JP3867002B2 - 汚染土壌の無害化処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ハロゲン化合物、ハロゲン元素、重金属で汚染された土壌の無害化処理方法に関し、更に詳しくは、有機ハロゲン化合物、ハロゲン元素、重金属で汚染された土壌を一括処理して、有機ハロゲン化合物の分解、ハロゲン元素と重金属との溶出値の低い不溶化処理された土壌（不溶化土壌という。）かつ、これを地盤として利用した際に該地盤が十分な強度を有する無害化処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば都市部に位置した工場が移転した跡地にマンションを建築する場合等において、それまで長年土壌中に蓄積されてきた有害物質による土壌汚染の問題が注目されつつある。これらの処理は、掘削除去あるいは原位置処理のような対策が採られるが、後者において、浄化処理による薬剤注入等の浄化作業により、地盤強度が低下するといった問題が生じている。これに対して、普通セメントあるいは高炉セメント等を直接土壌へ混合し、強度を高める方法が採られるが、通常、これらのセメント剤は添加すると土壌が強アルカリ性となり、以下の問題が生じている。
イ）採用された浄化法が化学処理の場合、反応を阻害してしまう。
ロ）自然レベルで元来土壌中に含有される重金属等が地盤改良剤のアルカリ性により溶出する。
これらの問題に鑑み、浄化処理を有効に進め、かつ、浄化処理後の後工程に影響を与えず、また、後工程で二次的な汚染が発生しない浄化法を開発することが急務である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、有機ハロゲン化合物、ハロゲン元素または重金属とによって汚染された土壌中のハロゲン元素と重金属との溶出値を環境基準値以下に低減し、有機ハロゲン化合物をも環境基準値以下に低減しまた、地盤の改質を提案するものである。塩素を言う。有機ハロゲン化合物とは、主にトリクロロエチレン（ＴＣＥとも言う）、ジクロロエチレン（ＤＣＥ）、パークロロエチレン等のハロゲン元素を含んだ有機物言う、その他同位体も含む。ハロゲン元素とは主に弗素または弗素化合物（両者を総称して弗素という。）、重金属とは、主に鉛、亜鉛、カドミニウム、クロム、銅、砒素等を言う。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究した結果、有機ハロゲン化合物、ハロゲン元素または重金属で汚染された土壌を無害化する方法として、汚染土壌中の有機ハロゲン化合物へ鉄粉を添加することで分解し、アルミニウム塩を添加し、次いでアルカリを添加することによりアルカリ性域に調節し、生成したアルミニウム水酸化物にハロゲン元素と重金属を同伴させ、次いで中性セメント剤を添加して得られた不溶化土壌を埋め戻し土壌として使用することを特徴とする汚染土壌の無害化処理方法であって、より浄化後の状態が安定することと土質を改良することを見出し、得られた不溶化土壌を埋め戻し土壌として使用することにより地盤改良と不溶化とを行こなうことが可能である。
【０００５】
前記ハロゲン元素が弗素または弗素化合物であれば特に本方法が有効である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明では、有機ハロゲン化合物、ハロゲン元素、重金属のいずれかに１種以上で汚染された土壌を一括同時処理して土壌中の有機ハロゲン化合物を無害化し、弗素または弗素化合物と重金属とを不溶化処理するとともに、中性セメントを添加し、土壌の改質をも行うことに特徴がある。
【０００７】
本発明の処理方法を行うにあたり、無害または無害化した土壌に中性セメントを添加することにより、土壌中に含まれる有害化する物質を安定固化させる。中性セメントとして、石膏を主とする成分のものを用いると良い。
【０００８】
ハロゲン元素、特に弗素または弗素化合物で汚染されている土壌には、鉄塩またはアルミニウム塩を添加する。添加後における土壌は通常ｐＨ２〜５程度の範囲となる。ｐＨが２以下では効果が飽和し、後工程でのアルカリ使用量が増加する。
【０００９】
アルミニウム塩の添加量は土壌の重量に対してアルミニウムとしてそれぞれ０．１〜５．０ｇ／ｋｇが好ましい。さらにこの範囲内でも、０．５ｇ／ｋｇ以上が好ましく、１．０ｇ／ｋｇ以上がさらに好ましい。ただし、５．０ｇ／ｋｇ以上では効果が飽和する。０．１ｇ/ｋｇ未満では土壌の不溶化処理が不充分となる。また、鉄塩の添加量は土壌の重量に対して鉄としてそれぞれ０．１〜５．０ｇ／ｋｇが好ましい。より好ましくは０．５ｇ／ｋｇ以上、さらに好ましくは１．０ｇ／ｋｇ以上である。ただし、５．０ｇ／ｋｇ以上では効果が飽和する。０．１ｇ／ｋｇ未満では土壌の不溶化処理が不充分となる。アルミニウム塩と鉄塩との比較では、アルミニウム塩の方が添加量および経済的な面において弗素の不溶化効果が高く、アルミニウム塩を選択すること、あるいはアルミニウム塩と鉄塩の混合を選択することが望ましい。
【００１０】
次にアルカリを添加する。弱酸性域ないしアルカリ性域はｐＨ３〜１３が好ましい。より好ましくはｐＨ６〜１３、さらに好ましくはｐＨ６〜１０の範囲である。ｐＨが３より低い、あるいは１３より高いと土壌の不溶化処理が不充分となる。また、土壌の無害化処理として中性域、具体的にはｐＨ７〜８の範囲とするのが望ましい。
【００１１】
反応性、取扱性、コスト等の点から、鉱酸としては硫酸、硝酸または塩酸のうちの少なくとも１種が好ましい。アルミニウム塩としては硫酸アルミニウムまたはポリ塩化アルミニウムのうちの少なくとも１種が好ましく、鉄塩としては硫酸第一鉄、塩化第一鉄、硫酸第二鉄または塩化第二鉄のうちの少なくとも１種が好ましい。アルカリとしては水酸化ナトリウム、炭酸カルシウム、消石灰またはセメントのうちの少なくとも１種が好ましい。炭酸カルシウムあるいは中性セメントによればpH調整が強アルカリとなることはなく、中性域への調整が他のアルカリ剤に比較して容易である。また、中性セメントであれば同時に地盤強度を増加させる効果があり、有効である。
【００１２】
このようにハロゲン元素または重金属で汚染された土壌の不溶化処理後、中性セメントを添加し、土壌の安定、地盤の改質を行う。中性セメントにおいてカルシウムを主とする成分のものであれば、ハロゲン元素と重金属と鉄またはアルミニウム水酸化物と結合がより安定して好ましい。すなわち、中性セメントでは水酸化物と優先的に結合するため、さらに安定化に適している。また中性セメントであれば、埋めた時に他の周りの土壌への影響はなく、全く無害である。
中性セメントの添加量は、所望の改質状態により決めればよい。
【００１３】
有機ハロゲン化合物で汚染されている土壌には、鉄粉を添加し、有機ハロゲン化合物を分解した浄化後、ｐＨを中性とするかを確認後、中性セメントを添加すればよい。
【００１４】
ハロゲン元素または（および）重金属、および有機ハロゲン化合物で汚染されている土壌には、鉄粉を添加し有機ハロゲン化合物を分解して浄化し、重金属について、鉄粉表面への吸着あるいは置換反応のより固定する。重金属について、鉄粉のみでは浄化出来ない場合、ついで土壌のｐＨを２〜４と弱酸性域に酸を加えて調整する。この時酸の代わりに、鉄塩、アルミニウム塩を加えても良い。アルミニウム塩としては硫酸アルミニウムまたはポリ塩化アルミニウムのうちの少なくとも１種が好ましく、鉄塩としては硫酸第一鉄、塩化第一鉄、硫酸第二鉄または塩化第二鉄のうちの少なくとも１種が好ましい。
その後アルカリを添加することにより鉄、またはアルミニウム水酸化物とハロゲン元素または（および）重金属とを結合し、不溶化を行う。このとき、アルカリが中性セメントの場合は処理完了である。添加量等は、前項と同様に行えば良い。
【００１５】
以下の実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの実施例の記載に限定されるものではない。
【００１６】
【実施例】
（実施例１） Ａ地区の弗素汚染土壌（以下土壌Ａという）について本発明の処理方法を行った。土壌Ａ（−２ｍｍ）の弗素含有量は４２０ｍｇ／ｋｇ、弗素溶出値は２．１ｍｇ／Ｌである。本発明の処理方法によって得られた不溶化土壌について環境庁告示第４６号（平成３年８月２３日付）に示された方法に従って溶出試験を行った。
【００１７】
本発明の処理方法を、図１のフローに従って行った。先ず有姿土壌１５０ｇ（水分１５％）を５００ｍＬの容器に入れ、ポリ塩化アルミニウム粉末をAlとして０．６ｇ／ｋｇを添加し、撹拌棒で混合撹拌した。次に中性セメントを４０ｇ／ｋｇ加えて３分間混合撹拌し、７日間養生した後、不溶化土壌とした。これを環境庁告示第４６号（平成３年８月２３日付）に示された方法に従って弗素の溶出試験に供した結果、０．２ｍｇ/Lとなった。汚染されていない新土に埋め、３０日間放置後、不溶化土周囲の土壌について溶出試験を行った結果、弗素等の溶出値は測定限界値以下であった。また不溶化土を新土に混合することにより地盤が改質された。
【００１８】
以上の結果から、土壌Ａの場合、本法によりフッ素が不溶化されると同時に、地盤強度が向上し、かつ周辺環境へ影響しないことが分かる。
【００１９】
［実施例２］ 有機ハロゲン化合物としてＴＣＥを１ｍｇ／ｋｇ添加し、ハロゲン元素として弗素、重金属として砒素、六価クロムの複合汚染土壌を作成した。この複合汚染土壌に含む各汚染物質含有量は弗素４２６ｍｇ／ｋｇ、六価クロム９８４ｍｇ／ｋｇ、砒素２ｍｇ／ｋｇであった。各汚染物質の溶出値は弗素３．５ｍｇ／Ｌ、六価クロム０．０４ｍｇ／Ｌ、砒素０．０２２ｍｇ／Ｌであった。本発明の処理方法によって得られた不溶化土壌について実施例１と同様に溶出試験を実施した。
【００２０】
複合汚染土壌には、平均粒径１００μｍの鉄粉を1wt%添加、混合し、６０日間密閉容器内、室温（２５℃）で静置した。ついで、TCE、フッ素、砒素および六価クロム溶出試験を実施した。その結果、TCEについて検出下限、フッ素について３．０ｍｇ／Ｌ、砒素について０．００５ｍｇ／Ｌ、六価クロムについて＜０．０２ｍｇ／Ｌの結果となった。
次いで先ず有姿土壌１００ｇ（水分１５％）を５００ｍＬの容器に入れ、１．２ｇ／ｋｇの硫酸アルミニウムおよび４０ｇ／ｋｇの中性セメントを添加し、撹拌棒で混合撹拌し、７日間養生した。これを環境庁告示第４６号（平成３年８月２３日付）に示された方法に従って溶出試験に供した結果、フッ素について０．２ｍｇ/L、砒素について＜０．００１ｍｇ／Ｌ、六価クロムについて＜０．０２ｍｇ／Ｌとなった。試験結果を表２にまとめる。表１は、各処理段階における汚染物質溶出値をｍｇ／Ｌの単位で表す。表中の”−”は、検出せずを示す。
【表１】

これを汚染されていない新土に埋め、３０日間放置後、不溶化土の周囲の土壌に溶出試験を行った結果、弗素等の溶出値は測定限界値以下であった。また不溶化土を新土に混合することにより地盤が改質された。すなわち、１軸圧縮強度が向上した。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、有機ハロゲン化合物、ハロゲン元素、特に弗素でまたは弗素と重金属類で汚染された土壌を無害化処理し、中性セメントで不溶化し、また不溶化土を新土に混合することにより地盤が改質されることにより、不溶化土壌の弗素または弗素と重金属類の溶出値を、環境基準値以下に低減することが可能になった。この方法によれば、土壌または土壌スラリーのような水分の異なる形態で現地から掘り出される比較的扱いにくい土壌に対しても対処可能であり、加熱・冷却工程や繰り返し工程も要せず、広大なスペースを必要とすることもなく、低コストで弗素または弗素と重金属あるいは有機塩素化合物を含む汚染土壌を経済的、効率的に処理することができる。また、弗素汚染土壌を特別な湿式処理工程で処理した後に発生するスラッジについても適用可能であるという利点を持つ。
【００２２】
また、現在、産業廃棄物の最終処分場の不足が問題になっているが、本発明の処理方法回収される不溶化土壌は化学的に安定しているので、従来の土壌処理法のように封じ込めやコンクリート固化して廃棄処理する必要はなく、また土壌を廃棄して新たに客土を求める必要もなくなり、本発明の処理によって得られる不溶化土壌は環境基準を満たした土壌として埋め戻し等をはじめ各種の用途に再利用することができトータルとして大幅な処理コストの低減をはかることができる。また、セメント剤の添加により得られた不溶化土壌を埋め戻し土壌として繰り返し使用することにより、軟弱地盤の改良と不溶化および周辺環境への二次汚染の誘発抑制などの３つの処理目標が同時に満たされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例における本発明の処理フローを示す図である。

Claims (2)

1. 有機ハロゲン化合物とハロゲン元素のうち１種以上と重金属で汚染された土壌において鉄粉を添加し、アルミニウム塩を添加し、次いでアルカリを添加することにより、アルカリ性域に調節し、生成したアルミニウム水酸化物にハロゲン元素と重金属を同伴させ、次いで中性セメント剤を添加して得られた不溶化土壌を埋め戻し土壌として使用することを特徴とする汚染土壌の無害化処理方法。
2. 前記ハロゲン元素が弗素または弗素化合物である請求項１に記載の方法。

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