2021 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, 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 |
製造工場等で使用される機械油のような高粘性で揮発しにくい油種に対する非掘削浄化はあまり進んでいない。これに対し，工場を稼働させたまま、界面活性剤を用いて機械油汚染地盤を非掘削浄化する方法を開発することが本研究の主眼である。2021年度も浄化範囲を3つのエリアに分け，それぞれの浄化の際の課題に着目して実験を行なった。
浄化範囲①：建物直下の油汚染の漏洩源であり，鉛直下方向へ油が浸透しているエリアである。油分量は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A「地下埋設物による油分移動の阻害」が浄化の長期化を引き起こすこと，が懸念される浄化範囲である。
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である。これを乳化・移動させるには埋設されたストレーナー管より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Bとして，「終盤になると残留油に接触するよりも，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。2019年度-2020年度はあらたに製作した土槽（幅190cm×高さ140cm×奥行き5cm）を用いた室内実験から検討してきたが、2021年度はこれを回収ノズルの改良という新たな視点から取り組んだ。
浄化範囲③：浄化範囲②のさらに外側の広い範囲に薄く油膜が広がっているエリアである。ここでは注入井戸・揚水井戸の水頭差（動水勾配）による浄化が主に行われるが、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」という点が問題となる。
2021年度の研究実績はこの課題ABCそれぞれの解決に大きく前進したものである。詳細は「現在までの進捗状況」にてまとめる。
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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
浄化範囲①の課題A「地下埋設物による油分移動の阻害」について：地下埋設物を再現した実験装置を新たに作成した。これまでうまく検討できなかった3次元的、とくに土槽奥行き方向の残留油分の分布を測定することが可能となった。この装置により、界面活性剤の流向・流速、発泡効果の有無などのケースを行ない、実験結果を多角的に比較した。その結果、間隙内二液反応発泡における二酸化炭素の絶対量が同じであれば、細かい時間ピッチで少量ずつ、多ポイントで発生させる送液パターンのほうがムラを残さず浄化できることを見出した。また、2020年度と同じく空気の侵入を活用してみた結果、これまでの方法を大きく上回る回収率となり、埋設管の間によどみ領域を作らず汚染油をムラなく乳化・輸送することが新たに確認できた。
浄化範囲②の課題B「終盤になると残留油に接触するよりも，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」について：2021年度はこれを回収ノズルの改良という新たな視点から取り組んだ。これまでの実験から、土槽の最下流に設置する油の回収デバイス（ノズル・井戸）の形状が、浄化効率に大きく影響することがわかってきたため、これに着目し最適な回収デバイスの開発を行った。その結果、円柱形の回収ノズルの外縁に油膜を洗浄するパイプを巻き付けることによって回収効率が向上することが見いだされた。2021年度は数種類のノズルを新たに作成したが、どれが最も良いかを特定するまでには至らなかった。
浄化範囲③の課題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」について、2021年度は、浄化範囲②の実験においてこれまでに見出した成功パターンである「界面活性剤を油層の上から押さえつける流れ成分と、横からの流れ成分の併用」の浄化工程として、地表からの鉛直散布を行ったところ、これまでで最も高い浄化効率の実験結果を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
浄化範囲①の課題A「地下埋設物による油分移動の阻害」について：2021年度に引き続き、地下埋設物を再現した実験装置を用いて、埋設管間の油分を移動させるために間隙内二液反応発泡法におけるのぞましい送液パターン（酒石酸と重曹溶液の割合など）と空気流の組み合わせを最適化することに取り組む。また、昨年度実施できなかった試みとして食用油を地中に浸透させることで汚染鉱物油を溶解・輸送する実験も実施する予定である。
浄化範囲②の課題B「終盤になると残留油に接触するよりも，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」について：これまでに見出した「界面活性剤を油層の上から押さえつける流れ成分と、横からの流れ成分の併用」の浄化工程をシンプルすることに取り組む。具体的には、実験装置の透明パネルのように汚染油の存在位置が可視化されない現場の状況下でも遂行できるよう、投与量と回収油量から制御のタイミングや流速などが判断できるような技術開発を推進する。同時に、2021年度に着手した回収ノズルの改善に関しても、さらに継続して開発を行う。
浄化範囲③の課題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」について：これまでに得られたHLB値の異なる複数の界面活性剤を配合比のノウハウや送液の手順・配置についての知見をもとに、実験に取り組む。2022年度は特に地表面散布という新たな要素を発展させた浄化工程の実験に取り組む。
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Research Products
(3 results)
