土壌汚染調査・浄化 株式会社アイ・エス・ソリューション

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技術資料

フェントン反応剤による原位置浄化の仕組みと効果
及びその安全性と周辺環境への配慮(1)

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1.フェントン反応剤による原位置浄化とは

土壌を掘削することなく浄化する方法です。テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、ベンゼン、油分等の浄化方法として土壌汚染対策法(平成15年2 月施行)で認められた新しい浄化方法です。効果的な浄化方法として、多くの現場で採用されています。

1.1 フェントン反応剤とは以下の(1)~(3)を組み合わせた薬剤です。

  • (1)過酸化水素水:食品加工や医薬品等(3%濃度がオキシドール)で使用されています。分解すると水と酸素になります。浄化では3.5%(標準の仕様)で使用します。

  • (2)硫酸第一鉄溶液:食品添加物(発色剤(果実等)、なすの糠みそ漬け青色剤など)として認可されています。

  • (3)クエン酸:食品添加物(酸味料(清涼飲料水、製菓、冷菓、缶詰等)として認可されています。

1.2 ベンゼン等の有機化合物の分解のしくみ

本法における分解反応は、弱酸性の条件下で、強い酸化作用によって様々な有機化合物を水と二酸化炭素に分解します。トリクロロエチレンやテトラクロロエチレンも同様に分解します。

  • (1)過酸化水素(H2O2)は2価鉄イオン(Fe2+)の存在下で、強力な酸化力を有すヒドロキシラジカル(OH*)を生成します。

    Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH* + OH-
  • (2)ヒドロキシラジカル(OH*)は有機化合物(RH)と反応し、新たなラジカル(R*、OH*)を生成する連鎖反応を起こしながら有機化合物を分解します。

    OH* + H2O2 → HO2* + H2O
    HO2* → O2*-+ H2
    OH* + RH → R* + H2O
    R* + H2O2 → ROH + OH*
  • (3) (1)で生成した3価鉄イオン(Fe3+)はスーパーオキサイド(O2*-)と反応して2価鉄イオン(Fe2+)に戻り、再び①の反応に使われます。同時に3価鉄イオン(Fe3+)は水酸イオン(OH-)と反応して酸化物となって消費され、やがて①の反応は停止します。

    Fe3+ + O2*- → Fe2+ + O2
    Fe3+ + n OH- → (非結晶鉄酸化物)↓

1.3 各浄化工法の適正・守備範囲

1.4 フェントン反応剤による原位置浄化 施工のイメージ

(1)注入(井戸注入、ロッド注入) 工法

左図は東日本高速道路株式会社の仕様 例
埋土地盤、砂地盤における1 本当たりの注入井戸の影響半径は概ね1.5m~3.0m とし、注入井の間隔は2.5m 千鳥配置

作業手順

(2)ユンボ混合攪拌 工法

(3)鉛直型単軸撹拌翼混合攪拌 工法

(4)フェントン反応剤と酸素リッチ水・ORC(酸素供給剤)やORC+エコットリキッド(バイオの栄養剤)の組み合わせ

透水性の低い地層などに対して効果的です。油分濃度が高い場合にはフェントン反応剤により(短期間で)油分濃度を低くして、その後にORC などのバイオ製剤を注入することで、ベンゼン汚染に対して効果的な浄化が可能と成ります。

1.5 地下水の一般水質のモニタリング

浄化対策後の一般水質(pH、溶存酸素量、酸化還元電位)の推移を表7.2 に示します。また、各指標の概要を以下に示します。

pH:

0~14までの数値があり、7を中性という。7より小さくなるほど酸性が強く、7より大きくなるほどアルカリ性が強い。水にはその性質により酸性、中性、アルカリ性の3つがある。バイオレメディエーションの適用条件は5.8~8.5。

DO:

(溶存酸素 Dissolved Oxygen):水中に溶けている酸素量のことをいう。水温、気圧、塩分、汚れの程度等が溶解量に影響する。河川のDOは7~8mg/L。鯉、フナの生育する水環境は2mg/L 以上。バイオレメディエーションの適用条件は3mg/L 以上(最低でも1mg/L 必要)

ORP:

(酸化還元電位 Oxidation-reduction Potential):水中で生じている化学反応のうち、反応物から生成物が生じる過程において、原子やイオンあるいは化合物間での電子のやり取りの際に発生する電位のことをいう。自然水に存在する酸化性物質には溶存酸素、3価の鉄イオン等が、還元性物質には2価の鉄イオン、硫化物、有機物などがあり、酸化還元電位はこれらの量のバランスによる。バイオレメディエーションの適用条件は+であること。

地下水のモニタリング結果 例
地点 項目 事前調査 浄化後1週間 浄化後1ヶ月 浄化後3ヶ月
B1 ベンゼン 0.22 0.033 0.003 0.007
pH 7.78 8.5 9.5 9.5
DO(mg/L) 0.8 3.9 2.3 2.3
ORP(mV) -5.8 10 -110 80
生菌数(CFUs/mL) <1000 42×10(4) 56×10(6) 82×10(6)
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