JP2005040776A - Technique for purifying contaminated soil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は汚染土壌を現位置において簡便且安価に而も長期に亘って汚染防止効果の維持される汚染土壌の浄化工法に関する。 The present invention relates to a method for purifying contaminated soil in which the contaminated soil is maintained at a current position easily and inexpensively, and the effect of preventing contamination is maintained over a long period of time.
我が国では今日まで経済発展と産業規模の拡大に伴い、多量の煤煙を初め廃水或いは廃棄物が排出廃棄がなされてきており、加えて近年の自動車社会化に伴う膨大な排気ガスの排出とも相俟って大気、水、土壌に亘る環境全体が極度に汚染され、とりわけ化学工業の発達に伴う化学物質や有機化合物或いは揮発性有機化合物の排出や廃棄はその残留蓄積がなされ易く且生理機能や生理活性機能をも阻害する危険性が高く、これがため既に数多の健康被害が惹起されており、これの対策が社会的に緊急の課題とされるに至っている。 In Japan, along with economic development and the expansion of the scale of industry, wastewater or waste, including large amounts of smoke, has been discharged and discarded. As a result, the entire environment, including air, water, and soil, is extremely polluted, and in particular, chemical substances, organic compounds, or volatile organic compounds are discharged and disposed of with the development of the chemical industry. There is a high risk of hindering the active function, which has already caused many health hazards, and countermeasures for this have become socially urgent issues.
そして重要なことは大気汚染や水の汚染については比較的自然の浄化作用が働くものの、土壌の場合には全く自浄作用が働く余地がなく、従って一旦汚染が始まると際限なく蓄積され続けられ、これにより各地において地下水の汚染事故が招来される事態にまで至っている。 And the important thing is that air and water pollution has a relatively natural purification action, but in the case of soil, there is no room for self-cleaning action, so once pollution starts, it continues to accumulate indefinitely, As a result, groundwater contamination accidents have been invited in various locations.
かかる汚染土壌に対しての浄化手段としては、従来より換地浄化手段と現位置浄化手段とが知られており、この内換地手段においては汚染土壌を掘削排出のうえ客土を搬入埋戻しするものと、汚染土壌を掘削搬出のうえ高温焼成や化学薬剤により汚染物質を除去し浄化のうえ再搬入埋戻しをなすものである。
更に現位置浄化手段としてはボーリングにより地下水面より上の不飽和帯に吸引井戸を設置し、真空ポンプやブロアー等で減圧して汚染物の蒸気を吸引させ且活性炭で吸着除去若しくは紫外線で酸化分解させる土壌ガス吸引法を初め、複数の円注状にボーリング掘削後、土壌中に特殊セメント等の不溶化・固化剤を注入する固化・不溶化法、A重油等による汚染土を珪酸ナトリウム水溶液中に流動させて洗浄する土壌洗浄法、鉄粉による六価クロムの還元処理や硫酸第一鉄等を用いて六価クロムを還元不溶化処理後、ベントナイト等を用いて土壌改良する還元処理法、或いは土壌中に電極を挿入してイオン性の汚染物質を移動後分解する電気的分離法等が知られている。As a means for purifying such contaminated soil, there has conventionally been known a land substituting purification means and an in-situ purification means for excavating and discharging the contaminated soil, and then carrying back to the land. In addition, the contaminated soil is excavated and carried out, removed from the pollutant by high-temperature firing or chemical agents, purified, and then re-imported and backfilled.
In addition, as a means for purifying the current position, a suction well is installed in the unsaturated zone above the groundwater surface by boring, and the pressure is reduced by a vacuum pump, blower, etc., and the vapor of the pollutant is sucked and removed by adsorption with activated carbon or oxidative decomposition with ultraviolet rays. Soil gas suction method, and after drilling into multiple circular shapes, solidified / insolubilized method of insolubilizing and insolubilizing special cement, etc. into the soil, contaminated soil by heavy fuel oil A flowing into sodium silicate aqueous solution Soil washing method to be washed, reduction treatment of hexavalent chromium with iron powder or reduction insolubilization treatment of hexavalent chromium with ferrous sulfate, etc. For example, an electrical separation method is known in which an electrode is inserted into the electrode and an ionic contaminant is transferred and then decomposed.
然るにこれら土壌浄化方法においても客土による方法は、既に環境全般に亘って汚染が進行しているため清浄な客土自体の確保が極めて限定され且供給量も制約されること等により著しく至難となっており、更に汚染土壌を且掘削のうえ浄化処理を施す方法においても、近年の如く都市化が進むにつれこれら汚染土壌の浄化処理をなす場所も遠隔地に限定されるため搬出、浄化処理、再搬入には莫大な費用が強いられるばかりか、高温焼成や化学薬剤処理による浄化は土壌組成が著しく変質するため、再利用に際して多くの制約を受ける結果となる。 However, even in these soil remediation methods, the soil-based method is extremely difficult because the contamination of the entire environment has already progressed, and securing of clean soil itself is extremely limited and the supply amount is restricted. Furthermore, even in the method of excavating and purifying contaminated soil, as the urbanization progresses in recent years, the place where the purification treatment of these contaminated soil is limited to remote areas, the removal, purification treatment, In addition to enormous costs for re-loading, purification by high-temperature baking or chemical treatment significantly changes the soil composition, resulting in many restrictions on reuse.
加えて公知されてなる現位置浄化手段においては、浄化工事規模が極めて大掛かりとなるばかりか、その実施に際しても特殊機材とともに高度の専門技術も要請されるため、浄化処理コストが極めて高価となるばかりか仮令原位置において所定の汚染土壌範囲の浄化処理を施したとしても、土壌地下には隣接する汚染土壌の汚染物質を含む地下水が自在に浸透移動しているため、浄化処理後短時にこれら汚染地下水により再汚染されてしまう問題を内在している。 In addition, the known in-situ purification means are not only very large in the scale of the purification work, but also require highly specialized technology together with special equipment for their implementation, so the cost of the purification process is extremely expensive. Even if the specified contaminated soil area is purified at the original location, groundwater containing pollutants in the adjacent contaminated soil freely penetrates and moves into the soil basement. The problem of being recontaminated by groundwater is inherent.
発明者はかかる問題に鑑み鋭意研究を進めた結果、近年に至って石炭灰を原料としてアルカリ前処理及び高圧高温処理により、広範囲の粒径で膨大量の微細孔隙による物理的吸着性及び吸湿、吸水性並びに吸湿若しくは吸水した水分を微細孔隙内に保水し且乾燥度合に従い放湿、放水をなす調湿作用を保持すること、及び本質的に触媒作用を保持し且該触媒作用に強い塩基置換性を付与せしむることによりイオン化された重金属類、無機化合物及び有機化合物等の汚染物質を吸着固定若しくは吸着分解し、且長期に亘って浄化作用を発揮させることが可能なることを究明し本発明に至った。 As a result of conducting extensive research in view of such problems, the inventor has recently achieved physical adsorptivity, moisture absorption and water absorption by a large amount of fine pores in a wide range of particle sizes by alkali pretreatment and high pressure and high temperature treatment using coal ash as a raw material. As well as moisture retention or moisture retention in the micropores, and maintaining moisture conditioning to release and release water according to the degree of dryness, and to maintain basic catalytic action and strong base substitution to the catalytic action The present invention has been clarified that it is possible to adsorb, fix, or decompose the ionized heavy metals, inorganic compounds, organic compounds and other pollutants by imparting water and to exert a purification action over a long period of time. It came to.
本発明は広面積に亘る汚染土壌でも原位置において簡便で能率的且安価に浄化でき而も長期に亘って浄化作用が発揮される、汚染土壌の浄化工法を提供することにある。 It is an object of the present invention to provide a method for purifying contaminated soil, which can purify contaminated soil over a wide area in a simple, efficient and inexpensive manner, and can exhibit a purification effect over a long period of time.
上述の課題を解決するために本発明が用いた技術的手段は、汚染された土壌の適宜位置をボーリングし、汚染状態並びに汚染分布及び土壌間隙率を判別するための土壌調査をなすとともに、該土壌調査に基づき汚染土壌表面より所要の深さ範囲に亘って固化されてなる汚染土壌を掘削させて粗い塊状の掘削土壌となす掘削工程を施したうえ、この掘削土壌量に対して所要の重量割合で浄化調整材を散布させ、且細粒状に破砕混合させて浄化調整土壌となす浄化調整材混合工程を施し、而も汚染物質に対しての接触表面積率が極めて大きく、汚染物質を積極的に吸着若しくは吸湿、吸水させ且汚染土壌間隙内に十分に浸透して混合されるよう、その平均粒径が100μm以下で且汚染物質を効率良く吸着若しくは吸湿、吸水させるため、吸着若しくは吸湿、吸水容量の大きな所謂その比表面が少なくとも100m2/g以上で、且その本来的に保持する触媒作用に加えて強い塩基置換性を付与せしむることにより汚染物質の吸着固定や吸着分解がなされるよう、その塩基置換容量(meq/100g)が200mg以上の人工ゼオライト粉体が浄化調整材として用いられる。The technical means used by the present invention in order to solve the above-mentioned problem is that the appropriate position of the contaminated soil is bored, a soil survey is performed to determine the contamination state, the contamination distribution and the soil porosity, and the Based on the soil survey, the contaminated soil solidified over the required depth range from the contaminated soil surface is excavated to form a rough lump excavated soil, and the required weight for the amount of excavated soil Applying the purification adjustment material at a ratio and crushing and mixing into fine particles to give the purification adjustment soil, the purification adjustment material mixing process is performed, and the contact surface area ratio to the contaminant is extremely large, and the contamination is positive In order to adsorb or absorb moisture, absorb water, and to penetrate and mix sufficiently in the contaminated soil gap, the average particle size is 100 μm or less, and the contaminants are adsorbed, absorbed or absorbed efficiently. Ku is hygroscopic, with a large so-called the ratio surface of the water capacity of at least 100
かくしてなる浄化調整土壌の表面全体に亘って、汚染土壌中の汚染物質と浄化調整材との接触を高めて吸着固定若しくは吸着分解の促進、及び掘削土壌底面より深い土壌内の浄化調整材の浸透を図り土壌深くへの汚染拡散を阻止するうえから、水に対して人工ゼオライト粉体が5乃至15%重量割合で混合分散された浄化水を散水浸透し整地をなす散水整地工程とを施す構成に存する。 Thus, the contact between the contaminants in the contaminated soil and the purification adjustment material is enhanced over the entire surface of the purification adjustment soil thus formed to promote adsorption fixation or adsorption decomposition, and the penetration of the purification adjustment material into the soil deeper than the bottom of the excavated soil. In order to prevent contamination from spreading deeply into the soil, a water spray leveling step is performed in which purified water mixed with 5 to 15% by weight of artificial zeolite powder is sprinkled and permeated to form water. Exist.
更に汚染土壌を汚染する汚染物質は、重金属類を初め無機化合物や有機化合物等多種に亘るため、これら汚染物質の汚染土壌中におけるイオン化態様もそれぞれ異り、且汚染状態も汚染土壌組成により異なるもので、粘土や腐植土の如き微粒状土質には多量に汚染物質が付着する傾向にある。
そこで汚染浄化のために汚染物質と浄化調整材との接触を高めるために浄化調整土壌表面全体に亘って散水浸透させる浄化水中に、微粒状土質に付着した汚染物質に凝集離散作用を働かせて浄化調整材との吸着固定若しくは吸着分解を促進させるため、硫酸カルシウムを0.5乃至5.0%重量割合で混合分散させた構成、並びに重金属類若しくは無機化合物の還元化を図って吸着固定性若しくは吸着分解性を高めるため、浄化水中に硫酸第一鉄が0.5乃至5.0%重量割合で混合分散される構成に存する。In addition, the pollutants that contaminate contaminated soils are diverse, including heavy metals, inorganic compounds, and organic compounds. The ionization modes of these pollutants in the contaminated soil are also different, and the state of contamination varies depending on the contaminated soil composition. On the other hand, a large amount of pollutants tend to adhere to fine granular soils such as clay and humus.
Therefore, in order to improve the contact between the pollutant and the purification control material for the purification of the pollution, the purification adjustment water is made to permeate the entire surface of the purification adjustment soil to purify the pollutant adhering to the fine soil using a cohesive discrete action. In order to promote adsorption fixation or adsorption decomposition with the adjusting material, a structure in which calcium sulfate is mixed and dispersed at a ratio of 0.5 to 5.0% by weight, and reduction of heavy metals or inorganic compounds to achieve adsorption fixation or In order to enhance the adsorptive decomposability, ferrous sulfate is mixed and dispersed in the purified water at a ratio of 0.5 to 5.0% by weight.
本発明は上述の構成からなるもので、本発明の実施に先立って土壌調査がなされるため、汚染物質の種類や汚染濃度並びに汚染分布或いは土壌の間隙率が判別でき且該土壌調査に基づき汚染土壌表面より浄化すべき汚染土壌の深さ位置までを掘削して粗い塊状の掘削土壌となすため、比較的固化された広面積の汚染土壌でもバックホーやショベルカー等の土木機械や深耕ロータリーの如き農業機械等で能率的に掘削ができ、且この掘削土壌量に対して所要重量割合で、その平均粒径が100μm以下で比表面積が100m2/g以上及び塩基置換容量(meq/100g)が200mg以上の人工ゼオライト粉体からなる浄化調整材が散布されたうえ、細粒状に破砕混合させて浄化調整土壌となすため掘削土壌と浄化調整材とが容易に且均質に混合されるとともに、かかる浄化調整土壌もスタビライザーの如き土木機械やドライブハローやロータリーソワー等の農業機械で連続的に作業がなしえる。Since the present invention has the above-described configuration and the soil survey is performed prior to the implementation of the present invention, it is possible to determine the type and concentration of the pollutant and the contamination distribution or the porosity of the soil. Excavation from the soil surface to the depth of the contaminated soil to be purified to form a rough lump excavated soil, so even relatively solid, contaminated soil such as backhoes and excavators, etc. Drilling can be done efficiently with agricultural machinery, etc., and the weight ratio to the amount of excavated soil, the average particle size is 100 μm or less, the specific surface area is 100 m 2 / g or more, and the base substitution capacity (meq / 100 g) Since the purification adjustment material consisting of 200 mg or more of artificial zeolite powder is sprayed, and it is crushed and mixed into fine granules to form the purification adjustment soil, the excavated soil and the purification adjustment material are easy and homogeneous. In addition, the soil can be continuously processed by a civil engineering machine such as a stabilizer or an agricultural machine such as a drive harrow or a rotary sower.
そして浄化調整土壌中に混合される浄化調整材としての人工ゼオライト粉体は平均粒径が100μm以下の微粒状であるから汚染物質の吸着や吸湿、吸水に係る接触表面積率が極めて大きく積極的な吸着や吸湿、吸水がなされるばかりか膨大量の微細孔隙に伴う吸着若しくは吸湿、吸水容量所謂比表面積も100m2/g以上と非常に大きなため効率的に吸着や吸湿、吸水がなされ、而も該人工ゼオライト粉体は本質的に触媒作用を保持し且その塩基置換容量(meq/100g)が200mg以上の強い塩基置換性を有するため、重金属類や無機化合物等は強固に吸着固定され、有機化合物においては吸着分解されて浄化がなされる。Since the artificial zeolite powder as a purification adjustment material mixed in the purification adjustment soil is a fine particle having an average particle size of 100 μm or less, the contact surface area ratio relating to adsorption, moisture absorption and water absorption of pollutants is extremely large and active. Adsorption, moisture absorption and water absorption, as well as adsorption, moisture absorption and water absorption capacity associated with a huge amount of fine pores are so large that the so-called specific surface area is 100 m 2 / g or more, so adsorption, moisture absorption and water absorption are efficiently performed. Since the artificial zeolite powder essentially retains catalytic action and has a strong base substitution capacity (meq / 100 g) of 200 mg or more, heavy metals and inorganic compounds are strongly adsorbed and fixed. The compounds are adsorbed and decomposed for purification.
更にかかる浄化調整土壌の表面全体に亘って、水に対して人工ゼオライト粉体が5乃至15%重量割合で混合分散されてなる浄化水が所要重量割合で散水浸透され且整地が施されるため、浄化調整土壌中の汚染物質と人工ゼオライト粉体との接触が著しく高まり、汚染物質の吸着固定や吸着分解が一段と促進され、而も浄化調整土壌の締固めもなされる。
加えて掘削土壌底面より深い土壌内に、所要の孔径と深さで且等間隔に浄化水の浸透促進孔を穿孔させることにより、浄化調整土壌表面に散水浸透させる浄化水がそれぞれの浸透促進孔より未汚染土壌若しくは僅かに汚染された土壌深くに浸透拡散されて汚染の増大化や汚染拡散が阻止される。而も汚染土壌と混合され若しくは浸透拡散された浄化調整材は長期に保形性とともに吸着機能を保持するため、汚染された地下水の浸透流入に際しても吸着固定若しくは吸着分解性が発揮され浄化が図られる。Furthermore, since the purified water in which artificial zeolite powder is mixed and dispersed at 5 to 15% by weight with respect to water is sprinkled and infiltrated at a required weight ratio over the entire surface of the purified adjustment soil, the leveling is performed. In addition, the contact between the pollutant in the purification-adjusted soil and the artificial zeolite powder is remarkably increased, and the adsorbing and fixing of the pollutant is further promoted, and the purification-adjusted soil is compacted.
In addition, by making permeation promotion holes with the required pore diameter and depth at equal intervals in the soil deeper than the bottom of the excavated soil, the purified water that permeates and permeates the surface of the purification adjusted soil It penetrates and diffuses deeper into uncontaminated soil or slightly contaminated soil, thereby preventing increase of contamination and contamination diffusion. In addition, since the purification regulator mixed or osmotically diffused with contaminated soil retains its shape retention and adsorption function for a long period of time, it can also be adsorbed or adsorbed and decomposed during infiltration of contaminated groundwater. It is done.
而も浄化水中に硫酸カルシウムが0.5乃至5.0%重量割合で混合分散させることにより、pH値の低下によるイオン交換性の向上と且凝集離散作用により、微粒状汚染土壌に付着汚染している汚染物質が容易に吸着固定若しくは吸着分解され、更に浄化水中に硫酸第一鉄を0.5乃至5.0%重量割合で混合分散させることにより、汚染物質が還元化されたうえ吸着固定若しくは吸着分解されるため浄化が著しく向上することとなる。 In addition, by mixing and dispersing calcium sulfate in the purified water in a proportion of 0.5 to 5.0%, it is possible to improve the ion exchange by lowering the pH value and to coagulate and contaminate finely polluted soil due to the cohesive discrete action. The pollutants are easily adsorbed and fixed or decomposed, and ferrous sulfate is mixed and dispersed in the purified water at a weight ratio of 0.5 to 5.0%, so that the pollutants are reduced and adsorbed and fixed. Or since it is adsorbed and decomposed, the purification is remarkably improved.
以下に本発明実施例を図とともに詳細に説明すれば、図1は掘削工程の施工説明図であって、該掘削工程1は本発明の実施に先立ってなされる土壌調査における汚染濃度並びに汚染分布に基づき掘削すべき深さが具体的に決定されるものであるが、一般的に汚染土壌1Aの土壌構造は表土の下層に火山灰質粘土や砂質粘土層が存在し、更にその下層には粘土混じり砂礫が存在し、且下層には砂質粘土で構成されている。そして汚染分布については表土が最も汚染濃度が高く、順次下層に向って減少し且下層において再び汚染濃度が増大化しているケースと、表土が高濃度で汚染されてなるものの下層に向って順次減少しているケース、及び表土のみが汚染されてなるケース等に大別される。従って汚染分布と且土壌汚染に関する環境基準とをてらして掘削すべき深さが決定されることとなる。 In the following, the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram of the excavation process, and the
そしてかかる掘削工程1は、固化され且高濃度に汚染された汚染土壌1Aを、一旦粗い塊状に掘削して掘削土壌1Bとなすことにより、浄化調整材2Aを汚染土壌1Aを掘削した掘削土壌1Bと均質に混合させ易くするためによる。
かかる掘削工程1において掘削の深さが十分に深い場合ではバックホーやショベルカー等の土木機械の使用が好適であるが、掘削の深さが略50cm以内の比較的浅い掘削に際しては深耕ロータリーの如き農業用機械の使用が有利である。And this
In the
かくして所要の深さに汚染土壌1Aが掘削されて掘削土壌1Bとなしたる後、図2に示す如く浄化調整材混合工程2が施される。この浄化調整材混合工程2は、汚染土壌1Aの汚染物質を吸着固定し若しくは吸着分解させて汚染土壌1Aを浄化するための浄化調整材2Aを掘削土壌1Bの掘削土壌量に対して所要の重量割合を以って均等に散布させ且混合させることにある。
この浄化調整材混合工程2において掘削土壌1Bに散布混合させる浄化調整材2Aは、汚染土壌1Aの汚染物質と大きな接触面積で接触しえるよう、その接触表面積率が極めて大きく積極的に汚染物質を吸着若しくは吸湿、吸水し、且効率的に汚染物質を吸着若しくは吸湿、吸水させるうえからは、その吸着若しくは吸湿、吸水容量の大きなものが望まれ、更には吸着若しくは吸湿、吸水された汚染物質を強固に吸着固定し或いは吸着分解させるうえからは、触媒作用を有し且強い塩基置換性が望まれ、而も土壌と同化できるとともに長期に亘って汚染物質の吸着固定や吸着分解機能を発揮できる素材が要請される。かかる要請に応える素材として、その平均粒径が100μm以下で且その比表面積が少なくとも100m2/g以上及びその塩基置換容量(meq/100g)が200mg以上の人工ゼオライト粉体が使用される。Thus, after the contaminated
In this purification adjustment
更に該浄化調整材2Aの掘削土壌量に対する散布混合割合は、汚染土壌1Aの汚染濃度や汚染分布及び浄化調整材2Aに用いる人工ゼオライト粉体の塩基置換容量(meq/100g)によっても異なるものであって、因みに汚染土壌1Aの汚染物質総量が20mg/kgの場合で考えると、本発明において使用する人工ゼオライト粉体の塩基置換容量(meq/100g)は200mg以上のものが用いられる。従って人工ゼオライト粉体100g当りのイオン交換容量200mgの人工ゼオライト粉体100gで汚染土壌1Aの10kg相当の汚染物質のイオン交換容量に相当するものであるが、実用使用においての汚染物質の吸着固定や吸着分解には略3.0乃至3.5倍程度以上のイオン交換容量が浄化テストのうえからも好適であることが解明されている。
してみると汚染土壌1Aを掘削してなる掘削土壌1Bに対しての浄化調整材2Aの散布混合割合は、汚染土壌1Aの汚染物質総量が20mg/kgの場合は、掘削土壌量1000kg当り10乃至35kg程度以上が目安となる。Furthermore, the mixing ratio of the
Then, the dispersion mixing ratio of the
そして掘削土壌量に対して所要割合の浄化調整材2Aが散布されたうえ粗い塊状に掘削されてなる掘削土壌1Bを細粒状に破砕させたうえ、浄化調整材2Aと均質に混合させて浄化調整土壌2Bとなすもので、かかる掘削土壌1Bに所要重量の浄化調整材2Aの散布及び掘削土壌1Bを細粒状に破砕し混合させる方法についても特段の制約はないが、これら作業を連続的能率的になす場合には図2に示す如く掘削土壌1B表面を走行しえる台車20の前部位に、浄化調整材2Aを所要量収納しえる収納タンク20Aと、且その下方に該浄化調整材2Aを分散させ散布しえる散布口20Bを設けて掘削土壌1B表面に所要量割合で散布させたるうえ、その後部位には掘削土壌1Bを細粒状に破砕させ且散布された浄化調整材2Aとの混合を図るため、回転シャフト21Cの外周面に多数の破砕混合刃22Cが形成された回転ローター20Cを装備させた機械の使用が好都合であって、かかる機能を装備させる最適な機械としては土木機械として用いられるスタビライザーや農業用機械として使用されるドライブハローやロータリーソワー等が挙げられる。
この場合に掘削土壌1Bが数m以上の深さに及ぶ場合には、粗い塊状の掘削土壌1Bを細粒状に破砕し且浄化調整材2Aと混合させる破砕混合刃22C等の深耕長が自づと制約があるから、所要の面積範囲を数層に亘って浄化調整土壌2Bを積層形成させることが望ましい。Then, the
In this case, when the excavated
かくして掘削土壌1Bに所要重量割合で浄化調整材2Aが散布され混合されて形成された浄化調整土壌2Bの表面全体に亘って、その汚染土壌1A内に付着蓄積されてなる汚染物質を溶出若しくは洗脱させるうえから、及び浄化処理が施された土壌の再利用のうえで締固めをなす必要上、所要重量割合で浄化水4を散水浸透させたうえ整地をなす散水整地工程3が施される。
この散水整地工程3は図3に示されてなる如く、散水される浄化水4は浄化調整土壌2Bの汚染土壌1A内に付着蓄積された汚染物質を溶出若しくは洗脱させて、浄化調整材2Aへの吸着固定や吸着分解を促進させるものであり、更には溶出若しくは洗脱された汚染物質の吸着固定や吸着分解を増長させるために、水に対して人工ゼオライト粉体が5乃至15%重量割合で混合分散されたものが使用される。Thus, the pollutant deposited and accumulated in the contaminated
In the sprinkling leveling step 3, as shown in FIG. 3, the
更に該浄化水4の散水浸透量は、汚染濃度と汚染分布或いは汚染土壌間隙率等により具体的に決定されるものであるが、一般的に汚染濃度が高い場合には、人工ゼオライト粉体が略10乃至15%重量割合で混合分散された浄化水4をその土壌間隙内に略30乃至50%の浸透充填率で浸透される程度に、且汚染濃度が比較的低い場合では、人工ゼオライト粉体が略5乃至10%重量割合で混合分散された浄化水4を、その土壌間隙内に15乃至30%程度の浸透充填率で浸透される散水浸透量が、数多の浄化テスト結果からも好適である。
即ち散水浸透量のより詳細な説明をすれば、汚染物質の総量において20mg/kgの比較的汚染濃度が低く、且土壌間隙率が50%の場合において、人工ゼオライト粉体が5.0%重量割合で混合分散された浄化水4では1m3×0.5×(0.15〜0.3)=0.075m3乃至0.15m3と算定され、1m3当り略7.5乃至15lの散水浸透量となる。Further, the water permeation amount of the purified
That is, in more detail explanation of the amount of water penetration, the artificial zeolite powder is 5.0% by weight when the total amount of pollutants has a relatively low contamination concentration of 20 mg / kg and the soil porosity is 50%. is calculated mixed dispersed in purified water 4 1m 3 × 0.5 × (0.15~0.3 ) = and 0.075 m 3 to 0.15 m 3 at a rate, 1 m 3 per approximately 7.5 to a 15l It becomes the amount of water spray penetration.
この散水整地工程3の施工方法においても特段の制約はないが、本発明においては比較的広面積に亘る汚染土壌の浄化を目的ともしているため、該散水整地工程3も当然に連続的能率的になすことが望まれることから、図3に示すように浄化調整土壌2B表面を走行しえる台車40の前部位に、浄化水4を貯留する貯留タンク40Aより散水ポンプ40Bを介して散水口40Cを配備し、且該台車40の後部位には整地板40D或いは整地ローラー40Eが配備され機械の使用が好都合である。かかる如くして本発明における汚染土壌の原位置における浄化がなされることとなる。 Although there is no particular restriction in the construction method of the water spray leveling process 3, the water spray leveling process 3 is also of course continuous efficiency because the present invention aims to purify contaminated soil over a relatively large area. Therefore, as shown in FIG. 3, a water spray port is provided at a front portion of a
図4は掘削土壌底面下方に浸透促進孔5を穿孔させた施工説明図であって、汚染土壌の浄化に先立つ土壌調査においても、汚染土壌の汚染分布は土壌表面の汚染濃度に比べて土壌深さに従い汚染濃度は急速に低減するものであるから、本発明の実施に際しての掘削深さは土壌汚染に関する環境基準値以上の深さ範囲で通常なされる。
而しながら土壌汚染には自浄作用が働かず飛散や落下付着する汚染物質や地下汚染水の浸透拡散等により逐次蓄積され高濃度化する。従って環境基準値以下の土壌においても時間経過とともに汚染土壌と化す危険があるものの、掘削深さを更に深くすることは大幅な労力、時間、コスト上昇を招来する。FIG. 4 is a construction explanatory diagram in which a permeation promoting hole 5 is drilled below the bottom of the excavated soil. Even in the soil survey prior to the purification of the contaminated soil, the contamination distribution of the contaminated soil is less than the soil concentration compared to the soil concentration. Accordingly, since the contamination concentration is rapidly reduced, the excavation depth in the practice of the present invention is usually made in a depth range that is equal to or greater than the environmental standard value for soil contamination.
However, the self-cleaning action does not work for soil contamination, and it accumulates and accumulates successively due to the scattering and falling pollutants and underground polluted water penetration. Therefore, even if the soil is below the environmental standard value, there is a risk that it will become contaminated soil over time, but further increasing the excavation depth will cause a significant increase in labor, time and cost.
そこで掘削土壌1Bの掘削に際して、該掘削土壌底面よりも深い土壌内に所要の孔径と深さで且等間隔に浄化水4の浸透促進孔5を穿孔させることにより、浄化調整土壌2B表面に散水される浄化水4を浄化調整土壌2B内を浸透させたうえ、更に該浸透促進孔5内に分散集水させつつ汚染濃度の僅かな土壌内深くまで浸透拡散させて浄化を図るものである。
かかる場合に、該浸透促進孔5の孔径や深さ及び間隔は汚染濃度や汚染分布及び浄化水4の散水量によって具体的に決定されるが、通常においてはその孔径があまり大きくなると細粒化された浄化調整土壌2Bが埋入され易く閉塞される危険が生ずるためせいぜい1乃至2cm程度が望ましく、更にその深さも掘削土壌1Bの底面下方が火山質粘土や砂質粘土等の比較的透水性の良い土質からなる場合では略0.3乃至1.0m程度に形成されれば良い。Therefore, when excavating the excavated
In such a case, the hole diameter, depth, and interval of the permeation promoting holes 5 are specifically determined by the contamination concentration, the contamination distribution, and the amount of sprinkled water of the purified
加えて汚染物質が粘土や腐植土等微粒状の土壌に多量且強固に付着蓄積する傾向にあることから、かかる汚染物質も浄化調整材2Aに積極的効率的に吸着せしめて吸着固定若しくは吸着分解させるためには、該粘土や腐植土に付着蓄積されてなる汚染物質を剥離溶出若しくは剥離洗脱させることが望まれる。
これがためには凝集作用による凝集離散力を用いて剥離させることが有利なため、浄化水4に対して安全性の強い凝集剤として硫酸カルシウムを0.5乃至5.0%重量割合で混合分散させたうえ、散水浸透させることが好適である。
更に汚染物質は極めて多種多様に亘るものであるが、重金属類や砒素等の無機化合物においては浄化調整材2Aの触媒作用並びに強い塩基置換性のみでは十分な浄化が図れるまでには至らない。そこで高濃度の重金属類や無機化合物等の汚染物質に対しては還元化を図ったうえ吸着固定を促進させることが望ましく、これがためには浄化水4に対して0.5乃至5.0%重量割合で硫酸第一鉄からなる還元剤を混合分散させることが提案される。
かかる場合に、浄化水4に対して硫酸カルシウム或いは硫酸第一鉄が0.5乃至5.0%重量割合の範囲で混合分散される所以は、いづれの場合においても0.5%重量割合以下では凝集離散性や還元性が十分に発揮されぬことによるもので、反面5.0%重量割合を超えても吸着固定性や吸着分解性に有意差が窺れぬことからによる。他の手段として該硫酸カルシウム若しくは硫酸第一鉄を、浄化調整材混合工程において浄化調整材2Aとともに混合させても同様な浄化効果が期待できる。In addition, since pollutants tend to adhere and accumulate in large amounts and firmly on fine-grained soils such as clay and humus soil, such pollutants are also adsorbed and effectively adsorbed to the
In order to achieve this, it is advantageous to separate using a cohesive discrete force due to the coagulation action, so that calcium sulfate is mixed and dispersed in a proportion of 0.5 to 5.0% by weight as a coagulant that is strong against the
Furthermore, although there are a wide variety of pollutants, in the case of inorganic compounds such as heavy metals and arsenic, sufficient purification cannot be achieved only by the catalytic action of the
In such a case, the reason why calcium sulfate or ferrous sulfate is mixed and dispersed in the range of 0.5 to 5.0% by weight with respect to the
以下に本発明による土壌浄化実験例を述べれば、実験区は横浜市都筑区川和町地先産業廃棄物集積所に隣接する空地330m2で行った。
実験に先立つ土壌調査として地下5mのボーリングをなし、表層並びに地下2.5m及び地下5mの土壌サンプルを採取し、共立理化学研究所簡易パックテスト法により、汚染物質と汚染濃度及び汚染分布を測定した結果は表1の通りであり、且土壌間隙率は表層略55%、土壌内部は略50%であった。An example of soil purification experiment according to the present invention will be described below. The experimental zone was conducted in an open space of 330 m 2 adjacent to the Kawawa-machi pre-industrial industrial waste collection site in Tsuzuki-ku, Yokohama.
As a soil survey prior to the experiment, 5m underground drilling was conducted, soil samples of the surface layer and 2.5m underground and 5m underground were collected, and pollutants, contamination concentration and contamination distribution were measured by the Kyoritsu Institute of Physical and Chemical Research simple pack test method. The results are as shown in Table 1, and the soil porosity was about 55% on the surface layer and about 50% inside the soil.
実験方法はかかる実験区全体を深さ3mに亘ってバックホーにより掘削して掘削土壌となしたるうえ、スタビライザーを用い該掘削土壌1m3当り15%容積重量の割合で、その平均粒径が30μmで比表面積が110m2/g及び塩基置換容量(meq/100g)が255mgの人工ゼオライト粉体からなる浄化調整材を散布させ、且微粒状に破砕のうえ混合させて浄化調整土壌となした。
而してかかる浄化調整土壌表面の1/3の範囲には、水に対して人工ゼオライト粉体が10%重量割合で混合分散させた浄化水を1m2当り150lの割合で散水浸透させて実験区Aとし、更に浄化調整土壌表面の1/3の範囲には、水に対して人工ゼオライト粉体が10%重量割合並びに硫酸第一鉄を3%重量割合で混合分散させた浄化水を1m2当り150lの割合で散水浸透させて実験区Bとし、且浄化調整土壌表面の1/3の範囲には、水に対して人工ゼオライト粉体が10%重量割合並びに硫酸カルシウムを3%重量割合で混合分散させた浄化水を1m2当り150lの割合で散水浸透させて実験区Cとした。The experimental method upon serving without excavation soil excavated by backhoe over the entire according experimental sections depth 3m, at a rate of該掘cutting soil 1 m 3 per 15% volumetric weight with stabilizer, an average particle diameter of 30μm Then, a purification adjustment material composed of artificial zeolite powder having a specific surface area of 110 m 2 / g and a base substitution capacity (meq / 100 g) of 255 mg was sprayed, and pulverized into fine particles and mixed to obtain a purification adjustment soil.
The range of 1/3 of Thus to take cleaning adjust the soil surface, with the purified water that artificial zeolite powder were mixed and dispersed in a 10% weight ratio relative to water is sprinkled penetration at a rate of 1 m 2 per 150l experiments 1 m of purified water in which artificial zeolite powder is mixed and dispersed at a rate of 10% by weight and ferrous sulfate at a rate of 3% by weight in the range of 1/3 of the surface of the soil to be purified and adjusted. Water is infiltrated at a rate of 150 liters per 2 to make experimental zone B, and in the range of 1/3 of the surface of the clarified soil, the artificial zeolite powder is 10% by weight and calcium sulfate is 3% by weight. The purified water mixed and dispersed in (1) was infiltrated with water at a rate of 150 liters per 1 m 2 to obtain experimental group C.
土壌浄化の判別は前記共立理化学研究所の簡易パックテスト法を用い、それぞれ実験区A、実験区B、実験区Cの表面と深さ3mの部位より浄化処理後の経過時間毎に土壌サンプルを採取し測定したもので結果は表2の通りであった。 Soil purification is determined using the simple pack test method of Kyoritsu Riken, and soil samples are taken for each elapsed time after the purification treatment from the surface of Experiment Zone A, Experiment Zone B, and Experiment Zone C, and at a depth of 3 m, respectively. The results obtained are shown in Table 2.
本発明は以上のように、汚染土壌の浄化に先立つ土壌調査により汚染状態や汚染分布及び土壌間隙率が把握されるため掘削する深さが判断でき、且汚染濃度が高く固化された広面積に亘る汚染土壌もバックホーや深耕ロータリー等の土木や農業機械で簡便且能率的に掘削され掘削土壌となしえるとともに、該掘削土壌の表面をスタビライザーやロータリーソワーの如き機械を走行させつつ、掘削土壌量に対して所要重要割合で浄化調整材を散布させ且粗い塊状の掘削土壌を細粒状に破砕させながら混合がなされるため、極めて能率的に且均等に浄化調整材が混合された浄化調整土壌が形成でき、而も散布混合される浄化調整材が人工ゼオライト粉体からなり、且その粒径が100μm以下で比表面積が100m2/g以上及び塩基置換容量(meq/100g)が200mg以上のものが使用されるため、接触する汚染物質はその極めて大きな接触表面積率と且大きな吸着若しくは吸湿、吸水容量とにより積極的且効率良く吸着若しくは吸湿、吸水されるとともに、吸着若しくは吸湿、吸水された汚染物質はその本質的に保持する触媒作用と且強い塩基置換性とにより強固に吸着固定され若しくは吸着分解されて浄化がなされ、特に汚染物質の付着蓄積量の多い有機化合物等は吸着分解に伴い吸着飽和がなされず、長期に亘って浄化作用が発揮されるため汚染地下水の浸透拡散がなされた場合にも十分に浄化作用が発揮される。As described above, according to the present invention, the depth of excavation can be determined because the contamination state, the contamination distribution, and the soil porosity are grasped by the soil survey prior to the purification of the contaminated soil, and the solidified area has a high contamination concentration and is solidified. Contaminated soil can be easily and efficiently excavated by civil engineering and agricultural machinery such as backhoes and deep-plow rotarys, and can be used as excavated soil. Because the mixing is performed while sprinkling the purification conditioner at the required important ratio with respect to the volume and crushing the coarse lump excavated soil into fine granules, the purification adjustment soil is mixed with the purification conditioner extremely efficiently and evenly The purification-adjusting material, which is formed by spraying and mixing, is made of artificial zeolite powder, has a particle size of 100 μm or less, a specific surface area of 100 m 2 / g or more, and a base substitution capacity ( Since a meq / 100g) of 200 mg or more is used, the pollutant that comes into contact is actively and efficiently adsorbed, absorbed or absorbed by its very large contact surface area ratio and large adsorption, moisture absorption, or water absorption capacity. Adsorbed, moisture-absorbed and water-absorbed pollutants are adsorbed, fixed or adsorbed, decomposed and purified by their inherently retained catalytic action and strong base substitution, especially with a large amount of accumulated contaminants. Organic compounds and the like are not adsorbed and saturated with adsorption decomposition and exhibit a purification effect over a long period of time, so that even when permeation and diffusion of contaminated groundwater is performed, the purification effect is sufficiently exhibited.
そして浄化調整土壌の表面全体には、水に対して5乃至15%重量割合で人工ゼオライト粉体が混合分散された浄化水が所要重量割合で散水浸透されるため、汚染土壌内の汚染物質が溶出され若しくは洗脱されるため、人工ゼオライト粉体からなる浄化調整材への吸着や吸湿、吸水が一段と促進されて高い浄化効果が期待でき、而も散水浸透により浄化調整土壌の締固めがなされたうえ、平坦な整地がなされるため、広面積に亘る汚染土壌も原位置において極めて簡便且能率的に而も安価に浄化が図れる。
更に粘土や腐植土等汚染物質が多量且強固に付着蓄積された場合にも、硫酸カルシウムの凝集離散力で剥離溶出や剥離洗脱が容易になされ、或いは吸着固定や吸着分解されにくい重金属や無機化合物等の汚染物質自体も硫酸第一鉄により還元されて安全性が高められたうえ吸着固定若しくは吸着分解も促進され著しく浄化が高まる等極めて多くの特長を有する汚染土壌の浄化工法である。And since the purified water in which artificial zeolite powder is mixed and dispersed at a ratio of 5 to 15% by weight with respect to water is infiltrated into the entire surface of the purification-adjusted soil at a required weight ratio, the pollutants in the contaminated soil Because it is eluted or washed away, adsorption, moisture absorption and water absorption to the purification regulator made of artificial zeolite powder are further promoted, and a high purification effect can be expected. In addition, since the flat leveling is performed, the contaminated soil over a wide area can be purified in a very simple and efficient manner at a low cost.
Furthermore, even when a large amount of contaminants such as clay and humus soil adhere and accumulate, heavy metals and inorganic materials that are easily separated and eluted and separated and washed away by the cohesive discrete force of calcium sulfate, or that are difficult to adsorb and fix and adsorb. This is a contaminated soil remediation method that has many features such as the reduction of pollutants such as compounds themselves with ferrous sulfate to enhance safety and also promotes adsorption fixation or adsorption decomposition, thereby significantly improving purification.
1 掘削工程
1A 汚染土壌
1B 掘削土壌
2 浄化調整材混合工程
2A 浄化調整材
2B 浄化調整土壌
20 浄化調整土壌施工用の台車
20A 浄化調整材収納タンク
20B 散布口
20C 回転ローター
21C 回転シャフト
22C 破砕混合刃
3 散水整地工程
4 浄化水
40 散水整地施工用の台車
40A 貯留タンク
40B 散水ポンプ
40C 散水口
40D 整地板
40E 整地ローラー
5 浸透促進孔DESCRIPTION OF
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