JP2010269249A - Method and apparatus for treating heavy metal-containing water - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えばZn,Cu,Fe,Cd,Pb等の重金属を含有する重金属含有水から当該重金属を除去する重金属含有水の処理方法及び重金属含有水の処理装置に関するものである。 The present invention relates to a method for treating heavy metal-containing water and an apparatus for treating heavy metal-containing water that remove heavy metals from heavy metal-containing water containing heavy metals such as Zn, Cu, Fe, Cd, and Pb.
前述の重金属を含有する重金属含有水としては、例えば鉱山廃水、工場廃液、産業廃棄物処理場の浸出水及び道路排水等が挙げられる。従来より、これらの重金属含有水から重金属を除去する方法が数多く提案されている。
例えば、特許文献1には、石灰石を充填した塔内を通液させて酸性排水を中和する方法が提案されている。また、特許文献2には、炭酸カルシウムを添加し、pH6程度に上げて鉄、銅、亜鉛の大部分を除去し、のちに苛性ソーダでpH8.4まで上げて残留する亜鉛等を取り除く方法が提案されている。
Examples of the heavy metal-containing water containing the above-mentioned heavy metals include mine wastewater, factory waste liquid, industrial waste treatment site leachate, road drainage, and the like. Conventionally, many methods for removing heavy metals from these heavy metal-containing waters have been proposed.
For example, Patent Document 1 proposes a method of neutralizing acidic wastewater by passing through a tower filled with limestone. Patent Document 2 proposes a method in which calcium carbonate is added and the pH is raised to about 6 to remove most of iron, copper and zinc, and then the residual zinc and the like are removed by raising the pH to 8.4 with caustic soda. Has been.
さらに、特許文献3には、ロックウールやアルカリ土類金属などの排水処理材を吹きつけたり、これらの排水処理材を充填した層に廃水を通過させ、pH6〜8に上げて鉄などの重金属を水酸化物として除去する方法が提案されている。
また、このような薬剤を用いた処理方法では、中和した際に生じる沈澱物の分離と処分を行う設備に多大な管理費用がかかるため、例えば特許文献4には、低コストの管理方法が提案されている。
Furthermore, in Patent Document 3, wastewater treatment materials such as rock wool and alkaline earth metals are sprayed, or wastewater is passed through a layer filled with these wastewater treatment materials, and the pH is raised to 6 to 8, and heavy metals such as iron are added. A method for removing it as a hydroxide has been proposed.
Moreover, in the processing method using such a chemical | medical agent, since the management cost of the equipment which isolate | separates and disposes of the deposit which arises when neutralizing requires great management cost, for example, patent document 4 has a low-cost management method. Proposed.
一方、排水中に含まれる有機物等を除去する方法として、例えば特許文献5、6に開示されているように、人工湿地を用いた処理方法が提案されている。
また、非特許文献1には、前述の人工湿地を用いて、重金属含有水から重金属を除去する方法が提案されている。
On the other hand, as a method for removing organic substances and the like contained in waste water, a treatment method using an artificial wetland has been proposed as disclosed in, for example, Patent Documents 5 and 6.
Non-Patent Document 1 proposes a method for removing heavy metals from heavy metal-containing water using the above-described artificial wetland.
ところで、特許文献1−3に開示されているように、中和剤等を用いた処理方法においては、中和施設、シックナー(沈降装置)、プレス(脱水装置)等の設備が必要となり、水の処理に多大な費用と労力が必要となる。また、中和によって生成される沈殿物は、沈降性及び脱水性が悪く、容積が大きくなるため、沈殿物自体の処理にも多大な費用と労力が必要となる。また、亜鉛等においては、炭酸カルシウムを用いた除去方法では、水中の濃度を2mg/l以下にまで下げることは困難であった。 By the way, as disclosed in Patent Documents 1-3, in a treatment method using a neutralizing agent or the like, facilities such as a neutralization facility, a thickener (precipitation device), and a press (dehydration device) are required. A large amount of money and labor are required for processing. Moreover, since the sediment produced | generated by neutralization has bad sedimentation property and dehydration property, and a volume becomes large, a huge expense and labor are required also for processing of sediment itself. In addition, with zinc and the like, it has been difficult to reduce the concentration in water to 2 mg / l or less by the removal method using calcium carbonate.
一方、特許文献5、6に開示されたように、人工湿地を用いた水処理においては、低コスト及び低エネルギーで水を処理することが可能であるが、有機物の除去を目的としたものが主流である。
非特許文献1には、人工湿地にコンポスト(有機質肥料)を充填し、人工湿地内に存在する酸化還元菌の作用によって、重金属を硫化物として沈殿除去する方法が提案されている。しかしながら、長期の使用によって、酸化還元菌によりすべてのコンポストが分解された場合には、人工湿地が好気性となって酸化還元菌の働きが劣化してしまう。このため、重金属の除去を長期間にわたって継続して行うことができないといった問題があった。
On the other hand, as disclosed in Patent Documents 5 and 6, in water treatment using artificial wetlands, water can be treated at low cost and low energy. Mainstream.
Non-Patent Document 1 proposes a method of filling artificial wetlands with compost (organic fertilizer) and removing heavy metals as sulfides by the action of redox bacteria present in the artificial wetlands. However, when all the compost is decomposed by redox bacteria after long-term use, the constructed wetland becomes aerobic and the function of the redox bacteria deteriorates. For this reason, there existed a problem that removal of heavy metal cannot be performed continuously over a long period of time.
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、人工湿地を利用して低コスト・低エネルギーで重金属含有水から重金属を確実に除去できるとともに、長期間にわたって安定して重金属を除去することが可能な重金属含有水の処理方法及び重金属含有水の処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and can remove heavy metals reliably from heavy metal-containing water at low cost and low energy using an artificial wetland and stably remove heavy metals over a long period of time. An object of the present invention is to provide a method for treating heavy metal-containing water and a treatment apparatus for heavy metal-containing water.
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明に係る重金属含有水の処理方法は、重金属含有水から重金属を除去する重金属含有水の処理方法であって、浸透型又は伏流型の人工湿地に前記重金属含有水を通過させる工程と、前記人工湿地において、硫酸還元菌によって硫酸イオンを還元して硫化物イオンを生成する工程と、前記重金属を、前記硫化物イオンと反応させて重金属の硫化物を生成して沈降分離する工程と、前記硫酸還元菌を活性化するために有機物を前記人工湿地に供給する工程と、を備えていることを特徴としている。 In order to solve such problems and achieve the above-mentioned object, a method for treating heavy metal-containing water according to the present invention is a method for treating heavy metal-containing water that removes heavy metal from heavy metal-containing water, wherein A step of passing the heavy metal-containing water through an underflow type constructed wetland; a step of producing sulfate ions by reducing sulfate ions by sulfate-reducing bacteria in the constructed wetland; and the reaction of the heavy metals with the sulfide ions And generating a heavy metal sulfide for sedimentation and supplying organic matter to the constructed wetland to activate the sulfate-reducing bacteria.
この構成の重金属含有水の処理方法によれば、人工湿地において硫酸還元菌によって硫酸イオンを還元して硫化物イオンを生成する工程と、前記重金属を、前記硫化物イオンと反応させて重金属の硫化物を生成して沈降分離する工程と、を有しているので、人工湿地に重金属含有水を通過させることで重金属含有水中の重金属を除去することが可能となる。なお、除去される重金属としては、例えばZn,Cu,Fe,Cd,Pb等の水から分離しやすい硫化物を生成するものが好ましい。 According to the method for treating heavy metal-containing water having this configuration, the step of reducing sulfate ions by sulfate-reducing bacteria in an artificial wetland to generate sulfide ions, and the heavy metal is reacted with the sulfide ions to sulfidize heavy metals. A step of generating and sedimenting a product, so that the heavy metal-containing water can be removed by passing the heavy metal-containing water through the artificial wetland. In addition, as a heavy metal removed, what produces | generates the sulfide which is easy to isolate | separate from water, such as Zn, Cu, Fe, Cd, Pb, for example is preferable.
また、前記硫酸還元菌を活性化するために有機物を前記人工湿地に供給する工程を備えているので、人工湿地が嫌気性に保持され、硫酸還元菌の作用が長期間にわたって維持されることになり、長期間にわたって安定して重金属を除去することができる。なお、人工湿地に供給される有機物としては、例えば乳酸、乳酸塩、ブドウ糖、メタノール、エタノール、酢酸、蟻酸、ショ糖等の市販の薬剤、又は、コンポスト、肥料、培養土、生分解性プラスチック等のリサイクル資材等を用いることができる。 In addition, since the organic wetland is provided with a step of supplying organic matter to the artificial wetland in order to activate the sulfate-reducing bacteria, the artificial wetland is maintained anaerobically and the action of the sulfate-reducing bacteria is maintained over a long period of time. Thus, heavy metals can be removed stably over a long period of time. Examples of organic substances supplied to the constructed wetland include commercially available drugs such as lactic acid, lactate, glucose, methanol, ethanol, acetic acid, formic acid, and sucrose, or compost, fertilizer, culture soil, biodegradable plastic, etc. Recycled materials etc. can be used.
ここで、前記人工湿地に、有機物を予め充填する工程を有していることが好ましい。
この場合、人工湿地に重金属含有水を通過させる前に、予め人工湿地にコンポスト等の有機物を充填しておくことによって硫酸還元菌が活性化されることになり、初期段階から安定して重金属を除去することが可能となる。
Here, it is preferable to have a step of filling the artificial wetland with an organic material in advance.
In this case, before passing the heavy metal-containing water through the constructed wetland, the sulfate-reducing bacteria are activated by filling the constructed wetland with organic substances such as compost in advance, and the heavy metal is stably added from the initial stage. It can be removed.
また、前記人工湿地に、前記硫酸還元菌を予め充填する工程を有していることが好ましい。
この場合、人工湿地に重金属含有水を通過させる前に、予め人工湿地に前記硫酸還元菌を充填しておくことにより、人工湿地内に数多くの硫酸還元菌が存在することになって重金属の除去が活発に行われることになり、初期段階から安定して重金属を除去することが可能となる。
Moreover, it is preferable to have the process of previously filling the artificial wetland with the sulfate-reducing bacteria.
In this case, before passing the heavy metal-containing water through the constructed wetland, the sulfate-reducing bacteria are filled in the constructed wetland in advance, so that many sulfate-reducing bacteria are present in the constructed wetland, thereby removing heavy metals. Thus, heavy metal can be removed stably from the initial stage.
さらに、前記人工湿地内部の酸化還元電位を測定する工程を有し、前記酸化還元電位が所定範囲となるように、有機物を前記人工湿地に供給し、前記人工湿地を嫌気性に保持する構成とすることが好ましい。
この場合、人工湿地の酸化還元電位を測定し、酸化還元電位が所定範囲となるように人工湿地に有機物を供給することにより、人工湿地が確実に嫌気性に保持され、硫酸還元菌が活性化されることになる。これにより、長期間にわたって重金属の除去を安定して行うことが可能となる。
And a step of measuring an oxidation-reduction potential inside the constructed wetland, supplying an organic matter to the constructed wetland so that the oxidation-reduction potential is in a predetermined range, and maintaining the constructed wetland anaerobically; It is preferable to do.
In this case, by measuring the oxidation-reduction potential of the constructed wetland and supplying the organic matter to the artificial wetland so that the oxidation-reduction potential is within a predetermined range, the constructed wetland is reliably maintained anaerobically and the sulfate-reducing bacteria are activated. Will be. This makes it possible to stably remove heavy metals over a long period of time.
また、前記人工湿地に、水生植物が植栽されていることが好ましい。
人工湿地にヨシ等の水生直物を植栽すると、水生直物の根を介して栄養分が人工湿地内に供給されることになり、人工湿地が嫌気性となって硫酸還元菌が活性化されることになる。よって、有機物を前記人工湿地に供給する工程において、供給する有機物の量を低減することが可能となる。なお、栄養塩類が少なくなった場合には、人工湿地中の栄養分の消費されるとともに酸素が根圏に供給されるため、人工湿地を好気性へと移行させるおそれがある。このため、水生植物を植栽する場合には、前述のように前記人工湿地内部の酸化還元電位を測定する工程を有していることが好ましい。
Moreover, it is preferable that an aquatic plant is planted in the artificial wetland.
When aquatic plants such as reeds are planted in the constructed wetland, nutrients are supplied to the constructed wetland through the roots of the aquatic plant, and the constructed wetland becomes anaerobic and the sulfate-reducing bacteria are activated. Will be. Therefore, in the step of supplying organic matter to the artificial wetland, the amount of organic matter to be supplied can be reduced. When nutrient salts are reduced, nutrients in the constructed wetland are consumed and oxygen is supplied to the rhizosphere, which may cause the constructed wetland to move to aerobic. For this reason, when planting an aquatic plant, it is preferable to have the process of measuring the oxidation-reduction potential inside the artificial wetland as described above.
さらに、前記人工湿地の下流に、好気性の第2人工湿地を設け、この第2人工湿地において有機物を除去する工程を備えていることが好ましい。
前記人工湿地に有機物が過剰に供給された場合には、重金属を除去した処理水中に有機物が含有されることになる。よって、人工湿地の下流側に、好気性の第2人工湿地を設けることによって、過剰に供給された有機物を除去することが可能となる。よって、人工湿地において有機物の供給量を精度よく調整する必要がなくなり、重金属の除去を効率的に行うことができる。
Furthermore, it is preferable to provide an aerobic second constructed wetland downstream of the constructed wetland and to remove organic substances in the second constructed wetland.
When the organic matter is excessively supplied to the artificial wetland, the organic matter is contained in the treated water from which heavy metals have been removed. Therefore, by providing the aerobic second constructed wetland on the downstream side of the constructed wetland, it becomes possible to remove the excessively supplied organic matter. Therefore, it is not necessary to accurately adjust the supply amount of organic matter in the constructed wetland, and heavy metals can be efficiently removed.
本発明に係る重金属含有水の処理装置は、重金属含有水から重金属を除去する重金属含有水の処理装置であって、前記重金属含有水が通過される浸透型又は伏流型の人工湿地と、前記人工湿地に対して有機物を供給する有機物供給手段と、を備えていることを特徴としている。 The treatment apparatus for heavy metal-containing water according to the present invention is a treatment apparatus for heavy metal-containing water that removes heavy metals from heavy metal-containing water, the seepage-type or downflow-type constructed wetland through which the heavy metal-containing water passes, and the artificial An organic substance supply means for supplying an organic substance to the wetland.
この構成の重金属含有水の処理装置によれば、前記重金属含有水が通過される浸透型又は伏流型の人工湿地と、前記人工湿地に対して有機物を供給する有機物供給手段と、を備えているので、適宜、有機物を人工湿地に供給することで、人工湿地を嫌気性に保持することが可能となり、長期間にわたって硫酸還元菌を活性化させることができる。よって、人工湿地において、硫酸還元菌の作用による重金属の除去を長期間にわたって安定して行うことができる。 According to the apparatus for treating heavy metal-containing water having this configuration, the apparatus includes an infiltration-type or downflow-type artificial wetland through which the heavy metal-containing water passes, and an organic substance supply unit that supplies organic substances to the artificial wetland. Therefore, by appropriately supplying the organic matter to the artificial wetland, it becomes possible to keep the artificial wetland anaerobic and to activate the sulfate-reducing bacteria over a long period of time. Accordingly, heavy metals can be stably removed over a long period of time by the action of sulfate-reducing bacteria in the constructed wetland.
また、前記人工湿地内部の酸化還元電位を測定する酸化還元電位測定器と、この酸化還元電位測定器の測定値に基づいて前記有機物供給手段による有機物の供給量を制御する制御部と、を備えていることが好ましい。
この場合、制御部により、人工湿地の内部の酸化還元電位を測定する酸化還元電位測定器の測定値に基づいて有機物供給手段による有機物の供給量が制御されるので、人工湿地が嫌気性に確実に保持され、硫酸還元菌が活性化されることになり、長期間にわたって重金属の除去を安定して行うことが可能となる。また、必要以上の有機物を人工湿地に供給することを防止することができ、有機物の使用量の削減を図ることができる。
Also, an oxidation-reduction potential measuring device that measures the oxidation-reduction potential inside the constructed wetland, and a control unit that controls the amount of organic matter supplied by the organic matter supply means based on the measurement value of the oxidation-reduction potential measuring device. It is preferable.
In this case, the control unit controls the amount of organic matter supplied by the organic matter supply means based on the measured value of the redox potential measuring device that measures the redox potential inside the constructed wetland, so that the constructed wetland is surely anaerobic. The sulfate-reducing bacteria are activated and the heavy metal can be stably removed over a long period of time. In addition, it is possible to prevent supplying more than necessary organic matter to the artificial wetland, and the amount of organic matter used can be reduced.
ここで、前記有機物供給手段は、有機物含有液を移送する送液ポンプと、前記人工湿地の内部に配設された供給管と、を備えていることが好ましい。
この場合、有機物を液体状態で人工湿地に供給することができ、送液ポンプの動作を制御することにより有機物の供給量を精度良く制御することができる。また、人工湿地の内部に配設された供給管から有機物が供給されるので、人工湿地全体に有機物を効率的に供給することができ、人工湿地全体で硫酸還元菌を活性化することができる
Here, it is preferable that the organic substance supply means includes a liquid feed pump for transferring the organic substance-containing liquid, and a supply pipe disposed inside the artificial wetland.
In this case, the organic matter can be supplied to the artificial wetland in a liquid state, and the supply amount of the organic matter can be accurately controlled by controlling the operation of the liquid feeding pump. In addition, since the organic matter is supplied from the supply pipe disposed inside the constructed wetland, the organic matter can be efficiently supplied to the entire constructed wetland, and the sulfate-reducing bacteria can be activated in the entire constructed wetland.
さらに、前記人工湿地の下流に、好気性の第2人工湿地を設けられていることが好ましい。
この場合、有機物供給手段によって前記人工湿地に有機物が過剰に供給された場合であっても、好気性の第2人工湿地において有機物を除去することが可能となる。よって、有機物供給手段による有機物の供給量を特に制限する必要がなくなり、重金属の除去を効率的に行うことができる。
Furthermore, it is preferable that an aerobic second constructed wetland is provided downstream of the constructed wetland.
In this case, even if the organic matter is excessively supplied to the artificial wetland by the organic matter supply means, the organic matter can be removed in the aerobic second artificial wetland. Therefore, there is no need to particularly limit the amount of organic matter supplied by the organic matter supplying means, and heavy metals can be efficiently removed.
本発明によれば、人工湿地を利用して低コスト・低エネルギーで重金属含有水から重金属を確実に除去できるとともに、長期間にわたって安定して重金属を除去することが可能な重金属含有水の処理方法及び重金属含有水の処理装置を提供することができる。 According to the present invention, a method for treating heavy metal-containing water capable of reliably removing heavy metal from heavy metal-containing water at low cost and low energy using an artificial wetland and capable of stably removing heavy metal over a long period of time. And the processing apparatus of heavy metal containing water can be provided.
以下に、本発明の実施形態について添付した図面を参照して説明する。図1に本発明の実施形態である重金属含有水の処理装置を示す。
この重金属含有水の処理装置10は、例えばZn,Cu,Fe,Cd,Pb等の重金属を含有する重金属含有水から当該重金属を除去するものであり、本実施形態では、重金属として亜鉛(Zn)を含む鉱山廃水から亜鉛(Zn)を除去するものである。なお、鉱山廃水は、通常、硫酸イオンも含有している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an apparatus for treating heavy metal-containing water according to an embodiment of the present invention.
The heavy metal-containing
本実施形態である重金属含有水の処理装置10は、図1に示すように、浸透型の人工湿地20と、この人工湿地20に鉱山廃水を供給する廃水供給手段15と、人工湿地20に有機物を供給する有機物供給手段30と、人工湿地20内部の酸化還元電位を測定する酸化還元電位測定器40と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the heavy metal-containing
人工湿地20は、有底筒状をなす装置本体21と、この装置本体21の底部に敷き詰められた砂利層23と、この砂利層23の上側に設けられた砂層24と、を備えている。また、砂層24の下層部分には、硫酸還元菌が活性化された活性層25が設けられている。また、装置本体21の上部には、人工湿地20で処理された処理水を排出する排出口22が設けられている。さらに、本実施形態においては、図1に示すように、砂層24の上部に、ヨシ等の水生植物27が植栽されている。
The constructed
廃水供給手段15は、鉱山廃水を移送する廃水ポンプ16と、鉱山廃水を人工湿地20内に供給する供給配管17と、を備えている。本実施形態では、図1に示すように、供給配管17が装置本体21の底部、つまり、人工湿地20の砂利層23の下方側に配設されている。よって、鉱山廃水は、人工湿地20の砂利層23の下層側から順次上方へと移送され、砂層24を通過した後に装置本体21の上部に設けられた排出口22から外部へと排出される構成とされている。なお、処理される鉱山廃水は、有機物をほとんど含んでいない。
The wastewater supply means 15 includes a
有機物供給手段30は、液体状の有機物を移送する有機物ポンプ31と、液体状の有機物を人工湿地20内に供給する供給管32と、を備えている。本実施形態では、図1に示すように、供給管32が人工湿地20の砂層24の下部に配設されており、有機物が供給される部分に前述の活性層25が形成されている。
ここで、供給管32は、図1及び図2に示すように、上下方向に延びる縦管33と、砂層24の下部において水平方向に延びる横管34と、この横管34から分岐して設けられた複数の支管35と、を備え、これら横管34及び支管35の上側部分に有機物を供給する供給孔36が穿設されており、有機物を人工湿地20内部に広く供給可能な構成とされている。
The organic substance supply means 30 includes an
Here, as shown in FIGS. 1 and 2, the
なお、有機物供給手段30によって供給される有機物としては、例えば乳酸、乳酸塩、ブドウ糖、メタノール、エタノール、酢酸、蟻酸、ショ糖、コンポスト、肥料、培養土、生分解性プラスチック等が挙げられるが、本実施形態では、液体状であって有機物ポンプによって容易に移送可能な乳酸を用いている。 Examples of the organic substance supplied by the organic substance supplying means 30 include lactic acid, lactate, glucose, methanol, ethanol, acetic acid, formic acid, sucrose, compost, fertilizer, culture soil, biodegradable plastic, and the like. In this embodiment, lactic acid that is liquid and can be easily transferred by an organic pump is used.
酸化還元電位測定器40は、人工湿地20内部に埋設される電極部41と、電位を算出する算出部42と、を備えている。そして、この酸化還元電位測定器40は、廃水供給手段15の廃水ポンプ16及び有機物供給手段30の有機物ポンプ31の動作を制御する制御部19に接続されている。
この制御部19においては、酸化還元電位測定器40によって測定された人工湿地20の酸化還元電位に基づいて、廃水ポンプ16及び有機物ポンプ31の動作を制御することになる。
The oxidation-reduction
In the
ここで、図3を用いて、制御部19における廃水ポンプ16及び有機物ポンプ31の制御動作について説明する。人工湿地20においては、酸化還元電位がプラスの場合には人工湿地20が好気性となっており、酸化還元電位がマイナスの場合には人工湿地20が嫌気性となっていることになる。本実施形態である重金属含有水の処理装置10において利用される硫酸還元菌は、嫌気性において活性化することになるため、本実施形態では、人工湿地20を嫌気性に保持するように、廃水ポンプ16及び有機物ポンプ31の動作を制御することになる。
Here, the control operation of the
具体的には、図3に示すように、酸化還元電位が+100mVを超えた場合には、廃水ポンプ16の動作を停止する。これにより、人工湿地20内への有機物の少ない鉱山廃水の供給が停止される。また、酸化還元電位が+100mV以下となった場合には、廃水ポンプ16の動作を起動する。
また、酸化還元電位が−100mV以上の場合には、有機物ポンプ31を起動させて、人工湿地20の酸化還元電位を低下させる。一方、酸化還元電位が−110mVを下回った場合には、有機物が過剰に供給されることになるため、有機物ポンプ31を停止する。これにより、酸化還元電位が上昇することになる。
このような制御を行うことによって、人工湿地20の酸化還元電位が−105mV前後に調整され、人工湿地20を嫌気性に保持することになる。
Specifically, as shown in FIG. 3, when the oxidation-reduction potential exceeds +100 mV, the operation of the
When the oxidation-reduction potential is −100 mV or more, the
By performing such control, the oxidation-reduction potential of the constructed
以下に、前述の重金属含有水の処理装置10を用いた重金属含有水の処理方法について説明する。
まず、鉱山廃水を人工湿地20内に供給する前に、人工湿地20内にコンポスト等の有機物を予め供給しておく。このとき、例えば下水処理場の汚泥等を混合することによって、人工湿地20内部に硫酸還元菌を数多く配置しておくことが可能となる。
Below, the processing method of the heavy metal containing water using the above-mentioned heavy metal containing
First, before supplying mine wastewater into the
次に、廃水ポンプ16を可動させて鉱山廃水を人工湿地20の底部から上方に向けて供給する。すると、硫酸還元菌によって、鉱山廃水中に含まれる硫酸イオンが還元され、硫化物イオンが生成される。そして、この硫化物イオンと重金属である亜鉛(Zn)とが反応して硫化亜鉛(ZnS)が生成される。この硫化亜鉛は、水に対して難溶性であるため、水から沈降分離されることになる。なお、硫酸還元菌による硫化亜鉛の生成までの反応式を以下に示す。
2CH2O + SO4 2− → H2S + 2HCO3 −
H2S + Zn2+ → ZnS↓ + 2H+
Next, the
2CH 2 O + SO 4 2− → H 2 S + 2HCO 3 −
H 2 S + Zn 2+ → ZnS ↓ + 2H +
硫酸還元菌の作用によって亜鉛が沈降分離された処理水は、砂層24をさらに上昇していき、装置本体21の上部に設けられた排出口22から外部へと排出されることになる。また、硫化亜鉛は、砂層24の下部に沈殿していくことになる・
The treated water from which zinc has been settled and separated by the action of sulfate-reducing bacteria further rises in the
ここで、有機物供給手段30を用いて有機物(乳酸)を人工湿地20内に供給することによって、人工湿地20を嫌気性に保持し、硫酸還元菌を活性化させる。
そして、本実施形態では、前述のように、人工湿地20内部の酸化還元電位を測定し、この酸化還元電位が所定値(−105mV)となるように、有機物の供給量を制御し、人工湿地20を嫌気性に保持している。
Here, by supplying an organic substance (lactic acid) into the
In the present embodiment, as described above, the oxidation-reduction potential inside the
以上のようにして、人工湿地20を用いて、重金属として亜鉛を含有する鉱山廃水から亜鉛を除去することが可能となる。
As described above, it is possible to remove zinc from mine wastewater containing zinc as a heavy metal using the constructed
このような構成とされた本実施形態である重金属含有水の処理装置10及び重金属含有水の処理方法によれば、人工湿地20に鉱山廃水を通過させ、この人工湿地20において、硫酸還元菌の作用によって鉱山廃水に含まれる硫酸イオンを還元して硫化物イオンを生成し、重金属である亜鉛を、硫化物イオンと反応させて難水溶性の硫化亜鉛を生成させて沈降分離しているので、人工湿地20を用いて重金属である亜鉛を確実に除去することができる。
According to the heavy metal-containing
また、人工湿地20に対して有機物(本実施形態では、乳酸)を供給する有機物供給手段30を備えているので、人工湿地20が嫌気性に保持され、硫酸還元菌の作用が長期間にわたって維持されることになり、長期間にわたって安定して重金属である亜鉛を除去することができる。
さらに、本実施形態では、有機物供給手段30によって供給する有機物を液体状の乳酸としているので、有機物ポンプ31の動作を制御することによって、有機物(乳酸)の供給量を容易に、かつ、精度良く調整することができる。
Moreover, since the organic substance supply means 30 which supplies organic substance (in this embodiment, lactic acid) with respect to the
Furthermore, in this embodiment, since the organic substance supplied by the organic substance supply means 30 is liquid lactic acid, the supply amount of the organic substance (lactic acid) can be easily and accurately controlled by controlling the operation of the
そして、本実施形態では、人工湿地20内部の酸化還元電位を測定する酸化還元電位測定器40と、この酸化還元電位測定器40の測定値に基づいて廃水供給手段15の廃水ポンプ16及び有機物供給手段30の有機物ポンプ31の動作を制御する制御部19と、を備えており、制御部19によって人工湿地20を嫌気性に保持する構成とされているので、硫酸還元菌が安定して活性化されることになり、長期間にわたって重金属である亜鉛の除去を安定して行うことができる。さらに、必要以上の有機物が人工湿地20に供給されることを防止できる。
In the present embodiment, the oxidation-reduction
また、本実施形態においては、人工湿地20に、コンポスト等の有機物を予め充填するとともに、硫酸還元菌を含んだ下水処理場の汚泥等を混合しているので、初期段階から人工湿地20内に数多くの硫酸還元菌が配置されるとともに、有機物によって硫酸還元菌が活性化されることになり、鉱山廃水の処理を初期段階から効率的に行うことが可能となる。また、有機物供給手段30によって人工湿地20内に供給する乳酸の使用量を削減することができる。
In the present embodiment, the
さらに、本実施形態においては、人工湿地20の砂層24に、ヨシ等の水生植物27が植栽されているので、水生直物27の根から栄養分が人工湿地20内に供給されることになり、人工湿地20が嫌気性となって硫酸還元菌が活性化され、重金属である亜鉛の除去を効率的に行うことができる。また、有機物供給手段30によって供給する乳酸の使用量を削減することができる。
なお、水生植物27が枯死する冬季(低温環境)においては、水生植物27による硫酸還元菌の活性化の効果が低下することになるため、有機物供給手段30によって乳酸を積極的に供給することになる。これにより、年間を通じて安定した亜鉛の除去処理を行うことができる。
Furthermore, in this embodiment, since
In the winter season (low temperature environment) in which the
さらに、本実施形態では、有機物供給手段30の供給管32が、砂層24の下部において水平方向に延びる横管34と、この横管34から分岐する複数の支管35と、を備えており、有機物を人工湿地20内部に広く供給可能な構成とされているので、有機物を微量供給する場合でも、人工湿地20の全面に広がるように供給でき、硫酸還元菌を確実に活性化させることができる。
Further, in the present embodiment, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、図4に示すように、嫌気性に保持して重金属を除去する人工湿地20の下流側に、好気性に保持された第2の人工湿地120を設けても良い。この場合、人工湿地20において過剰に供給された有機物を第2の人工湿地120において除去することが可能となる。よって、有機物供給手段による有機物の供給量を特に制限する必要がなくなり、重金属の除去を効率的に行うことができる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, It can change suitably in the range which does not deviate from the technical idea of the invention.
For example, as shown in FIG. 4, a second constructed
また、重金属として亜鉛を含有する鉱山廃水を処理するものとして説明したが、これに限定されることはなく、例えば工場廃液、産業廃棄物処理場の浸出水や道路排水等であってもよい。また、重金属としては、亜鉛以外のCu,Fe,Cd,Pb等を除去するものであってもよい。なお、除去対象となる重金属は、硫化物が難水溶性となって処理水との分離が容易なものが好ましい。 Moreover, although demonstrated as what treats the mine wastewater which contains zinc as a heavy metal, it is not limited to this, For example, it may be a factory waste liquid, the leachate of an industrial waste disposal site, road drainage, etc. Moreover, as heavy metal, you may remove Cu, Fe, Cd, Pb, etc. other than zinc. The heavy metal to be removed is preferably a heavy metal that is easily separated from the treated water because the sulfide is hardly water-soluble.
さらに、有機物供給手段によって人工湿地に供給される有機物として乳酸を用いたものとして説明したが、これに限定されることはなく、乳酸塩、ブドウ糖、メタノール、エタノール、酢酸、蟻酸、ショ糖、コンポスト、肥料、培養土、生分解性プラスチック等の他の有機物であってもよい。
また、有機物供給手段及び廃水供給手段の構成は、本実施形態に限定されることはなく、人工湿地に対して有機物及び廃水(重金属含有水)を供給できる構成であればよい。
Furthermore, although it demonstrated as what used lactic acid as an organic substance supplied to artificial wetlands by an organic substance supply means, it is not limited to this, Lactate, glucose, methanol, ethanol, acetic acid, formic acid, sucrose, compost Other organic substances such as fertilizer, culture soil, and biodegradable plastic may be used.
Moreover, the structure of an organic substance supply means and a wastewater supply means is not limited to this embodiment, What is necessary is just a structure which can supply organic substance and wastewater (heavy metal containing water) with respect to artificial wetland.
また、浸透型の人工湿地を用いたものとして説明したが、これに限定されることはなく、伏流型の人工湿地を採用してもよい。
さらに、装置本体を、有底円筒状を成すものとして説明したが、これに限定されることはなく、装置本体の形状は任意に設計することができる。
Moreover, although it demonstrated as what used an osmosis | permeation type constructed wetland, it is not limited to this, You may employ | adopt an underground type constructed wetland.
Furthermore, although the apparatus main body was demonstrated as what has a bottomed cylindrical shape, it is not limited to this, The shape of an apparatus main body can be designed arbitrarily.
10 重金属含有水の処理装置
19 制御部
20 人工湿地
27 水生植物
30 有機物供給手段
31 有機物ポンプ(送液ポンプ)
32 供給管
40 酸化還元電位測定器
DESCRIPTION OF
32
Claims (10)
浸透型又は伏流型の人工湿地に前記重金属含有水を通過させる工程と、
前記人工湿地において、硫酸還元菌によって硫酸イオンを還元して硫化物イオンを生成する工程と、
前記重金属を、前記硫化物イオンと反応させて重金属の硫化物を生成して沈降分離する工程と、
前記硫酸還元菌を活性化するために有機物を前記人工湿地に供給する工程と、
を備えていることを特徴とする重金属含有水の処理方法。 A method for treating heavy metal-containing water that removes heavy metal from heavy metal-containing water,
Passing the heavy metal-containing water through an infiltration-type or downflow-type constructed wetland;
In the constructed wetland, a step of generating sulfate ions by reducing sulfate ions by sulfate-reducing bacteria;
Reacting the heavy metal with the sulfide ions to form a heavy metal sulfide to precipitate and separate;
Supplying organic matter to the constructed wetland in order to activate the sulfate-reducing bacteria,
A method for treating heavy metal-containing water, comprising:
前記酸化還元電位が所定範囲となるように、前記有機物を前記人工湿地に供給し、前記人工湿地を嫌気性に維持することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の重金属含有水の処理方法。 Measuring the redox potential inside the constructed wetland,
The organic matter is supplied to the artificial wetland so that the oxidation-reduction potential falls within a predetermined range, and the artificial wetland is maintained in an anaerobic manner. Of treating heavy metal-containing water.
前記重金属含有水が通過される浸透型又は伏流型の人工湿地と、
前記人工湿地に対して有機物を供給する有機物供給手段と、
を備えていることを特徴とする重金属含有水の処理装置。 A heavy metal-containing water treatment apparatus for removing heavy metals from heavy metal-containing water,
Seepage-type or subsurface-type constructed wetlands through which the heavy metal-containing water passes,
An organic substance supply means for supplying an organic substance to the constructed wetland;
An apparatus for treating heavy metal-containing water.
この酸化還元電位測定器の測定値に基づいて前記有機物供給手段による有機物の供給量を制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする請求項7に記載の重金属含有水の処理装置。 A redox potential measuring device for measuring the redox potential inside the constructed wetland;
A control unit for controlling the amount of organic substance supplied by the organic substance supply means based on the measured value of the oxidation-reduction potential measuring device;
The apparatus for treating heavy metal-containing water according to claim 7, comprising:
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