WO2007132561A1

WO2007132561A1 - 重金属含有水田土壌の浄化方法

Info

Publication number: WO2007132561A1
Application number: PCT/JP2007/000510
Authority: WO
Inventors: Takashi Kamiya; Hiroyuki Takano; Takao Ichimura; Katsumi Aono; Kenji Kitazawa; Wataru Nishio; Katsuyoshi Sato; Fumio Fujii; Hideharu Michibata; Tomoyuki Makino; Yoshiyuki Negishi
Original assignee: Taiheiyo Cement Corporation; National Institute For Agro-Environmental Sciences
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2007-11-22

Abstract

　重金属含有水田土壌中の重金属を効率良く除去し、土壌を浄化する方法の提供。　重金属含有水田土壌を薬剤水溶液で洗浄した後、水で洗浄する原位置浄化方法において、耕盤から水面までの深さが３５cm以上になるよう薬剤水溶液又は水を加えて洗浄することを特徴とする重金属含有水田土壌の浄化方法。

Description

明細書

重金属含有水田土壌の浄化方法

技術分野

[0001] 本発明は、重金属含有水田土壌を、効率良く浄化する方法に関する。

背景技術

[0002] 日本での現行の農用地土壌汚染防止法では、「力ドミゥム (Cd)含量 1mgZk g以上の玄米を産出する」地域が土壌汚染対策地域に指定され、土壌改良の事業対象とされている。一方、 0. 4〜 ImgZkgの米に関しては、食用米として市場に流通しないよう規制されているが、当該濃度の米を産出する地域は基本的に改良対象地域に指定されていない。一方、 CODEX (WHOと FA0による合同食品規格委員会）において、農作物中の Cd濃度の基準値が討議され、 20 06年 7月、米について 0. 4mgZkgという案が採択された（非特許文献 1 ) 。従って、今後 CODEX基準値が日本国内で批准され、土壌改良事業の指定地域が 0. 4mgZkgの米を産出する地域に変更された場合、日本国内で相当の面積が Cd汚染農用地として指定され、修復が求められる可能性がある。また、平均的な日本人の Cd摂取量の約 50%は米に由来しており、食の安全の観点から Cd汚染水田の修復は日本を中心に世界規模で望まれる。

[0003] 現行の土壌改良事業では主に客土法が採用されているが、高額の費用を要するのみならず、近年は客土に使用する山土も採取が困難な状況にある。客土では大量の排土処理と水田土壌に適するよう土壌肥沃度を高める必要があリ、物理的またコス卜的に効率の良い土壌浄化法が求められている。

[0004] 重金属汚染土壌の修復法には、客土のほか、固形化処理（sol id if icat ion) 、熱処理 (thermal treatment) 、電気的修復 (electro reclamation；電気泳動法等）、植物による抽出（phytoextraction) 、植物を用いた蒸散（phyt ovolati I ization) 、土壌洗浄 (soil washing, soil flushing) なとがある (非特許文献 2、非特許文献 3) 。洗浄法による土壌修復は多くの企業で研究が進められているが、その多くは工場跡地などを対象として、汚染土壌を処理場に搬入して浄化するものであり、重金属濃度の高い粘土画分を分取して汚染土壌の減量化、低濃度化を図る事例が多く（非特許文献 4 ) 、水田現場に適用するには問題が残る。

[0005] また、種々の薬剤を用いて、重金属含有土壌から重金属を溶出させて除去することにより、汚染土壌を浄化する方法が検討されている。例えば、薬剤として、カルシウム塩、有機酸、無機酸及びアミノカルボン酸から選ばれる 1種以上の水溶液を用いて洗浄する方法（特許文献 1 ) や、土壌 p H ( H ₂0 ) 以下において加水分解により水酸イオンを配位して金属水酸化物を生成する金属塩化合物を用いて洗浄する方法（特許文献 2 ) などが提案されているこれら化学的土壌洗浄法は、汚染土壌に洗浄資材を加え、液状で混合して重金属を浸出除去し、浄化システムで処理する修復技術である。化学的手法であるため除去効率が高く、短期間で修復可能という長所を有する。

[0006] しかしながら、これらの方法においては、薬剤水溶液によって溶出した土壌中の重金属が、次いで行う水洗浄時に、土壌中に再吸着してしまう場合がある。水洗浄は、廃液中の重金属濃度及び薬剤濃度が低くなるまで行うため、必要な洗浄回数が多くなリ、コスト高になってしまうという問題があった

[0007] また、化学的土壌洗浄においては、浄化対象の土壌から、力ドミゥムを主とする重金属類が溶出されるが、土壌鉱物からはアルミニウムが溶出し、特に、粘土層間に重合ヒドロキシアルミニウムイオンを含む、 2 ： 1型中間種粘土鉱物を豊富に含有する土壌の場合には、洗浄廃水中に多量のアルミニゥムが混入するという問題があつた。

[0008] 重金属等を含有する廃水は、廃水基準値以下にまで浄化する必要があるが、このような廃水の処理には、凝集沈殿法が用いられている。凝集沈殿法では、アルカリ処理で重金属の水酸化物沈殿を生成させ、凝集沈殿させて除去するが、アルミニウムは両性金属であるため、アルカリで再溶解して除去することができない。アル力リ処理された水溶態のアルミニウムを含む上澄水は、次工程で中和処理され、最終フィルターを通過後放流されるが、この中和処理工程でアルミニウムが水酸化物として析出、白濁するとともに、短期間に最終フィルターを閉塞し、安定的な運転ができなかった。

従って、重金属含有土壌を洗浄した廃水を、簡便に効率よく処理する方法も望まれていた。

非特許文献 1 ： C0DEX, 2006. 29th CODEX A I imentarius Commission, A I inorm 06/29/41, 1-102.

非特許文献 2 : Vangronsveld, J. , Cunningham, S. D. , 1998 ： Introduction to the concepts, In: Vangronsveld, J. , Cunningham, S. D. (Eds.), Meta I - Contaminated Soi Is. Springer, Berlin, pp. 1-15.

非特許文献 3 : Calmano, W. , Mangold, S. , Stichnothe, H. , Thorn ing, J. , 2 001 ： Clean - Up and Assessmentof Metal Contaminated Soi Is, In: Stegman n, R. , Brunner, G. , Calmano, W. , Matz, G. (Eds.), Treatment of Contam i nated So i I . Springer, Berlin, pp. 471-490.

非特許文献 4：熊本進誠：洗浄法による重金属類汚染土壌の浄化技術，土壌における難分解性有機化合物，重金属汚染の浄化技術， 257-275， NTS, 2002年特許文献 1 ：特開 2004— 283743号公報

特許文献 2：特開 2005 _ 1 69381号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] 従って、本発明の目的は、重金属含有水田土壌を効率良く浄化する方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0010] 本発明者らは、斯かる実情に鑑み、種々検討した結果、重金属含有水田土壌を薬剤水溶液及び Z又は水で洗浄する際、耕盤から水面までの深さを特定の範囲以上にすることにより、水洗浄の必要回数が減り、汚染土壌を効率良く浄化できることを見出し、本発明を完成した。

[0011] すなわち、本発明は、重金属含有水田土壌を薬剤水溶液で洗浄した後、水で洗浄する原位置浄化方法において、耕盤から水面までの深さが 3 5 cm以上になるよう薬剤水溶液又は水を加えて洗浄することを特徴とする重金属含有水田土壌の浄化方法を提供するものである。

[0012] また、本発明は、土壌と薬剤とを混合するため、該薬剤を含む土壌を攪拌する土壌攪拌機構であって、水平方向に延設された回転軸と、該回転軸から放射状に延設された複数の攪拌爪と、該複数の攪拌爪の回転半径の外側に螺旋状に配置された板状部材とを備えることを特徴とする土壌攪拌機構を提供するものである。

また、本発明は、当該土壌攪拌機構と、該土壌攪拌機構を牽引する牽引装置とで構成され、該牽引装置の車体の底部の地上からの最低高さを 4 O cm以上としたことを特徴とする土壌攪拌装置を提供するものである。

[0013] また、本発明は、重金属含有土壌を洗浄した廃水を、 p H 8 . 5〜 1 0でアルカリ凝集処理することを特徴とする土壌洗浄廃水の処理方法を提供するものである。

発明の効果

[0014] 本発明によれば、種々の薬剤水溶液を用い、少ない水洗浄回数で、重金属含有水田土壌を効率良く浄化することができる。また、本発明によれば、重金属含有土壌を洗浄した廃水を、簡便に効率良く処理することができる。図面の簡単な説明

[0015] [図 1 ]本発明にかかる土壌攪拌装置の全体構成を示す概略図である。

[図 2]本発明にかかる土壌攪拌機構の一実施の形態を示す図であって、（a ) は正面図、（b ) は上面図、（c ) は（a ) の回転軸近傍を示す B _ B線矢視図である。

符号の説明

[0016] 1 土壌攪拌装置

2 土壌攪拌機構

3 牽引装置

1 1 回転軸 1 2 攪拌爪

1 3 (1 3A〜1 3 D) リポンプレート

1 4 邪魔板

1 5 連結部

1 6 リブ

発明を実施するための最良の形態

[0017] 本発明で浄化対象となる重金属含有水田土壌としては、鉛、力ドミゥム、ヒ素等の重金属元素の単体、化合物又はイオンを含有する水田土壌が挙げられる。特に、力ドミゥム含有水田土壌、更に、力ドミゥム濃度が 0. 1〜1

Oppmの水田土壌の浄化に好適である。

[0018] 本発明で用いる薬剤としては、重金属含有土壌の洗浄に用いられるものであれば特に制限されないが、例えばカルシウム塩、有機酸、無機酸、ァミノカルボン酸が挙げられる。

カルシウム塩としては、例えば塩化カルシウム、硝酸カルシウム、酢酸力ルシゥム、ヨウ化カルシウム等が挙げられ；有機酸としては、クェン酸、コハク酸、酢酸、酒石酸、乳酸、酪酸、リンゴ酸、ィタコン酸、ダルコン酸、プロピオン酸等が挙げられ；無機酸としては、塩酸、硝酸、硫酸等が挙げられる。

[0019] ァミノカルボン酸としては、カドミウムとともに錯体を形成するものであリ、例えばァラニン、グルタミン酸、グリシン、システィン等のアミノ酸や、エチレンジァミン 4酢酸（EDTA) 、エチレングリコールビス（2—ァミノェチルエーテル） 4酢酸（EGTA) 、 1， 2—ジアミノシクロへキサン 4酢酸（DCTA) 、ジエチレン卜リアミン 5酢酸（DTPA) 、 2—ヒドロキシェチルジァミン 3酢酸（HEDTA) 、二トリ口 3酢酸（NTA) 、グルタミン酸二酢酸 4ソーダ、ァスパラギン酸二酢酸 4ソーダ（ASDA ) 、メチルグリシン二酢酸 3ソーダ（MGDA) 、 S, S—エチレンジアミンコハク酸（EDDS4H) 、 S, S—エチレンジアミンジコハク酸 3ソーダ（EDDS3 N a) が挙げられる。これらのうち、特に生分解性キレート剤であるグルタミン酸二酢酸 4ソーダ、ァスパラギン酸二酢酸 4ソーダ（A S D A) 、メチルグリシン二酢酸 3ソーダ（M G D A) 、 S , S—エチレンジアミンコハク酸（E D D S 4 H ) 、 S , S—エチレンジアミンジコハク酸 3ソーダ（ E D D S 3 N a ) が好ましい。

[0020] また、薬剤として、土壌 p H ( H ₂0) 以下において加水分解により水酸ィオンを配位して金属水酸化物を生成する金属塩化合物を用いることもできる。浄化対象土壌の p Hは、概ね p H 9以下であり、この p H以下において、水酸ィォンが金属塩に配位して、金属水酸化物を生成するものである。

[0021 ] かかる金属塩化合物としては、例えば塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、硝酸第一鉄、硝酸第二鉄、ポリ硫酸鉄等の鉄塩；硫酸アルミニゥム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等のアルミニウム塩；塩化マンガン、硝酸マンガン、硫酸マンガン等のマンガン塩；塩化コバルト、硝酸コバルト、硫酸コバルト等のコバルト塩；塩化銅、硝酸銅、硫酸銅等の銅塩などが挙げられる。

[0022] また、薬剤として、前記成分以外に、ナトリウム、カリウム、マグネシゥムから選ばれる金属の水溶性塩を用いることができる。当該金属の水溶性塩は水酸化物と酸から得られる塩であって、 2 5 °Cにおいて、 1 0 0mLの純水中に溶解する溶解重量（g ) が 1以上のものをいい、未溶媒和物のみならず水和物又は溶媒和物であっても良い。このような金属の水溶性塩としては、例えば塩化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ素酸ナトリウム、酸化ナトリゥム、水酸化ナ卜リゥム、硫化ナ卜リゥム、硫酸ナ卜リゥム、硫酸水素ナトリウム、硝酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、ゲイ酸ナトリウム、ホウ酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、シユウ酸ナトリウム、塩化力リウム、ヨウ化カリウム、ヨウ素酸カリウム、酸化カリウム、水酸化力リウム、硫化力リゥム、硫酸力リゥム、硫酸水素力リゥム、硝酸力リゥム、炭酸カリウム、ゲイ酸カリウム、ホウ酸カリウム、酢酸カリウム、シユウ酸カリゥム、塩化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、硫化マグネシウム、硫酸マグネシゥム、硝酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、ゲイ酸マグネシウム、酢酸マグネシゥム等の金属塩化物が挙げられる。

[0023] これらの薬剤のうち、特に塩化カルシウム、塩化第二鉄、塩酸が好ましいまた、薬剤は 1種又は 2種以上を組合わせて用いることができ、薬剤水溶液の濃度は、 5 m l！〜 1 M、特に 1 O m l！〜 0 . 1 Mであるのが、薬剤コス卜の低減、水洗回数の低減、洗浄廃液処理の負荷低減の点で好ましい。

[0024] 本発明においては、まず、重金属含有水田土壌に、薬剤水溶液を施用し、土壌と水溶液を混合撹拌して洗浄した後、静置して土壌中の重金属を溶脱させる。

水田土壌に施用する薬剤水溶液は、耕盤から水面までの深さが 3 5 cm以上、好ましくは 4 0 cm以上、特に好ましくは 4 5 cm以上になるような量が用いられる。深さが 3 5 cm未満では、土壌中の重金属を十分に溶脱させることができない。

[0025] なお、水田土壌の作土層は、通常 1 2〜 2 O cm程度である。

また、このような多量の水溶液又は水を水田土壌に加える際には、畦畔に

、水深より高い波板を設置するのが好ましい。

[0026] また、洗浄に用いる薬剤水溶液の量は、浄化対象土壌の 1 . 3〜 3質量倍

、特に 1 . 5〜2質量倍であるのが、重金属の抽出効率及び排水による重金属及び洗浄薬剤の除去効率が高まるので好ましい。

[0027] 本発明において、薬剤水溶液で洗浄するとは、土壌と水溶液を直接混合する以外に、土壌に薬剤と水を別々に加えて混合して洗浄する方法、水を含む土壌に薬剤を混合して洗浄する方法も含まれる。水溶液の濃度や使用量が、前記の範囲内になるように用いれば良い。

[0028] 原位置で薬剤と水を別々に加えて土壌洗浄する場合、例えば固形の薬剤であれば、肥料散布機、薬剤散布機、またはこれらを装着したトラクタ一によリ散布することができる。液体の薬剤であれば、ポンプ等で直接施用することができる。水は、通常導水する方法、またはポンプ等により、決定した固液比に相当する量を入れる。 [0029] また、薬剤を水溶液として加えて土壌洗浄する場合には、例えば、タンクを用いて薬剤を水に溶解し、所定の濃度になるよう混合した後、ポンプを用いて施用できるほか、所定濃度より高濃度の溶液を調製して施用した後、所定濃度になるように水を加えても良く、更に、予め湛水した水田に施用しても良い。また、導水時に連続的に薬剤を投入できる装置により施用しても良い。

[0030] 土壌と薬剤水溶液を混合撹拌するには、例えばロータリー等の作業機を装着したトラクタ一等を用いて行なうことができる。本発明においては、水深が 3 5 cm以上と深いため、通常の農耕用トラクターや、ロータリー等の作業機では十分な攪拌効果が得られないので、最低地上高が高いトラクター、好ましくは最低地上高が 3 5 cm以上、より好ましくは 4 5 cm以上のトラクターや、開口部が高い作業機、好ましくは開口部が 3 5 cm以上、より好ましくは 4 5 cm以上の撹拌作業機を用いるのが好ましい。

[0031 ] さらに、本発明においては、土壌と薬剤とを混合するため、該薬剤を含む土壌を攪拌する土壌攪拌機構であって、水平方向に延設された回転軸と、該回転軸から放射状に延設された複数の攪拌爪と、該複数の攪拌爪の回転半径の外側に螺旋状に配置された板状部材とを備える土壌攪拌機構と、該土壌攪拌機構を牽引する牽引装置とで構成され、該牽引装置の車体の底部の地上からの最低高さを 4 0 cm以上とした土壌攪拌装置を用いるのが好ましい。

[0032] 当該装置における土壌攪拌機構は、回転軸とともに回転する複数の攪拌爪によって土壌を攪拌するとともに、複数の攪拌爪の回転半径の外側に螺旋状に配置された板状部材によって、攪拌された土壌を土壌攪拌機構内にある程度の時間留めておくことができるため、攪拌された土壌の拡散を防止し、薬剤等を含む土壌の攪拌効率を向上させることが可能となリ、汚染土壌の浄化効率が向上する。

[0033] 土壌攪拌機構においては、板状部材を、複数の攪拌爪の回転半径の外側に存在する、仮想円筒の外周面に沿って配置することができる。これによつて、複数の攪拌爪の先端と螺旋状の板状部材との間隔を均等にし、コンパク卜な構成で、回転軸の軸線方向にわたって漏れなく効率的な攪拌を行うことができる。

[0034] また、土壌攪拌機構において、板状部材を、回転軸の軸線方向に左右対称の位相となるように、複数配置することができる。板状部材を複数配置することにより、さらに機構内における土壌の滞留時間を長く維持することができ、薬剤等を含む土壌の攪拌効率をより向上させることができる。また、複数の板状部材を、回転軸の軸線回リに回転対称となるように配置することによリ、回転軸の軸線方向にわたって漏れなく効率的な攪拌を行うことができる。

[0035] 土壌攪拌機構において、回転軸の両端部の外側に、該回転軸の軸線方向に対して略々垂直方向に邪魔板を延設することができる。この邪魔板によリ、回転軸の軸方向外側に逃げようとする土壌を土壌攪拌機構内に留めることができ、薬剤等を含む土壌の攪拌効率をさらに向上させることができる。

[0036] また、土壌攪拌機構において、複数の攪拌爪の回転半径を、各々 2 O cm以上とすることができる。これによつて、洗浄効率を上げるために固液比を大きくし、水深が高くなつた場合でも、攪拌爪の回転半径が大きいため、攪拌効率が低下することがない。尚、固液比とは、浄化対象土壌の乾燥重量に対する水溶液あるいは水の重量の比をいう。

[0037] 本発明の土壌攪拌装置は、上記の土壌攪拌機構と、該土壌攪拌機構を牽引する牽引装置とで構成され、該牽引装置の車体の底部の地上からの高さを 4 O cm以上としたものである。牽引装置の車体の底部の地上からの高さを 4 O c m以上、好ましくは 5 0〜6 O cmとすることにより、高固液比でも牽引装置が水没することなく効率よく洗浄することができるため、水洗浄回数を低減することができ、洗浄コストの削減、及び薬剤洗浄での排水率の上昇による浄化効果の向上を図ることができる。

[0038] このように、土壌と薬剤水溶液を混合攪拌した後、静置して、薬剤水溶液中に土壌中の重金属を溶脱させる。この際には、 0 . 5〜6時間、特に 1〜 2時間程度静置すると、溶脱反応が進み好ましい。静置時間中に撹拌、混合を行うこともできるが、静置した場合に比べ溶脱効果の向上は殆ど期待できない。

[0039] このように処理することにより、土壌は薬剤水溶液で洗浄され、土壌中の重金属は水溶液中に溶出する。水溶液による洗浄は、少なくとも 1回、好ましくは 1〜 3回行われる。

[0040] 前記のとおり土壌を洗浄し、重金属を溶解した水溶液は、土壌を自然沈降させることによリ固液分離し、上澄液として回収する。上澄液の回収は、通常、土壌粒子を沈降させた後、上澄廃液を除去するには、通常水田で落水する時開く排水口を開けて排水し、一時的にピットに貯留し、その後ポンプで廃水処理設備に入れても良いし、そのままポンプで水田から排水しても良い

[0041 ] 薬剤水溶液で洗浄された土壌には、重金属が溶解した水溶液の一部が残存するため、次に土壌を水で洗浄して、これを除去する。

水による洗浄は、薬剤水溶液による洗浄と同様に行えば良く、耕盤から水面までの深さも、薬剤水溶液の場合と同様であるのが好ましい。

[0042] また、水による洗浄は、溶出する重金属及び薬剤濃度が水稲の生育に影響を及ぼさないレベルまで繰返し行うのが好ましい。

なお、本発明において、水田土壌を薬剤水溶液又は水で洗浄する際には、畦畔に 4 0〜 8 O cmの波板を設置して洗浄するのが好ましい。

[0043] 前記のように上澄液として回収された重金属を溶解した水溶液は、アル力リ凝集処理工程、キレート反応処理工程、高分子凝集処理工程、沈殿分離処理工程、濃縮汚泥脱水処理工程、上澄水 p H中和処理工程、最終排水ろ過ェ程を含む廃水処理法によリ処理されるのが好ましい。

前記のように土壌を洗浄し、重金属を抽出した洗浄液は、自然沈降又は積極的な脱水などにより固液分離し、土壌から分離除去し、廃水とされる。本発明においては、重金属含有土壌を洗浄した廃水を、 p H 8 . 5〜 1 0 でアル力リ凝集処理することにより、土壌洗浄廃水を処理することができる [0044] このように排出された重金属含有廃液は、まず、アルカリ凝集処理を行う。アルカリ凝集処理は、 p H 8 . 5〜 1 0、好ましくは p H 9〜9 . 8、特に好ましくは p H 9〜9 . 5で行う。 p H 8 . 5未満では、廃水中の重金属を環境基準以下にすることができず、 p H 1 0を超えると、アルミニウムが多量に溶出してしまう。

アルカリ凝集処理は、例えば、消石灰、生石灰、炭酸カルシウム、ァセチレンかす、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム等のアル力リを添加することにより、行うことができる。

[0045] キレート反応処理は、ピロリジン系、イミン系、力ルバミン酸系等の液体重金属捕集剤を添加し、強く撹拌して行うことができ、曝気処理、中和処理により水酸化物として沈殿されなかった力ドミゥムを含む重金属イオンをフロックとし、不溶性の沈殿とする。

力ドミゥムを含む重金属イオンをフロックとして補足するとともに、後段で行われる沈降分離処理、濃縮汚泥脱水処理で回収される脱水ケーキの廃棄処理において、重金属の再溶出を抑えられ、管理型最終処分場での処理が可能となる。

[0046] 高分子凝集処理は、アルギン酸ナトリウム、 C M Cナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミドの部分加水分解塩、マレイン酸共重合物、水溶性ァニリン樹脂、ポリチォ尿素、ポリエチレンィミン、第 4級ァンモニゥム塩、ポリビニルピリジン類、ポリアクリルアミド、ポリオキシェチレン、力セィ化デンプン等を添加して行うことができ、緩やかに撹拌してフロックを成長、粗大化させ、沈降性を向上させる。

[0047] 沈殿分離処理は、円筒型沈殿槽、横流沈殿槽、中心駆動円形沈殿槽、スラリ一循環型沈殿槽などの何れの沈降沈殿法を用いることもできるが、沈殿槽に多数の傾斜板を挿入し、有効分離面積を増大させ、汚泥様フロックの沈降を促進する傾斜板式高速沈殿槽を用いることが、装置の設置面積に対する高い処理効率が得られ好ましい。

[0048] 濃縮汚泥脱水処理は、真空脱水、遠心脱水、フィルタープレス、ベルトプレス、スクリュープレス、多重円板型脱水機、多重板外胴式スクリュープレスなど何れの脱水処理方法でも用いることができる。沈降分離処理にて下層に溜まった汚泥様フロックを脱水し、力ドミゥムを含む重金属を脱水ケーキとして回収する。

この濃縮汚泥脱水処理においては、脱水助剤を、濃縮汚泥中固形分の 1〜 5質量倍、特に 2〜 3質量倍添加して行うのが好ましい。脱水助剤としては、特に制限されないが、パーライ卜系脱水助剤が好ましい。

[0049] 上澄水 p H中和処理は、塩酸、硫酸などの酸を添加して行うことができ、

p H 5 . 8〜7、特に p H 6〜6 . 5で行うのが好ましい。 p H 5 . 8未満では、廃水の p Hが環境基準以下となり、 p H 7を超えると、上澄水に微量残留するアルミニウムイオンが水酸化物となり処理廃水が白濁するとともに、後段で行う最終廃水ろ過工程において、ろ過機を早期に閉塞させてしまう

[0050] 最終排水ろ過は、砂式ろ過機、珪藻土ろ過機、カートリッジ式ろ過機、膜ろ過機、マイクロストレーナー、スクリーン、遠心分離、活性炭吸着機など何れのろ過機でも行うことができ、沈降分離処理でオーバーフローした固形浮遊物を回収除去する。

以上のような処理を行つた後、廃水は放水することができる。また、これらの廃水処理は、汚染サイトの原位置で実施されるのが好ましい。

実施例

[0051 ] 次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。

[0052] 実施例 1

本発明の土壌洗浄装置の一例について図面を参照しながら説明する。図 1に示すように、本発明にかかる土壌攪拌装置 1は、土壌攪拌機構 2と

、この土壌攪拌機構 2を牽引して矢印 A方向に進行する牽引装置 3とで構成される。 [0053] 土壌攪拌機構 2は、図 2に示すように、大別して、回転軸 1 1と、この回転軸 1 1から放射状に延設された複数の攪拌爪 1 2と、攪拌爪 1 2の回転半径の外側に螺旋状に配置されたリポンプレート（板状部材） 1 3 (1 3A〜1 3 D) と、回転軸 1 1の両端部の外側に配置された邪魔板 1 4と、牽引装置 3との連結部 1 5とで構成される。

[0054] 回転軸 1 1は、水平方向に延設され、図示しないモータ及びチェーン等を介して矢印 C方向に回転する。

[0055] 攪拌爪 1 2は、回転軸 1 1から放射状に延設され、図 2 (c) に示すように、回転軸 1 1とともに矢印 C方向に回転し、土壌を攪拌するために備えられる。この攪拌爪 1 2は、図示の例では、回転軸 1 1の 5力所から延設され、各攪拌爪 1 2は、図 2 (c) に示すように、進行方向に向かって湾曲するとともに、図 2 (b) に示すように、進行方向に対して左右のいずれかの方向に延設される。また、攪拌爪 1 2の回転半径は、 20cm以上とし、高固液比、すなわち高水深に対応可能とする。

[0056] リポンプレート 1 3 (1 3A〜1 3 D) は、回転軸 1 1にリブ 1 6によつて固定され、回転軸 1 1とともに図 2 (c) の矢印 C方向に回転し、攪拌爪 5が土壌を攪拌した際に、攪拌された土壌が周囲に拡散しないように、土壌を土壌攪拌機構 2内にある程度の時間滞留させるために備えられる。このリポンプレート 1 3は、複数の攪拌爪 1 2の回転半径の外側に、仮想円筒の外周面に沿って螺旋状に配置される。また、リポンプレート 1 3 と 1 3〇、及びリポンプレー卜 1 3 Bと 1 3 Dは、互いに回転軸 1 1の軸線方向に左右対称の位相となるように位置する。

[0057] 邪魔板 1 4は、回転軸 1 1の左右端部の外側に回転軸 1 1に対して垂直な面内に位置するように装着され、回転軸 1 1の軸方向外側に逃げようとする土壌を土壌攪拌機構 2内に留めるために備えられる。

[0058] 牽引装置 3は、作業機を装着したトラクタ一等に通常用いられるトラクタ一を用いることができるが、高固液比に対応可能とするため、車体の底部の地上からの最低高さ Hを 4 Ocm以上とする。 [0059] 次に、上記構成を有する土壌攪拌装置 1の動作について、図面を参照しながら説明する。

土壌と洗浄剤等を攪拌■混合する際には、土壌攪拌装置 1を使用し、牽引装置 3で土壌攪拌機構 2を牽引しながら土壌攪拌機構 2の回転軸 1 1を回転させる。回転軸 1 1とともに、放射状に延設された複数の攪拌爪 1 2も回転し、攪拌爪 1 2によって土壌を攪拌しながら土壌と洗浄剤とを混合する。

[0060] 攪拌爪 1 2によって攪拌された土壌と洗浄剤は、土壌攪拌機構 2の外側に拡散しょうとするが、回転軸 1 1とともに回転する邪魔板 1 4がこの動きを規制し、土壌及び洗浄剤を土壌攪拌機構 2内に留めるように機能する。これによって、土壌と洗浄剤との混合効果が促進される。また、回転軸 1 1の左右端部から左右外側に拡散しょうとする土壌についても、邪魔板 1 4によつて移動が規制され、土壌攪拌機構 2内に滞留する。

[0061] 実施例 2〜3、比較例"!〜 2

0. 1 M塩酸抽出されるカドミウムが 0. 7 mgZkgであり、面積 5 0 O m² 、作土層厚 1 7 cm、土壌容量 8 5 m³の力ドミゥム含有水田土壌に、以下の方法により、土壌洗浄処理を行った。

[0062] ( 1 ) 塩化第 2鉄の 1 5mM水溶液を、耕盤から表 1に示す水深まで導水した

( 2 ) 土壌と洗浄水溶液がスラリー状になるよう、通常の農用で用いるロータリーを装着したトラクター、又は本発明の高効率土壌攪拌装置（図 1 ) にて 1時間攪拌混合した。

( 3 ) 静置し、土壌を自然沈降させて固液分離し、上澄みを廃水処理した。

( 4 ) 次いで、水を耕盤から表 1に示す水深までさらに導水し、上記（2 ) と同様の装置で 1時間攪拌、静置し、土壌を自然沈降させ固液分離し、上澄みを廃水処理した。

( 5 ) 上記（4 ) を、残留塩素濃度が 5 0 O ppm以下になるまで繰り返した。必要とした水洗回数を表 1に示した。

なお、通常の農用で用いるトラクターの最低地上高は 3 4 cm、作業機であるロータリー開口部高さは 3 Ocmであり、高効率土壌撹拌装置の牽引装置は、最低地上高が 54cmで、土壌撹拌機構の開口部高さが 54cmである。

[0063] [表 1]

[0064] 表 1の結果より、本発明によれば、少ない水洗回数で、重金属含有水田土壌を効率良く浄化できることが確認された。

[0065] 実施例 4

富山県で採取した風乾土壌（水田土壌）を、土壌に対して 2質量倍の 30 mMの塩化第二鉄溶液で洗浄した排水を用いた。この排水中の A I濃度は 1 20mgZし、 Cd濃度は 0. 1mgZLであった。これに、水酸化ナトリウムを添加して、 p H8. 0〜1 1. 0でアルカリ凝集処理を行い、 1 5分間攪拌後静置し、上澄み水中の A I濃度及び Cd濃度を、 I CP— AESで測定した。結果を表 2に示す。

[0066] [表 2]

[0067] 表 2の結果、処理 _P Hが 8. 5未満では、 Cd濃度が環境基準（水質 0.

01mg/L) を満たさず、 p Hが 1 0. 0を超えると、アルミニウムが多量に溶出した。

[0068] 実施例 5 実施例 4で処理した上澄み廃水を、 pH5. 8〜7になるよう、塩酸で中和処理した。その後、処理液を濾紙で吸引濾過後、 105°C乾燥機で乾燥し、沈殿物の乾物質量を求めた。結果を表 3に示す。

[0069] [表 3]

[0070] 表 3の結果より、 pH7. 0以下では、 A Iが水溶態で存在し、特に排水基準 pH5. 8に近い pH6. 0で水溶態として排水することができ、水酸化物を生成することなく、放水可能であった。

[0071] 実施例 6

水酸化鉄 200 OmgZし、水酸化アルミニウム 433 mg/L. 計 2433m gZLの沈殿物を含む模擬洗浄廃水 55 Lを調製した。これに、脱水助剤無添力！]、又は、沈殿物の 2質量倍の脱水助剤（三井金属鉱業社製、ロカヘルプ）を添加した。ろ過面積 0. 24m²、ろ室容量 3. 3 L、送水圧 0. 5Mpaの条件でフィルタープレスし、脱水時間、脱水ケーキ含水率を求めた。結果を表 4に示す。

[0072] [表 4]

表 4の結果より、脱水助剤を 2倍量添加することにより、脱水時間が大幅に短縮し、脱水ケーキ含水率も大幅に低減した。

Claims

請求の範囲

[I] 重金属含有水田土壌を薬剤水溶液で洗浄した後、水で洗浄する原位置浄化方法において、耕盤から水面までの深さが 3 5 cm以上になるよう薬剤水溶液又は水を加えて洗浄することを特徴とする重金属含有水田土壌の浄化方法。

[2] 薬剤水溶液又は水を、浄化対象土壌の 1 . 3〜 3質量倍用いて洗浄する請求項 1記載の重金属含有水田土壌の浄化方法。

[3] 畦畔に 4 0〜 8 O cmの波板を設置して洗浄する請求項 1又は 2記載の重金属含有水田土壌の浄化方法。

[4] 最低地上高が 3 5 cm以上のトラクターを用いる請求項 1〜3のいずれか 1 項記載の重金属含有水田土壌の浄化方法。

[5] 開口部が 3 5 cm以上の撹拌作業機を用いる請求項 1〜 4のいずれか 1項記載の重金属含有水田土壌の浄化方法。

[6] 土壌と薬剤とを混合するため、該薬剤を含む土壌を攪拌する土壌攪拌機構であって、

水平方向に延設された回転軸と、

該回転軸から放射状に延設された複数の攪拌爪と、

該複数の攪拌爪の回転半径の外側に螺旋状に配置された板状部材とを備えることを特徴とする土壌攪拌機構。

[7] 板状部材を、複数の攪拌爪の回転半径の外側に存在する、仮想円筒の外周面に沿って配置した請求項 6記載の土壌攪拌機構。

[8] 板状部材を、回転軸の軸線方向に左右対称の位相となるように、複数配置した請求項 6又は 7記載の土壌攪拌機構。

[9] 回転軸の両端部の外側に、該回転軸の軸線方向に対して略々垂直方向に邪魔板を延設した請求項 6〜 8のいずれか 1項記載の土壌攪拌機構。

[10] 複数の攪拌爪の回転半径を、各々 2 O cm以上とした請求項 6〜9のいずれか 1項記載の土壌攪拌機構。

[I I] 請求項 6〜 1 0のいずれか 1項記載の土壌攪拌機構と、該土壌攪拌機構を牽引する牽引装置とで構成され、該牽引装置の車体の底部の地上からの最低高さを 4 Ocm以上としたことを特徴とする土壌攪拌装置。

[12] 重金属含有水田土壌を洗浄した廃水を、 p H8. 5〜 1 0でアルカリ凝集処理することを特徴とする土壌洗浄廃水の処理方法。

[13] 更に、 p H5. 8〜 7で中和処理を行う請求項 1 2記載の土壌洗浄廃水の処理方法。

[14] 更に、脱水助剤を濃縮汚泥中固形分の 1〜 5質量倍添加して濃縮汚泥脱水処理を行う請求項 1 2又は 1 3記載の土壌洗浄廃水の処理方法。

[15] アルカリ凝集処理、キレート反応処理工程、高分子凝集処理工程、沈殿分離処理工程、濃縮汚泥脱水処理工程、上澄水 p H中和処理工程、最終廃水ろ過工程を含む請求項 1 2〜1 4のいずれか 1項記載の土壌洗浄廃水の処理方法。

[16] 廃水処理が、汚染サイ卜の原位置で実施される請求項 1 2〜1 5のいずれか 1項記載の土壌洗浄廃水の処理方法。