JP3213045B2 - 地下熱水中含有ヒ素の除去方法 - Google Patents
地下熱水中含有ヒ素の除去方法Info
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Description
分野において余剰に発生する地下熱水中のヒ素を、鉄系
薬剤を使用してヒ酸鉄とし、かつ生成した水酸化鉄,酸
化鉄の固形物を前記ヒ酸鉄と共に砂濾過により分離除去
し、地下熱水の多目的利用を図ることができる地下熱水
中含有ヒ素の除去方法に関するものである。
合、(1)水中に溶存しているヒ素は、亜ヒ酸イオンま
たはヒ酸イオンの形で存在しているので、塩化第1鉄,
塩化第2鉄,硫酸第1鉄,硫酸第2鉄等の鉄系凝集剤を
用いて分離し、そして過酸化水素,次亜塩素酸ナトリウ
ム,塩素ガス等の酸化薬剤を併用して亜ヒ酸を酸化し、
ヒ酸鉄および水酸化鉄からなる固形物を生成させたの
ち、沈殿槽により固形物を分離する方法が実施されてい
る。
沈殿分離が困難であり、さらに沈殿分離槽内の水温が高
いときは、沈殿槽の上下水面および側壁側において温度
差が生じるので槽内対流が発生し、そのため固形物の分
離性不良が生じる。この対策として、(2)脱水機によ
り固形物を直接分離することが提案されている。
(3)特公昭56−39953号公報により公表されて
いるように、ケイ酸を含む熱水のPHを3.0〜4.5とし
た後、電解により鉄イオンを含有ヒ素量の約5〜10倍
量添加し、次に同じく電解によりアルミニウムイオンを
所要量添加注入する方法、(4)特公昭60−3683
1号公報により公表されているように、ヒ素およびヒ酸
イオンおよびケイ酸イオンを陰イオン交換体に吸着さ
せ、次いでヒ酸イオンおよびケイ酸イオンを吸着した陰
イオン交換体に塩基性物質の水溶液を接触させて吸着し
たヒ酸イオンおよびケイ酸イオンを塩基性物質の塩とし
て脱離させた後、ヒ酸イオンおよびケイ酸イオンの塩を
含有する塩基性物質の水溶液を、酸で中性もしくは酸性
にしてケイ酸イオンを酸化ケイ素として沈殿除去する方
法が提案されている。
合、一般的に上澄水の固形物濃度10mg/l以下の水質
を安定して得ることは難しく、さらに高温熱水の場合に
おいては、一般的な保温施工によっても水面上下方向お
よび周囲側壁方向において温度差が生じ、沈殿槽内の対
流により良好な上澄水を得ることは難しい。例えば、公
害対策基本法に示されているヒ素の環境基準値である0.
05mg/l以下の処理された熱水を満足に得ることはで
きないので、熱水の多目的利用は困難である。
設備を必要とするので実用性に乏しく、さらに比較的固
形物濃度の低い反応液を直接脱水濾過すると、例えばフ
ィルタープレス式脱水機の場合、固形物が均一に濾布に
付着しにくく、脱水性能が悪化し、脱水ケーキ含水率が
高く、また濾布の目詰りが早いため、洗浄頻度が多くな
り、さらに濾布寿命が短くなる等の問題点を有してい
る。
よびアルミニウムイオンを使用する前記(3)の方法に
おいては、地下熱水中のケイ酸が電極に析出するので、
電解圧を高くする必要があり、そのため経済的に見て実
用性がない。さらにまた、イオン交換体を使用する前記
(4)の方法の場合は、ケイ酸含有量が地下熱水のよう
に多量に存在すると、多量のイオン交換体を必要とする
ので、この方法の場合も、経済的に見て実用性がない。
過飽和状態で存在するヒ素含有地下熱水からヒ素を効果
的に分離するためには、酸性条件下において亜ヒ酸を酸
化させ、ヒ酸鉄および水酸化鉄、酸化鉄として析出する
固形物を砂濾過により分離する方法が最も効果的である
ことを知見し本発明を完成した。即ち、本発明は、反応
槽においてケイ酸及び亜ヒ酸イオンを含有する地下熱水
に酸化剤と鉄系薬剤と酸又はアルカリ剤とを添加して、
PH2.5〜5%の酸化条件下で酸化反応を行い、その
反応液を凝集槽に導入し、凝集剤を添加して凝集反応を
行い、次いで粗大フロックとした反応生成固形物を複数
段の砂濾過装置により分離除去し、各段の砂濾過装置の
逆洗水のうち、反応槽の固形物濃度より大きい濃度を有
する逆洗水を、濃縮槽に導入して固形物を濃縮分離し、
その他の逆洗水を凝集槽へ循環させることを特徴とする
地下熱水中含有ヒ素の除去方法である。 また、本発明の
各段の砂濾過装置は、逆洗用エアリフトポンプ空気吹出
部空気箱に熱水を散水する機構を有するエアリフトポン
プ式移動床砂濾過装置とするとよい。
って説明する。原水(地下熱水)は原水導入管1を経て
反応槽2に導入され、同時に酸化剤供給管3より酸化
剤、鉄系薬剤供給管4より鉄系薬剤、酸又はアルカリ剤
供給管5より酸又はアルカリ剤が、反応槽2内の原水に
添加されて撹拌器7Aにより撹拌混合される。撹拌混合
時間は5分間程度で十分である。原水中に含有されてい
る亜ヒ酸イオン(AsO3 3-)は、酸化剤によりヒ酸イオン
(AsO4 -3)に酸化され、さらに第2鉄イオンとの反応に
より不溶性のヒ酸鉄(FeAsO4)の固形物として析出す
る。以上の反応はPH中性近辺においても十分進行する
が、原水中にケイ酸が含まれている場合は、反応液がP
H5を超えると鉄イオンとの反応により、ケイ酸鉄が形
成されて、ヒ酸鉄の生成を妨害し、そのため多量の鉄系
薬剤を必要とし不経済であり、かつ多量のスラッジが生
成するので、そのスラッジをどのように処分するかが問
題になる。また反応液がPH2.5よりも低いと、反応生
成する固形物の粒子径が小さくなり過ぎるため、砂濾過
により固形物を分離することができなくなる。したがっ
て、反応液のPHは2.5以上の酸性側にする必要があ
り、また図4に示すように、ヒ素の環境基準値の0.05
mg/lを満足する処理熱水を得るためには、PH3〜3.
5の範囲が好ましく、さらに排水基準値0.5mg/lを得
るためにはPH5以下にする必要がある。したがって、
本発明においては、反応液のPHを2.5〜5に設定す
る。
第2鉄イオンを使用することができるが、第1鉄イオン
の場合、第2鉄イオンに酸化させるための酸化剤添加量
を増加させる必要があるから、鉄系凝集剤としては、例
えば塩化第2鉄イオンや硫酸第2鉄イオンなどの第2鉄
イオンを使用するのが好ましい。鉄イオンの添加量は、
図5に示すようにヒ素の環境基準値0.05mg/lを満足
するためには、鉄とヒ素の比Fe /As を5以上にすれ
ばよい。また酸化剤は、次亜塩素酸ナトリウム,過酸化
水素,塩素,過酸化カルシウム等より選択することがで
きるが、取扱いおよび経済性の点では、次亜塩素酸ナト
リウムを使用するのが好ましく、鉄/ヒ素の比が10の
場合、30〜80mg/lの添加量で十分である。
て撹拌器7Bにより約20分間の緩速撹拌混合が行なわ
れると共に、凝集槽6内の反応液に高分子凝集剤供給管
21から高分子凝集剤が供給され、前記反応固形物は大
きなフロックに成長する。次に凝集槽6の反応液は、送
水管20を経て前段の砂濾過塔8Aからなる砂濾過装置
及び後段の砂濾過塔8Bからなる砂濾過装置に順次導入
されて、反応液中の固形物が完全に濾過除去され、ヒ素
を除去した熱水が後段の砂濾過塔8Bの排水口に接続さ
れた排水管19から放出される。
は、一般的には5〜10m/Hの範囲で使用されている
が、前記実施例における砂濾過塔8A,8Bにおいて
も、従来の場合と同様LVで使用することができ、前段
の砂濾過塔8AでのLVは9m/H以下、後段の砂濾過
塔8BでのLVは7m/H以下の条件で十分である。
砂濾過塔としては、固定床式,移動床式のいずれをも使
用できるが、固定床式の場合は、逆洗水槽,濾過原水槽
等の水槽の数が多くなり、また熱水を貯溜する容量が大
きくなって、熱水温度の低下をまねくため、最終処理熱
水の多目的利用を考えると、移動床式の砂濾過塔を使用
するのが好ましい。
つである散水管を設置したエアリフトポンプ方式による
連続砂濾過塔を示すものであって、下部に反応液の送水
管20を接続したタンク本体29内の中央部に、上下方
向に延長するエアリフト管24が設けられ、そのエアリ
フト管24の下部はエアリフトポンプ空気吹出用空気箱
22内に挿入固定され、その空気箱の下部に濾過砂吸込
口23が設けられ、前記空気箱22は縦管30の下部に
固定され、タンク本体29内の上部に、縦管30の上部
を囲む外筒31とその外筒31の上半部を囲む濾液受容
器34とが設けられ、前記送水管20の吐出口の上部に
分散板32が設けられている。
と濾液受容器34内に連通する洗浄水出口35とが設け
られ、エアリフト管24の上端部と縦管30の上端部と
の間に蓋板36が介在されて固定され、空気供給管25
Bと水供給管27Bとは、エアリフト管24と縦管30
との間を通って空気箱22の空気吹込部26内に開口
し、水供給管27Bの吐出口に散水管28が設けられ、
前記空気供給管25Bの上端部は空気流入管25Aを介
してコンプレッサに接続され、前記水供給管27Bの上
端部は水流入管27Aを介して水供給源に接続されてい
る。
式による連続砂濾過塔において、コンプレッサから送り
出された圧縮空気は、空気流入管25Aおよび空気供給
管25Bを通って空気箱22内の空気吹込部26に吹込
まれ、次いでエアリフト管24内を上昇して、エアリフ
ト効果を発生する。このエアリフト効果により、タンク
本体29の下部のコーン部内にある濾過用砂は、エアリ
フト管24内を空気混合水流と共に上昇し、濾過用砂は
その空気混合水流により逆洗される。空気と水と濾過用
砂との混合流体は、エアリフト管24の上部から排出さ
れて大気中に開放され、濾過用砂は、縦管30とその縦
管30の上部を囲む外筒31との間のラビリンス部に落
下し、次いでタンク本体29内の下側に堆積している砂
層の上に落下する。
部に設けた分散板32の下部に送り込まれて、その分散
板32により濾過用砂層のほぼ全体に分散されてその砂
層中を上昇し、反応液中のSSは砂層により捕捉され
る。砂層を通過した濾液の大部分は処理水出口33から
排出されるが、濾液の一部は、水位の差により縦管30
と外筒31との間のラビリンス部を上昇する際に、その
ラビリンス部を落下する濾過用砂を洗浄し、次いで外筒
31に設けた開口部から濾液受容器34に侵入したの
ち、洗浄水出口35から排出される。前記空気箱22の
内部にケイ酸を主体としたスケールが発生し、空気吹込
部26が閉塞する場合があるが、外部よりケイ酸濃度の
低い熱水,温水,冷水等を散水管28により散水するこ
とにより、前記スケール発生を防止することができる。
は、前記反応により生成した固形物を効率よく確実に砂
濾過により除去し、環境基準値であるヒ素濃度0.05mg
/lの処理熱水を得るには、処理熱水中の固形物濃度を
2mg/l以下にする必要がある。前記反応により生成さ
れる固形物は粒子径が小さく、基本的には高分子凝集剤
を使用して粗大化させる必要があるが、熱水温度が高い
場合は、高分子凝集剤のフロック形成作用が低下するた
め、単段の砂濾過によって固形物濃度2mg/lの処理熱
水を得ることは困難である。
の固形物濃度を60mg/l以下とすれば、前段の砂濾過
塔8Aの出口からの流出水の固形物濃度は20mg/lと
なり、後段の砂濾過塔8Bの出口からの流出水すなわち
処理熱水中の固形物は2mg/lとなることを見出した、
また地下熱水の温水の温度が著しく高い場合は、砂濾過
塔8A,8Bの入口近辺の配管内に高分子凝集剤流入管
9A,9Bより高分子凝集剤を添加することによって、
熱によるフロックの微細化が生じる前に固形物を濾過分
離する方法を採用するのが好ましい。
1を経て回転掻板13を有する濃縮槽12に導入され
て、上澄水と濃縮固形物とに分離される。また上澄水は
送水管17,18により凝集槽6に返送され、さらに濃
縮固形物は脱水機14に送られて固形物が分離され、脱
水機14から排出された濾過液は送水管16,18によ
り凝集槽6に返送される。
により凝集槽6に返送される。逆洗水に含まれる主とし
てヒ酸鉄,酸化鉄,水酸化鉄からなる固形物は、凝集槽
において種晶の効果があり、強固な固形物の生成に寄与
する。
塔8Bの逆洗水,濃縮槽12の上澄水,脱水濾液により
希釈されて、反応槽2内の固形物濃度より低下すると共
に、主に後段の砂濾過塔8Bの逆洗水の水量を調整する
ことにより固形物の濃度調整を行なうことができる。
て説明する。温度99℃,PH6.8〜7.2,ヒ素濃度3.
9mg/l,ケイ酸(SiO2)666mg/lの地下熱水を用
いて、図1に示す処理方法により処理を行なった。処理
条件は、鉄/ヒ素の比5,PH3.5,次亜塩素酸ナトリ
ウム添加量80mg/lであり、処理結果を表1に示す。
また比較例として単段の場合の結果も表1に示した。
ることが判る。
砂濾過装置の段数を3段以上にしてもよい。
ンを含有する地下熱水に、酸化剤と鉄系薬剤と酸又はア
ルカリ剤とを添加して、PH2.5〜5の酸性条件下にお
いて酸化及び凝集反応を行ない、次いで粗大フロックと
した反応生成固形物を複数段の砂濾過装置により分離除
去するので、ヒ素含有地下熱水からヒ素を効果的に分離
することができ、そのため地下熱水を多目的に利用する
ことができる。
連続砂濾過塔の縦断側面図である。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 反応槽においてケイ酸及び亜ヒ酸イオン
を含有する地下熱水に酸化剤と鉄系薬剤と酸又はアルカ
リ剤とを添加して、PH2.5〜5%の酸性条件下で酸
化反応を行い、その反応液を凝集槽に導入し、凝集剤を
添加して凝集反応を行い、次いで粗大フロックとした反
応生成固形物を複数段の砂濾過装置により分離除去し、
各段の砂濾過装置の逆洗水のうち、反応槽の固形物濃度
より大きい濃度を有する逆洗水を、濃縮槽に導入して固
形物を濃縮分離し、その他の逆洗水を凝集槽へ循環させ
ることを特徴とする地下熱水中含有ヒ素の除去方法。 - 【請求項2】 各段の砂濾過装置は逆洗用エアリフトポ
ンプ空気吹出部空気箱に熱水を散水する機構を有するエ
アリフトポンプ式移動床砂濾過装置であることを特徴と
する請求項1の地下熱水中含有ヒ素の除去方法。
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JP08031692A JP3213045B2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 地下熱水中含有ヒ素の除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP08031692A JP3213045B2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 地下熱水中含有ヒ素の除去方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=13714857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08031692A Expired - Lifetime JP3213045B2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 地下熱水中含有ヒ素の除去方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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-
1992
- 1992-03-03 JP JP08031692A patent/JP3213045B2/ja not_active Expired - Lifetime
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