JP2012183526A - 汚染土壌改良方法、汚染土壌改良剤及びこれを用いたコンクリート製品 - Google Patents

Abstract

【課題】貝殻とゼオライトの粉末乃至顆粒により土壌等に含まれる汚染物質を吸着させ、外部へ不溶化させることができる汚染物質溶出方法を提供する。
【解決手段】汚染土壌に、貝殻の粉末乃至顆粒とゼオライトの粉末乃至顆粒とを混和し、必要に応じて竹炭の粉末乃至顆粒およびまたは柑橘類の皮の搾り汁乃至柑橘類の皮の低温乾燥粉末を混和した汚染土壌改良剤を用いることで汚染土壌から汚染物質の溶出を抑えることができる。汚染土壌に前記汚染土壌改良剤を混和しセメントと混合することで、汚染物質が溶出しないコンクリート製品を製造することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、貝殻とゼオライトの粉末乃至顆粒を用いて土壌の汚染物質の溶出を抑えた汚染土壌改良方法、汚染土壌改良剤及びこれを用いたコンクリート製品に関する。

従来、貝殻を用いて土壌を改善する構成として、特開２００９−３９６１６では、土壌中に存在する汚染有機化合物を分解する微生物の増殖を向上させるために、土壌中に貝殻やその破砕物を添加する構成が開示されている。
しかし、貝類は、本来、海水中に溶けている微量な重金属を摂取しており、１０ＰＰＭほどのアルキル基付重金属を体内に保留してウロから排出するメカニズムを有しており、貝殻に含まれている成分が重金属を吸着して不溶化させ、かつ結合力を生みだす性質がある。
一方、特開２００５−２５４７２３号では、貝殻粉砕物を細骨材の一部として使用した貝殻混和コンクリートが知られているが、これは貝殻粉砕物を細骨材の代わりに使用するだけであり、汚染物溶出防止の機能については一切配慮していない。
また、ゼオライトは多孔質構造からなっており、吸着機能及びイオン交換機能と触媒能とを有しており、貝殻の粉砕物よりも液体の吸収率が高く、且つ貝殻を粉砕し現場に搬送するよりも廉価に入手が可能である。

特開２００９−３９６１６号公報 特開２００５−２５４７２３公報

この発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その主たる課題は、貝殻の粉末乃至顆粒とゼオライトの粉末乃至顆粒とを混合したものにより、土壌に含まれる汚染物質で液体状のものは主にゼオライトの粉末乃至顆粒で吸着させ、それ以外は貝殻粉末乃至顆粒や残りのゼオライトの粉末乃至顆粒に吸着させ、不溶化することができる汚染土壌改良方法または汚染土壌改良剤を提供することにある。
この発明の別の課題は、貝殻とゼオライトの粉末乃至顆粒に加えて、悪臭除去のために竹炭の粉末乃至顆粒を混合し、またセメントに混和するために柑橘類の果実の皮の搾り汁や乾燥粉末を混合した汚染土壌改良剤を提供することにある。
また、セメントに汚染土壌と前記汚染土壌改良剤を混入して汚染物質の溶出を抑えたコンクリート製品を提供することにある。

この発明は、上記課題を解決するために、請求項１の土壌改良方法の発明では、
汚染物質を有する汚染土壌に、貝殻の粉末乃至顆粒とゼオライトの粉末乃至顆粒との混合物からなる汚染土壌改良剤を混和してなることを特徴とする。
請求項２の発明では、
前記汚染土壌改良剤に、竹炭の粉末乃至顆粒を混和してなることを特徴とする。
請求項３の発明では、
前記汚染土壌改良剤に、柑橘類の果実の皮の搾り汁乃至柑橘類の果実の皮の低温乾燥粉末を混和してなることを特徴とする。
請求項４の発明では、
前記汚染土壌改良剤に、窒素化合物、無機リン化合物などの土壌改良促進剤を混和してなることを特徴とする。
請求項５の汚染土壌改良剤の発明では、
請求項１から４のいずれかに記載の汚染土壌改良剤からなることを特徴とする。
請求項６のコンクリート製品の発明では、
請求項５の汚染土壌改良剤を汚染土壌と混和し、セメントに混入して成型したことを特徴とする。
請求項７の発明では、
汚染土壌が、乾燥させた汚泥土壌、または土に産業廃棄物の粉砕物、または焼却灰を混入したものからなることを特徴とする。

ホタテ貝その他の貝殻を破砕した粉末や顆粒は、その結晶中に汚染物質を吸着し結晶内に閉じこめることができる。
また、貝殻の成分中には、重金属を吸着して不溶化させかつ結合力を生みだす性質がある。
ゼオライトの粉末や顆粒は、吸着機能及びイオン交換機能と触媒能とを有しており、汚染物質を吸着する性能も貝殻の粉末や顆粒に準ずる。
更に、ゼオライトの粉末や顆粒は貝殻の粉末や顆粒よりも液体の吸収率が高いので、汚染物質を含んだ液体を貝殻粉末や顆粒よりも効率よく大量に吸収させることができる。
そこで、貝殻とゼオライトの粉末乃至顆粒を混和して土壌改良剤として用いることで、汚染物質を貝殻やゼオライトの粉末乃至顆粒中に吸着させ、不溶化させて、土壌の改善を行うことができる。
ゼオライトの粉末乃至顆粒は、原料費が無償でも破砕加工費用のかかる貝殻粉末乃至顆粒と比べてやや廉価になり、また液体の吸収率も高いので、貝殻とゼオライトの粉末乃至顆粒を用いることで経済性及び効率的に優れる。
また、更に竹炭の粉末乃至顆粒を混合することで、悪臭を吸収することができる。
土壌の汚染物質をセメントに混合する際には、更に柑橘類の皮の搾り汁又は柑橘類の皮の低温乾燥粉末を加えることで、抗菌性と共に、貝殻中の成分が機能しやすい環境にｐＨを調整することができる。
これらをセメントと混和してコンクリート製品とすることで、土壌改良効果を有する製品とすることができる。
また、廃棄物や焼却灰などをコンクリート中に含めた場合には、これらからの汚染物質の外部への溶出を抑えることができる。

実施例１の土壌改良剤の製法の一例を示すブロック図である。 河川汚泥の浄化を示す分析表である。 乾物の浄化を示す分析表である。 焼却灰の浄化を示す分析表である。 実施例２のブロック図である。 実施例３のブロック図である。 実施例４のブロック図である。 実施例５のブロック図である。 実施例６のブロック図である。 実施例６の製法を示すブロック図である。 図１０の製品化を示すブロック図である。

以下に、この発明の土壌改良剤として貝殻の一例にホタテ貝を用いた好適実施例について図面を参照しながら説明する。

実施例１の土壌改良剤は、破砕されたホタテ貝の貝殻粉末１Ａとゼオライト粉末１Ｂをほぼ同一比率で混合して用いている。
ここで貝殻粉末１Ａは、図１に一例を示すように、廃棄された貝殻をホッパ１１に投入し、コンベアで移送して破砕機１２で破砕する。
破砕された貝殻はコンベアで移送して振動スクリーン１３で選り分けられて、１５ｍｍ以下の貝殻粉末１Ａが集められる。
１５ｍｍを越える貝殻粉末は、再度、破砕機１２に戻されて破砕され、振動スクリーン１３で１５ｍｍ以下のものを選り分け、上記手順が繰り返される。

上記のようにして得られた貝殻粉末１Ａと、ゼオライト粉末１Ｂとの混合粉末１を、改善対象となる土壌に投入し又は散布する。必要に応じて土壌と混合してもよい。
投入する量は、土壌の汚染状況に応じて増減されるが、土壌に対してその重さの半分以上に相当する量を投入することが好ましい。
また、貝殻粉末１Ａと、ゼオライト粉末１Ｂの混合比率を１：１としたが、汚染土壌の水分が多い場合にはゼオライト粉末１Ｂの比率を多く調整し、水分が少ない場合にゼオライト粉末１Ｂの比率を少なく調整するなど、汚染土壌の状況に応じて適宜比率の混合粉末としてもよい。

汚染土壌のサンプル１ｋｇに対して、混合粉末５００ｇを投入し、ミキサーで混合して、汚染の改善結果の数値を測定する。
不十分な場合に１００ｇ単位で増量して、汚染の改善が許容値になるまで測定する。
上記実験値を基に、当該汚染土壌に対する混合粉末の混合割合を決定して、土壌の改良を行う。
混合粉末１については同質分子同士は互いに引き合うという性質の応用により有害物質を細孔内に包みこむことができるものと考えられる。
これにより、土壌中の重金属や環境ホルモンなどの汚染物質を貝殻粉末１Ａやゼオライト粉末１Ｂに吸着させ、よって無害化することができる。

河川の底質改善浄化工事における河川汚泥の改善の効果について図２に示す。
また、乾物（汚泥を海底から掬い出し天日で乾燥したもの）の改善の効果について図３に示す。
都市ゴミ焼却灰の改善の効果について図４に示す。
貝殻粉末処理したものは溶出試験の結果では、PCDD3 、PCDF3 のいずれも0.02mg/L以下となっている。
従って、貝殻粉末処理の対象となる土壌は、下水道、河川、海(港・湾岸等)などの土壌汚染の防止や、工場跡地等の土壌汚染による地下水汚染の防止を行うことができる。

実施例２の土壌改良剤は、実施例１の混合粉末１に加えて、柑橘類の皮の搾り汁２を併せて用いることで、土壌改善効果の向上を図ることができる（図５参照）。
柑橘類の皮の搾り汁２に含まれる有機物が、常温でゆっくりと汚染物を無害化し、また殺菌していくことができる。
また、土壌のｐＨを貝殻粉末処理が適正となるように調整することができる。
上記柑橘類の皮の搾り汁２に代えて、又はこれと一緒に、柑橘類の皮の低温乾燥粉末を用いてもよい。

これは、柑橘類の果実の皮を低温乾燥機を用い、湿度を約７０％に設定して乾燥し、粉末化する。
柑橘類の皮の低温乾燥粉末は、主に水を要しない汚染土壌に使用することが好ましい。
柑橘類の皮の搾り汁２や柑橘類の皮の低温乾燥粉末は、貝殻粉末の使用量とほぼ同じ重量が用いられる。
実施例２では、実施例１より汚染浄化の効果を高めることができることが確認された。

ここで使用する柑橘類の皮の搾り汁２は、使用する混合粉末１とほぼ同じ重量であることが好ましいが、特に限定されない。
使用法は、混合粉末１を搾り汁２内に漬け込んだ状態で、同時に土壌に散布する方法でもよいし、混合粉末１と搾り汁２とを別々にして同時に又は別々に土壌に投入、散布するものでもよい。

実施例３の土壌改良剤は、前記実施例に乳酸菌を植え付けた竹炭の破砕片３を混合した構成からなっている（図６参照）。
乳酸菌は、一例として厚さ約５００ｍｍの藁床に乳酸菌を植え付けて増殖させる。
乳酸菌は発酵大豆の乳酸菌でもよいし、土壌内のある種の乳酸菌を用いてもよい。

竹炭の破断片３は、孟宗竹を適当な長さ（例えば１ｍ）に裁断した後、節穴を通して炭釜で焼きあげ、焼き上がった竹炭を長さ約５０ｍｍ位に切断する。
前記乳酸菌を植え付けた藁床の間に前記竹炭を並べるように敷き、発熱を加えて発酵により竹炭の胞内に乳酸菌を繁殖させる。

上記乳酸菌を植え付けた竹炭を、更に小さく破断し、砂粒の大きさまでに砕いて乳酸菌を植え付けた竹炭の破断片３が完成する。
この竹炭の破断片３は、混合粉末１とほぼ同じ量を用いることが好ましいが、土壌の悪臭の状況に応じて適宜増減して使用することができる。

前記乳酸菌を植え付けた竹炭の破断片３は、前記混合粉末１と、柑橘類の皮の搾り汁２と共に混合して、土壌改善剤として用いる。
あるいは、これらを別々に用いたり、竹炭の破断片３と混合粉末１とを混合し、搾り汁２は別に用いる等のようにしてもよい。
使用法は貝殻粉末と同様に土壌に混入し、撹拌して使用する。
実施例３では実施例２よりも汚染浄化や悪臭防止の効果を高めることができる
ことが確認された。

これらの相乗効果をあげるためには、特に、混合粉末１と乳酸菌を植え付けた竹炭の破断片３とが土壌内で散逸しないように、仕切やネット、袋などに入れて土壌中の所定位置に配置させ、また、その位置に柑橘類の皮の搾り汁２を散布することが好ましい。
乳酸菌は、所定の物質の毒性を弱めたり、悪臭を消臭する乳酸菌が用いられるので、竹炭の無数にある胞の中で増殖し続けることができ、かなり長期間の使用に耐えることができる。
この際に前記搾り汁２によるｐＨ調整により、乳酸菌の増殖環境を整えることもできる。

前記実施例１から３の土壌改良剤には、それぞれ市販の土壌改良剤（改良促進剤）４を加えてもよい（図７参照）。
例えば、土壌改良剤４として窒素化合物や無機リン化合物などの公知の土壌改良剤又は改良促進剤を追加する。
窒素化合物としては、例えば塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウムなどであり、無機リン化合物としては、例えばリン酸アンモニウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウムなどを用いてもよく、その他、公知の土壌改良剤、改良促進剤を用いることができる。
これにより、混合粉末１、搾り汁２、竹炭の破砕片の不足を補ったり、浄化の効果の向上を図ることができる。

前記実施例１から４の土壌改善剤は、これらをセメント５と混和することで、土壌改善効果を有するコンクリート製品６を作ることができる（図８参照）。
即ち、セメント５に、混合粉末１、柑橘類の皮の搾り汁２、乳酸菌を植え付けた竹炭の破断片３、土壌改良剤４等が混入して、所望の形状のコンクリート製品６を作ることができる。

セメント５と混和する混合粉末１と乳酸菌を植え付けた竹炭の破断片３との比率はほぼ均等であることが好ましいが、この発明では、上記比率に限定されることなく、使用する汚染状況に応じて、適宜増減することができる。

このコンクリート製品６は、その内部を汚水や河川や海の水等が通過することで水中に含有された汚染物質を浄化することができる。
上記コンクリート製品６は、実施例６の産業廃棄物の粉砕物や焼却灰の混合を除いた公知のコンクリートの製法により製造されるものであるのでその説明を省略する。

また、前記コンクリート製品６には、前記汚染土壌を乾燥した廃棄物をセメントに混合して用いてもよい。
コンクリート製品６内には、混合粉末１、柑橘類の皮の搾り汁２、乳酸菌を植え付けた竹炭の破断片３、土壌改良剤４の全部または一部が混入しているので、コンクリート製品６の内部で、前記汚染土壌から出る汚染物質の溶出を抑えることができ、外部へ溶出させることが無いので安全である。

また、コンクリート製品８には、図９、図１０に示すように、産業廃棄物の粉砕物や焼却灰７などを骨材や砂の代わりに用いてセメントに混合させてもよい。
このコンクリート製品８内には産業廃棄物の粉砕物や焼却灰７などが内蔵されるが、この場合も、前述のように、コンクリート製品８内には、混合粉末１、柑橘類の皮の搾り汁２、乳酸菌を植え付けた竹炭の破断片３、土壌改良剤４の全部または一部が混入しているので、コンクリート製品８の内部で、前記粉砕物や焼却灰７から出る汚染物質の溶出を抑えることができ、外部へ溶出させることが無いので安全である。

本実施例では、産業廃棄物として、古タイヤを一次破砕機２１で３０ｍｍ以下にし、二次破砕機２２を用いて１５ｍｍ以下の古タイヤチップの破砕片５１とする。
同様の破砕処理２１、２２でプラスティック、塩ビ類の製品も１５ｍｍ以下の破砕片５２とする。
陶磁器やガラスは、前記貝殻と同様に、ホッパ１１から破砕機１２を介して振動スクリーン１３を経て１５ｍｍ以下の破砕片５３とする。

これらの破砕片と、セメント５と、砂石９ａと、砕石９ｂと、ＮＳＣ（硬化剤）９ｃと、水１０をバッチャプラント３１に投入し、コンクリートを製造する。
このようにして製造されたコンクリートは、例えば、インターロッキングブロックマシンのような成形機３２に投入して所定用途のコンクリート製品８を製造することができる。

なお、図１０中、符号７’は廃棄物の焼却灰である。
セメントと混合する廃棄物は上記実施例に限定されず、その全部又は一部であってもよいし、その他の廃棄物を破砕したものであってもよい。
その他、要するにこの発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうること勿論である。

１ 混合粉末
１Ａ 貝殻粉末
１Ｂ ゼオライト粉末
２ 柑橘類の皮の搾り汁
３ 乳酸菌を植え付けた竹炭の破砕片
４ 土壌改良剤
５ セメント
６ コンクリート製品
７ 産業廃棄物の粉砕物や焼却灰
８ コンクリート製品
１１ ホッパ
１２ 破砕機
１３ 振動スクリーン
２１ 一次破砕機
２２ 二次破砕機
３１ バッチャプラント
３２ 成形機

Claims (7)

1. 汚染物質を有する汚染土壌に、貝殻の粉末乃至顆粒とゼオライトの粉末乃至顆粒との混合物からなる汚染土壌改良剤を混和してなることを特徴とする土壌改良方法。
2. 汚染土壌改良剤に、竹炭の粉末乃至顆粒を混和してなることを特徴とする請求項１に記載の汚染土壌改良方法。
3. 汚染土壌改良剤に、柑橘類の果実の皮の搾り汁乃至柑橘類の果実の皮の低温乾燥粉末を混和してなることを特徴とする請求項１または２に記載の汚染土壌改良方法。
4. 汚染土壌改良剤に、窒素化合物、無機リン化合物などの土壌改良促進剤を混和してなることを特徴とする請求項１から３のいずれに記載の汚染土壌改良方法。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の汚染土壌改良剤からなることを特徴とする汚染土壌改良剤。
6. 請求項５の汚染土壌改良剤を汚染土壌と混和し、セメントに混入して成型したことを特徴とするコンクリート製品。
7. 汚染土壌が、乾燥させた汚泥土壌、または土に産業廃棄物の粉砕物、または焼却灰を混入したものからなることを特徴とする請求項６に記載のコンクリート製品。

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