JP2004025158A

JP2004025158A - 汚染地層浄化方法およびその装置

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Publication number: JP2004025158A
Application number: JP2002261967A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tanaka; 田中　武; Hisashi Nirei; 楡井　久; Kenji Nanba; 難波　謙二; Mio Takeuchi; 竹内　美緒; Asuka Takahashi; 高橋　あすか; Masato Owaki; 大脇　正人
Original assignee: TANAKA KANKYO KAIHATSU KK
Current assignee: TANAKA KANKYO KAIHATSU KK
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-09-06
Also published as: JP3930785B2

Abstract

【課題】有害化学物質により汚染された地層（土壌層も含めた地層および／または岩体と、地下水）を原位置で浄化する方法を提供する。特に、汚染物質分解能の高い細菌を導入する（バイオオーグメンテーション）には効果的である。
【解決手段】汚染された地層（１）中に、物理作用と化学反応、そして微生物の代謝とその促進と高圧洗浄の何れかによる浄化機能を具備した流体（２）を圧入する圧入井戸（３）および流体（２）を回収する回収井戸（４）を、所定の間隔で削孔により形成し、圧入井戸（３）内に流体（２）を超高圧で圧入し、地層（１）中に浸透させることにより地層（１）中を撹拌、洗浄し、汚染物質を分離させ、汚染物質（６）などを含む流体を回収井戸（４）から回収することにより汚染物質（６）を除去する。地層（１）中では超高圧の流体噴射で物理作用と化学反応や微生物（２１）の代謝による浄化機能を支援し制御する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、有害化学物質により汚染された地層（土壌層も含めた地層および／または岩体と、地下水）を原位置で浄化する方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から周知の重金属の他、揮発性有機塩素系化学物質（以下、「ＶＯＣｓ」とも称す）、例えばトリクロロエチレンやテトラクロロエチレンなどの有機溶剤による地層の汚染も、近年の深刻な社会問題となっている。これら重金属やＶＯＣｓなど（以下、「汚染物質」とも称す）を有効且つ効率的に除去し無害化する処置として、化学的手法の他、微生物の生分解反応を利用することにより、汚染地層を原位置において浄化しようとする汚染地層浄化方法が実用化されつつある。
【０００３】
また、物理化学反応に生物学的反応を組み合わせることにより、更に短期間で簡便に有機塩素化合物を処理する方法なども注目されている。これらの原位置での汚染地層浄化方法は、汚染物質含有土を大規模に掘削、移動および埋め戻したりする必要がないことから、低コストで浄化処理を可能にする技術として期待されている。
【０００４】
すなわち物理・化学的手法や微生物学的手法（バイオレメディエーション）やによる浄化処理として、地下水脈に着目し、汚染物質の流れ方向下流側に取水設備を設け汚染水を集水し拡散を防止すると同時に捕集した汚染水を処理するもの、同じく流れ方向下流側に汚染水処理エリアを設け、透過（通過）する汚染物質を処理するもの、ＶＯＣｓ汚染源上流に微生物および栄養源を注入し汚染エリアに拡散させ汚染物質を処理する方法などが知られている。
【０００５】
また、原位置における汚染土壌及び／又は汚染地下水の浄化処理を行うに当たり、土壌中の微生物（主に嫌気性菌）の増殖及び生存に必要な炭素源と無機還元剤を用い嫌気条件下で生物学的及び物理化学的に浄化処理する環境を、低コストで完全にしかも大掛かりな専用機器を用いずに一定時間保つ事を目的とし、被汚染エリア全体を一様に直接浄化処理する浄化工法（例えば、特許文献１を参照）もあった。
【０００６】
しかしながら、前記地下水流に依存する汚染地層浄化方法の場合、どちらかといえば消極的で、地下水の流れに成果を委ねる方法である。つまり、地下水に溶出した汚染物質を処理するに止まり、浄化し難い汚染地層全体から汚染物質を溶出させて浄化するには多大な時間を要する。また、汚染地下水の流れは一定均一ではないため、汚染物質のすべてを捕集、処理することは困難である。また、同様に注入した化学物質または微生物や栄養源が汚染地層全体に拡散する可能性も極めて少ない。
そして、特に複雑な地層構造のために、浄化に使用した化学物質で汚染を拡大させている例が多い。
【０００７】
前記バイオレメディエーションのなかでも汚染物質分解能の高い細菌を導入する手法（バイオオーグメンテーション）は、注入した微生物が周辺地層に拡散し、弊害を引き起こす可能性もある。すなわち、副作用としての二次汚染の心配があったので、公衆受容が得られ難い。
【０００８】
また、従来の真空抽出法は、汚染地層中を減圧させるために地下水位が上昇し、汚染物質が前記ＶＯＣｓなどである場合には、汚染地層中から当該汚染物質を真空抽出可能なゾーンが狭くなり、浄化の効率が悪い。すなわち、地下水面下の飽和帯にある深い汚染地層で、その飽和体の水中にあるＶＯＣｓに対しては、そのＶＯＣｓを揮発させにくいので、地下水面より上位の汚染地層が浄化されるのみであり、真空抽出用井戸の最深部までを有効には使えないという無駄があった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−２６２７５１号公報（要約書、第１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
現在、有害化学物質により汚染された地層の処理に求められる課題はおよそ以下の通りである。
【００１１】
第１の課題として、汚染地層の浄化を原位置で完全に施工できて、二次的な環境汚染の拡散が少ない浄化方法。すなわち、物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかによる浄化機能を具備した流体を、井戸から圧入する方法を用いた場合に、大深度の汚染地層まで浄化効力を波及させ、しかも、その化学物質および／または微生物による副作用を阻止できる技術が求められている。
【００１２】
第２の課題として、前記流体を、一方の井戸から圧入し、他方の井戸から回収する方法を用いた場合にも、重金属汚染も含んだ広範囲の汚染地層に対してムラ無く高レベルで浄化処理できることが必要である。
【００１３】
第３の課題として、重金属を含むあらゆる汚染物質に対して高い固定浄化機能を発揮させる方法が必要である。
【００１４】
第４の課題として、経済効果を配慮して構築されるプラントにおいて、特殊な設備などを増強するための費用を最小限にして、汚染地層の破壊効果を上げられる最適条件を確立する必要がある。
【００１５】
第５の課題として、揮発性の汚染物質を効率良く回収する方法。すなわち、ある浄化レベル以上を達成するためには、地層中に残留する揮発性の汚染物質を強制的に浄化させるなどにより除去する必要がある。
特に、ＶＯＣｓ浄化に関し、汚染地層中から汚染物質を揮発させ、その汚染物質を含んだ空気を真空ポンプで抜き取る場合は、真空ポンプで汚染地層が減圧されたことにより、飽和帯の地下水位が上昇する。そうすると、飽和帯にある地下水面よりも下位の汚染地層で水中に浸っているＶＯＣｓに対しては、そのＶＯＣｓを揮発させにくいので、当該地下水面より浅い汚染地層が浄化されるのみになり、浄化の効率が著しく低下するという無駄があった。
そこで、ＶＯＣｓ浄化に関しては、地下水面を押し下げることが必要とされ、そのことは後述する第９の課題としている。
【００１６】
第６の課題として、仮に浄化媒体である流体が水であっても無制限に用いた場合は給排水の無駄が生じるだけでなく、二次的な環境汚染を拡散させる可能性もある。また、浄化媒体への添加物も冗費してしまう。従って、浄化媒体である流体の総量を削減することで、添加物も減らして経費節減するとともに、前記流体を不必要に拡散させないようにして、二次的な環境汚染を阻止できる方法を確立する必要がある。
【００１７】
第７の課題として、井戸の掘削コストを軽減するためにも、最小限の本数の井戸をより効率良く浄化できるような配置にする必要がある。
【００１８】
第８、第９および第１０の課題として、既存の浄化設備や技術を併用して効率を高める必要がある。すなわち、第８の課題としては既存の流体洗浄の方法を生かし、第９の課題としては高圧噴射洗浄の方法を生かし、第１０の課題としては既存の流体洗浄の装置を併用して効率を高める。
【００１９】
特に、第９の課題として、地下水面下の汚染地層中のＶＯＣｓは揮発しない。
従って、地下水面より上位の汚染地層が浄化されるのみであり、前記回収井戸の最深部までを有効に使えないという無駄があった。
【００２０】
第１１の課題として、第６の課題同様に、前記流体を不必要に拡散させないようにして、二次的な環境汚染を阻止できるプラント構成を確立する必要がある。
【００２１】
第１２の課題として、汚染地層を浄化する目的に沿うように、単一または限られた種類に選ばれた微生物を、通常の生態系内ではあり得ない異常な高密度で地中に注入するバイオオーグメンテーションを実施すると、生態系へ悪影響を及ぼす心配があるので、公衆受容が得られるように安全対策を必要とする。
【００２２】
第１３の課題として、超高圧噴射を利用する原位置での汚染地層浄化方法及びその装置に関連する技術や設備の範囲内またはその延長上で公衆受容が得られるバイオオーグメンテーションを実施し、目的を達成する。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、汚染地層の浄化を原位置で完全に施工できて、二次的な環境汚染の拡散が少ない浄化方法。すなわち、物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかによる浄化機能を具備した流体を、一方の井戸から圧入し、他方の井戸から回収する方法を用いた場合にも、その化学物質および／または微生物による副作用を阻止できる汚染地層浄化方法およびその装置を提供する。
【００２４】
請求項１に係る発明では、汚染された地層中に、物理作用と化学反応、そして微生物の代謝とその促進と高圧洗浄の何れかによる浄化機能を具備した流体を圧入する圧入井戸を形成し、前記圧入井戸の壁面または底部に設けられた噴射口から、前記流体を物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかの機能を制御する圧力で噴射し、噴射された前記流体が前記地層中を撹拌、洗浄し、汚染物質を分離または分解させ、前記地層中における未分解の汚染物質を含む流体を前記回収井戸から回収することにより前記汚染物質を除去する。
【００２５】
このようにしたので、地層の構成粒子である粘土またはシルトあるいは泥岩層の微粒子に絡み付いて離れない汚染物質を物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかの機能を好適状態に制御しながら無害化できる。
【００２６】
請求項２に係る発明では、前記浄化機能を具備した流体を回収する回収井戸および前記噴射口を上下移動可能とする前記圧入井戸を適宜間隔を有して削孔により形成し、前記圧入井戸と前記回収井戸とは適宜ローテーションにより圧入と回収の役割を交換し、重金属による汚染物が残留していると判断された井戸および／またはその近傍の井戸には、イオン交換物質および吸着物質を充填する。具体的なイオン交換物質および吸着物質としては、ゼオライト、アロフェン，イモゴライトおよび活性炭などがある。これらイオン交換物質および吸着物質には重金属などの有害物質の吸着機能があるので、重金属などの汚染物質は前記イオン交換物質および吸着物質内に取り込まれ、重金属の害毒を封じる作用がある。
【００２７】
このようにしたので、前記流体を、一方の井戸から圧入し、他の井戸から回収する方法を用いた場合にも、広範囲の汚染地層に対してムラ無く高レベルで浄化処理できる。しかも、重金属による汚染物質をその汚染地層中で固定浄化処理できる。
【００２８】
請求項３に係る発明では、イオン交換物質および吸着物質と、含重金属鉱物形成溶液の少なくとも１種を前記流体に混入することにより、重金属による汚染物質をその汚染地層中で固定浄化処理できる。
【００２９】
請求項４に係る発明では、前記流体として２０〜５００ＭＰａの範囲に加圧された液体および／または０．１〜１．０ＭＰａの範囲に加圧された気体を前記圧入井戸内に圧入する。
【００３０】
このようにしたので、流体が浸透し難い粘土またはシルトあるいは泥岩質の汚染地層であっても２０〜５００ＭＰａの範囲に加圧された液体により、粘土またはシルトあるいは泥岩層をフレーク状に破壊して、均一な微粒子を形成するので、流体を浸透し、撹拌、洗浄できる。
【００３１】
また、ＶＯＣｓ汚染地層の場合には、０．１〜１．０ＭＰａの範囲に加圧された気体であれば、当該地層中の地下水などに混じって気泡となり、スパーシングを伴って、浸透、撹拌、洗浄の効果が高められ、当該気泡は未処理汚染物質を前記液体と共に地上に向けて持ち上げるので、無害化処理を施すことが容易になる。
なお、前記物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかの機能を促進させるために気体を混入している。
【００３２】
請求項５に係る発明では、前記回収井戸からは負圧ポンプで前記流体を吸引するようにしたので、その場合には前記回収井戸周辺の汚染地層内を減圧することにより、ＶＯＣｓなどの揮発性の汚染物質であれば汚染地層から揮発させるので、無害化処理を施すことが容易になる。
【００３３】
請求項６および請求項１１に係る発明では、前記回収井戸から回収された前記流体を無害化処理し、前記無害化処理された流体の一部または全部を循環利用するようにしたので、前記流体の使用総量を節約できる。そうすると、前記物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかの機能を維持するための前記化学物質や微生物などの使用量も減るのでコストダウンできる。また、前記流体を閉ループで循環すれば、二次的な環境汚染を拡散しにくい。
【００３４】
請求項７に係る発明では、前記回収井戸の壁面または底部に設けられた吸収口から、前記汚染地層を介した前記噴射口までの距離を０．５〜５．０ｍの範囲に設定した。当該設定は、本願発明者が鋭意研究の結果、最も効果的な結果を得たのでその実施形態を開示している。
【００３５】
請求項８および請求項１０に係る発明では、前記回収井戸から回収された前記流体を無害化処理するため、活性炭による汚染物質吸着手段および／または曝気手段を併用したので、既存の経営資源を効率良く稼動させる既存技術を応用して効率を高められる。従って、環境浄化を業とする者の負担を軽減する。
【００３６】
請求項１２に係る発明では、微生物の代謝活性を維持する条件で前記流体を前記圧入井戸から圧入する第１の段階と、前記微生物の代謝により汚染地層浄化を行う第２の段階と、前記第２の段階で汚染地層の浄化が完了した後、前記微生物を死滅させる条件に切り換えて前記流体を前記圧入井戸から圧入する第３の段階と、を備えた。
【００３７】
このようにしたので、汚染地層を浄化する目的に沿うように、単一または限られた種類に選ばれた微生物を、通常の生態系内ではあり得ない異常な高密度で地中に注入するバイオオーグメンテーションを実施しても、生態系へ悪影響を及ぼす心配もないので、公衆受容が得られる。
【００３８】
請求項１３に係る発明では、前記微生物を死滅させる条件は当該微生物の生存条件を超えた超高圧噴射により実現するようにしたので、超高圧噴射を利用する原位置での汚染地層浄化方法及びその装置に関連する技術や設備の範囲内またはその延長線上で目的が達成できる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って本発明の実施の形態を説明する。
【００４０】
図１は本実施の基本形態を説明する汚染地層による断面模式図である。汚染地層１中に、後述する物理作用と化学反応や微生物の代謝による浄化機能を具備した流体２を圧入する圧入井戸３および流体２を回収する回収井戸４を、所定の間隔（図３参照）で削孔により形成する。流体２は主に水と空気の２相であり、第１の洗浄媒体である水と、第２の洗浄媒体である空気の他に、第３の洗浄媒体を添加するような、汚染地層１の浄化方法と装置が開発されている。
【００４１】
圧入井戸３内の壁面に設けられた噴射口５から、流体２を物理作用と化学反応や微生物の代謝機能を制御する圧力で噴射し、汚染地層１中に浸透させることにより汚染地層１中を撹拌、洗浄し、汚染物質６を汚染地層１から分離させる。超高圧ポンプ７により２０〜２００ＭＰａに加圧された６０〜２１０Ｌ（リットル）／ｍｉｎの水と、０．５〜０．５ＭＰａに加圧された３００ｍ^３／ｈの空気が流体２を構成し、その流体２がその圧力によって圧入井戸３へ圧入されることにより、汚染地層１が粘土やシルトあるいは泥岩であっても目的を達成する。これらの流体２の圧力と量に関しては、汚染地層１の物性すなわち構成粒子・固結度および地下水と、汚染物質６の種類により適切に設定する。
【００４２】
また、重金属による地層汚染に対しては、請求項３で定義する「イオン交換物質および吸着物質と、含重金属鉱物形成溶液の少なくとも１種を前記流体に混入する」ことにより、重金属による汚染物質をその汚染地層中で固定浄化処理できる。具体的には、ゼオライト、アロフェン，イモゴライト、活性炭と、含重金属鉱物形成溶液として知られる珪酸アルミナ溶液などのうち少なくとも１種を流体２に混入して用いる。これらイオン交換物質および吸着物質には重金属などの有害物質の吸着機能があるので、重金属などの汚染物質は前記イオン交換物質および吸着物質内に取り込まれ、重金属の害毒を封じる作用がある。
【００４３】
すなわち、通常なら流体２が浸透できない粘土やシルトあるいは泥岩層であっても、超高圧噴射水２０による撹拌と洗浄の作用により、組織が破壊されて緩められた汚染地層１中に、流体２を浸透させることができる。さらに、ＶＯＣｓ地層汚染などの場合には、流体２を物理作用と化学反応や微生物の代謝機能を制御したり、前述の空気のスパーシング効果が発揮する圧力で噴射すると、浄化が促進する。
なお、請求項３で定義する「含重金属鉱物形成溶液」とは、珪酸アルミナ溶液などをいう。
【００４４】
また、圧入井戸３の地上部分に位置する注入孔３０には、超高圧ポンプ７の高圧送出管が気密接続されている。そして、超高圧ポンプ７の圧力や流体２の含有成分などは図示せぬ制御盤などにより適宜に加減できる。なお、圧入井戸３の内側にある金属管のロッド３１はボーリング削孔では周知であり、噴射口５のついたロッド３１のきりもみ回転に伴って噴射口５を回転させ、スプリンクラー作用により、超高圧噴射水２０の撹拌と洗浄の効果が高められる。
【００４５】
そして、汚染物質６のうち無害化されていない成分を含む流体２を回収井戸４から回収することにより汚染物質６を除去する。圧入井戸３のロッド３１の地中側壁に開口した噴射口５から超高圧噴射水２０を噴射し、汚染地層１中を撹拌、洗浄することにより、物理作用と化学反応や微生物の代謝による浄化洗浄機能を支援し制御する。ここで、汚染物質６のうち無害化されていない成分を含む流体２を回収井戸４から回収することにより汚染物質６を汚染地層１中から除去し、後述する地上設備（図４）で有害物質と無害物質を分別することができる。
【００４６】
なお、地下水面下の汚染地層１で水中にあるＶＯＣｓに対しては、ＶＯＣｓが揮発しにくいので、汚染地層１のうち地下水面より浅い領域が浄化されるのみであり、回収井戸４の最深部までの全部は有効に使えないという無駄があった。そこで、汚染地層１中に汚染地下水２２があり、通常の地下水位２２ａより以下の飽和領域には空気が無く、圧入井戸３から前記２相の流体２を圧入すると、その気体の圧力により圧入井戸３を中心にして、押し下げられた地下水位２２ｂまでの不飽和領域に浄化機能を及ぼすことができる。すなわち、前記汚染地層および汚染地下水に前記流体を高圧で噴射して洗浄することにより、汚染地下水の水位をより深層まで押し下げるので、浄化する以前までは水没していたＶＯＣｓ汚染地層も空気にさらされることになり、より下位にまで、より広範囲に、より効率良く浄化できる。
【００４７】
図２は本実施に好適な汚染地層１による断面模式図である。メタンガスを含む地層には周知のメタン資化細菌２１が生息しており、メタン資化細菌２１の代謝作用により、表層の汚染土壌１０を含む汚染地層１に存在する有害物質６を無害化する。メタン資化細菌２１に限らず、ある種の微生物にはその代謝作用により有害物質６を無害化することが知られている。例えば、熱帯魚などを飼育する水槽（図示せず）の飼育水にある種の微生物を添加し、その微生物の代謝機能により飼育水を浄化する方法や、微生物利用の汚水浄化層と類似の原理で汚染物質６を無害化処理する方法が周知であり、浄化の原理は同様である。
【００４８】
また、メタン資化細菌２１をはじめ、他の微生物や動植物の生態系を含んだ地球規模の自然浄化システムが正常に機能していることにより、人類が健康に生息できることは自明であるが、地球規模の自然浄化システムを局所的な汚染地層１に限定して、その浄化を効率良く実施するようにしたのが本発明の要旨でもある。
【００４９】
ここで超高圧ポンプ７（図１参照）により、メタン資化細菌２１の代謝機能を適切に制御する圧力に流体２を加圧し、圧入井戸３から超高圧噴射水２０として汚染地層１に浸透し、汚染地層１を撹拌し、メタン資化細菌２１の増殖および代謝を支援するように噴射し、浸透させて、浄化効率を高める。超高圧噴射水２０の圧力が、請求項１で定義する「前記流体を物理作用と化学反応、そして微生物の代謝とその促進と高圧洗浄の何れかの機能を制御する圧力」を意味する。
【００５０】
図２では洗浄媒体である流体２には、汚染地層１中に含まれる汚染地下水２２を回収井戸４で回収してそのまま循環させている。当該汚染地下水２２には天然のメタン資化細菌２１が含まれていることをそのまま利用しているが、もし天然のメタン資化細菌２１では不足ならば人工的にメタン資化細菌２１を流体２に添加すれば良い。また、メタン資化細菌２１の増殖を促進させて代謝を促すような気体や栄養を流体２に添加しても良い。図２は天然状態で既に備わっている自然浄化システムを局所的な汚染地層１に限定し、その浄化を加速して効率良く実施するようにした形態であり、メタン資化細菌２１の増殖を適宜に促進させるような周知の手段を追加して実用に供する。
【００５１】
以下に、公衆受容が得られるバイオオーグメンテーションに関する実施の形態を説明する。
ここに、請求項１２で定義する「微生物の代謝活性を維持する条件で前記流体を前記圧入井戸から圧入する第１の段階と、前記微生物の代謝により汚染地層浄化を行う第２の段階」を実行する根拠は以下の通り。
メタン資化細菌については１００ＭＰａ以上の高圧噴射で増殖能の低下および汚染物質分解を担う酵素、メタン酸化酵素の活性の低下がみられ、代謝活性を維持する条件は４０ＭＰａであることが示された。また、３５０ＭＰａ以上の高圧噴射および４００ＭＰａ以上の静水圧では、メタン資化細菌の増殖能に著しい低下と汚染物質分解を担う酵素、メタン酸化酵素の活性に著しい低下がみられた。
従って、メタン資化細菌を４０ＭＰａ以下の圧力で高圧噴射するならば、微生物の代謝活性を維持する条件が満足されるので「前記流体を前記圧入井戸から圧入する第１の段階と第２の段階」を実行できる。
【００５２】
つぎに、前記第２の段階で汚染地層の浄化が完了した後、「前記微生物を死滅させる条件に切り換えて前記流体を前記圧入井戸から圧入する第３の段階」において、好ましくは「当該微生物のみを死滅させる条件」である。４００ＭＰａ以上の圧力で高圧噴射するならば、メタン資化細菌のほとんどが死滅するため、第３の段階を実行できる。なお、「二次汚染の原因にならずに当該微生物を死滅させる条件」であれば、現在は未確立の他の方法でも構わない。
【００５３】
さらに、請求項１３で定義する「前記微生物を死滅させる条件は当該微生物の生存条件を超えた超高圧噴射により実現する」としているように、前記回収井戸から回収した流体を、その中に含まれるメタン資化細菌が死滅する４００ＭＰａ以上の圧力の超高圧噴射設定に切り換えてから、前記圧入井戸から再圧入する。
【００５４】
このようにバイオオーグメンテーションを実施すれば、生態系へ悪影響を及ぼす心配もないので、公衆受容が得られる。
しかも、超高圧噴射を利用する原位置での汚染地層浄化方法及びその装置に関連する技術や設備の範囲内またはその延長線上で目的が達成できる。
【００５５】
なお、地下水の水面よりも深い汚染地層１で水中にあるＶＯＣｓに対しては、ＶＯＣｓを揮発させにくいが、圧入井戸３を中心にして、空気を含んだ超高圧噴射水２０を噴射して洗浄することにより、汚染地層１をフレーク状に撹拌し、かつ汚染地下水２２の水位を高圧で押し下げられた地下水位２２ｂに示すように、より深層まで押し下げる。
従って、浄化する以前までは地下水に水没して揮発できなかったＶＯＣｓも空気にさらされることになり、より深層まで、より広範囲に、より効率良く浄化できる。
【００５６】
図３は圧入井戸３および回収井戸４の配置を示す模式図である。地面１００から削孔（ボーリングなど）により圧入井戸３および回収井戸４を、適宜間隔を有して形成する。また、圧入井戸３および回収井戸４にはそれぞれの注入孔３０および抽出孔４０が地上に通じ、図示せぬ地上設備（図４参照）に接続されている。また、圧入井戸３を構成する金属管のロッド３１（図１，４参照）の壁面または底部に設けられた噴射口５から、回収井戸４の壁面または底部に設けられた吸収口８までの距離Ｄを０．５〜５．０ｍの範囲に設定している。距離Ｄは汚染地層１に対する流体２の浸透性により適宜に加減する。すなわち、浸透性の良い砂の地層ならば距離Ｄを長く、しかも流体２の圧力も比較的低くする。逆に、浸透性の低い粘土やシルトあるいは泥岩の地層ならば距離Ｄを短く、しかも流体２の圧力を相当に高く設定する。
【００５７】
流体２が水と空気であるならば、それぞれが加圧された状態で噴射口５まで供給され、噴射口５で適宜に混合されるノズル形状（図示せず）にすることにより、気泡を含む超高圧噴射水２０（図１，図２）を発生するので、スパーシング現象を伴う地層破壊作用があり、浸透性に乏しい粘土やシルトあるいは泥岩の地層に対しても高い洗浄効果を発揮する。
【００５８】
回収井戸４を構成する金属管の壁面に設けられた吸収口８は、一例として、幅２ｍｍ×長さ１５０ｍｍのスリット孔の多数によりスクリーン（図８に示すフィルタ）４７を形成している。このスクリーン４７の前後に圧力差、すなわち金属管の外部が高圧で内部が低圧であれば、流体２の通過は可能であり、井戸孔の壁とスクリーン４７間にある目詰まり防止砂４４（図８）によって、不用な土砂などが回収井戸４に浸入することを阻止される。従って、土砂などが井戸内を埋め尽くして使用不能にすることもない。なお、地層の状態によってスクリーンの形態を適切に選択することが望ましい。
【００５９】
図４はプラント構成を示す模式図であり、汚染地層１の所在地にプラントを構成し、浄化の目的を達成したら当該プラントを撤去し、他の現場に移動してプラントの反復利用する車載可搬プラントである。以下に、その構成、作用および効果を合わせて説明する。
【００６０】
圧入井戸３と回収井戸４はボーリング装置５０により金属管を使って削孔される。圧入井戸３を金属管で構成するロッド３１は図１で説明した通り、地中できりもみ状に回転し、地中の噴射口５から噴射される超高圧水２０によるスプリンクラー作用で、汚染地層１への撹拌と洗浄の効果を与える。
なお、圧入井戸３にのみボーリング装置５０が接続されているが、回収井戸４にも当初は同様にボーリング装置５０が接続されて観測用、回収用、圧入用の何れにも流用可能なように削孔される。そして、圧入井戸３として用いる場合にのみロッド３１をきりもみ回転させる必要があるのでボーリング装置５０接続して駆動するが、回収井戸４や観測井戸として用いる場合は、その用途の井戸が完成した時点で、当該井戸からボーリング装置５０が外されている。
【００６１】
回収井戸４は地上の抽出孔４０を開放せずに、切換接続自在のバルブ４２を介して回収母管４１に接続され、測定器（図示せず）を接続すれば、汚染程度を計測する事もできる。回収母管４１は真空ポンプ５１で吸引されることにより、複数の回収井戸４から洩れなく回収された流体２を、蓋付きの（図４では省略）ノッチタンク５２へと汲み上げる。洗浄作用により汚染物質６（図１）が取り込まれた汚染水とＶＯＣｓなどの汚染気体を含んだ流体２のうち、汚染水に対しては二槽式のノッチタンク５２において汚染物質６を沈殿させて除去することもできる。汚染物質６を第一槽で荒く沈殿させた後に、第一槽からＶ字型切り欠き部を通過してあふれた上澄みを第二槽に溜めて同様に沈殿させ、第二槽の上澄みを曝気装置５３に送るようにしても良い。その場合はノッチタンク５２に適切な沈殿剤などを加えればさらに効果的である。ノッチタンク５２ではＶ字型切り欠き部を通過する液体の流量はノッチの水位で計測されて、ＶＯＣｓなどの有害物質含む水溶液は曝気装置５３に連続的に送り込まれ、曝気装置５３により、無害化処理される。無害化処理の際に曝気装置５３で分離されたＶＯＣｓなどを含む有害な気体は活性炭吸着塔５５で無害化処理された後で大気中に放出される。ＶＯＣｓ汚染の場合などには、曝気装置５３で無害化処理された水は二槽式の水槽５４で一時蓄積され、循環利用に供される。
なお、二槽式のノッチタンク５２において汚染物質６を沈殿させて除去した沈殿処理もしくは、さらに高度の浄化作用のある沈殿処理を二槽式の水槽５４で行うこともできる。
【００６２】
水槽５４で一時蓄積され、連続作業を継続するのに必要な量を確保された水は超高圧ポンプ７により２００Ｍｐａ前後に加圧され、同時に超高圧ポンプ７により０．５Ｍｐａ前後に加圧された空気と混合され、高レベルのエネルギーを潜在させた流体２が、ボーリング装置５０を介し、圧入井戸３の地上部にある注入孔３０から圧入される。そして、圧入井戸３の地中側壁に開口した噴射口５から汚染地層１へ噴射される。噴射口５では水と空気のそれぞれが加圧された状態で噴射口５まで供給され、噴射口５のノズル（図示せず）で適宜に混合されることにより高圧洗浄効果を生ずる。ここで、第１の洗浄媒体を水、第２の洗浄媒体を空気、第３の洗浄媒体として請求項３でいう「イオン交換物質および吸着物質と、含重金属鉱物形成溶液の少なくとも１種」を混入するようにしても良い。
【００６３】
このようにして発生した、気泡を含む超高圧噴射水２０は汚染地層１に対し、スパーシング現象と前記スプリンクラー作用が相乗して相当の地層破壊作用と洗浄効果をおよぼす。従って、浸透性に乏しい粘土やシルトあるいは泥岩の汚染地層１に対しても高い洗浄効果を発揮する。特に、注入された超高圧噴射水２０とスパーシングされた圧縮空気が、水中に溶解している汚染物質６や土粒子に吸着している汚染物質６と接触することにより、汚染物質６が水や土粒子から気化し、分離・脱却させる効果のあることが確認されている。
【００６４】
さらに、高圧条件下となるために、飽和帯の地下水位が下降することで不飽和帯は拡大し、汚染浄化の可能な範囲が拡大する。すなわち、ＶＯＣｓなどは、地下水に浸った状態では揮発できないことから、汚染地層１中の地下水が高圧条件下で押し下げられることにより、当該ＶＯＣｓなども空気にさらされて気化するので、効率良く浄化できる。
【００６５】
続いて、動作について説明する。
図５は汚染地層１の浄化方法の施工順序を示すフローチャートである。まず、地層を破壊するステップＳ１では、圧入井戸３の噴射口５から噴射される超高圧噴射水２０により、粘土やシルトあるいは泥岩の汚染地層１に対しても、地層組織を破壊し、透水性を高め、超高圧噴射水２０の状態で流体２を浸透させる。ここでは水圧２０〜２００ＭＰａとし、０．５〜０．７Ｍｐａ程度に加圧した空気３００ｍ^３／ｈを混合すると効果的である。しかし、経済効果を配慮して実用化されたプラントにおいて、４００ＭＰａを超える水圧を圧入できるようにしても、無理に特殊な設備を増強するために多額の費用を要する割には、汚染地層１への破壊効果が上がらないことを、現段階では確認されている。
【００６６】
好結果を得られた例として、２０〜３０Ｌ（リットル）／ｍｉｎの流量で超高圧噴射水２０が噴射口５から汚染地層１に注入されると、人工的に飽和帯を形成（Ｓ２）する。不飽和帯に飽和した流体２は、追加注入された分量だけ逃げ道を確保して人工的に飽和帯から排除される。その形成された飽和帯のなかに回収井戸４の吸収口８が開口していれば、飽和帯中の流体２は、吸収口８に出口を求め、そこから回収井戸４を経由し、汚染物質６とともに地表へ排出されるので、形成された飽和帯からも回収される。噴射口５から吸収口８まで２ｍ前後の距離Ｄがあり、この距離Ｄを流体２が通過するまでの間に汚染地層１を浄化する。距離Ｄは汚染地層１の物性と汚染物質６の種類に応じて加減し、０．５〜５．０ｍの範囲で適切に設定される。
【００６７】
吸収口８から回収井戸４へと移動した流体２は、地上まで垂直に伸びる回収井戸４内を気泡の上昇に伴って揚水（Ｓ３）される。また、複数の回収井戸４を地上で連結した回収母管４１は真空ポンプ５１で吸気され（図４）る。そして超高圧浄化下では、汚染地層１内の不飽和帯で形成された高圧の流体２を回収井戸４から揚水（Ｓ３）する作用もある。なお、真空ポンプ５１の負圧と超高圧との圧力差により、汚染地層１内の揮発性物質の揮発を促すので、ＶＯＣｓなどの残留分を汚染地層１内から残らず回収する効果がある。
【００６８】
真空ポンプ５１の流体吸入口から回収されたＶＯＣｓを含む流体２は曝気槽５３で曝気（Ｓ４）され、ＶＯＣｓを含む気体と、ＶＯＣｓの除去された水に分離される。ここで汚染物質がＶＯＣｓだけなので、流体２が完全に無害化処理されたものと判断されたならば、放出・排水（Ｓ７）してもよい。また、循環利用した方が有利と判断されたならば当該流体２を洗浄媒体として循環再利用（Ｓ８）する。例えば無害化処理された水を水槽５４に一時蓄積し、超高圧ポンプ７により、圧入井戸３へと再注入する。
【００６９】
ＶＯＣｓの除去された水に重金属が含まれていれば、その重金属の種類に応じて無害化処理（Ｓ５）する。なお、この無害化処理（Ｓ５）は既に確立された技術であり、更なる説明は省略する。
【００７０】
一方、ＶＯＣｓを含む流体２が曝気装置５３で曝気（Ｓ４）される際に、流体２から分離されたＶＯＣｓを含む有毒な気体は、大気汚染の原因にならないように、活性炭吸着塔５５で有毒成分を吸着除去し、無害化処理（Ｓ６）された後に大気中へと放散（Ｓ７）される。
【００７１】
なお、図５のフローチャートで示した施工順序においては、物理作用と化学反応、そして微生物の代謝とその促進と高圧洗浄の何れかによる浄化機能を具備した流体を圧入するように明示していないが、これは図２で示したメタン資化細菌を予め含有する汚染地層１の場合を想定しており、既に微生物の代謝による浄化機能を具備した流体２であることが前提になっている。
【００７２】
ここで、請求項１で定義した「物理作用と化学反応、そして微生物の代謝とその促進と高圧洗浄の何れかによる浄化機能」を組成する物質などを具体的に例示する。前述したメタン資化細菌とは異なる性質で嫌気性のメタン生成微生物の栄養源としては、乳酸、メタノール、エタノール、酢酸、クエン酸、ピルビン酸、ポリペプトンなどに代表されるメタン生成微生物の増殖栄養源として一般に知られている栄養素でよい。
【００７３】
また、硫酸還元微生物の増殖栄養源としては、乳酸、メタノール、エタノール、酢酸、クエン酸、ピルビン酸、ポリペプトン、糖含有有機物などに代表される硫酸還元微生物の増殖栄養源として一般に知られている栄養素でよい。さらには、従属栄養型嫌気性微生物の増殖栄養源として、メタン発酵処理の対象となっている有機性廃水・廃棄物は効果的であり、例えば、ビール醸造廃水、でん粉廃水、酪農廃水、製糖廃水や、ビール粕、オカラ、汚泥などが挙げられる。
【００７４】
そして、流体２に添加する無機還元剤として、例えば還元鉄、鋳鉄、鉄−シリコン合金、チタン合金、亜鉛合金、マンガン合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、カルシウム合金およびこれらの水溶性化合物からなる群から少なくとも１種を選ぶと良い。このような還元剤の存在下において、物理作用と化学反応および微生物の組み合わせによる還元性ハロゲン化を促進することができる。
【００７５】
前記還元剤には、特に、還元鉄や鋳鉄などを多く含むことが好ましい。あるいは、前記還元剤が、鉄−シリコン合金、チタン−シリコン合金、チタン−アルミニウム合金、亜鉛−アルミニウム合金、マンガン−マグネシウム合金、アルミニウム−亜鉛−カルシウム合金、アルミニウム−スズ合金、アルミニウム−シリコン合金、マグネシウム−マンガン合金、および、カルシウム−シリコン合金からなる群から選ばれた少なくとも１種であることが好ましい。
【００７６】
そして、前記還元剤が、有機酸または次亜リン酸と、鉄、チタン、亜鉛、マンガン、アルミニウムまたはマグネシウムとからなる塩であってもよい。
さらに、前記還元剤は浄化媒体である流体２の主成分が水である場合が多いので、水溶性化合物であることが好ましい。
【００７７】
なお、還元剤の使用量は、汚染物質６の状態により適宜に加減するように、実施に当たっては現場で予備試験を行い、現場の条件に合わせて個々に添加濃度を決定すべきである。
また、流体２に混入する物質は、前記還元剤に限定する必要も無く、酸化剤でも効果的であるが、具体的な説明は省略する。
【００７８】
図６は複数井戸の配置およびそのローテーションを示す平面図である。また、図７は井戸のローテーションを加味した施工順序を示すフローチャートである。
これらの図６と図７に沿って、圧入井戸３と回収井戸４を適宜に役割交換するローテーションを簡単に説明する。
【００７９】
まず、汚染地層１と推定されるところの地上に２ｍ間隔で碁盤目状にＡ，Ｂ，Ｃ〜Ｗ，Ｘ，Ｙの順に井戸を削孔（Ｓ１１）する。この段階で各井戸Ａ〜Ｙを観測井戸として、汚染地層１のサンプリング調査することにより、地層汚染診断が可能である。汚染地域の中心部の井戸Ｙまで削孔したら、その井戸Ｙを圧入井戸３にする（Ｓ１２）。その際、ボーリング装置５０では削孔用のロッド（図示せず）から、高圧噴射水２０を圧入可能なロッド３１に取り換えて超高圧ポンプ７の送出管と接続する。
【００８０】
図６において、Ｙ以外の他の井戸Ａ〜Ｘを回収井戸４にする（Ｓ１３）。具体的には図８に沿って後述する。回収井戸４の抽出孔４０に測定器を接続し、抽出される流体２により汚染物質６の成分、濃度および分布などを各井戸Ａ〜Ｘで測定（Ｓ１４）する。測定結果によって、浄化の方法を最適に設定できる。
【００８１】
圧入井戸Ｙの直近周辺の井戸Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘを回収井戸４にする（Ｓ１５）。ただし、ローテーションの説明のために典型的な方法を例示しているに過ぎない。
【００８２】
つぎに、圧入井戸３をＹからＸへローテーションする（Ｓ１６）。そして、圧入井戸Ｘの直近周辺の井戸Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｙ，Ｖ，Ｗ，Ｎ，Ｏを回収井戸４にする（Ｓ１７）。
【００８３】
さらに、圧入井戸３をＸ，Ｗ，Ｖ，Ｕ，Ｔ，Ｓ，Ｒ，Ｑへローテーションする（Ｓ１８）。そして、圧入井戸Ｑおよび圧入井戸Ｑに対応する回収井戸Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｒ，Ｙ，Ｘ，Ｏ，Ｐに所定の機能を実行させたならば、前述した測定結果によって、浄化不完全な地点の回収井戸を圧入井戸にし、同一要領で浄化を進める（Ｓ１９）。さらに前述した測定結果によって、浄化の達成度合いを確認（Ｓ２０）できる。未達成ならばＳ１２〜Ｓ２０のローテーションと確認を繰りすことにより、完全な浄化を達成できる。
【００８４】
図８は主に回収井戸管の詳細を示す図であり、（ａ）柱状推定模式図、（ｂ）断面図、（ｃ）スクリーンの拡大図、（ｄ）スクリーンを構成するスリットの配置図である。
【００８５】
図８（ａ）柱状推定模式図に示すように、地下１４〜４２ｍの範囲が汚染地層１であり、非汚染地層９とは違った地質状態である場合、図８（ｂ）に示すように金属管４３を井戸の中へ垂直に挿入する。金属管４３外周には図８（ｃ），（ｄ）に示すスリット４８による微細孔がスクリーン４７の機能を具備した吸収口８（図３）を構成している。スクリーン４７は地下４２〜１１ｍの範囲にわたる金属管４３に設定されており、その金属管４３外周と井戸の内壁の間隙には目詰まり防止砂４４として硅砂２号を詰める。そして、地下１１〜１０ｍに遮水シール４５を詰めることにより、汚染地層１と地表とを気密に保持する。地下１ｍから地表までは埋め戻し土４６で埋め戻す。
【００８６】
なお、遮水シール４５と同様の目的で、図示しないエアー・パッカー（気密蓋）や、厚さ３０ｃｍ位の均（なら）しコンクリートで地表を密封状態に覆い被せると、流体２の洩れが無いので、効果的である。
【００８７】
図８（ｂ）に示した井戸の中へ垂直に挿入された金属管４３は必要に応じて、引き上げることができる。従って、図６に示した井戸のローテーションを実現するには、回収井戸４から圧入井戸３へ、さらにその逆へと切り換える。その際に、各井戸で浄化達成度を観測し、もし重金属による汚染の浄化が未達成であると判断されたならば、重金属による汚染物が残留していると判断された井戸および／またはその近傍の井戸には、イオン交換物質および吸着物質を充填する。
なお、図７および図８では省略しているが、前記イオン交換物質および吸着物質は粉末または顆粒状の物を金属管４３の内側に地上から降り注ぎ、当該井戸の低部まで充填した後で、金属管４３を地上に抜去すれば良いし、他の方法でも構わない。
【００８８】
具体的なイオン交換物質および吸着物質としては、ゼオライト、アロフェン，イモゴライトおよび活性炭を用いる。これらイオン交換物質および吸着物質には重金属などの有害物質の吸着機能があるので、重金属などの汚染物質は前記イオン交換物質および吸着物質内に取り込まれ、重金属の害毒を封じる作用がある。このようにしたので、前記流体を、一方の井戸から圧入し、他の井戸から回収する方法を用いた場合にも、広範囲の汚染地層に対してムラ無く高レベルで浄化処理できる。しかも、重金属による汚染物質をその汚染地層中で固定浄化処理できる。
【００８９】
そして、図４に示した地上の設備配置も図５ないし図７に示した手順に沿って対応する。このようにして、汚染地層１を完全浄化した後は、全てのプラントを撤去し、井戸を埋め戻すなどして完了する。
また、重金属による汚染物質は前記イオン交換物質および吸着物質内に取り込まれ、重金属の害毒を封じている。すなわち、重金属などの場合には、鉱物固定することにより溶出しない。
【００９０】
【発明の効果】
以上、説明したように請求項１に係る発明によれば、微粒子状の粘土またはシルトあるいは泥岩に絡み付いて離れない汚染物質を物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかの機能を好適状態に制御しながら無害化できる。
【００９１】
請求項２に係る発明によれば、広範囲の汚染地層に対してムラ無く高レベルで浄化処理される。しかも、重金属による汚染物質をその汚染地層中で固定浄化処理できる。
【００９２】
請求項３に係る発明によれば、重金属による汚染物質をその汚染地層中で固定浄化処理できる。
【００９３】
請求項４に係る発明によれば、流体が浸透し難い粘土またはシルトあるいは泥岩質の汚染地層であっても２０〜５００ＭＰａの範囲に加圧された液体は、粘土またはシルトあるいは泥岩質を加熱しながら破壊し、浸透し、撹拌、洗浄できる。また、０．１〜１．０ＭＰａの範囲に加圧された気体であれば、当該地層中の地下水などに混じってスパーシングによる微小気泡となり、撹拌、洗浄の効果が高められ、当該気泡は未処理汚染物質を前記液体と共に地上に向けて持ち上げるので、無害化処理を施すことが容易になる。
【００９４】
請求項５に係る発明によれば、前記回収井戸周辺の汚染地層を減圧することにより、揮発性の汚染物質であれば汚染地層から揮発させるので、無害化処理を施すことが容易になる。
【００９５】
請求項６に係る発明によれば、前記流体の使用総量を少なくすれば、前記物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかの機能を維持するための前記化学物質や微生物などの使用量も減るので経費節減できる。また、前記流体を閉ループで循環すれば、二次的な環境汚染を拡散しにくい。
【００９６】
請求項７に係る発明によれば、少ない井戸数で効率良く浄化できる。
【００９７】
請求項８、請求項９および請求項１０に係る発明によれば、既存の浄化設備や技術を併用して効率を高められる。すなわち、地球規模の社会的急務と位置付けられる汚染された環境の浄化を業とする者の負担を軽減できるように、既存の浄化設備や技術を併用することにより、限られた経営資源を効率良く稼動させ、汚染地層を浄化し、地球環境を守ることができる。
【００９８】
特に、請求項９に係る発明によれば、前記流体を前記汚染地層に高圧で噴射することにより、汚染地下水の水位をより深層まで押し下げるので、浄化する以前までは水没していたＶＯＣｓ汚染地層などの場合には、空気にさらされることになり、より深層まで、より広範囲に、より効率良く浄化できる。
【００９９】
請求項１１に係る発明によれば、経費節減できる。また、前記流体を閉ループで循環すれば、二次的な環境汚染が拡散されにくい。
【０１００】
請求項１２に係る発明によれば、汚染地層を浄化する目的に沿うように、単一または限られた種類に選ばれた微生物を、通常の生態系内ではあり得ない異常な高濃度で地中に注入するバイオオーグメンテーションを実施しても、当該微生物が異常増殖する二次汚染がなく、生態系へ悪影響を及ぼす心配もないので、公衆受容が得られる。
【０１０１】
請求項１３に係る発明によれば、前記微生物を死滅させる条件は当該微生物の生存条件を超えた超高圧噴射により実現するようにしたので、超高圧噴射を利用する原位置での汚染地層浄化方法及びその装置に関連する技術や設備の範囲内またはその延長線上で目的が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の基本形態を説明する汚染地層による断面模式図である。
【図２】本実施に好適な汚染地層による断面模式図である。
【図３】圧入井戸および回収井戸の配置を示す模式図である。
【図４】プラント構成を示す模式図である。
【図５】汚染地層１の浄化方法の施工順序を示すフローチャートである。
【図６】複数井戸の配置およびそのローテーションを示す平面図である。
【図７】井戸のローテーションを加味した施工順序を示すフローチャートである。
【図８】主に回収井戸管の詳細を示す図であり、（ａ）柱状推定模式図（ｂ）断面図（ｃ）スクリーンの拡大図（ｄ）スクリーンを構成するスリットの配置図である。
【符号】
１　汚染地層
２　流体
３　圧入井戸
４　回収井戸
５　噴射口
６　汚染物質
７　超高圧ポンプ
８　吸収口
１０　汚染土壌
１１　粘土層
２０　超高圧噴射水
２１　メタン資化細菌
２２　汚染地下水
２２ａ　通常の地下水位
２２ｂ　押し下げられた地下水位
３０　注入孔
３１　ロッド
４０　抽出孔
４２　バルブ
４３　金属管
４４　目詰まり防止砂
４５　遮水シール
４６　埋戻土
４７　スクリーン
４８　スリット
４９　底蓋
５０　ボーリング装置
５１　真空ポンプ
５２　ノッチタンク
５３　曝気装置
５４　水槽
５５　活性炭吸着塔
１００　地面
Ｄ　噴射口５から吸収口８までの距離

Claims

汚染された地層中に、物理作用と化学反応、そして微生物の代謝とその促進と高圧洗浄の何れかによる浄化機能を具備した流体を圧入する圧入井戸を形成し、
前記圧入井戸の壁面または底部に設けられた噴射口から、前記流体を物理作用と化学反応と微生物の代謝と高圧洗浄の何れかの機能を制御する圧力で噴射し、噴射された前記流体が前記地層中を撹拌、洗浄し、汚染物質を分離または分解させ、
前記地層中における未分解の汚染物質を含む流体を回収井戸から回収することにより前記汚染物質を除去することを特徴とする汚染地層浄化方法。
前記浄化機能を具備した流体を回収する回収井戸および前記噴射口を上下移動可能とする前記圧入井戸を適宜間隔を有して削孔により形成し、
前記圧入井戸と前記回収井戸とは適宜ローテーションにより圧入と回収の役割を交換し、
重金属による汚染物が残留していると判断された井戸および／またはその近傍井戸には、イオン交換物質および吸着物質を充填することを特徴とする請求項１に記載の汚染地層浄化方法。
イオン交換物質および吸着物質と、含重金属鉱物形成溶液の少なくとも１種を前記流体に混入することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の汚染地層浄化方法。
前記流体として２０〜５００ＭＰａの範囲に加圧された液体および／または０．１〜１．０ＭＰａの範囲に加圧された気体を前記圧入井戸内に圧入することを特徴とする請求項１〜請求項３のうちの何れか１項に記載の汚染地層浄化方法。
前記回収井戸からは負圧ポンプで前記流体を吸引することを特徴とする請求項１〜請求項４のうちの何れか１項に記載の汚染地層浄化方法。
前記回収井戸から回収された前記流体を無害化処理し、前記無害化処理された流体の一部または全部を循環利用することを特徴とする請求項１〜請求項５のうちの何れか１項に記載の汚染地層浄化方法。
前記回収井戸の壁面または底部に設けられた吸収口から、前記汚染地層を介した前記噴射口までの距離を０．５〜５．０ｍの範囲に設定したことを特徴とする請求項１〜請求項６のうちの何れか１項に記載の汚染地層浄化方法。
前記回収井戸から回収された前記流体を無害化処理する工程として、活性炭による汚染物質吸着工程および／または曝気工程を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項７のうちの何れか１項に記載の汚染地層洗浄方法。
前記汚染地層および汚染地下水に前記流体を高圧で噴射して洗浄することを特徴とする請求項１〜請求項８のうちの何れか１項に記載の汚染地層浄化方法。
請求項１〜請求項９のうちの何れか１項に記載の汚染地層浄化方法に用いる装置であって、
前記流体を無害化処理する手段として、活性炭による汚染物質吸着手段および／または曝気手段を備えたことを特徴とする汚染地層浄化装置。
流体の一部または全部を循環利用するための流体貯蔵槽を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の汚染地層浄化装置。
微生物の代謝活性を維持する条件で前記流体を前記圧入井戸から圧入する第１の段階と、
前記微生物の代謝により汚染地層浄化を行う第２の段階と、
前記第２の段階で汚染地層の浄化が完了した後、前記微生物を死滅させる条件に切り換えて前記流体を前記圧入井戸から圧入する第３の段階と、を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項９のうちの何れか１項に記載の汚染地層浄化方法。
前記微生物を死滅させる条件は当該微生物の生存条件を超えた超高圧噴射により実現すること特徴とする請求項１〜請求項９のうちの何れか１項に記載の汚染地層浄化方法。