JP2011156455A - 汚染地下水の原位置浄化処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】浄化性能を長期にわたって維持することができ、低コストで信頼性が高い浄化処理を可能にする汚染地下水の原位置浄化処理方法を提供する。
【解決手段】浄化材２ａを含む充填材２ｂを充填してなる透過性地下水浄化壁２に有機化合物で汚染された地下水Ｔを流通させるとともに、浄化材２ａによって汚染地下水Ｔを浄化処理する汚染地下水Ｔの原位置浄化処理方法において、浄化材２ａが有機化合物を吸着する吸着材であり、浄化材２ａと微生物群土壌／資材２ｃを含む充填材２ｂを充填して透過性地下水浄化壁２を構成し、この透過性地下水浄化壁２に汚染地下水Ｔを流通させることにより、浄化材２ａで汚染地下水Ｔ中の有機化合物を吸着除去して汚染地下水Ｔを浄化処理し、微生物群土壌／資材２ｃの微生物で浄化材２ａに吸着された有機化合物を分解するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機化合物で汚染された地下水を原位置で浄化処理する汚染地下水の原位置浄化処理方法に関する。

例えば、ベンゼン、エチルベンゼン、トルエン、キシレン等の油分や、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン等の揮発性有機塩素系化合物などの有機化合物（汚染物質、有害物質）で汚染された地下水を原位置で浄化処理する方法として、地下水を揚水して処理する地下水揚水法、エアスパージング法、バイオスパージング法等が知られている（例えば、特許文献１参照）。

そして、地下水揚水法、エアスパージング法、バイオスパージング法は、汚染地下水だけでなく、汚染土壌も対象にして浄化することが可能である。この反面、地下水揚水法においては、揚水井戸と水処理設備を設置すれば浄化処理が可能になるため、初期コストが安く済むが、浄化に要する期間が非常に長くなり、ランニングコストが嵩む。また、基準値以下まで浄化することができない場合が多々ある。

エアスパージング法、バイオスパージング法においては、汚染土壌や汚染地下水中に空気を供給するための給気井戸と、気化した汚染物質を含む土壌ガス（回収ガス）を吸気して回収するための吸気井戸を汚染領域に設置し、コンプレッサーやブロアーによって給気／吸気することで浄化処理することが可能である。しかしながら、汚染領域の上部に建物や生産施設などがある場合には、給気井戸や吸気井戸の設置（適正配置）が困難になる場合がある。また、土壌を対象にせず、汚染地下水の浄化処理のみに適用する場合にはコスト高になる傾向がある。

一方、地下水Ｔのみを対象とした浄化処理法として、図２に示すように、汚染領域Ｒに対して汚染地下水流動方向Ｔ１下流域に透過性地下水浄化壁１を設け、この透過性地下水浄化壁１によって、汚染地下水Ｔが流通（浸透、通過）するとともに汚染地下水Ｔ中の汚染物質を処理し、汚染領域Ｒから外側に（敷地境界Ｓの外側に）汚染が拡大することを防止する方法がある（例えば、特許文献２参照）。

この透過性地下水浄化壁１による原位置浄化処理方法では、鉄粉（ゼロ価の鉄）の浄化材１ａを含む充填材１ｂを充填して透過性地下水浄化壁１を形成し、汚染地下水Ｔが流通するとともに浄化材１ａの化学還元作用を利用して汚染物質を分解し、汚染地下水Ｔを浄化する。

そして、この鉄粉を浄化材１ａに用いた透過性地下水浄化壁１を設けて汚染地下水Ｔの浄化処理を行う方法は、化学酸化法などの物理化学的な方法に比べ、汚染物質の分解に要する期間が若干長くなるが、地下水Ｔの流れを利用して浄化処理が行えるため、その適用の増加が期待されている。

特開平８−２２３９２号公報 特開２００１−９４７５号公報

しかしながら、上記従来の透過性地下水浄化壁１による原位置浄化処理方法においては、透過性地下水浄化壁１内の鉄粉１ａの還元機能（浄化性能）が、地下水Ｔの水質や水に含まれる共存物質、例えばｐＨ、溶存酸素、鉄分、マンガン分などにより早期に劣化し、汚染物質が分解されなくなって、汚染地下水Ｔの浄化処理ができなくなる場合があった。すなわち、鉄粉１ａの還元機能が劣化することで、汚染領域Ｒから外側に汚染が拡大するおそれがあった。

また、鉄粉１ａの還元機能が劣化した場合には、透過性地下水浄化壁１内の鉄粉１ａを含む充填材１ｂを一旦取り出し、再度新たな鉄粉１ａを含む充填材１ｂを充填し直す必要が生じる。このため、劣化した充填材１ｂの取り出し、再充填のための費用が追加で必要になる。また、これと同時に、充填し直し作業時には浄化ができなくなるため、この間、汚染地下水Ｔを浄化するための浄化設備を別途設けることが必要になり、この点からも大きな費用負担が必要になる。

さらに、汚染地下水Ｔに濁り成分（懸濁物質）が多く含まれる場合には、透過性地下水浄化壁１内の鉄粉１ａなどの充填層が徐々に目詰まりして閉塞し、汚染地下水Ｔの流れが悪くなり、適切な通水反応処理が困難になる。このため、透過性地下水浄化壁１の透水性（透過性）が低下した際には、透過性地下水浄化壁１を更新する必要が生じ、鉄粉１ａの還元機能が劣化した場合と同様、再生工事に要する費用、工事の間、汚染地下水Ｔを浄化するための浄化設備を別途設けるための費用が必要になる。

さらに、上記従来の透過性地下水浄化壁１は、充填材１ｂの全てを鉄粉（浄化材）１ａとしたり、充填材１ｂの大部分を鉄粉１ａとして形成される。このため、透過性地下水浄化壁１を流通するとともに地下水Ｔ中に多くの鉄分が混入し、透過性地下水浄化壁１に対して地下水流動方向Ｔ１下流側に、赤水が発生したり、井戸の閉塞を生じさせる場合があった。このため、浄化処理後の地下水Ｔから鉄分を除去する対策を別途講じる必要があり、この面でも費用が増大する。

本発明は、上記事情に鑑み、浄化性能を長期にわたって維持することができ、低コストで信頼性が高い浄化処理を可能にする汚染地下水の原位置浄化処理方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の汚染地下水の原位置浄化処理方法は、浄化材を含む充填材を充填してなる透過性地下水浄化壁に有機化合物で汚染された地下水を流通させるとともに、前記浄化材によって汚染地下水を浄化処理する汚染地下水の原位置浄化処理方法において、前記浄化材が有機化合物を吸着する吸着材であり、前記浄化材と微生物群土壌／資材を含む充填材を充填して前記透過性地下水浄化壁を構成し、該透過性地下水浄化壁に汚染地下水を流通させることにより、前記浄化材で汚染地下水中の有機化合物を吸着除去して汚染地下水を浄化処理し、前記微生物群土壌／資材の微生物で前記浄化材に吸着された有機化合物を分解するようにしたことを特徴とする。

この発明においては、汚染領域に対して地下水流動方向下流側に透過性地下水浄化壁を設け、この透過性地下水浄化壁に汚染地下水が流通するとともに、活性炭や木炭などの吸着材（浄化材）によって汚染地下水中の有機化合物（汚染物質、有害物質）を吸着し、汚染領域から外側に汚染が拡大することを防止できる。このとき、目標とする汚染濃度レベルまで浄化処理ができるように吸着材の量を設定しておく。そして、吸着材に吸着された有機化合物を微生物群土壌／資材の微生物により生物的に分解させることができる。これにより、吸着材の吸着能力を長期間あるいは永続的に維持することが可能になる。

また、本発明の汚染地下水の原位置浄化処理方法においては、前記透過性地下水浄化壁に栄養剤及び／又は酸化剤を供給するための供給管を設けることが望ましい。

この発明においては、供給管から栄養剤を供給することによって、微生物群土壌／資材の微生物を増殖、活性化させることができ、吸着材で吸着した有機化合物を確実に分解することができる。また、吸着材の吸着能力が低下したり、透過性地下水浄化壁の透水性が低下した際に、例えば過酸化水素、過硫酸塩、オゾンなどの酸化剤を供給管から供給することによって、吸着材に吸着された有機化合物を分解し、吸着能力の回復を図ることができ、また、充填材の間隙に目詰まりした物質を分解して、透水性の回復を図ることができる。

本発明の汚染地下水の原位置浄化処理方法においては、透過性地下水浄化壁に汚染地下水が流通するとともに、吸着材（浄化材）によって汚染地下水中の有機化合物（汚染物質、有害物質）を吸着除去し、汚染地下水を浄化処理することが可能になる。また、吸着材に吸着された有機化合物を微生物群土壌／資材の微生物により生物的に分解させることができる。これにより、吸着材の吸着能力を長期間あるいは永続的に維持することが可能になる。

よって、本発明の汚染地下水の原位置浄化処理方法によれば、鉄粉を浄化材として用いた従来の透過性地下水浄化壁による原位置浄化処理方法のように、鉄粉（浄化材）が早期に劣化することがなく、信頼性の高い浄化処理が可能になる。また、充填材（浄化材）の再生工事を行う必要がなく、あるいはその頻度を大幅に少なくすることができ、低コストで浄化処理を行うことが可能になる。

本発明の一実施形態に係る汚染地下水の原位置浄化処理方法（本発明の一実施形態に係る透過性地下水浄化壁）を示す図である。 従来の汚染地下水の原位置浄化処理方法（従来の透過性地下水浄化壁）を示す図である。

以下、図１を参照し、本発明の一実施形態に係る汚染地下水の原位置浄化処理方法について説明する。本実施形態は、例えば、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン等の揮発性有機塩素系化合物などの有機化合物（汚染物質、有害物質）で汚染された地下水を原位置で浄化処理する方法に関するものである。

本実施形態では、図１に示すように、活性炭や木炭などの浄化材（吸着材２ａ）を含む充填材２ｂを充填してなる透過性地下水浄化壁２を汚染領域Ｒに対して汚染地下水流動方向Ｔ１下流域の飽和層（帯水層）Ｇ１内に設け、汚染地下水Ｔが流通するとともに汚染地下水Ｔ中の有機化合物（汚染物質、有害物質）を浄化材２ａで吸着し、汚染領域Ｒから外側に（敷地境界Ｓの外側に）汚染が拡大することを防止する。このとき、浄化材（吸着材２ａ）は、汚染地下水Ｔを目標とする汚染濃度レベルまで浄化処理できる量で透過性地下水浄化壁２に充填されている。

また、本実施形態では、浄化材２ａの吸着材とともに微生物群土壌あるいは微生物群資材（微生物群土壌／資材２ｃ）を含む充填材２を充填して透過性地下水浄化壁２を構成する。さらに、この透過性地下水浄化壁２に供給管３を設け、栄養剤４及び／又は酸化剤５を供給管３を通じて透過性地下水浄化壁２内に供給できるようにしている。

そして、本実施形態の汚染地下水Ｔの原位置浄化処理方法では、この透過性地下水浄化壁２に汚染地下水Ｔが流通すると、活性炭や木炭などの浄化材２ａによって汚染地下水Ｔ中の有機化合物が吸着して処理され、目標とする汚染濃度レベルまで汚染地下水Ｔが浄化処理される。

また、これと同時に、微生物群土壌／資材２ｃ中の微生物によって、浄化材２ａに吸着された有機化合物が生物的に分解される。さらに、このとき、供給管３から栄養剤４を透過性地下水浄化壁２内に供給することによって、微生物が増殖、活性化し、確実に浄化材２ａに吸着された有機化合物が分解される。これにより、浄化材２ａの吸着能力ひいては透過性地下水浄化壁２の浄化性能が長期間あるいは永続的に維持されることになる。

また、万一、微生物によって浄化材２ａに吸着された有機化合物の分解が不十分となり、浄化材２ａの吸着能力が十分に回復できない場合には、栄養剤４に替えて、例えば、過酸化水素、過硫酸塩、オゾンなどの酸化剤５を供給管３から透過性地下水浄化壁２内に供給する。このように酸化剤５を供給すると、浄化材２ａに吸着された有機化合物が分解、無害化され、より確実に浄化材２ａの吸着能力の回復が図れる。

一方、透過性地下水浄化壁２で汚染地下水Ｔを浄化処理することにより、地下水Ｔ中に含まれる懸濁物質などが透過性地下水浄化壁２の充填材２ｂに目詰まって、透過性地下水浄化壁２が閉塞し、その透水性（透過性）が低下するおそれがある。これに対し、本実施形態では、透過性地下水浄化壁２に供給管３が設けられているため、透過性地下水浄化壁２の透水性が低下した場合に、供給管３から酸化剤５、殺菌剤、空気、清浄な水などを注入、あるいは高速で噴射し、透過性地下水浄化壁２を逆洗（洗浄）する。これにより、供給管３を利用して容易に透過性地下水浄化壁２の透水性の回復が図れる。なお、逆洗によって剥離した汚泥分（汚泥分を含む排水）は、配管（供給管３など）を通じて地上部に回収し、適宜処理、処分すればよい。

これにより、透過性地下水浄化壁２の浄化性能を地上部からの操作で長期にわたって好適に維持することができる。なお、浄化材２ａの量を含め、浄化材２ａの吸着能力の維持期間、有機化合物の吸着保持可能期間などは、汚染物質濃度や処理対象地下水量、生物分解量や分解速度などに基づいて設定すればよい。すなわち、計画・設計時に予め適用性試験などを行い、適切な吸着保持量や生物分解量、速度などを明らかにし、所要の期間、効果が持続するように浄化材２ａの量や充填方法、栄養剤４の供給量、供給管３の配置などを決めることが信頼性の高い浄化処理を行うために重要である。

したがって、本実施形態の汚染地下水Ｔの原位置浄化処理方法においては、汚染領域Ｒに対して地下水流動方向Ｔ１下流側に透過性地下水浄化壁２を設け、この透過性地下水浄化壁２に汚染地下水Ｔが流通するとともに、活性炭や木炭などの浄化材（吸着材２ａ）によって汚染地下水Ｔ中の有機化合物（汚染物質、有害物質）を吸着し、汚染領域Ｒから外側に汚染が拡大することを防止できる。そして、浄化材２ａに吸着された有機化合物を微生物群土壌／資材２ｃの微生物により生物的に分解させることができる。これにより、浄化材２ａの吸着能力を長期間あるいは永続的に維持することが可能になる。

また、供給管３から栄養剤４を供給することによって、微生物群土壌／資材２ｃの微生物を増殖、活性化させることができ、浄化材２ａで吸着した有機化合物を確実に分解することができる。また、浄化材２ａの吸着能力が低下したり、透過性地下水浄化壁２の透水性が低下した際に、例えば過酸化水素、過硫酸塩、オゾンなどの酸化剤５を供給管３から供給することによって、浄化材２ａに吸着された有機化合物を分解し、吸着能力の回復を図ることができ、また、充填材２ｂの間隙に目詰まりした物質を分解して、透水性の回復を図ることができる。

よって、本実施形態の汚染地下水の原位置浄化処理方法によれば、鉄粉１ａを浄化材として用いた従来の透過性地下水浄化壁１による原位置浄化処理方法に比べて、信頼性の高い浄化処理が可能になる。また、充填材２ｃ（浄化材２ａ）の再生工事を行う必要がなく、あるいはその頻度を大幅に少なくすることができ、従来と比較し、例えば２０〜２５％程度コストを削減して、低コストで浄化処理を行うことが可能になる。

また、鉄粉１ａを浄化材として用いていないため、透過性地下水浄化壁２に対して地下水流動方向Ｔ１下流側に赤水や井戸の閉塞などが発生することがなく、これらを防止するための対策を別途講じる必要がない。この点からも低コストで浄化処理を行うことが可能になる。

以上、本発明に係る汚染地下水の原位置浄化処理方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、浄化材２ａの吸着材と微生物群土壌／資材２ｃを含む充填材２ｂを充填して透過性地下水浄化壁２を構成するものとしたが、鉄粉などの薬剤（鉄系浄化材）を併用するようにしてもよい。この場合には、従来のように充填材２ｂの大部分（全体）を占める割合で鉄粉などを用いるわけではないため、赤水や井戸の閉塞などが発生することを防止できる。そして、このように鉄粉などの薬剤を併用することで、浄化材（吸着材２ａ）による吸着作用と鉄粉などによる還元分解作用の両機能によって確実且つ好適に汚染地下水Ｔを浄化処理することが可能になる。

さらに、供給管３から洗浄剤を供給して、浄化材２ａの吸着能力の回復、透過性地下水浄化壁２の透水性の回復を図るようにしてもよい。

１ 従来の透過性地下水浄化壁
１ａ 鉄粉（浄化材）
１ｂ 充填材
２ 透過性地下水浄化壁
２ａ 浄化材（吸着材）
２ｂ 充填材
２ｃ 微生物群土壌／資材
３ 供給管
４ 栄養剤
５ 酸化剤
Ｇ１ 飽和層（帯水層）
Ｒ 汚染領域
Ｓ 敷地境界
Ｔ 地下水（汚染地下水）
Ｔ１ 地下水流動方向

Claims (2)

1. 浄化材を含む充填材を充填してなる透過性地下水浄化壁に有機化合物で汚染された地下水を流通させるとともに、前記浄化材によって汚染地下水を浄化処理する汚染地下水の原位置浄化処理方法において、
   前記浄化材が有機化合物を吸着する吸着材であり、前記浄化材と微生物群土壌／資材を含む充填材を充填して前記透過性地下水浄化壁を構成し、
   該透過性地下水浄化壁に汚染地下水を流通させることにより、前記浄化材で汚染地下水中の有機化合物を吸着除去して汚染地下水を浄化処理し、前記微生物群土壌／資材の微生物で前記浄化材に吸着された有機化合物を分解するようにしたことを特徴とする汚染地下水の原位置浄化処理方法。
2. 請求項１記載の汚染地下水の原位置浄化処理方法において、
   前記透過性地下水浄化壁に栄養剤及び／又は酸化剤を供給するための供給管を設けるようにしたことを特徴とする汚染地下水の原位置浄化処理方法。

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