JP6578257B2 - 汚染土壌の無害化処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、汚染土壌の無害化処理方法に関する。
トンネル工事や再開発工事などにより発生する残土には、砒素をはじめとする自然由来の汚染物質による汚染土壌も含まれており、前記残土の捨て場の確保が困難となっている。前記汚染土壌の特徴として、前記汚染物質の添加量が、土壌汚染対策法に規定されている添加量基準に対して比較的微量である一方、溶出量基準に対して数倍〜数１０倍程度超過するという傾向があるため、前記溶出量基準を満たすことが重要となっている。
そこで、本出願人は、前記汚染物質を吸着させるための鉄粉を前記汚染土壌に添加する鉄粉添加工程と、乾式磁選しやすくするため、磁選前の前記汚染土壌の水分含有量を調整して前記汚染土壌を団粒状にする水分含有量調整工程と、水分含有量を調整された汚染土壌から、前記鉄粉を乾式磁選により磁選物として分離除去する乾式磁選工程とを含む汚染土壌の無害化処理方法を提案している（例えば、特許文献１参照）。
しかし、この提案では、前記水分含有量調整工程において、中性固化材などを混合して前記汚染土壌の水分含有量を調整しており、前記中性固化材を添加した後の汚染土壌は、団粒の粒径が大きくなり、乾式磁選しにくくなるため、前記汚染物質の除去効果が低下するという問題がある。
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、浄化土が効率よく得られ、得られた浄化土が再利用しやすい汚染土壌の無害化処理方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 砒素、鉛、六価クロム、カドミウム、セレン、水銀、シアン、フッ素及びほう素から選択される少なくとも１種の汚染物質を含む汚染土壌に対して鉄粉を添加する鉄粉添加工程と、前記汚染土壌に灰乃至炭化物を添加する灰乃至炭化物添加工程と、前記灰乃至炭化物が添加された前記汚染土壌から前記鉄粉を乾式磁選により回収除去する乾式磁選工程とを含むことを特徴とする汚染土壌の無害化処理方法である。
＜１＞ 砒素、鉛、六価クロム、カドミウム、セレン、水銀、シアン、フッ素及びほう素から選択される少なくとも１種の汚染物質を含む汚染土壌に対して鉄粉を添加する鉄粉添加工程と、前記汚染土壌に灰乃至炭化物を添加する灰乃至炭化物添加工程と、前記灰乃至炭化物が添加された前記汚染土壌から前記鉄粉を乾式磁選により回収除去する乾式磁選工程とを含むことを特徴とする汚染土壌の無害化処理方法である。
前記＜１＞に記載の汚染土壌の無害化処理方法において、前記鉄粉添加工程では、砒素、鉛、六価クロム、カドミウム、セレン、水銀、シアン、フッ素及びほう素から選択される少なくとも１種の前記汚染物質を含む前記汚染土壌に対して前記鉄粉が添加されることにより、前記鉄粉に前記汚染物質を吸着させる。前記灰乃至炭化物添加工程では、前記汚染土壌に前記灰乃至炭化物を添加させることにより、前記灰乃至炭化物が前記汚染土壌中の水分を吸着するため、前記汚染土壌を団粒状にすることができる。前記灰乃至炭化物が添加された浄化土は、中性域であるため再利用しやすい。前記乾式磁選工程では、前記灰乃至炭化物が添加された前記汚染土壌から前記鉄粉が乾式磁選により回収除去される。このとき、前記鉄粉には前記汚染物質が吸着されており、団粒状の前記汚染土壌から前記汚染物質が前記鉄粉とともに回収除去される。
＜２＞ 前記灰乃至炭化物が添加された前記汚染土壌における質量基準の累積５０％粒子径Ｄ５０が、６ｍｍ以下である前記＜１＞に記載の汚染土壌の無害化処理方法である。
前記＜２＞に記載の汚染土壌の無害化処理方法において、前記灰乃至炭化物が添加された前記汚染土壌における質量基準の累積５０％粒子径Ｄ５０を６ｍｍ以下とすることにより、前記乾式磁選により前記汚染物質を吸着し得る前記鉄粉を磁着しやすくなり、磁着物の回収率が向上するため、前記浄化土が効率よく得られやすくなる。
＜３＞ 前記灰乃至炭化物のＢＥＴ比表面積が、０．１ｍ２／ｇ以上５００ｍ２／ｇ以下である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の汚染土壌の無害化処理方法である。
前記＜３＞に記載の汚染土壌の無害化処理方法において、前記灰乃至炭化物のＢＥＴ比表面積を０．１ｍ２／ｇ以上５００ｍ２／ｇ以下とすることにより、前記灰乃至炭化物が前記汚染土壌中の水分を吸着しやすくなるため、前記累積５０％粒子径Ｄ５０が小さくなりやすくなる。
＜４＞ 前記灰乃至炭化物が、汚泥炭化物、汚泥焼却灰、木質灰、及び活性炭の粉体のうち少なくともいずれかである前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の汚染土壌の無害化処理方法である。
前記＜４＞に記載の汚染土壌の無害化処理方法において、前記灰乃至炭化物が、汚泥炭化物、汚泥焼却灰、木質灰、及び活性炭の粉体のうち少なくともいずれかであることにより、得られる浄化土は、中性域となるため再利用しやすくなる。
＜５＞ 前記汚泥炭化物及び前記汚泥焼却灰が、下水汚泥炭化物及び下水汚泥焼却灰である前記＜４＞に記載の汚染土壌の無害化処理方法である。
前記＜５＞に記載の汚染土壌の無害化処理方法において、前記汚泥炭化物及び前記汚泥焼却灰が、下水汚泥炭化物及び下水汚泥焼却灰であることにより、前記汚染土壌中の水分を吸着しやすくなる。
＜６＞ 前記汚染土壌に対する前記灰乃至炭化物の添加量が、０．１質量％以上３０質量％以下である前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の汚染土壌の無害化処理方法である。
前記＜６＞に記載の汚染土壌の無害化処理方法において、前記汚染土壌に対する前記灰乃至炭化物の添加量を０．１質量％以上３０質量％以下とすることにより、処理後土壌の質量が著しく増えることがなく、また、累積５０％粒子径Ｄ５０が処理に適当な値まで小さくすることができるため、前記乾式磁選工程における磁着物の回収率を向上させることができる。
＜７＞ 前記鉄粉又は前記灰乃至炭化物を添加する前の前記汚染土壌の水分含有量が、６０質量％以下である前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の汚染土壌の無害化処理方法である。
前記＜７＞に記載の汚染土壌の無害化処理方法において、前記鉄粉又は前記灰乃至炭化物を添加する前の前記汚染土壌の水分含有量を６０質量％以下とすることにより、前記灰乃至炭化物添加工程における前記灰乃至炭化物の添加量を低減させることができる。
本発明によると、従来における問題を解決することができ、浄化土が効率よく得られ、得られた浄化土が再利用しやすい汚染土壌の無害化処理方法を提供することができる。
（汚染土壌の無害化処理方法）
本発明の汚染土壌の無害化処理方法は、鉄粉添加工程と、灰乃至炭化物添加工程と、乾式磁選工程とを含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
本発明の汚染土壌の無害化処理方法は、鉄粉添加工程と、灰乃至炭化物添加工程と、乾式磁選工程とを含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
＜鉄粉添加工程＞
前記鉄粉添加工程は、砒素、鉛、六価クロム、カドミウム、セレン、水銀、シアン、フッ素及びほう素から選択される少なくとも１種の汚染物質を含む汚染土壌に対して鉄粉を添加する工程である。前記鉄粉添加工程では、前記汚染土壌に対して前記鉄粉が添加されることにより、前記鉄粉に前記汚染物質を吸着させることができる。
前記鉄粉添加工程は、砒素、鉛、六価クロム、カドミウム、セレン、水銀、シアン、フッ素及びほう素から選択される少なくとも１種の汚染物質を含む汚染土壌に対して鉄粉を添加する工程である。前記鉄粉添加工程では、前記汚染土壌に対して前記鉄粉が添加されることにより、前記鉄粉に前記汚染物質を吸着させることができる。
前記汚染土壌とは、例えば、道路工事、トンネル建設工事、再開発工事等の各種建設工事に伴って発生する残土であり、主に自然由来の前記汚染物質を含有する土壌を意味する。
前記汚染物質としては、例えば、砒素（Ａｓ）、鉛（Ｐｂ）、六価クロム（Ｃｒ（ＶＩ））、カドミウム（Ｃｄ）、セレン（Ｓｅ）、水銀（Ｈｇ）、シアン（ＣＮ）、フッ素（Ｆ）、ほう素（Ｂ）などが挙げられる。これらのうち、シアンを除く汚染物質は、土壌の汚染に係る環境基準の対象物質のうち、自然由来により岩石や土壌に存在する物質である。
前記汚染物質としては、例えば、砒素（Ａｓ）、鉛（Ｐｂ）、六価クロム（Ｃｒ（ＶＩ））、カドミウム（Ｃｄ）、セレン（Ｓｅ）、水銀（Ｈｇ）、シアン（ＣＮ）、フッ素（Ｆ）、ほう素（Ｂ）などが挙げられる。これらのうち、シアンを除く汚染物質は、土壌の汚染に係る環境基準の対象物質のうち、自然由来により岩石や土壌に存在する物質である。
前記汚染土壌に対する前記鉄粉の添加量としては、０．０５質量％以上１０質量％以下が好ましく、０．０５質量％以上１質量％以下がより好ましい。前記鉄粉の添加量が前記好ましい範囲内であると、乾式磁選により前記汚染土壌から前記汚染物質を効率よく分離除去することができる。
前記鉄粉の種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、還元鉄粉、ダライコ鉄粉（屑鉄を原料とする）、アトマイズ鉄粉などが挙げられる。これらの中でも、還元鉄粉が好ましい。
前記鉄粉の種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、還元鉄粉、ダライコ鉄粉（屑鉄を原料とする）、アトマイズ鉄粉などが挙げられる。これらの中でも、還元鉄粉が好ましい。
また、前記汚染土壌には、前記汚染物質が前記鉄粉に吸着しやすくなるように、前記鉄粉に加えて酸を添加することが好ましい。
前記汚染土壌に対する前記酸の添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０質量％以上１質量％以下が好ましい。
前記酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、塩酸、硫酸が好ましい。
前記酸処理後の前記汚染土壌のｐＨとしては、４．０〜９．０が好ましく、６．０〜８．０がより好ましい。前記ｐＨが前記好ましい範囲内であると、前記汚染物質の溶出性が変化せず安全であるとともに、通常の土壌は中性域であるため浄化土を再利用しやすい点で有利である。
また、前記酸を添加する際に、水による希釈を行わないことが好ましい。水での希釈を行わなければ、前記灰乃至炭化物添加工程における前記灰乃至炭化物の添加量を少なくすることができる。
前記汚染土壌に対する前記酸の添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０質量％以上１質量％以下が好ましい。
前記酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、塩酸、硫酸が好ましい。
前記酸処理後の前記汚染土壌のｐＨとしては、４．０〜９．０が好ましく、６．０〜８．０がより好ましい。前記ｐＨが前記好ましい範囲内であると、前記汚染物質の溶出性が変化せず安全であるとともに、通常の土壌は中性域であるため浄化土を再利用しやすい点で有利である。
また、前記酸を添加する際に、水による希釈を行わないことが好ましい。水での希釈を行わなければ、前記灰乃至炭化物添加工程における前記灰乃至炭化物の添加量を少なくすることができる。
前記汚染土壌中に粗大な礫などが入っている場合、前記汚染土壌の前処理として、破砕や篩分けを行うことが好ましい。前記汚染土壌の前処理として破砕や篩分けを行うと、前記鉄粉、又は前記鉄粉及び前記酸を前記汚染土壌と混合機に投入して混合する際に、前記混合に支障をきたしにくくすることができる。
前記混合方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、団粒の細分効果を勘案すると、打撃式混合機よりも、せん断式混合機が好ましい。前記せん断式混合機としては、例えば、二軸式パドル混合機などが挙げられる。
＜灰乃至炭化物添加工程＞
前記灰乃至炭化物添加工程は、前記汚染土壌に前記灰乃至炭化物を添加する工程であり、前記灰乃至炭化物を添加することにより、前記汚染土壌における質量基準の累積５０％粒子径Ｄ５０が小さくなり、前記乾式磁選工程において、磁着物の回収率を向上させることができる。
前記灰乃至炭化物添加工程は、前記乾式磁選工程の前であればどのタイミングで行ってもよく、具体的には、前記鉄粉添加工程の前に行ってもよく、前記鉄粉添加工程と同時に行ってもよい。
前記灰乃至炭化物添加工程は、前記汚染土壌に前記灰乃至炭化物を添加する工程であり、前記灰乃至炭化物を添加することにより、前記汚染土壌における質量基準の累積５０％粒子径Ｄ５０が小さくなり、前記乾式磁選工程において、磁着物の回収率を向上させることができる。
前記灰乃至炭化物添加工程は、前記乾式磁選工程の前であればどのタイミングで行ってもよく、具体的には、前記鉄粉添加工程の前に行ってもよく、前記鉄粉添加工程と同時に行ってもよい。
前記灰乃至炭化物のＢＥＴ比表面積としては、０．１ｍ２／ｇ以上５００ｍ２／ｇ以下が好ましく、１ｍ２／ｇ以上１００ｍ２／ｇ以下がより好ましい。前記ＢＥＴ比表面積が前記好ましい範囲内であると、前記灰乃至炭化物を前記汚染土壌に添加する際のハンドリング性が良好になるとともに、前記汚染土壌中の水分を吸着しやすくなる点で有利である。
前記ＢＥＴ比表面積は、例えば、比表面積／細孔分布測定装置（ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉＩＩ、マイクロトラック・ベル株式会社製）を用い、ＪＩＳ Ｚ ８８３０（気体吸着による粉体（固体）の比表面積測定方法）などに準じて求めることができる。
前記ＢＥＴ比表面積は、例えば、比表面積／細孔分布測定装置（ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉＩＩ、マイクロトラック・ベル株式会社製）を用い、ＪＩＳ Ｚ ８８３０（気体吸着による粉体（固体）の比表面積測定方法）などに準じて求めることができる。
前記灰乃至炭化物の平均一次粒子径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．００１ｍｍ以上１ｍｍ以下が好ましく、０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下がより好ましい。前記灰乃至炭化物の平均一次粒子径が前記好ましい範囲内であると、前記灰乃至炭化物を土壌に添加する際のハンドリング性が良好になるとともに、前記汚染土壌に均一に混合されやすくなる点で有利である。
前記灰乃至炭化物の平均一次粒子径は、例えば、レーザー回折散乱式粒子径分布測定装置（ＭＴ３０００ＩＩ、マイクロトラック・ベル株式会社製）を用いて測定することができる。
前記灰乃至炭化物の平均一次粒子径は、例えば、レーザー回折散乱式粒子径分布測定装置（ＭＴ３０００ＩＩ、マイクロトラック・ベル株式会社製）を用いて測定することができる。
前記灰乃至炭化物のｐＨとしては、４以上９以下が好ましく、６以上８以下がより好ましい。前記灰乃至炭化物のｐＨが前記好ましい範囲内であると、前記汚染物質が溶出後に変化することがなく、安全である。また、処理後土壌を浄化土として利用する場合にも通常の土壌は中性域であるため、前記ｐＨが前記好ましい範囲内であることが好ましい。
前記灰乃至炭化物のｐＨは、例えば、ｐＨメーター（ＨＭ−３０Ｐ、東亜ディーケーケー株式会社製）を用いて測定することができる。
前記灰乃至炭化物のｐＨは、例えば、ｐＨメーター（ＨＭ−３０Ｐ、東亜ディーケーケー株式会社製）を用いて測定することができる。
前記汚染土壌に対する前記灰乃至炭化物の添加量としては、特に制限はなく、前記汚染土壌の水分含有量に応じて適宜選択することができるが、０．１質量％以上３０質量％以下が好ましく、０．５質量％以上１０質量％以下がより好ましい。前記灰乃至炭化物の添加量が前記好ましい範囲内であると、処理後土壌の質量が著しく増えることがなく、また、累積５０％粒子径Ｄ５０が処理に適当な値まで小さくすることができるため、前記乾式磁選工程における磁着物の回収率を向上させることができる。
また、前記灰乃至炭化物の添加量は、前記汚染土壌の水分含有量に応じて決定してもよい。
また、前記灰乃至炭化物の添加量は、前記汚染土壌の水分含有量に応じて決定してもよい。
前記灰乃至炭化物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、汚泥焼却灰、木質灰等の灰；汚泥炭化物、活性炭の粉体等の炭化物などが挙げられる。これらの中でも、コスト的に優位である点で、汚泥焼却灰、汚泥炭化物が好ましい。
前記灰乃至炭化物の形状としては、粉体が好ましい。
前記灰乃至炭化物の形状としては、粉体が好ましい。
前記汚泥炭化物は、粉末状の黒色であって、汚泥を低酸素状態で熱処理し、汚泥中に含まれる水分等を放出させ、熱分解させることにより未燃分が十分に残っている炭化物である。前記汚泥炭化物は、水分の吸着性の点から、下水汚泥に対して上記のように熱処理した下水汚泥炭化物が好ましい。
前記汚泥炭化物は、例えば、流動床式炭化炉を用いて、加熱温度を４００℃以上８５０℃以下、加熱時間を１秒間以上６００秒間以下の熱処理により得ることができる。
前記汚泥炭化物は、例えば、流動床式炭化炉を用いて、加熱温度を４００℃以上８５０℃以下、加熱時間を１秒間以上６００秒間以下の熱処理により得ることができる。
前記汚泥焼却灰は、粉末状の赤茶色であって、汚泥を酸素雰囲気中で熱処理した未燃分が少ない灰である。前記汚泥焼却灰は、水分の吸着性の点から、下水汚泥に対して上記のように熱処理した下水汚泥焼却灰が好ましい。
前記汚泥焼却灰は、例えば、流動床式焼却炉を用いて、加熱温度を６００℃以上１,０００℃以下、加熱時間を１秒間以上６００秒間以下の熱処理により得ることができる。
前記汚泥焼却灰は、例えば、流動床式焼却炉を用いて、加熱温度を６００℃以上１,０００℃以下、加熱時間を１秒間以上６００秒間以下の熱処理により得ることができる。
前記木質灰は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、バイオマスで用いた木質チップなどを焼却した灰が好ましい。
前記鉄粉又は前記灰乃至炭化物を添加する前の前記汚染土壌の水分含有量としては、６０質量％以下であることが好ましく、３６質量％以下がより好ましく、２２質量％以下が更に好ましく、１４質量％以下が特に好ましい。前記汚染土壌の水分含有量が３６質量％以下であると、前記汚染土壌の団粒が概ね土壌粒子単体となるため、磁性分離しやすくなり、乾式磁選を効率よく行うことができる。
前記汚染土壌の水分含有量は、例えば、汚染土壌の質量（湿潤土壌質量ｗ１）を測定の後、乾燥炉などを用いて前記汚染土壌を乾燥させた後、あらためて前記汚染土壌の質量（乾燥土壌質量ｗ２）を測定し、次式により算出することができる。
水分含有量（％）＝［１−（乾燥土壌質量ｗ２／湿潤土壌質量ｗ１）］×１００
前記汚染土壌の水分含有量は、例えば、汚染土壌の質量（湿潤土壌質量ｗ１）を測定の後、乾燥炉などを用いて前記汚染土壌を乾燥させた後、あらためて前記汚染土壌の質量（乾燥土壌質量ｗ２）を測定し、次式により算出することができる。
水分含有量（％）＝［１−（乾燥土壌質量ｗ２／湿潤土壌質量ｗ１）］×１００
前記灰乃至炭化物が添加された前記汚染土壌における質量基準の累積５０％粒子径Ｄ５０は、６ｍｍ以下が好ましく、４ｍｍ以下がより好ましい。前記累積５０％粒子径Ｄ５０が前記好ましい範囲内であると、乾式磁選により前記汚染物質を吸着し得る前記鉄粉を磁着しやすくなり、磁着物の回収率を向上させることができる。
前記累積５０％粒子径Ｄ５０は、予め目開き９．５ｍｍの標準篩で篩分けした９．５ｍｍ以下の汚染土壌１００ｇ（１００ｗｅｔ−質量％）に、所定量の鉄粉、前記灰乃至炭化物などを混合して団粒とした前記汚染土壌を、標準篩を用いて質量基準での粒度を測定した結果に基づいて得た粒度分布から求めることができる。
前記累積５０％粒子径Ｄ５０は、予め目開き９．５ｍｍの標準篩で篩分けした９．５ｍｍ以下の汚染土壌１００ｇ（１００ｗｅｔ−質量％）に、所定量の鉄粉、前記灰乃至炭化物などを混合して団粒とした前記汚染土壌を、標準篩を用いて質量基準での粒度を測定した結果に基づいて得た粒度分布から求めることができる。
＜乾式磁選工程＞
前記乾式磁選工程は、前記灰乃至炭化物が添加された前記汚染土壌から前記鉄粉を乾式磁選により回収除去する工程である。前記乾式磁選工程では、団粒状にした前記汚染土壌から前記鉄粉を分離することにより、前記鉄粉が吸着した前記汚染物質を磁着物として除去し、回収された非磁着物（浄化土）に含まれる前記汚染物質の溶出量を低減することができる。
前記乾式磁選工程は、前記灰乃至炭化物が添加された前記汚染土壌から前記鉄粉を乾式磁選により回収除去する工程である。前記乾式磁選工程では、団粒状にした前記汚染土壌から前記鉄粉を分離することにより、前記鉄粉が吸着した前記汚染物質を磁着物として除去し、回収された非磁着物（浄化土）に含まれる前記汚染物質の溶出量を低減することができる。
前記乾式磁選としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、磁力選別機を用いて行うことなどが挙げられる。
前記磁力選別機で用いる磁束密度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．１５Ｔ以上１．２Ｔ以下が好ましく、０．１５Ｔ以上０．７Ｔ以下がより好ましい。前記磁束密度が０．１５Ｔ以上０．７Ｔ以下であると、前記鉄粉を前記汚染土壌から十分に分離回収できる。前記磁束密度が１．２Ｔを超えると、前記汚染土壌中に存在する弱磁性の土壌粒子も回収されて磁着物の量が多くなってしまう。このような磁着物は、別途、汚染濃縮土壌として処分が生じるため、弱磁性の土壌粒子を多く回収することは効率的ではない。
前記灰乃至炭化物が添加され、団粒状になった汚染土壌は、磁力選別機に投入され、磁力により磁着物と非磁着物とに分離され、前記非磁着物が浄化土となる。
前記磁力選別機で用いる磁束密度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．１５Ｔ以上１．２Ｔ以下が好ましく、０．１５Ｔ以上０．７Ｔ以下がより好ましい。前記磁束密度が０．１５Ｔ以上０．７Ｔ以下であると、前記鉄粉を前記汚染土壌から十分に分離回収できる。前記磁束密度が１．２Ｔを超えると、前記汚染土壌中に存在する弱磁性の土壌粒子も回収されて磁着物の量が多くなってしまう。このような磁着物は、別途、汚染濃縮土壌として処分が生じるため、弱磁性の土壌粒子を多く回収することは効率的ではない。
前記灰乃至炭化物が添加され、団粒状になった汚染土壌は、磁力選別機に投入され、磁力により磁着物と非磁着物とに分離され、前記非磁着物が浄化土となる。
得られた前記浄化土のＡｓ溶出量としては、０．０１ｍｇ／Ｌ以下が好ましい。得られた前記浄化土のＡｓ含有量としては、１５０ｍｇ／ｋｇ以下が好ましい。前記Ａｓ溶出量及び前記Ａｓ含有量が前記好ましい範囲内であると、土壌汚染対策法に規定されている土壌溶出量基準及び土壌含有量基準を満たし、前記浄化土として再利用することができる。
得られた浄化土の体積膨張比としては、１．２以下が好ましく、１．０以下がより好ましい。前記体積膨張比が前記好ましい範囲内であると、前記浄化土の土質強度等が保たれるため、浄化土を再利用する際の利用用途が広くなる。
前記体積膨張比は、２００ｍＬの計量カップに得られた浄化土を転圧しながら５０ｍＬ充填して体積容量（Ｖ１）を量り、水を５０ｍＬ注入して２４時間静置させた後、その体積容量（Ｖ２）を量り、次式、体積膨張比＝Ｖ２／Ｖ１により求めることができる。
前記体積膨張比は、２００ｍＬの計量カップに得られた浄化土を転圧しながら５０ｍＬ充填して体積容量（Ｖ１）を量り、水を５０ｍＬ注入して２４時間静置させた後、その体積容量（Ｖ２）を量り、次式、体積膨張比＝Ｖ２／Ｖ１により求めることができる。
＜その他の工程＞
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、運搬工程などが挙げられる。
前記運搬工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記磁着物を処理施設に運搬する工程、前記非磁着物を埋戻し場所などに運搬する工程などが挙げられる。
前記運搬手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トラックなどの自動車による運搬などが挙げられる。
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、運搬工程などが挙げられる。
前記運搬工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記磁着物を処理施設に運搬する工程、前記非磁着物を埋戻し場所などに運搬する工程などが挙げられる。
前記運搬手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トラックなどの自動車による運搬などが挙げられる。
図１は、本発明の汚染土壌の無害化処理方法の一例を示すフロー図である。
図１に示すように、まず、掘削した前記汚染土壌に前記鉄粉、又は前記鉄粉及び前記酸を混合機に投入してよく混合する（鉄粉添加工程）。このとき、前記汚染土壌中に粗大な礫等が入っている場合は、混合に支障をきたすため、事前に篩分け及び破砕するなどの前処理を行うことが好ましい。
次に、前記鉄粉を添加混合した前記汚染土壌に、好ましくは１０分間程度養生した後、前記灰乃至炭化物を添加する（灰乃至炭化物添加工程）。
次に、例えば、磁束密度を０．１５Ｔ以上０．７Ｔ以下とした乾式磁選により、前記汚染物質を吸着した前記鉄粉を回収除去する（乾式磁選工程）。
図１に示すように、まず、掘削した前記汚染土壌に前記鉄粉、又は前記鉄粉及び前記酸を混合機に投入してよく混合する（鉄粉添加工程）。このとき、前記汚染土壌中に粗大な礫等が入っている場合は、混合に支障をきたすため、事前に篩分け及び破砕するなどの前処理を行うことが好ましい。
次に、前記鉄粉を添加混合した前記汚染土壌に、好ましくは１０分間程度養生した後、前記灰乃至炭化物を添加する（灰乃至炭化物添加工程）。
次に、例えば、磁束密度を０．１５Ｔ以上０．７Ｔ以下とした乾式磁選により、前記汚染物質を吸着した前記鉄粉を回収除去する（乾式磁選工程）。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
（製造例１）
＜汚泥炭化物の製造＞
下水汚泥を、流動床式炭化炉を用いて５００℃で１０秒間の熱処理を行い、製造例１の汚泥炭化物を得た。得られた製造例１の前記汚泥炭化物は、図２Ａで示すとおり、粉末状で黒色であった。
得られた製造例１の汚泥炭化物のＢＥＴ比表面積をＪＩＳ Ｚ ８８３０に準じ比表面積／細孔分布測定装置（ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉＩＩ、マイクロトラック・ベル株式会社製）を用いて測定した。また、ｐＨをｐＨメーター（ＨＭ−３０Ｐ、東亜ディーケーケー株式会社製）、導電率を電気伝導率計（ＣＭ−３１Ｐ、東亜ディーケーケー株式会社製）を用いて測定した。それぞれ結果を表１に示す。
＜汚泥炭化物の製造＞
下水汚泥を、流動床式炭化炉を用いて５００℃で１０秒間の熱処理を行い、製造例１の汚泥炭化物を得た。得られた製造例１の前記汚泥炭化物は、図２Ａで示すとおり、粉末状で黒色であった。
得られた製造例１の汚泥炭化物のＢＥＴ比表面積をＪＩＳ Ｚ ８８３０に準じ比表面積／細孔分布測定装置（ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉＩＩ、マイクロトラック・ベル株式会社製）を用いて測定した。また、ｐＨをｐＨメーター（ＨＭ−３０Ｐ、東亜ディーケーケー株式会社製）、導電率を電気伝導率計（ＣＭ−３１Ｐ、東亜ディーケーケー株式会社製）を用いて測定した。それぞれ結果を表１に示す。
（製造例２）
＜汚泥焼却灰の製造＞
下水汚泥を、流動床式焼却炉を用いて８５０℃で１０秒間の熱処理を行い、製造例２の汚泥焼却灰を得た。得られた製造例２の前記汚泥焼却灰は、図２Ｂで示すとおり、粉末状で赤茶色であった。
得られた製造例２の汚泥焼却灰のＢＥＴ比表面積、ｐＨ、及び導電率を前記汚泥炭化物と同様に測定した。それぞれ結果を表１に示す。
＜汚泥焼却灰の製造＞
下水汚泥を、流動床式焼却炉を用いて８５０℃で１０秒間の熱処理を行い、製造例２の汚泥焼却灰を得た。得られた製造例２の前記汚泥焼却灰は、図２Ｂで示すとおり、粉末状で赤茶色であった。
得られた製造例２の汚泥焼却灰のＢＥＴ比表面積、ｐＨ、及び導電率を前記汚泥炭化物と同様に測定した。それぞれ結果を表１に示す。
（実施例１）
＜団粒状の汚染土壌における質量基準での累積５０％粒子径Ｄ５０評価＞
目開き９．５ｍｍ以下に篩分けし、水分含有量が２３．４質量％の砒素汚染土壌１００ｇ（１００ｗｅｔ−質量％）に、鉄粉０．５ｗｅｔ−質量％と、製造例１で得られた前記汚泥炭化物０．５ｗｅｔ−質量％とを添加して混合し、前記砒素汚染土壌を団粒状にした。団粒状にした前記砒素汚染土壌を有姿（団粒状を保持したまま）の状態で標準篩（Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｓｉｅｖｅ、東京スクリーン株式会社製）を用いて得た質量基準での粒度分布から、質量基準の累積５０％粒子径Ｄ５０を求めた。結果を表２−１及び図３に示す。
＜団粒状の汚染土壌における質量基準での累積５０％粒子径Ｄ５０評価＞
目開き９．５ｍｍ以下に篩分けし、水分含有量が２３．４質量％の砒素汚染土壌１００ｇ（１００ｗｅｔ−質量％）に、鉄粉０．５ｗｅｔ−質量％と、製造例１で得られた前記汚泥炭化物０．５ｗｅｔ−質量％とを添加して混合し、前記砒素汚染土壌を団粒状にした。団粒状にした前記砒素汚染土壌を有姿（団粒状を保持したまま）の状態で標準篩（Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｓｉｅｖｅ、東京スクリーン株式会社製）を用いて得た質量基準での粒度分布から、質量基準の累積５０％粒子径Ｄ５０を求めた。結果を表２−１及び図３に示す。
＜磁着物回収率評価＞
得られた団粒状の前記砒素汚染土壌を、磁束密度が０．７Ｔの磁石により乾式磁選し、磁着物と非磁着物とに分離して磁着物の回収率を求めた。以上により、実施例１の汚染土壌の無害化処理方法を行った。結果を表２−１及び図３に示す。
得られた団粒状の前記砒素汚染土壌を、磁束密度が０．７Ｔの磁石により乾式磁選し、磁着物と非磁着物とに分離して磁着物の回収率を求めた。以上により、実施例１の汚染土壌の無害化処理方法を行った。結果を表２−１及び図３に示す。
（実施例２〜４）
実施例１において、前記砒素汚染土壌に対する製造例１の汚泥炭化物の添加量を表２−１に示すように変えた以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜４の汚染土壌の無害化処理方法を行い、評価を行った。結果を表２−１及び図３に示す。
実施例１において、前記砒素汚染土壌に対する製造例１の汚泥炭化物の添加量を表２−１に示すように変えた以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜４の汚染土壌の無害化処理方法を行い、評価を行った。結果を表２−１及び図３に示す。
（実施例５〜８）
実施例１において、製造例１の汚泥炭化物を製造例２の汚泥焼却灰に代え、前記砒素汚染土壌に対する前記汚泥焼却灰の添加量を表２−２に示すように変えた以外は、実施例１と同様にして、実施例５〜８の汚染土壌の無害化処理方法を行い、評価を行った。結果を表２−２及び図３に示す。
実施例１において、製造例１の汚泥炭化物を製造例２の汚泥焼却灰に代え、前記砒素汚染土壌に対する前記汚泥焼却灰の添加量を表２−２に示すように変えた以外は、実施例１と同様にして、実施例５〜８の汚染土壌の無害化処理方法を行い、評価を行った。結果を表２−２及び図３に示す。
（比較例１〜６）
実施例１において、製造例１の汚泥炭化物を半水石膏（ジプサンダーＣ、石原産業株式会社製）に代え、前記砒素汚染土壌に対する前記半水石膏の添加量を表２−３に示すように変えた以外は、実施例１と同様にして、比較例１〜６の汚染土壌の無害化処理方法を行い、評価を行った。結果を表２−３及び図３に示す。
実施例１において、製造例１の汚泥炭化物を半水石膏（ジプサンダーＣ、石原産業株式会社製）に代え、前記砒素汚染土壌に対する前記半水石膏の添加量を表２−３に示すように変えた以外は、実施例１と同様にして、比較例１〜６の汚染土壌の無害化処理方法を行い、評価を行った。結果を表２−３及び図３に示す。
（実施例９）
＜無害化処理評価＞
目開き９．５ｍｍ以下に篩分けし、水分含有量が２３．４質量％の砒素汚染土壌１００ｇ（１００ｗｅｔ−質量％）に、鉄粉０．５ｗｅｔ−質量％と、製造例１の汚泥炭化物１０ｗｅｔ−質量％とを添加して混合し、前記砒素汚染土壌を団粒状にした。
次に、得られた団粒状の前記砒素汚染土壌を、前記磁力選別機を用いて、磁束密度が０．７Ｔの磁石により乾式磁選し、磁着物と非磁着物とに分離した。
得られた非磁着物及び磁着物について、底質調査方法に基づく添加量分析及び環境省告示第１８号に基づく溶出量分析を行った。
以上により、実施例９の汚染土壌の無害化処理方法を行った。結果を表３−１に示す。
＜無害化処理評価＞
目開き９．５ｍｍ以下に篩分けし、水分含有量が２３．４質量％の砒素汚染土壌１００ｇ（１００ｗｅｔ−質量％）に、鉄粉０．５ｗｅｔ−質量％と、製造例１の汚泥炭化物１０ｗｅｔ−質量％とを添加して混合し、前記砒素汚染土壌を団粒状にした。
次に、得られた団粒状の前記砒素汚染土壌を、前記磁力選別機を用いて、磁束密度が０．７Ｔの磁石により乾式磁選し、磁着物と非磁着物とに分離した。
得られた非磁着物及び磁着物について、底質調査方法に基づく添加量分析及び環境省告示第１８号に基づく溶出量分析を行った。
以上により、実施例９の汚染土壌の無害化処理方法を行った。結果を表３−１に示す。
なお、上記表３−１中の「汚染土壌のＡｓ含有量」及び「磁着物中のＡｓ収支」は、下記式から求めた。また、下記表３−２、表３−３、及び表３−４中の「汚染土壌のＡｓ含有量」及び「磁着物中のＡｓ収支」も同様に、下記式から求めた。
・汚染土壌のＡｓ含有量（ｍｇ／ｋｇ）＝（浄化土のＡｓ含有量×浄化土の乾燥質量＋磁着物のＡｓ含有量×磁着物の乾燥質量）／（浄化土の乾燥質量＋磁着物の乾燥質量）
・磁着物中のＡｓ収支（％）＝（磁着物のＡｓ含有量×磁着物の乾燥質量）×１００／（汚染土壌のＡｓ含有量×汚染土壌の乾燥質量）
・汚染土壌のＡｓ含有量（ｍｇ／ｋｇ）＝（浄化土のＡｓ含有量×浄化土の乾燥質量＋磁着物のＡｓ含有量×磁着物の乾燥質量）／（浄化土の乾燥質量＋磁着物の乾燥質量）
・磁着物中のＡｓ収支（％）＝（磁着物のＡｓ含有量×磁着物の乾燥質量）×１００／（汚染土壌のＡｓ含有量×汚染土壌の乾燥質量）
（実施例１０）
実施例９において、製造例１の汚泥炭化物を製造例２の汚泥焼却灰に代え、前記砒素汚染土壌のＡｓ含有量を表３−２に示すように変えた以外は、実施例９と同様にして、実施例１０の汚染土壌の無害化処理方法を行い、評価を行った。結果を表３−２に示す。
実施例９において、製造例１の汚泥炭化物を製造例２の汚泥焼却灰に代え、前記砒素汚染土壌のＡｓ含有量を表３−２に示すように変えた以外は、実施例９と同様にして、実施例１０の汚染土壌の無害化処理方法を行い、評価を行った。結果を表３−２に示す。
（比較例７）
実施例９において、製造例１の汚泥炭化物を半水石膏（ジプサンダーＣ、石原産業株式会社製）に代え、前記砒素汚染土壌のＡｓ含有量を表３−３に示すように変えた以外は、実施例９と同様にして、比較例７の汚染土壌の無害化処理方法を行い、評価を行った。結果を表３−３に示す。
実施例９において、製造例１の汚泥炭化物を半水石膏（ジプサンダーＣ、石原産業株式会社製）に代え、前記砒素汚染土壌のＡｓ含有量を表３−３に示すように変えた以外は、実施例９と同様にして、比較例７の汚染土壌の無害化処理方法を行い、評価を行った。結果を表３−３に示す。
（実施例１１）
＜非磁着物（浄化土）の体積膨張比＞
目開き９．５ｍｍ以下に篩分けし、水分含有量が２３．４質量％の砒素汚染土壌１００ｇ（１００ｗｅｔ−質量％）に、鉄粉０．５ｗｅｔ−質量％と、製造例１の汚泥炭化物１０ｗｅｔ−質量％を添加して混合し、前記砒素汚染土壌を団粒状にした。
次に、得られた団粒状の前記砒素汚染土壌を、前記磁力選別機を用いて、磁束密度が０．７Ｔの磁石により乾式磁選し、磁着物と非磁着物とに分離した。
得られた前記非磁着物（浄化土）の前記体積膨張比は、２００ｍＬの計量カップに前記非磁着物を転圧しながら５０ｍＬ充填して体積容量（Ｖ１）を量り、水を５０ｍＬ注入し（図４Ａ参照）、２４時間静置させた後（図４Ｂ参照）、その体積容量（Ｖ２）を量り、次式、体積膨張比＝Ｖ２／Ｖ１により求めた。
以上により、実施例１１の汚染土壌の無害化処理方法を行った。結果を表４に示す。
＜非磁着物（浄化土）の体積膨張比＞
目開き９．５ｍｍ以下に篩分けし、水分含有量が２３．４質量％の砒素汚染土壌１００ｇ（１００ｗｅｔ−質量％）に、鉄粉０．５ｗｅｔ−質量％と、製造例１の汚泥炭化物１０ｗｅｔ−質量％を添加して混合し、前記砒素汚染土壌を団粒状にした。
次に、得られた団粒状の前記砒素汚染土壌を、前記磁力選別機を用いて、磁束密度が０．７Ｔの磁石により乾式磁選し、磁着物と非磁着物とに分離した。
得られた前記非磁着物（浄化土）の前記体積膨張比は、２００ｍＬの計量カップに前記非磁着物を転圧しながら５０ｍＬ充填して体積容量（Ｖ１）を量り、水を５０ｍＬ注入し（図４Ａ参照）、２４時間静置させた後（図４Ｂ参照）、その体積容量（Ｖ２）を量り、次式、体積膨張比＝Ｖ２／Ｖ１により求めた。
以上により、実施例１１の汚染土壌の無害化処理方法を行った。結果を表４に示す。
（実施例１２）
実施例１１において、製造例１の汚泥炭化物を製造例２の汚泥焼却灰に代えた以外は、実施例１１と同様にして、実施例１２の汚染土壌の無害化処理方法を行い、評価を行った。結果を表４に示す。
なお、２００ｍＬの計量カップに前記非磁着物を転圧しながら５０ｍＬ充填して水を５０ｍＬ注入したときの様子を図５Ａに、その後２４時間静置させた後の様子を図５Ｂに示す。
実施例１１において、製造例１の汚泥炭化物を製造例２の汚泥焼却灰に代えた以外は、実施例１１と同様にして、実施例１２の汚染土壌の無害化処理方法を行い、評価を行った。結果を表４に示す。
なお、２００ｍＬの計量カップに前記非磁着物を転圧しながら５０ｍＬ充填して水を５０ｍＬ注入したときの様子を図５Ａに、その後２４時間静置させた後の様子を図５Ｂに示す。
Claims (6)
- 砒素、鉛、六価クロム、カドミウム、セレン、水銀、シアン、フッ素及びほう素から選択される少なくとも１種の汚染物質を含む汚染土壌に対して鉄粉を添加する鉄粉添加工程と、
前記汚染土壌に灰乃至炭化物を添加する灰乃至炭化物添加工程と、
前記灰乃至炭化物が添加された前記汚染土壌から前記鉄粉を乾式磁選により回収除去する乾式磁選工程とを含み、
前記灰乃至炭化物が添加された前記汚染土壌における質量基準の累積５０％粒子径Ｄ ５０ が、６ｍｍ以下であることを特徴とする汚染土壌の無害化処理方法。 - 前記灰乃至炭化物のＢＥＴ比表面積が、０．１ｍ ２ ／ｇ以上５００ｍ ２ ／ｇ以下である請求項１に記載の汚染土壌の無害化処理方法。
- 前記灰乃至炭化物が、汚泥炭化物、汚泥焼却灰、木質灰、及び活性炭の粉体のうち少なくともいずれかである請求項１から２のいずれかに記載の汚染土壌の無害化処理方法。
- 前記汚泥炭化物及び前記汚泥焼却灰が、下水汚泥炭化物及び下水汚泥焼却灰である請求項３に記載の汚染土壌の無害化処理方法。
- 前記汚染土壌に対する前記灰乃至炭化物の添加量が、０．１質量％以上３０質量％以下である請求項１から４のいずれかに記載の汚染土壌の無害化処理方法。
- 前記鉄粉又は前記灰乃至炭化物を添加する前の前記汚染土壌の水分含有量が、６０質量％以下である請求項１から５のいずれかに記載の汚染土壌の無害化処理方法。
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