JP4687969B2

JP4687969B2 - 有害物質の不溶化方法

Info

Publication number: JP4687969B2
Application number: JP2005293196A
Authority: JP
Inventors: 俊彦三浦; 一貴井出; 博久保
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2005-10-06
Filing date: 2005-10-06
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2025-10-06
Also published as: JP2007098317A

Description

本発明は、汚染土内の有害物質を不溶化する際に適用される有害物質の不溶化方法に関する。

工場跡地等で基礎工事を行う場合、揮発性有機化合物、重金属、農薬といったさまざまな有害物質が掘削土に混じって搬出されることがある。かかる有害物質で汚染された汚染土をそのまま放置すると、該土に混入している有害物質が揮発して周囲に拡散し、周辺住民の生活に支障を来すとともに、雨水によって土粒子から遊離した場合には、地下水等に混入して水質を汚濁させる原因ともなる。そのため、かかる汚染土については、例えば不溶化処理を行うことによって環境への拡散を防止する必要がある。

特開２００５−１３１５７４特開２００４−３３００１８特開２００４−３１３８１７特開２００４−２９０９３０

不溶化処理は、処分場へ掘削搬出するよりも原位置で行なった方がコストダウンを図ることができるが、例えば原位置で行う場合、反応促進のため、不溶化剤を不溶化剤スラリーという水溶液の形で汚染地盤に注入攪拌する。

したがって、汚染地盤の含水比が高くなり、それによる汚染地盤の強度低下をセメント系固化材で補わねばならないことがあるが、セメント系固化材を用いると、汚染地盤のｐＨが大きくなり、不溶化のための化学反応を阻害してしまうという問題を生じていた。

例えば、酸性から中性にかけて効果のある硫酸鉄や鉄粉といった不溶化剤を使用する場合、アルカリ環境下では不溶化効果が低減する。

また、地盤中に自然に存在する鉛やセレンといった有害物質も、溶出量が環境基準以下であれば何ら問題がないにもかかわらず、地盤がアルカリ環境に変化したことにより、環境基準を超えて溶出するといった事態も懸念される。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、不溶化反応を阻害することなく地盤強度の低下を防止することが可能な有害物質の不溶化方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る有害物質の不溶化方法は請求項１に記載したように、有害物質で汚染された地盤又は掘削土に前記有害物質を不溶化する不溶化剤を不溶化剤スラリーとして添加し、前記不溶化剤スラリーとともに非イオン性でかつ吸水性を有する高分子材料を添加することによって、前記不溶化剤スラリー中の水分を前記高分子材料で吸水する有害物質の不溶化方法であって、前記高分子材料を非イオン性高分子凝集剤とし、その濃度を０．１％〜２％とするものである。

また、本発明に係る有害物質の不溶化方法は、前記有害物質をシアン又はその化合物、前記不溶化剤を硫酸第一鉄としたものである。

本発明に係る有害物質の不溶化方法においては、有害物質で汚染された地盤又は掘削土に不溶化剤を不溶化剤スラリーとして添加する際、かかる不溶化剤スラリーとともに非イオン性でかつ吸水性を有する高分子材料を添加する。

このようにすると、高分子材料は、その吸水性を発揮して不溶化剤スラリー中の水分を吸水し、地盤又は掘削土の含水比を低下させる。そして、高分子材料が持つ増粘性とも相まって、地盤又は掘削土を良好な強度に維持することができる。

一方、高分子材料は、非イオン性であるため、有害物質及び不溶化剤の不溶化反応に何ら関与しない。すなわち、従来のように、セメント系固化材を添加することでアルカリ環境に変化し、その結果、不溶化反応が阻害されたり、本来であれば不溶化の対象とはならない微量の有害物質が溶出したりといった懸念はなくなる。

有害物質には、土壌溶出基準の対象として環境庁告示に定められている第一種特定有害物質(揮発性有機化合物)、第二種特定有害物質(カドミウム、全シアン、鉛、六価クロム、砒素、総水銀、アルキル水銀、銅、セレン、ふっ素、ほう素）、第三種特定有害物質（有機燐、PCB、チウラム、シマジン、チオベンカルブ、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素）を含む。

不溶化剤として、ヒ素、六価クロム、シアン等の不溶化には硫酸第一鉄や鉄粉などの鉄系薬剤を使用することが可能であり、鉛の不溶化にはリン酸系薬剤を使用することが可能である。

非イオン性でかつ吸水性を有する高分子材料としては、デンプン、グアーガム（インド等に生育する一年生豆科植物グアーの種子胚乳部分より抽出した多糖類）などの天然材料や、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ヒドロキシエチルセルロース、ポリオキシエチレンなどの合成材料を挙げることができるが、本発明においては、ポリアクリルアミド系などの非イオン性高分子凝集剤を高分子材料として選択するものとする。

なお、ポリアクリルアミド系凝集剤は、土木分野において、浚渫、泥水等の凝集沈殿処理に広く使用されているが、これは文字通り、凝集作用を利用した用途にすぎない。本発明においては、これを不溶化剤と併用することで、不溶化反応を何ら阻害することなく、良好な地盤強度を保つことができるという顕著な作用効果を奏するものであり、かかる構成及び作用効果は、本出願人が多数の実験を重ねた結果、はじめて得られた産業上有用な知見であることをここで付言しておく。

不溶化の対象となる有害物質は上述した通りであり、かかる有害物質を不溶化する不溶化剤は、公知の薬剤から適宜選択すればよいが、例えば有害物質をシアン又はその化合物、不溶化剤を硫酸第一鉄とすることができる。

以下、本発明に係る有害物質の不溶化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。

本実施形態に係る有害物質の不溶化方法は、まず、有害物質で汚染された地盤に不溶化剤を不溶化剤スラリーとして原位置にて添加する。

不溶化剤の種類や添加量は、有害物質の種類や濃度あるいは土質性状に応じて適宜選択し、必要に応じてトリータビリティ試験（浄化技術適用性試験）を行って決定すればよい。

ここで、不溶化剤スラリーを添加する際、該不溶化剤スラリーとともに非イオン性でかつ吸水性を有する高分子材料を添加する。

具体的には、有害物質がシアン又はその化合物である場合、不溶化剤を硫酸第一鉄、高分子材料をポリアクリルアミド系の非イオン性高分子凝集剤とすることができる。

高分子材料を非イオン性高分子凝集剤とする場合には、濃度を０．１％〜２％に設定するのが望ましい。０．１％未満だと、不溶化剤スラリー中の水分を吸収する能力や増粘能力が不足し、２％を越えると、過剰に水分を吸収して不溶化反応を阻害する懸念があるからである。

次に、不溶化剤スラリー及び高分子材料の添加とともに又は添加後、添加した原位置の地盤を攪拌混合する。

不溶化剤スラリー及び高分子材料の添加及び攪拌混合は、地盤内の汚染領域にもよるが、例えば深層混合機を使用することができる。

攪拌混合後、必要に応じて遮水壁の構築や表面遮水工を施し、攪拌混合した地盤領域を封じ込める。

本実施形態に係る有害物質の不溶化方法においては、高分子材料であるポリアクリルアミド系の非イオン性高分子凝集剤は、その吸水性を発揮して不溶化剤スラリー中の水分を吸水し、地盤の含水比を低下させる。そして、増粘性とも相まって地盤強度の維持に寄与する。

一方、ポリアクリルアミド系の非イオン性高分子凝集剤は、非イオン性であるため、有害物質及び不溶化剤の不溶化反応に何ら関与しない。

以上説明したように、本実施形態に係る有害物質の不溶化方法によれば、ポリアクリルアミド系の非イオン性高分子凝集剤がその吸水性を発揮して不溶化剤スラリー中の水分を吸水し、地盤の含水比を低下させるため、増粘性とも相まって地盤を良好な強度に維持することが可能となる。また、その結果として、セメント系の固化材も不要になる。

また、本実施形態に係る有害物質の不溶化方法によれば、ポリアクリルアミド系の非イオン性高分子凝集剤が非イオン性であるため、有害物質及び不溶化剤の不溶化反応に何ら関与しない。したがって、従来のように、セメント系固化材を添加することでアルカリ環境に変化し、その結果、不溶化反応が阻害されたり、本来であれば不溶化の対象とはならない微量の有害物質が溶出したりといった事態を未然に防止することが可能となる。

また、本実施形態に係る有害物質の不溶化方法によれば、高分子材料であるポリアクリルアミド系の非イオン性高分子凝集剤が粘性を持つため、不溶化剤をスラリー内で均等に分散させる作用があり、溶解しにくい不溶化剤や比重の大きい不溶化剤でも使用できるという作用効果や、分散作用があるゆえ、スラリーの水量を減らすことも可能になるという作用効果も奏する。

また、本実施形態に係る有害物質の不溶化方法によれば、上述したようにセメント系の固化材を添加しないため、地盤が固化することはなく、それゆえ不溶化処理の後における地盤造成や地盤改変が容易となる。

本実施形態では、本発明を原位置地盤に適用したが、これに代えて掘削土に適用してもよいことは言うまでもない。

次に、本発明に係る有害物質の不溶化方法を実証する試験を行ったので、以下、その概要について説明する。

まず、有害物質であるシアンの溶出量が約３ｍｇ／Ｌのシルト質細砂を試料土、不溶化剤を硫酸第一鉄、高分子材料をノニオン性ポリアクリルアミド（三洋化成工業株式会社からサンフロックの名称で販売されている非イオン性高分子凝集剤）とした。

水、上記高分子材料の０．５％水溶液、及び該水溶液に硫酸第一鉄を添加した混合水溶液の三種類の液体を試料土に加えた場合のフォールコーン貫入量を表１に示す。

フォールコーン試験は、軟らかい土のせん断抵抗を、自由落下させたコーンの貫入量で調べる試験であり、３ｍｍ以下であれば、良好な強度の地盤であると判断できるものであるが、表１でわかるように、液体が水の場合（Ｗ８〜Ｗ１１）、貫入量は３ｍｍを越え、含水比が３６．５％のときは１６．２４ｍｍと、せん断抵抗が大きく不足することが再確認できた。

それに対し、上記高分子材料を０．５％水溶液にして添加した場合（ＳＮ１〜ＳＮ５）、含水比が３６．５％でも、コーンの貫入量は２．１６にとどまっており、地盤のせん断抵抗を十分に確保することができることがわかった。

さらに、上記高分子材料を０．５％水溶液にして添加するとともに１０ｋｇ／ｔ乾土の割合で硫酸第一鉄を添加した場合（ＳＮＦ１〜ＳＮＦ３）、含水比が３６．５％でも、コーンの貫入量は２．０１にとどまっており、ＳＮ１〜ＳＮ５と同様、地盤のせん断抵抗を十分に確保することができることがわかった。

次に、水、上記高分子材料の０．５％水溶液、及び水セメント比が１の高炉セメントミルクにそれぞれ不溶化剤である硫酸第一鉄を添加した三種類の液体を試料土に加えた場合の全シアン溶出量を表２に示す。

同表でわかるように、硫酸第一鉄だけを添加した場合（Ｆ１〜Ｆ４）、概ね不溶化は達成できることを再確認した。また、高炉セメントミルクを加えた場合（Ｃ１〜Ｃ４）、全シアン溶出量が環境基準（０．１ｍｇ／Ｌ以下）を大幅に越えることも再確認した。これは、既に述べたように、高炉セメントミルクのアルカリ成分が不溶化反応を阻害したものと考えられる。

それに対し、硫酸第一鉄と高分子材料の０．５％水溶液とを加えた場合（Ａ１〜Ａ４）、全シアン溶出量を概ね環境基準以下に抑制することが可能であることがわかった。

以上、総合すると、強度特性を調べたＳＮＦ１、ＳＮＦ２と全シアン溶出量を調べたＡ３とは、諸条件がほぼ同じであるところ、強度も全シアン溶出量も目標値をクリアしていることがわかる。

なお、ＳＮＦ１、ＳＮＦ２及びＡ３は含水比が異なっているが、図１に示したように、含水比が２６．５％〜３６．５％の範囲では、フォールコーン貫入量はほぼ一定でかつ良好な強度範囲である３ｍｍを下回っている。

したがって、強度特性を調べたＳＮＦ１、ＳＮＦ２と全シアン溶出量を調べたＡ３とは、工学上、諸条件は同じであるとみなし得る。

含水比とフォールコーン貫入量との関係を調べたグラフ。

Claims

有害物質で汚染された地盤又は掘削土に前記有害物質を不溶化する不溶化剤を不溶化剤スラリーとして添加し、前記不溶化剤スラリーとともに非イオン性でかつ吸水性を有する高分子材料を添加することによって、前記不溶化剤スラリー中の水分を前記高分子材料で吸水する有害物質の不溶化方法であって、前記高分子材料を非イオン性高分子凝集剤とし、その濃度を０．１％〜２％とすることを特徴とする有害物質の不溶化方法。
前記有害物質をシアン又はその化合物、前記不溶化剤を硫酸第一鉄とした請求項１記載の有害物質の不溶化方法。