(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下のＡ乃至Ｆの工程を包含する重金属汚染土壌の浄化方法。
Ａ：重金属汚染土壌を泥水化してキレート剤と接触せしめ泥水中の重金属をキレート剤に結合せしめる工程、
Ｂ：上記キレート剤と接触せしめた泥水を脱水し、土壌と重金属結合キレート剤水溶液とに分離する工程、
Ｃ：上記土壌を重金属含有量が基準値内の土壌と同基準値外の土壌とに分別する工程、
Ｄ：上記基準値外土壌を洗浄して重金属と結合した又は結合してない残存キレート剤を取り除き、該残存キレート剤を含有せる洗浄水をＡ工程に環流する工程、
Ｅ：上記脱水により得られた重金属結合キレート剤水溶液を重金属とキレート剤水溶液とに分離する工程、
Ｆ：上記重金属を分離したキレート剤水溶液を上記Ａ工程に環流する工程。
【請求項２】
上記脱水手段としてフィルタープレス又は遠心分離装置を用いたことを特徴とする請求項１記載の重金属汚染土壌の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は工場や射撃場の重金属、例えば鉛、カドミウム、水銀等で汚染された土壌の浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記重金属で汚染された現地土壌の浄化方法として、特許文献１乃至４等が提供されており、これらは重金属汚染土壌から重金属を除去する処理材としてキレート剤を用い、該キレート剤を泥水化した重金属汚染土壌と接触せしめて泥水中の重金属をキレート剤に結合せしめ、次に固液分離装置により重金属と結合したキレート剤水溶液を取り除く方法を教示している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２８２８３６号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平６−２１８３５５号
【０００５】
【特許文献３】
特開平４−２６３８７４号公報
【０００６】
【特許文献４】
特開平１１−１５６３３８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記特許文献と同様、泥水中の重金属をキレート剤に結合せしめる方法を採りつつ、重金属結合キレート剤の水溶液を泥水中から効率よく脱水除去（固液分離）することができる重金属汚染土壌の浄化方法を提供する。
【０００８】
又本発明は固液分離により得られた土壌、殊に基準値を超える重金属含有土壌の洗浄液を循環使用すると共に、重金属結合キレート剤水溶液から重金属を除去した後のキレート剤水溶液を循環使用し、外部への有害処理液の排出を抑制し、環境保全に資するようにした重金属汚染土壌の浄化方法を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のＡ乃至Ｆの工程を包含する重金属汚染土壌の浄化方法を提供する。
Ａ：重金属汚染土壌を泥水化してキレート剤と接触せしめ泥水中の重金属をキレート剤に結合せしめる工程、
Ｂ：上記キレート剤と接触せしめた泥水を脱水し、土壌と重金属結合キレート剤水溶液とに分離する工程、
Ｃ：上記土壌を重金属含有量が基準値内の土壌と同基準値外の土壌とに分別する工程、
Ｄ：上記基準値外土壌を洗浄して重金属と結合した又は結合してない残存キレート剤を取り除き、該残存キレート剤を含有せる洗浄水をＡ工程に環流する工程、
Ｅ：上記脱水により得られた重金属結合キレート剤水溶液を重金属とキレート剤水溶液とに分離する工程、
Ｆ：上記重金属を分離したキレート剤水溶液を上記Ａ工程に環流する工程、
を含む重金属汚染土壌の浄化方法である。
【００１５】
上記洗浄工程から排出されるキレート剤を含有する洗浄水と、上記脱水工程から排出される重金属結合キレート剤から重金属を取り除いたキレート剤水溶液とを、系内において循環し再使用する方法により、有害処理液の外部への排出を抑制して環境保全に資すると共に、キレート剤の効率的使用を可能にする。
【００１６】
上記脱水手段としては、フィルタープレス又は遠心分離装置が適切である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図１乃至図４に基づき説明する。
【００１８】
図１，図２に示すように、重金属で汚染された工場又は射撃場（以下現地と言う）の重金属汚染土壌１をショベルカー等の重機を用い採取し、該採取した重金属汚染土壌１を第１泥水槽２に投入すると共に水３を加え、撹拌して泥水化する。即ち土壌スラリーを形成する。例えば、土壌：水＝１：３の割合で混練し土壌スラリーを得る。
【００１９】
上記ショベルカー等の重機で採取した重金属汚染土壌１を第１泥水槽２に投入する前に、粗大異物や草等を取り除く工程を設け、該工程を経た後、第１泥水槽２に重金属汚染土壌１を投入する。
【００２０】
次に第１泥水槽２内の泥水４を第１泥水槽２内に設置した水中ポンプ５により分級機６に供給し、該分級機６により汚染土壌１中の鉛玉や鉄片や小石等の重量異物７を取り除き、ピット９内に回収する。
【００２１】
図３は分級機６の具体例を示しており、この分級機６はメッシュ度の異なる複数の振動ふるい８を有し、該振動ふるい８に泥水４を流し、各ふるい８にて上記重量異物７を取り除き、ふるい８を通過した泥水４を貯槽１０内に貯留する。
【００２２】
上記貯槽１０内の泥水４を水中ポンプ１１により第２泥水槽１２内に導入する。
【００２３】
該第２泥水槽１２内の泥水４内にキレート剤水溶液１３を加え、更に珪藻土、焼成バーミキュライト、焼成ゼオライト、焼成ベントナイトの１又は２以上から成る多空隙構造の鉱物質粒子１４を投入する。
【００２４】
又は図１に破線で示すように、第２泥水槽１２から取り出した泥水４に上記鉱物質粒子１４を加えることができる。即ち第２泥水槽１２から第３泥水槽１９内に泥水４を取り出し、該第３泥水槽１９内の泥水４に上記鉱物質粒子１４を配合し撹拌する。
【００２５】
上記キレート剤としては、ＥＤＴＡ系（エチレンジアミン四酢酸）中のＥＤＴＡ２Ｎａ−２Ｈ２Ｏを使用し、該キレート剤の粉末を水に溶かし、上記第２泥水槽１２内の泥水４内に加える。
【００２６】
第２泥水槽１２内の泥水４に対するキレート剤の配合比は重金属汚染度に応じ、０．１〜９％（重量比）の範囲で選択する。
【００２７】
又上記第２泥水槽１２内の泥水４に対する鉱物質粒子１４の配合比は３〜１０％（重量比）の範囲で選択する。
【００２８】
上記第２泥水層１２内のキレート剤水溶液１３と鉱物質粒子１４を混合した泥水４を撹拌しつつ、キレート剤と重金属の結合を促す。
【００２９】
次に上記第２泥水槽１２内の泥水４を脱水装置１５、即ち固液分離装置に導入し、該泥水４を脱水して土壌１ａと重金属結合キレート剤水溶液１３ａとに分離する。
【００３０】
上記脱水手段としては、例えばフィルタープレス１８又は遠心分離装置を用いる。図４Ａ，Ｂ，Ｃに示すように、上記フィルタープレス１８は複数の並設した濾室２０を有し、該濾室２０内に上記泥水４を高圧注入し、濾壁２１を通して重金属結合キレート剤水溶液１３ａを脱水し、濾室２０内にケーキ状の土壌１ａを生成する。濾室２０を開くことによって上記ケーキ状土壌１ａを取り出す。
【００３１】
よって泥水４を土壌１ａと重金属結合キレート剤水溶液１３ａとに分離する。この土壌の含水率は５０〜８０％程度である。
【００３２】
上記珪藻土は藻類のプランクトンが長年に亘り海底や湖底に堆積して化石化した土であり、表面には無数の微細な孔を持っている。即ち高空隙構造を有する。
【００３３】
又天然バーミキュライトは雲母、緑泥岩石、滑石に近い天然鉱石であり、その成分は略（Ｍｇ，Ｆｅ）３［（Ｓｉ，Ａｌ）４  Ｏ１０］（ＯＨ）２  ４Ｈ２Ｏの単斜晶系である。
【００３４】
この天然バーミキュライトは４００℃以上の高温で熱すると急激に膨張し、即ち沸騰して膨大し、上記高空隙率と陽イオン交換性能を有するに至る。
【００３５】
例えば０．５〜３ミリメートルの粒径を有する焼成バーミキュライトを上記泥水４中に加える。
【００３６】
又ゼオライト（天然沸石）はアルカリ及びアルカリ土類の含水アルミニウムケイ酸塩を成分とし、この天然沸石を高温で熱すると沸騰して膨大し、高空隙の多孔質構造となり、且つ陽イオン交換性能を有するに至る。
【００３７】
このゼオライト（沸石）には斜方晶ゼオライト（クリノプチロライト）と、立方晶ゼオライト（モルデライト）とがあり、殊に斜方晶ゼオライトは上記陽イオン交換性能が高い。
【００３８】
例えば０．５〜３ミリメートルの粒径を有する焼成ゼオライトを上記泥水４中に加える。
【００３９】
又ベントナイトは粘土の一種であり、モンモリロナイト（鉱物成分）を主成分としており、非常に水との親和力が強く、吸水膨張する。ここでは、このベントナイト（天然鉱物）を２００℃〜３００℃で熱処理したものを用いる。
【００４０】
上記ベントナイトは焼成バーミキュライト及び焼成ゼオライトと同様、この熱処理により膨張し、高空隙率の多孔質構造となり、同様に陽イオン交換性能を有する。
【００４１】
上記珪藻土、焼成バーミキュライト、焼成ゼオライト、焼成ベントナイトは何れも高空隙構造であり、土壌に透水性を付与する。例えば、透水性の悪い重金属汚染土壌に透水性を与え、キレート剤による重金属との接触効果を高める。
【００４２】
加えて脱水工程における脱水効率を向上し、更には現地復土後の土壌に透水性と酸素取り込み効果を与え、植物育成等に適した健全なる土壌を提供する。
【００４３】
図１に示すように、上記フィルタープレス１８に代表される脱水装置１５によって分離された土壌１ａはバッチ方式により各バッチ毎に重金属含有量（含有量と溶出量）を測定し、含有量が基準値内の土壌１ｂと基準値外の土壌１ｃとに分別する。
【００４４】
上記基準値内土壌１ｂには土壌改良材２２を加え、混練して現地へ復土する。他方基準値外土壌１ｃは第１バイパス路Ｒ１を介して前記した第２泥水槽１２に環流し、即ちキレート剤を泥水４に接触せしめる工程に環流し、再びキレート剤による処理を行う。
【００４５】
上記土壌改良材２２はフライアッシュ、即ち石炭の焼却灰に代表される多空隙構造の重金属吸収材を主成分とする。例えば、フライアッシュを５０〜６０％、高炉セメントを２５〜４０％、無水石膏を６〜１５％、無機系凝集剤４〜８％を含有する土壌改良材を用いる。
【００４６】
上記フライアッシュはその多空隙構造により、基準値内土壌１ｂ内に残存する重金属を吸収し、その表面を凝集剤にて包囲し、重金属の溶出を抑止する。
【００４７】
無水石膏はそのエトリングガイド作用により、土壌の初期固化を促し、高炉セメントは土壌の固化を継続的に維持する。
【００４８】
上記フライアッシュは前記した珪藻土、焼成バーミキュライト、焼成ゼオライト、焼成ベントナイトに置き換えることができる。又上記無水石膏を含有しない土壌改良材２２を用いることができる。
【００４９】
これら土壌改良材２２は前記した鉱物質粒子１４と協働して、上記基準値内土壌１ｂを生物の成育に良好な環境を提供する。
【００５０】
他方図１，図２に示すように、フィルタープレス１８に代表される脱水装置１５により分離された重金属結合キレート剤水溶液１３ａは、電気分解装置に代表される重金属分離装置２３に導入し、重金属結合キレート剤水溶液１３ａを重金属１７と、キレート剤水溶液１３ｂとに分離する。上記重金属分離装置２３は電気浸透法、電気泳動法、生物・化学的処理法による装置を含む。
【００５１】
上記分離されたキレート剤水溶液１３ｂは第２バイパス路Ｒ２を介して第２泥水槽１２に環流し、即ち前記したキレート剤を泥水４に接触せしめる工程に環流し、再使用する。
【００５２】
又図２においては、上記脱水装置１５から得られた土壌１ａをバッチ方式により各バッチ毎に重金属含有量（含有量と溶出量）を測定し、含有量が基準値内の土壌１ｂと基準値外の土壌１ｃとに分別し、更に該基準値外土壌１ｃを洗浄する工程に供し、他方上記測定による基準値内土壌１ｂを現地に復土する場合を示している。
【００５３】
即ち上記基準値外土壌１ｃを洗浄装置２４に通し、基準値外土壌１ｃ中の重金属と結合した又は結合してない残存キレート剤を取り除き、該残存キレート剤を含有せる洗浄水２５を第２泥水槽１２に第３バイパス路Ｒ３を介して環流する。即ち泥水４にキレート剤を接触せしめる工程に環流し、再使用する。
【００５４】
他方洗浄装置２４から得られた洗浄済み土壌１ｄの重金属含有量を測定し、重金属含有量が基準値内の土壌１ｂを現地に復土し、基準値外土壌１ｃを前記第１バイパス路Ｒ１を介して第２泥水槽１２に環流する。即ち泥水４にキレート剤を接触せしめる工程に環流し、基準値外土壌１ｃをキレート剤と再接触せしめる。
【００５５】
上記洗浄工程を経た土壌は脱水装置に通してキレート剤水溶液を除去し、該キレート剤水溶液を第２泥水槽に環流し、脱水装置から得られた基準値内土壌を上記現地へ復土し、基準値外土壌を第２泥水槽に環流する。
【００５６】
上記洗浄装置２４は土壌分を沈殿し、キレート剤を含有する液分を上澄み液として取り出す凝集沈殿装置を含み、沈殿した土壌分の重金属含有量を測定し、基準値内土壌１ｂと基準値外土壌１ｃとに分別し、前者は前記現地へ復土し、後者は前記の通り環流する。
【００５７】
【発明の効果】
本発明は現地重金属汚染土壌の採取からキレート剤使用による重金属を取り除き、重金属を取り除いた土壌を復土する一連の処理を適切に遂行し得る具体的方法を提供する。
【００５８】
前記鉱物質粒子は固液分離における脱水性能を向上し、重金属結合キレート剤の水溶液の分離を著しく促進する。加えて現地復土後の土壌に通水性と保水性を付与し、土壌に酸素を取り込み、植物等の生育環境を改善する。
【００５９】
又上記処理工程において脱水工程を経た後の土壌を基準値内土壌と基準値外土壌とに区分し、基準値外土壌をフィードバックして再びキレート剤に接触せしめる方法により、重金属汚染土壌の浄化目的が適正に達成できる。
【００６０】
又上記洗浄工程から排出されるキレート剤を含有する洗浄水と、上記重金属結合キレート剤から重金属を取り除いたキレート剤水溶液とを、系内において循環し再使用する方法により、有害処理液の外部への排出を抑制して環境保全に資すると共に、キレート剤の効率的使用を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】重金属汚染土壌の浄化方法のフロー図。
【図２】重金属汚染土壌の浄化方法の他例を示すフロー図。
【図３】分級機の概略構造を示す図。
【図４】Ａ，Ｂ，Ｃはフィルタープレスの概略構造を動作順に示す図。
【符号の説明】
１…重金属汚染土壌、１ａ…固液分離した土壌、１ｂ…基準値内土壌、１ｃ…基準値外土壌、２…第１泥水槽、３…水、４…泥水、５…水中ポンプ、６…分級機、７…重量異物、８…ふるい、９…ピット、１０…貯槽、１１…水中ポンプ、１２…第２泥水槽、１３…キレート剤水溶液、１３ａ…重金属結合キレート剤水溶液、１３ｂ…キレート剤水溶液、１４…鉱物質粒子、１５…脱水装置、１６ａ，１６ｂ…測定器、１７…重金属、１８…フィルタープレス、１９…第３泥水層、２０…濾室、２１…濾壁、２２…土壌改良材、２３…重金属分離装置、２４…洗浄装置、２５…洗浄水、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…バイパス路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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