(57)【要約】      （修正有）【課題】安価に、鉛等の重金属に汚染された土壌を浄化する方法を提供する。【解決手段】重金属に汚染された土壌を圧砕する第一の工程と、第一の工程により圧砕された土壌を酸性溶液で洗浄する第二の工程と、第二の工程により洗浄した土壌を固液分離装置により土壌と酸性溶液に分離し、土壌を回収する第三の工程と、第三の工程により回収された土壌を濯ぎ液により洗浄する第四の工程と第四の工程により濯ぎ洗いされた土壌を、乾燥する第五の工程後、第五の工程により乾燥させた土壌を造粒する第六の工程を実施する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を備えたことを特徴とする、重金属汚染土壌の浄化方法。
ａ  重金属汚染土壌を圧砕する第一の工程。
ｂ  第一の工程により圧砕された土壌を酸性溶液で洗浄する第二の工程。
ｃ  第二の工程により洗浄した土壌を固液分離装置により土壌と酸性溶液に分離し、土壌を回収する第三の工程。
ｄ  第三の工程により回収された土壌を濯ぎ液により洗浄する第四の工程。
【請求項２】
更に以下の工程を備え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。
ａ  第四の工程により洗浄した土壌を乾燥する第五の工程。
ｂ  第五の工程により乾燥させた土壌を造粒する第六の工程。
【請求項３】
重金属が鉛で、酸性溶液が塩酸であることを特徴とする請求項１または２記載の重金属汚染土壌の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は重金属に汚染された土壌を酸性溶液により洗浄して浄化する方法に関し、特に浄化効果を向上する技術である。
【背景技術】
【０００２】
鉛等の重金属に汚染された土壌を浄化する技術として、ａ水洗分級法、ｂ加熱処理法、ｃ電気泳動法が知られている。
【０００３】
水洗分級法は、水洗・分塊，もしくは物理的な土壌研磨等により粗い土壌粒子表面から汚染物質または汚染物質を多量に含む微粒子を分離，濃集，捕捉する方法である。
【０００４】
水洗分級法の場合、土壌磨砕が不十分であると、粗い土壌粒子からの汚染物質または汚染物質を多量に含む微粒子が完全に除去されず、汚染物質を土壌指定基準値以下まで低減できない可能性がある。
【０００５】
また、土壌磨砕時間を長くしたり、粗い土壌粒子表面を完全に研磨する高度磨砕装置を適用することにより、粗い土壌粒子からの汚染物質または汚染物質を多量に含む微粒子の除去率を向上させることは可能であるが、この場合においても高濃度に汚染された土壌では、汚染物質を土壌指定基準値以下まで確実に低減できるとは限らない。
【０００６】
さらに、この場合、前者はランニングコストの増大，後者は装置イニシャルコストの増大となることが指摘されている。
【０００７】
加熱処理法は、土壌をロータリーキルンや電気抵抗炉等で加熱焼結またはガラス固化することにより、汚染物質である鉛等の重金属などを非常に安定な状態として封じ込める方法である。
【０００８】
加熱処理法の場合、鉛等の重金属により汚染されている土壌の場合、加熱焼結またはガラス固化状態にするために、加熱焼結：800〜1200℃，ガラス固化：1600〜2000℃まで加熱する必要があり、大量の熱源を必要とし、ランニングコストの増大を招く。
【０００９】
さらに、加熱時に発生する排ガスに対しても適切に処理する付加設備等が必要となり、イニシャルコスト増大につながる。また、汚染物質である鉛等の重金属を揮発除去していない場合、加熱焼結やガラス固化状態が完全に形成されていないと、汚染物質が再溶出する可能性のあることが指摘されている。
【００１０】
電気泳動法は、汚染された土壌に対して陽極と陰極を設け、電解液等を加えた後に直流電流を流すことにより、汚染物質を電極近傍に集め、除去する方法である。
【００１１】
電気泳動法の場合、低電圧，低電流で実施した場合、その浄化速度は非常に遅くなり、浄化完了まで非常に長時間を要する。また、高電圧，高電流で実施した場合、浄化速度は速くなると考えられるが、多量の電力を必要とし、ランニングコストが非常に高いものとなる。
【００１２】
また、電極表面が汚染物質等で覆われてしまうと、その除去効率が劣化するため、随時、電極近傍に濃集された汚染物質を除去しなければならず、特別な構造をもった電極及び汚染物質回収装置が必要となることが指摘されている。
【００１３】
上述したように、水洗分級法、加熱処理法、電気泳動法のいずれの方法にも、欠点があるため近年では浄化時間の短縮，鉛汚染物質の除去効率の向上を図ることを目的として、酸性溶液での薬剤抽出，洗浄が提案されている。
【００１４】
例えば、特許文献１には酸性溶液添加時、もしくは添加後、強いアトリッションを加え、重金属 汚染物質の除去する方法が記載されている。特許文献２では酸性溶液で重金属汚染物質を抽出後、その抽出液に界面活性剤を加え気泡により重金属を回収する方法が記載されている。特許文献３でも酸性溶液を使用した土壌抽出，洗浄法が記載されている。
【特許文献１】特開平11-197643号公報
【特許文献２】特開2002-371324号公報
【特許文献３】特開2001-149913号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１〜３に開示されている浄化方法の場合、土壌性状，薬剤種類，薬剤濃度，洗浄時間，固液重量比等、多くのパラメータが存在するため、これらのパラメータの中から、最適条件を見出すことは非常に困難で、技術を具体化し、現地に適用する場合、種々の不利益が生じている。
【００１６】
例えば、過度の薬剤濃度や洗浄時間，固液重量比で洗浄を行なった場合は、装置が大きくなり、ランニングコストが増大するため、浄化コストアップの要因となるばかりか土壌粒子の溶解による浄化土壌の歩留まりも低下する。
【００１７】
また、薬剤濃度や洗浄時間，固液重量比が不足した条件下で洗浄を行なった場合、洗浄後の土壌を土壌指定基準値以下まで低減できない危険性がある。
【００１８】
従って、酸性溶液の薬剤種類，薬剤濃度，洗浄時間等の酸洗条件に大きく依存せずに、洗浄効果を向上させる方法が要望されている。
【００１９】
本発明は、土壌粒子の表面状態などを改善して、浄化効果を向上する技術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]
本発明の課題は以下の手段により解決される。
１  以下の工程を備えたことを特徴とする、重金属汚染土壌の浄化方法。
【００２０】
ａ  重金属汚染土壌を圧砕する第一の工程。
【００２１】
ｂ  第一の工程により圧砕された土壌を酸性溶液で洗浄する第二の工程。
【００２２】
ｃ  第二の工程により洗浄した土壌を固液分離装置により土壌と酸性溶液に分離し、土壌を回収する第三の工程。
【００２３】
ｄ  第三の工程により回収された土壌を濯ぎ液により洗浄する第四の工程。
２  更に以下の工程を備えたことを特徴とする１記載の重金属汚染土壌の浄化方法。
【００２４】
ａ  第四の工程により洗浄した土壌を乾燥する第五の工程。
【００２５】
ｂ  第五の工程により乾燥させた土壌を造粒する第六の工程。
３  重金属が鉛で、酸性溶液が塩酸であることを特徴とする１または２記載の重金属汚染土壌の浄化方法。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、鉛等の重金属汚染土壌を圧砕するので、土壌粒子の表面に付着した汚染物質の剥離が容易となる。更に、土壌粒子の表面に微細なクラックが導入され、洗浄に用いる酸性溶液との接触面積が増加し、土壌粒子内に含浸している重金属などの汚染物質が容易に除去できるので、高価な洗浄液を使用することなく、安価な費用で大量の鉛等の重金属汚染土壌が浄化でき産業上極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は、酸性溶液を用いて、重金属に汚染された土壌を浄化する方法において、汚染土壌を加圧して圧砕（ソイルブレーキング）した後、酸性溶液で洗浄することを特徴とする。以下、重金属を鉛、酸性溶液を塩酸として本発明を説明する。
【００２８】
図１は本発明に係る土壌浄化方法の一実施形態の工程図を示し、鉛汚染土壌は、第一の工程で土壌粉砕機により圧砕される。本発明で「圧砕」は加圧することにより土壌粒子表面への微細なクラックの導入および／または細粒化とする操作を意味するものとする。
【００２９】
ロールミル、タワーミル、ジョークラッシュなどの装置が使用できるが限定するものではない。圧砕においては汚染濃度と粒度構成により圧下力や圧下時間を調整し、所望の性状の土壌とする。
【００３０】
圧砕された土壌は酸性溶液で洗浄する（第二の工程）。鉛汚染土壌は塩酸で洗浄すると最も除去効率が高い。図２、３は鉛汚染土壌を種々の酸性溶液で洗浄した場合の、洗浄後の鉛含有率を示し（攪拌翼の回転数：３００ｒｐｍの攪拌洗浄装置を用い１５分間洗浄、塩酸濃度：図２は１mol/L、図3は３mol/L、塩酸量：図２は固液比１：１、図３は１：２での試験結果。）、図２は土壌粒子が粗粒（砂質）の場合、図３は土壌粒子が細粒（シルト・粘土）の場合を示す。
【００３１】
したがって、本発明では入手価格や、鉛を除去する性能の観点より酸性溶液として、塩酸を用いることが好ましい。
【００３２】
洗浄においては、圧砕後の土壌粒子の大きさにより、酸性溶液を添加混合した後の土壌のｐＨと固液重量比を調整する。図４は固液重量比が１：１〜１：２の鉛汚染土壌の場合において、塩酸洗浄後の鉛含有量 に及ぼすｐＨの影響を示すもので、粒子径０．０７５ｍｍ未満のシルト・粘土質の場合は、ｐＨ＝−０．３以下、好ましくは−０．５以上、−０．３以下とし、粒子径０．０７５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の砂質の場合は、ｐＨ＝０．５以下、好ましくは０以上、０．５以下とすると優れた洗浄効果が得られる。
【００３３】
すなわち、図４に示すとおり、粒子径０．０７５ｍｍ未満のシルト・粘土質の場合は、ｐＨ＝−０．３以下、粒子径０．０７５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の砂質の場合は、ｐＨが０．５以下にて鉛の溶解、抽出効果が優れていることが分かる。
【００３４】
しかしながら、ｐＨが低くなるほど鉛を溶解、抽出するほか、土壌を構成する主要鉱物、物質の溶解、抽出比率が増加し、浄化土壌の歩留まりが低下する上、洗浄後の液の処理、濯ぎに使用する水の量が増加するなどコストパフォーマンスが著しく低下するため、シルト・粘土質の場合はｐH＝−０．５以上、砂質の場合はｐH＝０以上が好ましい。
【００３５】
したがって、鉛含有量超過の汚染土壌に対して汚染土壌におけるシルト・粘土の割合が低い場合は、前記のｐＨを高くすればよく、逆にシルト・粘土の割合が高い場合はｐＨを低く設定すればよい。尚、図-4は攪拌洗浄装置（攪拌翼の回転数：３００ｒｐｍ）を用いて洗浄条件：１回×１５分間での試験結果であり、ｐＨは土壌に塩酸を添加混合した状態で測定したものである。
【００３６】
酸性溶液により洗浄した土壌は固液分離装置により土壌と酸性溶液に分離する（第三の工程）。固液分離装置として遠心分離機、フィルターなどを使用する。
固液分離装置により酸性溶液と分離された土壌は濯ぎ洗い槽で水などの濯ぎ液により洗浄する（第四の工程）。濯ぎは薬剤成分や酸性溶液洗浄により除去された鉛等の重金属汚染物質が残留しないように行う。濯ぎ液として５０〜９０℃の温水を使用することが好ましい。
【００３７】
また、酸性溶液により洗浄された土壌のｐＨは低い場合、重金属が再溶出する危険性があるため、濯ぎ洗いの後、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウムなどのアルカリ性薬剤を中和剤として添加して中性領域に調整した方が好ましい（付加工程）。
本発明は以上に述べた第一の工程〜第四の工程により、重金属汚染土壌を安価な費用で浄化することが可能であるが、以下の工程を付加することに再利用が容易となる。
ｐＨ調整された土壌は、再使用のため土壌中の水分や、粒子径を適宜調整する。土壌中の水分は造粒を容易とするため３０％以下となるように噴射式乾燥機やドラム式乾燥機の土壌乾燥機で乾燥させる（第五の工程）。
【００３８】
また、重金属汚染土壌を圧砕し、酸性溶液で洗浄すると細粒な土壌となり、再使用した場合、建築物の地盤に必要な強度を確保することが困難となり、更に、粉塵等の問題を生じるため、造粒する（第六の工程）。造粒は攪拌混合造粒機などの造粒装置を用い、強度を確保するため固化剤としてマグネシア系やセメント系を用い、土壌重量に対して混合比１０〜２０％とすることが好ましい。
【００３９】
本発明は、第一の工程後、第二の工程の前で、解砕した土壌を中和槽に浸漬し、中和する工程を付加すると、洗浄に使用する酸性溶液濃度や洗浄時間を一定にすることが可能となり、洗浄効果が安定して洗浄に要する費用も削減でき好ましい。
【００４０】
尚、重金属による汚染は、土壌粒子に重金属が含浸したり、その表面に付着して生じるので、圧砕することは重金属の種類によらず有効で本発明は鉛汚染に限定されるものでない。
【実施例】
【００４１】
本発明の効果を実施例により示す。含有量が405mg/kgで土壌粒子径が2.0mm以下の鉛汚染土壌に対して、ローラミキサーにより圧砕を行い、その後、固液重量比１：１で1.0(mol/L)の塩酸溶液を混合し、攪拌機にて15分間の攪拌洗浄を行なった。
【００４２】
洗浄後の土壌を固液重量比４倍の80℃の水で５分間リンスを行い、その後、含水率20%以下となるように土壌を乾燥し、セメント系の固化剤を土壌重量に対し15%を添加した後、混合攪拌造粒機にて粒径1〜2mmとなるように造粒を行い、浄化土壌とした。浄化土壌を再度、風乾した後、環境省告示１９号の方法に準拠して含有量分析を行なった。
【００４３】
また、比較例として、圧砕を行なわなかった場合を比較例1、1.0(mol/L)塩酸の代わりに水道水にて同様の条件下で洗浄を行なった後、土壌を乾燥，造粒した場合を比較例2，水道水にて同様の条件下で洗浄したのみで、乾燥，造粒を行なわない場合を比較例3として併記する。
【００４４】
表１に分析結果を示す。本発明を実施した場合は、浄化後の含有量は146(mg/kg)となり、64%低減されており、圧砕を行なわなかった比較例1よりも鉛含有量の低減率が向上していることが確認できた。
【００４５】
一方、水洗を実施した比較例2，3では、浄化後の浄化後の含有量は372，368(mg/kg)となり、低減されていない。比較例2，3は、一般的に土壌の造粒で使用される固化剤使用すれば、造粒による含有量分析法に対して阻害因子とならないことを示す。
【００４６】
したがって、本発明を適用することにより、鉛含有量指定基準超過の汚染土壌を短時間で指定基準値以下まで浄化でき、更に、土壌の造粒を行うことにより、埋め戻し時の粉塵の低減を計ることができ、人体への影響を最小限に抑制することが出来る。
【００４７】
また、埋め戻し後の使用状況に応じて造粒による土壌粒度を設定することにより、必要に応じた地盤強度を構築することができる。
【００４８】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係る重金属汚染土壌の浄化工程を示す図。
【図２】酸性溶液の種類と土壌（土壌粒子：０．０７５〜２．０ｍｍ）の浄化後の重金属(鉛)含有量の関係を示す図。
【図３】酸性溶液の種類と土壌（土壌粒子：０．０７５ｍｍ未満）の浄化後の重金属(鉛)含有量の関係を示す図。
【図４】浄化後の土壌中の重金属(鉛)含有量に及ぼす土壌／塩酸溶液混合後のｐＨの影響を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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