説明

土壌浄化装置

【課題】簡易な手段で汚染土壌の浄化を達成するための土壌浄化装置を提供する。
【解決手段】浄化剤11を地盤に形成した注入井62に注入して土壌を浄化する土壌浄化装置1である。土壌浄化装置1は、浄化剤11を貯留するタンク10と、タンク10と注入井62とをつなぐ配管40と、配管40に設けられ、タンク10から注入井62へ向け浄化剤11を圧送するポンプ20とを備える。ポンプ20は、ダイヤフラム25をガス圧により駆動するエア駆動式ダイヤフラムポンプである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、浄化剤を土壌中に注入して土壌を浄化する土壌浄化装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、有害物質を含んだ土壌を無害化する方法としては、
(1)汚染された地下水を抽出するための井戸を地盤に形成し、この井戸から地下水とともに汚染物質を抽出し、抽出された汚染物質を活性炭吸着や曝気などにより無害化する方法、
(2)汚染された土壌を掘り出し、掘り出した汚染土壌を地上で焼却、低温加熱、風乾などの方法により無害化する方法、
(3)汚染された土壌中に、汚染物質に応じた浄化剤を注入して浄化する方法、
などがある。
【0003】
(1)や(2)の方法のように、地中の物質を地上に取り出す方法に比べ、(3)の方法は、地中において土壌を浄化するため、簡易な方法として優れている。
【0004】
(3)のように、浄化剤を地中に注入する方法の中にも、特許文献1のように、注入井と、注入井の周りに掘削した抽出井を形成し、注入井からヒドロキシラジカルを注入するとともに、抽出井から揮散する溶脱汚染物質などを含む気体を捕集する方法や、特許文献2のように、汚染地盤に注入井のみを形成し、注入井から浄化剤を注入するだけの方法もある。
【0005】
注入井のみを形成する後者の方法は、抽出井も形成する前者の方法に比べて、少ない井戸の掘削で浄化工事ができるので、より簡易な方法ということができる。
【0006】
【特許文献1】特開2000−218260号公報
【特許文献2】特開2001−129526号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、(3)の浄化剤を地中に注入する方法は、浄化剤を地中に注入するのに、ポンプで圧力を加えて浄化剤を注入井へ圧送する必要がある。
特に、抽出井を形成せず、注入井のみを形成して工事を行う場合には、圧力の逃げ場が少ないため、地中の圧力が高くなりやすい。また、浄化剤による浄化過程でガスを発生する場合には、この圧力上昇は顕著である。
【0008】
そして、注入井内の圧力が高まると、ポンプの圧送圧力と注入井内の圧力とが釣り合ったときにポンプから浄化剤を送ることができなくなるが、このような状態で電磁駆動式のポンプを作動させつづけると、過負荷となってポンプが損傷しやすいという問題がある。
【0009】
一方、ポンプに負担を掛けないために人手でポンプを停止させたり、圧送圧力をモニターして自動的にポンプを停止させる制御装置を用意するのはコスト高になるという問題がある。また、浄化工事の現場では、ポンプと注入井の距離が様々であり、適切に圧送圧力をモニターすることが困難である。
【0010】
さらに、汚染土壌の地質は様々であり、浄化工事の現場に応じて圧送圧力を適宜調整できるのが望ましいが、そのために別途の制御装置を用意するのも煩雑である。
【0011】
本発明は、以上のような背景に鑑みてなされたものであり、簡易な手段で汚染土壌の浄化を達成するための土壌浄化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
前記した課題を解決するための本発明は、浄化剤を地盤に形成した注入井に注入して土壌を浄化する土壌浄化装置であって、前記浄化剤を貯留するタンクと、前記タンクと前記注入井とをつなぐ配管と、前記配管に設けられ、前記タンクから前記注入井へ向け前記浄化剤を圧送するポンプとを備え、前記ポンプは、ダイヤフラムをガス圧により駆動するエア駆動式ダイヤフラムポンプであることを特徴とする。
【0013】
このような土壌浄化装置によれば、土壌中に浄化剤を注入していくにしたがい、土壌中、つまり地中の圧力が高まって、ポンプの圧送圧力と地中の圧力が注入井の圧力と釣り合ったときには、ガス圧がダイヤフラムを駆動できなくなってポンプの動作が停止する。そのため、ポンプに負担が掛かることがなく、人手でポンプを停止させたり、圧力をモニターしてポンプを停止させるシステムを作ったりする必要がない。
【0014】
なお、本発明においての浄化剤は、その浄化方法に応じ、土壌を浄化する過程で地中に注入すべき液状、ゲル状、気体状などのすべての物質を含み、酸化剤、還元剤、触媒などだけでなく、水や不溶化剤なども含むものとする。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、簡易な手段でポンプに負担を掛けることなく汚染土壌を浄化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
参照する図面において、図1は、本発明の実施形態に係る土壌浄化装置を説明する図である。
【0017】
図1に示すように、土壌浄化装置1は、タンク10内に貯留された浄化剤11をポンプ20により地中に注入することで、土壌を浄化する装置である。本実施形態では、一例として、地下の飽和帯61に浄化剤11を注入する場合で説明する。
土壌浄化装置1は、タンク10と、ポンプ20と、これらのタンク10、ポンプ20および注入井62の間をつないで浄化剤11を通流させる配管40とを備えて構成されている。
【0018】
タンク10には、浄化剤11が貯留されている。浄化剤11は、例えば、過酸化水素水(H)などの液体からなる。
注入井62は、地盤60に掘削して形成された穴に、管30を挿入して形成されている。本実施形態では、飽和帯61を浄化するため、注入井62は、飽和帯61まで達する深さに形成され、管30も、同じ深さまで挿入されている。
管30は、浄化剤11を噴出するため、先端側、つまり地中の深くに入る側に、スリットなどからなる開口31を有している。
【0019】
タンク10とポンプ20とは、配管41により接続されている。ポンプ20と管30とは、配管42および配管43により接続され、配管42および配管43の間には、バルブ55が設けられている。また、配管43は、バルブ56、配管44を介して外部へ圧力または液体を放出する流路とも接続されている。そして、配管42上には、流量計59が設けられている。なお、各配管40(41〜44)は、ホースまたはパイプおよび接続器具などにより構成される。
【0020】
管30の上部の配管43には、管30の圧力を測定する圧力ゲージ51が設置されている。
【0021】
図2は、エア駆動式ダイヤフラムポンプの構成を説明する断面図である。
ポンプ20は、ダイヤフラム25をガス圧により駆動するエア駆動式ダイヤフラムポンプである。ポンプ20は、2つのダイヤフラム25を有し、これらのダイヤフラム25がポンプ軸26により結合され、一体に動くようになっている。ポンプ軸26は、ハウジング21により左右に往復動が可能に支持されている。
【0022】
ダイヤフラム25は、ポンプ室22内に配置されている。ポンプ室22は、流体が通流する流体室22aと、ダイヤフラム25を作動させるガスが送り込まれるガス室22bを有している。
左右のガス室22bには図示しない切替弁により圧縮ガスが交互に供給され、この圧縮ガスにより左右のダイヤフラム25が左右に交互に動き、ポンプ室22の流体室22aの容積を拡大・縮小させる。切替弁の構成は、例えば実開昭61−164482号公報、特開平6−147129号公報に記載の構成を利用することができる。
左右の流体室22aには、それぞれ流体の導入口23と排出口24とが設けられ、導入口23および排出口24のそれぞれには、導入口23から流体室22aへ、また流体室22aから排出口24へと一方に流すための逆止弁27が設けられている。
なお、圧縮ガスとしては、圧縮エアが用いられるが、ガスの種類はエア(空気)に限られるものではない。
【0023】
以上のような構成の土壌浄化装置1の作用について説明する。
まず、浄化工事を行う地盤60に一ないし複数の注入井62を掘削して形成する。
そして、エア駆動型のポンプ20に圧縮エアを導入することでダイヤフラム25を左右に往復動させてタンク10から浄化剤11を注入井62へ圧送する。このとき、バルブ55を開放し、バルブ56を閉塞させておく。
浄化剤11は、配管41,42、バルブ55および配管43を通って注入井62へ達し、注入井62の先端付近の開口31から地中(ここでは飽和帯61)に噴出される。
【0024】
飽和帯61に噴出された浄化剤11は、地中でフェントン反応によりヒドロキシラジカルOH・を生成し、地中の有害物質、例えば有機物を酸化して炭酸ガスを発生する。
飽和帯61に浄化剤11を噴出することにより、飽和帯61の圧力は、注入井62の近傍で高くなり、徐々に注入井62の圧力がポンプ20の圧送圧力に近づいていく。
【0025】
そして、ポンプ20の圧送圧力と、注入井62の圧力が釣り合った時点で、ポンプ20のダイヤフラム25が作動しなくなる。ダイヤフラム25は、圧縮エアにより作動される構成となっているので、このときにおいても、ガス室22bに導入される圧縮エアが流れない、つまり導入されないだけであり、無理にダイヤフラム25を作動させようとはしないので、ポンプ20が損傷することがない。ここで、仮にポンプ20が電磁駆動式のポンプであった場合には、過負荷となって、過熱するという問題があるが、本実施形態の土壌浄化装置1ではそのような問題もない。
【0026】
また、本実施形態のように、浄化作用に伴い、地中で炭酸ガスなどのガスが発生する場合には、このガスで体積が膨張し、飽和帯61の地下水の流れも阻害するため、注入井62の近傍の圧力が上がりやすい。そのため、上述したように飽和帯61の圧力上昇に伴い、ポンプ20が自律的に停止する。
【0027】
その後、飽和帯61での地下水の流れに伴って、注入井62の近傍の圧力が下がって来たならば、圧縮エアで作動しているポンプ20の圧送圧力が注入井62内の浄化剤11の圧力を超え、ポンプ20が自律的に再度作動し始める。
【0028】
一方、浄化反応が急激に進んだことにより、注入井62内の圧力が過剰に高くなった場合には、バルブ55を閉め、バルブ56を開けて、注入井62を通って飽和帯61から上がってくる炭酸ガスを、配管44を介して外部に開放するとよい。この際、ポンプ20は、出口側圧力の上昇により自律的に停止するので、放っておいてよい。なお、注入井62内の圧力は圧力ゲージ51を監視しておくことで把握することができる。この圧力の開放は、圧力ゲージ51を目視で監視してもよいし、監視装置によりモニターして、モニター圧力が所定値を超えたらバルブ55を閉め、バルブ56を開放するように構成してもよいし、単にバルブ56を、所定圧力を超えた時点で開放する安全弁にしておいてもよい。
【0029】
このように、本実施形態の土壌浄化装置1によれば、浄化剤11を噴出することにより浄化処理する地盤60(飽和帯61)の圧力が上がったとしても、ポンプ20を人手や、制御により停止させる必要がなく、ポンプ20が自律的に停止する。このように、ポンプ20の自律的停止、つまりポンプ20の能力を超える負荷がかかることによりポンプ20が停止しても、ポンプ20がエア駆動式のダイヤフラムポンプであるので、損傷することがない。したがって、浄化処理する地盤60の圧力変動にかかわらず、特別な制御を要せずポンプ20を運転させたままとすることができる。このような簡易な操作でありながら、従来と同様に土壌の浄化処理を行うことが可能である。
【0030】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されることなく、適宜変更して実施することができる。
例えば、前記実施形態においては、注入井62のみを形成して浄化工事を行う場合について説明したが、注入井62だけでなく、圧力や液体を抜くための注出井や、圧力を測定するためのモニターをする井戸を形成して工事をする場合にも本発明を適用することが可能である。もっとも、注入井62だけで工事をする場合には、地中の圧力が上がりやすいため、本発明を好適に利用することができる。
また、ポンプ20の配置は、配管40のいずれかの位置で浄化剤11を注入井62側へ向けて圧送するように配置すればよく、配管40の末端に配置、例えばタンク10と一体に設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の実施形態に係る土壌浄化装置を説明する図である。
【図2】エア駆動式ダイヤフラムポンプの構成を説明する断面図である。
【符号の説明】
【0032】
1 土壌浄化装置
10 タンク
11 浄化剤
20 ポンプ
25 ダイヤフラム
30 管
31 開口
40 配管
51 圧力ゲージ
55,56 バルブ
60 地盤
61 飽和帯
62 注入井

【特許請求の範囲】
【請求項1】
浄化剤を地盤に形成した注入井に注入して土壌を浄化する土壌浄化装置であって、
前記浄化剤を貯留するタンクと、
前記タンクと前記注入井とをつなぐ配管と、
前記配管に設けられ、前記タンクから前記注入井へ向け前記浄化剤を圧送するポンプとを備え、
前記ポンプは、ダイヤフラムをガス圧により駆動するエア駆動式ダイヤフラムポンプであることを特徴とする土壌浄化装置。

【図1】
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【図2】
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