8月26日（木）14：10～17：00

減容化・再生利用と復興を考える知のネットワーク
技術実証事業成果発表会（第3回）
平成31年度 除去土壌等の減容等技術実証事業（その７）
令和2年度 除去土壌等の減容等技術実証事業（その３）

膨潤抑制剤添加処理により除去土壌の再利用を効率化する技術

株式会社奥村組

1

１．背景
〈背景〉
・除去土壌の再生利用方法として湿式分級処理が検討されている。
・中間貯蔵施設の受入分別処理の異物除去を効率化するために、高吸水性樹脂（以下、SAP： Super
Absorbent Polymer ）を数%含む改質材が利用されていることがある。
・SAPは数百倍に及ぶ吸水膨潤性があるため、湿式分級処理して再利用する土壌（回収粗粒土壌）の品質への影響が懸念される。

本技術の対象範囲※本報告は、中間貯蔵・環境安全事業
株式会社（以下、JESCO）が環境省より受託した平成31年度及び令和2年度
中間貯蔵施設の管理等に関する業務の成果の一部である。
（出典）中間貯蔵除去土壌等の減容・再生利用技術開発戦略検討会（第9回）

2

２．実証事業の目的、技術の概要〈実証事業の目的〉①SAPを含む再生資材（回収粗粒土壌）の特性評価②実際の除去土壌を用いての膨潤抑制剤による再生資材の品質向上の評価〈技術の概要〉湿式分級処理にSAPの膨潤を抑制する機能を付加する方法
膨潤抑制剤＞ 75μm

実証盛土特性評価

回収細粒土壌

フィルタープレス

サイクロン及びハイメッシュセパ
レータ ―

振動ふるい

解泥設備

除去土壌（分別後土壌）＞0.5mm≦75μm

濁水処理設備

湿式分級処理回収粗粒土壌
（再生利用土壌）3

２．SAPの膨潤と膨潤抑制（本技術）の原理
高吸水性樹脂（ポリアクリル酸ナトリウム）
水〈吸水・膨潤の原理〉
COO-どうしが反発することで網目が膨らみ網の中に水を取り込む
水があると電離〈膨潤抑制の原理〉

多価陽イオン

多価陽イオン(例： Ca2+)を添加するとCOO- にCaイオンが結合し、COO- の反発がなくなり収縮して脱水（再吸水なし）

Ca2+結合膨潤抑制剤
添加

4

３．事業のフロー
奥村組技研

・非汚染土壌で、改質材の特性と抑制剤の効果確認
・改質材と抑制剤選定②現地ﾄﾘｰﾀﾋﾞﾘﾃｨ試験 ・除去土壌の膨潤性確認

・改質材を追添加した場合の膨潤性と抑制剤効果確認③湿式分級処理試験

・湿式分級処理プラントで処理を実施④実証盛土構築・回収粗粒土壌を用いて実証盛土構築⑤モニタリング

・土質、沈下量、浸出水の性状等を測定（1年間）⑥土質試験等の実施・抑制剤による土質特性の向上効果等を確認

)

令和2年度
技術実証事業（その３）

技術実証フィールド 福(島県大熊町

平成31年度
技術実証事業（その７）①サイト外室内試験

5

４．サイト外室内試験①改質材の膨潤性の把握②抑制剤の膨潤抑制効果の把握③SAPの分配挙動の事前把握〈使用材料〉
・土壌：茨城県つくば市内の畑地土壌
・改質材：３種類（改質材Ａ，Ｂ，Ｃ）
・膨潤抑制剤：３種類（硫酸第一鉄、塩化カルシウム、硫酸カルシウム）〈試験の方法〉①改質材の膨潤性の把握
土壌100gに改質材と水500mlを加えた泥水を75μmふるいで分級し、ふるい上残留物の含水率等から評価②抑制剤の膨潤抑制効果の把握①の泥水に膨潤抑制剤を添加した試験による評価③SAPの分配挙動の事前把握
SAPを添加した水を右のｻｲｸﾛﾝ分級試験装置で分級処理しオーバー・アンダー回収水の乾燥後残留物量を測定・評価

6

４．サイト外室内試験の結果〈結果〉①改質材の膨潤性の把握
・改質材添加量増で含水率が増大
・改質材添加量増で目視体積が増大
・3種類（A,B,C）の改質材ともに同様の結果

非汚染土壌 100g
改質材A 0ｇ
抑制剤 なし含水率（%）

8053.060

69.040

吸水膨潤して体積増大

45.7

20.3

2024.30012345

改質材A添加量（wt%）

図 改質材Aの添加量とふるい上残留物の含水率

非汚染土壌 100g
改質材A 3ｇ
抑制剤 なし7４．サイト外室内試験の結果〈結果〉②抑制剤の膨潤抑制効果の把握
・膨潤抑制剤添加により含水率と体積減少を確認
・3種の改質材に対し、3種の抑制剤全てで効果発現・実証フィールドでの試験では、硫酸第一鉄を抑制剤※1
追添加用改質材として改質材C※2を選定
ふるい上残留物含水率（%）※1 硫酸第一鉄：コストや環境影響面等の総合評価より※2 改質材C：調達が容易、過去に実証事業等で使用された実績より
80

水分が抜け体積縮減

62.7
60

3種の抑制剤全てで抑制効果発現4020

非汚染土壌 100g
改質材A 3g
抑制剤 なし

28.8
20.30

土

27.8

29.0

土＋改 土＋改 土＋改土＋改 ＋硫鉄 ＋塩Ca ＋硫Ca

図 土壌に改質材C3wt%と各抑制剤0.5wt%を添加した試験

非汚染土壌 100g
改質材A 3g
抑制剤 Fe 0.5g

8４．サイト外室内試験の結果〈結果〉

サイクロンアンダー回収水③SAPの分配挙動の事前把握
・SAPはｻｲｸﾛﾝｵｰﾊﾞｰ・ｱﾝﾀﾞｰの両方に分配・分配割合から水と同様の挙動をすると推察
ｻｲｸﾛﾝ分級試験の結果
SAP量0.6g

水量1,000mL

オーバー

容積651mL

乾燥重量0.52g

アンダー

容積350mL

乾燥
重量0.28g

小型ｻｲｸﾛﾝ試験装置

サイクロンオーバー回収水アンダー回収水

オーバー回収水9５．現地トリータビリティ試験①除去土壌の膨潤性確認②選定した改質材の膨潤性確認③抑制剤の膨潤抑制効果の確認〈使用材料〉
・土壌：JESCO殿より提供の除去土壌（改質材は2wt％程度配合の履歴情報）
・改質材：改質材C・膨潤抑制剤：硫酸第一鉄〈試験の方法〉
・サイト外室内試験と同様の方法で実施

技術実証フィールド

除去土壌の基礎データ
地盤材料の分類名

自然含水率%

土粒子密度g/cm375μm
通過百分率%

pHECmS/m

細粒分質礫
質砂

23.4

2.613

35.0

7.528.8

放射性強熱減量
セシウム%
Bq/kg

8.5

3,460

10

５．現地トリータビリティ試験の結果〈結果〉①除去土壌の膨潤性確認
・分別後土壌に硫酸第一鉄を添加してふるい試験を実施した結果、ふるい上の含水率は低減せず、膨潤性は確認できなかった。

含水率（%）

6050
明確な変化なし

4027.13026.026.7

提供土壌：100g
改質材：なし硫酸第一鉄：なし

25.7

201000図0.20.40.60.8
硫酸第一鉄の添加量（wt%）

1

提供土壌に硫酸第一鉄を添加した時の含水率変化

提供土壌：100g
改質材：なし硫酸第一鉄：0.5ｇ

11５．現地トリータビリティ試験の結果〈結果〉②選定した改質材の膨潤性確認・改質材を追添加した土壌は、添加量に比例して含水率と体積が増大

含水率（%）

49.2

504030

34.8

35.6

27.1

20
100
なし

CC
改質材
改質材
(1wt%)(1wt%)(2wt%)(2wt%)
追添加する改質材の量

C
改質材(3wt%)(3wt%)

膨潤による 篩目詰り

60

体積増大

提供土壌：100g
改質材：なし硫酸第一鉄：なし
提供土壌：100g
改質材C：3g
硫酸第一鉄：なし

C
改質材(5wt%)(5wt%)

追添加する改質材と添加量

図

分別後土壌に改質材を追添加した試験のふるい上残留物含水率

12５．現地トリータビリティ試験の結果〈結果〉

提供土壌：100g
改質材C：3g
硫酸第一鉄：なし③抑制剤の膨潤抑制効果の確認
・改質材を追添加した除去土壌に対し膨潤抑制効果発現を確認

ふるい上留物の含水率(%)

・抑制剤0.25wt%以上の添加で効果発現6049.25044.24034.334.833.530

水分が抜け体積縮減

土のみの含水率27.1%

2010000.20.40.60.8

1

硫酸第一鉄の添加量（wt%）

図

改質材を3wt%追添加した除去土壌に対する抑制剤の添加量変化に伴う含水率

提供土壌：100g
改質材C：3g
硫酸第一鉄：0.5g

13６．湿式分級処理試験①実証盛土試験用の回収粗粒土壌の作製②抑制剤の膨潤抑制効果の確認

仮設テント内〈使用材料〉
・土壌：JESCO殿提供の除去土壌（改質材は2wt％程度配合との履歴情報）
・追添加用改質材：改質材（3ｗｔ％）・抑制剤：硫酸第一鉄（0.5ｗｔ％）〈試験方法〉
・下記の試験ケースを対象に湿式分級処理を実施
・湿式分級処理した回収粗粒土壌の含水率等を評価
試験ケース

土壌のみ

土壌＋改質材

土壌＋改質材＋抑制剤

改質材の追添加
3wt%

なし

あり

あり

抑制剤の添加
0.5wt%なし

なし

あり

湿式分級処理プラント（技術実証フィールド）14

６．湿式分級処理試験①実証盛土試験用の回収粗粒土壌の作製

原土攪拌調整解泥機

膨潤抑制剤の添加

サイクロン分級装置

振動ふるい
ハイメッシュセパレータ―

解泥機

原土攪拌調整振動ふるい

サイクロン分級装置

回収粗粒土壌
ﾊｲﾒｯｼｭｾﾊﾟﾚｰﾀｰ

15

６．湿式分級処理試験の結果
〈結果〉

土壌のみ

②抑制剤の膨潤抑制効果の確認
・改質材の追添加：含水率と比容積＊が増大・抑制剤の添加：含水率と比容積＊が低減⇒膨潤抑制効果が発現することを確認＊比容積＝１／単位体積重量（m3/ｔ）
0.57

30
28.4

20
21.7

22.4

100

比容積(m3/t)

含水率（%）

400.51

土壌

土壌
土壌+改質材 +改質材
+抑制剤

回収粗粒土壌の含水率

0.48

0.48
0.45
0.42

土壌＋改質材0.53

0.540.47

土壌土壌
土壌+改質材 +改質材
+抑制剤

回収粗粒土壌の比容積

回収粗粒土壌の状態

16

７．実証盛土試験・回収粗粒土壌と湿式分級していない土壌を用いて盛土を構築
・モニタリング（１年間）

盛土試験ケース
盛土名

ＢＣ

ケース番号

１２

３４

５６

湿式分級有無〇〇〇〇××

改質材3wt%追添加 ××〇

〇

〇〇×〇

×〇

×〇

抑制剤0.5wt%添加

ケース１

Ａ

ケース２

盛土Ａ
（ケース１,２）

盛土Ａ模式図盛土Ｂ（ケース３,４）構築した盛土盛土Ｃ（ケース５,６）17

７．実証盛土試験の結果（土質試験）
〈結果〉

盛土名
ケース番号

①原位置コーン貫入試験（解体時）

1080

1227

1070
786

800

５６なし

なし

あり

なし

あり

なし

あり

なし

あり

構築時含水率（％）

17.0

18.7

20.1

19.2

42.0

43.7

累計沈下量（mm）

64

1072419

湿式分級処理した土壌（粗粒分）は小さい値を示した

分級していない土壌は大きな値を示した

ケース２
ケース１-5

ケース４-10-15-20

400

４

あり

0沈下量（㎜）

コーン貫入抵抗(kN/m2)

1248

３

抑制剤を添加したケース（2,4,6）の沈下量が小さい値を示した・抑制剤を添加したケース（ケース2,4,6）の方が沈下量が小さい結果が得られた⇒盛土の沈下を抑制

1200

２

C

抑制剤の添加測定結果概要1490

１

改質材の追添加②盛土沈下量1600

B

湿式分級処理・抑制剤添加（ケース2,4,6）は、抑制剤無添加より大きな値（14～36％）を示した⇒コーン貫入抵抗値の増大

2000

A

抑制剤添加 ケース３
ケース１(なしなし)
ケース２(なしあり)
ケース３(ありなし)
ケース４(ありあり)
ケース５(＋改質材)
ケース６(＋改質材と抑制剤)

ケース６

ケース５-250
ケース1

ケース2ケース3

ケース4ケース5

ケース6
モニタリング（年月）原位置コーン貫入試験の結果

沈下量測定の結果

18

７．実証盛土試験の結果（浸出水モニタリング）〈結果〉③浸出水モニタリング（環境項目：１回/月×12回 ）・放射性セシウムを含む項目で排水基準超過は概ね確認されなかった
但し、抑制剤添加ケースで溶解性鉄(盛土構築直後)とpH(1検体)のみ排水基準を超過⇒周辺環境への悪影響は低い
盛土名
ケース番号
湿式分級処理改質材の追添加抑制剤の添加電気伝導度(mS/m）
pH

A
１B
２３

C
４５あり

なし

なし
なし

６あり
あり

なし

あり

なし

あり

抑制剤を添加したケースが高い傾向を示した
排水基準：5.8～8.6

強熱減量
溶解性鉄濃度（mg/L）

排水基準：10ｍｇ/L硫酸イオン濃度（mg/L）

海水濃度：2,600mg/L

測定値は7.2～8.7（排水基準超過は1検体）であった。ケースによる差異は認められなかった抑制剤を添加したケースが高い値を示した
盛土構築1か月は抑制剤を添加したケースで排水基準を超過したケースによる顕著な差異は認 比較するデータを得ることがでめられなかった
きなかった
盛土築造2か月は抑制剤を添比較するデータを得ることがで加したケースで高い値を示した
きなかった（排水基準は適合）抑制剤を添加したケースが高い値を示した（最大1,300mg/L）

ナトリウム濃度（mg/L）

抑制剤を添加したケースが高い値を示した。

マンガン濃度（mg/L）

盛土構築1か月は抑制剤を添加したケースで高い値を示した（最大1.75mg/L）

TOC（mg/L）
放射能濃度（Bq/L)

ケースによる差異は認められなかったすべての試料で不検出であった。

比較するデータを得ることがで
きなかった

19

８．まとめ① SAPを含む再生資材（回収粗粒土壌）の特性評価 SAPを含む改質材を追添加した回収粗粒土壌は、いずれも膨潤性を確認
 SAPを含む改質材が過剰に含まれる場合には、再利用する土壌の品質への影響が生じることが示唆
 ３種類の抑制剤全てで膨潤抑制効果が発現② 実際の除去土壌を用いての膨潤抑制剤による再生資材の品質向上の評価
 試験に用いた除去土壌では、SAPによる膨潤性が認められなかったが、改質材の追添加で含水率と比容積が増大した回収粗粒土壌についても、 膨潤抑制効果が発現
 SAPの膨潤性が認められる場合、抑制剤の添加は土質特性の向上に寄与
 土壌中のSAP 量に見合う抑制剤の適正な添加量であれば、周辺環境に悪影響を及ぼさない
20

参考文献
1. 環境省、「減容・再生利用技術実証の現状と今後の予定―大熊分級技術実証事業―」、中間貯蔵除去土壌等の減容・再生利用技術開発戦略検討会（第11回）、2019
2. 伊藤健一、「放射性Csの土壌粒度別分布傾向と分級による減容化への取り組み」、粘土科学、Vol.54、No.1、pp.36-42、2015
3. 東貴宏、宮田貴光、星野由雅、森下浩史、「新素材・高吸水性ポリマーを用いた授業実践」、教育実践総合セン
ター紀要、No.10、pp.205-210、2011
4. 株式会社奥村組、「平成31年度除去土壌等の減容等技術実証事業（その7） 膨潤抑制剤添加処理により除去土壌の再生利用を効率化する技術報告書」、http://www.jesconet.co.jp/interim/information/josenjissho.html
5. 株式会社奥村組、「令和2年度除去土壌等の減容等技術実証事業（その3） 膨潤抑制剤添加処理により除去土壌の再生利用を効率化する技術報告書」、http://www.jesconet.co.jp/interim/information/josenjissho.html
6. 株式会社奥村組、「11.膨潤抑制剤を利用した除去土壌の再生資材化技術に関する基礎研究」、奥村組技術研究
年報No.46、2020
7. 高橋正通、柴崎一樹、仲摩栄一郎、石塚森吉、太 田誠一、「高吸水性高分子樹脂を添加した土壌の物理・化学・生物特性」、公益財団法人国際緑化推進センター、森林立地62（1）、51～59、pp.4-5、2020
8. 国土交通省、水文水質データベース、7.地質環境その他項目、http://www1.river.go.jp/100308.html
9. 株式会社奥村組、 「土壌改質材中の高吸水性樹脂による湿式分級処理への影響とその抑制技術 -盛土資材として湿式分級処理土壌を再生利用する場合の土質特性への影響-」、第56回地盤工学研究発表会、12-3-5-06
10. 株式会社奥村組、 「膨潤抑制剤添加処理により除去土壌の再利用を効率化する技術」、第10回環境放射能除染研究発表会、S4-221ご清聴ありがとうございました。