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2017年12月07日
砒素等汚染土壌の原位置浄化技術を開発 -生分解性キレート剤によるソイルフラッシングの実用化に目途-

当社は、金沢大学(理工研究域、長谷川浩 教授)と共同で、生分解性キレート剤を用いた重金属等汚染土壌の原位置浄化技術(ソイルフラッシング)を開発しました。本技術は、ソイルフラッシングの洗浄液に生分解性の水溶性キレート剤を用いることで、環境へのキレート剤の残留といった二次的影響が無く、土壌溶出量を安定的に環境基準以下に処理することができます。

■ 背景
平成22年の土壌汚染対策法改正施行を機に、掘削除去・場外処分を抑制する機運が高まり、原位置浄化のニーズが増しています。このような背景の下、汚染物質がVOCの場合は原位置浄化が採用される対策が多くなっていますが、重金属等の場合は依然として掘削除去に依存しており、砒素や鉛といった基準不適合の件数が比較的多い重金属等に対する原位置浄化技術の確立が望まれています。

■ 詳細
本技術は、当社と金沢大学が平成27年6月に共同開発したキレート剤による湿式洗浄(キレート洗浄)を基本技術とし、砒素や鉛といった重金属等の溶出量の基準不適合土壌を浄化対象とするソイルフラッシングです。砂質地盤を適用対象とし、キレート剤を対象土壌に井戸を通じて注水し浸漬させ、土壌中の対象重金属等を抽出し、揚水除去できます。
以下に技術の特徴と概念図(図1)を示します。
【技術の特徴】
・洗浄液に生分解性の水溶性キレート剤を用いるため、環境へのキレート剤の残留といった二次的影響が無い。
・キレート剤による抽出を原位置洗浄・除去の原理とするため、大掛かりな機械設備を必要としない。
主要設備は、井戸(揚水、注水)、鋼矢板等による遮水壁、排水処理装置などシンプルな構成。
・地上に建屋がある場合でも、遮水壁及び井戸の設置が可能であれば、本技術を適用できる。

 

【施工手順】
Step 1:対象範囲を遮水壁(鋼矢板等)で締め切り、井戸(揚水井、注水井)を設置し、帯水層内の地下水を揚水して計画水位まで地下水位を下げる。
Step 2:生分解性キレート剤を注水し、対象土壌を浸漬させる※。
Step 3:生分解性キレート剤を揚水除去(排水)
Step 4:キレート効果抑制剤を注水し、対象土壌を浸漬させる※。
Step 5:土壌・地下水の基準適合を確認後、遮水壁を撤去し、復水させる。
注※:Step 2、Step 4の各浸漬時間は、事前の適用性試験により設定。

ラボ実験において、砒素汚染土壌(溶出量基準不適合)を用い、ソイルフラッシングへのキレート洗浄の適用可能性を検討しました。その結果、キレート洗浄は水洗浄、酸洗浄(pH3)に比べて効果的に砒素を除去できることが分かりました(図2)。さらに、より効果的な洗浄条件を見出すとともに、洗浄後、キレート剤の効果を抑制する処理として、鉄(Ⅲ)やカルシウムなどの金属塩水溶液を注水することで、砒素溶出量を環境基準以下に処理できることを確認しました。


 
 

砒素は、直接結合するキレート剤がなく、キレート洗浄の適用が困難とされていましたが、除去メカニズムを検討した結果、砒素が結び付きやすい鉄等とキレート剤の反応を利用し、反応条件を整え、砒素と土壌の結合/脱離を制御することで、効果的に土壌から抽出除去することが可能となりました。
また、上記実験に使用した生分解性キレート剤の生分解性をラボ実験で検証した結果、キレート剤濃度は土壌細菌共存下で2日後に半減し、11日後に約90%低減する結果が得られ、速やかに生分解されることを確認しました。
これらの結果から、生分解性キレート剤を洗浄液としたソイルフラッシングの実用化に目途をつけることができました。

■ 今後の展開
今後は、実用化に向けて、実現場に試験適用し、効果の実証を行うとともに、得られた知見を基に技術の向上を図ってまいります。