JP6853706B2 - 水処理システム及び水処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、硫酸バリウムの沈殿を利用した、セレンを含む排水の水処理システム及び水処理方法に関する。
化学事業所や工事現場の排水にはセレンが含まれることがある。セレンは、例えばセレン酸イオン等のオキソ酸イオンの形態をとることができ、水溶液中における溶解性が高いので、従来の一般的な排水処理に使用される硫酸バンド（硫酸アルミニウム）、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）等の無機凝集剤や、高分子ポリマーを含む有機凝集剤によって沈殿させて除去することは困難である。そこで、特許文献１では、シュベルトマナイトと呼ばれる酸化鉄鉱物にセレンを吸着させる方法が提案されている。
しかしながら、シュベルトマナイトの吸着効率は必ずしも高くなく、大量の排水を処理するためには大量のシュベルトマナイトが必要となる。シュベルトマナイトは汎用的な材料ではないため、コスト高になる問題がある。
本発明は、排水中に含まれるセレンを簡便に除去する水処理システム及び水処理方法を提供する。
［１］ セレンを含む排水が導入される反応槽と、前記反応槽に供給する第一薬剤または前記第一薬剤が含まれる第一水溶液を貯蔵する第一貯蔵槽と、前記第一薬剤または前記第一水溶液を前記第一貯蔵槽から前記反応槽へ供給する第一薬剤供給部と、を備え、前記第一薬剤が、硫酸バリウムを含む薬剤であることを特徴とする水処理システム。
［２］ セレンおよび硫酸イオンを含む排水が導入される反応槽と、前記反応槽に供給する第一薬剤または前記第一薬剤が含まれる第一水溶液を貯蔵する第一貯蔵槽と、前記第一薬剤または前記第一薬剤が含まれる前記第一水溶液を前記第一貯蔵槽から前記反応槽へ供給する第一薬剤供給部と、を備え、前記第一薬剤が、バリウムイオンを含む薬剤であることを特徴とする水処理システム。
［３］ 前記排水と、前記第一薬剤または前記第一水溶液との混合液が導入され、前記混合液に含まれる硫酸バリウムの沈殿と上澄み液とを分離する濁水処理装置と、前記混合液を前記反応槽から前記濁水処理装置へ送液する混合液送液部と、を備えることを特徴とする［１］又は［２］に記載の水処理システム。
［４］ 前記反応槽に供給する、硫酸イオンが含まれる第二薬剤またはその第二薬剤が含まれる第二水溶液を貯蔵する第二貯蔵槽と、前記第二薬剤または前記第二水溶液を前記第二貯蔵槽から前記反応槽へ供給する第二薬剤供給部と、をさらに備えることを特徴とする［２］に記載の水処理システム。
［５］ 前記排水と、前記第一薬剤若しくは前記第一水溶液、及び前記第二薬剤若しくは前記第二水溶液のうち、少なくとも前記第一薬剤若しくは前記第一水溶液との混合液が導入され、前記混合液に含まれる硫酸バリウムの沈殿と上澄み液とを分離する濁水処理装置と、前記混合液を前記反応槽から前記濁水処理装置へ送液する混合液送液部と、を備えることを特徴とする［４］に記載の水処理システム。
［６］ 前記硫酸バリウムを凝集させる凝集剤を保持する第三貯蔵槽と、前記凝集剤を前記第三貯蔵槽から前記濁水処理装置へ供給する凝集剤供給部と、を備えることを特徴とする［３］又は［５］に記載の水処理システム。
［７］ 前記上澄み液を受け入れて一時的に貯留する放流槽と、前記上澄み液を前記濁水処理装置から前記放流槽へ送液する上澄み液送液部と、を備えることを特徴とする［３］、［５］又は［６］に記載の水処理システム。
［８］ 前記濁水処理装置から前記硫酸バリウムの沈殿を受け入れる貯泥槽と、前記沈殿を前記濁水処理装置から前記貯泥槽へ移送する沈殿物第一移送部と、を備えることを特徴とする［３］、［５］、［６］又は［７］に記載の水処理システム。
［９］ 前記沈殿を脱水する脱水装置と、前記沈殿を前記貯泥槽から前記脱水装置へ移送する沈殿物第二移送部と、を備えることを特徴とする［８］に記載の水処理システム。
［１０］ ［１］又は［２］に記載の水処理システムを用いた水処理方法であって、前記排水と、前記第一薬剤または前記第一水溶液と、をそれぞれ前記反応槽へ供給し、前記反応槽において前記排水と、前記第一薬剤または前記第一水溶液とを混合して、得られた混合液の中で硫酸バリウムの沈殿に前記セレンを取り込ませる工程を有することを特徴とする水処理方法。
［１１］ ［４］に記載の水処理システムを用いた水処理方法であって、前記排水と、前記第一薬剤または前記第一水溶液と、前記第二薬剤または前記第二水溶液と、をそれぞれ前記反応槽へ供給し、前記反応槽において前記排水、前記第一薬剤若しくは前記第一水溶液、及び前記第二薬剤若しくは前記第二水溶液を混合して、得られた混合液の中で硫酸バリウムの沈殿を生成することによって、前記沈殿に前記セレンを取り込ませる工程を有することを特徴とする水処理方法。
［２］ セレンおよび硫酸イオンを含む排水が導入される反応槽と、前記反応槽に供給する第一薬剤または前記第一薬剤が含まれる第一水溶液を貯蔵する第一貯蔵槽と、前記第一薬剤または前記第一薬剤が含まれる前記第一水溶液を前記第一貯蔵槽から前記反応槽へ供給する第一薬剤供給部と、を備え、前記第一薬剤が、バリウムイオンを含む薬剤であることを特徴とする水処理システム。
［３］ 前記排水と、前記第一薬剤または前記第一水溶液との混合液が導入され、前記混合液に含まれる硫酸バリウムの沈殿と上澄み液とを分離する濁水処理装置と、前記混合液を前記反応槽から前記濁水処理装置へ送液する混合液送液部と、を備えることを特徴とする［１］又は［２］に記載の水処理システム。
［４］ 前記反応槽に供給する、硫酸イオンが含まれる第二薬剤またはその第二薬剤が含まれる第二水溶液を貯蔵する第二貯蔵槽と、前記第二薬剤または前記第二水溶液を前記第二貯蔵槽から前記反応槽へ供給する第二薬剤供給部と、をさらに備えることを特徴とする［２］に記載の水処理システム。
［５］ 前記排水と、前記第一薬剤若しくは前記第一水溶液、及び前記第二薬剤若しくは前記第二水溶液のうち、少なくとも前記第一薬剤若しくは前記第一水溶液との混合液が導入され、前記混合液に含まれる硫酸バリウムの沈殿と上澄み液とを分離する濁水処理装置と、前記混合液を前記反応槽から前記濁水処理装置へ送液する混合液送液部と、を備えることを特徴とする［４］に記載の水処理システム。
［６］ 前記硫酸バリウムを凝集させる凝集剤を保持する第三貯蔵槽と、前記凝集剤を前記第三貯蔵槽から前記濁水処理装置へ供給する凝集剤供給部と、を備えることを特徴とする［３］又は［５］に記載の水処理システム。
［７］ 前記上澄み液を受け入れて一時的に貯留する放流槽と、前記上澄み液を前記濁水処理装置から前記放流槽へ送液する上澄み液送液部と、を備えることを特徴とする［３］、［５］又は［６］に記載の水処理システム。
［８］ 前記濁水処理装置から前記硫酸バリウムの沈殿を受け入れる貯泥槽と、前記沈殿を前記濁水処理装置から前記貯泥槽へ移送する沈殿物第一移送部と、を備えることを特徴とする［３］、［５］、［６］又は［７］に記載の水処理システム。
［９］ 前記沈殿を脱水する脱水装置と、前記沈殿を前記貯泥槽から前記脱水装置へ移送する沈殿物第二移送部と、を備えることを特徴とする［８］に記載の水処理システム。
［１０］ ［１］又は［２］に記載の水処理システムを用いた水処理方法であって、前記排水と、前記第一薬剤または前記第一水溶液と、をそれぞれ前記反応槽へ供給し、前記反応槽において前記排水と、前記第一薬剤または前記第一水溶液とを混合して、得られた混合液の中で硫酸バリウムの沈殿に前記セレンを取り込ませる工程を有することを特徴とする水処理方法。
［１１］ ［４］に記載の水処理システムを用いた水処理方法であって、前記排水と、前記第一薬剤または前記第一水溶液と、前記第二薬剤または前記第二水溶液と、をそれぞれ前記反応槽へ供給し、前記反応槽において前記排水、前記第一薬剤若しくは前記第一水溶液、及び前記第二薬剤若しくは前記第二水溶液を混合して、得られた混合液の中で硫酸バリウムの沈殿を生成することによって、前記沈殿に前記セレンを取り込ませる工程を有することを特徴とする水処理方法。
本発明の水処理システム及び水処理方法によれば、セレンを含む排水中で硫酸バリウムの沈殿を生成することにより、その沈殿にセレンを固溶体として取り込んで、硫酸バリウムの沈殿と共にセレンを沈殿させ、排水からセレンを除去することができる。硫酸バリウムの沈殿は汎用的な化学薬品を用いることによって容易に生成できるので、簡便に排水からセレンを除去することができる。また、本発明の水処理システム及び水処理方法によれば、セレンを含む排水中に硫酸バリウムを含む薬剤を添加することにより、硫酸バリウムの沈殿にセレンを吸着させ、その沈殿と共にセレンを沈殿させ、排水からセレンを除去することができる。
《水処理システム》
本発明の第一態様の水処理システムは、セレンを含む排水（原水）が導入される反応槽と、前記反応槽に供給する薬剤または前記薬剤が含まれる水溶液を貯蔵する貯蔵槽と、前記薬剤または前記水溶液を前記貯蔵槽から前記反応槽へ供給する薬剤供給部と、を備える。
本発明の第一態様の水処理システムは、セレンを含む排水（原水）が導入される反応槽と、前記反応槽に供給する薬剤または前記薬剤が含まれる水溶液を貯蔵する貯蔵槽と、前記薬剤または前記水溶液を前記貯蔵槽から前記反応槽へ供給する薬剤供給部と、を備える。
図１に示す水処理システム１０は、原水槽１、反応槽２、第一貯蔵槽３、第二貯蔵槽４、第一薬剤供給部３ａ、及び第二薬剤供給部４ａを備える。
原水槽１は、セレンを含む排水を一時的に貯留する。
反応槽２は、前記排水と、後述する硫酸バリウムの沈殿とを接触させることにより、硫酸バリウムにセレンを結合させる処理を行う。
第一貯蔵槽３は、反応槽２に供給する第一薬剤または第一薬剤が含まれる第一水溶液を貯蔵する。
第二貯蔵槽４は、反応槽２に供給する第二薬剤または第二薬剤が含まれる第二水溶液を貯蔵する。
第一薬剤供給部３ａは、第一薬剤または前記第一水溶液を第一貯蔵槽３から反応槽２へ供給する。
第二薬剤供給部４ａは、第二薬剤または前記第二水溶液を第二貯蔵槽４から反応槽２へ供給する。
原水槽１は、セレンを含む排水を一時的に貯留する。
反応槽２は、前記排水と、後述する硫酸バリウムの沈殿とを接触させることにより、硫酸バリウムにセレンを結合させる処理を行う。
第一貯蔵槽３は、反応槽２に供給する第一薬剤または第一薬剤が含まれる第一水溶液を貯蔵する。
第二貯蔵槽４は、反応槽２に供給する第二薬剤または第二薬剤が含まれる第二水溶液を貯蔵する。
第一薬剤供給部３ａは、第一薬剤または前記第一水溶液を第一貯蔵槽３から反応槽２へ供給する。
第二薬剤供給部４ａは、第二薬剤または前記第二水溶液を第二貯蔵槽４から反応槽２へ供給する。
第一薬剤供給部３ａ及び第二薬剤供給部４ａは、反応槽２と、第一貯蔵槽３又は第二貯蔵槽４とを接続する配管、ポンプ及びバルブによって構成されている。第一薬剤供給部３ａと第二薬剤供給部４ａとは互いに独立した供給ラインとされている。両ラインは独立しているため、反応槽２に供給する第一薬剤または第一水溶液の供給量と、第二薬剤または第二水溶液の供給量とを個別に制御することができる。これにより、後述する硫酸バリウムの生成反応の制御が容易となる。
前記排水は、工事現場等の外部から適当な手段（例えば配管、給水車等）を介して原水槽１に導入される。処理される排水は、原水槽１から排水送液部１ａを介して反応槽２へ供給される。反応槽２には、前記排水と、前記第一薬剤、前記第一水溶液、前記第二薬剤、及び前記第二水溶液のうち少なくとも１つとが供給され、反応槽２においてこれらが混合された混合液が得られる。混合液中では、後述するように、セレンと硫酸バリウムの沈殿とが結合して、セレンを含む非水溶性の硫酸バリウムの沈殿が生成される。
水処理システム１０において、原水槽１は任意の構成である。工事現場等から適当な手段で移送された排水を直接反応槽２へ供給する場合には原水槽１は無くても構わない。
水処理システム１０は、前記混合液が導入され、前記混合液に含まれる硫酸バリウムの沈殿と上澄み液とを分離する濁水処理装置５を任意の構成として備えている。
また、水処理システム１０は、濁水処理装置５に供給し、前記硫酸バリウムを凝集させる凝集剤を貯蔵する第三貯蔵槽６と；前記上澄み液を受け入れて、外部に放流するまで前記上澄み液を一時的に貯蔵する放流槽７と；濁水処理装置５から前記硫酸バリウムを含む沈殿物を受け入れる貯泥槽８と；前記沈殿物を脱水する脱水装置９と；を任意の構成として備えている。
また、水処理システム１０は、濁水処理装置５に供給し、前記硫酸バリウムを凝集させる凝集剤を貯蔵する第三貯蔵槽６と；前記上澄み液を受け入れて、外部に放流するまで前記上澄み液を一時的に貯蔵する放流槽７と；濁水処理装置５から前記硫酸バリウムを含む沈殿物を受け入れる貯泥槽８と；前記沈殿物を脱水する脱水装置９と；を任意の構成として備えている。
濁水処理装置５には、前記混合液を反応槽２から濁水処理装置５へ送液する混合液送液部２ａが接続されている。
濁水処理装置５には、前記凝集剤を第三貯蔵槽６から濁水処理装置５へ供給する凝集剤供給部６ａが接続されている。
放流槽７には、前記上澄み液を濁水処理装置５から放流槽７へ送液する上澄み液送液部５ａが接続されている。
貯泥槽８には、前記沈殿物を濁水処理装置５から貯泥槽８へ移送する沈殿物第一移送部５ｂが接続されている。
脱水装置９には、前記沈殿物を貯泥槽８から脱水装置９へ移送する沈殿物第二移送部８ａが接続されている。
上記の接続を行う各部は、配管、バルブ、ポンプ等の公知の接続部材によって構成されている。
濁水処理装置５には、前記凝集剤を第三貯蔵槽６から濁水処理装置５へ供給する凝集剤供給部６ａが接続されている。
放流槽７には、前記上澄み液を濁水処理装置５から放流槽７へ送液する上澄み液送液部５ａが接続されている。
貯泥槽８には、前記沈殿物を濁水処理装置５から貯泥槽８へ移送する沈殿物第一移送部５ｂが接続されている。
脱水装置９には、前記沈殿物を貯泥槽８から脱水装置９へ移送する沈殿物第二移送部８ａが接続されている。
上記の接続を行う各部は、配管、バルブ、ポンプ等の公知の接続部材によって構成されている。
第一実施形態として、第一貯蔵槽３に貯蔵する第一薬剤が硫酸バリウムである場合が例示できる。この場合、第一薬剤供給部３ａを介して反応槽２に硫酸バリウムを投入するので、反応槽２内で硫酸バリウムを生成させる必要がない。このため、第二貯蔵槽４は無くても構わない。薬剤の形態は特に限定されず、例えば、粉体、顆粒体等が挙げられる。
第二実施形態として、第一貯蔵槽３に貯蔵する第一薬剤がバリウムイオンを含む薬剤である場合が例示できる。この第一薬剤は、前記混合液中でバリウムイオンを生成する薬剤であればよく、例えば塩化バリウムを含む薬剤または塩化バリウムそのものが挙げられる。薬剤の形態は特に限定されず、例えば、液体、粉体、顆粒体等が挙げられる。
第二実施形態において、第二貯蔵槽４に貯蔵する第二薬剤は硫酸イオンを含む薬剤であることが好ましい。この第二薬剤は、前記混合液中で硫酸イオンを生成する薬剤であればよく、例えば硫酸を含む薬剤または硫酸そのものが挙げられる。
第二実施形態において、反応槽２に供給された第一薬剤及び第二薬剤が反応し、前記混合液中に硫酸バリウムを生成させることができる。
第二実施形態において、第二貯蔵槽４に貯蔵する第二薬剤は硫酸イオンを含む薬剤であることが好ましい。この第二薬剤は、前記混合液中で硫酸イオンを生成する薬剤であればよく、例えば硫酸を含む薬剤または硫酸そのものが挙げられる。
第二実施形態において、反応槽２に供給された第一薬剤及び第二薬剤が反応し、前記混合液中に硫酸バリウムを生成させることができる。
第二実施形態において、前記排水（原水）に予め硫酸イオンが含まれている場合、バリウムイオンを供給すれば前記混合液中で硫酸バリウムを生成させることができる。このため、硫酸イオンを供給する第二貯留槽は無くても構わない。
《水処理方法》
本発明の第二態様の水処理方法は、前述した第一態様の水処理システムを利用して、排水（原水）に含まれるセレンを低減する方法である。
本発明の第二態様の水処理方法は、前述した第一態様の水処理システムを利用して、排水（原水）に含まれるセレンを低減する方法である。
第一実施形態として、例えば、前記排水と、前記第一薬剤または前記第一水溶液と、をそれぞれ前記反応槽へ供給し、前記反応槽において前記排水と、前記第一薬剤または前記第一水溶液とを混合して、得られた混合液の中で硫酸バリウムの沈殿に前記セレンを吸着させる工程を有する水処理方法が挙げられる。この水処理方法によって清浄な処理水が得られる。第一実施形態において、第一薬剤は硫酸バリウムを含む薬剤または硫酸バリウムそのものであることが好ましい。
第二実施形態として、例えば、前記排水と、前記第一薬剤また前記第一水溶液と、前記第二薬剤または前記第二水溶液と、をそれぞれ前記反応槽へ供給し、前記反応槽において前記排水、前記第一薬剤若しくは前記第一水溶液、及び前記第二薬剤若しくは前記第二水溶液を混合して、得られた混合液の中で硫酸バリウムの沈殿を生成することによって、前記沈殿に前記セレンを取り込ませる工程を有する、水処理方法が挙げられる。この水処理方法によって清浄な処理水が得られる。第二実施形態において、第一薬剤はバリウムイオンを含む薬剤であることが好ましく、第二薬剤は硫酸イオンを含む薬剤であることが好ましい。
以下に、水処理システム１０を利用した、第二実施形態の水処理方法の一例を説明する。
以下に、水処理システム１０を利用した、第二実施形態の水処理方法の一例を説明する。
まず、セレンが含まれる排水を外部から排水槽１を介して反応槽２へ導入する。セレンの形態はセレンのオキソ酸であることが好ましい。
次いで、第一貯蔵槽３と第二貯蔵槽４から反応槽２へ、第一薬剤供給部３ａ及び第二薬剤供給部４ａの独立したラインを介して、バリウムイオンを含む第一水溶液と、硫酸イオンを含む第二水溶液とをそれぞれ供給する。反応槽２において、排水、第一水溶液及び第二水溶液を混合することにより、混合液中で硫酸バリウムの沈殿が生成する。この際、必要に応じて水道水を反応槽２へ供給してもよい。
反応槽２の上記混合液において硫酸バリウムの沈殿に、セレンが固溶体として取り込まれる。例えば、硫酸バリウムの沈殿の中に、セレン酸バリウムとして取り込まれていてもよい。その後、混合液送液部２ａを介して反応槽２から濁水処理装置５へ、硫酸バリウムの沈殿を含む混合液を移送する。
次いで、第一貯蔵槽３と第二貯蔵槽４から反応槽２へ、第一薬剤供給部３ａ及び第二薬剤供給部４ａの独立したラインを介して、バリウムイオンを含む第一水溶液と、硫酸イオンを含む第二水溶液とをそれぞれ供給する。反応槽２において、排水、第一水溶液及び第二水溶液を混合することにより、混合液中で硫酸バリウムの沈殿が生成する。この際、必要に応じて水道水を反応槽２へ供給してもよい。
反応槽２の上記混合液において硫酸バリウムの沈殿に、セレンが固溶体として取り込まれる。例えば、硫酸バリウムの沈殿の中に、セレン酸バリウムとして取り込まれていてもよい。その後、混合液送液部２ａを介して反応槽２から濁水処理装置５へ、硫酸バリウムの沈殿を含む混合液を移送する。
次に、濁水処理装置５の水槽に導入した前記混合液を静置し、セレンを含む硫酸バリウムの前記沈殿を沈降させる。第三貯蔵槽６から濁水処理装置５へ、凝集剤供給部６ａを介して凝集剤（例えば、ポリ塩化アルミニウム、高分子凝集剤等）を供給すると、沈殿の沈降を促進させることができる。セレンを含む前記沈殿が沈降した後、上澄み液送液部５ａを介して、セレン濃度が低減した上澄み液を放流槽７へ移送し、一時的に貯蔵して、適切なタイミングで河川等の外部へ放流する。また、必要に応じて上澄み液を反応槽２へ戻してもよい。一方、沈降した前記沈殿を汚泥として、濁水処理装置５から貯泥槽８へ、沈殿物第一移送部５ｂを介して移送し、一時的に貯蔵する。その後、沈殿物第二移送部８ａを介して貯泥槽８から、フィルタープレス機等の脱水装置９へ汚泥を移送し、汚泥を脱水して、セレンを含む脱水ケーキを得る。脱水ケーキは公知方法によって適切に処分される。脱水した水は、上澄み液よりも清浄度が劣ると考えられるため、反応槽２へ戻すことが好ましい。
上記の水処理システム１０に代えて、図２に示す水処理システム２０を用いた水処理方法も挙げられる。水処理システム２０において、水処理システム１０と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。水処理システム２０は、第二貯蔵槽４が接続された第二反応槽２Ｂと、第一貯蔵槽３が接続された第一反応槽２Ａと備えている。
まず、セレンが含まれる排水を外部から排水槽１を介して第二反応槽２Ｂへ導入する。
次いで、第二貯蔵槽４から第二反応槽２Ｂへ、第二薬剤供給部４ａを介して、硫酸イオンを含む第二水溶液を供給し、第二反応槽２Ｂにおいて、前記排水及び第二水溶液を混合した混合液を得る。続いて、第二反応槽２Ｂから第一反応槽２Ａへ、混合液供給部２ｐを介して、硫酸イオンを含む前記混合液を供給し、さらに、第一貯蔵槽３から第一反応槽２Ａへ、第一薬剤供給部３ａを介して、バリウムイオンを含む第一水溶液を供給する。これにより、第一反応槽２Ａにおいて、前記混合液及び第二水溶液を混合した混合液を得るとともに、得られた混合液中で硫酸バリウムの沈殿が生成され、この沈殿にセレンが取り込まれる。その後、混合液送液部２ａを介して第一反応槽２Ａから濁水処理装置５へ、硫酸バリウムの沈殿を含む前記混合液を移送する。以降の処理は前述の水処理システム１０を用いた方法と同様に行われる。
まず、セレンが含まれる排水を外部から排水槽１を介して第二反応槽２Ｂへ導入する。
次いで、第二貯蔵槽４から第二反応槽２Ｂへ、第二薬剤供給部４ａを介して、硫酸イオンを含む第二水溶液を供給し、第二反応槽２Ｂにおいて、前記排水及び第二水溶液を混合した混合液を得る。続いて、第二反応槽２Ｂから第一反応槽２Ａへ、混合液供給部２ｐを介して、硫酸イオンを含む前記混合液を供給し、さらに、第一貯蔵槽３から第一反応槽２Ａへ、第一薬剤供給部３ａを介して、バリウムイオンを含む第一水溶液を供給する。これにより、第一反応槽２Ａにおいて、前記混合液及び第二水溶液を混合した混合液を得るとともに、得られた混合液中で硫酸バリウムの沈殿が生成され、この沈殿にセレンが取り込まれる。その後、混合液送液部２ａを介して第一反応槽２Ａから濁水処理装置５へ、硫酸バリウムの沈殿を含む前記混合液を移送する。以降の処理は前述の水処理システム１０を用いた方法と同様に行われる。
以上で説明した第二実施形態の水処理システムにおいて、前記排水に硫酸イオンが予め含まれている場合には、第二貯蔵槽は無くても構わない。また、第二実施形態に代えて、第一実施形態の水処理システムにおいては、第一貯蔵槽および第二貯蔵槽のうち少なくとも一方から硫酸バリウムを反応槽へ供給することができる。
以上で説明した水処理システムにおいては、次に説明する処理方法によって硫酸バリウムの沈殿とともにセレンが除去されることが好ましい。
＜好適な処理方法＞
セレンを含む排水（原水）中で硫酸バリウムの沈殿を生成する沈殿工程と、前記排水から前記沈殿を除去する除去工程と、を行うことによって、前記除去工程において、前記セレンを前記沈殿と共に前記排水から除去することができる。なお、貯蔵槽から硫酸バリウムを反応槽へ供給する場合は、上記の沈殿工程は無くても構わない。
セレンを含む排水（原水）中で硫酸バリウムの沈殿を生成する沈殿工程と、前記排水から前記沈殿を除去する除去工程と、を行うことによって、前記除去工程において、前記セレンを前記沈殿と共に前記排水から除去することができる。なお、貯蔵槽から硫酸バリウムを反応槽へ供給する場合は、上記の沈殿工程は無くても構わない。
前記排水中に含まれるセレンは、除去効率を高める観点から、セレンのオキソ酸であることが好ましい。ここで、セレンのオキソ酸とは、１つの無機原子に水酸基（−ＯＨ）及びオキソ基（＝Ｏ）が結合しており、且つその水酸基のプロトンが脱離し得るセレン化合物である。オキソ酸は水中では前記プロトンが脱離したオキソ酸イオンとなり得る。
セレンのオキソ酸イオンとしては、セレン酸イオン（ＳｅＯ４ ２−）、セレン酸水素イオン（ＨＳｅＯ４ −）、亜セレン酸イオン（ＳｅＯ３ ２−）、亜セレン酸水素イオン（ＨＳｅＯ３ −）が挙げられる。これらのうち、硫酸イオン（ＳＯ４ ２−）の形態に近く、硫酸イオンとともに沈殿させることがより容易なセレン酸イオンがより好ましい。
セレンのオキソ酸イオンとしては、セレン酸イオン（ＳｅＯ４ ２−）、セレン酸水素イオン（ＨＳｅＯ４ −）、亜セレン酸イオン（ＳｅＯ３ ２−）、亜セレン酸水素イオン（ＨＳｅＯ３ −）が挙げられる。これらのうち、硫酸イオン（ＳＯ４ ２−）の形態に近く、硫酸イオンとともに沈殿させることがより容易なセレン酸イオンがより好ましい。
前記排水中に含まれるセレン濃度は、特に限定されないが、工事現場の排水中に含まれる典型的なセレン濃度は、０．０１〜１ｍｇ／ｍｌの範囲である。ここで、「セレン濃度」は、イオン形態の種類によらず、セレンを含むイオンをセレン原子と見なした場合のセレン原子換算の濃度である。
公的な環境基準において、排水中に含まれるセレン濃度は０．０１ｍｇ／ｍｌ未満にすることが推奨又は要求されている。したがって、処理対象とする前記排水中のセレンの初期濃度（処理前の濃度）は、イオン形態によらず、セレン原子換算で０．０１ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましい。本処理方法によれば、排水中に含まれるセレン濃度を０．０１ｍｇ／ｍｌ未満に低下させた処理済み排水が得られる。
公的な環境基準において、排水中に含まれるセレン濃度は０．０１ｍｇ／ｍｌ未満にすることが推奨又は要求されている。したがって、処理対象とする前記排水中のセレンの初期濃度（処理前の濃度）は、イオン形態によらず、セレン原子換算で０．０１ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましい。本処理方法によれば、排水中に含まれるセレン濃度を０．０１ｍｇ／ｍｌ未満に低下させた処理済み排水が得られる。
［沈殿工程］
セレンが含まれる処理対象の排水中で硫酸バリウムの沈殿を生成する方法としては、前記排水に、硫酸イオン及びバリウムイオンのうち少なくとも一方を添加する方法が挙げられる。
工事現場において硫黄を含有する岩石又は土砂が存在する場合、その工事現場から発生する排水には予め硫酸イオンが含まれている場合がある。前記排水に予め硫酸イオンが含まれる場合には、バリウムイオンを添加することによって、非水溶性の硫酸バリウムの沈殿を自然に生成させることができる。
工事現場においてバリウムを含有する岩石又は土砂が存在する場合、その工事現場から発生する排水には予めバリウムイオンが含まれている場合がある。前記排水に予めバリウムイオンが含まれる場合には、硫酸イオンを添加することによって、非水溶性の硫酸バリウムの沈殿を自然に生成させることができる。
前記排水に予め硫酸イオン又はバリウムイオンが含まれているか否かに関わらず、前記排水に硫酸イオン及びバリウムイオンを添加することによって、非水溶性の硫酸バリウムの沈殿を自然に生成させることができる。
セレンが含まれる処理対象の排水中で硫酸バリウムの沈殿を生成する方法としては、前記排水に、硫酸イオン及びバリウムイオンのうち少なくとも一方を添加する方法が挙げられる。
工事現場において硫黄を含有する岩石又は土砂が存在する場合、その工事現場から発生する排水には予め硫酸イオンが含まれている場合がある。前記排水に予め硫酸イオンが含まれる場合には、バリウムイオンを添加することによって、非水溶性の硫酸バリウムの沈殿を自然に生成させることができる。
工事現場においてバリウムを含有する岩石又は土砂が存在する場合、その工事現場から発生する排水には予めバリウムイオンが含まれている場合がある。前記排水に予めバリウムイオンが含まれる場合には、硫酸イオンを添加することによって、非水溶性の硫酸バリウムの沈殿を自然に生成させることができる。
前記排水に予め硫酸イオン又はバリウムイオンが含まれているか否かに関わらず、前記排水に硫酸イオン及びバリウムイオンを添加することによって、非水溶性の硫酸バリウムの沈殿を自然に生成させることができる。
沈殿工程において、硫酸バリウムの沈殿の生成をより容易にする観点から、前記排水に含まれるバリウムイオンの合計と、前記排水に含まれる硫酸イオンの合計のモル比（Ｂａ／ＳＯ４モル比）が、０．９以上であることが好ましい。
ここで、前記排水に含まれるバリウムイオンは、遊離の状態と沈殿に含まれた状態の両方を含む。同様に、前記排水に含まれる硫酸イオンは、遊離の状態と沈殿に含まれた状態の両方を含む。
ここで、前記排水に含まれるバリウムイオンは、遊離の状態と沈殿に含まれた状態の両方を含む。同様に、前記排水に含まれる硫酸イオンは、遊離の状態と沈殿に含まれた状態の両方を含む。
通常、沈殿工程の初期から終期にかけて、遊離のバリウムイオンは徐々に減り、沈殿に含まれる（硫酸バリウムを構成する）バリウムイオンが徐々に増える。同様に、沈殿工程の初期から終期にかけて、遊離の硫酸イオンは徐々に減り、沈殿に含まれる（硫酸バリウムを構成する）硫酸イオンが徐々に増える。前記Ｂａ／ＳＯ４モル比は、沈殿工程の初期〜終期の何れの段階であってもよい。
前記Ｂａ／ＳＯ４モル比は、０．９以上が好ましく、１．０以上がより好ましく、１．１以上がさらに好ましい。
前記Ｂａ／ＳＯ４モル比が０．９以上であると、環境基準を下回るセレン濃度まで低下させることができる。前記Ｂａ／ＳＯ４比が１．０以上であると、前記排水中に含まれるセレンのほとんど全てを硫酸バリウムの沈殿内に取り込んで、前記排水から除去することができる。前記Ｂａ／ＳＯ４モル比が１．１以上であると、１．０である場合よりも確実に、前記排水中に含まれるセレンのほとんど全てを硫酸バリウムの沈殿内に取り込んで、前記排水から除去することができる。
前記Ｂａ／ＳＯ４モル比が０．９以上であると、環境基準を下回るセレン濃度まで低下させることができる。前記Ｂａ／ＳＯ４比が１．０以上であると、前記排水中に含まれるセレンのほとんど全てを硫酸バリウムの沈殿内に取り込んで、前記排水から除去することができる。前記Ｂａ／ＳＯ４モル比が１．１以上であると、１．０である場合よりも確実に、前記排水中に含まれるセレンのほとんど全てを硫酸バリウムの沈殿内に取り込んで、前記排水から除去することができる。
前記Ｂａ／ＳＯ４モル比は、前記排水中に予め含まれるバリウムイオン又は硫酸イオンのモル数、及び添加するバリウムイオンのモル数と硫酸イオンのモル数に基づいて算出することができる。また、前記排水を誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）質量法によって分析して、前記排水中のバリウムのモル数とＳＯ４のモル数を求めてもよい。
前記排水に添加する硫酸イオン及びバリウムイオンの濃度としては、前記排水に含まれるセレン濃度を１モル部としたとき、例えば、硫酸イオンを０．８万〜１．２万モル部添加し、バリウムイオンを０．８万〜１．２万モル部添加することが挙げられる。この際、硫酸イオンとバリウムイオンを添加する順序は任意でよい。
上記の添加量において、硫酸イオンを０．９万〜１．１万モル部添加してもよく、バリウムイオンを０．９万〜１．１万モル部添加してもよい。
上記の添加量において、硫酸イオンを０．９５万〜１．０５万モル部添加してもよく、バリウムイオンを０．９５万〜１．０５万モル部添加してもよい。
上記の硫酸イオンとバリウムイオンのモル比で添加すると、添加した硫酸イオンのほとんど全てが硫酸バリウムの沈殿の形成に消費される。この結果、形成された硫酸バリウムの沈殿に前記排水中のセレンのほとんど全てを取り込ませることができる。
上記の添加量において、硫酸イオンを０．９万〜１．１万モル部添加してもよく、バリウムイオンを０．９万〜１．１万モル部添加してもよい。
上記の添加量において、硫酸イオンを０．９５万〜１．０５万モル部添加してもよく、バリウムイオンを０．９５万〜１．０５万モル部添加してもよい。
上記の硫酸イオンとバリウムイオンのモル比で添加すると、添加した硫酸イオンのほとんど全てが硫酸バリウムの沈殿の形成に消費される。この結果、形成された硫酸バリウムの沈殿に前記排水中のセレンのほとんど全てを取り込ませることができる。
具体例として、前記排水のセレンの初期濃度が０．０８ｍｇ／Ｌ（約１×１０−６モル／Ｌ、１モル部）である場合、前記排水に硫酸イオン１０００ｍｇ／Ｌ（約１×１０−２モル／Ｌ、１万モル部）を添加し、前記排水にバリウムイオン１．４ｇ／Ｌ（約１×１０−２モル／Ｌ、１万モル部）を添加することが好ましい。この添加によって、前記排水中の硫酸イオンのほとんど全てが硫酸バリウムの沈殿の形成に消費される。この結果、形成された硫酸バリウムの沈殿に前記排水中のセレンのほとんど全てを取り込ませることができる。
上記のように硫酸イオンの全てを消費するために必要なバリウムイオンの量は、硫酸バリウムの溶解度積［Ｂａ２＋］［ＳＯ４ ２−］=１０−９．９７から算出される（但し、活量は考慮しない）。
なお、上記のように硫酸イオンを添加せず、セレンの上記初期濃度の全てがバリウムイオンと結合してセレン酸バリウムの沈殿（硫酸バリウムと同様に沈殿を形成するものとする）を形成するために必要なバリウムの添加量は、３８．５ｇ／Ｌ（０．２８モル／Ｌ）である。この添加量は、セレン酸バリウムの溶解度積［Ｂａ２＋］［ＳｅＯ４ ２−］= １０−７．４５から算出される（但し、活量は考慮しない）。
上記の計算から、本態様の方法、すなわち排水中に含まれるセレン酸イオンを硫酸イオンと共存させ、さらに硫酸バリウムの沈殿中に取り込む方法によれば、排水中に含まれるセレン酸イオンを硫酸イオンの共存なしでバリウムイオンと結合させてセレン酸バリウムの沈殿を形成する方法に比べて、バリウムイオンの添加量を格段に低減することができる。
なお、上記のように硫酸イオンを添加せず、セレンの上記初期濃度の全てがバリウムイオンと結合してセレン酸バリウムの沈殿（硫酸バリウムと同様に沈殿を形成するものとする）を形成するために必要なバリウムの添加量は、３８．５ｇ／Ｌ（０．２８モル／Ｌ）である。この添加量は、セレン酸バリウムの溶解度積［Ｂａ２＋］［ＳｅＯ４ ２−］= １０−７．４５から算出される（但し、活量は考慮しない）。
上記の計算から、本態様の方法、すなわち排水中に含まれるセレン酸イオンを硫酸イオンと共存させ、さらに硫酸バリウムの沈殿中に取り込む方法によれば、排水中に含まれるセレン酸イオンを硫酸イオンの共存なしでバリウムイオンと結合させてセレン酸バリウムの沈殿を形成する方法に比べて、バリウムイオンの添加量を格段に低減することができる。
また、本態様の方法によれば、添加した硫酸イオンのほとんど全てを消費して硫酸バリウムの沈殿を形成することによって、前記排水中のセレンのほとんど全てをその沈殿に取り込ませることができる。この効果は、後述の実施例の結果によって示されている。
前記排水に硫酸イオンを添加する方法としては、例えば、硫酸を前記排水に添加する方法が挙げられる。
前記排水にバリウムイオンを添加する方法としては、例えば、塩化バリウムを前記排水に添加する方法が挙げられる。
前記排水のｐＨ及び温度は、硫酸バリウムの沈殿が形成されるｐＨ及び温度であれば特に限定されない。通常、ｐＨ１〜９の範囲、１〜４０℃の条件であれば、硫酸イオン及びバリウムイオンの添加後、数分のうちに硫酸バリウムの形成が完了する。
前記排水にバリウムイオンを添加する方法としては、例えば、塩化バリウムを前記排水に添加する方法が挙げられる。
前記排水のｐＨ及び温度は、硫酸バリウムの沈殿が形成されるｐＨ及び温度であれば特に限定されない。通常、ｐＨ１〜９の範囲、１〜４０℃の条件であれば、硫酸イオン及びバリウムイオンの添加後、数分のうちに硫酸バリウムの形成が完了する。
［硫酸バリウムを反応槽へ供給する場合］
前記排水中の単位体積当たりのセレン濃度（Ｓｅ化合物がＳｅ原子であるとした場合の濃度）１質量部に対して、添加する硫酸バリウムの硫酸イオン濃度（硫酸バリウムが硫酸イオンであるとした場合の濃度）は、１０００質量部以上が好ましく、２０００質量部以上がより好ましく、５０００質量部以上がさらに好ましく、１０，０００質量部以上が特に好ましい。硫酸バリウムの添加量の上限は特に限定されないが、後段の除去工程をより容易に行う観点から、必要充分な添加量に近いことが好ましく、例えば、１０万質量部以下が目安として挙げられる。
上記の割合で硫酸バリウムを添加することにより、硫酸バリウムに対して前記排水中のセレンを充分に吸着させることができる。
前記排水中の単位体積当たりのセレン濃度（Ｓｅ化合物がＳｅ原子であるとした場合の濃度）１質量部に対して、添加する硫酸バリウムの硫酸イオン濃度（硫酸バリウムが硫酸イオンであるとした場合の濃度）は、１０００質量部以上が好ましく、２０００質量部以上がより好ましく、５０００質量部以上がさらに好ましく、１０，０００質量部以上が特に好ましい。硫酸バリウムの添加量の上限は特に限定されないが、後段の除去工程をより容易に行う観点から、必要充分な添加量に近いことが好ましく、例えば、１０万質量部以下が目安として挙げられる。
上記の割合で硫酸バリウムを添加することにより、硫酸バリウムに対して前記排水中のセレンを充分に吸着させることができる。
［除去工程］
セレンを取り込んだ硫酸バリウムの沈殿を前記排水から除去し、回収する方法としては、例えば、沈殿法、濾過法等が挙げられる。沈殿法としては、例えば、前記排水を静置して沈殿させる方法、前記排水に硫酸バンド、ＰＡＣ、高分子ポリマー凝集剤等を添加して凝集させて沈殿させる方法等が挙げられる。
回収したセレンを含む硫酸バリウムの沈殿は、法律などによって定められた方法で別途処理される。セレンを除去した排水は、法律を遵守して適切に廃棄される。
セレンを取り込んだ硫酸バリウムの沈殿を前記排水から除去し、回収する方法としては、例えば、沈殿法、濾過法等が挙げられる。沈殿法としては、例えば、前記排水を静置して沈殿させる方法、前記排水に硫酸バンド、ＰＡＣ、高分子ポリマー凝集剤等を添加して凝集させて沈殿させる方法等が挙げられる。
回収したセレンを含む硫酸バリウムの沈殿は、法律などによって定められた方法で別途処理される。セレンを除去した排水は、法律を遵守して適切に廃棄される。
［比較例１］
セレンの初期濃度０．０８ｍｇ／Ｌ（約１×１０−６モル／Ｌ）であるセレン酸ナトリウム水溶液（以下、試験水と記す。）１Ｌを調製した。ここでセレンの初期濃度は、セレン酸ナトリウムがＳｅ原子であるとした場合の濃度である。
試験水に硫酸イオン８９０ｍｇ／Ｌの濃度となるように硫酸を添加し、２４時間静置した後、濾紙に通して沈殿を除去し、得られた濾液に含まれる溶存セレン濃度をＪＩＳ Ｋ０１０２：２０１３年の「６７．セレンのＩＣＰ質量分析法」によって測定した。同様に、濾液に含まれる溶存硫酸イオン濃度をイオンクロマトグラフ法によって測定した。
その結果、図３にプロットしたように、溶存セレン濃度は初期濃度とほぼ同じであり、溶存硫酸イオン濃度は添加した濃度とほぼ同じであった。本試験においては、試験水中で硫酸バリウムの沈殿を形成していないので、セレンを回収することはできなかった。
セレンの初期濃度０．０８ｍｇ／Ｌ（約１×１０−６モル／Ｌ）であるセレン酸ナトリウム水溶液（以下、試験水と記す。）１Ｌを調製した。ここでセレンの初期濃度は、セレン酸ナトリウムがＳｅ原子であるとした場合の濃度である。
試験水に硫酸イオン８９０ｍｇ／Ｌの濃度となるように硫酸を添加し、２４時間静置した後、濾紙に通して沈殿を除去し、得られた濾液に含まれる溶存セレン濃度をＪＩＳ Ｋ０１０２：２０１３年の「６７．セレンのＩＣＰ質量分析法」によって測定した。同様に、濾液に含まれる溶存硫酸イオン濃度をイオンクロマトグラフ法によって測定した。
その結果、図３にプロットしたように、溶存セレン濃度は初期濃度とほぼ同じであり、溶存硫酸イオン濃度は添加した濃度とほぼ同じであった。本試験においては、試験水中で硫酸バリウムの沈殿を形成していないので、セレンを回収することはできなかった。
［実施例１］
別途調製した前記試験水に硫酸イオン８９０ｍｇ／Ｌの濃度となるように硫酸（約０．９０９ｇ、約９．２７ｍＭ）を添加し、さらにＢａ／ＳＯ４モル比が０．５となるように塩化バリウム（約０．６３６ｇ、約４．６３ｍＭ）を添加して溶解させ、２４時間静置した。生成した硫酸バリウムの沈殿を濾紙に通して除去し、得られた濾液に含まれる溶存セレン濃度及び溶存硫酸イオン濃度を上記と同様に測定した。
その結果、図３にプロットしたように、溶存セレン濃度は約０．０６４ｍｇ／Ｌまで低減し、硫酸イオン濃度は約４１０ｍｇ／Ｌまで低減した。
別途調製した前記試験水に硫酸イオン８９０ｍｇ／Ｌの濃度となるように硫酸（約０．９０９ｇ、約９．２７ｍＭ）を添加し、さらにＢａ／ＳＯ４モル比が０．５となるように塩化バリウム（約０．６３６ｇ、約４．６３ｍＭ）を添加して溶解させ、２４時間静置した。生成した硫酸バリウムの沈殿を濾紙に通して除去し、得られた濾液に含まれる溶存セレン濃度及び溶存硫酸イオン濃度を上記と同様に測定した。
その結果、図３にプロットしたように、溶存セレン濃度は約０．０６４ｍｇ／Ｌまで低減し、硫酸イオン濃度は約４１０ｍｇ／Ｌまで低減した。
［実施例２］
別途調製した前記試験水に硫酸イオン８９０ｍｇ／Ｌの濃度となるように硫酸（約０．９０９ｇ、約９．２７ｍＭ）を添加し、さらにＢａ／ＳＯ４モル比が０．６となるように塩化バリウム（約０．７６３ｇ、約５．５６ｍＭ）を添加して溶解させ、２４時間静置した。生成した硫酸バリウムの沈殿を濾紙に通して除去し、得られた濾液に含まれる溶存セレン濃度及び溶存硫酸イオン濃度を上記と同様に測定した。
その結果、図３にプロットしたように、溶存セレン濃度は約０．０５６ｍｇ／Ｌまで低減し、硫酸イオン濃度は約３４０ｍｇ／Ｌまで低減した。
別途調製した前記試験水に硫酸イオン８９０ｍｇ／Ｌの濃度となるように硫酸（約０．９０９ｇ、約９．２７ｍＭ）を添加し、さらにＢａ／ＳＯ４モル比が０．６となるように塩化バリウム（約０．７６３ｇ、約５．５６ｍＭ）を添加して溶解させ、２４時間静置した。生成した硫酸バリウムの沈殿を濾紙に通して除去し、得られた濾液に含まれる溶存セレン濃度及び溶存硫酸イオン濃度を上記と同様に測定した。
その結果、図３にプロットしたように、溶存セレン濃度は約０．０５６ｍｇ／Ｌまで低減し、硫酸イオン濃度は約３４０ｍｇ／Ｌまで低減した。
［実施例３］
別途調製した前記試験水に硫酸イオン８９０ｍｇ／Ｌの濃度となるように硫酸（約０．９０９ｇ、約９．２７ｍＭ）を添加し、さらにＢａ／ＳＯ４モル比が０．７となるように塩化バリウム（約０．８９１ｇ、約６．４９ｍＭ）を添加して溶解させ、２４時間静置した。生成した硫酸バリウムの沈殿を濾紙に通して除去し、得られた濾液に含まれる溶存セレン濃度及び溶存硫酸イオン濃度を上記と同様に測定した。
その結果、図３にプロットしたように、溶存セレン濃度は約０．０５１ｍｇ／Ｌまで低減し、硫酸イオン濃度は約２５０ｍｇ／Ｌまで低減した。
別途調製した前記試験水に硫酸イオン８９０ｍｇ／Ｌの濃度となるように硫酸（約０．９０９ｇ、約９．２７ｍＭ）を添加し、さらにＢａ／ＳＯ４モル比が０．７となるように塩化バリウム（約０．８９１ｇ、約６．４９ｍＭ）を添加して溶解させ、２４時間静置した。生成した硫酸バリウムの沈殿を濾紙に通して除去し、得られた濾液に含まれる溶存セレン濃度及び溶存硫酸イオン濃度を上記と同様に測定した。
その結果、図３にプロットしたように、溶存セレン濃度は約０．０５１ｍｇ／Ｌまで低減し、硫酸イオン濃度は約２５０ｍｇ／Ｌまで低減した。
［実施例４］
別途調製した前記試験水に硫酸イオン８９０ｍｇ／Ｌの濃度となるように硫酸（約０．９０９ｇ、約９．２７ｍＭ）を添加し、さらにＢａ／ＳＯ４モル比が０．８となるように塩化バリウム（約１．０１８ｇ、７．４２ｍＭ）を添加して溶解させ、２４時間静置した。生成した硫酸バリウムの沈殿を濾紙に通して除去し、得られた濾液に含まれる溶存セレン濃度及び溶存硫酸イオン濃度を上記と同様に測定した。
その結果、図３にプロットしたように、溶存セレン濃度は約０．０４１ｍｇ／Ｌまで低減し、硫酸イオン濃度は約１２０ｍｇ／Ｌまで低減した。
別途調製した前記試験水に硫酸イオン８９０ｍｇ／Ｌの濃度となるように硫酸（約０．９０９ｇ、約９．２７ｍＭ）を添加し、さらにＢａ／ＳＯ４モル比が０．８となるように塩化バリウム（約１．０１８ｇ、７．４２ｍＭ）を添加して溶解させ、２４時間静置した。生成した硫酸バリウムの沈殿を濾紙に通して除去し、得られた濾液に含まれる溶存セレン濃度及び溶存硫酸イオン濃度を上記と同様に測定した。
その結果、図３にプロットしたように、溶存セレン濃度は約０．０４１ｍｇ／Ｌまで低減し、硫酸イオン濃度は約１２０ｍｇ／Ｌまで低減した。
［実施例５］
別途調製した前記試験水に硫酸イオン８９０ｍｇ／Ｌの濃度となるように硫酸（約０．９０９ｇ、約９．２７ｍＭ）を添加し、さらにＢａ／ＳＯ４モル比が０．９となるように塩化バリウム（約１．１４５ｇ、約８．３４ｍＭ）を添加して溶解させ、２４時間静置した。生成した硫酸バリウムの沈殿を濾紙に通して除去し、得られた濾液に含まれる溶存セレン濃度及び溶存硫酸イオン濃度を上記と同様に測定した。
その結果、図３にプロットしたように、溶存セレン濃度は約０．０４２ｍｇ／Ｌまで低減し、硫酸イオン濃度は約５９ｍｇ／Ｌまで低減した。
別途調製した前記試験水に硫酸イオン８９０ｍｇ／Ｌの濃度となるように硫酸（約０．９０９ｇ、約９．２７ｍＭ）を添加し、さらにＢａ／ＳＯ４モル比が０．９となるように塩化バリウム（約１．１４５ｇ、約８．３４ｍＭ）を添加して溶解させ、２４時間静置した。生成した硫酸バリウムの沈殿を濾紙に通して除去し、得られた濾液に含まれる溶存セレン濃度及び溶存硫酸イオン濃度を上記と同様に測定した。
その結果、図３にプロットしたように、溶存セレン濃度は約０．０４２ｍｇ／Ｌまで低減し、硫酸イオン濃度は約５９ｍｇ／Ｌまで低減した。
［実施例６］
別途調製した前記試験水に硫酸イオン８９０ｍｇ／Ｌの濃度となるように硫酸（約０．９０９ｇ、約９．２７ｍＭ）を添加し、さらにＢａ／ＳＯ４モル比が１．０となるように塩化バリウム（約１．２７３ｇ、約９．２７ｍＭ）を添加して溶解させ、２４時間静置した。生成した硫酸バリウムの沈殿を濾紙に通して除去し、得られた濾液に含まれる溶存セレン濃度及び溶存硫酸イオン濃度を上記と同様に測定した。
その結果、図３にプロットしたように、溶存セレン濃度は、環境基準値を下回り、約０．００４ｍｇ／Ｌまで低減し、硫酸イオン濃度はほぼ０ｍｇ／Ｌまで低減した。
別途調製した前記試験水に硫酸イオン８９０ｍｇ／Ｌの濃度となるように硫酸（約０．９０９ｇ、約９．２７ｍＭ）を添加し、さらにＢａ／ＳＯ４モル比が１．０となるように塩化バリウム（約１．２７３ｇ、約９．２７ｍＭ）を添加して溶解させ、２４時間静置した。生成した硫酸バリウムの沈殿を濾紙に通して除去し、得られた濾液に含まれる溶存セレン濃度及び溶存硫酸イオン濃度を上記と同様に測定した。
その結果、図３にプロットしたように、溶存セレン濃度は、環境基準値を下回り、約０．００４ｍｇ／Ｌまで低減し、硫酸イオン濃度はほぼ０ｍｇ／Ｌまで低減した。
［実施例７］
別途調製した前記試験水に硫酸イオン８９０ｍｇ／Ｌの濃度となるように硫酸（約０．９０９ｇ、約９．２７ｍＭ）を添加し、さらにＢａ／ＳＯ４モル比が１．２となるように塩化バリウム（約１．５２７ｇ、約１１．１２ｍＭ）を添加して溶解させ、２４時間静置した。生成した硫酸バリウムの沈殿を濾紙に通して除去し、得られた濾液に含まれる溶存セレン濃度及び溶存硫酸イオン濃度を上記と同様に測定した。
その結果、図３にプロットしたように、溶存セレン濃度は、環境基準値を下回り、ほぼ０ｍｇ／Ｌまで低減し、硫酸イオン濃度もほぼ０ｍｇ／Ｌまで低減した。
別途調製した前記試験水に硫酸イオン８９０ｍｇ／Ｌの濃度となるように硫酸（約０．９０９ｇ、約９．２７ｍＭ）を添加し、さらにＢａ／ＳＯ４モル比が１．２となるように塩化バリウム（約１．５２７ｇ、約１１．１２ｍＭ）を添加して溶解させ、２４時間静置した。生成した硫酸バリウムの沈殿を濾紙に通して除去し、得られた濾液に含まれる溶存セレン濃度及び溶存硫酸イオン濃度を上記と同様に測定した。
その結果、図３にプロットしたように、溶存セレン濃度は、環境基準値を下回り、ほぼ０ｍｇ／Ｌまで低減し、硫酸イオン濃度もほぼ０ｍｇ／Ｌまで低減した。
以上の結果から、処理対象の試験水に対して、前記Ｂａ／ＳＯ４比が０．９５以上となるように、セレン初期濃度１モル部に対して、硫酸イオン及びバリウムイオンをそれぞれ０．８万〜１．２万モル部の濃度となるように添加することによって、添加した硫酸イオンのほとんど全てを消費して硫酸バリウムの沈殿を生成させることができた。また、その硫酸バリウムの沈殿にセレンのほとんど全てを取り込み、試験水から除去することができた。
［試験例Ａ］
セレンの初期濃度１．０ｍｇ／Ｌであるセレン酸ナトリウム水溶液１Ｌ×４本（以下、試験水Ａ１〜Ａ４と記す。）を調製した。ここでセレンの初期濃度は、セレン酸ナトリウムがＳｅ原子であるとした場合の濃度である。
試験水Ａ１には硫酸バリウムを添加せず、試験水Ａ２には硫酸イオン換算で５００ｍｇ／Ｌとなるように硫酸バリウムを添加し、試験水Ａ３には硫酸イオン換算で１０００ｍｇ／Ｌとなるように硫酸バリウムを添加し、試験水Ａ４には硫酸イオン換算で２０００ｍｇ／Ｌとなるように硫酸バリウムを添加した。ここで硫酸イオン換算の濃度とは、添加した硫酸バリウムが硫酸イオンであるとした場合の濃度である。
硫酸バリウムを添加した各試験水（混合液）について、一時間撹拌した後、フィルター濾過で硫酸バリウムの沈殿を除去して、濾液に含まれるセレン濃度を上記のＩＣＰ質量分析法によって調べた。
その結果、試験水Ａ１の濾液には０．９７８ｍｇ／Ｌのセレンが残留しており、試験水Ａ２の濾液には０．９６７ｍｇ／Ｌのセレンが残留しており、試験水Ａ３の濾液には０．８１ｍｇ／Ｌのセレンが残留しており、試験水Ａ４の濾液には０．０５４ｍｇ／Ｌのセレンが残留していた。
以上の結果から、単位体積当たりの処理対象水に含まれるセレン濃度１質量部に対して、２０００質量部以上の硫酸バリウムを添加することにより、処理対象水のセレンを充分に除去できることが明らかである。
セレンの初期濃度１．０ｍｇ／Ｌであるセレン酸ナトリウム水溶液１Ｌ×４本（以下、試験水Ａ１〜Ａ４と記す。）を調製した。ここでセレンの初期濃度は、セレン酸ナトリウムがＳｅ原子であるとした場合の濃度である。
試験水Ａ１には硫酸バリウムを添加せず、試験水Ａ２には硫酸イオン換算で５００ｍｇ／Ｌとなるように硫酸バリウムを添加し、試験水Ａ３には硫酸イオン換算で１０００ｍｇ／Ｌとなるように硫酸バリウムを添加し、試験水Ａ４には硫酸イオン換算で２０００ｍｇ／Ｌとなるように硫酸バリウムを添加した。ここで硫酸イオン換算の濃度とは、添加した硫酸バリウムが硫酸イオンであるとした場合の濃度である。
硫酸バリウムを添加した各試験水（混合液）について、一時間撹拌した後、フィルター濾過で硫酸バリウムの沈殿を除去して、濾液に含まれるセレン濃度を上記のＩＣＰ質量分析法によって調べた。
その結果、試験水Ａ１の濾液には０．９７８ｍｇ／Ｌのセレンが残留しており、試験水Ａ２の濾液には０．９６７ｍｇ／Ｌのセレンが残留しており、試験水Ａ３の濾液には０．８１ｍｇ／Ｌのセレンが残留しており、試験水Ａ４の濾液には０．０５４ｍｇ／Ｌのセレンが残留していた。
以上の結果から、単位体積当たりの処理対象水に含まれるセレン濃度１質量部に対して、２０００質量部以上の硫酸バリウムを添加することにより、処理対象水のセレンを充分に除去できることが明らかである。
以上で説明した各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、公知の構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
本発明は、セレンが含まれる汚染水を浄化する用途に広く適用できる。
１…排水槽、１ａ…排水送液部、２…反応槽、２ａ…混合液送液部、３…第一貯蔵槽、３ａ…第一薬剤供給部、４…第二貯蔵槽、４ａ…第二薬剤供給部、５…濁水処理装置、５ａ…上澄み液送液部、５ｂ…沈殿物第一移送部、６…第三貯蔵槽、６ａ…凝集剤供給部、７…放流槽、８…貯泥槽、８ａ…沈殿物第二移送部、９…脱水装置、１０…水処理システム、２Ａ…第一反応槽、２ｐ…混合液供給部、２Ｂ…第二反応槽、２０…水処理システム
Claims (11)
- セレンを含む排水が導入される反応槽と、
前記反応槽に供給する第一薬剤を貯蔵する第一貯蔵槽と、
前記第一薬剤を前記第一貯蔵槽から前記反応槽へ供給する第一薬剤供給部と、
を備え、
前記第一薬剤が、硫酸バリウムを含む薬剤であり、
前記第一薬剤供給部は、前記排水中の前記セレンのセレン原子１質量部に対して、前記硫酸バリウムを硫酸イオン換算で１０００質量部以上、前記反応槽に供給することを特徴とする水処理システム。 - 前記第一薬剤供給部は、前記排水中の前記セレンのセレン原子１質量部に対して、前記硫酸バリウムを硫酸イオン換算で２０００質量部以上、前記反応槽に供給することを特徴とする請求項１に記載の水処理システム。
- 前記排水と、前記第一薬剤との混合液が導入され、前記混合液に含まれる硫酸バリウムの沈殿と上澄み液とを分離する濁水処理装置と、
前記混合液を前記反応槽から前記濁水処理装置へ送液する混合液送液部と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の水処理システム。 - 前記反応槽に供給する、硫酸イオンが含まれる第二薬剤またはその第二薬剤が含まれる第二水溶液を貯蔵する第二貯蔵槽と、
前記第二薬剤または前記第二水溶液を前記第二貯蔵槽から前記反応槽へ供給する第二薬剤供給部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の水処理システム。 - 前記排水と、前記第一薬剤、及び前記第二薬剤若しくは前記第二水溶液のうち、少なくとも前記第一薬剤との混合液が導入され、前記混合液に含まれる硫酸バリウムの沈殿と上澄み液とを分離する濁水処理装置と、
前記混合液を前記反応槽から前記濁水処理装置へ送液する混合液送液部と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の水処理システム。 - 前記硫酸バリウムを凝集させる凝集剤を保持する第三貯蔵槽と、
前記凝集剤を前記第三貯蔵槽から前記濁水処理装置へ供給する凝集剤供給部と、を備えることを特徴とする請求項３又は５に記載の水処理システム。 - 前記上澄み液を受け入れて一時的に貯留する放流槽と、
前記上澄み液を前記濁水処理装置から前記放流槽へ送液する上澄み液送液部と、を備えることを特徴とする請求項３、５又は６に記載の水処理システム。 - 前記濁水処理装置から前記硫酸バリウムの沈殿を受け入れる貯泥槽と、
前記沈殿を前記濁水処理装置から前記貯泥槽へ移送する沈殿物第一移送部と、を備えることを特徴とする請求項３、５、６又は７に記載の水処理システム。 - 前記沈殿を脱水する脱水装置と、
前記沈殿を前記貯泥槽から前記脱水装置へ移送する沈殿物第二移送部と、を備えることを特徴とする請求項８に記載の水処理システム。 - 請求項１又は２に記載の水処理システムを用いた水処理方法であって、
前記排水と、前記第一薬剤と、をそれぞれ前記反応槽へ供給し、
前記反応槽において前記排水と、前記第一薬剤とを混合して、得られた混合液の中で硫酸バリウムの沈殿に前記セレンを取り込ませる工程を有することを特徴とする水処理方法。 - 請求項４に記載の水処理システムを用いた水処理方法であって、
前記排水と、前記第一薬剤と、前記第二薬剤または前記第二水溶液と、をそれぞれ前記反応槽へ供給し、
前記反応槽において前記排水、前記第一薬剤、及び前記第二薬剤若しくは前記第二水溶液を混合して、得られた混合液の中で硫酸バリウムの沈殿を生成することによって、前記沈殿に前記セレンを取り込ませる工程を有することを特徴とする水処理方法。
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