(57)【要約】【課題】  反応槽内に挿通される撹拌機等の機械的な手段を要することなく、効果的に内部の還元性物質が添加された重金属類含有水を撹拌することができ、よって容易に反応槽内を気密な構造とすることができて空気による還元性物質の酸化を防止することができる反応槽を提供する。【解決手段】  内部が気密的に密閉され、上部または下部の一方に重金属類含有水の供給管７１が接続され、他方に重金属類含有水の排出管７２が接続された反応槽本体７０と、この反応槽本体７０の内壁に上下方向に設けられて内壁から内方に向けて突出する第１の邪魔板７３とを備えてなり、かつ供給管７１は、反応槽本体７０に、上記重金属類含有水を反応槽本体の内壁沿う方向に導入することにより、反応槽本体内において上記一方から上記他方に向けて上記重金属類含有水の旋回流が生じるように接続されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元性物質が添加された重金属類含有水を、空気流入が遮断された内部において撹拌しつつ上記還元性物質により重金属類を還元して除去するための反応槽であって、
内部が気密的に密閉され、上部または下部の一方に上記重金属類含有水の供給管が接続されるとともに、他方に上記重金属類含有水の排出管が接続された反応槽本体と、この反応槽本体の内壁に上下方向に設けられて当該内壁から内方に向けて突出する第１の邪魔板とを備えてなり、かつ上記供給管は、上記反応槽本体に、上記重金属類含有水を当該反応槽本体の内壁に沿う方向に導入することにより、上記反応槽本体内において上記一方から上記他方に向けて上記重金属類含有水の旋回流が生じるように接続されていることを特徴とする反応槽。
【請求項２】
上記供給管は、上記反応槽本体の下部に接続されるとともに、上記排出管は、上記反応槽本体の上部に接続されていることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の反応槽。
【請求項３】
上記第１の邪魔板と上記反応槽本体の内壁との間には、上記重金属類含有水の流路となる間隙が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の反応槽。
【請求項４】
上記反応槽本体内の上部および下部の少なくとも一方には、水平方向に延在して上記旋回流に対向する第２の邪魔板が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の反応槽。
【請求項５】
上記反応槽本体の上下部間に配管された戻り管と、この戻り管に介装された循環ポンプとを有し、上記反応槽本体の上部または下部の上記他方から抜き出した上記重金属類含有水を、上記一方に戻す循環ラインを備えてなり、かつ上記循環ラインには、上記戻り管に介装されて当該戻り管を流れる上記重金属類含有水のｐＨを計測するｐＨ計と、このｐＨ計からの検出信号に基づいて、貯留タンク内のアルカリ水溶液を上記供給ラインに供給するｐＨ調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の反応槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元性鉄化合物等の還元性物質によって重金属類を含む排水等から当該重金属類を除去するための重金属類含有水の処理プラントに用いて好適な反応槽に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、工場等から排出される排水等には、鉛、亜鉛、ニッケル、セレン等の各種の汚染物質となる重金属類が含まれている。このため、上記排水等を処理する場合には、これら重金属類を水質汚濁防止法に基づく各々の排出基準以下になるまで除去した後に、下水や河川等に流す必要がある。特に、これまで除去が難しいとされていた上記セレンについては、その排水基準が０．１ｍｇ／リットルと厳しく規制されている。
【０００３】
そこで、例えば、下記特許文献１においては、セレンを含有する重金属排水の導入管、アルカリ剤導入管及び撹拌機を備えた１次反応槽と、この１次反応槽からの流出液の固液分離槽と、分離された液の導入管、第１鉄塩導入管、アルカリ剤導入管、及び切替弁を付設した不活性ガス及び空気の吹き込み管を備えた２次反応槽と、該２次反応槽からの流出液の固液分離槽とを有するセレンを含有する重金属排水の処理装置が提案されている。
【０００４】
上記重金属排水の処理装置においては、セレンを含有する重金属排水に対して、１次反応槽において、まずアルカリ中和剤を添加しｐＨを８〜１０．５に調整して水酸化物として除去可能な重金属を沈殿させる。次いで、この１次反応槽からの流出液を固液分離槽において固液分離して２次反応槽に送って６５℃以上に加温し、さらに不活性ガスを吹き込んで溶存酸素を除去した後に、硫酸第一鉄等を添加して第一鉄イオンを溶存させるとともに、水酸化ナトリウム等を添加し排水を中和してｐＨ８．５〜１１とし、内部を撹拌してセレンの還元反応を進行させることにより、水酸化第一鉄を酸化させて酸化鉄を析出させる。
【０００５】
次いで、上記２次反応槽への不活性ガスの吹き込みを止めて空気の吹き込みに切り替えることにより、重金属の除去が開始されてフェライト粒子を生成させる。その後、２次反応槽からの流出液を得られた沈殿物を固液分離槽に送って、一括してろ過または磁石によって固液分離する。
【０００６】
このような処理装置によれば、処理水を、上記第１〜第３工程を通すことにより、セレンを含めた重金属の残留濃度に関し、それらの排水基準を充分満足することができるとされている。
【特許文献１】特開２００２−３２６０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記従来の重金属排水の処理装置にあっては、２次反応槽において、第一鉄イオンによるセレンの還元反応を確保するため、排水中の酸素が当該第一鉄イオンと反応してしまうことを防ぐ必要がある。このため、排水中の溶存酸素を除去するための不活性ガスの吹き込み装置等を設ける必要があり、装置やその制御が一層複雑化するとともに、設備コストも嵩むという問題点もある。
【０００８】
また、不活性ガスを吹き込んでセレンの還元反応により酸化鉄を析出させる際や、不活性ガスの吹き込みを止めて空気の吹き込みに切り替え、フェライト粒子を生成させる際に、これらの反応を促進するために撹拌を行う必要がある。
【０００９】
従来、一般にこの種の撹拌は、反応槽内に挿入されてモータ等により回転駆動される回転軸と、この回転軸に固定された撹拌翼とを有する撹拌機によって行われているが、上記反応槽における回転軸の挿入部から内部に空気が進入するおそれがある。このため、反応槽内に過剰な不活性ガスを供給したり、あるいは上記挿入部に気密性を有する高価なメカニカルシールを設けたりしなければならず、経済性に劣るという問題点もある。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、反応槽内に挿通される撹拌機等の機械的な手段を要することなく、効果的に内部の還元性物質が添加された重金属類含有水を撹拌することができ、よって容易に反応槽内を気密な構造とすることができて空気による還元性物質の酸化を防止することができる反応槽を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、還元性物質が添加された重金属類含有水を、空気流入が遮断された内部において撹拌しつつ上記還元性物質により重金属類を還元して除去するための反応槽であって、内部が気密的に密閉され、上部または下部の一方に上記重金属類含有水の供給管が接続されるとともに、他方に上記重金属類含有水の排出管が接続された反応槽本体と、この反応槽本体の内壁に上下方向に設けられて当該内壁から内方に向けて突出する第１の邪魔板とを備えてなり、かつ上記供給管は、上記反応槽本体に、上記重金属類含有水を当該反応槽本体の内壁に沿う方向に導入することにより、上記反応槽本体内において上記一方から上記他方に向けて上記重金属類含有水の旋回流が生じるように接続されていることを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記供給管は、上記反応槽本体の下部に接続されるとともに、上記排出管は、上記反応槽本体の上部に接続されていることを特徴とすることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の第１の邪魔板と上記反応槽本体の内壁との間には、上記重金属類含有水の流路となる間隙が形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記反応槽本体内の上部および下部の少なくとも一方には、水平方向に延在して上記旋回流に対向する第２の邪魔板が設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、上記反応槽本体の上下部間に配管された戻り管と、この戻り管に介装された循環ポンプとを有し、上記反応槽本体の上部または下部の上記他方から抜き出した上記重金属類含有水を、上記一方に戻す循環ラインを備えてなり、かつ上記循環ラインには、上記戻り管に介装されて当該戻り管を流れる上記重金属類含有水のｐＨを計測するｐＨ計と、このｐＨ計からの検出信号に基づいて、貯留タンク内のアルカリ水溶液を上記供給ラインに供給するｐＨ調整手段が設けられていることを特徴とするものである。
【００１６】
なお、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、上記重金属類とは、例えば、セレン、カドミウム、六価クロム、鉛、亜鉛、銅、ニッケル、ヒ素、アンチモンなどの各種重金属元素や金属元素を包含するものである。
そして、上記重金属類含有水とは、上記重金属類を含む水の総称であり、自然発生的および人為的に生じた各種の廃水や排水等を含み、例えば、工場排水や下水、海水、河川水、沼や湖池の水、地表の溜まり水、河川等の堰止域の水、地下の流水や溜まり水、暗渠の水等であって、上記重金属類を含有するものをいう。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１〜５のいずれかに記載の反応槽においては、重金属類含有水を供給管から内部が気密的に密閉された反応槽本体内に供給すると、上記重金属類含有水は、反応槽本体の内壁に沿う方向に導入されることにより、上記供給管側から排出管側に向けて旋回流となって流れる。そして、この旋回流は、供給管側から排出管側へと流れる際に、反応槽本体の内壁から突出する第１の邪魔板に衝突することにより、水平方向の渦乱流が形成されて撹拌される。
【００１８】
これにより、上記重金属類含有水とこれに添加した還元性物質との接触が促進され、重金属類含有水中の重金属が還元性物質によって還元されて上記含有水から抽出される。この結果、この反応槽の後段において、固液分離することにより、重金属類含有水から重金属類を除去することができる。
【００１９】
このように、請求項１〜５のいずれかに記載の反応槽によれば、反応槽本体内を空気流入が遮断された気密的な構造としているために、当該反応槽本体を重金属類含有水によって充満させることにより、当該重金属類含有水に添加した還元性物質が空気によって酸化されることが無く、よって反応槽本体に別途不活性ガスを供給する装置や高温に加熱するための装置を設けることなく、効率的な重金属類に対する還元・除去を行うことができる。
【００２０】
この際に、従来の撹拌機のような反応槽本体を貫通する撹拌手段を用いずに、供給管の接続構造および第１の邪魔板により、内部に供給した重金属類含有水を旋回させつつ、渦乱入を形成させて撹拌しているために、極めて簡易な構造によって反応槽本体を気密的に密閉することができる。
【００２１】
なお、上記重金属類含有水の供給管を、反応槽本体の上部または下部の一方に接続し、排出管を、反応槽本体の上部または下部の他方に接続することが可能であるが、特に請求項２に記載の発明のように、上記供給管を反応槽本体の底部近傍に接続し、排出管を反応槽本体の天井部近傍に接続することが好ましい。このような、接続構造とすれば、還元性物質による重金属類の還元によって重金属類含有水中に沈殿物が生成された場合においても、当該沈殿物を底部から供給される重金属類含有水に同伴させて排出管から外部に抜き出すことができ、よって上記沈殿物が反応槽本体の底部に沈降堆積することを防止することができる。また、上記沈殿物は、重力により反応槽本体内で沈降する傾向にあるために、当該沈殿物と反応槽本体の底部から供給される重金属類含有水とが接触反応する時間と機会を多く取ることができ、より一層効果的な処理を行うことが可能になる。
【００２２】
また、請求項３に記載の発明においては、上記第１の邪魔板と反応槽本体の内壁との間に、上記重金属類含有水の流路となる間隙を形成しているので、供給管側から排出管側に向けた旋回流の形成を壊すことが無く、かつ第１の邪魔板と上記内壁との接合角隅部に、流れの阻止されたデッドエリアが形成されることを防止することができる。
【００２３】
さらに、請求項４に記載の発明のように、上記反応槽本体内の上部および下部の少なくとも一方に、水平方向に延在して上記重金属類含有水の旋回流に対向する第２の邪魔板を設ければ、一層撹拌効率を高めることができる。
【００２４】
また、本発明に係る反応槽を用いて重金属類含有水からの重金属類の還元・除去を行うに際して、使用する還元性物質によっては、反応槽本体内を一定範囲のアルカリ性に保持する必要が生じる。このため、還元性物質が添加された重金属類含有水のｐＨ値を計測して、これが上記範囲内に保持されるように、別途アルカリ水溶液を供給しなければならない。このような場合に、反応槽本体内においては、上述した撹拌によって未だ混合が不均一な状態にあるために、ｐＨ計の設置場所により検出されるｐＨ値に誤差が生じやすくなる。
【００２５】
この点、請求項５に記載の発明によれば、上記反応槽本体の排出側から抜き出した重金属類含有水を供給管側に戻す循環ラインを設け、この循環ラインの戻り管にｐＨを計測するｐＨ計を設けるとともに、このｐＨ計からの検出信号に基づいて、貯留タンク内のアルカリ水溶液を上記供給ラインに供給するようにしているために、上述したｐＨ値の保持制御を確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１〜図７は、本発明に係る反応槽を重金属類含有水の処理プラントに適用した場合の最良の実施形態を示すものである。
先ず、図６および図７に基づいて上記処理プラントの構成を説明すると、この処理プラントは、各々ユニット化されて個別に搬送可能な反応部ユニット１、固液分離部ユニット２、濾過部ユニット３および脱水部ユニット４によって概略構成されている。そして、この処理プラントは、上記各ユニット１〜４が例えば重金属類を含有する排水等の処理場所まで搬送されたうえで、互いの配管部分が接続されることにより、全体としての処理プラントが構成されるようになっている。
【００２７】
反応部ユニット１は、上記処理場所において上記排水等を貯留したタンク５から送水ポンプ６によって排出される上記排水等を一時貯留する貯留槽７と、上記排水等に硫酸第一鉄（還元性物質）を添加する添加装置８と、上記排水等および硫酸第一鉄を空気流入が遮断された内部において撹拌しつつ反応させて還元性の鉄化合物沈殿を生成させる４基の反応槽１０ａ〜１０ｄとが備えられている。
【００２８】
ここで、貯留槽７は、上部に排水等の供給管７ａが接続されており、供給管７ａには流量計１２が介装されている。他方、この貯留槽７の底部には、内部の上記排水等を反応槽１０ａの底部近傍に供給するための移送管７ｂが接続されており、この移送管７ｂには移送ポンプ１３および流量計１４が介装されている。さらに、この貯留槽７には、内部の液面を検出して送水ポンプ６および移送ポンプ１３の運転を制御するレベル検出器１５が設けられている。
【００２９】
また、添加装置８は、硫酸第一鉄を蓄えるタンク１６と、このタンク１６内の硫酸第一鉄を所定の流量で供給する送液ポンプ１７と、この送液ポンプ１７の吐出管１８とから構成されたもので、吐出管１８が移送管７ｂの流量計１４の下流側に接続されている。そして、この移送管７ｂから硫酸第一鉄が添加された上記排水等が送られる反応槽１０ａの後段に、順次反応槽１０ｂ〜１０ｄが配置されている。
【００３０】
すなわち、４基の反応槽１０ａ〜１０ｄは、それぞれ移送管２０ａ〜２０ｃによって直列的に設けられており、各移送管２０ａ〜２０ｃの入口側が前段に位置する各反応槽１０ａ〜１０ｃの上部に接続されるとともに、出口側が後段に位置する各反応槽１０ｂ〜１０ｄの底部近傍に接続されている。そして、最終段の反応槽１０ｄの上部に接続された移送管２０ｄの他端部が、上記固液分離ユニット２へと接続されている。
【００３１】
この固液分離ユニット２には、シックナー２２が設けられている。このシックナー２２は、反応槽１０ｄから排出された鉄化合物沈殿を含むスラリーを比重によって固液分離する周知の装置で、中心部にはモータ２３ａと、このモータ２３ａによって回転駆動されるシャフト２３ｂと、このシャフト２３ｂの下端部に接続されてシックナー２２の底部に臨む放射腕状のレーキ２３ｃとからなる掻き寄せ機が設けられている。そして、このシックナー２２の上部に、シャフト２３ｂを囲繞するようにして円筒状のフィードウエル２２ａが設けられ、このフィードウエル２２ａ内に、移送管２０ｄの供給側端部が導入されている。
【００３２】
また、このシックナー２２の底部に設けられた固形分の排出口２２ｂには、二股配管となる返送ライン２４と排出ライン２５とが接続されており、返送ライン２４は反応部ユニット１内に設けられた返泥ポンプ２６の吸入側に接続されている。そして、この返泥ポンプ２６の吐出側に返送ライン２７の一端部が接続され、この返送ライン２７の他端部が初段の反応槽１０ａへの移送管７ｂに接続されている。ここで、返送ライン２７には、流量計２８および条件槽２９が介装されるとともに、流量計２８の上流側に返送ライン２７内に水を供給する水供給ライン３０が開閉弁３０ａを介して枝配管されている。
【００３３】
他方、シックナー２２の底部排出口２２ｂに接続された排出ライン２５は、濾過部ユニット３に設けられた送泥ポンプ３５によって、開閉弁３６ａおよび流量計３６ｂが介装された送泥ライン３６から汚泥貯槽３７に送られるようになっている。そして、この送泥貯槽３７の排出管３８が、脱水部ユニット４内に設置された脱水ポンプ３９の吸引側に接続されるとともに、脱水ポンプ３９の吐出側が脱水機４０に接続されている。
【００３４】
なお、送泥貯槽３７には、内部の汚泥を撹拌する撹拌機４１と、当該汚泥の量を検出して送泥ポンプ３５の運転制御および開閉弁３６ａの開閉制御を行う超音波レベル計４２とが設けられている。これに対して、シックナー２２の上部に設けられた水分のオーバーフロー部２２ｃには、排水ライン４３の一端部が接続されており、当該排水ライン４３の他端部は、濾過部ユニット３に設置された２基の砂濾過槽４４に導入されている。また、これら砂濾過装置４４からの排水は、排水ライン４５から順次用水槽４６、ｐＨ調整槽４７および処理水槽４８へと送られ、処理水槽４８から処理水が排水されるようになっている。
【００３５】
ここで、用水槽４６には、内部の液面を検出するレベル計４９と、このレベル計からの検出信号によって、内部の排水を、移送ライン５０を通じて用水として汲み出す移送ポンプ５１とが設けられている。そして、移送ライン５０は、送水された用水を砂濾過装置４４の逆洗浄水として供給する逆洗浄ライン５２と、同様に送水された用水を、上述した水供給ライン３０や他の洗浄水あるいは薬品溶解水として供給する用水供給ライン５３とに枝配管されている。
【００３６】
また、ｐＨ調整槽４７には、内部のｐＨ値を検出するｐＨ計５４と、このｐＨ計５４の検出信号に基づいて、ｐＨ調整槽４７内の排水を中和すべく中和剤タンク５５内の硫酸をポンプ５６によって添加する中和装置５７が設けられている。なお、図中符号５８は、ｐＨ調整槽４７および処理水槽４８に設けられた撹拌機である。
【００３７】
さらに、この濾過部ユニット３には、砂濾過装置４４に隣接して、逆洗浄排水槽６０が設けられている。そして、この逆洗浄排水槽６０には、砂濾過装置４４を逆洗浄した際の洗浄水と脱水機４０からの脱水とが、それぞれ排水ライン６１、脱水ライン６２を介して導入されている。また、この逆洗浄排水槽６０には、内部の液面を検出するレベル計６３と、このレベル計６３からの検出信号に基づいて、戻りライン６４を通じて内部の排水あるいは脱水を貯留槽７へと戻す移送ポンプ６５が設けられている。
【００３８】
次いで、図１ないし図５は、上記構成からなる処理プラントに組み込まれた初段の反応槽１０ａを示すものである。
これらの図において、符号７０は、この反応槽１０ａにおける反応槽本体を示すもので、この反応槽本体７０は、円筒状の胴部７０ａの上下端部が底板７０ｂおよび天板７０ｃによって塞がれることにより、内部が気密的に密閉されている。そして、この反応槽本体７０の底板７０ｂ近傍および天板７０ｃ近傍に、それぞれ胴部７０ａを囲繞するようにして円環状の供給管７１および排出管７２が設けられ、供給管７１に上記移送管７ｂが接続されるとともに、排出管７２に上記移送管２０ａが接続されている。
【００３９】
そして、供給管７１の内周側には、当該供給管７１と反応槽本体７０内とに連通して供給管７１内の上記排水等を反応槽本体７０の内壁沿う方向に導入するように傾斜する枝配管７１ａが周方向に等間隔をおいた４箇所に設けられている。また、排出管７２の内周側には、同様に供給管７１と反応槽本体７０内とに連通して反応槽本体７０内の上記排水等を排水管７２へと導く枝配管７２ａが周方向に等間隔をおいた４箇所に設けられている。なお、これら枝配管７２ａは、上記枝配管７１ａとは逆方向に傾斜するように設けられている。
【００４０】
他方、反応槽本体７０の胴部７０ａの内壁には、円周方向４箇所に壁面邪魔板（第１の邪魔板）７３が設けられている。ここで、各壁面邪魔板７３は、胴部７０ａの上部から下部までに至る平板状部材で、図４に示すように、その板面を周方向に向けた状態で、内壁から突出するように配置されている。そして、各壁面邪魔板７３は、上記内壁との間に上記排水等の流路となる隙間７４が形成されるように配置されて、上下２箇所において、内壁に接合された一対の邪魔板支え７５間に接合されている。
【００４１】
また、この反応槽本体７０の中心部には、一端部が天板７０ｃに接合されて底板７０ｂの近傍まで垂下された取付軸７６が設けられ、この取付軸７６の上下部には、図５に示すように、それぞれ板面を水平面に対して傾斜させた翼型邪魔板（第２の邪魔板）７７が設けられている。
【００４２】
さらに、この反応槽１０ａにおいては、一端部が戻り管７８に接続されるとともに、他端部が移送管７ｂに接続された戻り管７８と、この戻り管７８に介装された循環ポンプ７９とを有し、反応槽本体７０の上部から抜き出した上記排水等を、下部に戻す循環ラインが設けられている。そして、この循環ラインの戻り管７８には、これを流れる上記排水等のｐＨを計測するｐＨ計８０が介装されており、さらに図６に示すように、このｐＨ計８０からの検出信号に基づいて、貯留タンク８１内のアルカリ水溶液をポンプ８２によって条件槽２９に供給することにより、最終的に戻り管７８から移送管７ｂを介して反応槽本体７０内へと供給するｐＨ調整手段が設けられている。
【００４３】
また、この戻り管７８には、ｐＨ計８０が介装されている箇所に、バイパス管８３が配管されている。なお、図中符号８４は、反応槽本体７０の天板７０ｃに設けられたエアー抜き管である。
【００４４】
また、他の反応槽１０ｂ〜１０ｄは、循環ラインおよびｐＨ調整手段が設けられていない点を除いて、上記反応槽１０ａと同一の構成を有している。そして、各々の供給管７１に前段の反応槽１０ａ〜１０ｃからの移送管２０ａ〜２０ｃが接続されるとともに、排出管７２に後段の反応槽１０ｂ〜１０ｄ等への移送管２０ｂ〜２０ｄが接続されている。
【００４５】
上記構成からなる反応槽１０ａ〜１０ｄを有する重金属類含有水の処理プラントにおいては、各々のユニット１〜４を上記処理場所まで搬送して相互間の配管を連結することにより当該処理プラントを組み立てた後に、上記処理場所のタンク５内に貯留されている重金属類を含む排水等を、送水ポンプ６によって貯留槽７へと送る。そして、この貯留槽７内の上記排水等を、移送ポンプ１３によって移送管７ｂから初段の反応槽１０ａへと供給する。この際に、還元性鉄化合物の添加装置８により、タンク１６内の硫酸第一鉄を、吐出管１８から移送管７ｂへと送ることにより、上記排水等の供給量に対応した所定量の硫酸第一鉄を添加する。またこれと並行して、後述するシックナー２２において固液分離された還元性の鉄化合物沈殿の一部を、返送ライン２４、２７から反応槽１０ａに戻す。
【００４６】
すると、上記硫酸第一鉄が添加された排水等は、移送管７ｂから円環状の供給管７１に流入し、さらに４本の枝配管７１ａから１０℃〜３０℃の常温において反応槽本体７０内の内壁に沿う方向に導入される。これにより、上記排水等は、反応槽本体７０内を、下方から上方に向けて図中矢印で示すような旋回流となって流れるとともに、その際に、図４に点線で示すように、旋回流は反応槽本体７０の内壁から突出する壁面邪魔板７３に衝突することにより、水平方向の渦乱流が形成されて撹拌される。また、旋回流の一部は、壁面邪魔板７３と内壁との隙間７４を通過する。さらに、上記旋回流は、反応槽本体７０内の上部および下部に設けられた翼型邪魔板７７によって、その上昇流が下方流へと向きを替えられることにより、上下方向にも撹拌される。
【００４７】
そして、反応槽本体７０の上部から排出管７２に流出した上記排水等の一部は、循環ポンプ７９によって戻り管７８から再び供給管７１側へと戻され、この際にｐＨ計８０からの検出信号に基づいて、貯留タンク８１からポンプ８２によって供給される水酸化ナトリウム水溶液が条件槽２９に供給される。そして、この条件槽２９において返送ライン２７から返送された鉄化合物沈殿と混合されて反応槽１０ａに供給されることによって、反応槽１０ａ内のｐＨ値が、８．５〜１１、好ましくは９．０〜１０の範囲に保持される。また、排出管７２に流出した上記排水等の他部は、順次移送管２０ａ〜２０ｃを介して後段の反応槽１０ｂ〜１０ｄへと送られて行く。
【００４８】
以上のような温度条件およびｐＨ値の雰囲気下で、空気流入が遮断された反応槽１０ａ〜１０ｄにおいて硫酸第一鉄が添加された排水等が撹拌されることにより、酸化還元反応が生じ、グリーンラストと鉄フェライトとの混合物からなる還元性の鉄化合物沈殿が生成する。そして、上記排水等に含まれる重金属イオンが上記グリーンラストの層間に取り込まれることにより、上記重金属を含んだ状態で上記鉄フェライト化する。
【００４９】
具体的には、上記排水等に添加された硫酸第一鉄が、グリーンラスト（示性式の一例、［Ｆｅ（ＩＩ）4Ｆｅ（ＩＩＩ）2（ＯＨ）12］2+［ＳＯ4ｎＨ2Ｏ］2-）になる。このグリーンラストは、第一鉄と第二鉄の水酸化物が層状をなす青緑色の物質であり、層間に重金属のアニオンを取り込んだ構造を有している。そして、当該グリーンラストが緩慢に酸化されて磁性物質である鉄フェライト（Ｆｅ3Ｏ4）になる。
【００５０】
例えば、上記排水等に含まれる６価セレン（ＳｅＯ42-）は、第一鉄化合物によって還元されて４価セレン（ＳｅＯ32-）および元素セレン（Ｓｅ）になって、上記グリーンラストの層間に取り込まれた状態で沈殿化する。このようにして、硫酸第一鉄および返送された還元性の鉄化合物沈殿が添加された上記排水等は、順次反応槽１０ａ〜１０ｄに送られるにしたがって、当該排水中に含まれるセレン、カドミウム、六価クロム、鉛、亜鉛、銅、ニッケル、ヒ素、アンチモンなどの汚染物質となる重金属類が効果的に除去される。
【００５１】
次いで、上記還元性の鉄化合物沈殿を含む重金属類が除去された上記排水等は、移送管２０ｄからシックナー２２に送られて固液分離され、主として上記鉄化合物沈殿（固形分）を含むスラリーの一部が、上述したように返送ライン２４、２７から再び初段の反応槽１０ａへと戻される。
【００５２】
他方、上記スラリーの他部は、超音波レベル計４２からの検出信号により駆動される送泥ポンプ３５により、排出ライン２５から送泥ライン３６を通じて、一時汚泥貯槽３７に蓄えられる。そして、汚泥貯槽３７の上記スラリーは、脱水ポンプ３９によって脱水機４０に送られ、脱水処理されて脱水ケーキＣとして排出される。またこの際に分離された排水分は、排水ライン６２から逆洗浄排水槽６０へと送られる。
【００５３】
他方、シックナー２２において固液分離された排水（水分）は、オーバーフロー部２２ｃから排水ライン４３を通じて砂濾過槽４４へと送られ、この砂濾過槽４４において、当該排水中に残留していた還元性の鉄化合物沈殿が除去されて無害化された後に、排水ライン４５から順次用水槽４６、ｐＨ調整槽４７へと送られる。そして、このｐＨ調整槽４７において、中和装置５７から供給される硫酸によって中和され、処理水槽４８から外部に排水されて行く。
【００５４】
また、経時的な目詰まりによって砂濾過槽４４における差圧が上昇した場合には、移送ポンプ５１によって用水槽４６内の排水が、逆洗浄ライン５２から砂濾過槽４４に供給されて逆洗浄が行われる。この結果、砂濾過槽４４に捕集された上記鉄化合物沈殿は、排水ライン６１から逆洗浄排水槽６０に送られる。そして、この逆洗浄排水槽６０内に蓄えられた少量の鉄化合物沈殿を含む排水のレベルが所定値を超えると、これを検出したレベル計６３からの検出信号によって移送ポンプ６５が起動し、上記鉄化合物沈殿を含む排水が戻りライン６４から貯留槽７へと送られる。
【００５５】
以上のように、上記処理プラントに組み込まれた反応槽１０ａ〜１０ｄによれば、反応槽本体７０内を空気流入が遮断された気密的な構造としているために、運転初期等にエアー抜き８４から内部の空気を排気して反応槽本体７０を上記排水等によって充満させることにより、硫酸第一鉄等の還元性物質が空気によって酸化されることが無く、よって反応槽本体７０に別途不活性ガスを供給する装置や高温に加熱するための装置を設けることなく、効率的な重金属類に対する還元・除去を行うことができる。
【００５６】
また、上記排水等を供給管７１から反応槽本体７０の内壁に沿って供給することにより、反応槽本体７０の下部から上部に向けた旋回流を発生させ、かつこの旋回流に対して壁面邪魔板７３や翼型邪魔板７７によって渦乱流を形成されたり、あるいは上下方向に流れ方向を変えたりして、上記排水等を効果的に撹拌することができる。このため、従来の撹拌機のような反応槽本体を貫通する撹拌手段が不要となるために、反応槽本体７０自体を極めて簡易な構造として、容易に反応槽本体７０内を気密的に密閉することができる。
【００５７】
さらに、供給管７１を反応槽本体７０の底部近傍に接続し、排出管７２を反応槽本体７０の天井部近傍に接続しているために、上記排水等に生成した還元性鉄化合物沈殿を底部から供給される上記排水等に同伴させて排出管７２から後段の反応槽１０ｂ〜１０ｄへと送ることができ、よって上記沈殿物が反応槽本体７０の底部に沈降堆積することを、未然に防止することができる。また、上記還元性鉄化合物沈殿は、重力により反応槽本体７０内で沈降する傾向にあるために、この鉄化合物沈殿と反応槽本体７０の底部から供給される重金属類含有水とが接触反応する時間と機会を多く取ることができ、より一層効果的な処理を行うことができる。
【００５８】
また、壁面邪魔板７３と反応槽本体７０の内壁との間に、上記排水等の流路となる間隙７４を形成しているので、反応槽本体７０の下部から上部に向けた旋回流の形成を壊すことが無く、しかも壁面邪魔板７３と内壁との接合角隅部に、流れの阻止されたデッドエリアが形成されることを防止することができる。
【００５９】
加えて、反応槽本体７０の排出管７２から抜き出した上記排水等を供給管７１側に戻す戻り管７８を設け、この戻り管７８にｐＨを計測するｐＨ計８０を設けて反応槽１０ａ内のｐＨ値を調整しているので、上述したｐＨ値の保持制御を確実に行うことができる。
【００６０】
なお、上記実施の形態においては、排水等の重金属類含有水に、還元物質として硫酸第一鉄を添加して上記重金属類を還元・除去するための処理プラントに用いられる反応槽に適用した場合についてのみ説明したが、これに限定されるものではなく、本発明に係る反応槽は、各種の重金属類含有水に塩化第一鉄（ＦｅＣｌ2）等の他の第一鉄化合物や、さらには重金属類に対して還元性を有する他の物質を添加して、当該重金属類を還元・除去するために広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る反応槽の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線視断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線視断面図である。
【図４】図１の壁面邪魔板の取付部分を拡大して示す斜視図である。
【図５】図１の翼型邪魔板の取付部分を拡大して示す斜視図である。
【図６】図１の反応槽が用いられている処理プラントの一部を示す概略構成図である。
【図７】図６の他部を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０ａ〜１０ｄ  反応槽
７０  反応槽本体
７１  供給管
７２  排出管
７３  壁面邪魔板（第１の邪魔板）
７４  隙間
７７  翼型邪魔板（第２の邪魔板）
７８  戻り管
７９  循環ポンプ
８０  ｐＨ計
８１  貯留タンク
８２  ポンプ
【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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【図６】
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【図７】
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