JP2006272273A - 土壌浄化システム及び土壌浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地下水に含まれる汚染物質や土壌から気化した汚染物質のガスを迅速に除去することが可能な土壌浄化システム及び土壌浄化方法を提供すること。
【解決手段】汚染物質による汚染域に掘削された回収井戸２を有する浄化装置１を備え、回収井戸に漏れ出す汚染物質が気化した気体及び回収井戸に浸出する汚染物質を含む地下水を回収して浄化する土壌浄化システムと土壌浄化方法。土壌浄化システムは、回収井戸周囲の汚染域内に掘削される複数の予熱穴２１と、各予熱穴内に設置され、予熱穴内に浸出する地下水を予熱するヒータ３とを有した予熱装置２０を備え、ヒータ３が、予熱穴内に浸出する地下水を予熱することによって地下水の回収井戸への浸出を促進させることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、土壌浄化システム及び土壌浄化方法に関するものである。

従来、汚染された土壌を浄化する場合、例えば、ジクロロエタンやトリクロロエチレン等の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）で汚染された汚染域に井戸を掘削し、井戸内に浸出した地下水を汲み上げると共に、井戸内の空気を減圧吸引し、気化した前記ＶＯＣガスや地下水に含まれるＶＯＣを処理することによって土壌を浄化する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−１０１３０号公報

しかしながら、汲み上げた地下水や土壌から気化したガス中に含まれる汚染物質を除去する従来の汚染土壌の浄化方法は、汚染域の土壌が粘土等の難透水性土壌の場合、地下水の浸出速度が遅く、揚水量が少ないことから、汚染物質の除去に膨大な時間を要するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、地下水に含まれる汚染物質や土壌から気化した汚染物質のガスを迅速に除去することが可能な土壌浄化システム及び土壌浄化方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る土壌浄化システムは、汚染物質による汚染域に掘削された回収井戸を有する浄化装置を備え、前記回収井戸に漏れ出す前記汚染物質が気化した気体及び前記回収井戸に浸出する前記汚染物質を含む地下水を回収して浄化する土壌浄化システムであって、前記回収井戸周囲の前記汚染域内に掘削される複数の予熱穴と、前記各予熱穴内に設置され、当該予熱穴内に浸出する地下水を予熱する予熱手段と、を有した予熱装置を備え、前記予熱手段が、当該予熱穴内に浸出する地下水を予熱することによって前記地下水の前記回収井戸への浸出を促進させることを特徴とする。

また、請求項２に係る土壌浄化システムは、上記の発明において、前記浄化装置は、前記回収井戸内に設けられ、当該回収井戸に浸出する地下水を加熱する加熱手段を有することを特徴とする。

また、請求項３に係る土壌浄化システムは、上記の発明において、前記予熱装置は、各予熱穴内の前記地下水の温度を検知する水温検知手段と、検知した水温をもとに前記予熱手段による前記地下水の予熱温度を制御する予熱温度制御手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る土壌浄化システムは、上記の発明において、前記回収井戸の前記地下水の流下方向上流側に掘削される注水井戸と、用水を加熱して加熱水とする加熱槽と、前記加熱水を当該注水井戸に注水する注水手段と、を有する注水装置を備えていることを特徴とする。

また、請求項５に係る土壌浄化システムは、上記の発明において、前記浄化装置は、前記回収井戸に浸出した前記地下水の水位を検知する水位検知手段と、前記回収井戸に漏れ出した前記汚染物質が気化した気体の濃度を検知する濃度検知手段と、検知した前記地下水の水位と前記気体の濃度とをもとに前記気体及び前記汚染物質を含む地下水の回収を制御する回収制御手段と、を有することを特徴とする。

また、請求項６に係る土壌浄化システムは、上記の発明において、前記浄化装置は、前記回収井戸に浸出した地下水の温度を検知する水温検知手段と、検知した水温をもとに前記加熱手段による前記地下水の加熱温度を制御する温度制御手段と、をさらに有することを特徴とする。

また、本発明の請求項７に係る土壌浄化システムは、上記の発明において、前記注水装置は、前記注水井戸に注水される加熱水の水位を検知する水位検知手段と、検知した加熱水の水位をもとに前記加熱槽又は前記注水手段の作動を制御する注水制御手段と、をさらに有することを特徴とする。

また、上記の目的を達成するために、本発明の請求項８に係る土壌浄化方法は、汚染物質による汚染域に設けた回収井戸に漏れ出す前記汚染物質が気化した気体及び前記回収井戸に浸出する前記汚染物質を含む地下水を回収して浄化する土壌浄化方法であって、前記回収井戸周囲の前記汚染域内に存在する地下水を予熱し、前記回収井戸への前記地下水の浸出を促進させる工程と、予熱した地下水によって流下され、前記回収井戸に漏れ出す前記汚染物質が気化した気体及び前記回収井戸に浸出した前記汚染物質を含む地下水を回収し、浄化する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の請求項９に係る土壌浄化方法は、上記の発明において、前記土壌浄化方法は、前記回収井戸に浸出した地下水を加熱する浸出水加熱工程をさらに含むことを特徴とする。

本発明の請求項１０に係る土壌浄化方法は、上記の発明において、前記土壌浄化方法は、前記回収井戸の前記地下水の流下方向上流側に加熱水を注水する注水工程をさらに含むことを特徴とする。

本発明の土壌浄化システム及び土壌浄化方法は、回収井戸周囲の汚染域内に設けた複数の予熱穴内の地下水を予熱して地下水の動粘性係数を低下させ、土壌の透水係数が高くなることから、予熱した地下水が土壌中を流動し易くなり、回収井戸への浸出が促進される。従って、本発明の土壌浄化システム及び土壌浄化方法は、地下水に含まれる汚染物質や土壌から気化した汚染物質のガスを汚染域の土壌から迅速に除去、浄化することができ、特に、粘土等の難透水性土壌に適用すると、汚染物質を迅速に除去、浄化することができる。また、本発明の土壌浄化システム及び土壌浄化方法は、予熱した地下水によって汚染域の土壌から汚染物質や土壌から気化した汚染物質のガスを流下させて回収井戸で回収する。このため、本発明の土壌浄化システム及び土壌浄化方法は、地下水中の汚染物質の濃度が低濃度から環境基準の１万倍を超える高濃度の広い範囲に亘って適用することができ、例えば、局部的に高濃度に汚染された汚染域の浄化の他、汚染物質が拡散した広範囲に亘る低濃度の汚染域の汚染域の浄化にも適用することができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る土壌浄化システム及び土壌浄化方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる土壌浄化方法を用いた土壌浄化システムを示す断面図である。図２は、図１の土壌浄化システムを構成する回収井戸、予熱穴及び注水井戸の配置の一例を示す平面図である。図３は、図２のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

土壌浄化システムは、図１に示すように、汚染物質、例えば、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）で汚染された汚染域Ａpoに設置され、浄化装置１、予熱装置２０及び注水装置３０を備えている。

浄化装置１は、回収井戸２、気水分離器８、曝気処理装置９、回収ポンプ１０、濃度センサ１１、ガス処理装置１２回収制御装置１３及び温度制御装置１４を有している。

回収井戸２は、汚染域Ａpoに設けてＶＯＣが気化したＶＯＣガスを含む気体及びＶＯＣを含む地下水を回収する井戸であり、図２に示すように、汚染域Ａpoの水平方向の広がりに応じて適宜の数が掘削される。回収井戸２は、図１に示すように、下部にスリット２ａが設けられ、上部に蓋２ｂを有する筒体を埋設して形成されている。回収井戸２は、スリット２ａを通って周囲の土壌から浸出した地下水を加熱するヒータ３、地下水の温度を検知する熱電対４及び地下水の水位を検知する水位計５が内部に設けられている。

このとき、回収井戸２は、図３に示すように、汚染域Ａpo表層の不飽和層Ｌuから少なくとも透水層Ｌpと不透水層Ａfとの境界までの深さを有するものとし、地下水の水位は、図中、符号Ｗで示す位置にある。また、回収井戸２は、吸引管６と揚水管７を介して気水分離器８と接続されている。気水分離器８は、それぞれ曝気処理装置９と接続されると共に、回収ポンプ１０を介してガス処理装置１２と接続され、分離したＶＯＣガスを含む気体をガス処理装置１２で浄化し、地下水に含まれるＶＯＣを曝気処理装置９で浄化する。

ここで、吸引管６及び揚水管７は、それぞれ図示しない弁が設けられ、前記弁の開閉を切り替えることによって回収ポンプ１０によるＶＯＣガスを含む気体の吸引とＶＯＣを含む地下水の吸引とを個別に実行し、或いは双方同時に実行することができる。また、曝気処理装置９は、ＶＯＣを含む地下水をエアレーションしてＶＯＣを気化させた後、気化したＶＯＣを活性炭に吸着処理させることによって浄化する。ガス処理装置１２は、ＶＯＣガスを、活性炭による吸着処理、触媒を用いた分解処理、或いは燃焼による焼却処理等によって浄化する。

吸引管６は、周囲の土壌から回収井戸２の内部に漏れ出したＶＯＣガスを含む気体を回収する。揚水管７は、浸出した地下水を回収井戸２から回収する。回収ポンプ１０は、ＶＯＣガスを含む気体とＶＯＣを含む地下水を気水分離器８によって分離回収するポンプであり、ＶＯＣを含む地下水は曝気処理装置９へ搬送され、ＶＯＣガスを含む気体はガス処理装置１２へ搬送される。また、回収ポンプ１０とガス処理装置１２との間には、回収したＶＯＣガスの濃度を検知する濃度センサ１１が設けられている。回収制御装置１３は、熱電対４が検知した地下水の温度と、水位計５が検知した地下水の水位と、濃度センサ１１が検知したＶＯＣガスの濃度とをもとにＶＯＣガスを含む気体とＶＯＣを含む地下水の回収を制御する。温度制御装置１４は、熱電対４が検知した地下水の温度をもとにヒータ３による地下水の加熱温度を制御する。

このとき、回収制御装置１３及び温度制御装置１４は、ＣＰＵなどによって実現され、土壌浄化システムの電源のオン，オフ信号が入力される。回収制御装置１３は、予め上限水位，下限水位及びＶＯＣガスの目標濃度が記憶されている。上限水位は、例えば、回収井戸２の通常の水位が設定され、下限水位は、地下水を揚水可能な下限値が設定される。ＶＯＣガスの目標濃度は、回収井戸２内でモニタされるＶＯＣガスの濃度をもとに、回収サイクルの最適化の観点から決定する。一方、温度制御装置１４は、予め回収井戸２内に浸出する地下水の目標温度が記憶され、熱電対４が検知した地下水の温度情報が入力されると共に、その温度情報を回収制御装置１３に出力する。

予熱装置２０は、予熱穴２１内に浸出するＶＯＣを含む地下水を加熱して土壌の透水係数を高くするもので、予熱穴２１と予熱接続装置２４を有している。予熱穴２１は、回収井戸２と同様に構成され、図１に示すように、下部にスリット２１ａが設けられ、上部に蓋２１ｂを有する筒体を埋設して形成される。予熱穴２１は、図２に示すように、汚染域Ａpoに回収井戸２よりも密に設けられる。予熱穴２１は、浸出するＶＯＣを含む地下水を予熱するヒータ２２と地下水の温度を検知する熱電対２３が内部に設けられている。また、予熱穴２１は、熱電対２３が検知した地下水の温度をもとにヒータ２２による地下水の加熱温度を制御する予熱制御装置２４が設けられている。予熱制御装置２４は、ＣＰＵなどによって実現され、土壌浄化システムの電源のオン，オフ信号が入力され、これらの信号に基づいてヒータ２２による予熱や水温のモニタの開始及び停止を制御する。また、予熱制御装置２４には、予めヒータ２２によって予熱する地下水の目標温度が記憶されている。予熱穴２１は、図３に示すように、汚染域Ａpo表層の不飽和層Ｌuから少なくとも透水層Ｌpと不透水層Ａfとの境界までの深さを有するものとする。

ここで、予熱穴２１に浸出した地下水をヒータ２２によって予熱すると、予熱穴２１内の地下水の温度が上昇する結果、地下水の動粘性係数が低下し、土壌の透水係数が高くなる。このため、予熱された地下水は、土壌中を流動し易くなり、汚染土壌中のＶＯＣを巻き込んだ回収井戸２への浸出が促進される。このため、地下水をヒータ２２によって予熱すると、汚染土壌中のＶＯＣの回収効率が高くなる。また、予熱穴２１内の地下水を予熱することによって、対流伝熱によって予熱穴２１の周囲の土壌も加熱され、副次的効果として予熱穴２１周囲の土壌を汚染しているＶＯＣが気化する。この結果、気化したＶＯＣガスは、土壌中を移動し易くなり、回収井戸２への漏れ出しが促進される。

従って、回収井戸２の地下水の加熱温度や予熱穴２１内の地下水の予熱温度は、動粘性係数の低下及びＶＯＣの気化の双方を考慮して決定する。但し、汚染域Ａpoに存在する地下水や土壌の比熱の違いによって伝熱効率が相違することから、地下水の加熱温度を高く設定し過ぎると、伝熱効率の違いによって加熱エネルギーが無駄になる場合があるので、汚染域Ａpo毎に予熱温度や加熱温度を設定することが望ましい。

注水装置３０は、回収井戸２における揚水によって地下水の量が減少した回収井戸２や予熱穴２１に地下水を補充するもので、注水井戸３１，注水ポンプ３４、加熱槽３５及び注水接続装置３６を有している。

注水井戸３１は、回収井戸２と同様に構成され、図１に示すように、下部にスリット３１ａが設けられ、上部に蓋３１ｂを有する筒体を埋設して形成される。注水井戸３１は、図２に示すように、矢印Ａで示す地下水の流動方向から見て汚染域Ａpoの上流側に設けられる。注水井戸３１は、地下水の水位を検知する水位計３２が内部に設けられている。このとき、注水井戸３１は、図３に示すように、汚染域Ａpo表層の不飽和層Ｌuから少なくとも透水層Ｌpと不透水層Ａfとの境界までの深さを有するものとする。

また、注水井戸３１は、注水ポンプ３４との間が注水管３３を介して接続され、加熱槽３５内の加熱水が注水ポンプ３４によって注水される。注水制御装置３６は、水位計３２が検知した地下水の水位をもとに注水ポンプ３４又は加熱槽３５の作動を制御する。注水制御装置３６は、ＣＰＵなどによって実現され、土壌浄化システムの電源のオン，オフ信号が入力される。注水制御装置３６は、これらの信号に基づいて水位のモニタ開始及び停止とモニタした水位に基づく加熱水の注水開始及び停止を制御する。注水制御装置３６には、加熱水の注水を開始する目標水位が予め記憶されている。

以上のように構成される土壌浄化システムは、汚染域Ａpoの土壌を以下のようにして浄化する。先ず、土壌浄化システムの電源をオンすると、浄化装置１、予熱装置２０及び注水装置３０が起動する。このとき、浄化装置１は、温度接続装置１４の制御の下に、図４に示すように、回収井戸２内のヒータ３が地下水を加熱する。これと共に、予熱装置２０は、予熱制御装置２４の制御の下に、予熱穴２１内のヒータ２２が地下水を予熱する。ここで、図４以降の説明で使用する図においては、地下水の水位をＷで示している。

次に、熱電対４によって検知された回収井戸２内の地下水の水温が目標温度まで加熱されたら、浄化装置１は、回収制御装置１３が、温度制御装置１４から出力される温度情報に基づいて起動信号を出力し、回収ポンプ１０を起動する。これにより、ヒータ３によって地下水を加熱した状態で、回収ポンプ１０は、図５に示すように、吸引管６によって回収井戸２の上部に漏れ出したＶＯＣガスを含む気体を吸引し、ガス処理装置１７へ導入する。このとき、回収制御装置１３は、濃度センサ１１から入力される濃度信号によってＶＯＣガスの濃度をモニタし、予め設定した目標濃度になるまでＶＯＣガスを含む気体を吸引する。また、吸引したＶＯＣガスを含む気体は、ガス処理装置１２によって浄化処理される。

ＶＯＣガスを含む気体の吸引によって回収井戸２内のＶＯＣガスの濃度が目標濃度まで低下したら、回収制御装置１３は、ヒータ３による地下水の加熱停止を濃度制御装置１９に指令すると共に、揚水管７によるＶＯＣを含む地下水の揚水に切り替え、気水分離器８を介して曝気処理装置９へ地下水を導入する。これにより、ＶＯＣを含む地下水は、曝気処理装置９で浄化処理される。一方、回収井戸２は、地下水の揚水によって、図６に示すように、地下水の水位Ｗがヒータ３による加熱ができない下限水位ＷLまで低下する。この地下水の揚水により、回収井戸２は、内部の圧力が低下し、周囲の土壌から地下水が浸入し易くなる。また、地下水の水位Ｗが下限水位ＷLまで低下した場合、回収制御装置１３は、水位計５から入力される水位情報をもとに、回収ポンプ１０に制御信号を出力して停止させると共に、水位情報を温度制御装置１４に出力する。これにより、温度制御装置１４は、ヒータ３に制御信号を出力し、加熱を停止させる。

次いで、回収制御装置１３は、温度制御装置１４及び回収ポンプ１０に制御信号を出力し、図７に示すように、吸引管６によるＶＯＣガスを含む気体の吸引と、ヒータ３による地下水の加熱を再開する。これにより、回収井戸２は、更に内部の圧力が低下し、地下水の予熱によって予熱穴２１及びその周囲の土壌の温度が上昇し、ＶＯＣを含む地下水がＶＯＣガスを含む気体と共に透水係数が高くなった周囲の土壌から矢印で示すように強制的に吸い寄せられる。このため、回収井戸２は、地下水の水位ＷとＶＯＣガスの濃度が上昇してゆく。但し、この場合の水位Ｗの上昇速度やＶＯＣガス濃度の上昇速度は、予熱穴２１内の地下水を予熱しない場合に比べると数倍速くなっている。

そして、周囲からの地下水の浸入によって回収井戸２内の水位が上昇するのに伴い、地下水の流動方向から見て回収井戸２の上流側に位置する予熱穴２１や注水井戸３１では、地下水の水位が下がってゆく。このため、図８に示すように、注水制御装置３６の制御の下に、加熱槽３５の加熱水が注水管３３から注水井戸３１に注入される。このようにして注水井戸３１に注入された加熱水は、ＶＯＣを巻き込みながら低温の水に比べて速い速度で透水係数が高くなった土壌中を浸透し、予熱穴２１を経由するか、或いは直接回収井戸２に浸出する。従って、地下水をヒータ３やヒータ２２によって加熱或いは予熱することにより、汚染土壌中のＶＯＣの回収効率が高くなる。このとき、加熱水によって気化したＶＯＣガスも土壌中を気体と共に速やかに移動し、回収井戸２に漏れ出す。

そして、回収井戸２の地下水が上限水位まで上昇した後、再び、上述のＶＯＣガスを含む気体の吸引と地下水の揚水サイクルを繰り返すことによって、汚染域の土壌を浄化してゆく。本発明の土壌浄化システム及び土壌浄化方法は、このようなＶＯＣガスを含む気体の吸引と地下水の揚水サイクルを繰り返しながら、地下水を予熱し、回収井戸２にＶＯＣを含む地下水とＶＯＣガスを含む気体を高い回収効率の下に迅速に集めて回収し、ＶＯＣを浄化する。このとき、図４に示すように、ヒータ２２によって各予熱穴２１内の地下水の予熱をしていれば、図５に示す回収井戸２におけるＶＯＣガスを含む気体の吸引とヒータ３による地下水の加熱、図６に示す揚水管７によるＶＯＣを含む地下水の揚水、並びに図７に示す吸引管６によるＶＯＣガスを含む気体の再吸引とヒータ３による地下水の再加熱、の各操作は、適宜順序を入れ替えて行ってもよい。

次に、図９に示すフローチャートを参照して本発明の土壌浄化システムの洗浄装置１におけるＶＯＣを含む地下水の温度制御処理、ＶＯＣガスを含む気体の吸引処理及びＶＯＣを含む地下水の揚水処理の手順について説明する。

土壌浄化システムの電源をオンすると、温度制御装置１４は、図９に示すように、回収井戸２内のＶＯＣを含む地下水をヒータ３によって目標温度まで加熱する温度制御処理を実行する（ステップＳ１０２）。

次に、温度制御装置１４は、熱電対４から入力された温度情報をもとに回収井戸２内の地下水が目標温度以上か否かを判断する（ステップＳ１０４）。地下水が目標温度以上でない場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、温度制御装置１４は、ステップＳ１０２に戻り、地下水が目標温度以上になるまで温度制御処理を実行する。一方、回収井戸２内の地下水が目標温度以上の場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、回収制御装置１３は、起動信号を出力して回収ポンプ１０を起動する（ステップＳ１０６）。

次いで、回収制御装置１３は、ＶＯＣガスを含む気体の前吸引処理を実行する（ステップＳ１０８）。ＶＯＣガスを含む気体の前吸引処理においては、吸引管６を通って吸引されたＶＯＣガスを含む気体は、ガス処理装置１２に導入され、浄化される。

その後、回収制御装置１３は、濃度センサ１１に検知された吸引した気体中のＶＯＣガスの濃度が目標濃度以下か否かを判断する（ステップＳ１１０）。ＶＯＣガスの濃度が、目標濃度を超えている場合（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、回収制御装置１３は、ステップＳ１０８に戻り、ＶＯＣガスの濃度が目標濃度以下になるまでＶＯＣガスを含む気体の前吸引処理を実行する。一方、ＶＯＣガスの濃度が目標濃度以下の場合（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、回収制御装置１３は、揚水管７によるＶＯＣを含む地下水の揚水処理を実行する（ステップＳ１１２）。揚水管７によって揚水されたＶＯＣを含む地下水は、気水分離器８を介して曝気処理装置９へ導入され、ＶＯＣを浄化した清浄な地下水が曝気処理装置９から排出される。

次に、回収制御装置１３は、水位計５から入力される水位情報をもとに、地下水の水位が下限水位か否かを判断する（ステップＳ１１４）。地下水の水位が下限水位でない場合（ステップＳ１１４，Ｎｏ）、回収制御装置１３は、ステップＳ１１２に戻り、地下水の水位が下限水位になるまで揚水処理を実行する。一方、地下水の水位が下限水位の場合（ステップＳ１１４，Ｙｅｓ）、回収制御装置１３は、ＶＯＣガスを含む気体の後吸引処理を実行する（ステップＳ１１６）。

このＶＯＣガスを含む気体の後吸引処理は、地下水の揚水による回収井戸２内部の圧力が低下し、予熱及び加熱によって地下水の温度が上昇し、土壌の透水係数が高くなった状態で実行される。このため、後吸引処理は、ステップＳ１０８の前吸引処理に比べると、ＶＯＣを含む地下水がＶＯＣガスを含む気体と共に周囲の土壌から回収井戸２へ強制的に吸い出される。このため、後吸引処理においては、回収井戸２の地下水の水位が下限水位からゆっくりと上昇しながら、ＶＯＣガス濃度が上昇してゆく。このとき、吸引されたＶＯＣガスを含む気体は、ガス処理装置１２に導入されてＶＯＣガスが浄化される。

次いで、回収制御装置１３は、水位計５から入力される水位情報をもとに、地下水の水位が上限水位以上か否かを判断する（ステップＳ１１８）。地下水の水位が上限水位を超えていない場合（ステップＳ１１８，Ｎｏ）、回収制御装置１３は、ステップＳ１１６に戻り、地下水の水位が上限水位以上になるまでＶＯＣガスを含む気体の後吸引処理を実行する。一方、地下水の水位が上限水位以上の場合（ステップＳ１１８，Ｙｅｓ）、地下水の水位が元の状態に回復しているので、回収制御装置１３は、停止信号を出力して回収ポンプ１６を停止する（ステップＳ１２０）。

その後、回収制御装置１３は、土壌浄化システムの電源がオフされたか否かを判断する（ステップＳ１２２）。電源がオフされたか否かは、入力される土壌浄化システムの電源のオフ信号から回収制御装置１３が判断する。電源がオフされていない場合（ステップＳ１２２，Ｎｏ）、回収制御装置１３は、ステップＳ１０２に戻って、ＶＯＣを含む地下水の温度制御処理、ＶＯＣガスを含む気体の吸引処理及びＶＯＣを含む地下水の揚水処理の手順を繰り返す。一方、電源がオフされている場合（ステップＳ１２２，Ｙｅｓ）、回収制御装置１３は、回収制御を終了する。

次に、図９に示すＶＯＣを含む地下水の温度制御処理について説明する。図１０は、図９に示すＶＯＣを含む地下水の温度制御処理の手順を示すフローチャートである。

温度制御装置１４は、図１０に示すように、起動信号を出力してヒータ３をオンする（ステップＳ２０２）。次に、温度制御装置１４は、熱電対４が検知した地下水の温度に関する水温情報を取得する（ステップＳ２０４）。

次に、温度制御装置１４は、取得した水温情報から地下水が目標温度以上か否かを判断する（ステップＳ２０６）。回収井戸２の地下水が目標温度を超えていない場合（ステップＳ２０６，Ｎｏ）、温度制御装置１４は、ステップＳ２０４に戻り、地下水が目標温度以上になるまで水温情報を取得する。一方、地下水が目標温度以上の場合（ステップＳ２０６，Ｙｅｓ）、温度制御装置１４は、停止信号を出力してヒータ３をオフにする（ステップＳ２０８）。これにより、回収井戸２は、ヒータ３による地下水の加熱が停止し、予熱されている予熱穴２１内のＶＯＣを含む地下水が浸出し、気化したＶＯＣガスが漏れ出してくる。

その後、温度制御装置１４は、再び地下水の温度情報を取得し（ステップＳ２１０）、地下水の温度制御処理を終了する。

次に、図９に示すＶＯＣガスを含む気体の前吸引処理について説明する。図１１は、図９に示すＶＯＣガスを含む気体の前吸引処理の手順を示すフローチャートである。

回収制御装置１３は、図１１に示すように、吸引管６からＶＯＣガスを含む気体を吸引させる（ステップＳ２２２）。このＶＯＣガスを含む気体の吸引は、回収制御装置１３が作動信号を出力し、信号吸引管６の弁を開き、揚水管７の弁を閉じ、吸引管６から回収井戸２内上部の気体を吸引することによって達成される。これにより、回収井戸２内上部の気体が、吸引管６から気水分離器８、回収ポンプ１０及び濃度センサ１１を経てガス処理装置１２へ導入される。ガス処理装置１２は、ＶＯＣガスを浄化処理した清浄な気体（空気）を排出する。

次いで、回収制御装置１３は、濃度センサ１１が検知したＶＯＣガスの濃度情報を取得し（ステップＳ２２４）、ＶＯＣガスを含む気体の前吸引処理を終了する。

次に、図９に示すＶＯＣを含む地下水の揚水処理について説明する。図１２は、図９に示すＶＯＣを含む地下水の揚水処理の手順を示すフローチャートである。

回収制御装置１３は、図１２に示すように、揚水管７からＶＯＣを含む地下水を揚水する（ステップＳ２４２）。この地下水の揚水は、回収制御装置１３が作動信号を出力し、吸引管６の弁を閉じると共に、揚水管７の弁を開き、揚水管７によって回収井戸２内の地下水を吸引することによって達成される。揚水管７を通って揚水されたＶＯＣを含む地下水は、気水分離器８でＶＯＣガスを含む気体と分離された後、曝気処理装置９へ導入され、ＶＯＣを浄化した清浄な地下水が曝気処理装置９から排出される。

その後、回収制御装置１３は、水位計５から入力される水位情報を取得し（ステップＳ２４４）、地下水の揚水処理を終了する。

次に、図９に示すＶＯＣガスを含む気体の後吸引処理について説明する。図１３は、図９に示すＶＯＣガスを含む気体の後吸引処理の手順を示すフローチャートである。

回収制御装置１３は、図１３に示すように、吸引管６からＶＯＣガスを含む気体を吸引させる（ステップＳ２６２）。このＶＯＣガスを含む気体の吸引は、地下水の揚水による回収井戸２内部の圧力が低下し、予熱及び加熱によって地下水の温度が上昇し、土壌の透水係数が高くなった状態で実行される。このため、ＶＯＣガスを含む気体の吸引に伴って、ＶＯＣを含む地下水がＶＯＣガスを含む気体と共に周囲の土壌から回収井戸２へ強制的に吸い出される。従って、回収井戸２は、地下水が下限水位からゆっくりと上昇すると共に、ＶＯＣガス濃度も緩慢に上昇してゆく。このようにして吸引されたＶＯＣガスを含む気体は、ガス処理装置１２でＶＯＣガスが浄化され、清浄な気体となってガス処理装置１２から排出される。

その後、回収制御装置１３は、水位計５から入力される水位情報を取得し（ステップＳ２６４）、ＶＯＣガスを含む気体の後吸引処理を終了する。

次に、本発明の土壌浄化システムの予熱装置２０における予熱制御装置２４によるＶＯＣを含む地下水の予熱制御について説明する。図１４は、予熱制御装置２４によるＶＯＣを含む地下水の予熱制御の手順を示すフローチャートである。

土壌浄化システムの電源をオンすると、予熱制御装置２４は、図１４に示すように、ヒータ２２をオンし（ステップＳ３０２）、予熱穴２１内のＶＯＣを含む地下水の予熱を開始する。次に、予熱制御装置２４は、熱電対２３が検知した地下水の温度に関する水温情報を取得する（ステップＳ３０４）。

次いで、予熱制御装置２４は、取得した水温情報から地下水が目標温度以上か否かを判断する（ステップＳ３０６）。予熱穴２１の地下水が目標温度を超えていない場合（ステップＳ３０６，Ｎｏ）、予熱制御装置２４は、ステップＳ３０４に戻り、地下水が目標温度以上になるまで水温情報を取得する。一方、地下水が目標温度以上の場合（ステップＳ３０６，Ｙｅｓ）、予熱制御装置２４は、停止信号を出力してヒータ２２をオフにする（ステップＳ３０８）。これにより、ヒータ２２は、予熱穴２１内の地下水の予熱を停止する。

その後、予熱制御装置２４は、土壌浄化システムの電源がオフされたか否かを判断する（ステップＳ３１０）。電源がオフされたか否かは、入力される土壌浄化システムの電源のオフ信号から予熱制御装置２４が判断する。電源がオフされていない場合（ステップＳ３１０，Ｎｏ）、予熱制御装置２４は、ステップＳ３０２に戻って、ヒータ２２をオンし、地下水の予熱を開始する。一方、電源がオフされている場合（ステップＳ３１０，Ｙｅｓ）、予熱制御装置２４は、地下水の予熱制御を終了する。

次に、本発明の土壌浄化システムの注水装置３０における注水制御装置３６による加熱水の注水制御について説明する。図１５は、注水制御装置３６による加熱水の注水制御の手順を示すフローチャートである。

土壌浄化システムの電源をオンすると、注水制御装置３６は、図１５に示すように、水位計３２が検知した地下水の水位に関する水位情報を取得する（ステップＳ３２２）。

次に、注水制御装置３６は、取得した水位情報から地下水が目標水位以下か否かを判断する（ステップＳ３２４）。注水井戸３１の水位が目標水位以下でない場合（ステップＳ３２４，Ｎｏ）、注水制御装置３６は、ステップＳ３２２に戻り、地下水が目標水位以下になるまで水位情報を取得する。一方、地下水の水位が目標水位以下の場合（ステップＳ３２４，Ｙｅｓ）、注水制御装置３６は、注水井戸３１に注水する（ステップＳ３２６）。この注水は、注水制御装置３６が起動信号を出力し、注水ポンプ３４を起動することにより行う。これにより、注水井戸３１は、加熱槽３５の加熱水が注水管３３から注水され、水位がゆっくりと上昇してゆく。この水位の上昇に伴って、注水された加熱水が注水井戸３１から浸出し、土壌内を地下水の流下方向に沿って流下する。この流下の際に、加熱水は、汚染域Ａpoの土壌からＶＯＣを巻き込み、隣接する予熱穴２１や回収井戸２に浸出してゆく。このため、地下水は、汚染土壌中のＶＯＣを高い効率の下に回収する。

次いで、注水制御装置３６は、加熱水の注水によって注水井戸３１の水位が目標水位を超えたか否かを判断する（ステップＳ３２８）。注水井戸３１の水位が目標水位を超えていない場合（ステップＳ３２８，Ｎｏ）、注水制御装置３６は、ステップＳ３２６に戻り、地下水が目標水位以上になるまで水位情報を取得する。一方、地下水の水位が目標水位を超えている場合（ステップＳ３２８，Ｙｅｓ）、注水制御装置３６は、停止信号を出力して注水ポンプ３４を停止し、注水井戸３１への注水を停止する（ステップＳ３３０）。注水井戸３１への注水を停止しても、回収井戸２は、ＶＯＣガスを含む気体の吸引と地下水の揚水サイクルを繰り返しているので、ＶＯＣを含む地下水とＶＯＣガスを含む気体を回収し、浄化している。

その後、注水制御装置３６は、土壌浄化システムの電源がオフされたか否かを判断する（ステップＳ３３２）。電源がオフされていない場合（ステップＳ３３２，Ｎｏ）、注水制御装置３６は、ステップＳ３２２に戻って、水位情報の取得を開始する。一方、電源がオフされている場合（ステップＳ３３２，Ｙｅｓ）、注水制御装置３６は、加熱水の注水制御を終了する。

本発明の土壌浄化システム及び土壌浄化方法は、回収井戸周囲の汚染域内に設けた複数の予熱穴内の予熱した地下水によって流下され、前記回収井戸に漏れ出す前記汚染物質が気化した気体及び前記回収井戸に浸出する前記汚染物質を含む地下水を回収して浄化する。このため、予熱された地下水は、動粘性係数が低下し、土壌の透水係数が高くなることから、土壌中を流動し易くなり、回収井戸への浸出が促進される。このため、本発明の土壌浄化システム及び土壌浄化方法は、汚染土壌中の汚染物質の回収効率が高く、汚染物質を前記汚染域から迅速に除去し、浄化することができ、特に、粘土等の難透水性土壌に適用すると、汚染物質を迅速に除去、浄化することができる。

また、本発明の土壌浄化システム及び土壌浄化方法は、予熱した地下水によって汚染域の土壌から汚染物質や土壌から気化した汚染物質のガスを流下させて回収井戸で回収する。このため、本発明の土壌浄化システム及び土壌浄化方法は、地下水中の汚染物質の濃度が低濃度から環境基準の１万倍を超える高濃度の広い範囲に亘って適用することができ、例えば、局部的に高濃度に汚染された汚染域の浄化の他、汚染物質が拡散した広範囲に亘る低濃度の汚染域の汚染域の浄化にも適用することができる。

ここで、上述の実施の形態は、汚染物質がＶＯＣの場合について説明した。しかし、本発明の土壌浄化システム及び土壌浄化方法は、予熱した地下水によって流下する汚染物質であれば、浄化対象としてＶＯＣに限定されるものではなく、例えば、重金属やガソリン，軽油等の油など、水溶性，非水溶性を問わず種々の汚染物質の浄化に対して適用することが可能である。

また、本発明の土壌浄化システム及び土壌浄化方法は、汚染域の地下水を予熱し、予熱した地下水によって汚染物質を流下するが、予熱穴の地下水に、例えば、亜硫酸水素ナトリウム等の亜硫酸水素塩の水溶液を中和調整して注入してもよい。この場合、中和調整した亜硫酸水素塩の水溶液は、汚染物質であるＶＯＣを還元的脱塩素反応によって還元分解する還元剤として作用し、ＶＯＣを浄化するため、汚染物質を含む地下水を回収する必要がない。

本発明にかかる土壌浄化方法を用いた土壌浄化システムを示す断面図である。 図１の土壌浄化システムを構成する回収井戸、予熱穴及び注水井戸の配置の一例を示す平面図である。 図２のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 図１の土壌浄化システムにおいて、回収井戸内のヒータが地下水を加熱すると共に、予熱穴内のヒータが地下水を予熱する様子を模式的に示す断面図である。 回収井戸の地下水が目標温度まで加熱され、ヒータによって地下水を加熱した状態で、吸引管からＶＯＣガスを含む気体を吸引する様子を模式的に示す断面図である。 揚水管によって地下水を揚水することで、地下水の水位が下限水位まで低下した様子を模式的に示す断面図である。 図６において、吸引管による吸引と、ヒータによる地下水の加熱を再開した様子を模式的に示す断面図である。 図６の回収井戸の水位が上昇するのに伴い、上流側の注水井戸の地下水の水位が下がり、注水井戸に加熱水を注入する様子を模式的に示す断面図である。 本発明の土壌浄化システムの洗浄装置におけるＶＯＣを含む地下水の温度制御処理、ＶＯＣガスを含む気体の吸引処理及びＶＯＣを含む地下水の揚水処理の手順について説明するフローチャートである。 図９に示すＶＯＣを含む地下水の温度制御処理の手順を示すフローチャートである。 図９に示すＶＯＣガスを含む気体の前吸引処理の手順を示すフローチャートである。 図９に示すＶＯＣを含む地下水の揚水処理の手順を示すフローチャートである。 図９に示すＶＯＣガスを含む気体の後吸引処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の土壌浄化システムの予熱装置における予熱制御装置によるＶＯＣを含む地下水の予熱制御の手順を示すフローチャートである。 本発明の土壌浄化システムの注水装置における注水制御装置による加熱水の注水制御の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 浄化装置
２ 回収井戸
２ａ スリット
２ｂ 蓋
３ ヒータ
４ 熱電対
５ 水位計
６ 吸引管
７ 揚水管
８ 気水分離器
９ 曝気処理装置
１０ 回収ポンプ
１１ 濃度センサ
１２ ガス処理装置
１３ 回収制御装置
１４ 温度制御装置
２０ 予熱装置
２１ 予熱穴
２１ａ スリット
２１ｂ 蓋
２２ ヒータ
２３ 熱電対
２４ 予熱制御装置
３０ 注水装置
３１ 注水井戸
３１ａ スリット
３１ｂ 蓋
３２ 水位計
３３ 注水管
３４ 注水ポンプ
３５ 加熱槽
３６ 注水制御装置
Ａf 不透水層
Ａpo 汚染域
Ｌu 不飽和層
Ｌp 透水層

Claims (10)

1. 汚染物質による汚染域に掘削された回収井戸を有する浄化装置を備え、前記回収井戸に漏れ出す前記汚染物質が気化した気体及び前記回収井戸に浸出する前記汚染物質を含む地下水を回収して浄化する土壌浄化システムであって、
   前記回収井戸周囲の前記汚染域内に掘削される複数の予熱穴と、
   前記各予熱穴内に設置され、当該予熱穴内に浸出する地下水を予熱する予熱手段と、
   を有した予熱装置を備え、
   前記予熱手段が、当該予熱穴内に浸出する地下水を予熱することによって前記地下水の前記回収井戸への浸出を促進させることを特徴とする土壌浄化システム。
2. 前記浄化装置は、前記回収井戸内に設けられ、当該回収井戸に浸出する地下水を加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項１に記載の土壌浄化システム。
3. 前記予熱装置は、
   各予熱穴内の前記地下水の温度を検知する水温検知手段と、
   検知した水温をもとに前記予熱手段による前記地下水の予熱温度を制御する予熱温度制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の土壌浄化システム。
4. 前記回収井戸の前記地下水の流下方向上流側に掘削される注水井戸と、
   用水を加熱して加熱水とする加熱槽と、
   前記加熱水を当該注水井戸に注水する注水手段と、
   を有する注水装置を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の土壌浄化システム。
5. 前記浄化装置は、
   前記回収井戸に浸出した前記地下水の水位を検知する水位検知手段と、
   前記回収井戸に漏れ出した前記汚染物質が気化した気体の濃度を検知する濃度検知手段と、
   検知した前記地下水の水位と前記気体の濃度とをもとに前記気体及び前記汚染物質を含む地下水の回収を制御する回収制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の土壌浄化システム。
6. 前記浄化装置は、
   前記回収井戸に浸出した地下水の温度を検知する水温検知手段と、
   検知した水温をもとに前記加熱手段による前記地下水の加熱温度を制御する温度制御手段と、
   をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の土壌浄化システム。
7. 前記注水装置は、
   前記注水井戸に注水される加熱水の水位を検知する水位検知手段と、
   検知した加熱水の水位をもとに前記加熱槽又は前記注水手段の作動を制御する注水制御手段と、
   をさらに有することを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載の土壌浄化システム。
8. 汚染物質による汚染域に設けた回収井戸に漏れ出す前記汚染物質が気化した気体及び前記回収井戸に浸出する前記汚染物質を含む地下水を回収して浄化する土壌浄化方法であって、
   前記回収井戸周囲の前記汚染域内に存在する地下水を予熱し、前記回収井戸への前記地下水の浸出を促進させる工程と、
   予熱した地下水によって流下され、前記回収井戸に漏れ出す前記汚染物質が気化した気体及び前記回収井戸に浸出した前記汚染物質を含む地下水を回収し、浄化する工程と、
   を含むことを特徴とする土壌浄化方法。
9. 前記土壌浄化方法は、前記回収井戸に浸出した地下水を加熱する浸出水加熱工程をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の土壌浄化方法。
10. 前記土壌浄化方法は、前記回収井戸の前記地下水の流下方向上流側に加熱水を注水する注水工程をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の土壌浄化方法。

Images