JP2017064653A

JP2017064653A - ヒ素を含有する濁水を浄化するための凝集組成物及び浄化方法

Info

Publication number: JP2017064653A
Application number: JP2015194660A
Authority: JP
Inventors: 穣高野; Yutaka Takano; 長門中村; Nagato Nakamura
Original assignee: Stella Cube Kk
Current assignee: Stella Cube Kk
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2017-04-06

Abstract

【課題】トンネル掘削時に発生する排水などの比較的低濃度のヒ素を含む濁水を浄化する。【解決手段】硫酸アルミニウム（硫酸バンド）、硫酸カルシウム（無水石膏など）、ポルトランドセメント又は混合セメント（高炉セメントなど）、及びモンモリロナイトを含む凝集組成物を、ヒ素を含む濁水に添加し、攪拌後、凝集物を濾過またはデカンテーションで除去する。前記凝集組成物には、さらにアニオン高分子凝集剤、カチオン高分子凝集剤、炭酸ナトリウム、高炉スラグ微粉末が含まれていても良い。【選択図】なし

Description

本発明は、ヒ素を含む濁水を浄化するための凝集組成物及び浄化方法に関する。より詳しくは、トンネル掘削時に発生する排水などの、比較的低濃度のヒ素を含有する濁水を浄化するための凝集組成物及び浄化方法に関する。

ヒ素を含む汚染水を浄化する方法として、第一鉄塩を利用してヒ素を除去する方法（特許文献１）、酸化鉄と三酸化二鉄との混合物を利用してヒ素を除去する方法（特許文献２）、吸着剤、鉄系凝集剤及びアルカリ性物質を含む浄化剤を用いる方法（特許文献３）、活性アルミナ、二酸化マンガン、セリウム系吸着剤などのヒ素吸着剤を充填した吸着塔を用いてヒ素を除去する方法（特許文献４）などが知られていた。

特開平１１−４７７６３号公報特開２００６−１１６４７７号公報特開２０１３−６９６号公報特開２０００−７０９２３号公報

前記の従来技術は、高濃度のヒ素を含む汚染水を処理する方法や少量の飲料水を得る方法としては堅実な方法であるが、トンネル掘削時に発生する排水などの、比較的低濃度のヒ素を含有する濁水を大量に浄化するには適していなかった。本発明は、比較的低濃度のヒ素を含有する濁水を簡便かつ安価に浄化することを目的とする。

本発明者は、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、ポルトランドセメント又は混合セメント、及びモンモリロナイトを含む凝集組成物で低濃度のヒ素を含有する濁水を処理し、凝集物を除去することにより、前記課題が解決できることを見出し、本発明に到達した。なお、本発明において濁水というのは、通常２〜６重量％の固形分が浮遊している水のことで、排水時に固形分（濁り）を除去することが必要となる水をいう。トンネル掘削時に発生する濁水は、通常、沈殿池より表層水をポンプで処理施設に移送する。このときの固形分（濁り）は、通常２〜３重量％、多くても６重量％程度である。

すなわち、本発明の要旨は、ヒ素を含む濁水を浄化するための凝集組成物であって、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、ポルトランドセメント又は混合セメント、及びモンモリロナイトを含む凝集組成物に存する。

前記凝集組成物は、さらにアニオン高分子凝集剤及びカチオン高分子凝集剤を含有させると、汚染水の濁りをより効率よく除去できる。

また、前記凝集組成物で濁水を処理した際に、ｐＨが小さい場合には、さらに炭酸ナトリウム（ソーダ灰）を含有させてｐＨを調整することができる。本発明の凝集組成物は、硫酸アルミニウムや硫酸カルシウムを用いているため酸性となるが、基本反応がアルカリ反応であるため、濁水に凝集組成物を添加したときのｐＨを５〜７に調整するのが好ましい。

また、前記凝集組成物に、さらに高炉スラグ微粉末を含有させると、凝集物からヒ素が溶出しにくくなるので好ましい。

ヒ素を含有する濁水に、本発明の凝集組成物を添加し、凝集物を除去することにより、濁水の濁りを除去すると共にヒ素を効果的に除去することができる。本発明は、特にトンネル掘削時の排水などの比較的低濃度のヒ素を含む濁水を簡便かつ安価に浄化することができる。

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明の凝集組成物は、硫酸アルミニウムを含有する。硫酸アルミニウムは硫酸バンドとも呼ばれ、無機凝集剤として用いられている。硫酸アルミニウムは、凝集組成物１００重量部あたり８〜４５重量部含有する。硫酸アルミニウムが少なすぎると凝集効果が低下するので好ましくない。硫酸アルミニウムが多すぎるとコスト面で不利になるので好ましくない。

本発明の凝集組成物は、凝集組成物１００重量部あたり、２０〜４５重量部の硫酸カルシウムを含有する。硫酸カルシウムは、無水石膏（ＣａＳＯ_４）、半水石膏（ＣａＳＯ_４・1/2Ｈ_２Ｏ）、二水石膏（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）のいずれでもよく、又はこれらの混合物であってもよい。

本発明の凝集組成物は、凝集組成物１００重量部あたり、９〜３０重量部のポルトランドセメント又は混合セメントを含有する。混合セメントは、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメントのいずれでも良い。ポルトランドセメント又は混合セメントの含有量が多すぎると、アルカリ量が増えすぎ凝集効果が低下するので好ましくない。含有量が少なすぎると、フロックの強度が低下し、小さなフロックにしかならなくなるので好ましくない。

本発明の凝集組成物は、凝集組成物１００重量部あたり、５〜３０重量部のモンモリロナイトを含有する。モンモリロナイトは、モンモリロナイトを主構成成分とする酸性白土やベントナイトを用いてもよい。モンモリロナイトの含有量が多すぎると凝集効果が低下するので好ましくない。含有量が少なすぎるとヒ素除去効果が低下するので好ましくない。

本発明の凝集組成物は、さらにアニオン高分子凝集剤及びカチオン高分子凝集剤を含有してもよい。アニオン高分子凝集剤としては、ポリアクリル酸又はその塩、ポリアクリルアミドの部分加水分解物又はその塩、ポリマレイン酸又はその塩などが挙げられる。アニオン高分子凝集剤を添加するときの含有量は、凝集組成物１００重量部あたり、２〜６重量部である。アニオン高分子凝集剤が多すぎると粘性が大きくなりフロックが回収しにくくなるので好ましくない。少なすぎるとアニオン高分子凝集剤添加による凝集効果が現れなくなるので好ましくない。

カチオン高分子凝集剤としては、ポリ(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、ポリジメチルジアリルアンモニウムクロライドなどが挙げられる。カチオン高分子凝集剤を添加するときの含有量は、凝集組成物１００重量部あたり１〜６重量部である。カチオン高分子凝集剤が多すぎるとヒ素除去効果が低下するので好ましくない。

本発明の凝集組成物は、さらに炭酸ナトリウムを含有してもよい。炭酸ナトリウムを添加することによって、本発明の凝集組成物で濁水を処理した際のｐＨを調整することができる。炭酸ナトリウムを添加する場合の含有量は、０〜２０重量部が好ましく、５〜２０重量部がより好ましい。

本発明の凝集組成物は、さらに高炉スラグ微粉末を含有してもよい。高炉スラグ微粉末を含有するとフロックの強度が高くなる。高炉スラグ微粉末を添加する場合は、高炉セメント中に含まれる高炉スラグ微粉末以外に、凝集組成物１００重量部あたり５〜３０重量部の高炉スラグ微粉末を添加するのが好ましい。

本発明の凝集組成物は、ヒ素含有量が０．１ｍｇ／Ｌ以下の濁水の浄化に適している。ヒ素の含有量が多すぎる場合には、ヒ素が除去しきれないおそれがある。

本発明の凝集組成物の添加量は、処理する濁水中の固形分濃度に応じて定められる。濁水中の固形分濃度が２〜３％であれば、濁水１Ｌあたり１ｇ程度、固形分濃度が５％であれば濁水１Ｌあたり２ｇ程度が目安となる。

本発明の浄化方法は、ヒ素を含有する濁水に、本発明の凝集組成物を所定量添加し、１ないし数分攪拌した後、濾過またはデカンテーションにより凝集物を除去することによって行う。

本発明でヒ素を効率的に除去できるメカニズムは定かではないが、濁水中で浮遊している固形分が凝集する際に、モンモリロナイトの層間にヒ素が吸着されるものと思われる。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
表１に示す各原料を混合して、組成物１〜３を調製した。
なお、高炉セメントは太平洋セメント社製の高炉セメント（ポルトランドセメント５０重量％、無水石膏５重量％、高炉スラグ微粉末４５重量％）を、アニオン高分子凝集剤はＳＮＦ社製のポリアクリルアミド系高分子凝集剤（分子量１５００万〜１８００万）を、カチオン高分子凝集剤はＢＡＳＦ社製カチオン高分子凝集剤（分子量５００万〜９００万）を用いた。

＜実施例１〜３，比較例１＞
トンネル掘削時に発生した排水を採取し、５００ｍｌずつ４本の被処理水を用意した。各被処理水に、凝集組成物として前記組成物１〜３を０．５ｇ添加し（実施例１〜３）、または凝集組成物を添加しないで（比較例１）、１分間ゆっくり攪拌した。その後、１０分間静置し、上澄み液を採取してヒ素含有量を分析した。
結果を表２に示す。なお、凝集組成物添加後のｐＨは６〜７であった。

＜実施例４〜６，比較例２＞
トンネル掘削時に発生した濁水を採取し、３００ｍｌずつ４本の被処理水を用意した。各被処理水に、凝集組成物として前記組成物１〜３を１．５ｇ添加し（実施例４〜６）、または凝集組成物を添加しないで（比較例２）、１分間ゆっくり攪拌した。その後、１０分間静置し、上澄み液を採取してヒ素含有量を分析した。
結果を表３に示す。なお、凝集組成物添加後のｐＨは５〜６であった。

本発明の凝集組成物は、比較的低濃度のヒ素を含む濁水から、簡便かつ安価な手段で、濁りを除くと同時にヒ素を除去することができ、トンネル掘削時に発生する排水などの浄化に利用できる。

Claims

ヒ素を含む濁水を浄化するための凝集組成物であって、
硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、ポルトランドセメント又は混合セメント、及びモンモリロナイトを含む凝集組成物。
請求項１に記載の凝集組成物であって、
さらにアニオン高分子凝集剤及びカチオン高分子凝集剤を含む凝集組成物。
請求項１又は２に記載の凝集組成物であって、
さらに炭酸ナトリウムを含む凝集組成物。
請求項１ないし３に記載の凝集組成物であって、
さらに高炉スラグ微粉末を含む凝集組成物。
ヒ素を含む濁水に請求項１ないし４に記載の凝集組成物を添加し攪拌する工程及び凝集物を除去する工程を含むヒ素を含む汚染水の浄化方法。