(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属を含有する坑廃水に硫化剤及び凝集剤を添加して銅を回収すると共に二次坑廃水を得る銅回収部と、
前記二次坑廃水をオゾンによって酸化して三次坑廃水を得る酸化反応部と、
前記三次坑廃水に中和剤を添加してｐＨ４〜５に調整することで鉄及びマンガンを回収すると共に四次坑廃水を得る鉄マンガン回収部と、
前記四次坑廃水に中和剤を添加してｐＨ９〜１０に調整することで亜鉛を回収すると共に、銅、鉄、マンガン、及び亜鉛が除去された五次坑廃水を得る亜鉛回収部とを有することを特徴とする重金属個別分離回収装置。
【請求項２】
重金属を含有する坑廃水に硫化剤及び凝集剤を添加して銅を回収すると共に二次坑廃水を得る銅回収工程と、
前記二次坑廃水をオゾンによって酸化して三次坑廃水を得る酸化反応工程と、
前記三次坑廃水に中和剤を添加してｐＨ４〜５に調整することで鉄及びマンガンを回収すると共に四次坑廃水を得る鉄マンガン回収工程と、
前記四次坑廃水に中和剤を添加してｐＨ９〜１０に調整することで亜鉛を回収すると共に、銅、鉄、マンガン、及び亜鉛が除去された五次坑廃水を得る亜鉛回収工程とを含むことを特徴とする重金属個別分離回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属を含む酸性坑廃水中の重金属を個別に分離し、回収する処理の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
鉱山から排出される酸性坑廃水は酸性で重金属を含んでいる場合が多い。特に坑廃水中の重金属は毒性があり、微量であっても繰り返し摂取することで、中毒症状を引き起こすため、公害の原因になる。このため排水基準を満たすように坑廃水を処理する必要がある。
【０００３】
従来、大部分の処理施設では、中和法と呼ばれる手法で坑廃水を処理している。これは酸性の坑廃水にアルカリ性の中和剤を添加して、重金属を水酸化物として沈殿させることで水中の重金属濃度を下げ、かつ坑廃水を中性に中和する方法である。
【０００４】
この中和法の例として、鉄（Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋）、マンガン（Ｍｎ２＋）、銅（Ｃｕ２＋）、亜鉛（Ｚｎ２＋）、アルミニウム（Ａｌ３＋）などの溶解金属成分を含有する酸性処理原水を消石灰で中性又はアルカリ性にして、溶解金属を水酸化物として沈殿分離させる処理方法が特許文献１に開示されている。
【０００５】
また、他の重金属を含む排水中の重金属除去法として、硫化剤を用いた重金属含有廃水の処理方法及び処理装置が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０４−１７６３８４号公報
【特許文献２】特開２００３−５２４９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された処理方法においては、中和法で発生した重金属の水酸化物の殿物は有害産業廃棄物と同レベルの有害金属を含んでおり、殿物の処理は「廃棄物の処理及び清掃に関する法律（廃棄法）」に準じて処理しなければならないことが問題となる。
【０００８】
そこで、本発明は、上述のような問題点に着目してなされたものであり、酸性坑廃水中の重金属を個別に分離し、リサイクルしやすい形で回収することで殿物の減容化を図る重金属個別分離回収装置及び重金属個別分離回収方法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】
【０００９】
上記目的を達成するための重金属個別分離回収装置のある態様は、重金属を含有する坑廃水に硫化剤及び凝集剤を添加して銅を回収すると共に二次坑廃水を得る銅回収部と、
上記二次坑廃水をオゾンによって酸化して三次坑廃水を得る酸化反応部と、
上記三次坑廃水に中和剤を添加してｐＨ４〜５に調整することで鉄及びマンガンを回収すると共に四次坑廃水を得る鉄マンガン回収部と、
上記四次坑廃水に中和剤を添加してｐＨ９〜１０に調整することで亜鉛を回収すると共に、銅、鉄、マンガン、及び亜鉛が除去された五次坑廃水を得る亜鉛回収部とを有する。
【００１０】
また、上記目的を達成するための重金属個別分離回収方法のある態様は、重金属を含有する坑廃水に硫化剤及び凝集剤を添加して銅を回収すると共に二次坑廃水を得る銅回収工程と、
上記二次坑廃水をオゾンによって酸化して三次坑廃水を得る酸化反応工程と、
上記三次坑廃水に中和剤を添加してｐＨ４〜５に調整することで鉄及びマンガンを回収すると共に四次坑廃水を得る鉄マンガン回収工程と、
上記四次坑廃水に中和剤を添加してｐＨ９〜１０に調整することで亜鉛を回収すると共に、銅、鉄、マンガン、及び亜鉛が除去された五次坑廃水を得る亜鉛回収工程とを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、酸性坑廃水中の重金属を個別に分離し、リサイクルしやすい形で回収することで殿物の減容化を図る重金属個別分離回収装置及び重金属個別分離回収方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】重金属個別分離回収方法の一実施形態のフローチャートである。
【図２】重金属個別分離回収方法の一実施形態の詳細なフローチャートである。
【図３】重金属個別分離回収装置の一実施形態における構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。他にも、図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
【００１４】
以下、重金属個別分離回収装置及び重金属個別分離回収方法の一実施形態について図面を適宜参照しつつ説明する。
図１は、重金属個別分離回収装置を用いた処理方法（以下、重金属個別分離回収方法ということがある）のフローチャートである。また、図２は、図１に示した重金属個別分離回収方法を具体的に示したものであり、図３は、重金属個別分離回収装置の一実施形態における構成を示す概略図である。
【００１５】
重金属個別分離回収方法は、図１に示すように、重金属を分離及び回収する対象である「坑廃水」に対して、「Ｃｕ回収処理（Ｓ１）」、「酸化反応処理（Ｓ２）」、「Ｆｅ回収処理（Ｓ３）」、及び「Ｚｎ回収処理（Ｓ４）」を行うことによってなされる。
【００１６】
「Ｃｕ回収処理」は、坑廃水から硫化物法で銅（Ｃｕ）を回収する工程であり、「酸化反応処理」及び「Ｆｅ回収工程」は、オゾン酸化によって得られた坑廃水（後述する三次坑廃水）のｐＨを４〜５に調整する水酸化物法で鉄（Ｆｅ）及びマンガン（Ｍｎ）を回収する工程である。また、「Ｚｎ回収工程」は、対象となる坑廃水（後述する四次坑廃水）のｐＨを９〜１０に調整する水酸化物法で亜鉛（Ｚｎ）を回収する工程である。
【００１７】
本実施形態の重金属個別分離回収方法を上記の順としたのは、銅水酸化物の溶解度積が２．８×１０−２０であり、亜鉛水酸化物の溶解度積が７．０×１０−１８であり、ｐＨ調整では個別回収できない。しかし、銅を硫化物法で回収することで有価物の銅と亜鉛を個別に回収できるからである。
【００１８】
また、硫化物法で発生する硫化水素は、オゾンで無害化する（酸化反応処理）ことで、硫化水素除去用のスクラバー等の排ガス処理装置の負荷を軽減することができる。すなわち、硫化物法、水酸化物法、オゾン酸化を組み合わせることで、銅、鉄とマンガン、亜鉛を個別に回収すること及びスクラバー等の排ガス処理装置を設置せずに硫化物法で発生した硫化水素を除去することができる。
【００１９】
（重金属個別分離回収装置）
図３に示すように、重金属個別分離回収装置１００は、坑廃水を貯留する貯留槽１と、銅回収部２と、酸化反応部３と、鉄マンガン回収部４と、亜鉛回収部５とを有する。ここで、貯留槽１と銅回収部２との間は移送部ｔ１によって接続され、銅回収部２と酸化反応部３との間は移送部ｔ２によって接続されている。また、酸化反応部３と鉄マンガン回収部４との間は移送部ｔ３によって接続され、鉄マンガン回収部４と亜鉛回収部５との間は、移送部ｔ４によって接続されている。なお、各移送部ｔ１〜ｔ４は、接続（連結）の態様でなく、貯留槽１、銅回収部２、酸化反応部３、及び鉄マンガン回収部４を構成する各槽同士のオーバーフローによる態様としてもよい。なお、本実施形態の重金属個別分離回収装置１００においては、銅回収部２に坑廃水が適正に提供され、その提供される坑廃水のｐＨが適正に測定可能な構成を有していれば、貯留槽１はなくてもよい。
【００２０】
＜貯留槽＞
貯留槽１には、貯留された坑廃水のｐＨを測定するｐＨ計１１が設置されている。
＜銅回収部＞
銅回収部２は、銅反応槽２１と、凝集槽２２と、銅沈降槽２３と、ブロア２４とを有する。銅反応槽２１と凝集槽２２とは、移送部ｔ１１によって接続されている。また、凝集槽２２と銅沈降槽２３とは、移送部ｔ１２によって接続されている。なお、各移送部ｔ１１、ｔ１２は、接続（連結）の態様でなく、銅反応槽２１から凝集槽２２へのオーバーフローによる態様や、凝集槽２２から銅沈降槽２３へのオーバーフローによる態様としてもよい。
【００２１】
［銅反応槽］
銅反応槽２１は、貯留槽１から坑廃水が移送されるための移送部ｔ１が接続されており、移送された坑廃水を貯留可能な槽である。銅反応槽２１には、銅反応槽２１内の坑廃水を攪拌する攪拌機２１１と、銅反応槽２１内の坑廃水のｐＨを測定するｐＨ計２１２と、銅反応槽２１内の坑廃水の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計（ＯＲＰ計）２１３とが設けられる。
【００２２】
また、銅反応槽２１には、銅反応槽２１内の坑廃水に硫化剤を添加する硫化剤添加部２１４と、銅反応槽２１内の坑廃水のｐＨを調整するｐＨ調整剤を添加するｐＨ調整剤添加部２１５とを備える。硫化剤添加部２１４及びｐＨ調整剤添加部２１５は、図示しない制御部が得たｐＨ計２１２、及び酸化還元電位計２１３のリアルタイムの各情報に基づいて硫化剤及びｐＨ調整剤の種類、量、添加タイミングが図られる。
また、銅反応槽２１には、銅反応槽２１内の空気を吸引して負圧にするためのブロア２４が配管ｐ１で接続されている。このブロア２４によって銅反応槽２１内を負圧にしておくことで、硫化剤添加部２１４による硫化剤の添加により硫化水素が発生しても、外部に漏れないようになる。
【００２３】
［銅凝集槽］
銅凝集槽２２は、銅反応槽２１から坑廃水が移送されるための移送部ｔ１１が接続されており、移送された坑廃水を貯留可能な槽である。銅凝集槽２２には、銅反応槽２１内の坑廃水を攪拌する攪拌機２２１が設けられる。
また、銅凝集槽２２には、銅凝集槽２２内の坑廃水に凝集剤を添加する凝集剤添加部２２２を備える。
【００２４】
［銅沈降槽］
銅沈降槽２３は、銅凝集槽２２から坑廃水が移送されるための移送部ｔ１２が接続されており、移送された坑廃水を貯留可能な槽である。銅沈降槽２３の底部には、銅沈降槽２３の底部に沈降した沈殿物を含む坑廃水を回収して脱水し、銅を含む沈殿物を回収する脱水機２３１が設けられる。
【００２５】
＜酸化反応部＞
酸化反応部３は、酸化槽３１と、オゾン発生部３２と、オゾン発生部３２で発生したオゾンを酸化槽３１に供給するための配管ｐ２と、ブロア２４及び配管ｐ３とを有する。なお、移送部ｔ２は、接続（連結）の態様でなく、銅沈降槽２３から酸化槽３１へのオーバーフローによる態様としてもよい。
【００２６】
［酸化槽］
酸化槽３１は、銅沈降槽２３において銅が回収された坑廃水（以下、二次坑廃水という）が銅沈降槽２３から移送されるための移送部ｔ２で銅沈降槽２３と接続されており、移送された二次坑廃水を貯留可能な槽である。
また、配管ｐ２は、配管ｐ３を介してブロア２４に接続されている。すなわち、ブロア２４によって配管ｐ１から吸引された空気は、配管ｐ３を経てオゾン発生部３２から酸化槽３１へオゾンを送る配管ｐ２に合流するように構成されている。
この酸化槽３１においては、銅沈降槽２３から移送され、貯留された坑廃水（二次坑廃水）中の、硫化剤により還元されていた鉄（II）イオンが、配管ｐ２からのオゾン曝気により鉄（III）イオンになる。また、配管ｐ２からのオゾン曝気により二次坑廃水中のマンガンも酸化され、二酸化マンガンになる。
【００２７】
＜鉄マンガン回収部＞
鉄マンガン回収部４は、鉄マンガン反応槽４１と、鉄マンガン沈降槽４２と、中和剤添加部４３とを有する。鉄マンガン反応槽４１と鉄マンガン沈降槽４２とは、移送部ｔ４１によって接続されている。なお、移送部ｔ４１は、接続（連結）の態様でなく、鉄マンガン反応槽４１から鉄マンガン沈降槽４２へのオーバーフローによる態様としてもよい。
【００２８】
［鉄マンガン反応槽］
鉄マンガン反応槽４１は、酸化槽３１において二次坑廃水をオゾン酸化した坑廃水（以下、三次坑廃水という）が酸化槽３１から移送されるための移送部ｔ３で酸化槽３１と接続されており、移送された三次坑廃水を貯留可能な槽である。鉄マンガン反応槽４１には、鉄マンガン反応槽４１内の三次坑廃水を攪拌する攪拌機４１１と、鉄マンガン反応槽４１内の三次坑廃水のｐＨを測定するｐＨ計４１２とが設けられる。
また、中和剤添加部４３は、鉄マンガン反応槽４１に貯留された三次坑廃水に中和剤を添加可能に設置される。中和剤添加部４３は、図示しない制御部が得たｐＨ計４１２のリアルタイムの各情報に基づいて中和剤の種類、量、添加タイミングが図られる。
【００２９】
［鉄マンガン沈降槽］
鉄マンガン沈降槽４２は、鉄マンガン反応槽４１から三次坑廃水が移送されるための移送部ｔ４１が接続されており、移送された三次坑廃水を貯留可能な槽である。鉄マンガン沈降槽４２の底部には、鉄マンガン沈降槽４２の底部に沈降した沈殿物を含む三次坑廃水を回収して脱水し、鉄及びマンガンを含む沈殿物を回収する脱水機４２１が設けられる。
【００３０】
＜亜鉛回収部＞
亜鉛回収部５は、亜鉛反応槽５１と、亜鉛沈降槽５２と、中和剤添加部４３とを有する。亜鉛反応槽５１と亜鉛沈降槽５２とは、移送部ｔ５１によって接続されている。なお、移送部ｔ５１は、接続（連結）の態様でなく、亜鉛反応槽５１から亜鉛沈降槽５２へのオーバーフローによる態様としてもよい。
【００３１】
［亜鉛反応槽］
亜鉛反応槽５１は、鉄マンガン沈降槽４２において三次坑廃水から鉄及びマンガンを回収した坑廃水（以下、四次坑廃水という）が鉄マンガン沈降槽４２から移送されるための移送部ｔ４で鉄マンガン沈降槽４２と接続されており、移送された四次坑廃水を貯留可能な槽である。亜鉛反応槽５１には、亜鉛反応槽５１内の四次坑廃水を攪拌する攪拌機５１１と、亜鉛反応槽５１内の四次坑廃水のｐＨを測定するｐＨ計５１２とが設けられる。
また、中和剤添加部４３は、亜鉛反応槽５１に貯留された四次坑廃水に中和剤を添加可能に設置される。中和剤添加部４３は、図示しない制御部が得たｐＨ計５１２のリアルタイムの各情報に基づいて中和剤の種類、量、添加タイミングが図られる。なお、本実施形態では、中和剤添加部４３として、前述した鉄マンガン回収部４の中和剤添加部４３を共通して用いているが、中和剤添加部４３とは別に設けてもよい。
【００３２】
［亜鉛沈降槽］
亜鉛沈降槽５２は、亜鉛反応槽５１から四次坑廃水が移送されるための移送部ｔ５１が接続されており、移送された四次坑廃水を貯留可能な槽である。亜鉛沈降槽５２の底部には、亜鉛沈降槽５２の底部に沈降した沈殿物を含む四次坑廃水を回収して脱水し、亜鉛を含む沈殿物を回収する脱水機５２１が設けられる。
【００３３】
（重金属個別分離回収方法）
以下、重金属個別分離回収方法の一実施形態について図１〜図３を参照して説明する。
＜Ｃｕ回収処理＞
貯留槽１に貯留された坑廃水は、貯留槽１からオーバーフローすることによって銅反応槽２１に流れる。図示しない制御部は、銅反応槽２１において攪拌機２１１で撹拌される坑廃水に対して、ｐＨ計２１２からのリアルタイムな情報（計測情報）に基づいて坑廃水の亜鉛が析出しないｐＨになるようｐＨ調整剤を添加すると共に、酸化還元電位計２１３からのリアルタイムな情報（計測情報）に基づいて硫化剤を添加する。
【００３４】
ここで、銅反応槽２１は、ブロア２４で空気が吸引されており、負圧になっている。このため、硫化剤添加により硫化水素が発生しても、外部に漏れないようになる。
【００３５】
また、ブロア２４で吸引された空気は、酸化反応部３のオゾン発生部３２から酸化槽３１へオゾンを送る配管ｐ２に合流する。これにより、硫化水素は以下の式のように分解する。
Ｈ２Ｓ＋Ｏ３→Ｓ＋Ｈ２Ｏ＋Ｏ２
【００３６】
次に、銅反応槽２１の坑廃水が凝集槽２２に流れ、凝集槽２２内の坑廃水に凝集剤添加部２２２によって凝集剤が添加される。
【００３７】
次に、凝集槽２２内の坑廃水が銅沈降槽２３に流れ、銅沈降槽２３内で硫化銅が沈降し、銅が分離される。
【００３８】
＜酸化反応処理＞
次に、銅沈降槽２３の坑廃水（二次坑廃水）が酸化槽３１に流れる。この銅沈降槽２３から酸化槽３１への坑廃水（二次坑廃水）の移送は、銅沈降槽２３からの採取であるため、オーバーフローによる移送が好ましい。
酸化槽３１に貯留した二次坑廃水は、硫化剤により還元されていた鉄（II）イオンが、オゾン曝気により鉄（III）イオンになる。また、二次坑廃水中のマンガンが酸化され、二酸化マンガンになる。この酸化反応処理によって二次坑廃水が三次坑廃水となる。
【００３９】
＜Ｆｅ回収処理＞
次に、酸化槽３１内の三次坑廃水が鉄マンガン反応槽４１に流れ、ｐＨ４〜５になるようｐＨ計４１２及び中和剤添加部４３から得られる測定結果を基に、図示しない制御部により中和剤（例えば消石灰）が鉄マンガン反応槽４１内の三次坑廃水に対して添加され、水酸化第２鉄が発生する。
【００４０】
次に、鉄マンガン反応槽４１内の三次坑廃水が鉄マンガン沈降槽４２に流れ、鉄マンガン沈降槽４２内で、水酸化第２鉄及び二酸化マンガンが沈降し、鉄及びマンガンが分離、回収可能となる。このようにして三次坑廃水から鉄及びマンガンが除かれ、四次坑廃水となる。
【００４１】
＜Ｚｎ回収処理＞
次に、鉄マンガン沈降槽４２の坑廃水（四次坑廃水）が亜鉛反応槽５１に流れる。この鉄マンガン沈降槽４２から亜鉛反応槽５１への坑廃水（四次坑廃水）の移送は、鉄マンガン沈降槽４２からの採取であるため、オーバーフローによる移送が好ましい。
その後、亜鉛反応槽５１に貯留された四次坑廃水に対して、ｐＨ９〜１０になるようｐＨ計５１２及び中和剤添加部４３から得られる測定結果を基に、図示しない制御部により中和剤（例えば消石灰）が添加され、水酸化亜鉛が発生する。
【００４２】
その後、亜鉛反応槽５１の坑廃水（中和処理された四次坑廃水）が亜鉛沈降槽５２に流れ、亜鉛沈降槽５２内で、水酸化亜鉛が沈降し亜鉛が分離、回収可能となる。そして、亜鉛を回収することで亜鉛沈降槽５２に残った坑廃水（五次坑廃水）が、特定の重金属（Ｃｕ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｚｎ）を除いた坑廃水として得られる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の重金属個別分離回収装置及び重金属個別分離回収方法によれば、ベースメタル鉱山から排出される坑廃水中に多量に含まれる重金属（銅、鉄、亜鉛、マンガン）を鉄とマンガンの混合殿物と銅殿物、亜鉛殿物を個別回収することが可能である。特に、回収したＣｕ殿物、Ｚｎ殿物は有価物として処理することができる。
したがって、酸性坑廃水中の重金属を個別に分離し、リサイクルしやすい形で回収することで殿物の減容化を図る重金属個別分離回収装置及び重金属個別分離回収方法を提供することができる。
【００４４】
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例又は実施形態も網羅すると解すべきである。
【符号の説明】
【００４５】
１  貯留槽
２  銅回収部
３  酸化反応部
４  鉄マンガン回収部
５  亜鉛回収部
１００  重金属個別分離回収装置
【図１】
0006517570.tif 000002
【図２】
0006517570.tif 000003
【図３】
0006517570.tif 000004