(57)【要約】【課題】重金属およびリンを含有する強酸性の溶液から、重金属類とリンを選択的に回収することが可能な、溶質の回収方法および溶質の回収装置を提供することを目的とする。【解決手段】  実施形態の溶質の回収方法は、初期溶液に重金属除去剤を添加する重金属除去ステップと、重金属除去剤が添加された初期溶液を第１の液相と第１の固相に固液分離する第１の固液分離ステップと、第１の液相にリン除去剤を添加するリン除去ステップと、リン除去剤が添加された第１の液相を第２の液相と第２の固相に固液分離する第２の固液分離ステップと、を備え、初期溶液は焼却灰から放射性核種を抽出した後に放射性核種が回収された溶液であるものとする。【選択図】図３
2015054282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
初期溶液に重金属除去剤を添加する重金属除去ステップと、
前記重金属除去剤が添加された初期溶液を第１の液相と第１の固相に固液分離する第１の固液分離ステップと、
前記第１の液相にリン除去剤を添加するリン除去ステップと、
前記リン除去剤が添加された第１の液相を第２の液相と第２の固相に固液分離する第２の固液分離ステップと、を備え、
前記初期溶液は焼却灰から放射性核種を抽出した後に前記放射性核種が回収された溶液であり、
前記初期溶液の重金属の濃度とリンの濃度はそれぞれ初期重金属濃度と初期リン濃度であり、
前記第１の液相の重金属の濃度とリンの濃度はそれぞれ第１の重金属濃度と第１のリン濃度であり、
前記第２の液相の重金属の濃度とリンの濃度はそれぞれ第２の重金属濃度と第２のリン濃度であり、
前記初期重金属濃度と前記第１の重金属濃度の差を前記初期重金属濃度で割った値は、
前記初期リン濃度と前記第１のリン濃度の差を前記初期リン濃度で割った値よりも大きく、前記第１の重金属濃度と前記第２の重金属濃度の差を前記初期重金属濃度で割った値は、
前記第１のリン濃度と前記第２のリン濃度の差を前記初期リン濃度で割った値よりも小さくなる溶質の回収方法。
【請求項２】
ｐＨが２以下であって重金属とリンが溶解している初期溶液に重金属除去剤を添加する重金属除去ステップと、
前記重金属除去剤が添加された初期溶液を第１の液相と第１の固相に固液分離する第１の固液分離ステップと、
前記第１の液相にリン除去剤を添加するリン除去ステップと、
前記リン除去剤が添加された第１の液相を第２の液相と第２の固相に固液分離する第２の固液分離ステップと、を備え、
前記初期溶液の重金属の濃度とリンの濃度はそれぞれ初期重金属濃度と初期リン濃度であり、
前記第１の液相の重金属の濃度とリンの濃度はそれぞれ第１の重金属濃度と第１のリン濃度であり、
前記第２の液相の重金属の濃度とリンの濃度はそれぞれ第２の重金属濃度と第２のリン濃度であり、
前記初期重金属濃度と前記第１の重金属濃度の差を前記初期重金属濃度で割った値は、
前記初期リン濃度と前記第１のリン濃度の差を前記初期リン濃度で割った値よりも大きく、前記第１の重金属濃度と前記第２の重金属濃度の差を前記初期重金属濃度で割った値は、
前記第１のリン濃度と前記第２のリン濃度の差を前記初期リン濃度で割った値よりも小さくなる溶質の回収方法。
【請求項３】
前記重金属除去剤はアルカリ金属の水酸化物及びアルカリ土類金属の水酸化物のうち少なくともいずれか一種を含有するものであり、前記第１の液相のｐＨは３以上４以下である請求項１または請求項２に記載の溶質の回収方法。
【請求項４】
前記重金属除去剤は硫化ナトリウムまたは硫化水素である請求項１または請求項２に記載の溶質の回収方法。
【請求項５】
前記初期溶液はシュウ酸を含有し、
前記重金属除去剤は塩化カルシウムであり、
前記リン除去剤はアルカリ金属の水酸化物及びアルカリ土類金属の水酸化物のうち少なくともいずれか一種を含有するものであり、前記第２の液相のｐＨは４以上である請求項１または請求項２に記載の溶質の回収方法。
【請求項６】
前記リン除去剤はアルカリ金属の水酸化物及びアルカリ土類金属の水酸化物のうち少なくともいずれか一種を含有するものであり、前記第２の液相のｐＨは７以上である請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の溶質の回収方法。
【請求項７】
前記重金属はカドミウムである請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の溶解物回収方法。
【請求項８】
初期溶液を収容する第１の反応槽と、
前記初期溶液に添加される重金属除去剤を収容する重金属除去剤収容槽と、
前記第１の反応槽の収容物を第１の液相と第１の固相に分離する第１の固液分離装置と、
前記第１の液相を収容する第２の反応槽と、
前記第１の液相に添加されるリン除去剤を収容するリン除去材収容槽と、
前記第２の反応槽の収容物を第２の液相と第２の固相に分離する第２の固液分離装置とを備え、
前記初期溶液は焼却灰から放射性核種を抽出した後に前記放射性核種が回収された溶液であり、前記初期溶液の重金属の濃度とリンの濃度はそれぞれ初期重金属濃度と初期リン濃度であり、
前記第１の液相の重金属の濃度とリンの濃度はそれぞれ第１の重金属濃度と第１のリン濃度であり、
前記第２の液相の重金属の濃度とリンの濃度はそれぞれ第２の重金属濃度と第２のリン濃度であり、
前記初期重金属濃度と前記第１の重金属濃度の差を前記初期重金属濃度で割った値は、
前記初期リン濃度と前記第１のリン濃度の差を前記初期リン濃度で割った値よりも大きく、前記第１の重金属濃度と前記第２の重金属濃度の差を前記初期重金属濃度で割った値は、
前記第１のリン濃度と前記第２のリン濃度の差を前記初期リン濃度で割った値よりも小さくなる溶質の回収装置。
【請求項９】
ｐＨが２以下であって重金属とリンが溶解している初期溶液を収容する第１の反応槽と、
前記初期溶液に添加される重金属除去剤を収容する重金属除去剤収容槽と、
前記第１の反応槽の収容物を第１の液相と第１の固相に分離する第１の固液分離装置と、
前記第１の液相を収容する第２の反応槽と、
前記第１の液相に添加されるリン除去剤を収容するリン除去材収容槽と、
前記第２の反応槽の収容物を第２の液相と第２の固相に分離する第２の固液分離装置とを備え、
前記初期溶液の重金属の濃度とリンの濃度はそれぞれ初期重金属濃度と初期リン濃度であり、
前記第１の液相の重金属の濃度とリンの濃度はそれぞれ第１の重金属濃度と第１のリン濃度であり、
前記第２の液相の重金属の濃度とリンの濃度はそれぞれ第２の重金属濃度と第２のリン濃度であり、
前記初期重金属濃度と前記第１の重金属濃度の差を前記初期重金属濃度で割った値は、
前記初期リン濃度と前記第１のリン濃度の差を前記初期リン濃度で割った値よりも大きく、前記第１の重金属濃度と前記第２の重金属濃度の差を前記初期重金属濃度で割った値は、
前記第１のリン濃度と前記第２のリン濃度の差を前記初期リン濃度で割った値よりも小さくなる溶質の回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、溶質の回収方法および溶質の回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所において、放射性物質が建屋外に飛散するようなシビアアクシデントが発生すると、広域に渡り放射能に汚染される。原子力発電所のシビアアクシデントに由来する放射能汚染物に含有される放射性核種の大部分は、放射性セシウムの１３４Ｃｓや１３７Ｃｓであり、汚染された対象はこれらの核種を含む。放射性セシウムのうち、特に１３７Ｃｓは半減期が３０．２年であって、比較的高強度の放射線を長期間にわたり環境に放出することが懸念される核種である。
【０００３】
放射能汚染の影響は、土壌や下水処理場で発生する汚泥、この汚泥を焼却処理した汚泥焼却灰、及び各地の一般廃棄物焼却場で発生する焼却灰や飛灰等にまでおよぶ。放射性廃棄物としての廃棄量を低減させるために、焼却灰中の放射性核種はシュウ酸溶液などの強酸性の溶液中に抽出させる。そして、抽出された放射性核種はゼオライトなどの放射性核種吸着材に吸着させ、焼却灰中よりも濃縮された状態とし放射性廃棄物として廃棄する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４１７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
焼却灰から放射性核種を抽出した溶液であって、ゼオライト等で放射性核種が回収された溶液は強酸性であり、焼却灰から溶出した重金属類やリンが溶解している。リンは回収すれば、肥料等の原料となる有価物である。また、カドミウムや鉛、ヒ素などの重金属類は厳しい規制の下、処理が必要な物質であり、溶液中の濃度を低減させることが好ましい。
【０００６】
そこで、本発明は溶質として重金属およびリンを含有する強酸性の溶液から、重金属類とリンを選択的に回収することが可能な、溶質の回収方法および溶質の回収装置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】
上記課題を達成するため、実施形態の溶質の回収方法は、初期溶液に重金属除去剤を添加する重金属除去ステップと、重金属除去剤が添加された初期溶液を第１の液相と第１の固相に固液分離する第１の固液分離ステップと、第１の液相にリン除去剤を添加するリン除去ステップと、リン除去剤が添加された第１の液相を第２の液相と第２の固相に固液分離する第２の固液分離ステップと、を備え、初期溶液は焼却灰から放射性核種を抽出した後に放射性核種が回収された溶液であり、初期溶液の重金属の濃度とリンの濃度はそれぞれ初期重金属濃度と初期リン濃度であり、第１の液相の重金属の濃度とリンの濃度はそれぞれ第１の重金属濃度と第１のリン濃度であり、２の液相の重金属の濃度とリンの濃度はそれぞれ第２の重金属濃度と第２のリン濃度であり、初期重金属濃度と第１の重金属濃度の差を初期重金属濃度で割った値は、初期リン濃度と第１のリン濃度の差を初期リン濃度で割った値よりも大きく、第１の重金属濃度と第２の重金属濃度の差を初期重金属濃度で割った値は、第１のリン濃度と第２のリン濃度の差を初期リン濃度で割った値よりも小さくなるものとする。
【０００８】
また、上記課題を達成するため、実施形態の溶質の回収装置は、初期溶液を収容する第１の反応槽と、初期溶液に添加される重金属除去剤を収容する重金属除去剤収容槽と、第１の反応槽の収容物を第１の液相と第１の固相に分離する第１の固液分離装置と、第１の液相を収容する第２の反応槽と、第１の液相に添加されるリン除去剤を収容するリン除去材収容槽と、第２の反応槽の収容物を第２の液相と第２の固相に分離する第２の固液分離装置とを備え、初期溶液は焼却灰から放射性核種を抽出した後に放射性核種が回収された溶液であり、初期溶液の重金属の濃度とリンの濃度はそれぞれ初期重金属濃度と初期リン濃度であり、第１の液相の重金属の濃度とリンの濃度はそれぞれ第１の重金属濃度と第１のリン濃度であり、第２の液相の重金属の濃度とリンの濃度はそれぞれ第２の重金属濃度と第２のリン濃度であり、初期重金属濃度と第１の重金属濃度の差を初期重金属濃度で割った値は、初期リン濃度と第１のリン濃度の差を初期リン濃度で割った値よりも大きく、第１の重金属濃度と第２の重金属濃度の差を初期重金属濃度で割った値は、第１のリン濃度と第２のリン濃度の差を初期リン濃度で割った値よりも小さくなるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態における溶質の回収装置のブロック図。
【図２】初期溶液のｐＨを変化させた場合のカドミウムの濃度とリンの濃度の推移を示すグラフ。
【図３】第１の実施形態における溶質の回収方法のフローチャート。
【図４】初期溶液に硫化物を添加した後にｐＨを変化させた場合のカドミウムの濃度とリンの濃度の推移を示すグラフ。
【図５】初期溶液に塩化カルシウムを添加した後にｐＨを変化させた場合のカドミウムの濃度とリンの濃度の推移を示すグラフ。
【図６】第１の実施形態における溶質の回収装置の変形例のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
第１の実施形態について図１乃至図３を用いて説明する。図１は、本実施形態における溶質の回収装置のブロック図である。図２は、初期溶液のｐＨを変化させた場合のカドミウムの濃度とリンの濃度の推移を示すグラフである。図３は、第１の実施形態における溶質の回収方法のフローチャートである。
【００１２】
（構成）
以下、本実施形態の溶質の回収装置１０の構成について説明する。溶質の回収装置１０は、初期溶液を収容する第１の反応槽１１と、初期溶液に添加される重金属除去剤を収容する重金属除去剤収容槽１２と、第１の反応槽１１の収容物を固液分離する第１の固液分離装置１３と、第１の液相を収容する第２の反応槽１４と、第１の液相に添加されるリン除去剤を収容するリン除去剤収容槽１５と、第２の反応槽の収容物を固液分離する第２の固液分離装置１６を有する。初期溶液とは、ｐＨが２以下であって溶質としてカドミウムとリンが溶解している溶液である。初期溶液は、例えば焼却灰から放射性核種を抽出した溶液であって、ゼオライト等で放射性核種が回収された溶液である。また、第１の固液分離装置１３が固液分離した第１の反応槽１１の収容物の液相と固相をそれぞれ第１の液相と第１の固相と呼称する。第２の固液分離装置１６が固液分離した第２の反応槽１４の収容物の液相と固相をそれぞれ第２の液相と第２の固相と呼称する。
【００１３】
以下、それぞれの構成について説明する。第１の反応槽１１には、初期溶液供給配管１７から初期溶液が供給される。第１の反応槽１１への初期溶液の供給量は、初期溶液供給配管１７に設けられた初期溶液供給制御弁１８によって、制御される。また、重金属除去剤収容槽１２から重金属除去剤が添加される。重金属除去剤は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）である。第１の反応槽１１への重金属除去材の添加量は、重金属除去剤収容槽１２に設けられた重金属除去剤添加制御弁１９によって、制御される。
【００１４】
第１の反応槽１１の収容物のｐＨは第１の検出センサ２０によりモニターされる。そして、第１の制御部２１は、第１の検出センサ２０の検出に基づいて初期溶液供給制御弁１８と重金属除去剤添加制御弁１９の開閉を調節し、第１の反応槽１１の収容物のｐＨを調節する。第１の反応槽１１内には、第１の反応槽１１の収容物を撹拌するための撹拌機２２が設けられている。
【００１５】
次に、第２の反応槽１４には、第１の固液分離装置１３から第１の液相が供給される。また、リン除去剤収容槽１５からリン除去剤が添加される。リン除去剤はＮａＯＨである。第２の反応槽１４へのリン除去剤の添加量は、リン除去剤収容槽１５に設けられたリン除去剤添加制御弁２３によって、制御される。
【００１６】
第２の反応槽１４の収容物のｐＨは第２の検出センサ２４によりモニターされる。そして、第２の制御部２５は、第２の検出センサ２４の検出に基づいてリン除去剤添加制御弁２３の開閉を調節し、第２の反応槽１４の収容物のｐＨを調節する。第２の反応槽１４内にも、第１の反応槽１１と同様に、収容物を撹拌するための撹拌機２６が設けられている。
【００１７】
第１の固液分離装置１２及び第２の固液分離装置１４は例えば、ろ過により固液分離を行う装置である。
【００１８】
なお、初期溶液のカドミウムの濃度とリンの濃度をそれぞれ初期重金属濃度と初期リン濃度と呼称する。
【００１９】
（方法）
本実施形態の溶質の回収方法について説明する。本実施形態の溶質の回収方法では、初期溶液のｐＨを変化させることで、カドミウムとリンをそれぞれ選択的に回収する。図２は初期溶液にＮａＯＨを添加してｐＨを変化させた場合のカドミウムの濃度とリンの濃度の推移である。横軸は、ｐＨである。縦軸は、各ｐＨに調整された初期溶液のカドミウムの濃度とリンの濃度を、それぞれ初期重金属濃度と初期リン濃度で割った値である。つまり、縦軸は、期重金属濃度と初期リン濃度を１としたときの、各ｐＨに調整された初期溶液のカドミウムの濃度とリンの濃度の割合である。なお、棒グラフはカドミウムの濃度を示し、折れ線グラフはリンの濃度を示している。
【００２０】
ｐＨを３以上４以下としたとき、溶解しているカドミウムはｐＨ調整前の１割から２割程度である。ｐＨ調整前に溶解していたカドミウムのうち８割から９割程度が析出していることが分かる。一方、溶解しているリンはｐＨ調整前の７割から９割程度である。ｐＨ調整前に溶解していたリンのうち１割から３割程度しか析出していないことが分かる。よって、初期溶液のｐＨを３以上４以下とすることでカドミウムをリンよりも優先的に析出させることが可能である。
【００２１】
また、ｐＨを７以上としたとき、溶解しているカドミウムはｐＨ調整前の１割程度である。ｐＨを３以上４以下から７以上に変化させてもカドミウムは殆ど析出しないことが分かる。一方、溶解しているリンはｐＨ調整前の２割５分から３割５分程度である。ｐＨを３以上４以下から７以上に変化させることで、ｐＨ調整前に溶解していたリンのうち３割５分から４割５分程度のリンが析出することが分かる。よって、ｐＨが３以上４以下の初期溶液のｐＨを７以上とすることで、リンをカドミウムよりも優先的に析出させることが可能である。
【００２２】
以上から、初期溶液のｐＨを３以上４以下とした後、７以上とすることでカドミウムとリンをそれぞれ選択的に析出させることが可能であることが分かる。なお、各ｐＨにおけるカドミウムとリンの溶解度が異なるため、選択的な析出・回収をすることが可能であると推測される。
【００２３】
以下、本実施形態の溶質の回収方法の各ステップについて説明する。まず、初期溶液に重金属除去剤を添加する重金属除去ステップＳ１を行なう。重金属除去ステップＳ１では、第１の反応容器１１に初期溶液を供給し、重金属除去剤収容槽１２から重金属除去剤を添加する。そして撹拌機２２で初期溶液と重金属除去剤を撹拌し反応させる。第１の制御部２１は第１の反応槽内の収容物のｐＨが３以上４以下となるよう、初期溶液の供給量と重金属除去剤の添加量を調節する。
【００２４】
次に、重金属除去剤が添加された初期溶液を第１の液相と第１の固相に固液分離する第１の固液分離ステップＳ２を行なう。ここでは、第１の反応容器１１の収容物を第１の固液分離装置１３により固液分離し、第１の液相と第１の固相とする。
【００２５】
なお、第１の液相のカドミウムの濃度とリンの濃度をそれぞれ第１の重金属濃度と第１のリン濃度と呼称する。第１の重金属濃度及び第１のリン濃度と初期重金属濃度及び初期リン濃度の関係は、図２におけるｐＨが３以上４以下に該当する。つまり、カドミウムがリンよりも優先的に析出しており、初期重金属濃度と第１の重金属濃度の差を初期重金属濃度で割った値は、初期リン濃度と第１のリン濃度の差を前記初期リン濃度で割った値よりも大きい。
【００２６】
また、第１の固相には初期溶液中に溶解していたカドミウムのうち８割から９割程度が含有される。
【００２７】
次に、第１の液相にリン除去剤を添加するリン除去ステップＳ３を行なう。リン除去ステップＳ３では、第２の反応容器１４に第１の固液分離装置１３から第１の液相を供給し、リン除去剤収容槽１５からリン除去剤を添加する。そして撹拌機２６で第１の液相とリン除去剤を撹拌し反応させる。第２の検出センサ２４は第２の反応槽１４内の収容物のｐＨが７以上となるよう、リン除去剤の添加量を調節する。
【００２８】
次に、リン除去剤が添加された第１の液相を第２の液相と第２の固相に固液分離する第２の固液分離ステップＳ４を行なう。ここでは、第２の反応容器１４の収容物を第２の固液分離装置１６により固液分離し、第２の液相と第２の固相とする。
【００２９】
なお、第２の液相のカドミウムの濃度とリンの濃度をそれぞれ第２の重金属濃度と第２のリン濃度と呼称する。第２の重金属濃度及び第２のリン濃度と初期重金属濃度及び初期リン濃度の関係は、図２におけるｐＨが７以上の場合に該当する。つまり、リンはカドミウムよりも優先的に析出し、第１の重金属濃度と第２の重金属濃度の差を初期重金属濃度で割った値は、第１のリン濃度と第２のリン濃度の差を初期リン濃度で割った値よりも小さい。また、第２の固相には第１の液相中に溶解していたリンの大部分が含有される。
【００３０】
溶質の回収装置１０における処理の後、第１の固相にはカドミウムが多く含有されているため、第１の固相は重金属を含有する廃棄物に関する規制に従って処理される。また、第２の固相にはリンが多く含有されているため、肥料の材料などに利用される。また、第２の液相は重金属濃度が低い廃液として処理される。
【００３１】
（効果）
本実施形態の効果について説明する。本実施形態では、初期溶液のｐＨを３以上４以下とした後、７以上とすることでカドミウムとリンをそれぞれ選択的に析出させることが可能であることが分かる。そのため、初期溶液に含有されているリンを有機肥料等の原料として利用することが可能である。また第２の液相は重金属が含まれていない溶液、または、重金属濃度が低い溶液として、重金属濃度が高い溶液に比べてより簡便に処理することが可能である。
【００３２】
なお、本実施形態において重金属除去剤及びリン除去剤にＮａＯＨを用いたが、重金属除去剤及びリン除去剤はＮａＯＨに限られない。重金属除去剤及びリン除去剤は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物を含有するものであれば、本実施形態と同様の作用及び効果が得られるものと推測される。
【００３３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について図４を用いて説明する。図４は初期溶液に硫化物を添加した後にｐＨを変化させた場合のカドミウムの濃度とリンの濃度の推移を示すグラフである。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３４】
（構成）
以下、本実施形態の構成について説明する。本実施形態の溶質の回収装置は第１の実施形態の溶質の回収装置１０とほぼ同様である。なお、本実施形態において、重金属除去剤は硫化ナトリウム（Ｎａ２Ｓ）である。
【００３５】
また、第１の検出センサ２０は第１の反応槽１１内の収容物の濃度をモニターする。第１の制御部２１は第１の検出センサ２０の検出に基づいて、初期溶液供給制御弁１８と重金属除去剤添加制御弁１９の開閉を調節し、第１の反応槽１１の収容物の重金属除去剤濃度を調節する。
【００３６】
また、リン除去剤は第１の実施形態と同様に水酸化ナトリウムであるものとする。
【００３７】
（方法）
本実施形態の溶質の回収方法について説明する。本実施形態の溶質の回収方法では、初期溶液にＮａ２Ｓを添加し、その後ｐＨを７以上とすることで、カドミウムとリンを選択的に析出させ回収する。
【００３８】
図４は初期溶液に硫化物を添加した後にｐＨを変化させた場合のカドミウムの濃度とリンの濃度の推移を示すグラフである。縦軸は、図２と同様である。左端のデータは処理前の初期溶液の濃度である。真ん中のデータはＮａ２Ｓを初期溶液に対して１０００ｐｐｍ添加したときの濃度である。右端のデータは、Ｎａ２Ｓを添加後、ＮａＯＨを添加しｐＨを３としたときの濃度である。また、図２と同様に棒グラフはカドミウムの濃度を示し、折れ線グラフはリンの濃度を示している。
【００３９】
Ｎａ２Ｓを初期溶液に対して１０００ｐｐｍ添加したとき、溶解しているカドミウムは処理前の初期溶液の２割程度であり、処理前の初期溶液に溶解していたカドミウムの８割が析出していることが分かる。一方、リン濃度は初期リン濃度とほぼ変わらず、リンは殆ど析出していないことが分かる。よって、Ｎａ２Ｓを添加することでカドミウムをリンよりも優先的に析出させることが可能である。
【００４０】
また、Ｎａ２Ｓ添加後にＮａＯＨを添加しｐＨを３としたとき、溶解しているカドミウムおよびリンの濃度はＮａ２Ｓを添加後から殆ど変化していない。さらにＮａＯＨを添加しｐＨを７以上とすれば、図２におけるｐＨ７以上の濃度推移と同様に、カドミウムの濃度は殆ど変化しないがリンの濃度が大幅に減少すると推測される。よって、Ｎａ２Ｓが添加された初期溶液のｐＨを７以上とすることで、リンをカドミウムよりも優先的に析出させることが可能である。
【００４１】
以上から、初期溶液にＮａ２Ｓを添加した後、ｐＨを７以上とすることで、カドミウムとリンをそれぞれ選択的に析出させることができることがわかる。なお、カドミウはＮａ２Ｓと反応して、硫化カドミウム（ＣｄＳ）となり析出していると推測される。
【００４２】
以下、本実施形態の溶質の回収方法の各ステップについて説明する。まず、第１の実施形態と同様に、初期溶液に重金属除去剤を添加する重金属除去ステップＳ１を行なう。なお、第１の制御部２１は第１の反応槽１１内の収容物の重金属除去剤の濃度が所定の値となるよう、初期溶液の供給量と重金属除去剤の添加量を調節する。
【００４３】
次に、第１の実施形態と同様に第１の固液分離ステップＳ２を行なう。第１の重金属濃度及び第１のリン濃度と初期重金属濃度及び初期リン濃度の関係は、図４のＮａ２Ｓを初期溶液に対して１０００ｐｐｍ添加したときのカドミウムの濃度とリンの濃度に該当する。
【００４４】
つまり、Ｎａ２Ｓの添加によりカドミウムをリンよりも優先的に析出させることが可能であり、初期重金属濃度と第１の重金属濃度の差を初期重金属濃度で割った値は、初期リン濃度と第１のリン濃度の差を前記初期リン濃度で割った値よりも大きい。
【００４５】
また、第１の固相には初期溶液中に溶解していたカドミウムのうち９割程度が含有される。
【００４６】
次に、第１の実施形態と同様にリン除去ステップＳ３を行なう。その後、第２の固液分離ステップＳ４を行なう。第２の重金属濃度及び第２のリン濃度と初期重金属濃度及び初期リン濃度の関係は、図２におけるｐＨが７以上のカドミウムの濃度とリンの濃度の推移に相当する。つまり、リンの濃度が大幅に減少し、カドミウムの濃度は殆ど変化しない。そのため、第１の重金属濃度と第２の重金属濃度の差を初期重金属濃度で割った値は、第１のリン濃度と第２のリン濃度の差を初期リン濃度で割った値よりも小さい。また、第２の固相には第１の液相中に溶解していたリンの大部分が含有される。
【００４７】
溶質の回収装置１０における処理の後、第１の実施形態と同様に、第１の固相は重金属を含有する廃棄物に関する規制に従って処理される。また、第１の固相は、肥料の材料などに利用される。また、第２の液相は重金属濃度が低い廃液として処理される。
【００４８】
（効果）
本実施形態の効果について説明する。本実施形態では、初初期溶液にＮａ２Ｓを添加した後、ｐＨを７以上とすることで、カドミウムとリンをそれぞれ選択的に析出させることができる。そのため、初期溶液に含有されているリンを有機肥料等の原料として利用することが可能であり、また第２の液相は重金属が含まれていない溶液、または、重金属濃度が低い溶液として処理することが可能である。
【００４９】
なお、本実施形態において重金属除去剤にはＮａ２Ｓを用いたが、重金属除去剤及びリン除去剤はＮａ２Ｓに限られない。重金属除去剤は、硫化水素（Ｈ２Ｓ）ガスであっても、本実施形態と同様の作用及び効果が得られるものと推測される。
【００５０】
また、リン除去剤にＮａＯＨを用いたが、第１の実施形態と同様に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物を含有するものであればＮａＯＨ以外であっても、本実施形態と同様の作用及び効果が得られるものと推測される。
【００５１】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について図５を用いて説明する。図５は初期溶液に塩化カルシウムを添加した後にｐＨを変化させた場合のカドミウムの濃度とリンの濃度の推移を示すグラフである。なお、第１の実施形態または第２の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５２】
（構成）
以下、本実施形態の構成について説明する。本実施形態の溶質の回収装置は第１の実施形態の溶質の回収装置１０とほぼ同様である。なお、本実施形態において、初期溶液はシュウ酸によりｐＨが２以下となっている溶液であるものとする。また、重金属除去剤は塩化ナトリウム（ＣａＣｌ２）である。
【００５３】
また、第１の検出センサ２０は第１の反応槽１１内の収容物のシュウ酸濃度をモニターする。第１の制御部２１は第１の検出センサ２０の検出に基づいて、初期溶液供給制御弁１８と重金属除去剤添加制御弁１９の開閉を調節する。
【００５４】
また、リン除去剤は第１の実施形態と同様に水酸化ナトリウムであるものとする。
【００５５】
（方法）
本実施形態の溶質の回収方法について説明する。本実施形態の溶質の回収方法では、初期溶液にＣａＣｌ２を添加し、その後ｐＨを７以上とすることで、カドミウムとリンを選択的に析出させ回収する。
【００５６】
図５は初期溶液に塩化カルシウムを添加した後にｐＨを変化させた場合のカドミウムの濃度とリンの濃度の推移を示すグラフである。縦軸は、図２と同様である。左端のデータは処理前の初期溶液の濃度である。真ん中のデータは、初期溶液中のシュウ酸量の２分の１に相当する量のＣａＣｌ２を添加したときの濃度である。右端のデータは、ＣａＣｌ２を添加後、ＮａＯＨを添加しｐＨを４としたときの濃度である。また、図２と同様に棒グラフはカドミウムの濃度を示し、折れ線グラフはリンの濃度を示している。
【００５７】
初期溶液中のシュウ酸の２分の１に相当する量のＣａＣｌ２を初期溶液に添加したとき、溶解しているカドミウムは処理前の初期溶液の３割程度である。処理前の初期溶液に溶解していたカドミウムの７割程度が析出していることが分かる。一方、溶解しているリンは処理前の９割程度である。ｐＨ調整前に溶解していたリンのうち１割程度しか析出していないことが分かる。よって、ＣａＣｌ２を添加することでカドミウムをリンよりも優先的に析出させることが可能である。
【００５８】
また、ＣａＣｌ２を添加後、ＮａＯＨを添加しｐＨを４としたとき、溶解しているカドミウムは処理前の初期溶液の１割程度であり、カドミウムは処理前の初期溶液中の２割程度しか析出しないことが分かる。一方、溶解しているリンは処理前の初期溶液中の３割５分程度であり、処理前の初期溶液中のリンのうち６割程度のリンが析出していることが分かる。よって、ＣａＣｌ２が添加された初期溶液のｐＨを４以上とすることで、リンをカドミウムよりも優先的に析出させることが可能である。
【００５９】
以上から、初期溶液にＣａＣｌ２を添加した後、ｐＨを４以上とすることで、カドミウムとリンをそれぞれ選択的に析出させることができることがわかる。なお、カドミウムはＣａＣｌ２とシュウ酸が反応して生じたシュウ酸カルシウム（Ｃａ（ＣＯＯ）２）と共に析出し沈殿していると推測される。
【００６０】
以下、本実施形態の溶質の回収方法の各ステップについて説明する。まず、第１の実施形態と同様に、初期溶液に重金属除去剤を添加する重金属除去ステップＳ１を行なう。なお、第１の制御部２１は第１の反応槽内のシュウ酸量と重金属除去剤の量が所定の割合となるよう、初期溶液の供給量と重金属除去剤の添加量を調節する。
【００６１】
次に、第１の実施形態と同様に第１の固液分離ステップＳ２を行なう。第１の重金属濃度及び第１のリン濃度と初期重金属濃度及び初期リン濃度の関係は、図５の初期溶液中のシュウ酸の２分の１に相当する量のＣａＣｌ２を添加したときのカドミウムの濃度とリンの濃度に該当する。
【００６２】
つまり、ＣａＣｌ２の添加によりカドミウムをリンよりも優先的に析出させることが可能であり、初期重金属濃度と第１の重金属濃度の差を初期重金属濃度で割った値は、初期リン濃度と第１のリン濃度の差を前記初期リン濃度で割った値よりも大きい。また、第１の固相には初期溶液中に溶解していたカドミウムのうち７割程度が含有される。
【００６３】
次に、第１の実施形態と同様にリン除去ステップＳ３を行なう。その後、第２の固液分離ステップＳ４を行なう。第２の重金属濃度及び第２のリン濃度と初期重金属濃度及び初期リン濃度の関係は、図５におけるＣａＣｌ２を添加後、ＮａＯＨを添加しｐＨを４としたときに相当する。つまり、リンの濃度がカドミウムに比べて大幅に減少する。そのため、第１の重金属濃度と第２の重金属濃度の差を初期重金属濃度で割った値は、第１のリン濃度と第２のリン濃度の差を初期リン濃度で割った値よりも小さい。また、第２の固相には第１の液相中に溶解していたリンの大部分が含有される。
【００６４】
溶質の回収装置１０における処理の後、第１の実施形態と同様に、第１の固相は重金属を含有する廃棄物に関する規制に従って処理される。また、第１の固相は、肥料の材料などに利用される。また、第２の液相は重金属濃度が低い廃液として処理される。
【００６５】
なお、第１の実施形態においてリン濃度はｐＨが７以上のときに大幅に減少し、本実施形態においてリン濃度はｐＨが４以上のときに大幅に減少する。第１の実施形態と本実施形態におけるリンの濃度が大きく減少し始めるｐＨの違いは、第１の実施形態と本実施形態で添加する重金属除去剤が異なることに起因すると推測される。
【００６６】
（効果）
本実施形態の効果について説明する。本実施形態では、本実施形態では、初初期溶液にＣａＣｌ２を添加した後、ｐＨを４以上とすることで、カドミウムとリンをそれぞれ選択的に析出させることができる。そのため、初期溶液に含有されているリンを有機肥料等の原料として利用することが可能であり、また第２の液相は重金属が含まれていない溶液、または、重金属濃度が低い溶液として処理することが可能である。
【００６７】
なお、リン除去剤にＮａＯＨを用いたが、第１の実施形態と同様に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物を含有するものであればＮａＯＨ以外であっても、本実施形態と同様の作用及び効果が得られるものと推測される。
【００６８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００６９】
例えば、いずれの実施形態においても、重金属回収ステップＳ１と第１の回収ステップＳ２で析出させ回収する溶質はカドミウムであったが、カドミウム以外の重金属であっても良い。例えば鉛やヒ素もカドミウムと同様に回収可能であると推測される。
【００７０】
また、第１の固液分離装置１２及び第２の固液分離装置１４はろ過以外の方法であってもよく、遠心分離によるものであっても良い。
【００７１】
また、溶質の回収装置１０は図６に示すように変形されても良い。図６は、第１の実施形態における溶質の回収装置の変形例のブロック図である。溶質の回収装置１０の変形例を溶質の回収装置３０とする。溶質の回収装置３０では、第２の反応槽は第１の反応槽１１と同一であり、第２の固液分装置は第１の固液分離装置１３と同一である。そして、第１の固液分離装置１３で分離された第１の液相を回収し第１の反応槽１１に供給する液相回収手段２１を有している。液相回収手段２１とは、例えば、第１の固液分離装置１３と第１の反応槽１１を接続する配管と第１の液相を第１の反応槽に輸送するポンプで構成される。溶質の回収装置３０は反応槽と固液分離装置の数が一個ずつであるため、第１の実施形態における溶質の回収装置１０に比べ設置スペースが小さい。
【符号の説明】
【００７２】
１０・・・・・溶質の回収装置
１１・・・・・第１の反応容器
１２・・・・・重金属除去剤収容槽
１３・・・・・第１の固液分離装置
１４・・・・・第２の反応槽
１５・・・・・リン除去材収容槽
１６・・・・・第２の固液分離装置
１７・・・・・初期溶液供給配管
１８・・・・・初期溶液供給制御弁
１９・・・・・重金属除去剤添加制御弁
２０・・・・・第１の検出センサ
２１・・・・・第１の制御部
２２・・・・・撹拌機
２３・・・・・リン除去剤添加制御弁
２４・・・・・第２の検出センサ
２５・・・・・第２の制御部
２６・・・・・撹拌機
３０・・・・・溶質の回収装置の変形例
Ｓ１・・・・・カドミウム除去ステップ
Ｓ２・・・・・第１の固液分離ステップ
Ｓ３・・・・・リン除去ステップ
Ｓ４・・・・・第２の個液分離ステップ
【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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