JP5246177B2 - 土壌改良注入材及び当該注入材を用いた土壌汚染物質の不溶化方法 - Google Patents
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このような土壌の汚染は、その土地の再利用や土地開発を困難にするとともに、更には、重金属による地下水の汚染も深刻な問題となっている。
しかし、この公報においては、無機系還元剤と空気との接触を妨げる目的で有機系増粘剤が混合されており、空気中の酸素ではなく、土壌中の六価クロムによって、土壌中の汚染物質が酸化されてしまう。
そのため、これらの有機系増粘剤の種類及び混合量では、スラリー中で無機系還元剤の分離を抑制することができず、均一な組成を得ることが困難であるという問題点を有している。
しかし、ベントナイトを用いた場合、比重の重い金属粉がスラリー中で分離しないスラリー粘度とするためには、ベントナイトの添加量が多くなり過ぎ、初期のスラリー粘度が高くなり、金属粉を均一に混合することができず、ムラのあるスラリーとなってしまう。
また、原位置攪拌混合する汚染土壌の浄化方法として、汚染土壌中に金属鉄粉を装入した後、地盤攪拌混合機用いて汚染土壌と金属鉄粉を混合攪拌し処理を行う方法が提案されている(特開2003−112158号公報)。
また更に、比重の大きな金属粉を圧縮空気を用いて汚染土壌中に圧送し、混合攪拌して汚染土壌を浄化する方法も提案されている(特開2002−273403号公報、特開2002−326080号公報)。
次いで、粘性を上昇させて金属粉の分離を抑制し、スラリー中の金属粉が均一に土壌に混合できるようにすることで、土壌中のカドミウム、シアン、鉛、六価クロム、砒素および水銀等の重金属を不溶化することができる、土壌改良注入材を提供することである。
好適には、前記土壌改良注入材において、鉄粉100重量部に対し、増粘剤IIを1〜100重量部含有することを特徴とするものである。
好適には、前記土壌汚染物質の不溶化方法において、更にセメント、高炉スラグ、石灰石粉、フライアッシュ、シリカ粉、炭酸カルシウム及び石膏からなる群より選ばれた少なくとも1種を、増粘剤または鉄粉とともに攪拌混合することを特徴とする土壌汚染物質の固化・不溶化方法(セメント等を使用した場合、固化)である。
本発明の土壌汚染改良注入材を土壌中に注入し、還元剤である金属粉と土壌中の重金属とを十分に接触させることができることにより、汚染物質を効率よく不溶化することができる。
本発明の土壌改良注入材は、(1)金属粉として鉄粉と、(2)スルホン基を有する特定の芳香属化合物及び/又はその塩と、特定の炭素数のアルキル基を有するアルキルトリメチルアンモニウム塩とを含有する増粘材IIと、(3)水とを含むスラリー材料であり、好適には、前記土壌改良注入材は、金属粉である鉄粉100重量部に対し、増粘剤IIを1〜100重量部含有されてなる。
かかる金属粒子の粒径は可能な限り小さい方がよく、それは粒子の反応面積を大きくすることができ、またスラリー中において分離し難くなるからである。
その混合割合は、特に限定されず、初期のスラリー粘度を抑制し、均一に金属粉を混合できる時間が経過した後、スラリー粘度が上昇する割合であれば良い。
スメクタイト類粘土鉱物としては、ベントナイト、モンモリロナイトなどが挙げられ、水溶性炭酸塩としては、炭酸水素一価金属塩である炭酸水素ナトリウムや炭酸水素カリウム等が例示される。
このように増粘剤Iには、2種以上の水溶性高分子化合物に、スメクタイト類粘土鉱物及び/又は水溶性炭酸塩を混合することにより、増粘剤Iの弱アルカリ域での粘性を高め、後述するセメントなどの添加材中にアルカリ金属、アルカリ土類金属を含む材料が混在していても、粘性を低下することなく、作業時間を確保することができ、増粘剤の効果を確保することができる。
特に、少なくとも2種類の水溶性高分子化合物としては、グアガムとCMCとを含むものであり、スメクタイト類粘土鉱物及び/又は水溶性炭酸塩としては、ベントナイトとソーダ灰とする組み合わせが好ましい。
但し、芳香属化合物及び/又はその塩が重合体である場合は、重量平均分子量は500未満であることが好ましい。
水溶性と増粘効果の観点から、具体的には、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド等が好ましい。
また、増粘剤は、金属粉の周囲を被覆することとなり、空気等に触れても、酸化することなく、土壌中の汚染物質を効率よく還元することができる。
このような配合割合とすることで、急激な粘性発現を抑制するとともに、土壌改良注入材スラリーの混練性を向上させることが可能となる。
特に金属粉と増粘剤とを組み合わせることにより、金属粉と空気との接触を妨げ、金属粉が空気により酸化されることを防止することができるため、長期間、土壌中の汚染物質の不溶化効果を持続することができる。
これらの添加材を混合することにより、土壌改良注入材スラリーの単位水量を減少させて、ブリーディングを抑制することができる。
添加する混練水の量は、増粘剤及び金属粉、必要に応じて添加される防腐剤や上記添加材からなる混合材料に対し、水/前記混合材料比が、50〜500、好ましくは50〜300となるように混練水を添加することにより、本発明の土壌改良注入材スラリーを得ることができる。
また、増粘剤Iを用いた場合も、同様にして土壌改良注入材スラリーを得ることができる。
従来の増粘剤を使用した場合、急激な増粘によりプラントでの混練性が悪化し、均一な金属粉スラリーができず、スラリーとしての圧送性も低下していたが、本発明の土壌改良注入材は、上記増粘剤を用いることで、急激な粘性の増加を抑え、金属粉スラリーの混練性を高めることができる。
本発明の土壌改良注入材を土壌中に添加混合する工法としては、現場の土壌中にスラリーを注入散布する原位置処理工法や、ニーダー式ミキサー、パドル式ミキサー等を用いて土壌を機械的に攪拌混合する掘削処理工法を採用することができる。
以上のような土壌処理を行うことにより、土壌中に含まれる重金属の固化・不溶化を効率よく実施することができる。
使用材料
以下の実施例及び比較例において、次の原材料を使用した。
・金属粉 :還元鉄粉(比重8.0、竹内工業株式会社)
・グアガム:F−50(三菱商事株式会社)
・CMC :サンローズF1400MC(日本製紙株式会社)
・ベントナイト:スーパークレイ(豊順洋行株式会社)
・吸水性樹脂 :サンウェットIM−1000(三洋化成株式会社)
・ソーダ灰 :ソーダ灰(株式会社トクヤマ)
・増粘剤I :表1〜3中の参考例1〜12の増粘剤の配合割合参照
・増粘剤II :表3中の実施例1〜3の増粘剤の配合割合参照
但し、花王株式会社のp−トルエンスルフォン酸ナトリウム液(化合物A)とヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド液(化合物B)を1:1で混合)
・セメント:普通ポルトランドセメント(住友大阪セメント株式会社製)
・添加材 :フライアッシュ(常磐火力製)
表1に示す配合割合で、所定量計量した混練水に、増粘剤原料を計量・混合して作製した増粘剤Iを投入しながら、攪拌機を用いて混練してスラリーを調製した。
スラリー粘度は、回転粘度計(VT−04:リヨン株式会社製)を用いて、混練直後から120分後まで測定した。
その結果を表1に示す。
これに対し、参考例1〜3では、混練直後の粘性が低く、5分後には30dPa・s以上と粘性が高くなる。
この特性により、金属粉を均一に混練でき、かつ金属粉の分離も起こらないスラリーとなる。
表2に示す配合割合で、所定量計量した混練水に、増粘剤原料を計量・混合して作製した増粘剤Iを投入しながら、攪拌機を用いて混練して増粘剤スラリーを調製した。
増粘剤スラリー粘度を、回転粘度計(VT−04:リヨン株式会社製)を用いて、混練直後に測定した。
増粘剤スラリー混練後20分経過した後、増粘剤スラリー1m3に対して、セメントスラリー(セメント2kgと水1.2kgとを配合する混合割合)を添加して、再度混合した。
そのスラリー粘度を前記粘度計を用いて、混練直後から120分後まで測定した。
その結果を表2に示す。
この特性により、セメント等の添加剤を混合しても、粘度低下による金属粉の分離を防止することができる。
表3に示す配合割合で、まず混練水に増粘剤IまたはII、さらに参考例10、11、12では添加材としてフライアッシュを投入して、攪拌機を用いて混練し、増粘剤スラリーを作製し、所定量の金属粉を投入して地盤注入材スラリーを調製した。
この時に金属粉の混練性を目視にて確認し、材料の分離性については、地盤注入材スラリーをブディージング袋(φ50mm×高さ300mmのビニール袋)に入れて、金属粉の分離状態を目視にて確認した。
参考例6〜12、実施例1〜3、比較例6〜8で得られた土壌改良注入材スラリーの特性を測定した結果を、表3及び表4に示す。
・混練性
増粘剤スラリーに金属粉を投入し攪拌した場合の混練性について、以下の基準で評価した。
○・・・均一に攪拌でき分離が生じない。
×・・・初期のスラリー粘度が高く均一に攪拌できないため、ママコ状態になる。
スラリー粘度が低すぎるため、投入した金属粉が分離する。
増粘剤スラリーに金属粉を投入し攪拌した場合の混練性について、以下の基準で評価した。
○・・・材料分離がない。(スラリー中に金属粉が均一に分散している)
△・・・ブディージング袋の上部に金属粉が少なく、下部に金属粉が多い。
×・・・ブディージング袋の下部に金属粉が沈降している。
JIS R 5201「セメントの物理試験」のテーブルフローにより測定したフロー値である。
改良土を7日間20℃±3℃の恒温室で養生し、環境庁告示46号による六価クロム溶出試験を実施した。
また、改良土中に含まれる増粘剤スラリーの分離性について目視にて確認した。
比較例7では、注入材スラリーの粘性が高く、金属粉の分離が生じていないが、混練ムラが生じている。
また、ベントナイトを主体とする比較例8では、混練直後のスラリーの粘性が低く、混練ムラが生じている。
これに対し実施例では、スラリー中に金属粉を均一に混合することができ、混練ムラのないスラリーが調製できたことがわかる。
Claims (5)
- (1)金属粉として鉄粉と、(2)p−トルエンスルホン酸、スルホサリチル酸、m−スルホ安息香酸、p−スルホ安息香酸、p−フェノールスルホン酸、m−キシレン−4−スルホン酸、クメンスルホン酸及びスチレンスルホン酸からなる群より選ばれるスルホン基を有する芳香属化合物及び/又はその塩と、炭素数10〜26のアルキル基を有するアルキルトリメチルアンモニウム塩とを含有する増粘材IIと、(3)水とを含むスラリーであることを特徴とする、土壌改良注入材。
- 請求項1記載の土壌改良注入材において、鉄粉100重量部に対し、増粘剤IIを1〜100重量部含有することを特徴とする、土壌改良注入材。
- 請求項1又は2記載の土壌改良注入材において、更にセメント、高炉スラグ、石灰石粉、フライアッシュ、シリカ粉、炭酸カルシウム及び石膏からなる群より選ばれた少なくとも1種を含むことを特徴とする、土壌改良注入材。
- 水と、p−トルエンスルホン酸、スルホサリチル酸、m−スルホ安息香酸、p−スルホ安息香酸、p−フェノールスルホン酸、m−キシレン−4−スルホン酸、クメンスルホン酸及びスチレンスルホン酸からなる群より選ばれるスルホン基を有する芳香属化合物及び/又はその塩と炭素数10〜26のアルキル基を有するアルキルトリメチルアンモニウム塩とを含有する増粘剤IIとを攪拌混練する工程と、次いで前記工程で得られた材料に金属粉として鉄粉を添加混合して土壌改良注入材スラリーを調製する工程と、得られた土壌改良注入材スラリーを土壌中に注入する工程と、土壌改良注入材スラリーが注入された土壌を攪拌混合する工程とを備えることを特徴とする、土壌汚染物質の不溶化方法。
- 請求項4記載の土壌汚染物質の不溶化方法において、更にセメント、高炉スラグ、石灰石粉、フライアッシュ、シリカ粉、炭酸カルシウム及び石膏からなる群より選ばれた少なくとも1種を、増粘剤IIまたは鉄粉とともに攪拌混合することを特徴とする、土壌汚染物質の不溶化方法。
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