JP2003154372A - Method and apparatus for removing sulfate ion and method for treating wastewater - Google Patents

Method and apparatus for removing sulfate ion and method for treating wastewater

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JP2003154372A
JP2003154372A JP2001356395A JP2001356395A JP2003154372A JP 2003154372 A JP2003154372 A JP 2003154372A JP 2001356395 A JP2001356395 A JP 2001356395A JP 2001356395 A JP2001356395 A JP 2001356395A JP 2003154372 A JP2003154372 A JP 2003154372A
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sulfate
calcium
aluminum
water
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Isao Joko
勲 上甲
Satomi Takahashi
里実 高橋
Norito Ikemiya
範人 池宮
Nobuhiro Oda
信博 織田
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Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for removing sulfate ions which can efficiently remove sulfate ions from wastewater, an apparatus for the method, and a method for treating wastewater containing sulfate ions without generating hydrogen sulfide. SOLUTION: In the method for removing sulfate ions, water containing sulfate ions is treated at pH 9.5-13 in the presence of calcium ions and aluminum ions to deposit hydrated calcium sulfate and hydrated aluminum sulfate. In the apparatus for removing sulfate ions, the water containing sulfate ions is brought into contact with seed crystals in the presence of calcium ions and aluminum ions. The apparatus for removing the sulfate ions has a fluidized bed type reaction tower for keeping the seed crystals in a fluidized state, an inlet for supplying water containing sulfate ions to the reaction tower, an outlet for extracting treatment water from the reaction tower, and a circulating line for circulating part of the treatment water into the reaction tower. In the method for treating the wastewater, the wastewater containing sulfate ions, after the hydrated calcium sulfate and the hydrated aluminum sulfate are deposited, is subjected to anaerobic microorganism treatment.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、硫酸イオンの除去
方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、硫酸イオン
が含まれる排水中から、硫酸イオンを効率的に除去し
て、硫酸カルシウムの溶解度未満の濃度まで硫酸イオン
を低減することができる硫酸イオンの除去方法及び除去
装置、並びに、硫化水素を発生するおそれのない硫酸イ
オンを含有する排水の処理方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for removing sulfate ions. More specifically, the present invention relates to a method for removing sulfate ion capable of efficiently removing sulfate ion from wastewater containing sulfate ion and reducing the sulfate ion to a concentration below the solubility of calcium sulfate. The present invention relates to an apparatus and a method for treating wastewater containing sulfate ions that does not generate hydrogen sulfide.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体工場、火力発電所、医薬品工場、
食品製造加工工場、飲料水製造工場、紙パルプ工場、繊
維紡績工場などから排出されるプロセス排水、総合排水
は、その水質に応じて、放流基準や自主管理基準、ある
いは、回収再利用に要求される水質を満足するように、
凝集処理、沈殿処理、生物処理、酸化分解、ろ過、蒸
発、イオン交換などの方法を、単独に又は組み合わせて
処理される。近年、放流水質基準が厳しくなったり、地
域によっては水資源の枯渇、製造コストに占める上下水
道費用の高騰、環境ISOへの取り組みなどから、工場
内での水の再利用が進んでいる。生物処理は、水中の比
較的濃度の高い有機物を分解処理するのに適しており、
好気性処理、嫌気性処理などを組み合わせてCOD成分
の低減や、窒素成分の除去に幅広く用いられている。嫌
気性処理は、汚泥の発生量が少ないために、好気性処理
と比較して、高い有機物濃度の排水の処理に適してい
る。しかし、嫌気性処理を行う場合に、水中に硫酸イオ
ンが数百ないし数千mg/Lの濃度で存在すると、硫酸イ
オンが還元されて硫化水素が発生する。硫化水素は、悪
臭が強く、有毒であるのみならず、装置や配管の腐食を
もたらし、あるいは、ガスを有効利用する際の障害とな
る。バイオガス中の硫化水素の除去には、多量の吸着剤
やアルカリ剤が必要となるために、低コストで嫌気性処
理を行っても、ガス処理のコストのために、結果的に嫌
気性処理が適用できないという排水が多い。硫酸イオン
は数百mg/Lでも上記の問題が発生するために、100
mg/L以下の濃度まで下げることが望まれるが、硫酸カ
ルシウムの析出による処理では、数千mg/Lの硫酸イオ
ンが残留する。イオン交換処理は、硫酸イオンの濃度が
高い場合は再生頻度が高くなり、また再生廃液の処理が
必要となり実用的ではない。さらに、硫酸カルシウムが
飽和濃度に近い濃度で水中に存在すると、その水を使用
する系では、温度、pHなどの環境が少し変化すると、硫
酸カルシウムがスケールとなって析出し、配管、機器な
どにスケール障害をもたらすことになる。このために、
排水中に含まれる硫酸イオンを効果的に除去することが
できる処理方法の開発が要望されていた。
[Prior Art] Semiconductor factories, thermal power plants, pharmaceutical factories,
Process wastewater and general wastewater discharged from food manufacturing plants, drinking water manufacturing plants, pulp and paper mills, fiber spinning plants, etc. are required to be discharged or voluntarily controlled, or to be collected and reused, depending on the water quality. To satisfy the required water quality,
The coagulation treatment, the precipitation treatment, the biological treatment, the oxidative decomposition, the filtration, the evaporation, the ion exchange and the like methods are used alone or in combination. In recent years, the reuse of water in factories has progressed due to stricter standards for discharged water quality, depletion of water resources, rising water and sewerage costs in manufacturing costs, and environmental ISO efforts in some regions. Biological treatment is suitable for decomposing relatively concentrated organic matter in water,
It is widely used for reducing COD components and removing nitrogen components by combining aerobic treatment and anaerobic treatment. The anaerobic treatment is suitable for treating wastewater having a high organic matter concentration as compared with the aerobic treatment because the amount of sludge generated is small. However, when anaerobic treatment is carried out, if sulfate ions are present in water at a concentration of several hundreds to several thousands mg / L, the sulfate ions are reduced to generate hydrogen sulfide. Hydrogen sulfide not only has a strong odor and is toxic, but also causes corrosion of equipment and pipes, or becomes an obstacle to effective use of gas. Since a large amount of adsorbents and alkaline agents are required to remove hydrogen sulfide in biogas, even if anaerobic treatment is performed at low cost, the anaerobic treatment results due to the cost of gas treatment. There is a lot of drainage that cannot be applied. Even if the sulfate ion is several hundred mg / L, the above problem occurs, so 100
It is desired to reduce the concentration to less than mg / L, but in the treatment by precipitation of calcium sulfate, several thousand mg / L of sulfate ion remains. When the concentration of sulfate ion is high, the ion exchange treatment is not practical because the regeneration frequency is high and the waste treatment liquid must be treated. Furthermore, if calcium sulfate is present in water at a concentration close to the saturation concentration, in a system using that water, calcium sulfate will be deposited as scales on the pipes, equipment, etc., if the environment such as temperature and pH changes slightly. It will cause scale failure. For this,
There has been a demand for development of a treatment method capable of effectively removing sulfate ions contained in wastewater.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、硫酸イオン
が含まれる排水中から、硫酸イオンを効率的に除去し
て、硫酸カルシウムの溶解度未満の濃度まで硫酸イオン
を低減することができる硫酸イオンの除去方法及び除去
装置、並びに、硫化水素を発生するおそれのない硫酸イ
オンを含有する排水の処理方法を提供することを目的と
してなされたものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is capable of efficiently removing sulfate ions from wastewater containing sulfate ions and reducing the sulfate ions to a concentration below the solubility of calcium sulfate. The present invention has been made for the purpose of providing a removing method and removing apparatus for the above, and a method for treating wastewater containing sulfate ions that does not generate hydrogen sulfide.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、硫酸イオン含有
水を、カルシウムイオンとアルミニウムイオンの共存下
に、pH9.5〜13で処理して、カルシウムとアルミニ
ウムの水化硫酸塩として析出させることにより、水中に
溶存する硫酸イオンを低濃度まで除去し得ることを見い
だし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、(1)硫酸イオン含有水を、カル
シウムイオンとアルミニウムイオンの共存下に、pH9.
5〜13で処理して、カルシウムとアルミニウムの水化
硫酸塩を析出させることを特徴とする硫酸イオンの除去
方法、(2)処理を、種晶の存在下に行う第1項記載の
硫酸イオンの除去方法、(3)種晶が、天然ゼオライ
ト、合成ゼオライト又はアルミン酸カルシウム化合物で
ある第2項記載の硫酸イオンの除去方法、(4)硫酸イ
オン含有水を、カルシウムイオンとアルミニウムイオン
の共存下に、種晶と接触させる硫酸イオンの除去装置で
あって、種晶が流動化状態に保たれる流動層型反応塔、
該反応塔への硫酸イオン含有水の供給口、該反応塔から
処理水を抜き出す流出口及び処理水の一部を反応塔内へ
循環する循環ラインを有することを特徴とする硫酸イオ
ンの除去装置、及び、(5)硫酸イオンを含有する排水
を、カルシウムイオンとアルミニウムイオンの共存下
に、pH9.5〜13で処理して、カルシウムとアルミニ
ウムの水化硫酸塩を析出させたのち、嫌気性生物処理す
ることを特徴とする排水の処理方法、を提供するもので
ある。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that sulfate ion-containing water has a pH of 9.5 to 13 in the presence of calcium ions and aluminum ions. It was found that sulfate ions dissolved in water can be removed to a low concentration by treating with water to precipitate as a hydrated sulfate of calcium and aluminum, and the present invention has been completed based on this finding.
That is, according to the present invention, (1) sulfuric acid ion-containing water is added in the presence of calcium ions and aluminum ions to obtain a pH of 9.
The method of removing sulfate ions, characterized by precipitating a hydrated sulfate of calcium and aluminum by treatment with 5 to 13 (2), wherein the sulfate ions according to item 1 are carried out in the presence of seed crystals. Removal method of (3) seed crystal is natural zeolite, synthetic zeolite or calcium aluminate compound, removal method of sulfate ion according to the second item, (4) sulfate ion-containing water, calcium ion and aluminum ion coexistence Below, a device for removing sulfate ions to be brought into contact with seed crystals, the fluidized bed type reaction tower in which the seed crystals are kept in a fluidized state,
An apparatus for removing sulfate ions, comprising a supply port for sulfate ion-containing water to the reaction tower, an outlet for extracting treated water from the reaction tower, and a circulation line for circulating a part of the treated water into the reaction tower. , And (5) Wastewater containing sulfate ions is treated in the presence of calcium ions and aluminum ions at pH 9.5 to 13 to precipitate hydrated sulfate salts of calcium and aluminum, and then anaerobic. A method for treating wastewater, which is characterized by biological treatment.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】本発明方法においては、硫酸イオ
ン含有水を、カルシウムイオンとアルミニウムイオンの
共存下に、pH9.5〜13で処理して、カルシウムとア
ルミニウムの水化硫酸塩を析出させる。本発明方法によ
れば、水中の硫酸イオン濃度を容易に100mgSO4 2-
L以下に低下させることができる。本発明方法により、
硫酸イオン含有水を、カルシウムイオンとアルミニウム
イオンの存在下に、pH9.5〜13で処理すると、式
[1]と式[2]で示される反応が逐次的に起こって、
カルシウムとアルミニウムの水化硫酸塩、すなわち難溶
性のエトリンガイトが生成して析出し、水中の硫酸イオ
ンが除去される。 6Ca2+ + 3SO4 2- + 2Al3+ + 12OH- → Al23・3CaSO4・3CaO・6H2O …[1] Al23・3CaSO4・3CaO・6H2O + 26H2O → Al23・3CaSO4・3CaO・32H2O …[2] 本発明方法において、硫酸イオンと共存させるカルシウ
ムイオンとアルミニウムイオンの量は、それぞれ式
[1]により化学量論的に算出される量又はそれ以上で
あることが好ましい。すなわち、カルシウムイオンの量
は、硫酸イオンの2モル倍以上、アルミニウムイオンの
量は、硫酸イオンの1.5モル倍以上であることが好ま
しい。排水には、硫酸イオンとともにカルシウムイオン
が含まれる場合が多いので、排水中のカルシウムイオン
濃度を測定し、カルシウムイオンが不足する場合は、必
要量に達するようにカルシウム化合物を添加することが
できる。排水にアルミニウムイオンが含まれる場合は少
ないが、排水中のアルミニウムイオン濃度をあらかじめ
測定して、確認することが好ましい。硫酸イオンは、ク
ロム酸バリウム吸光光度法、重量法、イオンクロマトグ
ラフ法、比濁法などにより分析することができる。カル
シウムイオンは、キレート滴定法、フレーム原子吸光
法、イオンクロマトグラフ法、イオン電極法、比濁法な
どにより分析することができる。アルミニウムイオン
は、キノリノール吸光光度法、フレーム原子吸光法、I
CP発光分析法などにより分析することができる。添加
するカルシウム化合物としては、例えば、塩化カルシウ
ム、水酸化カルシウムなどを挙げることができる。添加
するアルミニウム化合物としては、例えば、アルミン酸
ナトリウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウムなど
を挙げることができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the method of the present invention, sulfate ion-containing water is treated at a pH of 9.5 to 13 in the presence of calcium ions and aluminum ions to precipitate hydrated sulfate salts of calcium and aluminum. . According to the method of the present invention, the concentration of sulfate ion in water can be easily adjusted to 100 mg SO 4 2- /
It can be reduced to L or less. According to the method of the present invention,
When the sulfate ion-containing water is treated at pH 9.5 to 13 in the presence of calcium ion and aluminum ion, the reactions represented by the formulas [1] and [2] occur sequentially,
A hydrated sulfate of calcium and aluminum, that is, a sparingly soluble ettringite is formed and precipitated, and sulfate ions in water are removed. 6Ca 2+ + 3SO 4 2+ 2Al 3+ + 12OH - → Al 2 O 3 · 3CaSO 4 · 3CaO · 6H 2 O ... [1] Al 2 O 3 · 3CaSO 4 · 3CaO · 6H 2 O + 26H 2 O → Al 2 O 3 · 3CaSO 4 · 3CaO · 32H 2 O ... [2] In the method of the present invention, the amounts of calcium ion and aluminum ion coexisting with the sulfate ion are stoichiometrically calculated by the formula [1]. It is preferable that the amount is or more. That is, it is preferable that the amount of calcium ions is 2 mol times or more that of sulfate ions, and the amount of aluminum ions is 1.5 mol times or more of sulfate ions. Since the waste water often contains calcium ions as well as sulfate ions, the calcium ion concentration in the waste water is measured, and when the calcium ions are insufficient, a calcium compound can be added to reach the required amount. Although it is rare that the wastewater contains aluminum ions, it is preferable to measure and confirm the aluminum ion concentration in the wastewater in advance. Sulfate ion can be analyzed by barium chromate absorptiometry, gravimetric method, ion chromatography, nephelometry and the like. Calcium ions can be analyzed by chelate titration method, flame atomic absorption method, ion chromatography method, ion electrode method, nephelometry and the like. Aluminum ion is quinolinol absorptiometry, flame atomic absorption, I
It can be analyzed by CP emission spectrometry. Examples of the calcium compound to be added include calcium chloride and calcium hydroxide. Examples of the aluminum compound to be added include sodium aluminate, aluminum chloride, aluminum nitrate and the like.

【0006】本発明方法においては、硫酸イオン含有水
を、カルシウムイオンとアルミニウムイオンの共存下
に、pH9.5〜13、より好ましくはpH10〜12.3で
処理する。pHの調整方法に特に制限はなく、原水のpHに
応じて、適宜アルカリ又は酸を加えることにより、調整
することができる。このとき、アルカリ又は酸の代替と
して、塩基性又は酸性のアルミニウム塩、カルシウム塩
などを添加することもできる。カルシウム化合物、アル
ミニウム化合物、アルカリ又は酸の添加順序に特に制限
はなく、任意の順序で添加することができる。硫酸イオ
ン含有水をカルシウムイオンとアルミニウムイオンの共
存下に処理する際のpHが9.5未満であると、硫酸イオ
ンの除去効果が著しく低下するおそれがある。硫酸イオ
ン含有水をカルシウムイオンとアルミニウムイオンの共
存下に処理する際のpHが13を超えると、硫酸イオンを
除去することができるが、沈降性の悪い微細な結晶粒子
が析出する割合が多くなるおそれがある。本発明方法に
おいては、硫酸イオン含有水をカルシウムイオンとアル
ミニウムイオンの共存下に処理する際に、種晶(seed c
rystal)を存在させることが好ましい。種晶は、溶液か
ら結晶を析出させるとき、結晶の核となる物質であり、
種晶を存在させることにより、結晶の析出速度を速める
ことができる。また、種晶を核として結晶が成長するの
で、微細な結晶粒子の発生を防ぎ、後段の固液分離処理
などの操作性を向上することができるが、固液分離装置
を省略することができる。本発明方法に用いる種晶は、
エトリンガイトの結晶の核となり得る物質であれば特に
制限はなく、例えば、天然ゼオライト、合成ゼオライ
ト、アルミン酸カルシウム化合物、粘土鉱物、ケイ砂、
炭酸カルシウムなどを挙げることができる。これらの中
で、天然ゼオライト、合成ゼオライト及びアルミン酸カ
ルシウム化合物を特に好適に用いることができる。天然
ゼオライトとしては、例えば、クリノプチロライト、モ
ルデナイトなどを挙げることができる。合成ゼオライト
としては、例えば、A型、X型、Y型ゼオライトなどを
挙げることができる。アルミン酸カルシウム化合物とし
ては、例えば、CaO・Al23(CaAl24)、3
CaO・Al23(Ca3Al26)のほか、CaOと
Al23の割合が異なる物質や、さらにCaSO4やH2
Oが付加した物質などを挙げることができる。粘土鉱物
としては、例えば、モンモリナイト、ベントナイト、ス
メクタイトなどを挙げることができる。
In the method of the present invention, sulfate ion-containing water is treated in the presence of calcium ions and aluminum ions at a pH of 9.5 to 13, more preferably a pH of 10 to 12.3. There is no particular limitation on the method for adjusting the pH, and the pH can be adjusted by adding an alkali or an acid as appropriate according to the pH of the raw water. At this time, a basic or acidic aluminum salt, calcium salt, or the like can be added instead of the alkali or acid. The order of adding the calcium compound, the aluminum compound, the alkali or the acid is not particularly limited, and they can be added in any order. If the pH of the sulfate ion-containing water treated under the coexistence of calcium ions and aluminum ions is less than 9.5, the sulfate ion removing effect may be significantly reduced. When the pH of the sulfate ion-containing water treated in the coexistence of calcium ions and aluminum ions exceeds 13, sulfate ions can be removed, but the proportion of fine crystal particles with poor sedimentation increases. There is a risk. In the method of the present invention, when the sulfate ion-containing water is treated in the presence of calcium ions and aluminum ions, seed crystals (seed c)
rystal) is preferably present. A seed crystal is a substance that becomes a nucleus of a crystal when the crystal is precipitated from a solution,
By allowing the seed crystal to exist, the rate of crystal precipitation can be increased. Further, since crystals grow using seed crystals as nuclei, it is possible to prevent the generation of fine crystal particles and improve the operability of the subsequent solid-liquid separation treatment, but the solid-liquid separation device can be omitted. . The seed crystal used in the method of the present invention is
There is no particular limitation as long as it is a substance that can be a nucleus of ettringite crystals, for example, natural zeolite, synthetic zeolite, calcium aluminate compound, clay mineral, silica sand,
Calcium carbonate etc. can be mentioned. Among these, natural zeolite, synthetic zeolite and calcium aluminate compound can be particularly preferably used. Examples of the natural zeolite include clinoptilolite and mordenite. Examples of the synthetic zeolite include A-type, X-type, and Y-type zeolites. The calcium aluminate compounds, for example, CaO · Al 2 O 3 ( CaAl 2 O 4), 3
In addition to CaO.Al 2 O 3 (Ca 3 Al 2 O 6 ), substances with different ratios of CaO and Al 2 O 3 , and further CaSO 4 and H 2
Examples thereof include O-added substances. Examples of clay minerals include montmorillonite, bentonite, and smectite.

【0007】本発明方法に用いる種晶の粒径に特に制限
はなく、硫酸イオン含有水の水質に応じた反応装置の形
状などに基づき、適宜粒径を選定することができるが、
通常は0.05〜5mmであることが好ましい。流動層反
応条件で種晶を使用する場合は、通常は粒径0.05〜
0.3mmであることが好ましいが、粒径0.3mmを超える
種晶を用いて、通液線速度(LV)30m/h以上とし
て処理することもできる。懸濁反応槽で使用する場合
は、種晶の粒径が0.05〜0.2mmであることが好まし
い。本発明方法において、種晶の存在形態に特に制限は
なく、カルシウムイオンとアルミニウムイオンの共存下
に、硫酸イオン含有水と種晶との接触を、流動層型反応
装置、懸濁槽反応装置などを用いて行うことができる。
流動層型反応装置では、装置の下部より硫酸イオン含有
水を供給し、上向流で通水する。このとき、種晶の粒子
が展開する流速となるように、処理水の一部を循環流と
することができる。循環処理することにより、反応装置
の入口部における析出結晶の過飽和度を低下させ、反応
装置の入口部における好ましくない結晶の析出を防止す
るとともに、微細な結晶の析出を防止することができ
る。本発明方法において、反応によって生成した微細な
結晶粒子が処理水中に一部流出する場合には、後段にろ
過装置、沈降分離装置などを設置して、流出した微細粒
子を除去することができる。ろ過処理、沈降分離操作な
どにより分離除去した微細な結晶粒子は、反応装置に返
送して種晶として利用することができる。微細粒子を種
晶として用いることにより、大きい結晶粒子に成長させ
ることができる。本発明方法において、種晶を用いるこ
となく、硫酸イオン含有水をカルシウムイオンとアルミ
ニウムイオンの存在下に処理する場合には、析出した懸
濁物を、凝集沈殿、加圧浮上、ろ過、膜ろ過などにより
分離することができる。
The particle size of the seed crystal used in the method of the present invention is not particularly limited, and the particle size can be appropriately selected based on the shape of the reaction apparatus depending on the water quality of the sulfate ion-containing water.
Usually, it is preferably 0.05 to 5 mm. When a seed crystal is used under fluidized bed reaction conditions, the grain size is usually 0.05-
It is preferably 0.3 mm, but it is also possible to use a seed crystal having a particle size of 0.3 mm or more and to carry out the treatment at a liquid passing linear velocity (LV) of 30 m / h or more. When used in a suspension reaction tank, the seed crystal preferably has a particle size of 0.05 to 0.2 mm. In the method of the present invention, the existing form of the seed crystal is not particularly limited, and in the presence of calcium ion and aluminum ion, the contact between the sulfate ion-containing water and the seed crystal is performed by a fluidized bed reactor, a suspension tank reactor, or the like. Can be done using.
In a fluidized bed type reactor, sulfate ion-containing water is supplied from the lower part of the device and is passed in an upward flow. At this time, a part of the treated water can be circulated so that the flow rate of the seed crystal particles is increased. By performing the circulation treatment, it is possible to reduce the degree of supersaturation of precipitated crystals at the inlet of the reactor, prevent undesired precipitation of crystals at the inlet of the reactor, and prevent precipitation of fine crystals. In the method of the present invention, when a part of fine crystal particles produced by the reaction flows out into the treated water, a filtering device, a sedimentation separation device or the like may be installed in the subsequent stage to remove the outflowing fine particles. The fine crystal particles separated and removed by filtration, sedimentation and the like can be returned to the reactor and used as seed crystals. By using fine particles as seed crystals, large crystal particles can be grown. In the method of the present invention, when the sulfate ion-containing water is treated in the presence of calcium ions and aluminum ions without using seed crystals, the precipitated suspension is subjected to coagulation sedimentation, pressure floating, filtration, membrane filtration. It can be separated by, for example.

【0008】本発明の好ましい硫酸イオンの除去装置
は、硫酸イオン含有水を、カルシウムイオンとアルミニ
ウムイオンの共存下に、種晶と接触させる硫酸イオンの
除去装置であって、種晶が流動化状態に保たれる流動層
型反応塔、該反応塔への硫酸イオン含有水の供給口、該
反応塔より処理水を抜き出す流出口、処理水の一部を反
応塔内へ循環する循環ラインを有する。図1は、本発明
の硫酸イオンの除去装置の一態様の工程系統図である。
本態様の装置においては、種晶が流動化状態に保たれる
流動層型反応塔1の下部に、硫酸イオン含有水の供給口
4とアルミニウム化合物水溶液の供給口を有する。硫酸
イオン含有水には、アルカリ又は酸が添加され所定のpH
に調整される。反応塔の上部には、処理水を抜き出す流
出口5が設けられ、処理水の一部はポンプ2により塔底
へ循環される。処理水の循環量を調節することにより、
種晶の展開の状態を制御することができる。流出口5か
ら流出する処理水の残部は、硫酸イオンが除去された処
理水として後工程に送られる。また、反応塔1底部には
結晶抜出し口6が設けられ、反応塔内で成長して大きく
なった結晶粒子が周期的に排出される。図示の例では、
反応塔1から流出した処理水は固液分離槽3に導かれ、
処理水中に結晶粒子が混入した場合でも、固液分離槽3
で分離されるようになっている。通常、結晶の流動化展
開層の上面を、反応塔1の上端より余裕をもって下方に
設定することにより、種晶が処理水に混入して流出する
ことはないので、固液分離槽3は省略してもよい。本発
明の排水の処理方法においては、硫酸イオンを含有する
排水を、カルシウムイオンとアルミニウムイオンの共存
下に、pH9.5〜13で処理して、カルシウムとアルミ
ニウムの水化硫酸塩を析出させたのち、嫌気性生物処理
する。本発明の硫酸イオンの除去方法及び除去装置によ
れば、処理水の硫酸イオン濃度を、石膏析出法で到達し
得た濃度に比較して、約10分の1まで低減することが
できる。このために、処理水から硫酸カルシウムのスケ
ールが析出し難くなる。また、本発明の排水の処理方法
によれば、嫌気性生物処理を行っても、硫化水素の発生
量がごく僅かであり、腐食などの懸念が解消する。
A preferred sulfate ion removing apparatus of the present invention is a sulfate ion removing apparatus in which sulfate ion-containing water is brought into contact with seed crystals in the presence of calcium ions and aluminum ions, and the seed crystals are in a fluidized state. Having a fluidized bed type reaction tower kept at 1, a supply port for sulfate ion-containing water to the reaction tower, an outlet for extracting treated water from the reaction tower, and a circulation line for circulating a part of the treated water into the reaction tower . FIG. 1 is a process system diagram of one embodiment of the sulfate ion removing apparatus of the present invention.
In the apparatus according to this embodiment, a supply port 4 for sulfate ion-containing water and a supply port for an aluminum compound aqueous solution are provided in the lower part of the fluidized bed type reaction tower 1 in which the seed crystals are kept in a fluidized state. Alkaline or acid is added to the sulfate ion-containing water to a prescribed pH
Adjusted to. An outlet 5 for extracting treated water is provided at the upper part of the reaction tower, and a part of the treated water is circulated to the bottom of the tower by a pump 2. By adjusting the circulation amount of treated water,
The state of seed crystal development can be controlled. The rest of the treated water flowing out from the outflow port 5 is sent to the subsequent step as treated water from which sulfate ions have been removed. Further, a crystal extraction port 6 is provided at the bottom of the reaction tower 1, and the crystal grains grown and enlarged in the reaction tower are periodically discharged. In the example shown,
The treated water flowing out from the reaction tower 1 is guided to the solid-liquid separation tank 3,
Even if crystal particles are mixed in the treated water, the solid-liquid separation tank 3
It is designed to be separated by. Normally, by setting the upper surface of the fluidized development layer of crystals below the upper end of the reaction tower 1 with a margin, seed crystals do not mix with the treated water and flow out, so the solid-liquid separation tank 3 is omitted. You may. In the wastewater treatment method of the present invention, wastewater containing sulfate ions is treated at a pH of 9.5 to 13 in the presence of calcium ions and aluminum ions to precipitate hydrated sulfate salts of calcium and aluminum. After that, anaerobic organism treatment. According to the method and apparatus for removing sulfate ions of the present invention, the sulfate ion concentration of the treated water can be reduced to about 1/10 of the concentration reached by the gypsum deposition method. For this reason, it becomes difficult for calcium sulfate scale to precipitate from the treated water. Further, according to the wastewater treatment method of the present invention, even if the anaerobic biological treatment is performed, the amount of hydrogen sulfide generated is very small, and the concern about corrosion or the like is eliminated.

【0009】[0009]

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。なお、実施例において、硫酸イ
オンの濃度はJIS K 0102 41.3イオンクロマ
トグラフ法により、カルシウムの濃度はJIS K 01
02 50.2フレーム原子吸光法により、アルミニウム
の濃度はJIS K 0102 58.2フレーム原子吸光
法により、それぞれ測定した。 実施例1 硫酸イオン500mgSO4 2-/Lとカルシウム100mgCa
/Lを含む排水の処理を行った。この排水に、塩化カル
シウム879mg/Lを添加して、硫酸イオンとカルシウ
ムイオンのモル比を1:2とし、さらに水酸化ナトリウ
ム水溶液を加えてpH12.2に調整して、被処理水とし
た。内径40mm、高さ2,320mmの反応塔下部より、
この被処理水を6L/hの流量で上向流で通水し、同時
に反応塔底から100mmの位置に、アルミニウム濃度
1,000mgAl/Lのアルミン酸ナトリウム(NaAl
2)水溶液を0.57L/hの速度で注入した。また、
反応塔底から2,000mmの位置で被処理水を抜き出
し、反応塔底へ流量25.8L/hで循環させた。通水
開始後1日間は、微細反応生成物が懸濁状態で処理水中
に流出していたが、通水を継続すると流出する微細粒子
の量は減少していく傾向がみられ、約1週間後にはほぼ
透明な処理水が得られた。通水開始10日後に、処理水
の水質が安定したとき、硫酸イオン95mgSO4 2-/L、
除去率81重量%であり、カルシウム83mgCa/L、除
去率83重量%であった。 実施例2 硫酸イオン500mgSO4 2-/Lとカルシウム1,000mg
Ca/Lを含む排水の処理を行った。カルシウムイオンが
大過剰なので、塩化カルシウムの添加を行うことなく、
水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH12.2に調整した
以外は、実施例1と同様にして、処理を行った。実施例
1の場合と同様に、通水開始後1日間は、微細反応生成
物が懸濁状態で処理水中に流出していたが、通水を継続
して10日後には処理水が安定した。処理水の水質が安
定したとき、硫酸イオン81mgSO4 2-/L、除去率84
重量%であり、カルシウム178mgCa/L、除去率82
重量%であった。硫酸イオンの除去量(ΔSO4:41
9mg/L)に比べ、カルシウムイオンの除去量(ΔC
a:822mg/L)が大きくなっている。これは、Ca
CO3の析出反応が並行して進んだためと考えられる。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In the examples, the concentration of sulfate ion was measured by JIS K 0102 41.3 ion chromatographic method, and the concentration of calcium was measured by JIS K 01.
02 50.2 flame atomic absorption spectrometry, and the aluminum concentration was measured by JIS K 0102 58.2 flame atomic absorption spectrometry. Example 1 Sulfate ion 500 mg SO 4 2- / L and calcium 100 mg Ca
Wastewater containing / L was treated. Calcium chloride (879 mg / L) was added to this waste water to adjust the molar ratio of sulfate ion to calcium ion to 1: 2, and a sodium hydroxide aqueous solution was further added to adjust the pH to 12.2 to obtain water to be treated. From the bottom of the reaction tower with an inner diameter of 40 mm and a height of 2,320 mm,
The water to be treated was passed upward at a flow rate of 6 L / h, and at the same time, at a position 100 mm from the bottom of the reaction tower, sodium aluminate (NaAl) having an aluminum concentration of 1,000 mgAl / L was used.
The O 2 ) aqueous solution was injected at a rate of 0.57 L / h. Also,
Water to be treated was withdrawn at a position of 2,000 mm from the bottom of the reaction tower and circulated to the bottom of the reaction tower at a flow rate of 25.8 L / h. For one day after the start of water flow, the fine reaction product flowed out into the treated water in a suspended state, but the amount of fine particles that flowed out tended to decrease when water flow was continued for about one week. After that, almost transparent treated water was obtained. 10 days after the start of water flow, when the quality of the treated water became stable, sulfate ion 95 mg SO 4 2- / L,
The removal rate was 81% by weight, the calcium content was 83 mgCa / L, and the removal rate was 83% by weight. Example 2 Sulfate ion 500 mg SO 4 2- / L and calcium 1,000 mg
Wastewater containing Ca / L was treated. Since there is a large excess of calcium ions, without adding calcium chloride,
The treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the pH was adjusted to 12.2 by adding an aqueous sodium hydroxide solution. Similar to the case of Example 1, the fine reaction product was flown out into the treated water in a suspended state for 1 day after the start of water passage, but the treated water became stable 10 days after continuing the water passage. . When the quality of treated water is stable, sulfate ion 81 mg SO 4 2- / L, removal rate 84
% By weight, calcium 178 mg Ca / L, removal rate 82
% By weight. Amount of sulfate ion removed (ΔSO 4 : 41
9mg / L) compared to the removal amount of calcium ion (ΔC
a: 822 mg / L) is large. This is Ca
It is considered that the CO 3 precipitation reaction proceeded in parallel.

【0010】実施例3 硫酸イオン500mgSO4 2-/Lとカルシウム500mgCa
/Lを含む排水の処理を行った。カルシウムイオンが過
剰なので、塩化カルシウムの添加を行うことなく、水酸
化ナトリウム水溶液を加えてpH12.2に調整して、被
処理水とした。実施例1と同じ内径30mm、高さ2,3
20mmの反応塔に、粒径0.08〜0.15mmのクリノプ
チロライト系天然ゼオライト300mLを充填し、反応塔
下部から被処理水を6L/hの流量で上向流で通水し、
同時に反応塔底から100mmの位置にアルミニウム濃度
1,000mgAl/Lgのアルミン酸ナトリウム(NaA
lO2)水溶液を0.57L/hの速度で注入した。ま
た、反応塔底から2,000mmの位置で被処理水を抜き
出し、反応塔底へ流量25.8L/hで循環させた。処
理水の水質が安定したとき、硫酸イオン95mgSO4 2-
L、除去率81重量%であり、カルシウム84mgCa/
L、除去率83重量%であった。処理終了後に、反応塔
からゼオライトの一部を取り出し、105℃で1日乾燥
させたのち、その表面をX線回折法により分析した。図
2(a)は、X線回折パターンであり、図2(b)は、検出
されたピーク位置である。また、図2(c)は、エトリン
ガイトのピーク位置であり、図2(d)は、クリノプチロ
ライトのピーク位置である。図2(a)と図2(b)を比較
すると、図2(a)の ● 印のピークがエトリンガイトに
帰属することが分かる。さらに、その他のピークは、図
2(d)に示したクリノプチロライトのピーク位置とほぼ
一致し、種晶として用いたゼオライトに由来するピーク
であることが分かる。この結果から、ゼオライト表面に
エトリンガイト結晶が析出していることが確認された。
Example 3 Sulfate ion 500 mg SO 4 2- / L and calcium 500 mg Ca
Wastewater containing / L was treated. Since the calcium ions are excessive, the pH was adjusted to pH 12.2 by adding an aqueous solution of sodium hydroxide without adding calcium chloride to obtain water to be treated. Same inner diameter of 30 mm and height of 2, 3
A 20 mm reaction tower was filled with 300 mL of clinoptilolite natural zeolite having a particle size of 0.08 to 0.15 mm, and treated water was passed from the lower part of the reaction tower in an upward flow at a flow rate of 6 L / h,
At the same time, at a position 100 mm from the bottom of the reaction column, sodium aluminate (NaA with an aluminum concentration of 1,000 mg Al / Lg) was used.
The 10 2 ) aqueous solution was injected at a rate of 0.57 L / h. Further, water to be treated was withdrawn at a position of 2,000 mm from the bottom of the reaction tower and circulated to the bottom of the reaction tower at a flow rate of 25.8 L / h. When the quality of treated water is stable, sulfate ion 95 mg SO 4 2- /
L, removal rate 81% by weight, calcium 84 mgCa /
L, the removal rate was 83% by weight. After the treatment was completed, a part of the zeolite was taken out from the reaction tower and dried at 105 ° C. for 1 day, and the surface thereof was analyzed by the X-ray diffraction method. FIG. 2A is an X-ray diffraction pattern, and FIG. 2B is the detected peak position. Further, FIG. 2 (c) shows the peak position of ettringite, and FIG. 2 (d) shows the peak position of clinoptilolite. Comparing FIG. 2 (a) and FIG. 2 (b), it can be seen that the peak marked with ● in FIG. 2 (a) belongs to ettringite. Further, the other peaks almost coincide with the peak positions of clinoptilolite shown in FIG. 2 (d), and it can be seen that the peaks are derived from the zeolite used as the seed crystal. From this result, it was confirmed that ettringite crystals were precipitated on the surface of zeolite.

【0011】実施例4 排水のpHを11.0に調整した以外は、実施例3と同様
にして、処理を行った。処理水の水質が安定したとき、
硫酸イオン350mgSO4 2-/L、除去率30重量%であ
り、カルシウム269mgCa/L、除去率46重量%であ
った。 実施例5 排水のpHを9.9に調整した以外は、実施例3と同様に
して、処理を行った。処理水の水質が安定したとき、硫
酸イオン370mgSO4 2-/L、除去率26重量%であ
り、カルシウム287mgCa/L、除去率43重量%であ
った。 実施例6 ゼオライトの充填量を600mLとし、排水のpHを9.9
とした以外は、実施例3と同様にして、処理を行った。 処理水の水質が安定したとき、硫酸イオン305mgSO4
2-/L、除去率39重量%であり、カルシウム277mg
Ca/L、除去率45重量%であった。 実施例7 硫酸イオン1,750mgSO4 2-/Lとカルシウム1,60
0mgCa/Lを含む排水水の処理を行った。この排水にア
ルミン酸ナトリウム(NaAlO2)水溶液を添加し
て、アルミニウム濃度330mgAl/Lとし、さらに水酸
化ナトリウム水溶液を加えてpHを12.0に調整して、
被処理水とした。実施例1と同じ内径30mm、高さ2,
320mmの反応塔に、粒径0.08〜0.3mmの粒状石灰
岩500mLを充填し、反応塔下部から被処理水を3L/
hの速度で通液した。処理水の水質が安定したとき、硫
酸イオン793mgSO4 2-/L、除去率55重量%であ
り、カルシウム536mgCa/L、除去率67重量%であ
った。
Example 4 Treatment was carried out in the same manner as in Example 3 except that the pH of the waste water was adjusted to 11.0. When the quality of treated water is stable,
Sulfate ion was 350 mg SO 4 2- / L, the removal rate was 30% by weight, calcium 269 mgCa / L, the removal rate was 46% by weight. Example 5 The treatment was carried out in the same manner as in Example 3 except that the pH of the waste water was adjusted to 9.9. When the quality of treated water is stabilized, sulfate ion 370mgSO 4 2- / L, a removal rate 26% by weight was calcium 287mgCa / L, removal rate 43% by weight. Example 6 The filling amount of zeolite was 600 mL, and the pH of waste water was 9.9.
The treatment was performed in the same manner as in Example 3 except that When the quality of treated water is stable, sulfate ion 305mg SO 4
2- / L, removal rate 39% by weight, calcium 277 mg
It was Ca / L and the removal rate was 45% by weight. Example 7 Sulfate ion 1,750 mg SO 4 2- / L and calcium 1,60
Wastewater containing 0 mgCa / L was treated. Sodium aluminate (NaAlO 2 ) aqueous solution was added to this waste water to make the aluminum concentration 330 mg Al / L, and further sodium hydroxide aqueous solution was added to adjust the pH to 12.0,
It was treated water. Same inner diameter of 30 mm and height of 2,
A 320 mm reaction tower is filled with 500 mL of granular limestone having a particle size of 0.08 to 0.3 mm, and the treated water is supplied from the lower part of the reaction tower in an amount of 3 L /
The solution was passed at a rate of h. When the quality of the treated water was stable, sulfate ions were 793 mg SO 4 2- / L, the removal rate was 55% by weight, calcium 536 mgCa / L, the removal rate was 67% by weight.

【0012】[0012]

【発明の効果】本発明の硫酸イオンの除去方法及び除去
装置によれば、処理水の硫酸イオン濃度を、石膏析出法
で到達し得た濃度に比較して、約10分の1まで低減す
ることができる。このために、処理水から硫酸カルシウ
ムのスケールが析出し難くなる。また、本発明の排水の
処理方法によれば、嫌気性生物処理を行っても、硫化水
素の発生量がごく僅かであり、腐食などの懸念が解消す
る。
According to the method and apparatus for removing sulfate ions of the present invention, the sulfate ion concentration of treated water is reduced to about 1/10 of the concentration reached by the gypsum precipitation method. be able to. For this reason, it becomes difficult for calcium sulfate scale to precipitate from the treated water. Further, according to the wastewater treatment method of the present invention, even if the anaerobic biological treatment is performed, the amount of hydrogen sulfide generated is very small, and the concern about corrosion or the like is eliminated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本発明の硫酸イオンの除去装置の一態
様の工程系統図である。
FIG. 1 is a process system diagram of one embodiment of a sulfate ion removing apparatus of the present invention.

【図2】図2は、X線回折パターン及びピーク位置であ
る。
FIG. 2 is an X-ray diffraction pattern and peak positions.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 流動層型反応塔 2 ポンプ 3 固液分離槽 4 供給口 5 流出口 6 結晶抜出し口 1 Fluidized bed type reaction tower 2 pumps 3 Solid-liquid separation tank 4 supply ports 5 Outlet 6 Crystal outlet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C02F 3/28 C02F 3/28 Z (72)発明者 池宮 範人 東京都新宿区西新宿三丁目4番7号 栗田 工業株式会社内 (72)発明者 織田 信博 東京都新宿区西新宿三丁目4番7号 栗田 工業株式会社内 Fターム(参考) 4D038 AA08 AB36 AB81 AB88 BA02 BA04 BB13 BB19 4D040 AA01 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C02F 3/28 C02F 3/28 Z (72) Inventor Norito Ikemiya 3-4, Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo No. 7 Kurita Industry Co., Ltd. (72) Inventor Nobuhiro Oda No. 3-7-4 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo F-term inside Kurita Industry Co., Ltd. (reference) 4D038 AA08 AB36 AB81 AB88 BA02 BA04 BB13 BB19 4D040 AA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】硫酸イオン含有水を、カルシウムイオンと
アルミニウムイオンの共存下に、pH9.5〜13で処理
して、カルシウムとアルミニウムの水化硫酸塩を析出さ
せることを特徴とする硫酸イオンの除去方法。
1. Sulfate ion-containing water is treated at a pH of 9.5 to 13 in the presence of calcium ions and aluminum ions to precipitate hydrated sulfate salts of calcium and aluminum. Removal method.
【請求項2】処理を、種晶の存在下に行う請求項1記載
の硫酸イオンの除去方法。
2. The method for removing sulfate ions according to claim 1, wherein the treatment is carried out in the presence of seed crystals.
【請求項3】種晶が、天然ゼオライト、合成ゼオライト
又はアルミン酸カルシウム化合物である請求項2記載の
硫酸イオンの除去方法。
3. The method for removing sulfate ions according to claim 2, wherein the seed crystal is a natural zeolite, a synthetic zeolite or a calcium aluminate compound.
【請求項4】硫酸イオン含有水を、カルシウムイオンと
アルミニウムイオンの共存下に、種晶と接触させる硫酸
イオンの除去装置であって、種晶が流動化状態に保たれ
る流動層型反応塔、該反応塔への硫酸イオン含有水の供
給口、該反応塔から処理水を抜き出す流出口及び処理水
の一部を反応塔内へ循環する循環ラインを有することを
特徴とする硫酸イオンの除去装置。
4. A fluidized bed reactor in which a sulfate ion-removing device is brought into contact with seed crystals in the presence of calcium ions and aluminum ions, the seed crystals being kept in a fluidized state. A sulfate ion-containing water supply port to the reaction tower, an outlet for extracting treated water from the reaction tower, and a circulation line for circulating a part of the treated water into the reaction tower. apparatus.
【請求項5】硫酸イオンを含有する排水を、カルシウム
イオンとアルミニウムイオンの共存下に、pH9.5〜1
3で処理して、カルシウムとアルミニウムの水化硫酸塩
を析出させたのち、嫌気性生物処理することを特徴とす
る排水の処理方法。
5. Waste water containing sulfate ions in the presence of calcium ions and aluminum ions at a pH of 9.5 to 1
A method for treating wastewater, which comprises treating anaerobic organisms after treating with 3 to precipitate hydrous sulfate of calcium and aluminum.
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