フジタ技術研究報告第 45 号 2009 年

界面活性剤を用いた油汚染地盤の原位置洗浄法の研究（その３）
岡 田 正 明 ＊１ 仲 沢 武 志＊１
近 藤 敏 仁 ＊１
磯 村渉
野 口 俊 太 郎 ＊１

概要

近年の土壌汚染状況対策実態調査１）において、油汚染の調査件数は、増加の傾向にある。筆者らは、高濃度の油汚染地盤を修復する手段として原位置洗浄法の開発を研究している。
原位置洗浄技術は、サイトの油、土の特性に合わせた洗浄剤の配合、浄化井戸の配置、の制御、回収した排水の処理などの技術により構成される。中でも、注入・揚水および地下水位の制御は、原位置洗浄において重要な地位を占める技術である。
本研究では、大規模の実験用土槽を用いて、注入井戸と揚水井戸の間における油の動きを視覚的に捉えると共に、回収排水および浄化前後の土壌の油分分析を行い、油の収支を計算し、洗浄性能を評価した。軽油による汚染地盤を想定した。

A study on in-situ soil flushing method using surfactant
for oil-contaminated grounds
Abstract
According to records of groundwater and soil pollution investigation1), the number of soil
investigations for oil-contaminated sites has continued to climb in recent years.
Authors have studied the in situ flushing, as a means to remediate high concentrations of oil insoil. Surfactant flushing consists of several technological components, the custom-madesurfactant formulation, the layout of remediation wells, the control of injection/recovery water
volumes and groundwater levels, and the treatment of recovery water. In particular, the control ofgroundwater levels by injection and pumping is important in order to conduct the remediation.
In this study, by using an actual-size soil tank and simulated diesel fuel contaminated ground, we
looked at oil removal between an injection well and a recovery well, and evaluated the performance ofthe surfactant flushing method according to recovery water and soil sample analysis of oilconcentration, and oil mass balance.

キーワード： 軽 油 土 壌 浄 化 原 位 置*１ 都市再生推進本部 土壌環境部

界面活性剤 土槽試験－13－フジタ技術研究報告 第 45 号

§１．はじめに土壌試料の油分分析を行い、洗浄性能を総合的に評価することを目的とした。

1.1 背景土壌汚染対策法の一部を改正する法律が平成 21 年 4月 17 日に成立した。施行後には、一定規模以上の土地§３．試験概要の形質変更に対する調査が必要になる。油汚染は，土壌汚染対策法の規制対象ではないが、製造・加工業を原位置洗浄法の手順を図１に示す。本研究では約 0.6m3

はじめとする多業種の事業所敷地で報告されており、容量（0.39×1.8×0.9(m)）の鋼製土槽を用いた。浜岡砂を有害物質と同様に調査の拡大が予想される。また、平成

槽底部から高さ 30cm の位置まで充填し，水で飽和させた。

19 年度の油類による土壌汚染調査の件数は 587 件（前ズダンⅣで染色した軽油を約 60,000mg/kg となるようにパレ１）

年比（前年比 1.18 倍） で、増加の傾向にあることから、ット上で混合し、10cm の厚みで充填した後、浜岡砂で覆土

油汚染浄化に対するニーズは、今後高まっていくと考えして 90cm 厚の層を作成した。土槽の長辺方向（1.8m）の両られる。

端にφ50mm の塩ビパイプを洗浄剤の注入井戸と回収のための揚水井戸として設置した。
事前に、実験室内で行った試験３）により洗浄剤の使用量

1.2 原位置洗浄技術の概要
油汚染地盤に対する原位置洗浄技術は，界面活性を決め、注入井戸より供給した。その後、水道水を注入しリ剤を汚染地盤中に注入し，汚染物質（油）と土壌粒子とンシングを行った。揚水井戸では、連続的な吸引により油をの吸着面に作用して，土壌の浄化を促進する浄化工含む排水を回収した。

２）法である 。

約１ヶ月の工程で洗浄を行った後、土槽中の供試土を層状に掘削・回収して残留油分濃度の分析を行った。

筆者らは，高濃度油汚染に対する効果的な浄化方法として原位置洗浄技術の研究を行ってきた。使用する洗浄液を構成する界面活性剤の配合は、対象油種試験装置作成に合わせて最適化する。これまで、実サイト燃料油、市

浜岡砂を 0.6m3 土槽底部に充填

販の軽油、ガソリン、エンジンオイルについてラボレベ
ルでの洗浄試験結果を報告した２）、３）、４）。８０％～９９％の除去率を得ている。地盤中の油溜まりの除去や燃料模擬軽油汚染土を充填油を対象に 1,000mg/kg 以下まで浄化することを検討中である。

非汚染土で覆土

一方、原位置洗浄技術は、実地盤での施工方法の開発が必要である。浄化井戸の設置、注入と揚水およ浄化用井戸を設置

び地下水位の制御、そのための設備、排水のモニタリングおよび浄化完了確認、揚水井戸から回収した排水の処理などが上げられる。中でも対象とする汚染層に洗浄工程洗浄剤を供給し、油と界面活性剤を的確に回収する方界面活性剤洗浄法、すなわち注入・揚水と地下水位の制御方法が重要である。

水道水でリンシング§２．本試験の目的
土槽解体

軽油による地盤汚染を想定し，軽油洗浄用に最適化した洗浄剤を用いて実験土槽による洗浄試験を行った。原位置
油分分析

洗浄によって残留油分濃度 1,000mg/kg 以下に浄化することを浄化目標とした。また、洗浄の過程で土槽側面に現れる油の移動状況を観察し、水量・水位と油の動きとの関係に

図１ 試験の手順ついて知見を得ること、揚水井戸からの排水と浄化前後の－14－界面活性剤を用いた石油汚染地盤の原位置洗浄技術に関する検討§４．土槽試験

注入配管、フローメーターより構成した。ポンプにより送られた洗浄液は、注入井戸の孔口より土槽に供給される。
吸引装置は、ポンプにより耐圧ガラスビン内を減圧し、4.1 方法

１）供試軽油

その耐圧ガラスビンから吸引管を揚水井戸内に装填して市販軽油をズダンⅣで染色したもの（以下、染色軽油既定水位にて吸引揚水する装置とした。揚水された排水と記す）を用いた。

は耐圧ガラスビンに溜まり、随時サンプリングおよび排水２）供試砂および模擬汚染土処理槽への排出を行う手順とした。

浜岡砂を用いた。模擬汚染土の調製は、染色軽油８L

表１ 土槽充填条件

を浜岡砂70L に加えた。分量を３回に分け、８０Ｌ練り皿内項目で撹拌混合した。

３）界面活性剤
市販されている国産界面活性剤の中から洗浄性，生分

内容
3

土槽容積0.6m （0.39×1.8×0.9(m)）

供試土

浜岡砂

解性が高いものを選択し，軽油用の洗浄液を調製した。

汚染層体積

70L

４）土槽試験装置

非汚染部体積500L

軽油添加量

8L（浜岡砂 70L に混合）

土槽は、0.39×1.8×0.9(m)の鋼製槽で、観察用に両側面をアクリル板（1.8×0.9(m)）とし、鋼製枠との接触面を防水加工したものを用いた。事前に水張り試験を行い、１注入井戸

揚水井戸

晩放置しても水位の低下がないことを確認した。
土槽（0.6m3）

供試砂の充填方法を以下に記す。軽油を添加していない浜岡砂を槽底部から高さ 30cm の位置まで充填し，洗浄剤槽

排水処理槽

水で飽和させた。染色軽油を混合した模擬汚染土を、図２に示す 0.39×1.8×0.1（ｍ）の範囲に充填した後、軽油を添加していない浜岡砂で槽上部を覆土して締め固めを
図３ 試験装置平面配置図行い、90cm 厚の土槽を作成した。図２に示すように帯状に濃い赤色の汚染範囲（以下、汚染層と記す）は、目視で識別できる。土槽の長辺方向（1.8m）の両端より 5cm の６）洗浄操作位置にハンドオーガーで削孔し、φ50mm の塩ビパイプ始めに通水試験を行った。水道水の注入と吸引揚水を洗浄液の注入井戸及び回収のための揚水井戸としてを開始し、注入井戸の水位および揚水井戸の水位の安設置した。

定を確認し、排水に油の混入が認められなくなってから、揚水井戸土槽洗浄液の注入を開始した。

注入井戸

洗浄液の使用量は、事前のラボレベル試験３）結果から汚染層が洗浄液で満たされる量とした。洗浄にともなって不飽和層（非汚染部）進行する土槽側面のアクリル板面における染色軽油の汚染層（模擬軽油汚染土）

移動状況を記録し、揚水井戸から排出される排水のサンプリングを行った。

不飽和層（非汚染部）

所定量の洗浄液を注入した後、水道水でリンシングを
図２ 井戸及び汚染層配置図行った。アクリル板面で汚染層の赤色が認められなくなり、揚水井戸からの排出水が清澄になった時点で洗浄を終

５）浄化装置了とした。

浄化装置は、洗浄液調製槽、洗浄剤注入装置、吸引揚水装置及び排水処理槽より構成した。平面配置を図３に示す。

７）供試土の回収
洗浄終了後、土槽内の供試土の回収を行った。注入井戸から揚水井戸までの間を６層×８区＝４８試料に区洗浄液調製槽は、撹拌器を付けた樹脂製タンクで、洗浄液の調製を行うと共に洗浄期間において洗浄液の貯分して土壌試料を採取した。

８）分析
採取した土壌試料は、１試料ずつ均質化し、10.0g を留を行った。
注入装置は、ダイヤフラム式の薬液注入ポンプおよび－15－採取して高速溶媒抽出器で油分を抽出し、ノルマルヘキ

フジタ技術研究報告 第 45 号

揚水

サン抽出物質（JIS K 0102 24）の測定を行った。また、回注入

収した排水についてもノルマルヘキサン抽出物質の測定を行い、排水として回収された油分量を算定した。
4.2 結果0 日目

１）洗浄の工程① 通水試験
約 30L の水道水を通水し、揚水井戸の水位を孔口-0.6mに保って吸引揚水した。一部染色軽油が回収されたが、その後水だけが回収されるようになった。
揚水井戸、注入井戸間の水位差を一定に保ち、定常状態に達したときの水位差、流量から透水係数は、1.4×

2 日目

10-2cm/sec と算出した。
②洗浄液注入およびリンシング洗浄液の注入を２４時間連続で４日間行い、その後は昼間のみの運転とした。注入開始直後は、140mL/min 以上の注入が可能であったが、徐々に孔内水位が上昇した。リンシングに切り替えて孔内水位の低下後再び洗浄液を注入
3 日目

することで洗浄を継続した。洗浄作業状況を図４に示す。

6 日目

図４ 洗浄作業状況

２）洗浄過程における土槽アクリル板面の染色軽油移動
状況

10 日目

洗浄の進行に伴って、汚染層の赤色部分が揚水井戸側に移動していく経過が観察された。記録写真を図５に示す。
アクリル板面で視認された汚染層の濃い赤色部分の面積は、３日目にはほぼ 85％が消失した。これは界面活性剤が通過したことを示している。一方、汚染層上部の非汚染層

17 日目に薄いピンク色の範囲が界面活性剤の通過後に認められた。これは、界面活性剤と染色軽油が混合した乳化物の拡散を示している。その後の洗浄によって、汚染層の範囲は１０日目に 95%以下となり、乳化物の拡散範囲も揚水井戸側に移動して 17 日目にはわずかに筋状に認められる程度となった。

26 日目

図５ 土槽側面における染色軽油分布の変化
土槽面の実線は、汚染層の残留部分を、点線は乳化油分の拡散範囲を示す。

－16－界面活性剤を用いた石油汚染地盤の原位置洗浄技術に関する検討

水道水によるリンシングの結果、26 日目には、乳化物の拡散範囲も縮小したが、揚水井戸の裏側のデッドスペースには残った。
３）排水の排出状況
排水のサンプリング状況を図６に示す。回収された排水中に含まれるフリープロダクトは、静置することで浮上分離した。油の回収量が比較的多かったのは図６に示すように２～４日目で、３日目にピークを認めた。この傾向は、土槽のアクリル板面での汚染層の濃い赤色部分が消失していく過程（図５）と一致している。

図７ 供試土回収状況
１日目

２日目

３日目

14 日目

９日目

16 日目

４日目

表２ 土壌試料の分析結果
ノルマルヘキサン抽出物質
図６ 排水のサンプリング状況（mg/kg）※１

項目られなかったが、非汚染層においては、一部油膜油臭が認

洗浄後

油汚染層（平均）59,000※２44099

非汚染部（平均）※３3,700－※４1,87084（<100）

められた。当初の汚染層においては油膜、油臭は軽微であ土槽中平均値った。

※１：湿潤土当たりの濃度※２：土槽の充填前に採取した模擬汚染土の分析結果※３：非汚染土の分析結果※４：※２の値による計算値

５）土壌試料の分析
分析結果による浄化前、浄化後の油の分布を図８に示す。

（％）

初期濃度

４）供試土の回収
供試土の回収状況を図７に示す。表層では油膜は認め除去率11800

また、浄化前後の汚染層のノルマルヘキサン抽出物質量（平均値）および非汚染層のノルマルヘキサン抽出物質量６）排水試料の分析による油回収量の算定（平均値）を表２に示す。汚染層濃度は浄化後には平均排水試料のノルマルヘキサン抽出物質濃度は、28,000440mg/kg まで低下した。一方、乳化が拡散した非汚染層～1,200mg/L であった。排水分析結果による染色軽油のは、平均 3,700mg/kg であった。汚染層および非汚染層を回収量（（排水中油分濃度×排水量）の累計）を表３に示

含 む 土 槽 中 平 均 値 は 、 浄 化 前 11,800mg/kg 、 浄 化後す。

1,870mg/kg、除去率 84%であった。

注入

揚水

揚水

1
土槽垂直方向 （１目盛り1

浄化前※mc01）

22334455612345678

ノルマルヘキサン抽出物質

注入

mg/kg
60000+
54545 to 60000
49091 to 54545
43636 to 49091
38182 to 43636
32727 to 38182
27273 to 32727
21818 to 27273
16364 to 21818
10909 to 16364
5455 to 10909
0 to 5455

mg/kg
60000+
54545 to 60000
49091 to 54545
43636 to 49091
38182 to 43636
32727 to 38182
27273 to 32727
21818 to 27273
16364 to 21818
10909 to 16364
5455 to 10909
0 to 5455

浄化後

61

土槽水平方向（1 目盛り 20cm）

23456

土槽水平方向（1 目盛り 20cm）

図８ 浄化前後の油分濃度分布（ノルマルヘキサン抽出物質）※：浄化前は非汚染層および汚染層の各々代表サンプルを採取し分析した結果を入力－17－78フジタ技術研究報告 第 45 号

③ 排水分析、土壌分析結果から算定した油の回収

浄化３日目までで総油量（排水で回収された油量と土率は、87%であった。

槽内に残留する油量の合計。添加した油量 8L と一致。）の 55%が回収された。排水で回収された油分の比率は、以上の結果より、界面活性剤を用いた原位置洗浄プロセ総油量に対し 87%となった。

スによって、一般に言われている油汚染地盤の浄化目標

表３ 回収油量算定結果

1,000mg/kg を達成することは十分に可能であると考える。

項目

油量（L)

比率(%)※1

累積回収率(%)※2

サイトでの浄化においては、洗浄液成分の土壌間隙への蓄回収量（0～3 日目）

4.45555

積によってもたらされる注入性の変化に合わせた、洗浄液回収量（～17 日目）

1.4

1873の注入が必要である。

回収量（～26 日目）

1.11487

土槽内残留量1.114－

計

8.0－－

参考文献

※１：浄化期間において排水として回収された油量および土槽内残留油量の合計を 100%としたときの割合※２：※１の比率を洗浄日数の経過にともない累積した数値

1)（社）土壌環境センター，平成 19 年度土壌汚染状況調査・対策に関する実態調査結果，2008 年 10 月 14 日2)

岡田正明 ら：界面活性剤を用いた油汚染地盤の原位置
洗浄法の研究，フジタ技術研究報告，43，p.41-46， 2007

§５．評価
3)

洗浄法の研究（その２），フジタ技術研究報告，44，p.43-48，

除去率は、浄化前後の土壌分析結果から 84％、排水で2008の回収量も含めた油分収支から 87％の結果となり、原位置
4)洗浄技術が実用レベルの性能を示したものと評価する。し岡田正明 ら：界面活性剤を用いた油汚染地盤の原位置

岡田正明 ら：S5-29 界面活性剤を用いた油汚染地盤のかし、汚染層での浄化後の残留油分濃度が 1,000mg/kg 以

原位置洗浄技術に関する検討－潤滑油に対する浄化性下に達しており、当初汚染土部分の除去率が 99%であった

能評価－,第１5 回地下水・土壌汚染とその防止策に関することや、非汚染層への乳化油分の拡散が認められたことか

研究集会要旨集，p.146,2009

ら、本研究で用いた洗浄剤には、高い除去率を得る性能があるが、土壌間隙より引き剥がされた後の油分の回収に一ひ と こ と段の工夫の余地が残されていることも示唆している。

原位置洗浄は、お客様の敷地に装置を設置して浄化を進める技術です。

また、洗浄開始後に注入井戸の水位が土槽表層付近まサイトに赴く前に行う、オーダーメイドで上昇したことは、洗浄液の成分が土壌間隙中に徐々に蓄洗浄剤の配合や設備の設計などの作積し、その結果、注入性が悪化したことを示している。洗浄業が施工の段階で生きてくると思って液の地盤への浸透によって招来される透水性の低下に合います。多くの場所で導入していただわせて、注入・揚水をコントロールすることが必要である。

けるよう性能を高めていきたいと思い岡田 正明§６．まとめ
土槽試験により界面活性剤を用いた原位置洗浄プロセスの性能評価を行った。
① 界面活性剤は、２日目には油を随伴しながら揚水井戸に到達し、充填した模擬汚染層に含まれる高濃度の軽油を除去した。
② 当初汚染層の油分濃度は 59,000mg/kg から440mg/kg となり、除去率は 99%に達した。一方、非汚染層に乳化した油分の拡散が生じた。当初非汚染層の二次汚染を勘案した地層全体の除去率は84%となった。

－18－

ます。