(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属汚染土壌の不溶化方法であって、
不溶化方法が、不溶化剤または不溶化剤組成物と、重金属汚染土壌とを混合する工程を含み、
不溶化剤の酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、不溶化剤の未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、不溶化剤のＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであり、かつ水溶性苦土含有率が１．０〜２．０質量％であり、
不溶化剤組成物が、不溶化剤と、ＣａＯ含有率が５０質量％以上であり、かつＢＥＴ比表面積が０．５〜２．０ｍ２／ｇである炭酸カルシウムとを含む、不溶化方法。
【請求項２】
混合する工程が、不溶化混合機を用いて不溶化剤または不溶化剤組成物と、重金属汚染土壌とを、供給速度をそれぞれ制御しながら供給し、混合することを含み、
不溶化混合機が、薬剤供給部と、重金属汚染土壌供給部と、混合部とを含み、
薬剤供給部が、不溶化剤または不溶化剤組成物を混合部へ供給するように構成され、不溶化剤または不溶化剤組成物の供給速度を制御するための第一の供給速度制御装置を有し、
重金属汚染土壌供給部が、重金属汚染土壌を混合部へ供給するように構成され、重金属汚染土壌の供給速度を制御するための第二の供給速度制御装置を有し、
混合部が、不溶化剤または不溶化剤組成物と、重金属汚染土壌とを混合するように構成される、請求項１記載の不溶化方法。
【請求項３】
不溶化剤のＳｉＯ２含有率が０．５質量％以下、不溶化剤のＡｌ２Ｏ３含有率が０．１質量％以下、不溶化剤のＦｅ２Ｏ３含有率が０．４質量％以下、不溶化剤のＣａＯ含有率が１．０質量％以下および不溶化剤の硫化物硫黄含有率が０．２〜１．０質量％である、請求項１又は２記載の不溶化方法。
【請求項４】
不溶化剤が、波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルが、２θ＝３７°±１°と２θ＝４３°±１°にピークを有し、２θ＝３７°±１°におけるピークの半値幅が０．３°〜０．４°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピークの半値幅が０．２°〜０．４°である酸化マグネシウムを含む、請求項１〜３の何れか１項記載の不溶化方法。
【請求項５】
前記不溶化剤のハンターＬａｂ表色系におけるＬ値が９０以上である、請求項１〜４の何れか１項記載の不溶化方法。
【請求項６】
不溶化剤が、水酸化マグネシウムおよび／または炭酸マグネシウムを焼成することにより製造される、請求項１〜５の何れか１項記載の不溶化方法。
【請求項７】
混合する工程が、重金属汚染土壌１ｍ３に対して、不溶化剤および不溶化剤組成物の合計量３０〜３００ｋｇを添加し、混合することを含む、請求項１〜６の何れか１項不溶化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属類等の有害物質を含有する汚染土壌および／または廃棄物等から有害物質を不溶化して溶出を抑制するための不溶化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工場、事務所、産業廃棄物処理場等の跡地等において、土壌が重金属類等の有害物質で汚染されていることが報告されている。また、廃棄物焼却炉、炭化炉、木屑ボイラ、発電ボイラ、溶融施設等の燃焼施設において発生する煤塵、焼却灰、スラッジ等からの重金属類が溶出することがある。その他に、副産石膏や廃石膏ボード粉からフッ素や砒素等が溶出することもある。ここで言う有害物質とは、鉛、六価クロム、水銀、カドミウム等の重金属類、並びに砒素、セレン、フッ素およびホウ素を含む。
【０００３】
国内における汚染土壌の処理は掘削除去処理に偏っており、大量の汚染土壌の流通による環境負荷や経済的負荷が大きな課題となっている。こうした状況を踏まえて、人への健康リスク低減やブラウンフィールド（土地活用の低下）問題の解決に向けて、土壌汚染対策法が改正・施行され、掘削除去処理に代わる技術の一つとして、原位置での封じ込め・不溶化技術の確立が期待されている（例えば、非特許文献１、２）。
【０００４】
これまで、汚染土壌等に含まれる重金属類等の有害物質を不溶化して、これらの有害物質が土壌から溶出することを抑制・防止するための技術が種々提案されている。汚染土壌や廃棄物からの有害物質の溶出を防止する方法として、汚染物質をセメントで固化するセメント固化法や、キレート剤等の薬剤を汚染物質と混合して不溶化処理する薬剤処理法が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、セメント固化法は重金属類等の有害物質の溶出防止効果が十分ではないことに加え、汚染土壌および／または廃棄物等の処理対象物のｐＨが１２以上になるため、処理対象物に鉛や亜鉛等の両性金属が汚染物質として含有されている場合には、この両性金属が処理後に溶出するという問題がある。また、キレート剤を用いる薬剤処理法は、薬剤コストが高いため処理コストが高くなることや、環境や経年変化によって生成したキレート化合物が分解し、有害物質を不溶化する効果が、経時的に低下しやすくなるという問題がある（例えば、特許文献１）。
【０００６】
その他に酸化マグネシウム含有材からなる不溶化剤が提案されており、この酸化マグネシウム系の不溶化剤は低アルカリ性であり、かつ汚染物質の溶出に対する不溶化性能が優れていることが報告されている（例えば、特許文献２、特許文献３）。酸化マグネシウム系の不溶化剤を用いると、セメント固化法では不溶化できなかった重金属類等の有害物質を不溶化でき、また処理対象物のｐＨが１０程度になるため、特に鉛等の両性金属を不溶化する効果が優れていることが知られている（例えば、特許文献４）。
【０００７】
しかしながら、従来の酸化マグネシウム系の不溶化剤では、汚染濃度が高い土壌や廃棄物に対しては、十分な溶出抑制効果が得られないことがあり、重金属類等の有害物質の溶出量を所定の値、例えば、土壌汚染対策法で施行規則別表１または２に示される環境基準値（以下、本明細書において「環境基準値」という。）以下にするための所要添加量が大幅に増加し、高コストになるという問題が指摘されている（特許文献５）。また、不溶化剤の種類やその所要添加量によっては、有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減するまで時間がかかり過ぎて、施工コストが高くなることが課題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２５６５９３号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５６４０号公報
【特許文献３】特開２００４−２９８７４１号公報
【特許文献４】特開２００７−１０５５４９号公報
【特許文献５】特開２０１０−１３１５３５号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】地盤工学会誌，Ｖｏｌ．５７，Ｎｏ．７，ｐｐ．１−３（２００９）
【非特許文献２】地盤工学会誌，Ｖｏｌ．５７，Ｎｏ．７，ｐｐ．４−７（２００９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、汚染土壌および／または廃棄物等からの、特に重金属汚染土壌からの有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減することができる不溶化方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、未燃カーボンを特定量以下まで低減し、かつＢＥＴ比表面積が特定の範囲であり、酸化マグネシウムを特定量含有する不溶化剤は、従来の酸化マグネシウム系の不溶化剤に比べて難溶性塩を短時間で生成することができ、有害物質に対して高い不溶化効果を示し、それにより汚染土壌および／または廃棄物からの有害物質の溶出を抑制する処理剤として好適であることを見出した。また、この不溶化剤を用いるならば、汚染土壌および／または廃棄物等、特に重金属汚染土壌からの有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
本発明は、重金属汚染土壌の不溶化方法であって、不溶化方法が、不溶化剤または不溶化剤組成物と、重金属汚染土壌とを混合する工程を含み、不溶化剤の酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、不溶化剤の未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつ不溶化剤のＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであり、不溶化剤組成物が、不溶化剤と、ＣａＯ含有率が５０質量％以上であり、かつＢＥＴ比表面積が０．５〜２．０ｍ２／ｇである炭酸カルシウムとを含む、不溶化方法である。本発明の不溶化方法により、重金属汚染土壌からの有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減することができる。
【００１３】
本発明の不溶化方法は、混合する工程が、不溶化混合機を用いて不溶化剤または不溶化剤組成物と、重金属汚染土壌とを、供給速度をそれぞれ制御しながら供給し、混合することを含むことが好ましい。不溶化混合機は、薬剤供給部と、重金属汚染土壌供給部と、混合部とを含むことが好ましい。薬剤供給部は、不溶化剤または不溶化剤組成物を混合部へ供給するように構成され、不溶化剤または不溶化剤組成物の供給速度を制御するための第一の供給速度制御装置を有することが好ましい。重金属汚染土壌供給部は、重金属汚染土壌を混合部へ供給するように構成され、重金属汚染土壌の供給速度を制御するための第二の供給速度制御装置を有することが好ましい。混合部は、不溶化剤または不溶化剤組成物と、重金属汚染土壌とを混合するように構成されることが好ましい。本発明の不溶化方法において、混合する工程が、所定の不溶化混合機を用いて不溶化剤または不溶化剤組成物と、重金属汚染土壌とを、供給速度をそれぞれ制御しながら供給し、混合することにより、不溶化剤または不溶化剤組成物と、重金属汚染土壌との混合比を調節することができるので、確実に重金属汚染土壌からの有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減することができる。
【００１４】
本発明の不溶化方法は、不溶化剤の水溶性苦土含有率が１．０〜２．０質量％であることが好ましい。不溶化剤の水溶性苦土含有率が１．０〜２．０質量％であることによって、重金属汚染土壌および／または廃棄物等からの有害物質の溶出量をより抑制することができる。
【００１５】
本発明の不溶化方法は、不溶化剤のＳｉＯ２含有率が０．５質量％以下、不溶化剤のＡｌ２Ｏ３含有率が０．１質量％以下、不溶化剤のＦｅ２Ｏ３含有率が０．４質量％以下、不溶化剤のＣａＯ含有率が１．０質量％以下および不溶化剤の硫化物硫黄含有率が０．２〜１．０質量％であることが好ましい。これらの不純物は、不溶化剤に不可避的に含まれるものであるが、これらの不純物が上述の範囲であることにより、重金属汚染土壌のｐＨが上昇することによって有害物質の溶出量が増大するという悪影響を抑制することができる。
【００１６】
本発明の不溶化方法は、不溶化剤が、波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルが、２θ＝３７°±１°と２θ＝４３°±１°にピークを有し、２θ＝３７°±１°におけるピークの半値幅が０．３°〜０．４°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピークの半値幅が０．２°〜０．４°である酸化マグネシウムを含むことが好ましい。このような結晶特性を有する不溶化剤であると、重金属汚染土壌からの有害物質の溶出を抑制することができる。
【００１７】
本発明の不溶化方法は、ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値が９０以上であることが好ましい。不溶化剤に残存する未燃カーボンの量が多いと、ハンターＬａｂ表色系のＬ値は低い値を示す。そのため、ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値が９０以上であることにより、不溶化剤の未燃カーボン含有率が十分低い値であることを確実にできる。
【００１８】
本発明の不溶化方法は、不溶化剤が、水酸化マグネシウムおよび／または炭酸マグネシウムを焼成することにより製造されることが好ましい。水酸化マグネシウムおよび／または炭酸マグネシウムを焼成する際に、適切な焼成条件を選定することによって、本発明の不溶化方法に好適な不溶化剤を得ることができる。
【００１９】
本発明の不溶化方法は、混合する工程が、重金属汚染土壌１ｍ３に対して、不溶化剤および不溶化剤組成物の合計量３０〜３００ｋｇを添加し、混合することを含むことが好ましい。本発明の不溶化方法において、処理対象である土壌１ｍ３に対して、所定の不溶化剤および不溶化剤組成物を３０〜３００ｋｇ添加することにより、確実に土壌中の有害物質を十分に不溶化（無害化）する効果が得られる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の不溶化方法によれば、汚染土壌からの有害物質の溶出を抑制することができ、特に重金属汚染土壌からの砒素、フッ素、ホウ素の有害物質の溶出量を、短時間で環境基準値未満に低減することができ、これらの有害物質を効果的に不溶化（無害化）することができる。また、本発明の不溶化方法によれば、掘削除去処理に代わる封じ込め・不溶化処理を可能とし、環境負荷を低減し、最終処分場の延命化やブラウンフィールド問題の解決にも繋げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】不溶化混合機を用いた本発明の重金属汚染土壌の不溶化方法の一例を示す模式図である。
【図２】不溶化剤ＥおよびＪの粉末Ｘ線回折測定結果を示したグラフである。
【図３】添加剤（炭酸カルシウム）１〜３の粉末Ｘ線回折測定結果を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００２３】
本発明は、重金属汚染土壌の不溶化方法であって、不溶化方法が、不溶化剤または不溶化剤組成物と、重金属汚染土壌とを混合する工程を含む。最初に、本発明の不溶化方法に好適に用いることのできる不溶化剤および不溶化剤組成物について説明する。
【００２４】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであることを特徴とする不溶化剤である。
【００２５】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、水溶性苦土含有率が１．０〜２．０質量％である。また、この不溶化剤は、ＳｉＯ２含有率が０．５質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．１質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．４質量％以下、ＣａＯ含有率が１．０質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．２〜１．０質量％であることが好ましい。
【００２６】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルが、２θ＝３７°±１°と２θ＝４３°±１°にピークを有し、２θ＝３７°±１°におけるピークの半値幅が０．３°〜０．４°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピークの半値幅が０．２°〜０．４°であることが好ましい。
【００２７】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値が９０以上である、不溶化剤であることが好ましい。
【００２８】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤組成物は、上記不溶化剤と、ＣａＯ含有率が５０質量％以上であり、かつＢＥＴ比表面積が０．５〜２．０ｍ２／ｇである炭酸カルシウムとを含む。なお、本明細書中の「炭酸カルシウム」中の「ＣａＯ含有率」とは、蛍光Ｘ線分析方法を用いて測定した炭酸カルシウム中のＣａＯ成分の含有率を意味する。
【００２９】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の製造方法は、水酸化マグネシウムおよび／または炭酸マグネシウムを焼成し、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇである不溶化剤を得ることを特徴とする。
【００３０】
なお、上記不溶化剤または不溶化剤組成物を、廃石膏ボード、焼却灰、煤塵、ガラス、陶磁器くず、建設廃材、スラッジ、金属くずおよび鉱滓から選ばれる少なくとも一種以上である廃棄物１００質量部に対して、１〜３０質量部添加し、混合して、廃棄物に含まれる有害物質を不溶化する、有害物質の不溶化方法にも用いることができる。
【００３１】
上述の不溶化剤およびその製造方法によれば、重金属汚染土壌および／または廃棄物等からの有害物質の溶出を抑制することができ、特に重金属汚染土壌および／または廃棄物等からの砒素、フッ素、ホウ素の有害物質の溶出量を、短時間で環境基準値未満に低減することができ、これらの有害物質を効果的に不溶化（無害化）することができる。また、上述の不溶化剤によれば、掘削除去処理に代わる封じ込め・不溶化処理を可能とし、環境負荷を低減し、最終処分場の延命化やブラウンフィールド問題の解決にも繋げることができる。
【００３２】
次に、本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤および不溶化剤組成物について、さらに詳しく説明する。
【００３３】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであることを特徴とする不溶化剤である。
【００３４】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上と高く、ＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇと大きいため、不溶化剤からマグネシウムイオン（Ｍｇ２＋イオン）および水酸化物イオン（ＯＨ−イオン）が汚染土壌および／または廃棄物等に供給されやすく、汚染土壌および／または廃棄物等の処理対象物に含まれる有害物質を効率的に不溶化（無害化）することができる。
【００３５】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、酸化マグネシウムを主成分とするものであり、汚染土壌および／または廃棄物等の処理対象物に含まれる水と、不溶化剤の主成分である酸化マグネシウムとが、下記式（１）および（２）に示すように反応して、水酸化マグネシウムが生成され、この水酸化マグネシウムからマグネシウムイオン（Ｍｇ２＋イオン）および水酸化物（ＯＨ−イオン）が処理対象物に供給される。そして、Ｍｇ２＋イオンおよびＯＨ−イオンにより、処理対象物に含まれる鉛、六価クロム、水銀、カドミウム等の重金属類、並びに砒素、セレン、フッ素およびホウ素等の有害物質が不溶化（無害化）され、有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減することができる。
ＭｇＯ  ＋  Ｈ２Ｏ  ⇔  Ｍｇ（ＯＨ）２          （１）
Ｍｇ（ＯＨ）２  ⇔  Ｍｇ２＋  ＋  ２ＯＨ−        （２）
【００３６】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、酸化マグネシウムの含有率が７５質量％以上である。不溶化剤の酸化マグネシウム含有率が７５質量％未満であると、マグネシウムイオン（Ｍｇ２+）および水酸化物イオン（ＯＨ−）の供給が十分ではないので、汚染土壌および／または廃棄物等からの有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減することが困難となる。このため、有害物質の溶出量を環境基準値以下にするために、不溶化剤の酸化マグネシウムの含有率が７５質量％未満であると、有害物質の溶出量を環境基準値以下にするために不溶化剤の添加量を多くする必要が生じ、処理コストが高くなる場合があり、所望の不溶化効果を十分に発揮できない場合がある。
【００３７】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、ＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇである。不溶化剤のＢＥＴ比表面積が２０ｍ２／ｇ未満であると、不溶化剤の水和活性が低下するため有害物質を不溶化する効果が不十分となる場合があるので、不溶化剤の添加量を多くする必要が生じ、有害物質を不溶化するための処理コストが高くなるため好ましくない。一方、不溶化剤のＢＥＴ比表面積が５０ｍ２／ｇを超えると、不溶化剤である粉体や不溶化剤を含むスラリーの流動性が低下し、作業性が低下するため好ましくない。
【００３８】
本発明者らは、不溶化剤中に存在する未燃カーボンが、汚染土壌および／または廃棄物等に含まれる有害物質を不溶化する性能を阻害する要因となることを見出した。不溶化剤中に存在する未燃カーボンは、出発原料である水酸化マグネシウムおよび／または炭酸マグネシウムを焼成して酸化マグネシウムを主成分として含む不溶化剤を得る際に、重油、灯油、ペトロコークス等の燃料を燃焼させることによって発生する高分子炭化水素に由来する。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、未燃カーボンの含有率を１．０質量％以下まで低減した。不溶化剤の未燃カーボン含有率が１．０質量％を超えると、有害物質を不溶化するマグネシウムイオンや水酸化物イオンが不溶化剤から供給されにくくなり、有害物質を不溶化する効果が低下する。最も好ましいのは、未燃カーボン含有率が０質量％である不溶化剤である。
【００３９】
このようなことから、本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、酸化マグネシウム含有率が１００質量％であり、未燃カーボン含有率が０質量％であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであることが最も好ましい。しかしながら、不溶化剤には不可避的な不純物も含まれるため、酸化マグネシウム含有率が１００質量％である不溶化剤を得ることは困難である。そのため、本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、酸化マグネシウム含有率が８０〜９９質量％であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであることがより好ましい。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、酸化マグネシウム含有率が８５〜９８質量％であり、未燃カーボンの含有率が０．８質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２２〜４７ｍ２／ｇであることが更に好ましい。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、酸化マグネシウム含有率が８５〜９７質量％であり、未燃カーボンの含有率が０．３質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２５〜４５ｍ２／ｇであることが特に好ましい。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤が未燃カーボンを含む場合であっても、不溶化剤は、未燃カーボン含有率が０．０１〜１．０質量％であり、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇであることが好ましい。
【００４０】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の酸化マグネシウム含有率は、ＪＩＳ  Ｍ  ８８５３：１９９８「セラミックス用アルミノけい酸塩質原料の化学分析方法」を参考にして測定することができる。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の未燃カーボン含有率は、例えば高周波燃焼−赤外吸収法による炭素硫黄同時分析装置（ＬＥＣＯ製，ＣＳ−４００型）等を用いて定量することができる。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤のＢＥＴ比表面積は、例えば高精度ガス吸着装置（日本ベル社製，ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉ）を用いて、定容量型ガス吸着法により測定することができる。
【００４１】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、水溶性苦土含有率が１．０〜２．０質量％であることが好ましい。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の水溶性苦土含有率は、より好ましくは１．１〜１．９質量％、更に好ましくは１．２〜１．８質量％、特に好ましくは１．３〜１．７質量％である。本発明において、水溶性苦土とは、水溶性マグネシウムのことをいい、水溶性苦土含有率は、水に溶けやすいマグネシウムの量を示すものである。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の水溶性苦土含有率は、肥料分析法（農林水産農業環境技術研究所法）に準拠して測定することができる。水溶性苦土含有率は、不溶化剤から溶出するマグネシウム溶出量と密接に関連し、不溶化剤の水溶性苦土含有率が１．０〜２．０質量％であることによって、汚染土壌および／または廃棄物等からの有害物質の溶出量をより抑制することができる。
【００４２】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤に含まれる不純物は、より少量であることが好ましい。不溶化剤に含まれる不純物としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ、硫化物硫黄等が挙げられる。硫化物硫黄は、原料である炭酸マグネシウムまたは水酸化マグネシウムを焼成する際に用いる燃料（重油、灯油、ペトロコークス等）に由来する。
【００４３】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、ＳｉＯ２含有率が０．５質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．１質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．４質量％以下、ＣａＯ含有率が１．０質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．２〜１．０質量％であることが好ましい。これらの不純物は、不溶化剤に不可避的に含まれるものであるが、これらの不純物の中でも特に、本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤のＣａＯ含有率は１．０質量％以下であることが好ましい。これは不溶化剤のＣａＯ含有率が１．０質量％を超えると、処理対象物(汚染土壌および／または廃棄物等)のｐＨが１１近くまで上昇し、処理対象物に含まれる鉛等の両性金属の溶出量が増大するため好ましくない。不溶化剤のＣａＯ含有率が１．０質量％以下、具体的には０．２質量％未満であると、不溶化剤を適用した処理対象物のｐＨが上昇することはないが、ＣａＯ含有率のさらなる低減、例えばＣａＯ含有率が０．０２質量％以下であると不溶化剤を製造するためのコストを増加させるため好ましくない。また不溶化剤に含まれる硫化物硫黄は、鉛、六価クロム、水銀等の重金属類の不溶化に好適であるため、本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の硫化物硫黄含有率は、０．２質量％以上であることが好ましく、不純物の悪影響を抑えるために１．０質量％以下であることが好ましい。
【００４４】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤のＳｉＯ２含有率、Ａｌ２Ｏ３含有率、Ｆｅ２Ｏ３含有率およびＣａＯ含有率はＪＩＳ  Ｍ  ８８５３：１９９８「セラミックス用アルミノけい酸塩質原料の化学分析方法」を参考にして測定し、硫化物硫黄含有率はＪＩＳ  Ｒ  ５２０２：１９９９「ポルトランドセメントの化学分析方法」の中に記載されている「硫化物硫黄の定量方法」に準拠して測定することができる。
【００４５】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、ＳｉＯ２含有率が０．４質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．０９質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．３５質量％以下、ＣａＯ含有率が０．８質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．２５〜０．８質量％であることがより好ましい。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、ＳｉＯ２含有率が０．３５質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．０８質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．３質量％以下、ＣａＯ含有率が０．７質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．３〜０．７質量％であることが更に好ましい。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、ＳｉＯ２含有率が０．３質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．０８質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．２８質量％以下、ＣａＯ含有率が０．６質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．３〜０．６質量％であることが特に好ましい。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤に不純物としてＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯが含まれる場合であっても、本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤のＳｉＯ２含有率が０．１〜０．５質量％、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．０１〜０．１質量％、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．０１〜０．４質量％、ＣａＯ含有率が０．２〜１．０質量％および硫化物硫黄含有率が０．２〜１．０質量％であることが好ましい。また、本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤中の不純物は含まれないことが望ましいが、工業的に大量生産する場合の採算性の観点から、本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤中の不純物の下限値として、ＳｉＯ２含有率は０．１１質量％以上、Ａｌ２Ｏ３含有率は０．０１質量％以上、Ｆｅ２Ｏ３含有率は０．０２質量％以上、ＣａＯ含有率は０．２５質量％以上がより好ましい。不純物の下限値として、ＳｉＯ２含有率は０．１２質量％以上、Ａｌ２Ｏ３含有率は０．０２質量％以上、Ｆｅ２Ｏ３含有率は０．０３質量％以上、ＣａＯ含有率は０．２８質量％以上が更に好ましい。不純物の下限値として、ＳｉＯ２含有率は０．１３質量％以上、Ａｌ２Ｏ３含有率は０．０４質量％以上、Ｆｅ２Ｏ３含有率は０．０４質量％以上、ＣａＯ含有率は０．３質量％以上が特に好ましい。
【００４６】
不溶化剤の強熱減量は、不溶化剤の出発原料となる水酸化マグネシウムおよび／または炭酸マグネシウムの脱炭酸の量を示すものであり、強熱減量が多いほど、不溶化剤に残存する水酸化マグネシウムや炭酸マグネシウムが多いことを示す。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の強熱減量は少ないほど好ましく、不溶化剤の強熱減量は好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１９質量％以下、更に好ましくは１８．５質量％以下である。強熱減量は０にすることが困難であるので、強熱減量は１〜２０質量％であることが好ましい。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の強熱減量は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０２：１９９９「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準拠して測定することができる。
【００４７】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルが、２θ＝３７°±１°と２θ＝４３°±１°にピークを有し、２θ＝３７°±１°におけるピークの半値幅が０．３°〜０．４°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピークの半値幅が０．２°〜０．４°であることが好ましい。このような結晶特性を有する不溶化剤であると、汚染土壌および／または廃棄物等からの有害物質の溶出を抑制することができ、特に汚染土壌および／または廃棄物等からの砒素、フッ素、ホウ素の有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減することができる。
【００４８】
また、本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルは、２θ＝３７°±１°におけるピークの半値幅が０．３０°〜０．３９°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピークの半値幅が０．２４°〜０．３９°であることがより好ましい。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の粉末Ｘ線回折スペクトルは、２θ＝３７°±１°におけるピークの半値幅が０．３０°〜０．３８°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピークの半値幅が０．２６°〜０．３８°であることが更に好ましい。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の粉末Ｘ線回折スペクトルは、２θ＝３７°±１°におけるピークの半値幅が０．３０°〜０．３７°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピークの半値幅が０．２８°〜０．３７°であることが特に好ましい。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の粉末Ｘ線回折スペクトルは、例えば粉末Ｘ線回折装置（例えばＲＩＮＴ−２５００  リガク社製等）を用いて測定することができる。また、粉末Ｘ線回折スペクトルの特定ピークの半値幅は、例えばＲｉｅｔｖｅｌｔ解析ソフト（「Ｘ線総合解析ソフトＪＡＤＥ６．０」、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ．社製等）を用いて測定することができる。
【００４９】
更に、本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤のハンターＬａｂ表色系におけるＬ値は９０以上であることが好ましい。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤のハンターＬａｂ表色系におけるＬ値は、９２以上であることがより好ましく、９３以上であることが更に好ましく、９４以上であることが特に好ましい。不溶化剤に残存する未燃カーボンの量が多いと、ハンターＬａｂ表色系のＬ値は低い値を示す。そのため、不溶化剤に残存する未燃カーボンを示す指標として、ハンターＬａｂ表色系のＬ値を用いることも可能である。不溶化剤の出発原料として、水酸化マグネシウムを用いると、炭酸マグネシウムに比べて、ハンターＬａｂ表色系のＬ値は高い値を示す傾向がある。ハンターＬａｂ表色系のａ値およびｂ値は、不溶化剤の特性に影響を及ぼすものではないが、不溶化剤のハンターＬａｂ表色系のａ値は、通常、−１．０〜２．０程度であり、ｂ値は、通常、−１．０〜１５．０程度である。
【００５０】
また、本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、本来の酸化マグネシウムの有害物質の不溶化効果を損なわない範囲で、炭酸カルシウム、石灰石粉、珪石粉、高炉スラグ、製鋼スラグ、脱硫スラッジ、硫化カルシウム、シリカ、フライアッシュ、ベントナイト、カオリン、バーミュキュライト、ハイドロタルサイト、ハイドロカルマイト、硬焼マグネシア、水酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、炭酸マグネシウム、パーライト、珪藻土、ゼオライト、セピオライト、アパタイト、アタパルジャイト、活性炭、ホワイトカーボン、各種石膏、アルミナセメント、キレート、鉄粉等の各種添加剤と任意に混合して不溶化剤組成物にすることができる。各種添加剤の混合量は、特に限定されないが、通常、不溶化剤組成物全量に対して、好ましくは５〜９０質量％であり、より好ましくは１０〜８０質量％であり、更に好ましくは２０〜７０質量％であり、特に好ましくは３０〜６５質量％であり、最も好ましくは４０〜６０質量％である。
【００５１】
特に不溶化させる対象となる有害物質がフッ素である場合、本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤と混合する添加剤は、炭酸カルシウムであることが好ましい。有害物質がフッ素である場合に、添加剤として炭酸カルシウムを用いた不溶化剤組成物は、不溶化剤の主成分である酸化マグネシウムの不溶化効果を損なうことなく、フッ素の溶出量を抑制することができ、フッ素の不溶化効果を向上させることができる。不溶化剤組成物に添加する添加剤として炭酸カルシウムを用いる場合には、炭酸カルシウム中のＣａＯ含有率が５０質量％以上であるものを用いることが好ましく、より好ましくは５２質量％以上であり、さらに好ましくは５４質量％以上であり、特に好ましくは５５．３質量％以上である。また、不溶化剤の添加剤である炭酸カルシウム中のＣａＯ含有率の上限は５５．８質量％以下であることが好ましい。さらに、不溶化剤組成物の添加剤としての炭酸カルシウムは、波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルにおいて、２θ＝２９．５°±１°にピークを有し、この２θ＝２９．５°±１°におけるピークの半値幅が、好ましくは０．１３５°〜０．２４５°、より好ましくは０．１４５°〜０．２３５°、更に好ましくは０．１５５°〜０．２２５°、特に好ましくは０．１５８°〜０．２２２°であるものを用いる。波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルにおいて２θ＝２９．５°±１°にピークを有し、このピークにおける半値幅が０．１３５°〜０．２４５°の炭酸カルシウムを添加剤として用いた場合には、有害物質の溶出量を環境基準値未満にするのみならず、有害物質の溶出量をより低減し、不溶化効果をより向上することができる。炭酸カルシウムを不溶化剤組成物の添加剤として用いる場合には、炭酸カルシウムの混合量は特に制限されないが、不溶化剤全量に対して、好ましくは５〜９０質量％であり、より好ましくは１０〜８０質量％であり、更に好ましくは２０〜７０質量％であり、特に好ましくは３０〜６５質量％であり、最も好ましくは４０〜６０質量％である。
【００５２】
不溶化剤組成物の添加剤が炭酸カルシウムである場合には、炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積は、好ましくは０．５〜２．０ｍ２／ｇ、より好ましくは０．６〜１．４ｍ２／ｇ、さらに好ましくは０．７〜１．４ｍ２／ｇである。不溶化剤組成物の添加剤である炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積が０．５〜２．０ｍ２／ｇであると、不溶化剤組成物を用いてフッ素汚染度土壌からのフッ素溶出量を低減する効果が期待できる。
【００５３】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の粉末度は、１００００ｃｍ２／ｇ以上であることが好ましい。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の粉末度は１２０００ｃｍ２／ｇ以上であることがより好ましく、１４０００ｃｍ２／ｇであることが更に好ましく、１６０００ｃｍ２／ｇ以上であることが特に好ましい。粉末度は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に従い、ブレーン空気透過装置を用いて測定することができる。
【００５４】
次に、本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の製造方法について説明する。
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の製造方法は、水酸化マグネシウムおよび／または炭酸マグネシウムを焼成し、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、かつ未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇである不溶化剤を得る方法である。
【００５５】
不溶化剤の主成分となる酸化マグネシウムは、一般に、出発原料として水酸化マグネシウムおよび／または炭酸マグネシウムを使用し、それらを所定の温度で焼成し、脱炭酸または脱水することにより酸化マグネシウムを得ている。
【００５６】
水酸化マグネシウムおよび／または炭酸マグネシウムを焼成して得られる酸化マグネシウムは、焼成条件によって、燃料の燃焼によって発生する高分子炭化水素（高沸点化合物）が燃焼しきれず、酸化マグネシウム表面に凝縮し残存し、酸化マグネシウムを主成分とする不溶化剤に含まれる未燃カーボンの量が多くなる。そのため、酸化マグネシウムに未燃カーボンが残存しないように、出発原料、燃料、焼成設備、並びに焼成温度および焼成時間等の焼成条件を選定することが好ましい。
【００５７】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の製造方法において、出発原料に主として水酸化マグネシウムおよび／または炭酸マグネシウムを用いることが好ましい。水酸化マグネシウムおよび／または炭酸マグネシウムを焼成することにより、下記式（３）および（４）に示すように、不溶化剤の主成分となる酸化マグネシウムを得ることができる。
Ｍｇ（ＯＨ）２  →  ＭｇＯ  ＋  Ｈ２Ｏ      （３）
ＭｇＣＯ３  →  ＭｇＯ  ＋  ＣＯ２          （４）
【００５８】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の製造方法において、水酸化マグネシウムおよび／または炭酸マグネシウムを焼成する設備としては、ロータリーキルンを用いることが好ましい。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤を得るためには、ロータリーキルンに供給される原料投入量、燃料使用量、空気量を適切に調節することが好ましい。更に、水酸化マグネシウムおよび／または炭酸マグネシウムを焼成して得られる酸化マグネシウムの未燃カーボンを抑制するためには、燃料を細かな霧状にし、酸素との混合が均一になる噴霧装置を用いることが好ましい。また、空気量を調整するために、ＰＳＡ酸素発生装置等を用いて高濃度の酸素をロータリーキルンに供給してもよい。
【００５９】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の製造方法において、水酸化マグネシウムおよび／または炭酸マグネシウムを焼成する燃料としては、重油、灯油、ペトロコークス等が挙げられる。燃料は１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。燃料としてＣ重油およびペトロコークスを併用する場合には、通常、Ｃ重油とペトロコークスとの重量比は１００：０〜７０：３０であることが好ましい。
【００６０】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の出発原料としては、水酸化マグネシウムおよび／または炭酸マグネシウムが挙げられるが、炭酸マグネシウムよりも低温で焼成することができる水酸化マグネシウムを炭酸マグネシウムよりも多く用いるか、水酸化マグネシウムを単独で用いることが好ましい。
【００６１】
水酸化マグネシウムとしては、天然に存在するブルース石を用いてもよく、海水を原料として合成される海水マグネシアを用いてもよい。多量に入手可能であることから、海水マグネシアを用いることが好ましい。海水マグネシアは、海水に石灰乳（消石灰（水酸化カルシウム）の懸濁液）を添加し、水酸化マグネシウムを沈降させて得ることができる。
【００６２】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤の製造方法の焼成工程において、不溶化剤の未燃カーボンの含有率を１．０質量％に抑えるために、出発原料として水酸化マグネシウムを単独で用いる場合には、５５０〜７００℃の比較的低温で焼成することができる。水酸化マグネシウムの脱水領域温度は４００〜５５０℃程度と比較的低いため、それ以上の温度、すなわち、水酸化マグネシウムを５５０〜７００℃で焼成することができる。焼成工程における温度は、好ましくは５５０〜６５０℃であり、より好ましくは５５０〜６００℃であり、特に好ましくは５５０〜５９０℃である。焼成時間は、好ましくは１０〜６０分間であり、より好ましくは１５〜５０分間であり、更に好ましくは２０〜４０分間である。なお、出発原料として炭酸マグネシウムを単独で用いる場合は、７００〜１０００℃で焼成することができる。
【００６３】
本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤は、主な出発原料となる水酸化マグネシウムを、５５０〜７００℃程度の比較的低温で焼成することにより、酸化マグネシウム結晶の成長と収縮が抑制され、ＢＥＴ比表面積を大きく（水和活性を高く）することができる。更に不溶化剤を製造するための出発原料として水酸化マグネシウムを用いた場合には、５５０〜７００℃程度の比較的低温で焼成することができ、未燃カーボン含有率を低減した不溶化剤を得ることができる。
【００６４】
すなわち、本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤においては、出発原料として水酸化マグネシウムおよび／または炭酸マグネシウムを用いて、好ましくは出発原料として水酸化マグネシウムを用いて、燃料、焼成設備および焼成時間等の焼成条件を選定し、５５０〜７００℃程度の比較的低温で出発原料を焼成して、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇである不溶化剤を得ることができる。
【００６５】
次に、本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤と添加剤とを混合した不溶化剤組成物の製造方法について説明する。本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤と、本来の酸化マグネシウムの有害物質の不溶化効果を損なわない範囲で、炭酸カルシウム、石灰石粉、珪石粉、高炉スラグ、製鋼スラグ等の各種添加剤とを混合して不溶化剤組成物とする場合において、添加剤を混合する方法は特に限定されないが、例えばリボンミキサー、ナウターミキサー、ドラムブレンダー、ロッキングミキサー等の装置を用いて混合することができる。
【００６６】
次に、本発明の不溶化方法に用いる不溶化剤（以下、「所定の不溶化剤」という。）または不溶化剤組成物（以下、「所定の不溶化剤組成物」という。）を使用して、汚染土壌および／または廃棄物等に含まれる有害物質の不溶化する方法について説明する。
【００６７】
本発明の不溶化方法は、所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物と、重金属汚染土壌とを混合する工程を含む。
【００６８】
所定の不溶化剤を用いた処理対象物中の有害物質の不溶化方法としては、処理対象物が汚染土壌の場合には、土壌１ｍ３に対して、所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物を３０〜３００ｋｇ添加し、混合して、土壌中の有害物質を不溶化する。所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物の添加量は、処理対象の汚染土壌の種類や汚染度合によって添加量が選定されるものであり、特に限定されるものではない。処理対象である土壌１ｍ３に対して、所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物を３０〜３００ｋｇ添加することにより、土壌中の有害物質を十分に不溶化（無害化）する効果が得られる。以下、所定の不溶化剤の添加量は、土壌１ｍ３に当りに添加する所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物の重量（ｋｇ／ｍ３）で示す。所定の不溶化剤の汚染土壌に対する添加量が、３０ｋｇ／ｍ３未満であると、所定の不溶化剤と土壌との混合が不十分になる可能性がある。一方、添加量が３００ｋｇ／ｍ３超えると、所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物の添加量が多用になることから処理コストが高くなり、経済的に好ましくない。所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物の添加量は、３０〜２００ｋｇ／ｍ３であることが好ましく、３０〜１００ｋｇ／ｍ３であることがより好ましく、３０〜５０ｋｇ／ｍ３であることが更に好ましい。なお、所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物の添加量は、事前に処理対象物である汚染土壌について室内配合試験を行い、その結果を考慮して決定するか、あるいは現地で土壌混合機を使用して行った配合試験の結果によって決定することが好ましい。
【００６９】
所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物を汚染土壌および／または廃棄物等の処理対象物に添加する方法としては、粉体状の所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物をそのまま処理対象物に添加するか、所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物と水とを混合してスラリーの状態にして、処理対象物に添加する方法が挙げられる。所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物は、粉体状またはスラリー状のいずれでも使用することができるが、廃棄物等へは、粉体状の所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物を添加することが好ましい。土壌への添加は、所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物が粉体状であっても、スラリー状であってもよい。
【００７０】
所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物と処理対象物との混合は、バックホウ、ミキシングバケット装着バックホウ、スタビライザー、自走式土質改良機、定置式ミキサー、トレンチャー型撹拌混合機、深層混合処理機、パワーブレンダー等のプラント混合に通常使用される装置を使用して混合することができる。
【００７１】
本発明の不溶化方法において、混合する工程は、不溶化混合機を用いて不溶化剤または不溶化剤組成物と、重金属汚染土壌とを、供給速度をそれぞれ制御しながら供給し、混合することが好ましい。不溶化混合機を用いることにより、不溶化剤または不溶化剤組成物と、重金属汚染土壌とを供給する際に、供給速度をそれぞれ制御しながら供給し、混合することができるので、不溶化剤または不溶化剤組成物と、重金属汚染土壌との混合比の調節を確実に行うことができる。そのため、重金属汚染土壌からの有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減することができ、土壌中の有害物質の不溶化（無害化）を確実に行うことができる。
【００７２】
図１に、不溶化混合機を用いた重金属汚染土壌２の不溶化方法の一例の模式図を示す。本発明の不溶化方法に用いることのできる不溶化混合機は、薬剤供給部１０と、重金属汚染土壌供給部２０と、混合部３０とを含む。
【００７３】
薬剤供給部１０は、図１に示すように、不溶化剤または不溶化剤組成物（以下、単に「薬剤１」ともいう。）を混合部３０へ供給するように構成される。図１では、薬剤１の移動の様子を、矢印付きの点線で示している。図１に示す例では、サイロ１２に貯蔵された薬剤１は、薬剤供給路１４を通り薬剤供給部１０へと供給される。薬剤供給部１０は、不溶化剤または不溶化剤組成物（薬剤１）の、混合部３０への供給速度を制御するための第一の供給速度制御装置を有する。薬剤１は、第一の供給速度制御装置により制御された供給速度で、混合部３０へと供給される。
【００７４】
薬剤供給部１０の第一の供給速度制御装置として、例えば、スクリュー１９の回転速度が可変のスクリューフィーダーを用いることができる。スクリューフィーダーのスクリュー１９は、モータ１８により回転するので、モータ１８の回転速度をモータ制御器１７により調節することにより、薬剤供給部１０から混合部３０への、薬剤１の供給速度を制御することができる。
【００７５】
重金属汚染土壌供給部２０は、図１に示すように、重金属汚染土壌２を混合部３０へ供給するように構成される。図１では、重金属汚染土壌２の移動の様子を、矢印付きの実線で示している。図１に示す例では、バックホウ（油圧ショベル）２６により集められた重金属汚染土壌２をホッパー２２に集積する。ホッパー２２から排出された重金属汚染土壌２は、ベルトコンベア２４により運搬され、重金属汚染土壌供給部２０へと供給される。重金属汚染土壌供給部２０は、重金属汚染土壌２の、混合部３０への供給速度を制御するための第二の供給速度制御装置を有する。重金属汚染土壌２は、第二の供給速度制御装置により制御された供給速度で、混合部３０へと供給される。
【００７６】
重金属汚染土壌供給部２０の第二の供給速度制御装置として、例えば、スクリュー２９の回転速度が可変のスクリューフィーダーを用いることができる。この場合、重金属汚染土壌供給部２０内のスクリュー２９は、モータ２８により回転するので、モータ２８の回転速度をモータ制御器２７により調節することにより、重金属汚染土壌供給部２０から混合部３０への、重金属汚染土壌供給部２０の供給速度を制御することができる。
【００７７】
混合部３０は、不溶化剤または不溶化剤組成物（薬剤１）と、重金属汚染土壌２とを混合するように構成される。混合部３０の例として図１に例示するように、撹拌羽根３２が取り付けられた回転軸３１を回転させることにより、薬剤１と、重金属汚染土壌２とを混合することができる。回転軸３１は、回転軸３１に接続されたモータ３８により回転させることができる。モータ３８の回転速度は、モータ制御器３７によって制御することができる。
【００７８】
混合部３０において、薬剤１と重金属汚染土壌２とが混合された後、この混合物は、処理土壌３として、混合部３０より排出され、ベルトコンベア３４等により、所定の貯蔵場所まで運搬される。図１では、処理土壌３の移動の様子を、矢印付きの一点鎖線で示している。その後、処理土壌３は、場合により、敷均し、締固め等の工程を行い、改良土として有効利用することができる。
【００７９】
不溶化混合機を構成するサイロ１２、薬剤供給部１０、重金属汚染土壌供給部２０および混合部３０等の装置は移動可能である。そのため、重金属汚染土壌２が存在する現場に不溶化混合機を設置し、土壌処理をすることが可能である。本発明の不溶化方法を用いるならば、処理前の重金属汚染土壌２を運搬することなく現場での処理が可能であるため、経済的であり、運搬に伴う環境汚染を防止することができる。
【００８０】
所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物は、処理対象が汚染土壌の場合だけではなく、廃棄物等からの有害物質を不溶化して溶出を抑制するために用いることができる。所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物を廃棄物等の処理対象物に対して用いることにより、処理対象物からの砒素、フッ素、ホウ素の有害物質の溶出量を、短時間で検出限界値未満または環境基準値未満まで低減することができる。
【００８１】
所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物を用いた処理対象物中の有害物質の不溶化方法としては、処理対象が廃棄物の場合には、廃棄物１００質量部に対して、所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物を１〜３０質量部添加し、混合して、廃棄物中の有害物質を不溶化する。所定の不溶化剤の添加量は、処理対象となる廃棄物の種類や汚染度合によって添加量が選定されるものであり、特に限定されるものではない。処理対象である廃棄物１００質量部に対して、所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物を１〜３０質量部添加することにより、廃棄物中の有害物質を十分に不溶化（無害化）する効果が得られる。廃棄物に含まれる有害物質の不溶化方法として、所定の不溶化剤または所定の不溶化剤組成物の添加量は、廃棄物１００質量部に対して、２〜２５質量部であることが好ましく、３〜２０質量部であることがより好ましく、３〜１５質量部であることが更に好ましい。ここで、廃棄物とは、廃石膏ボード、焼却灰、煤塵、ガラス、陶磁器くず、建設廃材、スラッジ、金属くずおよび鉱滓から選ばれる少なくとも１種以上をいう。一般的に、例えば鉱滓からの鉛の溶出量を環境基準値以下に抑制するために好適な添加量は２〜５質量部であり、また、廃石膏ボード粉からのフッ素の溶出量を環境基準値以下に抑制するために好適な添加量は３〜１０質量部である。
【００８２】
汚染土壌および／または廃棄物等の処理対象物に含まれる有害物質は、鉛、六価クロム、水銀、カドミウム、砒素、セレン、フッ素およびホウ素からなる群より選ばれる少なくとも１種の物質である。所定の不溶化剤は、処理対象物に含まれる砒素、フッ素およびホウ素を不溶化する効果に優れ、処理対象物からの砒素、フッ素、ホウ素の有害物質の溶出量を、短時間で検出限界値未満または環境基準値未満まで低減することができる。
【実施例】
【００８３】
以下に、本発明について実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００８４】
〔不溶化剤の製造〕
不溶化剤Ａ〜Ｆは、出発原料として水酸化マグネシウムまたは炭酸マグネシウムを使用し、それらをロータリーキルンで焼成して、得られたものである。不溶化剤Ｇ〜Ｊは、市販品の酸化マグネシウムであり、炭酸マグネシウムを出発原料とするものである。なお、不溶化剤Ａ〜Ｆは、出発原料の種類以外に、焼成条件が異なるものである。不溶化剤Ａ〜Ｆは、焼成用燃料としてＣ重油、またはＣ重油とペトロコークス（以下、「ＰＣ」という。）との混合比率を変えたものも使用した。以下に不溶化剤の種別Ａ〜Ｊごとに用いた出発原料を示し、焼成用燃料が明らかである場合には、焼成用燃料を示す。
【００８５】
不溶化剤Ａ：水酸化マグネシウム、Ｃ重油
不溶化剤Ｂ：水酸化マグネシウム、Ｃ重油およびＰＣ（重量比  ９０：１０）
不溶化剤Ｃ：水酸化マグネシウム、Ｃ重油
不溶化剤Ｄ：水酸化マグネシウム、Ｃ重油およびＰＣ（重量比  ９０：１０）
不溶化剤Ｅ：水酸化マグネシウム、Ｃ重油およびＰＣ（重量比  ９０：１０）
不溶化剤Ｆ：水酸化マグネシウム、Ｃ重油およびＰＣ（重量比  ０：１００）
不溶化剤Ｇ：炭酸マグネシウム
不溶化剤Ｈ：炭酸マグネシウム
不溶化剤Ｉ：炭酸マグネシウム
不溶化剤Ｊ：炭酸マグネシウム
【００８６】
〔不溶化剤の特性測定〕
表１に示す製造条件によって製造した不溶化剤Ａ〜Ｊの（i）酸化マグネシウム含有率、（ii）ＢＥＴ比表面積、（iii）未燃カーボン含有率、（iv）水性苦土含有率、（v）ハンターＬａｂ表色系のＬ値を以下の方法で測定した。結果を表１に示す。
【００８７】
〔測定方法〕
（i）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）含有率
不溶化剤の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）含有率は、ＪＩＳ  Ｍ  ８８５３：１９９８「セラミックス用アルミノけい酸塩質原料の化学分析方法」を参考にして測定した。ＭｇＯの測定は、不溶化剤を炭酸ナトリウムで融解し、塩酸に溶解し、蒸発乾固した後、塩酸で可溶性塩類を溶解した溶液を用い、原子吸光分析装置を用いて行った。
（ii）ＢＥＴ比表面積
不溶化剤のＢＥＴ比表面積は、高精度ガス吸着装置（日本ベル社製，ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉ）を用いて、定容量型ガス吸着法にて測定した。吸着ガスには超高純度窒素を使用した。
（iii）未燃カーボン含有率
各種不溶化剤２ｇに（１＋１）ＨＣｌ（濃度３５％）溶液を３０ｍｌ添加し、蒸留水で２００ｍＬにフィルアップした後、３０分間撹拌した。撹拌後の溶液はメンブレンフィルターを用いて吸引ろ過し、フィルター上の残渣を１０５℃、１時間乾燥し、高周波燃焼−赤外吸収法による炭素硫黄同時分析装置（ＬＥＣＯ製，ＣＳ−４００型）を用いて未燃カーボンを定量した。
（iv）水溶性苦土含有率
不溶化剤に含まれる水溶性苦土含有率は、肥料分析法（農林水産省農業環境技術研究所法）の４．６．２の原子吸光測光法に準拠して測定した。
（v）ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値
ハンターＬａｂ表色系におけるＬ値は、分光色差計（日本電色工業製，ＳＥ６０００）にて測定した。なお、この測定方法により測定した不溶化剤Ａ〜ＪのハンターＬａｂ表色系におけるａ値は−０．５〜１．８であり、ｂ値は−０．２〜１２．６であった。
【００８８】
【表１】
0005915202.tif 000002
【００８９】
表１に示すように、不溶化剤Ａ〜Ｅは、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上であり、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下であり、かつＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇの数値を満たしていた。不溶化剤Ｆ〜Ｊは、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下、ＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇのいずれかの数値を満たしていなかった。また、不溶化剤Ａ〜Ｅは、水溶性苦土含有率が１．０〜２．０質量％の数値範囲を満たすが、不溶化剤Ｆ〜Ｊは、水溶性苦土含有率が１．０質量％未満であった。また、不溶化剤Ａ〜Ｅは、ハンターＬａｂ表色系のＬ値が９０以上であったが、不溶化剤Ｆ〜Ｊは、ハンターＬａｂ表色系のＬ値が９０未満であった。
【００９０】
〔不溶化剤の不純物測定〕
不溶化剤Ａ〜Ｊの不純物を以下の方法によって測定した。
【００９１】
〔測定方法〕
（i）強熱減量
不溶化剤の強熱減量は、箱型電気炉内で９５０℃で不溶化剤を加熱して、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０２：１９９９「ポルトランドセメントの化学分析方法」の中に記載されている「強熱減量の定量方法」に準拠して測定した。
（ii）ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３およびＣａＯの測定
不溶化剤のＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３およびＣａＯは、ＪＩＳ  Ｍ  ８８５３：１９９８「セラミックス用アルミノけい酸塩質原料の化学分析方法」を参考にして測定した。すなわち、ＳｉＯ２は不溶化剤を炭酸ナトリウムで融解した後、塩酸で可溶性塩類を溶解し、ろ過して得られた固形物中の酸化けい素（ＩＶ）を強熱減量によって求め、一方のろ液中の溶存酸化けい素（ＩＶ）の量をモリブデン酸青吸光光度法によって求め、両者の合量から算出した。また、Ａｌ２Ｏ３およびＣａＯの測定は、上記ＳｉＯ２測定時に作製した試料溶液の一部を用い、原子吸光分析装置を用いて行った。更に、Ｆｅ２Ｏ３の測定は、上記ＳｉＯ２測定時に作製した試料溶液の一部を分取し、塩酸ヒドロキシルアミンで鉄を還元し、１，１０−フェナントロリンを加え、酢酸アンモニウムでｐＨを調整して呈色させた後、原子吸光分析装置を用いて行った。
（iii）硫化物硫黄の測定
不溶化剤の硫化物硫黄は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０２：１９９９「ポルトランドセメントの化学分析方法」の中に記載されている「硫化物硫黄の定量方法」に準拠して測定した。結果を表２に示す。
【００９２】
【表２】
0005915202.tif 000003
【００９３】
表２に示すように、不溶化剤Ａ〜Ｅは、ＳｉＯ２含有率が０．５質量％以下、Ａｌ２Ｏ３含有率が０．１質量％以下、Ｆｅ２Ｏ３含有率が０．４質量％以下、ＣａＯ含有率が１．０質量％以下および硫化物硫黄含有率が０．２〜１．０質量％の数値を満たしていた。一方、不溶化剤Ｆ〜Ｊは、これらの数値のうちのいずれかを満たしていなかった。
【００９４】
次に、酸化マグネシウム含有率が比較的近い不溶化剤Ｅと不溶化剤Ｊについて、粉末Ｘ線回折測定を行った。測定には、粉末Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ−２５００（リガク社製）を用い、管電圧３５ｋＶ、管電流１１０ｍＡ、測定範囲２θ＝１０〜６０°、ステップ幅０．０２°、計数時間２秒間、発散スリット：１°、および受光スリット：０．１５ｍｍ、波長１．５４０５Åの条件で行った。半値幅は、Ｒｉｅｔｖｅｌｔ解析ソフト「Ｘ線総合解析ソフトＪＡＤＥ６．０」（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ．社製）を使用して求めた。結果を表３および図２に示す。
【００９５】
【表３】
0005915202.tif 000004
【００９６】
表１、３および図２に示すように、不溶化剤Ｅは酸化マグネシウム（ＭｇＯ）含有率が９２．７質量％、不溶化剤Ｊは酸化マグネシウム（ＭｇＯ）含有率が９０．２質量％であり、両者の酸化マグネシウム含有率は同程度であるが、出発原料および焼成条件等の違いにより、不溶化剤Ｅと不溶化剤Ｊの結晶構造は異なる。不溶化剤Ｅは、波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルにおいて、２θ＝３７°±１°におけるピーク（回折線ピーク（１））の半値幅が０．３°〜０．４°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピーク（回折線ピーク（２））の半値幅が０．２°〜０．４°の数値を満たしていた。一方、不溶化剤Ｊは、酸化マグネシウム含有率は不溶化剤Ｅと同程度であるものの、波長１．５４０５Åにおける粉末Ｘ線回折スペクトルにおいて、２θ＝３７°±１°におけるピーク（回折線ピーク（１））の半値幅が０．１４４°であり、かつ２θ＝４３°±１°におけるピーク（回折線ピーク（２））の半値幅が０．１５８°であった。この結果から、不溶化剤Ｅは、不溶化剤Ｊよりも結晶性が低いことが確認できる。
【００９７】
次に、不溶化剤Ａ〜Ｊを使用して、処理対象物に含まれる有害物質の不溶化試験を行った。処理対象物である模擬汚染土壌および廃石膏ボード粉は、以下のように調製した。
【００９８】
〔模擬汚染土壌の調製〕
試料土壌には、山口県山口市で採取した土を使用し、まず自然含水比を４０℃加熱処理により半分程度に調整した。次いで、この蒸発水量に相当する水分に所定量の重金属試薬を溶解した水溶液を調製し、試料土に添加した後、ソイルミキサーを使用して低速で２．５分間練り混ぜ、容器やパドルに付着した土を掻き落とした後、更に低速で２．５分間練り混ぜることにより模擬汚染土壌を作製した。砒素模擬汚染土壌には、砒酸水素二ナトリウム七水和物（Ｎａ２ＨＡｓＯ４・７Ｈ２Ｏ）を所定量添加した。砒素模擬汚染土壌の砒素溶出量は、０．２４ｍｇ／Ｌであった。ホウ素模擬汚染土壌には、メタホウ酸ナトリウム四水和物（ＮａＢＯ２・４Ｈ２Ｏ）を所定量添加した。ホウ素模擬汚染土壌のホウ素溶出量は、５ｍｇ／Ｌであった。砒素溶出量およびホウ素溶出量は、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２「工場排水試験方法」に準拠して測定した。
【００９９】
模擬汚染土壌に添加した重金属試薬を以下に示す。
〔重金属試薬〕
砒酸水素二ナトリウム七水和物：和光純薬工業社製，試薬１級
メタホウ酸ナトリウム四水和物：和光純薬工業社製，試薬１級
【０１００】
模擬汚染土壌の使用した土の性状を、表４に示す。
【０１０１】
【表４】
0005915202.tif 000005
【０１０２】
砒素模擬汚染土壌の性状を表５に示し、ホウ素模擬汚染土壌の性状を表６に示す。
【０１０３】
【表５】
0005915202.tif 000006
【０１０４】
【表６】
0005915202.tif 000007
【０１０５】
〔廃石膏ボード粉の調製〕
石膏ボード廃材から紙類等の不純物を除去し、目開き０．１５ｍｍの篩いを用いて最大粒子径が０．１５ｍｍ以下となるように分級し、二水石膏粉を得た後、箱型電気炉内を用いて３００℃で３０分間加熱し、地盤改良材用途として知られる半水石膏型の廃石膏ボード粉を作製した。廃石膏ボード粉の性状を表７に示す。なお、強熱減量およびＣａＯ含有率は、不溶化剤Ａ〜Ｊと同様にして測定し、ＳＯ３含有率は、ＪＩＳ  Ｒ  ９１０１：１９９５［セッコウの化学分析方法］に準拠して測定した。廃石膏ボード粉からのフッ素および砒素溶出量は、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２「工場排水試験方法」に準拠して測定した。
【０１０６】
【表７】
0005915202.tif 000008
【０１０７】
次に、試験例１〜４のようにして、模擬汚染土壌または廃石膏ボード粉に不溶化剤Ａ〜Ｊを添加し、混合して、模擬汚染土壌または廃石膏ボートからの有害物質の溶出量を測定した。
【０１０８】
（I）試験例１：模擬汚染土からの砒素およびホウ素の不溶化試験（添加後１日で評価）
砒素模擬汚染土壌またはホウ素模擬汚染土壌に、不溶化剤を５０ｋｇ／ｍ３添加し、ソイルミキサーにて低速で２．５分間練り混ぜた後、容器やパドルに付着した土を掻き落とし、更に低速で２．５分間練り混ぜた。このようにして得られた処理土壌を、φ５（直径５ｃｍ）×１０ｃｍのモールドに３層に分けて充填し、円柱供試体を作製した。この円柱供試体を２０℃で材齢１日まで密封養生した。１日間養生した円柱供試体をＪＩＳ  Ａ  １２１６「土の一軸圧縮試験方法」に準拠し一軸圧縮強さを測定した。一軸圧縮強さ試験の終了した円柱供試体を２ｍｍ以下に解砕して、環境庁告示４６号法（平成３年８月２３日）に準拠して検液を作製した。その検液の砒素濃度およびホウ素濃度をＪＩＳ  Ｋ  ０１０２「工場排水試験方法」に準拠して測定した。なお、いずれの検液もｐＨは１０．２〜１０．７の範囲であった。結果を表８に示す。
【０１０９】
【表８】
0005915202.tif 000009
【０１１０】
表８の実施例１〜５に示すように、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下、ＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇの数値を満たしす不溶化剤Ａ〜Ｅを使用して不溶化処理を行った砒素模擬汚染土壌からの砒素溶出量は、いずれも検出限界未満であり、模擬汚染土壌中の砒素が不溶化されていることが確認できた。一方、表８の比較例１〜５に示すように、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下、ＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇのいずれかの数値を満たしていない不溶化剤Ｆ〜Ｊを使用して不溶化処理を行った砒素模擬汚染土壌からの砒素溶出量は、不溶化剤Ｈ〜Ｊを使用した場合には砒素溶出量が環境基準値である０．０１ｍｇ／Ｌ以上であり、不溶化剤Ｇを使用した場合には環境基準値である０．０１ｍｇ／Ｌ未満ではあるものの、検出限界以下まで砒素溶出量が低減されてはいなかった。なお、不溶化剤Ｆを使用した場合には、砒素溶出量が検出限界未満であるものの、次のようにホウ素溶出量が環境基準値である１．０ｍｇ／Ｌを超えていた。
【０１１１】
また、表８の実施例１〜５に示すように、不溶化剤Ａ〜Ｅを使用して不溶化処理を行ったホウ素模擬汚染土壌からのホウ素溶出量は、いずれも環境基準値未満であり、模擬汚染土壌中のホウ素が効果的に不溶化されていることが確認できた。一方、表８の比較例１〜５に示すように、不溶化剤Ｆ〜Ｊを使用して不溶化処理を行ったホウ素模擬汚染土壌からは、すべてホウ素溶出量が環境基準値を超えており、所望の数値までホウ素が不溶化されていなかった。
【０１１２】
なお、本発明の不溶化方法に用いることのできる不溶化剤Ａ〜Ｅのみならず、比較例の不溶化剤Ｆ〜Ｊを使用して不溶化処理を行った模擬汚染土壌から作製された検液は、いずれもｐＨは１０．２〜１０．７の範囲であるため、土壌中に鉛や亜鉛等の両性金属が汚染物質として含有されていた場合であっても、この両性金属が処理後に溶出することがなく、鉛等の重金属類の有害物質を効果的に不溶化できることが推測できる。但し、上記したように、砒素、ホウ素で汚染された土壌を不溶化できるのは、本発明の不溶化方法に用いることのできる不溶化剤である。
【０１１３】
（II）試験例２：廃石膏ボード粉からのフッ素および砒素の不溶化試験（添加後６時間で評価）
廃石膏ボード粉１００質量部に不溶化剤１０質量部を均一に混合した試料から環境庁４６号法（平成３年８月２３日）に準拠して検液を作製した。その検液の重金属濃度をＪＩＳ  Ｋ  ０１０２「工場排水試験方法」に準拠して測定した。結果を表９に示す。なお、表９中、フッ素溶出量および砒素溶出量の両方が環境基準値未満である場合には、判定を「○」とし、フッ素溶出量または砒素溶出量のいずれか一方が環境基準値以上である場合には、判定を「×」とした。
【０１１４】
【表９】
0005915202.tif 000010
【０１１５】
表９の実施例６〜１０に示すように、不溶化剤Ａ〜Ｅを使用して不溶化処理を行った廃石膏ボード粉からはフッ素溶出量および砒素溶出量の両方が環境基準値未満であり、廃石膏ボード粉のフッ素および砒素が効果的に不溶化されていた。一方、表９の比較例６〜１０に示すように、不溶化剤Ｆ〜Ｊを使用して不溶化処理を行った廃石膏ボード粉からの砒素溶出量は検出限界以下まで低減されているものの、廃石膏ボード粉からのフッ素溶出量は、環境基準値である０．８ｍｇ／Ｌを超えており、所望の数値までフッ素が不溶化されていなかった。
【０１１６】
（III）試験例３：模擬汚染土からの砒素の不溶化試験試験（添加後２時間で評価）
試験例１と同様に、砒素模擬汚染土壌に不溶化剤を５０ｋｇ／ｍ３添加した。本試験においては、不溶化剤を模擬汚染土壌に添加後２時間で模擬汚染土壌を２ｍｍ以下に解砕して、環境庁告示４６号法（平成３年８月２３日）に準拠して検液を作製した。その検液の砒素濃度をＪＩＳ  Ｋ  ０１０２「工場排水試験方法」に準拠して測定し、砒素を不溶化する固化速度を評価した。なお、添加１日後の試験は試験例１と同様に実施した。結果を表１０に示す。なお、表１０中、不溶化剤を添加後２時間および添加後１日の両方において、砒素溶出量が環境基準値未満である場合には、判定を「○」とし、不溶化剤を添加後２時間および添加後１日の一方または両方において、砒素溶出量が環境基準値以上である場合には、判定を「×」とした。
【０１１７】
【表１０】
0005915202.tif 000011
【０１１８】
表１０の実施例１１〜１５に示すように、不溶化剤Ａ〜Ｅを使用して不溶化処理を行った砒素模擬汚染土壌からの砒素溶出量は、不溶化剤を添加後２時間および添加後１日の両方において、検出限界以下まで低減していた。この結果から、不溶化剤Ａ〜Ｅは、汚染土壌および／または廃棄物等に含まれる砒素を不溶化する固化速度が速いことが確認できた。一方、表１０の比較例１１〜１５に示すように、不溶化剤Ｆ〜Ｊを使用して不溶化処理を行った砒素模擬汚染土壌からの砒素溶出量は、添加後１日で検出限界以下まで低減されている例（比較例１１）もあるが、添加後２時間ではいずれも砒素溶出量が環境基準値である０．０１ｍｇ／Ｌ未満まで低減されておらず、砒素を不溶化する固化速度が遅いことが分かった。
【０１１９】
（IV）試験例４：模擬汚染土からのホウ素の不溶化試験（添加後２時間で評価）
試験例１と同様に、ホウ素模擬汚染土壌に不溶化剤を１００ｋｇ／ｍ３添加した。試験例３と同様にして、不溶化剤を添加後２時間および添加後１日の検液のホウ素濃度をＪＩＳ  Ｋ  ０１０２「工場排水試験方法」に準拠して測定し、ホウ素を不溶化する固化速度を評価した。なお、表１１中、不溶化剤を添加後２時間および添加後１日の両方において、ホウ素溶出量が環境基準値未満である場合には、判定を「○」とし、不溶化剤を添加後２時間および添加後１日の一方または両方において、ホウ素溶出量が環境基準値以上である場合には、判定を「×」とした。
【０１２０】
【表１１】
0005915202.tif 000012
【０１２１】
表１１の実施例１６〜２０に示すように、不溶化剤Ａ〜Ｅを使用して不溶化処理を行ったホウ素模擬汚染土壌からのホウ素溶出量は、不溶化剤の添加後２時間および添加後１日の両方において、環境基準値未満まで低減していた。この結果から、不溶化剤Ａ〜Ｅは、汚染土壌および／または廃棄物等に含まれるホウ素を不溶化する固化速度が速いことが確認できた。一方、表１１の比較例１６〜２０に示すように、不溶化剤Ｆ〜Ｊを使用して不溶化処理を行ったホウ素模擬汚染土壌からのホウ素溶出量は、添加後２時間および添加後１日の両方ともホウ素溶出量が環境基準値である１ｍｇ／Ｌ未満まで低減されていなかった。
【０１２２】
試験例１〜４の結果に示すように、酸化マグネシウム含有率が７５質量％以上、未燃カーボン含有率が１．０質量％以下、ＢＥＴ比表面積が２０〜５０ｍ２／ｇの数値を満たす不溶化剤Ａ〜Ｅを用いることにより、汚染土壌および／または廃棄物等からの砒素、フッ素、ホウ素の有害物質の溶出量を、短時間で環境基準値以下に低減し、これらの有害物質を効果的に不溶化（無害化）することができることが確認できた。また、不溶化剤Ａ〜Ｅを用いた場合には、添加後２時間という短時間で、砒素およびホウ素溶出量が検出限界値未満あるいは環境基準値未満まで低減することができた。更に、試験例１〜４において不溶化剤Ｅと不溶化剤Ｊとを使用した結果を考慮すると、ある程度結晶性の低い不溶化剤Ｅのほうが、不溶化剤Ｅよりも結晶性の高い不溶化剤Ｆよりも、砒素、フッ素、ホウ素溶出量が低減し、有害物質を不溶化する効果に優れていることから、不溶化剤の結晶性も不溶化に影響していると推測することができる。
【０１２３】
次に、不溶化剤Ｅに、以下の添加剤１〜３を混合した不溶化剤組成物Ｅ−１、Ｅ−２、Ｅ−３を製造した。
【０１２４】
添加剤１：炭酸カルシウム（半値幅  ０．２２２°）
添加剤２：炭酸カルシウム（半値幅  ０．１５９°）
添加剤３：炭酸カルシウム（半値幅  ０．１５８°）
不溶化剤組成物Ｅ−１：不溶化剤Ｅ、添加剤１（配合割合  ５０：５０）、不溶化剤組成物全量に対する添加剤１の含有量５０質量％
不溶化剤組成物Ｅ−２：不溶化剤Ｅ、添加剤２（配合割合  ５０：５０）、不溶化剤組成物全量に対する添加剤２の含有量５０質量％
不溶化剤組成物Ｅ−３：不溶化剤Ｅ、添加剤３（配合割合  ５０：５０）、不溶化剤組成物全量に対する添加剤３の含有量５０質量％
【０１２５】
〔添加剤の特性測定〕
添加剤１〜３の特性を以下の方法によって測定した。
【０１２６】
〔測定方法〕
（ｉ）ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯおよびＭｇＯ含有量の測定
添加剤のＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯおよびＭｇＯ含有量は蛍光Ｘ線分析方法を用いて測定した。
（ii）ＢＥＴ比表面積
添加剤のＢＥＴ比表面積は、高精度ガス吸着装置（日本ベル社製，ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉ）を用いて、定容量型ガス吸着法にて測定した。吸着ガスには超高純度窒素を使用した。結果を表１２に示す。
【０１２７】
【表１２】
0005915202.tif 000013
【０１２８】
添加剤１〜３について、粉末Ｘ線回折測定を行った。測定には、粉末Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ−２５００（リガク社製）を用い、管電圧３５ｋＶ、管電流１１０ｍＡ、測定範囲２θ＝１０〜６０°、ステップ幅０．０２°、計数時間２秒間、発散スリット：１°、および受光スリット：０．１５ｍｍ、波長１ ． ５ ４ ０ ５ Åの条件で行った。半値幅は、Ｒｉｅｔｖｅｌｔ解析ソフト「Ｘ線総合解析ソフトＪＡＤＥ６．０」（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ．社製）を使用して求めた。結果を表１３および図３に示す。
【０１２９】
【表１３】
0005915202.tif 000014
【０１３０】
次に不溶化剤組成物Ｅ−１〜Ｅ−３を使用して、処理対象物に含まれる有害物質の不溶化試験を行った。処理対象物である模擬汚染土は以下のように調製をした。
【０１３１】
〔模擬汚染土壌の調製〕
試料土壌には、山口県山口市で採取した土を使用し、室温２０℃の室内にて乾燥処理を施した。次いで、この乾燥処理をした土の含水比が３０％となる水分に所定量の重金属試薬を溶解させることにより重金属水溶液を調製した。この重金属水溶液を試料土に添加した後、ソイルミキサーを使用して低速で２．５分間練り混ぜ、容器やパドルに付着した土を掻き落とした後、更に低速で２．５分間練り混ぜることにより模擬汚染土壌を作製した。フッ素模擬汚染土壌には、フッ化カリウム二水和物（ＫＦ・２Ｈ２Ｏ）を所定量添加した。フッ素模擬汚染土壌のフッ素溶出量は、６．４ｍｇ／Ｌであった。フッ素溶出量は、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２「工場排水試験方法」に準拠して測定した。
【０１３２】
模擬汚染土壌に添加した重金属試薬を以下に示す。
〔重金属試薬〕
フッ化カリウム二水和物：和光純薬工業社製，試薬１級
【０１３３】
模擬汚染土壌の使用した土の性状を、表１４に示す。
【０１３４】
【表１４】
0005915202.tif 000015
【０１３５】
フッ素模擬汚染土壌の性状を表１５に示す。
【０１３６】
【表１５】
0005915202.tif 000016
【０１３７】
（V）試験例５：模擬汚染土からのフッ素の不溶化試験（１）（添加後１日）
フッ素模擬汚染土壌に、不溶化剤および／または不溶化剤組成物を５０ｋｇ／ｍ３または１００ｋｇ／ｍ３添加し、ソイルミキサーにて低速で２．５分間練り混ぜた後、容器やパドルに付着した土を掻き落とし、更に低速で２．５分間練り混ぜた。このようにして得られた処理土壌を、２０℃で材齢１日まで密封養生した。所定の材齢に達した処理土壌を２ｍｍ以下に解砕して、環境庁告示４６号法（平成３年８月２３日）に準拠して検液を作製した。その検液のフッ素濃度をＪＩＳ  Ｋ０１０２「工場排水試験方法」に準拠して測定した。結果を表１６に示す。
【０１３８】
各例に用いた不溶化剤と添加量は以下の通りである。
実施例２１：不溶化剤Ｅを１００ｋｇ／ｍ３添加した。
実施例２２：不溶化剤Ｅを５０ｋｇ／ｍ３添加した。
実施例２３：不溶化剤組成物Ｅ−１を１００ｋｇ／ｍ３添加した。
実施例２４：不溶化剤組成物Ｅ−２を１００ｋｇ／ｍ３添加した。
実施例２５：不溶化剤組成物Ｅ−３を１００ｋｇ／ｍ３添加した。
【０１３９】
【表１６】
0005915202.tif 000017
【０１４０】
表１６の実施例２１〜２２に示すように、不溶化剤Ｅを使用して不溶化処理を行ったフッ素模擬汚染土壌からのフッ素溶出量は、不溶化剤添加後１日において環境基準値未満まで低減していた。また、実施例２３〜２５に示すように、不溶化剤Ｅに添加剤１〜３を混合した不溶化剤組成物Ｅ−１〜Ｅ−３を使用して不溶化処理を行ったフッ素模擬汚染土壌からのフッ素溶出量は環境基準値未満まで低減していた。更に汚染土壌に対する添加量が同量である実施例２１と実施例２３〜２５とを比較すると、添加剤を混合した不溶化剤組成物Ｅ−１〜Ｅ−３を使用して不溶化処理を行ったフッ素模擬汚染土壌からのフッ素溶出量は、添加剤を混合していない不溶化剤Ｅより低減していた。また、表１６の実施例２３〜２５に示すように、半値幅の値が小さい炭酸カルシウム（図３参照）を添加剤として混合した不溶化剤のほうが、フッ素溶出量がより低減していた。これらの結果から、不溶化剤Ｅに添加剤（炭酸カルシウム）を混合した不溶化剤組成物は、不溶化剤Ｅの不溶化性能を損なわず、フッ素模擬汚染土壌からのフッ素溶出量を低減できることが確認できた。
【０１４１】
（VI）試験例６：模擬汚染土からのフッ素の不溶化試験（２）（添加後１日）
試験例５と同様のフッ素模擬汚染土壌に、不溶化剤Ｅに添加剤３の混合割合を変えて調整した不溶化剤組成物を１００ｋｇ／ｍ３添加し、ソイルミキサーにて低速で２．５分間練り混ぜた後、容器やパドルに付着した土を掻き落とし、更に低速で２．５分間練り混ぜた。このようにして得られた処理土壌を、２０℃で材齢１日まで密封養生した。所定の材齢に達した処理土壌を２ｍｍ以下に解砕して、環境庁告示４６号法（平成３年８月２３日）に準拠して検液を作製した。その検液のフッ素濃度をＪＩＳ  Ｋ  ０１０２「工場排水試験方法」に準拠して測定した。結果を表１７に示す。
【０１４２】
【表１７】
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【０１４３】
表１７の実施例２６〜２８に示すように、不溶化剤Ｅに添加剤３を４０〜６０質量％の割合で混合した不溶化剤組成物（Ｅ−３−１〜Ｅ−３−３）により、不溶化処理を行ったフッ素模擬汚染土壌からのフッ素溶出量は環境基準値未満まで低減していた。
【０１４４】
本発明の不溶化方法では、図１に示すような不溶化混合機を用いて、不溶化剤または不溶化剤組成物と、汚染土壌とを混合することができる。図１に示すような不溶化混合機を用いることにより、不溶化剤または不溶化剤組成物と、重金属汚染土壌との混合比を調節することができる。したがって、上述の模擬汚染土壌を用いた試験例１および３〜５の結果から、図１に示すような不溶化混合機を用いた場合には、さらに確実に汚染土壌からの有害物質の溶出量を環境基準値以下に低減することができるものと推測できる。
【符号の説明】
【０１４５】
１  薬剤（不溶化剤または不溶化剤組成物）
２  重金属汚染土壌
３  処理土壌
１０  薬剤供給部
１２  サイロ
１４  薬剤供給路
１７  モータ制御器
１８  モータ
１９  スクリュー
２０  重金属汚染土壌供給部
２２  ホッパー
２４  ベルトコンベア
２６  バックホウ（油圧ショベル）
２７  モータ制御器
２８  モータ
３０  混合部
３１  回転軸
３２  撹拌羽根
３４  ベルトコンベア
３７  モータ制御器
３８  モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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