JP6949622B2

JP6949622B2 - セレン含有土壌又は岩石の処理方法

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Publication number: JP6949622B2
Application number: JP2017161086A
Authority: JP
Inventors: 和彦設樂; 光男毛利; 誠一石鍋; 光博隅倉; 田▲崎▼　雅晴; 雅晴田▲崎▼; 啓輔小島
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2021-10-13
Anticipated expiration: 2037-08-24
Also published as: JP2019037930A

Description

本発明は、セレン含有土壌又は岩石の処理方法に関する。

山岳トンネルの建設工事において掘削された土壌や泥岩・頁岩等の岩石から、土壌汚染対策法の溶出量基準（０．０１ｍｇ／Ｌ）を超過する自然由来のセレンが検出されることがある。通常、土壌や岩石に含まれるセレンの全含有量値は０．５〜１ｍｇ／ｋｇ程度であり、雨水等によるセレンの溶出量は０．０１〜０．０５ｍｇ／Ｌ程度である。

基準値以上のセレンを含む土壌や岩石は、建設発生土として処分することはできず、汚染土壌として処分しなければならない。従来の処分方法として、指定された処分場に埋め立てることが行われているが、処分場が逼迫しているため、今後も同様の処分を続けることは難しいことが懸念される（非特許文献１，２参照）。

嘉門雅史・勝見武監修，土木研究所・土木研究センター・地盤汚染対応技術検討委員会編，建設工事で発生する自然由来重金属等含有土対応ハンドブック，「発刊にあたって」「監修の辞」, 大成出版社, 2015年北岡幸，自然由来の重金属等に係る調査及び対策について，地球環境, Vol.15, No.1, p.23-30, 2010.

本発明者らが鋭意検討したところ、自然由来の土壌や岩石から溶出されるセレンの量は前述のように基準値を超過するが、適切な化学処理を行えば充分に低減できるレベルであると考えられた。

本発明は、土壌や岩石におけるセレン含有量を低減することが可能な、セレン含有土壌又は岩石の処理方法を提供する。

［１］セレンが含まれる土壌又は岩石の粒子に、酸化剤を接触させ、セレンを含む抽出液を得る抽出工程を有することを特徴とするセレン含有土壌又は岩石の処理方法。
［２］前記土壌又は岩石が硫黄成分を含み、その硫黄成分と前記酸化剤との接触により硫酸が生成され、その硫酸によってセレンを抽出することを特徴とする［１］に記載のセレン含有土壌又は岩石の処理方法。
［３］前記土壌又は岩石においてセレンが固溶していることを特徴とする［１］又は［２］に記載のセレン含有土壌又は岩石の処理方法。
［４］セレンが含まれる土壌又は岩石を破砕することによって前記粒子を得る破砕工程を有することを特徴とする［１］〜［３］の何れか一項に記載のセレン含有土壌又は岩石の処理方法。
［５］硫酸イオン及びセレン酸イオンを含む前記抽出液を得て、この抽出液に、バリウムイオンを添加して硫酸バリウムを生成し、遊離の硫酸イオンの濃度が低減した一次処理液を得る第一工程と、前記一次処理液をポリ乳酸多孔質粒子に接触させることにより、前記セレン酸イオンを前記ポリ乳酸多孔質粒子に吸着させ、前記セレン酸イオンの濃度が低減した二次処理液を得る第二工程と、を有することを特徴とする［２］に記載のセレン含有土壌又は岩石の処理方法。

本発明のセレン含有土壌又は岩石の処理方法によれば、工事の掘削により生じたセレン含有土壌又は岩石に含まれるセレン含有量を低減した浄化土を得ることができる。浄化土は従来の建設発生土と同様に処分することができる。

セレン含有土壌又は岩石の処理に適用可能な処理システムの一例の模式図である。セレン排水の処理に適用可能な水処理システムの一例の模式図である。ポリ乳酸多孔質粒子におけるセレン酸イオンの吸着等温線である。

《セレン含有土壌又は岩石の処理方法》
本発明の第一態様は、セレンが含まれる土壌又は岩石の粒子に、酸化剤を接触させ、セレンを含む抽出液を得る抽出工程を有する、セレン含有土壌又は岩石の処理方法である。
本処理方法において、セレンが含まれる土壌又は岩石を破砕することによって前記粒子を得る破砕工程を有していてもよい。

前記土壌は、岩石が風化して生成した粗粒又は粘土（粘っこい土）状の無機物、生物体に由来する有機物等などを含み、一般に土と呼ばれる。
前記岩石は、鉱物又はその混合物であり、金属成分、天然ガラス成分等を含んでいてもよい。

［破砕工程］
工事現場から排出される土壌又は岩石の大きさは、通常数センチから数十センチの塊をなしていることが多い。これらの塊を前記破砕工程において細かい粒子にする。例えば、ジョークラッシャー、ロッドミル等の公知の破砕機を用いることによって、粒子の長径（粒子径）を１０ｍｍ以下にすることが好ましく、５ｍｍ以下にすることがより好ましく、２ｍｍ以下にすることがさらに好ましい。
上記の粒子径以下に細かく砕くと、酸化剤によるセレンの抽出効率を高め、塊内部に残留するセレンの量を低減することができる。上記粒子径の下限値は特に限定されないが、過度に小さいと取り扱いや回収が難しくなるので、例えば１０μｍ以上であることが好ましい。通常、公知の破砕機によって土壌又は岩石を破砕した場合には、上限値の制御は比較的容易であるが、粒子径を一定にすることは難しい。このため、破砕工程によって得られる破砕物は、種々の粒子径の混合物となる。
なお、本明細書において、「破砕」の用語は「解砕」と同義である。

［抽出工程］
破砕工程で得た破砕物に含まれる前記粒子に酸化剤を接触させる方法としては、例えば、前記破砕物に酸化剤を含む溶液を滴下したり噴霧したりする方法、酸化剤の溶液に前記破砕物を投入する方法等が挙げられる。
酸化剤が前記粒子に接触すると、化学反応によって粒子からセレンが抽出される。つまり、粒子中に含まれるセレンが、粒子から遊離して、抽出液中に溶解又は分散する。抽出されるセレンは、セレン単体（金属セレン）であってもよいし、セレンを含む化合物であってもよい。

前記土壌又は岩石がセレンを含む形態としては、遊離のセレン又はセレンを含む化合物が土壌・岩石に吸着した形態であってもよいし、土壌又は岩石を構成する鉱物にセレン又はセレンを含む化合物が固溶した形態であってもよいし、鉱物を構成する元素として含まれる形態であってもよい。ここで、セレンが土壌又は岩石を構成する鉱物中に固溶していることはＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光器）またはＸＰＳ（Ｘ線光電子分光分析法）による元素分析の方法によって確認することができる。
セレンを構成元素とする鉱物としては、例えば、サークナイト（ＦｅＳｅ_２）、クルタ鉱（ＣｕＳｅ_２）、トログタライト（ＣｏＳｅ_２）、ペンローゼ鉱｛（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ）Ｓｅ_２｝等が挙げられる。

前記土壌又は岩石は、硫黄成分を含むことが好ましい。この硫黄成分が酸化剤と接触すると硫酸が生成し、さらに硫酸がセレンを溶出する。
硫黄成分を含む土壌又は岩石としては、硫黄（Ｓ）の他、例えば、黄鉄鉱（ＦｅＳ_２）、磁硫鉄鉱（Ｆｅ_１−ｘＳ_ｘ；ｘ＝０．０９〜０．１７）、輝水鉛鉱（ＭｏＳ_２）、黄銅鉱（ＣｕＦｅＳ_２）、方鉛鉱（ＰｂＳ）、ハウエル鉱（ＭｎＳ_２）、ベース鉱（ＮｉＳ_２）、カチエル鉱（ＣｏＳ_２）、ラウラ鉱（ＲｕＳ_２）、エルリッチマン鉱（ＯｓＳ_２）、ビラマニン鉱｛（Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ）Ｓ_２｝、福地鉱（Ｃｕ_３ＦｅＳ_８）、辰砂（ＨｇＳ）等の硫化鉱物が挙げられる。
これらのうち、特に黄鉄鉱を含む土壌又は岩石に含まれるセレンに対して、本方法によるセレン抽出効率が高いので好ましい。

前記酸化剤は、セレンを溶出可能な酸化剤であることが好ましく、例えば、過酸化水素、硝酸カリウム、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、及び過塩素酸塩から選ばれる１種以上が好ましい。これらの好適な酸化剤を用いると、土壌又は岩石に含まれる硫黄成分と反応して硫酸が生成し、セレンを容易に抽出することができる。また、硫酸を酸化剤として用いてもよい。

破砕物に含まれる前記粒子に接触させる酸化剤の量は、粒子に含まれるセレンを溶出させるに足りる量であればよい。一例として、例えば１ｇの黄鉄鉱に対して次亜塩素酸ナトリウム水溶液（有効塩素濃度：２〜１５％）を１〜２０ｍｌ程度で接触させる量が挙げられる。

前記酸化剤と前記粒子を混合して接触させる際の混合物の温度は、例えば、１０〜６０℃程度が挙げられる。また、前記混合物を撹拌することによって、セレンの抽出効率をより高めることができる。

前記酸化剤によって土壌又は岩石から抽出されるセレンは、セレンのオキソ酸の形態をとることができる。ここで、セレンのオキソ酸イオンとしては、セレン酸イオン（ＳｅＯ_４ ^２−）、セレン酸水素イオン（ＨＳｅＯ_４ ⁻）、亜セレン酸イオン（ＳｅＯ_３ ^２−）、亜セレン酸水素イオン（ＨＳｅＯ_３ ⁻）が挙げられる。
前記酸化剤は、セレンのオキソ酸を４価から６価に酸化することができる。４価のセレンのオキソ酸は、土壌又は岩石の粒子表面の水酸基に対して内圏錯体として比較的強く吸着し易い。その一方、６価のセレンのオキソ酸は、土壌又は岩石の粒子表面の水酸基に対して外圏錯体として比較的弱く吸着し易い。このため、酸化剤によってセレン酸のオキソ酸を４価から６価に酸化することは、酸化剤中にセレンのオキソ酸を抽出する点で有利である。

前記酸化剤と前記粒子を接触させてセレンを抽出する時間は、粒子の大きさが小さい程、及び酸化剤の濃度が濃い程、短時間にすることができる。一例として、例えば、１０ｍｍ以下の粒子径であれば、１時間〜２４時間程度が好ましく、２ｍｍ以下の粒子径であれば、１０分〜２時間程度が好ましい。
抽出の終了の目安は、例えば、抽出処理後の土壌・岩石のセレン全含有量が、処理前の１０〜５０％程度に低減すること、セレン溶出量が溶出量基準値（０．０１ｍｇ／Ｌ）以下になることが挙げられる。
抽出の管理方法は、例えば、処理の対象とする土壌・岩石を用いて事前に抽出実験を行い、抽出処理後の土壌・岩石のセレン全含有量が、処理前の１０〜５０％程度に低減する、またはセレン溶出量が溶出量基準値（０．０１ｍｇ／Ｌ）以下になるといった浄化目標を満たす酸化剤の添加率、抽出液と処理の対象とする土壌・岩石の液固比、抽出液と処理の対象とする土壌・岩石の接触時間を決定し、抽出実験で決定した条件で抽出処理を行うなどの方法が考えられる。この場合、抽出処理後の土壌・岩石を１００ｍ^３に１検体の頻度で分析し、浄化目標を満たしていることを確認する抜き取り検査を行うとより確実である。

［分離工程］
抽出後、土壌又は岩石の残渣を含む抽出液（土壌又は岩石の分散液）から、抽出液を分離する。その分離方法としては、残渣に含まれる粒子の大きさにもよるが、例えば、大きな粒子から小さな粒子に向けて段階的に分離していく方法が挙げられる。
具体的には、例えば、第一段階で目開き２ｍｍ程度の篩に掛けて、粒子径２ｍｍ程度までの土粒子（残渣）を除き、第二段階でハイドロサイクロンを用いて７５μｍ程度までの土粒子を除き、第三段階で抽出液に凝集剤を添加して、残った微細な土粒子を含むフロックを生成し、凝集及び沈殿させて除去する方法が挙げられる。

上記の各段階で除去した粒子は、セレンが除かれた清浄な粒子であるので、ｐＨを中性域に戻して脱水した後、環境負荷の少ない廃棄物として処理することができる。処理方法は特に限定されず、例えば、建設発生土に対して行われる公知の固化処理によって、コーン指数２００ｋＮ／ｍ^２以上の強度を有する固化材とすることができる。

以上で説明した破砕工程、抽出工程、分離工程は、例えば、図１に示す処理システムによって行うことができる。

《セレン含有土壌又は岩石の処理システム》
図１の処理システムは、セレンを含有する土壌又は岩石からセレンを抽出するための処理に用いられ、次の構成を備える。すなわち、自然由来のセレンを含む土壌又は岩石Ｒ１を細かい粒子にする（破砕する）破砕機１と、破砕した土壌又は岩石の粒子に酸化剤を接触させ、セレンを含む抽出液を得る抽出槽２と、抽出液から土壌又は岩石の残渣を分離するフルイ３と、フルイ３を通過した抽出液から土壌又は岩石の粒子を分離するサイクロン４と、サイクロン４を通過した抽出液に残った微細な粒子を凝集剤で凝集させることにより分離し、土壌又は岩石を除いた上澄み液としての抽出液を得る濁水処理装置５と、濁水処理装置５で回収された沈殿を一時的に貯留する貯泥槽６と、貯泥槽６に溜めた沈殿を脱水するフィルタープレス等の脱水装置７と、サイクロン４で回収した土壌又は岩石の粒子を脱水する砂脱水篩８と、フルイ３、砂脱水篩８、及び脱水装置７で回収した土壌又は岩石に由来する残渣、粒子及び沈殿を収集（集約）して、これらを混合するとともにその混合物のｐＨ及び水分を調整し、最終的な浄化土Ｒ２とする混合機９とを備えている。

抽出槽２には、破砕した土壌又は岩石の粒子を破砕機１から抽出槽２へ移送する破砕物供給部１ａが接続されている。また、抽出槽２には、受け入れた土壌又は岩石と、抽出槽２に投入された酸化剤とを混合して撹拌するための撹拌翼や、土壌又は岩石同士を擦り合せるスクラビング機が備えられている。
フルイ３には、抽出後の土壌又は岩石の残渣を含む抽出液を抽出槽２からフルイ３へ送液する抽出液第一送液部２ａが接続されている。
サイクロン４には、フルイ３を通過した土壌又は岩石の粒子を含む抽出液をフルイ３からサイクロン４へ送液する抽出液第二送液部３ａが接続されている。
濁水処理装置５には、サイクロン４を通過した土壌又は岩石の微細な粒子を含む抽出液をサイクロン４から濁水処理装置５へ送液する抽出液第三送液部４ａが接続されている。また、濁水処理装置５において得た上澄み液としての抽出液を外部（例えば、後述する水処理システム１０の原水槽１１）へ送液する抽出液第四送液部５ｂが濁水処理装置５に接続されている。
貯泥槽６には、濁水処理装置５で回収した沈殿を濁水処理装置５から貯泥槽６へ移送する沈殿第一移送部５ａが接続されている。
脱水装置７には、貯泥槽６に一時的に貯留された沈殿を貯泥槽６から脱水装置７へ移送する沈殿第二移送部６ａが接続されている。また、脱水装置７で脱水された排水を外部（例えば、後述する水処理システム１０の原水槽１１）へ送液する排水第一送液部７ｂが脱水装置７に接続されている。
砂脱水篩８には、サイクロン４で回収された土壌又は岩石の粒子をサイクロン４から砂脱水篩８へ移送する粒子第一移送部４ｂが接続されている。また、図１には図示していないが、砂脱水篩８で脱水された排水を外部（例えば、後述する水処理システム１０の原水槽１１）へ送液する排水第二送液部が砂脱水篩８に接続されている。
混合機９には、フルイ３で分離した土壌又は岩石の残渣をフルイ３から混合機９へ移送する残渣移送部３ｂと、砂脱水篩８で脱水した土壌又は岩石の粒子を砂脱水篩８から混合機９へ移送する粒子第二移送部８ａと、脱水装置７で脱水した土壌又は岩石の微細な粒子の沈殿を脱水装置７から混合機９へ移送する沈殿第三移送部７ａと、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。

以上で説明した、セレン含有土壌又は岩石の処理方法及び処理システムによって得たセレンを含む抽出液を、例えば、以下に説明する、ポリ乳酸多孔質粒子を用いた水処理方法及び水処理システムで処理することにより、当該抽出液のセレン含有量を低減した清浄な処理水（浄化水）を得ることができる。
以下では、セレンを含む前記抽出液を原水（処理対象水）と呼ぶことがある。
前提として、原水は、硫酸イオンと、硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンを含む。この陰イオンの代表例は、セレンのオキソ酸の陰イオン（例えば、セレン酸イオン、亜セレン酸イオン）である。

《水処理システム》
水処理システムの一例として、水処理システム１０を図２に示す。
水処理システム１０は、硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンが含まれる原水を導入する原水槽１１と、バリウムイオンが含まれるバリウム水溶液を保持するバリウム槽１２と、前記バリウム水溶液をバリウム槽１２から原水槽１１へ供給するバリウム供給部１２ａと、を備える。
また、水処理システム１０は、原水槽１１に導入された前記原水と、これに混合された前記バリウム水溶液との混合液を導入し、前記混合液に含まれる硫酸バリウムと第一の上澄み液とを分離する第一濁水処理装置１３と、前記混合液を原水槽１１から第一濁水処理装置１３へ送液する第一混合液送液部１１ａと、前記第一の上澄み液を導入する吸着槽１４と、前記第一の上澄み液を第一濁水処理装置１３から吸着槽１４へ送液する第一の上澄み液送液部１３ａと、を備える。
さらに、水処理システム１０は、ポリ乳酸多孔質粒子が含まれる薬液を保持する薬品槽１５と、前記薬液を薬品槽１５から吸着槽１４へ供給する薬液供給部１５ａと、を備える。
バリウム供給部１２ａ、第一混合液送液部１１ａ、第一の上澄み液送液部１３ａ、薬液供給部１５ａは、それぞれ、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。

水処理システム１０は、吸着槽１４に導入された前記第一の上澄み液と、これに混合された前記薬液との混合液を導入し、前記混合液に含まれるポリ乳酸多孔質粒子と第二の上澄み液とを分離する第二濁水処理装置１８を任意の構成として備えている。
第二濁水処理装置１８には、ポリ乳酸多孔質粒子が含まれた前記混合液を、吸着槽１４から第二濁水処理装置１８へ送液する第二混合液送液部１４ａが接続されている。

上記の他、水処理システム１０は、第一濁水処理装置１３及び第二濁水処理装置１８に供給され、硫酸バリウム及びポリ乳酸多孔質粒子をそれぞれ凝集させる凝集剤を保持する第三貯留槽２０と、前記第二の上澄み液を受け入れて、外部に放流するまで前記第二の上澄み液を一時的に貯留する放流槽１９と、第一濁水処理装置１３及び第二濁水処理装置１８から、硫酸バリウムの沈殿物と、ポリ乳酸多孔質粒子を含む沈殿物をそれぞれ受け入れる貯泥槽２１と、前記沈殿物を脱水する脱水装置２２と、を任意の構成として備えている。

第一濁水処理装置１３には、前記凝集剤を第三貯留槽２０から第一濁水処理装置１３へ供給する凝集剤第一供給部２０ａが接続されている。
第二濁水処理装置１８には、前記凝集剤を第三貯留槽２０から第二濁水処理装置１８へ供給する凝集剤第二供給部２０ｂが接続されている。
放流槽１９には、前記第二の上澄み液を第二濁水処理装置１８から放流槽１９へ送液する第二の上澄み液送液部１８ａが接続されている。
貯泥槽２１には、硫酸バリウムの沈殿物を第一濁水処理装置１３から貯泥槽２１へ移送する第一沈殿物移送部１３ｂが接続されている。
貯泥槽２１には、ポリ乳酸多孔質粒子を含む沈殿物を第二濁水処理装置１８から貯泥槽２１へ移送する第二沈殿物移送部１８ｂが接続されている。
脱水装置２２には、硫酸バリウムの沈殿物及びポリ乳酸多孔質粒子を含む沈殿物のうち少なくとも一方を貯泥槽２１から脱水装置２２へ移送する第三沈殿物移送部２１ａ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。

《水処理システムを利用した水処理方法》
ここで例示する水処理方法は、前述した水処理システムを利用して、原水（被処理水）に含まれる硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンのうち、硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンをポリ乳酸多孔質粒子によって効率良く低減する方法である。この水処理方法によって清浄な処理水が得られる。
また、本方法によれば、硫酸イオンの濃度が低減した一次処理水をポリ乳酸多孔質粒子に接触させるため、硫酸イオンによる競合を受けずに硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンをポリ乳酸多孔質粒子に吸着させることができる。この結果、ポリ乳酸多孔質粒子の使用量を低減することができる。
以下に、水処理システム１０を利用した方法を説明する。

まず、硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンが含まれる原水を原水槽１１へ導入する。
次いで、バリウム槽１２から原水槽１１へ、バリウム供給部１２ａを介してバリウム水溶液を供給する。原水槽１１において原水とバリウム水溶液を混合することにより、混合液中で硫酸バリウムが生成する。この際、必要に応じて水道水を原水槽１１へ供給してもよい。続いて、第一混合液送液部１１ａを介して、原水槽１１から第一濁水処理装置１３へ、硫酸バリウムが含まれる前記混合液を導入する。

第一濁水処理装置１３の水槽に導入した前記混合液を静置し、硫酸バリウムを含む沈殿を沈降させる。第三貯留槽２０から第一濁水処理装置１３へ、凝集剤第一供給部２０ａ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。沈殿が沈降した後、第一の上澄み液送液部１３ａを介して、硫酸バリウムから分離した第一の上澄み液を吸着槽１４へ送液する。

吸着槽１４へ送液された第一の上澄み液には、硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンが依然として含まれている。一方、硫酸バリウムは水に対する溶解性が低いため、殆どの硫酸バリウムが沈殿として分離される。

沈降した硫酸バリウムが含まれる沈殿を汚泥として、第一濁水処理装置１３から貯泥槽２１へ、第一沈殿物移送部１３ｂを介して移送し、一時的に貯留する。その後、第三沈殿物移送部２１ａを介して貯泥槽２１から、フィルタープレス機等の脱水装置２２へ汚泥を移送し、汚泥を脱水して、硫酸バリウム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。

次に、薬液供給部１５ａを介して薬品槽１５から吸着槽１４へ、ポリ乳酸多孔質粒子が含まれた薬液を導入し、第一の上澄み液と前記薬液とを混合する。これにより、吸着槽１４においてポリ乳酸多孔質粒子に硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンが接触し、吸着する。その後、第二混合液送液部１４ａを介して吸着槽１４から第二濁水処理装置１８へ、ポリ乳酸多孔質粒子を含む混合液を移送する。

第二濁水処理装置１８の水槽に導入した前記混合液を静置し、ポリ乳酸多孔質粒子を含む沈殿を沈降させる。第三貯留槽２０から第二濁水処理装置１８へ、凝集剤第二供給部２０ｂ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。ポリ乳酸多孔質粒子を含む前記沈殿が沈降した後、第二の上澄み液送液部１８ａを介して、硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオン濃度が低減した第二の上澄み液を放流槽１９へ移送し、一時的に貯留して、適切なタイミングで河川等の外部へ放流する。また、必要に応じて第二の上澄み液を原水槽１１へ戻してもよい。

沈降したポリ乳酸多孔質粒子が含まれる沈殿を汚泥として、第二濁水処理装置１８から貯泥槽２１へ、第二沈殿物移送部１８ｂを介して移送し、一時的に貯留する。その後、第三沈殿物移送部２１ａを介して貯泥槽２１から、フィルタープレス機等の脱水装置２２へ汚泥を移送し、汚泥を脱水して、ポリ乳酸多孔質粒子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。

以上で説明した水処理方法においては、次に説明する硫酸イオン除去方法、陰イオン吸着方法、ポリ乳酸多孔質粒子の合成方法を適用することができる。

《硫酸イオン除去方法》
原水槽１１において、硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンを含む原水をバリウムイオンに接触させることにより、硫酸バリウムを生成することができる。
原水槽１１において、前記原水とバリウムイオンを接触させる方法として、例えば、バリウム塩を直接添加する方法、バリウム塩を含むバリウム水溶液を添加する方法が挙げられる。

前記バリウム塩としては、例えば、塩化バリウム及び水酸化バリウムから選ばれる１種以上のバリウム塩が挙げられる。
これらのバリウム塩は、ポリ乳酸多孔質粒子による前記無機化合物の陰イオンの吸着を妨げる恐れが少ない。ここで、前記無機化合物の陰イオンは、前記バリウム塩を構成するカウンターアニオン以外の陰イオンであることが好ましい。

上記のバリウム塩のうち、塩化バリウムが特に好ましい。ポリ乳酸多孔質粒子に対する塩化物イオンの吸着力は、他の陰イオン、例えば無機オキソ酸イオンよりも低い。このため、ポリ乳酸多孔質粒子に対する陰イオンの吸着において、塩化物イオンによる競合は起き難く、バリウムイオンを前記水溶液に添加することができる。

前記バリウム水溶液に含まれる前記バリウム塩の濃度は特に限定されず、例えば、０．１〜３．０Ｍ程度とすることができる。

前記バリウム水溶液のｐＨは、原水と混合したときに硫酸バリウムが生成されるｐＨであれば特に限定されず、例えば、ｐＨ１〜７が挙げられる。このｐＨ範囲であると、原水と混合して得られる混合液及びその第一の上澄み液のｐＨが１〜７となり易く、後段のポリ乳酸多孔質粒子による陰イオンの吸着効率が高まるので好ましい。
原水のｐＨを調整する方法は特に限定されず、例えば、塩酸、水酸化ナトリウムを添加する方法が挙げられる。

前記原水に混合する際の前記バリウム水溶液の温度は特に限定されず、例えば、１０〜４０℃が挙げられる。
前記原水に混合する前記バリウム水溶液の量は特に限定されず、前記原水に含まれる硫酸イオンの濃度に応じて設定すればよく、例えば、当該硫酸イオンのモル濃度以上のバリウムイオンを供給できる量を混合することが好ましい。すなわち、バリウムイオン／硫酸イオンのモル比が１以上となるようにバリウム水溶液を原水に混合することが好ましい。バリウムイオンを上記の量で混合すると、原水に含まれる硫酸イオンの大半を硫酸バリウムとして除去することができる。

上記のようにバリウム水溶液を添加する方法に代えて、バリウム塩を原水槽１１に直接添加する方法を採用した場合にも硫酸バリウムを生成するという目的は達成できる。しかし、バリウム塩を固体で添加するよりも、バリウム水溶液として添加する方が、操作が容易である。さらに、原水槽１１におけるバリウム塩の溶け残りを防いで、原水槽１１におけるバリウム塩の濃度の制御が容易であるため好ましい。

《陰イオン吸着方法》
吸着槽１４において、硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンを含む第一の上澄み液をポリ乳酸多孔質粒子に接触させることにより、前記陰イオンを前記ポリ乳酸多孔質粒子に吸着させることができる。

前記無機化合物としては、例えば、セレン、ヒ素、クロム、フッ素、リン等の無機元素を含む無機化合物が挙げられる。具体的には、例えば、セレン、ヒ素、クロムのオキソ酸、フッ化水素酸（フッ酸）、リン酸等が挙げられる。

前記無機化合物としては、ポリ乳酸多孔質粒子に高い吸着力を示す観点から、オキソ酸が好ましく、前記無機元素を含む、無機オキソ酸の１価又は２価の陰イオンがより好ましい。ここで、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無機化合物である。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。

前記オキソ酸としては、ポリ乳酸多孔質粒子に高い吸着力を示す観点から、セレンのオキソ酸が好ましく、セレンのオキソ酸イオンとしては、セレン酸イオン（ＳｅＯ_４ ^２−）、セレン酸水素イオン（ＨＳｅＯ_４ ⁻）、亜セレン酸イオン（ＳｅＯ_３ ^２−）、亜セレン酸水素イオン（ＨＳｅＯ_３ ⁻）が挙げられる。

前記原水及び第一の上澄み液に含まれる前記無機化合物の陰イオンは１種類であってもよいし、２種類以上であってもよい。

本発明において無機化合物の陰イオンに対する吸着剤として使用するポリ乳酸多孔質粒子は、無機化合物の陰イオンを吸着する程度に小さい微細孔を有するものであれば特に限定されない。ポリ乳酸多孔質粒子の微細孔の平均孔径は、０．００１μｍ〜５μｍであることが好ましく、０．００１μｍ〜１μｍであることがより好ましく、０．００１μｍ〜０．５μｍであることがより好ましい。ポリ乳酸多孔質粒子の多孔質構造が上記の好適な微小孔を有することによって、無機化合物の陰イオンがその微小空間に物理的又は化学的に捕捉され易くなる。また、上記の好適な微小孔を有するポリ乳酸多孔質粒子の多孔質構造は、活性炭と同様に無機化合物の陰イオンを吸着し得る広い表面積を提供するので好ましい。

本発明において、第一の上澄み液をポリ乳酸多孔質粒子に接触させると、第一の上澄み液に含まれる前記無機化合物の陰イオンがポリ乳酸多孔質粒子の上記多孔質構造にトラップされて吸着すると考えられる。

第一の上澄み液に含まれる、硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンをポリ乳酸多孔質粒子に吸着させる際の処理中のポリ乳酸多孔質粒子分散液のｐＨは、４以上９以下が好ましく、４以上７以下がより好ましく、４以上６以下の酸性がさらに好ましい。前記ポリ乳酸多孔質粒子分散液のｐＨを調整する方法は特に限定されず、例えば、塩酸、水酸化ナトリウムを添加する方法が挙げられる。

前記ポリ乳酸多孔質粒子分散液のｐＨが４以上７以下であると、ポリ乳酸多孔質粒子の加水分解を抑制し、ポリ乳酸多孔質粒子による無機化合物の陰イオンの吸着力をより高めることができる。
前記ポリ乳酸多孔質粒子が弱酸性側であると、無機化合物の陰イオンの吸着力がより高まるメカニズムは不明であるが、次のことが要因として考えられる。すなわち、（１）ｐＨが多孔質構造に影響を与えること、（２）ポリ乳酸の主鎖を構成するエステル結合の一部が多孔質構造の形成時に切断されており、その切断で生じたカルボキシル基及び水酸基のプロトンの脱離（負電荷の形成）が抑制されること、等が考えられる。

前記ポリ乳酸多孔質粒子分散液においてポリ乳酸多孔質粒子に無機化合物の陰イオンを吸着させる際の温度は特に限定されず、例えば、４〜４０℃が好ましく、４〜３０℃がより好ましく、４〜２０℃がさらに好ましい。
上記温度範囲であると、ポリ乳酸多孔質粒子による無機化合物の陰イオンの吸着力を高めることができる。上記温度範囲の下限値以上であると、前記ポリ乳酸多孔質粒子分散液中における無機化合物の陰イオンの拡散速度が高まり、ポリ乳酸多孔質粒子に接触して吸着する効率がより高められる。上記温度範囲の上限値以下であると、ポリ乳酸多孔質粒子の加水分解を抑制し、ポリ乳酸多孔質粒子による無機化合物の陰イオンの吸着力を高めることができる。

第一の上澄み液に含まれる目的の陰イオンの含有量に対して、この第一の上澄み液に接触するポリ乳酸多孔質粒子の量は特に限定されず、予備実験を行って経験的に目的の陰イオンを充分に吸着できることを確認した量に設定すればよい。
通常、接触させるポリ乳酸多孔質粒子の量を多くすれば、吸着可能な陰イオンの量も多くなり、例えば、ポリ乳酸多孔質粒子による無機オキソ酸イオンの吸着量として０．４５〜１．５ｍｏｌ／ｋｇが挙げられる。

前記陰イオンを吸着したポリ乳酸多孔質粒子を第一の上澄み液から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、第一の上澄み液を静置して沈殿させる方法、第一の上澄み液に硫酸バンド、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。その後、処理液は、沈殿したポリ乳酸多孔質粒子の上澄み液、又は沈殿したポリ乳酸多孔質粒子を濾過した濾液として得られる。

ポリ乳酸多孔質粒子の粉末をカラムに充填し、このカラムに原水を流入させる吸着方法を採用した場合には、ポリ乳酸多孔質粒子が前記無機化合物の陰イオンを吸着し、この陰イオンが除去された処理液をカラムから流出させて得ることができる。

以上の水処理方法において、吸着剤の主要な成分としてポリ乳酸多孔質粒子を有する陰イオン吸着体を使用することができる。ここで「主要な成分」とは、吸着剤の各成分間における目的の陰イオンの吸着量を比較した場合、最も吸着量の多い成分ということを意味する。この陰イオン吸着体は、吸着剤（ポリ乳酸多孔質粒子）を保持する保持部材をさらに有していてもよい。

吸着剤としてのポリ乳酸多孔質粒子の形状は特に限定されず、真球状であってもよいし、回転楕円体形状であってもよいし、その他の不定形状であってもよい。これらの形状のポリ乳酸多孔質粒子を水などの溶媒に分散させたポリ乳酸多孔質粒子分散液（懸濁液）を吸着剤とすることもできる。

前記保持部材としては、内部にポリ乳酸多孔質粒子を入れて保持する容器、カラム（筒）、笊、網等が挙げられる。また、表面にポリ乳酸多孔質粒子を固定することが可能な保持部材も採用でき、例えば、板材の表面にポリ乳酸多孔質粒子を固定した形態が挙げられる。

《ポリ乳酸多孔質粒子の合成》
本発明で用いるポリ乳酸多孔質粒子は公知の方法で化学合成されたものであり、特開２００９−２４２７２８号公報に開示されたポリ乳酸多孔質粒子の製造方法によって得られたものが好ましい。

上記公報に記載されたポリ乳酸多孔質粒子の製造方法は、（ｉ）ポリ乳酸と、ポリ乳酸の良溶媒である第１溶媒とを混合し、当該混合物を加熱してポリ乳酸を溶融する溶融工程；及び（ｉｉ）前記溶融工程によって得られた溶融液をポリ乳酸が結晶化又は固化する温度で冷却する冷却工程を有する。この製造方法は、さらに（ｉｉｉ）冷却工程後の溶融液からポリ乳酸の結晶を分離する分離工程と、（ｉｖ）分離工程によって得られたポリ乳酸の結晶と、ポリ乳酸の溶解度に比して第１溶媒の溶解度が高い第２溶媒とを接触させ、ポリ乳酸の結晶を洗浄する洗浄工程と、（ｖ）洗浄工程後のポリ乳酸の結晶を乾燥する乾燥工程と、を有することが好ましい。

上記の製造方法によれば、例えば、平均粒子径が９９〜７００μｍであり、多孔質構造を構成する孔の平均孔径が０．２７μｍ〜１．４μｍ程度であり、孔径の変動係数が２５％以下であり、結晶化度が５０％以上であるポリ乳酸多孔質粒子が容易に得られる。

ここでポリ乳酸多孔質粒子の「粒子径」は、ポリ乳酸多孔質粒子を電子顕微鏡によって観察し、その二次元形状に対する最大内接円の直径である。例えば、ポリ乳酸多孔質粒子の二次元形状が、円に近似することが妥当な形状である場合（他の形状よりも円に近い場合）はその円の直径が粒子径であり、楕円に近似することが妥当な場合はその楕円の短径が粒子径であり、正方形に近似することが妥当な場合はその正方形の辺の長さが粒子径であり、長方形に近似することが妥当な場合はその長方形の短辺の長さが粒子径である。また「平均粒子径」は、無作為に選択された複数の粒子の粒子径を電子顕微鏡で観察して計測し、その平均値を計算することによってもとめられる。測定する粒子の数は特に限定されないが、例えば２０個以上が好ましい。

ポリ乳酸多孔質粒子の群の粒子径の変動係数は、観察した粒子径の標準偏差÷平均値×１００（％）の式によって算出され、その値が小さいほど均一な粒子径を有することを示す。
本発明で用いるポリ乳酸多孔質粒子の群の上記変動係数は、２５％以下が好ましく、２０％以下が好ましく、１５％以下がさらに好ましい。均一な粒子径を有するポリ乳酸多孔質粒子を用いることによって、安定して均質な吸着性能が得られる。

ポリ乳酸多孔質粒子の「孔径」は、孔の開口形状に対する最大内接円の直径であり、例えば、孔の開口形状が、円に近似することが妥当な形状である場合（他の形状よりも円に近い場合）はその円の直径であり、楕円形に近似することが妥当な場合はその楕円の短径であり、正方形に近似することが妥当な場合はその正方形の辺の長さであり、長方形に近似することが妥当な場合はその長方形の短辺の長さである。また「平均孔径」は、無作為に選択された複数の孔の孔径を顕微鏡で観察して計測し、その平均値を計算することによってもとめられる。測定する孔の数は特に限定されないが、例えば２０個以上が好ましい。

ポリ乳酸多孔質粒子の多孔質構造を構成する孔の孔径の変動係数は、観察した孔径の標準偏差÷平均値×１００（％）の式によって算出され、その値が小さいほど均一な孔径を有する多孔質粒子であることを示す。
本発明で用いるポリ乳酸多孔質粒子の上記変動係数は、４５％以下が好ましく、３５％以下が好ましく、２５％以下がさらに好ましい。均一な孔径を有するポリ乳酸多孔質粒子を用いることによって、安定して均質な吸着性能が得られる。

ポリ乳酸多孔質粒子の結晶化度の測定は、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ法）により行うことができる。ＤＳＣ法は、例えば、５〜１０ｍｇの試料をアルミパンに詰め、ＤＳＣ装置内に窒素を微量流しながら、５℃／分で室温から１５０℃まで５℃／分で昇温して行うことができる。結晶化度χｃは、次式で求められる。
（式） χｃ（％）＝ΔＨｍ÷ΔＨｆ×１００
上式中ΔＨｍはＤＳＣ装置で実測したサンプルの融解熱を示し、ΔＨｆは１００％結晶ポリ乳酸の平衡融解熱を示す。
本発明で用いるポリ乳酸多孔質粒子の結晶化度は、５０％以上が好ましく、６０％以上がより好ましい。結晶化度が高いほど、ポリ乳酸多孔質粒子の靱性などの機械的強度が高まり、本発明の陰イオン吸着方法を実施する際の取り扱いや操作が容易になる。

以上で説明した硫酸イオン除去方法、陰イオン吸着方法、ポリ乳酸多孔質粒子の合成方法は、次に説明する水処理方法にも適用することができる。

《水処理方法》
ここで例示する水処理方法は、硫酸イオン及び硫酸イオン以外の無機化合物の陰イオンが含まれる原水に、バリウムイオンを添加して硫酸バリウムを生成し、遊離の硫酸イオンの濃度が低減した一次処理液を得る第一工程と、前記一次処理液をポリ乳酸多孔質粒子に接触させることにより、前記無機化合物の陰イオンを前記ポリ乳酸多孔質粒子に吸着させ、前記無機化合物の陰イオンの濃度が低減した二次処理液を得る第二工程と、を有する。

第一工程において遊離の硫酸イオン濃度を低減した一次処理液を得ることにより、第二工程において硫酸イオンによって競合されることなく、前記無機化合物の陰イオンはポリ乳酸多孔質粒子に吸着する。これにより、第二工程で使用するポリ乳酸多孔質粒子の量を低減することができる。言い換えると、硫酸イオンはポリ乳酸多孔質粒子に対する吸着力が比較的高いため、処理対象水に硫酸イオンが含まれていると、硫酸イオンによってポリ乳酸多孔質粒子が消費されてしまう。しかし、本水処理方法では第一工程によって硫酸イオンを予め除去することによって、第二工程において使用するポリ乳酸多孔質粒子の量を低減することができる。

［第一工程］
第一工程における原水は、前述した水処理システムを用いた水処理方法における原水と同じである。
原水にバリウムイオンを添加する方法としては、例えば、前述した硫酸イオン除去方法で例示したバリウム塩を直接添加する方法、前述したバリウム塩を含むバリウム水溶液を添加する方法が挙げられる。

原水に添加するバリウムイオンの物質量は、原水に含まれる硫酸イオンの物質量１００モル部に対して、５０モル部以上が好ましく、７０モル部以上がより好ましく、１２０モル部モル部以上がさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、硫酸バリウムを容易に形成し、原水中の遊離の硫酸イオン濃度を充分に低減することができる。上記範囲の上限値は特に限定されず、例えば２００モル部程度とすればよい。

バリウムイオンを添加した原水（一次処理水）のｐＨは、硫酸バリウムが生成されるｐＨであれば特に限定されず、例えば、ｐＨ１〜７の範囲で行うことができる。
前記水溶液のｐＨを上記の範囲に調整する方法は特に限定されず、例えば、原水又は一次処理水に塩酸、水酸化ナトリウム等を添加する方法が挙げられる。

バリウムイオンを添加した原水（一次処理水）の温度は、硫酸バリウムが生成される温度であれば特に限定されず、例えば、４〜６０℃の範囲で行うことができる。

原水にバリウムイオンを添加することにより、硫酸バリウムが生成する。硫酸バリウムの水に対する溶解性は低いため、硫酸バリウムの沈殿が発生する。硫酸バリウムの存在は、後段の第二工程におけるポリ乳酸多孔質粒子に対する前記無機化合物の陰イオンの吸着を殆ど妨げない。このため、第二工程に供する一次処理液は、硫酸バリウムを含んでいてもよいし、含んでいなくてもよいが、一次処理液に添加したポリ乳酸多孔質粒子の分散性を高める観点から、予め硫酸バリウムを除去しておくことが好ましい。

一次処理液から硫酸バリウムを除去する方法としては、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、前記水溶液を静置して沈殿させる方法、前記水溶液に硫酸バンド、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。

［第二工程］
一次処理液にポリ乳酸多孔質粒子を接触させることにより、一次処理液に含まれる前記無機化合物の陰イオンをポリ乳酸多孔質粒子に吸着させることができる。この吸着方法は、前述した陰イオン吸着方法の場合と同様である。前記無機化合物の陰イオンがポリ乳酸多孔質粒子に吸着すると、その陰イオン濃度が低減した二次処理液の中に、当該陰イオンを吸着したポリ乳酸多孔質粒子が分散した状態となる。

一次処理液をポリ乳酸多孔質粒子に接触させる方法は特に限定されず、例えば、一次処理液にポリ乳酸多孔質粒子の粉末を投入して撹拌する方法、保持部材に保持されたポリ乳酸多孔質粒子に一次処理液を掛けて流す方法等が挙げられる。

一次処理液にポリ乳酸多孔質粒子の粉末を投入して撹拌する吸着方法を採用した場合には、前記無機化合物の陰イオンを吸着したポリ乳酸多孔質粒子をその分散液（二次処理液）から回収することができる。
二次処理液からポリ乳酸多孔質粒子の粉末を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、二次処理液を静置して沈殿させる方法、二次処理液に硫酸バンド、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。その後、二次処理液は、沈殿したポリ乳酸多孔質粒子の上澄み液、又は沈殿したポリ乳酸多孔質粒子を濾過した濾液として得られる。

ポリ乳酸多孔質粒子の粉末をカラムに充填し、このカラムに一次処理液を流入させる吸着方法を採用した場合には、ポリ乳酸多孔質粒子が前記無機化合物の陰イオンを吸着し、この陰イオンが除去された二次処理液をカラムから流出させて得ることができる。

以下で用いた試料中のＳｅ全含有量は、ＪＩＳＫ０１０２：２０１３年の「６７．セレンの水素化合物発生ＩＣＰ発光分光分析法」によって測定した。

［実施例１］
濃度３０％の過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）水溶液を酸化抽出剤として用いた。
工事現場から排出された岩石を破砕し、粒径０．０７５ｍｍ〜０．１５０ｍｍのセレン含有土粒子を得た。このセレン含有土粒子のＳｅ全含有量は、０．５２ｍｇ／ｋｇであった。
上記で得たセレン含有土粒子１００ｇ（Ｓｅ全含有量＝０．０５２ｍｇ）に対して、酸化抽出剤１０００ｇを加えて、撹拌した。この撹拌により、土粒子に含まれている硫化物と過酸化水素（酸化剤）が反応して硫酸が生成した。また、土粒子に含まれていたセレンは、硫酸によって抽出され、セレンのオキソ酸イオンとして溶出された。
攪拌開始から３６０分後に、土粒子の分散液を遠心分離機に掛けて、得られた上澄水を孔径０．４５μｍのメンブランフィルターによりろ過し、セレン酸イオンを含む最終抽出液を得た。
最終抽出液中のＳｅ全含有量は、合計で０．０３８ｍｇであり、処理したセレン含有土粒子に含まれるＳｅのうち、７３％を最終抽出液に回収することができた。

［実施例２］
セレン含有土粒子に加える過酸化水素水溶液の濃度を１０％に変更した以外は、実施例１と同様にＳｅ抽出試験を行った。その結果、最終抽出液中のＳｅ全含有量は、合計で０．０３７ｍｇであり、処理したセレン含有土粒子に含まれるＳｅのうち、７１％を最終抽出液に回収することができた。

［実施例３］
セレン含有土粒子に加える過酸化水素水溶液の濃度を３％に変更した以外は、実施例１と同様にＳｅ抽出試験を行った。その結果、最終抽出液中のＳｅ全含有量は、合計で０．０３０ｍｇであり、処理したセレン含有土粒子に含まれるＳｅのうち、５８％を最終抽出液に回収することができた。

［比較例１］
セレン含有土粒子に過酸化水素水溶液を、同量の蒸留水に変更した以外は、実施例１と同様にＳｅ抽出試験を行った。その結果、最終抽出液中のＳｅ全含有量は、合計で０．０１７ｍｇであり、処理したセレン含有土粒子に含まれるＳｅのうち、３３％が最終抽出液に回収された。つまり、実施例１と比べて、最終抽出液に含まれるセレンの量が明らかに少なかった。

［実施例４］
蒸留水１００体積部に対して、有効塩素濃度５．７ｗｔ％の次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）水溶液１００体積部、塩酸（ＨＣＬ）０．２３体積部をそれぞれ加えて、酸化抽出剤を得た。
工事現場から排出された岩石を破砕し、粒径１ｍｍ〜２ｍｍのセレン含有土粒子を得た。このセレン含有土粒子のＳｅ全含有量は、０．５１ｍｇ／ｋｇであった。
上記で得たセレン含有土粒子１００ｇ（Ｓｅ全含有量＝０．０５１ｍｇ）に対して、酸化抽出剤１０００ｇを加えて、撹拌した。この撹拌により、土粒子に含まれている硫化物と塩酸で中和された次亜塩素酸（酸化剤）が反応して硫酸が生成した。また、土粒子に含まれていたセレンは、硫酸によって抽出され、セレンのオキソ酸イオンとして溶出された。
攪拌開始から３６０分後に、土粒子の分散液を遠心分離機に掛けて得られた上澄水を孔径０．４５μｍのメンブランフィルターによりろ過し、セレン酸イオンを含む最終抽出液を得た。
最終抽出液中のＳｅ全含有量は、合計で０．０３９ｍｇであり、処理したセレン含有土粒子に含まれるＳｅのうち、７６％を最終抽出液に回収することができた。

［実施例５］
攪拌時間を３６０分ではなく、２４０分、１２０分、６０分、３０分、１０分の各撹拌時間に変更した以外は、実施例４と同様に、５つのＳｅ抽出試験を行った。その結果、最終抽出液中のＳｅ全含有量は、合計でそれぞれ、０．０３９ｍｇ、０．０３８ｍｇ、０．０３１ｍｇ、０．０２６ｍｇ、０．０２４ｍｇであった。したがって、各試験において、処理したセレン含有土粒子に含まれるＳｅのうち、それぞれ７６％、７５％、６１％、５１％、４７％を最終抽出液に回収することができた。

［実施例６］
蒸留水１００体積部に対して、次亜塩素酸（ＮａＣｌＯ）３体積部、塩酸（ＨＣＬ）０．２３体積部をそれぞれ加えて、酸化抽出剤を得た。この酸化抽出剤を用いた以外は、実施例４と同様にＳｅ抽出試験を行った。その結果、最終抽出液中のＳｅ全含有量は、合計で０．０４２ｍｇであり、処理したセレン含有土粒子に含まれるＳｅのうち、８２％を最終抽出液に回収することができた。

［実施例７］
攪拌時間を３６０分ではなく、２４０分、１２０分、６０分、３０分、１０分の各撹拌時間に変更した以外は、実施例６と同様に、５つのＳｅ抽出試験を行った。その結果、最終抽出液中のＳｅ全含有量は、合計でそれぞれ、０．０４０ｍｇ、０．０３７ｍｇ、０．０３２ｍｇ、０．０３７ｍｇ、０．０４０ｍｇであった。したがって、各試験において、処理したセレン含有土粒子に含まれるＳｅのうち、それぞれ７８％、７３％、６３％、７３％、７８％を最終抽出液に回収することができた。

［ポリ乳酸多孔質粒子の合成］
アンプル管中のフタル酸ジエチルに、高純度のポリＬ−乳酸（分子量１０〜３０万）を濃度１０質量％となるように添加した。アンプル管内の空気を窒素で置換し、ガスバーナーを用いてアンプル管を封管した後、アンプル管を１６０℃のオイルバス中に１０分間浸し、ポリＬ−乳酸を溶融させ、さらに０℃のウォーターバス中に２０分間浸漬した。この冷却によってアンプル管内にポリ乳酸の粒子が生成した。
上記の粒子をアンプル管から取り出してろ過法によって粒子を回収した。得られた粒子の約１０ｇに対して１０００ｍｌのメタノールを添加して洗浄した後、ろ過法によって粒子を回収した。この粒子を真空乾燥によって乾燥し、目的のポリ乳酸多孔質粒子を得た。
作製したポリ乳酸多孔質粒子の一部について金スパッタリングを行い、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、その粒子径等を測定した。
測定の結果、作製したポリ乳酸多孔質粒子の平均粒子径は約４０μｍであり、その変動係数は約２５％であり、平均孔径は約０．４μｍであり、その変動係数は約４０％であった。

［試験例１］
セレンを１０ｍｇ／Ｌ含むセレン酸ナトリウム水溶液（ｐＨ６）を調製した。上記合成で得たポリ乳酸多孔質粒子を用いて、以下の実験を行った。
セレン酸イオンを含む上記水溶液に、上記で合成したポリ乳酸多孔質粒子を、０．０１５、０．０２５、０．０５、０．１、０．２、０．５、１．０（単位：ｗ／ｗ％）の各濃度で添加した。この水溶液を２０℃で１時間撹拌した後に、ポリ乳酸多孔質粒子をろ過法で回収し、ポリ乳酸多孔質粒子が除かれた濾液のセレン酸イオン濃度をＪＩＳＫ０１０２：２０１３年の「６７．セレンの水素化合物発生ＩＣＰ発光分光分析法」によって測定した。
上記試験によって、ポリ乳酸多孔質粒子のセレン酸イオンに対する吸着等温線を得た（図３）。図３に示す結果から、ポリ乳酸多孔質粒子の添加によって、溶存セレン酸イオンの平衡濃度が環境基準（０．０１ｍｇ／Ｌ）以下になることが確認された。

［試験例２］
ポリ乳酸多孔質粒子に代えて、市販の架橋型アクリル樹脂粒子（平均粒子径約２０μｍ、非多孔質）を用いた以外は、試験例１と同様に実験した。
その結果、上記水溶液のセレン酸イオン濃度は、試験前と同じ１０ｍｇ／Ｌであった。

［試験例３］
硫酸イオンを約２．４ｇ（約２５ｍｍｏｌ／Ｌ）、及びセレン酸イオンを約０．５ｍｇ／Ｌ（約０．００６４ｍｍｏｌ／Ｌ）で含む水溶液を調製した。この水溶液に上記で合成したポリ乳酸多孔質粒子を４ｗ／ｗ％添加して、ｐＨ６に調整した水溶液を２０℃で１時間撹拌した。その後、水溶液の上澄みに含まれる硫酸イオン濃度をイオンクロマトグラフで、セレン濃度を上記のＩＣＰ発光分光分析法で測定した。
その結果、硫酸イオン及びセレン酸イオンの濃度はポリ乳酸多孔質粒子添加前の濃度よりも低下し、殆どゼロであった。このことから、ポリ乳酸多孔質粒子が硫酸イオン及びセレン酸イオンを吸着したことが明らかである。この水溶液を濾過してポリ乳酸多孔質粒子を除去することによって、硫酸イオン及びセレン酸イオンが除去された水溶液を得た。

［試験例４］
試験例３と同じ濃度で硫酸イオン及びセレン酸イオンを含む水溶液を調製した。この水溶液に塩化バリウム２水和物を約６ｇ／Ｌ（約２８．１ｍｍｏｌ／Ｌ）で添加して撹拌したところ、硫酸バリウムと考えられる白色の沈殿が生成した（第一工程）。
次いで、硫酸バリウムの沈殿を含む上記水溶液に、上記の合成したポリ乳酸多孔質粒子を０．７ｗ／ｗ％添加して、ｐＨ６に調整した水溶液を２０℃で１時間撹拌した（第二工程）。その後、水溶液の上澄みに含まれる硫酸イオン及びセレンの各濃度を試験例３と同様に測定した。
その結果、硫酸イオン及びセレン酸イオンの濃度はポリ乳酸多孔質粒子添加前の濃度よりも低下し、殆どゼロであった。
試験例３と試験例４を比較して、セレン酸イオンを除去するために要したポリ乳酸多孔質粒子の量は、試験例４の方が３．３ｗ／ｗ％少なかった。

［試験例５］
試験例１と同じ濃度で硫酸イオン及びセレン酸イオンを含む水溶液を調製した。この水溶液に上記の合成したポリ乳酸多孔質粒子を０．７ｗ／ｗ％添加して、ｐＨ６に調整した水溶液を２０℃で１時間撹拌した後、水溶液の上澄みに含まれるセレンの濃度を試験例３と同様に測定した。
その結果、セレン酸イオンの濃度はポリ乳酸多孔質粒子添加前の濃度よりも数％低下しただけであり、９０％以上が上澄み液に残留して溶存していた。この理由として、水溶液に添加したポリ乳酸多孔質粒子の量に対する硫酸イオンの溶存量が過剰であり、ポリ乳酸多孔質粒子の大半が硫酸イオンの吸着によって消費されたことが考えられる。

試験例３〜５の結果から、前述した水処理システム及び水処理方法によって、原水から硫酸イオンとそれ以外の無機化合物の陰イオンを除去した処理水が得られることは明らかである。

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。

Ｒ１…セレンを含む土壌又は岩石、Ｒ２…浄化土、１…破砕機、１ａ…破砕物供給部、２…抽出槽、２ａ…抽出液第一送液部、３…フルイ、３ａ…抽出液第二送液部、３ｂ…残渣移送部、４…サイクロン、４ａ…抽出液第三送液部、４ｂ…粒子第一移送部、５…濁水処理装置、５ａ…沈殿第一移送部、５ｂ…抽出液第四送液部、６…貯泥槽、６ａ…沈殿第二移送部、７…脱水装置、７ａ…沈殿第三移送部、７ｂ…排水第一送液部、８…砂脱水篩、８ａ…粒子第二移送部、９…混合機、１０…水処理システム、１１…原水槽、１１ａ…第一混合液送液部、１２…バリウム槽、１２ａ…バリウム供給部、１３…第一濁水処理装置、１３ａ…第一の上澄み液送液部、１３ｂ…第一沈殿物移送部、１４…吸着槽、１４ａ…第二混合液送液部、１５…薬品槽、１５ａ…薬液供給部、１８…第二濁水処理装置、１８ａ…第二の上澄み液送液部、１８ｂ…第二沈殿物移送部、１９…放流槽、２０…第三貯留槽、２０ａ…凝集剤第一供給部、２０ｂ…凝集剤第二供給部、２１…貯泥槽、２１ａ…第三沈殿物移送部、２２…脱水装置

Claims

セレンが含まれる土壌又は岩石の粒子に、酸化剤を接触させ、セレンを含む抽出液を得る抽出工程を有することを特徴とするセレン含有土壌又は岩石の処理方法であって、
前記土壌又は岩石が硫黄成分を含み、その硫黄成分と前記酸化剤との接触により硫酸が生成され、その硫酸によってセレンを抽出し、
硫酸イオン及びセレン酸イオンを含む前記抽出液を得て、この抽出液に、バリウムイオンを添加して硫酸バリウムを生成し、遊離の硫酸イオンの濃度が低減した一次処理液を得る第一工程と、
前記一次処理液をポリ乳酸多孔質粒子に接触させることにより、前記セレン酸イオンを前記ポリ乳酸多孔質粒子に吸着させ、前記セレン酸イオンの濃度が低減した二次処理液を得る第二工程と、を有することを特徴とするセレン含有土壌又は岩石の処理方法。
前記土壌又は岩石においてセレンが固溶していることを特徴とする請求項１に記載のセレン含有土壌又は岩石の処理方法。
セレンが含まれる土壌又は岩石を破砕することによって前記粒子を得る破砕工程を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のセレン含有土壌又は岩石の処理方法。