(57)【要約】【課題】重金属に汚染された土地より掘削された汚染土壌が存在する土地より離れた場所に処理プラントを設置して該汚染土壌を処理する場合に、搬送路における汚染がなく、しかも、効率よく汚染土壌の分級処理を行うことが可能な処理方法を提供する【解決手段】重金属により汚染された土地から汚染土壌１を掘削装置２により掘削する掘削工程（１）、前記掘削工程より得られた汚染土壌を、磨研機能を有する密閉容器を備えた搬送手段５により、上記汚染土壌を水で磨研しながら分級プラントに搬送する搬送工程（２）、上記搬送工程によって搬送された汚染土壌を湿式分級する湿式分級装置６〜８を有する分級プラントを備え、該分級プラントにより微細粒土壌１４を汚染土壌より分取する分級工程（３）、及び、上記分級工程において微細粒土壌を分離後の土壌を建設用資材として再利用する再利用工程（４）を含む処理方法である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属により汚染された土地から汚染土壌を掘削する掘削工程、前記掘削工程より得られた汚染土壌を、攪拌機能を有する密閉容器を備えた搬送手段により、上記汚染土壌を水で磨研しながら、該土地より離れた分級プラントに搬送する搬送工程、上記搬送工程によって搬送された汚染土壌から、湿式分級する分級プラントにより微細粒土壌を分取する分級工程、及び、上記分級工程において微細粒土壌を分取された土壌を建設用資材として再利用する再利用工程を含むことを特徴とする汚染土壌の処理方法。
【請求項２】
分級工程において、４００μｍ未満の微細粒を分取する請求項１記載の処理方法。
【請求項３】
分級工程において、分離された微細粒土壌をセメント原料として使用する請求項１記載の処理方法。
【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地より掘削された汚染土壌の新規な処理方法に関する。詳しくは、上記汚染土壌を処理するに当り、上記汚染土壌が存在する土地より離れた場所に処理プラントを設置して汚染土壌を処理する場合に、搬送路における汚染の漏洩がなく、しかも、効率よく汚染土壌の処理を行うことが可能な分級処理方法を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
建物跡地やトンネルの掘削現場などにおいて、対象とする土地が重金属により汚染された土地である場合、土壌汚染対策法の施行に絡んで、上記土地の汚染土壌を浄化する必要があり、現在、種々の処理方法が実施されている。
【０００３】
その中でも中心的に行われているのは、掘削除去工法である。この工法は汚染土壌を土地より掘削して搬出し、別途準備した清浄土を掘削部分に埋め戻す手法である。この方法は、施工が容易で、且つ、浄化効果の管理が容易であるという長所がある。
【０００４】
ところが、近年、汚染土壌の搬出先である管理型埋立地が不足しつつあり、また、その他の有力な処理先であるセメント工場においても、かかる汚染土壌の受け入れ能力の限界が懸念されるところである。
【０００５】
上記問題に対して、重金属等により汚染された土地の汚染土壌を現地で洗浄し、重金属分が濃縮された７５μｍ以下の土壌を分級し、外部搬出して最終処分する汚染土壌の量を低減する方法が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
前記方法は、汚染土壌の低減に有効な方法ではあるが、建設跡地が街中にある場合や、山中で行うトンネルの掘削工事の場合、発掘場所に処理プラントの設置が困難となる。そのため、かかる土地から離れた場所に設置された処理プラントをまで汚染土壌を搬送して処理することが必要となる。
【０００７】
ところが、汚染土壌をダンプカー等の運搬車両により搬送する場合、輸送路における汚染土壌の飛散による二次汚染が懸念される。また、処理プラントに搬送された汚染土壌は、湿式分級されるが、比較的大きい粗粒にも汚染物質である重金属を多く含む微細粒土壌が付着しているため、分級に先立ってこれを除去する処理（以下、上記処理を「磨研処理」ともいう。）を行うことが必要であり、これにより処理時間の増大を招くという問題が生じる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３４４８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、上記汚染土壌が存在する土地より離れた場所に処理プラントを設置して汚染土壌を処理する場合に、搬送路における汚染漏洩がなく、しかも、磨研処理の時間を短縮し、効率よく汚染土壌の処理を行うことが可能な処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決すべく、検討を重ねた結果、重金属により汚染された土地から分級プラントまでの汚染土壌の輸送を、密閉容器を備えた搬送手段により行うことによって、搬送路における環境汚染を防止することができ、また、該密閉容器に攪拌機能を付設し、搬送時に前記汚染土壌を水と攪拌しながら分級プラントまで搬送することにより、搬送時間を有効に利用し、汚染土壌中の粗粒に固着した重金属を多く含む微細粒土壌を磨研処理することができ、これにより、分級プラントにおける分級処理を効率よく、且つ、確実に行うことができること、また、このように、微細粒土壌を除去した後の土壌は、重金属が殆ど除去され、埋め戻し土として有効に使用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。
【００１１】
即ち、本発明は、重金属により汚染された土地から汚染土壌を掘削する掘削工程、前記掘削工程より得られた汚染土壌を、攪拌機能を有する密閉容器を備えた搬送手段により、上記汚染土壌を水で磨研しながら、該土地より離れた分級プラントに搬送する搬送工程、上記搬送工程によって搬送された汚染土壌から、湿式分級する分級プラントにより微細粒土壌を分取する分級工程、及び、上記分級工程において微細粒土壌を分取された土壌を建設用資材として再利用する再利用工程を含むことを特徴とする汚染土壌の処理方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の処理方法によれば、重金属により汚染された土地の土壌を、密閉された容器を備えた搬送手段により搬送することにより、搬送路の環境を汚染すること無く該土地より離れた分級プラントに搬送することができ、また、その間、汚染土壌を水と攪拌しながら分級プラントに搬送することにより、分級プラントにおいて汚染土壌の磨研処理設備を別途設ける必要がないため、分級設備がコンパクトになるばかりでなく、分級に要する時間の短縮が図れ、しかも、汚染土壌中の粗粒土壌の磨研処理を確実に実施することが可能となる。
【００１３】
それゆえ、重金属を多く含む微細粒土壌を、重金属を実質的に含まない清浄な土壌と分離することができ、かかる清浄な土壌は、建設用資材、例えば、先の重金属によって汚染した土地の場合の埋め戻し土として、また、トンネルの掘削工事においては、その近辺の道路建設用資材として、有効に利用することができ、汚染土壌の廃棄量、セメント設備等での処理量を大幅に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の処理方法の代表的な態様を示す概略図である。
【００１５】
即ち、本発明の汚染土壌の処理方法は、重金属により汚染された土地の土壌を該土地より離れた分級プラントにて処理する方法であって、重金属により汚染された土地から汚染土壌１を掘削する掘削工程（１）、前記掘削工程より得られた汚染土壌を、攪拌機能を有する密閉容器を備えた搬送手段５により、上記汚染土壌を水で磨研しながら前記分級プラントに搬送する搬送工程（２）、搬送工程によって搬送された汚染土壌を湿式分級機を備えた分級プラントにより微細粒土壌１４を汚染土壌から分取する微細粒分級工程（３）、及び、上記分級工程において微細粒土壌を分離された土壌を建設用資材として再利用する再利用工程（４）を含んでなる。
【００１６】
本発明において対象とする汚染土壌は、汚染物質として、鉄、亜鉛、銅、コバルト、水銀、カドミウム、ヒ素、クロム、鉛、クロム、水銀、セレン、鉛等の重金属の化合物を含有するものである。特に、重金属の含有量が、５０〜５００ｐｐｍの汚染土壌を処理する場合に本発明は適している。
【００１７】
また、上記汚染土壌に含有される重金属は、後で詳述するように微細粒土壌に濃縮されて除去されるため、浄化された残土を再利用する効果を考慮した場合、かかる微細粒部分が全土壌の半分以下、好ましくは、５〜４０重量％、更に好ましくは、１０〜３０重量％を占める汚染土壌に対して好適に適用することができる。
【００１８】
本発明の掘削工程（１）においては、例えば、パワーショベル、ショベルカー等の掘削装置２で掘削され、コンベア３とホッパー４の組合せに代表される積載設備により、後述のミキサー車両に代表される搬送手段５に積載される。
【００１９】
上記積載に際して、直径が４０ｍｍ以上の岩石、汚染土壌に含まれるプラスチック片、金属片等の異物は、予め破砕機、乾式篩、磁選機等で除去することが好ましい。
【００２０】
尚、上記直径が４０ｍｍ以上の岩石（粗大礫）は、現場での埋め戻しに使用することができるが、その際、簡単な水洗を行うことが好ましい。また、洗浄後の水は、後記の搬送工程に使用する容器に回収することが好ましい。
【００２１】
本発明の搬送工程（２）において、搬送手段は、汚染土壌と水とを混合し、攪拌機能を有する密閉容器を備えたものであれば特に制限されない。上記攪拌機能は、搬送中に、土壌の粗粒に付着した微細粒土壌を磨研処理して該粗粒と分離せしめるためのものである。また、容器を密閉構造とすることにより、搬送路における汚染土壌の飛散を防止し、環境汚染を防止することができる。すなわち、この間の輸送経路上において、移動式磨研設備によって運搬と磨研工程が並行してなされる事が、特に有効である。
【００２２】
前記搬送手段としては、汎用的には、生コンクリートを搬送する際に使用されるミキサー車が好適に使用される。この時、ミキサー本体の内容量の少なくとも４５％は空気によって充たされていることが好ましく、また土砂と水よりなる被磨研物の密度は２．０以下であることが好ましい。空気容量が少ない場合や、被磨研物の密度が２．０以上である場合には、磨研不足を招く場合がある。
【００２３】
また、前記搬送工程（２）では、重金属によって汚染された土地から処理プラントに移動する間に汚染土壌と水とが攪拌される。そして、汚染土壌と水との攪拌時間は、搬送手段により搬送する距離等に左右される。通常、搬送手段に積載して、分級プラントによる微細粒分離工程に到着するまでには、１０分以上要する。これに対して、前記攪拌時間は３分以上、特に、５分以上を確保することが、磨研処理を確実に行う上で好ましい。
【００２４】
従って、本発明においては、汚染土壌を分級プラントに搬送する間に磨研処理を完了することができ、微細粒分離工程の分級プラントにおける処理を効率的に行うことができる。
【００２５】
前記搬送手段に積載する汚染土壌と水との比は、攪拌による磨研処理が行える範囲であれば特に制限されないが、水／汚染土壌の容積比で１／１〜２０／１、特に、３／１〜１０／１が好ましい。上記水は、少なくとも一部に、後述する分級プラントでの処理廃水を再利用することが、かかる処理廃水の処理量を軽減でき、経済的である。
【００２６】
本発明において、分級工程（３）は、前記搬送工程によって搬送された汚染土壌を湿式分級する湿式分級機を備えた分級プラントにより、重金属が濃縮された微細粒土壌１４を汚染土壌より分取する工程である。
【００２７】
上記細粒分級工程（３）にて分取する微細粒土壌の分級点（粒径）は、あまり小さく設定し過ぎると、微細粒土壌を除去した後の土壌に重金属が多く残存する場合がある。このため、１００μｍ以下、好ましくは、４００μｍ以下の微細粒土壌を分取できるような分級点を設定することが望ましい。
【００２８】
汚染土壌を湿式分級するための分級プラントは、公知のものが特に制限なく使用できる。例えば、微細粒土壌を一段で分取する方法も考えられるが、図１に示すように、複数段の分級機６〜７を使用して、徐々に小さい粒子へと分級を行うことが、微細粒土壌を精度良く分級することができ好ましい。
【００２９】
図１に従って具体的に説明を続ければ、搬送手段５によって、水と混合、磨研された汚染土壌−水混合物９は、湿式分級機６で３ｍｍ以上、好ましくは、２ｍｍ以上の粗粒土壌を分離する。分級機６においては、掘削土の含水率に対応して新しい水を補給するが、この時、この湿式篩の上部から噴霧することによって、回収水が篩上の土壌に持ち込まれることによる汚染対象物質の量を格段に減少させることが出来る。
【００３０】
次いで、かかる粗粒土壌の粒径未満の土壌を含む混合物１１は、続く湿式分級機７で、０．０７５ｍｍ以上、好ましくは、０．４ｍｍ以上の細粒土壌を分離する。更に、細粒土壌の粒径未満の土壌を含む混合物１３は、続く固液分離機８によって微細粒ケーキ１４を分取する。８から出る分離水は回収水としてリサイクルする。このリサイクル水は、最終的には無害化処理した後に下水等に放流することができる。
【００３１】
尚、上述の分級に際し、分級の処理段数、処理条件等は、上述の具体例に限定されること無く、適宜変更することができる。また、湿式分級機における浄化作用をより向上せしめるために、洗浄液として新水を別途供給することもできる。この場合は、分級機６において水をシャワーすることが望ましい。
【００３２】
ところで、多くの地盤の土質性状はランダムであって、汚染土壌の掘削場所が移動するに従って土質性状も変動し、これにつれて分級効果も変動する。この変動幅が大きくて分級精度が得られないような場合には、セパレーターの頂部からでた細粒部分を、小型の液体サイクロンで再分級処理してやればよい。また、汚染対象物質の種類・濃度とその土質性状によっては、例えば液体サイクロンの操業条件を選択することによって分級点を８０μｍに下げて、濃縮効果を高める事も出来る。
【００３３】
本発明において、前記分級プラントを構成する湿式分級機は、分離する粒径に適切な公知の構造の湿式分級機が制限なく使用される。例えば、前記粗粒土壌を分離する湿式分級機としては、トロンメル、湿式振動ふるい等が、また、細粒土壌を分離する湿式分級機としては、サイクロン、ソイルセパレーター（商品名：東亜建設工業）等が、更に、微細粒土壌と水を分離する固液分離機としては、スクリューデカンター、フィルタープレス等が好適に使用される。
【００３４】
本発明において、再利用工程は、前記分級工程において微細粒土壌を分離され、清浄化された土壌を建設用資材として再利用する工程である。かかる浄化された土壌は、その大きさに応じて、それぞれ別の用途に再利用してもよいし、混合して再利用しても良い。
すなわち分級点が十分に管理された現場では、固液分離機から出た０．４ｍｍ以上の粗粒を含む土砂は、汚染対象物質の溶出量が、土壌汚染対策法にて定めた基準値以下の値になっているので、土壌汚染対策法に定める公定分析などによって品質確認した後で、元の掘削場所に埋め戻しする事ができる。
【００３５】
また、前記清浄な土壌は、建設用資材、例えば、トンネルの掘削工事においては道路建設用盛土資材として、有効に利用することができる。
【００３６】
更に、分離された粗粒土壌１０は、埋め戻し材、アスファルト骨材等として、細粒土壌１２は、埋め戻し材等として単独で再利用することもできるし、あるいは両者を混合して、前記汚染土壌を掘削した土地の埋め戻しや他の土地の埋立等に使用することもできる。
【００３７】
一方、分級工程（３）において分取された、重金属を濃縮して含有する微細粒土壌１４は、セメント製造設備に供給してセメント原料の一部として使用することが好ましい。この場合、重金属の大部分は、塩化物の形で塩素バイパスダストとして捕集することにより、セメントへの混入を防止することが可能である。
【００３８】
本発明において、汚染土壌と水との混合物を排出後の搬送手段５の密閉容器への水の充填は、前記掘削工程の現場で行ってもよいが、前記微細粒土壌１４を分取後の処理廃水を再利用することが好ましい。
【００３９】
本発明の処理方法は、汚染土壌を処理する土地より離れた場所に処理プラントを設けて、該汚染土壌を処理する場合を対象とするものであれば、如何なる土地の汚染土壌をも対象とする。例えば、市街地等の近隣に位置する工場跡地、薬品倉庫跡地、廃棄物処分場跡地等の重金属により汚染された土地を始め、浄化された土壌の利用場所が掘削される場所より離れているトンネル掘削現場などが挙げられる。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明を更に具体的に説明するために実施例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４１】
実施例１
試験汚染土壌の重金属分析値
試験土壌として、汚染物質として鉛化合物を、最大含有量で１，１５０ｍｇ／ｋｇ（環境基準の約８倍）、溶出量で０．１２ｍｇ／Ｌ（同、１２倍）含有し、単純平均での含有量は１７０ｍｇ／ｋｇの土壌について本発明の方法を適用した。
【００４２】
尚、上記汚染土壌の土質性状はシルト混じり砂質土、２０ｍｍカット後の汚染土壌の平均粒度は５ｍｍで、４００μｍアンダーの割合は２１％であった。また含水比は２４％（水分１９重量％）であった。
【００４３】
１）掘削工程
・異物除去
現場において、パワーショベルで掘削された前記汚染土壌は、岩石や異物（金属くず、コンクリート解体がら、木片）を含んでいた。岩石の除去は１００ｍｍのスケルトンで実施し、また異物除去は磁選機と人力を併用した。なお、掘削土壌は流動性がよかったので、セメントや生石灰の混合はしなかった。異物の排出量は、全対象土量に対して５％（ドライベース、以下同じ）であった。
【００４４】
・乾式分級
異物除去をした土壌は、振動篩（４０ｍｍ）にかけて、計量ホッパーから生コンクリートミキサー車に積み込んだ。振動篩上の粗大礫は、排出ベルコン上で水洗して、場内の埋め戻しに使用した。振動篩上の礫部分（２０〜１００ｍｍ）比率は１７％であった。
【００４５】
２）搬送工程
コンクリートミキサー車に、予め回収水を計量して積込み、ミキサーを回転しながらホッパーから汚染土壌を投入した。上記汚染土壌と水の合計容量は、ミキサー容積のおおむね４５％、密度は、約１．８３に設定した。また、磨研時間（ミキサー車の運行時間）は、４〜６分の範囲であった。また、ミキサー中の土壌と水との合計容積は、４０％とし、密度は１．７、磨研時間は、約１５分とした。
【００４６】
３）分級工程
この工程は、２段で実施した。即ち、１段目では目開き３ｍｍの振動ふるいを使用し、２段目ではソイルセパレーター（商品名：東亜建設工業）を使用した。上記ソイルセパレーターに圧入したスラリー中の固形分は１５％、送入圧は０．２ＭＰａで運転した。これらの条件を制御して、分級点を４００μｍに管理した。前記の条件下でスラリーをソイルセパレーターに圧入すると、頂部からは水と４００μｍ以下の汚染対象物質を含む微細粒土壌（粘性土）が排出され、下部からは実質的に汚染対象物質を含まない４００μｍを超える粒径の土壌が排出された。
【００４７】
尚、上記分級点を１００μｍまたは１５０μｍに設定した場合は、機械の運転変動によって、埋戻し用にリサイクルする篩上の粗粒部分に、汚染対象物質を高濃度に含む微粒子部分が一部混入して来て、部分的には環境基準を超える恐れが出てきたので、再度の洗浄分級が必要になった。
【００４８】
また、スラリー密度が１．０７以下であれば、徒に大量の水を循環させるような運転になって、汚染土壌の処理能力が著しく低下した。また、スラリー密度が１．２５以上の場合には分級機の内部で土砂が閉塞したり、分級点が大きく変動して品質管理に支障を来たした。これらの事から、固形分濃度１０〜２５％、送入圧０．１ＭＰａ以上で運転することが好ましいことが確認できた。
【００４９】
・回収水の循環と補給水
前記セパレーターや遠心分離機から排出された水は、回収水として搬送工程のミキサー内にリサイクル使用した。この回収水には、鉛化合物を一部溶解しているし、汚染対象物質を多く含む粘性土が若干混ざっている。しかし、濾過せずにそのままリサイクルしても、支障なく運転できた。この回収水は最終的には、一部取り出し薬品で重金属を不溶化して、濾過して無害化処理してから下水放流することができた。
【００５０】
本発明では、前記掘削土の含水率に対応して新しい水を補給する必要があるが、この現場では浄化土に対して、約１０％の水を加えた。この新しい水は、前記の湿式篩の上部から噴射した。これによって、回収水が篩上の埋め戻し土砂に持ち込む汚染対象物質の量をかなりの程度減少させることが出来た。すなわち湿式篩の上部から採取した試料の分析では、バージン水を噴射した場合の溶出量は０．０２ｍｇ／Ｌ以下であったが、噴射しなかったときは０．０４ｍｇ／Ｌ前後であった。
【００５１】
４）再利用工程
分級処理後の４００μｍ以上の土壌は、汚染対象物質の含有量と溶出量を公定分析によって確認した。その結果、この現場では、汚染対象物質の鉛化合物の含有量は、１０〜２５ｍｇ／ｋｇの間であった。また、溶出量はいずれも検出限界以下であった。従って４００μｍ以上の土砂は、現場内の掘削場所にリサイクルして埋め戻した。
【００５２】
・セメント原料としての利用
セパレーターの頂部からでた汚染対象物質の鉛が濃縮された４００μｍ以下の微細粒土壌は、多量の水を含んでいるので脱水処理した。脱水は横型遠心分離機（スクリューデカンター）を使用した。分離機に圧入したスラリー中の固形分は１５％前後で、１２００ｒｐｍで運転した。分離機から排出された細粒分の含水比は５０〜７０％（平均５８重量％）であった。水分が多いときはハンドリングに支障を来すので、固化材を添加した。
【００５３】
脱水された微細粒土壌は高濃度の汚染対象物質を含んでおり、品質確認分析をした結果、粘性土中の鉛化合物の含有量は、４００〜５７０ｍｇ／ｋｇの間にあり、単純平均では４８０ｍｇ／ｋｇであった。この濃度はセメント再資源化に問題なくリサイクルできるレベルのものであるので、セメント焼成設備に搬送し、再資源化に供した。
【００５４】
以上の一連の工程によって、この現場では掘削土壌量の７０％を場内に埋め戻して、２４％を外部搬出した。そのため、全体の処理費も大幅に低減できたし、陸上運搬量の大幅な減少によって、車両からのＣＯ２総排出量も、試算では１／４に抑えることができた。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の処理方法の代表的な態様を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  汚染土壌
２  掘削装置
３  ベルトコンベア
４  ホッパー
５  搬送手段
６  湿式分級機
７  湿式分級機
８  湿式分級機（固液分離機）
９  汚染土壌−水混合物
１０  粗粒土壌
１１  粗粒土壌の粒径未満の土壌を含む混合物
１２  細粒土壌
１３  細粒土壌の粒径未満の土壌を含む混合物
１４  微細粒土壌
【図１】
2007175585.tif 000003