(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアコンプレッサで発生される超高圧の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排出する間欠バルブと、を備える高圧間欠空気注入装置、
により帯水層に位置する注入井に供給される超高圧の圧搾空気を、該注入井から短時間の間隔でパルス状にして間欠的に地下水中に注入することにより地下水中に溶出した揮発性物質を気化促進する揮発性物質の気化工程と、
該帯水層の上方地盤層に位置するガス吸引井から該上方地盤層に浸透しているガス及び地下水のうちのガスのみを吸引するガス吸引工程と、
この吸引したガスを導入して、油水分離して処理するガス処理工程と、
を備えたことを特徴とする揮発性物質による汚染地下水の浄化方法。
【請求項２】
帯水層に挿入される注入井と、この注入井に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供給する高圧間欠空気注入装置と、上記帯水層の上方地盤層に挿入されて該上方地盤中に浸透しているガスを吸引するガス吸引井と、該ガス吸引井で吸引したガスを導入して処理するガス処理設備と、を有する揮発性物質による汚染地下水の浄化装置であって、
前記高圧間欠空気注入装置は、エアコンプレッサで発生される超高圧の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排出する間欠バルブと、を備え、
前記ガス吸引井は、ガス及び地下水のうちのガスのみを回収し、
前記ガス処理設備は、前記ガス吸引井で吸引したガスを導入して油水分離することを特徴とする揮発性物質によ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、揮発性物質による汚染地下水の浄化方法およびその浄化装置に関し、特に注入井から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瞬時に地下水中に吹き込むことにより揮発性物質の気化を促進するようにした揮発性物質による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】
近年では地下水の汚染浄化が問題となっているが、この汚染物質には多くの種類があり、かつ、その汚染物質によって浄化方法は異なり、多くの装置が提案されている。該汚染物質としては揮発性物質もその１つにあげられ、この揮発性物質の除去方法としては汚染地下水を汲み上げて浄化する揚水処理方式、および地下水中に空気を圧入して原位置で曝気処理を行う空気圧入方式などが知られている。
【０００３】
ところが、上記揚水処理方式は汚染物質の溶出に依存するものであるため、浄化に非常に長い時間を要し、その間のランニングコストが多くかかり、また、揚水量を多くすると地盤沈下を引き起こす虞がある。一方、上記空気圧入方式ではさほど高圧ではない空気を連続注入して曝気するため、空気の到達範囲は狭く、よって注入井戸１基当たりの浄化能力は低く、所望の領域を浄化するためには多くの注入井戸が必要になってしまう。
【０００４】
また、上記揚水処理方式や空気圧入方式以外に、特開平９−１７４０３４号公報によって加熱により揮発性物質の気化を促進する方法が開示されている。これは帯水層から回収した地下水を地上に設置した曝気層に通した後に、熱交換機で加熱して、この加熱した地下水を帯水層に戻すことにより、この帯水層を全体的に加熱して当該帯水層内に溶出した揮発性物質の気化を促し、気化した揮発性物質を抽出井戸で回収するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の加熱による浄化方法では、帯水層に戻す地下水の温度だけを揮発性物質の気化に必要な温度にまで高めるだけでは不十分であって、浄化しようとする帯水層の所望の範囲を超えてその周辺部分までをも、揮発性物質を気化させるのに十分な温度まで昇温させる必要がある。よって、上記所望の範囲を超えてその周辺の広い領域までに亘って昇温させるとなれば、著しいコスト高を招いてしまうことになり、これはとても現実的ではない。このため、必然的に上記所望の範囲を仕切り板により部分的に複数等に隔成しなければならなくなる。このため、地下水を遮断するという大がかりな工事が必要になってしまうだけでなく、浄化領域も広範には設定できず狭い広範に限定されてしまう。また、帯水層内の地下水を加熱した場合には土着の分解微生物を死滅させて、この微生物による他の汚染物質の浄化が期待できなくなる虞もあるという課題があった。
【０００６】
本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたものであり、超高圧の圧搾空気を短時間の間隔でパルス状にして爆発的に帯水層の下層部分に吹き込むことにより、揮発性物質の気化を加熱することなく効率良く促進させることを可能にする揮発性物質によ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。
【０００７】
【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揮発性物質による汚染地下水の浄化方法は、エアコンプレッサで発生される超高圧の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排出する間欠バルブと、を備える高圧間欠空気注入装置、により帯水層に位置する注入井に供給される超高圧の圧搾空気を、該注入井から短時間の間隔でパルス状にして間欠的に地下水中に注入することにより地下水中に溶出した揮発性物質を気化促進する揮発性物質の気化工程と、該帯水層の上方地盤層に位置するガス吸引井から該上方地盤層に浸透しているガス及び地下水のうちのガスのみを吸引するガス吸引工程と、この吸引したガスを導入して、油水分離して処理するガス処理工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この浄化方法では、注入井から超高圧（例えば２〜１０気圧）の圧搾空気が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）に供給されるため、この超高圧の圧搾空気は爆発的に地下水中に吹き込まれることになる。このように爆発的に地下水中に吹き込まれた空気は、非常に細かい泡の状態となって遠くまで拡散して、地下水中に気相部を広範囲に形成する。また、吹き込まれた超高圧の空気は、土粒子を掻き乱し、塊状の土粒子に対してはこれを粉砕して、それらに含浸した揮発性物質を気化もしくは地下水中に溶出させる。また、揮発性物質は気相部に気化し易いため、広範囲に拡散形成された気相部によって地下水中の揮発性物質の気化が促進される。このように気化した揮発性物質はガス状となって帯水層の上方に移動して、帯水層の上方地盤層に浸透していく。従って、該上方地盤層に位置するガス吸引井からガス吸引することにより、地下水中で気化したガスは該ガス吸引井から効率良く回収され、この回収したガスをガス処理することにより、地下水中の揮発性物質を除去して地下水を浄化することができる。このとき、上記ガス吸引井はガスのみを回収し、地下水を回収するものではないため、地下水圧は変化することなく地盤沈下を防止することができる。
【０００９】
また、本発明の揮発性物質による汚染地下水の浄化装置は、帯水層に挿入される注入井と、この注入井に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供給する高圧間欠空気注入装置と、上記帯水層の上方地盤層に挿入されて該上方地盤中に浸透しているガスを吸引するガス吸引井と、該ガス吸引井で吸引したガスを導入して処理するガス処理設備と、を有する揮発性物質による汚染地下水の浄化装置であって、前記高圧間欠空気注入装置は、エアコンプレッサで発生される超高圧の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排出する間欠バルブと、を備え、前記ガス吸引井は、ガス及び地下水のうちのガスのみを回収し、前記ガス処理設備は、前記ガス吸引井で吸引したガスを導入して油水分離することを特徴とする。
【００１０】
この浄化装置では、高圧間欠空気注入装置から注入井に短時間の間隔でパルス状にされて間欠的に供給された超高圧の圧搾空気は、該注入井から地下水中に爆発的に吹き込まれ、この吹き込まれた空気はより遠く、かつより広範囲に到達して、地下水中に気相部を広範囲に形成する。この広範囲に形成された気相部は地下水中に溶出している揮発性物質の気化を促進し、ガス化した揮発性物質は帯水層の上方地盤層に浸透してゆき、この浸透したガスはガス吸引井によって回収されガス処理設備に送られ、該ガス処理設備によって処理される。
【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は本発明の揮発性物質による汚染地下水の浄化方法の一実施形態を示し、同図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である。
【００１２】
本発明の汚染地下水の浄化方法の基本とするところは、帯水層１０２に位置する注入井１４から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地下水１２中に注入することにより揮発性物質を気化促進する揮発性物質の気化工程と、該帯水層１０２の上方地盤層１０４に位置するガス吸引井１８から当該上方地盤層１０４中に浸透しているガスを吸引するガス吸引工程と、この吸引したガスを導入して処理するガス処理工程と、を備える。
【００１３】
即ち、本発明の揮発性物質による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、帯水層１０２に挿入される注入井１４と、この注入井１４に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供給する高圧間欠空気注入装置１６と、上記帯水層１０２の上方地盤層１０４に挿入されるガス吸引井１８と、該ガス吸引井１８で吸引したガスを導入して処理するガス処理設備２０と、を備える。
【００１４】
帯水層１０２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、所定深さに地下水１２が溜まって形成されている。
【００１５】
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の下層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。
【００１６】
上記高圧間欠空気注入装置１６は、上記注入井１４の上端に接続され、エアコンプレッサ２２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２４を介して導入される。該高圧間欠空気注入装置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。
【００１７】
従って、エアコンプレッサ２２から圧搾空気が供給される間は、高圧間欠空気注入装置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）に継続して排出し続け、この高圧間欠空気は上記注入井１４に吐出供給される。すると、この超高圧の圧搾空気は注入井１４の下端部から所定の間欠タイミングをもって瞬時に爆発的に地下水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。
【００１８】
上記ガス吸引井１８は注入井１４と同様に適宜長さのパイプで形成され、地面から鉛直に打ち込まれてその下端部が帯水層１０２の上方地盤層１０４下端部に至り、上端部は地表に突出した状態に残される。なお、該上方地盤層１０４は透水性のある土壌で形成されている。また、ガス吸引井１８は注入井１４に対して地下水１２の流れＳの後流側に配置されるとともに、該ガス吸引井１８の上方地盤層１０４に位置する部分に、スリットや多孔の開口部が形成される。そして、ガス吸引井１８の上端には吸引管２６を介して吸引ポンプ２８が接続され、上方地盤層１０４に浸透したガス、つまり地下水１２中に溶出混入して汚染源となっていた揮発性物質が気化することにより発生するガスが該ガス吸引井１８から吸引される。
【００１９】
ガス処理設備２０は、上記ガス吸引井１８から吸引したガスを導入して油水分離する装置で、該ガス処理設備２０によってガス処理することにより無害化される。
【００２０】
従って、本実施形態の揮発性物質による汚染地下水の浄化方法では、浄化装置１０のエアコンプレッサ２２を駆動して圧搾空気を高圧間欠空気注入装置１６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中に短時間の間隔でパルス状にされて所定の間欠タイミングをもって爆発的に吹き込まれる。このように爆発的に地下水１２中に吹き込まれた空気は、非常に細かい泡の状態となって遠くまで拡散して、地下水１２中に気相部を広範囲に形成する。地下水１２中に溶出混入した揮発性物質は気相部にて気化し易いため、広範囲に形成された気相部によって地下水１２中の揮発性物質の気化が促進される。このように気化した揮発性物質はガス状となって帯水層１０２の上方に移動して上方地盤層１０４内に浸透して行く。
【００２１】
そして、上方地盤層１０４内に浸透したガスは、吸引ポンプ２８を駆動することにより該上方層１０４に位置するガス吸引井１８から吸引され、大気中に放出されることはない。このように地下水１２中で気化したガスは該ガス吸引井１８から効率良く回収され、この回収したガスをガス処理設備２０に導入することにより、大気を汚染することなく上記揮発性物質を処理することができる。このとき、上記ガス吸引井１８はガスのみを回収し、地下水１２は殆ど回収するものではないため、地下水圧は変化することがなく、地盤沈下を防止することができる。
【００２２】
このように本実施形態の浄化方法では、地下水１２中に供給される圧搾空気によって揮発性物質が気化され、このときに発生されるガスが上方地盤層１０４部分で回収されて処理されるため、地下水１２中から除々に揮発性物質を除去して該地下水１２を浄化することができる。このとき、地下水１２中に供給される圧搾空気は超高圧で所定の間欠タイミングをもって爆発的に吹き込まれるため、吹き込まれた圧搾空気はより遠くに到達し、揮発性物質はより広範囲に亘って気化され易くなり、もって浄化能力の大幅な向上が図れる。また、爆発的に吹き込まれる超高圧の圧搾空気によって土粒子を掻き乱し、かつ塊状となった土粒子は破砕して、それらの内部に含浸した揮発性物質をも効果的に気化させることができる。
【００２３】
従って、注入井１４の１基当たりの浄化能力が増大することにより、所定の領域を浄化するためには少ない注入井１４で効率良く、かつより短時間で浄化処理することができるようになり、処理に要するコストが少なくて済む。また、注入井１４やガス吸引井１８は単なるパイプ状であれば良く、その構造が著しく簡単になるため浄化装置１０自体のコストを低廉化することができる。
【００２４】
図２は注入井１４とガス吸引井１８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段位置に配置してある。勿論、注入井１４に対応して設けられたガス吸引井１８は、上方層１０４内に配置してある。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。
【００２５】
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全体に亘って圧搾空気を供給することができ、ひいては地下水１２の全体に広く気相部を形成して、揮発性物質の気化促進を効率良く行うことができる。勿論、注入井１４およびガス吸引井１８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。
【００２６】
また、図３に示すように注入井１４とガス吸引井１８との平面上での関係は、１つの注入井１４に対してその後流側に所定距離だけ離れた位置に２つのガス吸引井１８をほぼ対称に配置することが望ましい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の揮発性物質による汚染地下水の浄化方法およびその浄化装置にあっては、注入井から地下水中に供給した圧搾空気によって気相部を形成し、この気相部によって地下水中の揮発性物質を気化して、そのガスを上方層からガス吸引井によって回収して処理するようになっており、上記注入井から供給される空気は超高圧で短時間の間隔でパルス状にされて間欠的に供給されるため、地下水中に爆発的に吹き込まれることになる。このように爆発的に地下水中に吹き込まれた空気は、非常に細かい泡の状態となって遠くまで拡散して地下水中に気相部を広範囲に形成し、揮発性物質の気化を大幅に促進できるとともに、土粒子を掻き乱し、塊状の土粒子は粉砕して、これらの内部に含浸した揮発性物質をも効果的に気化させることができ、地下水の浄化能力を著しく高めることができる。つまり、注入井の１基当たりの浄化範囲が広がるため、少ない注入井で効率良く、かつより短い時間で浄化処理することができ、処理に要するコストが少なくて済む。また、注入井およびガス吸引井は単なるパイプ状であれば良く、その構造が著しく簡単になるため浄化装置自体のコストを大幅に低廉化することができる。また、上記ガス吸引井はガスのみを回収し、地下水を回収するものではないため、地下水圧は変化することなく地盤沈下を防止することができる。
【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全体構成を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の浄化方法の注入井と揚水井の他の配置例を示す模式図である。
【図３】本発明の浄化方法の注入井と揚水井の他の配置例のレイアウトを示す平面図である。
【符号の説明】
１０  浄化装置
１２  地下水
１４  注入井
１６  高圧間欠空気注入装置
１８  ガス吸引井
２０  ガス処理設備
１０２  帯水層
１０４  上方地盤層
【図１】
0003849373.tif 000002
【図２】
0003849373.tif 000003
【図３】
0003849373.tif 000004