JP6549941B2 - 土壌改質材、土壌固化材及び重金属等汚染土壌の固化処理方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、金属硫酸塩および金属塩化物から選ばれる、少なくとも1種以上の水溶性塩類(A)100質量部に対し、下記(B1)〜(B3)の条件をすべて満たすマグネシア類(B)を、5〜50質量部含むことを特徴とする、重金属等処理材が記載されている。
(B1)炭酸マグネシウムおよび/または水酸化マグネシウムを主成分とする固形物を、650〜1000℃で焼成して、酸化マグネシウムを含む焼成物を得た後、該焼成物を部分的に水和させて生成した水酸化マグネシウムを一部に含むマグネシア類
(B2)1000℃における強熱減量率が、1.5〜12.0質量%であるマグネシア類
(B3)カルシウムの含有率が、CaO換算で3.0質量%以下であるマグネシア類
例えば、特許文献1に記載された重金属等処理材によれば、処理物のpHを5.8〜8.6にすることができる。
また、改良後の土壌のpHが10以下となる、含水土壌用固化材として、特許文献2には、15〜40重量部の酸化マグネシウムと、4〜10重量部の硫酸アルミニウム及び/または硫酸鉄と、残部が石膏より成る組成物を必須成分とする、含水土壌用固化材が記載されている。また、特許文献3には、10〜50重量部の硫酸アルミニウム及び/または硫酸鉄と、残部が酸化マグネシウムより成る組成物を必須成分とする、含水土壌用固化材が記載されている。
[1] 重金属等汚染土壌に適用して、該土壌のpHを中性に近づけるための土壌改質材であって、半水石膏40〜93質量%、硫酸第一鉄5〜50質量%、及び、石灰2〜35質量%を含み、かつ、上記土壌改質材の溶出検液を、昭和46年12月28日環境庁告示第59号「水質汚濁に係る環境基準について」の付表6「ふつ素の測定方法」、又は、「JIS K 0102:2013(工場排水試験方法)」に準拠した方法で測定した場合におけるフッ素溶出量が0.8mg/L以下であることを特徴とする土壌改質材。
[2] 上記土壌改質材中のフッ素の含有量が、650mg/kg以下である前記[1]に記載の土壌改質材。
[3] 上記半水石膏が、天然二水石膏を焼成してなるものであり、かつ、上記半水石膏中のフッ素の含有量が、800mg/kg以下である前記[1]又は[2]に記載の土壌改質材。
[4] 上記半水石膏が、排煙脱硫石膏を焼成してなるもの、または、排煙脱硫石膏を焼成してなるものとリン酸カルシウムの混合物であり、かつ、上記半水石膏中のフッ素の含有量が、150mg/kg以下である前記[1]又は[2]に記載の土壌改質材。
[5] 前記[1]〜[4]のいずれかに記載の土壌改質材100質量部、及び、重金属等不溶化材1〜15質量部を含むことを特徴とする土壌固化材。
[6] 上記重金属等不溶化材が、リン酸カルシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、珪石粉末、ゼオライト、ベントナイト、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、及び、水酸化アルミニウムの中から選ばれる一種以上からなる前記[5]に記載の土壌固化材。
[7] 前記[5]又は[6]に記載の土壌固化材を用いた、重金属等汚染土壌の固化処理方法であって、重金属等汚染土壌1m3当たりの上記土壌固化材の添加量が30〜300kgであることを特徴とする重金属等汚染土壌の固化処理方法。
上記フッ素溶出量の測定方法としては、上述した2つの方法のいずれを採用してもよい。中でも、他の元素による影響を受けにくく、他の元素による影響が大きい場合における測定結果のばらつきを小さくする観点からは、「JIS K 0102:2013(工場排水試験方法)」に準拠した方法が好ましく、他の元素による影響が小さい場合における測定精度の向上の観点からは、昭和46年12月28日環境庁告示第59号「水質汚濁に係る環境基準について」の付表6「ふつ素の測定方法」に準拠した方法が好ましい。
また、本明細書中、「重金属等汚染土壌」とは、重金属(六価クロム、ヒ素、鉛、セレン等)、フッ素、またはホウ素によって汚染されている土壌である。
溶出検液の作製方法は、土壌改質材を適用する土壌の状態によって適宜選択すればよいが、本発明の土壌改質材は、通常、重金属等汚染土壌に適用されることを考慮すると、平成15年3月6日環境省告示第18号「土壌溶出量調査に係る測定方法を定める件」に準拠して作製する方法が好適である。
半水石膏としては、天然二水石膏、排煙脱硫石膏、リン酸石膏、チタン石膏、精錬石膏、廃石膏ボード等を焼成してなるものが挙げられる。
中でも、入手の容易性および材料のコスト低減の観点からは、排煙脱硫石膏を焼成してなるものが好ましく、土壌改質材のフッ素溶出量を小さくする観点からは、天然二水石膏を焼成してなるものが好ましい。
排煙脱硫石膏を焼成してなる半水石膏、又は、排煙脱硫石膏を焼成してなるものとリン酸カルシウムの混合物からなる半水石膏中のフッ素の含有量は、好ましくは150mg/kg以下、より好ましくは100mg/kg以下、特に好ましくは50mg/kg以下である。
該量が150mg/kg以下であれば、土壌改質材のフッ素溶出量をより小さくすることができる。
石灰としては、生石灰および消石灰の少なくともいずれか一方を使用することができる。
土壌固化材を調製する場合、重金属等不溶化材の配合量は、土壌改質材100質量部に対して、1〜15質量部、好ましくは5〜13質量部、より好ましくは8〜12質量部である。該量が1質量部以上であれば、土壌の重金属等の溶出量が小さくなる。該量が15質量部以下であれば、固化処理後の土壌のpHをより中性に近づけることができる。
本発明において、重金属等汚染土壌1m3当たりの土壌固化材の添加量は、土壌の状態、重金属等の種類やその量によっても異なるが、好ましくは30〜300kg、より好ましくは30〜280kg、特に好ましくは30〜260kg以上である。該添加量が30kg以下であれば、土壌の重金属等の溶出量が大きくなる。該添加量が300kgを超えると、処理コストが増大し、また、重金属等の不溶化効果が頭打ちとなる。
また、土壌改質材からのフッ素の溶出量が小さいため、土壌改質材が周囲の環境に悪影響を与えることを防ぐことができる。
[使用材料]
(1)半水石膏A:排煙脱硫石膏を150℃で1時間焼成してなるもの
(2)半水石膏B:排煙脱硫石膏を150℃で1時間焼成してなる半水石膏100質量部とリン酸カルシウム5質量部を混合してなる混合物
(3)半水石膏C:排煙脱硫石膏を150℃で1時間焼成してなるもの
(4)半水石膏D:排煙脱硫石膏を150℃で1時間焼成してなる半水石膏100質量部とリン酸カルシウム5質量部を混合してなる混合物
(5)半水石膏E:排煙脱硫石膏を150℃で1時間焼成してなるもの
(6)半水石膏F:天然二水石膏を150℃で1時間焼成してなるもの
(7)半水石膏G:天然二水石膏を150℃で1時間焼成してなるもの
(8)半水石膏H:天然二水石膏を150℃で1時間焼成してなるもの
(9)硫酸第一鉄A:食品添加用、国産化学社製
(10)硫酸第一鉄B:食品添加用、国産化学社製
(11)硫酸第一鉄C:食品添加用、国産化学社製
(12)石灰A:消石灰、特級試薬、関東化学社製
(13)石灰B:生石灰、鹿1級、関東化学社製
(より具体的には、各材料を1050℃で加熱し、発生したフッ化物を吸収液(アルカリ性の水溶液)に捕集した後、イオンクロマトグラフ法を用いて)測定した。また、各材料について、平成15年3月6日環境省告示第18号「土壌溶出量調査に係る測定方法を定める件」に準拠して溶出検液を作製し、該溶出検液を用いて、昭和46年12月28日環境庁告示第59号「水質汚濁に係る環境基準について」の付表6「ふつ素の測定方法」に準拠した方法によって、各材料のフッ素溶出量を測定した。結果を表1に示す。
上記材料を表2に示す配合割合で混合して、土壌改質材を得た。得られた各土壌改質材中のフッ素含有量を、特開2010−44034号公報に記載の方法に準拠して(より具体的には、各材料を1050℃で加熱し、発生したフッ化物を吸収液(アルカリ性の水溶液)に捕集した後、イオンクロマトグラフ法を用いて)測定した。
また、得られた各土壌改質材について、平成15年3月6日環境省告示第18号「土壌溶出量調査に係る測定方法を定める件」に準拠して溶出検液を作製し、該溶出検液を用いて、昭和46年12月28日環境庁告示第59号「水質汚濁に係る環境基準について」の付表6「ふつ素の測定方法」に準拠した方法によって、土壌改質材のフッ素溶出量を測定した。また、上記溶出検液のpHを測定した。
結果を表2に示す。
半水石膏(タイ産天然二水石膏を、180℃で1時間焼成してなるもの)と硫酸第一鉄(富士チタン工業社製、「硫酸第一鉄・1水塩」)と消石灰(奥多摩工業社製、商品名「タマエース(1号)」)を、表3に示す配合割合で混合して土壌改質材を製造し、得られた土壌改質材を土壌固化材1(実施例10)とした。
また、上記各材料を、表3に示す配合割合で混合して、土壌固化材2〜10(実施例11〜19)を製造した。各材料の混合は、まず、半水石膏と硫酸第一鉄と消石灰を混合して土壌改質材を製造した後、得られた土壌改質材と重金属等不溶化材を混合することで行った。
なお、重金属等の溶出量は、以下の測定方法を用いて測定した。
(2)カドミウムの溶出量の測定方法:「JIS K 0102−2013 (工場排水試験方法 55.4:ICP質量分析法)」に準拠して測定した。
(3)水銀の溶出量の測定方法:昭和46年12月環境庁告示第59号付表1「還元気化原子吸光法」に準拠して測定した。
(4)ひ素の溶出量の測定方法:「JIS K 0102−2013 (工場排水試験方法 61.4:ICP質量分析法)」に準拠して測定した。
(5)セレンの溶出量の測定方法:「JIS K 0102−2013 (工場排水試験方法 67.4:ICP質量分析法)」に準拠して測定した。
(6)シアンの溶出量の測定方法:「JIS K 0102−2013 (工場排水試験方法 38.1:前処理、38.2:ピリジン−ピラゾロン吸光光度法、38.4:ピリジンカルボン酸−ピラゾロン吸光光度法)に準拠して測定した。
(7)フッ素の溶出量の測定方法:昭和46年12月28日環境庁告示第59号「水質汚濁に係る環境基準について」の付表6「ふつ素の測定方法」に準拠して測定した。
(8)ホウ素の溶出量の測定方法:「JIS K 0102−2013 (工場排水試験方法 47.3 ICP発光分光分析法)」に準拠して測定した。
具体的には、土壌(重金属等汚染土壌)に、土壌固化材を表5に示す添加量となるように添加した後、混練を行った。混練後、3日間静置し、平成15年3月6日環境省告示第18号「土壌溶出量調査に係る測定方法を定める件」に準拠して、混練後の土壌の溶出検液を作製した。
得られた溶出検液を用いて、混練後の土壌の重金属等の溶出量を測定した。測定は、土壌含まれる重金属等の種類に合わせて、上述した測定方法を選択して行った。
結果を表5に示す。
一方、比較例1〜7の土壌改質材は、フッ素溶出量が環境基準値(0.8mg/リットル)を超えていることがわかる。また、比較例7〜8の土壌改質材の溶出検液のpHは、9.5以上であることがわかる。
また、表5から、本発明の土壌固化材(実施例10〜19)によれば、土壌の重金属等の溶出量を環境基準値よりも小さくすることができ、かつ、溶出検液のpHを排出基準値(5.8〜8.6)を満たすものにすることができることがわかる。
Claims (5)
- 土壌改質材100質量部、及び、重金属等不溶化材1〜15質量部を含む土壌固化材であって、
上記土壌改質材は、重金属等汚染土壌に適用して、該土壌のpHを中性に近づけるための土壌改質材であって、半水石膏40〜93質量%、硫酸第一鉄5〜50質量%、及び、石灰2〜35質量%を含み、かつ、上記土壌改質材の溶出検液を、昭和46年12月28日環境庁告示第59号「水質汚濁に係る環境基準について」の付表6「ふつ素の測定方法」、又は、「JIS K 0102:2013(工場排水試験方法)」に準拠した方法で測定した場合におけるフッ素溶出量が0.8mg/L以下であるものであり、
上記重金属等不溶化材は、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、珪石粉末、ゼオライト、硫酸アルミニウム、及び、ポリ塩化アルミニウムの中から選ばれる一種以上からなることを特徴とする土壌固化材。 - 上記土壌改質材中のフッ素の含有量が、650mg/kg以下である請求項1に記載の土壌固化材。
- 上記半水石膏が、天然二水石膏を焼成してなるものであり、かつ、上記半水石膏中のフッ素の含有量が、800mg/kg以下である請求項1又は2に記載の土壌固化材。
- 上記半水石膏が、排煙脱硫石膏を焼成してなるもの、または、排煙脱硫石膏を焼成してなるものとリン酸カルシウムの混合物であり、かつ、上記半水石膏中のフッ素の含有量が、150mg/kg以下である請求項1又は2に記載の土壌固化材。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の土壌固化材を用いた、重金属等汚染土壌の固化処理方法であって、重金属等汚染土壌1m3当たりの上記土壌固化材の添加量が30〜300kgであることを特徴とする重金属等汚染土壌の固化処理方法。
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