JP2010022926A - ６価クロム含有廃液の処理装置及び処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】６価クロム含有廃液の処理を簡素な設備によって低コスト且つ安定して行うことができる処理装置及び処理方法を提供する。
【解決手段】還元槽２１内のクロム廃液１０に酸と亜硫酸塩系還元剤及び水硫化塩系還元剤の少なくとも一方とを投入し、クロム廃液１０中の６価クロムを３価クロムに還元する。還元処理の際には亜硫酸ガスや硫化水素ガスが発生するので、この発生ガスを発生ガス吸収槽２６に送り込み、アルカリ剤含有液１１に吹き込んで吸収させる。次に、還元処理した廃液をｐＨ調整槽２５に移し、アルカリ剤貯槽２８に貯蔵されているアルカリ剤含有液１１を投入して塩基性とし水酸化クロムを析出させる。このとき、アルカリ剤含有液１１は、アルカリ剤貯槽２８から発生ガス吸収槽２６に送り込まれ、発生ガスの吸収に使用されるとともに、オーバーフロー分が発生ガス吸収槽２６からｐＨ調整槽２５に送られて、ｐＨ調整に使用されるようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、有害な６価クロムを含有する廃液を処理して６価クロムを無害な３価クロムとする廃液処理装置及び廃液処理方法に係り、特に、廃液処理中に発生する亜硫酸ガスや硫化水素ガスを吸収しつつ廃液処理を行う廃液処理装置及び廃液処理方法に関する。

例えば、冷延鋼板や熱延鋼板を表面処理して電気メッキ鋼板を製造する場合には、原板面の錆，酸化皮膜を除去し表面を活性化するために、前処理として塩酸や硫酸を用いた酸洗処理が原板に施され、また電気メッキ後に耐食性を付与するためにクロメート処理が施される。このため、酸洗処理ラインからは、多量のＦｅ²⁺やＦｅ³⁺を含有する廃液が発生し、クロメート処理ラインからはＣｒ⁶⁺（６価クロム）を含有する廃液が発生する。

このような金属表面処理工程中に発生する酸洗廃液や６価クロム含有廃液は、環境汚染防止の法規制に則り適正に処理することが義務づけられており、従来から種々の廃液処理装置や廃液処理方法が提案されている。例えば、６価クロム含有廃液の処理方法としては、６価クロム含有廃液に酸性下で還元剤を添加して、有害な６価クロムを無害な３価クロムに還元する方法が知られている（特許文献１，２を参照）。

この廃液処理方法について、以下に詳細に説明する。６価クロム含有廃液を還元槽に装入し、亜硫酸水素ナトリウム又は水硫化ナトリウムと硫酸とを添加して６価クロムを３価クロムに還元する。この還元処理された３価クロム含有廃液をｐＨ調整槽に移し、そこにアルカリ剤貯槽からアルカリ剤含有液を装入して、３価クロム含有廃液のｐＨを塩基性に調整する。ｐＨが塩基性になると水酸化クロム（Ｃｒ（ＯＨ）₃ ）が析出するので、固液分離し、上澄み液はそのまま放流し、沈澱物は脱水処理する。

このような廃液処理においては、通常は、６価クロムを還元する工程において亜硫酸ガスや硫化水素ガスが発生するので、消石灰等のアルカリ剤に吸収させるなどして、前記発生ガスを除去する必要があった。この発生ガスの処理方法は種々知られているが、例えば、発生ガスをブロワで送り前記アルカリ剤貯槽中のアルカリ剤含有液に直接吹き込む方法や、スクラバを使用する方法があった。
特開平１−１８４０９６号公報 特開平６−７９２８９号公報 特開昭６１−２４５８２２号公報

しかしながら、上記のように発生ガスをアルカリ剤貯槽中のアルカリ剤含有液に直接吹き込む方法は、アルカリ剤貯槽の水位の変動に応じて吹き込みに必要なブロワ吐出圧を適切に調整する必要があった。また、発生ガスの吸収によってアルカリ剤貯槽中のアルカリ剤が変質するおそれがあるため、前述した３価クロム含有廃液のｐＨ調整に支障を来す場合があった。さらに、発生ガスの発生源である還元槽とアルカリ剤貯槽とが近接していない場合には、長い配管で連結する必要があるため、設備が大がかりなものとなるとともにコストも高くなった。

さらに、スクラバを使用する方法は、装置が高価であることに加えて、アルカリ剤の交換や廃液処理を行う必要性があるため、手間がかかるとともに高コストであった。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、６価クロム含有廃液の処理を簡素な設備によって低コスト且つ安定して行うことができる６価クロム含有廃液の処理装置及び処理方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る６価クロム含有廃液の処理装置は、６価クロムを含有する廃液に酸性下で亜硫酸塩系還元剤及び水硫化塩系還元剤の少なくとも一方を加えて還元処理する還元槽と、アルカリ剤を含有するアルカリ剤含有液を貯蔵するアルカリ剤貯槽と、前記アルカリ剤貯槽から送られた前記アルカリ剤含有液を一時的に貯留するとともに、前記還元処理時に前記還元槽内で発生した亜硫酸ガス及び硫化水素ガスの少なくとも一方からなる発生ガスが送り込まれ、前記アルカリ剤含有液に前記発生ガスを吸収させる発生ガス吸収槽と、前記還元槽で還元された前記廃液に、前記発生ガス吸収槽を経由して前記アルカリ剤貯槽から送られた前記アルカリ剤含有液を加えて液性を塩基性にし、水酸化クロムを析出させるｐＨ調整槽と、を備えることを特徴とする。
この６価クロム含有廃液の処理装置においては、前記亜硫酸塩系還元剤は亜硫酸水素ナトリウムであることが好ましく、前記水硫化塩系還元剤は水硫化ナトリウムであることが好ましく、前記アルカリ剤は消石灰であることが好ましい。

また、本発明に係る６価クロム含有廃液の処理方法は、６価クロムを含有する廃液に酸性下で亜硫酸塩系還元剤及び水硫化塩系還元剤の少なくとも一方を加えて還元処理し、還元された前記廃液にアルカリ剤を含有するアルカリ剤含有液を加え、液性を塩基性にして水酸化クロムを析出させる廃液処理方法において、前記還元処理時に発生した亜硫酸ガス及び硫化水素ガスの少なくとも一方からなる発生ガスを、還元された前記廃液に加えられる手前の前記アルカリ剤含有液に接触させて、前記発生ガスを吸収させることを特徴とする。
この６価クロム含有廃液の処理方法においては、前記亜硫酸塩系還元剤は亜硫酸水素ナトリウムであることが好ましく、前記水硫化塩系還元剤は水硫化ナトリウムであることが好ましく、前記アルカリ剤は消石灰であることが好ましい。

本発明の６価クロム含有廃液の処理装置及び処理方法は、６価クロム含有廃液の処理を簡素な設備によって低コスト且つ安定して行うことができる。

本発明に係る６価クロム含有廃液の処理装置及び処理方法の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、６価クロム含有廃液の処理設備の構成を説明する系統図である。
図示しないクロメート処理ライン等から排出されたクロム廃液１０は、クロム廃液槽２０に一旦貯蔵される。このクロム廃液１０には、有害な６価クロムが含まれている。

クロム廃液槽２０内のクロム廃液１０を、クロム廃液１０中の６価クロムを３価クロムに還元する還元槽２１に、配管を通じて移す。この還元槽２１は、硫酸等の酸を投入する酸供給装置（図示せず）と、亜硫酸水素ナトリウム等の亜硫酸塩系還元剤及び水硫化ナトリウム等の水硫化塩系還元剤の少なくとも一方を投入する還元剤供給装置（図示せず）と、をそれぞれ備えている。また、還元槽２１内の廃液のｐＨを測定するｐＨ計２２と、還元槽２１内の廃液の酸化還元電位を測定するＯＲＰ計２３も備えている。

還元槽２１に移されたクロム廃液１０に前記酸供給装置から酸を投入し、クロム廃液１０のｐＨを６価クロムの還元反応に適した２．０〜３．０に調整する。そして、前記還元剤供給装置から亜硫酸塩系還元剤及び水硫化塩系還元剤の少なくとも一方を投入し、クロム廃液１０中の６価クロムを３価クロムに還元する。この際には、ＯＲＰ計２３により廃液の酸化還元電位を測定し、この測定値が所定の値となるように前記還元剤供給装置から亜硫酸塩系還元剤及び水硫化塩系還元剤の少なくとも一方を投入する。

また、この還元処理の際には亜硫酸ガスや硫化水素ガスが発生するので、亜硫酸ガス及び硫化水素ガスの少なくとも一方からなる発生ガスを、ブロワ２４を用いて還元槽２１から排出する。そして、還元槽２１から排出された発生ガスは、還元槽２１及び後述するｐＨ調整槽２５に隣接する発生ガス吸収槽２６に導かれ、発生ガス吸収槽２６内のアルカリ剤に吸収される。すなわち、発生ガス吸収槽２６内には、消石灰等のアルカリ剤を水等の溶媒に溶解又は分散させたアルカリ剤含有液１１が貯留されており、このアルカリ剤含有液１１に発生ガスを吹き込むことにより、アルカリ剤に発生ガスを吸収させる。

次に、還元処理した廃液を、還元槽２１から隣接するｐＨ調整槽２５に配管を通じて移す。このｐＨ調整槽２５は、アルカリ剤含有液１１を投入するアルカリ剤供給装置と、ｐＨ調整槽２５内の廃液のｐＨを測定するｐＨ計２７と、を備えている。アルカリ剤含有液１１は、消石灰等のアルカリ剤を水等の溶媒に溶解又は分散させたもの（発生ガス吸収槽２６内に貯留するものと同じもの）であり、還元槽２１やｐＨ調整槽２５とは離れた位置に設置されたアルカリ剤貯槽２８に大量に貯蔵されている。そして、配管を通じて、アルカリ剤貯槽２８から発生ガス吸収槽２６を経由してｐＨ調整槽２５に送られるようになっている。

ｐＨ調整槽２５に移された廃液に、前記アルカリ剤供給装置を用いてアルカリ剤含有液１１を投入して、廃液の液性を塩基性（ｐＨ１０程度）に調整する。すなわち、アルカリ剤含有液１１は、アルカリ剤貯槽２８から発生ガス吸収槽２６に一旦送り込まれ、発生ガスの吸収に使用されるとともに、オーバーフロー分が発生ガス吸収槽２６からｐＨ調整槽２５に送られて、ｐＨ調整（中和処理）に使用されるようになっている。すると、中和反応により３価のクロムイオンは水にほぼ不溶の水酸化クロムとなり、析出する。

この際には、ｐＨ計２７により測定された廃液のｐＨ値に基づいて、アルカリ剤含有液１１の必要量が算出され、前記アルカリ剤供給装置のアルカリ剤含有液供給バルブ２９の開閉が自動的に制御されるようになっている。その結果、ｐＨ調整に適切な量のアルカリ剤含有液１１が発生ガス吸収槽２６に送られ、続いて同量のアルカリ剤含有液１１が発生ガス吸収槽２６からオーバーフローしてｐＨ調整槽２５に送られる。

なお、このｐＨ調整槽２５においては、還元槽２１で還元処理した廃液に他の金属を含有する廃液を混合して同時に中和処理することもできる。例えば、鋼板の酸洗処理ライン等から排出された酸洗廃液を混合して中和処理することもできる。その際には、還元処理した廃液を還元槽２１からｐＨ調整槽２５に移すとともに、酸洗廃液を酸洗廃液槽３０からｐＨ調整槽２５に移して混合し、上記と同様にアルカリ剤含有液１１を供給して中和処理を行う。酸洗廃液には、第１鉄イオン（２価の鉄イオン），第２鉄イオン（３価の鉄イオン），亜鉛イオン等が含まれているので、中和反応により水酸化鉄や水酸化亜鉛が生成し析出する。

析出した水酸化クロムは、粒子が微細で沈殿しにくいため、水酸化クロムが懸濁している廃液をｐＨ調整槽２５から凝集槽３１に移し、凝集剤を投入して凝集させる。凝集剤の種類は特に限定されるものではなく、一般的なものが使用可能である。そして、凝集し沈殿しやすくなった水酸化クロムを含む廃液（スラリー）を、凝集槽３１から沈殿槽３２に移して静置し、水酸化クロムを沈殿させる。水酸化クロムが十分に沈殿したら、沈殿物と上澄み液とを固液分離する。すなわち、上澄み液は再中和槽３３に送り、硫酸等の酸を添加して液性を中性にしてから処理水槽３４に移す。その後は、自然界に放流してもよいし、冷却水等に利用してもよい。また、沈殿物は、図示しない脱水機により水分を除去した後に、廃棄又は再資源化される。

上記のような６価クロム含有廃液の処理には、種々の利点がある。例えば、発生ガスを発生ガス吸収槽２６に吹き込むが、発生ガス吸収槽２６内のアルカリ剤含有液１１の水位は変動せず常に一定であるので、発生ガスをアルカリ剤貯槽２８中のアルカリ剤含有液１１に直接吹き込む場合とは異なり、吹き込みに必要なブロワ２４の吐出圧を調整する必要がない。よって、廃液の処理を安定的に行うことができる。

また、発生ガスをアルカリ剤貯槽２８中のアルカリ剤含有液に直接吹き込む場合は、発生ガスを吸収したアルカリ剤がアルカリ剤貯槽２８中に長期間滞留する可能性があるため、アルカリ剤が変質してｐＨ調整槽２５でのｐＨ調整に支障を来すおそれがあるが、発生ガスを発生ガス吸収槽２６に吹き込む場合は、発生ガスを吸収したアルカリ剤は速やかにｐＨ調整槽２５に送られてｐＨ調整に使用されるため、アルカリ剤が変質することはほとんどない。

さらに、発生ガスをアルカリ剤貯槽２８中のアルカリ剤含有液１１に直接吹き込む場合は、還元槽２１とアルカリ剤貯槽２８とを連結する長い配管を設ける必要があるが、発生ガス吸収槽２６は還元槽２１に隣接して設置可能であり、配管は短いものでよいので、設備を簡素且つ安価なものとすることができる。
さらに、発生ガスの処理をスクラバで行う場合は、発生ガスを吸収させた後のアルカリ剤を処理する必要があるが、本実施形態の場合は、発生ガスを吸収させた後のアルカリ剤を還元処理した廃液のｐＨ調整に用いるため、発生ガスを吸収させた後のアルカリ剤を処理する必要がない。

なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、クロム廃液１０はクロメート処理ラインから排出されたものであったが、クロム廃液１０の由来はこれに限定されるものではなく、本発明の６価クロム含有廃液の処理装置及び処理方法は、あらゆる６価クロム含有廃液の処理に適用できることは勿論である。

また、亜硫酸塩系還元剤としては亜硫酸水素ナトリウムが好ましいが、これに限定されるものではなく、ナトリウム塩以外の亜硫酸水素塩や、亜硫酸ナトリウム等の亜硫酸塩を用いることもできる。同様に、水硫化塩系還元剤としては水硫化ナトリウムが好ましいが、これに限定されるものではなく、ナトリウム塩以外の水硫化塩を用いることもできる。さらに、アルカリ剤としては消石灰が好ましいが、これに限定されるものではなく、水酸化ナトリウム等を用いることもできる。

６価クロム含有廃液の処理設備の構成を説明する系統図である。

符号の説明

１０ クロム廃液
１１ アルカリ剤含有液
２１ 還元槽
２５ ｐＨ調整槽
２６ 発生ガス吸収槽
２８ アルカリ剤貯槽

Claims (8)

1. ６価クロムを含有する廃液に酸性下で亜硫酸塩系還元剤及び水硫化塩系還元剤の少なくとも一方を加えて還元処理する還元槽と、
   アルカリ剤を含有するアルカリ剤含有液を貯蔵するアルカリ剤貯槽と、
   前記アルカリ剤貯槽から送られた前記アルカリ剤含有液を一時的に貯留するとともに、前記還元処理時に前記還元槽内で発生した亜硫酸ガス及び硫化水素ガスの少なくとも一方からなる発生ガスが送り込まれ、前記アルカリ剤含有液に前記発生ガスを吸収させる発生ガス吸収槽と、
   前記還元槽で還元された前記廃液に、前記発生ガス吸収槽を経由して前記アルカリ剤貯槽から送られた前記アルカリ剤含有液を加えて液性を塩基性にし、水酸化クロムを析出させるｐＨ調整槽と、
   を備えることを特徴とする６価クロム含有廃液の処理装置。
2. 前記亜硫酸塩系還元剤が亜硫酸水素ナトリウムであることを特徴とする請求項１に記載の６価クロム含有廃液の処理装置。
3. 前記水硫化塩系還元剤が水硫化ナトリウムであることを特徴とする請求項１に記載の６価クロム含有廃液の処理装置。
4. 前記アルカリ剤が消石灰であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の６価クロム含有廃液の処理装置。
5. ６価クロムを含有する廃液に酸性下で亜硫酸塩系還元剤及び水硫化塩系還元剤の少なくとも一方を加えて還元処理し、還元された前記廃液にアルカリ剤を含有するアルカリ剤含有液を加え、液性を塩基性にして水酸化クロムを析出させる廃液処理方法において、
   前記還元処理時に発生した亜硫酸ガス及び硫化水素ガスの少なくとも一方からなる発生ガスを、還元された前記廃液に加えられる手前の前記アルカリ剤含有液に接触させて、前記発生ガスを吸収させることを特徴とする６価クロム含有廃液の処理方法。
6. 前記亜硫酸塩系還元剤が亜硫酸水素ナトリウムであることを特徴とする請求項５に記載の６価クロム含有廃液の処理方法。
7. 前記水硫化塩系還元剤が水硫化ナトリウムであることを特徴とする請求項５に記載の６価クロム含有廃液の処理方法。
8. 前記アルカリ剤が消石灰であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の６価クロム含有廃液の処理方法。

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