(57)【要約】【課題】地下水中のフッ素原子含有イオンを電気分解の利用により、地下水から除去し、有価物であるセメント原料として利用するゼロエミッション型の環境リサイクルを実現することにより、フッ素原子含有イオンの除去方法を目的とする。【解決手段】フッ素原子を含有するイオンによって汚染されている地下水を揚水井戸１から汲上げ、電解槽ユニット５に流入せしめ電気分解の作用によりイオン化物を分離し、フッ素原子を含有するイオン水を沈殿槽に投入し、カルシウム含有成分を添加し、撹拌することにより、化学反応によりフッ化カルシウムの沈殿物を生じさせる。  このフッ化カルシウムの沈殿物を脱水手段で固液分離後、乾燥手段により固形物質を生成させた後、後段の粉砕手段で粒度調整を行い有価物とすることを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素原子含有イオンで汚染されている地下水を揚水手段で汲み上げ、前記地下水を電解槽に投入した後、この電解槽に具備された正電極と負電極に直流電圧を印加して前記地下水を電気分解することにより、前記地下水中の前記フッ素原子含有イオンを回収する方法であって、前記正電極の周囲に半透過性膜を備えて前記半透過性膜と前記正電極との間の前記地下水を沈殿槽に搬送し、前記沈殿槽にカルシウム含有成分を添加することにより沈殿物を生じさせ、前記沈殿物を脱水手段に搬送して固液分離した後、乾燥手段により固形物質を生成させた後、前記乾燥手段より後段の粉砕手段で粒度調整を行うことを特徴としたフッ素原子含有イオンの除去方法。
【請求項２】
前記粉砕手段で粒度調整された前記固形物質を有価物として使用することを特徴とする請求項１記載のフッ素原子含有イオンの除去方法。
【請求項３】
前記直流電圧の印加電圧が４０Ｖから６０Ｖであることを特徴とする請求項１記載のフッ素原子含有イオンの除去方法。
【請求項４】
前記揚水手段は、地下水を揚水制御するスクリュー式ポンプであることを特徴とする請求項１記載のフッ素原子含有イオンの除去方法。
【請求項５】
前記カルシウム含有成分が、少なくとも消石灰又は炭酸カルシウムであることを特徴とする請求項１記載のフッ素原子含有イオンの除去方法。
【請求項６】
前記脱水手段で、固液分離された分離液を電解槽に返送することを特徴とする請求項１記載のフッ素原子含有イオンの除去方法。
【請求項７】
前記乾燥手段が、パドル式の乾燥装置であることを特徴とする請求項１記載のフッ素原子含有イオンの除去方法。
【請求項８】
前記脱水手段が、水平型の遠心分離装置であることを特徴とする請求項１記載のフッ素原子含有イオンの除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素原子含有イオンによって汚染された土壌又は地下水を浄化する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、フッ素原子含有イオンを浄化処理する方法としては、汚染された土壌中に一対の電極を挿入し、これら一対の電極の周囲に電解槽を設けて、この電解槽内に水を供給しながら一対の電極間に電流を流し、前記電解槽内のｐＨを一定範囲内に調整しながら、土壌中の汚染物質であるフッ素原子含有イオンを水溶液として回収する浄化方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２６０４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、土壌中に電解槽を設けるためには、掘削工事が必要となるので、莫大な費用と時間がかかるという課題があった。
【０００４】
また、水道水を電解槽に供給すると、微量（約１ｐｐｍ）の塩素成分が混合するので、この塩素成分が他の金属イオンと結合するために、塩化物を析出することになり、電解槽が短寿命となる要因を作り出すという課題があった。
【０００５】
さらに、土壌中に通水性の電解槽を設けているために、地下水が流入し、ｐＨの変動が激しく、電解質溶液のｐＨ調整が複雑となる課題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、地下水を電気分解することで、地下水中のフッ素原子含有イオンを地下水から除去し、有価物であるセメント原料として利用するゼロエミッション型の環境リサイクルを実現できるフッ素原子含有イオンの除去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】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために、フッ素原子含有イオンによって汚染されている地下水を揚水手段であるポンプで汲み上げ、汲み上げた地下水を地上に設けた電解槽に流入せしめる。
【０００８】
この電解槽には、一対の電極（正電極と負電極）を設け、この電極の正電極側の周囲にはマイナスイオンのみが通過することができる半透過性膜が備わっている。
【０００９】
この電解槽の電極間に直流電圧を印加して地下水を電気分解することによって、電解槽中のフッ素原子を含有するマイナスイオンが正電極側に移動し、半透過性膜を通過する。
【００１０】
この半透過性膜と正電極との間には濃度の高いフッ素原子を含有するイオン水が電気分解によって生成できるので、このイオン水を沈殿槽にポンプにより搬送する。
【００１１】
この沈殿槽にて濃度の高いフッ素原子を含有するイオン水にカルシウム含有成分を添加し、撹拌することで、化学反応によりフッ化カルシウム等の沈殿物を生じる。
【００１２】
このフッ化カルシウム等の沈殿物を脱水手段に搬送して固液分離した後、乾燥手段により固形物質を生成させた後、後段の粉砕手段で粒度調整を行い有価物を生成する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電解槽を土壌中に設けるための掘削工事を伴わないで、地上において電解槽を有する装置を設け、フッ素原子を含有するイオンによって汚染されている地下水を浄化できるため、設備投資のコストが低く抑えられるという効果を奏する。
【００１４】
また、この電解槽内の正電極とその周囲をマイナスイオンのみ通過できる半透過性膜で覆うことにより、正電極と半透過性膜の間の濃度の高いフッ素原子を含有するイオン水を回収できる。
【００１５】
この回収した濃度の高いフッ素原子を含有するイオン水を沈殿槽に移し、カルシウム含有成分を添加することにより、フッ化カルシウムを生成させることができ、固液分離手段で脱水し、乾燥手段で水分調整した後、破砕手段で粒度調整することにより、汚染物質からセメント原料などのような有価物を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、フッ素原子含有イオンで汚染されている地下水を、揚水手段で汲み上げ、汲み上げた地下水を地上に設けた電解槽に投入する。
【００１７】
この揚水手段にスクリューポンプを使用することにより、地下水を一定量の割合で汲み上げることができる。
【００１８】
この電解槽は移動可能なユニットになっており、電解槽内には一対の正電極と負電極が具備されている。
【００１９】
尚、電極の材料として特には限定しないが、正極側はイオン化傾向の小さい白金、パラジウム、金が望ましい。
【００２０】
この電解槽内の一対の電極に直流電圧を４０Ｖから６０Ｖ印加して、投入された地下水を電気分解することにより、マイナスイオンであるフッ素原子含有イオン、水酸イオン、硝酸イオン等が正電極側に移動し、銅、鉛等の金属イオンは、負電極側に移動する。
【００２１】
直流電圧を４０Ｖから６０Ｖにすることで、イオン化物の移動により、特に正極側の電極への析出を防止することができる。
【００２２】
なお、印加する直流電圧を４０Ｖから６０Ｖが好ましいとした理由としては、次の理由による。
【００２３】
すなわち、印加する電圧が０Ｖから４０Ｖ未満の範囲では、各イオンを電極へ引きつける力が弱く、逆に印加する電圧が６０Ｖを越えると各イオンを電極へ引きつける力が急激に強くなるためである。
【００２４】
この一対の電極の正電極側の周囲には、フッ素原子含有イオン等のマイナスイオンのみ通過する半透過性膜が備わっている。
【００２５】
この半透過性膜と正電極との間の濃度が濃いフッ素原子含有イオン等を含むイオン水を、沈殿槽へと搬送用ポンプにより搬送する。
【００２６】
この沈殿槽にカルシウム含有成分を添加することにより、沈殿物を生じさせ、この沈殿物を脱水手段である水平型の遠心分離装置に搬送して固液分離する。
【００２７】
沈殿槽への添加物としては、塩素を含まない消石灰又は炭酸カルシウムを添加することにより、脱水後のケーキに塩素を除く必要がないため有価物にしやすくなる。
【００２８】
この固液分離された分離液は、電解槽に返送する。
【００２９】
また脱水されたケーキ成分は、乾燥手段であるパドル式の乾燥装置によって含水率を５％以下に乾燥させることで固形物質を生成することができる。
【００３０】
この脱水ケーキの含水率を５％以下にする手段としては、パドルにより脱水ケーキがかき上げられ、加熱面への接触回数を多くできるパドル式の乾燥装置が最適である。
【００３１】
また、生成された固形成分は、消石灰又は炭酸カルシウムを添加しているために化学反応によりフッ化カルシウム又はその混合物等になる。
【００３２】
しかしながら、これらフッ化カルシウムやその混合物は、粒形が様々であるため、粉砕手段である粉砕機を用いて粒度調整を行うことにより、フッ素原子含有イオンを有価物であるセメント原料又は、土壌改良材として使用することができるようになる。
【００３３】
また、フッ素原子含有イオンを大量に含む地下水においては、フッ化水素の原料としても使用できる。
【００３４】
すなわち、ゼロエミッション型の環境リサイクルを実現することができる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００３６】
（実施例）
図１、図２に示すように、汚染地下水を揚水するために地中の透水層に揚水井戸１と、その揚水井戸１の下流側に汚染状態を観測する観測井戸２を各々一つ又は複数設け、フッ素原子含有イオンを含む汚染された地下水を各々の井戸に設置したスクリューポンプなどの揚水手段３によって、流量を一定量に制御しながら揚水する。
【００３７】
揚水した地下水を、地上に設けた流量調整槽４に流入する。
【００３８】
そして流量調整槽４からの上水を電解槽ユニット５に流入する。
【００３９】
また電解槽ユニット５には一対の電極が備わっており、この電極間に４０Ｖから６０Ｖの直流電圧を印加する。
【００４０】
直流電圧を印加することにより、プラスイオン（例えば、銅イオン、鉛イオン、亜鉛イオン等）は負電極６側に、マイナスイオン（例えば、フッ素イオン、  水酸イオン、シアンイオン、硝酸イオン等）は、正電極７側に移動する。
【００４１】
ここで、電解槽ユニット５の正電極７側の周囲には、マイナスイオンのみ通過する半透過性膜８が備わっており、この半透過性膜８と正電極７の間に集まった濃度の高いフッ素原子含有イオン等のマイナスイオン水を搬送用ポンプ９で沈澱槽１０に搬送することができる。
【００４２】
前記した沈殿槽１０には攪拌翼１１が備わっており、この沈殿槽１０にカルシウム薬剤１２（消石灰、炭酸カルシウム）を投入することで、化学反応を生じさせてフッ化カルシウムを生成することができ、カルシウム薬剤１２投入後にｐＨ調整の中和処理を行うことにより、フッ化カルシウムは沈殿槽１０の底部に沈殿する。
【００４３】
沈殿したフッ化カルシウムは含水率が高いため、脱水工程において水平型の遠心分離機１３に搬送用ポンプ（Ｂ）１４で送られ、固液分離される。
【００４４】
この遠心分離機１３により、固形分であるフッ化カルシウムは、含水率を６０％程度に調整され、脱水した液体分は、前記流量調整槽４に送られる。
【００４５】
脱水された固形分であるフッ化カルシウムは、まだ含水率が高いため、後段の乾燥工程で、パドル式の乾燥装置１５にコンベア１６で搬送され、含水率を５％以下になるまで乾燥される。
【００４６】
乾燥したフッ化カルシウムは粒度が揃っていない為、粉砕機１７にかけ粒度調整することにより、粒度が揃ったフッ化カルシウムを得ることができ、後段の貯留槽１８に送られる。
【００４７】
この粒状のフッ化カルシウムは、セメント原料またはフッ化水素の原料として再利用することができるため、汚染地下水を無害化し、ゼロエミッション型の有価物処理が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の浄化方法は、例えば、電子部品工場、金属製品工場、ガラス製造工場など、有害汚染物質となり得る物質を使用又は排出する場所周辺において、有害汚染物質によって汚染された地下水を浄化する方法として、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施例における概要を示す模擬的断面図
【図２】本発明の一実施例における概要を示す処理フロー図
【符号の説明】
【００５０】
１    揚水井戸
２    観測井戸
３    揚水手段
４    流量調整槽
５    電解槽ユニット
６    負電極
７    正電極
８    半透過性膜
９    搬送用ポンプ
１０  沈澱槽
１１  攪拌翼
１２  カルシウム薬剤
１３  遠心分離機
１４  搬送用ポンプ（Ｂ）
１５  乾燥装置
１６  コンベア
１７  粉砕機
１８  貯留槽
【図１】
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【図２】
2006231101.tif 000004