JPWO2018043507A1 - 地下土壌浄化方法 - Google Patents
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Abstract
地下水温度より高温に加温され地下土壌中の汚染物質を前記地下土壌から脱離する洗浄液を、地中に設けられた注入井戸へ注入する第１工程と、前記地下土壌から脱離された前記汚染物質が溶解した前記洗浄液を含む地下水を、前記注入井戸から離れて前記地中に設けられた揚水井戸から揚水する第２工程と、を有する地下土壌浄化方法。
Description
本開示は、地下土壌を浄化する地下土壌浄化方法に関する。
汚染物質を含む地下土壌を浄化する地下土壌浄化方法がある。例えば、特開２０１４−２０５０８６号公報には、地下水を温水にして地下土壌中に注入することで、地下土壌中の汚染物質をこの地下水中に効果的に溶出し、又は地下土壌中の汚染物質を分解する分解微生物の分解活動を活性化して、地下土壌を浄化する汚染土壌の浄化方法が開示されている。
また、例えば、地下土壌中の汚染物質を分解する分解微生物の分解活動を活性化する酵母エキス等を含む活性液を、地中に設けられた注入井戸から注入して地下土壌中に流し、地下土壌中の活性化した分解微生物により地下土壌中の汚染物質を分解して地下土壌を浄化するバイオ浄化方法がある。
また、例えば、特開２０１５−７７５７１号公報には、注入井戸から汚染物質で汚染された地中へ微生物栄養源及び汚染物質溶出剤を含む液体を送出して、汚染物質を溶出させ回収するとともに、地中に存在する分解微生物による汚染物質の分解を促す地下土壌浄化方法が開示されている。
しかし、汚染物質は、地下土壌の土粒子に固着しているので、分解微生物による汚染物質の分解効率が悪く、地下土壌の浄化に時間が掛かってしまう。また、バイオ浄化方法では、高濃度の汚染があった場合に、その毒性によって分解微生物による分解作用が阻害されるなどの問題がある。
本開示は係る事実を考慮し、地下土壌の浄化効率を向上させることを課題とする。
本開示の第１態様は、地下水温度より高温に加温され地下土壌中の汚染物質を前記地下土壌から脱離する洗浄液を、地中に設けられた注入井戸へ注入する第１工程と、前記地下土壌から脱離された前記汚染物質が溶解した前記洗浄液を含む地下水を、前記注入井戸から離れて前記地中に設けられた揚水井戸から揚水する第２工程と、を有する地下土壌浄化方法である。
本開示の第１態様では、注入井戸へ洗浄液を注入することにより、地下土壌の土粒子に固着している汚染物質を地下土壌から脱離することができる。そして、地下土壌から脱離された汚染物質が溶解した洗浄液を含む地下水を揚水井戸から揚水することにより、脱離した汚染物質を地下土壌から排出して地下土壌を浄化することができる。また、洗浄液を地下水温度より高温に加温することにより、地下土壌からの汚染物質の脱離を促進することができる。これらにより、地下土壌の浄化効率を向上させることができる。
本開示の第２態様は、第１態様の地下土壌浄化方法において、前記第１工程の後に、地下水温度より高温に加温され前記汚染物質を分解する分解微生物を活性化する活性液を前記注入井戸へ注入する、前記汚染物質を分解する分解微生物を前記活性液とともに前記注入井戸へ注入する、又は地下水温度より高温に加温され前記汚染物質を分解する浄化液を前記注入井戸へ注入する。
本開示の第２態様では、第１工程によって地下土壌から脱離した汚染物質が、活性液により活性化された分解微生物や浄化液によって分解されることにより、地下土壌を浄化することができる。
また、地下水温度より高温に加温された活性液を注入井戸へ注入することにより、地下水温度以下の温度の活性液を注入井戸へ注入する場合と比べて分解微生物がより活性化され、汚染物質の分解を促進することができる。
さらに、注入井戸から分解微生物を注入することにより、地下土壌中の分解微生物の数を増やして汚染物質の分解を促進することができる。
また、地下水温度より高温に加温された浄化液を注入井戸へ注入することにより、地下水温度以下の温度の浄化液を注入井戸へ注入する場合と比べて汚染物質の分解を促進することができる。
本開示は上記構成としたので、地下土壌の浄化効率を向上させることができる。
図を参照しながら本開示の実施形態を説明する。まず、本開示の実施形態に係る地下土壌浄化方法について説明する。なお、複数の図面において同じ符号で表された共通の構成要素については、説明を省略する場合がある。
本実施形態の地下土壌浄化方法では、最初にフラッシング工程を行い、次に汚染物質分解工程を行う。図１の正面断面図には、フラッシング工程を行うフラッシング浄化システム１０が示され、図２の正面断面図には、汚染物質分解工程を行う汚染物質分解浄化システム１２が示されている。
まず、フラッシング浄化システム１０について説明する。
図１に示すように、地盤１４における地下水位Ｓの下方には帯水層１６が形成され、この帯水層１６に、汚染物質が含まれる汚染土壌１８が存在している。なお、汚染物質としては、有機化合物（例えば塗料、印刷インキ、接着剤、洗浄剤、ガソリン、シンナーなどに含まれるトルエン、キシレンや、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、シス−１，２−ジクロロエチレン、クロロエチレン（すなわち塩化ビニルモノマー）などの揮発性有機化合物、又はベンゼン等）、重金属化合物、無機化合物、油類等が挙げられる。
帯水層１６の下方には、帯水層１６よりも透水性の低い難透水層２０が形成されている。なお、難透水層２０のない地盤１４であってもよい。
フラッシング浄化システム１０は、遮水壁２２、注入井戸２４、揚水井戸２６、ポンプ２８、水処理装置３０、及び加温洗浄液調整槽としての調整槽３２を有して構成されている。
遮水壁２２は、汚染土壌１８を取り囲むようにして地盤１４中に設けられている。また、遮水壁２２の下端部は、難透水層２０に根入れされている。これにより、汚染土壌１８は、遮水壁２２と難透水層２０とで囲まれ閉鎖されている。なお、遮水壁２２は適宜省略することができる。
注入井戸２４と揚水井戸２６とは、遮水壁２２で囲まれた地盤１４中に、汚染土壌１８が間に配置されるように間隔をあけて設けられている。すなわち、揚水井戸２６は、注入井戸２４から離れて地盤１４中に設けられている。
揚水井戸２６、ポンプ２８、水処理装置３０、調整槽３２、及び注入井戸２４は、送水管３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄを介してこの順に繋げられている。
調整槽３２では、水処理装置３０において水処理された処理水に界面活性剤を混合して洗浄液３８を生成する。また、調整槽３２では、調整槽３２内に設けられたヒーター等によって常温の地下水温度よりも高温に加温した後に、この加温された洗浄液３８を注入井戸２４へ送り出す。洗浄液３８の加温は、常温の地下水温度よりも高い温度にすればよく、洗浄液３８の温度を２０〜８０℃にするのが好ましく、２５〜６０℃にするのがより好ましい。
なお、洗浄液３８は、汚染土壌１８（地下土壌）の土粒子に固着している汚染土壌１８（地下土壌）中の汚染物質を、汚染土壌１８（地下土壌）から脱離できるものであればよい。処理水に混合されて洗浄液３８を生成する界面活性剤としては、陰イオン（すなわちアニオン）界面活性剤や、ＨＬＢ値７〜１８の非イオン界面活性剤等を使用できる。
このうち、陰イオン界面活性剤としては、脂肪酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル酢酸塩、アルキル硫酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルアミドエーテル硫酸塩、モノグリセライド硫酸塩、オレフィンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、アシル化イセチオン酸塩、アシル化アミノ酸、アルキルリン酸塩又はポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸塩等を用いることができる。
また、非イオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリグリセリン脂肪酸エステル又はアルキルグリコシド等を用いることができる。
さらに、洗浄液３８を生成するためには、界面活性剤に代えて、発泡性薬剤、混和剤又は乳化剤等を処理水に混合してもよい。
このうち、発泡性薬剤としては、水に溶解すると過酸化水素に解離し酸素を発生させる過酸化水素発生剤（例えば過炭酸塩、過硫酸塩、過硼酸塩、過酢酸塩、硫酸アルカリ金属塩過酸化水素付加物、硫酸アルカリ土類金属塩過酸化水素付加物、尿素過酸化水素付加物、メラニン過酸化水素付加物、アミノ酸過酸化水素付加物、過酸化アルカリ金属又は過酸化アルカリ土類金属等）や過酸化水素等を用いることができる。
また、混和剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール又はアセトン等を用いることができる。
また、乳化剤としてはステアロイル乳酸ナトリウム又はショ糖脂肪酸エステル等を用いることができる。
なお、処理水にこれらの界面活性剤、発泡性薬剤、混和剤又は乳化剤等を混合することは必須ではなく、洗浄液３８は、処理水を常温の地下水温度より高温に加温した温水としてもよい。洗浄液３８は、常温の地下水温度よりも高い温度に加温されることで、汚染土壌１８（地下土壌）の土粒子に固着している汚染土壌１８（地下土壌）中の汚染物質を、汚染土壌１８（地下土壌）から脱離することができる。
水処理装置３０では、ポンプ２８により揚水井戸２６から揚水されて送り込まれた、汚染物質が溶解した洗浄液３８を含む地下水４４から汚染物質を除去して水処理を行う。
フラッシング浄化システム１０により行うフラッシング工程では、最初に、調整槽３２で生成され常温の地下水温度より高温に加温された洗浄液３８を注入井戸２４へ注入し、汚染土壌１８（地下土壌）の土粒子に固着している汚染物質を、汚染土壌１８（地下土壌）から脱離する（第１工程）。
そして、第１工程の後に、汚染土壌１８（地下土壌）から脱離された汚染物質が溶解した洗浄液３８を含む地下水４４を、揚水井戸２６から揚水する（第２工程）。
次に、汚染物質分解浄化システム１２について説明する。以下、フラッシング浄化システム１０（図１）で説明したものと同様のものについては説明を省略する。
図２に示すように、汚染物質分解浄化システム１２は、遮水壁２２、注入井戸２４、揚水井戸２６、ポンプ２８、水処理装置３０、及び加温活性液調整槽としての調整槽４０を有して構成されている。汚染土壌１８は、フラッシング浄化システム１０により行われたフラッシング工程により土壌の浄化が進められた状態になっているが、汚染土壌１８（地下土壌）中には、まだ汚染物質が含まれている。
揚水井戸２６、ポンプ２８、水処理装置３０、調整槽４０、及び注入井戸２４は、送水管３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄを介してこの順に繋げられている。
水処理装置３０では、ポンプ２８により揚水井戸２６から揚水されて送り込まれた地下水４６から汚染物質を除去して水処理を行う。
調整槽４０では、水処理装置３０において水処理された処理水に活性剤を混合して活性液４２を生成するとともに、調整槽４０内に設けられたヒーター等によって常温の地下水温度よりも高温に加温した後に、この加温された活性液４２を注入井戸２４へ送り出す。
活性液４２は、汚染土壌１８（地下土壌）中に存在して汚染物質を分解する分解微生物の分解活動を活性化するものであればよい。例えば、処理水に混合されて活性液４２を生成する活性剤として、水素徐放剤、有機物、ＰＨ調整剤、微量栄養素又は微量元素等を用いることができる。
このうち、有機物としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸若しくはクエン酸又はそれらのナトリウム塩、カリウム塩若しくはカルシウム塩、グルコース、フルクトース、ガラクトース、ラクトース、マルトース、トレハロース、ペプトン、トリプトン、酵母エキス、フミン酸又は植物油等を用いることができる。
また、ＰＨ調整剤としては、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム等のナトリウム、カリウムの炭酸塩、炭酸水素塩、水酸化アンモニウム、炭酸アンモニウム、トリポリリン酸ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム又はリン酸三ナトリウム等を用いることができる。
また、微量栄養素としては、ビタミンＢ１２、ビタミンＢ１、パントテン酸、ビオチン、葉酸等を用いることができる。
さらに、微量元素としては、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｂ等を用いることができる。
なお、活性液４２は、活性剤として上記の有機物及び微量栄養素をそれぞれ少なくとも一種類含む配合を基本とするが、さらに他の公知の浄化剤を添加してもよい。この際の浄化剤の培養液中ＴＯＣ濃度としては、５０ｍｇ／Ｌ〜５０００ｍｇ／Ｌが好ましく、１００ｍｇ／Ｌ〜３００ｍｇ／Ｌがさらに好ましい。但し、ＴＯＣ濃度をこれらの値とすることは必須ではない。
また、活性液４２の加温は、常温の地下水よりも高い温度にすればよく、活性液４２の温度を２０〜６０℃にするのが好ましく、２０〜３５℃にするのがより好ましい。
汚染物質分解浄化システム１２により行う汚染物質分解工程では、調整槽４０で生成され常温の地下水温度より高温に加温された活性液４２を注入井戸２４へ注入し活性液４２を地下土壌４８中へ送出して、汚染土壌１８（地下土壌）に存在する分解微生物を活性液４２によって活性化する。そして活性液４２により活性化された分解微生物によって、第１工程において汚染土壌１８（地下土壌）から脱離した汚染物質を分解する（第３工程）。
次に、本開示の実施形態に係る地下土壌浄化方法の作用と効果について説明する。
本実施形態のフラッシング浄化システム１０によるフラッシング工程では、図１に示すように、注入井戸２４へ洗浄液３８を注入し、この洗浄液３８を汚染土壌１８中に流すことにより、汚染土壌１８（地下土壌）の土粒子に固着している汚染物質を汚染土壌１８（地下土壌）から脱離することができる。そして、汚染土壌１８（地下土壌）から脱離された汚染物質が溶解した洗浄液３８を含む地下水４４を揚水井戸２６から揚水することにより、脱離した汚染物質を汚染土壌１８（地下土壌）から排出して汚染土壌１８（地下土壌）を浄化することができる。また、洗浄液３８を常温の地下水温度より高温に加温することにより、洗浄液３８への汚染物質の溶解度を上げ、汚染土壌１８（地下土壌）からの汚染物質の脱離を促進することができる。これらにより、汚染土壌１８（地下土壌）の浄化効率を向上させることができる。
さらに、本実施形態のフラッシング浄化システム１０によるフラッシング工程では、洗浄液３８を加温することにより、洗浄液３８の粘性を低下させることができ、これによって、洗浄液３８を汚染領域（すなわち汚染土壌１８）の広い範囲に到達し易くすることができる。
また、本実施形態の汚染物質分解浄化システム１２による汚染物質分解工程では、図２に示すように、フラッシング工程（図１を参照のこと）中の第１工程によって汚染土壌１８（地下土壌）から脱離した汚染物質が、活性液４２により活性化された分解微生物によって分解されることにより、汚染土壌１８（地下土壌）を浄化することができる。さらに、常温の地下水温度より高温に加温された活性液４２を注入井戸２４へ注入することにより、常温の地下水温度以下の温度の活性液４２を注入井戸２４へ注入する場合と比べて分解微生物がより活性化され、汚染物質の分解を促進することができる。これらにより、汚染土壌１８（地下土壌）の浄化効率を向上させることができる。
また、本実施形態の汚染物質分解浄化システム１２による汚染物質分解工程では、活性液４２を加温することにより、活性液４２の粘性を低下させることができ、これによって、活性液４２を汚染領域（すなわち汚染土壌１８）の広い範囲に到達し易くすることができる。
さらに、本実施形態の地下土壌浄化方法では、図１及び図２に示すように、フラッシング浄化システム１０によるフラッシング工程を行った後に、汚染物質分解浄化システム１２による汚染物質分解工程を行うことにより、汚染物質分解工程による汚染土壌１８（地下土壌）の浄化効率を向上させることができ、汚染土壌１８（地下土壌）の浄化期間を短くすることができる。また、フラッシング工程を行って汚染物質濃度を下げた後に汚染物質分解工程を行うことにより、汚染物質の毒性による分解微生物の作用阻害が起こりにくくなる。したがって、従来のバイオ浄化方法では土壌浄化が困難であった、高濃度の汚染土壌の浄化を行うことができる。
以上、本開示の実施形態に係る地下土壌浄化方法について説明した。
なお、本実施形態では、図２に示すように、汚染物質分解浄化システム１２による汚染物質分解工程において、常温の地下水温度より高温に加温された活性液４２を注入井戸２４へ注入する例を示したが、調整槽４０で、汚染土壌１８（地下土壌）に含まれる汚染物質を分解する分解微生物を活性液４２に混合するとともにこの活性液４２を常温の地下水温度より高温に加温して、注入井戸２４へ注入するようにしてもよい。すなわち、汚染土壌１８（地下土壌）に含まれる汚染物質を分解する分解微生物を活性液４２とともに注入井戸２４へ注入してもよい。
このようにすれば、フラッシング工程（図１を参照のこと）中の第１工程によって汚染土壌１８（地下土壌）から脱離した汚染物質が、活性液４２に混合され活性液４２により活性化された分解微生物によって分解されることにより、汚染土壌１８（地下土壌）を浄化することができる。
また、注入井戸２４から活性液４２とともに分解微生物を注入することにより、汚染土壌１８（地下土壌）中の分解微生物の数を増やして汚染物質の分解を促進することができる。例えば、フラッシング工程（図１を参照のこと）において、加温された洗浄液３８の熱によって減少した汚染土壌１８（地下土壌）中の分解微生物を補うことができる。
さらに、本実施形態では、図２に示すように、汚染物質分解浄化システム１２による汚染物質分解工程において、常温の地下水温度より高温に加温された活性液４２を注入井戸２４へ注入する例を示したが、調整槽４０において、水処理装置３０で水処理された処理水に浄化剤を混合して浄化液を生成するとともに、この浄化液を調整槽４０内に設けられたヒーター等によって常温の地下水温度よりも高温に加温した後に、この加温された浄化液を注入井戸２４へ送り出すようにしてもよい。すなわち、常温の地下水温度より高温に加温され、汚染土壌１８（地下土壌）に含まれる汚染物質を分解する浄化液を注入井戸２４へ注入してもよい。浄化液は、汚染土壌１８（地下土壌）に含まれる汚染物質を分解できるものであればよく、処理水に混合されて浄化液を生成する浄化剤としては、過酸化水素水、鉄系スラリー等が挙げられる。
このようにすれば、フラッシング工程（図１を参照のこと）中の第１工程によって汚染土壌１８（地下土壌）から脱離した汚染物質が、浄化液によって分解されることにより、汚染土壌１８（地下土壌）を浄化することができる。
また、常温の地下水温度より高温に加温された浄化液を注入井戸２４へ注入することにより、常温の地下水温度以下の温度の浄化液を注入井戸へ注入する場合と比べて浄化液中の浄化剤と汚染物質との反応速度を向上させ、汚染物質の分解を促進することができる。
さらに、本実施形態では、図１及び図２に示すように、最初にフラッシング工程（すなわち第１工程及び第２工程）を行い、次に汚染物質分解工程を行う例を示したが、汚染物質分解工程は、第１工程の後に行ってもよい。また、フラッシング工程（すなわち第１工程及び第２工程）のみによって、汚染土壌１８（地下土壌）を浄化することができれば、汚染物質分解工程は行わなくてもよい。さらに、フラッシング工程（すなわち第１工程及び第２工程）と、汚染物質分解工程との浄化対象とする汚染物質は異なっていてもよい。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
２０１６年８月２９日に出願された日本国特許出願２０１６−１６７２３２号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。本明細書に記載されたすべての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (2)
- 地下水温度より高温に加温され地下土壌中の汚染物質を前記地下土壌から脱離する洗浄液を、地中に設けられた注入井戸へ注入する第１工程と、
前記地下土壌から脱離された前記汚染物質が溶解した前記洗浄液を含む地下水を、前記注入井戸から離れて前記地中に設けられた揚水井戸から揚水する第２工程と、
を有する地下土壌浄化方法。 - 前記第１工程の後に、地下水温度より高温に加温され前記汚染物質を分解する分解微生物を活性化する活性液を前記注入井戸へ注入する、前記汚染物質を分解する分解微生物を前記活性液とともに前記注入井戸へ注入する、又は地下水温度より高温に加温され前記汚染物質を分解する浄化液を前記注入井戸へ注入する請求項１に記載の地下土壌浄化方法。
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