JP3995676B2 - Contaminated soil treatment method and contaminated soil treatment apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ゼオライトの吸着能およびイオン交換能を利用した汚染土壌処理方法および汚染土壌処理装置に関する。 The present invention relates to a contaminated soil treatment method and a contaminated soil treatment apparatus using the adsorption capacity and ion exchange capacity of zeolite.
ゼオライトはその特性から、イオン吸着による水処理、海水処理および底泥の改善、高度な保水性による土壌改良や、肥料成分の保持による土壌埋設材などに広く使用されている。また、このゼオライトの吸着性、イオン交換性を利用するものとして、例えば特許文献１に記載のように、溶融したガラスにゼオライトを添加することにより、ガラスに発根性、抗菌性、防腐性、水浄化性および油を改質する特性を付加させる技術が知られている。 Due to its characteristics, zeolite is widely used for water treatment by ion adsorption, seawater treatment and bottom mud improvement, soil improvement by high water retention, and soil embedding materials by retaining fertilizer components. Moreover, as what utilizes the adsorptivity and ion exchange property of this zeolite, for example, as described in Patent Document 1, by adding zeolite to molten glass, rooting, antibacterial, antiseptic, water, and water are added to the glass. Techniques for adding cleanability and oil modifying properties are known.
ところで、多孔質ガラスや発泡ガラス等についても、表面積が十分に大きいことから吸着作用を有するので、上記ゼオライトと同様の用途に使用されることがある。例えば、特許文献２には、多孔質ガラス等に機能性共重合体を固定化したものが記載されている。また、特許文献３には、液体中の塩基性物質を、成分中のＳｉＯ2含有量が９６重量％以上であり、かつ粉末状または繊維状あるいは織物状とした多孔質ガラスを用いて処理することが記載されている。 By the way, porous glass, foamed glass, and the like also have an adsorption action because they have a sufficiently large surface area, so they may be used for the same applications as the zeolite. For example, Patent Literature 2 describes a functional copolymer immobilized on porous glass or the like. Further, in Patent Document 3, a basic substance in a liquid is treated with a porous glass having a SiO 2 content of 96% by weight or more in a component and in the form of powder, fiber, or fabric. It is described.
上記多孔質ガラスや発泡ガラス等でも表面積は十分に大きく、それなりの吸着作用を有するものの、前述のゼオライトと比較すると、用途によっては吸着作用が不足することがある。ゼオライトそのものは粉末状であるので、そのままでは取り扱いにくいという問題があるが、特許文献１に記載の技術では、溶融したガラスにゼオライトを添加することによりこの問題を解決している。 Although the porous glass and foamed glass have a sufficiently large surface area and have an appropriate adsorption action, the adsorption action may be insufficient depending on the application as compared with the aforementioned zeolite. Since the zeolite itself is in powder form, there is a problem that it is difficult to handle as it is, but the technique described in Patent Document 1 solves this problem by adding zeolite to molten glass.
ところが、特許文献１に記載のガラス組成物は、ゼオライトを溶融ガラス中に溶け込ませているので、ガラス組成物に添加したゼオライトのうち、ガラス組成物の表面に露出した部分しか吸着性、イオン交換性を発揮しない。そのため、ゼオライトの添加量の割に吸着能、イオン交換能があまり発揮できず、効率が良いとはいえない。ゼオライトは非常に高価であるので、この高効率化が望まれている。 However, since the glass composition described in Patent Document 1 has zeolite dissolved in molten glass, only the portion of the zeolite added to the glass composition that is exposed on the surface of the glass composition is adsorbent and ion-exchanged. Does not exhibit sex. For this reason, the adsorption capacity and ion exchange capacity cannot be sufficiently exhibited for the added amount of zeolite, and it cannot be said that the efficiency is high. Since zeolite is very expensive, this high efficiency is desired.
そこで、本発明においては、ゼオライトによる吸着能、イオン交換能を効率良く発揮させることにより、安価に汚染土壌の処理を行うことが可能な汚染土壌処理方法および汚染土壌処理装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a contaminated soil treatment method and a contaminated soil treatment apparatus capable of treating contaminated soil at low cost by efficiently exhibiting the adsorption ability and ion exchange ability by zeolite. And
本発明の汚染土壌処理方法は、汚染土壌中に表面がゼオライト化された発泡ガラス（以下、「ゼオライト化発泡ガラス」と称す。）を投入し、汚染土壌中に含まれる汚染物質をゼオライト化発泡ガラスに吸着させた後、ゼオライト化発泡ガラスと土壌とを分離することを特徴とする。ここで、汚染土壌とは、鉛、クロム、カドミウム、水銀、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、テトラクロロエチレンやダイオキシンなどの汚染物質により汚染された土壌のみならず、汚泥等を含むものとする。 In the contaminated soil treatment method of the present invention, foamed glass whose surface is zeoliticized in the contaminated soil (hereinafter referred to as “zeolized foamed glass”) is introduced, and the pollutant contained in the contaminated soil is zeoliated and foamed. It is characterized by separating the zeolitic foamed glass and the soil after adsorbing to the glass. Here, the contaminated soil includes not only soil contaminated by contaminants such as lead, chromium, cadmium, mercury, polychlorinated biphenyl (PCB), tetrachlorethylene, and dioxin, but also sludge.
ゼオライト化発泡ガラスでは、発泡ガラスの表面に露出した部分だけでなく、間隙内面までゼオライト化されている。汚染土壌に含まれる汚染物質は、汚染土壌中に投入されたゼオライト化発泡ガラスの間隙の中まで浸入し、発泡ガラス表面および間隙内面のゼオライトと接触することにより吸着またはイオン交換される。これにより、汚染土壌が浄化される。 In the zeolitic foamed glass, not only the portion exposed on the surface of the foamed glass but also the inside of the gap is zeolitized. The pollutant contained in the contaminated soil penetrates into the gaps of the zeolitic foam glass introduced into the contaminated soil, and is adsorbed or ion-exchanged by contacting with the zeolite on the foam glass surface and the gap inner surface. Thereby, the contaminated soil is purified.
また、本発明の汚染土壌処理方法は、汚染土壌と汚染土壌中に投入したゼオライト化発泡ガラスとを混合し、汚染土壌中に含まれる汚染物質をゼオライト化発泡ガラスに吸着させた後、静置または浮上分離して汚染物質を除去することを特徴とする。また、本発明の汚染土壌処理装置は、汚染土壌を入れる槽と、この槽内の汚染土壌とゼオライト化発泡ガラスとを混合する混合装置とを備える。 In the contaminated soil treatment method of the present invention, the contaminated soil and the zeolitic foam glass introduced into the contaminated soil are mixed, and the pollutant contained in the contaminated soil is adsorbed to the zeolitic foam glass, and then left standing. Alternatively, it is characterized by removing contaminants by floating and separating. Moreover, the contaminated soil processing apparatus of this invention is equipped with the tank which puts contaminated soil, and the mixing apparatus which mixes the contaminated soil and this zeolite-ized foam glass in this tank.
汚染土壌に含まれる汚染物質は、ゼオライト化発泡ガラスと混合され、間隙の中まで浸入して、発泡ガラス表面および間隙内面のゼオライトと接触することにより吸着またはイオン交換される。これにより、汚染土壌が浄化される。 The pollutant contained in the contaminated soil is mixed with the zeolitic foam glass, penetrates into the gap, and is adsorbed or ion-exchanged by contacting the zeolite on the foam glass surface and the gap inner surface. Thereby, the contaminated soil is purified.
ここで、ゼオライト化発泡ガラスとして、かさ比重１未満のものを用いることが望ましい。かさ比重１未満のものを用いると、上記汚染物質を吸着したゼオライト化発泡ガラスが静置または浮上分離により浮上する。これにより、汚染物質を吸着したゼオライト化発泡ガラスと水と浄化された土壌とが分離される。なお、ゼオライト化発泡ガラスとして、連続間隙を有するものを用いた場合、そのかさ比重は０．３〜０．６である。 Here, it is desirable to use a zeolitic foamed glass having a bulk specific gravity of less than 1. When a glass having a bulk specific gravity of less than 1 is used, the zeolitic foamed glass adsorbing the contaminants floats by standing or floating separation. Thereby, the zeolitic foam glass adsorbing the pollutant, the water and the purified soil are separated. In addition, when what has a continuous gap | interval is used as a zeolitic foam glass, the bulk specific gravity is 0.3-0.6.
ここで、ゼオライト化発泡ガラスとしては、（１）ガラス微粉末に発泡剤とゼオライト化前駆物質を混合した後、焼成したもの、（２）ガラス微粉末にゼオライト化前駆物質を混合しゼオライト化させた後、発泡剤を混合し、焼成したもの、（３）ガラス微粉末に発泡剤を混合焼成し発泡ガラスを製造した後、ゼオライト化前駆物質を付着させ、マイクロ波によりゼオライト化したもの等を用いることができる。 Here, as the zeolitic foamed glass, (1) a glass fine powder mixed with a foaming agent and a zeolitic precursor and then calcined, (2) a glass fine powder mixed with a zeolitic precursor and made into a zeolite. After that, the foaming agent was mixed and fired, (3) after the foaming agent was mixed and fired into the fine glass powder to produce foamed glass, the zeolitic precursor was attached, and the product was zeoliticized by microwave Can be used.
なお、汚染土壌中に含まれる水分が少ないために、汚染土壌とゼオライト化発泡ガラスとが混合しにくい場合等には、汚染土壌にゼオライト化発泡ガラスとともに水を加えて混合するのが望ましい。水を加えて混合することにより、汚染土壌中の汚染物質が水中に溶け出し、ゼオライト化発泡ガラスの間隙の中に浸入しやすくなるので、より効率良く発泡ガラス表面および間隙内面のゼオライトと接触させることが可能となる。 When the contaminated soil and the zeolitic foamed glass are difficult to be mixed because the water contained in the contaminated soil is small, it is desirable to add and mix water with the zeolitic foamed glass in the contaminated soil. By adding water and mixing, the pollutants in the contaminated soil will dissolve in the water and easily enter the gaps between the zeolitic foamed glass, making contact with the zeolite on the foamed glass surface and the inner surface of the gap more efficiently. It becomes possible.
また、この加える水は、静置または浮上分離することにより分離された水を再利用することが望ましい。ゼオライト化発泡ガラスと接触した水は、その表面および間隙内面のゼオライトと接触することにより浄化されているので、再利用することが可能である。そこで、この水を繰り返し汚染土壌にゼオライト化発泡ガラスとともに加えることで、汚染土壌処理を行うことが可能となる。 In addition, it is desirable to reuse the water that has been separated by standing or levitation separation. The water that has contacted the zeolitic foam glass has been purified by contact with the zeolite on the surface and the inner surface of the gap, and thus can be reused. Therefore, the contaminated soil can be treated by repeatedly adding this water to the contaminated soil together with the zeolitic foam glass.
また、本発明の汚染土壌処理方法は、汚染土壌を含む地盤に穴を形成してこの穴にゼオライト化発泡ガラスを投入して充填し、汚染土壌中に含まれる汚染物質をゼオライト化発泡ガラスに吸着させた後、ゼオライト化発泡ガラスを取り出して汚染物質を除去することを特徴とする。 Further, in the contaminated soil treatment method of the present invention, a hole is formed in the ground containing the contaminated soil, and the zeolitic foamed glass is charged by filling the hole, and the pollutant contained in the contaminated soil is converted into the zeolitic foamed glass. After adsorbing, the zeolitic foamed glass is taken out to remove contaminants.
汚染土壌を含む地盤に穴を形成してこの穴にゼオライト化発泡ガラスを充填すると、地盤中の地下水により汚染土壌を含む地盤に含まれる汚染物質が、地下水とともにゼオライト化発泡ガラスが充填された穴に浸み出し、ゼオライト化発泡ガラスと接触する。これにより、汚染土壌中に含まれる汚染物質が、地下水とともにゼオライト化発泡ガラスの間隙の中まで浸入し、発泡ガラス表面および間隙内面のゼオライトと接触することにより吸着またはイオン交換され、浄化される。 When a hole is formed in the ground containing contaminated soil and this hole is filled with zeolitic foamed glass, the pollutant contained in the ground containing the contaminated soil is filled with the zeolitic foamed glass together with the groundwater. In contact with the zeolitic foam glass. Thereby, the pollutant contained in the contaminated soil penetrates into the gap between the zeolitic foamed glass together with the groundwater, and is adsorbed or ion-exchanged by contacting with the zeolite on the foamed glass surface and the inner surface of the gap to be purified.
（１）汚染土壌中に、ゼオライト化発泡ガラスを投入し、汚染土壌に含まれる汚染物質をゼオライト化発泡ガラスに吸着させた後、ゼオライト化発泡ガラスと土壌とを分離する構成により、汚染土壌に含まれる汚染物質を、発泡ガラスの表面に露出したゼオライトだけでなく、間隙の中まで浸入して間隙内面のゼオライトにまで接触させ、ゼオライトによる吸着能、イオン交換能を効率良く発揮させることができる。これにより、安価に汚染土壌の処理を行うことが可能となる。 (1) Zeolite foamed glass is introduced into the contaminated soil, the pollutants contained in the contaminated soil are adsorbed on the zeoliteized foam glass, and then the zeolitic foam glass and soil are separated to form contaminated soil. Contaminants contained in the glass can be exposed not only to the zeolite exposed on the surface of the foam glass but also to the inside of the gap and contact with the zeolite on the inner surface of the gap to efficiently exhibit the adsorption capacity and ion exchange capacity of the zeolite. . Thereby, it becomes possible to process the contaminated soil at low cost.
（２）ゼオライト化発泡ガラスとして、かさ比重１未満のものを用いることにより、汚染物質を吸着したゼオライト化発泡ガラスが静置または浮上分離により浮上し、汚染物質を吸着したゼオライト化発泡ガラスと水と浄化された土壌とが分離されるので、これらを容易に分別することが可能となる。また、それぞれ分別して再利用することも可能となる。 (2) By using a zeolitic foam glass having a bulk specific gravity of less than 1, the zeolitic foam glass adsorbing the pollutant floats by standing or floating separation, and the zeolitic foam glass adsorbing the pollutant and water And the purified soil are separated, so that they can be easily separated. In addition, each can be separated and reused.
（３）汚染土壌に、ゼオライト化発泡ガラスとともに水を加えて混合することにより、汚染土壌中の汚染物質が水中に溶け出し、ゼオライト化発泡ガラスの間隙の中に浸入しやすくなるので、より効率良く発泡ガラス表面および間隙内面のゼオライトと接触させ、ゼオライトによる吸着能、イオン交換能をより効率良く発揮させることが可能となる。 (3) By adding water to the contaminated soil and mixing it with the zeolitic foamed glass, the pollutants in the contaminated soil will dissolve into the water and easily enter the gaps between the zeolitic foamed glass. By making good contact with the zeolite on the surface of the foam glass and the inner surface of the gap, the adsorption ability and ion exchange ability by the zeolite can be exhibited more efficiently.
（４）水として、静置または浮上分離することにより分離された水を再利用することにより、新たな水の使用量を減らして汚染土壌処理コストを下げることが可能となる。 (4) By reusing water separated by standing or floating as water, it is possible to reduce the amount of new water used and reduce contaminated soil treatment costs.
（５）汚染土壌を含む地盤に穴を形成してこの穴にゼオライト化発泡ガラスを投入して充填し、汚染土壌中に含まれる汚染物質をゼオライト化発泡ガラスに吸着させた後、ゼオライト化発泡ガラスを取り出して汚染物質を除去する構成により、汚染土壌に含まれる汚染物質が、地下水とともにゼオライト化発泡ガラスの間隙の中まで浸入し、発泡ガラス表面および間隙内面のゼオライトと接触することにより吸着またはイオン交換されるので、ゼオライトによる吸着能、イオン交換能を効率良く発揮させ、安価に汚染土壌およびこれに含まれる地下水の処理を行うことが可能となる。 (5) A hole is formed in the ground containing the contaminated soil, and the hole is filled with zeolitic foamed glass. After the pollutant contained in the contaminated soil is adsorbed to the zeolitic foamed glass, the zeolitic foam is formed. By removing the pollutants by removing the glass, the pollutants contained in the contaminated soil enter the gap between the zeolitic foamed glass together with the groundwater and adsorb or adsorb by contacting with the zeolite on the foamed glass surface and the inner surface of the gap. Since the ion exchange is performed, it is possible to efficiently exhibit the adsorption capacity and ion exchange capacity by the zeolite and to treat the contaminated soil and the groundwater contained therein at a low cost.
ゼオライトの一般化学式は以下のように表される。
Ｘ（Ｍ2 +，Ｍ2+）Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏ
但し、Ｍ2 +，Ｍ2+：アルカリ源、Ａｌ2：アルミナ源、Ｓｉ：シリカ源である。
The general chemical formula of zeolite is expressed as follows.
X (M 2 + , M 2+ ) O.Al 2 O 3 .SiO 2 .H 2 O
However, M 2 + and M 2+ are alkali sources, Al 2 is an alumina source, and Si is a silica source.
したがって、合成に当たってはこれら３つの原料と水とを加え、合成温度、合成時間、合成圧力等を調整することで各種ゼオライトを生成することができる。石炭灰から作られる人工ゼオライトは、石炭灰に含まれるシリカ分とアルミナ分にアルカリ源となる苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）を加えて、オートクレーブによる水熱処理で合成される。 Therefore, in the synthesis, various zeolites can be produced by adding these three raw materials and water and adjusting the synthesis temperature, synthesis time, synthesis pressure and the like. Artificial zeolite made from coal ash is synthesized by hydrothermal treatment with an autoclave by adding caustic soda (sodium hydroxide) as an alkali source to silica and alumina contained in coal ash.
本実施形態において使用するガラスは、有色廃ガラスである。この有色廃ガラスは、表１のガラスカレットの化学組成（単位：質量％）に示すように、ソーダガラスであることから、シリカ源およびアルカリ源（Ｎａ）は含まれているものの、アルミナ源はほとんど含まれていない。したがって、ゼオライト化に当たっては、ガラス表面の活性化とアルミナ源（アルミニウム）の添加が必要となる。また、アルミニウム成分は発泡ガラス表面と十分に濡れることが必要であるので、液体状で供給されることが望ましい。 The glass used in this embodiment is colored waste glass. This colored waste glass is soda glass as shown in the chemical composition (unit: mass%) of the glass cullet in Table 1, and therefore the silica source and the alkali source (Na) are included, but the alumina source is It is hardly included. Therefore, activation of the glass surface and addition of an alumina source (aluminum) are necessary for zeolitization. Further, since the aluminum component needs to be sufficiently wetted with the surface of the foam glass, it is desirable to supply it in a liquid state.
一方、ゼオライトにはゼオライト水（Zeolytic Water）が必要であり、これにより構造が保たれるので、少なくとも生成時は水分の存在が必要である。但し、この水は加熱により除かれても、ゼオライトの構造は保持され、水分存在下では再水和が行われるとされており、構造ができてしまえば、さらに高温処理が行われてもゼオライトそのものは残る。 On the other hand, zeolite requires zeolite water (Zeolytic Water), and this maintains the structure. Therefore, the presence of moisture is required at least during production. However, even if this water is removed by heating, the structure of the zeolite is retained, and rehydration is performed in the presence of moisture. Once the structure is formed, the zeolite can be subjected to further high-temperature treatment. The thing remains.
以上のことから、ガラスをゼオライト化させるために必要なアルミナ源として、次のように、ゼオライト化条件を決定する。
〔アルミナ源の添加＋水溶液化法〕
（１）液体状で供給される市販のアルミン酸ソーダ（ＮａＡｌＯ2）を使用する方法
（２）次に示すアルミナ源に苛性ソーダを加え、水溶液化する方法
・γアルミナ
・カオリンＡｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2・２Ｈ2Ｏ
・メタカオリン（カオリンを焼成したもの、Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ7）
・モンモリロナイトＮａ0.3（Ａｌ，Ｍｇ）2（Ｓｉ，Ａｌ）4Ｏ10（ＯＨ）2・ｘＨ2Ｏ
・アロフェン（Ａｌ2Ｏ3）（ＳｉＯ2）1.3２．５（Ｈ2Ｏ）
・水酸化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）3
From the above, zeolitization conditions are determined as follows as an alumina source necessary for zeolitizing glass.
[Addition of alumina source + aqueous solution method]
(1) Method of using commercially available sodium aluminate (NaAlO 2 ) supplied in liquid form (2) Method of adding caustic soda to the following alumina source to form an aqueous solution: γ-alumina Kaolin Al 2 O 3 .2SiO 2 · 2H 2 O
・ Metakaolin (calcined kaolin, Al 2 Si 2 O 7 )
・ Montmorillonite Na 0.3 (Al, Mg) 2 (Si, Al) 4 O 10 (OH) 2 .xH 2 O
・ Allophane (Al 2 O 3 ) (SiO 2 ) 1.3 2.5 (H 2 O)
・ Aluminum hydroxide Al (OH) 3
ゼオライト化発泡ガラスの製造は、以下の３つの方法のいずれかにより行う。
（１）ガラス微粉末に発泡剤とゼオライト化前駆物質を混合した後、焼成する方法（以下、「手法１」と称す。図１参照。）
（２）ガラス微粉末にゼオライト化前駆物質を混合しゼオライト化させた後、発泡剤を混合し、焼成する方法（以下、「手法２」と称す。図２参照。）
（３）ガラス微粉末に発泡剤を混合焼成し発泡ガラスを製造した後、ゼオライト化前駆物質を付着させ、マイクロ波によりゼオライト化する方法（以下、「手法３」と称す。図３参照。）
The production of zeolitic foamed glass is carried out by one of the following three methods.
(1) A method in which a foaming agent and a zeolitic precursor are mixed with fine glass powder and then fired (hereinafter referred to as “method 1”, see FIG. 1).
(2) A method in which a zeolitic precursor is mixed into a fine glass powder and zeoliticized, and then a foaming agent is mixed and fired (hereinafter referred to as “method 2”, see FIG. 2)
(3) A method in which a foaming agent is mixed and fired into a glass fine powder to produce foamed glass, and then a zeolitic precursor is attached and zeoliticized by microwaves (hereinafter referred to as “Method 3”, see FIG. 3).
手法１は発泡ガラスの生成温度とゼオライトの生成温度が異なることから、ゼオライト化が最も困難と考えられる条件であるが、その代わり最も経済性が向上する条件でもある。すなわち、発泡ガラスを生成するには、発泡剤の発泡温度等から８５０〜９００℃程度必要であるが、反対にゼオライトは高温になると構造破壊を生じる可能性がある。 Method 1 is a condition where the formation temperature of the foamed glass and the formation temperature of the zeolite are different, so that the zeolitization is considered to be the most difficult condition. That is, in order to produce foamed glass, about 850 to 900 ° C. is necessary from the foaming temperature of the foaming agent and the like. On the other hand, if zeolite becomes high temperature, structural destruction may occur.
発泡ガラスの生成温度はガラスの溶融温度および発泡剤の発泡温度で決定される。使用する廃ガラスを溶融させるには７５０〜８００℃必要である。また、従来の発泡ガラス製造に使われている発泡剤は炭酸カルシウム（連続間隙で吸水性大の場合）で、最終加熱温度が一般に９５０℃以上と高い。これは炭酸カルシウムの分解温度が９００℃であるので、これより高い温度、通常９５０℃程度が必要となるからである。また、このような高温度においては、ビン、ガラスなどのソーダガラスではどうしても粘性が低くなりすぎ、気泡の保持が困難である。このため、高価な炭化ケイ素を多量に加えなければならないという弊害も生じてくる。 The formation temperature of the foam glass is determined by the melting temperature of the glass and the foaming temperature of the foaming agent. 750-800 degreeC is required in order to fuse the waste glass to be used. Further, the foaming agent used in conventional foam glass production is calcium carbonate (in the case of continuous gaps and large water absorption), and the final heating temperature is generally as high as 950 ° C. or higher. This is because the decomposition temperature of calcium carbonate is 900 ° C., and a higher temperature, usually about 950 ° C., is required. Also, at such high temperatures, soda glass such as bottles and glass inevitably has too low a viscosity, making it difficult to hold bubbles. For this reason, the bad effect that a large amount of expensive silicon carbide must be added also arises.
そこで、発泡ガラスの生成温度を低下させるため、本実施形態においては新しい発泡剤としてドロマイトを使用する。ドロマイトは、炭酸カルシウムより低い７５０〜８５０℃前後で分解反応が起こる。したがって、発泡剤としてドロマイトを使用することにより、発泡ガラスの生成温度を５０〜１００℃低下させ、炭酸カルシウムより低温（約８５０〜９００℃）で生成することができる。なお、これにより、発泡ガラスの製造において部分的には８５０〜９００℃程度にゼオライトが加熱されることになるが、過渡的状態で作るとともにその時間が１０分弱であることから、平均的な加熱温度は低く、ゼオライトを保持することが可能である。 Therefore, in order to reduce the generation temperature of the foam glass, dolomite is used as a new foaming agent in this embodiment. Dolomite undergoes a decomposition reaction at around 750 to 850 ° C., which is lower than that of calcium carbonate. Therefore, by using dolomite as a foaming agent, the production temperature of foamed glass can be reduced by 50 to 100 ° C., and can be produced at a lower temperature (about 850 to 900 ° C.) than calcium carbonate. As a result, in the production of foamed glass, the zeolite is partially heated to about 850 to 900 ° C., but since it is made in a transient state and its time is less than 10 minutes, it is average. The heating temperature is low and the zeolite can be retained.
また、ゼオライトは原則として水分の存在下で生成するが、手法１ではゼオライト化に必要なアルミナ源として粘土鉱物を採用し、粘土鉱物中に含有する水分を利用する。また、この粘土鉱物には６００℃程度で水分として蒸発するＯＨ基を多数持っており、かつ発泡ガラス化するときにガラス表面が溶融により覆われてしまい、内部が加圧条件（水熱に近い条件）になることが考えられる。具体的には通常の発泡ガラス製造条件に対して、中間温度での保持時間を長くすることによりゼオライトを生成する。 Zeolite is produced in the presence of moisture in principle. In Method 1, clay mineral is adopted as an alumina source necessary for zeolitization, and moisture contained in the clay mineral is used. In addition, this clay mineral has many OH groups that evaporate as moisture at about 600 ° C., and the glass surface is covered by melting when it is made into foamed glass, and the inside is pressurized (close to water heat). Condition). Specifically, the zeolite is produced by increasing the holding time at the intermediate temperature with respect to the normal foamed glass production conditions.
手法２では、廃ガラスを微粉砕後、ゼオライト化に必要なアルミナ源を加え、水熱条件でゼオライト化させた後、発泡剤を混ぜ、焼成、発泡させることにより、ゼオライト化発泡ガラスを生成する。但し、通常の水熱合成では多量のアルカリ中で処理を行うが、工業的にはアルカリ源を最小限として、水熱を実質的に水蒸気のみで行う。また、アルミナ源は、手法１と同じく天然鉱物を主として使用するようにして、活性な各種粘土鉱物を使用する。これらの粘土鉱物はそれのみでもゼオライト化する可能性があり、よりゼオライト化が容易となる。 In Method 2, after pulverizing waste glass, an alumina source necessary for zeolitization is added, and after zeolitization under hydrothermal conditions, a foaming agent is mixed, baked and foamed to produce zeolitic foam glass. . However, in normal hydrothermal synthesis, the treatment is carried out in a large amount of alkali, but industrially, the alkali source is minimized, and hydrothermal heat is substantially carried out only with water vapor. In addition, as the alumina source, natural minerals are mainly used as in Method 1, and various active clay minerals are used. These clay minerals can be zeolitized by themselves, and the zeolitization becomes easier.
手法３では、発泡ガラス製造後、アルミナ源を加え、マイクロ波処理によりゼオライト化させる。アルミナ源は水溶液状（水酸化アルミニウム＋水酸化ナトリウムまたはアルミン酸ナトリウム）で添加し、反応を起こしやすくするとともに、マイクロ波によるＯＨ基の活性化および発泡ガラス表面での溶融化によりゼオライトを形成する。 In Method 3, after the foam glass is manufactured, an alumina source is added and zeoliticized by microwave treatment. The alumina source is added in the form of an aqueous solution (aluminum hydroxide + sodium hydroxide or sodium aluminate) to facilitate the reaction, and the zeolite is formed by activating OH groups by microwaves and melting on the surface of the foam glass. .
上記方法により得られるゼオライト化発泡ガラスは、添加材量、微粉砕ガラスの粒度、焼成温度や焼成時間等の製造条件によりその比重を調整することができる。また、発泡剤の種類および添加量を調整することにより連続間隙を有するものとしたり、間隙率１０〜４０％の連続間隙および独立間隙が混在するものとしたりすることができる。 The specific gravity of the zeolitic foamed glass obtained by the above method can be adjusted by the production conditions such as the amount of additive, the particle size of finely pulverized glass, the firing temperature and the firing time. Further, by adjusting the type and amount of the foaming agent, a continuous gap can be provided, or a continuous gap and an independent gap with a porosity of 10 to 40% can be mixed.
なお、間隙率とは、発泡ガラス全体の体積に対する隙間の割合を百分率で表したものである。間隙率は吸水率と等しく、次式により求められる。
間隙率（吸水率）Ｑ（％）＝（ｍS−ｍD）／ｍD×１００
但し、ｍS：試料の質量（ｇ）、ｍD：乾燥後の試料の質量（ｇ）である。
この間隙率（吸水率）を調整することにより、被処理土壌とゼオライト化発泡ガラスとの接触効率を制御することが可能である。
The porosity is the percentage of the gap with respect to the total volume of the foam glass. The porosity is equal to the water absorption rate, and is obtained by the following equation.
Porosity (water absorption) Q (%) = (m S −m D ) / m D × 100
However, m S is the mass (g) of the sample, and m D is the mass (g) of the sample after drying.
By adjusting the porosity (water absorption rate), it is possible to control the contact efficiency between the soil to be treated and the zeolitic foamed glass.
（実施の形態１）
図４は本発明の第１の実施の形態における汚染土壌処理装置の概略構成図である。
図４において、本実施形態における汚染土壌処理装置は、汚染土壌Ｓ’と上記ゼオライト化発泡ガラス（図示せず。）とを混合する混合槽１と、混合槽１によりゼオライト化発泡ガラスを混合した汚染土壌Ｓ’を入れてゼオライト化発泡ガラスを浮上分離させる分離槽２とを備える。なお、ここで使用するゼオライト化発泡ガラスは、連続間隙を有するものであり、かさ比重０．３〜０．６のものである。
(Embodiment 1)
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the contaminated soil treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 4, the contaminated soil processing apparatus in this embodiment mixed the zeolitic foam glass by the mixing tank 1 which mixes the contaminated soil S 'and the said zeolitic foam glass (not shown), and the mixing tank 1. In FIG. And a separation tank 2 in which the contaminated soil S ′ is put and the zeolitic foamed glass is floated and separated. In addition, the zeolitic foamed glass used here has a continuous gap, and has a bulk specific gravity of 0.3 to 0.6.
混合槽１は、混合槽１内で汚染土壌Ｓ’とゼオライト化発泡ガラスとを攪拌する攪拌羽根３と、攪拌羽根３を回転駆動するモータ４とを備える。汚染土壌Ｓ’は、ベルトコンベア５により混合槽１内へと投入される。混合槽１では、ゼオライト化発泡ガラスと必要に応じて水が加えられ、攪拌羽根３を回転させることにより、汚染土壌Ｓ’とゼオライト化発泡ガラスとが混合される。なお、水は、汚染土壌Ｓ’とゼオライト化発泡ガラスとの混合物がスラリー状となる程度に加える。 The mixing tank 1 includes a stirring blade 3 that stirs the contaminated soil S ′ and the zeolitic foamed glass in the mixing tank 1, and a motor 4 that rotationally drives the stirring blade 3. The contaminated soil S ′ is fed into the mixing tank 1 by the belt conveyor 5. In the mixing tank 1, the zeolitic foamed glass and water as necessary are added, and the contaminated soil S ′ and the zeolitic foamed glass are mixed by rotating the stirring blade 3. Water is added to such an extent that the mixture of the contaminated soil S 'and the zeolitic foamed glass becomes a slurry.
混合槽１で混合された混合物は、分離槽２へと移され、静置または浮上分離される。混合物の汚染土壌に含まれる汚染物質は、水中に溶け出し、ゼオライト化発泡ガラスの間隙の中まで浸入し、その表面および間隙内面のゼオライトと接触することにより吸着またはイオン交換される。そして、汚染物質を吸着したゼオライト化発泡ガラスＧは、静置または浮上分離により浮上し、混合物は、汚染物質を吸着したゼオライト化発泡ガラスＧと水Ｗと浄化された土壌Ｓとに分離される。 The mixture mixed in the mixing tank 1 is transferred to the separation tank 2 and left still or floated. Contaminants contained in the contaminated soil of the mixture are adsorbed or ion-exchanged by dissolving in water, penetrating into the gaps of the zeolitic foamed glass, and contacting with the zeolite on the surface and the inner surface of the gap. And the zeolitic foam glass G which adsorb | sucked the pollutant floats by standing or floating separation, and a mixture is isolate | separated into the zeolitic foam glass G which adsorb | sucked the pollutant, the water W, and the purified soil S. .
ここで、分離された水Ｗは、ゼオライト化発泡ガラスの表面および間隙内面のゼオライトと接触することにより浄化されているので、混合槽１で加える水として再利用することが可能である。また、浄化された土壌Ｓは、乾燥後、例えば埋立土として利用することが可能である。 Here, since the separated water W is purified by contacting with the zeolite on the surface of the zeolitic foamed glass and the inner surface of the gap, it can be reused as water added in the mixing tank 1. Moreover, the purified soil S can be used as landfill, for example, after drying.
以上のように、本実施形態における汚染土壌処理装置は、汚染土壌にゼオライト化発泡ガラスを混合し、静置または浮上分離する構成により、汚染土壌に含まれる汚染物質を、ゼオライト発泡ガラスの表面に露出したゼオライトだけでなく、間隙の中まで浸入して間隙内面のゼオライトにまで接触させ、ゼオライトによる吸着能、イオン交換能を効率良く発揮させることができる。これにより、安価に汚染土壌の処理を行うことが可能である。 As described above, the contaminated soil treatment apparatus according to the present embodiment mixes the zeolitic foamed glass with the contaminated soil, and allows the contaminant contained in the contaminated soil to be deposited on the surface of the zeolite foamed glass by the standing or floating separation. In addition to the exposed zeolite, it can penetrate into the gap and contact with the zeolite on the inner surface of the gap to efficiently exhibit the adsorption ability and ion exchange ability by the zeolite. Thereby, it is possible to process the contaminated soil at low cost.
また、本実施形態における汚染土壌処理装置では、ゼオライト化発泡ガラスとして、かさ比重１未満のものを用いているので、汚染物質を吸着したゼオライト化発泡ガラスが静置または浮上分離により浮上し、汚染物質を吸着したゼオライト化発泡ガラスＧと水Ｗと浄化された土壌Ｓとが分離されるので、これらを容易に分別することが可能であり、それぞれ分別して再利用することも可能である。 Moreover, in the contaminated soil treatment apparatus in this embodiment, since the thing with a bulk specific gravity of less than 1 is used as a zeolitic foam glass, the zeolitic foam glass which adsorb | sucked the pollutant floats by standing or floating separation, and is contaminated. Since the zeolitic foamed glass G adsorbing the substance, the water W and the purified soil S are separated, they can be easily separated, and can be separated and reused.
また、汚染土壌に加える水として、分離された水Ｗを再利用するので、新たな水の使用量を減らすことができ、汚染土壌処理コストを下げることが可能である。 Moreover, since the separated water W is reused as the water added to the contaminated soil, the amount of new water used can be reduced, and the contaminated soil treatment cost can be reduced.
なお、本実施形態においては、混合槽１と分離槽２とが別々に構成されているが、これらは一体に構成することも可能である。 In addition, in this embodiment, although the mixing tank 1 and the separation tank 2 are comprised separately, these can also be comprised integrally.
（実施の形態２）
図５は本発明の第２の実施の形態における汚染土壌処理方法を示す断面図である。
図５に示すように、本実施形態においては、汚染土壌を含む地盤６を掘削して穴７を形成し、この穴７の中にゼオライト化発泡ガラスＧを投入し、充填する。このとき、穴７は、地下水面Ｓよりも深い位置まで形成し、穴７に充填されたゼオライト化発泡ガラスＧが地下水と接触するようにする。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a sectional view showing a contaminated soil treatment method according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the ground 6 including the contaminated soil is excavated to form a hole 7, and the zeolitic foam glass G is put into the hole 7 and filled. At this time, the hole 7 is formed to a position deeper than the groundwater surface S so that the zeolitic foamed glass G filled in the hole 7 is in contact with the groundwater.
地下水には汚染土壌を含む地盤に含まれる汚染物質が溶け込んでおり、この地下水は穴７に浸み出し、穴７に充填されたゼオライト化発泡ガラスＧと接触する。これにより、汚染土壌中に含まれる汚染物質が、地下水とともにゼオライト化発泡ガラスＧの間隙の中まで浸入し、発泡ガラス表面および間隙内面のゼオライトと接触して吸着またはイオン交換される。なお、汚染物質吸着後のゼオライト化発泡ガラスＧは、穴７より取り除く。 Contaminants contained in the ground including the contaminated soil are dissolved in the groundwater, and this groundwater oozes into the holes 7 and comes into contact with the zeolitic foam glass G filled in the holes 7. Thereby, the pollutant contained in the contaminated soil penetrates into the gap between the zeolitic foamed glass G together with the ground water, and is adsorbed or ion-exchanged in contact with the zeolite on the foamed glass surface and the gap inner surface. The zeolitic foamed glass G after the contaminant adsorption is removed from the hole 7.
このように、本実施形態においても、ゼオライトによる吸着能、イオン交換能を効率良く発揮させ、安価に汚染土壌およびこれに含まれる地下水の処理を行うことが可能である。本実施形態におけるゼオライト化発泡ガラスＧは、どのような比重のものでも使用することが可能である。 Thus, also in this embodiment, it is possible to efficiently exhibit the adsorption capacity and ion exchange capacity by zeolite, and to perform the treatment of contaminated soil and groundwater contained therein at low cost. The zeolitic foam glass G in the present embodiment can be used with any specific gravity.
本発明の汚染土壌処理方法および汚染土壌処理装置は、鉛、クロム、カドミウム、水銀、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、テトラクロロエチレンやダイオキシンなどの汚染物質により汚染された土壌や汚泥等あるいは汚染土壌に含まれる地下水の浄化処理に有用である。 The contaminated soil treatment method and the contaminated soil treatment apparatus of the present invention are contained in soil, sludge, etc. or contaminated soil contaminated with contaminants such as lead, chromium, cadmium, mercury, polychlorinated biphenyl (PCB), tetrachlorethylene and dioxin. Useful for purification of groundwater.
Ｇ ゼオライト化発泡ガラス
１ 混合槽
２ 分離槽
３ 攪拌羽根
４ モータ
５ ベルトコンベア
６ 地盤
７ 穴
G Zeolite Foamed Glass 1 Mixing tank 2 Separation tank 3 Stirring blade 4 Motor 5 Belt conveyor 6 Ground 7 Hole
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