(57)【要約】【課題】排水等に含まれる有害金属を効果的に除去する処理システムを提供する。【手段】有害金属を含む汚染水について、ヒ素をはじめとする有害金属の濃度を連続的な処理操作によって測定する濃度測定部と、この測定した濃度に応じて処理剤を投入し、有害金属を沈澱化する反応部と、反応後の汚染水を固液分離する濾過部と、固液分離した浄水を一時的に貯留して排水する排水処理部とを有することを特徴とする汚染水の有害金属除去システム。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害金属を含む汚染水について、ヒ素をはじめとする有害金属の濃度を連続的な処理操作によって測定する濃度測定部と、この測定した濃度に応じて処理剤を投入し、有害金属を沈澱化する反応部と、反応後の汚染水を固液分離する濾過部と、固液分離した浄水を一時的に貯留して排水する排水処理部とを有することを特徴とする汚染水の有害金属除去システム。
【請求項２】
濃度測定部がリン酸を含む試料液中のヒ素濃度を連続流れ分析に基づいて測定する手段を有しており、このヒ素濃度測定手段は試料液を酸性の液性下で還元剤と共にモリブデン酸アンモニウム液と短時間加熱反応させた後に試料液の吸光度を測定し、さらに上記反応を進めた後に再び試料液の吸光度を測定し、先に測定した吸光度と次に測定した吸光度に基づいてヒ素濃度を求めるものである請求項１の有害金属除去システム。
【請求項３】
連続流れ分析による有害金属濃度の測定、および測定した濃度に応じた量の処理剤の投入、固液分離後の浄水中に残留する有害金属濃度の測定が自動制御されており、有害金属濃度をオンラインで自動測定し、処理剤の投入量を最適化して有害金属の除去を行う請求項１または２の有害金属除去システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は排水等に含まれるヒ素をはじめとする有害金属を迅速にかつ効率よく排除するシステムに関する。本発明の除去システムは土壌汚染等に起因する有害金属が溶存する排水の処理、あるいは休廃止鉱山の鉱排水管理などにおいて、全自動で効果的に有害金属を除去することができ、しかもスラッジ量が少なく経済的な排水処理手段として有用である。
【０００２】
【従来技術】
排水に含まれる有害金属のヒ素を処理する方法として、ヒ素含有硫酸性排水を炭酸カルシウムで一次中和し、さらに消石灰を加えて二次中和した後に、酸化剤を添加してヒ素を酸化し、これに消石灰を加えてヒ素を亜ヒ酸カルシウムとして析出除去する方法が知られている（特許第２７１８２２１号）。また、ヒ素含有排水に鉄化合物を添加して亜ヒ酸鉄を沈澱させることによって排水中のヒ素濃度を低減する方法が知られている（特許第１６５１５０９号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の上記処理方法は排水中のヒ素を確実に除去するために、大過剰の沈殿化剤を使用するため、沈澱化剤のランニングコストが高く、排水除去工程から生成するスラッジ量が多く、後処理の負担が大きい。また、ヒ素濃度の分析も大部分が手作業であるため分析結果が得られるまで時間がかかり、分析値を管理工程にフィードバックするには時間差があるため利用できないと云う問題がある。
【０００４】
本発明は有害金属に対する従来の処理方法における上記問題を解決したものであり、排水等に含まれるヒ素をはじめとする有害金属を迅速にかつ効率よく排除することができ、しかも処理後のスラッジ量も少なく、従って後処理の負担が少ない有害金属除去システムを提供するものである。
【０００５】
【課題を解決する手段】
本発明によれば以下の構成からなる有害金属除去システムが提供される。
（１）有害金属を含む汚染水について、ヒ素をはじめとする有害金属の濃度を連続的な処理操作によって測定する濃度測定部と、この測定した濃度に応じて処理剤を投入し、有害金属を沈澱化する反応部と、反応後の汚染水を固液分離する濾過部と、固液分離した浄水を一時的に貯留して排水する排水処理部とを有することを特徴とする汚染水の有害金属除去システム。
（２）濃度測定部がリン酸を含む試料液中のヒ素濃度を連続流れ分析に基づいて測定する手段を有しており、このヒ素濃度測定手段は試料液を酸性の液性下で還元剤と共にモリブデン酸アンモニウム液と短時間加熱反応させた後に試料液の吸光度を測定し、さらに上記反応を進めた後に再び試料液の吸光度を測定し、先に測定した吸光度と次に測定した吸光度に基づいてヒ素濃度を求めるものである上記（１）の有害金属除去システム。
（３）連続流れ分析による有害金属濃度の測定、および測定した濃度に応じた量の処理剤の投入、固液分離後の浄水中に残留する有害金属濃度の測定が自動制御されており、有害金属濃度をオンラインで自動測定し、処理剤の投入量を最適化して有害金属の除去を行う上記（１）または（２）の有害金属除去システム。
【０００６】
【具体的な説明】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて具体的に説明する。なお、図示する構成は一例であり、本発明のシステムは図示する例に限らない。
図示する有害金属除去システムは、有害金属を含む汚染水のサンプリング手段Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと、ヒ素をはじめとする有害金属の濃度を連続的な処理操作によって測定する濃度測定部１０と、この測定した濃度に応じて処理剤を投入し、有害金属を沈澱化する反応部１３と、反応後の汚染水を固液分離する濾過部１４と、固液分離した浄水を一時的に貯留して排水する排水処理部１６とを有しており、管路を開閉するバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３が設けられている。
【０００７】
上記濃度測定部１０は自動化に適するように連続流れ分析法（フローインジェクション法）に基づく測定手段によって形成されている。この測定手段は試料液の注入部、試薬添加部、試料と試薬の反応部、濃度検出計が管路によって一体に連通した測定系を有しており、サンプリングされた試料液が管路を流れる間に試薬の添加と反応、および濃度検出が連続して行われる。
【０００８】
原水（汚染水）はサンプリング手段Ａによって精密濾過部に導入され、この濾液中の有害金属濃度が測定され、この濃度が管理基準より低いものは排水処理部１６に送られ、測定濃度が管理基準より高いものは処理タンク１２を経て反応部（反応槽）１３に導入される。反応槽１３には各種の処理剤が貯えられた複数の薬液タンク１７が接続している。先に測定された有害金属の種類に応じて処理剤が選択され、さらにその測定濃度に応じて投入量が調整され、この制御指令に応じて処理剤供給管路が開閉される。これは濃度測定部１０および各管路に設けたバルブＶ１〜Ｖ３に接続した制御系（図示省略）によって行われる。処理剤としては有害金属の沈澱化剤、例えばヒ素については鉄塩などが用いられる。
【０００９】
反応槽１３において、汚染水に含まれる有害金属は処理剤と反応して沈澱化する。これを濾過部１４に導き、ここで固液分離して有害金属を含有する固形分を除去する。分離した液分を精密濾過部１５に導き、残留する有害金属濃度を測定し、この濃度が管理基準以下のものは排水処理部１６に送り、管理基準を超える者は再処理のため処理タンク１２に戻す。排水処理部１６には放流用の貯留槽が設けられており、管理基準濃度以下の排水を一時的に貯留して放流する。
【００１０】
上記システムにおいて、例えば、ヒ素の濃度が００８ｐｐｍを超えるものは処理タンク１２に導き、処理剤として鉄塩を加えてこれを沈澱化する。処理剤の投入量は、例えば、ヒ素に対する鉄塩の量は、鉄塩濃度Ｃ（Ｆｅ）、ヒ素濃度Ｃ（Ａｓ）のとき、Ｃ（Ｆｅ）＝ｋＣ（Ａｓ）〔ｋは係数〕に従って最適量が定められる。
【００１１】
汚染水が有害金属のヒ素と共にリン酸成分を含む場合、リン酸イオンに影響されてヒ素濃度の正確な測定が難しい。そこで、濃度測定部１０はヒ素濃度の測定手段として、試料液を酸性の液性下で還元剤と共にモリブデン酸アンモニウム液と短時間加熱反応させた後に試料液の吸光度を測定し、さらに上記反応を進めた後に再び試料液の吸光度を測定し、先に測定した吸光度と次に測定した吸光度に基づいてヒ素濃度を求める測定系を有するものが好ましい。
【００１２】
例えば、試料液を酸性の液性下で還元剤と共にモリブデン酸アンモニウム液と１０５〜１１５℃で０．５〜１．５分間反応させた後に試料液の吸光度を測定し、引き続き、上記温度下で２分間以上反応を進めた後に再び試料液の吸光度を測定する。具体的には、先に測定した吸光度Ｔ１、次に測定した吸光度Ｔ２、およびリン酸の希釈率Ｄに基づき、Ｔ（Ａｓ）＝Ｔ２−（Ｔ１×Ｄ）の式に従って、ヒ素による吸光度Ｔ（Ａｓ）を求め、この吸光度Ｔ（Ａｓ）からヒ素濃度を求める。
【００１３】
リン酸イオンとヒ素イオンはモリブデン酸アンモニウムに対して反応速度が異なるので、以上のようにこの反応速度の差を利用してリン酸の影響を排除する。なお、リン酸の希釈率Ｄはヒ素を含まないリン酸標準液を予め用いて最初の短時間の反応を行って吸光度Ｐ１を求め、次に反応時間を長くして吸光度Ｐ２を求め、Ｄ＝吸光度Ｐ２／吸光度Ｐ１の式によって定めておけばよい。リン酸が完全に発色している場合の希釈率は１である。また、還元剤として硫酸ヒドラジンを用い、またマスキング剤として酒石酸ＮａＫを用いてヒ素の反応を抑制すると良い。
【００１４】
このようなリン酸を含む試料液中のヒ素濃度を測定する装置としては、試料液の注入部、試薬添加部、反応部および吸光度計が測定管路によって順に一体に連通された連続流れ分析装置において、リン酸およびヒ素を含む試料液と試薬のモリブデン酸アンモニウムとの反応を二段階に行うように、反応部と吸光度計のセットが直列に二セット設けられているか、または吸光度計を通過した試料液が再び反応部に戻る循環路が設けられているものを用いることができる。
【００１５】
【実施例】
本発明を実施例によって更に具体的に示す。
〔精密濾過部の制御〕
図１に示す処理システムによって原水に含まれるヒ素の除去処理を行った。最初の原水に含まれるヒ素の濃度は１．０ｐｐｍであり、処理量は２０００ｍ３であった。このときの精密濾過部１１に対するヒ素の負荷量はＡポイントの分析値から２ｋｇであり、濾過部の逆浸透膜の負荷限界を超えていたので膜を交換した。次に、ＢポイントおよびＣポイントの分析値は表１の通り推移した。Ｂポイントにおいて管理基準値０．０８ｐｐｍを越えた時点でバルブＶ１を操作して処理タンク１２に導入した。
〔沈澱処理部の制御〕
精密濾過部１１の濃縮水中のヒ素濃度（Ｃポイント分析値）、および一部流入した精密濾過部の濾液中のヒ素濃度（Ｂポイント分析値）から、処理原水中のヒ素濃度を確認した。このヒ素濃度に基づいて処理剤（鉄塩）の投入量を、Ｃ（Ｆｅ）＝ｋＣ（Ａｓ）  〔ｋの初期値＝２０〕の式から定め、薬液投入用ポンプの送液量を調整して反応槽１３に添加してヒ素を沈澱させた。これを固液分離し、その濾液のヒ素濃度をＤポイントで測定した。この処理操作を連続して行い、排水中のヒ素濃度を管理した。各処理操作における係数ｋの値をＤポイントのヒ素濃度と共に表２に示した。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
【表２】
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【００１８】
【発明の効果】
本発明の処理システムによれば、排水等に含まれるヒ素をはじめとする有害金属を迅速にかつ効率よく排除することができ、しかも自動制御に適し、排水等に含まれる有害金属濃度を連続的かつ自動的に管理することができる。しかもスラッジ量が少なく経済的な排水処理手段である。従って、本発明の除去システムは土壌汚染等に起因する有害金属が溶存する排水の処理、あるいは休廃止鉱山の鉱排水管理などに広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシステムの一例を示す概念図。
【符号の説明】１０−濃度測定部、１１−精密濾過部、１２−処理タンク、１３−反応部（槽）、１４−濾過部、１５−精密濾過部、１６−排水処理部、Ｖ１〜Ｖ３−バルブ。
【図１】
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