説明

シアン、リンおよび/または窒素および/またはヒ素である汚染物質によって汚染された土壌用固化不溶化剤

【課題】シアン、リン、窒素、ヒ素である有害物質類によって汚染された土壌を簡単にかつ的確に処理することを課題とする。
【解決手段】シアン、リン、窒素、ヒ素である有害物質類によって汚染された土壌にMgOおよび/またはMgO含有材を添加して固化する。
MgOは植物成長に支障のないようなpH範囲で汚染土壌を固化しかつ固化土中に該有害物質を再溶出することなく封鎖する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シアン、リンおよび/または窒素および/またはヒ素である汚染物質によって汚染された土壌の固化不溶化剤に関するものである。
【背景技術】
【0002】
〔発明の背景〕
近年、工業の発展に併ない工場等から排出されるシアン、リン、窒素またはヒ素等の汚染物質による土壌汚染も顕著になってきている。
【0003】
〔従来の技術〕
従来は、重金属類汚染土壌に対しては、該土壌を搬出して新しい非汚染土壌と交換する方法、重金属類汚染土壌を高温処理して溶融し重金属類を封鎖する方法、重金属類汚染土壌をセメントおよびセメント系固化剤で固化不溶化して重金属類を封じ込める方法等が採られている(例えば特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】特開2000−53961号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし重金属以外の汚染物質例えばシアン、リン、窒素またはヒ素等に関しては、今まで有効な処理方法が提供されていなかった。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、MgOおよび/またはMgO含有材からなることを特徴とするシアン、リンおよび/または窒素および/またはヒ素である有害物質に汚染された土壌用固化不溶化剤を提供するものである。MgO100質量部に対して固化不溶化助剤を10〜300質量部添加することが好ましく、また上記土壌用固化不溶化剤100質量部に更に有機高分子凝集剤を0.1〜5.0質量部添加することが好ましい。
【発明の効果】
【0007】
〔作用〕
MgOは低アルカリ性でありかつシアン、リン、窒素またはヒ素等の土壌に含まれている汚染物質の溶出に対する不溶化力に優れている。MgOに助剤を添加すると、固化土は更に低アルカリ性になったり固化速度が早くなったり、あるいは固化物の強度が向上したりする。また有機高分子凝集剤の添加により固化土の強度が向上する。
【0008】
〔効果〕
本発明においては、シアン、リン、窒素、ヒ素である有害物質によって汚染された土壌を植物成長に差支えないpH範囲でMgOによって固化不溶化し、有害物質を再溶出することなく固化土内に封鎖することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明を以下に詳細に説明する。
〔MgO〕
本発明に使用されるMgOには、低温焼成品と高温焼成品とがあるが、反応性の点からみて低温焼成品(軽焼ドロマイト)の使用が望ましい。また本発明では軽焼ドロマイトやドロマイトプラスターのようなMgOを含むものも使用出来る。軽焼ドロマイトはドロマイト(炭酸カルシウムと炭酸マグネシウムの複塩で理論値として炭酸カルシウム54.27%、炭酸マグネシウム45.73%の割合で含有)を700〜1000℃で焼成し炭酸マグネシウムをMgOとし、一部の炭酸カルシウムを酸化カルシウムとしたものである。ドロマイトプラスターは軽焼ドロマイトを水と反応消化させた水酸化ドロマイトを微粉砕し整粒したものであり、粉末化に問題のある軽焼ドロマイトよりも望ましいMgO含有材である。
上記MgOおよび/またはMgO含有材は、処理対象土壌に対しMgOとして1〜30(質量/容量)%添加することが好ましい。
【0010】
〔固化不溶化助剤〕
MgOおよび/またはMgO含有材を土壌と混合して水中に投入した場合、固化発現に長時間を要したり、強度が空気中より低下することがある。そこで水中でも空気中と同様の固化を可能するために固化不溶化助剤を添加することが好ましい。また150%以上の高含水比で泥水状態の汚染土壌の場合にはフィルタープレス等を使用して機械脱水を行なうことが望ましいが、この場合機械脱水を容易ならしめるために固化不溶化助剤を添加することが好ましい。
【0011】
上記固化不溶化助剤(以下第1助剤とする)としては、例えば硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム(PAC)等の酸性アルミニウム塩、硫酸第一鉄、塩化第二鉄等の酸性鉄塩、リン酸あるいは第一リン酸ソーダ、重過リン酸カルシウム、過リン酸カルシウム等の酸性リン酸塩類等があり、上記第1助剤は二種以上混合使用されてもよい。
【0012】
MgOおよび/またはMgO含有材のみ、あるいはMgOおよび/またはMgO含有材と上記固化不溶化助剤のみでは、土壌の種類によって不溶化のために必要な固化強度が効率良く得られなかったり、あるいは固化強度発現までに長時間を要する場合がある。この場合には更なる固化不溶化助剤として固化を促進させるような薬剤(以下第2助剤とする)を使用することが好ましい。
【0013】
上記第2助剤としては、例えば炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、塩化カルシウム等のカルシウム塩、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム等のマグネシウム塩や高炉スラグ、二酸化ケイ素、パーライト等があり、上記第2助剤は二種以上混合使用されてもよい。上記硫酸カルシウムとしては無水または半水石膏が例示され、特に半水石膏の使用が望ましく、上記二酸化ケイ素としては含水非結晶型二酸化ケイ素、無水二酸化ケイ素、シリカヒューム等がある。高炉スラグはMgOに比べて高アルカリであるが、価格がMgOに比べて安価であり、長期安定性にも寄与するので、MgO100質量部に対して10〜300質量部程度添加することが好ましい。しかし300質量部を越える添加量では十分な固化強度が得られない場合がある。
【0014】
更に固化不溶化助剤としては、有害物質を吸着するような薬剤例えば活性炭、ゼオライト、ケイ藻土等を使用してもよい(以下第3助剤と云う)。このうちゼオライトは特に重金属類に対する吸着効果に優れており、一般にMgO100質量部に対して10〜300質量部好ましくは10〜100質量部添加することが好ましい。
【0015】
上記第1、第2、第3助剤の種類の選択および添加量は対象土壌の性状、例えば有害物質の種類、土質、含水比、粒度等によって適当に設定されるべきである。例えば前記機械的脱水を行なう場合には固化不溶化助剤として第1助剤であるポリ塩化アルミニウムおよび/または塩化第二鉄を選択すること好ましく、この場合には上記固化不溶化助剤はMgO100質量部に対して10〜300質量部好ましくは50〜150質量部の範囲の添加量である。
【0016】
また50%以下の低含水比の汚染土壌から50〜150%の中含水比の汚染土壌に対しては、第1助剤である硫酸アルミニウムが有効であり、特に前記固化を促進させるような固化不溶化助剤である第2助剤と併用するとより効果的である。
【0017】
更に前記固化を促進させる固化不溶化助剤である第2助剤は、MgO100質量部に対して10〜300質量部、好ましくは10〜100質量部添加する。これに満たない添加量では該第2助剤の固化促進効果が充分発揮されず、これを越える添加量ではコスト高になり、場合によってはMgOの固化不溶化効果を損なうおそれがある。
【0018】
上記固化促進のために添加する第2助剤の場合、含水比が50〜150%前後の汚染土壌に対して硫酸カルシウム、二酸化ケイ素、パーライトが有用であり、これらを添加することによって、固化強度が増大し、MgOの不溶化効果が助長される。またこれら第2助剤は、前記第1助剤である硫酸アルミニウムと併用した場合に相乗効果が得られることも少なくない。この場合第2助剤と硫酸アルミニウムとの混合比は、対象土壌の性状にもよるが、一般的には第1助剤としての硫酸アルミニウム100質量部に対して上記第2助剤を100〜200質量部混合する。
【0019】
〔有害物質〕
本発明において、汚染土壌に含まれる有害物質には、窒素、リン、ホウ素、ヒ素、シアンがある。
【0020】
〔土壌処理〕
上記第1、第2、第3助剤は単独で使用しても、あるいは第1助剤と第2助剤、第1助剤と第3助剤、第2助剤と第3助剤を組合わせて使用しても、あるいは3つすべてを組合わせて使用してもよい。いづれを選ぶかは、前記したように対象土壌の性状、有害物質の種類、土質、含水比、粒度等を考慮する。
一般的に云って上記助剤はMgO100質量部に対して10〜300質量部の範囲で添加される。
このようにして配合された本発明の固化不溶化助剤は対象土壌が高含水であり、フィルタープレス等の機械的脱水固化を行う場合は汚染土壌1m3 当たりMgOとして10〜200kg添加される。また一般土壌の場合は対象土壌1m3 当たりMgOとして30〜300kg添加される。
【0021】
〔有機高分子凝集剤〕
処理対象土壌の含水比が例えば100%以上の場合には、土壌中のフリー水分を吸収して処理対象土壌の固化強度の向上や土壌用固化不溶化剤の添加量を減らすために、有機高分子凝集剤が使用される。上記有機高分子凝集剤としては、例えばポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、アクリル酸ソーダ−アクリルアミド共重合体、ポリエチレンオキサイド等がある。
【0022】
〔実施例1〕
現場から採取した砂質土(含水比=21.5%、礫・砂分=73%、シルト・粘土分=27%、密度=1.76g/cm3 )の重金属類およびヒ素の溶出試験を下記の通り行った。上記重金属類およびヒ素によって汚染された砂質土1m3 に下記組成の固化剤Aを15(質量/容量)%添加攪拌混合して固化せしめた。上記固化処理から28日後の固化体の環境庁告示第46号による溶出試験結果を表1に示す。
固化剤Aの組成 実施例
軽焼酸化マグネシウム 100質量部
硫酸第一鉄 50質量部
過リン酸石灰 50質量部
【0023】
【表1】

【0024】
表1の結果から、MgOを含有する固化剤Aを用いた実施例では、鉛、ヒ素、6価クロム共に土壌環境基準以下に不溶化出来た。
上記実施例の固化体の28日後の一軸圧縮強度は2,050KN/m2 、pHは10.3であった。
【0025】
〔実施例2〕
シアンを含むスラッジ(含水比=398%、比重=1.129)の性状は、表2に示す通りであった。この試料1m3 に下記組成の固化剤Bを4(質量/容量)%添加し、フィルタープレス脱水・固化し、7日後に実施した環境庁告示第46号による溶出試験結果を表2に示す。
固化剤Bの組成 実施例2 比較例
軽焼酸化マグネシウム 100質量部
PAC 50質量部
塩化第二鉄 50質量部
高炉セメントB種 100質量部
【0026】
【表2】

【0027】
【表3】

【0028】
MgOを含有する固化剤Bを用いることによって、脱水ケーキのシアン溶出濃度を土壌環境基準以下に出来るが(表2)、従来技術であるセメント系固化剤としての高炉セメントB種を使用した場合には、脱水ケーキのシアン溶出濃度を土壌環境基準以下に出来ず、更に濾水にセメント中に含まれていたと思われる六価クロムが土壌環境基準を越えて溶出した(表3)。
【0029】
〔実施例3〕
現場から採取したシルト(含水比=69.6%、砂分=35%、シルト・粘土分=65%、密度=1.58g/cm3 )の重金属類およびヒ素の溶出試験結果は表5のようであった。上記重金属類およびヒ素によって汚染された汚染土1m3 に下記組成の固化剤を15(質量/容量)%添加攪拌混合して固化せしめた。上記固化処理から28日後の固化体の環境庁告示第46号による溶出試験結果を表4に示す。
固化剤Cの組成
軽焼酸化マグネシウム 100質量部
硫酸カルシウム(半水石膏) 20質量部
二酸化ケイ素(ホワイトカーボン) 10質量部
【0030】
【表4】

【0031】
上記固化体の28日後の一軸圧縮強度は2,500KN/m2 、pHは9.3であった。
【0032】
〔実施例4〕
現場から採取した有機質底泥(含水比=183%、湿潤密度=1.283g/cm3 、強熱減量=17.4%)の全リンおよび全窒素の含有量は表6に示す通りであった。上記有機質底泥1m3 に対して下記組成の固化剤Eを4(質量/容量)%添加し、フィルタープレスで脱水・固化し、7日後に実施した環境庁告示第46号による溶出試験結果を表5に示す。
固化剤Eの組成
軽焼酸化マグネシウム 100質量部
PAC 50質量部
塩化第2鉄 50質量部
【0033】
【表5】

【0034】
濾水および脱水ケーキからの全リンおよび全窒素の溶出量は、排水基準を大きく下回った。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
MgOおよび/またはMgO含有材からなることを特徴とするシアン、リンおよび/または窒素および/またはヒ素である有害物質に汚染された土壌用固化不溶化剤。
【請求項2】
MgO100質量部に対して固化不溶化助剤を10〜300質量部添加したことを特徴とするシアン、リンおよび/または窒素および/またはヒ素である有害物質に汚染された土壌用固化不溶化剤。
【請求項3】
請求項1または2に記載の土壌用固化不溶化剤100質量部に更に有機高分子凝集剤を0.1〜5.0質量部添加したことを特徴とするシアン、リンおよび/または窒素および/またはヒ素である有害物質に汚染された土壌用固化不溶化剤。

【公開番号】特開2006−187773(P2006−187773A)
【公開日】平成18年7月20日(2006.7.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−93063(P2006−93063)
【出願日】平成18年3月30日(2006.3.30)
【分割の表示】特願2002−345326(P2002−345326)の分割
【原出願日】平成14年11月28日(2002.11.28)
【出願人】(500518201)松田技研工業株式会社 (10)
【Fターム(参考)】