JP3309291B2 - 汚染土壌の処理方法 - Google Patents

汚染土壌の処理方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は汚染土壌の処理方法、特
に、汚染された土壌を固化させて遮水層内に封じ込める
ための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、過去に蓄積した有害化学物質を含
む土壌の存在が表面化する事例が増加している。汚染土
壌の処理対策については多くの検討が行われているが、
現在のところ「国有地に係る土壌汚染対策指針」(以
下、指針と記述する)に準じて処理が行われている。こ
の指針では、該当物質の溶出試験結果の溶出量により、
遮断、遮水、覆土などの処理対策を講じるようになって
いる。なお、遮断対策とは、土壌の汚染濃度が高い場合
に、周辺の一般環境から汚染土壌をより厳重に遮断する
ために、コンクリートを用いて地盤中に遮断層を設け、
その中に汚染土壌を封じ込めるものであり、遮断層を保
護するために、必要に応じ覆土が行われる場合がある。
また、遮水対策とは、土壌の汚染濃度が比較的低い場合
に、土壌汚染による公共用水域や地下水の汚染、並びに
これらに起因する周辺環境への悪影響を防止するため
に、地盤中に合成ゴムや高分子化合物のシート等からな
る遮水層を設け、その中に汚染土壌を封じ込めるもので
あり、上記遮断対策に比べ工期やコストの面で有利であ
る。なお、遮水対策においても、遮水層を保護するため
に、必要に応じ覆土が行われる場合がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、溶出量の高
い土壌は事前に化学的処理または固形化材による不溶化
等の処理を行い、その溶出量が低くなった場合には遮断
対策から遮水対策への変更が可能としている。この不溶
化処理により汚染土壌の有害物質溶出量を確実に低下さ
せることができれば、地下水汚染の防止や汚染土壌の取
り扱いの点からも極めて有効な手段となる。しかしなが
ら、化学的処理による不溶化は、化学薬品の取り扱いが
難しく、また薬品投入によって有害ガスが発生する場合
もあり、さらには、化学反応が完全に進まない場合もあ
り、不溶化処理の保証性が低いという欠点がある。一
方、物理的封入による不溶化を目的とした固形化処理に
ついては、汚染土壌に水硬性セメントを混合して該汚染
土壌を固化させることが考えられるが、具体的に検討さ
れた事例がほとんど見られないのが現状である。
【0004】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、汚染された土壌を確実に固化して、汚染物質の溶出
を防止することができる汚染土壌の処理方法を提供する
ことを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の汚染土壌の処理方法は、汚染されている土
壌を現地にて攪拌しつつ、その土壌1m 3 当り10〜2
50kgの水硬性セメントを混合するとともに、強度発現
を抑制する添加剤を添加して固化させ、固化後の土壌を
掘り起こして他の場所へ仮置きしておくとともに、掘り
起こしにより形成した凹所の底面および内壁面に不透水
シートを施工して遮水層を形成した後、仮置きしておい
た固化後の土壌を遮水層内に埋め戻すことを特徴として
いる。
【0006】ここで、水硬性セメントの配合量を10〜
250kgにしたのは、10kg未満では、固化が進まず汚
染物質が溶出し易く、一方250kgを越えると、汚染土
壌の強度発現が大きくて、固化された汚染土壌の掘り起
こし等が困難になるからである。
【0007】
【作用】本発明の汚染土壌の処理方法にあっては、処理
に先立ち、現地にて汚染土壌を水硬性セメントによって
固化して汚染物質を物理的に封入することにより、汚染
物質の不溶化を実現する。その際、水硬性セメントの配
合量を土壌1m3当り10〜250kgにすることによ
り、汚染土壌の固化による汚染物質の不溶化を確実に実
現しつつ、固化後の強度を後段での掘り起こしに支障を
来さない程度とする。そして、固化させた土壌を掘り起
こして他の場所へ仮置きしておく間に、掘り起こしによ
り形成した凹所の底面および内壁面に不透水シートを施
工して遮水層を形成し、その後、仮置きしておいた固化
後の土壌を遮水層内に埋め戻すこととする。
【0008】また、固化された土壌の強度発現を抑制す
る添加剤を添加することで、不溶化能力を保持しつつ強
度発現を抑制することができ、しかもその抑制力、すな
わち強度発現を容易にコントロールすることができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の汚染土壌の処理方法の一実施
例について説明する。本実施例では、汚染土壌の固形化
処理を行う前に、以下に示す方法で汚染土壌の調査を行
う。 (1)試料(土壌)の採取方法 土壌試料の現地採取は、土壌調査結果で指針の遮断対策
レベルと判定された汚染区域(例えば、PCB汚染区
域、水銀汚染区域)で行う。この場合、汚染土壌面積が
大きい場合は、汚染土壌全体を30mメッシュに区切
り、その区域内で採取する。土壌試料の採取位置は、例
えば、汚染土壌のほぼ中央部と、この中央部から一定距
離4方向に離間した4つの周辺部の5地点とする。各地
点での深度範囲は、非汚染土壌との中間点を境界とする
GL-0.5〜1.5mとし、平面範囲は1.5m×1.5
mとする。なお、いずれの地点も地下水位はGL-0.2
m程度であり、掘削時の影響はないものと判断する。掘
削は作業性を考慮してバックホウを用いる。なお、上記
の場合、土壌試料の採取位置を5地点としたが、これに
限らず、6以上の多地点で行ってもよい。
【0010】(2)各地点の土壌試料調整 各地点より採取した土壌を均質化するために、各地点の
採取土壌を調整し、各地点の調整試料を得る。土壌採取
量は50〜100リットルを目安とする。採取土壌は土
壌試料の作製における最大粒径などの条件を考慮して、
事前に異物除去を行った後、9.5mm目篩を通過させ
る。このように異物除去を行うことによって、土壌試料
の圧縮試験、溶出試験に対する信頼性が高まる。なお、
混合に用いるミキサーは、撹拌により土粒子の変化など
を起こさない、重量式ミキサー(円錐徳利混合形)とし
た。また、各地点の採取土壌を混合する場合、汚染基準
以下の汚染濃度の土壌を除外し、それ以外の採取土壌を
混合するようにする。このようにすると、汚染土壌のう
ち局所的に汚染されていない部分または汚染が低い部分
が偶然採取されても、これを混合前に除くことができ、
よって、より汚染濃度に対する信頼性の高い土壌試料を
作製することができる。
【0011】(3)室内における混合試料の調整 次に、上記工程で得られた各地点の採取土壌を混合調整
する。混合試料は、汚染物質の濃度や物理的性質におい
て均質なものでなければならないので、汚染区域の5地
点の試料を均等重量取り出し、上記と同様のミキサーを
用いて混合し、その後、円錐四分法で縮分を行い、縮分
した試料から無作為に10検体取り出し、均質性の確認
試験を行った。
【0012】(4)試料の均質性の確認結果 5地点混合試料の均質性については、汚染物質の濃度お
よび物理的性質について確認した。この確認によれば、
混合前の試料は各地点の分析結果に顕著な差が見られる
が、これに対して、混合試料は分析値の変動がほとんど
見られないのが解った。混合試料は無作為に採取した7
検体をそれぞれ分析した結果であり、混合後の試料であ
ればどの部分の試料を用いても分析値に差がないことを
確認している。なお、混合試料の分析結果は計算による
予想値とほぼ一致していた。
【0013】次に、物理試験結果の一例として含水比の
測定を行った。その結果、混合前にみられた測定値の差
は、混合後ではほとんど見られないのが解った。なお、
粒度組成においても同様の結果が得られた。これらのこ
とから、5地点混合試料の均質性は十分確保できたと判
断できる。
【0014】(5)混合土壌の固形化 上記のようにして、均質性が確保された混合土壌が得ら
れた後、この混合土壌を調整して固化させる。すなわ
ち、固形化材としての普通ポルトランドセメント(水硬
性セメント)と、水道水とを混合して固形化材スラリー
を得、この固形化材スラリーと上記混合土壌とをホバー
トミキサーによって混合して混合スラリーを得る。この
際、上記水道水の水量は、混合土壌と固形化材がコンク
リートのワーカビリチーと同等の流動性となるように予
備実験で決定した。その結果、混合土壌1m3当り15
0リットル相当の水量を加えることとした。そして、上
記のようにして得られた混合スラリーをモールドに充填
して、養生することによって固化させ、直径50mm、高
さ130mmの土壌試料を作製する。上述した工程を経て
土壌試料を作製すれば、汚染物質の濃度および物理的性
質の変動が極めて少なく、また、汚染物質の溶出量が現
地での採取場所や採取後の調整方法によりバラツキを持
たない土壌試料を得ることができる。また、混合スラリ
ーをモールドに充填して所定形状に固化させるようにし
たので、圧縮試験や溶出試験に用いることができる土壌
試料を容易に作製することができる。
【0015】次に、この土壌試料を用いて、溶出試験と
一軸圧縮試験を行った。その結果について説明する。溶
出試験では材令ごとの溶出量を把握するため、一軸圧縮
試験後直ちに土壌試料を粉砕し、0.5〜5mmの粒径に
篩分けした試料を用いて溶出操作を行った。一軸圧縮試
験に用いた土壌試料と溶出試験の試料は同一とし、各条
件で3土壌試料とした。
【0016】(6)試験結果 試験の結果、固形化後のPCBおよび水銀の溶出量は、
固形化処理をしていないものに比べて著しく低下して、
指針の遮断対策該当下限値より遥に低くなることが解っ
た。特に、PCB汚染土壌は固形化材配合量が土壌1m
3当り100kg以上となると、材令に関係なく分析方法
の定量限界値に近くなることが判明し、また、固形化材
配合量が土壌1m3当り10〜250kgで、汚染物質
(PCB)の溶出量が指針の遮断対策該当下限値より低
くなることが判明した。また、水銀汚染土壌について
は、100kg以上の固形化材配合量で溶出量がほぼ一定
となることが判明し、さらに、固形化材配合量が土壌1
3当り10〜250kgで、汚染物質(水銀)の溶出量
が指針の遮断対策該当下限値より低くなることが判明し
た。また、PCBおよび水銀の溶出量を一軸圧縮強度と
の関係でみると、PCB溶出量については強度5kgf/cm
2以上で、水銀溶出量については強度10kgf/cm2以上
で、不溶化効果に差が見られないのが解った。
【0017】上述したような土壌試料による調査によ
り、汚染土壌1m3当り10〜250kgの水硬性セメン
トを混合することによって、汚染物質の溶出が指針の遮
断対策該当下限値より低くなることが判明したので、実
際の汚染土壌に上記割合で水硬性セメントを混合する。
この場合、現地にて汚染土壌を撹拌翼等によって撹拌し
つつ上記水硬性セメントを水と混合してスラリー状にし
て混合する。そして、養生後、固形化した汚染土壌を掘
り起こして一時他の場所に仮置きする。
【0018】ここで、上記のように水硬性セメントの配
合量を汚染土壌1m3当り10〜250kgに設定したの
は、養生後、固形化した汚染土壌を掘り起こす必要があ
るため、固形化された汚染土壌の強度発現が大きくなる
と、掘り起こすのが困難になるばかりか、掘り起こし作
業の際に固形化された汚染土壌の微粒子が周囲に飛散し
て悪影響を引き起こすため、配合量の上限を250kgに
設定し、一方、10kg未満では固形化が進まず、汚染物
質の溶出量が上記遮断対策該当下限値以上になるからで
ある。このように、固形化された汚染土壌の強度発現
は、水硬性セメントの配合量を上記のように規定するこ
とによって、コントロールできるが、これとともに、強
度発現を抑制する添加剤を添加することによって、不溶
化能を保持しつつ強度発現を抑制することができる。添
加剤としては、例えば、ベントナイト、フミン酸、硬化
遅延剤等を挙げることができる。
【0019】さて、図1に示すように、汚染土壌が掘り
起こされた後に形成される凹所1の底面および内壁面に
は、不透水シート2を施工して遮水層3を形成し、その
後、前記仮置きされた汚染土壌を遮水層3内に埋め戻し
封じ込める。また、遮水層3を保護するために、必要
に応じ覆土4が行われる場合がある。ここで、前記不透
水シート2としては、合成ゴム系シート、合成樹脂系シ
ート、アスファルト系シート等を挙げることができる。
【0020】なお、上記実施例では、汚染土壌の汚染物
質としてPCB、水銀を例にとって説明したが、汚染物
質としては、カドミウム、シアン、有機燐、鉛、六価ク
ロム、砒素、銅等を挙げることができ、この場合も上記
のような固化によって汚染物質の不溶化を実現すること
ができる。また、汚染土壌が酸性土壌の場合は、これを
中和して固化させることが望ましい。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の汚染土壌
の処理方法によれば、汚染されている土壌に水硬性セン
メントを混合して、汚染土壌を固化して汚染物質を物理
的に封入したので、汚染物質の不溶化を容易かつ確実に
実現することができる。また、水硬性セメントの配合量
を土壌1m3当り10〜250kgにしたので、汚染土壌
の固化による汚染物質の不溶化を確実に実現でき、ま
た、固化による汚染土壌の強度発現を抑制して、汚染土
壌の掘り起こし等のハンドリングを容易に行うことがで
きる。
【0022】また、固化された土壌の強度発現を抑制す
る添加剤を添加するようにしたので、不溶化能を保持し
つつ強度発現を抑制することができ、しかもその抑制
力、すなわち強度発現を容易にコントロールすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の汚染土壌の処理方法の一実施例を説明
するためのもので、固化された汚染土壌を遮水層内に埋
め戻した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
1 凹所 2 不透水シート 3 遮水層 4 覆土
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−118181(JP,A) 特開 昭61−227899(JP,A) 特開 平6−106195(JP,A) 特開 平2−99182(JP,A) 特開 平2−99183(JP,A) 特開 平3−202188(JP,A) 特開 平2−304122(JP,A) 特公 昭46−6268(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B09B 3/00 C02F 11/00 E02D 3/12 E02D 3/00 E02D 31/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 汚染されている土壌を現地にて攪拌しつ
    つ、その土壌1m 3 当り10〜250kgの水硬性セメン
    トを混合するとともに、強度発現を抑制する添加剤を添
    加して固化させ、固化後の土壌を掘り起こして他の場所
    へ仮置きしておくとともに、掘り起こしにより形成した
    凹所の底面および内壁面に不透水シートを施工して遮水
    層を形成した後、仮置きしておいた固化後の土壌を遮水
    層内に埋め戻すことを特徴とする汚染土壌の処理方法。
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