土壌汚染調査・浄化 株式会社エンバイオ・エンジニアリング

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発表論文

油汚染サイトの原位置土壌洗浄における最適な薬剤と工法の選択

(著作者)
  • 小林裕一1
  • 佐藤秀之2
  • 角田真之2
  • 1株式会社エンバイオ・エンジニアリング
  • 2株式会社エンバイオ・エンジニアリング

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1.はじめに

灯油や軽油、あるいは潤滑油などによる地下水・土壌の油汚染に対しては、土壌汚染対策法には基準が定められていないが、油膜・油臭や油分濃度に自主基準を設け、浄化対策が行われることが多い。これらの比較的重質の油は揮発性が低く、揚水曝気工法や土壌ガス吸引工法などは適さない。また、フェントン反応剤も灯油よりも重質の油に対しては分解効率が低いことが知られている。そこで、これらの油を対象とした浄化対策として、原位置土壌洗浄工法が実施される事例が増えてきた。

原位置土壌洗浄は、各種の洗浄剤等の薬剤を土壌に注入し、洗浄剤によって脱着された汚染物質を洗浄剤ごと汲み上げ、土壌から汚染物質を除去する技術である。洗浄剤としては、浄化対象とする物質によって、水を使用する場合や、酸性やアルカリ性の薬剤を用いたり、界面活性剤を使用することがある1)。原位置土壌洗浄を適用するにあっては、対象物質に対して適切な薬剤を選定すると同時に、対象とする地盤の透水性や、地下水の流れについて、十分に把握する必要がある2)。そのため、本工法の適用に当たっては、対象物質に応じた適切な薬剤の選定と、薬剤の注入および回収を行うための最適の工法を実施する必要がある。

薬剤に求められる性能には、対象物質に対する分解や脱着の効果だけでなく、土壌への浸透性など、実際に現場で使用する際の施工性も考える必要がある。薬剤の持つこれらの特性は、薬剤の注入および回収の工法の選定にも重要な影響を与えるため、重要である。本稿では、原位置土壌洗浄工法で使用する薬剤の洗浄効果と施工性に着目し、新しい薬剤における浄化効果の評価と、現場適用性の検討を行ったので、報告する。

2.施工事例

表2.1にこれまでに筆者らが関わった原位置土壌洗浄工法の主な実施例を示す。原位置土壌洗浄工法は、浄化剤の注入と土壌への浸透および汲み上げを繰り返し行う工法であるため、砂などの比較的良好な透水性が要求される。シルト分を含む場合など、一部の透水性の低い土壌に対しては、高圧噴射注入などを用いて薬剤の土壌への浸透を図ってきた。使用する薬剤は主にフェントン反応剤であるが、シルト分に吸着された油分の脱着を目的とした場合などには、乳化作用のある洗浄剤を併用して対策を行った。

これらの事例においては良好な土壌洗浄効果を確認することができたが、薬剤を均等に拡散させるために、多地点・高密度の注入および回収地点の設置が必要であったり、薬剤の特性による施工性の低下なども報告されている3)。今後は様々な土質に対する適用性を広げ、さらに効果的な原位置土壌洗浄工法が求められると考えられる。そのためには、浄化効果が高く、土壌への浸透性に優れた薬剤が必要であると考える。

3.試験の方法

3.1 試験の概要

油汚染サイトにおいて原位置土壌洗浄に求められる、施工性や土壌中での拡散性能に優れた洗浄剤として、次の薬剤の適用性を検証した。試験した薬剤は、対象物質に対する緩やかな酸化分解を意図した薬剤(A剤)と、土壌に吸着した油の脱着の促進を意図した薬剤(B剤)から構成されており、試験では両薬剤を混合して使用した(以下、検討薬剤)。試験の概要を図3.1に、使用した薬剤を表3.1に示す。

試験では、灯油によって汚染された土壌を模擬土壌とし、模擬土壌を薬剤に浸漬することによって、土壌油分濃度の低減効果を比較した。使用した模擬土壌の物理的特性を表3,2に示す。試験は、検討薬剤に浸漬した試料(P系)の他、フェントン反応剤を添加した試料(F系)、対照試料として水に浸漬した試料(W系)を用いて実施した。浸漬した試料は、実地での原位置土壌洗浄工法を想定し、7日ごとに洗浄剤の入れ替えを行い、試料の上澄みを除去した土壌の油分濃度をGC-FID法により測定した。薬剤の入替は2回行い、計21日間の試験期間とした。

3.2 試験試料の調製と保管方法

模擬土壌に各薬剤を一定量添加し、試験試料とした。薬剤を添加した模擬土壌は、1週間ごとに上澄みの薬剤を廃棄し、薬剤の入れ替えを行った。薬剤の入れ替えは2回行うことし、薬剤を廃棄した後の土壌の油分濃度を分析した。表3.3に試験試料の調製と薬剤の入れ替え方法を示す。試験系は、試験土壌に水を添加した試料(W系)、フェントン反応剤を添加した試料(F系)、検討薬剤を添加した試料(P系)の3種類の試験試料を作成し、さらに、それぞれの試料について薬液の交換回数が0回、1回、2回の試料を作成した(図3.1参照)。

3.3 測定方法

土壌試料の分析項目と分析方法を表3.4に示す。

表3.4 土壌試料の分析項目と分析方法
分析項目 単位 方法
TPH [GRO] mg/kg 「油汚染対策ガイドライン」に準拠
CS2抽出-GC/FID法
TPHはGRO+DRO+RRO(計算による)
TPH [DRO]
TPH [RRO]
TPH

4.室内試験結果と適用性の検討

4.1 試験結果

各試験系における結果を図4.1に示す。全ての試験系において、初期濃度に対してTPH濃度の低減傾向が認められる。水のみを添加している対照試料においても、濃度は7日目に18%程度に低減していた。使用した模擬土壌は砂分の多いシルト混じり砂の試料であることから、比較的透水性がよく、水による土壌洗浄効果があったと考えられる。フェントン反応剤を添加した試験系では対照試料よりも大きな低減傾向が認められた。これは、フェントン反応剤によって、土壌に吸着された油分の剥離が促進されたためであると考えられる。

検討薬剤を使用した試験系では、フェントン反応剤を添加した試験系同様、油分濃度の優れた低減傾向が認められた。特に、実験開始7日目においてTPH濃度の顕著な低減傾向が認められ、高濃度油分に対する、短期間での高い洗浄効果が認められた。

表4.1に21日目の上澄み液に含まれる油分濃度の分析結果を示す。検討薬剤の上澄み液の油分濃度が最も高く、土壌油分の高い脱着効果が認められる。

4.2 現場での適用性

試験の結果、検討薬剤による高い土壌洗浄効果が明らかになった。特に、試験開始直後(7日目)における効果が高いことから、高濃度の油汚染サイトにおける、初期対策としても有効であると考えられる。

土壌洗浄を実際に施工する場合、薬剤を十分に対象土壌に浸透させる必要がある。薬剤の浸透性を左右する要因として重要な事項は、対象とする土壌の透水性であるが、同時に重要なことは、使用する薬剤自体の特性による、土壌中における浸透性の違いである。今回新たに使用した薬剤の主剤である、過炭酸ナトリウムは、土壌中での反応が穏やかであり、ほとんど発泡等を伴わず、浸透を阻害しない。したがって、本薬剤は土壌中の浸透性に優れており、現場における施工性にも優れていると考えられる。

土壌中への高い浸透性は、よりシルト分を多く含む土壌に対する原位置土壌洗浄工法の適用性を広げるだけでなく、施工に当たっての、薬剤注入井や回収井の設置本数を減らすことが可能となると考えられ、本工法の技術力向上に大きく貢献するものと考えられる。

今後、実際の油汚染サイトにおいて本薬剤を使用して事例を収集し、適切な施工を行うための最適の薬剤注入井や回収井の仕様等についても、検討していきたい。

5. 引用文献

1)

U.S. EPA (2006) : In Situ Treatment Technologies for Contaminated Soil, ENGINEERING FORUM issUE PAPER, p.12.

2)

U.S. EPA (1996) : A Citizen's Guide to In Situ Soil Flushing

3)

上村宏允、長野勝己:土壌洗浄・揚水工法による油分汚染対策, 第17 回地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会, S4-17, 2011

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