JP2003334568A

JP2003334568A - 重金属を含む排水の処理方法

Info

Publication number: JP2003334568A
Application number: JP2002141176A
Authority: JP
Inventors: Taku Nakano; 卓中野
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2003-11-25

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで簡易かつ迅速に重金属の無害化処
理を完了することのできる重金属を含む排水の処理方法
を提供する。【解決手段】セメントの練り混ぜ水として、重金属
（例えば、６価クロム、鉛、銅、亜鉛、スズ等）を含む
排水を用い、かつ、練り混ぜ時に重金属固定用薬剤を添
加する。重金属固定用薬剤としては、例えば、ジアルキ
ルジチオカルバミン酸塩等の重金属不溶化剤や、ゼオラ
イト等の吸着材や、第一鉄塩等の還元剤等が用いられ
る。還元剤は、６価クロムを還元するための薬剤であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重金属を含む排水
中の重金属を固定化して、外部環境への重金属の拡散を
防止するための重金属を含む排水の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】重金属を含む排水は、外部環境中に排出
する前に、重金属の含有率が環境基準値以下になるよう
に処理する必要がある。このような重金属除去のための
処理方法として、例えば、特開平１０−１３７５４０号
公報には、湿式排煙脱硫装置からの排水に苛性ソーダを
添加して、ｐＨを８〜１１に調整し、排水中の重金属を
水酸化物として析出させた後、この水酸化物を沈澱槽内
で沈降分離させる技術が記載されている（段落番号００
２０〜００２４参照）。また、特開平９−１９２６７５
号公報には、セレン等を含む廃水に特定の処理（第一工
程）を行なった後、得られた上澄液に、液体キレート剤
及びアルミニウム塩を加えて、セレン等の重金属を不溶
化させると共に水酸化アルミニウムフロックに包含させ
て固形物とし、該固形物を固液分離する技術が記載され
ている（請求項１、段落番号００１１〜００１２参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、重金属を含む排
水を処理する技術は、薬剤の添加やｐＨの調整等によっ
て、排水に含まれる重金属を固形物として回収する一
方、重金属を除去した液分を外部環境に排出するもので
あった。しかし、固形物として回収された重金属は、無
害化処理や精錬原料としての利用に際して、二次処理を
行なわなければならず、処理方法が煩雑であり、処理コ
ストが高いという不都合があった。したがって、本発明
は、低コストで簡易かつ迅速に重金属の無害化処理を完
了することのできる重金属を含む排水の処理方法を提供
することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意検討した結果、重金属を含む排水
を、セメント等の水硬性材料を混練するための練り混ぜ
水として用い、かつ、重金属不溶化剤の如き重金属固定
用薬剤を練り混ぜ水に添加することによって、排水に含
まれる重金属が、水硬性組成物中に固定され、外部環境
への拡散が防止されることを見出し、本発明を完成し
た。

【０００５】すなわち、本発明（請求項１）の重金属を
含む排水の処理方法は、重金属を含む排水と、重金属固
定用薬剤と、水硬性材料とを混練して、これらの材料か
らなる水硬性組成物を得ることを特徴とする。本発明の
処理方法によれば、練り混ぜ水である重金属を含む排水
中の重金属は、重金属固定用薬剤によって水硬性組成物
中に固定される。そして、水硬性組成物中に固定された
重金属は、不溶化された状態で存在しているので、硬化
後の水硬性組成物の表面から溶出して外部環境へと拡散
していくことがない。一方、重金属を含む排水中の液分
は、水硬性材料を水和するための水として有効に利用さ
れる。ここで、上記重金属固定用薬剤としては、例え
ば、重金属不溶化剤、吸着材、及び還元剤の中から選ば
れる一種以上からなる薬剤を用いることができる（請求
項２）。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の重金属を含む排水の処理方法は、重金属を含む
排水と、重金属固定用薬剤と、水硬性材料とを混練し
て、これらの材料からなる水硬性組成物を得るものであ
る。本発明の方法で処理対象となる重金属を含む排水
は、特に種類が限定されるものではなく、例えば、未処
理のまま外部環境中に排出すると、環境汚染を引き起こ
すおそれのある重金属で汚染された水等であればよい。
重金属を含む排水の具体例としては、例えば、ガラス工
場、製薬工場、精錬工場等の各種工場からの排水や、生
コンクリート工場における製造設備の洗浄後の回収水等
が挙げられる。

【０００７】排水に含まれる重金属の種類としては、例
えば、６価クロム、鉛、銅、亜鉛、スズ、砒素、セレ
ン、水銀、カドミウム等を挙げることができる。排水中
の重金属の濃度（後述のように水で希釈する場合は希釈
後の濃度）は、特に限定されないが、液中に溶存してい
る各種重金属の合計量で、例えば、0.01〜1,000mg/Ｌで
ある。重金属を含む排水中の重金属の濃度が高く、重金
属固定用薬剤による重金属の固定が不十分となるおそれ
があるなどの場合には、重金属を含む排水に水（例え
ば、水道水）を加えて、適当な重金属の濃度になるまで
希釈すればよい。なお、重金属を含む排水中の重金属の
濃度が低い場合であっても、重金属を含む排水に水（例
えば、水道水）を加えることは差し支えない。ただし、
重金属を含む排水を効率的に処理する観点から、重金属
を含む排水に加える希釈水の量は、少ない方が望まし
い。

【０００８】本発明で用いられる重金属固定用薬剤とし
ては、例えば、重金属不溶化剤、吸着材、還元剤等が挙
げられる。重金属不溶化剤は、液中に溶存する重金属
（例えば、鉛、亜鉛、銅等）を不溶化するための薬剤で
ある。重金属不溶化剤としては、例えば、ジアルキルジ
チオカルバミン酸またはその塩、キノリン化合物、ポリ
アミン等のキレート剤；硫化ナトリウム、硫化カリウ
ム、硫化カルシウム等の硫化物；水硫化ナトリウム、水
硫化カリウム、水硫化カルシウム等の水硫化物、環状イ
ミンのジチオカルバミン酸誘導体またはその塩等が挙げ
られる。ここで、ジアルキルジチオカルバミン酸または
その塩としては、例えば、ジメチルジチオカルバミン
酸、ジエチルジチオカルバミン酸等や、それらのナトリ
ウム塩、カリウム塩等の塩等が挙げられる。キノリン化
合物としては、例えば、２−キノリンカルボン酸、８−
ヒドロキシキノリン等や、それらのナトリウム塩等の塩
等が挙げられる。ポリアミンとしては、例えば、エチレ
ンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、トランス−１，２−シ
クロヘキサンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五
酢酸等が挙げられる。環状イミンのジチオカルバミン酸
誘導体またはその塩としては、例えば、ヘキサメチレン
ジチオカルバミン酸、ピロリジンジチオカルバミン酸等
や、それらのナトリウム塩、カリウム塩等の塩等が挙げ
られる。重金属不溶化剤は、１種を単独で用いてもよい
し、あるいは２種以上を併用してもよい。

【０００９】吸着材としては、例えば、ゼオライト、活
性炭、ベントナイト、チタンの酸化物、ジルコニウムの
酸化物、チタン−鉄の酸化物等が挙げられる。吸着材
は、１種を単独で用いてもよいし、あるいは２種以上を
併用してもよい。なお、後述の還元剤を用いて６価クロ
ムから還元して得られる３価クロムは、例えば、人工ゼ
オライトに吸着させて固定することができる。つまり、
還元剤と人工ゼオライトを併用することによって、排水
中の６価クロムを水硬性組成物中に固定することができ
る。

【００１０】還元剤は、主に、有害な重金属である６価
クロムを還元するための薬剤である。還元剤としては、
例えば、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸
カルシウム、亜硫酸ナトリウム等の亜硫酸塩；亜硫酸水
素カリウム、亜硫酸水素ナトリウム等の亜硫酸水素塩；
チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム等のチオ硫酸
塩；硫化ナトリウム、硫化カリウム、硫化カルシウム等
の硫化物；水硫化ナトリウム、水硫化カリウム、水硫化
カルシウム等の水硫化物；多硫化ナトリウム、多硫化カ
リウム、多硫化カルシウム等の多硫化物；チオ酸塩、二
酸化硫黄、硫黄等の硫黄化合物；アルカリ金属、マグネ
シウム、カルシウム、アルミニウム等のアマルガム；硫
酸第一鉄、塩化第一鉄等の第一鉄塩や３価チタン塩等の
金属塩；一酸化炭素、アルデヒド類、糖類、ギ酸、シュ
ウ酸、アスコルビン酸等の有機化合物；高炉スラグ、泥
炭、亜炭、水素、ヨウ素、鉄粉等が挙げられる。還元剤
の中でも、第一鉄塩、高炉スラグ、硫黄、チオ硫酸塩が
好ましく、第一鉄塩が特に好ましい。還元剤は、１種を
単独で用いてもよいし、あるいは２種以上を併用しても
よい。

【００１１】重金属固定用薬剤の添加量は、排水中の重
金属の含有量の1〜10倍の当量であることが好ましく、2
〜5倍の当量であることがより好ましい。該添加量が1倍
の当量未満であると、重金属の固定を十分に行なうこと
ができず、好ましくない。該添加量が10倍の当量を超え
ると、処理に要するコストが増大するとともに、重金属
固定用薬剤によって水硬性組成物の物性が低下する等の
弊害が生じる可能性があり、好ましくない。重金属固定
用薬剤の使用方法としては、（１）セメント及び混和材
料等と、重金属固定用薬剤と、重金属を含む排水とを混
合槽に投入した後、これらの材料を混練する方法、
（２）セメント及び混和材料等と、重金属固定用薬剤を
混合した後、得られた混合物に重金属を含む排水を加え
て、混練する方法、（３）重金属固定用薬剤と、重金属
を含む排水を混合した後、得られた混合液をセメント及
び混和材料等に加えて、混練する方法等が挙げられる。
中でも、上記（１）及び（２）の方法は、硬化後の水硬
性組成物中に均一に重金属が固定されることになるの
で、好ましい。一方、上記（３）の方法は、セメントに
練り混ぜ水（排水）を加える前に、重金属固定用薬剤と
排水中の重金属が反応して、固形分が沈降し、液中の重
金属の分布が不均一になることがあるので、混練を十分
に行なうなどの方策を採ることが望ましい。

【００１２】本発明で用いられる水硬性材料としては、
例えば、セメントが挙げられる。ここで、セメントの種
類は、特に限定されることがなく、例えば、普通ポルト
ランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポ
ルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各
種ポルトランドセメントや、高炉セメント、フライアッ
シュセメント、シリカセメント等の混合セメントや、ビ
ーライトセメント（ビーライトの含有率の高い低発熱性
のセメント）、アーウイン系セメント（アーウイン（３
ＣａＯ・３Ａｌ_２Ｏ_３・ＣａＳＯ_４）を含有するセメン
ト）、超速硬セメント（例えば、カルシウムフルオロア
ルミネートを含有するセメント（商品名：ジェットセメ
ント））、エコセメント（都市ごみの焼却灰等を原料の
一部として製造されたセメント）等の特殊セメント等が
挙げられる。

【００１３】本発明においては、水硬性材料と共に、必
要に応じて、粗骨材、細骨材、混和材料、減水剤等を用
いることができる。粗骨材の具体例としては、砂利、砕
石等が挙げられる。粗骨材の配合量は、通常、セメント
及び混和材料の合計量100重量部に対して0〜500重量部
である。細骨材の具体例としては、川砂、山砂、砕砂等
が挙げられる。細骨材の配合量は、通常、セメント及び
混和材料の合計量100重量部に対して0〜350重量部であ
る。

【００１４】混和材料の具体例としては、フライアッシ
ュ、シリカフューム、高炉スラグ粉末、石灰石粉、珪石
粉等が挙げられる。なお、セメントと混和材料の合計量
中のセメントの割合は、強度発現性の点から30重量％以
上とすることが好ましい。減水剤としては、例えば、リ
グニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリ
カルボン酸系等の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、
高性能ＡＥ減水剤等を挙げることができる。減水剤の配
合量は、通常、セメント100重量部に対して、固形分換
算で0.1〜4.0重量部である。

【００１５】重金属を含む排水の使用量は、通常、セメ
ント及び混和材料の合計量100重量部に対して、15〜60
重量部である。混練時間は、重金属固定用薬剤と排水中
の重金属が反応して、重金属の固定が完了するのに十分
な長さであればよく、特に限定されないが、例えば、2
〜120分間である。本発明で得られる水硬性組成物とし
ては、例えば、セメントペースト、モルタル、コンクリ
ート、地盤改良材等が挙げられる。硬化後の水硬性組成
物は、重金属固定用薬剤によって重金属が固定されてい
るので、外部環境中に重金属が溶出することがなく、各
種建造物や地盤の構成材料として好適に用いることがで
きる。

【００１６】

【実施例】［実施例１］水道水に対して、液中の鉛（P
b）濃度が1,000ppmになるように塩化鉛PbCl₂を添加し、
かつ、クロム（Cr）濃度が1,000ppmになるように重クロ
ム酸カリウム（K₂Cr₂O₇）を添加して、重金属（鉛、６
価クロム）を含む水を調製した。次に、普通ポルトラン
ドセメント450g、砂1350g、重金属を含む水225g、硫酸
第一鉄0.5g、ジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム0.
5gの各材料を、JIS R5201に規定する混練方法に基づい
て、ホバートミキサを用いて混練した。混練後、得られ
た水硬性組成物を型枠に投入して4cm×4cm×10cmの供試
体を作製した。型枠内の供試体を１日間養生した後、脱
型して粉砕し、篩目2mmのふるいを通過させた。なお、
粉砕物の全部がふるいを通過するようにした。

【００１７】ふるいを通過した供試体の粉砕物からの鉛
及び６価クロムの溶出量を、環境省告示４６号「土壌の
汚染に係る環境基準について」に基づいて測定した。そ
の結果、鉛の溶出量は0.01mg/L未満であり、土壌環境基
準（0.01mg/L以下）を満たしていた。６価クロムの溶出
量は0.02mg/Lであり、土壌環境基準（0.05mg/L以下）を
満たしていた。以上の結果は、モルタルの練り混ぜ水と
して、重金属（例えば、鉛、６価クロム）を含む排水を
用いた場合であっても、硫酸第一鉄によって６価クロム
が還元され、かつ、ジメチルチオカルバミン酸ナトリウ
ムによってモルタル中に鉛が固定されて、有害な重金属
が外部環境中に溶出しない安全なモルタルを製造するこ
とができることを示している。

【００１８】

【発明の効果】本発明の方法によれば、低コストで簡易
かつ迅速に、重金属を含む排水を処理することができ
る。具体的には、重金属を含む排水中の重金属は、重金
属固定用薬剤によって水硬性組成物中に固定され、無害
化される。また、重金属を含む排水中の液分（水分）
は、水硬性材料を水和するための水として有効に利用さ
れる。

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重金属を含む排水と、重金属固定用薬剤
と、水硬性材料とを混練して、これらの材料からなる水
硬性組成物を得ることを特徴とする重金属を含む排水の
処理方法。
【請求項２】上記重金属固定用薬剤が、重金属不溶化
剤、吸着材、及び還元剤の中から選ばれる一種以上から
なる請求項１に記載の重金属を含む排水の処理方法。