JP3232494B2 - 汚染土壌の清浄化方法及び該方法に使用される清浄化装置 - Google Patents

汚染土壌の清浄化方法及び該方法に使用される清浄化装置

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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、汚染土壌の清浄化に好
適な汚染土壌の清浄化方法及び該方法に使用される清浄
化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、工場の周辺の地盤は、工場排水
の漏出等により汚染されている場合が多い。このような
地盤を対象として地下水の利用を含む土地利用をする場
合には、汚染物質を除去する必要がある。
【0003】従来、このような地盤の汚染物質を除去す
るためには有効な手段がなく、汚染された土壌をそのま
ま回収し、廃棄して、新しい土壌に置換する手段、又
は、汚染された土壌から汚染物質が流出しないように封
じ込める手段がとられていた。
【0004】ここで、汚染された地盤の土壌を回収、廃
棄する場合には、汚染された土壌を廃棄する廃棄場の土
地確保が困難であるとともに、廃棄土壌、及び新しい土
壌の運搬費等の多大なコストを要し、汚染物質の封じ込
めを行う場合でも、大規模な施設を構築しなければなら
ず、多大なコストを要するといった問題がある。
【0005】かかる問題を解決するために、出願人は以
下のような地下水の清浄化装置を提案している(特願平
5−113466号参照)。
【0006】すなわち、図2に示すように、地盤1に揚
水孔2を掘削すると共に、この揚水孔2から所定距離離
間した位置に注水孔3を掘削し、前記揚水孔2内に揚水
ポンプ4を配置し、この揚水ポンプ4から、地上を経て
前記注水孔3内に至る導水路5を敷設すると共に、地上
における該導水路5中に前記揚水ポンプ4から揚水され
た地下水中に含まれる汚染物質あるいは、不純物を除去
する濾過装置6,7と、この濾過装置6,7によって浄
化された処理水を注水孔3側へ圧送する圧送ポンプ8
と、この圧送ポンプ8によって圧送される処理水をさら
に浄化する逆浸透膜装置9とを、この順に介装してなる
ものである。なお、図中7a,9aは除去された汚染物
質や不純物を回収するための回収口である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
地盤は負荷電状態となっているので重金属等の陽イオン
が地盤に吸着され易く、前記した地下水の清浄化装置に
よって地下水流が発生されても、重金属等の汚染物質は
土壌から容易に離脱あるいは溶出し難く、したがって、
汚染土壌の清浄化を完全に行うことができないといった
問題がある。
【0008】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、地下水に含まれる汚染物質(不純物をも含む。)を
回収することができ、しかも、負荷電状態となった土壌
に吸着された重金属等の汚染物質を効率よく離脱・溶出
させることができ、もって、汚染土壌の清浄化を完全な
らしめることができる汚染土壌の清浄化方法及び該方法
に使用される清浄化装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の汚染土壌の清浄
化方法は、汚染土壌を含む地盤を掘削して形成された揚
水孔から地下水を揚水し、揚水された地下水を汚染物質
回収装置を通した後、地盤を掘削して形成された注水孔
に注水する汚染土壌の清浄化方法であって、前記汚染物
質回収装置により、濾過装置による1次処理と、濾過膜
装置による2次処理と、逆浸透膜装置による3次処理を
行った後、前記汚染物質回収装置から排出された処理水
に汚染物質の土壌からの離脱や溶出を促進する薬品を添
加することを特徴とする。なお、前記薬品は低pHの酸
性物質又はイオン交換樹脂の粉末であることが好まし
い。
【0010】本発明の汚染土壌の清浄化装置は、汚染土
壌を含む地盤を掘削して形成された揚水孔から地下水を
揚水する揚水装置と、この揚水装置により揚水された地
下水を地盤を掘削して形成された注水孔に導く導水路
と、この導水路に介装された汚染物質回収装置とを備え
る汚染土壌の清浄化装置であって、前記汚染物質回収装
置は、濾過装置からなる1次処理装置と、濾過膜装置か
らなる2次処理装置と、逆浸透膜装置からなる3次処理
装置とにより構成され、前記汚染物質回収装置から排出
された処理水に汚染物質の土壌からの離脱や溶出を促進
する薬品を添加する薬品添加装置を設けたことを特徴と
する。
【0011】
【作用】本発明の汚染土壌の清浄化方法においては、揚
水孔から地下水を揚水し、揚水された地下水を汚染物質
回収装置を通した後、注水孔に注水されるとともに、汚
染物質回収装置から排出された処理水に汚染物質の土壌
からの離脱や溶出を促進する薬品を添加するようにして
いるので、前記処理水を地盤内に注入すると薬品が添加
された処理水が地盤内に浸透し、汚染土壌に吸着された
重金属等の汚染物の離脱・溶出が促進されて地下水に溶
出し、再び揚水孔から揚水されて汚染物質回収装置によ
り汚染物質が除去される。このように、揚水、汚染物質
の回収、薬品の添加、注水とからなるサイクルを繰り返
すことにより、汚染物質を効率よく離脱・溶出させて、
汚染土壌の清浄化を完全ならしめることが可能となる。
【0012】本発明の汚染土壌の清浄化装置において
は、揚水装置により、地下水が、揚水孔から導水路内を
通って地上へ上昇し、地上へ上昇した地下水は、汚染物
質回収装置を通過し、地下水に含まれていた汚染物質
(不純物をも含む。)が除去され、処理水は、注水孔に
注水されるとともに、汚染物質回収装置から排出された
処理水に、薬品添加装置により汚染物質の土壌からの離
脱や溶出を促進する薬品が添加される。したがって、前
記処理水を地盤内に注入すると薬品が添加された処理水
が地盤内に浸透し、汚染土壌に吸着された重金属等の汚
染物の離脱・溶出が促進されて地下水に溶出し、再び揚
水孔から揚水されて汚染物質回収装置により汚染物質が
除去される。このように、揚水、汚染物質の回収、薬品
の添加、注水とからなるサイクルを繰り返すことによ
り、汚染物質を効率よく離脱・溶出させて、汚染土壌の
清浄化を完全ならしめることが可能となる。
【0013】
【実施例】本発明の一実施例の汚染土壌の清浄化装置に
ついて図1を参照しながら説明する。
【0014】この実施例の汚染土壌の清浄化装置10
は、工場排水等により汚染された地盤に適用した場合を
示すものである。
【0015】図において符号11は地盤であり、この地
盤11には、揚水孔12が掘削され、この揚水孔12か
ら所定距離離間した位置に注水孔13が掘削されてい
る。
【0016】揚水孔12内には、揚水ポンプ(本発明の
揚水装置に相当)14が配置されており、この揚水ポン
プ14から地上を経て注水孔13内に至る導水管15
(本発明の導水路に相当)が敷設されている。この導水
管15の地上部分には、1次処理装置16(濾過装
置)、2次処理装置17(濾過膜装置)、圧送ポンプ1
8、3次処理装置19(逆浸透膜装置)及び薬品添加装
置20が、導水管5内を移動する地下水の方向に、この
順で介装されている。なお、1次処理装置16、2次処
理装置17及び3次処理装置19により、本発明の汚染
物質回収装置が構成されている。
【0017】前記1次処理装置16は、適切な粒径を有
する砂等を充填した沈砂タンクからなるものであって、
この1次処理装置16は、地下水中の浮遊物質等の粒径
の大きい物質を除去する機能を有する。
【0018】前記2次処理装置17は、ステンレス鋼、
真鍮、モネル、ニッケル等のメタル系、あるいは、アル
ミナ、アルミニウムシリケート、磁器質、炭化ケイ素、
ガラス・シリカ繊維等の無機系、あるいは、ポリエチレ
ン、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロ
エチレン等の有機高分子系等の素材からなる精密濾過膜
あるいは、酢酸セルロース及びその誘導体、ポリアクリ
ロニトリル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、高
分子電解質錯合体、芳香族ポリアミド、ポリビニルアル
コール、キトサン、アセチルカードラン、架橋ポリアミ
ド、架橋ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテト
ラフルオロエチレン等の素材からなる限外濾過膜によっ
て構成され、地下水に含まれる数100μmから0.0
1μm程度の粒径の物質を除去する機能を有する。ま
た、この2次処理装置7には、除去された物質を回収す
る回収口17aが設けられている。
【0019】前記圧送ポンプ18は、1次処理装置16
及び2次処理装置17によって浄化された処理水を注水
孔13側へ圧送する機能を有する。
【0020】前記3次処理装置19は、酢酸セルロース
系、ポリアミド系、複素環ポリマー系、水溶性ポリマー
架橋系、重合性モノマー系、フッ素系等の素材を用いた
逆浸透膜からなるものであって、地下水に含まれる10
nmから0.1nm程度の粒径の物質を除去する機能を
有する。また、この3次処理装置19には、除去された
物質を回収するための回収口19aが設けられている。
【0021】前記薬品添加装置20は、薬品を吐出する
薬品吐出部(図示せず)と、この薬品吐出部から吐出さ
れた薬品と前記3次処理装置19から排出された処理水
とを撹拌・混合する撹拌槽(図示せず)とを備えてい
る。前記薬品としては、汚染物質の土壌からの離脱や溶
出を促進するものが適宜選択されるが、例えば、低pH
の酸性物質やイオン交換樹脂の粉末等が用いられる。
【0022】次に、前記汚染土壌の清浄化装置10の作
用について説明するとともに、本発明の一実施例の汚染
土壌の清浄化方法について説明する。
【0023】まず、揚水ポンプ14を駆動することによ
って地下水が導水管15内を上昇する。この地下水は、
地上に位置する1次処理装置16及び2次処理装置17
を通過する。この際、1次処理装置16、2次処理装置
17とによって、地下水に含まれていた汚染物質が除去
される。また、2次処理装置17によって除去された汚
染物質は、回収口17aから回収される。
【0024】処理水は、圧送ポンプ18を駆動すること
によって圧送され、3次処理装置19を通過する。この
際、3次処理装置19によって、処理水に含まれている
極めて細かい汚染物質が除去される。また、3次処理装
置19によって除去された物質は、回収口19aから回
収される。
【0025】さらに、3次処理装置19から排出された
処理水に、薬品添加装置20によって薬品が添加され
る。
【0026】この後、薬品が添加された処理水は注水孔
13に達し、注水孔13から地盤1に容易に浸透する。
そして、処理水に添加された薬品が汚染土壌に吸着され
た重金属等の汚染物質に作用してこれらの土壌からの離
脱又は溶出が促進される。ここで、薬品として低pHの
酸性物質を用いた場合には、地盤の負荷電状態が緩和さ
れ重金属等の陽イオンが土壌から離脱し易くなり、薬品
としてイオン交換樹脂の粉末を用いた場合には、直接重
金属等と反応して重金属等が土壌から離脱する。
【0027】このように、汚染物質が離脱あるいは溶出
した地下水が再び前記揚水孔12から揚水されて1次〜
3次処理装置16,17,19により処理されるといっ
たサイクルが繰り返されることにより、汚染土壌が漸次
清浄化される。そして、揚水された地下水内に汚染物質
が検出されないかあるいは許容値以下になるまで、前記
サイクルを継続する。
【0028】本実施例の汚染土壌の清浄化装置10及び
清浄化方法よれば、地下水に含まれる汚染物質が、1次
処理装置16、2次処理装置17及び3次処理装置19
によって除去され、外部に回収されるため、清浄化され
た地下水のみが、地盤11に注水、還元される。これに
よって地盤11内の汚染物質を地下水を介して除去する
ことができる。
【0029】さらに、3次処理装置19から排出される
処理水に、薬品添加装置20により汚染物質の離脱ある
いは溶出を促進する薬品が添加されているので、処理水
を地盤11内に注入すると薬品が添加された処理水が地
盤11内に浸透し、汚染土壌に吸着された重金属等の汚
染物の離脱・溶出が促進されて地下水に溶出し、再び揚
水孔から揚水されて汚染物質回収装置により汚染物質が
除去される。このように、揚水、汚染物質の回収、薬品
の添加、注水とからなるサイクルを繰り返すことによ
り、汚染物質を効率よく離脱・溶出させて、汚染土壌の
清浄化を完全ならしめることができる。
【0030】前記実施例では、揚水孔12から地下水を
揚水して注入孔13から注水するといった循環方式であ
り作業が単純であるといった利点がある。さらに、揚水
の水質分析により清浄化効果を確認しながら清浄化作業
を進めることができる。
【0031】ところで、土壌汚染は地下水面よりも上部
の不飽和帯に分布する場合が多いが、注入孔13から注
入する流量を大きく設定して地下水面を強制的に上昇さ
せて不飽和帯を飽和帯にして、前記清浄化方法を適用す
ることで、不飽和帯に分布する汚染土壌を清浄化するこ
ともできる。
【0032】なお、本実施例では3つの処理装置16,
17,19を用いて汚染物質の除去を行なったが、濾過
装置からなる1次処理装置16と、濾過膜装置からなる
2次処理装置17と、逆浸透膜装置からなる3次処理装
置19とを備える限りにおいて、汚染物質回収装置の構
成は任意であり、地盤1の汚染状況によって、例えば1
次処理装置16と2次処理装置17を1つの装置として
構成したり、処理装置の数を増加させてもよい。
【0033】また、揚水孔2及び注水孔3が位置する帯
水層は、同一の帯水層としても、異なる帯水層としても
何ら問題はない。
【0034】また、前記実施例では、揚水孔12と注水
孔13とを別々に掘削して設けているが、1つの掘削孔
をパッカー等の仕切り部材で上下に仕切り、例えば下部
の掘削孔を揚水孔として構成し、上部の掘削孔として構
成し、下部と上部とを前記実施例に示すような清浄化装
置を配置するようにしてもよい。この場合には、仕切り
部材の配置される部分に不透水層が位置するようにする
ことが好ましい。
【0035】
【発明の効果】以上のように、本発明の汚染土壌の清浄
化方法によれば、汚染土壌を含む地盤を掘削して形成さ
れた揚水孔から地下水を揚水し、揚水された地下水を汚
染物質回収装置に通した後、地盤を掘削して形成された
注水孔に注水する汚染土壌の清浄化方法であって、前記
汚染物質回収装置により1次〜3次処理を行うととも
に、その汚染物質回収装置から排出された処理水に汚染
物質の土壌からの離脱や溶出を促進する薬品を添加する
ので、地下水に含まれる汚染物質を汚染物質回収装置に
よる1次〜3次処理により高度に処理して確実に除去す
ることができ、しかも、薬品が添加された処理水を地盤
内に浸透させ、汚染土壌に吸着された重金属等の汚染物
の離脱・溶出を促進し、再び揚水孔から揚水して汚染物
質回収装置により汚染物質を効率的に除去することがで
き、汚染土壌の清浄化を完全ならしめることができる。
【0036】また、本発明の汚染土壌の清浄化装置によ
れば、汚染土壌を含む地盤を掘削して形成された揚水孔
から地下水を揚水する揚水装置と、この揚水装置により
揚水された地下水を地盤を掘削して形成された注水孔に
導く導水路と、この導水路に介装された汚染物質回収装
置とを備える汚染土壌の清浄化装置であって、前記汚染
物質回収装置は、濾過装置からなる1次処理装置と、濾
過膜装置からなる2次処理装置と、逆浸透膜装置からな
る3次処理装置とにより構成され、前記汚染物質回収装
置から排出された処理水に汚染物質の土壌からの離脱や
溶出を促進する薬品を添加する薬品添加装置を設けたの
で、汚染物質回収装置による1次〜3次処理により地下
水に含まれていた汚染物質を高度に処理して確実に除去
することができ、しかも、薬品添加装置により薬品が添
加された処理水を地盤内に浸透させ、汚染土壌に吸着さ
れた重金属等の汚染物の離脱・溶出を促進し、再び揚水
孔から揚水して汚染物質回収装置により汚染物質を効率
的に除去することができ、汚染土壌の清浄化を完全なら
しめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の汚染土壌の清浄化装置を示
す縦断面図である。
【図2】本発明の先行技術の地下水の清浄化装置を示す
縦断面である。
【符号の説明】
10 汚染土壌の清浄化装置 11 地盤 12 揚水孔 13 注水孔 14 揚水ポンプ(揚水装置) 15 導水管(導水路) 16 1次処理装置(濾過装置) 17 2次処理装置(濾過膜装置) 19 3次処理装置(逆浸透膜装置) 20 薬品添加装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−228463(JP,A) 特開 昭52−67104(JP,A) 特開 平5−23692(JP,A) 特開 昭52−48202(JP,A) 特開 昭53−48871(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02D 3/10 B09C 1/02 B09C 1/04 B09C 1/08

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 汚染土壌を含む地盤を掘削して形成され
    た揚水孔から地下水を揚水し、揚水された地下水を汚染
    物質回収装置を通した後、地盤を掘削して形成された注
    水孔に注水する汚染土壌の清浄化方法であって、前記汚
    染物質回収装置により、濾過装置による1次処理と、濾
    過膜装置による2次処理と、逆浸透膜装置による3次処
    理を行った後、前記汚染物質回収装置から排出された処
    理水に汚染物質の土壌からの離脱や溶出を促進する薬品
    を添加することを特徴とする汚染土壌の清浄化方法。
  2. 【請求項2】 前記薬品が低pHの酸性物質であること
    を特徴とする請求項1記載の汚染土壌の清浄化方法。
  3. 【請求項3】 前記薬品がイオン交換樹脂の粉末である
    ことを特徴とする請求項1記載の汚染土壌の清浄化方
    法。
  4. 【請求項4】 汚染土壌を含む地盤を掘削して形成され
    た揚水孔から地下水を揚水する揚水装置と、この揚水装
    置により揚水された地下水を地盤を掘削して形成された
    注水孔に導く導水路と、この導水路に介装された汚染物
    質回収装置とを備えた汚染土壌の清浄化装置であって、
    前記汚染物質回収装置は、濾過装置からなる1次処理装
    置と、濾過膜装置からなる2次処理装置と、逆浸透膜装
    置からなる3次処理装置とにより構成され、前記汚染物
    質回収装置から排出された処理水に汚染物質の土壌から
    の離脱や溶出を促進する薬品を添加する薬品添加装置を
    設けたことを特徴とする汚染土壌の清浄化装置。
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JP4585221B2 (ja) * 2004-04-07 2010-11-24 東日本旅客鉄道株式会社 復水工法及びこれに用いる復水構造物
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