(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染土の周囲に、地中を鉛直下方へ掘削し同時に固化液を吐出し、掘削された土と固化液とを混合・撹拌して形成される複数の改良体を連続させてなる、地中連続壁を形成し、この地中連続壁により、汚染土を包囲する工程と、
前記地中連続壁により、包囲された汚染土の地中を、掘削装置を用いて掘削して縦穴を形成し、この縦穴の形成に対して、同時又はその後に、この縦穴に、吐出液を吐出し、この吐出液に、汚染土中に含まれる重金属を溶出させる工程と、
重金属が溶出した吐出液を、地上へ回収する工程とを含み、
前記形成された縦穴から前記掘削装置を鉛直上方へ引き抜くと共に、縦穴中の土砂と固化液とを混合・撹拌し、この固化液を固化させることにより、縦穴中に残存する汚染物質を不溶出化する工程を含む、汚染土の処理方法。
【請求項２】
前記形成された縦穴から、前記掘削装置を鉛直上方へ引き抜くと共に、縦穴中の土砂と固化液とを混合・撹拌する際、固化液に含有される固化材の量が、固化液の固化後に、必要な地盤耐力を持つように、設定されている、請求項１記載の汚染土の処理方法。
【請求項３】
前記縦穴は、断面略矩形をなす、請求項１から２記載の汚染土の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重金属等を汚染物質として含有する、汚染土の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
砒素、カドミウム、鉛、水銀、セレン等の重金属、あるいは、その他の汚染物質を含有する、汚染土の処理が、社会問題となっている。
【０００３】
一般に土壌は、水や大気と比べれば、汚染土から周囲へ汚染物質が、拡散する、移動性が低い。汚染土中の汚染物質は、地下水などと共に、周囲へ拡散するので、汚染土の周囲へ、遮水壁を形成すれば、汚染物質の暴露経路が遮断され、直ちに汚染土自身の浄化を図らなくとも、汚染物質の拡散のリスクを軽減できる。
【０００４】
さて、上述したような遮水工事としては、従来より、汚染土の周囲に、鋼矢板を打設するものが一般的である。
【０００５】
しかしながら、鋼矢板の打設によると、鋼矢板同士の継手部付近から、漏水が発生し、十分な遮水効果、つまり、土壌汚染防止効果が得られない。また、鋼矢板の引抜後に、地盤が緩むといった問題がある。
【０００６】
鋼矢板の打設以外の技術も存在するが、いずれも、鋼矢板による技術よりも、高コストで負荷が重い。
【０００７】
また、社会情勢として、産業廃棄物の最終処分場では、受け入れ可能な残量がほとんどなくなってきており、汚染土に関係する、汚染原因者や土地保有者は、資本に恵まれた大企業だけとは限らず、資力に乏しい、中小零細企業や個人も多い。
【０００８】
そして、近年、土壌汚染に対する関心が高まり、これに対する有効な技術を確立することが、急務となっている。しかも、上述の社会情勢に照らせば、簡易、低コストかつ低負荷で実施できる、汚染土の処理方法が、求められている。
【特許文献１】
特開平１０−１６５９１６号公報（請求項２、段落番号００２０，図３）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、セメントミルク等の固化液を使用して地中連続壁を構築するにつき、杭打機等の専用施工機械が不要で、より簡易かつ柔軟に、汚染土を処理できる方法を提供することを目的とする。言い換えれば、本発明は、鋼矢板を打設するのと同程度のコスト及び施工性にて、汚染土を処理できる技術を提供する。
【００１０】
加えて、本発明は、汚染土に含まれる、重金属の再利用を可能とする技術を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る汚染土の処理方法では、汚染土の周囲に、地中を鉛直下方へ掘削し同時に固化液を吐出し、掘削された土と固化液とを混合・撹拌して形成される複数の改良体を連続させてなる、地中連続壁を形成し、この地中連続壁により、汚染土を包囲する工程と、地中連続壁により、包囲された汚染土の地中を、掘削装置を用いて掘削して縦穴を形成し、この縦穴の形成に対して、同時又はその後に、この縦穴に、吐出液を吐出し、この吐出液に、汚染土中に含まれる重金属を溶出させる工程と、重金属が溶出した吐出液を、地上へ回収する工程とを含み、形成された縦穴から掘削装置を鉛直上方へ引き抜くと共に、縦穴中の土砂と固化液とを混合・撹拌し、この固化液を固化させることにより、縦穴中に残存する汚染物質を不溶出化する工程を含む。
【００１２】
ここで、改良体は、地中を鉛直下方へ掘削して形成された縦穴に、固化液を注入し、この縦穴中の土砂と固化液とを混合・撹拌して形成されるから、地中連続壁を構成する改良体を設けるために、掘削装置に外部から、大きな荷重を作用させる必要はなく、鋼矢板を打設するのと同程度のコスト及び施工性にて、地中連続壁を構築できる。
【００１３】
また、縦穴に、吐出液を吐出し、この吐出液に、汚染土中に含まれる重金属を溶出させ、重金属が溶出した吐出液を、地上へ回収する。ここで、重金属が吐出液に接すると、重金属はイオン化して、吐出液へ溶出する。したがって、吐出液を回収すれば、汚染土に含まれる重金属を、資源として回収できる。
【００１４】
例えば、この重金属が砒素であるならば、汚染土は、いわば、良質な砒素鉱山であるといってよく、半導体製造プロセスなどで多用される、砒素を効率よく回収できる。
【００１５】
しかも、この回収により、汚染土は浄化され、環境が改善されることになり、一石二鳥である。また、この砒素鉱山は、山の奥地の隘路に阻まれたような場所にあるわけではなく、砒素を回収するためのコストは、非常に少ない。以上は、まさに逆転の発想といっても過言ではなかろう。
【００１６】
さらに、重金属が溶出した吐出液から、重金属のみを選択的に取り出すことができる。例えば、重金属が砒素ならば、砒素は、シュベルトマナイトと呼ばれる粘土鉱物に選択的に付着する性質があるから、これを利用して、砒素のみを選択的に取り出すことができる。
【００１７】
このように、価値の高い重金属を、回収できるようにすれば、回収した重金属の売買高によって、汚染土の処理コストを、実質的に、一層安価にすることができる。
【００１８】
【００１９】
ここで、汚染土は、単一の汚染物質のみで汚染されていることは少ない。むしろ、複数種類の汚染物質で汚染されているのが、常である。したがって、この構成において、吐出液に溶出せず回収できなかった、汚染物質を、不溶出化にすることにより、汚染土中に残存する汚染物質の拡散を防止できる。
【００２０】
第２の発明に係る汚染土の処理方法では、形成された縦穴から、掘削装置を鉛直上方へ引き抜くと共に、縦穴中の土砂と固化液とを混合・撹拌する際、固化液に含有される固化材の量が、固化液の固化後に、必要な地盤耐力を持つように、設定されている。
【００２１】
この構成により、汚染土部分の地盤耐力を高め、処理された汚染土部分を、建築物あるいは構築物の基礎体として、利用することができる。
【００２２】
第３の発明に係る汚染土の処理方法では、縦穴は、断面略矩形をなす。
【００２３】
この構成により、縦穴のオーバーラップや配置の調整を、容易に行うことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。さて以下、（地中連続壁の構築方法（１））、（地中連続壁の構築方法（２））、（汚染土の改良／兼：重金属回収）の順に説明する。
【００２５】
（地中連続壁の構築方法（１））
＜断面略矩形改良体＞
図１（ａ）は、本発明の実施の形態における地中連続壁の構築方法に使用する掘削装置の正面図、図１（ｂ）は、同側面図である。
【００２６】
以下、図１に基づいて、断面略矩形の改良体を構築する、掘削装置１０の構成を説明する。勿論、図示している掘削装置は、例示に過ぎず、地中を所定の掘削深さまで鉛直下方へ掘削して、断面略矩形の縦穴を形成できるものであれば、任意である。
【００２７】
但し、取り扱いの容易さを考慮して、できるだけ軽量のものを使用することが望ましい。
【００２８】
さて、図１に示すように、この掘削装置１０は、チェーンソー型掘削装置である。即ち、四角形の断面を持ち、縦長のポスト１１の周囲に、エンドレスチェーン１２が張架され、エンドレスチェーン１２の外周から、外側に向けて多数のビット１３が突設されている。
【００２９】
また、エンドレスチェーン１２には、駆動装置１４から駆動力が付与されることにより、エンドレスチェーン１２は、矢印Ｍ１方向に巡回する。
【００３０】
ここで、駆動装置１４は、モータなどの原動機１５と、この原動機１５の駆動力を、所定の歯車比で減速して、エンドレスチェーン１２に伝達する、減速機１６とからなる。
【００３１】
また、図２に拡大して示しているように、ポスト１１の下端部には、リターンローラ１７が、回転自在に軸支されており、複数のビット１３は、リターンローラ１７に周接して、下降方向から上昇方向へ折り返す。
【００３２】
なお、掘削装置１０が、地中を鉛直下方へ掘削する際には、ビット１３は、専らリターンローラ１７付近、つまり、ポスト１１の下端部付近でのみ、掘削の仕事を行う。
【００３３】
また、図３に示すように、この掘削装置１０の上端部にある、連結部１８には、クローラクレーン１９のフック２０が、係合しており、クローラクレーン１９によって、掘削装置１０を地中から引き上げることができる。
【００３４】
逆に、この掘削装置１０は、その自重とビット１３の仕事により、地中を掘削する。勿論、掘削装置１０が、地中を掘削するときには、クローラクレーン１９のフック２０の位置を、掘削装置１０にあわせて下げてゆけばよい。但し、この際、クローラクレーン１９は、掘削装置１０に、押し下げる荷重を作用させるわけではない。
【００３５】
なお、掘削装置１０を、地中から引き抜いたり、水平方向に移動させることができさえすれば、図示しているクローラクレーン１９に代えて、任意の装置を用いても良い。
【００３６】
ここで付言すれば、図３から明らかなように、本発明による構築方法によれば、鋼矢板を打接するよりも、さらに簡易な設備で実施できることが理解されよう。
【００３７】
また、クローラクレーン１９を、工場跡地等の内部に配置できれば、掘削装置１０を、工場跡地等の境界すれすれまで、望ませることができ、したがって、この境界すれすれの、地中連続壁を形成できる。即ち、以下に述べるように、掘削装置１０をクレーン１９にて、汚染土の外周の必要な位置にセツトし、吊り下げた状態でエンドレスチェーン１２を回転させながら地中に掘削貫入し、同時に固化材を吐出し掘削された土と撹拌混合することにより、四角柱状の改良体を造成する。そして、この改良体を連続して形成することにより、地中に連続壁を築造するものである。
【００３８】
＜断面円形改良体＞
次に、図４を用いて、断面円形の改良体を構築する掘削装置２７について、説明する。ここで、上述した掘削装置１０に代えて、この掘削装置２７を用いることができる。
【００３９】
しかしながら、この掘削装置２７（断面円形）よりも、上述した掘削装置１０（断面略矩形）の方が、望ましい。
【００４０】
なぜなら、掘削装置２７（断面円形）よりも掘削装置１０（断面略矩形）の方が、地面を平面視したときの、改良体同士のオーバーラップや配置の管理が容易だからである。さらに、断面略矩形とすると、工期が短縮でき、残土の量も少なくなる。
【００４１】
さて、図４に示すように、この掘削装置２７は、内部に固化材ミルクの通路を有する、撹拌軸２８に、複数本の撹拌翼２９を取り付けてなる。また、この撹拌軸２８の先端部には、掘削翼３１と、固化材ミルクの吐出口３２と、掘削翼３１と撹拌軸２８との間に、とも回り防止翼３０とが、それぞれ設けられている。
【００４２】
そして、この掘削装置２７を回転させながら、掘削させる際、固化材と水とを混練した固化材ミルクを、図示しない輸送ポンプで掘削装置２７へ輸送し、掘削装置２７の撹拌軸２８中の通路を介して、吐出口３２から固化材ミルクを吐出させる。これにより、円柱状の掘削と、固化材ミルクと掘削された土との混合とが、同時に進行する。そして、掘削が所定の深さに達したら、掘削を中止する。
【００４３】
さらに、撹拌軸２８を逆回転させ、固化材と掘削された土とを再度撹拌しつつ、掘削装置２７を地面へ向けて引き上げることにより、円柱状の改良体が構築される。なお、この際、とも回り防止翼３０は、掘削された土が、撹拌軸２８や撹拌翼２９と共に、とも回りするのを防止し、土と固化材ミルクとの混合を促進する。
【００４４】
以上のように、地中連続壁の構築方法（１）では、掘削装置１０又は掘削装置２７を用いて、地中連続壁を構築する。
【００４５】
（地中連続壁の構築方法（２））
以上、断面略矩形あるいは断面円形の改良体からなる、地中連続壁の構築方法について述べた。次に、地面を平面視したときにおいて、この地中連続壁が形成される過程を説明する。なお、説明の簡単のため、以下、断面略矩形の改良体によるもののみを述べる。
【００４６】
図５に示すように、汚染土２１を包囲する地中連続壁２３を構築する。この地中連続壁２３は、複数の改良体２２からなる。
【００４７】
ここで、図示したものでは、地中連続壁２３が、平面視で長方形をなしているが、改良体２２の位置を適宜選択することにより、地中連続壁２３が、他の形状（例えば、凹凸のある多角形等）とすることもできる。
【００４８】
この地中連続壁２３は、基礎体としての強度（地盤耐力）を持ち、地盤を安定させると共に、汚染土２１に含まれる汚染物質（砒素、カドミウム、鉛、水銀、セレンなどの重金属やその他の有害物質）が、地中連続壁２３の外部へ溶出しないように、土壌を改良する遮水壁となる。
【００４９】
（汚染土の改良／兼：重金属回収）
＜概要＞
以上のように、地中連続壁２３によって、遮水壁を構築したら、次に、汚染土の改良を行う。具体的改良法は、後述するが、図５のような地中連続壁２３を構築したときには、図６に示すように、地中連続壁２３で包囲される汚染土の領域を、複数の矩形の小領域に分割し、これらの小領域のそれぞれについて、後述する具体的改良法を適用する。
【００５０】
具体的改良法を、これらの小領域のうち、例えば、左角上部から順次適用することもできる。しかしながら、このようにすると、汚染土２１が緩みがちとなる。そこで、小領域に対して、千鳥状に交互に（例えば、１日ごとに）具体的改良法を適用するとよい。こうすると、汚染土２１の緩みを緩和できる。
【００５１】
＜具体的改良法＞
次に、図７、図８を用いて、具体的改良法について、説明する。
（具体的改良法１）
まず、図７を用いて、汚染土２１に含まれる汚染物質が、水溶性を有する重金属（例えば、砒素、カドミウムなど）である場合について、述べる。
【００５２】
この場合には、重金属の回収を行う。即ち、図７に示すように、掘削装置１０に隣接して、ピット４０を設ける。このピット４０には、掘削の結果物である、残土４１が蓄積される。
【００５３】
この残土４１には、重金属が溶出した吐出液も混在する。このため、ピット４０に残土４１を滞留させ、固液分離する。
【００５４】
その結果、ピット４０内で、残土４１そのものと、重金属が溶出した吐出液４２とが分離され、この吐出液４２のみを、ポンプ（例えばサンドポンプなど）４３で汲み上げて、回収装置４４へ圧送する。回収装置４４は、吸着剤に付着する重金属と水とを、分離する。
【００５５】
そして、分離された水（そうではなく、水道水などでもよい）と、重金属の吸着剤（例えば、重金属が砒素ならばシュベルトマナイト等）とが、ミキサ４５に供給される。ミキサ４５は、水と吸着剤とを混合した、吐出液を、ポンプ４６へ供給する。
【００５６】
ポンプ４６は、この吐出液を、掘削装置１０へ供給し、吐出液は、縦穴へ吐出されることになる。
【００５７】
（具体的改良法２）
次に、図８を用いて、汚染土２１に含まれる汚染物質が、水溶性を持たない場合について説明する。この場合には、汚染物質は回収されず、固化液により地中で固化される。
【００５８】
図８に示すように、掘削装置１０の付近に、固化材と水とを混合するミキサ５０と、混合の結果得られる、固化材のミルクを掘削装置１０へ圧送するポンプ５１とを、配設する。
【００５９】
この場合は、改良体を構築する場合と、基本的に同じである。但し、改良土５２について、他の汚染土２１と同等の強度を持たせれば十分である場合には、ミルクにおける固化材の含有量を、改良体を構築する場合よりも、少なくすればよい。
【００６０】
逆に、ミルクにおける固化材の含有量を、改良体を構築する場合と、同等にすれば、改良土５２の強度が向上し、改良土５２を、建築物又は構築物の基礎体として、高度利用することができる。この場合、周囲の地中連続壁と共に、盤石の基礎体を構成できる。
【００６１】
また、（具体的改良法１）と（具体的改良法２）とを、組み合わせて実施することもできる。例えば、これらを、平面視で千鳥状に交互に実施するなどが考えられる。汚染土が存在する地域の規制や、コスト、工期などを、種々考え併せて、具体的実施態様を決定すればよい。このようにしても、本発明に包含される。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような効果がある。
（１）重金属を、汚染土から資源として回収できる。
（２）重金属の回収と同時に、汚染土が浄化され、用地の高度利用が可能となる。
（３）汚染土外の広範な掘削が不要で、周囲環境へ与える影響が少ない。
（４）使用設備にかかるコストが少なく、経済性に優れる。
（５）発生する残土の量が少なく、重金属が除去されるため、残土の有害性が低い。
（６）地中連続壁と汚染土の改良とを共通の設備で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）本発明の実施の形態における地中連続壁の構築方法に使用する掘削装置の正面図
（ｂ）同側面図
【図２】  図１の下端部拡大図
【図３】  本発明の実施の形態における掘削装置の立面図
【図４】  同掘削装置の下端部拡大図
【図５】  同地中連続壁の構築工程説明図
【図６】  同汚染土の改良工程説明図
【図７】  同具体的改良法１の説明図
【図８】  同具体的改良法２の説明図
【符号の説明】
１０、２７  掘削装置
２１  汚染土
２２  改良体
２３  地中連続壁
【図１】
0003704115.tif 000002
【図２】
0003704115.tif 000003
【図３】
0003704115.tif 000004
【図４】
0003704115.tif 000005
【図５】
0003704115.tif 000006
【図６】
0003704115.tif 000007
【図７】
0003704115.tif 000008
【図８】
0003704115.tif 000009