(57)【要約】【課題】ポリ乳酸多孔質粒子を使用した水処理システム、及びそのシステムを用いた水処理方法を提供する。【解決手段】硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンを含む原水が導入される原水槽１１と、バリウムイオンが含まれるバリウム水溶液を保持するバリウム槽１２と、原水槽１１に導入された前記原水と、これに混合された前記バリウム水溶液との混合液が導入され、前記混合液に含まれる硫酸バリウムと第一の上澄み液とを分離する第一濁水処理装置１３と、前記第一の上澄み液が導入される吸着槽１４と、ポリ乳酸多孔質粒子が含まれる薬液を保持する薬品槽１５と、を備える水処理システム１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンを含む原水が導入される原水槽と、
バリウムイオンが含まれるバリウム水溶液を保持するバリウム槽と、
前記バリウム水溶液を前記バリウム槽から前記原水槽へ供給するバリウム供給部と、
前記原水槽に導入された前記原水と、これに混合された前記バリウム水溶液との第一混合液が導入され、前記第一混合液に含まれる硫酸バリウムと第一の上澄み液とを分離する第一濁水処理装置と、
前記第一混合液を前記原水槽から前記第一濁水処理装置へ送液する第一混合液送液部と、
前記第一の上澄み液が導入される吸着槽と、
前記第一の上澄み液を前記第一濁水処理装置から前記吸着槽へ送液する第一の上澄み液送液部と、
ポリ乳酸多孔質粒子が含まれる薬液を保持する薬品槽と、
前記薬液を前記薬品槽から前記吸着槽へ供給する薬液供給部と、
を備えることを特徴とする水処理システム。
【請求項２】
前記吸着槽に導入された前記第一の上澄み液と、これに混合された前記薬液との第二混合液が導入され、前記第二混合液に含まれるポリ乳酸多孔質粒子と第二の上澄み液とを分離する第二濁水処理装置と、
前記第二混合液を前記吸着槽から前記第二濁水処理装置へ送液する第二混合液送液部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の水処理システム。
【請求項３】
前記硫酸バリウム及びポリ乳酸多孔質粒子を凝集させる凝集剤を保持する第三貯留槽と、
前記凝集剤を前記第三貯留槽から前記第一濁水処理装置へ供給する凝集剤第一供給部と、
前記凝集剤を前記第三貯留槽から前記第二濁水処理装置へ供給する凝集剤第二供給部と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の水処理システム。
【請求項４】
前記第二の上澄み液を受け入れて一時的に貯留する放流槽と、
前記第二の上澄み液を前記第二濁水処理装置から前記放流槽へ送液する第二の上澄み液送液部と、
を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の水処理システム。
【請求項５】
前記第二濁水処理装置から前記ポリ乳酸多孔質粒子を含む沈殿物を受け入れる貯泥槽と、
前記沈殿物を前記第二濁水処理装置から前記貯泥槽へ移送する第二沈殿物移送部と、
前記硫酸バリウムを前記第一濁水処理装置から前記貯泥槽へ移送する第一沈殿物移送部と、
を備えることを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の水処理システム。
【請求項６】
前記硫酸バリウム及び前記沈殿物のうち少なくとも一方を脱水する脱水装置と、
前記硫酸バリウム及び前記沈殿物のうち少なくとも一方を前記貯泥槽から前記脱水装置へ移送する第三沈殿物移送部と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の水処理システム。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の水処理システムを用いた水処理方法であって、
前記原水を前記原水槽へ導入する工程と、
前記バリウム水溶液を前記バリウム槽から前記原水槽へ供給する工程と、
前記原水槽において前記原水及び前記バリウム水溶液を混合し、その第一混合液を前記第一濁水処理装置へ導入し、前記第一混合液に含まれる硫酸バリウムと第一の上澄み液とを分離する工程と、
前記第一の上澄み液を前記吸着槽へ導入する工程と、
前記薬液を前記薬品槽から前記吸着槽へ供給する工程と、
前記吸着槽において前記第一の上澄み液と前記薬液を混合し、得られた第二混合液の中で前記薬液に含まれるポリ乳酸多孔質粒子に対して前記無機化合物の陰イオンを吸着させる工程と、
を有することを特徴とする水処理方法。
【請求項８】
硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンが含まれる原水に、バリウムイオンを添加して硫酸バリウムを生成し、遊離の硫酸イオンの濃度が低減した一次処理液を得る第一工程と、
前記一次処理液をポリ乳酸多孔質粒子に接触させることにより、前記無機化合物の陰イオンを前記ポリ乳酸多孔質粒子に吸着させ、前記無機化合物の陰イオンの濃度が低減した二次処理液を得る第二工程と、
を有することを特徴とする水処理方法。
【請求項９】
硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンを含む原水が導入される原水槽と、
バリウムイオンが含まれるバリウム水溶液を保持するバリウム槽と、
前記バリウム水溶液を前記バリウム槽から前記原水槽へ供給するバリウム供給部と、
前記原水槽に導入された前記原水と、これに混合された前記バリウム水溶液との第一混合液が導入される吸着槽と、
前記第一混合液を前記原水槽から前記吸着槽へ送液する第一混合液送液部と、
ポリ乳酸多孔質粒子が含まれる薬液を保持する薬品槽と、
前記薬液を前記薬品槽から前記吸着槽へ供給する薬液供給部と、
を備えることを特徴とする水処理システム。
【請求項１０】
前記吸着槽に導入された前記第一混合液と、これに混合された前記薬液との第二混合液が導入され、前記第二混合液に含まれる硫酸バリウム及びポリ乳酸多孔質粒子と第二の上澄み液とを分離する第二濁水処理装置と、
前記第二混合液を前記吸着槽から前記第二濁水処理装置へ送液する第二混合液送液部と、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の水処理システム。
【請求項１１】
前記硫酸バリウム及びポリ乳酸多孔質粒子を凝集させる凝集剤を保持する第三貯留槽と、
前記凝集剤を前記第三貯留槽から前記第二濁水処理装置へ供給する凝集剤第二供給部と、
を備えることを特徴とする請求項１０に記載の水処理システム。
【請求項１２】
前記第二の上澄み液を受け入れて一時的に貯留する放流槽と、
前記第二の上澄み液を前記第二濁水処理装置から前記放流槽へ送液する第二の上澄み液送液部と、
を備えることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の水処理システム。
【請求項１３】
前記第二濁水処理装置から前記硫酸バリウム及びポリ乳酸多孔質粒子を含む沈殿物を受け入れる貯泥槽と、
前記沈殿物を前記第二濁水処理装置から前記貯泥槽へ移送する第二沈殿物移送部と、
を備えることを特徴とする請求項１０〜１２の何れか一項に記載の水処理システム。
【請求項１４】
前記沈殿物を脱水する脱水装置と、
前記沈殿物を前記貯泥槽から前記脱水装置へ移送する第三沈殿物移送部と、
を備えることを特徴とする請求項１３に記載の水処理システム。
【請求項１５】
請求項９〜１４の何れか一項に記載の水処理システムを用いた水処理方法であって、
前記原水を前記原水槽へ導入する工程と、
前記バリウム水溶液を前記バリウム槽から前記原水槽へ供給する工程と、
前記原水槽において前記原水及び前記バリウム水溶液を混合し、形成された硫酸バリウムを含む第一混合液を前記吸着槽へ導入する工程と、
前記薬液を前記薬品槽から前記吸着槽へ供給する工程と、
前記吸着槽において前記第一混合液と前記薬液を混合し、得られた第二混合液の中で前記薬液に含まれるポリ乳酸多孔質粒子に対して前記無機化合物の陰イオンを吸着させる工程と、を有することを特徴とする水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理システム及び水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学事業所や工事現場の排水にはセレン、ヒ素、クロム等のオキソ酸イオンが含まれることがある。これらの陰イオンは溶解性が高く、従来の一般的な排水処理に使用される硫酸バンド（硫酸アルミニウム）、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）等の無機凝集剤や、高分子ポリマーを含む有機凝集剤によって沈殿して除去することは困難である。そこで、特許文献１では、シュベルトマナイト［組成式：Ｆｅ８Ｏ８（ＯＨ）８−２ｘ（ＳＯ４）ｘ；１≦ｘ≦１．７５］と呼ばれる酸化鉄鉱物にセレン、ヒ素、クロムを吸着させる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９５７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らが鋭意検討したところ、特許文献１に記載のシュベルトマナイトは硫酸イオンを本来的に含んでいるため、目的の陰イオンが充分に吸着するためには硫酸イオンを置換する必要があると考えられた。また、硫酸イオンの結合力は比較的強いため、目的の陰イオンがシュベルトマナイトに吸着する効率は必ずしも高いとはいえないことを見出した。また、大量の排水を処理することが可能な程度に、特許文献１に記載の高品質な酸化鉄鉱物を入手することは難しいという問題があった。
そこで、本発明者らはより優れた吸着効率を示す鉱物を種々検討したところ、ポリ乳酸多孔質粒子は、比較的入手が容易であり、目的の陰イオンに対して優れた吸着効率を示すことを見出した。ところが、ポリ乳酸多孔質粒子は硫酸イオンを吸着し易いため、硫酸イオンと硫酸イオン以外の陰イオンが共存する水溶液中にポリ乳酸多孔質粒子を投入した場合、硫酸イオン以外の陰イオンの吸着が硫酸イオンによって妨げられる問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ポリ乳酸多孔質粒子を使用した水処理システム、及びそのシステムを用いた水処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］  硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンを含む原水が導入される原水槽と、バリウムイオンが含まれるバリウム水溶液を保持するバリウム槽と、  前記バリウム水溶液を前記バリウム槽から前記原水槽へ供給するバリウム供給部と、前記原水槽に導入された前記原水と、これに混合された前記バリウム水溶液との第一混合液が導入され、前記第一混合液に含まれる硫酸バリウムと第一の上澄み液とを分離する第一濁水処理装置と、前記第一混合液を前記原水槽から前記第一濁水処理装置へ送液する第一混合液送液部と、前記第一の上澄み液が導入される吸着槽と、前記第一の上澄み液を前記第一濁水処理装置から前記吸着槽へ送液する第一の上澄み液送液部と、ポリ乳酸多孔質粒子が含まれる薬液を保持する薬品槽と、前記薬液を前記薬品槽から前記吸着槽へ供給する薬液供給部と、を備えることを特徴とする水処理システム。
［２］  前記吸着槽に導入された前記第一の上澄み液と、これに混合された前記薬液との第二混合液が導入され、前記第二混合液に含まれるポリ乳酸多孔質粒子と第二の上澄み液とを分離する第二濁水処理装置と、前記第二混合液を前記吸着槽から前記第二濁水処理装置へ送液する第二混合液送液部と、を備えることを特徴とする［１］に記載の水処理システム。
［３］  前記硫酸バリウム及びポリ乳酸多孔質粒子を凝集させる凝集剤を保持する第三貯留槽と、前記凝集剤を前記第三貯留槽から前記第一濁水処理装置へ供給する凝集剤第一供給部と、前記凝集剤を前記第三貯留槽から前記第二濁水処理装置へ供給する凝集剤第二供給部と、を備えることを特徴とする［２］に記載の水処理システム。
［４］  前記第二の上澄み液を受け入れて一時的に貯留する放流槽と、前記第二の上澄み液を前記第二濁水処理装置から前記放流槽へ送液する第二の上澄み液送液部と、を備えることを特徴とする［２］又は［３］に記載の水処理システム。
［５］  前記第二濁水処理装置から前記ポリ乳酸多孔質粒子を含む沈殿物を受け入れる貯泥槽と、前記沈殿物を前記第二濁水処理装置から前記貯泥槽へ移送する第二沈殿物移送部と、前記硫酸バリウムを前記第一濁水処理装置から前記貯泥槽へ移送する第一沈殿物移送部と、を備えることを特徴とする［２］〜［４］の何れか一項に記載の水処理システム。
［６］  前記硫酸バリウム及び前記沈殿物のうち少なくとも一方を脱水する脱水装置と、前記硫酸バリウム及び前記沈殿物のうち少なくとも一方を前記貯泥槽から前記脱水装置へ移送する第三沈殿物移送部と、を備えることを特徴とする［５］に記載の水処理システム。
［７］  ［１］〜［６］の何れか一項に記載の水処理システムを用いた水処理方法であって、前記原水を前記原水槽へ導入する工程と、前記バリウム水溶液を前記バリウム槽から前記原水槽へ供給する工程と、前記原水槽において前記原水及び前記バリウム水溶液を混合し、その第一混合液を前記第一濁水処理装置へ導入し、前記第一混合液に含まれる硫酸バリウムと第一の上澄み液とを分離する工程と、前記第一の上澄み液を前記吸着槽へ導入する工程と、前記薬液を前記薬品槽から前記吸着槽へ供給する工程と、前記吸着槽において前記第一の上澄み液と前記薬液を混合し、得られた第二混合液の中で前記薬液に含まれるポリ乳酸多孔質粒子に対して前記無機化合物の陰イオンを吸着させる工程と、を有することを特徴とする水処理方法。
［８］  硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンが含まれる原水に、バリウムイオンを添加して硫酸バリウムを生成し、遊離の硫酸イオンの濃度が低減した一次処理液を得る第一工程と、前記一次処理液をポリ乳酸多孔質粒子に接触させることにより、前記無機化合物の陰イオンを前記ポリ乳酸多孔質粒子に吸着させ、前記無機化合物の陰イオンの濃度が低減した二次処理液を得る第二工程と、を有することを特徴とする水処理方法。
［９］  硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンを含む原水が導入される原水槽と、バリウムイオンが含まれるバリウム水溶液を保持するバリウム槽と、前記バリウム水溶液を前記バリウム槽から前記原水槽へ供給するバリウム供給部と、前記原水槽に導入された前記原水と、これに混合された前記バリウム水溶液との第一混合液が導入される吸着槽と、前記第一混合液を前記原水槽から前記吸着槽へ送液する第一混合液送液部と、ポリ乳酸多孔質粒子が含まれる薬液を保持する薬品槽と、前記薬液を前記薬品槽から前記吸着槽へ供給する薬液供給部と、を備えることを特徴とする水処理システム。
［１０］  前記吸着槽に導入された前記第一混合液と、これに混合された前記薬液との第二混合液が導入され、前記第二混合液に含まれる硫酸バリウム及びポリ乳酸多孔質粒子と第二の上澄み液とを分離する第二濁水処理装置と、前記第二混合液を前記吸着槽から前記第二濁水処理装置へ送液する第二混合液送液部と、を備えることを特徴とする［９］に記載の水処理システム。
［１１］  前記硫酸バリウム及びポリ乳酸多孔質粒子を凝集させる凝集剤を保持する第三貯留槽と、前記凝集剤を前記第三貯留槽から前記第二濁水処理装置へ供給する凝集剤第二供給部と、を備えることを特徴とする［１０］に記載の水処理システム。
［１２］  前記第二の上澄み液を受け入れて一時的に貯留する放流槽と、前記第二の上澄み液を前記第二濁水処理装置から前記放流槽へ送液する第二の上澄み液送液部と、を備えることを特徴とする［１０］又は［１１］に記載の水処理システム。
［１３］  前記第二濁水処理装置から前記硫酸バリウム及びポリ乳酸多孔質粒子を含む沈殿物を受け入れる貯泥槽と、前記沈殿物を前記第二濁水処理装置から前記貯泥槽へ移送する第二沈殿物移送部と、を備えることを特徴とする［１０］〜［１２］の何れか一項に記載の水処理システム。
［１４］  前記沈殿物を脱水する脱水装置と、前記沈殿物を前記貯泥槽から前記脱水装置へ移送する第三沈殿物移送部と、を備えることを特徴とする［１３］に記載の水処理システム。
［１５］  ［９］〜［１４］の何れか一項に記載の水処理システムを用いた水処理方法であって、前記原水を前記原水槽へ導入する工程と、前記バリウム水溶液を前記バリウム槽から前記原水槽へ供給する工程と、前記原水槽において前記原水及び前記バリウム水溶液を混合し、形成された硫酸バリウムを含む第一混合液を前記吸着槽へ導入する工程と、前記薬液を前記薬品槽から前記吸着槽へ供給する工程と、前記吸着槽において前記第一混合液と前記薬液を混合し、得られた第二混合液の中で前記薬液に含まれるポリ乳酸多孔質粒子に対して前記無機化合物の陰イオンを吸着させる工程と、を有することを特徴とする水処理方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の水処理システム及び水処理方法によれば、原水（被処理水）中に含まれる硫酸イオン及びそれ以外の無機化合物の陰イオンのうち、前記無機化合物の陰イオンをポリ乳酸多孔質粒子に吸着させ、前記陰イオンの濃度が低減された水を得ることができる。また、ポリ乳酸多孔質粒子は容易に化学合成できるため、その入手も容易である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一例の水処理システム１０の模式図である。
【図２】本発明の一例の水処理システム１の模式図である。
【図３】ポリ乳酸多孔質粒子におけるセレン酸イオンの吸着等温線である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
《水処理システム；第一態様》
本発明の第一態様の水処理システムの一例である水処理システム１０を図１に示す。
水処理システム１０は、硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンを含む原水が導入される原水槽１１と、バリウムイオンが含まれるバリウム水溶液を保持するバリウム槽１２と、前記バリウム水溶液をバリウム槽１２から原水槽１１へ供給するバリウム供給部１２ａと、を備える。
また、水処理システム１０は、原水槽１１に導入された前記原水と、これに混合された前記バリウム水溶液との第一混合液が導入され、前記第一混合液に含まれる硫酸バリウムと第一の上澄み液とを分離する第一濁水処理装置１３と、前記第一混合液を原水槽１１から第一濁水処理装置１３へ送液する第一混合液送液部１１ａと、前記第一の上澄み液が導入される吸着槽１４と、前記第一の上澄み液を第一濁水処理装置１３から吸着槽１４へ送液する第一の上澄み液送液部１３ａと、を備える。
さらに、水処理システム１０は、ポリ乳酸多孔質粒子が含まれる薬液を保持する薬品槽１５と、前記薬液を薬品槽１５から吸着槽１４へ供給する薬液供給部１５ａと、を備える。
バリウム供給部１２ａ、第一混合液送液部１１ａ、第一の上澄み液送液部１３ａ、薬液供給部１５ａは、それぞれ、配管、バルブ、ポンプ等の公知の接続部材によって構成されている。
【００１０】
水処理システム１０は、吸着槽１４に導入された前記第一の上澄み液と、これに混合された前記薬液との第二混合液が導入され、前記第二混合液に含まれるポリ乳酸多孔質粒子と第二の上澄み液とを分離する第二濁水処理装置１８を任意の構成として備えている。
第二濁水処理装置１８には、ポリ乳酸多孔質粒子が含まれた前記第二混合液を、吸着槽１４から第二濁水処理装置１８へ送液する第二混合液送液部１４ａが接続されている。
【００１１】
上記の他、水処理システム１０は、第一濁水処理装置１３及び第二濁水処理装置１８に供給され、硫酸バリウム及びポリ乳酸多孔質粒子をそれぞれ凝集させる凝集剤を保持する第三貯留槽２０と；前記第二の上澄み液を受け入れて、外部に放流するまで前記第二の上澄み液を一時的に貯留する放流槽１９と；第一濁水処理装置１３及び第二濁水処理装置１８から、硫酸バリウムの沈殿物と、ポリ乳酸多孔質粒子を含む沈殿物をそれぞれ受け入れる貯泥槽２１と；前記沈殿物を脱水する脱水装置２２と；を任意の構成として備えている。
【００１２】
第一濁水処理装置１３には、前記凝集剤を第三貯留槽２０から第一濁水処理装置１３へ供給する凝集剤第一供給部２０ａが接続されている。
第二濁水処理装置１８には、前記凝集剤を第三貯留槽２０から第二濁水処理装置１８へ供給する凝集剤第二供給部２０ｂが接続されている。
放流槽１９には、前記第二の上澄み液を第二濁水処理装置１８から放流槽１９へ送液する第二の上澄み液送液部１８ａが接続されている。
貯泥槽２１には、硫酸バリウムの沈殿物を第一濁水処理装置１３から貯泥槽２１へ移送する第一沈殿物移送部１３ｂが接続されている。
貯泥槽２１には、ポリ乳酸多孔質粒子を含む沈殿物を第二濁水処理装置１８から貯泥槽２１へ移送する第二沈殿物移送部１８ｂが接続されている。
脱水装置２２には、硫酸バリウムの沈殿物及びポリ乳酸多孔質粒子を含む沈殿物のうち少なくとも一方を貯泥槽２１から脱水装置２２へ移送する第三沈殿物移送部２１ａが接続されている。
上記の接続を行う各部は、配管、バルブ、ポンプ等の公知の接続部材によって構成されている。
【００１３】
《水処理方法；第二態様》
本発明の第二態様の水処理方法は、前述した第一態様の水処理システムを利用して、原水（被処理水）に含まれる硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンのうち、前記無機化合物の陰イオンをポリ乳酸多孔質粒子によって効率良く低減する方法である。この水処理方法によって清浄な処理水が得られる。
また、本方法によれば、硫酸イオンの濃度が低減した一次処理水をポリ乳酸多孔質粒子に接触させるため、硫酸イオンによる競合を受けずに前記無機化合物の陰イオンをポリ乳酸多孔質粒子に吸着させることができる。この結果、ポリ乳酸多孔質粒子の使用量を低減することができる。
以下に、水処理システム１０を利用した方法を説明する。
【００１４】
まず、硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンが含まれる原水を原水槽１１へ導入する。
次いで、バリウム槽１２から原水槽１１へ、バリウム供給部１２ａを介してバリウム水溶液を供給する。原水槽１１において原水とバリウム水溶液を混合することにより、第一混合液中で硫酸バリウムが生成する。この際、必要に応じて水道水を原水槽１１へ供給してもよい。続いて、第一混合液送液部１１ａを介して、原水槽１１から第一濁水処理装置１３へ、硫酸バリウムが含まれる前記第一混合液を導入する。
【００１５】
第一濁水処理装置１３の水槽に導入した前記第一混合液を静置し、硫酸バリウムを含む沈殿を沈降させる。第三貯留槽２０から第一濁水処理装置１３へ、凝集剤第一供給部２０ａを介して凝集剤（例えば、ポリ塩化アルミニウム、高分子凝集剤等）を供給すると、沈殿の沈降を促進させることができる。沈殿が沈降した後、第一の上澄み液送液部１３ａを介して、硫酸バリウムから分離した第一の上澄み液を吸着槽１４へ送液する。
【００１６】
吸着槽１４へ送液された第一の上澄み液には、硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンが依然として含まれている。一方、硫酸バリウムは水に対する溶解性が低いため、殆どの硫酸バリウムが沈殿として分離される。
【００１７】
沈降した硫酸バリウムが含まれる沈殿を汚泥として、第一濁水処理装置１３から貯泥槽２１へ、第一沈殿物移送部１３ｂを介して移送し、一時的に貯留する。その後、第三沈殿物移送部２１ａを介して貯泥槽２１から、フィルタープレス機等の脱水装置２２へ汚泥を移送し、汚泥を脱水して、硫酸バリウムを含む脱水ケーキを得る。脱水ケーキは公知方法によって適切に処分される。
【００１８】
次に、薬液供給部１５ａを介して薬品槽１５から吸着槽１４へ、ポリ乳酸多孔質粒子が含まれた薬液を導入し、第一の上澄み液と前記薬液とを混合する。これにより、吸着槽１４においてポリ乳酸多孔質粒子に前記無機化合物の陰イオンが接触し、吸着する。その後、第二混合液送液部１４ａを介して吸着槽１４から第二濁水処理装置１８へ、ポリ乳酸多孔質粒子を含む第二混合液を移送する。前記薬液におけるポリ乳酸多孔質粒子の分散媒としては、例えば水が好ましい。
【００１９】
第二濁水処理装置１８の水槽に導入した前記第二混合液を静置し、ポリ乳酸多孔質粒子を含む沈殿を沈降させる。第三貯留槽２０から第二濁水処理装置１８へ、凝集剤第二供給部２０ｂを介して凝集剤（例えば、ポリ塩化アルミニウム、高分子凝集剤等）を供給すると、沈殿の沈降を促進させることができる。ポリ乳酸多孔質粒子を含む前記沈殿が沈降した後、第二の上澄み液送液部１８ａを介して、前記無機化合物の陰イオン濃度が低減した第二の上澄み液を放流槽１９へ移送し、一時的に貯留して、適切なタイミングで河川等の外部へ放流する。また、必要に応じて第二の上澄み液を原水槽１１へ戻してもよい。
【００２０】
沈降したポリ乳酸多孔質粒子が含まれる沈殿を汚泥として、第二濁水処理装置１８から貯泥槽２１へ、第二沈殿物移送部１８ｂを介して移送し、一時的に貯留する。その後、第三沈殿物移送部２１ａを介して貯泥槽２１から、フィルタープレス機等の脱水装置２２へ汚泥を移送し、汚泥を脱水して、ポリ乳酸多孔質粒子を含む脱水ケーキを得る。脱水ケーキは公知方法によって適切に処分される。
【００２１】
以上で説明した水処理方法においては、次に説明する硫酸イオン除去方法、陰イオン吸着方法、ポリ乳酸多孔質粒子の合成方法を適用することができる。
【００２２】
［硫酸イオン除去方法］
原水槽１１において、硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンを含む原水をバリウムイオンに接触させることにより、硫酸バリウムを生成することができる。
原水槽１１において、前記原水とバリウムイオンを接触させる方法として、例えば、バリウム塩を直接添加する方法、バリウム塩を含むバリウム水溶液を添加する方法が挙げられる。
【００２３】
前記バリウム塩としては、例えば、塩化バリウム及び水酸化バリウムから選ばれる１種以上のバリウム塩が挙げられる。
これらのバリウム塩は、ポリ乳酸多孔質粒子による前記無機化合物の陰イオンの吸着を妨げる恐れが少ない。ここで、前記無機化合物の陰イオンは、前記バリウム塩を構成するカウンターアニオン以外の陰イオンであることが好ましい。
【００２４】
上記のバリウム塩のうち、塩化バリウムが特に好ましい。ポリ乳酸多孔質粒子に対する塩化物イオンの吸着力は、他の陰イオン、例えば無機オキソ酸イオンよりも低い。このため、ポリ乳酸多孔質粒子に対する陰イオンの吸着において、塩化物イオンによる競合は起き難く、バリウムイオンを前記水溶液に添加することができる。
【００２５】
前記バリウム水溶液に含まれる前記バリウム塩の濃度は特に限定されず、例えば、０．１〜３．０Ｍ程度とすることができる。
【００２６】
前記バリウム水溶液のｐＨは、原水と混合したときに硫酸バリウムが生成されるｐＨであれば特に限定されず、例えば、ｐＨ１〜７が挙げられる。このｐＨ範囲であると、原水と混合して得られる混合液及びその第一の上澄み液のｐＨが１〜７となり易く、後段のポリ乳酸多孔質粒子による陰イオンの吸着効率が高まるので好ましい。
原水のｐＨを調整する方法は特に限定されず、例えば、塩酸、水酸化ナトリウムを添加する方法が挙げられる。
【００２７】
前記原水に混合する際の前記バリウム水溶液の温度は特に限定されず、例えば、１０〜４０℃が挙げられる。
前記原水に混合する前記バリウム水溶液の量は特に限定されず、前記原水に含まれる硫酸イオンの濃度に応じて設定すればよく、例えば、当該硫酸イオンのモル濃度以上のバリウムイオンを供給できる量を混合することが好ましい。すなわち、バリウムイオン／硫酸イオンのモル比が１以上となるようにバリウム水溶液を原水に混合することが好ましい。バリウムイオンを上記の量で混合すると、原水に含まれる硫酸イオンの大半を硫酸バリウムとして除去することができる。
【００２８】
上記のようにバリウム水溶液を添加する方法に代えて、バリウム塩を原水槽１１に直接添加する方法を採用した場合にも硫酸バリウムを生成するという目的は達成できる。しかし、バリウム塩を固体で添加するよりも、バリウム水溶液として添加する方が、操作が容易である。さらに、原水槽１１におけるバリウム塩の溶け残りを防いで、原水槽１１におけるバリウム塩の濃度の制御が容易であるため好ましい。
【００２９】
［陰イオン吸着方法］
吸着槽１４において、硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンを含む第一の上澄み液をポリ乳酸多孔質粒子に接触させることにより、前記陰イオンを前記ポリ乳酸多孔質粒子に吸着させることができる。
【００３０】
前記無機化合物としては、例えば、セレン、ヒ素、クロム、フッ素、リン等の無機元素を含む無機化合物が挙げられる。具体的には、例えば、セレン、ヒ素、クロムのオキソ酸、フッ化水素酸（フッ酸）、リン酸等が挙げられる。
【００３１】
前記無機化合物としては、ポリ乳酸多孔質粒子に高い吸着力を示す観点から、オキソ酸が好ましく、前記無機元素を含む、無機オキソ酸の１価又は２価の陰イオンがより好ましい。ここで、オキソ酸とは、１つの無機原子に水酸基（−ＯＨ）及びオキソ基（＝Ｏ）が結合しており、且つその水酸基のプロトンが脱離し得る無機化合物である。オキソ酸は水中では前記プロトンが脱離したオキソ酸イオンとなり得る。
【００３２】
前記オキソ酸としては、ポリ乳酸多孔質粒子に高い吸着力を示す観点から、セレンのオキソ酸が好ましく、セレンのオキソ酸イオンとしては、セレン酸イオン（ＳｅＯ４２−）、セレン酸水素イオン（ＨＳｅＯ４−）、亜セレン酸イオン（ＳｅＯ３２−）、亜セレン酸水素イオン（ＨＳｅＯ３−）が挙げられる。
【００３３】
前記原水及び第一の上澄み液に含まれる前記無機化合物の陰イオンは１種類であってもよいし、２種類以上であってもよい。
【００３４】
本発明において無機化合物の陰イオンに対する吸着剤として使用するポリ乳酸多孔質粒子は、無機化合物の陰イオンを吸着する程度に小さい微細孔を有するものであれば特に限定されない。ポリ乳酸多孔質粒子の微細孔の平均孔径は、０．００１μｍ〜５μｍであることが好ましく、０．００１μｍ〜１μｍであることがより好ましく、０．００１μｍ〜０．５μｍであることがより好ましい。ポリ乳酸多孔質粒子の多孔質構造が上記の好適な微小孔を有することによって、無機化合物の陰イオンがその微小空間に物理的又は化学的に捕捉され易くなる。また、上記の好適な微小孔を有するポリ乳酸多孔質粒子の多孔質構造は、活性炭と同様に無機化合物の陰イオンを吸着し得る広い表面積を提供するので好ましい。
【００３５】
本発明において、第一の上澄み液をポリ乳酸多孔質粒子に接触させると、第一の上澄み液に含まれる前記無機化合物の陰イオンがポリ乳酸多孔質粒子の上記多孔質構造にトラップされて吸着すると考えられる。
【００３６】
第一の上澄み液に含まれる、硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンをポリ乳酸多孔質粒子に吸着させる際の処理中のポリ乳酸多孔質粒子分散液のｐＨは、４以上９以下が好ましく、４以上７以下がより好ましく、４以上６以下の酸性がさらに好ましい。前記ポリ乳酸多孔質粒子分散液のｐＨを調整する方法は特に限定されず、例えば、塩酸、水酸化ナトリウムを添加する方法が挙げられる。
【００３７】
前記ポリ乳酸多孔質粒子分散液のｐＨが４以上７以下であると、ポリ乳酸多孔質粒子の加水分解を抑制し、ポリ乳酸多孔質粒子による無機化合物の陰イオンの吸着力をより高めることができる。
前記ポリ乳酸多孔質粒子が弱酸性側であると、無機化合物の陰イオンの吸着力がより高まるメカニズムは不明であるが、次のことが要因として考えられる。すなわち、（１）ｐＨが多孔質構造に影響を与えること、（２）ポリ乳酸の主鎖を構成するエステル結合の一部が多孔質構造の形成時に切断されており、その切断で生じたカルボキシル基及び水酸基のプロトンの脱離（負電荷の形成）が抑制されること、等が考えられる。
【００３８】
前記ポリ乳酸多孔質粒子分散液においてポリ乳酸多孔質粒子に無機化合物の陰イオンを吸着させる際の温度は特に限定されず、例えば、４〜４０℃が好ましく、４〜３０℃がより好ましく、４〜２０℃がさらに好ましい。
上記温度範囲であると、ポリ乳酸多孔質粒子による無機化合物の陰イオンの吸着力を高めることができる。上記温度範囲の下限値以上であると、前記ポリ乳酸多孔質粒子分散液中における無機化合物の陰イオンの拡散速度が高まり、ポリ乳酸多孔質粒子に接触して吸着する効率がより高められる。上記温度範囲の上限値以下であると、ポリ乳酸多孔質粒子の加水分解を抑制し、ポリ乳酸多孔質粒子による無機化合物の陰イオンの吸着力を高めることができる。
【００３９】
第一の上澄み液に含まれる目的の陰イオンの含有量に対して、この第一の上澄み液に接触するポリ乳酸多孔質粒子の量は特に限定されず、予備実験を行って経験的に目的の陰イオンを充分に吸着できることを確認した量に設定すればよい。
通常、接触させるポリ乳酸多孔質粒子の量を多くすれば、吸着可能な陰イオンの量も多くなり、例えば、ポリ乳酸多孔質粒子による無機オキソ酸イオンの吸着量として０．４５〜１．５ｍｏｌ／ｋｇが挙げられる。
【００４０】
前記陰イオンを吸着したポリ乳酸多孔質粒子を第一の上澄み液から回収する方法としては、例えば、沈殿法、濾過法等が挙げられる。沈殿法としては、例えば、第一の上澄み液を静置して沈殿させる方法、第一の上澄み液に硫酸バンド、ＰＡＣ、高分子ポリマー凝集剤等を添加して凝集させて沈殿させる方法等が挙げられる。その後、処理液は、沈殿したポリ乳酸多孔質粒子の上澄み液、又は沈殿したポリ乳酸多孔質粒子を濾過した濾液として得られる。
【００４１】
ポリ乳酸多孔質粒子の粉末をカラムに充填し、このカラムに原水を流入させる吸着方法を採用した場合には、ポリ乳酸多孔質粒子が前記無機化合物の陰イオンを吸着し、この陰イオンが除去された処理液をカラムから流出させて得ることができる。
【００４２】
以上の水処理方法において、吸着剤の主要な成分としてポリ乳酸多孔質粒子を有する陰イオン吸着体を使用することができる。ここで「主要な成分」とは、吸着剤の各成分間における目的の陰イオンの吸着量を比較した場合、最も吸着量の多い成分ということを意味する。この陰イオン吸着体は、吸着剤（ポリ乳酸多孔質粒子）を保持する保持部材をさらに有していてもよい。
【００４３】
吸着剤としてのポリ乳酸多孔質粒子の形状は特に限定されず、真球状であってもよいし、回転楕円体形状であってもよいし、その他の不定形状であってもよい。これらの形状のポリ乳酸多孔質粒子を水などの溶媒に分散させたポリ乳酸多孔質粒子分散液（懸濁液）を吸着剤とすることもできる。
【００４４】
前記保持部材としては、内部にポリ乳酸多孔質粒子を入れて保持する容器、カラム（筒）、笊、網等が挙げられる。また、表面にポリ乳酸多孔質粒子を固定することが可能な保持部材も採用でき、例えば、板材の表面にポリ乳酸多孔質粒子を固定した形態が挙げられる。
【００４５】
《ポリ乳酸多孔質粒子の合成》
本発明で用いるポリ乳酸多孔質粒子は公知の方法で化学合成されたものであり、特開２００９−２４２７２８号公報に開示されたポリ乳酸多孔質粒子の製造方法によって得られたものが好ましい。
【００４６】
上記公報に記載されたポリ乳酸多孔質粒子の製造方法は、（ｉ）ポリ乳酸と、ポリ乳酸の良溶媒である第１溶媒とを混合し、当該混合物を加熱してポリ乳酸を溶融する溶融工程；及び（ｉｉ）前記溶融工程によって得られた溶融液をポリ乳酸が結晶化又は固化する温度で冷却する冷却工程を有する。この製造方法は、さらに（ｉｉｉ）冷却工程後の溶融液からポリ乳酸の結晶を分離する分離工程と、（ｉｖ）分離工程によって得られたポリ乳酸の結晶と、ポリ乳酸の溶解度に比して第１溶媒の溶解度が高い第２溶媒とを接触させ、ポリ乳酸の結晶を洗浄する洗浄工程と、（ｖ）洗浄工程後のポリ乳酸の結晶を乾燥する乾燥工程と、を有することが好ましい。
【００４７】
上記の製造方法によれば、例えば、平均粒子径が９９〜７００μｍであり、多孔質構造を構成する孔の平均孔径が０．２７μｍ〜１．４μｍ程度であり、孔径の変動係数が２５％以下であり、結晶化度が５０％以上であるポリ乳酸多孔質粒子が容易に得られる。
【００４８】
ここでポリ乳酸多孔質粒子の「粒子径」は、ポリ乳酸多孔質粒子を電子顕微鏡によって観察し、その二次元形状に対する最大内接円の直径である。例えば、ポリ乳酸多孔質粒子の二次元形状が、円に近似することが妥当な形状である場合（他の形状よりも円に近い場合）はその円の直径が粒子径であり、楕円に近似することが妥当な場合はその楕円の短径が粒子径であり、正方形に近似することが妥当な場合はその正方形の辺の長さが粒子径であり、長方形に近似することが妥当な場合はその長方形の短辺の長さが粒子径である。また「平均粒子径」は、無作為に選択された複数の粒子の粒子径を電子顕微鏡で観察して計測し、その平均値を計算することによってもとめられる。測定する粒子の数は特に限定されないが、例えば２０個以上が好ましい。
【００４９】
ポリ乳酸多孔質粒子の群の粒子径の変動係数は、観察した粒子径の標準偏差÷平均値×１００（％）の式によって算出され、その値が小さいほど均一な粒子径を有することを示す。
本発明で用いるポリ乳酸多孔質粒子の群の上記変動係数は、２５％以下が好ましく、２０％以下が好ましく、１５％以下がさらに好ましい。均一な粒子径を有するポリ乳酸多孔質粒子を用いることによって、安定して均質な吸着性能が得られる。
【００５０】
ポリ乳酸多孔質粒子の「孔径」は、孔の開口形状に対する最大内接円の直径であり、例えば、孔の開口形状が、円に近似することが妥当な形状である場合（他の形状よりも円に近い場合）はその円の直径であり、楕円形に近似することが妥当な場合はその楕円の短径であり、正方形に近似することが妥当な場合はその正方形の辺の長さであり、長方形に近似することが妥当な場合はその長方形の短辺の長さである。また「平均孔径」は、無作為に選択された複数の孔の孔径を顕微鏡で観察して計測し、その平均値を計算することによってもとめられる。測定する孔の数は特に限定されないが、例えば２０個以上が好ましい。
【００５１】
ポリ乳酸多孔質粒子の多孔質構造を構成する孔の孔径の変動係数は、観察した孔径の標準偏差÷平均値×１００（％）の式によって算出され、その値が小さいほど均一な孔径を有する多孔質粒子であることを示す。
本発明で用いるポリ乳酸多孔質粒子の上記変動係数は、４５％以下が好ましく、３５％以下が好ましく、２５％以下がさらに好ましい。均一な孔径を有するポリ乳酸多孔質粒子を用いることによって、安定して均質な吸着性能が得られる。
【００５２】
ポリ乳酸多孔質粒子の結晶化度の測定は、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ法）により行うことができる。ＤＳＣ法は、例えば、５〜１０ｍｇの試料をアルミパンに詰め、ＤＳＣ装置内に窒素を微量流しながら、５℃／分で室温から１５０℃まで５℃／分で昇温して行うことができる。結晶化度χｃは、次式で求められる。
（式）  χｃ（％）＝ΔＨｍ÷ΔＨｆ×１００
上式中ΔＨｍはＤＳＣ装置で実測したサンプルの融解熱を示し、ΔＨｆは１００％結晶ポリ乳酸の平衡融解熱を示す。
本発明で用いるポリ乳酸多孔質粒子の結晶化度は、５０％以上が好ましく、６０％以上がより好ましい。結晶化度が高いほど、ポリ乳酸多孔質粒子の靱性などの機械的強度が高まり、本発明の陰イオン吸着方法を実施する際の取り扱いや操作が容易になる。
【００５３】
以上で説明した硫酸イオン除去方法、陰イオン吸着方法、ポリ乳酸多孔質粒子の合成方法は、次に説明する水処理方法にも適用することができる。
【００５４】
《水処理方法；第三態様》
本発明の第三態様の水処理方法は、硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンが含まれる原水に、バリウムイオンを添加して硫酸バリウムを生成し、遊離の硫酸イオンの濃度が低減した一次処理液を得る第一工程と、前記一次処理液をポリ乳酸多孔質粒子に接触させることにより、前記無機化合物の陰イオンを前記ポリ乳酸多孔質粒子に吸着させ、前記無機化合物の陰イオンの濃度が低減した二次処理液を得る第二工程と、を有する。
【００５５】
第一工程において遊離の硫酸イオン濃度を低減した一次処理液を得ることにより、第二工程において硫酸イオンによって競合されることなく、前記無機化合物の陰イオンはポリ乳酸多孔質粒子に吸着する。これにより、第二工程で使用するポリ乳酸多孔質粒子の量を低減することができる。言い換えると、硫酸イオンはポリ乳酸多孔質粒子に対する吸着力が比較的高いため、処理対象水に硫酸イオンが含まれていると、硫酸イオンによってポリ乳酸多孔質粒子が消費されてしまう。しかし、本水処理方法では第一工程によって硫酸イオンを予め除去することによって、第二工程において使用するポリ乳酸多孔質粒子の量を低減することができる。
【００５６】
［第一工程］
第一工程における原水は、前述した第二態様の水処理方法における原水と同じである。
原水にバリウムイオンを添加する方法としては、例えば、前述した硫酸イオン除去方法で例示したバリウム塩を直接添加する方法、前述したバリウム塩を含むバリウム水溶液を添加する方法が挙げられる。
【００５７】
原水に添加するバリウムイオンの物質量は、原水に含まれる硫酸イオンの物質量１００モル部に対して、５０モル部以上が好ましく、７０モル部以上がより好ましく、１２０モル部以上がさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、硫酸バリウムを容易に形成し、原水中の遊離の硫酸イオン濃度を充分に低減することができる。上記範囲の上限値は特に限定されず、例えば２００モル部程度とすればよい。
【００５８】
バリウムイオンを添加した原水（一次処理水）のｐＨは、硫酸バリウムが生成されるｐＨであれば特に限定されず、例えば、ｐＨ１〜７の範囲で行うことができる。
前記水溶液のｐＨを上記の範囲に調整する方法は特に限定されず、例えば、原水又は一次処理水に塩酸、水酸化ナトリウム等を添加する方法が挙げられる。
【００５９】
バリウムイオンを添加した原水（一次処理水）の温度は、硫酸バリウムが生成される温度であれば特に限定されず、例えば、４〜６０℃の範囲で行うことができる。
【００６０】
原水にバリウムイオンを添加することにより、硫酸バリウムが生成する。硫酸バリウムの水に対する溶解性は低いため、硫酸バリウムの沈殿が発生する。硫酸バリウムの存在は、後段の第二工程におけるポリ乳酸多孔質粒子に対する前記無機化合物の陰イオンの吸着を殆ど妨げない。このため、第二工程に供する一次処理液は、硫酸バリウムを含んでいてもよいし、含んでいなくてもよいが、一次処理液に添加したポリ乳酸多孔質粒子の分散性を高める観点から、予め硫酸バリウムを除去しておくことが好ましい。
【００６１】
一次処理液から硫酸バリウムを除去する方法としては、例えば、沈殿法、濾過法等が挙げられる。沈殿法としては、例えば、前記水溶液を静置して沈殿させる方法、前記水溶液に硫酸バンド、ＰＡＣ、高分子ポリマー凝集剤等を添加して凝集させて沈殿させる方法等が挙げられる。
【００６２】
［第二工程］
一次処理液にポリ乳酸多孔質粒子を接触させることにより、一次処理液に含まれる前記無機化合物の陰イオンをポリ乳酸多孔質粒子に吸着させることができる。この吸着方法は、前述した陰イオン吸着方法の場合と同様である。前記無機化合物の陰イオンがポリ乳酸多孔質粒子に吸着すると、その陰イオン濃度が低減した二次処理液の中に、当該陰イオンを吸着したポリ乳酸多孔質粒子が分散した状態となる。
【００６３】
一次処理液をポリ乳酸多孔質粒子に接触させる方法は特に限定されず、例えば、一次処理液にポリ乳酸多孔質粒子の粉末を投入して撹拌する方法、保持部材に保持されたポリ乳酸多孔質粒子に一次処理液を掛けて流す方法等が挙げられる。
【００６４】
一次処理液にポリ乳酸多孔質粒子の粉末を投入して撹拌する吸着方法を採用した場合には、前記無機化合物の陰イオンを吸着したポリ乳酸多孔質粒子をその分散液（二次処理液）から回収することができる。
二次処理液からポリ乳酸多孔質粒子の粉末を回収する方法としては、例えば、沈殿法、濾過法等が挙げられる。沈殿法としては、例えば、二次処理液を静置して沈殿させる方法、二次処理液に硫酸バンド、ＰＡＣ、高分子ポリマー凝集剤等を添加して凝集させて沈殿させる方法等が挙げられる。その後、二次処理液は、沈殿したポリ乳酸多孔質粒子の上澄み液、又は沈殿したポリ乳酸多孔質粒子を濾過した濾液として得られる。
【００６５】
ポリ乳酸多孔質粒子の粉末をカラムに充填し、このカラムに一次処理液を流入させる吸着方法を採用した場合には、ポリ乳酸多孔質粒子が前記無機化合物の陰イオンを吸着し、この陰イオンが除去された二次処理液をカラムから流出させて得ることができる。
【００６６】
以上の水処理方法において、吸着剤の主要な成分としてポリ乳酸多孔質粒子を有する陰イオン吸着体を使用することができる。ここで「主要な成分」とは、吸着剤の各成分間における目的の陰イオンの吸着量を比較した場合、最も吸着量の多い成分ということを意味する。この陰イオン吸着体は、吸着剤（ポリ乳酸多孔質粒子）を保持する保持部材をさらに有していてもよい。
【００６７】
吸着剤としてのポリ乳酸多孔質粒子の形状は特に限定されず、真球状であってもよいし、回転楕円体形状であってもよいし、その他の不定形状であってもよい。これらの形状のポリ乳酸多孔質粒子を水などの溶媒に分散させたポリ乳酸多孔質粒子分散液（懸濁液）を吸着剤とすることもできる。
【００６８】
前記保持部材としては、内部にポリ乳酸多孔質粒子を入れて保持する容器、カラム（筒）、笊、網等が挙げられる。また、表面にポリ乳酸多孔質粒子を固定することが可能な保持部材も採用でき、例えば、板材の表面にポリ乳酸多孔質粒子を固定した形態が挙げられる。
【００６９】
《水処理システム；第四態様》
本発明の第四態様の水処理システムの一例である水処理システム１を図２に示す。
後述する水処理システム１は、前述した水処理システム１０が有する構成のうち、第一濁水処理装置１３を除いた水処理システムである。
水処理システム１は、硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンを含む原水が導入される原水槽１１と、バリウムイオンが含まれるバリウム水溶液を保持するバリウム槽１２と、前記バリウム水溶液をバリウム槽１２から原水槽１１へ供給するバリウム供給部１２ａと、を備える。
また、水処理システム１は、原水槽１１に導入された前記原水と、これに混合された前記バリウム水溶液との第一混合液が、形成された硫酸バリウムとともに導入される吸着槽１４と、前記第一混合液を原水槽１１から吸着槽１４へ送液する第一混合液送液部１１ａと、を備える。
さらに、水処理システム１は、ポリ乳酸多孔質粒子が含まれる薬液を保持する薬品槽１５と、前記薬液を薬品槽１５から吸着槽１４へ供給する薬液供給部１５ａと、を備える。
バリウム供給部１２ａ、第一混合液送液部１１ａ、薬液供給部１５ａは、それぞれ、配管、バルブ、ポンプ等の公知の接続部材によって構成されている。
【００７０】
さらに、水処理システム１は、吸着槽１４に導入された前記第一混合液と、これに混合された前記薬液との第二混合液が導入され、前記第二混合液に含まれる硫酸バリウム及びポリ乳酸多孔質粒子と第二の上澄み液とを分離する第二濁水処理装置１８を備えている。
第二濁水処理装置１８には、ポリ乳酸多孔質粒子が含まれた前記第二混合液を、吸着槽１４から第二濁水処理装置１８へ送液する第二混合液送液部１４ａが接続されている。
【００７１】
上記の他、水処理システム１は、第二濁水処理装置１８に供給され、硫酸バリウム及びポリ乳酸多孔質粒子を凝集させる凝集剤を保持する第三貯留槽２０と；前記第二の上澄み液を受け入れて、外部に放流するまで前記第二の上澄み液を一時的に貯留する放流槽１９と；第二濁水処理装置１８から、硫酸バリウム及びポリ乳酸多孔質粒子を含む沈殿物を受け入れる貯泥槽２１と；前記沈殿物を脱水する脱水装置２２と；を任意の構成として備えている。
【００７２】
第二濁水処理装置１８には、前記凝集剤を第三貯留槽２０から第二濁水処理装置１８へ供給する凝集剤第二供給部２０ｂが接続されている。
放流槽１９には、前記第二の上澄み液を第二濁水処理装置１８から放流槽１９へ送液する第二の上澄み液送液部１８ａが接続されている。
貯泥槽２１には、硫酸バリウム及びポリ乳酸多孔質粒子を含む沈殿物を第二濁水処理装置１８から貯泥槽２１へ移送する第二沈殿物移送部１８ｂが接続されている。
脱水装置２２には、硫酸バリウム及びポリ乳酸多孔質粒子を含む沈殿物のうち少なくとも一方を貯泥槽２１から脱水装置２２へ移送する第三沈殿物移送部２１ａが接続されている。
上記の接続を行う各部は、配管、バルブ、ポンプ等の公知の接続部材によって構成されている。
【００７３】
《水処理方法；第五態様》
本発明の第五態様の水処理方法は、前述した第四態様の水処理システムを利用して、原水（被処理水）に含まれる硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンのうち、前記無機化合物の陰イオンをポリ乳酸多孔質粒子によって効率良く低減する方法である。この水処理方法によって清浄な処理水が得られる。
また、本方法によれば、硫酸バリウムが形成されたことにより硫酸イオンの濃度が低減した一次処理水をポリ乳酸多孔質粒子に接触させるので、硫酸イオンによる競合を受けずに前記無機化合物の陰イオンをポリ乳酸多孔質粒子に吸着させることができる。この結果、ポリ乳酸多孔質粒子の使用量を低減することができる。
以下に、水処理システム１を利用した方法を説明する。
【００７４】
まず、硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンが含まれる原水を原水槽１１へ導入する。
次いで、バリウム槽１２から原水槽１１へ、バリウム供給部１２ａを介してバリウム水溶液を供給する。原水槽１１において原水とバリウム水溶液を混合することにより、得られた第一混合液中で硫酸バリウムが生成する。この際、必要に応じて水道水を原水槽１１へ供給してもよい。続いて、第一混合液送液部１１ａを介して、原水槽１１から吸着槽１４へ、硫酸バリウムが含まれる前記第一混合液を導入する。
【００７５】
吸着槽１４へ送液された第一混合液には、硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンが依然として含まれている。一方、硫酸バリウムは水に対する溶解性が低いため、殆どの硫酸バリウムが沈殿となっている。
【００７６】
次に、薬液供給部１５ａを介して薬品槽１５から吸着槽１４へ、ポリ乳酸多孔質粒子が含まれた薬液を導入し、第一混合液と前記薬液とを混合して第二混合液を得る。これにより、吸着槽１４中の第二混合液においてポリ乳酸多孔質粒子に前記無機化合物の陰イオンが接触し、吸着する。その後、第二混合液送液部１４ａを介して吸着槽１４から第二濁水処理装置１８へ、硫酸バリウム及びポリ乳酸多孔質粒子を含む第二混合液を移送する。前記薬液におけるポリ乳酸多孔質粒子の分散媒としては、例えば水が好ましい。
【００７７】
第二濁水処理装置１８の水槽に導入した前記第二混合液を静置し、硫酸バリウム及びポリ乳酸多孔質粒子を含む沈殿を沈降させる。第三貯留槽２０から第二濁水処理装置１８へ、凝集剤第二供給部２０ｂを介して凝集剤（例えば、ポリ塩化アルミニウム、高分子凝集剤等）を供給すると、沈殿の沈降を促進させることができる。硫酸バリウム及びポリ乳酸多孔質粒子を含む前記沈殿が沈降した後、第二の上澄み液送液部１８ａを介して、前記無機化合物の陰イオン濃度が低減した第二の上澄み液を放流槽１９へ移送し、一時的に貯留して、適切なタイミングで河川等の外部へ放流する。また、必要に応じて第二の上澄み液を原水槽１１へ戻してもよい。
【００７８】
沈降した硫酸バリウム及びポリ乳酸多孔質粒子が含まれる沈殿を汚泥として、第二濁水処理装置１８から貯泥槽２１へ、第二沈殿物移送部１８ｂを介して移送し、一時的に貯留する。その後、第三沈殿物移送部２１ａを介して貯泥槽２１から、フィルタープレス機等の脱水装置２２へ汚泥を移送し、汚泥を脱水して、ポリ乳酸多孔質粒子を含む脱水ケーキを得る。脱水ケーキは公知方法によって適切に処分される。
【００７９】
以上で説明した第五態様の水処理方法においては、前述した硫酸イオン除去方法、陰イオン吸着方法（ただし、「第一の上澄み液」を「第一混合液」に読み換えることができる。）、及びポリ乳酸多孔質粒子の合成方法を適用することができる。
【実施例】
【００８０】
［ポリ乳酸多孔質粒子の合成］
アンプル管中のフタル酸ジエチルに、高純度のポリＬ−乳酸（分子量１０〜３０万）を濃度１０質量％となるように添加した。アンプル管内の空気を窒素で置換し、ガスバーナーを用いてアンプル管を封管した後、アンプル管を１６０℃のオイルバス中に１０分間浸し、ポリＬ−乳酸を溶融させ、さらに０℃のウォーターバス中に２０分間浸漬した。この冷却によってアンプル管内にポリ乳酸の粒子が生成した。
上記の粒子をアンプル管から取り出してろ過法によって粒子を回収した。得られた粒子の約１０ｇに対して１０００ｍｌのメタノールを添加して洗浄した後、ろ過法によって粒子を回収した。この粒子を真空乾燥によって乾燥し、目的のポリ乳酸多孔質粒子を得た。
作製したポリ乳酸多孔質粒子の一部について金スパッタリングを行い、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、その粒子径等を測定した。
測定の結果、作製したポリ乳酸多孔質粒子の平均粒子径は約４０μｍであり、その変動係数は約２５％であり、平均孔径は約０．４μｍであり、その変動係数は約４０％であった。
【００８１】
［試験例１］
セレンを１０ｍｇ／Ｌ含むセレン酸ナトリウム水溶液（ｐＨ６）を調製した。上記合成で得たポリ乳酸多孔質粒子を用いて、以下の実験を行った。
セレン酸イオンを含む上記水溶液に、上記で合成したポリ乳酸多孔質粒子を、０．０１５、０．０２５、０．０５、０．１、０．２、０．５、１．０（単位：ｗ／ｗ％）の各濃度で添加した。この水溶液を２０℃で１時間撹拌した後に、ポリ乳酸多孔質粒子をろ過法で回収し、ポリ乳酸多孔質粒子が除かれた濾液のセレン酸イオン濃度をＪＩＳ  Ｋ０１０２：２０１３年の「６７．セレンの水素化合物発生ＩＣＰ発光分光分析法」によって測定した。
上記試験によって、ポリ乳酸多孔質粒子のセレン酸イオンに対する吸着等温線を得た（図３）。図３に示す結果から、ポリ乳酸多孔質粒子の添加によって、溶存セレン酸イオンの平衡濃度が環境基準（０．０１ ｍｇ／Ｌ）以下になることが確認された。
【００８２】
［比較例１］
ポリ乳酸多孔質粒子に代えて、市販の架橋型アクリル樹脂粒子（平均粒子径約２０μｍ、非多孔質）を用いた以外は、試験例１と同様に実験した。
その結果、上記水溶液のセレン酸イオン濃度は、試験前と同じ１０ｍｇ／Ｌであった。
【００８３】
［試験例２］
硫酸イオンを約２．４ｇ（約２５ｍｍｏｌ／Ｌ）、及びセレン酸イオンを約０．５ｍｇ／Ｌ（約０．００６４ｍｍｏｌ／Ｌ）で含む水溶液を調製した。この水溶液に上記で合成したポリ乳酸多孔質粒子を４ｗ／ｗ％添加して、ｐＨ６に調整した水溶液を２０℃で１時間撹拌した。その後、水溶液の上澄みに含まれる硫酸イオン濃度をイオンクロマトグラフで、セレン濃度を上記のＩＣＰ発光分光分析法で測定した。
その結果、硫酸イオン及びセレン酸イオンの濃度はポリ乳酸多孔質粒子添加前の濃度よりも低下し、殆どゼロであった。このことから、ポリ乳酸多孔質粒子が硫酸イオン及びセレン酸イオンを吸着したことが明らかである。この水溶液を濾過してポリ乳酸多孔質粒子を除去することによって、硫酸イオン及びセレン酸イオンが除去された水溶液を得た。
【００８４】
［試験例３］
試験例２と同じ濃度で硫酸イオン及びセレン酸イオンを含む水溶液を調製した。この水溶液に塩化バリウム２水和物を約６ｇ／Ｌ（約２８．１ｍｍｏｌ／Ｌ）で添加して撹拌したところ、硫酸バリウムと考えられる白色の沈殿が生成した（第一工程）。
次いで、硫酸バリウムの沈殿を含む上記水溶液に、上記の合成したポリ乳酸多孔質粒子を０．７ｗ／ｗ％添加して、ｐＨ６に調整した水溶液を２０℃で１時間撹拌した（第二工程）。その後、水溶液の上澄みに含まれる硫酸イオン及びセレンの各濃度を試験例２と同様に測定した。
その結果、硫酸イオン及びセレン酸イオンの濃度はポリ乳酸多孔質粒子添加前の濃度よりも低下し、殆どゼロであった。
試験例２と試験例３を比較して、セレン酸イオンを除去するために要したポリ乳酸多孔質粒子の量は、試験例２の方が３．３ｗ／ｗ％少なかった。
【００８５】
［試験例４］
試験例２と同じ濃度で硫酸イオン及びセレン酸イオンを含む水溶液を調製した。この水溶液に上記の合成したポリ乳酸多孔質粒子を０．７ｗ／ｗ％添加して、ｐＨ６に調整した水溶液を２０℃で１時間撹拌した後、水溶液の上澄みに含まれるセレンの濃度を試験例２と同様に測定した。
その結果、セレン酸イオンの濃度はポリ乳酸多孔質粒子添加前の濃度よりも数％低下しただけであり、９０％以上が上澄み液に残留して溶存していた。この理由として、水溶液に添加したポリ乳酸多孔質粒子の量に対する硫酸イオンの溶存量が過剰であり、ポリ乳酸多孔質粒子の大半が硫酸イオンの吸着によって消費されたことが考えられる。
【００８６】
上記の結果から、本発明にかかる水処理システムによって、吸着槽において無機化合物の陰イオンとポリ乳酸多孔質粒子を接触させることにより、目的の陰イオンを除去した処理水が得られることは明らかである。
【００８７】
以上で説明した各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、公知の構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、セレン、ヒ素、クロム等の重金属類が含まれる汚染水を浄化する用途に広く適用できる。
【符号の説明】
【００８９】
１０…水処理システム、１１…原水槽、１１ａ…第一混合液送液部、１２…バリウム槽、１２ａ…バリウム供給部、１３…第一濁水処理装置、１３ａ…第一の上澄み液送液部、１３ｂ…第一沈殿物移送部、１４…吸着槽、１４ａ…第二混合液送液部、１５…薬品槽、１５ａ…薬液供給部、１８…第二濁水処理装置、１８ａ…第二の上澄み液送液部、１８ｂ…第二沈殿物移送部、１９…放流槽、２０…第三貯留槽、２０ａ…凝集剤第一供給部、２０ｂ…凝集剤第二供給部、２１…貯泥槽、２１ａ…第三沈殿物移送部、２２…脱水装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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