(57)【要約】【課題】重金属含有土壌を洗浄した廃水を、簡便に処理する方法の提供。【解決手段】重金属含有土壌を洗浄した廃水を、ｐＨ８．５〜１０でアルカリ凝集処理することを特徴とする土壌洗浄廃水の処理方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属含有土壌を洗浄した廃水を、ｐＨ８．５〜１０でアルカリ凝集処理することを特徴とする土壌洗浄廃水の処理方法。
【請求項２】
更に、ｐＨ５．８〜７で中和処理を行う請求項１記載の土壌洗浄廃水の処理方法。
【請求項３】
更に、脱水助剤を濃縮汚泥中固形分の１〜５質量倍添加して濃縮汚泥脱水処理を行う請求項１又は２記載の土壌洗浄廃水の処理方法。
【請求項４】
アルカリ凝集処理、キレート反応処理工程、高分子凝集処理工程、沈殿分離処理工程、濃縮汚泥脱水処理工程、上澄水ｐＨ中和処理工程、最終廃水ろ過工程を含む請求項１〜３のいずれか１項記載の土壌洗浄廃水の処理方法。
【請求項５】
廃水処理が、汚染サイトの原位置で実施される請求項１〜４のいずれか１項記載の土壌洗浄廃水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属含有土壌を洗浄した排水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
重金属含有土壌の浄化には、種々の薬剤を含有する水溶液や水等の洗浄剤を用い、土壌から重金属を溶出させて除去する方法が検討されている。
洗浄剤により土壌ｐＨをｐＨ３以下にすると、土壌洗浄効果を高めることができる（特許文献１）。このとき、浄化対象の土壌から、カドミウムを主とする重金属類が溶出されるが、土壌鉱物からはアルミニウムが溶出し、特に、粘土層間に重合ヒドロキシアルミニウムイオンを含む、２：１型中間種粘土鉱物を豊富に含有する土壌の場合には、洗浄廃水中に多量のアルミニウムが混入する。
【０００３】
重金属等を含有する廃水は、廃水基準値以下にまで浄化する必要があるが、このような廃水の処理には、凝集沈殿法が用いられている。凝集沈殿法では、アルカリ処理で重金属の水酸化物沈殿を生成させ、凝集沈殿させて除去するが、アルミニウムは両性金属であるため、アルカリで再溶解して除去することができない。アルカリ処理された水溶態のアルミニウムを含む上澄水は、次工程で中和処理され、最終フィルターを通過後放流されるが、この中和処理工程でアルミニウムが水酸化物として析出、白濁するとともに、短期間に最終フィルターを閉塞し、安定的な運転ができなかった。
【０００４】
この場合、ステップ１として、ｐＨ１０．５〜１１の高いアルカリ度で重金属水酸化物を生成させて沈殿処理を行い、ステップ２として、上澄水をアルミニウムの溶解度が最小となるｐＨ５〜６に調整して水酸化物を生成させて沈殿処理を行う２段階の反応凝集処理が必要となる。
このような２段階の反応沈殿処理には、大型の排水処理装置が必要となり、原位置で廃水処理を行う土壌洗浄法においては、設置面積の拡大やコスト増といった問題がある。
【０００５】
一方、上述のとおり、土壌洗浄廃水には、コロイド状の水酸化アルミニウムが混入し、フィルタープレスによる脱水性が極端に低下するため、脱水効率の向上が重要な問題であった。
さらに、土壌洗浄排水は、アルカリ処理により、最大３０００ppmの水酸化物沈殿が生じ、大量の排水処理を行うには、巨大な沈殿槽を必要とし、原位置での排水処理を困難にしていた。
【特許文献１】特開２００５−１６９３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、重金属含有土壌を洗浄した廃水を、簡便に処理する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、斯かる実情に鑑み、種々検討した結果、ｐＨ８．５〜１０でアルカリ凝集処理すれば、重金属含有土壌を洗浄した廃水を、簡便に処理できることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、重金属含有土壌を洗浄した廃水を、ｐＨ８．５〜１０でアルカリ凝集処理することを特徴とする土壌洗浄廃水の処理方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、重金属含有土壌を洗浄した廃水を、簡便に効率良く処理することができる。特に、アロフェン質土壌等のアルミニウム濃度の高い土壌を洗浄したときの廃水処理に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、重金属含有土壌を、各種薬剤を含有する水溶液や水等の洗浄剤を用い、土壌中の重金属を抽出洗浄したときの廃水を処理するものである。浄化対象となる重金属汚染土壌としては、市街地、山林、工場跡地、農用地、沼地、更には排土等で、鉛、カドミウム、ヒ素等の重金属元素の単体、化合物又はイオンを含有する土壌が挙げられる。
【００１１】
このような土壌中の重金属を抽出洗浄するとは、土壌と薬剤水溶液を直接混合する以外に、土壌に薬剤と水を別々に加えて混合して洗浄する方法、水を含む土壌に薬剤を混合して洗浄する方法も含まれる。
【００１２】
重金属を抽出した洗浄液は、自然沈降又は積極的な脱水などにより固液分離し、土壌から分離除去し、廃水とされる。
【００１３】
このように、土壌を洗浄して排出された重金属含有廃液は、まず、アルカリ凝集処理を行う。アルカリ凝集処理は、ｐＨ８．５〜１０、好ましくはｐＨ９〜９．８、特に好ましくはｐＨ９〜９．５で行う。ｐＨ８．５未満では、廃水中の重金属を環境基準以下にすることができず、ｐＨ１０を超えると、アルミニウムが多量に溶出してしまう。
アルカリ凝集処理は、例えば、消石灰、生石灰、炭酸カルシウム、アセチレンかす、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム等のアルカリを添加することにより、行うことができる。
【００１４】
本発明においては、更に廃液を中和処理するのが好ましい。中和処理は、ｐＨ５．８〜７．０、特にｐＨ６．０〜６．５で行うのが好ましい。中和処理は、例えば、塩酸、硫酸等の酸を添加することにより、行うことができる。
【００１５】
本発明において、廃水処理は、アルカリ凝集処理工程、キレート反応処理工程、高分子凝集処理工程、沈殿分離処理工程、濃縮汚泥脱水処理工程、上澄水ｐＨ中和処理工程、最終排水ろ過工程を含むのが好ましい。
また、これらの廃水処理は、汚染サイトの原位置で実施されるのが好ましい。
【００１６】
キレート反応処理は、ピロリジン系、イミン系、カルバミン酸系等の液体重金属捕集剤を添加し、強く撹拌して行うことができ、曝気処理、中和処理により水酸化物として沈殿されなかったカドミウムを含む重金属イオンをフロックとし、不溶性の沈殿とする。
カドミウムを含む重金属イオンをフロックとして補足するとともに、後段で行われる沈降分離処理、濃縮汚泥脱水処理で回収される脱水ケーキの廃棄処理において、重金属の再溶出を抑えられ、管理型最終処分場での処理が可能となる。
【００１７】
高分子凝集処理は、アルギン酸ナトリウム、ＣＭＣナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミドの部分加水分解塩、マレイン酸共重合物、水溶性アニリン樹脂、ポリチオ尿素、ポリエチレンイミン、第４級アンモニウム塩、ポリビニルピリジン類、ポリアクリルアミド、ポリオキシエチレン、カセイ化デンプン等を添加して行うことができ、緩やかに撹拌してフロックを成長、粗大化させ、沈降性を向上させる。
【００１８】
沈殿分離処理は、円筒型沈殿槽、横流沈殿槽、中心駆動円形沈殿槽、スラリー循環型沈殿槽などの何れの沈降沈殿法を用いることもできるが、沈殿槽に多数の傾斜板を挿入し、有効分離面積を増大させ、汚泥様フロックの沈降を促進する傾斜板式高速沈殿槽を用いることが、装置の設置面積に対する高い処理効率が得られ好ましい。
【００１９】
濃縮汚泥脱水処理は、真空脱水、遠心脱水、フィルタープレス、ベルトプレス、スクリュープレス、多重円板型脱水機、多重板外胴式スクリュープレスなど何れの脱水処理方法でも用いることができる。沈降分離処理にて下層に溜まった汚泥様フロックを脱水し、カドミウムを含む重金属を脱水ケーキとして回収する。
この濃縮汚泥脱水処理においては、脱水助剤を、濃縮汚泥中固形分の１〜５質量倍、特に２〜３質量倍添加して行うのが好ましい。脱水助剤としては、特に制限されないが、パーライト系脱水助剤が好ましい。
【００２０】
上澄水ｐＨ中和処理は、塩酸、硫酸などの酸を添加して行うことができ、ｐＨ５．８〜７、特にｐＨ６〜６．５で行うのが好ましい。ｐＨ５．８未満では、廃水のｐＨが環境基準以下となり、ｐＨ７を超えると、上澄水に微量残留するアルミニウムイオンが水酸化物となり処理廃水が白濁するとともに、後段で行う最終廃水ろ過工程において、ろ過機を早期に閉塞させてしまう。
【００２１】
最終排水ろ過は、砂式ろ過機、珪藻土ろ過機、カートリッジ式ろ過機、膜ろ過機、マイクロストレーナー、スクリーン、遠心分離、活性炭吸着機など何れのろ過機でも行うことができ、沈降分離処理でオーバーフローした固形浮遊物を回収除去する。
以上のような処理を行った後、廃水は放水することができる。
【実施例】
【００２２】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。
【００２３】
実施例１
富山県で採取した風乾土壌を、土壌に対して２質量倍の３０ｍＭの塩化第二鉄溶液で洗浄した排水を用いた。この排水中のＡｌ濃度は１２０mg／Ｌ、Ｃｄ濃度は０．１mg／Ｌであった。これに、水酸化ナトリウムを添加して、ｐＨ８．０〜１１．０でアルカリ凝集処理を行い、１５分間攪拌後静置し、上澄み水中のＡｌ濃度及びＣｄ濃度を、ＩＣＰ−ＡＥＳで測定した。結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
2008264626.tif 000002
【００２５】
表１の結果、処理ｐＨが８．５未満では、Ｃｄ濃度が環境基準（水質０．０１mg／Ｌ）を満たさず、ｐＨが１０．０を超えると、アルミニウムが多量に溶出した。
【００２６】
実施例２
実施例１で処理した上澄み廃水を、ｐＨ５．８〜７．０になるよう、塩酸で中和処理した。その後、処理液を濾紙で吸引濾過後、１０５℃乾燥機で乾燥し、沈殿物の乾物質量を求めた。結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】
2008264626.tif 000003
【００２８】
表２の結果より、ｐＨ７．０以下では、Ａｌが水溶態で存在し、特に排水基準ｐＨ５．８に近いｐＨ６．０で水溶態として排水することができ、水酸化物を生成することなく、放水可能であった。
【００２９】
実施例３
水酸化鉄２０００mg／Ｌ、水酸化アルミニウム４３３mg／Ｌ、計２４３３mg／Ｌの沈殿物を含む模擬洗浄廃水５５Ｌを調製した。これに、脱水助剤無添加、又は、沈殿物の２質量倍の脱水助剤（三井金属鉱業社製、ロカヘルプ）を添加した。ろ過面積０．２４ｍ2、ろ室容量３．３Ｌ、送水圧０．５Mpaの条件でフィルタープレスし、脱水時間、脱水ケーキ含水率を求めた。結果を表３に示す。
【００３０】
【表３】
2008264626.tif 000004
【００３１】
表３の結果より、脱水助剤を２倍量添加することにより、脱水時間が大幅に短縮し、脱水ケーキ含水率も大幅に低減した。