JP2009112969A - 酸性土壌の処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】酸性化した土壌を含む地下の改良対象領域1に到達するように、かつ、先端側5aが後端側5bよりも低くなるように形成されたボーリング孔5に、粒径が180μm以下で、ふるいの通過重量百分率が72%以上の石灰粉末の懸濁液6を流し込むことでこの懸濁液6を改良対象領域1に浸透させて、酸性化した土壌を中和する酸性土壌の処理方法。
【選択図】図1
Description
また、酸性土壌の改良や鉱山廃水の中和を目的として、石灰石の砂利を単独で使用する場合もある。
さらに、特許文献2には、有害物質汚染土壌の改良方法として、改良剤をスラリー化したものを、地盤内に圧入する方法が開示されている。
また、アルカリ資材として消石灰を使用する場合は、消石灰が水に溶けやすく中和に必要な水酸イオンを供給しやすいため、即効性が期待できる長所を有しているものの、配合量が多すぎる場合や、撹拌が適切に行われない場合には、局所的なアルカリ汚染の原因となるため、適切な品質管理が要求されていた。
また、懸濁液の酸性土壌への供給は、流入孔に懸濁液を流し込むだけでよいので、撹拌混合に要する装置や手間を省略することが可能となり、簡易に中和処理を行うことができるとともに、経済的である。
また、粉末状の石灰石を使用することで、石灰石の比表面積が大きく、少量の石灰石により優れた改良効果を発揮することができ、経済的である。
ここで、重力場における球の沈降は、式1に示すように、理論上、低レイノルズ数(Re数)では終末速度Vtが粒子径Dp 2に比例する。したがって、粒子径が小さいほど終末速度は小さく、粒子の浮遊時間が長くなる。なお、式1において、gは重力、Dpは粒子径、ρpは粒子の密度、ρfは流体の密度、μは流体の粘性係数を示している。
Vt=gDp 2(ρp−ρf)/18μ ・・・(式1)
本実施形態では、図1に示すように、最終処分場において埋設処分されて酸性化した残土2について、中和処理を行う場合について説明する。
なお、ボーリング孔5の先端側5aは、改良対象領域1である残土2内に配置されていてもよいし、ボーリング孔5が改良対象領域1を貫通して、先端側5aが地山Gに到達していてもよい。
また、ボーリング孔5の配置も限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
なお、石灰粉末6aの粒径はこれに限定されるものではなく、水Wと混合撹拌することにより懸濁液6を生成することが可能な粒径からなる微粉末であればよい。また、石灰粉末6aの粒径が180μm以下でふるいの通過重量百分率で72%以上であれば、式2に示すように、石灰粉末6aが残土2内に支配的(50%以上)に浸透し、土粒子2aとの高い付着効果を得ることが可能なため、好適である(図2参照)。
×72%以上(石灰粉末の量)>50%・・・(式2)
なお、大量に発生する掘削ずりの最小粒径は、さく岩機の場合で粒径0.18mm(180μm)以下の掘削ずりが約30%(%はふるいの通過質量百分率)存在することが知見として得られている(福井勝則,陳文莉,大久保誠介,皿田滋;トンネル掘削におけるずりの粒度分布、資源と素材,Vol.119,NO.10,11,p643右段2行目)。つまり、最終処分場に埋設される掘削ずりの最小粒径は0.18mm(180μm)で約30%(%はふるいの通過質量百分率)である。そのため、掘削ずり(酸性土壌)に浸透しやすい石灰粉末の粒径は、掘削ずりの粒径より小さい方が好ましく、支配的な粒径の最大値(180μm)を考慮して、180μm以下でふるいの通過重量百分率が72%以上の石灰石の微粉末(石灰粉末6a)を使用することで酸性土壌を中性化する効率を高めることができる。
なお、本実施形態では、送水ポンプ8を利用して、懸濁液槽7からボーリング孔5までの懸濁液6の送水を行うものとしたが、例えば、懸濁液槽7がボーリング孔5の孔口5aよりも高い位置に配置されているなど、自然流下による懸濁液6の送水が可能な場合は、送水ポンプ8の省略が可能である。
石灰粉末6aは、浮遊物質として、水Wにより運ばれて残土2内に浸透するとともに、土粒子(岩石)に付着して、水Wにより作られた石灰と硫酸との反応の場において、式3に示すように、近傍の硫酸と反応することで、水素イオンを水に中和する。
2H++SO4 2−+CaCO3→Ca2++SO4 2−+H2O+CO2・・・(式3)
例えば、ボーリング孔は、石灰粉末の懸濁液を流し込むことが可能であれば、必ずしも斜めに形成されている必要はない。
また、前記実施形態では、多孔管を利用して、ボーリング孔を形成するものとしたが、改良対象領域への懸濁液の浸透が可能であれば、必ずしも多孔管を使用しなくてもよい。
また、石灰粉末の懸濁液を改良対象領域に浸透させるための流入孔は、ボーリング等の残土を埋設した後に形成された掘削孔に限定されるものではなく、残土を処分するとともに多孔管等を埋設しておくなどして予め形成された流入孔や、処分場に埋設されたガス抜き管等を使用してもよい。
まず、石灰石の粒度の違いによる中和効果の変化について測定した実証実験結果について説明する。
なお、蒸留水の投入速度は毎分500ml程度とし、蒸留水投入後は3日間放置することにより行う。
図3に示すように、粉末状の石灰石を使用した試験1は、pH値が7付近で中和された状態が維持される結果となった。一方、砂状の石灰石を使用した試験2および礫状の石灰石を使用した試験3は、試験開始後数日でpH値が下がる結果となった。特に、試験3では、石灰石を使用しない比較例1と同等のpH値となり、その効果がほとんど見られない結果となった。
次に、石灰粉末の懸濁液による中和効果の優位性の実証実験結果について説明する。
表2に本実証実験の結果を示す。
次に、石灰粉末の懸濁液による中和効果の持続性について行った実証実験結果について説明する。
図4に示すように、石灰粉末の懸濁液が投入された酸性土壌から採取された採水は、75日が経過した後もpH値が5.5以上を示している。そのため、石灰粉末の懸濁液による中和効果が、長期間に中和効果を維持し続ける持続性を有していることが実証された。
次に、石灰粉末による中和効果の優位性について行った実証実験結果について説明する。
なお、蒸留水の投入速度は毎分500ml程度とし、蒸留水投入後は3日間放置することにより行う。
図5に示すように、消石灰を中和剤として使用した試験bでは、pH値が高くなりすぎる結果となった。一方、石灰粉末を使用した試験aは、pH値が7程度を維持し、中性域を保っている。なお、比較例3では、中和効果が得られず、採水のpH値は3程度を示す結果となった。
したがって、他の中和剤(消石灰)と比較して、石灰粉末による中和効果が優位であることが実証された。
2 残土(酸性土壌)
5 ボーリング孔(流入孔)
5a 先端側(孔底)
5b 後端側(孔口)
6 懸濁液
6a 石灰粉末
Claims (4)
- 酸性土壌を含む改良対象領域に形成された流入孔に、石灰粉末の懸濁液を流し込むことで該懸濁液を前記改良対象領域に浸透させることを特徴とする、酸性土壌の処理方法。
- 前記流入孔が、孔底が孔口よりも低くなるように形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の酸性土壌の処理方法。
- 前記石灰粉末の粒径が、180μm以下で、ふるいの通過重量百分率が72%以上であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の酸性土壌の処理方法。
- 前記流入孔への懸濁液の流し込みと、地盤内のpH確認とを定期的に行うことを特徴とする、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の酸性土壌の処理方法。
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