(57)【要約】【課題】排水中のヒ素を低減することの容易な水質浄化剤を提供する。【解決手段】水質浄化剤は、ヒ素を含有する排水に用いられ、固体状を有している。水質浄化剤は、粒径が１５０μｍを超え、２５０μｍ以下の範囲の硫酸アルミニウム粉体と、粒径が７５μｍを超え、６００μｍ以下の範囲の炭酸ナトリウム粉体とを含有する。炭酸ナトリウム粉体の粒径は、２５０μｍ以下であることが好ましい。水質浄化剤中における硫酸アルミニウム粉体と炭酸ナトリウム粉体との合計量に対する炭酸ナトリウム粉体の含有量は、３０〜５０質量％であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒ素を含有する排水に用いられる固体状の水質浄化剤であって、
粒径が１５０μｍを超え、２５０μｍ以下の範囲の硫酸アルミニウム粉体と、
粒径が７５μｍを超え、６００μｍ以下の範囲の炭酸ナトリウム粉体とを含有することを特徴とする水質浄化剤。
【請求項２】
前記炭酸ナトリウム粉体の粒径が、２５０μｍ以下である請求項１に記載の水質浄化剤。
【請求項３】
前記硫酸アルミニウム粉体と前記炭酸ナトリウム粉体との合計量に対する前記炭酸ナトリウム粉体の含有量が、３０〜５０質量％である請求項１又は請求項２に記載の水質浄化剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝集剤として硫酸アルミニウムを含有する水質浄化剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工業排水等の浄化には、凝集剤として硫酸アルミニウムが用いられている（特許文献１〜３）。特許文献１の開示する凝集沈殿剤には、硫酸アルミニウムと、粒度の異なる二種類の炭酸カルシウムとが含有されている。特許文献２の開示する凝集剤には、硫酸アルミニウム、及び天然有機酸が含有されている。特許文献３の開示する水処理剤には、硫酸アルミニウム、及び生石灰が含有されている。
【０００３】
一方、ヒ素は、有害物質として広く知られており、ヒ素の濃度は、厚生労働省の水道水質基準で０．０１ｍｇ／Ｌ以下に定められ、環境省の一律排水基準では許容限度が０．１ｍｇ／Ｌに規制されている。特許文献４には、排水中のヒ素を低減するヒ素固定剤が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−０３８４１４号公報
【特許文献２】特開２００５−１１８６７５号公報
【特許文献３】特開２０１１−１０１８３０号公報
【特許文献４】特開平１１−０４７７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ヒ素を含有する排水に用いられる水質浄化剤については、未だ改善の余地が残されている。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排水中のヒ素を低減することの容易な水質浄化剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する水質浄化剤は、ヒ素を含有する排水に用いられる固体状の水質浄化剤であって、粒径が１５０μｍを超え、２５０μｍ以下の範囲の硫酸アルミニウム粉体と、粒径が７５μｍを超え、６００μｍ以下の範囲の炭酸ナトリウム粉体とを含有する。
【０００７】
上記水質浄化剤について、前記炭酸ナトリウム粉体の粒径が、２５０μｍ以下であることが好ましい。
上記水質浄化剤について、前記硫酸アルミニウム粉体と前記炭酸ナトリウム粉体との合計量に対する前記炭酸ナトリウム粉体の含有量は、３０〜５０質量％であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、排水中のヒ素を低減することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】時間とｐＨとの関係を示すグラフであって、（ａ）は、実施例１の水質浄化剤を用いたときのｐＨの推移を示すグラフであり、（ｂ）は実施例２の水質浄化剤を用いたときのｐＨの推移を示すグラフであり、（ｃ）は実施例３の水質浄化剤を用いたときのｐＨの推移を示すグラフであり、（ｄ）は比較例１の水質浄化剤を用いたときのｐＨの推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、水質浄化剤の実施形態について説明する。
水質浄化剤は、ヒ素を含有する排水に用いられる。水質浄化剤は、粒径が１５０μｍを超え、２５０μｍ以下の範囲の硫酸アルミニウム粉体と、粒径が７５μｍを超え、６００μｍ以下の範囲の炭酸ナトリウム粉体とを含有する。水質浄化剤の剤型は、固体状である。
【００１１】
硫酸アルミニウム粉体は、凝集剤の働きを有する。硫酸アルミニウム粉体の粒径は、２５０μｍ以下であるため、排水中のヒ素を低減することが容易となる。硫酸アルミニウム粉体の粒径は、１５０μｍを超えるため、例えば、水質浄化剤を取り扱う際に、硫酸アルミニウム粉体の飛散が抑制される。
【００１２】
炭酸ナトリウム粉体は、排水のｐＨを調整する働きを有する。炭酸ナトリウム粉体の粒径は、７５μｍを超え、６００μｍ以下の範囲であるため、排水中のヒ素を低減することが容易となる。炭酸ナトリウム粉体の粒径は、排水中のヒ素がさらに低減され易くなるという観点から、２５０μｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
硫酸アルミニウム粉体及び炭酸ナトリウム粉体は、市販品の粉体を必要に応じて分級したものを用いることができる。分級には、例えば、ＪＩＳ  Ｚ８８０１−１：２００６に準拠したふるいを用いることができる。
【００１４】
粒径が１５０μｍを超え、２５０μｍ以下の範囲の硫酸アルミニウム粉体は、目開き２５０μｍ（６０メッシュ）のふるいを通過し、目開き１５０μｍ（１００メッシュ）のふるいに残存したものである。
【００１５】
粒径が７５μｍを超え、６００μｍ以下の範囲の炭酸ナトリウム粉体は、目開き６００μｍ（２６メッシュ）のふるいを通過し、目開き７５μｍ（２００メッシュ）のふるいに残存したものである。
【００１６】
なお、硫酸アルミニウム粉体及び炭酸ナトリウム粉体は、上記のふるいを用いた分級に相当する他の方法によって分級されたものを用いてもよい。
水質浄化剤中において、硫酸アルミニウム粉体と炭酸ナトリウム粉体との合計量に対する炭酸ナトリウム粉体の含有量は、３０〜５０質量％であることが好ましい。この場合、水質浄化剤で処理した後の処理水は中性付近になり易くなる。また、この場合、水質浄化剤と排水とを混合した混合液のｐＨの推移（変化）が、ヒ素の低減に適した推移になり易くなると推測される。
【００１７】
炭酸ナトリウム粉体の含有量は、水質浄化剤に配合した硫酸アルミニウム粉体及び炭酸ナトリウム粉体の配合量から算出される。この炭酸ナトリウム粉体の含有量は、硫酸アルミニウム粉体としてＪＩＳ  Ｋ１４２３：１９７０に準拠した硫酸アルミニウム粉体（硫酸バンド粉体）を用いるとともに炭酸ナトリウム粉体として日本ソーダ工業規格ＪＳＩＡ  ０３−１９９８に準拠したデンス灰（重灰）に準拠した炭酸ナトリウム粉体を用いた場合の好ましい含有量を示している。
【００１８】
水質浄化剤中における上記粒径の範囲の硫酸アルミニウム粉体と上記粒径の範囲の炭酸ナトリウム粉体との合計の含有量は、好ましくは８０質量％以上であり、より好ましくは８５質量％以上であり、さらに好ましくは９０質量％以上である。なお、水質浄化剤には、上記粒径の範囲外の硫酸アルミニウム粉体、又は上記粒径の範囲外の炭酸ナトリウム粉体が含有されていてもよい。
【００１９】
水質浄化剤には、必要に応じて、例えば、高分子凝集剤、及び無機系凝集剤を含有させることもできる。
高分子凝集剤としては、例えば、ポリアクリル酸系の凝集剤が挙げられる。無機系凝集剤としては、例えば、ゼオライト、活性炭、及び粘土鉱物が挙げられる。
【００２０】
水質浄化剤は、周知の混合装置で混合することで調製することができる。混合装置としては、粉体の粒径に対してほとんど影響を与えないという観点から、例えば、リボンミキサー又はＶ型混合機を用いることが好ましい。
【００２１】
水質浄化剤は、粉体として排水と混合される。水質浄化剤と排水とが混合された処理水は、所定時間放置される。処理水は、必要に応じて撹拌した状態で放置される。こうした水処理は、水質浄化剤と排水とを接触した後から５分以上放置されることが好ましい。処理水は、周知の方法で固液分離される。固液分離としては、例えば、沈降分離、浮上分離、濾過、及び遠心分離が挙げられる。
【００２２】
排水に対する水質浄化剤の添加量は、排水１Ｌ当たりの添加量であり、上記粒径の範囲の硫酸アルミニウム粉体及び炭酸ナトリウム粉体の合計の添加量において、好ましくは０．５ｇ以上であり、より好ましくは１ｇ以上であり、さらに好ましくは１．５ｇ以上である。水質浄化剤の添加量を増加することで、ヒ素がより低減される傾向となる。
【００２３】
本実施形態の水質浄化剤と排水とが混合された処理水では、下記の条件１又は条件２が満たされ易くなる。下記の条件１又は条件２は、ヒ素の低減に際して好適な条件であると推測され、条件２は、より好ましい条件であると推測される。
【００２４】
（条件１）排水に水質浄化剤を添加してから２秒後の処理水は、ｐＨ７．０未満の酸性である。
（条件２）上記条件１を満たし、かつ、排水に水質浄化剤を添加してから１００秒後の処理水は、ｐＨは６．５以上、７．５未満の範囲であり、好ましく排水に水質浄化剤を添加してから１００秒後の処理水は、ｐＨは６．５以上、７．０未満の範囲である。
【００２５】
上記条件２においてより好ましい条件については、２５０μｍ以下の炭酸ナトリウム粉体を含有する水質浄化剤を用いることで満たされ易くなる。
次に、水質浄化剤の使用方法を作用とともに説明する。
【００２６】
水質浄化剤は、ヒ素を含有する排水と混合して用いられる。ヒ素を含有する排水としては、特に限定されず、例えば、工業排水、及び地下水が挙げられる。工業排水としては、例えば、工場や研究施設の排水、又は土木工事や建設に伴う排水が挙げられる。なお、排水中にヒ素以外の有害物質が含有される場合には、本実施形態の水質浄化剤を用いる水処理の前又は後にヒ素以外の有害物質を低減する処理を行うこともできる。
【００２７】
水質浄化剤と排水との混合物とが混合された処理水は、必要に応じて撹拌された状態で放置される。ここで、硫酸アルミニウム水溶液は酸性を示し、炭酸ナトリウム水溶液はアルカリ性を示す。このため、硫酸アルミニウム粉体の溶解速度及び炭酸ナトリウム粉体の溶解速度は、処理水におけるｐＨの経時変化に影響を与えることになる。この点、本実施形態の水質浄化剤では、硫酸アルミニウム粉体の溶解速度、及び炭酸ナトリウム粉体の溶解速度は、上記の粒径の範囲によって調整されている。このため、処理水は、ヒ素を取り込んだ凝集物が生成され易いｐＨで推移すると考えられる。これにより、ヒ素の低減効果が得られ易くなると推測される。さらに、処理水のｐＨは、炭酸ナトリウム粉体の中和作用により、例えば河川や海への放流に適したｐＨに維持され易くなる。
【００２８】
なお、本実施形態の水質浄化剤を適用する排水のｐＨは、５．０〜９．０の範囲であることが好ましく、排水のｐＨは、前記範囲に予め調整されていることが好ましいが、このｐＨの範囲外の排水であっても、例えば、排水に対する水質浄化剤の添加量を調整することで、排水中のヒ素を低減することが可能である。すなわち、本実施形態の水質浄化剤は、ｐＨ調整の工程といった排水の前処理工程を省略して用いることが可能である点で有利である。
【００２９】
上述した実施形態によって発揮される効果について以下に記載する。
（１）水質浄化剤は、ヒ素を含有する排水に用いられる。水質浄化剤は、粒径が１５０μｍを超え、２５０μｍ以下の範囲の硫酸アルミニウム粉体と、粒径が７５μｍを超え、６００μｍ以下の範囲の炭酸ナトリウム粉体とを含有する。この構成によれば、排水中のヒ素を低減することが容易となる。
【００３０】
（２）水質浄化剤に含有される炭酸ナトリウム粉体の粒径は、２５０μｍ以下であることが好ましい。この場合、排水中のヒ素を低減する効果がさらに得られ易くなる。
（３）水質浄化剤中における硫酸アルミニウム粉体と炭酸ナトリウム粉体との合計量に対する炭酸ナトリウム粉体の含有量は、３０〜５０質量％であることが好ましい。この場合、水質浄化剤で処理した処理水のｐＨが中性付近となり易くなる。従って、河川や海への放流に適した処理水が得られ易くなる。
【００３１】
次に、上記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
（イ）前記水質浄化剤において、前記排水に前記水質浄化剤を添加してから２秒後の処理水は、ｐＨ７．０未満の酸性である水質浄化剤。
【００３２】
（ロ）前記水質浄化剤において、前記排水に前記水質浄化剤を添加してから１００秒後の処理水のｐＨは、６．５以上、７．５未満の範囲である水質浄化剤。
【実施例】
【００３３】
次に、実施例及び比較例を説明する。
＜水質浄化剤＞
実施例及び比較例で用いた硫酸アルミニウム粉体及び炭酸ナトリウム粉体は、市販の硫酸アルミニウム粉体及び炭酸ナトリウム粉体をそれぞれＪＩＳ  Ｚ８８０１−１：２００６の金属製網ふるいに準拠した試験用ふるいを用いて分級したものである。なお、用いた硫酸アルミニウム粉体は、旭洋紙パルプ株式会社製の粉末硫酸アルミニウム（Ａｌ２（ＳＯ４）３・１４Ｈ２Ｏ，Ａｌ２Ｏ３≒１７％）であり、用いた炭酸ナトリウム粉体は、株式会社トクヤマ製のソーダ灰（デンス）である。
【００３４】
上記の試験用ふるいを用いて分級した結果、市販の硫酸アルミニウム粉体には１４９〜８４０μｍの粒子が含まれていることが分かった。また、市販の炭酸ナトリウム粉体についても同様に分級した結果、７５〜８４０μｍの粒子が含まれていることが分かった。
【００３５】
各例で用いた硫酸アルミニウム粉体（Ａ１），（Ａ２）及び炭酸ナトリウム粉体（Ｂ１），（Ｂ２），（Ｂ３）の分級の条件は、以下のとおりである。
硫酸アルミニウム粉体（Ａ１）：目開き２５０μｍ（６０メッシュ）の試験用ふるいを通過し、目開き１５０μｍ（１００メッシュ）の試験用ふるいに残存したものであり、この粉体の粒径は、「１５０μｍを超え、２５０μｍ以下」で表される。
【００３６】
硫酸アルミニウム粉体（Ａ２）：目開き６００μｍ（２６メッシュ）の試験用ふるいを通過し、目開き２５０μｍ（６０メッシュ）の試験用ふるいに残存したものであり、この粉体の粒径は、「２５０μｍを超え、６００μｍ以下」で表される。
【００３７】
炭酸ナトリウム粉体（Ｂ１）：目開き２５０μｍ（６０メッシュ）の試験用ふるいを通過し、目開き１５０μｍ（１００メッシュ）の試験用ふるいに残存したものであり、この粉体の粒径は、「１５０μｍを超え、２５０μｍ以下」で表される。
【００３８】
炭酸ナトリウム粉体（Ｂ２）：目開き１５０μｍ（１００メッシュ）の試験用ふるいを通過し、目開き７５μｍ（２００メッシュ）の試験用ふるいに残存したものであり、この粉体の粒径は、「７５μｍを超え、１５０μｍ以下」で表される。
【００３９】
炭酸ナトリウム粉体（Ｂ３）：目開き６００μｍ（２６メッシュ）の試験用ふるいを通過し、目開き２５０μｍ（６０メッシュ）の試験用ふるいに残存したものであり、この粉体の粒径は、「２５０μｍを超え、６００μｍ以下」で表される。
【００４０】
（実施例１）
硫酸アルミニウム粉体（Ａ１）６０質量部と、炭酸ナトリウム粉体（Ｂ１）４０質量部とを混合することにより、水質浄化剤を調製した。
【００４１】
（実施例２，３及び比較例１〜３）
表１に示すように、実施例２，３及び比較例１〜３では、硫酸アルミニウム粉体及び炭酸ナトリウム粉体の少なくとも一方を変更した以外は、実施例１と同様に水質浄化剤を調製した。
【００４２】
＜ヒ素の低減効果の確認＞
（試験例１）
実施例１の水質浄化剤０．３ｇをヒ素濃度が０．５ｍｇ／Ｌのヒ素水溶液５００ｍＬに添加し、撹拌機を用いて５分間撹拌した後に、１分間静置することで、水質浄化剤を用いた水処理を行った。ここで用いたヒ素水溶液は、市販のヒ素標準溶液（メルク株式会社製、商品名：チトリゾール、成分：ヒ酸３．７質量％）を水道水で希釈したものである。
【００４３】
次に、処理した水溶液（処理水）の上澄みを採取し、試薬及び試験紙を含むテストキット（メルク株式会社製、商品名：メルコクァント、ヒ素テスト（超高感度タイプ））を用いてヒ素濃度を測定した。このテストキットは、ヒ素（III）とヒ素（Ｖ）とが同時に測定される。試験例１のヒ素濃度の結果を表１に示す。
【００４４】
なお、試験紙に付属するカラースケールは、０ｍｇ／Ｌ、０．００５ｍｇ／Ｌ、０．０１０ｍｇ／Ｌ、０．０２５ｍｇ／Ｌ、０．０５ｍｇ／Ｌ、０．１ｍｇ／Ｌ、０．２５ｍｇ／Ｌ、及び０．５０ｍｇ／Ｌである。このため、ヒ素濃度の結果は、試験紙の色が、例えば、０．０５ｍｇ／Ｌの色見本と、０．０１０ｍｇ／Ｌの色見本との中間色の場合は、０．０５ｍｇ／Ｌを超えて０．０１０ｍｇ／Ｌ未満の濃度範囲になるが、表１中では、「０．０５＜」として表す。
【００４５】
（試験例２）
試験例２では、実施例２の水質浄化剤を用いた以外は、試験例１と同様にしてヒ素濃度を測定した。試験例２のヒ素濃度の結果を表１に示す。
【００４６】
（試験例３−１）
試験例３−１では、実施例３の水質浄化剤を用いた以外は、試験例１と同様にしてヒ素濃度を測定した。試験例３−１のヒ素濃度の結果を表１に示す。
【００４７】
（試験例３−２及び３−３）
試験例３−２及び３−３では、実施例３の水質浄化剤を用いるとともに、水質浄化剤の添加量を表１に示すように変更した以外は、試験例１と同様にしてヒ素濃度を測定した。試験例３−２及び３−３のヒ素濃度の測定結果を表１に示す。
【００４８】
（試験例４）
試験例４では、比較例１の水質浄化剤を用いた以外は、試験例１と同様にしてヒ素濃度を測定した。試験例４のヒ素濃度の結果を表１に示す。
【００４９】
（試験例５）
試験例５では、比較例２の水質浄化剤を用いた以外は、試験例１と同様にしてヒ素濃度を測定した。試験例５のヒ素濃度の結果を表１に示す。
【００５０】
（試験例６）
試験例６では、比較例３の水質浄化剤を用いた以外は、試験例１と同様にしてヒ素濃度を測定した。試験例６のヒ素濃度の結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
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表１に示されるように、試験例１、試験例２及び試験例３−１の水処理では、試験例４、試験例５及び試験例６の水処理よりも、ヒ素濃度を低減できることが分かる。また、試験例３−１、試験例３−２及び試験例３−３の結果から、水質浄化剤の添加量を増大することで、ヒ素濃度を低減する効果が高まる傾向となることが分かる。
【００５２】
＜ヒ素の低減効果とｐＨの推移との関係の考察＞
図１（ａ）は、０．５ｍｇ／Ｌのヒ素水溶液５００ｍＬに、実施例１の水質浄化剤０．３ｇを添加し、ｐＨを測定したときのｐＨの推移を示している。このｐＨの測定に用いたヒ素水溶液は、試験例１と同様に調製したものであり、マグネチックスターラーを用いて撹拌した状態のヒ素水溶液に水質浄化剤を添加し、その撹拌を継続してｐＨの測定を行った。この測定では、図１（ａ）のグラフの横軸に示される経過時間において、約８秒の時点で水質浄化剤を添加している。なお、撹拌の回転数は、９００〜１５００ｒｐｍの範囲に調整し、ｐＨの測定温度は２０℃である。用いたヒ素水溶液は、以下でも同様であり、ｐＨの測定条件は特記しない限り、以下でも同様である。
【００５３】
上記のように実施例１の水質浄化剤を用いた場合、水質浄化剤を添加した時点から２秒後のｐＨは、７未満の酸性であり、１００秒後のｐＨは、６．５以上、７．０未満の範囲内であった。
【００５４】
図１（ｂ）は、実施例２の水質浄化剤について、上記と同様にしてｐＨを測定したときのｐＨの推移を示している。この測定では、図１（ｂ）のグラフの横軸に示される経過時間において、約６秒の時点で水質浄化剤を添加している。
【００５５】
実施例２の水質浄化剤を用いた場合、水質浄化剤を添加した時点から２秒後のｐＨは、７未満の酸性であり、１００秒後のｐＨは、６．５以上、７．０未満の範囲内であった。
図１（ｃ）は、実施例３の水質浄化剤について、上記と同様にしてｐＨを測定したときのｐＨの推移を示している。この測定では、図１（ｃ）のグラフの横軸に示される経過時間において、約８秒の時点で水質浄化剤を添加している。
【００５６】
実施例３の水質浄化剤を用いた場合、水質浄化剤を添加した時点から２秒後のｐＨは、７未満の酸性であり、１００秒後のｐＨは６．５未満であった。
図１（ｄ）は、比較例１の水質浄化剤について、上記と同様にしてｐＨを測定したときのｐＨの推移を示している。この測定では、図１（ｄ）のグラフの横軸に示される経過時間において、約１０秒の時点で水質浄化剤を添加している。
【００５７】
比較例１の水質浄化剤を用いた場合、水質浄化剤を添加した時点から２秒後のｐＨ及び１００秒後のｐＨのいずれも７を超えるアルカリ性であった。
【図１】
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