JP2008043865A - Method for treating waste water containing phosphoric acid and zinc - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はリン酸と亜鉛を含有する廃水の処理方法に係り、特に金属製基材の塗装前処理工程から排出されるリン酸亜鉛浴廃水に対して好適なリン酸と亜鉛を含有する廃水の処理方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for treating wastewater containing phosphoric acid and zinc, and in particular, wastewater containing phosphoric acid and zinc suitable for zinc phosphate bath wastewater discharged from a pre-coating treatment process for metal substrates. It relates to the processing method.
金属品製造工場などでは金属製の基材を塗装する際に、一般に前処理として基材表面の脱脂を行った後に、防錆用の被膜を形成するためにリン酸亜鉛処理を行う。このリン酸亜鉛処理では、基材をリン酸亜鉛含有液が満たされた浴槽に浸漬して基材表面にリン酸亜鉛の被膜を形成させる。次いで、浴槽から引き上げた基材をリンスし、基材表面に付着しているリン酸亜鉛含有液を洗い流す(例えば、特許文献1参照)。 When a metal base material is painted at a metal product manufacturing plant or the like, generally, after the surface of the base material is degreased as a pretreatment, a zinc phosphate treatment is performed to form a rust-preventive coating. In this zinc phosphate treatment, the base material is immersed in a bath filled with the zinc phosphate-containing liquid to form a zinc phosphate coating on the base material surface. Next, the base material pulled up from the bathtub is rinsed, and the zinc phosphate-containing liquid adhering to the base material surface is washed away (for example, see Patent Document 1).
したがって、この種の工場ではリン酸亜鉛処理後の基材をリンスした際に、リン酸と亜鉛とを高濃度に含有する洗浄廃水が多量に発生する。従来、このようなリン酸と亜鉛とを高濃度に含有する洗浄廃水を浄化する方法としては、凝集沈殿処理が汎用されていた。しかしながら、凝集沈殿処理ではリン酸や亜鉛などを含む沈澱汚泥が多量に発生し、その処理処分に多大なコストを必要とする。 Therefore, in this type of factory, when the base material after the zinc phosphate treatment is rinsed, a large amount of washing waste water containing phosphoric acid and zinc at a high concentration is generated. Conventionally, coagulation precipitation treatment has been widely used as a method for purifying cleaning wastewater containing such phosphoric acid and zinc in high concentrations. However, in the coagulation sedimentation treatment, a large amount of sedimentation sludge containing phosphoric acid or zinc is generated, and the disposal of the treatment requires a great deal of cost.
一方、リン含有水からリンを除去する方法としてリン晶析法が知られている(例えば、特許文献2参照)。リン晶析法はリン含有水にカルシウム化合物を添加して種晶の固定床又は流動床に通水することにより、リンをリン酸ヒドロキシアパタイトなどのリン酸カルシウムの結晶として種晶表面に晶析させる方法である。このリン晶析法によれば、得られるリン酸カルシウム結晶は肥料などに有効利用でき資源回収に寄与できる。したがって、上記のようなリン酸と亜鉛とを含有する廃水に対してリン晶析法を適用すれば資源回収を兼ねた廃水処理を実現することができる。
しかしながら、リン酸と亜鉛とを含有する廃水にリン晶析法を適用するために、pHを晶析反応に好適なアルカリ側に調整すると、被処理水中の亜鉛が水酸化亜鉛として析出し、この水酸化亜鉛がリンの晶析反応を妨害することが判明した。 However, in order to apply the phosphorus crystallization method to the waste water containing phosphoric acid and zinc, when the pH is adjusted to the alkali side suitable for the crystallization reaction, zinc in the water to be treated is precipitated as zinc hydroxide. It has been found that zinc hydroxide interferes with the crystallization reaction of phosphorus.
本発明の目的は上記従来技術の問題点を改善し、汚泥の発生量を低減するとともに、水酸化亜鉛によるリンの晶析反応の妨害を回避しつつ被処理水中のリンをリン晶析法によって回収することができるリン酸と亜鉛とを含有する廃水の処理方法を提供することにある。 The object of the present invention is to improve the above-mentioned problems of the prior art, reduce the amount of sludge generated, and avoid the interference of phosphorus crystallization reaction by zinc hydroxide, while the phosphorus in the treated water is removed by the phosphorus crystallization method. An object of the present invention is to provide a method for treating waste water containing phosphoric acid and zinc that can be recovered.
上記目的を達成するために、本発明に係るリン酸と亜鉛とを含有する廃水の処理方法は、リン酸と亜鉛を含有する被処理水にアルカリ剤を添加して前記被処理水中の亜鉛を水酸化亜鉛とする第1工程と、前記第1工程を経た被処理水から前記水酸化亜鉛を分離する第2工程と、前記第2工程を経た被処理水を種晶が充填されたリン晶析槽に通水して晶析処理する第3工程とを含むことを特徴とする。
前記第2工程では沈澱分離処理又は膜分離処理が好ましく採用される。
In order to achieve the above object, a method for treating wastewater containing phosphoric acid and zinc according to the present invention comprises adding an alkaline agent to water to be treated containing phosphoric acid and zinc, and adding zinc in the water to be treated. A first step of forming zinc hydroxide, a second step of separating the zinc hydroxide from the water to be treated that has undergone the first step, and a phosphorus crystal in which seed water has been filled with the water to be treated that has undergone the second step And a third step of crystallization treatment by passing water through the precipitation tank.
In the second step, precipitation separation treatment or membrane separation treatment is preferably employed.
また、本発明は前記リン晶析槽が流動床式のリン晶析槽であり、前記廃水の量に対して10〜30倍の循環水を用いて前記廃水を槽内に上向流で通水させ、その上向流によって槽内に充填した種晶の流動床を形成するようにしたことを特徴とする。 Further, in the present invention, the phosphorus crystallization tank is a fluidized bed type phosphorus crystallization tank, and the waste water is passed through the tank in an upward flow using 10 to 30 times as much circulating water as the amount of the waste water. It is characterized by forming a fluidized bed of seed crystals filled in the tank by the upward flow of water.
本発明のリン酸と亜鉛を含有する廃水の処理方法によれば、被処理水中に含まれる亜鉛の大部分が第1工程において水酸化亜鉛となり、第2工程では第1工程で生成した該水酸化亜鉛が固形分として被処理水から分離除去される。このため、第3工程においては水酸化亜鉛による妨害を回避しつつ被処理水中のリン酸を晶析反応によって、種晶の表面にリン酸ヒドロキシアパタイトとして安定に晶析させることができる。その結果、第3工程を経た処理水はリン酸及び亜鉛が除去された清澄水となる。 According to the method for treating wastewater containing phosphoric acid and zinc according to the present invention, most of zinc contained in the water to be treated becomes zinc hydroxide in the first step, and the water produced in the first step in the second step. Zinc oxide is separated and removed from the water to be treated as a solid content. For this reason, in the third step, phosphoric acid in the water to be treated can be stably crystallized as hydroxyapatite phosphate on the surface of the seed crystal by a crystallization reaction while avoiding interference by zinc hydroxide. As a result, the treated water that has undergone the third step becomes clear water from which phosphoric acid and zinc have been removed.
また、第2工程において分離される水酸化亜鉛は工業原料として再利用することができる。第3工程で種晶表面に晶析したリン酸ヒドロキシアパタイトも種晶ごと回収して肥料や工業原料として有効利用することができる。したがって、リン酸と亜鉛とを含有する廃水に対して産業廃棄物としての汚泥がほとんど発生せず、資源回収を兼ねた効果的な廃水処理を実現することができる。 Moreover, the zinc hydroxide separated in the second step can be reused as an industrial raw material. The hydroxyapatite phosphate crystallized on the seed crystal surface in the third step can also be recovered together with the seed crystal and effectively used as a fertilizer or an industrial raw material. Therefore, sludge as industrial waste hardly occurs with respect to waste water containing phosphoric acid and zinc, and effective waste water treatment that also serves as resource recovery can be realized.
図1は本発明に係る処理方法の第1実施形態を示す系統図である。本方法を実施するための処理装置は主に第1工程の反応槽10と、第2工程の凝集槽12、沈澱分離槽14と、第3工程の調整槽16、リン晶析槽18とによって構成される。
第1工程ではリン酸と亜鉛とを含有する被処理水20が反応槽10に供給される。反応槽10にはアルカリ剤22として例えば水酸化ナトリウムが添加され、被処理水20のpHが7〜9に調整される。その結果、被処理水20の亜鉛が水酸化亜鉛となる。なお、この反応槽10ではアルカリ剤22に加えて、水酸化亜鉛の生成を促進させるキレート剤を添加してもよい。ただし、ポリ塩化アルミニウムや硫酸第2鉄などの無機系の凝集剤は被処理水20中のリン酸と反応して固形物を生成するので、反応槽10には添加してはならない。
FIG. 1 is a system diagram showing a first embodiment of a processing method according to the present invention. The processing apparatus for carrying out this method is mainly composed of the
In the first step, water to be treated 20 containing phosphoric acid and zinc is supplied to the
第2工程では、第1工程を経た被処理水24が凝集槽12に供給される。凝集槽12には適量の高分子凝集剤26が添加され、被処理水24中の水酸化亜鉛を主体とする固形分がフロック化する。凝集槽12を経た被処理水28は次段の沈澱分離槽14に供給され、被処理水28中のフロック化した固形分が沈澱分離される。分離した固形分30は前記したように水酸化亜鉛を主体としたものであるから、工業原料として再利用することができる。
沈澱分離槽14の上澄水である被処理水32はリン酸を含み、pHが7〜9に維持された状態で、第3工程の調整槽16に供給される。調整槽16にはリン晶析槽18を循環する循環水34が流入し、被処理水32と循環水34が合流・混合される。また、調整槽16には塩化カルシウムや水酸化カルシウムなどのカルシウム化合物36が添加される。カルシウム化合物36の添加量は添加したカルシウムが被処理水32中のリンと反応して分子式がCa5(PO4)3OHで代表されるリン酸ヒドロキシアパタイトを生成するために必要十分な量とし、通常はリンとの反応当量の1〜1.3倍とする。
In the second step, the water to be treated 24 that has passed through the first step is supplied to the
The to-
前記したように被処理水32はpHが7〜9に維持されており、このpHは後段のリン晶析槽18での晶析反応に好適な範囲である。しかしながら、晶析反応をより一層、最適に促進させるために、調整槽16にpH調整剤38を添加するようにしてもよい。調整槽16には攪拌機40が装備され、上記添加したカルシウム化合物36及びpH調整剤38を被処理水32に対して均一に混合する。
As described above, the pH of the water to be treated 32 is maintained at 7 to 9, and this pH is in a range suitable for the crystallization reaction in the subsequent
調整槽16でカルシウム濃度とpHが調整された被処理水42はリン晶析槽18の底部からリン晶析槽18に供給される。リン晶析槽18は流動床式であり、内部に粒径が1mm程度の種晶が充填されている。種晶としてはリン酸カルシウムを主体とするリン鉱石が好ましく用いられる。ただし、種晶はこれに限らず、例えば骨炭や珪酸カルシウムを用いることもできる。
The treated
リン晶析槽18の底部から流入させた被処理水42をリン晶析槽18内に上向流で通水させることによって、充填された種晶が流動しリン晶析槽18内に種晶の流動床44が形成される。被処理水42がこの流動床44を通過し種晶と接触する過程で、種晶の表面にリン酸ヒドロキシアパタイトなどが晶析して、水中の大部分のリンが回収される。流動床44を通過した被処理水42の大部分は槽上部に配置された集水手段46によって集水され、循環水34として調整槽16に戻される。また、被処理水32の流量に見合う量の処理水48がリン晶析槽18の上部から系外に排出される。
The treated
循環水34の量は被処理水32の量に対して通常10〜30倍に設定する。この被処理水42の上向流によって種晶の流動床44が適正に形成される。また、循環水34は被処理水32を希釈するので、被処理水32のリン酸濃度の変動が大きい場合でも、その悪影響を緩和する役割を果たす。
The amount of circulating
なお、リン晶析槽18では長期間の運転によって種晶表面での晶析が継続すると、種晶は晶析したリン酸ヒドロキシアパタイトなどによって肥大化し流動性が低下する。したがって、適当なタイミングで肥大化した種晶をリン晶析槽18から抜き出して、新規の種晶に更新する。回収した肥大化種晶は肥料などに有効利用する。又は肥大化種晶を破砕やその他の手段を用いて一定の粒径に粒度調整し、種晶として再利用することもできる。
In the
本実施形態のリン酸と亜鉛を含有する廃水の処理方法によれば、被処理水20中に含まれる亜鉛の大部分が第1工程の反応槽10において水酸化亜鉛となる。第2工程では第1工程で生成した該水酸化亜鉛が凝集槽12でフロック化し、沈澱分離槽14で固形分30として分離除去される。このため、第3工程のリン晶析槽18では水酸化亜鉛による妨害を回避しつつ被処理水中のリン酸を晶析反応によって、種晶の表面にリン酸ヒドロキシアパタイトとして安定に晶析させることができる。その結果、第3工程を経た処理水48はリン酸及び亜鉛が除去された清澄水となる。また、第2工程において分離された水酸化亜鉛を主体とする固形分30は工業原料として再利用することができる。第3工程で種晶表面に晶析したリン酸ヒドロキシアパタイトも種晶ごと回収して肥料や工業原料として有効利用することができる。したがって、リン酸と亜鉛とを含有する廃水に対して産業廃棄物としての汚泥がほとんど発生せず、資源回収を兼ねた効果的な廃水処理を実現することができる。
According to the method for treating wastewater containing phosphoric acid and zinc according to this embodiment, most of the zinc contained in the water to be treated 20 becomes zinc hydroxide in the
図2は本発明に係る処理方法の第2実施形態を示す系統図である。図2において図1と同一の符号を付した要素は前述の第1実施形態と同様の要素であり、その説明を省略する。本実施形態では第2工程が膜分離槽50によって構成されている。膜分離槽50には精密濾過膜又は限外濾過膜によって構成された膜分離手段52が装備されており、第1工程を経た被処理水24中の水酸化亜鉛は膜分離手段52によって膜分離され、固形分30として被処理水24から分離除去される。被処理水24中のリン酸は精密濾過膜又は限外濾過膜を透過し、被処理水32に含まれて調整槽16に送られる。この第2実施形態によれば、水面積負荷が小さく所要設置面積が大きな沈殿分離槽を必要としないので装置規模のコンパクト化を図ることができる。
FIG. 2 is a system diagram showing a second embodiment of the processing method according to the present invention. In FIG. 2, elements denoted by the same reference numerals as those in FIG. In the present embodiment, the second step is constituted by the
10……反応槽、12……凝集槽、14……沈澱分離槽、16……調整槽、18……リン晶析槽、20………被処理水、22………アルカリ剤、26……高分子凝集剤、30……固形分、34……循環水、36……カルシウム化合物、38……pH調整剤、40……攪拌機、44……流動床、46……集水手段、48……処理水、50……膜分離槽。
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