JP2005162862A

JP2005162862A - 重金属溶出抑制剤および重金属溶出抑制方法

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Publication number: JP2005162862A
Application number: JP2003403112A
Authority: JP
Inventors: Ichiji Araki; 一司荒木; Toyoji Yasui; 豊次安井; Tomoko Kiko; 智子木虎; Kenji Miyawaki; 賢司宮脇; Takeyuki Kimijima; 健之君島
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】重金属の溶出を十分に抑制しつつ、しかも処理後の土壌の強度が必要以上に大きくならないような重金属溶出抑制剤を提供する。
【解決手段】本発明の重金属溶出抑制剤は、高炉スラグ１００重量部に対し、ポルトランドセメント又は石灰を１〜４３重量部含有することを特徴とする。
また、好ましくは、前記高炉スラグと、ポルトランドセメント又は石灰との合計量１００重量部に対し、さらに石膏を１〜２０重量部含有することを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、６価クロム等の重金属を含有する土壌、汚泥、廃棄物から、該重金属の溶出を低減するために使用される重金属溶出抑制剤および重金属溶出抑制方法に関する。

重金属を含有する土壌、汚泥、又は廃棄物については、それぞれ所定の環境基準が定められており、例えば、６価クロムによる土壌汚染については、環境庁告示４６号試験で溶出濃度が０．０５ｍｇ／リットル以下と定められており、この濃度を超える土壌は汚染土壌と判定される。

このような汚染土壌等を無害化するためには、従来、汚染土壌等を洗浄して重金属を除去する方法、汚染土壌等を溶融固化して重金属の溶出を防止する方法、或いは汚染土壌等と溶出抑制剤とを混合して重金属の溶出を防止する方法が考えられる。
しかし、汚染土壌等を洗浄する方法や溶融固化する方法では、汚染土壌等を原位置から取り除き、専用の機器にて処理する必要があり、しかも汚染土壌等が取り除かれた後の原位置には非汚染土壌か若しくは処理後の土壌等を埋め戻す必要があるため、作業が煩雑であり、しかも大掛かりなものとなってしまう。
よって、これらのうちで最も簡単な方法は、溶出抑制剤を用いる方法である。

溶出抑制剤を用いる方法としては、従来、硫酸鉄（II）や塩化鉄（II）のような還元剤を汚染土壌等に添加混合し、例えば６価クロムを３価クロムに還元する第１の方法、セメントを汚染土壌等に混合して固化させることによって溶出を防止する第２の方法、および前記第１および第２の方法を併用する第３の方法が知られている。

第３の方法としては、例えば、水溶性第一鉄塩、硫黄、亜硫酸ソーダから選ばれる１種又は２種以上の還元剤とセメントとの混合物を汚染土壌等と混合する方法（特許文献１）や、塩化物、硫酸第一鉄を主成分とする液に珪酸ナトリウムを混合した還元剤とセメント系固化材とを併用して汚染土壌等と混合する方法（特許文献２）が開示されている。
特開２０００−１０２７７６号公報特開２００３−２３６５２０号公報

しかし、このような還元剤や溶出抑制剤は、その能力を充分に発揮するためには汚染土壌等と均一に混合することが必要であり、言い換えると、添加量が少なければ汚染土壌との混合状態が不充分となって重金属の溶出を招く場合がある。

前記第１の方法では、使用する還元剤が非常に高価なものであるため、添加量を増やすと処理費用が高騰するという問題がある。また、土壌との均一な混合のために該還元剤を水で希釈して使用した場合には、土壌が軟弱化するという問題がある。

一方、前記第２の方法では、セメントによる溶出抑制効果はあまり大きいものではないため、重金属の溶出を十分に抑制するためには、多量のセメントを使用する必要がある。
その結果、処理後の土壌等が必要以上に固結してしまい、その後の土地利用において土壌の取扱いが困難になるという問題がある。

さらに、前記第３の方法でも、還元剤を土壌と均一に混合するには希釈が必要であり、それに応じてセメント量を増やした場合には、同じく固結の問題が生じることとなる。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、重金属の溶出を十分に抑制しつつ、しかも処理後の土壌の強度が必要以上に大きくならないような重金属溶出抑制剤および重金属溶出抑制方法を提供することを一の課題とする。

上記課題を解決すべく、本発明の重金属溶出抑制剤は、高炉スラグ１００重量部に対し、ポルトランドセメント又は石灰を１〜４３重量部含有することを特徴とする。
また、好ましくは、前記高炉スラグと、ポルトランドセメント又は石灰との合計量１００重量部に対し、さらに石膏を１〜２０重量部含有することを特徴とする。

また、本発明の重金属溶出抑制方法は、高炉スラグ１００重量部に対し、ポルトランドセメント又は石灰を１〜４２重量部の比率で土壌に混合することを特徴とする。
さらに、好ましくは、前記高炉スラグと、ポルトランドセメント又は石灰との合計量１００重量部に対し、さらに石膏を１〜２０重量部の比率で土壌に混合することを特徴とする。

本発明によれば、潜在水硬性材料である高炉スラグがポルトランドセメント又は石灰によって刺激され、土壌中の水分によって硬化する際、土壌中に含まれる重金属を取り込んで硬化するため、該重金属の溶出が抑制されることとなる。また、ポルトランドセメントや石灰は、高炉スラグ１００重量部に対して１〜４３重量部しか含まれていないため、主として高炉スラグの刺激剤として作用するに留まり、土壌を不必要に強度増進させないという利点がある。

本発明によれば、処理後の土壌の強度を必要以上に大きくすることなく、該土壌からの重金属の溶出を十分に抑制することが可能となる。

以下、本発明に係る重金属溶出抑制剤および重金属溶出抑制方法について詳細に説明する。

本発明に係る重金属溶出抑制剤は、高炉スラグ１００重量部に対し、ポルトランドセメント又は石灰を１〜４３重量部含有するものである。

本発明において使用し得る高炉スラグは、溶鉱炉で銑鉄と同時に生成する高炉スラグであれば特に限定されないが、例えば、ＪＩＳＡ６２０６の「コンクリート用高炉スラグ微粉末」に規定された高炉スラグ微粉末や、ＪＩＳＡ５０１１の「高炉スラグ骨材」に規定された高炉スラグ粗骨材又は高炉スラグ細骨材を粉砕したもの等を好適に使用することができる。

本発明において使用できるポルトランドセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、耐流酸塩ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメントなどの各種ポルトランドセメントが挙げられる。
また、本発明において使用できる石灰としては、消石灰又は生石灰が挙げられる。

高炉スラグは単独では水和硬化しないが、特定の刺激剤の化学作用により水和硬化する性質、即ち、潜在水硬性を有するものである。本発明においては、ポルトランドセメント又は石灰が高炉スラグの刺激剤として作用し、高炉スラグを土壌中の水等と水和硬化させることができる。
汚染土壌中の重金属は、高炉スラグの水和硬化によって固定化され、該土壌からの溶出が抑制されることとなる。

該ポルトランドセメント又は石灰の配合量は、前記高炉スラグ１００重量部に対して、１〜４３重量部とする。
ポルトランドセメント又は石灰の配合量が１重量部未満であれば、高炉スラグの潜在水硬性を十分に発揮させることができず、重金属の溶出抑制効果が不十分となる。また、逆に４３重量部を超えて配合すると、処理後の土壌の強度が大きくなりすぎるという問題がある。
また、より好ましくは、該ポルトランドセメント又は石灰の配合量を、前記高炉スラグ１００重量部に対して、１０〜２５重量部とする。斯かる配合量とすることにより、重金属の溶出抑制効果をより顕著に発揮させることができる。

本発明に係る重金属溶出抑制剤は、好ましくは、前記高炉スラグおよびポルトランドセメント又は石灰に加えて、さらに石膏を含有してなる。該石膏としては、２水石膏、無水石膏、半水石膏の何れであってもよい。
適当な量の石膏を配合することにより、溶出抑制効果をより一層向上させることができる。また、水分が多い土壌や、有機分の多い土壌のような非常に軟弱な土壌が処理対象である場合には、さらに強度改善効果もある。

該石膏の配合量は、前記高炉スラグと、ポルトランドセメント又は石灰との合計量に対し、１〜２０重量部とすることが好ましい。
石膏の配合量が２０重量部を超えると土壌の強度が大きくなりすぎ、後の取り扱いが困難となるため、好ましくない。

また、本発明の重金属溶出抑制剤には、その効果を阻害しない範囲内において他の成分が添加されていてもよい。
他の成分としては、第一鉄塩、チオ硫酸塩、亜硫酸塩などの還元剤や、キレート剤等が挙げられる。

本発明に係る重金属溶出抑制方法は、上述のような重金属溶出抑制剤を処理対象となる汚染土壌等と混合するものである。
具体的には、処理対象となる汚染土壌等に上述のような配合からなる重金属溶出抑制剤を散布し、スタビライザーやバックホウ等の重機を用いて混合する粉体混合方式や、該重金属溶出抑制剤を水と混合した後、撹拌機械によって汚染土壌等と混合するスラリー混合方式等により、該重金属溶出抑制剤を汚染土壌と混合する。

汚染土壌等に対する重金属溶出抑制剤の添加量は、特に限定されるものではないが、セメント系固化材を添加する場合と同程度とすることにより、十分な重金属溶出抑制効果を発揮させることができる。
例えば、汚染土壌等が砂質土である場合には３０〜３００ｋｇ／ｍ³とし、汚染土壌等が粘性土である場合には５０〜４００ｋｇ／ｍ³とすることが好ましい。重金属溶出抑制剤の添加量がこれらの下限値未満であれば、重金属の溶出抑制効果が十分に発揮されないおそれがあり、逆に上限値を超えて添加すると処理後の土壌の強度が高くなりすぎるおそれがある。

本発明に係る重金属溶出抑制剤および重金属溶出抑制方法は、六価クロムのみならず、カドミウム、鉛、砒素等の他の重金属についても溶出抑制効果を発揮することができる。

次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。

（実施例１〜５および比較例１〜６）
高炉スラグ（名古屋エスメント社製）および普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント社製）を下記表１に示す配合割合で混合し、重金属溶出抑制剤を得た。

（実施例６、７および比較例７、８）
高炉スラグ（名古屋エスメント社製）および石灰（消石灰：試薬）を下記表１に示す配合割合で混合し、重金属溶出抑制剤を得た。

（実施例８〜１０および比較例９）
高炉スラグ（名古屋エスメント社製）、普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント）および石灰（消石灰：試薬）を下記表１に示す配合割合で混合し、重金属溶出抑制剤を得た。

上述のようにして得た実施例および比較例の重金属溶出抑制剤を用い、下記表２に示すような溶出濃度の試料土を対象として、重金属溶出抑制処理を行った。

具体的には、前記重金属溶出抑制剤と該試料土とを混合し、混合後の処理土を用いて供試体を作成し、６価クロムの溶出試験および強度試験を行った。
尚、供試体はＪＣＡＳＬ−０１「セメント系固化材による安定処理土の試験方法」に基づいて作成し、６価クロムの溶出試験は環境庁告示４６号に基づいて行った後、ＪＩＳＫ０１０２の６５．２．４に基づいて濃度測定を行い、強度試験はＪＩＳＡ１２１６「土の一軸圧縮試験」に基づいて行った。
試験結果を表１に併せて示す。

６価クロムの溶出基準については、環境庁告示第４６号に、「検液１Ｌにつき0.05mg以下であること」とされ、備考欄において「汚染土壌が地下水面から離れており、かつ、原状において当該地下水中のこれらの物質の濃度がそれぞれ地下水１ｌにつき0.05mgを超えていない場合には、それぞれ検液１ｌにつき0.15mgとする。」と記載されている。
そこで、本実施例においても、前者を基準１、後者を基準２として評価する。

上記表１に示したように、比較例の重金属溶出抑制剤では、汚染度の小さい試料１に対して基準１を満たし、汚染度の大きい試料２に対して基準２を見たすものは比較例３と比較例９のみであった。これに対し、本発明の実施例は全て、試料１に対して基準１を満たし、試料２に対して基準２を満たすものであった。さらに、ポルトランドセメント又は石灰の配合量を、高炉スラグ１００重量部に対して１０〜２５重量部の範囲内とした実施例３，４，６，８，９および１０では、汚染度の大きい試料２に対してもほぼ基準１を満たすものであることが認められた。

一方、強度については、処理後の取り扱い性を考慮すると、１０００ｋＮ／ｍ²以下となることが好ましい。しかし、比較例の重金属溶出抑制剤では、上記溶出基準を満たす比較例３および９は何れも１０００ｋＮ／ｍ²を超えていることが認められる。これに対し、本発明の実施例は全て１０００ｋＮ／ｍ²以下の強度となっていることが認められる。

Claims

高炉スラグ１００重量部に対し、ポルトランドセメント又は石灰を１〜４２重量部含有することを特徴とする重金属溶出抑制剤。
前記高炉スラグと、ポルトランドセメント又は石灰との合計量１００重量部に対し、石膏を１〜２０重量部含有することを特徴とする請求項１記載の重金属溶出抑制剤。
高炉スラグ１００重量部に対し、ポルトランドセメント又は石灰を１〜４２重量部の比率で土壌に混合することを特徴とする重金属溶出抑制方法。
前記高炉スラグと、ポルトランドセメント又は石灰との合計量１００重量部に対し、さらに石膏を１〜２０重量部の比率で土壌に混合することを特徴とする請求項３記載の重金属溶出抑制方法。