汚染土壌の処理剤及び汚染土壌の処理方法
【課題】汚染土壌を汚泥化させることなく、汚染土壌からの有害物の溶出を簡便かつ高度に抑制できる処理剤、及び該処理剤を用いた汚染土壌の処理方法の提供を目的とする。
【解決手段】石膏、硫酸鉄（ＩＩ）、及びヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩を含有することを特徴とする汚染土壌の処理剤。また、該処理剤を用いた汚染土壌の処理方法。
【解決手段】石膏、硫酸鉄（ＩＩ）、及びヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩を含有することを特徴とする汚染土壌の処理剤。また、該処理剤を用いた汚染土壌の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染土壌の処理剤及び汚染土壌の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
砒素に代表される有害物によって汚染された土壌や汚泥を無害化するための処理方法としては、例えば、以下に示す方法が挙げられる。
汚染土壌を、鉄塩、セメント固化材等、及び半水石膏等からなる処理剤で処理する方法（特許文献１）。
汚染土壌に硫酸鉄（ＩＩ）と水を添加混合し、さらにカルシウム化合物を添加してｐＨを調整する処理方法（特許文献２）。
汚染土壌と水分と空気の存在下で鉄イオンと鉄粉とを反応させた後、アルカリ剤を添加する処理方法（特許文献３）。
これら特許文献１〜３の方法は、汚染された土壌の有害物を不溶化させることにより、該土壌中から有害物が溶出することを抑制する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６７５２４号公報
【特許文献２】特開２００１−１２１１３１号公報
【特許文献３】特開２０００−２４６２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の処理方法は、汚染土壌に鉄塩を混合し、その後セメント系固化材等を混合し、さらに半水石膏等を混合する必要があるため、処理操作が煩雑で、処理に長時間を要する。
特許文献２の処理方法は、水を添加することで汚染土壌が汚泥化したり、該土壌が増量化したりする問題がある。
特許文献３の処理方法は、二段階での処理が必要なことから、特許文献１の処理方法と同様の問題がある。
【０００５】
また、特許文献１〜３の処理方法では、汚染土壌から有害物の溶出を高度に抑制するには多くの処理剤及び処理時間が必要であり、処理剤に対し有害物不溶化性能のさらなる向上が求められている。
以上のことから、汚染土壌を汚泥化させることなく、一段階での簡便な処理により、汚染土壌から有害物の溶出を高度に抑制できる方法が望まれている。
【０００６】
本発明は、汚染土壌を汚泥化させることなく、汚染土壌からの有害物の溶出を簡便かつ高度に抑制できる処理剤、及び該処理剤を用いた汚染土壌の処理方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
［１］石膏、硫酸鉄（ＩＩ）、及びヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩を含有することを特徴とする汚染土壌の処理剤。
［２］さらにアルミノシリケート粘土鉱物を含む前記［１］に記載の汚染土壌の処理剤。
［３］さらにポリ塩化アルミニウムを含む前記［１］又は［２］に記載の汚染土壌の処理剤。
［４］前記ヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩が、グルコン酸カルシウム、酒石酸カルシウム、及びクエン酸カルシウムからなる群から選ばれる１種以上である、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の汚染土壌の処理剤。
［５］前記［１］〜［４］のいずれかに記載の汚染土壌の処理剤を、汚染土壌１００質量部に対して０．１〜３０質量部の質量割合で添加混合する汚染土壌の処理方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の処理剤は、汚染土壌を汚泥化させることなく、汚染土壌からの有害物の溶出を簡便かつ高度に抑制できる。
また、本発明の処理方法は、汚染土壌を汚泥化させることなく、汚染土壌からの有害物の溶出を高度に抑制できる方法であり、また一段階で簡便に処理を行うことができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の汚染土壌の処理剤（以下、「本処理剤」という。）は、石膏（以下、「（Ａ）成分」という。）、硫酸鉄（ＩＩ）（以下、「（Ｂ）成分」という。）、及びヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩（以下、「（Ｃ）成分」という。）を含有する。
【００１０】
［（Ａ）成分］
（Ａ）成分は石膏である。（Ａ）成分は、汚染土壌中、特に砒素を不溶化する役割を果たす。
石膏は、汚染土壌中の処理剤に通常使用されるものが使用でき、例えば、無水石膏、半水石膏、二水石膏が挙げられる。なかでも、砒素（有害物）の不溶化性能の点で、無水石膏、半水石膏が好ましい。
（Ａ）成分は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００１１】
本処理剤中の（Ａ）成分の含有量は、４０〜９９質量％であることが好ましく、５０〜９９質量％であることがより好ましく、７０〜９７質量％であることがさらに好ましい。（Ａ）成分の含有量が４０質量％以上であれば、特に石膏による砒素の不溶化性能が得られやすい。また、（Ａ）成分の含有量が９９質量％以下であれば、他の成分とのバランスが良好になり、本処理剤による砒素の不溶化性能が特に向上する。
【００１２】
［（Ｂ）成分］
（Ｂ）成分は硫酸鉄（ＩＩ）である。（Ｂ）成分を含有させることで、汚染土壌に処理剤を添加した際に、砒素イオンと鉄イオンとが共沈することにより特に砒素を不溶化させることができる。
硫酸鉄（ＩＩ）としては、例えば、硫酸鉄（ＩＩ）の七水塩、一水塩、無水塩が挙げられる。なかでも、特に砒素の不溶化性能の点から、七水塩が好ましい。
（Ｂ）成分は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００１３】
本処理剤中の（Ｂ）成分の含有量としては、０．５〜５５質量％であることが好ましく、０．５〜５０質量％であることがより好ましく、１〜３０質量％であることがさらに好ましい。（Ｂ）成分の含有量が０．５質量％以上であれば、硫酸鉄（ＩＩ）による不溶化性能が充分に得られやすい。また、（Ｂ）成分の含有量が５５質量％以下であれば、他の成分とのバランスが良好になり、本処理剤による砒素の不溶化性能が特に向上する。
【００１４】
［（Ｃ）成分］
（Ｃ）成分は、ヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩である。（Ｃ）成分は、汚染土壌中の特に砒素を不溶化する役割を果たす。
（Ｃ）成分のヒドロキシカルボン酸は、分子内に水酸基又はカルボキシ基のいずれか一方が２つ以上あることが好ましい。また、（Ｃ）成分のヒドロキシカルボン酸は、脂肪族ヒドロキシカルボン酸であることが好ましい。
【００１５】
（Ｃ）成分の具体例としては、例えば、グルコン酸カルシウム、酒石酸カルシウム、ク
エン酸カルシウム、乳酸カルシウム、ヒドロキシ酢酸カルシウム、グルコヘプトン酸カルシウム、ヒドロキシイソ酪酸カルシウムが挙げられる。なかでも、砒素の不溶化性能の点から、グルコン酸カルシウム、酒石酸カルシウム、クエン酸カルシウムが好ましい。
【００１６】
本処理剤中の（Ｃ）成分の含有量は、０．００５〜５質量％であることが好ましく、０．００５〜３質量％であることがより好ましく、０．０１〜２質量％であることがさらに好ましい。（Ｃ）成分の含有量が０．００５質量％以上であれば、（Ｃ）成分による砒素の不溶化性能が得られやすい。また、（Ｃ）成分の含有量が５質量％以下であれば、他の成分とのバランスが良好になり、本処理剤による砒素の不溶化性能が特に向上する。
【００１７】
本処理剤は、前述の（Ａ）成分、（Ｂ）成分に加え、（Ｃ）成分であるヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩を含有させることで、優れた不溶化性能で砒素を不溶化させることができる。これは、ヒドロキシカルボン酸のキレート効果やカルシウムイオンの作用によるものと考えられる。
ヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩に代えて、ヒドロキシカルボン酸のナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、鉄塩、アンモニウム塩等を用いても、優れた不溶化性能は得られない。また、塩化カルシウム等の無機カルシウム塩、酢酸カルシウム等のカルボン酸のカルシウム塩を用いても、砒素の不溶化性能は不充分である。
【００１８】
［（Ｄ）成分］
本処理剤は、（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分に加え、さらにアルミノシリケート粘土鉱物（以下、「（Ｄ）成分」という。）を含有させることが好ましい。（Ｄ）成分を加えることにより、砒素に加えて鉛、カドミウム、六価クロム、セレン、水銀などの有害物も不溶化させることができる。これは、アルミノシリケート粘土鉱物と有害物の配位錯体形成作用によるものと考えられる。
【００１９】
（Ｄ）成分の具体例としては、例えば、モンモリロナイト、カオリナイト、スメクタイト、セリサイト、イライト、グローコナイト、クロライトが挙げられる。
（Ｄ）成分は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２０】
本処理剤中の（Ｄ）成分の含有量は、０．１〜２０質量％であることが好ましく、０．１〜１５質量％であることがより好ましく、０．５〜１０質量％であることがさらに好ましい。（Ｄ）成分の含有量が０．１質量％以上であれば、（Ｄ）成分による有害物の不溶化性能が得られやすい。また、（Ｄ）成分の含有量が２０質量％以下であれば、他の成分とのバランスが良好になり、本処理剤による有害物の不溶化性能が向上する。
【００２１】
［（Ｅ）成分］
また、本処理剤は、（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分に加え、さらにポリ塩化アルミニウム（以下、「（Ｅ）成分」という。）を含有させることが好ましい。（Ｅ）成分を含有させることで、砒素に加えてフッ素などの有害物も不溶化させることができる。これは、ポリ塩化アルミニウムとフッ素イオンとの反応による不溶性塩生成によるものと考えられる。
【００２２】
本処理剤中の（Ｅ）成分の含有量は、０．１〜２０質量％であることが好ましく、０．１〜１５質量％であることがより好ましく、０．５〜１０質量％であることがさらに好ましい。（Ｅ）成分の含有量が０．１質量％以上であれば、（Ｅ）成分によるフッ素の不溶化性能が得られやすい。また、（Ｅ）成分の含有量が２０質量％以下であれば、他の成分とのバランスが良好になり、本処理剤による有害物の不溶化性能が向上する。
【００２３】
本処理剤としては、以下の処理剤（１）〜（４）の４態様が挙げられる。
（１）（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分を含有し、成分（Ｄ）及び成分（Ｅ）を含有しない処理剤。
（２）（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分及び（Ｄ）成分を含有し、成分（Ｅ）を含有しない処理剤。
（３）（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分及び（Ｅ）成分を含有し、成分（Ｄ）を含有しない処理剤。
（４）（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分、（Ｄ）成分及び（Ｄ）成分を含有する処理剤。
処理剤（１）を砒素を含む汚染土壌に使用することで砒素の溶出を抑制できる。汚染土壌に、砒素に加えて、鉛、カドミウム、六価クロム、セレン、水銀が含まれている場合は、処理剤（２）を使用することでそれらの溶出を抑制できる。汚染土壌に、砒素に加えて、フッ素が含まれている場合は、処理剤（３）を使用することでそれらの溶出を抑制できる。汚染土壌に、砒素に加えて、鉛、カドミウム、六価クロム、セレン、水銀、フッ素が含まれている場合は、処理剤（４）を使用することでそれらの溶出を抑制できる。
【００２４】
本処理剤は、有害物の不溶化性能を低下させすぎない範囲内であれば、（Ａ）成分〜（Ｅ）成分以外に、他の成分が含有されていてもよい。
他の成分としては、例えば、セメント類、高炉スラグ、焼却灰、飛灰、石灰、防錆剤、安定剤、ｐＨ調整剤、吸水剤が挙げられる。
【００２５】
本処理剤の用途としては、例えば、シールドトンネル工事にて発生する土壌や、一般的な掘削工事により発生する土壌、工場や事業所跡地等の汚染された土壌が挙げられる。また、本処理剤を適用する土壌は、水分を含んだ泥状であってもよい。
【００２６】
以上説明した本処理剤は、有害物の不溶化性能が高く、簡便な操作で汚染土壌からの有害物の溶出を高度に抑制できる。また、本処理剤を用いれば、汚染土壌に水を添加する必要がないため、処理対象の汚染土壌を汚泥化することもない。
【００２７】
本処理剤の製造方法としては、（Ａ）成分〜（Ｃ）成分、及び必要に応じて含有させる（Ｄ）成分、（Ｅ）成分、他の成分を均一に混合できる方法であればよく、例えば、各成分を混合機に投入して混合する方法が挙げられる。
【００２８】
本発明の汚染土壌の処理方法は、前述した本処理剤を有害物で汚染された土壌に添加し、均一に混合することにより行える。処理方法としては、例えば、汚染土壌に本処理剤を添加し、混合機等によって撹拌する方法が挙げられる。
汚染土壌への本処理剤の混合は、土壌中に直接処理剤を注入し混合する方法であってもよく、土壌を地上に搬出した後に本処理剤と混合する方法であってもよい。
【００２９】
本処理剤の添加量は、汚染土壌１００質量部に対して、０．０１〜４０質量部であることが好ましく、０．１〜２０質量部であることが好ましく、０．５〜２０質量部であることがより好ましい。本処理剤の前記添加量が０．０１質量部以上であれば、有害物の不溶化性能が充分に得られやすい。また、本処理剤の前記添加量が４０質量部以下であれば、経済性の点で有利である。
【００３０】
以上のように、本発明の汚染土壌の処理方法は、本処理剤を添加混合するのみで汚染土壌からの有害物の溶出を高度に抑制できるため、非常に簡便である。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。
本実施例で用いた各成分は以下の通りである。
［（Ａ）成分：石膏］
Ａ−１：無水石膏（日東石膏ボード社製）
Ａ−２：半水石膏（日東石膏ボード社製）
【００３２】
［（Ａ’）成分：（Ａ）成分の比較成分］
Ａ’−１：ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
【００３３】
［（Ｂ）成分：硫酸鉄（ＩＩ）］
Ｂ−１：硫酸鉄（ＩＩ）・七水塩（和光純薬工業社製）
【００３４】
［（Ｂ）成分：（Ｂ）成分の比較成分］
Ｂ’−１：塩化鉄（ＩＩＩ）（和光純薬工業社製）
【００３５】
［（Ｃ）成分：ヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩］
Ｃ−１：グルコン酸カルシウム（和光純薬工業社製）
Ｃ−２：酒石酸カルシウム（和光純薬工業社製）
Ｃ−３：クエン酸カルシウム（和光純薬工業社製）
【００３６】
［（Ｃ’）成分：（Ｃ）成分の比較成分］
Ｃ’−１：グルコン酸ナトリウム（和光純薬工業社製）
Ｃ’−２：クエン酸マグネシウム（和光純薬工業社製）
Ｃ’−３：塩化カルシウム（和光純薬工業社製）
Ｃ’−４：酢酸カルシウム（和光純薬工業社製）
【００３７】
［（Ｄ）成分：アルミノシリケート粘土鉱物］
Ｄ−１：モンモリロナイト（和光純薬工業社製）
Ｄ−２：カオリナイト（和光純薬工業社製）
【００３８】
［（Ｅ）成分：ポリ塩化アルミニウム］
Ｅ−１：ポリ塩化アルミニウム（和光純薬工業社製）
【００３９】
［実施例１〜１６］
表１及び表２に示す組成で各成分を混合して処理剤を得て、後述する不溶化試験に供した。
【００４０】
［比較例１〜７］
表３に示す組成で各成分を混合して処理剤を得て、後述する不溶化試験に供した。
【００４１】
［不溶化試験方法］
処理対象となる汚染土壌としては、環境庁告示第４６号の土壌溶出試験に基づいた有害物の溶出値が、砒素＝０．２９ｍｇ／Ｌ、鉛＝０．２２ｍｇ／Ｌ、カドミウム＝０．１９ｍｇ／Ｌ、六価クロム＝０．１０ｍｇ／Ｌ、セレン＝０．２２ｍｇ／Ｌ、水銀＝０．０８ｍｇ／Ｌ、フッ素＝１．５６ｍｇ／Ｌである汚染土壌を用いた。
実施例及び比較例の処理剤について、前記汚染土壌１００質量部に対し、表１及び表２に示す量の処理剤を添加し、３分間混合した後、２４時間養生した。その後、環境庁告示第４６号の土壌溶出試験を実施した。
実施例及び比較例における汚染土壌からの有害物の溶出値を表１〜３に示す。なお、それぞれの有害物質において溶出環境基準を以下に示す。
砒素：０．０１ｍｇ／Ｌ以下
鉛：０．０１ｍｇ／Ｌ以下
カドミウム：０．０１ｍｇ／Ｌ以下
六価クロム：０．０５ｍｇ／Ｌ以下
セレン：０．０１ｍｇ／Ｌ以下
水銀（総水銀）：０．０００５ｍｇ／Ｌ以下
フッ素：０．８ｍｇ／Ｌ以下
表１〜３における処理剤の添加量は、汚染土壌１００質量部に対する添加量である。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】
表１及び表２に示すように、実施例１〜１６の処理剤では、汚染土壌からの砒素の溶出量が少なく、砒素の溶出環境基準を満たすことができた。また、（Ａ）成分〜（Ｃ）成分の含有量のバランスに優れる実施例２〜４及び７の処理剤は、実施例５の処理剤に比べて砒素の不溶化性能が高くなっており、それら３成分のバランスがより優れている実施例１、６及び８の処理剤では砒素の不溶化性能が特に優れていた。さらに、（Ａ）成分〜（Ｃ）成分に加えて（Ｄ）成分、（Ｅ）成分、またはその両方を含有した実施例９〜１６については砒素に加えて鉛、カドミウム、六価クロム、セレン、水銀、フッ素などの有害物も不溶化することができた。中でも（Ｄ）成分、（Ｅ）成分の両方を含有した実施例１４〜１６については、砒素、鉛、カドミウム、六価クロム、セレン、水銀及びフッ素の全ての溶出環境基準を満たすことができ、特に優れた性能を有していた。
【００４６】
一方、表３に示すように、ヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩を使用しなかった比較例１では、汚染土壌からの砒素の溶出量が多く、砒素の不溶化性能が不充分であった。
また、ヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩に代えて他の塩を用いた比較例２〜５でも、汚染土壌からの砒素の溶出量が多く、砒素の不溶化性能が不充分であった。
また、硫酸鉄（ＩＩ）に代えて塩化鉄（ＩＩＩ）を使用した比較例６、及び石膏に代えてポルトランドセメントを使用した比較例７でも、汚染土壌からの砒素の溶出量が多く、砒素の不溶化性能が不充分であった。
また、比較例１〜７では、鉛、カドミウム、六価クロム、セレン、水銀及びフッ素の不溶化性能も不充分であった。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によれば、砒素に代表される有害物の不溶化性能に優れ、かつ一段階での処理が可能で操作も容易な経済性にも優れた汚染土壌の処理剤が提供される。
本発明の汚染土壌の処理剤は、シールドトンネル工事にて発生する汚染土壌や工場の跡地等の汚染土壌に対する有害物の不溶化処理に好適に利用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染土壌の処理剤及び汚染土壌の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
砒素に代表される有害物によって汚染された土壌や汚泥を無害化するための処理方法としては、例えば、以下に示す方法が挙げられる。
汚染土壌を、鉄塩、セメント固化材等、及び半水石膏等からなる処理剤で処理する方法（特許文献１）。
汚染土壌に硫酸鉄（ＩＩ）と水を添加混合し、さらにカルシウム化合物を添加してｐＨを調整する処理方法（特許文献２）。
汚染土壌と水分と空気の存在下で鉄イオンと鉄粉とを反応させた後、アルカリ剤を添加する処理方法（特許文献３）。
これら特許文献１〜３の方法は、汚染された土壌の有害物を不溶化させることにより、該土壌中から有害物が溶出することを抑制する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６７５２４号公報
【特許文献２】特開２００１−１２１１３１号公報
【特許文献３】特開２０００−２４６２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の処理方法は、汚染土壌に鉄塩を混合し、その後セメント系固化材等を混合し、さらに半水石膏等を混合する必要があるため、処理操作が煩雑で、処理に長時間を要する。
特許文献２の処理方法は、水を添加することで汚染土壌が汚泥化したり、該土壌が増量化したりする問題がある。
特許文献３の処理方法は、二段階での処理が必要なことから、特許文献１の処理方法と同様の問題がある。
【０００５】
また、特許文献１〜３の処理方法では、汚染土壌から有害物の溶出を高度に抑制するには多くの処理剤及び処理時間が必要であり、処理剤に対し有害物不溶化性能のさらなる向上が求められている。
以上のことから、汚染土壌を汚泥化させることなく、一段階での簡便な処理により、汚染土壌から有害物の溶出を高度に抑制できる方法が望まれている。
【０００６】
本発明は、汚染土壌を汚泥化させることなく、汚染土壌からの有害物の溶出を簡便かつ高度に抑制できる処理剤、及び該処理剤を用いた汚染土壌の処理方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
［１］石膏、硫酸鉄（ＩＩ）、及びヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩を含有することを特徴とする汚染土壌の処理剤。
［２］さらにアルミノシリケート粘土鉱物を含む前記［１］に記載の汚染土壌の処理剤。
［３］さらにポリ塩化アルミニウムを含む前記［１］又は［２］に記載の汚染土壌の処理剤。
［４］前記ヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩が、グルコン酸カルシウム、酒石酸カルシウム、及びクエン酸カルシウムからなる群から選ばれる１種以上である、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の汚染土壌の処理剤。
［５］前記［１］〜［４］のいずれかに記載の汚染土壌の処理剤を、汚染土壌１００質量部に対して０．１〜３０質量部の質量割合で添加混合する汚染土壌の処理方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の処理剤は、汚染土壌を汚泥化させることなく、汚染土壌からの有害物の溶出を簡便かつ高度に抑制できる。
また、本発明の処理方法は、汚染土壌を汚泥化させることなく、汚染土壌からの有害物の溶出を高度に抑制できる方法であり、また一段階で簡便に処理を行うことができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の汚染土壌の処理剤（以下、「本処理剤」という。）は、石膏（以下、「（Ａ）成分」という。）、硫酸鉄（ＩＩ）（以下、「（Ｂ）成分」という。）、及びヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩（以下、「（Ｃ）成分」という。）を含有する。
【００１０】
［（Ａ）成分］
（Ａ）成分は石膏である。（Ａ）成分は、汚染土壌中、特に砒素を不溶化する役割を果たす。
石膏は、汚染土壌中の処理剤に通常使用されるものが使用でき、例えば、無水石膏、半水石膏、二水石膏が挙げられる。なかでも、砒素（有害物）の不溶化性能の点で、無水石膏、半水石膏が好ましい。
（Ａ）成分は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００１１】
本処理剤中の（Ａ）成分の含有量は、４０〜９９質量％であることが好ましく、５０〜９９質量％であることがより好ましく、７０〜９７質量％であることがさらに好ましい。（Ａ）成分の含有量が４０質量％以上であれば、特に石膏による砒素の不溶化性能が得られやすい。また、（Ａ）成分の含有量が９９質量％以下であれば、他の成分とのバランスが良好になり、本処理剤による砒素の不溶化性能が特に向上する。
【００１２】
［（Ｂ）成分］
（Ｂ）成分は硫酸鉄（ＩＩ）である。（Ｂ）成分を含有させることで、汚染土壌に処理剤を添加した際に、砒素イオンと鉄イオンとが共沈することにより特に砒素を不溶化させることができる。
硫酸鉄（ＩＩ）としては、例えば、硫酸鉄（ＩＩ）の七水塩、一水塩、無水塩が挙げられる。なかでも、特に砒素の不溶化性能の点から、七水塩が好ましい。
（Ｂ）成分は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００１３】
本処理剤中の（Ｂ）成分の含有量としては、０．５〜５５質量％であることが好ましく、０．５〜５０質量％であることがより好ましく、１〜３０質量％であることがさらに好ましい。（Ｂ）成分の含有量が０．５質量％以上であれば、硫酸鉄（ＩＩ）による不溶化性能が充分に得られやすい。また、（Ｂ）成分の含有量が５５質量％以下であれば、他の成分とのバランスが良好になり、本処理剤による砒素の不溶化性能が特に向上する。
【００１４】
［（Ｃ）成分］
（Ｃ）成分は、ヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩である。（Ｃ）成分は、汚染土壌中の特に砒素を不溶化する役割を果たす。
（Ｃ）成分のヒドロキシカルボン酸は、分子内に水酸基又はカルボキシ基のいずれか一方が２つ以上あることが好ましい。また、（Ｃ）成分のヒドロキシカルボン酸は、脂肪族ヒドロキシカルボン酸であることが好ましい。
【００１５】
（Ｃ）成分の具体例としては、例えば、グルコン酸カルシウム、酒石酸カルシウム、ク
エン酸カルシウム、乳酸カルシウム、ヒドロキシ酢酸カルシウム、グルコヘプトン酸カルシウム、ヒドロキシイソ酪酸カルシウムが挙げられる。なかでも、砒素の不溶化性能の点から、グルコン酸カルシウム、酒石酸カルシウム、クエン酸カルシウムが好ましい。
【００１６】
本処理剤中の（Ｃ）成分の含有量は、０．００５〜５質量％であることが好ましく、０．００５〜３質量％であることがより好ましく、０．０１〜２質量％であることがさらに好ましい。（Ｃ）成分の含有量が０．００５質量％以上であれば、（Ｃ）成分による砒素の不溶化性能が得られやすい。また、（Ｃ）成分の含有量が５質量％以下であれば、他の成分とのバランスが良好になり、本処理剤による砒素の不溶化性能が特に向上する。
【００１７】
本処理剤は、前述の（Ａ）成分、（Ｂ）成分に加え、（Ｃ）成分であるヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩を含有させることで、優れた不溶化性能で砒素を不溶化させることができる。これは、ヒドロキシカルボン酸のキレート効果やカルシウムイオンの作用によるものと考えられる。
ヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩に代えて、ヒドロキシカルボン酸のナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、鉄塩、アンモニウム塩等を用いても、優れた不溶化性能は得られない。また、塩化カルシウム等の無機カルシウム塩、酢酸カルシウム等のカルボン酸のカルシウム塩を用いても、砒素の不溶化性能は不充分である。
【００１８】
［（Ｄ）成分］
本処理剤は、（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分に加え、さらにアルミノシリケート粘土鉱物（以下、「（Ｄ）成分」という。）を含有させることが好ましい。（Ｄ）成分を加えることにより、砒素に加えて鉛、カドミウム、六価クロム、セレン、水銀などの有害物も不溶化させることができる。これは、アルミノシリケート粘土鉱物と有害物の配位錯体形成作用によるものと考えられる。
【００１９】
（Ｄ）成分の具体例としては、例えば、モンモリロナイト、カオリナイト、スメクタイト、セリサイト、イライト、グローコナイト、クロライトが挙げられる。
（Ｄ）成分は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２０】
本処理剤中の（Ｄ）成分の含有量は、０．１〜２０質量％であることが好ましく、０．１〜１５質量％であることがより好ましく、０．５〜１０質量％であることがさらに好ましい。（Ｄ）成分の含有量が０．１質量％以上であれば、（Ｄ）成分による有害物の不溶化性能が得られやすい。また、（Ｄ）成分の含有量が２０質量％以下であれば、他の成分とのバランスが良好になり、本処理剤による有害物の不溶化性能が向上する。
【００２１】
［（Ｅ）成分］
また、本処理剤は、（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分に加え、さらにポリ塩化アルミニウム（以下、「（Ｅ）成分」という。）を含有させることが好ましい。（Ｅ）成分を含有させることで、砒素に加えてフッ素などの有害物も不溶化させることができる。これは、ポリ塩化アルミニウムとフッ素イオンとの反応による不溶性塩生成によるものと考えられる。
【００２２】
本処理剤中の（Ｅ）成分の含有量は、０．１〜２０質量％であることが好ましく、０．１〜１５質量％であることがより好ましく、０．５〜１０質量％であることがさらに好ましい。（Ｅ）成分の含有量が０．１質量％以上であれば、（Ｅ）成分によるフッ素の不溶化性能が得られやすい。また、（Ｅ）成分の含有量が２０質量％以下であれば、他の成分とのバランスが良好になり、本処理剤による有害物の不溶化性能が向上する。
【００２３】
本処理剤としては、以下の処理剤（１）〜（４）の４態様が挙げられる。
（１）（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分を含有し、成分（Ｄ）及び成分（Ｅ）を含有しない処理剤。
（２）（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分及び（Ｄ）成分を含有し、成分（Ｅ）を含有しない処理剤。
（３）（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分及び（Ｅ）成分を含有し、成分（Ｄ）を含有しない処理剤。
（４）（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分、（Ｄ）成分及び（Ｄ）成分を含有する処理剤。
処理剤（１）を砒素を含む汚染土壌に使用することで砒素の溶出を抑制できる。汚染土壌に、砒素に加えて、鉛、カドミウム、六価クロム、セレン、水銀が含まれている場合は、処理剤（２）を使用することでそれらの溶出を抑制できる。汚染土壌に、砒素に加えて、フッ素が含まれている場合は、処理剤（３）を使用することでそれらの溶出を抑制できる。汚染土壌に、砒素に加えて、鉛、カドミウム、六価クロム、セレン、水銀、フッ素が含まれている場合は、処理剤（４）を使用することでそれらの溶出を抑制できる。
【００２４】
本処理剤は、有害物の不溶化性能を低下させすぎない範囲内であれば、（Ａ）成分〜（Ｅ）成分以外に、他の成分が含有されていてもよい。
他の成分としては、例えば、セメント類、高炉スラグ、焼却灰、飛灰、石灰、防錆剤、安定剤、ｐＨ調整剤、吸水剤が挙げられる。
【００２５】
本処理剤の用途としては、例えば、シールドトンネル工事にて発生する土壌や、一般的な掘削工事により発生する土壌、工場や事業所跡地等の汚染された土壌が挙げられる。また、本処理剤を適用する土壌は、水分を含んだ泥状であってもよい。
【００２６】
以上説明した本処理剤は、有害物の不溶化性能が高く、簡便な操作で汚染土壌からの有害物の溶出を高度に抑制できる。また、本処理剤を用いれば、汚染土壌に水を添加する必要がないため、処理対象の汚染土壌を汚泥化することもない。
【００２７】
本処理剤の製造方法としては、（Ａ）成分〜（Ｃ）成分、及び必要に応じて含有させる（Ｄ）成分、（Ｅ）成分、他の成分を均一に混合できる方法であればよく、例えば、各成分を混合機に投入して混合する方法が挙げられる。
【００２８】
本発明の汚染土壌の処理方法は、前述した本処理剤を有害物で汚染された土壌に添加し、均一に混合することにより行える。処理方法としては、例えば、汚染土壌に本処理剤を添加し、混合機等によって撹拌する方法が挙げられる。
汚染土壌への本処理剤の混合は、土壌中に直接処理剤を注入し混合する方法であってもよく、土壌を地上に搬出した後に本処理剤と混合する方法であってもよい。
【００２９】
本処理剤の添加量は、汚染土壌１００質量部に対して、０．０１〜４０質量部であることが好ましく、０．１〜２０質量部であることが好ましく、０．５〜２０質量部であることがより好ましい。本処理剤の前記添加量が０．０１質量部以上であれば、有害物の不溶化性能が充分に得られやすい。また、本処理剤の前記添加量が４０質量部以下であれば、経済性の点で有利である。
【００３０】
以上のように、本発明の汚染土壌の処理方法は、本処理剤を添加混合するのみで汚染土壌からの有害物の溶出を高度に抑制できるため、非常に簡便である。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。
本実施例で用いた各成分は以下の通りである。
［（Ａ）成分：石膏］
Ａ−１：無水石膏（日東石膏ボード社製）
Ａ−２：半水石膏（日東石膏ボード社製）
【００３２】
［（Ａ’）成分：（Ａ）成分の比較成分］
Ａ’−１：ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
【００３３】
［（Ｂ）成分：硫酸鉄（ＩＩ）］
Ｂ−１：硫酸鉄（ＩＩ）・七水塩（和光純薬工業社製）
【００３４】
［（Ｂ）成分：（Ｂ）成分の比較成分］
Ｂ’−１：塩化鉄（ＩＩＩ）（和光純薬工業社製）
【００３５】
［（Ｃ）成分：ヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩］
Ｃ−１：グルコン酸カルシウム（和光純薬工業社製）
Ｃ−２：酒石酸カルシウム（和光純薬工業社製）
Ｃ−３：クエン酸カルシウム（和光純薬工業社製）
【００３６】
［（Ｃ’）成分：（Ｃ）成分の比較成分］
Ｃ’−１：グルコン酸ナトリウム（和光純薬工業社製）
Ｃ’−２：クエン酸マグネシウム（和光純薬工業社製）
Ｃ’−３：塩化カルシウム（和光純薬工業社製）
Ｃ’−４：酢酸カルシウム（和光純薬工業社製）
【００３７】
［（Ｄ）成分：アルミノシリケート粘土鉱物］
Ｄ−１：モンモリロナイト（和光純薬工業社製）
Ｄ−２：カオリナイト（和光純薬工業社製）
【００３８】
［（Ｅ）成分：ポリ塩化アルミニウム］
Ｅ−１：ポリ塩化アルミニウム（和光純薬工業社製）
【００３９】
［実施例１〜１６］
表１及び表２に示す組成で各成分を混合して処理剤を得て、後述する不溶化試験に供した。
【００４０】
［比較例１〜７］
表３に示す組成で各成分を混合して処理剤を得て、後述する不溶化試験に供した。
【００４１】
［不溶化試験方法］
処理対象となる汚染土壌としては、環境庁告示第４６号の土壌溶出試験に基づいた有害物の溶出値が、砒素＝０．２９ｍｇ／Ｌ、鉛＝０．２２ｍｇ／Ｌ、カドミウム＝０．１９ｍｇ／Ｌ、六価クロム＝０．１０ｍｇ／Ｌ、セレン＝０．２２ｍｇ／Ｌ、水銀＝０．０８ｍｇ／Ｌ、フッ素＝１．５６ｍｇ／Ｌである汚染土壌を用いた。
実施例及び比較例の処理剤について、前記汚染土壌１００質量部に対し、表１及び表２に示す量の処理剤を添加し、３分間混合した後、２４時間養生した。その後、環境庁告示第４６号の土壌溶出試験を実施した。
実施例及び比較例における汚染土壌からの有害物の溶出値を表１〜３に示す。なお、それぞれの有害物質において溶出環境基準を以下に示す。
砒素：０．０１ｍｇ／Ｌ以下
鉛：０．０１ｍｇ／Ｌ以下
カドミウム：０．０１ｍｇ／Ｌ以下
六価クロム：０．０５ｍｇ／Ｌ以下
セレン：０．０１ｍｇ／Ｌ以下
水銀（総水銀）：０．０００５ｍｇ／Ｌ以下
フッ素：０．８ｍｇ／Ｌ以下
表１〜３における処理剤の添加量は、汚染土壌１００質量部に対する添加量である。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】
表１及び表２に示すように、実施例１〜１６の処理剤では、汚染土壌からの砒素の溶出量が少なく、砒素の溶出環境基準を満たすことができた。また、（Ａ）成分〜（Ｃ）成分の含有量のバランスに優れる実施例２〜４及び７の処理剤は、実施例５の処理剤に比べて砒素の不溶化性能が高くなっており、それら３成分のバランスがより優れている実施例１、６及び８の処理剤では砒素の不溶化性能が特に優れていた。さらに、（Ａ）成分〜（Ｃ）成分に加えて（Ｄ）成分、（Ｅ）成分、またはその両方を含有した実施例９〜１６については砒素に加えて鉛、カドミウム、六価クロム、セレン、水銀、フッ素などの有害物も不溶化することができた。中でも（Ｄ）成分、（Ｅ）成分の両方を含有した実施例１４〜１６については、砒素、鉛、カドミウム、六価クロム、セレン、水銀及びフッ素の全ての溶出環境基準を満たすことができ、特に優れた性能を有していた。
【００４６】
一方、表３に示すように、ヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩を使用しなかった比較例１では、汚染土壌からの砒素の溶出量が多く、砒素の不溶化性能が不充分であった。
また、ヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩に代えて他の塩を用いた比較例２〜５でも、汚染土壌からの砒素の溶出量が多く、砒素の不溶化性能が不充分であった。
また、硫酸鉄（ＩＩ）に代えて塩化鉄（ＩＩＩ）を使用した比較例６、及び石膏に代えてポルトランドセメントを使用した比較例７でも、汚染土壌からの砒素の溶出量が多く、砒素の不溶化性能が不充分であった。
また、比較例１〜７では、鉛、カドミウム、六価クロム、セレン、水銀及びフッ素の不溶化性能も不充分であった。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によれば、砒素に代表される有害物の不溶化性能に優れ、かつ一段階での処理が可能で操作も容易な経済性にも優れた汚染土壌の処理剤が提供される。
本発明の汚染土壌の処理剤は、シールドトンネル工事にて発生する汚染土壌や工場の跡地等の汚染土壌に対する有害物の不溶化処理に好適に利用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石膏、硫酸鉄（ＩＩ）、及びヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩を含有する汚染土壌の処理剤。
【請求項２】
さらにアルミノシリケート粘土鉱物を含む請求項１に記載の汚染土壌の処理剤。
【請求項３】
さらにポリ塩化アルミニウムを含む請求項１または請求項２に記載の汚染土壌の処理剤。
【請求項４】
前記ヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩が、グルコン酸カルシウム、酒石酸カルシウム、及びクエン酸カルシウムからなる群から選ばれる１種以上である、請求項１〜３のいずれかに記載の汚染土壌の処理剤。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の汚染土壌の処理剤を、汚染土壌１００質量部に対して０．１〜３０質量部の質量割合で添加混合する汚染土壌の処理方法。
【請求項１】
石膏、硫酸鉄（ＩＩ）、及びヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩を含有する汚染土壌の処理剤。
【請求項２】
さらにアルミノシリケート粘土鉱物を含む請求項１に記載の汚染土壌の処理剤。
【請求項３】
さらにポリ塩化アルミニウムを含む請求項１または請求項２に記載の汚染土壌の処理剤。
【請求項４】
前記ヒドロキシカルボン酸のカルシウム塩が、グルコン酸カルシウム、酒石酸カルシウム、及びクエン酸カルシウムからなる群から選ばれる１種以上である、請求項１〜３のいずれかに記載の汚染土壌の処理剤。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の汚染土壌の処理剤を、汚染土壌１００質量部に対して０．１〜３０質量部の質量割合で添加混合する汚染土壌の処理方法。
【公開番号】特開２０１０−２６１０２４（Ｐ２０１０−２６１０２４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８７７２２（Ｐ２０１０−８７７２２）
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【出願人】（５００１０１４３８）東栄化成株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【出願人】（５００１０１４３８）東栄化成株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
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