特許 6391011 デカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法、並びに、それを用いた汚染土壌の洗浄方法及び砒素汚染土壌の洗浄方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6391011

(24)【登録日】2018年8月31日

(45)【発行日】2018年9月19日

(54)【発明の名称】デカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法、並びに、それを用いた汚染土壌の洗浄方法及び砒素汚染土壌の洗浄方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/24 20060101AFI20180910BHJP

   B09C 1/02 20060101ALI20180910BHJP

   B09C 1/08 20060101ALI20180910BHJP

   B09C 1/00 20060101ALI20180910BHJP

   C02F 1/52 20060101ALI20180910BHJP

   B03B 5/28 20060101ALI20180910BHJP

   B03B 9/06 20060101ALI20180910BHJP

   G01N 15/04 20060101ALI20180910BHJP

   G01N 9/36 20060101ALI20180910BHJP

【ＦＩ】

   G01N33/24 CZAB

   B09B3/00 304K

   B09B5/00 S

   C02F1/52 B

   B03B5/28 B

   B03B5/28 A

   B03B9/06

   G01N15/04 A

   G01N9/36 Z

【請求項の数】5

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2014-264907(P2014-264907)

(22)【出願日】2014年12月26日

(65)【公開番号】特開2016-125855(P2016-125855A)

(43)【公開日】2016年7月11日

【審査請求日】2017年5月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(72)【発明者】

【氏名】山本 千絵

(72)【発明者】

【氏名】毛利 光男

(72)【発明者】

【氏名】設樂 和彦

(72)【発明者】

【氏名】石鍋 誠一

(72)【発明者】

【氏名】江口 崇

【審査官】 西浦 昌哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２８３２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２１２８８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１８０５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１１０８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０５５７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０２２６７８８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 設樂和彦 他，泥水式シールド工事で発生する自然由来砒素汚染土壌の浄化技術の開発−微細粒分の分級装置の検討−，第２０回地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会講演集，日本，一般社団法人一般土壌環境センター，２０１４年 ６月，pp.231-236，S3-03

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３３／００−３３／４６

Ｂ０９Ｂ ３／００

Ｂ０９Ｂ ５／００

Ｂ０３Ｂ ５／２８

Ｃ０２Ｆ １／５２

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スラリー状の汚染土壌をデカンタ分級によって固液分離する際の該固液分離比を測定する方法であって、
デカンタ分級前の前記汚染土壌の比重ρ_ｆｅｅｄ、前記汚染土壌を所定の分級点によるデカンタ分級で固液分離することで得られる前記分級点超の固形回収分の比重ρ_ＵＦ、及び、固液分離された上澄液及び前記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水の比重ρ_ＯＦをそれぞれ測定し、これら各比重から、下記（１）〜（３）式を用いて、前記汚染土壌の固形分率ＤＳ_ｆｅｅｄ、前記固形回収分の固形分率ＤＳ_ＵＦ、及び、前記分離泥水の固形分率ＤＳ_ＯＦをそれぞれ求め、
さらに、前記汚染土壌の固形分率ＤＳ_ｆｅｅｄ、前記固形回収分の固形分率ＤＳ_ＵＦ、及び、前記分離泥水の固形分率ＤＳ_ＯＦから、下記（４）式を用いて、前記汚染土壌の重量を１（ｋｇ）としたときにデカンタ分級で得られる前記固形回収分の重量の割合ｘを求めることにより、前記固形回収分と前記分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を求めることを特徴とする、デカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法。
ＤＳ_ｆｅｅｄ ＝ ｛ρ_ＳＲ（ρ_ｆｅｅｄ−ρ_ＷＡ）｝／（（ρ_ＳＲ−ρ_ＷＡ）ρ_ｆｅｅｄ） ・・・（１）
ＤＳ_ＵＦ ＝ ｛ρ_ＳＲ（ρ_ＵＦ−ρ_ＷＡ）｝／（（ρ_ＳＲ−ρ_ＷＡ）ρ_ＵＦ） ・・・（２）
ＤＳ_ＯＦ ＝ ｛ρ_ＳＲ（ρ_ＯＦ−ρ_ＷＡ）｝／（（ρ_ＳＲ−ρ_ＷＡ）ρ_ＯＦ） ・・・（３）
ｘ ＝ （ＤＳ_ｆｅｅｄ−ＤＳ_ＯＦ）／（ＤＳ_ＵＦ−ＤＳ_ＯＦ） ・・・（４）
｛但し、上記（１）〜（４）式中、ｘ：固形回収分の重量の割合、ρ_ＷＡ：水の比重（−）、ρ_ＳＲ：土壌真比重、ＤＳ_ｆｅｅｄ：汚染土壌の固形分率（％）、ＤＳ_ＵＦ：固形回収分の固形分率（％）、ＤＳ_ＯＦ：分離泥水の固形分率（％）、ρ_ｆｅｅｄ：、汚染土壌の比重（−）、ρ_ＵＦ：固形回収分の比重（−）、ρ_ＯＦ：分離泥水の比重（−）を示す。｝

【請求項2】

前記汚染土壌の比重ρ_ｆｅｅｄ、前記固形回収分の比重ρ_ＵＦ及び分離泥水の比重ρ_ＯＦを、それぞれ連続的に測定しながら、前記固形回収分と前記分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を求めることを特徴とする請求項１に記載のデカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法。

【請求項3】

汚染土壌を洗浄して浄化土とする汚染土壌の洗浄方法であって、
少なくとも、スラリー状とされた前記汚染土壌、又は、前記汚染土壌の一部を、所定の分級点でデカンタ分級することにより、上澄液及び前記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水と、前記分級点超の固形回収分とに固液分離するデカンタ分級工程を備え、
前記デカンタ分級工程は、請求項１又は請求項２に記載の測定方法を用いて前記固形回収分と前記分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を測定しながら、該固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝の測定結果に応じて前記分級点を制御することを特徴とする汚染土壌の洗浄方法。

【請求項4】

自然由来の砒素による汚染土壌を洗浄して浄化土とする砒素汚染土壌の洗浄方法であって、
少なくとも、スラリー状とされた前記汚染土壌、又は、前記汚染土壌の一部にアルカリ系処理剤を添加し、前記汚染土壌の土粒子に吸着されている砒素をアルカリ抽出して溶存態として前記スラリー内の液分中に抽出するアルカリ抽出工程と、
前記アルカリ抽出工程を経たスラリー状の前記汚染土壌、又は、前記汚染土壌の一部を、所定の分級点でデカンタ分級することにより、上澄液及び前記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水と、前記分級点超の固形回収分とに固液分離するデカンタ分級工程と、を備え、
前記デカンタ分級工程は、請求項１又は請求項２に記載の測定方法を用いて前記固形回収分と前記分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を測定しながら、該固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝の測定結果に応じて前記分級点を制御することを特徴とする砒素汚染土壌の洗浄方法。

【請求項5】

自然由来の砒素による汚染土壌を洗浄して浄化土とする砒素汚染土壌の洗浄方法であって、
スラリー状とされた前記汚染土壌、又は、前記汚染土壌の一部にアルカリ系処理剤を添加し、前記汚染土壌の土粒子に吸着されている砒素をアルカリ抽出して溶存態として前記スラリー内の液分中に抽出するアルカリ抽出工程と、
次いで、前記汚染土壌を、粗粒子分と、該粗粒子分以外の、溶存態としての砒素を含むスラリー分とに分級する湿式分級工程と、
次いで、前記湿式分級工程で得られた前記スラリー分をサイクロンで分級することにより、前記スラリー分を、平均粒径が７５μｍ未満であって溶存態としての砒素を含むスラリー状の細粒子分と、平均粒径が７５μｍ以上の粗粒子分とに分級するサイクロン分級工程と、
次いで、前記サイクロン分級工程において分級された粗粒子分を脱水し、該脱水後の粗粒子分を、前記湿式分級工程で分級された粗粒子分と混合させる脱水工程と、
次いで、前記脱水工程で混合された前記粗粒子分に中和剤を添加してｐＨ値を中性領域とすることで浄化土を得るｐＨ調整工程と、を備え、
さらに、前記サイクロン分級工程で得られた溶存態としての砒素を含むスラリー状の前記細粒子分、又は、前記細粒子分の一部を、所定の分級点でデカンタ分級することにより、上澄液及び前記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水と、前記分級点超の固形回収分とに固液分離し、前記固形回収分を前記ｐＨ調整工程に搬送するデカンタ分級工程と、
前記デカンタ分級工程において分級された、上澄液及び前記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水に凝集薬剤を添加することで砒素と共に前記微細粒子分を凝集沈殿処理した後、その凝集スラッジをフィルタープレスすることで脱水ケーキ状に形成することにより、砒素を含む濃縮汚染土を得る凝集工程と、を備え、
前記デカンタ分級工程は、請求項１又は請求項２に記載の測定方法を用いて前記固形回収分と前記分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を測定しながら、該固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝の測定結果に応じて前記分級点を制御することを特徴とする砒素汚染土壌の洗浄方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、デカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法に関するものであり、例えば、シールド工事等において発生する自然由来の低濃度汚染物質を含む汚染土壌の洗浄処理に適用可能な、デカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法、並びに、それを用いた汚染土壌の洗浄方法及び砒素汚染土壌の洗浄方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自然由来の重金属による土壌汚染は、鉱床地帯を通る山岳トンネルの掘削工事等において、従来から問題とされていたが、最近では、日本国内においても、特に首都圏等の市街地において、海成堆積物から溶出する重金属、特に砒素による土壌汚染の問題が顕在化している。このような自然由来の砒素による汚染濃度は、詳細を後述するが、低濃度ではあるものの、溶出量が０.０１〜０.０３ｍｇ／Ｌ程度と環境基準値（０.０１ｍｇ／Ｌ）及び土壌汚染対策法の溶出量基準値（０.０１ｍｇ／Ｌ）（以下、溶出量基準値等ということがある）を超過している点が問題であり、浄化処理が必要となる。

【0003】

一方、日本国内のシールド工事等で発生する土壌は、土丹（固結シルト）、粘土といった細粒子分を主体とする自然由来の砒素による汚染土壌が多い。一般に、泥水式地下シールド工事においては、泥水がシールドマシンの切羽から地上処理施設へと送られ、洗浄処理等が行われる。ここで、砒素を含む土壌はそれが自然由来の砒素であっても汚染土壌として扱わなければならないことから、自然由来の砒素を含む地盤においてシールド工事を行った場合には、以下のような問題が生じることとなる。
（ａ）自然由来の砒素を含む地盤においてシールド工事を行った場合、工事で発生した土壌の砒素濃度（溶出量）が環境基準及び溶出量基準（土壌汚染対策法）を超過すると建設発生土や産業廃棄物としては処分できず、汚染土壌として処分しなければならない。その結果、処分コストが著しく上昇する。
（ｂ）処分場の許容量が逼迫しているため、大量に発生した汚染土壌を処分することがそもそも困難である。

【0004】

自然由来の重金属による汚染土壌は、日本国内においては、特に、首都圏湾岸部や大阪湾岸部等で広範に存在している。つまり、当該地域で大型公共工事や建築根切り工事を行った際に汚染土壌が大量に発生する。
今後、さらに、リニア新幹線や外環道の建設工事といった大規模なシールド工事が実施されるが、それらの工事においても自然由来の重金属による汚染土壌が大量に発生することが確実視されている。

【0005】

自然由来の砒素による汚染土壌の特徴としては、含有量値が１〜５ｍｇ／ｋｇ程度と、土壌汚染対策法の含有量基準値（１５０ｍｇ／ｋｇ）を大きく下回り、また、溶出量値が土壌汚染対策法の溶出量基準値（０．０１ｍｇ／Ｌ）の概ね１〜３倍程度で存在するといったように、低濃度汚染であるということが挙げられる。

【0006】

上述したように、自然由来の重金属を含む汚染土壌は汚染土壌として処分する必要があり、建設発生土として再利用することができないことから、大規模なシールド工事等を行う場合、上記（ａ）、（ｂ）に示す問題が発生するのを回避するためには、可能な限り汚染土壌の減量化を図ることが求められる。

【0007】

従来、人為的な汚染土壌中の環境汚染物質（重金属類、鉱物油、シアン等）は、砂分や礫分などの粗粒子分よりも、土壌有機物（腐植質）や粘土・シルトなどの細粒子分に多く吸着・保持されていることが知られている。このため、汚染土壌の浄化に際しては、粗粒子分と細粒子分とを分離し、細粒子分を除去することが効率的な処理を行う上で有利である。
一方で、自然由来の重金属による汚染の場合は、人為的な汚染とは異なり、汚染物質が細粒子分に偏在しておらず、土粒子径による溶出量の違いはないものと考えられていた。従って、自然由来の重金属による汚染土壌の対策としては、掘削除去、不溶化、遮水壁による封じ込め等が主要なものであった。

【0008】

本発明者等は、細粒子分を主体とする複数サイトの自然由来砒素汚染土壌を用いて実験を実施したところ、自然由来の重金属による汚染土壌の多くで、汚染物質が微細粒子分に偏在することを知見した。すなわち、汚染土壌を洗浄・分級し、適切な分級点で分級された微細粒子のみを汚染土壌として処理・処分するようにすれば、処分土量を大幅に削減することが可能であることを明らかにした。

【0009】

従来、汚染土壌を分級・洗浄する方法としては、例えば、汚染土壌をスラリーとして、汚染物質を吸着している細粒子分をハイドロサイクロンにより分離する。次に、その細粒子分を含む懸濁液に凝集剤を添加・攪拌して凝集沈澱処理し、凝集スラッジを脱水して濃縮汚染土（脱水ケーキ）として処分する方法が挙げられる（例えば、特許文献１を参照）。

【0010】

上述のハイドロサイクロンは非常に処理能力の高い装置であるものの、分級点が２０〜３０μｍよりも小さいハイドロサイクロンでは、サイズが小さいために処理能力が低いというデメリットがある。このようなハイドロサイクロンを用いて大量の土壌スラリーを処理するためには、非常に多くのサイクロンとポンプが必要となり現実的ではない。土壌洗浄の分野においては、効率性や経済性の観点から、通常は分級点が６０〜１２５μｍのハイドロサイクロンが一般に用いられる。このため、泥水シールド工法で発生した自然由来の砒素を含む汚染土壌を、仮に、特許文献１に記載の方法で洗浄処理しても、分級点が大きいことから、二次処理土を効果的に減量しながら洗浄処理を行うことは困難であり、これに伴い、再利用可能な一次処理土の割合を高めることも困難である。

【0011】

一方、本発明者等は、スラリー中の５〜１０μｍ以上の土粒子のみを選択的に凝集させてフロックを形成させることで、ハイドロサイクロンを通常の分級点のままで用いた場合には高い処理能力で分級を行うことが難しかった５〜１０μｍ未満の微細粒子分を効率的に分離できる方法を提案している（特許文献２を参照）。

【0012】

しかしながら、特許文献２に記載の方法を採用した場合、フロックを形成するための高分子凝集剤を大量に必要とするため、洗浄に係る処理コストが高くなるという問題がある。また、特許文献２に記載の方法で排出される洗浄土にはフロックが含まれることから再利用が困難となり、産業廃棄物として処分せざるを得ず、建設発生土として処分する場合と比較すると、処分コストが高くなるという問題がある。また、特許文献２に記載の方法のように、アルカリによる砒素の抽出法と、高分子凝集剤による不完全な凝集沈殿法とをこの順で組み合わせた方法では、分級点の設定によっては溶出量基準値等を超過する土粒子の一部を洗浄土側に振り分けてしまう可能性もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開２００６−１１６３９７号公報

【特許文献2】特開２０１２−０８１３８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

ここで、本発明者等は、ハイドロサイクロンからオーバーフロー分として排出されるスラリー状の汚染土壌を、さらにデカンタ分級手段に導入して１５μｍ程度の分級点で固液分離する方法について別途提案している。この方法によれば、スラリー状の汚染土壌をデカンタ分級することで、上澄液及び溶出量基準値等を超過する微細粒子分を含むスラリー状とされた分離泥水と、溶出量基準値等に適合する固形回収分とに分離する。これにより、砒素を微細粒子分とともに分離泥水側に分離しながら、固形回収分を浄化土とすることで、再利用可能な建設発生土の割合を高めることができる。また、上記のデカンタ分級を用いた方法を採用することで、砒素を含む微細粒子分からなる汚染土壌を減量することも可能となる。

【0015】

図１は、土丹（固結シルト）の泥水に含まれる土壌の粒度構成、並びに、洗浄処理の各工程における土壌の粒度構成を示した概念図である。図１に示すように、泥水式地下シールド工事で発生する泥水においては、７５μｍ以上の粗粒分が２５％程度を占め、７５μｍ未満の細粒子分が１５μｍ以下の微細粒子分も含めて７５％程度を占めている。この７５μｍ未満の細粒子分の内訳としては、１５μｍ超７５μｍ未満の細粒子分が６５％程度、１５μｍ以下の微細粒子分が１０％程度である。なお、上記の粒度分布を示す単位（％）は、特に断りの無い限り体積％である。

【0016】

図２は、一般的なデカンタの概略構造を示す破断図である。図２に示すデカンタ１は、略筒状のシェル２の内部にスクリュー３が設置されており、シェル２が軸方向で回動することで高遠心力を生じさせ、シェルの内面２Ａに被処理物（泥水）を押しつけるようにして固液分離することが可能な構成とされている。そして、固液分離された固形回収分ＵＦは、スクリュー３の回転に伴って開口２１から排出され、ｐＨ調整等の所定の処理が施された後、一時処理土（浄化土）として埋め戻し等の再利用に供される。一方、固液分離された分離泥水ＯＦは、凝集沈殿・脱水等の所定の処理が施された後、二次処理土（濃縮汚染土）として、産業廃棄物として処理される。

【0017】

そして、図１中に示すように、デカンタ分級を用いた微細粒子分の分離処理においては、サイクロン分級においてオーバーフロー分として排出される、７５μｍ未満の細粒子分を含む泥水を対象とし、このオーバーフロー分の泥水を、１５μｍ超７５μｍ未満の細粒子分を含む固形回収分と、１５μｍ以下の微細粒子分を含む分離泥水とに分級する。この際、図１中に示す粒度構成を有すると考えられる土丹のデカンタ分級を想定した場合、細粒子分（１５μｍ超７５μｍ未満）：微細粒子分（１５μｍ以下）＝６５：１０＝８７：１３の分離比となり、概ね９割近い減容化を達成することが可能になると考えられる。

【0018】

しかしながら、泥水式地下シールド工事において掘進する地盤の粒度構成等によっては、細粒子分、特に１５μｍ以下の微細粒子分の割合が高い土壌も存在する。このような土壌から発生する泥水を、例えば、分級点を１５μｍのままとしてデカンタ分級した場合、図３のグラフに示すように、汚染土となる微細粒子分の割合が大きくなりすぎることから、土壌の洗浄処理における減容化の効果が著しく低下するという問題があった。

【0019】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、例えば、シールド工事等において発生する自然由来の低濃度汚染物質を含む汚染土壌の洗浄処理を行う際に、汚染土壌に含まれる土丹が微細粒子分の割合が高い粒度構成である場合においても、汚染土壌として処分する必要がある溶出量基準値等を超過する処理土を効果的に減量しながら、再利用可能な浄化土の割合を高め、減容化率を顕著に向上させることが可能な、デカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法、並びに、それを用いた汚染土壌の洗浄方法及び砒素汚染土壌の洗浄方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0020】

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた。この結果、例えば、微細粒子分（１５μｍ以下）の割合が非常に高い土丹（固結シルト）を含む土壌に対しては、固形回収分と分離泥水との分離割合（固液分離比）をリアルタイムで把握しながら、デカンタにおける分級点（分級径）を適正に制御する方法を見出した。これにより、溶出量基準値等を超過する処理土を効果的に減量しながら、再利用可能な浄化土の割合を高め、減容化率を効果的に向上できることを見出し、本発明を完成させた。

【0021】

即ち、本発明における第一の発明は、スラリー状の汚染土壌をデカンタ分級によって固液分離する際の該固液分離比を測定する、デカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法であって、デカンタ分級前の前記汚染土壌の比重ρ_ｆｅｅｄ、前記汚染土壌を所定の分級点によるデカンタ分級で固液分離することで得られる前記分級点超の固形回収分の比重ρ_ＵＦ、及び、固液分離された上澄液及び前記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水の比重ρ_ＯＦをそれぞれ測定し、これら各比重から、下記（１）〜（３）式を用いて、前記汚染土壌の固形分率ＤＳ_ｆｅｅｄ、前記固形回収分の固形分率ＤＳ_ＵＦ、及び、前記分離泥水の固形分率ＤＳ_ＯＦをそれぞれ求め、さらに、前記汚染土壌の固形分率ＤＳ_ｆｅｅｄ、前記固形回収分の固形分率ＤＳ_ＵＦ、及び、前記分離泥水の固形分率ＤＳ_ＯＦから、下記（４）式を用いて、前記汚染土壌の重量を１（ｋｇ）としたときにデカンタ分級で得られる前記固形回収分の重量の割合ｘを求めることにより、前記固形回収分と前記分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を求めることを特徴とする。
ＤＳ_ｆｅｅｄ ＝ ｛ρ_ＳＲ（ρ_ｆｅｅｄ−ρ_ＷＡ）｝／（（ρ_ＳＲ−ρ_ＷＡ）ρ_ｆｅｅｄ） ・・・（１）
ＤＳ_ＵＦ ＝ ｛ρ_ＳＲ（ρ_ＵＦ−ρ_ＷＡ）｝／（（ρ_ＳＲ−ρ_ＷＡ）ρ_ＵＦ） ・・・（２）
ＤＳ_ＯＦ ＝ ｛ρ_ＳＲ（ρ_ＯＦ−ρ_ＷＡ）｝／（（ρ_ＳＲ−ρ_ＷＡ）ρ_ＯＦ） ・・・（３）
ｘ ＝ （ＤＳ_ｆｅｅｄ−ＤＳ_ＯＦ）／（ＤＳ_ＵＦ−ＤＳ_ＯＦ） ・・・（４）
｛但し、上記（１）〜（４）式中、ｘ：固形回収分の重量の割合、ρ_ＷＡ：水の比重（−）、ρ_ＳＲ：土壌真比重、ＤＳ_ｆｅｅｄ：汚染土壌の固形分率（％）、ＤＳ_ＵＦ：固形回収分の固形分率（％）、ＤＳ_ＯＦ：分離泥水の固形分率（％）、ρ_ｆｅｅｄ：、汚染土壌の比重（−）、ρ_ＵＦ：固形回収分の比重（−）、ρ_ＯＦ：分離泥水の比重（−）を示す。｝

【0022】

なお、本発明において説明するデカンタとは、従来から、固液分離や脱水を行うために用いられている、強力な遠心分離装置である（例えば、図２に示すデカンタ１を参照）。これは、装置本体の高速回転によって発生する遠心力により、装置内に投入された処理対象物を粒子（固形回収分）と液体（分離泥水）とに分離する装置である。本発明者等が、本装置に、スラリー状とされた汚染土壌、又は、汚染土壌の一部を投入し、投入量（滞留時間）や回転数（遠心力）等を変化させて運転したところ、固液分離のみならず、適切な投入量や回転数を設定することで、任意の分級点での分級が可能であることが明らかとなった。さらに、分級点を、一般に用いられているハイドロサイクロンの分級点である６０〜１２５μｍよりも小さく設定できることも確認された。

【0023】

また、本発明における第二の発明は、上記の第一の発明に記載のデカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法の構成において、前記汚染土壌の比重ρ_ｆｅｅｄ、前記固形回収分の比重ρ_ＵＦ及び分離泥水の比重ρ_ＯＦを、それぞれ連続的に測定しながら、前記固形回収分と前記分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を求めることを特徴とする。

【0024】

また、本発明における第三の発明は、汚染土壌を洗浄して浄化土とする汚染土壌の洗浄方法であって、少なくとも、スラリー状とされた前記汚染土壌、又は、前記汚染土壌の一部を、所定の分級点でデカンタ分級することにより、上澄液及び前記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水と、前記分級点超の固形回収分とに固液分離するデカンタ分級工程を備え、前記デカンタ分級工程は、上記の第一又は第二の発明に記載の測定方法を用いて前記固形回収分と前記分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を測定しながら、該固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝の測定結果に応じて前記分級点を制御することを特徴とする。

【0025】

また、本発明における第四の発明は、自然由来の砒素による汚染土壌を洗浄して浄化土とする砒素汚染土壌の洗浄方法であって、少なくとも、スラリー状とされた前記汚染土壌、又は、前記汚染土壌の一部にアルカリ系処理剤を添加し、前記汚染土壌の土粒子に吸着されている砒素をアルカリ抽出して溶存態として前記スラリー内の液分中に抽出するアルカリ抽出工程と、前記アルカリ抽出工程を経たスラリー状の前記汚染土壌、又は、前記汚染土壌の一部を、所定の分級点でデカンタ分級することにより、上澄液及び前記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水と、前記分級点超の固形回収分とに固液分離するデカンタ分級工程と、を備え、前記デカンタ分級工程は、上記の第一又は第二の発明に記載の測定方法を用いて前記固形回収分と前記分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を測定しながら、該固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝の測定結果に応じて前記分級点を制御することを特徴とする。

【0026】

また、本発明における第五の発明は、自然由来の砒素による汚染土壌を洗浄して浄化土とする砒素汚染土壌の洗浄方法であって、スラリー状とされた前記汚染土壌、又は、前記汚染土壌の一部にアルカリ系処理剤を添加し、前記汚染土壌の土粒子に吸着されている砒素をアルカリ抽出して溶存態として前記スラリー内の液分中に抽出するアルカリ抽出工程と、次いで、前記汚染土壌を、粗粒子分と、該粗粒子分以外の、溶存態としての砒素を含むスラリー分とに分級する湿式分級工程と、次いで、前記湿式分級工程で得られた前記スラリー分をサイクロンで分級することにより、前記スラリー分を、平均粒径が７５μｍ未満であって溶存態としての砒素を含むスラリー状の細粒子分と、平均粒径が７５μｍ以上の粗粒子分とに分級するサイクロン分級工程と、次いで、前記サイクロン分級工程において分級された粗粒子分を脱水し、該脱水後の粗粒子分を、前記湿式分級工程で分級された粗粒子分と混合させる脱水工程と、次いで、前記脱水工程で混合された前記粗粒子分に中和剤を添加してｐＨ値を中性領域とすることで浄化土を得るｐＨ調整工程と、を備え、さらに、前記サイクロン分級工程で得られた溶存態としての砒素を含むスラリー状の前記細粒子分、又は、前記細粒子分の一部を、所定の分級点でデカンタ分級することにより、上澄液及び前記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水と、前記分級点超の固形回収分とに固液分離し、前記固形回収分を前記ｐＨ調整工程に搬送するデカンタ分級工程と、前記デカンタ分級工程において分級された、上澄液及び前記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水に凝集薬剤を添加することで砒素と共に前記微細粒子分を凝集沈殿処理した後、その凝集スラッジをフィルタープレスすることで脱水ケーキ状に形成することにより、砒素を含む濃縮汚染土を得る凝集工程と、を備え、前記デカンタ分級工程は、上記の第一又は第二の発明に記載の測定方法を用いて前記固形回収分と前記分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を測定しながら、該固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝の測定結果に応じて前記分級点を制御することを特徴とする。

【発明の効果】

【0027】

本発明に係るデカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法によれば、汚染土壌の比重ρ_ｆｅｅｄ、デカンタ分級で得られる分級点超の固形回収分の比重ρ_ＵＦ及び上澄液及び分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水の比重ρ_ＯＦを測定し、これら各比重から、汚染土壌の固形分率ＤＳ_ｆｅｅｄ、固形回収分の固形分率ＤＳ_ＵＦ及び分離泥水の固形分率ＤＳ_ＯＦをそれぞれ求めたうえで、これら各固形分率から、汚染土壌の重量を１（ｋｇ）としたときにデカンタ分級で得られる固形回収分の重量の割合ｘを求めることにより、固形回収分と分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を求める測定方法を採用している。これにより、例えば、汚染土壌に含まれる土丹（固結シルト）が、微細粒子分（１５μｍ以下）の割合が高い粒度構成である場合においても、上記の固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を常時把握することができるので、この固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝に基づいてデカンタにおける分級点を適正に制御することが可能となる。従って、汚染土壌として処分する必要がある、溶出量基準値等を超過する処理土を効果的に減量しながら、再利用可能な浄化土の割合を高め、減容化率を顕著に向上させることができる。

【0028】

また、本発明に係る汚染土壌の洗浄方法によれば、デカンタ分級工程において、スラリー状の細粒子分の余剰分を、デカンタを用いて分級することで、このスラリー状の細粒子分を、上澄液及び前記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水と、前記分級点超の固形回収分とに分離するとともに、上記の本発明に係る測定方法によって、固形回収分と分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を測定しながら、該固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝の測定結果に応じて分級点を制御する方法を採用している。これにより、砒素等の汚染物質を、微細粒子を含む分離泥水側に分離しながら、固形回収分を浄化土とすることで、再利用可能な建設発生土の割合を高めることができるとともに、汚染物質を含む微細粒子分からなる汚染土壌を減量することが可能となる。

【0029】

また、本発明に係る砒素汚染土壌の洗浄方法によれば、まず、アルカリ抽出工程において、スラリー状の汚染土壌、又は、汚染土壌の一部にアルカリ系処理剤を添加することで、土粒子に吸着された砒素を溶存態としてスラリー中に抽出することで、その後の分級工程における分級により、浄化土となる土粒子から効果的に砒素を除去することが可能となる。
さらに、デカンタ分級工程において、スラリー状の汚染土壌、又は、汚染土壌の一部を、デカンタを用いて分級することで、上澄液及び前記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水と、前記分級点超の固形回収分とに分離するとともに、上記の本発明に係る測定方法によって、固形回収分と分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を測定しながら、該固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝の測定結果に応じて分級点を制御する方法を採用している。これにより、砒素を、確実に微細粒子を含む分離泥水側に分離しながら、固形回収分を浄化土とすることで、再利用可能な建設発生土の割合を高めることができるとともに、溶出量基準値等を超過する微細粒子分からなる濃縮汚染土を効果的に減量することが可能となる。

【0030】

さらに、本発明に係る砒素汚染土壌の洗浄方法によれば、アルカリ抽出工程と、湿式分級工程と、サイクロン分級工程と、脱水工程と、ｐＨ調整工程とをこの順で備え、さらに、デカンタ分級工程と、凝集工程とを備えるとともに、デカンタ分級工程が、上記の本発明に係る測定方法によって、固形回収分と分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を測定しながら、該固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝の測定結果に応じて分級点を制御する方法を採用している。これにより、まず、アルカリ抽出工程において土粒子に吸着された砒素を溶存態としてスラリー中に抽出することで、その後の分級によって浄化土となる土粒子から効果的に砒素を除去することが可能となる。また、デカンタ分級工程において、溶存態としての砒素を含むスラリー状の細粒子分、又は、前記細粒子分の一部を所定の分級点でデカンタ分級し、上澄液及び分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水と、溶出量基準値等に適合する分級点超の固形回収分とに分離するとともに、上記の本発明に係る測定方法によって、固形回収分と分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を測定しながら、該固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝の測定結果に応じて分級点を制御する方法を採用している。これにより、砒素を、確実に微細粒子を含む分離泥水側に分離しながら、固形回収分を浄化土とすることで、再利用可能な建設発生土の割合を高めることができるとともに、溶出量基準値等を超過する微細粒子分からなる濃縮汚染土を効果的に減量することが可能となる。

【0031】

従って、例えば、泥水シールド工法において発生する自然由来の砒素等による汚染土壌を洗浄処理するにあたり、汚染土壌に含まれる土丹（固結シルト）が、微細粒子分（１５μｍ以下）の割合が高い粒度構成である場合においても、汚染土壌として処分する必要がある溶出量基準値等を超過する濃縮汚染土を効果的に減量しながら、再利用可能な浄化土の割合を高めることが可能な方法を低コストで実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の実施形態であるデカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法を模式的に説明する図であり、洗浄処理を行う各工程における土丹（固結シルト）の泥水に含まれる土壌の粒度構成を示した概念図である。

【図2】本発明の実施形態であるデカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法について説明する図であり、デカンタの概略構造を示す破断図である。

【図3】本発明の実施形態であるデカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法を模式的に説明する図であり、土丹の累積粒度分布の一例を示すグラフである。

【図4】本発明の実施形態であるデカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法を模式的に説明する図であり、デカンタ分級における物質収支を示す概略図である。

【図5】本発明の実施形態であるデカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法を模式的に説明する図であり、デカンタ分級における物質収支を示す概略図である。

【図6】本発明の実施形態である砒素汚染土壌の洗浄方法を模式的に説明する図であり、各工程を示すフロー図である。

【図7】本発明の実施形態である砒素汚染土壌の洗浄方法を模式的に説明する図であり、砒素汚染土壌における、土粒子の粒径と、砒素溶出量と、所定の分級点と、アルカリ抽出工程との各関係を示す説明図である。

【図8】本発明の実施形態である砒素汚染土壌の洗浄方法を模式的に説明する図であり、砒素汚染土壌における、土粒子の粒径と、砒素溶出量と、所定の分級点と、アルカリ抽出工程との各関係を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、本発明の実施形態であるデカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法、及び、それを用いた汚染土壌の洗浄方法並びに砒素汚染土壌の洗浄方法の一例を挙げ、その構成について図１〜図７を参照しながら詳述する（図８の従来図も参照）。なお、本実施形態においては、自然由来の砒素による汚染土壌を洗浄して浄化土とする、砒素汚染土壌の洗浄方法を例に挙げ、この洗浄方法において、本発明に係るデカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法を適用した場合について説明する。従って、本実施形態においては、まず、砒素汚染土壌の洗浄方法に関する本発明者等の知見から説明する。

【0034】

［土粒子の平均粒径と砒素全含有量及び溶出量との関係］
従来、自然由来の重金属によって汚染された土壌は、人為的に汚染された土壌とは異なり、汚染物質が細粒子分に偏在しておらず、土粒子径による溶出量（土壌汚染対策法）の違いはないものと考えられていた。しかしながら、本発明者等が以前に細粒子分を主体とした複数サイトの自然由来砒素汚染土壌を用いて実験を行った結果、図７中に示すように、自然由来の砒素による汚染土壌においては、土壌を構成する土粒子の粒径が小さいもの程、砒素の溶出量（土壌汚染対策法）がより高くなることを明らかにしている。即ち、粗粒子分よりも細粒子分、特に微細粒子分を分別・処理することで、効率的な浄化処理が可能であることがわかる。

【0035】

さらに、図７に示すように、平均粒径が概ね１５μｍ超の土粒子は元々の汚染濃度（溶出量）が溶出量基準値等を僅かに超えている場合があるので、そのような場合には、詳細を後述するアルカリ抽出工程を行うことで溶出量基準値等に適合させることができる。

【0036】

一方、平均粒径が概ね１５μｍ程度か、それよりも小さな土粒子は、元々の汚染濃度（溶出量）が基準値（上記の０．０１ｍｇ／Ｌ）の３〜５倍程度であることから、アルカリ抽出工程を行った場合でも、溶出量基準値等に適合させることができないか、あるいは砒素の再溶出が生じる懸念もある。そこで、本実施形態においては、詳細を後述するデカンタ１（図２を参照）を用いた分級処理において、平均粒径が概ね１５μｍ程度あるいはそれよりも小さな土粒子（微細粒子分）を分離・除去して濃縮汚染土とし、砒素の全含有量が低い、平均粒径が概ね１５μｍ超（７５μｍ以下）の土粒子（固形回収分）は浄化土に含める方法を採用している。

【0037】

なお、図７中における１５μｍの分級点は、砒素の吸着し易い土粒子の平均粒径は概ね１５μｍ以下であることから、説明の都合上、分級点の一例として記載したものである。実際の対象土壌においては、分級点は１５μｍに限定されるものではない。即ち、デカンタ（図２のデカンタ１を参照）を用いた分級処理における分級点は、例えば、対象土壌に含まれる土丹（固結シルト）の粒度構成によって決定することができ、例えば、０μｍ超５０μｍ以下、より好ましくは６μｍ以上２０μｍ以下の範囲で適宜設定することができる。デカンタ１における分級点の制御については、追って詳述する。

【0038】

［アルカリ抽出工程と所定の分級点との関係］
図８に示すように、スラリー状の汚染土壌に、まず、アルカリ抽出工程において土粒子表面に吸着している砒素を強制的に脱着し、砒素を溶存態としてスラリー中に抽出することで、土壌の溶出量が全体的に低減し、所定の分級点をより小さな値とすることが可能となる。従って、アルカリ抽出工程により、上記の所定の分級点をより小さな値とすることで、濃縮汚染土を減量する効果をさらに高めることが可能となることがわかる。

【0039】

［砒素汚染土壌の洗浄方法（汚染土壌の洗浄方法）］
（デカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法）
本発明に係るデカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法、及び、それを用いた汚染土壌の洗浄方法並びに砒素汚染土壌の洗浄方法は、上記のような砒素汚染土壌の特性、及び、それに基づく知見によってなされたものである。

【0040】

即ち、本実施形態で説明するデカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法（以下、固液分離比の測定方法と略称することがある）は、スラリー状の汚染土壌をデカンタ分級によって固液分離する際の該固液分離比を測定する方法である。本実施形態の固液分離比の測定方法においては、デカンタ分級前の汚染土壌の比重ρ_ｆｅｅｄ、汚染土壌を所定の分級点によるデカンタ分級で固液分離することで得られる分級点超の固形回収分の比重ρ_ＵＦ、及び、固液分離された上澄液及び分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水の比重ρ_ＯＦをそれぞれ測定する。また、これらの各比重から、下記（１）〜（３）式を用いて、汚染土壌の固形分率ＤＳ_ｆｅｅｄ、固形回収分の固形分率ＤＳ_ＵＦ、及び、分離泥水の固形分率ＤＳ_ＯＦをそれぞれ求める。そして、本実施形態では、汚染土壌の固形分率ＤＳ_ｆｅｅｄ、固形回収分の固形分率ＤＳ_ＵＦ、及び、分離泥水の固形分率ＤＳ_ＯＦから、下記（４）式を用いて、前記汚染土壌の重量を１（ｋｇ）としたときにデカンタ分級で得られる前記固形回収分の重量の割合ｘを求めることにより、固形回収分と分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を求める。
ＤＳ_ｆｅｅｄ ＝ ｛ρ_ＳＲ（ρ_ｆｅｅｄ−ρ_ＷＡ）｝／（（ρ_ＳＲ−ρ_ＷＡ）ρ_ｆｅｅｄ） ・・・（１）
ＤＳ_ＵＦ ＝ ｛ρ_ＳＲ（ρ_ＵＦ−ρ_ＷＡ）｝／（（ρ_ＳＲ−ρ_ＷＡ）ρ_ＵＦ） ・・・（２）
ＤＳ_ＯＦ ＝ ｛ρ_ＳＲ（ρ_ＯＦ−ρ_ＷＡ）｝／（（ρ_ＳＲ−ρ_ＷＡ）ρ_ＯＦ） ・・・（３）
ｘ ＝ （ＤＳ_ｆｅｅｄ−ＤＳ_ＯＦ）／（ＤＳ_ＵＦ−ＤＳ_ＯＦ） ・・・（４）
但し、上記（１）〜（４）式中、ｘ：固形回収分の重量の割合、ρ_ＷＡ：水の比重（−）、ρ_ＳＲ：土壌真比重、ＤＳ_ｆｅｅｄ：汚染土壌の固形分率（％）、ＤＳ_ＵＦ：固形回収分の固形分率（％）、ＤＳ_ＯＦ：分離泥水の固形分率（％）、ρ_ｆｅｅｄ：、汚染土壌の比重（−）、ρ_ＵＦ：固形回収分の比重（−）、ρ_ＯＦ：分離泥水の比重（−）を示す。

【0041】

また、本実施形態で説明する砒素汚染土壌の洗浄方法（汚染土壌の洗浄方法）は、デカンタ分級工程において、上記の本実施形態の固液分離比の測定方法が適用されたものである。即ち、本実施形態の砒素汚染土壌の洗浄方法は、自然由来の砒素による汚染土壌を洗浄して浄化土とする砒素汚染土壌の洗浄方法であり、少なくとも、スラリー状とされた汚染土壌、又は、汚染土壌の一部にアルカリ系処理剤を添加し、汚染土壌の土粒子に吸着されている砒素をアルカリ抽出して溶存態として前記スラリー内の液分中に抽出する「（Ａ）アルカリ抽出工程」と、この「（Ａ）アルカリ抽出工程」を経たスラリー状の汚染土壌、又は、汚染土壌の一部を、所定の分級点でデカンタ分級することにより、上澄液及び分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水と、分級点超の固形回収分とに固液分離する「（Ｆ）デカンタ分級工程」と、を備えている。そして、本実施形態においては、「（Ｆ）デカンタ分級工程」において、上記の固液分離比の測定方法を用い、固形回収分と分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を測定しながら、該固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝の測定結果に応じて分級点を制御する方法とされている。

【0042】

また、本実施形態で説明する例では、上記のアルカリ抽出工程及びデカンタ分級工程を備えた砒素汚染土壌の洗浄方法において、図６のフロー図に示すような、以下の（Ａ）〜（Ｇ）の各工程を備える方法を採用する。
（Ａ）泥水式シールド工法によって生じたスラリー状の汚染土壌にアルカリ系処理剤を添加し、汚染土壌の土粒子に吸着されている砒素をアルカリ抽出して溶存態としてスラリー内の液分中に抽出するアルカリ抽出工程。
（Ｂ）アルカリ抽出工程に次いで設けられ、汚染土壌を、粗粒子分と、該粗粒子分以外の、溶存態としての砒素を含むスラリー分とに分級する湿式分級工程。
（Ｃ）湿式分級工程で得られたスラリー分をサイクロンで分級することにより、スラリー分を、平均粒径が７５μｍ未満であって溶存態としての砒素を含むスラリー状の細粒子分と、平均粒径が７５μｍ以上の粗粒子分とに分級し、スラリー状の細粒子分の一部を、泥水式シールド工法におけるシールド掘削用泥水として返送するサイクロン分級工程。
（Ｄ）サイクロン分級工程において分級された粗粒子分を脱水し、該脱水後の粗粒子分を、前記湿式分級工程で分級された粗粒子分と混合させる脱水工程。
（Ｅ）脱水工程で混合して得られた粗粒子分に中和剤を添加してｐＨ値を中性領域とし、さらに脱水することで浄化土を得るｐＨ調整工程。
（Ｆ）サイクロン分級工程で得られた溶存態としての砒素を含むスラリー状の細粒子分のうち、シールド掘削用泥水として返送されない余剰分を、上記の固液分離比の測定方法を用いて固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を測定し、この固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝の測定結果に応じて上記分級点を制御しながらデカンタ分級することにより、スラリー状の細粒子分を、上澄液及び上記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水と、上記分級点超の固形回収分とに固液分離し、固形回収分をｐＨ調整工程に搬送するデカンタ分級工程。
（Ｇ）デカンタ分級工程において分級された、上澄液及び上記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水に凝集薬剤を添加することで、砒素と共に微細粒子分を凝集沈殿処理した後、その凝集スラッジをフィルタープレスすることで脱水ケーキ状に形成することにより、溶存態としての砒素を含む濃縮汚染土を得る凝集工程。
以下、上記の（Ａ）〜（Ｇ）の各工程について順次説明するとともに、特に、「（Ｆ）デカンタ分級工程」において採用している固液分離比の測定方法について詳しく説明する。

【0043】

（Ａ）アルカリ抽出工程
本発明の洗浄方法に備えられるアルカリ抽出工程は、本実施形態で説明する洗浄方法において砒素汚染土壌を処理する最初の工程である。即ち、アルカリ抽出工程では、まず、泥水式シールド工法によって生じたスラリー状の汚染土壌にアルカリ系処理剤を添加し、汚染土壌の土粒子に吸着されている砒素をアルカリ抽出して溶存態としてスラリー内の液分中に抽出する。

【0044】

具体的には、アルカリ抽出工程においては、泥水式シールド工法によって生じた泥水（スラリー状の汚染土壌）に、水酸化ナトリウム及びその他の薬剤を添加することにより、自然界には存在しないアルカリ性領域、例えばｐＨ＝８〜１３の土壌に改質する。この際、汚染土壌の土粒子に吸着されている砒素等の重金属を強制脱着させ、抽出液（泥水）中に砒素を溶出させることで、溶存態としての砒素を抽出する。

【0045】

なお、本発明においては、上記のアルカリ抽出工程を設けず、泥水式シールド工法等によって生じたスラリー状の汚染土壌を、まず、後述の湿式分級工程において分級処理する方法とすることも可能である。このように、アルカリ抽出工程を設けない構成を採用した場合、土壌中における砒素の溶出量が高めとなるが、詳細を後述するように、後述のデカンタ分級工程における分級点を大きめに設定することで、砒素の溶出量が高めの細かな土粒子を濃縮汚染土側に分離することが可能となる。

【0046】

（Ｂ）湿式分級工程
次に、湿式分級工程は、図６のフロー図に示すように、上記のアルカリ抽出工程に次いで設けられる工程であり、スラリー中に砒素が溶存態として抽出された汚染土壌を、粒径の大きな粗粒子分と、この粗粒子分以外の溶存態としての砒素を含むスラリー分とに分級する。

【0047】

本実施形態の湿式分級工程では、従来から汚染土壌の処理に用いられている湿式篩等を何ら制限無く用いることができ、自然由来の砒素の溶出量が低く溶出量基準値等に適合した、粒径の大きな礫や砂等からなる粗粒子分を分離する。
そして、本実施形態では、これら粗粒子分を、後述の脱水工程で分離された粗粒子分等と混合したうえで、ｐＨ調整工程においてｐＨを中性領域に調整して浄化土として分離し、埋め立て土等に再利用することが可能な建設発生土として処理することができる。

【0048】

（Ｃ）サイクロン分級工程
次に、サイクロン分級工程では、上記の湿式分級工程で得られたスラリー分をサイクロンで分級することにより、このスラリー分を、平均粒径が７５μｍ未満であって溶存態としての砒素を含むスラリー状の細粒子分と、平均粒径が７５μｍ以上の粗粒子分とに分級する。そして、本実施形態に係る技術を泥水式シールド工法に採用した場合には、図６のフロー図中に示すように、分級されたスラリー状の細粒子分の少なくとも一部を、シールド掘削用泥水として返送することができる。

【0049】

本実施形態のサイクロン分級工程では、従来から汚染土壌の処理に用いられているハイドロサイクロン設備を何ら制限無く用いることができ、上記のように分級点を７５μｍに設定することで、スラリー分を、砒素を含むスラリー状の細粒子分（図６中におけるサイクロン分級工程の「オーバーフロー」参照）と、砒素の含有量・溶出量が低い粗粒子分（図６中におけるサイクロン分級工程の「アンダーフロー」参照）とに分離する。

【0050】

そして、上述の如く、オーバーフローとしてサイクロンから排出され、土粒子の間隙に残留する砒素等の重金属が抽出されたアルカリ水、及び、砒素含有量・溶出量の高い微細粒子（例えば、１５μｍ以下）を含む平均粒径：７５μｍ以下の土粒子から構成された泥水（スラリー状の細粒子分）は、その一部をシールド掘削用泥水として返送することで循環利用される。一方、シールド掘削用泥水として返送されない余剰分の泥水については、詳細を後述するデカンタ分級工程に搬送される。さらに、アンダーフローとしてサイクロンから排出され、砒素の含有量・溶出量が低く環境基準に適合した状態の粗粒子分は、後工程である脱水工程に搬送される。

【0051】

（Ｄ）脱水工程
次に、脱水工程では、上記のサイクロン分級工程で分離された粗粒子分を脱水し、この脱水後の粗粒子分を、湿式分級工程で分級された粗粒子分と混合させる。
本実施形態の脱水工程では、従来から汚染土壌の処理に用いられる脱水篩等を何ら制限無く用いることができる。

【0052】

（Ｅ）ｐＨ調整工程
次に、本発明の洗浄方法に備えられるｐＨ調整工程では、上記の脱水工程で混合して得られた粗粒子分に中和剤を添加してｐＨ値を中性領域とすることで浄化土を得る。

【0053】

具体的には、本実施形態で説明するｐＨ調整工程においては、酸等の中和剤と、アルカリ抽出工程や脱水工程で分離された粗粒子分とを混合し、ｐＨ値を自然な状態である中性領域、例えば、６．５〜８．５程度に中和し、埋め戻し土等として再利用可能な浄化土とする。さらに、本実施形態のｐＨ調整工程では、後述のデカンタ分級工程において固液分離される固形回収分ＵＦを上記の粗粒子分と混合したうえで中和処理することでも浄化土を得ることができる。

【0054】

（Ｆ）デカンタ分級工程（デカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法を含む）
次に、本発明の洗浄方法に備えられるデカンタ分級工程では、図６のフロー図に示すように、サイクロン分級工程で得られた溶存態としての砒素を含むスラリー状の細粒子分のうち、シールド掘削用泥水として返送されない余剰分（オーバーフロー分のフィードスラリー）を、所定の分級点でデカンタ分級する。これにより、スラリー状の細粒子分からなる汚染土壌Ｆを、上澄液及び上記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水ＯＦと、上記分級点超の固形回収分ＵＦとに固液分離し、固形回収分ＵＦをｐＨ調整工程に搬送する。また、本発明に係る洗浄方法に備えられるデカンタ分級工程は、上記の固液分離比の測定方法を用いて固形回収分ＵＦと分離泥水ＯＦとの固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を測定しながら、この固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝の測定結果に応じて上記分級点を制御する。

【0055】

具体的には、本実施形態で説明するデカンタ分級工程においては、土壌の土粒子の間隙に残る砒素等の重金属が抽出されたスラリー中のアルカリ水、及び、溶出量基準値等を超過する微細粒子分（例えば、平均粒径が１５μｍ以下）を、図２に例示するようなデカンタ１を用いて、分離汚泥ＯＦとして分級・分離する。一方、溶出量基準値等に適合する固形回収分ＵＦ（例えば、平均粒径が１５μｍ超の細粒子分）は、ｐＨ調整工程に搬送する。
本実施形態で用いるデカンタ１としては、従来から各種の固液分離処理に用いられているデカンタを、何ら制限無く用いることができる。

【0056】

本実施形態では、デカンタ１を用いてスラリー状の細粒子分（汚染土壌）の分級・分離を行うことにより、分級点を、従来のようなサイクロンのみを用いた分級点（６３〜７５μｍ程度）よりも小さくでき、具体的には、分級点を０μｍ超１５μｍ以下程度にまで低く設定することが可能となる。そして、本実施形態においては、デカンタ分級工程における分級点を０μｍ超５０μｍ以下、より好ましくは６〜２０μｍの範囲に設定することで、溶出量基準値等を超過する微細粒子分のみを、濃縮汚染土として分離できる。本発明に係る洗浄方法においては、このようなデカンタ分級工程を備えることにより、濃縮汚染土の発生量が、サイクロンのみで細粒子分を分級した従来の方法に比べて１／４〜１／１０程度と、大幅に減量することが可能となる。

【0057】

以下、本実施形態のデカンタ分級工程における、デカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法について詳しく説明する。なお、以下の説明においては、上述したその他の各工程の条件についても説明することがある。

【0058】

図１の各工程における土壌の粒度構成の概念図に示すように、泥水式シールド工法で発生する砒素汚染泥水（汚染土壌）は、一般的に、７５μｍ以上の粗粒分が２５％程度を占め、７５μｍ未満の細粒子分が、１５μｍ以下の微細粒子分（１０％）も含めて７５％程度を占めている。この汚染土壌に対し、まず、「アルカリ抽出工程（Ａ）」において薬剤を添加することで、汚染土壌をアルカリ性領域の土壌に改質するとともに、汚染土壌の土粒子に吸着されている砒素等の重金属を抽出液（泥水）中に溶出させて、溶存態としての砒素を抽出する。
その後、上述した「サイクロン分級工程（Ｃ）」における分級により、２５％程度を占める粗粒分（７５μｍ以上）を浄化土側に分離し、「（Ｄ）脱水工程」〜「（Ｅ）ｐＨ調整工程」に搬送する。また、「サイクロン分級工程（Ｃ）」では、７５％程度を占める細粒子分（７５μｍ未満）を含むスラリー状の泥水を、オーバーフロー分として、デカンタ分級工程（Ｆ）に搬送する。この細粒子分には、１５μｍ以下の微細粒子分も含まれる。
そして、「（Ｆ）デカンタ分級工程」において、「サイクロン分級工程（Ｃ）」のオーバーフロー分として導入された泥水を、デカンタ分級によって固液分離する。これにより、細粒子分を含むスラリー状の泥水を、当初の泥水に対して６５％程度を占める細粒子分（１５μｍ超７５μｍ未満）からなる固形回収分と、当初の泥水に対して１０％程度を占める微細粒子分（１５μｍ以下）及び上澄液を含むスラリー状の分離泥水とに固液分離する。

【0059】

図２は、デカンタの一例を示す破断概略図である。図２に示す例のデカンタ１は、略筒状のシェル２の内部に、先端３ａ側の近傍が、先端３ａに向かうに従って縮径するように構成されたスクリュー３が設置されている。また、シェル２の先端２ａ近傍、即ち、スクリュー３の先端３ａ側が、先端２ａに向かうに従って縮径するように構成されている。

【0060】

シェル２は、例えば、図示略のモーター等の動力により、高遠心力を発揮できる程度の回転数で、軸方向で回動するように構成されている。

【0061】

また、スクリュー３は、回転軸３１の周囲に螺旋状のプロペラ３２が備えられており、例えば、図示略のモーター等の動力が後端３ｂ側に伝達されることで回転可能に構成される。また、図示例のスクリュー３は、先端３ａ側が上述のような縮径形状とされている一方、後端３ｂ側は同径で延設された構成とされている。

【0062】

また、デカンタ１には、汚染土壌Ｆを内部に導入するための導入管４が備えられている。導入管４は、一端側に備えられる入口４１が、シェル２の開口２１から露出するように設けられており、他端側に備えられる出口４２が後述の拡散管５の内部に収容される。図示例においては、出口４２を含む導入管４の大部分が、拡散管５の内部に収容されている。

【0063】

また、図示例のデカンタ１は、スクリュー３の回転軸３１の内部に拡散管５が収容された構成とされている。この拡散管５は、スクリュー３と共に回転するように設けられ、有底筒状に形成された拡散部５１と、この拡散部５１よりも小径で管状に形成された小径部５２とから構成されている。
拡散部５１は、内部に導入される汚染土壌Ｆを、スクリュー３の回転に伴って撹拌しながらシェル２側に向けて排出するように構成されおり、側面に、汚染土壌Ｆを排出するための複数の孔部５１Ａが形成されている。
小径部５２の内部には、上述した出口４２を含む導入管４の大部分が収容されている。また、拡散管５の小径部５２と導入管４との間は、互いに回転自在とされている。

【0064】

また、デカンタ１は、シェル２の先端２ａに設けられた開口２１側に備えられる導入管４の入口４１から、処理対象となるスラリー状の汚染土壌Ｆ、即ち、サイクロン分級におけるオーバーフロー分の泥水が導入される。そして、先端２ａの開口２１からは、デカンタ分級によって分離された固形回収分ＵＦが排出されるとともに、後端２ｂ側に設けられた開口２２からは、分離泥水ＯＦが排出される。ここで、開口２２側には、分離泥水ＯＦのシェル２内における液深を確保するための堰部２３が、シェル２の内面２Ａに環状堰として設けられている。

【0065】

以下に、デカンタ１を用いて汚染土壌Ｐをデカンタ分級し、固液分離する概略の手順並びに作用について説明する。
まず、シェル２を遠心回動させるとともに、螺旋状のプロペラ３２が開口２１側に向けて進む方向でスクリュー３を回転させながら、デカンタ１の開口２１側に備えられた導入管４の入口４１から汚染土壌Ｆを導入する。 この際、内部に導入されたスラリー状の汚染土壌Ｆは、まず、拡散管５に備えられる拡散部５１の回転に伴って撹拌されながら、孔部５１Ａからシェル２の内壁２Ａに向けて排出される。そして、汚染土壌Ｆは、シェル２の遠心回動により、シェル２の内面２Ａに押しつけられるように固形回収分ＵＦが分離され、その表面に分離泥水ＯＦが分離された状態となる。

【0066】

そして、シェル２の内面２Ａに密接した状態の固形回収分ＵＦは、スクリュー３の回転に伴い、順次、開口２１側から外部に排出される。この際、固形回収分ＵＦは、シェル２の先端２ａ側の縮径形状、及びシェル２とスクリュー３との回転差により、脱水作用を付与されながら外部に排出されるまた、シェル２内の分離泥水ＯＦは、開口２２側から外部に流出する。即ち、図５の模式図に示すように、サイクロン分級工程においてオーバーフロー分として排出されるスラリー状の汚染土壌Ｆ（比重ρ_ｆｅｅｄ）は、デカンタ１に導入された後、固形回収分ＵＦ（比重ρ_ＵＦ）と分離泥水ＯＦ（比重ρ_ＯＦ）とに分離される。

【0067】

そして、デカンタ１によるデカンタ分級で固液分離された固形回収分ＵＦは、図６中に示すｐＨ調整工程（Ｅ）に導入され、ｐＨ調整や水分調整が施された後、一時処理土（浄化土）として埋め戻し等の再利用に供される。また、デカンタ１によって固液分離された分離泥水ＯＦは、詳細を後述する凝集沈殿工程（Ｇ）に導入され、凝集沈殿やフィルタープレス処理等が施されることで、二次処理土（濃縮汚染土）として、産業廃棄物として処理される。

【0068】

一方、上述したように、汚染土壌に含まれる土丹の粒度構成によっては、１５μｍ以下の微細粒子分の割合が高い土壌もある。このため、図３のグラフにも示すように、分級点を１５μｍのままとしてデカンタ分級すると、汚染土となる微細粒子分の割合が大きくなりすぎ、減容化の効果が著しく低下してしまう。

【0069】

このため、本実施形態においては、デカンタ１によるデカンタ分級で固液分離される固形回収分と分離泥水との固液分離比を、例えばリアルタイムで測定することにより、この測定結果に基づいて分級点を制御することで、上記の固液分離比を、微細粒子分を含む泥水の割合が大きくなりすぎないようにコントロールすることが可能となる。

【0070】

即ち、本実施形態のデカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法においては、まず、汚染土壌Ｆの比重ρ_ｆｅｅｄ、固形回収分ＵＦの比重ρ_ＵＦ及び分離泥水ＯＦの比重ρ_ＯＦを、それぞれ測定する。これらの各比重は、基本的には、スラリーの重量と体積の測定値から求められるものである。
また、上記の各比重は、デカンタ分級工程を実施するにあたり、連続的に測定することが好ましい。

【0071】

上記各比重の測定手段としては、流体又は固体の比重の測定に用いられる一般的な測定機器を用いることができ、例えば、バッチ式を採用する場合にはバネ重量計を応用したスラリー比重計等を用いることができる。また、上記各比重を連続的に測定する場合には、流体等の濃度の連続的な検出が可能なマイクロ波濃度計（例えば、東芝社製マイクロ波濃度計：ＬＱ６００）等を用いることができる。

【0072】

本実施形態で説明する固液分離比の測定方法においては、測定された上記各比重に基づき、まず、下記（１）式によって汚染土壌Ｆの固形分率ＤＳ_ｆｅｅｄを求め、下記（２）式によって固形回収分ＵＦの固形分率ＤＳ_ＵＦ、下記（３）式によって分離泥水ＯＦの固形分率ＤＳ_ＯＦを、それぞれ求める。
ＤＳ_ｆｅｅｄ ＝ ｛ρ_ＳＲ（ρ_ｆｅｅｄ−ρ_ＷＡ）｝／（（ρ_ＳＲ−ρ_ＷＡ）ρ_ｆｅｅｄ） ・・・（１）
ＤＳ_ＵＦ ＝ ｛ρ_ＳＲ（ρ_ＵＦ−ρ_ＷＡ）｝／（（ρ_ＳＲ−ρ_ＷＡ）ρ_ＵＦ） ・・・（２）
ＤＳ_ＯＦ ＝ ｛ρ_ＳＲ（ρ_ＯＦ−ρ_ＷＡ）｝／（（ρ_ＳＲ−ρ_ＷＡ）ρ_ＯＦ） ・・・（３）

【0073】

ここで、本発明において説明する固形分率（ＤＳ：Ｄｒｙ Ｓｏｌｉｄｓ）とは、例えば、土壌スラリー中に含まれる土壌の割合を示すものであり、土壌スラリー１００ｇ中、土壌６０ｇ：水４０ｇの場合には、固形分率ＤＳは６０％（０．６）となる。

【0074】

なお、上記（１）〜（３）式は、以下のようにして導かれる。以下の説明においては、汚染土壌Ｆの固形分率ＤＳ_ｆｅｅｄを求めるための上記（１）式の導き方を例に挙げて説明する。
まず、デカンタ１に導入されるスラリー（泥水：汚染土壌Ｆ）の重量をｗとすると、スラリー中の固液比は次式｛水：土壌＝１−ＤＳ_ｆｅｅｄ：ＤＳ_ｆｅｅｄ｝で表されるため、汚染土壌Ｆのスラリー体積Ｖ_ｆｅｅｄは、下記（５）式で表すことができる。
Ｖ_ｆｅｅｄ ＝ ｛（１−ＤＳ_ｆｅｅｄ）／ρ_ＷＡ＋ＤＳ_ｆｅｅｄ／ρ_ＳＲ｝ｗ ・・・・・（５）
但し、上記（５）式中において、ρ_ＷＡ：水の比重（−）及びρ_ＳＲ：土壌真比重は、それぞれ、概ねρ_ＷＡ：１（−）、ρ_ＳＲ：２．６（−）程度である。

【0075】

上記（５）式より、汚染土壌Ｆの比重ρ_ｆｅｅｄは、下記（６）式によって表すことができる。
ρ_ｆｅｅｄ ＝ ｗ／ｗ｛（（１−ＤＳ_ｆｅｅｄ）／ρ_ＷＡ）＋（ＤＳ_ｆｅｅｄ／ρ_ＳＲ）｝
＝ １／｛（（１−ＤＳ_ｆｅｅｄ）／ρ_ＷＡ）＋（ＤＳ_ｆｅｅｄ／ρ_ＳＲ）｝ ・・・（６）

【0076】

これにより、比重検出によって汚染土壌Ｆの比重ρ_ｆｅｅｄが明らかになることで、汚染土壌Ｆの固形分率ＤＳ_ｆｅｅｄを導き出す上記（１）式が得られる。また、上記（２）、（３）式についても、固形回収分ＵＦの比重ρ_ＵＦ、又は、分離泥水ＯＦρ_ＯＦから、上記（１）式の場合と同様の導き方で得ることができる。

【0077】

次に、本実施形態の固液分離比の測定方法においては、上記手順で得られた汚染土壌Ｆの固形分率ＤＳ_ｆｅｅｄ、固形回収分ＵＦの固形分率ＤＳ_ＵＦ、及び、分離泥水ＯＦの固形分率ＤＳ_ＯＦの各々を、下記（４）式に代入することにより、汚染土壌Ｆの重量を１（ｋｇ）としたときにデカンタ分級で得られる固形回収分の重量の割合ｘを求め、さらに、固形回収分ＵＦと分離泥水ＯＦとの固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を求めることができる。
ｘ ＝ （ＤＳ_ｆｅｅｄ−ＤＳ_ＯＦ）／（ＤＳ_ＵＦ−ＤＳ_ＯＦ） ・・・・・（４）
但し、上記（４）式中、ｘ：固形回収分の重量の割合、ＤＳ_ｆｅｅｄ：汚染土壌の固形分率（％）、ＤＳ_ＵＦ：固形回収分の固形分率（％）、ＤＳ_ＯＦ：分離泥水の固形分率（％）を示す。

【0078】

ここで、上記（４）式は、以下のようにして導かれる。即ち、図４の模式図に示すように、サイクロン分級工程においてオーバーフロー分として排出されるスラリー状の汚染土壌Ｆ（固形分率ＤＳ_ｆｅｅｄ）の重量を１（ｋｇ）としたとき、デカンタ分級によって得られる固形回収分ＵＦ（ＤＳ_ＵＦ）の重量の割合ｘ（ｋｇ）に対し、分離泥水ＯＦ（ＤＳ_ＯＦ）の重量は１−ｘ（ｋｇ）で表される。従って、スラリー中においては固形物量が保存されることに基づき、下記（７）式が得られる。
ＤＳ_ｆｅｅｄ ＝ ＤＳ_ＵＦｘ＋ＤＳ_ＯＦ（１−ｘ） ・・・・・（７）

【0079】

そして、上記（７）式を変形することにより、汚染土壌Ｆの重量を１（ｋｇ）としたときにデカンタ分級で得られる固形回収分ＵＦの重量の割合ｘを導き出す上記（４）式が得られる。

【0080】

さらに、デカンタ分級工程においては、上記（１）〜（４）式を用いて得られた固形回収分ＵＦと分離泥水ＯＦとの固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝に基づいて分級点を調整することにより、固形回収分ＵＦとして得られる再利用可能な浄化土の割合を高めることが、減容化の観点から好ましい。

【0081】

ここで、デカンタ１において分級点（分級径）を変化させる方法としては、特に限定されない。このような方法として、具体的には、例えば、デカンタ１内に投入するスラリー状の汚染土壌の投入量（滞留時間）や、シェル２の回転数（遠心力）の他、シェル２の開口２２側に設けられた堰部２３による液深等を変化させることで、適切な分級点となる投入量や回転数を決定する方法等が挙げられる。このように、デカンタ分級工程における分級点を、固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝に応じて適正範囲に調整することにより、仮に、汚染土壌に含まれる土丹が１５μｍ以下の微細粒子分の割合が高い粒度構成である場合においても、汚染土壌として処分する必要がある溶出量基準値等を超過する濃縮汚染土を効果的に減量しながら、再利用可能な浄化土の割合を高めることが可能となる。

【0082】

なお、微細粒子分（分離泥水ＯＦ）を分離した後の固形回収分ＵＦ（例えば、粒径が１５〜７５μｍ程度の土粒子）は、デカンタ分級工程において含水率が２０〜３０％程度に脱水されるとともに、前段工程であるアルカリ抽出工程において溶出した砒素が除去され、溶出量基準値等に適合する状態となるため、浄化土として取り扱うことができる。

【0083】

ここで、上述したように、上記のアルカリ抽出工程を設けない構成を採用した場合には、土壌からの砒素の抽出が行われておらず、図８に示すように、デカンタ分級工程における所定の分級点を大きめの値に設定することになる。一方、デカンタ分級工程における所定の分級点が大きめとなる場合であっても、従来のようなサイクロン分級のみで砒素を濃縮汚染土側に分離する方法に比べれば、分級点を小さくすることが可能である。従って、アルカリ抽出工程を設けない構成を採用した場合であっても、濃縮汚染土の発生量を一定程度で減量することが可能となる。

【0084】

（Ｇ）凝集工程
次に、凝集工程においては、デカンタ分級工程において分級された上澄液及び上記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水ＯＦに凝集薬剤を添加することで、砒素と共に微細粒子分を凝集沈殿処理する。その後、凝集工程では、その凝集スラッジを脱水処理した後にフィルタープレスすることで脱水ケーキ状に形成することにより、砒素を含む濃縮汚染土を得る。

【0085】

具体的には、凝集工程においては、まず、凝集沈殿法による沈殿処理を行う。本実施形態の凝集工程では、上澄液及び上記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水ＯＦに、ポリ塩化アルミニウムや硫酸バンド、鉄系薬剤等の無機凝集剤と、高分子凝集剤を添加することにより、微細粒子分を凝集沈殿処理する。

【0086】

次いで、凝集沈殿によって得られた凝集スラッジを、従来公知のフィルタープレス装置を用いてフィルタープレスを行うことにより、脱水ケーキ状に形成する。
これにより、砒素を含む濃縮汚染土を得る。この濃縮汚染土は埋め戻し土等への再利用はできないため、汚染土壌として処理するが、本発明の洗浄方法では、濃縮汚染土を顕著に減量できることから、環境への負荷を軽減できるとともに処理費用を低減することが可能となる。

【0087】

（アルカリ抽出工程及びデカンタ分級による複合的作用）
本発明に係る砒素汚染土壌の洗浄方法においては、上述したようなアルカリ抽出工程を前段工程として備え、さらに、濃縮汚染土の処理工程として上述のようなデカンタ分級工程を備えている。このように、まず、アルカリ抽出工程において、汚染土壌の土粒子に吸着されている砒素等の重金属を強制脱着させてスラリー中に溶出させたうえで、湿式分級工程及びサイクロン分級工程において、砒素溶出量の低い粗粒子分を浄化土側に分離することで、循環使用可能な浄化土の比率を高めることが可能となり、減容化率が顕著に向上する。

【0088】

また、アルカリ抽出工程のみでは溶出量基準値等に適合させることができず、また、サイクロン分級工程においても分級することが不可能な、砒素溶出量の高い微細粒子分を含んだ細粒子分が存在する場合もある。このような、砒素溶出量の高い微細粒子分を含んだ細粒子分については、濃縮汚染土側に分離したうえで、デカンタ分級工程において、砒素等の重金属が抽出されたスラリー中のアルカリ水、及び、溶出量基準値等を超過する微細粒子分を、デカンタ設備を用いて分離泥水として分級・分離する。一方、デカンタ分級工程では、溶出量基準値等に適合する固形回収分については、ｐＨ調整工程に搬送、即ち、浄化土側に搬送する。これにより、溶出量基準値等を超過する、例えば平均粒径が１５μｍ以下の微細粒子分からなる濃縮汚染土を大幅に減量することが可能になるとともに、再利用可能な浄化土の割合を大幅に高めることが可能となる。

【0089】

即ち、本発明に係る洗浄方法においては、アルカリ抽出では溶出量基準値等に適合出来ない微細粒子分については、デカンタ分級によって砒素を土粒子ごと分離・除去する一方、固形回収分については、アルカリ抽出によって砒素の一部が抽出されたものなので、土粒子が溶出量基準値等に適合する浄化土となる。

【0090】

さらに、本実施形態においては、上記のアルカリ抽出工程及びデカンタ分級工程に加え、最終的に浄化土を中和するｐＨ調整工程を備えているので、埋め戻し土等に再利用される浄化土をより自然な状態とすることが可能となる。

【0091】

上述のように、本発明が対象とする泥水シールド工法における泥水処理設備において、自然由来の重金属を浄化するプロセスを組み込むことにより、溶出量基準値等に適合する浄化土の割合が高められることから、従来のように、多くの汚染土を濃縮汚染土として処分していた場合と比較して、処分費用を最大で７割程度、削減できる。

【0092】

また、本実施形態によれば、従来の方法においては汚染土壌として処分してきた細粒子分の少なくとも一部を、浄化土として再利用することができる。これに伴い、上述したように、汚染土壌である砒素を含む処理土の発生量を１／４〜１／１０程度に減量することができ、低コストで砒素汚染土壌を洗浄することが可能となる。

【0093】

また、本実施形態によれば、デカンタ分級工程における分級点を適正化することで、従来の洗浄方法においては濃縮汚染土に含まれてしまうことから処分せざるを得ない大量の細粒子分（例えば、平均粒径：１５μｍ超）を、再利用可能な浄化土として回収可能となる。これにより、濃縮汚染土の発生量を大幅に減量することができ、その処分に要するコストを大幅に削減することが可能となる。
図７に示すように、砒素の溶出量は、土粒子の平均粒径が小さいほど高いことから、本発明のように、微細粒子分を選択的に処理することで、従来の方法に比べてより効率的な処理が可能となる。

【0094】

以上のことから、本発明に係る洗浄方法は、アルカリ抽出工程とデカンタ分級工程とを複合的に組み合わせたことで、自然由来の低濃度の砒素汚染土壌を効率的に処理可能な方法であり、極めて合理的で且つ有効な方法である。

【0095】

さらに、本発明においては、上記の固液分離比の測定方法を適用したデカンタ分級工程を備えることで、このアルカリ分級工程における分級点を、固形回収分と分離泥水との固液分離比を測定しながら、適宜変更することができ、より効果的に減容化を図るうえで有効な方法である。

【0096】

［作用効果］
以上説明したように、本発明に係るデカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法によれば、汚染土壌の比重ρ_ｆｅｅｄ、デカンタ分級で得られる分級点超の固形回収分の比重ρ_ＵＦ、及び、上澄液及び分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水の比重ρ_ＯＦを測定し、これら各比重から、汚染土壌の固形分率ＤＳ_ｆｅｅｄ、固形回収分の固形分率ＤＳ_ＵＦ、分離泥水の固形分率ＤＳ_ＯＦをそれぞれ求めたうえで、これら各固形分率から、汚染土壌の重量を１（ｋｇ）としたときにデカンタ分級で得られる固形回収分の重量の割合ｘを求めることにより、固形回収分と分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を求める測定方法を採用している。これにより、例えば、汚染土壌に含まれる土丹（固結シルト）が、微細粒子分（１５μｍ以下）の割合が高い粒度構成である場合においても、上記の固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を常時把握することができるので、この固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝に基づいてデカンタにおける分級点を適正に制御することが可能となる。従って、汚染土壌として処分する必要がある、溶出量基準値等を超過する処理土を効果的に減量しながら、再利用可能な浄化土の割合を高め、減容化率を顕著に向上させることができる。

【0097】

また、本発明に係る汚染土壌の洗浄方法によれば、デカンタ分級工程において、スラリー状の細粒子分の余剰分を、デカンタを用いて分級することで、このスラリー状の細粒子分を、上澄液及び前記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水と、前記分級点超の固形回収分とに分離するとともに、上記の本発明に係る測定方法によって、固形回収分と分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を測定しながら、該固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝の測定結果に応じて分級点を制御する方法を採用している。これにより、砒素等の汚染物質を、微細粒子を含む分離泥水側に分離しながら、固形回収分を浄化土とすることで、再利用可能な建設発生土の割合を高めることができるとともに、汚染物質を含む微細粒子分からなる汚染土壌を減量することが可能となる。

【0098】

また、本実施形態の砒素汚染土壌の洗浄方法によれば、スラリー状の汚染土壌にアルカリ系処理剤を添加することで、土粒子に吸着された砒素を溶存態としてスラリー内の液分中に抽出するアルカリ抽出工程と、サイクロン分級工程で得られたスラリー状の細粒子分の余剰分をデカンタ分級することで、スラリー状の細粒子分からなる汚染土壌Ｆを、上澄液及び上記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水と、上記分級点超の固形回収分とに分離するとともに、上記の本発明に係る測定方法によって、固形回収分と分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を測定しながら、該固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝の測定結果に応じて分級点を制御するデカンタ分級工程とを備えている。このように、まず、アルカリ抽出工程において砒素を溶存態としてスラリー内の液分中に抽出することで、後工程のサイクロン分級工程におけるスラリー状の細粒子分と粗粒子分とへの分級により、汚染土壌から効果的に砒素を除去できる。さらに、本実施形態では、デカンタ分級工程において、サイクロン分級工程で得られたスラリー状の細粒子分の余剰分を、上澄液及び上記分級点以下の微細粒子分を含むスラリー状の分離泥水と、上記分級点超の固形回収分とに分離するとともに、固形回収分と分離泥水との固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝を測定しながら、該固液分離比｛ｘ：１−ｘ｝の測定結果に応じて分級点を制御する。これにより、砒素を、確実に微細粒子を含む分離泥水側に分離しながら、固形回収分を浄化土とすることで、再利用可能な建設発生土の割合を高めることができるとともに、溶出量基準値等を超過する微細粒子分からなる濃縮汚染土を効果的に減量することが可能となる。

【0099】

また、本実施形態では、上述のようなアルカリ抽出工程及びデカンタ分級工程の両方を備えた例を説明しているが、本発明の砒素汚染土壌の洗浄方法においては、これらのうち、アルカリ抽出工程を設けない方法とした場合においても、再利用可能な浄化土の割合を高めるとともに、砒素を含む微細粒子分からなる濃縮汚染土を減量できる効果が得られる。
この場合、アルカリ抽出工程及びデカンタ分級工程を備える場合に比べ、土壌中における砒素の溶出量が高めとなることから、デカンタ分級工程における分級点の設定値を大きめにする必要がある。しかしながら、本発明では、このような場合においても、従来のようなサイクロン分級のみで砒素を微細粒子分側に分離する方法に比べて分級点を小さくすることができ、濃縮汚染土の発生量を減量することが可能となる。

【0100】

従って、例えば、泥水シールド工法において発生する自然由来の砒素等による汚染土壌を洗浄処理するにあたり、汚染土壌に含まれる土丹が微細粒子分（１５μｍ以下）の割合が高い粒度構成である場合においても、汚染土壌として処分する必要がある溶出量基準値等を超過する濃縮汚染土を効果的に減量しながら、再利用可能な浄化土の割合を高めることが可能な方法を低コストで実現できる。

【0101】

なお、本実施形態においては、被洗浄物である汚染土壌として、泥水シールド工法において発生する自然由来の砒素等による汚染土壌を例に挙げて説明しているが、本発明に係る洗浄方法が対象とする被洗浄物は、これに限定されるものではない。本発明に係る洗浄方法は、上記の他、例えば、泥土圧シールド工法において発生するスラリー化していない塊からなる泥土や、浚渫土、さらには、砒素以外の自然由来の重金属類（例えば、フッ素系化合物、シアン化化合物、鉛含有化合物等）等による汚染土壌の洗浄処理に適用した場合でも、その効果を発揮することができる。ここで、上記の泥土圧シールド工法において発生する泥土を、本発明に係る洗浄方法で洗浄処理する場合には、泥土に水を加えることで解泥し、スラリー化してから処理することが好ましい。

【0102】

以上で説明した実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は各実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

【産業上の利用可能性】

【0103】

本発明のデカンタ分級による汚染土壌の固液分離比の測定方法、並びに、それを用いた汚染土壌の洗浄方法及び砒素汚染土壌の洗浄方法によれば、上記構成を採用することで、日本国内、特に首都圏における泥水シールド工法を用いた掘削工事等で発生する自然由来の砒素による汚染土壌を洗浄処理するにあたり、汚染土壌として処分する必要がある濃縮汚染土を効果的に減量しながら、再利用可能な浄化土の割合を高めることが可能となる。従って、本発明は、汚染土壌の発生量を大幅に減らすことによる循環型社会実現への貢献度が大きいものである。

【符号の説明】

【0104】

１…デカンタ、２…シェル、２Ａ…内面、２ａ…先端、２ｂ…後端、２１，２２…開口、２３…堰部、３…スクリュー、３１…回転軸、３２…プロペラ、３ａ…先端、３ｂ…後端、Ｆ…汚染土壌（スラリー状の汚染土壌）、ＵＦ…固形回収分、ＯＦ…分離泥水。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】