特許 6095453 地下水浄化壁の診断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6095453

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】地下水浄化壁の診断装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/26 20060101AFI20170306BHJP

   C02F 1/70 20060101ALI20170306BHJP

   C02F 1/00 20060101ALN20170306BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/26 351P

   G01N27/26 351H

   C02F1/70 Z

   G01N27/26 351G

   !C02F1/00 V

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-81194(P2013-81194)

(22)【出願日】2013年4月9日

(65)【公開番号】特開2014-202693(P2014-202693A)

(43)【公開日】2014年10月27日

【審査請求日】2016年3月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082418

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 朔生

(72)【発明者】

【氏名】下村 雅則

【審査官】 櫃本 研太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１５６３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８４５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２３７７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０７４９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１４３８２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／００−２７／４９

Ｃ０２Ｆ １／７０

Ｃ０２Ｆ １／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地下水浄化壁の上部地表面付近に設置した非分極性電極と、
地下水浄化壁以外の位置に設置した非分極性電極とで構成し、
両非分極性電極間に電位差計を接続した装置であり、
この装置によって地下水浄化壁の還元反応によって生じる電位を継続的に測定して浄化剤の反応性の変化を測定することを特徴とする、
地下水浄化壁の診断装置。

【請求項2】

請求項１記載の装置において、
非分極性電極は、銅―硫酸銅電極、銀―塩化銀電極、あるいは鉛―塩化鉛電極のいずれかである、
地下水浄化壁の診断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は地下水浄化壁の診断装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に示すような有機ハロゲン化合物や重金属などによって汚染された地下水（以下、「汚染地下水」という）を浄化するために用いる地下連続の地下水浄化壁が知られている。
この地下水浄化壁は、単に溝孔に金属系還元剤又は吸着物質を設置してつくった従来の地下水浄化壁と異なり、金属系還元剤又は吸着物質を含む円柱を地中に列状配置してつくることとになるので、金属系還元剤又は吸着物質の材料分離を防止することができ、その結果、帯水層より大きい透水性を容易に得ることが可能になるという効果を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１−１５６３５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし上記のような地下水浄化壁では、壁の構築後からその浄化能力が徐々に低下し、所定の浄化能力がなくなった場合には壁の再構築や性能回復の処置が必要となる。
そのために、浄化能力の診断が必要であるが次のような問題があった。
＜１＞ 地下水浄化壁の下流側に観測井を設け、その内部の地下水の汚染物質濃度を測定する方法では、観測井の周辺の汚染状況や地下水の流速の影響を受ける。そのために観測井の内部の地下水の濃度変化だけでは、目的とする地下水浄化壁の反応性が低下しているか否かの判断をすることが困難である。
＜２＞ 地下水浄化壁の一部を掘削して壁に用いた浄化材を抽出して反応性を検査する方法もある。この方法では浄化剤の抽出には浄化壁の掘削工事が必要であり、検査頻度を多くすることが困難であることから、反応性能の経時変化を長期間追跡することができない。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記のような課題を解決する本発明の地下水浄化壁の診断装置は、地下水浄化壁の上部地表面付近に設置した非分極性電極と、地下水浄化壁以外の位置に設置した非分極性電極とで構成し、両非分極性電極間に電位差計を接続した装置であり、この装置によって地下水浄化壁の還元反応によって生じる電位を継続的に測定して浄化剤の反応性の変化を測定することを特徴としたものである。
そして上記の装置において、非分極性電極には銅―硫酸銅電極、銀―塩化銀電極、あるいは鉛―塩化鉛電極のいずれかを使用することができる。

【発明の効果】

【0006】

本発明の地下水浄化壁の診断装置は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞ 地下水浄化壁の酸化還元反応の変化を連続して監視することができる。そのために地下水浄化壁の性能の劣化を早期に発見することができる。
＜２＞ 地下水浄化壁の劣化後に回復工事を行った場合に、それ以前のデータを比較して回復の効果をすぐに確認することができる。
＜３＞ 本発明の装置とは別に独立して観測井でのモニタリングを行って異常が認められた場合に、地下水浄化壁の劣化の影響か、その他の影響かをすぐに分離して検討することができるため、異常値を評価して対応するための判断効率が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の地下水浄化壁の診断装置の実施例の説明図。

【図2】非分極性電極の設置例の説明図。

【図3】非分極性電極と地下水浄化壁の配置例の説明図。

【図4】非分極性電極と地下水浄化壁の他の配置例の説明図。

【図5】時系列データの処理の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下図面を参照にしながら本発明の地下水浄化壁の診断装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

【実施例】

【0009】

＜１＞全体の構成
本発明の地下水浄化壁の反応性の低下を診断する装置は、少なくとも２開所に設置する非分極性電極１と、非分極性電極１間に設置した電位差計２とによって構成する。

【0010】

＜２＞非分極性電極
非分極性電極１とは、電極反応が定常的に起こって電位を任意に変えることのできない電極のことである。
本発明の装置において、非分極性電極１としては、例えば銅―硫酸銅電極、銀―塩化銀電極、あるいは鉛―塩化鉛電極のいずれかを使用することができる。
非分極性電極１は少なくとも２か所に設置する。
そのうちの一か所は、地下水浄化壁３の上部地表面付近に設置した非分極性電極１である。
他の一か所は、地下水浄化壁３以外の位置に設置した非分極性電極１である。

【0011】

＜３＞非分極性電極の設置
地中に設置する非分極性電極１は、地盤との電気的接触が良好でなければならない。
そのために図２に示すように、非分極性電極１の周囲を粘土１１で包囲して固定する。
また非分極性電極１の上部を車両が通過することを考慮する場合には、養生蓋１２を設置して非分極性電極１の損傷を防止する。

【0012】

＜４＞非分極性電極の設置深さ
地下水浄化壁３に設置する非分極性電極１は、その地下水浄化壁３の内部に設置してもよい。
しかし本発明の装置による診断は、年単位の長期間の計測であることから機器の交換や修理、検査などの保守のしやすさを考慮すると、地下水浄化壁３の地表部近くに設置することが好ましい。

【0013】

＜５＞非分極性電極の配置例
非分極性電極１の設置位置と地下水浄化壁３の位置との関係を図３、４について説明する。

【0014】

＜５−１＞壁を挟んだ配置（図３）
非分極性電極１を地下水浄化壁３の上流側と下流側に、地下水浄化壁３を挟んだ状態で配置する構成である。
この配置であると、地下水浄化壁３の上流側と下流側とでの地下水の流れの変化の影響を少なくすることができる。

【0015】

＜５−２＞壁の上流側に配置（図４）
非分極性電極１を地下水浄化壁３の上流側にのみ配置する構成である。
この配置であると、場所による地下水流動の相違の影響を受けにくくすることができる。
一般に地下水浄化壁３は、汚染地下水の、汚染サイトの敷地外への流出を阻止するものである。
そのため地下水浄化壁３は敷地の境界に設置する場合が多く、その場合には地下水浄化壁３の下流側は他人の土地であるために利用できないので、図４の配置のように、地下水浄化壁３の上流側にのみ非分極性電極１を配置する構成を採用することになる。

【0016】

＜６＞電位差計
上記の二か所の非分極性電極１間に電位差計２を接続する。
電位差計２とは、未知電圧と既知電圧を検出器を用いて比較し，零位法によって未知電圧を求める測定器のことである。
回路に一定電流を流し，可変抵抗部の端子電圧(＝電流×抵抗)と未知電圧を比較するもので，一定電流を得るため標準電池を用いる。この場合平衡のための検出器は切り換えて使用する
電位差計２を介在させるために、両非分極性電極１の間には電線２１を配線する。
電位差計２は常時接続しておく必要はなく、両非分極性電極１から配線した電線２１に定期的に接続して電位差を記録して診断することもできる。

【0017】

＜７＞診断の原理
上記したように本発明は、少なくとも二か所に設置した両非分極性電極１間に電位差計２を接続した装置であり、この装置によって地下水浄化壁３の還元反応によって生じる電位を継続的に測定して浄化剤の反応性の変化を測定するものである。

【0018】

＜８＞非分極性電極の問題点
非分極性電極１を用いて地盤の自然電位を測定する方法は、地下水流動の測定や地熱貯留層の評価などに用いられている。
しかし実際に採用するのは簡単ではない。
なぜなら（１）自然電位は微弱である、（２）電源ノイズなどの人為的な電気ノイズの影響がある、（３）降雨の浸透による不飽和帯の比抵抗の変化がある、（４）地下水流動の変化による流動出の影響がある、（５）地下水浄化壁３を設置するような工場地帯では、周辺環境に存在する金属製の人工構造物の影響など低比抵抗材料の影響をうける、といった問題があるからである。
本発明ではそのような問題を前提に、その影響を取り除くために次のような解決策を採用した。

【0019】

＜９＞参照電極の設置位置
自然電位測定の基準となる基準電極（参照電極）は、一般に自然電位が安定した場所に設置するが、本発明では安定した自然電位との電位差ではなく、地下水浄化壁３と同様の自然環境にある参照電極との電位差で評価する方法を採用する。
そのため参照電極の設置位置は、降雨の影響、地下水流動の影響の程度が地下水浄化壁３の構築部と同程度の場所を選択する。
そして二か所以上の参照電極の電位を平均値をもって地下水浄化壁３の自然電位測定の基準とする。

【0020】

＜１０＞時系列データの統計的処理
地下水浄化壁３の酸化還元反応の速度は、初期には早く、徐々に穏やかな反応となるため、地下水浄化壁３の還元作用により発生する自然電位の時系列データも同様に、穏やかで連続的な変化を示す。
前記したようなノイズを含んでいる時系列データから穏やかな自然電位を変化の傾向をとらえるため、フーリエ変換やベイズ法を用いる。
このような方法により、人為的な高周波の電気ノイズや統計的に異常値と判断されるデータを除去した自然電位の時間的変化のトレンドを把握することが可能となる。

【0021】

＜１１＞統計的に処理できない場合
非分極性電極１を、金属材料などの低比抵抗の材料が自然電位の測定に影響を及ぼす環境に設置した場合には、局所的な電場の乱れにより自然電位の分布が変化し、自然電位の測定値が変化する。
それが一時的な変化であれば異常値として統計的に処理できるが、環境そのものが変化した場合には測定値がシフトし、統計処理では取り除くことができない。
そこで自然電位の変化は緩やかで連続していると仮定し、時系列データの変曲点の前後でトレンドが同一であるとして、自然電位のシフト量を求め、連続したデータに補正することで、測定環境にある人工構造物の影響を取り除く。
このような操作により、長期的な地下水浄化壁３の還元能力の変化の測定が可能となる。

【0022】

＜１２＞処理した測定例（図５）
相対的な電位差の計測により自然電位のノイズを軽減しても、測定値にはばらつきが生じする。
これらをフーリエ変換やベイズ法により確率的にもっとも確からしいトレンドにフィッティングする。
この変化傾向は連続的であることから、計測値が全体的にシフトするような場合は、周辺環境の変化の影響を受けたことが想定される。
この影響を考慮して変曲点前後の連続性が保たれるように曲線を移動して将来の性能を予測して診断するものである。

【符号の説明】

【0023】

１：非分極性電極
２：電位差計
３：地下水浄化壁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】