JP5746407B1 - Method and apparatus for purifying muddy water containing arsenic - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、狭いスペースにおいて少量の鉄粉を用いて、ヒ素を含む泥水を効率的に浄化する方法を提供することを課題とする。【解決手段】上記課題は、ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる吸着工程;吸着工程において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する分離工程;及び必要に応じて、分離工程において分離された鉄粉を酸で処理して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復する回復工程;を含み、分離工程において分離された鉄粉、又は回復工程においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉を吸着工程において再利用する、ヒ素を含む泥水の浄化方法によって解決することができる。【選択図】図1An object of the present invention is to provide a method for efficiently purifying muddy water containing arsenic using a small amount of iron powder in a narrow space. An object of the present invention is to adsorb mud containing arsenic and iron powder to adsorb arsenic to iron powder; to separate iron powder from a mixture obtained in the adsorption process by magnetic force; and An iron powder separated in the separation step, or an arsenic in the recovery step, wherein the iron powder separated in the separation step is treated with an acid to recover the adsorption ability of the iron powder to arsenic. This can be solved by a method for purifying muddy water containing arsenic, in which the iron powder whose adsorptive capacity has been recovered is reused in the adsorption step. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、ヒ素を含む泥水の浄化方法及び浄化装置に関する。   The present invention relates to a purification method and a purification device for mud water containing arsenic.

特に、本発明は、自然由来のヒ素、即ち自然的原因によりもともと地盤中に含まれているヒ素が、シールド掘削工事のような大規模地下開発に伴って地表部で顕在化する問題に対処するものである。これは自然由来汚染であるため、もともと化学工場等の市街地の表層汚染を対象にした土壌汚染対策法の含有量基準は十分に満足するが、溶出量基準が数倍程度超過する建設発生土が大量に発生する地盤環境問題である。   In particular, the present invention addresses the problem of naturally occurring arsenic, that is, arsenic originally contained in the ground due to natural causes, manifesting at the surface due to large-scale underground development such as shield excavation work. Is. Since this is a naturally derived pollution, the content standard of the Soil Contamination Countermeasures Law originally intended for surface layer pollution in urban areas such as chemical factories is sufficiently satisfied, but there are construction soils that exceed the elution standard several times. It is a ground environmental problem that occurs in large quantities.

これまで、わが国では建設工事等で発生する自然由来のヒ素を含んだ発生土に対しては、下記の従来技術1又は従来技術2で対応してきた経緯がある。いずれも、工事実施エリアでは有害金属類に対する特段の対応は実施せずにプロジェクト遂行が可能であった。   Until now, the following conventional technique 1 or conventional technique 2 has dealt with the soil containing natural arsenic generated in construction work in Japan. In both cases, the project could be carried out in the construction area without taking any special measures against hazardous metals.

<従来技術1:建設発生土として海面埋め立て等>
「海洋汚染等及び海上災害の防止に関する法律施行令第5条第1項に規定する埋立場所等に排出しようとする金属等を含む廃棄物に係る判定基準を定める省令」(昭和48年2月17日総令6号、最終改正:平成26年5月30日環境省令第19号)に定められた基準、いわゆる「水底土砂に係わる判定基準」によれば、重金属類の溶出量基準値は概ね土壌環境基準の10倍まで許容される。ヒ素に関しても、土壌溶出量基準が0.01mg/Lであるのに対し、水底土砂の判定基準では0.1mg/Lである。そのため、ほとんど全ての自然由来ヒ素汚染土の溶出濃度はクリアすることが可能であり、海面埋立てにおける受入れ先があれば、ヒ素に対しては無処理でそのまま搬出することが可能であった(首都圏においては新海面処分場や南本牧埠頭等が一例として挙げられる)。
<Prior art 1: Sea surface reclamation as construction soil>
"Ministerial Ordinance Establishing Judgment Criteria for Waste Containing Metals, etc. to be Released to Landfill Sites, etc. Specified in Article 5, Paragraph 1 of the Law Enforcement Ordinance on the Prevention of Marine Pollution and Marine Disasters" (February 1973) On the 17th General Order No. 6, final revision: Ministry of the Environment Ordinance No. 19 on May 30, 2014), the so-called “judgment standards related to bottom sediment” It is generally allowed up to 10 times the soil environment standard. Regarding arsenic, the soil elution amount standard is 0.01 mg / L, whereas the bottom sediment determination standard is 0.1 mg / L. Therefore, it is possible to clear the elution concentration of almost all naturally-derived arsenic-contaminated soil, and if there is a receiving destination for sea land reclamation, it was possible to carry out arsenic as it is without processing ( In the Tokyo metropolitan area, new sea surface disposal sites and Minamimotomaki Pier are examples.)

<従来技術2:重金属溶出量基準を超過したら汚泥として処分>
施工中の濃度管理あるいは事前調査での判定に基づいて、重金属溶出量基準を超過する発生土を、建設汚泥として指定の業者に搬出し、セメント原料化あるいは処分場へ搬出する方法があった。
<Prior art 2: Dispose as sludge if the heavy metal elution amount standard is exceeded>
Based on the concentration control during construction or judgment in the pre-investigation, there was a method of transporting the generated soil exceeding the heavy metal elution standard to the designated contractor as construction sludge and converting it to cement raw material or disposal site.

しかしながら、従来技術1は、比較的大規模な事業での実績もあるが、処分場所及び処分容量が逼迫し、立地自治体の公共工事が優先される等の状況である。従来技術2についても処分容量(受入れ可能量)が限られており、今後首都圏や中京圏で実施される大規模事業から発生することが予測される自然由来汚染土の発生量に対して、圧倒的に容量が不足している状況である。   However, although the prior art 1 has a track record in a relatively large-scale business, the disposal location and the disposal capacity are tight, and the public works of the local government are prioritized. For conventional technology 2, the disposal capacity (acceptable amount) is also limited, and against the amount of naturally-derived contaminated soil expected to be generated from large-scale projects implemented in the Tokyo metropolitan area and Chukyo area in the future, This is an overwhelming situation.

ところで、鉄粉がヒ素を含む重金属類を吸着するという知見は、1980年前後において排水処理の分野で既知の事実となっている(例えば、非特許文献1及び2)。鉄粉でヒ素を吸着する方法としては例えば下記の従来技術3及び4が知られている。   By the way, the knowledge that iron powder adsorbs heavy metals containing arsenic is a known fact in the field of wastewater treatment around 1980 (for example, Non-Patent Documents 1 and 2). For example, the following prior arts 3 and 4 are known as methods for adsorbing arsenic with iron powder.

<従来技術3:鉄粉にヒ素を吸着させ、超電導磁石分離装置で磁力選別する方法>
ヒ素を含む泥水に鉄粉を混合して一定時間反応させた後に、超伝導磁石を用いた磁気分離装置で鉄粉を回収する方法が提案されている(非特許文献3)。
<Prior Art 3: Method of adsorbing arsenic on iron powder and selecting magnetic force with a superconducting magnet separator>
There has been proposed a method in which iron powder is mixed with muddy water containing arsenic and reacted for a certain period of time, and thereafter the iron powder is recovered by a magnetic separation device using a superconducting magnet (Non-patent Document 3).

<従来技術4:鉄粉にヒ素を吸着させ、遠心分離機で回収する方法>
ヒ素を含む泥水に鉄粉を混合して一定時間反応させた後に、比重差を利用して遠心分離装置で鉄粉を回収する方法が提案されている(非特許文献4)。
<Prior Art 4: Method of adsorbing arsenic to iron powder and collecting it with a centrifuge>
There has been proposed a method in which iron powder is mixed with muddy water containing arsenic and reacted for a certain period of time, and then the iron powder is recovered by a centrifugal separator using a specific gravity difference (Non-patent Document 4).

鉄粉による排水中の有害物質の一括処理法の問題点と処理効果、桂鉄雄、PPM、7巻、9号、24〜37頁、1976年Problems and effects of batch processing of harmful substances in wastewater with iron powder, Tetsuo Katsura, PPM, Vol. 7, No. 9, pp. 24-37, 1976 鉄粉法による排水中の重金属などの有害物質の処理、木村利宗、PPM、13巻、9号、47〜56頁、1982年Treatment of hazardous substances such as heavy metals in wastewater by the iron powder method, Toshimune Kimura, PPM, Vol. 13, No. 9, pp. 47-56, 1982 鉄粉と磁気分離による泥水中の砒素抽出技術、伊藤圭二郎ほか、第20回 地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会講演集、8〜12頁、2014年Extraction technology of arsenic in mud using iron powder and magnetic separation, Shinjiro Ito et al., 20th Annual Conference on Groundwater / Soil Contamination and Prevention Measures, 8-12, 2014 鉄粉を利用した砒素汚染土壌の洗浄無害化技術、三浦俊彦ほか、大林組技術研究所報、第77号、1〜7頁、2013年Detoxification technology for arsenic-contaminated soil using iron powder, Toshihiko Miura et al., Obayashi Institute of Technology Research Report, No. 77, pp. 1-7, 2013

従来技術3における超伝導磁石を用いた分離方式では、磁石の素材にもよるが超伝導状態を形成・維持するために冷却溶媒(液体ヘリウムや液体窒素)といった電気・水以外のユーティリティを必要とするという問題点がある。また、占有面積に比して処理能力が比較的小さいため、大規模な施工案件では高価な装置を複数台使用することが不可欠となる。   The separation method using the superconducting magnet in the prior art 3 requires utilities other than electricity and water such as a cooling solvent (liquid helium or liquid nitrogen) to form and maintain the superconducting state, although it depends on the material of the magnet. There is a problem of doing. Further, since the processing capacity is relatively small compared to the occupied area, it is indispensable to use a plurality of expensive devices in a large-scale construction project.

従来技術4における遠心分離方式では、土砂分の30%程度が鉄粉と共に分離されてしまうという問題点がある。また、スクリューデカンタ方式の遠心分離機は占有面積が非常に大きくなるという問題点も有する。   The centrifugal separation method in the prior art 4 has a problem that about 30% of the earth and sand content is separated together with the iron powder. Further, the screw decanter type centrifugal separator has a problem that the occupied area becomes very large.

更に、上記従来技術3及び従来技術4ともに、ヒ素吸着用の鉄粉は、飽和吸着量に達するまで一定回数の繰返し利用が可能であるが、大規模な施工案件への適用に際しては、ヒ素浄化用鉄粉の使用量が膨大となる問題点がある。   Furthermore, in both of the above prior art 3 and prior art 4, the iron powder for arsenic adsorption can be used repeatedly a certain number of times until the saturated adsorption amount is reached, but when applied to large construction projects, arsenic purification There is a problem that the amount of iron powder used becomes enormous.

本発明は従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、狭いスペースにおいて少量の鉄粉を用いて、ヒ素を含む泥水を効率的に浄化する方法及び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 problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method and apparatus for efficiently purifying muddy water containing arsenic using a small amount of iron powder in a narrow space.

本発明者等は、超伝導磁石分離装置や大型の遠心分離機を使用することなく、汎用されている小型で安価な永久磁石を用いた磁力選別機を用いること、及び鉄粉を繰り返し使用し、且つ必要に応じて鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復させることにより、狭いスペースにおいて少量の鉄粉を用いて、ヒ素を含む泥水を効率的に浄化できることを見出した。   The present inventors use a magnetic separator using a small and inexpensive permanent magnet that is widely used without using a superconducting magnet separator or a large centrifuge, and repeatedly use iron powder. In addition, it was found that muddy water containing arsenic can be efficiently purified using a small amount of iron powder in a narrow space by restoring the adsorption ability of iron powder to arsenic as needed.

即ち、本発明は以下のものを包含する。
[1]
ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる吸着工程;
吸着工程において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する分離工程;及び
必要に応じて、分離工程において分離された鉄粉を酸で処理して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復する回復工程;
を含み、
分離工程において分離された鉄粉、又は回復工程においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉を吸着工程において再利用する、ヒ素を含む泥水の浄化方法。
[2]
回復工程においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜を形成して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を強化する強化工程を更に含む、[1]に記載の浄化方法。
[3]
ヒ素を含む泥水を連続的に浄化する、[1]又は[2]に記載の浄化方法。
[4]
鉄粉が泥水の重量に対して5重量%以下の量で使用される、[1]〜[3]のいずれかに記載の浄化方法。
[5]
分離工程が2000〜13000ガウスの表面磁束密度を有する磁石を用いて実施される、[1]〜[4]のいずれかに記載の浄化方法。
[6]
分離工程がフェライト磁石又はネオジム磁石を用いて実施される、[1]〜[4]のいずれかに記載の浄化方法。
[7]
回復工程において使用される酸がアスコルビン酸である、[1]〜[6]のいずれかに記載の浄化方法。
[8]
アスコルビン酸が0.1〜2mol/Lの濃度で使用される、[7]に記載の浄化方法。
[9]
ヒ素を含む泥水の浄化装置であって、
ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる混合槽;
混合槽において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する磁力分離装置;
磁力分離装置によって分離された鉄粉を混合槽に返送する第1の返送ライン;
必要に応じて、磁力分離装置によって分離された鉄粉を酸で処理して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復する回復装置;及び
回復装置においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉を混合槽に返送する第2の返送ライン;
を備える、浄化装置。
[10]
回復装置においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜を形成して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を強化する強化装置;及び
強化装置においてヒ素に対する吸着能が強化した鉄粉を混合槽に返送する第3の返送ライン;
を更に備える、[9]に記載の浄化装置。
That is, the present invention includes the following.
[1]
An adsorption process in which mud containing arsenic and iron powder are mixed to adsorb arsenic to the iron powder;
A separation step in which iron powder is magnetically separated from the mixture obtained in the adsorption step; and if necessary, the iron powder separated in the separation step is treated with an acid to recover the iron powder's ability to adsorb arsenic. Process;
Including
A method for purifying mud water containing arsenic, wherein the iron powder separated in the separation step or the iron powder whose adsorption ability to arsenic has been recovered in the recovery step is reused in the adsorption step.
[2]
The method according to [1], further comprising a strengthening step of forming an amorphous ferric oxide film on the surface of the iron powder whose arsenic adsorption capacity has been recovered in the recovery process, thereby strengthening the arsenic adsorption capacity of the iron powder. Purification method.
[3]
The purification method according to [1] or [2], wherein muddy water containing arsenic is continuously purified.
[4]
The purification method according to any one of [1] to [3], wherein the iron powder is used in an amount of 5% by weight or less based on the weight of the muddy water.
[5]
The purification method according to any one of [1] to [4], wherein the separation step is performed using a magnet having a surface magnetic flux density of 2000 to 13000 gauss.
[6]
The purification method according to any one of [1] to [4], wherein the separation step is performed using a ferrite magnet or a neodymium magnet.
[7]
The purification method according to any one of [1] to [6], wherein the acid used in the recovery step is ascorbic acid.
[8]
The purification method according to [7], wherein ascorbic acid is used at a concentration of 0.1 to 2 mol / L.
[9]
A device for purifying muddy water containing arsenic,
Mixing tank in which mud containing arsenic and iron powder are mixed to adsorb arsenic to iron powder;
A magnetic separation device for magnetically separating iron powder from the mixture obtained in the mixing tank;
A first return line for returning the iron powder separated by the magnetic separator to the mixing tank;
If necessary, the iron powder separated by the magnetic separation device is treated with acid to recover the adsorption capacity of iron powder to arsenic; and the iron powder whose arsenic adsorption capacity has been recovered in the recovery apparatus is a mixing tank A second return line to return to;
A purification device comprising:
[10]
A strengthening device that strengthens the adsorption ability of iron powder to arsenic by forming an amorphous ferric oxide film on the surface of the iron powder that has recovered the adsorption ability of arsenic in the recovery device; and A third return line for returning the reinforced iron powder to the mixing tank;
The purification device according to [9], further comprising:

本発明によれば、狭いスペースにおいて少量の鉄粉を用いて、ヒ素を含む泥水を効率的に浄化することができる。   According to the present invention, muddy water containing arsenic can be efficiently purified using a small amount of iron powder in a narrow space.

汚染泥水の浄化手順の一例を示す。An example of the purification procedure of contaminated mud water is shown. 第1の実施形態の浄化装置の概略を示す。The outline of the purification device of a 1st embodiment is shown. 第2の実施形態の浄化装置の概略を示す。The outline of the purification apparatus of 2nd Embodiment is shown. マグネットセパレーターの概略を示す。The outline of a magnetic separator is shown. ベルトコンベア型の強化装置を示す。A belt conveyor type reinforcing device is shown. ヒ素吸着試験の結果を示す。The result of an arsenic adsorption test is shown.

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

<ヒ素を含む泥水の浄化方法>
本発明は、吸着工程、分離工程、及び回復工程を含む、ヒ素を含む泥水(以下「汚染泥水」ともいう)の浄化方法に関する。本発明に係る浄化方法は、強化工程を更に含んでいることが好ましい。また、本発明に係る浄化方法は、ヒ素溶出工程を更に含んでいてもよい。汚染泥水の浄化手順の一例を図1に示す。以下、各工程について説明する。
<Method for purifying muddy water containing arsenic>
The present invention relates to a method for purifying muddy water containing arsenic (hereinafter also referred to as “contaminated muddy water”), which includes an adsorption step, a separation step, and a recovery step. It is preferable that the purification method according to the present invention further includes a strengthening step. The purification method according to the present invention may further include an arsenic elution step. An example of the contaminated mud water purification procedure is shown in FIG. Hereinafter, each step will be described.

[1.吸着工程]
吸着工程は、ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合する工程である。鉄粉はヒ素を吸着することができるため、ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合することにより、泥水中のヒ素を鉄粉に吸着させることができる。
[1. Adsorption process]
The adsorption step is a step of mixing mud containing arsenic and iron powder. Since iron powder can adsorb arsenic, arsenic in mud water can be adsorbed to iron powder by mixing mud water containing arsenic and iron powder.

本発明における汚染泥水としては、ヒ素を含んでいるものであれば特に限定されないが、特に、泥水式シールド掘削工事によって発生した、自然由来のヒ素を含む余剰泥水を対象とする。余剰泥水はシールド掘削工事において連続的に発生するため、余剰泥水を連続的に浄化することが好ましい。   The contaminated muddy water in the present invention is not particularly limited as long as it contains arsenic, but in particular, surplus muddy water containing natural arsenic generated by muddy-type shield excavation work is targeted. Since surplus muddy water is continuously generated in shield excavation work, it is preferable to purify surplus muddy water continuously.

本発明における鉄粉としては、ヒ素を吸着するために従来から使用されている金属鉄主体の材料を使用することができる。例えば、平均粒径が10〜500μm、好ましくは20〜200μm、特に好ましくは50〜100μmの鉄粉を使用することが望ましい。このような平均粒径を有する鉄粉を使用することにより、汚染泥水に含まれるヒ素を効率的に吸着することができる。   As the iron powder in the present invention, a metal iron-based material conventionally used for adsorbing arsenic can be used. For example, it is desirable to use iron powder having an average particle size of 10 to 500 μm, preferably 20 to 200 μm, particularly preferably 50 to 100 μm. By using the iron powder having such an average particle size, arsenic contained in the contaminated mud water can be adsorbed efficiently.

本発明においては、鉄粉を繰り返し使用することができる。また、以下で説明する回復工程において、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復することもできる。そのため、少量の鉄粉を繰り返し使用して大量の泥水を浄化することができる。例えば、鉄粉を泥水の重量に対して5重量%以下の量、より具体的には2〜5重量%の量で使用することができる。使用する鉄粉の量を少なくすることにより、材料コスト及び二次廃棄物量を低減することができる。   In the present invention, iron powder can be used repeatedly. Moreover, the adsorption | suction ability with respect to arsenic of iron powder can also be recovered in the recovery process described below. Therefore, a large amount of muddy water can be purified by repeatedly using a small amount of iron powder. For example, iron powder can be used in an amount of 5% by weight or less, more specifically 2 to 5% by weight, based on the weight of the muddy water. By reducing the amount of iron powder used, the material cost and the amount of secondary waste can be reduced.

鉄粉と汚染泥水との混合時間は、土壌の性質、ヒ素の濃度、鉄粉の使用量等によって適宜変更されるが、例えば5〜60分、15〜30分等とすることができる。   The mixing time of the iron powder and the contaminated mud is appropriately changed depending on the nature of the soil, the concentration of arsenic, the amount of iron powder used, etc., and can be 5 to 60 minutes, 15 to 30 minutes, or the like.

[2.分離工程]
分離工程は、吸着工程において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する工程である。
[2. Separation process]
The separation step is a step of separating iron powder by magnetic force from the mixture obtained in the adsorption step.

本発明においては、大型で高価な超伝導磁石を使用することなく、汎用されている小型で安価な永久磁石を含む磁力分離装置によって鉄粉を分離することができる。分離工程で使用する磁石としては、例えば2000〜13000ガウス、好ましくは4000ガウス以上、より好ましくは10000ガウス以上の表面磁束密度を有する磁石を挙げることができる。具体的には、フェライト(等方、異方)磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石等の永久磁石を挙げることができ、フェライト磁石又はネオジム磁石が特に好適である。このような磁石を使用することにより、低コスト且つ狭いスペースにおいて鉄粉の分離が可能となる。   In the present invention, iron powder can be separated by a magnetic separation device including a small and inexpensive permanent magnet that is widely used without using a large and expensive superconducting magnet. Examples of the magnet used in the separation step include a magnet having a surface magnetic flux density of 2000 to 13000 gauss, preferably 4000 gauss or more, more preferably 10,000 gauss or more. Specific examples include permanent magnets such as ferrite (isotropic and anisotropic) magnets, neodymium magnets, samarium cobalt magnets, alnico magnets, and ferrite magnets or neodymium magnets are particularly suitable. By using such a magnet, iron powder can be separated at a low cost and in a narrow space.

分離工程において分離された鉄粉は吸着工程において再利用される。鉄粉を再利用することにより、使用する鉄粉の量を低減させ、材料コスト及び二次廃棄物量の低減が可能となる。   The iron powder separated in the separation step is reused in the adsorption step. By reusing iron powder, the amount of iron powder to be used can be reduced, and the material cost and the amount of secondary waste can be reduced.

[3.回復工程]
回復工程は、必要に応じて、分離工程において分離された鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復する工程である。回復工程は鉄粉を酸で処理することにより実施することができる。
[3. Recovery process]
The recovery step is a step of recovering the adsorption ability of the iron powder separated in the separation step with respect to arsenic as necessary. The recovery step can be performed by treating iron powder with an acid.

通常、分離工程において分離された鉄粉はそのまま吸着工程において再利用されるが、再利用を繰り返すことにより、鉄粉にヒ素が限界まで吸着する。その結果、鉄粉がヒ素を吸着することができなくなる。この場合に、新たな鉄粉を使用すると、使用する鉄粉の量が増加し、材料コスト及び二次廃棄物量が増加してしまう。ここで、必要に応じて、使用済鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復することにより、新たな鉄粉の使用を回避することができる。   Normally, the iron powder separated in the separation step is reused as it is in the adsorption step, but arsenic is adsorbed to the iron powder to the limit by repeating the reuse. As a result, the iron powder cannot adsorb arsenic. In this case, when new iron powder is used, the amount of iron powder to be used increases, and the material cost and the amount of secondary waste increase. Here, if necessary, the use of new iron powder can be avoided by restoring the adsorption ability of the used iron powder to arsenic.

本発明において「必要に応じて」とは、本発明を実施する者が適宜決定することを意味する。即ち、回復工程を実施するタイミングは本発明を実施する者が適宜決定することができる。そのため、回復工程を行う前に、必ずしも鉄粉にヒ素が限界まで吸着している必要はない。   In the present invention, “as necessary” means that a person who implements the present invention determines as appropriate. That is, the person who implements this invention can determine suitably the timing which implements a recovery process. Therefore, it is not always necessary that arsenic is adsorbed to the iron powder before the recovery step.

例えば、汚染泥水のヒ素濃度を調査し、ヒ素を十分に吸着することができると想定される鉄粉の再利用回数を事前に設定し、当該回数の再利用を行った後に回復工程を実施してもよい。或いは、鉄粉によるヒ素の吸着を行い、泥水のヒ素濃度を測定し、ヒ素濃度が十分に低下していないと判断された場合に回復工程を実施してもよい。   For example, the arsenic concentration of contaminated mud water is investigated, the number of reuses of iron powder that is assumed to be able to sufficiently adsorb arsenic is set in advance, and the recovery process is performed after the number of reuses. May be. Alternatively, arsenic is adsorbed by iron powder, the arsenic concentration of muddy water is measured, and the recovery step may be performed when it is determined that the arsenic concentration is not sufficiently reduced.

回復工程は、鉄粉を酸で処理することにより実施することができる。酸としては、有機酸及び無機酸を挙げることができる。有機酸としては、アスコルビン酸、クエン酸、シュウ酸等の還元作用を持つ有機酸類全般を挙げることができる。無機酸としては、硫酸、塩酸、硝酸、アジチオン酸等を挙げることができる。特に限定するものではないが、吸着能の回復効果、コスト、環境調和の観点等からアスコルビン酸を使用することが好ましい。   The recovery step can be performed by treating iron powder with an acid. Examples of the acid include organic acids and inorganic acids. Examples of the organic acid include all organic acids having a reducing action such as ascorbic acid, citric acid, and oxalic acid. Examples of the inorganic acid include sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, and adithionic acid. Although it does not specifically limit, it is preferable to use ascorbic acid from a viewpoint of the recovery effect of adsorption ability, cost, environmental harmony, etc.

アスコルビン酸は、好ましくは0.1〜2mol/Lの濃度、より好ましくは0.5〜1mol/Lの濃度で使用される。   Ascorbic acid is preferably used at a concentration of 0.1 to 2 mol / L, more preferably 0.5 to 1 mol / L.

鉄粉を酸で処理する方法としては、特別な方法を用いる必要はなく、鉄粉と酸とを接触させればよい。例えば、鉄粉を酸に浸漬する方法等が挙げられる。浸漬時間は、鉄粉量、酸の濃度、及び酸溶液の量を勘案して設定すればよく、例えば最短30分から24時間の範囲等とすることができる。   As a method of treating iron powder with an acid, it is not necessary to use a special method, and the iron powder and acid may be brought into contact with each other. For example, the method etc. which immerse iron powder in an acid are mentioned. The dipping time may be set in consideration of the amount of iron powder, the acid concentration, and the amount of the acid solution, and may be in the range of, for example, the shortest 30 minutes to 24 hours.

なお、鉄粉を2グループ用意し、一方のグループの鉄粉に対して回復工程を実施している間に、他方のグループの鉄粉を吸着工程に使用してもよい。これにより、回復工程の際に汚染泥水の浄化が中断されることを防止することができる。   In addition, while preparing two groups of iron powder and performing the recovery | restoration process with respect to the iron powder of one group, you may use the iron powder of the other group for an adsorption | suction process. Thereby, it can prevent that purification | cleaning of contaminated mud water is interrupted in the case of a recovery process.

[4.強化工程]
強化工程は、回復工程が実施された鉄粉のヒ素に対する吸着能を強化する工程である。強化工程は、鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜を形成することにより実施することができる。
[4. Strengthening process]
The strengthening step is a step of strengthening the arsenic adsorption ability of the iron powder subjected to the recovery step. The strengthening step can be performed by forming an amorphous ferric oxide coating on the surface of the iron powder.

通常、回復工程においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉は吸着工程において再利用される。再利用される鉄粉の吸着能は回復しているため、新たな汚染泥水を効率的に浄化することができるはずである。しかしながら、シールド掘削工事において余剰泥水は連続的に発生し、掘削場所によっては余剰泥水のヒ素濃度が高い場合がある。この場合、鉄粉の通常の吸着能では汚染泥水を十分に浄化できないおそれがある。その際、鉄粉の使用量を増加すると、材料コスト及び二次廃棄物量が増加してしまう。ここで、鉄粉の吸着能を強化することにより、鉄粉の使用量を増加することなく、ヒ素濃度の高い汚染泥水を十分に浄化することが可能となる。   Usually, the iron powder whose arsenic adsorption capacity has been recovered in the recovery process is reused in the adsorption process. Since the adsorption capacity of the recycled iron powder has been recovered, new contaminated mud water should be able to be purified efficiently. However, surplus muddy water is continuously generated in shield excavation work, and the arsenic concentration of surplus muddy water may be high depending on the excavation site. In this case, there is a possibility that the contaminated mud water cannot be sufficiently purified by the normal adsorption capacity of iron powder. In that case, if the usage-amount of iron powder is increased, material cost and the amount of secondary waste will increase. Here, by strengthening the iron powder adsorption capacity, it becomes possible to sufficiently purify contaminated mud water having a high arsenic concentration without increasing the amount of iron powder used.

強化工程は、鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜を形成することにより実施することができる。具体的には、鉄粉の表面を硫酸第一鉄溶液等で処理し、乾燥させることにより、非晶質酸化第二鉄被膜を形成することができる。   The strengthening step can be performed by forming an amorphous ferric oxide coating on the surface of the iron powder. Specifically, an amorphous ferric oxide coating can be formed by treating the surface of the iron powder with a ferrous sulfate solution or the like and drying it.

鉄粉の表面を硫酸第一鉄溶液で処理する方法としては、鉄粉の表面と硫酸第一鉄溶液とを接触させた後に空気中で乾燥すればよい。例えば、鉄粉を硫酸第一鉄溶液に浸漬し、又は鉄粉に硫酸第一鉄溶液を散布し、その後に乾燥する方法等が挙げられる。   As a method of treating the surface of the iron powder with the ferrous sulfate solution, the surface of the iron powder and the ferrous sulfate solution may be contacted and then dried in the air. For example, a method of immersing iron powder in a ferrous sulfate solution or spraying a ferrous sulfate solution on the iron powder and then drying it may be used.

[5.ヒ素溶出工程]
ヒ素溶出工程は、吸着工程を行う前に、汚染泥水の泥(固形分)に含まれるヒ素を水に溶出させる工程である。泥(固形分)に含まれるヒ素を積極的に溶出させた後に、鉄粉による吸着を行うことにより、泥水のヒ素含有量を更に低減することができる。
[5. Arsenic elution process]
The arsenic elution step is a step of eluting arsenic contained in mud (solid content) of contaminated mud water into the water before performing the adsorption step. The arsenic content of mud can be further reduced by positively eluting arsenic contained in the mud (solid content) and then performing adsorption with iron powder.

ヒ素溶出工程は、汚染泥水を酸又はアルカリで処理することにより実施することができる。具体的には、汚染泥水に酸又はアルカリを加え、攪拌すればよい。攪拌時間は、例えば5〜30分等とすることができ、鉄粉と同時に添加することも可能である。   The arsenic elution step can be carried out by treating the contaminated mud with acid or alkali. Specifically, acid or alkali may be added to the contaminated mud and stirred. The stirring time can be set to 5 to 30 minutes, for example, and can be added simultaneously with the iron powder.

酸としては、硫酸、リン酸、シュウ酸等を挙げることができる。アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を挙げることができる。   Examples of the acid include sulfuric acid, phosphoric acid, and oxalic acid. Examples of the alkali include sodium hydroxide and potassium hydroxide.

以上の通り、本発明に係る浄化方法は、吸着工程、分離工程、及び回復工程を含み、好ましくは強化工程を更に含み、任意にヒ素溶出工程を更に含む。なお、本発明に係る浄化方法に含まれる工程は上記のものに限定されるわけではなく、必要に応じて更なる工程を含んでいてもよい。例えば、分離工程において鉄粉が分離された泥水を固液分離する固液分離工程等を含んでいてもよい。   As described above, the purification method according to the present invention includes an adsorption step, a separation step, and a recovery step, preferably further includes a strengthening step, and optionally further includes an arsenic elution step. Note that the steps included in the purification method according to the present invention are not limited to those described above, and may include additional steps as necessary. For example, a solid-liquid separation step for solid-liquid separation of muddy water from which iron powder has been separated in the separation step may be included.

本発明に係る浄化方法では、超伝導磁石を使用することなく、汎用されている小型で安価な永久磁石を使用した磁力分離装置によって鉄粉を分離することができる(分離工程)。また、本発明に係る浄化方法では、鉄粉を再利用でき、必要に応じて鉄粉の吸着能を回復することができ(回復工程)、汚染泥水のヒ素濃度が高くなった場合には鉄粉の吸着能を強化することができる(強化工程)。従って、狭いスペースにおいて低コストで汚染泥水を浄化することができ、且つ二次廃棄物量を低減することができる。また、連続的に発生する汚染泥水を連続的に浄化することができる。更に、汚染泥水のヒ素濃度が高くなっても、鉄粉の量を増加することなく対応することができる。   In the purification method according to the present invention, iron powder can be separated by a magnetic separation apparatus using a small and inexpensive permanent magnet that is widely used without using a superconducting magnet (separation step). In the purification method according to the present invention, the iron powder can be reused, and the iron powder adsorption capacity can be recovered as necessary (recovery process). If the arsenic concentration of the contaminated mud water becomes high, the iron powder can be recovered. Powder adsorption ability can be strengthened (strengthening step). Therefore, the contaminated mud can be purified at a low cost in a narrow space, and the amount of secondary waste can be reduced. Moreover, the continuously generated contaminated mud can be purified continuously. Furthermore, even if the arsenic concentration of contaminated mud water becomes high, it can respond without increasing the amount of iron powder.

<ヒ素を含む泥水の浄化装置>
上記の浄化方法を実施するための本発明に係る浄化装置について、図面を参照して以下説明する。但し、以下の実施形態は例示に過ぎず、本発明に係る浄化装置の実施形態がこれらに限定されるわけではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、更なる構成からなる装置が本発明に包含される。なお、以下の各実施形態の説明において重複する部分は適宜省略する。
<Purification device for muddy water containing arsenic>
A purification apparatus according to the present invention for carrying out the above purification method will be described below with reference to the drawings. However, the following embodiment is only an example, and the embodiment of the purification apparatus according to the present invention is not limited thereto. In the range which does not deviate from the meaning of this invention, the apparatus which consists of a further structure is included by this invention. In addition, the overlapping part is abbreviate | omitted suitably in description of each following embodiment.

[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態は、図2に示すように、混合槽101、磁力分離装置102、第1の返送ライン103、回復装置104、及び第2の返送ライン105を備える浄化装置に関する。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 2, the first embodiment of the present invention relates to a purification apparatus including a mixing tank 101, a magnetic separation device 102, a first return line 103, a recovery device 104, and a second return line 105.

混合槽101は、汚染泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させるものである。混合槽101は、汚染泥水と鉄粉とを混合する撹拌機108を有しており、混合して得られた混合物を磁力分離装置102に送出する混合物送出ライン109を備える。混合物送出ライン109の出口末端は、混合物を磁力分離装置102に投入できるように、磁力分離装置102の上部又は内部に位置している。   The mixing tank 101 mixes contaminated mud water and iron powder to adsorb arsenic to the iron powder. The mixing tank 101 includes a stirrer 108 that mixes contaminated mud water and iron powder, and includes a mixture delivery line 109 that delivers a mixture obtained by mixing to the magnetic separation device 102. The outlet end of the mixture delivery line 109 is located above or inside the magnetic separation device 102 so that the mixture can be introduced into the magnetic separation device 102.

磁力分離装置102は、混合槽101においてヒ素を吸着した鉄粉を、磁力によって混合物から分離するものである。磁力分離装置102の下部には、浄化された泥水を収容する浄化泥水収容容器110が配置されている。   The magnetic separation device 102 separates the iron powder having adsorbed arsenic in the mixing tank 101 from the mixture by magnetic force. A purified muddy water storage container 110 for storing the purified muddy water is disposed below the magnetic separation device 102.

第1の返送ライン103は、磁力分離装置102によって分離された鉄粉を混合槽101に返送するものである。   The first return line 103 returns the iron powder separated by the magnetic separation device 102 to the mixing tank 101.

回復装置104は、必要に応じて、磁力分離装置102によって分離された鉄粉を酸で処理して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復するものである。回復装置104は、吸着能が回復した鉄粉を磁力分離装置111に送出する回復鉄粉送出ライン112を備える。回復鉄粉送出ライン112の出口末端は、鉄粉を磁力分離装置111に投入できるように、磁力分離装置111の上部又は内部に位置している。   The recovery device 104 treats the iron powder separated by the magnetic force separation device 102 with an acid as necessary to recover the adsorption ability of the iron powder to arsenic. The recovery device 104 includes a recovery iron powder delivery line 112 that delivers the iron powder whose adsorption capacity has been recovered to the magnetic separation device 111. The outlet end of the recovery iron powder delivery line 112 is located above or inside the magnetic separation device 111 so that the iron powder can be put into the magnetic separation device 111.

磁力分離装置111は、回復装置104において吸着能が回復した鉄粉を磁力によって分離するものである。磁力分離装置111の下部には、酸処理により鉄粉から除去されたヒ素を含む溶液を収容するヒ素含有溶液収容容器113が配置されている。なお、ヒ素含有溶液も複数回使用することが可能であり、ヒ素含有溶液収容容器113から回復装置104へ溶液を返送するラインを備えることも可能である。   The magnetic separation device 111 separates the iron powder whose adsorption capacity has been recovered in the recovery device 104 by magnetic force. An arsenic-containing solution storage container 113 that stores a solution containing arsenic removed from the iron powder by the acid treatment is disposed below the magnetic separation device 111. The arsenic-containing solution can also be used a plurality of times, and a line for returning the solution from the arsenic-containing solution storage container 113 to the recovery device 104 can be provided.

第2の返送ライン105は、磁力分離装置111によって分離された吸着能が回復した鉄粉を混合槽101に返送するものである。   The second return line 105 returns the iron powder recovered by the magnetic separation device 111 and recovered to the mixing tank 101.

磁力分離装置としては、汎用されている簡易なマグレットセパレーターを使用することが好ましい。マグネットセパレーターは、例えば図4に示すように、マグネットコア901と、マグネットコア901の外周に覆う外筒902と、外筒902に付着した鉄粉から水分を搾り出すローラー903と、ローラー903によって水分が搾り出された鉄粉を外筒902から剥がし取るスクレーパー904とを備える。   As the magnetic separation device, it is preferable to use a general-purpose simple maglet separator. For example, as shown in FIG. 4, the magnet separator includes a magnet core 901, an outer cylinder 902 that covers the outer periphery of the magnet core 901, a roller 903 that squeezes moisture out of iron powder attached to the outer cylinder 902, and a roller 903. And a scraper 904 that peels off the iron powder squeezed from the outer cylinder 902.

本発明に係る浄化装置では、大型で高価な超伝導磁石を使用することなく、汎用されている小型で安価な磁石による磁力によって鉄粉を分離することができる。そのため、マグネットコアとして、例えば2000〜13000ガウス、好ましくは4000ガウス以上、より好ましくは10000ガウス以上の表面磁束密度を有する磁石を使用することができる。具体的には、マグネットコアとしてフェライト(等方、異方)磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石等の永久磁石を使用することができる。   In the purification apparatus according to the present invention, iron powder can be separated by a magnetic force from a small and inexpensive magnet that is widely used without using a large and expensive superconducting magnet. Therefore, a magnet having a surface magnetic flux density of, for example, 2000 to 13000 gauss, preferably 4000 gauss or more, more preferably 10,000 gauss or more can be used as the magnet core. Specifically, permanent magnets such as ferrite (isotropic and anisotropic) magnets, neodymium magnets, samarium cobalt magnets, and alnico magnets can be used as the magnet core.

回復装置としては、鉄粉の吸着能を回復させるための酸を収容した容器等を挙げることができる。   Examples of the recovery device include a container containing an acid for recovering the iron powder adsorption ability.

以上のように構成された第1の実施形態の浄化装置において、汚染泥水と鉄粉とが混合槽101において混合され、混合物中においてヒ素が鉄粉に吸着される。混合物は混合物送出ライン109を介して磁力分離装置102に送出され、鉄粉が磁力によって混合物から分離される。鉄粉が分離された浄化泥水は、浄化泥水収容容器110に収容される。磁力分離装置102によって分離された鉄粉は、第1の返送ライン103を介して混合槽101に返送されるが、必要に応じて、回復装置104に送出され、吸着能が回復される。吸着能が回復した鉄粉は第2の返送ライン105を介して混合槽101に返送される。なお、ヒ素含有溶液も複数回使用することが可能であり、ヒ素含有溶液収容容器113から回復装置104へ溶液を返送するラインを備えることも可能である。   In the purification apparatus of the first embodiment configured as described above, contaminated mud water and iron powder are mixed in the mixing tank 101, and arsenic is adsorbed to the iron powder in the mixture. The mixture is delivered to the magnetic separation device 102 via the mixture delivery line 109, and the iron powder is separated from the mixture by magnetic force. The purified muddy water from which the iron powder is separated is stored in the purified muddy water storage container 110. The iron powder separated by the magnetic separation device 102 is returned to the mixing tank 101 via the first return line 103, but is sent to the recovery device 104 as needed to recover the adsorption capacity. The iron powder whose adsorptive capacity has been recovered is returned to the mixing tank 101 via the second return line 105. The arsenic-containing solution can also be used a plurality of times, and a line for returning the solution from the arsenic-containing solution storage container 113 to the recovery device 104 can be provided.

第1の実施形態の浄化装置によれば、狭いスペースにおいて低コストで汚染泥水を浄化することができ、且つ二次廃棄物量を低減することができる。また、第1の実施形態の浄化装置によれば、連続的に発生する汚染泥水を連続的に浄化することができる。   According to the purification apparatus of the first embodiment, contaminated mud water can be purified at a low cost in a narrow space, and the amount of secondary waste can be reduced. Moreover, according to the purification apparatus of 1st Embodiment, the polluted mud which generate | occur | produces continuously can be purified continuously.

[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態は、図3に示すように、混合槽201、磁力分離装置202、第1の返送ライン203、回復装置204、第2の返送ライン205、強化装置206、及び第3の返送ライン207を備える浄化装置に関する。
[Second Embodiment]
As shown in FIG. 3, the second embodiment of the present invention includes a mixing tank 201, a magnetic separation device 202, a first return line 203, a recovery device 204, a second return line 205, a strengthening device 206, and a first The present invention relates to a purification device including three return lines 207.

第2の実施形態は、第1の実施形態と比較して、強化装置206、第3の返送ライン207等を備える点で相違する。   The second embodiment differs from the first embodiment in that it includes a strengthening device 206, a third return line 207, and the like.

強化装置206は、回復装置204においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜を形成して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を強化するものである。強化装置206は、吸着能が強化した鉄粉を磁力分離装置214に送出する強化鉄粉送出ライン215を備える。強化鉄粉送出ライン215の出口末端は、吸着能が強化した鉄粉を磁力分離装置214に投入できるように、磁力分離装置214の上部又は内部に位置している。   The strengthening device 206 forms an amorphous ferric oxide coating on the surface of the iron powder whose arsenic adsorption ability has been recovered by the recovery device 204, thereby strengthening the arsenic adsorption ability of the iron powder. The strengthening device 206 includes a strengthened iron powder delivery line 215 that delivers iron powder with enhanced adsorption capacity to the magnetic separation device 214. The exit end of the reinforced iron powder delivery line 215 is located above or inside the magnetic separation device 214 so that the iron powder with enhanced adsorption ability can be put into the magnetic separation device 214.

磁力分離装置214は、強化装置206において吸着能が強化した鉄粉を磁力によって分離するものである。磁力分離装置214の下部には、非晶質酸化第二鉄被膜の形成に使用した硫酸第一鉄溶液を収容する使用済強化溶液収容容器216が配置されている。   The magnetic separation device 214 separates the iron powder whose adsorption capacity is enhanced in the strengthening device 206 by a magnetic force. A used strengthened solution storage container 216 that stores the ferrous sulfate solution used for forming the amorphous ferric oxide coating is disposed below the magnetic separation device 214.

第3の返送ライン207は、磁力分離装置214によって分離された吸着能が強化した鉄粉を混合槽201に返送するものである。   The third return line 207 returns the iron powder with enhanced adsorption ability separated by the magnetic separation device 214 to the mixing tank 201.

強化装置としては、鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜を形成するための硫酸第一鉄溶液を収容した容器等を挙げることができる。なお、強化装置206及び磁力分離装置214の代わりに、図5に示すような、ベルトコンベア型の強化装置306を使用してもよい。強化装置306は、鉄粉を搬送するベルトコンベア317及び鉄粉に硫酸第一鉄溶液を散布する散布手段318(例えば、ノズル)を有する。   Examples of the strengthening device include a container containing a ferrous sulfate solution for forming an amorphous ferric oxide coating on the surface of iron powder. Instead of the reinforcing device 206 and the magnetic force separating device 214, a belt conveyor type reinforcing device 306 as shown in FIG. 5 may be used. The strengthening device 306 includes a belt conveyor 317 that conveys iron powder and a spraying means 318 (for example, a nozzle) that sprays the ferrous sulfate solution onto the iron powder.

以上のように構成された第2の実施形態の浄化装置において、汚染泥水のヒ素濃度が高くなった場合には、磁力分離装置211によって分離された吸着能が回復した鉄粉は強化装置206に送出され、吸着能が強化される。吸着能が強化した鉄粉は第3の返送ライン207を介して混合槽201に返送される。   In the purification apparatus of the second embodiment configured as described above, when the arsenic concentration of the contaminated mud becomes high, the iron powder whose adsorptive capacity separated by the magnetic separation apparatus 211 is recovered is sent to the strengthening apparatus 206. It is delivered and the adsorption capacity is enhanced. The iron powder with enhanced adsorption capacity is returned to the mixing tank 201 via the third return line 207.

第2の実施形態の浄化装置によれば、狭いスペースにおいて低コストで汚染泥水を浄化することができ、且つ二次廃棄物量を低減することができる。また、第2の実施形態の浄化装置によれば、連続的に発生する汚染泥水を連続的に浄化することができる。更に、第2の実施形態の浄化装置によれば、汚染泥水のヒ素濃度が高くなっても、鉄粉の量を増加することなく対応することができる。   According to the purification device of the second embodiment, the contaminated mud can be purified at a low cost in a narrow space, and the amount of secondary waste can be reduced. Moreover, according to the purification apparatus of 2nd Embodiment, the polluted mud which generate | occur | produces continuously can be purified continuously. Furthermore, according to the purification apparatus of 2nd Embodiment, even if the arsenic density | concentration of contaminated mud water becomes high, it can respond, without increasing the quantity of iron powder.

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, the technical scope of this invention is not limited to this.

<実施例1:ヒ素吸着試験>
ヒ素溶出量基準値0.01mg/Lに対し、4倍程度溶出濃度が超過している実汚染土を使用し、比重を1.3に調整した汚染泥水を作成した。汚染泥水の重量の5%の鉄粉を添加し、30分間混合した後に、鉄粉を磁力分離した。浄化した泥水から得られた脱水ケーキのヒ素溶出量及びろ液のヒ素濃度のいずれも基準値に合致する結果であった。結果を図6に示す。
<Example 1: Arsenic adsorption test>
Contaminated mud water with a specific gravity adjusted to 1.3 was prepared using actual contaminated soil whose elution concentration exceeded about 4 times the arsenic elution amount standard value of 0.01 mg / L. Iron powder of 5% of the weight of the contaminated mud was added and mixed for 30 minutes, and then the iron powder was magnetically separated. Both the arsenic elution amount of the dehydrated cake obtained from the purified mud water and the arsenic concentration of the filtrate were in agreement with the standard values. The results are shown in FIG.

<実施例2:吸着能回復試験>
ヒ素吸着用鉄粉2g、及び10mg/Lの濃度に調整したヒ素溶液100mLをバイアル瓶に封入し、濃度が低下するたびに逐次新たなヒ素1mg相当(100mL溶液で10mg/Lの濃度に該当)を追加する連続バッチ試験を実施した。
<Example 2: Adsorption capacity recovery test>
Arsenic adsorption iron powder 2g, and 100mL of arsenic solution adjusted to a concentration of 10mg / L are sealed in a vial. Each time the concentration decreases, it is equivalent to 1mg of new arsenic (corresponding to a concentration of 10mg / L with 100mL solution) A continuous batch test was conducted to add.

ヒ素濃度の低減効果が低くなった時点で、鉄粉をアスコルビン酸0.1M溶液に30分間浸漬し、再度ヒ素吸着効果を連続バッチ試験で確認した。   When the effect of reducing the arsenic concentration became low, the iron powder was immersed in 0.1 M ascorbic acid solution for 30 minutes, and the arsenic adsorption effect was confirmed again by a continuous batch test.

主な試験結果を表1に示す。

Figure 0005746407
The main test results are shown in Table 1.
Figure 0005746407

(吸着速度の評価)
試験開始直後1時間の時点での濃度低下量から、鉄粉単位重量が1時間で吸着したヒ素の量を吸着速度とした場合、初期状態の鉄粉では0.475mg-As/(g-Fe・hr)の吸着速度であった。その後、複数回ヒ素を添加していくと次第に濃度低下速度が遅くなり、機能回復前の段階では0.0031 mg-As/(g-Fe・hr)まで吸着速度が落ち込んでいた。
(Evaluation of adsorption speed)
When the adsorption rate is the amount of arsenic that the iron powder unit weight adsorbed in 1 hour from the concentration decrease at 1 hour immediately after the start of the test, 0.475 mg-As / (g-Fe · hr). After that, when arsenic was added multiple times, the rate of concentration decrease gradually slowed, and the adsorption rate dropped to 0.0031 mg-As / (g-Fe · hr) before the functional recovery.

その後、吸着能を回復した鉄粉は0.430mg-As/(g-Fe・hr)の吸着速度となった。このことから、アスコルビン酸溶液に浸漬することで鉄粉の反応性が回復し、初期状態の90%程度まで回復させることが可能であった。   After that, the iron powder whose adsorptive capacity was recovered had an adsorption rate of 0.430 mg-As / (g-Fe · hr). From this, it was possible to recover the reactivity of the iron powder by being immersed in the ascorbic acid solution, and to recover to about 90% of the initial state.

(飽和吸着量の評価)
初期状態から飽和吸着量に達し、濃度低下がみられなくなるまでに(アスコルビン酸に浸漬するまでに)吸着していたヒ素量は、鉄粉1gあたり1.8mgであった。
(Evaluation of saturated adsorption amount)
The amount of arsenic adsorbed before reaching the saturated adsorption amount from the initial state and no decrease in concentration was observed (before immersion in ascorbic acid) was 1.8 mg per gram of iron powder.

その後、アスコルビン酸0.1M溶液に30分間浸漬する処理を施した後に、改めて濃度低下がみられなくなるまでに吸着したヒ素量は、鉄粉1gあたり1.5mgであった。以上から、鉄粉の残余吸着量も初期値の83%まで回復させることが可能であった。   Thereafter, the amount of arsenic adsorbed until the decrease in concentration was not observed again after the treatment for 30 minutes in the ascorbic acid 0.1 M solution was 1.5 mg per 1 g of iron powder. From the above, it was possible to recover the residual adsorption amount of iron powder to 83% of the initial value.

なお、上記実施例のアスコルビン酸溶液中の鉄濃度は55mg/Lであり、溶液100mLあたりでは5.5mgであった。鉄粉量は2gであるから、溶解した鉄の量は0.28%であり、ほとんどロスが無いことも確認された。   In addition, the iron concentration in the ascorbic acid solution of the said Example was 55 mg / L, and was 5.5 mg per 100 mL of solutions. Since the amount of iron powder was 2 g, the amount of dissolved iron was 0.28%, and it was also confirmed that there was almost no loss.

実際には、鉄粉のロスが無い範囲内でアスコルビン酸溶液濃度や浸漬時間を適切に設定することで、回復する吸着性能をより向上することが可能である。   Actually, it is possible to further improve the adsorption performance to be recovered by appropriately setting the concentration of ascorbic acid solution and the immersion time within a range where there is no loss of iron powder.

<実施例3:吸着能強化試験>
鉄粉100gを硫酸第一鉄の1M溶液200mLに浸漬し、60℃で乾燥することにより、鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜が形成され、鉄粉の吸着性能を強化した。吸着能を強化した鉄粉を140g作成した。吸着能を強化した鉄粉2g、及び10mg/Lの濃度に調整したヒ素溶液100mLをバイアル瓶に封入し、濃度が低下するたびに逐次新たなヒ素1mg相当(100mL溶液で10mg/Lの濃度に該当)を追加する連続バッチ試験を実施した。
<Example 3: Adsorption capacity enhancement test>
By immersing 100 g of iron powder in 200 mL of a 1M solution of ferrous sulfate and drying at 60 ° C., an amorphous ferric oxide coating was formed on the surface of the iron powder, and the iron powder adsorption performance was enhanced. 140 g of iron powder with enhanced adsorption capacity was prepared. 2 g of iron powder with enhanced adsorption capacity and 100 mL of an arsenic solution adjusted to a concentration of 10 mg / L are sealed in a vial bottle, and each time the concentration decreases, it is successively equivalent to 1 mg of arsenic (to a concentration of 10 mg / L with a 100 mL solution). A continuous batch test was added to add).

比較対照の通常の鉄粉の試験データは、表1で示した吸着能を回復するまでの試験データと同じである。吸着能を強化した鉄粉では、ヒ素を8回添加しても、その都度大幅なヒ素濃度の低減が確認できた。一方、通常の鉄粉では、ヒ素を3回追加(170時間程度)した以降は顕著なヒ素濃度の低下が確認されなかった。   The test data of the normal iron powder for comparison is the same as the test data until the adsorption ability shown in Table 1 is recovered. In the iron powder with enhanced adsorption capacity, even when arsenic was added 8 times, a significant reduction in arsenic concentration was confirmed each time. On the other hand, with normal iron powder, no significant decrease in arsenic concentration was observed after adding arsenic three times (about 170 hours).

累積のヒ素吸着量は、通常の鉄粉は1.8mg/gであったのに対し、吸着能を強化した鉄粉では5.49mg/gであり、ほぼ3倍まで吸着能が向上した(表2)。

Figure 0005746407
The cumulative amount of arsenic adsorption was 1.8 mg / g for normal iron powder, whereas it was 5.49 mg / g for iron powder with enhanced adsorption capacity, and the adsorption capacity was improved almost three times ( Table 2).
Figure 0005746407

101、201・・混合槽
102、202・・磁力分離装置
103、203・・第1の返送ライン
104、204・・回復装置
105、205・・第2の返送ライン
206、306・・強化装置
207・・第3の返送ライン
108、208・・撹拌機
109、209・・混合物送出ライン
110、210・・浄化泥水収容容器
111、211・・磁力分離装置
112、212・・回復鉄粉送出ライン
113、213・・ヒ素含有溶液収容容器
214・・磁力分離装置
215・・強化鉄粉送出ライン
216・・使用済強化溶液収容容器
317・・ベルトコンベア
318・・散布手段
901・・マグネットコア
902・・外筒
903・・ローラー
904・・スクレーパー
101, 201 ... Mixing tank 102, 202 ... Magnetic separation device 103, 203 ... First return line 104, 204 ... Recovery device 105, 205 ... Second return line 206, 306 ... Strengthening device 207・ ・ Third return lines 108 and 208 ・ ・ Stirrers 109 and 209 ・ ・ Mixture delivery lines 110 and 210 ・ ・ Purified mud storage containers 111 and 211 ・ ・ Magnetic separators 112 and 212 ・ ・ Recovered iron powder delivery line 113 ··· Arsenic-containing solution container 214 ·· Magnetic separation device 215 · · Strengthened iron powder delivery line 216 · · Used reinforcing solution container 317 · · Belt conveyor 318 · · Dispersing means 901 · · Magnet core 902 · · Outer cylinder 903, Roller 904, Scraper

Claims (5)

(1)ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる吸着工程、及び
吸着工程において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する分離工程
を含み、分離工程において分離された鉄粉を吸着工程において再利用するサイクル;
(2)ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる吸着工程、
吸着工程において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する分離工程、及び
分離工程において分離された鉄粉を酸で処理して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復する回復工程、
を含み、回復工程においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉を吸着工程において再利用するサイクル;並びに
(3)ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる吸着工程、
吸着工程において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する分離工程、
分離工程において分離された鉄粉を酸で処理して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復する回復工程、及び
回復工程においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜を形成して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を強化する強化工程、
を含み、強化工程においてヒ素に対する吸着能が強化した鉄粉を吸着工程において再利用するサイクル;
を含む、ヒ素を含む泥水の浄化方法。
(1) An adsorption step in which muddy water containing arsenic and iron powder are mixed to adsorb arsenic to the iron powder , and a separation step in which iron powder is separated from the mixture obtained in the adsorption step by magnetic force ,
A cycle in which the iron powder separated in the separation step is reused in the adsorption step ;
(2) An adsorption process in which mud containing arsenic and iron powder are mixed to adsorb arsenic to iron powder,
A separation step of magnetically separating iron powder from the mixture obtained in the adsorption step; and
A recovery process in which the iron powder separated in the separation process is treated with an acid to restore the adsorption ability of the iron powder to arsenic;
A cycle in which the iron powder having recovered arsenic adsorption ability in the recovery step is reused in the adsorption step; and
(3) An adsorption process in which mud containing arsenic and iron powder are mixed to adsorb arsenic to iron powder,
A separation step of magnetically separating iron powder from the mixture obtained in the adsorption step;
A recovery step of treating the iron powder separated in the separation step with an acid to restore the adsorption ability of the iron powder to arsenic; and
A strengthening step of forming an amorphous ferric oxide coating on the surface of the iron powder whose arsenic adsorption capacity has been recovered in the recovery process, and strengthening the arsenic adsorption capacity of the iron powder,
A cycle of reusing iron powder with enhanced arsenic adsorption capacity in the adsorption process in the adsorption process;
A method for purifying muddy water containing arsenic.
鉄粉が泥水の重量に対して5重量%以下の量で使用される、請求項1に記載の浄化方法。   The purification method according to claim 1, wherein the iron powder is used in an amount of 5% by weight or less based on the weight of the muddy water. 分離工程が2000〜13000ガウスの表面磁束密度を有する磁石を用いて実施される、請求項1又は2に記載の浄化方法。   The purification method according to claim 1 or 2, wherein the separation step is performed using a magnet having a surface magnetic flux density of 2000 to 13000 gauss. 回復工程において使用される酸がアスコルビン酸である、請求項1〜3のいずれかに記載の浄化方法。   The purification method according to claim 1, wherein the acid used in the recovery step is ascorbic acid. ヒ素を含む泥水の浄化装置であって、
ヒ素を含む泥水と鉄粉とを混合して、ヒ素を鉄粉に吸着させる混合槽;
混合槽において得られた混合物から鉄粉を磁力によって分離する磁力分離装置;
磁力分離装置によって分離された鉄粉を混合槽に返送する第1の返送ライン;
磁力分離装置によって分離された鉄粉を酸で処理して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を回復する回復装置;
回復装置においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉を混合槽に返送する第2の返送ライン;
回復装置においてヒ素に対する吸着能が回復した鉄粉の表面に非晶質酸化第二鉄被膜を形成して、鉄粉のヒ素に対する吸着能を強化する強化装置;及び
強化装置においてヒ素に対する吸着能が強化した鉄粉を混合槽に返送する第3の返送ライン;
を備える、浄化装置。
A device for purifying muddy water containing arsenic,
Mixing tank in which mud containing arsenic and iron powder are mixed to adsorb arsenic to iron powder;
A magnetic separation device for magnetically separating iron powder from the mixture obtained in the mixing tank;
A first return line for returning the iron powder separated by the magnetic separator to the mixing tank;
A recovery device for treating the iron powder separated by the magnetic separation device with an acid to recover the adsorption ability of the iron powder to arsenic;
A second return line for returning the iron powder whose arsenic adsorption capacity has been recovered in the recovery device to the mixing tank;
A strengthening device that strengthens the adsorption ability of iron powder to arsenic by forming an amorphous ferric oxide film on the surface of the iron powder that has recovered the adsorption ability of arsenic in the recovery device; and A third return line for returning the reinforced iron powder to the mixing tank;
A purification device comprising:
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