JP5025379B2

JP5025379B2 - フッ素含有汚染土壌の処理方法

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Publication number: JP5025379B2
Application number: JP2007205881A
Authority: JP
Inventors: 格大西
Original assignee: 格大西
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2027-08-07
Also published as: JP2009039625A

Description

本発明は、フッ素含有汚染土壌の処理方法に関し、更には、汚染土壌の掘り出し及び埋立て現場で処理することができる程度に容易であり、低コストであり且つフッ素等の溶出を効果的に抑制することができるフッ素含有汚染土壌の処理方法に関する。

フッ素及びその化合物を含有する汚染土壌からフッ素等が溶出しないようにする技術が種々検討されている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照。）。特許文献１では、フッ素含有固体廃棄物にリン酸化合物及びカルシウム化合物を添加混練して不溶化している。また、特許文献２は、酸化カルシウム等のカルシウム化合物を添加して造粒した後、高温酸化雰囲気で加熱処理することによって、フッ素分を揮発除去させている。
更に、汚染土壌と酸化カルシウムを混練し、汚染物質を不溶化させる技術が種々検討されている（例えば、特許文献３を参照。）

特開２００２−３３１２７２号公報特開２００６−４３６６０号公報特開昭６０−７８６８４号公報

しかし、特許文献１の処理方法は、汚染土壌の処理について詳細が検討されていないと共に、処理剤のコストが掛かっていた。また、特許文献２の処理方法は、汚染土壌の処理について詳細が検討されていないと共に、加熱処理が必要であるため汚染土壌の掘り出し及び埋立て現場で処理することが難しかった。
更に、特許文献３の処理方法は、汚染土壌の掘り出し及び埋立てを行う条件について詳細に検討されていなかった。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、汚染土壌の掘り出し及び埋立て現場で処理することができる程度に容易であり、低コストであり且つフッ素等の溶出を効果的に抑制することができるフッ素含有汚染土壌の処理方法を提供することを解決すべき課題とする。

本発明は、以下の通りである。
１．汚染土壌中のフッ素及び／又はその化合物を不溶化するための処理方法であって、
対象区域の所定深さまで掘り返して上記汚染土壌を含む土壌を得る掘削工程と、上記掘削工程で得た土壌を酸化カルシウムと共に混合して混合物を得る第１混合工程と、上記第１混合工程で得た上記混合物を上記掘削工程で生じた穴に所定厚さまで埋め立てる埋立工程と、上記埋立工程で埋め立てた埋立物の表面に散水を行う散水工程と、を備え、
上記埋立工程と上記散水工程とを複数回順次繰り返し、
上記第１混合工程の後、上記混合物の分級を行って所定大きさ以上の石を取り除く分級工程と、上記混合物の分級した残部を酸化カルシウムと共に混合して第２混合物を得る第２混合工程を更に備え、
上記埋立工程は、上記石及び上記第２混合物を上記混合物として上記埋立を行い、上記所定深さを１００〜２０００ｍｍとし、上記第１混合工程、上記分級工程及び上記第２混合工程は掘削現場で行われ、環境庁告示第４６号付表に掲げる方法により作成した検液を、日本工業規格Ｋ０１０２規格３４．１に該当するランタン−アリザリンコンプレキソン吸光光度法で測定したフッ素の溶出量が０．８ｍｇ／リットル未満であることを特徴とするフッ素含有汚染土壌の処理方法。
２．上記散水工程の後、上記埋立物を突き固める突固工程を更に備える上記１．記載のフッ素含有汚染土壌の処理方法。
３．掘削時の表面より高くなった上記埋立物の表面が、上記突固工程の後、掘削前の土壌の表面と略同じ高さとなる上記２．記載のフッ素含有汚染土壌の処理方法。
４．上記溶出量が０．４ｍｇ／リットル以下である上記１．記載のフッ素含有汚染土壌の処理方法。
５．上記第１混合工程において、上記混合物は最大で６０ｍｍに破砕され、上記酸化カルシウムは、上記土壌１００質量部に対して０．７〜５質量部であり、上記第１混合工程において、上記土壌の含水率が８％未満である場合は、加水して該土壌の含水率を８％〜３０％にしてから上記混合を行い、上記散水工程における水量は、上記土壌１００質量部に対して３〜２０質量部である上記３．記載のフッ素含有汚染土壌の処理方法。

本フッ素含有汚染土壌の処理方法において、酸化カルシウムを用いて汚染土壌中のフッ素等を通常問題にならない基準値以下まで不溶化させ、再度埋立することができる。また、埋立工程及び散水工程を交互に行うことにより、混合した酸化カルシウムをより確実に反応させてフッ素等を不溶化できるため、掘削現場で不溶化処理をすることができ、そのまま再度埋め立てることができる。このため、汚染土壌の処理を行うために処理場まで運搬する必要がないため、処理時間を短縮することができ、且つ処理コストを低減することができる。

分級工程及び第２混合工程を更に備える場合は、より均一に酸化カルシウムを反応させて不溶化させることができ、部分的に溶出することを抑制することができる。
酸化カルシウムを０．７〜５質量部とする場合は、酸化カルシウムの量が少なすぎると、フッ素等の溶出防止の効果が十分に得られないし、多すぎても溶出濃度の減少が大きく変化がない。
土壌の含水率が低い場合に加水する場合は、酸化カルシウムを適切に反応させ、確実に不溶化することができる。
上記所定厚さを１００〜５００ｍｍとする場合は、上記散水によって撒かれた水が底部の混合物まで十分に浸透し、確実に反応を完了させることができる。
所定深さを１００〜２０００ｍとする場合は、汚染されていない土壌を掘削する量を減らすことができ、施工に必要な時間及び酸化カルシウムの量を多くすることなく処理することができる。
突固工程を更に備える場合は、酸化カルシウムとより反応させて不溶化させることができ、溶出することを抑制することができる。

以下、本発明のフッ素含有汚染土壌の処理方法を詳細に説明する。
本フッ素含有汚染土壌の処理方法は、掘削工程、第１混合工程、埋立工程及び散水工程を順次備え、埋立工程及び散水工程を繰り返し複数行うことを特徴とする。また、第１混合工程と埋立工程との間に分級工程及び第２混合工程を行う。更に、散水工程の後に突固工程を行うことができる。

上記「汚染土壌」は、フッ素及びその化合物（以下、フッ素等とする）によって汚染された土壌である。汚染土壌の粒度などは特に限定されない。また、汚染土壌の含水率は８〜３０％（特に好ましくは１０〜２８％、更に好ましくは１３〜２５％）が好ましい。生石灰を反応させるために必要であるからである。更に、含水率が８％未満である場合は、適宜加水して上記範囲内にするのが好ましい。また、含水率が３０％以上である場合は、適宜乾燥させるのが好ましい。

上記「掘削工程」は、対象区域の所定深さまで掘り返して上記汚染土壌を含む土壌を得る工程である。具体的な掘削手段は特に問わず、通常行われる手段を選択することができる。
上記「対象区域」とは、本処理方法の処理対象となる土壌の区域である。また、区域が広い場合は任意の広さに分割して順次に本処理方法を用いることができる。この分割する広さは任意に選択することができるが５０〜３００ｍ^２以下、（より好ましくは６０〜２５０ｍ^２以下、更に好ましくは７０〜２００ｍ^２以下）が好ましい。分割する広さが広すぎると埋立工程中の埋立物の含水率が乾燥等により変化し、適切に不溶化処理できなくなる場合があるからである。
また、上記「所定深さ」は、汚染土壌をもれなく掘削できる程度の深さであり、１００〜２０００ｍｍ（特に好ましくは１５０〜１５００ｍｍ、更に好ましくは２００〜１３００ｍｍ）である。通常、地上で作業を行った結果、その作業を行った周辺の地面が汚染されるため、土壌が汚染される場所は通常表層に留まるからである。

上記「第１混合工程」は、掘削工程で得た土壌を酸化カルシウムと共に混合して混合物を得る工程である。
土壌及び酸化カルシウムの混合方法は特に限定されず、任意に選択することができる。この例として、図３に例示するように、回転軸と、該回転軸と平行な軸により該回転軸の周面に旋回可能に設けられたロータリハンマーと、を有しており、該回転軸の回転によって前記ロータリハンマーが旋回しながら回転するものであり、供給される処理土を前記ロータリハンマーに衝突させて混合又は破砕するように構成されている混合装置を用いて混合する方法を挙げることができる。
尚、第１混合工程の前後において、掘削した土壌及び混合物の養生は通常行う必要はないが、行ってもよい。
上記「酸化カルシウム」の混合比率は任意に選択することができるが、上記土壌１００質量部に対して０．７〜５質量部（特に好ましくは０．８〜３．５質量部、特に好ましくは０．９〜２質量部）が好ましい。酸化カルシウムの量が少なすぎると、フッ素等の溶出防止の効果が十分に得られないし、多すぎても溶出濃度の減少が大きく変化がないためである。

上記「埋立工程」は、第１混合工程で得た混合物を、上記掘削工程で生じた穴に所定厚さまで混合物を埋立てる工程である。また、第２混合工程及び分級工程では、第２混合工程及び分級工程によって生じる石及び第２混合物を前記混合物として埋め立てる。
上記「所定厚さ」とするのは、散水を行うため適度な厚さとしないと、散水した水が埋立物の全体に浸透しなかったり、過剰になったりするからである。この厚さは、散水した水が埋立物の全体へ容易に浸透することができる厚さが好ましく、１００〜５００ｍｍ（好ましくは１５０〜４５０ｍｍ、特に好ましくは１５０〜４００ｍｍ）が好ましい。
上記「散水工程」は、埋立物に散水して更に加水することによって、埋立物中の酸化カルシウムを完全に反応させるために用いるものであり、埋立物の表面全体に行き渡るように散水を行うのが好ましい。また、水量は、土壌１００質量部に対して３〜２０質量部（好ましくは４〜１８質量部、特に好ましくは５〜１５質量部）とすることができる。
上記埋立工程及び上記散水工程は、一度に全量を埋め立てるのではなく分けて繰り返し行う。散布した水が埋め立てた混合物へ均等に浸透しやすく、より不溶化率を高めることができるからである。

上記「分級工程」は、第１混合工程の後、上記混合物の分級を行って一定大きさ以上の石等を取り除く工程である。分級を行う手段は任意に選択することができ、例えば、振動ふるい、振動スクリーン、ジャンピングスクリーン及び遠心分級機等を挙げることができる。石等は質量当たりの表面積が小さいため第１混合工程で十分に表面に酸化カルシウムが付着するが、石等を除いた残部である土砂は質量当たりの表面積が石等よりも大きく、且つ点在する石等によって十分に酸化カルシウムと混合されにくく、処理土の一部分からフッ素等が溶出する場合がある。このため、本分級工程を行うことによってより均一に酸化カルシウムを反応させて、よりフッ素等の溶出を抑制することができる。
分級する石等の大きさは適宜設定することができるが、例えば１０〜６０ｍｍ（特に好ましくは１５〜５０ｍｍ、更に好ましくは２０〜４０ｍｍ）の篩を用いて分級することができる。
尚、分級した石等は、残部と共に埋立工程で埋め立てられる。更に、分級した石等を残部と共に埋立工程で埋め立てる場合は、混合した後に埋め立てられる。

上記「第２混合工程」は、上記混合物の分級した残部を酸化カルシウムと共に混合して第２混合物を得る工程である。第１混合工程において石等が多く混じっている場合に、酸化カルシウムとの均一な混合が難しくなるが、分級工程で石等を分離することによって更に均一に混合することができ、よりフッ素等の溶出を抑制することができる。特に粘土質の土壌である場合は攪拌が難しいため効果的である。
第２混合工程で用いる酸化カルシウムの量は、第１混合工程と同じ条件でもよいし、異なる条件でもよい。
また、第２混合工程の混合方法も、第１混合工程と同じ条件でもよいし、異なる条件でもよい。このうち、同じ条件が好ましい。同じ混合装置が使えるため、現場でフッ素含有汚染土壌を処理するのにより適するからである。

更に、「突固工程」は、散水工程で散水された埋立物を突き固める工程である。突き固めを行うことによって混合した酸化カルシウム及び汚染土壌がよりよく接触して不溶化を促進することができる。これにより、よりフッ素等の溶出を抑制することができる。
また、突き固める手段は任意に選択することができるが、好例として高周波バイブレータを用いることを挙げることができる。この高周波バイブレータは、１００〜１８０Ｈｚ（好ましくは１０５〜１６０Ｈｚ、より好ましくは１１０〜１４０Ｈｚ）の高周波で杭状物を上下に振動することによって突き固めを行うバイブレータである。このような高周波バイブレータを用いることによって埋立物を強固に突き固め、より溶出を抑制することができる。

以下、図面を用いて各実施例により本発明のフッ素含有汚染土壌の処理方法を具体的に説明する。本フッ素含有汚染土壌の処理方法は、図１に示すように、掘削工程、第１混合工程、分級工程、第２混合工程、埋立工程、散水工程及び突固工程をこの順に行うことによって、フッ素等を不溶化させる処理方法である。
尚、汚染土壌の汚染の程度が低い場合は、参考例ではあるが、各工程のうち、分級工程、第２混合工程及び突固工程を、図９に示すように行わなくてもよい。また、参考例ではあるが、分級工程、第２混合工程及び突固工程のいくつかを行わなくてもよい。

（１）掘削工程
始めに、図２に示すように、縦１０ｍ、横１０ｍの範囲の汚染土壌を含む土壌６を深さ１ｍまで掘削した。

（２）第１混合工程
次いで、掘削した土壌の１００質量部に対して１質量部に相当する酸化カルシウムを混合装置で混合した。
使用した混合装置は図３に示すような、打撃によって塊を砕くことができる混合装置１であり、混合装置１は、汚染土壌を投入する第１投入ホッパー２と、酸化カルシウムを投入する第２投入ホッパー３と、各ホッパー２，３から供給された処理土などを搬送するベルトコンベア４と、ベルトコンベア４から供給された処理土を混合あるいは破砕するソイルカッター５と、ソイルカッター５の下流側に設けられて処理土を混合あるいは破砕する３軸のハンマー機構１０と、を備える。

各ハンマー機構１０は、図３に示すように、回転軸１２と、該回転軸１２と平行な軸１３により該回転軸１２の周面に旋回可能に設けられたロータリハンマー１４と、を有しており、該回転軸１２の回転によってロータリハンマー１４が旋回しながら回転する。
混合装置１では、第１投入ホッパー２に土壌が投入されると共に、第２投入ホッパー３に酸化カルシウムが投入される。これら汚染土壌及び酸化カルシウムはベルトコンベア４で搬送され、ソイルカッター５とハンマー機構１０を経て混合され混合装置１から排出される。この混合の際に、混合物は最大で６０ｍｍ程度に破砕される。

（３）分級工程
その後、目の大きさが約３０ｍｍの振動篩を用いて、混合物を石等と土砂を含む残部とに分級する。このとき、残部は、混合物の約９０％の体積であった。

（４）第２混合工程
分級工程で得られた残部を、掘削した土壌の１００質量部に対して１質量部に相当する酸化カルシウムを図３に示す第１混合工程で用いた同じ混合装置で混合した。

（５）埋立工程
次いで、残部の混合物及び石等の混合物７を掘削工程で形成された穴に埋め立てた。この埋め立ては４回に分けて行った。また、各回において図４に示すように、始めに厚さが約２８０ｍｍになるまで残部の混合物及び石等の混合物７を埋め立てた。

（６）散水工程
その後、図５に示すように埋立物８の表面に、掘削した土壌の１００質量部に対して１０質量部に相当する水道水をまんべんなく散布した。
また、散水が終わった後、図６に示すように養生を行うことなく残りの残部の混合物及び石等の混合物７について埋立工程及び散水工程を行った。更に、上記埋立工程及び上記散水工程を全部で４回繰り返した後、図７に示すように埋立物８の表面は掘削時の表面より約１００ｍｍ高くなった。

（７）突固工程
最後に、図７に示すように、杭状物を複数設けた高周波バイブレータ９を用いて、埋立物８の突き固めを行った。これにより図８に示すように、埋立物８の表面は掘削前の土壌の表面と略同じ高さとなった。尚、（１）掘削工程から（６）突固工程までは、養生のための時間を設けることなく続けて行った。

上記フッ素含有汚染土壌の処理方法を実施した結果及び関連する結果を表１及び２に示す。
フッ素等の溶出量は、環境庁告示第４６号付表に掲げる方法により作成したフッ素混合土壌、又はそれを本処理方法によって処理した後掘削して得た土壌の検液を、日本工業規格Ｋ０１０２規格３４．１に該当するランタン−アリザリンコンプレキソン吸光光度法で測定した。
始めに、汚染土壌中の深さに応じたフッ素等の溶出量変化を表１に示す。

表１に示すように、深さが５０ｍｍである比較例Ｒ１ではフッ素等溶出量が０．５ｍｇ／リットルであるが、１００ｍｍ以上である比較例Ｒ２〜Ｒ５の場合はフッ素等溶出量の変化が少なく、１００ｍｍ未満の浅い層にフッ素等が主に存在することが分かる。このため、１００ｍｍ以上の深さまで掘削を行い、処理をすることによってフッ素等のほとんどを処理することができることが分かる。

次いで、表２に示すように、本フッ素含有汚染土壌の処理方法を用いて汚染土壌を不溶化処理した。
尚、各試験例Ｅ１〜Ｅ８（参考例Ｅ１〜Ｅ４及び実施例Ｅ５〜Ｅ８）で処理した汚染土壌は、表２に示す比較例Ｒ６であり、含水率が約２０％、フッ素等溶出量が２．４ｍｇ／リットルである。

表２に示す試験例Ｅ１〜Ｅ４は、酸化カルシウムの混合量を汚染土壌１００質量部に対して、１．０、１．５、２、２．２質量部と変化させて実施した例である。また、分級工程、第２混合工程及び突固工程を行っていない。試験例Ｅ１〜Ｅ４のフッ素等溶出量は０．５〜０．７ｍｇ／リットルであったが、酸化カルシウムの混合量とフッ素等溶出量との相関は特に見られず、酸化カルシウムが０．７〜２質量部、特に、１〜２質量部の範囲であってもフッ素等の不溶化に効果があることが分かる。更に、フッ素等溶出量は基準となる０．８ｍｇ／リットル未満であり、汚染土壌中のフッ素等を本処理方法等により現場で処理しても、通常問題にならない基準値以下まで不溶化させ、再度埋立しても問題なくすることができることが分かる。また、埋立工程及び散水工程を交互に行うことにより、混合した酸化カルシウムをより確実に反応させてフッ素等を不溶化できるため、掘削現場で不溶化処理をすることができ、そのまま再度埋め立てることができる。

表２に示す試験例Ｅ５〜Ｅ７は、酸化カルシウムの混合量を汚染土壌１００質量部に対して１．５質量部とし、処理後の埋設土深さを表層、１００ｍｍ、１０００ｍｍと変化させたときにフッ素等溶出量が変化するかどうかを調べた例である。また、分級工程及び第２混合工程を行った。その結果、試験例Ｅ５〜Ｅ７のフッ素等溶出量は０．４ｍｇ／リットルであり、散水工程を行ってもフッ素等溶出量に偏在がないことが分かる。更に、試験例Ｅ５〜Ｅ７は、分級工程及び第２混合工程を行わない試験例Ｅ１〜Ｅ４に対してフッ素等溶出量が総じて小さくなっている。このため、分級工程及び第２混合工程を行うことによってフッ素等溶出量が更に小さくすることができることが分かる。

表２に示す試験例Ｅ８は、酸化カルシウムの混合量を汚染土壌１００質量部に対して１．５質量部とし、分級工程及び第２混合工程に加えて突固工程を行った例である。その結果、試験例Ｅ８のフッ素等溶出量は０．１ｍｇ／リットルであり、突固工程を行っていない試験例Ｅ５〜Ｅ７に対してフッ素等溶出量が更に小さくなっている。このように、突固工程を行うことによってフッ素等溶出量を更に小さくすることができることが分かる。

本実施例のフッ素含有汚染土壌の処理方法を説明するためのフローチャートである。本実施例の掘削工程を説明するための模式図である。本実施例の各混合工程に用いる混合装置を説明するための模式図である。本実施例の埋立工程を説明するための模式図である。本実施例の埋立工程を説明するための模式図である。本実施例の埋立工程を説明するための模式図である。本実施例の突固工程を説明するための模式図である。本実施例の施工後の状態を説明するための模式図である。参考例のフッ素含有汚染土壌の処理方法を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１；混合装置、２；混合装置、２；第１投入ホッパー、３；第２投入ホッパー、４；ベルトコンベア、５；ソイルカッター、６；汚染土壌を含む土壌、７；混合物、８；埋立物、９；バイブレータ、１０；ハンマー機構、１２；回転軸、１３；軸、１４；ロータリハンマー。

Claims

汚染土壌中のフッ素及び／又はその化合物を不溶化するための処理方法であって、
対象区域の所定深さまで掘り返して上記汚染土壌を含む土壌を得る掘削工程と、
上記掘削工程で得た土壌を酸化カルシウムと共に混合して混合物を得る第１混合工程と、
上記第１混合工程で得た上記混合物を上記掘削工程で生じた穴に所定厚さまで埋め立てる埋立工程と、
上記埋立工程で埋め立てた埋立物の表面に散水を行う散水工程と、を備え、
上記埋立工程と上記散水工程とを複数回順次繰り返し、
上記第１混合工程の後、上記混合物の分級を行って所定大きさ以上の石を取り除く分級工程と、
上記混合物の分級した残部を酸化カルシウムと共に混合して第２混合物を得る第２混合工程を更に備え、
上記埋立工程は、上記石及び上記第２混合物を上記混合物として上記埋立を行い、
上記所定深さを１００〜２０００ｍｍとし、
上記第１混合工程、上記分級工程及び上記第２混合工程は掘削現場で行われ、
環境庁告示第４６号付表に掲げる方法により作成した検液を、日本工業規格Ｋ０１０２規格３４．１に該当するランタン−アリザリンコンプレキソン吸光光度法で測定したフッ素の溶出量が０．８ｍｇ／リットル未満であることを特徴とするフッ素含有汚染土壌の処理方法。
上記散水工程の後、上記埋立物を突き固める突固工程を更に備える請求項１記載のフッ素含有汚染土壌の処理方法。
掘削時の表面より高くなった上記埋立物の表面が、上記突固工程の後、掘削前の土壌の表面と略同じ高さとなる請求項２記載のフッ素含有汚染土壌の処理方法。
上記溶出量が０．４ｍｇ／リットル以下である請求項１記載のフッ素含有汚染土壌の処理方法。
上記第１混合工程において、上記混合物は最大で６０ｍｍに破砕され、
上記酸化カルシウムは、上記土壌１００質量部に対して０．７〜５質量部であり、
上記第１混合工程において、上記土壌の含水率が８％未満である場合は、加水して該土壌の含水率を８％〜３０％にしてから上記混合を行い、
上記散水工程における水量は、上記土壌１００質量部に対して３〜２０質量部である請求項３記載のフッ素含有汚染土壌の処理方法。