トップ :: B 処理操作 運輸 :: B09 固体廃棄物の処理;汚染土壌の再生

【発明の名称】 地下水保全システム
【発明者】 【氏名】西村 実
【氏名】圓岡 大治
【氏名】神山 学
【氏名】平山 利晶
【氏名】水上 春樹
【課題】汚染土壌そのものには手を付けることなしに、浄化担体によって汚染土壌と地下帯水層とを遮断することで,汚染物質がそのままの形で帯水層中に漏れ出ることを防ぐシステムである「地中遮断処理システム」を簡便に構築する手段を提供すること。

【解決手段】汚染領域の汚染土壌下に横穴を設け、この横穴に浄化用担体を充填した汚染浄化単位を、土壌中を浸透する汚染物質が地下帯水層に漏れ出ることのないように上記汚染土壌下に少なくとも1単位配置してなる、図に示すような地下水保全システム、及び土壌中を浸透する汚染物質を、汚染浄化単位中の浄化用担体で捕捉し又は無害な物質に変換して上記汚染物質を除去することにより、地下帯水層へのこの汚染物質の浸入を防ぐ、この地下水保全システムの使用等を提供することにより、上記の課題を解決し得ることを見出した。
【特許請求の範囲】
【請求項1】汚染領域の汚染土壌下に横穴を設け、この横穴に浄化用担体を充填した汚染浄化単位を、土壌中を浸透する汚染物質が帯水層に漏れ出ることのないように上記汚染土壌下に少なくとも1単位配置してなる地下水保全システム。
【請求項2】土壌中を浸透する汚染物質を、汚染浄化単位中の浄化用担体で捕捉し又は無害な物質に変換して上記汚染物質を除去することにより、帯水層へのこの汚染物質の浸入を防ぐ、請求項1記載の地下水保全システムの使用。
【請求項3】以下の汚染浄化単位の構築工程を含む請求項1記載の地下水保全システムの構築方法:1.汚染領域において、一地点から他地点へと貫通させた補助横穴を汚染した土壌下に設ける第1工程;
2.浄化用担体を後方に連結させた横穴掘削手段で、他地点から一地点に向けて第1工程で設けた補助穴を敷迂した横穴を設けつつ、前記担体をこの横穴掘削手段で牽引して、この横穴に挿入する第2工程;
3.横穴掘削手段の後方に連結させた前記担体を切離し、この担体を横穴中に充填して、汚染浄化単位を構築する第3工程。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地下水保全システムに関する技術分野の発明である。より詳細には、その構築が簡便で,かつ汚染物質の浄化効率に優れる、土壌中を浸透する汚染物質の帯水層への浸入を防ぐことを目的とした地下水保全システムに関する発明である。
【0002】
【従来の技術】近年、トリクロロエチレン,テトラクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物やガソリン等の石油系炭化水素による汚染や、不法投棄による汚染が、地層や地下水において全国的に広がっていることが明らかになってきた。昨今はこのような汚染を修復するために、様々な手段が提案されている。
【0003】例えば「地中遮断処理法」という、汚染された土壌の下に、目的とする汚染物質を浄化することが可能な担体を埋設して、この担体で汚染土壌と帯水層とを遮断することで、汚染物質がそのままの形で帯水層中に漏れ出ることを防ぐ手法が提案されている。現在、非常に多くの優れた汚染物質を浄化することができる担体が提案されており、これらの担体の能力を環境浄化分野に最大限活用するための手法として、この「地中遮断処理法」の確立が待たれている。
【0004】
【発明が解決すべき課題】しかしながら、この「地中遮断処理法」には、そのシステム(以下、地中遮断処理システムともいう)の構築に際して非常な手間がかかるという欠点が認められる。すなわち、地中遮断処理システムを構築する際には、汚染された領域の土壌を一度掘り起こして、その部分に汚染物質を除去する担体を敷設し、その上に再び汚染土壌を被せることが必要となる。すなわち、このシステム構築に際しては、わざわざ汚染土壌を掘り起こして、再びこの汚染土壌を原位置に戻すという作業が必要になり、現実的に導入することが極めて困難である。
【0005】そこで、本発明が解決すべき課題は、このように汚染土壌そのものには手を付けることなしに、地中遮断処理システムを簡便に構築する手段を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、この課題の解決に向けて検討を重ねた結果、汚染領域下に通常は複数の横穴を設けて、これらの横穴に汚染物質を浄化することができる担体(本発明においては,このような担体を「浄化用担体」という)を載置して充填し、この汚染浄化単位を汚染領域下に漏れなく配置することで、所望する地中遮断処理システムを簡便に構築し得ることを見出し本発明を完成した。
【0007】すなわち本発明は、汚染領域の汚染土壌下に横穴を設け、この横穴に浄化用担体を充填した汚染浄化単位を、土壌中を浸透する汚染物質が帯水層に漏れ出ることのないように上記汚染土壌下に少なくとも1単位配置してなる地下水保全システムに関する発明である。
【0008】また本発明は、土壌中を浸透する汚染物質を、汚染浄化単位中の浄化用担体で捕捉し又は無害な物質に変換して上記汚染物質を除去することにより、帯水層へのこの汚染物質の浸入を防ぐ、上記地下水保全システムの使用をも提供する。
【0009】さらに本発明は、以下の汚染浄化単位の構築工程を含む上記の地下水保全システムの構築方法を提供する。
1.汚染領域において、一地点から他地点へと貫通させた補助横穴を汚染土壌下に設ける第1工程;
2.汚染物質を浄化することができる担体を後方に連結させた横穴掘削手段で、他地点から一地点に向けて第1工程で設けた補助穴を敷迂した横穴を設けつつ、前記担体をこの横穴掘削手段で牽引して、この横穴に挿入する第2工程;
3.横穴掘削手段の後方に連結させた前記担体を切離し、この担体を横穴中に充填させて、汚染浄化単位を構築する第3工程。
【0010】なお、本発明において「浄化」とは、おおよそ汚染物質を除去する全ての概念を含む概念であり、例えば汚染物質を担体に捕捉させて系から除去することや、担体によって汚染物質を無毒化する等を当然に含む概念である。
【0011】また「充填」とは、文字通り担体を横穴中に隙間なく詰め込むことは勿論のこと、ある程度の空間を余して横穴中に載置された状態をも意味するものである。
【0012】本発明に関わる地下水保全システム(以下、本発明地下水保全システムともいう)は、上記の通り汚染領域の汚染土壌下に横穴を設け,この横穴に浄化用担体を充填して,この汚染浄化単位を土壌中を浸透する汚染物質が帯水層に漏れ出ることのないように上記汚染土壌下に少なくとも1単位配置してなる地下水保全システム、である。
【0013】本発明地下水保全システムを構成する汚染浄化単位における「汚染領域下に設ける横穴」は、汚染領域の汚染土壌下において浄化用担体を載置して充填することができる限り特に限定されない。すなわち、一点から他点へと貫通させた両端において開放した横穴でも良いし、一端のみが開放して一点が閉じた横穴であってもよい。
【0014】ただし、本発明システム構築方法においては、前者の両端が開放した横穴である。この横穴に、浄化用担体を載置,充填して所望する汚染浄化単位を構築する。この載置及び充填を行う態様も特に限定されない。例えば、横穴が上記の両端が開放された横穴である場合には、担体を横穴の一端から横穴内に押し込んで挿入してこの横穴内に載置して充填することも、他端側から一端側に置いた担体を牽引して横穴に引き込んで挿入してこの横穴内に担体を載置して充填することも可能である。
【0015】ただし、本発明システム構築方法においては、この載置及び充填方法は、後述する態様に限定される。また、設けた横穴内に充填する浄化用担体は、除去する汚染物質の種類や,企図する汚染物質の浄化態様に応じて、適宜選択することが可能である。
【0016】具体的には、特定の汚染物質を浄化する能力を有する微生物を固定した「生物的機能性浄化用担体」や、特定の汚染物質を捕捉する能力を有する「汚染物質捕捉性担体」や、イオン交換することにより電気化学的に特定の汚染物質を浄化する能力を有する「イオン交換性浄化用担体」や、特定の汚染物質の透過を遮断する能力を有する「汚染物質遮断性浄化用担体」等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【0017】このようにして、汚染領域の汚染土壌下に設けた横穴に、浄化用担体を充填して、所望する汚染浄化単位を構築することができる。なお、担体の充填後、通常この担体を完全に横穴中に埋め込むために、横穴の開放した端部から土壌やコンクリート等を詰め込んで、この端部を閉鎖することが好ましい。
【0018】本発明地下水保全システムにおける汚染浄化単位の構築は、例えば以下の工程を含む方法で行うことが好適である。すなわち、1.汚染領域において、一地点から他地点へと貫通させた補助横穴を汚染した土壌下に設ける第1工程;
2.汚染物質を浄化することができる担体を後方に連結させた横穴掘削手段で、他地点から一地点に向けて第1工程で設けた補助穴を敷迂した横穴を設けつつ、前記担体をこの横穴掘削手段で牽引して、この横穴に挿入する第2工程;
3.横穴掘削手段の後方に連結させた前記担体を切離し、この担体を横穴中に充填させて、汚染浄化単位を構築する第3工程。
この本発明システム構築方法の具体的な実施態様については、後述する。
【0019】本発明地下水保全システムは、上記汚染浄化単位を汚染物質が漏れ出ることのないように上記汚染土壌下に少なくとも1単位配置してなる地下水保全システムである。上記汚染浄化単位を汚染物質が漏れ出ることのないようにする配置態様は、この目的を達成する態様である限り限定されるものではない。
【0020】通常は、可能な限り汚染物質が、上記汚染浄化単位と接触する態様に配置することが好ましい。例えば、汚染領域面に沿って上記汚染浄化単位を汚染土壌下に深さを同一にして平行に配置したり、上記汚染浄化単位を例えば交互に深さを違えて平行に配置したりすることができる。
【0021】汚染領域の汚染土壌から垂直下方に向けて土壌中を浸潤した汚染物質が、この汚染土壌下に上記のように配置された上記各汚染浄化単位の浄化用担体と接触して、この汚染物質が漏れなく浄化されてこの汚染物質の帯水層への浸入が防御され、本発明地下水保全システムの目的が達成される。
【0022】すなわち上述したように、本発明は土壌中を浸透する汚染物質を、汚染浄化単位中の浄化用担体で捕捉し又は無害な物質に変換して上記汚染物質を除去することにより、帯水層へのこの汚染物質の浸入を防ぐ、上記地下水保全システムの使用をも提供する。
【0023】本発明地下水保全システムは、地下水を保全する対象となる領域の土壌を掘り起こすことなく、掘削機等で所望する箇所に横穴を設けて、そこに浄化用担体を充填するのみで優れた地下水保全作用を発揮する地下水保全システムである。
【0024】また、本発明地下水保全システムは、メンテナンスをする際においても、一旦充填した浄化用担体を横穴を介して容易に交換することが可能である。このように、本発明地下水保全システムは、従来コスト高等の理由で実用化が困難であるとされてきた「地中遮断処理法」の欠点を一挙に解決した発明である。
【0025】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を用いつつ説明する。ただし、これらの実施の形態は本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【0026】第1図は、本発明地下水保全システムにおける汚染浄化単位10の構築工程の一形態を示した図面である。第1図において、Aは汚染領域における汚染土壌11の下に設けた、一端121と他端122の両端が開いている横穴12の一端側に位置する、牽引手段である牽引車両13の後方に連結された牽引用ロープ14が一端側から他端側へと物横穴12を挿通して、その一端が浄化用担体15に連結されていることを示している(なお、牽引用ロープ14と浄化用担体15との間には、泥除け16が装着されている)。
【0027】Bは、Aに引き続いて牽引車両13において、牽引用ロープ14を巻き上げて、浄化用担体15を横穴12内に他端側から導入すること(矢印方向)を示している。この浄化用担体15の導入に際して、泥除け16によって余分な土砂を効率的に排除して、この導入工程を円滑に進めることができる。この泥除け16の態様は特に限定されるものではないが、可能な限り効率的に泥除けをすることができる態様の部材であることが好ましい。かかる点において、例えば泥除け16として、ドリル刃等を選択することが好ましい。また、このドリル刃と駆動手段とを連動させてこのドリル刃自体に掘削機能を付与することも可能である。
【0028】Cは、Bに引き続いて横穴12内において、浄化用担体15の導入が終了し、牽引用ロープ14と浄化用担体15との連結を解いて、浄化用担体を横穴12内に充填したことを示している。
【0029】Dは、Cに引き続いて、横穴12の両端121と122に土砂を詰め込んで、この両端を閉鎖したことを示している。このようにして、本発明地下水保全システムにおける汚染浄化単位10の構築が完了する。
【0030】なお、この一態様においては、浄化用担体15を牽引車両13により牽引して横穴12中に導入しているが、例えば一方の横穴12の側から、浄化用担体15をこの横穴12中へと押し込んで導入することも可能である。この押し込み導入をする場合には、横穴12の両端が開放されている必要はなく、一方が開かれ,他方が閉じている横穴であっても、開かれた一方の側から浄化用担体15を横穴12の底に向けて押し込んで導入することができる。
【0031】第2図は、本発明地下水保全システムにおける汚染浄化単位20の構築工程の他形態を示した図面である。この第2図における態様では、掘削手段として掘削用ドリル23で横穴22aを設けている。この掘削用ドリル23は、その動力源である駆動部231及びこの駆動部231において生じる動力を,その先端に付設したドリル刃233に伝達する伝導棒232からなる。なお、このドリル刃233の進行方向は逐次自在に設定することが可能であり,ドリル刃233の先端部を順方向にすることも逆方向にすることも可能である。また、伝導棒232は、ドリル刃の掘削方向に応じて容易に屈曲する機能を有している〔このような掘削用ドリルは、すでに公知である(ex.Robert M.Conder and Keith Trichel "A GROUNDWATER PUMPING APPLICATION OF A CHLORINATRD HYDROCARBON PLUME WITH HORIZONAL WELL TECHNOLOGY" presented at the National Ground Water Association,7th Annual OutdoorAction Conference,Las Vegas,May 25-27,1993 )〕。
【0032】第2図において、A及びBは、汚染領域の汚染土壌21の下において、一地点から他地点へと貫通させた補助横穴22bを汚染した土壌下に設ける、前述した本発明構築方法における第1工程の例を示したものである。
【0033】すなわちAは、掘削用ドリル23で汚染土壌下を矢印の方向に堀り進んでいることを示すものである。そしてBは、ドリル刃233が汚染領域を通過した時点で、その掘削方向を上方に向けて,ドリル刃233の到達目標地点(他端)において、掘削穴を前記一地点から貫通させて、補助横穴22bを設けたことを示すものである。
【0034】C〜Eは、浄化用担体25を後方に連結させた横穴掘削手段である掘削用ドリル23で、他地点から一地点に向けて、上記第1工程で設けた補助横穴22bを敷迂した横穴22aを設けつつ、前記浄化用担体25をこの横穴掘削手段である掘削用ドリル23で牽引して、この横穴22aに挿入する、本発明構築方法における第2工程の例を示したものである。
【0035】Cは、他端において掘削用ドリル23の順方向に向けたドリル刃233に替えて,より掘削径が大きいドリル刃234を逆方向に向けて伝導棒232の先端に取り付けて、さらにそのドリル刃234の後方に、このドリル刃234の刃径よりも小さい横断面径の概ね管形の浄化用担体25の一端を連結することを示すものである。
【0036】Dは、掘削用ドリル23を上記とは逆方向に作動させて、他地点から一地点に向けて、上記第1工程で設けた補助横穴22bを敷迂した横穴22aを設けつつ、ドリル刃234で先行して掘削して,その径を拡大した部分に、ドリル刃234の後方に連結した浄化用担体25を、伝導棒232を介して掘削用ドリル23の動力により矢印方向に牽引して、横穴中に挿入している場面を示したものである。
【0037】Eは、浄化を目的とする地点まで掘り進んだ際に、浄化用担体25とドリル刃234との連結を解いて、浄化用担体25を横穴22a内に充填したことを示している。なお、横穴22aの一端側を全てドリル刃234で掘削するまで、掘削用ドリル23による、逆方向への掘削は行われる。
【0038】Fは、Eに引き続いて、横穴22aの両端221と222に土砂を詰め込んで、この両端を閉鎖したことを示している。このようにして、本発明地下水保全システムにおける汚染浄化単位20の構築が完了する。
【0039】上述のように本発明地下水保全システムは、上記のように構築した汚染浄化単位を汚染物質が帯水層に漏れ出ることのないように上記汚染土壌下に少なくとも1単位配置してなる地下水保全システムである。
【0040】第3図は、この本発明地下水保全システム30の全体図である。第3図において、汚染土壌31の下部に、汚染浄化単位32が複数個、汚染領域面に沿って、交互に深さを違えて平行に配置されている。そして、配置したこれらの汚染浄化単位32の下部に地下水を含んだ帯水層33が位置している。
【0041】汚染土壌31から下方に向けて土壌中を浸潤した汚染物質が、汚染土壌31下に上記のように配置された上記汚染浄化単位32の浄化用担体321と漏れなく接触して、この汚染物質が浄化され、本発明地下水保全システムの目的が達成される。
【0042】この土壌浄化の具体的態様は、浄化用担体321としていかなる性質の担体を選択するかによって異なる。例えば、浄化用担体321として、■特定の汚染物質を浄化する能力を有する微生物や酵素を固定した「生物的機能性浄化用担体」を選択する場合には、その固定化した微生物や酵素の性質に基づいて、特定の汚染物質を無害な物質に変換することにより、帯水層33への汚染物質の浸潤を防いで、本発明の目的を達成することができる。また、■特定の汚染物質を捕捉する能力を有する「汚染物質捕捉性担体」や特定の汚染物質の透過を遮断する能力を有する「汚染物質遮断性浄化用担体」を選択する場合には、その担体の性質に基づいてその担体内に汚染物質が捕捉され又はその下方への浸潤が遮断されることにより、その特定の汚染物質の帯水層33への汚染物質の浸潤を防いで、本発明の目的を達成することができる。また、■イオン交換することにより電気化学的に特定の汚染物質を浄化する能力を有する「イオン交換性浄化用担体」を選択する場合には、この担体のイオン交換能により、上記■と同様に特定の汚染物質が無害な物質に変換されることにより、帯水層33への汚染物質の浸潤を防いで、本発明の目的を達成することができる。
【0043】
【発明の効果】本発明により、その構築が簡便で,かつ土壌中を浸透する汚染物質の浄化効率に優れる土壌中の汚染物質の帯水層への浸透を防御することを目的とした地下水保全システム、並びにこの地下水保全システムの使用及び構築方法が提供される。
【出願人】 【識別番号】595107139
【氏名又は名称】株式会社日本総合研究所
【識別番号】391029509
【氏名又は名称】イソライト工業株式会社
【識別番号】390023249
【氏名又は名称】国際航業株式会社
【識別番号】593118427
【氏名又は名称】株式会社バイオマテリアル
【出願日】 平成9年(1997)10月27日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】志村 光春
【公開番号】 特開平11−128905
【公開日】 平成11年(1999)5月18日
【出願番号】 特願平9−311377