JPH0623340A - 汚染された土壌及び地下水を現場で復元する方法 - Google Patents
汚染された土壌及び地下水を現場で復元する方法Info
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- JPH0623340A JPH0623340A JP5113867A JP11386793A JPH0623340A JP H0623340 A JPH0623340 A JP H0623340A JP 5113867 A JP5113867 A JP 5113867A JP 11386793 A JP11386793 A JP 11386793A JP H0623340 A JPH0623340 A JP H0623340A
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- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
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- B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically
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- B09C1/002—Reclamation of contaminated soil involving in-situ ground water treatment
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- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 地層に存在する可溶性の重金属汚染物質を除
去し且つ安定化することにより重金属汚染物質が地下水
によって浸出し再び流動化するのを防ぐ方法を提供す
る。 【構成】 地層中に存在する天然イオン及び処理用イオ
ンを含有する水性処理溶液を地層へ導入して、天然イオ
ンが地層から移動するのを実質的に抑止しながら重金属
汚染物質を選択的に溶液中に可溶化し、且つ流動化し；
処理溶液を地層から回収することによって現場で地層か
ら汚染物質を実質的に除去するステップより成る。
去し且つ安定化することにより重金属汚染物質が地下水
によって浸出し再び流動化するのを防ぐ方法を提供す
る。 【構成】 地層中に存在する天然イオン及び処理用イオ
ンを含有する水性処理溶液を地層へ導入して、天然イオ
ンが地層から移動するのを実質的に抑止しながら重金属
汚染物質を選択的に溶液中に可溶化し、且つ流動化し；
処理溶液を地層から回収することによって現場で地層か
ら汚染物質を実質的に除去するステップより成る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は汚染した土壌及び地下水
を現場で復元する方法に係わり、詳しくは地層に存在す
る可溶性の重金属汚染物質を除去し且つ安定化すること
により重金属汚染物質が地下水によって浸出し再び流動
化するのを防ぐ方法に係わる。
を現場で復元する方法に係わり、詳しくは地層に存在す
る可溶性の重金属汚染物質を除去し且つ安定化すること
により重金属汚染物質が地下水によって浸出し再び流動
化するのを防ぐ方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】偶発的なこぼれ、漏れ事故、ずさんな採
鉱方法や廃棄物処理が原因で世界中の給水系や地層中の
重金属レベルが上昇し、危機意識が高まっている。程度
の差はあっても重金属の多くはあらゆる生命体にとって
有毒であり、水生の動植物に有害な影響を及ぼす恐れが
ある。人間の場合、有毒重金属による中毒は重度の神経
系障害を惹起し、死を招く恐れがある。
鉱方法や廃棄物処理が原因で世界中の給水系や地層中の
重金属レベルが上昇し、危機意識が高まっている。程度
の差はあっても重金属の多くはあらゆる生命体にとって
有毒であり、水生の動植物に有害な影響を及ぼす恐れが
ある。人間の場合、有毒重金属による中毒は重度の神経
系障害を惹起し、死を招く恐れがある。
【０００３】従って、地層や海底層から重金属汚染物質
を除去する方法が数多く提案されている。しかし、地下
数百フィートの地層や海底層の現場にこれらの方法を適
用しようとすると困難に直面することが多い。しかもこ
れらの公知方法は地層と地下水層の双方を有効に処理で
きず、処理後も土壌中に多量の流動性汚染物質が残留す
る。
を除去する方法が数多く提案されている。しかし、地下
数百フィートの地層や海底層の現場にこれらの方法を適
用しようとすると困難に直面することが多い。しかもこ
れらの公知方法は地層と地下水層の双方を有効に処理で
きず、処理後も土壌中に多量の流動性汚染物質が残留す
る。
【０００４】そこで、例えば、汚染された水や土壌をそ
の場所から別の場所へ移しそこで処理する可能性が示唆
されている。しかし、この方法は多大の時間を経費を要
するだけでなく、このような危険物質の運搬に伴なう別
の危険が懸念される。また、処理すべき汚染領域から汚
染物質を残らず除去することはコストの点から考えても
実現不能か、または非実用的である。即ち、このような
処理方法を適用した後も大量の汚染が残る。
の場所から別の場所へ移しそこで処理する可能性が示唆
されている。しかし、この方法は多大の時間を経費を要
するだけでなく、このような危険物質の運搬に伴なう別
の危険が懸念される。また、処理すべき汚染領域から汚
染物質を残らず除去することはコストの点から考えても
実現不能か、または非実用的である。即ち、このような
処理方法を適用した後も大量の汚染が残る。
【０００５】重金属含有土壌を種々の沈澱法によって現
場で処理できることも示唆されている。例えば、Kaczur
等の米国特許第４，３５４，９４２号には、硫黄化合物
を利用して陸上域や水底域から可溶水銀を現場で除去す
る方法が開示されている。しかし、硫黄化合物の使用は
それ自体安全及び健康上の問題を起こす恐れがある。
場で処理できることも示唆されている。例えば、Kaczur
等の米国特許第４，３５４，９４２号には、硫黄化合物
を利用して陸上域や水底域から可溶水銀を現場で除去す
る方法が開示されている。しかし、硫黄化合物の使用は
それ自体安全及び健康上の問題を起こす恐れがある。
【０００６】Strom 等の米国特許第４，４１８，９６１
号にはウラン採鉱が行なわれた地底層中の可溶性重金属
汚染物質を現場で処理する方法が開示されている。Stro
m 等はカルシウムを重金属イオンと共に沈殿させること
によって重金属イオンを安定化するため少量のＣＯ２を
含む処理液を、炭酸カルシウムを含有している採鉱場所
に添加する方法を教示している。しかし、Strom 法は金
属陰イオンの除去に限られる。しかも、この方法は本質
的には既に流動化している汚染物質だけを安定化し、土
壌中に凝固している汚染物質を処理するものではない。
従って、このような凝固汚染物質はいつかは地下水中に
浸出し、処理後も地下水を再汚染する。
号にはウラン採鉱が行なわれた地底層中の可溶性重金属
汚染物質を現場で処理する方法が開示されている。Stro
m 等はカルシウムを重金属イオンと共に沈殿させること
によって重金属イオンを安定化するため少量のＣＯ２を
含む処理液を、炭酸カルシウムを含有している採鉱場所
に添加する方法を教示している。しかし、Strom 法は金
属陰イオンの除去に限られる。しかも、この方法は本質
的には既に流動化している汚染物質だけを安定化し、土
壌中に凝固している汚染物質を処理するものではない。
従って、このような凝固汚染物質はいつかは地下水中に
浸出し、処理後も地下水を再汚染する。
【０００７】同様に、Byeの米国特許第４，３３６，１
４２号には沈殿剤としてγ珪酸二カルシウムを使用して
埋立て地、汚染土壌及び下水スラッジ中の重金属を除去
する方法が開示されている。Strom 法と同様に、この方
法も既に流動化している汚染物質だけを安定させるもの
であるため、土壌中に多量の汚染物質が残る。しかも、
もし処理前の地層中に多量の可溶性汚染物質があると、
この方法を用いて重金属を環境的に許容できるレベルに
するのはコストがかかり過ぎ、不可能でさえある。
４２号には沈殿剤としてγ珪酸二カルシウムを使用して
埋立て地、汚染土壌及び下水スラッジ中の重金属を除去
する方法が開示されている。Strom 法と同様に、この方
法も既に流動化している汚染物質だけを安定させるもの
であるため、土壌中に多量の汚染物質が残る。しかも、
もし処理前の地層中に多量の可溶性汚染物質があると、
この方法を用いて重金属を環境的に許容できるレベルに
するのはコストがかかり過ぎ、不可能でさえある。
【０００８】汚染場所に適当な洗浄液を溢れさせ、汚染
物質を可溶化によって洗浄液中へ流動化させ、次いで溶
液を回収し、除去し、処理するフラッシング法によって
土壌中に存在する重金属を除去することも提案されてい
る。しかし、現在利用されているフラッシング法は極め
て長い処理時間と大量の溶液を必要とするから処理コス
トが高くなる。さらにまた、大量の汚染物を可溶化して
除去することはできるが、土壌の透過性にばらつきがあ
るため、汚染物質除去が不完全に終わる可能性がある。
従って、土壌に残留している汚染物質が新鮮な地下水と
再び平衡して地下水を連続的に再汚染することになる。
物質を可溶化によって洗浄液中へ流動化させ、次いで溶
液を回収し、除去し、処理するフラッシング法によって
土壌中に存在する重金属を除去することも提案されてい
る。しかし、現在利用されているフラッシング法は極め
て長い処理時間と大量の溶液を必要とするから処理コス
トが高くなる。さらにまた、大量の汚染物を可溶化して
除去することはできるが、土壌の透過性にばらつきがあ
るため、汚染物質除去が不完全に終わる可能性がある。
従って、土壌に残留している汚染物質が新鮮な地下水と
再び平衡して地下水を連続的に再汚染することになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、地下
水が土壌中に残留する汚染物質によって再汚染される可
能性を極力少くすることができ、作業員に安全上及び健
康上の不安を与えず、環境に有害な影響を及ぼすことの
ない、地層及び地下水中の可溶性重金属汚染物を現場で
除去し、安定化するための方法を提供することにある。
水が土壌中に残留する汚染物質によって再汚染される可
能性を極力少くすることができ、作業員に安全上及び健
康上の不安を与えず、環境に有害な影響を及ぼすことの
ない、地層及び地下水中の可溶性重金属汚染物を現場で
除去し、安定化するための方法を提供することにある。
【００１０】本発明の他の目的は、妥当なコストで適用
でき、汚染物レベルを迅速に、能率的に且つ極めて有効
に環境的に許容できるレベルに低下させることができ
る、地層及び地下水中の可溶性重金属汚染物を現場で除
去し、安定化するための方法を提供することにある。
でき、汚染物レベルを迅速に、能率的に且つ極めて有効
に環境的に許容できるレベルに低下させることができ
る、地層及び地下水中の可溶性重金属汚染物を現場で除
去し、安定化するための方法を提供することにある。
【００１１】上記目的を達成するため、本発明は、地層
中の可溶性重金属汚染物質の除去方法において、地層中
に存在する天然イオン及び処理用イオンを含有する水性
処理溶液を前記地層へ導入して、天然イオンが地層から
移動するのを実質的に抑止しながら重金属汚染物質を選
択的に溶液中に可溶化し、且つ流動化し；処理溶液を地
層から回収することによって現場で地層から汚染物質を
実質的に除去するステップより成ることを特徴とする除
去方法を提案する。
中の可溶性重金属汚染物質の除去方法において、地層中
に存在する天然イオン及び処理用イオンを含有する水性
処理溶液を前記地層へ導入して、天然イオンが地層から
移動するのを実質的に抑止しながら重金属汚染物質を選
択的に溶液中に可溶化し、且つ流動化し；処理溶液を地
層から回収することによって現場で地層から汚染物質を
実質的に除去するステップより成ることを特徴とする除
去方法を提案する。
【００１２】一般に、重金属汚染物質は土壌の荷電粘土
分へ移行することによって地層中に保持される。地下水
が土壌と接触すると、汚染物はさらに地下水中に存在す
るイオンとイオン交換する。通常、重金属汚染物は地下
水中のイオンと容易に交換しない多価陽イオンである
が、現実には環境問題となるのに十分な高いレベルで交
換する。従って地下水を有効に処理するには汚染物質を
安定化させるか土壌から除去しなければならない。
分へ移行することによって地層中に保持される。地下水
が土壌と接触すると、汚染物はさらに地下水中に存在す
るイオンとイオン交換する。通常、重金属汚染物は地下
水中のイオンと容易に交換しない多価陽イオンである
が、現実には環境問題となるのに十分な高いレベルで交
換する。従って地下水を有効に処理するには汚染物質を
安定化させるか土壌から除去しなければならない。
【００１３】最も好ましい方法は地層全体から汚染物質
を除去することである。そのためには地層に溶液を注入
して土壌から溶液中へ汚染物質を移行させる。理論的に
はこの目的を達成するために使用可能な塩溶液の種類は
多いが、それらは有害な天然イオンをも移行させるた
め、望ましくない重金属汚染物の除去には有効でない。
事実、（例えば、ナトリウム、カルシウム、カリウム、
マグネシウムのような）多くの天然陽イオンは多価陽イ
オン性汚染物質ほど固く保持されないから、最初に除去
されることになる。処理溶液がそれらの汚染物質をター
ゲットにできなければ、除去プロセスが長期間に亘り、
多大のコストを伴なうことになる。本発明では、土壌及
び地下水を汚染してきた放射性物質を含む重金属の除去
をターゲットとし、無害な天然イオンを土壌中に残す溶
液を現場で使用する。
を除去することである。そのためには地層に溶液を注入
して土壌から溶液中へ汚染物質を移行させる。理論的に
はこの目的を達成するために使用可能な塩溶液の種類は
多いが、それらは有害な天然イオンをも移行させるた
め、望ましくない重金属汚染物の除去には有効でない。
事実、（例えば、ナトリウム、カルシウム、カリウム、
マグネシウムのような）多くの天然陽イオンは多価陽イ
オン性汚染物質ほど固く保持されないから、最初に除去
されることになる。処理溶液がそれらの汚染物質をター
ゲットにできなければ、除去プロセスが長期間に亘り、
多大のコストを伴なうことになる。本発明では、土壌及
び地下水を汚染してきた放射性物質を含む重金属の除去
をターゲットとし、無害な天然イオンを土壌中に残す溶
液を現場で使用する。
【００１４】具体的には、本発明の方法の実施に際し
て、処理すべき地層中に天然に存在する無害なイオンを
有効量を含む処理溶液を地層に導入する。地層へ有効量
の天然イオンを導入することにより、土壌によって保持
されているこれらの無害なイオンが移動して溶液中の処
理用イオンと交換するのを実質的に抑制することができ
る。従って、処理用イオンは可溶性重金属イオンとの交
換だけに利用される。
て、処理すべき地層中に天然に存在する無害なイオンを
有効量を含む処理溶液を地層に導入する。地層へ有効量
の天然イオンを導入することにより、土壌によって保持
されているこれらの無害なイオンが移動して溶液中の処
理用イオンと交換するのを実質的に抑制することができ
る。従って、処理用イオンは可溶性重金属イオンとの交
換だけに利用される。
【００１５】従って、処理溶液を導入すると、重金属汚
染物質は直ちに可溶化し、溶液中の処理用イオンと平衡
する。即ち、重金属汚染物質が流動化し、次いで地層か
ら処理溶液を回収すれば、この回収溶液中に含まれた状
態で可溶化重金属汚染物質が除去される。
染物質は直ちに可溶化し、溶液中の処理用イオンと平衡
する。即ち、重金属汚染物質が流動化し、次いで地層か
ら処理溶液を回収すれば、この回収溶液中に含まれた状
態で可溶化重金属汚染物質が除去される。
【００１６】本発明の好ましい実施例では、上記の処理
に続いて、安定化量の珪酸塩イオンを含有する別の溶液
で地層を処理する。地層中の残留している重金属汚染物
質があれば、珪酸塩イオンと反応して地層中の流体にほ
とんど不可溶の共沈物質を形成する。即ち、共沈反応は
除去を免れた重金属イオンに対する捕集手段として作用
する。
に続いて、安定化量の珪酸塩イオンを含有する別の溶液
で地層を処理する。地層中の残留している重金属汚染物
質があれば、珪酸塩イオンと反応して地層中の流体にほ
とんど不可溶の共沈物質を形成する。即ち、共沈反応は
除去を免れた重金属イオンに対する捕集手段として作用
する。
【００１７】本発明の方法は降雨や地下水によって地層
から溶出または浸出させられ、公的または私的な給水系
に流入して環境を重大な危険に陥れる恐れのある種々の
可溶性重金属の除去と安定化に有効である。安定化され
た重金属汚染物質は新鮮な地下水が処理済み土壌と接触
しても再流動化することがない。
から溶出または浸出させられ、公的または私的な給水系
に流入して環境を重大な危険に陥れる恐れのある種々の
可溶性重金属の除去と安定化に有効である。安定化され
た重金属汚染物質は新鮮な地下水が処理済み土壌と接触
しても再流動化することがない。
【００１８】本発明の方法では、有効量の処理用イオン
を含有する水性処理溶液を、重金属汚染物質を含有して
いる地層に導入する。処理溶液は地層中に天然に存在す
る有効量の無害なイオンをも含む。
を含有する水性処理溶液を、重金属汚染物質を含有して
いる地層に導入する。処理溶液は地層中に天然に存在す
る有効量の無害なイオンをも含む。
【００１９】本発明の処理溶液は天然の無害イオンの移
動を極力抑制すると同時に汚染物質を選択的に可溶化
し、流動化する。この効果は地層中の地下水における濃
度と少なくともほぼ等しい濃度で天然イオンを含有する
処理溶液を使用することによって達成される。このアプ
ローチが有利であることは、汚染された土壌と処理溶液
との間の平衡イオン交換反応を検討することによって立
証することができる。処理溶液イオンと汚染土壌中のイ
オンとの交換は下記反応式で表わされる：
動を極力抑制すると同時に汚染物質を選択的に可溶化
し、流動化する。この効果は地層中の地下水における濃
度と少なくともほぼ等しい濃度で天然イオンを含有する
処理溶液を使用することによって達成される。このアプ
ローチが有利であることは、汚染された土壌と処理溶液
との間の平衡イオン交換反応を検討することによって立
証することができる。処理溶液イオンと汚染土壌中のイ
オンとの交換は下記反応式で表わされる：
【数１】 ただし、Ｘは原子価ｎの汚染物質、Ｙは原子価ｍの処理
用イオン、Ｎａは天然イオンを表わす。
用イオン、Ｎａは天然イオンを表わす。
【００２０】このような交換反応は下記の平衡によって
支配される：
支配される：
【数２】 ただし、Ｋ１eq及びＫ２eqは平衡定数である。
【００２１】方程式（１）及び（２）から明らかなよう
に、処理用イオンは汚染物質イオンまたは天然イオンと
交換できる。通常、天然イオンの方が交換しやすい。即
ち、Ｋ２eq＞Ｋ１eqであるから、処理用イオンは先ず天
然イオンと入れ代わる。式（４）から明らかなように、
処理溶液にあらかじめこの天然イオンを組み込んでおく
ことによってこの交換を極力抑制することができる。即
ち、処理溶液中に十分高いレベルの（例えば（Ｎａ（ａ
ｑ）のような））天然イオンを含有させることによっ
て、土壌中にも存在するこれらの天然イオン（Ｎａ（ｓ
ｏｉｌ））と処理用イオンとの交換が実質的に抑止され
る。従って、処理用イオンは汚染物質との所期の交換に
利用される。
に、処理用イオンは汚染物質イオンまたは天然イオンと
交換できる。通常、天然イオンの方が交換しやすい。即
ち、Ｋ２eq＞Ｋ１eqであるから、処理用イオンは先ず天
然イオンと入れ代わる。式（４）から明らかなように、
処理溶液にあらかじめこの天然イオンを組み込んでおく
ことによってこの交換を極力抑制することができる。即
ち、処理溶液中に十分高いレベルの（例えば（Ｎａ（ａ
ｑ）のような））天然イオンを含有させることによっ
て、土壌中にも存在するこれらの天然イオン（Ｎａ（ｓ
ｏｉｌ））と処理用イオンとの交換が実質的に抑止され
る。従って、処理用イオンは汚染物質との所期の交換に
利用される。
【００２２】処理溶液に添加する天然イオンは地層中に
広く存在する陰イオン、陽イオンまたはこの混合物のい
ずれであってもよいが、本発明の方法はカルシウム、ナ
トリウム、マグネシウム、カリウム、及びこれらの混合
物のうちのいずれかの陽イオン、及び水酸化物、炭酸
塩、重炭酸塩、硫酸塩、塩化物及びこれらの混合物のう
ちのいずれかの陰イオンを含有する地層の処理に利用す
るのが好ましい。
広く存在する陰イオン、陽イオンまたはこの混合物のい
ずれであってもよいが、本発明の方法はカルシウム、ナ
トリウム、マグネシウム、カリウム、及びこれらの混合
物のうちのいずれかの陽イオン、及び水酸化物、炭酸
塩、重炭酸塩、硫酸塩、塩化物及びこれらの混合物のう
ちのいずれかの陰イオンを含有する地層の処理に利用す
るのが好ましい。
【００２３】処理溶液は処理すべき特定場所に実際に存
在する天然イオンを含有することが好ましい。また、処
理溶液中に含有されるこれらのイオンの濃度は地層中の
天然地下水に含まれる天然イオンの濃度と少なくとも等
しいことが好ましく、これよりも高ければさらに好まし
い。
在する天然イオンを含有することが好ましい。また、処
理溶液中に含有されるこれらのイオンの濃度は地層中の
天然地下水に含まれる天然イオンの濃度と少なくとも等
しいことが好ましく、これよりも高ければさらに好まし
い。
【００２４】処理溶液には汚染物質除去を目的とする処
理用イオンを塩の形態で添加すればよい。処理溶液はア
ルミニウム、マグネシウム、カルシウム、カリウム、ナ
トリウム、水素、塩化物、硫酸塩、炭酸塩、重炭酸塩、
水酸化物、またはこれらの混合物のうちの少なくとも１
種類のイオンを含むことが好ましい。
理用イオンを塩の形態で添加すればよい。処理溶液はア
ルミニウム、マグネシウム、カルシウム、カリウム、ナ
トリウム、水素、塩化物、硫酸塩、炭酸塩、重炭酸塩、
水酸化物、またはこれらの混合物のうちの少なくとも１
種類のイオンを含むことが好ましい。
【００２５】本発明の方法は許容限度を超えた高レベル
の可溶性重金属汚染物質を含有するならいかなる地層に
も利用できる。可溶性重金属汚染物質としては、イオン
性重金属、溶存重金属のほか、他の形態の水溶性重金属
などが挙げられる。本発明の方法で処理することが好ま
しいのは、イオン性重金属または溶存重金属を含む重金
属含有物質である。
の可溶性重金属汚染物質を含有するならいかなる地層に
も利用できる。可溶性重金属汚染物質としては、イオン
性重金属、溶存重金属のほか、他の形態の水溶性重金属
などが挙げられる。本発明の方法で処理することが好ま
しいのは、イオン性重金属または溶存重金属を含む重金
属含有物質である。
【００２６】本発明はウラン、砒素、セシウム、銅、コ
バルト、鉛、鉄、ストロンチウム、ラジウム、銀、カド
ミウム、水銀、クロム、バリウム、亜鉛、トルウム及び
これらの混合物などのような重金属を除去するのに特に
有用である。放射性汚染物質の除去にも極めて有効であ
る。
バルト、鉛、鉄、ストロンチウム、ラジウム、銀、カド
ミウム、水銀、クロム、バリウム、亜鉛、トルウム及び
これらの混合物などのような重金属を除去するのに特に
有用である。放射性汚染物質の除去にも極めて有効であ
る。
【００２７】本発明は地層に処理溶液を導入する適当な
手段、例えば注入法などを利用して実施すればよい。例
えば、適当に配列した複数の井戸によって画定される注
入システムを利用することができる。この注入井は中心
井の周りに４つの注入井をほぼ対称に配置する従来の５
スポット・パターンのようなパターンで配列すればよ
い。このほか、ラインドライブ、ジグザグ・ラインドラ
イブ、４スポット、７スポットなどのパターンを用いて
もよい。
手段、例えば注入法などを利用して実施すればよい。例
えば、適当に配列した複数の井戸によって画定される注
入システムを利用することができる。この注入井は中心
井の周りに４つの注入井をほぼ対称に配置する従来の５
スポット・パターンのようなパターンで配列すればよ
い。このほか、ラインドライブ、ジグザグ・ラインドラ
イブ、４スポット、７スポットなどのパターンを用いて
もよい。
【００２８】処理溶液は例えば１細孔容積注入すること
で地層へ導入すればよい。汚染ゾーンを通過したら溶液
を直ちに回収するか、或いは溶液を滞留、反応させ、一
定の時間が経過してから回収してもよい。重金属の存在
について回収溶液を分析することにより地層の汚染レベ
ルをモニターする。
で地層へ導入すればよい。汚染ゾーンを通過したら溶液
を直ちに回収するか、或いは溶液を滞留、反応させ、一
定の時間が経過してから回収してもよい。重金属の存在
について回収溶液を分析することにより地層の汚染レベ
ルをモニターする。
【００２９】汚染物質のレベルが環境的に許容できるレ
ベルに達したかどうかは適当な分析方法、例えば、原子
吸光分析、発光分光分析などによって判定すればよい。
ベルに達したかどうかは適当な分析方法、例えば、原子
吸光分析、発光分光分析などによって判定すればよい。
【００３０】処理溶液を注入し、次いで溶液を回収する
ステップを、地層中の重金属汚染レベルが十分低下する
まで連続的に繰り返せばよい。
ステップを、地層中の重金属汚染レベルが十分低下する
まで連続的に繰り返せばよい。
【００３１】このようにして本発明の方法は可溶化され
た（または可溶性の）汚染物質を迅速且つ能率的に地層
から残らず除去する。従って、本発明の方法で地層を処
理することにより、汚染物レベルを環境的に許容できる
値、例えば、約２０００ｐｐｍ以下、好ましくは約１０
０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは約１０ｐｐｍ、理想的
には約１ｐｐｍ以下まで低下させることができる。
た（または可溶性の）汚染物質を迅速且つ能率的に地層
から残らず除去する。従って、本発明の方法で地層を処
理することにより、汚染物レベルを環境的に許容できる
値、例えば、約２０００ｐｐｍ以下、好ましくは約１０
０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは約１０ｐｐｍ、理想的
には約１ｐｐｍ以下まで低下させることができる。
【００３２】地層の処理はこの時点で終了してもよい
が、通常の量の処理溶液では除去できずに残留する汚染
物質を本発明の方法で安定化することにより汚染レベル
をさらに低下させることができる。
が、通常の量の処理溶液では除去できずに残留する汚染
物質を本発明の方法で安定化することにより汚染レベル
をさらに低下させることができる。
【００３３】この場合には、安定化量の珪酸塩イオンを
含有する水性安定化溶液を地層へ導入することにより、
放置すれば地下水に混入する恐れのある残留汚染を処理
する。地層中に残留する重金属汚染物質は安定化溶液中
の珪酸塩イオンと反応すると地層中の液体にほとんど溶
けない共沈物質を形成する。不溶性であるから、共沈物
質は溶液から分離して土壌に沈着し、実質的に溶液から
重金属を除去する。しかも、共沈反応は実質的に重金属
汚染物質を安定化する。即ち、地下水による汚染物質の
再流動化、溶出及び浸出を抑止する。
含有する水性安定化溶液を地層へ導入することにより、
放置すれば地下水に混入する恐れのある残留汚染を処理
する。地層中に残留する重金属汚染物質は安定化溶液中
の珪酸塩イオンと反応すると地層中の液体にほとんど溶
けない共沈物質を形成する。不溶性であるから、共沈物
質は溶液から分離して土壌に沈着し、実質的に溶液から
重金属を除去する。しかも、共沈反応は実質的に重金属
汚染物質を安定化する。即ち、地下水による汚染物質の
再流動化、溶出及び浸出を抑止する。
【００３４】本発明に関連して使用する語“共沈”は陽
イオン性沈殿先駆物質、陰イオン性沈殿先駆物質、及び
１種類または２種類以上の共沈先駆物質を含有する水溶
液中で陽イオン性及び陰イオン性沈殿先駆物質が化学反
応して水溶液から沈殿物質粒子として分離し、沈殿物質
粒子の形成に伴なって共沈先駆物質が沈殿物質の表面に
吸着されること及び／または沈殿物質の内部に吸蔵され
ることによって水溶液から除去される化学的現象を意味
する。なお、“吸蔵”とは沈殿物質壁内に物理的に封入
されること及び／または沈殿物構造内で化学的に結合す
ることによって異物イオンが沈殿物質内にトラップされ
ることである。
イオン性沈殿先駆物質、陰イオン性沈殿先駆物質、及び
１種類または２種類以上の共沈先駆物質を含有する水溶
液中で陽イオン性及び陰イオン性沈殿先駆物質が化学反
応して水溶液から沈殿物質粒子として分離し、沈殿物質
粒子の形成に伴なって共沈先駆物質が沈殿物質の表面に
吸着されること及び／または沈殿物質の内部に吸蔵され
ることによって水溶液から除去される化学的現象を意味
する。なお、“吸蔵”とは沈殿物質壁内に物理的に封入
されること及び／または沈殿物構造内で化学的に結合す
ることによって異物イオンが沈殿物質内にトラップされ
ることである。
【００３５】本発明の方法では、陽イオン性沈殿先駆物
質（水素や重金属の陽イオンのような陽イオン）を陰イ
オン性沈殿先駆物質（珪酸塩イオン）と反応させて溶液
から沈殿させる。沈殿が形成されるのに伴なって共沈先
駆物質（重金属イオン）の大部分が沈殿物質と共沈して
溶液から除去される。
質（水素や重金属の陽イオンのような陽イオン）を陰イ
オン性沈殿先駆物質（珪酸塩イオン）と反応させて溶液
から沈殿させる。沈殿が形成されるのに伴なって共沈先
駆物質（重金属イオン）の大部分が沈殿物質と共沈して
溶液から除去される。
【００３６】残留汚染物質の安定化に有効ならいかなる
陽イオン性及び陰イオン性沈殿先駆物質を使用してもよ
いが、本発明の方法を実施する際には、安定化溶液が珪
酸塩イオンを含むことが好ましく、本質的に珪酸ナトリ
ウム、珪酸カリウムの水溶液、またはこれらの混合物か
ら成ることがさらに好ましい。これらの好ましい珪酸塩
はいずれも水に溶け易く、環境に有害な影響を及ぼすこ
となく安全に使用できる。しかもこれらの塩は地下水か
ら重金属汚染物質を除去するのに有効である。これらの
塩を使用すれば、重金属汚染物質のレベルを数ｐｐｂま
で低下させることができる。
陽イオン性及び陰イオン性沈殿先駆物質を使用してもよ
いが、本発明の方法を実施する際には、安定化溶液が珪
酸塩イオンを含むことが好ましく、本質的に珪酸ナトリ
ウム、珪酸カリウムの水溶液、またはこれらの混合物か
ら成ることがさらに好ましい。これらの好ましい珪酸塩
はいずれも水に溶け易く、環境に有害な影響を及ぼすこ
となく安全に使用できる。しかもこれらの塩は地下水か
ら重金属汚染物質を除去するのに有効である。これらの
塩を使用すれば、重金属汚染物質のレベルを数ｐｐｂま
で低下させることができる。
【００３７】このような低レベルまで重金属を安定化す
るためには、必要な高濃度の珪酸塩イオンを有する水溶
液を安定化溶液として地層に導入することが好ましい。
例えば、少なくとも約０．１乃至約１００ｇｍ／ｌの珪
酸ナトリウム（または珪酸カリウム）を含有する珪酸ナ
トリウム（または珪酸カリウム）水溶液を地層へ導入す
ればよい。この水溶液は約１乃至約５０ｇｍ／ｌの珪酸
ナトリウム（または珪酸カリウム）を含有することが好
ましく、約１乃至約１０ｇｍ／ｌの前記塩を含有すれば
さらに好ましい。なお、ここに使用されている語“水溶
液”は溶媒が典型的には水であり、場合によっては水混
和性液体である溶液を意味する。
るためには、必要な高濃度の珪酸塩イオンを有する水溶
液を安定化溶液として地層に導入することが好ましい。
例えば、少なくとも約０．１乃至約１００ｇｍ／ｌの珪
酸ナトリウム（または珪酸カリウム）を含有する珪酸ナ
トリウム（または珪酸カリウム）水溶液を地層へ導入す
ればよい。この水溶液は約１乃至約５０ｇｍ／ｌの珪酸
ナトリウム（または珪酸カリウム）を含有することが好
ましく、約１乃至約１０ｇｍ／ｌの前記塩を含有すれば
さらに好ましい。なお、ここに使用されている語“水溶
液”は溶媒が典型的には水であり、場合によっては水混
和性液体である溶液を意味する。
【００３８】従って、本発明の実施に際しては、多量の
珪酸塩を高可溶性の形態で地層へ導入する。地層中に存
在する珪酸塩の濃度は重金属汚染物質の濃度よりもはる
かに高いのが普通であるから、珪酸塩イオンは重金属陽
イオンを含む陽イオンと容易に反応して沈殿を形成す
る。さらに、沈殿の形成に伴なって多量の重金属イオン
がシリカまたは珪酸塩沈殿物に吸蔵または吸着されて溶
液から除去される。
珪酸塩を高可溶性の形態で地層へ導入する。地層中に存
在する珪酸塩の濃度は重金属汚染物質の濃度よりもはる
かに高いのが普通であるから、珪酸塩イオンは重金属陽
イオンを含む陽イオンと容易に反応して沈殿を形成す
る。さらに、沈殿の形成に伴なって多量の重金属イオン
がシリカまたは珪酸塩沈殿物に吸蔵または吸着されて溶
液から除去される。
【００３９】共沈反応は極めて迅速であり、地層へ溶液
を導入してから約３０分以内に、地層中に残留している
重金属の約９５重量％、多くの場合、約９９重量％以上
が共沈する。この時間が経過してからも、残留する可溶
化重金属が引き続いて共沈粒子に吸着または吸蔵され
る。多くの場合、共沈反応は約６０分間でほぼ完了す
る。
を導入してから約３０分以内に、地層中に残留している
重金属の約９５重量％、多くの場合、約９９重量％以上
が共沈する。この時間が経過してからも、残留する可溶
化重金属が引き続いて共沈粒子に吸着または吸蔵され
る。多くの場合、共沈反応は約６０分間でほぼ完了す
る。
【００４０】安定化溶液は適当な手段、例えば処理溶液
の導入に使用するのと同様の注入井を利用して地層へ導
入すればよい。
の導入に使用するのと同様の注入井を利用して地層へ導
入すればよい。
【００４１】安定化溶液は１細孔容積分注入することで
地層へ導入すればよい。次いで溶液が反応するのを待
ち、一定時間が経過したら清浄水を注入し、汚染ゾーン
を通過した時点で回収する。重金属の存在について回収
した水溶液を分析することにより地層中の汚染物質レベ
ルをモニターする。
地層へ導入すればよい。次いで溶液が反応するのを待
ち、一定時間が経過したら清浄水を注入し、汚染ゾーン
を通過した時点で回収する。重金属の存在について回収
した水溶液を分析することにより地層中の汚染物質レベ
ルをモニターする。
【００４２】回収溶液中の汚染物質レベルが許容レベル
に達したら、安定化溶液の導入を止める。本発明の方法
を利用すれば汚染レベルを約１ｐｐｍ以下、好ましくは
約０．１ｐｐｍ、さらに好ましくは約１００ｐｐｂ以
下、そしてもっと好ましくは約１０ｐｐｂまで低下させ
ることができる。
に達したら、安定化溶液の導入を止める。本発明の方法
を利用すれば汚染レベルを約１ｐｐｍ以下、好ましくは
約０．１ｐｐｍ、さらに好ましくは約１００ｐｐｂ以
下、そしてもっと好ましくは約１０ｐｐｂまで低下させ
ることができる。
【００４３】しかし、処理ゾーンにおける汚染物質の安
定化が実質的に完全であるためには、初期において環境
的に許容できる汚染レベルに達した後もさらに引き続い
て本発明の方法を適用することが好ましい。このように
すれば処理後の長期間に亘って環境的に許容できる汚染
物質レベルを維持することができる。例えば、最初の処
理及び復元のあと４細孔容積分の溶液を導入することに
よって環境的に許容できる汚染レベルを達成できる。
定化が実質的に完全であるためには、初期において環境
的に許容できる汚染レベルに達した後もさらに引き続い
て本発明の方法を適用することが好ましい。このように
すれば処理後の長期間に亘って環境的に許容できる汚染
物質レベルを維持することができる。例えば、最初の処
理及び復元のあと４細孔容積分の溶液を導入することに
よって環境的に許容できる汚染レベルを達成できる。
【００４４】処理及び安定化溶液は同時に、または逐次
的に地層へ導入してもよい。本発明の好ましい実施例で
は、先ず処理溶液を地層へ導入し、次いでこの溶液を回
収する。この２つのステップを、可溶性汚染物質が残ら
ず除去され、回収溶液の分析結果によって汚染レベルが
著しく低下したかまたは許容レベルに達したことが判明
するまで繰り返す。この時点で安定化溶液を導入すれば
よい。
的に地層へ導入してもよい。本発明の好ましい実施例で
は、先ず処理溶液を地層へ導入し、次いでこの溶液を回
収する。この２つのステップを、可溶性汚染物質が残ら
ず除去され、回収溶液の分析結果によって汚染レベルが
著しく低下したかまたは許容レベルに達したことが判明
するまで繰り返す。この時点で安定化溶液を導入すれば
よい。
【００４５】処理溶液と安定化溶液を同時に導入しても
よい。この実施例の場合、土壌から重金属汚染物質が移
動しやすくするためには安定化溶液中の陽イオンレベル
を高める必要がある。重金属は可溶化されるに従って溶
液中の珪酸塩と共沈する。
よい。この実施例の場合、土壌から重金属汚染物質が移
動しやすくするためには安定化溶液中の陽イオンレベル
を高める必要がある。重金属は可溶化されるに従って溶
液中の珪酸塩と共沈する。
【００４６】現場処理が可能な本発明の方法は放射性廃
棄物や化学廃棄物の埋立て地など多様な汚染場所に適用
でき、コストの面でも技術の面でも公知の現場処理方法
よりも優れている。
棄物や化学廃棄物の埋立て地など多様な汚染場所に適用
でき、コストの面でも技術の面でも公知の現場処理方法
よりも優れている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドワード ジーン ラホダ アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 ピッ ツバーグ ワシントン ストリート 116
Claims (13)
- 【請求項１】 地層中の可溶性重金属汚染物質の除去方
法において、 （ａ）地層中に存在する天然イオン及び処理用イオンを
含有する水性処理溶液を前記地層へ導入して、天然イオ
ンが地層から移動するのを実質的に抑止しながら重金属
汚染物質を選択的に溶液中に可溶化し、且つ流動化し； （ｂ）処理溶液を地層から回収することによって現場で
地層から汚染物質を実質的に除去する ステップより成ることを特徴とする除去方法。 - 【請求項２】 前記処理溶液が天然イオンを地層中の天
然地下水における前記イオンの濃度と少なくともほぼ等
しい濃度で含有することを特徴とする請求項１に記載の
方法。 - 【請求項３】 前記汚染物質がウラン、セシウム、銅、
砒素、コバルト、鉛、鉄、ストロンチウム、ラジウム、
銀、カドミウム、水銀、クロム、バリウム、亜鉛、トリ
ウム、及びこれらの混合物のいずれかであることを特徴
とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記地層がカルシウム、ナトリウム、マ
グネシウム、カリウム、及びこれらの混合物から選択さ
れた天然陽イオンを含有することを特徴とする方法。 - 【請求項５】 前記地層が水酸化物、炭酸塩、重炭酸
塩、硫酸塩、塩化物、及びこれらの混合物から選択され
た天然陰イオンを含有することを特徴とする請求項１に
記載の方法。 - 【請求項６】 前記処理用イオンがアルミニウム、マグ
ネシウム、カルシウム、カリウム、ナトリウム、水素、
及びこれらの混合物から選択された陽イオンであること
を特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 前記処理用イオンが塩化物、硫酸塩、炭
酸塩、重炭酸塩、水酸化物、及びこれらの混合物から選
択された陰イオンであることを特徴とする請求項１に記
載の方法。 - 【請求項８】 （ａ）安定化量の珪酸塩イオンを含有す
る水性安定化溶液を地層に導入するステップをも含み、 珪酸塩イオンと反応すると重金属汚染物質が地層中の流
体にほとんど不可溶性の共沈物質を形成することにより
汚染物質を現場で安定化し、地下水による再流動化を抑
止することを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】 前記溶液を注入によって地層に導入する
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 （ａ）回収された処理溶液中の汚染物
質レベルをモニターし； ｂ．回収された処理溶液中の重金属汚染物質の濃度が約
２０００ｐｐｍ以下になるまで請求項１のステップ
（ａ）及び（ｂ）を繰り返すステップをも特徴とする請
求項１に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記安定化溶液が主として珪酸ナトリ
ウム溶液から成ることを特徴とする請求項８に記載の方
法。 - 【請求項１２】 前記安定化溶液が主として珪酸カリウ
ム溶液から成ることを特徴とする請求項８に記載の方
法。 - 【請求項１３】 （ａ）地層流体中の汚染物質のレベル
をモニターし； （ｂ）地層流体中の汚染物質の濃度が環境的に許容でき
るレベルに達したのち、少なくとも１回請求項１３のス
テップ（ａ）を繰り返すステップをさらに含むことを特
徴とする請求項８に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/870,444 US5324433A (en) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | In-situ restoration of contaminated soils and groundwater |
| US870444 | 1992-04-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0623340A true JPH0623340A (ja) | 1994-02-01 |
Family
ID=25355384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5113867A Withdrawn JPH0623340A (ja) | 1992-04-16 | 1993-04-16 | 汚染された土壌及び地下水を現場で復元する方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5324433A (ja) |
| EP (1) | EP0566122A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0623340A (ja) |
| CA (1) | CA2094092A1 (ja) |
| TW (1) | TW234110B (ja) |
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