(57)【要約】【課題】スラッジから重金属を効率よく除去することが可能な土壌浄化方法を提供する。【解決手段】最初に、汚染土壌（スラッジ）に対して湿式分級を施す。次に、上記湿式分級後のスラッジに対してハイドロサイクロンによる分級を行う。これらにより、上記スラッジが、７５μｍ未満の粒子からなり液性限界以上の水分を含む細粒部と、７５μｍ以上５ｍｍ未満の粒子からなる粗粒部とに分級される。次いで、上記細粒部を所定の沈殿槽に凝集沈殿することにより凝縮細粒部を得る。次に、得られた凝縮細粒部に対して通電処理を行う。これにより、当該凝縮細粒部に含有される重金属（例えば鉛または砒素等）を除去することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属を含む汚染土壌から当該重金属を除去する土壌浄化方法であって、
前記汚染土壌を湿式分級して、液性限界以上の水分を含む細粒部を得る湿式分級工程と、
前記細粒部を凝集沈殿することにより凝縮細粒部を得る凝集沈殿工程と、
前記凝縮細粒部に対して通電処理を施す通電処理工程と、を含むことを特徴とする土壌浄化方法。
【請求項２】
前記細粒部の粒径が７５μｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の土壌浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属成分を含む土壌の浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場跡地の開発に伴い汚染土壌（スラッジ）の処理方法が課題となっている。そこで、当該汚染土壌から重金属等の汚染物質のみを除去し、清浄化された土壌を埋め戻す方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の重金属汚染土壌の浄化方法においては、重金属によって汚染された土壌に還元剤、化学結合剤または吸着剤を混合した後、これを攪拌することにより土壌を不溶化処理する。その後、粒径に基づいて土壌を分級し、重金属の含有量が多い部分と少ない部分とに分離する。
【０００４】
そして、重金属の含有量が少ない上記部分は所定の簡単な処理が施された後、地盤に埋め戻され、重金属の含有量が多い上記部分は溶脱処理および通電処理等が行われることによって、重金属が除去される。その後、重金属が除去された土壌に対して脱水処理等が施された後、当該脱水処理後の土壌も地盤に埋め戻される。
【０００５】
【特許文献１】特開平２００４−１８８２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の浄化方法においては、スラッジを通電処理しても当該スラッジから重金属を効率よく除去することができない場合が多い。
【０００７】
上記の課題に鑑みて、本発明の目的は、スラッジから重金属を効率よく除去することが可能な土壌浄化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る土壌浄化方法の要旨とするところは、重金属を含む汚染土壌から当該重金属を除去する土壌浄化方法であって、
前記汚染土壌を湿式分級して、液性限界以上の水分を含む細粒部を得る湿式分級工程と、
前記細粒部を凝集沈殿することにより凝縮細粒部を得る凝集沈殿工程と、
前記凝縮細粒部に対して通電処理を施す通電処理工程と、を含むことにある。
【０００９】
前記土壌浄化方法においては、前記細粒部の粒径が７５μｍ未満であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る土壌浄化方法によれば、液性限界以上の水分を含み、粒径７５μｍ未満の粒子からなる細粒部が凝集沈殿されることにより凝縮細粒部が得られる。そして、当該凝縮細粒部に対して通電処理を施すことによって、当該凝縮細粒部から鉛等の重金属を効率よく除去することが可能となる。これにより、清浄化された細粒土を得ることが可能となる。したがって、従来のように重金属を濃縮した細粒部を廃棄することはない。これにより、廃棄処分量を低減することができ、環境汚染を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態に係る土壌浄化方法について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態に係る土壌浄化方法の流れを示すフローチャートである。
【００１２】
図１に示すように、本実施の形態に係る土壌浄化方法においては、最初に、汚染土壌（以下、スラッジと称する）に対して湿式分級を施す（ステップＳ１）。これにより、約５ｍｍ以上の径を有する砂礫が除去される。
【００１３】
次に、上記湿式分級後のスラッジに対してハイドロサイクロンによる分級（湿式分級）を行う（ステップＳ２）。ステップＳ１およびステップＳ２の処理を行うことによって、上記スラッジが、粒径が７５μｍ未満の複数の粒子からなり、液性限界以上の水分を含む細粒部と、粒径が７５μｍ以上５ｍｍ未満の複数の粒子からなる粗粒部とに分級される。なお、液性限界とは液状体から塑性状体に移行するときの含水比をいう。また、上記では、湿式分級を行うこととしたが、これに限定されるものではなく、通常の分級を行った後、加水しても同様の効果が得られる。
【００１４】
次いで、液性限界以上の水分を含む上記細粒部を、所定の沈殿槽に凝集沈殿することにより凝縮細粒部を得る（ステップＳ３）。
【００１５】
次に、凝縮細粒部に対して通電処理を行う（ステップＳ４）。このように、凝縮細粒部に対して通電処理を行うことによって、当該凝縮細粒部に含有される重金属（例えば、鉛（Ｐｂ）または砒素（Ａｓ）等）を除去することが可能となる。なお、通電処理の詳細については図面を用いて後述する。
【００１６】
次に、上記通電処理によって重金属が除去された凝縮細粒部に対して脱水処理を行う（ステップＳ５）。これにより、乾燥および清浄化された細粒土を得ることが可能となる。
【００１７】
一方、上記ステップＳ２の処理において、ハイドロサイクロンにより分級された粗粒部に対してはシャワー洗浄を行う（ステップＳ６）。これにより、砂質土を得ることができる。なお、ハイドロサイクロンにより分級された粗粒部に対してシャワー洗浄を行った後、上述のステップＳ３〜Ｓ５の処理を行ってもよい。それにより、上記粗粒部に含有または残留する重金属も除去することが可能となる。
【００１８】
次に、上述の通電処理について図面を参照しながら説明する。図２は、通電処理装置の構成を示す概略的模式図である。以下においては、凝縮細粒部に含有される重金属が鉛である場合を一例として説明する。なお、本実施の形態では、以下の通電処理装置はプラントとしてのものではなく、実験装置としてものである。
【００１９】
図２に示すように、通電処理装置１００は陰極としての鉄製容器１を有する。当該鉄製容器１内には循環液Ｗが注入されている。また、鉄製容器１内には、凝集沈殿された凝縮細粒部Ｓを収容する容器２（不織布製）が所定位置に配されている。さらに、容器２内の凝縮細粒部Ｓをほぼ二分するように、当該容器２内の中央付近に陽極としての鉄棒３が配されている。
【００２０】
鉄製容器１の底部には配管４が接続されている。当該配管４の先端は循環液Ｗの液面に向くように配されている。配管４にはポンプ５が介挿されている。また、鉄製容器１内の循環液Ｗに対して酸を供給するための配管６が、当該配管６の先端が当該循環液Ｗの液面に向くように配されている。配管６にはポンプ７が介挿されている。
【００２１】
このような構成の通電処理装置１００において、直流電源として図示しない蓄電池または整流器を用いて、一定電圧または一定電流で電極間（鉄製容器１および鉄棒３間）に通電を行う。これにより、凝縮細粒部Ｓに含有される鉛（鉛イオン）は、陰極である鉄製容器１へ向かって循環液Ｗ内に溶出する（電気泳動現象）。
【００２２】
ここで、上記通電を行った場合、陰極である鉄製容器１での水の電解反応に起因して、水酸化物イオンが生成される。その結果、循環液Ｗがアルカリ化されてしまう。そのため、通電処理により凝縮細粒部Ｓから溶出される鉛がアルカリ化された循環液Ｗ内に沈殿する。
【００２３】
循環液Ｗ内に鉛が沈殿することを防止するために、本実施の形態では、上記配管６を介して当該循環液Ｗに酸を供給する。これにより、循環液Ｗはアルカリ化されることなく中性化されるので、当該循環液Ｗ内に鉛が沈殿することを防止することが可能となる。そして、酸が供給されて中性化された循環液Ｗの性状が鉄製容器１内で均一となるように、配管４およびポンプ５を用いて当該循環液Ｗを循環させる。
【００２４】
このように、循環液Ｗ内に溶出した鉛の量を測定することにより、凝縮細粒部Ｓから鉛が除去される度合いを調査することができる。本例の通電処理装置１００を用いた実験例については後述する。
【００２５】
なお、プラントにおいて凝縮細粒部Ｓを通電処理する場合には、当該凝縮細粒部Ｓから溶出された重金属を回収装置または排出装置等により回収または排出すればよいので、循環液Ｗ内に酸を供給する手段である配管６およびポンプ７、ならびに、鉄製容器１内で当該循環液Ｗを循環させる手段である配管４およびポンプ５は特に設けなくてもよい。
【００２６】
（本実施の形態における効果）
【００２７】
本実施の形態に係る土壌浄化方法においては、液性限界以上の水分を含み、粒径７５μｍ未満の複数の粒子からなる細粒部が凝集沈殿されることによって、凝縮細粒部Ｓが得られる。そして、当該凝縮細粒部Ｓに対して通電処理を施すことによって、当該凝縮細粒部Ｓから鉛等の重金属を効率よく除去することが可能となる。これにより、清浄化された細粒土を得ることが可能となる。したがって、従来のように重金属を濃縮した細粒部を廃棄することはない。これにより、廃棄処分量を低減することができ、環境汚染を抑制することができる。
【００２８】
（他の実施の形態）
【００２９】
上記では、凝縮細粒部Ｓに含有される重金属が鉛である場合について説明したが、当該重金属が砒素である場合について、以下簡単に説明する。
【００３０】
図３は、他の実施の形態に係る通電処理装置１００ａの構成を示す概略的模式図である。図３に示すように、当該通電処理装置１００ａの構成が上述した通電処理装置１００の構成と異なる点は次の点である。
【００３１】
すなわち、凝縮細粒部Ｓに含有される重金属が砒素である場合に用いる通電処理装置１００ａでは、陰極としての鉄製容器１内に凝縮細粒部Ｓが収容される。また、当該鉄製容器１内に配される容器２ａ内には循環液Ｗが注入される。さらに、通電処理装置１００ａにおいては、配管４，６およびポンプ５，７は設けられていない。
【００３２】
このような構成において、通電を行った場合には、凝縮細粒部Ｓに含有される砒素（砒素イオン）は、陽極である鉄棒３へ向かって循環液Ｗ内に溶出する。これにより、上述と同様に、凝縮細粒部Ｓから重金属としての砒素を効率よく除去することが可能となる。なお、砒素は、循環液Ｗがアルカリ化されても沈殿することはないので、図２の配管４，６およびポンプ５，７は不要となる。また、クロム（Ｃｒ）およびセレン（Ｓｅ）等のオキシ酸を形成する重金属についても、上記と同様な作用が生じる。
（実験例）
【００３３】
以下、本発明の実験例について図面を参照しながら説明する。以下では、種々の実験条件に基づく４つの実験（実験例１〜４）を行った。実験例１〜４の各実験条件を表１に示す。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
表１における電極配置において、中心に陽極を配し、周辺に陰極を配するとは、上述の図２の鉄製容器１（陰極）および鉄棒３（陽極）のように配することを示す。
【００３６】
図４は、通電中における循環液Ｗの鉛濃度（ｐｐｍ）の経時変化を示すグラフである。図４において、実験例１における循環液Ｗの鉛濃度の変化を●印で示し、実験例２における循環液Ｗの鉛濃度の変化を■印で示し、実験例３における循環液Ｗの鉛濃度の変化を▲印で示し、実験例４における循環液Ｗの鉛濃度の変化を※印で示す。
【００３７】
図４に示すように、凝縮細粒部Ｓの初期ｐＨが比較的高い実験例１においては、時間経過に伴う鉛濃度の変化はほとんど確認されなかった。
【００３８】
実験例２においては、鉛濃度は変動し、不安定な変化が確認された。これは、循環液ＷのｐＨが６．０を超えたために、鉛の沈殿が生じたことに起因するものと考えられる。また、循環液ＷのｐＨが上昇したのは、通電方式が定電圧の場合、電流量が通電時間の経過に伴って増加するので、通電処理の進行に比して酸の供給に遅延が生じたことによるものと考えられる。
【００３９】
一方、通電方式が定電流である実験例３，４においては、鉛濃度は通電時間の経過に伴って増加する傾向が確認された。特に、実験例４においては、鉛濃度は通電時間にほぼ比例して増加した。
【００４０】
表１の実験条件および上記の結果から、通電の際に循環液ＷのｐＨを酸性側に維持することによって、凝縮細粒部Ｓから鉛を効率よく除去できることが確認できた。
【００４１】
実験例１〜４において、通電前および通電後において循環液Ｗを希釈して原子吸光法により鉛の溶出量を測定し、また、通電前および通電後において凝縮細粒部Ｓを酸または蒸留水で抽出して原子吸光法により当該凝縮細粒部Ｓ内の鉛の含有量を測定した。実験例１〜４の各測定結果を表２に示す。
【００４２】
【表２】
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【００４３】
表２に示すように、実験例１および実験例２では、鉛含有量および鉛溶出量は、共に通電前後においてほとんど変化しなかった。
【００４４】
一方、実験例３および実験例４では、鉛含有量が顕著に減少する傾向が確認された。特に、実験例４における通電後の鉛含有量は、通電前から約５００ｍｇ／ｋｇも減少した。
【００４５】
ここで、実験例３および実験例４において、通電前後における鉛溶出量の増加または減少の傾向が正反対の傾向となった。すなわち、実験例３では通電により鉛溶出量が減少し、逆に、実験例４では通電により鉛溶出量が増加した。これは、鉛が循環液Ｗに移行するためには、凝縮細粒部Ｓ中の鉛が溶出し、当該凝縮細粒部Ｓの間隙内で当該鉛がイオン状態となることが必要であると考えられ、実験例４では、イオン状態となった鉛がさらに循環液Ｗに移行したからであると思われる。
【００４６】
以上のように、凝縮細粒部Ｓから効率よく鉛を除去するには、通電の際に凝縮細粒部Ｓを酸性化させることにより一時的に鉛イオンを増加させ、当該鉛イオンが通電処理による電気泳動により陰極側（鉄製容器１側）に移行させることが好適であることがわかった。
【００４７】
以上、本発明に係る土壌浄化方法の態様を説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づき種々の改良、修正又は変形を加えた態様で実施し得るものであり、これらの態様はいずれも本発明の技術的範囲に属するものである。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明に係る土壌浄化方法は、種々の重金属を含むスラッジから効率よく当該重金属を除去する場合等に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本実施の形態に係る土壌浄化方法の流れを示すフローチャートである。
【図２】本実施の形態に係る通電処理装置の構成を示す概略的模式図である。
【図３】他の実施の形態に係る通電処理装置の構成を示す概略的模式図である。
【図４】通電中における循環液の鉛濃度の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１  鉄製容器（陰極）
２，２ａ  容器
３  鉄棒（陽極）
１００，１００ａ  通電処理装置
Ｓ  凝縮細粒部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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