JP2007117845A - Reaction tank - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、還元性鉄化合物等の還元性物質によって重金属類を含む排水等から当該重金属類を除去するための重金属類含有水の処理プラントに用いて好適な反応槽に関するものである。 The present invention relates to a reaction vessel suitable for use in a heavy metal-containing water treatment plant for removing heavy metals from waste water containing heavy metals with a reducing substance such as a reducing iron compound.
一般に、工場等から排出される排水等には、鉛、亜鉛、ニッケル、セレン等の各種の汚染物質となる重金属類が含まれている。このため、上記排水等を処理する場合には、これら重金属類を水質汚濁防止法に基づく各々の排出基準以下になるまで除去した後に、下水や河川等に流す必要がある。特に、これまで除去が難しいとされていた上記セレンについては、その排水基準が0.1mg/リットルと厳しく規制されている。 In general, waste water discharged from factories and the like contains heavy metals that are various pollutants such as lead, zinc, nickel, and selenium. For this reason, when processing the said waste_water | drain etc., after removing these heavy metals until it becomes below each discharge | emission standard based on the water pollution prevention method, it is necessary to flow to a sewer, a river, etc. In particular, for the selenium, which has been considered difficult to remove, the effluent standard is strictly regulated to 0.1 mg / liter.
そこで、例えば、下記特許文献1においては、セレンを含有する重金属排水の導入管、アルカリ剤導入管及び撹拌機を備えた1次反応槽と、この1次反応槽からの流出液の固液分離槽と、分離された液の導入管、第1鉄塩導入管、アルカリ剤導入管、及び切替弁を付設した不活性ガス及び空気の吹き込み管を備えた2次反応槽と、該2次反応槽からの流出液の固液分離槽とを有するセレンを含有する重金属排水の処理装置が提案されている。
Therefore, for example, in the following
上記重金属排水の処理装置においては、セレンを含有する重金属排水に対して、1次反応槽において、まずアルカリ中和剤を添加しpHを8〜10.5に調整して水酸化物として除去可能な重金属を沈殿させる。次いで、この1次反応槽からの流出液を固液分離槽において固液分離して2次反応槽に送って65℃以上に加温し、さらに不活性ガスを吹き込んで溶存酸素を除去した後に、硫酸第一鉄等を添加して第一鉄イオンを溶存させるとともに、水酸化ナトリウム等を添加し排水を中和してpH8.5〜11とし、内部を撹拌してセレンの還元反応を進行させることにより、水酸化第一鉄を酸化させて酸化鉄を析出させる。 In the heavy metal wastewater treatment apparatus, it is possible to remove the hydroxide as a hydroxide by first adding an alkali neutralizer to adjust the pH to 8 to 10.5 in the primary reaction tank for heavy metal wastewater containing selenium. Heavy metals are precipitated. Next, the effluent from this primary reaction tank is solid-liquid separated in a solid-liquid separation tank, sent to the secondary reaction tank and heated to 65 ° C. or higher, and further, inert gas is blown to remove dissolved oxygen. Add ferrous sulfate and so on to dissolve ferrous ions, add sodium hydroxide and so on to neutralize the waste water to pH 8.5 to 11, and stir the inside to proceed the selenium reduction reaction By oxidizing, ferrous hydroxide is oxidized and iron oxide is deposited.
次いで、上記2次反応槽への不活性ガスの吹き込みを止めて空気の吹き込みに切り替えることにより、重金属の除去が開始されてフェライト粒子を生成させる。その後、2次反応槽からの流出液を得られた沈殿物を固液分離槽に送って、一括してろ過または磁石によって固液分離する。 Next, by stopping the blowing of the inert gas into the secondary reaction tank and switching to the blowing of air, the removal of heavy metal is started and ferrite particles are generated. Thereafter, the precipitate from which the effluent from the secondary reaction tank is obtained is sent to a solid-liquid separation tank, and is subjected to solid-liquid separation by filtration or a magnet all at once.
このような処理装置によれば、処理水を、上記第1〜第3工程を通すことにより、セレンを含めた重金属の残留濃度に関し、それらの排水基準を充分満足することができるとされている。
ところで、上記従来の重金属排水の処理装置にあっては、2次反応槽において、第一鉄イオンによるセレンの還元反応を確保するため、排水中の酸素が当該第一鉄イオンと反応してしまうことを防ぐ必要がある。このため、排水中の溶存酸素を除去するための不活性ガスの吹き込み装置等を設ける必要があり、装置やその制御が一層複雑化するとともに、設備コストも嵩むという問題点もある。 By the way, in the conventional heavy metal wastewater treatment apparatus, in the secondary reaction tank, oxygen in the wastewater reacts with the ferrous ions in order to ensure the reduction reaction of selenium by ferrous ions. It is necessary to prevent this. For this reason, it is necessary to provide an inert gas blowing device or the like for removing dissolved oxygen in the waste water, and there is a problem that the device and its control are further complicated and the equipment cost is increased.
また、不活性ガスを吹き込んでセレンの還元反応により酸化鉄を析出させる際や、不活性ガスの吹き込みを止めて空気の吹き込みに切り替え、フェライト粒子を生成させる際に、これらの反応を促進するために撹拌を行う必要がある。 In order to promote these reactions when injecting inert gas to precipitate iron oxide by reduction of selenium, or when stopping inactive gas blowing and switching to air blowing to generate ferrite particles Need to be stirred.
従来、一般にこの種の撹拌は、反応槽内に挿入されてモータ等により回転駆動される回転軸と、この回転軸に固定された撹拌翼とを有する撹拌機によって行われているが、上記反応槽における回転軸の挿入部から内部に空気が進入するおそれがある。このため、反応槽内に過剰な不活性ガスを供給したり、あるいは上記挿入部に気密性を有する高価なメカニカルシールを設けたりしなければならず、経済性に劣るという問題点もある。 Conventionally, this kind of stirring is generally performed by a stirrer having a rotating shaft inserted into a reaction vessel and driven to rotate by a motor or the like, and a stirring blade fixed to the rotating shaft. There is a risk that air may enter from the insertion portion of the rotating shaft in the tank. For this reason, it is necessary to supply an excessive inert gas into the reaction tank or to provide an expensive mechanical seal having airtightness in the insertion portion, and there is a problem that the cost is inferior.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、反応槽内に挿通される撹拌機等の機械的な手段を要することなく、効果的に内部の還元性物質が添加された重金属類含有水を撹拌することができ、よって容易に反応槽内を気密な構造とすることができて空気による還元性物質の酸化を防止することができる反応槽を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and does not require mechanical means such as a stirrer inserted into a reaction vessel, and effectively contains heavy metal-containing water to which an internal reducing substance is added. It is an object of the present invention to provide a reaction tank in which the inside of the reaction tank can be easily airtight and the oxidation of the reducing substance by air can be prevented.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、還元性物質が添加された重金属類含有水を、空気流入が遮断された内部において撹拌しつつ上記還元性物質により重金属類を還元して除去するための反応槽であって、内部が気密的に密閉され、上部または下部の一方に上記重金属類含有水の供給管が接続されるとともに、他方に上記重金属類含有水の排出管が接続された反応槽本体と、この反応槽本体の内壁に上下方向に設けられて当該内壁から内方に向けて突出する第1の邪魔板とを備えてなり、かつ上記供給管は、上記反応槽本体に、上記重金属類含有水を当該反応槽本体の内壁に沿う方向に導入することにより、上記反応槽本体内において上記一方から上記他方に向けて上記重金属類含有水の旋回流が生じるように接続されていることを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in
ここで、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記供給管は、上記反応槽本体の下部に接続されるとともに、上記排出管は、上記反応槽本体の上部に接続されていることを特徴とすることを特徴とするものである。
The invention according to
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の第1の邪魔板と上記反応槽本体の内壁との間には、上記重金属類含有水の流路となる間隙が形成されていることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, a gap serving as a flow path for the heavy metal-containing water is formed between the first baffle plate according to the first or second aspect and the inner wall of the reaction vessel main body. It is characterized by being.
さらに、請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、上記反応槽本体内の上部および下部の少なくとも一方には、水平方向に延在して上記旋回流に対向する第2の邪魔板が設けられていることを特徴とするものである。
Furthermore, the invention according to claim 4 is the invention according to any one of
また、請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、上記反応槽本体の上下部間に配管された戻り管と、この戻り管に介装された循環ポンプとを有し、上記反応槽本体の上部または下部の上記他方から抜き出した上記重金属類含有水を、上記一方に戻す循環ラインを備えてなり、かつ上記循環ラインには、上記戻り管に介装されて当該戻り管を流れる上記重金属類含有水のpHを計測するpH計と、このpH計からの検出信号に基づいて、貯留タンク内のアルカリ水溶液を上記供給ラインに供給するpH調整手段が設けられていることを特徴とするものである。
The invention according to
なお、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、上記重金属類とは、例えば、セレン、カドミウム、六価クロム、鉛、亜鉛、銅、ニッケル、ヒ素、アンチモンなどの各種重金属元素や金属元素を包含するものである。
そして、上記重金属類含有水とは、上記重金属類を含む水の総称であり、自然発生的および人為的に生じた各種の廃水や排水等を含み、例えば、工場排水や下水、海水、河川水、沼や湖池の水、地表の溜まり水、河川等の堰止域の水、地下の流水や溜まり水、暗渠の水等であって、上記重金属類を含有するものをいう。
In the invention according to any one of
The above-mentioned heavy metal-containing water is a general term for water containing the above heavy metals, and includes various types of wastewater and wastewater generated naturally and artificially. For example, industrial wastewater, sewage, seawater, river water , Water in swamps and lakes, pool water on the surface, water in dams such as rivers, underground water, pool water, culvert water, etc., which contain the above heavy metals.
請求項1〜5のいずれかに記載の反応槽においては、重金属類含有水を供給管から内部が気密的に密閉された反応槽本体内に供給すると、上記重金属類含有水は、反応槽本体の内壁に沿う方向に導入されることにより、上記供給管側から排出管側に向けて旋回流となって流れる。そして、この旋回流は、供給管側から排出管側へと流れる際に、反応槽本体の内壁から突出する第1の邪魔板に衝突することにより、水平方向の渦乱流が形成されて撹拌される。 In the reaction tank in any one of Claims 1-5, if the heavy metal containing water is supplied in the reaction tank main body by which the inside was airtightly sealed from the supply pipe, the said heavy metal containing water will be the reaction tank main body. By being introduced in the direction along the inner wall, the flow flows as a swirling flow from the supply pipe side toward the discharge pipe side. When this swirling flow flows from the supply pipe side to the discharge pipe side, it collides with the first baffle plate protruding from the inner wall of the reaction vessel main body, thereby forming a horizontal vortex flow and stirring. Is done.
これにより、上記重金属類含有水とこれに添加した還元性物質との接触が促進され、重金属類含有水中の重金属が還元性物質によって還元されて上記含有水から抽出される。この結果、この反応槽の後段において、固液分離することにより、重金属類含有水から重金属類を除去することができる。 Thereby, the contact between the heavy metal-containing water and the reducing substance added thereto is promoted, and the heavy metal in the heavy metal-containing water is reduced by the reducing substance and extracted from the containing water. As a result, the heavy metals can be removed from the heavy metal-containing water by solid-liquid separation in the subsequent stage of the reaction tank.
このように、請求項1〜5のいずれかに記載の反応槽によれば、反応槽本体内を空気流入が遮断された気密的な構造としているために、当該反応槽本体を重金属類含有水によって充満させることにより、当該重金属類含有水に添加した還元性物質が空気によって酸化されることが無く、よって反応槽本体に別途不活性ガスを供給する装置や高温に加熱するための装置を設けることなく、効率的な重金属類に対する還元・除去を行うことができる。
Thus, according to the reaction tank according to any one of
この際に、従来の撹拌機のような反応槽本体を貫通する撹拌手段を用いずに、供給管の接続構造および第1の邪魔板により、内部に供給した重金属類含有水を旋回させつつ、渦乱入を形成させて撹拌しているために、極めて簡易な構造によって反応槽本体を気密的に密閉することができる。 At this time, without using the stirring means penetrating the reaction vessel main body such as a conventional stirrer, while turning the heavy metal containing water supplied to the inside by the connection structure of the supply pipe and the first baffle plate, Since the vortex intrusion is formed and stirred, the reaction vessel main body can be hermetically sealed with an extremely simple structure.
なお、上記重金属類含有水の供給管を、反応槽本体の上部または下部の一方に接続し、排出管を、反応槽本体の上部または下部の他方に接続することが可能であるが、特に請求項2に記載の発明のように、上記供給管を反応槽本体の底部近傍に接続し、排出管を反応槽本体の天井部近傍に接続することが好ましい。このような、接続構造とすれば、還元性物質による重金属類の還元によって重金属類含有水中に沈殿物が生成された場合においても、当該沈殿物を底部から供給される重金属類含有水に同伴させて排出管から外部に抜き出すことができ、よって上記沈殿物が反応槽本体の底部に沈降堆積することを防止することができる。また、上記沈殿物は、重力により反応槽本体内で沈降する傾向にあるために、当該沈殿物と反応槽本体の底部から供給される重金属類含有水とが接触反応する時間と機会を多く取ることができ、より一層効果的な処理を行うことが可能になる。
Although it is possible to connect the supply pipe for the heavy metal-containing water to one of the upper part or the lower part of the reaction tank body and connect the discharge pipe to the other of the upper part or the lower part of the reaction tank body, As in the invention described in
また、請求項3に記載の発明においては、上記第1の邪魔板と反応槽本体の内壁との間に、上記重金属類含有水の流路となる間隙を形成しているので、供給管側から排出管側に向けた旋回流の形成を壊すことが無く、かつ第1の邪魔板と上記内壁との接合角隅部に、流れの阻止されたデッドエリアが形成されることを防止することができる。
Further, in the invention according to
さらに、請求項4に記載の発明のように、上記反応槽本体内の上部および下部の少なくとも一方に、水平方向に延在して上記重金属類含有水の旋回流に対向する第2の邪魔板を設ければ、一層撹拌効率を高めることができる。 Furthermore, as in the invention described in claim 4, a second baffle plate that extends in the horizontal direction and faces the swirling flow of the heavy metal-containing water on at least one of the upper part and the lower part in the reaction vessel main body. If it is provided, the stirring efficiency can be further increased.
また、本発明に係る反応槽を用いて重金属類含有水からの重金属類の還元・除去を行うに際して、使用する還元性物質によっては、反応槽本体内を一定範囲のアルカリ性に保持する必要が生じる。このため、還元性物質が添加された重金属類含有水のpH値を計測して、これが上記範囲内に保持されるように、別途アルカリ水溶液を供給しなければならない。このような場合に、反応槽本体内においては、上述した撹拌によって未だ混合が不均一な状態にあるために、pH計の設置場所により検出されるpH値に誤差が生じやすくなる。 Moreover, when reducing and removing heavy metals from heavy metal-containing water using the reaction tank according to the present invention, depending on the reducing substance used, the inside of the reaction tank body needs to be maintained within a certain range of alkalinity. . For this reason, it is necessary to measure the pH value of the heavy metal-containing water to which the reducing substance is added and supply an aqueous alkali solution separately so that the pH value is maintained within the above range. In such a case, in the reaction vessel main body, the mixing is still in a non-uniform state due to the agitation described above, so that an error is likely to occur in the pH value detected by the installation location of the pH meter.
この点、請求項5に記載の発明によれば、上記反応槽本体の排出側から抜き出した重金属類含有水を供給管側に戻す循環ラインを設け、この循環ラインの戻り管にpHを計測するpH計を設けるとともに、このpH計からの検出信号に基づいて、貯留タンク内のアルカリ水溶液を上記供給ラインに供給するようにしているために、上述したpH値の保持制御を確実に行うことができる。
In this regard, according to the invention described in
図1〜図7は、本発明に係る反応槽を重金属類含有水の処理プラントに適用した場合の最良の実施形態を示すものである。
先ず、図6および図7に基づいて上記処理プラントの構成を説明すると、この処理プラントは、各々ユニット化されて個別に搬送可能な反応部ユニット1、固液分離部ユニット2、濾過部ユニット3および脱水部ユニット4によって概略構成されている。そして、この処理プラントは、上記各ユニット1〜4が例えば重金属類を含有する排水等の処理場所まで搬送されたうえで、互いの配管部分が接続されることにより、全体としての処理プラントが構成されるようになっている。
FIGS. 1-7 shows the best embodiment at the time of applying the reaction tank concerning this invention to the processing plant of heavy metal containing water.
First, the configuration of the processing plant will be described with reference to FIGS. 6 and 7. The processing plant is a
反応部ユニット1は、上記処理場所において上記排水等を貯留したタンク5から送水ポンプ6によって排出される上記排水等を一時貯留する貯留槽7と、上記排水等に硫酸第一鉄(還元性物質)を添加する添加装置8と、上記排水等および硫酸第一鉄を空気流入が遮断された内部において撹拌しつつ反応させて還元性の鉄化合物沈殿を生成させる4基の反応槽10a〜10dとが備えられている。
The
ここで、貯留槽7は、上部に排水等の供給管7aが接続されており、供給管7aには流量計12が介装されている。他方、この貯留槽7の底部には、内部の上記排水等を反応槽10aの底部近傍に供給するための移送管7bが接続されており、この移送管7bには移送ポンプ13および流量計14が介装されている。さらに、この貯留槽7には、内部の液面を検出して送水ポンプ6および移送ポンプ13の運転を制御するレベル検出器15が設けられている。
Here, the storage tank 7 is connected to a
また、添加装置8は、硫酸第一鉄を蓄えるタンク16と、このタンク16内の硫酸第一鉄を所定の流量で供給する送液ポンプ17と、この送液ポンプ17の吐出管18とから構成されたもので、吐出管18が移送管7bの流量計14の下流側に接続されている。そして、この移送管7bから硫酸第一鉄が添加された上記排水等が送られる反応槽10aの後段に、順次反応槽10b〜10dが配置されている。
The addition device 8 includes a
すなわち、4基の反応槽10a〜10dは、それぞれ移送管20a〜20cによって直列的に設けられており、各移送管20a〜20cの入口側が前段に位置する各反応槽10a〜10cの上部に接続されるとともに、出口側が後段に位置する各反応槽10b〜10dの底部近傍に接続されている。そして、最終段の反応槽10dの上部に接続された移送管20dの他端部が、上記固液分離ユニット2へと接続されている。
That is, the four
この固液分離ユニット2には、シックナー22が設けられている。このシックナー22は、反応槽10dから排出された鉄化合物沈殿を含むスラリーを比重によって固液分離する周知の装置で、中心部にはモータ23aと、このモータ23aによって回転駆動されるシャフト23bと、このシャフト23bの下端部に接続されてシックナー22の底部に臨む放射腕状のレーキ23cとからなる掻き寄せ機が設けられている。そして、このシックナー22の上部に、シャフト23bを囲繞するようにして円筒状のフィードウエル22aが設けられ、このフィードウエル22a内に、移送管20dの供給側端部が導入されている。
The solid-
また、このシックナー22の底部に設けられた固形分の排出口22bには、二股配管となる返送ライン24と排出ライン25とが接続されており、返送ライン24は反応部ユニット1内に設けられた返泥ポンプ26の吸入側に接続されている。そして、この返泥ポンプ26の吐出側に返送ライン27の一端部が接続され、この返送ライン27の他端部が初段の反応槽10aへの移送管7bに接続されている。ここで、返送ライン27には、流量計28および条件槽29が介装されるとともに、流量計28の上流側に返送ライン27内に水を供給する水供給ライン30が開閉弁30aを介して枝配管されている。
Further, a
他方、シックナー22の底部排出口22bに接続された排出ライン25は、濾過部ユニット3に設けられた送泥ポンプ35によって、開閉弁36aおよび流量計36bが介装された送泥ライン36から汚泥貯槽37に送られるようになっている。そして、この送泥貯槽37の排出管38が、脱水部ユニット4内に設置された脱水ポンプ39の吸引側に接続されるとともに、脱水ポンプ39の吐出側が脱水機40に接続されている。
On the other hand, the
なお、送泥貯槽37には、内部の汚泥を撹拌する撹拌機41と、当該汚泥の量を検出して送泥ポンプ35の運転制御および開閉弁36aの開閉制御を行う超音波レベル計42とが設けられている。これに対して、シックナー22の上部に設けられた水分のオーバーフロー部22cには、排水ライン43の一端部が接続されており、当該排水ライン43の他端部は、濾過部ユニット3に設置された2基の砂濾過槽44に導入されている。また、これら砂濾過装置44からの排水は、排水ライン45から順次用水槽46、pH調整槽47および処理水槽48へと送られ、処理水槽48から処理水が排水されるようになっている。
The
ここで、用水槽46には、内部の液面を検出するレベル計49と、このレベル計からの検出信号によって、内部の排水を、移送ライン50を通じて用水として汲み出す移送ポンプ51とが設けられている。そして、移送ライン50は、送水された用水を砂濾過装置44の逆洗浄水として供給する逆洗浄ライン52と、同様に送水された用水を、上述した水供給ライン30や他の洗浄水あるいは薬品溶解水として供給する用水供給ライン53とに枝配管されている。
Here, the
また、pH調整槽47には、内部のpH値を検出するpH計54と、このpH計54の検出信号に基づいて、pH調整槽47内の排水を中和すべく中和剤タンク55内の硫酸をポンプ56によって添加する中和装置57が設けられている。なお、図中符号58は、pH調整槽47および処理水槽48に設けられた撹拌機である。
The
さらに、この濾過部ユニット3には、砂濾過装置44に隣接して、逆洗浄排水槽60が設けられている。そして、この逆洗浄排水槽60には、砂濾過装置44を逆洗浄した際の洗浄水と脱水機40からの脱水とが、それぞれ排水ライン61、脱水ライン62を介して導入されている。また、この逆洗浄排水槽60には、内部の液面を検出するレベル計63と、このレベル計63からの検出信号に基づいて、戻りライン64を通じて内部の排水あるいは脱水を貯留槽7へと戻す移送ポンプ65が設けられている。
Further, the
次いで、図1ないし図5は、上記構成からなる処理プラントに組み込まれた初段の反応槽10aを示すものである。
これらの図において、符号70は、この反応槽10aにおける反応槽本体を示すもので、この反応槽本体70は、円筒状の胴部70aの上下端部が底板70bおよび天板70cによって塞がれることにより、内部が気密的に密閉されている。そして、この反応槽本体70の底板70b近傍および天板70c近傍に、それぞれ胴部70aを囲繞するようにして円環状の供給管71および排出管72が設けられ、供給管71に上記移送管7bが接続されるとともに、排出管72に上記移送管20aが接続されている。
Next, FIGS. 1 to 5 show a first-
In these drawings, reference numeral 70 denotes a reaction tank body in the
そして、供給管71の内周側には、当該供給管71と反応槽本体70内とに連通して供給管71内の上記排水等を反応槽本体70の内壁沿う方向に導入するように傾斜する枝配管71aが周方向に等間隔をおいた4箇所に設けられている。また、排出管72の内周側には、同様に供給管71と反応槽本体70内とに連通して反応槽本体70内の上記排水等を排水管72へと導く枝配管72aが周方向に等間隔をおいた4箇所に設けられている。なお、これら枝配管72aは、上記枝配管71aとは逆方向に傾斜するように設けられている。
Further, the
他方、反応槽本体70の胴部70aの内壁には、円周方向4箇所に壁面邪魔板(第1の邪魔板)73が設けられている。ここで、各壁面邪魔板73は、胴部70aの上部から下部までに至る平板状部材で、図4に示すように、その板面を周方向に向けた状態で、内壁から突出するように配置されている。そして、各壁面邪魔板73は、上記内壁との間に上記排水等の流路となる隙間74が形成されるように配置されて、上下2箇所において、内壁に接合された一対の邪魔板支え75間に接合されている。
On the other hand, wall surface baffle plates (first baffle plates) 73 are provided at four locations in the circumferential direction on the inner wall of the body portion 70 a of the reaction vessel main body 70. Here, each
また、この反応槽本体70の中心部には、一端部が天板70cに接合されて底板70bの近傍まで垂下された取付軸76が設けられ、この取付軸76の上下部には、図5に示すように、それぞれ板面を水平面に対して傾斜させた翼型邪魔板(第2の邪魔板)77が設けられている。
In addition, an
さらに、この反応槽10aにおいては、一端部が戻り管78に接続されるとともに、他端部が移送管7bに接続された戻り管78と、この戻り管78に介装された循環ポンプ79とを有し、反応槽本体70の上部から抜き出した上記排水等を、下部に戻す循環ラインが設けられている。そして、この循環ラインの戻り管78には、これを流れる上記排水等のpHを計測するpH計80が介装されており、さらに図6に示すように、このpH計80からの検出信号に基づいて、貯留タンク81内のアルカリ水溶液をポンプ82によって条件槽29に供給することにより、最終的に戻り管78から移送管7bを介して反応槽本体70内へと供給するpH調整手段が設けられている。
Further, in the
また、この戻り管78には、pH計80が介装されている箇所に、バイパス管83が配管されている。なお、図中符号84は、反応槽本体70の天板70cに設けられたエアー抜き管である。
The
また、他の反応槽10b〜10dは、循環ラインおよびpH調整手段が設けられていない点を除いて、上記反応槽10aと同一の構成を有している。そして、各々の供給管71に前段の反応槽10a〜10cからの移送管20a〜20cが接続されるとともに、排出管72に後段の反応槽10b〜10d等への移送管20b〜20dが接続されている。
The
上記構成からなる反応槽10a〜10dを有する重金属類含有水の処理プラントにおいては、各々のユニット1〜4を上記処理場所まで搬送して相互間の配管を連結することにより当該処理プラントを組み立てた後に、上記処理場所のタンク5内に貯留されている重金属類を含む排水等を、送水ポンプ6によって貯留槽7へと送る。そして、この貯留槽7内の上記排水等を、移送ポンプ13によって移送管7bから初段の反応槽10aへと供給する。この際に、還元性鉄化合物の添加装置8により、タンク16内の硫酸第一鉄を、吐出管18から移送管7bへと送ることにより、上記排水等の供給量に対応した所定量の硫酸第一鉄を添加する。またこれと並行して、後述するシックナー22において固液分離された還元性の鉄化合物沈殿の一部を、返送ライン24、27から反応槽10aに戻す。
In the heavy metal-containing water treatment plant having the
すると、上記硫酸第一鉄が添加された排水等は、移送管7bから円環状の供給管71に流入し、さらに4本の枝配管71aから10℃〜30℃の常温において反応槽本体70内の内壁に沿う方向に導入される。これにより、上記排水等は、反応槽本体70内を、下方から上方に向けて図中矢印で示すような旋回流となって流れるとともに、その際に、図4に点線で示すように、旋回流は反応槽本体70の内壁から突出する壁面邪魔板73に衝突することにより、水平方向の渦乱流が形成されて撹拌される。また、旋回流の一部は、壁面邪魔板73と内壁との隙間74を通過する。さらに、上記旋回流は、反応槽本体70内の上部および下部に設けられた翼型邪魔板77によって、その上昇流が下方流へと向きを替えられることにより、上下方向にも撹拌される。
Then, the waste water to which the ferrous sulfate is added flows into the
そして、反応槽本体70の上部から排出管72に流出した上記排水等の一部は、循環ポンプ79によって戻り管78から再び供給管71側へと戻され、この際にpH計80からの検出信号に基づいて、貯留タンク81からポンプ82によって供給される水酸化ナトリウム水溶液が条件槽29に供給される。そして、この条件槽29において返送ライン27から返送された鉄化合物沈殿と混合されて反応槽10aに供給されることによって、反応槽10a内のpH値が、8.5〜11、好ましくは9.0〜10の範囲に保持される。また、排出管72に流出した上記排水等の他部は、順次移送管20a〜20cを介して後段の反応槽10b〜10dへと送られて行く。
Then, a part of the drainage or the like flowing out from the upper part of the reaction vessel main body 70 to the
以上のような温度条件およびpH値の雰囲気下で、空気流入が遮断された反応槽10a〜10dにおいて硫酸第一鉄が添加された排水等が撹拌されることにより、酸化還元反応が生じ、グリーンラストと鉄フェライトとの混合物からなる還元性の鉄化合物沈殿が生成する。そして、上記排水等に含まれる重金属イオンが上記グリーンラストの層間に取り込まれることにより、上記重金属を含んだ状態で上記鉄フェライト化する。
Under the above temperature condition and pH value atmosphere, the waste water to which ferrous sulfate is added is stirred in the
具体的には、上記排水等に添加された硫酸第一鉄が、グリーンラスト(示性式の一例、[Fe(II)4Fe(III)2(OH)12]2+[SO4nH2O]2-)になる。このグリーンラストは、第一鉄と第二鉄の水酸化物が層状をなす青緑色の物質であり、層間に重金属のアニオンを取り込んだ構造を有している。そして、当該グリーンラストが緩慢に酸化されて磁性物質である鉄フェライト(Fe3O4)になる。 Specifically, the ferrous sulfate added to the waste water or the like is green last (an example of a formula, [Fe (II) 4 Fe (III) 2 (OH) 12 ] 2+ [SO 4 nH 2 O] 2- ). This green last is a blue-green substance in which a ferrous hydroxide and a ferric hydroxide form a layer, and has a structure in which an anion of a heavy metal is incorporated between layers. The green last is slowly oxidized to become iron ferrite (Fe 3 O 4 ), which is a magnetic substance.
例えば、上記排水等に含まれる6価セレン(SeO4 2-)は、第一鉄化合物によって還元されて4価セレン(SeO3 2-)および元素セレン(Se)になって、上記グリーンラストの層間に取り込まれた状態で沈殿化する。このようにして、硫酸第一鉄および返送された還元性の鉄化合物沈殿が添加された上記排水等は、順次反応槽10a〜10dに送られるにしたがって、当該排水中に含まれるセレン、カドミウム、六価クロム、鉛、亜鉛、銅、ニッケル、ヒ素、アンチモンなどの汚染物質となる重金属類が効果的に除去される。
For example, hexavalent selenium (SeO 4 2− ) contained in the waste water or the like is reduced by ferrous compounds to become tetravalent selenium (SeO 3 2− ) and elemental selenium (Se), and It settles in the state taken in between the layers. In this way, the waste water to which ferrous sulfate and the returned reducing iron compound precipitate are added is sequentially sent to the
次いで、上記還元性の鉄化合物沈殿を含む重金属類が除去された上記排水等は、移送管20dからシックナー22に送られて固液分離され、主として上記鉄化合物沈殿(固形分)を含むスラリーの一部が、上述したように返送ライン24、27から再び初段の反応槽10aへと戻される。
Next, the waste water from which the heavy metals including the reducing iron compound precipitate are removed is sent to the
他方、上記スラリーの他部は、超音波レベル計42からの検出信号により駆動される送泥ポンプ35により、排出ライン25から送泥ライン36を通じて、一時汚泥貯槽37に蓄えられる。そして、汚泥貯槽37の上記スラリーは、脱水ポンプ39によって脱水機40に送られ、脱水処理されて脱水ケーキCとして排出される。またこの際に分離された排水分は、排水ライン62から逆洗浄排水槽60へと送られる。
On the other hand, the other part of the slurry is stored in the temporary
他方、シックナー22において固液分離された排水(水分)は、オーバーフロー部22cから排水ライン43を通じて砂濾過槽44へと送られ、この砂濾過槽44において、当該排水中に残留していた還元性の鉄化合物沈殿が除去されて無害化された後に、排水ライン45から順次用水槽46、pH調整槽47へと送られる。そして、このpH調整槽47において、中和装置57から供給される硫酸によって中和され、処理水槽48から外部に排水されて行く。
On the other hand, the waste water (moisture) separated by solid-liquid in the
また、経時的な目詰まりによって砂濾過槽44における差圧が上昇した場合には、移送ポンプ51によって用水槽46内の排水が、逆洗浄ライン52から砂濾過槽44に供給されて逆洗浄が行われる。この結果、砂濾過槽44に捕集された上記鉄化合物沈殿は、排水ライン61から逆洗浄排水槽60に送られる。そして、この逆洗浄排水槽60内に蓄えられた少量の鉄化合物沈殿を含む排水のレベルが所定値を超えると、これを検出したレベル計63からの検出信号によって移送ポンプ65が起動し、上記鉄化合物沈殿を含む排水が戻りライン64から貯留槽7へと送られる。
Further, when the differential pressure in the
以上のように、上記処理プラントに組み込まれた反応槽10a〜10dによれば、反応槽本体70内を空気流入が遮断された気密的な構造としているために、運転初期等にエアー抜き84から内部の空気を排気して反応槽本体70を上記排水等によって充満させることにより、硫酸第一鉄等の還元性物質が空気によって酸化されることが無く、よって反応槽本体70に別途不活性ガスを供給する装置や高温に加熱するための装置を設けることなく、効率的な重金属類に対する還元・除去を行うことができる。
As described above, according to the
また、上記排水等を供給管71から反応槽本体70の内壁に沿って供給することにより、反応槽本体70の下部から上部に向けた旋回流を発生させ、かつこの旋回流に対して壁面邪魔板73や翼型邪魔板77によって渦乱流を形成されたり、あるいは上下方向に流れ方向を変えたりして、上記排水等を効果的に撹拌することができる。このため、従来の撹拌機のような反応槽本体を貫通する撹拌手段が不要となるために、反応槽本体70自体を極めて簡易な構造として、容易に反応槽本体70内を気密的に密閉することができる。
Further, by supplying the drainage or the like from the
さらに、供給管71を反応槽本体70の底部近傍に接続し、排出管72を反応槽本体70の天井部近傍に接続しているために、上記排水等に生成した還元性鉄化合物沈殿を底部から供給される上記排水等に同伴させて排出管72から後段の反応槽10b〜10dへと送ることができ、よって上記沈殿物が反応槽本体70の底部に沈降堆積することを、未然に防止することができる。また、上記還元性鉄化合物沈殿は、重力により反応槽本体70内で沈降する傾向にあるために、この鉄化合物沈殿と反応槽本体70の底部から供給される重金属類含有水とが接触反応する時間と機会を多く取ることができ、より一層効果的な処理を行うことができる。
Furthermore, since the
また、壁面邪魔板73と反応槽本体70の内壁との間に、上記排水等の流路となる間隙74を形成しているので、反応槽本体70の下部から上部に向けた旋回流の形成を壊すことが無く、しかも壁面邪魔板73と内壁との接合角隅部に、流れの阻止されたデッドエリアが形成されることを防止することができる。
In addition, since a
加えて、反応槽本体70の排出管72から抜き出した上記排水等を供給管71側に戻す戻り管78を設け、この戻り管78にpHを計測するpH計80を設けて反応槽10a内のpH値を調整しているので、上述したpH値の保持制御を確実に行うことができる。
In addition, a
なお、上記実施の形態においては、排水等の重金属類含有水に、還元物質として硫酸第一鉄を添加して上記重金属類を還元・除去するための処理プラントに用いられる反応槽に適用した場合についてのみ説明したが、これに限定されるものではなく、本発明に係る反応槽は、各種の重金属類含有水に塩化第一鉄(FeCl2)等の他の第一鉄化合物や、さらには重金属類に対して還元性を有する他の物質を添加して、当該重金属類を還元・除去するために広く用いることができる。 In the above embodiment, when applied to a reaction vessel used in a treatment plant for reducing and removing the heavy metals by adding ferrous sulfate as a reducing substance to water containing heavy metals such as waste water. However, the present invention is not limited to this, and the reaction vessel according to the present invention is not limited to water containing various heavy metals, other ferrous compounds such as ferrous chloride (FeCl 2 ), It can be widely used for reducing and removing heavy metals by adding other substances having reducibility to heavy metals.
10a〜10d 反応槽
70 反応槽本体
71 供給管
72 排出管
73 壁面邪魔板(第1の邪魔板)
74 隙間
77 翼型邪魔板(第2の邪魔板)
78 戻り管
79 循環ポンプ
80 pH計
81 貯留タンク
82 ポンプ
10a to 10d Reaction tank 70
74
78
Claims (5)
内部が気密的に密閉され、上部または下部の一方に上記重金属類含有水の供給管が接続されるとともに、他方に上記重金属類含有水の排出管が接続された反応槽本体と、この反応槽本体の内壁に上下方向に設けられて当該内壁から内方に向けて突出する第1の邪魔板とを備えてなり、かつ上記供給管は、上記反応槽本体に、上記重金属類含有水を当該反応槽本体の内壁に沿う方向に導入することにより、上記反応槽本体内において上記一方から上記他方に向けて上記重金属類含有水の旋回流が生じるように接続されていることを特徴とする反応槽。 A reaction tank for reducing and removing heavy metals with the reducing substance while stirring the heavy metal-containing water to which the reducing substance has been added while the air inflow is blocked,
A reaction tank main body hermetically sealed, the heavy metal containing water supply pipe connected to one of the upper or lower part, and the heavy metal containing water discharge pipe connected to the other, and the reaction tank A first baffle plate provided in the vertical direction on the inner wall of the main body and projecting inward from the inner wall, and the supply pipe supplies the heavy metal-containing water to the reaction tank main body. The reaction is characterized in that the heavy metal containing water is connected so as to generate a swirling flow from the one side to the other side in the reaction tank body by introducing it in the direction along the inner wall of the reaction tank body. Tank.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2005
- 2005-10-26 JP JP2005311519A patent/JP2007117845A/en not_active Withdrawn
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