(57)【要約】【課題】コンパクトな装置を利用した浄化処理方法および浄化装置を提案する。【解決手段】重金属を含む泥水ＷＤと鉄粉ＰＦとを混合槽４内において混合して重金属を鉄粉ＰＦに吸着させる吸着工程と、混合槽４から採取した第二混合物ＷＤＦＮを磁力分離装置６を利用して磁力によって鉄粉ＰＦと処理水ＷＳとに分離する分離工程とを備える浄化処理方法であって、混合槽４内のｐＨの値の大きさに応じて、混合槽４に投入する直前の泥水ＷＤに中和剤Ｎを混入する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属を含む泥水と磁性体とを混合槽内において混合して前記重金属を前記磁性体に吸着させる吸着工程と、
重金属を吸着した前記磁性体を含む混合物を磁力によって磁性体と処理泥水とに分離する分離工程と、を備える浄化処理方法であって、
前記混合槽内のｐＨの値に応じて、前記混合槽に投入する搬送中の泥水に中和剤を混入することを特徴とする、浄化処理方法。
【請求項２】
前記中和剤が、硫酸または希硫酸であることを特徴とする、請求項１に記載の浄化処理方法。
【請求項３】
重金属を含む泥水を貯留するための泥水貯留槽と、
前記泥水貯留槽から供給された前記泥水と磁性体とを混合して、重金属を前記磁性体に吸着させる混合槽と、
前記泥水と重金属を吸着した前記磁性体との混合物から磁力によって磁性体と処理泥水とに分離する磁力分離装置と、を備える浄化装置であって、
前記泥水貯留槽と前記混合槽との間に、前記混合槽に供給する前記泥水に中和剤を混入するための合流撹拌装置が介設されていることを特徴とする、浄化装置。
【請求項４】
前記混合槽にｐＨ計が設けられており、
前記ｐＨ計の測定値に応じて前記合流撹拌装置への中和剤の供給を制御する制御手段を備えていることを特徴とする、請求項３に記載の浄化装置。
【請求項５】
前記合流撹拌装置が、撹拌装置と、前記撹拌装置に接続された合流管と、を備えており、
前記合流管には、前記泥水貯留槽と、前記中和剤を貯留するための中和剤貯留槽とが接続されていることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載の浄化装置。
【請求項６】
前記混合槽に磁性体を供給する磁性体供給装置と磁性体供給制御装置とを備え、
前記磁性体供給制御装置は、混合槽内の混合物の比重と前記処理泥水又は前記重金属を含む泥水の比重とに基づいて混合槽に添加する磁性体を制御することを特徴とする、請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄化処理方法および浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
重金属（例えば、ヒ素、カドミウム、六価クロム、水銀、セレン、鉛、フッ素、ホウ素）に汚染された地盤に対して建設工事を実施することにより発生する掘削土については、建設発生土として海面埋め立てを行う、建設汚泥としてセメント原料化する、処分場に搬出する等により対応する場合がある。なお、海面埋め立ては、「海洋汚染等及び海上災害の防止に関する法律施行令第５条第１項に規定する埋立場所等に排出しようとする金属等を含む廃棄物に係る判定基準を定める省令」（昭和４８年２月１７日総令６号、最終改正：平成２６年５月３０日環境省令第１９号）に定められた基準に基づいて実施する。ところが、前記従来の処理方法は、処分場所及び処分容量に限界がある。
【０００３】
一方、鉄粉等の磁性体が重金属を吸着するという知見に基づき、磁性体に重金属を吸着させた後、超電導磁石分離装置により磁性体を回収する方法や、重金属を含む泥水と磁性体とを混合させて磁性体に重金属を吸着させた後、遠心分離機によって磁性体を回収する方法が提案されている。ところが、超電導磁石分離機や遠心分離機は、装置が大規模なため、設置スペースを確保することができない施工現場では採用することができなかった。また、装置自体も高価なため、コスト高となる。
【０００４】
本出願人は、重金属を含む泥水と磁性体とを混合して、重金属を磁性体に吸着させる混合槽と、混合槽において得られた混合物から磁力によって磁性体を分離する磁力分離装置と、磁力分離装置によって分離された磁性体を混合槽に返送する返送ラインとを備える浄化装置および浄化処理方法を開示している（特許文献１参照）。この浄化装置によれば、磁性体を繰り返し使用し、且つ必要に応じて磁性体の重金属に対する吸着能を回復させることにより、狭いスペースにおいても、少量の磁性体を用いて重金属を含む泥水を効率的に浄化できる。
【０００５】
泥水中のヒ素等の重金属を磁性体に吸着させる浄化処理方法においては、泥水のｐＨが中性に近い方が短時間で泥水中の重金属濃度を低下させることができることが知られている。これは、ｐＨが中性に近いことで磁性体の表面でイオン化する速度が大きくなり、重金属と反応するフェリハイドライト（非晶質水酸化第二鉄）などの形成が促進されることが原因と推測される。また、重金属自体の固相と液相との間の分配も、ｐＨが中性に近いと固相側にシフトすると考えられ、溶出する重金属の量も抑制される効果が得られることも原因の一つと推測される。一方、泥水は弱アルカリ性からアルカリ性である場合が多い。そのため、泥水中の重金属の浄化処理を行うためには、泥水のｐＨを低下（中性化）させるのが望ましい。
山岳トンネル工事や地下トンネル工事から排出される低濃度のヒ素などの重金属を含む排出土から重金属を除去して、排出土を浄化するため方法であるので、排出土は大量であり、その処理装置である混合槽や汚染水槽などの各種装置は大容量である。回収対象の重金属は微量であるが、処理対象土量は大量であり、その処理槽である混合槽は大容量であり、ｐＨ調整用に使用する酸性中和剤は大量に必要である。
【０００６】
泥水の中性化を行う方法として、混合槽に中和剤を添加して混合槽内においてｐＨを低下させることが考えられる。ところが、酸性の中和剤を混合槽に直接添加すると、磁性体の表面が溶けて、磁性体の機能が劣化するおそれがある。磁性体の表面が溶けると、浄化機能が低下し、磁性体の表面に吸着されていた重金属が再溶出するおそれがある。
一方、特許文献２には、ｐＨ調整に着目した汚染土壌の無害化処理システムが開示されている。この無害化処理システムは、ヒ素を含有する泥水のｐＨをアルカリ性に調整するｐＨ調整装置と、ｐＨを調整した泥水に鉄粉を添加してヒ素を鉄粉に吸着させる鉄粉添加装置と、鉄粉を含まない泥水と鉄粉を含む泥水とに比重分離する比重分離装置と、永久磁石を利用して鉄粉を回収する磁性分離装置とを備えている。
ｐＨ調整装置にｐＨ計を設置し、このｐＨ計の測定値に基づいてｐＨ調整装置内の泥水のｐＨを低下させた場合であっても、ｐＨ調整装置内のｐＨが安定しない状態でｐＨを測定すると、ｐＨ計の測定値に基づいて中和剤を投入しても中和が不十分になる場合がある。ｐＨ調整装置における滞留時間（中和剤の混合時間）を大きくすれば、ｐＨ装置内の泥水のｐＨが安定するようになるが、ｐＨ調整装置における滞留時間を大きくするためにはｐＨ調整装置を大きくする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−０６８０１３号公報
【特許文献２】特開２０１６−１４４７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、混合槽内のｐＨ環境を弱酸性に調整することを課題とするものである。特に、重金属を含む泥水と磁性体を混合する混合槽内において酸性中和剤を混合するコンパクトな装置を利用した浄化処理方法および浄化装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、混合槽内に泥水を注入する前の搬送中の泥水に酸性中和剤を混和した状態で混合槽に供給して、混合槽内のｐＨ環境を弱酸性に調整するものである。
本発明の主な構成は次のとおりである。
前記課題を解決するために、本発明の浄化処理方法は、重金属を含む泥水と磁性体とを混合槽内において混合して前記重金属を前記磁性体に吸着させる吸着工程と、重金属を吸着した前記磁性体を含む混合物を磁力によって磁性体と処理泥水とに分離する分離工程とを備えるものであって、前記混合槽内のｐＨの値に応じて、前記混合槽に投入する搬送中の泥水に中和剤を混入することを特徴とする。前記中和剤には、例えば、硫酸または希硫酸を使用すればよい。
また、本発明の浄化装置は、重金属を含む泥水を貯留するための泥水貯留槽と、前記泥水貯留槽から供給された前記泥水と磁性体とを混合して重金属を前記磁性体に吸着させる混合槽と、前記泥水と重金属を吸着した前記磁性体との混合物を磁力によって磁性体と処理泥水とに分離する磁力分離装置とを備えるものであって、前記泥水貯留槽と前記混合槽との間に、前記混合槽に供給する前記泥水に中和剤を混入するための合流撹拌装置が介設されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の浄化処理方法および浄化装置によれば、中和剤を混合槽に直接供給せずに、パイプなどの泥水供給経路において添加し、中和剤を混合した泥水を混合槽に供給するので、中和剤の濃度勾配が小さい状態とすることができる。混合槽での攪拌において中和剤を十分に混合することができる。そのため、中和剤を十分に撹拌するための大規模なｐＨ調整装置を必要とせず、その結果、装置のコンパクト化を図ることができる。また、中和剤は、直接混合槽に投入されるのではなく、泥水に混入された状態で混合槽に投入されるため、混合槽内の一部に中和剤が集中することがない。そのため、強酸性の中和剤によって磁性体の機能が低下する可能性は低く、吸着した重金属が再溶出する可能性も低い。
また、混合槽内で混合物のｐＨを適切な範囲で安定させることができるため、磁性体による重金属の吸着が促進する。特に、適切なｐＨの値は弱酸性である、５．０〜７．０の範囲、好ましくは５．５〜６．５の範囲である。
そして、前記混合槽にｐＨ計が設けられており、さらに前記ｐＨ計の測定値に応じて前記合流撹拌装置への中和剤の供給を制御する制御手段を備えていれば、混合槽内の混合物のｐＨを適切な値となるように管理することができる。
前記合流撹拌装置は、撹拌装置と前記撹拌装置に接続された合流管が適している。前記合流管には、前記泥水貯留槽と前記中和剤を貯留するための中和剤貯留槽とを接続しておき、この合流管において泥水に中和剤を添加し、撹拌装置によって泥水と中和剤とを撹拌する。
さらに、比重を測定することにより、混合槽内の磁性体濃度をコントロールして適正な磁性体濃度を維持し、浄化機能を維持することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の浄化処理方法および浄化装置によれば、コンパクトな装置を利用して中和剤を安定して泥水に添加して混合することができ、重金属を含む泥水に対して無害化処理を行うことが可能となる。特に、トンネルなどの地下掘削から発生する低濃度重金属含有排出土砂の浄化処理には実用上有効な処理方法及び処理装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一実施形態に係る浄化装置の概略図である。
【図２】撹拌装置の概略図である。
【図３】マグネットセパレーターの概略図である。
【図４】（ａ）はｐＨの異なる泥水および鉄粉の撹拌時間と液相ヒ素濃度との関係を示すグラフ、（ｂ）はｐＨの異なる泥水および鉄粉の撹拌時間と固相ヒ素濃度との関係を示すグラフである。
【図５】実施例における泥水の採取箇所を示す概略図である。
【図６】混合槽内のｐＨ設定値に対する泥水のｐＨの挙動を示すグラフである。
【図７】本発明の第二実施形態に係る浄化装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第一実施形態＞
以下、自然由来のヒ素（重金属）が含まれる地盤における泥水式シールド工事により発生した泥水ＷＤを浄化する場合について説明する。第一実施形態では、図１に示す浄化装置１を利用する。なお、浄化対象となる重金属はヒ素に限定されるものではなく、例えば、カドミウム、六価クロム、水銀、セレン、鉛、フッ素、ホウ素等であってもよい。
本実施形態の浄化装置１は、泥水貯留槽２と、合流撹拌装置３と、混合槽４と、中和剤貯留槽５と、磁力分離装置６と、処理水貯留槽７とを備えている。
【００１４】
泥水貯留槽２は、泥水ＷＤを貯留するタンクである。泥水貯留槽２は、第一輸送管８１を介して合流撹拌装置３に接続されている。第一輸送管８１は、泥水ＷＤを輸送するための管路であって、送液ポンプＰ１が設けられている。泥水貯留槽２に貯留された泥水ＷＤは、送液ポンプＰ１によって、第一輸送管８１を介して合流撹拌装置３に圧送された後、混合槽４へ供給される。
送液ポンプＰ１は、自動制御されていてもよい。すなわち、混合槽４内の混合物ＷＤＦＮの量の変化に応じて、自動的に泥水貯留槽２から混合槽４に泥水ＷＤを送液するようにしてもよいし、あらかじめ設定された流量により泥水貯留槽２から混合槽４に泥水ＷＤを連続的に送液するようにしてもよい。また、泥水貯留槽２から混合槽４への泥水ＷＤの送液は、定期的に行ってもよい。
【００１５】
合流撹拌装置３は、混合槽４に供給する泥水ＷＤに中和剤Ｎを混入するものである。本実施形態の合流撹拌装置３は、泥水貯留槽２と混合槽４との間に配設されていて、撹拌装置３１と、撹拌装置３１に接続された合流管３２とを備えている。合流管３２には、泥水貯留槽２から延設された第一輸送管８１と、中和剤貯留槽５から延設された第二輸送管８２とが接続されている。
中和剤貯留槽５は、中和剤Ｎを貯留するタンクである。本実施形態では、中和剤Ｎとして液状の希硫酸を使用する。中和剤Ｎは、送液ポンプＰ２により、第二輸送管８２を介して中和剤貯留槽５から合流撹拌装置３へ圧送される。なお、中和剤Ｎを構成する剤は限定されるものではなく、例えば硫酸であってもよい。
【００１６】
泥水貯留槽２から圧送された泥水ＷＤと、中和剤貯留槽５から圧送された中和剤Ｎは、合流管３２において合流した後、撹拌装置３１に供給される。本実施形態の撹拌装置３１は、図２に示すように、管体３３と、管体３３の内部に配設された撹拌羽根３４とからなる、いわゆるラインミキサーである。撹拌装置３１内に流入した液体は、管体３３の内面と撹拌羽根３４の間を流れることで撹拌される。なお、撹拌装置３１は、ラインミキサー（スタティックミキサー）に限定されるものではない。また、合流撹拌装置３は、撹拌羽根３４を回転させるための動力を有したものであってもよい。
【００１７】
図１に示すように、撹拌装置３１の一端（上流側端部）には合流管３２が接続されていて、撹拌装置３１の他端（下流側端部）には混合槽４に至る第三輸送管８３が接続されている。撹拌装置３１に供給された泥水ＷＤおよび中和剤Ｎは、送液ポンプＰ１，Ｐ２の圧力によって撹拌装置３１内を通過する。このとき、撹拌装置３１内の撹拌羽根３４の周囲を泥水ＷＤと中和剤Ｎが流れることによって泥水ＷＤと中和剤Ｎとが撹拌される（泥水ＷＤ中に中和剤Ｎが混入された状態となる）。撹拌装置３１内で撹拌された泥水ＷＤと中和剤Ｎとの混合物（第一混合物ＷＤＮ）は、第三輸送管８３を介して混合槽４に供給される。
【００１８】
混合槽４は、第一混合物ＷＤＮと鉄粉（磁性体）ＰＦとを一定の滞留時間で撹拌混合するタンクである。第一混合物ＷＤＮと鉄粉ＰＦとを混合することで、第一混合物ＷＤＮ（泥水ＷＤ）に含まれるヒ素が鉄粉ＰＦに吸着される。本実施形態の鉄粉ＰＦは、ヒ素を吸着する機能が付与されたものである。なお、ヒ素（重金属）の吸着に使用する磁性体は鉄粉ＰＦに限定されるものではない。混合槽４では、ｐＨ管理がなされており、ｐＨ計４２の計測値に基づいて中和剤が添加される。
本実施形態の混合槽４は、撹拌機４１を有しており、混合槽４に投入された第一混合物ＷＤＮ（泥水ＷＤ）と鉄粉ＰＦとを撹拌する。混合槽４には、磁力分離装置６に至る第四輸送管８４（輸送管）が接続されている。撹拌機４１の構成は限定されるものではない。例えば、混合槽４に設けられる撹拌機４１の数は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。
【００１９】
第四輸送管８４は、第一混合物ＷＤＮと鉄粉ＰＦとを混合することにより得られた第二混合物ＷＤＦＮを輸送するための管路である。第二混合物ＷＤＦＮは、第四輸送管８４に設けられた送液ポンプＰ４によって、第四輸送管８４を介して磁力分離装置６に圧送される。
本実施形態の混合槽４には、ｐＨ計４２が設けられている。ｐＨ計４２は、添加する中和剤をコントロールする制御手段９に接続されていて、混合槽４内の第二混合物ＷＤＦＮのｐＨの測定値を制御手段９に出力する。制御手段９は、ｐＨ計４２の測定値に応じて送液ポンプＰ２のＯＮ／ＯＦＦや吐出量を制御し、合流撹拌装置３への中和剤Ｎの供給量を調節する。
【００２０】
磁力分離装置６は、混合槽４から供給された第二混合物ＷＤＦＮから鉄粉ＰＦを磁力によって分離する。本実施形態では、磁力分離装置６として、汎用されている簡易なマグネットセパレーターを使用する。マグネットセパレーターは、例えば、図３に示すように、マグネットコア６１と、マグネットコア６１の外周を覆う外筒６２と、外筒６２に付着した第二混合物ＷＤＦＮから水分を搾り出すローラー６３と、ローラー６３によって水分が搾り出された鉄粉ＰＦを外筒６２から剥がし取るスクレーパー６４とを備えている。なお、磁力分離装置６の構成は限定されるものではなく、必ずしもマグネットセパレーターである必要はない。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態の磁力分離装置６は、返送手段６５を介して混合槽４に接続されている。スクレーパー６４によって剥がし取られた鉄粉ＰＦは、返送手段６５を介して混合槽４に返送される。本実施形態の返送手段６５は、いわゆるスクリューフィーダからなる。なお、返送手段６５の構成は限定されるものではなく、例えばベルトコンベアであってもよい。また、磁力分離装置６を混合槽４の上方に配設して、スクレーパー６４によって剥がし取られた鉄粉ＰＦが混合槽４に直接落下するように構成した場合には、返送手段６５は省略してもよい。
磁力分離装置６には、第五輸送管８５が接続されている。第五輸送管８５は、磁力分離装置６によって分離された処理水ＷＳを処理水貯留槽７に輸送する管路である。
【００２２】
処理水貯留槽７は、磁力分離装置６から排出された処理水ＷＳを一時的に貯留するタンクである。本実施形態では、処理水貯留槽７が磁力分離装置６よりも低い位置に配置されている。磁力分離装置６から排出された処理水ＷＳは、第五輸送管８５を介して自然流下により処理水貯留槽７に送液される。なお、処理水貯留槽７が磁力分離装置６よりも低い位置に配置されていない場合には、送液ポンプ等を利用して、処理水ＷＳを圧送すればよい。
【００２３】
浄化装置１を利用した浄化方法は、まず、混合槽４において泥水ＷＤ（第一混合物ＷＤＮ）と鉄粉ＰＦとを十分に撹拌混合することで泥水ＷＤに含まれるヒ素を鉄粉ＰＦに吸着させる（吸着工程）。なお、混合槽４に供給される泥水ＷＤ（第一混合物ＷＤＮ）には、合流撹拌装置３において中和剤Ｎが混入されている。泥水ＷＤに混入される中和剤Ｎの量は、ｐＨ計４２によって測定された混合槽４内のｐＨの値の大きさに応じて適宜決定する。本実施形態では、混合槽４内のｐＨの値が、５．０〜７．０の範囲内、好ましくは５．５〜６．５の範囲内になるように中和剤Ｎを供給する。制御手段９は、混合槽４内のｐＨの値が大きい場合には、中和剤Ｎを供給し、ｐＨ値が小さい場合には、中和剤Ｎの供給を停止する。ここで、混合槽４内のｐＨの値が５．０を下回ると鉄粉ＰＦが溶解するおそれがある。また、混合槽４内のｐＨの値が７．０を超えると、鉄粉ＰＦの表面でイオン化する速度が低下し、鉄粉によるヒ素の吸着性能が低下するおそれがある。
【００２４】
次に、混合槽４から磁力分離装置６に第一混合物ＷＤＮと鉄粉ＰＦとの混合体である第二混合物ＷＤＦＮを、第四輸送管８４を介して送液する。混合槽４から磁力分離装置６への第二混合物ＷＤＦＮの送液は、所定時間毎に定期的に行ってもよいし、磁力分離装置６の処理能力に応じて連続的に行ってもよい。また、混合槽４から磁力分離装置６への第二混合物ＷＤＦＮの送液は、磁力分離装置６の処理能力等に応じて自動的に制御してもよいし、手動で行ってもよい。
磁力分離装置６では、マグネットコア６１の磁力によって第二混合物ＷＤＦＮから鉄粉ＰＦを分離する（分離工程）。第二混合物ＷＤＦＮから鉄粉ＰＦを分離することにより無害化処理がなされた処理水ＷＳは、第五輸送管８５を介して処理水貯留槽７に流下する。一方、第二混合物ＷＤＦＮから分離された鉄粉ＰＦは、返送手段６５を介して混合槽４に返送される。
【００２５】
本発明の浄化処理方法および浄化装置１によれば、混合槽４内において中和剤Ｎを十分に混合でき、混合槽内を確実に中性化することができる。そのため、中和剤Ｎを十分に撹拌するための大規模なｐＨ調整装置を必要とせず、その結果、浄化装置１全体のコンパクト化を図ることができる。また、混合槽４内で第二混合物ＷＤＦＮのｐＨを適切な範囲で安定させることができるため、鉄粉ＰＦによるヒ素の吸着が促進する。また、中和剤Ｎは、混合槽４に直接投入するのではなく、泥水ＷＤに混入した状態で混合槽４に投入するため、混合槽４内の一部に中和剤Ｎが集中することがない。そのため、強酸性の中和剤Ｎによって鉄粉ＰＦ（磁性体）の機能が低下する可能性は低く、吸着したヒ素が再溶出する可能性も低い。
また、混合槽４にｐＨ計４２が設けられており、混合槽４内のｐＨの値に応じて中和剤Ｎの供給量を設定するため、混合槽４内の第二混合物ＷＤＦＮのｐＨを適切な値となるように管理することができる。
【００２６】
以下、実施例として、泥水のｐＨの調整方法について確認した試験結果を示す。
まず、泥水のｐＨ値の高低がヒ素浄化効果に与える影響を明らかにすることを目的として、室内試験を実施した。室内試験では、自然由来のヒ素汚染土壌を用いて作製した供試泥水のｐＨを７．０、６．５に調整して浄化試験（実施例１，２）を実施した。また、比較例として、ｐＨ未調整の試料（比較例１）およびｐＨを８．０に調整した試料（比較例２）についても浄化試験を行った。
供試泥水は、ヒ素汚染土壌を２５０μｍのふるいでふるい分けし、ふるい通過分に蒸留水を加えてよく撹拌することにより、比重１．３に調整したものである。作製した供試泥水２５０ｍＬに希硫酸を添加して所定のｐＨ（８．０、７．０、６．５）に調整した後、泥水重量の５％の重量の鉄粉を添加して撹拌した。このとき、ｐＨが調整された供試泥水をそれぞれ３つずつ作成し、それぞれの撹拌時間を５分、１０分、３０分とした。撹拌後、各供試泥水のスラリー中の鉄粉（磁着物）を回収した。鉄粉が除去された供試泥水を遠心分離により固液分離し、液相は０．４５μｍのフィルターでろ過してから分析に供した（液相ヒ素濃度）。また、固相はドラフト内で風乾後にヒ素を溶出させる溶出試験を実施し、溶出液を分析に供した（固相ヒ素溶出量）。試験結果を図４（ａ）および（ｂ）に示す。なお、図４（ａ）および（ｂ）に示すグラフ上の撹拌時間０分のデータには、希硫酸添加前の初期泥水の分析値（ヒ素濃度）を示した。
【００２７】
図４（ａ）および（ｂ）に示すように、ｐＨ未調整のヒ素汚染泥水に鉄粉を５％添加し、３０分撹拌後の液相ヒ素濃度、固相ヒ素溶出量ともに、基準値（土壌環境基準：０．０１ｍｇ／Ｌ）までの浄化が達成できなかった（比較例１）。また、ｐＨを８．０に調整した比較例２も、３０分撹拌した液相ヒ素濃度および固相ヒ素溶出量が、いずれも基準値まで到達できなかった。また、ｐＨを７．０に調整した実施例１では、固相ヒ素溶出量では３０分撹拌しても基準値を下回らなかったものの、液相ヒ素濃度は鉄粉撹拌５分後に基準値（０．０１ｍｇ／Ｌ）以下まで低下した。一方、ｐＨを６．５に調整した実施例２では、液相砒素濃度、固相砒素溶出量共に１０分以内の鉄粉撹拌で基準値以下となった。したがって、ｐＨを７．０以下、好ましくは６．５以下に下げることで、ヒ素の浄化が促進することが確認できた。
【００２８】
次に、本実施形態の浄化装置１により、泥水のｐＨ調整の試験を行った。
まず、混合槽４にｐＨを７に調整した泥水を４ｍ３溜め、そこに泥水重量に対して５％の鉄粉を混合し、泥水貯留槽２から混合槽４への流入量と混合槽４から磁力分離装置６への流出量をそれぞれ４００Ｌ／ｍｉｎになるように設定して泥水の浄化処理を行った。送液ポンプＰ１の稼働と同時に、送液ポンプＰ２を稼働させ、撹拌装置３１の直前の合流管３２において泥水に希硫酸（中和剤）を添加した。送液量は泥水のｐＨを６．５にするために必要な量に固定した。８ｍ３の泥水を連続的に処理し（２０分間）、試験開始直後、１０分後、２０分後の泥水を混合槽４の複数の地点で採取して、液相のｐＨとヒ素濃度を測定した。なお、泥水の採取箇所は、混合槽４の右上部Ｇ１、中央上部Ｇ２、左上部Ｇ３、右中部Ｇ４、右下部Ｇ５の５点とした（図５参照）。
試験結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１に示すように、混合槽４における泥水のｐＨは場所や時間に関係なく概ね一定の値を示しており、合流撹拌装置３を使用することで、泥水のｐＨをむら無く調整できることが示された。一方、混合槽４のｐＨは平均で約７となっており、設定値の６．５よりやや高くなった。これは、中和剤の供給量を固定しており、混合槽４内の泥水に存在する一定量（５％相当）の鉄粉と中和剤とが接触することで、鉄粉表面の水酸化第一鉄などが一部溶解してＯＨ−を供給したことが原因と考えられる。なお、鉄粉からのＯＨ−供給速度（中和する速度）、中和剤の供給、混合槽４内での滞留時間がバランスし、概ね一定のｐＨを示した。これらから、鉄粉と泥水が混合した状態でｐＨ値を管理することが重要であるとの知見が得られた。
【００３１】
続いて、混合槽４にｐＨ計４２を設置し、混合槽４のｐＨが設定された値より高い場合に中和剤を供給（送液速度：３．５〜４．５ｍＬ／Ｌ）した。泥水貯留槽２から混合槽４への流入量と混合槽４から磁力分離装置６への流出量をそれぞれ１５０Ｌ／ｍｉｎになるように設定して連続的に試験を行った。図６に泥水貯留槽２内、混合槽４内および合流撹拌装置３内の泥水処理量と泥水中のｐＨとの関係を示す。
図６に示すように、混合槽４内のｐＨの誤差は長期的に概ね０．３以内の誤差範囲に保たれ、鉄粉による浄化処理に影響を与えない範囲に泥水のｐＨを調整できることが確認できた。したがって、ラインミキサー等からなる合流撹拌装置３を利用することで、大規模なｐＨ調整装置を要することなく、混合槽４内のｐＨを適切に管理することができ、ひいては、浄化装置１のコンパクト化を図ることが可能である。
【００３２】
次に、ｐＨの値を５．５〜７．０に調整した場合において、ｐＨ調整に伴う泥水のヒ素濃度の変化を表２に示す。
表２に示すように、初期濃度（流入泥水のヒ素濃度）が環境基準値（＝０．０１ｍｇ／Ｌ）の５〜１１倍の場合であっても、ｐＨを５．５〜７．０の間に調整することにより泥水の液相ヒ素濃度を確実に環境基準値以下にまで浄化することが可能であることが確認できた。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
＜第二実施形態＞
本発明の第二の実施態様を図７に示す。本実施態様は、比重測定に基づいて、新たに混合槽４に添加する磁性体量をコントロールする装置を図１に示された浄化装置１に付加したものである。
第二実施形態の浄化装置１００は、泥水貯留槽２と、合流撹拌装置３と、混合槽４と、中和剤貯留槽５と、磁力分離装置６と、処理水貯留槽７、磁性体供給装置１０、サンプリング孔８６、８７とを備えている。
混合槽４の磁性体含有量が適正な範囲にあるか、混合槽４の比重と混合槽４に入る前の中和剤Ｎが添加された泥水（第一混合物ＷＤＮ）の比重又は処理水ＷＳの比重から、混合槽４内に存在する磁性体存在量を推定し、不足があれば磁性体（鉄粉ＰＦ）を追加投入するものである。
本発明では、磁性体を適宜補給して混合槽４内に適正な量を確保する。
磁性体として鉄粉ＰＦを用いた場合の混合槽４内の鉄粉量を推定する式は次のようにすることができる。
鉄粉量＝（１／混合槽比重−１／処理水比重）／（１／鉄比重―１／処理水比重）×１００
なお、中和剤混入泥水（第一混合物ＷＤＮ）の比重を使用する場合は、処理水比重を置換する。
【００３５】
比重測定は、体積と重量によって求める。液体の比重は浮タイプの比重計もあるが、鉄粉混合液は懸濁液なので、体積と重量により求めることが適している。
泥水供給系に設けられたサンプリング孔８６と処理水系に設けられたサンプリング孔８７及び混合槽４からサンプリングする試料を用いて比重を測定することができ、この測定は定期的に自動化することができ、この測定値に基づいて、磁性体供給装置１０から添加する鉄粉の量をコントロールすることができる。
【００３６】
なお、ヒ素などの重金属含有土を含む泥水ＷＤの比重は１．３程度であり、重金属濃度は０．１％以下であり、混入される磁性体である鉄粉ＰＦは、混合槽４内約５％濃度である。土は基本的には処理液中に排出され、磁性体に吸着されたヒ素等は磁性体とともに再投入されるが、比重に与える影響は無視し得る程度である。また、磁性体をマグネットセパレーター等で回収した場合、若干の土も付着するが、その量も比重に与える影響は無視し得る。したがって、比重に大きく与える影響は、鉄粉の濃度である。この点は、混合槽４内の鉄粉量を比重測定による推定量と実計測された量を整合することを確認している。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
前記実施形態では、泥水式シールド工事で発生した泥水に対して浄化処理を行う場合について説明したが、シールド工事に限定されるものではない。
複数の合流撹拌装置３を設置してもよい。
ｐＨ計４２は複数配設されていてもよい。複数のｐＨ計４２を利用することで、定期的な校正およびクロスチェックを、泥水の浄化処理を停止することなく実施することが可能となる。
【符号の説明】
【００３８】
１    浄化装置
２    泥水貯留槽
３    合流撹拌装置
３１  撹拌装置
３２  合流管
４    混合槽
４２  ｐＨ計
５    中和剤貯留槽
６    磁力分離装置
７    処理水貯留槽
８１〜８５  輸送管
８６，８７  サンプリング孔
９    制御手段
１０  磁性体供給装置
Ｎ    中和剤
ＰＦ  鉄粉（磁性体）
ＷＤ  泥水
ＷＤＮ  第一混合物（泥水）
ＷＤＦＮ  第二混合物（泥水）
ＷＳ  処理水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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