JP2011240303A - Treatment method of wastewater containing hydrazine and complex-forming organic compound - Google Patents

Treatment method of wastewater containing hydrazine and complex-forming organic compound Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently decompose hydrazine in a waste water containing hydrazine and a complex-forming organic compound, and to easily treat the remaining complex-forming organic compound by a biotreatment such as a usual activated sludge process.SOLUTION: A treatment method of waster water containing hydrazine and a complex-forming organic compound comprises an oxidation step of adding a metal powder to the waster water containing hydrazine and a complex-forming organic compound, and oxidizing and decomposing hydrazine by an oxygen-containing gas; a reduction step of reducing metal ions produced in the waste water and partially dissolved in the oxidation step, with a reducing agent; and a separation step of subjecting the treated waste water containing the metal powder produced in the reduction step to a solid-liquid separation to separate a concentrated water of the metal powder from a treated water as a separated water.

Description

本発明は、ヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水の処理方法に関するものである。   The present invention relates to a method for treating waste water containing hydrazine and a complex-forming organic compound.

ヒドラジンはボイラー給水の腐食防止用脱酸素剤や洗浄剤等に使用されているが、その毒性や高いCOD値を示すことから排水処理が必要であり、従来よりヒドラジンを含む排水の処理方法が種々提案されている。例えば、特許文献1にはコバルトイオンを添加してpH8以上で空気酸化する方法が記載されている。また、特許文献2には硫酸銅、塩化銅あるいは酸化銅といった銅化合物を添加して、中性あるいは弱アルカリ性で空気酸化した後、ろ過により銅を回収し、空気酸化槽に返送する方法が記載されている。さらに、特許文献3には削り状銅または粉末銅といった金属銅あるいは銅イオンを添加してヒドラジンを空気酸化する方法が記載されている。   Hydrazine is used as a deoxidizer and cleaning agent for preventing corrosion of boiler feedwater, but its toxicity and high COD value indicate that it requires wastewater treatment, and there are various treatment methods for wastewater containing hydrazine than before. Proposed. For example, Patent Document 1 describes a method in which cobalt ions are added and air oxidation is performed at a pH of 8 or more. Patent Document 2 describes a method in which a copper compound such as copper sulfate, copper chloride or copper oxide is added, air-oxidized with neutrality or weak alkali, and then copper is collected by filtration and returned to the air oxidation tank. Has been. Furthermore, Patent Document 3 describes a method of oxidizing hydrazine in air by adding metallic copper or copper ions such as machined copper or powdered copper.

一方、ヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水については、鉄、マンガン、亜鉛、クロム、ニッケル、コバルト、銅のうち少なくとも1種類の金属元素(イオン、金属単体、不溶性化合物のいずれも可、金属単体としての添加量は0.1〜100mg/L)を添加して、ヒドラジンを酸素含有ガスで酸化した後、生物処理により処理する方法が、特許文献4および5に記載されている。錯体形成有機化合物を含むBOD成分の処理は、活性汚泥法などの生物処理により行われているが、排水にヒドラジンが含まれる場合には、ヒドラジンの生物阻害性が高いため、ヒドラジンの含有量を1mg/L以下にする必要がある。   On the other hand, for waste water containing hydrazine and a complex-forming organic compound, at least one metal element of iron, manganese, zinc, chromium, nickel, cobalt, copper (any of ions, simple metals, insoluble compounds is acceptable, simple metals) Patent Documents 4 and 5 describe a method of adding 0.1 to 100 mg / L) and oxidizing hydrazine with an oxygen-containing gas, followed by biological treatment. The BOD component containing the complex-forming organic compound is treated by biological treatment such as activated sludge method. However, when hydrazine is contained in the wastewater, the hydrazine content is high, so the content of hydrazine is reduced. It is necessary to make it 1 mg / L or less.

このような観点から、特許文献6にはヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水に、高濃度の金属イオン(10〜1000mg/L)を添加して酸素含有ガスで酸化し、酸化後、残留する酸化剤を還元剤で還元処理し、この還元後の処理水中の金属イオンをキレート樹脂を用いて除去してから、残存する有機化合物を生物処理する方法が記載されている。   From this point of view, Patent Document 6 discloses that wastewater containing hydrazine and a complex-forming organic compound is added with high-concentration metal ions (10 to 1000 mg / L) and oxidized with an oxygen-containing gas, and remains after oxidation. A method is described in which an oxidizing agent is reduced with a reducing agent, metal ions in the treated water after the reduction are removed using a chelate resin, and then the remaining organic compound is biologically treated.

特開昭49−9859号公報JP 49-9859 A 特開昭56−136695号公報JP-A-56-136695 特開昭57−27193号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-27193 特開2002−79278号公報JP 2002-79278 A 特開2002−79279号公報JP 2002-79279 A 特開2003−39083号公報JP 2003-39083 A

ヒドラジンの処理技術としては、金属イオンを添加して、アルカリ性条件で酸素により容易に分解する方法が確立されている。この時、添加した金属イオンは水酸化物の形でろ過することによりある程度回収でき、再利用を図ることが可能である。しかし、錯体形成有機化合物が存在すると金属イオンは錯イオンを形成するため、水酸化物としての回収が不可能になる。また、金属イオンが錯体を形成する結果、本来ヒドラジンの酸化触媒能として機能するはずの金属イオンの濃度が低下するために、それを見越して高濃度の金属イオンを添加することが行われており、極めて非効率的である。加えて、錯体形成有機化合物を処理するため、ヒドラジン分解後には生物処理(活性汚泥法等)が必要であるが、金属イオンは有害なものが多く、生物処理の前に金属イオンを完全に除去する必要がある。   As a treatment technique of hydrazine, a method of adding metal ions and easily decomposing with oxygen under alkaline conditions has been established. At this time, the added metal ions can be recovered to some extent by filtering in the form of hydroxide, and can be reused. However, in the presence of a complex-forming organic compound, metal ions form complex ions, making it impossible to recover them as hydroxides. In addition, as a result of the metal ions forming a complex, the concentration of metal ions that should function as an oxidation catalyst for hydrazine is reduced. Therefore, high concentrations of metal ions are added in anticipation of this. Is extremely inefficient. In addition, in order to treat complex-forming organic compounds, biological treatment (activated sludge method, etc.) is required after hydrazine decomposition, but many metal ions are harmful, and metal ions are completely removed before biological treatment. There is a need to.

上記特許文献6ではヒドラジンの酸化触媒能を維持するために金属イオンを多量に用い、用いた金属イオンをキレート樹脂により除去処理しているが、金属イオンの回収は可能であるものの、一旦金属イオンが吸着したキレート樹脂は吸着能が除々に低下するために交換するか、あるいはキレート樹脂に吸着した金属イオンを回収する等の処理を行う必要がありコスト高である。   In Patent Document 6 described above, a large amount of metal ions is used to maintain the oxidation catalytic ability of hydrazine, and the metal ions used are removed with a chelate resin. The chelate resin that adsorbs the metal has a high cost because it needs to be replaced because the adsorption ability gradually decreases, or a treatment such as recovery of metal ions adsorbed to the chelate resin must be performed.

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、効率よくヒドラジンを分解処理することができ、残存する錯体形成有機化合物等の有機物は通常の活性汚泥法等の生物処理によって容易に処理することが可能なヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水の処理方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, can efficiently decompose hydrazine, and the remaining organic matter such as a complex-forming organic compound can be easily treated by a biological treatment such as a normal activated sludge method. It aims at providing the processing method of the waste_water | drain containing possible hydrazine and a complex formation organic compound.

本発明のヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水の処理方法は、ヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水に金属粉末を添加し、酸素含有ガスでヒドラジンを酸化分解する酸化工程と、該酸化工程において排水中に生成する前記金属粉末から一部溶解した金属イオンを還元剤で金属粉末に還元する還元工程と、該還元工程で生成した金属粉末を含む処理排水を固液分離し、前記金属粉末の濃縮水と分離水である処理水とに分離する分離工程とからなることを特徴とするものである。   The method for treating wastewater containing hydrazine and a complex-forming organic compound according to the present invention includes an oxidation step of adding metal powder to wastewater containing hydrazine and a complex-forming organic compound, and oxidatively decomposing hydrazine with an oxygen-containing gas. A reduction step of reducing metal ions partially dissolved from the metal powder produced in the wastewater into a metal powder with a reducing agent, and a treatment wastewater containing the metal powder produced in the reduction step are solid-liquid separated, and the metal powder It consists of a separation step of separating into concentrated water and treated water as separation water.

前記分離工程で分離した前記金属粉末の濃縮水を前記酸化工程に返送する返送工程をさらに含むことが好ましい。
前記還元剤は水素化アルミニウムリチウム、水素化ホウ素ナトリウム、次亜リン酸、ホスフィン酸、ホスホン酸、ハイドロサルファイトからなる群より選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。
It is preferable that the method further includes a returning step of returning the concentrated water of the metal powder separated in the separating step to the oxidizing step.
The reducing agent is preferably at least one selected from the group consisting of lithium aluminum hydride, sodium borohydride, hypophosphorous acid, phosphinic acid, phosphonic acid, and hydrosulfite.

前記酸化工程と前記還元工程との間に、前記酸化工程で残存するヒドラジンを酸化剤でさらに酸化分解する第2の酸化工程を設ける態様としてもよい。
前記分離工程は膜分離装置により分離するものであることが好ましい。
前記分離工程の処理水を生物処理することが好ましい。
It is good also as an aspect which provides the 2nd oxidation process which further oxidatively decomposes the hydrazine which remains in the said oxidation process with an oxidizing agent between the said oxidation process and the said reduction process.
The separation step is preferably performed by a membrane separation apparatus.
It is preferable to biologically treat the treated water in the separation step.

本発明のヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水の処理方法は、ヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水に金属粉末を添加し、酸素含有ガスでヒドラジンを酸化分解する酸化工程と、この酸化工程において排水中に生成する金属粉末から一部溶解した金属イオンを還元剤で金属粉末に還元する還元工程と、この還元工程で生成した金属粉末を含む処理排水を固液分離し、金属粉末の濃縮水と分離水である処理水とに分離する分離工程とからなることを特徴とし、ヒドラジンの酸化分解に金属粉末を用いるので金属イオンを用いる場合に比べて、ヒドラジンの酸化触媒能の低下を抑制することができるので、酸化触媒能の低下を見越して不必要に多量の金属粉末を用いる必要がなく、また、金属粉末から一部溶解した金属イオンを還元剤で金属粉末に還元するので、生物処理の前に金属粉末の濃縮水と分離水である処理水とに分離することができ、金属イオンを完全に除去することが容易となる。   The method for treating wastewater containing hydrazine and a complex-forming organic compound according to the present invention includes an oxidation step of adding metal powder to wastewater containing hydrazine and a complex-forming organic compound, and oxidatively decomposing hydrazine with an oxygen-containing gas. The metal ion partially dissolved from the metal powder generated in the waste water is reduced to metal powder with a reducing agent, and the treated waste water containing the metal powder generated in this reduction process is separated into solid and liquid, and the metal powder concentrated water And a separation step of separating into treated water as separation water, and metal powder is used for oxidative decomposition of hydrazine, so that the reduction of hydrazine's oxidation catalytic ability is suppressed compared to the case of using metal ions. Therefore, it is not necessary to use an unnecessarily large amount of metal powder in anticipation of a decrease in oxidation catalyst ability, and metal ions partially dissolved from the metal powder can be reduced. In so reduced to metal powder, can be separated into treatment and water is separated water and concentrated water of the metal powder prior to biological treatment, it is easy to completely remove the metal ions.

また、分離工程で分離した金属粉末の濃縮水を酸化工程に返送する返送工程をさらに含むものとすれば、分離工程で分離した金属粉末の濃縮水は酸化工程の金属粉末としてそのまま再利用することが可能であるため、排水処理に使用する金属粉末の絶対量を軽減することが可能となって、ヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水の処理方法にかかる費用の低減につながるとともに、再利用できる状態で金属を分離しない場合には、金属の産業廃棄物処理費用が必要であるが、本発明においてはこのような費用が生じないため、さらなるコスト軽減につなげることができる。   If the metal powder concentrated water separated in the separation process is further returned to the oxidation process, the metal powder concentrated water separated in the separation process should be reused as the metal powder in the oxidation process. This makes it possible to reduce the absolute amount of metal powder used for wastewater treatment, leading to a reduction in costs for wastewater treatment methods containing hydrazine and complex-forming organic compounds, and being reusable. In the case where the metal is not separated in the state, the industrial waste disposal cost of the metal is necessary. However, since such a cost does not occur in the present invention, the cost can be further reduced.

本発明のヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水の処理方法の一実施の態様を示すフロー図である。It is a flowchart which shows one embodiment of the processing method of the waste_water | drain containing the hydrazine and complex formation organic compound of this invention. 本発明のヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水の処理方法の別の実施の態様を示すフロー図である。It is a flowchart which shows another embodiment of the processing method of the waste_water | drain containing the hydrazine and complex forming organic compound of this invention. 本発明のヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水の処理方法のさらに別の一実施の態様を示すフロー図である。It is a flowchart which shows another one Embodiment of the processing method of the waste_water | drain containing the hydrazine and complex formation organic compound of this invention.

以下、本発明のヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水の処理方法を図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明のヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水の処理方法(以下、単に本発明の排水処理方法ともいう)の一実施の態様を示すフロー図である。図1に示すように、本発明の排水処理方法は、ヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水に金属粉末を添加し、酸素含有ガスでヒドラジンを酸化分解する酸化工程と、この酸化工程において排水中に生成する金属粉末から一部溶解した金属イオンを還元剤で金属粉末に還元する還元工程と、この還元工程で生成した金属粉末を含む処理排水を沈殿槽で固液分離し、金属粉末の濃縮水と分離水である処理水とに分離する分離工程とからなる。なお、図1中のMは撹拌子を駆動するモーター、Bは酸素含有ガスを送り込むブロワー、Pはポンプを示している(以下、他の図面においても同様)。   Hereinafter, a method for treating waste water containing hydrazine and a complex-forming organic compound of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a flow chart showing an embodiment of a method for treating wastewater containing hydrazine and a complex-forming organic compound of the present invention (hereinafter also simply referred to as wastewater treatment method of the present invention). As shown in FIG. 1, the wastewater treatment method of the present invention includes an oxidation step of adding metal powder to wastewater containing hydrazine and a complex-forming organic compound, and oxidizing and decomposing hydrazine with an oxygen-containing gas. The metal ion partially dissolved from the metal powder produced in the process is reduced to a metal powder with a reducing agent, and the treatment wastewater containing the metal powder produced in this reduction process is solid-liquid separated in a precipitation tank to concentrate the metal powder. It consists of a separation step of separating into water and treated water which is separated water. In FIG. 1, M is a motor for driving the stirrer, B is a blower for sending an oxygen-containing gas, and P is a pump (the same applies to other drawings hereinafter).

排水は一般に、懸濁物質(SS)を含んでいるため、酸化工程に供される排水は、凝集沈殿分離など公知の手段により排水中のSSを除去することが好ましい。また、金属イオンと反応して錯体を形成するアンモニウムイオンが排水に含まれている場合には、酸化工程の前工程において、アンモニアストリッピングなど公知の手段により排水中のアンモニウムイオンを除去することが好ましい。   Since the wastewater generally contains suspended solids (SS), it is preferable that the wastewater supplied to the oxidation step is removed from the wastewater by a known means such as coagulation precipitation separation. In addition, when ammonium ions that react with metal ions to form a complex are contained in the wastewater, the ammonium ions in the wastewater can be removed by a known means such as ammonia stripping in the previous step of the oxidation step. preferable.

酸化工程において添加する金属粉末としては鉄、マンガン、ニッケル、コバルト、銅を好ましく使用することができる。特に銅はヒドラジンの分解速度が速く、効果的であるためより好ましく用いることができる。金属粉末の添加量は排水に含まれるヒドラジンの量にもよるが、10〜500mg/Lの範囲が一般的であり、20〜200mg/Lの範囲がより好ましい。金属粉末はヒドラジンの酸化過程でその一部が溶解するため、添加量が多くなると溶解した金属イオンを金属粉末に還元するための還元剤の添加量が多くなるため、コスト増となるため好ましくない。   As the metal powder added in the oxidation step, iron, manganese, nickel, cobalt and copper can be preferably used. In particular, copper can be used more preferably because hydrazine has a high decomposition rate and is effective. The amount of metal powder added depends on the amount of hydrazine contained in the wastewater, but is generally in the range of 10 to 500 mg / L, and more preferably in the range of 20 to 200 mg / L. Since part of the metal powder dissolves during the hydrazine oxidation process, an increase in the amount added is not preferable because the amount of reducing agent added to reduce the dissolved metal ions to the metal powder increases, resulting in increased costs. .

ヒドラジンの酸化工程のpHはアルカリ性であればよく、pH9〜13であることが好ましく、pH11〜12がより好ましい。pHコントロールのために、必要に応じてアルカリ性物質、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等、あるいは酸性物質、例えば硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、カルボン酸等をそのまま、あるいは水溶液等として添加してもよい。   The pH of the hydrazine oxidation step may be alkaline, preferably 9 to 13, and more preferably 11 to 12. For pH control, an alkaline substance such as sodium hydroxide or potassium hydroxide or an acidic substance such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid or carboxylic acid is added as it is or as an aqueous solution as necessary. Also good.

ヒドラジンの酸化速度を向上させるためには排水の温度を高くすることが効果的であり、排水の温度は30℃以上が好ましく、さらには40〜50℃の範囲がより好ましい。ヒドラジン分解後には錯体形成有機化合物の生物処理が必要であるため、50℃よりも高い水温では加温のエネルギーと冷却のエネルギーが必要となるほか、酸化工程に用いる槽の材質的な制限が生じてくるため好ましくない。   In order to improve the oxidation rate of hydrazine, it is effective to raise the temperature of the waste water. The temperature of the waste water is preferably 30 ° C. or higher, and more preferably in the range of 40 to 50 ° C. Since biological treatment of complex-forming organic compounds is required after hydrazine decomposition, heating and cooling energies are required at water temperatures higher than 50 ° C, and there are restrictions on the materials used in the oxidation process. Because it comes, it is not preferable.

酸素含有ガスとしては空気、純酸素ガス、酸素富化ガスを好ましく使用することができる。酸素含有ガス供給量は排水中に含まれるヒドラジンの含有量により決まる。排水中のヒドラジンは供給された酸素により以下の式に従って分解される。
24 + O2 → N2 + 2H2
As the oxygen-containing gas, air, pure oxygen gas, or oxygen-enriched gas can be preferably used. The supply amount of the oxygen-containing gas is determined by the content of hydrazine contained in the waste water. Hydrazine in the waste water is decomposed by the supplied oxygen according to the following formula.
N 2 H 4 + O 2 → N 2 + 2H 2 O

このため、ヒドラジン(分子量32)の含有量と同量以上の酸素(分子量32)を供給する必要がある。ヒドラジン濃度が高濃度の場合には、酸素供給能力の高い装置が必要であるが、ヒドラジン濃度が低濃度の場合は酸素供給能力が低い装置であってもかまわない。但し、酸化工程を行う酸化槽内に添加した金属粉末を均質に分散させるだけの攪拌動力が足りない場合には別途攪拌装置を設置することが好ましい(なお、図1では別途撹拌装置を備えた態様を示している)。   For this reason, it is necessary to supply oxygen (molecular weight 32) equal to or more than the content of hydrazine (molecular weight 32). When the hydrazine concentration is high, a device having a high oxygen supply capability is required. However, when the hydrazine concentration is low, a device having a low oxygen supply capability may be used. However, it is preferable to install a separate stirring device when the stirring power sufficient to uniformly disperse the metal powder added in the oxidation tank for performing the oxidation step is insufficient (in FIG. 1, a separate stirring device is provided. Embodiment).

排水と酸素含有ガスとの接触方式に特に制限は無く、回分式、連続式、多段連続式等の各種方式を使用できるが、運転が容易で、かつ酸化槽容量を削減できる2段以上の直列多段連続式とすることが好ましい。反応槽形状としては曝気槽、充填塔、濡れ壁塔、気泡塔、スクラバーなどを使用することができる。充填塔、濡れ壁塔を用いる場合には、金属粉末が一箇所に集まらないように、反応液循環のための下部受槽内を攪拌する等の工夫をすることが好ましい。   There are no particular restrictions on the contact method between the waste water and the oxygen-containing gas, and various methods such as batch, continuous, and multi-stage continuous can be used, but operation is easy and two or more stages in series that can reduce the oxidation tank capacity. A multistage continuous type is preferable. As the reaction tank shape, an aeration tank, a packed tower, a wet wall tower, a bubble tower, a scrubber, and the like can be used. When a packed tower or a wet wall tower is used, it is preferable to devise such as stirring the lower receiving tank for circulating the reaction liquid so that the metal powder does not collect in one place.

金属粉末によるヒドラジンの酸化分解の機構は必ずしも明らかではないが、ヒドラジンの分解に伴い、添加した金属粉末が一部イオンとして溶解する現象が認められ、金属粉末と金属イオンの両者による触媒作用の相乗効果と考えられる。通常、ヒドラジンの酸化反応では銅イオンの場合、1mg/L程度の銅イオン濃度で十分であるが、錯体形成有機化合物が存在すると銅イオンとの錯体が形成され、ヒドラジンの酸化反応が抑制される。従って、金属粉末を添加することにより、酸化工程では金属粉末と金属イオンの両者が存在することとなり、金属イオンとして添加するよりも、より効率的にヒドラジンの酸化分解が可能となる。   Although the mechanism of oxidative decomposition of hydrazine by metal powder is not clear, a phenomenon that the added metal powder partially dissolves as ions is observed with the decomposition of hydrazine, and the synergistic effect of the catalytic action of both metal powder and metal ion is observed. It is considered an effect. Usually, in the case of copper ions, a copper ion concentration of about 1 mg / L is sufficient for the hydrazine oxidation reaction. However, in the presence of a complex-forming organic compound, a complex with copper ions is formed and the hydrazine oxidation reaction is suppressed. . Therefore, by adding metal powder, both metal powder and metal ions are present in the oxidation step, and hydrazine can be more efficiently oxidatively decomposed than when added as metal ions.

酸化工程で溶解した金属イオンは排水中の錯体形成有機化合物と錯体を形成し、高pHでも沈殿物とならずに溶解性化合物として安定している。このような溶解性化合物となった金属イオンの除去方法として、従来はキレート樹脂等による吸着技術等に限られていたが、本発明ではこのような錯体を形成した金属イオンを還元剤で金属粉末まで還元することにより、簡単に固液分離することが可能となる。   The metal ions dissolved in the oxidation step form a complex with the complex-forming organic compound in the waste water, and are stable as a soluble compound without becoming a precipitate even at high pH. As a method for removing metal ions that have become such a soluble compound, conventionally, the adsorption technique using a chelate resin or the like has been limited, but in the present invention, metal ions that have formed such a complex are converted into a metal powder using a reducing agent. It is possible to easily perform solid-liquid separation by reducing to a low level.

使用する還元剤としては、金属イオンを金属粉末まで還元できる能力を有する還元剤であれば特に制限はないが、水素化アルミニウムリチウム、水素化ホウ素ナトリウム、次亜リン酸、ホスフィン酸、ホスホン酸、ハイドロサルファイト(亜ジオン酸ナトリウムの二水和物:S24 2-)からなる群より選ばれる少なくとも1つであることが好ましく、これらは単独で、あるいは2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。価格、毒性、環境への負荷等を考慮すれば、ハイドロサルファイトをより好ましく用いることができる。 The reducing agent to be used is not particularly limited as long as it is a reducing agent capable of reducing metal ions to metal powder, but lithium aluminum hydride, sodium borohydride, hypophosphorous acid, phosphinic acid, phosphonic acid, It is preferably at least one selected from the group consisting of hydrosulfite (sodium dinitrite dihydrate: S 2 O 4 2− ), and these are used alone or in appropriate combination of two or more. May be. In view of price, toxicity, environmental load, etc., hydrosulfite can be used more preferably.

還元剤の添加量は、生成する金属イオン濃度の変動が少ない場合には必要量を定量注入することができるが、金属イオン濃度が変動する場合は、ORP計により還元剤の注入を制御することもできる。この場合、制御ORPとしては−400mv以下、より好ましくは−500mv以下とすることが好ましい。   The amount of reducing agent added can be quantitatively injected when the concentration of the metal ion to be produced is small, but if the concentration of the metal ion varies, the injection of the reducing agent should be controlled by an ORP meter. You can also. In this case, the control ORP is preferably −400 mv or less, more preferably −500 mv or less.

還元処理後、生成した金属粉末を含む処理排水を固液分離し、金属粉末の濃縮水と分離水である処理水とに分離する。固液分離方法としては図1に示すような沈殿槽の他、図2に示すような膜分離装置を使用することができる。膜分離装置の場合は金属粉末を完全に捕捉できるため、処理水中に金属粉末が流出することがなく、良好な処理水を得ることができる。   After the reduction treatment, the treated wastewater containing the generated metal powder is subjected to solid-liquid separation, and separated into concentrated water of metal powder and treated water which is separated water. As a solid-liquid separation method, a membrane separation apparatus as shown in FIG. 2 can be used in addition to a precipitation tank as shown in FIG. In the case of the membrane separation apparatus, since the metal powder can be completely captured, the metal powder does not flow out into the treated water, and good treated water can be obtained.

膜分離装置の膜としては平膜、中空糸膜、チューブラー膜等を使用することができる。なお、膜分離装置の膜が平膜、中空糸膜の場合には、膜表面への固形物付着防止のために気体による曝気が必要であり、これには通常は空気が使用されるが、本発明のように還元雰囲気で使用すると酸素が供給される結果、還元剤の分解と金属粉末の再溶解の怖れがある。このため、酸素を含まない窒素やその他の不活性ガスを使用することが好ましい。チューブラー膜の場合は膜表面への固形物付着防止に曝気を必要としないので、酸素が溶解することはなく、金属粉末が再溶解することがないためより好ましい。   As the membrane of the membrane separator, a flat membrane, a hollow fiber membrane, a tubular membrane, or the like can be used. In addition, when the membrane of the membrane separator is a flat membrane or a hollow fiber membrane, aeration with a gas is necessary to prevent solid matter adhesion to the membrane surface, and normally air is used for this, When used in a reducing atmosphere as in the present invention, as a result of supplying oxygen, there is a fear of decomposition of the reducing agent and remelting of the metal powder. For this reason, it is preferable to use nitrogen and other inert gas which do not contain oxygen. In the case of a tubular membrane, since aeration is not required to prevent adhesion of solid matter to the membrane surface, oxygen is not dissolved, and metal powder is not redissolved, which is more preferable.

膜がチューブラー膜の場合には図2に示すように濃縮槽を設け、還元後の金属粉末を含む処理排水を圧力ポンプによりチューブラー膜モジュールに通液し、膜ろ過水を得るとともに、濃縮液は濃縮槽に返送する。一方、膜が平膜、中空糸膜の場合には濃縮槽は膜分離装置に内蔵することが可能である。   When the membrane is a tubular membrane, a concentration tank is provided as shown in FIG. 2, and the treated wastewater containing the reduced metal powder is passed through the tubular membrane module by a pressure pump to obtain membrane filtrate and concentration. The liquid is returned to the concentration tank. On the other hand, when the membrane is a flat membrane or a hollow fiber membrane, the concentration tank can be built in the membrane separation device.

還元工程で生成した金属粉末を含む処理排水を沈殿槽あるいは膜分離装置によって固液分離し、金属粉末の濃縮水と分離水である処理水とに分離する。上記の工程により排水中のヒドラジンは酸化分解により除去され、金属イオンは金属粉末として除去されるので、処理水を生物処理に供しても、ヒドラジンや金属イオンによって錯体形成有機化合物の処理が阻害されることを防止することができる。本発明に用いる生物処理方法に特に制限はなく、例えば、活性汚泥法、生物膜法などの好気性生物処理や、嫌気性生物処理などを挙げることができる。これらの中で、活性汚泥法を好適に用いることができる。   The treated wastewater containing the metal powder produced in the reduction step is solid-liquid separated by a sedimentation tank or a membrane separator, and separated into concentrated water of the metal powder and treated water which is separated water. Since the hydrazine in the wastewater is removed by oxidative decomposition and the metal ions are removed as a metal powder by the above process, even if the treated water is subjected to biological treatment, the treatment of the complex-forming organic compound is inhibited by hydrazine or metal ions. Can be prevented. The biological treatment method used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include an aerobic biological treatment such as an activated sludge method and a biofilm method, and an anaerobic biological treatment. Among these, the activated sludge method can be suitably used.

分離工程で分離した金属粉末の濃縮水は、ポンプ等によって酸化工程(あるいは酸化工程に導入される排水と一緒に)に返送することが好ましい。このように金属粉末の濃縮水を酸化工程の金属粉末として再利用することにより、本発明の排水処理に用いる金属粉末の絶対量を軽減することが可能となって、排水処理にかかる費用を抑制することができる。また、再利用できる状態で金属を分離しない場合には、金属の産業廃棄物処理費用が必要であるが、本発明においてはこのような費用が生じないため、さらなるコスト軽減につなげることができる。   It is preferable that the concentrated water of the metal powder separated in the separation step is returned to the oxidation step (or together with waste water introduced into the oxidation step) by a pump or the like. By reusing the concentrated water of the metal powder as the metal powder in the oxidation process in this way, it becomes possible to reduce the absolute amount of the metal powder used in the wastewater treatment of the present invention, thereby reducing the cost of wastewater treatment. can do. Further, when the metal is not separated in a state where it can be reused, the cost of processing the industrial waste of the metal is necessary. However, in the present invention, such a cost does not occur, and therefore, further cost reduction can be achieved.

上記の酸化工程によるヒドラジンの酸化分解が十分でない場合には、図3に示すように、酸化工程と還元工程との間に、酸化剤でさらに酸化分解する第2の酸化工程を設ける態様としてもよい。酸化剤としては、過酸化水素、オゾン、次亜塩素酸ソーダ等を単独で、あるいは適宜組み合わせて用いることができる。酸化剤の添加量はヒドラジンの酸化に必要な化学量論量の1.1〜10倍、好ましくは2〜6倍であることが望ましい。   When the oxidative decomposition of hydrazine by the above oxidation step is not sufficient, as shown in FIG. 3, a second oxidation step for further oxidative decomposition with an oxidizing agent may be provided between the oxidation step and the reduction step. Good. As the oxidizing agent, hydrogen peroxide, ozone, sodium hypochlorite, or the like can be used alone or in appropriate combination. The addition amount of the oxidizing agent is 1.1 to 10 times, preferably 2 to 6 times the stoichiometric amount necessary for the oxidation of hydrazine.

この第2の酸化工程における接触方式は特に制限はなく、回分式、連続式、多段連続式の方式を使用できるが、運転が容易で、かつ酸化剤添加量を削減し、コスト軽減につなげることができる2段以上の直列多段連続式とすることが好ましい。2段以上の直列多段連続式の場合、酸化剤は各反応槽への分注が好ましく、また、ヒドラジン濃度が低濃度になるほど分解作用が低下するため、前段の反応槽よりも後段の反応槽における酸化剤の添加比率を高くすることがより好ましい。なお、各反応槽の酸化剤は同じものを使用してもよいし、異なるものを用いてもよい。この第2の酸化工程は機械攪拌を実施するが、空気供給による攪拌であってもよい。この場合、金属粉末が沈殿しないように十分な攪拌強度に調整することが好ましい。   There is no particular limitation on the contact method in the second oxidation step, and batch, continuous, and multi-stage continuous methods can be used. However, the operation is easy and the amount of oxidant added can be reduced, leading to cost reduction. It is preferable to use a series multi-stage continuous type with two or more stages. In the case of two or more series multi-stage continuous systems, the oxidant is preferably dispensed into each reaction tank, and the lower the hydrazine concentration, the lower the decomposition action. It is more preferable to increase the addition ratio of the oxidizing agent. In addition, the same thing may be used for the oxidizing agent of each reaction tank, and a different thing may be used. This second oxidation step performs mechanical stirring, but may be stirring by air supply. In this case, it is preferable to adjust to a sufficient stirring strength so that the metal powder does not precipitate.

また、第2の酸化工程におけるpH、水温はともに酸素含有ガスによる酸化工程と同等であることが好ましく、ヒドラジンの安定した分解処理を維持するために、第2の酸化工程の最終槽のヒドラジン濃度をヒドラジン計で測定し、目標水質との濃度差に応じて前段での酸化剤添加量を増減させる制御システムを設置することが好ましい。
以下、実施例により本発明の排水処理方法をさらに詳細に説明する。
Moreover, it is preferable that pH and water temperature in the second oxidation step are both equal to those in the oxidation step using the oxygen-containing gas. In order to maintain a stable decomposition treatment of hydrazine, the concentration of hydrazine in the final tank of the second oxidation step It is preferable to install a control system that measures the hydrazine meter and increases or decreases the amount of oxidant added in the previous stage according to the concentration difference from the target water quality.
Hereinafter, the waste water treatment method of the present invention will be described in more detail by way of examples.

(実施例1)
ヒドラジン4000mg/L、クエン酸3000mg/L、pH13.1の工場排水1Lに銅粉末を20mg/Lとなるように添加し、水温をほぼ30℃に維持できる恒温槽内に設置した2Lの反応容器内に導入し、攪拌機で攪拌しつつ3L/分の空気を散気管により供給した。10時間後の排水中のヒドラジン濃度は230mg/L、pH11.3、銅イオン15mg/Lであった。
Example 1
2 L reaction vessel installed in a thermostatic bath that can maintain a water temperature of approximately 30 ° C. by adding copper powder to 1 L of industrial wastewater of hydrazine 4000 mg / L, citric acid 3000 mg / L, pH 13.1. The air was introduced into the interior, and 3 L / min of air was supplied through an air diffuser while stirring with a stirrer. The hydrazine concentration in the waste water after 10 hours was 230 mg / L, pH 11.3, and copper ions 15 mg / L.

(実施例2)
実施例1と同様にして、銅粉末添加量を2mg/L、200mg/L、500mg/L、1000mg/Lとして空気酸化処理を行った。10時間後の排水中のヒドラジン濃度はそれぞれ、3700mg/L、110mg/L、78mg/L、70mg/Lであった。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, air oxidation treatment was performed with the addition amount of copper powder being 2 mg / L, 200 mg / L, 500 mg / L, and 1000 mg / L. The hydrazine concentrations in the waste water after 10 hours were 3700 mg / L, 110 mg / L, 78 mg / L, and 70 mg / L, respectively.

(実施例3)
実施例1の除理後に過酸化水素を550mg/L添加し、水温をほぼ30℃に維持して1時間攪拌機で攪拌した。排水中のヒドラジン濃度は17.5mg/Lであった。再度過酸化水素を150mg/L添加したところ、排水中のヒドラジン濃度は3.5mg/Lまで減少し、pH10.0であった。
(Example 3)
After stripping of Example 1, 550 mg / L of hydrogen peroxide was added, and the water temperature was maintained at approximately 30 ° C., followed by stirring with a stirrer for 1 hour. The hydrazine concentration in the waste water was 17.5 mg / L. When 150 mg / L of hydrogen peroxide was added again, the hydrazine concentration in the wastewater decreased to 3.5 mg / L and was pH 10.0.

(実施例4)
実施例3の処理水を別途容器に移し、ハイドロサルファイト80mg/Lを添加してスターラーで攪拌した。1時間後の処理水水質はpH9.5、ORPは−580mVであり、0.45μmのメンブレンフィルターでろ過液を採取して分析したところ、銅粉末は存在せず、銅イオンは0.1mg/L以下であった。
Example 4
The treated water of Example 3 was transferred to a separate container, hydrosulfite 80 mg / L was added, and the mixture was stirred with a stirrer. The quality of the treated water after 1 hour was pH 9.5, ORP was -580 mV, and the filtrate was collected and analyzed with a 0.45 μm membrane filter. As a result, copper powder was not present and the copper ion was 0.1 mg / L or less.

上記実施例1および2の結果から、実施例における排水のヒドラジン濃度の場合には、銅粉末濃度200〜500mg/Lで、排水のヒドラジン濃度を110mg/L以下とすることができ、第2の酸化工程を加えた場合(実施例3)には、銅粉末濃度が20mg/Lであっても、ヒドラジン濃度を17.5mg/L、さらに第2の酸化工程を二段階にした場合には、ヒドラジン濃度を3.5mg/Lまで低減することができた。そして、この実施例3の処理水を還元剤で還元したものには実施例4に記載のとおり、銅粉末は存在しておらず、銅イオンは0.1mg/L以下であった。   From the results of Examples 1 and 2 above, in the case of the hydrazine concentration of the wastewater in the examples, the copper powder concentration can be 200 to 500 mg / L, and the hydrazine concentration of the wastewater can be 110 mg / L or less. When the oxidation step was added (Example 3), even when the copper powder concentration was 20 mg / L, the hydrazine concentration was 17.5 mg / L, and the second oxidation step was further divided into two stages. The hydrazine concentration could be reduced to 3.5 mg / L. And what was reduce | restored with the reducing agent of the treated water of this Example 3 did not have copper powder as described in Example 4, and the copper ion was 0.1 mg / L or less.

上記のように還元剤で処理した処理水には、生物処理を阻害する濃度で銅イオンやヒドラジンを含まないため、処理水に残存する錯体形成有機化合物等の有機物は、通常の活性汚泥法等の生物処理によって容易に処理することができる。また、採取した金属粉末を排水の酸化工程に戻せば、酸化工程に投入する金属粉末を再利用することが可能となって、排水処理にかかる費用の低減につながる。加えて、再利用できる状態で金属を分離しない場合には、金属の産業廃棄物処理費用が必要であるが、本発明ではこのような費用が生じないため、さらなるコスト軽減につなげることができる。   Since treated water treated with a reducing agent as described above does not contain copper ions or hydrazine at a concentration that inhibits biological treatment, organic substances such as complex-forming organic compounds remaining in the treated water are usually used in the activated sludge process, etc. Can be easily processed by biological treatment. Moreover, if the collected metal powder is returned to the wastewater oxidation process, the metal powder to be input to the oxidation process can be reused, leading to a reduction in the cost of wastewater treatment. In addition, if the metal is not separated in a state where it can be reused, metal industrial waste disposal costs are required. However, the present invention does not incur such costs, which can lead to further cost reduction.

Claims (6)

ヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水に金属粉末を添加し、酸素含有ガスでヒドラジンを酸化分解する酸化工程と、該酸化工程において排水中に生成する前記金属粉末から一部溶解した金属イオンを還元剤で金属粉末に還元する還元工程と、該還元工程で生成した金属粉末を含む処理排水を固液分離し、前記金属粉末の濃縮水と分離水である処理水とに分離する分離工程とからなることを特徴とするヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水の処理方法。   Addition of metal powder to waste water containing hydrazine and a complex-forming organic compound, oxidation process for oxidative decomposition of hydrazine with oxygen-containing gas, and reduction of metal ions partially dissolved from the metal powder generated in the waste water in the oxidation process A reduction step of reducing to metal powder with an agent, and a separation step of solid-liquid separation of the treated wastewater containing the metal powder generated in the reduction step and separating it into concentrated water of the metal powder and treated water as separation water A method for treating wastewater containing hydrazine and a complex-forming organic compound. 前記分離工程で分離した前記金属粉末の濃縮水を前記酸化工程に返送する返送工程をさらに含むことを特徴とする請求項1記載のヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水の処理方法。   The method for treating waste water containing hydrazine and a complex-forming organic compound according to claim 1, further comprising a returning step of returning the concentrated water of the metal powder separated in the separating step to the oxidizing step. 前記還元剤が水素化アルミニウムリチウム、水素化ホウ素ナトリウム、次亜リン酸、ホスフィン酸、ホスホン酸、ハイドロサルファイトからなる群より選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする請求項1または2記載のヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水の処理方法。   3. The reducing agent is at least one selected from the group consisting of lithium aluminum hydride, sodium borohydride, hypophosphorous acid, phosphinic acid, phosphonic acid, and hydrosulfite. Of waste water containing hydrazine and a complex-forming organic compound. 前記酸化工程と前記還元工程との間に、前記酸化工程で残存するヒドラジンを酸化剤でさらに酸化分解する第2の酸化工程を設けることを特徴とする請求項1、2または3記載のヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水の処理方法。   The hydrazine according to claim 1, 2 or 3, wherein a second oxidation step is further provided between the oxidation step and the reduction step to further oxidatively decompose hydrazine remaining in the oxidation step with an oxidizing agent. A method for treating wastewater containing a complex-forming organic compound. 前記分離工程が膜分離装置により分離するものであることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載のヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水の処理方法。   The method for treating waste water containing hydrazine and a complex-forming organic compound according to any one of claims 1 to 4, wherein the separation step is performed by a membrane separation device. 前記分離工程の処理水を生物処理することを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記載のヒドラジンと錯体形成有機化合物を含む排水の処理方法。   The method for treating waste water containing hydrazine and a complex-forming organic compound according to any one of claims 1 to 5, wherein the treated water in the separation step is biologically treated.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110668531A (en) * 2019-10-28 2020-01-10 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 Hydrazine propellant waste liquid degradation device and system

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