JP2008290059A - 土壌固化材に酸化促進剤を組み合わせた土壌浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有機塩素化合物及び重金属類に汚染された土壌を低コストで迅速に浄化し、土壌の修復を図り安全な自然環境を取り戻す方法を提供する。
【解決手段】酸化促進剤と土壌固化材を組み合わせることにより、有機塩素化合物及び重金属類に汚染された土壌を有機塩素化合物類を脱塩素化し、さらに、有機化合物を酸化分解させ、無害化して重金属類も同時に不溶化し、固化させることにより汚染土壌の修復を図る。

Description

染土壌修復方法および土壌の改良固化材に関する。

技術背景

セメント系、石灰系固化材が多く使用されている。また、ＰＣＢ、ダイオキシン類、そのた、揮発性有機溶剤汚染の浄化方法として、高温燃焼処理、メカノケミカル法、ジオメルト法、真空熱分解法、アルカリ触媒法など数多くの処理方法が検討されています。最近では二酸化チタンによる光触媒の利用、紫外線による分解処理等が検討されている。また、過マンガン酸カリウムによる酸化分解法（栗田工業）がある。しかし、処理コスト、処理時間等において満足できる状況にはない。

ダイオキシン、有機塩素系溶剤で汚染された土壌浄化をする為には脱塩素化する必要がある。さらに悪臭除去などが必要となる。さらに重金属類の溶出を防ぐ処置が必要である。従って、本発明では、その目的達成のため酸化促進剤を組み合わせた土壌固化材を利用して有機塩素、重金属類で汚染された土壌を修復し再汚染されない安全な土壌に修復する方法を提供することを目的とする。

本発明は有機塩素化合物を特殊加工した二酸化塩素粉末顆粒を酸化促進剤（ａ）として利用することにより酸化剤（ａ）から発生する活性酸素の働きを利用して有機塩素化合物を脱塩素化し、酸化分解することにより、無害化をはかり、同時に重金属類を固化材で不溶化し固化する。

以上のように［化１］で示した化学反応により発生した（Ｏ），ＯＨ−などの活性酸素により［化２］［化３］で示すように有機塩素化合物を酸化分解し、最終的にＣＯ２、Ｈ２Ｏ、ＮａＣｌ２、ＭｇＣｌ２、ＣａＣｌ２にまで分解される。

重金属類の固化安定化

固化反応と重金属不溶化

固化作用

マイナス荷電している土表面にプラス荷電した凝固剤を加えることにより反発を弱め水分を分離しやすくし固化させる。

重金属の不溶化

エトリンガイト中に封じ込められる。
Ｓ２−、ＳＯ４−、ＣＯ３−が金属イオンと反応して難溶性の化合物を作る。
イオン交換能： 交換基：ＯＨ、ＯＮａ、（−Ｏ）２Ｃａ
（−ＯＨ）２＋Ｐｂ２＋→（−Ｏ）２Ｐｂ＋２Ｈ＋ （−Ｏ）２Ｃａ＋Ｐｂ２＋→（−Ｏ）２Ｐｂ＋Ｃａ２＋Ａｓ，ＰはＣａＯと反応し安定化合物となる。
ＡｓＯ３−＋Ｆｅ３＋→ＦｅＡｓＯ４により安定化
炭酸塩鉱物、リン酸塩鉱物のなかに重金属類を固溶体として取り込む。

発明の効果

本発明は、以上のような試験結果および実施例確認されているので有機塩素化合物及び重金属類に汚染された土壌を浄化し安定化すための方法として優れた効果がある。

表１に示す製紙スラッジ灰は、従来さらに石灰やその他の助剤とともに１４５０℃で熱処理してセメント化して使用されていたものである。本発明では適正混合率を確立するために鋭意研究の結果、上記のような配合率で、高含水率の池の汚泥・建設現場から発生する高含水率の残土及び有機溶剤、ダイオキシン類等で汚染されていた汚染土を分解し安定化物として固化されることを確認した。

このほか無水石膏を加えて固化材を製造した。配合比は上記のとおり。

請求項６による方法で下水道管埋設現場から発生した残土の土質改良の結果を表２に示す。試験結果においては、請求項２〜５で作成した土壌浄化安定固化材を１２％配合した結果ＣＢＲ値において２４．１％と改良が見られ、また、再汚染、再泥化も見られなかった。水浸による吸水膨張試験においても８．０〜１４．０％において膨張比は０．００であった。試験方法は（ＪＩＳ Ａ １２１１）に基ずいて行った。土質はシルトおよび粘土から構成されている粘土質土壌である。

上記実施例１を行うにあたり、室内での予備観察を行ったところ、改良前の土壌は、ＰＨ６．８、含水比４２％、比重１．７９、外観は緑灰色で粘土質と判断された。改良後のＰＨは４８時間後には８．４であり３週間後には７．０であった。また、固化材混合中から、悪臭、異臭の発生は全くなかった。反応終了後も全く発生しなかった。

請求項６による方法で実施した、農地開発切山地区砂防堰堤の改造に伴う汚泥固化状況を表４に示す。
本発明の土壌浄化安定化固化材を使用して汚泥固化したところ、当該汚泥の重量に対して土壌固化材を重量比で１２％添加で、２時間後には、固化汚泥の上に鉄板を敷いて０．６ｍ^３容量のバックホーが乗って作業可能までに、汚泥が改良された。これは、製紙スラッジ灰の吸水効果と石膏および消石灰が混合直後から効果を発現したためと判断される。また、その後の雨による堰堤水位の上昇により汚泥に水分がかなりの量で浸透したと思われるが、再泥化は起きていない。これは、成分中の高炉スラグが徐々に反応して再泥化を防ぐのに十分な固化強度を持たせた為と考えられる。

［表４］からもわかるとおり、堰堤汚泥の改良にも本発明の土壌固化材は、充分な効果を発揮する事がわかる。国土交通省のガイドラインでは、土壌改良後のＣＢＲ値で２０％以上であれば、建設残土および無機汚泥が再利用可能となっているので、当該汚泥に対して本発明の土壌固化材を１２％混合すれば、充分再利用可能となる。

従来、即効性を有する土壌固化材でも最低２４時間以上の養生期間を要していたが、本発明では２時間という短時間で、当該汚泥、あるいは、シルト粘土質土壌中の有機溶剤等を酸化分解し、固化安定化する。

セメント系や石灰系の土壌固化材に見られる高ＰＨと違い、汚泥および土壌の固化反応終了後においては、ＰＨは中性であり、高ＰＨによる植物への被害も無い。

製品の製造にあたって、原料を混合するだけで、製造できるので、熱エネルギーが不要であり、余分な熱を必要としない分ＣＯ２発生のリスクもなく、地球温暖化にも貢献する。

製紙スラッジ灰はもちろんのこと、高炉スラグ、フライアッシュ、廃石膏などのリサイクル利用でき、最終処分場の延命、資源の有効利用に貢献できる。

汚泥及び土壌との混合開始から反応終了まで悪臭、異臭を発することがなく二次公害を招くことが無い。

ダイオキシン類及び有機化合物に汚染された土壌に請求項１で作成した土壌浄化剤を汚染土壌１ｍ^３当たり５０ｋｇの割合で混合攪拌した。混合後２時間放置後、ダイオキシン類及び有機塩素化合物の濃度を測定したところダイオキシン類で９８％有機塩素化合物が８０％以上減少していることが確認できた。このことは請求項１の酸化剤（ａ）の酸化力により［０００５］で示しているような反応が起こり、ダイオキシン類、有機塩素化合物分解されたものと考えられる。

表５、表６からも分かるように請求項１で作成された酸化剤がダイオキシン類、有機塩素化合物の分解されることが立証される。

請求項６による方法で実施した鉛、砒素汚染土壌への効果

鉛１０ｐｐｍ、砒素１ｐｐｍの模擬資料に請求項２〜５の方法で作成した土壌固化材（Ａ）と石灰、セメントを添加し水溶液中の濃度を定量し比較した。

以上の実施例で示されているように本発明方法により、低コストで迅速に有機塩素化合物や重金属類で汚染された土壌を浄化、修復で出来、環境汚染対策として大きな効果が期待できる。

Claims (6)

1. 高炉スラグ１００部に対し安定化二酸化塩素と塩素化イソシアヌル酸に重曹を組み合わせて粉末顆粒化した酸化促進剤を１０部を混合した土壌浄化剤。
2. ８００〜９００℃で焼成した製紙スラッジ灰を原料として５０〜７０部、高炉スラグ微粉末１０部と石灰石もしくは生石灰を１０〜２０部、無水石膏もしくは半水石膏を１０〜２０部を混合した土壌固化材に請求項１で製造した土壌浄化剤を１〜１０部混合した土壌浄化安定固化材。
3. 請求項２に硫酸アルミおよび塩化マグネシウムを５〜１０部添加した土壌浄化安定固化材。
4. 請求項２にフライアッシュを５〜３０部添加した土壌浄化安定固化材。
5. 請求項２に０．１から１．０部の有機高分子凝集剤を添加した土壌浄化安定固化材。
6. 請求項２〜５の内１個以上を使用、作製した土壌安定化固化材を利用した有機塩素化合物及び重金属類に汚染された土壌の浄化修復処理方法。