(57)【要約】【課題】  泥水から、有機物質が除去された液相を簡単に得る。【解決手段】  泥水の処理方法は、固液分離装置３を用いて泥水を水分と固形分とに分離する分離工程と、分離された水分を貯留槽６に貯留し、薬注装置７から当該水分に水溶性炭素材料および凝集剤を添加する添加工程と、水分から凝集物を除去する除去工程とを含んでいる。この方法において、分離工程において得られた水分に含まれる有機物質は、水分に添加された水溶性炭素材料に吸着される。そして、有機物質を吸着した水溶性炭素材料は、凝集剤の作用により水分において凝集物になる。したがって、水分から凝集物を除去すると、有機物質が除去された液相が得られる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
泥水を液相と固相とに分離する分離工程と、
前記液相に水溶性炭素材料および凝集剤を添加する添加工程と、
前記液相から凝集物を除去する除去工程と、
を含む泥水の処理方法。
【請求項２】
前記固相と前記凝集物とを混合する工程をさらに含む、請求項１に記載の泥水の処理方法。
【請求項３】
泥水に水溶性炭素材料および凝集剤を添加する第一添加工程と、
前記第一添加工程後の前記泥水を、第一液相と第一固相とに分離する第一分離工程と、
を含む泥水の処理方法。
【請求項４】
前記第一液相に水溶性炭素材料および凝集剤をさらに添加する第二添加工程と、前記第二添加工程後の前記第一液相を、第二液相と第二固相とにさらに分離する第二分離工程とをさらに含む、請求項３に記載の泥水の処理方法。
【請求項５】
前記第一固相と前記第二固相とを混合する工程をさらに含む、請求項４に記載の泥水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、泥水の処理方法、特に、泥水を液相と固相とに分離する工程を含む泥水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
湖沼や港湾の底質を浚渫することにより発生する浚渫泥水、活性汚泥や製紙スラッジを含む泥水、廃棄物焼却炉の解体残渣や土壌の洗浄時に発生する泥水は、ダイオキシン類等の残留性有機汚染物質や有機金属化合物等の有害な有機物質を含む場合がある。このため、上述のような泥水は、二次汚染を引き起こすことがないように処理する必要があり、通常、固相と液相とに分離し、固相と液相とに対してそれぞれ個別に有機物質の除去作業を実施している。
【０００３】
ここで、液相からの有機物質の除去作業は、通常、液相を膜分離処理した後に活性炭処理して有機物質を除去する方法（特許文献１）や、液相に紫外線の照射下でオゾンを供給して有機物質を酸化分解する方法（特許文献２）等が採用されている。しかし、これらの方法は、液相の水質により、有機物質を効果的に除去しにくい場合がある。例えば、特許文献１に記載の方法の場合、液相の濁度が大きくなるに従って分離膜が閉塞しやすくなり、また、活性炭の吸着能が低下するため、液相に含まれる有機物質が除去されにくくなる。また、特許文献２に記載の方法では、液相の濁度が大きくなるに従って有機物質に対する紫外線の照射効率が低下し、有機物質が酸化分解されにくくなる。
【０００４】
また、上述のような泥水の処理は、泥水の運搬、搬送作業に要するコストを削減して処理コスト全体を抑制する必要性が高いため、泥水の発生現場で実施する場合が多い。この場合、液相の処理に用いられる上記各方法を実施するための設備は、泥水の最大発生量に対応可能な処理能力を備えた大型のものを確保する必要があり、しかも、これらの設備は複雑であるため、設置、調整および撤去作業が煩雑であり、また、実施コストや維持コストが高額になる。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２１０６６３公報
【０００６】
【特許文献２】特許第２８７４１２６号公報
【０００７】
本発明の目的は、泥水から、有機物質が除去された液相を簡単に得ることにある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る泥水の処理方法は、泥水を液相と固相とに分離する分離工程と、液相に水溶性炭素材料および凝集剤を添加する添加工程と、液相から沈殿物を除去する除去工程とを含んでいる。
【０００９】
この処理方法において、分離工程において得られた液相に含まれる有機物質は、液相に添加された水溶性炭素材料に吸着される。そして、有機物質を吸着した水溶性炭素材料は、添加された凝集剤の作用により液相において凝集物になる。したがって、液相から凝集物を除去すると、有機物質が除去された液相が得られる。
【００１０】
この処理方法は、通常、固相と凝集物とを混合する工程をさらに含んでいる。
【００１１】
本発明の他の見地に係る泥水の処理方法は、泥水に水溶性炭素材料および凝集剤を添加する第一添加工程と、第一添加工程後の泥水を、第一液相と第一固相とに分離する第一分離工程とを含んでいる。
【００１２】
この処理方法において、泥水に含まれる有機物質は、第一添加工程において泥水に添加された水溶性炭素材料に吸着される。そして、有機物質を吸着した水溶性炭素材料は、添加された凝集剤の作用により泥水において凝集物になる。したがって、第一添加工程後の泥水を第一液相と第一固相とに分離すると、有機物質が除去された第一液相が得られる。
【００１３】
また、この処理方法は、例えば、第一液相に水溶性炭素材料および凝集剤をさらに添加する第二添加工程と、第二添加工程後の第一液相を、第二液相と第二固相とにさらに分離する第二分離工程とをさらに含んでいる。この場合の処理方法は、通常、第一固相と第二固相とを混合する工程をさらに含んでいる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る泥水の処理方法は、泥水を液相と固相とに分離して得られた液相に水溶性炭素材料および凝集剤を添加し、さらに液相から凝集物を除去しているため、泥水から、有機物質が除去された液相を簡単に得ることができる。
【００１５】
また、本発明の他の見地に係る泥水の処理方法は、泥水に水溶性炭素材料および凝集剤を添加した後、当該泥水を液相と固相とに分離しているので、泥水から、有機物質が除去された液相を簡単に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る泥水の処理方法を適用可能な泥水は、特に限定されるものではないが、例えば、湖沼や港湾の底質を浚渫する際に発生する浚渫泥水、活性汚泥や製紙スラッジを含む泥水、廃棄物焼却炉の解体残渣や土壌の洗浄時に発生する泥水等である。
【００１７】
形態１
図１を参照して、本発明に係る泥水の処理方法の形態１を説明する。図１は、この形態に係る泥水の処理方法を実施するための処理装置の概略図であり、処理装置１は、供給装置２、固液分離装置３、薬剤添加装置４およびフイルタープレス５を主に備えている。
【００１８】
供給装置２は、固液分離装置３に対して処理対象となる泥水を供給するためのものである。固液分離装置３は、供給装置２から供給された泥水を、砂分、土砂分およびスラッジ等の固形分（すなわち固相）と水分（すなわち液相）とに分離するためのものであり、分離した水分を薬剤添加装置４に対して供給可能に設定されており、また、分離した固形分をフイルタープレス５に対して供給可能に設定されている。
【００１９】
薬剤添加装置４は、固液分離装置３からの水分を貯留するための貯留槽６と、薬注装置７とを主に備えている。貯留槽６は、水分を外部に排出するためのポンプ（図示せず）を有する排出経路８を備えている。また、貯留槽６の底部は、後述する凝集物を取り出し可能な排出部９を有している。一方、薬注装置７は、貯留槽６内に貯留された水分に対して薬剤を供給するためのものであり、第一薬注器１０と第二薬注器１１とを有している。各薬注器１０，１１は、薬剤を貯留するための貯留部（図示せず）と、当該貯留部に貯留された薬剤を貯留槽６に対して供給するためのポンプ（図示せず）とを備えている。なお、第一薬注器１０から貯留槽６に対して供給する薬剤および第二薬注器１１から貯留槽６に対して供給する薬剤については後述する。
【００２０】
フイルタープレス５は、固液分離装置３からの固形分を加圧し、当該固形分に残留している水分を脱水するためのものであり、脱水された水分を貯留槽６に供給するための供給経路１２を有している。
【００２１】
次に、第一薬注器１０から貯留槽６に対して供給する薬剤について説明する。この薬剤は、水溶性炭素材料であり、有機物質の吸着性を有し、例えばコロイド粒子状で水中に溶解若しくは分散するものである。このような水溶性炭素材料としては、例えば、カルボキシル基や水酸基の導入により表面改質された炭素材料やカルボキシル基や水酸基を有する無機系材料を含む炭素材料を用いることができる。
【００２２】
但し、水溶性炭素材料は、水中での分散率が３０％以上のものが好ましく、４０％以上のものがより好ましい。ここで、水溶性炭素材料の分散率は、次のようにして求めることができる。先ず、所定量の水中に所定量の水溶性炭素材料を加えて分散液を調製する。そして、当該分散液を１０，０００Ｇで１５分間遠心分離処理した後、沈降した水溶性炭素材料を分離し、その重量を測定する。目的の分散率は、次の式（１）より求めることができる。式（１）中、Ａは、水中に加えた水溶性炭素材料の全重量を示し、Ｂは、沈降した水溶性炭素材料の重量を示している。
【００２３】
【数１】
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【００２４】
水中での分散率が３０％以上の水溶性炭素材料としては、例えば、炭素質物質を酸化分解して得られる水溶性多核芳香族化合物を挙げることができる。このような水溶性多核芳香族化合物は、例えば、次のようにして製造することができる。先ず、炭素質物質を酸化分解する。ここで用いられる炭素質物質は、例えば、カーボンブラック、コークス、ピッチ、石炭および活性炭等である。これらの炭素質物質は、それぞれ単独で用いられてもよいし、二種以上が併用されてもよい。また、炭素質物質の酸化分解方法は、特に限定されるものではないが、例えば、硝酸、空気、過酸化水素若しくはオゾン等の酸化剤を用いて炭素質物質を酸化処理する方法を採用することができる。なお、炭素質物質の酸化分解は、分子量が３，０００〜１００，０００に相当する酸化分解生成物が得られるまで実施するのが好ましい。
【００２５】
次に、酸化分解後の反応混合物を、アルカリを加えて塩基性とした後、限外ろ過法等のろ過手法により分子径が所定の範囲の画分を分取すると、目的とする水溶性多核芳香族化合物が得られる。ここで分取する画分は、分子径が１〜１０ｎｍの範囲のものが好ましい。分子径が１ｎｍ未満の場合は、取扱いが困難になり、また、有機物質の吸着性が低下する可能性がある。また、分子径が１０ｎｍを超える場合は、被処理水中で溶解しにくくなり（すなわち、上述の分散率が低下する可能性があり）、また、有機物質の吸着性が活性炭程度に低下する可能性がある。
【００２６】
上述のような水溶性多核芳香族化合物は、疎水性を示す多核芳香族縮合環の周縁をカルボキシル基や水酸基などの親水性官能基、カルボニル基およびニトロ基などが取り囲んだ特殊な板状構造を有するものであるため、水中、特に、弱酸性領域以上のｐＨ領域の水中に容易に溶解しやすい。また、この水溶性多核芳香族化合物は、被処理水中に含まれる重金属イオン等の無機カチオンをイオン交換により吸着することができる性質を有していることから、水中に溶解された場合、負電荷の懸濁物質として存在し得る。
【００２７】
なお、上述のような水溶性多核芳香族化合物は、特許第３０７９２６０号公報において既に知られた物質である。
【００２８】
また、水中での分散率が３０％以上の他の水溶性炭素材料としては、例えば、フミン酸類を吸着したカーボンブラックを挙げることができる。このようなカーボンブラックは、例えば、フミン酸類を溶解した水溶液でカーボンブラックを表面処理すると製造することができる。ここでの表面処理方法は、例えば、フミン酸類を溶解した水溶液でカーボンブラック粉末を湿式造粒して乾燥する方法や、フミン酸類を溶解した水溶液にカーボンブラック粉末を懸濁させる方法により実施することができる。また、ここで用いられるフミン酸類は、通常、フミン酸、フミン酸塩およびこれらの誘導体の塩類である。
【００２９】
なお、このようなカーボンブラックは、特開２０００−２６１４１号公報において既に知られた物質である。
【００３０】
因みに、上述のような各種水溶性炭素材料は、粉末状のまま貯留槽６内の水分に添加されてもよいし、水溶液若しくは懸濁液の状態で貯留槽６の水分に添加されてもよい。
【００３１】
一方、第二薬注器１１から貯留槽６に対して供給する薬剤は、凝集剤である。ここで用いられる凝集剤は、貯留槽６内に貯留された水分中で懸濁している懸濁物質（ＳＳ粒子）や水溶性炭素材料を凝集して凝集物（フロック）を形成することができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、正電荷を有する凝集剤やアルカリ土類金属塩である。
【００３２】
正電荷を有する凝集剤は、水分中に含まれる負電荷の懸濁粒子のゼータ電位をゼロ若しくはプラス側に変化させ、それにより水分中に微細なフロックを形成することができるものである。このような凝集剤としては、例えば、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、塩化鉄、ポリ硫酸第二鉄、アルミン酸ナトリウムおよびカチオン性の各種有機凝集剤を挙げることができる。これらの凝集剤は、それぞれ単独で用いられてもよいし、二種以上のものが併用されてもよい。
【００３３】
一方、アルカリ土類金属塩は、水分中に含まれる界面活性剤等の界面活性成分の親水性部分にアルカリ金属イオンを付着させて溶解度の低い塩を生成し、それにより水分中に微細なフロックを形成することができるものである。アルカリ土類金属塩としては、通常、塩化カルシウムや炭酸カルシウム等のカルシウム塩、塩化マグネシウムや炭酸マグネシウム等のマグネシウム塩を用いるのが好ましいが、水分中での溶解度が高い塩化カルシウムを用いるのが特に好ましい。これらのアルカリ土類金属塩は、それぞれ単独で用いられてもよいし、二種以上のものが併用されてもよい。
【００３４】
なお、凝集剤としては、正電荷を有する凝集剤を用いるのが好ましい。このような凝集剤は、水分中において、有機物質が付着したＳＳ粒子および有機物質を吸着した水溶性炭素材料を効果的に、しかも速やかに凝集させることができ、有機物質の除去効果および除去効率を高めることができる。因みに、凝集剤として、正電荷を有する凝集剤とアルカリ土類金属塩との混合物が用いられてもよい。
【００３５】
凝集剤は、凝集物の比重を高めるための助沈剤を含んでいるのが好ましい。助沈剤を含む凝集剤を用いた場合、水分中に含まれるＳＳ粒子や水溶性炭素材料は、助沈剤を核として凝集し、比重の大きな凝集物となる。この凝集物は、水分中で速やかに沈降する。したがって、このような凝集剤を用いると、この形態に係る泥水の処理方法を速やかに実施することができ、また、有機物質の除去効果を更に高めることができる。ここで利用可能な助沈剤としては、例えば、カオリン、ケイ酸アルミニウム化合物の粘土、石膏類および珪藻土などの粉末を挙げることができる。なお、これらの助沈剤は、二種以上のものが併用されてもよい。
【００３６】
次に上述の処理装置１を用いた泥水の処理方法を説明する。
先ず、処理対象となる泥水を供給装置２を用いて固液分離装置３に供給する。固液分離装置３に供給された泥水は、上述のような固形分と水分とに分離される。そして、水分は貯留槽６に供給されて貯留され、また、固形分はフイルタープレス５に供給される。フイルタープレス５に供給された固形分は、そこで加圧され、残留していた水分が脱水される。脱水された水分は、供給経路１２を通じて貯留槽６に供給され、固液分離装置３からの水分と共に貯留される。
【００３７】
貯留槽６に貯留された水分は、泥水に由来の各種有機物質を含んでいる。この有機物質は、水分中において、各種の懸濁物質（ＳＳ粒子）に付着した状態で含まれている場合もあるし、溶解した状態で含まれている場合もある。なお、ＳＳ粒子は、通常、負電荷の懸濁物質として水分中に存在する。
【００３８】
次に、貯留槽６に貯留された水分に対し、第一薬注器１０から上述の水溶性炭素材料を添加する。水分に添加された水溶性炭素材料は、水分中に溶解し、水分の全体に速やかに拡散する。そして、水分中に拡散した水溶性炭素材料は、水分中に含まれる有機物質、特に、水分中に溶解している有機物質を効果的に吸着する。なお、水溶性炭素材料による有機物質の吸着効果を高めるためには、水溶性炭素材料と水分との接触効率を高める必要があるので、通常、この工程において、水溶性炭素材料が添加された水分を撹拌するのが好ましい。
【００３９】
ここで、水溶性炭素材料により吸着される有機物質は、通常、オクタノール／水分配係数が２以上のもの、より確実には５以上のものである。ここで、オクタノール／水分配係数は、オクタノールと水とを等容量ずつ混合した混合液中に測定対象となる有機物質（便宜上、対象有機物質という）の所定量を加えて溶解した場合において、次の式（２）により求められる対数値（ｌｏｇ値）をいう。式（２）中、Ｃは、オクタノール相中に含まれる対象有機物質の量を示し、Ｄは、水相中に含まれる対象有機物質の量を示している。
【００４０】
【数２】
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【００４１】
なお、本発明の処理方法の実施環境により事情の異なる場合があるが、オクタノール／水分配係数が２より小さい有機物質は、水溶性炭素材料に吸着されにくい可能性がある。
【００４２】
オクタノール／水分配係数が２以上の有機物質には、通常、各種の有害物質、具体的には、残留性有機汚染物質および有機スズ化合物のような有機金属化合物が含まれる。すなわち、残留性有機汚染物質および有機金属化合物は、本発明の処理方法により水分から除去することができる有機物質の範囲に属する。
【００４３】
ここで、「残留性有機汚染物質」は、人の健康の保護及び環境の保全を図ることを目的としたストックホルム条約（ＰＯＰｓ条約）の対象となる有機物質、特にポリ塩化ジベンゾ−パラ−ジオキシン（ＰＣＤＤｓ）およびポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦｓ）等のダイオキシン類、コプラナ型ポリ塩化ビフェニル等のポリ塩化ビフェニル類（ＰＣＢｓ）、ジクロロジフェニルトリクロロエタン（ＤＤＴ）、アルドリン、エンドリン、クロルデン、ディルドリン、ヘプタクロル、マイレックス、トキサフェン、ヘキサクロロベンゼン等の有機塩素化合物のような環境中で自然分解されにくい各種の有機物質（ＰＯＰｓ：Persistent Organic Pollutants）を意味する。但し、以下において、「ダイオキシン類」の用語は、平成１１年法律第１０５号「ダイオキシン類対策特別措置法」第２条の規定に倣い、ポリ塩化ジベンゾ−パラ−ジオキシン（ＰＣＤＤｓ）およびポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦｓ）に加え、コプラナ型ポリ塩化ビフェニル（Ｃｏ−ＰＣＢｓ）をも含む意味として用いる。
【００４４】
因みに、ダイオキシン類のオクタノール／水分配係数は、社団法人産業環境管理協会発行「公害防止の技術と法規  ダイオキシン類編」によると、表１に示す通りであり、５以上である。また、ダイオキシン類以外の残留性有機汚染物質の例のオクタノール／水分配係数は、平成１０年８月東京都立衛生研究所生活科学部乳肉衛生研究科発行「内分泌かく乱化学物質データ集」によると、表２に示す通りであり、５以上である。さらに、有機金属化合物、例えば、船舶の防汚塗料に多用されていたトリブチルスズ化合物のオクタノール／水分配係数は、平成１３年８月環境庁総合環境政策局環境保険部発行「トリブチルスズ（ＴＢＴ）が魚類に与える内分泌攪乱作用の試験結果に関する報告（案）」によると、３．１９〜４．７６の範囲である。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
【表２】
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【００４７】
水分中に含まれる有機物質を吸着するために必要な水溶性炭素材料の添加量、すなわち、貯留槽６に貯留された水分に対する水溶性炭素材料の添加量は、後述する凝集剤の内容や使用量に応じて変動するが、通常、水分１リットルに対し、０．５ｍｇ以上に設定するのが好ましく、１ｍｇ以上に設定するのがより好ましい。この添加量が０．５ｍｇ未満の場合は、水分中に含まれる有機物質を効果的に吸着するのが困難になるおそれがある。なお、水溶性炭素材料の添加量は、多めに設定するほど有機物質の吸着効率を高めることができるが、一般には、水分１リットルに対して１００ｍｇを超えてもそれに伴う効果が得られず、不経済である。したがって、水分１リットルに対する水溶性炭素材料の添加量は、１００ｍｇ以下に設定するのが好ましい。
【００４８】
次に、水溶性炭素材料が添加された水分に対し、第二薬注器１１から凝集剤を添加する。これにより、水分中で懸濁している、有機物質が付着したＳＳ粒子や有機物質を吸着した水溶性炭素材料は、凝集剤の作用により凝集して凝集物となり、水分中で沈殿する。この結果、凝集物が沈殿した水分、すなわち、貯留槽６に貯留された水分の上澄み液は、ＳＳ粒子に付着した懸濁状態の有機物質および溶解状態の有機物質を実質的に含まない状態に浄化される。この上澄み液は、排出経路８を通じて貯留槽６の外部に排出される。
【００４９】
したがって、この形態に係る泥水の処理方法によれば、吸着塔や紫外線装置のような複雑な装置を用いなくても、泥水から、有機物質、特に、ダイオキシン類等の残留性有機汚染物質や有機金属化合物等の有害な有機物質が除去された水分を、排出経路８を通じて簡単に得ることができる。
【００５０】
一方、水分中で生成した凝集物、すなわち沈殿物は、貯留槽６の底部から排出部９を通じて貯留槽６の外部に取り出される。取り出された沈殿物は、通常、フイルタープレス５において脱水処理された固形分（脱水ケーキ）と混合される。そして、この混合物は、必要に応じ、後述するような処理方法により有機物質が除去される。
【００５１】
［形態１の変形例］
上述の形態１では、貯留槽６内に貯留された水分に対し、水溶性炭素材料を添加した後に凝集剤を添加しているが、水溶性炭素材料と凝集剤とは、水分に対して同時に添加することもできる。但し、水分中の有機物質をより確実に凝集物として水分から分離するためには、通常、水分に対し、水溶性炭素材料を添加した後に凝集剤を添加する方が好ましい。
【００５２】
形態２
図２を参照して、本発明に係る泥水の処理方法の形態２を説明する。図２は、この形態に係る泥水の処理方法を実施するための処理装置の概略図であり、処理装置２０は、供給装置２１、第一薬剤添加装置２２、第一固液分離装置２３およびフイルタープレス２４を主に備えている。
【００５３】
供給装置２１は、第一固液分離装置２３に対して処理対象となる泥水を供給するためのものである。第一薬剤添加装置２２は、供給装置２１により第一固液分離装置２３に対して供給中の泥水に対して薬剤を添加するためのものであり、第一薬注器２５と第二薬注器２６とを有している。各薬注器２５，２６は、薬剤を貯留するための貯留部（図示せず）と、当該貯留部に貯留された薬剤を供給装置２１内を第一固液分離装置２３に向けて移動中の泥水に対して供給するためのポンプ（図示せず）とを備えている。なお、第一薬注器２５から泥水に対して供給する薬剤は、上述の形態１において用いられるものと同様の水溶性炭素材料である。また、第二薬注器２６から泥水に対して供給する薬剤は、上述の形態１において用いられるものと同様の凝集剤である。
【００５４】
第一固液分離装置２３は、供給装置２１から供給される泥水を、砂分、土砂分、スラッジおよび凝集物等の固形分（すなわち固相）と水分（すなわち液相）とに分離するためのものであり、分離した水分を外部に排出するためのポンプ（図示せず）を有する第一排出経路２７を備えており、また、分離した固形分をフイルタープレス２４に対して供給可能に設定されている。
【００５５】
フイルタープレス２４は、第一固液分離装置２３からの固形分を加圧し、当該固形分に残留している水分を脱水するためのものであり、脱水された水分を供給装置２１を経由して固液分離装置２３に還流させるための還流経路２８を有している。なお、還流経路２８は、供給装置２１において、第一薬剤添加装置２２の上流側に連絡している。
【００５６】
次に上述の処理装置２０を用いた泥水の処理方法を説明する。
先ず、処理対象となる泥水を供給装置２１を用いて第一固液分離装置２３に供給する。この際、泥水に対し薬剤を添加する（第一添加工程）。具体的には、供給装置２１を第一固液分離装置２３に向けて移動中の泥水に対し、第一薬注器２５から水溶性炭素材料を添加する。泥水に添加された水溶性炭素材料は、泥水の水分中に溶解し、当該水分の全体に速やかに拡散する。そして、水分中に拡散した水溶性炭素材料は、水分中に含まれる有機物質、特に、水分中に溶解している有機物質を効果的に吸着する。なお、水溶性炭素材料により吸着される有機物質および水溶性炭素材料の添加量は、上述の形態１の場合と同様である。
【００５７】
また、供給装置２１において、水溶性炭素材料が添加されかつ第一固液分離装置２３に向けて移動中の泥水に対し、第二薬注器２６から凝集剤を添加する。これにより、泥水の水分中で懸濁している、有機物質が付着したＳＳ粒子や有機物質を吸着した水溶性炭素材料は、凝集剤の作用により凝集して凝集物となる。
【００５８】
上述のようにして水溶性炭素材料および凝集剤が添加された泥水は、第一固液分離装置２３において、固液分離される（第一分離工程）。すなわち、泥水は、砂分、土砂分、スラッジおよび凝集剤の添加により生成した凝集物等の固形分（すなわち第一固相）と水分（すなわち第一液相）とに分離される。ここで分離された水分は、凝集物等が分離された結果、ＳＳ粒子に付着した懸濁状態の有機物質および溶解状態の有機物質を実質的に含まない状態に浄化されたものである。この水分は、第一排出経路２７を通じて第一固液分離装置２３の外部に排出される。
【００５９】
一方、分離された固形分は、フイルタープレス２４に供給される。そして、フイルタープレス２４に供給された固形分は、そこで加圧され、残留していた水分が脱水される。この際、固形分に含まれる有機物質が水分中に溶出する可能性がある。しかし、この水分は、還流経路２８を通じて供給装置２１を移動中の泥水と混合された後、再度、水溶性炭素材料および凝集剤が添加されるため、固形分から溶出した有機物質は、上述のような凝集物として第一固液分離装置２３において固形分として分離される。
【００６０】
以上のように、この形態に係る泥水の処理方法によれば、吸着塔や紫外線装置のような複雑な装置を用いなくても、泥水から、有機物質、特に、ダイオキシン類等の残留性有機汚染物質や有機金属化合物等の有害な有機物質が除去された水分を、第一排出経路２７を通じて簡単に得ることができる。
【００６１】
一方、フイルタープレス２４において脱水された固形分（脱水ケーキ）は、必要に応じ、後述するような処理方法により有機物質が除去される。
【００６２】
［形態２の変形例］
（１）図３を参照して、形態２の変形例に係る泥水の処理方法を実施するための処理装置を説明する。図において、処理装置３０は、上述の処理装置２０において、第二固液分離装置３１と第二薬剤添加装置３２とをさらに備えている。なお、図３において、図２に示した処理装置２０のものと同じ部位には同じ符号を付している。
【００６３】
第二固液分離装置３１は、第一排出経路２７が連絡しており、第一排出経路２７から供給される水分（第一液相）を凝集物等の固形分（すなわち第二固相）と水分（すなわち第二液相）とにさらに分離するためのものである。また、第二固液分離装置３１は、分離した水分を外部に排出するためのポンプ（図示せず）を有する第二排出経路３３と、分離した固形分をフイルタープレス２４に対して供給するための供給経路３４とを備えている。
【００６４】
第二薬剤添加装置３２は、第一排出経路２７を通じて第一固液分離装置２３から第二固液分離装置３１に向けて移動中の水分に対して薬剤を供給するためのものであり、第三薬注器３５と第四薬注器３６とを有している。各薬注器３５，３６は、上述の薬注器２５，２６と同様に構成されている。なお、第三薬注器３５から水分に対して供給する薬剤は、上述の形態１において用いられるものと同様の水溶性炭素材料である。また、第四薬注器３６から水分に対して供給する薬剤は、上述の形態１において用いられるものと同様の凝集剤である。
【００６５】
次に、上述の処理装置３０を用いた泥水の処理方法を説明する。
処理対象となる泥水は、上述の処理装置２０の場合と同様に処理され、第一固液分離装置２３において、砂分、土砂分、スラッジおよび凝集剤の添加により生成した凝集物等の固形分（すなわち第一固相）と水分（すなわち第一液相）とに分離される。そして、分離された固形分は、処理装置２０の場合と同様にフイルタープレス２４において処理される。
【００６６】
一方、第一固液分離装置２３において分離された水分は、第一排出経路２７を通じてさらに第二固液分離装置３１に対して供給される。この際、当該水分に対し、薬剤を添加する（第二添加工程）。具体的には、第一排出経路２７を第二固液分離装置３１に向けて移動中の水分に対し、第二薬注器３５から水溶性炭素材料を添加する。水分に添加された水溶性炭素材料は、水分中に溶解して拡散し、水分中に残留している上述の有機物質、特に、水分中に溶解している有機物質を吸着する。なお、ここで水分に対して添加する水溶性炭素材料の添加量は、第一薬注器２５から泥水に対する水溶性炭素材料の添加量と同様に設定してもよいし、当該添加量に比べて少量に設定してもよい。
【００６７】
また、第一排出経路２７において、水溶性炭素材料が添加されかつ第二固液分離装置３１に向けて移動中の水分に対し、第四薬注器３６から凝集剤を添加する。これにより、水分中で懸濁している、有機物質が付着したＳＳ粒子や有機物質を吸着した水溶性炭素材料は、凝集剤の作用により凝集して凝集物となる。
【００６８】
上述のようにして水溶性炭素材料および凝集剤が添加された水分は、第二固液分離装置３１において、さらに固液分離される（第二分離工程）。すなわち、当該水分は、主として上述の凝集物からなる固形分（すなわち第二固相）と水分（すなわち第二液相）とに分離される。ここで分離された水分は、凝集物等が分離された結果、ＳＳ粒子に付着した懸濁状態の有機物質および溶解状態の有機物質がより確実に取除かれた状態に浄化されたものである。この水分は、第二排出経路３３を通じて第二固液分離装置３１の外部に排出される。
【００６９】
一方、第二固液分離装置３１において分離された固形分は、フイルタープレス２４に供給され、第一固液分離装置２４において分離された固形分と混合される。そして、フイルタープレス２４に供給された固形分は、そこで加圧され、残留していた水分が脱水される。脱水された水分は、還流経路２８を通じて供給装置２１を移動中の泥水と混合され、上述のように処理される。
【００７０】
以上のように、処理装置３０を用いたこの変形例に係る泥水の処理方法によれば、処理装置２０を用いた処理方法の場合に比べ、泥水から、有機物質、特に、ダイオキシン類等の残留性有機汚染物質や有機金属化合物等の有害な有機物質がより確実に除去された水分を、第二排出経路３３を通じて簡単に得ることができる。
【００７１】
一方、フイルタープレス２４において脱水された固形分（脱水ケーキ）は、必要に応じ、後述するような処理方法により有機物質が除去される。
【００７２】
（２）上述の処理装置２０および処理装置３０を用いた泥水の処理方法では、第一添加工程において、水溶性炭素材料を添加した後に凝集剤を添加しているが、水溶性炭素材料と凝集剤とは、泥水に対して同時に添加することもできる。但し、泥水の水分中の有機物質をより確実に凝集物として水分から分離するためには、通常、泥水に対し、水溶性炭素材料を添加した後に凝集剤を添加する方が好ましい。以上の点は、処理装置３０を用いた処理方法における第二添加工程についても同様である。
【００７３】
（３）上述の処理装置２０および処理装置３０を用いた泥水の処理方法では、供給装置２１を第一固液分離装置２３に向けて移動中の泥水に対して直接に第一添加工程を実施しているが、第一固液分離装置２３に供給する泥水を一旦貯留槽に貯留し、この状態で第一添加工程を実施した後、泥水を第一固液分離装置２３に対して供給することもできる。この点は、第一排出経路２７を第二固液分離装置３１に向けて移動中の水分に対する第二添加工程についても同様である。
【００７４】
固形分の処理方法
上述の各形態において得られた固形分（固相）は、上述のような有機物質を含むため、そのまま廃棄したり再利用したりすると、環境汚染を引き起こす可能性がある。このため、この固形分は、通常、有機物質の除去処理を施す必要がある。
【００７５】
固形分に含まれる有機物質の除去処理は、公知の各種方法に基づいて実施することができる。但し、この除去処理は、本出願人が本願前に出願した特願２００３−３５３５７６に記載の方法、具体的には、固形物に対し、四三酸化鉄（マグネタイト）等の鉄酸化物と、アルカリ金属化合物およびアルカリ土類金属化合物のうちの少なくとも一つ（例えば酸化カルシウム）とを添加して混合物を調製し、この混合物を加熱処理（好ましくは３００℃以上に加熱処理）する方法により実施するのが特に好ましい。
【実施例】
【００７６】
実施例１
７種類のポリ塩化ジベンゾ−パラ−ジオキシン（ＰＣＤＤｓ）、１０種類のポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦｓ）および１４種類のコプラナーポリ塩化ビフェニル（Ｃｏ−ＰＣＢｓ）を含むダイオキシン類標準物質のアセトン溶液を調製した。そして、このアセトン溶液２ｍｌをビーカー内に貯留した水道水１リットルに加えて溶解し、試験水を得た。
【００７７】
一方、特許第３０７９２６０号の実施例１に記載の方法に従って水溶性炭素材料を製造し、その水中での分散率を求めた。ここでは、水溶性炭素材料を２０重量％含む水溶液を調製し、その２ｇを２ｍｌのマイクロチューブに入れた。そして、マイクロチューブを１０，０００Ｇで１５分間遠心分離処理し、上澄み液を除去して沈降物を採取した。採取した沈降物を１０５℃で２時間乾燥した後に秤量し、既述の式（１）に基づいて分散率を求めたところ、９５％であった。なお、この工程では、遠心分離装置として、久保田商事株式会社の商品名“ユニバーサル冷却遠心機  ５９２２”を用い、また、マイクロチューブを装着するためのロータとして同社の商品名“マイクロロータＡＴ−２０１８Ｍ”を用いた。
【００７８】
次に、得られた水溶性炭素材料を蒸留水に溶解して水溶性炭素材料水溶液を調製し、当該水溶性炭素材料水溶液を試験水に添加した。水溶性炭素材料水溶液の添加量は、水溶性炭素材料換算で１００ｍｇに設定した。
【００７９】
次に、水溶性炭素材料水溶液が添加された試験水に、凝集剤として塩化カルシウム粉末２．５ｇを添加して撹拌した。その結果、試験水中において凝集物が生成し、沈降した。
【００８０】
保留粒子径が０．５μｍのガラス繊維ろ紙（アドバンテック株式会社の商品名“ＧＣ−５０”）を用い、凝集物が生成した試験水を吸引ろ過した。そして、ガラス繊維ろ紙により採取された、凝集物を含む残渣をガラス繊維ろ紙ごと１２時間風乾した後、そこに含まれるダイオキシン類をトルエンを用いて１６時間ソックスレー抽出した。また、ろ液に対してジクロロメタンを用いた液−液抽出を３回繰返し、ろ液に含まれるダイオキシン類を抽出した。さらに、ビーカーの内壁面をジクロロメタンを用いて洗浄し、当該内壁面に付着しているダイオキシン類を採取した。
【００８１】
ソックスレー抽出液、液−液抽出液および洗浄液のそれぞれについて、クリーンアップスパイク用内標準物質を添加した後に多層シリカゲルカラムにより精製し、また、得られた精製液にシリンジスパイク用内標準物質を添加して３０μｌの分析用試料を得た。また、試験水に含まれるダイオキシン類の濃度を確認するため、上述のダイオキシン類標準物質のアセトン溶液２ｍｌを少量濃縮管に分取し、これからクリーンアップスパイク用内標準物質およびシリンジスパイク用内標準物質を用いた同様の工程により濃度確認用試料を得た。なお、クリーンアップスパイク用内標準物質およびシリンジスパイク用内標準物質は、ＪＩＳ  Ｋ  ０３１２：１９９９「工業用水・工場排水中のダイオキシン類及びコプラナーＰＣＢの測定方法」において指定されているものを用いた。
【００８２】
各分析用試料および濃度確認用試料のそれぞれ３μｌを高分解能ガスクロマトグラフ質量分析計（ＨＲＧＣ／ＨＲＭＳ）を用いて分析した。そして、その分析結果に基づいて、試験水に含まれる各ＰＣＤＤｓ、各ＰＣＤＦｓおよび各Ｃｏ−ＰＣＢｓの回収率を個別に算出した。結果を表３に示す。なお、回収率は、次の式（３）により求めた値である。式中、Ｘは、試験水に含まれる特定のダイオキシン類の量を示し、Ｙは、ソックスレー抽出液、液−液抽出液または洗浄液に含まれる当該特定のダイオキシン類の量を示す。また、回収率合計は、ソックスレー抽出液、液−液抽出液および洗浄液のそれぞれについて求めた回収率を合計したものである。なお、表３において、Ｃｏ−ＰＣＢｓは、ＩＵＰＡＣの分類にしたがって表示している。この点、表４および表５においても同様である。
【００８３】
【数３】
2005131563.tif 000007
【００８４】
【表３】
2005131563.tif 000008
【００８５】
表３によると、各ダイオキシン類は、液−液抽出液および洗浄液中に殆ど含まれていないことがわかる。これは、試験水に含まれるダイオキシン類が、上述の処理により、試験水から効果的に除去されていることを示している。
【００８６】
実施例２
試験水に対する水溶性炭素材料水溶液の添加量を水溶性炭素材料換算で１ｍｇに変更し、また、凝集剤として、塩化カルシウム２．５ｇ、カオリン０．２ｇおよびポリ塩化アルミニウム０．０２５ｇの混合物を用いた点を除き、実施例１の場合と同様の処理および分析用試料の採取操作を実施して回収率を求めた。結果を表４に示す。表４によると、各ダイオキシン類は、液−液抽出液および洗浄液中に殆ど含まれていないことがわかる。これは、試験水に含まれるダイオキシン類が、水溶性炭素材料の添加量を実施例１に比べて大幅に抑制した上述の処理の場合も、試験水から効果的に除去されていることを示している。
【００８７】
【表４】
2005131563.tif 000009
【００８８】
なお、表３と表４とを比較した場合、表３において回収率合計が非常に小さいのは、実施例１で得られた凝集物からダイオキシン類を抽出するのが困難であったためと考えられる。すなわち、実施例１において、上述のソックスレー抽出法では、凝集物に含まれるダイオキシン類が抽出されにくかったためと考えられる。
【００８９】
実施例３
水溶性炭素材料としてフミン酸類を吸着したカーボンブラック（東海カーボン株式会社の商品名“ＨＡ３”）を１ｍｇ用いた点を除き、実施例２の場合と同様の処理および分析用試料の採取操作を実施して回収率を求めた。結果を表５に示す。表５によると、各ダイオキシン類は、液―液抽出液および洗浄液中に殆ど含まれていないことがわかる。これは、試験水に含まれるダイオキシン類が、試験水から効果的に除去されていることを示している。なお、この実施例で用いた水溶性炭素材料の水中での分散率は、実施例１に記載の方法と同様の方法で求めたところ、４２％であった。
【００９０】
【表５】
2005131563.tif 000010
【００９１】
実施例４〜８および比較例１
水１０ｍｌに対し、表６に示す有機化合物標準物質を添加し、当該有機化合物標準物質の濃度が１μｇ／Ｌ（１ｐｐｂ）の試験水を２つ調製した。そして、一方の試験水に対して実施例１で用いた水溶性炭素材料を添加し、また、他方の試験水に対して実施例３で用いた水溶性炭素材料を添加した。水溶性炭素材料の添加量は、いずれの試験水についても、０．１ｍｇに設定した。したがって、各試験水における水溶性炭素材料の濃度は１０ｍｇ／Ｌである。
【００９２】
次に、水溶性炭素材料が添加された各試験水に凝集剤を添加し、これにより生成した凝集物を沈殿させた。ここで用いた凝集剤は、塩化カルシウム０．０２５ｇ、カオリン０．００２ｇおよびポリ塩化アルミニウム０．０００２５ｇの混合物である。凝集物が沈殿した試験水の上澄み液を採取し、そこに含まれる有機化合物標準物質の濃度をガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ／ＭＳ）により測定した。そして、その測定結果から、試験水からの有機化合物標準物質の除去率を求めた。ここで、除去率は、次の式（４）に基づいて求めたものである。式（４）において、Ｍは試験水に含まれる有機化合物標準物質量を示し、Ｎは上澄み液に含まれる有機化合物標準物質量を示す。結果を表６に示す。表６に表示したオクタノール／水分配係数は、社団法人日本水道協会発行「上水試験方法  解説編  ２００１年版」から引用した。
【００９３】
【数４】
2005131563.tif 000011
【００９４】
【表６】
2005131563.tif 000012
【００９５】
表６によると、オクタノール／水分配係数が２以上の有機化合物標準物質の除去率は５０％以上である（実施例４〜８）。特に、同分配係数が５以上の有機化合物標準物質の除去率は１００％である（実施例８）。この結果より、本発明に係る泥水の処理方法によれば、泥水から、オクタノール／水分配係数が２以上、特に５以上の有機物質が除去された液相が簡単に得られることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明に係る泥水の処理方法の形態１を実施するために用いられる処理装置の概略図。
【図２】本発明に係る泥水の処理方法の形態２を実施するために用いられる処理装置の概略図。
【図３】形態２の変形例を実施するために用いられる処理装置の概略図。
【符号の説明】
【００９７】
３  固液分離装置
７  薬注装置
２２  第一薬剤添加装置
２３  第一固液分離装置
３１  第二固液分離装置
３２  第二薬剤添加装置
【図１】
2005131563.tif 000013
【図２】
2005131563.tif 000014
【図３】
2005131563.tif 000015