JP3611720B2 - Mercury-contaminated soil treatment method - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水銀汚染土、特に水銀気化が懸念される状況での水銀汚染土の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場廃水、工場廃棄物、鉱山廃水などによって汚染された土壌には、カドミウム、鉛、クロム、水銀といった汚染物質が含まれていることがあり、このような土壌をそのまま放置すると、当該土壌内に含まれた汚染物質が地下水や生物サイクルを介して環境に拡散する危険性がある。
【０００３】
そのため、汚染された土壌は、これを掘削除去して所定の処理を施し、しかる後に管理型あるいは遮断型の処分地に廃棄処分する一方、掘削された孔内には通常の土を客土して原状復帰するのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、汚染土壌に高濃度の水銀が含まれている場合、上述の処理方法では、土壌内に含まれていた水銀が、掘削中や運搬中あるいは最終処分地において気化して大気に拡散し二次汚染を招くとともに、処理にあたっている作業員が気化水銀を吸引して健康を害する懸念もある。
【０００５】
かかる事態を回避するためには、作業領域を覆って気密空間とし該気密空間内に換気設備を設けて気化水銀の拡散防止を図るとともに、作業員にガスマスクの使用を義務づけるようにすればよいが、汚染範囲が広い場合には、気密空間を形成して換気設備を設けることが経済性の面で非現実的なものとなるとともに、ガスマスクを使用することによって作業効率の低下を余儀なくされるという問題を生じていた。
【０００６】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、水銀が気化することによる大気への拡散や作業員による吸引を防止可能な水銀汚染土の処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る水銀汚染土の処理方法は請求項１に記載したように、水銀汚染土に水分を添加して該水銀汚染土の含水比を高めるとともに、前記水分に加えて増粘剤を添加するものである。
【０００８】
また、本発明に係る水銀汚染土の処理方法は請求項２に記載したように、水銀汚染土に硫化物イオンを添加して前記水銀汚染土に含まれている水銀を硫化水銀にし、前記硫化物イオンを硫化ナトリウムの形で供給し、前記硫化物イオンを硫化ナトリウムの形でかつ前記水銀の量に対して０．５〜１倍モル比の範囲で前記水銀汚染土に添加するものである。
【０００９】
また、本発明に係る水銀汚染土の処理方法は請求項３に記載したように、水銀汚染土に硫化物イオンを添加して前記水銀汚染土に含まれている水銀を硫化水銀にし、前記水銀汚染土として地中部分を対象とし、前記硫化物イオンを硫化ナトリウムの形で供給し、前記硫化物イオンを硫化ナトリウムの形でかつ前記水銀の量に対して０．５〜１倍モル比の範囲で前記水銀汚染土に添加するものである。
【００１０】
また、本発明に係る水銀汚染土の処理方法は請求項４に記載したように、水銀汚染土に還元剤を添加して該水銀汚染土に含まれている水銀以外の所定の重金属を還元処理するとともに、前記水銀汚染土に硫化物イオンを添加して該水銀汚染土に含まれている水銀を硫化水銀にし、前記硫化物イオンを硫化ナトリウムの形で供給し、前記硫化物イオンを硫化ナトリウムの形でかつ前記水銀の量に対して０．５〜１倍モル比の範囲で前記水銀汚染土に添加するものである。
【００１８】
請求項１に係る水銀汚染土の処理方法においては、水銀汚染土に水分を添加して該水銀汚染土の含水比を高めるとともに、該水分に加えて増粘剤を添加する。
このようにすると、水銀汚染土の土粒子表面には水分被膜が形成され、土粒子内の水銀は大気と非接触の状態となる。そのため、土粒子内の水銀は、そのまま該土粒子内にとどまり、気化が抑制される。
さらに、水分に加えて増粘剤を添加するようにしたので、水の粘性が高くなって土粒子表面の水分被膜が長時間持続し、水銀の気化をさらに効果的に抑制することが可能となる。
また、請求項２乃至請求項４に係る水銀汚染土の処理方法においては、硫化ナトリウムを水銀の量に対して０．５〜１倍モル比の範囲で水銀汚染土に添加するようにしたので、多硫化物（ＨｇＳ2）が生成されることによる水銀の溶出を防止しつつ、土中細菌等によって自然にあるいは還元剤によって人工的に還元作用を受けて気化しやすくなっている水銀の気化を効果的に抑制することが可能となる。
硫化物イオンの添加方法としては、溶液の状態にしたものを汚染土壌に挿入されたパイプを介して注入する、ホース等を介して汚染土壌の上から散水するなどの方法から適宜選択することが可能であり、粉末状であればこれを散布するなどの方法が考えられる。また、添加の時期としては、掘削前、掘削除去中、運搬中、最終処分地にて投入している途中など、水銀気化の可能性がある任意の時期に行うことが考えられる。なお、硫化物イオンを添加するにあたって攪拌が必要な場合には、地表面近傍においてはバックホウ、スタビライザなどを使用し、地中においてはスクリューオーガのような攪拌翼を有する攪拌機を使用すればよい。
【００１９】
水分を添加する方法としては、原位置にて汚染土壌にパイプを挿入し該パイプを介して給水する、給水ホース等を介して汚染土壌の上から散水するなどの方法から適宜選択することが可能であり、添加の時期としては、掘削前、掘削中、運搬中、最終処分地にて投入している途中など、水銀気化の可能性がある任意の時期に行うことが考えられる。
【００２０】
ここで、水分の添加状態は任意であるが、かかる水分を冷水若しくは氷の状態で添加するようにすると、水銀汚染土の温度が低下することによって、水銀の蒸気圧を下げることができるとともに、乾燥による水分被膜の消失についても同時に防止することができるので、水銀の気化をさらに効果的に抑制することが可能となる。
【００２１】
増粘剤としては、ＭＣ（メチルセルロース）、ＣＭＣ（ナトリウムカルボキシメチルセルロース）、ポリマー剤、アクリル系樹脂、起泡剤などが考えられる。
【００２４】
水銀汚染土の分布域が地表面近傍であるか地中内であるかは問わないが、かかる水銀汚染土が地中部分の場合には、土壌中の水銀が土中細菌等による自然の還元作用を受けて気化しやすい状態となっていることが多く、かかる場合には、地中深く掘削しているときに水銀汚染土中の水銀が気化しやすいという事態を招く。しかし、このようなケースにおいて上述したと同様に硫化物イオンを添加すれば、水銀の気化をより効果的に防止することができる。
【００２５】
請求項４に係る水銀汚染土の処理方法においては、水銀の他にクロム等の重金属にも汚染された複合汚染土を対象としたのものであり、かかる処理方法においては、クロム等の重金属は、硫酸第一鉄、亜硫酸ナトリウム、アスコルビン酸ナトリウムなどの還元剤によって例えば六価から三価に還元処理されて有害度が低下する。一方、水銀については、還元剤による還元作用によって気化しやすい状況となるが、硫化物イオンを添加することによって該硫化物イオンが水銀と反応し蒸気圧が低い硫化水銀へと変化する。そのため、還元剤を使用したとしても、水銀の気化は確実に抑制される。
【００３２】
なお、上述した各請求項に係る発明において対象となる水銀汚染土の水銀濃度は、水銀がどのような形態で土中に存在するか、あるいは土壌がどのような環境であるかで一概には言えないが、例えば数１００ｐｐｍ以上の場合を主な適用対象とすることが考えられる。
【００３３】
また、水銀がどのような形態で土中に存在するかは任意であり、金属水銀や水銀化合物（硝酸水銀、塩化水銀、炭酸水銀）、あるいはイオン状態の水銀などの無機水銀でもよい。これらのうち、固体で蒸気圧を持つ水銀化合物は比較的気化しやすく、金属水銀は特に気化しやすいので、当然本発明の対象となる。また、そのままでは気化しにくいイオン状態の水銀であっても、土中細菌等によって自然にあるいは還元剤の使用によって人工的に還元作用を受けた場合には気化しやすくなるので、やはり本発明の対象となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る水銀汚染土の処理方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
（第１実施形態）
【００３６】
図１は、本実施形態に係る水銀汚染土の処理方法の手順を示した略図である。本実施形態に係る水銀汚染土の処理方法においては、まず同図(a)に示すように汚染領域１内に拡がる水銀汚染土にホース２を用いて散水する。
【００３７】
次に、散水によって含水比が高くなった汚染領域１内の水銀汚染土を、同図（ｂ）に示すようにバックホウなどを用いて掘削除去する。なお、掘削作業中においても乾燥防止のため必要に応じて随時散水するとともに、掘削除去された水銀汚染土をダンプカーなどに積載して最終処分地まで運搬する際には乾燥を防ぐための養生シートを必要に応じて被せるようにし、また、最終処分地で投入作業を行う際には、掘削時と同様、乾燥防止のために随時散水を行うのがよい。
【００３８】
このようにすると、水銀汚染土の土粒子表面には水分被膜が形成され、土粒子内の水銀は大気と非接触の状態となる。そのため、土粒子内の水銀は、そのまま該土粒子内にとどまり、気化が抑制される。
【００３９】
最後に、同図（ｃ）に示すように、掘削除去された空間３内に良質土４を客土する。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係る水銀汚染土の処理方法によれば、水銀汚染土の土粒子表面に形成された水分被膜によって土粒子内の水銀と大気との接触が回避され、土粒子内の水銀気化を抑制することが可能となる。
【００４１】
そのため、従来のように気密空間の形成や換気設備に費用をかけずとも、水銀の大気への拡散を確実に防止することができるとともに、作業員が吸引して健康を害するおそれもなくなる。
【００４２】
本実施形態では、水銀汚染土が主として地表面に分布していることを前提としたが、該水銀汚染土が地中深くに分布している場合には、図２（ａ）に示すように地盤１１に給水パイプ１２を挿入して給水を行うことにより、汚染領域１３内の水銀汚染土の含水比を予め高めておき、しかる後に該汚染領域内の水銀汚染土を同図（ｂ）に示すように掘削除去すればよい。
【００４３】
また、本実施形態では、散水される水について詳しく言及しなかったが、この水を冷水として汚染領域１内の水銀汚染土に添加し、あるいは氷塊や氷の粒として添加するようにしてもよい。かかる構成によれば、汚染領域１内の水銀汚染土の温度が低下し、水銀の蒸気圧が下がるとともに、乾燥による水分被膜の消失についても同時に防止できるので、水銀の気化をさらに効果的に抑制することが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態では、汚染領域１内に分布する水銀汚染土に水だけを添加することを前提としたが、かかる水分に加えて増粘剤を添加するようにしてもよい。
【００４５】
増粘剤としては、ＭＣ（メチルセルロース）、ＣＭＣ（ナトリウムカルボキシメチルセルロース）、ポリマー剤、アクリル系樹脂、起泡剤などを使用することができる。
【００４６】
かかる構成によれば、添加される水の粘性が高くなって土粒子表面の水分被膜が長時間持続し、水銀の気化をさらに効果的に抑制することが可能となる。
【００４７】
（第２実施形態）
【００４８】
次に、第２実施形態について説明する。なお、上述の実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
図３は、本実施形態に係る水銀汚染土の処理方法の手順を示した略図である。本実施形態に係る水銀汚染土の処理方法においては、まず硫化ナトリウムを例えば水溶液にし、これを同図(a)に示すように汚染領域３１に拡がる水銀汚染土に散水パイプ３２を介して散布し、該水銀汚染土に硫化物イオンを供給する。
【００５０】
次に、汚染領域３１を同図（ｂ）に示すようにバックホウ、スタビライザなどを用いて攪拌混合し、土中に含まれる水銀と硫化物イオンとの反応性を高める。
【００５１】
このようにすると、水銀汚染土に含まれていた水銀は、硫化ナトリウムの硫化物イオンと反応してより蒸気圧の低い硫化水銀（ＨｇＳ）へと変化し、気化が抑制される。
【００５２】
次に、気化が抑制された状態の水銀汚染土を、同図（ｃ）に示すようにバックホウなどを用いて掘削除去し、最後に、同図（ｄ）に示すように、掘削除去された空間３内に良質土４を客土する。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態に係る水銀汚染土の処理方法によれば、何らかの理由で気化しやすくなっている水銀を硫化物イオンによってより蒸気圧の低い硫化水銀へと変化させるようにしたので、水銀汚染土に含まれている水銀の気化が抑制される。
【００５４】
そのため、従来のように気密空間の形成や換気設備に費用をかけずとも、水銀の大気への拡散を確実に防止することができるとともに、作業員が吸引して健康を害するおそれもなくなる。
【００５５】
また、本実施形態に係る水銀汚染土の処理方法によれば、硫化物イオンの供給源として硫化ナトリウムを使用するようにしたので、水銀の気化をより効果的に抑制することが可能となる。
【００５６】
本実施形態では、水銀汚染土が主として地表面に分布していることを前提としたが、該水銀汚染土が地中深くに分布している場合には、図４に示すようにスクリューオーガのような攪拌混合機４１を地盤１１内の汚染領域１３に挿入し、しかる後にその先端に形成されたノズルから硫化ナトリウム溶液を噴射しつつ該攪拌混合機を引き続き回転させて汚染領域１３を攪拌混合し、汚染領域１３内の水銀汚染土と硫化ナトリウムとを十分に接触させる。
【００５７】
かかる変形例においても、汚染領域１３内の水銀汚染土に含まれる水銀が硫化物イオンと反応して気化が抑制されるので、その反応が進行するのを待ってから汚染領域１３内の水銀汚染土を同図（ｂ）に示すように掘削除去すればよい。
【００５８】
本変形例によれば、地下深くの水銀汚染土に含まれる水銀が土中細菌等によって自然の還元作用を受けて気化しやすくなっている場合であっても、硫化物イオンによって蒸気圧の低い硫化水銀へと変化するので、水銀の気化をより効果的に防止することが可能となる。
【００５９】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、硫化ナトリウム水溶液を添加するにあたり、固化剤としてのセメントを併せて添加するようにすれば、Ｈ２Ｓに起因する悪臭の発生を防止するとともに処理土の強度を高めることが可能となる。
【００６０】
また、硫化ナトリウム水溶液を添加するにあたり、硫酸第一鉄を併せて添加するようにすれば、Ｈ２Ｓに起因する悪臭の発生を防止することが可能となる。
【００６１】
また、本実施形態では、硫化物イオンを硫化ナトリウムの形で供給するようにしたが、これに代えてチオ尿素（チオウレア）の形でかつアルカリ環境下で供給するようにしてもよい。かかる構成によれば、水銀の気化を抑制しつつ、硫化ナトリウムを使用するときのような悪臭発生を未然に防止することが可能となる。
【００６２】
図５は、硫化物イオンの供給源としてのチオ尿素をセメントとともに水銀汚染土に添加した結果を示したグラフである。ここで、グラフ中、チオ尿素は、土中の水銀量に対するモル比で示してあり、セメントは、湿潤土あたりの添加量（重量％）で示してある。
【００６３】
同図でわかるように、チオ尿素を１〜３倍モル比、セメントを３％以上添加した場合には、平均水銀気化速度が十分に抑制されていることがわかる。
【００６４】
また、これらの物質に代えて、例えばデグサジャパン株式会社から「ＴＭＴ」なる商品名で市販されているトリメルカプト―Ｓ―トリアジンナトリウムを主成分とする物質を用いて硫化物イオンを添加するようにしてもよい。
【００６５】
図６は、かかるＴＭＴを水銀汚染土に添加した結果を示したグラフである。ここで、グラフ中、ＴＭＴは、土中の水銀量に対するモル比で示してある。
【００６６】
同図でわかるように、ＴＭＴを０．１倍モル比以上添加した場合には、平均水銀気化速度が十分に抑制されていることがわかる。
【００６７】
また、本実施形態では、硫化ナトリウムを水溶液の状態で添加するようにしたが、その濃度を調整することにより、あるいは別途水を添加することにより、水銀汚染土の含水比を高くすることによって、第１実施形態と同様、水銀汚染土の土粒子表面に水分被膜が形成され、それによって土粒子内の水銀気化が抑制される作用効果も得られる。また、硫化ナトリウムと水銀との反応性も向上する。
【００６８】
（第３実施形態）
【００６９】
次に、第３実施形態について説明する。なお、上述の実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
図７は、本実施形態に係る水銀汚染土の処理方法の手順を示した略図である。本実施形態に係る水銀汚染土の処理方法は、上述の各実施形態とは異なり、水銀の他にクロム等の重金属にも汚染された複合汚染土を対象としたものであり、かかる方法においては、まず同図(a)に示すように、散水パイプ３２を介して汚染領域４１に拡がる水銀汚染土に還元剤を添加し、該水銀汚染土に含まれている水銀以外の重金属を還元処理するとともに、同じく散水パイプ３２を介して硫化ナトリウム溶液を散布し、該水銀汚染土に硫化物イオンを供給する。ここで、硫化ナトリウムは、水銀の量に対して０．５〜１倍モル比の範囲で水銀汚染土に添加するのがよい。
【００７１】
ここで、０．５倍モル比以上としたのは、還元剤で気化しやすくなった水銀の気化をより効果的に抑制することができるからであり、１倍モル比以下としたのは、多硫化物の生成による水銀の溶出を効果的に防止することができるからである。
【００７２】
次に、同図（ｃ）に示すように汚染領域４１をバックホウ、スタビライザなどを用いて攪拌混合し、土中に含まれる水銀と硫化物イオンとの反応性を高める。
【００７３】
このようにすると、水銀以外の重金属、例えばクロムは、六価から三価に還元処理されてその有害度が低下し、取り扱いが容易になる。一方、水銀は、硫化ナトリウムの硫化物イオンと反応してより蒸気圧の低い硫化水銀（ＨｇＳ）へと変化し、気化が抑制される。
【００７４】
次に、気化が抑制された状態の水銀汚染土を、第２実施形態と同様にして掘削除去し、最後に良質土を客土する。
【００７５】
次に、本実施形態に係る水銀汚染土の処理方法を実証する室内実験を行ったので、ここにその概要と結果を説明する。
【００７６】
まず、汚染土試料としては、水銀含有量が１０、０００ｐｐｍとなるように砂質土に硝酸水銀（Ｈｇ（ＮＯ３）２）を添加して調製した。次に、かかる汚染土試料１００ｇをシャーレに入れ、該試料の１０％に相当する量のアスコルビン酸を還元剤として添加して攪拌し、しかる後に硫化ナトリウムを１０ｍｌの水とともに添加し、これを気密性のガラス容器内に入れて攪拌した。
【００７７】
そして、一定時間静置後、ガラス容器内の気体をガス吸収液を介して外部に吸引し、その後、ガス吸収液で捕集された水銀の量を還元気化原子吸光法によって計測した。
【００７８】
図８（ａ）は、実験結果を示したグラフであり、横軸に硫化ナトリウム添加量を、縦軸に水銀気化速度をとってある。同グラフでわかるように、硫化ナトリウムを添加しない場合には、１０ｍｌの水を添加するかどうか（図中、水なし、水ありと表記）によって多少の違いがあるものの、水銀気化速度は、還元剤の作用によっておよそ１ｍｇ／ｍ２・ｍｉｎ程度とかなり高いが、硫化ナトリウムを水銀量に対して０．５倍モル比程度添加すれば、該水銀気化速度を約１００分の１程度まで抑制できることがわかる。なお、かかる量を越えて硫化ナトリウムを添加しても水銀気化速度にはほとんど影響がなかった。
【００７９】
一方、同図（ｂ）は、硫化ナトリウムの添加量に対する水銀の水への溶出量を調べたものである。これは、環境への拡散防止を図るという意味では、気化のみならず溶出にも注目すべきとの観点に立って行ったものである。同グラフに示すように、硫化ナトリウムを水銀量に対して１倍モル比程度以上添加すると、水銀溶出量が大幅に増加した。これは、過剰の硫化物イオンを添加することによって、水銀の多硫化物が生成し、再溶出が起こったためと考えられる。
【００８０】
以上の実験結果から、水銀汚染土に含まれる水銀の再溶出を防止しつつ、該水銀の気化を抑制するには、硫化ナトリウムを０．５〜１倍モル比の範囲で水銀汚染土に添加すればよいことがわかった。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態に係る水銀汚染土の処理方法によれば、水銀以外のクロム等の重金属を還元剤によってその有害性を低下させるとともに、該還元剤の作用によって気化しやすくなった水銀を硫化ナトリウムの硫化物イオンと反応させて硫化水銀に変えるようにしたので、水銀汚染土に含まれているクロム等の他の重金属を還元処理しつつ、水銀の気化を抑制することが可能となる。
【００８２】
そのため、従来のように気密空間の形成や換気設備に費用をかけずとも、水銀の大気への拡散を確実に防止することができるとともに、作業員が吸引して健康を害するおそれもなくなる。
【００８３】
また、本実施形態に係る水銀汚染土の処理方法によれば、硫化物イオンの供給源として硫化ナトリウムを使用するようにしたので、水銀の気化をより効果的に抑制することが可能となる。
【００８４】
また、本実施形態に係る水銀汚染土の処理方法によれば、硫化ナトリウムを水銀の量に対して０．５〜１倍モル比の範囲で該水銀汚染土に添加するようにしたので、多硫化物（ＨｇＳ２）が生成されることによる水銀の溶出を防止しつつ、還元剤によって人工的に還元作用を受けて気化しやすくなっている水銀の気化を効果的に抑制することが可能となる。
【００８５】
本実施形態では特に言及しなかったが、硫化ナトリウム水溶液を添加するにあたり、固化剤としてのセメントを併せて添加するようにすれば、Ｈ２Ｓに起因する悪臭の発生を防止するとともに処理土の強度を高めることが可能となる。
【００８６】
また、硫化ナトリウム水溶液を添加するにあたり、硫酸第一鉄を併せて添加するようにすれば、Ｈ２Ｓに起因する悪臭の発生を防止することが可能となる。
【００８７】
また、本実施形態では、還元剤添加時に水銀が気化する懸念があることを考慮して還元剤と硫化ナトリウムとを同時添加するようにしたが、場合によっては、還元剤添加後、時間をおかずに硫化ナトリウムを散布するようにしてもよい。
【００８８】
また、本実施形態では、硫化物イオンを硫化ナトリウムの形で供給するようにしたが、第２実施形態と同様、これに代えてチオ尿素（チオウレア）の形でかつアルカリ環境下で供給したり、デグサジャパン株式会社から「ＴＭＴ」なる商品名で市販されているトリメルカプト―Ｓ―トリアジンナトリウムを主成分とする物質を用いて硫化物イオンを添加するようにしてもよい。
【００８９】
また、本実施形態では、硫化ナトリウムを水溶液の状態で添加するようにしたが、その濃度を調整することにより、あるいは別途水を添加することにより、水銀汚染土の含水比を高くすれば、第１実施形態と同様、水銀汚染土の土粒子表面に水分被膜が形成され、それによって土粒子内の水銀気化が抑制される作用効果も得られる。また、硫化ナトリウムと水銀との反応性も向上する。
【００９０】
また、本実施形態では、複合汚染土に対して還元剤が使用される状況を前提としたが、硫化ナトリウムを水銀の量に対して０．５〜１倍モル比の範囲で水銀汚染土に添加する構成については、土中細菌等による自然の還元作用で水銀が気化しやすくなっている場合についても適用することが可能であり、かかる場合においても上述したと同様、多硫化物（ＨｇＳ２）が生成されることによる水銀の溶出を防止しつつ、自然の還元作用を受けて気化しやすくなっている水銀の気化を効果的に抑制することが可能となる。
【００９１】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１の発明に係る水銀汚染土の処理方法によれば、水銀汚染土の土粒子表面に形成された水分被膜によって土粒子内の水銀と大気との接触が回避され、土粒子内の水銀気化を抑制することが可能となる。そのため、従来のように気密空間の形成や換気設備に費用をかけずとも、水銀の大気への拡散を確実に防止することができるとともに、作業員が吸引して健康を害するおそれもなくなる。
また、請求項１の発明に係る水銀汚染土の処理方法によれば、添加される水の粘性が高くなって土粒子表面の水分被膜が長時間持続し、水銀の気化をさらに効果的に抑制することが可能となるという効果も奏する。
【００９４】
また、請求項２乃至請求項４の発明に係る水銀汚染土の処理方法によれば、気化しやすくなっている水銀を硫化物イオンによってより蒸気圧の低い硫化水銀へと変化させるようにしたので、水銀汚染土に含まれている水銀の気化が抑制される。そのため、従来のように気密空間の形成や換気設備に費用をかけずとも、水銀の大気への拡散を確実に防止することができるとともに、作業員が吸引して健康を害するおそれもなくなる。
また、請求項２乃至請求項４の発明に係る水銀汚染土の処理方法によれば、多硫化物（ＨｇＳ2）が生成されることによる水銀の溶出を防止しつつ、土中細菌等による自然の還元作用を受けてあるいは還元剤による人工的な還元作用を受けて気化しやすくなっている水銀の気化を効果的に抑制することが可能となるという効果も奏する。
【０１０２】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る水銀汚染土の処理方法の手順を示した略図。
【図２】変形例に係る水銀汚染土の処理方法の手順を示した略図。
【図３】第２実施形態に係る水銀汚染土の処理方法の手順を示した略図。
【図４】変形例に係る水銀汚染土の処理方法の手順を示した略図。
【図５】変形例の作用効果を確認するための実験結果を示したグラフ。
【図６】変形例の作用効果を確認するための実験結果を示したグラフ。
【図７】第３実施形態に係る水銀汚染土の処理方法の手順を示した略図。
【図８】第３実施形態の作用効果を確認するための実験結果を示したグラフ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for treating mercury-contaminated soil, particularly mercury-contaminated soil in situations where mercury vaporization is a concern.
[0002]
[Prior art]
Soil contaminated by factory wastewater, factory waste, mine wastewater, etc. may contain contaminants such as cadmium, lead, chromium, and mercury. If such soil is left as it is, There is a risk that contained pollutants may spread to the environment through groundwater and biological cycles.
[0003]
Therefore, the contaminated soil is excavated and removed and subjected to a predetermined treatment. After that, it is disposed of in a managed or shut-down disposal site, while ordinary soil is left in the excavated hole. It is common to return to the original state.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the contaminated soil contains a high concentration of mercury, the treatment method described above will cause the mercury contained in the soil to vaporize during excavation, transportation, or final disposal site and diffuse into the atmosphere. In addition to incurring secondary contamination, there is also a concern that workers in the process may inhale the vaporized mercury and harm their health.
[0005]
In order to avoid such a situation, the work area should be covered with an airtight space to provide a ventilation facility in the airtight space to prevent mercury vapor from diffusing and to require the worker to use a gas mask. However, when the contamination range is wide, it is impractical in terms of economy to provide an airtight space and to provide ventilation equipment, and the use of a gas mask necessitates a reduction in work efficiency. It was causing the problem that.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for treating mercury-contaminated soil that can prevent diffusion into the atmosphere due to vaporization of mercury and suction by workers.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the mercury-contaminated soil treatment method according to the present invention adds moisture to the mercury-contaminated soil to increase the water content ratio of the mercury-contaminated soil as described in
[0008]
The method for treating mercury-contaminated soil according to the present invention is the method for treating mercury-contaminated soil, wherein sulfide ions are added to the mercury-contaminated soil to convert the mercury contained in the mercury-contaminated soil to mercury sulfide, and the sulfide Product ions are supplied in the form of sodium sulfide, and the sulfide ions are added to the mercury-contaminated soil in the form of sodium sulfide in a molar ratio of 0.5 to 1 times the amount of mercury. .
[0009]
Further, according to the method for treating mercury-contaminated soil according to the present invention, the mercury contained in the mercury-contaminated soil is converted to mercury sulfide by adding sulfide ions to the mercury-contaminated soil. Targeting the underground part as contaminated soil, supplying the sulfide ions in the form of sodium sulfide, the sulfide ions in the form of sodium sulfide and having a molar ratio of 0.5 to 1 times the amount of mercury. Add to the mercury contaminated soil in a range.
[0010]
The method for treating mercury-contaminated soil according to the present invention includes a reducing agent added to the mercury-contaminated soil as described in
[0018]
In the method for treating mercury-contaminated soil according to
If it does in this way, a moisture film will be formed in the soil particle surface of mercury pollution soil, and mercury in soil particles will be in a state of non-contact with air. Therefore, mercury in the soil particles remains in the soil particles as it is, and vaporization is suppressed.
Furthermore, since a thickener is added in addition to moisture, the viscosity of water increases and the moisture coating on the surface of the soil particles lasts for a long time, making it possible to suppress mercury vaporization more effectively. Become.
In the method for treating mercury-contaminated soil according to
As a method for adding sulfide ions, it is possible to appropriately select from methods such as injecting a solution in a solution state through a pipe inserted into the contaminated soil, or spraying water from above the contaminated soil through a hose or the like. It is possible, and if it is in powder form, a method such as spraying it is conceivable. In addition, the timing of addition may be any time when there is a possibility of vaporization of mercury, such as before excavation, during excavation and removal, during transportation, or while being put into the final disposal site. When stirring is required for adding sulfide ions, a backhoe, a stabilizer or the like is used near the ground surface, and a stirrer having a stirring blade such as a screw auger may be used in the ground.
[0019]
As a method of adding moisture, it is possible to appropriately select from methods such as inserting a pipe into the contaminated soil at the original position and supplying water through the pipe, or spraying water from above the contaminated soil through a water supply hose, etc. As for the timing of addition, it is conceivable to carry out the mercury vaporization at any time, such as before excavation, during excavation, during transportation, or while being put into the final disposal site.
[0020]
Here, the addition state of moisture is arbitrary, but when such moisture is added in the state of cold water or ice, the mercury vapor pressure can be lowered by lowering the temperature of the mercury-contaminated soil, Since the disappearance of the moisture film due to drying can be prevented at the same time, the vaporization of mercury can be further effectively suppressed.
[0021]
As the thickener, MC (methyl cellulose), CMC (sodium carboxymethyl cellulose), a polymer agent, an acrylic resin, a foaming agent, and the like are conceivable.
[0024]
It does not matter whether the distribution area of mercury-contaminated soil is near the ground surface or in the ground, but when such mercury-contaminated soil is underground, the mercury in the soil is naturally reduced by soil bacteria, etc. In many cases, it is in a state where it is easily vaporized due to the action, and in such a case, the mercury in the mercury-contaminated soil is easily vaporized when excavating deeply in the ground. However, if sulfide ions are added as described above in such a case, vaporization of mercury can be more effectively prevented.
[0025]
The method for treating mercury-contaminated soil according to
[0032]
In addition, the mercury concentration of the mercury-contaminated soil that is the subject of the inventions according to the above-mentioned claims is generally determined according to the form of mercury in the soil or the environment of the soil. Although it cannot be said, for example, it is conceivable that the case of several hundred ppm or more is mainly applied.
[0033]
The form of mercury in the soil is arbitrary, and may be metallic mercury, mercury compounds (mercury nitrate, mercury chloride, mercury carbonate), or inorganic mercury such as ionic mercury. Of these, solid mercury compounds having a vapor pressure are relatively easy to vaporize, and metallic mercury is particularly easy to vaporize. Further, even in the case of ionic mercury which is difficult to vaporize as it is, it is easily vaporized when it is naturally reduced by bacteria in the soil or by artificial use of a reducing agent. It becomes a target.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a method for treating mercury-contaminated soil according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that components that are substantially the same as those of the prior art are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0035]
(First embodiment)
[0036]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the procedure of a method for treating mercury-contaminated soil according to this embodiment. In the method for treating mercury-contaminated soil according to the present embodiment, water is first sprinkled on the mercury-contaminated soil spreading in the contaminated
[0037]
Next, the mercury-contaminated soil in the contaminated
[0038]
If it does in this way, a moisture film will be formed in the soil particle surface of mercury pollution soil, and mercury in soil particles will be in a state of non-contact with air. Therefore, mercury in the soil particles remains in the soil particles as it is, and vaporization is suppressed.
[0039]
Finally, as shown in FIG. 3C, the
[0040]
As described above, according to the method for treating mercury-contaminated soil according to the present embodiment, contact between mercury in the soil particles and the atmosphere is avoided by the moisture film formed on the surface of the soil particles of the mercury-contaminated soil. It becomes possible to suppress vaporization of mercury in the particles.
[0041]
Therefore, it is possible to reliably prevent mercury from being diffused into the atmosphere without spending the cost of forming an airtight space and ventilation equipment as in the prior art, and there is no possibility that the worker may inhale and harm health.
[0042]
In the present embodiment, it is assumed that the mercury-contaminated soil is mainly distributed on the ground surface. However, when the mercury-contaminated soil is distributed deep in the ground, as shown in FIG. By inserting the water supply pipe 12 into the
[0043]
Further, in the present embodiment, water sprayed in water has not been described in detail, but this water may be added as cold water to the mercury-contaminated soil in the contaminated
[0044]
In the present embodiment, it is assumed that only water is added to the mercury-contaminated soil distributed in the contaminated
[0045]
As the thickener, MC (methyl cellulose), CMC (sodium carboxymethyl cellulose), a polymer agent, an acrylic resin, a foaming agent, and the like can be used.
[0046]
According to this configuration, the viscosity of the added water is increased, the moisture film on the surface of the soil particles is maintained for a long time, and the vaporization of mercury can be further effectively suppressed.
[0047]
(Second Embodiment)
[0048]
Next, a second embodiment will be described. Note that components that are substantially the same as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0049]
FIG. 3 is a schematic diagram showing the procedure of the method for treating mercury-contaminated soil according to this embodiment. In the method for treating mercury-contaminated soil according to this embodiment, sodium sulfide is first made into an aqueous solution, for example, and then sprayed onto the mercury-contaminated soil spreading in the contaminated area 31 through the
[0050]
Next, the contaminated area 31 is stirred and mixed using a backhoe, a stabilizer or the like as shown in FIG. 4B to increase the reactivity between mercury and sulfide ions contained in the soil.
[0051]
If it does in this way, the mercury contained in mercury contaminated soil will react with the sulfide ion of sodium sulfide, will change to mercury sulfide (HgS) with a lower vapor pressure, and vaporization will be controlled.
[0052]
Next, the mercury-contaminated soil in a state where vaporization was suppressed was excavated and removed using a backhoe as shown in FIG. 4C, and finally excavated and removed as shown in FIG. A
[0053]
As described above, according to the method for treating mercury-contaminated soil according to this embodiment, mercury that is easily vaporized for some reason is changed to mercury sulfide having a lower vapor pressure by sulfide ions. Therefore, vaporization of mercury contained in the mercury contaminated soil is suppressed.
[0054]
Therefore, it is possible to reliably prevent mercury from being diffused into the atmosphere without spending the cost of forming an airtight space and ventilation equipment as in the prior art, and there is no possibility that the worker may inhale and harm health.
[0055]
Further, according to the method for treating mercury-contaminated soil according to the present embodiment, sodium sulfide is used as a supply source of sulfide ions, so that it is possible to more effectively suppress mercury vaporization.
[0056]
In this embodiment, it is assumed that mercury-contaminated soil is mainly distributed on the ground surface. However, when the mercury-contaminated soil is distributed deep in the ground, as shown in FIG. Such a stirring mixer 41 is inserted into the contaminated area 13 in the
[0057]
Also in this modified example, mercury contained in the mercury-contaminated soil in the contaminated area 13 reacts with sulfide ions to suppress vaporization, so that the mercury contamination in the contaminated area 13 waits for the reaction to proceed. The soil may be excavated and removed as shown in FIG.
[0058]
According to this modified example, even when mercury contained in mercury-contaminated soil deep underground is subject to natural reduction action by bacteria in the soil and the like and is easily vaporized, the vapor pressure is low due to sulfide ions. Since it changes to mercury sulfide, vaporization of mercury can be more effectively prevented.
[0059]
Although not particularly mentioned in the present embodiment, if a cement as a solidifying agent is added together when adding an aqueous sodium sulfide solution, H 2 It is possible to prevent the generation of malodor caused by S and increase the strength of the treated soil.
[0060]
In addition, when adding sodium sulfide aqueous solution, if ferrous sulfate is added together, H 2 Odor generation due to S can be prevented.
[0061]
In the present embodiment, the sulfide ions are supplied in the form of sodium sulfide, but instead, they may be supplied in the form of thiourea (thiourea) and in an alkaline environment. According to such a configuration, it is possible to prevent the generation of malodors such as when using sodium sulfide while suppressing the vaporization of mercury.
[0062]
FIG. 5 is a graph showing the result of adding thiourea as a supply source of sulfide ions together with cement to mercury contaminated soil. Here, in the graph, thiourea is shown as a molar ratio to the amount of mercury in the soil, and cement is shown as an added amount (% by weight) per wet soil.
[0063]
As can be seen from the figure, the average mercury vaporization rate is sufficiently suppressed when thiourea is added in a molar ratio of 1 to 3 and cement is added in an amount of 3% or more.
[0064]
Instead of these substances, for example, sulfide ions may be added using a substance mainly composed of trimercapto-S-triazine sodium marketed by Degussa Japan Co., Ltd. under the trade name “TMT”. May be.
[0065]
FIG. 6 is a graph showing the result of adding such TMT to mercury contaminated soil. Here, in the graph, TMT is shown as a molar ratio to the amount of mercury in the soil.
[0066]
As can be seen from the figure, the average mercury vaporization rate is sufficiently suppressed when TMT is added in a molar ratio of 0.1 times or more.
[0067]
Further, in this embodiment, sodium sulfide is added in the state of an aqueous solution, but by adjusting its concentration or by adding water separately, by increasing the water content ratio of mercury contaminated soil, Similar to the first embodiment, a moisture film is formed on the surface of the soil particles of the mercury-contaminated soil, thereby obtaining an effect of suppressing mercury vaporization in the soil particles. In addition, the reactivity between sodium sulfide and mercury is improved.
[0068]
(Third embodiment)
[0069]
Next, a third embodiment will be described. Note that components that are substantially the same as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0070]
FIG. 7 is a schematic diagram showing the procedure of the method for treating mercury-contaminated soil according to this embodiment. Unlike the above-described embodiments, the method for treating mercury-contaminated soil according to this embodiment is intended for composite contaminated soil that is contaminated by heavy metals such as chromium in addition to mercury. First, as shown in FIG. 2A, a reducing agent is added to mercury-contaminated soil spreading into the contaminated area 41 through the watering
[0071]
Here, the reason why the molar ratio is 0.5 times or more is that the vaporization of mercury that is easily vaporized by the reducing agent can be more effectively suppressed. This is because mercury elution due to the formation of polysulfides can be effectively prevented.
[0072]
Next, as shown in FIG. 3C, the contaminated area 41 is stirred and mixed using a backhoe, a stabilizer, etc., and the reactivity of mercury and sulfide ions contained in the soil is increased.
[0073]
If it does in this way, heavy metals other than mercury, for example, chromium, will be reduced from hexavalent to trivalent, its harmfulness will be reduced, and handling will be easy. On the other hand, mercury reacts with sulfide ions of sodium sulfide and changes to mercury sulfide (HgS) having a lower vapor pressure, thereby suppressing vaporization.
[0074]
Next, the mercury-contaminated soil in a state in which vaporization is suppressed is excavated and removed in the same manner as in the second embodiment, and finally high-quality soil is obtained.
[0075]
Next, since the laboratory experiment which demonstrates the processing method of the mercury contaminated soil which concerns on this embodiment was conducted, the outline | summary and result are demonstrated here.
[0076]
First, as a contaminated soil sample, mercury nitrate (Hg (NO) was added to sandy soil so that the mercury content was 10,000 ppm. 3 ) 2 ) And added. Next, 100 g of the contaminated soil sample is put in a petri dish, and ascorbic acid in an amount corresponding to 10% of the sample is added as a reducing agent and stirred. Thereafter, sodium sulfide is added together with 10 ml of water, which is airtight. In a glass container and stirred.
[0077]
And after leaving still for a fixed time, the gas in a glass container was attracted | sucked outside through the gas absorption liquid, and the quantity of the mercury collected with the gas absorption liquid was measured by the reductive vaporization atomic absorption method after that.
[0078]
FIG. 8A is a graph showing experimental results, in which the amount of sodium sulfide added is plotted on the horizontal axis and the mercury vaporization rate is plotted on the vertical axis. As can be seen from the graph, when sodium sulfide is not added, although there is some difference depending on whether or not 10 ml of water is added (in the figure, there is no water, there is water), the mercury vaporization rate is reduced. 1 mg / m2 depending on the action of the agent 2 Although it is considerably high as about min, it can be seen that if sodium sulfide is added at a molar ratio of about 0.5 times the amount of mercury, the mercury vaporization rate can be suppressed to about 1/100. Note that even when sodium sulfide was added in excess of this amount, the mercury vaporization rate was hardly affected.
[0079]
On the other hand, FIG. 5B shows the amount of mercury eluted into water relative to the amount of sodium sulfide added. This was done from the viewpoint that attention should be paid not only to vaporization but also to elution in the sense of preventing diffusion to the environment. As shown in the graph, when sodium sulfide was added at a molar ratio of about 1 times the mercury amount, the mercury elution amount increased significantly. This is presumably because the addition of excess sulfide ions produced mercury polysulfide and re-elution occurred.
[0080]
From the above experimental results, sodium sulfide was added to the mercury-contaminated soil in the range of 0.5 to 1 times molar ratio in order to suppress the re-elution of mercury contained in the mercury-contaminated soil and suppress the vaporization of the mercury. I understood that I should do.
[0081]
As described above, according to the method for treating mercury-contaminated soil according to the present embodiment, the harmfulness of heavy metals such as chromium other than mercury is reduced by the reducing agent and is easily vaporized by the action of the reducing agent. Since mercury was reacted with sulfide ions of sodium sulfide to convert it to mercury sulfide, it was possible to reduce the vaporization of mercury while reducing other heavy metals such as chromium contained in mercury contaminated soil. It becomes possible.
[0082]
Therefore, it is possible to reliably prevent mercury from being diffused into the atmosphere without spending the cost of forming an airtight space and ventilation equipment as in the prior art, and there is no possibility that the worker may inhale and harm health.
[0083]
Further, according to the method for treating mercury-contaminated soil according to the present embodiment, sodium sulfide is used as a supply source of sulfide ions, so that it is possible to more effectively suppress mercury vaporization.
[0084]
Further, according to the method for treating mercury-contaminated soil according to this embodiment, sodium sulfide is added to the mercury-contaminated soil in a molar ratio range of 0.5 to 1 times the amount of mercury. Sulfide (HgS 2 It is possible to effectively suppress the vaporization of mercury which is easily vaporized by a reducing agent artificially being reduced by the reducing agent while preventing the elution of mercury due to the formation of).
[0085]
Although not particularly mentioned in the present embodiment, if a cement as a solidifying agent is added together when adding an aqueous sodium sulfide solution, H 2 It is possible to prevent the generation of malodor caused by S and increase the strength of the treated soil.
[0086]
In addition, when adding sodium sulfide aqueous solution, if ferrous sulfate is added together, H 2 Odor generation due to S can be prevented.
[0087]
In the present embodiment, the reducing agent and sodium sulfide are added at the same time in consideration of the concern that mercury may be vaporized when the reducing agent is added. You may make it spray sodium sulfide.
[0088]
In this embodiment, sulfide ions are supplied in the form of sodium sulfide. However, as in the second embodiment, instead of this, thiourea (thiourea) is supplied in an alkaline environment. Further, sulfide ions may be added using a substance mainly composed of trimercapto-S-triazine sodium marketed by Degussa Japan Co., Ltd. under the trade name “TMT”.
[0089]
In this embodiment, sodium sulfide is added in the form of an aqueous solution. However, if the water content of the mercury-contaminated soil is increased by adjusting the concentration or by adding water separately, As in the first embodiment, a moisture film is formed on the surface of the soil particles of the mercury-contaminated soil, thereby obtaining an effect of suppressing mercury vaporization in the soil particles. In addition, the reactivity between sodium sulfide and mercury is improved.
[0090]
In the present embodiment, it is assumed that a reducing agent is used for the composite contaminated soil. However, sodium sulfide is added to the mercury-contaminated soil in a molar ratio of 0.5 to 1 times the amount of mercury. The composition to be added can also be applied to the case where mercury is easily vaporized by natural reducing action by soil bacteria or the like, and in such a case as well, as described above, polysulfide (HgS 2 It is possible to effectively suppress the vaporization of mercury, which is easily vaporized by a natural reducing action, while preventing the elution of mercury due to the formation of).
[0091]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for treating mercury-contaminated soil according to the invention of
In addition, according to the method for treating mercury-contaminated soil according to the first aspect of the invention, the viscosity of the added water becomes high, the moisture film on the surface of the soil particles is maintained for a long time, and the vaporization of mercury is further effectively suppressed. There is also an effect that it becomes possible to do.
[0094]
In addition, according to the method for treating mercury-contaminated soil according to the inventions of
Further, according to the method for treating mercury-contaminated soil according to the inventions of
[0102]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a procedure of a method for treating mercury-contaminated soil according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a procedure of a method for treating mercury-contaminated soil according to a modification.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a procedure of a method for treating mercury-contaminated soil according to a second embodiment.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a procedure of a method for treating mercury-contaminated soil according to a modification.
FIG. 5 is a graph showing experimental results for confirming the operational effects of the modification.
FIG. 6 is a graph showing an experimental result for confirming the effect of the modification.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a procedure of a method for treating mercury-contaminated soil according to a third embodiment.
FIG. 8 is a graph showing experimental results for confirming the effects of the third embodiment.
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