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JP2015147154A - Treatment method and treatment apparatus for water containing heavy metal - Google Patents

Treatment method and treatment apparatus for water containing heavy metal Download PDF

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JP2015147154A
JP2015147154A JP2014019636A JP2014019636A JP2015147154A JP 2015147154 A JP2015147154 A JP 2015147154A JP 2014019636 A JP2014019636 A JP 2014019636A JP 2014019636 A JP2014019636 A JP 2014019636A JP 2015147154 A JP2015147154 A JP 2015147154A
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JP
Japan
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water
treated
iron
layer
heavy metal
Prior art date
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Pending
Application number
JP2014019636A
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Japanese (ja)
Inventor
荒井 重行
Shigeyuki Arai
重行 荒井
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a treatment method and a treatment apparatus for water containing heavy metal, allowing for stable removal of heavy metals for a long period of time.SOLUTION: The treatment method of water containing heavy metal includes a pH adjustment step of adjusting the pH of water to be treated in a lime layer 12, a first separation step of insolubilizing heavy metals in the water to be treated in an iron-containing layer 13 containing an organic material to separate the heavy metals, a second separation step of reducing a sulfate ion in the water to be treated with a sulfuric acid reducing microbe in a sulfuric acid reduction layer 14 and forming sulfides of the heavy metals followed by separating them, and a third separation step of forming insoluble matters derived from an iron ion and insolubilizing the heavy metals by setting the water to be treated having passed through the second separation step, under an aerobic condition.

Description

この発明は、重金属類(カドミウム、鉄、銅、鉛、亜鉛等)を含有する水、例えば鉱山廃水、地下水、工場廃水、捨石堆積場等の浸透水などから前記重金属を除去する処理方法および処理装置に関する。   The present invention provides a treatment method and treatment for removing heavy metals from water containing heavy metals (cadmium, iron, copper, lead, zinc, etc.), such as mine waste water, ground water, factory waste water, permeated water in a rubble deposit site, etc. Relates to the device.

従来より、重金属含有水から重金属を除去する処理方法が提案されている(例えば、特許文献1、2を参照)。
例えば、特許文献1には、重金属含有水を、金属鉄、酸化鉄、カルシウム化合物を含む浄化剤に接触させることで重金属を固定化させる方法が開示されている。
特許文献2には、重金属含有水を、鉄複合粒子を含む浄化剤に接触させることで重金属を不溶化する方法が開示されている。
Conventionally, the processing method which removes heavy metal from heavy metal containing water is proposed (for example, refer patent documents 1 and 2).
For example, Patent Document 1 discloses a method for immobilizing heavy metals by bringing heavy metal-containing water into contact with a purifier containing metallic iron, iron oxide, and calcium compounds.
Patent Document 2 discloses a method for insolubilizing heavy metals by bringing heavy metal-containing water into contact with a purifier containing iron composite particles.

特開2004−243222号公報JP 2004-243222 A 特許第4639029号公報Japanese Patent No. 4639029

しかしながら、特許文献1、2に記載の処理方法は、重金属(カドミウムなど)の処理性能が十分とは言い難いのが実情である。
また、被処理水(原水)のpHが低い場合などには、重金属処理のための浄化剤から鉄が溶出し、処理水の鉄濃度が高くなることがあった。このため、鉄と他の重金属(カドミウムなど)の濃度の双方を低下させるのが難しい場合があった。
被処理水(原水)のpHが低い場合には、アルカリ剤の添加によりpHを高くすれば、重金属の処理効率を高めることができるが、その場合にはアルカリ剤の使用により処理コストがかさむことになる。
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、低コストで、鉄と他の重金属をいずれも効率よく処理することができる重金属含有水の処理方法および処理装置を提供することを目的とする。
However, the processing methods described in Patent Documents 1 and 2 are actually difficult to say that the processing performance of heavy metals (such as cadmium) is insufficient.
Moreover, when the pH of to-be-processed water (raw water) is low, iron elutes from the purification agent for heavy metal processing, and the iron concentration of treated water may become high. For this reason, it may be difficult to reduce both the concentration of iron and other heavy metals (such as cadmium).
When the pH of the water to be treated (raw water) is low, the treatment efficiency of heavy metals can be increased by increasing the pH by adding an alkali agent, but in that case, the use of the alkali agent increases the processing cost. become.
The present invention has been made in view of the circumstances described above, and provides a method and apparatus for treating heavy metal-containing water that can efficiently treat both iron and other heavy metals at low cost. Objective.

本発明は、重金属を含有する被処理水から重金属を除去する重金属含有水の処理方法であって、被処理水を石灰材に接触させて、前記被処理水のpHを調整するpH調整工程と、前記pH調整工程を経た被処理水を、有機材を含む鉄含有材に接触させて、前記鉄含有材に由来する鉄酸化物とともに前記重金属を不溶化させる第1分離工程と、前記第1分離工程を経た被処理水を、嫌気条件下で有機材に接触させて、前記有機材中の硫酸還元微生物により被処理水中の硫酸イオンを還元するとともに前記重金属の硫化物を生成させる第2分離工程と、前記第2分離工程を経た被処理水を好気条件下に置くことによって、鉄イオンに由来する不溶化物を生成させるとともに前記重金属を不溶化させる第3分離工程と、を有する重金属含有水の処理方法を提供する。
前記第3分離工程では、外部から導入した空気を前記被処理水に接触させることによって、前記被処理水を好気条件下に置くことが好ましい。
前記鉄イオンに由来する不溶化物は、3価の鉄の水酸化物を主成分とすることが好ましい。
本発明は、前記pH調整工程に先だって、前記被処理水を、有機材に接触させることによって、前記有機材中の微生物により前記被処理水の溶存酸素濃度を調整する酸素濃度調整工程を有していてもよい。
The present invention is a method for treating heavy metal-containing water that removes heavy metals from water to be treated containing heavy metals, the pH adjusting step for adjusting the pH of the water to be treated by bringing the water to be treated into contact with a lime material, and The first separation step of bringing the water to be treated that has undergone the pH adjustment step into contact with an iron-containing material containing an organic material, and insolubilizing the heavy metal together with the iron oxide derived from the iron-containing material, and the first separation A second separation step in which the water to be treated that has undergone the process is brought into contact with an organic material under anaerobic conditions, and sulfate ions in the treated water are reduced by the sulfate-reducing microorganisms in the organic material and the sulfide of the heavy metal is generated. And a third separation step of generating insolubilized substances derived from iron ions and insolubilizing the heavy metals by placing the water to be treated after the second separation step under an aerobic condition. processing The law provides.
In the third separation step, it is preferable to place the water to be treated under aerobic conditions by bringing air introduced from the outside into contact with the water to be treated.
The insolubilized material derived from iron ions is preferably composed mainly of trivalent iron hydroxide.
The present invention has an oxygen concentration adjustment step of adjusting the dissolved oxygen concentration of the water to be treated by microorganisms in the organic material by bringing the water to be treated into contact with the organic material prior to the pH adjustment step. It may be.

本発明は、石灰材を有し、被処理水のpHを前記石灰材によって調整するpH調整部と、有機材を含む鉄含有材を有し、前記pH調整部を経た被処理水中の前記重金属を、前記鉄含有材に由来する鉄酸化物とともに不溶化させ分離する第1分離部と、有機材を有し、前記有機材中の硫酸還元微生物により嫌気条件下で前記被処理水中の硫酸イオンを還元するとともに前記重金属の硫化物を生成させ分離する第2分離部と、前記第2分離工程を経た被処理水を好気条件に置くことによって、鉄イオンに由来する不溶化物を生成させるとともに前記重金属を不溶化させる第3分離部と、を有する重金属含有水の処理装置を提供する。
前記第3分離部は、前記被処理水に接触させる空気を外部から導入する導入部を有することが好ましい。
本発明は、前記pH調整部の上流側に、有機材を有し、前記有機材中の微生物により前記被処理水の溶存酸素濃度を調整する酸素濃度調整部が設けられていてもよい。
The present invention includes a lime material, a pH adjusting unit that adjusts the pH of water to be treated with the lime material, and an iron-containing material containing an organic material, and the heavy metal in the water to be treated that has passed through the pH adjusting unit. A first separation part that is insolubilized and separated together with the iron oxide derived from the iron-containing material, and an organic material, and sulfate ions in the water to be treated are subjected to anaerobic conditions by sulfate-reducing microorganisms in the organic material. The insolubilized substance derived from iron ions is generated by placing the second separation part that reduces and generates and separates the heavy metal sulfide and the water to be treated after the second separation step under aerobic conditions. There is provided a heavy metal-containing water treatment device having a third separation unit for insolubilizing heavy metals.
It is preferable that the third separation unit has an introduction unit that introduces air to be brought into contact with the water to be treated from the outside.
In the present invention, an oxygen concentration adjusting unit that has an organic material upstream of the pH adjusting unit and adjusts the dissolved oxygen concentration of the water to be treated by microorganisms in the organic material may be provided.

本発明によれば、第3分離工程において被処理水を好気条件下に置くことによって、3価の鉄イオンを多く生成させることができる。よって、比較的低いpH条件で、鉄イオン由来の不溶化物を生成させるとともに、他の重金属(Cd等)を不溶化させることができる。
従って、被処理水(原水)のpHが低い場合でも、鉄と他の重金属をいずれも効率よく処理することができる。
また、アルカリ剤によりpHを高めなくても重金属処理が可能であるため、処理コストを抑制できる。
According to the present invention, a large amount of trivalent iron ions can be generated by placing the water to be treated in an aerobic condition in the third separation step. Therefore, the iron ion-derived insolubilized product can be generated and other heavy metals (Cd and the like) can be insolubilized under relatively low pH conditions.
Accordingly, even when the pH of the water to be treated (raw water) is low, both iron and other heavy metals can be efficiently treated.
Moreover, since heavy metal processing is possible even if it does not raise pH with an alkali agent, processing cost can be suppressed.

本発明の第1の実施形態である重金属含有水の処理装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the processing apparatus of the heavy metal containing water which is the 1st Embodiment of this invention. 前図の処理装置を用いた重金属含有水の処理方法のフロー図である。It is a flowchart of the processing method of heavy metal containing water using the processing apparatus of a previous figure. 本発明の第2の実施形態である重金属含有水の処理装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the processing apparatus of the heavy metal containing water which is the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態である重金属含有水の処理装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the processing apparatus of the heavy metal containing water which is the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態である重金属含有水の処理装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the processing apparatus of the heavy metal containing water which is the 4th Embodiment of this invention. (a)本発明の第5の実施形態である重金属含有水の処理装置の概略説明図である。(b)(a)に示す処理装置の1つの層の構造を示す図である。(A) It is a schematic explanatory drawing of the processing apparatus of the heavy metal containing water which is the 5th Embodiment of this invention. (B) It is a figure which shows the structure of one layer of the processing apparatus shown to (a). 本発明の第6の実施形態である重金属含有水の処理装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the processing apparatus of the heavy metal containing water which is the 6th Embodiment of this invention. 被処理水のpHを示す試験結果である。It is a test result which shows pH of to-be-processed water. 被処理水の酸化還元電位を示す試験結果である。It is a test result which shows the oxidation-reduction potential of to-be-processed water. 被処理水のCd濃度を示す試験結果である。It is a test result which shows Cd density | concentration of to-be-processed water. 被処理水のFe濃度を示す試験結果である。It is a test result which shows Fe concentration of to-be-processed water. 被処理水のCu濃度を示す試験結果である。It is a test result which shows Cu density | concentration of to-be-processed water.

以下に、本発明の実施形態について添付した図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態である重金属含有水の処理装置1の構成を説明する図である。図2は、処理装置1を用いた処理方法のフロー図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a heavy metal-containing water treatment apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart of a processing method using the processing apparatus 1.

本発明の処理対象となるのは、重金属を含有する水であって、例えば鉱山廃水、地下水、工場廃水、捨石堆積場等の浸透水等がある。これら(例えば鉱山廃水)は、通常、硫酸イオンを含有している。
処理対象となる重金属としては、カドミウム(Cd)、鉄(Fe)、銅(Cu)、鉛(Pb)、亜鉛(Zn)などを挙げることができる。また、本発明は、アルミニウム(Al)も処理可能である。
処理対象となる被処理水のpHは例えば3〜6である。
The object of treatment of the present invention is water containing heavy metals, such as mine wastewater, groundwater, factory wastewater, permeated water in a rubble deposit site, and the like. These (for example, mine wastewater) usually contain sulfate ions.
Examples of heavy metals to be treated include cadmium (Cd), iron (Fe), copper (Cu), lead (Pb), and zinc (Zn). The present invention can also treat aluminum (Al).
The pH of the water to be treated is 3 to 6, for example.

図1に示すように、重金属含有水の処理装置1は、被処理水の流れ方向の上流側から下流側にかけて、第1反応槽10と、管路16を介して第1反応槽10に接続された第2反応槽20とを有する。
符号2は被処理水3(原水)を貯留する被処理水槽であり、管路5を介して第1反応槽10と接続されている。
酸化還元電位は、第1反応槽10の採取箇所P1−1(酸素濃度調整層11の下端)、P1−2(硫酸還元層14の下端)、およびP2(好気処理層21の下端)で計測した。P1―1およびP1−2では還元状態に、P2では酸化状態になっていることを確認した。
As shown in FIG. 1, the heavy metal-containing water treatment apparatus 1 is connected to the first reaction tank 10 via a first reaction tank 10 and a pipe line 16 from the upstream side to the downstream side in the flow direction of the water to be treated. Second reaction tank 20.
Reference numeral 2 denotes a water tank to be treated for storing the water to be treated 3 (raw water), and is connected to the first reaction tank 10 via a pipe line 5.
The oxidation-reduction potential is at sampling points P1-1 (lower end of the oxygen concentration adjustment layer 11), P1-2 (lower end of the sulfate reduction layer 14), and P2 (lower end of the aerobic treatment layer 21) of the first reaction tank 10. Measured. It was confirmed that P1-1 and P1-2 were in a reduced state and P2 was in an oxidized state.

第1反応槽10は、有底の筒状体であり、上流側から下流側にかけて、酸素濃度調整層11(酸素濃度調整部)と、石灰層12(pH調整部)と、鉄含有層13(第1分離部)と、硫酸還元層14(第2分離部)と、支持層15とを有する。
酸素濃度調整層11、石灰層12、鉄含有層13、硫酸還元層14、支持層15は、第1反応槽10内の上層側から下層側にかけて、この順で配列されている。
The first reaction tank 10 is a bottomed cylindrical body, and from the upstream side to the downstream side, the oxygen concentration adjustment layer 11 (oxygen concentration adjustment unit), the lime layer 12 (pH adjustment unit), and the iron-containing layer 13. (First separation part), a sulfate reduction layer 14 (second separation part), and a support layer 15.
The oxygen concentration adjustment layer 11, the lime layer 12, the iron-containing layer 13, the sulfate reduction layer 14, and the support layer 15 are arranged in this order from the upper layer side to the lower layer side in the first reaction tank 10.

管路5は、被処理水槽2の被処理水3(原水)を第1反応槽10の酸素濃度調整層11に供給できる。管路16は、支持層15を経た被処理水を第2反応槽20の好気処理層21に供給できる。管路17は、好気処理層21を経た処理水63を系外に排出できる。   The pipeline 5 can supply the treated water 3 (raw water) of the treated water tank 2 to the oxygen concentration adjusting layer 11 of the first reaction tank 10. The pipe line 16 can supply the water to be treated that has passed through the support layer 15 to the aerobic treatment layer 21 of the second reaction tank 20. The pipe line 17 can discharge the treated water 63 that has passed through the aerobic treatment layer 21 to the outside of the system.

酸素濃度調整層11は、被処理水中の溶存酸素濃度を調整する層であって、生分解性の有機材を含有する。
有機材としては、腐葉土、バーク堆肥、木炭、油粕、鶏糞、牛糞、豚糞、コンポスト、泥炭、もみがら、ピートモス、ココピート、椰子がら、木質破砕物、おが粉、稲藁、木材チップ、ナタネ粕、バガス、オカラ、魚粕、魚粉、食品残渣などを例示することができる。有機材としては、これらのうち1つを用いてもよいし、2以上を併用してもよい。
酸素濃度調整層11には、生分解性の有機材が用いられるため、被処理水の溶存酸素濃度が十分に高い場合には、好気性微生物(好気性菌)が生育可能である。
The oxygen concentration adjusting layer 11 is a layer for adjusting the dissolved oxygen concentration in the water to be treated, and contains a biodegradable organic material.
Organic materials include humus, bark compost, charcoal, oil cake, chicken manure, cow dung, pig manure, compost, peat, rice cracker, peat moss, coco pate, eggplant, crushed wood, oat flour, rice straw, wood chips, rapeseed Examples include salmon, bagasse, okara, fish salmon, fish meal, and food residues. As the organic material, one of these may be used, or two or more may be used in combination.
Since a biodegradable organic material is used for the oxygen concentration adjusting layer 11, aerobic microorganisms (aerobic bacteria) can grow when the dissolved oxygen concentration of the water to be treated is sufficiently high.

酸素濃度調整層11は、石灰材を含んでいてもよい。石灰材は、炭酸カルシウム(CaCO)を主成分とするものが好ましい。例えば、石灰石(石灰岩、結晶質石灰岩(大理石)、方解石(カルサイト)、あられ石など)が使用できる。
石灰材としては、例えば平均粒径0.1〜10mm程度(例えば平均粒径0.3〜0.6mm)の粒状体(または粉状体)を使用すると、石灰材どうしの空隙を大きくし、通水性を高めることができる。石灰材の使用量(嵩容量)は、例えば有機材の嵩容量に対して10分の1以下とすることができる。
The oxygen concentration adjusting layer 11 may contain a lime material. The lime material is preferably composed mainly of calcium carbonate (CaCO 3 ). For example, limestone (limestone, crystalline limestone (marble), calcite, aragonite, etc.) can be used.
As a lime material, for example, when a granular material (or powdery material) having an average particle size of about 0.1 to 10 mm (for example, an average particle size of 0.3 to 0.6 mm) is used, the gap between the lime materials is increased, Water permeability can be increased. The amount of lime material used (bulk capacity) can be, for example, 1/10 or less of the bulk capacity of the organic material.

石灰材の添加量は、被処理水のpH(酸素濃度調整層11の出口水のpH)が4.5〜6.5、好ましくは5〜6となるように設定するのが好適である。
石灰材の使用により、鉄イオン(Fe3+)やアルミニウムイオンが酸化物あるいは水酸化物として沈着し取り除かれるために、石灰層12での固着物(スケール)生成を防ぐことができる。
また、石灰材の使用により、pH低下を抑えることによって酸素濃度調整層11中の微生物の活性低下を防ぎ、無酸素状態を維持できる。このため、鉄イオンの酸化(Fe2+→Fe3+)を抑え、石灰層12での固着物(スケール)生成を防ぐことができる。石灰材は、他のアルカリ剤と異なり、添加量が多くてもpHの過剰な上昇が起こりにくいという利点がある。
石灰材の添加量は、例えば有機材100質量部に対し、5〜100質量部(好ましくは25〜50質量部)としてよい。
石灰材は、pHの低下を抑制するため、鉄含有材が溶出するのを防ぎ、被処理水中のFe濃度を低くすることができる。
The amount of lime added is preferably set such that the pH of the water to be treated (the pH of the outlet water of the oxygen concentration adjusting layer 11) is 4.5 to 6.5, preferably 5 to 6.
By using the lime material, iron ions (Fe 3+ ) and aluminum ions are deposited and removed as oxides or hydroxides, so that it is possible to prevent the formation of fixed matter (scale) in the lime layer 12.
Moreover, the use of lime material can prevent the decrease in the activity of microorganisms in the oxygen concentration adjusting layer 11 by suppressing the decrease in pH, and maintain an oxygen-free state. For this reason, the oxidation (Fe < 2 + >-> Fe <3+ >) of an iron ion can be suppressed and the production | generation of the fixed substance (scale) in the lime layer 12 can be prevented. Unlike other alkaline agents, lime has the advantage that an excessive increase in pH is unlikely to occur even if the amount added is large.
The addition amount of lime material is good, for example as 5-100 mass parts (preferably 25-50 mass parts) with respect to 100 mass parts of organic materials.
Since the lime material suppresses a decrease in pH, it is possible to prevent the iron-containing material from being eluted and to reduce the Fe concentration in the water to be treated.

酸素濃度調整層11は、鉄を含有する接触材(鉄含有材)を含んでいてもよい。
鉄含有材は、鉄を含む材料(金属鉄、酸化鉄など)からなり、例えば鉄粉、鉄微粒子、鉄片、鉄切削屑などが使用できる。
鉄含有材の添加量は、例えば有機材100質量部に対し、5〜100質量部(好ましくは5〜25質量部)としてよい。
鉄含有材の添加によって、被処理水の酸化還元電位を低くできる。このため、被処理水中の鉄に由来する鉄酸化物等が石灰層12に付着するのを防ぐことができる。鉄含有材には、pHの低下を抑制する作用もある。
The oxygen concentration adjusting layer 11 may include a contact material (iron-containing material) containing iron.
The iron-containing material is made of a material containing iron (metal iron, iron oxide, etc.), and for example, iron powder, iron fine particles, iron pieces, iron cutting waste, and the like can be used.
The addition amount of the iron-containing material may be, for example, 5 to 100 parts by mass (preferably 5 to 25 parts by mass) with respect to 100 parts by mass of the organic material.
By adding the iron-containing material, the redox potential of the water to be treated can be lowered. For this reason, it can prevent that the iron oxide etc. which originate in iron in to-be-processed water adhere to the lime layer 12. FIG. The iron-containing material also has an action of suppressing a decrease in pH.

酸素濃度調整層11内の鉄含有材および石灰材の分布は特に限定されないが、鉄含有材および石灰材は有機材に均一に混合させるのが望ましい。   The distribution of the iron-containing material and the lime material in the oxygen concentration adjusting layer 11 is not particularly limited, but it is desirable that the iron-containing material and the lime material are uniformly mixed with the organic material.

金属濃度が高い被処理水は、処理が長期にわたると、第1反応槽10の処理性能が低下し、酸化還元電位を低く維持できなくなり、鉄酸化物が固着する問題が生じて処理性能が低下するおそれがあるが、酸素濃度調整層11に鉄含有材と石灰材とを用いることによって、被処理水の金属濃度が高い場合でも、長期にわたって酸化還元電位を低くし、処理性能を維持できる。
なお、被処理水の溶存酸素濃度が十分に低い場合などには、酸素濃度調整層11はなくてもよい。
If the water to be treated with a high metal concentration is treated for a long period of time, the treatment performance of the first reaction tank 10 is lowered, the oxidation-reduction potential cannot be kept low, and the problem of iron oxide sticking occurs and the treatment performance is lowered. However, by using an iron-containing material and a lime material for the oxygen concentration adjusting layer 11, even when the metal concentration of the water to be treated is high, the oxidation-reduction potential can be lowered over a long period of time and the treatment performance can be maintained.
In addition, when the dissolved oxygen concentration of to-be-processed water is low enough, the oxygen concentration adjustment layer 11 is not necessary.

石灰層12(pH調整部)は、被処理水のpHを調整する層であって、石灰材を含んで構成される。石灰材は、炭酸カルシウム(CaCO)を主成分とするものが好ましい。例えば、石灰石(石灰岩、結晶質石灰岩(大理石)、方解石(カルサイト)、あられ石など)が使用できる。
石灰層12は、炭酸カルシウムなどからなる平均粒径10〜100mm程度の粒状体(または粉状体)である石灰材を使用すると、石灰材どうしの空隙を大きくし、通水性を高めることができる。石灰材は、酸素濃度調整層11に用いられるものより平均粒径が大きいことが好ましい。
The lime layer 12 (pH adjusting unit) is a layer that adjusts the pH of the water to be treated, and includes a lime material. The lime material is preferably composed mainly of calcium carbonate (CaCO 3 ). For example, limestone (limestone, crystalline limestone (marble), calcite, aragonite, etc.) can be used.
When the lime material which is a granular material (or powdery material) having an average particle diameter of about 10 to 100 mm made of calcium carbonate or the like is used as the lime layer 12, the gap between the lime materials can be increased and water permeability can be increased. . The lime material preferably has an average particle size larger than that used for the oxygen concentration adjusting layer 11.

石灰材の添加量は、被処理水のpH(石灰層12の出口水のpH)が5〜7、好ましくは5.5〜6.5となるように設定するのが好適である。
石灰材は、pHの低下を抑制するため、鉄含有層13において鉄含有材が溶出するのを防ぎ、処理水中のFe濃度を低くすることができる。
石灰材は、pHの低下を抑制することによって、金属の水酸化物の析出を抑え、通水が阻害される事態を防止できる。石灰材(特に石灰石)は、他のアルカリ剤と異なり、添加量が多くてもpHの過剰な上昇が起こりにくいという利点がある。
なお、本明細書において、平均粒子径としては、例えば50%累積粒子径、最頻粒子径などを採用してよい。平均粒子径は体積基準または質量基準で測定できる。また、主成分とは当該成分を50質量%を越えて含むことをいう。
The addition amount of the lime material is preferably set so that the pH of the water to be treated (the pH of the outlet water of the lime layer 12) is 5 to 7, and preferably 5.5 to 6.5.
Since the lime material suppresses a decrease in pH, it is possible to prevent the iron-containing material from being eluted in the iron-containing layer 13 and to reduce the Fe concentration in the treated water.
By suppressing the decrease in pH, the lime material can suppress the precipitation of metal hydroxide and prevent a situation where water flow is hindered. Unlike other alkaline agents, lime materials (particularly limestone) have the advantage that an excessive increase in pH is unlikely to occur even if the amount added is large.
In the present specification, as the average particle size, for example, a 50% cumulative particle size, a mode particle size, or the like may be adopted. The average particle size can be measured on a volume basis or a mass basis. Moreover, a main component means containing the said component exceeding 50 mass%.

鉄含有層13は、鉄を含有する接触材(鉄含有材)を含む。
鉄含有材は、鉄を含む材料(金属鉄、酸化鉄など)からなり、例えば鉄粉、鉄微粒子、鉄片、鉄切削屑などが使用できる。
鉄含有材の添加によって、被処理水の酸化還元電位を低くできる。このため、被処理水中の鉄に由来する鉄酸化物等が硫酸還元層14に付着するのを防ぐことができる。鉄含有材には、pHの低下を抑制する作用もある。
鉄含有層13は、有機材を含んでいてもよい。有機材としては、酸素濃度調整層11に使用できる有機材として挙げたもの(腐葉土、バーク堆肥等)を使用できる。
The iron-containing layer 13 includes a contact material (iron-containing material) containing iron.
The iron-containing material is made of a material containing iron (metal iron, iron oxide, etc.), and for example, iron powder, iron fine particles, iron pieces, iron cutting waste, and the like can be used.
By adding the iron-containing material, the redox potential of the water to be treated can be lowered. For this reason, it can prevent that the iron oxide etc. which originate in iron in to-be-treated water adhere to the sulfate reduction layer 14. The iron-containing material also has an action of suppressing a decrease in pH.
The iron-containing layer 13 may contain an organic material. As the organic material, those listed as organic materials that can be used for the oxygen concentration adjusting layer 11 (humus, bark compost, etc.) can be used.

硫酸還元層14は、有機材を含んで構成される。有機材としては、酸素濃度調整層11に使用できる有機材として挙げたもの(腐葉土、バーク堆肥等)を使用できる。
後述のように、硫酸還元層14は嫌気条件となるため、硫酸還元微生物(硫酸還元菌)が生育する。
硫酸還元菌としては、例えば、Desulfovibrio, Desulfomicrobium, Desulfobacula, Desulfobacterが挙げられる。なお、硫酸還元菌はこれらには限定されない。
硫酸還元層14には、プラスチック(例えば生分解性プラスチック)やセラミックなどからなる充てん材(担体)を使用してもよい。
The sulfate reduction layer 14 includes an organic material. As the organic material, those listed as organic materials that can be used for the oxygen concentration adjusting layer 11 (humus, bark compost, etc.) can be used.
As will be described later, since the sulfate reduction layer 14 is under anaerobic conditions, sulfate-reducing microorganisms (sulfur-reducing bacteria) grow.
Examples of sulfate-reducing bacteria include Desulfovibrio, Desulfomicrobium, Desulfobacula, and Desulfobacter. The sulfate-reducing bacteria are not limited to these.
For the sulfate reduction layer 14, a filler (carrier) made of plastic (for example, biodegradable plastic) or ceramic may be used.

支持層15は、礫砂などからなる。支持層15によって、第1反応槽10の充てん物や懸濁物質が流出するのを阻止できる。   The support layer 15 is made of gravel sand or the like. The support layer 15 can prevent the filler and suspended substances in the first reaction tank 10 from flowing out.

第1反応槽10内の被処理水の水面18は、酸素濃度調整層11の上端面より高い位置にあることが望ましい。   The water surface 18 of the water to be treated in the first reaction tank 10 is desirably higher than the upper end surface of the oxygen concentration adjusting layer 11.

第2反応槽20は、上流側から下流側にかけて、好気処理層21(第3分離部)と、礫砂などからなる支持層22とを有する。支持層22は好気処理層21の下層側に設けられている。   The second reaction tank 20 has an aerobic treatment layer 21 (third separation part) and a support layer 22 made of gravel sand from the upstream side to the downstream side. The support layer 22 is provided on the lower layer side of the aerobic treatment layer 21.

好気処理層21には、充てん物として有機材を使用してよい。有機材としては、酸素濃度調整層11に使用できる有機材として挙げたもの(腐葉土、バーク堆肥等)を使用できる。
好気処理層21は、充てん物として石灰材を含んでいてもよい。石灰材としては、石灰層12に使用できる石灰材として挙げたもの(例えば炭酸カルシウムを主成分とするもの)が使用できる。
石灰材としては、例えば平均粒径0.1〜10mm程度(例えば平均粒径0.6〜2mm)の粒状体(または粉状体)を使用すると、石灰材どうしの空隙を大きくし、通水性を高めることができる。石灰材の使用量(嵩容量)は、例えば有機材の嵩容量に対して10分の1以下とすることができる。
石灰材の使用により、pH低下を抑えることによって好気処理層21中の微生物の活性低下を防ぎ、無酸素状態を維持できる。このため、鉄イオンの酸化(Fe2+→Fe3+)を抑え、固着物(スケール)生成を防ぐことができる。
For the aerobic treatment layer 21, an organic material may be used as a filler. As the organic material, those listed as organic materials that can be used for the oxygen concentration adjusting layer 11 (humus, bark compost, etc.) can be used.
The aerobic treatment layer 21 may contain a lime material as a filling material. As the lime material, those mentioned as the lime material that can be used for the lime layer 12 (for example, those mainly composed of calcium carbonate) can be used.
As the lime material, for example, when a granular material (or powdery material) having an average particle size of about 0.1 to 10 mm (for example, an average particle size of 0.6 to 2 mm) is used, the gap between the lime materials is increased, and water permeability is increased. Can be increased. The amount of lime material used (bulk capacity) can be, for example, 1/10 or less of the bulk capacity of the organic material.
By using the lime material, it is possible to prevent a decrease in the activity of microorganisms in the aerobic treatment layer 21 by suppressing a decrease in pH and maintain an oxygen-free state. For this reason, oxidation of iron ions (Fe 2+ → Fe 3+ ) can be suppressed, and the generation of fixed matter (scale) can be prevented.

第2反応槽20は、上部開口20aが大気に解放された有底の筒状体であり、上部開口20a(導入部)を通して外気を槽内に導入し、好気処理層21で被処理水に接触させることができる。第2反応槽20の内部であって、好気処理層21の上端面21aより上方の空間を上部空間20bという。   The second reaction tank 20 is a bottomed cylindrical body whose upper opening 20a is released to the atmosphere. Outside air is introduced into the tank through the upper opening 20a (introduction section), and water to be treated is treated in the aerobic treatment layer 21. Can be contacted. A space inside the second reaction tank 20 and above the upper end surface 21a of the aerobic treatment layer 21 is referred to as an upper space 20b.

第1反応槽10からの被処理水を第2反応槽20に送る管路16(経路)の供給端16aは、好気処理層21の上端面21aよりも高い位置にあることが望ましい。これによって、被処理水は、供給端16aから滴下されて好気処理層21に達するまでの間に上部空間20b内の空気に接触できる。   It is desirable that the supply end 16 a of the pipe line 16 (path) for sending the water to be treated from the first reaction tank 10 to the second reaction tank 20 is higher than the upper end surface 21 a of the aerobic treatment layer 21. As a result, the water to be treated can come into contact with the air in the upper space 20b before it is dropped from the supply end 16a and reaches the aerobic treatment layer 21.

好気処理層21の上端面21aは上部空間20bの空気と接触しているため、好気処理層21は好気条件となる。
第2反応槽20内の被処理水の水面23は、好気処理層21の上端面21aより低い位置にあることが望ましい。図示例では、水面23は、好気処理層21の下端とほぼ同じ高さ位置にある。
第2反応槽20内の水面23の位置が上端面21aより低い位置にあると、水面23より上の領域では、好気処理層21の充てん物24(24a,24b)(有機材、石灰材等)の表面が露出するため、充てん物24の表面を流れる被処理水を大きな面積で空気に接触させることができる。
Since the upper end surface 21a of the aerobic treatment layer 21 is in contact with the air in the upper space 20b, the aerobic treatment layer 21 is in an aerobic condition.
The water surface 23 of the water to be treated in the second reaction tank 20 is desirably located at a position lower than the upper end surface 21 a of the aerobic treatment layer 21. In the illustrated example, the water surface 23 is substantially at the same height as the lower end of the aerobic treatment layer 21.
When the position of the water surface 23 in the second reaction tank 20 is lower than the upper end surface 21a, in the region above the water surface 23, the filler 24 (24a, 24b) (organic material, lime material) of the aerobic treatment layer 21 is used. And the like, the water to be treated flowing on the surface of the filling 24 can be brought into contact with air over a large area.

図示例の好気処理層21は、第1の充てん物24a(有機材、石灰材等)からなる第1層21Aと、第1の充てん物24aより平均粒径が小さい第2の充てん物24b(有機材、石灰材等)からなる第2層21Bとを有する。
第1層21Aは、第2層21Bの上流側(図示例では上層側)に位置する。
The illustrated aerobic treatment layer 21 includes a first layer 21A made of a first filler 24a (organic material, lime material, etc.), and a second filler 24b having an average particle size smaller than that of the first filler 24a. And a second layer 21B made of (organic material, lime material, etc.).
The first layer 21A is located on the upstream side (upper layer side in the illustrated example) of the second layer 21B.

充てん物24の平均粒径が大きい第1層21Aでは、充てん物24表面の流下水と、充てん物24間の空隙の空気との接触機会を確保しやすい。このため、酸化反応の効率を高めることができる。
充てん物24の平均粒径が小さい第2層21Bでは、好気処理層21内で生成した水酸化物や酸化物などからなる懸濁物質や充てん物24の破片を捕捉し、これらが好気処理層21から流出するのを阻止することができる。
In the first layer 21 </ b> A in which the average particle size of the filler 24 is large, it is easy to ensure a contact opportunity between the flowing water on the surface of the filler 24 and the air in the gaps between the fillers 24. For this reason, the efficiency of the oxidation reaction can be increased.
In the second layer 21B in which the average particle size of the filler 24 is small, suspended substances such as hydroxides and oxides generated in the aerobic treatment layer 21 and fragments of the filler 24 are captured, and these are aerobic. Outflow from the treatment layer 21 can be prevented.

好気処理層21には、プラスチック(例えば生分解性プラスチック)やセラミックなどからなる充てん材(担体)(図示略)を使用してもよい。充てん材は、球状、円筒状、直方体状、紐状、螺旋状(コイル状)などとしてよい。
充てん材は、変形、破断等が起こりにくいため、好気処理層21内に空隙を長期間にわたって確保し、被処理水と空気との接触面積を大きくすることができる。このため、好気処理層21における酸化反応の効率を高めることができる。
充てん材を使用する場合においても、図1に示すように、好気処理層21は、充てん材(充てん物24,24a)の平均粒径が大きい第1層21Aと、充てん材(充てん物24,24b)の平均粒径が小さい第2層21Bとを有する構造とすることができる。
For the aerobic treatment layer 21, a filler (carrier) (not shown) made of plastic (for example, biodegradable plastic) or ceramic may be used. The filler may be spherical, cylindrical, rectangular parallelepiped, string, spiral (coiled), or the like.
Since the filler is less likely to be deformed or broken, a void can be secured in the aerobic treatment layer 21 for a long period of time, and the contact area between the water to be treated and air can be increased. For this reason, the efficiency of the oxidation reaction in the aerobic treatment layer 21 can be increased.
Even in the case of using a filler, as shown in FIG. 1, the aerobic treatment layer 21 includes a first layer 21 </ b> A having a large average particle diameter of the filler (fillers 24, 24 a) and a filler (filler 24). , 24b) and the second layer 21B having a small average particle size.

なお、好気処理層21は、第2反応槽20に貯留された被処理水に曝気することにより好気条件としてもよい。   The aerobic treatment layer 21 may be aerobic by aeration of the water to be treated stored in the second reaction tank 20.

次に、図1および図2を参照して、処理装置1を用いた重金属含有水の処理方法について説明する。
被処理水槽2内の被処理水3(原水)を、送液ポンプ4により管路5(経路)を通して第1反応槽10に供給する。
第1反応槽10内で、被処理水は酸素濃度調整層11に供給され、酸素濃度調整層11を構成する有機材に接触する(酸素濃度調整工程)。これによって、有機材中の好気性微生物により被処理水の溶存酸素が消費され、その濃度が低下する。
酸素濃度調整層11を通過することにより被処理水の溶存酸素濃度が低下するため、下流側の石灰層12での鉄酸化物(または鉄水酸化物)からなる固着物(スケール)の生成を抑えることができる。
また、有機材は生分解性であるため好気性微生物の栄養源となり得ることから、酸素濃度調整層11は好気性微生物の生育に適している。
Next, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the processing method of the heavy metal containing water using the processing apparatus 1 is demonstrated.
The treated water 3 (raw water) in the treated water tank 2 is supplied to the first reaction tank 10 through the pipe line 5 (path) by the liquid feed pump 4.
In the 1st reaction tank 10, to-be-processed water is supplied to the oxygen concentration adjustment layer 11, and contacts the organic material which comprises the oxygen concentration adjustment layer 11 (oxygen concentration adjustment process). Thereby, the dissolved oxygen of the water to be treated is consumed by the aerobic microorganisms in the organic material, and the concentration thereof decreases.
Since the dissolved oxygen concentration of the water to be treated is lowered by passing through the oxygen concentration adjusting layer 11, the generation of a fixed substance (scale) made of iron oxide (or iron hydroxide) in the lime layer 12 on the downstream side is generated. Can be suppressed.
In addition, since the organic material is biodegradable and can serve as a nutrient source for aerobic microorganisms, the oxygen concentration adjusting layer 11 is suitable for the growth of aerobic microorganisms.

酸素濃度調整層11を構成する有機材には、例えば腐植酸(フミン酸)等のpH緩衝能を有する物質が含まれる。腐植酸(フミン酸)等は、カルボキシル基(−COOH)、水酸基(−OH)、アミノ基(−NH)などを含み、これらの官能基は金属類とイオン交換可能である。 The organic material constituting the oxygen concentration adjusting layer 11 includes a substance having pH buffering ability such as humic acid (humic acid). Humic acid (humic acid) and the like include a carboxyl group (—COOH), a hydroxyl group (—OH), an amino group (—NH 2 ), and the like, and these functional groups can be ion-exchanged with metals.

有機材のpH緩衝能の例として、酸およびアルカリの中和反応を以下に示す。
Na+ H+ Cl → RH + Na+ Cl
H + Na + OH + Cl → R Na + H
(Rは有機材に含まれる官能基であって、Hに対する選択性の高い陽イオン交換基である)
As an example of the pH buffering ability of the organic material, an acid and alkali neutralization reaction is shown below.
R 1 Na + + H + + Cl → R 1 H + Na + + Cl
R 1 H + Na + + OH + Cl → R 1 Na + + H 2 O
(R 1 is a functional group contained in the organic material and is a cation exchange group having high selectivity for H + )

有機材のpH緩衝能によって、被処理水のpHは調整される。被処理水のpHは例えば3〜4から5〜6に上昇する。
また、被処理水に含まれる一部の金属は、有機材との反応により被処理水中の濃度が低下する。
例えばAlおよびZnは、有機材(例えば前述の腐植酸)との反応によって、被処理水中の濃度が低下する。
The pH of the water to be treated is adjusted by the pH buffering ability of the organic material. The pH of the water to be treated rises from 3-4 to 5-6, for example.
Moreover, the density | concentration in some to-be-processed water falls in the metal of some to-be-processed water by reaction with an organic material.
For example, the concentration of Al and Zn decreases in the water to be treated due to a reaction with an organic material (for example, the aforementioned humic acid).

酸素濃度調整層11を経た被処理水は、石灰層12に供給される。
石灰層12では、被処理水は石灰材に接触する(pH調整工程)。石灰材を構成する炭酸カルシウム等が被処理水に溶解することによって、被処理水のpHは上昇する。被処理水のpHは例えば5〜7に高められる。
The treated water that has passed through the oxygen concentration adjusting layer 11 is supplied to the lime layer 12.
In the lime layer 12, the water to be treated comes into contact with the lime material (pH adjustment step). The pH of water to be treated rises when calcium carbonate or the like constituting the lime material is dissolved in the water to be treated. The pH of the water to be treated is increased to 5 to 7, for example.

石灰材(炭酸カルシウム)の溶解時の反応の例を挙げる。pHが5より低いときには主に次の反応が進行する。
CaCO + 2H → Ca2+ + H + CO
反応が進み、pHが5以上となると、主に次の反応が進行する。
CaCO + HCO → Ca2+ + 2HCO
pH緩衝作用を有する炭酸水素イオンの生成によって、鉄含有層13で鉄イオンの酸化が起きてもpH低下が起こりにくくなる。
このため、石灰材として炭酸カルシウムを主成分とするものを用いれば、pHを中性付近(例えば5〜7)に調整するのが容易になる。
被処理水のpHを中性付近にすることによって、鉄含有層13での鉄溶出量が過剰になるのを抑えることができる。
The example of the reaction at the time of melt | dissolution of a lime material (calcium carbonate) is given. When the pH is lower than 5, the following reaction proceeds mainly.
CaCO 3 + 2H + → Ca 2+ + H 2 O + CO 2
When the reaction proceeds and the pH is 5 or more, the next reaction mainly proceeds.
CaCO 3 + H 2 CO 3 → Ca 2+ + 2HCO 3
Due to the production of hydrogen carbonate ions having a pH buffering action, even if iron ions are oxidized in the iron-containing layer 13, the pH is hardly lowered.
For this reason, if the thing which has calcium carbonate as a main component is used as a lime material, it will become easy to adjust pH to neutral vicinity (for example, 5-7).
By making the pH of the water to be treated near neutral, it is possible to suppress an excessive amount of iron elution from the iron-containing layer 13.

被処理水は石灰層12の入口で無酸素状態(またはそれに近い状態)であることが好ましい。例えば、石灰層12の入口での酸化還元電位は0mV以下が好ましい。酸化還元電位は、Eh計(藤原製作所)で水素基準電極に換算した数値を測定値とすることができる。   The treated water is preferably in an oxygen-free state (or a state close thereto) at the inlet of the lime layer 12. For example, the redox potential at the inlet of the lime layer 12 is preferably 0 mV or less. The oxidation-reduction potential can be a measured value converted to a hydrogen reference electrode using an Eh meter (Fujiwara Seisakusho).

石灰層12を経た被処理水は、鉄含有層13に供給される(第1分離工程)。鉄含有層13では、有機材中の好気性微生物により被処理水の溶存酸素濃度がさらに低下する。   The treated water that has passed through the lime layer 12 is supplied to the iron-containing layer 13 (first separation step). In the iron-containing layer 13, the dissolved oxygen concentration of the water to be treated is further lowered by the aerobic microorganisms in the organic material.

被処理水が鉄含有層13(第1分離工程)に供給されると、鉄含有材に含まれる鉄の一部は、次式に示すようにイオン化する。
Fe + 2HO → Fe2+ + H+ 2OH
この反応によれば、水素および水酸化物イオンが生成するため、被処理水のpHが上昇するとともに、被処理水は強い還元状態となる。
鉄含有層13出口における被処理水の酸化還元電位は、例えば−100mV以下(例えば−600〜−100mV)とすることができる。鉄含有層13における被処理水の酸化還元電位は−200mV以下とすると、硫酸還元層14での硫酸還元反応が促進されるため好ましい。
When the water to be treated is supplied to the iron-containing layer 13 (first separation step), part of the iron contained in the iron-containing material is ionized as shown in the following formula.
Fe 0 + 2H 2 O → Fe 2+ + H 2 + 2OH
According to this reaction, since hydrogen and hydroxide ions are generated, the pH of the water to be treated rises and the water to be treated is in a strong reduced state.
The oxidation-reduction potential of the water to be treated at the iron-containing layer 13 outlet can be set to −100 mV or less (for example, −600 to −100 mV), for example. The oxidation-reduction potential of the water to be treated in the iron-containing layer 13 is preferably −200 mV or less because the sulfuric acid reduction reaction in the sulfuric acid reduction layer 14 is promoted.

生成した鉄イオンは、酸化物等となって不溶化する。この酸化物は、重金属(Cd、Fe、Cu、Pb、Znなど)を吸着する作用があるため、前記重金属を伴って不溶化する。
このため、被処理水中の重金属濃度は低下する。不溶化した重金属は鉄含有層13に捕捉され、被処理水から分離される。
The produced iron ions are insolubilized as oxides. Since this oxide has an action of adsorbing heavy metals (Cd, Fe, Cu, Pb, Zn, etc.), it becomes insoluble with the heavy metals.
For this reason, the heavy metal density | concentration in to-be-processed water falls. The insolubilized heavy metal is captured by the iron-containing layer 13 and separated from the water to be treated.

鉄含有層13に含まれる有機材は、鉄含有層13の鉄含有材からの鉄溶出が過剰となるのを抑える作用を有する。
有機材が鉄溶出を抑えることができる理由として、有機材が鉄含有材表面を覆い、鉄含有材と水との接触機会が減少するとともに、溶解した鉄が有機材に吸着・共沈することにより、鉄イオン溶出が起こりにくくなるという推測が可能である。
また、有機材はpH緩衝能を有するため、被処理水のpHの低下を防ぎ、鉄溶出を抑えることができる。
The organic material contained in the iron-containing layer 13 has an effect of suppressing excessive elution of iron from the iron-containing material of the iron-containing layer 13.
The reason why organic materials can suppress iron elution is that the organic material covers the surface of the iron-containing material, the chance of contact between the iron-containing material and water is reduced, and the dissolved iron is adsorbed and co-precipitated on the organic material. Therefore, it can be estimated that iron ion elution is less likely to occur.
In addition, since the organic material has a pH buffering ability, it is possible to prevent a decrease in pH of the water to be treated and suppress iron elution.

鉄含有層13を経た被処理水は、還元状態のまま硫酸還元層14に供給され、嫌気条件で有機材に接触する(第2分離工程)。
被処理水中の硫酸イオンは、硫酸還元層14内の硫酸還元菌により還元され、硫化物イオン(S2−)が生成される。
この硫化物イオンと重金属とが反応して、前記重金属の硫化物が生成される。重金属の硫化物の多くは難溶性であるため、大部分が不溶化物となって有機材等に捕捉される。このため、被処理水から分離される。
The treated water that has passed through the iron-containing layer 13 is supplied to the sulfate reduction layer 14 in a reduced state, and comes into contact with the organic material under anaerobic conditions (second separation step).
Sulfate ions in the water to be treated are reduced by sulfate-reducing bacteria in the sulfate reduction layer 14 to generate sulfide ions (S 2− ).
The sulfide ion and heavy metal react to generate the heavy metal sulfide. Since most of the heavy metal sulfides are hardly soluble, most of them are insolubilized and captured by organic materials. For this reason, it is separated from the water to be treated.

例えば、カドミウム(Cd)は硫化物イオンと反応して硫化カドミウム(CdS)が生成される。硫化カドミウムは水に対して難溶性であるため、不溶化物として被処理水から分離される。
硫酸還元菌による硫化物イオンの生成から硫化カドミウムの生成までの反応式を以下に示す。
2CHO + SO 2− → HS + 2HCO3−
S + Cd2+ → CdS↓ + 2H
For example, cadmium (Cd) reacts with sulfide ions to produce cadmium sulfide (CdS). Since cadmium sulfide is hardly soluble in water, it is separated from the water to be treated as an insolubilized product.
The reaction formula from the production of sulfide ions to the production of cadmium sulfide by sulfate-reducing bacteria is shown below.
2CH 2 O + SO 4 2− → H 2 S + 2HCO 3−
H 2 S + Cd 2+ → CdS ↓ + 2H +

被処理水中のFeは、硫化物イオンと反応して硫化鉄(FeS)などとして不溶化すると考えられる。
硫酸還元層14内は還元状態となるため、鉄酸化物からなる固着物(スケール)の生成を抑えることができる。
硫酸還元層14を経た被処理水は、管路16を通して第2反応槽20の上部に供給される。
It is considered that Fe in the water to be treated reacts with sulfide ions and is insolubilized as iron sulfide (FeS) or the like.
Since the inside of the sulfuric acid reduction layer 14 is in a reduced state, it is possible to suppress the generation of fixed matter (scale) made of iron oxide.
The treated water that has passed through the sulfate reduction layer 14 is supplied to the upper part of the second reaction tank 20 through the pipe line 16.

第2反応槽20は、上部開口20aが大気に解放されているため、上部開口20aを通して上部空間20bに外気が導入され、好気処理層21は好気条件となる。
被処理水は、管路16の供給端16aから滴下され、好気処理層21に達するまでの間に上部空間20b内の空気に接触する。
第2反応槽20内の水面23が上端面21aより低い位置にある場合には、好気処理層21の充てん物24(有機材、石灰材等)の少なくとも一部の表面が露出するため、被処理水は、充てん物24の表面を空気と接触しながら流下する。
In the second reaction tank 20, since the upper opening 20a is open to the atmosphere, outside air is introduced into the upper space 20b through the upper opening 20a, and the aerobic treatment layer 21 is in an aerobic condition.
The water to be treated is dropped from the supply end 16 a of the pipe line 16 and comes into contact with the air in the upper space 20 b until reaching the aerobic treatment layer 21.
When the water surface 23 in the second reaction tank 20 is lower than the upper end surface 21a, at least a part of the surface of the filler 24 (organic material, lime material, etc.) of the aerobic treatment layer 21 is exposed. The water to be treated flows down while the surface of the filling 24 is in contact with air.

好気処理層21は好気条件となるため、被処理水に含まれる2価の鉄イオン(Fe2+)の一部は酸化され、3価の鉄イオン(Fe3+)となる。このため、鉄イオン全体に占める3価の鉄イオンの比率が増加する。
2価の鉄イオン(Fe2+)は、比較的高いpH条件(7〜8)でなければ水酸化物(Fe(OH)等)や酸化物などの不溶化物とならないのに対し、3価の鉄イオン(Fe3+)は、比較的低いpH条件(例えば4以下)でも水酸化物(Fe(OH)等)や酸化物などの不溶化物となる。
このため、前記鉄イオン由来の不溶化物は、3価の鉄イオン由来の不溶化物(例えば鉄水酸化物)が主成分となる。
Since the aerobic treatment layer 21 is under aerobic conditions, a part of the divalent iron ions (Fe 2+ ) contained in the water to be treated is oxidized to become trivalent iron ions (Fe 3+ ). For this reason, the ratio of the trivalent iron ion to the whole iron ion increases.
Divalent iron ions (Fe 2+ ) are not insolubles such as hydroxides (Fe (OH) 2 etc.) and oxides unless they have relatively high pH conditions (7 to 8). The iron ions (Fe 3+ ) become insolubilized substances such as hydroxides (Fe (OH) 3 etc.) and oxides even under relatively low pH conditions (for example, 4 or less).
For this reason, the insolubilized material derived from iron ions is mainly composed of an insolubilized material derived from trivalent iron ions (for example, iron hydroxide).

前記鉄イオン由来の不溶化物は、重金属(Cd、Fe、Cu、Pb、Znなど)を吸着する作用があるため、前記重金属も水酸化物等となって不溶化する。
鉄イオン由来不溶化物および重金属を含む不溶化物は、好気処理層21の充てん物24に捕捉されるため、被処理水中の鉄および他の重金属(Cd等)の濃度は低下する(第3分離工程)。
好気処理層21を経た被処理水は、処理水63として管路17を通して系外に排出される。
Since the insolubilized material derived from iron ions has an action of adsorbing heavy metals (Cd, Fe, Cu, Pb, Zn, etc.), the heavy metals are also insolubilized as hydroxides.
Since the iron ion-derived insolubilized material and the insolubilized material containing heavy metal are captured by the filler 24 of the aerobic treatment layer 21, the concentrations of iron and other heavy metals (Cd and the like) in the water to be treated are reduced (third separation). Process).
The treated water that has passed through the aerobic treatment layer 21 is discharged out of the system through the pipe line 17 as treated water 63.

本実施形態の重金属含有水の処理方法によれば、好気処理層21において被処理水を好気条件下に置くことによって、3価の鉄イオンを多く生成させることができる。よって、比較的低いpH条件で、鉄イオン由来不溶化物を生成させるとともに、他の重金属(Cd等)を不溶化させることができる。
従って、被処理水(原水)のpHが低い場合でも、鉄と他の重金属をいずれも効率よく処理することができる。
また、アルカリ剤によりpHを高めなくても重金属処理が可能であるため、処理コストを抑制できる。
According to the method for treating heavy metal-containing water of the present embodiment, a large amount of trivalent iron ions can be generated by placing the water to be treated in the aerobic treatment layer 21 under aerobic conditions. Therefore, an iron ion-derived insolubilized product can be generated and other heavy metals (Cd and the like) can be insolubilized under relatively low pH conditions.
Accordingly, even when the pH of the water to be treated (raw water) is low, both iron and other heavy metals can be efficiently treated.
Moreover, since heavy metal processing is possible even if it does not raise pH with an alkali agent, processing cost can be suppressed.

図3は、本発明の第2実施形態である重金属含有水の処理装置の概略説明図である。以下、第1実施形態の処理装置1と共通の構成については、同じ符号を付してその説明を省略または簡略化する。
ここに示す処理装置31は、上流側から下流側にかけて、酸素濃度調整層11と、石灰層12と、鉄含有層13と、硫酸還元層14と、好気処理層21とを有する。
好気処理層21は、開口20a(導入部)を通して外気を導入し、被処理水に接触させることができる。
FIG. 3 is a schematic explanatory diagram of a treatment apparatus for heavy metal-containing water according to the second embodiment of the present invention. Hereinafter, the same reference numerals are assigned to components common to the processing apparatus 1 of the first embodiment, and the description thereof is omitted or simplified.
The processing apparatus 31 shown here has an oxygen concentration adjusting layer 11, a lime layer 12, an iron-containing layer 13, a sulfate reduction layer 14, and an aerobic processing layer 21 from the upstream side to the downstream side.
The aerobic treatment layer 21 can introduce outside air through the opening 20a (introduction portion) and can be brought into contact with the water to be treated.

処理装置31は、前記複数の層(層11〜21)が一体化されている。例えば、これら複数の層を外装体内に設けて一体化し、隣り合う層の間には通水性の隔壁を設けた構成が可能である。   In the processing apparatus 31, the plurality of layers (layers 11 to 21) are integrated. For example, it is possible to provide a structure in which these plural layers are provided and integrated in the exterior body, and a water-permeable partition is provided between adjacent layers.

図4は、本発明の第3実施形態である重金属含有水の処理装置の概略説明図である。
ここに示す処理装置41は、上流側から下流側にかけて、酸素濃度調整層11と、石灰層12と、鉄含有層13と、硫酸還元層14と、被処理水を貯留可能な貯水部64(好気処理層)とを有する。
酸素濃度調整層11と、石灰層12と、鉄含有層13と、硫酸還元層14とは、伏流型の人工湿地62の内部に設置されている。
貯水部64は上面側が開放されている(すなわち上面側開放部64aを有する)。上面側開放部64aは、貯水部64内の被処理水に空気を接触させる導入部として機能する。このため、水面64bは大気に開放され、広い面積で大気に接する。よって、被処理水は好気条件に置かれる。
FIG. 4 is a schematic explanatory diagram of a treatment apparatus for heavy metal-containing water according to the third embodiment of the present invention.
The treatment apparatus 41 shown here has an oxygen concentration adjustment layer 11, a lime layer 12, an iron-containing layer 13, a sulfate reduction layer 14, and a water storage section 64 (for storing treated water) from the upstream side to the downstream side. Aerobic treatment layer).
The oxygen concentration adjustment layer 11, the lime layer 12, the iron-containing layer 13, and the sulfate reduction layer 14 are installed inside a downflow type constructed wetland 62.
The water reservoir 64 is open on the upper surface side (that is, has an upper surface open portion 64a). The upper surface side opening part 64a functions as an introduction part for bringing air into contact with the water to be treated in the water storage part 64. For this reason, the water surface 64b is open to the atmosphere and is in contact with the atmosphere over a wide area. Thus, the water to be treated is placed in an aerobic condition.

処理装置41では、貯水部64において被処理水を好気条件下に置くことによって、3価の鉄イオンを多く生成させることができる。よって、比較的低いpH条件で、鉄イオン由来不溶化物を生成させるとともに、他の重金属(Cd等)を不溶化させることができる。
処理装置41では、人工湿地62を経た被処理水を噴射管65から大気中に噴射して貯水部64に供給することができるため、被処理水と空気との接触効率を高め、被処理水中の金属の酸化反応を促進することができる。例えば、マンガン(Mn)を酸化物として不溶化することができる。
In the treatment apparatus 41, by placing the water to be treated in the water storage section 64 under an aerobic condition, a large amount of trivalent iron ions can be generated. Therefore, an iron ion-derived insolubilized product can be generated and other heavy metals (Cd and the like) can be insolubilized under relatively low pH conditions.
In the treatment apparatus 41, the treated water that has passed through the artificial wetland 62 can be jetted into the atmosphere from the jet pipe 65 and supplied to the water storage section 64. Therefore, the contact efficiency between the treated water and the air is increased, and the treated water The metal oxidation reaction can be promoted. For example, manganese (Mn) can be insolubilized as an oxide.

図5は、本発明の第4実施形態である重金属含有水の処理装置の概略説明図である。
ここに示す処理装置51は、溝状空間72を有する通水路本体部73と、通水路本体部73の一方の側縁に設けられた被処理水3の供給部74と、通水路本体部73の他方の側縁に設けられた好気処理部75と、排出路79とを備えている。
通水路本体部73の内部の溝状空間72は、隔壁76によって、処理用空間77と、被処理水を好気処理部75に導く導出路78とに区画されている。
酸素濃度調整層11と、石灰層12と、鉄含有層13と、硫酸還元層14とは、処理用空間77に設けられている。
好気処理層21は、好気処理部75内に設けられている。好気処理部75は上部開口75a(導入部)を通して外気を好気処理層21に導入できる。
FIG. 5 is a schematic explanatory diagram of a treatment apparatus for heavy metal-containing water according to the fourth embodiment of the present invention.
The treatment apparatus 51 shown here includes a water passage main body 73 having a groove-like space 72, a supply portion 74 of water to be treated 3 provided at one side edge of the water passage main body 73, and a water passage main body 73. An aerobic treatment part 75 provided on the other side edge of the gas and a discharge path 79.
The groove-like space 72 inside the water passage main body 73 is partitioned by a partition wall 76 into a treatment space 77 and a lead-out passage 78 that guides the water to be treated to the aerobic treatment part 75.
The oxygen concentration adjustment layer 11, the lime layer 12, the iron-containing layer 13, and the sulfate reduction layer 14 are provided in the processing space 77.
The aerobic treatment layer 21 is provided in the aerobic treatment part 75. The aerobic treatment part 75 can introduce outside air into the aerobic treatment layer 21 through the upper opening 75a (introduction part).

供給部74からの被処理水3は通水路本体部73の溝状空間72に流入し、溝状空間72内を長手方向に流れつつ、層11〜14に導入される。層14を経た被処理水は、導出路78を通って好気処理部75の好気処理層21に導入される。
好気処理層21を通過した処理水63は排出部79に導入され、系外に排出される。
処理装置51では、好気処理層21において被処理水を好気条件下に置くことによって、3価の鉄イオンを多く生成させることができる。よって、比較的低いpH条件で、鉄イオン由来不溶化物を生成させるとともに、他の重金属(Cd等)を不溶化させることができる。
The treated water 3 from the supply unit 74 flows into the groove-like space 72 of the water passage main body 73 and is introduced into the layers 11 to 14 while flowing in the groove-like space 72 in the longitudinal direction. The water to be treated that has passed through the layer 14 is introduced into the aerobic treatment layer 21 of the aerobic treatment unit 75 through the outlet path 78.
The treated water 63 that has passed through the aerobic treatment layer 21 is introduced into the discharge unit 79 and discharged out of the system.
In the treatment apparatus 51, a large amount of trivalent iron ions can be generated by placing the water to be treated in the aerobic treatment layer 21 under aerobic conditions. Therefore, an iron ion-derived insolubilized product can be generated and other heavy metals (Cd and the like) can be insolubilized under relatively low pH conditions.

図6は、本発明の第5実施形態である重金属含有水の処理装置の概略説明図である。
図6(a)に示す処理装置61では、酸素濃度調整層11、石灰層12、鉄含有層13、硫酸還元層14、好気処理層21がそれぞれカートリッジ化され、取付けおよび取外しができる。
図6(b)は、各層の構造の一例(この例では酸素濃度調整層11)を示す構成図であって、この酸素濃度調整層11は、矩形筒状の外装体11a内に有機材等を充てんした層本体11bと、その両端開口を覆う保持網部11cとを有する。
保持網部11cは被処理水が通過可能であり、かつ外装体11a内の充てん物(有機材等)の脱落を阻止できる。他の層(層12、13、14、21)も同様に、外装体内に内容物が充てんされた層本体の両端開口が保持網部で覆われた構造とすることができる。
好気処理層21の保持網部は、好気処理層21に空気を導入し、被処理水に接触させる導入部として機能する。
このため、好気処理層21において被処理水を好気条件下に置くことによって、3価の鉄イオンを多く生成させることができる。よって、比較的低いpH条件で、鉄イオン由来不溶化物を生成させるとともに、他の重金属(Cd等)を不溶化させることができる。
FIG. 6 is a schematic explanatory diagram of a treatment apparatus for heavy metal-containing water according to the fifth embodiment of the present invention.
In the processing apparatus 61 shown in FIG. 6A, the oxygen concentration adjusting layer 11, the lime layer 12, the iron-containing layer 13, the sulfate reduction layer 14, and the aerobic processing layer 21 are each formed into a cartridge, and can be attached and removed.
FIG. 6B is a configuration diagram showing an example of the structure of each layer (in this example, the oxygen concentration adjusting layer 11). The oxygen concentration adjusting layer 11 is formed of an organic material or the like in a rectangular cylindrical outer casing 11a. The layer main body 11b filled with, and a holding net 11c that covers the openings at both ends.
The holding net portion 11c can pass the water to be treated and can prevent the filler (organic material or the like) in the exterior body 11a from dropping off. Similarly, the other layers (layers 12, 13, 14, and 21) can also have a structure in which both end openings of the layer main body filled with the contents are covered with the holding net.
The holding net part of the aerobic treatment layer 21 functions as an introduction part that introduces air into the aerobic treatment layer 21 and makes it contact with the water to be treated.
For this reason, a large amount of trivalent iron ions can be generated by placing the water to be treated in the aerobic treatment layer 21 under aerobic conditions. Therefore, an iron ion-derived insolubilized product can be generated and other heavy metals (Cd and the like) can be insolubilized under relatively low pH conditions.

図6(a)に示すように、層11、12、13、14、21のうち一部が劣化した場合には、その層を新しいものに交換できる。図示例では、劣化した酸素濃度調整層11(11A)が取り出され、新しい酸素濃度調整層11(11B)に交換される。   As shown in FIG. 6A, when a part of the layers 11, 12, 13, 14, 21 is deteriorated, the layer can be replaced with a new one. In the illustrated example, the deteriorated oxygen concentration adjusting layer 11 (11A) is taken out and replaced with a new oxygen concentration adjusting layer 11 (11B).

図7は、本発明の第6実施形態である重金属含有水の処理装置の概略説明図である。
ここに示す処理装置71は、層11、12、13、14、21を有する。好気処理層21の通気部21bは、好気処理層21に空気を導入し、被処理水に接触させる導入部として機能する。
処理装置71は、隣り合う層を互いに接続する経路として、層下部どうしを接続する下部経路と層上部どうしを接続する上部経路とが、上流側から下流側にかけて交互に確保されている。
FIG. 7 is a schematic explanatory diagram of a treatment apparatus for heavy metal-containing water according to the sixth embodiment of the present invention.
The processing apparatus 71 shown here has layers 11, 12, 13, 14, 21. The ventilation part 21b of the aerobic treatment layer 21 functions as an introduction part that introduces air into the aerobic treatment layer 21 and makes it contact with the water to be treated.
In the processing apparatus 71, as a path for connecting adjacent layers to each other, a lower path for connecting lower layers and an upper path for connecting upper layers are alternately secured from the upstream side to the downstream side.

図示例では、層12、13間と、層14、21間に隔壁67(67A、67B)が設けられている。隔壁67は設置面66から立設されている。隔壁67の高さは各層より低くされている。
符号68はセパレータであって、天板部69とその下面から垂下する隔壁70とを有する。
第1のセパレータ68(68A)は、天板部69(69A)が層11、12の上面を覆い、隔壁70(70A)が層11、12間に設けられている。第2のセパレータ68(68B)は、天板部69(69B)が層13、14の上面を覆い、隔壁70(70B)が層13、14間に設けられている。
隔壁70は、下端が設置面66に達しない長さとされている。
In the illustrated example, partition walls 67 (67A and 67B) are provided between the layers 12 and 13 and between the layers 14 and 21. The partition wall 67 is erected from the installation surface 66. The height of the partition wall 67 is set lower than each layer.
Reference numeral 68 denotes a separator having a top plate portion 69 and a partition wall 70 depending from the lower surface thereof.
As for the 1st separator 68 (68A), the top-plate part 69 (69A) covers the upper surface of the layers 11 and 12, and the partition 70 (70A) is provided between the layers 11 and 12. As for the 2nd separator 68 (68B), the top-plate part 69 (69B) covers the upper surface of the layers 13 and 14, and the partition 70 (70B) is provided between the layers 13 and 14. FIG.
The partition wall 70 has a length that does not reach the installation surface 66 at the lower end.

層11に流入した被処理水は、層11内を上部から下部に向けて流れ、セパレータ68Aの隔壁70A下端と設置面66との隙間(下部経路91(91A))を通って層12の下部に導入される。被処理水は、層12内を下部から上部に向けて流れ、隔壁67A上端と天板部69Bとの隙間(上部経路92(92A))を通って層13の上部に導入される。
層13に流入した被処理水は、層13内を上部から下部に向けて流れ、セパレータ68Bの隔壁70B下端と設置面66との隙間(下部経路91(91B))を通って層14の下部に導入される。被処理水は、層14内を下部から上部に向けて流れ、隔壁67B上端と天板部69Bとの隙間(上部経路92(92B))を通って層21の上部に導入される。
層21に流入した被処理水は、層21内を上部から下部に向けて流れ、下部経路91(91C)を通って系外に流出する。
層21は、通気部21b(導入部)を通して外気を導入し、被処理水に接触させることができる。
The water to be treated that flows into the layer 11 flows from the upper part toward the lower part in the layer 11, passes through the gap (lower path 91 (91 </ b> A)) between the lower end of the partition wall 70 </ b> A of the separator 68 </ b> A and the installation surface 66. To be introduced. The water to be treated flows in the layer 12 from the lower part to the upper part, and is introduced into the upper part of the layer 13 through a gap (upper path 92 (92A)) between the upper end of the partition wall 67A and the top plate part 69B.
The water to be treated that flows into the layer 13 flows from the upper part toward the lower part in the layer 13, passes through the gap (lower path 91 (91 </ b> B)) between the lower end of the partition wall 70 </ b> B of the separator 68 </ b> B and the installation surface 66. To be introduced. The water to be treated flows in the layer 14 from the lower part to the upper part, and is introduced into the upper part of the layer 21 through a gap (upper path 92 (92B)) between the upper end of the partition wall 67B and the top plate part 69B.
The treated water that has flowed into the layer 21 flows in the layer 21 from the upper part toward the lower part, and flows out of the system through the lower path 91 (91C).
The layer 21 can introduce outside air through the ventilation part 21b (introduction part), and can be made to contact with to-be-processed water.

処理装置71は、好気処理層21において被処理水を好気条件下に置くことによって、3価の鉄イオンを多く生成させることができる。よって、比較的低いpH条件で、鉄イオン由来不溶化物を生成させるとともに、他の重金属(Cd等)を不溶化させることができる。
処理装置71は、下部経路91(91A、91B、91C)と上部経路92(92A、92B)とが層11から層21にかけて交互に使用されるため、簡略な構造でありながら被処理水を各層の全体に通過させることができる。よって、処理効率の向上を図ることができる。また、構造が簡略であるため低コスト化および装置の小型化も可能となる。
The treatment device 71 can generate a large amount of trivalent iron ions by placing the water to be treated in the aerobic treatment layer 21 under aerobic conditions. Therefore, an iron ion-derived insolubilized product can be generated and other heavy metals (Cd and the like) can be insolubilized under relatively low pH conditions.
In the treatment apparatus 71, since the lower path 91 (91A, 91B, 91C) and the upper path 92 (92A, 92B) are alternately used from the layer 11 to the layer 21, the water to be treated is supplied to each layer while having a simple structure. Can be passed through. Therefore, the processing efficiency can be improved. Further, since the structure is simple, the cost can be reduced and the apparatus can be downsized.

(実施例1)
図1に示す処理装置1を作製した。
第1反応槽10(容量500mL)の酸素濃度調整層11には、有機材(腐葉土)20gと、石灰材(石灰石)5gと、鉄含有材(鉄粉)5gとを使用した。腐葉土の平均粒径は0.106〜0.3mmとした。石灰石の平均粒径は0.3〜0.6mmとした。
石灰層12には、石灰石200gを使用した。石灰石の平均粒径は20〜47mmとした。
鉄含有層13には、鉄含有材(鉄粉)5gと、有機材(腐葉土)30gとを使用した。腐葉土の平均粒径は0.3〜0.6mmとした。
硫酸還元層14には、有機材(腐葉土)20gを使用した。腐葉土の平均粒径は0.6〜2mmとした。
Example 1
The processing apparatus 1 shown in FIG. 1 was produced.
For the oxygen concentration adjustment layer 11 of the first reaction tank 10 (capacity 500 mL), 20 g of organic material (humus), 5 g of lime (limestone), and 5 g of iron-containing material (iron powder) were used. The average particle size of the humus was 0.106 to 0.3 mm. The average particle size of limestone was 0.3 to 0.6 mm.
For the lime layer 12, 200 g of limestone was used. The average particle size of limestone was 20 to 47 mm.
For the iron-containing layer 13, 5 g of an iron-containing material (iron powder) and 30 g of an organic material (humus) were used. The average particle size of the humus was set to 0.3 to 0.6 mm.
For the sulfate reduction layer 14, 20 g of organic material (humus) was used. The average particle diameter of humus was 0.6-2 mm.

好気処理層21は、第1の有機材(腐葉土)(平均粒径20〜47mm)30gからなる第1層21Aと、第2の有機材(腐葉土)(平均粒径0.6〜2mm)40gからなる第2層21Bとを有する。第1層21Aおよび第2層21B1には、石灰材(石灰石)(平均粒径0.6〜2mm)(合計10g)を含有させた。
層11〜21の平均空隙率は約50%である。
The aerobic treatment layer 21 includes a first layer 21A composed of 30 g of a first organic material (humus) (average particle size 20 to 47 mm), and a second organic material (humus) (average particle size 0.6 to 2 mm). And a second layer 21B made of 40 g. The first layer 21A and the second layer 21B1 contained lime material (limestone) (average particle size 0.6 to 2 mm) (total 10 g).
The average porosity of the layers 11 to 21 is about 50%.

被処理水の流量は約0.5L/dayとし、総通水量が45.4Lとなるまで連続通水した。処理装置1の滞留時間は約1.1daysとした。
被処理水の測定結果を図8〜図12に示す。被処理水の採取箇所P1は第1反応槽10の出口であり、採取箇所P2は第2反応槽20の出口である。採取箇所P1−1は第1反応槽10の酸素濃度調整層11の下端であり、採取箇所P1−2は硫酸還元層14の下端である。
被処理水槽2の被処理水3(原水)の含有成分およびその濃度を表1に示す。被処理水3の水温は17.2℃、pHは4.0、ORPは444mVであった。
The flow rate of the water to be treated was about 0.5 L / day, and continuous water flow was performed until the total water flow amount reached 45.4 L. The residence time of the processing apparatus 1 was about 1.1 days.
The measurement results of the water to be treated are shown in FIGS. The sampling point P1 of the water to be treated is the outlet of the first reaction tank 10, and the sampling point P2 is the outlet of the second reaction tank 20. The sampling location P1-1 is the lower end of the oxygen concentration adjusting layer 11 of the first reaction tank 10, and the sampling location P1-2 is the lower end of the sulfate reduction layer 14.
Table 1 shows the components contained in the treated water 3 (raw water) in the treated water tank 2 and their concentrations. The water temperature of the water to be treated 3 was 17.2 ° C., the pH was 4.0, and the ORP was 444 mV.

Figure 2015147154
Figure 2015147154

図8より、pHについては、採取箇所P1(第1反応槽10の出口)、P2(第2反応槽10の出口)のいずれにおいても中性領域(6〜8)であった。
図9より、酸化還元電位は、第1反応槽10の採取箇所P1−1(酸素濃度調整層11の下端)、P1−2(硫酸還元層14の下端)では、ほとんどの期間で0より低い値となり、被処理水槽2の採取箇所P2では0より高い値となった。
図10より、Cd濃度については、第1反応槽10の採取箇所P1で概ね0.005mg/Lより低くなり、第2反応槽20の採取箇所P2ではさらに低くなった。
図11より、Fe濃度については、第1反応槽10の採取箇所P1ではやや高いが、第2反応槽20の採取箇所P2では十分に低い値となった。
図12より、Cu濃度については、採取箇所P1、P2のいずれにおいても十分に低い値となった。
From FIG. 8, the pH was in the neutral region (6 to 8) in both the collection point P1 (exit of the first reaction tank 10) and P2 (exit of the second reaction tank 10).
From FIG. 9, the oxidation-reduction potential is lower than 0 in most of the periods at the sampling point P1-1 (the lower end of the oxygen concentration adjustment layer 11) and P1-2 (the lower end of the sulfate reduction layer 14) of the first reaction tank 10. The value was higher than 0 at the collection point P2 of the water tank 2 to be treated.
From FIG. 10, the Cd concentration was generally lower than 0.005 mg / L at the sampling point P1 of the first reaction tank 10 and further lower at the sampling point P2 of the second reaction tank 20.
From FIG. 11, the Fe concentration was slightly high at the sampling point P <b> 1 of the first reaction tank 10, but was sufficiently low at the sampling point P <b> 2 of the second reaction tank 20.
As shown in FIG. 12, the Cu concentration was sufficiently low at both the sampling points P1 and P2.

なお、石灰材としては、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウムなどがあるが、特に、炭酸カルシウムが好ましい。   The lime material includes calcium carbonate, calcium oxide, calcium hydroxide and the like, and calcium carbonate is particularly preferable.

1、31、41、51、61、71 重金属含有水の処理装置
10 第1反応槽
11 酸素濃度調整層(酸素濃度調整部)
12 石灰層(pH調整部)
13 鉄含有層(第1分離部)
14 硫酸還元層(第2分離部)
20 第2反応槽
20a、75a 上部開口(導入部)
21 好気処理層(第3分離部)
21b 通気部(導入部)
64 貯水部(好気処理層、第3分離部)
64a 上面側開放部(導入部)
1, 31, 41, 51, 61, 71 Treatment apparatus for heavy metal-containing water 10 First reaction tank 11 Oxygen concentration adjusting layer (oxygen concentration adjusting unit)
12 Lime layer (pH adjuster)
13 Iron-containing layer (first separation part)
14 Sulfuric acid reduction layer (second separation part)
20 2nd reaction tank 20a, 75a Upper opening (introduction part)
21 Aerobic treatment layer (3rd separation part)
21b Ventilation part (introduction part)
64 Water storage part (aerobic treatment layer, third separation part)
64a Upper surface side open part (introduction part)

Claims (7)

重金属を含有する被処理水から重金属を除去する重金属含有水の処理方法であって、
被処理水を石灰材に接触させて、前記被処理水のpHを調整するpH調整工程と、
前記pH調整工程を経た被処理水を、有機材を含む鉄含有材に接触させて、前記鉄含有材に由来する鉄酸化物とともに前記重金属を不溶化させる第1分離工程と、
前記第1分離工程を経た被処理水を、嫌気条件下で有機材に接触させて、前記有機材中の硫酸還元微生物により被処理水中の硫酸イオンを還元するとともに前記重金属の硫化物を生成させる第2分離工程と、
前記第2分離工程を経た被処理水を好気条件下に置くことによって、鉄イオンに由来する不溶化物を生成させるとともに前記重金属を不溶化させる第3分離工程と、
を有することを特徴とする重金属含有水の処理方法。
A method for treating heavy metal-containing water that removes heavy metal from water to be treated containing heavy metal,
A pH adjusting step of bringing the water to be treated into contact with the lime material and adjusting the pH of the water to be treated;
A first separation step of bringing the water to be treated that has undergone the pH adjustment step into contact with an iron-containing material containing an organic material, and insolubilizing the heavy metal together with the iron oxide derived from the iron-containing material;
The water to be treated that has undergone the first separation step is brought into contact with an organic material under anaerobic conditions, and sulfate ions in the treated water are reduced by the sulfate-reducing microorganisms in the organic material, and the heavy metal sulfide is generated. A second separation step;
A third separation step of generating insolubilized material derived from iron ions and insolubilizing the heavy metal by placing the water to be treated through the second separation step under aerobic conditions;
A method for treating heavy metal-containing water, comprising:
前記第3分離工程では、外部から導入した空気を前記被処理水に接触させることによって、前記被処理水を好気条件下に置くことを特徴とする請求項1に記載の重金属含有水の処理方法。   The treatment of heavy metal-containing water according to claim 1, wherein in the third separation step, the water to be treated is placed under aerobic conditions by bringing air introduced from the outside into contact with the water to be treated. Method. 前記鉄イオンに由来する不溶化物は、3価の鉄の水酸化物を主成分とすることを特徴とする請求項1または2に記載の重金属含有水の処理方法。   3. The method for treating heavy metal-containing water according to claim 1, wherein the insolubilized material derived from the iron ions contains a trivalent iron hydroxide as a main component. 前記pH調整工程に先だって、前記被処理水を、有機材に接触させることによって、前記有機材中の微生物により前記被処理水の溶存酸素濃度を調整する酸素濃度調整工程を有することを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の重金属含有水の処理方法。   Prior to the pH adjustment step, the method includes an oxygen concentration adjustment step of adjusting the dissolved oxygen concentration of the water to be treated by microorganisms in the organic material by bringing the water to be treated into contact with the organic material. The processing method of the heavy metal containing water of any one of Claims 1-3. 石灰材を有し、被処理水のpHを前記石灰材によって調整するpH調整部と、
有機材を含む鉄含有材を有し、前記pH調整部を経た被処理水中の前記重金属を、前記鉄含有材に由来する鉄酸化物とともに不溶化させ分離する第1分離部と、
有機材を有し、前記有機材中の硫酸還元微生物により嫌気条件下で前記被処理水中の硫酸イオンを還元するとともに前記重金属の硫化物を生成させ分離する第2分離部と、
前記第2分離工程を経た被処理水を好気条件に置くことによって、鉄イオンに由来する不溶化物を生成させるとともに前記重金属を不溶化させる第3分離部と、を有することを特徴とする重金属含有水の処理装置。
A pH adjusting unit having a lime material and adjusting the pH of the water to be treated by the lime material;
A first separation unit that has an iron-containing material containing an organic material and insolubilizes and separates the heavy metal in the water to be treated through the pH adjusting unit together with the iron oxide derived from the iron-containing material;
A second separation unit that has an organic material, reduces sulfate ions in the water to be treated under anaerobic conditions by sulfate-reducing microorganisms in the organic material, and generates and separates the heavy metal sulfide;
A heavy metal content, comprising: a third separation unit that generates insolubilized matter derived from iron ions and insolubilizes the heavy metal by placing the water to be treated that has undergone the second separation step under aerobic conditions Water treatment equipment.
前記第3分離部は、前記被処理水に接触させる空気を外部から導入する導入部を有することを特徴とする請求項5に記載の重金属含有水の処理装置。   The apparatus for treating heavy metal-containing water according to claim 5, wherein the third separation unit includes an introduction unit that introduces air to be brought into contact with the water to be treated from the outside. 前記pH調整部の上流側に、有機材を有し、前記有機材中の微生物により前記被処理水の溶存酸素濃度を調整する酸素濃度調整部が設けられていることを特徴とする請求項5または6に記載の重金属含有水の処理装置。   6. An oxygen concentration adjusting unit that has an organic material upstream of the pH adjusting unit and adjusts the dissolved oxygen concentration of the water to be treated by microorganisms in the organic material. Or the heavy metal containing water processing apparatus of 6.
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