(57)【要約】【課題】岩石ズリに含まれる自然由来のヒ素を容易に安価かつ効率的に処理することができる、ヒ素含有岩石ズリの処理方法および処理装置を提供する。【解決手段】自然由来のヒ素が含まれている岩石ズリの盛土２が構築される集水部１と、集水部１に構築まれた盛土２からの、鉄イオンと溶存態ヒ素とが溶解した浸出水３を空気と接触させて、浸出水３中の鉄イオンを酸化させる酸化部５と、酸化部５で生じた、溶存態ヒ素を吸着した酸化水酸化鉄の沈殿物８を生成する沈殿部７とを備えている。【選択図】図１
2017164702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然由来のヒ素が含まれている岩石ズリの盛土を構築し、前記盛土からの、鉄イオンと溶存態ヒ素とが溶解した浸出水と空気とを接触させ、これにより、前記浸出水中の鉄イオンを酸化させて酸化水酸化鉄として析出させ、そして、前記溶存態ヒ素を吸着した前記酸化水酸化鉄を沈殿させ、かくして、岩石ズリに含まれる自然由来のヒ素を処理することを特徴とする、ヒ素含有岩石ズリの処理方法。
【請求項２】
自然由来のヒ素が含まれている岩石ズリの盛土が構築される集水部と、前記集水部に構築された前記盛土からの、鉄イオンと溶存態ヒ素とが溶解した浸出水を空気と接触させて、前記浸出水中の鉄イオンを酸化させる酸化部と、前記酸化部で生じた、前記溶存態ヒ素を吸着した酸化水酸化鉄を沈殿させる沈殿部とを備えていることを特徴とする、ヒ素含有岩石ズリの処理装置。
【請求項３】
前記集水部は、難透水部を有し、前記盛土は、前記難透水部上に構築されることを特徴とする、請求項２に記載の、ヒ素含有岩石ズリの処理装置。
【請求項４】
前記難透水部は、コンクリート、遮水シートまたはセメント改良土からなっていることを特徴とする、請求項３に記載の、ヒ素含有岩石ズリの処理装置。
【請求項５】
前記酸化部は、前記集水部からの浸出水を前記沈殿部に送るとともに、前記浸出水中の鉄イオンを酸化させる流路からなっていることを特徴とする、請求項２から４の何れか１つに記載の、ヒ素含有岩石ズリの処理装置。
【請求項６】
前記流路は、大口径の管路からなっていることを特徴とする、請求項５に記載の、ヒ素含有岩石ズリの処理装置。
【請求項７】
前記流路は、前記浸出水中に、空気を強制的に送り込む送気管を備えていることを特徴とする、請求項５に記載の、ヒ素含有岩石ズリの処理装置。
【請求項８】
前記流路は、前記浸出水を空気とを撹拌混合する撹拌機を備えていることを特徴とする、請求項５に記載の、ヒ素含有岩石ズリの処理装置。
【請求項９】
前記流路は、凹凸状の壁部を有していることを特徴とする、請求項５に記載の、ヒ素含有岩石ズリの処理装置。
【請求項１０】
前記沈殿部は、処理後の前記浸出水の排水路を備えていることを特徴とする、請求項２から９の何れか１つに記載の、ヒ素含有岩石ズリの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ヒ素含有岩石ズリの処理方法および処理装置、特に、岩石ズリに含まれる自然由来のヒ素を容易に安価かつ効率的に処理することができる、ヒ素含有岩石ズリの処理方法および処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地盤や岩盤には、自然由来のヒ素が含まれている場合がある。トンネル等の地下掘削工事等において切り崩された岩石、すなわち、岩石ズリを、盛土として利活用あるいは処理する場合、自然由来のヒ素が岩石ズリに含まれている際の対策として、例えば、遮水工による封じ込め、粘性土や遮水シート等による雨水や地下水の浸透および浸出水の発生防止、あるいは、不溶化処理による溶出低減対策、吸着層による重金属等の補足等がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した対策をとれば、岩石ズリに含まれている自然由来のヒ素を処理することができるが、何れの対策もコストがかかるばかりか、処理効率に問題があった。
【０００４】
従って、この発明の目的は、岩石ズリに含まれる自然由来のヒ素を容易に安価かつ効率的に処理することができる、ヒ素含有岩石ズリの処理方法および処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明者は、上記目的を達成すべく、鋭意検討を重ねた結果、以下のような知見を得た。
【０００６】
岩石ズリ自体に自然由来のヒ素が含まれている場合には、適切な条件下で鉄イオンが溶存態ヒ素と共沈する。この現象を利用して、岩石ズリ自体に含まれる鉄を積極的に活用すれば、上述した遮水型の盛土とする対策や吸着工法等に比べて、容易に安価かつ効率的に岩石ズリに含まれる自然由来のヒ素を処理することができる。
【０００７】
すなわち、鉄をイオン化させる領域と酸化水酸化鉄として沈殿させる領域とを作り、岩石ズリに含まれる自然由来のヒ素を、同じ岩石ズリに含まれる鉄と共沈させれば、岩石ズリに含まれる自然由来のヒ素を、容易に安価かつ効率的に処理することができる。
【０００８】
上記知見は、以下の現象に基づき得られたものである。
【０００９】
岩石ズリ中に含まれている鉄およびヒ素は、盛土内へ浸透した雨水や地下水中へ、鉄（ＩＩ）イオンまたは鉄（ＩＩＩ）イオンおよびヒ酸二水素イオン（Ｈ2ＡSＯ4-）等として溶解する。鉄イオンは、溶液の酸化・還元電位およびｐＨの条件で酸化水酸化鉄（ＦｅＯ（ＯＨ））として析出する（図２参照）。その際、酸化水酸化鉄は、溶存態ヒ素を吸着する（図３参照）。
【００１０】
一般的に、岩石に含まれる元素量としては、鉄がヒ素より十分に多い。
【００１１】
この発明は、上記知見に基づきなされたものであって、下記を特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の発明は、自然由来のヒ素が含まれている岩石ズリの盛土を構築し、前記盛土からの、鉄イオンと溶存態ヒ素とが溶解した浸出水と空気とを接触させ、これにより、前記浸出水中の鉄イオンを酸化させて酸化水酸化鉄として析出させ、そして、前記溶存態ヒ素を吸着した前記酸化水酸化鉄を沈殿させ、かくして、岩石ズリに含まれる自然由来のヒ素を処理することに特徴を有するものである。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、自然由来のヒ素が含まれている岩石ズリの盛土が構築される集水部と、前記集水部に構築された前記盛土からの、鉄イオンと溶存態ヒ素とが溶解した浸出水を空気と接触させて、前記浸出水中の鉄イオンを酸化させる酸化部と、前記酸化部で生じた、前記溶存態ヒ素を吸着した酸化水酸化鉄を沈殿させる沈殿部とを備えていることに特徴を有するものである。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記集水部は、難透水部を有し、前記盛土は、前記難透水部上に構築されることに特徴を有するものである。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記難透水部は、コンクリート、遮水シートまたはセメント改良土からなっていることに特徴を有するものである。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項２から４の何れか１つに記載の発明において、前記酸化部は、前記集水部からの前記浸出水を前記沈殿部に送るとともに、前記浸出水中の鉄イオンを酸化させる流路からなっていることに特徴を有するものである。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記流路は、大口径の管路からなっていることに特徴を有するものである。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記流路は、前記浸出水中に、空気を強制的に送り込む送気管を備えていることに特徴を有するものである。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記流路は、前記浸出水を空気とを撹拌混合する撹拌機を備えていることに特徴を有するものである。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記流路は、凹凸状の壁部を有していることに特徴を有するものである。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は、請求項２から９の何れか１つに記載の発明において、前記沈殿部は、処理後の前記浸出水の排水路を備えていることに特徴を有するものである。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、自然由来のヒ素が含まれている岩石ズリの盛土を構築し、前記盛土からの、鉄イオンと溶存態ヒ素とが溶解した浸出水と空気とを接触させ、これにより、前記浸出水中の鉄イオンを酸化させて酸化水酸化鉄として析出させ、そして、溶存態ヒ素を吸着した前記酸化水酸化鉄を沈殿させることによって、岩石ズリに含まれる自然由来のヒ素を容易に安価かつ効率的に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の、ヒ素含有岩石ズリの処理装置を示す概略断面図である。
【図２】鉄の存在形態を示す図である。
【図３】酸化水酸化鉄の生成量、酸化水酸化鉄に吸着しているヒ素の量およびヒ素の濃度の変化の概念図である。
【図４】別の酸化部を示す断面図である。
【図５】さらに別の酸化部を示す断面図である。
【図６】さらに別の酸化部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
この発明の、ヒ素含有岩石ズリの処理装置の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図１は、この発明の、ヒ素含有岩石ズリの処理装置を示す概略断面図である。
【００２６】
図１において、１は、集水部であり、自然由来のヒ素が含まれている岩石ズリの盛土２が構築される。集水部１は、盛土２からの、鉄イオンと溶存態ヒ素とが溶解した浸出水３を集める機能を有し、集水部１の底部分は、浸出水３が外部に漏洩しないように、コンクリート、遮水シートまたはセメント改良土からなる難透水部４により構成されている。浸出水３は、盛土２内へ浸透した雨水や地下水等により生じる。なお、必要に応じて集水部１と盛土２との間に保護部を設置してもよい。
【００２７】
５は、酸化部であり、集水部１に構築された盛土２からの浸出水３を空気と接触させて、浸出水３中の鉄イオンを酸化させる機能を有している。酸化部５は、集水部１からの浸出水３を、後述する沈殿部７に送る大口径の管路からなる流路６により構成されている。
【００２８】
酸化部５としては、大口径の管路以外に、図４に示すように、流路６を流れる浸出水３中に、空気を強制的に送り込んで、浸出水３中の鉄イオンの酸化を促進させる、多数の空気孔１０ａが形成された送気管１０を備えたものであってもよい。送気管１０は、後述する沈殿部７内に設置してもよい。
【００２９】
別の酸化部５としては、浸出水３中の鉄イオンの酸化を促進させるために、図５に示すように、流路６を流れる浸出水３と空気とを撹拌混合させる撹拌機１１を備えたものであってもよい。
【００３０】
さらに別の酸化部５としては、図６に示すように、流路６に板状の突起１２を設けて凹凸状の壁部を形成して、浸出水３の流れを乱し、これによって、浸出水３と空気とを撹拌混合しやすくして、浸出水３中の鉄イオンの酸化を促進させるものであってもよい。
【００３１】
７は、沈殿部であり、酸化部５で生じた、溶存態ヒ素を吸着した酸化水酸化鉄を沈殿させて沈殿物８を生成させる機能を有している。沈殿部７としては、沈砂池等を用いることができる。
【００３２】
９は、排水路であり、沈殿部７からの処理後の浸出水３を河川等に放水する機能を有している。なお、沈殿部７と排水路９との間にフィルターを設置して、溶存態ヒ素を吸着した酸化水酸化鉄が下流に流れないようにしてもよい。
【００３３】
以上のように構成されている、この発明の処理装置によれば、以下のようにして、岩石ズリに含まれるヒ素が処理される。
【００３４】
集水部１に岩石ズリの盛土２を積み上げて構築する。盛土２に、例えば、雨が降ると、鉄イオンと溶存態ヒ素とが溶解した浸出水３が生じる。集水部１の底部分は、コンクリートまたは遮水シートからなる難透水部４により構築されているので、浸出水３が外部に漏洩するおそれはない。
【００３５】
集水部１からの浸出水３は、流路６を通って沈殿部７に流れ込む。浸出水３が流路６を通る過程で、浸出水３は、空気と接触し、これによって、浸出水３中の鉄イオンは、酸化し、酸化水酸化鉄となって析出・沈殿する。この際、浸出水３中のヒ素は、酸化水酸化鉄に吸着される。
【００３６】
このようにして、溶存態ヒ素を吸着した酸化水酸化鉄を含む浸出水３は、沈殿部７に流れ込み、溶存態ヒ素を吸着した酸化水酸化鉄が沈殿し、沈殿物８が生成される。この沈殿物８を除去すれば、岩石ズリに含まれるヒ素を、容易に安価かつ効率的に処理することができる。
【００３７】
沈殿部７からの処理後の浸出水３は、排水路９から河川等に放水される。
【００３８】
以上、説明したように、この発明によれば、集水部１に、自然由来のヒ素が含まれている岩石ズリの盛土２を構築し、酸化部５において、盛土２からの、鉄イオンと溶存態ヒ素とが溶解した浸出水３と空気とを接触させ、これにより、浸出水３中の鉄イオンを酸化させて酸化水酸化鉄として析出させ、そして、沈殿部７において、溶存態ヒ素を吸着した酸化水酸化鉄を沈殿させて沈殿物８を生成させることにより、岩石ズリに含まれる自然由来のヒ素を容易に安価かつ効率的に処理することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１：集水部
２：盛土
３：浸出水
４：難透水部
５：酸化部
６：流路
７：沈殿部
８：沈殿物
９：排水路
１０：送気管
１０ａ：空気孔
１１：撹拌機
１２：突起
【図１】
2017164702.tif 000003
【図２】
2017164702.tif 000004
【図３】
2017164702.tif 000005
【図４】
2017164702.tif 000006
【図５】
2017164702.tif 000007
【図６】
2017164702.tif 000008