JP5565686B2

JP5565686B2 - 溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理方法及び凝集沈澱処理システム

Info

Publication number: JP5565686B2
Application number: JP2010121801A
Authority: JP
Inventors: 光男毛利; 誠一石鍋
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2030-05-27
Also published as: JP2011245431A

Description

本発明は、溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理方法及び凝集沈澱処理システムに関する。

従来、汚染土壌の浄化・修復には、汚染物質の種類によって様々な浄化技術が用いられている。そのなかでも土壌洗浄法は、揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）、ＰＣＢ、農薬、重金属、シアン等の多くの物質に幅広く適用可能であるとされている。
このような土壌洗浄法を採用した技術として、土砂表面に強固に付着している汚染物質を剥離・分離し、洗浄処理土の品質を向上した洗浄方法及び洗浄装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１１６３９７号公報

前記特許文献１の技術では、土壌洗浄システムへ環境基準を満足する清澄な水を常時供給する水処理システムの役割は極めて重要である。しかしながら、水処理システムの設置面積は大きくなりがちで、省面積化することができなかった。また、従来では、水に溶存している重金属類を、スラリーからより良好に分離・除去することが可能な技術の提供が望まれている。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、水に溶存している重金属類をスラリーから分離・除去することを可能にした、溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理方法及び凝集沈澱処理システムを提供することにある。

本発明の溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理方法は、懸濁粒子と溶存態重金属とを含有する重金属含有スラリー中に、該重金属含有スラリーのｐＨをアルカリ側に維持しつつ、無機凝集剤と高分子凝集剤とを添加して前記懸濁粒子を凝集し、第１凝集フロックを形成して該第１凝集フロックを前記重金属含有スラリー中に沈降させ、一次沈降分離を行う工程と、
前記一次沈降分離を行った後の上澄み液中に、前記溶存態重金属を固定化する固定化剤を添加し、前記溶存態重金属をフロック化して微細フロックを生成する工程と、
前記微細フロックを生成した後の前記上澄み液中に、該スラリーのｐＨをアルカリ側に維持しつつ、無機凝集剤と高分子凝集剤とを添加して前記微細フロックを凝集し、第２凝集フロックを形成して該第２凝集フロックを前記上澄み液中に沈降させ、二次沈降分離を行う工程と、を備えることを特徴としている。

この溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理方法によれば、まず、懸濁粒子を第１凝集フロックにして重金属含有スラリー中に沈降させ、一次沈降分離を行った後、その上澄み液中の溶存態重金属を固定化剤で固定化するので、この固定化の際には、懸濁粒子がその周囲（近傍）に存在しないようになる。したがって、重金属含有スラリー中の溶存態重金属は、懸濁粒子に反応が阻害されることなく、固定化が良好に進むようになる。そして、このような固定化を行った後に、溶存態重金属に由来する微細フロックを凝集して第２凝集フロックとし、二次沈降分離を行うようにしているので、懸濁粒子及び溶存態重金属が沈降分離によって処理水から良好に除去されるようになる。

また、本発明の別の溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理方法は、懸濁粒子と溶存態重金属とを含有する重金属含有スラリー中に、該重金属含有スラリーのｐＨをアルカリ側に維持しつつ、無機凝集剤と高分子凝集剤とを添加して前記懸濁粒子を小さなフロックに凝集し、第１凝集フロックを形成して該第１凝集フロックを前記重金属含有スラリー中に浮遊させる工程と、
前記第１凝集フロックを浮遊させた後の前記重金属含有スラリー中に、前記溶存態重金属を固定化する固定化剤を添加し、前記溶存態重金属をフロック化して微細フロックを生成する工程と、
前記微細フロックを生成した後の前記スラリー中に、該スラリーのｐＨをアルカリ側に維持しつつ、無機凝集剤と高分子凝集剤とを添加して前記第１凝集フロック及び前記微細フロックをこれらフロックより大きなフロックに凝集し、第２凝集フロックを形成して該第２凝集フロックを前記スラリー中に沈降させ、沈降分離を行う工程と、を備えることを特徴としている。

この溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理方法によれば、まず、懸濁粒子を小さな第１凝集フロックにして重金属含有スラリー中に浮遊させ、その後、この重金属含有スラリー中の溶存態重金属を固定化剤で固定化するので、この固定化の際には、懸濁粒子がその周囲（近傍）に存在しないようになる。したがって、重金属含有スラリー中の溶存態重金属は、懸濁粒子に反応が阻害されることなく、固定化が良好に進むようになる。そして、このような固定化を行った後に、懸濁粒子に由来する第１凝集フロック及び溶存態重金属に由来する微細フロックを大きくして第２凝集フロックとし、沈降分離を行うようにしているので、懸濁粒子及び溶存態重金属が１度（１段階）の沈降分離によって処理水から除去されるようになる。

なお、前記凝集沈澱処理方法においては、前記懸濁粒子が、懸濁態重金属を含んでいてもよい。その場合には、他の懸濁粒子とともに懸濁態重金属についても、沈降分離によって処理水から除去されるようになる。

本発明の溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理システムは、懸濁粒子と溶存態重金属とを含有する重金属含有スラリーを貯留するとともに、該重金属含有スラリー中に、そのｐＨをアルカリ側に維持するアルカリ剤と、無機凝集剤及び高分子凝集剤とを添加することにより、前記懸濁粒子を凝集し、第１凝集フロックを形成して該第１凝集フロックを前記重金属含有スラリー中に沈降させる第１反応槽と、
前記第１反応槽から移送された前記重金属含有スラリーを貯留するとともに、該重金属含有スラリーにおける前記第１凝集フロックの沈降分離処理を行う第１沈澱槽と、
前記第１沈澱槽から移送された前記沈降分離後の上澄み液を貯留するとともに、該上澄み液中に前記溶存態重金属を固定化する固定化剤を添加することにより、前記溶存態重金属を微細フロック化して微細フロックを生成する第２反応槽と、
前記第２沈澱槽から移送された前記微細フロックを含有する前記上澄み液を貯留するとともに、該上澄み液中に、そのｐＨをアルカリ側に維持するアルカリ剤と無機凝集剤及び高分子凝集剤とを添加することにより、前記微細フロックを凝集し、第２凝集フロックを形成して該第２凝集フロックを前記上澄み液中に沈降させる第３反応槽と、
前記第３反応槽から移送された前記上澄み液を貯留するとともに、該上澄み液における前記第２凝集フロックの沈降分離処理を行う第２沈澱槽と、を備えることを特徴としている。

この溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理システムによれば、まず、第１反応槽において懸濁粒子を第１凝集フロックにして重金属含有スラリー中に沈降させ、続いて第１沈澱槽において一次沈降分離を行った後、第２反応槽においてその上澄み液中の溶存態重金属を固定化剤で固定化するので、この固定化の際には、懸濁粒子がその周囲（近傍）に存在しないようになる。したがって、重金属含有スラリー中の溶存態重金属は、懸濁粒子に反応が阻害されることなく、固定化が良好に進むようになる。そして、このような固定化を行った後に、第３反応槽において溶存態重金属に由来する微細フロックを凝集して第２凝集フロックとし、さらに第２沈澱槽において二次沈降分離を行うようにしたので、懸濁粒子及び溶存態重金属が沈降分離によって処理水から良好に除去されるようになる。

また、本発明の別の溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理システムは、懸濁粒子と溶存態重金属とを含有する重金属含有スラリーを貯留するとともに、該重金属含有スラリー中に、そのｐＨをアルカリ側に維持するアルカリ剤と、無機凝集剤及び高分子凝集剤とを添加することにより、前記懸濁粒子を小さなフロックに凝集し、第１凝集フロックを形成して該第１凝集フロックを前記重金属含有スラリー中に浮遊させる第１反応槽と、
前記第１反応槽から移送された前記重金属含有スラリーを貯留するとともに、該重金属含有スラリー中に前記溶存態重金属を固定化する固定化剤を添加することにより、前記溶存態重金属を微細フロック化して微細フロックを生成する第２反応槽と、
前記第２反応槽から移送された前記スラリーを貯留するとともに、該スラリー中に、そのｐＨをアルカリ側に維持するアルカリ剤と、無機凝集剤及び高分子凝集剤とを添加することにより、前記第１凝集フロック及び前記微細フロックをこれらフロックより大きなフロックに凝集し、第２凝集フロックを形成して該第２凝集フロックを前記スラリー中に沈降させる第３反応槽と、
前記第３反応槽から移送された前記スラリーを貯留するとともに、該スラリーにおける前記第２凝集フロックの沈降分離処理を行う沈澱槽と、を備えることを特徴としている。

この溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理システムによれば、まず、第１反応槽において懸濁粒子を小さな第１凝集フロックにして重金属含有スラリー中に浮遊させ、その後、第２反応槽においてこの重金属含有スラリー中の溶存態重金属を固定化剤で固定化するので、この固定化の際には、懸濁粒子がその周囲（近傍）に存在しないようになる。したがって、重金属含有スラリー中の溶存態重金属は、懸濁粒子に反応が阻害されることなく、固定化が良好に進むようになる。そして、このような固定化を行った後に、第３反応槽において懸濁粒子に由来する第１凝集フロック及び溶存態重金属に由来する微細フロックを大きくして第２凝集フロックとし、さらに沈澱槽において沈降分離を行うようにしたので、懸濁粒子及び溶存態重金属が１度（１段階）の沈降分離によって処理水から除去されるようになる。

なお、前記凝集沈澱処理システムにおいては、前記懸濁粒子が、懸濁態重金属を含んでいてもよい。その場合には、他の懸濁粒子とともに懸濁態重金属についても、沈降分離によって処理水から除去されるようになる。

本発明の溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理方法及び凝集沈澱処理システムによれば、懸濁粒子及び溶存態重金属を沈降分離によって処理水から除去できるようにしたので、例えばオンサイト型洗浄プラントへの適用が容易になる。

本発明の溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理システムの第１実施形態を示す模式図である。溶存態重金属と重金属捕集剤（固定化剤）との反応（結合）機構を説明するための模式図である。本発明の溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理システムの第２実施形態を示す模式図である。第２実施形態での、溶存態重金属と重金属捕集剤（固定化剤）との反応（結合）機構を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理システムの第１実施形態を示す図であり、図１中符号１は溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理システム（以下、処理システムと記す）である。この処理システム１は、鉛や水銀などの重金属で汚染された土壌を洗浄処理する際の、ハイドロサイクロンによる分級プロセスによって発生したスラリー（オーバーフロー）を処理するためのもので、特に浄化の対象となる現地に設置された、オンサイト型土壌プラントシステムに適用されるものである。

オンサイト型土壌プラントシステムは、重金属や油による汚染土壌を確実、安全、低コストに浄化処理することができ、しかも洗浄後の土壌を埋戻し土として再利用することもできるため、近年では注目されている。特に、処理土量が多い場合には、搬出入土量を大幅に削減できるためコストメリットが大きく、また環境に与える影響も最小限に抑えることができるといった利点がある。このようなオンサイト型土壌プラントシステムにおいて、洗浄に用いた水を再利用し、又は循環利用するためには、環境基準を満足する清澄な水となるまで洗浄水を処理する必要上、水処理のためのシステムの役割は極めて重要である。循環水の質が悪いと、土壌洗浄の処理性能が低下してしまうからである。

従来、鉛や水銀などの重金属で汚染された土壌を洗浄処理する場合には、ハイドロサイクロンによる分級プロセスを行うが、その際、大量のスラリー（オーバーフロー）が発生する。このスラリーは、細粒子分が２〜５重量％、水分が９５〜９８重量％程度である。また、重金属汚染土壌から発生しているため、このスラリー中には懸濁態の重金属と溶存態の重金属とが共に含まれ、さらに微細な土壌粒子を主体とする懸濁粒子も含まれている。

このような、重金属汚染土壌に対するハイドロサイクロンプロセスで発生したスラリーを、本発明における第１実施形態の処理システム１、及びこの処理システム１を用いた第１実施形態の処理方法（凝集沈澱処理方法）では、以下のような２段階の凝集沈澱によって処理するようにしている。
すなわち、この処理システム１は、懸濁態の重金属と溶存態の重金属とが共に含まれ、さらに微細な土壌粒子を主体とする懸濁粒子も含まれているスラリー（オーバーフロー）を処理するためのもので、第１反応槽２と、第１沈澱槽３と、第２反応槽４と、第３反応槽５と、第２沈澱槽６とを備えて構成されている。

第１反応槽２は、前記のスラリー（重金属含有スラリー）Ｓ１がポンプ等によって最初に供給され、これを貯留する槽であって、撹拌機３１を備えたものである。この第１反応槽２には、ＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）等のアルカリ剤と、無機凝集剤としてのＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）とを供給するための配管等からなる第１供給手段２１が設けられ、さらに、高分子凝集剤を供給するための配管等からなる第２供給手段２２が設けられている。

そして、この第１反応槽２では、まず、貯留したスラリーＳ１中に第１供給手段２１からアルカリ剤を添加・供給する。ここで、アルカリ剤を添加・供給する際には、最終的な処理水である排水が中性である必要があるので、後工程でのｐＨ調整がなるべく不要になるよう、適量の無機凝集剤添加後にほぼ中性域（概ねｐＨ６〜ｐＨ８）になる程度にアルカリ性にする。例えば微細な土壌粒子を主体とする懸濁粒子を含むスラリーの場合では、ｐＨ９程度（ｐＨ８〜ｐＨ１０）のアルカリ側が凝集に適したｐＨといえる。そして、このように凝集に適したｐＨに維持した状態のもとで、第１供給手段２１からスラリーＳ１中にＰＡＣ（無機凝集剤）を所定量添加・供給する。なお、その間、撹拌機３１を適宜な力で駆動させておき、スラリーＳ１を均一に混合しておく。また、添加する無機凝集剤については、ＰＡＣに代えて硫酸バンド（硫酸アルミニウム）を用いてもよく、これらを併用してもよい。

このようにして無機凝集剤を添加すると、スラリーＳ１中の懸濁態の重金属及び他の懸濁粒子は結合して集合体となり、凝集フロック（flock）を形成する。
さらに、無機凝集剤の添加後、第２供給手段２２からスラリーＳ１中に高分子凝集剤を所定量添加・供給する。すると、凝集フロックはその径が増大し、大きな凝集フロックに成長して第１凝集フロックとなる。これにより、第１凝集フロックはスラリーＳ１中を沈降するようになる。したがって、この第１凝集フロックを含有するスラリーＳ１を、ポンプ等の移送手段によって第１沈澱槽３に移送する。そして、ここで所定時間沈降分離を行うことにより、第１沈澱槽３の底部に第１凝集フロックを沈降させる。すなわち、第１凝集フロックを第１沈澱槽３の底部に沈降させることにより、その上澄み液Ｓ２から懸濁態重金属及び他の懸濁粒子を分離除去する。

このようにして一次沈降分離処理を行った後、その上澄み液Ｓ２をポンプ等の移送手段によって第２反応槽４に移送する。
第２反応槽４には、撹拌機３２が設けられ、さらにキレート剤やその他の薬剤を供給するための配管等からなる第１供給手段４１と、金属塩やアルカリ剤（例えばＮａＯＨ）を供給するための配管等からなる第２供給手段４２とが設けられている。

そして、この第２反応槽３では、撹拌機３２を適宜な力で駆動させつつ、第１供給手段４１から固定化剤としてのキレート剤（重金属捕集剤）を添加・供給するとともに、第２供給手段４２から固定化剤としての金属塩を添加・供給する。必要に応じ、第１供給手段４１からその他の薬剤として例えば酸を供給してもよく、あるいは、第２供給手段４２からアルカリ剤を供給してもよい。

このようにして上澄み液Ｓ２中に固定化剤を添加すると、上澄み液Ｓ２中からは懸濁態重金属及び他の懸濁粒子が第１凝集フロックとなって第１沈澱槽２で分離除去されているので、上澄み液Ｓ２中の溶存態重金属（Ｍｅ^２＋；一般的にはＭｅ^ｎ＋であるが、重金属汚染ではＭｅ^２＋が多い。）の周囲（近傍）には懸濁態重金属や他の懸濁粒子が存在しなくなっている。したがって、溶存態重金属（Ｍｅ^２＋；同上）と重金属捕集剤（キレート剤など）等の固定化剤との反応（結合）が、懸濁態重金属や他の懸濁粒子に阻害されることがなく良好に進み、これによって上澄み液Ｓ２中の溶存態重金属はこれらキレート剤や金属塩と反応して固定化され、微細なフロックを形成する。

すなわち、溶存態重金属（Ｍｅ^２＋；同上）を重金属捕集剤（キレート剤）等で固定化する際に、図２に示すように懸濁粒子（懸濁態重金属を含む）Ｐが溶存態重金属（Ｍｅ^２＋）の周囲に存在すると、固定化するための反応が阻害されてうまく進まなくなる。これに対して本実施形態では、第１沈澱槽２で懸濁態重金属及び他の懸濁粒子を分離除去しているので、第２反応槽３では溶存態重金属を容易に固定化できるようになっている。なお、このようにして形成された微細フロックは、沈降速度が小さいため上澄み液Ｓ２中に浮遊するようになり、したがってこの上澄み液Ｓ２は溶存態重金属が固定化され微細フロックとして浮遊する新たな上澄み液Ｓ３となる。すなわち、微細フロックはその密度（比重）が水より大きいものの、フロック径が小さいため沈降速度が小さくなり、したがって液中をゆっくり沈降する。そのため、撹拌している第２反応槽３内では沈降しにくくなり、見掛け状浮遊しているようになる。

次いで、この微細フロックを含有する上澄み液Ｓ３を、ポンプ等の移送手段によって第３反応槽５に移送する。第３反応槽５に移送された上澄み液Ｓ３においても、微細フロックは小さい（微細な）状態にあるので、この微細フロックは上澄み液Ｓ３中に浮遊した状態となる。
第３反応槽５には、撹拌機３３が設けられ、さらに無機凝集剤としてのＰＡＣを供給するための配管等からなる第１供給手段５１と、高分子凝集剤を供給するための配管等からなる第２供給手段５２とが設けられている。なお、第１供給手段５１は、ＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）等のアルカリ剤も供給できるようになっている。

そして、この第３反応槽５では、撹拌機３３を適宜な力で駆動させつつ、第１供給手段５１から上澄み液Ｓ３中にＰＡＣ（無機凝集剤）を添加・供給するとともに、第２供給手段５２から上澄み液Ｓ３中に高分子凝集剤を添加・供給する。なお、第２反応槽３にて酸を添加し、上澄み液Ｓ３を酸性又は中性にした場合には、ＰＡＣの添加に先立ってＮａＯＨ（アルカリ剤）を添加・供給し、上澄み液Ｓ３のｐＨ調整を行う。ＮａＯＨ（アルカリ剤）を添加・供給する際には、最終的な処理水である排水が中性である必要があるので、後工程でのｐＨ調整がなるべく不要になるよう、適量の無機凝集剤添加後にほぼ中性域（概ねｐＨ６〜ｐＨ８）になる程度にアルカリ性にする。例えば、前記したように微細な土壌粒子を主体とする懸濁粒子を含むスラリーの場合では、ｐＨ９程度（ｐＨ８〜ｐＨ１０）のアルカリ側が凝集に適したｐＨとなる。また、添加する無機凝集剤については、ＰＡＣに代えて硫酸バンド（硫酸アルミニウム）を用いてもよく、これらを併用してもよい。

このようにして無機凝集剤及び高分子凝集剤を添加すると、スラリーＳ３の液中に浮遊している前記微細フロックや、一部上澄み液Ｓ３中に存在する第１凝集フロック及び微細フロックが互いに凝集し合い、成長して微細フロックより大きくなり、第２凝集フロックを形成する。すると、この第２凝集フロックは重くなり、上澄み液Ｓ３中に沈降するようになる。
その後、第２凝集フロックを沈降させた上澄み液Ｓ３を、第２凝集フロックとともにポンプ等の移送手段によって第２沈澱槽６に移送する。そして、ここで所定時間沈降分離を行うことにより、第２沈澱槽６の底部に第２凝集フロックを沈降させる。

これにより、この処理システム１による凝集沈澱処理方法では、ハイドロサイクロンによる分級プロセスによって発生した重金属含有スラリーＳ１中の懸濁粒子（懸濁態重金属を含む）及び溶存態重金属を、２度（２段階）の沈降分離処理によって処理水から容易に、かつ確実に除去することができる。
したがって、本実施形態の溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理システム１、及びこれを用いた凝集沈澱処理方法によれば、２段階の沈降分離を行うことで懸濁粒子（懸濁態重金属を含む）及び溶存態重金属を処理水から容易に除去することができ、これにより、オンサイト型洗浄プラントへの適用が容易になる。

次に、本発明の溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理システムの第２実施形態について説明する。
図３は、溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理システムの第２実施形態を示す図であり、図１中符号２０は溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理システム（以下、処理システムと記す）である。この処理システム２０は、第１実施形態の処理システム１と同様に、鉛や水銀などの重金属で汚染された土壌を洗浄処理する際の、ハイドロサイクロンによる分級プロセスによって発生したスラリーを処理するためのもので、特に浄化の対象となる現地に設置された、オンサイト型土壌プラントシステムである。

この処理システム２０は、懸濁態の重金属と溶存態の重金属とが共に含まれ、さらに他の懸濁粒子も含まれているスラリー（オーバーフロー）を処理するためのもので、第１反応槽７と、第２反応槽８と、第３反応槽９と、沈澱槽１０とを備えて構成されている。

第１反応槽７は、前記のスラリー（重金属含有スラリー）Ｓ４がポンプ等によって最初に供給され、これを貯留する槽であって、撹拌機３４を備えたものである。この第１反応槽７には、ＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）等のアルカリ剤と、無機凝集剤としてのＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）とを供給するための配管等からなる第１供給手段７１が設けられ、さらに、高分子凝集剤を供給するための配管等からなる第２供給手段７２が設けられている。

そして、この第１反応槽７では、まず、第１供給手段７１からスラリーＳ１中にアルカリ剤を添加・供給する。ここで、アルカリ剤を添加・供給する際には、最終的な処理水である排水が中性である必要があるので、後工程でのｐＨ調整がなるべく不要になるよう、適量の無機凝集剤添加後にほぼ中性域（概ねｐＨ６〜ｐＨ８）になる程度にアルカリ性にする。例えば微細な土壌粒子を主体とする懸濁粒子を含むスラリーの場合では、ｐＨ９程度（ｐＨ８〜ｐＨ１０）のアルカリ側が凝集に適したｐＨといえる。そして、このように凝集に適したｐＨに維持した状態のもとで、第１供給手段７１からスラリーＳ１中にＰＡＣ（無機凝集剤）を所定量添加・供給する。なお、その間、撹拌機３４を適宜な力で駆動させておき、スラリーＳ１を均一に混合しておく。また、添加する無機凝集剤については、ＰＡＣに代えて硫酸バンド（硫酸アルミニウム）を用いてもよく、これらを併用してもよい。

ただし、この第１反応槽２においては、ＰＡＣ（無機凝集剤）及び高分子凝集剤の添加量を、図１に示した従来の場合に比べ、すなわち図１の第１反応槽２において所定量のスラリーに対して添加・供給するＰＡＣ及び高分子凝集剤の量に比べ、それぞれ半分程度とする。このように凝集剤の添加量を半分程度に少なくすると、スラリーＳ１中の懸濁態の重金属及び他の懸濁粒子は、凝集してフロックとなるものの、図１に示した場合に比べて形成されるフロックが小さくなり、したがって小さな第１凝集フロックとなってスラリーＳ４中に浮遊する。すなわち、この第１反応槽７における工程では、凝集剤の添加量を調整して形成する第１凝集フロックを、スラリーＳ１中に浮遊する程度に小さくする。なお、スラリーＳ１は、その液中から懸濁態の重金属及び他の懸濁粒子が除去されることで、主に溶存態の重金属を含有するスラリー（重金属含有スラリー）Ｓ５となる。

次に、第１凝集フロックを浮遊させたスラリーＳ５を、ポンプ等の移送手段によって第２反応槽８に移送する。第２反応槽８に移送されたスラリー（重金属含有スラリー）Ｓ５は、第１凝集フロックが小さい状態にあるので、第２反応槽８内においてもスラリーＳ５中に浮遊した状態となる。
第２反応槽８には、撹拌機３４が設けられ、さらにキレート剤やその他の薬剤を供給するための配管等からなる第１供給手段８１と、金属塩やアルカリ剤（例えばＮａＯＨ）を供給するための配管等からなる第２供給手段８２とが設けられている。

そして、この第２反応槽８では、撹拌機３５を適宜な力で駆動させつつ、第１供給手段８１から固定化剤としてのキレート剤（重金属捕集剤）を添加・供給するとともに、第２供給手段８２から固定化剤としての金属塩を添加・供給する。必要に応じ、第１供給手段８１からその他の薬剤として例えば酸を供給してもよく、あるいは、第２供給手段８２からアルカリ剤を供給してもよい。

このようにしてスラリーＳ５中に固定化剤を添加すると、懸濁態重金属及び他の懸濁粒子は第１凝集フロックとなってスラリーＳ５中に浮遊しているため、スラリーＳ５中の溶存態重金属（Ｍｅ^２＋）の周囲には、懸濁態重金属や他の懸濁粒子存在しなくなっている。なお、図４に示すように一部の第１凝集フロックＦ１が浮遊せずにスラリーＳ５中に存在していても、懸濁態重金属及び他の懸濁粒子Ｐは第１凝集フロックＦ１中に閉じこめられているため、溶存態重金属（Ｍｅ^２＋）と重金属捕集剤（キレート剤）等の固定化剤との反応（結合）は阻害されることがなく、したがって固定化が良好に進むようになる。

そして、このように溶存態重金属と重金属捕集剤（キレート剤）等の固定化剤との反応が進むことにより、溶存態重金属は固定化剤と結合して微細フロックとなる。また、この微細フロックは、前記の第１凝集フロックＦ１よりもさらに径が小さい（微細な）ものとなり、したがってこの微細フロックもスラリーＳ５中に浮遊する。なお、添加する固定化剤については、除去対象となる重金属の種類によっては、キレート剤のみを添加するようにしてもよく、あるいは、金属塩のみを添加するようにしてもよい。また、スラリーＳ５は、その液中から溶存態の重金属も除去されることで、液中に重金属を含有せずに単に液中に浮遊させた、スラリーＳ６となる。

次いで、第１凝集フロック及び微細フロックを浮遊させたスラリーＳ６を、ポンプ等の移送手段によって第３反応槽９に移送する。第３反応槽９に移送されたスラリーＳ６は、第１凝集フロック及び微細フロックが小さい（微細な）状態にあるので、第３反応槽９内においてもスラリーＳ６中に浮遊した状態となる。
第３反応槽９には、撹拌機３６が設けられ、さらに無機凝集剤としてのＰＡＣを供給するための配管等からなる第１供給手段９１と、高分子凝集剤を供給するための配管等からなる第２供給手段９２とが設けられている。なお、第１供給手段９１は、ＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）等のアルカリ剤も供給できるようになっている。

そして、この第３反応槽９では、撹拌機３６を適宜な力で駆動させつつ、第１供給手段９１からスラリーＳ６中にＰＡＣ（無機凝集剤）を添加・供給するとともに、第２供給手段９２からスラリーＳ６中に高分子凝集剤を添加・供給する。なお、第２反応槽８にて酸を添加し、スラリーＳ６を酸性又は中性にした場合には、ＰＡＣの添加に先立ってＮａＯＨ（アルカリ剤）を添加・供給し、スラリーＳ６のｐＨ調整を行う。ＮａＯＨ（アルカリ剤）を添加・供給する際には、最終的な処理水である排水が中性である必要があるので、後工程でのｐＨ調整がなるべく不要になるよう、適量の無機凝集剤添加後にほぼ中性域（概ねｐＨ６〜ｐＨ８）になる程度にアルカリ性にする。例えば、前記したように微細な土壌粒子を主体とする懸濁粒子を含むスラリーの場合では、ｐＨ９程度（ｐＨ８〜ｐＨ１０）のアルカリ側が凝集に適したｐＨとなる。また、添加する無機凝集剤については、ＰＡＣに代えて硫酸バンド（硫酸アルミニウム）を用いてもよく、これらを併用してもよい。

このようにして無機凝集剤及び高分子凝集剤を添加すると、スラリーＳ６の液中に浮遊している前記第１凝集フロック及び前記微細フロックや、一部スラリーＳ６中に存在する第１凝集フロック及び微細フロックが互いに凝集し合い、成長して元の第１凝集フロックや微細フロックより大きくなり、第２凝集フロックを形成する。すると、この第２凝集フロックは重くなり、スラリーＳ６中に沈降するようになる。
その後、第２凝集フロックを沈降させたスラリーＳ６を、第２凝集フロックとともにポンプ等の移送手段によって沈澱槽１０に移送する。そして、ここで所定時間沈降分離を行うことにより、沈澱槽１０の底部に第２凝集フロックを沈降させる。

これにより、この処理システム２０による凝集沈澱処理方法では、ハイドロサイクロンによる分級プロセスによって発生した重金属含有スラリーＳ１中の懸濁粒子（懸濁態重金属を含む）及び溶存態重金属を、１度（１段階）の沈降分離によって処理水から容易に、かつ確実に除去することができる。
なお、前記の処理システム２０による凝集沈澱処理方法については、その有効性について研究所で実験的に確認した後、現場でも適用した。約半年間の現場運転を行ったところ、研究所での実験とほぼ同等の水処理性能が得られ、その有効性が確認された。

したがって、本実施形態の溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理システム２０、及びこれを用いた凝集沈澱処理方法によれば、１段階の沈降分離を行うことで懸濁粒子（懸濁態重金属を含む）及び溶存態重金属を処理水から容易に除去することができ、これにより、オンサイト型洗浄プラントへの適用が容易になる。
また、特に沈降分離を行うために必要な沈澱槽１０を１槽にしたので、２槽必要である第１実施形態に比べてオンサイト型洗浄プラントの省面積化を可能にし、敷地面積が狭い場合や制約が大きい現場においても、オンサイト型洗浄プラントを適用し易くすることができる。

また、ＰＡＣ（無機凝集剤）や高分子凝集剤の添加量については、第１反応槽７において第１実施形態の半分程度とし、第３反応槽９においても、第１反応槽７における添加量とほぼ同じ量で第２凝集フロックを形成することができる。したがって、総量としては、第１実施形態と同程度に抑えることができ、コストの増加を抑えることができる。さらに、使用する薬剤の種類も、第１実施形態と同じに抑えることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、第２実施形態では、第１反応槽７や第２反応槽８では、第１凝集フロックや凝集フロックが液中に浮遊することでスラリーの状態が視認しにくく、添加した薬剤の量が適正か否かが確認し難くなる。そこで、例えば濁度計をこれら反応槽７、８内に配置し、添加した薬剤の量の適否を判定するようにしてもよい。すなわち、反応槽内のスラリー中に懸濁粒子がフロックとなってほぼ全てが液面上に浮遊し、スラルー中から無くなることでその濁度が所定の濁度（清澄度）になったら、薬剤が適正量添加されたと判定し、添加を停止するようにする。これにより、薬剤の過剰な添加を防止することができる。

１…溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理システム、２…第１反応槽、３…第１沈澱層、４…第２反応槽、５…第３反応槽、６…第２沈澱槽、７…第１反応槽、８…第２反応層、９…第３反応槽、１０…沈澱槽、２０…溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理システム、Ｓ１…スラリー（重金属含有スラリー）、Ｓ２…上澄み液、Ｓ３…上澄み液、Ｓ４…スラリー（重金属含有スラリー）、Ｓ５…スラリー（重金属含有スラリー）、Ｓ６…スラリー

Claims

懸濁粒子と溶存態重金属とを含有する重金属含有スラリー中に、該重金属含有スラリーのｐＨをアルカリ側に維持しつつ、無機凝集剤と高分子凝集剤とを添加して前記懸濁粒子をフロックに凝集し、第１凝集フロックを形成して該第１凝集フロックを前記重金属含有スラリー中に浮遊させる工程と、
前記第１凝集フロックを浮遊させた後の前記重金属含有スラリー中に、前記溶存態重金属を固定化する固定化剤を添加し、前記溶存態重金属をフロック化して微細フロックを生成する工程と、
前記微細フロックを生成した後の前記スラリー中に、該スラリーのｐＨをアルカリ側に維持しつつ、無機凝集剤と高分子凝集剤とを添加して前記第１凝集フロック及び前記微細フロックをこれらフロックより大きなフロックに凝集し、第２凝集フロックを形成して該第２凝集フロックを前記スラリー中に沈降させ、沈降分離を行う工程と、を備えることを特徴とする溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理方法。
前記懸濁粒子は、懸濁態重金属を含むことを特徴とする請求項１記載の溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理方法。
懸濁粒子と溶存態重金属とを含有する重金属含有スラリーを貯留するとともに、該重金属含有スラリー中に、そのｐＨをアルカリ側に維持するアルカリ剤と、無機凝集剤及び高分子凝集剤とを添加することにより、前記懸濁粒子をフロックに凝集し、第１凝集フロックを形成して該第１凝集フロックを前記重金属含有スラリー中に浮遊させる第１反応槽と、
前記第１反応槽から移送された前記重金属含有スラリーを貯留するとともに、該重金属含有スラリー中に前記溶存態重金属を固定化する固定化剤を添加することにより、前記溶存態重金属を微細フロック化して微細フロックを生成する第２反応槽と、
前記第２反応槽から移送された前記スラリーを貯留するとともに、該スラリー中に、そのｐＨをアルカリ側に維持するアルカリ剤と、無機凝集剤及び高分子凝集剤とを添加することにより、前記第１凝集フロック及び前記微細フロックをこれらフロックより大きなフロックに凝集し、第２凝集フロックを形成して該第２凝集フロックを前記スラリー中に沈降させる第３反応槽と、
前記第３反応槽から移送された前記スラリーを貯留するとともに、該スラリーにおける前記第２凝集フロックの沈降分離処理を行う沈澱槽と、を備えることを特徴とする溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理システム。
前記懸濁粒子は、懸濁態重金属を含むことを特徴とする請求項３記載の溶存態重金属含有スラリーの凝集沈澱処理システム。