(57)【要約】【課題】  有害物質に汚染された土壌、廃棄物等の汚染物質の分解・不溶化・浄化を行い、汚染物質を長期間に亘って土壌環境基準以下に抑制すると共に、その処理中の反応過程に於いて大気中の二酸化炭素を自然吸着分解し、低コストで低環境負荷型の地球温暖化抑制技術を提供する。【解決手段】  未焼成のカンラン岩を主成分とする汚染物質の処理剤を使用し、汚染物質の種類に応じて軽焼マグネサイト、軽焼ドロマイト、溶成燐肥、焼成貝殻粉末を添加・混合することにより、汚染物質を分離・分解と同時に長期的な不溶化を行い、汚染地域の浄化を行う。また、この処理剤の使用工程で多量の空気中の二酸化炭素を吸収するので、低コスト、低環境負荷型の地球温暖化抑制技術としての効果を有する。【選択図】図１
2007283279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未焼成カンラン岩を主成分とする有害物質の分解・不溶化・浄化剤であって、有害重金属類、油類、揮発性有機化合物等の有害化学物質に汚染された土壌又は廃棄物の処理に適用される汚染物質処理剤。
【請求項２】
未焼成カンラン岩と軽焼マグネサイトを含む有害物質の分解・不溶化・浄化剤であって、有害重金属類、油類、揮発性有機化合物等の有害化学物質に汚染された土壌又は廃棄物の処理に適用される汚染物質処理剤。
【請求項３】
未焼成カンラン岩と軽焼マグネサイトを含み、前記カンラン岩と軽焼マグネサイト成分の重量比が１：９９〜９９：１である有害物質の分解・不溶化・浄化剤であって、有害重金属類、油類、揮発性有機化合物等の有害化学物質に汚染された土壌又は廃棄物の処理に適用される汚染物質処理剤。
【請求項４】
未焼成カンラン岩と軽焼ドロマイトを含む有害物質の分解・不溶化・浄化剤であって、有害重金属類、油類、揮発性有機化合物等の有害化学物質に汚染された土壌又は廃棄物の処理に適用される汚染物質処理剤。
【請求項５】
未焼成カンラン岩と軽焼ドロマイトを含み、前記カンラン岩と軽焼ドロマイト成分の重量比が１：９９〜９９：１である有害物質の分解・不溶化・浄化剤であって、有害重金属類、油類、揮発性有機化合物等の有害化学物質に汚染された土壌又は廃棄物の処理に適用される汚染物質処理剤。
【請求項６】
未焼成カンラン岩と溶性燐肥を含む有害物質の分解・不溶化・浄化剤であって、有害重金属類、油類、揮発性有機化合物等の有害化学物質に汚染された土壌又は廃棄物の処理に適用される汚染物質処理剤。
【請求項７】
未焼成カンラン岩と溶性燐肥を含み、前記カンラン岩と溶性燐肥成分の重量比が１：９９〜９９：１である有害物質の分解・不溶化・浄化剤であって、有害重金属類、油類、揮発性有機化合物等の有害化学物質に汚染された土壌又は廃棄物の処理に適用される汚染物質処理剤。
【請求項８】
カンラン岩と焼成貝殻粉末を含む有害物質の分解・不溶化・浄化剤であって、有害重金属類、油類、揮発性有機化合物等の有害化学物質に汚染された土壌又は廃棄物の処理に適用される汚染物質処理剤。
【請求項９】
未焼成カンラン岩と焼成貝殻粉末を含み、前記カンラン岩と焼成貝殻粉末の重量比が１：９９〜９９：１である有害物質の分解・不溶化・浄化剤であって、有害重金属類、油類、揮発性有機化合物等の有害化学物質に汚染された土壌又は廃棄物の処理に適用される汚染物質処理剤。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載された有害物質の分解・不溶化・浄化剤を用いた汚染物質処理剤であって、有害重金属類、油類、揮発性有機化合物等の有害化学物質に汚染された土壌又は廃棄物を処理して二酸化炭素の自然吸着分解作用としての炭酸ガス反応によって地球温暖化抑制を行うことを特徴とする土壌・廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、有害化学物質に汚染された土壌、廃棄物に対する汚染物質の分解・不溶化・浄化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  有害重金属類、油類、揮発性有機化合物等の有害化学物質に汚染された汚染土壌や廃棄物を現位置で修復、浄化する技術には、主に汚染物質をセメント等の固化材を添加．混合して安定化させ、処理後の有害物質の溶出濃度を低下させる「封じ込め技術」、有害物質を加熱したり、水などによって汚染土壌や廃棄物等を洗浄した後、分離・分解させる「分離・分解技術」、及びキレート材や活性炭等により有害物質を吸着し、溶出濃度を低下させる「不溶化技術」、あるいは微生物等によって有害物質を分解する「微生物分解技術」等があり、その他に現位置から汚染土壌や廃棄物等を掘削除去する等の技術が知られている。【０００３】  しかしながら、従来の、汚染土壌や廃棄物等を現位置で修復、浄化する場合、「分離・分解」技術と、「不溶化技術」とは同一の技術ではないにもかかわらず、揮発性有機化合物と有害重金属類の複合汚染のケース、又は油類と有害重金属類の複合汚染のケース等が存在し、状況によっては、分離・分解と同時に長期的な不溶化を行わなければならないケースが多いのが現状である。【０００４】  また、「分離・分解」技術を必要とする現場での処理作業では、加熱機や洗浄機等の過大な設備を使用するため、膨大なエネルギーと、それに伴う二酸化炭素排出等の環境負荷が問題であり、「不溶化技術」においては、自然界での一時的な溶出濃度を低下させる程度であり、長期的に完全に汚染物質を不溶出にする技術はあまり知られていなかった。【０００５】  無機又は有機性の土壌や強酸性土壌、或いは油や重金属を含む汚染土壌等に対して、これらを固化し且つ固化物を不溶化して有害物質の流出を防止する技術として軽焼マグネサイト、軽焼ブルーサイト、軽焼ドロマイトを使用し、これらにガラス粉末やカキ殻粉末、又は溶成燐肥を加え、処理する汚染物質によって使い分けをする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００６】  前記特許文献によれば、軽焼マグネサイト、軽焼ブルーサイト、軽焼ドロマイトは、有機性又は無機性の油に汚染された土壌の固化・不溶化に適しており、これらにガラス粉末やカキ殻粉末を加えたものは例えば、浚渫系汚泥、建設系汚泥、強酸性土壌、又は生ゴミ・脱水ケーキや有機系油汚染土壌の処理に適している。また、溶成燐肥を加えたものは、金属汚染や強酸性土壌の処理に適していることが記載されている。
【特許文献１】  特許第３７０６６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  今では国の政策により、埋立処分場の枯渇による問題や、土地の有効利用を図る目的で、処理後の汚染土壌等からの汚染物質の溶出量を、土壌環境基準以下に抑え、その効果を長期間に亘って持続させ、現位置での汚染土壌の浄化技術の開発促進や、「地球温暖化防止」のための「ＣＯ２削減」の提案等に関する技術の開発が要請されている。したがって、汚染浄化技術による環境改善と同時に、地球温暖化防止対策を無視して汚染浄化技術のみを追求することは許されない状況にある。【０００８】  前述した特許文献における汚染浄化技術は、「分解・分離」と「不溶化」とを同時に行うことができる点では、前述した「分解・分離」作業に対するエネルギーの削減に寄与するものの、地球温暖化防止対策に対しては、あまり効果は期待できないのが現状である。【０００９】  そこで、本発明は、有害物質に汚染された土壌、廃棄物等の汚染物質の分解・不溶化・浄化を行い、汚染物質を長期間に亘って土壌環境基準以下に抑制し、且つ同時に大気中の二酸化炭素をその処理中の反応過程に於いて自然吸着分解する炭酸ガス反応により、低コストで、低環境負荷型の汚染物質処理剤を提供すると共に、地球温暖化抑制効果の向上を図ることを目的とするものである。
【問題を解決するための手段】
【００１０】  本発明は、前記目的を達成するため、有害物質の分離・分解・不溶化・浄化剤としての機能を有する汚染物質処理剤の主成分として、未焼成のカンラン岩を使用したことを特徴とするものである。
カンラン岩は火成岩の一種で、マグネシウムや鉄分を多量に含む天然の無機性鉱物であり、これに汚染物質の種類に応じて軽焼マグネサイト、軽焼ドロマイト、溶成燐肥、焼成貝殻粉末等を混合・添加することにより、汚染物質処理剤としての効率を高め、分離・分解と同時に長期的な不溶化及び浄化作用を行うものである。
【発明の効果】
【００１１】  本発明の汚染物質処理剤は、その主成分として使用するカンラン岩に未焼成のカンラン岩を使用しており、従来の汚染物質処理剤の原料製造過程では回避できなかった原材料の焼成工程を含まないため、未焼成カンラン岩の汚染物質処理剤の原料製造過程で発生する二酸化炭素は皆無である。
【００１２】  しかも、未焼成カンラン岩は、後述する成分分析値からも理解されるように、軽焼ドロマイトを超える酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を有し、その水和反応及び炭酸ガス反応の過程において、大気中の二酸化炭素を大量に必要とするため、必然的に地球温暖化抑制効果の向上が期待できる。
【００１３】  更に、本発明の汚染物質処理剤自体が中性又は弱アルカリ性であるため、酸性土壌に対して従来の処理剤のようにＰＨ調整剤の添加・混合は不要となる。したがって、本発明の汚染物質処理剤によって処理された土壌や廃棄物のＰＨを中性域に安価で長期間維持できる効果も有する。
【００１４】  以上のように、本発明の汚染物質処理剤を使用すれば、従来は異なる技術手段であって、同時に処理することができないとされていた「分離・分解技術」と「不溶化技術」を、一体化した処理技術として取り扱うことができ、有害化学物質に汚染された土壌や廃棄物を分離・分解し、これを不溶の固化物として長期に固定可能に処理できるため、汚染地域の浄化に優れた効果を奏するのみ成らず、汚染物質処理剤の主成分の原料製造過程に於ける二酸化炭素の発生が無く、更に汚染物質処理工程においては、大量に空気中の二酸化炭素を吸収するので、地球温暖化防止効果と相まって優れた相乗効果を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  以下、本発明の主成分である一般的な未焼成カンラン岩、及びその他の混合・添加剤（以下、「混合剤」という）の成分分析値（重量％）と、本発明の汚染物質処理剤の各混合剤の有する成分の主要な役割を説明すると共に、フローチャートにより本発明の汚染物質処理方法の実施形態を説明する。【００１６】  未焼成カンラン岩の成分分析値（重量％）
ＭｇＯ                ４８．３２％
ＣａＯ                  １．４８％
ＳｉＯ２              ３９．３６％
Ｆｅ２Ｏ３              ９．０６％
Ａｌ２Ｏ３              ０．７７％
残余（Ｉｇ．Ｌｏｓｓ）【００１７】  軽焼マグネサイトの成分分析値（重量％）
ＭｇＯ                ９３．６８％
ＣａＯ                  １．２８％
ＳｉＯ２                ０．９９％
Ｆｅ２Ｏ３              ０．２３％
Ａｌ２Ｏ３              ０．２１％
残余（Ｉｇ．Ｌｏｓｓ）【００１８】  軽焼ドロマイトの成分分析値（重量％）
ＭｇＯ                ４０．３２％
ＣａＯ                ５５．４８％
ＳｉＯ２                １．０５％
Ｆｅ２Ｏ３              ０．２６％
Ａｌ２Ｏ３              ０．２７％
残余（Ｉｇ．Ｌｏｓｓ）【００１９】  貝殻粉末の成分分析値（重量％）
ＭｇＯ                  ０．３５％
ＣａＯ                ９６．２８％
ＳｉＯ２                ０．３２％
Ｆｅ２Ｏ３              ０．１２％
Ａｌ２Ｏ３              ０．５５％
Ｋ２Ｏ                  ０．４２％
Ｎａ２Ｏ                １．１３％
残余（Ｉｇ．Ｌｏｓｓ）【００２０】  溶成燐肥の成分分析値（重量％）
ＭｇＯ                １２．３５％
ＣａＯ                ４４．２８％
ＳｉＯ２              ２１．５６％
Ｐ２Ｏ５              ２０．００％
残余（Ｉｇ．Ｌｏｓｓ）【００２１】  以下、これらの混合剤に於ける各成分の主要な役割を説明する。
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）は、水和反応により、水酸化イオン（ＯＨ−）を放出し、これが有害物質の元素（例：鉛Ｐｂ２＋）を水酸化物（Ｐｂ（ＯＨ）２）として沈殿させ、さらに空気中の炭酸ガス（ＣＯ２）と反応し、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３・３Ｈ２Ｏ）反応を促進する過程でケイ素粒子（ＳｉＯ２）元素の粒子間にマグネシウム炭酸塩結晶が成長して粒子を絡める。これにより有害元素を吸着した鉱物は、強固な結晶体となる。
ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）２
Ｍｇ（ＯＨ）２＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２→ＭｇＣＯ３＋２Ｈ２Ｏ【００２２】  酸化カルシウム（ＣａＯ）は酸性水を中和させる効果があり、更に以下の反応によって酸性土壌や酸性水に含まれた有害物質の元素（例：砒素Ａｓ）が固定される。
ＨＡｓＯ４−＋Ｃａ２＋＋ｎＨ２Ｏ→ＣａＨＡｓＯ４・ｎＨ２Ｏ
Ｈ２ＡｓＯ４２−＋Ｃａ２＋＋ｎＨ２Ｏ→ＣａＨＡｓＯ４・ｎＨ２Ｏ＋Ｈ＋【００２３】  酸化鉄（ＦｅＯ）は、それが酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）であっても、水酸化物（Ｆｅ（ＯＨ）２）であっても、有害物質の元素（例：砒素Ａｓ）は表面に吸着される。この反応は、以下の反応式で示され、赤鉄鉱（ｈｅｍａｔｉｔｅ）や針鉄鉱（ｇｏｅｔｈｉｔｅ）が生成される。
ＦｅＳ２＋５／２Ｈ２Ｏ＋１５／４Ｏ２→２ＳＯ４２−＋４Ｈ＋＋ＦｅＯＯＨ
ＦｅＳ２＋２Ｈ２Ｏ＋１５／４Ｏ２→２ＳＯ４２−＋４Ｈ＋＋Ｆｅ２Ｏ３【００２４】  ５酸化リン（Ｐ２Ｏ５）は水酸化マグネシウムや水酸化カルシウムと反応し、リン酸塩の結晶（リン酸マグネシウムやリン酸カルシウム）の強固な結晶体の内部に有害物質の元素を封じ込めて固定化する。（例：鉛Ｐｂ２＋汚染におけるアパタイト処理工法による水素化緑鉛鉱の形成）
Ｃａ２＋＋ＰＯ４３−＋ＯＨ−→Ｃａ５（ＰＯ４）３ＯＨ＋Ｐｂ２＋→Ｃａ２＋＋Ｐｂ５（ＰＯ４）３ＯＨ【００２５】  以上説明したように、本発明の汚染物質処理剤の主成分である未焼成カンラン岩の酸化マグネシウムや酸化カルシウムが水と出会うと、水和反応がおきて、水酸化マグネシウム及び水酸化カルシウムを生成し、吸着及びイオン交換能によって、その針状結晶中又は固溶体中に有害物質を取り込む。【００２６】  その後、空気中の炭酸ガスと反応して炭酸マグネシウム及び炭酸カルシウム反応を進行しながら、先に針状結晶中又は固溶体中に取り込んだ有害物質を結晶化し固定化する。【００２７】  更に、リン酸を含有した成分を加えることにより、リン酸マグネシウムとなり、長期的に安定な不溶出の固化物が得られる。【００２８】  このように、本発明の処理剤は無機性炭酸化合物、水溶性有機物、珪酸塩、鉄塩や原油の成分である炭素と水素からできた炭化水素を含めたものと反応するため、様々な土壌中の成分と固化物を形成し、容易に溶出しない高強度の固化物となる。【００２９】  以下、図１に示すフローチャートにより、本発明の汚染物質処理方法の実施形態を説明する。
工程（１）では、処理すべき汚染領域における試料を採取し、対象汚染有害物質の調査・分析を行い、工程（２）において汚染有害物質を判定し特定する。【００３０】  工程（３）では、特定された有害物質に対する不溶化・浄化剤の種類及び配合を決定する。例えば、処理すべき有害物質が鉛（Ｐｂ２＋）の場合は、主成分のカンラン岩に、混合剤として、５酸化リン（Ｐ２Ｏ５）を含む溶成燐肥を加えた処理剤を調合し、処理すべき有害物質が砒素（Ａｓ）の場合は、主成分のカンラン岩に、混合剤として、軽焼マグネサイトや軽焼ドロマイト、貝殻粉末などの酸化カルシウムや鉄分の多い混合剤を加えて処理剤を調合する。
なお、調合される処理剤中の混合剤の量については、汚染物質として特定された有害物質の種類や量によって決められるもので、主成分と混合剤との混合比は、経験と実験に基づき、重量比で１：９９〜９９：１迄の広い範囲に亘って調合量が設計される。【００３１】  工程（４）（５）（６）（７）では、採掘した処理すべき対象汚染物質を、バッチ式混練機へ投入して水を加え、工程（３）で配合された不溶化・浄化剤を投入して混練する。
そして、所定の時間混練した後、工程（８）により排出する。この工程（６）（７）の間に、本発明の汚染物質処理剤中の酸化マグネシウムや酸化カルシウムが水と出会うと、水和反応がおきて、水酸化マグネシウム及び水酸化カルシウムを生成し、有害物質を水酸化物として沈殿させ、吸着及びイオン交換能によって、その針状結晶中又は固溶体中に有害物質を取り込んで固定化し、粒状化物と成って工程８にて混練機から排出される。【００３２】  工程（８）にて混練機から排出された被処理物質の中では、工程（９）における養生中にも炭酸マグネシウムや炭酸カルシウムが空気中の炭酸ガスと反応する炭酸ガス反応が進行し、先に針状結晶中又は固溶体中に取り込んだ有害物質を結晶化し固定化して、これを不溶の固化物として長期に固定可能に処理するため、汚染物質を完全に無害化出来るのである。
なお、この実施例では混練機にバッチ式混練機を使用して説明したが、混練機として周知の混練機を使用することは自由であり、特にバッチ式混練機に限定するものではない。【００３３】  以上のように、本発明の汚染物質処理剤を使用することにより、従来、同時に処理作業が困難とされていた「分離・分解技術」と「不溶化技術」との、二つの処理技術を単一の処理技術として一つの混練機で処理することが出来るだけでなく、汚染物質処理剤の主要成分として原料製造過程に焼成工程を有しない未焼成のカンラン岩を使用して汚染物質処理剤の原料製造過程での二酸化炭素の発生を無くすると共に、前記汚染物質処理工程における炭酸ガス反応により空気中の二酸化炭素を多量に吸収するので、地球温暖化抑制効果と相まって優れた相乗効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】  本発明の汚染物質処理方法のフローチャート
【図１】
2007283279.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月10日(2006.9.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正の内容】
2007283279.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成18年11月9日(2006.11.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】手続補正１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未焼成カンラン岩を主成分とする有害物質の分解・不溶化・浄化剤であって、有害重金属類、油類、揮発性有機化合物等の有害化学物質に汚染された土壌又は廃棄物の処理に適用される汚染物質処理剤。
【請求項２】
請求項１に記載された有害物質の分解・不溶化・浄化剤を用いた汚染物質処理剤であって、有害金属類、油類、揮発性有機化合物等の有害化学物質に汚染された土壌又は廃棄物を処理して二酸化炭素の自然吸着分解作業としての炭酸ガス反応によって地球温暖化抑制を行うことを特徴とする土壌・廃棄物の処理方法。