(57)【要約】【課題】シュベルトマナイト等の汚染物の吸着材を有効に利用し、効率的に且つ高レベルに汚染水等を浄化することができる。【解決手段】一方の側面から複数の凹部が形成され、各凹部の底に他方の側面へ貫通する小穴が形成されている基体を用い、汚染物の吸着材としてシュベルトマナイトを収容した通水フィルターを所要の凹部内に設けると共に、基体を保持する保持器具を水中に設置し、前記基体を保持器具に着脱自在に係入して、凹部の開口側を水流の略上流側に向け且つ小穴側を水流の略下流側に向けて基体を水中に配設する浄化システムであって、凹部内に滞留する汚染水のヒ素やリン酸等をシュベルトマナイトで吸着除去する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の側面から複数の凹部が形成され、各凹部の底に他方の側面へ貫通する小穴が形成されている基体を用い、汚染物の吸着材を収容した通水フィルターを所要の凹部内に設け、凹部の開口側を水流の略上流側に向け且つ小穴側を水流の略下流側に向けて基体を水中に配設することを特徴とする浄化システム。
【請求項２】
前記基体を保持する保持器具を水中に設置し、前記基体を保持器具に着脱自在に係入することを特徴とする請求項１記載の浄化システム。
【請求項３】
一方の側面から複数の凹部が形成され、各凹部の底に他方の側面へ貫通する小穴が形成されている基体を用い、汚染物の吸着材を収容した通水フィルターを所要の凹部内に設け、凹部の開口側を略水面側に向け且つ小穴側を略水底側に向けて基体を水底近傍に配設することを特徴とする浄化システム。
【請求項４】
前記吸着材を収容した粗目の通水フィルターと細目の通水フィルターを所定比率で設けることを特徴とする請求項１、２又は３記載の浄化システム。
【請求項５】
前記吸着材をシュベルトマナイトとすることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の汚染水の浄化システム。
【請求項６】
前記シュベルトマナイトを組成式：Ｆｅ８Ｏ８（ＯＨ）８−２ｘ（（ＳＯ４）ａ，（ＨＰＯ４）ｂ）ｘ・ｎＨ２Ｏ（ａ＋ｂ＝ｘ，１≦ｘ≦１．７５，０＜ａ≦１．６５８，０．０９２≦ｂ≦ｘ）で表されるリン酸吸着シュベルトマナイトとすることを特徴とする請求項５記載の浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒ素吸着能を有するシュベルトマナイトなど汚染物の吸着材を用いる浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高度なヒ素吸着能を有するものとして、シュベルトマナイトが知られている。シュベルトマナイト（schwertmannite）は組成式：Ｆｅ８Ｏ８（ＯＨ）８−２ｘ（ＳＯ４）ｘ（１≦ｘ≦１．７５）の鉄酸化水酸化硫酸塩であり、ヒ素を吸着したシュベルトマナイトは構造が安定化してヒ素を保持し続ける。シュベルトマナイトのヒ素吸着に言及している公知文献として非特許文献１〜５があり、また、シュベルトマナイトによるヒ素汚染水の浄化に言及している公知文献として非特許文献６がある。
【０００３】
【非特許文献１】シュベルトマナイトの陰イオン収着機構（福士圭介・佐藤努・柳瀬信之、２００１年度粘土科学討論会講演要旨集、４５、７８−７９頁）
【非特許文献２】シュベルトマナイトによるヒ素（ｖ）の収着（福士圭介・佐々木美和・佐藤努、２００１年度日本鉱物学会講演要旨集、２０００、７１頁）
【非特許文献３】低結晶性鉄鉱物の変質過程とヒ素の挙動（福士圭介・小竹由紀・佐藤努・柳瀬信之、２００１年日本鉱物学会年会・日本岩石鉱物鉱床学会学術講演会要旨集、２００１、１０６頁）
【非特許文献４】群馬県西ノ牧休廃止鉱山地域におけるヒ素の自然浄化（福士圭介・佐々木美和・佐藤努・柳瀬信之・天野光、２００１年度原子力学会要旨集）
【非特許文献５】群馬県東平旧鉱山地域におけるヒ素の自然浄化（福士圭介・佐々木美和・佐藤努、２０００年度粘土科学討論会要旨集、４４、５２−５３頁）
【非特許文献６】シュベルトマナイトを用いたバングラデシュヒ素汚染井戸水の浄化（佐藤努・福士圭介・伊藤健一・池田穂高・濱部和宏・横田漠、２００２年鉱物学会要旨集、２００２、４７頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の如くシュベルトマナイトは高いヒ素吸着能を有することから、近年ではシュベルトマナイトを利用して汚染水等を浄化することが検討されている。そのため、シュベルトマナイトを有効に利用し、効率的且つ高レベルに汚染水等を浄化することができる技術が切望されている。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、シュベルトマナイト等の汚染物の吸着材を有効に利用し、効率的に且つ高レベルに汚染水等を浄化することができる浄化システムを提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の浄化システムは、一方の側面から複数の凹部が形成され、各凹部の底に他方の側面へ貫通する小穴が形成されている基体を用い、汚染物の吸着材を収容した通水フィルターを所要の凹部内に設け、凹部の開口側を水流の略上流側に向け且つ小穴側を水流の略下流側に向けて基体を水中に配設することを特徴とする。前記基体を設ける場合には、基体を保持する保持器具を水中に設置し、基体を保持器具に着脱自在に係入すると好適である。
【０００７】
また、本発明の浄化システムは、一方の側面から複数の凹部が形成され、各凹部の底に他方の側面へ貫通する小穴が形成されている基体を用い、汚染物の吸着材を収容した通水フィルターを所要の凹部内に設け、凹部の開口側を略水面側に向け且つ小穴側を略水底側に向けて基体を水底近傍に配設することを特徴とする。
【０００８】
更に、本発明の浄化システムでは、同一の目の粗さを有する通水フィルターの複数を設ける構成とすることも可能であるが、吸着材を収容した粗目の通水フィルターと細目の通水フィルターを所定比率で設けると好適であり、例えば吸着材を収容した粗目のフィルター数：吸着材を収容した細目のフィルター数＝３：２等とする。前記粗目の通水フィルターと細目の通水フィルターを設ける比率は必要に応じて適宜設定することができる。
【０００９】
更に、本発明の浄化システムでは、汚染物の吸着材として適宜の吸着材を用いることが可能であるが、汚染物の吸着材をシュベルトマナイトとすると好適であり、更には、シュベルトマナイトを組成式：Ｆｅ８Ｏ８（ＯＨ）８−２ｘ（（ＳＯ４）ａ，（ＨＰＯ４）ｂ）ｘ・ｎＨ２Ｏ（ａ＋ｂ＝ｘ，１≦ｘ≦１．７５，０＜ａ≦１．６５８，０．０９２≦ｂ≦ｘ）で表されるリン酸吸着シュベルトマナイトとすると一層良好である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、汚染水を凹部の開口から流入させて凹部内に滞留させ、通水フィルター内の吸着材で滞留する汚染水の汚染物を吸着除去し、汚染物を除去した水を小穴から流出させることにより、吸着材を有効に利用し、効率的に且つ高レベルに汚染水や汚染水に含まれる汚染物を浄化することができる。
【００１１】
更に、凹部に吸着材が収容される基体を保持器具に着脱自在に係入して設ける構成により、吸着材の汚染物に対する吸着能が低下した際に、基体を取り出して吸着材或いは吸着材を収容した通水フィルターを交換し、再度基体を保持器具に係入して設置する簡単な施工で、高度な浄化レベルを維持することができる。
【００１２】
また、凹部の開口を略水面側に向け且つ小穴を略水底側に向けて、吸着材を凹部に収容した基体を水底近傍に設け、対流等で開口から流入する汚染水を凹部内に滞留させ、通水フィルター内の吸着材で滞留する汚染水の汚染物を吸着除去し、汚染物を除去した水を開口等から流出させると共に、汚染水や汚染土を小穴から水流で吸い上げ、汚染水や汚染土の汚染物を吸着材で吸着除去し、汚染物を除去した水や土を水流で開口等から流出することにより、吸着材を有効に利用し、効率的に且つ高レベルに汚染水や汚染土を浄化することができる。
【００１３】
更に、吸着材を収容した粗目の通水フィルターで迅速に汚染物を吸着除去し、汚染水等を高レベルに浄化することができると共に、吸着材を収容した細目の通水フィルターで長期間汚染物を吸着除去し、所要の浄化レベルを長期に亘って発揮することができる。
【００１４】
更に、吸着材としてシュベルトマナイトを用いることにより、汚染水等のヒ素、リン酸等を高レベルで浄化することができる。更には、所定量のリン酸を吸着したシュベルトマナイトを用いることにより、ゲータイト化或いは空気や水との酸化を抑止して安定化することができ、高度な吸着能や浄化レベルを長期間維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の浄化システムの実施形態について説明する。実施形態の浄化システムは図１及び図２に示す基体１０、通水フィルター２０、必要に応じて保持器具３０を用いる。
【００１６】
基体１０は略下駄箱形状であり、直方体形の本体に、一方の側面を開口１２として直方体形の凹部１１が凹設され、前記凹部１１は所定間隔で正面視縦横に複数並設されている。各凹部１１の底には、前記本体の他方の側面に貫通する小穴１３が形成されており、小穴１３の面積は開口１２より小さくなっている。基体１０の直方体形の大きさは適宜であるが、例えば平面視で縦横を１ｍ×０．１ｍ、高さを１ｍ等とする。また、縦横に並設されている凹部１１の個数も適宜であるが、例えば正面視の１ｍ四方に１３個×１３個等で設ける。
【００１７】
通水フィルター２０は、メッシュ状の袋形状であり、基体１０の凹部１１のそれぞれに対応して一つの通水フィルター２０が設けられている。尚、通水フィルター２０は基体１０の所要の凹部１１に設ければよく、凹部１１の全てに１対１で対応して通水フィルター２０を設ける、一部の凹部１１に通水フィルター２０を１対１で対応して設ける、或いは凹部１１に複数の通水フィルター２０を設ける構成等とすることが可能である。更に、本例では通水フィルター２０として、粗目メッシュ状の通水フィルター２０ａと細目メッシュ状の通水フィルター２０ｂが用いられており、粗目の通水フィルター２０ａと細目の通水フィルター２０ｂは３：２の割合で凹部１１にそれぞれ収容されている。
【００１８】
通水フィルター２０ａ、２０ｂの内部には、吸着材である粉末状のシュベルトマナイトと珊瑚塊等の通水性確保材とが、約２：１や約３：１など所定の配合比率で配合され収容されている（図示せず）。本例のシュベルトマナイトは、組成式：Ｆｅ８Ｏ８（ＯＨ）８−２ｘ（（ＳＯ４）ａ，（ＨＰＯ４）ｂ）ｘ・ｎＨ２Ｏ（ａ＋ｂ＝ｘ，１≦ｘ≦１．７５，０＜ａ≦１．６５８，０．０９２≦ｂ≦ｘ）で表されるリン酸吸着シュベルトマナイトである。尚、通水フィルター２０ａ、２０ｂに酸化チタンを塗布し、基体１０等にブラックライトを設け、紫外光の照射による光触媒作用で浄化する構成を付加してもよい。
【００１９】
保持器具３０は、断面Ｌ字形の棒材３１を組み合わせて構成されており、基体１０の４側辺にＬ字形の内側が沿うように４本の棒材３１が立設されていると共に、前記立設される棒材３１の所定高さに別の棒材３１が縦横に架設され、前記別の棒材３１は基体１０の底面の４辺にＬ字形の内側が沿うように設けられており、前記架設される棒材３１は、図に省略したネジ等で前記立設される棒材３１に固定されている。前記立設される棒材３１の底部は例えば排水路や貯水池等の水底に設置され、基体１０は立設する各棒材３１のＬ字形の内側に４側辺を沿わせて上方から係入され、基体１０の底面は前記架設された棒材３１の内方への突出面に載置される。また、基体１０を保持器具３０から取り外す場合には、基体１０を上方へ持ち上げて前記基体１０の４側辺と前記立設する棒材３１の係合を外す構成である。
【００２０】
そして、基体１０、通水フィルター２０、保持器具３０を用い、図３に示す第１実施形態の浄化システムを構成することができる。第１実施形態の浄化システムは、排水路４０や河川に設置されるものであり、基体１０を水中に複数配設する構成である。各基体１０は、排水路４０の流水方向に対して、通水フィルター２０を収容している凹部１１の開口１２を略上流側に向け且つ凹部１１の小穴１３側を略下流側に向けて設けられると共に、水圧の負荷を軽減すべく流水方向に対して側面を傾斜させて設けられる。また、排水路４０には図３に省略した保持器具３０が配設され、各基体１０は保持器具３０に着脱自在に係合して設けられている。  
第１実施形態の浄化システムは、基体１０の凹部１１内に開口１２から排水を流入させ、凹部１１内に排水を滞留させ、通水フィルター２０に収容されたシュベルトマナイトで排水中のヒ素やリン酸等を吸着除去し、前記吸着除去後の排水を小穴１３から下流側へ流出させることができ、更には、流水方向に沿って複数配設された基体１０のシュベルトマナイトで前記処理と同様の処理を多段階的に行うことができるので、排水を効率的に且つ高レベルに浄化することができる。更に、シュベルトマナイトが収容される基体１０を保持器具３０に着脱自在に係入して設けるので、シュベルトマナイトの吸着能が低下した際に、基体１０を取り出してシュベルトマナイトを収容した通水フィルター２０を交換し、再度基体１０を保持器具３０に係入して設置する簡単な施工で、高度な浄化レベルを維持することができる。
【００２１】
また、基体１０、通水フィルター２０、保持器具３０を用い、図４に示す第２実施形態の浄化システムを構成することができる。第２実施形態の浄化システムは、廃水等の貯水池５０に設置されるものであり、ポンプ５２で形成する流水を基体１０のシュベルトマナイトで浄化する構成である。図４の貯水池５０は、ポンプ５２で吸入口５３から水を吸入し、吸入した水を水路５４を介して排水口５５から排水するようになっており、又、フェンス５１の内側で吸入口５３の周囲には、複数の基体１０が弧状に並んで設けられ、各基体１０は開口１２をフェンス５１側に向け、小穴１３を吸入口５３側に向けて設けられている。尚、第１実施形態と同様に、凹部１１にはシュベルトマナイトを収容した通水フィルター２０が設けられ、又、各基体１０は図に省略した保持器具３０に着脱自在に係合して設けられている。
【００２２】
第２実施形態の浄化システムは、基体１０の凹部１１内に開口１２から吸入する廃水を流入させ、凹部１１内に廃水を滞留させ、通水フィルター２０に収容されたシュベルトマナイトで廃水中のヒ素やリン酸等を吸着除去し、前記吸着除去後の廃水を小穴１３から吸入口５３側へ流出させることができ、廃水を効率的に且つ高レベルに浄化することができる。更に、基体１０を保持器具３０に着脱自在に係入して設けるので、題意実施形態と同様に簡単な施工で、高度な浄化レベルを維持することができる。
【００２３】
また、基体１０、通水フィルター２０を用い、図５に示す第３実施形態の浄化システムを構成することができる。第３実施形態の浄化システムは、小穴１３が設けられている側面を水底６２側、開口１２が設けられている側面を水面６１側にして、池６０の水底６２に寝かせた状態の基体１０を複数並べて設けると共に、基体１０の凹部１１に、シュベルトマナイトが収容されている通水フィルター２０を設ける構成である。尚、基体１０は、小穴１３を水底６２に接して設ける構成とする以外に、基体１０の小穴１３側の側面に脚部等を設け、小穴１３を水底６２から浮かせて設ける構成としてもよい。
【００２４】
第３実施形態の浄化システムは、対流等で開口１２から流入する汚染水を凹部１１内に滞留させ、通水フィルター２０内のシュベルトマナイトで滞留する汚染水のヒ素やリン酸等を吸着除去し、前記吸着除去した水を開口１２等から流出させると共に、水底６２の汚染土や水底６２近傍の汚染水を水流で吸い上げ、その汚染土や汚染水のヒ素やリン酸等を凹部１１内のシュベルトマナイトで吸着除去し、前記吸着除去した水や土を水流で開口１２等から流出することにより、効率的に且つ高レベルに汚染水や汚染土を浄化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の浄化システムは、排水・河川・海水など汚染水や汚染土に含まれるヒ素やリン酸等の汚染物を効率的に且つ高レベルに浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】基体、通水フィルター及び保持器具を示す斜視図。
【図２】図１の基体及び通水フィルターの部分斜視図。
【図３】第１実施形態の浄化システムを説明する説明図。
【図４】第２実施形態の浄化システムを説明する説明図。
【図５】第３実施形態の浄化システムを説明する説明図。
【符号の説明】
【００２７】
１０  基体
１１  凹部
１２  開口
１３  小穴
２０  フィルター
２０ａ  粗目フィルター
２０ｂ  細目フィルター
３０  保持器具
４０  排水路
５０  貯水池
５１  フェンス
５２  ポンプ
５３  吸水口
５４  水路
５５  排水口
６０  池
６１  水面
５２  水底
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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