説明

水の浄化方法

【課題】 イニシャルコスト、及びランニングコストがともに安価であり、被処理水中に存在するCr、Pb、Cuを含む重金属の濃度を低減することができる水の浄化方法を提供する。
【解決手段】 少なくともCr、Pb、Cuの1種以上の重金属を含有する処理対象水を、少なくとも、植物系資材を濾材として含む濾床と接触させる処理の実施、または前記処理対象水上での植物の栽培をおこなうことにより、該処理対象水の重金属濃度を低減させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、重金属を含有する水の重金属濃度を低減する水の浄化方法に関し、特に、イニシャルコスト、及びランニングコストがともに安価である重金属を含有する水の重金属濃度を低減する水の浄化方法に関する。
【背景技術】
【0002】
河川及び海洋の汚染を防止するため、都市排水及び工場排水などの処理が重要となっている。また、排水中の重金属濃度規制も強化されており、重金属を含有する水の重金属濃度を低減する水の処理は、環境汚染防止の観点から重要な技術となっている。特に、Cr、Pb、Cu等の有害な重金属濃度を低コストで低減する技術重要度が増している。
【0003】
このような重金属の除去方法としては、(1)化学反応を利用して重金属を固形化し、除去する方法、(2)樹脂膜を透過させることにより、重金属を分離除去する方法、等が工業的に利用されている。前記(1)の方法は、高濃度の重金属を含有する排水に対しては、有効な処理方法であるが、低濃度で大量の重金属を含有する処理をしようとする場合には、処理効率が低く、ランニングコストが高くなる。前記(2)の方法は、重金属濃度が比較的低濃度の水を処理することは可能であるが、専用の設備が必要であり、イニシャルコストが高く、樹脂膜を消耗品として使用することから、ランニングコストも高い問題がある。
【0004】
特許文献1では、無機質繊維または有機物繊維等の繊維質材料からなる成形物に水生植物を植栽またはその種子を保持してなる水質浄化用濾材を用いた水質浄化方法が提案されている。前記特許文献1に記載の方法では、大面積の成形物を準備する必要があり、イニシャルコストが高くなる課題がある。
【0005】
特許文献2では、ベニバラボロギクの水耕栽培をおこなうことにより、水耕栽培に使用した水を浄化する方法が提案されている。前記特許文献2には、濃度低減効果のある元素としては、Cd、Rbの2元素が示されているのみであり、Cr、Pb、Cu等の重金属濃度を低減する技術が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平8−155479号公報
【特許文献2】特開2008−296181号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、従来における前記問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、イニシャルコスト、及びランニングコストがともに安価であり、被処理水中に存在するCr、Pb、Cuを含む重金属の濃度を低減できる水の浄化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1>
重金属を含有する処理対象水を、植物系資材を濾材として含む濾床と接触させて該処理対象水中の重金属濃度を低減させる浄化工程を少なくとも含むことを特徴とする水の浄化方法である。
【0009】
<2>
重金属を含有する処理対象水を、処理対象水上で植物の根を処理対象水に接触させて植栽することにより重金属濃度を低減させる浄化工程を少なくとも含むことを特徴とする水の浄化方法である。
【0010】
<3>
重金属を含有する処理対象水を、植物系資材を濾材として含む濾床と接触させて該処理対象水中の重金属濃度を低減させる浄化工程と、処理対象水上で植物の根を処理対象水に接触させて植栽することにより重金属濃度を低減させる浄化工程とを少なくとも含むことを特徴とする水の浄化方法である。
【0011】
<4>
前記植物が、ワスレナグサ、カラー、セキショウ、シュロカヤツリーからなる群より選択した1種以上であることを特徴とする、請求項1または3に記載の水の浄化方法である。

【発明の効果】
【0012】
本発明によると、従来における問題を解決することができ、イニシャルコスト、及びランニングコストがともに安価であり、被処理水中に存在するCr、Pb、Cuを含む重金属濃度を低減できる水の浄化方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の水の浄化方法は、少なくともCr、Pb、Cuの1種以上の重金属を含有する処理対象水を、植物系資材を濾材として含む濾床と接触させる処理(一例として、散水濾床に処理対象水を散布する処理)、または前記処理対象水上での植物の栽培をおこなうことにより、該処理対象水の重金属濃度を低減させる浄化工程を少なくとも含む。本願では、前記処理対象水上での植物の栽培をおこなう設備を植物植栽槽と呼ぶことがある。
本発明の水の浄化方法においては、散水濾床では、安価かつ手に入りやすい植物系資材を濾材として含む濾床に処理対象水を接触させることで、処理対象水の重金属濃度を低減することができる。また、植物植栽槽では、前記処理対象水上での植物の栽培をおこなうことにより、処理対象水の重金属濃度を低減することができる。前記処理対象水を散水濾床および植物植栽槽で処理することが重金属除去の観点から好ましい。
【0014】
(水の浄化方法及び水の浄化装置)
本発明の水の浄化方法は、少なくとも散水濾床に処理対象水を散布する処理、または前記処理対象水上での植物の栽培をおこなう工程を含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
本発明の水の浄化装置は、少なくとも散水濾床、植物植栽槽による水の浄化手段を有し、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
本発明の水の浄化方法は、本発明の水の浄化装置により好適に実施することができ、前記浄化工程は前記浄化手段により行うことができる。
【0015】
以下、本発明の浄化手段および浄化設備について、詳細に説明する。
−処理対象水−
前記処理対象水としては、少なくともCr、Pb、Cuの1種以上の重金属を含有すれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば工場排水、鉱水、下水等の生活排水、河川等を流れる汚濁水、湖沼等の汚濁水、汚染された地下水、汚濁した汽水、などが挙げられる。
本願で、水中の重金属濃度の測定は、ICP発光分光分析法を用いておこなった。
【0016】
−散水濾床−
散水濾床は、濾床と濾床に処理対象水を給水する設備からなる。前記濾床としては、植物系資材を濾材として含むものであれば、その大きさ、高さ、形状などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記濾床の大きさについては、処理対象水の処理量および重金属濃度により、大きさを設定することができる。前記濾床としては、一体ものにすることも可能であるが、1つ1つの濾床ユニット(植物系資材を含む濾材)を小さくすることにより取扱いが容易となり、メンテナンス性に優れる。
【0017】
前記植物系資材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、木質資材、繊維質資材、加工資材などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記木質資材としては、例えば、木片、剪定枝、樹皮、根株、廃材、及びこれらを破砕したチップ、オガクズ、鉋屑などが挙げられる。
【0018】
前記植物系資材の使用量としては、特に制限はなく、前記処理対象水の水質や量、所望の浄化程度等に応じて、適宜選択することができる。
前記植物系資材の形状及びサイズとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記植物系資材としては、本発明の目的のために新たに準備したものであってもよいし、他の用途において使用済みの廃材であってもよい。前記植物系資材としては、前記使用済みの廃材を使用することが、環境性、及びコスト性の点で、好ましい。
【0019】
―植物植栽槽―
植物植栽槽は、処理対象水を収納できる容器部と処理対象水上で植栽する植物を保持する保持部と植栽する植物をすくなくとも有する。容器部の大きさは特に制限は無いが、深さが深い場合には重金属低減効率の面で不利になり、浅すぎると水上での植栽に支障が出ることがあるので、0.05m〜1mの範囲が好ましい。容器部は、処理対象水の供給部と排出部を有する。
【0020】
植物植栽槽の保持部は、植栽する植物を保持でき、植物の根が処理対象水に届けば、形状、材質に制限は無いが、籠または網により好適に形成することができる。籠または網の場合、籠の底部または網が、処理対象水の水面下10cmから水面上5cmの範囲に形成することができる。
【0021】
植物植栽槽で植栽する植物は、処理対象水の水質や植物植栽槽が設置される環境により適宜選択することができる。好適な例として、ワスレナグサ、カラー、セキショウ、シュロカヤツリー等が挙げられる。植物植栽槽では、前記植物の根が処理対象水に接触するような状態で、前記植物の植栽をおこなう。
【0022】
<浄化>
本発明において、前記「浄化」とは、処理対象水中の重金属濃度が処理前と比べて、処理後に低減されることを意味する。
水が浄化されたかどうかは、処理前の水(処理対象水)と処理後の水(処理水)における重金属濃度をそれぞれ測定し、比較することによって、判断することができる。
【0023】
前記浄化の方法としては、前記処理対象水を、(1)散水濾床で前記植物系資材を濾材として含む濾床と接触させる方法、(2)前記植物植栽槽で前記処理対象水を植栽している植物の根と接触させる方法、(1)と(2)を併用する方法が挙げられる。
前記(1)濾床に対する前記処理対象水の供給(散水)方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、(i)前記濾床に対して、前記処理対象水を、シャワー等を用いて液滴の状態で供給(散水)する方法、(ii)滝のような状態で一度に大量に供給する方法、(iii)ホース、配管、水路等を用いて所望の量で所望の位置に供給する方法、などが挙げられる。
前記濾床に対する前記処理対象水の供給方向については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、重力に対し、濾床の最上部から供給して該濾床の下部から排出させてもよく、濾床の最上部及び下部の両方から供給してもよい。
【0024】
上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。
【実施例】
【0025】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
下記実施例及び比較例において、重金属(Ag、Au、Cr、Cu、Fe、Pb、Sn、Zr)濃度は、以下のようにして測定した。
【0026】
<重金属濃度>
水中の重金属濃度の測定は、ICP発光分光分析装置(SIIナノテクノロジー株式会社製、SPS−5100)を用いておこなった。試料液100mLに濃硝酸(61質量%)5mLを添加後、試料が75mLになるまで煮沸した液を冷却後、超純水を添加して、100mLになるように希釈する前処理をおこない前記重金属濃度の測定に供した。
【0027】
《実施例1》
一辺が10.0mの正方形で、処理対象水の高さが0.15mになるような構造の槽を6槽(槽1〜槽6)について、屋外に設置した。前記各槽は、対向する二辺について、その一方の辺より処理対象水が供給され、他方の辺より処理対象水が排出される構造とした。
樹脂製の籠の底面が、処理対象面の水面から3cm以内の高さになるように、籠を各槽の全面に設置し、籠の上で下記の植物を、植物の根が処理対象水に接触する状態で植栽をおこなった。
槽1、2 :カラーおよびセキショウ
槽3〜6 :カラー、セキショウおよびシュロカヤツリー
【0028】
粗朶を濾材として詰め込んだ、幅40cm×奥行き60cm×高さ22.5cmの籠を一辺が10.0mの正方形の槽に400個設置した濾床(2個:濾床1、濾床2)を屋外に準備した。散水濾床の給水部は、長さ9.5mの20cm間隔で開口部がある樹脂パイプを2本準備し、濾床の上部に設置した。処理対象水をポンプにより前記2本の樹脂パイプに給水し、その開口部より処理対象水を濾床に給水する構造として、散水濾床1,2を形成した。
処理対象水が、下記の経路で流れるように前記各槽および前記各散水濾床を接続した。
経路1:(処理対象水)→槽1→槽3→槽4→散水濾床1→槽5→槽6
経路2:(処理対象水)→槽2 → 槽4→散水濾床2 → 槽6
上記で、槽4は、槽1および槽2から排出された処理対象水が供給され、散水濾床1および2に均等量の処理対象水を排出することを示す。槽6は、槽5および散水濾床2から排出された処理対象水が供給され、処理後の水(処理水)が排出されることを示す。
【0029】
表1に示す重金属濃度の処理対象水を、前記経路1、経路2に100m3/日の流量で3日間流し、処理水(前記槽6の排出水)の重金属濃度を測定した。その結果を表1に示す。上記処理により、処理対象水の重金属濃度が、24%以上低減することを確認した。本実施例のような重金属濃度が低い処理対象水でも、本願の方法により重金属低減効果が十分あることが確認された。
【0030】
【表1】

【産業上の利用可能性】
【0031】
本発明によれば、イニシャルコスト、及びランニングコストがともに安価であり、被処理水中に存在するCr、Pb、Cuを含む重金属濃度を低減できる水の浄化方法を提供することができる。


【特許請求の範囲】
【請求項1】
重金属を含有する処理対象水を、植物系資材を濾材として含む濾床と接触させて該処理対象水中の重金属濃度を低減させる浄化工程を含むことを特徴とする水の浄化方法。
【請求項2】
重金属を含有する処理対象水を、処理対象水上で植物の根を処理対象水に接触させて植栽することにより重金属濃度を低減させる浄化工程を含むことを特徴とする水の浄化方法。
【請求項3】
重金属を含有する処理対象水を、植物系資材を濾材として含む濾床と接触させて該処理対象水中の重金属濃度を低減させる浄化工程と、処理対象水上で植物の根を処理対象水に接触させて植栽することにより重金属濃度を低減させる浄化工程とを少なくとも含むことを特徴とする水の浄化方法。
【請求項4】
前記植物が、ワスレナグサ、カラー、セキショウ、シュロカヤツリーからなる群より選択した1種以上であることを特徴とする、請求項1または3に記載の水の浄化方法。




【公開番号】特開2010−227913(P2010−227913A)
【公開日】平成22年10月14日(2010.10.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−81441(P2009−81441)
【出願日】平成21年3月30日(2009.3.30)
【出願人】(000224798)DOWAホールディングス株式会社 (550)
【Fターム(参考)】