(57)【要約】【課題】十分な硬度を有して重金属等の吸着除去能力を長い時間維持でき、環境汚染を及ぼすことがなく、汎用性が高く、また、カラム等に使用しても通水抵抗が低く取扱いが容易な粒状型環境用水処理剤、およびそれらを用いた有害物質に汚染された水の処理方法を提供すること。【解決手段】有害物質を除去するための水処理剤であって、鉄粉、マグネシア、および酸性無機硫酸塩から構成される組成物に清水を加えて造粒形態としたものであることを特徴とする粒状型環境用水処理剤、ならびに有害物質を含む汚染水と、前記粒状型環境用水処理剤とを接触させることを特徴とする有害物質に汚染された水の処理方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害物質を除去するための水処理剤であって、鉄粉、マグネシア、および酸性無機硫酸塩から構成される組成物に清水を加えて造粒形態としたものであることを特徴とする粒状型環境用水処理剤。
【請求項２】
前記組成物が、鉄粉１００質量部に対して、マグネシアを１０〜５０質量部、酸性無機硫酸塩を５〜５０質量部含有することを特徴とする請求項１に記載の粒状型環境用水処理剤。
【請求項３】
前記清水が、前記組成物１００質量部に対して、１質量部以上５０質量部以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粒状型環境用水処理剤。
【請求項４】
前記マグネシアが、酸化マグネシウムを６０質量％以上含有する軽焼マグネシアを粉砕して得られたものであり、かつ最大粒径が２．０ｍｍ以下の粉末状であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の粒状型環境用水処理剤。
【請求項５】
前記酸性無機硫酸塩が、鉄（ＩＩ）塩、鉄（ＩＩＩ）塩、およびアルミニウム塩から選ばれる１種以上であり、かつ最大粒径が２．０ｍｍ以下の粉末状であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の粒状型環境用水処理剤。
【請求項６】
前記組成物に清水を加え、造粒することによって粒状物の形態としたものの硬さが、ＪＩＳ  Ｋ  １４７４−２００７によって測定したとき８０％以上であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の粒状型環境用水処理剤。
【請求項７】
前記組成物に清水を加えて造粒したのち、０．１〜２．０ｍｍの範囲に粒度を調整して粒状物の形態としたものであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の粒状型環境用水処理剤。
【請求項８】
有害物質を含む汚染水と、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の粒状型環境用水処理剤とを接触させることを特徴とする有害物質に汚染された水の処理方法。
【請求項９】
前記汚染水が、有害物質を含む土壌、汚泥、石炭灰、焼却灰、煤塵、および産業廃棄物から選ばれる少なくとも一種に含まれるものであることを特徴とする請求項８に記載の有害物質に汚染された水の処理方法。
【請求項１０】
前記粒状型環境用水処理剤を充填した充填層に、有害物質を含む汚染水を通過させて接触させることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の有害物質に汚染された水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体に対して有害であり健康障害をもたらす有害物質で汚染された地下水や河川水、湖沼水、各種工業排水等から有害物質を除去するための粒状型環境用水処理剤と、これを用いた有害物質に汚染された水の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人体に対して有害であり健康障害をもたらす有害物質（例えば、カドミウム、六価クロム、セレン、鉛、砒素等の重金属類）は、ある特定量以上を経口摂取した場合、人体に対して有害である。有害物質に汚染された水や、汚染された環境で育った動植物を摂取することによって、健康障害をおよぼさぬように、これらに対して、環境基準、排水基準等の水質基準が定められている。したがって、河川、湖沼、地下水、各種工業排水等の水中に含まれている有害物質が水質基準を超える場合には、水中からこれらの有害物質を除去する必要がある。
【０００３】
有害物質で汚染された水（以下、「汚染水」と呼ぶ）から有害物質を除去（浄化）するための手段として、様々な水処理剤や水処理方法が考案されている。一般的な水処理剤および水処理方法としては、鉄塩やアルミニウム塩等の無機質凝集剤を用いた方法（以下、沈殿処理法と呼ぶ）が行われている。この沈殿処理法は、汚染水に無機質凝集剤を添加した後、ｐＨを調整して金属水酸化物の凝集フロックを沈殿させる際に、該フロックに有害物質を取り込んで共沈させて分離する方法である。また、前記凝集剤に高分子凝集剤を併用する場合もある。
【０００４】
しかしながら、このような沈殿処理法によって汚染水中の有害物質の濃度を充分に低くするためには、多量の水処理剤を必要とする。また、有害物質を取り込んだ凝集フロックは、アモルファス状微細粒子の集合体であり、沈降させるためには大掛かりな設備と長い時間を要する。さらに、多量に生成する沈殿物（スラッジ）の処理は、煩雑で多くの工程を要するという問題がある。
【０００５】
このような沈殿処理法の問題を解決する水処理方法として、活性炭、活性アルミナ、ゼオライト、チタン酸塩、ジルコニウム水和物等の吸着剤と、有害物質を含む汚染水を接触させて、有害物質を吸着除去する方法（以下、吸着法と呼ぶ）が提案されている。吸着法は、優れた吸着除去能力を有する吸着剤を選択することによって、高い吸着除去効率を達成できるが、そのような吸着剤は大抵高価であることから、処理コストの高騰が避けられない。
【０００６】
そこで、先述の吸着剤と比較して廉価であり、かつ汎用性が高い材料である鉄粉に着目し、これを吸着剤に使用した吸着法が提案されるようになった。しかし、通常の鉄粉では吸着除去能力が不十分であり、満足のいく除去効果は得られないため、有害物質の吸着除去能力を高めた鉄粉の開発が進められてきた。
【０００７】
例えば、特許文献１では、有害物質除去処理用鉄粉として、リン、硫黄およびほう素から選ばれた１種以上を適量含んだ鉄粉、さらにこれに特定量の炭素と不可避的不純物（例えばＳｉ、Ｍｎ）を含んだ水アトマイズ鉄粉が提案されている。この技術では、特定の元素を特定の量で、鉄粉に含有させることにより、汚染水への鉄の溶出速度を増大でき、汚染水中のリン化合物や、重金属、有機塩素化合物等の有害物を効率良く除去できることが開示されている。しかしながら、この技術は、特許文献１の実施例からも分かるとおり、汚染水中のリン化合物の除去を主体としており、カドミウム、六価クロム、セレン、鉛、砒素等の重金属等の吸着除去能力については考慮されていない。なお、本発明者等が、重金属等の吸着除去能力を前記鉄粉について確認したところによると、重金属等の吸着除去能力については十分なものとはいえないものであった。
【０００８】
特許文献２では、有機ハロゲン化合物や重金属等の還元能力を有する、持続性に優れた汚染水処理用の環境浄化剤として、硫黄を所定量含む還元性の海綿鉄の製造方法およびその用途が提案されている。この技術では、優れた還元能力を有する海綿鉄（スポンジ鉄とも呼ぶ）によって、有機ハロゲン化合物を還元して脱ハロゲン化する、あるいは重金属等を還元して不溶化する技術を開示している。海綿鉄は、通常の鉄粉よりも表面積が大きいことから除去性能や除去効率が高く、他の吸着剤と比較しても廉価であることから、工業的に有効な方法と考えられる。しかしながら、海綿鉄は、水アトマイズ法によって得られる通常の鉄粉に比べると高価であるため、工業的規模での汎用性の観点からして、更なる改善の余地が残されている。
【０００９】
また、特許文献１、特許文献２のような鉄粉が抱える大きな問題点としては、汚染水を処理するために鉄粉を水に含浸させた際、水分子、あるいは溶存酸素の影響によって鉄粉の表面が酸化鉄、水酸化鉄、オキシ水酸化鉄等で覆われてしまい、鉄イオンの発生が阻害されてしまうため、鉄イオンの作用に由来する吸着除去能力を長い時間維持できないことが挙げられる。
【００１０】
この他、鉄粉が有する重金属等の吸着除去能力と、その他の材料が有する重金属等の不溶化能力を組み合わせた不溶化・浄化技術についても開発が進められている。例えば、特許文献３では、ＭｇＯと鉄粉を含有することを特徴とする汚染土壌不溶化固化剤、これに硫酸塩、塩酸塩、スルファミン酸、リン酸、水溶液のｐＨが７以下であるリン化合物からなる組から選ばれる一種または二種以上の助剤とを含有させた汚染土壌不溶化固化剤、ならびにさらにこれに水溶性ガム類、水溶性繊維素誘導体、粘土質からなる組から選ばれる一種または二種以上の粘度付与剤とを含有させた汚染土壌不溶化固化剤が提案されている。
【００１１】
この技術では、ＭｇＯと鉄粉が土壌中の有害物質（特許文献３の実施例では、鉛、砒素、トリクロロエチレンを対象としている）を還元して不溶化し、さらにＭｇＯが土壌を固化して固化土壌中に不溶化した有害物質を封じ込めることができ、助剤を添加すると、土壌中の有害物質の不溶化が促進され、土壌固化物のゲル強度も向上でき、さらに粘度付与剤を添加すると、土壌に混合した不溶化固化剤中の鉄粉の沈降が防止できることが開示されている。
【００１２】
しかしながら、特許文献３の明細書および実施例に記載されているとおり、通常１００質量部のＭｇＯに対して、１〜５０質量部の鉄粉を添加していることから、この技術における重金属等の不溶化能力は、ＭｇＯの不溶化能力と土壌固化能力によるところが大きい。したがって、ＭｇＯ成分と土壌との反応が進行して、ＭｇＯ成分が消費された後は、不溶化能力が発揮されなくなる恐れがある。さらに、特許文献３で開示されているとおり、技術の利用目的が汚染土壌の有害物質の不溶化および固化に特定されており、水処理剤への適用については全く検討されておらず、記載も示唆もしていない。
【００１３】
この他に、鉄粉が有する重金属等の吸着除去能力と、その他の材料が有する重金属等の不溶化能力を組み合わせた不溶化・浄化技術を用いた、水処理用浄化剤に関する技術は、例えば、特許文献４および特許文献５に開示されている。
特許文献４では、土壌に混合し、汚染土壌若しくは廃棄物の下方若しくは側方若しくはその双方に５ｃｍ以上の厚みで設置する浄化材料であって、水との接触によって重金属等を吸着可能な鉄、水酸化鉄、酸化鉄若しくはその水和物、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム若しくはその水和物、炭酸フッ化セリウム、水酸化セリウム、酸化セリウム若しくはその水和物、若しくはこれらを一つ以上含む粉体材料を、平均直径１〜１０００μｍ未満の繊維状素材と、繊維状素材／粉体材料＝０．３３〜３の割合で混合して構成することを特徴とする浄化材料が提案されている。
この技術では、汚染土壌若しくは廃棄物の下方若しくは側方若しくはその双方に前述の浄化材を配することで、汚染土壌若しくは廃棄物からの浸出した重金属等を含む水のスムーズな流れを得つつ、スピーディに浄化を進行させることができることが開示されている。しかしながら、この技術では、各種粉体材料の適正な組合せや配合割合、あるいは吸着除去能力を長い期間維持させるための工夫や検討がなされておらず、更なる改善の余地が残されている。
【００１４】
特許文献５では、金属鉄粉及び／又は酸化鉄粉と、水酸化マグネシウム及び／又は酸化マグネシウムと、ｐＨ調整剤とをバインダーで造粒してなる浄化材であって、前記ｐＨ調整剤は処理対象となる汚染水のｐＨ値を４〜１０に調整することを特徴とする浄化材、さらにこれに酸化セリウム及び／又は水酸化セリウムを含んで造粒してなる浄化材、前記ｐＨ調整剤が、水酸化マグネシウム及び／又は酸化マグネシウム１００重量部に対して、１０〜１００重量部である浄化材、前記ｐＨ調整剤が、硫酸アルミニウム、硫酸鉄、塩化鉄、酸性白土、クエン酸のうちから選択される一種又は複数種のものである浄化材が提案されている。
この技術では、重金属等に複合的に汚染されている汚染土壌に対して、金属鉄粉と酸化マグネシウムと、酸化マグネシウムの水和によって生成する水酸化マグネシウムによるｐＨ値上昇の影響を軽減するためのｐＨ調整剤とを含めて造粒した浄化材では、各種材料を均一に調製でき、常に金属鉄粉の浄化作用が発揮できる最適なｐＨ値に維持できることが開示されている。
【００１５】
しかしながら、この技術では、粒状化するためにバインダーが必須であり、かつ特許文献５の明細書に記載されているように水性のバインダーが用いられているため、バインダーが水に溶解・流出し、富栄養化等によって周辺環境に悪影響をおよぼすことが懸念される。また、造粒した浄化材の硬度については一切触れられていないが、水性バインダーの流出によって硬度が著しく低下する恐れがあること、あるいは崩壊してしまう恐れがあることから、粒状化した状態を長い時間維持できないことが示唆される。さらに、特許文献５の請求項ならびに明細書では、金属鉄粉及び／又は酸化鉄粉と、水酸化マグネシウム及び／又は酸化マグネシウムの具体的な配合割合が示されておらず、実施例において鉄粉とマグネシウムの配合比率が１：１（質量比）であることが示されているのみであり、水処理剤として最適な金属鉄粉及び／又は酸化鉄粉と、水酸化マグネシウム及び／又は酸化マグネシウムの配合比率は開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０００−８０４０１号公報
【特許文献２】特開２００４−３３１９９６号公報
【特許文献３】特開２００５−００７２５６号公報
【特許文献４】特許第４１８７２２３号公報
【特許文献５】特開２０１１−１１０４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
以上のことから、重金属（例えば、カドミウム、六価クロム、セレン、鉛、ヒ素）等を含む汚染水を処理するための粒状型環境用水処理剤であって、十分な硬度を有し、重金属等の吸着除去能力を長い時間維持でき、環境汚染を引き起こすことがなく、かつ汎用性の高い水処理剤およびそれを用いた方法が求められていた。また、併せて汚染水処理用カラム等に充填して使用する場合において、通水抵抗が低く取り扱いが容易な粒状型環境用水処理剤およびそれを用いた方法が求められていた。
【００１８】
すなわち、本発明は、十分な硬度を有して重金属等の吸着除去能力を長い時間維持でき、環境汚染を及ぼすことがなく、汎用性が高く、また、カラム等に使用しても通水抵抗が低く取扱いが容易な粒状型環境用水処理剤、およびそれらを用いた有害物質に汚染された水の処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、鉄粉に対して、特定の割合でマグネシアと酸性無機硫酸塩を混合した組成物に清水を加えて造粒し粒状化したものが、前述の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００２０】
すなわち、前記課題を解決するための本発明の第１は、有害物質を除去するための水処理剤であって、鉄粉、マグネシア、および酸性無機硫酸塩から構成される組成物に清水を加えて造粒形態としたものであることを特徴とする粒状型環境用水処理剤である。
【００２１】
本発明の第２は、第１の発明に記載の粒状型環境用水処理剤において、前記組成物が、鉄粉１００質量部に対して、マグネシアを１０〜５０質量部、酸性無機硫酸塩を５〜５０質量部含有することを特徴とする。
【００２２】
本発明の第３は、第１または第２の発明に記載の粒状型環境用水処理剤において、前記清水が、前記組成物１００質量部に対して、１質量部以上５０質量部以下であることを特徴とする。
【００２３】
本発明の第４は、第１から第３の発明のいずれかに記載の粒状型環境用水処理剤において、前記マグネシアが、酸化マグネシウムを６０質量％以上含有する軽焼マグネシアを粉砕して得られたものであり、かつ最大粒径が２．０ｍｍ以下の粉末状であることを特徴とする。
【００２４】
本発明の第５は、第１から第４の発明のいずれかに記載の粒状型環境用水処理剤において、前記酸性無機硫酸塩が、鉄（ＩＩ）塩、鉄（ＩＩＩ）塩、およびアルミニウム塩から選ばれる１種以上であり、かつ最大粒径が２．０ｍｍ以下の粉末状であることを特徴とする。
【００２５】
本発明の第６は、第１から第５の発明のいずれかに記載の粒状型環境用水処理剤において、前記粒状物の硬さが、ＪＩＳ  Ｋ  １４７４−２００７によって測定したとき８０％以上であることを特徴とする。
【００２６】
本発明の第７は、第１から第６の発明のいずれかに記載の粒状型環境用水処理剤において、前記組成物に清水を加えて造粒したのち、０．１〜２．０ｍｍの範囲に粒度を調整して粒状物の形態としたものであることを特徴とする。
【００２７】
本発明の第８は、有害物質を含む汚染水と、第１から第７の発明のいずれかに記載の粒状型環境用水処理剤とを接触させることを特徴とする有害物質に汚染された水の処理方法である。
【００２８】
本発明の第９は、第８の発明の有害物質に汚染された水の処理方法において、前記汚染水は、有害物質を含む土壌、汚泥、石炭灰、焼却灰、煤塵、および産業廃棄物から選ばれる一種に含まれるものであることを特徴とする。
【００２９】
本発明の第１０は、第８あるいは第９の発明に記載の有害物質に汚染された水の処理方法において、前記粒状型環境用水処理剤を充填した充填層に、有害物質を含む汚染水を通過させて接触させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の第１によれば、容易に入手可能な材料を使用するだけで、有害物質を含む汚染水から前記有害物質を吸着除去することができ、粒状物は高い硬度を有することから、長期間に渡って有害物質を吸着除去することができ、有機系化合物のバインダー等は含んでいないため、環境への影響を小さくすることができる。
【００３１】
本発明の第２によれば、従来よりもマグネシアの使用量を減らすことができると同時に、粒状型環境用水処理剤の硬度を十分なものとすることができる。
【００３２】
本発明の第３によれば、水性のバインダーを用いず、環境汚染を及ぼすことがないため、また、マグネシアおよび酸性無機硫酸塩の水硬作用を発現することができるため、水処理剤を適度な硬度とすることができる。
【００３３】
本発明の第４によれば、工業製品として流通しており、容易に入手可能であり、一般的に多岐に渡って使用されている粉末状の軽焼マグネシアが使用できるので、汎用性が高く、かつ経済的なものとすることができる。
【００３４】
本発明の第５によれば、工業製品として流通しており、容易に入手可能であり、一般的に多岐に渡って使用されている酸性無機硫酸塩が使用できるだけでなく、これらの酸性無機硫酸塩は水に対する溶解性が高く、速やかにｐＨを調整でき、さらにこれらの酸性無機硫酸塩の凝集沈殿作用や還元作用によって、より優れた吸着除去能力を発揮することができる。
【００３５】
本発明の第６によれば、水性のバインダーを用いず、清水のみを加えて造粒し、十分な硬さを保持した粒状物であることから、水に含浸させること、あるいは外力を受けることによって、容易に崩壊しないため、粒状物の形態を長い時間維持できる。
【００３６】
本発明の第７によれば、汚染水処理用カラム等に充填して使用する場合に、造粒物を特定の粒度範囲にすることによって、通水抵抗を小さくし目詰まり等を抑制させながら緻密に充填でき、水処理剤と汚染水との接触面積および接触時間を十分に確保でき、汚染水から有害物質を吸着除去する効率を高くすることができる。
【００３７】
本発明の第８によれば、有害物質を含む汚染水と、水処理剤を接触させることにより、汚染水から有害物質を吸着除去し、処理前よりも有害物質の濃度を低減することができる。
【００３８】
本発明の第９によれば、汚染水から有害物質を吸着除去し、処理前よりも有害物質の濃度を低減することができるので、環境への有害物質の拡散を防止できる。
【００３９】
本発明の第１０によれば、水処理剤を充填した充填層を設け、充填層に有害物質を含む汚染された水を通過させて接触させることによって、水処理剤と汚染水との接触時間を十分に確保できることから、汚染水から有害物質を吸着除去する効率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明の粒状型環境用水処理剤をカラムに使用した場合の有害物質に汚染された水の処理方法の一例を示すための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
１．粒状型環境用水処理剤
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の粒状型環境用水処理剤は、人体に対して有害であり健康障害をもたらす有害物質に汚染された汚染水を対象とするものである。本発明において、粒状型環境用水処理剤とは、粒状であり、かつ環境汚染を引き起こすことがなく、有害物質を吸着・除去できる水処理剤のことをいう。
【００４２】
本発明の水処理剤は、鉄粉、マグネシア、および酸性無機硫酸塩によって構成される組成物に清水を加えて、造粒形態としたものである。この造粒物は必要に応じてさらに粒状化処理して粒状型環境用水処理剤にできる。該水処理剤の材料に由来する複合的な有害物質の吸着除去能力によって、汚染水から有害物質を吸着除去することができるものである。
また、従来のバインダーの代わりに水を用いて、マグネシアと水、マグネシアと酸性無機硫酸塩と水等の化学反応により水硬作用を発現させて、造粒物としての硬度を高めて、長期間に渡って汚染水の有害物質を吸着除去することもできる。さらに、従来のバインダーを使用することもないことから環境汚染を及ぼすことがない。
【００４３】
１−１．組成物
Ａ．鉄粉
構成物である鉄粉の役割としては、（１）鉄粉表面近傍において溶出した鉄イオン（Ｆｅ2+）が、汚染水中の陰イオン（セレン酸イオン（ＳｅＯ42-）、ヒ酸イオン（ＡｓＯ43-））と反応して生成した難溶性の鉄化合物を鉄粉表面に吸着し、固定化する効果、（２）陽イオン（鉛イオン（Ｐｂ2+）、カドミウムイオン（Ｃｄ2+））の形態で水中に溶解している有害物質を、鉄のアノード反応（Ｆｅ→Ｆｅ2+＋２ｅ-）により金属に還元し、鉄粉表面に析出させて固定化する効果、あるいは（３）鉄のアノード反応により水に電子が供給されて生成する水酸化物イオンと、クロムイオン（Ｃｒ3+、Ｃｒ6+）が反応して生成した難溶性の水酸化クロムを鉄粉表面に吸着し、固定化する効果等が挙げられ、これらによって、汚染水から有害物質を吸着除去する。
【００４４】
本発明で用いる鉄粉は、工業製品として流通しており、容易に入手可能であり、一般的に多岐に渡って使用されており、汎用性が高く、かつ経済的である点から、アトマイズ法によって得られる鉄粉が好ましい。さらに、水アトマイズ法によって製造されたアトマイズ鉄粉は、大量生産が可能であり、経済的であること、成分や粒径が揃っており、性能のバラツキが少なく安定した吸着除去能力が得られることから、より好ましい。
本発明では、本発明の効果を奏する限り、上記アトマイズ鉄粉のほかに、スポンジ鉄粉、鋳鉄粉、鉄基合金粉（プレアロイ合金粉末）等も使用することもできる。
【００４５】
本発明で用いる鉄粉は、その粒径（平均粒径）が小さければ小さいほど表面積（比表面積）が増大し、有害物質の吸着除去速度が速まるが、逆に汚染水が鉄粉の間隙を通りにくくなり、吸着除去効率に悪影響を及ぼすこと、貯蔵中や輸送中に発熱しやすくなり、貯蔵安定性が悪くなること、鉄粉の酸化反応の進行が速まり、鉄粉の表面が酸化物皮膜で覆われやすくなること等の問題が生じる。一方、鉄粉の粒径が大きいほど、歩留まりが高くなって取り扱い性も向上するが、有害物質の除去速度が低下することになる。
また、造粒工程で鉄粉が骨材としての働きにより造粒体の硬度を向上させる原料の鉄粉の好ましい平均粒径は、１０００μｍ以下であり、より好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは８０μｍ以下である。また、鉄粉の平均粒径の下限値は、５０μｍ以上が好ましく、５５μｍ以上がより好ましく、６０μｍ以上がさらに好ましい。
尚、本発明において「平均粒径」とは、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１に規定されるふるい（篩）を用いた乾式ふるい分け試験によって得られた粒度分布を累積ふるい上百分率、もしくは累積ふるい下百分率が５０質量％となる粒径をいう。
【００４６】
Ｂ．マグネシア
構成物であるマグネシアの役割としては、（１）マグネシア（ＭｇＯ）が水和して生成する水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）に、有害物質（鉛、砒素等）が吸着する効果、（２）水酸化マグネシウムの生成により、その近傍のｐＨが１０〜１１程度に上昇し、この範囲のｐＨで難溶性の水酸化物を形成する有害物質（鉛、カドミウム等）を沈殿させて不溶化する効果、あるいは（３）水酸化マグネシウムと炭酸ガスが反応し、塩基性炭酸マグネシウム（ｍＭｇＣＯ3・Ｍｇ（ＯＨ）2）・ｎＨ2Ｏ）が生成する際に、有害物質を吸着する効果等が挙げられ、これらによって、汚染水から有害物質を吸着除去する。
【００４７】
本発明で用いるマグネシアは、工業製品として流通しており、容易に入手可能であり、一般的に多岐に亘って使用されているものが好ましく、例えば、海水から精製された水酸化マグネシウムを焼成して得られたマグネシア、天然鉱石マグネサイトを焼成して得られたマグネシア等が使用できる。本発明において、有害物質の吸着除去能力を向上させるためには、速やかに水和反応し、かつ酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の含有量が多いマグネシアが好ましく、酸化マグネシウムを６０質量％以上含有する軽焼マグネシアを必要に応じて粉砕して得られたものであることが好ましい。酸化マグネシウムは、軽焼マグネシア中、より好ましくは７０質量％以上、さらに好ましくは７５質量％以上であり、好ましくは９９質量％以下、より好ましくは９８質量％以下、さらに好ましくは９５質量％以下である。
【００４８】
軽焼マグネシアを製造する際の焼成温度は、原料によって異なるが、一般的には海水から精製された水酸化マグネシウムを原料とした場合は約３５０℃以上、天然鉱石マグネサイトを原料とした場合は約５４０℃以上で焼成することが好ましい。一方で、焼成温度が１，０００℃より高い場合は、マグネシアの水和反応性が損なわれるので、水和反応性の高い軽焼マグネシアを得るためには、これ以下の温度で焼成することが好ましい。
【００４９】
マグネシアに由来する有害物質の吸着除去能力を効率よく得るためには、本発明で使用するマグネシアは、最大粒径が２．０ｍｍ以下となるように粉砕して得られた粉末状であることが好ましい。本発明において、マグネシアの「最大粒径が２．０ｍｍ以下」とは、例えばＪＩＳ  Ｚ  ８８０１に規定されるふるい（篩）を用いた湿式ふるい分け試験によって得られた粒度分布の累積ふるい下百分率が１００質量％となる粒径であることを意味する。最大粒径が２．０ｍｍより大きい場合は、粗大粒子の存在によって、マグネシアと水との接触面積が小さくなり、水和反応による水酸化マグネシウム生成量の不足により、造粒工程での水硬反応への寄与の抑制を招く恐れがある。最大粒径の好ましい範囲は、０．６０ｍｍ以下、より好ましくは０．１５ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．０４５ｍｍ以下である。最大粒径の下限値は粒子として存在すれば特に限定されないが、例えば走査型電子顕微鏡によって観察される一次粒子の大きさが、通常０．００１μｍ以上（特に０．０１μｍ以上）であればよい。また、マグネシアの好ましい平均粒径としては、１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下であり、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．５μｍ以上、さらに好ましくは１μｍ以上である。かかる平均粒径は、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置（分散媒は、イソプロパノールなどの有機溶媒を使用）により測定した体積基準粒径の累積５０％に相当する粒径である。
【００５０】
Ｃ．酸性無機硫酸塩
構成物である酸性無機硫酸塩の役割としては、主にマグネシアとの水硬反応を促し、硬化性物質を形成させる効果等が挙げられる。本発明で用いる酸性無機硫酸塩としては、工業製品として流通しており、容易に入手可能であり、一般的に多岐に渡って使用されており、ｐＨ酸性を呈するものが好ましく、鉄（ＩＩ）塩、鉄（ＩＩＩ）塩、およびアルミニウム塩から選ばれる１種以上を使用することができる。好ましい酸性無機硫酸塩としては、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄等の硫酸鉄、硫酸アルミニウム等が挙げられる。なかでも、硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ4）またはその水和物（例えば、一水和物、四水和物、五水和物、七水和物）が特に好ましい。
【００５１】
なお、これらの塩は、水硬反応性を向上させるために、最大粒径が２．０ｍｍ以下の粉末状であることが好ましい。最大粒径が２．０ｍｍより大きい場合は、マグネシアと酸性無機硫酸塩と水との接触面積が小さくなり、マグネシウムオキシサルフェイト生成量の不足により、造粒工程での水硬反応への寄与の抑制を招く恐れがある。最大粒径の好ましい範囲は、１．０ｍｍ以下、より好ましくは０．６ｍｍ以下であり、通常、０．０５μｍ以上（特に０．１μｍ以上）である。また酸性無機硫酸塩の平均粒径は、好ましくは６００μｍ以下、より好ましくは３００μｍ以下、さらに好ましくは１０６μｍ以下であり、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上、さらに好ましくは１０μｍ以上である。なお、酸性無機硫酸塩の「最大粒径が２．０ｍｍ以下」とは、例えばＪＩＳ  Ｚ  ８８０１に規定されるふるい（篩）を用いた乾式ふるい分け試験によって得られた粒度分布の累積下百分率が１００質量％となる粒径であることを意味する。酸性無機硫酸塩の「平均粒径」は、上記鉄粉の場合と同意義である。
【００５２】
例えば、硫酸鉄は、酸性無機硫酸塩中、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは７５質量％以上、さらに好ましくは８０質量％以上であり、好ましくは９９質量％以下、より好ましくは９８質量％以下、さらに好ましくは９５質量％以下である。
【００５３】
前記組成物は、鉄粉１００質量部に対して、マグネシアを１０〜５０質量部、酸性無機硫酸塩を５〜５０質量部含有することが好ましく、より好ましくは鉄粉１００質量部に対して、マグネシアを１２〜４８質量部、酸性無機硫酸塩を６〜３０質量部、さらに好ましくは鉄粉１００質量部に対してマグネシアを１５〜４５質量部、酸性無機硫酸塩を７〜２０質量部を含有する。かかる比率で混合すると、以下のようにして造粒して粒状化された水処理剤は、十分な硬度を有することができる。
【００５４】
前記組成物は、汚染水処理用カラム等に充填して使用する場合等において、取り扱い性に優れた形態である粒状にすることで通水抵抗が小さくなり目詰まりの要因が回避される。粒状化は、造粒工程により粒状化する程度の適量の清水を加えて、造粒することによって容易に達成される。粒状化できる理由は、水処理剤に含まれているマグネシアの水硬性によって、構成する粒子同士を結着させる作用、マグネシアの水和によって生成した水酸化マグネシウムが適度な粘性を与えることで、造粒工程において粒状の形態を維持できる作用によるものと考えられる。本発明では、水処理剤を粒状化するのに十分な割合のマグネシアを配合していることから、造粒工程において、本来必要となる増粘性や結着性を得るための有機系化合物のバインダーを使用することなく粒状化が可能である。
【００５５】
＜マグネシアの水和反応による硬化について＞
マグネシアの水和反応によって水酸化マグネシウムが生成する際に、水硬性を発現する。生成する微細な水酸化マグネシウムは、粗粒子間の空隙を埋めることにより水和硬化体の緻密化を促す。
ＭｇＯ  ＋  Ｈ2Ｏ  →  Ｍｇ(ＯＨ)2
【００５６】
また、水酸化マグネシウムの炭酸化(炭酸マグネシウム、あるいは塩基性炭酸マグネシウムの生成)によって造粒物の硬度が増進する。
Ｍｇ(ＯＨ)2  ＋  ＣＯ2  ＋  ２Ｈ2Ｏ  →  ＭｇＣＯ3・３Ｈ2Ｏ
[ｍ＋１]Ｍｇ(ＯＨ)2  ＋  ｍＣＯ2  ＋  ｘＨ2Ｏ  →  ｍＭｇＣＯ3・Ｍｇ(ＯＨ)2・ｎＨ2Ｏ
(ｍ＝３〜５,  ｎ＝３〜７,  ｘ＝０〜２)
【００５７】
他方、酸性無機硫酸塩とマグネシアの水硬反応による硬化性物質の形成においても、粒状化が促進されると予想される。例えば好ましい酸性無機硫酸塩として挙げられる硫酸鉄の場合では、マグネシアとの水硬反応により、マグネシウムオキシサルフェイトなる硬化性物質が形成され、粒状化を促進させると予想される。
【００５８】
＜マグネシアと硫酸第一鉄の反応物による硬化＞
軽焼マグネシアと硫酸第一鉄は、水の存在化で反応すると、次のような化合物(マグネシアと硫酸マグネシウムの複塩(マグネシウムオキシサルフェイト)、及び水酸化鉄(ＩＩ))を生成し、このうちマグネシウムオキシサルフェイトは造粒物の硬度を増進させる。
[ｍ＋１]ＭｇＯ  ＋  ＦｅＳＯ4・Ｈ2Ｏ  ＋  ｎＨ2Ｏ  →  ｍＭｇＯ・ＭｇＳＯ4・ｎＨ2Ｏ  ＋  Ｆｅ(ＯＨ)2
【００５９】
最終的に、マグネシアの水硬反応およびマグネシアと酸性無機硫酸塩との水硬反応により、鉄粉が骨材(骨格)としての役割を持ち、その他の材料が反応して生成する水硬反応性化合物は、材料粒子の間隙を埋めて緻密化を進行させ、その結果硬化体(造粒物)の強度が増進すると考えられる。
【００６０】
本発明の水処理剤を粒状化するのに必要となる造粒工程における造粒方法は、鉄粉、マグネシアおよび酸性無機硫酸塩を特定の配合割合で混合したものに対して、造粒する際に粒状化する程度の適量の清水を加えて、造粒できるのであれば、別段限定されるものではない。なお清水は、組成物を造粒できるものであれば特に限定されないが、例えば、工業用水、水道水、純水、イオン交換水等を使用してもよい。
【００６１】
造粒方法としては、例えば、混合造粒（転動造粒（回転皿式、回転円筒式、回転円錐式）、流動層造粒（流動層式、流動噴流層式、噴流層式）、複合化流動層（遠心転動式、転動流動式、スパイラルフロー式）、攪拌造粒（パグミル式、ヘンシェル式、アイリッヒ式））、強制造粒（圧縮成形（圧縮ロール式、ブリケッティングロール式、打錠式）、押出し造粒（スクリュー式、回転多孔ダイス式、回転ブレード式）、破砕造粒（回転ナイフ（横）式、回転ナイフ（竪）式、回転バー式））等が挙げられる。なかでも、転動造粒、強制造粒および押出し造粒等の造粒方法を用いた場合は、鉄粉粒子を核とし、マグネシアや水酸化マグネシウムによって鉄粉粒子同士が結着する際、転動運動、圧縮力、あるいは押し出す力の作用を受けると、比重の大きい鉄粉を主体としている粒状物は圧密化されやすく、その結果、十分な硬度を持った重質の粒状物が得られやすいので好ましい。
【００６２】
Ｄ．清水
前記造粒工程における清水の加水量は、材料の組合せ、材料の配合割合、材料の粒径および採用する造粒方法によって異なるので、条件にあわせて最適な量に調整すればよい。前記清水は、前記組成物１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上５０質量部以下であり、より好ましくは３質量部以上４５質量部以下、さらに好ましくは５質量部以上４０質量部以下、さらにより好ましくは１０質量部以上３５質量部以下である。或いは、鉄粉、マグネシアおよび酸性無機硫酸塩のそれぞれに対する加水量は以下の通りであり、例えば、粒状化するための加水量は、（１）鉄粉１００質量部に対して５〜１５質量部、（２）マグネシア１００質量部に対して３０〜１５０質量部、（３）酸性無機硫酸塩１００質量部に対して１０質量部以下の量であることも好ましい。ただし、清水の量が多すぎる場合は、粒状物当りの固形分含有率が小さくなり、重質の粒状物が得られなくなるため、粒状物の硬度が不足してしまう恐れがあり、清水の量が少なすぎる場合は、マグネシアの水硬性作用の不足や水酸化マグネシウムの生成量の不足によって、粒状化できない、あるいは十分な硬度が得られない恐れがあるので、注意が必要である。
【００６３】
清水の加水方法は、造粒方法にあわせて選択すればよい。混合造粒の場合は、造粒時に清水を噴霧しながら加える。このとき、造粒工程前に適切な加水量のうち１５〜４０質量％程度の清水を事前に添加・混合しておくと、粒状化の効率を高めることができる。強制造粒の場合は、造粒工程前に適切な加水量の清水を加えて混合しておくと良い。なお、清水を加えたあとに長時間放置しておくと、マグネシアの水硬性によって材料が硬化・固結してしまい、粒状化が困難となるため、加水後１時間以内に造粒工程を経ることが好ましい。
【００６４】
得られた粒状物は、粒状化後速やかに使用しても、有害物質の吸着除去能力に影響はないが、汚染水処理用カラム等に充填して使用する場合等は、取り扱い性を向上させるため、ある程度の硬度が得られていることが好ましい。この場合、粒状化後２〜３時間程度養生すれば、容易に崩壊することのない程度の硬度を得ることができ、粒状化後１日以上養生しておくことで、さらなる硬度が得られ、養生時間が長いほど硬度は向上する。粒状物の養生は、一般的な屋内外の気温と湿度で行うことで別段問題はないが、短い時間で硬度を得るには気温を高くし、硬度を向上させるには湿度を高くすることが好ましい。ただし、高温および高湿度下で長時間養生した場合は、鉄の酸化反応を促進させ、有害物質の吸着除去能力が低下する恐れがあるため、注意が必要である。
【００６５】
粒状物の粒度は、造粒工程で得られた状態のままで、別段問題なく使用できるが、使用目的に合わせて粒度を調整することによって、有害物質の吸着除去を効率よく行うことができる。粒状物の粒度を調整する方法としては、篩による分級、粉砕による調整等の方法が挙げられる。また、汚染水処理用カラム等に充填して使用する場合、粒状物を緻密に充填することによって、水処理剤と汚染水との接触面積および接触時間を十分に確保でき、汚染水から有害物質を吸着除去する効率を高くすることができる。粒状物を緻密に充填するためには、前記粒状物の粒径を０．１〜２．０ｍｍの範囲に調整することが好ましく、より好ましくは０．２〜１．８ｍｍ、さらに好ましくは０．２５〜１．４ｍｍの範囲に調整する。さらに、粒状物の平均粒径を０．５〜１．０ｍｍの範囲に調整することによって、粒状物を緻密に充填できるだけでなく、充填した粒状物同士の間に適度な間隙（水の通り道）を生むことができ、通水抵抗を下げることができ、目詰まりを起こさないことに繋がる。これによって、水処理剤と汚染水との接触面積および接触時間を十分に確保できるだけでなく、汚染水が充填された粒状物の隅々まで通過することができるので、粒状化した水処理剤を効率よく使用することができる。
【００６６】
本発明の粒状型環境用水処理剤は、汚染水処理用カラム等に充填して使用する場合等において、取り扱い性をさらに向上させるためには、水に含浸させることによって、あるいは外力を受けることによって、容易に崩壊せず、粒状物の形態を長い時間形態を維持することが好ましい。そのためには、粒状物の硬さは、ＪＩＳ  Ｋ  １４７４−２００７（活性炭試験方法、硬さ）によって測定したとき８５％以上であることが好ましく、より好ましくは９０％以上、さらに好ましくは９５％以上である。さらに、汚染水処理用カラム等に充填して使用する際に、長い期間、大量に汚染水を通過させる場合等では、前記硬さは９５％以上であることが好ましい。
【００６７】
本発明の粒状型環境用水処理剤は、有害物質（例えば、鉛、クロム、砒素、セレン、過カドミウム等の重金属）を含む汚染水の処理に好適に用いられる。
【００６８】
２．有害物質に汚染された水の処理方法
本発明の有害物質に汚染された水の処理方法は、有害物質を含む汚染水と、本発明の水処理剤とを接触させることを特徴とする。これによって、汚染水から有害物質を吸着除去し、処理前よりも有害物質の濃度を低減することができる。汚染水と水処理剤を接触させる方法は、別段限定されるものではなく、例えば、水処理剤を適当な容器に充填し、これに汚染水を通過させて接触させる方法、水処理剤を汚染水に加えたあと、撹拌・分散させて有害物質を吸着する方法等が挙げられる。
【００６９】
汚染水に含まれる有害物質の濃度は、別段限定されるものではないが、有害物質の濃度が低いほど、有害物質の濃度を環境基準値以下にまで吸着除去しやすい。有害物質の濃度が高い場合には、本発明の水処理剤で何度も繰り返し処理を行うことによって、環境基準値以下まで有害物質を吸着除去することも可能である。また、汚染水に含まれている有害物質の種類、あるいはその総量によって、吸着除去能力や吸着除去効率等に影響を与えるので、水処理剤の組成や、汚染水との接触方法を選択することによって、吸着除去の効率を向上することができる。
【００７０】
汚染水は、有害物質を含んでいるものであれば、別段限定されるものではなく、例えば、地下水、河川水、湖沼水、各種工業排水等が挙げられる。
【００７１】
また、汚染水は、有害物質を含む土壌、汚泥、石炭灰、焼却灰、煤塵、および産業廃棄物から選ばれる少なくとも一種に含まれるものであってもよい。例えば、元々有害物質を含む土壌、汚泥、石炭灰、焼却灰、煤塵、および産業廃棄物から選ばれる少なくとも一種に含まれていれば、これらから浸出した、あるいはこれらを通過する段階で有害物質に汚染された水についても、本発明の水処理剤を接触させることにより、汚染水から有害物質を吸着除去し、処理前よりも有害物質の濃度を低減することができ、環境への有害物質の拡散を防止することが可能である。
【００７２】
有害物質としては、ヒ素、セレン、鉛、カドミウム、クロム等が挙げられる。
本発明の方法において、汚染水と水処理剤との接触方法において、本発明の水処理剤を充填した充填層を設け、充填層に、有害物質を含む汚染水を通過させて接触させてもよい。かかる方法は、水処理剤と汚染水との接触時間を十分に確保できることから、汚染水から有害物質を吸着除去する効率が高くなるので、好ましい。水処理剤の充填層としては、粒状物を緻密に充填でき、水処理剤と汚染水との接触面積および接触時間を十分に確保できるものであれば、別段限定されるものではなく、例えば、汚染水処理用カラムに水処理剤を充填したもの、あるいは水処理剤を敷き均し、積み重ねて十分な厚みを持たせたもの等が挙げられる。汚染水処理用カラムは、目標とする汚染水の処理量および処理時間によって、適切な大きさのものを選択する。また、水処理剤を敷き均した充填層については、充填層への汚染水の通過量、有害物質の濃度および種類によって層厚を調整する。
【００７３】
本発明の方法において、充填層は、１つまたは複数で使用してもよく、複数で使用する場合には、汚染水の汚染度に応じて、水処理剤の粒度を変更してもよい。汚染水は、充填層または充填層を含む処理装置に２回以上供することより有害物質を吸着・除去してもよい。
【００７４】
有害物質を含む土壌、汚泥、石炭灰、焼却灰、煤塵、および産業廃棄物から選ばれた一種以上から浸出した、あるいは通過した段階で有害物質に汚染された水は、汚染水を回収したあとに、水処理剤と接触させることによって有害物質を吸着除去できるが、これらを埋め立て処分している場合は、雨水等が通過するごとに汚染水が連続的に発生してしまうため、汚染水を連続的に処理できるように、埋め立て箇所の下方向あるいは横方向に本発明の水処理剤の充填層を配置してもよい。
【００７５】
本発明の有害物質を含む汚染水の処理方法の一例を図１に示す。図１の損失水頭測定装置１において、有害物質を含む汚染水は、タンク２に供給されて、貯蔵されることが好適である。次に有害物質を含む汚染水は、このタンク２から定量ポンプ３を介して水処理剤４を含む充填塔５に送水されることが好ましい。この際、充填塔に前記汚染水を送り込む前の水の圧力、及び充填塔から有害物質が吸着・除去された後の水の圧力を、差圧計６によりモニターすることが好ましい。例えば、差圧計により、充填塔内の水処理剤の通水抵抗が上昇しているか否かをモニターすることができる。差圧計の圧力差が高い場合には、汚染水をさらに希釈したり、水処理剤を交換すればよい。
【実施例】
【００７６】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００７７】
＜粒状型環境用水処理剤の原料種＞
（１）  鉄粉：平均粒径６５μｍ
（２）  軽焼マグネシア：海水由来の水酸化マグネシウムを約５００℃で焼成後、粒度調整して得られた軽焼マグネシア粉末：ＭｇＯ含有率８９．０質量％
マグネシアの最大粒径：０．０４５ｍｍ
最大粒径の測定方法：ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１に規定されるふるい（篩）を用いた湿式ふるい分け試験
マグネシアの平均粒径：３．４μｍ
平均粒径の測定方法：堀場製作所製、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置ＬＡ−９２０により測定された体積基準粒径の累積５０％に相当する粒径（分散媒としてイソプロパノールを使用）
（３）  硫酸第一鉄・一水和物：ＦｅＳＯ4含有率９２．９質量％
硫酸第一鉄・一水和物の最大粒径：１．００ｍｍ
最大粒径の測定方法：ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１に規定されるふるい（篩）を用いた乾式ふるい分け試験
硫酸第一鉄・一水和物の平均粒径：２６μｍ
平均粒径の測定方法：ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１に規定されるふるい（篩）を用いた乾式ふるい分け試験
（４）  粒状活性炭：(株)クラレ製  クラレコール  ＫＷ１０Ｘ３２（硬さおよび通水抵抗試験の比較参照材として適用）
【００７８】
＜粒状型環境用水処理剤の調製方法＞
表１記載の原料種および各原料種の配合量を秤量し、小型ソイルミキサー（回転数１４０ｒ.ｐ.ｍ.）にて混合撹拌しながら、所定量の清水をスプレー噴霧しながら添加した。得られた混合物を直径１．５ｍｍの排出口を有する押出造粒機にて押出成型し、２４時間大気放置した。この操作によって得られた棒状の固形物を粉砕し、篩いによって１．４ｍｍを超える粒と０．２５ｍｍ未満の粒を取り除き、分級し粒度調整して粒状型環境浄化用水処理剤を得た。
【００７９】
得られた水処理剤について、下記の方法によって強度（硬さ）を測定した。
＜水処理剤の強度（硬さ）の測定＞
ＪＩＳ  Ｋ  １４７４−２００７に従って水処理剤の強度を測定した。まず、篩分けした試料（水処理剤）を１００ｍＬ採取した。直径：１２．７ｍｍ、９．５ｍｍの鋼球を各々１５個ずつと共に、前記採取試料を硬さ試験用皿に入れ、篩振とう機に取り付け、３０分振とうした。次いで、篩分け時の下限粒度よりも目開きが２段下の篩の上に、鋼球を除いた試料を全部入れた。篩振とう機にて３分間振とうし、夫々の試料を計量した。篩の上に残った試料の質量割合（全体に対する質量％）を測定し、強度（硬度）の指標とした（この値が大きいほど、強度が高いことを示す）。得られた結果を表２に示す。
【００８０】
得られた水処理剤について、下記の方法によって通水抵抗を測定した。
＜損失水頭測定装置による通水抵抗の測定＞
φ２５ｍｍ×１２００ｍｍ長の石英ガラス製カラムに水処理剤を１０００ｍｍの高さに充填し、カラム上部と各チューブとを、これらに水を注入して空気を噛まないようにしながら接続した。送液ポンプを用い、所定のＬＶ（線速度）で下降流に通水し、差圧が安定した時点で差圧を測定した（差圧計は木幡計器製作所製で最大２０ｋＰａのものを用いた）。差圧は通水量でＬＶ＝３０ｍ/ｈｒにして差圧が安定した後に測定した。得られた結果を表２に示すと共に、損失水頭測定装置の概要を図１に示す。
【００８１】
【表１】
2014171953.tif 000003
【００８２】
比較例１は、３種の原料粉体を小型ソイルミキサー（回転数１４０ｒ.ｐ.ｍ.）にて混合撹拌を実施したのみである。
【００８３】
【表２】
2014171953.tif 000004
【００８４】
実施例の１〜２はいずれも硬さの値も満足した結果が得られ、参照材として用いた粒状活性炭と比較しても良好な値が得られている。一方、通水抵抗においても、実施例の２つは粒状活性炭と同等の値が得られる結果となった。造粒を実施しない比較例１においては、通水抵抗が差圧計の限界（２０ｋＰａ）を超えたものとなり、通水に障害を来す可能性が高いことが伺える。
【００８５】
＜造粒物の有害物質吸着除去性能試験＞
有害物質の吸着除去性能を判断する上で、ヒ素、セレン、鉛、カドミウムおよびクロムの重金属種を用いた吸着性能による試験を実施した。ヒ素含有排水のモデル液としてヒ酸カリウム（ＫＨ2ＡｓＯ4）を、セレン含有排水のモデル液としてセレン酸ナトリウム（Ｎａ2ＳｅＯ4）を、鉛含有排水のモデル液として硝酸鉛（II）（Ｐｂ（ＮＯ3）2）を、カドミウム含有排水のモデル液として塩化カドミウム２．５水和物（ＣｄＣｌ2・２．５Ｈ2Ｏ）を、クロム含有排水のモデル液として二クロム酸カリウム（Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7）を各々水に溶かした液を用いた。５種類の重金属種の原水濃度としては、環境基準値の１０倍（すなわちヒ素、セレン、鉛、カドミウムでは０．１ｍｇ／Ｌ。クロムでは０．５ｍｇ／Ｌ）とした被処理水を調製した。各被処理水を５００ｍＬのポリ容器に２５０ｍＬ入れて、実施例で調製した各水処理剤を各々２．５ｇ（固液比 １：１００）となるように添加し、室温で２４時間振とうさせた。次いで、振とうを止めて水処理剤と上澄液を０．４５μｍの目開きを有したメンブレンフィルターで濾過分離し、該上澄液中の残留重金属濃度を以下の通りに測定した。
ヒ素はＪＩＳ  Ｋ０１０２  ６１．３、セレンはＪＩＳ  Ｋ０１０２  ６７．３に則った水素化物発生ＩＣＰ発光分析法、鉛はＪＩＳ  Ｋ０１０２  ５４．４に則ったＩＣＰ質量分析法、カドミウムはＪＩＳ  Ｋ０１０２  ５５．４に則ったＩＣＰ質量分析法、クロムはＪＩＳ  Ｋ０１０２  ６５．１．５に則ったＩＣＰ質量分析法により測定した。結果を表３に示す。
【００８６】
【表３】
2014171953.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明の粒状型環境用水処理剤は、安価な工業製品であるアトマイズ法によって製造可能な鉄粉にマグネシア、および酸性無機硫酸塩を所定の割合で配合し、かつその配合構成に清水を加えて造粒することで粒状体としたものである。かかる水処理剤は、人体に対して有害であり健康障害をもたらす有害物質に汚染された水から、有害物質を容易に吸着除去することができ、吸着除去能力を長い時間維持することが可能であり、有機系化合物のバインダーを使用していないことから、有機系化合物による環境汚染の心配がなく、且つ安価に製造が可能である。他方カートリッジタイプの通水式浄化方法での重金属除去においては浄化効率を高めるのに必要な通水抵抗を低減でき、産業上の利用価値が高い。
【符号の説明】
【００８８】
１：損失水頭測定装置
２：タンク
３：定量ポンプ
４：水処理剤
５：充填塔
６：差圧計
【図１】
2014171953.tif 000006