JP2005334764A

JP2005334764A - 有害金属を含む土壌の不溶化処理方法

Info

Publication number: JP2005334764A
Application number: JP2004156616A
Authority: JP
Inventors: Mutsumi Kawamata; 睦川又; Yasushi Fujiwara; 靖藤原; Ryoji Okawara; 良次大川原; Chie Yaneshita; 千恵屋祢下; Hisatoshi Ikeda; 久俊池田
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】土壌中のマンガン等の有害金属を効率的かつ経済的に不溶化する処理方法を提供する。
【解決手段】本発明は、有害金属含有土壌にオゾンガスを接触させることを含む有害金属含有土壌の処理方法に関する。本発明はまた、有害金属を含有する浄水場発生汚泥にオゾンガスを接触させることを含む、有害金属を含有する浄水場発生汚泥から植物育苗培養土を製造する方法に関する。
【選択図】なし

Description

本発明は有害金属を含む土壌の不溶化処理方法に関する。

従来、一般に重金属等の有害金属により汚染された土壌の処理方法として以下のような方法が提案されている。

（１）熱処理
この方法は揮発性の重金属類を熱により回収するものである。この方法では、六価クロム、水銀、カドミウム、鉛等の揮散が避けられないため集塵機等の付帯設備の設置を要する。また、粉塵ダスト廃棄物が発生するという問題がある。また、工費・工期がかかり経済的負担が大きいという問題もある。

（２）分級処理
高濃度の重金属汚染土壌に対して細粒分をふるい分けする分級処理により、汚染土壌を健全土と汚染土に分別できる。この処理によれば、重金属汚染土を適切な粒子の大きさに分級することができる。すなわちこの処理によれば、重金属汚染土を、重金属を多く含有する細粒土と重金属をほとんど含有しない粗粒土とに分けることができるため、最終処分を行う必要がある汚染土の量を低減することができる。しかしながら、この方法による重金属の除去率はあまり高いとは言えず、適用可能な土質はシルトや粘土の少ない砂質土に限定される。

（３）洗浄処理
洗浄処理は、適切な薬剤と抽出条件を選択すれば効果的な手法である。しかし、抽出・洗浄・ろ過の作業と廃水の不溶化処理作業が必要なため手間の多い手法である。従って、少量の対象物を確実に処理するような場合には適していることもあるが、処理量が大きい場合には必ずしも適当な方法とは言えない。

（４）電気処理
電気処理を行う場合、処理現場において様々な共存物質の影響を受けて複雑な電気浸透現象、電気泳動現象、電気分解現象が同時に起こる。従って、電気処理を行うにあたっては事前に十分な調査試験が必要である。また、電気処理に伴う設備費や電力費が大きく経済的な負担が大きい。

（５）生物処理
生物処理とは一般的には微生物の力によって分解・無害化する技術であり、現位置に生息する微生物を増殖させて微生物分解を促進させる方法（バイオスティムレーション）と、外部から微生物を持ち込む方法（バイオオーギュメンテーション）がある。洗浄コストが低く、エネルギー消費の少ない方法であるが、高濃度汚染土を処理するには長期間を要するため適当でない。重金属汚染土を生物的に処理する方法として、重金属を植物に取り込ませるファイトレメディエーションが挙げられるが実用化例は少ない。重金属を蓄積した植物体の後処理が問題である。

（６）固化・不溶化処理
セメント添加前に水銀、鉛、カドミウム、銅、亜鉛、砒素を硫化処理した場合、セメントが強いアルカリ性であるために両性金属である鉛、亜鉛、三価クロム等が水酸化錯イオンとして再溶解し、三価クロムは酸化作用を受けて六価クロムに戻り再溶出して固形化物の強度低下を招く原因になる。また水銀及び砒素はチオ錯イオン等として溶出しやすいため本質的な解決にはなっていない。

（７）封じ込め
封じ込めとは、遮水壁で汚染土壌を封じ込め、更にセメント水和物中に取り込む方法である。セメント固化法による物理的な封じ込め効果の場合、遮水壁により汚染の拡大はない。しかしながら、不溶化が不完全な状態にある有害物質は長期的に見ると溶出してしまう問題がある。

以上のように、重金属等の有害金属を含む土壌の不溶化処理方法は従来から種々の方法がある。しかしながら適当な方法は未だ提供されていない。

本発明は上記従来技術の欠点を解消することを目的とする。
すなわち本発明は、有害金属汚染土壌を効率的、経済的に不溶化する方法を提供する。本発明はまた有害金属汚染土壌から植物育苗培養土を製造する方法を提供する。

本発明は、以下の発明を包含する。
（１）有害金属含有土壌にオゾンガスを接触させることを含む有害金属含有土壌の処理方法。
（２）有害金属含有土壌に０．１〜５０ｇ／Ｎｍ^３の濃度のオゾンガスを０．５〜５時間接触させることを特徴とする上記（１）に記載の方法。
（３）オゾンガスと接触させる前に有害金属含有土壌のｐＨをアルカリ性に調整することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の方法。
（４）有害金属を含有する浄水場発生汚泥にオゾンガスを接触させることを含む、有害金属を含有する浄水場発生汚泥から植物育苗培養土を製造する方法。
（５）有害金属を含有する浄水場発生汚泥に０．１〜５０ｇ／Ｎｍ^３の濃度のオゾンガスを０．５〜５時間接触させることを特徴とする上記（４）に記載の方法。

本発明により、有害金属汚染土壌を効率的、経済的に不溶化する方法が提供される。本発明により有害金属汚染土壌から植物育苗培養土を製造する方法が提供される。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、有害金属含有土壌にオゾンガスを接触させることを含む有害金属含有土壌の処理方法に関する。「有害金属」とは、生物の生育に有害な全ての金属を含む概念であり、有害金属としては典型的には、マンガン、六価クロム、鉛、水銀、カドミウム、亜鉛、銅等の重金属や、アルミニウムなどが挙げられる。

本発明において処理対象となる有害金属含有土壌は典型的にはマンガン、アルミニウム、六価クロム、鉛、水銀、カドミウム、亜鉛、銅等の有害金属を少なくとも１種、可溶性の形態で含有する土壌である。本発明の方法は、マンガンを含有する土壌の処理に特に適したものであるが、それ以外の有害金属を含有する土壌の処理にも適する。本発明の方法によれば、土壌中の有害金属を不溶化することが可能である。上記の有害金属含有土壌として例えば浄水場で発生する汚泥（浄水場発生汚泥）が挙げられる。

本発明の方法により処理された土壌中では、植物の生育を阻害する可能性のあるアルミニウムやマンガンが不溶化されており、これらの金属が植物により吸収されにくいため、かかる土壌は植物育苗培養土としての使用に適する。

本発明において処理対象となる有害金属含有土壌の処理前のｐＨは特に限定されず、強酸性〜強アルカリ性の何れの領域の値であってもよい。なお、本明細書において土壌のｐＨの測定は、土壌試料に中性のイオン交換水を土壌試料の数倍量添加して懸濁液を調整し、該懸濁液を構成する水のｐＨ値をｐＨメーターにより測定することにより行った。

有害金属含有土壌は直接本発明の方法により処理することもできるが、オゾンガスと接触させる前にそのｐＨがアルカリ性（特にｐＨ７〜１２）に調整されている場合には、有害金属の不溶化の程度が高まるためより好ましい。アルカリ性への調整は通常のアルカリ性物質（例えば、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸水素カルシウム）を土壌に添加混合することにより行うことができる。

本発明には、例えばオゾン発生装置（例えば三菱オゾナイザーＯＳ−１Ｎ形）により生成されたオゾンガスを使用することができる。

有害金属含有土壌にオゾンガスを接触させることにより有害金属化合物が酸化されて不溶化するものと推定される。有害金属含有土壌とオゾンガスとを接触させる条件は、有害金属化合物が不溶化されるのに十分な条件であれば特に限定されないが、接触させるオゾンガス濃度は０．１ｇ／Ｎｍ^３以上が好ましく、０．１〜５０ｇ／Ｎｍ^３がより好ましく、０．５〜２０ｇ／Ｎｍ^３が最も好ましい。また接触時間は０．１７時間以上が好ましく、０．５〜５時間がより好ましく、１〜２時間が最も好ましい。

以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれにより制限を受けるものではない。

本実施例ではマンガン含有土壌（マンガン含有量４５００ｍｇ／ｋｇ、含水率３０〜４０％、ｐＨ７）を用いた。

マンガン含有土壌４０ｇにイオン交換水１０ｇを添加し、オゾン発生装置（三菱オゾナイザーＯＳ−１Ｎ形、５０Ｖ、０．２５Ａ）により生成させたオゾンガス（濃度一定：１ｇ／Ｎｍ^３）雰囲気下で土壌に０．１７時間（１０分間）、０．５時間、１時間、２時間、５時間、１０時間それぞれ接触酸化（流量：４０ＮＬ／ｈ）させた後、乾土当たりのマンガン溶出量を測定した。マンガン溶出量の測定は、一定量の土壌試料に１０倍量のイオン交換水を加えて一時間振とうした後、０．４５μｍのフィルターを通してろ液を得て、このろ液中のマンガン量をフレーム原子吸光法（ＪＩＳＫ０１０２．５６．２）により測定することにより行った。
乾土当たりのマンガン溶出量を表１に示す。

表１からわかるように、オゾンガスによる処理時間が長いほどマンガン溶出量が減少した。

実施例１で用いたのと同じマンガン含有土壌４０ｇにイオン交換水１０ｇを添加し、オゾン発生装置（三菱オゾナイザーＯＳ−１Ｎ形、５０Ｖ、０．２５Ａ）により生成させたオゾンガスの濃度０．１、０．５、１、１０、２０、５０（ｇ／Ｎｍ^３）の各雰囲気下で２時間（固定）、土壌を接触酸化（流量：４０ＮＬ／ｈ）させた後、乾土当たりのマンガン溶出量を測定した。
乾土当たりのマンガン溶出量を表２に示す。

表２からわかるように、オゾンガス濃度が高いほどマンガン溶出量が減少した。

実施例１で用いたのと同じマンガン含有土壌４０ｇにイオン交換水１０ｇを添加し、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）を重量比１％で添加して土壌のｐＨを一旦１０に調整した。続いて、オゾンガス（濃度一定：１ｇ／Ｎｍ^３）雰囲気下で土壌に２時間接触酸化（流量：４０ＮＬ／ｈ）させた後、乾土当たりのマンガン溶出量を測定した。

無処理土壌試料（ｐＨ７）、オゾンガス処理（オゾンガス濃度：１ｇ／Ｎｍ^３、２時間接触酸化、流量：４０ＮＬ／ｈ）土壌試料（ｐＨ７）、および上記のオゾンガス処理＋アルカリ処理土壌試料（ｐＨ１０）、のそれぞれの乾土当たりのマンガン溶出量を図１に示す。

図１からわかるように、ｐＨを一旦１０に調整した後にオゾン処理した土壌試料（右端）は、オゾンガス処理のみを行ないアルカリ処理をしなかった土壌試料（中央）及びオゾンガス処理もアルカリ処理もしなかった土壌試料（左端）と比較して顕著にマンガン溶出量が減少した。

オゾン処理とアルカリ処理とを組み合わせる効果を示す図である。

Claims

有害金属含有土壌にオゾンガスを接触させることを含む有害金属含有土壌の処理方法。
有害金属含有土壌に０．１〜５０ｇ／Ｎｍ^３の濃度のオゾンガスを０．５〜５時間接触させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
オゾンガスと接触させる前に有害金属含有土壌のｐＨをアルカリ性に調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
有害金属を含有する浄水場発生汚泥にオゾンガスを接触させることを含む、有害金属を含有する浄水場発生汚泥から植物育苗培養土を製造する方法。
有害金属を含有する浄水場発生汚泥に０．１〜５０ｇ／Ｎｍ^３の濃度のオゾンガスを０．５〜５時間接触させることを特徴とする請求項４に記載の方法。