JP2007117809A

JP2007117809A - 土壌の浄化方法と浄化装置

Info

Publication number: JP2007117809A
Application number: JP2005310177A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Nakaie; 新太郎仲家
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2007-05-17

Abstract

【解決課題】土壌と浄化材との分離が容易であり、浄化効果に優れた土壌浄化方法と浄化装置を提供する。
【手段】汚染土壌を造粒した土壌造粒物を浄化材スラリーに浸漬し、土壌中の汚染物質を土壌浄化材スラリーに取り込ませた後に土壌造粒物を浄化材スラリーから分離して、浄化された土壌造粒物を回収することを特徴とする土壌浄化方法であって、好ましくは、浄化材スラリーとして、グリーンラストとフェライトの混合物を含むスラリー、および／またはハイドロタルサイトを含むスラリーを用い、また、造粒剤としてセメントないし無水石膏を添加して造粒し、土壌造粒物を浄化材スラリーに浸漬する間、直流電圧を通じて浄化を促進する土壌浄化方法と装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚染土壌の浄化方法に関し、より詳しくは、汚染除去効果が優れると共に浄化された土壌の回収が容易であり、土壌浄化材を繰り返し使用することができる土壌浄化方法と装置に関する。

汚染土壌を処理する方法として、従来、汚染土壌を固化して土壌内部に汚染物質を閉じ込めて埋め立て処理する方法、汚染土壌を分級して洗浄する方法、シックナーやフィルタープレスなどを用いて汚染物質を抽出する方法が知られている。また、汚染土壌に鉄粉を水および塩酸や水酸化ナトリウム等の薬液と共に混合して攪拌し、土壌中の汚染物質を鉄粉に担持させた後に、磁気機に鉄粉を吸着して分離することによって土壌を浄化する方法が知られている（特許文献１）。さらに、汚染土壌を処理槽に入れ、酸性の水を注入して土壌を洗浄し、洗浄された土壌を可動床ないしオーガなどによって搬出する処理装置が知られている。
特開２０００−５１８３５号公報特開２００３−８８８４８号公報

従来の上記処理方法において、汚染土壌を固化して埋め立て処理する方法は汚染物質が土壌から除去されない。また、土壌を分級して洗浄する方法では関東ローム層のように粘土分の多い土壌は分級困難であるため実用化し難く、シックナーやフィルタープレスなどの固液分離装置を用いて汚染物質を抽出する方法は運転も難しく、また固液分離装置から排出される排水の無害化処理への負担が大きい。

また、汚染土壌に鉄粉を混合して汚染物質を担持させる方法は、土壌と鉄粉を分離するために磁選機などを必要とし、処理装置の構造が繁雑である、さらに汚染土壌を処理槽に入れ、水を注入して土壌を洗浄するパイルリーチング方法は水処理設備が必要であり、多量の水を必要とし、装置も大型化する欠点がある。因みに、パイルリーチングでは一般的な処理効果を得るには約１００ｍ³/hrの処理水量を必要とするが、市街地での供給水量は約１０ｍ³/hrが限界であり、従って、この方法は実用化し難い。

本発明は、従来の汚染土壌の処理方法における上記問題を解決したものであり、汚染土壌を造粒して浄化材スラリーに浸漬することによって、土壌と浄化材との分離を容易にし、かつ浄化材としてグリーンラストとフェライトの混合物を含むスラリーなどを用いることによって浄化効果を高めた土壌の浄化方法と浄化装置を提供する。

本発明は、以下の構成からなる土壌浄化方法および土壌浄化装置に関する。
（１）汚染土壌を造粒した土壌造粒物を浄化材スラリーに浸漬し、土壌中の汚染物質を土壌浄化材スラリーに取り込ませた後に土壌造粒物を浄化材スラリーから分離して、浄化された土壌造粒物を回収することを特徴とする土壌浄化方法。
（２）浄化材スラリーとして、グリーンラストとフェライトの混合物を含むスラリー、および／またはハイドロタルサイトを含むスラリーを用いる上記(1)の土壌浄化方法。
（３）土壌に造粒剤としてセメントないし無水石膏を添加して造粒した後に浄化材スラリーに浸漬する上記(1)または(2)の土壌浄化方法。
（４）土壌造粒物を浄化材スラリーに浸漬し、直流電圧を通じて浄化を促進する上記(1)〜(3)の何れかに記載する土壌浄化方法。
（５）浄化材スラリーを繰返し使用する上記(1)〜(5)に記載する土壌浄化方法。
（６）汚染土壌を造粒する手段、土壌造粒物および浄化材スラリーを入れる処理槽、土壌造粒物を浄化材スラリーから分離する手段とを有することを特徴とする土壌浄化装置。
（７）土壌造粒物を入れるカゴを有し、土壌造粒物をカゴに入れて処理槽に浸漬し、浸漬後に処理槽からカゴを引き上げて土壌造粒物を浄化材スラリーから分離する上記(6)の土壌浄化装置。
（８）土壌造粒物の篩分け手段を有し、土壌造粒物を含む浄化材スラリーを篩分け手段に通じ、土壌造粒物を捕集して分離する上記(6)の土壌浄化装置。
（９）処理槽に通電手段を設けた上記(6)〜(7)の何れかに記載する土壌処理装置。

本発明の土壌浄化方法は、土壌を造粒する一方、浄化材をスラリーにして使用し、土壌造粒物を浄化材スラリーに浸漬して浄化するので、浸漬後は土壌造粒物を浄化材スラリーから引き上げるだけで、あるいは篩い分けするだけで、土壌と浄化材を分離することができ、容易に浄化土壌を分離することができる。因みに、浄化材として鉄粉を用いる従来方法では、細粒子の鉄粉を磁気手段によって分離回収しようとするために残留する鉄粉量が多いが、本発明の方法は、浄化材ではなく造粒した土壌を、浄化材スラリーから分離するので、分離操作が極めて容易であり、実施し易い。この浄化材スラリーは繰返し使用することができる。

また、本発明の土壌浄化方法は、浄化材スラリーとして、グリーンラストとフェライトの混合物を含むスラリーやハイドロタルサイトを含むスラリーを用いることによって、優れた浄化効果を得ることができる。例えば、グリーンラストとフェライトの混合物を含むスラリーは内部にアニオンを含む構造を有し、クロム、ヒ素などの汚染物質の重金属イオンが取り込まれるので、これらの重金属イオンの汚染物質に対して優れた浄化効果を有する。具体的には、本発明の浄化方法は、クロム、ヒ素、セレン、モリブデン、アンチモン、フッ素、ホウ素などに対して優れた浄化効果を有する。

さらに、本発明の土壌浄化方法は、従来のパイルリーチング法などよりも浄化時間が短く、しかも大量の処理水量を必要としないので、容易に実施することができる。また、土壌造粒物を浄化材スラリーに浸漬して直流電圧を通じることによって浄化効果をさらに高めることができる。

以下、本発明を実施例と共に具体的に説明する。
本発明の土壌浄化方法は、汚染土壌を造粒した土壌造粒物を浄化材スラリーに浸漬し、土壌中の汚染物質を土壌浄化材スラリーに取り込ませた後に土壌造粒物を浄化材スラリーから分離して、浄化された土壌造粒物を回収することを特徴とする土壌浄化方法である。

本発明の土壌浄化方法の一例を図１に示す。図示するように、汚染土壌を造粒した土壌造粒物１０を浄化材スラリー２０に浸漬する。汚染土壌は、例えば、クロム、ヒ素、セレン、モリブデン、アンチモン、フッ素、ホウ素などの重金属イオンの汚染物質を含む土壌である。土壌を造粒する場合に、造粒剤としてセメントないし無水石膏などの造粒剤を汚染土壌に添加して造粒しても良い。これらの造粒剤を加えることによって、汚染物質が土壌から溶出するのを促すことができる。例えば、造粒剤としてセメントを添加したものは、土壌がアルカリ性になり、クロム、ヒ素、セレンなどの汚染物質の土壌への吸着力が弱くなり、浄化材スラリーに移行し易くなる。造粒物の強度は浸漬処理中に造粒物が崩壊しない程度であれば良い。

上記土壌造粒物を浄化材スラリーに浸漬する。浄化材スラリーとしては、グリーンラストとフェライトの混合物を含むスラリーやハイドロタルサイトを含むスラリーを用いると良い。

グリーンラストは、第一鉄と第二鉄の水酸化物が層状をなす青緑色の物質であり、層間にアニオンを取り込んだ構造を有し、例えば次式（１）によって表される。
〔Ｆｅ^II _(6-x)Ｆｅ^III _x（ＯＨ）₁₂〕^x+〔Ａ_x/n・ｙＨ₂Ｏ〕^x- …（１）
（０.９＜ｘ＜４.２、Ｆｅ²⁺/全Ｆｅ＝０.３〜０.８５）
（Ａ：アニオン、ＳＯ₄ ^2-、Ｃｌ^-など）
例えば、Ａ＝ＳＯ₄ ^2-、ｘ＝２のとき、グリーンラスト(II)〔ＧＲ(II)〕と呼ばれる。グリーンラストは緩慢に酸化することによって鉄フェライト化する。

フェライトは、マグネタイト（Ｆｅ^IIＯＦｅ^III ₂Ｏ₃）を主体とするが、一部にＦｅ(II)またはＦｅ(III)が重金属と置換したものでもよい。また、本発明で用いるグリーンラストとフェライトの混合物は、２価鉄の水酸化鉄(II)を主体とする還元性鉄水酸化物沈澱を含むものでも良い。この水酸化鉄(II)は中性もしくはアルカリ性下で緩慢に酸化することによって次第にグリーンラストに変質する。

また、ハイドロタルサイトは、マグネシウムとアルミニウムの水酸化物層を有し、内部に水分子と陰イオンを含んだ層状化合物であり、Ｍｇ₆Ａｌ₂(ＯＨ)₁₆ＣＯ₃・４Ｈ₂Ｏの組成式で表され、高い陰イオン交換能を有する化合物である。

浄化材スラリーとして、グリーンラストとフェライトの混合物スラリー、ハイドロタルサイトのスラリーを用いることによって、クロム、ヒ素、セレンなどの重金属汚染物質に対して優れた浄化効果を得ることができる。スラリー中の浄化材濃度は土壌の汚染状態に応じて調整すれば良い。また、これらの浄化材は、土壌に造粒剤としてセメント等を添加し土壌造粒物に対しても、アルカリ性下で浄化効果を得ることができる。なお、使用する浄化材スラリーの種類に応じて、土壌造粒物と混合した後に、酸またはアルカリを添加してスラリーのｐＨを調整するのが好ましい。グリーンラストとフェライトの混合物スラリーはｐＨ８〜９.５の範囲が適当である。

図示する例では、土壌造粒物１０を処理槽３０に入れ、この処理槽３０に浄化材スラリーを導入して土壌造粒物１０を浄化材スラリー２０に浸漬している。土壌造粒物１０を浄化材スラリー２０に所定時間浸漬して土壌に含まれている汚染物質を浄化材に取り込ませる。浸漬時間は汚染量やスラリー濃度などの処理条件によって調整すれば良い。一般的には概ね３日間程度浸漬すれば良い。

土壌造粒物を浄化材スラリーに浸漬している間、浄化材スラリーに直流電流を通じて浄化を促進すると良い。直流電流を通じることによって、汚染物質である重金属イオンの移動が促進され、浄化材に取り込まれ易くなる。直流電流の強さは土壌造粒物の量、スラリーの濃度などによって調整すれば良い。一例として、１０ｍＡ〜１００ｍＡ／リットル程度であれば良い。

土壌造粒物１０を浄化材スラリー２０に所定時間浸漬した後に、土壌造粒物１０を浄化材スラリー２０から分離する。この分離手段としては、例えば、土壌造粒物１０を入れるカゴ４０を用い、土壌造粒物１０をカゴ４０に入れて浄化材スラリーの処理槽３０に浸漬し、浸漬後に処理槽３０からカゴ４０を引き上げて土壌造粒物１０を一括して浄化材スラリーから分離することができる。

あるいは、浄化材スラリーを入れた処理槽に篩分け手段（図示省略）を設け、浸漬後、土壌造粒物を含む浄化材スラリーを篩分け手段に通じ、土壌造粒物を篩に捕集することによって土壌造粒物を容易に浄化材スラリーから分離することができる。

浄化材スラリーから分離回収した土壌造粒物は簡単に水洗して残留するスラリーを洗い流して再利用することができる。また、浄化材スラリーは浄化能が限界以下になるまで繰り返し使用することができる。

本発明の上記浄化方法を実施する装置構成としては、例えば、汚染土壌を造粒する手段、土壌造粒物１０および浄化材スラリー１０を入れる処理槽３０、土壌造粒物を浄化材スラリーから分離する手段とを有する土壌浄化装置を用いることができる。

上記土壌浄化装置において、土壌造粒物と浄化材スラリーの分離手段としては、土壌造粒物１０を入れるカゴ４０を設け、土壌造粒物１０をカゴ４０に入れて処理槽３０に浸漬し、浸漬後に処理槽３０からカゴ４０を引き上げて土壌造粒物を浄化材スラリーから分離するようにすれば良い。あるいは、土壌造粒物の篩分け手段を設け、土壌造粒物を含む浄化材スラリーをこの篩分け手段に通じ、土壌造粒物を篩に捕集して分離しても良い。篩を通過したスラリーは処理槽に戻して再利用することができる。

以下に、本発明の実施例を示す、また、従来のパイルリーチングによる処理効果を比較例して示す。

〔実施例〕
六価クロム汚染された関東ローム土壌３０kgに、セメント３kgと無水石膏７kgを加えてミキサーで混合し、造粒土壌を製造した。この造粒土壌を篩にかけ、直径が４.７５mm以下の造粒土壌を集めた。この土壌２００ｇを、グリーンラストとフェライトの混合物からなる浄化材スラリー０.８Ｌと混合して３日間静置した。この浸漬期間中に酸やアルカリを滴下してｐＨ９に維持した。グリーンラスト−フェライト混合物の濃度、ＯＲＰ、２価鉄の割合を表１に示した。浸漬後、孔径２ｍｍの篩を用いて分級し、浄化した土壌を浄化材スラリーから分離した。浄化処理前後の全クロム溶出量を表２に示す。なお、この処理に用いた水量は、浄化剤スラリーに使用した水量０.８Ｌ、浄化した土壌に残留したスラリーを洗い流すのに使用した水量１.２Ｌの合計２Ｌである。

この処理結果から明らかなように、本発明の処理方法によれば、セメント等を添加して造粒することによってクロムが溶出し易くなり、また、造粒土壌をグリーンラストとフェライトの混合物からなる浄化材スラリーに浸漬することによって、浄化処理後のクロム溶出量は０.０６mg/Lに大幅に低減し、含有クロムが殆ど除去された。

〔比較例〕
実施例と同じ造粒土壌について、水を用いたパイルリーチングによって浄化する試験を行った。直径５cmの円筒カラムに造粒土壌２００ｇを充填し、一定の水量（１１ml/min）を３日間通水した。この結果を表３に示した。表３に示すように、３日間通水後の土壌の全クロム溶出量は０.０７mg/Lに低下するまでの使用水量は土壌１ｇあたり２３８mlを必要とした。一方、使用水量を５ml/minに減らして同様の試験を行ったところ、処理後の全クロム溶出量は０.１mg/Lであった。このように、比較例の方法では、土壌の１００倍以上の水量でパイルリーチングしたときに、本発明の方法で浄化した場合とほぼ同様の効果になり、本発明の浄化方法に比べて格段に大量の水を必要とすることが分かる。

本発明の浄化方法の一例を示す処理工程図

符号の説明

１０−土壌造粒物、２０−浄化材スラリー、３０−処理槽、４０−カゴ

Claims

汚染土壌を造粒した土壌造粒物を浄化材スラリーに浸漬し、土壌中の汚染物質を土壌浄化材スラリーに取り込ませた後に土壌造粒物を浄化材スラリーから分離して、浄化された土壌造粒物を回収することを特徴とする土壌浄化方法。
浄化材スラリーとして、グリーンラストとフェライトの混合物を含むスラリー、および／またはハイドロタルサイトを含むスラリーを用いる請求項１の土壌浄化方法。
土壌に造粒剤としてセメントないし無水石膏を添加して造粒した後に浄化材スラリーに浸漬する請求項１または２の土壌浄化方法。
土壌造粒物を浄化材スラリーに浸漬し、直流電圧を通じて浄化を促進する請求項１〜３の何れかに記載する土壌浄化方法。
浄化材スラリーを繰返し使用する請求項１〜５の何れかに記載する土壌浄化方法。
汚染土壌を造粒した土壌造粒物および浄化材スラリーを入れる処理槽、土壌造粒物を浄化材スラリーから分離する手段とを有することを特徴とする土壌浄化装置。
土壌造粒物を入れるカゴを有し、土壌造粒物をカゴに入れて処理槽に浸漬し、浸漬後に処理槽からカゴを引き上げて土壌造粒物を浄化材スラリーから分離する請求項６の土壌浄化装置。
土壌造粒物の篩分け手段を有し、土壌造粒物を含む浄化材スラリーを篩分け手段に通じ、土壌造粒物を捕集して分離する請求項６の土壌浄化装置。
処理槽に通電手段を設けた請求項６〜７の何れかに記載する土壌処理装置。