JPH11128901A - 汚染土壌の浄化方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動電学的処理方法により、汚染土壌から重金
属の汚染物質を効率良く除去し、短い時間で経済的に汚
染土壌を浄化する方法を提供する。 【解決手段】 含水した汚染土壌Ａ中に陰極１１と陽極
１５を配置し、陰極１１を土壌Ａと分離する電気絶縁性
の透水性隔壁１２内に水が存在する状態で、陽極１５と
陰極１１の間に直流電圧を印加して土壌Ａ中の重金属を
陰極１１側の透水性隔壁１２内に移動させながら、透水
性隔壁１２内の水を排水手段１３で排水すると同時に清
浄な水を給水手段１４で給水する。透水性隔壁１２内の
水のｐＨを７.５以下に維持し、陽極１５側の土壌Ａに
も逐次給水する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重金属で汚染され
た土壌から汚染物質の重金属を除去して、汚染土壌を浄
化する方法、及びそのための浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、市街地再開発等に伴う調査によ
り、工場跡地や廃棄物処理場等の重金属による汚染が判
明する事例が増加している。このような汚染土壌の現状
における処理対策は、汚染物質の不溶化処理や遮水工
事、覆土工事等の周辺環境から汚染土壌を遮断する方法
が一般的である。しかし、これらの方法では重金属その
ものが現場の土壌中に残るため、処理後においても土地
利用に制限がある。

【０００３】そこで最近では、重金属で高濃度に汚染さ
れた土壌は現場から運び出して廃棄し、新しい土と入れ
替える処置も行われている。しかしながら、産業廃棄物
の最終処分場が近い将来不足することは明らかであるた
め、汚染土壌を入れ換えるのではなく、汚染土壌から重
金属を除去して浄化する方法が求められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】汚染土壌を浄化する方
法として、動電学的処理方法が提案されている。この方
法は、汚染土壌中に陽極と陰極を配置し、その電極間に
直流電圧を印加することによって、電気浸透及びイオン
泳動の作用により陰極側に汚染物質である重金属を移動
させて濃縮し、陰極付近の土壌ごと回収する方法であ
る。

【０００５】しかし、この方法では、陰極で起こる水の
電気分解により生成した水酸化物イオンのため陰極付近
の土壌のｐＨが上昇するので、鉛等の重金属が陰極付近
に沈澱してくる。このため、陰極近くでの重金属の移動
力が次第に減少し、且つ時間の経過と共に印加電圧が増
大し、汚染物質の除去効率が減少して、浄化期間が長期
化するという問題があった。

【０００６】そこで、陰極付近のｐＨ上昇を抑制する手
段として、陰極付近の土壌に酸を添加する方法が考えら
れる。しかし、この場合には、酸の添加に伴って、重金
属の除去に寄与しない酸の陰イオンのために土壌中のイ
オン濃度が増加してしまう。その結果、動電学的作用が
低下するため、逆に重金属の除去効率の低下を引き起こ
す。

【０００７】また、土壌が難溶性の汚染物質で汚染され
ている場合には、その汚染物質を水に溶解してイオンに
する必要があるが、土壌の緩衝能力が高いため、水の電
気分解により生成するプロトンのみでは、難溶性の汚染
物質の浄化に多くの時間を必要とするという問題があっ
た。

【０００８】本発明は、このような従来の事情に鑑み、
汚染土壌の動電学的処理方法において、汚染土壌から重
金属の汚染物質を効率良く除去し、短い時間で経済的に
汚染土壌を浄化する方法及びその装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供する汚染土壌の浄化方法は、含水した
汚染土壌中に、陽極と、透水性隔壁で土壌と分離した陰
極とを配置し、透水性隔壁内に水が存在する状態で陽極
と陰極の間に直流電圧を印加して汚染土壌中の重金属を
陰極側の透水性隔壁内に移動させながら、透水性隔壁内
の水を排水すると同時に清浄な水を該透水性隔壁内に給
水することを特徴とする。

【００１０】上記本発明の汚染土壌の浄化方法において
は、透水性隔壁内に給水及び排水することにより、該透
水性隔壁内の水のｐＨを７.５以下に保持することが好
ましい。また、陽極側の土壌中には、清浄な水か、又は
酸、電解質若しくはキレート剤の水溶液を、必要に応じ
て給水することが好ましい。

【００１１】本発明の汚染土壌の浄化方法を実施するた
めの装置は、汚染土壌中に配置した陽極と陰極の間に直
流電圧を印加し、汚染土壌中の重金属を陰極側に移動さ
せて回収する汚染土壌の浄化装置であって、前記陰極を
土壌から分離する透水性隔壁と、陰極側の透水性隔壁内
に給水及び排水するための給水及び排水手段とを備える
ことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の汚染土壌の浄化方法で
は、汚染土壌中に配置した陰極を透水性隔壁で取り囲
み、この透水性隔壁内の水を排水しながら同時に清浄な
水を給水することによって、陰極側の透水性隔壁内に移
動して濃縮された重金属を沈澱させることなく、排水さ
れる水と共に回収するものである。

【００１３】即ち、動電学的方法においては陰極での水
の電気分解により水酸化物イオンが生成するが、本発明
方法では上記のごとく透水性隔壁内への給排水を行うこ
とにより陰極付近の水を常に更新せているので、生成し
た水酸化物イオンが排出されてｐＨが上昇せず、従って
移動してきた重金属が陰極付近で沈澱するのを防止する
ことができる。重金属の沈澱を防止するためには、透水
性隔壁内の水のｐＨを７.５以下に維持することが好ま
しい。

【００１４】透水性隔壁内に給水する清浄な水は、通常
の水道水等であって良い。また、透水性隔壁内から排出
した重金属を含む水は、イオン交換樹脂等を利用した浄
水装置で処理するが、この処理された後の浄化水を透水
性隔壁内への給水に利用することもできる。この場合に
は、透水性隔壁内から排水した水を、浄水装置を通して
循環させることにより繰り返し使用できるので、経済的
にも有利である。

【００１５】また、本発明方法により陽極と陰極の間に
通電すると、電気浸透作用により土壌中の水分が陽極側
から陰極側に移動し、陽極近傍の土壌中の含水率が低下
してくる。土壌中の含水率が低いと、重金属を除去する
処理速度が低下するので、必要に応じて陽極側の土壌に
給水することが好ましい。また、陽極側の土壌に給水す
ることによってｐＨの低下が速まり、土壌中の難溶性の
重金属のイオン化を促進する効果もある。この場合に給
水する水としては、水道水等の清浄な水のほか、酸、電
解質若しくはキレート剤等の水溶液であっても良い。

【００１６】次に、本発明方法による処理操作を順を追
って説明する。まず、汚染土壌が少なくとも電気的導通
を確保できる程度に含水していることを確認する。土壌
中の汚染物質の移動経路や導通部分は土壌間隙水であ
り、この土壌間隙水が土壌粒子間を満たす状態であれば
汚染物質の移動は円滑になり、電気的導通も十分確保で
き、電位の上昇も抑制することができるからである。

【００１７】汚染土壌の含水が少ないときは、現地処理
の場合は土壌表面に水を直接散布したり、バッチ処理で
は処理槽内で水と混ぜ合わせることにより、土壌の含水
率を上昇させる。その場合、飽和含水率に近い程度か、
あるいはそれ以上に含水させることが好ましいが、目視
においては土壌表面に水が滲み出る状態に含水させれば
十分である。

【００１８】この含水した汚染土壌内に、陽極と透水性
隔壁で分離した陰極とを所定の間隔で配置し、陰極側の
透水性隔壁内に水を存在させた状態で電極間に所定の直
流電圧を印加する。電圧を印加して電極間に通電しなが
ら、透水性隔壁内の水を排水すると同時に、清浄な水を
給水する。また必要に応じて、陽極側の土壌に給水し
て、土壌の十分な含水状態を保持することが好ましい。

【００１９】上記のごとく透水性隔壁内の水を排水する
ことにより、陰極に移動してきた重金属の陽イオンも排
水されるので、別に設置した浄水装置により排水から重
金属を除去する。このようにして、汚染土壌中の重金属
を効率良く除去することができる。尚、透水性隔壁内の
水を給排水する速度は、印加する電流値や電極の大きさ
等に依存し、例えば電流値が５０ｍＡの場合は２０〜３
０ｍｌ／ｍｉｎ程度の速度で十分である。

【００２０】かかる本発明方法を実施するためには、汚
染土壌中に配置する陽極及び陰極と共に、陰極を土壌か
ら分離する電気絶縁性の透水性隔壁と、陰極側の透水性
隔壁内に給水及び排水するための吸水及び排水手段とが
必要である。尚、陰極は導電性材料であれば特に限定さ
れず、例えば鉄やステンレス等で作製することができ
る。また、陽極としては、カーボンやチタン等の不活性
電極材料を用いることが好ましい。

【００２１】陰極を土壌と分離する隔壁は、陰極に向か
って移動する汚染土壌中の重金属が通過できるように、
透水性であることが必要である。また同時に、この透水
性隔壁は陰極と電気的に絶縁されていることが必要であ
るが、そのためには電気絶縁性の材料で作製することが
好ましい。このような透水性隔壁の材料としては、不織
布や多孔質のプラスチック等を使用することができる。

【００２２】陽極及び陰極の形状は特に限定されず、例
えば板状や棒状等であって良い。また、陽極及び陰極と
給水及び排水手段とは別体であっても良いが、一体的に
構成することもできる。例えば図１及び図２に示すよう
に、陰極１を壁部に複数の貫通孔１ａを穿設した中空体
で構成すれば、この中空体の内側に供給した水を貫通孔
１ａから透水性隔壁２内に給水することができ、陰極１
が同時に給水手段を兼ねることができる。

【００２３】図１及び図２の陰極について更に具体的に
説明すると、給水手段を兼ねた陰極１は中空の円筒体で
も又は中空の薄い箱体等でも良く、この陰極１の周囲に
は陰極１と汚染土壌とを分離するための透水性隔壁２を
配置する。排水手段３は、透水性隔壁２の内側にパイプ
等を１本又は複数本挿入して構成することができる。各
排水手段３の間及び排水手段３と陰極１の間は、図示し
ない接合部材により互いに固定しても良い。処理操作に
際しては、内側に陰極１を配置した透水性隔壁２内に、
陰極１を兼ねた給水手段により水４を供給し、給水と排
水により常にほぼ一定の水位を保つようにすることが望
ましい。

【００２４】尚、陽極についても、陰極と同様に複数の
貫通孔を有する中空体を用いることにより、陽極側土壌
への給水手段を兼ねることができる。この場合の給水手
段を兼ねる陽極の形状も、中空の円筒体や中空の薄い箱
体等であって良い。また、陰極及び陽極の形状や数、配
置間隔等は、処理すべき汚染土壌の形態等により、例え
ば現場処理か又は処理槽を用いるバッチ処理か等によっ
て決定される。

【００２５】

【実施例】図３に示すように、容積が０.５ｍ³である処
理槽１０に、約２０００ｐｐｍの鉛を含有する汚染土壌
Ａを充填した。この処理槽１０の両側にはステンレス製
で多数の貫通孔１１ａを有する板状の陰極１１をそれぞ
れ配置し、中央にはカーボン製で壁部に多数の貫通孔１
５ａを設けた薄い中空箱状の陽極１５を配置して、それ
ぞれ上端部を露出させて汚染土壌Ａ中に埋設してある。
尚、各陰極１１と陽極１５の間隔は約１ｍであり、それ
ぞれ電源に接続してある。

【００２６】上記両側の陰極１１の陽極１５側には、多
孔質プラスチックからなる透水性隔壁１２を配置して、
陰極１１を汚染土壌Ａから分離した。また、各透水性隔
壁１２の内側で、陰極１１の陽極１５側にはパイプで構
成した排水手段１３を、及び陰極１１の陽極１５と反対
側には同様の給水手段１４を設けてある。この排水手段
１３と給水手段１４は、共に浄水装置１７に接続してあ
る。更に、中空箱状の給水手段を兼ねた陽極１５の内側
には、水槽１８に接続されたパイプの給水手段１６が接
続してある。

【００２７】この汚染土壌Ａに十分散水して含水させた
後、陰極１１と陽極１５の間に１０Ａの電流を印加し、
そのまま１４日間通電した。その間、排水手段１３によ
り陰極１１側の透水性隔壁１２内の水を３リットル／ｍ
ｉｎの速度で排水して浄水装置１７に送り、浄化された
清浄な水を給水手段１３を通して同じ速度で透水性隔壁
１２内に給水した。また、水相１８中の０.００１Ｎ塩
化ナトリウム水溶液を、給水手段１６を通して中空の陽
極１５から汚染土壌Ａに逐次給水した。その結果、透水
性隔壁１２内の水のｐＨは約７に維持され、１４日間通
電後の土壌中の鉛濃度は３００ｍｇ／ｋｇ未満に減少し
た。

【００２８】

【比較例】上記実施例と同じ装置を用いて同様に汚染土
壌の処理を行ったが、陰極１１側の透水性隔壁１２内の
水を排水と給水により循環する代わりに、透水性隔壁１
２内の水に０.０１Ｎの硝酸溶液を添加することにより
ｐＨを約７に維持した。その結果、１４日間の通電後に
おける土壌中の鉛濃度は、上記実施例の３倍近い８００
ｍｇ／ｋｇであった。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、汚染土壌の動電学的処
理において、透水性隔壁により土壌から分離した陰極付
近の水のｐＨをほぼ中性以下に保つことにより、また必
要に応じて陽極側の土壌に給水することにより、汚染物
質である重金属イオンの沈殿や土壌含水率の低下が引き
起こす処理効率の低下を防止し、重金属の汚染物質を効
率良く除去して、短い時間で経済的に汚染土壌を浄化す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる陰極部の一具体例を示す概略の
一部切欠側面図である。

【図２】図１の陰極部の概略の断面図である。

【図３】本発明のバッチ式の処理装置を示す概略の一部
切欠側面図である。

【符号の説明】

１、１１ 陰極 ２、１２ 透水性隔壁 ３、１３ 排水手段 １ａ、１１ａ、１５ａ 貫通孔 １４、１６ 給水手段 １５ 陽極 １７ 浄水装置 １８ 水槽

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 含水した汚染土壌中に、陽極と、透水性
   隔壁で土壌と分離した陰極とを配置し、透水性隔壁内に
   水が存在する状態で陽極と陰極の間に直流電圧を印加し
   て汚染土壌中の重金属を陰極側の透水性隔壁内に移動さ
   せながら、透水性隔壁内の水を排水すると同時に清浄な
   水を該透水性隔壁内に給水することを特徴とする汚染土
   壌の浄化方法。
2. 【請求項２】 前記透水性隔壁内の水のｐＨを７.５以
   下に保持することを特徴とする、請求項１に記載の汚染
   土壌の浄化方法。
3. 【請求項３】 陽極側の土壌に、清浄な水か、又は酸、
   電解質若しくはキレート剤の水溶液を給水することを特
   徴とする、請求項１又は２に記載の汚染土壌の浄化方
   法。
4. 【請求項４】 汚染土壌中に配置した陽極と陰極の間に
   直流電圧を印加し、汚染土壌中の重金属を陰極側に移動
   させて回収する汚染土壌の浄化装置であって、前記陰極
   を土壌から分離する透水性隔壁と、陰極側の透水性隔壁
   内に給水及び排水するための給水及び排水手段とを備え
   ることを特徴とする汚染土壌の浄化装置。
5. 【請求項５】 前記陽極及び／又は陰極は、壁部に複数
   の貫通孔を有する中空体からなり、前記給水手段を兼ね
   ることを特徴とする、請求項４に記載の汚染土壌の浄化
   装置。