JP2017003474A - 土質改良剤又は改良バイオ増殖剤、土壌地盤固化法、改良バイオの増殖法及び除染法並びに放射性汚染土壌の除染法 - Google Patents

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Abstract

【課題】微生物を利用した汚染土壌の除染に用いる土質改良剤又は改良バイオ増殖剤を提供する。
【解決手段】リンゴ酸とキチン質を主成分とした、放射性物質を取り込む放線菌等の微生物を増殖出来る土質改良剤又は改良バイオ増殖剤である。放射性汚染土壌に散布して微生物を増殖させた後、放射性物質を取り込んだ微生物と土粒子とを分離することで、除染効率の高い除染効果と、土壌の圧密性能向上効果により締め固まった透水性のある地盤を得られる。
【選択図】図１

Description

この発明は、各種土工事による土壌地盤のバイオ増殖固化性能に於いては、軟弱地盤の排水性を改善し、土壌の粘性を上げ、地盤の改良、土壌法面の補強、道路工事、宅地造成等の各種用途の土の固化改良分野に利用される。また、土壌地盤のバイオ増殖固化性能により、放射性物質による土壌汚染、地下水汚染等の二次被害等、有害な汚染問題を解決し、あるいは風等による飛散の恐れのある土の表面をバイオ増殖固化して風害による放射性物質汚染の防止を図る放射性物質の除染分野に利用される。
特開２０１４−１７４１６１号公報
従来、濃縮能を有する細菌が生息する放射性物質汚染土壌の除染用濃縮能細菌増殖剤は、リンゴ酸を主成分とすることを特徴とする放射性物質の除染用濃縮能細菌増殖剤がある（特開２０１４−１７４１６１号公報）。
また、該特許文献１の請求項１記載の放射性物質の除染用濃縮能細菌増殖剤は、放射性物質による汚染土壌の除染法に使用するリンゴ酸を主成分とする放射性物質の除染用濃縮能細菌増殖剤は、配合比が主成分であるリンゴ酸が４０〜９５％で、クエン酸が６０〜５％である液体又は粉体であることを特徴とする。
従来のリンゴ酸を主成分とする放射性物質の除染用濃縮能細菌増殖剤は、放射性物質の濃縮能を有する細菌の増殖養生期間として例えば１ケ月から３ケ月を経て、汚染土壌中の放射性物質の濃縮能を有する細菌が増殖し、セシウム含有の放射性物質を取り込み土粒子から水洗浄やエア洗浄等によって容易に離脱させることができる旨の記載がされている（明細書段落００１２参照）。
また、従来の土壌改良材料として、重金属を含むセメント系固化剤、大量の石灰、大量の普通セメントを使用し強引な改良方法により強度を上げた土壌改良のために、土壌汚染、地下水汚染等の二次被害等の問題を引き起こすものであった。
さらに、リンゴ酸、クエン酸、ブドウ糖による固化剤もあったが、対象土壌のキチン質混入具合により、強度発揮期間のバラツキ、強度不足等の問題があった。
又、除染では単純に汚染土壌を洗浄したり、汚染地盤に植物を植えたりしていたが、現状では洗浄汚染水の問題、細粒分以下の処分が必要となり、汚染土壌の減容化が依然として課題となっている。
本発明は、土壌地盤のバイオ増殖固化性能による土質改良剤及び土壌並びに地盤の固化方法と、土壌中の放射性物質の土壌地盤のバイオ増殖固化性能による除染で、放射性物質汚染土壌の除染において、土壌中に放射性物質を吸収する放線菌等のバイオを増殖させ、土壌内部に存在する放射性物質が放線菌等を増殖させることにより、効果的に放射性物質を吸収内包させ、土粒子に付着した放射性物質を取り除くことができ、放線菌等のバイオ増殖成長により汚染地盤の除染を行うことを目的とする。
また、本発明は、地盤の土粒子と、放射性物質を内包した放線菌等の改良バイオとを分離することにより、放射性物質を内包した放線菌等の微生物と、放射性物質に汚染されていない土壌とを分離除去することが出来、従来のように放射性物質に汚染された土壌の廃棄に広大なスペースを確保する必要が無くなり、放射性物質を内包した放線菌等の微生物の回収に努めることにより大幅な汚染土壌の減容化が図られ、環境問題の大幅な改善を図ることができる放射性物質の除染と土壌固化の土質改良剤及びバイオ除染法と土壌地盤の固化方法を提供することを目的とする。
また、本発明はキチン質を含む本剤により改良バイオの微生物増殖養生期間（７日から１ヶ月）を経て、汚染土壌中の改良バイオである放線菌等が増殖しセシウム等の放射性汚染物質を放線菌等の微生物に取り込み、土粒子から離脱させることを目的とする。
これにより汚染されていない土粒子と放射性物質を内包した微生物を分離し、改良バイオである放線菌等を処理することで、従来の汚染土壌の山積み化が一挙に解消され、汚染土壌の減容化が実現され、効果的に確実に除染が出来ることを目的とする。
また、重金属を含むセメント系固化剤の場合、重金属による土壌への汚染は免れなかった。又、これによる地下水への影響も考える必要があった。さらに、改良体表面を降雨等により流れた水はｐＨの上昇等の問題と河川等への流入により水棲生物・植物等に影響を及ぼした。
大量の石灰、普通セメント使用の場合は発熱量が大きくなり作業が危険で、ひび割れを発生させ、不安定なもので、完全な攪拌が難しくなり、むらがあった。また、土粒子自体は有機質土壌特有の改善が行われないため密度の粗い改良となり、空隙の多い透水性の無い改良地盤となり、強度にむらもあった。
リンゴ酸、クエン酸、ブドウ糖を主成分の組み合わせでの改良体は対象土壌のキチン質混入具合により、強度発揮期間のバラツキ、強度不足等の問題が発生した。
土粒子と放射性物質の分離が難しく洗浄では完全に分離して取り出すことが難しく効率が上がらなかった。
洗浄水に放射性物質が混入、洗浄水の処理が必要であった。
また、従来のように植物処理ではセシウム等放射性物質を土中より植物に吸収させる媒体となる改良バイオが土中に少なく、放射性物質は土中に取り残され、効果を得ることが出来なかった。
さらに、土粒子の表面研磨利用の土壌洗浄技術での汚染細粒分増加による処理汚染処分量の増大とこれによる細粒分不足による耕作土としての再利用が出来なかった。
本発明は、各種土壌工事による土壌固化に於いて、軟弱地盤の排水性を改善し、土壌の粘性を上げ地盤の改良、土壌の法面の補強、道路工事、宅地造成等の各種用途の土の固化改良分野に使用される土壌固化による土質改良剤及び土壌並びに地盤の固化方法と放射性物質による土壌汚染、地下水汚染等による土壌の二次被害等による有害な汚染問題を解決し、風等による飛散のおそれのある土の表面を固化して風害による放射性物質汚染の防止を図る、放射性物質汚染土壌の除染において、土壌中に放射性物質を吸収する放線菌等のバイオを増殖させることにより、効果的に放射性物質を吸収内包させ、土粒子に付着した放射性物質を取り除く事が出来、放線菌等のバイオ増殖成長により汚染地盤の除染ができることを目的とする。
また、地盤の土粒子と放射性物質を内包した放線菌等の改良バイオとを分離することにより、放射性物質を内包した放線菌等の微生物と、放射性物質に汚染されていない土壌とを分離除去することが出来、従来のように放射性物質に汚染された土壌の広大なスペースを確保する必要がなくなり、放射性物質を内包した放線菌等の微生物の回収に努めることにより大幅な汚染土壌の減容化が図られ、環境問題の大幅な改善を図ることができることを目的とする。
請求項１記載の発明は、放射性物質による汚染土壌の除染手段として、該汚染土壌に投入するリンゴ酸とキチン質を主成分とする土質改良剤と、該汚染土壌中の放射性物質を取り込む放線菌等の微生物を増殖出来る土質改良剤又は改良バイオ増殖剤である。
請求項２記載の発明は、透水性のある地盤で、かつ人畜無害な地盤で、しっかりした強度の地盤を得ることが出来る物質として、リンゴ酸、キチン質を主成分とする土質改良剤を土壌地盤に混合攪拌又は、注入浸透した後、加圧固化せしめて圧密構造に形成したことを特徴とする土壌地盤固化法である
請求項３記載の発明は、透水性がある地盤であって、かつ人畜無害な地盤で、しっかりした強度の地盤を得ることが出来る物質として、リンゴ酸、キチン質を主成分とする土質改良剤を土壌地盤に均一に散布し、該土壌の表面のみを固化せしめる事を特徴とする土壌地盤固化法である。
請求項４記載の発明は、リンゴ酸、キチン質を主成分とする土質改良剤を放射性物質含有の汚染土壌地盤に均一に散布し、放線菌等の改良バイオの微生物増殖養生期間である７日から１ケ月を経て、放線菌等の放射性物質を取り込む微生物を土中に増殖させ、セシウム等の放射性物質を増殖した放線菌等の改良バイオを土中に取り込み、土粒子から離脱させて、土粒子と改良バイオを分離し、分離した改良バイオを処理することを特徴とする改良バイオの増殖法及び除染法である。
請求項５記載の発明は、液体又は粉体のリンゴ酸と、粉体のキチン質を主成分とし、該リンゴ酸とキチン質が土壌中に散布浸透することで土壌中の放線菌等を取り込む改良バイオを増加させ、放射性汚染土壌の除染で、土壌内部の増加した改良バイオにセシウム等の放射性汚染物質を取り込ませ、土粒子と放射性汚染物質を取り込んだ放線菌等を分けることを特徴とする放射性汚染土壌の除染法である。
本発明は、以上のような構成よりなる液体、粉体にて使用目的に応じて選べる、キチン質の少ない対象へも、土壌除染効果を上げるための除染バイオ増殖剤である。
本発明に係る土壌改良剤はリンゴ酸により土粒子の電荷による繋がりが断ち切られて圧密性能を上げ、土粒子や有機分の１つ１つに働きかけ、１つ１つ包み込み、粘着力を上げる。その後、加圧して締め固めるか、時間をかけ、自然圧密性能により締め固めることで、リンゴ酸とキチン質の効果で改良バイオが増殖し地盤の含水比を最適にし、透水性のあるしっかりした強度の高密度地盤を得ることが可能な、リンゴ酸、キチン質を主成分とする土質改良剤である。
二次作用として添加後、土着菌が地盤土中に増加、土質に応じた最適含水比と高密度を維持、安定する。土を死滅させることなく、土を自然な形で改良、高密度とする事が容易に出来る。
又、対象となる土壌中のセシウム等を含有する放射性汚染物質を増殖させた改良バイオが土中のカリウムに対する作用と同じように改良バイオ内に吸収、土壌中土粒子より離脱分離する。これにより、土壌中で土粒子・放射性汚染物質を取り込んだバイオの分離が完了、これにより土粒子と改良バイオを分離させ、改良バイオを処理することで、除染土壌の減容化が出来、効果的に確実に除染が出来る。分離土粒子は再利用とし、放射性汚染物質のみを処分することが出来る。確実で無駄のない土壌の除染が容易に出来る。
本発明は上記の説明から判るように、本発明に係る土質改良剤は人畜無害のものであり、対象土壌に混入、浸透、散布混合することにより、リンゴ酸が土粒子の電荷による繋がりを断ち切り、土粒子１つ１つを包み込み粘性を上げ、リンゴ酸とキチン質による放線菌等の土着菌によりつなぎ止める効果により、これを強制的に締め固めるか、粘着力を利用し自然に時間をかけて締め固めることで、土を自然な形で生かし、透水性を維持しながら固化でき、強度を上げることが出来、きわめて確実に実現できる。
本発明は、除染効果では、汚染土壌地盤に散布浸透させるか混ぜ、改良バイオの微生物増殖養生期間（７日〜１ヶ月）を経て、汚染土壌中の改良バイオが増殖しセシウム等の放射性汚染物質を取り込むこととなり、土粒子から離脱させる。これにより土粒子と改良バイオを分離し、放射性物質を取り込んだ改良バイオを処理することで、減容化出来、効果的に確実に除染が出来る。分離した土粒子は再利用とし、放射性汚染物質のみを処分出来るため、確実で無駄のない土壌の除染が容易に出来る。
又、ひまわり、菜種等の植物利用の除染では汚染土壌培地に同様な散布浸透、散布混合後の、作付けにより改良バイオより植物へセシウム等の放射性汚染物質を確実に送る事が可能となり効果的で確実な除染が出来る。
セシウム等の放射性汚染物質を効果的に取り込む事が出来、きわめて確実である。
本発明による覆土改良構造断面図である。 土壌の放線菌増殖効果確認試験を示し、改良バイオ増殖試験結果画像で、土壌に水道水１２ｃｃ（６リットル／ｍ2）を添加したのみで試験薬として、リンゴ酸及びキチン質は無添加の場合で、１６８時間後の状況を示す図である。 土壌の放線菌増殖効果確認試験を示し、改良バイオ増殖試験結果画像で、土壌に水道水１２ｃｃ（６リットル／ｍ2）を添加し、リンゴ酸が０．２ｇ（１００ｇ／ｍ2）、キチン質添加０の場合で、１６８時間後の状況を示す図である。 土壌の放線菌増殖効果確認試験を示し、改良バイオ増殖試験結果画像で、土壌に水道水１２ｃｃ（６リットル／ｍ2）を添加し、リンゴ酸が０．２ｇ（１００ｇ／ｍ2）、キチン質添加０.０４ｇ（２０ｇ／ｍ2）、の場合で、１６８時間後の状況を示す図である。
土壌の放線菌増殖効果確認試験を示し、改良バイオ増殖試験結果画像で、土壌に（水道水）１２ｃｃ（６リットル／ｍ2）を添加し、リンゴ酸が０．４ｇ（２００ｇ／ｍ2）、キチン質添加０の場合で、１６８時間後の状況を示す図である。 土壌の放線菌増殖効果確認試験を示し、改良バイオ増殖試験結果画像で、土壌に水道水１２ｃｃ（６リットル／ｍ2）を添加し、リンゴ酸が０．４ｇ（２００ｇ／ｍ2）、キチン質添加０.０４ｇ（２０ｇ／ｍ2）、の場合で、１６８時間後の状況を示す図である。 土壌の放線菌増殖効果確認試験を示し、改良バイオ増殖試験結果画像で、土壌に水道水１２ｃｃ（６リットル／ｍ2）を添加し、リンゴ酸が０．４ｇ（２００ｇ／ｍ2）、キチン質添加０.１ｇ（５０ｇ／ｍ2）、の場合で、１６８時間後の状況を示す図である。 土壌の放線菌増殖効果確認試験を示し、改良バイオ増殖試験結果画像で、土壌に水道水１２ｃｃ（６リットル／ｍ2）を添加し、リンゴ酸が０．６ｇ（３００ｇ／ｍ2）、キチン質添加０の場合で、１６８時間後の状況を示す図である。
土壌の放線菌増殖効果確認試験を示し、改良バイオ増殖試験結果画像で、土壌に水道水１２ｃｃ（６リットル／ｍ2）を添加し、リンゴ酸が０．６ｇ（３００ｇ／ｍ2）、キチン質添加０.０４ｇ（２０ｇ／ｍ2）の場合で、１６８時間後の状況を示す図である。 土壌の放線菌増殖効果確認試験を示し、改良バイオ増殖試験結果画像で、土壌に水道水１２ｃｃ（６リットル／ｍ2）を添加し、リンゴ酸が０．６ｇ（３００ｇ／ｍ2）、キチン質添加０.１ｇ（５０ｇ／ｍ2）、の場合で、１６８時間後の状況を示す図である。 土壌地盤固化方法の説明図で、（ａ）は改良前の土の状態を示す説明図，（ｂ）は本材添加後転圧直後を示す説明図、（Ｃ）は改良バイオ増殖後を示す説明図である。 バイオ除染法の説明図である。 土粒子とセシウムの関係を示す説明図である。
（１）粘性土の土壌地盤１，６００ｋｇ／ｍ3に対し、ローラーにて締め固めた後、キチン質１０ｇ／ｍ２散布後、リンゴ酸１５０ｇを水で液体化、２リットル／ｍ2とし、これを散布浸透させて、圧密構造の改良地盤を得た。
（２）腐食土の土壌１，４９０ｋｇ／ｍ3に対し、リンゴ酸６３３ｇ、キチン質１０ｇを１ｍ3当りに添加注入浸透して、微生物増加による含水比改善効果で土粒子間の水分を除去、含水比を下げて収縮密度を上げ、圧密構造の改良土壌地盤を得た。
（３）レキ混じり高有機質土の地盤１，７３２ｋｇ／ｍ3に対し、リンゴ酸６４９ｇ、キチン質１０ｇ計６５９ｇを１ｍ3当たりにて、混合攪拌後、ローラーにて締め固めることで、微生物増加による含水比改善効果による土粒子間の水分を除去、含水比を下げて収縮密度を上げて圧密構造の改良地盤を得た。
（４）盛土法面を補強する場合、道路工事、宅地造成等において飛散の恐れのある地盤の表面に、水２リットルとリンゴ酸３００ｇ、キチン質２０ｇ計３２０ｇを合わせ混合液とし散布、浸透により、表面のみを固化し、風による飛散防止と土砂の養生を簡単に出来た。
（５）リンゴ酸とキチン質を主成分とし、液体及び粉体にし、放射性汚染土壌の除染を可能にする改良バイオ増殖剤を得た。これを汚染土壌地盤に散布浸透するか混ぜ、改良バイオの微生物増殖養生期間（７日〜１ヶ月）を経て、汚染土壌中の改良バイオが増殖し汚染物質（セシウム）を取り込み土粒子から離脱させる。これにより土粒子と改良バイオを分離、改良バイオを処理することで、減容化出来、効果的に確実に除染が出来る。分離土粒子は再利用とし、放射性汚染物質のみを処分出来る。確実で無駄のない土壌の除染が容易に出来た。
（６）リンゴ酸とキチン質を主成分とし、液体及び粉体にし、土壌の除染を可能にする改良バイオ増殖剤を得た。ひまわり、菜種等の植物利用の除染では汚染土壌培地に同様な散布浸透、散布混合後の、作付けにより改良バイオより植物へセシウム等の放射性汚染物質を確実に送る事が可能で、放射性汚染土壌の植物利用除染分野に於ける問題点を防止、効率向上と確実な除染が出来た。
本発明は、大地震に起因して原子力発電所の原子炉の破壊等に起因して近隣の土地、田畑等への放射性物質汚染土壌から放射性汚染物質を除去し、該汚染物質から開放され再び土地等が有効活用され、被災住民等が安心して暮らせる土地を提供でき、被災地等の復興に多大に寄与するものである。
１ ローラー転圧
２ リンゴ酸によるコート工１５０ｇ/２リットル/ｍ２、キチンパウダー１０ｇ/ｍ２散布
３ 散布当初改良深さを５ｍｍとし、降雨毎に最終５ｃｍ程度バイオ改良を目標とする
４ 土壌の放線菌増殖効果確認試験（１）
５ 土壌の放線菌増殖効果確認試験（２）
６ 土壌の放線菌増殖効果確認試験（３）
７ 土壌の放線菌増殖効果確認試験（４）
８ 土壌の放線菌増殖効果確認試験（５）
９ 土壌の放線菌増殖効果確認試験（６）
１０ 土壌の放線菌増殖効果確認試験（７）
１１ 土壌の放線菌増殖効果確認試験（８）
１２ 土壌の放線菌増殖効果確認試験（９）
１３ 粗土粒子
１４ 細土粒子
１５ 空気
１６ 水
１７ 粘土等
１８ 汚染土壌地盤
１９ 改良バイオ（土粒子から離脱）
２０ 土粒子（セシウムは表皮に付着）
２１ 除染バイオは表皮セシウムを吸収

Claims (5)

  1. 放射性物質による汚染土壌の除染手段として、該汚染土壌に散布するリンゴ酸とキチン質を主成分とし、放線菌等の放射性物質を取り込む微生物を増殖出来る土質改良剤又は改良バイオ増殖剤。
  2. 透水性のある地盤で、かつ人畜無害な地盤で、しっかりした強度の地盤を得ることが出来る物質として、リンゴ酸、キチン質を主成分とする土質改良剤を土壌地盤に混合攪拌又は、注入浸透した後、加圧固化せしめて圧密構造に形成したことを特徴とする土壌地盤固化法。
  3. 透水性がある地盤であって、かつ人畜無害な地盤で、しっかりした強度の地盤を得ることが出来る物質として、リンゴ酸、キチン質を主成分とする土質改良剤を土壌地盤に均一に散布し、該土壌の表面のみを固化せしめる事を特徴とする土壌地盤固化法。
  4. リンゴ酸、キチン質を主成分とする土質改良剤を放射性物質含有の汚染土壌地盤に均一に散布し、放線菌等の改良バイオの微生物増殖養生期間である７日から１ケ月を経て、放線菌等の放射性物質を取り込む微生物を土中に増殖させ、セシウム等の放射性物質を増殖した放線菌等の改良バイオが取り込み、土粒子から離脱させて、土粒子と改良バイオを分離し、分離した改良バイオを処理することを特徴とする改良バイオの増殖法及び除染法。
  5. 液体又は粉体のリンゴ酸と、粉体のキチン質を主成分とし、該リンゴ酸とキチン質が土壌中に散布浸透することで土壌中の放線菌等を取り込む改良バイオを増加させ、放射性汚染土壌の除染で、土壌内部の増加した改良バイオにセシウム等の放射性汚染物質を取り込ませ、土粒子と放射性汚染物質を取り込んだ放線菌等を分けることを特徴とする放射性汚染土壌の除染法。


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