JP5923039B2 - 土壌の浄化方法 - Google Patents
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Description
本発明は、重金属や油等で汚染された土壌の浄化方法に関する。
汚染土壌の浄化技術においては、産業としての実施面から容易かつ安価な方法が望まれている。従来技術として、重金属や油等で汚染された土壌を浄化する方法の一つに土壌洗浄法が挙げられる。本法は、汚染土壌中において粒度が小さい土壌粒子ほど該汚染物質付着量が多い性質を利用したもので、大量の水を用いて汚染土壌をスラリー化して、湿式分級処理を行い、細粒産物を除去する方法である。しかし本法は、土壌をスラリー化することで発生する汚染水処理工程ならびに処理残渣の脱水工程の負荷が大きいといった課題がある。また汚染土壌中の該汚染物質含有量が高い場合、大型の礫以外を除き再利用可能な清浄土を産出することが出来ないといった課題がある。
そこで近年、汚染土壌に対し少量の生石灰を混合し、処理土中に湿潤状態の粒状塊を含ませ、これに対し分級手段と粒状塊の破砕手段を組み合わせることで、粘土分を除去する方法が提案されている（特許文献１）。また、高濃度汚染土壌から清浄な土壌を得る手段としては、汚染土壌を磁選機に供給し、土壌中の汚染物質を磁着物として回収する方法、土壌洗浄法に浮遊選鉱法を組み合わせることで汚染物質を分離除去する方法が提案されている（特許文献２、３）。
特開２００８−２８９９６３号公報
特開平１０−７１３８７号公報
特開２００３−１０３２４８号公報
しかしながら、上記方法では礫と土壌を分離することは可能かもしれないが、細粒が湿潤状態の粘土塊を形成するために、土壌区分を砂と粘土に分級することは困難であり、処理対象とする土壌の土質によっては適用しがたい方法である。土壌の含水率が高い場合、土壌区分に対し、乾式磁選機による汚染物質の選別精度が著しく低下してしまう。また、浮遊選鉱法を用いる場合、複雑な工程管理が必要となるだけでなく、土壌洗浄処理設備に加えて大型の土壌摩砕設備ならびに専用の浮選機が必要となり建設コストが大幅に増大してしまう。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、汚染土壌の含水率を一定まで低減した後に磁選工程を行い、汚染土壌から細粒土壌を分離し易くして、より多くの清浄土を得ることを目的とする。
前記の目的を達成するため、本発明によれば、土壌に脱水剤を土壌重量比５質量％以上混合して含水率を１０質量％以下にする「前処理工程」をした後、前記前処理工程で含水率を１０質量％以下にされた土壌を乾式磁選機へ供給し、粗粒土壌中のクロム、ヒ素、フッ素、鉛、亜鉛、銅、および／または油を含む汚染物質における重金属類を磁着物として分離除去する「乾式磁選工程」、を行うことを特徴とする、土壌の浄化方法が提供される。磁選工程で選別された非磁着物で分離された礫、粗粒土壌は清浄土として取り扱うことが可能となる。
前記前処理工程を経た土壌、前記乾式磁選工程を経た土壌のいずれかに対して乾式摩砕処理を行っても良い。また、粗粒土壌に対して、前記乾式磁選工程後に比重選別処理を行っても良い。更に、前記乾式磁選工程を複数の磁選工程に分けて行い、後の磁選工程ほど高磁力の磁石を利用し、かつ、前の磁選工程で選別された非磁着物に対して後の磁選工程を行うようにしても良い。なお、前記脱水剤として、生石灰、石膏、セメントのいずれかを用いることができる。
本発明の土壌浄化方法によれば、土壌を乾燥状態として磁着物と非磁着物に選別し、汚染濃度の高い磁着物を回収することにより、汚染土壌から細粒土壌を分離し易くして、粗粒土壌の汚染物質含有量を容易に低減することが可能となる。また、分級工程で細粒土壌の大部分を回収できるので、その後に必要に応じて湿式分級処理する場合においても、水処理負荷ならびに細粒土壌残渣の脱水処理負荷を大きく軽減することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明にかかる土壌浄化方法は、以下に述べる前処理工程と、磁選工程を有している。また、本発明にかかる土壌浄化方法は、更に以下に述べる洗浄工程、摩砕工程および比重選別工程のいずれかを有していても良い。本発明にかかる土壌浄化方法は、鉛やクロム等の重金属類や油などで汚染された土壌を対象とする。また、本発明にかかる土壌浄化方法は、例えば掘削された汚染土壌に対して実施され、実施場所は問わない。更に、本発明にかかる土壌浄化方法で得られた礫および粗粒土壌の全部、あるいは、本発明にかかる土壌浄化方法で得られた礫および粗粒土壌の一部は、清浄土として覆土材等に再利用することができる。また、分級工程を行った場合に分離された細粒土壌および洗浄工程を行った場合に発生する脱水ケーキは、セメント等へのリサイクル、あるいは最終処分に供される。ただし、これら産物の利用方法はここに書かれた限りではない。
（前処理工程）
先ず、鉛やクロム等の重金属類や油などで汚染された土壌に脱水剤を混合して土壌を乾燥させる前処理工程を行う。脱水剤を混合させる方法としては、一般的な土壌改良機を用いて混合する方法、薬剤混練プラントによって混合する方法などを挙げることができるが、その手段は問わない。この前処理工程によって乾燥された土壌は、含水率が１０質量％以下の状態となる。好ましくは０超５質量％以下であることが良い。なお、含水率は、ＪＩＳ Ａ１２０３「土の含水比試験方法」に準じた方法、即ち自然状態での土壌重量と、乾燥炉（１１０±５℃）で乾燥した土壌重量とを測定し、算出できる。
先ず、鉛やクロム等の重金属類や油などで汚染された土壌に脱水剤を混合して土壌を乾燥させる前処理工程を行う。脱水剤を混合させる方法としては、一般的な土壌改良機を用いて混合する方法、薬剤混練プラントによって混合する方法などを挙げることができるが、その手段は問わない。この前処理工程によって乾燥された土壌は、含水率が１０質量％以下の状態となる。好ましくは０超５質量％以下であることが良い。なお、含水率は、ＪＩＳ Ａ１２０３「土の含水比試験方法」に準じた方法、即ち自然状態での土壌重量と、乾燥炉（１１０±５℃）で乾燥した土壌重量とを測定し、算出できる。
前処理工程で添加する脱水剤は、土壌との混合に伴い脱水反応、吸水反応、発熱反応の少なくともいずれかを生じさせる性質を有するものであば良く、石膏、セメント、生石灰等が例示されるが、その種類は問わず一般的な脱水剤を用いることができる。好ましい脱水剤は、生石灰である。なお、前処理過程で添加するべき脱水剤の量は、土壌に対して重量比で５〜２５％（好ましくは１０〜２０％）とする。脱水剤として生石灰を用いることにより、油ないしＶＯＣの両方あるいはいずれかと、シアン化合物、重金属類を含む複合汚染土壌を好適に処理することができる。また、脱水剤として生石灰を用いることにより、油汚染土壌を好適に処理することができる。また、前処理工程は２時間以内の処理で十分に脱水可能である。
（磁選工程）
磁選工程は、上記前処理工程によって乾燥された土壌中の汚染物質を磁着物として分離除去するために行われる。磁選工程では、前処理工程によって乾燥された土壌を乾式磁選機へ供給し、主に粗粒土壌中の汚染物質を磁着物として分離除去する。乾式磁選機として、ドラム型乾式磁選機や吊下げ型磁選機等を挙げることができ、ドラム型乾式磁選機が好ましい。乾式磁選機に用いる磁石の強度は、１００〜２０,０００ガウスとする。好ましくは５００〜１０,０００ガウスとする。
磁選工程は、上記前処理工程によって乾燥された土壌中の汚染物質を磁着物として分離除去するために行われる。磁選工程では、前処理工程によって乾燥された土壌を乾式磁選機へ供給し、主に粗粒土壌中の汚染物質を磁着物として分離除去する。乾式磁選機として、ドラム型乾式磁選機や吊下げ型磁選機等を挙げることができ、ドラム型乾式磁選機が好ましい。乾式磁選機に用いる磁石の強度は、１００〜２０,０００ガウスとする。好ましくは５００〜１０,０００ガウスとする。
磁選工程は、上記前処理工程によって乾燥された土壌に対して実施すれば足り、磁力選別の選別形態、選別回数、タイミングは問わない、好ましくは、先に低磁力の磁力選別機で高磁性の磁着物を分離除去し、その後、高磁力の磁力選別機で低磁性の磁着物を分離除去する。
この磁選工程は複数の磁選工程に分けて行っても良い。その場合、後の磁選工程ほど高磁力の磁石を利用し、かつ、前の磁選工程で選別された非磁着物に対して後の磁選工程を行う。
（分級工程）
上記前処理工程によって乾燥された土壌、あるいは、更に上記磁選工程によって汚染物質を磁着物として分離除去された土壌に対して、適宜乾式分級を実施できる。かかる乾式分級では、礫、粗粒土壌および細粒土壌を分級できる。この分級工程の分級形態、分級の実施回数ならびにタイミングは問わない。分級には一般的な分級機を用い、風力分級機、振動篩、乾式サイクロン分級機、振動スクリーン等を例示することができる。また複数の分級機を組み合わせても良い。この分級工程における分級点は３８μｍ〜５０ｍｍの間とし、礫、粗粒土壌、細粒土壌からなる３つ以上の最終産物を得ることを条件とし、分級点数は２点以上〜１５点未満とする。好ましくは礫と粗粒土壌の分級点を２〜４０ｍｍ、粗粒土壌と細粒土壌の分級点を２５０μｍ〜３８μｍとするのがよい。さらに好ましくは礫と粗流土壌の分級点を２〜５ｍｍ、粗粒土壌と細粒土壌の分級点を７５μｍ〜１５０μｍとし、続いて粗粒土壌を分級点１ｍｍ〜３００μｍの間で分級し、２種類の粗粒土壌を得るのがよい。
上記前処理工程によって乾燥された土壌、あるいは、更に上記磁選工程によって汚染物質を磁着物として分離除去された土壌に対して、適宜乾式分級を実施できる。かかる乾式分級では、礫、粗粒土壌および細粒土壌を分級できる。この分級工程の分級形態、分級の実施回数ならびにタイミングは問わない。分級には一般的な分級機を用い、風力分級機、振動篩、乾式サイクロン分級機、振動スクリーン等を例示することができる。また複数の分級機を組み合わせても良い。この分級工程における分級点は３８μｍ〜５０ｍｍの間とし、礫、粗粒土壌、細粒土壌からなる３つ以上の最終産物を得ることを条件とし、分級点数は２点以上〜１５点未満とする。好ましくは礫と粗粒土壌の分級点を２〜４０ｍｍ、粗粒土壌と細粒土壌の分級点を２５０μｍ〜３８μｍとするのがよい。さらに好ましくは礫と粗流土壌の分級点を２〜５ｍｍ、粗粒土壌と細粒土壌の分級点を７５μｍ〜１５０μｍとし、続いて粗粒土壌を分級点１ｍｍ〜３００μｍの間で分級し、２種類の粗粒土壌を得るのがよい。
（洗浄処理）
洗浄処理は、前記分級工程後の礫、あるいは礫および粗粒土壌の全部もしくは一部に対して実施する。洗浄処理の処理形態、タイミングは問わない。洗浄処理設備としては、ロッドスクラバーなどの一般的な土壌解泥設備、サイクロン等の一般的な分級設備、振動スクリーン等の一般的な土壌脱水設備、シックナー等の一般的な水処理設備、フィルタープレス等の汚泥脱水設備からなり、各設備の組み合わせは問わない。さらにこの洗浄処理には、ボールミルなどの一般的な摩砕設備ならびに一般的な浮選設備を設けることができる。
洗浄処理は、前記分級工程後の礫、あるいは礫および粗粒土壌の全部もしくは一部に対して実施する。洗浄処理の処理形態、タイミングは問わない。洗浄処理設備としては、ロッドスクラバーなどの一般的な土壌解泥設備、サイクロン等の一般的な分級設備、振動スクリーン等の一般的な土壌脱水設備、シックナー等の一般的な水処理設備、フィルタープレス等の汚泥脱水設備からなり、各設備の組み合わせは問わない。さらにこの洗浄処理には、ボールミルなどの一般的な摩砕設備ならびに一般的な浮選設備を設けることができる。
なお、分級工程後に得られた礫に水洗処理を実施しても良い。また、粗粒土壌に対しては、土壌の性状により全てあるいは所定の粒度区分を洗浄処理し、再度粗粒土壌を回収し、水洗した礫と合せて清浄土として取り扱う。
（摩砕処理）
摩砕処理は、前記前処理工程において乾燥化した土壌に対し実施する限り、その摩砕形態、摩砕処理の実施回数ならびにタイミングは問わない。その摩砕手段としては一般的な摩砕機とし、ボールミル、ロッドミル、サイクロンミル、回転式遠心塊砕機等を挙げることができる。その他摩砕効果が期待できる装置あるいは方法であれば同様に使用することが出来る。
摩砕処理は、前記前処理工程において乾燥化した土壌に対し実施する限り、その摩砕形態、摩砕処理の実施回数ならびにタイミングは問わない。その摩砕手段としては一般的な摩砕機とし、ボールミル、ロッドミル、サイクロンミル、回転式遠心塊砕機等を挙げることができる。その他摩砕効果が期待できる装置あるいは方法であれば同様に使用することが出来る。
摩砕処理における粒子の摩砕状態は、礫や粗粒土壌の粒子表面に付着した細粒土壌の剥離効果、あるいは粗粒土壌の表面研磨効果、さらには破砕効果を期待するものであり、摩砕の程度は問わない。なお、摩砕処理能力は処理対象汚染土状の性質により決定する。摩鉱処理産物から乾式分級機によって細粒を除去し、水洗処理を施した礫と合せて浄化土壌として回収することができる。
（比重選別処理）
比重選別処理は、前記分級工程において整粒された粗粒土壌に対し実施する限り、その比重選別形態、比重選別回数ならびにタイミングは問わない。その比重選別手段としては、一般的な比重選別機とし、風力選別機、乾式比重選別機、エアスクリーン選別機等をあげる事が出来る。ここで得られる高比重産物を該汚染濃縮物として扱い、分離除去することが可能である。
比重選別処理は、前記分級工程において整粒された粗粒土壌に対し実施する限り、その比重選別形態、比重選別回数ならびにタイミングは問わない。その比重選別手段としては、一般的な比重選別機とし、風力選別機、乾式比重選別機、エアスクリーン選別機等をあげる事が出来る。ここで得られる高比重産物を該汚染濃縮物として扱い、分離除去することが可能である。
前記分級工程を行った場合に選別される細粒土壌、前記磁選工程で選別される磁着物ならびに前記比重選別工程で得られる高比重産物は、セメント工場へ運搬し、セメント原料として再利用されるか、土壌浄化施設へと運搬し無害化処理を最終処分場へ運搬し埋立処分される。前記処理工程で発生する最終産物のうち、礫は覆土材として再利用される。粗粒土壌は、該汚染物質濃度を確認の上でその全てあるいは、粗粒土壌に対し更に分級を実施している場合に限りその一部を清浄土として、覆土材として再利用される。尚、該汚染物質の濃度が指定基準を上回る場合は、再処理を実施するか細粒土壌と同様の扱いをする。
（実施例１）
鉛汚染された土壌Ａ（鉛含有量２２８ｍｇ／ｋｇ）に対し、図１に示すように、土壌重量比で１２質量％の生石灰を脱水剤として混合し、室温にて１時間静置養生した。養生前の含水率が１２．０質量％であったのに対し、養生後の含水率は７．２質量％となり土壌は乾燥状態となった（ＪＩＳ Ａ１２０３「土の含水比試験方法」による。以下同じ）。この土壌を目開き２ｍｍ、０．５ｍｍおよび０．１５ｍｍの篩いを用いて乾式分級を実施して、粒度区分２ｍｍ以上の土壌（礫）、粒度区分２ｍｍ未満〜０．５ｍｍの土壌（粗粒土壌）、粒度区分０．５ｍｍ未満〜０．１５ｍｍの土壌（粗粒土壌）、粒度区分０．１５ｍｍ未満の土壌（細粒土壌）に分級し、各粒度区分の土壌の比率と鉛含有量をそれぞれ測定した。粒度区分２ｍｍ以上の土壌（礫）は４８．２質量％（鉛含有量０ｍｇ／ｋｇ）、粒度区分２ｍｍ未満〜０．５ｍｍの土壌（粗粒土壌）は２３．２質量％（鉛含有量２２４ｍｇ／ｋｇ）、粒度区分０．５ｍｍ未満〜０．１５ｍｍの土壌（粗粒土壌）は１２．５質量％（鉛含有量２６６ｍｇ／ｋｇ）、粒度区分０．１５ｍｍ未満の土壌（細粒土壌）は１６．１質量％（鉛含有量２０５ｍｇ／ｋｇ）であった。なお、本明細書の実施例においては、環境省告示第１９号法により、２ｍｍ未満の土壌を対象とし、２ｍｍ以上の礫は除いて回収除去率を求めるものとする。
鉛汚染された土壌Ａ（鉛含有量２２８ｍｇ／ｋｇ）に対し、図１に示すように、土壌重量比で１２質量％の生石灰を脱水剤として混合し、室温にて１時間静置養生した。養生前の含水率が１２．０質量％であったのに対し、養生後の含水率は７．２質量％となり土壌は乾燥状態となった（ＪＩＳ Ａ１２０３「土の含水比試験方法」による。以下同じ）。この土壌を目開き２ｍｍ、０．５ｍｍおよび０．１５ｍｍの篩いを用いて乾式分級を実施して、粒度区分２ｍｍ以上の土壌（礫）、粒度区分２ｍｍ未満〜０．５ｍｍの土壌（粗粒土壌）、粒度区分０．５ｍｍ未満〜０．１５ｍｍの土壌（粗粒土壌）、粒度区分０．１５ｍｍ未満の土壌（細粒土壌）に分級し、各粒度区分の土壌の比率と鉛含有量をそれぞれ測定した。粒度区分２ｍｍ以上の土壌（礫）は４８．２質量％（鉛含有量０ｍｇ／ｋｇ）、粒度区分２ｍｍ未満〜０．５ｍｍの土壌（粗粒土壌）は２３．２質量％（鉛含有量２２４ｍｇ／ｋｇ）、粒度区分０．５ｍｍ未満〜０．１５ｍｍの土壌（粗粒土壌）は１２．５質量％（鉛含有量２６６ｍｇ／ｋｇ）、粒度区分０．１５ｍｍ未満の土壌（細粒土壌）は１６．１質量％（鉛含有量２０５ｍｇ／ｋｇ）であった。なお、本明細書の実施例においては、環境省告示第１９号法により、２ｍｍ未満の土壌を対象とし、２ｍｍ以上の礫は除いて回収除去率を求めるものとする。
その後、２ｍｍ未満〜０．５ｍｍおよび０．５ｍｍ未満〜０．１５ｍｍ区分粒度の土壌（粗粒土壌）に対し、７０００ガウスの磁石を利用して、乾式磁選を実施した。この乾式磁選により、２ｍｍ未満〜０．５ｍｍ土壌（粗粒土壌）は、３．２質量％（鉛含有量７３３ｍｇ／ｋｇ）の磁着物と、２０．０質量％（鉛含有量１４１ｍｇ／ｋｇ）の非磁着物に選別した。また、０．５ｍｍ未満〜０．１５ｍｍ区分粒度の土壌（粗粒土壌）は、１．４質量％（鉛含有量５６９ｍｇ／ｋｇ）の磁着物と、１１．１質量％（鉛含有量２２９ｍｇ／ｋｇ）の非磁着物に選別した。
さらに、乾式磁選後の非磁着物と前記乾式分級で得られた粒度区分２ｍｍ以上の土壌（礫）を、水１Ｌを用いてスラリー化し、目開き２ｍｍ、０．５ｍｍおよび０．１５ｍｍの篩いを用いて湿式分級（洗浄処理）を実施した。各分級産物を乾燥後、各粒度区分の土壌の比率鉛含有量の測定を実施した。その結果、粒度区分２ｍｍ以上の土壌（礫）は４６．６質量％（鉛含有量０ｍｇ／ｋｇ）、粒度区分２ｍｍ未満〜０．５ｍｍの土壌（粗粒土壌）は１５．５質量％（鉛含有量９９ｍｇ／ｋｇ）、粒度区分０．５ｍｍ未満〜０．１５ｍｍの土壌（粗粒土壌）は８．６質量％（鉛含有量１４４ｍｇ／ｋｇ）、粒度区分０．１５ｍｍ未満の土壌（細粒土壌）は８．６質量％（鉛含有量３０４ｍｇ／ｋｇ）であった。
この実施例１の結果から、土壌Ａに脱水剤（生石灰）を混合し乾燥状態とすることで、乾式分級により礫（粒度区分２ｍｍ以上）、粗粒土壌（粒度区分２ｍｍ未満〜０．１５ｍｍ）、細粒土壌（粒度区分０．１５ｍｍ未満）を選別可能なことが確認できた。また、乾式分級処理によって、土壌Ａ中に当初から含まれる細粒土壌全体のおよそ６５質量％を回収除去できることが確認された。なお、厳密には磁力選別により分離された磁性物にも細粒土壌は付着しているが、全体に占める割合が小さいため誤差の範囲として扱った。また、乾式分級前に脱水剤を添加したが、添加後の重量を１００％とした。「乾式分級による細粒土壌回収率」は以下のようにして求めた。
「乾式分級による細粒土壌回収率」
＝（乾式分級で得られた細粒産物の重量分率）／（細粒産物の重量産物）
＝（乾式分級で得られた細粒産物の重量分率）／（（乾式分級で得られた細粒産物の重量分率）＋（湿式分級で得られた細粒産物の重量分率））
＝１６．１／（１６．１＋８．６）
＝０．６５２
「乾式分級による細粒土壌回収率」
＝（乾式分級で得られた細粒産物の重量分率）／（細粒産物の重量産物）
＝（乾式分級で得られた細粒産物の重量分率）／（（乾式分級で得られた細粒産物の重量分率）＋（湿式分級で得られた細粒産物の重量分率））
＝１６．１／（１６．１＋８．６）
＝０．６５２
実施例１のように、礫ならびに粗粒土壌に対し洗浄処理を実施する場合には水処理負荷の軽減が期待できる。さらに、粗粒土壌に乾式磁選を適用することで、効率よく鉛含有粒子を選別・回収可能なことが確認された。特に粒度区分２ｍｍ未満〜０．５ｍｍの土壌に対する汚染物質の選別効果が大きく、従来の土壌洗浄法にない優れた特徴が確認された。
（実施例２）
鉛汚染された土壌Ｂ（鉛含有量４１７ｍｇ／ｋｇ）に対し、図２に示すように、土壌重量比で１５質量％の生石灰を脱水剤として混合し、室温にて１時間静置養生した。養生前の含水率が１５．０質量％であったのに対し、養生後の含水率は９．２質量％となり土壌は乾燥状態となった。この土壌を目開き２ｍｍおよび０．１５ｍｍの篩いを用いて乾式分級を実施して、粒度区分２ｍｍ以上の土壌（礫）、粒度区分２ｍｍ未満〜０．１５ｍｍの土壌（粗粒土壌）、粒度区分０．１５ｍｍ未満の土壌（細粒土壌）に分級し、各粒度区分の土壌の比率と鉛含有量をそれぞれ測定した。粒度区分２ｍｍ以上の土壌（礫）は５５．０質量％（鉛含有量０ｍｇ／ｋｇ）、粒度区分２ｍｍ未満〜０．１５ｍｍの土壌（粗粒土壌）は２８．０質量％（鉛含有量４２３ｍｇ／ｋｇ）、粒度区分０．１５ｍｍ未満の土壌（細粒土壌）は１７．０質量％（鉛含有量４０８ｍｇ／ｋｇ）であった。
鉛汚染された土壌Ｂ（鉛含有量４１７ｍｇ／ｋｇ）に対し、図２に示すように、土壌重量比で１５質量％の生石灰を脱水剤として混合し、室温にて１時間静置養生した。養生前の含水率が１５．０質量％であったのに対し、養生後の含水率は９．２質量％となり土壌は乾燥状態となった。この土壌を目開き２ｍｍおよび０．１５ｍｍの篩いを用いて乾式分級を実施して、粒度区分２ｍｍ以上の土壌（礫）、粒度区分２ｍｍ未満〜０．１５ｍｍの土壌（粗粒土壌）、粒度区分０．１５ｍｍ未満の土壌（細粒土壌）に分級し、各粒度区分の土壌の比率と鉛含有量をそれぞれ測定した。粒度区分２ｍｍ以上の土壌（礫）は５５．０質量％（鉛含有量０ｍｇ／ｋｇ）、粒度区分２ｍｍ未満〜０．１５ｍｍの土壌（粗粒土壌）は２８．０質量％（鉛含有量４２３ｍｇ／ｋｇ）、粒度区分０．１５ｍｍ未満の土壌（細粒土壌）は１７．０質量％（鉛含有量４０８ｍｇ／ｋｇ）であった。
次に、粒度区分０．１５ｍｍ未満の土壌（細粒土壌）を除き、残りの礫ならびに粗粒土壌をジルコニアボール（φ３００ｍｍ）５００ｇと共にポットミルに封入し、回転台（回転速度４５ｒｐｍ）の上で５分間の摩砕処理を実施した。そして、摩砕産物を目開き２ｍｍおよび０．１５ｍｍの篩いを用いて乾式分級を実施して、粒度区分２ｍｍ以上の土壌（礫）、粒度区分２ｍｍ未満〜０．１５ｍｍの土壌（粗粒土壌）、粒度区分０．１５ｍｍ未満の土壌（細粒土壌）に分級し、各粒度区分の土壌の比率と鉛含有量をそれぞれ測定した。粒度区分２ｍｍ以上の土壌（礫）は４９．９質量％（鉛含有量０ｍｇ／ｋｇ）、粒度区分２ｍｍ未満〜０．１５ｍｍの土壌（粗粒土壌）は２５．０質量％（鉛含有量３７８ｍｇ／ｋｇ）、粒度区分０．１５ｍｍ未満の土壌（細粒土壌）は８．１質量％（鉛含有量５６２ｍｇ／ｋｇ）となった。
そして、この乾式分級により分級された粗粒土壌（粒度区分２ｍｍ未満〜０．１５ｍｍ）に対し、７０００ガウスの磁石を利用し、乾式磁選を実施した。この乾式磁選により、３．３質量％（鉛含有量１４８０ｍｇ／ｋｇ）の磁着物と、２１．７質量％（鉛含有量２１０ｍｇ／ｋｇ）の非磁着物に選別した。
この実施例２の結果から、乾式摩砕処理を導入することにより、礫および粗粒土壌の表面に付着していた細粒土壌を効率的に剥離できることが確認された。こうして剥離された細粒土壌は乾式分級処理により回収することができた。このため乾式摩砕処理の導入は、礫、粗粒土壌および細粒土壌への分離精度を向上させることができる。また、礫と粗粒土壌の洗浄工程を設ける場合には、更に水処理負荷を軽減することが可能となる。また、摩砕処理を経た粗粒土に対しても、乾式磁選により効率的に汚染物資が分離できることが確認された。
（実施例３）
図３に示すように、土壌重量比で２０質量％の石膏を添加して、元土の含水率１２．１質量％から含水率８．９質量％の乾燥状態とした土壌Ｃ（クロム、ヒ素、フッ素複合汚染土壌）に対し、先ず、低磁力（１５００ガウス）の磁石を利用し、第１の乾式磁選工程を実施し、強磁性磁着物と非磁着物に選別した。次に、この第１の乾式磁選工程で選別された非磁着物に対し、高磁力（７０００ガウス）の磁石を用いて第２の乾式磁選工程を実施し、低磁性磁着物と非磁着物に選別した。各乾式磁選処理で選別された磁着物と非磁着物の重量分布、クロム、砒素、フッ素の含有量および分布率を測定した。結果を表１に示す。
図３に示すように、土壌重量比で２０質量％の石膏を添加して、元土の含水率１２．１質量％から含水率８．９質量％の乾燥状態とした土壌Ｃ（クロム、ヒ素、フッ素複合汚染土壌）に対し、先ず、低磁力（１５００ガウス）の磁石を利用し、第１の乾式磁選工程を実施し、強磁性磁着物と非磁着物に選別した。次に、この第１の乾式磁選工程で選別された非磁着物に対し、高磁力（７０００ガウス）の磁石を用いて第２の乾式磁選工程を実施し、低磁性磁着物と非磁着物に選別した。各乾式磁選処理で選別された磁着物と非磁着物の重量分布、クロム、砒素、フッ素の含有量および分布率を測定した。結果を表１に示す。
この実施例３の結果から、乾燥状態とした土壌Ｃを乾式磁選処理することで、様々な重金属を磁着物として好適に分離回収できることが分かる。また、この実施例３のように、低磁力で第１の乾式磁選工程を実施し、次いで、この第１の乾式磁選工程で選別された非磁着物に対し、高磁力で第２の乾式磁選工程を実施すれば、第１の乾式磁選工程で強磁性磁着物を除いた後、更に第２の乾式磁選工程を行うことで、汚染物質の高い分離性能（クロム８７％、フッ素７５％）が示された。これは磁着物の回収過程で非磁着物の巻き込み量を減らすことができるためである。
（実施例４）
図４に示すように、鉛、砒素および油によって複合汚染された土壌Ｄに土壌重量比で９質量％の生石灰を添加して、元土の含水率１４．３質量％から含水率６．４質量％の乾燥状態とし、次いで、磁力７０００ガウスの磁石を用いて乾式磁選工程を実施し、磁着物と非磁着物に選別した。そして、非磁着物に対し、目開き２ｍｍ、０．５ｍｍ、０．１５ｍｍの篩いを用いて乾式分級を実施した。この乾式分級により、粒度区分２ｍｍ以上の土壌（礫）、粒度区分２ｍｍ未満〜０．５ｍｍの土壌（粗粒土壌）、粒度区分０．５ｍｍ未満〜０．１５ｍｍの土壌（粗粒土壌）、粒度区分０．１５ｍｍ未満の土壌（細粒土壌）に分級し、各粒度区分の土壌の重量分布、鉛、砒素、油(ＴＰＨ）の含有量と分布率を測定した。結果を表２に示す。
図４に示すように、鉛、砒素および油によって複合汚染された土壌Ｄに土壌重量比で９質量％の生石灰を添加して、元土の含水率１４．３質量％から含水率６．４質量％の乾燥状態とし、次いで、磁力７０００ガウスの磁石を用いて乾式磁選工程を実施し、磁着物と非磁着物に選別した。そして、非磁着物に対し、目開き２ｍｍ、０．５ｍｍ、０．１５ｍｍの篩いを用いて乾式分級を実施した。この乾式分級により、粒度区分２ｍｍ以上の土壌（礫）、粒度区分２ｍｍ未満〜０．５ｍｍの土壌（粗粒土壌）、粒度区分０．５ｍｍ未満〜０．１５ｍｍの土壌（粗粒土壌）、粒度区分０．１５ｍｍ未満の土壌（細粒土壌）に分級し、各粒度区分の土壌の重量分布、鉛、砒素、油(ＴＰＨ）の含有量と分布率を測定した。結果を表２に示す。
この実施例４の結果から、鉛、砒素および油によって複合汚染された土壌Ｄに対しても、実施例１〜３と同様に浄化できることが確認できた。本発明は、複合汚染土に対しても適用可能である。
（実施例５）
図５に示すように、鉛、砒素、亜鉛、銅によって汚染された土壌Ｅに土壌重量比で７質量％の生石灰を添加して、元土の含水率１５．５質量％から含水率８．７質量％の乾燥状態とし、目開き２ｍｍ、０．１５ｍｍの篩いを用いて乾式分級を実施し、粒度区分２ｍｍ以上の土壌（礫）、粒度区分２ｍｍ未満〜０．１５ｍｍの土壌（粗粒土壌）、粒度区分０．１５ｍｍ未満の土壌（細粒土壌）に分級した。
図５に示すように、鉛、砒素、亜鉛、銅によって汚染された土壌Ｅに土壌重量比で７質量％の生石灰を添加して、元土の含水率１５．５質量％から含水率８．７質量％の乾燥状態とし、目開き２ｍｍ、０．１５ｍｍの篩いを用いて乾式分級を実施し、粒度区分２ｍｍ以上の土壌（礫）、粒度区分２ｍｍ未満〜０．１５ｍｍの土壌（粗粒土壌）、粒度区分０．１５ｍｍ未満の土壌（細粒土壌）に分級した。
次に、２ｍｍ未満〜０．１５ｍｍ区分粒度の土壌（粗粒土壌）に対し、１５００ガウスの磁石を利用して、乾式磁選を実施し、磁着物と非磁着物に選別した。そして、非磁着物に対し、風力選別機を利用した比重選別処理を実施し、軽比重物と重比重物に選別した。乾式磁選処理で選別された磁着物、比重選別処理で選別された軽比重物と重比重物の重量分布、鉛、砒素、亜鉛、銅の含有量および分布率を測定した。結果を表３に示す。
この実施例５の結果から、比重選別処理を組み合わせることで更に効果的に汚染物質を分離できることが確認できた。なお、汚染物質と共に土壌に含まれるその他の金属元素（Ｃｕ、Ｚｎ等）も同様に磁選および比重選別によって分離できることが確認された。
（実施例６）
脱水剤の添加量の違いによる乾式分級精度ならびに乾式磁選の選別精度を比較するための試験を実施した。脱水剤には生石灰を用い、汚染土壌Ｆに土壌重量比で０、２、４、８、１２質量％の６水準で添加して比較試験を実施した。図６に示すように、脱水剤を添加後（０質量％では添加せず)、目開き５ｍｍ、２ｍｍ、０．５ｍｍ、０．１５ｍｍの篩いを用いて第１の乾式分級工程を実施した。この第１の乾式分級工程後の重量分布を表４に示す。
脱水剤の添加量の違いによる乾式分級精度ならびに乾式磁選の選別精度を比較するための試験を実施した。脱水剤には生石灰を用い、汚染土壌Ｆに土壌重量比で０、２、４、８、１２質量％の６水準で添加して比較試験を実施した。図６に示すように、脱水剤を添加後（０質量％では添加せず)、目開き５ｍｍ、２ｍｍ、０．５ｍｍ、０．１５ｍｍの篩いを用いて第１の乾式分級工程を実施した。この第１の乾式分級工程後の重量分布を表４に示す。
第１の乾式分級工程後、分級された土壌を再度混合し、混合した土壌をジルコニアボール（φ３００ｍｍ）５００ｇと共にポットミルに封入し、回転台（回転速度４５ｒｐｍ）の上で５分間の乾式摩砕処理を実施した。
乾式摩砕処理後、目開き５ｍｍ、２ｍｍ、０．５ｍｍ、０．１５ｍｍの篩いを用いて第２の乾式分級工程を実施し、粒度区分５ｍｍ以上の土壌（礫）、粒度区分５ｍｍ未満〜２ｍｍの土壌（礫）、粒度区分２ｍｍ未満〜０．５ｍｍの土壌（粗粒土壌）、粒度区分０．５ｍｍ未満〜０．１５ｍｍの土壌（粗粒土壌）、粒度区分０．１５ｍｍ未満の土壌（細粒土壌）に分級し、各粒度区分の土壌の重量分布を測定した。結果を表５に示す。
更に、５ｍｍ未満〜０．１５ｍｍ区分粒度の土壌（礫および粗粒土壌）に対し、７０００ガウスの磁石を利用して、乾式磁選を実施し、磁着物と非磁着物に選別し、それぞれの重量分布、鉛の含有量および分布率を測定した。結果を表６に示す。
表６に示すように、含水率の減少に伴って鉛の選別効率の向上が確認できた。一方で、脱水剤を添加しない場合においては、磁着物を回収できなかった。これは、土壌が解れておらず団粒を形成しているためと考えられる。脱水剤の添加量が土壌重量比５質量％未満で含水率が１０質量％を超えている場合では、土壌は解れた状態にあるため磁着物は回収できたが、含水率が１０質量％以下の乾燥状態にある土壌と比較して鉛の選別精度は低い結果となった。理由としては、非磁着物の巻き込み量が大きくなるためと思われる。以上の結果より、本発明においては脱水剤の添加量は土壌重量比５質量％以上添加し、含水率が１０％以下となることが好ましいと判断した。
本発明は、汚染土壌を浄化する技術として広く利用される。本発明は、油と重金属類の複合汚染土壌に対しても経済的な浄化技術として利用される。
Claims (5)
- 土壌に脱水剤を土壌重量比５質量％以上混合して含水率を１０質量％以下にする前処理工程をした後、
乾式分級を実施して、前記前処理工程で含水率を１０質量％以下にされた土壌を礫、粗粒土壌、細粒土壌に分級し、
その後、粗粒土壌中のクロム、ヒ素、フッ素、鉛、亜鉛、銅、および／または油を含む汚染物質における重金属類を磁着物として分離除去する乾式磁選工程を行うことを特徴とする、土壌の浄化方法。 - 前記前処理工程を経た土壌、前記乾式磁選工程を経た土壌のいずれかに対して乾式摩砕処理を行うことを特徴とする、請求項１に記載の土壌の浄化方法。
- 粗粒土壌に対して、前記乾式磁選工程後に比重選別処理を行うことを特徴とする、請求項１または２に記載の汚染土壌の浄化方法。
- 前記乾式磁選工程を複数の磁選工程に分けて行い、後の磁選工程ほど高磁力の磁石を利用し、かつ、前の磁選工程で選別された非磁着物に対して後の磁選工程を行うことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の汚染土壌の浄化方法。
- 前記脱水剤として、生石灰、石膏、セメントのいずれかを用いることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の土壌の浄化方法。
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