フジタ技術研究報告第 50 号 2014 年

高圧噴射撹拌工法を用いた原位置バイオレメディエーション

概塩 尻 大 輔*1

北 詰 昌 義*1

佐久間孝夫

*2

熊*2

沢章

要

土壌汚染対策工事における掘削除去は確実性がある一方、汚染土の移動に伴う環境負荷、環境リスクが大きいこと、また高価であること等の問題を抱えており、原位置浄化への期待が高い。しかし、砂質土と比較して、難透水性のシルト、粘土に揮発性有機塩素化合物（CVOCs）が付着、浸透しているような場合は、原位置浄化により安定した浄化品質を確保することは一般的に困難である。この様な場合、施工機械が小型でかつ土質に大きく左右されることなく汚染部位に的確に薬剤を到達させることができる噴射撹拌は有効であると考えられるが、汚染物質を含む排泥を伴いその処理に手間と費用がかかるという短所があった。本稿は、排泥の減少と効率的な薬剤接触を目的とした原位置浄化用の高圧噴射撹拌工法を開発し、実際の汚染サイトで原位置バイオレメディエーションとしての実証を試みた結果を報告するものである。

Case study: In-situ anaerobic bioremediation using coupled method ofhigh-pressure jet injection and soil mixing

Abstract
Excavation of contaminated soil is one way to decontaminate a site, but it is expensive, brings its own
risks and simply transfers the environmental damage elsewhere. As a result so in-situ treatment technology
is preferred where possible. But when impermeable clay and silty soil is contaminated by Chlorinatedvolatile organic compound (CVOCs), it's difficult to treat by in-situ technology. In this case using coupled
method of high-pressure jet injection and soil mixing is effective, but treatment of the resulting
contaminated sludge costs time and money. Here we show case study where in-situ anaerobic
bioremediation combined with high-pressure jet injection and soil mixing produces less sludge and removes
contamination more effectively

キーワード： 土壌汚染、原位置浄化、高圧噴射
撹拌、バイオレメディエーション＊１ 建設本部 環境エンジニアリングセンター 土壌環境部＊２ 東興ジオテック株式会社－67－フジタ技術研究報告 第 50 号

§１．はじめに較、評価を行い、諸元を設定した。システムおよび口元管の概要を図 1 に示す。

土壌汚染対策工事における掘削除去は確実性があｽｲﾍﾞﾙ

る一方、汚染土の移動に伴う環境負荷、環境リスクが大きいこと、また今後はオリンピック施設新設工事やﾎﾞｰﾘﾝｸﾞﾏｼﾝ

ﾐｷｼﾝｸﾞﾌﾟﾗﾝﾄ

大規模土木工事の増加等に伴い処理施設が逼迫し、ま超高圧ﾎﾟﾝﾌﾟすます処理費が高騰すると予想されること等の問題

ﾊﾞｲｵ促進剤
上部ﾊﾟｯｶｰ
GLを抱えており、原位置浄化への期待が高い。
原位置浄化技術の中でも多用される原位置分解技

口元管術は、使用する薬剤の性能 1)とあわせて、薬剤を汚染部位に到達させる工法があってはじめて成り立つ。均下部ﾊﾟｯｶｰ

質な透水性のよい砂質土が汚染部位であれば井戸か噴射ロッド

らの自然注入や加圧注入で対応できるが 2)、難透水性ｽﾃｯﾌﾟｱｯﾌﾟのシルト、粘土が汚染部位の場合は対応が極めて難し
高圧噴射撹拌

く問題となっている。
撹拌翼で汚染部位と薬剤を混合撹拌して分解する

図 1 高圧噴射工法の概要

機械撹拌工法も考えられるが、重機が大きな空間を必要とするため、建屋内や狭隘地での施工に制限がある§３．原位置バイオレメディエーションへの適用場所では困難である。このような場合の選択肢としては小型機械を用いる薬液注入か噴射撹拌が考えられ

3.1 実証サイトの概要

る。二重管ストレーナ工法やダブルパッカ工法等の薬現地は操業中の機液注入の場合、シルト、粘土での薬剤接触は割裂及び械工場内であり、土質その後の浸透･拡散に期待することになり長時間を要は図 2 に示すようにすると考えられる。一方、噴射撹拌は土質に大きく左砂質土と粘性土が互右されることなく汚染部位に的確に薬剤を到達させ層になっている複雑る方法として有効であると考えられる。しかし、噴射換える工法であるため、汚染物質を含む排泥を伴いその処理に手間と費用がかかるという短所があった。
上記のような背景から、筆者らは、排泥の減少と効率的な薬剤接触を目的とした原位置浄化用の高圧噴射撹拌工法を開発し、実際の汚染サイトで原位置バイオレメディエーションとしての実証を試みた。

凡例

1.0

埋土

2.0

砂礫
砂GL-11m 付近で岩盤4.0

砂質ｼﾙﾄになる。地下水位は約5.0

ｼﾙﾄ

GL-2～3m である。汚6.0

染物質はトリクロロ7.0

エチレン（TCE）とシ8.0

ス-1,2-ジクロロエチ

9.0レン（cDCE）である。

10.0

汚染物質濃度等の諸§２．開発した高圧噴射撹拌工法

0.03.0な 地 盤 で あ る 。

撹拌は積極的に排泥を地上に上げて噴射材料で置き

GL-m 観測井戸

元を表 1 に示す。

開発のポイントは次の 2 点である。

岩盤

11.012.0

図 2 実証サイトの土質

1）有効径の確保･拡大
水溶液タイプのバイオ促進剤を高圧で噴射撹拌するための噴射ロッドを新規に設計し、吐出圧や噴射量の管理等

表 1 汚染物質濃度等の諸元
地下水位の管理手法を開発する。
2）排泥の発生抑制
注入ロッド周りからの排泥を抑えるパッカー機能を備えた口元管を開発する。
以上の開発のポイントに従って、汚染サイトに適用する前にまず非汚染サイトにおいて、有効径や排泥量等の性能比－68－

GL-2～3m

汚 土壌溶出量 TCE
染 GL-9.0m cDCE物
質施工 TCE
最 地
前 cDCE大 下
濃 水 施工 TCE
度
直後 cDCE

0.13 mg/L
0.76 mg/L
0.063 mg/L
0.75 mg/L
0.15 mg/L
19 mg/L高圧噴射撹拌工法を用いた原位置バイオレメディエーション

3.2 方法

ﾁｪｯｸﾎﾞｰﾘﾝｸﾞ

1) 施工方法
噴射撹拌は観測井戸から1m 離れた3 ヶ所で実施した。

EC 施工後 1.5m

噴射撹拌位置 1

噴射撹拌の深度範囲は土壌汚染が認められる GL-3.5～

EC 施工後 0.5m

5.0m および GL-7.0～11.5m とした。バイオ促進剤は、

噴射撹拌位置 2

トリータビリティ試験で性能評価済みの植物油乳化物を主体とする水溶液を使用した。噴射する水溶液量は土0.5m

観測井戸

壌間隙の最大 30%程度を目安に設定した。

1.0m
1.5m

2) 評価方法
バイオ促進剤の地盤中での到達確認は、施工前と施工

噴射撹拌位置 3

EC 施工後 1.0m

直後の電気伝導度（EC）を比較することで評価した。
施工前の地盤の EC は土質により差はあるが、砂質土でEC 施工前20 mS/m、粘性土で 50 mS/m 程度であったのに対し、使用したバイオ促進剤の EC は 300 mS/m 程度の値であ

図 4 平面図ることから、バイオ促進剤が到達した場合は EC が上昇することにより確認できる。なお、EC の測定は、小型自走式ボーリングマシンのロッド先端に EC プローブを装着し、地盤中に貫入して測定するダイレクトセンシン

3.3 結果1) 到達度と排泥量
噴射撹拌位置 2 から 0.5m 離れた場所で測定した EC

グ技術を活用した 3)。
排泥量は、地上に排出した排泥をタンクに回収するこ測定結果を、施工前の測定結果に重ねたグラフを図 5 に示す。とで測定した。
CVOCs の浄化効果は、6 ヶ月後に行ったチェックボー

深度 GL-6.5m～11m の範囲でシルトを含めて一様にリングでの土壌溶出量の比較と、観測井戸の地下水濃度

EC が上昇していた。例えば、GL-9m 付近の砂で施工前のモニタリングにより評価した。

20.1 mS/m が施工後 59.9 mS/m に、GL-8.5m 付近の砂EC 測定の方法を図 3 に、実証試験の平面図を図 4 に質シルトで施工前 36.4 mS/m が施工後 60.1 mS/m に、GL-8m 付近のシルトで施工前 48.1 mS/m が施工後 76.7示す。

mS/m にそれぞれ上昇した。一様に EC が上昇した深度は噴射撹拌深度とほぼ一致する。よってバイオ促進剤は、施工直後に施工位置を中心に直径 1m の範囲は、土質に小型自走式
ﾎﾞｰﾘﾝｸﾞマシン

電気伝導度（EC）
ﾘｱﾙﾀｲﾑ記録計

観測井戸の土質EC (mS/m)
01020406080

EC施工前EC施工後0.5m23→ 深度→ EC 値

45678EC ﾌﾟﾛｰﾌﾞ

9図 3 ダイレクトセンシング技術を用いた EC 測定101112

図 5 EC 測定結果（噴射撹拌位置 2 より 0.5m）

－69－

噴射
撹拌深度

フジタ技術研究報告 第 50 号

関係なくほぼ確実にバイオ促進剤が到達し、汚染部位とおり概ね直径 1m の範囲はほぼ確実にバイオ促進剤が到接触したと評価できた。

達したと評価できた。

噴射撹拌位置 2 から 1.0m と 1.5m 離れた場所で測定

排泥量については、噴射撹拌位置によって量が異なっした EC 測定結果を、施工前の測定結果に重ねたグラフ

たが、3 ヶ所を平均すると噴射量の約 13%が地上に排出を図 6 に示す。

した。排泥量が多かった地点では、噴射したバイオ促進

1.0m と 1.5m 離れた場所では、一様にという訳ではな剤のロッド周りからのリークがみられた。その理由としいが明らかに EC が上昇している深度があり、比較的透ては、地点によって土質が多少異なることに加え、下部水性がよい土質を浸透して到達していると考えられた。

パッカーのパッキングが不完全だった地点もあったこ

よって透水性のよい土質を浸透して概ね直径 3m の範囲とが主な原因と考えられた。に拡がったと評価できた。粘性土については、前述のと観測井戸の土質EC (mS/m)002040EC (mS/m)
6080

施工前

1施工後1.0m

00204060
施工前12233445566778899101011111212

施工後1.5m

噴射撹拌
深度

図 6 EC 測定結果（噴射撹拌位置 2 より 1.0m および 1.5m）
観測井戸の土質

0.001
2CVOCs (mg/L)
0.010.1

10.001

施工前
3CVOCs (mg/L)
0.010.1

1

ﾁｪｯｸﾎﾞｰﾘﾝｸﾞ

45
深度mTCEcDCE

66ヶ月後

78噴射撹拌
深度91011
基準値12図7

土壌溶出量の変化－70－80基準値

高圧噴射撹拌工法を用いた原位置バイオレメディエーション

た後、濃度は低下を続け地下水基準の 5 倍程度で推移して

表 2 土壌溶出量測定結果
施工前
深度（GL-m)

TCE

2.0いる。

ﾁｪｯｸﾎﾞｰﾘﾝｸﾞ
cDCE

TCE

cDCE

<0.001§４．まとめ

0.012

0.004

2.5

0.005

<0.001<0.001<0.001

3.0

0.003

0.010

<0.001<0.001

難透水性のシルト、粘土の浄化に対応できる噴射撹拌に

3.5<0.001

0.019

0.002

0.029

4.0<0.001

0.22

0.002

0.066

注目し、効率的な薬剤接触と排泥の減少を目的とした高圧

4.5<0.001

0.027<0.0010.007

噴射撹拌工法を開発した。それを原位置バイオレメディエ

5.0<0.0010.007<0.001<0.001ーションに適用し、薬剤の到達度や CVOCs の浄化効果を

5.5<0.001<0.001<0.001<0.001

6.0<0.001

0.004<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.0010.001

6.5<0.001<0.001 6ヶ月後

7.0<0.001<0.001

7.5<0.001

0.044

→

<0.001実証した。結果を以下にまとめる。
・新規に設計した噴射ロッドを用いて、シルト、粘土に対して8.0<0.001

0.088

0.001

0.034

も的確に水溶液タイプのバイオ促進剤を接触させることが8.50.004

0.37<0.001

0.064

できる吐出圧や噴射量を把握することができた。一方、排9.00.13

0.76<0.001

0.010

9.5<0.001

0.002<0.001<0.001

泥を抑えるための口元管については、下部パッカーに課題が残った。

10.0<0.001

0.019<0.001<0.00110.5<0.001

0.059

0.002

0.15

11.00.084

0.028

0.002

0.040

11.4

0.033

0.019

<0.0010.005

太字・バイオ促進剤は、難透水性の土質であっても直径 1m の範囲で確実に汚染部位と接触した。
・噴射撹拌位置から 1.5m の位置において、難透水性の土：土壌溶出量基準不適合質も含め CVOCs の土壌浄化効果を確認した。また、

2) 浄化効果1.0m の位置において地下水浄化効果を確認した。

噴射撹拌位置 1 および 2 から 1.5m 離れた場所でチェ・バイオ促進剤到達範囲の評価方法として EC ダイレクトセ

ックボーリングを行い、CVOCs の土壌溶出量を測定しンシング技術は有効であった。

た結果を施工前の結果と併せて図 7 及び表 2 に示す。

・排泥量については、口元管下部パッカーのパッキングがその結果、TCE の溶出量基準不適合はなかった。
cDCE場所によって不完全だったこともあり、噴射量の約 13%がについても施工前と比較して濃度は低かった。例えば、地上に排出した。

施工前に溶出量基準の約 20 倍であった深度 GL-8.5～9.0m 付近でも、チェックボーリングでは溶出量基準の 2§５．おわりに倍以下であった。
観測井戸における施工から 12 ヶ月間の地下水モニタリン

今後は、排泥のさらなる減少、装置の小型化、バイオレグ結果を図 8 に示す。TCE は施工後 2 週間以内に地下水メディエーション以外の原位置浄化･原位置不溶化への適基準に適合した。cDCE は施工後に一旦 19 mg/L を記録しCVOCs地下水濃度 (mg/L)

100用を図っていきたい。

噴射撹拌施工ＴCE
cDCE

1010.1cDCE基準値
TCE基準値

0.010.001

1ヶ月

2ヶ月

3ヶ月

4ヶ月

5ヶ月6ヶ月図8

観測井戸の地下水濃度推移

－71－

7ヶ月

8ヶ月

9ヶ月

10ヶ月 11ヶ月 12ヶ月

フジタ技術研究報告 第 50 号

謝辞
本研究において、ダイレクトセンシング技術を用いた薬剤到達度評価について株式会社アイ･エス･ソリューションの協力を得た。

参考文献
1) 北詰昌義，塩尻大輔，野口俊太郎，近藤敏仁，RichardL.Raymond,Jr，Toru Chino (2011)：植物油由来促進剤のVOC 微生物分解評価，地下水･土壌汚染とその防止対策に関する研究集会 第 17 回講演集，pp.64～66.
2) 塩尻大輔，北詰昌義，飯野浩成 (2013)：大規模浄化サイト
におけるバイオスティミュレーションの一事例，地下水･土壌汚染とその防止対策に関する研究集会 第 19 回講演集，pp.253～255.
3) 和知剛， 小林裕一， 清水祐也， 北詰昌義， 川元勇治
(2012)：電気伝導度測定による地層判定，地下水･土壌汚染とその防止対策に関する研究集会 第 18 回講演集，pp.257～260.

ひ と こ と
目に見えない汚染を目に見えない地中で浄化する原位置浄化においては、浄化プロセス及び結果をいかに目に見える形で分かりやすく表すことができるかが、関係者の理解を得る上で重要と考えます。より納得度の高い施工技術、評価技術を追求していきたいと思います。

－72－