(57)【要約】【課題】  搬送可能な簡易な装置の組み合わせによって、セレン等の重金属類を含む排水等の水から高い効率で当該重金属類を除去することができる重金属類含有水の処理プラントを提供する。【解決手段】  重金属類含有水の貯留槽７と、この貯留槽７から排出された重金属類含有水に還元性鉄化合物を添加する添加装置８と、重金属類含有水および還元性鉄化合物を空気流入が遮断された内部において撹拌手段９によっ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反応槽１０ａ〜１０ｄと、反応槽内のｐＨを調整するアルカリ水溶液供給装置１１と、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固液分離する固液分離装置２２と、この固液分離装置２２で分離されて排出された鉄化合物沈殿の少なくとも一部を条件槽２９でアルカリ添加後に反応槽１０ａに戻す返送ライン２７と、固液分離装置２２で分離されて排出された水分から残留する固形分を除去する濾過装置４４とを備えてなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属類含有水の貯留槽と、この貯留槽から排出された上記重金属類含有水に還元性鉄化合物を添加する添加装置と、上記重金属類含有水および還元性鉄化合物を空気流入が遮断された内部において撹拌手段によっ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反応槽と、この反応槽内のｐＨを調整するアルカリ水溶液供給装置と、上記反応槽から排出された上記鉄化合物沈殿を含むスラリーを固液分離する固液分離装置と、この固液分離装置で分離されて排出された上記鉄化合物沈殿の少なくとも一部に酸化制御下において上記アルカリ水溶液供給装置から供給されるアルカリを添加するアルカリ添加槽と、このアルカリ添加槽内の上記鉄化合物沈殿を上記反応槽に戻す返送ラインと、上記固液分離装置で分離されて排出された水分から残留する固形分を除去する濾過装置とを備えてなることを特徴とする重金属類含有水の処理プラント。
【請求項２】
上記固液分離装置は、シックナーであり、かつ当該シックナーの上記固形分の排出側には、上記固形分を脱水して脱水ケーキとするための脱水機が設けられていることを特徴とする重金属類含有水の処理プラント。
【請求項３】
上記アルカリ添加槽は、上記鉄化合物沈殿の界面が空気に開放された開放型槽であり、かつ内部の上記鉄化合物沈殿の上記空気中の酸素による酸化程度を調整可能な制御機構が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の重金属類含有水の処理プラント。
【請求項４】
上記濾過装置は、砂濾過槽であり、かつ当該砂濾過槽の排出側には、排出された水分を中和する中和装置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重金属類含有水の処理プラント。
【請求項５】
複数の上記反応槽が、直列に設けられているとともに、上記アルカリ水溶液供給装置は、アルカリ水溶液の貯留タンクと、初段の上記反応槽から２段目の上記反応槽への上記還元性鉄化合物が添加された上記重金属類含有水の移送ラインに介装されたｐＨ計と、このｐＨ計からの検出信号に基づいて、上記貯留タンク内の上記アルカリ水溶液を上記アルカリ添加槽から上記返送ラインを介して上記初段の反応槽へと供給する供給ラインとを備えてなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の重金属類含有水の処理プラント。
【請求項６】
上記返送ラインには、当該返送ライン内に水を供給する水供給ラインが枝配管されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の重金属類含有水の処理プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元性鉄化合物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とすることにより、セレンの還元反応を進行させて水酸化第一鉄を酸化させることにより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】
しかしながら、上記従来の重金属排水の処理装置にあっては、１次反応槽において、主として水酸化物として除去可能な重金属類を沈殿させ、２次反応槽において、初めて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、さらに当該２次反応槽において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、重金属の除去を開始してフェライト粒子を生成させるものであるために、制御や操作が煩雑化するという問題点がある。
【０００８】
また、１次反応槽および２次反応槽の後段に、それぞれ固液分離槽を設ける必要があるために、全体として所望の重金属類の除去効果を得るためには、装置が大型化するとともに、上記水酸化第一鉄が酸化することによって析出した酸化鉄の沈殿は、含水率が大きく、嵩高になるために、特に２次反応槽の後段の固液分離装置における処理負担が大きくなるという問題点がある。しかも、分離された水分中には、依然として酸化鉄分が残留してしまうために、そのまま排水処理することができないという欠点がある。
【０００９】
さらに、２次反応槽においては、単に硫酸第一鉄等を添加するのみであるために、第一鉄イオンによるセレンの還元反応を確保するためには、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る。
【００１０】
加えて、２次反応槽においては、内部の排水を６５℃以上に加熱すて鉄フェライト化する必要がある。このため、総じて、装置やその制御が一層複雑化するとともに、加熱のためのエネルギーコストも嵩むという問題点もある。
【００１１】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、搬送可能な簡易な装置の組み合わせによって、セレン等の重金属類を含む排水等の水から、高い効率で当該重金属類を除去することができる重金属類含有水の処理プラント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】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、重金属類含有水の貯留槽と、この貯留槽から排出された上記重金属類含有水に還元性鉄化合物を添加する添加装置と、上記重金属類含有水および還元性鉄化合物を空気流入が遮断された内部において撹拌手段によっ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反応槽と、この反応槽内のｐＨを調整するアルカリ水溶液供給装置と、上記反応槽から排出された上記鉄化合物沈殿を含むスラリーを固液分離する固液分離装置と、この固液分離装置で分離されて排出された上記鉄化合物沈殿の少なくとも一部に酸化制御下において上記アルカリ水溶液供給装置から供給されるアルカリを添加するアルカリ添加槽と、このアルカリ添加槽内の上記鉄化合物沈殿を上記反応槽に戻す返送ラインと、上記固液分離装置で分離されて排出された水分から残留する固形分を除去する濾過装置とを備えてなることを特徴とするものである。
【００１３】
ここで、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。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の固液分離装置が、シックナーであり、かつ当該シックナーの上記固形分の排出側には、上記固形分を脱水して脱水ケーキとするための脱水機が設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のアルカリ添加槽が、上記鉄化合物沈殿の界面が空気に開放された開放型槽であり、かつ内部の上記鉄化合物沈殿の上記空気中の酸素による酸化程度を調整可能な制御機構が設けられていることを特徴とするものである。
【００１６】
また、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濾過装置が、砂濾過槽であり、かつ当該砂濾過槽の排出側には、排出された水分を中和する中和装置が設けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
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、複数の上記反応槽が、直列に設けられているとともに、上記アルカリ水溶液供給装置は、アルカリ水溶液の貯留タンクと、初段の上記反応槽から２段目の上記反応槽への上記還元性鉄化合物が添加された上記重金属類含有水の移送ラインに介装されたｐＨ計と、このｐＨ計からの検出信号に基づいて、上記貯留タンク内の上記アルカリ水溶液を上記アルカリ添加槽から上記返送ラインを介して上記初段の反応槽へと供給する供給ラインとを備えてなることを特徴とするものである。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、上記返送ラインには、当該返送ライン内に水を供給する水供給ラインが枝配管されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１〜６のいずれかに記載の発明においては、空気流入が遮断された反応槽において、添加装置によって還元性鉄化合物が添加された重金属類含有水と、アルカリ添加槽において空気による酸化が制御されつつアルカリが添加された鉄化合物沈殿とを、ｐＨ８．５〜１１の範囲に保持しつつ３０℃以下で撹拌すると、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される。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。なお、上記還元性鉄化合物としては、硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ４）や塩化第一鉄（ＦｅＣｌ２）等の第一鉄化合物の他、重金属類に対して還元性を有する鉄化合物を用いることができる。
【００２０】
そして、上記還元性の鉄化合物沈殿は、重金属類含有水中の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、当該重金属を含んだ状態で鉄フェライト化する。例えば、上記重金属類含有水中に含まれる６価セレンは、第一鉄化合物によって還元されて４価セレンおよび元素セレンになって、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、上記反応槽において、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の少なくとも１種以上が上記含有水中から効果的に除去される。
【００２１】
したがって、請求項１〜６のいずれかに記載の処理プラントによれば、反応槽に別途不活性ガスを供給する装置や当該反応槽内を加熱するための装置を要することなく、このような優れた重金属類の除去効果を得ることができるために、装置や制御の簡易化を図ることができる。
【００２２】
また、上記処理プラントには、上記反応槽から排出された上記鉄化合物沈殿を含むスラリーを固液分離装置において固液分離し、得られた上記還元性の鉄化合物沈殿の少なくとも一部に酸化制御下において上記アルカリ水溶液供給装置から供給されるアルカリを添加するアルカリ添加槽と、このアルカリ添加槽内の上記鉄化合物沈殿を上記反応槽に戻す返送ラインを設けているために、上記反応槽に戻された上記鉄化合物沈殿が上記反応によって再び還元性鉄化合物沈殿の生成を繰り返すことにより、当該沈殿の還元性を維持しつつ鉄フェライト化する。
【００２３】
この結果、上記沈殿物の濃度を格段に高めることができ、よって重金属の除去効果を向上させることができるとともに、後処理すべき沈殿物の嵩を小さくすることができる。このため、従来のものと比較して、プラント全体のコンパクト化を達成することができる。
【００２４】
さらに、上記固液分離装置で分離されて排出された水分から残留する固形分を除去する濾過装置を設けているために、当該水分を容易に排水処理することが可能になる。
【００２５】
この際、請求項２に記載の発明のように、上記固液分離装置としてシックナーを用い、さらにこのシックナーの固形分の排出側に脱水機を設ければ、上述した沈殿物の濃度が高いことと相俟って、簡易な装置により上記固形分を上記脱水機で脱水することにより、容易に脱水ケーキとして別途処理することができる。
【００２６】
また、請求項３に記載の発明によれば、上記アルカリ添加槽が鉄化合物沈殿の空気界面を有する開放型槽である場合に、内部の上記鉄化合物沈殿の空気中の酸素による酸化程度を調整可能な制御機構を設けることにより、当該制御機構によって、上記鉄化合物沈殿の酸化程度、より具体的には上記鉄化合物沈殿における鉄フェライト化の進行程度を、最適なものに調整することが可能となる。
【００２７】
さらに、請求項４に記載の発明のように、上記濾過装置として砂濾過槽を用い、かつ当該砂濾過槽の排出側に、排出された水分を中和する中和装置を設ければ、同様に簡易な装置によって上記固液分離装置から排出された水分から残留する固形分を除去することができるとともに、上記中和装置を経た処理水を、そのまま排水することも可能になる。
【００２８】
また、本発明に係る処理プラントにおいては、上記反応槽内をアルカリ水溶液によってｐＨ８．５〜１１、好ましくはｐＨ９．０〜１０の範囲に保持することが重要である。ところが、複数の反応槽を直列に設けた場合には、撹拌および反応の効率性を高めることができる反面、上記戻りラインからのアルカリ水溶液と鉄化合物沈殿との混合スラリーが供給される初段の反応槽においては、未だ混合が不均一となって、ｐＨ計の設置場所により検出されるｐＨに誤差が生じやすくなる。
【００２９】
この点、請求項５に記載の発明によれば、初段の上記反応槽から２段目の反応槽への移送ラインに介装されたｐＨ計によって還元性鉄化合物が添加された上記重金属類含有水のｐＨを検出し、そ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初段の反応槽へと供給しているので、上述したｐＨ値の保持制御を一層確実に行うことができる。
【００３０】
また、この処理プラントにおいては、返送ラインを設けて、固液分離装置において分離された上記還元性の鉄化合物沈殿の少なくとも一部を、アルカリ添加槽においてアルカリ水溶液を加えて上記反応槽に戻すようにしているために、重金属類含有水の処理を一旦停止した場合には、ｐＨ値の高い上記還元性鉄化合物沈殿が、上記返送ライン内に残留してしまう。このため、当該処理プラントによる処理を再開する際に、立ち上げ時にｐＨ値の高い上記還元性鉄化合物沈殿が初段の反応槽に流入し、この結果反応槽におけるｐＨ値の変動が激しくなったり、甚だしい場合には、返送ラインに還元性鉄化合物沈殿が詰まって円滑な操作が行えなくなったりするおそれがある。
【００３１】
そこで、請求項６に記載の発明においては、処理プラントを停止する際に、上記返送ラインに枝配管した水供給ラインから当該返送ライン内に水を供給して、内部の上記還元性鉄化合物沈殿と置換しておくことにより、再開時に素早く反応槽内のｐＨ値を安定することができるとともに、還元性鉄化合物沈殿によって返送ラインに詰まりが生じることも防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１および図２は、本発明に係る重金属類含有水の処理プラントの最良の実施形態を示すもので、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。
【００３３】
反応分ユニット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（還元性鉄化合物）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機（撹拌手段）９によっ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、この反応槽１０ａ〜１０ｄ内のｐＨ値を所定の範囲に保持するために、後述する返送された還元性の鉄化合物沈殿にアルカリを添加する水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）（アルカリ）水溶液の供給装置１１および条件槽（アルカリ添加槽）２９とが備えられている。
【００３４】
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へと移送する移送管（移送ライン）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。
【００３５】
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。
【００３６】
すなわち、４基の反応槽１０ａ〜１０ｄは、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の流入側が前段に位置する各反応槽１０ａ〜１０ｃの底部に接続されるとともに、排出側が後段に位置する各反応槽１０ｂ〜１０ｄの上部に接続されている。そして、最終段の反応槽１０ｄの底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。
【００３７】
この固液分離ユニット２には、シックナー（固液分離装置）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の底部に臨む傾斜円板状のレーキ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。
【００３８】
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の上部に接続されている。ここで、返送ライン２７には、流量計２８と上記条件槽２９と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。
【００３９】
この条件槽２９は、図３に示すように、一方の側壁２９ａに返送ライン２７からの流入側が接続され、他方の側壁２９ｂに返送ライン２７への排出側が接続されるとともに、上面が大気に開放されて槽であり、内部には上記鉄化合物沈殿の界面の一部を覆う遮蔽板７１が設けられている。これにより、この遮蔽板７１と側壁２９ａとの間の上記界面Ｓは、大気に開放されている。
【００４０】
そして、遮蔽板７１の端部には、当該遮蔽板７１に対して進退自在に設けられて、側壁２９ａとの間の上記界面Ｓの面積を可変とすることにより、内部の上記鉄化合物沈殿の空気中の酸素による酸化程度を調整する可動板（制御機構）７２が設けられている。また、この条件槽２９には、遮蔽板７１に挿通されて上記鉄化合物沈殿にアルカリを添加するための上記水酸化ナトリウム水溶液の供給装置１１における供給管３１が導入されている。なお、図中符号７３は、内部の水酸化ナトリウム水溶液が添加された上記鉄化合物沈殿を撹拌するための撹拌機７３である。
【００４１】
また、上記水酸化ナトリウム水溶液の供給装置１１は、水酸化ナトリウム水溶液を蓄える貯留タンク３２と、この貯留タンク３２内の水酸化ナトリウム水溶液を、上記供給管３１を通じて送液するポンプ３３と、このポンプ３３を駆動制御するｐＨ計３４とを備えたもので、このｐＨ計３４は、２段目の反応槽１０ｂとの間の移送管２０ａに介装されている。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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（濾過装置）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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
上記構成からな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。
【００５０】
そして、硫酸第一鉄が添加された上記排水等を、３０℃以下の常温において撹拌機９で撹拌しつつ、順次移送管２０ａ〜２０ｃを介して後段の反応槽１０ｂ〜１０ｄへと送る。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、条件槽２９を介して返送ライン２４、２７から反応槽１０ａに戻す。この際に、上記条件槽２９において、酸化制御下で上記還元性鉄化合物沈殿にｐＨ計３４からの検出信号に基づいて供給装置１１から供給される水酸化ナトリウム水溶液を添加することによって、反応槽１０ａ〜１０ｄ内のｐＨ値を、８．５〜１１、好ましくは９．０〜１０の範囲に保持する。
【００５１】
すると、空気流入が遮断された上記反応槽１０ａ〜１０ｄにおいて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され、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。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。
【００５２】
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。
【００５３】
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、返送ライン２４、２７から再び初段の反応槽１０ａへと戻される。この際に、上述したように条件槽２９において、上述した供給装置１１により水酸化ナトリウム水溶液が添加され、反応槽１０ａへと送られる。この際に、条件槽２９において、可動板７２の位置を調整して、上記鉄化合物沈殿の界面Ｓが大気に曝される面積を調整することにより、内部の鉄化合物沈殿の酸化程度、より具体的には当該鉄化合物沈殿における鉄フェライト化の進行程度を、最適なものに調整することができる。
【００５４】
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３８に蓄えられる。そして、汚泥貯槽３８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７０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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
このように、上記処理プラントによれば、反応槽１０ａ〜１０ｄに別途不活性ガスを供給する装置や当該反応槽１０ａ〜１０ｄ内を加熱するための装置を要することなく優れた重金属類の除去効果を得ることができるために、装置や制御の簡易化を図ることができる。
【００５８】
また、上記処理プラントには、上記反応槽１０ａ〜１０ｄから排出された鉄化合物沈殿を含むスラリーをシックナー２２において固液分離し、得られた還元性の鉄化合物沈殿の一部が供給されるとともに可動板７２によってその酸化を制御する条件槽２９と、この条件槽２９内の上記鉄化合物沈殿を反応槽１０ａ〜１０ｄに戻す返送ライン２４、２７を設けているために、反応槽１０ａ〜１０ｄに戻された鉄化合物沈殿が上記反応によって再び還元性鉄化合物沈殿の生成を繰り返すことにより、当該沈殿の還元性を維持しつつ鉄フェライト化させることができる。
【００５９】
この結果、上記沈殿物の濃度を格段に高めることができ、よって重金属の除去効果を向上させることができるとともに、後処理すべき沈殿物の嵩を小さくすることができる。このため、従来のものと比較して、プラント全体のコンパクト化を達成することができる。
【００６０】
さらに、シックナー２２で分離されて排出された水分から、残留する固形分を除去する砂濾過槽４４を設け、かつ砂濾過槽４４の排出側に、排出された水分を中和する中和装置５７を設けているので、同様に簡易な装置によってシックナー２２から排出された排水中から、残留する鉄化合物沈殿等の固形分を除去することができるとともに、高いアルカリの上記排水を中和装置５７で中和して、そのまま排水することも可能になる。
【００６１】
また、シックナー２２の後段に、脱水機４０を設けているので、上述した沈殿物の濃度が高いことと相俟って、簡易な装置により上記スラリーを脱水機４０で脱水することにより、容易に脱水ケーキ７０として別途処理することができる。
【００６２】
さらに、初段の反応槽１０ａから２段目の反応槽１０ｂへの移送管２０ａに介装されたｐＨ計３４によって、硫酸第一鉄が添加された上記排水等のｐＨを検出し、その検出信号に基づいて、貯留タンク３２内の水酸化ナトリウム水溶液を条件槽２９へと供給して、返送される還元性の鉄化合物沈殿とともに初段の反応槽１０ａに供給しているので、上述したｐＨ保持を一層確実に行うことができる。
【００６３】
また、この処理プラントにおいては、返送ライン２７に水供給ライン３０を設けているので、当該処理プラントを停止する際に、水供給ライン３０から返送ライン２７内に水を供給して、内部の還元性鉄化合物沈殿と置換しておくことにより、再開時に素早く反応槽１０ａ〜１０ｄ内のｐＨ値を安定させることができるとともに、還元性鉄化合物沈殿によって返送ライン２７に詰まりが生じることも防止することができる。
【００６４】
なお、上記実施の形態においては、上記排水等に還元性鉄化合物を添加する添加装置８として、硫酸第一鉄を供給する添加装置８を例示したが、これに限定されるものではなく、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鉄化合物を用いることができる。また、反応槽１０ａ〜１０ｄ内のｐＨを調整するアルカリ水溶液供給装置としても、上述した水酸化ナトリウム水溶液の供給装置３２に限らず、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）等の他のアルカリ水溶液を供給する装置を用いてもよい。
【００６５】
また、条件槽２９としても、図３に示したものに限らず、例えば図４に示すように、内部を天板２９ｃによって塞ぐとともに、この天板２９ｃに開口部を形成し、さらにこの開口部に回転スライド式の可動板（制御機構）７５を設けて、当該可動板７５により開口部の面積を調整し、内部の酸素濃度を可変とすることにより、上記鉄化合物沈殿の空気中の酸素による酸化程度を調整する構造のものも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る重金属類含有水の処理プラントの一実施形態の一部を示す概略構成図である。
【図２】上記処理プラントの他部を示す概略構成図である。
【図３】図１の条件槽を示す一部切り欠いた斜視図である。
【図４】図３の条件槽の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  反応部ユニット
２  固液分離部ユニット
３  濾過部ユニット
４  脱水部ユニット
７  貯留槽
８  硫酸第一鉄（還元性鉄化合物）の添加装置
９  撹拌機（撹拌手段）
１０ａ〜１０ｄ  反応槽
１１  水酸化ナトリウム（アルカリ）水溶液の供給装置
２０ａ〜２０ｄ  移送管
２２  シックナー（固液分離装置）
２４、２７  返送ライン
２５  搬出ライン
２９  条件槽（アルカリ添加槽）
３０  水供給ライン
３１  供給管
３４  ｐＨ計
４０  脱水機
４４  砂濾過槽（濾過装置）
５７  中和装置
７２、７５  可動板（制御機構）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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