(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
砒素、鉛、六価クロム、カドミウム、セレン、水銀、シアン、フッ素及びほう素から選択される少なくとも１種の汚染物質を含む汚染土壌に対して鉄粉を添加する鉄粉添加工程と、
磁選前の汚染土壌の水分含有量を３６質量％以下に調整する水分含有量調整工程と、
水分含有量が３６質量％以下である汚染土壌から鉄粉を乾式磁選により回収除去する乾式磁選工程と、を含むことを特徴とする汚染土壌の無害化処理方法。
【請求項２】
汚染土壌に対して０．０５質量％以上１０質量％以下の鉄粉を添加する請求項１に記載の汚染土壌の無害化処理方法。
【請求項３】
鉄粉添加前の汚染土壌の水分含有量が６０質量％以下である請求項１から２のいずれかに記載の汚染土壌の無害化処理方法。
【請求項４】
鉄粉添加工程において、硫酸及び塩酸のいずれかを添加する請求項１から３のいずれかに記載の汚染土壌の無害化処理方法。
【請求項５】
汚染土壌が、自然由来の汚染物質を含む汚染土壌である請求項１から４のいずれかに記載の汚染土壌の無害化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染土壌の無害化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、景気浮揚等に伴いトンネル工事や再開発工事の着手が多くなってきている。これに伴って発生する残土の捨て場の確保が問題となっている。前記残土中には砒素をはじめとする自然由来の汚染物質による汚染土壌も含まれ、その対応方法が課題となっている。前記汚染土壌の特徴として、汚染物質の含有量が土壌汚染対策法に規定されている含有量基準に比較して、比較的微量である一方、溶出量基準を数倍〜数１０倍程度超過するという傾向がある。
【０００３】
このような汚染土壌の発生場所の近傍、例えば、道路工事の場合は路体等に遮水性のシート又はコンクリート等で遮水性の封じ込め施設を設置し、前記施設に汚染土壌をそのまま埋め立て管理する方法が報告されている（非特許文献１参照）。しかし、前記方法では、定期的なモニタリング及び施設管理が必要であり、根本的な対策とは言えない。また、設置場所の確保及び周辺住民の了解を得ることが難しいという課題がある。更に、汚染土壌の仮置き場から汚染が浸透して、周辺の地下水汚染が生じるという問題が発生している。
【０００４】
また、汚染土壌に種々の不溶化剤を混錬して汚染物質を不溶化することにより、無害化処理を図る方法が記載されている（非特許文献２及び特許文献１参照）。前記不溶化処理土壌は、前記封じ込め措置と同様に、管理し続ける必要のある土壌として取り扱うように土壌汚染対策法では規定されており、不溶化処理土壌を埋め戻して管理する場所の確保が課題である。
【０００５】
また、セメント副原材料として汚染土壌を処理する方法、管理型処分場に埋立処分する方法が報告されている（非特許文献２参照）。しかし、これらの報告の方法では、処理能力や容量が発生量に対して追い付かない状況である。
【０００６】
前記汚染土壌を無害化処理して浄化された土壌を得る方法として、洗浄分級処理する方法が報告されている（非特許文献３参照）。しかし、この報告の方法は、湿式処理であるため、スラリー化する設備及び脱水設備の能力を大きくすることが必要であり、安価で簡便かつ大量な処理を実施することが難しい状況である。
【０００７】
また、湿式磁選機及び乾式磁選機の少なくともいずれかを用いて汚染物質を磁着物として濃縮し、分離する方法が提案されている（特許文献２参照）。しかし、この提案の方法は、汚染物質の減量を目的としており、溶出性の汚染物質の除去能力が不足しているという課題がある。
また、鉄粉を汚染土壌スラリーに添加して汚染物質を吸着させた後、該汚染物質を吸着した鉄粉を磁選によって回収除去することで浄化土壌を得る方法が提案されている（特許文献３参照）。この提案では、溶出性の汚染物質の除去も可能である。しかし、この提案の方法は、湿式処理であるため、多量の水を用いスラリー化する設備及び脱水設備の能力を大きくすることが必要であり、安価で簡便かつ大量な処理を実施することが難しい状況である。
【０００８】
したがって、多量の水を用いることなく、乾式処理により汚染土壌を浄化土壌として簡便かつ有効に利用できる汚染土壌の無害化処理方法の提供が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２９０７５７号公報
【特許文献２】特開平１０−７１３８７号公報
【特許文献３】特開２０００−５１８３５号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】建設工事における自然由来重金属等含有土砂への対応マニュアル検討委員会（２０１０）：「建設工事における自然由来重金属等含有岩石・土壌への対応マニュアル（暫定版）」
【非特許文献２】「土壌汚染対策法の基づく調査及び措置に関するガイドライン（改定第２版）」（２０１２．８）：環境省水・大気環境局土壌環境課
【非特許文献３】「土壌洗浄法を基盤とする重金属汚染土壌の浄化について」：資源・素材巻：２０００号：ｐ．１１７−１２０（２０１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、多量の水を用いることなく、乾式処理により汚染土壌を浄化土壌として簡便かつ有効に利用できる汚染土壌の無害化処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞  砒素、鉛、六価クロム、カドミウム、セレン、水銀、シアン、フッ素及びほう素から選択される少なくとも１種の汚染物質を含む汚染土壌に対して鉄粉を添加する鉄粉添加工程と、
磁選前の汚染土壌の水分含有量を３６質量％以下に調整する水分含有量調整工程と、
水分含有量が３６質量％以下である汚染土壌から鉄粉を乾式磁選により回収除去する乾式磁選工程と、を含むことを特徴とする汚染土壌の無害化処理方法である。
＜２＞  汚染土壌に対して０．０５質量％以上１０質量％以下の鉄粉を添加する前記＜１＞に記載の汚染土壌の無害化処理方法である。
＜３＞  鉄粉添加前の汚染土壌の水分含有量が６０質量％以下である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の汚染土壌の無害化処理方法である。
＜４＞  鉄粉添加工程において、硫酸及び塩酸のいずれかを添加する前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の汚染土壌の無害化処理方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、従来における問題を解決することができ、多量の水を用いることなく、乾式処理により処理土壌を浄化土壌として簡便かつ有効に利用できる汚染土壌の無害化処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の汚染土壌の無害化処理方法のフロー図である。
【図２】図２は、本発明の汚染土壌の無害化処理方法を行うための設備フロー図である。
【図３】図３は、特開２０００−５１８３５号公報（特許文献３）に記載の汚染土壌の無害化処理方法を行うための設備フロー図である。
【図４】図４は、土壌Ａにおける磁選前水分含有量と磁着物の回収率及びＡｓ回収率の関係［ａ）］、磁選前水分含有量とＡｓ溶出量の関係［ｂ）］を示すグラフである。
【図５】図５は、土壌Ｂにおける磁選前水分含有量と磁着物の回収率及びＦ回収率の関係［ａ）］、磁選前水分含有量とＦ溶出量の関係［ｂ）］を示すグラフである。
【図６】図６は、土壌Ａにおける鉄粉添加後の養生時間と磁着物の回収率及びＡｓ回収率の関係［ａ）］、鉄粉添加後の養生時間とＡｓ溶出量の関係［ｂ）］を示すグラフである。
【図７】図７は、土壌Ｃにおける鉄粉添加後の養生時間と磁着物の回収率及びＳｅ回収率の関係［ａ）］、鉄粉添加後の養生時間とＳｅ溶出量の関係［ｂ）］を示すグラフである。
【図８】図８は、土壌Ｄにおける鉄粉添加後の養生時間と磁着物の回収率、Ｐｂ及びＣｒ回収率の関係［ａ）］、鉄粉添加後の養生時間とＰｂ及びＣｒ６＋溶出量の関係［ｂ）］を示すグラフである。
【図９】図９は、土壌Ａにおける鉄粉添加量と磁着物の回収率及びＡｓ回収率の関係［ａ）］、鉄粉添加量とＡｓ溶出量の関係［ｂ）］を示すグラフである。
【図１０】図１０は、土壌Ｃにおける鉄粉添加量と磁着物の回収率及びＳｅ回収率の関係［ａ）］、鉄粉添加量とＳｅ溶出量の関係［ｂ）］を示すグラフ。
【図１１】図１１は、土壌Ｄにおける鉄粉添加量と磁着物の回収率及びＰｂ及びＣｒ回収率の関係［ａ）］、鉄粉添加量とＰｂ及びＣｒ溶出量の関係［ｂ）］を示すグラフである。
【図１２】図１２は、土壌Ａにおける硫酸添加量と磁着物の回収率及びＡｓ回収率の関係［ａ）］、酸添加量とＡｓ溶出量の関係［ｂ）］を示すグラフである。
【図１３】図１３は、土壌Ｃにおける硫酸添加量と磁着物の回収率及びＳｅ回収率の関係［ａ）］、酸添加量とＳｅ溶出量の関係［ｂ）］を示すグラフである。
【図１４】図１４は、土壌Ｄにおける酸添加量と磁着物の回収率、Ｐｂ及びＣｒ回収率の関係［ａ）］、酸添加量とＰｂ及びＣｒ６＋溶出量の関係［ｂ）］を示すグラフである。
【図１５】図１５は、磁選前水分含有量と磁着物回収質量との関係を示すグラフである。
【図１６】図１６は、実施例６、８、１１及び比較例１における磁選前の汚染土壌の水分含有量の変化による土壌の性状の違いを示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（汚染土壌の無害化処理方法）
本発明の汚染土壌の無害化処理方法は、鉄粉添加工程と、水分含有量調整工程と、乾式磁選工程とを含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
【００１６】
＜鉄粉添加工程＞
前記鉄粉添加工程は、砒素、鉛、六価クロム、カドミウム、セレン、水銀、シアン、フッ素及びほう素から選択される少なくとも１種の汚染物質を含む汚染土壌に対して鉄粉を添加する工程である。
【００１７】
前記汚染土壌とは、例えば、道路工事、トンネル建設工事、再開発工事等の各種建設工事に伴って発生する残土であり、自然由来の前記汚染物質を含有する土壌を意味する。
前記汚染物質としては、例えば、砒素（Ａｓ）、鉛（Ｐｂ）、六価クロム（Ｃｒ（ＶＩ））、カドミウム（Ｃｄ）、セレン（Ｓｅ）、水銀（Ｈｇ）、シアン（ＣＮ）、フッ素（Ｆ）、ほう素（Ｂ）などが挙げられる。これらの汚染物質は、土壌の汚染に係る環境基準の対象物質のうち、自然由来で岩石や土壌に存在する物質である。
【００１８】
鉄粉添加前の汚染土壌の水分含有量は６０質量％以下が好ましく、０質量％以上４５質量％以下が好ましく、１０質量％以上３５質量％以下が更に好ましい。前記汚染土壌の水分含有量の範囲であれば、後述する水分含有量調整工程での水分調整が少なくてすみ（省略することも可能）、土質にもよるが、ダンプトラック等に積み込んで液状化せずに運搬可能な状態であり、搬送性の点からも有利である。
【００１９】
前記鉄粉の添加量は、前記汚染土壌に対して、０．０５質量％以上１０質量％以下が好ましく、０．０５質量％以上１質量％以下がより好ましい。前記鉄粉の添加量の範囲において、乾式磁選により効率よく汚染物質を回収除去することができる。
前記鉄粉の種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、還元鉄粉、ダライコ鉄粉（屑鉄を原料とする）、アトマイズ鉄粉などが挙げられる。これらの中でも、還元鉄粉が好ましい。
【００２０】
前記鉄粉の汚染土壌への添加に併せて酸を添加することが好ましい。前記酸は、前記汚染物質の移動を促進するために添加される。
前記酸としては、塩酸及び硫酸のいずれかが好ましい。
前記酸の添加量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記汚染土壌に対して、０質量％以上１質量％以下が好ましい。
前記酸処理後の汚染土壌のｐＨは、４．０〜９．０が好ましく、６．０〜８．０がより好ましい。前記ｐＨが上記範囲であると、汚染物質が溶出性に変化することがなく、安全である。また、処理後土壌を浄化土として利用する場合にも、通常の土壌は中性域にあるため、前記ｐＨ範囲であることが好ましい。
また、前記酸の使用にあたっては後に水分含有量調整工程を行うため、水での希釈は行わないことが好ましい。前記水分含有量調整に掛かる脱水剤の添加量、乾燥の時間及び乾燥温度のいずれかを多くする必要が生じるためである。
【００２１】
前記鉄粉添加前の水分含有量の掘削した汚染土壌に対して、鉄粉及び酸の少なくともいずれかを混合機に投入してよく混練する。この場合、前記汚染土壌中に粗大な礫等が入っている場合は、前記混練に支障をきたすため、事前に篩分け及び破砕するなどの前処理を行うことが好ましい。
【００２２】
前記混練方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、団粒の細分効果を勘案すると、打撃式混合機よりも、せん断式混合機が好ましい。前記せん断式混合機としては、例えば、二軸式パドル混合機などが挙げられる。
【００２３】
＜水分含有量調整工程＞
前記水分含有量調整工程は、磁選前の汚染土壌の水分含有量を３６質量％以下に調整する工程である。
なお、磁選前の汚染土壌の水分含有量が、既に３６質量％以下である場合には、前記水分含有量調整工程を行うことなく、後述する乾式磁選工程を行うことができる。
前記磁選前の汚染土壌の水分含有量は、３６質量％以下であり、２２質量％以下が好ましく、１４質量％以下がより好ましい。前記磁選前の汚染土壌の水分含有量が、３６質量％以下であると、団粒が概ね土壌粒子単体となり、磁性分離しやすくなり、乾式磁選を効率よく行うことができる。
前記汚染土壌の水分含有量は、例えば、汚染土壌の質量（湿潤土壌質量ｗ１）を測定の後、乾燥炉などを用いて汚染土壌を乾燥させた上で、あらためて土壌質量（乾燥土壌質量ｗ２）を測定し、次式により算出することができる。
水分含有量（％）＝［（１−乾燥土壌質量ｗ２）／湿潤土壌質量ｗ１］×１００
【００２４】
前記水分含有量調整工程における水分含有量の調整方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、吸湿剤を添加する方法、乾燥機を用いた乾燥などが挙げられる。
前記吸湿剤としては、特に制限はなく、生石灰又はセメントといった資材も考えられるが、これらは強アルカリ性の資材であるため、ｐＨ範囲を制御することが必要になるため、中性固化材がより好ましい。
前記中性固化材としては、例えば、半水石膏を主成分とする材料、酸化マグネシウムを主成分とする材料などが挙げられる。これらの中でも、経済性の点から、半水石膏を主成分とする材料が好ましい。
なお、鉄粉添加後の汚染土壌の水分含有量が３６質量％以下であり、団粒を形成せず、細分された状態であって、乾式磁選に支障がない場合には前記吸湿剤の添加を省略することもできる。
【００２５】
前記乾燥に用いる乾燥機としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、二軸混練式乾燥炉、ロータリードライヤ、トンネル炉などが挙げられる。これらの中でも、団粒を細分する効果の点から、二軸混練式乾燥炉、ロータリードライヤが好ましい。
【００２６】
＜乾式磁選工程＞
前記乾式磁選工程は、磁選前の汚染土壌の水分含有量が３６質量％以下に調整された汚染土壌から鉄粉を乾式磁選により回収除去する工程である。
【００２７】
ここで、図１５に示すように、汚染土壌から鉄粉を磁選できる範囲は、磁選前の汚染土壌の水分含有量に応じて、２つの領域が存在する。
一つは、磁選前水分含有量が３６質量％以下である低水分含有量領域であり、もう一つは、磁選前水分含有量が４５質量％以上である高水分含有量領域である。
本発明の汚染土壌の無害化処理方法は、前記低水分含有量領域において乾式磁選を行うものである。
一方、特開２０００−５１８３５号公報（特許文献３）に記載の方法では、前記高水分量含有領域において湿式磁選を行うものである。この方法では、汚染土壌から鉄粉を磁選することができるが、汚染土壌をスラリー化するため、大量の水が必要となり、その排水も必要であり、安価で簡便かつ大量な処理を実施することは困難である。
磁選前の汚染土壌の水分含有量が３８質量％以上４３質量％以下の範囲は、乾式磁選及び湿式磁選のいずれも分離効率が著しく悪い領域（磁選困難領域）である。
【００２８】
前記乾式磁選としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、磁選前の汚染土壌の水分含有量が３６質量％以下である汚染土壌を磁力選別機に投入し、磁石により磁着物と非磁着物とに分離する。前記磁力選別機の磁力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１，５００Ｇ以上１２，０００Ｇ以下が好ましく、１，５００Ｇ以上７，０００Ｇ以下がより好ましい。
前記乾式磁選工程は、汚染物質を吸着した鉄粉を分離除去することにより、被磁着物の有害物溶出量を低減することが目的であり、１，５００Ｇ以上７，０００Ｇ以下の磁力で十分に分離回収できる。これよりも高い磁力であると、予め汚染土壌中に存在した弱磁性の土壌粒子も回収されてしまい、磁着物の量が多くなってしまう。前記磁着物は別途汚染濃縮土壌として処分が必要なため、不必要にこれを多く回収することは経済的ではない。
【００２９】
ここで、図１は、本発明の汚染土壌の無害化処理方法のフロー図である。
まず、掘削した汚染土壌に鉄粉及び酸の少なくともいずれかを混合機に投入してよく混合する。このとき、汚染土壌中に粗大な礫等が入っている場合は、混合に支障をきたすため、事前に篩分け及び破砕するなどの前処理を行うことが好ましい。
次に、鉄粉を所定量汚染土壌に添加する（鉄粉添加工程）。鉄粉及び必要に応じて酸を添加混合した汚染土壌を０分間以上、好ましくは１０分間程度養生した後、必要に応じて吸湿剤として中性固化材を０ｋｇ以上２００ｋｇ以下とともに混合機に投入してよく混合するか、又は乾燥機にて水分を除去する等して、磁選前の汚染土壌の水分含有量を３６質量％以下に調整する（水分含有量調整工程）。
次に、１，５００Ｇ以上７，０００Ｇ以下の磁力で乾式磁選により、汚染物質を吸着した鉄粉を回収除去する（乾式磁選工程）。
【００３０】
また、図２に本発明の乾式磁選による汚染土壌の無害化処理方法の設備フロー図を示す。比較として図３に特開２０００−５１８３５号公報（特許文献３）に記載の湿式磁選による汚染土壌の無害化処理方法の一例を示す設備フロー図を示す。
図２と図３を比較すると、特開２０００−５１８３５号公報に記載の無害化処理方法の方が、処理フローが複雑であり、運転管理が難しくなる。例えば、図２中の混錬機としては汎用のレンタル機械である土壌改良機などでも代用でき、簡便な設備フローで無害化処理を行うことができる。また、図３のフローは湿式であるため用水やスプレー水での加水処理が必要である。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００３２】
＜試験に用いたサンプル＞
下記表１に示す、５種類の土壌Ａ〜土壌Ｅをサンプルとして用いた。なお、土壌Ｄは人為的汚染土壌であり、その他は自然起因汚染土壌である。
【００３３】
【表１】
0005647371.tif 000002
＊表１中の土壌Ａ〜土壌Ｅの汚染物質の含有量については底質調査法、土壌Ａ〜土壌Ｅの汚染物質の溶出量は環境省告示第１８号で実施した。
【００３４】
（実施例１〜１１及び比較例１）
−水分含有量の影響−
土壌Ａ及び土壌Ｂを用いて水分含有量の影響を調べた。
まず、土壌Ａ及び土壌Ｂを予め風乾した後、イオン交換水を任意量添加して表２及び表３に示す水分含有量の土壌を調整した。
次に、水分含有量を調整した土壌Ａ又は土壌Ｂを１００ｇポリプロピレン製カップに量り取り、いずれも還元鉄粉（特殊鉄粉Ｅ２００、ＤＯＷＡＩＰクリエーション株式会社製）１ｇ、土壌Ａに対しては濃硫酸０．３ｍＬ（酸濃度として０．１Ｎ／ｋｇ）、土壌Ｂに対しては１０質量％塩酸水溶液５ｍＬ（酸濃度として０．１Ｎ／ｋｇ）を添加し、薬さじで１分間混合した。１０分間養生した後、石膏を主成分とする中性固化材（ジプサンダーＣ、石原産業株式会社製）を０ｇ〜２０ｇの範囲で添加して、１分間程度混合した。
その後、土壌をバットに開けて薄く敷均し、表面磁力１，５００Ｇの磁石を敷均した土壌表面上を走査して、磁着物粒子と非磁着物粒子（浄化土）を磁性分離し、それぞれ土壌中の汚染物質含有量（土壌Ａについて底質調査法、土壌Ｂについて環境省告示第１９号）、及び非磁着物粒子について溶出量分析（環境省告示第１８号）を実施した。
また、鉄粉添加前及び処理後（磁選前）の汚染土壌の水分含有量は、汚染土壌の質量（湿潤土壌質量ｗ１）を測定の後、乾燥炉などを用いて汚染土壌を乾燥させた上で、あらためて土壌質量（乾燥土壌質量ｗ２）を測定し、次式により算出した。
水分含有量（％）＝［（１−乾燥土壌質量ｗ２）／湿潤土壌質量ｗ１］×１００
土壌Ａ及び土壌Ｂの試験結果を表２及び表３にそれぞれ示した。
また、土壌Ｂについて、磁選前水分含有量が１０．４質量％、２０．０質量％、３５．５質量％、４１．７質量％である実施例６、８、１１、及び比較例１について、土壌の性状を図１６に示した。図１６の結果から、磁選前水分含有量が３５．５質量％までは土壌に流動性はなく、固体状であることがわかった。
【００３５】
＜土壌Ａの試験結果＞
【表２−１】
0005647371.tif 000003
【表２−２】
0005647371.tif 000004
＊Ａｓ溶出量の定量下限値は０．００１ｍｇ／Ｌであるが、参考としてそれ以下の数値を示す。
【００３６】
＜土壌Ｂの試験結果＞
【表３−１】
0005647371.tif 000005
＊Ｆ含有量の分析は底質調査法による。
【表３−２】
0005647371.tif 000006
＊Ｆ含有量の分析は底質調査法による。
【００３７】
本発明の汚染土壌の無害化処理方法を適用することにより、土壌Ａ及び土壌Ｂのいずれにおいても、試験した範囲では磁選前水分含有量に関わらず、浄化土の汚染物質溶出量は処理前の土壌よりも低下することが示された。
土壌Ａについては、鉄粉添加前の汚染土壌の水分含有量が１０質量％以下であれば団粒の形成を生じずに磁性分離が比較的しやすく、中性固化材の添加は不要であった。鉄粉添加前の汚染土壌の水分含有量が２０質量％以上では、汚染土壌が団粒を形成するため、中性固化材の添加が必要であった。鉄粉添加前水分含有量が３０質量％では、磁選前の汚染土壌が流動化する状態であったが、中性固化材を増量することで磁選が可能であった。この時の磁選前水分含有量は２５．０質量％であった。
【００３８】
土壌Ｂについては、土壌Ａと同様に鉄粉添加前の汚染土壌の水分含有量が２４．１質量％以下であれば磁性分離がしやすく、中性固化材の添加は不要である。鉄粉添加前水分含有量が３４．８質量％以上では中性固化材の添加が必要であった。鉄粉添加前水分含有量が４１．７質量％では、中性固化材を１５質量％添加することで、磁性分離できる程度の団粒となったが、この時の磁選前水分含有量は３５．５質量％であった。鉄粉添加前水分含有量が４１．７質量％で中性固化材を添加しない場合には、磁性分離はできなかった（比較例１）。
【００３９】
図４には、土壌Ａにおける磁選前水分含有量と磁着物の回収率及びＡｓ回収率の関係［ａ）］、磁選前水分含有量とＡｓ溶出量の関係［ｂ）］を示す。図５には、土壌Ｂにおける磁選前水分含有量と磁着物の回収率及びＦ回収率の関係［ａ）］、磁選前水分含有量とＦ溶出量の関係［ｂ）］を示す
図４及び図５の結果から、磁選前水分含有量が多くなるにつれて、磁着物回収量、汚染物質回収量が増加する傾向を示した。これは水分含有量が増加すると土壌粒子の団粒が若干増加するためであると考えられる。一方、溶出量については、磁選前水分含有量が増加すると低下する傾向であった。磁選前水分含有量が多いとＡｓの鉄粉への吸着が進みやすくなるものと考えられた。なお、試験した範囲ではいずれの磁選前水分含有量範囲においても、汚染物質の溶出量は十分に低減されており、効果があることがわかった。
【００４０】
（実施例１２〜３９）
＜鉄粉添加後の養生時間、鉄粉添加量及び酸添加量の影響＞
土壌Ａ、土壌Ｃ、及び土壌Ｄを用いて、鉄粉添加後の養生時間、鉄粉添加量及び酸添加量の影響を確認した。
各土壌試料１００ｇをポリプロピレン製カップに量り取り、実施例１と同じ還元鉄粉を任意量、濃硫酸を任意量添加し、薬さじで１分間混合した。任意時間養生した後、石膏を主成分とする中性固化材（ジプサンダーＣ、石原産業株式会社製）を１０ｇ添加して、１分間程度混合した。その後、土壌をバットに開けて薄く敷均し、表面磁力１，５００Ｇの磁石の磁石を用いて、磁着物粒子と非磁着物粒子（浄化土）を磁性分離し、それぞれ土壌中の汚染物質含有量（底質調査法）及び非磁着物について溶出量分析（環境省告示第１８号）を実施した。土壌Ａ、土壌Ｃ、及び土壌Ｄの結果を表４〜表６及び図６〜図１４にそれぞれ示した。
【００４１】
＜土壌Ａの結果＞
【表４−１】
0005647371.tif 000007
＊表４−１中「養生時間」は、鉄粉添加後の養生時間を意味する。
【表４−２】
0005647371.tif 000008
【００４２】
＜土壌Ｃの結果＞
【表５−１】
0005647371.tif 000009
＊表５−１中「養生時間」は、鉄粉添加後の養生時間を意味する。
【表５−２】
0005647371.tif 000010
【００４３】
＜土壌Ｄの結果＞
【表６−１】
0005647371.tif 000011
＊表６−１中「養生時間」は、鉄粉添加後の養生時間を意味する。
【表６−２】
0005647371.tif 000012
【００４４】
＜鉄粉添加後の養生時間の影響＞
表４〜表６の結果から、試験した範囲では、いずれの土壌においても鉄粉添加後の養生時間に対して、磁着物回収率、汚染物質回収率、汚染物質溶出量の相関は認められなかった。このことから、鉄粉混合時間は１分間程度で十分であることがわかった。
【００４５】
＜鉄粉添加量の影響＞
表４〜表６の結果から、試験した範囲では、いずれの土壌においても鉄粉添加量の増加に伴い、磁着物回収率、及び汚染物質回収率の増加が認められた。また、汚染物質溶出量は土壌ＤにおけるＣｒ６＋を除き、鉄粉添加量の増加に伴い、減少する傾向を示した。なお、いずれの水準においても、処理前の溶出量に対しては大幅に溶出量が低下しており、溶出成分の除去効果があると判断した。試験した範囲で、最も少ない鉄粉添加量は土壌Ａにおける０．０５質量％であったが、この鉄粉添加量でも十分な低減効果が認められた。
【００４６】
＜酸添加量の影響＞
表４〜表６の結果から、試験した範囲では、いずれの土壌においても酸添加量に対して、磁着物回収率、汚染物質回収率の相関は認められなかった。また、土壌Ｄを除いて、酸添加量に対する汚染物質溶出量の相関は認められなかった。土壌Ｄでは酸添加量の増加にともない、Ｐｂ溶出量が若干増加傾向を示し、Ｃｒ６＋が若干低下傾向を示したが、いずれの水準においても、処理前の溶出量に対しては大幅に溶出量が低下していた。
なお、いずれの土壌においても酸添加量０Ｎ／ｋｇで十分な溶出性汚染成分の除去ができており、経済的な効果を考慮すると敢えて酸を添加せずともよいものと考えられた。
【００４７】
（比較例２）
＜水分含有量の調整をしない場合＞
鉄粉添加前水分含有量を４１．３質量％に調整した土壌Ｂを用い、中性固化材を用いず、水分含有量を調整しなかった（磁選前水分含有量４１．３質量％）以外は、実施例１と同様にして、磁性分離を試みた。その結果、土壌の粘性が高く、団粒が大きいため、磁着物を得ることはできなかった。更に、表面磁力１２，０００Ｇの磁石を用いて、磁性分離を試みたところ、土壌がすべて磁石に付着し、磁着物と非磁着物の分離はできなかった。
【００４８】
（実施例４０〜４２）
＜異なる鉄粉での磁性分離の比較＞
土壌Ｃと同じサイトのＳｅ汚染土壌（Ｓｅ含有量０．７５ｍｇ／ｋｇ〜０．８６ｍｇ／ｋｇ、Ｓｅ溶出量０．０１３ｍｇ／Ｌ）をポリプロピレン製カップに１００ｇとり、これを３つ準備した。
各カップに実施例１と同じ還元鉄粉、ダライコ鉄粉（ＣＣ−１００４、Ｃｏｎｎｅｌｌｙ社製）、又はアトマイズ鉄粉（−１８０μｍ、和光純薬工業株式会社製）をそれぞれ１ｇ添加し、塩酸を０．０７Ｎ／ｋｇ添加して１分間混合した。３０分間養生後、石膏を主成分とする中性固化材（ジプサンダーＣ、石原産業株式会社製）を１０ｇ添加して、１分間程度混合した。
その後、土壌をバットに開けて薄く敷均し、表面磁力７，０００Ｇの磁石を用いて、磁着物粒子と非磁着物粒子（浄化土）を磁性分離し、それぞれ土壌中の汚染物質含有量（底質調査法）、及び非磁着物について溶出量（環境省告示第１８号）を測定した。結果を表７に示した。
【００４９】
＜異なる鉄粉での磁性分離の結果＞
【表７】
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表７の結果から、異なる鉄粉で処理試験を実施したところ、磁着物回収率及びＳｅ回収率は還元鉄粉が最も高く、次いで、ダライコ粉、アトマイズ粉の順であった。磁着物回収率の差は、還元鉄粉の粒径が比較的細かいため、団粒を形成し、付着土壌が多かったのでＳｅ回収率が増えた結果と考えられる。一方、非磁着物の溶出量について比較すると、若干差が出る程度であった。
【００５０】
（比較例３〜４）
−鉄粉を添加せずに磁性分離のみ実施した結果（特開平１０−７１８３７号公報に記載の方法）−
風乾した土壌Ａ及び実施例４０〜４２で用いた土壌試料について、それぞれ１００ｇバットに薄く敷均し、表面磁力７，０００Ｇの磁石の磁石を用いて、磁着物粒子と非磁着物粒子（浄化土）を磁性分離し、それぞれ土壌中の汚染物質含有量（底質調査法）、及び非磁着物について溶出量分析（環境省告示第１８号）を実施した。結果を表８及び表９に示した。
【００５１】
＜土壌Ａの磁選結果＞
【表８】
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【００５２】
＜実施例４０〜４２で用いた土壌試料の磁選結果＞
【表９】
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【００５３】
表８及び表９の結果から、土壌Ａの磁選の結果、磁着物が１０．４質量％得られ、Ａｓとして１０．３質量％が回収できたが、Ａｓ溶出量の低減は認められなかった。このことから、溶出性Ａｓは鉄粉に吸着して回収されるものと判断した。一方、実施例４０〜４２で用いた土壌試料では磁性分離による磁着物がほとんど得られなかった。このことから、特開平１０−７１８３７号公報に記載の方法と比較して、本発明の汚染土壌の無害化処理方法は、溶出性汚染物質の回収除去に効果があることがわかった。
【００５４】
（比較例５）
実施例４０〜４２で用いた土壌Ｃと同じサイトのＳｅ汚染土壌（Ｓｅ含有量０．７５〜０．８６ｍｇ／ｋｇ、Ｓｅ溶出量０．０１３ｍｇ／Ｌ）１００ｇを１．０Ｌ広口ポリビンに取り、実施例１と同じ還元鉄粉１ｇ及びイオン交換水４００ｍＬ、濃硫酸を０．５ｍＬ添加して密栓し、振とう機にて２００往復／分間で３０分間振とうし、Ｓｅ汚染土壌をスラリー化した。
振とう後、ポリビン内のスラリーをポリプロピレン製バットに開け、表面磁力０．７Ｔ棒磁石をスラリー中で走査し、磁着物を分離した。なお、スラリーを別容器等へ移し替える際、付着する土壌粒子を回収するため、イオン交換水１００ｍＬを用いた。
ポリプロピレン製バットに残った非磁着物スラリーは５Ｃろ紙を用いて吸引濾過し、非磁着物と処理水を得た。
得られた非磁着物は、底質調査方法に基づくＳｅ含有量分析及び環境省告示第１８号に基づくＳｅ溶出量分析を行った。磁着物は、底質調査方法に基づくＳｅ含有量分析を行った。処理水は、底質調査方法に基づくＳｅ含有量分析を行った。それぞれの結果を表１０に示した。なお、表７の実施例４０の抜粋を表１１に示した。
【００５５】
【表１０】
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【００５６】
＜表７の抜粋＞
【表１１】
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表１０の結果から、鉄粉添加前土壌に対して、処理後土壌（非磁着物）は表１１の実施例４０の結果と同程度に低下した。しかし、水分含有量が多い比較例５の汚染土壌では、磁着物へのＳｅの収支は表１１の実施例４０よりも大幅に低く、むしろ処理水へＳｅが分配される結果となり、表１１の実施例４０とは異なる結果が得られた。このことから、Ｓｅ汚染土壌について、湿式磁選を行った場合、処理水へのＳｅの移行が見られ、乾式磁選を行った場合に比べ、磁着物として回収できるＳｅ量が減少することがわかった。
なお、処理水のＳｅ含有量は０．０２２ｍｇ／ｋｇであり、環境基準を超過しているため、別途排水処理が必要であった。
【要約】
【課題】多量の水を用いることなく、乾式処理により汚染土壌を浄化土壌として簡便かつ有効に利用できる汚染土壌の無害化処理方法の提供。
【解決手段】砒素、鉛、六価クロム、カドミウム、セレン、水銀、シアン、フッ素及びほう素から選択される少なくとも１種の汚染物質を含む汚染土壌に対して鉄粉を添加する鉄粉添加工程と、磁選前の汚染土壌の水分含有量を３６質量％以下に調整する水分含有量調整工程と、水分含有量が３６質量％以下である汚染土壌から鉄粉を乾式磁選により回収除去する乾式磁選工程と、を含む汚染土壌の無害化処理方法である。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図１５】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６】
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