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受動的処理システムは、酸性鉱山排水から金属を除去する方法です。受動的処理システムにはいくつかの種類があり、それぞれ単独で、または組み合わせて排水を処理するために使用できます。選択されるシステムの種類は、酸性鉱山排水の化学的性質、排出物の流量、および関連する規制によって異なります。受動的処理システムは電力を必要とせず、能動的処理システムよりも安価です。また、メンテナンスの必要性も少なく、遠隔地では有利です。[1]
受動処理システムの種類
酸性鉱山排水から金属を除去するための水処理システムには多くの種類があります。受動的処理システムは比較的新しい技術で、硫酸還元菌や石灰石、またはその両方を使用して酸性を中和し、金属を沈殿させます。これらのシステムは「湿地」または「バイオリアクター」と呼ばれることもあります。受動的処理システムは、一般的に電力を使用し、消石灰、苛性ソーダ、アンモニアなどのより危険な化学物質を使用し、より高価な能動的システム（水処理プラント）とは異なります。受動的処理システムは、土地管理局（BLM）によって管理されている場所で好まれています。 [1]
受動的処理システムは、酸性鉱山排水の処理に役立つ自然な化学反応と生物学的反応が起こるように制御された環境を提供します。受動的処理システムにはいくつかの種類があります。各タイプは単独で使用することも、複数のタイプを順番に使用して困難な排水の処理を最適化することもできます。ただし、選択される設計は、最終的には現場の特性やその他の特定の基準によって異なります。[1]
好気性湿地
好気性湿地は浅い（1～3フィートの深さ）池で、裏張りされている場合とされていない場合があり、一部は土や石灰岩の砂利でほぼ埋められています。このような湿地は金属の自然な酸化を促進し、鉄、マンガン、その他の金属を沈殿させます。嫌気性湿地は酸性を中和し、金属を硫化物の形に還元するために使用されます。この反応はH+を消費し、したがって酸性を消費します。[1]
嫌気性湿地
嫌気性湿地は、堆肥などの有機物で満たされ、その下に石灰岩の砂利が敷かれた、裏張りまたは裏張りのない浅い池です。水は堆肥に浸透して嫌気性になり、金属が硫化物として沈殿します。微生物は最初に酸素を消費することでこの反応を促進します。アルカリと H 2 S が生成されます。システムのサイズが適切でない場合、水の流れがなくなる場合、または低温が長引くと、微生物は死滅し、パフォーマンスが低下します。一部の嫌気性湿地は、特に最初の数年間は、硫化物の「汚水」を排出します。[1]
無酸素性石灰岩排水溝
無酸素性石灰岩排水路は、水中の酸素とアルミニウムを排除する必要がある埋設石灰岩砂利システムで構成されています。酸素またはアルミニウムが存在すると、鉄とアルミニウムの水酸化物がシステムを詰まらせ、故障を引き起こします。アルカリ生成システムは、嫌気性湿地と無酸素性石灰岩排水路を組み合わせたものです。[1]
その他のタイプ
その他の受動的な処理システムには、石灰岩池から、石灰岩の敷石で急斜面を水が流れる開放型石灰岩水路まで、さまざまな石灰岩処理構成が含まれます。これらのシステムは、金属を酸化して沈殿させ、水にアルカリ性を加えます。[1]
もう一つの受動的な処理システムでは、石灰散布技術を使用して酸性度を中和し、沈殿池の金属を沈殿させます。これらの装置は電力や危険な化学物質を必要とせず、安価です。BLMは現在、アクアフィックス技術のパイロットテストを行っています。[1]
利点
受動処理システムは、遠隔地の酸性鉱山排水を処理するための貴重な選択肢です。受動処理システムの利点は、電力を必要とせず、機械設備、危険な化学物質、建物を必要とせず、毎日の操作とメンテナンスが不要で、見た目がより自然で美しく、植物や野生生物を保護でき、能動的な代替手段よりも安価であることです。[1]
デメリット
どのような水処理システムにも欠点はあります。受動的な処理システムの欠点は、包括的環境対応・補償・責任法（CERCLA）の措置を取らない限り、複雑な排出許可が必要になる可能性があること、厳格な水質基準を満たさない可能性があること、設計不良や厳しい冬の条件により失敗する可能性があること、そして比較的新しい技術であり、活発に研究されている分野であることです。これらの理由から、成功例とともに失敗例もあります。[1]
メンテナンス
説明した受動的な処理システムはすべて金属沈殿物が蓄積し、最終的には交換が必要になります。[2]研究によると、これらのシステムは20年間動作することが期待されています。[3] [4]沈殿物は通常、有害廃棄物ではありません。それでも、定期的な監視、検査、メンテナンスが必要ですが、能動的な水処理システムに比べるとはるかに少ないです。
参照
参考文献
- ^ abcdefghij KL Ford (2003). 「酸性鉱山排水の受動処理システム」(PDF)。土地管理局、国立科学技術センター、技術ノート 409。2003 年 8 月 26 日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
- ^ Gusek, JJ; Wildeman, TR & Conroy, KW (2006年3月26日～30日)。「受動処理システムから金属資源を回収するための概念的方法」。第7回国際酸性岩石排水会議(ICARD)議事録。レキシントン、ケンタッキー州：アメリカ鉱業再生協会(ASMR)。2015年10月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年10月5日閲覧。
- ^ Jeff Skousen (2001). 「鉱山の酸性排水を処理するための受動システムの概要」(PDF)。ウェストバージニア大学エクステンションサービス。 2015年10月6日時点のオリジナルからアーカイブ(PDF) 。 2015年10月1日閲覧。
- ^ Robert S. Hedin、Robert W. Nairn、Robert LP Kleinman (1994)。「炭鉱排水の受動処理」(PDF)。米国鉱山局情報回覧9389。 2015年9月5日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。 2015年10月1日閲覧。
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