(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる吸着工程、及び
吸着工程において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する分離工程、
を含み、分離工程において分離された鉄粉を吸着工程において再利用するサイクル；
（２）ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる吸着工程、
吸着工程において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する分離工程、及び
分離工程において分離された鉄粉を酸で処理して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復する回復工程、
を含み、回復工程においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉を吸着工程において再利用するサイクル；並びに
（３）ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる吸着工程、
吸着工程において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する分離工程、
分離工程において分離された鉄粉を酸で処理して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復する回復工程、及び
回復工程においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜を形成して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を強化する強化工程、
を含み、強化工程においてヒ素に対する吸着能が強化した鉄粉を吸着工程において再利用するサイクル；
を含む、ヒ素を含む泥水の浄化方法。
【請求項２】
鉄粉が泥水の重量に対して５重量％以下の量で使用される、請求項１に記載の浄化方法。
【請求項３】
分離工程が２０００〜１３０００ガウスの表面磁束密度を有する磁石を用いて実施される、請求項１又は２に記載の浄化方法。
【請求項４】
回復工程において使用される酸がアスコルビン酸である、請求項１〜３のいずれかに記載の浄化方法。
【請求項５】
ヒ素を含む泥水の浄化装置であって、
ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる混合槽；
混合槽において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する磁力分離装置；
磁力分離装置によって分離された鉄粉を混合槽に返送する第１の返送ライン；
磁力分離装置によって分離された鉄粉を酸で処理して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復する回復装置；
回復装置においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉を混合槽に返送する第２の返送ライン；
回復装置においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜を形成して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を強化する強化装置；及び
強化装置においてヒ素に対する吸着能が強化した鉄粉を混合槽に返送する第３の返送ライン；
を備える、浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒ素を含む泥水の浄化方法及び浄化装置に関する。
【０００２】
特に、本発明は、自然由来のヒ素、即ち自然的原因によりもともと地盤中に含まれているヒ素が、シールド掘削工事のような大規模地下開発に伴って地表部で顕在化する問題に対処するものである。これは自然由来汚染であるため、もともと化学工場等の市街地の表層汚染を対象にした土壌汚染対策法の含有量基準は十分に満足するが、溶出量基準が数倍程度超過する建設発生土が大量に発生する地盤環境問題である。
【背景技術】
【０００３】
これまで、わが国では建設工事等で発生する自然由来のヒ素を含んだ発生土に対しては、下記の従来技術１又は従来技術２で対応してきた経緯がある。いずれも、工事実施エリアでは有害金属類に対する特段の対応は実施せずにプロジェクト遂行が可能であった。
【０００４】
＜従来技術１：建設発生土として海面埋め立て等＞
「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、いわゆる「水底土砂に係わる判定基準」によれば、重金属類の溶出量基準値は概ね土壌環境基準の１０倍まで許容される。ヒ素に関しても、土壌溶出量基準が０．０１ｍｇ／Ｌであるのに対し、水底土砂の判定基準では０．１ｍｇ／Ｌである。そのため、ほとんど全ての自然由来ヒ素汚染土の溶出濃度はクリアすることが可能であり、海面埋立てにおける受入れ先があれば、ヒ素に対しては無処理でそのまま搬出することが可能であった（首都圏においては新海面処分場や南本牧埠頭等が一例として挙げられる）。
【０００５】
＜従来技術２：重金属溶出量基準を超過したら汚泥として処分＞
施工中の濃度管理あるいは事前調査での判定に基づいて、重金属溶出量基準を超過する発生土を、建設汚泥として指定の業者に搬出し、セメント原料化あるいは処分場へ搬出する方法があった。
【０００６】
しかしながら、従来技術１は、比較的大規模な事業での実績もあるが、処分場所及び処分容量が逼迫し、立地自治体の公共工事が優先される等の状況である。従来技術２についても処分容量（受入れ可能量）が限られており、今後首都圏や中京圏で実施される大規模事業から発生することが予測される自然由来汚染土の発生量に対して、圧倒的に容量が不足している状況である。
【０００７】
ところで、鉄粉がヒ素を含む重金属類を吸着するという知見は、１９８０年前後において排水処理の分野で既知の事実となっている（例えば、非特許文献１及び２）。鉄粉でヒ素を吸着する方法としては例えば下記の従来技術３及び４が知られている。
【０００８】
＜従来技術３：鉄粉にヒ素を吸着させ、超電導磁石分離装置で磁力選別する方法＞
ヒ素を含む泥水に鉄粉を混合して一定時間反応させた後に、超伝導磁石を用いた磁気分離装置で鉄粉を回収する方法が提案されている（非特許文献３）。
【０００９】
＜従来技術４：鉄粉にヒ素を吸着させ、遠心分離機で回収する方法＞
ヒ素を含む泥水に鉄粉を混合して一定時間反応させた後に、比重差を利用して遠心分離装置で鉄粉を回収する方法が提案されている（非特許文献４）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】鉄粉による排水中の有害物質の一括処理法の問題点と処理効果、桂鉄雄、ＰＰＭ、７巻、９号、２４〜３７頁、１９７６年
【非特許文献２】鉄粉法による排水中の重金属などの有害物質の処理、木村利宗、ＰＰＭ、１３巻、９号、４７〜５６頁、１９８２年
【非特許文献３】鉄粉と磁気分離による泥水中の砒素抽出技術、伊藤圭二郎ほか、第２０回  地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会講演集、８〜１２頁、２０１４年
【非特許文献４】鉄粉を利用した砒素汚染土壌の洗浄無害化技術、三浦俊彦ほか、大林組技術研究所報、第７７号、１〜７頁、２０１３年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来技術３における超伝導磁石を用いた分離方式では、磁石の素材にもよるが超伝導状態を形成・維持するために冷却溶媒（液体ヘリウムや液体窒素）といった電気・水以外のユーティリティを必要とするという問題点がある。また、占有面積に比して処理能力が比較的小さいため、大規模な施工案件では高価な装置を複数台使用することが不可欠となる。
【００１２】
従来技術４における遠心分離方式では、土砂分の３０％程度が鉄粉と共に分離されてしまうという問題点がある。また、スクリューデカンタ方式の遠心分離機は占有面積が非常に大きくなるという問題点も有する。
【００１３】
更に、上記従来技術３及び従来技術４ともに、ヒ素吸着用の鉄粉は、飽和吸着量に達するまで一定回数の繰返し利用が可能であるが、大規模な施工案件への適用に際しては、ヒ素浄化用鉄粉の使用量が膨大となる問題点がある。
【００１４】
本発明は従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、狭いスペースにおいて少量の鉄粉を用いて、ヒ素を含む泥水を効率的に浄化する方法及び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】
【００１５】
本発明者等は、超伝導磁石分離装置や大型の遠心分離機を使用することなく、汎用されている小型で安価な永久磁石を用いた磁力選別機を用いること、及び鉄粉を繰り返し使用し、且つ必要に応じて鉄粉のヒ素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少量の鉄粉を用いて、ヒ素を含む泥水を効率的に浄化できることを見出した。
【００１６】
即ち、本発明は以下のものを包含する。
［１］
ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる吸着工程；
吸着工程において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する分離工程；及び
必要に応じて、分離工程において分離された鉄粉を酸で処理して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復する回復工程；
を含み、
分離工程において分離された鉄粉、又は回復工程においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉を吸着工程において再利用する、ヒ素を含む泥水の浄化方法。
［２］
回復工程においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜を形成して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を強化する強化工程を更に含む、［１］に記載の浄化方法。
［３］
ヒ素を含む泥水を連続的に浄化する、［１］又は［２］に記載の浄化方法。
［４］
鉄粉が泥水の重量に対して５重量％以下の量で使用される、［１］〜［３］のいずれかに記載の浄化方法。
［５］
分離工程が２０００〜１３０００ガウスの表面磁束密度を有する磁石を用いて実施される、［１］〜［４］のいずれかに記載の浄化方法。
［６］
分離工程がフェライト磁石又はネオジム磁石を用いて実施される、［１］〜［４］のいずれかに記載の浄化方法。
［７］
回復工程において使用される酸がアスコルビン酸である、［１］〜［６］のいずれかに記載の浄化方法。
［８］
アスコルビン酸が０．１〜２ｍｏｌ／Ｌの濃度で使用される、［７］に記載の浄化方法。
［９］
ヒ素を含む泥水の浄化装置であって、
ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる混合槽；
混合槽において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する磁力分離装置；
磁力分離装置によって分離された鉄粉を混合槽に返送する第１の返送ライン；
必要に応じて、磁力分離装置によって分離された鉄粉を酸で処理して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復する回復装置；及び
回復装置においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉を混合槽に返送する第２の返送ライン；
を備える、浄化装置。
［１０］
回復装置においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜を形成して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を強化する強化装置；及び
強化装置においてヒ素に対する吸着能が強化した鉄粉を混合槽に返送する第３の返送ライン；
を更に備える、［９］に記載の浄化装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、狭いスペースにおいて少量の鉄粉を用いて、ヒ素を含む泥水を効率的に浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】汚染泥水の浄化手順の一例を示す。
【図２】第１の実施形態の浄化装置の概略を示す。
【図３】第２の実施形態の浄化装置の概略を示す。
【図４】マグネットセパレーターの概略を示す。
【図５】ベルトコンベア型の強化装置を示す。
【図６】ヒ素吸着試験の結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００２０】
＜ヒ素を含む泥水の浄化方法＞
本発明は、吸着工程、分離工程、及び回復工程を含む、ヒ素を含む泥水（以下「汚染泥水」ともいう）の浄化方法に関する。本発明に係る浄化方法は、強化工程を更に含んでいることが好ましい。また、本発明に係る浄化方法は、ヒ素溶出工程を更に含んでいてもよい。汚染泥水の浄化手順の一例を図１に示す。以下、各工程について説明する。
【００２１】
［１．吸着工程］
吸着工程は、ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合する工程である。鉄粉はヒ素を吸着することができるため、ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合することにより、泥水中のヒ素を鉄粉に吸着させることができる。
【００２２】
本発明における汚染泥水としては、ヒ素を含んでいるものであれば特に限定されないが、特に、泥水式シールド掘削工事によって発生した、自然由来のヒ素を含む余剰泥水を対象とする。余剰泥水はシールド掘削工事において連続的に発生するため、余剰泥水を連続的に浄化することが好ましい。
【００２３】
本発明における鉄粉としては、ヒ素を吸着するために従来から使用されている金属鉄主体の材料を使用することができる。例えば、平均粒径が１０〜５００μｍ、好ましくは２０〜２００μｍ、特に好ましくは５０〜１００μｍの鉄粉を使用することが望ましい。このような平均粒径を有する鉄粉を使用することにより、汚染泥水に含まれるヒ素を効率的に吸着することができる。
【００２４】
本発明においては、鉄粉を繰り返し使用することができる。また、以下で説明する回復工程において、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復することもできる。そのため、少量の鉄粉を繰り返し使用して大量の泥水を浄化することができる。例えば、鉄粉を泥水の重量に対して５重量％以下の量、より具体的には２〜５重量％の量で使用することができる。使用する鉄粉の量を少なくすることにより、材料コスト及び二次廃棄物量を低減することができる。
【００２５】
鉄粉と汚染泥水との混合時間は、土壌の性質、ヒ素の濃度、鉄粉の使用量等によって適宜変更されるが、例えば５〜６０分、１５〜３０分等とすることができる。
【００２６】
［２．分離工程］
分離工程は、吸着工程において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する工程である。
【００２７】
本発明においては、大型で高価な超伝導磁石を使用することなく、汎用されている小型で安価な永久磁石を含む磁力分離装置によって鉄粉を分離することができる。分離工程で使用する磁石としては、例えば２０００〜１３０００ガウス、好ましくは４０００ガウス以上、より好ましくは１００００ガウス以上の表面磁束密度を有する磁石を挙げることができる。具体的には、フェライト（等方、異方）磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石等の永久磁石を挙げることができ、フェライト磁石又はネオジム磁石が特に好適である。このような磁石を使用することにより、低コスト且つ狭いスペースにおいて鉄粉の分離が可能となる。
【００２８】
分離工程において分離された鉄粉は吸着工程において再利用される。鉄粉を再利用することにより、使用する鉄粉の量を低減させ、材料コスト及び二次廃棄物量の低減が可能となる。
【００２９】
［３．回復工程］
回復工程は、必要に応じて、分離工程において分離された鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復する工程である。回復工程は鉄粉を酸で処理することにより実施することができる。
【００３０】
通常、分離工程において分離された鉄粉はそのまま吸着工程において再利用されるが、再利用を繰り返すことにより、鉄粉にヒ素が限界まで吸着する。その結果、鉄粉がヒ素を吸着することができなくなる。この場合に、新たな鉄粉を使用すると、使用する鉄粉の量が増加し、材料コスト及び二次廃棄物量が増加してしまう。ここで、必要に応じて、使用済鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復することにより、新たな鉄粉の使用を回避することができる。
【００３１】
本発明において「必要に応じて」とは、本発明を実施する者が適宜決定することを意味する。即ち、回復工程を実施するタイミングは本発明を実施する者が適宜決定することができる。そのため、回復工程を行う前に、必ずしも鉄粉にヒ素が限界まで吸着している必要はない。
【００３２】
例えば、汚染泥水のヒ素濃度を調査し、ヒ素を十分に吸着することができると想定される鉄粉の再利用回数を事前に設定し、当該回数の再利用を行った後に回復工程を実施してもよい。或いは、鉄粉によるヒ素の吸着を行い、泥水のヒ素濃度を測定し、ヒ素濃度が十分に低下していないと判断された場合に回復工程を実施してもよい。
【００３３】
回復工程は、鉄粉を酸で処理することにより実施することができる。酸としては、有機酸及び無機酸を挙げることができる。有機酸としては、アスコルビン酸、クエン酸、シュウ酸等の還元作用を持つ有機酸類全般を挙げることができる。無機酸としては、硫酸、塩酸、硝酸、アジチオン酸等を挙げることができる。特に限定するものではないが、吸着能の回復効果、コスト、環境調和の観点等からアスコルビン酸を使用することが好ましい。
【００３４】
アスコルビン酸は、好ましくは０．１〜２ｍｏｌ／Ｌの濃度、より好ましくは０．５〜１ｍｏｌ／Ｌの濃度で使用される。
【００３５】
鉄粉を酸で処理する方法としては、特別な方法を用いる必要はなく、鉄粉と酸とを接触させればよい。例えば、鉄粉を酸に浸漬する方法等が挙げられる。浸漬時間は、鉄粉量、酸の濃度、及び酸溶液の量を勘案して設定すればよく、例えば最短３０分から２４時間の範囲等とすることができる。
【００３６】
なお、鉄粉を２グループ用意し、一方のグループの鉄粉に対して回復工程を実施している間に、他方のグループの鉄粉を吸着工程に使用してもよい。これにより、回復工程の際に汚染泥水の浄化が中断されることを防止することができる。
【００３７】
［４．強化工程］
強化工程は、回復工程が実施された鉄粉のヒ素に対する吸着能を強化する工程である。強化工程は、鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜を形成することにより実施することができる。
【００３８】
通常、回復工程においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉は吸着工程において再利用される。再利用される鉄粉の吸着能は回復しているため、新たな汚染泥水を効率的に浄化することができるはずである。しかしながら、シールド掘削工事において余剰泥水は連続的に発生し、掘削場所によっては余剰泥水のヒ素濃度が高い場合がある。この場合、鉄粉の通常の吸着能では汚染泥水を十分に浄化できないおそれがある。その際、鉄粉の使用量を増加すると、材料コスト及び二次廃棄物量が増加してしまう。ここで、鉄粉の吸着能を強化することにより、鉄粉の使用量を増加することなく、ヒ素濃度の高い汚染泥水を十分に浄化することが可能となる。
【００３９】
強化工程は、鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜を形成することにより実施することができる。具体的には、鉄粉の表面を硫酸第一鉄溶液等で処理し、乾燥させることにより、非晶質酸化第二鉄被膜を形成することができる。
【００４０】
鉄粉の表面を硫酸第一鉄溶液で処理する方法としては、鉄粉の表面と硫酸第一鉄溶液とを接触させた後に空気中で乾燥すればよい。例えば、鉄粉を硫酸第一鉄溶液に浸漬し、又は鉄粉に硫酸第一鉄溶液を散布し、その後に乾燥する方法等が挙げられる。
【００４１】
［５．ヒ素溶出工程］
ヒ素溶出工程は、吸着工程を行う前に、汚染泥水の泥（固形分）に含まれるヒ素を水に溶出させる工程である。泥（固形分）に含まれるヒ素を積極的に溶出させた後に、鉄粉による吸着を行うことにより、泥水のヒ素含有量を更に低減することができる。
【００４２】
ヒ素溶出工程は、汚染泥水を酸又はアルカリで処理することにより実施することができる。具体的には、汚染泥水に酸又はアルカリを加え、攪拌すればよい。攪拌時間は、例えば５〜３０分等とすることができ、鉄粉と同時に添加することも可能である。
【００４３】
酸としては、硫酸、リン酸、シュウ酸等を挙げることができる。アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を挙げることができる。
【００４４】
以上の通り、本発明に係る浄化方法は、吸着工程、分離工程、及び回復工程を含み、好ましくは強化工程を更に含み、任意にヒ素溶出工程を更に含む。なお、本発明に係る浄化方法に含まれる工程は上記のものに限定されるわけではなく、必要に応じて更なる工程を含んでいてもよい。例えば、分離工程において鉄粉が分離された泥水を固液分離する固液分離工程等を含んでいてもよい。
【００４５】
本発明に係る浄化方法では、超伝導磁石を使用することなく、汎用されている小型で安価な永久磁石を使用した磁力分離装置によって鉄粉を分離することができる（分離工程）。また、本発明に係る浄化方法では、鉄粉を再利用でき、必要に応じて鉄粉の吸着能を回復することができ（回復工程）、汚染泥水のヒ素濃度が高くなった場合には鉄粉の吸着能を強化することができる（強化工程）。従って、狭いスペースにおいて低コストで汚染泥水を浄化することができ、且つ二次廃棄物量を低減することができる。また、連続的に発生する汚染泥水を連続的に浄化することができる。更に、汚染泥水のヒ素濃度が高くなっても、鉄粉の量を増加することなく対応することができる。
【００４６】
＜ヒ素を含む泥水の浄化装置＞
上記の浄化方法を実施するための本発明に係る浄化装置について、図面を参照して以下説明する。但し、以下の実施形態は例示に過ぎず、本発明に係る浄化装置の実施形態がこれらに限定されるわけではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、更なる構成からなる装置が本発明に包含される。なお、以下の各実施形態の説明において重複する部分は適宜省略する。
【００４７】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態は、図２に示すように、混合槽１０１、磁力分離装置１０２、第１の返送ライン１０３、回復装置１０４、及び第２の返送ライン１０５を備える浄化装置に関する。
【００４８】
混合槽１０１は、汚染泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させるものである。混合槽１０１は、汚染泥水と鉄粉とを混合する撹拌機１０８を有しており、混合して得られた混合物を磁力分離装置１０２に送出する混合物送出ライン１０９を備える。混合物送出ライン１０９の出口末端は、混合物を磁力分離装置１０２に投入できるように、磁力分離装置１０２の上部又は内部に位置している。
【００４９】
磁力分離装置１０２は、混合槽１０１においてヒ素を吸着した鉄粉を、磁力によって混合物から分離するものである。磁力分離装置１０２の下部には、浄化された泥水を収容する浄化泥水収容容器１１０が配置されている。
【００５０】
第１の返送ライン１０３は、磁力分離装置１０２によって分離された鉄粉を混合槽１０１に返送するものである。
【００５１】
回復装置１０４は、必要に応じて、磁力分離装置１０２によって分離された鉄粉を酸で処理して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復するものである。回復装置１０４は、吸着能が回復した鉄粉を磁力分離装置１１１に送出する回復鉄粉送出ライン１１２を備える。回復鉄粉送出ライン１１２の出口末端は、鉄粉を磁力分離装置１１１に投入できるように、磁力分離装置１１１の上部又は内部に位置している。
【００５２】
磁力分離装置１１１は、回復装置１０４において吸着能が回復した鉄粉を磁力によって分離するものである。磁力分離装置１１１の下部には、酸処理により鉄粉から除去されたヒ素を含む溶液を収容するヒ素含有溶液収容容器１１３が配置されている。なお、ヒ素含有溶液も複数回使用することが可能であり、ヒ素含有溶液収容容器１１３から回復装置１０４へ溶液を返送するラインを備えることも可能である。
【００５３】
第２の返送ライン１０５は、磁力分離装置１１１によって分離された吸着能が回復した鉄粉を混合槽１０１に返送するものである。
【００５４】
磁力分離装置としては、汎用されている簡易なマグレットセパレーターを使用することが好ましい。マグネットセパレーターは、例えば図４に示すように、マグネットコア９０１と、マグネットコア９０１の外周に覆う外筒９０２と、外筒９０２に付着した鉄粉から水分を搾り出すローラー９０３と、ローラー９０３によって水分が搾り出された鉄粉を外筒９０２から剥がし取るスクレーパー９０４とを備える。
【００５５】
本発明に係る浄化装置では、大型で高価な超伝導磁石を使用することなく、汎用されている小型で安価な磁石による磁力によって鉄粉を分離することができる。そのため、マグネットコアとして、例えば２０００〜１３０００ガウス、好ましくは４０００ガウス以上、より好ましくは１００００ガウス以上の表面磁束密度を有する磁石を使用することができる。具体的には、マグネットコアとしてフェライト（等方、異方）磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石等の永久磁石を使用することができる。
【００５６】
回復装置としては、鉄粉の吸着能を回復させるための酸を収容した容器等を挙げることができる。
【００５７】
以上のように構成された第１の実施形態の浄化装置において、汚染泥水と鉄粉とが混合槽１０１において混合され、混合物中においてヒ素が鉄粉に吸着される。混合物は混合物送出ライン１０９を介して磁力分離装置１０２に送出され、鉄粉が磁力によって混合物から分離される。鉄粉が分離された浄化泥水は、浄化泥水収容容器１１０に収容される。磁力分離装置１０２によって分離された鉄粉は、第１の返送ライン１０３を介して混合槽１０１に返送されるが、必要に応じて、回復装置１０４に送出され、吸着能が回復される。吸着能が回復した鉄粉は第２の返送ライン１０５を介して混合槽１０１に返送される。なお、ヒ素含有溶液も複数回使用することが可能であり、ヒ素含有溶液収容容器１１３から回復装置１０４へ溶液を返送するラインを備えることも可能である。
【００５８】
第１の実施形態の浄化装置によれば、狭いスペースにおいて低コストで汚染泥水を浄化することができ、且つ二次廃棄物量を低減することができる。また、第１の実施形態の浄化装置によれば、連続的に発生する汚染泥水を連続的に浄化することができる。
【００５９】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態は、図３に示すように、混合槽２０１、磁力分離装置２０２、第１の返送ライン２０３、回復装置２０４、第２の返送ライン２０５、強化装置２０６、及び第３の返送ライン２０７を備える浄化装置に関する。
【００６０】
第２の実施形態は、第１の実施形態と比較して、強化装置２０６、第３の返送ライン２０７等を備える点で相違する。
【００６１】
強化装置２０６は、回復装置２０４においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜を形成して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を強化するものである。強化装置２０６は、吸着能が強化した鉄粉を磁力分離装置２１４に送出する強化鉄粉送出ライン２１５を備える。強化鉄粉送出ライン２１５の出口末端は、吸着能が強化した鉄粉を磁力分離装置２１４に投入できるように、磁力分離装置２１４の上部又は内部に位置している。
【００６２】
磁力分離装置２１４は、強化装置２０６において吸着能が強化した鉄粉を磁力によって分離するものである。磁力分離装置２１４の下部には、非晶質酸化第二鉄被膜の形成に使用した硫酸第一鉄溶液を収容する使用済強化溶液収容容器２１６が配置されている。
【００６３】
第３の返送ライン２０７は、磁力分離装置２１４によって分離された吸着能が強化した鉄粉を混合槽２０１に返送するものである。
【００６４】
強化装置としては、鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜を形成するための硫酸第一鉄溶液を収容した容器等を挙げることができる。なお、強化装置２０６及び磁力分離装置２１４の代わりに、図５に示すような、ベルトコンベア型の強化装置３０６を使用してもよい。強化装置３０６は、鉄粉を搬送するベルトコンベア３１７及び鉄粉に硫酸第一鉄溶液を散布する散布手段３１８（例えば、ノズル）を有する。
【００６５】
以上のように構成された第２の実施形態の浄化装置において、汚染泥水のヒ素濃度が高くなった場合には、磁力分離装置２１１によって分離された吸着能が回復した鉄粉は強化装置２０６に送出され、吸着能が強化される。吸着能が強化した鉄粉は第３の返送ライン２０７を介して混合槽２０１に返送される。
【００６６】
第２の実施形態の浄化装置によれば、狭いスペースにおいて低コストで汚染泥水を浄化することができ、且つ二次廃棄物量を低減することができる。また、第２の実施形態の浄化装置によれば、連続的に発生する汚染泥水を連続的に浄化することができる。更に、第２の実施形態の浄化装置によれば、汚染泥水のヒ素濃度が高くなっても、鉄粉の量を増加することなく対応することができる。
【実施例】
【００６７】
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれに限定されるものではない。
【００６８】
＜実施例１：ヒ素吸着試験＞
ヒ素溶出量基準値０．０１ｍｇ／Ｌに対し、４倍程度溶出濃度が超過している実汚染土を使用し、比重を１．３に調整した汚染泥水を作成した。汚染泥水の重量の５％の鉄粉を添加し、３０分間混合した後に、鉄粉を磁力分離した。浄化した泥水から得られた脱水ケーキのヒ素溶出量及びろ液のヒ素濃度のいずれも基準値に合致する結果であった。結果を図６に示す。
【００６９】
＜実施例２：吸着能回復試験＞
ヒ素吸着用鉄粉２ｇ、及び１０ｍｇ／Ｌの濃度に調整したヒ素溶液１００ｍＬをバイアル瓶に封入し、濃度が低下するたびに逐次新たなヒ素１ｍｇ相当（１００ｍＬ溶液で１０ｍｇ／Ｌの濃度に該当）を追加する連続バッチ試験を実施した。
【００７０】
ヒ素濃度の低減効果が低くなった時点で、鉄粉をアスコルビン酸０．１Ｍ溶液に３０分間浸漬し、再度ヒ素吸着効果を連続バッチ試験で確認した。
【００７１】
主な試験結果を表１に示す。
【表１】
0005746407.tif 000002
【００７２】
（吸着速度の評価）
試験開始直後１時間の時点での濃度低下量から、鉄粉単位重量が１時間で吸着したヒ素の量を吸着速度とした場合、初期状態の鉄粉では0.475mg-As/(g-Fe・hr)の吸着速度であった。その後、複数回ヒ素を添加していくと次第に濃度低下速度が遅くなり、機能回復前の段階では0.0031 mg-As/(g-Fe・hr)まで吸着速度が落ち込んでいた。
【００７３】
その後、吸着能を回復した鉄粉は0.430mg-As/(g-Fe・hr)の吸着速度となった。このことから、アスコルビン酸溶液に浸漬することで鉄粉の反応性が回復し、初期状態の９０％程度まで回復させることが可能であった。
【００７４】
（飽和吸着量の評価）
初期状態から飽和吸着量に達し、濃度低下がみられなくなるまでに（アスコルビン酸に浸漬するまでに）吸着していたヒ素量は、鉄粉１ｇあたり１．８ｍｇであった。
【００７５】
その後、アスコルビン酸０．１Ｍ溶液に３０分間浸漬する処理を施した後に、改めて濃度低下がみられなくなるまでに吸着したヒ素量は、鉄粉１ｇあたり１．５ｍｇであった。以上から、鉄粉の残余吸着量も初期値の８３％まで回復させることが可能であった。
【００７６】
なお、上記実施例のアスコルビン酸溶液中の鉄濃度は５５ｍｇ／Ｌであり、溶液１００ｍＬあたりでは５．５ｍｇであった。鉄粉量は２ｇであるから、溶解した鉄の量は０．２８％であり、ほとんどロスが無いことも確認された。
【００７７】
実際には、鉄粉のロスが無い範囲内でアスコルビン酸溶液濃度や浸漬時間を適切に設定することで、回復する吸着性能をより向上することが可能である。
【００７８】
＜実施例３：吸着能強化試験＞
鉄粉１００ｇを硫酸第一鉄の１Ｍ溶液２００ｍＬに浸漬し、６０℃で乾燥することにより、鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜が形成され、鉄粉の吸着性能を強化した。吸着能を強化した鉄粉を１４０ｇ作成した。吸着能を強化した鉄粉２ｇ、及び１０ｍｇ／Ｌの濃度に調整したヒ素溶液１００ｍＬをバイアル瓶に封入し、濃度が低下するたびに逐次新たなヒ素１ｍｇ相当（１００ｍＬ溶液で１０ｍｇ／Ｌの濃度に該当）を追加する連続バッチ試験を実施した。
【００７９】
比較対照の通常の鉄粉の試験データは、表１で示した吸着能を回復するまでの試験データと同じである。吸着能を強化した鉄粉では、ヒ素を８回添加しても、その都度大幅なヒ素濃度の低減が確認できた。一方、通常の鉄粉では、ヒ素を３回追加（１７０時間程度）した以降は顕著なヒ素濃度の低下が確認されなかった。
【００８０】
累積のヒ素吸着量は、通常の鉄粉は１．８ｍｇ／ｇであったのに対し、吸着能を強化した鉄粉では５．４９ｍｇ／ｇであり、ほぼ３倍まで吸着能が向上した（表２）。
【表２】
0005746407.tif 000003
【符号の説明】
【００８１】
１０１、２０１・・混合槽
１０２、２０２・・磁力分離装置
１０３、２０３・・第１の返送ライン
１０４、２０４・・回復装置
１０５、２０５・・第２の返送ライン
２０６、３０６・・強化装置
２０７・・第３の返送ライン
１０８、２０８・・撹拌機
１０９、２０９・・混合物送出ライン
１１０、２１０・・浄化泥水収容容器
１１１、２１１・・磁力分離装置
１１２、２１２・・回復鉄粉送出ライン
１１３、２１３・・ヒ素含有溶液収容容器
２１４・・磁力分離装置
２１５・・強化鉄粉送出ライン
２１６・・使用済強化溶液収容容器
３１７・・ベルトコンベア
３１８・・散布手段
９０１・・マグネットコア
９０２・・外筒
９０３・・ローラー
９０４・・スクレーパー
【要約】
【課題】本発明は、狭いスペースにおいて少量の鉄粉を用いて、ヒ素を含む泥水を効率的に浄化する方法を提供することを課題とする。
【解決手段】上記課題は、ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる吸着工程；吸着工程において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する分離工程；及び必要に応じて、分離工程において分離された鉄粉を酸で処理して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復する回復工程；を含み、分離工程において分離された鉄粉、又は回復工程においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉を吸着工程において再利用する、ヒ素を含む泥水の浄化方法によって解決することができる。
【選択図】図１【図１】
0005746407.tif 000004
【図２】
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【図３】
0005746407.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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