JP2004314007A - 重金属汚染土壌の浄化方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】重金属汚染土壌1を泥水化してキレート剤と接触せしめ泥水4中の重金属をキレート剤に結合せしめる工程と、上記キレート剤と接触せしめた泥水4に珪藻土、焼成バーミキュライト、焼成ゼオライト、焼成ベントナイトの1又は2以上から成る多空隙構造の鉱物質粒子14を加える工程と、上記多空隙構造の鉱物質粒子14を加えた泥水4を脱水し、土壌1aと重金属結合キレート剤水溶液13aとに分離する工程と、分離された重金属含有量が基準値内の土壌1bを現地へ復土する工程と、重金属含有量が基準値外の土壌1cを上記キレート剤結合工程に環流する工程を含む重金属汚染土壌の浄化方法。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は工場や射撃場の重金属、例えば鉛、カドミウム、水銀等で汚染された土壌の浄化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
上記重金属で汚染された現地土壌の浄化方法として、特許文献1乃至4等が提供されており、これらは重金属汚染土壌から重金属を除去する処理材としてキレート剤を用い、該キレート剤を泥水化した重金属汚染土壌と接触せしめて泥水中の重金属をキレート剤に結合せしめ、次に固液分離装置により重金属と結合したキレート剤水溶液を取り除く方法を教示している。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−282836号公報
【0004】
【特許文献2】
特開平6−218355号
【0005】
【特許文献3】
特開平4−263874号公報
【0006】
【特許文献4】
特開平11−156338号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記特許文献と同様、泥水中の重金属をキレート剤に結合せしめる方法を採りつつ、重金属結合キレート剤の水溶液を泥水中から効率よく脱水除去(固液分離)することができる重金属汚染土壌の浄化方法を提供する。
【0008】
又本発明は固液分離により得られた土壌、殊に基準値を超える重金属含有土壌の洗浄液を循環使用すると共に、重金属結合キレート剤水溶液から重金属を除去した後のキレート剤水溶液を循環使用し、外部への有害処理液の排出を抑制し、環境保全に資するようにした重金属汚染土壌の浄化方法を提供する。
【0009】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、
A:重金属汚染土壌を泥水化してキレート剤と接触せしめ泥水中の重金属をキレート剤に結合せしめる工程、
B:上記キレート剤と接触せしめた泥水に珪藻土、焼成バーミキュライト、焼成ゼオライト、焼成ベントナイトの1又は2以上から成る多空隙構造の鉱物質粒子を加える工程、
C:上記多空隙構造の鉱物質粒子を加えた泥水を脱水し、土壌と重金属結合キレート剤水溶液とに分離する工程、を含む重金属汚染土壌の浄化方法である。
【0010】
珪藻土、焼成バーミキュライト、焼成ゼオライト、焼成ベントナイトは何れも多空隙構造の鉱物質粒子であり、これら粒子は固液分離における脱水性能を向上し、重金属結合キレート剤の水溶液の分離を著しく促進する。
【0011】
加えて現地復土後の土壌に通水性と保水性を付与し、土壌に酸素を取り込み、植物等の生育環境を改善する。
【0012】
又第2の発明は、
A:重金属汚染土壌を泥水化してキレート剤と接触せしめ泥水中の重金属をキレート剤に結合せしめる工程、
B:上記キレート剤と接触せしめた泥水を脱水し、土壌と重金属結合キレート剤水溶液とに分離する工程、
C:上記土壌を重金属含有量が基準値内の土壌と同基準値外の土壌とに分別する工程、
D:上記基準値外の土壌をA工程に環流しキレート剤と再接触せしめる工程、を含む重金属汚染土壌の浄化方法である。
【0013】
上記基準値内土壌と基準値外土壌とに区分し、基準値外土壌をフィードバックして再びキレート剤に接触せしめる方法により、重金属汚染土壌の浄化目的が適正に達成できる。
【0014】
又第3の発明は、
A:重金属汚染土壌を泥水化してキレート剤と接触せしめ泥水中の重金属をキレート剤に結合せしめる工程、
B:上記キレート剤と接触せしめた泥水を脱水し、土壌と重金属結合キレート剤水溶液とに分離する工程、
C:上記土壌を重金属含有量が基準値内の土壌と同基準値外の土壌とに分別する工程、
D:上記基準値外土壌を洗浄して重金属と結合した又は結合してない残存キレート剤を取り除き、該残存キレート剤を含有せる洗浄水をA工程に環流する工程
E:上記脱水により得られた重金属結合キレート剤水溶液を重金属とキレート剤水溶液とに分離する工程、
F:上記重金属を分離したキレート剤水溶液を上記A工程に環流する工程、を含む重金属汚染土壌の浄化方法である。
【0015】
上記洗浄工程から排出されるキレート剤を含有する洗浄水と、上記脱水工程から排出される重金属結合キレート剤から重金属を取り除いたキレート剤水溶液とを、系内において循環し再使用する方法により、有害処理液の外部への排出を抑制して環境保全に資すると共に、キレート剤の効率的使用を可能にする。
【0016】
上記脱水手段としては、フィルタープレス又は遠心分離装置が適切である。このフィルタープレス又は遠心分離装置は、上記多空隙構造の鉱物質粒子と協働して、固液分離の効率を向上する。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図1乃至図4に基づき説明する。
【0018】
図1,図2に示すように、重金属で汚染された工場又は射撃場(以下現地と言う)の重金属汚染土壌1をショベルカー等の重機を用い採取し、該採取した重金属汚染土壌1を第1泥水槽2に投入すると共に水3を加え、撹拌して泥水化する。即ち土壌スラリーを形成する。例えば、土壌:水=1:3の割合で混練し土壌スラリーを得る。
【0019】
上記ショベルカー等の重機で採取した重金属汚染土壌1を第1泥水槽2に投入する前に、粗大異物や草等を取り除く工程を設け、該工程を経た後、第1泥水槽2に重金属汚染土壌1を投入する。
【0020】
次に第1泥水槽2内の泥水4を第1泥水槽2内に設置した水中ポンプ5により分級機6に供給し、該分級機6により汚染土壌1中の鉛玉や鉄片や小石等の重量異物7を取り除き、ピット9内に回収する。
【0021】
図3は分級機6の具体例を示しており、この分級機6はメッシュ度の異なる複数の振動ふるい8を有し、該振動ふるい8に泥水4を流し、各ふるい8にて上記重量異物7を取り除き、ふるい8を通過した泥水4を貯槽10内に貯留する。
【0022】
上記貯槽10内の泥水4を水中ポンプ11により第2泥水槽12内に導入する。
【0023】
該第2泥水槽12内の泥水4内にキレート剤水溶液13を加え、更に珪藻土、焼成バーミキュライト、焼成ゼオライト、焼成ベントナイトの1又は2以上から成る多空隙構造の鉱物質粒子14を投入する。
【0024】
又は図1に破線で示すように、第2泥水槽12から取り出した泥水4に上記鉱物質粒子14を加えることができる。即ち第2泥水槽12から第3泥水槽19内に泥水4を取り出し、該第3泥水槽19内の泥水4に上記鉱物質粒子14を配合し撹拌する。
【0025】
上記キレート剤としては、EDTA系(エチレンジアミン四酢酸)中のEDTA2Na−2H2Oを使用し、該キレート剤の粉末を水に溶かし、上記第2泥水槽12内の泥水4内に加える。
【0026】
第2泥水槽12内の泥水4に対するキレート剤の配合比は重金属汚染度に応じ、0.1〜9%(重量比)の範囲で選択する。
【0027】
又上記第2泥水槽12内の泥水4に対する鉱物質粒子14の配合比は3〜10%(重量比)の範囲で選択する。
【0028】
上記第2泥水層12内のキレート剤水溶液13と鉱物質粒子14を混合した泥水4を撹拌しつつ、キレート剤と重金属の結合を促す。
【0029】
次に上記第2泥水槽12内の泥水4を脱水装置15、即ち固液分離装置に導入し、該泥水4を脱水して土壌1aと重金属結合キレート剤水溶液13aとに分離する。
【0030】
上記脱水手段としては、例えばフィルタープレス18又は遠心分離装置を用いる。図4A,B,Cに示すように、上記フィルタープレス18は複数の並設した濾室20を有し、該濾室20内に上記泥水4を高圧注入し、濾壁21を通して重金属結合キレート剤水溶液13aを脱水し、濾室20内にケーキ状の土壌1aを生成する。濾室20を開くことによって上記ケーキ状土壌1aを取り出す。
【0031】
よって泥水4を土壌1aと重金属結合キレート剤水溶液13aとに分離する。この土壌の含水率は50〜80%程度である。
【0032】
上記珪藻土は藻類のプランクトンが長年に亘り海底や湖底に堆積して化石化した土であり、表面には無数の微細な孔を持っている。即ち高空隙構造を有する。
【0033】
又天然バーミキュライトは雲母、緑泥岩石、滑石に近い天然鉱石であり、その成分は略(Mg,Fe)3[(Si,Al)4 O10](OH)2 4H2Oの単斜晶系である。
【0034】
この天然バーミキュライトは400℃以上の高温で熱すると急激に膨張し、即ち沸騰して膨大し、上記高空隙率と陽イオン交換性能を有するに至る。
【0035】
例えば0.5〜3ミリメートルの粒径を有する焼成バーミキュライトを上記泥水4中に加える。
【0036】
又ゼオライト(天然沸石)はアルカリ及びアルカリ土類の含水アルミニウムケイ酸塩を成分とし、この天然沸石を高温で熱すると沸騰して膨大し、高空隙の多孔質構造となり、且つ陽イオン交換性能を有するに至る。
【0037】
このゼオライト(沸石)には斜方晶ゼオライト(クリノプチロライト)と、立方晶ゼオライト(モルデライト)とがあり、殊に斜方晶ゼオライトは上記陽イオン交換性能が高い。
【0038】
例えば0.5〜3ミリメートルの粒径を有する焼成ゼオライトを上記泥水4中に加える。
【0039】
又ベントナイトは粘土の一種であり、モンモリロナイト(鉱物成分)を主成分としており、非常に水との親和力が強く、吸水膨張する。ここでは、このベントナイト(天然鉱物)を200℃〜300℃で熱処理したものを用いる。
【0040】
上記ベントナイトは焼成バーミキュライト及び焼成ゼオライトと同様、この熱処理により膨張し、高空隙率の多孔質構造となり、同様に陽イオン交換性能を有する。
【0041】
上記珪藻土、焼成バーミキュライト、焼成ゼオライト、焼成ベントナイトは何れも高空隙構造であり、土壌に透水性を付与する。例えば、透水性の悪い重金属汚染土壌に透水性を与え、キレート剤による重金属との接触効果を高める。
【0042】
加えて脱水工程における脱水効率を向上し、更には現地復土後の土壌に透水性と酸素取り込み効果を与え、植物育成等に適した健全なる土壌を提供する。
【0043】
図1に示すように、上記フィルタープレス18に代表される脱水装置15によって分離された土壌1aはバッチ方式により各バッチ毎に重金属含有量(含有量と溶出量)を測定し、含有量が基準値内の土壌1bと基準値外の土壌1cとに分別する。
【0044】
上記基準値内土壌1bには土壌改良材22を加え、混練して現地へ復土する。他方基準値外土壌1cは第1バイパス路R1を介して前記した第2泥水槽12に環流し、即ちキレート剤を泥水4に接触せしめる工程に環流し、再びキレート剤による処理を行う。
【0045】
上記土壌改良材22はフライアッシュ、即ち石炭の焼却灰に代表される多空隙構造の重金属吸収材を主成分とする。例えば、フライアッシュを50〜60%、高炉セメントを25〜40%、無水石膏を6〜15%、無機系凝集剤4〜8%を含有する土壌改良材を用いる。
【0046】
上記フライアッシュはその多空隙構造により、基準値内土壌1b内に残存する重金属を吸収し、その表面を凝集剤にて包囲し、重金属の溶出を抑止する。
【0047】
無水石膏はそのエトリングガイド作用により、土壌の初期固化を促し、高炉セメントは土壌の固化を継続的に維持する。
【0048】
上記フライアッシュは前記した珪藻土、焼成バーミキュライト、焼成ゼオライト、焼成ベントナイトに置き換えることができる。又上記無水石膏を含有しない土壌改良材22を用いることができる。
【0049】
これら土壌改良材22は前記した鉱物質粒子14と協働して、上記基準値内土壌1bを生物の成育に良好な環境を提供する。
【0050】
他方図1,図2に示すように、フィルタープレス18に代表される脱水装置15により分離された重金属結合キレート剤水溶液13aは、電気分解装置に代表される重金属分離装置23に導入し、重金属結合キレート剤水溶液13aを重金属17と、キレート剤水溶液13bとに分離する。上記重金属分離装置23は電気浸透法、電気泳動法、生物・化学的処理法による装置を含む。
【0051】
上記分離されたキレート剤水溶液13bは第2バイパス路R2を介して第2泥水槽12に環流し、即ち前記したキレート剤を泥水4に接触せしめる工程に環流し、再使用する。
【0052】
又図2においては、上記脱水装置15から得られた土壌1aをバッチ方式により各バッチ毎に重金属含有量(含有量と溶出量)を測定し、含有量が基準値内の土壌1bと基準値外の土壌1cとに分別し、更に該基準値外土壌1cを洗浄する工程に供し、他方上記測定による基準値内土壌1bを現地に復土する場合を示している。
【0053】
即ち上記基準値外土壌1cを洗浄装置24に通し、基準値外土壌1c中の重金属と結合した又は結合してない残存キレート剤を取り除き、該残存キレート剤を含有せる洗浄水25を第2泥水槽12に第3バイパス路R3を介して環流する。
即ち泥水4にキレート剤を接触せしめる工程に環流し、再使用する。
【0054】
他方洗浄装置24から得られた洗浄済み土壌1dの重金属含有量を測定し、重金属含有量が基準値内の土壌1bを現地に復土し、基準値外土壌1cを前記第1バイパス路R1を介して第2泥水槽12に環流する。即ち泥水4にキレート剤を接触せしめる工程に環流し、基準値外土壌1cをキレート剤と再接触せしめる。
【0055】
上記洗浄工程を経た土壌は脱水装置に通してキレート剤水溶液を除去し、該キレート剤水溶液を第2泥水槽に環流し、脱水装置から得られた基準値内土壌を上記現地へ復土し、基準値外土壌を第2泥水槽に環流する。
【0056】
上記洗浄装置24は土壌分を沈殿し、キレート剤を含有する液分を上澄み液として取り出す凝集沈殿装置を含み、沈殿した土壌分の重金属含有量を測定し、基準値内土壌1bと基準値外土壌1cとに分別し、前者は前記現地へ復土し、後者は前記の通り環流する。
【0057】
【発明の効果】
本発明は現地重金属汚染土壌の採取からキレート剤使用による重金属を取り除き、重金属を取り除いた土壌を復土する一連の処理を適切に遂行し得る具体的方法を提供する。
【0058】
前記鉱物質粒子は固液分離における脱水性能を向上し、重金属結合キレート剤の水溶液の分離を著しく促進する。加えて現地復土後の土壌に通水性と保水性を付与し、土壌に酸素を取り込み、植物等の生育環境を改善する。
【0059】
又上記処理工程において脱水工程を経た後の土壌を基準値内土壌と基準値外土壌とに区分し、基準値外土壌をフィードバックして再びキレート剤に接触せしめる方法により、重金属汚染土壌の浄化目的が適正に達成できる。
【0060】
又上記洗浄工程から排出されるキレート剤を含有する洗浄水と、上記重金属結合キレート剤から重金属を取り除いたキレート剤水溶液とを、系内において循環し再使用する方法により、有害処理液の外部への排出を抑制して環境保全に資すると共に、キレート剤の効率的使用を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】重金属汚染土壌の浄化方法のフロー図。
【図2】重金属汚染土壌の浄化方法の他例を示すフロー図。
【図3】分級機の概略構造を示す図。
【図4】A,B,Cはフィルタープレスの概略構造を動作順に示す図。
【符号の説明】
1…重金属汚染土壌、1a…固液分離した土壌、1b…基準値内土壌、1c…基準値外土壌、2…第1泥水槽、3…水、4…泥水、5…水中ポンプ、6…分級機、7…重量異物、8…ふるい、9…ピット、10…貯槽、11…水中ポンプ、12…第2泥水槽、13…キレート剤水溶液、13a…重金属結合キレート剤水溶液、13b…キレート剤水溶液、14…鉱物質粒子、15…脱水装置、16a,16b…測定器、17…重金属、18…フィルタープレス、19…第3泥水層、20…濾室、21…濾壁、22…土壌改良材、23…重金属分離装置、24…洗浄装置、25…洗浄水、R1,R2,R3…バイパス路
Claims (4)
- 以下のA乃至Cの工程を包含する重金属汚染土壌の浄化方法。A:重金属汚染土壌を泥水化してキレート剤と接触せしめ泥水中の重金属をキレート剤に結合せしめる工程、
B:上記キレート剤と接触せしめた泥水に珪藻土、焼成バーミキュライト、焼成ゼオライト、焼成ベントナイトの1又は2以上から成る多空隙構造の鉱物質粒子を加える工程、
C:上記多空隙構造の鉱物質粒子を加えた泥水を脱水し、土壌と重金属結合キレート剤水溶液とに分離する工程。 - 以下のA乃至Dの工程を包含する重金属汚染土壌の浄化方法。A:重金属汚染土壌を泥水化してキレート剤と接触せしめ泥水中の重金属をキレート剤に結合せしめる工程、
B:上記キレート剤と接触せしめた泥水を脱水し、土壌と重金属結合キレート剤水溶液とに分離する工程、
C:上記土壌を重金属含有量が基準値内の土壌と同基準値外の土壌とに分別する工程、
D:上記基準値外の土壌をA工程に環流しキレート剤と再接触せしめる工程。 - 以下のA乃至Fの工程を包含する重金属汚染土壌の浄化方法。A:重金属汚染土壌を泥水化してキレート剤と接触せしめ泥水中の重金属をキレート剤に結合せしめる工程、
B:上記キレート剤と接触せしめた泥水を脱水し、土壌と重金属結合キレート剤水溶液とに分離する工程、
C:上記土壌を重金属含有量が基準値内の土壌と同基準値外の土壌とに分別する工程、
D:上記基準値外土壌を洗浄して重金属と結合した又は結合してない残存キレート剤を取り除き、該残存キレート剤を含有せる洗浄水をA工程に環流する工程、E:上記脱水により得られた重金属結合キレート剤水溶液を重金属とキレート剤水溶液とに分離する工程、
F:上記重金属を分離したキレート剤水溶液を上記A工程に環流する工程。 - 上記脱水手段としてフィルタープレス又は遠心分離装置を用いたことを特徴とする請求項1又は2又は3記載の重金属汚染土壌の浄化方法。
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