JP2009279489A - 汚染土壌及び地下水の浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】浄化効率を向上可能な汚染土壌及び地下水の浄化方法を提供する。
【解決手段】井戸ケーシング１１内に、内筒１２が配置された栄養源供給井戸１０を形成する。内筒１２は、底面を有し、最大径が１〜２ｍｍである孔を複数備える底面及び側面を有している。内筒１２は、井戸１０の底面及び井戸ケーシング１１の側面と離隔空間をもって配置されている。内筒１２に栄養源１４を注入する。栄養源１４としては、ヘキシトール及びグリセリンを含み、粘度（１０℃）が、０．２Ｐａ・Ｓ以上である栄養源を使用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚染土壌及び／又は地下水の浄化方法に関する。

近年、工業廃水などに含まれる、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）、テトラクロロエタンなどの有機塩素化合物などによる環境汚染が大きな問題となっている。これらの汚染物質の多くは、土壌中に浸透して地下水に混入し、この地下水を通じて汚染領域を拡大させる。このような環境汚染の拡大を防止するとともに、汚染された土壌・地下水を浄化し、修復する技術の確立が強く望まれている。

汚染土壌及び地下水の浄化方法として、近年、微生物による生物学的な処理を用いた方法（バイオレメディエーション）が提案されている。バイオレメディエーションは、汚染領域に生息する微生物や外部から汚染領域に導入された微生物によって、汚染物質を無害な物質にまで分解する方法である。バイオレメディエーションにおいて、微生物の栄養源を土壌・地下水に供給し、微生物を活性化させて汚染物質の分解を促進させることが提案されている。微生物の栄養源としては、例えば、ソルビトール、グリセリン及びマンニトールから選択される有機物と、炭素数１２以上の脂肪酸等の有機物と、カルシウム化合物とを含む組成物が提案されている（特許文献１）。
特許第３８１５４６４号明細書

バイオレメディエーションにおいて、栄養源を土壌中に長期間とどまらせ、微生物を持続的に活性化することが求められている。しかしながら、ソルビトールを主成分とする液状の栄養源は拡散性が優れるため、注入した栄養源が地下水流によって汚染領域から短時間で流出するという問題があった。そこで、本発明は、栄養源、特にソルビトールを主成分とする栄養源を徐々に注入可能な新たな注入方法を用いた汚染土壌及び／又は地下水の浄化方法を提供する。

本発明の汚染土壌及び／又は地下水を浄化する方法（以下、「本発明の浄化方法」ともいう）は、井戸ケーシング内に内筒が配置された栄養源供給井戸を形成すること、及び、前記内筒に栄養源を注入することを含み、前記栄養源は、ヘキシトール及びグリセリンを含み、栄養源の粘度（１０℃）は、０．２Ｐａ・Ｓ以上であり、前記内筒は、最大径が０．５〜２．５ｍｍである孔を複数備える側面及び底面を有し、かつ、前記井戸の底面及び前記井戸ケーシングの側面と離隔空間をもって配置されている浄化方法である。

本発明の浄化方法によれば、内筒からヘキシトールを徐々に放出可能である。このため、本発明の浄化方法によれば、例えば、微生物を持続的に活性化させることができ、汚染土壌及び地下水の浄化効率を向上できる。

本発明は、所定の径を有する孔を備える内筒が配置された二重構造の栄養源供給井戸を設け、その内筒を通じて所定の粘度を有する栄養源の供給を行えば、栄養源を内筒からゆっくり放出させることができること、及び、放出された栄養源が井戸内の地下水に希釈され栄養源の拡散を促進できるという知見に基づく。また、所定の粘度を有する栄養源をそのまま井戸内に配置すると、ヘキシトールの自然分解を抑制でき、ヘキシトールの分解物を栄養源とする微生物であって、汚染物質の浄化への寄与が少ない又は寄与がない微生物（とりわけ、好気性微生物）の増殖を抑制できることから、揮発性有機物（とりわけ、ＰＣＥ及びＴＣＥ）の分解に寄与する嫌気性微生物（例えば、Ｄｅｈａｌｏｃｏｃｃｏｉｄｅｓ ｅｔｈｅｎｏｇｅｎｅｓなど）の増殖及び／又は活性化を効率よく促進できるという知見に基づく。

すなわち、本発明の浄化方法は、井戸ケーシング内に内筒が配置された栄養源供給井戸を形成すること、及び、内筒に栄養源を注入することを含み、栄養源は、ヘキシトール及びグリセリンを含み、栄養源の粘度（１０℃）は、０．２Ｐａ・Ｓ以上であり、内筒は、最大径が０．５〜２．５ｍｍである孔を複数備える側面及び底面を有し、かつ、井戸の底面及び井戸ケーシングの側面と離隔空間をもって配置されている浄化方法である。

本発明の浄化方法によれば、栄養源を内筒から徐々に放出できるため、微生物を持続的に活性化できる。また、内筒から栄養源を徐々に放出できることから、栄養源を汚染領域に長期間滞留させることができ、さらには、栄養源を内筒に一回充填することにより、長期間微生物を活性化することができる。したがって、本発明の浄化方法によれば、汚染土壌及び地下水の浄化効率を向上できる。また、本発明の浄化方法によれば、例えば、液状の栄養源を希釈することなく使用できるため、希釈の装置や手間が省け、簡便である。さらに、本発明の浄化方法によれば、炭素鎖の長い（炭素数の多い）状態で栄養源を供給するため、孔付近における微生物の過剰な増殖を抑制でき、孔が閉塞されることなく汚染領域に栄養源を拡散させることができる。

［栄養源供給井戸］
本発明において「栄養源供給井戸」とは、汚染土壌及び／又は地下水に栄養源を供給するため井戸であって、井戸ケーシング内に内筒が配置された井戸のことをいう。

［内筒］
本発明において「内筒」とは、最大径が０．５〜２．５ｍｍである孔を複数備える側面及び底面を有するものをいう。内筒の底面に孔を備えることから、例えば、比重が地下水よりも重い栄養源を下部不透水層付近に自然希釈及び／又は拡散させることができる。内筒は、内部に栄養源を配置可能であり、底面及び側面から内筒の外部に栄養源を拡散可能であるものが好ましい。内筒の孔の最大径は、０．５〜２．５ｍｍであり、徐放性及び拡散性を向上させる点から１．０〜２．０ｍｍが好ましい。本発明において「最大径」とは、孔の外周のある点とその他の点とを結ぶ線のうち最も長い線の長さのことをいう。孔の形状が円形である場合、最大径は孔の直径となり、孔の形状が矩形の場合、最大径は孔の対角線の長さとなる。孔の最大径は、従来公知の方法によって測定できる。孔の形状としては、例えば、円形及び角形等が挙げられ、中でも、目詰まり抑制の点から、内筒の軸方向と直交方向に長軸を有する横長の楕円及び四角形が好ましい。孔は、内筒全体に形成されていても良いし、底面と地下水と接触する側面とにのみ形成されていても良い。孔の形成密度は、栄養源の拡散の均一性の点から、底面と反対側の端部（上端部）側よりも底面側の方が疎である（小さい）ことが好ましい。孔の面積は、例えば、０．２〜４．９ｍｍ²であり、好ましくは０．７〜３．２ｍｍ²である。孔の形成密度は、底面側から連続的に大きくしても良いし、段階的に大きくしても良い。内筒の開口率は、例えば、５０〜８５％であり、６０〜８０％が好ましい。内筒の厚みは、例えば、１〜２ｍｍである。内筒は、例えば、複数の孔を有する樹脂又は鋼材等により形成できる。

内筒は、栄養源供給井戸の底面及び井戸内の井戸ケーシングの側面と離隔空間をもって配置される。本発明において「離隔空間をもって配置される」とは、ある一定の距離を保って離れた状態で配置されることをいう。したがって、内筒の底面と井戸の底面との間、内筒の外周面と井戸ケーシングの内周面との間にそれぞれ空間が形成される。内筒の底面と井戸底面との間に空間を形成することにより、例えば、比重が地下水よりも重い栄養源を下部不透水層付近に自然希釈及び／又は拡散させることができる。内筒の底面と井戸底面との距離は、３０〜５０ｍｍが好ましい。また、内筒の側面（外周側）と井戸ケーシングの側面（内周側）との距離は、栄養源の注入量により適宜決定されるが、井戸ケーシングの直径の１／６程度であることが好ましい。内筒は、栄養源を均一に拡散させる点から、井戸ケーシングと略同心で配置されていることが好ましい。

井戸ケーシングは、通常の揚水井戸及び栄養源供給井戸等に使用される公知の井戸ケーシングが使用できる。井戸ケーシングは、井戸内への地下水の流出入可能であれば良く、例えば、透水性の材質、複数の孔を有する樹脂又は鋼材等により形成されたスクリーンを備える。井戸内への土壌の流入を抑制する点から、少なくとも透水層内に配置される部分にスクリーンが形成された井戸ケーシングが好ましい。

［栄養源］
本発明において「栄養源」とは、微生物を活性化するための物質であって、ヘキシトール及びグリセリンを含む。栄養源の粘度（１０℃）は、栄養源を内筒から徐放させる点から０.２Ｐａ・Ｓ（×１０００ｃｐ）以上であり、好ましくは０．３〜０．９５Ｐａ・Ｓ、より好ましくは略０．９Ｐａ・Ｓである。粘度の測定は、例えば、Ｂ型粘度計を用いて行うことができる。

ヘキシトールとしては、例えば、ソルビトール、マンニトール等が挙げられ、中でも、グリセリンとの親和性の点から、ソルビトールが好ましい。栄養源の主成分はヘキシトールであることが好ましく、より好ましくはソルビトールである。栄養源におけるヘキシトールの含有量は、例えば、微生物の活性化及び徐放性向上の点から４０〜７０重量％が好ましく、より好ましくは５０〜６５重量％である。栄養源におけるグリセリンの含有量は、徐放性を向上させる点から５〜２０重量％が好ましく、より好ましくは７〜１５重量％である。栄養源としては、ヘキシトール略６０重量％、グリシトール１０重量％を含む栄養源が好ましい。

栄養源は、さらに水を含んでも良い。栄養源における水の含有量は、例えば、徐放性の点から３５重量％以下であり、好ましくは２０〜３０重量％である。その他の成分として、例えば、シルト質の土層や汚染物質の溜まり部分への浸透性を向上させる点から、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルをさらに含んでも良く、中でもポリオキシエチレングリコール（２０）−ソルビタン−モノオレート（ポリソルベート２０）が好ましい。栄養源におけるポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルの含有量は、例えば、０〜１０重量％であり、好ましくは１〜５重量％である。栄養源は、例えば、内筒の孔及び井戸ケーシングのスクリーンの目詰まり及び地下水面の上昇抑制の点から、さらにクエン酸を含んでも良い。

栄養源は市販品を使用してよい。市販品としては、例えば、アムテクリーンＰ ＳＬ６−９０ＳＲＷ（商品名、松下電器産業株式会社製、成分：ソルビトール約６０％、グリセリン約１０％、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノオレート約２％、水約２８％、粘度（１０℃）：約０．９０Ｐａ・Ｓ、粘度（２０℃）：約０．３４Ｐａ・Ｓ）が挙げられる。

［汚染土壌及び／又は地下水］
本発明において「汚染土壌及び／又は地下水」とは、汚染物質を含む土壌及び地下水のことをいう。汚染物質としては、例えば、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、重金属、油分、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素等が挙げられる。揮発性有機化合物としては、例えば、有機塩素化合物、ベンゼン、ホルムアルデヒド、トルエン、キシレン等が挙げられる。中でも、本発明の浄化方法は、揮発性有機化合物、より好適には有機塩素化合物を含む汚染土壌及び／又は地下水の浄化に適している。有機塩素化合物としては、例えば、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，１−ジクロロエチレン、ｃｉｓ−１，２−ジクロロエチレン、１，３−ジクロロプロペン、ジクロロメタン、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）等が挙げられる。中でも、本発明の浄化方法は、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、ｃｉｓ−１，２−ジクロロエチレン、１，１−ジクロロエチレン及び塩化ビニル等で汚染された土壌及び／又は地下水の浄化に特に適している。

［浄化方法］
本発明の浄化方法では、まず、栄養源供給井戸を形成する。栄養源供給井戸は、例えば、ボーリング等により採掘した孔の壁面に井戸ケーシングを形成し、その内部に内筒を配置することによって形成できる。栄養源供給井戸は、栄養源の拡散を向上でき、微生物を効率的に活性化できる点から、少なくとも透水層下部まで達していることが好ましく、その透水層の下に位置する不透水層まで達していることがより好ましい。なお、本発明において「透水層」とは、地下水が存在する層をいい、帯水層、飽和層、宙水層を含む。

栄養源供給井戸の直径は、汚染領域の大きさ、汚染物質の濃度及び種類等により適宜決定でき、例えば、１００〜１５０ｍｍが好ましい。内筒の直径は、栄養源供給井戸の直径、汚染領域の大きさ、汚染物質の濃度及び種類等により適宜決定でき、例えば、６５〜１００ｍｍが好ましく、栄養源供給井戸の直径の２／３であることがより好ましい。井戸の直径が１００〜１５０ｍｍである場合、内筒の直径を６５〜１００ｍｍ、内筒の外周面と井戸ケーシングの内周面との距離を１７〜５０ｍｍ、内筒の底面と井戸の底面との距離を５０〜８０ｍｍとすることが好ましい。

栄養源供給井戸は、汚染領域内及び／又は汚染領域周辺に形成することが好ましく、汚染物質の拡散抑制の点から、汚染領域を囲むように複数形成することがより好ましい。栄養源供給井戸を効果的に浄化壁として機能させる点から、地下水流の下流側の栄養源供給井戸の間隔を、地下水流の上流側よりも狭くすることが好ましい。この場合、例えば、地下水流の下流側に位置する栄養源供給井戸の間隔を０〜５０ｍｍとし、地下水流の上流側に位置する栄養源供給井戸の間隔を５０〜１００ｍｍとすることが好ましい。本発明において「汚染領域」とは、汚染物質濃度が所定の濃度以上である土壌及び／又は地下水を少なくとも含む領域のことをいう。本発明において「栄養源供給井戸の間隔」とは、栄養源供給井戸の外周のある点とそれに隣接する井戸の外周のある点とを結ぶ線であって、最短のものをいう。

つぎに、内筒に栄養源を注入する。複数の栄養源供給井戸を形成した場合、栄養源を注入する順番は特に制限されないが、上流側に位置する栄養源供給井戸における栄養源の拡散を抑制できることから、地下水流の下流側から上流側に向かって栄養源を注入することが好ましい。栄養源の注入は、ポンプ等を用いて加圧しながら行っても良いし、加圧することなく行っても良い。

本発明は、その他の態様として、本発明の浄化方法に用いる栄養源供給井戸であって、少なくとも透水層下部まで達する孔に挿入された井戸ケーシングと、底面を有し、最大径が１〜２ｍｍである孔を複数備える底面及び側面を有する内筒とを含み、前記内筒が、井戸の底面及び前記井戸ケーシングの側面と離隔空間をもって前記井戸ケーシング内に配置されている、栄養源供給井戸を含む。

また、本発明は、さらにその他の態様として、本発明の浄化方法及び本発明の栄養源供給井戸に使用される管であって、井戸ケーシングと、底面を有する内筒とを含み、前記内筒は、最大径が１〜２ｍｍである孔を複数備える底面及び側面を有し、前記内筒は、前記井戸ケーシングの側面と離隔空間をもって前記井戸ケーシング内に配置可能である、栄養源供給井戸用管を含む。

つぎに、本発明の浄化方法の例について図１及び２に基づき説明する。但し、本発明は以下の例に制限されない。

図１は、本発明の浄化方法の一実施形態を示す概略構成図である。図１において、栄養源供給井戸１０は、汚染領域１４内に形成されている。栄養源供給井戸１０の孔は、地表面から表層１、不透水層２、透水層３の下部を超え不透水層４の内部に至る深さまで略垂直方向に採掘されている。栄養源供給井戸１０の壁面には井戸ケーシング１１が設けられ、その内部に内筒１２が配置されている。井戸ケーシング１１は、地下水が透過可能なスクリーン（ストレーナ）１１ａを備えている。スクリーン１１ａは、透水層３栄養源供給井戸１０の底面から透水層３上部付近まで形成されている。内筒１２は、井戸の底面及び井戸ケーシング１１と離隔空間を保って井戸１０内に配置されている。内筒１２は、その内部に栄養源１３が配置されている。内筒１２は、側面及び底面に複数の孔を有するため、図中の矢印で示すように栄養源１３を内筒の外に放出可能である。これにより、嫌気性微生物（例えば、Ｄｅｈａｌｏｃｏｃｃｏｉｄｅｓ属）を活性化し、嫌気性微生物による汚染物質の分解・浄化を促進できる。

図２は、１つの汚染領域１４に複数の栄養源供給井戸１０を形成した例を示す概略構成図である。図２中の矢印は地下水流の流れの方向を示す。図２において、汚染領域１４を取り囲むように栄養源供給井戸１０が１４個形成され、さらに、汚染領域１４内において特に汚染濃度が高い汚染領域２４に栄養源供給井戸１０が１つ形成されている。また、地下水流の下流側（図中右側）に位置する５つの栄養源供給井戸１０は上流側に位置する栄養源供給井戸１０よりも狭い間隔で形成されている。このように下流側の栄養源供給井戸１０の間隔を狭くすることにより、これらの井戸が浄化壁として機能することができ、地下水の流れによる汚染物質の汚染領域１４の外部への拡散を抑制できる。

本発明は、汚染された土壌及び地下水の浄化に有用である。

図１は、本発明の浄化方法の一例を示す概略構成図である。 図２は、本発明の浄化方法のその他の例を示す概略構成図である。

符号の説明

１・・・・表層
２・・・・不透水層
３・・・・透水層
４・・・・不透水層
１０・・・栄養源供給井戸
１１・・・井戸ケーシング
１１ａ・・スクリーン
１２・・・内筒
１３・・・栄養源
１４，２４・・・汚染領域

Claims (4)

1. 井戸ケーシング内に内筒が配置された栄養源供給井戸を形成すること、及び、
   前記内筒に栄養源を注入することを含み、
   前記栄養源は、ヘキシトール及びグリセリンを含み、前記栄養源の粘度（１０℃）は、０．２Ｐａ・Ｓ以上であり、
   前記内筒は、最大径が０．５〜２．５ｍｍである孔を複数備える側面及び底面を有し、かつ、前記井戸の底面及び前記井戸ケーシングの側面と離隔空間をもって配置されている、汚染土壌及び／又は地下水の浄化方法。
2. 前記ヘキシトールが、ソルビトールである、請求項１に記載の浄化方法。
3. 前記栄養源供給井戸は、汚染領域を囲むように複数形成され、
   地下水流の下流側における前記栄養源供給井戸の間隔は、地下水流の上流側における前記栄養源供給井戸の間隔よりも狭い、請求項１又は２記載の浄化方法。
4. 前記栄養源供給井戸は、少なくとも透水層下部まで達している、請求項１から３のいずれか一項に記載の浄化方法。

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