(57)【要約】【課題】重金属含有排水に含まれている重金属及び濁質を容易に除去することができる重金属含有排水の処理方法を提供する。【解決手段】濁質を含む重金属含有排水の処理方法であって、前記濁質を含む重金属含有排水に無機凝集剤３を添加し、これを撹拌した後、ゼオライト５を添加し、重金属含有排水に含まれる重金属及び濁質を除去することを特徴とする。また、前記重金属含有排水の処理方法は、前記ゼオライト５を添加した後、高分子凝集剤を添加しても良い。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濁質を含む重金属含有排水の処理方法であって、
前記濁質を含む重金属含有排水に無機凝集剤を添加し、これを撹拌した後、ゼオライトを添加し、重金属含有排水に含まれる重金属及び濁質を除去することを特徴とする重金属含有排水の処理方法。
【請求項２】
前記ゼオライトを添加した後、高分子凝集剤を添加することを特徴とする請求項１に記載の重金属含有排水の処理方法。
【請求項３】
前記重金属は、カドミウム、鉛等、陽イオンとして前記排水中に存在する重金属であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の重金属含有排水の処理方法。
【請求項４】
前記重金属が少なくともカドミウムを含む場合においては、前記重金属含有排水のｐＨ値を７．５以上に調整した後、前記無機凝集剤を添加することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の重金属含有排水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場排水、重金属汚染土壌の浄化工事において発生する排水等、濁質を含む重金属含有排水の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、重金属汚染土壌の浄化工事等において発生する重金属含有排水の処理方法としては、例えば以下のような方法が用いられていた。まず、重金属含有排水をｐＨ調整して中性付近にした後、無機凝集剤を用いて濁質を沈降分離する。その後、前記排水のｐＨ調整（ｐＨ値１０前後）したり、薬剤を添加することにより含有されている重金属を沈殿物として沈降分離させ、この沈殿物を除去する。さらに、沈殿物を除去した排水を放流可能なｐＨ値に調整して、放流若しくは再利用する方法である。
【０００３】
しかし、従来の重金属含有排水の処理方法には以下の問題があった。まず、濁質の処理するための沈殿分離槽と、重金属を処理するための沈殿分離層が必要であり、処理設備が大きくなるという問題があった。また、排水中に含まれている濁質を沈殿分離するための最適なｐＨ値は中性付近であるが、重金属を処理するための最適なｐＨ値は１０前後であり、放流可能な排水のｐＨ値は５．８〜８．６であるため、複数回にわたってｐＨ調整を行わなければならず、時間と手間を要していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題に鑑みて成されたものであり、重金属含有排水に含まれている重金属及び濁質を容易に除去することができる重金属含有排水の処理方法を提供することを技術的課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は濁質を含む重金属含有排水の処理方法であり、上記技術的課題を解決するために以下のように構成されている。
【０００６】
本発明は、前記濁質を含む重金属含有排水に無機凝集剤を添加し、これを撹拌した後、ゼオライトを添加し、重金属含有排水に含まれる重金属及び濁質を除去することを特徴とする。
【０００７】
ここで、ゼオライトとは、調整された多孔質のアルミニウム，カルシウム（あるいはナトリウム）の珪酸塩（例えば、ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２、Ｎａ２Ｏ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２等）水和物である。このゼオライトは、陽イオン交換機能、吸着機能、触媒機能を有しており、従来の用途としては、土壌改良材、脱臭剤、植生コンクリートとして多く用いられていた。本発明においては、ゼオライトの前記機能に着目し、前記無機凝集剤と共に用いて濁質を含む重金属含有排水を処理する方法である。
【０００８】
前記ゼオライトは、天然ゼオライト、科学的に合成される合成ゼオライト、石炭灰等，シリカ，アルミナを含む燃えがらを化学処理した人工ゼオライトに大別される。本発明は、陽イオン交換機能、吸着機能、触媒機能を有していれば良く、いずれのゼオライトも用いることができ、特に制限されない。
【０００９】
しかし、本発明は、前記人工ゼオライトを特に好適に用いることが出来る。近年特に産業廃棄物問題について関心が高まっており、産業廃棄物の有効利用が求められている。例えば、産業廃棄物のうち石炭灰に関しては、年間発生量約５００万トンのうち約３００万トンは有効利用されているが、約２００万トンは埋設処分されている。また、有効利用されている約３００万トンのうち、７５％はセメント、コンクリート分野である。しかし、近年安全性等の観点からセメント、コンクリート分野での石炭灰の再利用は減少傾向であり、石炭灰の有効活用の増加については期待し難い。本発明では人工ゼオライトを用いることにより、産業廃棄物となる石炭灰等を有効活用し、産業廃棄物の最終処分量の減縮を図ることが出来る。
【００１０】
前記無機凝集剤とは、水の濁り等を除去する薬剤である凝集剤の一種である。前記無機凝集剤は、濁質を含む重金属含有排水に添加すると排水内の微細懸濁粒子と生化学反応し、小さい塊状（フロック）となる性質をもつ。無機凝集剤は、例えば、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸バンド，硫酸第二鉄，硫酸第一鉄，アルミン酸ソーダ，アンモニウムミョウバン，石炭等を例示でき、種々の実験考察の結果、本発明においては特に、ポリ塩化アルミニウムを好適に用いることが出来る。
【００１１】
本発明は、濁質を含む重金属含有排水に無機凝集剤を添加、撹拌することで、排水中に含まれている濁質をフロック化させた後、前記ゼオライトを添加することにより排水中に含まれている重金属をゼオライトに吸着させる。そして、前記フロック化した濁質と重金属を吸着したゼオライトが凝集することにより、更に大きなフロックが生成される。このフロックを沈降分離することにより、濁質及び重金属を同時に除去することができる。
【００１２】
また、本発明は、前記ゼオライトを添加した後、高分子凝集剤を添加することが望ましい。前記高分子凝集剤とは、前記凝集剤の一種である。水中での隔離状態により、カオチン系，ノニオン系，アニオン系に大別されており、例えば、一般的にカオチン系の高分子凝集剤は、有機汚泥脱水時の凝集助剤として用いられており、ノニオン系，アニオン系の高分子凝集剤は、アルミニウム塩等を凝集剤として用いる場合に凝集補助剤として用いられている。本発明においては、種々の高分子凝集剤を用いることが可能であり、特に制限されない。本発明は、前記ゼオライトを添加した後、高分子凝集剤を添加することにより重金属と濁質との凝集に効果的に作用し、処理速度を促進させることができる。
【００１３】
また、本発明において処理する重金属は、カドミウム、鉛等、陽イオンとして前記排水中に存在する重金属であることが望ましい。前述のように、本発明に用いる合成ゼオライトは陽イオン交換機能を有しており、陽イオンとして存在する重金属を吸着する機能が高く、顕著な効果を得ることができるためである。
【００１４】
加えて、本発明が少なくともカドミウムを含む場合においては、前記重金属含有排水のｐＨ値を７．５以上に調整した後、前記無機凝集剤を添加することが望ましい。前記ゼオライトはアルカリ性であり、カドミウムはアルカリ域で水酸化物として沈殿する性質をもつ。また、種々の実験結果からカドミウムはｐＨ７以下で吸着が不安定になることがわかった。これらのことを踏まえて種々考察した結果、カドミウムを除去する際には７．５以上のｐＨ値であると好適である。加えて、排水の放水基準内の８．６以下のｐＨ値とにすることにより、重金属及び濁質を除去した後にｐＨ調整を行うことなく放流できるため、さらに効率よく排水処理を行うことも可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態は、土壌汚染修復工事で発生する濁質を含む重金属含有排水の処理である。まず、図１に示す概要図を基に本発明の実施の形態に用いる装置を説明する。尚、本実施の形態では、石炭灰から生成された人工ゼオライトを用いた。
【００１６】
ｐＨ調整槽１は、処理すべき排水を一定期間貯留する貯水槽１１と、貯溜した排水を撹拌する攪拌機１２と、排水の中和処理を行う薬剤としての硫酸１３ａ，水酸化ナトリウム１３ｂと、排水のｐＨ値を測定するｐＨモニター１４と、前記ｐＨモニターが測定するｐＨ値によって薬剤の投入を制御するｐＨ制御盤１５とを備えており、処理すべき排水のｐＨ調整を行う。
【００１７】
ラインミキサ２は管状の混合装置であり、管内で薬品等の混合を行う。このラインミキサ２内に無機凝集剤を添加し、重金属含有排水と無機凝集剤の混合、撹拌を行う。シックナー４は、排水中に含まれている微細な粒子を重力により沈降させて分離する装置であり、重金属及び濁質を沈降分離するために用いる。上澄水受槽６は、重金属及び濁質を沈降分離させた排水を一定時間貯留し、必要に応じてｐＨ調整等を行うために用いる。
【００１８】
ここで、本実施の形態に用いる人工ゼオライトの生成方法について説明する。ゼオライトの生成材料となる石炭灰を構成している主要成分は、ＳｉＯ２（シリカ）、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）であり、この両成分で約７０〜９０％を占めている。その他の成分としては、Ｆｅ２Ｏ３（鉄）、ＣａＯ（カルシウム）が各数％、微量成分としてＮａ２Ｏ（ナトリウム）、ＭｇＯ（マグネシウム）、Ｋ２Ｏ（カリウム）などが挙げられる。石炭灰は、ケイ酸成分とアルミニウム成分が単に混合しているのではなく、赤外線吸収スペクトルからはＳｉ−Ｏ−Ａｌの結合が考えられ、不純物を含んだケイ酸アルミニウム構造である。また、石炭灰は、構造ＯＨをほとんど含まない無水物であり、非結晶無水ケイ酸アルミニウムである。従って、人工ゼオライトを得るためには、石炭灰をアルカリ処理することにより石炭灰のゼオライト結晶化を行う。
【００１９】
その手順としては、まず、石炭灰と苛性ソーダ等のアルカリ溶液を混合し、混合したスラリーを規定温度まで加熱して反応させる。反応速度を上げるため、加圧する場合もある。反応完了後、洗浄及び固液分離して、分離したものを乾燥する。この乾燥して得られたものが人工ゼオライトである。なお、本実施の形態に用いる人工ゼオライトは、前記生成方法に限られず他の生成方法によって得られたゼオライトであっても良い。
【００２０】
次いで、前記装置を用いた本実施の形態を詳細に説明する。まず、濁質を含む重金属含有排水をｐＨ調整槽１に貯留する。重金属含有排水にカドミウムが含まれている場合には、硫酸１３ａ，水酸化ナトリウム１３ｂ等の薬剤を添加しｐＨ調整を行い、７．５から８．６程度のｐＨ値に調整する。なお、この際、排水にカドミウムが含まれていない場合にはｐＨ調整を行わなくても良い。次いで、前記ｐＨ調整した排水又はカドミウムを含んでいない排水をラインミキサ２へ注入する。そして、ラインミキサ２内の排水に無機添加剤としてのポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）３を添加し、混合、撹拌する。
【００２１】
前記ラインミキサ２内でポリ塩化アルミニウム３と混合された重金属含有排水をシックナー４に貯留する。排水に含まれる濁質とポリ塩化アルミニウム３が反応し、濁質がフロック化した後、ゼオライト５を添加する。ゼオライト５が添加されると、排水中に含まれている重金属がゼオライト５に吸着される。そして、前記フロック化した濁質と重金属を吸着したゼオライト５が凝集し、更に大きなフロックが生成される。この排水をシックナー４内で一定時間放置することにより、重力で前記フロックが沈降し、排水から重金属及び濁質が分離する。
【００２２】
前記分離した重金属及び濁質を除去した後、排水を上澄水受槽６に貯留する。そして、必要に応じｐＨ調整を行ったり、重金属以外の細微粒子が含まれている場合に処理を行い、放流又は再利用できるよう排水の処理を行う。
【００２３】
このように本実施の形態によれば、濁質を含む重金属含有排水に前記ポリ塩化アルミニウム３及びゼオライト５を添加することにより、濁質及び重金属を同時に分離、除去することが可能であり、容易に重金属含有排水の処理を行うことができる。また、前記ゼオライト５は石炭灰より生成しているため、石炭灰の有効活用を促進し、産業廃棄物の減縮を図ることができる。
【００２４】
〈実験例〉
重金属人工含有濁水を用いて、人工ゼオライト及び無機凝集剤を併用し、濁質及び重金属の除去効果について確認した。この実験における除去対象重金属は鉛であり、除去対象濁質は粘土である。表１に試験ケースの一覧を示す。
【表１】
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【００２５】
（試験方法）１０００ｍｌのメスシリンダーに人工汚染濁水を充填し、そこに無機凝集剤であるポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を添加・撹拌した後、ゼオライトを添加し、一定時間経過後の上澄液の濁度、鉛の濃度測定を行い、重金属除去効果及び濁質除去効果を確認した。
試験時間は１時間とし、重金属濃度に関しては１時間経過後の値を全ケースについて測定した。濁度は、ゼオライト添加後、５，１０，３０経過後及び１時間経過後の値を全ケースについて測定した。
【００２６】
（試験結果）
【表２】
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前記実験結果から、いずれのケースにおいても濁度、鉛濃度は共に低下しており、無機添加剤であるＰＡＣとゼオライトを添加することにより、濁質及び鉛を除去できることがわかった。
【００２７】
図２に、前記実験結果から得られる濁度の経時変化を示す。図２から明確にわかるように、ゼオライトを添加することにより濁度が短時間で低下する。これは、予めＰＡＣを添加していることで濁質によるフロックが形成され、その後ゼオライトを添加することにより、濁質よりはるかに大きい粒径のゼオライトがフロックを引き連れて沈降する共沈効果によるものであると考えられる。この実験結果より、無機凝集剤を添加した後にゼオライトを添加することにより、重金属及び濁質の除去効果が顕著に得られることが確認できた。
【００２８】
図３に、前記実験結果から得られる鉛除去率を示す。ケース１から３に着目すると、ケース１から３は同じ濃度の鉛を含む排水に対して、異なる量のゼオライトを添加している。ケース２は、ケース１より１０倍のゼオライトを添加しており、ケース１より高い鉛除去率であった。しかし、ケース３は、ケース２の１０倍のゼオライトを添加しているが、鉛除去率はほとんど変わらない。また、濁度の経時変化ではケース１、ケース２において濁度の除去率はほとんど変わらない。すなわち、ゼオライトの添加量は、濁度の除去率にはあまり影響を及ぼさないが、重金属の除去率には影響することが確認できた。従って、ゼオライトの添加量は、重金属の除去率に応じて適宜に調整することが望ましいといえる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、無機凝集剤とゼオライトを添加することにより、重金属含有排水に含まれている重金属及び濁質を容易に除去することができる。また、石炭灰等から生成される人工ゼオライトを重金属含有排水の処理に用いることにより、産業廃棄物となる石炭灰等を有効活用し、産業廃棄物の最終処分量の減縮を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る重金属含有排水の処理方法の概略図ある。
【図２】実験例における濁度の経時変化を示した図ある。
【図３】実験例における鉛の除去率を示した図ある。
【符号の説明】
１  ｐＨ調整槽
１１  貯水槽
１２  攪拌機
１３ａ  硫酸
１３ｂ  水酸化ナトリウム
１４  モニター
１５  ｐＨ制御盤
２  ラインミキサ
３  ポリ塩化アルミニウム
４  シックナー
５  ゼオライト
６  上澄水受槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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