や酸素（過酸化水素、オゾンを含む）があり、更には揮発性の汚染物質では気化を促進するための空気などがある。
【００１６】
上記栄養源としては、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なる栄養塩類や、この分解微生物Ｍを活性化するに適した成分がある。また、分解微生物Ｍとしては汚染物質がＴＣＥ（トリクロロエチレン）である場合は、このＴＣＥ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Ｍ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に限ることなく地下水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Ｍに適した栄養源が用いられることはいうまでもない。
【００１７】
上記高圧間欠注入装置１８は、図２に示すように上記注入井１４の上端に接続され、エアコンプレッサ２０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２２を介して導入される。該高圧間欠注入装置１８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注入井１４に吐出するとともに、この吐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。
【００１８】
従って、エアコンプレッサ２６から圧搾空気が供給される間は、高圧間欠注入装置１８はタンク内の高圧空気を極短い時間間隔のパルス状にして間欠的（例えば、1/30〜1/5HZの周期）に吐出し続け、この高圧間欠空気は上記注入井１４に供給される。すると、この超高圧の空気は注入井１４の下端部から所定の間欠タイミングをもって瞬間的（爆発的）に地下水１２中に吹き込まれ、このときの吹出しエネルギーは著しく大きなものとなる。
【００１９】
ところで、本実施形態では上記浄化促進成分供給設備１６は、図２に示すように上記エアコンプレッサ２０と、上記高圧間欠注入装置１８の吐出側に開閉バルブ２４を介して接続される収納タンク２６とで構成される。即ち、上述したようにエアコンプレッサ２０の圧搾空気が高圧間欠注入装置１８を介して地下水１２中に爆発的に吹き込まれるが、この酸素を含む圧搾空気自体が汚染物質の浄化促進成分となり得る。また、栄養源（例えば、メタン）、分解微生物、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）、オゾン（Ｏ3）などの空気以外の浄化促進成分は上記収納タンク２６に収納される。そして、空気以外の浄化促進成分を必要とする場合は、開閉バルブ２４を開弁して該浄化促進成分を高圧供給管２２に供給し、エアコンプレッサ２０の圧搾空気とともに高圧間欠注入装置１８を介して注入井１４から地下水１２中に爆発的に注入するようになっている。
【００２０】
従って、本実施形態の汚染地下水の浄化方法では、上記浄化装置１０のエアコンプレッサ２０を駆動して圧搾空気を高圧間欠注入装置１８の吐出側に供給することにより、圧搾空気は注入井１４から地下水１２中に所定の間欠タイミングをもって爆発的に吹き込まれる。このとき、収納タンク２６の開閉バルブ２４を開弁しておくことにより、収納タンク２６内の浄化促進成分は圧搾空気とともに地下水１２中に注入される。すると、該注入井１４から地下水１２中に注入された圧搾空気またはこの圧搾空気と浄化促進成分は、注入井１４から爆発的に吹き込まれる圧搾空気とともに細かい泡の状態で周囲に拡散し、より遠くかつより広範囲に到達されることになる。
【００２１】
従って、このように浄化促進成分が爆発的に吹き込まれるため、各種の汚染物質に対して以下に示すように優れた浄化機能を発揮する。
▲１▼地下水中の気相部分が多くなって、地下水１２中に溶けている揮発性物質は気化し易くなって気化が促進され、これがガス状となって地下水１２から分離される。
▲２▼間欠的かつ爆発的に圧搾空気が吹き込まれることにより、周囲の土粒子を掻き乱し、塊状のものは破砕して、土壌中に浸透している汚染物質に浄化促進成分を行き渡らせることができる。
▲３▼酸素を含んだ多くの空気や栄養源、分解微生物を広い範囲まで行き渡らせることができるので、注入井１４の１基当たりの微生物による浄化領域を拡大することができる。
▲４▼気泡が土粒子に強い衝撃を与えつつ接触するので、その際の土粒子同士、土粒子と気泡の衝撃で土粒子に吸着している汚染物質（例えば油分）を剥離して、気泡とともに浮遊させることができる。
このため、注入井１４の１基当たりの浄化領域を拡大することができるため、地下水１２の浄化能力が大幅に向上し、少ない数の注入井１４で効率良く、かつより短い期間で原位置において浄化処理が可能となり、処理に要するコストが少なくて済む。
【００２２】
ところで、前記▲１▼では気化によりガスが発生し、また、▲４▼では分離された油分等が浮遊されるが、これらガスおよび油分の不純物は別に回収井を設けて回収することにより、地下水１２から不純物を除去することができる。また、この不純物の回収時に地下水１２も同時に回収する場合は、地上部で不純物を除去した後に浄化した地下水１２を帯水層１０２に還元することにより、回収したことによる地下水圧の低下を無くして地盤沈下を防止することができる。
【００２３】
図３は上述した注入井１４と回収井３０の効果的な配置例を示し、隣接される注入井１４の下端部を交互に帯水層１０２の上下２段位置に配置するとともに、それぞれの注入井１４に対応して配置される回収井３０の下端部をほぼ同レベルとなるように配置してある。つまり、上流側の注入井１４が下層位置である場合は回収井３０を同様に下層位置とし、注入井１４が上層位置である場合は回収井３０を同様に上層位置としてある。また、同図中には注入井１４の下端部にそれぞれ同心円部分が示されるが、これは超高圧の空気が間欠的に吹き込まれた際に発生するショックウエーブを示している。また、回収井３０は回収管３２を介して吸引ポンプ３４に接続され、この吸引ポンプ３２で吸引することにより回収井３０から不純物、例えばガスや油分等が回収され、この不純物は図外の処理設備で適正に処理される。
【００２４】
従って、この実施形態では帯水層１０２の深さが深い場合に、上，下位置に交互に配置された注入井１４によって地下水１２全体に亘って浄化促進成分を供給することができ、浄化機能の更なる向上を図ることができるとともに、回収井３０によって地下水１２中の不純物を回収することができる。勿論、注入井１４および回収井３０は２段位置に限ることなく、３段以上にできることはいうまでもない。
【００２５】
【発明の効果】
従って、地下水の浄化能力が大幅に向上されて短時間での浄化を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浄化方法に用いられる浄化装置の一実施形態を概略的に示す全体構成の断面図である。
【図２】本発明の浄化装置の一実施形態の浄化促進成分供給設備を概略的に示す構成図である。
【図３】本発明の浄化方法の注入井と回収井の他の配置例を示す模式図である。
【符号の説明】
１０  浄化装置
１２  地下水
１４  注入井
１６  浄化促進成分供給設備
１８  高圧間欠注入装置
１０２  帯水層
【図１】
0003823640.tif 000002
【図２】
0003823640.tif 000003
【図３】
0003823640.tif 000004