JP2005177647A - Method and apparatus for removing selenium in wastewater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は排水に含まれるセレンを効果的に除去し、排水のセレン濃度を環境基準以下に低減することができるセレン除去方法および除去システムに関する。 The present invention relates to a selenium removal method and a removal system that can effectively remove selenium contained in wastewater and reduce the selenium concentration in the wastewater below an environmental standard.
セレンはガラスの脱色剤や着色剤、顔料、半導体材料や電池材料などに広く用いられており、その工場排水に含有されて排出されている。また、火力発電所の排煙脱硫排水にもセレンが含有されている場合がある。このセレンは毒性が強い環境汚染物質であるので、排水中のセレン量は厳しく規制されている。 Selenium is widely used in glass decolorizers, colorants, pigments, semiconductor materials, battery materials, and the like, and is contained and discharged in factory wastewater. In addition, selenium may be contained in the flue gas desulfurization effluent of a thermal power plant. Since this selenium is a highly toxic environmental pollutant, the amount of selenium in the wastewater is strictly regulated.
通常、排水中のセレンはセレン酸イオン(SeO4 2-)や亜セレン酸イオン(SeO3 2-)の形態で溶存している。従来、この排水中のセレンを除去する方法として、第一鉄塩と銅塩とを併用し、銅塩の触媒的作用下に鉄イオンによってセレン酸イオンないし亜セレン酸イオンを還元してセレンを析出させ、生成する水酸化鉄沈澱と一緒に共沈させる方法が知られれている(特許文献1)。また、セレン含有排水を鉄系金属充填層に通水し、鉄イオンによってセレン酸イオンないし亜セレン酸イオンを還元し、これを中和して水酸化鉄と共にセレンを共沈させる方法が知られている(特許文献2、特許文献3、特許文献4)。さらに、このような鉄材充填層に通水する方法に代えて、鉄系電極等を用いてセレン含有排水に通電し、水酸化鉄沈澱と共にセレンを共沈させる電解除去方法も知られている(特許文献5、非特許文献1)。
特許文献1の方法は、排水からセレンを回収することを目的としているために、セレン濃度が比較的高い排水に対しては有効であるが、セレン濃度が15mg/L以下の比較的セレン濃度が低い排水の場合には、澱物の量が多い割にはセレンの除去効果が十分ではないと云う側面がある。また、特許文献2および特許文献3の除去方法は、鉄系材料の充填層に澱物が残留しやすいために、短期間で処理効果が大幅に低下し、鉄系材料の交換や洗浄に手間がかかると云う問題がある。特許文献4の方法は硫酸イオンとセレンイオンが共存する排水について、硫酸イオンを難溶性塩として沈澱させた後に鉄粉を添加してセレンイオンを還元し、金属セレンないしセレン酸鉄の複合沈澱を生成させて除去する方法であるが、排水中に硫酸イオンがセレンよりも多く含まれている状態ではセレンの還元が進み難いため、必要に応じて硫酸イオンを除去しなければならなず、処理操作が煩雑である。
Since the method of
一方、特許文献5の電解除去方法は鉄系材料充填層を用いないので、これを交換したり洗浄するなどの手間がないと云う利点を有するが、先の方法と同様にセレン濃度が15mg/L以下の比較的セレン濃度が低い排水の場合にはセレンの除去効果が十分ではないと云う側面がある。また、非特許文献1の方法は、陽極が電解液に溶出しないように隔離し、陰極にカーボン粒を用い、この表面にセレンを析出させるものであるが、排水がカーボン粒を通水する際に通電されない瞬間が存在し、この時にカーボン表面のセレンが酸性排水中に再溶解するため、セレン濃度を環境基準以下、例えば0.01mg/L以下に低減するのが難しい
On the other hand, since the electrolytic removal method of Patent Document 5 does not use an iron-based material packed layer, there is an advantage that there is no need to replace or wash it, but the selenium concentration is 15 mg / day as in the previous method. In the case of wastewater having a relatively low selenium concentration of L or less, there is an aspect that the effect of removing selenium is not sufficient. In the method of Non-Patent
環境基準に定められる排水中のセレン濃度は次第に厳しくなる傾向にあり、セレン濃度が比較的低い排水についても、これを環境基準以下に確実に低減する処理方法が求められている。本発明は、従来のセレン除去方法における上記課題を解決したものであり、セレン濃度が低く、硫酸イオンが共存する排水についても、セレン濃度を環境基準以下に低減することができる処理方法を提供する。 The selenium concentration in the wastewater determined by the environmental standards tends to become stricter, and there is a need for a treatment method that reliably reduces the selenium concentration to a level lower than the environmental standards even for a relatively low selenium concentration. The present invention solves the above-mentioned problems in the conventional selenium removal method, and provides a treatment method capable of reducing the selenium concentration to an environmental standard or lower even for wastewater having a low selenium concentration and coexisting sulfate ions. .
本発明によれば、以下のセレン除去方法および除去装置が提供される。
(1)セレン含有排水を通電して水酸化鉄沈澱と共にセレンを共沈させて排水からセレンを除去する方法において、少なくとも陽極に鉄系材料を用い、排水のpHを2.5以下に調整し、8〜20Vの電圧で通電して水酸化鉄沈澱と共にセレンを共沈させることを特徴とする排水中のセレン除去方法。
(2)セレン濃度が15mg/L以下の排水をpH1〜2.5に調整し、8〜20Vの電圧で通電して水酸化鉄沈澱と共にセレンを共沈させることによってセレン濃度を0.01mg/L以下に低減する上記(1)のセレン除去方法。
(3)(イ)少なくとも陽極に鉄系材料を用いた電極を有し、電解槽内のセレン含有排水に8〜20Vの電圧で通電する電解槽、(ロ)セレン含有排水に硫酸を添加してpHを1〜2.5に調整する手段、(ハ)該排水のpH測定手段、(ニ)通電後に電解槽から抜き出した排水を溜める貯槽、(ホ)貯槽にアルカリを添加して排水を中和する手段、(ヘ)この排水のpH測定手段、(ト)電解槽および貯槽から抜き出した澱物を分離して脱水する手段を有することを特徴とするセレン除去装置。
According to the present invention, the following selenium removal method and removal apparatus are provided.
(1) In a method in which selenium-containing wastewater is energized to co-precipitate selenium together with iron hydroxide precipitates to remove selenium from the wastewater, at least the anode is made of iron-based material and the pH of the wastewater is adjusted to 2.5 or lower. A method for removing selenium in waste water, comprising energizing at a voltage of 8 to 20 V to co-precipitate selenium together with iron hydroxide precipitation.
(2) Adjust the selenium concentration to 15 mg / L or less to
(3) (a) An electrolytic cell that has an electrode using an iron-based material at least as an anode and energizes the selenium-containing wastewater in the electrolytic cell at a voltage of 8 to 20 V, and (b) sulfuric acid is added to the selenium-containing wastewater. Means for adjusting the pH to 1 to 2.5, (c) means for measuring the pH of the waste water, (d) a storage tank for collecting waste water extracted from the electrolytic cell after energization, and (e) drainage by adding alkali to the storage tank. An apparatus for removing selenium, comprising: means for neutralization; (f) means for measuring the pH of this waste water; and (g) means for separating and dewatering starch extracted from the electrolytic cell and the storage tank.
〔発明の具体的な説明〕
本発明のセレン除去方法は、セレン含有排水を通電して水酸化鉄沈澱と共にセレンを共沈させて排水からセレンを除去する方法において、少なくとも陽極に鉄系材料を用い、排水のpHを2.5以下に調整し、8〜20Vの電圧で通電して水酸化鉄沈澱と共にセレンを共沈させることを特徴とする。
[Detailed Description of the Invention]
The method for removing selenium according to the present invention is a method of removing selenium from drainage by co-precipitating selenium together with iron hydroxide precipitation by energizing selenium-containing wastewater, and at least using an iron-based material for the anode, and adjusting the pH of the wastewater to 2. The selenium is co-precipitated with iron hydroxide precipitation by adjusting to 5 or less and energizing at a voltage of 8 to 20V.
排水に対する通電は、排水をpH2.5以下に調整し、好ましくはpH1〜2.5、より好ましくはpH1.8〜2.2に調整し、電圧8〜20V、好ましくは電圧15〜17Vで行う。従来の処理方法のように排水のpHが4程度以上であると、排水に含まれるセレンの除去に時間がかかり、特にセレン濃度が低く15mg/L以下の排水ではセレンを十分に除去するのが難しい。一方、pHが1より低いと処理装置の構成部品に耐酸性の材料を用いる必要があり、実際的ではない。また、電圧が8Vより低いと排水中のセレンの除去に時間がかかり、一方、20Vより高いと電極間に金属屑などの良導体が入ってしまった場合に短絡して回路に障害を生じやすくなるので実用的ではない。なお、排水に添加する酸は硫酸が好ましい。塩酸を用いると塩素ガス等が多く発生し、また硝酸は窒素酸化物ガスが発生するので適当ではない。また、
Electricity is supplied to the drainage by adjusting the drainage to pH 2.5 or lower, preferably
電極は少なくとも陽極に鉄系材料が用いられる。陰極は鉄系材料に限らず一般的な電極材料であればよい。鉄系材料としては金属鉄の他に合金鉄や炭素鋼などの各種の鋼材を用いることができる。鉄系材料の陽極を用いることによって、排水に通電した際に、陽極から2価鉄イオン(Fe2+)が排水中に溶出し、排水中のセレン酸イオン(SeO4 2-)や亜セレン酸イオン(SeO3 2-)を還元してセレンを析出させる。また、2価鉄イオンによって水酸化鉄Fe(OH)2の沈澱が形成される。さらに通電によって陽極周辺には排水中のセレンイオンが誘引されるため、セレン濃度が相対的に高くなり、セレン酸および亜セレン酸が高濃度で凝集する。この還元されたセレンおよび凝集したセレン酸および亜セレン酸はこの水酸化鉄沈澱に取り込まれて一緒に共沈し、排水から除去することができる。 The electrode is made of an iron-based material at least for the anode. The cathode is not limited to an iron-based material, and may be a general electrode material. As the iron-based material, various steel materials such as alloy iron and carbon steel can be used in addition to metallic iron. By using a ferrous material anode, when the drainage is energized, divalent iron ions (Fe 2+ ) are eluted from the anode into the wastewater, and selenate ions (SeO 4 2− ) and selenite in the wastewater. Acid ions (SeO 3 2− ) are reduced to precipitate selenium. Moreover, precipitation of iron hydroxide Fe (OH) 2 is formed by divalent iron ions. Furthermore, since selenium ions in the waste water are attracted around the anode by energization, the selenium concentration becomes relatively high, and selenic acid and selenous acid aggregate at a high concentration. The reduced selenium and agglomerated selenate and selenite can be incorporated into the iron hydroxide precipitate and co-precipitated together and removed from the waste water.
本発明の上記除去方法は排水中のセレン除去効果に優れており、特にセレン濃度15mg/L以下のセレン濃度が低い排水について、セレン濃度を0.01mg/L以下に低減することができるので、厳しい環境基準に対しても適用することができる。従来の処理方法ではこのようなセレン濃度の低い排水について、セレン濃度をさらに低減して0.01mg/L以下にするのは難しい。また、本発明のセレン除去方法は硫酸イオンを含む排水について効果的にセレンを除去することができ、処理工程も簡便であり実用性に優れている。 The above removal method of the present invention is excellent in the effect of removing selenium in waste water, and particularly for waste water having a low selenium concentration of 15 mg / L or less, the selenium concentration can be reduced to 0.01 mg / L or less. It can be applied to strict environmental standards. In the conventional treatment method, it is difficult to further reduce the selenium concentration to 0.01 mg / L or less for the wastewater having such a low selenium concentration. Moreover, the selenium removal method of the present invention can effectively remove selenium from wastewater containing sulfate ions, and the treatment process is simple and excellent in practicality.
本発明の除去システムの装置構成例を図1に示す。図示するように、本発明の除去システムには、セレン含有排水が導入される電解槽10、電解槽10にセレン含有排水を供給する管路11、該セレン含有排水に硫酸を添加する手段(硫酸供給管路)12が設けられている。該電解槽10には少なくとも陽極に鉄系材料を用いた電極13が設けられている。なお、陰極は鉄系材料に限らず一般的な電極材料であればよい。この電解槽10には槽内の排水のpHを測定する手段(pH計)14と攪拌手段15が設けられている。また、電解槽10はシックナーを兼用しており、槽底から澱物を抜き出す排出管路20が接続している。
An apparatus configuration example of the removal system of the present invention is shown in FIG. As shown in the figure, the removal system of the present invention includes an
電解槽10には通電後に電解槽10から抜き出した排水を溜める貯槽16が接続している。貯槽16にはアルカリを添加して槽内の排水を中和する手段(アルカリ供給管路)17、排水のpH測定手段(pH計)18、攪拌手段19が設けられている。さらに該貯槽16はシックナーを兼用しており、槽底から澱物を抜き出す排出管路20が接続している。さらに、この排出管路20には抜き出した澱物を分離して脱水する手段21が設けられている。
A storage tank 16 is connected to the
上記除去システムにおいて、セレン含有排水は管路11を通じて電解槽10に導入される。このセレン含有排水には管路12を通じて硫酸を添加し、排水のpHを2.5以下、好ましくはpH1〜2.5、より好ましくはpH1.8〜2.2に調整する。硫酸添加後、攪拌手段15によって排水を攪拌し、排水のpHを均一にする。このpH調整した排水に対し、電極13を通じて8〜20V、好ましくは15〜17Vの電圧で通電する。この通電によって陽極から2価鉄イオン(Fe2+)が排水中に溶出し、排水中のセレン酸イオン(SeO4 2-)や亜セレン酸イオン(SeO3 2-)を還元してセレンを析出させる。さらに、この2価鉄イオンによって水酸化鉄〔Fe(OH)2〕の沈澱が形成される。また、通電によって陽極周辺には排水中のセレンイオンが誘引されるため、セレン濃度が相対的に高くなり、セレン酸および亜セレン酸が高濃度で凝集する。還元されたセレンおよび凝集したセレン酸および亜セレン酸はこの水酸化鉄沈澱に取り込まれて一緒に共沈する。この澱物は排出管路16を通じて槽底から抜き出す。
In the above removal system, the selenium-containing wastewater is introduced into the
電解槽での通電時間は30分〜60分程度であり、電解によって生成した2価鉄イオン濃度が1500mg/Lに達したら電解を終了すれば良い。なお、電解中に電解液のpHが高くなったら硫酸を添加して電解液のpHを上記範囲に調整する。 The energization time in the electrolytic cell is about 30 to 60 minutes, and the electrolysis may be terminated when the concentration of divalent iron ions generated by electrolysis reaches 1500 mg / L. When the pH of the electrolytic solution becomes high during electrolysis, sulfuric acid is added to adjust the pH of the electrolytic solution to the above range.
通電後、電解槽10から排水を抜き出して貯槽16に導く。電解槽10から抜き出した排水は強酸性であるので、この排水に管路17を通じて石灰や苛性ソーダなどのアルカリを添加し、攪拌手段19によって混合して排水を中和する。この排水には水酸化鉄イオンが残留しているので、排水を中和することによって水酸化鉄の澱物が生じる。排水基準までpHを中和し、同時に排水中の鉄濃度を低減した排水を系外に排出する。一方、槽底に沈澱した澱物を排出管路20を通じて抜き出す。
After energization, drainage is extracted from the
電解槽10および貯槽16の排出管路16、20を通じて抜き出した澱物を脱水手段21で固液分離し脱水する。この固形分に含まれるセレンは還元されており、再溶出し難いので一般廃棄物として処理することができる。
The starch extracted through the discharge pipes 16 and 20 of the
図1に示す除去システムを用い、表1に示す処理条件に従って排水中のセレンを除去した。この結果を表1に示した。本発明の方法(A1、A2、A3)は何れも排水中のセレン濃度が0.01mg/L以下に低減されているが、本発明の処理条件を外れるもの(B1、B2、B3)はセレン除去効果が低い。 Using the removal system shown in FIG. 1, selenium in the waste water was removed according to the treatment conditions shown in Table 1. The results are shown in Table 1. In all the methods (A1, A2, A3) of the present invention, the selenium concentration in the waste water is reduced to 0.01 mg / L or less, but those outside the treatment conditions of the present invention (B1, B2, B3) The removal effect is low.
10−電解槽、11−排水供給管路、12−硫酸供給管路、13−電極、14−pH計、15−攪拌手段、16−貯槽、17−アルカリ供給管路、18−pH計、19−攪拌手段、20−排出管路、21−脱水手段 10-electrolysis tank, 11-drainage supply line, 12-sulfuric acid supply line, 13-electrode, 14-pH meter, 15-stirring means, 16-storage tank, 17-alkali supply line, 18-pH meter, 19 -Agitation means, 20-discharge line, 21-dewatering means
Claims (3)
(B) An electrolytic cell having at least an electrode using an iron-based material for the anode and energizing the selenium-containing wastewater in the electrolytic cell at a voltage of 8 to 20 V, and (b) adding sulfuric acid to the selenium-containing wastewater to adjust the pH. Means for adjusting to 1 to 2.5; (c) means for measuring the pH of the wastewater; (d) a storage tank for collecting wastewater extracted from the electrolytic cell after energization; and (e) neutralizing the wastewater by adding alkali to the storage tank. And (f) means for measuring the pH of the waste water, and (g) means for separating and dewatering the starch extracted from the electrolytic cell and the storage tank.
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