2018 Fiscal Year Annual Research Report
非掘削浄化における課題解決のための新しい地盤環境修復技術
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18H01535
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| Research Institution | Daido University |
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Principal Investigator |
棚橋 秀行 大同大学, 工学部, 教授 (00283234)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊本 統 横浜国立大学, 大学院都市イノベーション研究院, 准教授 (90508342)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 地盤汚染 / 非掘削浄化 / 油汚染 / 環境修復 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
工場などからの機械油による地盤汚染に対し、界面活性剤を用いて油を乳化・可動化し非掘削で回収する工法は、終盤になると効率が低下し長期化するために採用されにくく、工場稼働中に浄化できるという本来の環境修復の促進に結び付いていない。本研究ではその主な原因として、A)終盤になると油の回収された帯水層全域を素通りするだけの界面活性剤の量が膨大になり効率が低下すること、さらにB)「みずみち」による油の浄化ムラが長期化を引き起こすことの2つを抽出した。これに対し次のアイデアを着想した。『地盤内エマルジョンブレイク』は、重曹水などの無機塩水を添加すると界面活性剤濃縮層が浮上する化学反応を利用して機械油が存在する地下水面付近のみに浸透させる効率化である。一方『濃縮層リフトアップ』は界面活性剤の濃縮層とともに機械油を上昇させて回収することによるムラの低減と工期の短縮化である。これらのアイデアによる非掘削環境修復の促進にむけ、2018年度は室内土槽実験を行なった。
その結果、界面活性剤の圧入送液と真空吸引による回収ではうまくゆくが、動水勾配のみによる浸透流では地盤間隙内での濃縮が卓越し、界面活性剤が停滞してしまうという新たな事実を見出すに至った。またこの現象は、大型3次元土槽では界面活性剤の圧入送液と真空吸引による回収でも発生したことから、ある一定の流下距離を浸透した際にも発生することが分かった。この界面活性剤の濃縮・停滞を課題C)とラベリングすることとする。C)は本研究で当初抽出したA)とB)の2つの浄化効率の低下よりも、早い段階で浄化が進まなくなるという点で、実際の現場でさらに重要な現象を室内実験で見出すことができたと考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
先述の、課題C)界面活性剤の地盤間隙内での濃縮・停滞について着目し、カラム実験を中心に観察・分析を行ったところ、次の結果が得られた。①汚染油が初期に存在しない清浄土に通液しても界面活性剤の停滞は発生する。②この停滞の有無には界面活性剤（厳密には水溶液）の粘性は関係がなく、界面活性剤のHLB値が影響している。③HLB値の小さい（親油性の高い）界面活性剤ほど濃縮・停滞が起きやすい。④HLB値の大きい（親水性の高い）界面活性剤では濃縮・停滞がほぼ起きない。これらのことより、HLB値の小さい（親油性の高い）界面活性剤は、容器内では水溶液として存在しているが地盤の間隙内を通過してゆく際に自分自身が『油滴状』になりやすくこれが濃縮・停滞を引き起こしていることがわかった。この解決策として、HLB値の異なる界面活性剤を配合するという、全く新しい視点での油汚染地盤の浄化実験を行なった。その結果、汚染油の乳化性能を保ちつつ、濃縮・停滞を起こさずに動水勾配流で浄化完了することに成功した。HLB値の小さい（親油性の高い）親油性の界面活性剤がまず汚染油の乳化を行い、これをHLB値の大きい（親水性の高い）界面活性剤がすすぐように輸送することで、この問題をクリアすることができたと考えられる。これらのことより、おおむね順調に進行していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ここまでにA)B)C)の3つの課題を抽出した。今後はそれらの課題が最もネックになると考えられる、次の浄化範囲①②③との組み合わせで研究を進めてゆくこととする。
浄化範囲① 建物直下の油汚染の漏洩源であり、鉛直下方向への浸透降下エリア。油分量は最も多いが地中埋設物があり、その隙間に入り込んだ油を回収するのは難しく、課題B)「みずみち」による油の浄化ムラが長期化を引き起こすこと、との関連が大きい浄化範囲である。
浄化範囲② 浄化範囲①の周辺、汚染源近傍の比較的狭い範囲に油層が厚みをもって存在しているエリア。厚い油層を界面活性剤の動水勾配流で乳化させ移動させるよりも、界面活性剤を圧入し、乳化油を真空圧で回収する方法が適している。しかしこの方法では、課題A)終盤になると油の回収された帯水層全域を素通りするだけの界面活性剤の量が膨大になり効率が低下すること、が問題になると想定される。
浄化範囲③ 浄化範囲②のさらに外側に、広い範囲に薄く油膜が広がっているエリア。ここではおそらく注入井戸・揚水井戸の動水勾配による浄化が行われると思われるが、流下距離が長くなり、かつ圧力がかかりにくいため、課題C)界面活性剤の地盤間隙内での濃縮・停滞が発生しやすいと思われる。2018年度の研究成果はこの課題の解決に大きく前進したものであると位置づけられる。
今後は、上記の課題と浄化範囲の組み合わせを下敷きに、2018年度に新たに製作した土槽（幅190cm×高さ140cm×奥行き5cm）を用いた室内実験を実施してゆこうと考えている。
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