JP2005087988A - 排水からクロムを除去する方法およびシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 排水からクロムを効果的に除去する方法とシステムを提供する。
【解決手段】 排水に還元剤を添加して排水中の六価クロムを還元し、さらに沈澱剤を添加し、生じたクロム澱物を固液分離して排水からクロムを除去する方法において、還元剤を添加する前の排水、還元剤を添加した後の排水、または澱物分離後の排水の何れかに含まれる六価クロム濃度を測定し、それらの測定値に基づいて還元剤の添加量を制御して、クロム澱物を生じさせることを特徴とする排水からクロムを除去する方法およびシステムであり、好ましくは、六価クロム濃度の測定手段として連続流れ分析手段を設け、還元剤を添加した排水中の六価クロム濃度を連続的に測定して還元剤の添加量と沈澱剤の添加量を自動的に制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排水や地下水等に含まれるクロムを迅速かつ効率よく除去する処理方法と処理システムに関する。

クロムは鍍金や皮革処理、耐火物材料などに広く使用されているが、六価クロムは水溶性を有するので人体に取り込まれやすく、発ガン原因になるなどの問題があることから、環境中の濃度が規制されている。このため、排水や地下水等のクロム濃度を低減する処理方法が従来から知られている。一例として、濁水中にｐＨ調整剤として炭酸ガスを混入すると共に、六価クロムを還元する硫酸第一鉄と凝集剤とを混合した処理剤を添加することによって濁水中の六価クロムを沈澱分離する処理方法が知られている（特許文献１）。しかし、このような従来の処理システムは還元剤と沈澱剤を同時に排水に添加してクロム沈澱を形成させるため、排水中の六価クロム濃度に応じて還元剤の添加量を調整するのが難しく、クロム除去効果が十分でないと云う問題がある。

また、従来、連続流れ分析方法(フローインジェクション法)に基づいた六価クロム濃度の測定方法が知られているが、キャリアー液に発色剤を溶かし込んでおき、これに途中から試料用排水を注入して発色させるために、発色剤が変色し易い、管路が詰まり易い、発色剤の溶解に用いたアセトンが気泡を生じるので送液が不安定になり易いなどの問題があり、排水等のクロムを除去するシステムに用いるにはこれらの点を改善する必要がある。
特開２００３−１４５１７５号公報

本発明は、排水や地下水等（以下、地下水等を含めて単に排水と云う）に含まれるクロムについて、従来の上記問題を解決したものであり、排水や地下水などに含まれるクロムを迅速かつ効率よく除去する処理方法と処理システムを提供するものである。

本発明によれば以下の構成を有するクロムの除去方法と除去システムが提供される。
（１）排水に還元剤を添加して排水中の六価クロムを還元し、さらに沈澱剤を添加し、生じたクロム澱物を分離して排水からクロムを除去する方法において、排水中の六価クロム濃度を測定し、その測定値に基づいて還元剤の添加量を制御してクロム澱物を生じさせることを特徴とする排水からクロムを除去する方法。
（２）上記(1)の方法において、還元剤を添加する前の排水、還元剤を添加した後の排水、または澱物分離後の排水の何れかに含まれる六価クロム濃度を測定し、それらの測定値に基づいて還元剤の添加量および/または凝集剤の添加量を制御するクロム除去方法。
（３）排水に還元剤を添加する反応槽、反応槽から導入した排水に沈澱剤を添加してクロム澱物を生じさせる沈澱槽、反応槽に排水を供給する管路、沈澱槽から排水を流す管路、沈澱槽のクロム澱物を排出する管路、反応槽に還元剤を添加する手段、沈澱槽に沈澱剤を添加する手段、排水中の六価クロム濃度を測定する手段、この測定値に基づいて還元剤と沈澱剤の添加量を制御する手段を有することを特徴とする排水からクロムを除去するシステム。
（４）反応槽に排水を供給する管路、反応槽から沈澱槽に至る管路、または沈澱槽の排水管路の何れかに排水中の六価クロム濃度を測定する手段が設けられている上記(3)のクロム除去システム。
（５）六価クロム濃度の測定手段が連続流れ分析手段であり、該分析手段のループに保持した一定量の測定試料用排水と発色剤とを同期して測定管路に導入し、混合して六価クロム濃度を測定する上記(4)のクロム除去システム。

本発明のクロム除去方法ないし除去システムは、排水に還元剤を添加して排水中の六価クロムを還元し、さらに沈澱剤を添加し、生じたクロム澱物を分離して排水からクロムを除去する方法において、還元剤を添加する前の排水、還元剤を添加した後の排水、または澱物分離後の排水の何れかに含まれる六価クロム濃度を測定し、排水中の六価クロム濃度を測定し、その測定値に基づいて還元剤の添加量を制御し、好ましくは還元剤と沈澱剤の添加量を制御するので、クロムの除去効果に優れる。

さらに、本発明の処理システムにおいて、反応槽に排水を供給する管路、反応槽から沈澱槽に至る管路、または沈澱槽の排水管路の何れかに、排水中の六価クロム濃度を測定する連続流れ分析手段を設けて排水中の六価クロム濃度を測定することによって、還元剤等の添加量を連続的に制御して排水中のクロムを沈澱分離する自動処理システムを形成することができる。この連続流れ分析において、ループに保持した一定量の測定試料用排水と発色剤とを同期して測定管路に導入すれば、発色剤の変色や管路の閉塞などによる不都合がなく、かつ気泡の混入がなくなるため安定に濃度測定を行うことができ、信頼性の高い自動処理システムを形成することができる。

〔具体的な説明〕
図１に本発明に係るクロム除去方法ないし除去システムの概略を示す。図示するように、本発明の処理方法は、排水に還元剤を添加して排水中の六価クロムを還元し、さらに沈澱剤を添加し、生じたクロム澱物を固液分離して排水からクロムを除去する方法において、還元剤を添加する前の排水、還元剤を添加した後の排水、または澱物分離後の排水の何れかに含まれる六価クロム濃度を測定し、それらの測定値に基づいて還元剤の添加量を制御して、クロム澱物を生じさせることを特徴とする方法である。

具体的には、本発明の処理システムは、図示するように、排水に還元剤を添加する反応槽１１、反応槽１１から導入した排水に沈澱剤を添加してクロム澱物を生じさせる沈澱槽１２を有しており、反応槽１１から沈澱槽１２に至る管路１３、反応槽１１に排水を供給する管路１８、沈澱槽１２から排水を流す管路１９が接続しており、さらに沈澱槽１２の底部にはクロム澱物を排出する管路１４が接続している。

反応槽１１と沈澱槽１２にはおのおの供給管路を通じて還元剤槽１５と沈澱剤槽１６とが接続しており、各供給管路には流量を制御するバルブ（図示省略）が設けられており、還元剤添加手段と沈澱剤添加手段とを形成している。上記排水供給管路１８と管路１３に排水中の六価クロム濃度を測定する手段２０が設けられている。なお、この測定手段２０は沈澱槽１２から外部に至る排水管路１９に設けてもよい。

図示する構成例では、この測定手段として連続流れ分析手段２０が設けられており、この連続流れ分析手段２０に基づく自動制御回路が形成されている。具体的には、図２に示すように、連続流れ分析手段２０は濃度測定管路２１を有し、この管路２１に試料用排水を注入する手段２２と発色剤注入手段２３とを有している。濃度測定管路２１は、反応槽１１に至る排水供給管路１８、反応槽１１から沈澱槽１２に至る管路１３に接続しており、注入手段２２、２３の合流部分の下流側に反応時間を保つための螺旋部分２４が形成されており、その下流側に発色状態を検知する検知器（発色計）２５が設けられている。この検知器２５より下流側の管路は反応槽１１に接続しており、反応槽１１に戻る循環路が形成されている。

上記注入手段２２、２３には一定量の測定試料用排水と発色剤とをおのおの保持するループ（図示省略）が設けられており、このループに保持した一定量の測定試料用排水と発色剤とが同期して測定管路２１に注入され、混合される。混合溶液は管路２１の螺旋部分２４を通過する間に反応し、液中の六価クロム量に応じた発色状態になり、検知器２５に導入される。検知器２５でこの発色状態に基づいた六価クロムの濃度が測定される。

なお、管路１３または管路１８から測定装置２０に至るサンプリング管路２６には送液ポンプ２７とフィルター２８を設け、この送液ポンプ２７によって管路１３または管路１８から測定試料となる排水を汲み出して注入手段２２に設けた注入用ループに供給するようにすると良い。さらに送液ポンプ２７は上記制御装置（制御用コンピューター）１７から信号を受けて測定時のみ稼動するようにしておけば駆動電力や機械部品の消耗を抑えることができる。

また、フィルター２８によって排水に含まれる粒子状物質を捕集して液中から除去し、これらの粒子状物質が検出器２５のセルに侵入して吸光度に影響を与えることがないように防止するのが好ましい。さらに、図示するように、フィルター２８の下流側に陽イオン交換樹脂２９を少量充填しておき、排水中の鉄イオン(Fe²⁺、Fe³⁺)やクロムイオン(Cr³十)などの着色性陽イオンを吸着し、陰イオンの形態であるクロム酸（六価クロム）はそのまま通過させれば、着色性陽イオンによる吸光度への影響を防止することができる。

六価クロム濃度の測定値は制御装置１７に伝達される。制御装置１７は還元剤槽１５と沈澱剤槽１６におのおの接続しており、測定した六価クロム濃度に基づく制御信号が制御装置１７から還元剤槽１５と沈澱剤槽１６に伝達され、この制御信号によって各供給管路のバルブが自動的に制御され、還元剤と沈澱剤の添加量が調整される。

還元剤としては硫酸第一鉄等が用いることができ、沈澱剤としては消石灰等を用いることができる。また、沈澱槽１２には沈澱剤の添加手段と共に凝集剤の添加手段を設けてもよい。凝集剤としては排水の種類に応じた高分子凝集剤等を用いることができる。

六価クロムを含む排水は最初に反応槽１１に導入され、ここで還元剤が添加される。還元剤の添加量は連続流れ分析手段２０によって測定した六価クロム濃度に応じて自動的に調整される。還元剤が添加された排水は引き続き沈澱槽１２に導かれ、ここで沈澱剤が添加され、また必要に応じて凝集剤が添加される。沈澱剤の添加量は還元剤の場合と同様にして自動的に調整される。

排水に含まれる水溶性の六価クロムは硫酸第一鉄等の還元剤によって三価クロム等に還元される。さらに沈澱槽１２で消石灰等と反応して水酸化クロム沈澱を生じる。また、沈澱槽１２に高分子凝集剤等を添加することによってクロム以外の難溶性化合物が沈澱する。これらの沈殿物は管路１４を通じて外部に排出される。一方、クロムが除去された排水は沈澱槽１２からオーバフローして排出される。

なお、図１および図２に示すように、反応槽１１から沈澱槽１２に至る管路１３に六価クロム濃度の測定手段２０を設け、沈澱剤を添加する前に排水中の六価クロム濃度を測定すれば、還元剤の添加効果を正確に把握することができ、還元剤等の添加量を的確に調整することができる。一方、沈澱槽１２の処理済みの排水を流す管路１９に上記測定手段２０を設ければ、還元剤と共に沈澱剤を含めた添加効果を把握することができる。また、排水を反応槽１１に供給する管路１８に六価クロム濃度測定手段２０を設ければ、最適な還元剤量を添加前に把握することができ、反応槽で六価クロムが十分に還元されない排水が沈澱槽に流入する可能性を低減することができる。

以上のように、上記クロム除去システムでは、排水中の六価クロム濃度を測定して還元剤の添加量、好ましくは還元剤と沈澱剤の添加量を調整するので、クロムの除去効果に優れる。また、沈澱剤を添加する前に排水中の六価クロム濃度を測定することによって還元剤の添加効果を正確に把握することができ、還元剤等の添加量を的確に調整することができる。

さらに、反応槽から沈澱槽に至る管路に設けた連続流れ分析手段、または排水を反応槽に供給する管路に設けた連続流れ分析手段によって排水中の六価クロム濃度が連続的に測定され、この測定値に基づいて還元剤と沈澱剤の添加量が自動的に制御されるので、迅速かつ効果良く排水中のクロムを除去することができる。

以下、本発明の実施例を示す。
〔実施例〕
図１に示す処理システムを用い、六価クロム濃度０.５mg/L前後の排水を連続的に反応槽１１に導入して硫酸第一鉄７水和物４０mg/Lを添加し、さらにこの排水を沈澱槽１２に導入して消石灰２００mg/Lを添加し、鉄およびクロムを沈殿させて除去した。この反応槽１１から流出した排水中の六価クロム濃度を測定装置２０によって測定したところ、環境基準（0.05mg/L）を上回っており、０.０６mg/Lであった。そこで、この測定値を制御装置１７に伝達して硫酸第一鉄の添加量を増加させて８０mg/Lとし、消石灰の添加量も同じく増加させて３００mg/Lとした。この２０分後に六価クロム濃度を再度測定したところ、環境基準以下の０.０３mg/Lに低下していた。そこでこの測定値を制御装置１７に伝達し、硫酸第一欽の添加量を減少させて４０mg/Lとし、消石灰の添加量も同じく減少させて２００mg/Lとし、この２０分後に六価クロム濃度を再度測定したところ、環境基準以下の０.０４mg/Lであった。

本発明の処理システムを示す工程図。 本発明の処理システムに用いる連続流れ分析手段の模式図。

符号の説明

１１−反応槽、１２−沈澱槽、１３−管路、１４−排出用管路、１５−還元剤槽、１６−沈澱剤槽、１７−制御装置、１８−供給管路、１９−排水管路、２０−測定手段（連続流れ分析手段）、２１−測定管路、２２−試料用排水の注入手段、２３−発色剤の注入手段、２４−螺旋部分、２５−検出器、２６−サンプリング管路、２７−送液ポンプ、２８−フィルター、２９−に陽イオン交換樹脂。

Claims (5)

1. 排水に還元剤を添加して排水中の六価クロムを還元し、さらに沈澱剤を添加し、生じたクロム澱物を分離して排水からクロムを除去する方法において、排水中の六価クロム濃度を測定し、その測定値に基づいて還元剤の添加量を制御してクロム澱物を生じさせることを特徴とする排水からクロムを除去する方法。
   
2. 請求項１の方法において、還元剤を添加する前の排水、還元剤を添加した後の排水、または澱物分離後の排水の何れかに含まれる六価クロム濃度を測定し、それらの測定値に基づいて還元剤の添加量および/または凝集剤の添加量を制御するクロム除去方法。
   
3. 排水に還元剤を添加する反応槽、反応槽から導入した排水に沈澱剤を添加してクロム澱物を生じさせる沈澱槽、反応槽に排水を供給する管路、沈澱槽から排水を流す管路、沈澱槽のクロム澱物を排出する管路、反応槽に還元剤を添加する手段、沈澱槽に沈澱剤を添加する手段、排水中の六価クロム濃度を測定する手段、この測定値に基づいて還元剤と沈澱剤の添加量を制御する手段を有することを特徴とする排水からクロムを除去するシステム。
   
4. 反応槽に排水を供給する管路、反応槽から沈澱槽に至る管路、または沈澱槽の排水管路の何れかに排水中の六価クロム濃度を測定する手段が設けられている請求項３のクロム除去システム。
   
5. 六価クロム濃度の測定手段が連続流れ分析手段であり、該分析手段のループに保持した一定量の測定試料用排水と発色剤とを同期して測定管路に導入し、混合して六価クロム濃度を測定する請求項４のクロム除去システム。
   
   

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