JP2012210577A - 砒素を含む汚染土壌の処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】砒素を含む汚染土壌の処理方法は、砒素を含む汚染土壌中の3価の砒素を亜ヒ酸酸化細菌により5価の形態に酸化し、次いで、鉄系硫酸塩及び焼成ドロマイトを該土壌に混合して、該砒素を不溶化する処理方法である。
【選択図】なし
Description
特に、農産物を生育する上で、土壌汚染は深刻な問題であり、特に農産物からの砒素摂取量は、ヒトへの健康影響を検討する上で重要な検討事項になっている。
さらに、世界各地の地下水が汚染され、砒素が検出されており、健康被害が深刻な問題となっている。
またヒトだけでなく、周辺の生態系へ及ぼす影響も無視できるものではなく、社会的な問題として、大きく注目されている。
かかる方法は、砒素を難溶性の砒酸鉄(FeAsO4)とするものであり、As(V価)の不溶化方法としては有効な方法である。
しかし、実際には、土壌の浄化を図るために、砒酸鉄の生成に必要な理論当量の数倍から数十倍もの量のFe3+が必要であるという問題があり、またかかる砒酸鉄の生成はpHが3〜5で進むため、汚染土壌中に含まれる砒素の濃度が高い場合や3価の砒素が多いときには、無害化の効率が著しく劣ってしまっている。
即ち、本発明の砒素を含む汚染土壌の処理方法は、砒素を亜ヒ酸酸化細菌により5価の形態に酸化し、鉄系硫酸塩及び焼成ドロマイトを該土壌に混合して、該砒素を不溶固定化することを特徴とする、砒素を含む汚染土壌の処理方法である。
即ち、前記鉄系硫酸塩と焼成ドロマイトとの配合割合は、合計量100質量部に対し、鉄系硫酸塩を5〜20質量部とすることが好ましい。
さらに好適には、本発明の砒素を含む汚染土壌の処理方法において、該焼成ドロマイトは、BET比表面積が5〜15m2/gであることを特徴とする。
特に、本発明により、土壌中の砒素は亜ヒ酸酸化細菌により酸化され、ヒ酸となることにより鉄イオンと反応して難溶性のヒ酸鉄を生成し、さらに焼成されたドロマイトにより鉱物中のカルシウム、マグネシウムと水酸化物の生成、共沈による難溶性塩が生成されるとともに焼成ドロマイトの細孔構造に物理吸着されることで、完全に不溶化することが可能となる。
さらに一定範囲のBET比表面積を有する焼成ドロマイトを用いることで、土壌中の砒素の溶出抑制を、より効果的に行なうことが可能となる。
本発明の砒素を含有する汚染土壌の処理方法は、砒素を含む汚染土壌中の3価の砒素を亜ヒ酸酸化細菌により5価の形態に酸化し、鉄系硫酸塩及び焼成ドロマイトを該土壌に混合して、該砒素を不溶化する、砒素を含む汚染土壌の処理方法である。
土壌中の砒素は、その形態により毒性が異なるが、特に亜ヒ酸が高い毒性を示すものであり、土壌の酸化還元状態に応じて、その形態は変化するものである。
かかる亜ヒ酸酸化細菌により、土壌中の亜ヒ酸(3価)をヒ酸(5価)に酸化することで、酸化剤等を用いる化学的処理に比べて低コストな処理プロセスが構築でき、また薬剤添加による環境の負荷を低減することができる。
また、亜ヒ酸酸化細菌の土壌への添加量としては、細菌種や土壌の状態によって酸化効果が異なるためカラム試験などにより決定する。
なお攪拌時における土壌への細菌の浸透性が良い場合などは、亜ヒ酸酸化菌を同時に添加しても良い。
また、鉄系硫酸塩としては、例えば硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸鉄、ポリ硫酸第二鉄等の鉄系硫酸塩を例示することができる。
なお、鉄系硫酸塩は、粉末状、水溶液状いずれの形態でも良い。
焼成ドロマイトを用いることで、弱アルカリ雰囲気となり、この環境下において水酸化物の生成、共沈等の上記難溶性塩を生成される。また仮に土壌内の還元雰囲気下で砒素が可逆的に3価となり亜ヒ酸が存在しても、該焼成ドロマイトへ物理吸着されて完全に不溶化される。
さらに、該焼成ドロマイトは、ドロマイトを650〜1000℃で焼成したものが、砒素の吸着率が、より高く好適である。このような焼成条件であると、脱炭酸反応により、BET比表面積が大きく、また細孔径分布のピーク範囲が10〜20nmの範囲(日本ベル社製、高精度ガス吸着装置「BELSORP−mini」により測定)である焼成ドロマイトが得られ、砒素の除去に、さらに有効である。
また前記鉄系硫酸塩と焼成ドロマイトとの配合割合は、合計量100質量部に対し、鉄系硫酸塩を5〜20質量部とすることが好ましい。
具体的には以下のようにして測定を行なった。
(1)焼成ドロマイトの調製
栃木県葛生地方産出のドロマイト(住友大阪セメント株式会社唐沢鉱業所産)より7つのサンプルを用意し、各々800℃の電気炉で、5分、10分、15分、30分、60分、120分焼成することにより、各焼成ドロマイト(No2〜No7)を調製した。なお、焼成を行なわない(0分)無焼成ドロマイト(No1)を比較のために用いた。
得られた各焼成ドロマイトのBET比表面積(m2/g)及びブレーン値(cm2/g)を測定し、その結果を表1に示す。また、各焼成ドロマイトの細孔径分布を測定し、その結果を図2に示す。
なお、BET比表面積及び細孔径分布は、日本ベル社製、高精度ガス吸着装置「BELSORP−mini」により測定した値、ブレーン値は、ブレーン測定装置(丸菱科学機械製作所製、「ブレーン空気透過粉末度測定器」)により測定した値である。
砒素の5mg/L、100mg/Lの各水溶液100ccに、上記(1)焼成ドロマイトの調製で得られた各ドロマイトNo1〜7を各1gの割合でそれぞれ添加し、4時間撹拌混合した後、濾過した際の濾液中の砒素濃度をICP分析装置(製品名;バリアンテクノロジーズジャパンリミテッド社製、装置名「VARIAN ICP 発光分光分析装置 730−ES」)を用いて測定した。
吸着除去率(%)=(初期濃度―濾液中濃度)/初期濃度×100
結果データ(3価砒素の吸着除去率)を表2に示す。
上記焼成ドロマイトNo5に、鉄系硫酸塩(硫酸第一鉄一水塩:堺化学工業社製)を、下記表3に示す割合で配合して、土壌処理材1〜4を得た。なお、比較のために、上記焼成ドロマイトNo5を土壌処理材5、上記無焼成ドロマイトNo1を土壌処理材6、上記硫酸第一鉄一水塩を土壌処理材7、消石灰(製品名:水酸化カルシウム、キシダ化学株式会社製)を土壌処理材8とした。
吸着除去率(%)=(初期濃度―濾液中濃度)/初期濃度×100
また、pHメータ(堀場製作所製)により濾液のpH値の測定も行なった。その結果も表4(3価砒素の吸着除去率)に示す。
砂質土(千葉県成田産)に、亜ヒ酸カリウムを添加し、2種類の汚染土(A、B)を調製した。次いで、汚染土A、Bに対して、環境庁告示46号に準じて砒素溶出試験を実施し、溶出液中の砒素の濃度について以下の装置を用いて測定した。その結果を表5に示す。
上記土壌処理材1、5、6粉体を、汚染土A、Bに対して100kg/m3の割合で添加した。撹拌混合後の汚染土に対して、7日経過後、環境庁告示46号に準じて砒素溶出試験を実施し、溶出液中の砒素の濃度について上記装置を用いて測定した。その結果を表6に示す。
本発明により、亜ヒ酸酸化細菌により3価の砒素を5価の形態に酸化することにより、さらに速やかにまた確実に汚染土壌を無害化し、長期に渡り安定して浄化することが可能である。
Claims (3)
- 砒素を含む汚染土壌中の3価の砒素を亜ヒ酸酸化細菌により5価の形態に酸化し、次いで、鉄系硫酸塩及び焼成ドロマイトを該土壌に混合して、該砒素を不溶化することを特徴とする、砒素を含む汚染土壌の処理方法。
- 請求項1記載の砒素を含む汚染土壌の処理方法において、該鉄系硫酸塩と焼成ドロマイトとの配合割合は、質量比で5:95〜20:80であり、該鉄系硫酸塩と焼成ドロマイトとの合計で汚染土壌1m3あたり10 〜150kg混合することを特徴とする、砒素を含む汚染土壌の処理方法。
- 請求項1または2記載の砒素を含む汚染土壌の処理方法において、該焼成ドロマイトは、比表面積が5m2/g以上であることを特徴とする、砒素を含む汚染土壌の処理方法。
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