JP2003285078A

JP2003285078A - ヒ素含有水の処理方法

Info

Publication number: JP2003285078A
Application number: JP2002088936A
Authority: JP
Inventors: Yoji Fukuyama; 洋二福山
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2003-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】ヒ素と、有機物などを含むヒ素含有水からヒ素
を効率よく除去することができ、さらには汚泥の沈降性
及び脱水性がよい上、処理コストの低いヒ素含有水の処
理方法を提供する。【解決手段】（Ａ）ヒ素含有水を第一鉄イオンの存在下
でpH６未満に調整する工程、（Ｂ）該（Ａ）工程でpH調
整されたヒ素含有水を酸素含有ガスで曝気して第二鉄を
生成させる工程、（Ｃ）該（Ｂ）工程で処理後のヒ素含
有水をpH６以上に調整する工程、及び（Ｄ）該（Ｃ）工
程でpH調整後のヒ素含有水を固液分離する工程、さらに
場合により（Ｅ）該（Ｄ）工程で分離された汚泥にアル
カリ剤を添加して、これを（Ｃ）工程に返送する工程を
含むヒ素含有水の処理方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はヒ素含有水の処理方
法に関し、さらに詳しくはヒ素と、鉄や他の重金属イオ
ンなどを含む廃水、例えば半導体製造廃水、メッキ廃
水、ガラス製造廃水などのヒ素含有水から、ヒ素を効率
よく除去し得るヒ素含有水の処理方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造廃水、メッキ廃水、ガラス製
造廃水などには、鉄を始め、種々の重金属イオンと共
に、人体に有害なヒ素が含まれており、その除去が必要
となる。従来ヒ素の除去方法としては、例えば吸着法、
膜分離法、沈殿法などが知られているが、これらの方法
の中で沈殿法がヒ素の除去性能において優れている。こ
の沈殿法は、カルシウム、マグネシウム、鉄、アルミニ
ウムなどの化合物を添加して、難溶性のヒ素化合物を生
成させ、これを分離除去する方法である。特に、鉄化合
物を添加する方法は、難溶性のヒ素化合物（ＦｅＡｓＯ
₄）が生成して、沈殿物として除去されると共に、中和
時に生成する水酸化第二鉄にヒ素が吸着し、共沈捕集効
果により除去され、優れたヒ素の除去効果が得られるこ
とから一般的に用いられている。ヒ素含有廃水中のヒ素
の形態としては、Ａｓ(III)化合物として、Ａｓ₂Ｏ₃、
Ｈ₃ＡｓＯ₃などがあり、Ａｓ(Ｖ)化合物として、Ａｓ₂
Ｏ₅、Ｈ₃ＡｓＯ₄などの無機化合物があり、さらに有機
Ａｓ化合物が存在していると考えられる。これらの中
で、Ａｓ(III)化合物及び有機Ａｓ化合物は、Ａｓ(Ｖ)
化合物に比べて沈殿法によって除去されにくいことが知
られている。一方、ヒ素含有廃水中には、一般に有機物
が混入している場合が多く、廃水処理の面から、ヒ素と
同時に有機物を除去する必要がある。ヒ素と有機物を含
む廃水から、ヒ素及び有機物を同時に除去する方法とし
て、例えばヒ素及び有機物を含む廃水に第一鉄塩及び過
酸化水素を添加すると共に、廃水のpHを３〜４に調整す
る酸化工程、アルカリ剤を添加してpHを６〜８に調整す
る中和工程及び固形物を固液分離する固液分離工程から
なる、ヒ素及び有機物を含む廃水の処理方法（特公平１
−３０５５５号公報）が提案されている。しかしなが
ら、この方法は、酸化剤として過酸化水素を用いている
ので、処理コストが高くつくのを免れない上、固液分離
工程において、汚泥濃度が低く、汚泥の沈降性及び脱水
性が悪いことから、沈殿槽が大型化し、排出汚泥量が多
くなり、その処分もやっかいであるなどの欠点を有して
いる。一方、フッ素含有廃水の処理方法においては、汚
泥濃度を上げると共に、汚泥の沈降性及び脱水性を向上
させるために、ＨｉｇｈＤｅｎｓｉｔｙＳｏｌｉｄ
ｓ方式（以下、ＨＤＳ方式と称す。）が実用化されてい
る。一般的なフッ素含有廃水の処理方法においては、例
えば中和槽において、原水に水酸化カルシウムを添加す
ると共に、pH６.５以上でフッ素をフッ化カルシウムと
して析出させ、次いで凝集槽において、これに高分子凝
集剤を添加して凝集処理したのち、沈殿槽で汚泥を固液
分離する方法が用いられている。しかしながら、このよ
うな方法においては、沈殿槽における汚泥濃度が低く、
かつ汚泥の沈降性及び脱水性が悪い。これに対し、上記
ＨＤＳ方式においては、返送汚泥処理槽を設け、上記沈
殿槽で固液分離された汚泥の一部を該返送汚泥処理槽に
返送し、水酸化カルシウムを原水に添加する代わりに、
上記返送汚泥に添加したのち、この処理汚泥を原水に添
加する。このようなＨＤＳ方式によると、沈降槽におけ
る汚泥濃度が高くなると共に、汚泥の沈降性及び脱水性
が向上し、汚泥発生量が少なくなり、その処分も容易と
なる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、ヒ素と、鉄や他の重金属イオンなどを含
む廃水、例えば半導体製造廃水、メッキ廃水、ガラス製
造廃水などのヒ素含有水から、ヒ素を効率よく除去する
ことができ、さらには汚泥の沈降性及び脱水性がよい
上、処理コストの低いヒ素含有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。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記目的を
達成するために鋭意研究を重ねた結果、ヒ素含有水を第
一鉄イオンの存在下である値未満のpHに調整する工程、
酸素含有ガスで曝気して第二鉄を生成させる工程、ある
値以上のpHに調整する工程、及び固液分離する工程を順
次施すことにより、あるいはさらに、ＨＤＳ方式を採用
することにより、その目的を達成し得ることを見出し、
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）ヒ素含有水からヒ素を除去する方
法において、（Ａ）該ヒ素含有水を第一鉄イオンの存在
下でpH６未満に調整する工程、（Ｂ）該（Ａ）工程でpH
調整されたヒ素含有水を酸素含有ガスで曝気して第二鉄
を生成させる工程、（Ｃ）該（Ｂ）工程で曝気処理後の
ヒ素含有水をpH６以上に調整する工程、及び（Ｄ）該
（Ｃ）工程でpH調整後のヒ素含有水を固液分離する工程
を含むことを特徴とするヒ素含有水の処理方法、及び
（２）さらに、（Ｅ）該（Ｄ）工程で分離された汚泥に
アルカリ剤を添加して、これを（Ｃ）工程に返送する工
程を含む第１項記載のヒ素含有水の処理方法、を提供す
るものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明のヒ素含有水の処理方法に
おいては、以下に示す（Ａ）〜（Ｄ）工程、好ましくは
さらに（Ｅ）工程が施され、ヒ素含有水からヒ素が効率
よく除去される。本発明方法が適用されるヒ素含有水と
しては、例えば半導体製造廃水、メッキ廃水、ガラス製
造廃水などが挙げられるが、第一鉄イオンを多量に含む
廃水に対して、本発明方法を好適に適用することができ
る。本発明のヒ素含有水の処理方法においては、第二鉄
イオンの作用により、難溶性のヒ素化合物（ＦｅＡｓＯ
₄）が生成し、沈殿物として除去されると共に、中和時
に生成する水酸化第二鉄にヒ素が吸着し、共沈捕集効果
により除去されるので、ヒ素に対する鉄イオンの量が重
要となる。本発明においては、曝気により、全第二鉄イ
オン［Ｆｅ(III)］の量が、Ａｓに対して５倍重量以上に
なるように、ヒ素含有水中に第一鉄イオン［Ｆｅ(II)］
を含むことが好ましい。したがって、通常第一鉄イオン
が十分に含まれていれば、これを新たに加える必要はな
い。

【０００６】（Ａ）工程：この（Ａ）工程においては、
ヒ素含有水が第一鉄イオンの存在下にpH６未満に調整さ
れる。この場合、ヒ素含有水中の第一鉄イオンの含有量
が、前記の量より少ない場合には、第一鉄塩を添加し
て、不足分を補う。添加する第一鉄塩の種類としては、
水可溶性であって、曝気により第二鉄イオンに容易に酸
化され得るものであればよく、特に制限はないが、例え
ば硫酸第一鉄や硫酸第一鉄アンモニウムなどが好ましく
用いられる。この（Ａ）工程においては、次の（Ｂ）工
程で曝気により、第一鉄イオンが第二鉄イオンに容易に
酸化されるために、pHを６未満好ましくは４以上６未
満、より好ましくは４.５〜５.５の範囲に調整される。
このpH調整においては、ヒ素含有水は、通常酸性である
ので、アルカリ剤として、水酸化カルシウムなどのカル
シウム化合物を、一般に好ましく用いることができる。（Ｂ）工程：この（Ｂ）工程においては、上記（Ａ）工
程でpH調整されたヒ素含有水を、酸素含有ガスにより曝
気処理して、第一鉄イオンを第二鉄イオンに酸化する。
この際用いる酸素含有ガスの酸素濃度については特に制
限はないが、経済性などの点から、酸素含有ガスとし
て、空気の使用が好ましい。空気を用いる場合、曝気量
としては、ヒ素含有水１Ｌ当たり、通常０.１〜２０Ｌ
／分、好ましくは０.５〜１０Ｌ／分の範囲が適当であ
る。この曝気処理により、第一鉄イオンの一部が第二鉄
イオンに酸化されると共に、Ａｓの一部は難溶性のＦｅ
ＡｓＯ₄となる。

【０００７】（Ｃ）工程：この（Ｃ）工程においては、
上記（Ｂ）工程で曝気処理後のヒ素含有水をpH６以上に
調整し、生成した水酸化第二鉄にヒ素を吸着させて共沈
させる。この際、ヒ素のみを除去するのであれば、pHは
６程度でよいが、他の重金属が含まれている場合には、
それらの処理を考慮して、最適なpHに設定される。例え
ば、多量に他の重金属や有機物が含まれている場合は、
pHは８〜１１程度、好ましくは、９〜１０程度が有利で
ある。このpHの調整においては、アルカリ剤として、水
酸化カルシウムなどのカルシウム化合物を、一般に好ま
しく用いることができる。なお、後述の（Ｅ）工程を設
ける場合は、該アルカリ剤が添加された返送汚泥によっ
て、所定のpHに調整される。（Ｄ）工程：この（Ｄ）工程においては、上記（Ｃ）工
程でpH調整されたヒ素含有水を固液分離処理し、生成し
た汚泥を分離する。この固液分離処理においては、所望
により高分子凝集剤を用いることができる。該高分子凝
集剤としては、例えばポリアクリル酸アミドの加水分解
物や、アクリルアミドとアクリル酸との共重合体などの
ポリアクリルアミド系のアニオン性ポリマーを好ましく
挙げることができる。また、この固液分離処理において
は、脱水機として、通常ベルトプレス型脱水機が用いら
れるが、スクリュープレス型脱水機やフィルタープレス
型脱水機なども使用することができる。本発明方法にお
いては、含水率の低い汚泥を得るために、ＨＤＳ方式を
採用し、前記（Ａ）〜（Ｄ）の必須工程に加えて、下記
の（Ｅ）工程を設けることができる。

【０００８】（Ｅ）工程：この（Ｅ）工程においては、
前記（Ｄ）工程で分離された汚泥にアルカリ剤を添加し
て、これを前記（Ｃ）工程のpH調整工程に返送する。す
なわち、（Ｃ）工程におけるpH調整は、このアルカリ剤
によって処理された返送汚泥により行われる。このよう
なＨＤＳ方式を採用することにより、（Ｄ）工程の固液
分離工程において、汚泥濃度が高くなると共に、汚泥の
沈降性及び脱水性が向上し、含水率の低い汚泥を得るこ
とができる。この際、汚泥に添加されるアルカリ剤とし
ては、水酸化カルシウムなどのカルシウム化合物を、一
般に好ましく用いることができる。このＨＤＳ方式を採
用することにより、採用しない場合に比べて、（Ｃ）工
程でのpH調整を約１程度低くすることができるので、ア
ルカリ剤の添加量を少なくすることができる。さらに、
処理水のpH再調整に要するpH調整剤の量も少なくするこ
とができる。また、（Ｃ）工程でのpH調整において、水
酸化カルシウムを用いる場合には、その使用量が少なく
なるため、この点からも汚泥量が減少する。この（Ｅ）
工程における汚泥返送比は、通常１０〜５０、好ましく
は２０〜３０程度である。なお、（Ｄ）工程で分離され
た汚泥の一部をアルカリ剤を添加せずに、（Ａ）工程の
pH調整工程に返送し、pH調整用として用いることもでき
る。

【０００９】このような本発明のヒ素含有水の処理方法
によれば、例えばヒ素含有水中に含まれる５０mg／Ｌ程
度のＡｓを、０.１mg／Ｌ未満まで低下させることがで
きる。また、本発明方法によれば、ヒ素含有水中に含ま
れているフッ素やＣＯＤ物質の量も効率よく低下させる
ことができる。次に、添付図面に従って、本発明の好適
な実施態様について説明する。図１は、本発明のヒ素含
有水の処理方法を実施するための１例の系統図であっ
て、まず、原水（ヒ素含有水）はプレ中和槽１に供給さ
れ、このプレ中和槽１において、アルカリ剤、例えば水
酸化カルシウム及び沈殿槽５からの返送汚泥の一部によ
って、pH６未満、好ましくは４以上６未満、より好まし
くは４.５〜５.５の範囲に調整される。次いで、プレ中
和槽１でpH調整されたヒ素含有水は、曝気槽２に供給さ
れ、この曝気槽２において、酸素含有ガス、例えば空気
により曝気処理されることによって、該ヒ素含有水中の
第一鉄イオンの一部が第二鉄イオンに酸化されると共
に、ヒ素の一部は難溶性のＦｅＡｓＯ₄となる。次に、
曝気槽２で曝気処理されたヒ素含有水は、中和槽３に供
給され、この中和槽３において、返送汚泥槽６でアルカ
リ剤、例えば水酸化カルシウムが添加された返送汚泥に
よって、pH６以上に調整される。このpH調整によって第
二鉄イオンは水酸化第二鉄となり、ヒ素を吸着し、共沈
させる。中和槽３でpH調整されたヒ素含有水は、凝集槽
４に供給され、この凝集槽４において、高分子凝集剤、
例えばアニオン性ポリマーが添加され、凝集処理された
のち、沈殿槽５に供給される。この沈殿槽５において沈
降分離した汚泥は、一部が返送汚泥として、返送汚泥槽
６に返送され、アルカリ剤、例えば水酸化カルシウムが
添加されたのち、中和槽３に供給される。また、沈殿槽
５からの返送汚泥の一部は、プレ中和槽１に返送され、
pH調整に用いられる。沈殿槽５において、汚泥が沈降分
離された上澄みは、処理水として系外へ排出されると共
に、余剰汚泥は排泥として系外に排出され、ベルトプレ
ス型脱水機などにより、脱水処理される。

【００１０】

【実施例】次に、本発明を実施例により、さらに詳細に
説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定
されるものではない。実施例１ヒ素全濃度が１００mg／Ｌ、ＣＯＤ_MN濃度が１００mg／
Ｌであるヒ素含有水５００mLに硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ₄
・２Ｈ₂Ｏ）１００００mg／Ｌを添加し、消石灰でpH５
に調整して、２Ｌ／分で１５分間曝気処理を行った。そ
の後、消石灰でpH９に調整し、放置して沈殿させた。得
られた処理水のヒ素濃度は０.０５mg／Ｌで、ＣＯＤ_MN
は３０mg／Ｌであった。実施例２実施例１において、曝気処理後に消石灰でpH７に調整し
た以外は、実施例１と同様に処理した。得られた処理水
のヒ素濃度は０.０１mg／Ｌ未満、ＣＯＤ_MNは８０mg／
Ｌであった。比較例１実施例１において、曝気処理後にpH調整を行わなかった
こと以外は、実施例１と同様に処理した。得られた処理
水のヒ素濃度は３mg／Ｌ、ＣＯＤ_MNは１３０mg／Ｌであ
った。実施例３図１に示す系統図に従って、実施例１と同じヒ素含有水
のＨＤＳ方式による連続通水試験を行った。第１表に運
転条件を示す。中和槽への汚泥返送比は３０に設定する
と共に、中和槽のpHは１０に設定した。このＨＤＳ方式
による連続通水試験の結果、ヒ素濃度は０.１mg／Ｌ、
ＣＯＤ_M _Nは２０mg／Ｌであった。

【００１１】

【表１】

【００１２】

【発明の効果】本発明方法によれば、ヒ素と、鉄や他の
重金属イオンなどを含む廃水、例えば半導体製造廃水、
メッキ廃水、ガラス製造廃水などのヒ素含有水から、ヒ
素を効率よく、低い処理コストで除去することができ
る。また、ＨＤＳ方式を採用することにより、汚泥の沈
降性及び脱水性が向上し、含水率の低い汚泥を得ること
ができ、汚泥の排出量が少なくなり、その処分も容易と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のヒ素含有水の処理方法を実施
するための１例の系統図である。

【符号の説明】

１プレ中和槽２曝気槽３中和槽４凝集槽５沈殿槽６返送汚泥槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D015 BA04 BA19 BA21 BB09 BB12 CA17 DA16 DB02 DB07 DB08 DC08 EA14 EA15 EA16 EA18 EA19 EA32 FA01 FA03 FA28 4D038 AA08 AB70 AB82 BA04 BA06 BB13 BB18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヒ素含有水からヒ素を除去する方法におい
て、（Ａ）該ヒ素含有水を第一鉄イオンの存在下でpH６
未満に調整する工程、（Ｂ）該（Ａ）工程でpH調整され
たヒ素含有水を酸素含有ガスで曝気して第二鉄を生成さ
せる工程、（Ｃ）該（Ｂ）工程で曝気処理後のヒ素含有
水をpH６以上に調整する工程、及び（Ｄ）該（Ｃ）工程
でpH調整後のヒ素含有水を固液分離する工程を含むこと
を特徴とするヒ素含有水の処理方法。
【請求項２】さらに、（Ｅ）該（Ｄ）工程で分離された
汚泥にアルカリ剤を添加して、これを（Ｃ）工程に返送
する工程を含む請求項１記載のヒ素含有水の処理方法。