JP6830416B2 - 磁性体存在量測定方法、汚染水の浄化方法および浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁性体存在量測定方法、汚染水の浄化方法および浄化装置に関する。

重金属（例えば、ヒ素、カドミウム、六価クロム、水銀、セレン、鉛、フッ素、ホウ素）に汚染された地盤に対して建設工事を実施することにより発生する掘削土については、建設発生土として海面埋め立てを行う、建設汚泥としてセメント原料化する、処分場に搬出する等により対応する場合がある。なお、海面埋め立ては、「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）に定められた基準に基づいて実施する。ところが、前記従来の処理方法は、処分場所及び処分容量に限界がある。

一方、鉄粉等の磁性体が重金属を吸着するという知見に基づき、磁性体に重金属を吸着させた後、超電導磁石分離装置により磁性体を回収する方法や、重金属を含む泥水と磁性体とを混合させて磁性体に重金属を吸着させた後、遠心分離機によって磁性体を回収する方法が提案されている。ところが、超電導磁石分離機や遠心分離機は、装置が大規模なため、設置スペースを確保することができない施工現場では採用することができなかった。また、装置自体も高価なため、コスト高となる。

本出願人は、重金属を含む泥水と磁性体とを混合して、重金属を磁性体に吸着させる混合槽と、混合槽において得られた混合物から磁力によって磁性体を分離する磁力分離装置と、磁力分離装置によって分離された磁性体を混合槽に返送する返送ラインとを備える浄化装置および浄化処理方法を開示している（特許文献１参照）。この浄化装置によれば、磁性体を繰り返し使用し、且つ必要に応じて磁性体の重金属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も、少量の磁性体を用いて重金属を含む泥水を効率的に浄化できる。

特許文献１の浄化処理方法では、混合槽内の磁性体の濃度（存在量）と撹拌時間によって、磁性体に吸着する重金属の量が決まる。そのため、適切な浄化処理を行うためには、磁性体の濃度と撹拌時間を適切に管理する必要がある。撹拌時間は、混合槽内への流入量および流出量を適切に設定することで、管理することができる。また、混合槽内の磁性体の濃度の確認方法としては、混合槽から採取した泥水から磁石を用いて磁性体を回収し、その重量から混合槽内の磁性体の存在量を推定する方法が考えられる。ところが、磁性体は、泥水に含まれる土砂分が含まれた状態で回収されてしまうため、磁性体のみの正確な量を測定することが難しかった。
回収物からの磁性体の量を正確に測定する方法としては、例えば、回収物を乾燥させた後、磁石により磁性体を採取する方法や、混合槽から採取した泥水に対して、帯磁率計を用いて磁性体の存在量を測定する方法や、磁力分離装置から排出された回収物がベルトコンベアやスクリューフィーダ等の返送ラインを通過する際に重量測定や画像処理等を行うことによって磁性体の存在量を測定する方法が考えられる。

特開２０１６−０６８０１３号公報

ところが、回収物を乾燥させる方法は、乾燥に時間がかかるため、リアルタイムでの管理が難しかった。また、帯磁率計では、泥水中の磁性体の存在量を正確に把握することができなかった。さらに、ベルトコンベアやスクリューフィーダを使用すると、ベルトコンベアのベルトやスクリューフィーダのスクリュー等に回収物が付着するので、正確な磁性体の量を把握することが難しかった。また、ベルトコンベアやスクリューフィーダ等を設置すると、コスト高になるおそれがあり、さらには、設置スペースの確保が困難になるおそれがあった。
このような観点から、本発明は、磁性体の定量管理および循環利用を可能とした浄化処理方法を実施するための磁性体存在量測定方法および浄化装置を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の磁性体存在量測定方法は、重金属を含む汚染水（泥水等）と磁性体とを混合槽内において混合して前記重金属を前記磁性体に吸着させ、前記混合槽から採取した混合物を磁力によって磁性体と処理水とに分離した後、前記混合物から分離された前記磁性体を前記混合槽に返送する浄化処理方法に使用されるものである。当該磁性体存在量測定方法は、前記混合槽の混合物の比重と前記混合槽に投入する前の汚染水の比重または前記処理水の比重を測定し、前記混合物と前記汚染水または前記処理水との比重差に基づいて前記混合槽内の磁性体存在量を推定する方法である。
かかる磁性体存在量測定方法によれば、混合槽内の磁性体濃度を的確に把握することができる。そのため、混合槽内の磁性体濃度に応じて、磁性体を増量するなど、磁性体の濃度を適切に管理することができる。
なお、前記比重測定工程では、前記混合物または前記処理水の体積と、前記混合物または前記処理水の重量とを利用して比重を算出すればよい。懸濁液である鉄粉混合液の比重をはかるので、浮きタイプの比重計よりも、体積・重量に着目することが適当である。
また、本発明の汚染水の浄化方法は、重金属を含む汚染水と磁性体とを混合槽内において混合して前記重金属を前記磁性体に吸着させ、前記混合槽から採取した混合物を磁力によって磁性体と処理水とに分離した後、前記混合物から分離された前記磁性体を前記混合槽に返送する浄化処理方法であって、前記磁性体存在量測定方法に基づいて得られた混合槽に追加する磁性体の量を制御することを特徴とする。このとき、例えば汚染物質がヒ素であれば、前記混合槽の混合物のｐＨを弱酸性にするのが望ましい。

また、本発明の浄化装置は、重金属を含む汚染水を貯留するための汚染水貯留槽と、前記汚染水と磁性体とを混合して、前記重金属を前記磁性体に吸着させる混合槽と、前記汚染水貯留槽から前記混合槽に至る供給ラインと、前記汚染水と前記磁性体との混合物から磁力によって前記磁性体を分離する磁力分離装置と、前記磁力分離装置によって前記磁性体が分離された処理水を処理水貯留槽に輸送する排水ラインと、混合槽の比重と汚染水の比重又は処理水の比重とに基づいて得られた混合槽内の不足する磁性体を追加する投入する磁性体供給装置と、前記磁性体供給装置を制御する制御手段とを備えるものである。前記供給ラインまたは前記排水ラインにはサンプリング孔が形成されている。
かかる浄化装置によれば、汚染水または処理水をサンプリング採取して汚染水または処理水の比重を測定することができる。そして、汚染水または処理水の比重と混合槽内の混合物の比重とを比較することで、混合槽内の磁性体の濃度（存在量）を的確に把握することができ、ひいては、混合槽内の磁性体の濃度を適切に管理することが可能となる。
磁性体の重金属吸着能は、１回では飽和しないので、繰り返し使用が可能である。繰り返し使用した磁性体は、重金属を分離して再活性化する。なお、磁力分離装置は、磁性体の再活性化処理装置も含む場合もある。
また、本発明の浄化装置は、前記重金属がヒ素の場合には、酸性剤貯留槽を設け、該酸性剤貯留槽から前記供給ラインの途中に酸性剤を添加する合流管を設けるのが望ましい。

なお、前記混合物の比重を測定するための比重測定装置が前記混合槽に接続されていれば、混合槽内の混合物の比重を自動的に測定することができる。そのため、混合槽から混合物の一部を採取して比重を測定する場合に比べて作業の手間を省略することができる。
また、前記混合槽に前記磁性体を供給する磁性体供給装置と、前記磁性体供給装置を制御する制御手段とをさらに備えていれば、混合槽内の磁性体の濃度管理を簡易に行うことができる。制御手段は、混合槽内の磁性体の濃度に応じて、前記磁性体供給装置を制御するのが望ましい。
更に、磁性体による混合槽内で磁性体にヒ素などの重金属を吸着する反応は、ｐＨ６．５程度の弱酸性下でより有効に作用することを知見しているので、比重に鉄粉量の管理とともにｐＨ管理をすることにより、ヒ素等の重金属をより有効に浄化することができる。
なお、本発明は、山岳トンネル工事や地下トンネル工事から排出される低濃度のヒ素などの重金属を含む排出土から重金属を除去して、排出土を浄化するために用いるものであるので、排出土は大量であり、その処理装置である混合槽や汚染水槽などの各種装置は大容量である。処理対象土量は大量であるが、回収対象の重金属は微量であり、また、磁性体分離装置で分離される磁性体には若干土成分も含まれ、その土成分も再投入磁性体に含まれるが、混合槽の大容量に対する影響は軽微であるので、再投入される土が混合槽の比重に与える影響は軽微であり、無視できる。汚染水から除かれる土成分も微量であり処理液に与える影響は同様に無視でき、処理液中にはマグネットセパレーターでは回収されなかった、残留磁性体の影響を考慮して、混合槽内に存在する磁性体量を把握することとしている。

本発明の磁性体存在量測定方法、汚染水の浄化方法および浄化装置によれば、比重に着目することにより、正確に混合槽内の磁性体を把握することができるとともに、装置をコンパクト化して、磁性体の定量管理および循環利用が可能となる。

本発明の第一実施形態に係る浄化装置の概略図である。 マグネットセパレーターの概略図である。 （ａ）および（ｂ）は、鉄粉の混合量および撹拌時間による泥水液相のヒ素濃度の変化を示すグラフである。 本実施形態の実施例における運転日数と鉄粉混合量の関係を示すグラフである。 本実施形態の実施例における比重差で換算した鉄粉存在量と回収量から測定した鉄粉存在量との関係を示すグラフである。 室内試験による鉄粉添加率と帯磁率との関係を示すグラフである。 帯磁率計から求めた鉄粉存在量と回収量から測定した鉄粉存在量との関係を示すグラフである。 本発明の第二実施形態に係る浄化装置の概略図である。

＜第一実施形態＞
以下、自然由来のヒ素（重金属）が含まれる地盤を掘削することにより発生した泥水（汚染水）Ｗ_Ｄを浄化する場合について説明する。本実施形態では、図１に示す浄化装置１を利用する。なお、浄化対象となる重金属はヒ素に限定されるものではなく、例えば、カドミウム、六価クロム、水銀、セレン、鉛、フッ素、ホウ素等であってもよい。また、浄化の対象物は汚染水であれば、泥水Ｗ_Ｄに限定されるものではない。
本実施形態の浄化装置１は、混合槽２と、混合物輸送ライン３と、汚染水貯留槽４と、供給ライン５と、磁力分離装置６と、排水ライン７と、処理水貯留槽８とを備えている。

混合槽２において、ヒ素を含む泥水Ｗ_Ｄと鉄粉（磁性体）Ｐ_Ｆとを一定の滞留時間で撹拌混合する。泥水Ｗ_Ｄと鉄粉Ｐ_Ｆとを混合することで、泥水Ｗ_Ｄに含まれるヒ素が鉄粉Ｐ_Ｆに吸着される。本実施形態の鉄粉Ｐ_Ｆは、ヒ素を吸着する機能が付与されたものである。なお、ヒ素（重金属）の吸着に使用する磁性体は鉄粉Ｐ_Ｆに限定されるものではない。
本実施形態の混合槽２は、撹拌機２１を有しており、混合槽２に投入された泥水Ｗ_Ｄと鉄粉Ｐ_Ｆとを撹拌する。混合槽２には、磁力分離装置６に至る混合物輸送ライン３が接続されている。撹拌機２１の構成は限定されるものではない。また、混合槽２に設けられる撹拌機２１の数は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。
混合物輸送ライン３は、泥水Ｗ_Ｄと鉄粉Ｐ_Ｆとを混合することにより得られた混合物Ｗ_ＤＦを輸送するための管路である。混合物Ｗ_ＤＦは、混合物輸送ライン３に設けられた送液ポンプＰによって、混合物輸送ライン３を介して磁力分離装置６に圧送される。

汚染水貯留槽４は、泥水Ｗ_Ｄを貯留するタンクである。汚染水貯留槽４は、供給ライン５を介して混合槽２に接続されている。供給ライン５は、泥水Ｗ_Ｄを輸送するための管路である。供給ライン５には、送液ポンプＰが設けられている。汚染水貯留槽４に貯留された泥水Ｗ_Ｄは、送液ポンプＰによって、供給ライン５を介して混合槽２に圧送される。本実施形態の供給ライン５には、泥水Ｗ_Ｄの一部を採取するためのサンプリング孔５１が形成されている。なお、サンプリング孔５１は必要に応じて形成すればよく、省略してもよい。
送液ポンプＰは、制御盤により自動制御されていてもよい。すなわち、混合槽２内の混合物Ｗ_ＤＦの量の変化（例えば、混合槽２内の混合物Ｗ_ＤＦの量が閾値を下回ったとき等）に応じて送液ポンプＰのＯＮ／ＯＦＦや吐出量を制御し、自動的に汚染水貯留槽４から混合槽２に泥水Ｗ_Ｄを送液するようにしてもよい。また、汚染水貯留槽４から混合槽２への泥水Ｗ_Ｄの送液は、定期的に行ってもよい。

磁力分離装置６は、混合槽２から供給された混合物Ｗ_ＤＦから鉄粉Ｐ_Ｆを磁力によって分離する。本実施形態では、磁力分離装置６として、汎用されている簡易なマグネットセパレーターを使用する。マグネットセパレーターは、例えば、図２に示すように、マグネットコア６１と、マグネットコア６１の外周を覆う外筒６２と、外筒６２に付着した混合物Ｗ_ＤＦから水分を搾り出すローラー６３と、ローラー６３によって水分が搾り出された鉄粉Ｐ_Ｆを外筒６２から剥がし取るスクレーパー６４とを備えている。なお、磁力分離装置６の構成は限定されるものではなく、必ずしもマグネットセパレーターである必要はない。
図１に示すように、本実施形態の磁力分離装置６は、混合槽２の上方に配設されている。そのため、スクレーパー６４によって剥がし取られた鉄粉Ｐ_Ｆは、混合槽２に直接落下する。なお、磁力分離装置６の配置は、必ずしも混合槽２の上方である必要はない。磁力分離装置６が混合槽２の上方に配置されていない場合には、鉄粉Ｐ_Ｆを混合槽２に返送するための返送ラインを備えるものとする。
磁力分離装置６には、排水ライン７が接続されている。排水ライン７は、磁力分離装置６によって分離された処理水Ｗ_Ｓを処理水貯留槽８に輸送する管路である。排水ライン７には、必要に応じて処理水Ｗ_Ｓの一部を採取するためのサンプリング孔７１を設けるものとする。

処理水貯留槽８は、磁力分離装置６から排出された処理水Ｗ_Ｓを一時的に貯留するタンクである。本実施形態では、処理水貯留槽８が磁力分離装置６よりも低い位置に配置されている。磁力分離装置６から排出された処理水Ｗ_Ｓは、排水ライン７を介して自然流下により処理水貯留槽８に送液される。なお、処理水貯留槽８が磁力分離装置６よりも低い位置に配置されていない場合には、送液ポンプ等を利用して、処理水Ｗ_Ｓを圧送すればよい。
混合槽２には、磁性体供給装置９が接続されている。磁性体供給装置９には、鉄粉（磁性体）Ｐ_Ｆが貯留されている。磁性体供給装置９は、混合槽２内の鉄粉Ｐ_Ｆの存在量に応じて混合槽２に鉄粉Ｐ_Ｆを供給する。なお、磁性体供給装置９は、図示しない制御手段により混合槽２内の鉄粉Ｐ_Ｆの濃度の範囲に応じて鉄粉Ｐ_Ｆを供給するように構成されていてもよいし、作業員の操作により手動で鉄粉Ｐ_Ｆを供給するものであってもよい。

浄化装置１を利用した浄化方法では、まず、混合槽２において泥水Ｗ_Ｄと鉄粉Ｐ_Ｆとを十分に撹拌混合することで泥水Ｗ_Ｄに含まれるヒ素を鉄粉Ｐ_Ｆに吸着させる。次に、混合槽２内の泥水Ｗ_Ｄと鉄粉Ｐ_Ｆとの混合物Ｗ_ＤＦを、混合物輸送ライン３を介して磁力分離装置６に送液する。混合槽２から磁力分離装置６への混合物Ｗ_ＤＦの送液は、所定時間毎に定期的に行ってもよいし、磁力分離装置６の処理能力に応じて連続的に行ってもよい。また、混合槽２から磁力分離装置６への混合物Ｗ_ＤＦの送液は、磁力分離装置６の処理能力等に応じて自動的に制御してもよいし、手動で行ってもよい。
磁力分離装置６では、マグネットコア６１の磁力によって混合物Ｗ_ＤＦから鉄粉Ｐ_Ｆを分離する。混合物Ｗ_ＤＦから鉄粉Ｐ_Ｆを分離することにより無害化処理がなされた処理水Ｗ_Ｓは、排水ライン７を介して処理水貯留槽８に流下する。一方、混合物Ｗ_ＤＦから分離された鉄粉Ｐ_Ｆは、混合槽２に返送される。ここで鉄粉Ｐ_Ｆにはヒ素が吸着されているので、処理水Ｗ_Ｓは無害とされる程度に浄化されている、一方、ヒ素を吸着した鉄粉Ｐ_Ｆは、ヒ素吸着余力があるので、再利用可能である。なお、ヒ素吸着能が低下した鉄粉Ｐ_Ｆは、再活性化処理して、再利用する場合もある。

ここで、泥水Ｗ_Ｄからヒ素を除去するためには、泥水Ｗ_Ｄの量や泥水Ｗ_Ｄの汚染濃度に応じた量の鉄粉Ｐ_Ｆを一定時間混合する必要がある。そのため、本実施形態では、混合槽２内の鉄粉Ｐ_Ｆの存在量を的確に把握し、必要に応じて鉄粉Ｐ_Ｆを追加するものとする。
混合槽２内の鉄粉Ｐ_Ｆの存在量を測定する磁性体存在量測定方法は、回収工程と、比重測定工程と、存在量測定工程とを備えている。
回収工程では、混合槽２内から混合物Ｗ_ＤＦの一部を回収するとともに、混合槽２に投入する前の泥水Ｗ_Ｄの一部をサンプリング孔５１から回収する。なお、泥水Ｗ_Ｄは、汚染水貯留槽４から採取してもよい。また、回収工程では、泥水Ｗ_Ｄに代えて、処理水Ｗ_Ｓの一部を排水ライン７のサンプリング孔７１から回収してもよい。なお、処理水Ｗ_Ｓは、処理水貯留槽８から採取してもよい。ここで、泥水Ｗ_Ｄまたは処理水Ｗ_Ｓの回収は、所定時間毎に自動的に行ってもよいし、手動で行ってもよい。

比重測定工程では、混合物Ｗ_ＤＦの比重を測定するとともに、回収した泥水Ｗ_Ｄの比重を測定する。なお、回収工程において処理水Ｗ_Ｓの一部を回収した場合には、泥水Ｗ_Ｄに代えて処理水Ｗ_Ｓの比重を測定する。
比重測定工程では、まず、混合物Ｗ_ＤＦと泥水Ｗ_Ｄ（または処理水Ｗ_Ｓ）の体積をそれぞれ計量する。体積の軽量方法は限定されるものではないが、例えば、メスシリンダーを利用すればよい。次に、混合物Ｗ_ＤＦと泥水Ｗ_Ｄ（または処理水Ｗ_Ｓ）の重量を測定する。本実施形態では、混合物Ｗ_ＤＦおよび泥水Ｗ_Ｄ（または処理水Ｗ_Ｓ）の重量の測定に、０．０１ｇ単位まで秤量可能な電子天秤を使用する。なお、重量を測定する装置は限定されるものではない。そして、混合物Ｗ_ＤＦと泥水Ｗ_Ｄ（または処理水Ｗ_Ｓ）の体積および重量を利用して、それぞれの比重を算出する。
なお、セパレーターで分離された鉄粉Ｐ_Ｆには、土成分も付着している。この付着土成分も鉄粉Ｐ_Ｆとともに混合槽２に落下するが、混合槽２は大容量であり、再添加される土成分が泥量に与える量は無視できる。
また、ヒ素等の重金属も、回収された鉄粉Ｐ_Ｆに付着された状態で、再投入されるが、混合槽２に与える比重成分としては極少量であるので、無視できる。
更に、未処理の泥水Ｗ_Ｄと処理水Ｗ_Ｓとはその差である重金属の有無、再投入される鉄粉Ｐ_Ｆに付着する土量は比重に与える影響は無視できるほど微量である。
なお、比重を測定するための比重測定装置を混合槽２とサンプリング孔５１（７１）に接続しておくことで、混合物Ｗ_ＤＦおよび泥水Ｗ_Ｄ（または処理水Ｗ_Ｓ）の比重の測定を自動的に行ってもよい。この比重測定装置としては、例えば、一定容量の試料（混合物Ｗ_ＤＦ、泥水Ｗ_Ｄまたは処理水Ｗ_Ｓ）を常時循環させる槽と、微小圧力検出機とを備えたものを使用すればよい。この比重測定装置は、槽内を循環させた試料に対して、微小圧力変換機により異なる２深度で圧力を測定し、この圧力の差と測定部の高さの差によって比重を算出する。なお、比重測定装置は限定されるものではない。

存在量推定工程では、混合物Ｗ_ＤＦと泥水Ｗ_Ｄ（または処理水Ｗ_Ｓ）との比重差によって混合槽２内の鉄粉Ｐ_Ｆの存在量を推定する。比重差を利用した鉄粉Ｐ_Ｆの存在量ｒ_Ｆｅは、式１により算出する。なお、本実施形態では、鉄粉Ｐ_Ｆの真比重を７．８７とする。
ｒ_Ｆｅ＝（１／ρ−１／ρ_ｓ）／（１／ρ_Ｆｅ−１／ρ_ｓ） ×１００ ・・・ 式１
ここで、ρ：鉄粉混合泥水の比重、ρ_s：処理泥水の比重、ρ_Fe：鉄粉の比重とする。

本実施形態の磁性体存在量測定方法によれば、混合物Ｗ_ＤＦの比重と泥水Ｗ_Ｄの比重とを利用して混合槽２内の鉄粉Ｐ_Ｆの濃度を的確に把握することができるため、混合槽２内の鉄粉Ｐ_Ｆの濃度を適切に管理することができる。
また、浄化装置１は、汚染水または処理水Ｗ_Ｓの一部を採取して比重を測定することができるため、汚染水または処理水Ｗ_Ｓの比重と混合物Ｗ_ＤＦの比重とを比較することで、混合槽２内の磁性体の濃度（存在量）を的確に把握することができる。泥水Ｗ_Ｄの比重は容易な方法で測定できるため、鉄粉量の管理を的確に行うことができる。また、混合槽２内で鉄粉Ｐ_Ｆ（磁性体）の量を直接管理できるため、安定して浄化の管理を行うことができる。
また、比重測定装置を利用して混合物Ｗ_ＤＦおよび泥水Ｗ_Ｄの比重を自動的に測定すれば、混合槽２から混合物Ｗ_ＤＦの一部を採取して比重を測定する場合に比べて作業の手間を省略することができる。また、混合槽２内の鉄粉Ｐ_Ｆの濃度に応じて磁性体供給装置９を制御することで、混合槽２内の鉄粉濃度を自動的に管理することができる。
また、浄化装置１は、磁力分離装置６を混合槽２の上方に設けているため、省スペース化が可能である。また、鉄粉Ｐ_Ｆの返送に動力を必要としないため、メンテナンスに要する手間および費用を低減することができる。

以下、本実施形態の磁性体存在量測定方法の実施例について説明する。
なお、磁性体存在量測定方法の実施に先立ち、泥水Ｗ_Ｄに混合した鉄粉Ｐ_Ｆの量と撹拌時間とがヒ素濃度の低下に及ぼす影響を室内試験により確認した。
供試体（泥水Ｗ_Ｄ）として、目開き２５０μｍふるいを通過した自然由来ヒ素汚染土壌（土壌Ａおよび土壌Ｂ）に蒸留水を加えて撹拌して比重１．１に調整したものを使用した。泥水２５０ｍＬに、泥水Ｗ_Ｄの重量の０、２、および５ｗｔ％に相当する鉄粉Ｐ_Ｆを撹拌混合した。撹拌時間は、０、５、１０、１５、３０分とした。
撹拌後の供試体ヒ素濃度を測定した。土壌Ａおよび土壌Ｂの測定結果をそれぞれ図３（ａ）および（ｂ）に示す。図３（ａ）および（ｂ）に示すように、鉄粉Ｐ_Ｆが０ｗｔ％（未添加）の場合には、３０分間の撹拌後に泥水液相のヒ素濃度に変化は無かったが、鉄粉Ｐ_Ｆを混合した場合には撹拌時間の増加に伴いヒ素濃度が低下する傾向が見られた。また、鉄粉混合量が多いほどヒ素濃度の低下速度が速く、３０分間撹拌後のヒ素濃度も小さくなることが示された。
したがって、混合槽２内の鉄粉Ｐ_Ｆの濃度（存在量）と撹拌時間によって、鉄粉Ｐ_Ｆによるヒ素の吸着量が決定することが確認できた。

本実施例では、混合槽２（６ｍ^３、スクリューポンプ３基設置）内において、ｐＨ調整をした泥水Ｗ_Ｄに３ｗｔ％の鉄粉Ｐ_Ｆを混合した。このとき、汚染水貯留槽４から混合槽２への流入量と混合槽２から磁力分離装置６への流出量をそれぞれ１５０Ｌ／ｍｉｎになるように設定した。
混合物Ｗ_ＤＦおよび処理水Ｗ_Ｓを定期的にほぼ同時刻に採取して、鉄粉重量の測定と比重差の測定を実施した。図４に比重差から算出した鉄粉量（磁性体存在量測定方法による鉄粉量）と、混合物Ｗ_ＤＦから回収した鉄粉量を示す。
ここで、混合物Ｗ_ＤＦから回収した鉄粉量の測定は、以下の手順により行う。まず、混合物Ｗ_ＤＦまたは泥水Ｗ_Ｄから磁石（マグネットバー）を用いて磁着物（土砂等が付着した鉄粉Ｐ_Ｆ）を回収する。次に、この磁着物を真空乾燥した後、再びマグネットバーを用いて鉄粉Ｐ_Ｆと巻込み土壌に分別し、分別後の鉄粉Ｐ_Ｆの量を測定する。このとき、巻込み土壌を極力落とすように、マグネットバーに振動を与えながら回収した。
図５に示すように、比重差から求めた鉄粉混合量は、回収鉄粉の重量から求めた値とおおよそ１:１の相関が見られた。したがって、比重を用いて鉄粉量を算出することで、リアルタイムで鉄粉混合量を評価できることが確認できた。

次に、比較例として、帯磁率計を用いて鉄粉量を分析した。
まず、鉄粉濃度と帯磁率の関係を求めるため（検量線の作成）、３００ｍＬ容量のビーカーに比重１．２の泥水Ｗ_Ｄを１００ｍＬ入れたものに対して、鉄粉Ｐ_Ｆを０、１、２、３、４、５ ｗｔ％添加した試料を作成した。次に、ビーカー底部に帯磁率計を接触させ、帯磁率を測定した。その結果、図６に示すように、帯磁率と鉄粉混合量には相関係数０．９９での高い相関が得られた。
次に、時間約１０ｍ^３の泥水Ｗ_Ｄを処理する実規模試験において、混合槽２内で鉄粉Ｐ_Ｆと混合した混合物Ｗ_ＤＦをビーカーに採取し、帯磁率を測定した結果と、混合物Ｗ_ＤＦから回収した鉄粉Ｐ_Ｆの存在量との関係を測定した。図７に示すように、帯磁率から求めた鉄粉存在量は、回収鉄粉の重量から求めた値と比較して非常に小さい値を示しており、帯磁率から鉄粉混合量を評価することは難しいという結果となった。
したがって、本実施形態の磁性体存在量測定方法が、帯磁率計によって鉄粉存在量を測定する場合よりも、正確な測定が可能であることが実証された。

＜第二実施形態＞
第二実施形態では、図８に示す浄化装置１００を利用する。
ｐＨ６．５程度の弱酸性下で磁性体である鉄粉がヒ素等を吸着する機能を良く発揮する知見が得られた。一方、未処理の泥水は最大でｐＨ１１程度のアルカリ性を示す場合があるので、第二実施形態では、混合槽２のｐＨを測定して、中和剤として希硫酸を添加する装置構成を追加する。
以下に主に、実施形態１と異なる部分について説明する。
浄化装置１００は、混合槽２と、混合物輸送ライン３と、汚染水貯留槽４と、中和剤（酸性剤）貯留槽１４と、供給ライン５と、合流撹拌装置１１と、磁力分離装置６と、排水ライン７と、処理水貯留槽８、とを備えている。
供給ライン５は、泥水Ｗ_Ｄを輸送するための管路であって、送液ポンプＰが設けられている。汚染水貯留槽４に貯留された泥水Ｗ_Ｄは、送液ポンプＰによって、供給ライン５を介して合流撹拌装置１１に圧送された後、混合槽４へ供給される。
合流撹拌装置１１は、混合槽２に供給する泥水Ｗ_Ｄに中和剤Ｎを混入するものである。本実施形態の合流撹拌装置１１は、汚染水貯留槽４と混合槽２との間に配設されていて、撹拌装置１３と、撹拌装置１３に接続された合流管１２とを備えている。合流管１２には、汚染水貯留槽４から延設された供給ライン５と、中和剤貯留槽１４から延設された中和剤供給ライン１５とが接続されている。
中和剤貯留槽１４は、中和剤Ｎを貯留するタンクである。本実施形態では、中和剤Ｎとして液状の希硫酸を使用する。中和剤Ｎは、送液ポンプＰにより、中和剤供給ライン１５を介して中和剤貯留槽１４から合流撹拌装置１１へ圧送される。なお、中和剤Ｎを構成する剤は限定されるものではなく、例えば硫酸であってもよい。
汚染水貯留槽４から圧送された泥水Ｗ_Ｄと、中和剤貯留槽１４から圧送された中和剤Ｎは、合流管１２において合流した後、ラインミキサーなどの撹拌装置１３に供給される。
中和剤Ｎである希硫酸は、混合槽２に直接添加すると、希硫酸と泥水との境界面で鉄粉などの磁性体の磁性が喪失する可能性があるので、汚染水供給径路（供給ライン５）の途中で泥水Ｗ_Ｐに添加して、泥水とともに添加する手段を採用している。
本実施形態の混合槽２には、ｐＨ計４２が設けられている。ｐＨ計４２は、制御手段１０に接続されていて、混合槽２内の混合物Ｗ_ＤＦのｐＨの測定値を制御手段１０に出力する。制御手段１０は、ｐＨ計４２の測定値に応じて送液ポンプＰのＯＮ／ＯＦＦや吐出量を制御し、合流撹拌装置１１への中和剤Ｎの供給量を調節する。
第二実施形態の浄化装置１を利用した浄化方法は、まず、混合槽２において泥水Ｗ_Ｄと鉄粉Ｐ_Ｆとを十分に撹拌混合することで泥水Ｗ_Ｄに含まれるヒ素を鉄粉Ｐ_Ｆに吸着させる（吸着工程）。なお、混合槽２に供給される泥水Ｗ_Ｄには、合流撹拌装置１１において中和剤Ｎが混入されている。泥水Ｗ_Ｄに混入される中和剤Ｎの量は、ｐＨ計４２によって測定された混合槽２内のｐＨの値の大きさに応じて適宜決定する。第二実施形態では、混合槽２内のｐＨの値が、５．０〜７．０の範囲内、好ましくは５．５〜６．５の範囲内になるように中和剤Ｎを供給する。制御手段１０は、混合槽２内のｐＨの値が大きい場合には、中和剤Ｎを供給し、ｐＨ値が小さい場合には、中和剤Ｎの供給を停止する。ここで、混合槽２内のｐＨの値が５．０を下回ると鉄粉Ｐ_Ｆが溶解するおそれがある。また、混合槽２内のｐＨの値が７．０を超えると、鉄粉Ｐ_Ｆの表面でイオン化する速度が低下し、鉄粉によるヒ素の吸着性能が低下するおそれがある。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

１ 浄化装置
１１ 合流撹拌装置
１２ 合流管
１３ 撹拌装置
１４ 中和剤（酸性剤）貯留槽
２ 混合槽
３ 混合物輸送ライン
４ 汚染水貯留槽
４２ ｐＨ計
５ 供給ライン
５１ サンプリング孔
６ 磁力分離装置
７ 排水ライン
７１ サンプリング孔
８ 処理水貯留槽
９ 磁性体供給装置
Ｐ_Ｆ 鉄粉（磁性体）
Ｗ_Ｄ 泥水（汚染水）
Ｗ_ＤＦ 混合物（汚染水）
Ｗ_Ｓ 処理水

Claims (5)

1. 重金属を含む汚染水と磁性体とを混合槽内において混合して前記重金属を前記磁性体に吸着させ、前記混合槽から採取した混合物を磁力によって磁性体と処理水とに分離した後、前記混合物から分離された前記磁性体を前記混合槽に返送する浄化処理方法に使用される磁性体存在量測定方法であって、
   前記混合槽の混合物の比重と前記汚染水の比重又は前記処理水の比重とを測定し、
   前記混合物と前記汚染水または前記処理水との比重差に基づいて前記混合槽内の磁性体存在量を推定することを特徴とする、磁性体存在量測定方法。
2. 重金属を含む汚染水と磁性体とを混合槽内において混合して前記重金属を前記磁性体に吸着させ、前記混合槽から採取した混合物を磁力によって磁性体と処理水とに分離した後、前記混合物から分離された前記磁性体を前記混合槽に返送する浄化処理方法であって、請求項１に記載の磁性体存在量測定方法に基づいて得られた混合槽に追加する磁性体の量を制御することを特徴とする重金属を含む汚染水の浄化方法。
3. 前記重金属がヒ素であり、前記混合槽の混合物のｐＨを弱酸性にすることを特徴とする請求項２記載の重金属を含む汚染水の浄化方法。
4. 重金属を含む汚染水を貯留するための汚染水貯留槽と、
   前記汚染水と磁性体とを混合して、前記重金属を前記磁性体に吸着させる混合槽と、
   前記汚染水貯留槽から前記混合槽に至る供給ラインと、
   前記汚染水と前記磁性体との混合物から磁力によって前記磁性体を分離する磁力分離装置と、
   前記磁力分離装置によって前記磁性体が分離された処理水を処理水貯留槽に輸送する排水ラインと、
   混合槽の比重と汚染水の比重又は処理水の比重とに基づいて得られた混合槽内の不足する磁性体を追加する投入する磁性体供給装置と、
   前記磁性体供給装置を制御する制御手段と、を備える浄化装置であって、
   前記供給ラインまたは前記排水ラインには、サンプリング孔が形成されていることを特徴とする、浄化装置。
5. 前記重金属がヒ素であり、
   酸性剤貯留槽を設け、該酸性剤貯留槽から前記供給ラインの途中に酸性剤を添加する合流管を設けたことを特徴とする請求項４に記載の浄化装置。

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