(57)【要約】【課題】重金属で汚染された汚染土壌を効率的に浄化するとともに、浄化の際に生じる分離水を効率的に再利用するための汚染土壌の浄化システムを提供する。【解決手段】重金属で汚染された汚染土壌を水溶液とともに攪拌混合する攪拌装置と、汚染土壌、水溶液、汚染土壌と水溶液との混合物、のうち少なくとも１つに浄化剤を添加する浄化剤添加装置と、浄化剤が添加され、水溶液とともに攪拌混合された汚染土壌を、固相と液相とに分離する固液分離装置と、液相に分離された分離水に含まれる重金属を除去する重金属除去装置とを備え、分離水から重金属を除去することで、分離水を水溶液として再利用するための汚染土壌の浄化システムであって、分離水の電気伝導率を測定するための電気伝導率測定装置と、電気伝導率の測定結果に基づき、新たに浄化剤を添加すべきか否か及び新たに添加すべき浄化剤の種類または量を制御する制御装置とを設けた。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属で汚染された汚染土壌を水溶液とともに攪拌混合する攪拌装置と、
前記汚染土壌、前記水溶液、前記汚染土壌と前記水溶液との混合物、のうち少なくとも１つに浄化剤を添加する浄化剤添加装置と、
前記浄化剤が添加され、前記水溶液とともに攪拌混合された前記汚染土壌を、固相と液相とに分離する固液分離装置と、
前記液相に分離された分離水に含まれる重金属を除去する重金属除去装置とを備え、
前記分離水から前記重金属を除去することで、前記分離水を前記水溶液として再利用するための汚染土壌の浄化システムであって、
前記分離水の電気伝導率を測定するための電気伝導率測定装置と、
前記電気伝導率の測定結果に基づき、新たに浄化剤を添加すべきか否か及び新たに添加すべき浄化剤の種類または量を制御する制御装置と
を設けたことを特徴とする汚染土壌の浄化システム。
【請求項２】
前記重金属は、六価クロムであることを特徴とする請求項１に記載の汚染土壌の浄化システム。
【請求項３】
前記浄化剤は、無機塩であることを特徴とする請求項１又は２に記載の汚染土壌の浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属で汚染された汚染土壌を浄化する際に生じる分離水を、再利用するための汚染土壌の浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境汚染の懸念や廃棄処理の問題等から、六価クロム・砒素・セレン等の重金属で汚染された汚染土壌については、これを浄化した後、埋め戻し土壌として再利用している。  
また、コスト削減等の観点から、汚染土壌を浄化する際に生じる分離水についても、これを再利用する要請が高まっている。
【０００３】
このような要請に基づき、従来、重金属で汚染された汚染土壌の浄化システム等が開発されており、汚染土壌を再利用するだけではなく、汚染土壌を浄化する際に生じる分離水についても、重金属を除去した上で、これを浄化液やすすぎ水として再利用するものがある（非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】「産業機械」（社団法人  日本産業機械工業会、２０００年１０月号、ｐ.４７〜４９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の汚染土壌の浄化システムでは、重金属で汚染された汚染土壌を効率的に浄化することができないという問題があった。
【０００５】
さらに、浄化液として再利用するための分離水に、浄化作用が存続しているか否か、又はどの程度の浄化作用が存続しているかを定量的に把握することが困難であった。このため、分離水を浄化液として再利用する際に、過剰量の浄化剤が添加されてしまう等の問題があり、分離水を効率的に再利用することができないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、重金属で汚染された汚染土壌を効率的に浄化するとともに、浄化の際に生じる分離水を効率的に再利用するための汚染土壌の浄化システム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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、重金属で汚染された汚染土壌を水溶液とともに攪拌混合する攪拌装置と、汚染土壌、水溶液、汚染土壌と水溶液との混合物、のうち少なくとも１つに浄化剤を添加する浄化剤添加装置と、浄化剤が添加され、水溶液とともに攪拌混合された汚染土壌を、固相と液相とに分離する固液分離装置と、液相に分離された分離水に含まれる重金属を除去する重金属除去装置とを備え、分離水から重金属を除去することで、分離水を水溶液として再利用するための汚染土壌の浄化システムであって、分離水の電気伝導率を測定するための電気伝導率測定装置と、電気伝導率の測定結果に基づき、新たに浄化剤を添加すべきか否か及び新たに添加すべき浄化剤の種類または量を制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。
【０００８】
ここで、本発明における重金属は、上記汚染土壌の浄化システムにおいて、六価クロム（Ｃｒ６＋）、カドミウム（Ｃｄ）、鉛（Ｐｂ）、水銀（Ｈｇ）、ヒ素（Ａｓ）、セレン（Ｓｅ）、等の重金属のうち、少なくとも一種以上を含む汚染物質をいい、他の物質と化合物を形成することによって汚染物質となっているものであってもよい。また、イオン形、非イオン形及び溶出し易い形態、溶出し難い形態か否かを問わず、特に、六価クロムであることを特徴とすることが好ましい。さらに好ましくは、イオン形で、溶出し易い形態にある六価クロムである。
【０００９】
また、本発明における浄化剤は、上記汚染土壌の浄化システムにおいて、酸化剤、キレート剤、界面活性剤等の薬剤であってもよいが、特に、無機塩であることを特徴とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、重金属で汚染された汚染土壌を効率的に浄化することができるようになるとともに、浄化の際に生じる分離水を効率的に再利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の汚染土壌の浄化システムを実施するための最良の形態を説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態における汚染土壌の浄化システムを示す図であり、六価クロムで汚染された粘性土からなる掘削された汚染土壌（汚染土）を、水溶液とともに攪拌混合する攪拌装置１と、汚染土壌に無機塩を添加する無機塩添加装置２と、無機塩が添加され、水溶液とともに攪拌混合された汚染土壌を、固相と液相とに分離する固液分離装置３と、液相に分離された分離水に含まれる六価クロムを除去する六価クロム除去装置４とを備え、分離水から六価クロムを除去することで、分離水を水溶液として再利用するための汚染土壌の浄化システムであって、分離水の電気伝導率を測定するための電気伝導率測定装置５と、電気伝導率の測定結果に基づき、新たに無機塩を添加すべきか否か及び新たに添加すべき無機塩の種類または量を制御する制御装置６とを設けている。
【００１３】
このような構成の汚染土壌の浄化システムにおいて、まず、六価クロムで汚染された粘性土からなる掘削された汚染土壌（汚染土）に、無機塩添加装置２によって、無機塩を添加する。なお、本実施の形態では、無機塩を添加する対象を汚染土壌としているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、無機塩を水溶液に添加してもよく、攪拌装置１によって攪拌混合された、汚染土壌と水溶液との混合物に添加してもよい。また、無機塩をこれらのうち複数に添加してもよい。
【００１４】
ここで、本発明における無機塩は、その陽性成分が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、アンモニウムイオン（ＮＨ４＋）のうちいずれか一種以上からなってよく、その陰性成分が、硫酸イオン（ＳＯ４２−）、硝酸イオン（ＮＯ３−）、塩素イオン（Ｃｌ−）、酢酸イオン（ＣＨ３ＣＯＯ−）、リン酸イオン（ＰＯ４３−）、リン酸水素イオン（ＨＰＯ４２−）、リン酸二水素イオン（Ｈ２ＰＯ４−）、炭酸イオン（ＣＯ３２−）、炭酸水素イオン（ＨＣＯ３−）のうちいずれか一種以上からなってよい。
【００１５】
なお、上記無機塩の陽性成分及び陰性成分とは、それぞれ、その無機塩を生成させる中和反応に関与する塩基及び酸の構成原子又は構成基のうち、水溶液中で、陽イオン及び陰イオンとなりうる成分をいい、必ずしも結晶性の無機塩の状態で、イオン性を帯びている必要はない。
【００１６】
上記無機塩のうち、水溶液に溶解して中性を呈するものとしては、例えば、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）、硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ４）、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）、硝酸カリウム（ＫＮＯ３）、硝酸マグネシウム（Ｍｇ（ＮＯ３）２）、硝酸カルシウム（Ｃａ（ＮＯ３）２）、リン酸ナトリウム（Ｎａ３ＰＯ４）、リン酸カリウム（Ｋ３ＰＯ４）、等がある。
【００１７】
さらに、上記無機塩のうち、水溶液に溶解して弱酸性を呈するものとしては、例えば、硫酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳＯ４）、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）、硫酸アルミニウム（Ａｌ２（ＳＯ４）３）、硝酸アルミニウム（Ａｌ（ＮＯ３）３）、リン酸二水素ナトリウム（ＮａＨ２ＰＯ４）、リン酸二水素カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）、等がある。
【００１８】
さらに、上記無機塩のうち、水溶液に溶解して弱塩基性を呈するものとしては、例えば、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）、リン酸一水素ナトリウム（Ｎａ２ＨＰＯ４）、リン酸一水素カリウム（Ｋ２ＨＰＯ４）、酢酸ナトリウム（ＣＨ３ＣＯＯＮａ）、酢酸カリウム（ＣＨ３ＣＯＯＫ）、等がある。
【００１９】
これらのうち、いずれの無機塩を添加するかは、除去対象となる六価クロムの性質（陽性イオン、陰性イオン、価数等）や構造のみならず、土壌の性質、粒度分布等によって適宜選択してよい。また、異なる無機塩を複数組み合わせて添加してもよい。
【００２０】
次に、無機塩が添加された汚染土壌を、ミキサ等の攪拌装置１によって、水溶液とともに攪拌混合し、泥水にする。この際、水溶液としては、不純物を含まない純水を用いることが好ましいが、コスト面や実用性の観点から、河川水や海水等の水溶液を用いてもよい。
【００２１】
ここで、上記無機塩は、水溶液中に溶解することでイオン化しており、さらに、攪拌装置１によって汚染土壌とともに攪拌混合されることで、例えば、土壌粒子の表面に吸着・結合した、溶出し易い形態にある六価クロムと選択的にイオン交換される。他方、六価クロムは、土壌粒子の表面から脱離して水溶液中に溶出される。その結果、溶出し易い形態の六価クロムが土壌から除去され、汚染土壌は浄化される。この際、溶出し難い形態の六価クロムは、無機塩によって、溶出し易い形態になるものではい。  
その後、上記泥水を、固液分離装置３によって、固相と液相とに分離する。  
ここで、固相には、浄化された土壌が分画され、他方、液相には、土壌粒子の表面から脱離して水溶液中に溶出した六価クロムを含む分離水が分画される。
【００２２】
なお、上記泥水には、シリカフュームや高分子物質等の凝集剤を添加し、凝集、沈降濃縮させてスラッジとしてもよい。これにより泥水の脱水速度が向上し、固相と液相との分離が促進される。その上で、このスラッジをフィルタープレス等によって脱水し、固相と液相とに分離することが好ましい。
【００２３】
さらに、上記脱離工程において、液相に分離された分離水には、残存する無機塩の濃度が高いため、六価クロム除去装置４によって六価クロムを除去した上で、汚染土壌を浄化するための水溶液として再利用する。他方、固相に分離された土壌分画は、環境基準に適した土壌の再利用という観点からすれば、すすぎを行い、土壌粒子の間隙水中に残存する六価クロムを除去しておくことが好ましい。
【００２４】
なお、すすぎを行う際には、固相に分離された土壌分画に、すすぎ水を加えて水中ミキサで攪拌し、再び泥水としてから凝集剤を添加する。その後、凝集、沈降濃縮させて再びスラッジとした上で、さらに固相と液相とに分離する。
【００２５】
さらに、上記すすぎ工程において、液相に分離された分離水には、残存する無機塩の濃度が低いため、六価クロム除去装置４によって六価クロムを除去した上で、これをすすぎ水として再利用することが好ましい。また、図１に示していないが、上記分離水を、汚染土壌を浄化するための水溶液として再利用してもよい。他方、固相に分離された土壌分画（洗浄土）は、脱水してケーキ状とし、これをプレコンパック等によって密封保管しておき、埋め戻し土壌として再利用する等、有効利用することが好ましい。但し、脱水ケーキの一部について六価クロム溶出量を測定し、その結果、環境基準値を満足しない場合には、再び浄化及びすすぎを行なう。
【００２６】
なお、上記六価クロム除去装置４としては、特に限定されるものではないが、鉄粉を担持した濾過体等が好ましい。この際、分離水について濾過処理を施すことで、分離水に含まれる六価クロムは、鉄粉によって還元・吸着され、その結果、分離水から六価クロムが除去される。また、分離水に含まれる無機塩は、鉄粉による還元活性が低いため、浄化剤としての活性は、六価クロム除去装置４を適用した後も維持される。
【００２７】
さらに、本発明では、電気伝導率測定装置５によって、上記分離水の電気伝導率を測定する。  
ここで、電気伝導率の測定結果は、無機塩が分離水に溶解することでイオン化した状態にあるイオン総数に相関しており、このイオン総数は、分離水に残存する浄化作用の存否乃至程度を反映している。このため、本発明においては、分離水の電気伝導率を測定することで、分離水に残存する浄化作用の存否乃至程度を定量的に把握することができる。なお、汚染土壌の浄化作用とは、汚染土壌における六価クロムの含有量又は溶出量を抑制することをいうが、本実施の形態では、特に、六価クロムの溶出量を抑制することを意味する。
【００２８】
また、本発明において、電気伝導率の測定対象となる分離水は、六価クロム除去装置４によって六価クロムが除去される前の分離水であってもよいが、分離水に残存する浄化作用の存否乃至程度を分離水中のイオン総数に反映させるという観点からすれば、六価クロムによる影響が小さい、六価クロムが除去された後の分離水であることが好ましい。
【００２９】
また、本発明において、電気伝導率の測定方法は、白金黒電極法（零位法）、白金黒電極法（偏位法）等のうちいずれの方法であってもよいが、試験室においては零位法が、現場での簡易試験には偏位法を用いることが好ましい。
【００３０】
さらに、本発明では、制御装置６によって、上記電気伝導率の測定結果に基づき、新たに無機塩を添加すべきか否か及び新たに添加すべき無機塩の種類または量を制御する。
【００３１】
すなわち、上記電気伝導率の測定結果により、分離水に残存する浄化作用の存否乃至程度を定量的に把握することができ、その不足分に相当する量の無機塩を新たに補充するように制御する。なお、浄化作用が十分に残っている場合には、新たに無機塩を添加する必要はない。また、上記電気伝導率の測定結果により、新たに添加すべき無機塩の種類を選別してもよい。
【００３２】
ここで、新たに添加すべき無機塩の種類は、分離水に残存する無機塩とは異なるものを添加してもよい。さらに、汚染土壌や無機塩の性質によっては、弱酸又は弱塩基等を加えてｐＨ調整をしてもよい。
【００３３】
また、新たに無機塩を添加すべき対象は、汚染土壌、水溶液、汚染土壌と水溶液との混合物のみならず、浄化液として再利用される分離水に添加してもよく、これらのうち複数に添加してもよい。
【００３４】
また、新たに無機塩を添加する方法は、必ずしも上記無機塩添加装置２を用いる方法に限定されるものではなく、別個の無機塩添加装置を用いてもよいが、上記無機塩添加装置２を用いることが好ましい。なお、図１では、制御装置６によって、上記無機塩添加装置２を制御する形態を示しているが、本発明は、これに限られるものではない。
【００３５】
以上のように、本発明の実施の形態によれば、六価クロムで汚染された汚染土壌を効率的に浄化することができるとともに、浄化の際に生じる分離水を、汚染土壌を浄化するための水溶液として有効活用することで、効率的に再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態における汚染土壌の浄化システムを示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  攪拌装置
２  無機塩添加装置
３  固液分離装置
４  六価クロム除去装置
５  電気伝導率測定装置
６  制御装置
【図１】
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