JP6909661B2 - Purification device - Google Patents
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Description
本発明は、浄化装置に関する。 The present invention relates to a purification apparatus.
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。
Excavated soil generated by carrying out construction work on ground contaminated with heavy metals (for example, arsenic, cadmium, hexavalent chromium, mercury, selenium, lead, fluorine, boron) will be reclaimed from the sea surface as construction-generated soil. In some cases, it may be dealt with by using it as a raw material for cement as construction sludge, or carrying it out to a disposal site. In addition, the sea surface landfill is "a ministerial ordinance that establishes the criteria for waste containing metals, etc. to be discharged to the landfill site, etc. prescribed in
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。 On the other hand, based on the knowledge that a magnetic material such as iron powder adsorbs a heavy metal, a method of recovering the magnetic material by a superconducting magnet separator after adsorbing the heavy metal on the magnetic material, or a method of collecting muddy water containing the heavy metal and the magnetic material is used. A method has been proposed in which heavy metals are adsorbed on the magnetic material by mixing and then the magnetic material is recovered by a centrifuge. However, superconducting magnet separators and centrifuges cannot be used at construction sites where installation space cannot be secured due to the large scale of the equipment. Moreover, since the device itself is expensive, the cost is high.
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。 The applicant applies to a mixing tank that mixes muddy water containing heavy metal and a magnetic material to adsorb the heavy metal to the magnetic material, a magnetic force separating device that separates the magnetic material from the mixture obtained in the mixing tank by magnetic force, and magnetic force. A purification device including a return line for returning the magnetic material separated by the separation device to the mixing tank and a purification treatment method are disclosed (see Patent Document 1). According to this purification device, by repeatedly using a magnetic material and recovering the adsorption ability of the magnetic material to heavy metals as needed, muddy water containing heavy metals can be efficiently used even in a narrow space by using a small amount of magnetic material. Can be purified.
泥水中のヒ素等の重金属を磁性体に吸着させる浄化処理方法においては、泥水のpHが中性に近い方が短時間で泥水中の重金属濃度を低下させることができることが知られている。これは、pHが中性に近いことで磁性体の表面でイオン化する速度が大きくなり、重金属と反応するフェリハイドライト(非晶質水酸化第二鉄)などの形成が促進されることが原因と推測される。また、重金属自体の固相と液相との間の分配も、pHが中性に近いと固相側にシフトすると考えられ、溶出する重金属の量も抑制される効果が得られることも原因の一つと推測される。一方、泥水は弱アルカリ性からアルカリ性である場合が多い。そのため、泥水中の重金属の浄化処理を行うためには、泥水のpHを低下(中性化)させるのが望ましい。
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方法であるので、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。回収対象の重金属は微量であるが、処理対象土量は大量であり、その処理槽である混合槽は大容量であり、pH調整用に使用する酸性中和剤は大量に必要である。
In a purification treatment method for adsorbing heavy metals such as arsenic in muddy water to a magnetic material, it is known that the concentration of heavy metals in muddy water can be reduced in a short time when the pH of muddy water is close to neutral. This is because when the pH is close to neutral, the rate of ionization on the surface of the magnetic material increases, and the formation of ferrihydrate (amorphous ferric hydroxide) that reacts with heavy metals is promoted. It is presumed. Another reason is that the distribution of the heavy metal itself between the solid phase and the liquid phase is also considered to shift to the solid phase side when the pH is close to neutral, and the effect of suppressing the amount of the heavy metal eluted is also obtained. Presumed to be one. On the other hand, muddy water is often weakly alkaline to alkaline. Therefore, in order to purify heavy metals in muddy water, it is desirable to lower (neutralize) the pH of muddy water.
Since it is a method for purifying the discharged soil by removing heavy metals from the discharged soil containing heavy metals such as low-concentration arsenic discharged from mountain tunnel construction and underground tunnel construction, the discharged soil is large and its treatment equipment. Various devices such as mixing tanks and contaminated water tanks have a large capacity. Although the amount of heavy metal to be recovered is very small, the amount of soil to be treated is large, the mixing tank which is the treatment tank has a large capacity, and a large amount of acid neutralizer used for pH adjustment is required.
泥水の中性化を行う方法として、混合槽に中和剤を添加して混合槽内においてpHを低下させることが考えられる。ところが、酸性の中和剤を混合槽に直接添加すると、磁性体の表面が溶けて、磁性体の機能が劣化するおそれがある。磁性体の表面が溶けると、浄化機能が低下し、磁性体の表面に吸着されていた重金属が再溶出するおそれがある。
一方、特許文献2には、pH調整に着目した汚染土壌の無害化処理システムが開示されている。この無害化処理システムは、ヒ素を含有する泥水のpHをアルカリ性に調整するpH調整装置と、pHを調整した泥水に鉄粉を添加してヒ素を鉄粉に吸着させる鉄粉添加装置と、鉄粉を含まない泥水と鉄粉を含む泥水とに比重分離する比重分離装置と、永久磁石を利用して鉄粉を回収する磁性分離装置とを備えている。
pH調整装置にpH計を設置し、このpH計の測定値に基づいてpH調整装置内の泥水のpHを低下させた場合であっても、pH調整装置内のpHが安定しない状態でpHを測定すると、pH計の測定値に基づいて中和剤を投入しても中和が不十分になる場合がある。pH調整装置における滞留時間(中和剤の混合時間)を大きくすれば、pH装置内の泥水のpHが安定するようになるが、pH調整装置における滞留時間を大きくするためにはpH調整装置を大きくする必要がある。
As a method for neutralizing muddy water, it is conceivable to add a neutralizing agent to the mixing tank to lower the pH in the mixing tank. However, if an acidic neutralizing agent is added directly to the mixing tank, the surface of the magnetic material may be melted and the function of the magnetic material may be deteriorated. If the surface of the magnetic material melts, the purification function deteriorates, and heavy metals adsorbed on the surface of the magnetic material may re-elute.
On the other hand,
Even if a pH meter is installed in the pH adjuster and the pH of the muddy water in the pH adjuster is lowered based on the measured value of this pH meter, the pH in the pH adjuster is not stable. When measured, neutralization may be insufficient even if a neutralizing agent is added based on the measured value of the pH meter. Increasing the residence time (mixing time of the neutralizing agent) in the pH adjuster stabilizes the pH of the muddy water in the pH adjuster, but in order to increase the residence time in the pH adjuster, the pH adjuster should be used. It needs to be large.
本発明は、混合槽内のpH環境を弱酸性に調整することを課題とするものである。特に、重金属を含む泥水と磁性体を混合する混合槽内において酸性中和剤を混合するコンパクトな浄化装置を提案することを課題とする。 An object of the present invention is to adjust the pH environment in the mixing tank to be weakly acidic. In particular, it is an object to propose a compact purification apparatus for mixing an acidic neutralizing agent in a mixing tank for mixing the mud and the magnetic material containing heavy metals.
本発明は、混合槽内に泥水を注入する前の搬送中の泥水に酸性中和剤を混和した状態で混合槽に供給して、混合槽内のpH環境を弱酸性に調整するものである。
本発明の主な構成は次のとおりである。
前記課題を解決するために、本発明の浄化装置は、重金属を含む泥水を貯留するための泥水貯留槽と、前記泥水貯留槽から供給された前記泥水と磁性体とを混合して重金属を前記磁性体に吸着させる混合槽と、前記泥水と重金属を吸着した前記磁性体との混合物を磁力によって磁性体と処理泥水とに分離する磁力分離装置と、前記混合槽に磁性体を供給する磁性体供給装置および磁性体供給制御装置とを備えるものであって、前記泥水貯留槽と前記混合槽との間に、前記混合槽に供給する前記泥水に中和剤を混入するための合流撹拌装置が介設されていて、前記磁性体供給制御装置は、混合槽内の混合物の比重と前記処理泥水又は前記重金属を含む泥水の比重とに基づいて混合槽に添加する磁性体を制御することを特徴とする。
According to the present invention, the pH environment in the mixing tank is adjusted to be weakly acidic by supplying the muddy water during transportation in a state of being mixed with an acidic neutralizing agent before injecting the muddy water into the mixing tank. ..
The main configurations of the present invention are as follows.
In order to solve the above problems, the purification device of the present invention mixes a muddy water storage tank for storing muddy water containing heavy metals with the muddy water supplied from the muddy water storage tank and a magnetic material to obtain heavy metals. A magnetic separator that separates a mixture of the muddy water and the magnetic material that has adsorbed heavy metals into the magnetic material and the treated muddy water by magnetic force, and a magnetic material that supplies the magnetic material to the mixing tank. It is provided with a supply device and a magnetic material supply control device, and a merging stirring device for mixing a neutralizing agent into the muddy water supplied to the mixing tank is provided between the muddy water storage tank and the mixing tank. The magnetic material supply control device is interposed, and is characterized in that the magnetic material to be added to the mixing tank is controlled based on the specific gravity of the mixture in the mixing tank and the specific gravity of the treated muddy water or the muddy water containing the heavy metal. And.
本発明の浄化装置によれば、中和剤を混合槽に直接供給せずに、パイプなどの泥水供給経路において添加し、中和剤を混合した泥水を混合槽に供給するので、中和剤の濃度勾配が小さい状態とすることができる。混合槽での攪拌において中和剤を十分に混合することができる。そのため、中和剤を十分に撹拌するための大規模なpH調整装置を必要とせず、その結果、装置のコンパクト化を図ることができる。また、中和剤は、直接混合槽に投入されるのではなく、泥水に混入された状態で混合槽に投入されるため、混合槽内の一部に中和剤が集中することがない。そのため、強酸性の中和剤によって磁性体の機能が低下する可能性は低く、吸着した重金属が再溶出する可能性も低い。
また、混合槽内で混合物のpHを適切な範囲で安定させることができるため、磁性体による重金属の吸着が促進する。特に、適切なpHの値は弱酸性である、5.0〜7.0の範囲、好ましくは5.5〜6.5の範囲である。
そして、前記混合槽にpH計が設けられており、さらに前記pH計の測定値に応じて前記合流撹拌装置への中和剤の供給を制御する制御手段を備えていれば、混合槽内の混合物のpHを適切な値となるように管理することができる。
前記合流撹拌装置は、撹拌装置と前記撹拌装置に接続された合流管が適している。前記合流管には、前記泥水貯留槽と前記中和剤を貯留するための中和剤貯留槽とを接続しておき、この合流管において泥水に中和剤を添加し、撹拌装置によって泥水と中和剤とを撹拌する。
さらに、比重を測定することにより、混合槽内の磁性体濃度をコントロールして適正な磁性体濃度を維持し、浄化機能を維持することができる。
According to the purification apparatus of the present invention, without supplying directly a neutralizing agent to the mixing tank was added in mud supply path such as a pipe, since supplying muddy water mixed with neutralizing agent to the mixing tank, neutralization The concentration gradient of the agent can be made small. The neutralizing agent can be sufficiently mixed by stirring in the mixing tank. Therefore, a large-scale pH adjusting device for sufficiently stirring the neutralizing agent is not required, and as a result, the device can be made compact. Further, since the neutralizing agent is not directly charged into the mixing tank but is charged into the mixing tank in a state of being mixed with muddy water, the neutralizing agent does not concentrate in a part of the mixing tank. Therefore, it is unlikely that the function of the magnetic material is deteriorated by the strongly acidic neutralizing agent, and the possibility that the adsorbed heavy metal is re-eluted is also low.
Further, since the pH of the mixture can be stabilized in an appropriate range in the mixing tank, the adsorption of heavy metals by the magnetic material is promoted. In particular, the appropriate pH value is weakly acidic, in the range of 5.0 to 7.0, preferably in the range of 5.5 to 6.5.
If the mixing tank is provided with a pH meter and further has a control means for controlling the supply of the neutralizing agent to the merging agitator according to the measured value of the pH meter, the inside of the mixing tank is provided. The pH of the mixture can be controlled to an appropriate value.
As the merging agitator, a agitator and a merging pipe connected to the agitator are suitable. The muddy water storage tank and the neutralizing agent storage tank for storing the neutralizing agent are connected to the combined pipe, the neutralizing agent is added to the muddy water in the confluence pipe, and the muddy water is combined with the muddy water by a stirring device. Stir with the neutralizer.
Further, by measuring the specific gravity, the magnetic substance concentration in the mixing tank can be controlled to maintain an appropriate magnetic substance concentration, and the purification function can be maintained.
本発明の浄化装置によれば、コンパクトな装置を利用して中和剤を安定して泥水に添加して混合することができ、重金属を含む泥水に対して無害化処理を行うことが可能となる。特に、トンネルなどの地下掘削から発生する低濃度重金属含有排出土砂の浄化処理には実用上有効な処理装置である。 According to the purification apparatus of the present invention, by using a compact apparatus stably neutralizing agent can be added and mixed into the mud, it can be performed detoxification treatment against mud containing heavy metals It becomes. In particular, it is practically effective processing apparatus for purification treatment of the low concentration of heavy metals-containing exhaust sediment generated from underground excavation, such as a tunnel.
<第一実施形態>
以下、自然由来のヒ素(重金属)が含まれる地盤における泥水式シールド工事により発生した泥水WDを浄化する場合について説明する。第一実施形態では、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。
本実施形態の浄化装置1は、泥水貯留槽2と、合流撹拌装置3と、混合槽4と、中和剤貯留槽5と、磁力分離装置6と、処理水貯留槽7とを備えている。
<First Embodiment>
Hereinafter, the case of purifying mud W D generated by mud Shielded construction in ground that contains natural origin of arsenic (heavy metals). In the first embodiment, the purification device 1 shown in FIG. 1 is used. The heavy metal to be purified is not limited to arsenic, and may be, for example, cadmium, hexavalent chromium, mercury, selenium, lead, fluorine, boron and the like.
The purification device 1 of the present embodiment includes a muddy
泥水貯留槽2は、泥水WDを貯留するタンクである。泥水貯留槽2は、第一輸送管81を介して合流撹拌装置3に接続されている。第一輸送管81は、泥水WDを輸送するための管路であって、送液ポンプP1が設けられている。泥水貯留槽2に貯留された泥水WDは、送液ポンプP1によって、第一輸送管81を介して合流撹拌装置3に圧送された後、混合槽4へ供給される。
送液ポンプP1は、自動制御されていてもよい。すなわち、混合槽4内の混合物WDFNの量の変化に応じて、自動的に泥水貯留槽2から混合槽4に泥水WDを送液するようにしてもよいし、あらかじめ設定された流量により泥水貯留槽2から混合槽4に泥水WDを連続的に送液するようにしてもよい。また、泥水貯留槽2から混合槽4への泥水WDの送液は、定期的に行ってもよい。
The liquid feed pump P1 may be automatically controlled. That is, according to the change of the mixture W DFN amount of mixing
合流撹拌装置3は、混合槽4に供給する泥水WD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3は、泥水貯留槽2と混合槽4との間に配設されていて、撹拌装置31と、撹拌装置31に接続された合流管32とを備えている。合流管32には、泥水貯留槽2から延設された第一輸送管81と、中和剤貯留槽5から延設された第二輸送管82とが接続されている。
中和剤貯留槽5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P2により、第二輸送管82を介して中和剤貯留槽5から合流撹拌装置3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。
Merging
The neutralizing
泥水貯留槽2から圧送された泥水WDと、中和剤貯留槽5から圧送された中和剤Nは、合流管32において合流した後、撹拌装置31に供給される。本実施形態の撹拌装置31は、図2に示すように、管体33と、管体33の内部に配設された撹拌羽根34とからなる、いわゆるラインミキサーである。撹拌装置31内に流入した液体は、管体33の内面と撹拌羽根34の間を流れることで撹拌される。なお、撹拌装置31は、ラインミキサー(スタティックミキサー)に限定されるものではない。また、合流撹拌装置3は、撹拌羽根34を回転させるための動力を有したものであってもよい。
And mud W D that is pumped from the
図1に示すように、撹拌装置31の一端(上流側端部)には合流管32が接続されていて、撹拌装置31の他端(下流側端部)には混合槽4に至る第三輸送管83が接続されている。撹拌装置31に供給された泥水WDおよび中和剤Nは、送液ポンプP1,P2の圧力によって撹拌装置31内を通過する。このとき、撹拌装置31内の撹拌羽根34の周囲を泥水WDと中和剤Nが流れることによって泥水WDと中和剤Nとが撹拌される(泥水WD中に中和剤Nが混入された状態となる)。撹拌装置31内で撹拌された泥水WDと中和剤Nとの混合物(第一混合物WDN)は、第三輸送管83を介して混合槽4に供給される。
As shown in FIG. 1, a
混合槽4は、第一混合物WDNと鉄粉(磁性体)PFとを一定の滞留時間で撹拌混合するタンクである。第一混合物WDNと鉄粉PFとを混合することで、第一混合物WDN(泥水WD)に含まれるヒ素が鉄粉PFに吸着される。本実施形態の鉄粉PF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PFに限定されるものではない。混合槽4では、pH管理がなされており、pH計42の計測値に基づいて中和剤が添加される。
本実施形態の混合槽4は、撹拌機41を有しており、混合槽4に投入された第一混合物WDN(泥水WD)と鉄粉PFとを撹拌する。混合槽4には、磁力分離装置6に至る第四輸送管84(輸送管)が接続されている。撹拌機41の構成は限定されるものではない。例えば、混合槽4に設けられる撹拌機41の数は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。
第四輸送管84は、第一混合物WDNと鉄粉PFとを混合することにより得られた第二混合物WDFNを輸送するための管路である。第二混合物WDFNは、第四輸送管84に設けられた送液ポンプP4によって、第四輸送管84を介して磁力分離装置6に圧送される。
本実施形態の混合槽4には、pH計42が設けられている。pH計42は、添加する中和剤をコントロールする制御手段9に接続されていて、混合槽4内の第二混合物WDFNのpHの測定値を制御手段9に出力する。制御手段9は、pH計42の測定値に応じて送液ポンプP2のON/OFFや吐出量を制御し、合流撹拌装置3への中和剤Nの供給量を調節する。
The
磁力分離装置6は、混合槽4から供給された第二混合物WDFNから鉄粉PF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3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に付着した第二混合物WDFN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PF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、返送手段65を介して混合槽4に接続されている。スクレーパー64によって剥がし取られた鉄粉PFは、返送手段65を介して混合槽4に返送される。本実施形態の返送手段65は、いわゆるスクリューフィーダからなる。なお、返送手段65の構成は限定されるものではなく、例えばベルトコンベアであってもよい。また、磁力分離装置6を混合槽4の上方に配設して、スクレーパー64によって剥がし取られた鉄粉PFが混合槽4に直接落下するように構成した場合には、返送手段65は省略してもよい。
磁力分離装置6には、第五輸送管85が接続されている。第五輸送管85は、磁力分離装置6によって分離された処理水WSを処理水貯留槽7に輸送する管路である。
As shown in FIG. 1, the magnetic
A
処理水貯留槽7は、磁力分離装置6から排出された処理水WS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7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WSは、第五輸送管85を介して自然流下により処理水貯留槽7に送液される。なお、処理水貯留槽7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WSを圧送すればよい。
浄化装置1を利用した浄化方法は、まず、混合槽4において泥水WD(第一混合物WDN)と鉄粉PFとを十分に撹拌混合することで泥水WDに含まれるヒ素を鉄粉PFに吸着させる(吸着工程)。なお、混合槽4に供給される泥水WD(第一混合物WDN)には、合流撹拌装置3において中和剤Nが混入されている。泥水WD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4内のpHの値の大きさに応じて適宜決定する。本実施形態では、混合槽4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9は、混合槽4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4内のpHの値が5.0を下回ると鉄粉PFが溶解するおそれがある。また、混合槽4内のpHの値が7.0を超えると、鉄粉PF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。
Cleaning method using the cleaning device 1, first, the iron powder arsenic contained in mud W D mud W D in the
次に、混合槽4から磁力分離装置6に第一混合物WDNと鉄粉PFとの混合体である第二混合物WDFNを、第四輸送管84を介して送液する。混合槽4から磁力分離装置6への第二混合物WDFN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4から磁力分離装置6への第二混合物WDFN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の磁力によって第二混合物WDFNから鉄粉PFを分離する(分離工程)。第二混合物WDFNから鉄粉PFを分離することにより無害化処理がなされた処理水WSは、第五輸送管85を介して処理水貯留槽7に流下する。一方、第二混合物WDFNから分離された鉄粉PFは、返送手段65を介して混合槽4に返送される。
Next, a second mixture W DFN from the
In
本発明の浄化装置1によれば、混合槽4内において中和剤Nを十分に混合でき、混合槽内を確実に中性化することができる。そのため、中和剤Nを十分に撹拌するための大規模なpH調整装置を必要とせず、その結果、浄化装置1全体のコンパクト化を図ることができる。また、混合槽4内で第二混合物WDFNのpHを適切な範囲で安定させることができるため、鉄粉PFによるヒ素の吸着が促進する。また、中和剤Nは、混合槽4に直接投入するのではなく、泥水WDに混入した状態で混合槽4に投入するため、混合槽4内の一部に中和剤Nが集中することがない。そのため、強酸性の中和剤Nによって鉄粉PF(磁性体)の機能が低下する可能性は低く、吸着したヒ素が再溶出する可能性も低い。
また、混合槽4にpH計42が設けられており、混合槽4内のpHの値に応じて中和剤Nの供給量を設定するため、混合槽4内の第二混合物WDFNのpHを適切な値となるように管理することができる。
According to the purification apparatus 1 of the present invention, in the
Further, a pH meter 42 is provided in the mixing tank 4, and the pH of the second mixture WDFN in the
以下、実施例として、泥水のpHの調整方法について確認した試験結果を示す。
まず、泥水のpH値の高低がヒ素浄化効果に与える影響を明らかにすることを目的として、室内試験を実施した。室内試験では、自然由来のヒ素汚染土壌を用いて作製した供試泥水のpHを7.0、6.5に調整して浄化試験(実施例1,2)を実施した。また、比較例として、pH未調整の試料(比較例1)およびpHを8.0に調整した試料(比較例2)についても浄化試験を行った。
供試泥水は、ヒ素汚染土壌を250μmのふるいでふるい分けし、ふるい通過分に蒸留水を加えてよく撹拌することにより、比重1.3に調整したものである。作製した供試泥水250mLに希硫酸を添加して所定のpH(8.0、7.0、6.5)に調整した後、泥水重量の5%の重量の鉄粉を添加して撹拌した。このとき、pHが調整された供試泥水をそれぞれ3つずつ作成し、それぞれの撹拌時間を5分、10分、30分とした。撹拌後、各供試泥水のスラリー中の鉄粉(磁着物)を回収した。鉄粉が除去された供試泥水を遠心分離により固液分離し、液相は0.45μmのフィルターでろ過してから分析に供した(液相ヒ素濃度)。また、固相はドラフト内で風乾後にヒ素を溶出させる溶出試験を実施し、溶出液を分析に供した(固相ヒ素溶出量)。試験結果を図4(a)および(b)に示す。なお、図4(a)および(b)に示すグラフ上の撹拌時間0分のデータには、希硫酸添加前の初期泥水の分析値(ヒ素濃度)を示した。
Hereinafter, as an example, the test results confirmed for the method of adjusting the pH of muddy water are shown.
First, a laboratory test was conducted for the purpose of clarifying the effect of high and low pH values of muddy water on the arsenic purification effect. In the laboratory test, the purification test (Examples 1 and 2) was carried out by adjusting the pH of the test muddy water prepared using naturally-derived arsenic-contaminated soil to 7.0 and 6.5. Further, as a comparative example, a purification test was also conducted on a sample in which the pH was not adjusted (Comparative Example 1) and a sample in which the pH was adjusted to 8.0 (Comparative Example 2).
The test muddy water was prepared by sieving the arsenic-contaminated soil with a 250 μm sieve, adding distilled water to the sieved portion and stirring well to adjust the specific density to 1.3. Dilute sulfuric acid was added to 250 mL of the prepared test muddy water to adjust the pH to a predetermined pH (8.0, 7.0, 6.5), and then iron powder having a weight of 5% of the weight of the muddy water was added and stirred. .. At this time, three pH-adjusted test muddy waters were prepared, and the stirring times were set to 5 minutes, 10 minutes, and 30 minutes, respectively. After stirring, iron powder (magnetic deposit) in the slurry of each test mud was recovered. The test muddy water from which iron powder had been removed was separated into solid and liquid by centrifugation, and the liquid phase was filtered through a 0.45 μm filter before analysis (liquid phase arsenic concentration). In addition, the solid phase was subjected to an elution test in which arsenic was eluted after air drying in a draft, and the eluate was used for analysis (solid phase arsenic elution amount). The test results are shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). The data of the stirring time of 0 minutes on the graphs shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b) showed the analytical value (arsenic concentration) of the initial muddy water before the addition of dilute sulfuric acid.
図4(a)および(b)に示すように、pH未調整のヒ素汚染泥水に鉄粉を5%添加し、30分撹拌後の液相ヒ素濃度、固相ヒ素溶出量ともに、基準値(土壌環境基準:0.01mg/L)までの浄化が達成できなかった(比較例1)。また、pHを8.0に調整した比較例2も、30分撹拌した液相ヒ素濃度および固相ヒ素溶出量が、いずれも基準値まで到達できなかった。また、pHを7.0に調整した実施例1では、固相ヒ素溶出量では30分撹拌しても基準値を下回らなかったものの、液相ヒ素濃度は鉄粉撹拌5分後に基準値(0.01mg/L)以下まで低下した。一方、pHを6.5に調整した実施例2では、液相砒素濃度、固相砒素溶出量共に10分以内の鉄粉撹拌で基準値以下となった。したがって、pHを7.0以下、好ましくは6.5以下に下げることで、ヒ素の浄化が促進することが確認できた。 As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), 5% of iron powder was added to arsenic-contaminated muddy water whose pH was not adjusted, and after stirring for 30 minutes, both the liquid phase arsenic concentration and the solid phase arsenic elution amount were the reference values ( Purification to the soil environmental standard: 0.01 mg / L) could not be achieved (Comparative Example 1). Further, in Comparative Example 2 in which the pH was adjusted to 8.0, neither the liquid phase arsenic concentration nor the solid phase arsenic elution amount reached the reference values after stirring for 30 minutes. Further, in Example 1 in which the pH was adjusted to 7.0, the solid phase arsenic elution amount did not fall below the reference value even after stirring for 30 minutes, but the liquid phase arsenic concentration was the reference value (0) after 5 minutes of stirring the iron powder. It decreased to 0.01 mg / L) or less. On the other hand, in Example 2 in which the pH was adjusted to 6.5, both the liquid phase arsenic concentration and the solid phase arsenic elution amount were below the reference values by stirring the iron powder within 10 minutes. Therefore, it was confirmed that the purification of arsenic was promoted by lowering the pH to 7.0 or less, preferably 6.5 or less.
次に、本実施形態の浄化装置1により、泥水のpH調整の試験を行った。
まず、混合槽4にpHを7に調整した泥水を4m3溜め、そこに泥水重量に対して5%の鉄粉を混合し、泥水貯留槽2から混合槽4への流入量と混合槽4から磁力分離装置6への流出量をそれぞれ400L/minになるように設定して泥水の浄化処理を行った。送液ポンプP1の稼働と同時に、送液ポンプP2を稼働させ、撹拌装置31の直前の合流管32において泥水に希硫酸(中和剤)を添加した。送液量は泥水のpHを6.5にするために必要な量に固定した。8m3の泥水を連続的に処理し(20分間)、試験開始直後、10分後、20分後の泥水を混合槽4の複数の地点で採取して、液相のpHとヒ素濃度を測定した。なお、泥水の採取箇所は、混合槽4の右上部G1、中央上部G2、左上部G3、右中部G4、右下部G5の5点とした(図5参照)。
試験結果を表1に示す。
Next, the pH adjustment test of muddy water was conducted by the purification device 1 of the present embodiment.
First, 4 m 3 of muddy water having a pH adjusted to 7 is stored in the
The test results are shown in Table 1.
表1に示すように、混合槽4における泥水のpHは場所や時間に関係なく概ね一定の値を示しており、合流撹拌装置3を使用することで、泥水のpHをむら無く調整できることが示された。一方、混合槽4のpHは平均で約7となっており、設定値の6.5よりやや高くなった。これは、中和剤の供給量を固定しており、混合槽4内の泥水に存在する一定量(5%相当)の鉄粉と中和剤とが接触することで、鉄粉表面の水酸化第一鉄などが一部溶解してOH−を供給したことが原因と考えられる。なお、鉄粉からのOH−供給速度(中和する速度)、中和剤の供給、混合槽4内での滞留時間がバランスし、概ね一定のpHを示した。これらから、鉄粉と泥水が混合した状態でpH値を管理することが重要であるとの知見が得られた。
As shown in Table 1, the pH of the muddy water in the
続いて、混合槽4にpH計42を設置し、混合槽4のpHが設定された値より高い場合に中和剤を供給(送液速度:3.5〜4.5mL/L)した。泥水貯留槽2から混合槽4への流入量と混合槽4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て連続的に試験を行った。図6に泥水貯留槽2内、混合槽4内および合流撹拌装置3内の泥水処理量と泥水中のpHとの関係を示す。
図6に示すように、混合槽4内のpHの誤差は長期的に概ね0.3以内の誤差範囲に保たれ、鉄粉による浄化処理に影響を与えない範囲に泥水のpHを調整できることが確認できた。したがって、ラインミキサー等からなる合流撹拌装置3を利用することで、大規模なpH調整装置を要することなく、混合槽4内のpHを適切に管理することができ、ひいては、浄化装置1のコンパクト化を図ることが可能である。
Subsequently, a
As shown in FIG. 6, the pH error in the
次に、pHの値を5.5〜7.0に調整した場合において、pH調整に伴う泥水のヒ素濃度の変化を表2に示す。
表2に示すように、初期濃度(流入泥水のヒ素濃度)が環境基準値(=0.01mg/L)の5〜11倍の場合であっても、pHを5.5〜7.0の間に調整することにより泥水の液相ヒ素濃度を確実に環境基準値以下にまで浄化することが可能であることが確認できた。
Next, when the pH value is adjusted to 5.5 to 7.0, Table 2 shows the change in the arsenic concentration of the muddy water due to the pH adjustment.
As shown in Table 2, even when the initial concentration (arsenic concentration of inflowing muddy water) is 5 to 11 times the environmental standard value (= 0.01 mg / L), the pH is 5.5 to 7.0. It was confirmed that it is possible to surely purify the liquid phase arsenic concentration of muddy water to below the environmental standard value by adjusting it in the meantime.
<第二実施形態>
本発明の第二の実施態様を図7に示す。本実施態様は、比重測定に基づいて、新たに混合槽4に添加する磁性体量をコントロールする装置を図1に示された浄化装置1に付加したものである。
第二実施形態の浄化装置100は、泥水貯留槽2と、合流撹拌装置3と、混合槽4と、中和剤貯留槽5と、磁力分離装置6と、処理水貯留槽7、磁性体供給装置10、サンプリング孔86、87とを備えている。
混合槽4の磁性体含有量が適正な範囲にあるか、混合槽4の比重と混合槽4に入る前の中和剤Nが添加された泥水(第一混合物WDN)の比重又は処理水WSの比重から、混合槽4内に存在する磁性体存在量を推定し、不足があれば磁性体(鉄粉PF)を追加投入するものである。
本発明では、磁性体を適宜補給して混合槽4内に適正な量を確保する。
磁性体として鉄粉PFを用いた場合の混合槽4内の鉄粉量を推定する式は次のようにすることができる。
鉄粉量=(1/混合槽比重−1/処理水比重)/(1/鉄比重―1/処理水比重)×100
なお、中和剤混入泥水(第一混合物WDN)の比重を使用する場合は、処理水比重を置換する。
<Second embodiment>
A second embodiment of the present invention is shown in FIG. In this embodiment, a device for controlling the amount of magnetic material newly added to the
The
The magnetic material content of the
In the present invention, a magnetic material is appropriately replenished to secure an appropriate amount in the
Formula to estimate the iron powder of mixing
Amount of iron powder = (1 / Relative density of mixing tank-1 / Relative density of treated water) / (1 / Relative density of iron-1 / Relative density of treated water) x 100
When the specific gravity of the neutralizing agent-mixed muddy water (first mixture WDN ) is used, the specific gravity of the treated water is replaced.
比重測定は、体積と重量によって求める。液体の比重は浮タイプの比重計もあるが、鉄粉混合液は懸濁液なので、体積と重量により求めることが適している。
泥水供給系に設けられたサンプリング孔86と処理水系に設けられたサンプリング孔87及び混合槽4からサンプリングする試料を用いて比重を測定することができ、この測定は定期的に自動化することができ、この測定値に基づいて、磁性体供給装置10から添加する鉄粉の量をコントロールすることができる。
The specific gravity measurement is determined by volume and weight. There is also a floating type hydrometer for the specific gravity of the liquid, but since the iron powder mixed solution is a suspension, it is suitable to obtain it by volume and weight.
The specific gravity can be measured using the
なお、ヒ素などの重金属含有土を含む泥水WDの比重は1.3程度であり、重金属濃度は0.1%以下であり、混入される磁性体である鉄粉PFは、混合槽4内約5%濃度である。土は基本的には処理液中に排出され、磁性体に吸着されたヒ素等は磁性体とともに再投入されるが、比重に与える影響は無視し得る程度である。また、磁性体をマグネットセパレーター等で回収した場合、若干の土も付着するが、その量も比重に与える影響は無視し得る。したがって、比重に大きく与える影響は、鉄粉の濃度である。この点は、混合槽4内の鉄粉量を比重測定による推定量と実計測された量を整合することを確認している。
Incidentally, the specific gravity of the mud W D containing heavy metals-containing soil, such as arsenic is about 1.3, the heavy metal concentration is 0.1% or less iron powder P F is a magnetic material to be mixed is
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。
前記実施形態では、泥水式シールド工事で発生した泥水に対して浄化処理を行う場合について説明したが、シールド工事に限定されるものではない。
複数の合流撹拌装置3を設置してもよい。
pH計42は複数配設されていてもよい。複数のpH計42を利用することで、定期的な校正およびクロスチェックを、泥水の浄化処理を停止することなく実施することが可能となる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and each of the above-mentioned components can be appropriately modified without departing from the spirit of the present invention.
In the above embodiment, the case where the muddy water generated in the muddy water type shield work is purified is described, but the present invention is not limited to the shield work.
A plurality of merging and stirring
A plurality of
1 浄化装置
2 泥水貯留槽
3 合流撹拌装置
31 撹拌装置
32 合流管
4 混合槽
42 pH計
5 中和剤貯留槽
6 磁力分離装置
7 処理水貯留槽
81〜85 輸送管
86,87 サンプリング孔
9 制御手段
10 磁性体供給装置
N 中和剤
PF 鉄粉(磁性体)
WD 泥水
WDN 第一混合物(泥水)
WDFN 第二混合物(泥水)
WS 処理水
1
W D Muddy water WDN first mixture (muddy water)
W DFN second mixture (muddy water)
W S Treated water
Claims (3)
前記泥水貯留槽から供給された前記泥水と磁性体とを混合して、重金属を前記磁性体に吸着させる混合槽と、
前記泥水と重金属を吸着した前記磁性体との混合物から磁力によって磁性体と処理泥水とに分離する磁力分離装置と、
前記混合槽に磁性体を供給する磁性体供給装置および磁性体供給制御装置と、
を備える浄化装置であって、
前記泥水貯留槽と前記混合槽との間に、前記混合槽に供給する前記泥水に中和剤を混入するための合流撹拌装置が介設されていて、
前記磁性体供給制御装置は、混合槽内の混合物の比重と前記処理泥水又は前記重金属を含む泥水の比重とに基づいて混合槽に添加する磁性体を制御することを特徴とする、浄化装置。 A muddy water storage tank for storing muddy water containing heavy metals,
A mixing tank that mixes the muddy water supplied from the muddy water storage tank with a magnetic material and adsorbs a heavy metal to the magnetic material.
A magnetic separation device that separates the mixture of the muddy water and the magnetic material that has adsorbed heavy metals into the magnetic material and the treated muddy water by magnetic force.
A magnetic material supply device and a magnetic material supply control device that supply a magnetic material to the mixing tank ,
It is a purification device equipped with
A merging agitator for mixing the neutralizing agent into the muddy water supplied to the mixing tank is interposed between the muddy water storage tank and the mixing tank.
The magnetic material supply control device is a purification device, characterized in that it controls a magnetic material to be added to a mixing tank based on the specific gravity of a mixture in the mixing tank and the specific gravity of the treated muddy water or muddy water containing the heavy metal.
前記pH計の測定値に応じて前記合流撹拌装置への中和剤の供給を制御する制御手段を備えていることを特徴とする、請求項1に記載の浄化装置。 A pH meter is provided in the mixing tank, and the mixing tank is provided with a pH meter.
Characterized in that it comprises a control means for controlling the supply of neutralizing agent to the merging stirring device in accordance with the measured value of the pH meter purifying apparatus according to claim 1.
前記合流管には、前記泥水貯留槽と、前記中和剤を貯留するための中和剤貯留槽とが接続されていることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の浄化装置。 The merging agitator includes a agitator and a merging pipe connected to the agitating means.
The purification device according to claim 1 or 2 , wherein the muddy water storage tank and a neutralizing agent storage tank for storing the neutralizing agent are connected to the combined pipe. ..
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