CN101381074A - 重金属回收装置以及重金属回收方法 - Google Patents

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Abstract

一种重金属回收装置以及重金属回收方法，具有：当供给含有重金属的废水和硫化氢时，使废水中含有的重金属和硫化氢反应并生成硫化物盐的生成部(11)；当供给硫化物盐和酸时，取得通过硫化物盐和酸的反应而产生的硫化氢和重金属离子的取得部(12)；将取得部取得的硫化氢供给到生成部的硫化氢供给线(13)；以及排出重金属离子的排出线(20)。

Description

重金属回收装置以及重金属回收方法
本申请要求于2007年9月6日提交的日本在先申请No.2007—231595的优先权，并援引其全部内容。
技术领域
本发明涉及一种利用在废水处理过程中产生的物质从含有重金属的废水中回收重金属的重金属回收装置以及重金属回收方法。
背景技术
工厂废水等废水中含有对人有害的水银、铅、镉以及铬等重金属。必须将这些有害的重金属从废水中除去。
在从含有重金属的废水(含重金属废水)中除去重金属的方法的一个例子中，有如下方法：仅从含重金属废水中除去重金属以达到规定值(排水基准值)，并将除去的重金属作为废弃物处理。另一方面，如果从含重金属废水中将重金属作为有价值之物回收并再利用，能够有效活用废水中包含的重金属。
在从废水中回收重金属等目标物质的方法中，根据目标而划分有：仅回收目标物质的“单位处理技术”和组合多个单位处理技术来有效回收目标物质的“复合技术”。
单位处理技术中，有“电解法”和“碱沉淀法(凝集沉淀法)”。电解法是在含重金属废水中插入2根电极(阳极、阴极)，通过使电流在电极间流过而使重金属在电极上析出的方法。并且，碱沉淀法是将烧碱或消石灰等碱剂添加到含重金属废水中而使重金属作为氢氧化物析出的方法。
并且，有使用复合技术的方法的一个例子。在硫化物法中，在含重金属废水中添加硫化钠和硫化氢，使重金属作为硫化物盐沉淀除去。这里使用的硫化氢，例如能够通过厌气条件下硫酸还原菌的作用从硫酸离子和有机物中产生硫化物法必需的硫化氢。并且，硫酸离子能够通过硫氧化菌的作用从单体的硫分产生。
目前，作为含重金属废弃物的处理方法具有以下技术：将通过硫酸还原菌的作用从含有硫酸离子和有机物的第1废弃物产生的硫化氢添加到含有重金属的第2废弃物中，使重金属成为不溶化的硫化物盐而进行处理(例如，参照日本特开2006-2462号公报)。该日本特开2006-2462号公报上记载的技术是一种有效的方法，其在分别得到“硫酸离子和含有机物的第1废弃物”和“仅含有重金属的第2废弃物”的情况下，能够将通过第1废弃物的处理得到的硫化氢利用于第2废弃物的处理。
并且，目前，有在同一系统(一体型还原槽)内进行硫酸还原菌的硫化氢产生和重金属的硫化物盐生成的技术(例如，参照日本特开2006-187682号公报)。在该日本特开2006-187682号公报中记载的技术中，将硫酸还原菌、繁殖必须的营养盐类以及含重金属废水混合，同时进行通过还原菌作用的硫化氢的产生和重金属作为硫化物盐的沉淀，将硫化物盐作为还原菌的繁殖的吸附担体使用。
一般的废水的含有物多种多样。因此，如日本特开2006-2462号公报记载那样分别并同时得到“硫酸离子与含有有机物的第1废弃物”和“仅含有重金属的第2废弃物”的情况，即，能够使用日本特开2006-2462号公报记载的技术的情况很少。并且，在日本特开2006-2462号公报中，虽然记载有从废弃物中除去重金属的技术，但是没有考虑将不溶化的硫化物盐中的重金属作为有价值之物而回收纯的金属。另外，在日本特开2006-187682号公报中，仅将重金属的硫化物盐作为担体使用，而没有考虑从硫化物盐中将重金属作为不含有不纯物的有价值之物进行回收。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用废水处理过程中产生的物质从含重金属废水中有效回收重金属的重金属回收装置以及重金属回收方法。
为了达成上述目的，本发明的重金属回收装置具有：生成部，当供给含有重金属的废水和硫化氢时，使废水中含有的重金属和硫化氢反应而生成硫化物盐；取得部，当供给硫化物盐和酸时，取得通过硫化物盐和酸反应而产生的硫化氢和重金属离子；硫化氢供给线，将取得部取得的硫化氢供给到生成部；以及排出线，排出重金属离子。
并且，本发明的其它的方式的重金属回收装置具有：取得部，当供给硫化物盐和盐酸时，取得通过硫化物盐和盐酸反应而产生的硫化氢和重金属离子；析出部，电解取得部取得的重金属离子，并在电极上析出金属；以及酸生成部，利用由电解产生的氯气而生成盐酸，并供给到取得部。
另外，本发明的其它的重金属回收装置具有：生成部，当供给含有重金属的废水和硫化氢时，使废水中含有的重金属与硫化氢反应而生成硫化物盐；硫氧化部，当供给硫化物盐时，通过预先存在于内部的硫氧化菌的作用而产生硫酸离子；硫酸还原部，当供给硫酸离子和有机物时，通过预先存在于内部的硫酸还原菌的作用，在厌气条件下产生硫化氢和重金属离子；硫化氢供给线，将硫酸还原部产生的硫化氢供给到生成部；以及排出线，排出重金属离子。
本发明的重金属回收方法具有具有：生成步骤，当供给含有重金属的废水和硫化氢时，使废水中含有的重金属和硫化氢反应而生成硫化物盐；取得步骤，当供给硫化物盐和酸时，取得使硫化物盐和酸反应而产生的硫化氢和重金属离子；供给步骤，将取得的硫化氢作为生成步骤中利用的硫化氢供给；以及排出步骤，排出重金属离子。
并且，本发明的其它的方式的重金属回收方法具有：取得步骤，当供给硫化物盐和盐酸时，取得通过硫化物盐和盐酸反应而产生的硫化氢和重金属离子；析出步骤，电解取得部取得的重金属离子，并在电极上析出金属；酸生成步骤，利用由电解产生的氯气而生成盐酸；以及酸供给步骤，将生成的盐酸作为在取得步骤中利用的盐酸而供给。
另外，本发明的其它的重金属回收方法具有：生成步骤，当供给含有重金属的废水和硫化氢时，使废水和硫化氢反应而生成硫化物盐；氧化步骤，当供给硫化物盐时，通过预先存在于内部的硫氧化菌的作用而产生硫酸离子；还原步骤，当供给硫酸离子和有机物时，通过预先存在于内部的硫酸还原菌的作用，在厌气条件下产生硫化氢和重金属离子；以及排出步骤，排出重金属离子。
附图说明
图1为表示本发明的第1实施方式的重金属回收装置的功能框图。
图2为表示本发明的第1实施方式的变形例的重金属回收装置的功能框图。
图3为表示本发明的第2实施方式的重金属回收装置的功能框图。
图4为表示本发明的第2实施方式的变形例的重金属回收装置的功能框图。
图5为表示本发明的第2实施方式的其它变形例的金属回收装置的功能框图。
具体实施方式
使用图示对本发明的实施方式的重金属回收装置进行以下说明。重金属回收装置是对工厂等排出的含重金属废水进行处理并回收重金属的装置。在以下的说明中，相同的构成赋予相同的符号并省略说明。
(第1实施方式)
如图1所示，本发明的第1实施方式的重金属回收装置1a具有：当供给含重金属废水和硫化氢时，使废水中的重金属和硫化氢反应而生成硫化物盐的生成部11；当供给硫化物盐和酸时，取得通过硫化物盐和酸反应而产生的硫化氢和重金属离子的取得部12；以及将取得部12取得的硫化氢供给到生成部11的硫化氢供给线13。并且，重金属回收装置1a具有电解取得部12取得的重金属离子，并在电极上析出重金属M的析出部14。
经由线15将重金属回收装置1a中作为处理对象的含重金属废水供给到生成部11，并且经由硫化氢供给线13将硫化氢供给到生成部11。在生成部11中，废水中含有的重金属与硫化氢反应，生成硫化物盐。生成部11将生成的硫化物盐从线16排出并供给到取得部12。并且，生成部11将从含重金属废水中以硫化物盐形式除去重金属后的废水(处理水)从线17排出。即，生成部11将通过硫化物法从含重金属废水中除去重金属而得到的处理水从线17排出。
例如，在生成部11的水槽内(没有图示)，当生成的硫化物盐沉淀时，生成部11从废水中提取沉淀后的硫化物盐部分，经由线16供给到取得部12。并且，在排出沉淀后的硫化物盐后，生成部11将残留在生成部11的水槽内的废水作为除去重金属后的处理水经由线17排出到外部。经由线17被排出的处理水根据处理水的性质，或被供给到其它的处理装置，或被排放到下水等。
硫化物盐从生成部11经由线16被供给到取得部12，并且盐酸从酸注入部18经由酸供给线19被供给到取得部12。在取得部12，硫化物盐与盐酸反应，生成硫化氢和重金属离子。由此，在生成部11与硫分(硫化氢)结合后的重金属在取得部11中再次与硫分分离。
取得部12取得产生的硫化氢，经由硫化氢供给线13供给到生成部11。并且，取得部12取得生成的重金属离子，经由线20供给到析出部14。
酸注入部18供给到取得部12的酸不仅限于盐酸，也可以是硫酸等其它的酸。在酸注入部18预先将盐酸或硫酸等酸贮存在内部的贮存槽(没有图示)中，向取得部12供给与从生成部11供给的硫化物盐的量相对应的量的酸。
析出部14具有电解装置21，该电解装置21具有阳极21a和阴极21b的电极。当重金属离子经由线20从取得部12被供给时，析出部14通过电解装置21电解重金属离子，由此在阴极21b上析出重金属M。通过回收这样地在电解装置21的阴极21b上析出的重金属M，能够通过重金属回收装置1a回收作为有价值之物的不含不纯物的状态的重金属M。
如上所述，第1实施方式的重金属回收装置1a能够利用电解将不含不纯物的重金属M作为有价值之物回收。
并且，重金属回收装置1a在前段的生成部11利用在取得部12中取得重金属离子时产生的硫化氢。因此，重金属回收装置1a仅需最低限度地贮存用于生成硫化物盐的硫化氢即可，通过有效地活用在回收重金属的过程中产生的物质(硫化氢)能够抑制药品费用或药品的管理成本。
(变形例1)
图2所示的变形例1的重金属回收装置1b与图1所示的上述重金属回收装置1a相比较，不同点在于代替酸注入部18而具有气体捕集部22以及盐酸生成部23。
在析出部14，在重金属离子的电解时产生氯气G1。气体捕集部22捕集在析出部14产生的氯气G1并送到盐酸生成部23。并且，盐酸生成部23利用从气体捕集部22供给的氯气G1而生成盐酸。在盐酸生成部23生成的盐酸贮存在盐酸生成部23内部的贮存槽(没有图示)内，与酸注入部18相同，与经由线16从生成部11被供给的硫化物盐的量相对应的量的盐酸经由酸供给线19被供给到取得部12。盐酸生成部23为例如使氯气G1被水吸收而制造盐酸的现有设备。
如上所述，变形例1的重金属回收装置1b将利用在析出部14电解中产生的氯气G1生成的盐酸供给到取得部12并添加到硫化物盐中，用于硫化氢和重金属的分离。因此，在重金属回收装置1b仅需贮存最低限的酸即可，通过有效地活用在回收重金属的过程的电解产生的物质(氯气)，能够抑制药品费用或药品的管理成本。
(第2实施方式)
如图3所示，本发明的第2实施方式的重金属回收装置1c具有：当供给含有重金属的废水和硫化氢时，使废水中含有的重金属与硫化氢反应而生成硫化物盐的生成部11；当供给硫化物盐时，通过预先存在于内部的硫氧化菌的作用而产生硫酸离子的硫氧化部24；当供给硫酸离子和有机物时，通过预先存在于内部的硫酸还原菌的作用，在厌气条件下产生硫化氢和重金属离子的硫酸还原部26；以及将硫酸还原部26产生的硫化氢供给給生成部11的硫化氢供给线13。并且，重金属回收装置1c具有电解在硫酸还原部26生成的重金属离子，并在电极上析出金属M的析出部14。
生成部11与图1所示的上述构成相同，经由线16将生成的硫化物盐供给到硫氧化部24。
硫化物盐从生成部11经由线16被供给到硫氧化部24。在硫氧化部24内，当硫化物盐被供给时，存在使硫氧化而生成硫酸离子的硫氧化菌。因此，在硫化物盐被供给的硫氧化部24内，通过硫氧化菌的作用，由硫化物盐生成硫酸离子和重金属离子。由此，在生成部11与硫分(硫化氢)结合后的重金属在硫氧化部24中再次与硫分分离。硫氧化部24经由线25将生成的硫酸离子和重金属离子供给到硫酸还原部26。
在硫酸还原部26，从硫氧化部24供给硫酸离子，并且从有机物供给部27供给有机物。在有机物供给部27预先将被分解为硫酸还原菌的有机物贮存在内部的贮存槽(没有图示)中，将与从硫氧化部24供给的硫酸离子的量相对应的量的有机物供给到硫酸还原部26。
在硫酸还原部26内，当在厌气条件下供给硫酸离子和有机物时，存在还原硫酸离子并生成硫化氢的硫酸还原菌。并且，硫酸还原部26内保持厌气条件。因此，在被供给硫酸离子和有机物的硫酸还原部26内，通过硫酸还原菌的作用，由硫酸离子和有机物生成硫化氢。硫酸还原部26将产生的硫化氢经由硫化氢供给线13供给到生成部11。并且，硫酸还原部26将从硫氧化部24供给的重金属离子经由线20供给到析出部14。
析出部14与图1所示的上述构成相同。即，当经由线20从硫酸还原部26供给重金属离子时，通过电解装置21将重金属离子分解，析出部14在阴极21b上析出重金属M。通过回收这样在电解装置21的阴极21b上析出的重金属M，能够使用重金属回收装置1c将不含不纯物的状态的重金属M作为有价值之物回收。
如上所述，第2实施方式的重金属回收装置1c能够利用电解将不含不纯物的重金属M作为有价值之物回收。
并且，重金属回收装置1c在前段的生成部11利用在取得重金属离子时得到的硫酸还原部26中产生的硫化氢。因此，重金属回收装置1c只需要贮存用于硫化物盐生成的最低限度的硫化氢即可，能够有效地利用回收重金属过程中产生的物质(硫化氢)。
(变形例2)
图4所示的变形例2的重金属回收装置1d与图3所示的上述重金属回收装置1c相比较，不同点在于不具有有机物供给部27，而仅具有有机物供给线28。
自生成部11从线17排出的废水中除去重金属的处理水含有硫酸还原菌能够利用的有机物。在处理水含有有机物时，有机物供给线28将从生成部11排出的处理水供给到硫酸还原部26。在硫酸还原部26中，通过从硫氧化部24供给的硫酸离子和有机物供给线28供给的处理水所含的有机物，在厌气条件下通过硫酸还原菌的作用生成硫化氢。并且，硫酸还原部26与重金属回收装置1c同样地将产生的硫化氢经由硫化氢供给线13供给到生成部11。
如上所述，变形例2的重金属回收装置1d中，生成部11从含有含重金属废水中除去重金属后得到有机物，将含有该有机物的处理水供给到硫酸还原部26，作为硫酸还原菌的分解物质使用。因此，没有必要预先贮存有机物，能够有效地利用处理含重金属废水过程中产生的处理水中含有的物质(有机物)。
另外，在从生成部11排出的处理水中含有的有机物为硫酸还原菌难以利用的有机物时，也可以通过对处理水赋予使有机物容易被硫酸还原菌利用的一些前处理后提供给硫酸还原部26。
(变形例3)
图5所示的变形例3的重金属回收装置1e与图3所示的上述重金属回收装置1c相比较，不同点在于具有硫酸还原部29、气体捕集部30以及发电部31以代替硫酸还原部29。
在硫酸还原部29内，硫酸还原菌和甲烷菌共存。甲烷菌在厌气条件下被提供有机物时生成甲烷G2。即，在从硫氧化部24供给硫酸离子并从有机物供给部27供给有机物的硫酸还原部29内，通过硫酸还原菌的作用由硫酸离子和有机物生成硫化氢，并且通过甲烷菌的作用生成甲烷G2。硫酸还原部29将通过硫酸还原菌产生的硫化氢经由硫化氢供给线供给到生成部11。并且，硫酸还原部29将从硫氧化部24供给的重金属离子经由线20供给到析出部14。
气体捕集部30捕集在硫酸还原部29产生的甲烷G2并供给到发电部31。发电部31为基于甲烷G2发电的现有设备，利用从气体捕集部30供给的甲烷G2产生电能(转换为功率)。并且，发电部31将产生的电能供给到电解装置21。电解装置21利用从发电部31供给的电能进行电解。
如上所述，变形例3的重金属回收装置1e为，通过在硫酸还原部29通过与硫酸还原菌共存的甲烷菌的作用而产生甲烷G2，将由该甲烷G2发电的电能供给到电解装置21，作为电解必须的电能使用。因此，能够有效地将处理含重金属废水过程中产生的物质(甲烷)作为电能进行利用。
另外，在发电部31产生的电能不仅限于电解装置21，也可以供给到重金属回收装置1e内部或外部的其它需要电能的装置。并且，在发电部31产生的电能不能满足电解装置21所需的电能的情况下，也可以与从其它的电源供给的电能合起来使用。另外，也可以如图4所示的重金属回收装置1d那样，将从生成部11排除的处理水中含有的有机物供给到硫酸还原部29。
根据本发明，能够利用在废水处理过程中产生的物质，从含重金属废水中有效回收重金属。

Claims (10)

1、一种重金属回收装置，其特征在于，具有：
生成部，当供给含有重金属的废水和硫化氢时，使上述废水中含有的重金属和上述硫化氢反应而生成硫化物盐；
取得部，当供给上述硫化物盐和酸时，取得通过上述硫化物盐和上述酸反应而产生的硫化氢和重金属离子；
硫化氢供给线，将上述取得部取得的上述硫化氢供给到上述生成部；以及
排出线，排出上述重金属离子。
2、一种重金属回收装置，其特征在于，具有：
取得部，当供给硫化物盐和盐酸时，取得通过上述硫化物盐和上述盐酸反应而产生的硫化氢和重金属离子；
析出部，电解上述取得部取得的上述重金属离子，并在电极上析出金属；以及
酸生成部，利用由电解产生的氯气而生成盐酸，并供给到上述取得部。
3、如权利要求1所述的重金属回收装置，其特征在于，具有：
析出部，电解从上述排出线排出的重金属离子，并在电极上析出金属；以及
酸生成部，利用由电解产生的氯气而生成盐酸，并供给到上述取得部。
4、一种重金属回收装置，其特征在于，具有：
生成部，当供给含有重金属的废水和硫化氢时，使上述废水中含有的重金属与上述硫化氢反应而生成硫化物盐；
硫氧化部，当供给上述硫化物盐时，通过预先存在于内部的硫氧化菌的作用而产生硫酸离子；
硫酸还原部，当供给上述硫酸离子和有机物时，通过预先存在于内部的硫酸还原菌的作用，在厌气条件下产生硫化氢和重金属离子；
硫化氢供给线，将上述硫酸还原部产生的上述硫化氢供给到上述生成部；以及
排出线，排出上述重金属离子。
5、一种重金属回收装置，其特征在于，具有：
生成部，当供给含有重金属的废水和硫化氢时，使上述废水中含有的重金属与上述硫化氢反应而生成硫化物盐；
硫氧化部，当供给上述硫化物盐时，通过预先存在于内部的硫氧化菌的作用而产生硫酸离子；
硫酸还原部，当供给上述硫化物离子和含有生成上述硫化物盐后残余的有机物的废水时，通过预先存在于内部的硫酸还原菌的作用，在厌气条件下产生硫化氢和重金属离子；以及
排出线，排出上述重金属离子。
6、一种重金属回收装置，其特征在于，具有：
生成部，当供给含有重金属的废水和硫化氢时，使上述废水中含有的重金属与上述硫化氢反应而生成硫化物盐；
硫氧化部，当供给上述硫化物盐时，通过预先存在于内部的硫氧化菌的作用，产生硫酸离子；
硫酸还原部，当供给上述硫酸离子与有机物时，通过预先存在于内部的硫酸还原菌的作用，在厌气条件下产生硫化氢和重金属离子，并通过上述硫酸还原菌与预先存在于上述内部的甲烷菌的作用而产生甲烷；以及
排出线，排出上述重金属离子。
7、如权利要求6记载的重金属回收装置，其特征在于，具有：
发电部，被供给上述甲烷，并将上述甲烷变为电能；以及
析出部，利用上述发电部产生的电能，电解从上述排出线排出的重金属离子，并在电极上析出金属。
8、一种重金属回收方法，其特征在于，具有：
生成步骤，当供给含有重金属的废水和硫化氢时，使上述废水中含有的重金属和上述硫化氢反应而生成硫化物盐；
取得步骤，当供给上述硫化物盐和酸时，取得使上述硫化物盐和上述酸反应而产生的硫化氢和重金属离子；
供给步骤，将取得的上述硫化氢作为上述生成步骤中利用的硫化氢供给；以及
排出步骤，排出上述重金属离子。
9、一种重金属回收方法，其特征在于，具有：
取得步骤，当供给硫化物盐和盐酸时，取得通过上述硫化物盐和上述盐酸反应而产生的硫化氢和重金属离子；
析出步骤，电解上述取得部取得的上述重金属离子，并在电极上析出金属；
酸生成步骤，利用由电解产生的氯气而生成盐酸；以及
酸供给步骤，将生成的上述盐酸作为在上述取得步骤中利用的盐酸而供给。
10、一种重金属回收方法，其特征在于，具有：
生成步骤，当供给含有重金属的废水和硫化氢时，使上述废水和上述硫化氢反应而生成硫化物盐；
氧化步骤，当供给上述硫化物盐时，通过预先存在于内部的硫氧化菌的作用而产生硫酸离子；
还原步骤，当供给上述硫酸离子和有机物时，通过预先存在于内部的硫酸还原菌的作用，在厌气条件下产生硫化氢和重金属离子；以及
排出步骤，排出上述重金属离子。
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