JP2004141799A

JP2004141799A - シリカを含有する排水の処理方法

Info

Publication number: JP2004141799A
Application number: JP2002311249A
Authority: JP
Inventors: Sadao Sato; 佐藤　貞雄; Kazuhide Kamimura; 上村　一秀
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】工業用水の無放流使用を実現するための工業用水系統におけるシリカ濃度を低減する排水の処理方法であって、処理プロセスにおけるシリカスケールの発生を防止し、別途処理の必要な廃棄濃縮水の量を低減し、かつ処理プロセスの安全性を図った、改善されたシリカ濃度を低減する排水の処理方法の提供。
【解決手段】被処理水に、鉄塩、アルミニウム塩、及びマグネシウム塩から選ばれる少なくとも一種の化合物を含む処理剤を添加し、アルカリ性下で凝集物を析出させ、該凝集物を分離して、シリカ濃度を低減する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明はシリカを含有する水の処理方法に関する。特に、工場などで無放流を実現するために施設の排水を再利用することによりシリカ濃度が高くなった排水の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、工場などで使用した水を排出することによる環境への負荷を軽減するために、工場などからの無放流を図ろうとする動きが顕著である。これを達成するために排水を処理して工場内で再利用できるレベルまで再利用するのだが、繰り返し再利用することにより溶解成分濃度が次第に高くなり、ついにはスケールが発生して配管・ノズルを詰まらせる等の障害が発生することがある。（例えば特許文献１）このスケール成分の一つとしてシリカが挙げられる。
【０００３】
このシリカの処理方法としては熱的ライム処理法及びイオン交換樹脂法により、シリカ濃度１ｍｇ／ｌ以下の水を得る方法が従来より行われている。
【０００４】
これらのうち熱的ライム処理法では、図２に示す処理フローにより処理してシリカ処理水５を得る。原水１に対し反応工程２において消石灰あるいは生石灰などのカルシウム化合物１４を添加して、更にアルカリ剤１２によってｐＨを１０以上とし、蒸気２１を供給して水温を１００〜１２０℃となるまで加熱する。この操作によりカルシウム塩と共にシリカが析出する。この析出物を固液分離工程４において沈殿除去する。この処理では加熱するのでエネルギー消費量が大きく、運転費が高いという欠点があった。更に、１００℃を超える汚泥６が発生することからその取り扱いが難しく、安全面で問題があった。
【０００５】
イオン交換樹脂法では、図３に示すようにシリカを含む原水１をイオン交換樹脂塔７に送り、シリカを陰イオン交換樹脂に吸着することにより除去してシリカ処理水５を得る。陰イオン交換樹脂が飽和となれば苛性ソーダなどの再生用アルカリ剤１５により再生するのだが、シリカが過飽和で存在する再生廃水１６が発生する。この再生廃水１６には塩類が非常に多く含まれており、懸濁物質濃度も高いのでこのままでは洗浄等で再利用することができない。無放流を達成するためには他の方法で再生廃液１６の処理するか、廃棄物として業者に引き取ってもらわなければならない。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５２−８９５７５
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、工業用水の無放流使用を実現するための工業用水系統におけるシリカ濃度を低減する排水の処理方法であって、処理プロセスにおけるシリカスケールの発生を防止し、別途処理の必要な廃棄濃縮水の量を低減し、かつ処理プロセスの安全性を図った、改善されたシリカ濃度を低減する排水の処理方法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のシリカを含有する排水の処理方法は、被処理水に、鉄塩、アルミニウム塩、及びマグネシウム塩から選ばれる少なくとも一種の化合物を含む処理剤を添加し、アルカリ性下で凝集物を析出させ、該凝集物を分離して、シリカ濃度を低減することを特徴とする。
【０００９】
ここにいう鉄塩は、特に限定されないが、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、塩素化コッパラスなどが好ましい。同様にアルミニウム塩は硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、ポリ塩化アルミニウムなどが好ましい。マグネシウム塩においては、硫酸マグネシウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトなどが好ましい。
【００１０】
更に本発明のシリカを含有する排水の処理方法は、処理剤を添加する際、ｐＨ７．５〜１２のアルカリ性下で凝縮物を析出させることを特徴とする。更に詳しくは、鉄塩もしくはアルミニウム塩では、およそｐＨ８で、マグネシウム塩ではおよそｐＨ１１で処理する事が好ましい。
【００１１】
更に本発明のシリカを含有する排水の処理方法は、前記において凝集物を分離する際、高分子凝集剤を添加して行うことを特徴とする。
【００１２】
ここにいう高分子凝集剤は、特に限定されないが、アルギン酸ナトリウム、ＣＭＣナトリウム塩、ポリアクリル酸ナトリウムなどの陰イオン性ポリマー、ポリアクリルアミド、ポリオキシエチレンカセイ化澱粉などの非イオン性ポリマーが好ましい。
【００１３】
更に本発明のシリカを含有する排水の処理方法は、マグネシウム塩で処理する場合、被処理水を２５℃以上に加温して処理することを特徴とする。
【００１４】
更に本発明のシリカを含有する排水の処理方法は、凝集物を分離して後、逆浸透膜処理をしてシリカ濃度を低減することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。但し本実施の形態に記載される製品の寸法、形状、材質、その相対配置等は特に特定的な記載がない限りは本発明の範囲をそれのみ限定する主旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１６】
例えば、ごみ処理施設での使用済みの水は、排水→ＢＯＤ成分及び懸濁する可能性のある物質を処理→逆浸透膜処理→再利用と処理される。この処理工程では水の循環使用により溶解成分が濃縮され、スケールが析出することが問題となる。シリカはその代表例である。ここで、最も濃縮されるのは逆浸透膜濃縮水である。逆浸透膜での水回収率は５０％とすることが多い。このとき、逆浸透膜濃縮水での溶解成分濃度は最大７倍程度になる。シリカの溶解度は２５℃では１２０ｍｇ／ｌである。よって、ごみ処理施設で使用する上水または工水、のシリカ濃度が２０ｍｇ／ｌ以上あると逆浸透濃縮水でシリカスケ−ルが発生し逆浸透膜を閉塞するトラブルが発生する。逆浸透の前でシリカを４０ｍｇ／ｌ以下に処理できれば上水または工水のシリカ濃度は７０ｍｇ／ｌとなってもスケールの心配はない。
以下に説明する実施例では従来のイオン交換樹脂法や熱的ライム処理法のようにシリカ濃度を１ｍｇ／ｌ以下まで処理することはできないが、処理施設での無放流実現に必要と考えられる４０ｍｇ／ｌ以下まで処理することができる。本法ではイオン交換樹脂法のように再処理が必要となる排水はでない。また、熱的ライム法のように高温で処理しないので、運転費が安くかつ安全である。
次に説明する処理手順及び被処理水である原水のシリカ濃度、ｐＨの条件は、実施例１〜６において共通の条件である。
図１において、シリカを含む原水１に、反応工程２において処理のための処理剤１１を添加し、苛性ソーダ又は消石灰などのアルカリ剤１２を添加して所定のｐＨに調整して、所定時間攪拌して反応を促進する。これに凝集工程３において高分子凝集剤１３を添加して攪拌しフロックを大きくする。この処理液を沈殿槽、砂ろ過装置、あるいは膜ろ過装置方式の固液分離工程４に送り汚泥６を分離してシリカ処理水５を得る。シリカ処理水５は、更に逆浸透膜工程８で精製循環水９と濃縮水１０に分離し、精製循環水９を再使用し濃縮水を放流する。
【００１７】
（実施例１）
原水１に処理剤１１として、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ_３）を３００ｍｇ／ｌとなるように添加し、アルカリ剤１２として苛性ソーダを添加してｐＨ８に調整して、１０分間攪拌した。この液に高分子凝集剤１３を１ｍｇ／ｌとなるように添加し、２分間攪拌した。５分間静置後上澄み水を分析したところシリカ濃度は２７ｍｇ／ｌと、５０％以上減少した。
【００１８】
（実施例２）
原水１に処理剤１１としてポリ塩化アルミニウム（通称ＰＡＣ）を５００ｍｇ／ｌとなるように添加し、アルカリ剤１２として苛性ソーダまたは消石灰を添加してｐＨ８に調整して、１０分間攪拌した。５分間静置後上澄み水を分析したところシリカ濃度３６ｍｇ／ｌと、４０％減少した。ＰＡＣ１０００ｍｇ／ｌでは１９ｍｇ／ｌと７０％減少した。分析結果は表１の通り。
【表１】

【００１９】
（実施例３）
原水１に処理剤１１として硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ_４）をマグネシウム濃度が６０ｍｌ／ｌとなるよう添加し、アルカリ剤１２として苛性ソーダまたは消石灰を添加してｐＨ１１に調整して、１０分間攪拌した。この液に高分子凝集剤１３を添加し、２分間攪拌した。５分間静置後上澄み水を分析したところシリカ濃度は３１ｍｇ／ｌと約５０％減少した。マグネシウム濃度が１２０ｍｇ／ｌとなるよう添加した場合は１３ｍｇ／ｌと７５％以上減少した。分析結果は表２の通り。
【表２】

【００２０】
（実施例４）
原水１に処理剤１１として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を１０００ｍｌ／ｌとなるよう添加し、アルカリ剤１２として消石灰を添加してｐＨ１１に調整して、６０分間攪拌した。この液に高分子凝集剤１３を１ｍｇ／ｌとなるよう添加し、２分間攪拌した。５分間静置後上澄み水を分析した。水温は２６℃で処理したところシリカ濃度は４３ｍｇ／ｌと約３０％減少した。水温を３５℃、６０℃と上げて同様の処理を行ったところシリカの除去率が上昇した。それを実施例４−２及び実施例４−３に示す。２６℃の場合の分析結果は表３の通り。
【表３】

【００２１】
（実施例４−２）
水温を３５±１℃に保ち、他は実施例４と同条件で処理した。分析結果は表４の通り。
【表４】

【００２２】
（実施例４−３）
水温を６０±１℃に保ち、他は実施例４と同条件で処理した。分析結果は表５の通り。
【表５】

【００２３】
（実施例５）
原水１に処理剤１１として炭酸化マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）を酸化マグネシウムとして２００ｍｌ／ｌとなるよう添加し、アルカリ剤１２として消石灰を添加してｐＨ１１に調整して、６０分間攪拌した。この液に高分子凝集剤１３を１ｍｇ／ｌとなるよう添加し、２分間攪拌した。５分間静置後上澄み水を分析した。水温は１５℃で処理したところシリカ濃度は３０ｍｇ／ｌと約５０％減少した。水温を３０℃に上げて同様の処理を行ったところシリカの除去率が上昇した。それを実施例５−１に示す。１５℃の場合の分析結果は表６の通り。
【表６】

【００２４】
（実施例５−２）
水温を３０±１℃に保ち、他は実施例５と同条件で処理した。分析結果は表７の通り。
【表７】

【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、逆浸透膜装置を含む処理施設での無放流実現に必要と考えられる４０ｍｇ／ｌ以下まで処理することができる。本法ではイオン交換樹脂法のように再処理が必要となる排水は排出しない。また、熱的ライム法のように高温で処理しないので、運転費が安くかつ安全である
これにより、本発明の目的である処理プロセスにおけるシリカスケールの発生を防止し、別途処理の必要な廃棄濃縮水の量を低減し、かつ処理プロセスの安全性を図った、改善されたシリカ濃度を低減する排水の処理方法の提供を可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法によるシリカ除去の工程の一例を示すブロックダイヤグラム
【図２】熱的ライム法によるシリカ除去の工程の一例を示すブロックダイヤグラム
【図３】イオン交換法によるシリカ除去の工程の一例を示すブロックダイヤグラム
【符号の説明】
１…原水
２…反応工程
３…凝集工程
４…固液分離工程
５…シリカ処理水
６…汚泥
７…イオン交換樹脂塔
８…逆浸透膜工程
９…精製循環水
１０…濃縮水
１１…処理剤
１２…アルカリ剤
１３…高分子凝集剤
１４…カルシウム化合物
１５…再生用アルカリ剤
１６…再生排水
２１…蒸気

Claims

被処理水に、鉄塩、アルミニウム塩、及びマグネシウム塩から選ばれる少なくとも一種の化合物を含む処理剤を添加し、アルカリ性下で凝集物を析出させ、該凝集物を分離して、シリカ濃度を低減することを特徴とするシリカを含有する排水の処理方法。
処理剤を添加する際、ｐＨ７．５〜１２のアルカリ性下で凝縮物を析出させることを特徴とする請求項１記載のシリカを含有する排水の処理方法。
凝集物を分離する際、更に高分子凝集剤を添加して行うことを特徴とする請求項２記載のシリカを含有する排水の処理方法。
マグネシウム塩で処理する場合、被処理水を２５℃以上に加温して処理することを特徴とする請求項１または２のいずれかの項記載のシリカを含有する排水の処理方法。
凝集物を分離して後、更に逆浸透膜処理をしてシリカ濃度を低減することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項記載のシリカを含有する排水の処理方法。