JP2002320952A - 汚染土壌の処理方法及び処理物 - Google Patents
汚染土壌の処理方法及び処理物Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 重金属を含む土壌に対し、効果的でかつ従来
法より安価な重金属の溶出防止を図り得る汚染土壌の処
理方法を提供する。 【解決手段】 重金属を含有する汚染土壌にカルシウム
化合物を添加すると共に均一混合してカルシウム化合物
の混合土壌を得る混合工程と、前記混合土壌を水熱処理
する水熱処理工程とを含む。
法より安価な重金属の溶出防止を図り得る汚染土壌の処
理方法を提供する。 【解決手段】 重金属を含有する汚染土壌にカルシウム
化合物を添加すると共に均一混合してカルシウム化合物
の混合土壌を得る混合工程と、前記混合土壌を水熱処理
する水熱処理工程とを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、重金属を含有する
汚染土壌の処理方法及び処理物に関し、特に鉛、クロ
ム、カドミウムなどの重金属を含有する汚染土壌の処理
方法に関するものである。
汚染土壌の処理方法及び処理物に関し、特に鉛、クロ
ム、カドミウムなどの重金属を含有する汚染土壌の処理
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
重金属含有汚染土壌の重金属溶出防止方法としては、高
温で溶融したのち放冷固化する方法、キレート剤を用い
る方法、セメントを用いて固化する方法などが知られて
いる。
重金属含有汚染土壌の重金属溶出防止方法としては、高
温で溶融したのち放冷固化する方法、キレート剤を用い
る方法、セメントを用いて固化する方法などが知られて
いる。
【０００３】しかしながら、高温で溶融したのち放冷固
化する方法は、重金属の溶出防止には効果があるもの
の、高温での溶融に要するランニングコストが高く安価
な処理方法とは言えない。同様にキレート剤を用いる方
法もキレート剤の値段が高く処理費用が高くなるという
欠点を有している。またキレート剤を用いる方法は特定
の重金属には効果を発揮するものの、様々な重金属の溶
出を同時に防止することは困難である。
化する方法は、重金属の溶出防止には効果があるもの
の、高温での溶融に要するランニングコストが高く安価
な処理方法とは言えない。同様にキレート剤を用いる方
法もキレート剤の値段が高く処理費用が高くなるという
欠点を有している。またキレート剤を用いる方法は特定
の重金属には効果を発揮するものの、様々な重金属の溶
出を同時に防止することは困難である。
【０００４】一方、セメントを用いて固化する方法は、
安価な方法ではあるが、溶出抑制の効果が発現するまで
長時間の養生を行う必要がある。また、セメント固化処
理後の汚染土壌はアルカリ性になるため、アルカリ条件
下で溶出しやすい重金属含有汚染土壌の場合にはこれら
の金属に対する溶出防止効果は期待できない。
安価な方法ではあるが、溶出抑制の効果が発現するまで
長時間の養生を行う必要がある。また、セメント固化処
理後の汚染土壌はアルカリ性になるため、アルカリ条件
下で溶出しやすい重金属含有汚染土壌の場合にはこれら
の金属に対する溶出防止効果は期待できない。
【０００５】本発明は、上記の現状を改善するためにな
したものであって、その目的は、重金属を含む土壌に対
し、効果的でかつ従来法より安価な重金属の溶出防止を
図り得る汚染土壌の処理方法及び処理物を提供するもの
である。
したものであって、その目的は、重金属を含む土壌に対
し、効果的でかつ従来法より安価な重金属の溶出防止を
図り得る汚染土壌の処理方法及び処理物を提供するもの
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明（請求項１）に係る汚染土壌の処理方法
は、重金属を含有する汚染土壌にカルシウム化合物を添
加すると共に均一混合してカルシウム化合物の混合土壌
を得る混合工程と、前記混合土壌を水熱処理する水熱処
理工程とを含むものである。
めに、本発明（請求項１）に係る汚染土壌の処理方法
は、重金属を含有する汚染土壌にカルシウム化合物を添
加すると共に均一混合してカルシウム化合物の混合土壌
を得る混合工程と、前記混合土壌を水熱処理する水熱処
理工程とを含むものである。
【０００７】上記の工程を採用することで、まだ重金属
の溶出防止の作用機構は明らかにはなっていないが、均
一混合された混合土壌中において、土壌中のＳｉＯ2と
添加したＣａＯ等のカルシウム化合物とが水熱処理によ
り反応してトバモライトなどのカルシウムシリケート
（珪酸カルシウム）を均一に生成し、その結果、土壌の
粒子同士が強固に固着し空隙率の小さい固化物が得られ
ることと相俟って、均一に生成されたトバモライト（５
ＣａＯ・６ＳｉＯ2・５Ｈ2Ｏ）などの結晶に重金属が閉
じ込められて容易に溶出できない構造が得られ、重金属
の溶出防止がなされるものと推測される。
の溶出防止の作用機構は明らかにはなっていないが、均
一混合された混合土壌中において、土壌中のＳｉＯ2と
添加したＣａＯ等のカルシウム化合物とが水熱処理によ
り反応してトバモライトなどのカルシウムシリケート
（珪酸カルシウム）を均一に生成し、その結果、土壌の
粒子同士が強固に固着し空隙率の小さい固化物が得られ
ることと相俟って、均一に生成されたトバモライト（５
ＣａＯ・６ＳｉＯ2・５Ｈ2Ｏ）などの結晶に重金属が閉
じ込められて容易に溶出できない構造が得られ、重金属
の溶出防止がなされるものと推測される。
【０００８】そして、上記本発明に係る汚染土壌の処理
方法においては、水熱処理工程における水熱処理条件が
温度１３０〜３００℃であることが好ましい（請求項
２）。この場合の処理圧力は、その温度での飽和水蒸気
圧が好適に採用される。このような水熱処理条件であれ
ば、カルシウムシリケートのうちでも強度の高いトバモ
ライトを多く生成させることができ、上記の作用効果を
より効果的に得ることができる。また、水熱処理温度１
３０〜３００℃はトバモライトの結晶成長がよく促進さ
れる温度範囲であり、この水熱処理温度が高いほど反応
速度は大きいので反応時間は短くてすむ。具体的な水熱
処理条件としては、処理温度（オートクレーブ養生温
度）：１３０〜３００℃、反応時間（養生時間）：１〜
２４時間が適切であるが、好ましい処理温度は１５０〜
２００℃であり、好ましい反応時間は２〜８時間であ
る。代表的条件は温度１８０℃で５時間である。
方法においては、水熱処理工程における水熱処理条件が
温度１３０〜３００℃であることが好ましい（請求項
２）。この場合の処理圧力は、その温度での飽和水蒸気
圧が好適に採用される。このような水熱処理条件であれ
ば、カルシウムシリケートのうちでも強度の高いトバモ
ライトを多く生成させることができ、上記の作用効果を
より効果的に得ることができる。また、水熱処理温度１
３０〜３００℃はトバモライトの結晶成長がよく促進さ
れる温度範囲であり、この水熱処理温度が高いほど反応
速度は大きいので反応時間は短くてすむ。具体的な水熱
処理条件としては、処理温度（オートクレーブ養生温
度）：１３０〜３００℃、反応時間（養生時間）：１〜
２４時間が適切であるが、好ましい処理温度は１５０〜
２００℃であり、好ましい反応時間は２〜８時間であ
る。代表的条件は温度１８０℃で５時間である。
【０００９】また、上記本発明に係る汚染土壌の処理方
法においては、混合工程におけるカルシウム化合物の添
加量を、混合土壌中の酸化カルシウム量換算で３〜３０
質量％とし、更に混合土壌の充填供試体断面において各
未混合部分の円形相当時の直径が２ｍｍ以下であること
を満足するように均一混合を行うとよい（請求項３）。
法においては、混合工程におけるカルシウム化合物の添
加量を、混合土壌中の酸化カルシウム量換算で３〜３０
質量％とし、更に混合土壌の充填供試体断面において各
未混合部分の円形相当時の直径が２ｍｍ以下であること
を満足するように均一混合を行うとよい（請求項３）。
【００１０】最終的に得られる処理土壌の嵩高さを抑え
るには、汚染土壌に添加混合するカルシウム化合物を少
なくすることが考えられるが、単に少なくするだけでは
十分な重金属の溶出抑制効果が得られない。そこで、本
発明者等はこの点について鋭意検討を重ねた結果、カル
シウム化合物の添加量を少なくする代わりに、汚染土壌
とカルシウム化合物を混合して得られる混合土壌中のカ
ルシウムを均一にすることで、カルシウム添加量を混合
土壌中の酸化カルシウム量換算で３〜３０質量％と低く
抑え得ることが分かった。また、その際の均一混合の程
度とは、混合土壌の充填供試体断面において各未混合部
分の円形相当時の直径が２ｍｍ以下であることを満足す
るように均一混合するものである。この混合土壌の充填
供試体断面における各未混合部分の円形相当時の直径は
以下のようにして測定する。
るには、汚染土壌に添加混合するカルシウム化合物を少
なくすることが考えられるが、単に少なくするだけでは
十分な重金属の溶出抑制効果が得られない。そこで、本
発明者等はこの点について鋭意検討を重ねた結果、カル
シウム化合物の添加量を少なくする代わりに、汚染土壌
とカルシウム化合物を混合して得られる混合土壌中のカ
ルシウムを均一にすることで、カルシウム添加量を混合
土壌中の酸化カルシウム量換算で３〜３０質量％と低く
抑え得ることが分かった。また、その際の均一混合の程
度とは、混合土壌の充填供試体断面において各未混合部
分の円形相当時の直径が２ｍｍ以下であることを満足す
るように均一混合するものである。この混合土壌の充填
供試体断面における各未混合部分の円形相当時の直径は
以下のようにして測定する。
【００１１】上記混合土壌の充填供試体は、土質工学会
基準に基づくものであり、混合土壌をモールド内に充填
し、突き固め試験装置により突き固めて、直径５０ｍｍ
×長さ１００ｍｍの円柱状に形成したものである。そし
て、この供試体を輪切りにし、その供試体断面を平面視
して円形状、島状などをなす各未混合部分それぞれにつ
いて、面積を測定し、その形状が円形であると仮定して
直径Ｄｉを計算することで、各未混合部分の円形相当時
の直径の測定が行われる。なお、供試体の突き固めのバ
ラツキによる影響を排除するため、未混合部分内に空隙
が存在している時の直径Ｄｉは、その空隙を除いた未混
合部分における円形相当時の直径の値である。
基準に基づくものであり、混合土壌をモールド内に充填
し、突き固め試験装置により突き固めて、直径５０ｍｍ
×長さ１００ｍｍの円柱状に形成したものである。そし
て、この供試体を輪切りにし、その供試体断面を平面視
して円形状、島状などをなす各未混合部分それぞれにつ
いて、面積を測定し、その形状が円形であると仮定して
直径Ｄｉを計算することで、各未混合部分の円形相当時
の直径の測定が行われる。なお、供試体の突き固めのバ
ラツキによる影響を排除するため、未混合部分内に空隙
が存在している時の直径Ｄｉは、その空隙を除いた未混
合部分における円形相当時の直径の値である。
【００１２】また、上記本発明に係る汚染土壌の処理方
法において、汚染土壌に添加するカルシウム化合物とし
ては生石灰、消石灰、セメント、石膏、石炭灰、焼却灰
などが利用可能である（請求項４）。一方、汚染土壌中
にシリカ成分が少ない場合はシリカを含有する物質を添
加することが有効であり（請求項５）、そのシリカ含有
物質としては石英、セメント、石粉、石炭灰、焼却灰、
硝子粉、水ガラスなどが使用可能である（請求項６）。
これらカルシウム含有物質、シリカ含有物質の添加は、
水熱固化工程でトバモライトなどのカルシウムシリケー
ト（ケイ酸カルシウム）を生成させることに目的があ
る。
法において、汚染土壌に添加するカルシウム化合物とし
ては生石灰、消石灰、セメント、石膏、石炭灰、焼却灰
などが利用可能である（請求項４）。一方、汚染土壌中
にシリカ成分が少ない場合はシリカを含有する物質を添
加することが有効であり（請求項５）、そのシリカ含有
物質としては石英、セメント、石粉、石炭灰、焼却灰、
硝子粉、水ガラスなどが使用可能である（請求項６）。
これらカルシウム含有物質、シリカ含有物質の添加は、
水熱固化工程でトバモライトなどのカルシウムシリケー
ト（ケイ酸カルシウム）を生成させることに目的があ
る。
【００１３】また、上記本発明に係る汚染土壌の処理方
法が対象とする汚染土壌中の重金属は、特に限定するも
のではないが、後記実施例で述べるように鉛、クロム、
カドミウムについては効果が確認されている。
法が対象とする汚染土壌中の重金属は、特に限定するも
のではないが、後記実施例で述べるように鉛、クロム、
カドミウムについては効果が確認されている。
【００１４】また更に、本発明（請求項８）に係る汚染
土壌の処理物は、重金属を含有する汚染土壌の処理物で
あって、この処理物の表面に結晶性のカルシウムシリケ
ート層が形成されているものである。このように汚染土
壌の処理物の表面に結晶性のカルシウムシリケート層が
形成されているので、重金属の溶出が防止できる。な
お、結晶性のカルシウムシリケートとは、シリカ（Ｓｉ
Ｏ2）とライム（ＣａＯ）、水（Ｈ2Ｏ）からなる結晶で
あり、トバモライトやゾノトライト、ジャイロライトな
どの種類がある。これらの結晶はＸＲＤ（Ｘ線回折法）
により同定が可能である。また、層の厚みは特に限定す
るものではないが、重金属の溶出防止効果を十分に発揮
させるには、少なくとも１μｍから２０μｍ程度の厚み
を形成することが望ましい。
土壌の処理物は、重金属を含有する汚染土壌の処理物で
あって、この処理物の表面に結晶性のカルシウムシリケ
ート層が形成されているものである。このように汚染土
壌の処理物の表面に結晶性のカルシウムシリケート層が
形成されているので、重金属の溶出が防止できる。な
お、結晶性のカルシウムシリケートとは、シリカ（Ｓｉ
Ｏ2）とライム（ＣａＯ）、水（Ｈ2Ｏ）からなる結晶で
あり、トバモライトやゾノトライト、ジャイロライトな
どの種類がある。これらの結晶はＸＲＤ（Ｘ線回折法）
により同定が可能である。また、層の厚みは特に限定す
るものではないが、重金属の溶出防止効果を十分に発揮
させるには、少なくとも１μｍから２０μｍ程度の厚み
を形成することが望ましい。
【００１５】また更に、本発明に係る汚染土壌の処理物
においては、結晶性のカルシウムシリケートがトバモラ
イト結晶であることが好ましい（請求項９）。その理由
は、重金属の溶出防止効果に加えて、トバモライトは水
熱処理温度が１３０〜３００℃の比較的低温で生成する
ため、経済性の観点からも望ましいためである。
においては、結晶性のカルシウムシリケートがトバモラ
イト結晶であることが好ましい（請求項９）。その理由
は、重金属の溶出防止効果に加えて、トバモライトは水
熱処理温度が１３０〜３００℃の比較的低温で生成する
ため、経済性の観点からも望ましいためである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
実施例、比較例と併せて説明する。
実施例、比較例と併せて説明する。
【００１７】以下に述べる方法で重金属に汚染された模
擬汚染土壌を作り汚染土壌の試料とした。まず、６号珪
砂４、４号珪砂３に対し粘土鉱物であるカオリナイトを
３の重量比で混合し模擬土壌を作成した。次に、鉛、カ
ドミウム、クロムをそれぞれ酸化鉛、硫化カドミウム、
重クロム酸カリウムを用いて、それぞれの金属濃度が２
０００質量ｐｐｍになるように前記模擬土壌に添加し、
重金属の分散状態が均一になるように攪拌機で十分混合
し、重金属に汚染された模擬汚染土壌を調製した。
擬汚染土壌を作り汚染土壌の試料とした。まず、６号珪
砂４、４号珪砂３に対し粘土鉱物であるカオリナイトを
３の重量比で混合し模擬土壌を作成した。次に、鉛、カ
ドミウム、クロムをそれぞれ酸化鉛、硫化カドミウム、
重クロム酸カリウムを用いて、それぞれの金属濃度が２
０００質量ｐｐｍになるように前記模擬土壌に添加し、
重金属の分散状態が均一になるように攪拌機で十分混合
し、重金属に汚染された模擬汚染土壌を調製した。
【００１８】上記重金属に汚染された模擬汚染土壌に水
とカルシウム化合物としてセメント又は生石灰を添加し
たのち、攪拌機を用いて混合を行い混合土壌を製作し
た。このときの混合度は、未混合部分の円形相当時の直
径を変えるために攪拌時間を調整した。
とカルシウム化合物としてセメント又は生石灰を添加し
たのち、攪拌機を用いて混合を行い混合土壌を製作し
た。このときの混合度は、未混合部分の円形相当時の直
径を変えるために攪拌時間を調整した。
【００１９】上記混合土壌を用いて重金属の溶出試験を
行った。この重金属の溶出試験は、環境庁告示第４６号
「土壌の汚染に係わる環境基準について」付表に準拠し
て行った。
行った。この重金属の溶出試験は、環境庁告示第４６号
「土壌の汚染に係わる環境基準について」付表に準拠し
て行った。
【００２０】表１に上述した処理条件と重金属の溶出量
を調べた結果を示す。
を調べた結果を示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】比較例１は、上記模擬汚染土壌そのもので
あって、カルシウム化合物を添加せず、かつ水熱処理も
行わない条件下のものである。その模擬汚染土壌を用い
て重金属の溶出量を測定した。その測定結果を表１に併
せて示す。
あって、カルシウム化合物を添加せず、かつ水熱処理も
行わない条件下のものである。その模擬汚染土壌を用い
て重金属の溶出量を測定した。その測定結果を表１に併
せて示す。
【００２３】比較例２〜５は、上記模擬汚染土壌に対
し、固化剤としてセメントと水を加えて未混合部分の円
形相当時の直径が０．５ｍｍ以下になるように十分に均
一混合し、その後大気中に放置してセメントによる固化
を行い、更に７日または２８日間養生した。その養生後
の試料を用いて重金属の溶出量を測定した。その測定結
果を表１に併せて示す。
し、固化剤としてセメントと水を加えて未混合部分の円
形相当時の直径が０．５ｍｍ以下になるように十分に均
一混合し、その後大気中に放置してセメントによる固化
を行い、更に７日または２８日間養生した。その養生後
の試料を用いて重金属の溶出量を測定した。その測定結
果を表１に併せて示す。
【００２４】比較例６は、上記模擬汚染土壌にカルシウ
ム化合物としてセメントを添加し、適当な水分を加えた
後、攪拌機により未混合部分の円形相当時の直径が２．
５ｍｍになるように不十分な混合を行った後、５０ＭＰ
ａの圧力で加圧成形し、その成形体を１８０℃、約１．
０ＭＰａ（１８０℃での飽和水蒸気圧）の処理条件で４
時間の水熱処理を施した。その水熱処理後の試料を用い
て重金属の溶出量を測定した。その測定結果を表１に併
せて示す。
ム化合物としてセメントを添加し、適当な水分を加えた
後、攪拌機により未混合部分の円形相当時の直径が２．
５ｍｍになるように不十分な混合を行った後、５０ＭＰ
ａの圧力で加圧成形し、その成形体を１８０℃、約１．
０ＭＰａ（１８０℃での飽和水蒸気圧）の処理条件で４
時間の水熱処理を施した。その水熱処理後の試料を用い
て重金属の溶出量を測定した。その測定結果を表１に併
せて示す。
【００２５】実施例１〜４は、上記模擬汚染土壌にカル
シウム化合物としてセメント（実施例１，２）もしくは
生石灰（実施例３，４）を添加し、適当な水分を加えた
後、攪拌機により未混合部分の円形相当時の直径が０．
５ｍｍ以下になるように十分に均一混合した後、上記比
較例６同様に、５０ＭＰａの圧力で加圧成形し、その成
形体を１８０℃、約１．０ＭＰａの処理条件で４時間の
水熱処理を施した。その水熱処理後の試料を用いて重金
属の溶出量を測定した。その測定結果を表１に併せて示
す。
シウム化合物としてセメント（実施例１，２）もしくは
生石灰（実施例３，４）を添加し、適当な水分を加えた
後、攪拌機により未混合部分の円形相当時の直径が０．
５ｍｍ以下になるように十分に均一混合した後、上記比
較例６同様に、５０ＭＰａの圧力で加圧成形し、その成
形体を１８０℃、約１．０ＭＰａの処理条件で４時間の
水熱処理を施した。その水熱処理後の試料を用いて重金
属の溶出量を測定した。その測定結果を表１に併せて示
す。
【００２６】上記表１の測定結果から明らかなように、
比較例２〜５に示す、重金属を含有する土壌にセメント
を添加し重金属をセメントで固定化しようとした場合、
養生時間に係わらず固定化効果は十分でなく、３種の重
金属のいずれについても溶出基準（鉛：０．０１ｍｇ／
Ｌ以下、カドミウム：０．０１ｍｇ／Ｌ以下、六価クロ
ム：０．０５ｍｇ／Ｌ以下）を満足することはできな
い。なお、鉛の溶出量が比較例１よりも多くなったのは
セメントのアルカリ条件により溶出したもので、養生日
数の長い比較例３と５でも養生日数の短い比較例２と４
よりも同様に多くなっている。
比較例２〜５に示す、重金属を含有する土壌にセメント
を添加し重金属をセメントで固定化しようとした場合、
養生時間に係わらず固定化効果は十分でなく、３種の重
金属のいずれについても溶出基準（鉛：０．０１ｍｇ／
Ｌ以下、カドミウム：０．０１ｍｇ／Ｌ以下、六価クロ
ム：０．０５ｍｇ／Ｌ以下）を満足することはできな
い。なお、鉛の溶出量が比較例１よりも多くなったのは
セメントのアルカリ条件により溶出したもので、養生日
数の長い比較例３と５でも養生日数の短い比較例２と４
よりも同様に多くなっている。
【００２７】また、比較例６では、比較例１〜５に比較
して重金属の溶出が格段に少なくなるが、実施例１〜４
のものよりは大きく劣る。その理由は、重金属を含有す
る土壌にカルシウム分を添加し、水熱処理を施しても、
混合が不十分で混合土壌の未混合度が高ければ、重金属
の溶出抑制効果が不十分となるためである。
して重金属の溶出が格段に少なくなるが、実施例１〜４
のものよりは大きく劣る。その理由は、重金属を含有す
る土壌にカルシウム分を添加し、水熱処理を施しても、
混合が不十分で混合土壌の未混合度が高ければ、重金属
の溶出抑制効果が不十分となるためである。
【００２８】一方、実施例１〜４では、模擬汚染土壌に
セメントあるいは生石灰のようなカルシウム化合物を添
加した後、攪拌機により未混合部分の円形相当時の直径
が２ｍｍ以下になるように十分に均一混合し、更にその
後に、水熱処理を施しているので、試料内にトバモライ
トなどの結晶性のカルシウムシリケートが均一に生成さ
れ、汚染土壌の表面を結晶性のカルシウムシリケートが
被覆し、結晶中に重金属が閉じ込められて容易に溶出で
きない構造が得られ、結果として、比較例２〜６に比べ
て、鉛、カドミウム、六価クロムともに溶出量の顕著な
減少が認められたものと考えられる。なお、水熱処理後
の土壌を調べた結果、図１に模式的に示すような断面形
状をしていることが判明した。すなわち、土壌粒子の外
側に重金属を含むトバモライト層、その外側に重金属を
含まないトバモライト層が存在し、重金属の溶出を抑制
していた。また、Ｃｒ濃度を測定した結果、図２に示す
ように結晶表面は０で内部に入るに伴い高くなってい
た。
セメントあるいは生石灰のようなカルシウム化合物を添
加した後、攪拌機により未混合部分の円形相当時の直径
が２ｍｍ以下になるように十分に均一混合し、更にその
後に、水熱処理を施しているので、試料内にトバモライ
トなどの結晶性のカルシウムシリケートが均一に生成さ
れ、汚染土壌の表面を結晶性のカルシウムシリケートが
被覆し、結晶中に重金属が閉じ込められて容易に溶出で
きない構造が得られ、結果として、比較例２〜６に比べ
て、鉛、カドミウム、六価クロムともに溶出量の顕著な
減少が認められたものと考えられる。なお、水熱処理後
の土壌を調べた結果、図１に模式的に示すような断面形
状をしていることが判明した。すなわち、土壌粒子の外
側に重金属を含むトバモライト層、その外側に重金属を
含まないトバモライト層が存在し、重金属の溶出を抑制
していた。また、Ｃｒ濃度を測定した結果、図２に示す
ように結晶表面は０で内部に入るに伴い高くなってい
た。
【００２９】次に、本発明の更なる実施例について説明
する。以下の実施例においても上記の例で述べたと同じ
方法で作った重金属に汚染された模擬汚染土壌を汚染土
壌の試料として用いた。なお、以下の実施例において上
記溶出基準を上回る値を示す例があるが、これは重金属
の溶出測定でその有無を測定し易くするために、通常、
汚染土壌に含まれる重金属量よりも多い２０００質量ｐ
ｐｍの量の重金属を前記模擬汚染土壌の調製の際に添加
したためである。
する。以下の実施例においても上記の例で述べたと同じ
方法で作った重金属に汚染された模擬汚染土壌を汚染土
壌の試料として用いた。なお、以下の実施例において上
記溶出基準を上回る値を示す例があるが、これは重金属
の溶出測定でその有無を測定し易くするために、通常、
汚染土壌に含まれる重金属量よりも多い２０００質量ｐ
ｐｍの量の重金属を前記模擬汚染土壌の調製の際に添加
したためである。
【００３０】表２に示す実施例（５〜８）は、上記模擬
汚染土壌にカルシウム化合物としてセメントを土壌カル
シウム混合物中のＣａＯ量が１２質量％となるように添
加し、適当な水分を加えた後、攪拌機により未混合部分
の円形相当時の直径が０．５ｍｍ以下になるように十分
に均一混合した後、その混合物を、実施例５では造粒を
行い、実施例６では圧力５ＭＰａ、実施例７では圧力１
０ＭＰａ、実施例８では圧力５０Ｍｐａでそれぞれ加圧
成形し、これら造粒品及び成形体を１８０℃、約１．０
ＭＰａの処理条件で４時間の水熱処理を施した。その水
熱処理後の試料を用いて重金属の溶出量を測定した。そ
の測定結果を表２に併せて示す。
汚染土壌にカルシウム化合物としてセメントを土壌カル
シウム混合物中のＣａＯ量が１２質量％となるように添
加し、適当な水分を加えた後、攪拌機により未混合部分
の円形相当時の直径が０．５ｍｍ以下になるように十分
に均一混合した後、その混合物を、実施例５では造粒を
行い、実施例６では圧力５ＭＰａ、実施例７では圧力１
０ＭＰａ、実施例８では圧力５０Ｍｐａでそれぞれ加圧
成形し、これら造粒品及び成形体を１８０℃、約１．０
ＭＰａの処理条件で４時間の水熱処理を施した。その水
熱処理後の試料を用いて重金属の溶出量を測定した。そ
の測定結果を表２に併せて示す。
【００３１】
【表２】
【００３２】上記表２の測定結果から明らかなように、
実施例６では鉛溶出量が溶出基準を僅かに上回った例と
なったが、実施例５〜８は、模擬汚染土壌にセメント
（カルシウム化合物）を添加した後、攪拌機により十分
に均一混合して得た混合物であれば、その混合物を造粒
しても加圧力を変えて成形しても、その後に水熱処理を
施せば、試料内にトバモライトなどの結晶性のカルシウ
ムシリケートが均一に生成され、汚染土壌の表面を結晶
性のカルシウムシリケートが被覆し、結晶中に重金属が
閉じ込められて容易に溶出できない構造が得られ、重金
属の溶出が抑制される。
実施例６では鉛溶出量が溶出基準を僅かに上回った例と
なったが、実施例５〜８は、模擬汚染土壌にセメント
（カルシウム化合物）を添加した後、攪拌機により十分
に均一混合して得た混合物であれば、その混合物を造粒
しても加圧力を変えて成形しても、その後に水熱処理を
施せば、試料内にトバモライトなどの結晶性のカルシウ
ムシリケートが均一に生成され、汚染土壌の表面を結晶
性のカルシウムシリケートが被覆し、結晶中に重金属が
閉じ込められて容易に溶出できない構造が得られ、重金
属の溶出が抑制される。
【００３３】表３に示す実施例（９〜１２）は、重金属
と共に有機物（本例ではフミン酸）や塩類（本例では塩
化ナトリウム）が含まれている場合の影響を調べたもの
で、重金属と共にフミン酸（実施例９〜１１）、塩化ナ
トリウム（実施例１２）を含有させて上記模擬汚染土壌
同様に調製した。その模擬汚染土壌にカルシウム化合物
としてセメントを土壌カルシウム混合物中のＣａＯ量が
１２質量％となるように添加し、適当な水分を加えた
後、攪拌機により未混合部分の円形相当時の直径が０．
５ｍｍ以下になるように十分に均一混合した後、その混
合物を圧力５０Ｍｐａで加圧成形し、その成形体を１８
０℃、約１．０ＭＰａの処理条件で４時間の水熱処理を
施した。その水熱処理後の試料を用いて重金属の溶出量
を測定した。その測定結果を表３に併せて示す。
と共に有機物（本例ではフミン酸）や塩類（本例では塩
化ナトリウム）が含まれている場合の影響を調べたもの
で、重金属と共にフミン酸（実施例９〜１１）、塩化ナ
トリウム（実施例１２）を含有させて上記模擬汚染土壌
同様に調製した。その模擬汚染土壌にカルシウム化合物
としてセメントを土壌カルシウム混合物中のＣａＯ量が
１２質量％となるように添加し、適当な水分を加えた
後、攪拌機により未混合部分の円形相当時の直径が０．
５ｍｍ以下になるように十分に均一混合した後、その混
合物を圧力５０Ｍｐａで加圧成形し、その成形体を１８
０℃、約１．０ＭＰａの処理条件で４時間の水熱処理を
施した。その水熱処理後の試料を用いて重金属の溶出量
を測定した。その測定結果を表３に併せて示す。
【００３４】
【表３】
【００３５】上記表３の測定結果から明らかなように、
汚染土壌に有機物や塩類などの狭雑物が含まれていて
も、模擬汚染土壌にセメント（カルシウム化合物）を添
加した後、攪拌機により十分に均一混合して得た混合物
を、更にその後に水熱処理を施せば、試料内にトバモラ
イトなどの結晶性のカルシウムシリケートが均一に生成
され、汚染土壌の表面を結晶性のカルシウムシリケート
が被覆し、結晶中に重金属が閉じ込められて容易に溶出
できない構造が得られ、重金属の溶出が抑制される。
汚染土壌に有機物や塩類などの狭雑物が含まれていて
も、模擬汚染土壌にセメント（カルシウム化合物）を添
加した後、攪拌機により十分に均一混合して得た混合物
を、更にその後に水熱処理を施せば、試料内にトバモラ
イトなどの結晶性のカルシウムシリケートが均一に生成
され、汚染土壌の表面を結晶性のカルシウムシリケート
が被覆し、結晶中に重金属が閉じ込められて容易に溶出
できない構造が得られ、重金属の溶出が抑制される。
【００３６】表４に示す実施例（１３〜１６）は、上記
模擬汚染土壌にカルシウム化合物としてセメントを土壌
カルシウム混合物中のＣａＯ量が１２質量％となるよう
に添加し、適当な水分を加えた後、攪拌機により未混合
部分の円形相当時の直径が０．５ｍｍ以下になるように
十分に均一混合した後、その混合物を圧力５０Ｍｐａで
加圧成形し、その成形体を約１．０ＭＰａの処理条件で
４時間の水熱処理を施す際、水熱処理温度を１５８〜１
８０℃の間で変えて行った。その水熱処理後の試料を用
いて重金属の溶出量を測定した。その測定結果を表４に
併せて示す。
模擬汚染土壌にカルシウム化合物としてセメントを土壌
カルシウム混合物中のＣａＯ量が１２質量％となるよう
に添加し、適当な水分を加えた後、攪拌機により未混合
部分の円形相当時の直径が０．５ｍｍ以下になるように
十分に均一混合した後、その混合物を圧力５０Ｍｐａで
加圧成形し、その成形体を約１．０ＭＰａの処理条件で
４時間の水熱処理を施す際、水熱処理温度を１５８〜１
８０℃の間で変えて行った。その水熱処理後の試料を用
いて重金属の溶出量を測定した。その測定結果を表４に
併せて示す。
【００３７】
【表４】
【００３８】上記表４の測定結果から明らかなように、
模擬汚染土壌にセメント（カルシウム化合物）を添加し
た後、攪拌機により十分に均一混合して得た混合物を、
更にその後に水熱処理を、水熱処理温度を変えて施して
も、試料内にトバモライトなどの結晶性のカルシウムシ
リケートが均一に生成され、汚染土壌の表面を結晶性の
カルシウムシリケートが被覆し、結晶中に重金属が閉じ
込められて容易に溶出できない構造が得られ、重金属の
溶出が抑制される。
模擬汚染土壌にセメント（カルシウム化合物）を添加し
た後、攪拌機により十分に均一混合して得た混合物を、
更にその後に水熱処理を、水熱処理温度を変えて施して
も、試料内にトバモライトなどの結晶性のカルシウムシ
リケートが均一に生成され、汚染土壌の表面を結晶性の
カルシウムシリケートが被覆し、結晶中に重金属が閉じ
込められて容易に溶出できない構造が得られ、重金属の
溶出が抑制される。
【００３９】表５に示す実施例（１７〜２２）は、模擬
土壌の原料として４号珪砂と粒度の細かい珪砂（以下Ｓ
珪砂という。粒径０．０５ｍｍ以下を９２％含有）を用
い、土壌の粒度が変化した場合の影響を調べたもので、
前記４号珪砂とＳ珪砂の混合割合を種々変えて調製した
模擬汚染土壌にカルシウム化合物としてセメントを土壌
カルシウム混合物中のＣａＯ量が１２質量％となるよう
に添加し、適当な水分を加えた後、攪拌機により未混合
部分の円形相当時の直径が０．５ｍｍ以下になるように
十分に均一混合した後、その混合物を圧力５０Ｍｐａで
加圧成形し、その成形体を１８０℃、約１．０ＭＰａの
処理条件で４時間の水熱処理を施した。その水熱処理後
の試料を用いて重金属の溶出量を測定した。その測定結
果を表５に併せて示す。
土壌の原料として４号珪砂と粒度の細かい珪砂（以下Ｓ
珪砂という。粒径０．０５ｍｍ以下を９２％含有）を用
い、土壌の粒度が変化した場合の影響を調べたもので、
前記４号珪砂とＳ珪砂の混合割合を種々変えて調製した
模擬汚染土壌にカルシウム化合物としてセメントを土壌
カルシウム混合物中のＣａＯ量が１２質量％となるよう
に添加し、適当な水分を加えた後、攪拌機により未混合
部分の円形相当時の直径が０．５ｍｍ以下になるように
十分に均一混合した後、その混合物を圧力５０Ｍｐａで
加圧成形し、その成形体を１８０℃、約１．０ＭＰａの
処理条件で４時間の水熱処理を施した。その水熱処理後
の試料を用いて重金属の溶出量を測定した。その測定結
果を表５に併せて示す。
【００４０】
【表５】
【００４１】上記表５の測定結果から明らかなように、
汚染土壌の土壌粒度が変わっても、模擬汚染土壌にセメ
ント（カルシウム化合物）を添加した後、攪拌機により
十分に均一混合して得た混合物を、更にその後に水熱処
理を施せば、試料内にトバモライトなどの結晶性のカル
シウムシリケートが均一に生成され、汚染土壌の表面を
結晶性のカルシウムシリケートが被覆し、結晶中に重金
属が閉じ込められて容易に溶出できない構造が得られ、
重金属の溶出が抑制される。
汚染土壌の土壌粒度が変わっても、模擬汚染土壌にセメ
ント（カルシウム化合物）を添加した後、攪拌機により
十分に均一混合して得た混合物を、更にその後に水熱処
理を施せば、試料内にトバモライトなどの結晶性のカル
シウムシリケートが均一に生成され、汚染土壌の表面を
結晶性のカルシウムシリケートが被覆し、結晶中に重金
属が閉じ込められて容易に溶出できない構造が得られ、
重金属の溶出が抑制される。
【００４２】表６に示す実施例（２３〜２６）は、模擬
土壌の原料として砕石場で発生する砕石濁水ケーキを使
用した。この模擬土壌に重金属として、酸化鉛、硫化カ
ドミウム、重クロム酸カリウムに加えて硫化水銀を、そ
れぞれの金属濃度が２０００質量ｐｐｍになるように添
加して上記模擬汚染土壌同様に調製した。また、実施例
２５、２６では、更に重金属と共に有機物（本例ではフ
ミン酸）や塩類（本例では塩化ナトリウム）を含ませて
上記模擬汚染土壌同様に調製した。このように調製した
模擬汚染土壌にカルシウム化合物としてセメントを土壌
カルシウム混合物中のＣａＯ量が１２質量％となるよう
に添加し、適当な水分を加えた後、攪拌機により未混合
部分の円形相当時の直径が０．５ｍｍ以下になるように
十分に均一混合した後、その混合物を圧力５０Ｍｐａで
加圧成形し、その成形体を１８０℃、約１．０ＭＰａの
処理条件で４時間の水熱処理を施した。その水熱処理後
の試料を用いて重金属の溶出量を測定した。その測定結
果を表６に併せて示す。
土壌の原料として砕石場で発生する砕石濁水ケーキを使
用した。この模擬土壌に重金属として、酸化鉛、硫化カ
ドミウム、重クロム酸カリウムに加えて硫化水銀を、そ
れぞれの金属濃度が２０００質量ｐｐｍになるように添
加して上記模擬汚染土壌同様に調製した。また、実施例
２５、２６では、更に重金属と共に有機物（本例ではフ
ミン酸）や塩類（本例では塩化ナトリウム）を含ませて
上記模擬汚染土壌同様に調製した。このように調製した
模擬汚染土壌にカルシウム化合物としてセメントを土壌
カルシウム混合物中のＣａＯ量が１２質量％となるよう
に添加し、適当な水分を加えた後、攪拌機により未混合
部分の円形相当時の直径が０．５ｍｍ以下になるように
十分に均一混合した後、その混合物を圧力５０Ｍｐａで
加圧成形し、その成形体を１８０℃、約１．０ＭＰａの
処理条件で４時間の水熱処理を施した。その水熱処理後
の試料を用いて重金属の溶出量を測定した。その測定結
果を表６に併せて示す。
【００４３】
【表６】
【００４４】上記表６の測定結果から明らかなように、
汚染土壌が破砕濁水ケーキであっても、また更にその土
壌土壌に有機物や塩類などの狭雑物が含まれていても、
その模擬汚染土壌にセメント（カルシウム化合物）を添
加した後、攪拌機により十分に均一混合して得た混合物
を、更にその後に水熱処理を施せば、試料内にトバモラ
イトなどの結晶性のカルシウムシリケートが均一に生成
され、汚染土壌の表面を結晶性のカルシウムシリケート
が被覆し、結晶中に重金属が閉じ込められて容易に溶出
できない構造が得られ、重金属の溶出が抑制される。
汚染土壌が破砕濁水ケーキであっても、また更にその土
壌土壌に有機物や塩類などの狭雑物が含まれていても、
その模擬汚染土壌にセメント（カルシウム化合物）を添
加した後、攪拌機により十分に均一混合して得た混合物
を、更にその後に水熱処理を施せば、試料内にトバモラ
イトなどの結晶性のカルシウムシリケートが均一に生成
され、汚染土壌の表面を結晶性のカルシウムシリケート
が被覆し、結晶中に重金属が閉じ込められて容易に溶出
できない構造が得られ、重金属の溶出が抑制される。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る汚染
土壌の処理方法によれば、重金属を含有する汚染土壌に
カルシウム化合物を添加すると共に均一混合し、更にそ
の混合土壌に対して水熱処理を施すことにより、トバモ
ライトなどの結晶性のカルシウムシリケートを均一に生
成させることができ、これにより汚染土壌からの重金属
の溶出を防止することができる。
土壌の処理方法によれば、重金属を含有する汚染土壌に
カルシウム化合物を添加すると共に均一混合し、更にそ
の混合土壌に対して水熱処理を施すことにより、トバモ
ライトなどの結晶性のカルシウムシリケートを均一に生
成させることができ、これにより汚染土壌からの重金属
の溶出を防止することができる。
【図１】本発明に係る水熱処理後の土壌の断面模式図で
ある。
ある。
【図２】本発明に係る水熱処理後の土壌における結晶中
のＣｒの深さ方向分布を示すグラフ図である。
のＣｒの深さ方向分布を示すグラフ図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０９Ｃ 1/08 Ｃ０４Ｂ 111:20 Ｃ０４Ｂ 28/18 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ 40/02 ３０４Ｋ // Ｃ０４Ｂ 111:20 Ｆターム(参考） 2E191 BA02 BB01 BC02 BD01 4D004 AA41 AB03 CA15 CA22 CA34 CA45 CB04 CB31 CC11 CC12 CC13 DA03 DA06 DA10 DA20 4G012 RA03 RA06
Claims (9)
- 【請求項１】 重金属を含有する汚染土壌にカルシウム
化合物を添加すると共に均一混合してカルシウム化合物
の混合土壌を得る混合工程と、前記混合土壌を水熱処理
する水熱処理工程とを含むことを特徴とする汚染土壌の
処理方法。 - 【請求項２】 水熱処理工程における水熱処理条件が温
度１３０〜３００℃である請求項１に記載の汚染土壌の
処理方法。 - 【請求項３】 混合工程におけるカルシウム化合物の添
加量を、混合土壌中の酸化カルシウム量換算で３〜３０
質量％とし、更に混合土壌の充填供試体断面において各
未混合部分の円形相当時の直径が２ｍｍ以下であること
を満足するように均一混合を行う請求項１又は２に記載
の汚染土壌の処理方法。 - 【請求項４】 カルシウム化合物が生石灰、消石灰、セ
メント、石膏、石炭灰、焼却灰から選ばれる１つ以上の
物質である請求項３に記載の汚染土壌の処理方法。 - 【請求項５】 重金属を含有する汚染土壌にシリカ含有
物質を添加した上で水熱処理を行う請求項１乃至４のい
ずれかに記載の汚染土壌の処理方法。 - 【請求項６】 シリカ含有物質が石英、セメント、石
粉、石炭灰、焼却灰、硝子粉、水ガラスから選ばれる１
つ以上の物質である請求項５に記載の汚染土壌の処理方
法。 - 【請求項７】 重金属が鉛、クロム、カドミウムのうち
１つ以上である請求項１乃至６のいずれかに記載の汚染
土壌の処理方法。 - 【請求項８】 重金属を含有する汚染土壌の処理物であ
って、この処理物の表面に結晶性のカルシウムシリケー
ト層が形成されていることを特徴とする汚染土壌の処理
物。 - 【請求項９】 結晶性のカルシウムシリケートがトバモ
ライト結晶である請求項８に記載の汚染土壌の処理物。
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2001-48618 | 2001-02-23 | ||
| JP2001048618 | 2001-02-23 | ||
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002320952A true JP2002320952A (ja) | 2002-11-05 |
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| JP2008000689A (ja) * | 2006-06-22 | 2008-01-10 | Kobe Steel Ltd | 廃棄物の処理方法および処理装置 |
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| CN114214072A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-22 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 重金属污染土固化剂及其制备方法与应用 |
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-
2002
- 2002-02-22 JP JP2002046535A patent/JP3857932B2/ja not_active Expired - Fee Related
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