(57)【要約】【課題】  イニシャルコスト、及びランニングコストがともに安価であり、被処理水中に存在するＣｒ、Ｐｂ、Ｃｕを含む重金属の濃度を低減することができる水の浄化方法を提供する。【解決手段】  少なくともＣｒ、Ｐｂ、Ｃｕの1種以上の重金属を含有する処理対象水を、少なくとも、植物系資材を濾材として含む濾床と接触させる処理の実施、または前記処理対象水上での植物の栽培をおこなうことにより、該処理対象水の重金属濃度を低減させる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属を含有する処理対象水を、植物系資材を濾材として含む濾床と接触させて該処理対象水中の重金属濃度を低減させる浄化工程を含むことを特徴とする水の浄化方法。
【請求項２】
重金属を含有する処理対象水を、処理対象水上で植物の根を処理対象水に接触させて植栽することにより重金属濃度を低減させる浄化工程を含むことを特徴とする水の浄化方法。
【請求項３】
重金属を含有する処理対象水を、植物系資材を濾材として含む濾床と接触させて該処理対象水中の重金属濃度を低減させる浄化工程と、処理対象水上で植物の根を処理対象水に接触させて植栽することにより重金属濃度を低減させる浄化工程とを少なくとも含むことを特徴とする水の浄化方法。
【請求項４】
前記植物が、ワスレナグサ、カラー、セキショウ、シュロカヤツリーからなる群より選択した１種以上であることを特徴とする、請求項１または３に記載の水の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属を含有する水の重金属濃度を低減する水の浄化方法に関し、特に、イニシャルコスト、及びランニングコストがともに安価である重金属を含有する水の重金属濃度を低減する水の浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川及び海洋の汚染を防止するため、都市排水及び工場排水などの処理が重要となっている。また、排水中の重金属濃度規制も強化されており、重金属を含有する水の重金属濃度を低減する水の処理は、環境汚染防止の観点から重要な技術となっている。特に、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｃｕ等の有害な重金属濃度を低コストで低減する技術重要度が増している。
【０００３】
このような重金属の除去方法としては、（１）化学反応を利用して重金属を固形化し、除去する方法、（２）樹脂膜を透過させることにより、重金属を分離除去する方法、等が工業的に利用されている。前記（１）の方法は、高濃度の重金属を含有する排水に対しては、有効な処理方法であるが、低濃度で大量の重金属を含有する処理をしようとする場合には、処理効率が低く、ランニングコストが高くなる。前記（２）の方法は、重金属濃度が比較的低濃度の水を処理することは可能であるが、専用の設備が必要であり、イニシャルコストが高く、樹脂膜を消耗品として使用することから、ランニングコストも高い問題がある。
【０００４】
特許文献１では、無機質繊維または有機物繊維等の繊維質材料からなる成形物に水生植物を植栽またはその種子を保持してなる水質浄化用濾材を用いた水質浄化方法が提案されている。前記特許文献１に記載の方法では、大面積の成形物を準備する必要があり、イニシャルコストが高くなる課題がある。
【０００５】
特許文献２では、ベニバラボロギクの水耕栽培をおこなうことにより、水耕栽培に使用した水を浄化する方法が提案されている。前記特許文献２には、濃度低減効果のある元素としては、Ｃｄ、Ｒｂの２元素が示されているのみであり、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｃｕ等の重金属濃度を低減する技術が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１５５４７９号公報
【特許文献２】特開２００８−２９６１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来における前記問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、イニシャルコスト、及びランニングコストがともに安価であり、被処理水中に存在するＣｒ、Ｐｂ、Ｃｕを含む重金属の濃度を低減できる水の浄化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】
【０００８】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞
重金属を含有する処理対象水を、植物系資材を濾材として含む濾床と接触させて該処理対象水中の重金属濃度を低減させる浄化工程を少なくとも含むことを特徴とする水の浄化方法である。
【０００９】
＜２＞
重金属を含有する処理対象水を、処理対象水上で植物の根を処理対象水に接触させて植栽することにより重金属濃度を低減させる浄化工程を少なくとも含むことを特徴とする水の浄化方法である。
【００１０】
＜３＞
重金属を含有する処理対象水を、植物系資材を濾材として含む濾床と接触させて該処理対象水中の重金属濃度を低減させる浄化工程と、処理対象水上で植物の根を処理対象水に接触させて植栽することにより重金属濃度を低減させる浄化工程とを少なくとも含むことを特徴とする水の浄化方法である。
【００１１】
＜４＞
前記植物が、ワスレナグサ、カラー、セキショウ、シュロカヤツリーからなる群より選択した１種以上であることを特徴とする、請求項１または３に記載の水の浄化方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、従来における問題を解決することができ、イニシャルコスト、及びランニングコストがともに安価であり、被処理水中に存在するＣｒ、Ｐｂ、Ｃｕを含む重金属濃度を低減できる水の浄化方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の水の浄化方法は、少なくともＣｒ、Ｐｂ、Ｃｕの1種以上の重金属を含有する処理対象水を、植物系資材を濾材として含む濾床と接触させる処理（一例として、散水濾床に処理対象水を散布する処理）、または前記処理対象水上での植物の栽培をおこなうことにより、該処理対象水の重金属濃度を低減させる浄化工程を少なくとも含む。本願では、前記処理対象水上での植物の栽培をおこなう設備を植物植栽槽と呼ぶことがある。
本発明の水の浄化方法においては、散水濾床では、安価かつ手に入りやすい植物系資材を濾材として含む濾床に処理対象水を接触させることで、処理対象水の重金属濃度を低減することができる。また、植物植栽槽では、前記処理対象水上での植物の栽培をおこなうことにより、処理対象水の重金属濃度を低減することができる。前記処理対象水を散水濾床および植物植栽槽で処理することが重金属除去の観点から好ましい。
【００１４】
（水の浄化方法及び水の浄化装置）
本発明の水の浄化方法は、少なくとも散水濾床に処理対象水を散布する処理、または前記処理対象水上での植物の栽培をおこなう工程を含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
本発明の水の浄化装置は、少なくとも散水濾床、植物植栽槽による水の浄化手段を有し、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
本発明の水の浄化方法は、本発明の水の浄化装置により好適に実施することができ、前記浄化工程は前記浄化手段により行うことができる。
【００１５】
以下、本発明の浄化手段および浄化設備について、詳細に説明する。
−処理対象水−
前記処理対象水としては、少なくともＣｒ、Ｐｂ、Ｃｕの1種以上の重金属を含有すれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば工場排水、鉱水、下水等の生活排水、河川等を流れる汚濁水、湖沼等の汚濁水、汚染された地下水、汚濁した汽水、などが挙げられる。
本願で、水中の重金属濃度の測定は、ＩＣＰ発光分光分析法を用いておこなった。
【００１６】
−散水濾床−
散水濾床は、濾床と濾床に処理対象水を給水する設備からなる。前記濾床としては、植物系資材を濾材として含むものであれば、その大きさ、高さ、形状などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記濾床の大きさについては、処理対象水の処理量および重金属濃度により、大きさを設定することができる。前記濾床としては、一体ものにすることも可能であるが、１つ１つの濾床ユニット（植物系資材を含む濾材）を小さくすることにより取扱いが容易となり、メンテナンス性に優れる。
【００１７】
前記植物系資材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、木質資材、繊維質資材、加工資材などが挙げられる。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記木質資材としては、例えば、木片、剪定枝、樹皮、根株、廃材、及びこれらを破砕したチップ、オガクズ、鉋屑などが挙げられる。
【００１８】
前記植物系資材の使用量としては、特に制限はなく、前記処理対象水の水質や量、所望の浄化程度等に応じて、適宜選択することができる。
前記植物系資材の形状及びサイズとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記植物系資材としては、本発明の目的のために新たに準備したものであってもよいし、他の用途において使用済みの廃材であってもよい。前記植物系資材としては、前記使用済みの廃材を使用することが、環境性、及びコスト性の点で、好ましい。
【００１９】
―植物植栽槽―
植物植栽槽は、処理対象水を収納できる容器部と処理対象水上で植栽する植物を保持する保持部と植栽する植物をすくなくとも有する。容器部の大きさは特に制限は無いが、深さが深い場合には重金属低減効率の面で不利になり、浅すぎると水上での植栽に支障が出ることがあるので、０．０５ｍ〜１ｍの範囲が好ましい。容器部は、処理対象水の供給部と排出部を有する。
【００２０】
植物植栽槽の保持部は、植栽する植物を保持でき、植物の根が処理対象水に届けば、形状、材質に制限は無いが、籠または網により好適に形成することができる。籠または網の場合、籠の底部または網が、処理対象水の水面下１０ｃｍから水面上５ｃｍの範囲に形成することができる。
【００２１】
植物植栽槽で植栽する植物は、処理対象水の水質や植物植栽槽が設置される環境により適宜選択することができる。好適な例として、ワスレナグサ、カラー、セキショウ、シュロカヤツリー等が挙げられる。植物植栽槽では、前記植物の根が処理対象水に接触するような状態で、前記植物の植栽をおこなう。
【００２２】
＜浄化＞
本発明において、前記「浄化」とは、処理対象水中の重金属濃度が処理前と比べて、処理後に低減されることを意味する。
水が浄化されたかどうかは、処理前の水（処理対象水）と処理後の水（処理水）における重金属濃度をそれぞれ測定し、比較することによって、判断することができる。
【００２３】
前記浄化の方法としては、前記処理対象水を、（１）散水濾床で前記植物系資材を濾材として含む濾床と接触させる方法、（２）前記植物植栽槽で前記処理対象水を植栽している植物の根と接触させる方法、（１）と（２）を併用する方法が挙げられる。
前記（１）濾床に対する前記処理対象水の供給（散水）方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、（ｉ）前記濾床に対して、前記処理対象水を、シャワー等を用いて液滴の状態で供給（散水）する方法、（ｉｉ）滝のような状態で一度に大量に供給する方法、（ｉｉｉ）ホース、配管、水路等を用いて所望の量で所望の位置に供給する方法、などが挙げられる。
前記濾床に対する前記処理対象水の供給方向については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、重力に対し、濾床の最上部から供給して該濾床の下部から排出させてもよく、濾床の最上部及び下部の両方から供給してもよい。
【００２４】
上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
下記実施例及び比較例において、重金属（Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｒ）濃度は、以下のようにして測定した。
【００２６】
＜重金属濃度＞
水中の重金属濃度の測定は、ＩＣＰ発光分光分析装置（ＳＩＩナノテクノロジー株式会社製、ＳＰＳ−５１００）を用いておこなった。試料液１００ｍＬに濃硝酸（６１質量％）５ｍＬを添加後、試料が７５ｍＬになるまで煮沸した液を冷却後、超純水を添加して、１００ｍＬになるように希釈する前処理をおこない前記重金属濃度の測定に供した。
【００２７】
《実施例１》
一辺が１０．０ｍの正方形で、処理対象水の高さが０．１５ｍになるような構造の槽を６槽（槽１〜槽６）について、屋外に設置した。前記各槽は、対向する二辺について、その一方の辺より処理対象水が供給され、他方の辺より処理対象水が排出される構造とした。
樹脂製の籠の底面が、処理対象面の水面から３ｃｍ以内の高さになるように、籠を各槽の全面に設置し、籠の上で下記の植物を、植物の根が処理対象水に接触する状態で植栽をおこなった。
槽１、２  ：カラーおよびセキショウ
槽３〜６  ：カラー、セキショウおよびシュロカヤツリー
【００２８】
粗朶を濾材として詰め込んだ、幅４０ｃｍ×奥行き６０ｃｍ×高さ２２．５ｃｍの籠を一辺が１０．０ｍの正方形の槽に４００個設置した濾床（２個：濾床１、濾床２）を屋外に準備した。散水濾床の給水部は、長さ９．５ｍの２０ｃｍ間隔で開口部がある樹脂パイプを２本準備し、濾床の上部に設置した。処理対象水をポンプにより前記２本の樹脂パイプに給水し、その開口部より処理対象水を濾床に給水する構造として、散水濾床１，２を形成した。
処理対象水が、下記の経路で流れるように前記各槽および前記各散水濾床を接続した。
経路１：（処理対象水）→槽１→槽３→槽４→散水濾床１→槽５→槽６
経路２：（処理対象水）→槽２  →    槽４→散水濾床２  →    槽６
上記で、槽４は、槽１および槽２から排出された処理対象水が供給され、散水濾床１および２に均等量の処理対象水を排出することを示す。槽６は、槽５および散水濾床２から排出された処理対象水が供給され、処理後の水（処理水）が排出されることを示す。
【００２９】
表１に示す重金属濃度の処理対象水を、前記経路１、経路２に１００ｍ３／日の流量で３日間流し、処理水（前記槽６の排出水）の重金属濃度を測定した。その結果を表１に示す。上記処理により、処理対象水の重金属濃度が、２４％以上低減することを確認した。本実施例のような重金属濃度が低い処理対象水でも、本願の方法により重金属低減効果が十分あることが確認された。
【００３０】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明によれば、イニシャルコスト、及びランニングコストがともに安価であり、被処理水中に存在するＣｒ、Ｐｂ、Ｃｕを含む重金属濃度を低減できる水の浄化方法を提供することができる。