JP3972013B2

JP3972013B2 - 汚染土壌の固化・不溶化処理方法

Info

Publication number: JP3972013B2
Application number: JP2003081975A
Authority: JP
Inventors: 祐介松山
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2023-03-25
Also published as: JP2004283795A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚染土壌の固化・不溶化処理方法に関するもので、特にシアン、フッ素のように、セメント系固化材のみではその不溶化が不十分となる汚染土壌の固化・不溶化処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の重金属類に汚染された土壌の処理方法は、軟弱地盤の固化処理にも使用されているセメント或いはセメントを主成分としたセメント系固化材を汚染土壌に添加・混練し、該汚染土壌からの重金属類の溶出量を埋立処分基準（概ね、土壌環境基準の３０倍程度）以下になるように固化・不溶化した後、該固化物を管理型処分場に廃棄（埋立て）する場合が多かった。
【０００３】
しかし、このような管理型処分場への埋立て処理については、年々、その用地を確保することが難しくなっており、その施設建設には多くの費用がかかるため、管理型処分場での処理に頼らない原位置での処理対策が強く望まれている。また、管理型処分場への埋立て処理にあたっては、汚染土壌の掘削、積込み、搬送、埋立て等の多くの作業工程を要し、また、その各作業途中における重金属類の周囲への飛散も懸念されるものであった。更に、汚染土壌の種類によっては、セメント系固化材のみでは不溶化が不十分となることも生じていた。
【０００４】
そこで、近年、種々の固化材を重金属類に汚染された土壌に添加・混練した場合の固化・不溶化効果について研究が成され、例えばマグネシウム系固化材については、重金属類、特にセメント系固化材のみではその不溶化が困難であったシアン、フッ素を含む汚染土壌に対しても、かなりの固化・不溶化効果が期待できるとの試験結果が報告されている（非特許文献１）。
【０００５】
【非特許文献１】
第５回地盤改良シンポジウム論文集（２００２年１１月）、２６５頁
〜２７０頁
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者等による試験によれば、マグネシウム系固化材を用いてシアン、フッ素を含む汚染土壌を固化・不溶化した場合、汚染土壌の固化効果、特に高含水汚染土壌に対する固化効果に問題を有するものであることが判明した。
これは、例えば河川・海岸付近の高含水土壌で自然由来にて蓄積されるフッ素を含有した高含水汚染土壌等に対しては、マグネシウム系固化材のみでは十分な強度と長期耐久性を有する土壌に固化・不溶化することができず、改良土としての使用が困難であることを意味するものであった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、重金属類、特にシアン、フッ素を含む高含水汚染土壌をも、不溶化すると共に、所定以上の強度を有する土壌に固化する、汚染土壌の固化・不溶化処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、重金属類に対して不溶化効果の高いマグネシウム系固化材と、強度発現性の良いセメント系固化材とを併用すると共に、両者を時間差をおいてシアン及び／又はフッ素を含む汚染土壌に添加・混練することにより、該汚染土壌を不溶化できると共に、所定以上の強度を有する土壌に固化することができることを見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
即ち、本発明は、シアン及び／又はフッ素を含む汚染土壌に、マグネシウム系固化材を添加・混練した後、３時間以上経過後において更にセメント系固化材を添加・再混練することを特徴とする、汚染土壌の固化・不溶化処理方法とした。
【００１０】
ここで、上記セメント系固化材の汚染土壌への添加・再混練時期は、先に汚染土壌に添加・混練したマグネシウム系固化材によるシアン及び／又はフッ素の不溶化効果を十二分に発揮させる観点から、マグネシウム系固化材の添加・混練時期から３時間以上経過後とした。
【００１１】
また、上記本発明に係る汚染土壌の固化・不溶化処理方法は、特にマグネシウム系固化材のみでは十分な固化強度が得られない高含水率、具体的には含水率１００％以上の高含水汚染土壌の処理に好ましいものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、上記した本発明に係る汚染土壌の固化・不溶化処理方法を、詳細に説明する。
【００１３】
先ず、上記した本発明において使用するマグネシウム系固化材としては、例えば酸化マグネシウム単独、或いは酸化マグネシウムを主材料とし、副材料として天然石膏（無水石膏、半水石膏、二水石膏）、副産石膏（燐酸石膏、フッ酸石膏、排煙脱硫石膏、石膏ボード廃材等）等の中から選ばれた１種類、若しくは２種類以上を混合したものが挙げられ、上記酸化マグネシウムとしては、重焼マグネシアは水和活性に乏しいことから、例えばマグネサイト（炭酸マグネシウム）を８００℃前後で焼成して得られる軽焼マグネシアを用いることが好ましい。
【００１４】
上記マグネシウム系固化材の汚染土壌への添加・混練量は、汚染土壌に含まれるシアン及び／又はフッ素の初期溶出量（マグネシウム系固化材の添加・混練前のシアン及び／又はフッ素の溶出量）と該汚染土壌の含水率を勘案しつつ、シアン及び／又はフッ素の不溶化効果と経済性とを考慮し、２０〜４００ｋｇ／ｍ^３の範囲内でその添加量を決定することが好ましい。これは、マグネシウム系固化材の不溶化効果は、シアン及び／又はフッ素の初期溶出量により大きく変化するためであり、また、セメント系固化材の添加・再混練時期の混練物（一次混練物）の硬さは、汚染土壌の含水率の影響を大きく受けるためである。
【００１５】
また、上記した本発明において使用するセメント系固化材としては、セメント単独、或いはセメントを主材料とし、副材料として天然石膏（無水石膏、半水石膏、二水石膏）、副産石膏（燐酸石膏、フッ酸石膏、排煙脱硫石膏、石膏ボード廃材等）、高炉スラグ、フライアッシュ、石炭灰、石灰石微粉末、シリカヒューム等の中から選ばれた１種類、若しくは２種類以上を混合した、従来から軟弱地盤の固化処理等に使用されているセメント系材料が広く使用できる。また、上記セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメント、或いは高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント等の混合セメント、更にはアルミナセメント、超速硬セメント、アウイン系セメントやその他急硬性セメント等のカルシウムアルミネートを用いたセメント、超微粒子セメント、油井セメント、焼却灰を原料としたエコセメント等の特殊セメントを用いることができる。
【００１６】
上記セメント系固化材の汚染土壌への添加・混練量は、やはり汚染土壌に対する固化効果と経済性とを考慮し、２０〜４００ｋｇ／ｍ^３、更に好ましくは５０〜３００ｋｇ／ｍ^３の範囲内でその添加量を決定することが好ましい。
【００１７】
本発明に係る汚染土壌の固化・不溶化処理方法は、先に上記マグネシウム系固化材を汚染土壌に添加・混練した後、時間差をおいて更に上記セメント系固化材を汚染土壌に添加・再混練する。
上記セメント系固化材の汚染土壌への添加・再混練時期は、先に汚染土壌に添加・混練したマグネシウム系固化材によるシアン及び／又はフッ素の不溶化効果を十二分に発揮させる観点から、マグネシウム系固化材の添加・混練時期から３時間以上経過後とする。更には、上記マグネシウム系固化材と上記セメント系固化材とを時間差をおいて汚染土壌に添加・混練する作業性及び経済性等をも勘案すると、セメント系固化材の汚染土壌への添加・再混練時期は、先のマグネシウム系固化材の添加・混練時期から３時間以上経過後であって、且つ３６時間以内とすることが好ましい。
【００１８】
上記マグネシウム系固化材、及びセメント系固化材の汚染土壌への添加・混練方法は、特に限定されるものはなく、深層用スラリー系機械攪拌混合、深層用粉体系機械攪拌混合、深層用高圧噴射攪拌混合、バックホウ混合、スタビライザー混合、特殊バックホウ混合、処理ヤード混合、プラント混合等の従来の方法にて行うことができる。
【００１９】
本発明の汚染土壌の固化・不溶化処理方法は、種々の重金属類、例えば鉛、ヒ素、六価クロム、セレン、シアン、フッ素、ホウ素等を含有した汚染土壌の処理に適用できるものであるが、中でも、セメント系固化材のみではその固化・不溶化が困難であるシアンやフッ素を含有した汚染土壌の処理に好ましく適用でき、また、低含水率の土壌であれば、マグネシウム系固化材のみの添加・混練でも十分な固化強度が得られる場合もあるため、マグネシウム系固化材のみ、或いはセメント系固化材のみでは固化・不溶化が達成し難い高含水率、具体的には含水率１００％以上の高含水汚染土壌の処理に本発明に係る汚染土壌の固化・不溶化処理方法は好適に使用できるものである。このように、本発明の方法を用いると、従来の方法ではその固化・不溶化が困難であったシアン及び／又はフッ素を含む高含水汚染土壌の処理をも可能となるため、処理可能な対象汚染土壌の範囲を格段に広げられる。
【００２０】
【試験例】
次に、上記した本発明に係るシアン及び／又はフッ素汚染土壌の固化・不溶化処理方法を見出した試験例を記載する。
【００２１】
−対象土−
試験において使用した対象土の物性を、表１に示す。
【００２２】
【表１】

【００２３】
−固化・不溶化に使用した固化材−
酸化マグネシウム：小野田化学社製の軽焼マグネシア
普通セメント：太平洋セメント社製の普通ポルトランドセメント
早強セメント：太平洋セメント社製の早強ポルトランドセメント
カルシウムアルミネート：太平洋マテリアル社製のカルシウムアルミネート
石膏：第一セメント社製の天然無水石膏
【００２４】
−固化・不溶化処理−
上記対象土に対し、上記固化材を各々表２に示した条件で添加・混練し、対象土の固化・不溶化処理を行った。
なお、固化材の対象土への添加は粉体状のまま行い、混練はハンドミキサを用いて固化材と対象土が均質になるまで十分に行った。また、１次混合終了後から２次混合までの間は、温度２０℃の恒温室内に対象土を入れ、乾燥しないように表２に示した各々の時間差の間、対象土を静置した。
【００２５】
【表２】

【００２６】
−処理結果−
上記固化材の添加・混練が終了した試料を、一軸圧縮試験用の供試体作製のため、内径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの型枠に充填した。供試体の作製方法は、ＪＧＳ０８２１「安定処理土の締固めをしない供試体作製」に準じて行い、供試体の養生は、温度２０℃の恒温室内にて材齢７日及び２８日まで養生を行った。また、一軸圧縮試験は、型枠から脱型した供試体に対し、ＪＩＳＡ１１２６「土の一軸圧縮試験方法」に準じて行った。また、シアン、フッ素の溶出試験は、前記一軸圧縮試験後の供試体を用い、環境省告示第４６号法に準じて溶出試験を行った。
なお、上記材齢の計算は、１次混合を終了した時から数えるものとしたため、２次混合を行った試験例では、１次混合からの時間差分だけ実質的に材齢時間が短くなっている。
上記試験結果を、表３に示す。
【００２７】
【表３】

【００２８】
上記試験例から、マグネシウム系固化材をセメント系固化材と時間差をおいてシアン及び／又はフッ素を含む汚染土壌に添加・混練することにより、マグネシウム系固化材にシアン、フッ素の不溶化効果があるため、該汚染土壌を不溶化できると共に、セメント系固化材の強度発現性により所定以上の強度を有する土壌に固化することができることが判明した。
また、セメント系固化材の汚染土壌への添加・再混練時期は、先に汚染土壌に添加・混練したマグネシウム系固化材の添加・混練時期から３時間以上経過後であることが、シアン及び／又はフッ素の不溶化効果を考慮した場合には好ましいことが判明した。
【００２９】
【発明の効果】
以上に詳述した本発明に係る汚染土壌の固化・不溶化処理方法によれば、シアン及び／又はフッ素を含む高含水汚染土壌をも不溶化できると共に、所定以上の強度を有する土壌に固化することができ、汚染土壌の処理対象範囲が広げられ、最終処分場の延命又は縮小にもつながり、経費節減及び自然環境保護に貢献できる効果がある。

Claims

シアン及び／又はフッ素を含む汚染土壌に、マグネシウム系固化材を添加・混練した後、３時間以上経過後において更にセメント系固化材を添加・再混練することを特徴とする、汚染土壌の固化・不溶化処理方法。
上記汚染土壌が、含水率１００％以上の高含水汚染土壌であることを特徴とする、請求項１記載の汚染土壌の固化・不溶化処理方法。