JP2005162895A

JP2005162895A - 有害物固定材

Info

Publication number: JP2005162895A
Application number: JP2003404570A
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: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】
重金属などの有害物に汚染された土壌・汚泥等からの有害物の溶出を長期間安定的に抑制する有害物固定材を提供する。
【解決手段】
粒径0.075mm以下の細粒分を５０重量％〜１００重量％含有する土１００重量部に対してセメント系若しくは石灰系の固化材が１〜９００重量部配合されてなる有害物固定材を提供する。
【選択図】なし

Description

本発明は、重金属などの有害物に汚染された土壌・汚泥等からの有害物の溶出を抑制する有害物固定材に関する。

近年、工場跡地や産業廃棄残土等で埋め立てた埋め立て地等の土壌が、重金属などの有害物に汚染されており、地下水等への汚染拡大が問題となっている。
重金属などの有害物で汚染された土壌の処理に関しては、溶融法、キレート剤等の薬剤を用いる薬剤処理方法（特許文献１）、酸化還元法（特許文献２）及びセメントによる溶出防止法（特許文献３）などが実施されている。

特に、セメントによる溶出防止法は、セメントが安価であり、その水硬性により処理後の土壌を固化させたり、水分の多い土壌を取り扱いやすい性状にすることが可能であり、セメント処理後の固化物の運搬や管理上の優位性等から実施されることが多い。

しかし、セメントによる溶出防止法は、セメントから生成した水和物やCa(OH)₂の作用により処理対象となる重金属などの有害物の溶出を抑制するが、その効果が十分でない場合があり、特に、鉛などの両性金属に対しては溶出抑制効果が全く発揮されないという問題がある。

また、薬剤処理方法として薬剤を単独で用いて処理する場合（薬剤単独処理）やセメントと薬剤としてのキレート剤とを併用する場合がある。薬剤単独処理は、単一の重金属汚染では効果があるが、複合重金属などの汚染の場合には全く効果がなく、また、コスト面や水分の多い対象物への適用が困難であるという面において問題がある。更に、キレート剤とセメントとを併用した場合にはキレート剤が分解して効果が小さくなるという問題がある。

更に、酸化還元法では、有害物の溶出を長期安定的に抑制する点や酸化還元法で使用する薬剤コスト面及び水分の多い対象物への適用等に多くの問題がある。例えば、６価クロムで汚染された土壌を還元処理した場合、処理直後の溶出はないが好気雰囲気に長時間暴露されると還元作用を失い６価クロムとして再溶出するという問題がある。

また、溶融法は、廃棄物を1400〜1600℃の高温で加熱し，重金属などの有害物を生成するスラグに封じ込め固定化するものであるが、溶融処理時に水銀、鉛、ヒ素などの沸点の比較的低い重金属がガス中に揮散する等の問題がある。また、処理設備の設置や処理コスト等に費用がかかるという問題がある。

そのため、重金属などの種々の有害物に使用でき、長期安定的に有害物の溶出を十分抑制し、更にコスト面においても安価に使用できる有害物固定材が望まれている。
特開平８−３３２４７５号公報特開２０００−２０２４２１号公報特開平７−３１９５５号公報

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、重金属などの種々の有害物に使用でき、長期安定的に有害物の溶出を十分抑制し、更にコスト面においても安価に使用できる有害物固定材を提供することにある。

本発明の発明者らは、上記課題を解決することを目的として鋭意検討した結果、自然土や粘土等の土にセメント系若しくは石灰系の固化材を配合した有害物固定材により上記課題を解決できることを見いだし本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、粒径0.075mm以下の細粒分を５０重量％〜１００重量％含有する土１００重量部に対してセメント系若しくは石灰系の固化材が１〜９００重量部配合されてなる有害物固定材であることを特徴とする。

本発明に係る有害物固定材は、重金属などの種々の有害物に対して長期安定的に溶出抑制効果を発揮し、特にセメント処理では溶出抑制効果を全く発揮しないような鉛等の両性金属においても良好に溶出抑制効果を発揮する。
また、本発明に係る有害物固化材は、原料の入手が容易であり、しかも非常に安価である。
尚、本発明に係る有害物固化材の原料である土は、自然界に存在するものであることから化学薬品などを使用した場合に比べて２次汚染の恐れもない。

以下、本発明に係る有害物固定材の実施形態について説明する。

本発明に係る有害物固定材は、粒径0.075mm以下の細粒分を５０重量％〜１００重量％含有する土１００重量部に対してセメント系若しくは石灰系の固化材が１〜９００重量部配合されてなるものである。
なお、本発明に係る有害物固定材の対象となる有害物は、鉛、カドミウム、水銀、砒素、６価クロム、セレン、フッ素、ホウ素などである。

前記土としては、乾燥土、即ち、含水比が０％〜１０％の土が好ましい。
なお、含水比は、JIS A 1203の方法により測定される。また、該土の重量部は、水を含まない状態（絶乾状態）とした場合の重量部を意味する。
該土には、自然に乾燥した土や人為的な方法、例えば天日乾燥や加熱乾燥等で乾燥させた土の両方が含まれる。
土には、自然土・砂質土・粘性土（粘土）・腐葉土などが含まれる。例えば、建設現場等で掘削により発生する土砂、市販されているベントナイト・カオリンなどの粘性土（粘土）などがある。

前記土は、粒径0.075mm以下の細粒分、特に、粒径0.0001mm〜0.075mmの細粒分を含むものである。粒径が2mmを超える礫分は、重金属などの有害物の溶出抑制効果が小さいためできる限り礫分を含まない方がよく、粒径0.075mm以下の細粒分は、重金属などの有害物の溶出抑制効果が大きいためこれを多く含む方が望ましい。
土の粒径は、JIS A 1204の方法により測定される。
土中の粒径0.075mm以下の細粒分の含有量は、５０重量％〜１００重量％（絶乾状態とした場合）であり、好ましくは、７０重量％〜１００重量％（絶乾状態とした場合）である。その理由は、固体が細分化されて細粒状になれば、粒子表面積の増加により物理的・化学的な吸着等の特異な性質を示すようになるためと考えられる。そのため、該細粒分が多いほど重金属などの有害物の溶出抑制効果が大きくなる。
尚、使用する乾燥土の粒径が大きい場合には、ボールミル等の粉砕処理により粒径の調整を図ればよい。

前記セメント系若しくは石灰系の固化材としては、一般的にセメント及び／或いは石灰と石膏（２水物、半水物、無水物）や高炉スラグとを混合したものを挙げることができる。
前記セメント系固化材としては、普通ポルトランドセメントや高炉スラグセメントなどを使用できる。普通ポルトランドセメントは、最も普通に用いられているセメントで石灰石、粘土を主原料にケイ石、酸化鉄等を加えて1400〜1500℃で焼成したクリンカーを急冷後、石膏を加えて作られる。高炉スラグセメントは、製鉄所の高炉で銑鉄を製造する際に生成するスラグとポルトランドセメントクリンカーと少量の石膏とを混合粉砕して作られる。
前記石灰系固化材としては、生石灰(CaO)や消石灰(Ca(OH)₂)などを使用できる。
生石灰(CaO)は、石灰石(CaCO₃)を熱分解させることで得られる。消石灰(Ca(OH)₂)は、生石灰(CaO)を水和させることで得られる。
該セメント系若しくは石灰系の固化材が前記土に配合されると、重金属などの有害物の溶出抑制効果が向上する。
即ち、該土と該セメント系若しくは石灰系の固化材との相互作用により重金属などの有害物の固定効果が大きくなる。
また、固化処理後の汚染土壌の運搬や取り扱いが容易になる。
前記土と該セメント系若しくは石灰系の固化材との配合量は、該土１００重量部に対し該セメント系若しくは石灰系の固化材１〜９００重量部の範囲で適宜調整できる。
該セメント系若しくは石灰系の固化材の配合量が、９００重量部を超えると重金属などの有害物の溶出抑制効果が低下する。
尚、セメント系若しくは石灰系の固化材の重量部は、絶乾状態における重量部を意味し、セメント系固化材、石灰系固化材の双方が配合されている場合には、総量の重量部を意味する。

本発明に係る有害物固定材の製法の一実施形態について説明する。
有害物固定材は、粒径0.075mm以下の細粒分を５０重量％〜１００重量％含有する土１００重量部に対しセメント系若しくは石灰系の固化材を総量で１〜９００重量部を加えて混合攪拌して製造できる。
セメント系若しくは石灰系の固化材を加える量は、汚染土の含水状態・汚染土中に含まれる有害物濃度等により１〜９００重量部の範囲内で適宜調整することができる。

本発明に係る有害物固定材の使用法の一実施形態について説明する。
重金属などの有害物に汚染された汚染土に有害物固定材を撒き、機器を用いて混練させ固化処理する方法や、汚染土を掘り起こして別の場所で該有害物固定材と混練した後、埋め戻す方法等により有害物の固定を行う。
汚染土の状態、例えば汚染土の含水比や汚染土中の有害物の量などにより加える有害物固定材の量を適宜調整することができる。

以下、実施例により本発明の有害物固定材の具体例及びその効果を説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

［試験に用いた汚染土の状態］
試験に用いた汚染土の状態を表１に示した。
汚染土A〜Cについての溶出試験は、環境庁告示１３号に基づいて行った。
鉛の溶出試験としては、JIS K 0102（以下「規格」という）54に定める方法に基づき溶出成分の定量分析を行った。
砒素の溶出試験としては、規格61に定める方法に基づき溶出成分の定量分析を行った。
６価クロムの溶出試験としては、規格65.2に定める方法に基づき溶出成分の定量分析を行った。
含水比の測定は、JIS A 1203の方法により測定を行った。

［試験に用いた土の土種と粒径と含水比］
試験に用いた土の土種と粒径と含水比とを表２に示した。
土の粒径の測定は、JIS A 1204の方法により測定を行った。
土の含水比の測定は、JIS A 1203の方法により測定を行った。

［有害物固定材の調整］
（実施例１）
前記表２に示した土b（表２記載）１００重量部（絶乾状態における重量部）にセメント系固化材（普通ポルトランドセメント、住友大阪セメント製）１００重量部（絶乾状態における重量部）を加えて混合攪拌して有害物固定材を調整した。
（実施例２）
前記表２に示した土b（表２記載）１００重量部（絶乾状態における重量部）に石灰系固化材（消石灰、マルアイ石灰製）１００重量部（絶乾状態における重量部）を加えて混合攪拌して有害物固定材を調整した。
（実施例３）
前記表２に示した土e（表２記載）１００重量部（絶乾状態における重量部）にセメント系固化材（普通ポルトランドセメント、住友大阪セメント製）１００重量部（絶乾状態における重量部）を加えて混合攪拌して有害物固定材を調整した。
（比較例１）
前記表２に示した土b（表２記載）１００重量部（絶乾状態における重量部）にセメント系固化材（普通ポルトランドセメント、住友大阪セメント製）１０００重量部（絶乾状態における重量部）を加えて混合攪拌して有害物固定材を調整した。
（比較例２）
セメント系固化材（普通ポルトランドセメント、住友大阪セメント製）単体を用いた。（比較例３）〜（比較例８）
前記表２に示した土a〜fを各々単体で用いた。
（比較例９）
前記表２に示した土d（表２記載）１００重量部（絶乾状態における重量部）にセメント系固化材（普通ポルトランドセメント、住友大阪セメント製）１００重量部（絶乾状態における重量部）を加えて混合攪拌して有害物固定材を調整した。
試験に用いた有害物固定材の使用重量部を表３に示した。

［鉛の溶出試験］
前記汚染土A（汚染物質：鉛：処理前溶出量1.78mg/l）１ｍ³ に前記実施例１から前記比較例９までの固定材１２０ｋｇを添加し安定処理土の締め固めをしない供試体作製法（地盤工学会基準(JGS 0821-2000)）で供試体を作製して７日間放置後、前記鉛の溶出試験と同様の方法を用いて鉛溶出濃度の測定を行った。その結果を表４に示した。
尚、安定処理土の締め固めをしない供試体作製法とは、土と有害物固定材とを混合し、特に締め固めを行わず有害物固定材そのものの固化反応あるいは土と有害物固定材との固化反応を利用して土を改良するものをいう。

表４に示したように、実施例１、２、３では、鉛の溶出量は著しく低減され高い溶出防止効果が得られた。

［砒素、６価クロムの溶出試験］
前記汚染土B（汚染物質：砒素：処理前溶出量1.03mg/l、６価クロム：処理前溶出量2.98mg/l）１ｍ³ に実施例１，実施例３，比較例２，比較例４，比較例６，比較例９の固定材１２０ｋｇを添加し前記安定処理土の締め固めをしない供試体作製法を用いて供試体を作製して７日間放置後、前記砒素及び６価クロムの溶出試験と同様の方法を用いて砒素及び６価クロム溶出濃度の測定を行った。その結果を表５に示した。

表５に示したように、実施例１及び実施例３では、砒素及び６価クロムの溶出量が著しく低減され高い溶出防止効果が得られた。

[６価クロムの溶出試験]
前記汚染土C（汚染物質：６価クロム：処理前溶出量1.92mg/l）１ｍ³ に実施例１，実施例２，比較例１，比較例２，比較例４の固定材３００ｋｇを添加し前記安定処理土の締め固めをしない供試体作製法を用いて供試体を作製して７日間放置後、前記６価クロムの溶出試験と同様の方法を用いて６価クロム溶出濃度の測定を行った。その結果を表６に示した。

表６に示したように、実施例１及び実施例２においては、６価クロムの溶出量が著しく低減され高い溶出防止効果が得られた。また、浚渫土のように水分の多い汚染土においても高い溶出防止効果が得られた。

Claims

粒径0.075mm以下の細粒分を５０重量％〜１００重量％含有する土１００重量部に対してセメント系若しくは石灰系の固化材が１〜９００重量部配合されてなることを特徴とする有害物固定材。