特開 2022-156901 被処理水の生物学的浄化方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022156901

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】被処理水の生物学的浄化方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/62 20060101AFI20221006BHJP

   C02F 3/34 20060101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

C02F1/62 Z

C02F3/34 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021060828

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】504117958

【氏名又は名称】独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】林 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】鷲尾 翼

(72)【発明者】

【氏名】濱井 昴弥

【テーマコード（参考）】

4D038

4D040

【Ｆターム（参考）】

4D038AA08

4D038AB07

4D038AB36

4D038AB63

4D038AB68

4D038AB69

4D038AB70

4D038AB71

4D038AB74

4D038AB80

4D038BB19

4D040DD03

4D040DD16

4D040DD20

4D040DD31

(57)【要約】      （修正有）

【課題】坑廃水等の被処理水から重金属イオンを除去する被処理水の生物学的浄化方法において、重金属除去だけでなく、処理水中の有機物含有量も低減する、浄化方法を提供する。
【解決手段】硫酸還元菌を担持する穀物殻を含有する生物学的浄化剤に重金属イオン及び硫酸イオンを含有する被処理水を連続的に通水することにより、被処理水から重金属イオンを除去する被処理水の生物学的浄化方法であって、事前処理水で生物学的浄化剤を浸漬させ、所定時間浸漬後に当該事前処理水を排出する事前処理工程を通水の前段階で有する、被処理水の生物学的浄化方法。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

硫酸還元菌を担持する穀物殻を含有する生物学的浄化剤に重金属イオン及び硫酸イオンを含有する被処理水を連続的に通水することにより、前記被処理水から前記重金属イオンを除去する被処理水の生物学的浄化方法であって、
事前処理水で前記生物学的浄化剤を浸漬させ、所定時間浸漬後に当該事前処理水を排出する事前処理工程を前記通水の前段階で有する、被処理水の生物学的浄化方法。

【請求項2】

前記穀物殻１ｋｇあたりの前記事前処理水の流量を１．５ｍＬ／分～２５ｍＬ／分に制御する、請求項１に記載の生物化学的浄化方法。

【請求項3】

前記事前処理水に前記生物学的浄化剤を浸漬させる時間を１０時間～２０時間に制御する、請求項１又は２に記載の生物化学的浄化方法。

【請求項4】

以下の条件（１）及び（２）を満たすように事前処理を行う、請求項１～３のいずれか一項に記載の生物化学的浄化方法。
（１）排出される前記事前処理水中の有機物濃度≦１２０ｍｇ／Ｌ
（２）通水後に排出される前記被処理水中の有機物濃度≦１２０ｍｇ／Ｌ

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、重金属イオン及び硫酸イオンを含有する被処理水中の重金属イオンを除去するための生物学的浄化方法に関する。

【背景技術】

【0002】

金属鉱山の坑廃水のような鉱山由来の排水や、工業用排水などの各種排水には、一般に、Ｆｅ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｐｂ，Ｃｄ，Ａｓ等の種々の重金属イオンが含まれており、さらに硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２－）も含まれていることがある。

【0003】

重金属イオンの中には人体や環境に有害な影響を及ぼすものが多数存在する。このため、これらの重金属イオンを含有する水を排出する際には、各国ごとに定められた排水基準を満足させるための処理が必要となる。

【0004】

このような排水を被処理水とし、被処理水中に含まれる重金属イオンを除去する手段としては、例えば、消石灰や炭酸カルシウム等のアルカリ剤を添加することによって被処理水を中和し、これにより、重金属イオンを水酸化物や炭酸化物として沈殿させる方法や、硫化水素などの硫化剤を被処理水に添加し、これにより、重金属イオンを硫化物として沈殿させる方法などが挙げられる。

【0005】

しかしながら、例えばアルカリ剤を添加する方法では、電気モーター等で撹拌しながら被処理水を中和する中和処理工程と、中和処理により生じた沈殿物を分離する固液分離処理工程とが必要になる場合があり、電力消費及び固液分離作業等に伴うコストが問題となる。

【0006】

本出願人は、自然力活用型坑廃水処理（パッシブトリートメント）技術の研究を行っており、特許文献１のとおり、重金属イオン及び硫酸イオンを含有する被処理水中の重金属イオンを長期間にわたって十分に除去可能とするとともに、処理水の有機物汚染を十分に抑制することが可能な、未使用バイオマス資源を用いた生物学的浄化剤、並びに該生物学的浄化剤を用いた生物学的浄化システム及び生物学的浄化方法を見出した。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第５７７３５４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１の生物学的浄化方法は、重金属イオン及び硫酸イオンを含有する被処理水から、重金属イオンを硫化物として除去するための生物学的浄化方法である。具体的には、硫酸還元菌を担持する穀物殻を含有する生物学的浄化剤を、予め被処理水によって水封及び静置することで、穀物殻に付着した硫酸還元菌を嫌気状態で培養し、その後、生物学的浄化剤に被処理水を嫌気状態で連続的に通水することにより、硫酸還元菌により硫酸イオンを還元して硫化水素イオンを生成し、この硫化水素イオンと重金属イオンとを反応させて、金属イオンの硫化物を析出させて、重金属イオンを被処理水から除去する被処理水の生物学的浄化方法である。

【0009】

特許文献１の実施例４では、籾殻と牛糞入りバーク堆肥を浄化剤として用いた被処理水の生物学的浄化を行い、その結果、重金属イオンの除去に成功した。しかしながら、初期処理水の有機物含有量が排水基準値の１２０ｍｇ／Ｌを超えるという問題があった。このため、本出願人が鋭意分析したところ、生物学的浄化剤中の籾殻からの有機物溶出割合が多いことを見出した。

【0010】

すなわち、本発明は重金属イオンを被処理水から除去する被処理水の生物学的浄化方法において、重金属除去だけでなく、処理水中の有機物含有量も低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、以下の［１］～［４］のとおりである。
［１］硫酸還元菌を担持する穀物殻を含有する生物学的浄化剤に重金属イオン及び硫酸イオンを含有する被処理水を連続的に通水することにより、被処理水から重金属イオンを除去する被処理水の生物学的浄化方法であって、
事前処理水で生物学的浄化剤を浸漬させ、所定時間浸漬後に当該事前処理水を排出する事前処理工程を通水の前段階で有する、被処理水の生物学的浄化方法。
［２］穀物殻１ｋｇあたりの事前処理水の流量を１．５ｍＬ／分～２５ｍＬ／分に制御する、［１］の生物化学的浄化方法。
［３］事前処理水に生物学的浄化剤を浸漬させる時間を１０時間～２０時間に制御する、［１］又は［２］の生物化学的浄化方法。
［４］以下の条件（１）及び（２）を満たすように事前処理を行う、［１］～［３］のいずれかの生物化学的浄化方法。
（１）排出される前記事前処理水中の有機物濃度≦１２０ｍｇ／Ｌ
（２）通水後に排出される前記被処理水中の有機物濃度≦１２０ｍｇ／Ｌ

【発明の効果】

【0012】

本発明の生物学的浄化方法によれば、連続的通水の前段階で生物学的浄化剤に対する事前処理工程を有することから、重金属イオンを有する被処理水の有機物含有量を低減させることができる。これにより、排水中の有機物低減のための追加処理も不要とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態の生物学的浄化システム１００の構成を示す概略図である。

【図2】第１実施形態の生物学的浄化方法の一例を示すフローチャートである。

【図3】第２実施形態の生物学的浄化方法の一例を示すフローチャートである。

【図4】実施例１～２の排水のＴＯＣ量を示すグラフである。

【図5】比較例１～３の排水のＴＯＣ量を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明を実施する好ましい形態の一例について説明する。ただし、下記の実施形態は本発明を説明するための例示であり、本発明は下記の実施形態に何ら限定されるものではない。

【0015】

図１は、本実施形態の生物学的浄化システム１００の構成を示す概略図である。 生物学的浄化システム１００は、浄化器１と、導入管１３と、排出管（排出チューブ）１４とを備えている。

【0016】

浄化器１は、反応槽２と、収容体上部に配置された上側蓋部３と、収容体底部に配置された底部封止栓４と、を備えている。反応槽２は、液体（重金属イオンを含む排水）や浄化剤などを収容可能な容器であれば特に材質は制限されず、例えば円筒型のプラスチック製容器であってもよい。上側蓋部３は、開封可能な構造であってもよく、実フィールド適用時にはなくてもよい。底部封止栓４は、反応槽２の底部を封止するものであれば、特に材質は制限されず、例えばゴム製の封止栓であってもよい。上側蓋部３は、導入管１３と連結し、導入管１３を通る液体は反応槽２に導入（通水）される。底部封止栓４は、排出管１４と連結し、反応槽２中の液体が排出口（図示せず）を介して反応槽２の外部へ排出される。

【0017】

反応槽２には、底部から順に、砕石層５、穀物層６が設けられる。砕石層５は、砕石から構成され、反応槽２の底部側で穀物層６等を支える。穀物層６は、重金属イオンを含む排水を浄化する浄化剤として機能し、穀物殻と石灰石を含む。穀物殻としては硫酸イオンを硫化水素イオンに還元できる菌を含むであり、硫酸還元菌を含む籾殻が好ましい。また、穀物層中の菌を活性化させるために、穀物層６の上側に栄養層７を設けることも好ましい。栄養層７としては例えば米ぬかなどを含む層である。

【0018】

本実施形態で用いられる被処理水は、重金属イオン及び硫酸イオンを含有するものであれば特に限定されず、例えば、金属鉱山の坑廃水のような鉱山由来の排水や、工業用排水などを挙げることができる。例えば、我が国（日本国）の金属鉱山の坑廃水は、一般に、Ｆｅ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｐｂ，Ｃｄ，Ａｓ等の重金属イオンを含有し、さらに、硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２－）も５０～３０００ｍｇ／Ｌ程度含有している。なお、本明細書において「被処理水」とは、生物学的浄化剤による浄化処理、すなわち重金属イオンの除去処理を施す前の水を意味し、「処理水」は、当該浄化処理後の水を意味する。被処理水のｐＨは、通常３．０～８．０程度である。

【0019】

以下、図１を用いて処理原水（被処理水）の流れを説明する。処理原水はまず、導入管につながる配管１２を通じて方向Ａを流れる。ここで、反応槽２と配管２との間に高低差がある場合には例えば電動ポンプ１１を用いてもよい。なお、自然利用型パッシブトリートメントシステムにおいてはできるだけ電力を用いないことが好ましいことから、実際の適用フィールドでは電動ポンプを用いないように高さを設定することが好ましい。また、電動ポンプを使用する場合には太陽電池等を活用して電力供給することにより、自然利用型パッシブトリートメントシステムとすることも可能である。処理原水は続いて導入管１３中を方向Ｂに沿って移動し、反応槽２に導入される（方向Ｃ）。さらに、反応槽２で所定の時間を経たのちに、排出口（図示せず）から直接排出され、又は排出口を介して排出管１４を通過し、Ｄ方向に排出される。

【0020】

反応槽２内での反応について、以下に述べる。すなわち、穀物層６中に含まれる硫酸還元菌により処理原水中の硫酸イオンを還元して硫化水素イオンを生成する。この硫化水素イオンと処理原水中の重金属イオンとを反応させ、重金属イオンの硫化物を析出させる。これにより、処理原水中の重金属イオンを除去することができる。

【0021】

硫酸還元菌は、硫酸イオンの存在下で有機物成分をエネルギー源として活動する従属栄養細菌であって、以下に示す反応式（Ａ）のように硫酸を還元する作用を有する。すなわち、硫酸還元菌は有機物成分と硫酸イオンを取り込み、硫化水素イオンを吐き出す作用をもつ。

【0022】

２ＣＨ_２Ｏ＋ＳＯ_４ ^２－＝２ＨＣＯ_３ ^－＋ＨＳ^－＋Ｈ^＋ ・・・・（Ａ）
但し、ＣＨ_２Ｏは有機物成分

【0023】

硫酸還元菌は、主に中性域（ｐＨ５～８）で活動し、嫌気性細菌であって、有機物成分をエネルギー源として活動し、硫酸を還元する菌であればよく、特に限定はされないが、例えばＤｅｓｕｌｆｏｖｉｂｒｉｏ ｖｕｌｇａｒｉｓ等が挙げられる。

【0024】

上記反応式（Ａ）の還元反応（反応式（Ａ）の右方向の反応）が進むと、硫化水素イオン（ＨＳ^－）が生成し、この生成した硫化水素イオン（ＨＳ^－）が被処理水中の重金属イオンと化合して、以下に示す反応式（Ｂ）のように、重金属イオンを硫化物として沈殿させて無害化することができる。

【0025】

Ｍｅ^２＋＋ＨＳ^－＝ＭｅＳ↓＋Ｈ^＋ ・・・・（Ｂ）
但し、Ｍｅは重金属

【0026】

穀物殻としては、籾殻、小麦殻、ソバ殻等が挙げられる。自然界から採取した穀物殻は、通常硫酸還元菌を添加することなくもともと担持している。また、採取した穀物殻に対して、さらに硫酸還元菌を付加してもよい。

【0027】

重金属としては、Ｆｅ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｐｂ，Ｃｄ，Ａｓ等を挙げることができるが、上記反応式（Ｂ）により硫化物として析出させることができるものであれば、特に限定されない。なお、日本における重金属イオンの排水基準は、水質汚濁防止法（平成二十九年六月二日法律第四十五号）及び排水基準を定める省令（令和元年十一月十八日環境省令第十五号）によって定められている。この基準値は例えば、Ｃｄイオン：０．０３ｍｇ／Ｌ，Ｐｂイオン：０．１ｍｇ／Ｌ，Ｚｎイオン：２ｍｇ／Ｌ，Ｃｕイオン：３ｍｇ／Ｌである。本発明者らの検討によれば、Ｃｄイオン：０．３５ｍｇ／Ｌ，Ｐｂイオン：１．６ｍｇ／Ｌ，Ｚｎイオン：２１ｍｇ／Ｌ，Ｃｕイオン：１５ｍｇ／Ｌ程度の含有量の被処理水であれば、本実施形態の生物学的浄化方法によって基準値以下の重金属イオンを含む処理水へと浄化することができる。

【0028】

（第１実施形態）
図２は、第１実施形態の生物学的浄化方法の一例を示すフローチャートである。

【0029】

第１実施形態の生物学的浄化方法においては、まず反応槽２に砕石を投入する（Ｓ１）。投入する砕石量は、その上部に形成される穀物層６を支持することができる量であれば特に制限されず、例えば直径１０ｃｍ、高さ６０ｃｍの円筒型容器を反応槽２とする場合、粒径が３～２０ｍｍの砕石を投入することが好ましい。砕石の種類も特に制限されるものではなく、砕石の投入により、反応槽２の底部側に砕石層５が形成される。

【0030】

次に、砕石層５の上に、穀物殻と石灰石の混合物を投入する（Ｓ３）。穀物殻と石灰石との混合比率は１：２～１：１６であることが好ましい。、例えば直径１０ｃｍ、高さ６０ｃｍの円筒型容器を反応槽２とする場合、穀物殻は１００ｇ～１０００ｇ、２００ｇ～８００ｇ、又は３００ｇ～６００ｇであってもよく、石灰石は５００ｇ～２０００ｇ、６００ｇ～１８００ｇ、又は７００ｇ～１６００ｇであってもよい。本工程により砕石層５の上に穀物層６が形成される。

【0031】

穀物層６の形成後、穀物層６の事前処理工程として反応槽２の上部から事前処理用の液体を投入し通水させる（Ｓ５）。そして、反応槽２の高さ２２ｃｍのところで通水を停止し、事前処理水を全て反応槽２から排出させる（Ｓ７）。本第１実施形態においてはＳ５～Ｓ７の工程をさらに２回繰り返し、計３回事前処理工程を実施してもよい。穀物層６の事前処理工程では、生物学的浄化剤の少なくとも一部が事前処理水に浸漬するように通水され、浸漬後の当該液体が、排出口（図示せず）を介して反応槽２の下部から排出されることとなる。事前処理水に浸漬する生物学的浄化剤の少なくとも一部である所定の割合は、生物学的浄化剤の３０％～７５％であってもよく、３５％～６５％であってもよく、４０％～６０％であってもよい。

【0032】

事前処理用の液体（事前処理水）は、重金属イオンを含有する鉱山廃水などの処理原水であってもよく、水道水などの水であってもよいが、本発明の生物学的浄化方法の浄化の対象となる被処理水であってもよい。事前処理水の流量は、穀物殻１ｋｇあたり１．５ｍＬ／分～２５ｍＬ／分に制御することが好ましい。また、事前処理工程における、事前処理水の通水の開始から排出の開始までの生物学的浄化剤の浸漬時間は１０～２０時間が好ましい。これにより、排出される事前処理水中の有機物濃度（ＢＯＤ）を１２０ｍｇ／Ｌ以下にしやすく、通水後に排出される被処理水中の有機物濃度（ＢＯＤ）も１２０ｍｇ／Ｌ以下にしやすくなる。本実施形態において排水中の有機物濃度は、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）であって、ＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ、全有機炭素）を計測することでＢＯＤ値を推定できる。ＴＯＣの測定は、例えば、市販のＴＯＣ測定装置を用い、排水をろ過した試料に装置内で少量の塩酸を加え通気処理し、無機炭素分を二酸化炭素として除去した後に、燃焼酸化―赤外線方式により測定できるが、特に制限されず公知の方法を用いることができる。

【0033】

上記事前処理工程実施後、反応槽２の底部封止栓４に、排出口（図示せず）を介して排出管１４を連結させ、排出管１４の出口高さを反応槽２の高さ４５ｃｍに合わせる（Ｓ９）。これにより、反応槽２における連続通水時の溶液の高さが４５ｃｍになったところで自動的に排水が行われる（Ｓ１３）。なお、連続通水を行う際に、穀物層６の上に、穀物層６に含まれる硫酸還元菌の餌となる米ぬかやエタノールなどの栄養物質を投入することも好ましい（Ｓ１１）。栄養物質を加えることによって、栄養層７が形成され、穀物層６中の硫酸還元菌を活性化させることができ、処理原水中の重金属イオンを除去することが可能となる。また、栄養物質を投入しても、穀物層の事前処理工程を実施しているため、排水中の有機物含有量を基準値以下にすることが可能となる。

【0034】

以上の第１実施形態の生物学的浄化方法によれば、事前処理工程時及び連続通水時の排水中の有機物含有量を排水基準値以下に低減させることができる。

【0035】

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態の生物学的浄化方法の一例を示すフローチャートである。

【0036】

第２実施形態は、第１実施形態に対し、穀物殻と石灰石の投入を事前処理工程前と事前処理工程後の２回に分けて行う点で異なっている。すなわち、穀物殻と石灰石の第１投入段階（Ｓ２３）では、第１実施形態の投入量の半分程度でもよい。

【0037】

その後の事前処理工程の条件は第１実施形態と同じでよく、計３回の事前処理工程を実施後に、連続通水を行う前に、さらに穀物殻と石灰石の第２投入を行う（Ｓ２９）。Ｓ３１以降の工程は、第１実施形態と同様でよい。ここで、穀物殻と石灰石の第２投入は、穀物殻と石灰石の第１投入と同量か、同量以下であってもよい。

【0038】

以上の第２実施形態の生物学的浄化方法によっても、事前処理工程時及び連続通水時の排水中の有機物含有量を基準値以下に低減させることができる。

【実施例0039】

以下、実施例に基づき、本発明の効果について、更に詳しく説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【0040】

本実験に使用する処理容器として、塩化ビニル製で直径１０ｃｍ、高さ６０ｃｍの円筒型容器を用意した（株式会社宮田工業所製）。本処理容器は、容器上部側に上側蓋部、容器底部側に下部封止栓を備えており、下部封止栓は排出口を備え、排出口に排出管（排出チューブ）を取り付けて連結することにより、当該排出チューブから容器内部の溶液を排出することができる。本実験に使用する溶液（被処理水）として、重金属を含有する坑廃水である処理原水を用いた。まず、生物学的浄化剤を含む層を形成する前に、円筒型容器内の底部に、内容物の流出防止を目的に砕石３００ｇを充填し、高さ２ｃｍの砕石層を形成した。砕石は粒径５～１３ｍｍの市販品（株式会社日栄薬品工業製）を用いた。排水中の有機物含有量（ＢＯＤ）については、ＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ、全有機炭素）を計測することで有機物の処理状況（多量成分の同時処理状況）を確認した。

【0041】

［実施例１］
＜生物学的浄化剤を含む層の形成＞
砕石層の上に、籾殻３５０ｇと石灰石１４００ｇを事前に混合した混合物（１７５０ｇ）を充填し、高さ４０ｃｍの籾殻層を形成した。籾殻は農家から調達したものを用い、石灰石は粒径１３～２０ｍｍの市販品（株式会社日栄薬品工業製）を用いた。

【0042】

＜生物学的浄化剤の事前処理工程＞
続いて、定量ポンプ（製品名：ＥＨＮ－Ｂ１１ＶＣ２ＰＲ（ＥＨＮシリーズ）、イワキ株式会社）を用い、円筒型容器の上部から、籾殻層に向けて、処理原水の通水流量が２．１２ｍＬ／分の通水流量で処理原水を通水することにより、籾殻層の１回目の事前処理を開始した。通水開始から約１２時間後、円筒型容器内の底部から高さ２２ｃｍまで溶液の水位が到達したところで（５０％の籾殻層が被処理水に浸漬したことに相当する）、事前処理の通水を一旦停止して１回目の事前処理を終了し、排出口を開けて、容器内の溶液を全て排出し、その一部を採水した（事前処理１回目の排出溶液：Ｅ１－１）。排出後に排水口を再度閉じ、１回目と同様に、籾殻層の２回目の事前処理を行い、終了後に排出口を開けて、容器内の溶液を全て排出し、その一部を採水した（事前処理２回目の排出溶液：Ｅ１－２）。排出後、１回目及び２回目と同様に、籾殻層の３回目の事前処理を行い、終了後に排出口を開けて、容器内の溶液を全て排出し、その一部を採水した（事前処理３回目の排出溶液：Ｅ１－３）。

【0043】

＜被処理水の連続的通水＞
その後、排出口に排出管（排水チューブ）を取り付け、容器底部から高さ４５ｃｍの位置に排出チューブの先端（排出側）を固定し、事前処理と同様の通水流量で通水を再開することにより、重金属イオンを処理原水から除去するための連続的通水を実施した。本通水実施後に排出チューブから排出された溶液を、時間間隔をあけて２０回に分けて採水した（連続通水開始後の排出溶液：Ｅ１－４～Ｅ１－２３）。
上記の実験条件を表１に示す。

【0044】

【表1】

【0045】

＜ＴＯＣ濃度の測定＞
ＴＯＣ濃度は分析装置としてＴＯＣ計（島津製作所製、ＴＯＣ－Ｌ）を用い、ＮＰＯＣ法により測定した。事前処理排出溶液であるＥ１－１～Ｅ１－３について、図４に示すように、いずれもＴＯＣが１２０ｍｇ／Ｌ以下となり、一律排水基準以下となった。また、浄化排出溶液であるＥ１－４～１－２３についても、同様にＴＯＣ濃度を測定したところ、図４に示すように、いずれもＴＯＣが１２０ｍｇを大幅に下回り、一律排水基準以下となった。

【0046】

［実施例２］
＜生物学的浄化剤を含む層の形成＞
砕石層の上に、実施例１で用いた量の半分である、籾殻１７５ｇと石灰石７００ｇを事前に混合した混合物（８７５ｇ）を充填して、高さ２０ｃｍの籾殻層を形成した以外は、実施例１と同様に、生物学的浄化剤を含む層を形成した。なお、後述するとおり、実施例２では、後続する事前処理工程と被処理水の連続的通水との間に、上記の混合物と同量の同じ混合物（８７５ｇ）を追加投入して、高さ４０ｃｍの籾殻層を形成することを意図した。

【0047】

＜生物学的浄化剤の事前処理工程＞
上記以外は実施例１と同様に、生物学的浄化剤の事前処理工程を行い、１～３回目の事前処理の終了後に排出した溶液の一部をそれぞれ採水した（事前処理１～３回目の排出溶液：Ｅ２－１～Ｅ２－３）。

【0048】

＜被処理水の連続的通水＞
事前処理工程後に上記の混合物と同量の同じ混合物（８７５ｇ）を追加投入して、高さ４０ｃｍの籾殻層を形成した以外は、実施例１と同様に、排出口に排出管（排水チューブ）を取り付け、容器底部から高さ４５ｃｍの位置に排出チューブの先端（排出側）を固定し、事前処理と同様の通水流量で通水を再開することにより、重金属イオンを処理原水から除去するための連続的通水を実施した。また、実施例１と同様に、本通水実施後に排出チューブから排出された溶液を、時間間隔をあけて２０回に分けて採水した（連続通水開始後の排出溶液：Ｅ２－４～Ｅ２－２３）。
上記の実験条件を表１に示す。

【0049】

＜ＴＯＣ濃度の測定＞
事前処理排出溶液であるＥ２－１～Ｅ２－３について、実施例１と同様にＴＯＣ濃度を測定したところ、図４に示すように、いずれもＴＯＣが１２０ｍｇ／Ｌ以下となり、一律排水基準以下となった。また、浄化排出溶液であるＥ２－４～２－２３についても、同様にＴＯＣ濃度を測定したところ、図４に示すように、いずれもＴＯＣが１２０ｍｇを大幅に下回り、初期処理水を含めて一律排水基準以下となった。

【0050】

［比較例１］
生物学的浄化剤の事前処理工程を行わなかった以外は、実施例１と同様に、生物学的浄化剤を含む層の形成を行い、被処理水の連続的通水を行った。実験条件を表１に示す。本通水実施後に排出チューブから排出された溶液を、時間間隔をあけて２０回に分けて採水した（連続通水開始後の排出溶液：Ｃ１－１～Ｃ１－２０）。連続通水開始後の排出溶液であるＣ１－１～Ｃ１－２０について、実施例１と同様にＴＯＣ濃度を測定したところ、図５に示すように、初期処理水であるＣ１－１～Ｃ１－５のＴＯＣが１２０ｍｇ／Ｌ以上となり、これらの初期処理水について一律排水基準の上限値を超えた。

【0051】

［比較例２］
生物学的浄化剤の事前処理工程を行わず、且つ、砕石層の上に充填した混合物を、実施例１の半分である、籾殻１７５ｇと石灰石７００ｇを事前に混合した混合物（８７５ｇ）とし、これを用いて高さ２０ｃｍの籾殻層を形成した以外は、実施例１と同様に、生物学的浄化剤を含む層の形成を行い、被処理水の連続的通水を行った。実験条件を表１に示す。本通水実施後に排出チューブから排出された溶液を、時間間隔をあけて２０回に分けて採水した（連続通水開始後の排出溶液：Ｃ２－１～Ｃ２－２０）。連続通水開始後の排出溶液であるＣ２－１～Ｃ２－２０について、実施例１と同様にＴＯＣ濃度を測定したところ、図５に示すように、初期処理水であるＣ２－１～Ｃ２－１２のＴＯＣが１２０ｍｇ／Ｌ以上となり、これらの初期処理水について一律排水基準の上限値を超えた。

【0052】

［比較例３］
生物学的浄化剤の事前処理工程を行わず、且つ、砕石層の上に充填した混合物を、実施例１の半分である、籾殻１７５ｇと石灰石７００ｇを事前に混合した混合物（８７５ｇ）とし、これを用いて高さ２０ｃｍの籾殻層を形成し、さらに、処理原水の通水流量を、実施例１の半分である１．０６ｍＬ／分とした以外は、実施例１と同様に、生物学的浄化剤を含む層の形成を行い、被処理水の連続的通水を行った。実験条件を表１に示す。本通水実施後に排出チューブから排出された溶液を、時間間隔をあけて２０回に分けて採水した（連続通水開始後の排出溶液：Ｃ３－１～Ｃ３－２０）。連続通水開始後の排出溶液であるＣ３－１～Ｃ３－２０について、実施例１と同様にＴＯＣ濃度を測定したところ、図５に示すように、初期処理水であるＣ３－１～Ｃ３－１４のＴＯＣが１２０ｍｇ／Ｌ以上となり、これらの初期処理水について一律排水基準の上限値を超えた。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本発明によれば、坑廃水等の被処理水から重金属イオンを除去する被処理水の生物学的浄化方法において、処理水中の有機物含有量を低減する方法を提供することができるので、産業上の利用可能性を有する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】