JP2018051418A - 汚染土壌再生材 - Google Patents
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- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
【課題】従来の掘削・埋め戻し方法、土壌洗浄方法および有害金属不溶化処理方法によらずに、汚染土壌から汚染物質を簡便に除去することができ、当該汚染物質が除去された土壌を再利用することができる汚染土壌の処理方法および当該汚染土壌の処理方法に好適に使用することができる汚染土壌再生材を提供する。【解決手段】汚染物質で汚染された土壌を再生するために用いられる汚染土壌再生材であって、磁性体からなる鋼球の表面上に耐食性を有するめっき層が形成され、当該めっき層上に吸水性樹脂層が形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
Description
本発明は、汚染土壌再生材に関する。さらに詳しくは、本発明は、カドミウム、銅、ヒ素、六価クロム、水銀などの汚染物質で汚染された土壌を再生するのに有用な汚染土壌再生材および当該汚染土壌再生材が用いられた汚染土壌の処理方法に関する。なお、本発明において、汚染土壌の再生は、土壌に含まれている汚染物質を当該土壌から除去することを意味する。
ヒトの健康を損なうおそれがある農畜産物が生産されたり、農作物などの生育が阻害されたりすることを防止することにより、国民の健康を保護し、生活環境の保全に資することを目的として、農用地の土壌の汚染を防止等に関する法律が１９７０年に制定されている。
また、土壌が有害物質により汚染されると、その汚染された土壌を直接摂取したり、汚染された土壌から有害物質が溶け出した地下水を飲用したりすることなどにより、ヒトの健康に影響を及ぼすおそれがある。有害物質による土壌汚染は、企業の工場跡地などの再開発などに伴い、顕在化してきている。これらの有害物質による土壌汚染は、放置すればヒトの健康に影響を及ぼすことが懸念されることから、わが国においては２００２年に土壌汚染対策法が制定されている。
近年、汚染された土壌を浄化する方法として、地表を所定面積の範囲で所定深さまで掘削して放射能などに汚染されていない健全土を取り出して保管する第１工程と、当該第１工程で掘削して形成された掘削穴の底面および内周にコンクリート層を打設する第２工程と、採取した放射能汚染土などの汚染土壌を前記コンクリート層状の掘削穴に埋め戻し、その上から締め固めて硬化する第３工程と、この締め固められた汚染土壌の上を被うように前記健全土を堆積する第４工程を備えた汚染土壌処理工法などの汚染土壌の掘削・埋め戻し方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、前記掘削・埋め戻し方法には、健全な土壌の取り出しおよび保管、形成された掘削穴の内周面へのコンクリート層の打設、汚染土壌の埋め戻しおよび前記健全な土壌の堆積という煩雑な作業を必要とするため作業効率が悪く、さらに汚染土壌を地中に包埋するだけであり、汚染土壌から汚染物質が除去されないため、汚染土壌が浄化されることにはならない。
また、ヒ素による汚染土壌を洗浄処理する方法として、汚染土壌のスラリーを調製し、土粒子に吸着されているヒ素をアルカリで抽出することによって溶存態としてスラリー中に抽出させた後、当該スラリーに高分子凝集剤を添加して混合攪拌することにより、スラリー中の粒径が５〜１０μｍ以上の土粒子のみを選択的に凝集させてフロックを形成させるとともに粒径が５〜１０μｍ未満の微細粒子を凝集させることなくスラリー中に分散させたうえで、前記フロックを沈降分離し、中和安定化処理を施すことにより、粒径が５〜１０μｍ以上の土粒子からなる浄化土を得るとともに粒径が５〜１０μｍの微細粒子分および溶存態としてのヒ素を含む上澄み水をさらに凝集沈澱処理し、その凝集スラッジを脱水処理することにより、ヒ素を含む濃縮汚染土を得るヒ素汚染土壌の洗浄方法などの土壌洗浄方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかし、前記土壌洗浄方法は、汚染土壌の回収、スラリーの調製、アルカリ抽出、高分子凝集剤による処理、フロックの沈降分離、中和処理、凝集沈殿処理、脱水処理などの数多くの煩雑な処理工程を必要とするため、汚染土壌の処理効率が低いという欠点がある。
また、他の汚染された土壌を浄化する方法として、有害金属を含有する汚染土壌に当該有害金属を不溶化する不溶化処理剤を添加して混合し、前記汚染土壌中の有害金属を不溶化させる汚染土壌の有害金属不溶化処理方法において、前記不溶化処理剤がアルカリ成分および酸化水酸化鉄を含む酸化水酸化鉄含有製鋼スラグである汚染土壌の有害金属不溶化処理方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
しかし、前記有害金属不溶化処理方法には、汚染土壌に含まれている有害金属が不溶化されているだけであるため、汚染土壌から汚染物質が除去されることにならないため、汚染土壌を浄化させることによって再利用することができない。
したがって、近年、従来の掘削・埋め戻し方法、土壌洗浄方法および有害金属不溶化処理方法ではなく、汚染土壌から汚染物質を簡便に除去することができ、当該汚染物質が除去された土壌を再利用することができる汚染土壌の処理方法の開発が待ち望まれている。
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、従来の掘削・埋め戻し方法、土壌洗浄方法および有害金属不溶化処理方法ではなく、汚染土壌から汚染物質を簡便に除去することができ、当該汚染物質が除去された土壌を再利用することができる汚染土壌の処理方法および当該汚染土壌の処理方法に好適に使用することができる汚染土壌再生材およびその製造方法を提供することを課題とする。
本発明は、
（１） 汚染物質で汚染された土壌を再生するために用いられる汚染土壌再生材であって、磁性体からなる鋼球の表面上に耐食性を有するめっき層が形成され、当該めっき層上に吸水性樹脂層が形成されていることを特徴とする汚染土壌再生材、
（２） 前記（１）に記載の汚染土壌再生材を汚染物質で汚染された土壌と接触させ、当該土壌に含まれている汚染物質を当該汚染土壌再生材に吸着させた後、当該汚染物質が吸着された汚染土壌再生材を回収することを特徴とする汚染物質の回収方法、
（３） 前記（２）で回収された汚染物質が吸着された汚染土壌再生材の吸水性樹脂層を当該汚染土壌再生材から除去し、除去された吸水性樹脂層に含まれている汚染物質を回収する汚染土壌再生材の回収方法、および
（４） 前記（２）または（３）で回収された汚染物質が吸着された汚染土壌再生材の吸水性樹脂層を当該汚染土壌再生材から除去し、当該吸水性樹脂が除去された鋼球を用いて当該鋼球のめっき層上に吸水性樹脂層を形成させることを特徴とする汚染土壌再生材の製造方法
に関する。
（１） 汚染物質で汚染された土壌を再生するために用いられる汚染土壌再生材であって、磁性体からなる鋼球の表面上に耐食性を有するめっき層が形成され、当該めっき層上に吸水性樹脂層が形成されていることを特徴とする汚染土壌再生材、
（２） 前記（１）に記載の汚染土壌再生材を汚染物質で汚染された土壌と接触させ、当該土壌に含まれている汚染物質を当該汚染土壌再生材に吸着させた後、当該汚染物質が吸着された汚染土壌再生材を回収することを特徴とする汚染物質の回収方法、
（３） 前記（２）で回収された汚染物質が吸着された汚染土壌再生材の吸水性樹脂層を当該汚染土壌再生材から除去し、除去された吸水性樹脂層に含まれている汚染物質を回収する汚染土壌再生材の回収方法、および
（４） 前記（２）または（３）で回収された汚染物質が吸着された汚染土壌再生材の吸水性樹脂層を当該汚染土壌再生材から除去し、当該吸水性樹脂が除去された鋼球を用いて当該鋼球のめっき層上に吸水性樹脂層を形成させることを特徴とする汚染土壌再生材の製造方法
に関する。
本発明の汚染土壌再生材によれば、汚染土壌から汚染物質を簡便に除去することができ、当該汚染物質が除去された土壌を再利用することができるという優れた効果が奏される。本発明の汚染土壌再生材の回収方法によれば、汚染物質を簡便に除去することができ、当該汚染物質が除去された土壌を再利用することができるという優れた効果が奏される。本発明の汚染土壌再生材の製造方法によれば、回収された磁性体からなる鋼球を廃棄することなく、再利用することができるので、地球環境にやさしいという優れた効果が奏される。
本発明の汚染土壌再生材は、前記したように、汚染物質で汚染された土壌を再生するために用いられる汚染土壌再生材であり、磁性体からなる鋼球の表面上に耐食性を有するめっき層が形成され、当該めっき層上に吸水性樹脂層が形成されていることを特徴とする。
鋼球には、本発明の汚染土壌再生材を用いて汚染物質で汚染された土壌に含まれている磁性を有する汚染物質を吸着した後、当該汚染土壌再生材を磁石で吸着し、回収するために磁性を有する。
磁性体からなる鋼球に用いられる金属としては、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、鉄−コバルト合金、鉄−ニッケル合金、ニッケル−コバルト合金、ニッケル−ボロン合金などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの金属は、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。
鋼球の直径は、特に限定されないが、本発明の汚染土壌再生材を土壌に使用した後の回収効率を高める観点から、３〜２０ｍｍ程度であることが好ましく、３〜１５ｍｍ程度であることがより好ましく、５〜１０ｍｍ程度であることがさらに好ましい。また、鋼球の形状は、通常は真球であるが、楕円球であってもよく、偏心した変形球であってもよい。
鋼球の表面には、鋼球に耐食性を有するめっき層が形成されている。めっき層に用いられる金属は、鋼球に耐食性を付与する性質を有するものが挙げられる。めっき層に用いられる金属の具体例としては、ニッケル、チタンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。めっき層は、例えば、常法により、電解めっき、無電解めっきなどによって形成することができる。めっき層の厚さは、鋼球に耐食性が付与される厚さであればよく、特に限定されないが、十分な耐食性を鋼球に付与するとともに、めっき層の形成に要する時間を短縮させることによって汚染土壌再生材の生産効率を高める観点から、１０〜３００μｍ程度であることが好ましい。
鋼球の表面に形成されているめっき層上には、吸水性樹脂層が形成されている。本発明の汚染土壌再生材は、表面上に吸水性樹脂層が形成されているので、汚染物質で汚染された土壌に含まれている水分に溶出している汚染物質が当該吸水性樹脂層で吸着されるので、当該汚染物質で汚染された土壌から汚染物質を効率よく除去することができる。
吸水性樹脂層に用いられる吸水性樹脂は、吸水性に優れていることから、土壌に含まれている水分を吸収する際に当該水分に溶出している汚染物質を効率よく吸収することができる。吸水性樹脂は、例えば、アクリル酸またはその塩を主成分とするポリアクリル酸またはその塩からなる架橋重合体などであり、（株）日本触媒製、商品名：アクアリック（登録商標）ＣＡなどとして商業的に容易に入手することができる。
鋼球のめっき層上に形成される吸水性樹脂層は、例えば、鋼球のめっき層に対する付着性を向上させるために界面活性剤を含有させた水分を当該めっき層の全面に付着させて水皮膜を形成させ、当該水皮膜に乾燥した吸水性樹脂粉末を付着させ後、当該吸水性樹脂粉末に水を噴霧し、当該吸水性樹脂粉末を膨潤させてめっき層に付着させた後、当該膨潤した吸水性樹脂を乾燥させることによって形成させることができる。
鋼球のめっき層上に形成される吸水性樹脂層の乾燥時の厚さは、土壌に含まれている汚染物質を含有する水分を効率よく吸収するとともに、当該水分を吸収することによって膨潤した吸水性樹脂層を有する汚染土壌再生材を効率よく回収する観点から、０．５〜３ｍｍ程度であることが好ましく、１〜３ｍｍ程度であることがより好ましい。
以上のように構成される本発明の汚染土壌再生材を汚染物質で汚染された土壌に使用した場合には、その表面上に形成されている吸水性樹脂層が土壌に含まれている汚染物質を吸収するので、土壌中の汚染物質が除去される。なお、前記汚染物質としては、例えば、カドミウム、銅、ヒ素、六価クロム、水銀などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
本発明の汚染土壌再生材は、鋼球が使用されているので、汚染物質で汚染された土壌に容易に散布することができるとともに、当該土壌に均一に拡散させることができる。
本発明の汚染土壌再生材は、例えば、汚染物質で汚染された土壌と接触させ、当該土壌に含まれている汚染物質を当該汚染土壌再生材に吸着させた後、当該汚染物質が吸着された汚染土壌再生材を回収することにより、当該汚染土壌再生材に含まれている汚染物質を容易に回収することができる。
汚染土壌再生材を汚染物質で汚染された土壌と接触させる方法としては、例えば、汚染土壌再生材を汚染物質で汚染された土壌に散布した後、当該土壌と当該汚染土壌再生材を混合する方法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
汚染土壌再生材を汚染物質で汚染された土壌と接触させる際、当該土壌に対する汚染土壌再生材の量は、当該土壌の汚染の程度などによって異なるので一概には決定することができないことから、当該土壌の汚染の程度などに応じて適宜決定することが好ましい。通常、土壌１００質量部あたりの汚染土壌再生材の量は、好ましくは５〜２００質量部、より好ましくは１０〜１５０質量部の範囲から選択される。
汚染土壌再生材を汚染物質で汚染された土壌と接触させる際、当該土壌に対する汚染土壌再生材の量は、当該土壌の汚染の程度などによって異なるので一概には決定することができないことから、当該土壌の汚染の程度などに応じて適宜決定することが好ましい。通常、土壌１００質量部あたりの汚染土壌再生材の量は、好ましくは５〜２００質量部、より好ましくは１０〜１５０質量部の範囲から選択される。
汚染土壌再生材を汚染物質で汚染された土壌と接触させた際には、当該土壌に含まれている水分が当該汚染土壌再生材の表面上に存在する吸水性樹脂層に吸収されるので、当該水分に溶出している汚染物質を効率よく回収することができる。汚染物質で汚染された土壌の含水量が少ない場合には、汚染物質の吸収量で低下する。この場合、土壌に含まれている汚染物質を効率よく吸着することによって除去する観点から、例えば、汚染土壌再生材を土壌に散布し、当該土壌に水分を補給することにより、当該土壌を湿潤化させて当該土壌に含まれている汚染物質を当該水分に取り込ませ、当該水分を汚染土壌再生材に吸収させる方法、土壌に水分をあらかじめ付与することによって当該土壌を湿潤化させて当該土壌に含まれている汚染物質を当該水分に取り込ませ、当該土壌に汚染土壌再生材を散布することにより、当該汚染物質が取り込まれた水分を当該汚染土壌再生材に吸収させる方法などを採用することが好ましい。
次に、土壌に含まれている汚染物質が吸着された汚染土壌再生材を回収する。汚染土壌再生材は、例えば、汚染された土壌と汚染土壌再生材との混合物をトラクターなどによって回収し、図１に示される汚染物質の回収装置などを用いることにより、当該混合物に含まれている土壌と分離して回収することができる。図１は、汚染物質が吸着された汚染土壌再生材を回収するための汚染物質の回収装置の一実施態様を示す概略説明図である。
図１に示される回収装置を用いた場合には、汚染された土壌と汚染土壌再生材との混合物１をトラクター（図示せず）などによって回収し、ベルトコンベア２を矢印Ａ方向に移動させることによって回収された混合物１を搬送し、搬送された混合物１をベルトコンベア２の端部から落下させ、落下させた混合物１をベルトコンベア３上に移動させる。
ベルトコンベア３のベルトとして混合物１に含まれている汚染土壌再生材の粒子４を透過しない間隙を有するメッシュ（図示せず）を用いた場合には、混合物１に含まれている土壌のみを当該メッシュを通過させて落下させることにより、回収することができる。その後、ベルトコンベア３を矢印Ｂ方向に移動させることにより、混合物１をベルトコンベア３の端部５に移動させる。
ベルトコンベアの端部５の近傍に回転ロール６が配設されている。回転ロール６が磁石で構成されている場合、混合物１に含まれている汚染土壌再生材の粒子４を回転ロール６の表面に磁力によって吸着させた状態で回転ロール６を矢印Ｃ方向に回転させる。
回転ロール６の近傍には、汚染土壌再生材の粒子４を回収するための回収ブレード７が配設されている。回転ロール６と回収ブレード７との間隙は、汚染土壌再生材の粒子４の最小径よりも小さくなるように設定し、回転ロール６を矢印Ｃ方向に回転させることにより、回転ロール６の表面に付着している汚染土壌再生材の粒子４を回収ブレード７で剥離させて回収することができる。
回収された汚染土壌再生材の粒子４の吸水性樹脂層（図示せず）には、汚染物質（図示せず）が付着していることから、汚染土壌再生材の粒子４から当該吸水性樹脂層を剥離させることにより、当該吸水性樹脂層を除去し、当該吸水性樹脂層を構成している吸水性樹脂を回収することができる。回収された吸水性樹脂には汚染物質が含まれているが、当該吸水性樹脂に含まれている汚染物質は、例えば、吸水性樹脂に化学的処理、物理的処理などの処理を施すことにより、回収することができる。回収された汚染物質に含まれているニッケルなどの金属は、金属資源として再利用することができる。
汚染土壌再生材の粒子４から吸水性樹脂層を除去した後の鋼球は、再利用が可能であり、例えば、当該鋼球のめっき層上に新たに吸水性樹脂層を形成させることにより、汚染土壌再生材として用いることができる。
このように、本発明によれば、回収された鋼球を廃棄することなく、再利用することができるので、地球環境にやさしいという優れた効果が奏される。
また、混合物１から汚染土壌再生材の粒子４が除去された土壌８は、汚染土壌再生材の粒子４によって汚染物質が吸着除去されていることから、再生土壌として再利用することができる。
以上説明したように、本発明によれば、汚染土壌から汚染物質を簡便に除去することができ、当該汚染物質が除去された土壌を再利用することができる。
また、本発明によれば、従来の掘削・埋め戻し方法、土壌洗浄方法および有害金属不溶化処理方法のように煩雑な作業や大規模な装置などを必要とせず、簡便な操作で土壌の汚染物質を回収することができるので、例えば、大規模な装置などを導入することが困難な軟弱地盤、山間部などにおける汚染物質を含有する土壌などに対しても容易に適用することができる。
１ 汚染された土壌と汚染土壌再生材との混合物
２ ベルトコンベア
３ ベルトコンベア
４ 汚染土壌再生材の粒子
５ ベルトコンベアの端部
６ 回転ロール
７ 回収ブレード
８ 混合物から汚染土壌再生材の粒子が除去された土壌
２ ベルトコンベア
３ ベルトコンベア
４ 汚染土壌再生材の粒子
５ ベルトコンベアの端部
６ 回転ロール
７ 回収ブレード
８ 混合物から汚染土壌再生材の粒子が除去された土壌
Claims (4)
- 汚染物質で汚染された土壌を再生するために用いられる汚染土壌再生材であって、磁性体からなる鋼球の表面上に耐食性を有するめっき層が形成され、当該めっき層上に吸水性樹脂層が形成されていることを特徴とする汚染土壌再生材。
- 請求項１に記載の汚染土壌再生材を汚染物質で汚染された土壌と接触させ、当該土壌に含まれている汚染物質を当該汚染土壌再生材に吸着させた後、当該汚染物質が吸着された汚染土壌再生材を回収することを特徴とする汚染物質の回収方法。
- 請求項２に記載の回収方法で回収された汚染物質が吸着された汚染土壌再生材の吸水性樹脂層を当該汚染土壌再生材から除去し、除去された吸水性樹脂層に含まれている汚染物質を回収する汚染土壌再生材の回収方法。
- 請求項２または３に記載の回収方法で回収された汚染物質が吸着された汚染土壌再生材の吸水性樹脂層を当該汚染土壌再生材から除去し、当該吸水性樹脂が除去された鋼球を利用して当該鋼球のめっき層上に吸水性樹脂層を形成させることを特徴とする汚染土壌再生材の製造方法。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110153173A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-08-23 | 周慧 | 一种土壤修复设备 |
| CN115069752A (zh) * | 2022-07-06 | 2022-09-20 | 中国科学院南京土壤研究所 | 一种微耕机用磁盘式污染土壤重金属磁场原位回收装置 |
| CN115301719A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-11-08 | 南京大学 | 一种基于生物磁性树脂的有机污染场地修复方法 |
-
2016
- 2016-09-26 JP JP2016186396A patent/JP6795939B2/ja active Active
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