JP2016165688A - Water treatment method and water treatment equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水処理方法及び水処理設備に関する。 The present invention relates to a water treatment method and a water treatment facility.
従来、工場等において排出される排水は、多くの場合、有機化合物、金属イオン、懸濁物質などといった成分を含み自然界への放流や工場内などでの再利用に適さない状態になっている。
このことから前記排水は、通常、上記のような成分を低減する水処理を行った後に放流や再利用がされている。
Conventionally, wastewater discharged from factories and the like often contains components such as organic compounds, metal ions, suspended substances and the like, and is not suitable for discharge into the natural world or reuse in factories.
For this reason, the waste water is usually discharged and reused after water treatment for reducing the components as described above.
前記水処理においては、処理後の水を自然界に放流するような場合、この水が法定排水基準(水質汚濁防止法(排水基準を定める省令:昭和46年総理府令第35号)に基づいて定められた一律排水基準、以下、単に「排水基準」ともいう)を満たしている必要がある。
また、各都道府県では、条例によって前記一律基準よりも厳しい「上乗せ基準」を定めて放流水の水質規制を行っている場合がある。
In the water treatment, when the treated water is discharged into the natural world, this water is determined based on the legal drainage standard (Water Pollution Control Act (Ministerial Ordinance for Establishing Wastewater Standard: Prime Minister's Ordinance No. 35 of 1971)). It is necessary to meet the uniform drainage standards (hereinafter also referred to simply as “drainage standards”).
Moreover, in each prefecture, the water quality regulation | regulation of discharged water may be performed by stipulating the "addition standard" stricter than the said uniform standard by the regulations.
近年、処理後の水を自然界に放流するのに際し、アメリカ合衆国環境保護庁(EPA)などによって提唱されている生物影響試験を含む手法によって水質を評価することが行われている(下記特許文献1(段落0003など)参照)。
In recent years, when the treated water is discharged into the natural world, water quality has been evaluated by a technique including a biological effect test proposed by the United States Environmental Protection Agency (EPA) (
EPAなどによって提唱されている生物影響試験での評価では、法定排水基準を満たす水であっても良好な結果が得られない場合があり、従来の水処理においては、単に法定排水基準を満たすだけでなく、処理後の水が生物影響試験で良好な評価結果が得られるものになっていることが求められている。
このような要望への対応策としては、例えば、水生生物に悪影響を与えるおそれがある物質の含有量を従来の水処理において得られている処理水のレベルよりもさらに低減させることが考えられる。
しかし、当然ながら法定排水基準を満たす水は、水以外の物質の含有量が十分低レベルなものとなっており、このような低濃度な状態で含まれている物質をさらに低濃度化させることが困難な状態になっている。
このようなことから、前記のような要望を満足させる具体的な手法は確立されていない。
In the evaluation by the biological effects test proposed by EPA, good results may not be obtained even with water that meets the legal drainage standard. In conventional water treatment, the legal drainage standard is simply met. In addition, it is required that the water after the treatment has a good evaluation result in the biological effect test.
As a countermeasure for such a demand, for example, it is conceivable to further reduce the content of substances that may adversely affect aquatic organisms, compared to the level of treated water obtained in conventional water treatment.
However, of course, water that satisfies the legal effluent standards has a sufficiently low content of substances other than water, and it is necessary to further reduce the concentration of substances contained in such low concentrations. Is in a difficult state.
For this reason, a specific method for satisfying the above demand has not been established.
本発明は、上記のような要望を満足させることを課題としており、法定排水基準を満たす水に対してさらなる水質向上を図るのに有効な水処理方法を提供することを課題としている。 This invention makes it a subject to satisfy the above requests, and makes it a subject to provide the water treatment method effective in aiming at the further water quality improvement with respect to the water which satisfy | fills legal drainage standards.
上記課題を解決すべく本発明者が鋭意検討を行ったところ、鉄系凝集剤による凝集処理を施すことで法定排水基準を満たすような重金属イオンの含有量が低い水であっても、当該重金属イオンの低減に顕著な効果が発揮されることを見出して本発明を完成させるに至った。
即ち、上記課題を解決するための水処理方法に係る本発明は、法定排水基準を満たす被処理水に対して鉄系凝集剤による凝集処理を実施する水処理方法である。
また、水処理設備に係る本発明は、法定排水基準を満たす被処理水に対して鉄系凝集剤による凝集処理が実施される凝集処理槽を有する水処理設備である。
As a result of intensive studies by the inventor in order to solve the above-mentioned problems, even if the heavy metal ion content is low enough to satisfy the legal drainage standard by performing a coagulation treatment with an iron-based coagulant, the heavy metal The inventors have found that a remarkable effect is exhibited in reducing ions, and have completed the present invention.
That is, this invention which concerns on the water treatment method for solving the said subject is a water treatment method which implements the coagulation process by the iron-type coagulant | flocculant with respect to the to-be-processed water which satisfy | fills a legal wastewater standard.
Moreover, this invention which concerns on a water treatment facility is a water treatment facility which has a coagulation treatment tank by which the coagulation process by an iron-type coagulant | flocculant is implemented with respect to the to-be-processed water which satisfy | fills legal wastewater standards.
本発明によれば、法定排水基準を満たすような水に対して鉄系凝集剤による凝集処理が実施されることから、法定排水基準を満たす水に対してさらなる水質向上を図ることができる。 According to the present invention, the water that satisfies the legal drainage standard is subjected to the flocculation treatment with the iron-based coagulant, and therefore, the water quality can be further improved with respect to the water that satisfies the legal drainage standard.
以下に、本発明の水処理方法の実施の形態について、図を参照しつつ説明する。
まず、図1を参照しつつ水処理設備について説明する。
図1は、本実施形態の水処理方法に利用される水処理設備の一態様を例示した概略図である。
本実施形態の水処理設備1には、導入される排水(以下、「被処理水」ともいう)に対して処理を行い該排水よりも生物影響試験の結果が良好となる処理水を得るための処理装置が備えられている。
具体的には、図1に示すように前記処理装置には、処理経路の上流側から下流側に向けて順に反応槽10と沈殿槽20とが備えられている。
前記反応槽10は、被処理水と凝集剤とを混合して該被処理水中に凝集物を生じさせるためのものである。
また、前記沈殿槽20は、反応槽10で処理された被処理水を一定時間滞留させて該被処理水中の凝集物を沈殿させて固液分離するためのものであり、前記被処理水を上澄液と固形物(スラッジ)とに分離させるためのものである。
さらに、本実施形態の水処理設備は、前記上澄液を処理水として自然界に放流したり再利用したりする前に当該上澄液に生物影響試験を行うための検定設備(図示せず)を備えている。
即ち、本実施形態の水処理設備は、処理装置によって処理された処理水に対して生物影響試験を行うための検定設備を有している。
該検定設備は、必ずしも処理装置に隣設させる必要は無く処理装置から離れた遠隔地に設けてもよい。
また、本実施形態においては、一つの処理装置に対して一つの検定設備を設ける必要は無く、検定設備は複数の処理装置の処理水を試験するものであっても良い。
例えば、地域に共用の試験センターのような形で検定設備を設け、当該地域に設置されている複数の処理装置について当該検定設備で生物影響試験を行わせても良い。
前記水処理設備1は、当該水処理設備で水処理を行うための被処理水を前記反応槽10に導入するための給水装置2と、前記反応槽10から前記沈殿槽20へと被処理水を移送する移送装置3と、前記沈殿槽20から上澄液を排出する上澄液排水装置4と、前記沈殿槽20で沈殿させたスラッジを沈殿槽20の槽底から排出するための固形物排出装置5とをさらに有している。
Embodiments of the water treatment method of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, a water treatment facility will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a schematic view illustrating one aspect of water treatment equipment used in the water treatment method of the present embodiment.
In the
Specifically, as shown in FIG. 1, the processing apparatus includes a
The
The
Furthermore, the water treatment facility of this embodiment is a verification facility (not shown) for conducting a biological effect test on the supernatant before the supernatant is discharged into the natural world as treated water or reused. It has.
That is, the water treatment facility of the present embodiment has a verification facility for performing a biological effect test on the treated water treated by the treatment device.
The inspection facility is not necessarily adjacent to the processing apparatus, and may be provided at a remote place away from the processing apparatus.
Moreover, in this embodiment, it is not necessary to provide one test | inspection equipment with respect to one processing apparatus, and the test | inspection equipment may test the treated water of a some processing apparatus.
For example, a test facility may be provided in the form of a common test center in the area, and a biological effect test may be performed using the test facility for a plurality of processing devices installed in the area.
The
前記反応槽10は、内部が3つの水槽となるように仕切られており、この3つの水槽が被処理水の流通経路に沿って直列に配置されている。
この3つの水槽の内、最も上流側に位置する水槽は、前記反応槽10に導入される被処理水に対してキレート処理を行うためのキレート処理槽11である。
即ち、前記給水装置2は、前記反応槽10の内のキレート処理槽11に被処理水を供給すべく水処理設備1に備えられている。
The
Among these three water tanks, the water tank located on the most upstream side is a chelate treatment tank 11 for performing chelation treatment on the water to be treated introduced into the
That is, the
前記反応槽10の3つの水槽の内、前記キレート処理槽11の次段に設けられた水槽は、前記キレート処理槽11で処理された被処理水に対して凝集処理を行うための凝集処理槽12である。
そして、3つの水槽の内、最も下流側に設けられた水槽は、凝集処理槽12で凝集処理された被処理水に対して再び凝集処理を行うための凝集処理槽13である。
なお、以下においては上流側の凝集処理槽12を「一次凝集処理槽12」と称し、且つ、下流側の凝集処理槽13を「二次凝集処理槽13」と称してそれぞれ呼び分けることがある。
Among the three water tanks of the
Among the three water tanks, the water tank provided on the most downstream side is a
In the following, the upstream
前記反応槽10は、前記キレート処理槽11にキレート剤を供給するためのキレート供給装置11a、及び、該キレート処理槽11の槽内水を撹拌するための撹拌装置11bをさらに備えている。
前記反応槽10は、前記一次凝集処理槽12に鉄を含む無機凝集剤(鉄系凝集剤)を供給するための一次凝集剤供給装置12a、及び、該一次凝集処理槽12の槽内水を撹拌するための撹拌装置12bをさらに備えている。
前記反応槽10は、前記二次凝集処理槽13に高分子凝集剤を供給するための二次凝集剤供給装置13a、及び、該二次凝集処理槽13の槽内水を撹拌するための撹拌装置13bをさらに備えている。
また、本実施形態の水処理設備1は、前記一次凝集処理槽12の槽内水のpHを測定するためのpH測定器(図示せず)、及び、一次凝集処理槽12の槽内水が所定のpHとなるように当該一次凝集処理槽12と前記キレート処理槽11との内の一方又は両方にpH調製剤を添加するpH調整装置(図示せず)が前記反応槽10に備えられている。
The
The
The
Moreover, the
本実施形態の前記沈殿槽20は、前記反応槽10の3つの水槽の内、二次凝集処理槽13から排出される被処理水に対して沈殿処理を実施すべく水処理設備1に設けられている。
即ち、本実施形態の水処理設備1は、二次凝集処理槽13と沈殿槽20との間において被処理水の移送を行うべく前記移送装置3が設けられている。
The
That is, in the
なお、前記のように反応槽10は、給水装置2からキレート処理槽11に供給された被処理水が一次凝集処理槽12と二次凝集処理槽13とを順次通過した後に前記移送装置3を通じて沈殿槽20へと排出されるように構成されている。
以下においては、キレート処理槽11に供給される被処理水を「原水」と称し、キレート処理槽11から一次凝集処理槽12へと供給される被処理水を「キレート処理水」と称し、一次凝集処理槽12から二次凝集処理槽13へと供給される被処理水を「一次凝集処理水」と称し、二次凝集処理槽13から沈殿槽20へと供給される被処理水を「二次凝集処理水」と称してそれぞれ呼び分けることがある。
As described above, the
In the following, the treated water supplied to the chelate treatment tank 11 is referred to as “raw water”, the treated water supplied from the chelate treatment tank 11 to the primary
該反応槽10における、キレート供給装置11a、一次凝集剤供給装置12a、及び、二次凝集剤供給装置13aについては、一般的な水処理設備に備えられているものを採用することができ、例えば、計量器や定量ポンプ等によって構成されたものを採用することができる。
前記撹拌装置11b,12b,13bについても一般的な水処理設備に備えられているものを採用することができ、例えば、プロペラ撹拌装置等を採用することができる。
また、給水装置2、移送装置3、上澄液排水装置4、及び、固形物排出装置5については、一般的な液体搬送のための装置を採用することができ、例えば、配管やポンプ等によって構成されたものを採用することができる。
As the
As the
Moreover, about the
本実施形態の水処理方法は、このような設備を用いて実施され、法定排水基準に定められた条件を満たす状態となっているものの金属イオンを低い濃度で含有する水が前記原水として用いられる。
該原水としては、例えば、排水基準に定められた数値を上回る形で金属や有機物が含まれていた排水に対して水処理が行われて前記排水基準を満たす状態になった水を採用することができる。
また、原水としては、例えば、元々排水基準を満たす状態の水で、且つ、工業プロセスに利用された後でも依然と排水基準を満たす状態になっている水を採用することができる。
本実施形態の前記原水としては、例えば、ニッケルイオン、銅イオン、亜鉛イオン、鉛イオンなどを含むものが挙げられ、ニッケルイオンか亜鉛イオンを含むものであることが好ましい。
前記原水としては、OECDのテストガイドライン211に基づくミジンコ繁殖試験を実施した際にニッケルイオン及び亜鉛イオンの内の少なくとも一方が25%影響濃度(EC25)を超える割合で含まれているものが挙げられる。
なお、ニッケルイオン、銅イオン、亜鉛イオン、鉛イオンなどがEC25を超える割合で含まれているか否かについては、それぞれの含有量を変更した複数種類の水を調製し、この水に対してOECDのテストガイドライン211に基づく試験を実施して確認することができる。
より詳しく説明すると、例えば、ニッケルイオンについてEC25の値を求める場合であれば、OECDのガイドラインに規定の飼育水(活性炭で脱塩素処理した水道水などのように有害物質が含まれていない良質な淡水で、pHが6.5〜8.5、且つ、溶存酸素が飽和酸素濃度の80%以上の水)に異なる割合でニッケルイオンを加えてニッケルイオン濃度だけを異ならせ得た試料を調製し、該試料によって生物影響試験を実施してEC25の値を求めることができる。
The water treatment method of the present embodiment is carried out using such equipment, and water containing metal ions at a low concentration is used as the raw water although it satisfies the conditions stipulated in the legal drainage standards. .
As the raw water, for example, water that has been subjected to water treatment for wastewater that contains metal and organic matter in a form that exceeds the values stipulated in the wastewater standard, and that is in a state that satisfies the wastewater standard is adopted. Can do.
Moreover, as raw | natural water, the water which is the state which originally satisfy | filled the waste_water | drain standard, and still satisfy | fills the waste_water | drain standard, even after utilized for an industrial process is employable.
Examples of the raw water of the present embodiment include those containing nickel ions, copper ions, zinc ions, lead ions, etc., and preferably those containing nickel ions or zinc ions.
Examples of the raw water include water containing at least one of nickel ions and zinc ions exceeding a 25% influence concentration (EC25) when a Daphnia reproduction test based on the OECD test guideline 211 is performed. .
In addition, about whether nickel ion, copper ion, zinc ion, lead ion, etc. are contained in the ratio exceeding EC25, several types of water which changed each content was prepared, and OECD is carried out with respect to this water. The test based on the test guideline 211 can be confirmed.
More specifically, for example, when obtaining an EC25 value for nickel ions, the breeding water specified in the OECD guidelines (good quality that does not contain harmful substances such as tap water dechlorinated with activated carbon) Prepare fresh water samples with pH values of 6.5 to 8.5 and dissolved oxygen of 80% or more of the saturated oxygen concentration) by adding nickel ions at different ratios and changing only the nickel ion concentration. A biological effect test can be performed on the sample to determine the EC25 value.
本実施形態の水処理方法においては、この原水に対し、反応槽10及び沈殿槽20を通じて各種の処理が行われ、前記沈殿槽20から排出される上澄液に対して生物影響試験が実施される。
そして本実施形態の水処理方法においては、該生物影響試験の結果によって前記上澄液を自然界に放流するか否かが判定される。
In the water treatment method of the present embodiment, various treatments are performed on the raw water through the
And in the water treatment method of this embodiment, it is determined whether the said supernatant liquid is discharged in nature by the result of this biological influence test.
なお、前記のような原水が本実施形態の水処理方法によって処理されて前記生物影響試験に供される上澄液は、前記のような金属イオンが生物の生育に悪影響を与えるおそれを低下させる上において鉄イオンを含有することが好ましい。
該上澄液は、ニッケルイオン、銅イオン、亜鉛イオン、鉛イオンなどを含んでいても、さらに鉄イオンを含有することでこれらの金属イオンが水生生物の生育等に与える悪影響を低減させ得る。
なお、このような作用を発揮させる点では、鉄イオンの導入方法は特に限定されるものではない。
しかし、塩化第二鉄などの鉄系凝集剤を用いた凝集処理を実施することが、処理水に鉄イオンを含有させるのと同時にニッケルイオンや亜鉛イオンの量を低減させることが出来て好ましい。
なお、鉄イオンは、ニッケルイオンの300倍以上の濃度で処理水に含有させることが好ましい。
また、鉄イオンは、亜鉛イオンの3倍以上の濃度で処理水に含有させることが好ましい。
In addition, the supernatant liquid which the above raw water is processed by the water treatment method of this embodiment, and uses for the said biological influence test reduces the possibility that the above metal ions may have a bad influence on growth of a living organism. It is preferable to contain an iron ion above.
Even if the supernatant liquid contains nickel ions, copper ions, zinc ions, lead ions, and the like, it can further reduce the adverse effects of these metal ions on the growth of aquatic organisms by containing iron ions.
In addition, in the point which exhibits such an effect | action, the introduction method of an iron ion is not specifically limited.
However, it is preferable to perform an aggregating treatment using an iron-based aggregating agent such as ferric chloride because the amount of nickel ions and zinc ions can be reduced simultaneously with the addition of iron ions to the treated water.
In addition, it is preferable to make iron ion contain in a treated water with the density | concentration 300 times or more of nickel ion.
Moreover, it is preferable to contain an iron ion in a treated water with the density | concentration 3 times or more of a zinc ion.
前記のような原水から、このような上澄液を得るためには、例えば、以下の(a)〜(e)の工程を順に実施するような水処理方法が挙げられる。 In order to obtain such a supernatant from the raw water as described above, for example, there is a water treatment method in which the following steps (a) to (e) are sequentially performed.
(a)液体キレート剤(高分子重金属補足剤)処理工程
該工程では、キレート処理槽11において原水と液体キレート剤とを混合してキレート処理水を調製し、該キレート処理水中の前記金属イオンを液体キレート剤に捕捉させる。
該工程では、用いる液体キレート剤の一部又は全部が、ジチオカルバミン酸基(例えば、−NH−CS2Na)又はチオール基(例えば、−SNa)の何れかのキレート形性基を有する水溶性高分子であることが好ましい。
このような水溶性高分子を当該工程において用いることで原水にニッケルイオン、銅イオン、亜鉛イオン、鉛イオンなどの金属イオンが多く含まれていたとしても、最終的に得られる上澄液におけるこれらの金属イオン濃度を低下させ易くなる。
(A) Liquid Chelating Agent (Polymer Heavy Metal Supplement) Treatment Step In this step, raw water and liquid chelating agent are mixed in the chelation treatment tank 11 to prepare chelation treatment water, and the metal ions in the chelation treatment water are removed. Capture with liquid chelator.
In this step, some or all of the liquid chelating agent used has a water-soluble high-concentration group having either a dithiocarbamic acid group (for example, —NH—CS 2 Na) or a thiol group (for example, —SNa). It is preferably a molecule.
By using such a water-soluble polymer in the process, even if the raw water contains a large amount of metal ions such as nickel ions, copper ions, zinc ions, lead ions, these in the supernatant obtained finally. It becomes easy to reduce the metal ion concentration.
(b)一次凝集処理工程
該工程では、前記のような金属イオンを前記沈殿槽20において固形分として除去させるべく、一次凝集処理槽12において前記キレート処理水と無機凝集剤とを混合し、前記金属イオンが取り込まれた微小な凝集物を含んだ一次凝集処理水を作製する。
該工程で用いる無機凝集剤としては、鉄塩が好ましく、塩化第二鉄が特に好ましい。
また、該工程は、一次凝集処理槽12の槽内水のpHを9以上10以下の範囲内に調整しつつ実施することが好ましい。
(B) Primary coagulation treatment step In this step, in order to remove the metal ions as solids in the
As the inorganic flocculant used in the step, an iron salt is preferable, and ferric chloride is particularly preferable.
Moreover, it is preferable to implement this process, adjusting the pH of the water in the tank of the primary
(c)二次凝集処理工程
該工程では、一次凝集処理槽12で一次凝集処理水中に析出させた凝集物を粗大化させて前記沈殿槽20における沈殿性を向上させるべく、二次凝集処理槽13において、前記一次凝集処理水と高分子凝集剤とを混合し、前記一次凝集処理水よりも粗大な凝集物を含んだ二次凝集処理水を作製する。
該工程では、前記高分子凝集剤として、例えば、カルボン酸系ポリマーやスルホン酸系ポリマーなどのアニオン系高分子凝集剤、アクリル酸エステル系ポリマーやメタクリル酸エステル系ポリマーなどのカチオン系高分子凝集剤などの他にノニオン系高分子凝集剤や両性高分子凝集剤などを用いることができる。
該工程で用いる高分子凝集剤としては、アニオン系高分子凝集剤が好ましい。
(C) Secondary agglomeration treatment step In this step, a secondary agglomeration treatment vessel is used to coarsen the agglomerates deposited in the primary agglomeration treatment water in the primary
In this step, examples of the polymer flocculant include anionic polymer flocculants such as carboxylic acid polymers and sulfonic acid polymers, and cationic polymer flocculants such as acrylic ester polymers and methacrylic ester polymers. In addition to these, nonionic polymer flocculants, amphoteric polymer flocculants and the like can be used.
The polymer flocculant used in the step is preferably an anionic polymer flocculant.
(d)固液分離工程
該固液分離工程では、二次凝集処理水を沈殿槽20において本実施形態の水処理方法における処理水たる上澄液と固形物たる凝集物とに沈殿分離する。
なお、本実施形態においては、沈殿槽によって固液分離工程を実施する態様を例示しているが、例えば、沈殿槽での沈殿分離に代えて膜分離装置などを用いて当該固液分離工程を行わせることも可能である。
このように膜分離装置によって固液分離工程を実施する場合、本実施形態の水処理方法における処理水は、膜を透過した透過液となり、固形分は膜を透過せずに濃縮された濃縮液に含まれる形で透過液から分離されることになる。
(D) Solid-liquid separation step In the solid-liquid separation step, the secondary agglomerated treated water is precipitated and separated in the
In addition, in this embodiment, although the aspect which implements a solid-liquid separation process with a precipitation tank is illustrated, it replaces with the precipitation separation in a precipitation tank, for example, and the said solid-liquid separation process is used using a membrane separation apparatus etc. It is also possible to do this.
Thus, when performing a solid-liquid separation process with a membrane separator, the treated water in the water treatment method of the present embodiment is a permeate that has permeated through the membrane, and the solid is concentrated without passing through the membrane. It will be separated from the permeate in the form contained in
(e)生物影響試験工程
該工程では、前記固液分離工程で得られた処理水が自然界への放流などに十分適したものになっているかどうかを水生生物を用いて検定する。
該工程は、例えば、環境省が発行している「生物応答を用いた排水試験法(検討案)、排水(環境水)管理のバイオアッセイ技術検討分科会(2013)に準拠して行うことができる。
試験は、例えば、魚類(例えば、ゼブラフィッシュ:Danio rerio、メダカ:Oryzias latipes)、ミジンコ(例えば、ニセネコゼミジンコ:Ceriodaphnia dubia)、藻類(例えば、ムレミカヅキモ:Pseudokirchneriella subcapitata)などを用いた短期慢性毒性試験によって実施することができる。
より具体的には、ゼブラフィッシュなどの魚類を用いる場合、生物影響試験工程は、OECD TG No.212「Fish,Short−term Toxicity Teston Embryo and Sac−Fry Stages」に準拠して実施できる。
ミジンコを用いる場合、生物影響試験工程は、OECDのEcoTox−Statistics Ver.2.6のTG No.211に準拠して実施できる。
藻類を用いる場合、生物影響試験工程は、OECD TG No. 201「Freshwater Alga and Cyanobacteria,Growth Inhibition Test」に準拠して実施できる。
当該工程を実施することで、処理水を再生水として再利用したり自然界へ放流したりするのに十分良質なものかどうかを確認することができる。
該生物影響試験工程はミジンコを用いて実施することが好ましい。
(E) Biological effect test step In this step, it is tested using aquatic organisms whether the treated water obtained in the solid-liquid separation step is sufficiently suitable for release to the natural world.
The process may be performed in accordance with, for example, the “Drainage test method using biological responses (draft), Bioassay technology study subcommittee (2013) for wastewater (environmental water) management” issued by the Ministry of the Environment. it can.
Tests include, for example, fish (for example, zebrafish: Danio rerio, medaka: Oryzias latipes), daphnia (for example, seinekophnaria dubia), algae (for example, muremichaptochia toxic: short-term toxicity) Can be performed by testing.
More specifically, when fish such as zebrafish are used, the biological effect test step can be performed according to OECD TG No. 212 “Fissh, Short-term Toxicity Teston Embryo and Sac-Fry Stages”.
In the case of using daphnia, the biological effects test process is performed according to OECD's EcoTox-Statistics Ver. This can be implemented in accordance with 2.6 TG No. 211.
When using algae, the biological effect test process can be performed according to OECD TG No. 201 “Freshwater Alga and Cyanobacteria, Growth Inhibition Test”.
By carrying out this process, it can be confirmed whether or not the treated water is of sufficient quality to be reused as recycled water or discharged into the natural world.
The biological effect test step is preferably performed using daphnia.
(x)その他
前記生物影響試験工程によって水質が良好であると判定された処理水は、前記のように自然界に放流するなどの最終処分が実施される。
なお、生物影響試験工程の結果については、それ以降実施される液体キレート剤処理工程、一次凝集処理工程、及び、二次凝集処理工程での処理条件へフィードバックすることが好ましい。
即ち、生物影響試験工程が、生物に影響を与えるレベルまでにあまり余裕が無い結果となった場合は、上記工程の処理条件を強化し、逆に大きく余裕がある場合は、上記工程の処理条件を緩和するようにすればよい。
本実施形態の水処理方法は、上記に例示した工程以外に、一般的な水処理方法において行われている工程を適宜採用可能である。
即ち、本実施形態においては、水処理方法として上記のような態様を例示しているが本発明の水処理方法はこのようなものに限定されるものではない。
また、水処理方法に用いる設備としても、本実施形態においては、前記のような態様のものを例示しているが本発明の水処理設備は前記に例示の態様のものに限定されるものではない。
(X) Others The treated water that has been determined to have good water quality by the biological effect test process is subjected to final disposal such as being discharged into the natural world as described above.
In addition, about the result of a biological influence test process, it is preferable to feed back to the process conditions in the liquid chelating agent process process implemented after that, a primary aggregation process process, and a secondary aggregation process process.
In other words, if the biological effect test process has a result that there is not much room to the level that affects living organisms, the processing conditions of the above process are strengthened, and conversely, if there is a large margin, the processing conditions of the above process Should be relaxed.
In the water treatment method of the present embodiment, steps performed in a general water treatment method can be appropriately employed in addition to the steps exemplified above.
That is, in this embodiment, although the above aspects are illustrated as a water treatment method, the water treatment method of this invention is not limited to such a thing.
Moreover, also in this embodiment, the thing of the above aspects is illustrated as equipment used for the water treatment method, However, The water treatment equipment of this invention is not limited to the thing of the aspect illustrated above. Absent.
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to these.
(被処理水(原水))
金属製品製造事業所から排水基準を満たすものとして排出された水を被処理水とし、各種の評価を行った。
なお、評価は、前記金属製品製造事業所から異なる日に排出された排水(以下、各排水を「試料1」、「試料2」と称する)について行った。
(Treatment water (raw water))
Various evaluations were performed using water discharged from a metal product manufacturing facility as water to be treated that satisfies the effluent standards.
In addition, evaluation was performed about the waste_water | drain discharged | emitted on the different day from the said metal product manufacturing establishment (Hereinafter, each waste_water | drain is called "
(被処理水の分析)
まず、「試料1」、「試料2」のpH、濁度、TOC(全有機炭素)、CODMn(酸性高温過マンガン酸法による酸素要求量)、NH4−N(アンモニア性窒素)、及び、前記金属製品製造事業所の製造工程で使用している物質から「試料1」、「試料2」に含まれることが予測された金属イオン(亜鉛イオン、鉛イオン、ニッケルイオン)の含有量について化学分析を行った。
測定方法は、工場排水試験方法(JIS K0102:2013)に準拠した。
結果は、下記表1に示す通りであった。
(Analysis of treated water)
First, “
The measuring method was based on the factory drainage test method (JIS K0102: 2013).
The results were as shown in Table 1 below.
(生物影響試験)
「試料1」、「試料2」については、それぞれ魚類、ミジンコ、藻類の亜慢性毒性試験を各1回実施した。
なお、魚類、ミジンコの試験に関しては、「試料1」、「試料2」をナイロン製プランクトンネット(孔径60μm)でろ過した後に試験に供した。
藻類生長阻害試験用の試料は、ナイロン製プランクトンネット(孔径60μm)でろ過した後に、0.4μmのメンブレンフィルターを通し、水中に存在する微細な動植物プランクトンやバクテリアなどを除いた後に試験に供した。
(Biological effects test)
For “
In addition, regarding the test of fish and daphnia, “
Samples for the algal growth inhibition test were filtered through a nylon plankton net (pore size 60 μm), passed through a 0.4 μm membrane filter, and subjected to the test after removing fine flora and fauna plankton and bacteria existing in water. .
(1)魚類での試験:胚・仔魚期の魚類を用いる短期毒性試験法
胚・仔魚期の魚類を用いる短期毒性試験は、独立行政法人国立環境研究所水環境実験施設から分譲を受けて維持育成したゼブラフィッシュ(Danio rerio)の胚を用いて、受精後4時間以内のもので試験を行った。
試験における同一濃度での繰り返し数は4連(15粒/連)とし、飼育水を用いたブランク(以下、「対照区」とも称する)と試験濃度は公比2とし、5%〜80%の5濃度区とした。
ばく露関始後は、毎日、胚発生の観察を行い、形態異常の有無(発生停止、眼球形成不全、血管形成不全)、及び、死亡、ふ化の観察結果を記録した。
ふ化後は7日間までばく露を継続し、形成異常(遊泳不能)、死亡について、毎日観察を行い記録した。
試験成立の条件は、以下の項目1),2)を両方とも満足することとした。
1)対照区におけるふ化率が80%以上であること。
2)対照区におけるばく露終了時の生存率が70%以上であること。
統計解析は、大分大学の吉岡によって開発された日本環境毒性学会のEcoTox−StatisticsVer.2.6によって実施し、Bartlett検定とDunnett多重比較検定を用いて、生存率、ふ化率、ふ化後生存率、生存指標のそれぞれの影響指標について、対照区と対照区を除いた各濃度区との有意差を検定した。判定は、Bartlett検定で等分散性が認められた場合、パラメトリック手法による一元配置分散分析(ANOVA)により試験区間内に有意差があるかを検定した。等分散性が認められない場合、ノンパラメトリック手法により有意差があるかを検定した。有意差が認められた場合、Dunnett多重比較検定にて、危険率5%未満を有意として、その結果からNOEC(No Observed Effect Concentration:無影響濃度)を推定した。有意差が認められなかった場合、NOECは最高濃度区以上とした。
(1) Fish tests: Short-term toxicity test method using embryos and larvae fishes Short-term toxicity tests using embryos and larvae fishes will be maintained upon distribution from the National Institute for Environmental Studies water environment experimental facility. A test was performed using embryos of grown zebrafish (Danio rerio) within 4 hours after fertilization.
The number of repetitions at the same concentration in the test is 4 (15 grains / ream), the blank using breeding water (hereinafter also referred to as “control group”) and the test concentration is a common ratio of 2 to 5% to 80%. Five concentration groups were used.
After initiation of exposure, embryo development was observed every day, and the presence or absence of morphological abnormalities (development, ocular dysplasia, angiogenesis dysfunction), and death and hatching observations were recorded.
After hatching, exposure was continued for up to 7 days, and dysplasia (non-swimming) and death were observed and recorded daily.
The conditions for establishing the test were to satisfy both the following items 1) and 2).
1) The hatching rate in the control group is 80% or more.
2) Survival rate at the end of exposure in the control group is 70% or more.
Statistical analysis was performed by EcoTox-Statistics Ver. 2.6 developed by Yoshioka of Oita University, using the Bartlett test and Dunnett multiple comparison test, and the survival rate, hatching rate, post-hatch survival rate, For each effect index of the survival index, a significant difference between the control group and each concentration group excluding the control group was tested. In the determination, when equal variance was recognized by the Bartlett test, it was tested whether there was a significant difference in the test interval by a one-way analysis of variance (ANOVA) by a parametric method. When equal dispersion was not recognized, it was tested whether there was a significant difference by a non-parametric method. When a significant difference was observed, a Dunnett multiple comparison test made the risk rate less than 5% significant, and NOEC (No Observed Effect Concentration) was estimated from the result. If no significant difference was observed, the NOEC was determined to be higher than the highest concentration group.
(2)ミジンコ繁殖試験法
ミジンコ繁殖試験法は、独立行政法人国立環境研究所水環境実験施設から分譲を受けて維持育成したニセネコゼミジンコ(Ceriodaphnia dubia)から産まれて24時間以内の仔虫を用いて試験を行った。
試験における同一濃度での繰り返し数は10、試験濃度は公比2とし、5%〜80%の5濃度区を設定した。
このとき、同じ親から産まれた同一腹仔の仔虫を対照区を含むすべての希釈段階に配置した。
ばく露開始後は、毎日ミジンコの生死観察と生まれた仔虫の総数を計測し、結果を記録した。
試験は対照区の試験個体の60%あるいはそれ以上が3腹産んだ時点で終了し、すべてのばく露区の産仔を集計した。
ただし、ばく露期聞は最長でも8日間とした。
試験成立の条件は、以下の項目1)〜3)をすべて満足することとした。
1)対照区の試験個体の死亡率が20%以下である場合。
2)対照区の試験個体にて最大8日間に60%以上が3腹分の産仔をしている場合。
3)対照区の試験個体の合計産仔数が、最初の3腹分を平均して15個体以上の場合。
統計解析は、大分大学の吉岡によって開発された日本環境毒性学会のEcoTox−StatisticsVer.2.6によって実施し、Bartlett検定とDunnett多重比較検定を用いて、産仔数の対照区と対照区を除いた各濃度区とを比較した。
判定は、Bartlett検定で等分散性が認められた場合、パラメトリック手法による一元配置分散分析(ANOVA)により試験区間内に有意差があるかを検定した。等分散性が認められない場合、ノンパラメトリック手法により有意差があるかを検定した。有意差が認められた場合、Dunnett多重比較検定にて、危険率5%未満を有意として、NOECを推定した。有意差が認められなかった場合、NOECは最高濃度区以上とした。
さらに、定量的な評価をするため、8日間の産仔数からEC50(Median Effect Concentration:半数影響濃度)とEC25(25% Effect Concentration:25%影響濃度)をプロピット法もしくはロジット法により算出した。EC25を超える濃度は、ミジンコの産仔に毒性影響を及ぼす濃度であることを示す。
(2) Daphnia reproductive test method The Daphnia reproductive test method uses larvae within 24 hours that were born from the black-tailed zebrafish (Ceriodaphnia dubia), which was maintained and nurtured by the National Institute for Environmental Studies water environment experimental facility. A test was conducted.
The number of repetitions at the same concentration in the test was 10, the test concentration was a common ratio of 2, and 5 concentration groups of 5% to 80% were set.
At this time, the same litter larvae born from the same parent were placed in all dilution stages including the control group.
After the start of exposure, daily observations of daphnia and total number of born larvae were measured and the results were recorded.
The test was terminated when 3 abdomen of 60% or more of the test animals in the control group were born, and the pups in all exposed groups were counted.
However, the maximum exposure period was 8 days.
The conditions for establishing the test satisfied all the following items 1) to 3).
1) When the mortality rate of the test individual in the control group is 20% or less.
2) When 60% or more of the test individuals in the control group have 3 litters in a maximum of 8 days.
3) When the total number of pups of the test individuals in the control group is 15 or more on average for the first 3 stomachs.
Statistical analysis was performed by EcoTox-Statistics Ver. 2.6 developed by Yoshioka of Oita University, using the Bartlett test and Dunnett's multiple comparison test. Each concentration group was compared.
In the determination, when equal variance was recognized by the Bartlett test, it was tested whether there was a significant difference in the test interval by a one-way analysis of variance (ANOVA) by a parametric method. When equal dispersion was not recognized, it was tested whether there was a significant difference by a non-parametric method. When a significant difference was observed, NOEC was estimated with Dunnett's multiple comparison test assuming a significance level of less than 5% as significant. If no significant difference was observed, the NOEC was determined to be higher than the highest concentration group.
Further, for quantitative evaluation, EC50 (Median Effect Concentration: half effect concentration) and EC25 (25% Effect Concentration: 25% effect concentration) were calculated from the number of pups for 8 days by the propit method or the logit method. Concentrations exceeding EC25 indicate toxic effects on Daphnia pups.
(3)淡水藻類を用いる生長阻害試験法
淡水藻類を用いる生長阻害試験法は、独立行政法入国立環境研究所(NIES−35株)から分譲されたムレミカヅキモ(Pseudokirchneriella subcapitata)を用いて試験を行った。
試験における同一濃度での繰り返し数は、対照区は6、濃度区は3とした。
試験濃度は公比2として、5%〜80%の5濃度区とした。
前培養した供試藻類の生物量を測定し、試験溶液中の初期生物量が5×103cell/mLとなるように調整し、試験溶液に添加した。
ばく露開始後は、24、36、72時間後に細胞数を測定した。
試験成立の条件は、以下の項目1)〜3)をすべて満足することとした。
1)対照区の生物量がばく露期間中に少なくとも16倍増加すること。
2)対照区の毎日の成長速度の変動係数がばく露期間を通じて35%を超えないこと。
3)対照区の繰り返し間の成長速度の変動係数が7%を超えないこと。
統計解析は、ミジンコ繁殖試験と同様にEcoTox−StatisticsVer.2.6によって実施した。
Bartlett検定とDunnett多重比較検定を用いて藻類の生長速度を算出し、対照区と対照区を除いた各濃度区とを比較した。
判定は、Bartlett検定で等分散性が認められた場合、パラメトリック手法による一元配置分散分析(ANOVA)により試験区間内に有意差があるかを検定した。等分散性が認められない場合、ノンパラメトリック手法により有意差があるかを検定した。有意差が認められた場合、Dunnett多重比較検定にて、危険率5%未満を有意として、NOECを推定した。有意差が認められなかった場合、NOECは最高濃度区以上とした。
(3) Growth Inhibition Test Method Using Freshwater Algae The growth inhibition test method using freshwater algae was tested using Pseudokirchneriella subcapitata distributed by the National Institute for Environmental Studies (NIES-35 strain). went.
The number of repetitions at the same concentration in the test was 6 in the control group and 3 in the concentration group.
The test concentration was a common ratio of 2 and 5 concentration groups of 5% to 80%.
The biomass of the pre-cultured test algae was measured, adjusted so that the initial biomass in the test solution was 5 × 10 3 cells / mL, and added to the test solution.
After the start of exposure, the number of cells was measured 24, 36, and 72 hours later.
The conditions for establishing the test satisfied all the following items 1) to 3).
1) The amount of biomass in the control group increases at least 16 times during the exposure period.
2) The coefficient of variation in the daily growth rate of the control group should not exceed 35% throughout the exposure period.
3) The coefficient of variation of the growth rate between the control plots should not exceed 7%.
Statistical analysis was performed by EcoTox-Statistics Ver. 2.6 as in the Daphnia reproduction test.
The growth rate of algae was calculated using the Bartlett test and the Dunnett multiple comparison test, and the control group and each concentration group excluding the control group were compared.
In the determination, when equal variance was recognized by the Bartlett test, it was tested whether there was a significant difference in the test interval by a one-way analysis of variance (ANOVA) by a parametric method. When equal dispersion was not recognized, it was tested whether there was a significant difference by a non-parametric method. When a significant difference was observed, NOEC was estimated with Dunnett's multiple comparison test assuming a significance level of less than 5% as significant. If no significant difference was observed, the NOEC was determined to be higher than the highest concentration group.
(TRE/TIE)
「試料1」、「試料2」について、EPAによって標準化されているTRE(Toxicity Reduction Evaluation:毒性削減評価)/TIE(Toxicity Identification Evaluation:毒性同定評価)の手法に基づき評価した。
具体的には、下記に示すようなキレート処理と凝集処理とによって「試料1」、「試料2」から毒性要因候補物質を除去し、その結果得られた処理水を前記のような生物影響試験に供することで毒性物質の低減効果を評価した。
(TRE / TIE)
“
Specifically, toxic factor candidate substances are removed from “
(A)キレート処理
キレート処理ではイミノジ酢酸基をキレート形成基にもつ樹脂(商品名「エポラスMX−10、ミヨシ油脂社製)を使用した。
試験装置には内径φ22mm、高さ1100mmのアクリル製カラムにキレート樹脂を400mm充填したものを使用した。
当試験では試料を2%NaOHでpHを9に調整したものを試験原水とした。
試験開始前にイオン交換水の連続通水によりキレート樹脂を洗浄し、その後、試験原水でキレート樹脂層を洗浄した。
試験原水は定量ポンプにより連続的に上向流で通水した。
キレート樹脂層容積の12倍量の試験原水1.8Lを通水した。
得られた処理水の化学分析を実施し毒性影響要因候補物質が除去されていれば、毒性影響がみられた生物影響試験に供した。
なお、生物影響試験は、pHによる生物影響が無いように、各試料を予め硫酸で中性(pH7付近)に調整して実施した。
(A) Chelate treatment In the chelate treatment, a resin having an iminodiacetic acid group as a chelate-forming group (trade name "Eporus MX-10, manufactured by Miyoshi Oil & Fats Co., Ltd.) was used.
As the test apparatus, an acrylic column having an inner diameter of 22 mm and a height of 1100 mm packed with 400 mm of chelate resin was used.
In this test, the sample was adjusted to pH 9 with 2% NaOH as test raw water.
Before the start of the test, the chelate resin was washed by continuous passing of ion-exchanged water, and then the chelate resin layer was washed with test raw water.
The test raw water was continuously passed upward by a metering pump.
The test raw water 1.8 L, which is 12 times the chelate resin layer volume, was passed through.
If chemical analysis of the obtained treated water was carried out and toxic effect factor candidate substances were removed, they were subjected to a biological effect test in which toxic effects were observed.
The biological effect test was carried out by adjusting each sample to neutral (around pH 7) with sulfuric acid in advance so that there was no biological effect due to pH.
(B)凝集処理
凝集処理試験では、無機凝集剤として塩化第二鉄(38%FeCl3溶液)を使用して凝集処理を行うとともに、当該凝集処理の前に高分子重金属捕集剤としてジチオカルバミン酸基とチオール基とをキレート形成基として有する水溶性高分子(液体キレート剤、商品名「エポフロックL−1、ミヨシ油脂社製)を使用してキレート処理を実施した。
また、無機凝集剤による凝集処理(一次凝集処理)の後には、高分子凝集剤としてアクリルアミドアクリル酸ソーダ系のアニオンポリマーを用いた凝集処理(二次凝集処理)を実施した。
このときpH調整剤として2%NaOH溶液を用い、pH7付近に調整した。
また、試験装置としては、6連式のジャーテスター(凝集処理試験装置)を使用した。
凝集処理試験では、まず100mLビーカーとスターラーを用いた少量サンプル量での数条件の無機凝集剤注入率で予備試験を行い、続いて500mLビーカーとジャーテスターを用いた多量サンプル量で本試験を行った。
本試験のフローを図2に示す。
無機凝集剤単独による凝集処理では急速撹拌(250rpm、15分)に続いて緩速撹拌(30rpm、5分)を行い、その後、15分静置沈降して上澄液を得た。
高分子重金属捕集剤と無機凝集剤との併用による凝集処理では、高分子重金属捕集剤(液体キレート剤)を添加した上での急速撹拌(250rpm、10分)の後、無機凝集剤をさらに加えて急速撹拌(250rpm、15分)を行い、続いて緩速撹拌(30rpm、5分)を行い、その後、15分静置沈降を行った。
それぞれの凝集処理試験で得られた上澄液を、実装置の砂ろ過を想定し、孔径7μmのセルロース製ろ紙(No.5A,ADVANTEC社製)でろ過した。そのろ過水にて毒性影響要因の原因と考えられる候補物質が削減されているかを化学分析で確認し、十分に除去されていれば生物影響試験に供した。
なお、キレート樹脂吸着処理試験と同じく、生物影響試験前にはpHを7付近に調整した。
(B) Aggregation treatment In the aggregation treatment test, agglomeration treatment is performed using ferric chloride (38% FeCl 3 solution) as an inorganic flocculant, and dithiocarbamic acid is used as a polymer heavy metal scavenger before the aggregation treatment. The chelate treatment was carried out using a water-soluble polymer having a group and a thiol group as a chelate-forming group (liquid chelating agent, trade name “Epofloc L-1, manufactured by Miyoshi Oil & Fats Co., Ltd.).
In addition, after the aggregating treatment (primary agglomerating treatment) with an inorganic aggregating agent, an aggregating treatment (secondary agglomerating treatment) using sodium acrylamide acrylate anionic polymer as a polymer aggregating agent was performed.
At this time, a 2% NaOH solution was used as a pH adjuster, and the pH was adjusted to around 7.
Further, as the test apparatus, a 6-series jar tester (aggregation treatment test apparatus) was used.
In the agglomeration test, a preliminary test is first performed with several conditions of the inorganic flocculant injection rate in a small amount of sample using a 100 mL beaker and a stirrer, and then this test is performed with a large amount of sample using a 500 mL beaker and a jar tester. It was.
The flow of this test is shown in FIG.
In the flocculation treatment with the inorganic flocculant alone, rapid stirring (250 rpm, 15 minutes) was followed by slow stirring (30 rpm, 5 minutes), and then allowed to settle for 15 minutes to obtain a supernatant.
In the agglomeration treatment using a combination of a polymer heavy metal scavenger and an inorganic flocculant, after adding a polymer heavy metal scavenger (liquid chelating agent) and rapid stirring (250 rpm, 10 minutes), an inorganic flocculant is added. In addition, rapid stirring (250 rpm, 15 minutes) was performed, followed by slow stirring (30 rpm, 5 minutes), and then, static sedimentation was performed for 15 minutes.
The supernatant obtained in each coagulation treatment test was filtered through a cellulose filter paper (No. 5A, manufactured by ADVANTEC) having a pore diameter of 7 μm, assuming sand filtration in an actual apparatus. We confirmed by chemical analysis whether the candidate substances considered to be the cause of toxic effects in the filtered water were reduced, and if they were sufficiently removed, they were subjected to a biological effects test.
As in the chelate resin adsorption treatment test, the pH was adjusted to around 7 before the biological effect test.
(毒性要因物質の添加試験と生物影響試験)
毒性要因物質の更なる検証として、複数の毒性要因物質濃度の異なる試料に対して、濃度の低い方に毒性要因物質を添加することとにより濃度を同ーにした後、生物影響試験に供し、その影響度合いから毒性要因物質を同定した。
具体的には、以下のような方法で毒性要因物質を同定した。
(Toxic substance addition test and biological effects test)
As a further verification of toxic factor substances, for multiple samples with different concentrations of toxic factor substances, the concentration was made the same by adding the toxic factor substance to the lower concentration, and then subjected to a biological effect test, Toxicity-causing substances were identified from the degree of influence.
Specifically, a toxic factor substance was identified by the following method.
・2種類の排水試料の調整
化学分析と生物影響試験の結果をもとに、毒性影響要因と考えられる候補物質を、採水日の違いによって濃度差異のある重金属から選択した。
採水日の違いによって重金属の濃度に差異がある場合は、差異をなくすために、濃度が高い排水の濃度と同じ濃度となるように、濃度の低い排水に重金属の添加を行った。
この溶液にて、毒性影響がみられた生物の生物影響試験を行った。
差異がない場合は、添加試験を行わないこととした。
・ Adjustment of two types of wastewater samples Based on the results of chemical analysis and biological effects tests, candidate substances considered to be toxic effects were selected from heavy metals with different concentrations depending on the sampling date.
When there was a difference in the concentration of heavy metals due to the difference in the sampling date, heavy metals were added to the wastewater having a low concentration so that the concentration would be the same as that of the wastewater having a high concentration.
In this solution, a biological effect test of organisms having toxic effects was performed.
When there was no difference, the addition test was not performed.
・除去試験後の毒性要因物質の添加試験
毒性要因物質の除去試験後に、生物影響試験にて生物に影響がみられなくなった場合は、除去試験後の溶液に、除去した物質の添加試験を行った。
この溶液を用いて、毒性影響がみられた生物の生物影響試験、及び、除去した物質の化学分析を行った。
・ Addition test of toxicity factor substance after removal test If the biological effect is no longer observed after the removal test of toxicity factor substance, add the removed substance to the solution after the removal test. It was.
Using this solution, a biological effect test of organisms having toxic effects and chemical analysis of the removed substances were performed.
(結果と考察)
採水日の異なる排水(「試料1」、「試料2」)についての分析結果は、先の表1に示した通りであり、pH、濁度、TOC、CODMn,NH4−N、Pb、Niは有意な差異は見られない。
また、「試料1」及び「試料2」には、ZnとNiが生物影響試験に影響のある濃度で含まれている。
そして、「試料1」と「試料2」との間には、Znが14倍、Niは1.5倍の濃度差が見られた。
各排水のPb濃度については、化学分析から1μg/Lと確認された。
環境省の平成25年度化学物質の複合影響評価に関する公開シンポジウムによれば、Pbのミジンコ繁殖試験EC25は153μg/Lであり、「試料1」及び「試料2」のPb含有量とは大きく乖離している。
このため、Pbは、毒性影響要因とは考えられず、原因の候補物質から除外した。
金属以外に毒性要因として考えられる有機物について、「試料1」では「試料2」よりもTOCの値が高く2.7mg/Lの値を示している。
TOCは、水道水質基準項目に含まれており、水道水質基準での上限値は3mg/Lである。
このことから「試料1」、「試料2」のTOCは、水道水レベルであることが確認されたので、TOCは、毒性影響要因とは考えず、原因の候補物質から除外した。
(Results and discussion)
The analysis results for the drainage with different sampling dates (“
In addition, “
And between “
About Pb density | concentration of each waste_water | drain, it confirmed that it was 1 microgram / L from the chemical analysis.
According to the 2013 Ministry of the Environment public symposium on the assessment of the combined effects of chemical substances, the Daphnia breeding test EC25 of Pb is 153 μg / L, which is significantly different from the Pb contents of “
For this reason, Pb was not considered a toxic effect factor and was excluded from the causative candidate substance.
As for organic substances considered as toxic factors in addition to metals, “
TOC is included in the tap water quality standard item, and the upper limit in the tap water quality standard is 3 mg / L.
From this, it was confirmed that the TOC of “
「試料1」、「試料2」に対する魚類、ミジンコ、藻類の生物影響試験結果を下記表2に示す。
The biological effect test results of fish, daphnia and algae for “
上記のように「試料1」、「試料2」は、魚類と藻類のNOECは、すべて80%以上で毒性影響がみられなかった。
しかし、これらについてのミジンコのNOECは、「試料1」が5%未満で、「試料2」が40%であった。
親ミジンコの死亡率については、「試料1」の排水濃度40%以上で半数以上が死亡し、「試料2」では排水濃度80%にて半数以上が死亡した。
よって、「試料1」、「試料2」は、ミジンコに影響がみられる排水であると言える。
As described above, in “
However, Daphnia NOECs for these were "
Regarding the mortality rate of parent Daphnia, more than half died when the wastewater concentration of “
Therefore, it can be said that “
(キレート樹脂吸着処理試験結果)
キレート樹脂を充填したカラムにSV(空塔速度)7(1/h)、LV(線速度)2.8(m/h)の条件で「試料1」を通水し、充填樹脂容積に対して約12倍量を処理した。
処理水は全量を回収して化学分析に供した。
キレート処理水は、pH10.6であることが確認されたため硫酸を用いてpH7.1に調整し、ミジンコ繁殖試験に供した。
処理後の「試料1」は、下記表3に示すようにNi:1μg/L未満、Zn:15μg/Lとなった。
(Chelate resin adsorption treatment test results)
“
The entire amount of treated water was collected and subjected to chemical analysis.
Since chelate-treated water was confirmed to have a pH of 10.6, it was adjusted to pH 7.1 with sulfuric acid and subjected to a daphnia reproduction test.
As shown in Table 3 below, “
なお、「試料1」については、表2に示したようにキレート処理前の生物影響試験でミジンコに毒性影響がみられたが、キレート処理後は、すべての希釈段階において、ミジンコの親の死亡率、繁殖率に毒性影響がみられないことが確認された。
以上の結果から、キレート樹脂吸着処理試験により、生物影響が削減され、ZnとNiの濃度が、それぞれの生物影響濃度以下に下がっていることから毒性要因物質であった可能性が高いことが示された。
なお、Niの濃度は測定限界値を超えていたため正確な値は把握出来なかったが、ミジンコへの毒性がみられなかったことから、NiのEC25を下回る濃度であったと推測される。
As for “
From the above results, the chelating resin adsorption treatment test showed that the biological effects were reduced, and the concentrations of Zn and Ni were lowered below their respective biological effects concentrations, indicating that they were likely to be toxic substances. It was done.
In addition, since the density | concentration of Ni exceeded the measurement limit value, the exact value was not able to be grasped | ascertained, but since the toxicity to Daphnia was not seen, it is estimated that it was the density | concentration below EC25 of Ni.
(凝集処理試験結果)
「試料1」について、重金属の除去が可能な無機凝集剤を用いた凝集処理を行った。
さらに、高分子重金属捕集剤(液体キレート剤)も併用し、除去性能を確認する試験を実施した。
最初に、FeCl3注入率を25、50、75mg/Lとした予備試験を行い、目視によるフロック生成結果を基に本試験の最適FeCl3注入率を選定した。
予備試験のFeCl3注入率25mg/Lの場合は、フロックの生成量が非常に少なく、FeCl3注入率50mg/LとFeCl3注入率75mg/Lとでは、ほぼ同等の結果であったため、50mg/Lを最適FeCl3注入率と判断した。
本試験は、FeCl3注入率を50mg/Lに固定して、高分子重金属捕集剤の注入率を5、10、20mg/Lの3条件として実施した。
試料は「試料1」を用いた。
「試料1」の凝集処理前後の化学分析にて比較を行った。
凝集処理による水質の変化については、下記表4に示す。
この表4に示すように、凝集処理後の処理水は、すべての試験条件にてNi:2μg/L以下、Zn:3μg/L以下の値となった。
(Aggregation test result)
“
Furthermore, a high molecular weight metal scavenger (liquid chelating agent) was also used, and a test for confirming the removal performance was conducted.
First, a preliminary test was performed with the FeCl 3 injection rate set to 25, 50, and 75 mg / L, and the optimum FeCl 3 injection rate for this test was selected based on the visual floc generation result.
In the case of the FeCl 3 injection rate of 25 mg / L in the preliminary test, the amount of floc generated was very small, and the FeCl 3 injection rate of 50 mg / L and the FeCl 3 injection rate of 75 mg / L were almost equivalent, so 50 mg / L was determined to be the optimum FeCl 3 injection rate.
In this test, the FeCl 3 injection rate was fixed to 50 mg / L, and the injection rate of the polymer heavy metal scavenger was three conditions of 5, 10, and 20 mg / L.
As the sample, “
Comparison was made by chemical analysis before and after the aggregation treatment of “
The change in water quality due to the coagulation treatment is shown in Table 4 below.
As shown in Table 4, the treated water after the coagulation treatment had values of Ni: 2 μg / L or less and Zn: 3 μg / L or less under all test conditions.
なお、処理前の「試料1」では、生物影響試験においてミジンコに毒性影響がみられたが、凝集剤(FeCl3:50mg/L)のみで処理した処理水は、全ての希釈段階において、ミジンコの親の死亡率、繁殖率に毒性影響がみられないことが確認された。
以上の結果から、凝集処理試験によりZnとNi共に削減されてミジンコへの毒性影響も削減された。Zn濃度は生物影響濃度以下まで削減されたが、Ni濃度については生物影響濃度を超えており、Niの毒性影響が残っているはずであった。これは、凝集処理試験に用いた塩化第二鉄に含まれるFeがNiの毒性影響を緩和したことによるものと考えられる。
In the “
From the above results, both the Zn and Ni were reduced by the coagulation treatment test, and the toxic effect on Daphnia was also reduced. Although the Zn concentration was reduced to below the biological effect concentration, the Ni concentration exceeded the biological effect concentration, and the toxic effect of Ni should remain. This is considered to be due to the fact that Fe contained in ferric chloride used in the aggregation treatment test alleviated the toxic effect of Ni.
(2種類の排水サンプルの調整についての結果)
前記のように化学分析結果から、「試料1」のZn濃度は460μg/L、「試料2」のZn濃度は32μg/Lであった。
生物影響試験の結果において、「試料1」のNOECは、5%未満、「試料2」のNOECは、40%であった。
よって水質の変動により、ミジンコに対する毒性影響も変動していることが確認された。
Znが毒性要因であることの確認のために、生物影響が無い排水にZnを添加し、毒性が発現するかどうかの試験を行った。
キレート処理水(亜鉛濃度15μg/L)に対して、亜鉛イオン溶液(金属分析用標準液1000mg/L、KANTO KAGAKU製)を添加し、「試料1」と、同じZn濃度になるように調整した。(以下、「模擬試料1」とも称する。)
「試料1」と「模擬試料1」とのZn濃度を下記表5に示す。
(Results on adjustment of two types of drainage samples)
As described above, from the chemical analysis results, the Zn concentration of “
As a result of the biological effect test, the NOEC of “
Therefore, it was confirmed that the toxic effect on Daphnia was also changing due to the change of water quality.
In order to confirm that Zn is a toxic factor, Zn was added to wastewater having no biological effect, and a test was conducted to determine whether or not toxicity was developed.
Zinc ion solution (standard solution for metal analysis 1000 mg / L, manufactured by KANTO KAGAKU) was added to chelate-treated water (zinc concentration 15 μg / L), and adjusted to the same Zn concentration as “
The Zn concentrations of “
「試料1」と「模擬試料1」との毒性影響の比較は、ミジンコ繁殖試験にて行った。
その結果、「模擬試料1」は、「試料1」と同様に排水濃度5%という低濃度から親ミジンコの繁殖に影響がみられ、20%以上で親ミジンコの約半数以上死亡していることが確認された。
以上の結果から、Znの添加によってミジンコに対する毒性影響が再現されたため、Znが毒性要因物質である可能性が高いことが示された。
Comparison of toxic effects between “
As a result, “
From the above results, it was shown that the possibility of Zn being a toxic factor substance is high because the toxic effect on Daphnia was reproduced by the addition of Zn.
(除去試験後の毒性要因物質の添加試験結果)
「試料1」を用いてFeCl3のみで凝集処理(FeCl3:50mg/L)した処理水を、「試料1」と同じZn濃度になるように調整した。
調整方法は、凝集処理水に、化学分析用Zn溶液(濃度1000mg/L)を添加した溶液(以下、「模擬試料2」と称する)を作製した。
「試料1」と「模擬試料2」のZn濃度とNi濃度とを下記表6に示す。
(Additional test results of toxic factors after removal test)
Treated water that was agglomerated with only FeCl 3 (FeCl 3 : 50 mg / L) using “
As an adjustment method, a solution (hereinafter referred to as “
The Zn concentration and Ni concentration of “
「試料1」と「模擬試料2」との毒性影響の比較は、ミジンコ繁殖試験にて行った。
結果、「試料1」のNOECは、5%未満、「模擬試料2」のNOECは、20%となり、ここでもZnが毒性要因物質であると確認できた。
但し、「試料1」と「模擬試料2」とでは、Znが同じ濃度であってもミジンコに対する毒性影響に差異がみられた。これは、用いた凝集剤のFeイオンが、凝集処理水中に溶存したことによる毒性緩和効果によるものと考えられる。
Comparison of the toxic effects between “
As a result, the NOEC of “
However, “
試験を行った生物影響試験の結果、Ni濃度、Zn濃度、NOEC、EC25、及び、EC50を下記表7に示す。「評価」欄は、文献値と処理結果の濃度を比較したものであり、処理結果の濃度が、文献値よりも小さい値を示すものを○とし、文献値よりも大きい値を示すものを×とした。 Table 7 below shows the Ni concentration, Zn concentration, NOEC, EC25, and EC50 as a result of the biological effect test. The “Evaluation” column is a comparison between the document value and the density of the processing result, where the density of the processing result indicates a value smaller than the document value, and the value that indicates a value larger than the document value is ×. It was.
上記結果をまとめると、以下のようになる。
(1)「試料1」のZnとNiとの濃度は、ミジンコ繁殖試験のEC25よりも高い値を示した。この「試料1」でのNOECは5%未満、EC25は3%となりミジンコの毒性影響因子はZn、Niである可能性が高い。
(2)「試料2」のZn濃度は、ZnのEC25よりも低い値であったが、Ni濃度は、NiのEC25よりも高い値を示した。この「試料2」でのNOECは40%、EC25は55%となり、ミジンコに毒性影響が見られた。この結果からNiがミジンコの毒性影響因子である可能性が高い。
(3)キレート処理後の処理水では、Zn濃度がEC25よりも低い値となり、Ni濃度が1.0μg/L未満でNOECおよびEC25は、ともに80%以上の値を示した。即ち、キレート処理によりZnとNiとが除去された処理水は、ミジンコに対する影響が消失していることが確認できた。
(4)凝集処理試験後の処理水は、Zn濃度がEC25よりも低い値であったが、Ni濃度がEC25よりも高い値を示した。しかし、この凝集処理試験後の処理水でのNOECおよびEC25は、ともに80%以上の値を示しミジンコに対する影響が消失していた。
この処理水は、ミジンコへの毒性影響が見られた「試料2」と同様のNi濃度であった。
該凝集処理試験後の処理水は、塩化第二鉄を用いて試料中の金属の共沈処理を行っているためFeが追加された状態である。
一方、先のキレート処理後の処理水では、当初の試料に含まれていた金属以外の金属は含まれていない。
そして「試料2」ではNOECが40%であったのに対し、凝集処理試験後の処理水ではキレート処理後の処理水と同じくNOECが80%以上となっている。
このことから凝集処理試験後の処理水ではFeがNiなどによる毒性影響を緩和しているとみられる。
(5)「模擬試料1」は、「試料1」と同様のZn濃度及びNi濃度とすることができた。そして、「模擬試料1」ではNOEC及びEC25がともに5%未満となり、「試料1」と同様にミジンコへの影響が見られた。
このことからミジンコの毒性影響因子はZn、Niである可能性が高い。
(6)「模擬試料2」では、ZnとNiの濃度が「模擬試料1」と同様にも係らず、「模擬試料1」で5%未満であったNOECが20%に改善されていた。
また、「模擬試料2」では、「模擬試料1」で5%未満であったEC25が17%に改善されていた。即ち、ここでもFeによる毒性緩和作用が見られる結果となった。
The above results are summarized as follows.
(1) The concentrations of Zn and Ni in “
(2) The Zn concentration of “
(3) In the treated water after the chelation treatment, the Zn concentration was lower than EC25, and when the Ni concentration was less than 1.0 μg / L, both NOEC and EC25 showed values of 80% or more. That is, it was confirmed that the treated water from which Zn and Ni were removed by chelation treatment had disappeared the effect on Daphnia.
(4) Although the treated water after the coagulation treatment test had a Zn concentration lower than EC25, the Ni concentration showed a value higher than EC25. However, NOEC and EC25 in the treated water after this coagulation treatment test both showed values of 80% or more, and the effect on daphnia disappeared.
This treated water had a Ni concentration similar to that of “
The treated water after the coagulation treatment test is in a state where Fe is added because ferric chloride is used to co-precipitate the metal in the sample.
On the other hand, the treated water after the previous chelate treatment contains no metal other than the metal contained in the original sample.
In the “
From this, it is considered that Fe has mitigated the toxic effects of Ni and the like in the treated water after the coagulation treatment test.
(5) The “
Therefore, there is a high possibility that Daphnia's toxicity influencing factors are Zn and Ni.
(6) In “
Further, in the “
(追加実験)
上記の金属製品製造事業所からの排水を用いた実験結果においては、ニッケルや亜鉛の生物に対する影響を鉄の添加によって緩和できることが確認できた。
ただし、金属製品製造事業所からの排水にはニッケルや亜鉛以外の物質が含まれているため、鉄の添加がニッケルや亜鉛以外の物質に影響を与え、そのことが生物影響試験の試験結果に影響を与えたことを否定できない。
そこで、単に水にニッケルや亜鉛を加えただけの試料を用いて追加実験を行った。
具体的には、以下の通り。
(Additional experiment)
In the experimental results using the wastewater from the above metal product manufacturing establishment, it was confirmed that the effects of nickel and zinc on the organism could be mitigated by the addition of iron.
However, since wastewater from metal product manufacturing sites contains substances other than nickel and zinc, the addition of iron has an effect on substances other than nickel and zinc. I cannot deny that it had an influence.
Therefore, an additional experiment was performed using a sample in which nickel or zinc was simply added to water.
Specifically:
独立行政法人国立環境研究所水環境実験施設から分譲を受けて維持育成したニセネコゼミジンコ(Ceriodaphnia dubia)から産まれて24時間以内の仔虫を用いてNOECを求める試験を行った。
まず、水温26±1℃、pH6.5〜7.5、飽和溶存酸素濃度の80%以上の要件を満たし、ニッケル、亜鉛を含まず、且つ、硬度100に調整した飼育水を用意した。
この飼育水に0.125、0.25、0.5、1.0、2.0μg/Lの濃度でニッケルを添加し、NOECを求めたところ1.0μg/L以上のニッケル濃度においてミジンコへの毒性影響が見られた。
また、前記飼育水に12.5、25、50、100、200μg/Lの濃度で亜鉛を添加し、NOECを求めたところ200μg/L以上の亜鉛濃度においてミジンコへの毒性影響が見られた。
A test was conducted to determine NOEC using larvae within 24 hours born from C. cerevisiae dumbia, which was maintained and nurtured by the National Institute for Environmental Studies water environment experimental facility.
First, breeding water that satisfies the requirements of a water temperature of 26 ± 1 ° C., a pH of 6.5 to 7.5, and a saturated dissolved oxygen concentration of 80% or more, does not contain nickel and zinc, and is adjusted to a hardness of 100 was prepared.
Nickel was added to this breeding water at concentrations of 0.125, 0.25, 0.5, 1.0, and 2.0 μg / L, and NOEC was determined. Toxic effects were observed.
Moreover, when zinc was added to the breeding water at concentrations of 12.5, 25, 50, 100, and 200 μg / L and NOEC was determined, toxic effects on daphnia were observed at a zinc concentration of 200 μg / L or more.
次いで、飼育水にニッケルを2μg/Lの濃度で含有させた水に対し、塩化第二鉄を用いて0.125、0.25、0.5、1.0、2.0mg/Lの濃度でFeイオンを含有させ、それぞれについてミジンコへの毒性影響を確認したところ1.0mg/L以上のFe濃度でミジンコに無影響となることがわかった。
即ち、ニッケルの500倍の鉄を含有させると、ミジンコへの影響が消失することが確認できた。
Subsequently, the concentration of 0.125, 0.25, 0.5, 1.0, and 2.0 mg / L using ferric chloride with respect to water containing nickel at a concentration of 2 μg / L in the breeding water As a result, it was found that there was no effect on daphnia at an Fe concentration of 1.0 mg / L or more.
That is, it was confirmed that the influence on daphnia disappeared when iron containing 500 times as much nickel as nickel was contained.
また、飼育水にニッケルを4μg/Lの濃度で含有させた水に対し、塩化第二鉄を用いて0.25、0.5、1.0、2.0、4.0mg/Lの濃度でFeイオンを含有させ、それぞれについてミジンコへの毒性影響を確認したところ2.0mg/L以上のFe濃度でミジンコに無影響となることがわかった。
即ち、ここでもニッケルの500倍の鉄を含有させると、でミジンコへの影響が消失することが確認できた。
In addition, the concentration of 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, and 4.0 mg / L using ferric chloride with respect to water containing nickel at a concentration of 4 μg / L in the breeding water In each case, the toxic effect on Daphnia was confirmed, and it was found that there was no effect on Daphnia at an Fe concentration of 2.0 mg / L or more.
That is, it was confirmed that the influence on daphnia disappeared when iron contained 500 times as much as nickel.
さらに、飼育水に亜鉛を200μg/Lの濃度で含有させた水に対し、塩化第二鉄を用いて0.25、0.5、1.0、2.0、4.0mg/Lの濃度でFeイオンを含有させ、それぞれについてミジンコへの毒性影響を確認したところ1.0mg/L以上のFe濃度でミジンコに無影響となることがわかった。
即ち、亜鉛の5倍の鉄を含有させると、ミジンコへの影響が消失することが確認できた。
以上のように、当該追加実験においてもFeイオンを含有させることでニッケルや亜鉛の毒性緩和作用が確認できた。
Furthermore, the concentration of 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, and 4.0 mg / L using ferric chloride with respect to water in which zinc is contained in the breeding water at a concentration of 200 μg / L As a result, it was found that there was no effect on daphnia at an Fe concentration of 1.0 mg / L or more.
That is, it was confirmed that the influence on daphnia disappeared when iron containing 5 times as much zinc as zinc was contained.
As described above, the toxicity mitigating action of nickel and zinc was confirmed by including Fe ions in the additional experiment.
なお、上記のように凝集処理によってZnやNiの含有量が大きく低減されることから、本発明によれば、法定排水基準を満たす水に対してさらなる水質向上を図るのに有効な水処理方法が提供され得ることがわかる。 In addition, since the content of Zn and Ni is greatly reduced by the agglomeration treatment as described above, according to the present invention, a water treatment method effective for further improving the water quality with respect to the water that satisfies the legal drainage standard. Can be provided.
1 水処理設備
10 反応槽
11 キレート処理槽
12 一次凝集処理槽
13 二次凝集処理槽
20 沈殿槽
1
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