JP2000102776A - 重金属汚染土壌用固化処理材及びその製造方法 - Google Patents
重金属汚染土壌用固化処理材及びその製造方法Info
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Abstract
溶性6価クロムの溶出量を、環境庁告示46号「土壌の
汚染に係わる環境基準について」に定める基準値(0.
05mg/l以下)以下に抑制するための処理材及び該
処理材の製造方法の提供を目的とするものである。 【解決手段】 本発明者等は、セメントと特
定種の無機還元剤の特定量との混合物に熱処理を加えて
調製した処理材が、重金属汚染土壌の安定化処理に極め
て有効であることを見出し本発明を完成した。
Description
する産業廃棄物、排水、汚泥等で汚染された土壌に添加
し、土壌に含まれる有害重金属を溶出し難い形態に変え
ると共に土壌に良好なハンドリング性を付与するために
使用される固化処理材及び該処理材の製造方法に関する
ものである。
金属で汚染された土壌から、可溶性重金属、特に毒性が
高く溶解度も高い6価クロムの溶出を防止する方法とし
て、種々の還元剤を添加して溶出し難い化合物形態にす
る方法、固化材を使用して固化する方法及びこれ等を併
用する方法が知られている。例えば、クロム含有鉱滓に
水溶性第一鉄塩とセメントを加えて凝結・固化する方法
(特公昭52−1414号公報)、6価クロムを含有す
る廃棄物に水硬性セメントと高炉スラグ及び硫酸第一鉄
もしくは塩化第一鉄を添加して固化させる方法(特開昭
53−133578号公報)、重金属を含有する産業廃
棄物に転炉滓及びせっこうを添加して固形化させる方法
(特公昭53−27700号公報)、6価クロムを含む
地盤内に還元剤溶液と中和剤及びセメント系固化材を高
圧噴射し、汚染土壌を密封する方法(特公昭53−15
990号公報)、焼却灰集塵ダストに第一鉄塩を添加す
る方法(特開平7−60219号公報)、有害重金属含
有廃棄物に硫黄、珪酸ソーダ、硫化ソーダ等を添加し、
120〜150℃で加熱溶融した後、冷却固化させて得
られる土木建築材料(特開平7−290024号公報)
等が知られている。
あることに加え、土壌処理に当っては、処理材は更に土
壌と混合されることから、大量の硫黄を添加して加熱溶
融する方法を除き、処理材による処理効果が十分に発生
しない欠点を有する。例えば、非親水性の硫黄粉末を還
元剤として含む処理材をスラリー状態で被汚染土壌と混
合した場合には、スラリー中で硫黄が浮上分離するた
め、十分な有害金属溶出抑制効果が発現しないのであ
る。また、6価クロムは溶解度が高く、また、その溶出
特性が土壌環境特性によってかなり変化するため、すな
わち、土壌中では、含まれる種々の粘土鉱物や有機物に
クロムイオンが吸着され、見掛上、溶出が抑制された
り、一時的に隠蔽されるなどの複雑な挙動を示すため、
表面的に発現している現象だけでは判断出来ず、この面
における改良が要求されているものであった。一方、多
量の硫黄を添加して溶融固化する方法は確かに効果が在
るが、作業環境が劣悪になることに加え、処理コストが
かなり高くなるの問題があった。
らの可溶性6価クロムの溶出量を、環境庁告示46号
「土壌の汚染に係わる環境基準について」に定める基準
値(0.05mg/l以下)以下に抑制するための処理
材及び該処理材の製造方法の提供を目的とするものであ
る。
と特定種の無機還元剤の特定量との混合物に熱処理を加
えて調製した処理材が、重金属汚染土壌の安定化処理に
極めて有効であることを見出し、本発明を完成した。す
なわち本発明は、内割で0.2〜5重量%の、水溶性第
一鉄塩、硫黄、亜硫酸ソーダから選ばれる1種又は2種
以上の還元剤とセメントとの混合物に、50〜150℃
の温度で熱処理を施こすことを特徴とする重金属汚染土
壌用固化処理材の製造方法に関する。
水量の塩化第一鉄、硫酸第一鉄が使用可能であるが、特
に硫酸第一鉄(7水塩)がコスト並びに入手の容易さか
ら最も好ましいものである。硫黄は各種形態のものが存
在するが、その形態に特に限定されるものではなく、コ
ロイド硫黄、昇華硫黄、沈降硫黄、硫黄華等が問題無く
使用できる。また、亜硫酸ソーダは無水あるいは7水塩
の何れもが使用できる。これらの還元剤は、夫々を単独
で使用する方法及び複数種の混合物として使用する方法
の何れでも使用できる。
果が発現しない。一方、多過ぎても期待する添加効果は
頭打ちとなるだけでなく、セメントの固化が阻害される
マイナスの効果が発現する。従って、その添加量は、全
体の0.2〜5重量%となるようにする。
ントは、普通、早強、中庸熱、低熱、耐硫酸塩等の各種
ポルトランドセメント、及び、フライアッシュ、高炉セ
メント等の混合セメントが使用できる。また、精錬スラ
グ等の重金属を多量に含有する産業廃棄物を使用して製
造された環境対応型特殊セメントも使用できる。尚、上
記セメント及び還元剤の混合物に対する、更に内割で5
〜20重量%の2水、半水あるいは無水せっこうの添加
は、被汚染土壌の固化強度の向上に好ましい結果を与え
る。
に、硫酸第一鉄等の水溶性第一鉄塩、硫黄、亜硫酸ソー
ダから選ばれる一種以上の還元剤の所定量を添加混合し
たものまたは、該混合物に更にせっこうを添加したもの
に対して、少なくとも一度は熱処理が施されて調製され
ることを特徴としているが、この熱処理において結晶水
を有する還元剤では結晶水の部分脱水が、また硫黄にお
いては部分的溶融が起こり、還元剤がセメント粒子表面
に均一且つ強固に付着した状態にする事ができ、結果と
して、被汚染土壌中の重金属溶出抑制効果の高い処理材
を得ることが出来る。
の効果を得る事が出来るが、余り高い温度はエネルギー
コスト的に不利であることと、後述するように、50〜
150℃温度域が、還元剤の添加時期を選択すれば追加
加熱する事なく達成可能であることから、この範囲に設
定するのが好ましい、また、熱処理を加える時間は、例
えば、外部加熱なしに内部発熱又はセメント自らが有す
る畜熱を利用する場合に、セメントと還元剤混合との十
分な混合に要する最低時間である30分以上であれば十
分である。
方法が存在するが、最も好ましいのは、セメントクリン
カーの粉砕時に還元剤を添加・混合することである。す
なわち、セメントは、一般的に、セメントクリンカーに
せっこうを数パーセント添加し、ボールミルで粉砕され
て製造されるが、この時、摩擦熱の発生により、砕料の
温度は80〜150℃と上昇する。従って、この時点に
還元剤を添加すれば還元剤そのものも微粉化されること
に加え、外部から熱を加えることなく、被汚染土壌中の
重金属溶出抑制効果の高い処理材を得ることが出来る。
蔵されるケースが多いため、製造時の粉砕工程で上昇し
た粉体温度が長時間維持されることが多い。50℃以上
の温度が未だ維持されているセメントに対しては、セメ
ントと本願の還元剤を混合するだけでも、被汚染土壌中
の重金属溶出抑制効果の高い処理材を得ることが出来
る。この具体的な例としては、セメントクリンカー粉砕
工程のボールミル出口以降の輸送工程あるいは配送基地
のセメントサイロあるいはタンクからセメントを抜出し
て、還元剤と混合する方法を挙げることが出来る。
様に使用することが出来る。すなわち、処理対象となる
被汚染土壌に処理材を所定量散布し、スタビライザーや
特殊バックホウ等の混合機械によって混合処理する粉体
混合方式の他、処理材を予め水と混合して、攪拌機械に
より被汚染土壌と混合するスラリー混合方式によって混
合処理が可能である。尚、これ等粉体及びスラリーの混
合方法には、施工現場で混合する原位置混合方式の他、
事前にプラントで混合する事前混合方式がある。
範囲(上限)は、処理材の種類、添加量、被汚染土壌を
構成する土粒子の性状や含水比、更には、固化改良後の
経過時間によって異なるが、概ね被汚染土壌1m3 当た
り20g程度である。また、本発明の処理材は、6価ク
ロムの他に、カドミウム、鉛、砒素等の溶出防止にも効
果を発揮する。
硫黄)、亜硫酸ソーダ(7水塩)を使用した。所定量の
普通ポルトランドセメントと還元剤を、温度維持可能な
機能を有する円筒容器(掻き揚げ用リフター付き)に入
れ、105℃に維持しながら容器を1時間回転させ混合
し、処理材を調製した。
測定 ここで処理対象としたのは、環境庁告示46号による6
価クロム溶出量が0.32mg/l、総クロム溶出量が
0.38mg/l、含水比61.1%の粘性土である。
該土壌に1m3 当たり120kgの割合で処理材を添加
し、ホバート型ミキサーで5分間混練した。混練物は、
セメント協会標準試験方法JCAS−L01−1990
「セメント系固化材による安定処理土の試験方法」に従
い、締め固めた後ラップで覆って7日間密封養生して供
試体を調製した。該供試体については、環境庁告示46
号に規定の方法で粉砕、篩分け、浸透、ろ過を行った
後、抽出液中に含まれる6価クロムの量を定量した。溶
出6価クロムの検出限界は、0.02mg/lである。
また、一部試料については、上記のセメント協会標準試
験方法JCAS−L01−1990「セメント系固化材
による安定処理土の試験方法」に準じて供試体を作成
し、材令7日の一軸圧縮強度を測定した。処理材組成及
び被処理土特性を表1に示すが、本発明の範囲に含まれ
る組成を有する処理材が、6価クロム溶出量についての
環境庁基準である0.05mg/l以下をクリアする被
処理土壌を与えることが分かる。また、代表的な組成に
ついて実施された一軸圧縮強度測定値も十分な大きさを
示している。
の例を示す。II型無水せっこうを10重量%添加し処理
材を調製したことと、処理対象土壌として、砂質土(含
水比:20.3%、6価クロム溶出量:1.23mg/
l、総クロム溶出量:1.62mg/l)を使用した以
外は、前述した実施例と同様の方法で土壌処理を行い、
被処理土壌の特性を評価した。結果を表2に示す。表1
の結果と比べて、せっこうの添加で一軸圧縮強度が更に
向上することが分かる。
ドセメントに加え高炉B及び早強セメントを使用して前
述の実施例と同様の方法で処理材を調製し、砂質土(含
水比:20.3%、6価クロム溶出量:1.23mg/
l、総クロム溶出量:1.62mg/l)に対する効果
を調べた。結果を表3に示す。
る時期を変えた時の結果を示す。実施例1〜27におけ
る処理材調製時の回転円筒容器温度を変化させた(実施
例37〜39、混合法はラボと表示)、セメントクリン
カー粉砕時に還元剤を添加し、実機ボールミルで粉砕し
て調製した処理材(実施例40〜42、混合法は実機ミ
ルと表示)及びセメント流通の中継基地サイロから抜出
したセメントに還元剤を添加し、二軸パドルミキサーで
混合して調製した処理材(実施例43〜46、混合法は
現地混合と表示)を使用し、砂質土(含水比:20.3
%、6価クロム溶出量:1.23mg/l、総クロム溶
出量:1.62mg/l)の処理を行った。結果を表4
に示す。50℃以上の温度における熱処理の有効が有効
であることが分かる。
製造された環境対応型特殊セメントを使用した例を示
す。精錬スラグ、石灰石、粘土及び珪石を、C3S54
%、C2S 24%、C3A 10%、C4AF 10%の組
成になるように調合した後、ロータリーキルンで145
0℃で焼成した。生成クリンカーにせっこうを3.5%
添加した後粉砕し、ブレーン比表面積3220cm2/
の特殊セメントを得た。該特殊セメント中の6価クロム
及び鉛の含有量は夫々、129ppm及び1040pp
mであった。尚、還元剤の添加は、クリンカー粉砕時
の、97〜113℃の材料温度の時に行ったので、クリ
ンカー粉砕と同時に処理材を得たことになる。砂質土
(含水比16.5%、6価クロムの溶出はなし)1m3当
たり65kgの処理材を添加し、固化処理を行い、材令
3日目の試料について、環境庁告示46号による溶出試
験を行った。結果を表5に示す。多量の重金属を含有す
る環境対応型特殊セメントを使用した処理土からの重金
属溶出も抑制されることを示している。
からの6価クロムの溶出抑制に優れていることは勿論、
セメントと安価で入手の容易な無機還元剤との混合物に
熱処理を加える簡単な方法で製造することが出来る。ま
た、無機還元剤の添加時期を選択することにより、外部
加熱による熱供給なしに熱処理を加えることも可能であ
り、極めて実用性に優れたものである。
Claims (4)
- 【請求項1】内割で0.2〜5重量%の、水溶性第一鉄
塩、硫黄、亜硫酸ソーダから選ばれる1種又は2種以上
の還元剤とセメントとの混合物に、50〜150℃の温
度で熱処理を施こすことを特徴とする重金属汚染土壌用
固化処理材の製造方法。 - 【請求項2】請求項1に記載の還元剤とセメントとの混
合物に、更に内割で5〜20重量部のせっこうを添加す
ることを特徴とする、重金属汚染土壌用固化処理材の製
造方法。 - 【請求項3】内割で0.2〜5重量%の、硫酸第一鉄、
硫黄、亜硫酸ソーダから選ばれる1種又は2種以上の還
元剤とセメントとの混合物に、50〜150℃の温度で
熱処理を施して製造した、重金属汚染土壌用固化処理
材。 - 【請求項4】請求項3に記載の還元剤とセメントとの混
合物に、更に内割で5〜20重量部のせっこうを添加し
たことを特徴とする重金属汚染土壌用固化処理材。
Priority Applications (1)
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JP27562398A JP3772552B2 (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 重金属汚染土壌用固化処理材及びその製造方法 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003071425A (ja) * | 2001-09-05 | 2003-03-11 | Japan Organo Co Ltd | 化学汚染物質の処理方法 |
JP2003080223A (ja) * | 2001-09-13 | 2003-03-18 | Japan Organo Co Ltd | 化学汚染物質の処理方法 |
JP2015091911A (ja) * | 2013-11-08 | 2015-05-14 | 株式会社デイ・シイ | 地盤改良材 |
JP2015160155A (ja) * | 2014-02-26 | 2015-09-07 | 石坂産業株式会社 | 土砂系混合廃棄物から抽出された精選土の再資源化処理方法 |
-
1998
- 1998-09-29 JP JP27562398A patent/JP3772552B2/ja not_active Expired - Fee Related
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