JP2003145171A - 電場下での化学的沈殿の形成による陰イオンの除去方法及び連続的陰イオン除去方法 - Google Patents
電場下での化学的沈殿の形成による陰イオンの除去方法及び連続的陰イオン除去方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 汚染水中の陰イオンを沈殿させる化学的沈殿
法及びそれを利用した陰イオンの連続除去工程を提供す
る。 【解決手段】 陰イオンを含有する地下水、地表水、汚
水又は廃水から陰イオンを除去する方法であって、一対
の電極を備えた反応槽内において、前記陰イオンを含有
する水に、アルミナセメントと、カルシウム化合物との
混合物を添加するとともに、前記電極を介して前記反応
槽内に電場を印加することにより、不溶性錯塩を形成さ
せて、前記不溶性錯塩を前記陰イオンを含有する水から
分離し除去する方法である。
法及びそれを利用した陰イオンの連続除去工程を提供す
る。 【解決手段】 陰イオンを含有する地下水、地表水、汚
水又は廃水から陰イオンを除去する方法であって、一対
の電極を備えた反応槽内において、前記陰イオンを含有
する水に、アルミナセメントと、カルシウム化合物との
混合物を添加するとともに、前記電極を介して前記反応
槽内に電場を印加することにより、不溶性錯塩を形成さ
せて、前記不溶性錯塩を前記陰イオンを含有する水から
分離し除去する方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地下水、地表水、
汚水又は廃水中の硝酸イオン、硫酸イオン、塩素イオ
ン、リン酸イオン等の陰イオンを、アルミナセメント及
びカルシウム化合物と反応させて、不溶性錯塩として沈
殿除去させる化学的沈殿法、並びにこれらの陰イオンの
連続除去方法に関するものである。
汚水又は廃水中の硝酸イオン、硫酸イオン、塩素イオ
ン、リン酸イオン等の陰イオンを、アルミナセメント及
びカルシウム化合物と反応させて、不溶性錯塩として沈
殿除去させる化学的沈殿法、並びにこれらの陰イオンの
連続除去方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】窒素及びリンを含有する化合物は、植物
の生長を促進させる物質であり、そのため河川、湖又は
海の富栄養化を促進させる主原因となることが確認され
ている。したがって、地下水、地表水及び廃水中の硝酸
イオン及びリン酸イオンを除去するための研究が、既に
１９６０年代から本格的に行われている。特に、水処理
分野では、乳児のチアノーゼ（cyanosis of infant）を
誘発させることで知られる硝酸イオンの除去方法に関す
る研究が、最近注目されている。
の生長を促進させる物質であり、そのため河川、湖又は
海の富栄養化を促進させる主原因となることが確認され
ている。したがって、地下水、地表水及び廃水中の硝酸
イオン及びリン酸イオンを除去するための研究が、既に
１９６０年代から本格的に行われている。特に、水処理
分野では、乳児のチアノーゼ（cyanosis of infant）を
誘発させることで知られる硝酸イオンの除去方法に関す
る研究が、最近注目されている。
【０００３】一般に、硝酸イオン濃度の高い廃水は、硝
酸イオン濃度の低い水源による希釈によってその濃度を
低下させることができる。しかし、硝酸イオン濃度の低
い水源の利用が困難である場合、硝酸イオン除去反応が
必要になる。今まで硝酸イオン除去に利用されてきた技
術としては、イオン交換樹脂法、生物学的脱窒素法、化
学的還元法及び電気透析法等がある。その中で、イオン
交換樹脂法及び生物学的脱窒素法は、大規模な浄水処理
に実際に用いることができる。
酸イオン濃度の低い水源による希釈によってその濃度を
低下させることができる。しかし、硝酸イオン濃度の低
い水源の利用が困難である場合、硝酸イオン除去反応が
必要になる。今まで硝酸イオン除去に利用されてきた技
術としては、イオン交換樹脂法、生物学的脱窒素法、化
学的還元法及び電気透析法等がある。その中で、イオン
交換樹脂法及び生物学的脱窒素法は、大規模な浄水処理
に実際に用いることができる。
【０００４】イオン交換樹脂法は、周期的な樹脂の再生
を必要とする物理的及び化学的処理方法である。使用済
み樹脂を再生するためには、塩化ナトリウム又は炭酸水
素ナトリウム等が用いられ、結果的として高濃度に硝
酸、塩化ナトリウム又は炭酸水素ナトリウムで濃縮され
た廃液は、再処理又は廃棄しなければならない。しか
し、環境に対する関心と環境規制により、廃液の無節制
な廃棄は困難である。したがって、前記イオン交換樹脂
法の広範囲な適用は困難になっている。もう一つの問題
は、地下水中には硝酸イオンの他にも多様な陰イオンが
含まれているため、硝酸塩だけを選択的に除去すること
が困難であるという点である。例えば、硝酸イオン、硫
酸イオン、塩素イオン等とが同時に存在する場合、硝酸
イオンだけの除去は困難であり、したがって硝酸イオン
の除去効率は低下する。特に、硫酸イオン及び硝酸イオ
ンは樹脂の塩素イオンと交換されるため、パイプの腐食
を招く可能性のある塩素の量が処理水中で増加する。時
には塩素の量が飲用水として利用可能な塩素含有量の基
準値（２００mg／リットル）を超過することもあるとい
う問題点がある。その他にも、イオン交換樹脂の再生の
ために使用される塩化ナトリウムの量が増加して、その
他の環境問題を生起させることもある。即ち、イオン交
換樹脂法は、費用面では最も優れた方法であるが、濃縮
された副産物の処理が困難であるので、海岸地域や富栄
養化の可能性がない地域でのみ使用できる方法である。
また、塩を多量に添加しなければならないため、運転費
用が増大する。加えて、処理された水中の塩素イオン濃
度は高く、腐食を生起させるかもしれない。
を必要とする物理的及び化学的処理方法である。使用済
み樹脂を再生するためには、塩化ナトリウム又は炭酸水
素ナトリウム等が用いられ、結果的として高濃度に硝
酸、塩化ナトリウム又は炭酸水素ナトリウムで濃縮され
た廃液は、再処理又は廃棄しなければならない。しか
し、環境に対する関心と環境規制により、廃液の無節制
な廃棄は困難である。したがって、前記イオン交換樹脂
法の広範囲な適用は困難になっている。もう一つの問題
は、地下水中には硝酸イオンの他にも多様な陰イオンが
含まれているため、硝酸塩だけを選択的に除去すること
が困難であるという点である。例えば、硝酸イオン、硫
酸イオン、塩素イオン等とが同時に存在する場合、硝酸
イオンだけの除去は困難であり、したがって硝酸イオン
の除去効率は低下する。特に、硫酸イオン及び硝酸イオ
ンは樹脂の塩素イオンと交換されるため、パイプの腐食
を招く可能性のある塩素の量が処理水中で増加する。時
には塩素の量が飲用水として利用可能な塩素含有量の基
準値（２００mg／リットル）を超過することもあるとい
う問題点がある。その他にも、イオン交換樹脂の再生の
ために使用される塩化ナトリウムの量が増加して、その
他の環境問題を生起させることもある。即ち、イオン交
換樹脂法は、費用面では最も優れた方法であるが、濃縮
された副産物の処理が困難であるので、海岸地域や富栄
養化の可能性がない地域でのみ使用できる方法である。
また、塩を多量に添加しなければならないため、運転費
用が増大する。加えて、処理された水中の塩素イオン濃
度は高く、腐食を生起させるかもしれない。
【０００５】一方、生物学的脱窒素法は、副産物を産生
しない方法であり、かつ経済的な方法であることが知ら
れており、そのため廃水や浄化槽流出物の浄化に最も広
用されている。この方法は、有機基質が存在する時、脱
窒素菌が硝酸イオンを窒素ガスに還元させる原理を利用
したものである。この方法で最も広く利用されている基
質としては、廉価で高効率なメタノールが挙げられる。
しかし、この方法では、特に、菌の生長に必要な時間及
び反応槽の温度が陰イオンの除去効率に大きく影響を及
ぼす。加えて、メタノールの消費が適切であるように注
意深く供給するべきである等の制御上の困難がある。ま
た、菌の生長により出入口の閉塞が周期的に発生する等
の短所がある。さらに、後処理工程が必要である、炭素
源による問題がある、また、精密な制御を必要とする
等、解決すべき点は多い。
しない方法であり、かつ経済的な方法であることが知ら
れており、そのため廃水や浄化槽流出物の浄化に最も広
用されている。この方法は、有機基質が存在する時、脱
窒素菌が硝酸イオンを窒素ガスに還元させる原理を利用
したものである。この方法で最も広く利用されている基
質としては、廉価で高効率なメタノールが挙げられる。
しかし、この方法では、特に、菌の生長に必要な時間及
び反応槽の温度が陰イオンの除去効率に大きく影響を及
ぼす。加えて、メタノールの消費が適切であるように注
意深く供給するべきである等の制御上の困難がある。ま
た、菌の生長により出入口の閉塞が周期的に発生する等
の短所がある。さらに、後処理工程が必要である、炭素
源による問題がある、また、精密な制御を必要とする
等、解決すべき点は多い。
【０００６】それらの方法以外に、水酸化（II）鉄を用
いる硝酸イオンの化学的還元方法は、主に米国で研究さ
れてきた。様々な還元力を有する物質の中、硫酸（II）
鉄の形態が最も経済的であることが知られている。金属
鉄を利用した硝酸イオンの還元には、１〜５ppmの銅又
は銀触媒を使用しなければならない。pH８．０で最も多
量の窒素ガスが得られ、残りはアンモニアに還元され
る。この反応は、窒素ガスへの完全な還元が困難であ
り、また金属鉄の使用量が多すぎるという短所がある。
いる硝酸イオンの化学的還元方法は、主に米国で研究さ
れてきた。様々な還元力を有する物質の中、硫酸（II）
鉄の形態が最も経済的であることが知られている。金属
鉄を利用した硝酸イオンの還元には、１〜５ppmの銅又
は銀触媒を使用しなければならない。pH８．０で最も多
量の窒素ガスが得られ、残りはアンモニアに還元され
る。この反応は、窒素ガスへの完全な還元が困難であ
り、また金属鉄の使用量が多すぎるという短所がある。
【０００７】先行技術の問題を解決する、より経済的な
硝酸イオンを含有する陰イオンの除去方法として、本発
明者らは、アルミナセメント及び生石灰を用いる化学的
沈殿法を提示した（特許文献１参照）。この方法による
と、アルミナセメント及び生石灰を硝酸イオンと錯塩化
反応させる過程で、少量の硫酸塩を注入してアルミナセ
メントの水和速度を遅延させることで、水和反応によっ
て消費されるアルミナセメントの量を低減させると同時
に錯塩形成に使用される量を増加させる。その結果、ア
ルミナセメント及び生石灰の消費量を低減させることが
可能となり、硫酸塩を使用しない場合よりも一層経済的
な硝酸イオンの除去方法である。しかし、このような改
善にも拘わらず、商業的に利用可能な程度の経済性を確
保するためには、化学的沈殿法に使用される原料、即ち
アルミナセメント及び生石灰の所要量の更なる削減が必
要となることが明らかとなった。
硝酸イオンを含有する陰イオンの除去方法として、本発
明者らは、アルミナセメント及び生石灰を用いる化学的
沈殿法を提示した（特許文献１参照）。この方法による
と、アルミナセメント及び生石灰を硝酸イオンと錯塩化
反応させる過程で、少量の硫酸塩を注入してアルミナセ
メントの水和速度を遅延させることで、水和反応によっ
て消費されるアルミナセメントの量を低減させると同時
に錯塩形成に使用される量を増加させる。その結果、ア
ルミナセメント及び生石灰の消費量を低減させることが
可能となり、硫酸塩を使用しない場合よりも一層経済的
な硝酸イオンの除去方法である。しかし、このような改
善にも拘わらず、商業的に利用可能な程度の経済性を確
保するためには、化学的沈殿法に使用される原料、即ち
アルミナセメント及び生石灰の所要量の更なる削減が必
要となることが明らかとなった。
【０００８】陰イオンと、アルミナセメント、及び生石
灰又は消石灰のようなカルシウム化合物との錯塩化反応
は、水分子とカルシウム化合物の水和反応と競争関係に
あることが知られている。こうして、アルミナセメント
の化学的構造における反応可能な位置は、競争的に陰イ
オン又は水分子が反応して占められる。この競争で水分
子との反応が陰イオンよりも相対的に優勢であるなら
ば、陰イオンの錯塩化反応の効率は結果的に低くなる。
従って、陰イオンの錯塩化反応の効率を高めるために
は、水分子との競争反応で相対的な優位が確保され得る
ように、陰イオンの活性を適切な水準に高めなければな
らない。
灰又は消石灰のようなカルシウム化合物との錯塩化反応
は、水分子とカルシウム化合物の水和反応と競争関係に
あることが知られている。こうして、アルミナセメント
の化学的構造における反応可能な位置は、競争的に陰イ
オン又は水分子が反応して占められる。この競争で水分
子との反応が陰イオンよりも相対的に優勢であるなら
ば、陰イオンの錯塩化反応の効率は結果的に低くなる。
従って、陰イオンの錯塩化反応の効率を高めるために
は、水分子との競争反応で相対的な優位が確保され得る
ように、陰イオンの活性を適切な水準に高めなければな
らない。
【０００９】
【特許文献１】大韓民国特許第２４２９９４号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、陰イ
オンを含有する地下水、地表水、汚水又は廃水から陰イ
オンを、陰イオンの錯塩化反応効率を増大させ、過大な
材料使用量を低減させ得る化学的沈殿方法を通じて除去
する方法を提供することにある。
オンを含有する地下水、地表水、汚水又は廃水から陰イ
オンを、陰イオンの錯塩化反応効率を増大させ、過大な
材料使用量を低減させ得る化学的沈殿方法を通じて除去
する方法を提供することにある。
【００１１】本発明の他の目的は、上記の化学的沈殿方
法を用いて陰イオンを除去する連続方法を提供すること
にある。
法を用いて陰イオンを除去する連続方法を提供すること
にある。
【００１２】本発明の上記の目的及び他の目的は、錯塩
化反応器に電場を印加して、錯塩化反応器内の陰イオン
及びカルシウムイオンの活性を適切な水準まで増加させ
ることにより、陰イオン錯塩化反応の効率を従来法の２
倍の効率に改善する、化学的沈殿方法を提供して達成す
ることができる。
化反応器に電場を印加して、錯塩化反応器内の陰イオン
及びカルシウムイオンの活性を適切な水準まで増加させ
ることにより、陰イオン錯塩化反応の効率を従来法の２
倍の効率に改善する、化学的沈殿方法を提供して達成す
ることができる。
【００１３】
【課題を解決する手段】また、本発明は、陰イオンを含
有する地下水、地表水、汚水又は廃水から陰イオンを除
去する方法であって、一対の電極を備えた反応槽内の、
前記陰イオンを含有する水に、アルミナセメントと、カ
ルシウム化合物との混合物を添加し、かつ前記電極を介
して、前記反応槽内に電場を印加することにより、不溶
性錯塩を形成させて、前記不溶性錯塩を前記陰イオンを
含有する水から分離し、水から陰イオンを除去する方法
に関する。
有する地下水、地表水、汚水又は廃水から陰イオンを除
去する方法であって、一対の電極を備えた反応槽内の、
前記陰イオンを含有する水に、アルミナセメントと、カ
ルシウム化合物との混合物を添加し、かつ前記電極を介
して、前記反応槽内に電場を印加することにより、不溶
性錯塩を形成させて、前記不溶性錯塩を前記陰イオンを
含有する水から分離し、水から陰イオンを除去する方法
に関する。
【００１４】本発明の上記及び他の目的、特色、特徴及
び利点は、添付する図面とともに以下の本発明の詳細な
説明により明らかとなるであろう。添付する図面は、本
発明の更なる理解を与えるためのものであり、本明細書
に組み込まれ、その一部を形成する。
び利点は、添付する図面とともに以下の本発明の詳細な
説明により明らかとなるであろう。添付する図面は、本
発明の更なる理解を与えるためのものであり、本明細書
に組み込まれ、その一部を形成する。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は、適切な大きさの電場を
反応槽に印加すると、帯電した陰イオン及びカルシウム
イオンに電場による電気力が選択的に加えられ、従って
陰イオン及びカルシウムイオンの活性が相対的に増大す
る現象を利用したものである。本発明に係る化学的沈殿
法及び陰イオン除去工程は、商業的に入手可能なアルミ
ナセメントをカルシウム化合物と特定の割合で混合し、
陰イオンが含まれた地下水、地表水、汚水又は廃水のよ
うな汚染水に、この混合物を添加し、続いて混合物を含
む水溶液を撹拌させながら、反応槽において電場を印加
する工程を含む。
反応槽に印加すると、帯電した陰イオン及びカルシウム
イオンに電場による電気力が選択的に加えられ、従って
陰イオン及びカルシウムイオンの活性が相対的に増大す
る現象を利用したものである。本発明に係る化学的沈殿
法及び陰イオン除去工程は、商業的に入手可能なアルミ
ナセメントをカルシウム化合物と特定の割合で混合し、
陰イオンが含まれた地下水、地表水、汚水又は廃水のよ
うな汚染水に、この混合物を添加し、続いて混合物を含
む水溶液を撹拌させながら、反応槽において電場を印加
する工程を含む。
【００１６】本発明において、アルミナセメントは、商
業的に入手可能なアルミナセメントを用いることができ
る。アルミナセメントは、例えば酸化カルシウム：１５
〜４０％、アルミナ：５０〜８０％、酸化ケイ素：０．
１〜７％のもの（総量は当然に１００％である）を挙げ
ることができ、任意に酸化チタン、酸化鉄、酸化ナトリ
ウム、酸化カリウム、酸化マグネシウムなどを含むこと
ができる。商業的に入手可能なアルミナセメントとし
て、例えば、Union Corporation、大韓民国製のＵＡＣ
５０（商標）、ＵＡＣ７０（商標）、ＵＡＣ８０（商
標）等が挙げられる。
業的に入手可能なアルミナセメントを用いることができ
る。アルミナセメントは、例えば酸化カルシウム：１５
〜４０％、アルミナ：５０〜８０％、酸化ケイ素：０．
１〜７％のもの（総量は当然に１００％である）を挙げ
ることができ、任意に酸化チタン、酸化鉄、酸化ナトリ
ウム、酸化カリウム、酸化マグネシウムなどを含むこと
ができる。商業的に入手可能なアルミナセメントとし
て、例えば、Union Corporation、大韓民国製のＵＡＣ
５０（商標）、ＵＡＣ７０（商標）、ＵＡＣ８０（商
標）等が挙げられる。
【００１７】本発明において、本発明の方法の一態様と
して、アルミナセメントを、アルミニウム化合物及びカ
ルシウム化合物を含むセメント、並びにアルミニウム化
合物及びカルシウム化合物を含む水硬化物に代えて行う
ことができる。
して、アルミナセメントを、アルミニウム化合物及びカ
ルシウム化合物を含むセメント、並びにアルミニウム化
合物及びカルシウム化合物を含む水硬化物に代えて行う
ことができる。
【００１８】本発明において、アルミナセメントとカル
シウム化合物との混合比率は、アルミナセメント／カル
シウムが、重量比で１．０〜４．０であることが好まし
い。アルミナセメントとカルシウム化合物との混合比率
を、２．０〜３．０とするとより優れた結果が得られ
る。また、陰イオン１当量を除去するために用いる、ア
ルミナセメント及びカルシウム化合物により構成される
混合物の適切な投入量は、１００〜４５０gであること
が好ましい。特に、投入量を２００〜３００gとすると
優れた結果が得られる。本発明において、電場における
電流の大きさは、０．０１〜０．５Ａが好ましく、０．
０５〜０．２Ａとすると最も優れた結果が得られる。本
発明に用いられるカルシウム化合物は、生石灰（酸化カ
ルシウム）又は消石灰（水酸化カルシウム）である。
シウム化合物との混合比率は、アルミナセメント／カル
シウムが、重量比で１．０〜４．０であることが好まし
い。アルミナセメントとカルシウム化合物との混合比率
を、２．０〜３．０とするとより優れた結果が得られ
る。また、陰イオン１当量を除去するために用いる、ア
ルミナセメント及びカルシウム化合物により構成される
混合物の適切な投入量は、１００〜４５０gであること
が好ましい。特に、投入量を２００〜３００gとすると
優れた結果が得られる。本発明において、電場における
電流の大きさは、０．０１〜０．５Ａが好ましく、０．
０５〜０．２Ａとすると最も優れた結果が得られる。本
発明に用いられるカルシウム化合物は、生石灰（酸化カ
ルシウム）又は消石灰（水酸化カルシウム）である。
【００１９】本発明の方法により地下水、地表水、汚水
又は廃水から除去される陰イオンは、例えば硝酸イオ
ン、リン酸イオン、硫酸イオン、塩素イオン、亜硝酸イ
オン及び亜硫酸イオン等が挙げられる。地下水、地表
水、汚水又は廃水中に、これらのイオンが混在する場合
に加えて、これらのイオンがそれぞれ別個に存在する場
合も、本発明に係る方法により処理することができる。
又は廃水から除去される陰イオンは、例えば硝酸イオ
ン、リン酸イオン、硫酸イオン、塩素イオン、亜硝酸イ
オン及び亜硫酸イオン等が挙げられる。地下水、地表
水、汚水又は廃水中に、これらのイオンが混在する場合
に加えて、これらのイオンがそれぞれ別個に存在する場
合も、本発明に係る方法により処理することができる。
【００２０】また、本発明は、陰イオンを含有する地下
水、地表水、汚水又は廃水から陰イオンを除去する装置
であって、一対の電極を備えた反応槽と、ろ過膜を備え
た沈殿槽と、を有し、ここで前記反応槽において、陰イ
オンを含有する水に、アルミナセメントと、カルシウム
化合物との混合物を添加するとともに、前記電極を介し
て、前記反応槽内に電場を印加することにより、不溶性
錯塩を形成させ、前記不溶性錯塩を前記沈殿槽に移送せ
しめて沈殿させる装置に関する。
水、地表水、汚水又は廃水から陰イオンを除去する装置
であって、一対の電極を備えた反応槽と、ろ過膜を備え
た沈殿槽と、を有し、ここで前記反応槽において、陰イ
オンを含有する水に、アルミナセメントと、カルシウム
化合物との混合物を添加するとともに、前記電極を介し
て、前記反応槽内に電場を印加することにより、不溶性
錯塩を形成させ、前記不溶性錯塩を前記沈殿槽に移送せ
しめて沈殿させる装置に関する。
【００２１】そして、本発明の装置の一態様を、図１を
用いて説明する。図１に示した装置は、二重の環式の反
応器３と、ろ過膜６が内蔵された沈殿槽５と、を包含し
て構成されている。ここで、沈殿槽５に、ろ過膜６を別
体に設けることができる。本発明に係る反応工程では、
アルミナセメントの予備水和反応（pre-hydration）を
防止するために、アルミナセメントを溶液の状態ではな
く粉末の状態で供給する粉末供給装置１を用いることが
好ましい。地下水、地表水、汚水又は廃水のような処理
する汚染水と一緒に、アルミナセメント及びカルシウム
化合物を反応器３内に入れ、所定速度で混合撹拌する間
に、反応器３内で汚染水中に存在する塩成分の沈殿反応
及びアルミナセメントの水和反応が進行する。これらの
反応の初期段階から反応の終了点まで、一対の電極４に
静電電圧を印加することにより反応器３内に電場を生じ
させ、また流れる電流を適切な大きさにすることで反応
速度を制御する。このような方法により反応器３内で生
成された不溶性化合物（不溶性錯塩）及びスラッジを、
図１に示したように、ろ過膜６を内蔵する沈殿槽５に移
動させ沈殿させる。本発明に係る工程において、ろ過膜
６を内蔵する沈殿槽５の底に自然に沈殿が起こり、同時
にろ過膜６上に堆積されたスラッジを周期的に逆向きに
透過させ、再び沈殿させるので、それにより効率的な沈
殿及びろ過を、一つの単位工程で行うことができる。
用いて説明する。図１に示した装置は、二重の環式の反
応器３と、ろ過膜６が内蔵された沈殿槽５と、を包含し
て構成されている。ここで、沈殿槽５に、ろ過膜６を別
体に設けることができる。本発明に係る反応工程では、
アルミナセメントの予備水和反応（pre-hydration）を
防止するために、アルミナセメントを溶液の状態ではな
く粉末の状態で供給する粉末供給装置１を用いることが
好ましい。地下水、地表水、汚水又は廃水のような処理
する汚染水と一緒に、アルミナセメント及びカルシウム
化合物を反応器３内に入れ、所定速度で混合撹拌する間
に、反応器３内で汚染水中に存在する塩成分の沈殿反応
及びアルミナセメントの水和反応が進行する。これらの
反応の初期段階から反応の終了点まで、一対の電極４に
静電電圧を印加することにより反応器３内に電場を生じ
させ、また流れる電流を適切な大きさにすることで反応
速度を制御する。このような方法により反応器３内で生
成された不溶性化合物（不溶性錯塩）及びスラッジを、
図１に示したように、ろ過膜６を内蔵する沈殿槽５に移
動させ沈殿させる。本発明に係る工程において、ろ過膜
６を内蔵する沈殿槽５の底に自然に沈殿が起こり、同時
にろ過膜６上に堆積されたスラッジを周期的に逆向きに
透過させ、再び沈殿させるので、それにより効率的な沈
殿及びろ過を、一つの単位工程で行うことができる。
【００２２】上記のような本発明に係る方法は、既存の
イオン交換樹脂法に比べて、追加分の塩の使用、更には
処理水中の塩の存在による腐食の発生等という問題を低
減させる。また、生物学的脱窒素法において、遅い反応
速度に起因する莫大な施工費及び後処理工程の負担を低
減させることができる。また、１０００ppm以上の高濃
度な陰イオンが存在する場合においても、希釈過程を行
わずに、速い反応速度で処理することができる。そのた
め、一般産業廃水中の塩除去においても效果的な利用が
できる。さらに本発明は、生物学的脱窒素法の適用する
ことが不可能である有毒な廃水の硝酸イオン除去工程と
しても用いることができる。
イオン交換樹脂法に比べて、追加分の塩の使用、更には
処理水中の塩の存在による腐食の発生等という問題を低
減させる。また、生物学的脱窒素法において、遅い反応
速度に起因する莫大な施工費及び後処理工程の負担を低
減させることができる。また、１０００ppm以上の高濃
度な陰イオンが存在する場合においても、希釈過程を行
わずに、速い反応速度で処理することができる。そのた
め、一般産業廃水中の塩除去においても效果的な利用が
できる。さらに本発明は、生物学的脱窒素法の適用する
ことが不可能である有毒な廃水の硝酸イオン除去工程と
しても用いることができる。
【００２３】本発明の沈殿工程で得られるスラッジは、
陰イオンを多量含有している。そのため、酸性土壌改質
用の遅効性肥料として用いるか、再び塑性工程を経由さ
せてセメントに再生するか、或いは本発明の処理工程用
の反応物として再利用するか、できるので、維持費を最
小限に維持することができる。
陰イオンを多量含有している。そのため、酸性土壌改質
用の遅効性肥料として用いるか、再び塑性工程を経由さ
せてセメントに再生するか、或いは本発明の処理工程用
の反応物として再利用するか、できるので、維持費を最
小限に維持することができる。
【００２４】
【実施例】以下、実施例を利用して本発明をより詳しく
説明するが、それら実施例は本発明の例示に過ぎず、本
発明の範囲がそれに限定されるものではない。
説明するが、それら実施例は本発明の例示に過ぎず、本
発明の範囲がそれに限定されるものではない。
【００２５】実施例１
表１に、電場を印加した場合及び印加しなかった場合に
おける、アルミナセメント及び消石灰の添加量を変化さ
せたときの残存硝酸イオン濃度を示した。実験手順は、
次のとおりである。硝酸イオンが１０００ppm溶解され
ている汚染水１０００mlを反応器に入れた後、アルミナ
セメント（Union Corporation、大韓民国製のＵＡＣ５
０（商標））及び消石灰を、それぞれの添加量を可変さ
せながら反応器に投与した。錯塩化反応を、所定時間撹
拌させながら行った。反応が進行する間、撹拌速度を１
０００rpm以上に、反応器の温度を２５±１℃で一定に
維持した。電場を利用した実験は、上記と同様の条件の
下で、白金メッキされたチタニウム電極を備えた反応器
に電場を印加しながら行った。両電極間に流れる電流を
０．１Ａに維持させて、電場を印加した。次いで、反応
開始から１時間後に、それぞれの硝酸イオン濃度を測定
して、表１に、その結果を示した。表１において、基準
量は、廃水１リットルに対してアルミナセメント１０．
４８g及び消石灰４．８gを投与した場合のものである。
また、表１において、基準量の１／２、１／３及び１／
５と表示されたものは、それぞれアルミナセメント及び
消石灰を基準量の１／２、１／３及び１／５の量で使用
したことを意味する。例えば、１／２の場合は、アルミ
ナセメント５．２４g及び消石灰２．４gを使用した場合
である。
おける、アルミナセメント及び消石灰の添加量を変化さ
せたときの残存硝酸イオン濃度を示した。実験手順は、
次のとおりである。硝酸イオンが１０００ppm溶解され
ている汚染水１０００mlを反応器に入れた後、アルミナ
セメント（Union Corporation、大韓民国製のＵＡＣ５
０（商標））及び消石灰を、それぞれの添加量を可変さ
せながら反応器に投与した。錯塩化反応を、所定時間撹
拌させながら行った。反応が進行する間、撹拌速度を１
０００rpm以上に、反応器の温度を２５±１℃で一定に
維持した。電場を利用した実験は、上記と同様の条件の
下で、白金メッキされたチタニウム電極を備えた反応器
に電場を印加しながら行った。両電極間に流れる電流を
０．１Ａに維持させて、電場を印加した。次いで、反応
開始から１時間後に、それぞれの硝酸イオン濃度を測定
して、表１に、その結果を示した。表１において、基準
量は、廃水１リットルに対してアルミナセメント１０．
４８g及び消石灰４．８gを投与した場合のものである。
また、表１において、基準量の１／２、１／３及び１／
５と表示されたものは、それぞれアルミナセメント及び
消石灰を基準量の１／２、１／３及び１／５の量で使用
したことを意味する。例えば、１／２の場合は、アルミ
ナセメント５．２４g及び消石灰２．４gを使用した場合
である。
【００２６】
【表１】
【００２７】表１から分かるように、電場を印加した場
合の硝酸イオン除去率は、電場を印加しなかった場合の
硝酸イオン除去率よりも遥かに高い。
合の硝酸イオン除去率は、電場を印加しなかった場合の
硝酸イオン除去率よりも遥かに高い。
【００２８】参考例１
表２に、アルミナセメントと一緒に生石灰を使用した場
合、又は消石灰を使用した場合における、残存硝酸イオ
ンの濃度を示した。生石灰を使用した場合及び消石灰を
使用した場合の両方とも、廃水１リットルに対するアル
ミナセメントの使用量を、同様に５．２４gとした。生
石灰を使用した場合の生石灰量は２．５gで、消石灰を
使用した場合の消石灰量は２．４gであった。その他の
実験条件は、上記の実施例１の電場を印加しなかった場
合と同様とした。
合、又は消石灰を使用した場合における、残存硝酸イオ
ンの濃度を示した。生石灰を使用した場合及び消石灰を
使用した場合の両方とも、廃水１リットルに対するアル
ミナセメントの使用量を、同様に５．２４gとした。生
石灰を使用した場合の生石灰量は２．５gで、消石灰を
使用した場合の消石灰量は２．４gであった。その他の
実験条件は、上記の実施例１の電場を印加しなかった場
合と同様とした。
【００２９】
【表２】
【００３０】表２から分かるように、消石灰を使用した
場合は、生石灰を使用した場合よりも硝酸イオン除去率
及び除去速度が高い。
場合は、生石灰を使用した場合よりも硝酸イオン除去率
及び除去速度が高い。
【００３１】実施例２
表３に、電流の大きさ変化による硝酸イオンの除去効率
を示した。アルミナセメント及び消石灰の使用量は、廃
水１リットルに対して、それぞれ５．２４g及び２．４g
であり、その他の実験条件は上記実施例１の電場を印加
した場合と同様とした。
を示した。アルミナセメント及び消石灰の使用量は、廃
水１リットルに対して、それぞれ５．２４g及び２．４g
であり、その他の実験条件は上記実施例１の電場を印加
した場合と同様とした。
【００３２】
【表３】
【００３３】表３から、電流０．１Ａの条件下で、硝酸
イオンの除去効率は８６％と最大を示すが、電流が増加
するにつれ除去効率が減少することから見て、適切な電
流の大きさがあることが分かる。
イオンの除去効率は８６％と最大を示すが、電流が増加
するにつれ除去効率が減少することから見て、適切な電
流の大きさがあることが分かる。
【００３４】実施例３
表４に、陰イオンが複合的に存在する場合における残存
陰イオンの濃度を示した。初期濃度は、ＳＯ4 2-：３７
００ppm、ＰＯ4 3-：３７００ppm及びＣｌ-：３００ppm
であり、アルミナセメント及び消石灰の使用量は、廃水
１リットルに対して、それぞれ５．２４g及び２．４gで
ある。その他の実験条件は上記実施例１と同様とした。
陰イオンの濃度を示した。初期濃度は、ＳＯ4 2-：３７
００ppm、ＰＯ4 3-：３７００ppm及びＣｌ-：３００ppm
であり、アルミナセメント及び消石灰の使用量は、廃水
１リットルに対して、それぞれ５．２４g及び２．４gで
ある。その他の実験条件は上記実施例１と同様とした。
【００３５】
【表４】
【００３６】表４から分かるように、陰イオンとして硝
酸イオンのみを除去するだけでなく、他の複合的に存在
する陰イオンも除去することが可能であり、電場を印加
して実験した場合の陰イオン除去効率が、電場を印加し
ない場合のそれよりも高いことが分かる。
酸イオンのみを除去するだけでなく、他の複合的に存在
する陰イオンも除去することが可能であり、電場を印加
して実験した場合の陰イオン除去効率が、電場を印加し
ない場合のそれよりも高いことが分かる。
【００３７】実施例４
表５は、粉末供給装置を用いて、アルミナセメント及び
消石灰を反応器に連続的に投与した場合における残存硝
酸イオン濃度の経時変化を示したもので、この時の実験
手順は次のとおりである。図１に示したように、硝酸イ
オンが１０００ppm溶解されている汚染水を、１７ml／
分の速度で、１リットル容量の反応器３に供給した。粉
末供給装置１を用いてアルミナセメント（Union Corpo
ration、大韓民国製のＵＡＣ５０（商標））及び消石灰
を、それぞれ５．２４g／時間及び２．４g／時間の速度
で反応器３に供給した。次いで、電場における電流の大
きさを０．１Ａに維持した状態で、撹拌速度１０００rp
m以上に維持して撹拌を続けた。このような工程によ
り、ろ過フィルタ６を内蔵した沈殿槽５に、反応器３内
で生成された不溶性化合物及びスラッジを移動させて、
底に不溶性化合物及びスラッジを沈殿させた。
消石灰を反応器に連続的に投与した場合における残存硝
酸イオン濃度の経時変化を示したもので、この時の実験
手順は次のとおりである。図１に示したように、硝酸イ
オンが１０００ppm溶解されている汚染水を、１７ml／
分の速度で、１リットル容量の反応器３に供給した。粉
末供給装置１を用いてアルミナセメント（Union Corpo
ration、大韓民国製のＵＡＣ５０（商標））及び消石灰
を、それぞれ５．２４g／時間及び２．４g／時間の速度
で反応器３に供給した。次いで、電場における電流の大
きさを０．１Ａに維持した状態で、撹拌速度１０００rp
m以上に維持して撹拌を続けた。このような工程によ
り、ろ過フィルタ６を内蔵した沈殿槽５に、反応器３内
で生成された不溶性化合物及びスラッジを移動させて、
底に不溶性化合物及びスラッジを沈殿させた。
【００３８】
【表５】
【００３９】表５から分かるように、流通反応器を用い
た連続工程を施しても硝酸イオンの除去率は、回分反応
器を用いた回分工程の場合と同様の数値に維持されるこ
とが分かった。
た連続工程を施しても硝酸イオンの除去率は、回分反応
器を用いた回分工程の場合と同様の数値に維持されるこ
とが分かった。
【００４０】
【発明の効果】上記のように、本発明の電場下に錯塩化
反応器を使用する化学的沈殿法による陰イオン除去方法
においては、アルミナセメント及びカルシウム化合物の
所要量を、従来の化学的沈殿法における５０％ほどに低
減させながらも従来の方法よりも優れた陰イオン除去効
率を達成した。
反応器を使用する化学的沈殿法による陰イオン除去方法
においては、アルミナセメント及びカルシウム化合物の
所要量を、従来の化学的沈殿法における５０％ほどに低
減させながらも従来の方法よりも優れた陰イオン除去効
率を達成した。
【００４１】また、従来の陰イオン除去方法における、
イオン交換樹脂法を使用した際の付加的な塩の使用、更
には処理水中の塩の存在による腐食等の問題を防止する
ことが可能であり、高価な樹脂交替のための莫大な維持
費を節減し得ると共に、生物学的脱窒素法による場合の
非常に遅い処理速度及び微生物の殺菌後処理という問題
も克服することができるので、本発明を実用化する場
合、技術的及び経済的競争力を有することができるとい
う効果がある。
イオン交換樹脂法を使用した際の付加的な塩の使用、更
には処理水中の塩の存在による腐食等の問題を防止する
ことが可能であり、高価な樹脂交替のための莫大な維持
費を節減し得ると共に、生物学的脱窒素法による場合の
非常に遅い処理速度及び微生物の殺菌後処理という問題
も克服することができるので、本発明を実用化する場
合、技術的及び経済的競争力を有することができるとい
う効果がある。
【図１】本発明に係る陰イオンの連続的な除去工程を行
うための電場反応器及び沈殿ろ過槽を含む装置を示す構
成図である。
うための電場反応器及び沈殿ろ過槽を含む装置を示す構
成図である。
１：粉末供給装置
２：撹拌機
３：反応器
４：電極
５：沈殿槽
６：ろ過膜
７：汚染水
８：処理水
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 金 在翊
大韓民国ソウル特別市中浪区新内洞 新内
アパート607−603
(72)発明者 呉 在春
大韓民国ソウル特別市蘆原区孔陵１洞506
−９
(72)発明者 尹 珍城
大韓民国ソウル特別市城東区聖水１街２洞
東亜グリーンアパート102−508
Ｆターム(参考） 4D038 AA02 AA08 AB31 AB36 AB37
AB39 AB44 BA04 BB09 BB10
4D061 DA02 DA08 DB20 DC13 DC14
DC17 EA02 EB04 EB14 EB39
ED20 GC12
Claims (7)
- 【請求項１】 陰イオンを含有する地下水、地表水、汚
水又は廃水から陰イオンを除去する方法であって、 一対の電極を備えた反応槽内において、前記陰イオンを
含有する水に、アルミナセメントと、カルシウム化合物
との混合物を添加するとともに、前記電極を介して前記
反応槽内に電場を印加することにより、不溶性錯塩を形
成させて、前記不溶性錯塩を前記陰イオンを含有する水
から分離し除去することを特徴とする方法。 - 【請求項２】 アルミナセメントとカルシウム化合物の
混合比率が、アルミナセメント／カルシウムの重量比に
おいて、１．４〜４．０である、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 アルミナセメントとカルシウム化合物の
混合物を、陰イオン１当量に対して、１００g〜４５０g
投入する、請求項１又は２記載の方法。 - 【請求項４】 カルシウム化合物が、生石灰又は消石灰
である、請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項５】 電場における電流が、０．０１〜０．５
Ａである、請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項６】 陰イオンが、硝酸イオン、リン酸イオ
ン、硫酸イオン、塩素イオン、亜硝酸イオン、亜硫酸イ
オン、及びそれらの混合物からなる群より選択される、
請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項７】 請求項１記載の方法を連続的に行って、
陰イオンの濃度を１ppmまで低下させる、請求項１記載
の陰イオン除去方法。
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|---|---|
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| US5275691A (en) * | 1991-02-28 | 1994-01-04 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Method for treating a surface of an aluminum substrate for a printing plate |
| JPH0811231B2 (ja) * | 1993-06-30 | 1996-02-07 | 株式会社みすず工業 | ホウフッ化物含有廃液の処理方法 |
| DE4431911A1 (de) * | 1994-09-08 | 1996-03-14 | Passavant Werke | Verfahren zum Aufbereiten von weichen Wässern zu Trinkwasser |
| US5547588A (en) * | 1994-10-25 | 1996-08-20 | Gas Research Institute | Enhanced ettringite formation for the treatment of hazardous liquid waste |
| TW445240B (en) * | 1996-12-06 | 2001-07-11 | Sanyo Electric Co | Method of treating waste water containing phosphoric acid ion and apparatus used therefore |
| JPH10225692A (ja) * | 1996-12-11 | 1998-08-25 | Sanyo Electric Co Ltd | リン酸イオン含有排水の処理方法および処理装置 |
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| GB9711451D0 (en) * | 1997-06-03 | 1997-07-30 | Ramsay James I | A process for the treatment of effluent streams |
| KR19990007524U (ko) * | 1997-07-24 | 1999-02-25 | 주경만 | 직류전원과 재활용 알루미늄 조각을 이용한 오폐수처리장치 |
| KR100242794B1 (ko) * | 1998-03-27 | 2000-02-01 | 박호군 | 알루미나 시멘트, 생석회 및 황산염을 이용한 오염수내 염의 침전 제거 및 그의 연속 공정 방법 |
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