JP2000301163A - 水の浄化方法及びその装置 - Google Patents

水の浄化方法及びその装置

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JP2000301163A
JP2000301163A JP11112493A JP11249399A JP2000301163A JP 2000301163 A JP2000301163 A JP 2000301163A JP 11112493 A JP11112493 A JP 11112493A JP 11249399 A JP11249399 A JP 11249399A JP 2000301163 A JP2000301163 A JP 2000301163A
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titanium
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Katsuyuki Kataoka
克之 片岡
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水の凝集処理において凝集スラッジをきわめ
て価値の高い資源として有効利用できる技術を提供す
る。 【解決手段】 汚染物質を含む原水に、4価チタンイオ
ンを含有する無機凝集剤を添加して攪拌し、水和酸化チ
タンフロックを生成させて原水中の汚染物質を凝集、分
離し、凝集処理水を得るとともに、凝集処理水から分離
した凝集スラッジを脱水し、該脱水ケーキ又はその乾燥
物を硫酸に溶解させるか、又は塩素或いは塩酸と反応さ
せて硫酸チタニル又は4塩化チタンを製造することを特
徴とする水の浄化方法。また、該脱水ケーキ又はその乾
燥物を含チタン原料物質と混合し、その混合物を反応さ
せるようにすることもできる。4価チタンイオンを含有
する無機凝集剤は、4塩化チタン及び/又は硫酸チタニ
ルであることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水の浄化方法及び
その装置に関し、更に詳しくは、凝集剤を使用して水を
浄化する際、凝集処理で生じる凝集汚泥の資源化を図る
ことができる水の浄化方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、代表的な水処理方法として、
硫酸ばんど、PAC、塩化第2鉄などの凝集剤を利用し
た方法が知られている。凝集沈殿、凝集浮上などを行う
凝集分離方法は、下水の3次処理、し尿の高度処理、工
場排水処理、上水処理などの分野で利用され、SS、リ
ン、色度、CODの除去を目的として広く実施されてい
る。この凝集分離方法では、水酸化アルミニウム、水酸
化第2鉄などの凝集スラッジを生じる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の水の浄
化方法の場合、生成した凝集スラッジには格別の利用分
野がない。そのため凝集スラッジは、脱水処理して廃棄
せざるをえず、せいぜい上水処理汚泥を園芸用土として
少量利用する程度であった。本発明は、従来技街の欠点
を解決することを課題とする。すなわち、従来の凝集分
離方法の技術的限界を打破し、凝集スラッジをきわめて
価値の高い資源として有効利用できる技術を提供するこ
とを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、凝集スラッ
ジをきわめて価値の高い資源として回収できる技術を種
々研究したところ、無機凝集剤の中でも、4塩化チタ
ン、硫酸チタニルなどの4価チタンイオンを含む特定種
類の凝集剤を、汚染物質を含む原水に添加して攪拌する
と、水中で加水分解されて水酸化チタン(水和酸化チタ
ンTiO2 ・nH 2 O)フロックが生成する。生成した
これらのフロックからは、硫酸チタニルまたは、4塩化
チタンを回収することができることに着目した。
【0005】すなわち、本発明は下記の手段により上記
の課題を解決した。 (1)汚染物質を含む原水に、4価チタンイオンを含有
する無機凝集剤を添加して攪拌し、水和酸化チタンフロ
ックを生成させて原水中の汚染物質を凝集、分離し、凝
集処理水を得るとともに、凝集処理水から分離した凝集
スラッジを脱水し、該脱水ケーキ又はその乾燥物を硫酸
に溶解させるか、又は塩素或いは塩酸と反応させて硫酸
チタニル又は4塩化チタンを回収することを特徴とする
水の浄化方法。 (2)汚染物質を含む原水に、4価チタンイオンを含有
する無機凝集剤を添加して攪拌し、水和酸化チタンフロ
ックを生成させて原水中の汚染物質を凝集、分離し、凝
集処理水を得るとともに、凝集処理水から分離した凝集
スラッジを脱水し、該脱水ケーキ又はその乾燥物を含チ
タン原料物質と混合し、その混合物を硫酸に溶解させる
か、又は塩素或いは塩酸と反応させて硫酸チタニル又は
4塩化チタンを回収することを特徴とする水の浄化方
法。 (3)4価チタンイオンを含有する無機凝集剤が、4塩
化チタン及び/又は硫酸チタニルであることを特徴とす
る前記(1)又は(2)に記載の水の凝集分離方法。
【0006】(4)汚染物質を含む原水と、4価チタン
イオンを含有する無機凝集剤を導入して攪拌し、水和酸
化チタンフロックを生成させて原水中の汚染物質を凝集
させるフロック形成装置、該フロック形成装置から水和
酸化チタンフロックを含む水を導入して凝集スラッジを
分離し、凝集処理水を得る固液分離装置、該固液分離装
置で分離した凝集スラッジを脱水する脱水機、及び該脱
水機からの脱水ケーキ又はその乾燥物を硫酸、塩素、又
は塩酸と反応させて硫酸チタニル又は4塩化チタンを生
成させる反応槽を有することを特徴とする水の浄化装
置。
【0007】本発明においては、4塩化チタン、硫酸チ
タニルなどの4価チタンイオンを含む特定種類の凝集剤
を、汚染物質を含む原水に添加して攪拌すると、水中で
加水分解されて水酸化チタン(水和酸化チタンTiO2
・nH2 O)フロックが生成する。生成したこれらのフ
ロックは原水中の懸濁粒子などを凝集させ、沈殿槽で沈
降分離することにより、前記水酸化チタンを含む凝集ス
ラッジが形成されるが、この凝集スラッジから、硫酸チ
タニルまたは、4塩化チタンを回収することができる。
また、公知の方法で酸化チタンを作り、光触媒当に利用
することができる。例えば、原水中の無濁粒子、高分子
状溶解性有機物などを凝集してフロック化するととも
に、凝集工程で生成した前記水和酸化チタンフロックの
脱水物又はその乾燥物を、酸化チタン製造工場に輸送
し、チタン鉱石と共に硫酸に溶解すればよい。あるい
は、塩化炉に供給して4塩化チタンとして気化させる。
なお、上記の水和酸化チタンフロックは、原水中の濁
質、有機物が凝集フロックに取り込まれている状態にあ
る。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態の一
例を示す概念図である。図1に示すように、処理対象の
原水1に4価チタンイオン含有凝集剤2を添加して数分
間、フロック形成装置3の中で急速攪拌し、その後、1
0分程度緩速攪拌してフロッキユレーションする。添加
する4価チタンイオン含有凝集剤(以下「チタン系凝集
剤」ともいう)は、4価チタンイオンを含有する無機凝
集剤であって、例えば4塩化チタンTiCl4 、硫酸チ
タニルTiOSO4 などがよい。このようにすると原水
中の懸濁粒子、フミン酸などの高分子量の有機物などの
被凝集性物質のマイナス荷電が中和されて凝集するとと
もに、水和酸化チタンに取り込まれてフロック化し、水
和酸化チタンを主成分とするスラッジが得られる。な
お、投入するチタン系凝集剤は、鉄系又はアルミニウム
系凝集剤と併用してもよい。
【0009】得られた水和酸化チタンフロックは、沈殿
槽4で沈降させて凝集処理水5と凝集スラッジ6を得
る。なお、沈降分離工程では、微量の高分子凝集剤を添
加すると、水和酸化チタンのフロック粒径を顕著に増加
させることができ、それだけ高速度に沈降させ、フロッ
クをさらに高速に沈降分離できる。添加する高分子凝集
剤の種類としては、アニオン系、ノニオン系、あるいは
両性系の高分子凝集剤などが適している。なお固液分離
手段としては、沈殿以外に膜分離、浮上分離などの公知
の任意の手段を適用してよい。
【0010】従来の水処理の場合、凝集沈殿工程で大量
に生成するスラッジは、単に廃棄する以外にほとんど使
い道がなく、凝集分離を伴う水処理プロセスで最大の悩
みになっていたが、本発明では、スラッジを付加価値の
大きい資源として再利用できる道を開いた。水和酸化チ
タンを含有する凝集スラッジ6は、フィルタプレス脱水
機のような脱水機7などで脱水し、得られた脱水ケーキ
8をイルメナイト鉱石、ルチル鉱石などのチタン鉱石9
の粉砕物と共に酸化チタン製造工場に輸送する。脱水ケ
ーキはいったん乾燥し、得られたその乾燥物をチタン鉱
石粉砕物と共に酸化チタン製造工場に輸送してもよい。
前記チタン鉱石だけでなく、チタンスラグのような他の
チタン原料物質でも使用できる。酸化チタン製造工程で
は、硫酸チタニル又は4塩化チタン製造装置10を用
い、硫酸法又は塩素法によって硫酸チタニル(TiOS
4 )又は4塩化チタン(TiCl4 )製品を製造す
る。硫酸チタニル又は4塩化チタン11は、そのままの
形で高価値の原料として使用される場合もあるが、これ
らからさらに酸化チタンを製造してもよい。
【0011】硫酸法による硫酸チタニルの製造工程を説
明する。脱水ケーキとイルメナイトなどのチタン鉱石粉
砕物とを混合し、乾燥する。得られた乾燥物に濃硫酸を
加えて溶解し、その後、水を加えてからろ過機で不溶物
と分離する。濾液には屑鉄を加えてチタン鉱石中の3価
の鉄を2価の鉄に還元する。この液を静置して不溶解物
を沈殿させ、上澄み液を冷却して硫酸鉄を結晶析出させ
て分離し、硫酸チタニルを含む分離液を得る。この液を
煮沸すると、チタン分だけが加水分解してメタチタン酸
TiO(OH)2 として沈殿し、鉄分は母液に残る。沈
殿物(メタチタン酸)を洗浄した後、ろ過、乾燥し、ロ
ータリキルンを使用し、数百℃から千℃程度で焼成する
と酸化チタンが得られる。本発明の凝集処理工程から得
られた脱水ケーキ中の有機物と粘土系濁質は、以上の硫
酸チタニル製造工程では溶解せずに分離あるいは分解さ
れるので何ら障害にはならない。
【0012】次に塩素法による4塩化チタン製造工程を
説明する。ルチル鉱石あるいはその他の含チタン鉱石に
コークスなどの炭素物質を加えて粉砕し、混合する。得
られた混合物に、水の凝集分離プロセスで得られた凝集
スラッジの脱水ケーキと粘結材とを加えて成形し、赤熱
して脱水した後、約800℃の塩化炉中で塩素ガスを通
じると、チタンと鉄とが塩化物となって気化する。得ら
れた気化物を精留し、純度の高い4塩化チタンとした
後、熱分解すれば、高純度の酸化チタンが得られる。脱
水ケーキは有機物と粘土系濁質を含んでいるが、有機物
は、赤熱脱水工程の中で燃焼し、分解する。また、粘土
系濁質は、塩化炉で気化しないので分離でき、何ら障害
にならない。水処理の凝集工程で原水から除去された粘
土系濁質は塩酸に不溶であるので分離でき、何ら障害に
ならない。本発明におけるは、汚濁物質を含んだ原水の
凝集沈殿処理に使用したチタン塩から生成する「種々の
汚濁物質を含有する凝集沈殿スラッジ」を、含チタン鉱
石と混合して、硫酸チタニル又は4塩化チタンに変えて
再利用する技術思想は、本発明が初めて開示するもので
ある。
【0013】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。ただし、本発明はこの実施例のみに限定されるもの
ではない。
【0014】実施例1 上水処理取水源になっているA河川水(PH7.7、S
S7.3mg/リットル、COD2.1mg/リット
ル、色度7度)を対象に、本発明の凝集沈殿実験を行っ
た。試験条件を第1表に記す。
【0015】
【表1】
【0016】以上の条件で試験を行った結果、凝集工程
で生成した水和酸化チタン粒子は、効果的に沈降分離で
きた。処理水の水質は安定しており、SSの混合割合は
1mg/リットル以下、COD1.6mg/リットル以
下、色度は2の清澄な処理水が得られた。次に、凝集沈
殿スラッジを遠心分離機で脱水し、水分72%の脱水ケ
ーキを得た。次いでこれを乾燥し、イルメナイト鉱石粉
砕物と混合して前記硫酸法で硫酸チタニルを試験規模で
製造した。イルメナイト鉱石だけから硫酸チタニルを製
造する場合と全く同様に、硫酸チタニル液を得ることが
できた。また、脱水ケーキとルチル鉱石とを混合し、こ
の混合物を塩化炉に供給して塩素を添加したところ、ル
チル鉱石のみを原料とする場合と同様に4塩化チタン気
化物を回収でき、凝集沈殿脱水ケーキを混合しても問題
は認められなかった。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、次のような効果が得ら
れる。 従来利用分野がなかった「水処理工程の凝集沈殿スラ
ッジ」を価値の高いチタン系工業製品(酸化チタン、4
塩化チタン、硫酸チタニルなど)に再利用できる。凝集
分離処理を行っている浄水場、工場は、凝集沈殿スラッ
ジを、価値の高い硫酸チタニル又は4塩化チタンもしく
は酸化チタン製造原料として有料で提供でき、浄水処
理、排水処理コストを削減できる。 従って凝集沈殿汚泥を廃棄する必要がなく、廃棄場所
が不要になる。この事は、多量に発生する凝集スラッジ
を抱えながら凝集分離処理を行っている施設にとって、
きわめて大きな効果をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例を示す概念図であ
る。
【符号の説明】
1 原水 2 4価チタンイオン含有凝集剤 3 フロック形成装置 4 沈殿槽 5 凝集処理水 6 凝集スラッジ 7 脱水機 8 脱水ケーキ 9 チタン鉱石 10 硫酸チタニル又は4塩化チタン製造装置 11 硫酸チタニル又は4塩化チタン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D015 BA15 BB05 CA14 DA01 EA02 EA07 EA32 EA33 EA37 FA03 FA19 4D059 AA06 BD00 BE16 BH04 BH08 CC05 DA33 DA51 4D062 BA15 BB05 CA14 DA01 EA02 EA07 EA32 EA33 EA37 FA03 FA19

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 汚染物質を含む原水に、4価チタンイオ
    ンを含有する無機凝集剤を添加して攪拌し、水和酸化チ
    タンフロックを生成させて原水中の汚染物質を凝集、分
    離し、凝集処理水を得るとともに、凝集処理水から分離
    した凝集スラッジを脱水し、該脱水ケーキ又はその乾燥
    物を硫酸に溶解させるか、又は塩素或いは塩酸と反応さ
    せて硫酸チタニル又は4塩化チタンを回収することを特
    徴とする水の浄化方法。
  2. 【請求項2】 汚染物質を含む原水に、4価チタンイオ
    ンを含有する無機凝集剤を添加して攪拌し、水和酸化チ
    タンフロックを生成させて原水中の汚染物質を凝集、分
    離し、凝集処理水を得るとともに、凝集処理水から分離
    した凝集スラッジを脱水し、該脱水ケーキ又はその乾燥
    物を含チタン原料物質と混合し、その混合物を硫酸に溶
    解させるか、又は塩素或いは塩酸と反応させて硫酸チタ
    ニル又は4塩化チタンを回収することを特徴とする水の
    浄化方法。
  3. 【請求項3】 4価チタンイオンを含有する無機凝集剤
    が、4塩化チタン及び/又は硫酸チタニルであることを
    特徴とする請求項1又は請求項2に記載の水の凝集分離
    方法。
  4. 【請求項4】 汚染物質を含む原水と、4価チタンイオ
    ンを含有する無機凝集剤を導入して攪拌し、水和酸化チ
    タンフロックを生成させて原水中の汚染物質を凝集させ
    るフロック形成装置、該フロック形成装置から水和酸化
    チタンフロックを含む水を導入して凝集スラッジを分離
    し、凝集処理水を得る固液分離装置、該固液分離装置で
    分離した凝集スラッジを脱水する脱水機、及び該脱水機
    からの脱水ケーキ又はその乾燥物を硫酸、塩素、又は塩
    酸と反応させて硫酸チタニル又は4塩化チタンを生成さ
    せる反応槽を有することを特徴とする水の浄化装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011045844A (ja) * 2009-08-27 2011-03-10 Tokuyama Corp 水酸化テトラアルキルアンモニウム含有現像廃液の精製方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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