無機溶媒を用いた水銀汚染土壌の洗浄処理工法の開発と現場適用
Development and Actual Application of On-site Mercury-contaminated Soils Remediation
by Soil Washing Technology Using Inorganic Solvent
花木陽人*1

岩本Akito Hanaki

田中宏幸

茂*2

大山

Shigeru Iwamoto*1

川上Hiroyuki Tanaka

嘉充

将*1

Sho Oyama*3

島岡

Yoshimitsu Kawakami

隆行*4

Takayuki Shimaoka

要旨
一般的に重金属汚染土壌は、土壌洗浄処理工法により浄化が可能である。しかし、水銀汚染土壌については、従来の水のみを用いた土壌洗浄処理工法（湿式分級処理）では、浄化が難しいとされてきた。そこで水銀汚染土壌に対して無機溶媒を用いた洗浄処理工法（溶媒洗浄工法）を適用し、効果的な浄化手法の開発と現場への適用を試みた。室内試験の結果、土壌溶出量基準を約 17 倍超過する水銀汚染土壌に対して基準に適合するまで浄化が可能であることを確認した。この結果を踏まえ、九州大学箱崎キャンパスの移転に伴う解体工事に際して実施された土壌調査で確認された水銀汚染土壌に対して、溶媒洗浄工法を適用することとした。現在、当該現場における土壌溶出量基準 15 倍以下の水銀汚染土壌については、キャンパス内に設置した洗浄処理施設においてオンサイト処理を行っており、浄化土については分析確認後、場内埋戻し土として再利用している。
キーワード：水銀汚染土壌 オンサイト処理 溶媒洗浄処理 浄化土再利用

１．はじめにし土として再利用している。
本報告では、室内試験の結果および九州大学箱崎キャン

土壌汚染対策法で定められる特定有害物質のうち、第 2パス内で稼働している洗浄処理施設の概要について報告す

種特定有害物質（以下、重金属等）は土壌の細粒分に吸着る。

される性質がある。一般的な重金属等汚染土壌については

２．溶媒洗浄工法

水のみを用いた土壌洗浄処理を行い、重金属等が吸着した細粒分を分離することによって浄化を行うことができる

1)。

しかし、土壌洗浄処理による浄化効果は、重金属等の土壌中でのさまざまな存在形態や化学特性等

2)

従来の水のみを用いた土壌洗浄処理工法は、重金属等がに依存するとこ

吸着した土壌中の細粒分が湿式分級により分離・除去されろが大きい。さらに、一般的に水銀汚染土壌は通常の土壌る。しかしながら、水銀等の一部の重金属等については、洗浄処理工法では浄化が困難であることが知られている

3)

そのため、水銀汚染土壌が確認された場合は、敷地外へ搬。

従来の土壌洗浄処理工法では浄化が難しいことが知られている。

出し、埋立処分等を行うことになり、汚染土壌の運搬・処分コストや汚染拡散リスクの増大につながる。

一方、溶媒を用いた土壌洗浄処理工法は汚染土壌の洗浄に際し、溶媒を添加することによって土壌から洗浄水中へ

上記の背景から、水銀汚染土壌に対し、無機溶媒を用いの重金属等の溶出促進や重金属等の溶媒への吸着を期待すた洗浄処理工法（以下、溶媒洗浄工法）による汚染土壌対るものである。水銀汚染土壌に対する溶媒洗浄工法では、策の高度化に取り組むこととした。まず、室内試験を実施

硫酸アルミニウムを主成分とした無機溶媒を用いており、し、その浄化効果を確認した。その結果を踏まえ、九州大

図 1 に示すように、汚染土壌の土粒子に吸着した重金属等

学箱崎キャンパスの移転に伴う解体工事に先立ち実施されを無機溶媒に吸着させるとともに湿式分級を行う。また、た土壌調査で確認された水銀汚染土壌に対して、溶媒洗浄重金属等が吸着した細粒分および重金属等を吸着した無機工法を適用した。現在、キャンパス内に設置した洗浄処理

溶媒、洗浄排水については、別途水処理を行うことによっ

施設において溶媒洗浄工法を適用して水銀汚染土壌の浄化て、脱水ケーキとして濃縮・分離する。分離した脱水ケーを実施しており、浄化土については分析確認後、場内埋戻キは、汚染土壌処理施設において適正に処理する。洗浄さ*1

技術本部 環境エンジニアリング部*2

九州支店 土木部― 47 ―*3

エコサイクル㈱*4

九州大学大学院

鴻池組技術研究報告

無機溶媒

2019a）水洗浄工程
試料c）高圧濯ぎ工程
高圧水

水（試料重量×5倍量）

分析
小さな土粒子の集合体①③125μmふるい振とう

溶媒混合試料

②

重金属等

土粒子

洗浄処理
（分級・凝集）d）濯ぎ工程排水洗浄された土粒子③b）溶媒混合工程
埋戻し（浄化土壌）①

水洗浄後の試料高圧濯ぎ濯ぎ水後の試料 （試料重量×3倍量）

分
析

溶媒3wt％②

振とう脱水ケーキ（適正処理）
重金属等

図1

攪拌棒にて混合後、一時間静置

図2

溶媒洗浄工法概要図

125μmふるい排水洗浄試験概念図れた土壌については、重金属等が除去され土壌溶出量基準た。以下の a）～d）の洗浄試験概念図を図 2 に示す。に適合していることを確認した後、埋戻し土として再利用

a）水洗浄工程：125μm のふるいに試料 1,000g（乾燥重量）が可能となる。

を投入し、試料重量の 5 倍の水を流しながら振とうし

なお、硫酸アルミニウムは、別名硫酸バンドと呼ばれ、て、ふるい上の土壌を回収・分析し、水洗浄時の水銀溶上水、工業排水、下水等の処理用の凝集剤や農業分野にお出量を確認した。

ける土壌改良剤として広く使用されているものである。毒b）溶媒混合工程：無機溶媒を試料の 3wt%添加し、撹拌棒で物劇物取締法に定める毒物・劇物・特定毒物や化学物質排混合した後、反応・抽出のために 1 時間静置した。

出把握管理促進法（PRTR 法）に定める指定化学物質には該c）高圧濯ぎ工程：静置後の試料に高圧水噴射を行った。

当しない。

d）濯ぎ工程：高圧水噴射後の洗浄土を 125μm のふるいに移し、試料重量の 3 倍の水を流しながら濯ぎを行った。

３．室内試験

3)

その後、振とうしながら水を落とすことで脱水（無機溶媒混合液分離）した。最終的にふるいに残留した試料を溶媒洗浄工法の適用性を確認するため、土壌洗浄処理工回収して分析を行い、溶媒洗浄時の水銀溶出量を確認し法および溶媒洗浄工法を模擬した室内試験を実施した。

た。
なお、土壌溶出量試験は、平成 15 年環境省告示第 18 号

3.1
3.1.1

試験方法にしたがって実施した。

試験試料

本試験では、九州大学箱崎キャンパス移転に伴う解体工

3.2

事に際して実施された土壌汚染状況調査により確認された

3.2.1

水銀汚染土壌を採取し、試験試料（試料 1～6）とした（表

試験結果
粒度試験

粒度試験結果による粒径加積曲線を図 3 に示す。礫分（21 参照）。

～75mm）：32.5%、砂分（0.075～2mm）：54.1%、シルト分・

3.1.2

粘土分（0.075mm 未満）：13.4%であり、細粒分まじり礫質砂

粒度試験

採取した試料のうち試料 3 について、土質の確認のため（SG-F）と分類された。土壌洗浄処理工法では重金属等がに粒度試験（JIS A 1204）を実施した。

吸着した細粒分を最終的に脱水ケーキとして分離し、汚染3.1.3

土壌として処分する。そのため、細粒分が少ない土質であ洗浄試験

採取した試料 1～6 に対して前処理として室温（24℃）でるほど脱水ケーキの発生量が少なく、処分コストを縮減す

自然乾燥後、2mm のふるいに通し、ふるい下試料の水銀溶ることができ、細粒分が 30%未満であればおおむね経済的出量を求めた。なお、ふるいはステンレス製のものを用いに洗浄処理が可能であると言われている 4)。

― 48 ―

無機溶媒を用いた水銀汚染土壌の洗浄処理工法の開発と現場適用

0.005
粘土0.075
シルト0.25細砂

0.85 2.0 4.75

中砂

粗砂 細礫

19
中礫

0.010075
粗礫0.0090100
900.0080

800.0070

水銀溶出量（mg/L）

通過質量百分率（％）

17.6倍

70
60
50
400.0060

原土
水洗浄土
溶媒洗浄土
11.6倍

基準値の10倍

0.00406.2倍

0.0030200.0020

1000.001

0.01

0.1

1

103.2倍
1.4倍

0.00100.00050.0000100

粒径（mm）

図3

基準値
試料1

粒径加積曲線本試料は細粒分が比較的少ないことから、経済的に洗浄14倍

0.005030基準値の20倍

試料2

試料3

試料4

図4

洗浄試験結果試料5

試料6４．溶媒洗浄工法の現場適用処理が可能な土質であることが確認された。
3.2.2

洗浄試験

室内浄化試験の結果を受け、九州大学箱崎キャンパス内試験結果を表 1 および図 4 に示す。表 1 および図 4 中のにおいて確認された水銀汚染土壌について、土壌溶出量基「原土」とは 3.1.3 における前処理後の試料、「水洗浄土」

準 15 倍以下の水銀汚染土壌を対象に、キャンパス内に設置とは同項の a）工程後の試料、「溶媒洗浄土」とは、同項のした洗浄処理施設による溶媒洗浄工法を適用した。また、d）工程後の試料である。

浄化土については場内埋戻し土として再利用している。図

水のみを用いた洗浄処理において、水銀溶出量の低減効

5 に九州大学箱崎キャンパス配置図を示す。

果が得られた。しかし、土壌溶出量基準において、6.2 倍超過していた試料 2（原土：0.0031mg/L）、3.2 倍超過してい4.1た試料 3（原土：0.0016mg/L）、1.4 倍超過していた試料 4

工 事 名：九州大学（箱崎）旧工学部 2 号館等跡地汚染土（原土：0.0007mg/L）が基準に適合したのみであり、その他の試料は基準不適合となり、浄化の効果は限定的となっ工事概要
壌処理他工事工事場所：福岡県福岡市東区箱崎 6 丁目 10 番 1 号（九州大た。一方、溶媒洗浄処理では、今回の試料中最大溶出量で学構内）ある土壌溶出量基準を 17.6 倍超過した試料 6（原土：完成期限：2020 年 10 月 30 日（金）0.0088mg/L）についても基準に適合し、効果的な浄化が可

発 注 者：国立大学法人能であることが確認された。

工事目的：①箱崎キャンパス敷地内の汚染土壌を土壌汚染

また、3.1.3 の d)工程後、125μm ふるい上に最終的に残留した試料は平均 747g（乾燥重量）となった。試料の土質によりばらつきがあったものの、細粒分はおおむね 30%未満であり、洗浄処理に適していることが確認された。

九州大学

対策法に基づき全て浄化する。
②洗浄可能な汚染土壌は敷地内に設置した洗浄処理施設で浄化する。
③洗浄処理により基準に適合した土壌は敷地内に埋戻す。
④処理が困難な汚染土壌や基準値内に処理でき

表1

洗浄試験結果（赤字は土壌溶出量基準超過）

区分

なかった土壌は構外の土壌汚染対策法に基づく汚染土壌処理施設へ搬出し、適切に処理す

水銀溶出量（mg/L）

試料1
試料2
試料3
試料4
原土
0.0058 0.0031 0.0016 0.0007
水洗浄土
0.0007 0.0004 <0.0003 0.0003
溶媒洗浄土<0.0003 <0.0003 <0.0003 <0.0003
備 土壌溶出量基準
0.0005
考 第二溶出量基準0.005

試料50.0070
0.00220.0003

試料60.0088
0.00270.0003る。
⑤埋設物、構造物、基礎、その他工作物およびインフラ関係（配管など）は、撤去・搬出する。

― 49 ―

鴻池組技術研究報告

図52019九州大学箱崎キャンパス配置図

写真 1

仮設テント内全景

水銀汚染土壌
40mm超過（石、がれき）振動スクリーン
40mm以下ドラムウォッシャー

加水

5mm超過
（洗浄土）

前処理装置
5mm以下（濁水）
一次処理装置土砂
土壌ミキサー（洗浄排水）
無機溶媒

溶媒濯ぎ機（瞬間混合器）（洗浄排水）

図6

洗浄処理施設平面図

二次処理装置

図70.075mm超過（洗浄土）

溶媒洗浄処理フロー

4.2

洗浄処理施設する。ここで、40mm 超過のもの（石やレンガ等のがれき類）

4.2.1

施設概要

は、一旦水槽に貯留し、水洗いをして付着した土砂を落と洗浄処理施設の平面図を図 6 に示す。また、仮設テントした後、産業廃棄物として処分する。40mm 以下の土砂につ内全景を写真 1 に示す。箱崎キャンパス内で掘削された水

いては、ドラムウォッシャーへと移送して加水・洗浄した銀汚染土壌（土壌溶出量基準 15 倍以下）を、飛散養生措置後、前処理装置において 5mm のふるいで選別する。5mm 超をしたうえで洗浄処理施設へと運搬する。搬入された水銀過の土砂は洗浄土として取り扱い、5mm 以下となった土砂

汚染土壌は、図 7 に示す処理フローにより溶媒洗浄処理をは濁水とともに一次処理装置へと移送し、ここで濁水中の行う。

土砂のみを掻き出す。掻き出した土砂を、土壌ミキサーへ

まず、水銀汚染土壌を 40mm 網目の振動スクリーンに投入と移送し、無機溶媒を添加・混合する。無機溶媒が添加・― 50 ―

無機溶媒を用いた水銀汚染土壌の洗浄処理工法の開発と現場適用

溶媒洗浄処理設備
洗浄水として再利用

洗浄排水
薬剤添加
汚泥
凝集沈殿処理処理水（pH､SS測定）
基準適合

フィルタープレス

再NG 処
理

脱水ケーキ
（構外搬出）

循環水

図8

洗浄排水の水処理フロー

写真 2仮設テント

写真 3集じん機

写真 4

インターロック制御二重扉

写真 5エアシャワー付き更衣室

写真 6洗浄土仮置場

混合された土砂を溶媒濯ぎ機（瞬間混合器）へと移送し、せている期間において、洗浄水は全量循環利用することに高圧水を噴射することにより土砂中の水銀が吸着した溶媒なり、系外への排出水は発生しない。

を濯ぎ落とす。その後、二次処理装置において 0.075mm 超4.2.2過の土砂を洗浄土として回収し、5mm 超過の洗浄土と混合

環境保全対策

洗浄処理施設は箱崎キャンパス跡地に設置しているが、3する。混合した土砂は、100m 毎に公定法分析を実施して、施設稼働当初には学生や大学職員がキャンパスを利用して水銀の浄化が行われたことを確認した後に、場内埋戻し土いた。また、周辺には民家も多くあるため、汚染物質の拡として利用した散防止や騒音・振動・粉じん対策に特に留意する必要があ

溶媒洗浄処理の工程で発生した排水は、全て併設の水処った。

理設備に移送し、図 8 に示す水処理フローにより凝集沈殿

まず、溶媒洗浄処理設備と水処理設備は仮設テント処理を行う。凝集沈殿処理により発生した汚泥は、フィル（W38m×L64m×H9.5m）（写真 2）により全て覆い、粉じんやタープレスにより脱水処理し、脱水ケーキとして排出する。

汚染物質の拡散防止を図ることに加え、仮設テント内面に脱水ケーキ中には、水銀が吸着した土砂や溶媒が含まれるは防音シートを設置し、騒音の低減を図った。

ため、構外の汚染土壌処理施設に搬出し、適正に処分する。

仮設テントには集じん機（写真 3）を接続し、洗浄処理施

また、凝集沈殿処理により浄化された水は、処理水槽にお設の稼働中は常に仮設テント内を負圧に保つことにより汚いて pH および SS（濁度計指示値から換算）をリアルタイ染物質の拡散を防いだ。集じん機により吸引した空気はムで測定する。自主管理基準に不適合の場合は自動的に再HEPA フィルターおよび水銀吸着用の活性炭により浄化し、処理を行い、適合の場合は溶媒洗浄処理設備において洗浄排出した。また、仮設テント内の負圧状態は仮設テント内水として再利用する。したがって、洗浄処理施設を稼働さ外に設置した差圧計により常時監視した。負圧管理値（気― 51 ―鴻池組技術研究報告

2019

圧差 2Pa 以上）を下回った場合は、仮設テント内と現場事を 17.6 倍超過した土壌に対して基準に適合するまで浄化務所に設置した回転灯で警報を発することにより異常を知できることを確認した。その結果を踏まえ、九州大学箱崎らせることとした。

キャンパスの移転に伴う解体工事に際して実施された土壌

仮設テントの車両出入口には二重扉（写真 4）を設置す

調査で確認された水銀汚染土壌に対して、溶媒洗浄工法にることで車両出入りの際に汚染物質が拡散しないよう配慮よる浄化処理を実施している。浄化土については、場内のした。なお、二重扉には片方の扉が開いているときにはも埋戻し土として再利用している。

う片方の扉が開かないようにロックをかけるインターロッ

現在、溶媒洗浄工法による水銀汚染土壌の浄化対象範囲

ク制御を行い、作業員の誤作動により両方の扉が開くことを土壌溶出量基準 15 倍以下までと設定している。今後は、を防いだ。

さらに浄化対象範囲を拡大し、これまで浄化に適さないと仮設テント内で作業する作業員は、エアシャワー付きの判断された高濃度汚染土壌も浄化対象とし、構外に搬出し更衣室（写真 5）を通って出入りし、仮設テントから外に出て処分するコストを削減することが望まれている。浄化対る際にはエアシャワーで衣服についた粉じんを払い落とす

象範囲拡大に向けて、今後、九州大学および協力会社であことにより仮設テント外への汚染物質の拡散を防いだ。

るエコサイクル株式会社と協働し、汚染土壌中の水銀の存洗浄処理施設において処理された洗浄土は洗浄土仮置場

在形態や溶出特性、溶媒洗浄工法のメカニズム解明などに3（写真 6）まで運搬し、100m 毎に公定法分析を実施して、取り組み、溶媒洗浄工法を高度化することを目指すととも水銀の浄化が行われたことを確認した後に、場内埋戻し土に、現場に適用していく。得られた成果を活かし、全国のとして利用した。ただし、洗浄土を仮置きしてから分析結大学用地およびその跡地等において顕在化している水銀汚果が判明するまでの期間は、仮置きした土をシート養生す

染土壌などの土壌汚染問題の解決に貢献するため、技術開ることによって雨水との接触や粉じんの飛散を防止した。

発に注力していく所存である。

これらの環境保全対策の有効性を確認するため、洗浄処
理施設用地の敷地境界 3 ヶ所で、騒音・振動・粉じんのリ参考文献

アルタイム監視を行った。さらに、3 ヶ月に一度、洗浄処理

1)

大北康治、伊藤克彦、鈴木重孝ほか：土壌洗浄法の概要とそ

施設用地の敷地境界 4 ヶ所および集じん機の排気口においの適用について―革新的な土壌汚染浄化工法の前処理工法―、て大気（水銀、浮遊粒子状物質（敷地境界のみ））のモニタ

廃棄物学会誌、Vol.5、No.1、pp.79-86、1994.1

リングを実施した。なお、これまでのリアルタイム監視お2)

よび大気のモニタリングの測定結果は全て管理基準値以下であった。

和田信一郎：土壌中における重金属類の動態、地球環境、
Vol.15、No.1、pp.15-21、20103)

川上嘉充、武島俊達、冨士田浩二ほか：水銀汚染土壌に対する溶媒洗浄工法の適用性について、第 24 回地下水・土壌汚染

５．まとめと そ の 防 止 対 策 に 関 す る 研 究 集 会 講 演 集 、 pp.105-110 、
2018.10

従来の水のみを用いた土壌洗浄処理工法（湿式分級処理）

4)

では浄化が難しいとされた水銀汚染土壌に対して、溶媒洗浄工法を適用して室内浄化試験を実施し、土壌溶出量基準― 52 ―

地盤工学会：続・土壌・地下水汚染の調査・予測・対策、丸善出版株式会社、2008.4