汚染土壌の不溶化材
【課題】複合汚染土壌中の鉛、砒素及びフッ素の３種類の全ての不溶化処理法が具体的でない
【解決手段】課題に鑑み、鉛及び砒素の濃度が０．０６ｍｇ／Ｌ以下で、フッ素の濃度が６．０ｍｇ／Ｌ以下の汚染土壌を対象とする不溶化材であって、石膏と、生石灰又はセメントと、高炉スラグ微粉末とを混合した主材と、該主材による土壌の強アルカリ化を抑止するｐＨ調整材との２種類からなり、汚染土壌に対する主材の重量比率を５％以下とし、且つ石膏、生石灰又はセメント、高炉スラグ微粉末の配合比を１．５〜２．０：１．７５〜２．２５：１．０〜１．２５とし、ｐＨ調整材は、硫酸第一鉄水溶液又は酢醸造残渣液として、汚染土壌に対する重量比率を２５％以下とした不溶化材を汚染土壌に添加混合することによって、汚染土壌に含有されている少なくとも鉛、砒素及びフッ素の３種類を不溶化処理可能にする。
【解決手段】課題に鑑み、鉛及び砒素の濃度が０．０６ｍｇ／Ｌ以下で、フッ素の濃度が６．０ｍｇ／Ｌ以下の汚染土壌を対象とする不溶化材であって、石膏と、生石灰又はセメントと、高炉スラグ微粉末とを混合した主材と、該主材による土壌の強アルカリ化を抑止するｐＨ調整材との２種類からなり、汚染土壌に対する主材の重量比率を５％以下とし、且つ石膏、生石灰又はセメント、高炉スラグ微粉末の配合比を１．５〜２．０：１．７５〜２．２５：１．０〜１．２５とし、ｐＨ調整材は、硫酸第一鉄水溶液又は酢醸造残渣液として、汚染土壌に対する重量比率を２５％以下とした不溶化材を汚染土壌に添加混合することによって、汚染土壌に含有されている少なくとも鉛、砒素及びフッ素の３種類を不溶化処理可能にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛、砒素及びフッ素に汚染された土壌に添加混合して、それら全ての溶出量を抑える様にした汚染土壌の不溶化材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、重金属類等で汚染された土壌の処理方法としては、汚染土壌に不溶化材を添加混合して難溶化・固定化することで、汚染物質の溶出を抑制する「不溶化技術」があり、具体的には、掘削した汚染土壌に地上で不溶化材を添加混合したり、或いは汚染土壌に原位置で深層機械攪拌工法などによって不溶化材を混合・攪拌して、汚染物質を不溶化することが行なわれている。
【０００３】
そして、上記不溶化材としては、セメント、消石灰、生石灰、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム及び炭酸マグネシウムよりなる群から選ばれる少なくとも１種である主材と、鉄の硫酸塩であるｐＨ調整材とを、主材、ｐＨ調整材の順に汚染土壌に添加混合することによって、汚染土壌中の重金属などを効果的に不溶化してその溶出を確実に防止出来る様にしたものが見受けられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
具体的には、鉛汚染土壌にセメントと硫酸第二鉄を順次添加混合する場合、先ず鉛汚染土壌にセメント粉末を添加混合すると、土壌中の酸性物質はセメントから生成する消石灰、アルカリ性塩である炭酸カルシウムにより中和されるために、セメントが混合された後の土壌はｐＨ１０以上になるが、ｐＨ１１以上になると両性化合物である鉛化合物が溶出してくるので、硫酸第二鉄水溶液を添加して、鉛の不溶化に適正なｐＨ７．０〜１１．５、好ましくは８．５〜１０．５に調整し、セメント混合土壌中のアルカリ性物質と反応して、水酸化第二鉄の沈殿を形成し、これが重金属の水酸化物などと共沈して鉛が不溶化されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−８８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１には、不溶化処理の対象として、汚染土壌中のカドミウム、鉛、全シアン、砒素、六価クロム、総水銀、セレン、ホウ素、フッ素、銅、亜鉛等が挙げられているが、具体的には、鉛、全シアン、砒素、六価クロム、セレンの１種類か、鉛及び砒素の２種類を対象としたものしか例示されていないため、複合汚染土壌中の少なくとも鉛、砒素及びフッ素の３種類の全てを不溶化処理可能するための具体例が明確でないなど、解決せねばならない課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記従来技術に基づく、複合汚染土壌中の鉛、砒素及びフッ素の３種類の全ての不溶化処理法が具体的でない課題に鑑み、鉛及び砒素の濃度が０．０６ｍｇ／Ｌ以下で、フッ素の濃度が６．０ｍｇ／Ｌ以下の汚染土壌を対象とする不溶化材であって、石膏と、生石灰又はセメントと、高炉スラグ微粉末とを混合した主材と、該主材による土壌の強アルカリ化を抑止するｐＨ調整材との２種類からなり、汚染土壌に対する主材の重量比率を５％以下とし、且つ石膏、生石灰又はセメント、高炉スラグ微粉末の配合比を１．５〜２．０：１．７５〜２．２５：１．０〜１．２５とし、ｐＨ調整材は、硫酸第一鉄水溶液又は酢醸造残渣液として、汚染土壌に対する重量比率を２５％以下とした不溶化材を汚染土壌に添加混合することによって、汚染土壌に含有されている少なくとも鉛、砒素及びフッ素の３種類を不溶化処理可能にして、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】
要するに本発明は、鉛及び砒素の溶出量が０．０６ｍｇ／Ｌ以下で、フッ素の溶出量が６．０ｍｇ／Ｌ以下の汚染土壌を対象とする不溶化材であって、石膏と、生石灰又はセメントと、高炉スラグ微粉末とを混合した主材と、該主材による土壌の強アルカリ化を抑止するｐＨ調整材との２種類からなっているので、かかる不溶化材を汚染土壌に添加混合すれば、含有されている鉛、砒素及びフッ素の溶出量を不溶化出来、又汚染土壌の処理に当っては、掘削した汚染土壌に地上で不溶化材を混入したり、汚染土壌に原位置で深層機械攪拌工法など従来の地盤改良技術等を用いることが可能であるため、低コストで汚染土壌の不溶化処理を実施することが出来、更に主材に高炉スラグ微粉末が含まれているので、その特性であるＯＨ- などによる刺激作用によって水と反応し水和物を生成し、この水和生成物がスラグの粒間を埋める結合材となって凝結、固化が長期間にわたり進行し、この水和過程においてＯＨ- を消費するため、セメントの欠点である長期間にわたるｐＨ１２を超える強アルカリ性を水硬性の進展と共に改善することが出来る。
又、汚染土壌に対する主材の重量比率を５％以下としたので、処理済土壌の過硬化を抑止することが出来、且つ石膏、生石灰又はセメント、高炉スラグ微粉末の配合比を１．５〜２．０：１．７５〜２．２５：１．０〜１．２５としたので、固化機能の低下を抑止しつつ、強アルカリ化を抑止することが出来、ｐＨ調整材は、硫酸第一鉄水溶液又は酢醸造残渣液として、汚染土壌に対する重量比率を２５％以下としたので、かかるｐＨ調整材に水分が多く含まれているため、フッ素の不溶化を促進させることが出来る。
又、ｐＨ調整材を、汚染土壌に対する重量比が１．２５〜５％の硫酸第一鉄の粉体を水で希釈して、汚染土壌に対する重量比が１０〜２５％の水溶液としたので、鉛、砒素及びフッ素の全ての溶出量の数値を環境基準値以下に抑えられれば良いのであって、各数値を各基準値より極端に低くする必要はなく、特に主材における高炉スラグ微粉末とｐＨ調整材の添加量を可能な限り抑えつつ、鉛、砒素及びフッ素の全ての溶出量の数値を環境基準値以下に抑えることが出来る。
又、ｐＨ調整材酸性添加材を、汚染土壌に対する重量比が１２．５〜２５％の酢醸造残渣液としたので、自然由来の材料であるため、植物育成用の土壌として安全に利用することが出来る等その実用的効果甚だ大である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の汚染土壌の不溶化材は、基本的に、鉛及び砒素の溶出量が０．０６ｍｇ／Ｌ以下で、フッ素の溶出量が６．０ｍｇ／Ｌ以下の汚染土壌を対象とする不溶化材であって、
石膏と、生石灰又はセメントと、高炉スラグ微粉末とを混合した主材と、該主材による土壌の強アルカリ化を抑止するｐＨ調整材との２種類からなり、汚染土壌に対する主材の重量比率を５％以下とし、且つ石膏、生石灰又はセメント、高炉スラグ微粉末の配合比を１．５〜２．０：１．７５〜２．２５：１．０〜１．２５とし、ｐＨ調整材は、硫酸第一鉄水溶液又は酢醸造残渣液として、汚染土壌に対する重量比率を２５％以下とし、この不溶化材を汚染土壌に添加混合することにより、鉛、砒素及びフッ素を不溶化処理することを特徴とするものである。
石膏にあっては、半水石膏が望ましく、具体的には、二水石膏を１６０〜３００℃で焼成し生成されたIII型無水石膏を大気中で放冷することで生成され、生石灰にあっては、土質強度の改善効果及び砒素の不溶化は共に高く、高アルカリ性を示し、高炉スラグ微粉末にあっては、主成分がＳｉＯ2 、ＣａＯ、Ａｌ2 Ｏ3 などで、土質強度の改善効果は高く、鉛を含む重金属類の溶出抑制効果を有し、水に接するとＣａＯが僅かに溶出してアルカリ性を示すことから、土壌の固化材としての主材を石膏、生石灰及び高炉スラグ微粉末の混合材とすることで、主材を生石灰単独とした場合と比較して、固化機能を低下させずにｐＨ値を抑え、少なくとも砒素や重金属類の溶出を抑制する機能を備えている。
【００１０】
これらにより構成された不溶化材を、対象汚染土壌１m3に対して５０〜３００ｋｇ添加することが好ましく、その理由は、５０ｋｇ未満では不溶化材料が均一に混練し難く効果が得られ難く、一方３００ｋｇを越えると、不経済で、而も処理土壌の強度発現が大きくなって固化された汚染土壌の掘り起こし等に難がある場合もあるためである。
【００１１】
本発明に係る不溶化材による汚染土壌中の鉛、砒素、フッ素の不溶化処理実験を下記の工程で行うこととする。
（１）試料と不溶化材を混合攪拌
鉛、砒素、フッ素の汚染土壌を５００ｇ量り取り、不溶化材を任意重量比で添加した後、汚染土壌と不溶化材をホバートミキサーにより５分間（２．５分で掻き落とし）練り混ぜる。
（２）養生
撹拌終了後、バットに入れ直射日光の当らない室内で７日間密閉養生を行う。
（３）風乾・篩分け
養生後の試料を風乾し、中小礫、木片等を除き、土塊、団粒を粗砕した後、非金属製の２mmの目のふるいを通過させた後十分混合する。
（４）溶媒混合
試料（単位ｇ）と溶媒（純水に塩酸を加え、ｐＨが５．８以上６．３以下となる様にしたもの）（単位ｍｌ）とを重量体積比１０％の割合で混合する。
（５）振とう攪拌
調製した試料液を常温常圧で振とう機（予め振とう回数を毎分約２００回に、振とう幅を４ｃｍ以上５ｃｍ以下に調整したもの）を用いて、６時間連続して振とうする。
（６）静置
振とう後、試料液を１０分から３０分程度静置する。
（７）遠心分離
静置後、試料液を毎分約３、０００回転で２０分間遠心分離する。
（８）上澄液濾過・濾液濃度測定
分離した上澄み液を孔径０．４５μｍのメンブランフィルターでろ過してろ液を取り、定量に必要な量を正確に計り取ってこれを検液とし、この検液中の鉛、砒素又はフッ素の濃度を測定する。
そして、その測定値が環境基準値（鉛及び砒素：０．０１ｍｇ／Ｌ、フッ素：０．８ｍｇ／Ｌ）以下であれば合格となる。
【００１２】
そこで、表１の汚染土壌ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ４に、表２の不溶化材を適宜選択し添加混合した結果を表３〜表９に示す。
尚、表２中の「％」は、汚染土壌の重量に対する重量％で、『ｐＨ調整材の状態・混合方法』欄中の「同時混合」とは、主材とｐＨ調整材を同時に（両者を事前混合後の添加混合を含む）、「二次混合」とは、主材−ｐＨ調整材の順で、「一次混合」とは、ｐＨ調整材−主材の順で、汚染土壌に添加混合することを示す。
特に、Ｃ−１〜３において、「二次混合」とは、下水汚泥を混合済の主材−ｐＨ調整材の順で、「一次混合」とは、下水汚泥とｐＨ調整材の混合材−主材の順で、汚染土壌に添加混合することを示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【実施例１】
【００１５】
上記汚染土壌ａ１と、上記不溶化材Ａ−１、Ａ−２、Ａ−４とを用いて上記不溶化処理実験を実施し、その試験結果を表３に示す。
【００１６】
【表３】
【００１７】
〔不溶化材Ａ−１、２、４について〕
Ａ−１、２、４に関しては、鉛及び砒素の数値に関しては、全てが基準値以下で特にＡ−２が効果的であり、フッ素の数値に関しては、全てが基準値以上であるが、強いて言えばＡ−４がより基準値に近いことから、粉体は鉛の不溶化に極めて効果大であるがフッ素の不溶化には全く効果が無く、水溶液は鉛及びフッ素の両方の不溶化に効果的であるが、鉛の数値は粉体より劣る。
これは、Ａ−２、４での鉛の数値を比較すると、Ｚ１の添加量が同一で二次混合である点で共通するも、Ａ−２が粉体であるのに対し、Ａ−４は多量の水で希釈された水溶液として使用されている点で異なっており、よって水を添加することで、鉛の数値が高くなり、フッ素の数値が低くなったと考えられる。
つまり、鉛、砒素及びフッ素の全てを基準値以下にするためには、粉体のままでは効果的でないが水溶液にして使用すれば効果的であり、２５％水溶液の二次混合の場合、Ｚ１添加量の適正量域の上限は５％未満で、尚且つフッ素数値が基準値以下になる量になると考えられる。
【実施例２】
【００１８】
上記汚染土壌ａ２と、上記不溶化材Ａ−５、Ａ−６、Ｄ−１、Ｅ−１、Ｅ−２、Ｆ−１、Ｆ−２とを用いて上記不溶化処理実験を実施し、その試験結果を表４に示す。
尚、Ｚ３である酢醸造残渣液は、主に、水分、酢酸、有機物（もろみ等の残りかす）、有機酸類（プロピオン酸、ペンタノン酸、蟻酸、クエン酸等）、エタノールが含まれ、Ｚ４である木酢液蒸留残渣液は、主に、水分、酢酸、植物性油、有機酸類（プロピオン酸、ペンタノン酸、蟻酸、クエン酸等）が含まれている。
【００１９】
【表４】
【００２０】
〔不溶化材Ａ−５、６について〕
Ａ−５、６を比較すると、Ａ−６における鉛の数値だけが基準値以上で、而も汚染土壌ａ２の鉛の数値を大きく超えている。そして、Ｚ１の添加量を減らすと、鉛及びフッ素の数値が高くなる傾向にあることが確認出来た。
よって、Ｚ１の２５％水溶液を二次混合する場合、Ｚ１の添加量の適正量域の下限は２．５％未満で尚且つ２．５％に近い数値になると考えられる。
〔不溶化材Ｄ−１について〕
Ｄ−１に関しては、鉛及び砒素の数値が基準値より低いのに対しフッ素の数値は基準値より高く、Ｚ２の添加量の減少に伴い鉛及び砒素の数値が高くフッ素の数値が低くなるため、５％未満の範囲に適正量域があると推測される。
〔汚染土壌ａ２における不溶化材Ｄ−１と汚染土壌ａ１における不溶化材Ａ−１の比較〕
Ｚ１、Ｚ２の添加量は同一であるのに対し、
鉛濃度がａ２＜ａ１であるのに対し、溶出量は基準値＞Ｄ−１＞Ａ−２
砒素濃度がａ２＜ａ１であるのに対し、溶出量はＤ−１＜Ａ−２＜基準値
フッ素濃度がａ２＞ａ１であるのに対し、溶出量は基準値＜Ｄ−１＜Ａ−２
となった。
よって、５％粉体同時混合の場合、総合的にはＺ２の方が効果的であると推測されるが、鉛だけに関してはＺ１の方が、フッ素だけに関してはＺ２の方が断然効果的である。
〔不溶化材Ｅ−１、２について〕
Ｅ−１、２を比較すると、Ｚ３の添加量の減少に伴い、鉛の数値は減少傾向で、砒素及びフッ素の数値が増加傾向にあると推測されるが、Ｅ−２では砒素の数値が基準値と同じであるため、１２．５％以上で、鉛及びフッ素の数値が基準値を超えない量の範囲までが適正量域になると考えられる。
〔不溶化材Ｆ−１、２について〕
Ｆ−１、２に関しては、鉛の数値が極めて大きく悪化しているため、不溶化材としては不合格である。
【実施例３】
【００２１】
上記汚染土壌ａ３と、上記不溶化材Ａ−３、Ｃ−１、Ｄ−２とを用いて上記不溶化処理実験を実施し、その試験結果を表５に示す。
【００２２】
【表５】
【００２３】
〔不溶化材Ａ−３について〕
Ａ−３に関しては、全ての数値が基準値よりかなり低いため、３種全てを対象とする不溶化材としては合格である。
〔汚染土壌ａ３における不溶化材Ａ−３と汚染土壌ａ１における不溶化材Ａ−４の比較〕
Ｚ１の添加量は同じであり、
鉛濃度がａ３＜ａ１であるのに対し、溶出量はＡ−３＜Ａ−４＜基準値
砒素濃度がａ３＜ａ１であるのに対し、溶出量はＡ−３＝Ａ−４＜基準値
フッ素濃度がａ３＞ａ１であるのに対し、溶出量はＡ−３＜基準値＜Ａ−４
である。
よって、Ｚ１の５％の２５％水溶液の同時混合であれば全ての数値が良く、特にフッ素の不溶化に優れており、よって二次混合より同時混合の方が効果ありと推測される。
〔不溶化材Ｃ−１について〕
Ｃ−１に関しては、鉛の数値は極めて優れ、フッ素の数値が劣っているため、３種全てを対象とする不溶化材としては不合格であり、その理由はＹ１を加えたことか、主材の添加量をＹ１の分だけ減らしたことか、或いはこれら両方が原因であると推測される。
〔汚染土壌ａ３における不溶化材Ｃ−１と汚染土壌ａ１における不溶化材Ａ−４の比較〕
Ｚ１の添加量はＣ−１＝Ａ−４であり、
鉛濃度がａ３＜ａ１であるのに対し、溶出量はＣ−１＜Ａ−４＜基準値
砒素濃度がａ３＜ａ１であるのに対し、溶出量はＣ−１＝Ａ−４＜基準値
フッ素濃度がａ３＞ａ１であるのに対し、溶出量は基準値＜Ａ−４＜Ｃ−１
である。
よって、Ｚ１が５％の２５％水溶液の同時混合の場合、総合的にはＡ−４の方が効果的であると推測されるが、鉛だけに関してはＣ−１の方が断然効果的である。
〔不溶化材Ｄ−２について〕
Ｄ−２に関しては、鉛及びフッ素の数値が基準値以上のため、３種全てを対象とする不溶化材としては不合格であり、汚染土壌ａ２におけるＤ−１と比較すると、汚染土壌ａ２、３における鉛及びフッ素の数値は略同じであるが、Ｄ−１、２での数値はＤ−２の方が劣っているため、Ｚ２が５％で粉体の場合、同時混合は適切でなく二次混合が良いと推測される。
【実施例４】
【００２４】
上記汚染土壌ｂ１と、上記不溶化材Ａ−５、Ａ−６、Ｄ−１、Ｅ−１、Ｅ−２、Ｆ−１、Ｆ−２とを用いて上記不溶化処理実験を実施し、その試験結果を表６に示す。
【００２５】
【表６】
【００２６】
〔不溶化材Ａ−５、６について〕
Ａ−５、６を比較すると、両者の鉛の数値だけが基準値以上で、而もＡ−６における鉛の数値が汚染土壌ｂ１の鉛の数値を超えている。そして、Ｚ１の添加量の減少に伴い全ての数値が増加傾向にあり、特に鉛の増加率が大きいと考えられる。
よって、Ｚ１の添加量の減少に伴い、全ての数値が悪化し、且つＡ−５における鉛の数値は基準値以上であるが僅差で、砒素及びフッ素の数値は基準値より充分低いため、Ｚ１の２５％水溶液の二次混合の場合、Ｚ１の下限値は２．５％超になると推測される。
〔汚染土壌ｂ１における不溶化材Ａ−５と汚染土壌ａ１における不溶化材Ａ−４の比較〕
Ｚ１の添加量はＡ−５＜Ａ−４であり、
鉛濃度がｂ１＜ａ１であるのに対し、溶出量はＡ−４＜基準値＜Ａ−５
砒素濃度がｂ１＜ａ１であるのに対し、溶出量はＡ−４＜Ａ−５＜基準値
フッ素濃度がｂ１＜ａ１であるのに対し、溶出量はＡ−５＜基準値＜Ａ−４
である。
よって、Ｚ１の添加量の減少に伴い、鉛の数値は増加傾向で、砒素の数値は微増傾向で、フッ素の数値は減少傾向であると推測される。
〔不溶化材Ｄ−１について〕
Ｄ−１に関しては、鉛及び砒素の数値が基準値より低いのに対し、フッ素の数値は基準値より高いため、このままでは３種全てを対象とする不溶化材としては不合格であるが、Ｚ２の添加量を変えることで対応可能になると推測される。
〔不溶化材Ｅ−１、２について〕
Ｅ−１、２に関しては、添加量の減少に伴い、鉛及び砒素の数値が減少傾向にあるのに対し、フッ素の数値は増加傾向にあり、而もＥ−２での砒素の数値は基準値と同じであるため、Ｚ３は１２．５％を上限とし、フッ素の数値が基準値を超えない様に下限を設定することが可能であると推測される。
〔不溶化材Ｆ−１、２について〕
Ｆ−１、２に関しては、鉛の数値が極めて大きく悪化しているため、３種全てを対象とする不溶化材としては不合格である。
【実施例５】
【００２７】
上記汚染土壌ｂ２と、上記不溶化材Ａ−３、Ｃ−１、Ｄ−２とを用いて上記不溶化処理実験を実施し、その試験結果を表７に示す。
【００２８】
【表７】
【００２９】
〔不溶化材Ａ−３について〕
Ａ−３に関しては、砒素及びフッ素の数値が基準値より低いのに対し、鉛の数値は基準値以上のため、３種全てを対象とする不溶化材としては不合格であるが、鉛の数値は基準値と僅差のため、Ｚ１の添加量の適正量域の上限は５％未満で尚且つ５％に近い数値になると考えられる。
〔不溶化材Ｃ−１について〕
Ｃ−１に関しては、鉛の数値は極めて優れ、フッ素の数値が劣っているため、３種全てを対象とする不溶化材としては不合格であり、その理由はＹ１を加えたことか、主材の添加量をＹ１の分だけ減らしたことか、或いはこれら両方が原因であると推測される。
〔不溶化材Ｄ−２について〕
不溶化材Ｄ−２に関しては、３種全てを対象とする不溶化材としては不合格であり、Ｚ２の添加量を変えることで対応する可能性はあるも極めて低いと推測される。
【実施例６】
【００３０】
上記汚染土壌ｂ３と、上記不溶化材Ａ−７、Ａ−８、Ａ−９、Ｄ−３〜５、Ｆ−３、Ｆ−４とを用いて上記不溶化処理実験を実施し、その試験結果を表８に示す。
【００３１】
【表８】
【００３２】
〔不溶化材Ａ−７〜９について〕
Ａ−７、８に関しては、全ての数値が基準値以下であるため、３種全てを対象とする不溶化材としては合格である。
Ａ−８、９を比較すると、Ａ−９による鉛の数値だけが基準値以上であるため、Ｚ１の１２．５％水溶液の二次混合であれば、１．２５％超で２．５％未満の範囲内に適正量域の下限値があると考えられる。
〔汚染土壌ｂ３における不溶化材Ａ−７と汚染土壌ｂ１における不溶化材Ａ−５の比較〕
Ｚ１の添加量がＡ−７＝Ａ−５であり、
鉛濃度がｂ３＜ｂ１であるのに対し、溶出量は基準値＝Ａ−７＜Ａ−５であるが、Ａ−５の数値は基準値に極めて近く、
砒素濃度がｂ３＞ｂ１であるのに対し、溶出量はＡ−５＜Ａ−７＜基準値
フッ素濃度がｂ３＜ｂ１であるのに対し、溶出量はＡ−７＜Ａ−５＜基準値
である。
よって、Ｚ１が２．５％の１２．５％水溶液では、ｂ３とｂ１での鉛、砒素及びフッ素の濃度の違いを勘案すると、同時混合より二次混合が効果的であると推測される。
〔汚染土壌ｂ３における不溶化材Ａ−８と汚染土壌ｂ１における不溶化材Ａ−５の比較〕
水の添加量がＡ−８＜Ａ−５であり、
鉛濃度がｂ３＜ｂ１であるのに対し、溶出量はＡ−８＜基準値＜Ａ−５
砒素濃度がｂ３＞ｂ１であるのに対し、溶出量はＡ−５＜Ａ−８＜基準値
フッ素濃度がｂ３＜ｂ１であるのに対し、溶出量はＡ−８＜Ａ−５＜基準値
である。
よって、Ｚ１の水溶液では、水量の減少に伴い、鉛の数値は増加傾向で、砒素及びフッ素の数値は減少傾向であると推測される。
〔不溶化材Ｄ−３〜５について〕
Ｄ−３、４を比較すると、両者共に鉛及びフッ素の数値が基準値以上であるが、強いていえばＤ−３の方が良く、Ｄ−３、５を比較すると、Ｄ−３では砒素のみ基準値以下であるのに対し、Ｄ−５では鉛及びフッ素が基準値以下であるため、Ｚ２の１０％水溶液の二次混合であれば、２．５％超で５％未満の範囲内に適正量域があると推測される。
〔汚染土壌ｂ３における不溶化材Ｄ−３と汚染土壌ｂ１における不溶化材Ｄ−１の比較〕
Ｚ２の添加量はＤ−３＝Ｄ−１であり、
鉛濃度がｂ３＜ｂ１であるのに対し、溶出量はＤ−１＜基準値＜Ｄ−３
砒素濃度がｂ３＞ｂ１であるのに対し、溶出量は基準値＜Ｄ−１＜Ｄ−３
フッ素濃度がｂ３＜ｂ１であるのに対し、溶出量は基準値＜Ｄ−１＜Ｄ−３
である。
よって、Ｚ２を５％二次混合する場合、粉体の方が水溶液より効果的であると推測される。
〔汚染土壌ｂ３における不溶化材Ｄ−４と汚染土壌ｂ２における不溶化材Ｄ−２の比較〕
Ｚ２の添加量はＤ−４＝Ｄ−２であり、
鉛濃度がｂ３＜ｂ２であるのに対し、溶出量はＤ−２＜基準値＜Ｄ−４
砒素濃度がｂ３＜ｂ２であるのに対し、溶出量は基準値＜Ｄ−２＜Ｄ−４
フッ素濃度がｂ３＜ｂ２であるのに対し、溶出量は基準値＜Ｄ−４≒Ｄ−２
である。
よって、Ｚ２を５％同時混合する場合、粉体の方が水溶液より効果的であると推測される。
〔不溶化材Ｆ−３、４について〕
Ｆ−３、４に関しては、鉛の数値が極めて大きく悪化しているため、３種全てを対象とする不溶化材としては不合格である。
【実施例７】
【００３３】
上記汚染土壌ｂ４と、上記不溶化材Ａ−１０、Ａ−１１、Ｃ−２、Ｄ−６、Ｄ−７、Ｆ−５、Ｆ−６とを用いて上記不溶化処理実験を実施し、その試験結果を表９に示す。
【００３４】
【表９】
【００３５】
〔不溶化材Ａ−１０、１１について〕
Ａ−１０、１１を比較すると、鉛及びフッ素の数値はＡ−１０の方が良く、砒素の数値はＡ−１１の方が良く、更に不溶化材Ａ−１０における砒素の数値だけが基準値以上であることから、３種全てを対象とする不溶化材として、Ａ−１０は不合格、Ａ−１１は合格であるため、Ｚ１が２％の１０％水溶液であれば、同時混合より一次混合の方が良いと推測される。
〔不溶化材Ｃ−２、３について〕
Ｃ−２、３を比較すると、不溶化材Ｃ−２におけるフッ素の数値が基準値以上であり、全ての数値が不溶化材Ｃ−３の方が良いことから、
同時混合より一次混合の方が良いと推測される。
〔不溶化材Ｄ−６、７について〕
Ｄ−６、７に関しては、鉛の数値が極めて大きく悪化しているため、３種全てを対象とする不溶化材としては不合格である。
〔不溶化材Ｆ−５、６について〕
Ｆ−５、６に関しては、鉛の数値が極めて大きく悪化しているため、３種全てを対象とする不溶化材としては不合格である。
【００３６】
以下、上記実施例１〜７の結果を総括する。
〔Ｚ１に関する総括〕
・粉体混合より水溶液混合が効果的。
・二次混合より同時混合が、同時混合より一次混合が効果的。
・添加量の減少に伴い、鉛の数値は増加傾向、砒素の数値は微増傾向、フッ素の数値は減 少傾向。
・水溶液では、水量減少に伴い鉛の数値は増加傾向、砒素及びフッ素の数値は減少傾向。
・条件によっても異なるが、１．２５〜５％の粉体を水で希釈して１０〜２５％の水溶液とする。
つまり、硫酸第一鉄にあっては、土質強度の改善効果は無く、砒素の不溶化は高く、弱酸性を示して、処理済みの汚染土壌のｐＨ値を下げることで鉛の溶出を抑止するが、水溶液にすることで完全にイオン化し、フッ素の溶出抑制を速やかに行うものと考えられるが、反面鉛を溶出しやすい状態にしてしまう。
〔Ｚ２に関する総括〕
・水溶液混合より粉体混合が効果的
・同時混合より二次混合が効率的。
・条件によっても異なるが、添加量域は２．５〜５％。
〔Ｚ３に関する総括〕
・添加量の減少に伴い、鉛の数値は減少傾向で、フッ素の数値が増加傾向（砒素の数値の 傾向は特定不可）。
・添加量域は１２．５〜２５％で、条件によっては１２．５％未満でも可。
【００３７】
尚、Ｃ−１以外の不溶化材における主材にあっては、石膏：生石灰：高炉スラグ微粉末＝２．０：１．７５：１．２５であるが、この配合比を変えた主材だけを汚染土壌に添加混合して不溶化処理実験を実施し、その試験結果を表１０に示す。
【００３８】
【表１０】
【００３９】
そして、汚染土壌に対する主材の重量％は０．５％であるが、配合比がＣ−１以外の不溶化材と同じであるＮｏ．１の数値が最も良いが、石膏の割合が小さくなるのに従いフッ素の数値が良くなることから、２．０を上限に、１．５を下限に設定し、生石灰の割合が大きくなるのに従いフッ素の数値が良くなることから、１．７５を下限に、２．２５を上限に設定し、高炉スラグ微粉末は、なるべく少量にするのが好ましいことから、１．２５を上限に、１．０を下限に設定し、よって石膏：生石灰：高炉スラグ微粉末＝１．５〜２．０：１．７５〜２．２５：１．０〜１．２５となる。
【００４０】
以上、本発明の汚染土壌の不溶化方法について複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することが可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛、砒素及びフッ素に汚染された土壌に添加混合して、それら全ての溶出量を抑える様にした汚染土壌の不溶化材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、重金属類等で汚染された土壌の処理方法としては、汚染土壌に不溶化材を添加混合して難溶化・固定化することで、汚染物質の溶出を抑制する「不溶化技術」があり、具体的には、掘削した汚染土壌に地上で不溶化材を添加混合したり、或いは汚染土壌に原位置で深層機械攪拌工法などによって不溶化材を混合・攪拌して、汚染物質を不溶化することが行なわれている。
【０００３】
そして、上記不溶化材としては、セメント、消石灰、生石灰、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム及び炭酸マグネシウムよりなる群から選ばれる少なくとも１種である主材と、鉄の硫酸塩であるｐＨ調整材とを、主材、ｐＨ調整材の順に汚染土壌に添加混合することによって、汚染土壌中の重金属などを効果的に不溶化してその溶出を確実に防止出来る様にしたものが見受けられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
具体的には、鉛汚染土壌にセメントと硫酸第二鉄を順次添加混合する場合、先ず鉛汚染土壌にセメント粉末を添加混合すると、土壌中の酸性物質はセメントから生成する消石灰、アルカリ性塩である炭酸カルシウムにより中和されるために、セメントが混合された後の土壌はｐＨ１０以上になるが、ｐＨ１１以上になると両性化合物である鉛化合物が溶出してくるので、硫酸第二鉄水溶液を添加して、鉛の不溶化に適正なｐＨ７．０〜１１．５、好ましくは８．５〜１０．５に調整し、セメント混合土壌中のアルカリ性物質と反応して、水酸化第二鉄の沈殿を形成し、これが重金属の水酸化物などと共沈して鉛が不溶化されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−８８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１には、不溶化処理の対象として、汚染土壌中のカドミウム、鉛、全シアン、砒素、六価クロム、総水銀、セレン、ホウ素、フッ素、銅、亜鉛等が挙げられているが、具体的には、鉛、全シアン、砒素、六価クロム、セレンの１種類か、鉛及び砒素の２種類を対象としたものしか例示されていないため、複合汚染土壌中の少なくとも鉛、砒素及びフッ素の３種類の全てを不溶化処理可能するための具体例が明確でないなど、解決せねばならない課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記従来技術に基づく、複合汚染土壌中の鉛、砒素及びフッ素の３種類の全ての不溶化処理法が具体的でない課題に鑑み、鉛及び砒素の濃度が０．０６ｍｇ／Ｌ以下で、フッ素の濃度が６．０ｍｇ／Ｌ以下の汚染土壌を対象とする不溶化材であって、石膏と、生石灰又はセメントと、高炉スラグ微粉末とを混合した主材と、該主材による土壌の強アルカリ化を抑止するｐＨ調整材との２種類からなり、汚染土壌に対する主材の重量比率を５％以下とし、且つ石膏、生石灰又はセメント、高炉スラグ微粉末の配合比を１．５〜２．０：１．７５〜２．２５：１．０〜１．２５とし、ｐＨ調整材は、硫酸第一鉄水溶液又は酢醸造残渣液として、汚染土壌に対する重量比率を２５％以下とした不溶化材を汚染土壌に添加混合することによって、汚染土壌に含有されている少なくとも鉛、砒素及びフッ素の３種類を不溶化処理可能にして、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】
要するに本発明は、鉛及び砒素の溶出量が０．０６ｍｇ／Ｌ以下で、フッ素の溶出量が６．０ｍｇ／Ｌ以下の汚染土壌を対象とする不溶化材であって、石膏と、生石灰又はセメントと、高炉スラグ微粉末とを混合した主材と、該主材による土壌の強アルカリ化を抑止するｐＨ調整材との２種類からなっているので、かかる不溶化材を汚染土壌に添加混合すれば、含有されている鉛、砒素及びフッ素の溶出量を不溶化出来、又汚染土壌の処理に当っては、掘削した汚染土壌に地上で不溶化材を混入したり、汚染土壌に原位置で深層機械攪拌工法など従来の地盤改良技術等を用いることが可能であるため、低コストで汚染土壌の不溶化処理を実施することが出来、更に主材に高炉スラグ微粉末が含まれているので、その特性であるＯＨ- などによる刺激作用によって水と反応し水和物を生成し、この水和生成物がスラグの粒間を埋める結合材となって凝結、固化が長期間にわたり進行し、この水和過程においてＯＨ- を消費するため、セメントの欠点である長期間にわたるｐＨ１２を超える強アルカリ性を水硬性の進展と共に改善することが出来る。
又、汚染土壌に対する主材の重量比率を５％以下としたので、処理済土壌の過硬化を抑止することが出来、且つ石膏、生石灰又はセメント、高炉スラグ微粉末の配合比を１．５〜２．０：１．７５〜２．２５：１．０〜１．２５としたので、固化機能の低下を抑止しつつ、強アルカリ化を抑止することが出来、ｐＨ調整材は、硫酸第一鉄水溶液又は酢醸造残渣液として、汚染土壌に対する重量比率を２５％以下としたので、かかるｐＨ調整材に水分が多く含まれているため、フッ素の不溶化を促進させることが出来る。
又、ｐＨ調整材を、汚染土壌に対する重量比が１．２５〜５％の硫酸第一鉄の粉体を水で希釈して、汚染土壌に対する重量比が１０〜２５％の水溶液としたので、鉛、砒素及びフッ素の全ての溶出量の数値を環境基準値以下に抑えられれば良いのであって、各数値を各基準値より極端に低くする必要はなく、特に主材における高炉スラグ微粉末とｐＨ調整材の添加量を可能な限り抑えつつ、鉛、砒素及びフッ素の全ての溶出量の数値を環境基準値以下に抑えることが出来る。
又、ｐＨ調整材酸性添加材を、汚染土壌に対する重量比が１２．５〜２５％の酢醸造残渣液としたので、自然由来の材料であるため、植物育成用の土壌として安全に利用することが出来る等その実用的効果甚だ大である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の汚染土壌の不溶化材は、基本的に、鉛及び砒素の溶出量が０．０６ｍｇ／Ｌ以下で、フッ素の溶出量が６．０ｍｇ／Ｌ以下の汚染土壌を対象とする不溶化材であって、
石膏と、生石灰又はセメントと、高炉スラグ微粉末とを混合した主材と、該主材による土壌の強アルカリ化を抑止するｐＨ調整材との２種類からなり、汚染土壌に対する主材の重量比率を５％以下とし、且つ石膏、生石灰又はセメント、高炉スラグ微粉末の配合比を１．５〜２．０：１．７５〜２．２５：１．０〜１．２５とし、ｐＨ調整材は、硫酸第一鉄水溶液又は酢醸造残渣液として、汚染土壌に対する重量比率を２５％以下とし、この不溶化材を汚染土壌に添加混合することにより、鉛、砒素及びフッ素を不溶化処理することを特徴とするものである。
石膏にあっては、半水石膏が望ましく、具体的には、二水石膏を１６０〜３００℃で焼成し生成されたIII型無水石膏を大気中で放冷することで生成され、生石灰にあっては、土質強度の改善効果及び砒素の不溶化は共に高く、高アルカリ性を示し、高炉スラグ微粉末にあっては、主成分がＳｉＯ2 、ＣａＯ、Ａｌ2 Ｏ3 などで、土質強度の改善効果は高く、鉛を含む重金属類の溶出抑制効果を有し、水に接するとＣａＯが僅かに溶出してアルカリ性を示すことから、土壌の固化材としての主材を石膏、生石灰及び高炉スラグ微粉末の混合材とすることで、主材を生石灰単独とした場合と比較して、固化機能を低下させずにｐＨ値を抑え、少なくとも砒素や重金属類の溶出を抑制する機能を備えている。
【００１０】
これらにより構成された不溶化材を、対象汚染土壌１m3に対して５０〜３００ｋｇ添加することが好ましく、その理由は、５０ｋｇ未満では不溶化材料が均一に混練し難く効果が得られ難く、一方３００ｋｇを越えると、不経済で、而も処理土壌の強度発現が大きくなって固化された汚染土壌の掘り起こし等に難がある場合もあるためである。
【００１１】
本発明に係る不溶化材による汚染土壌中の鉛、砒素、フッ素の不溶化処理実験を下記の工程で行うこととする。
（１）試料と不溶化材を混合攪拌
鉛、砒素、フッ素の汚染土壌を５００ｇ量り取り、不溶化材を任意重量比で添加した後、汚染土壌と不溶化材をホバートミキサーにより５分間（２．５分で掻き落とし）練り混ぜる。
（２）養生
撹拌終了後、バットに入れ直射日光の当らない室内で７日間密閉養生を行う。
（３）風乾・篩分け
養生後の試料を風乾し、中小礫、木片等を除き、土塊、団粒を粗砕した後、非金属製の２mmの目のふるいを通過させた後十分混合する。
（４）溶媒混合
試料（単位ｇ）と溶媒（純水に塩酸を加え、ｐＨが５．８以上６．３以下となる様にしたもの）（単位ｍｌ）とを重量体積比１０％の割合で混合する。
（５）振とう攪拌
調製した試料液を常温常圧で振とう機（予め振とう回数を毎分約２００回に、振とう幅を４ｃｍ以上５ｃｍ以下に調整したもの）を用いて、６時間連続して振とうする。
（６）静置
振とう後、試料液を１０分から３０分程度静置する。
（７）遠心分離
静置後、試料液を毎分約３、０００回転で２０分間遠心分離する。
（８）上澄液濾過・濾液濃度測定
分離した上澄み液を孔径０．４５μｍのメンブランフィルターでろ過してろ液を取り、定量に必要な量を正確に計り取ってこれを検液とし、この検液中の鉛、砒素又はフッ素の濃度を測定する。
そして、その測定値が環境基準値（鉛及び砒素：０．０１ｍｇ／Ｌ、フッ素：０．８ｍｇ／Ｌ）以下であれば合格となる。
【００１２】
そこで、表１の汚染土壌ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ４に、表２の不溶化材を適宜選択し添加混合した結果を表３〜表９に示す。
尚、表２中の「％」は、汚染土壌の重量に対する重量％で、『ｐＨ調整材の状態・混合方法』欄中の「同時混合」とは、主材とｐＨ調整材を同時に（両者を事前混合後の添加混合を含む）、「二次混合」とは、主材−ｐＨ調整材の順で、「一次混合」とは、ｐＨ調整材−主材の順で、汚染土壌に添加混合することを示す。
特に、Ｃ−１〜３において、「二次混合」とは、下水汚泥を混合済の主材−ｐＨ調整材の順で、「一次混合」とは、下水汚泥とｐＨ調整材の混合材−主材の順で、汚染土壌に添加混合することを示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【実施例１】
【００１５】
上記汚染土壌ａ１と、上記不溶化材Ａ−１、Ａ−２、Ａ−４とを用いて上記不溶化処理実験を実施し、その試験結果を表３に示す。
【００１６】
【表３】
【００１７】
〔不溶化材Ａ−１、２、４について〕
Ａ−１、２、４に関しては、鉛及び砒素の数値に関しては、全てが基準値以下で特にＡ−２が効果的であり、フッ素の数値に関しては、全てが基準値以上であるが、強いて言えばＡ−４がより基準値に近いことから、粉体は鉛の不溶化に極めて効果大であるがフッ素の不溶化には全く効果が無く、水溶液は鉛及びフッ素の両方の不溶化に効果的であるが、鉛の数値は粉体より劣る。
これは、Ａ−２、４での鉛の数値を比較すると、Ｚ１の添加量が同一で二次混合である点で共通するも、Ａ−２が粉体であるのに対し、Ａ−４は多量の水で希釈された水溶液として使用されている点で異なっており、よって水を添加することで、鉛の数値が高くなり、フッ素の数値が低くなったと考えられる。
つまり、鉛、砒素及びフッ素の全てを基準値以下にするためには、粉体のままでは効果的でないが水溶液にして使用すれば効果的であり、２５％水溶液の二次混合の場合、Ｚ１添加量の適正量域の上限は５％未満で、尚且つフッ素数値が基準値以下になる量になると考えられる。
【実施例２】
【００１８】
上記汚染土壌ａ２と、上記不溶化材Ａ−５、Ａ−６、Ｄ−１、Ｅ−１、Ｅ−２、Ｆ−１、Ｆ−２とを用いて上記不溶化処理実験を実施し、その試験結果を表４に示す。
尚、Ｚ３である酢醸造残渣液は、主に、水分、酢酸、有機物（もろみ等の残りかす）、有機酸類（プロピオン酸、ペンタノン酸、蟻酸、クエン酸等）、エタノールが含まれ、Ｚ４である木酢液蒸留残渣液は、主に、水分、酢酸、植物性油、有機酸類（プロピオン酸、ペンタノン酸、蟻酸、クエン酸等）が含まれている。
【００１９】
【表４】
【００２０】
〔不溶化材Ａ−５、６について〕
Ａ−５、６を比較すると、Ａ−６における鉛の数値だけが基準値以上で、而も汚染土壌ａ２の鉛の数値を大きく超えている。そして、Ｚ１の添加量を減らすと、鉛及びフッ素の数値が高くなる傾向にあることが確認出来た。
よって、Ｚ１の２５％水溶液を二次混合する場合、Ｚ１の添加量の適正量域の下限は２．５％未満で尚且つ２．５％に近い数値になると考えられる。
〔不溶化材Ｄ−１について〕
Ｄ−１に関しては、鉛及び砒素の数値が基準値より低いのに対しフッ素の数値は基準値より高く、Ｚ２の添加量の減少に伴い鉛及び砒素の数値が高くフッ素の数値が低くなるため、５％未満の範囲に適正量域があると推測される。
〔汚染土壌ａ２における不溶化材Ｄ−１と汚染土壌ａ１における不溶化材Ａ−１の比較〕
Ｚ１、Ｚ２の添加量は同一であるのに対し、
鉛濃度がａ２＜ａ１であるのに対し、溶出量は基準値＞Ｄ−１＞Ａ−２
砒素濃度がａ２＜ａ１であるのに対し、溶出量はＤ−１＜Ａ−２＜基準値
フッ素濃度がａ２＞ａ１であるのに対し、溶出量は基準値＜Ｄ−１＜Ａ−２
となった。
よって、５％粉体同時混合の場合、総合的にはＺ２の方が効果的であると推測されるが、鉛だけに関してはＺ１の方が、フッ素だけに関してはＺ２の方が断然効果的である。
〔不溶化材Ｅ−１、２について〕
Ｅ−１、２を比較すると、Ｚ３の添加量の減少に伴い、鉛の数値は減少傾向で、砒素及びフッ素の数値が増加傾向にあると推測されるが、Ｅ−２では砒素の数値が基準値と同じであるため、１２．５％以上で、鉛及びフッ素の数値が基準値を超えない量の範囲までが適正量域になると考えられる。
〔不溶化材Ｆ−１、２について〕
Ｆ−１、２に関しては、鉛の数値が極めて大きく悪化しているため、不溶化材としては不合格である。
【実施例３】
【００２１】
上記汚染土壌ａ３と、上記不溶化材Ａ−３、Ｃ−１、Ｄ−２とを用いて上記不溶化処理実験を実施し、その試験結果を表５に示す。
【００２２】
【表５】
【００２３】
〔不溶化材Ａ−３について〕
Ａ−３に関しては、全ての数値が基準値よりかなり低いため、３種全てを対象とする不溶化材としては合格である。
〔汚染土壌ａ３における不溶化材Ａ−３と汚染土壌ａ１における不溶化材Ａ−４の比較〕
Ｚ１の添加量は同じであり、
鉛濃度がａ３＜ａ１であるのに対し、溶出量はＡ−３＜Ａ−４＜基準値
砒素濃度がａ３＜ａ１であるのに対し、溶出量はＡ−３＝Ａ−４＜基準値
フッ素濃度がａ３＞ａ１であるのに対し、溶出量はＡ−３＜基準値＜Ａ−４
である。
よって、Ｚ１の５％の２５％水溶液の同時混合であれば全ての数値が良く、特にフッ素の不溶化に優れており、よって二次混合より同時混合の方が効果ありと推測される。
〔不溶化材Ｃ−１について〕
Ｃ−１に関しては、鉛の数値は極めて優れ、フッ素の数値が劣っているため、３種全てを対象とする不溶化材としては不合格であり、その理由はＹ１を加えたことか、主材の添加量をＹ１の分だけ減らしたことか、或いはこれら両方が原因であると推測される。
〔汚染土壌ａ３における不溶化材Ｃ−１と汚染土壌ａ１における不溶化材Ａ−４の比較〕
Ｚ１の添加量はＣ−１＝Ａ−４であり、
鉛濃度がａ３＜ａ１であるのに対し、溶出量はＣ−１＜Ａ−４＜基準値
砒素濃度がａ３＜ａ１であるのに対し、溶出量はＣ−１＝Ａ−４＜基準値
フッ素濃度がａ３＞ａ１であるのに対し、溶出量は基準値＜Ａ−４＜Ｃ−１
である。
よって、Ｚ１が５％の２５％水溶液の同時混合の場合、総合的にはＡ−４の方が効果的であると推測されるが、鉛だけに関してはＣ−１の方が断然効果的である。
〔不溶化材Ｄ−２について〕
Ｄ−２に関しては、鉛及びフッ素の数値が基準値以上のため、３種全てを対象とする不溶化材としては不合格であり、汚染土壌ａ２におけるＤ−１と比較すると、汚染土壌ａ２、３における鉛及びフッ素の数値は略同じであるが、Ｄ−１、２での数値はＤ−２の方が劣っているため、Ｚ２が５％で粉体の場合、同時混合は適切でなく二次混合が良いと推測される。
【実施例４】
【００２４】
上記汚染土壌ｂ１と、上記不溶化材Ａ−５、Ａ−６、Ｄ−１、Ｅ−１、Ｅ−２、Ｆ−１、Ｆ−２とを用いて上記不溶化処理実験を実施し、その試験結果を表６に示す。
【００２５】
【表６】
【００２６】
〔不溶化材Ａ−５、６について〕
Ａ−５、６を比較すると、両者の鉛の数値だけが基準値以上で、而もＡ−６における鉛の数値が汚染土壌ｂ１の鉛の数値を超えている。そして、Ｚ１の添加量の減少に伴い全ての数値が増加傾向にあり、特に鉛の増加率が大きいと考えられる。
よって、Ｚ１の添加量の減少に伴い、全ての数値が悪化し、且つＡ−５における鉛の数値は基準値以上であるが僅差で、砒素及びフッ素の数値は基準値より充分低いため、Ｚ１の２５％水溶液の二次混合の場合、Ｚ１の下限値は２．５％超になると推測される。
〔汚染土壌ｂ１における不溶化材Ａ−５と汚染土壌ａ１における不溶化材Ａ−４の比較〕
Ｚ１の添加量はＡ−５＜Ａ−４であり、
鉛濃度がｂ１＜ａ１であるのに対し、溶出量はＡ−４＜基準値＜Ａ−５
砒素濃度がｂ１＜ａ１であるのに対し、溶出量はＡ−４＜Ａ−５＜基準値
フッ素濃度がｂ１＜ａ１であるのに対し、溶出量はＡ−５＜基準値＜Ａ−４
である。
よって、Ｚ１の添加量の減少に伴い、鉛の数値は増加傾向で、砒素の数値は微増傾向で、フッ素の数値は減少傾向であると推測される。
〔不溶化材Ｄ−１について〕
Ｄ−１に関しては、鉛及び砒素の数値が基準値より低いのに対し、フッ素の数値は基準値より高いため、このままでは３種全てを対象とする不溶化材としては不合格であるが、Ｚ２の添加量を変えることで対応可能になると推測される。
〔不溶化材Ｅ−１、２について〕
Ｅ−１、２に関しては、添加量の減少に伴い、鉛及び砒素の数値が減少傾向にあるのに対し、フッ素の数値は増加傾向にあり、而もＥ−２での砒素の数値は基準値と同じであるため、Ｚ３は１２．５％を上限とし、フッ素の数値が基準値を超えない様に下限を設定することが可能であると推測される。
〔不溶化材Ｆ−１、２について〕
Ｆ−１、２に関しては、鉛の数値が極めて大きく悪化しているため、３種全てを対象とする不溶化材としては不合格である。
【実施例５】
【００２７】
上記汚染土壌ｂ２と、上記不溶化材Ａ−３、Ｃ−１、Ｄ−２とを用いて上記不溶化処理実験を実施し、その試験結果を表７に示す。
【００２８】
【表７】
【００２９】
〔不溶化材Ａ−３について〕
Ａ−３に関しては、砒素及びフッ素の数値が基準値より低いのに対し、鉛の数値は基準値以上のため、３種全てを対象とする不溶化材としては不合格であるが、鉛の数値は基準値と僅差のため、Ｚ１の添加量の適正量域の上限は５％未満で尚且つ５％に近い数値になると考えられる。
〔不溶化材Ｃ−１について〕
Ｃ−１に関しては、鉛の数値は極めて優れ、フッ素の数値が劣っているため、３種全てを対象とする不溶化材としては不合格であり、その理由はＹ１を加えたことか、主材の添加量をＹ１の分だけ減らしたことか、或いはこれら両方が原因であると推測される。
〔不溶化材Ｄ−２について〕
不溶化材Ｄ−２に関しては、３種全てを対象とする不溶化材としては不合格であり、Ｚ２の添加量を変えることで対応する可能性はあるも極めて低いと推測される。
【実施例６】
【００３０】
上記汚染土壌ｂ３と、上記不溶化材Ａ−７、Ａ−８、Ａ−９、Ｄ−３〜５、Ｆ−３、Ｆ−４とを用いて上記不溶化処理実験を実施し、その試験結果を表８に示す。
【００３１】
【表８】
【００３２】
〔不溶化材Ａ−７〜９について〕
Ａ−７、８に関しては、全ての数値が基準値以下であるため、３種全てを対象とする不溶化材としては合格である。
Ａ−８、９を比較すると、Ａ−９による鉛の数値だけが基準値以上であるため、Ｚ１の１２．５％水溶液の二次混合であれば、１．２５％超で２．５％未満の範囲内に適正量域の下限値があると考えられる。
〔汚染土壌ｂ３における不溶化材Ａ−７と汚染土壌ｂ１における不溶化材Ａ−５の比較〕
Ｚ１の添加量がＡ−７＝Ａ−５であり、
鉛濃度がｂ３＜ｂ１であるのに対し、溶出量は基準値＝Ａ−７＜Ａ−５であるが、Ａ−５の数値は基準値に極めて近く、
砒素濃度がｂ３＞ｂ１であるのに対し、溶出量はＡ−５＜Ａ−７＜基準値
フッ素濃度がｂ３＜ｂ１であるのに対し、溶出量はＡ−７＜Ａ−５＜基準値
である。
よって、Ｚ１が２．５％の１２．５％水溶液では、ｂ３とｂ１での鉛、砒素及びフッ素の濃度の違いを勘案すると、同時混合より二次混合が効果的であると推測される。
〔汚染土壌ｂ３における不溶化材Ａ−８と汚染土壌ｂ１における不溶化材Ａ−５の比較〕
水の添加量がＡ−８＜Ａ−５であり、
鉛濃度がｂ３＜ｂ１であるのに対し、溶出量はＡ−８＜基準値＜Ａ−５
砒素濃度がｂ３＞ｂ１であるのに対し、溶出量はＡ−５＜Ａ−８＜基準値
フッ素濃度がｂ３＜ｂ１であるのに対し、溶出量はＡ−８＜Ａ−５＜基準値
である。
よって、Ｚ１の水溶液では、水量の減少に伴い、鉛の数値は増加傾向で、砒素及びフッ素の数値は減少傾向であると推測される。
〔不溶化材Ｄ−３〜５について〕
Ｄ−３、４を比較すると、両者共に鉛及びフッ素の数値が基準値以上であるが、強いていえばＤ−３の方が良く、Ｄ−３、５を比較すると、Ｄ−３では砒素のみ基準値以下であるのに対し、Ｄ−５では鉛及びフッ素が基準値以下であるため、Ｚ２の１０％水溶液の二次混合であれば、２．５％超で５％未満の範囲内に適正量域があると推測される。
〔汚染土壌ｂ３における不溶化材Ｄ−３と汚染土壌ｂ１における不溶化材Ｄ−１の比較〕
Ｚ２の添加量はＤ−３＝Ｄ−１であり、
鉛濃度がｂ３＜ｂ１であるのに対し、溶出量はＤ−１＜基準値＜Ｄ−３
砒素濃度がｂ３＞ｂ１であるのに対し、溶出量は基準値＜Ｄ−１＜Ｄ−３
フッ素濃度がｂ３＜ｂ１であるのに対し、溶出量は基準値＜Ｄ−１＜Ｄ−３
である。
よって、Ｚ２を５％二次混合する場合、粉体の方が水溶液より効果的であると推測される。
〔汚染土壌ｂ３における不溶化材Ｄ−４と汚染土壌ｂ２における不溶化材Ｄ−２の比較〕
Ｚ２の添加量はＤ−４＝Ｄ−２であり、
鉛濃度がｂ３＜ｂ２であるのに対し、溶出量はＤ−２＜基準値＜Ｄ−４
砒素濃度がｂ３＜ｂ２であるのに対し、溶出量は基準値＜Ｄ−２＜Ｄ−４
フッ素濃度がｂ３＜ｂ２であるのに対し、溶出量は基準値＜Ｄ−４≒Ｄ−２
である。
よって、Ｚ２を５％同時混合する場合、粉体の方が水溶液より効果的であると推測される。
〔不溶化材Ｆ−３、４について〕
Ｆ−３、４に関しては、鉛の数値が極めて大きく悪化しているため、３種全てを対象とする不溶化材としては不合格である。
【実施例７】
【００３３】
上記汚染土壌ｂ４と、上記不溶化材Ａ−１０、Ａ−１１、Ｃ−２、Ｄ−６、Ｄ−７、Ｆ−５、Ｆ−６とを用いて上記不溶化処理実験を実施し、その試験結果を表９に示す。
【００３４】
【表９】
【００３５】
〔不溶化材Ａ−１０、１１について〕
Ａ−１０、１１を比較すると、鉛及びフッ素の数値はＡ−１０の方が良く、砒素の数値はＡ−１１の方が良く、更に不溶化材Ａ−１０における砒素の数値だけが基準値以上であることから、３種全てを対象とする不溶化材として、Ａ−１０は不合格、Ａ−１１は合格であるため、Ｚ１が２％の１０％水溶液であれば、同時混合より一次混合の方が良いと推測される。
〔不溶化材Ｃ−２、３について〕
Ｃ−２、３を比較すると、不溶化材Ｃ−２におけるフッ素の数値が基準値以上であり、全ての数値が不溶化材Ｃ−３の方が良いことから、
同時混合より一次混合の方が良いと推測される。
〔不溶化材Ｄ−６、７について〕
Ｄ−６、７に関しては、鉛の数値が極めて大きく悪化しているため、３種全てを対象とする不溶化材としては不合格である。
〔不溶化材Ｆ−５、６について〕
Ｆ−５、６に関しては、鉛の数値が極めて大きく悪化しているため、３種全てを対象とする不溶化材としては不合格である。
【００３６】
以下、上記実施例１〜７の結果を総括する。
〔Ｚ１に関する総括〕
・粉体混合より水溶液混合が効果的。
・二次混合より同時混合が、同時混合より一次混合が効果的。
・添加量の減少に伴い、鉛の数値は増加傾向、砒素の数値は微増傾向、フッ素の数値は減 少傾向。
・水溶液では、水量減少に伴い鉛の数値は増加傾向、砒素及びフッ素の数値は減少傾向。
・条件によっても異なるが、１．２５〜５％の粉体を水で希釈して１０〜２５％の水溶液とする。
つまり、硫酸第一鉄にあっては、土質強度の改善効果は無く、砒素の不溶化は高く、弱酸性を示して、処理済みの汚染土壌のｐＨ値を下げることで鉛の溶出を抑止するが、水溶液にすることで完全にイオン化し、フッ素の溶出抑制を速やかに行うものと考えられるが、反面鉛を溶出しやすい状態にしてしまう。
〔Ｚ２に関する総括〕
・水溶液混合より粉体混合が効果的
・同時混合より二次混合が効率的。
・条件によっても異なるが、添加量域は２．５〜５％。
〔Ｚ３に関する総括〕
・添加量の減少に伴い、鉛の数値は減少傾向で、フッ素の数値が増加傾向（砒素の数値の 傾向は特定不可）。
・添加量域は１２．５〜２５％で、条件によっては１２．５％未満でも可。
【００３７】
尚、Ｃ−１以外の不溶化材における主材にあっては、石膏：生石灰：高炉スラグ微粉末＝２．０：１．７５：１．２５であるが、この配合比を変えた主材だけを汚染土壌に添加混合して不溶化処理実験を実施し、その試験結果を表１０に示す。
【００３８】
【表１０】
【００３９】
そして、汚染土壌に対する主材の重量％は０．５％であるが、配合比がＣ−１以外の不溶化材と同じであるＮｏ．１の数値が最も良いが、石膏の割合が小さくなるのに従いフッ素の数値が良くなることから、２．０を上限に、１．５を下限に設定し、生石灰の割合が大きくなるのに従いフッ素の数値が良くなることから、１．７５を下限に、２．２５を上限に設定し、高炉スラグ微粉末は、なるべく少量にするのが好ましいことから、１．２５を上限に、１．０を下限に設定し、よって石膏：生石灰：高炉スラグ微粉末＝１．５〜２．０：１．７５〜２．２５：１．０〜１．２５となる。
【００４０】
以上、本発明の汚染土壌の不溶化方法について複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することが可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛及び砒素の溶出量が０．０６ｍｇ／Ｌ以下で、フッ素の溶出量が６．０ｍｇ／Ｌ以下の汚染土壌を対象とする不溶化材であって、
石膏と、生石灰又はセメントと、高炉スラグ微粉末とを混合した主材と、該主材による土壌の強アルカリ化を抑止するｐＨ調整材との２種類からなり、汚染土壌に対する主材の重量比率を５％以下とし、且つ石膏、生石灰又はセメント、高炉スラグ微粉末の配合比を１．５〜２．０：１．７５〜２．２５：１．０〜１．２５とし、ｐＨ調整材は、硫酸第一鉄水溶液又は酢醸造残渣液として、汚染土壌に対する重量比率を２５％以下としたことを特徴とする汚染土壌の不溶化材。
【請求項２】
ｐＨ調整材を、汚染土壌に対する重量比が１．２５〜５％の硫酸第一鉄の粉体を水で希釈して、汚染土壌に対する重量比が１０〜２５％の水溶液としたことを特徴とする請求項１記載の汚染土壌の不溶化材。
【請求項３】
ｐＨ調整材を、汚染土壌に対する重量比が１２．５〜２５％の酢醸造残渣液としたことを特徴とする請求項１記載の汚染土壌の不溶化材。
【請求項１】
鉛及び砒素の溶出量が０．０６ｍｇ／Ｌ以下で、フッ素の溶出量が６．０ｍｇ／Ｌ以下の汚染土壌を対象とする不溶化材であって、
石膏と、生石灰又はセメントと、高炉スラグ微粉末とを混合した主材と、該主材による土壌の強アルカリ化を抑止するｐＨ調整材との２種類からなり、汚染土壌に対する主材の重量比率を５％以下とし、且つ石膏、生石灰又はセメント、高炉スラグ微粉末の配合比を１．５〜２．０：１．７５〜２．２５：１．０〜１．２５とし、ｐＨ調整材は、硫酸第一鉄水溶液又は酢醸造残渣液として、汚染土壌に対する重量比率を２５％以下としたことを特徴とする汚染土壌の不溶化材。
【請求項２】
ｐＨ調整材を、汚染土壌に対する重量比が１．２５〜５％の硫酸第一鉄の粉体を水で希釈して、汚染土壌に対する重量比が１０〜２５％の水溶液としたことを特徴とする請求項１記載の汚染土壌の不溶化材。
【請求項３】
ｐＨ調整材を、汚染土壌に対する重量比が１２．５〜２５％の酢醸造残渣液としたことを特徴とする請求項１記載の汚染土壌の不溶化材。
【公開番号】特開２０１２−５５８１９（Ｐ２０１２−５５８１９Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２００８７３（Ｐ２０１０−２００８７３）
【出願日】平成２２年９月８日（２０１０．９．８）
【出願人】（０００２４５８５２）矢作建設工業株式会社 (38)
【出願人】（５０５３４４６０５）寺沢建設株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月８日（２０１０．９．８）
【出願人】（０００２４５８５２）矢作建設工業株式会社 (38)
【出願人】（５０５３４４６０５）寺沢建設株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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