地下水浄化

処理可能性試験で、地下水中の汚染物質の分解が見られない（または、有意な分解が達成されるまでに長期間の実験室期間を要する）場合は、汚染物質を分解できることが知られている菌株を接種することが有効である可能性がある。このプロセスにより、バイオレメディエーションシステム内の反応性酵素濃度が増加し、その結果、少なくとも接種直後は、増加していない場合よりも汚染物質の分解速度が増加する可能性がある。^{[ 2 ]}

バイオベンティングは、微生物を利用して地下水系内の有機成分を生物分解する現場修復技術です。バイオベンティングは、不飽和帯に空気または酸素を流し込み、必要に応じて栄養素を加えることで、土着の細菌や古細菌の活動を高め、炭化水素の自然な原位置生物分解を促進します。 ^{[ 3 ]}バイオベンティング中は、土壌中の残留汚染物質に直接空気を注入することで酸素が供給される場合があります。バイオベンティングは主に吸着した燃料残留物の分解を助けますが、揮発性有機化合物（VOC）が生物活性のある土壌をゆっくりと通過する際に、その分解も助けます。^{[ 4 ]}

バイオスパージングは​​、飽和帯内の有機成分を在来微生物を用いて生分解する原位置修復技術です。バイオスパージングでは、在来微生物の生物活性を高めるために、空気（または酸素）と（必要に応じて）栄養素を飽和帯に注入します。バイオスパージングは​​、地下水に溶解している石油成分、地下水位より下の土壌に吸着している石油成分、および毛細管フリンジ内の石油成分の濃度を低減するために使用できます。

バイオスラーピングは、バイオベンティングと真空強化ポンプによる水より軽い遊離物質（軽質非水相液体またはLNAPL）の汲み上げの要素を組み合わせて、地下水や土壌から遊離物質を回収し、土壌をバイオレメディエーションします。バイオスラーパーシステムは、遊離物質層まで伸びる「スラープ」チューブを使用します。グラスの中のストローが液体を吸い上げるのと同様に、ポンプは液体（遊離物質を含む）と土壌ガスを同じプロセスストリームでチューブ内に吸い上げます。ポンプは、油などのLNAPLを地下水面の上や毛細管フリンジ（つまり、毛細管力によって水が保持されている飽和帯のすぐ上の領域）から持ち上げます。LNAPLは地表に運ばれ、そこで水と空気から分離されます。「バイオスラーピング」という用語の生物学的プロセスは、不飽和帯の汚染土壌に空気を導入したときの炭化水素の好気性生物分解を指します。^{[ 5 ]}

植物浄化プロセスでは、特定の植物や樹木が植えられ、その根が時間をかけて地下水から汚染物質を吸収します。このプロセスは、根が地下水を吸収できる地域で行うことができます。このプロセスで使用される植物の例としては、ヒ素を非常に効率的に蓄積する中国ラダーファーン（Pteris vittata）や、遺伝子組み換えポプラは水銀をよく吸収し、遺伝子組み換えインドマスタードはセレンをよく吸収します。^{[ 6 ]}

特定の種類の透水性反応バリアは、地下水の浄化のために生物を利用する。

化学沈殿法は、廃水処理において硬度成分や重金属を除去するために一般的に用いられる手法です。一般的に、このプロセスでは、撹拌槽内の廃水に薬剤をバッチ式または定常流式で添加します。ほとんどの金属は、薬剤と溶解した金属イオンとの化学反応によって不溶性化合物に変換されます。不溶性化合物（沈殿物）は、沈降および／またはろ過によって除去されます。

地下水浄化のためのイオン交換は、ほぼ常に、加圧下で水を粒状媒体（陽イオン交換媒体または陰イオン交換媒体）または球状ビーズの固定床に通すことによって行われます。陽イオンは溶液中の特定の陽イオンによって置換され、陰イオンは溶液中の特定の陰イオンによって置換されます。浄化に最もよく使用されるイオン交換媒体は、ゼオライト（天然および合成）と合成樹脂です。^{[ 2 ]}

浄化処理に最も一般的に使用される活性炭は、瀝青炭から作られる。活性炭は地下水から揮発性有機化合物を吸着し、これらの化合物は活性炭の黒鉛状の表面に付着する。

このプロセスは、原位置化学酸化（ISCO）と呼ばれ、化学酸化剤を地下に注入して有機分子を分解（水と二酸化炭素、または無毒物質に変換）します。酸化剤は液体または気体として導入されます。酸化剤には、空気または酸素、オゾン、過酸化水素、過マンガン酸塩、過硫酸塩などの特定の液体化学物質が含まれます。 オゾンと酸素ガスは、空気と電気から現場で生成し、土壌や地下水の汚染に直接注入することができます。このプロセスは、自然発生的な好気性分解を酸化および/または促進する可能性があります。化学酸化は、高密度非水溶性液体（DNAPL）が存在する場合に効果的な技術であることが証明されています。

界面活性剤強化回収法は、飽和土壌マトリックスに吸収された、または高密度非水相液体として存在する汚染物質の移動性と溶解性を高めます。界面活性剤強化回収法では、界面活性剤（石鹸や洗剤の主成分である界面活性剤）を汚染された地下水に注入します。一般的なシステムでは、注入ポイントの下流で抽出ポンプを使用して地下水を抜き取ります。抜き取られた地下水は地上で処理され、注入された界面活性剤を汚染物質や地下水から分離します。界面活性剤が地下水から分離されたら、再利用されます。使用される界面活性剤は、無毒で食品グレードであり、生分解性です。界面活性剤強化回収法は、地下水が高密度非水相液体（DNAPL）で汚染されている場合に最もよく使用されます。トリクロロエチレン（TCE）などのこれらの高密度化合物は、水よりも密度が高いため、地下水に沈みます。そして、帯水層内で数マイルに及ぶ汚染プルームの継続的な発生源として機能します。これらの化合物は、非常にゆっくりと生分解される可能性があります。これらは通常、毛細管力によって閉じ込められた元の流出または漏洩の近辺で見つかります。^{[ 7 ]}

透水性反応バリアの中には、地下水浄化を実現するために化学プロセスを利用するものもある。

ポンプアンドトリートは、最も広く使用されている地下水浄化技術の1つです。このプロセスでは、地下水を地表に汲み上げ、生物学的または化学的処理と組み合わせて不純物を除去します。^{[ 8 ]}

エアースパージングとは、地下水に直接空気を吹き込むプロセスです。気泡が上昇するにつれて、汚染物質は空気との物理的な接触（ストリッピング）によって地下水から除去され、不飽和帯（土壌）へと運ばれます。汚染物質が土壌に移動すると、通常は土壌ガス抽出システムを使用してガスを除去します。^{[ 9 ]}

二相真空抽出（DPVE）、別名多相抽出は、高真空システムを使用して汚染された地下水と土壌蒸気の両方を除去する技術です。DPVEシステムでは、高真空抽出井戸のスクリーン部が汚染された土壌と地下水の領域に設置されます。流体/蒸気抽出システムは地下水位を下げ、水は抽出井戸へより速く流れ込みます。DPVEは、地下水位の上と下の両方から汚染物質を除去します。井戸周辺の地下水位が揚水によって低下すると、不飽和土壌が露出します。この領域は毛細管フリンジと呼ばれ、溶解していない化学物質、水より軽い化学物質、および下の溶解した地下水から漏れ出した蒸気が含まれているため、多くの場合、高度に汚染されています。新たに露出した領域の汚染物質は、蒸気抽出によって除去できます。地上に出た抽出された蒸気と液相有機物および地下水は分離され、処理されます。これらの技術を用いた二相真空抽出法は、毛細管フリンジが最も汚染されている領域であることが多いため、現場での清掃時間を短縮できる。^{[ 10 ]}

モニタリング井戸は、分析用の地下水サンプルを採取する目的で掘削されることが多い。これらの井戸は通常直径6インチ以下で、ベルト式オイルスキマーを使用することで、地下水帯水層内の汚染プルームから炭化水素を除去するためにも利用できる。ベルト式オイルスキマーはシンプルな構造で、工業用水システムから油やその他の浮遊性炭化水素汚染物質を除去するために広く用いられている。

モニタリング井戸用オイルスキマーは、ガソリン、軽油、灯油などの軽質燃料油から、6号油、クレオソート、コールタールなどの重質油まで、さまざまな油を除去します。電動モーターで駆動されるプーリーシステム上を連続的に移動するベルトで構成されています。ベルトの材質は、炭化水素液体に対する親和性が高く、水をはじく性質があります。100フィート以上の垂直落下が可能なベルトは、LNAPL/水界面を超えてモニタリング井戸内に降ろされます。ベルトがこの界面を通過する際に、液体炭化水素汚染物質を拾い上げ、ワイパー機構を通過する際に地上で除去・回収されます。DNAPL炭化水素がモニタリング井戸の底に沈殿し、ベルトスキマーの下部プーリーがそれらに到達した場合、モニタリング井戸用オイルスキマーによってこれらの汚染物質も除去できます。

通常、ベルトスキマーは汚染物質とともに除去する水が非常に少ないため、単純な堰型の分離器を使用して残りの炭化水素液体を回収することができ、これにより水は帯水層に戻すのに適した状態になることが多い。小型の電気モーターは消費電力が少ないため、ソーラーパネルや風力タービンから電力を供給でき、システムを自給自足にし、遠隔地への送電コストを削減できる。^{[ 11 ]}