(57)【要約】【課題】  安価な薬剤を少量用いて、容易にかつ効率よくフッ素汚染土壌のフッ化物イオンを不溶化することができ、これにより低コストで処理を行うことができるととこに、溶出するフッ化物イオンを低くすることができるフッ素汚染土壌の不溶化処理方法を提案する。【解決の手段】  フッ素汚染土壌１を掘削機２により掘削し、掘削土壌４に薬剤を混合して不溶化処理する際、カルシウム化合物５を添加して混合した後、マグネシウム化合物６を別の位置で添加して混合することにより汚染土壌のフッ化物イオンを不溶化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素汚染土壌に、カルシウム化合物を添加して混合した後、マグネシウム化合物を添加して混合し、フッ化物イオンを不溶化することを特徴とするフッ素汚染土壌の不溶化処理方法。
【請求項２】
カルシウム化合物が、セメント、炭酸カルシウム、重炭酸カルシウム、水酸化カルシウムおよび酸化カルシウムから選ばれる１以上の化合物である請求項１記載の方法。
【請求項３】
マグネシウム化合物が、酸化マグネシウム、マグネシアセメントおよびハイドロタルサイトから選ばれる１以上の化合物であるである請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
フッ素汚染土壌を掘削し、掘削土壌にカルシウム化合物を添加して混合した後、マグネシウム化合物を添加して混合する請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
フッ素汚染土壌中にカルシウム化合物を注入して混合した後、マグネシウム化合物を注入して混合する請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素汚染土壌を、薬剤により不溶化するフッ素汚染土壌の処理方法、特にカルシウム化合物およびマグネシウム化合物により、フッ素汚染土壌に含まれるフッ化物イオンを不溶化する処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フッ化物、ホウフッ化物、その他のフッ素化合物等で汚染されたフッ素汚染土壌からは、フッ化物イオンが溶出して、周囲環境に害を及ぼすので、土壌からフッ化物イオンが溶出するのを防止するための処理が行われている。このような処理方法として、薬剤により汚染土壌のフッ化物イオンを不溶化し、フッ化物イオンが周囲環境へ溶出するのを防止する汚染土壌の不溶化処理方法が行われている。
【０００３】
特許文献１（特開２００４−８９８１６号）には、フッ素汚染土壌に、水硬性結合材を添加して混合してフッ化物イオンを不溶化すること、ならびに水硬性結合材にさらにカルシウム塩を加えることが記載されている。ここでは前記水硬性結合材として、ポルトランドセメント、混合セメント、エコセメント、特殊セメント、酸化マグネシウム、マグネシアセメント、石灰、これらの混合物などを使用することが示されているが、実際には実施例において、水硬性結合材としてポルトランドセメントが用いられている。
【０００４】
フッ素汚染土壌に、ポルトランドセメントのようなカルシウム化合物を添加して混合すると、土壌中のフッ化物イオンがカルシウム化合物と反応し、難水溶性のフッ化カルシウムを形成して不溶化する。このときポルトランドセメントを用いると、セメントによる固化作用も利用できるものと考えられている。ここで形成されるフッ化カルシウムは難水溶性であるため、不溶化物として析出する。しかし環境庁告示第46号の溶出試験を行うと、溶出検液のフッ化物イオン濃度は、多くの場合20 mg/L以下になり、10 mg/L以下となる場合もあるが、フッ化物イオンの土壌溶出量基準である0.8 mg/L以下には適合しない。
【０００５】
特許文献１に例示された酸化マグネシウムを用いて、フッ素汚染土壌の不溶化処理を行うと、溶出検液のフッ化物イオンを土壌溶出量基準に適合する濃度まで低下させることができる。しかしこの方法では、マグネシウム化合物を多量に添加する必要があり、しかもマグネシウム化合物は高価であるため、処理コストが高くなるという問題点が有る。
【特許文献１】特開２００４−８９８１６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、安価な薬剤を少量用いて、容易にかつ効率よくフッ素汚染土壌のフッ化物イオンを不溶化することができ、これにより低コストで処理を行うことができるとともに、溶出するフッ化物イオンを低くすることができるフッ素汚染土壌の不溶化処理方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、次のフッ素汚染土壌の不溶化処理方法である。
（１）  フッ素汚染土壌に、カルシウム化合物を添加して混合した後、マグネシウム化合物を添加して混合し、フッ化物イオンを不溶化することを特徴とするフッ素汚染土壌の不溶化処理方法。
（２）  カルシウム化合物が、セメント、炭酸カルシウム、重炭酸カルシウム、水酸化カルシウムおよび酸化カルシウムから選ばれる１以上の化合物である上記（１）記載の方法。
（３）  マグネシウム化合物が、酸化マグネシウム、マグネシアセメントおよびハイドロタルサイトから選ばれる１以上の化合物であるである上記（１）または（２）記載の方法。
（４）  フッ素汚染土壌を掘削し、掘削土壌にカルシウム化合物を添加して混合した後、マグネシウム化合物を添加して混合する上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の方法。
（５）  フッ素汚染土壌中にカルシウム化合物を注入して混合した後、マグネシウム化合物を注入して混合する上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の方法。
【０００８】
本発明において、処理の対象となるフッ素汚染土壌は、フッ化物、ホウフッ化物、その他のフッ素化合物等で汚染され、フッ化物イオンが溶出する土壌である。溶出するフッ化物イオンは、土壌中に解離状態で存在するものの他に、不溶解状態で存在する塩から解離して来るものを含む。このようなフッ素汚染土壌は、土地として堆積しているものの他、掘削されたものも処理の対象となる。
【０００９】
本発明では、このようなフッ素汚染土壌に、カルシウム化合物を添加して混合した後、マグネシウム化合物を添加して混合し、フッ化物イオンを不溶化する。汚染土壌の処理方法としては、汚染土壌を掘削して上記の薬剤を混合する方法、あるいは汚染土壌を掘削することなく、現位置で重機を用いて土壌を撹拌・混合しながら薬剤を添加する方法が適用できる。
【００１０】
カルシウム化合物としては、セメント、炭酸カルシウム、重炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウムなどがあげられ、これらを単独で、あるいは２種以上混合して用いることができる。セメントとしては、ポルトランドセメント、混合セメント、エコセメント、特殊セメント等のカルシウム含有化合物があげられる。これらのカルシウム化合物の中ではセメント、特にポルトランドセメントを用いると、フッ化物イオンを不溶化の他に、セメントによる固化作用も利用できるので好ましい。
【００１１】
マグネシウム化合物が、酸化マグネシウム、マグネシアセメントおよびハイドロタルサイトなどがあげられ、これらを単独で、あるいは２種以上混合して用いることができる。これらのマグネシウム化合物の中では、酸化マグネシウム好ましい。
【００１２】
薬剤、すなわちカルシウム化合物およびマグネシウム化合物は、それぞれスラリー、水溶液または粉体として添加することができる。添加するこれらの薬剤の形態は、薬剤と土壌の混合、フッ化物イオンとの反応などを効率よく行うことができるように、スラリー、水溶液、粉体等の形態を選択することができる。薬剤の添加の前、同時、後に、薬剤と土壌の混合、フッ化物イオンとの反応などを効率よく行うために、土壌に水分を添加することができる。
【００１３】
カルシウム化合物の添加量は、土壌中のフッ化物イオンと反応してフッ化カルシウムを形成するのに必要な量である。一般的にはＣａとして、乾燥土壌に対して０．１〜１０重量％、好ましくは０．２〜５重量％とすることができる。
【００１４】
フッ素汚染土壌に、カルシウム化合物を添加して混合することにより、土壌中のフッ化物イオンはカルシウム化合物と反応してフッ化カルシウムを形成する。ここで形成されるフッ化カルシウムは難水溶性であるため、不溶化物として析出する。しかし環境庁告示第46号の溶出試験を行うと、溶出検液のフッ化物イオン濃度は、多くの場合20 mg/L以下になり、10 mg/L以下となる場合もあるが、フッ化物イオンの土壌溶出量基準である0.8 mg/L以下には適合しない。
【００１５】
本発明では、フッ素汚染土壌に、カルシウム化合物を添加して混合した後、マグネシウム化合物を添加して混合することにより、カルシウム化合物を添加してフッ化カルシウムが形成された状態で、さらにフッ化物イオンがマグネシウム化合物と反応して不溶化する。これにより環境庁告示第46号の溶出試験における溶出検液のフッ化物イオン濃度は0.8 mg/L以下となり、土壌溶出量基準に適合する結果が得られる。
【００１６】
マグネシウム化合物の添加量は、フッ素汚染土壌に、カルシウム化合物を添加し混合してフッ化カルシウムが形成された状態で、土壌中に解離する微量のフッ化物イオンがマグネシウム化合物と反応し、フッ化マグネシウムを形成するのに必要な量である。一般的にはＭｇとして、乾燥土壌に対して０．１〜５重量％、好ましくは０．２〜２．５重量％とすることができる。
【００１７】
カルシウム化合物を添加して混合した後、マグネシウム化合物を添加して混合して不溶化するメカニズムは明らかではないが、土壌中に解離する微量のフッ化物イオンがマグネシウム化合物と反応し、フッ化マグネシウムを形成することにより不溶化すると同時に、すでに析出したフッ化カルシウムの表面にフッ化マグネシウムが析出することにより、フッ化カルシウムからフッ化物イオンが解離しにくくなるものと推測される。マグネシウム化合物を添加して混合して不溶化する場合のマグネシウム化合物の添加は多量であるが、カルシウム化合物を添加して混合した後、マグネシウム化合物を添加して混合して不溶化する場合のマグネシウム化合物の添加は少量であり、カルシウム化合物との組合わせ使用であっても、低コストで処理を行うことができる。
【００１８】
フッ素汚染土壌に対してカルシウム化合物およびマグネシウム化合物を添加して混合する方法としては、フッ素汚染土壌を掘削して取り出し、掘削土壌にカルシウム化合物を添加して混合した後、マグネシウム化合物を添加して混合する方法がある。この方法は、掘削機によりフッ素汚染土壌を掘削し、掘削土壌を混合機に導入して混合する際、カルシウム化合物およびマグネシウム化合物を順次添加して混合することにより不溶化する。順次添加して混合するには、汚染土壌を移動させながら、カルシウム化合物およびマグネシウム化合物を別の場所で順次添加して混合方法でもよく、また同一の混合機に時間を前後させてカルシウム化合物およびマグネシウム化合物を順次添加して混合方法でもよい。不溶化処理した土壌は同じ場所に戻してもよく、また別の場所に投棄してもよい。
【００１９】
このほかフッ素汚染土壌を取出すことなく、現場で土壌中にカルシウム化合物を注入して混合した後、マグネシウム化合物を注入して混合する方法も採用できる。この方法は、例えば特開２００５−６８９３６に示された土壌の掘削、攪拌刃および薬剤注入管を備えた土壌掘削処理機を用い、土壌を穿孔して攪拌しながら薬剤を注入する際、土壌を穿孔する往路において攪拌しながらカルシウム化合物を注入して混合し、掘削処理機を引抜く復路において攪拌しながらマグネシウム化合物を注入して混合し不溶化することができる。このような操作を、場所を変えて繰り返すことにより、汚染土壌全体を不溶化することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、フッ素汚染土壌に、カルシウム化合物を添加して混合した後、マグネシウム化合物を添加して混合し、フッ化物イオンを不溶化することにより、安価な薬剤を少量用いて、容易にかつ効率よくフッ素汚染土壌のフッ化物イオンを不溶化することができ、これにより低コストで処理を行うことができるととこに、溶出するフッ化物イオンを低くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面により説明する。図１および図２は本発明の別の実施形態のフッ素汚染土壌の不溶化処理方法を示す構成図である。図１および図２において、１はフッ素汚染土壌である。
【００２２】
図１は、汚染土壌１を掘削して取り出し、掘削土壌にカルシウム化合物を添加して混合した後、マグネシウム化合物を添加して混合する方法を示す。この方法では、掘削機２によりフッ素汚染土壌１を掘削し、掘削土壌４を混合機３に導入して混合する際、カルシウム化合物５およびマグネシウム化合物６を順次別の位置に添加して混合することにより不溶化する。順次添加して混合する際、掘削土壌４を連続的に移動させながら、カルシウム化合物５およびマグネシウム化合物６を別の場所で順次添加して混合しているが、同一の混合機３に掘削土壌４を回分式に取出して処理を行う方法を採用し、時間を前後させてカルシウム化合物５およびマグネシウム化合物６を順次添加して混合してもよい。不溶化した処理土壌７は同じ場所に戻してもよく、また別の場所に投棄してもよい。
【００２３】
図２は、汚染土壌１を取出すことなく、現場で掘削して汚染土壌１中にカルシウム化合物５を注入して混合した後、マグネシウム化合物６を注入して混合する方法を示す。この方法では、土壌の掘削攪拌刃１１および薬剤注入管１２を備えた処理ヘッド１３、シャフト１４、モータ１５および回転ジョイント１６を有する土壌掘削処理機１０を用い、モータ１５により処理ヘッド１３を回転させ、掘削攪拌刃１１により汚染土壌１を穿孔して攪拌しながら、回転ジョイント１６を介して薬剤注入管１２から薬剤を注入する際、汚染土壌１を穿孔する下向きの往路において攪拌しながらカルシウム化合物５を注入して混合し、掘削処理機１０の処理ヘッド１３を引抜く上向きの復路において攪拌しながらマグネシウム化合物６を注入して混合し不溶化する。このような操作を、場所を変えて繰り返すことにより、汚染土壌１全体を不溶化する。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の実施例について説明する。実施例中、％は重量％である。
【００２５】
〔実施例１〕：
フッ素汚染土壌(含水率15％) を用い、この土壌について環境庁告示第46号の溶出試験を行ったところ溶出検液のフッ化物イオン濃度は122 mg/Lであった。このフッ素汚染土壌１００ｇに、脱イオン水21.4 mLを添加し、スパーテルで2分間混合した。このときの含水率は30％である。同様な操作を繰り返し、2試料を準備した。得られた2試料について、それぞれポルトランドセメントを粉体で５ｇ添加し、スパーテルで５分間混合し、30分間放置した。
一方の試料について環境庁告示第46号の溶出試験を行ったところ、溶出検液のフッ化物イオン濃度は9.1 mg/Lであった。ついで、他方の試料に酸化マグネシウムを2 g添加し、スパーテルで5分間混合し、30分間放置した。この試料について環境庁告示第46号の溶出試験を行ったところ、溶出検液のフッ化物イオン濃度は0.2 mg/L未満であった。
【００２６】
〔比較例１〜３〕：
セメントを添加することなく、実施例１と同様な操作で試料に酸化マグネシウムを添加し、不溶化処理をした。このとき酸化マグネシウムの添加量は、比較例１は2 g、比較例２は5 g、比較例３は10 gとした。不溶化処理した土壌について環境庁告示第46号の溶出試験を行ったところ、溶出検液のフッ化物イオン濃度は、それぞれ比較例１は2 5 mg/L、比較例２は7.5 mg/L、比較例３は0.2 mg/L未満であった。
比較例３では酸化マグネシウムが10 g必要であるのに対し、実施例１では酸化マグネシウムが2 g、セメントが５ gで同等の処理が可能であり、酸化マグネシウムの添加量が大幅に低減できた。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
フッ素汚染土壌を、薬剤により不溶化するフッ素汚染土壌の処理方法、特にカルシウム化合物およびマグネシウム化合物により、フッ素汚染土壌に含まれるフッ化物イオンを不溶化する処理方法に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態のフッ素汚染土壌の不溶化処理方法を示すフッ素汚染土壌の不溶化処理方法を示す構成図である。
【図２】別の実施形態のフッ素汚染土壌の不溶化処理方法を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  、汚染土壌、２  掘削機、３  混合機、４  掘削土壌、５  カルシウム化合物、６  マグネシウム化合物、７  処理土壌、１０  土壌掘削処理機、１１  掘削攪拌刃、１２  薬剤注入管、１３  処理ヘッド、１４  シャフト、１５  モータ、１６  回転ジョイント
【図１】
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【図２】
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