特許 7375423 地中浄化壁

(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】

(24)【登録日】2023-10-30

(45)【発行日】2023-11-08

(54)【発明の名称】地中浄化壁

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/28 20230101AFI20231031BHJP

   E02D 5/02 20060101ALI20231031BHJP

   E02D 5/20 20060101ALI20231031BHJP

   B09C 1/00 20060101ALI20231031BHJP

【ＦＩ】

C02F1/28 F

E02D5/02

E02D5/20

B09C1/00

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019176490

(22)【出願日】2019-09-27

(65)【公開番号】P2021053535

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2022-08-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】竹崎 聡

(72)【発明者】

【氏名】加藤 顕

(72)【発明者】

【氏名】柴田 健司

(72)【発明者】

【氏名】日笠山 徹巳

【審査官】高橋 成典

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－３４０４３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３０５５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１６１８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１３１９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０２９７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３５１２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１６４９３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－３１７８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０３８３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０７９２３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１７０１５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ １／２８

１／００

Ｂ０９Ｂ １／００ － ５／００

Ｂ０９Ｃ １／００ － １／１０

Ｅ０２Ｄ ５／００ － ５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地下水の流下方向に交差して設置されるとともに下端部が不透水層に根入れされる遮水壁と、
該遮水壁における前記地下水の流下方向上流側の壁面に接して設置され、中空部を形成する側壁、及び地下水流入部が設けられた底部を有し、
該底部が地下水位以深に貫入され、前記側壁に設けられた地下水流出部の下端部が地下水位以深に配置される浄化装置と、
前記遮水壁と同一面内に設けられ、下端部が地下水位以深であって前記浄化装置の底部より上方に配置される地下水透過部と、を備え、
前記浄化装置は、
前記中空部に、汚染物質吸着材が貯留される吸着材貯留部が設けられるとともに、
前記地下水流出部が、前記地下水透過部に連通されていることを特徴とする地中浄化壁。

【請求項2】

請求項１に記載の地中浄化壁において、
前記浄化装置が、前記中空部を前記底部に向けて、漸次拡径されていることを特徴とする地中浄化壁。

【請求項3】

請求項１または２に記載の地中浄化壁において、
前記浄化装置の前記中空部が、前記地下水流入部に連続する処理前貯水部と、前記地下水流出部に連続する処理後貯水部と、前記吸着材貯留部とに区画され、
前記処理後貯水部と前記処理前貯水部とが、前記吸着材貯留部を挟んで配置されるとともに、該吸着材貯留部と連通されていることを特徴とする地中浄化壁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、汚染物質により汚染された地下水を浄化するための、地中浄化壁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、重金属や有機塩素化合物等の汚染物質により汚染された地盤を有する敷地において、汚染物質が地下水を介して敷地外に流出することを防止する手段として、例えば特許文献１で開示されているような、地下水の下流側に地中浄化壁を設置し、この地中浄化壁に地下水を透過させて地下水とともに移動する汚染物質を除去する方法が知られている。

【0003】

特許文献１では、地盤中に地盤浄化材用の投入孔を形成したのち、投入孔を地盤浄化材で充填した地盤浄化杭を複数併設施工して、地盤内に面的に広がる地盤浄化壁を造成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－８７５５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１で開示されているような地盤浄化壁によれば、地下水とともに移動した汚染物質が周辺地盤に拡散する現象を、簡略な構造で容易に抑制することが可能となる。

【0006】

しかし、地下水が地盤浄化壁を側方から透過する際、地下水と共に地盤中を移動する土粒子が地盤浄化壁を構成する地盤浄化材の間隙に入り込み、地中浄化壁の透水性能が低下する。すると、地盤浄化壁を透過できない地下水は、これを迂回しながら下流に向けて移動することが想定され、このような場合には、汚染物質を敷地外に流出させる事態が生じやすい。

【0007】

このため、地盤浄化壁の透水性能を回復させるべく、地盤浄化材を汚染物質の除去能力が失われる前の早期の段階で交換したり、目詰まり除去のメンテナンスを実施する等の作業が必要となり、地盤浄化壁の管理が煩雑となるとともに、経済性に劣っていた。

【0008】

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、簡略な構成で連続使用の長期化を図ることの可能な、地中浄化壁を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

かかる目的を達成するため、本発明の地中浄化壁は、地下水の流下方向に交差して設置されるとともに下端部が不透水層に根入れされる遮水壁と、該遮水壁における前記地下水の流下方向上流側の壁面に接して設置され、中空部を形成する側壁、及び地下水流入部が設けられた底部を有し、該底部が地下水位以深に貫入され、前記側壁に設けられた地下水流出部の下端部が地下水位以深に配置される浄化装置と、前記遮水壁と同一面内に設けられ、下端部が地下水位以深であって前記浄化装置の底部より上方に配置される地下水透過部と、を備え、前記浄化装置は、前記中空部に、汚染物質吸着材が貯留される吸着材貯留部が設けられるとともに、前記地下水流出部が、前記地下水透過部に連通されていることを特徴とする。

【0010】

本発明の地中浄化壁によれば、中空部を有する浄化装置の底部に地下水流入部を形成するとともに、この底部を地下水以深に貫入する。これにより、浄化装置の底部近傍の地盤内に、地下水の水位差により浄化装置の中空部に向かう上向きの浸透流が生じることから、地下水はいわゆるボイリング現象のごとく強制的に、地下水流入部を介して浄化装置の中空部に流入する。

【0011】

そして、中空部を形成する側壁に形成された地下水流出部が、少なくとも下端部を地下水位以深に配置されるから、浄化装置には、底部に形成された地下水流入部から中空部へ流入し、側壁に形成された地下水流出部を介して流出する、地下水の流路が常時一定の流速で形成される。

【0012】

したがって、浄化装置の中空部に吸着材貯留部を設けることにより、地中浄化壁は、遮水壁により堰き止められた地下水を、強制的に集水し浄化装置に上向きに流入させて、地下水とともに移動する汚染物質を吸着材貯留部の汚染物質吸着材により吸着させて除去する。そして、汚染物質が除去されて浄化した地下水を、地下水流出部及び地下水透過部を介して遮水壁における地下水の流下方向下流側へ流下させることができる。

【0013】

また、浄化装置に流入する地下水は、上向きかつ一定の流速となるから、地下水とともに移動する土粒子に重力が効率よく作用し、これら土粒子を地下水の流れに逆らって沈降させることができる。これにより、浄化装置の中空部に設けた吸着材貯留部に流入する土粒子の量を大幅に減少でき、汚染物質吸着材の間隙を閉塞させるような目詰まり現象を大幅に低減することが可能となる。

【0014】

このため、地中浄化壁は、吸着剤貯留部の透水性能を維持しやすく連続使用の長期化を図ることが可能となる。また、汚染物質の除去能力が低下する前に汚染物質吸着材の交換を行う必要がなく、さらには、目詰まり除去を目的とするメンテナンスの頻度を大幅に削減でき、省力化を図ることが可能になるとともに、経済性を大幅に向上することが可能となる。

【0015】

本発明の地中浄化壁は、前記浄化装置が、前記中空部を前記底部に向けて、漸次拡径されていることを特徴とする。

【0016】

本発明の地中浄化壁によれば、中空部の内径が高さ方向に均一な場合と比較して、上向きの浸透流となって地盤から浄化装置の中空部に流入する、地下水の流入速度を低減させることができる。これにより、地下水とともに移動する土粒子が、重力により地下水の流れ逆らって沈降する現象を促進できるため、汚染物質吸着材の間隙を閉塞させるような目詰まり現象を、より低減することが可能となる。

【0017】

本発明の地中浄化壁は、前記浄化装置の前記中空部が、前記地下水流入部に連続する処理前貯水部と、前記地下水流出部に連続する処理後貯水部と、前記吸着材貯留部とに区画され、前記処理後貯水部と前記処理前貯水部とが、前記吸着材貯留部を挟んで配置されるとともに、該吸着材貯留部と連通されていることを特徴とする。

【0018】

本発明の地中浄化壁によれば、浄化装置の底部近傍の地盤中で上向きの浸透流となって中空部に流入する地下水を、地下水流入部に連続する処理前貯水部で一旦受水することから、受水した地下水を吸着材貯留部に貯留されている汚染物質吸着材全体に接触させるように供給することが可能となる。これにより、吸着材貯留部に貯留されている汚染物質吸着材を効率的に使用することが可能となる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、中空部を有する浄化装置を、地下水流入部が形成された底部が地下水以深に貫入されるようにして遮水壁の壁面近傍に配置する簡略な構成で、浄化装置の底部近傍の地盤中で地下水位の水位差により、上向きの浸透流となる地下水を中空部に流入させる一方で、地下水とともに移動する土粒子を重力により沈降させるため、中空部に設けた吸着材貯留部の目詰まり現象を大幅に低減して透水性能を維持し、地中浄化壁における連続使用の長期化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施の形態における地中浄化壁の設置状況を示す図である。

【図2】本発明の実施の形態における地中浄化壁の縦断面を示す図である。

【図3】本発明の実施の形態における地中浄化壁の他の事例を示す図である。

【図4】本発明の実施の形態における浄化装置の詳細及び他の事例を示す図である。

【図5】本発明の実施の形態における浄化装置内の地下水の流れと土粒子の動きを示す図である。

【図6】本発明の実施の形態における遮水壁に対する浄化装置の設置事例を示す図である。

【図7】本発明の実施の形態における浄化装置の中空部の他の事例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明は、地盤を汚染する重金属や有機塩素化合物等の汚染物質が、地下水とともに移動して周辺地盤に拡散する現象を防止するべく設けられる地中浄化壁であり、汚染物質吸着材が貯留された浄化装置に対して、地下水を上向きに流入させることにより、汚染物質吸着材の間隙に生じやすい目詰まりを低減し、地中浄化壁における連続使用の長期化を図るものである。

【0022】

以下に、本発明の地中浄化壁について、工場等の敷地境界近傍の地盤中に地中浄化壁を設ける場合を事例に挙げ、図１～図７を用いてその詳細を説明する。

【0023】

図１で示すように、帯水層Ｇ１中に汚染地盤１１が存在する敷地の敷地境界線Ｌ近傍であって、地下水１２の流下方向における下流側には、地中浄化壁１が構築されている。地中浄化壁１は、遮水壁２と、地下水透過部３と、浄化装置４とを備える。

【0024】

遮水壁２は、地下水１２の流下方向に対して交差して延在するように構築され、下端部は、汚染地盤１１が存在する帯水層Ｇ１の下方に位置する不透水層Ｇ２に根入れされている。また、平面視形状は、直線状に形成されているが、弧状、くの字状、コの字状等、いずれに形成されていてもよい。

【0025】

さらに、その構造は、鋼矢板を用いた矢板壁、鉄筋コンクリート造のコンクリート壁、セメント系固化材を用いた地盤改良壁、ソイルセメント壁とシート材もしくは鋼板とを組み合わせた複合系止水壁等、汚染地盤１１中を経由した地下水１２の流れを堰き止める性能を有し、地中に構築可能な壁体であれば、いずれを採用してもよい。

【0026】

地下水透過部３は、図２で示すように、遮水壁２に形成された開口よりなり、少なくとも下端部が地下水位Ｗ以深に配置されており、汚染地盤１１を経由した地下水１２が、後述する浄化装置４を透過したのちに、遮水壁２における地下水１２の流下方向下流側の帯水層Ｇ１に流下するための排水口として機能する。

【0027】

その形状は、少なくとも一部が遮水壁２と同一面内に位置するように形成されていれば、いずれでもよい。例えば、図３（ａ）で示すように、遮水壁２の頭部に切欠き部を設けるとともに、この切欠き部に砂利等によるスクリーンを形成し、これを地下水透過部３としてもよいし、遮水壁２全体を地下水位より低く形成し、遮水壁２全体の頭部から地表面までの間に砂利等によるスクリーンを形成し、地下水透過部３としてもよい。

【0028】

浄化装置４は、図２で示すように、中空部４１を形成する側壁４２、底部４３、及び蓋材４４とを備え、遮水壁２における地下水１２の流下方向上流側の壁面である背面２１近傍に配置されている。

【0029】

側壁４２は、図４（ａ）で示すように、中空部４１を囲繞する筒形状に形成され、遮水壁２の背面２１側に接して設けられている。また、地下水１２の流下方向下流側には、地下水透過部３と連通する地下水流出部４２１が、下端部を地下水位Ｗ以深に配置した状態で形成されている。

【0030】

なお、側壁４２は、コンクリート造もしくは鋼板を加工して形成したもの等、遮水性を有する壁体であればいずれの材料により形成されたものでもよい。また、その形状も、角筒状に形成されていてもよいし、円筒状に形成されたものでもよい。

【0031】

さらには、側壁４２は必ずしも中空部４１を囲繞する筒形状でなくてもよく、例えば、図４（ｂ）で示すように、平面視コの字状に形成して、開口部を遮水壁２に当接する構成としてもよい。なお、このような平面視コの字形状の場合には、コの字形状の開口部全体を地下水流出部４２１として機能させることができる。

【0032】

底部４３は、図２で示すように、遮水壁２の下端部より上方の帯水層Ｇ１内であって地下水位Ｗ以深に貫入され、透水材で被覆された地下水流入部４３１が形成されている。なお、透水材は、網状鋼板、ネット、ストレーナー、もしくは不織布等、後述する汚染物質吸着材５を流亡させない程度の通水孔を有していれば、いずれの多孔性材料を採用してもよい。また、地下水流入部４３１は、図４（ａ）で示すように、底部４３の全面に対して形成してもよいし、図４（ｃ）で示すように、底部４３の一部分に形成する構成としてもよい。

【0033】

そして、中空部４１には、図４（ｄ）で示すように、底部４３に達する深さを有する吸着材貯留部４１１が設けられ、その内方に汚染物質吸着材５が貯留されている。

【0034】

汚染物質吸着材５は、例えば「地下水の水質汚濁に係る環境基準」」(平成９年３月１３日 環境庁告示第１０号)に掲げられている項目に該当する汚染物質を除去可能な材料の中から、除去したい汚染物質に応じて最適な材料を適宜選択し、これを粒状体もしくは粉状体に加工したものである。その粒度は、吸着材貯留部４１１に必要な透水性能を確保しつつ、地下水１２に含有された汚染物質を除去する性能を損なわない比表面積を有する大きさに調整されている。

【0035】

汚染物質吸着材５に用いる具体的な材料としては、例えばフッ素等を除去したい場合には、汚染物質吸着材５に活性アルミナを採用する。また、六価クロムや１，４-ジオキサンを除去したい場合には、汚染した地下水１２の汚染濃度に応じて汚染物質吸着材５に活性炭等の最適なものを採用する。

【0036】

なお、汚染物質吸着材５は、単一の材料から構成されるものでもよいし、汚染した地下水１２から複数種類の汚染物質を除去したい場合には、除去したい汚染物質に対応する材料よりなる粒状体もしくは粉状体を複数混在させてもよい。

【0037】

また、図２で示すように、側壁４２の上端部には中空部４１を覆う蓋材４４が設けられており、経時使用により汚染物質の除去能力が低下した吸着材貯留部４１１の汚染物質吸着材５を交換する際の取り外しが可能となっている。

【0038】

上記の構成を有する地中浄化壁１において、遮水壁２は、汚染地盤１１中を流下することにより汚染物質とともに移動した地下水１２を堰き止めて、その背面２１に地下水滞留部１３を形成する。また、遮水壁２の背面２１側に配置した浄化装置４は、中空部４１を有する浄化装置４の底部４３に地下水流入部４３１が形成され、この底部４３を地下水Ｗ以深に貫入している。

【0039】

これにより、帯水層Ｇ１では底部４３近傍の地盤において、地下水１２の水位差が生じているため、地下水滞留部１３を形成する地下水１２が底部４３近傍の地盤に向けて集水されるとともに、地下水流入部４３１に向かう上向きの浸透流が生じる。

【0040】

これにより、地下水１２は、図５（ａ）で示すように、いわゆるボイリング現象のごとく強制的に地下水流入部４３１を介して中空部４１に流入する。中空部４１に流入した地下水１２は、帯水層Ｇ１の地下水位Ｗに到達すると流れが停止するが、図２で示すように、中空部４１を形成する側壁４２には、下端部を地下水位Ｗ以深に配置した地下水流出部４２１が形成されている。

【0041】

このため、底部４３に形成された地下水流入部４３１から中空部４１へ流入した地下水１２は、側壁４２に形成された地下水流出部４２１を介して流出され、流れが停止することはない。つまり、浄化装置４には、地下水１２の流路が常時一定の流速で形成されることとなる。

【0042】

したがって、浄化装置４の中空部４１に吸着材貯留部４１１を設け、汚染物質吸着材５を貯留させると、地中浄化壁１は、遮水壁２により堰き止められて地下水滞留部１３を形成する汚染物質が含まれた地下水１２を、浄化装置４における底部４３近傍の地盤に集水しつつ、強制的に浄化装置４の中空部４１に対して上向きに流入させる。

【0043】

すると、流入した地下水１２は、吸着材貯留部４１１内を上昇しながら、汚染物質吸着材５に汚染物質を吸着除去される。地中浄化壁１は、こうして浄化されたした地下水１２を、地下水流出部４２１及び地下水透過部３を介して、遮水壁２における地下水１２の流下方向下流側へ流下させることができる。したがって、汚染地盤１１に滞留する重金属や有機塩素化合物等の汚染物質が、地下水１２を介して周辺地盤に拡散する現象を抑制することが可能となる。

【0044】

また、前述したように、浄化装置４の中空部４１に流入する地下水１２は、上向きかつ一定の速度となるから、図５（ｂ）で示すように、帯水層Ｇ１中を地下水１２とともに移動していた土粒子に重力が効率よく作用するため、この土粒子を地下水１２の流れ逆らって沈降させることができる。これにより、浄化装置４の中空部４１に、地下水１２とともに流入する土粒子の量を、大幅に減少させることができる。

【0045】

したがって、汚染物質吸着材５の間隙を閉塞させるような目詰まり現象を大幅に低減することができ、吸着材貯留部４１１の透水性能を長期維持でき、ひいては、地中浄化壁１における連続使用の長期化を図ることが可能となる。また、汚染物質の除去能力が低下する前に汚染物質吸着材５の交換を行う必要がなく、さらには、目詰まり除去を目的とするメンテナンスの頻度を大幅に削減でき、省力化を図ることが可能になるとともに、経済性を大幅に向上することが可能となる

【0046】

なお、本実施の形態では、図３（ａ）で示すように、浄化装置４の側壁４２を遮水壁２と平行に形成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、図３（ｂ）で示すように、中空部４１つまり吸着材貯留部４１１を底部４３に向けて漸次拡径するように、錐台形状に形成してもよい。

【0047】

こうすると、吸着材貯留部４１１の内径が高さ方向に均一な場合と比較して、地下水１２の流入速度を低減できるため、地下水１２とともに移動する土粒子が、重力により地下水１２の流れ逆らって沈降する現象を促進させることができる。したがって、汚染物質吸着材５の間隙が土粒子により閉塞することで生じる吸着材貯留部４１１における透水性能の低下を、より低減することが可能となる。

【0048】

上述する構成の地中浄化壁１は、遮水壁２に対して浄化装置４を、遮水壁２の延在方向に沿って、図６（ａ）で示すように間隔を設けて複数配置してもよいし、図６（ｂ）で示すように長尺となるように形成してもよい。

【0049】

本発明の地中浄化壁１は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0050】

例えば、本実施の形態では、浄化装置４の中空部４１全体を吸着材貯留部４１１として利用したが、必ずしもこれに限定するものではない。図７で示すように、中空部４１の一部分に吸着材貯留部４１１を設ける構成としてもよい。

【0051】

具体的には、中空部４１内に間隔を設けて２体の多孔壁４１４を設置して、中空部４１を３つに区分けし、中央に吸着材貯留部４１１を配置するとともに、これを挟んで一方側に処理前貯水部４１２を配置し、他方側に処理後貯水部４１３を配置する。

【0052】

また、地下水流入部４３１は、底部４３における処理前貯水部４１２が位置する領域のみに設け、地下水流出部４２１は、側壁４２における処理後貯水部４１３が位置する領域であって、地下水１２の流下方向下流側に、地下水透過部３と連通するように設ける。

【0053】

このような構成の地中浄化壁１によれば、汚染地盤１１を経由した地下水１２は、遮水壁２に堰き止められて浄化装置４の下方に地下水滞留部１３を形成する。しかし、地下水１２は、底部４３の地下水流入部４３１近傍の地盤に集水され、地下水流入部４３１を介して処理前貯水部４１２に強制的に流入する。

【0054】

こうして、処理前貯水部４１２で受水した地下水１２は、多孔壁４１４を介して吸着材貯留部４１１に流入し、汚染物質吸着材５内を通過しながら、汚染物質が吸引除去されて、浄化された地下水１２となって、処理後貯水部４１３に流入する。このようにして浄化された地下水１２は、地下水流出部４２１及び地下水透過部３から遮水壁２における地下水１２の流下方向下流側に位置する帯水層Ｇ１に流出する。

【0055】

このように、地下水１２を地下水流入部４３１に連続する処理前貯水部４１２で一旦受水すると、受水した地下水１２を吸着材貯留部４１１に貯留されている汚染物質吸着材５全体に接触させるように供給することが可能となる。これにより、吸着材貯留部４１１に貯留されている汚染物質吸着材５を効率的に使用することが可能となる。

【0056】

なお、地下水流入部４３１に連続する処理前貯水部４１２を設けると、地下水流入部４３１の面積が小さく、上向きに流入する地下水１２の流速を十分に低減できない場合も生じかねない。しかし、地下水１２が処理前貯水部４１２に一旦貯留されることにより、地下水１２とともに流入した土粒子は、重力の作用により処理前貯水部４１２内で沈降する。つまり、処理前貯水部４１２が、砂溜まりとして機能するため、処理前貯水部４１２から吸着材貯留部４１１に対して地下水１２を側方から流入させても、吸着材貯留部４１１の汚染物質吸着材５に目詰まりを生じさせる現象を抑制することが可能となる。

【符号の説明】

【0057】

１ 地中浄化壁
２ 遮水壁
２１ 背面
３ 地下水透過部
４ 浄化装置
４１ 中空部
４１１ 吸着材貯留部
４１２ 処理前貯水部
４１３ 処理後貯水部
４１４ 多孔壁
４２ 側壁
４２１ 地下水流出部
４３ 底部
４３１ 地下水流入部
４４ 蓋材
５ 汚染物質吸着材
１１ 汚染地盤
１２ 地下水
１３ 地下水滞留部

Ｌ 敷地境界
Ｇ１ 帯水層
Ｇ２ 不透水層
Ｗ 地下水位

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】