JP3455952B2

JP3455952B2 - 有害物の固定方法

Info

Publication number: JP3455952B2
Application number: JP00411099A
Authority: JP
Inventors: 俊介島田; 求三輪; 健二栢原
Original assignee: 強化土エンジニヤリング株式会社
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2003-10-14
Anticipated expiration: 2019-01-11
Also published as: JP2000204542A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重金属等の有害金
属で汚染された土壌、土木工事等によって発生する廃泥
土、焼却灰、汚泥、産業廃棄物等の地盤中の有害物を固
化あるいは遮蔽層により封じ込めることにより固定する
有害物の固定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】人体や環境に悪影響を及ぼす有害物の処
理に際し、従来、有害物を抽出、無害化、焼却、溶融、
固化、遮蔽層による隔離（封じ込め）等の方法が採用さ
れている。

【０００３】有機系の有害成分を含有した有害物につい
ては燃焼、紫外線照射、生分解等により無害化できる
が、無機系の有害成分、例えば水銀、鉛、カドミウム、
クロム等の重金属を合有した有害物については、無害化
は難しく、固化あるいは遮蔽によらなければならない。
また、産業廃棄物のような大量の汚染物質はあらゆる有
害物を含むものであり、これらを選別することは困難
で、そのまま固化する必要がある。

【０００４】例えば、汚染土壌を粉体セメントと混合
し、固化させ、無害化する方法、あるいは汚染土壌を掘
削し、地上のプラントにより化学的処理により無害化す
る方法等がある。具体的には、例えば、クロムで汚染さ
れた土壌にセメント、石灰、石膏等を添加してクロムの
溶出を抑制する方法、ヘドロにフライアッシュ、炭酸ア
ルミネート系塩材、セメント等を混合する方法がある。

【０００５】さらに、ゴムシート等の遮水シートで凹地
の壁面を覆い、最終処分場とする方法もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】プラントを使用する上
述の方法では、大型の装置あるいは土木用機材を必要と
し、コストも高くなるという難点があった。また、溶解
している重金属を消石灰等で水酸化物の沈澱とする方法
では、溶解している重金属を完全に水酸化物の沈澱とし
て除去することは難しい。また、セメントを使用しても
全体を固化させる程大量のセメントを使用することが少
ないため、固結物は比較的透水係数が大きく、有害金属
の溶出を完全に防止することは難しかった。さらに、最
終処分場のような遮蔽壁で隔離する方法では、遮水シー
トにできた穴から漏水し、周辺地盤を重金属等で汚染す
るという問題も発生している。

【０００７】なお、有害物をキレート剤単独で処理する
方法もあるが、この場合、キレート剤が土中で微生物分
解をうける場合には、有害金属が再溶出するという欠点
がある。さらに、地盤注入材を地盤に注入して有害物を
固化させることも知られているが、従来の水ガラスを使
用した注入材では耐久性が悪い（ＳｉＯ₂が溶脱する）
ばかりか、アルカリの溶脱という二次公害の懸念があ
り、また、仮に耐久性の良好な注入材を使用したとして
も、浸透性のよい注入材でなければならず、単に注入材
を注入するだけでは有害物固化の確実性がない。

【０００８】また、建設汚泥の凝集剤としてポリ塩化ア
ルミニウムや硫酸バンドが使用されるが、それにより有
害物質である塩素（ＣＩ）や硫黄（Ｓ）が混入されてし
まうという問題があった。

【０００９】また、水ガラスと過剰の酸を急速に混合し
て得られる酸性シリカゾル系注入材を地盤中に注入して
有害物を固化する場合でも、遮水はできても、重金属と
直接反応しないので、重金属の固定は出来ない。

【００１０】さらに、酸性シリカゾルとセメントを主成
分とする注入材を地盤中に注入して有害物を固定するこ
とも考えられる。この場合、両液を混合すると、瞬時に
不均一ゲルができてしまうため、浸透性は悪くなる。

【００１１】また、水ガラスに酸あるいはセメントを添
加し、ゲル化させて有害物を固定することも考えられる
が、ゲル化時間は短く、しかも得られた硬化物は充分な
耐久性を有しておらず、また、水ガラスの未反応シリカ
分が溶出しやすく、さらに、シリカ以外の反応生成物が
溶脱してしまい、これが水質上好ましくない原因にもな
る。したがって、このような注入材は有害物の固定用の
注入材としては、好ましくない。

【００１２】そこで、本発明の目的は固結材として脱ア
ルカリシリカを用いることにより地盤中の有害物を簡単
に、かつ効率的に固定処理するとともに、処理効果を長
期間持続せしめ、上述の公知技術に存する欠点を改良し
た地盤中の有害物の固定方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明によれば、人体や環境に悪影響を及ぼす有害
物を有する地盤に、水ガラスをイオン交換樹脂またはイ
オン交換膜で処理して得られた脱アルカリシリカを含有
する固結材を注入して該有害物を固定してなり、前記脱
アルカリシリカが有害物金属と反応して固定する能力を
有する活性珪酸からなり、前記有害物が重金属等の有害
金属を含有する汚染土壌、土木工事で発生する廃泥土、
産業廃棄物、焼却灰または汚泥であることを特徴とす
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる脱アルカリシ
リカはこれ自体が有害金属を固定する能力を有している
ばかりか、脱アルカリシリカを使用した固結材の硬化物
が耐久性にも優れている。また、脱アルカリシリカは少
量の反応剤でゲル化するため、水溶性の反応生成物は極
めて少なく、シリカ分はほとんど溶出しないため、水質
汚染の必要がない。

【００１５】このような脱アルカリシリカは水ガラスか
らアルカリを除去（水ガラスのＮａを除去）した段階で
は、極めて活性が高く、重金属と瞬時に反応する。この
生成した化合物は強酸で分解しない限り重金属を放出せ
ず、したがって、本発明の固結材で固化した有害物は自
然条件下では重金属を溶出しない。

【００１６】本発明において、有害物の固定とは、以下
のいずれかの方法をさす。水に溶解している有害物を水不溶性または難溶性の固
形分とすること。水を多く含有している有害物から、水の大部分を除去
し易い形状にした後、固形分濃度を高くし、有害物の高
濃度化および有害物の溶出を減少させること。有害物を強度ある固体に固化させること。有害物を通過させないような遮蔽層で、該有害物を隔
離すること。遮蔽層にしみ込んできた有害物を反応または吸着によ
り固定すること。

【００１７】本発明では具体的には、有害物を含んだ
まま固結する、固結によって遮水層をつくり、有害物
が地下水等とともに外部に流出するのを防ぐ、固結層
に有害物が浸透してきたときに有害物と反応して、ある
いは吸着して固定する、等の固結手段を含む。

【００１８】このうちどのような方法を採用するかは、
有害物の種類（毒性の強弱）、有害金属含量あるいは有
害物の含水量、有害物の存在形態（汚染土壌か工場跡地
か等）等によって決定される。

【００１９】このような有害物の具体的な固定方法は、
後述するように、注入法、遮蔽層構築法、混合
法、凝集法であり、特に、およびの方法が、本発
明の効果を発揮させるのに好ましい方法である。

【００２０】特に、本発明の固定方法では、キレート剤
を有害成分固定剤として併用することにより、有害金属
の固定が瞬時に行われるため、各種有害金属（Ｃｕ、Ｈ
ｇ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｎｉ等）を除去できるばかり
か、有害金属の除去率も高く、いったん固定されたもの
は、水不溶性であり、再溶解しない。また、ベントナイ
ト等の粘土系鉱物を添加することによって、ベントナイ
トの水密性とベントナイトのイオン交換能によって重金
属を置換固定することができる。

【００２１】本発明に用いられる脱アルカリシリカは、
水ガラスから、該水ガラス中に存在するアルカリ（ナト
リウム）の一部または全部を除去して得られ、具体的に
は、イオン交換樹脂やイオン交換膜で処理して得られ
る。

【００２２】イオン交換樹脂による処理の場合には、ま
ず、水ガラスを水で希釈して希釈水ガラスとし、この希
釈水ガラスをイオン交換樹脂の充填された塔に通過さ
せ、水ガラス中のアルカリを除去して脱アルカリシリカ
を得る。

【００２３】イオン交換膜による処理の場合には、上述
の水で希釈された希釈水ガラスを陰陽両電極間にイオン
交換膜を複数枚、間隔をあけて設置された電気透析槽に
充填し、両電極間に通電して水ガラスの電気透析を行
い、水ガラス中の陽イオンを除去して脱アルカシリカを
得る。

【００２４】上述のようにして得られる脱アルカリシリ
カは例えば次のように調整し、工業的に安定で使用可能
なものとする。（１）脱アルカリ処理によって得られる
ｐＨ２〜４の活性珪酸およびｐＨ７〜１１の低アルカリ
シリカを得る。（２）この活性珪酸に酸類を添加してｐ
Ｈ0.５〜４の安定化した活性珪酸を得る。（３）この活
性珪酸にアルカリ類を添加してｐＨ７以下の安定化した
活性珪酸またはｐＨ７〜１１の低アルカリシリカを得
る。（４）この低アルカリシリカに酸類を添加してｐＨ
７〜１０の低アルカリシリカを得る。（５）上記（２）
〜（４）の活性珪酸にアルカリ剤を加え、濃縮造粒して
コロイダルシリカをつくる。あるいはこのコロイダルシ
リカに水ガラスを加えて、低アルカリシリカ液をつく
る。あるいはコロイダルシリカに低アルカリシリカを加
えてさらに低アルカリシリカをつくる。（６）以上の低
アルカリシリカに反応剤を加えたり、あるいはコロイダ
ルシリカや低アルカリシリカを再度イオン交換処理（イ
オン交換樹脂、イオン交換膜で処理する等）して活性を
与える。以上の低アルカリシリカも本発明は脱アルカリ
シリカとする。

【００２５】脱アルカリシリカのｐＨは７以下が特に好
ましいが、水ガラスのナトリウムの一部が除去されたも
のであってｐＨがほぼ１１よりも低いものが好ましい。
通常の水ガラスはシリカをアルカリで溶融して製造し、
ｐＨが１２以上の極めて高アルカリである。活性珪酸に
アルカリを加えて上記領域のアルカリ値を呈していて
も、この程度のアルカリでは珪酸の脱アルカリされたシ
ラノール基の一部が、Ｎａによって飽和されずにいるた
め、活性珪酸の活性が残っている。

【００２６】また、イオン交換樹脂あるいはイオン交換
膜で水ガラス中のアルカリの一部または全部を除去して
脱アルカリシリカを得ることができるが、水ガラスのア
ルカリ（ナトリウム）の一部を除去して得られたシリカ
液がアルカリ性を呈していても上述と同様に活性のある
シリカが生成している。

【００２７】このようなアルカリ領域の脱アルカリシリ
カに酸を加えることによってｐＨを７以下にしてさらに
活性化して反応性を大きくすることができるし、また、
比較的少量の塩や他の反応剤を用いてゲル化せしめるこ
とができ、その土中の有害物とも脱アルカリシリカが反
応してそれらをゲル中にとりこみ固定する。

【００２８】本発明に用いられる脱アルカリシリカは、
ｐＨ値が0.５〜１１、シリカ濃度（原液濃度）が１〜１
０重量％であることが工業的に有利である。なお、本発
明では、ｐＨあるいはシリカ濃度の異なる脱アルカリシ
リカを二種以上混合して所望の脱アルカリシリカとした
ものを使用することもできる。

【００２９】活性珪酸は、イオン交換樹脂を通して得ら
れたものそのままでは活性が大きく、約１日でゲル化す
るのであり、酸類あるいはアルカリの添加等により一時
的に安定化させることができる。ここに酸類としては、
塩酸、燐酸等の無機酸あるいはその酸性塩、クエン酸、
酒石酸等の有機酸あるいはその酸性塩、塩化アルミ等の
無機（中性）塩で水中で酸性を呈するもの等が挙げられ
る。

【００３０】なお、ここで使用される酸類は、その使用
量が極めて少なく、本発明で得られた泥土を再利用する
場合でも殆ど問題にはならない。

【００３１】脱アルカリシリカの原料である水ガラスと
しては、ＪＩＳ３号水ガラス、工業的に製造市販されて
いるモル比3.５〜5.０の水ガラス等が適している。特
に、モル比3.５〜5.０の水ガラスはこれを後述のカラム
法で脱アルカリ処理して得られた活性珪酸に水ガラスや
コロイダルシリカを添加し、安定した活性珪酸を得る。
これらはいずれも本発明に用いられる活性珪酸を含む固
結材として適当である。

【００３２】水ガラスを脱アルカリ処理する場合、水ガ
ラスは水によって希釈されることが好ましい。これは脱
アルカリ処理により生成した活性珪酸がイオン交換樹脂
中でゲル化するのを防ぐためであり、さらには、安定な
活性珪酸を得るためである。

【００３３】イオン交換樹脂を用いた脱アルカリ処理と
しては、カラム法が用いられる。カラム法はイオン交換
樹脂を塔に充填し、この中を水で希釈した水ガラスを通
過させて脱アルカリ処理を行う方法である。カラム法は
活性珪酸の製造に適しており、水で希釈された水ガラス
のシリカ濃度は、カラム法の場合１０％以下が好まし
い。

【００３４】イオン交換膜を用いた脱アルカリ処理とし
ては、電気透析法が用いられ、この場合、水で希釈され
た水ガラスのＳｉＯ₂濃度は２〜１５％が好ましく、電
流密度は約３アンペア／dm²程度が好ましい。

【００３５】本発明の脱アルカリシリカを含有する固結
材としては、単独でも固結するが、硬化剤、ｐＨ調整
剤、有害成分固定剤等を添加することができ、特に、セ
メントあるいはベントナイトとセメントをともに添加す
るのが好ましい。添加する硬化剤は溶液型の硬化剤でも
よいが、強度を必要とする場合には、懸濁型の硬化剤を
添加するのが好ましい。

【００３６】このような溶液型の硬化剤としては、無機
塩あるいは／およびアルカリ剤、酸性剤（これらの両者
はｐＨ調整剤でもある）が挙げられる。このような無機
塩としては、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化カル
シウム、塩化マグネシウム、水酸化マグネシウム、硫酸
マグネシウム、等を挙げることができる。また、ｐＨ調
整剤としては、水ガラス、コロイダルシリカ、重炭酸ソ
ーダ、炭酸ソーダ等のアルカリ剤、塩酸、燐酸、硫酸、
燐酸ナトリウム等の酸性剤が挙げられる。さらに、懸濁
型硬化剤としては、セメント、石灰類（消石灰、生石
灰、ドロマイト）、石膏、スラグ等を挙げることができ
る。ベントナイトは水密性を付与するのに優れている。

【００３７】活性珪酸にアルカリ剤を添加した場合、弱
酸性〜中性領域ではゲル化促進するが、ｐＨがアルカリ
領域に入るとゲル化が遅延する。また、無機塩を添加す
ることによりゲル化時間を促進することができる。

【００３８】硬化剤の使用量は、配合液のゲル化時間に
より決定されるが、強度その他から決定された使用量に
よる配合液のゲル化時間が、所望するゲル化時間と異な
る場合には、ｐＨ調整剤によりゲル化時間を調整する。

【００３９】配合液のｐＨは、ゲルの耐久性の点から、
好ましくは１１以下、さらに好ましくは８以下である。
ただし、あまり酸性にすると、有害金属が十分固定され
ない場合もあるので、有害金属を含む有害物の場合に
は、有害金属の種類によって配合液のｐＨが制約を受け
ることもある。

【００４０】さらに、有害物に対する固結材の使用量
は、固定化の方法および所望する固化物の強度、透水性
（有害物の溶脱について考慮する場合、透水性が小さい
方が好ましい）により適宜選択できるが、有害物と混合
して固定させる場合には、有害物１００部に対し固結材
５部以上、好ましくは２０部以上であり、固結材を注入
固化させる場合には、有害物１００部に対し５部以上好
ましくは３０部以上である。

【００４１】本発明に用いられる有害成分固定剤とは、
有害成分を化学反応により固定あるいは固体に吸着させ
て固形化するものであり、キレート剤、セメント、石灰
類、硫酸第一鉄、硫化ナトリウム、チオ尿素等が挙げら
れる。

【００４２】キレート剤としては、ピロリジン系硫黄化
合物、イミン系硫黄化合物、カルバミン酸系硫黄化合物
のような液体キレート剤、イミノプロピオン酸型、ジチ
ゾン型、チオユリア型、チオール型、燐酸型等のキレー
ト樹脂が挙げられる。特に、ピロリジン系硫黄化合物
は、ｐＨの広い範囲で使用することができ、微生物によ
り分解されにくく、魚類を使用した無害性試験では生体
に無害であるため、本発明で使用するキレート剤として
好ましい。しかも、本発明の脱アルカリシリカを使用し
た固結材を併用することにより、ゲル化した固結物には
遊離の水がないためキレート剤は微生物により分解され
にくくなる。

【００４３】セメントは有害物を固化して水への溶解を
阻止する。セメントは有害成分固定剤としてばかりでな
く、脱アルカリシリカの硬化剤としても有効である。こ
のようなセメントとしてはポルトランドセメント、高炉
セメント、アルミナセメント、シリカセメント等があ
り、粒径に着目すると、普通セメント、コロイドセメン
ト、超微粒子セメント等が挙げられ、固定する有害物お
よび固定方法により適宜選択できるが、混合固化させる
場合には、普通セメントが好ましく、地盤に注入する場
合にはコロイドセメント、超微粒子セメントが好まし
い。

【００４４】また、固形分が少なく、水含量が多い有害
物を処理する場合には、全体が固結する必要はなく、少
量の脱アルカリシリカ、有害成分固定剤としてセメント
を添加し、必要に応じてさらにキレート剤を添加して、
有害成分を沈澱除去する方法が好ましい。その場合に
は、有害物１００部に対し、脱アルカリシリカは0.１〜
５部、セメントは0.１〜１０部が好ましい。

【００４５】有害成分固定剤のうちキレート剤は、水に
溶解している金属イオンを捕捉し、再度水に溶解しない
ようにする働きを有する。例えば、キレート剤を使用す
る場合には、キレート剤、セメント、凝集剤さらに必要
に応じてｐＨ調整剤を添加し加湿混練する方法がある。
ただし、これだけではｐＨの変化で重金属が溶出した
り、重金属以外の塩類が溶出する可能性があるので、さ
らに脱アルカシリカを含有する固結材で固化させる方が
好ましい。

【００４６】なお、重金属以外の塩類の溶出について
は、それにより二次公害もなく、固結物が劣化しない程
度のものであればかまわない。

【００４７】また、消石灰は水に溶解している金属イオ
ンを水酸化物にして沈澱とする働きを有するが、有害成
分の除去は不完全であるので、キレート剤等を併用する
のが好ましい。

【００４８】本発明は非揮発性の有害物の固定に適して
いるが、これらの有害物としては、重金属等の有害金属を含有する汚染土壌、土木工事
で発生する廃泥土、焼却灰、汚泥、すなわち、上・
下水汚泥および河川床に堆積したヘドロ等、その他の
産業廃棄物等が挙げられる。

【００４９】なお、ここで非揮発性の意味は、常温にお
いてそれ単独で存在する場合に、容易に揮発（蒸散）す
る有機溶剤等の有機系有害物以外を意味している。

【００５０】焼却灰としては、生活廃棄物（生ゴミ）、
上・下水汚泥、製紙スラッジ等の焼却灰等が挙げられ、
特に、製紙スラッジには有害金属が含有されているの
で、このような有害物を処理する場合には、本発明の固
結材にキレート剤を併用するのが好ましい。

【００５１】その他の産業廃棄物としては、建設副産物
が挙げられ、掘削残土のように人体には有害な物質を含
有していなくても、廃棄した場合には産業廃棄物として
取り扱われるものがある。このようなものは本発明の脱
アルカリシリカあるいはそれを含有する固結材を適用し
て脱水、固化することにより再利用することができる。

【００５２】どのような有害物の固定法を採用するか
は、該有害物の有害性（毒性）、形状、数量、処分場所
等々によって適宜選択されるが、有害物と脱アルカリシ
リカを含有する固結材を混合して全体を固化させる方法
は、産業廃棄物や土木工事で発生する廃泥土に適用され
るのが好ましい。

【００５３】固結材と有害成分固定剤、特に、キレート
剤を併用することにより、有害物の固定が確実となり、
再溶出の危惧も解消される。キレート剤は予め有害物と
接触させた後、固結材で固化させることもできるし、キ
レート剤と固結材と混合して適用することもできる。

【００５４】特に、注入材を注入固化させる方法は、従
来の地盤改良工法とは異なり、有害物の固化が確実でな
ければならず、浸透性が良好で、耐久性の固結材を使用
することはもちろんのこと、その使用量および注入工法
も確実性のある方法を採用する必要がある。

【００５５】したがって、固結材を注入する場合には、
必要に応じてキレート剤を使用することはもちろんのこ
と、コロイダルシリカを併用して、有害物固定の確実性
を高めることもできる。

【００５６】また、そのような上記の注入工法として
は、二重管ダブルパッカー工法や、その他任意の注入工
法を用いることができる。さらに、固結材の浸透が十分
でない場合には、注入と攪拌翼を有する混合装置による
混合により、有害物および固結材を混合、固化させる方
法も採用することができる。

【００５７】また、脱アルカリシリカを含有する固結材
で不透水層からなる遮蔽層を形成する方法は、クロムや
水銀等の重金属を含有する汚染土壌に適用されるのが好
ましい。特に、確実に汚染物質を隔離、管理する場合に
は、脱アルカリシリカを含有する固結材で不透水層とさ
れた遮蔽層、ゴムシート、ポリ塩化ビニール、高密度ポ
リエチレンに代表される工場成形の遮水シート類および
粘性土層の３層構造からなる遮水層を有する有害物処分
場を予め構築し、その内部に有害物を封止する方法が適
用される。

【００５８】なお、ここに遮水層や遮蔽壁とは、有害物
の拡散を遮断するための連続した止水壁であり、あるい
は予め不透水性合成樹脂膜や遮水層に沿って土中に注入
管を設けておき、遮水層が破損した場合、その注入管か
ら注入してもよい。その厚さは５cm以上、好ましくは３
０cm以上であり、その透水係数は好ましくは１０^-5（cm
/sec) のオーダー以下、さらに好ましくは１０^-6のオー
ダー以下であり、強度は一軸圧縮強度でほぼ0.２kgf/cm
²以上あればよい。

【００５９】この場合、固結材にベントナイト、粘土、
陶土、セメント等を添加して、遮蔽壁の水密性を高める
ことができる。例えば、セメント−ベントナイト懸濁液
と脱アルカリシリカをセメント１０〜２０％、ベントナ
イト３〜１０％、脱アルカリシリカ２〜３０％となるよ
うに混合した固結材を填充しながら溝を掘削し、あるい
は掘削した溝の中に固結材を填充して0.２〜２ｍの遮蔽
壁を築造するのである。このようにすることにより、該
遮蔽壁の透水係数は１０^-6〜１０^-7のオーダーとするこ
とができるのである。

【００６０】なお、本発明の固結材はこのような最終処
分場に適用する場合には、さらに底部のシートを対象と
した補修も可能な漏水検知システムを組み込むこともで
きる。

【００６１】最終処分場を構築する方法について詳述す
ると、まず、凹地の斜面および底面に遮水シートを張
り、次いで粘性土あるいは現地発生土とベントナイトを
混合したものを転圧して不透水層を形成した後、遮水シ
ートの外側あるいは内側に脱アルカリシリカを主成分と
する固結材を注入固化して不透水層とするのである。さ
らに必要に応じてその外側には地下水集排水管を設置し
て漏水の検知をできるようにする。あるいは遮水シート
の外側に注入管を敷設しておいて、漏水を検知した時点
で本固結材を注入してもよい。

【００６２】本発明は注入の他に混合方法や凝集方法を
用いることができるが、混合方法は、有害物と本発明の
固結材および必要に応じて、キレート剤、セメント等を
含有する有害成分固定剤を混合し、有害成分を固定させ
る方法であり、凝集方法は、有害物の水分含量が多い場
合に適用される方法であり、本発明の方法によれば凝集
物が有害成分を確実に固定していることと、形成された
フロックが粗大で沈降し易く、脱水され易いことであ
る。

【００６３】本発明で処理される有害物がカドミウム、
クロム等の有害金属を含有している場合には脱アルカリ
シリカおよびキレート剤で該金属を固定し、その後さら
に脱アルカリシリカを含有する固結材により全体を固化
させてもよい。

【００６４】また、有害物が水を多く含むヘドロ、製紙
スラッジ等の場合には、前処理により水分を少なくした
方がよく、少量のセメントおよび脱アルカリシリカを加
えて大きなフロックを形成、沈澱させ、必要に応じて、
遠心分離法、フイルタープレス法等により脱水して有害
物の容積を減少させた後、さらに本発明の固化させる方
法（混合法）を適用するのが好ましい。

【００６５】また、本発明の混合法によれば、脱アルカ
リシリカの硬化剤あるいは有害成分固定剤としてセメン
トを使用することにより、強度の大きな固結物が得られ
ることである。

【００６６】本発明の脱アルカリシリカを含有する固結
材を注入あるいは混合によって得られる硬化物は、止水
性が高く、透水係数では１０^-5cm/sec以上であり、セメ
ント等を硬化剤に使用した場合には１０^-7cm/sec程度と
もなるのであり、硬化物は体積変化も殆どなく、強度も
大きくすることができ、しかも固結物から成分の溶脱が
殆どないため耐久性に優れているのである。

【００６７】有害物が浚渫土や建設残土の場合には、利
用目的に応じた強度に固化処理した後、改良土として護
岸背面の盛土、埋め戻し等に使用できる。

【００６８】

【発明の実施例】以下、本発明を実施例によって詳述す
るが、本発明はこれらの実施例によって限定されるもの
ではない。

【００６９】１．使用材料（１）脱アルカリシリカ（活性珪酸）表１の組成のものを使用した。

【００７０】

【表１】

【００７１】・表１中、No.4はNo.3の脱アルカリシリカ
を製造１週間後、再度イオン交換樹脂で脱アルカリ処理
した。・No.5は旭電化工業（株）製コロイダルシリカを用い
た。

【００７２】・No.1の脱アルカリシリカは３号水ガラス
の水希釈液をイオン交換樹脂で処理して、ｐＨ＝2.８の
活性珪酸をつくり、３号水ガラスでｐＨ調整した。

【００７３】（２）以下の薬品については工業用および
試薬グレードを使用した。塩化カリウム：工業用重クロム酸ソーダ：試薬１級塩化鉛：試薬１級

【００７４】（３）普通セメント普通ポルトランドセメントを使用した。

【００７５】（４）キレート剤オリトールＳ−３０００オリエンタル技研工業（株）
製

【００７６】（５）酸性シリカゾル水ガラス−硫酸系であって、ｐＨ：1.８、ＳｉＯ₂濃
度：8.９％、ゲル化時間：約５０時間の酸性シリカゾル

【００７７】（６）水ガラス３号水ガラス比重（２０℃）1.３９、ＳｉＯ₂２9.２
％、Ｎａ₂Ｏ9.５％モル比3.１７のＪＩＳ３号水ガラス

【００７８】（７）スラグ比表面積１5,０００cm²/ｇの水砕スラグを使用した。

【００７９】実施例１および比較例１汚染土壌に脱アルカリシリカを含有する固結材を注入し
て有害金属を固定したものを実施例１とし、注入前のデ
ータを比較例１とする。

【００８０】実施例１６価クロムで汚染された工場跡地に、脱アルカリシリカ
および硬化剤からなる表２に記載した配合（４００ｌ）
の固結材を注入した。注入率は３５％とし、注入圧５kg
f/cm²、注入速度２０ｌ／分で注入した。汚染土壌の周
辺２ｍまでを対象として、ＧＬ−6.０ｍ〜−１5.５ｍを
処理した。注入は１ｍ間隔でマス目状に注入した。

【００８１】注入処理した箇所に掘削した観測井から１
週間後に採取した水のｐＨは7.５、クロム濃度は１ppm
であった。さらに１ケ月後測定したところ、ｐＨは6.
２、クロム濃度は0.０４ppm となっていた。また、注入
箇所のＮ値は１８であり、揚水法による透水試験で得ら
れた透水係数は3.５×１０^-5cm/secであった。

【００８２】

【表２】

【００８３】・脱アルカリシリカはNo.1（表１に記載）
を使用した。・この強度は豊浦標準砂で作成したサンドゲルの強度で
ある。

【００８４】比較例１注入前に同上観測井とほぼ同じ箇所から採取した水のｐ
Ｈは3.４、クロム濃度は１５０ppm であった。また、注
入予定箇所のＮ値は１２であり、同上の方法で測定した
結果、透水係数は8.６×１０^-3cm/secであった。

【００８５】実施例２および比較例２、３標準砂を用いて汚染土壌を調製した。標準砂1,０００ｇ
に六価クロムを1,０００ppm 量（重クロム酸ソーダを水
２００mlに溶解した液を使用）添加したものに、下記配
合で脱アルカリシリカ（表１のNo.1を使用）、普通セメ
ント、キレート剤を添加し、磁性ボールで２分間混合
後、直径５０mm、高さ５０mmの型に押し込み、２４時間
後脱型した。これを粉砕して「産業廃棄物に含まれる有
害物質の検出方法（環境庁告示第１３号）」に準じてＣ
ｒ⁶⁺の溶出試験を行った。同様に脱アルカリシリカを使
用しない配合について、同条件で試験を行い、比較例と
した。その結果は表３のとおりである。

【００８６】

【表３】

【００８７】実施例３塩化鉛を水に溶解してＰｂ²⁺イオン濃度５００ppm の溶
液を調製した。この溶液1,０００mlに普通セメント１０
ｇ、脱アルカリシリカ（表１のNo.1を使用）１０mlとを
添加混合し、静置した。液中には粗大なフロックが形成
され、約２０分で沈降し上澄み液は透明となった。上澄
み液を採取し、残留するＰｂ²⁺イオンを測定したとこ
ろ、0.０１ppm 以下であった。同様にして表１のNo.4お
よびNo.5の脱アルカリシリカを使用したところ、上澄液
の残留Ｐｂ²⁺イオンはそれぞれ0.０２ppm と0.０３ppm
となり、溶出試験の結果はいずれもＮＤ（検出せず）で
あった。

【００８８】また、上記方法で得られた沈澱を脱水した
後、その１００ｇに普通セメント５ｇ、脱アルカリシリ
カ２mlの割合で添加し、実施例２の方法と同様にしてＰ
ｂ²⁺イオンの溶出試験を行ったところ、Ｐｂ²⁺イオンの
溶出量はＮＤ（検出せず）であった。

【００８９】実施例４河川底に堆積していたヘドロ（含水比１８０、細粒分９
８％）5.０kgを、水３５ｌに分散させた。得られたヘド
ロ希釈液８kgに対し、普通セメント１２０ｇ、脱アルカ
リシリカ（No.2）８０mlの割合で加え、充分攪拌してヘ
ドロを凝集沈降させたところ、得られた上澄み液は透明
になった。また、沈降物を布製袋に入れ、人力で圧搾し
たところ、固形分の含水比は９８％となった。また、同
固形分の圧縮強度を７日後に測定したところ9.７kgf/cm
²であった。なお、本実施例で使用したと同じヘドロを
上記布製袋に入れ、同様に圧搾したが、全く脱水するこ
とはできなかった。

【００９０】実施例５脱アルカリシリカを含有する固結材により不透水層から
なる遮蔽壁としての性能を評価するために、以下の試験
を行った。すなわち、実施例１の配合を用いて、豊浦標
準砂で５φ×１０cmのサンドゲルを作成し、長期強度お
よびシリカの溶脱を測定した。

【００９１】養生条件は、サンドゲル３本を２ｌの水に
浸漬し、室温に放置した。強度の測定は所定日数後に行
い、シリカの溶脱の測定ははじめの１ケ月については週
１回とし、その後は月１回とし、測定のつど養生水を全
量交換した。表中のシリカの溶脱率は累計値である。強
度の測定は、土質工学会基準の「土の一軸圧縮試験方
法」に準じて行った。その結果は表４のとおりである。

【００９２】

【表４】

【００９３】実施例６および比較例４〜６有害物を固結した硬化物の耐久性をみるために、６価ク
ロムで汚染された工場跡地を掘削して得た土壌（シルト
砂）と脱アルカリシリカ（No.1を使用）配合液とを混合
固化させ、ゲル化時間、強度、シリカの溶脱を測定し
た。

【００９４】土壌と配合液の混合比率は１００：２５
（重量）である。土壌と配合液を混合後、５φ×１０cm
のモールドに流し込み硬化させた。残った液を静置し竹
串を刺してゲル化時間を測定した( 土中ゲルタイム法)
。また、硬化物は１日後脱型し、実施例５と同様にし
て強度およびシリカの溶脱を測定した。

【００９５】また、透水試験は以下の方法で行った。上
記硬化物を金属製円筒容器の中央に鉛直に立て、周囲に
ベントナイトを隙間がないように詰める。次に、この円
筒容器の上下面に砂利を挟んで蓋をし、0.５kgf/cm²の
水頭圧で連続透水した。

【００９６】配合およびその結果は表５のとおりであ
る。また、酸性シリカゾル、水ガラスを使用した配合液
および普通セメントを単独で使用した液についても同様
に実験を行い、比較例とした。

【００９７】

【表５】

【００９８】・比較例４では、ゲル化時間を長くし、均
一のゲルを得るため重曹を添加した。・比較例６は１液であり、ゲル化時間はない。

【００９９】

【発明の効果】本発明にかかる活性珪酸を使用する有害
物の固定法は、以下のような効果を発揮する。

【０１００】（１）水に溶解している有害金属を不溶性
の沈澱とする。脱アルカリシリカと有害金属が結合する
が、キレート剤を併用することにより、有害金属をさら
に確実に固定、除去することができる。

【０１０１】（２）水を多く含有している有害物を固化
し、取り扱い性をよくする。脱アルカリシリカと有害金
属が結合するが、セメントを併用することにより、フロ
ック状沈澱として有害金属を除去することができる。

【０１０２】（３）有害物を固化あるいは遮蔽壁により
隔離することにより環境を汚染しない。土中の有害物も
注入工法により固化することができる。さらに、有害物
が発生する以前に有害物の処理（隔離）施設を構築する
ことができる。

【０１０３】（４）掘削残土等の有害物を再利用できる
ようにする。有害物中の水分を減らし、さらに固化させ
た場合には、得られた泥土はある程度の強度を有してお
り（必要に応じて強度を大きくすることができる。）再
利用することができる。

フロントページの続き (56)参考文献特開平10−113634（ＪＰ，Ａ) 特開平８−183956（ＪＰ，Ａ) 特開平11−61124（ＪＰ，Ａ) 特開平８−109378（ＪＰ，Ａ) 特開平７−166532（ＪＰ，Ａ) 特開平10−137716（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 3/12 B09B 3/00 B09C 1/02 B09C 1/08 C02F 11/00 101

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】人体および／または環境に悪影響を及ぼ
す有害物を有する地盤に、水ガラスをイオン交換樹脂ま
たはイオン交換膜で処理して得られた脱アルカリシリカ
を含有する固結材を注入して該有害物を固定してなり、
前記脱アルカリシリカが有害物金属と反応して固定する
能力を有する活性珪酸からなり、前記有害物が重金属等
の有害金属を含有する汚染土壌、土木工事で発生する廃
泥土、産業廃棄物、焼却灰または汚泥であることを特徴
とする地盤中の有害物の固定方法。
【請求項２】請求項１において、前記固結材に有害成
分固定剤を併用する請求項１に記載される地盤中の有害
物の固定方法。
【請求項３】請求項２において、有害成分固定剤がキ
レート剤および粘土系鉱物の群から選択される請求項２
に記載される地盤中の有害物の固定方法。
【請求項４】請求項１において、前記固結材に硬化剤
を併用する請求項１に記載される地盤中の有害物の固定
方法。
【請求項５】請求項１において、前記固結材を用いて
不透水層からなる遮蔽層を形成し、地盤中の有害物をこ
の遮蔽層で隔離することにより前記有害物を固定する請
求項１に記載される地盤中の有害物の固定方法。