(57)【要約】【課題】重金属類含有土壌から重金属類を効率的に除去し、重金属類を分離回収する方法を提供すること。【解決手段】重金属類を含有する汚染土壌から、下記工程（ａ）〜（ｅ）により重金属類を分離除去して土壌を浄化する。（ａ）洗浄液を用いて汚染土壌中の金属成分を抽出する洗浄工程（ｂ）洗浄工程で得られた土壌が分散している液を土壌と細粒分を含有する液とに分離する分離工程（ｃ）分離工程で得られた細粒分を含有する分離液を凝集処理する凝集工程（ｄ）凝集工程で得られた凝集粒子が分散している液を固液分離する再分離工程（ｅ）再分離工程で得られた分離液から重金属類を分離回収する工程【選択図】    図１
2004337695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属類を含有する汚染土壌を浄化する方法において、該方法には下記（ａ）〜（ｅ）の工程が存在することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
（ａ）洗浄液を用いて汚染土壌中の金属成分を抽出する洗浄工程
（ｂ）洗浄工程で得られた土壌が分散している液を土壌と細粒分を含有する液とに分離する分離工程
（ｃ）分離工程で得られた細粒分を含有する分離液を凝集処理する凝集工程
（ｄ）凝集工程で得られた凝集粒子が分散している液を固液分離する再分離工程
（ｅ）再分離工程で得られた分離液から重金属類を分離回収する工程
【請求項２】
（ａ）の工程に用いる洗浄液が、塩酸水溶液である請求項１記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項３】
（ｂ）の工程で得られる液に含有される細粒分の粒径が１００μｍ以下である請求項１記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項４】
（ｄ）の工程で分離された固形分を（ｂ）の工程の分散液に混合して固液分離する請求項１記載の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、重金属類を含んだ土壌の浄化処理方法に関するものである。さらに詳しくは、重金属類を含んだ土壌から重金属類を効率的に除去し、重金属類を分離回収する、土壌の浄化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、市街地再開発による調査の増加に伴い、工場跡地等の重金属汚染が判明する事例が増加している。平成１４年の土壌汚染対策法の成立により、かかる土壌汚染に対する法制度が整備され、汚染の除去等の処置の事例が今後大幅に増加することが予測される。
【０００３】
土壌の重金属汚染に対して、現在国内で行われている汚染対策は、不溶化処理、覆土工事、遮水工事など、周辺環境を汚染源から遮断する方法が一般的である。しかし、これらの方法は重金属類を現場に残したままであることから、環境の変化により再溶出して汚染を引き起こす危険性が残るために土地の資産価値が損なわれる可能性があるうえ、希少資源である重金属類の節約の観点からも好ましい方法とはいえない。
【０００４】
上記の方法とは別の方法として、汚染土壌を掘削して清浄な土壌と入れ替え、該汚染土壌を産業廃棄物として処分する方法もある。しかし、近年最終処分場の逼迫が社会問題となっており、この方法も好ましいとはいえない。
【０００５】
このような問題を解消するため、汚染土壌から汚染物を分離・除去して清浄な土壌へ戻す、土壌の浄化法の導入が検討されている。例えば、▲１▼汚染土壌の分級洗浄、▲２▼泡沫浮上法による土壌洗浄、▲３▼重金属汚染土壌の加熱処理技術、▲４▼水蒸気加熱法による汚染土壌浄化、▲５▼塩化揮発法、▲６▼電気泳動土壌修復技術、▲７▼電気泳動法による重金属汚染土壌の浄化、▲８▼電気浸透土壌修復技術などが知られている。（非特許文献１参照）
【０００６】
これらの浄化法のうち、汚染土壌の分級洗浄法は、土壌を分級しながら水に溶けやすい汚染物質を溶解して取り除くとともに、金属が主として吸着されやすい微小粒子も同時に取り除くことによって、汚染金属が分離された土壌を取り出す方法である。しかし、この方法には、汚染重金属が吸着された微小粒子分の廃棄物処理が必要という問題点がある。
【０００７】
泡沫浮上法による土壌洗浄法は、浮遊選鉱法ともいわれる技術で、疎水性表面を有する粒子をバブリングによって生じた泡沫に付着させて浮上分離する方法である。この方法は、疎水性表面を有する重金属の硫化物には効果的であるが、一般の土壌中に含まれる重金属含有粒子が疎水性表面を必ずしも有していないため、通常の浮遊選鉱では分離できない場合があるという問題点がある。硫化剤を併用して重金属を硫化物に変換させて分離する方法も考えられるが、硫化剤が高価であったり、土壌中に硫化剤が残留する可能性があるという問題がある。
【０００８】
重金属汚染土壌の加熱処理技術は、重金属含有土壌に空気を通じながら１０００℃程度に加熱して揮発しやすい金属を土壌から除去する方法である。この方法は、有機物との複合汚染土壌の土壌処理技術としては有効であるが、揮発する前に溶融しやすい重金属は処理できないこと、重金属を含んだ排ガスを処理する必要があること、加熱した土壌は元の土壌とはかなり性質が変化するため埋め戻しが困難であるなどの問題がある。
【０００９】
水蒸気加熱法による汚染土壌浄化法は、土壌を加熱しながら加熱蒸気を吹き込んで金属を揮散させることにより土壌から金属を分離する技術である。この方法は、金属の分離効率に優れており、土壌を埋め戻しできる可能性も高い利点を有するが、加熱蒸気を供給する熱源が必要なこと、排ガスおよび凝縮水の処理が必要となること、揮発しにくい金属は分離できないなどの問題がある。
【００１０】
塩化揮発法は、塩化カルシウム水溶液を土壌に添加し、重金属を塩化物にして沸点を低下させたのち、土壌を８００〜１０００℃に加熱して重金属を揮発分離する方法である。この方法も、重金属汚染処理の加熱処理技術や水蒸気加熱法による汚染土壌浄化の方法と同様に、排ガスの処理が必要であり、排ガスの処理に用いられる水の処理が必要となることや、加熱によって非意図的に有害物質が生成する恐れがあるなどの問題がある。
【００１１】
電気泳動土壌修復技術は、土壌中の間隙に水を満たして直流電流を加えることにより、陰イオンの金属を陽極に移動させ、陽極部に濃縮された金属を回収する方法である。この方法によれば、原位置で抽出できるが、除去速度が速くないために時間がかかるという問題がある。また、土壌中に塩素イオンが大量に含まれる場合には、塩素ガスの発生が予想されるという問題もある。
【００１２】
電気泳動法による重金属汚染土壌の浄化は、水を含んだ土壌に直流電流を流すことで、陰イオンは陽極に、陽イオンは陰極に移動するので、土壌中に挿入した電極付近に重金属を集めて除去する技術であり、電極を半透性膜で覆い、膜内に注入したＥＤＴＡ溶液を循環することにより重金属を捕集する方法が報告されている。この方法も、電気泳動土壌修復技術の方法と同様に、処理に時間がかかる傾向があり、また、塩素イオンが大量に含まれる場合には塩素ガスの発生に留意しなければならないといった問題もある。
【００１３】
電気浸透土壌修復技術は、地中に直流電流を流して電磁場を作り、土壌水を陽極から陰極へ移動させて、この流れとともに水溶性の金属を陽極から陰極に移動させて回収する方法である。この方法も、電気泳動土壌修復技術や電気泳動法による重金属汚染土壌の浄化方法と同様に処理時間が長くかかり、塩素イオンが土壌中に含まれる場合には塩素ガスの発生に留意する必要があること、水を供給する必要がある場合にはこの水の後処理も必要になるなどの問題がある。
【００１４】
【非特許文献１】
「土壌・地下水に係る調査・対策指針運用基準」環境庁水質保全局編，１９９９年，ｐ．５１−５３
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来技術の課題を背景になされたもので、その目的は、土壌中の有害な重金属を、副生廃棄物を出すことなく効率的に分離・除去して、汚染土壌を修復する浄化方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を達成するために鋭意検討を重ねた結果、
重金属類を含有する汚染土壌を浄化する方法において、該方法には下記（ａ）〜（ｅ）の工程が存在することを特徴とする汚染土壌の浄化方法により達成できることが見いだされた。
（ａ）洗浄液を用いて汚染土壌中の金属成分を抽出する洗浄工程
（ｂ）洗浄工程で得られた土壌が分散している液を土壌と細粒分を含有する液とに分離する分離工程
（ｃ）分離工程で得られた細粒分を含有する分離液を凝集処理する凝集工程
（ｄ）凝集工程で得られた凝集粒子が分散している液を固液分離する再分離工程
（ｅ）再分離工程で得られた分離液から重金属類を分離回収する工程
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明が浄化の対象する汚染土壌に含有される重金属類としては、例えば、カドミウム、銅、鉛、砒素、カルシウム、鉄、アルミニウムなどを挙げることができる。これらの重金属類の土壌中における存在形態は特に限定されないが、通常イオン、酸化物、水酸化物などの状態で含有されている場合が多い。
【００１８】
本発明においては、先ず洗浄液を用いて上記の汚染土壌中の重金属成分を洗浄液中に抽出する。その際、該汚染土壌は、予め粉砕機等で粉砕して微粒子としてもよいし、そのまま用いてもよい。粉砕機は既存の粉砕機を用いればよく、例えば、高速回転式衝撃粉砕機、自生粉砕機、ボールミル等を挙げることができる。一方、洗浄液としては、重金属成分を溶解抽出できるものであれば特に限定されず、例えば酸水溶液、アルカリ水溶液、キレート剤溶液等、任意の洗浄液を用いることができる。中でも酸水溶液が好ましく、特に塩酸水溶液が好ましい。
【００１９】
上記の洗浄工程で、汚染土壌中の重金属成分は洗浄液中に抽出されるが、この工程により得られた土壌が分散している液を、土壌と細粒分を含有する液とに分離する。ここで用いられる分離装置としては、通常の遠心濾過機、ドラムフィルター、ヤングフィルター、フィルタープレス、ベルトプレス、液体サイクロンなど、任意の分離装置を用いることができる。分離された固形分は、該固形分中に残る洗浄液中の重金属イオン等の重金属成分をさらに回収するため、例えば新たな洗浄液での再洗浄及び固液分離を繰り返し実施してもよい。このようにして重金属類の含有量が低減された土壌は、浄化土壌として排出することができる。
【００２０】
なお、上記の分離工程では、該工程の処理能力を増加させるため、土壌の細粒分、好ましくは粒径が１００μｍ以下の細粒分を液側に同伴させる必要がある。ここで細粒分を液側に同伴させる方式は任意であるが、例えば分離装置の濾布の目開きを大きくするなどの手段を例示することができる。
【００２１】
次に、上記分離工程で分離された、重金属及び土壌細粒分を含有する分離液に、例えば凝集剤（ＰＡＣ等）を添加して該細粒分を凝集させる。得られた凝集粒子が分散する分散液を、例えば沈降装置に送って所定時間静置することにより再分離する。ここで分離された凝集細粒分は、例えば前記（ｂ）の分離工程に返送することにより、該工程の分離装置で固形分として分離され、浄化土壌として排出される。
【００２２】
一方、再分離工程で凝集細粒分から分離された重金属を含む分離液は、公知の処理装置を用いて該分離液から重金属成分を分離除去して処分施設へ送り、回収された洗浄液は、例えば洗浄工程の洗浄液や、分離された固形分の再洗浄用の洗浄液として循環使用することができる。
【００２３】
以下、本発明の一態様を模式的に表した図１を用いて具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定を受けるものではない。本発明においては、先ず重金属類を含有する土壌を、そのまま、あるいは粉砕機などを用いて微細な粒子となして、抽出装置（図中１）に送る。該抽出装置では、汚染土壌に洗浄液を添加した後に撹拌または振盪により、土壌粒子から重金属成分を抽出する。
【００２４】
次いで、固液分離装置（図中２）にて固形分を分離する。その際、例えばフィルターの目開きを調整して、細粒分を液側に同伴させる。
【００２５】
分離された固形分は、該固形分に残る残液中の重金属類イオンをさらに回収するため、固液分離装置（図中３）にて再洗浄および固液分離を繰り返し実施することが好ましい。該固液分離装置（図中３）からの洗浄液は、排液処理装置（図中６）に送られ、重金属が除去され、循環洗浄液として再使用される。再洗浄された、重金属が所望の含有量まで低減された土壌は、浄化土壌として排出される。
【００２６】
固液分離装置（図中２）で分離された、重金属および細粒分を含む洗浄液は凝集装置（図中４）に送られる。該凝集装置では、凝集剤（ＰＡＣ等）を添加して細粒分を凝集させ、沈降装置（図中５）に送られる。そこで所定時間静置し、沈降した凝集細粒分は固液分離装置（図中２）へ返送される。
【００２７】
一方、沈降装置（図中５）で分離された重金属を含む洗浄液は、排液処理装置（図中６）で重金属成分が分離除去され、回収された洗浄液は、固液分離装置（図中３）の洗浄液として循環使用される。
【００２８】
【発明の効果】
以上に説明した本発明によれば、土壌中の有害な重金属を効率よく、しかも、副生廃棄物を出すことなく分離・除去できるので、汚染土壌を浄化土壌に修復する方法として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施の一態様を示したプロセスの概略図である。
【符号の説明】
１  抽出装置
２  固液分離装置
３  固液分離装置
４  凝集装置
５  沈降装置
６  排液処理装置
【図１】
2004337695.tif 000003