(57)【要約】【目的】大量の雨水によって建設発生土からの重金属類の溶出量が大幅に増大したときなどであっても、余裕を持って吸着することが出来、従来既存のシュベルトマナイトを使用した吸着部材に比して、ヒ素等の吸着性能を著しく強力化することが出来る汚染土壌内の汚染物質浄化装置及び該浄化装置を使用した浄化方法を提供することを目的とする。【構成】地盤に第２吸着層が形成され、上層に第１吸着層が形成され、さらに上層には汚染土壌が積層されると共に、覆土材で被覆されてなり、第１吸着層は、人工ゼオライトと天然シュベルトマナイトと低結晶性鉄化合物等により合成された人工シュベルトマナイトと、をロックウールに混合して吸着層基体を生成し、吸着層基体に汚染されていない一般土壌等を混合して形成され、第２吸着層は、火山灰土で形成され、覆土材は、汚染されていない一般土壌で形成された、ことを特徴とする【選択図】              図１
2009279550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に第２吸着層が形成されると共に、該第２吸着層の上層に第１吸着層が形成され、
前記第１吸着層の上層には、処理すべき汚染土壌が積層されると共に、前記第２吸着層、第１吸着層、及び積層した汚染土壌は覆土材で被覆されてなり、
前記第１吸着層は、フライアッシュから生成した人工ゼオライトと、天然シュベルトマナイトと、低結晶性鉄化合物または非晶質鉄水酸化物により合成された人工シュベルトマナイトと、をロックウールに混合して吸着層基体を生成し、該吸着層基体に汚染されていない一般土壌、火山灰土を混合して形成され、
前記第２吸着層は、赤玉土を含む火山灰土で形成され、
前記覆土材は、汚染されていない一般土壌で形成された、
ことを特徴とする汚染土壌内の汚染物質浄化装置。
【請求項２】
前記ロックウールに替えて、セルロース系ろ材、紙系の繊維状部材、ブロック状裏込め材を使用できる、
ことを特徴とする請求項１記載の汚染土壌内の汚染物質浄化装置。
【請求項３】
汚染物質が混入されている汚染土壌を浄化すべく、所定箇所の地盤に前記請求項１または請求項２記載の汚染物質浄化装置を形成し、該汚染物質浄化装置内の第１吸着層及び第２吸着層に前記汚染物質を吸着させて、前記汚染土壌を浄化する、
ことを特徴とする汚染土壌内の汚染物質浄化方法。
【請求項４】
地盤に第２吸着層が形成されると共に、該第２吸着層の上層に第１吸着層が形成され、
前記第１吸着層の上層には、処理すべき汚染土壌が積層されると共に、前記第２吸着層、第１吸着層、及び積層した汚染土壌が覆土材で被覆されてなり、
前記第１吸着層は、フライアッシュから生成した人工ゼオライトと、天然シュベルトマナイトと、低結晶性鉄化合物または非晶質鉄水酸化物により合成された人工シュベルトマナイトと、をロックウールに混合して吸着層基体を生成し、該吸着層基体に汚染されていない一般土壌や火山灰土を混合して形成され、
前記第２吸着層は、赤玉土を含む火山灰土で形成され、
前記覆土材は、汚染されていない一般土壌で形成されてなり、
汚染物質浄化後の土壌は、盛土などの土壌として利用可能とされた、
ことを特徴とする汚染土壌の再生方法。
【請求項５】
地盤に第２吸着層が形成されると共に、該第２吸着層の上層に第１吸着層が形成され、
前記第１吸着層の上層には、処理すべき汚染土壌が積層されると共に、前記第２吸着層、第１吸着層、及び積層した汚染土壌が覆土材で被覆されてなり、
前記処理すべき汚染土壌にヒ素、セレン、鉛、亜鉛以外の風金属類が溶出されるときには、前記第１吸着層は、フライアッシュから生成した人工ゼオライトと、天然シュベルトマナイトと、低結晶性鉄化合物または非晶質鉄水酸化物により合成された人工シュベルトマナイトと、鉄粉、酸化カルシウム、酸化アルミニウムを主成分とした不溶化剤と、をロックウールに混合して吸着層基体を生成し、該吸着層基体に汚染されていない一般土壌や火山灰土を混合して形成され、
前記第２吸着層は、赤玉土を含む火山灰土で形成され、
前記覆土材は、汚染されていない一般土壌で形成された、
ことを特徴とする汚染土壌内の汚染物質浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ヒ素などの汚染物質が混入された汚染土壌内の前記汚染物質を、例えば現場の近傍位置などで簡易に浄化作業が行える汚染土壌内の汚染物質浄化装置及び該汚染物質浄化装置を使用した方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ヒ素、セレンなどの重金属類、すなわち汚染物質が混入された汚染土壌内から前記汚染物質を浄化する汚染物質浄化装置及びその汚染物質浄化装置を使用して行う汚染土壌内の汚染物質浄化方法は各種提案されている。
ここで、ヒ素は、特に火山地帯の地殻に多く含有される元素であり、地球の至る所に広範に存在していると言われている。
そして、自然由来のヒ素汚染の原因としては、岩石の風化や火山活動等が挙げられるが、人為的な汚染もよく確認されるものであり、特に従来は、鉱山、精錬所、ヒ素を使用する工場などからの排出、またヒ素を含む農薬の使用等に基づくヒ素汚染が拳げられる。
近年では、特に、トンネル工事などで発生するズリなどの建設発生土から降雨の通水により溶出されるヒ素などの重金属汚染が問題とされている。
【０００３】
このように、ヒ素汚染に代表される重金属類汚染は多くの地域で確認されており、さらに、前記ヒ素汚染された土壌からは地下水へのヒ素汚染の危険性も指摘されるに至っていた。
したがって近年、人体に対し有害とされるヒ素を筆頭に有害な重金属類を処理する処理装置、換言すれば汚染物質浄化装置及び当該浄化装置を使用した浄化方法の開発の必要性が特に叫ばれており、ヒ素等汚染物質を浄化するさらなる汚染物質浄化装置あるいは汚染物質浄化方法の提案、開発の機運が大いに高まってきていた。
【０００４】
ところで、土壌汚染に関しては、前述の通り、汚染物質がヒ素など単独であることは極めて稀である。
通常、複合的な汚染が進行しており、その汚染物質がヒ素のみならず他の汚染物質と混在しているケースが多々ある。よって、ヒ素汚染のみならず、全般的な重金属類汚染に対応できる浄化装置及び浄化方法が望まれているのである。
【０００５】
ここで、例えば従来のヒ素を筆頭とした重金属類などの汚染物質の浄化装置あるいは浄化方法としては、いわゆるシュベルトマナイトを使用して、該シュベルトマナイトに、汚染物質を吸着させる構造の吸着部材を形成し、該吸着部材に汚染物質を吸着させる方法が近年提案されるに至っている。
そして、この吸着部材の形成に際しては、いわゆる既存の合成したシュベルトマナイトを例えばロックウール等の繊維部材と混合し、もってこの吸着部材に汚染水を通過させたり、あるいは汚染土壌を添接させたりして、汚染水や汚染土壌の汚染処理をするのが一般的であった。
【０００６】
しかしながら、ただ単に前記吸着部材に汚染土壌を添接して処理するだけの吸着形態であると、例えば台風等の大雨によって通水量が大幅に増加し、建設発生土からの重金属類の溶出量が大幅に増大したときなどは、前記建設発生土などから大量に溶出した重金属類を吸着しきれず、最悪の場合として地下深くまで浸透してしまうとの可能性がある。
また、既存の合成されたシュベルトマナイトについては、ヒ素等の吸着性能があまり強力ではなく、しかも、ロックウールと混合することによって、さらに前記重金属類の吸着性能が大幅に低下するとの懸念がある。
よって、従来の吸着形態（浄化方法）による吸着性能については、その長期安定性についても疑問視され、課題を残していたのである。
【特許文献１】特開2003−112162号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
かくして、本発明は前記従来の課題に対処すべく創案されたものであって、
例えば台風等の大雨によって雨水量が大幅に増加し、大量の雨水によって建設発生土からの重金属類の溶出量が大幅に増大したときなどであっても、前記建設発生土のある近傍位置などの身近な箇所で、前記建設発生土などから大量に溶出した重金属類を余裕を持って吸着することが出来、もって、汚染物質を地下深くまで浸透させてしまうことがなく、従来既存のシュベルトマナイトを使用した吸着部材に比して、ヒ素等の吸着性能を著しく強力化することが出来、さらに、ロックウールと混合しても前記重金属類の吸着性能が低下することのなく、現場で手軽に行える汚染土壌内の汚染物質浄化装置及び該浄化装置を使用した浄化方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、
地盤に第２吸着層を形成すると共に、該第２吸着層の上層に第１吸着層を形成し、
前記第１吸着層の上層には、処理すべき汚染土壌を積層すると共に、前記第２吸着層、第１吸着層、及び積層した汚染土壌を覆土材で被覆してなり、
前記第１吸着層は、フライアッシュから生成した人工ゼオライトと、天然シュベルトマナイトと、低結晶性鉄化合物または非晶質鉄水酸化物により合成された人工シュベルトマナイトと、をロックウールに混合して混合物を生成し、該混合物に汚染されていない一般土壌や火山灰土を混合して形成し、
前記第２吸着層は、赤玉土を含む火山灰土で形成し、
前記覆土材は、汚染されていない一般土壌で形成した、
ことを特徴とし、
または、
前記ロックウールに替えて、セルロース系ろ材、紙系の繊維状部材、ブロック状裏込め材を使用した、
ことを特徴とし、
または、
汚染物質が混入されている汚染土壌の近傍位置に、前記請求項１または請求項２記載の汚染物質浄化装置を形成し、該汚染物質浄化装置内の第１吸着層及び第２吸着層に前記汚染物質を吸着させて、前記汚染土壌を浄化する、
ことを特徴とし、
または、
地盤に第２吸着層を形成すると共に、該第２吸着層の上層に第１吸着層を形成し、
前記第１吸着層の上層には、処理すべき汚染土壌を積層すると共に、前記第２吸着層、第１吸着層、及び積層した汚染土壌を覆土材で被覆してなり、
前記第１吸着層は、フライアッシュから生成した人工ゼオライトと、天然シュベルトマナイトと、低結晶性鉄化合物または非晶質鉄水酸化物により合成された人工シュベルトマナイトと、をロックウールに混合して混合物を生成し、該混合物に汚染されていない一般土壌や火山灰土を混合して形成し、
前記第２吸着層は、赤玉土を含む火山灰土で形成し、
前記覆土材は、汚染されていない一般土壌で形成してなり、
汚染物質浄化後の土壌は、盛り土などの再生土壌として利用可能とした、
ことを特徴とし、
または、
地盤に第２吸着層が形成されると共に、該第２吸着層の上層に第１吸着層が形成され、
前記第１吸着層の上層には、処理すべき汚染土壌が積層されると共に、前記第２吸着層、第１吸着層、及び積層した汚染土壌が覆土材で被覆されてなり、
前記処理すべき汚染土壌にヒ素、セレン、鉛、亜鉛以外の風金属類が溶出されるときには、前記第１吸着層は、フライアッシュから生成した人工ゼオライトと、天然シュベルトマナイトと、低結晶性鉄化合物または非晶質鉄水酸化物により合成された人工シュベルトマナイトと、鉄粉、酸化カルシウム、酸化アルミニウムを主成分とした不溶化剤と、をロックウールに混合して吸着層基体を生成し、該吸着層基体に汚染されていない一般土壌や火山灰土を混合して形成され、
前記第２吸着層は、赤玉土を含む火山灰土で形成され、
前記覆土材は、汚染されていない一般土壌で形成された、
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、人工シュベルトマナイトのヒ素の吸着能力を向上させたことで、使用量をかなり軽減しても既存品と同等の性能が出せるため、費用が経済的であり、かつ、現場において手軽に行えるため工事費用も削減でき、また、吸着層を二重構造にすることで、吸着量が増加し、ヒ素等の重金属類に対して長期安定性が維持でき、もって、安全性が向上することができ、また、ヒ素、セレン以外に鉛、亜鉛、カドミウム、銅等の重金属類が吸着できるとの優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施例につき、図に基づいて説明する。
図１は、本発明による汚染物質浄化装置１の一実施の形態を示す概略図である。
図１から理解されるように、汚染物質浄化装置１は、まず、地盤２に第２吸着層３が形成される。
ここで、第２吸着層３の形成は、何ら限定されるものではないが、地盤２を略方形板状、そして長尺な帯状に掘削して掘削部４を形成し、この形成した掘削部４内に赤玉土などの火山灰土５を充填して形成することが考えられる。
しかも、これらの形成に際しては、たとえば、建設発生土などが生じた現場の近傍位置においても手軽に形成できる。
【００１１】
次に、前記形成した第２吸着層３の上層に第１吸着層６を形成する。該第１吸着層６は、いわゆるフライアッシュから生成した人工ゼオライトと、天然の鉱物であるシュベルトマナイトと、低結晶性鉄化合物または非晶質鉄水酸化物により合成された人工シュベルトマナイトとを、さらにロックウールに混合して吸着層基体を生成し、該吸着層基体に汚染されていない一般土壌、火山灰土を混合して形成するものである。
【００１２】
ここで、前記非晶質鉄水酸化物について説明すると、非晶質鉄水酸化物(Amorphous iron(hydr)oxide)の例えば4種類の鉄鉱物への亜セレン酸塩イオンとセレン酸塩イオンの吸着挙動を検討した結果、非晶質鉄水酸化物はきわめて高いセレン吸着能を示したことが確認された。
従って、非晶質鉄水酸化物についても吸着処理剤としても用いられることが確認された。
【００１３】
この非晶質鉄水酸化物は、亜セレン酸塩、セレン酸塩及びヒ素を含む複合汚染土壌のいずれに対しても優れたセレン、ヒ素吸着効果を示すものである。
非晶質鉄水酸化物による汚染土壌中のセレン、ヒ素の不溶化は主に吸着反応を通して起こり、鉄とセレンの強い親和性と非晶質鉄酸化物の広い表面積が顕著なセレン、ヒ素吸着効果をもたらしたと推定される。
なお、非晶質鉄水酸化物は、例えば硝酸鉄と水酸化ナトリウムから簡単に合成でき、また製品としても安価で、しかも環境にやさしい物質と考えられている。
【００１４】
次に、ロックウールは、耐熱性に優れた高炉スラグや天然岩石などを主原料として繊維状にした人造鉱物繊維を指標するものである。
また、前記のロックウールに替えて、セルロース系ろ材、紙系の繊維状部材、ブロック状裏込め材を使用しても構わない。
【００１５】
さらに、人工ゼオライトとは、石炭灰、フライアッシュなどを原料として合成されるゼオライトをいい、通常灰色の微粉末からなっていると考えられている。
これらは、ヒ素などの重金属類を含有する汚染土壌用の浄化材として使用するもので、前記ロックウールに含浸させて使用される。
そして、ヒ素を含有するいわゆる汚染土壌７に混合することにより、その汚染土壌７からのヒ素の溶出を抑制するものとなる。
【００１６】
また、ヒ素を含有する汚染土壌７を処分する際の降雨などの対策として、汚染土壌７の下部に本発明の装置を形成、敷設することにより、その汚染土壌７からのヒ素の地下浸透などが抑制できることになるのである。
しかして、この第１吸着層６も図から理解されるように、略方形板状をなし、かつ長尺の帯状をなして構成されているが、前記した第２吸着層３よりその厚みは約２分１程度で形成してよく、また幅方向の長さも、第２吸着層３より短く形成しておくものとする。
【００１７】
さらに、前記第１吸着層６の上層には、処理すべき汚染土壌７が略山状に積み上げられて積層される。
そして、この積層状態は、あくまで第１吸着層６の範囲内に収まるように山状にして積層するものとする。
第１吸着層６より、はみ出して積層したときには、はみ出した部分から直接地中に汚染物質が浸透するおそれがあるからである。
そして、上記のように形成した第２吸着層３、第１吸着層６、及び積層した汚染土壌７を覆土材８で被覆する。
【００１８】
この様に、覆土材８で被覆し、外部と遮断することにより、強風による汚染土壌の飛散や、積層した汚染土壌の崩れなどが防止でき、地球環境にも好ましい状態をもたらす。
しかして、この覆土材８は、汚染されていない一般土壌で形成することが出来、それ以外何の限定もない。
前記のような汚染物質浄化装置１は、所定の処理箇所に形成されるが、１カ所のみならず、複数個形成されることもある（図５参照）。  
【００１９】
ところで、本発明における第１吸着層６で使用される吸着層基体は、いわゆる人工ゼオライトの表面にヒ素吸着性の高い人工シュベルトマナイトを添着させたものを主に用いており、人工ゼオライトの特徴の一つである高い比表面積を利用することで、従来のシュベルトマナイトよりもヒ素、セレンの吸着性能を向上させることが出来たものである。
そして、人工ゼオライトの特徴でもある陽イオン交換反応を利用し、鉛、亜鉛を効率よく吸着するのである。
【００２０】
図２に人工ゼオライトの表面にヒ素吸着性の高い人工シュベルトマナイトを添着させた本発明で使用される本発明吸着材のヒ素の吸着（イオン交換反応）状態を示した概念図を示す。              
図２から理解されるように、人工シュベルトマナイトは、硫酸基を鉄で囲んでいるトンネル構造になっている。この中心部にある硫酸基がイオン交換によりヒ素と置換し構造内にヒ素を取り込み安定化する。そして、硫酸基は鉄に結合するものとなる。
【００２１】
次に、人工ゼオライトの表面にヒ素吸着性の高い人工シュベルトマナイトを添着させた本発明で使用される吸着材（図３において「本発明吸着材」と称す）のＡｓ（Ｖ）吸着量測定試験結果につき図３を参照して説明する。
【００２２】
[試験方法]
所定濃度に調整したＡｓ（Ｖ）溶液を各100mL準備する。
各種ヒ素吸着剤を0.67vol%の添加量でＡｓ（Ｖ）溶液に投入する。
２４時間室温（２５℃）で振とうを行う。
上澄み液を回収し孔径０．４５μｍのメンブレンフィルターで濾過を行う。
得られた濾液に含まれるＡｓ濃度を原子吸光光度計を用いて測定した。
図３から理解されるように、本発明吸着材の単位当たりＡｓ（Ｖ）吸着量は、13.3mg/gと既存品の１．５５倍の吸着量を示したのである。
【００２３】
次に、前記本発明吸着材とロックウールとを混合させた混合材の吸着特性につき説明する。
ヒ素吸着材の形成に際しては、例えばヒ素吸着材などの吸着材をロックウールに混合し使用するのが一般的である。
しかして、本発明吸着材にロックウールを混合した混合物の吸着特性を確認する為、吸着量試験を行った。
ここで、本発明吸着材にロックウールを混合した混合物の吸着量測定結果を図４に示す。
【００２４】
[試験方法]
所定濃度に調整したＡｓ（Ｖ）溶液を各100mL準備する。
本発明吸着材にロックウールを１対１で混合した混合物を0.67vol%の添加量でＡｓ（Ｖ）溶液に投入する。
２４時間室温（２５℃）で振とうを行う。
上澄み液を回収し孔径０．４５μｍのメンブレンフィルターで濾過を行う。
得られた濾液に含まれるＡｓ濃度を原子吸光光度計を用いて測定した。
以上において、図４に示すように、本発明吸着材にロックウールを
１対１で混合した混合物の単位当たりＡｓ（Ｖ）吸着量は4.0mg/gと既存品の約３倍の吸着量を示したことが理解できる。
【００２５】
ところで、処理すべき汚染土壌、例えば建設発生土などからヒ素、セレン、鉛、亜鉛以外の風金属類が主として溶出されるときには、前記第１吸着層は、フライアッシュから生成した人工ゼオライトと、天然シュベルトマナイトと、低結晶性鉄化合物または非晶質鉄水酸化物により合成された人工シュベルトマナイトと、鉄粉、酸化カルシウム、酸化アルミニウムを主成分とした不溶化剤と、をロックウールに混合して吸着層基体を生成し、該吸着層基体に汚染されていない一般土壌や火山灰土を混合して形成するものとする。
【００２６】
前記のように混合された吸着剤を用いることにより、ヒ素、セレン、鉛、亜鉛のほか六価クロム、フッ素、ホウ素、水銀などを吸着することが出来、前記のような汚染土壌も浄化できるものとなる。
本発明による汚染物質浄化装置１は、前述したように、２層式の吸着層構造を採用してある。
【００２７】
よって、大量の降雨などの通水による汚染物質、すなわち重金属類の溶出量の増加に対しても充分に対応することが出来、もって前記汚染物質、すなわち重金属類の溶出により生じる地中への汚染物質の浸透を防止でき、またヒ素、セレン以外に鉛、亜鉛、カドミウム、銅などの重金属類をも吸着でき、もって吸着対象を著しく広げることができたのである。
そして、本発明の汚染物質浄化装置１及び汚染物質浄化装置１を使用した汚染物質浄化方法によって浄化された土壌は、道路などの敷設に際し、一部盛り土などに利用することもできるのである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による汚染物質浄化装置１の一実施の形態を示す概略図である。
【図２】人工ゼオライトの表面にヒ素吸着性の高い人工シュベルトマナイトを添着させた本発明で使用される本発明吸着材のヒ素の吸着（イオン交換反応）状態を示した概念図である。
【図３】本発明における吸着材のヒ素吸着測定の結果を示す表である。
【図４】本発明吸着材にロックウールを１対１で混合した混合物の吸着料測定結果を示す表である。
【図５】本発明による汚染物質浄化装置を複数個設置した実施の形態を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１      汚染物質浄化装置
２      地盤
３      第２吸着層
４      掘削部
５      火山灰土
６      第１吸着層
７      汚染土壌
８      覆土材
【図１】
2009279550.tif 000003
【図２】
2009279550.tif 000004
【図３】
2009279550.tif 000005
【図４】
2009279550.tif 000006
【図５】
2009279550.tif 000007