(57)【要約】  【課題】処理原水からのフェライトを含む汚泥の発生量を削減できる重金属除去装置を提供する。  【解決手段】処理原水ＷのｐＨを第１の凝集槽11で３以上６以下に調整する。処理原水Ｗ中のフェライトの生成を妨げる重金属が不溶化する。処理原水Ｗ中の第一鉄イオンの一部が第二鉄イオンに酸化する。処理原水ＷのｐＨを第２の凝集槽21で７以上１１以下に調整する。処理原水Ｗ中にフェライトを含む汚泥Ｍを生成させる。第１の沈殿槽31で処理原水Ｗから汚泥Ｍを固液分離する。汚泥Ｍの一部を第２の凝集槽21に返送する。処理原水Ｗからフェライトを含む汚泥Ｍを効率良く生成できる。汚泥Ｍの発生量を削減できる。  【選択図】図１
2005125316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第一鉄を含む重金属を含有した重金属含有排水のｐＨを調整して、この重金属含有排水中の重金属を不溶化させるとともに、この重金属含有排水中の第一鉄の少なくとも一部を第二鉄に酸化させる第１のｐＨ調整工程と、
この第１のｐＨ調整工程にてｐＨが調整された前記重金属含有排水のｐＨを調整して、この重金属含有排水中にフェライトを含む汚泥を生成させる第２のｐＨ調整工程と、
この第２のｐＨ調整工程にてｐＨが調整された前記重金属含有排水から前記フェライトを含む汚泥を固液分離する第１の固液分離工程と、
この第１の固液分離工程にて固液分離した前記フェライトを含む汚泥の少なくとも一部を前記第２のｐＨ調整工程の前記重金属含有排水へと返送する返送工程と
を具備したことを特徴とする重金属含有排水処理方法。
【請求項２】
第１のｐＨ調整工程は、重金属含有排水のｐＨを３以上６以下に調整し、
第２のｐＨ調整工程は、前記重金属含有排水のｐＨを７以上１１以下に調整する
ことを特徴とする請求項１記載の重金属含有排水処理方法。
【請求項３】
第１のｐＨ調整工程は、重金属含有排水のｐＨを調整して、この重金属含有排水中の第一鉄と第二鉄とのモル比率を０．１以上２．０以下にする
ことを特徴とする請求項１または２記載の重金属含有排水処理方法。
【請求項４】
第２のｐＨ調整工程にてフェライトを含む汚泥が生成された重金属含有排水中のフェライトを熟成させる熟成工程を具備し、
第１の固液分離工程は、前記熟成工程にて熟成された前記フェライトを含む汚泥を前記重金属含有排水から固液分離させる
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の重金属含有排水処理方法。
【請求項５】
第１のｐＨ調整工程にてｐＨが調整された重金属含有排水から固形物を固液分離する第２の固液分離工程と、
この第２の固液分離工程にて前記固形物が固液分離された前記重金属含有排水を曝気して酸化する曝気工程とを具備し、
前記第１のｐＨ調整工程は、前記第２の固液分離工程にて前記固形物が固液分離された前記重金属含有排水中の第二鉄と第一鉄とのモル比率が０．２以上２．０以下となるように、前記重金属含有排水のｐＨを調整し、
第２のｐＨ調整工程は、前記曝気工程にて曝気されて酸化された前記重金属含有排水のｐＨを調整する
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載の重金属含有排水処理方法。
【請求項６】
第１のｐＨ調整工程の前に、この第１のｐＨ調整工程にてｐＨを調整する前の重金属含有排水中の重金属を硫化物として沈殿させる硫化物分離工程を具備した
ことを特徴とした請求項１ないし５いずれか記載の重金属含有排水処理方法。
【請求項７】
硫化物分離工程は、重金属含有排水のｐＨを２．０以上３．５以下に調整する
ことを特徴とした請求項６記載の重金属含有排水処理方法。
【請求項８】
少なくとも第一鉄を含む重金属を含有した重金属含有排水のｐＨを調整して、この重金属含有排水中の重金属を不溶化させるとともに、この重金属含有排水中の第一鉄の少なくとも一部を第二鉄に酸化させる第１のｐＨ調整手段と、
この第１のｐＨ調整手段にてｐＨが調整された前記重金属含有排水のｐＨを調整して、この重金属含有排水中にフェライトを含む汚泥を生成させる第２のｐＨ調整手段と、
この第２のｐＨ調整手段にてｐＨが調整された前記重金属含有排水から前記フェライトを含む汚泥を固液分離する第１の固液分離手段と、
この第１の固液分離手段にて固液分離した前記フェライトを含む汚泥の少なくとも一部を前記第２のｐＨ調整手段にてｐＨが調整される前記重金属含有排水へと返送する返送手段と
を具備したことを特徴とした重金属含有排水処理装置。
【請求項９】
第１のｐＨ調整手段にてｐＨが調整された重金属含有排水から固形物を固液分離する第２の固液分離手段と、
この第２の固液分離手段にて前記固形物が固液分離された前記重金属含有排水を曝気して酸化する曝気手段とを具備し、
前記第１のｐＨ調整手段は、前記第２の固液分離手段にて前記固形物が固液分離された前記重金属含有排水中の第二鉄と第一鉄とのモル比率が０．２以上２．０以下となるように、前記重金属含有排水のｐＨを調整し、
第２のｐＨ調整手段は、前記曝気手段にて曝気されて酸化された前記重金属含有排水のｐＨを調整する
ことを特徴とした請求項８記載の重金属含有排水処理装置。
【請求項１０】
第１のｐＨ調整手段の前に、この第１のｐＨ調整手段にてｐＨを調整する前の重金属含有排水中の重金属を硫化物として沈殿させる硫化物分離手段を具備した
ことを特徴とした請求項８または９記載の重金属含有排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも第一鉄を含む重金属を含有した重金属含有排水から、これら重金属を分別回収する重金属含有排水処理方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、第一鉄（Ｆｅ２＋）などの鉄分を主体とし、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ヒ素（Ａｓ）などの多くの重金属成分を含有する重金属含有排水としての鉱山排水は、消石灰（水酸化カルシウム:Ｃａ（ＯＨ）２）を用いて中和し、これら重金属の水酸化物を凝集沈殿する方法が知られている（例えば、特許文献１ないし３参照。）。
【０００３】
そして、これら消石灰を用いて中和して重金属の水酸化物を凝集沈殿する方法では、消石灰を用いて中和槽で鉱山排水中の重金属成分を中和するとともに曝気して、これら重金属の水酸化物を沈殿分離槽で沈降分離させて清澄な処埋水を得るとともに、沈殿分離槽で沈殿分離させた沈殿物の一部を中和槽に返送することによって、沈殿物の濃度を高くして汚泥の脱水性を向上させている。
【０００４】
さらに、この種の鉱山排水の処理方法としては、鉱山排水に水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などを過剰に添加して中和させて、この水酸化マグネシウムを沈降助剤として用いる方法も知られている（例えば、特許文献４参照。）。
【特許文献１】米国特許第３７３８９３２号明細書（第１−３頁、図１）
【特許文献２】特開平３−１３７９８７号公報（第３−５頁、第１−３図）
【特許文献３】特開平４−１７６３８４号公報（第３−５頁、第１図）
【特許文献４】特開昭６０−２２９９１号公報（第２−３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、鉱山排水のうち、酸性を呈する鉱山排水は、ほとんどが硫酸酸性である。したがって、この鉱山排水を、消石灰、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）などのカルシウム系中和剤を用いて中和した場合には、この鉱山排水中に水酸化第二鉄（Ｆｅ（ＯＨ）３）やその他の重金属の水酸化物以外に、硫酸イオン（ＳＯ４２−）とカルシウムイオン（Ｃａ２＋）との反応によって石膏（ＣａＳＯ４）が生成されてしまう。このため、この鉱山排水中に生成された多量の汚泥が廃棄物として排出される。なお、このとき、鉱山排水中のヒ素や珪素も凝集されて沈殿される。
【０００６】
そして、この問題を解決する方法として、酸性を呈する鉱山排水を水酸化マグネシウムや酸化マグネシウムなどのマグネシウム系中和剤を用いて中和した場合には、このマグネシウム系中和剤によって生成される重金属の水酸化物の大部分が水酸化第二鉄であるため沈降性および脱水性が悪い。このため、この水酸化マグネシウムや酸化カルシウムなどを過剰に添加したり、高分子凝集剤などを添加して、汚泥の沈降性や脱水性を改善しなければならない。ところが、この場合には多量の汚泥が発生してしまうとともに、これら水酸化マグネシウム、酸化カルシウムおよび高分子凝集剤などの薬品に係る維持費用が高くなってしまう。特に、この鉱山排水に有害物質であるヒ素、カドミウム、鉛、銅あるいは亜鉛が含有されている場合には、この鉱山排水から生成された汚泥を管理型の処理場などに埋め立てる必要がある。
【０００７】
さらに、上述した解決方法では、鉱山排水中に含有される鉄、マンガン、銅、亜鉛あるいはアルミニウムなどの重金属が分別されることなく、すべて汚泥中に沈殿除去される。したがって、この場合、廃棄物として排出する以外の方法がなく、金属資源として再利用することが容易ではないという問題を有している。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、汚泥の発生量を削減できるとともに、重金属を分別回収し、資源として再利用できる重金属含有排水処理方法およびその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】
【０００９】
請求項１記載の重金属含有排水処理方法は、少なくとも第一鉄を含む重金属を含有した重金属含有排水のｐＨを調整して、この重金属含有排水中の重金属を不溶化させるとともに、この重金属含有排水中の第一鉄の少なくとも一部を第二鉄に酸化させる第１のｐＨ調整工程と、この第１のｐＨ調整工程にてｐＨが調整された前記重金属含有排水のｐＨを調整して、この重金属含有排水中にフェライトを含む汚泥を生成させる第２のｐＨ調整工程と、この第２のｐＨ調整工程にてｐＨが調整された前記重金属含有排水から前記フェライトを含む汚泥を固液分離する第１の固液分離工程と、この第１の固液分離工程にて固液分離した前記フェライトを含む汚泥の少なくとも一部を前記第２のｐＨ調整工程の前記重金属含有排水へと返送する返送工程とを具備したものである。
【００１０】
そして、少なくとも第一鉄を含む重金属を含有した重金属含有排水のｐＨを第１のｐＨ調整工程として調整して、この重金属含有排水中の重金属を不溶化すると、この重金属含有排水中の重金属がフェライトの生成を妨げなくなる。このとき、この第１のｐＨ調整工程による重金属含有排水のｐＨの調整によって、この重金属含有排水中の第一鉄の少なくとも一部が第二鉄に酸化される。次いで、この重金属含有排水のｐＨを第２のｐＨ調整工程として調整して、この重金属含有排水中にフェライトを含む汚泥を生成させる。この後、この重金属含有排水から第１の固液分離工程としてフェライトを含む汚泥を固液分離するとともに、このフェライトを含む汚泥の少なくとも一部を返送工程として第２のｐＨ調整工程の重金属含有排水へと返送する。この結果、第１のｐＨ調整工程にて重金属含有排水中の重金属の不溶化させることにより、この重金属よるフェライトの生成の妨げを防止できるとともに、固液分離したフェライトを含む汚泥を返送工程にて第２のｐＨ調整工程の重金属含有排水へと返送させたことにより、重金属含有排水からフェライトを含む汚泥が効率良く生成され、この重金属含有排水からのフェライトを含む汚泥の発生量を削減できる。
【００１１】
請求項２記載の重金属含有排水処理方法は、請求項１記載の重金属含有排水処理方法において、第１のｐＨ調整工程は、重金属含有排水のｐＨを３以上６以下に調整し、第２のｐＨ調整工程は、前記重金属含有排水のｐＨを７以上１１以下に調整するものである。
【００１２】
そして、第１のｐＨ調整工程で重金属含有排水のｐＨを３以上６以下に調整することにより、この第１のｐＨ調整工程による重金属含有排水中の重金属の不溶化、およびこの重金属含有排水中の第一鉄の少なくとも一部の第二鉄への酸化のそれぞれを簡単な構成で確実にできる。この後、この重金属含有排水のｐＨを第２のｐＨ調整工程にて７以上１１以下に調整することにより、この第２のｐＨ調整工程による重金属含有排水中へのフェライトを含む汚泥の生成を簡単な構成で確実にできる。
【００１３】
請求項３記載の重金属含有排水処理方法は、請求項１または２記載の重金属含有排水処理方法において、第１のｐＨ調整工程は、重金属含有排水のｐＨを調整して、この重金属含有排水中の第一鉄と第二鉄とのモル比率を０．１以上２．０以下にするものである。
【００１４】
そして、第１のｐＨ調整工程にて重金属含有排水のｐＨを調整して、この重金属含有排水中の第一鉄と第二鉄とのモル比率を０．１以上２．０以下にする。この結果、この重金属含有排水中に重金属が効率良く不溶化するから、この重金属含有排水中に生成されるフェライトを含む汚泥の発生量をより削減できる。
【００１５】
請求項４記載の重金属含有排水処理方法は、請求項１ないし３いずれか記載の重金属含有排水処理方法において、第２のｐＨ調整工程にてフェライトを含む汚泥が生成された重金属含有排水中のフェライトを熟成させる熟成工程を具備し、第１の固液分離工程は、前記熟成工程にて熟成された前記フェライトを含む汚泥を前記重金属含有排水から固液分離させるものである。
【００１６】
そして、第２のｐＨ調整工程にて汚泥が生成された重金属含有排水中のフェライトを熟成工程にて熟成させた後、この重金属含有排水中のフェライトを含む汚泥を第１の固液分離工程にて固液分離させる。この結果、重金属含有排水中のフェライトを含む汚泥の濃縮性および脱水性を改善できるとともに、このフェライトを含む汚泥を第１の固液分離工程にて固液分離した後の重金属含有排水のｐＨが安定する。
【００１７】
請求項５記載の重金属含有排水処理方法は、請求項１ないし４いずれか記載の重金属含有排水処理方法において、第１のｐＨ調整工程にてｐＨが調整された重金属含有排水から固形物を固液分離する第２の固液分離工程と、この第２の固液分離工程にて前記固形物が固液分離された前記重金属含有排水を曝気して酸化する曝気工程とを具備し、前記第１のｐＨ調整工程は、前記第２の固液分離工程にて前記固形物が固液分離された前記重金属含有排水中の第二鉄と第一鉄とのモル比率が０．２以上２．０以下となるように、前記重金属含有排水のｐＨを調整し、第２のｐＨ調整工程は、前記曝気工程にて曝気されて酸化された前記重金属含有排水のｐＨを調整するものである。
【００１８】
そして、第２の固液分離工程にて固形物が固液分離された重金属含有排水中の第二鉄と第一鉄とのモル比率が０．２以上２．０以下となるように、第１のｐＨ調整工程にて重金属含有排水のｐＨを調整した後、この重金属含有排水から第２の固液分離工程にて固形物を固液分離する。この後、この固形物が固液分離された重金属含有排水を曝気工程にて曝気して酸化してから、この重金属含有排水のｐＨを第２のｐＨ調整工程にて調整して、この重金属含有排水中にフェライトを含む汚泥を生成させる。この結果、重金属含有排水中にフェライトを含む汚泥を生成させる前に、この重金属含有排水中の重金属を固液物として除去できる。よって、第２のｐＨ調整工程にて生成される汚泥に、フェライトをより効率良く含ませることができるとともに、この汚泥に重金属が含まれなくなるから、この汚泥中のフェライトの再利用が可能となる。
【００１９】
請求項６記載の重金属含有排水処理方法は、請求項１ないし５いずれか記載の重金属含有排水処理方法において、第１のｐＨ調整工程の前に、この第１のｐＨ調整工程にてｐＨを調整する前の重金属含有排水中の重金属を硫化物として沈殿させる硫化物分離工程を具備したものである。
【００２０】
そして、第１のｐＨ調整工程にてｐＨを調整する前の重金属含有排水中の重金属を硫化物として硫化物分離工程にて沈殿させるため、単なる中和処理では分別できない重金属を前もって除去できる。このため、こうした重金属の再利用が可能になるとともに、第２のｐＨ調整工程で生成される汚泥に重金属がほとんど含まれなくなるから、この汚泥中のフェライトの再利用が可能となる。
【００２１】
請求項７記載の重金属含有排水処理方法は、請求項６記載の重金属含有排水処理方法において、硫化物分離工程は、重金属含有排水のｐＨを２．０以上３．５以下に調整するものである。
【００２２】
そして、硫化物分離工程にて重金属含有排水のｐＨを２．０以上３．５以下に調整することにより、重金属含有排水中の重金属がより確実に硫化物として沈殿する。
【００２３】
請求項８記載の重金属含有排水処理装置は、少なくとも第一鉄を含む重金属を含有した重金属含有排水のｐＨを調整して、この重金属含有排水中の重金属を不溶化させるとともに、この重金属含有排水中の第一鉄の少なくとも一部を第二鉄に酸化させる第１のｐＨ調整手段と、この第１のｐＨ調整手段にてｐＨが調整された前記重金属含有排水のｐＨを調整して、この重金属含有排水中にフェライトを含む汚泥を生成させる第２のｐＨ調整手段と、この第２のｐＨ調整手段にてｐＨが調整された前記重金属含有排水から前記フェライトを含む汚泥を固液分離する第１の固液分離手段と、この第１の固液分離手段にて固液分離した前記フェライトを含む汚泥の少なくとも一部を前記第２のｐＨ調整手段にてｐＨが調整される前記重金属含有排水へと返送する返送手段とを具備したものである。
【００２４】
そして、少なくとも第一鉄を含む重金属を含有した重金属含有排水のｐＨを第１のｐＨ調整手段で調整して、この重金属含有排水中の重金属を不溶化させると、この重金属含有排水中の重金属がフェライトの生成を妨げなくなる。このとき、この第１のｐＨ調整手段による重金属含有排水のｐＨの調整によって、この重金属含有排水中の第一鉄の少なくとも一部が第二鉄に酸化される。次いで、この重金属含有排水のｐＨを第２のｐＨ調整手段で調整して、この重金属含有排水中にフェライトを含む汚泥を生成させる。この後、この重金属含有排水から第１の固液分離手段にてフェライトを含む汚泥を固液分離するとともに、このフェライトを含む汚泥の少なくとも一部を、第２のｐＨ調整手段によりｐＨが調整される重金属含有排水へと返送手段にて返送する。この結果、第１のｐＨ調整工程にて重金属含有排水中の重金属の不溶化させることにより、この重金属よるフェライトの生成の妨げを防止できるとともに、固液分離したフェライトを含む汚泥を第２のｐＨ調整手段によりｐＨが調整される重金属含有排水へと返送手段にて返送させたことにより、重金属含有排水からフェライトを含む汚泥が効率良く生成され、この重金属含有排水からのフェライトを含む汚泥の発生量を削減できる。
【００２５】
請求項９記載の重金属含有排水処理装置は、請求項８記載の重金属含有排水処理装置において、第１のｐＨ調整手段にてｐＨが調整された重金属含有排水から固形物を固液分離する第２の固液分離手段と、この第２の固液分離手段にて前記固形物が固液分離された前記重金属含有排水を曝気して酸化する曝気手段とを具備し、前記第１のｐＨ調整手段は、前記第２の固液分離手段にて前記固形物が固液分離された前記重金属含有排水中の第二鉄と第一鉄とのモル比率が０．２以上２．０以下となるように、前記重金属含有排水のｐＨを調整し、第２のｐＨ調整手段は、前記曝気手段にて曝気されて酸化された前記重金属含有排水のｐＨを調整するものである。
【００２６】
そして、第２の固液分離手段にて固形物が固液分離された重金属含有排水中の第二鉄と第一鉄とのモル比率が０．２以上２．０以下となるように、第１のｐＨ調整手段にて重金属含有排水のｐＨを調整した後、この重金属含有排水から第２の固液分離手段にて固形物を固液分離する。この後、この固形物が固液分離された重金属含有排水を曝気手段にて曝気して酸化してから、この重金属含有排水のｐＨを第２のｐＨ調整手段にて調整して、この重金属含有排水中にフェライトを含む汚泥を生成させる。この結果、重金属含有排水中にフェライトを生成させる前に、この重金属含有排水中の重金属を固形物として除去できる。よって、第２のｐＨ調整手段にて生成される汚泥に、フェライトをより効率良く含ませることができるとともに、この汚泥に重金属が含まれなくなるから、この汚泥中のフェライトの再利用が可能となる。
【００２７】
請求項１０記載の重金属含有排水処理装置は、請求項８または９記載の重金属含有排水処理装置において、第１のｐＨ調整手段の前に、この第１のｐＨ調整手段にてｐＨを調整する前の重金属含有排水中の重金属を硫化物として沈殿させる硫化物分離手段を具備したものである。
【００２８】
そして、第１のｐＨ調整手段にてｐＨを調整する前の重金属含有排水中の重金属を硫化物として硫化物分離手段にて沈殿させるため、単なる中和処理では分別できない重金属を前もって除去できる。このため、こうした重金属の再利用が可能になるとともに、第２のｐＨ調整工程で生成される汚泥に重金属がほとんど含まれなくなるから、この汚泥中のフェライトの再利用が可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１記載の重金属含有排水処理方法によれば、重金属含有排水中の重金属を不溶化させて、この重金属によるフェライトの生成の妨げを防止してから、この重金属含有排水から固液分離した汚泥を第２のｐＨ調整工程の重金属含有排水へと返送させたことにより、この重金属含有排水中にフェライトを含む汚泥を効率良く生成でき、この重金属含有排水からのフェライトを含む汚泥の発生量を削減できる。
【００３０】
請求項２記載の重金属含有排水処理方法によれば、請求項１記載の重金属含有排水処理方法の効果に加え、第１のｐＨ調整工程による重金属含有排水中の重金属の不溶化、およびこの重金属含有排水中の第一鉄の少なくとも一部の第二鉄への酸化と、第２のｐＨ調整工程による重金属含有排水中へのフェライトを含む汚泥の生成とのそれぞれを簡単な構成で確実にできる。
【００３１】
請求項３記載の重金属含有排水処理方法によれば、請求項１または２記載の重金属含有排水処理方法の効果に加え、重金属含有排水中に重金属が効率良く不溶化し、この重金属含有排水中に生成されるフェライトを含む汚泥の発生量をより削減できる。
【００３２】
請求項４記載の重金属含有排水処理方法によれば、請求項１ないし３いずれか記載の重金属含有排水処理方法の効果に加え、重金属含有排水中のフェライトを含む汚泥の濃縮性および脱水性を改善でき、このフェライトを含む汚泥を第１の固液分離工程にて固液分離した後の重金属含有排水のｐＨが安定する。
【００３３】
請求項５記載の重金属含有排水処理方法によれば、請求項１ないし４いずれか記載の重金属含有排水処理方法の効果に加え、重金属含有排水中にフェライトを含む汚泥を生成させる前に、この重金属含有排水中の重金属を固液物として除去できるから、重金属含有排水中に生成される汚泥にフェライトをより効率良く含ませることができ、この汚泥に重金属が含まれなくなるため、この汚泥中のフェライトを再利用できる。
【００３４】
請求項６記載の重金属含有排水処理方法によれば、請求項１ないし５いずれか記載の重金属含有排水処理方法の効果に加え、単なる中和処理では分別できない重金属を第１のｐＨ調整工程の前で除去できるので、この重金属の再利用が可能になるとともに、第２のｐＨ調整工程にて生成される汚泥に重金属がほとんど含まれなくなるから、この汚泥中のフェライトの再利用が可能となる。
【００３５】
請求項７記載の重金属含有排水処理方法によれば、請求項６記載の重金属含有排水処理方法の効果に加え、硫化物分離工程にて重金属含有排水のｐＨを２．０以上３．５以下に調整することにより、重金属含有排水中の重金属をより確実に硫化物として沈殿できる。
【００３６】
請求項８記載の重金属含有排水処理装置によれば、重金属含有排水中の重金属を不溶化させて、この重金属によるフェライトの生成の妨げを防止してから、この重金属含有排水から固液分離した汚泥を第２のｐＨ調整手段の重金属含有排水へと返送させたことにより、この重金属含有排水中にフェライトを含む汚泥を効率良く生成でき、この重金属含有排水からのフェライトを含む汚泥の発生量を削減できる。
【００３７】
請求項９記載の重金属含有排水処理装置によれば、請求項８記載の重金属含有排水処理装置の効果に加え、重金属含有排水中にフェライトを生成させる前に、この重金属含有排水中の重金属を固形物として除去できるから、重金属含有排水中に生成させる汚泥に、フェライトをより効率良く含ませることができ、この汚泥に重金属が含まれなくなるため、この汚泥中のフェライトを再利用できる。
【００３８】
請求項１０記載の重金属含有排水処理装置によれば、請求項８または９記載の重金属含有排水処理装置の効果に加え、単なる中和処理では分別できない重金属を第１のｐＨ調整手段の前で除去できるので、この重金属の再利用が可能になるとともに、第２のｐＨ調整工程で生成される汚泥に重金属がほとんど含まれなくなるから、この汚泥中のフェライトの再利用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の重金属除去装置の第１の実施の形態の構成を図１を参照して説明する。
【００４０】
図１において、１は重金属含有排水処理装置としての重金属除去装置であり、この重金属除去装置１は、鉱山排水や工場廃水、抗廃水などの被処理水としての重金属含有排水である処理原水Ｗから重金属成分を除去する。ここで、この処理原水Ｗは、例えば少なくとも第一鉄、すなわち第一鉄イオン（Ｆｅ２＋）などの鉄分を主体として含んだ重金属成分を含有し、かつ酸性を呈する排水である。また、この処理原水Ｗは、第一鉄および第二鉄、すなわち第二鉄イオン（Ｆｅ３＋）以外に、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、ヒ素（Ａｓ）および鉛（Ｐｂ）などの重金属成分が溶解している硫酸（Ｈ２ＳＯ４）酸性の排水である。
【００４１】
そして、この重金属除去装置１は、処理原水Ｗが所定量貯留される原水槽としての原水槽である有底円筒状の原水貯槽２を備えている。この原水貯槽２には、重金属除去装置１にて処理される処理原水Ｗが予め流入されて貯留される。また、この原水貯槽２の下流側には、圧送手段としての原水ポンプ３が取り付けられている。この原水ポンプ３は、原水貯槽２内に貯留された処理原水Ｗを、この原水貯槽２から所定の流速で引き抜いて排出させる。
【００４２】
さらに、この原水貯槽２の下流側には、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）凝集槽である有底円筒状の第１の凝集槽11が設置されている。この第１の凝集槽11には、原水貯槽２から原水ポンプ３にて引き抜かれた処理原水Ｗが流入されて、この処理原水Ｗが所定量貯留される。具体的に、この第１の凝集槽11は、この第１の凝集槽11内に流入されて貯留される処理原水ＷのｐＨを調整して、この処理原水Ｗの重金属を凝集させて不溶化させると同時に、この処理原水Ｗ中の第一鉄の少なくとも一部を第二鉄に酸化させる。
【００４３】
そして、この第１の凝集槽11には、この第１の凝集槽11内の処理原水Ｗにアルカリ剤として酸化マグネシウムの水溶液を供給して添加する第１のｐＨ調整手段としての第１のｐＨ調整装置12が取り付けられている。この第１のｐＨ調整装置12は、第１の凝集槽11内の処理原水ＷのｐＨを酸性、すなわち３以上６以下、より好ましくは３．５以上６．０以下に調整する。そして、この第１のｐＨ調整装置12は、内部に所定量の酸化マグネシウムの水溶液が充填されて貯留される酸化マグネシウム貯槽としての有底円筒状の第１の貯槽13を備えている。この第１の貯槽13には、圧送手段としての第１の注入ポンプ14が取り付けられている。この第１の注入ポンプ14は、第１の貯槽13内の酸化マグネシウムの水溶液を引き抜いて、この酸化マグネシウムの水溶液を第１の凝集槽11内の処理原水Ｗに添加する。
【００４４】
さらに、この第１の注入ポンプ14には、この第１の注入ポンプ14の駆動を制御して第１の凝集槽11内の処理原水ＷのｐＨを制御する第１のｐＨ制御装置15が取り付けられている。この第１のｐＨ制御装置15は、図示しないｐＨ電極を備えており、第１の注入ポンプ14による第１の貯槽13内から第１の凝集槽11内の処理原水Ｗへの酸化マグネシウムの水溶液の添加量を調整する。
【００４５】
すなわち、この第１のｐＨ制御装置15は、第１の凝集槽11内の処理原水ＷのｐＨ値に基づいて、第１の注入ポンプ14の駆動を制御して、第１の凝集槽11内の処理原水Ｗへの酸化マグネシウムの水溶液の添加量を調整する。具体的に、この第１のｐＨ制御装置15は、処理原水ＷのｐＨを所定の値、すなわち３以上６以下、好ましくは３．５以上６．０以下、より好ましく４．０以上５．５以下に調整する。
【００４６】
言い換えると、この第１のｐＨ制御装置15は、第１の凝集槽11内の処理原水Ｗ中の第一鉄と第二鉄とのモル比率が０．１以上２．０以下となるように、この処理原水ＷのｐＨを調整する。ここで、この第１のｐＨ制御装置15は、処理原水Ｗ中のアルミニウムが５０ｍｇ／ｌであり珪素が３５ｍｇ／ｌである場合には、第一鉄と第二鉄とのモル比率（第二鉄イオン／第一鉄イオン）を０．１以上０．６以下に調整する。また、この第１のｐＨ制御装置15は、処理原水Ｗ中のアルミニウムが５０ｍｇ／ｌである場合には、第一鉄と第二鉄とのモル比率を０．１以上０．８以下に調整する。
【００４７】
さらに、この第１のｐＨ制御装置15は、処理原水Ｗ中の珪素が３５ｍｇ／ｌである場合には、第一鉄と第二鉄とのモル比率を０．１以上１．０以下にする。また、この第１のｐＨ制御装置15は、処理原水Ｗ中にアルミニウムおよび珪素のそれぞれが含まれていない場合には、第一鉄と第二鉄とのモル比率を０．２以上２．０以下にする。
【００４８】
すなわち、この第１のｐＨ制御装置15は、処理原水Ｗ中にフェライトを含んだ汚泥Ｍの生成を妨げるイオン、すなわちアルミニウムイオン（Ａｌ３＋）および珪素イオン（Ｓｉ４＋）が存在する量に応じて、第二鉄イオンの比率の上限値を低下させる。したがって、この第１のｐＨ制御装置15は、処理原水Ｗ中のアルミニウムおよび珪素の濃度に応じて、第一鉄と第二鉄とのモル比率が０．１以上２．０以下となるように、空気またはその他の酸化剤を添加して第一鉄イオンの一部を第二鉄イオンに酸化させて、処理原水Ｗ中のフェライト化を安定させる。
【００４９】
さらに、第１の凝集槽11には、この第１の凝集槽11内の処理原水Ｗに空気を供給する第１の空気供給装置16が取り付けられている。この第１の空気供給装置16は、第１の凝集槽11内の処理原水Ｗを曝気しつつ、この処理原水Ｗを攪拌させる攪拌曝気装置である。また、この第１の空気供給装置16は、第１のｐＨ調整装置12による第１の凝集槽11内の処理原水ＷのｐＨ調整とともに並行して、この処理原水Ｗを空気曝気して酸化させる。
【００５０】
次いで、この第１の凝集槽11の下流側には、フェライト化槽である有底円筒状の第２の凝集槽21が配置されている。この第２の凝集槽21には、第１の凝集槽11から流出した流出水である処理原水Ｗが流入されて、この処理原水Ｗが所定量貯留される。具体的に、この第２の凝集槽21は、この第２の凝集槽21内の処理原水ＷのｐＨを調整することにより、この処理原水Ｗ中にフェライトを含む汚泥Ｍを生成させる。ここで、フェライトとは、アルカリ性溶液中で存在する、例えば亜鉄酸ナトリウム（ＮａＦｅＯ２）などの強塩基と酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）との不安定な化合物である。
【００５１】
そして、第２の凝集槽21には、この第２の凝集槽21内の処理原水Ｗに強アルカリ剤である水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）の水溶液を供給して添加する第２のｐＨ調整手段としての第２のｐＨ調整装置22が取り付けられている。この第２のｐＨ調整装置22は、第２の凝集槽21内の処理原水ＷのｐＨをアルカリ性、すなわち７以上１１以下に調整する。
【００５２】
また、この第２のｐＨ調整装置22は、内部に所定量の水酸化ナトリウムの水溶液が充填されて貯留される水酸化ナトリウム貯槽としての有底円筒状の第２の貯槽23を備えている。そして、この第２の貯槽23には、圧送手段としての第２の注入ポンプ24が取り付けられている。この第２の注入ポンプ24は、第２の貯槽23内の水酸化ナトリウムの水溶液を引き抜いて、この水酸化ナトリウムの水溶液を第２の凝集槽21内の処理原水Ｗへと添加する。
【００５３】
さらに、この第２の注入ポンプ24には、この第２の注入ポンプ24の駆動を制御して第２の凝集槽21内の処理原水ＷのｐＨを制御する第２のｐＨ制御装置25が取り付けられている。この第２のｐＨ制御装置25は、図示しないｐＨ電極を備えており、第２の注入ポンプ24による第２の貯槽23内から第２の凝集槽21内の処理原水Ｗへの水酸化ナトリウムの水溶液の添加量を調整する。
【００５４】
すなわち、この第２のｐＨ制御装置25は、第２の凝集槽21内の処理原水ＷのｐＨ値に基づいて、第２の注入ポンプ24の駆動を制御して、第２の凝集槽21内の処理原水Ｗへの水酸化ナトリウムの水溶液の添加量を調整する。具体的に、この第２のｐＨ制御装置25は、処理原水ＷのｐＨを所定の値、すなわち７以上１１以下、好ましくは１０．５に調整する。
【００５５】
さらに、第２の凝集槽21には、この第２の凝集槽21内の処理原水Ｗを攪拌させる第１の攪拌装置26が取り付けられている。この第１の攪拌装置26は、第２の凝集槽21内の処理原水Ｗ内に浸漬された攪拌翼としてのプロペラ27を備えている。すなわち、この第１の攪拌装置26は、プロペラ27を処理原水Ｗ内に浸漬させて回転駆動させることによって、第２の凝集槽21内の処理原水Ｗを攪拌させる。
【００５６】
次いで、この第２の凝集槽21の下流側には、第１の固液分離手段としての固液分離槽である有底円筒状の第１の沈殿槽31が設置されている。この第１の沈殿槽31には、第２の凝集槽21から流出した流出水である処理原水Ｗが流入されて、この処理原水Ｗが所定量貯留される。そして、この第１の沈殿槽31の底部には、逆円錐面状であるロート状の底面部32が設けられている。ここで、この第１の沈殿槽31は、第２の凝集槽21にて処理原水Ｗ中に生成された汚泥Ｍを、この処理原水Ｗから固液分離する。
【００５７】
さらに、この底面部32の最も下側に向けて突出した中央部には、第１の沈殿槽31にて沈殿したフェライトを含む汚泥Ｍを処理原水Ｗから固液分離する汚泥引抜口33が開口されて設けられている。この汚泥引抜口33には、この汚泥引抜口33から引き抜いた汚泥Ｍの少なくとも一部を第２の凝集槽21への返送させるとともに、系外へと排出させる返送手段としての排出手段である汚泥返送排出装置34が取り付けられている。
【００５８】
この汚泥返送排出装置34は、上流端が汚泥引抜口33に接続された細長円筒状の汚泥返送管35を備えている。この汚泥返送管35の下流端は、第２の凝集槽21の上流側に設置されている。そして、この汚泥返送管35には、この汚泥返送管35を介して第１の沈殿槽31の汚泥引抜口33から引き抜いた汚泥Ｍを圧送する圧送手段としての返送ポンプ36が取り付けられている。
【００５９】
この返送ポンプ36は、第１の沈殿槽31から固液分離し、かつこの第１の沈殿槽31の汚泥引抜口33から汚泥返送管35を介して引き抜いた汚泥Ｍの少なくとも一部を、第２の凝集槽21内の処理原水Ｗへと返送させる。さらに、この返送ポンプ36よりも汚泥返送管35の上流側には、細長円筒状の汚泥排出管37の上流端が連通接続されている。この汚泥排出管37は、汚泥返送管35を介して第１の沈殿槽31から引き抜いた汚泥Ｍのうち、汚泥返送管35にて第２の凝集槽21へと返送されない残りの汚泥Ｍを系外へと引き抜いて排出させる。
【００６０】
そして、この汚泥排出管37を介して排出された汚泥Ｍは、図示しない汚泥処理装置にて汚泥処理されてから、この汚泥Ｍ中のフェライトが再利用される。さらに、第１の沈殿槽31にて汚泥Ｍが固液分離された後の処理原水Ｗは処理水とされ、この処理水は第１の沈殿槽31から流出して排出されて図示しない河川などへと放流される。
【００６１】
次に、上記第１実施の形態の重金属除去装置による排水処理方法について説明する。
【００６２】
まず、原水貯槽２に貯留された処理原水Ｗを原水ポンプにて第１の凝集槽11へと流出させて貯留させる。この状態で、第１のｐＨ調整工程として、第１の凝集槽11内の処理原水Ｗに対して第１のｐＨ調整装置12にて酸化マグネシウムの水溶液を所定量添加して、この処理原水ＷのｐＨを３以上６以下に中和する。
【００６３】
このとき、この第１の凝集槽11内の処理原水Ｗ中のアルミニウムのほとんどが水酸化物、すなわち水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）の固形物である汚泥Ｓとして凝集して不溶化するとともに、この処理原水Ｗ中の珪素の５０％前後が沈殿物である汚泥Ｓとして凝集して不溶化する。
【００６４】
同時に、この処理原水Ｗ中の鉄分のほとんどは、第一鉄イオンとして存在するが、第１のｐＨ調整装置12にてｐＨを調整したことにより、この処理原水Ｗ中の第一鉄イオンによる第二鉄イオンへの酸化が進行して、この処理原水Ｗ中の第一鉄イオンの一部が第二鉄イオンとして存在するようになる。
【００６５】
したがって、この第１のｐＨ調整工程では、処理原水Ｗ中のフェライト化を妨げるアルミニウムおよび珪素が不溶化すると同時に、この処理原水Ｗ中の第一鉄イオンから第二鉄イオンへの酸化が一部進行する。
【００６６】
次いで、第１の凝集槽11から流出させた処理原水Ｗを第２の凝集槽21に流入させて貯留させる。この状態で、第２のｐＨ調整工程として、この第２の凝集槽21内の処理原水Ｗに第２のｐＨ調整装置22にて水酸化ナトリウムの水溶液を所定量添加して、この処理原水ＷのｐＨを７以上１１以下にする。
【００６７】
このとき、この第２の凝集槽21内の処理原水Ｗ中の第一鉄イオンと第二鉄イオンとの反応によって、フェライトが生成される。具体的に、これら第一鉄イオンと第二鉄イオンとの存在下では、Ｆｅ２＋＋２Ｆｅ３＋＋８ＯＨ−→Ｆｅ３Ｏ４＋４Ｈ２Ｏの反応式によって、フェライトが生成される。よって、この反応式に示すように、第二鉄イオンと第一鉄イオンとが２対１の比率でフェライトの生成が進行する。
【００６８】
ところが、第２の凝集槽21内の処理原水Ｗには、アルミニウムや珪素などのフェライト化を妨げる物質が存在する。この場合には、第二鉄イオンと第一鉄イオンとの比率が変化し、より効率良くフェライトを生成させる条件としては、処理原水Ｗ中の第二鉄イオンの量を少なくすればよい。
【００６９】
よって、第１のｐＨ調整工程にて第１の凝集槽11内の処理原水ＷをｐＨ３以上６以下に調整したことによって、この処理原水Ｗ中に存在する第二鉄イオンの量程度でも、第２のｐＨ調整工程によって第２の凝集槽21内の処理原水Ｗ中にフェライトが生成されるフェライト化反応が生じる。
【００７０】
この後、この第２の凝集槽21から流出させた処理原水Ｗを第１の沈殿槽31に流入させる。この状態で、第１の固液分離工程として、この第１の沈殿槽31内の処理原水Ｗ中のフェライトを含んだ汚泥Ｍを沈殿させる。
【００７１】
そして、返送工程として、返送ポンプ36を駆動させて第１の沈殿槽31内に沈殿した汚泥Ｍを汚泥引抜口33から固液分離して引き抜くとともに、この汚泥Ｍの一部を汚泥返送管35を介して第２の凝集槽21内の処理原水Ｗへと返送する。
【００７２】
この結果、この第２の凝集槽21内には、最初からフェライト結晶が存在する。このため、この第２の凝集槽21内のフェライト結晶が核となって、この第２の凝集槽21内でのフェライトの生成がより効率良くなる。
【００７３】
さらに、返送工程による汚泥Ｍの返送を繰り返して、第２の凝集槽21内の汚泥Ｍを熟成させることによって、この第２の凝集槽21内で生成される汚泥Ｍの沈降性および脱水性のそれぞれが改善される。
【００７４】
この後、汚泥排出管37から排出される汚泥Ｍを、汚泥処理してから、この汚泥Ｍ中のフェライトを再利用する。
【００７５】
さらに、第１の沈殿槽31にて汚泥Ｍが固液分離された後の処理原水Ｗを、処理水として第１の沈殿槽31から流出させて河川などへと放流する。
【００７６】
上述したように、上記第１の実施の形態によれば、鉱山排水などの処理原水ＷのｐＨを第１の凝集槽11内において第１のｐＨ調整装置12にて３以上６以下に調整する。この結果、この処理原水Ｗ中のフェライトの生成を妨げるアルミニウムや珪素などの重金属が水酸化物として不溶化されて汚泥Ｓとなる。すなわち、これら重金属を水酸化物として不溶化させることにより、これら重金属によるフェライト生成妨害の影響が小さくなるので、これら重金属によるフェライトの生成の妨げを防止できる。
【００７７】
同時に、この第１のｐＨ調整装置12による処理原水ＷのｐＨ調整によって、この処理原水Ｗ中の第一鉄イオンの一部が第二鉄イオンに酸化する。このため、この処理原水ＷのｐＨを第２の凝集槽21内において第２のｐＨ調整装置22にて７以上１１以下に調整する。この結果、この処理原水Ｗ中に従来のように重金属の水酸化物を生成させることなく、この処理原水Ｗ中の第一鉄イオンと第二鉄イオンとによって、この処理原水Ｗ中にフェライトを生成できる。
【００７８】
したがって、この処理原水Ｗ中のフェライトの生成を妨げる重金属を不溶化した上で、この処理原水Ｗ中にフェライトを生成させる。この結果、この処理原水Ｗ中でのフェライトの生成を効率良くでき、この処理原水Ｗ中でのフェライトを含んだ汚泥Ｍの生成量を大幅に削減できる。同時に、この処理原水Ｗ中に生成される汚泥Ｍの沈降性および脱水性が改善されるから、この処理原水Ｗからのフェライトを含んだ汚泥Ｍの第１の沈殿槽31での固液分離をより効率良くできる。
【００７９】
さらに、この処理原水Ｗ中のフェライトを含む汚泥Ｍを第１の沈殿槽31内で沈殿させて、この汚泥Ｍを第１の沈殿槽31の汚泥引抜口33から引き抜いて固液分離する。この結果、この処理原水Ｗから鉄分などを主体とした重金属を簡単な構成で確実に除去できるとともに、この汚泥Ｍに含まれているフェライトを有価物として回収できるから、この汚泥Ｍ中のフェライトの工業的な再利用が可能となる。
【００８０】
また、この第１の沈殿槽31にて処理原水Ｗから固液分離した汚泥Ｍを、汚泥返送管35を介して第２の凝集槽21内の処理原水Ｗに返送する。この結果、この第２の凝集槽21内に最初からフェライトの結晶を存在させることができる。このため、この第２の凝集槽21内のフェライト結晶によって、この第２の凝集槽21内の処理原水Ｗ中にフェライトがより効率良く生成される。
【００８１】
よって、この第２の凝集槽21内での処理原水Ｗのフェライト化を促進できるから、この第２の凝集槽21内での処理原水Ｗ中のフェライトの生成を簡単な構成でより効率良くできる。同時に、この第２の凝集槽21内でのフェライトの結晶を熟成できるので、このフェライトの沈降性および脱水性の改善を図ることができる。
【００８２】
さらに、第１のｐＨ調整装置12でｐＨを調整して、第１の凝集槽11内の処理原水Ｗ中の第一鉄イオンと第二鉄イオンとのモル比率が０．１以上２．０以下となるようにした。この結果、この処理原水Ｗ中にアルミニウムや珪素などの重金属成分が水酸化物として不溶化して、これら重金属成分が効率良く汚泥Ｓとなる。したがって、これら重金属成分が効率良く除去された処理原水Ｗ中にフェライトを含んだ汚泥Ｍを生成させることによって、この処理原水Ｗ中の鉄イオンの中和によるフェライトの生成を安定させて促進できるとともに、この処理原水Ｗ中の汚泥Ｍの発生量をより削減できる。
【００８３】
これらの結果、従来の消石灰を用いた中和法よりも５０％以上の汚泥Ｍの発生量を削減でき、酸化マグネシウムを用いた中和法よりも３０％以上の汚泥Ｍの発生量を削減できる。さらに、処理原水Ｗに高分子凝集剤などを添加することなく、この処理原水Ｗ中に生成される汚泥Ｍの沈降性および脱水性のそれぞれを改善できる。
【００８４】
このため、この処理原水Ｗから固液分離した汚泥Ｍを脱水する前の濃縮汚泥量の濃度を上昇でき、この汚泥Ｍの発生量を削減できる。したがって、この汚泥Ｍを脱水するための図示しない脱水機の台数およびこれら脱水機にて消費される電力を削減できる。このため、この汚泥Ｍを脱水するための作業量を大幅に削減できると同時に、汚泥Ｍの脱水設備の薬品などのランニングコストを大幅に削滅できる。
【００８５】
ここで、第１のｐＨ調整装置12にて第１の凝集槽11内の処理原水Ｗへと添加するアルカリ剤としては、酸化マグネシウム以外に、消石灰（水酸化カルシウム:Ｃａ（ＯＨ）２）や、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）なども利用できる。ところが、このアルカリ剤として消石灰や炭酸カルシウムを用いた場合には、処理原水Ｗ中に石膏（ＣａＳＯ４）が生成されてしまうから、この処理原水Ｗ中に生成される汚泥Ｍの減少が図れない。一方、このアルカリ剤として水酸化ナトリウムを用いた場合には、この水酸化ナトリウムは比較的高価であるから、薬品費が高くなり処理原水Ｗを処理する上でのコスト的な問題がある。
【００８６】
これに対し、このアルカリ剤として酸化マグネシウムを用いた場合には、この酸化マグネシウムは処理原水Ｗにゆっくり溶解し、この処理原水Ｗに中和をゆっくり進行させるとともに、この処理原水Ｗの中和に必要なアルカリの８０％以上９０％以下を第１のｐＨ調整装置12で消費する。したがって、この第１のｐＨ調整装置12にて処理原水Ｗに添加するアルカリ剤としては酸化マグネシウムが好ましい。
【００８７】
また、第２のｐＨ調整装置22においても水酸化ナトリウム以外に、消石灰や、酸化マグネシウムなども利用できる。ところが、この第２のｐＨ調整装置22にて消石灰を用いた場合には、第１のｐＨ調整装置12と同様に処理原水Ｗ中に石膏が生じてしまうという問題があるとともに、消石灰の添加量が少なくなる結果、石膏の生成が遅れて、後段の第１の沈殿槽31で石膏スケールが発生してしまうおそれが増大する。一方、この第２のｐＨ調整装置22にて酸化マグネシウムを用いた場合には、処理原水ＷのｐＨを十分に上昇させることが容易ではない。したがって、この第２のｐＨ調整装置22としては水酸化ナトリウムを用いることが望ましい。
【００８８】
次に、本発明の第２の実施の形態を図２を参照して説明する。
【００８９】
この図２に示す重金属除去装置１は、基本的には図１に示す重金属除去装置１と同様であるが、第１の凝集槽11と第２の凝集槽21との間に第２の固液分離手段としての第２の沈殿槽41を設けたものである。この第２の沈殿槽41は、第１の沈殿槽31と略同様に構成されており、第１の凝集槽11から流出した流出水である処理原水Ｗが流入して貯留される。
【００９０】
そして、この第２の沈殿槽41は、第１の凝集槽11内にて処理原水Ｗ中に不溶化した重金属成分の水酸化物である固形物を含んだ汚泥Ｓを沈殿させて固液分離する。言い換えると、この第２の沈殿槽41は、この第２の沈殿槽41内に沈殿した汚泥Ｓを、この第２の沈殿槽41の底面部42に設けた汚泥引抜口43から引き抜くことによって、この第２の沈殿槽41内の処理原水Ｗから汚泥Ｓを固液分離する。
【００９１】
ここで、第１のｐＨ調整装置12は、第２の沈殿槽41内に貯留され、この第２の沈殿槽41内にて汚泥Ｓが固液分離された後の処理原水Ｗ中の第二鉄イオンと第一鉄イオンとのモル比率が０．２以上２．０以下となるように、第１の凝集槽11内の処理原水ＷのｐＨを調整して、この処理原水Ｗ中の第一鉄イオンの少なくとも一部を酸化させる。また、この第１の凝集槽11には、第１の攪拌装置26と同様に構成された第２の攪拌装置44が取り付けられている。この第２の攪拌装置44は、この第２の攪拌装置44のプロペラ45を回転駆動させることによって、第１の凝集槽11内に貯留された処理原水Ｗを攪拌させる。
【００９２】
次いで、第２のｐＨ調整装置22は、第２の沈殿槽41にて汚泥Ｓが固液分離された後の処理原水Ｗが流入されて貯留された第２の凝集槽21内の処理原水ＷのｐＨを調整する。そして、この第２の凝集槽21には、第１の空気供給装置16と同様に構成された第２の空気供給装置46が取り付けられている。この第２の空気供給装置46は、第２の凝集槽21内の処理原水Ｗに空気を供給することによって、この第２の凝集槽21内の処理原水Ｗを曝気しつつ、この処理原水Ｗを攪拌させる攪拌曝気装置である。
【００９３】
さらに、汚泥返送排出装置34の汚泥返送管35の下流端は、第２の沈殿槽41と第２の凝集槽21との間へと配管されて配設されている。すなわち、この汚泥返送管35は、第１の沈殿槽31から引き抜いた汚泥Ｍを第２の沈殿槽41の下流側である第２の凝集槽21の上流側へと返送させて、この汚泥Ｍを第２の凝集槽21内に流入させる。
【００９４】
この結果、上記第２の実施の形態によれば、鉄以外に各種の重金属を含有する酸性の鉱山排水である処理原水Ｗを中和する際に、この処理原水Ｗ中に安定してフェライトを生成させることによって、このフェライトを含んだ汚泥Ｍの発生量を削減できるとともに、この汚泥Ｍの沈降性および脱水性を改善でき、この汚泥Ｍの脱水作業を軽減できるから、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００９５】
ここで、この処理原水Ｗ中にヒ素などの有害物質が含有されている場合には、この処理原水Ｗ中に生成された汚泥Ｍにヒ素が含有されるおそれがある。このため、この汚泥Ｍの処埋および処分などに問題が生じるおそれがあるとともに、この汚泥Ｍ中のフェライトの有効利用などにも問題が生じるおそれがある。
【００９６】
そこで、第１の凝集槽11と第２の凝集槽21との間に第２の沈殿槽41を設け、この第２の沈殿槽41から流出する処理原水Ｗ中の第二鉄イオンと第一鉄イオンとのモル比率が０．２以上２．０以下となるように第１のｐＨ調整装置12にて第１の凝集槽11内の処理原水ＷのｐＨを調整するとともに、第２の空気供給装置46にて第２の凝集槽21内の処理原水Ｗに空気を供給しつつ攪拌する。
【００９７】
この結果、第１のｐＨ調整装置12にて第１の凝集槽11内の処理原水ＷのｐＨを３以上６以下に調整することによって、この処理原水Ｗ中のアルミニウムのほとんど、珪素の５０％程度、および他の有害物質を、第１の凝集槽11で凝集させて不溶化できる。このため、この汚泥Ｓが生成された処理原水Ｗを第２の沈殿槽41へと流入させて貯留させることにより、この処理原水Ｗ中の汚泥Ｓを第２の沈殿槽41内に沈殿させることができる。
【００９８】
よって、この第２の沈殿槽41の汚泥引抜口43から、この第２の沈殿槽41内に沈殿した汚泥Ｓを引き抜いて固液分離することによって、この処理原水Ｗからフェライト化を妨げる物質や、ヒ酸などの有害物質を予め除去できる。この結果、この第２の沈殿槽41にて汚泥Ｓを分離した後の処理原水Ｗには、フェライト化を妨げる物質や有害物質が含まれなくなるから、この処理原水Ｗを第２の凝集槽21へと流入させることによって、この第２の凝集槽21でのフェライトの生成をより効率良くできる。
【００９９】
さらに、処理原水Ｗ中の第二鉄イオンは、ｐＨ３以上６以下の範囲で汚泥Ｓとして沈殿してしまう。したがって、第１のｐＨ調整装置12にてｐＨを３以上６以下に調整してから第２の沈殿槽41にて汚泥Ｓを分離した後の処理原水Ｗを第２の凝集槽21へと流入させると、この第２の凝集槽21でのフェライトの生成において第二鉄イオンが不足する。
【０１００】
そこで、第２の凝集槽21内の処理原水Ｗ中の第二鉄イオンと第一鉄イオンとのモル比率が０．２以上２．０以下となるように、酸化工程として、第１のｐＨ調整装置12にて第１の凝集槽11内の処理原水ＷのｐＨを調整するとともに、第２の空気供給装置46にて第２の凝集槽21内の処理原水Ｗに空気を供給する。ここで、この酸化工程を独立に設けたり、第２の凝集槽21の第２の空気供給装置46にて、この第２の凝集槽21内の処理原水Ｗ中の第一鉄イオンの一部を第二鉄イオンに酸化させることもできる。
【０１０１】
この結果、この第２の凝集槽21での処理原水Ｗ中の第一鉄イオンおよび第二鉄イオンからのフェライトの生成をより効率良くかつより容易に実現できる。同時に、この第２の凝集槽21にて生成されるフェライトの純度を高くできるとともに、このフェライトの磁化率を大きくできる。したがって、この第２の凝集槽21にてフェライトが生成された処理原水Ｗを第１の沈殿槽31へと流入させることによって、この第１の沈殿槽31にて有害物質を含まない純度の高いフェライトを回収できる。よって、このフェライトを廃棄物として排出させるのではなく、工業用として再利用が可能となる。
【０１０２】
次に、本発明の第３の実施の形態を図３を参照して説明する。
【０１０３】
この図３に示す重金属除去装置１は、基本的には図２に示す重金属除去装置１と同様であるが、第２の沈殿槽41と第２の凝集槽21との間に曝気手段としての酸化手段である酸化槽51を設けたものである。この酸化槽51は、酸化工程である曝気工程として、第２の沈殿槽41にて汚泥Ｓが固液分離された後の処理原水Ｗが流入されて貯留される。また、この酸化槽51には、第１の空気供給装置16と同様に構成された第３の空気供給装置52が取り付けられている。この第３の空気供給装置52は、酸化槽51内の処理原水Ｗに空気を供給することによって、この酸化槽51内の処理原水Ｗを曝気して酸化させる酸化曝気装置である。
【０１０４】
さらに、第２の凝集槽21には、酸化槽51にて酸化された処理原水Ｗが流入されて貯留される。また、汚泥返送管35の下流端は、酸化槽51と第２の凝集槽21との間に配管されており、第１の沈殿槽31から引き抜いた汚泥Ｍを酸化槽51の下流側である第２の凝集槽21の上流側へと返送して、この汚泥Ｍを第２の凝集槽21内に流入させる。
【０１０５】
この結果、上記第３の実施の形態によれば、処理原水Ｗを中和する際に、この処理原水Ｗ中に安定してフェライトを生成できるから、このフェライトを含んだ汚泥Ｍの発生量を削減できるとともに、この汚泥Ｍの沈降性および脱水性を改善でき、この汚泥Ｍの脱水作業を軽減できるため、上記第２の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１０６】
ここで、第１のｐＨ調整装置12による第１の凝集槽11内の処理原水ＷのｐＨ調整では、この処理原水Ｗ中の第二鉄のほとんどが固形物である汚泥Ｍに取り込まれた形として存在する。また、第２の沈殿槽41で固液分離した後の処理原水Ｗ中には、第一鉄しか存在しない。そこで、この第２の沈殿槽41よりも上流側に酸化槽51を設け、この酸化槽51内の処理原水Ｗを第３の空気供給装置52にて曝気して酸化して、第２の凝集槽21内へと流入される処理原水Ｗ中の第１鉄と第２鉄とのモル比率をフェライト生成のために必要な比率にする。この結果、この第２の凝集槽21内でより効率良くフェライトを含んだ汚泥Ｍを生成できる。
【０１０７】
なお、上記第３の実施の形態では、第２の凝集槽21の上流側に酸化槽51を設け、この第２の凝集槽21へと流入される処理原水Ｗを酸化槽51の第３の空気供給装置52にて空気曝気して酸化させたが、この第３の空気供給装置52を第２の凝集槽21内に設けても、この第２の凝集槽21内に流入して貯留される処理原水Ｗ中の第１鉄と第２鉄とのモル比率をフェライト生成のために必要な比率にできるので、上記第３の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１０８】
次に、本発明の第４の実施の形態を図４および図５を参照して説明する。
【０１０９】
この図４および図５に示す重金属除去装置１は、硫化物分離手段としての硫化物除去装置61を備えている。この硫化物除去装置61は、図１ないし図３に示す重金属除去装置１の第１の凝集槽11の前段に設けられる設備である。すなわち、この硫化物除去装置61は、原水貯槽２と第１の凝集槽11との間に設置されている。言い換えると、この硫化物除去装置61は、原水ポンプ３より下流側であるとともに第１の凝集槽11より上流側に設置されている。よって、この硫化物除去装置61は、原水貯槽２から原水ポンプ３にて供給される処理原水Ｗが第１の凝集槽11へと供給されて第１のｐＨ調整装置12にてｐＨ調整される前に供給される。
【０１１０】
そして、この硫化物除去装置61は、処理原水Ｗが所定の流量で流入される硫化物生成槽62を備えている。この硫化物生成槽62では、硫化ソーダ（Ｎａ２ＳＯ３）あるいは硫化水素（Ｈ２Ｓ）などの硫化剤Ｖを処理原水Ｗに添加することによって、この処理原水Ｗ中のある種の重金属のみを硫化物として不溶化させる。
【０１１１】
具体的に、この硫化物生成槽62には、内部に所定量の液状の硫化ソーダ溶液などの硫化剤Ｖが充填されて貯留される硫化剤貯槽としての有底円筒状の第３の貯槽63を備えている。この第３の貯槽63には、圧送手段としての第３の注入ポンプ64が取り付けられている。この第３の注入ポンプ64は、第３の貯槽63内の硫化剤Ｖを引き抜いて、この硫化剤Ｖを硫化物生成槽62内の処理原水Ｗへと添加する。
【０１１２】
さらに、この第３の注入ポンプ64には、この第３の注入ポンプ64の駆動を制御して硫化物生成槽62内の処理原水Ｗの酸化還元電位（Oxidation Reduction Potential:ＯＲＰ）を計測するＯＲＰ計65が制御ライン66を介して取り付けられている。このＯＲＰ計65は、硫化物生成槽62内の処理原水Ｗの酸化還元電位が指示値として、例えば−１００ｍＶとなるように、第３の貯槽63内の硫化剤Ｖを硫化物生成槽62内に供給して注入制御して、この硫化物生成槽62内の処理原水Ｗ中の銅（Ｃｕ）、カドミウム（Ｃｄ）、鉛（Ｐｂ）あるいは亜鉛（Ｚｎ）などの単なる中和処理では鉄から分別できない重金属を不溶化させる。すなわち、このＯＲＰ計65は、硫化剤Ｖの適切な添加量を調節させる。
【０１１３】
ここで、硫化物生成槽62内の処理原水Ｗは、図示しない第３のｐＨ制御装置にて所定の値、すなわち２．０以上３．５以下、より好ましくは２．０以上３．０以下に調整されている。ここで、この硫化物生成槽62内の処理原水ＷのｐＨを２．０以上３．５以下とすると、銅、カドミウム、鉛および亜鉛のいずれもが硫化物として不溶化して、これら銅、カドミウム、鉛および亜鉛のそれぞれを処理原水Ｗ中からほとんど除去でき、汚泥Ｔとして分別回収できるようになる。
【０１１４】
また、硫化物生成槽62には、この硫化物生成槽62内の処理原水Ｗを攪拌させる第３の攪拌装置67が取り付けられている。この第３の攪拌装置67は、硫化物生成槽62内の処理原水Ｗ内に浸漬された攪拌翼としてのプロペラ68を備えている。すなわち、この第３の攪拌装置67は、プロペラ68を処理原水Ｗ内に浸漬させて回転駆動させることによって、硫化物生成槽62内の処理原水Ｗを攪拌させる。
【０１１５】
さらに、硫化物生成槽62の下流側には、第３の固液分離手段としての固液分離槽である有底円筒状の第３の沈殿槽71が設置されている。この第３の沈殿槽71には、硫化物生成槽62から流出した処理原水Ｗが流入されて、この処理原水Ｗが所定量貯留される。また、この第３の沈殿槽71の底部には、逆円錐面状であるロート状の底面部72が設けられている。
【０１１６】
ここで、この第３の沈殿槽71は、硫化物生成槽62にて処理原水Ｗ中から不溶化された硫化物の汚泥Ｔを、この処理原水Ｗから固液分離して回収する。さらに、この第３の沈殿槽71の底面部72の最も下側に向けて突出した中央部には、この第３の沈殿槽71内にて沈殿した汚泥Ｔを処理原水Ｗから固液分離して系外へと排出させる汚泥引抜口73が開口されて設けられている。また、この第３の沈殿槽71にて汚泥Ｔが回収された処理原水Ｗは、硫化物分離工程処理水として、重金属除去装置１の第１の凝集槽11へと流入される。
【０１１７】
この結果、上記第４の実施の形態によれば、重金属除去装置１の第１のｐＨ調整装置12による第１のｐＨ調整工程の前段で、硫化物分離工程として、処理原水Ｗを硫化物生成槽62に流入させる。そして、この硫化物生成槽62内に貯留された処理原水Ｗ中に硫化剤Ｖを添加して、この処理原水Ｗ中の銅、カドミウム、鉛および亜鉛などの重金属を硫化物として不溶化させる。この後、これら重金属が硫化物として不溶化された処理原水Ｗを第３の沈殿槽71へと流入させて、この第３の沈殿槽71にて処理原水Ｗ中に不溶化した硫化物を沈殿させて固液分離させる。
【０１１８】
この結果、単なる中和処理では鉄から分別できない銅、カドミウム、鉛および亜鉛などの重金属類を前もって除去できる。よって、これら重金属類のリサイクルが可能になるとともに、重金属除去装置１の第２のｐＨ調整装置22にて生成される汚泥Ｍに重金属がほとんど含まれなくなるから、この汚泥Ｍ中のフェライトの再利用が可能となる。さらに、第２の沈殿槽41にてアルミニウムやヒ素などを除去できるから、第２のｐＨ調整装置にて生成される汚泥Ｍに、フェライトをより効率良く含有できるとともに、この汚泥Ｍに重金属がより含まれなくなる。このため、この汚泥Ｍ中のフェライトの再利用がより効率良くできる。
【０１１９】
さらに、硫化物生成槽62内の処理原水Ｗに硫化剤Ｖを第３の貯槽63から第３の注入ポンプ64にて添加して、この処理原水Ｗ中の重金属を硫化物として不溶化させる際に、この処理原水ＷのｐＨを、２．０以上３．５以下にする。すなわち、この処理原水ＷのｐＨが３．５以上の場合には、この処理原水Ｗ中の第一鉄が硫化物として不溶化してしまい、フェライトとしての回収量が減少するため好ましくない。一方、この処理原水ＷのｐＨが２．０以下の場合には、亜鉛の硫化物生成による不溶化が不十分となってしまうので好ましくない。
【０１２０】
したがって、この処理原水ＷのｐＨを２．０以上３．５以下にすることによって、この処理原水Ｗ中の、単なる中和処理では鉄との分離ができない銅、カドミウム、鉛および亜鉛などの重金属類をより確実に不溶化できる。したがって、これら重金属の再利用がより効率良くできるとともに、フェライトを含む汚泥Ｍに重金属がより含まれなくなるため、この汚泥Ｍ中のフェライトをより効率良く再利用できる。
【０１２１】
また、ＯＲＰ計65の指示値として酸化還元電位が−１００ｍＶとなるように、硫化物生成槽62内の処理原水Ｗを調整することによって、この処理原水Ｗ中の単なる中和処理では鉄から分離できないほとんどの重金属を不溶化できる。
【０１２２】
これらの結果、処理原水Ｗ中に含有されている重金属類は、銅、カドミウム、鉛および亜鉛などについては硫化物生成槽62にて不溶化されて第３の沈殿槽71にて汚泥Ｔとして回収でき、アルミニウムおよびヒ素などについては第１の凝集槽11にて不溶化されて第２の沈澱槽41にて汚泥Ｓとして回収でき、鉄については第２の凝集槽21でフェライトとして可溶化されて第１の沈澱槽31にて汚泥Ｍとして回収できる。
【０１２３】
したがって、重金属除去装置１の前段に硫化物除去装置61を設けることによって、第１の沈澱層31で回収できるフェライトに不純物として含まれる他の重金属類を除去できるとともに、３種の汚泥Ｍ,Ｓ,Ｔとして回収できるから、これら３種の汚泥Ｍ,Ｓ,Ｔのそれぞれを資源として再利用しやすくできる。
【０１２４】
なお、上記第４の実施の形態において、処理原水Ｗ中に銅、カドミウム、鉛あるいは亜鉛などの単なる中和処理でな鉄から分離できない重金属が含まれていない場合には、重金属除去装置１の前段に硫化物除去装置61を設置せずに、上述した図１ないし図３に示す重金属除去装置１のみで処理原水Ｗを処理するだけでよい。
【０１２５】
さらに、上記各実施の形態では、第２のｐＨ調整装置22にて第２の凝集槽21内の処理原水ＷのｐＨを７以上１１以下に調整させたため、この処理原水Ｗが流入される第１の沈殿槽31にて汚泥Ｍが固液分離された後の処理水のｐＨが高くなる場合も考えられる。ところが、実際には第１の沈殿槽31内で処理原水ＷのｐＨの低下が生じるから、この第１の沈殿槽31から流出する処理水のｐＨはそれ程高くない。ここで、第１の沈殿槽31内の処理原水ＷのｐＨが低下が生じる原因としては、この処理原水Ｗ中でのフェライトの生成反応が急に進行せず、徐々に水酸基を消費するためであると考えられる。
【０１２６】
したがって、第２の凝集槽21と第１の沈殿槽31との間に図示しない熟成手段としてのフェライト熟成槽を設け、このフェライト熟成槽にて熟成工程として第２の凝集槽21内で生成された汚泥Ｍを処理水に接触させて、この汚泥Ｍ中のフェライトを熟成させる。この結果、第１の沈殿槽31から流出される処理水のｐＨの低下が進行するから、この処理水のｐＨの安定化ができるとともに、この第１の沈殿槽31内に沈殿するフェライトの結晶をさらに成長させることができる。よって、このフェライトの結晶をより熟成でき、このフェライトを含む汚泥Ｍの濃縮性および脱水性をより改善できる。このとき、この処理水と汚泥Ｍとが接触するフェライト熟成槽を、第１の沈殿槽31内に設けることもできる。
【０１２７】
また、第１のｐＨ調整装置12にて第１の凝集槽11内の処理原水Ｗ中に酸化マグネシウムを添加させたが、この酸化マグネシウム以外の空気や、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）、塩素ガス（Ｃｌ２）、二酸化塩素（ＣｌＯ２）、オゾン（Ｏ３）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）などの酸化剤を第１のｐＨ調整装置12にて第１の凝集槽11内の処理原水Ｗ中に添加して、この処理原水Ｗ中の第一鉄イオンの一部を第二鉄イオンに酸化させてもよい。
【実施例１】
【０１２８】
次に、上記第１の実施の形態の重金属除去装置の実施例について説明する。
【０１２９】
まず、表１に示す組成の処理原水Ｗを用いた。
【０１３０】
【表１】
2005125316.tif 000003
【０１３１】
そして、この処理原水Ｗを原水貯槽２に流入させて貯留させた後、この原水貯槽２内の処理原水Ｗを原水ポンプ３にて容積が１ｌの第１の凝集槽11内に流量２ｌ／ｈで流入させて定量供給させる。
【０１３２】
ここで、この第１の凝集槽11内の処理原水Ｗに第１の空気供給装置16にて空気を供給して、この処理原水Ｗを攪拌させる。
【０１３３】
このとき、この第１の空気供給装置16による第１の凝集槽11内の処理原水Ｗへの空気の供給量を調整して、この処理原水Ｗが第２の凝集槽21内に供給された際の、この処理原水Ｗ中の第一鉄イオンと第二鉄イオンとのモル比率を調整する。
【０１３４】
同時に、第１の凝集槽11内の処理原水ＷのｐＨが５になるように、この第１の凝集槽11内の処理原水ＷのｐＨを第１のｐＨ制御装置15にて調整する。
【０１３５】
このとき、この第１のｐＨ制御装置15による処理原水ＷのｐＨ調整は、第１の貯槽13内に溶解させた酸化マグネシウム水溶液を、第１の注入ポンプ14の駆動にて第１の凝集槽11内に供給させる。
【０１３６】
次いで、この第１のｐＨ制御装置15にてｐＨ５に調整した第１の凝集槽11内の処理原水Ｗを流出させて、この処理原水Ｗを容積が２ｌの第２の凝集槽21に供給して貯留させる。
【０１３７】
ここで、この第２の凝集槽21内の処理原水Ｗを、第１の攪拌装置26のプロペラ27で攪拌するとともに、この処理原水ＷのｐＨを第２のｐＨ制御装置25で１０．５に調整する。
【０１３８】
このとき、この第２のｐＨ制御装置25による処理原水ＷのｐＨ調整は、第２の貯槽23内に溶解させた水酸化ナトリウム水溶液を、第２の注入ポンプ24の駆動にて第２の凝集槽21内に供給させる。
【０１３９】
この後、この第２のｐＨ制御装置25にてｐＨが１０．５に中和された第２の凝集槽21内の処理原水Ｗを流出させて、この処理原水Ｗを容積が１０ｌの第１の沈殿槽31に供給して貯留させる。
【０１４０】
このとき、この第１の沈殿槽31内の処理原水Ｗ中にフェライトを含んだ汚泥Ｍが沈殿する。そして、この汚泥Ｍを処理原水Ｗから固液分離して、この汚泥Ｍの一部を返送ポンプ36にて第２の凝集槽21へと流量０．２ｌ／ｈで返送させて、この第２の凝集槽21内でのフェライト生成のための種晶として利用する。また、第１の沈殿槽31内にて汚泥Ｍが固液分離された後の処理原水Ｗは、この第１の沈殿槽31から流出させて処理水Ｆとする。
【０１４１】
この結果、第２の凝集槽21内の処理原水Ｗ中の第二鉄イオンと第一鉄イオンとのモル比率（第二鉄／第一鉄の濃度比率）が０．１以上０．６以下の範囲で、この第２の凝集槽21内で磁石への汚泥Ｍの移動が生じたから、この第２の凝集槽21内でのフェライトの生成を確認できた。
【０１４２】
さらに、表１に示す組成の処理原水Ｗ中のアルミニウムおよび珪素の濃度を変化させて、この処理原水Ｗのフェライト化を実験した。
【０１４３】
【表２】
2005125316.tif 000004
【０１４４】
この結果、表２に示すように、処理原水Ｗ中のアルミニウムおよび珪素の濃度が低下すると、この処理原水Ｗ中にフェライトを生成させるための第二鉄イオンと第一鉄イオンとのモル比率が２．０に近づいた。この状態で、この処理原水Ｗ中の第二鉄イオンと第一鉄イオンとのモル比率を２．０以上にすると、この処理原水Ｗ中にフェライトが生成されなくなった。
【０１４５】
さらに、この処理原水Ｗから得られた汚泥ＭのＳＶＩ（汚泥容量指標:Sludge Volume Index）は、４９％と非常に良好な値を示し、また、この汚泥Ｍの脱水性も非常に良かった。
【０１４６】
すなわち、この汚泥Ｍを第１の沈殿槽31から第２の凝集槽21へと返送したことによって、この第２の凝集槽21で生成されるフェライトの結晶の熟成が進み、このフェライトの結晶粒径が大きくなったこと、および一般的にフェライトは重金属の水酸化物と違い、水分子を結晶の周りに取り込まないためと考えられる。
【０１４７】
【表３】
2005125316.tif 000005
【０１４８】
また、この処理原水Ｗを処理した後の処理水Ｆの平均的な水質は、表３に示すように、鉄、アルミニウム、珪素およびヒ素などの重金属がほとんど除去されていた。したがって、これら重金属は、処理原水Ｗから分離した汚泥Ｍ中のフェライトに不純物として含有されていることとなる。
【実施例２】
【０１４９】
次に、上記第２の実施の形態の重金属除去装置の実施例について説明する。
【０１５０】
まず、上記実施例１と同様に、表１に示す組成の処理原水Ｗを用いた。
【０１５１】
そして、この処理原水Ｗを原水貯槽２に流入させて貯留させた後、この原水貯槽２内の処理原水Ｗを原水ポンプ３にて容積が１ｌの第１の凝集槽11内に流量２ｌ／ｈで流入させて定量供給させる。
【０１５２】
ここで、この第１の凝集槽11内の処理原水Ｗを、第２の攪拌装置44のプロペラ45にて攪拌する。同時に、第１の凝集槽11内の処理原水ＷのｐＨが５になるように、この第１の凝集槽11内の処理原水ＷのｐＨを第１のｐＨ制御装置15にて調整する。
【０１５３】
このとき、この第１のｐＨ制御装置15による処理原水ＷのｐＨ調整は、第１の貯槽13内に溶解させた酸化マグネシウム水溶液を、第１の注入ポンプ14の駆動にて第１の凝集槽11内に供給させる。
【０１５４】
次いで、この第１のｐＨ制御装置15にてｐＨ５に調整された第１の凝集槽11内の処理原水Ｗを流出させて、この処理原水Ｗを第２の沈殿槽41に供給して貯留させる。
【０１５５】
このとき、第１の凝集槽11内で生成された汚泥Ｓが第２の沈殿槽41内で沈殿する。このため、この汚泥Ｓを第２の沈殿槽41内の処理原水Ｗから固液分離して除去する。この後、この第２の沈殿槽41にて汚泥Ｓが除去された処理原水Ｗを、容積が２ｌの第２の凝集槽21に供給させて貯留させる。
【０１５６】
ここで、この第２の凝集槽21内の処理原水Ｗに、第２の空気供給装置46にて空気を供給して、この処理原水Ｗを攪拌させる。同時に、この第２の凝集槽21内の処理原水ＷのｐＨが１０．５になるように、この第２の凝集槽21内の処理原水ＷのｐＨを第２のｐＨ制御装置25にて調整する。
【０１５７】
このとき、この第２のｐＨ制御装置25による処理原水ＷのｐＨ調整は、第２の貯槽23内に溶解させた水酸化ナトリウム水溶液を、第２の注入ポンプ24の駆動にて第２の凝集槽21内に供給させる。
【０１５８】
この後、この第２のｐＨ制御装置25にてｐＨが１０．５に中和された第２の凝集槽21内の処理原水Ｗを流出させて、この処理原水Ｗを容積が１０ｌの第１の沈殿槽31に供給して貯留させる。
【０１５９】
このとき、この第１の沈殿槽31内の処理原水Ｗ中にフェライトを含んだ汚泥Ｍが沈殿する。そして、この汚泥Ｍを処理原水Ｗから固液分離して、この汚泥Ｍの一部を返送ポンプ36にて第２の凝集槽21へと流量０．２ｌ／ｈで返送させて、この第２の凝集槽21内でのフェライト生成のための種晶として利用する。また、第１の沈殿槽31内にて汚泥Ｍが固液分離された後の処理原水Ｗは、この第１の沈殿槽31から流出させて処理水Ｆとする。
【０１６０】
この結果、この実施例２では、上記実施例１の重金属除去装置１の第１の凝集槽11と第２の凝集槽21との間に第２の沈殿槽41を設けて、第１の凝集槽11で発生する重金属成分の水酸化物である汚泥Ｓを第２の沈殿槽41で別途分離回収するものである。このため、第２の凝集槽21での処理原水Ｗ中のフェライト化を妨げるアルミニウムおよび珪素などを除去できるとともに、有害物であるヒ素などの重金属を除去して、生成するフェライトの品質を向上できる。よって、このフェライトを含む汚泥Ｓが有害物質を含まないため、この汚泥Ｓ中のフェライトを再利用できる。
【０１６１】
ところが、この実施例２では、第１の凝集槽11での処理原水ＷのｐＨ調整によって、この処理原水Ｗ中の第二鉄イオンが第２の沈殿槽41で除去されてしまう。このため、この第１の凝集槽11では可能な限り第二鉄イオンを除去させないために、第１の凝集槽11での第１の空気供給装置16による空気の供給および攪拌をやめて、プロペラ45を用いた第２の攪拌装置44にて第１の凝集槽11内の処理原水Ｗを攪拌するとともに、この第１の凝集槽11を密閉構造として、この第１の凝集槽11内の処理原水Ｗへの酸素の溶解も可能な限り防止する構造とした。
【０１６２】
【表４】
2005125316.tif 000006
【０１６３】
この結果、表４に示すように、第２の沈殿槽41内の処理原水Ｗ中では、第一鉄イオンが酸化されずにほとんど残存し、この第一鉄イオンのほとんどを第２の凝集槽21へと流出させることができた。
【０１６４】
また、この第２の沈殿槽41内にて処理原水Ｗ中のアルミニウムおよびヒ素を９０％以上除去できたため、この第２の沈殿槽41内に沈殿した汚泥Ｓ中に、これらアルミニウムおよびヒ素を移行できたが、この処理原水Ｗ中の珪素は約５０％程度の除去率に留まった。
【０１６５】
ところが、第２の凝集槽21での処理原水Ｗ中の第二鉄イオンと第一鉄イオンとのモル比率を、上記実施例１よりも広い範囲、すなわち０．２以上１．５以下の範囲で、この第２の凝集槽21での処理原水Ｗ中のフェライト化が可能であったから、この範囲内では効率良く処理原水Ｗ中でのフェライト化を進行できる。
【実施例３】
【０１６６】
次に、上記第４の実施の形態の硫化物除去装置の実施例について説明する。
【０１６７】
この実施例３では、上記実施例１および実施例２にて用いた処理原水Ｗに含有させた重金属以外に、銅、鉛および亜鉛のそれぞれを含有させた表５に示す処理原水Ｗを用いた。
【０１６８】
【表５】
2005125316.tif 000007
【０１６９】
そして、この表５に示す組成の処理原水Ｗを原水貯槽２に流入させて貯留させた後、この原水貯槽２内の処理原水Ｗを原水ポンプ３にて容積が１ｌの硫化物生成槽62内に流速２ｌ／ｈで流入させて定量供給させる。
【０１７０】
ここで、この硫化物生成槽62内の処理原水Ｗを、第３の攪拌装置67のプロペラ68で攪拌する。同時に、この硫化物生成槽62内の処理原水Ｗの酸化還元電位がＯＲＰ計65の指示値で−１００ｍＶとなるように、第３の貯槽63内に硫化剤Ｖとして貯留させた硫化ソーダ溶液を第３の注入ポンプ64にて硫化物生成槽62内に供給して注入制御する。
【０１７１】
さらに、この硫化物生成槽62内の処理原水Ｗを容積が３ｌの第３の沈澱槽71へと流出させて貯留させる。このとき、硫化物生成槽62内で生成された汚泥Ｔが第３の沈澱槽71内で沈澱する。
【０１７２】
そして、この第３の沈澱槽71内に沈澱した汚泥Ｔを、この第３の沈澱槽71内の処理原水Ｗから固液分離し、この第３の沈澱槽71の汚泥引抜口73により系外へと排出させる。この後、この第３の沈澱槽71にて汚泥Ｔが固液分離された後の処理原水Ｗは、この第３の沈澱槽71から流出させて、硫化物分離工程処理水とされる。
【０１７３】
ここで、上述の実施例１では、処理原水Ｗ中の鉄をフェライト化できたが、この処理原水Ｗ中に含有されている他の重金属がフェライト中に不純物として含有されてしまう。また、上述の実施例２では、処理原水Ｗ中のアルミニウムおよびヒ素の大部分や珪素の一部を第２の沈澱槽41から引き抜いて汚泥Ｓとして分別回収できるから、これらアルミニウムおよびヒ素を余り含有せずフェライトを含有した汚泥Ｍを得ることができた。
【０１７４】
しかしながら、処理原水Ｗ中に銅、カドミウム、鉛、亜鉛などの単なる中和処理では鉄から分離できない重金属が含有されている場合には、これら重金属の溶解度とｐＨとの関係から、上述の実施例１および実施例２のそれぞれにおいて第１の沈澱槽31から引き抜いた汚泥Ｍ中に重金属が含有されてしまう。
【０１７５】
そこで、上述のように、上述の実施例１および実施例２にて処理原水Ｗを処理する前に、実施例３に示す硫化物除去装置61にて処理することにより、この硫化物除去装置61にて処理した硫化物分離工程処理水である処理原水が、表６に示す組成となる。
【０１７６】
【表６】
2005125316.tif 000008
【０１７７】
この結果、表６に示すように、硫化物除去装置61にて処理した処理原水Ｗ中では、銅、鉛、亜鉛などが硫化物として除去され、この硫化物除去装置61の第３の沈澱槽71にて汚泥Ｔ中に含有させて回収できる。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１】本発明の第１の実施の形態の重金属除去装置を示す説明図である。
【図２】本発明の重金属除去装置の第２の実施の形態を示す説明図である。
【図３】本発明の重金属除去装置の第３の実施の形態を示す説明図である。
【図４】本発明の重金属除去装置の第４の実施の形態の一部を示す説明図である。
【図５】同上重金属除去装置を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１７９】
１    重金属含有排水処理装置としての重金属除去装置
12    第１のｐＨ調整手段としての第１のｐＨ調整装置
22    第２のｐＨ調整手段としての第２のｐＨ調整装置
31    第１の固液分離手段としての第１の沈殿槽
34    返送手段としての汚泥返送排出装置
61    硫化物分離手段としての硫化物除去装置
Ｍ    汚泥
Ｓ    固形物としての汚泥
Ｗ    重金属含有排水としての処理原水
【図１】
2005125316.tif 000009
【図２】
2005125316.tif 000010
【図３】
2005125316.tif 000011
【図４】
2005125316.tif 000012
【図５】
2005125316.tif 000013