CN101296868A - 从排水中除去金属的方法及除去装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种金属除去方法,其目的在于,提供一种在除去水洗含氯废弃物、厨余垃圾焚烧灰、飞尘时产生的排水中所含的铊等金属,使之处于排水标准以下的浓度,为提高排水水质,从排水中除去金属的方法及除去装置,其特征在于,在经反应槽(1)、沉淀槽(2)及反应槽(4)排出的、含有金属聚集体的排水(S5)中,由电解装置(5)通入直流电流而进行电解,电解排水(S5),并且使溶解于排水(S5)中的金属作为氧化物析出,通过精密过滤装置(6),将析出金属氧化物的排水(S6)分离为悬浮物(MP)和排水(S7),通过离子交换装置(7),将在除去悬浮物(MP)的排水(S7)以微量溶解的金属去除。
Description
技术领域
本发明涉及一种从排水中除去金属的方法及除去装置,具体而言,涉及一种将在水洗含氯废弃物时产生的排水、或水洗厨余垃圾焚烧灰、飞尘、塑料焚烧灰等时产生的排水中所含的例如铊、铅、镉、铬、水银等金属除去,适用于实现净化水质时从排水中除去金属的方法及除去装置。
本申请基于2005年10月31日在日本申请的专利申请2005-317272号,声明优先权,在此引用其内容。
背景技术
近年来,随着地球环境保护的提高,包括有效利用产业废弃物的水泥制造设备在内,在产业废弃物的最终处理设施、石油化学工厂、各种工厂等中也非常重视环境对策。例如,为净化从水泥制造设备、产业废弃物的最终处理设施、工厂等排出的排气或排水,提出了各种方法或装置,并日益实用化。
例如,水泥制造设备中为去除产业废弃物中所含的氯等挥发性成分,设置了氯旁路(chlorine bypass)装置。
此氯旁路装置是用于通过在水泥窑和预热机之间反复挥发和凝缩,而去除浓缩的氯等挥发性成分的装置,通过从水泥窑的窑尾部抽出并冷却排气,生成使以氯化合物为主的挥发性成分固化的氯旁路粉末,将此氯旁路粉末排出系统外,由此,从水泥窑内除去氯。
因在此氯旁路装置中生成的氯旁路粉末含有大量的氯化合物或重金属类等,所以在再次作为水泥原料进行再利用时,有必要去除这些氯化合物或重金属类等。
因此,作为分离回收氯化合物的含氯废弃物的处理方法,提出了例如一种废弃物处理方法(专利文献1)。该方法具有:水洗工序,其中,水洗含氯废弃物,使氯成分及铅成分融出进行固液分离;碱溶出工序,其中,向过滤分离过的固体成分中加入碱溶液,使铅成分熔出,并且,将钙作为氢氧化物过滤分离;脱铅工序,其中,将此滤液加入在水洗工序中分离过的滤液中,添加硫化剂沉淀分离铅;脱钙工序,其中,在此脱铅的滤液中加入碳酸源沉淀分离钙;盐分回收工序,其中,加热此滤液使氯化物晶析进行分离回收。
另一方面,在产业废弃物的最终处理设施或一部分工厂等中,由于含有铅、镉、铬等重金属的排水,恐怕会产生土壤污染等环境污染。
含有这种重金属的排水不仅会恶化河川等的水质,而且恐怕会引起大气污染、土壤污染等,故有必要尽量除去排水中所含的重金属,净化水质。
另外,因在含有重金属的排水中含有无机盐类、二恶英等有机卤化物、被称作环境激素的内分泌扰乱物质、塑料材料等难分解性物质等,故有必要除去这些物质,净化水质。
因此,提出了一种重金属排水处理装置(专利文献2)。该装置具备:重金属吸附装置,其使用铁类吸附材料吸附·除去排水中的重金属离子成分;脱离子装置,其进一步除去残留于从该重金属吸附装置中排出的排水中的重金属离子成分;循环装置,其将从脱离子装置中排出的浓缩水返回至上述重金属吸附装置。
另外,还提出了一种排水处理装置(专利文献3)。该装置具备:沉降槽,其调整pH,并且,使用非离子类高分子凝聚剂,使排水所含金属作为金属氢氧化物沉降;中和槽,其中和该金属氢氧化物沉降后的处理水;电透析装置,其通过流通该中和后的处理水,浓缩该处理水中的盐类;蒸发灌,其通过从浓缩该盐类后的处理水中蒸发水分,使该处理水中所含的盐类结晶化。
专利文献1:专利公开2003-1218号公报
专利文献2:专利公开2005-103518号公报
专利文献3:专利公开2005-161188号公报
然而,在现有的含氯废弃物的处理方法中,向在水洗工序中过滤分离的固体成分中加入碱溶液使铅成分溶出,并且,将钙作为氢氧化物过滤分离,将得到的滤液添加至在水洗工序中分离的滤液中,添加硫化剂,将铅沉淀分离,所以存在未必能完全去除重金属的问题。尤其因铊等重金属难以通过硫化剂或还原剂等作为沉淀物分离,故大多与氯化合物一起残留于滤液中。
因此,在加热该滤液使氯化物晶析进行分离回收时,恐怕铊等重金属会被带入而残留于被回收的氯化物中。
另外,在包含重金属排水处理装置的现有的排水处理装置中,因使用铁类吸附材料吸附·除去排水中的重金属离子成分,或通过非离子类高分子凝聚剂,使排水中所含的金属作为金属氢氧化物沉淀,所以恐怕排水中的重金属会以其残留的状态排水。为此,若不进行前处理等降低排水中重金属浓度的处理,恐怕无法以此状态排水。
发明内容
本发明是为解决上述课题而提出的,其目的在于,提供一种从排水中除去金属的方法及除去装置,该方法及除去装置除去在水洗含氯废弃物时产生的排水、或水洗厨余垃圾焚烧灰、飞尘、塑料焚烧灰等时产生的排水中所含的例如铊、铅、镉、铬、水银等金属,通过使它们的金属浓度处于排水标准以下,可提高排水水质。
本发明为解决上述课题,提供一种如下的从排水中除去金属的方法及除去装置。
即,本发明提供一种除去排水中所含的金属的方法,其特征在于,通过在上述排水中通入直流电流,使溶解于该排水中的金属作为氧化物析出,从上述排水中分离该金属氧化物。
此从排水中除去金属的方法是通过在排水中通入直流电流,使在通常的pH调整或还原剂等中不沉淀的排水中的溶解金属作为氧化物析出,从上述排水中分离该金属氧化物。据此,可有效地除去排水中所含的金属,显著地降低排水中的金属浓度。其结果,可将排水的水质提高至充分适于排水标准的状态。
本发明的其它的从排水中除去金属的方法是除去排水中所含的金属的方法,其特征在于,向上述排水中添加还原剂及pH调整剂,使含有溶解于上述排水的金属的沉淀物生成,从上述排水中分离该沉淀物,生成二次排水,通过向此二次排水中通入直流电流,使溶解于该二次排水中的金属作为氧化物析出,从上述二次排水中分离该金属氧化物。
该从排水中除去金属的方法是向排水中添加还原剂及pH调整剂,使含有溶解于上述排水中的金属的沉淀物生成,从上述排水中分离该沉淀物,生成二次排水,通过向此二次排水中通入直流电流,使在通常的pH调整或还原剂等中不沉淀的二次排水中的溶解金属作为氧化物析出,从上述二次排水中分离该金属氧化物。据此,可有效地去除二次排水中所含的金属,显著地降低二次排水中的金属浓度。其结果,可将二次排水的水质提高至充分适于排水标准的状态。
上述的各种从排水中除去金属的方法优选为通过离子交换树脂除去溶解于分离上述金属氧化物后的排水或二次排水中的金属。
在此方法中,通过离子交换树脂除去微量溶解于分离金属氧化物后的排水或二次排水中的金属,据此,通过电解和离子交换树脂的两步骤方法去除排水中所含的金属,二次排水的水质得以进一步提高。
上述排水优选为水洗含氯废弃物时产生的产业排水、或水洗厨余垃圾焚烧灰、飞尘、塑料焚烧灰中任1种或2种以上时产生的产业排水。
此方法通过将上述排水作为水洗含氯废弃物时产生的排水、或水洗食物垃圾焚烧灰、飞尘、塑料焚烧灰中任1种或2种以上时产生的排水,可有效地去除此排水中所含的金属,显著降低排水中的金属浓度。其结果,排水水质得以进一步提高。
优选通过向上述排水或上述二次排水中通入直流电流,使溶解于此排水或二次排水中的金属在电极上析出,从上述排水或二次排水中除去此金属。
此方法通过向上述排水或上述二次排水中通入直流电流,使溶解于此排水或二次排水中的金属在电极上析出,可有效地去除溶解于此排水或二次排水中的金属,显著降低此排水或二次排水中的金属浓度。其结果,此排水或二次排水的水质得以进一步提高。
本发明的从排水中除去金属的除去装置为除去排水中所含的金属的装置,其特征在于,具备:反应槽,其储存上述排水,向此储存的排水中添加还原剂及pH调整剂,使含有溶解于上述排水中的金属的沉淀物生成;固液分离装置,其从上述排水中分离此沉淀物,生成二次排水;电解装置,其通过向此二次排水中通入直流电流,使溶解于该二次排水中的金属作为氧化物析出,从上述二次排水中分离此金属氧化物。
在此从排水中除去金属的除去装置中,向在反应槽储存的排水中添加还原剂及PH调整剂,使含有溶解于上述排水中的金属的沉淀物生成,通过固液分离装置,从上述排水中分离此沉淀物,生成二次排水,通过电解装置向此二次排水中通入直流电流,据此,使溶解于该二次排水中的金属作为氧化物析出,从上述二次排水中分离此金属氧化物。
据此,显著地降低排水中的金属浓度,其结果,排水的水质提高至充分适于排水标准的状态。
在此装置中,优选在上述电解装置的下游侧设置除去溶解于分离上述金属氧化物后的二次排水中的金属的离子交换树脂。
在此装置中,通过离子交换树脂,进一步除去溶解于从电解装置中排出的二次排水中的金属,据此,通过电解装置和离子交换树脂的两步骤去除二次排水中所含的金属,进一步降低排水中的金属浓度,其结果,排水的水质得以进一步提高。
根据本发明的从排水中除去金属的方法,通过向排水中通入直流电流,使溶解于该排水中的金属作为氧化物析出,从上述排水中分离此金属氧化物,所以可有效地去除排水中所含的金属,显著降低排水中的金属浓度。因此,可将排水的水质提高至充分适于排水标准的状态。
根据本发明的其它的从排水中除去金属的方法,向排水中添加还原剂及pH调整剂,使含有溶解于上述排水中的金属的沉淀物生成,从上述排中水分离此沉淀物,生成二次排水,通过向此二次排水中通入直流电流,使溶解于该二次排水中的金属作为氧化物析出,从上述二次排水中分离此金属氧化物,所以可有效地去除二次排水中所含的金属,显著降低二次排水中的金属浓度。因此,可将二次排水的水质提高至充分适于排水标准的状态。
根据本发明的从排水中除去金属的除去装置,具备:反应槽,其储存上述排水,向此储存的排水中添加还原剂及pH调整剂,使含有溶解于上述排水中的金属的沉淀物生成;固液分离装置,其从上述排水中分离此沉淀物,生成二次排水;电解装置,通过向此二次排水中通入直流电流,使溶解于该二次排水中的金属作为氧化物析出,从上述二次排水中分离此金属氧化物,因此,可有效且廉价地去除排水中所含的金属,容易显著地降低排水中的金属浓度。因此,可容易且廉价地将排水的水质提高至充分适于排水标准的状态。
附图说明
图1是表示本发明的从排水中除去金属的除去装置的一实施方式的模式图。
图2是表示水洗·过滤氯旁路粉末的水洗·过滤装置的一例的模式图。
图3是表示排水的电解中通电量和铊浓度的关系的图。
图4是表示排水的离子交换树脂中的通水量和铊浓度的关系的图。
图中:1-反应槽,2-沉淀槽,3-压滤器,4-反应槽,5-电解装置,6-精密过滤装置,7-离子交换装置,11-混合槽,12-压滤器,S1~S7-排水,M1-溶液,D-氯旁路粉末,W-水,C-脱氯饼,P-高分子凝聚剂,T-金属截留剂,MS-重金属沉淀物,MP-悬浮物。
具体实施方式
参照附图说明本发明的从排水中除去金属的方法及除去装置的最佳方式。
需要说明的是,本方式是为更好地理解发明的宗旨进行具体说明的方式,本发明并非限定于以下具体例。
图1是表示本发明的从排水中除去金属的装置装置的一实施方式的模式图,是水洗从设置于水泥制造设备上的氯旁路装置中排出的氯旁路粉末,从溶出铊、铅、铜、锌等金属成分的排水中除去净化它们的金属的装置的例子。
此除去装置由以下构成:反应槽1,其在排水S1中根据需要适当添加例如,硫酸亚铁(FeSO4)或氯化亚铁(FeCl2)等还原剂、二氧化碳(CO2)等PH调整剂、碳酸钾(K2CO3)、盐酸(HCI)或硫酸(H2SO4)、高分子凝聚剂P等,使其反应;沉淀槽2,其静置含有通过这些反应产生的碳酸钙(CaCO3)及重金属的凝聚物的排水S2,使凝聚的碳酸钙(CaCO3)及重金属沉淀;压滤器3,其取出并加压·脱水在此沉淀槽2中沉淀的沉淀物,分离为含有碳酸钙(CaCO3)及重金属的饼状重金属沉淀物MS和排水S3;反应槽4,其向从沉淀槽2中排出的为上澄水的排水S4中添加金属截留剂T,使其反应,并使排水S4中的金属凝聚;电解装置(电解方式)5,其向从此反应槽4排出的、含有金属凝聚体的排水S5中通入直流电流进行电解,电解排水S5,并且使溶解于排水S5中的金属作为氧化物析出;精密过滤装置6,其用薄膜滤器将析出此金属氧化物的排水S6分离为含有通过电解产生的金属氧化物的悬浮物MP和排水S7;离子交换装置7,其使用离子交换树脂除去以微量溶解于通过精密过滤装置6除去微细悬浮物MP的排水S7中的金属。
接下来根据图1说明本发明的从排水中除去金属的方法(以下简称除去方法)。
本实施方式的除去方法是水洗从设置于水泥制造设备上的氯旁路装置中排出的氯旁路粉末,除去使金属成分溶出的排水中所含的金属的方法、向上述排水中添加还原剂及pH调整剂,使含有溶解于上述排水中的金属的沉淀物生成,从上述排水中分离此沉淀物,生成二次排水,通过向此二次排水中通入直流电流,使溶解于该二次排水中的金属作为氧化物析出,从上述二次排水中分离此金属氧化物的方法。
进一步详细说明此除去方法。
在本实施方式的除去方法中,作为对象的排水是水洗从城市垃圾焚烧炉或产业废弃物焚烧炉排出的燃烧灰或飞尘或水洗由附设于水泥烧制设备的氯旁路装置得到的含有高浓度氯化合物的粉末,使铊、铅、铜、锌等金属成分溶出的排水。
在此,将水洗从设置于水泥制造设备的氯旁路装置排出的氯旁路粉末,使铊、铅、铜、锌等金属成分溶出的排水作为对象进行说明。
[成为处理对象的排水]
成为处理对象的排水,例如从图2所示的水洗·过滤装置排出。
此水洗·过滤装置是向从水泥制造设备的氯旁路装置中排出的氯旁路粉末(含氯废弃物)中添加水并混合作为泥浆,通过过滤将此泥浆分离为脱氯饼(固体成分)和滤液,将得到的脱氯饼作为水泥原料的装置,由以下构成:混合槽11,其混合脱氯粉末D和新的水(以下也称新水)W得到溶液M1;压滤器12,其通过加压过滤将此溶液M1分离为脱氯饼C和排水S1,将此加压过滤后所得的脱氯饼C以加压状态压送新水W,洗净脱氯饼C。
在此混合槽11中,首先储存规定量的新水W,例如储存相对于水洗的氯旁路粉末D的2~4重量倍的新水W,向此新水W中投入规定量的氯旁路粉末D,进行沉浸·搅拌、水洗,使氯旁路粉末D中所含的氯化合物及铊、铅、铜、锌等可溶成分溶出,制成溶液M1。
在这里将新水W的注入量如上述限定的原因是因为若注入量为粉末的2重量倍以下时,则粉末中的可溶成分的溶出变得不充分,残留于在后阶段的压滤器12过滤所得的脱氯饼C中的可溶成分变多。另外是因为所得溶液M1的粘性变高,难以向下一个工序泵输送。
另外是因为若注水量为粉末的4重量倍以上,则钙成分或重金属类等其它成分的溶出变多,因此,在下一阶段的工序中,用于去除这些成分的药剂的使用量变多。
在上述水洗过程中,混合槽11内的温度被控制在规定温度范围内即可,并没有特别的限制,但为提高可溶成分的溶解速度,优选提高到例如40℃以上。
另外,搅拌时间为充分溶解脱氯粉末D中所含的氯化合物及铊、铅、铜、锌等可溶成分的时间即可,优选在10小时以内。而超过10小时的长时间的搅拌,生成粉末中所含的钙和碱成分及氯的复盐并产生沉淀物,恐怕不能充分地进行脱盐,所以不为优选。
通过此水洗过程生成的溶液M1通过压滤器12被过滤分别为脱氯饼C和排水S1。
在此过滤分别时,优选用新水W洗净含有残留于压滤器12内脱氯饼C上的可溶成分的水分。此使用新水W的洗净可通过在加压压滤器12的状态下,从一个方向向脱氯饼中C压送新水W,以较少的水量高效率地进行洗净。
用于此洗净的新水W优选为被水洗的粉末量的0.5~2.0重量倍。
通过使用此新水W的洗净,可充分降低脱氯饼C中的氯含量、及铊、铅、铜、锌等可溶成分。
另外,因被水洗的脱氯饼C1的含水率较低,故被直接送至水泥制造设备,混合至其它水泥原料中,在干燥·粉碎后,作为粉末水泥原料,在水泥烧制工序被再循环使用,烧制成水泥熟料。另一方面,洗净脱氯饼C后的洗净水作为排水S1被排出。
[从排水中除去金属]
从上述水洗·过滤装置排出的、包含洗净后的水的排水S1,除溶出粉末中的氯以外,还包含含有铊、铅、铜、锌等金属的可溶成分、钙成分、氯成分等。所以除去这些成分。
此金属除去工序分为下述3个阶段。
A.第1阶段
向排水中加入还原剂、共沉淀剂、pH调整剂等,使含有溶解于此排水中的金属的沉淀物生成,从排水中分离此沉淀物的工序。
B.第2阶段
通过向在第1阶段分离沉淀物的排水中通入直流电流,电解此排水,并且,使溶解于排水中的金属作为氧化物析出,分离此金属氧化物的工序。
C.第3阶段
进行分离金属氧化物后的排水的离子交换,除去溶解于此排水中的金属的工序。
依次说明以上3个阶段。
“第1阶段”
首先,向图1所示的反应槽1中注入从上述水洗·过滤装置中排出的、含有洗净后的水的排水S1,为从此排水S1中去除重金属类、钙成分,添加例如硫酸亚铁(FeSO4)或氯化亚铁(FeCl2)等铁盐作为还原剂·共沉淀剂,另外吹入二氧化碳(CO2)作为pH调整剂,再进一步通过适当添加碳酸钾(K2CO3)、盐酸(HCI)或硫酸(H2SO4)、高分子凝聚剂P等,使其反应,使上述成分作为由氢氧化物等而成的沉淀物析出。
例如,通过将排水S1的PH设为9~10.5左右,生成重金属的氢氧化物的沉淀物,可大幅度去除重金属类。另外,作为pH调整剂为酸性物质即可,但最优选二氧化碳。通过使用二氧化碳可大幅度去除溶解于排水S1中的钙。
另外,若与二氧化碳(CO2)同时添加碳酸钾(K2CO3),则可以使溶解于排水S1中的钙作为碳酸钙(CaCO3)完全沉淀,并将其除去。在添加碳酸钾(K2CO3)时,最终被回收的盐为利用价高的氯化钾(KCI)。
在此也考虑到以后回收排水中的盐的情况,选择了适于使用的化学物质。例如,当最终被回收的盐为氯化钾(KCI)时,因其利用价值高而优选,所以选择了适合的碳酸钾(K2CO3)。
也可使用碳酸钠(Na2CO3)或碳酸氢钠(NaHCO3)替代此碳酸钾。
另外,在无法准备二氧化碳(CO2)的情况下,也可只用碳酸钾(K2CO3)处理溶解于排水S1中的钙。
接下来,向含有如此得到的碳酸钙(CaCO3)的排水中添加盐酸(HCI)或硫酸(H2SO4),进一步促进反应。
然后向促进此反应的滤液中添加高分子凝聚剂P,使排水中的碳酸钙(CaCO3)及重金属凝聚,制成含有悬浮物的排水S2。
将此碳酸钙(CaCO3)及重金属的凝聚物,即,含有悬浮物的排水S2送至沉淀槽2,静置规定时间,优选为3~5小时。据此,作为排水S2中的凝聚物的碳酸钙(CaCO3)及重金属沉淀。
此沉淀槽2的沉淀物在取出后被送至压滤器3。
在压滤器3中,通过对沉淀物加压·脱水,过滤分离为含有碳酸钙(CaCO3)及重金属的饼状重金属沉淀物MS和排水S3。此排水S3通过被添加至送达反应槽1的排水S1中,被循环使用。
需要说明的是,此重金属沉淀物MS在压滤器3压缩后,用新水洗净也无妨。
另一方面,作为从沉淀槽2中排出的上澄水的排水S4被送至反应槽4,添加金属截留剂T。此排水S4通过与金属截留剂T反应,成为含有数%以下浮游悬浊物质(SS成分)的悬浮的排水S5。
[第2阶段]
将此悬浮的排水S5送至电解装置5。通过电解装置5的电极在排水S5中进行通电,通过电解排水S5中的一部分水,使同时溶解的金属作为氧化物析出,使其变为细微的悬浮物,制成含有悬浮物的排水S6。尤其,在溶解的金属为铊(TI)的情况下,成为易于氧化的氧化铊(TI2O3)。
在此电解时,铅、铜、锌等金属在电解装置5的阳极上析出,从排水S5中被除去。析出的铅等金属以其它途径定期从阳极回收。
含有此悬浮物的排水S6被送至精密过滤装置6,通过薄膜滤器(精密过滤膜:MF)除去含有金属氧化物的细微的悬浮物MP,成为浮游悬浊物质(SS成分)为1mg/L以下浓度的排水S7。此排水S7中含有0.5~3ppm左右的铊。
与上述水洗·过滤装置相同,在压滤器压缩后,用新水洗净此悬浮物MP也无妨。
[第3阶段]
为除去在从精密过滤装置6中排出的残留于排水S7中的微量的溶解金属,将此排水S7送至离子交换装置7,用离子交换树脂吸附去除以微量溶解于排水S7中的金属。作为离子交换树脂,可使用CR11、IRY等。
通过此离子交换树脂,可去除上述第2阶段处理中仍以极微量残留的铊等金属。
仅通过离子交换装置的吸附处理也可将铊降低至1/50左右。然而,考虑到装置的大型化等,仅以离子交换装置,难以使浓度为0.1ppm以下。
因此,若在电解装置5和离子交换装置7这2个阶段去除排水中所含铊等金属时,排水中的铊浓度进一步降低,其结果,可进一步提高排水水质,形成铊浓度为0.1ppm以下的排水。
如此,含有微量溶解金属的排水S7,因通过离子交换树脂大致完全去除了微量的铊等金属,铊等金属的浓度成为0.1ppm以下,排向外部。
如以上说明,根据本实施方式的从排水中除去金属的方法,用电解装置5向排水S5中进行通电,将排水S5中的一部分水电解,据此,使同时溶解的铊(TI)等金属作为氧化物析出,形成含有悬浮物的排水S6;通过精密过滤装置6从排水S6中除去含有氧化铊(Tl2O3)等金属氧化物的细微悬浮物MP,制成浮游悬浊物质(SS成分)为1mg/L以下的排水S7,进一步通过离子交换装置7,吸附除去微量残留的铊等金属;因将铊浓度设为0.1ppm以下,故可有效地去除排水中所含的铊等重金属,显著降低排水中的重金属的浓度。因此,可将排水的水质提高至排水标准浓度以下的状态。
根据本实施方式的从排水中除去金属的装置,具备:电解装置5,其向排水S5中通入直流电流,进行电解,电解排水S5,并且使溶解于排水S5中的金属作为氧化物析出;精密过滤装置6,其使用薄膜滤器将析出此金属氧化物的排水S6分离为包含由电解而产生的金属氧化物的悬浮物MP和排水S7;离子交换装置7,其使用离子交换树脂去除微量溶解于通过精密过滤装置6除去细微悬浮物MP的排水S7中的金属,故可有效且廉价地去除排水中所含的铊等重金属,可易于显著降低排水中铊等重金属的浓度。因此,可较容易且廉价地将排水的水质提高至充分适于排水标准的状态。
实施例
以下例举实施例具体说明本发明的从排水中除去金属的方法及装置,但丝毫不受限于以下实施例。
需要说明的是,本实施例中,作为处理对象的排水使用下述排水,即,水洗从设置于水泥制造设备的氯旁路装置排出的氯旁路粉末,使金属成分溶出的排水。
将此氯旁路粉末的组成示于表1。
项目 | 单位 | 含量 |
SiO2 | 重量% | 8.1 |
Al2O3 | 重量% | 2.5 |
Fe2O2 | 重量% | 0.8 |
CaO | 重量% | 30.9 |
MgO | 重量% | 0.7 |
SO3 | 重量% | 4.6 |
Na2O | 重量% | 1.6 |
K2O | 重量% | 25.7 |
Cl | 重量% | 20.8 |
Cu | mg/Kg | 1.750 |
Zn | mg/Kg | 813 |
As | mg/Kg | 4 |
Se | mg/Kg | 376 |
Cd | mg/Kg | 168 |
Hg | mg/Kg | 0.2 |
Tl | mg/Kg | 800 |
Pb | mg/Kg | 3.400 |
[成为处理对象的排水的制备]
接下来,通过水洗此氯旁路粉末,使金属成分溶出,制备本实施例中成为处理对象的排水。
首先,向上述组成的粉末中添加相对于此粉末100重量份为300重量份水,并搅拌,制成粉末浆料,并且使含有氯化合物等的可溶成分溶出并再制浆。
其次,使用压滤器,在气压5Kg/cm2的压力下,压缩此粉末浆料,得到311重量份的滤液。然后,保持其压缩状态,将新水100重量份从滤液压送方向压入压滤器内的脱氯饼,进行此脱氯饼的贯通洗净。
新水洗净后得到的脱氯饼的回收量为85重量份,其含水率为40%,其氯含有率为0.3%,其脱氯率为98.8%。如此得到的脱氯饼,氯含有率极低,可作为水泥原料再利用。
另一方面,由此工序所得的添加了渗透水和洗净液的排水为415重量份,此排水的特征为,pH为13.1、导电率为200mS/cm,另外,钾含量为47.5g/L、氯含量为46.2g/L、钙含量为730ppm左右。
另外,此排水,作为金属类含有铅约为250ppm、铜为30ppm、锌为3ppm、铊为80ppm左右。
[从排水中除去金属]
除去上述排水中所含的铊、铅、铜、锌等金属。
首先,向反应槽1中注入此排水,向此排水中吹入二氧化碳,据此将pH制备为9.5,进一步添加硫酸亚铁(FeSO4)及碳酸钾(K2CO3),使其反应,制成含有碳酸钙(CaCO3)的排水。
其次,向此排水中添加高分子凝聚剂,使排水中的碳酸钙(CaCO3)及重金属凝聚,制成悬浮此凝聚物的排水。
然后,将此悬浮的排水移至沉淀槽2,静置3~5小时,使排水中的碳酸钙(CaCO3)及重金属沉淀。
接着,从沉淀槽2中取出沉淀物,用压滤器3进行加压·脱水,分离为含有碳酸钙(CaCO3)及重金属的饼状重金属沉淀物与滤液。
在此沉淀槽2所得的沉淀物是除了钙以外大量含有铅等金属化合物盐的物质。另外,在投入至反应槽1的排水S1中加入由压滤器3过滤后的滤液,进行再利用。
另一方面,将从沉淀槽2中排出的作为上澄水的排水S4移至反应槽4,向此排水S4中添加金属截留剂T,使其反应。
据此,排水成为含有数%以下析出的悬浮物(SS成分)的悬浮的排水S5。另外,调查此排水S5的重金属类的含量的结果,尤其包含约50ppm的铊,在此阶段中并未被充分捕集。
然后,将此排水S5移至电解装置5,将白金电极用作电解装置5的电极,通过此白金电极向排水中施加3伏特的直流电流,进行通电。
通过此通电,电解排水中的一部分水,由此,同时溶解的铊(T1)等金属作为氧化物析出,成为含有悬浮物的排水S6。
确认到排水S6中的铊容易氧化,而成为氧化铊(Tl2O3)。
此电解时,虽在白金电极上析出了铅、铜、锌等金属,但这些金属的回收量极其少。
另外,在电解时,虽使排水的pH在8~13的范围变化,但并未在分解量或吸附量方面发现极大差异。
图3表示排水S5的电解中的通电量(C/L)和铊浓度(mg/L)的关系。
根据此图,通电量为100C/L时,可除去90%以上,另外,在140C/L以上时,可除去95%以上。
然后,将所得的排水S6移至精密过滤装置6,通过薄膜滤器(MF),分离为含有析出、悬浮的氧化铊的细微悬浮物MP和为滤液的排水S7。此悬浮物MP,铊的纯度高,通过回收可谋求有效利用。
将通过此薄膜滤器(MF)去除悬浮物MP、铊浓度成为1mg/L的排水S7移至离子交换装置7,通过CR11、IRY等离子交换树脂去除极少残留于此排水中的铊等金属。
从离子交换装置7中排出的排水的特征为,pH为9.5、导电率为200mS/cm、钾含量为47.5g/L、氯含量为46.2g/L、钙含量为4ppm。
另外,在金属中,铅、铜及锌皆为0.1ppm以下,铊为0.1ppm以下。
据此可知,通过电解装置5和离子交换装置7,微量残留于排水中的铊等金属被有效地分离捕集。
另一方面,作为比较例,不使从反应槽4排出的排水S5通过电解装置5,而直接移至精密过滤装置6,分离为含有金属的细微悬浮物和为滤液的排水之后,将此排水移至离子交换装置7,通过CR11、IRY等离子交换树脂去除残留于此排水中的金属。
图4表示铊浓度为60mg/L的排水的离子交换树脂中的通水量(mL)和铊浓度(mg/L)的关系。
根据此图可知,若将通水量设为30mL时,铊浓度为0.13mg/L左右,但为进一步将铊浓度设为0.10mg/L,则需要非常大的离子交换装置,不能有效且廉价地进行排水处理。
根据本发明的从排水中除去金属的方法及除去装置,除去在水洗含氯废弃物时产生的排水、或水洗厨余垃圾焚烧灰、飞尘、塑料焚烧灰等时产生的排水中所含的例如,铊、铅、镉、铬、水银等金属,通过将这些金属浓度设为排水标准以下,可实现排水水质的提高。
另外,根据本发明的从排水中除去金属的方法及除去装置,可实现有效且廉价地提高排水水质。
进一步,根据本发明的从排水中除去金属的方法及除去装置,可除去大量的氯化合物或重金属等,若用于氯旁路粉末,则可将氯旁路粉末作为水泥原料再利用。
Claims (7)
1.一种从排水中除去金属的方法,是除去排水中所含的金属的方法,其特征在于,
通过向上述排水中通入直流电流,而使溶解于该排水中的金属作为氧化物析出,从上述排水中分离该金属氧化物。
2.一种从排水中除去金属的方法,是除去排水中所含的金属的方法,其特征在于,
向上述排水中添加还原剂及pH调整剂使含有溶解于上述排水中的金属的沉淀物生成,从上述排水中分离该沉淀物生成二次排水,对该二次排水中通入直流电流,由此,使溶解于该二次排水中的金属作为氧化物析出,从上述二次排水中分离该金属氧化物。
3.根据权利要求1或2所述的从排水中除去金属的方法,其特征在于,通过离子交换树脂除去溶解于分离上述金属氧化物后的排水或二次排水中的金属。
4.根据权利要求1、2或3所述的从排水中除去金属的方法,其特征在于,上述排水是水洗含氯废弃物时产生的排水、或水洗厨余垃圾焚烧灰、飞尘、塑料焚烧灰中的任1种或2种以上时产生的排水。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的从排水中除去金属的方法,其特征在于,通过在上述排水或上述二次排水中通入直流电流,使溶解于该排水或二次排水中的金属在电极上析出,从上述排水或二次排水中除去该金属。
6.一种从排水中除去金属的装置,其除去排水中所含的金属,其特征在于,具备:
反应槽,其储存上述排水,向该储存的排水中添加还原剂及pH调整剂,使含有溶解于上述排水中的金属的沉淀物生成;
固液分离装置,其从上述排水中分离该沉淀物使二次排水生成;
电解装置,其通过向该二次排水中通入直流电流,使溶解于该二次排水中的金属作为氧化物析出,从上述二次排水中分离该金属氧化物。
7.根据权利要求6所述的从排水中除去金属的装置,其特征在于,在上述电解装置的下游侧设置将溶解于分离上述金属氧化物后的二次排水中的金属除去的离子交换树脂而成。
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