JP2003340450A

JP2003340450A - 重金属含有排水の処理方法および処理システム

Info

Publication number: JP2003340450A
Application number: JP2002157256A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ito; 博幸伊藤; Naoto Ichiyanagi; 直人一柳; Tokuaki Ono; 徳昭小野; Yutaka Shiomi; 裕塩見; Toshinori Watanabe; 俊典渡辺
Original assignee: Trinity Industrial Corp; Kurita Water Industries Ltd; Sasakura Engineering Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Trinity Industrial Corp; Kurita Water Industries Ltd; Sasakura Engineering Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2003-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】重金属含有排水における重金属、リンおよび
フッ素をより効果的に除去することができ、さらに廃棄
物発生量の少ない処理方法および処理システムを提供す
る。【解決手段】重金属含有排水の処理システム１を、フ
ロック形成槽２と、第一膜分離処理装置３と、第二膜分
離処理装置４とを備えて構成する。フロック形成槽２で
は、重金属含有排水に、該重金属含有排水のｐＨ値を調
整するｐＨ調整剤を含むフロック形成剤を添加して、重
金属化合物のフロックを形成させる。第一膜分離処理装
置３では、重金属化合物のフロックが形成された重金属
含有排水を膜分離処理する。第二膜分離処理装置４で
は、第一膜分離処理装置３における膜分離処理で膜を透
過した濾過水を逆浸透膜４１により処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重金属を含む排水
の処理方法および処理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、工場等で発生する重金属を含
む排水は、種々の物質の濃度規制から、排水中における
重金属等の濃度が低減された後、放流等されている。例
えば、自動車の車体の下塗り塗装等で用いられる電着塗
装法は、アルカリ脱脂処理や化成処理等を行う前処理工
程、電着処理工程、主に洗浄を行う後処理工程からな
る。ここで、前処理工程や後処理工程では水洗が多く行
われるため、多量の排水が発生する。特に、化成処理で
は、リン酸亜鉛等を用いて塗装面に被膜を形成するた
め、その後の水洗では亜鉛等の重金属に加え、リンやフ
ッ素等を含む排水が多量に発生する。

【０００３】重金属やリンを含む上記排水は、通常、い
わゆる凝集沈殿法により処理されている。図４に従来の
処理方法である凝集沈殿法をフローチャートで示す。図
４に示すように、凝集沈殿法は、凝集沈殿工程と、濾過
工程と、脱水工程とからなる。凝集沈殿工程では、重金
属含有排水に消石灰（水酸化カルシウム）が添加され
る。消石灰は、凝集剤としての役割を果たすものであ
る。なお、沈殿を促進するために高分子凝集剤等も併用
されることが多い。消石灰を添加することにより、排水
中の重金属は難溶性水酸化物となり沈殿する。また、リ
ンは消石灰と反応することでリン酸カルシウムとなり沈
殿する。つまり、凝集沈殿工程は、排水中から除去した
い重金属やリンを沈殿させ分離する工程である。凝集沈
殿工程において重金属等を沈殿させた後、上澄み液は濾
過工程にて濾過され処理水となる。また、凝集沈殿工程
において分離された沈殿物は、脱水工程にて脱水され汚
泥として廃棄される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記凝集沈殿法では、
排水中の重金属やリンは、凝集剤とともに汚泥として排
出される。そして、排出された重金属やリンを含む汚泥
は、そのまま廃棄物となる。このため、発生する廃棄物
の量が多いという問題がある。また、上述した化成処理
等から排出される排水には、フッ素も高濃度で含まれ
る。フッ素を多く含む排水を凝集沈殿法で処理した場合
には、フッ素は消石灰と反応してフッ化カルシウムとな
り沈殿する。しかし、凝集沈殿法で処理できるフッ素の
量には限界があり、処理水のフッ素濃度は１５ｍｇ／ｌ
程度にまでしか低減できていないのが現状である。排水
におけるフッ素濃度の放流基準値が８ｍｇ／ｌ以下であ
ることを考慮すると、さらなるフッ素濃度の低減化を図
ることが望まれる。凝集沈殿法によりフッ素濃度をより
低減化するためには、上記消石灰等の他にアルミニウム
塩の凝集剤を加える必要がある。この場合、加えた凝集
剤の分だけ汚泥量が増えるため、廃棄物の量がさらに多
くなってしまう。

【０００５】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
であり、重金属含有排水を処理するにあたり、重金属、
リンおよびフッ素をより効果的に除去することができ、
さらに廃棄物発生量の少ない処理方法および処理システ
ムを提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の重金属含有排水
の処理方法は、重金属含有排水に、該重金属含有排水の
ｐＨ値を調整するｐＨ調整剤を含むフロック形成剤を添
加して、重金属化合物のフロックを形成させるフロック
形成工程と、前記重金属化合物のフロックが形成された
重金属含有排水を膜分離処理する第一膜分離処理工程
と、前記膜分離処理で膜を透過した濾過水を逆浸透膜に
より処理する第二膜分離処理工程とを含む。

【０００７】図１に本発明の重金属含有排水の処理方法
をフローチャートで示す。図１に示すように、本発明の
重金属含有排水の処理方法は、フロック形成工程と、第
一膜分離処理工程と、第二膜分離処理工程とを含む。フ
ロック形成工程では、重金属含有排水のｐＨ値を調整し
て重金属化合物のフロックを形成させる。予め、重金属
化合物のフロックを形成させることで、その後の膜分離
処理により、処理水中の重金属濃度を極めて低くするこ
とができる。また、ｐＨ値を調整することにより重金属
化合物のフロック形成を行うため、従来から用いられて
きた凝集剤を必ずしも使用する必要はない。このため、
排水処理により生じる廃棄物量が少なくなる。さらに、
排水中に含まれるフッ素の一部は、形成された重金属化
合物のフロックに吸着すると考えられる。したがって、
フッ素を除去するための凝集剤を使用する必要もない。
また、後に分離膜による処理を行うことで、処理水中の
フッ素濃度は極めて低くなる。

【０００８】第一膜分離処理工程および第二膜分離処理
工程では、それぞれ分離膜を用いて排水を濾過処理す
る。第一膜分離処理工程での膜分離処理は、第二膜分離
処理工程での逆浸透膜による処理の前処理としての役割
を果たす。第一膜分離処理工程で膜分離処理を行うこと
で、後に行われる逆浸透膜による処理を効率良く行うこ
とができる。なお、第一膜分離処理工程で膜分離処理を
行うことで、排水中の重金属はほとんど除去されると考
えられる。さらに、第二膜分離処理工程にて逆浸透膜に
より処理することで、重金属はもちろんのこと、リンや
フッ素をもほとんど除去することができる。

【０００９】本発明の重金属含有排水の処理方法は、前
記第一膜分離処理工程で濃縮された第一濃縮液と、前記
第二膜分離処理工程で濃縮された第二濃縮液とを蒸発濃
縮する蒸発濃縮工程を含む態様で実施することが望まし
い。本態様を採用した場合には、上記二つの膜分離処理
工程で濾過残渣として生成した重金属等を含む各濃縮液
が蒸発濃縮されて濃縮スラリーとなる。つまり、各濃縮
液の水分を蒸発させ濃縮スラリーとすることで、廃棄物
の量をより低減することができる。一方、濃縮スラリー
からは、容易に重金属を回収することができる。したが
って、従来は廃棄されていたニッケル等の資源を有効に
リサイクルすることができる。

【００１０】本発明の重金属含有排水の処理システム
は、重金属含有排水に、該重金属含有排水のｐＨ値を調
整するｐＨ調整剤を含むフロック形成剤を添加して、重
金属化合物のフロックを形成させるフロック形成槽と、
前記重金属化合物のフロックが形成された重金属含有排
水を膜分離処理する第一膜分離処理装置と、前記膜分離
処理で膜を透過した濾過水を逆浸透膜により処理する第
二膜分離処理装置とを備える。

【００１１】すなわち、本発明の重金属含有排水の処理
システムは、上記本発明の重金属含有排水の処理方法を
実施できるシステムである。フロック形成槽では、重金
属含有排水のｐＨ値を調整して重金属化合物のフロック
を形成させる。上述したように、重金属化合物のフロッ
クを予め形成させることで、その後の膜分離処理によ
り、処理水中の重金属濃度を極めて低くすることができ
る。また、第一膜分離処理装置および第二膜分離処理装
置では、それぞれ分離膜を用いた濾過処理が行われる。
第一膜分離処理装置により膜分離処理を行うことで、後
に行われる逆浸透膜による処理を効率良く行うことがで
きる。そして、第二膜分離処理装置により逆浸透膜処理
することで、重金属はもちろんのこと、リンやフッ素を
もほとんど除去することができる。このように、本発明
の重金属含有排水の処理システムによれば、排水中に含
まれる重金属、リン、フッ素の濃度を極めて低くするこ
とができることに加え、排水処理により生じる廃棄物の
量をも低減することができる。

【００１２】また、本発明の重金属含有排水の処理シス
テムは、前記第一膜分離処理装置で濃縮された第一濃縮
液と、前記第二膜分離処理装置で濃縮された第二濃縮液
とを蒸発濃縮する蒸発濃縮装置を備える態様で実施する
ことが望ましい。本態様を採用した場合には、上記二つ
の膜分離処理装置から濾過残渣として排出された重金属
等を含む各濃縮液が蒸発濃縮されて濃縮スラリーとな
る。その結果、上述したように、廃棄物の量をより低減
することができる。また、濃縮スラリーから重金属を回
収することにより、従来は廃棄されていたニッケル等の
資源を有効にリサイクルすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の重金属含有排水
の処理システムの実施形態を詳細に説明する。なお、本
発明の重金属含有排水の処理システムを説明することに
より、本発明の重金属含有排水の処理方法をも説明する
こととなるため、本実施の形態において、本発明の重金
属含有排水の処理方法については説明を省略する。ま
た、本発明の重金属含有排水の処理システムは、下記の
実施形態に限定されるものではない。本発明の重金属含
有排水の処理システムは、下記実施形態を始めとして、
当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々
の形態で実施することができる。

【００１４】（１）第一実施形態まず、本実施形態における重金属含有排水の処理システ
ムの構成を説明する。図２に本実施形態における重金属
含有排水の処理システムの概略を示す。図２に示すよう
に、本発明の重金属含有排水の処理システム１は、フロ
ック形成槽２と、第一膜分離処理装置３と、第二膜分離
処理装置４と、濾過水槽５と、濃縮液槽６とを備える。
フロック形成槽２の下流側に第一膜分離処理装置３が配
置され、第一膜分離処理装置３の下流側に第二膜分離処
理装置４が配置されている。そして、第一膜分離処理装
置３と第二膜分離処理装置４との間には、第一膜分離処
理装置３で処理された濾過水を一旦貯蔵する濾過水槽５
が配置されている。また同様に、第一膜分離処理装置３
と第二膜分離処理装置４との間には、第一膜分離処理装
置３で濃縮された第一濃縮液と、第二膜分離処理装置４
で濃縮された第二濃縮液とが導入される濃縮液槽６が配
置されている。

【００１５】フロック形成槽２には、重金属含有排水が
導入される。処理対象となる重金属含有排水は、重金属
を含む排水であれば、その成分、濃度等が特に限定され
るものではない。例えば、重金属として亜鉛、ニッケ
ル、マンガン、鉄、銅、鉛等を含む排水が挙げられる。
また、重金属の他にリン、フッ素等を含む排水も処理対
象として好適である。この種の排水としては、例えば、
自動車の車体の下塗り塗装等で行われる電着塗装工程で
発生する排水が該当する。より具体的には、化成処理や
電着処理等で発生する排水である。例えば、化成処理で
発生する排水の一例を挙げると、各成分の濃度は、亜
鉛：８〜９５ｍｇ／ｌ、ニッケル：３〜４７ｍｇ／ｌ、
鉄：１〜７ｍｇ／ｌ、リン：２０〜２１０ｍｇ／ｌ、フ
ッ素：４〜４３ｍｇ／ｌであり、ｐＨ値は３．５〜４．
５程度である。

【００１６】フロック形成槽２に導入された重金属含有
排水には、フロック形成剤として水酸化ナトリウムが添
加される。水酸化ナトリウムは、重金属含有排水のｐＨ
値を調整するｐＨ調整剤である。重金属含有排水のｐＨ
値を所定の範囲とすることで、重金属化合物のフロック
が形成される。フロックが形成されるｐＨ値は、重金属
含有排水に含まれる重金属の種類や、リンやフッ素の有
無等により異なる。したがって、処理対象となる重金属
含有排水に応じて、適宜最適なｐＨ値に調整すればよ
い。本実施形態では、水酸化ナトリウムを添加すること
により、重金属含有排水のｐＨ値を約９．０に調整し
た。なお、重金属化合物のフロック形成を容易にすると
いう観点から、重金属含有排水のｐＨ値は、６以上１０
以下に調整されることが望ましい。ｐＨ値を８以上９以
下とするとより好適である。

【００１７】フロック形成剤としての役割を果たすｐＨ
調整剤は、重金属含有排水のｐＨ値を所定の範囲に調整
することができるものであれば、特に限定されるもので
はない。例えば、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等
を用いることができる。なかでも、安価で入手が容易で
あることから、本実施形態のように水酸化ナトリウムを
用いることが好適である。ｐＨ調整剤の添加量は、重金
属含有排水のｐＨ値が所定の範囲となるよう適宜調整す
ればよい。なお、フロック形成剤は、重金属化合物のフ
ロックの形成を促進させるため、重金属含有排水を攪拌
しながら添加することが望ましい。

【００１８】このように、重金属含有排水のｐＨ値を調
整するだけで重金属化合物のフロックが形成されるた
め、従来から用いられてきた凝集剤を使用する必要はな
く、生成される廃棄物量を低減することができる。本実
施形態では、フロック形成剤としてｐＨ調整剤のみを使
用した。しかし、重金属化合物のフロックをより大きく
したい場合には、フロック形成剤として上記ｐＨ調整剤
に加え、既に公知の凝集剤を使用してもよい。凝集剤と
しては、例えば、硫酸バンド、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミ
ニウム）、塩化鉄等が挙げられる。

【００１９】第一膜分離処理装置３には、フロック形成
槽２にて重金属化合物のフロックが形成された重金属含
有排水が導入される。本実施形態では、第一膜分離処理
装置３は分離膜として浸漬膜３１を有する。浸漬膜３１
は、重金属含有排水中に浸漬されている。そして、重金
属含有排水を吸引濾過することで膜分離処理が行われ
る。ここで、膜分離処理に使用される分離膜は、その種
類、形状、数等が特に限定されるものではない。主とし
て重金属化合物のフロック等の固体を除去するという観
点から、分離膜として精密濾過膜を採用することが望ま
しい。また、使用する分離膜の目詰まりを抑制すること
ができ、排水中の固形分濃度を管理することで容易に装
置の運転条件が調整できるという観点からは、本実施形
態のように浸漬膜を採用することが望ましい。なお、第
一膜分離処理装置３の運転条件は、処理される排水にお
ける重金属等の濃度や、排水量等を考慮して適宜調整す
ればよい。例えば、本実施形態のように浸漬膜３１によ
り膜分離処理する場合には、エア攪拌しながら、濾過差
圧を１０ｋＰａ〜２０ｋＰａ程度として吸引濾過すれば
よい。このように、第一膜分離処理装置３で膜分離処理
を行うことで、排水中の重金属をほとんど除去すること
ができるとともに、後に行われる逆浸透膜による処理を
効率良く行うことができる。

【００２０】第二膜分離処理装置４には、第一膜分離処
理装置３における膜分離処理で浸漬膜３１を透過した濾
過水が導入される。第二膜分離処理装置４は分離膜とし
て逆浸透膜４１を有する。導入された濾過水は、この逆
浸透膜４１によってさらに濾過処理される。本実施形態
では、酢酸セルロース系の逆浸透膜４１が使用されてい
る。一般に、逆浸透膜は、酢酸セルロース系とポリアミ
ド系とに大別されるが、その素材が特に限定されるもの
ではなく、いずれかを適宜選択すればよい。また、平
膜、中空糸膜、スパイラル膜といった形状や、使用する
数等も特に限定されるものではない。第二膜分離処理装
置４の運転条件は、処理される排水における重金属等の
濃度や、排水量等を考慮して適宜調整すればよい。第二
膜分離処理装置４で逆浸透膜による処理を行うことで、
重金属はもちろんのこと、リンやフッ素をもほとんど除
去することができる。

【００２１】第一膜分離処理装置３からの濾過水中に残
存する重金属や濃縮されるリン酸から生成するスケール
を抑制することを考慮した場合には、逆浸透膜４１によ
る処理を行う前に濾過水にスケール防止剤を添加するこ
とが望ましい。スケール防止剤としては、例えば、有機
酸系、ポリマー系、ポリリン酸系、ホスホン酸系等のも
のが挙げられる。これらの中から、必要に応じて適宜選
択すればよい。なお、スケール防止剤を添加する場合に
は、その効果をより発揮させるため、硫酸等により濾過
水のｐＨ値を調整してもよい。なお、スケール防止剤の
添加やｐＨ調整は、濾過水槽５に第一膜分離処理装置３
からの濾過水を導入した際に行うとよい。

【００２２】次に、本実施形態における重金属含有排水
の処理の流れを説明する。図２に示すように、重金属含
有排水はフロック形成槽２に導入される。フロック形成
槽２では、導入された重金属含有排水に、フロック形成
剤として水酸化ナトリウムが添加される。これにより、
重金属含有排水中に重金属化合物のフロックが形成され
る。重金属化合物のフロックが形成された重金属含有排
水は、第一膜分離処理装置３に導入される。導入された
重金属含有排水は、浸漬膜３１により膜分離処理され
る。浸漬膜３１を透過した濾過水は、濾過水槽５に導入
される。濾過水槽５に導入された濾過水は、第二膜分離
処理装置４に導入される。そして、濾過水は逆浸透膜４
１により処理される。逆浸透膜４１を透過した透過水
は、処理水として放流等される。一方、浸漬膜３１を透
過せずに濃縮された液は、第一濃縮液として濃縮液槽６
に導入される。また、逆浸透膜４１を透過せずに濃縮さ
れた液は、第二濃縮液として、第一濃縮液と同様に濃縮
液槽６に導入される。なお、本実施形態では、重金属含
有排水の処理システム１は、濾過水槽５および濃縮液槽
６を備える。しかし、本発明の重金属含有排水の処理シ
ステムは、濾過水槽５および濃縮液槽６を備えない態様
で実施してもよく、いずれか一方のみを備える態様で実
施してもよい。

【００２３】（２）第二実施形態本実施形態と第一実施形態との相違点は、第一膜分離処
理装置および第二膜分離処理装置から排出された各濃縮
液を蒸発濃縮する蒸発濃縮装置を備えた点である。それ
以外の構成および処理の流れは、第一実施形態と同じで
あるため、ここでは相違点のみを説明する。

【００２４】図３に本実施形態における重金属含有排水
の処理システムの概略を示す。なお、図２と対応する部
材は同じ記号で示す。図３に示すように、本発明の重金
属含有排水の処理システム１は、フロック形成槽２と、
第一膜分離処理装置３と、第二膜分離処理装置４と、濾
過水槽５と、濃縮液槽６と、蒸発濃縮装置７とを備え
る。濃縮槽６の下流側に蒸発濃縮装置７が配置されてい
る。

【００２５】第一膜分離処理装置３で濃縮された第一濃
縮液および第二膜分離処理装置４で濃縮された第二濃縮
液は、濃縮液槽６にて一旦混合された後、蒸発濃縮装置
７へ導入される。蒸発濃縮装置７では、第一濃縮液およ
び第二濃縮液が蒸発濃縮される。蒸発濃縮装置７は内筒
式を採用した。しかし、蒸発濃縮装置７は、その方式が
特に限定されるものではない。

【００２６】本実施形態では、第一濃縮液および第二濃
縮液を、濃縮槽６にて混合した後に蒸発濃縮装置７に導
入した。しかし、濃縮槽６を配置しない態様を採用する
こともできる。また、蒸発濃縮装置７を二つ配置して、
第一濃縮液と第二濃縮液とを各々の蒸発濃縮装置に導入
し、別々に蒸発濃縮してもよい。

【００２７】第一濃縮液および第二濃縮液が蒸発濃縮さ
れた結果、濃縮スラリーが生成される。濃縮スラリー
は、重金属等が高濃度に濃縮されたものである。各濃縮
液から水分を蒸発させ濃縮スラリーとすることで、廃棄
物の量をより低減することができる。また、濃縮スラリ
ーから重金属を回収することが可能となる。したがっ
て、従来は廃棄されていたニッケル等の資源を有効にリ
サイクルすることができる。蒸発濃縮装置７で生成され
る凝縮水は、逆浸透膜４１で処理された透過水と合流さ
せて処理水とする。なお、凝縮水を透過水と合流させず
に、別に再利用する態様を採用してもよい。

【００２８】

【実施例】上記実施の形態に基づいて、重金属含有排水
の処理を行った。処理は、上記実施の形態で説明した本
発明の第二実施形態である重金属含有排水の処理システ
ムにより行った。また、比較のために、従来の凝集沈殿
法により重金属含有排水の処理を行った。以下、各々の
処理について述べる。

【００２９】〈本発明の重金属含有排水の処理システム
による処理〉重金属含有排水として、電着塗装工程にお
いて発生した化成処理排水を使用した。化成処理排水
は、各成分の濃度が、亜鉛（Ｚｎ）：８８ｍｇ／ｌ、ニ
ッケル（Ｎｉ）：２６ｍｇ／ｌ、マンガン（Ｍｎ）：３
８ｍｇ／ｌ、リン（ＰＯ₄−Ｐ）：２１７ｍｇ／ｌ、フ
ッ素（Ｆ）：４１ｍｇ／ｌであり、ｐＨ値は約３．９、
懸濁物質（Suspended Solids、以下「ＳＳ」と示す。）
濃度は約５２ｍｇ／ｌであった。この化成処理排水を、
上記図３に示した処理システムにより処理した。まず、
化成処理排水をフロック形成槽２に導入した。次いで、
化成処理排水にｐＨ調整剤として水酸化ナトリウムを添
加し、化成処理排水のｐＨ値を約９．０に調整した。水
酸化ナトリウムの添加は、化成処理排水を攪拌しながら
行い、２０分間反応させた。すると、化成処理排水中に
白色の微細なフロックが多量に生成した。この時の化成
処理排水中のＳＳ濃度は、後の第一膜分離処理装置３で
浸漬膜３１を透過した濾過水の成分濃度を考慮して、以
下の式から計算される。（後述するが、濾過水のＺｎ、
Ｎｉ、Ｍｎの各濃度は、Ｚｎ：０．０２ｍｇ／ｌ、Ｎ
ｉ：０．７ｍｇ／ｌ、Ｍｎ：０．０８ｍｇ／ｌであ
る。）化成処理排水中のニッケルは、上記ｐＨ値では亜リン酸
ニッケルとなる（Ｎｉ ²⁺＋ＨＰＯ₄ ^2-→ ＮｉＨＰＯ
₄↓）。亜リン酸ニッケル濃度は、［（２６−０．７）
ｍｇ／ｌ×１５４．７／５８．７＝６７ｍｇ／ｌ］と計
算される。化成処理排水中の亜鉛、マンガンも同様に亜
リン酸亜鉛、亜リン酸マンガンとなる。亜リン酸亜鉛お
よび亜リン酸マンガンの濃度についても各々同様に計算
すると、［（８８−０．０２）ｍｇ／ｌ×１６１．４／
６５．４＝２１７ｍｇ／ｌ］、［（３８−０．０８）ｍ
ｇ／ｌ×１５０．９／５４．９＝１０４ｍｇ／ｌ］とな
る。したがって、各成分を加えたＳＳ濃度は、３８８ｍ
ｇ／ｌと算出される。

【００３０】次に、フロックが形成された化成処理排水
を、フロック形成槽２から第一膜分離処理装置３に導入
した。第一膜分離処理装置３において、化成処理排水を
エア攪拌しながら吸引濾過した。浸漬膜３１には、中空
糸型モジュール（三菱レーヨン社製、細孔径０．１μ
ｍ）を使用した。濾過差圧は、１０〜２０ｋＰａで行っ
た。吸引濾過終了後、浸漬膜３１を透過せず第一膜分離
処理装置３内に残存した第一濃縮液のＳＳ濃度は、約１
００００ｍｇ／ｌであった。つまり、浸漬膜３１による
膜分離処理により、化成処理排水は約２５倍に濃縮され
た。一方、浸漬膜３１を透過した濾過水の各成分濃度
は、Ｚｎ：０．０２ｍｇ／ｌ、Ｎｉ：０．７ｍｇ／ｌ、
Ｍｎ：０．０８ｍｇ／ｌ、ＰＯ₄−Ｐ：１８１ｍｇ／
ｌ、Ｆ：４０ｍｇ／ｌであった。また、ｐＨ値は約９．
０であった。浸漬膜３１による膜分離処理により、重金
属はほとんど除去されたことがわかる。

【００３１】浸漬膜３１を透過した上記濾過水を、一旦
濾過水槽５に導入した。濾過水槽５にて、スケール防止
剤（商品名「ウエルクリンＡ８０１」、栗田工業社製）
を添加した。濾過水中のスケール防止剤の濃度は約４５
ｍｇ／ｌである。また、硫酸を添加して濾過水のｐＨ値
を約５．５に調整した。その後、濾過水を第二膜分離処
理装置４に導入し、逆浸透膜４１により濾過処理した。
第二膜分離処理装置４の運転条件は、入口圧力を３ＭＰ
ａ、回収率を７０％、膜透過流束を０．６ｍ³／ｍ²ｄ
（２５℃）とした。本条件では、１００時間の安定した
運転が可能であった。逆浸透膜４１を透過した透過水の
各成分濃度は、Ｚｎ：０．０２ｍｇ／ｌ以下、Ｎｉ：
０．０５ｍｇ／ｌ以下、Ｍｎ：０．０５ｍｇ／ｌ以下、
ＰＯ₄−Ｐ：９．２ｍｇ／ｌ、Ｆ：３．４ｍｇ／ｌであ
った。また、ｐＨ値は約５．４であった。逆浸透膜４１
による処理により、リンおよびフッ素がほとんど除去さ
れたことがわかる。以上より、重金属含有排水を本発明
の重金属含有排水の処理システムにより処理すること
で、重金属含有排水中の重金属、リンおよびフッ素を効
果的に除去することができることが確認できた。

【００３２】なお、予備実験として、スケール防止剤の
添加およびｐＨ調整を行わないこと以外は上記同様の条
件で、第二膜分離処理装置４を運転した。その結果、運
転開始から４０時間で、逆浸透膜４１の膜透過流束は
０．３ｍ³／ｍ²ｄ（２５℃）に低下した。これは、逆浸
透膜４１の表面にニッケルやマンガン等のスケールが析
出したためと考えられる。これより、スケール防止剤の
添加やｐＨ調整は、逆浸透膜表面に析出するスケールの
抑制に有効であることが確認された。

【００３３】一方、浸漬膜３１を透過せず第一膜分離処
理装置３内に残存した第一濃縮液を、濃縮液槽６に導入
した。また、逆浸透膜４１を透過せずに濃縮された液
を、第二濃縮液として、第一濃縮液と同様に濃縮液槽６
に導入した。第一濃縮液と第二濃縮液との混合比は、容
量比で約１：７であった。また、混合された状態でのＳ
Ｓ濃度は、１３００ｍｇ／ｌであった。濃縮液槽６にて
混合された各濃縮液を、蒸発濃縮装置７へ導入した。蒸
発濃縮装置７にて、第一濃縮液および第二濃縮液を約７
５倍に濃縮した。濃縮後の濃縮スラリーのＳＳ濃度は、
約１０００００ｍｇ／ｌであった。例えば、２００ｍ³
／日規模で排出される上記化成処理排水を、本発明の重
金属含有排水の処理システムにより処理した場合には、
処理水量が約１９９ｍ³／日、濃縮スラリー量が約０．
９ｍ³／日となる（０．１ｍ³／日は揮発分とした。）と
試算される。

【００３４】〈従来の凝集沈殿法による処理〉上記本発
明の処理システムにより処理した化成処理排水を、従来
の凝集沈殿法により処理した。まず、化成処理排水を処
理槽に導入した。処理槽にて、化成処理排水を攪拌し、
凝集剤として水酸化カルシウム水溶液を添加した。添加
した水酸化カルシウム水溶液の濃度は１４００ｍｇ／ｌ
である。また、水酸化カルシウム水溶液を添加した後の
化成処理排水のｐＨ値は約９．０となった。水酸化カル
シウム水溶液の添加により、化成処理排水中に白色の微
細なフロックが多量に生成した。この時の化成処理排水
中のＳＳ濃度は、１２５０ｍｇ／ｌであった。３０分間
攪拌を続けた後、さらに高分子凝集剤を添加して、フロ
ックを凝集させ沈降分離した。この時の上澄み液の各成
分濃度は、Ｚｎ：０．０２ｍｇ／ｌ以下、Ｎｉ：１．３
ｍｇ／ｌ、Ｍｎ：０．０５ｍｇ／ｌ以下、ＰＯ₄−Ｐ：
０．８ｍｇ／ｌ、Ｆ：１４．８ｍｇ／ｌであった。ｐＨ
値は約９．０であった。

【００３５】これより、ニッケル濃度が１．３ｍｇ／ｌ
とやや高く、フッ素濃度も１４、８ｍｇ／ｌと高いこと
がわかる。このため、上記上澄み液に、さらに凝集剤と
して液体の硫酸バンド（３０００ｍｇ／ｌ）を添加し
た。その結果、上澄み液のｐＨ値は約６．５となり、新
たなフロックが生成した。この時のＳＳ濃度は２５０ｍ
ｇ／ｌであった。生成したフロックを沈降分離し、上澄
み液におけるフッ素濃度を測定したところ、６．５ｍｇ
／ｌであった。

【００３６】すなわち、上記化成処理排水を従来の凝集
沈殿法により処理した場合には、本発明の処理システム
により処理した場合と比較して、処理水におけるニッケ
ルやフッ素の濃度が高くなる。また、沈殿分離されたフ
ロックは、脱水された後、汚泥として廃棄物となる。例
えば、２００ｍ³／日規模で排出される上記化成処理排
水を、凝集沈殿法により処理した場合には、廃棄物とな
る汚泥量は約１２００ｋｇ／日と試算される（含水率７
５％）。

【００３７】

【発明の効果】本発明の重金属含有排水の処理方法は、
重金属含有排水に、該重金属含有排水のｐＨ値を調整す
るｐＨ調整剤を含むフロック形成剤を添加して、重金属
化合物のフロックを形成させるフロック形成工程と、前
記重金属化合物のフロックが形成された重金属含有排水
を膜分離処理する第一膜分離処理工程と、前記膜分離処
理で膜を透過した濾過水を逆浸透膜により処理する第二
膜分離処理工程とを含む。本発明の重金属含有排水の処
理方法では、ｐＨ値を調整することにより重金属化合物
のフロック形成を行う。このため、排水処理により生じ
る廃棄物量が少ない。また、分離膜による二段階の濾過
処理を行うことで、重金属を除去するとともに、処理水
中のリンやフッ素の濃度をも極めて低くすることができ
る。

【００３８】また、本発明の重金属含有排水の処理シス
テムは、重金属含有排水に、該重金属含有排水のｐＨ値
を調整するｐＨ調整剤を含むフロック形成剤を添加し
て、重金属化合物のフロックを形成させるフロック形成
槽と、前記重金属化合物のフロックが形成された重金属
含有排水を膜分離処理する第一膜分離処理装置と、前記
膜分離処理で膜を透過した濾過水を逆浸透膜により処理
する第二膜分離処理装置とを備える。本発明の重金属含
有排水の処理システムでは、上記本発明の重金属含有排
水の処理方法を容易に実施することができる。したがっ
て、本発明の重金属含有排水の処理システムによれば、
排水中に含まれる重金属、リン、フッ素の濃度を極めて
低くすることができることに加え、排水処理により生じ
る廃棄物の量をも低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の重金属含有排水の処理方法をフロー
チャートで示す。

【図２】本発明の一実施形態である重金属含有排水の
処理システムの概略を示す。

【図３】本発明の一実施形態である重金属含有排水の
処理システムの概略を示す。

【図４】従来の処理方法である凝集沈殿法をフローチ
ャートで示す。

【符号の説明】

１：重金属含有排水の処理システム２：フロック形成
槽３：第一膜分離処理装置３１：浸漬膜４：第二膜分離処理装置４１：逆浸透膜５：濾過水槽６：濃縮液槽７：蒸発濃縮装置

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 1/58 Ｃ０２Ｆ 1/58 ＭＲ 1/62 ＺＡＢ 1/62 ＺＡＢＺ 9/00 ５０２ 9/00 ５０２Ｂ５０２Ｆ５０２Ｇ５０２Ｐ５０３５０３Ｇ５０４５０４Ｂ (71)出願人 000110343 トリニティ工業株式会社愛知県豊田市柿本町１丁目９番地 (72)発明者伊藤博幸愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者一柳直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)発明者小野徳昭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)発明者塩見裕大阪府大阪市西淀川区竹島４丁目７番32号株式会社ササクラ内 (72)発明者渡辺俊典愛知県豊田市柿本町１丁目９番地トリニティ工業株式会社内Ｆターム(参考） 4D006 GA03 GA07 HA93 KA02 KA31 KA33 KA52 KA55 KA57 KA64 KA72 KB13 KB18 KD03 KD14 KD17 KE15R MC18 MC54 PA01 PA04 PB08 PB27 PB28 PC21 4D034 AA11 BA01 CA12 4D038 AA08 AB40 AB44 AB66 AB67 AB68 AB69 AB74 AB79 BA04 BB02 BB09 BB13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重金属含有排水に、該重金属含有排水の
ｐＨ値を調整するｐＨ調整剤を含むフロック形成剤を添
加して、重金属化合物のフロックを形成させるフロック
形成工程と、前記重金属化合物のフロックが形成された重金属含有排
水を膜分離処理する第一膜分離処理工程と、前記膜分離処理で膜を透過した濾過水を逆浸透膜により
処理する第二膜分離処理工程とを含む重金属含有排水の
処理方法。
【請求項２】前記フロック形成工程は、重金属含有排
水のｐＨ値を６以上１０以下に調整して行う請求項１に
記載の重金属含有排水の処理方法。
【請求項３】前記ｐＨ値調整剤は水酸化ナトリウムで
ある請求項１に記載の重金属含有排水の処理方法。
【請求項４】前記第一膜分離処理工程は、精密濾過膜
を用いて前記膜分離処理を行う請求項１に記載の重金属
含有排水の処理方法。
【請求項５】前記第一膜分離処理工程は、浸漬膜を用
いて前記膜分離処理を行う請求項１に記載の重金属含有
排水の処理方法。
【請求項６】前記重金属含有排水は、重金属の他にリ
ン、フッ素を含む請求項１に記載の重金属含有排水の処
理方法。
【請求項７】前記重金属含有排水は、電着塗装工程に
おいて発生する化成処理排水である請求項１に記載の重
金属含有排水の処理方法。
【請求項８】前記第一膜分離処理工程で濃縮された第
一濃縮液と、前記第二膜分離処理工程で濃縮された第二
濃縮液とを蒸発濃縮する蒸発濃縮工程を含む請求項１に
記載の重金属含有排水の処理方法。
【請求項９】重金属含有排水に、該重金属含有排水の
ｐＨ値を調整するｐＨ調整剤を含むフロック形成剤を添
加して、重金属化合物のフロックを形成させるフロック
形成槽と、前記重金属化合物のフロックが形成された重金属含有排
水を膜分離処理する第一膜分離処理装置と、前記膜分離処理で膜を透過した濾過水を逆浸透膜により
処理する第二膜分離処理装置とを備える重金属含有排水
の処理システム。
【請求項１０】前記フロック形成槽における重金属含
有排水のｐＨ値は、６以上１０以下である請求項９に記
載の重金属含有排水の処理システム。
【請求項１１】前記ｐＨ値調整剤は水酸化ナトリウム
である請求項９に記載の重金属含有排水の処理システ
ム。
【請求項１２】前記第一膜分離処理装置は、精密濾過
膜を有する請求項９に記載の重金属含有排水の処理シス
テム。
【請求項１３】前記第一膜分離処理装置は、浸漬膜を
有する請求項９に記載の重金属含有排水の処理システ
ム。
【請求項１４】前記重金属含有排水は、重金属の他に
リン、フッ素を含む請求項９に記載の重金属含有排水の
処理システム。
【請求項１５】前記重金属含有排水は、電着塗装工程
において発生する化成処理排水である請求項９に記載の
重金属含有排水の処理システム。
【請求項１６】前記第一膜分離処理装置で濃縮された
第一濃縮液と、前記第二膜分離処理装置で濃縮された第
二濃縮液とを蒸発濃縮する蒸発濃縮装置を備える請求項
９に記載の重金属含有排水の処理システム。