JP2013138977A - 排水処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】微生物により排水中の有機物を分解除去する生物処理部3と、前記生物処理部3の下流側に設けられ、前記排水中から塩を生成するイオン分を除去する脱塩部4とを含む排水処理装置1であって、前記生物処理部3の上流側に、前記排水中に含まれる油分や重金属類などの生物処理部3や脱塩部4の機能を阻害する成分を取除く前処理部2があり、また前処理部2には前記排水中からフッ素イオンを除去して前記排水中のフッ素イオンの濃度を低減させるフッ素濃度低減部を備える排水処理装置1。
【選択図】図1
Description
特許文献1の汚水処理装置では、脱塩処理として電気透析法、逆浸透法、イオン交換樹脂法が適用される。電気透析法では、通電とイオン交換膜を用いて排水中のイオン分が除去される。逆浸透法では、逆浸透膜を用いて排水中のイオン分が除去される。また、イオン交換樹脂法では、イオン交換樹脂を用いて排水中のイオン分が除去される。
溶解度積 Ksp=[Ca2+濃度]×[F−濃度]2 (単位はモル濃度)…(1)
溶解度積Kspは一定温度で定数である。溶解度積Kspは排水中のフッ素イオン濃度の二乗に比例するので、脱塩部の上流で排水中のF−濃度を低減すれば、スケール析出の防止に効果を発揮する。この結果、脱塩部での水の回収率を高めることが可能となる。
本発明では、排水中のフッ素イオンの濃度を低減させるフッ素濃度低減部を設けている。排水中のフッ素イオンの濃度を低減させるには、フッ素を含む塩として析出させる手段、あるいは、他の塩と共沈させる手段を採用することが工業上有利である。しかし、この過程で排水中に浮遊粒子が発生することになる。この浮遊粒子が脱塩部に流入すると、脱塩部での膜の閉塞に繋がる恐れがある。
生物処理部では汚泥等の浮遊物質と排水とが分離され、排水のみが脱塩部に搬送される。従って、生物処理部の上流にフッ素濃度低減部を設置すれば、フッ素濃度低減手段により発生した浮遊粒子は、最終的に生物処理部で排水と分離され、浮遊粒子を含まない排水を脱塩部に送給することができる。生物処理部と脱塩部との間に固液分離する装置を設置しなくて済むため、装置が簡略化されるので有利である。
フッ素を含む塩が析出した種結晶を沈殿させ回収し、フッ素イオン濃度が高い排水中に再投入すれば、種結晶の利用効率を高めることができるので有利である。
このように、流動床を適用したフッ素濃度低減部としても、種結晶の表面にフッ素を含む塩を析出させて、排水中のフッ素イオン濃度を低減することができる。
このように、アルミニウム系凝集剤を適用したフッ素濃度低減部とし、水酸化アルミニウムとともにフッ素を沈殿させることによっても、排水中のフッ素イオン濃度を低減させることができる。
排水処理装置1で処理されるプラントからの排水(原水)中には、スケール成分として、少なくともフッ素イオン及びカルシウムイオンを含む。
図2は、第1実施形態に係る排水処理装置の前処理部の概略図である。
第1実施形態の排水処理装置の前処理部2の油分離装置10は、プラントからの排水(原水)を受け入れる。油分離装置10は、槽内に傾斜部が設けられ、傾斜部にオイルセパレータ12が設置される。オイルセパレータ12は複数の波板状の板が配列された構成となっている。油分離装置10に流入した原水がオイルセパレータ12を通過する際に、原水中に含まれる油分が水面に浮上する。水面に浮上した油分は回収され排出される。油分が除去された排水は、ポンプ11により油分離装置10から排出される。図2では、油分離装置10の槽内(排水中)に水中ポンプが設置されているが、槽外にポンプが設置される構成でも良い。
熟成槽24において、種結晶の表面に上述のフッ素化合物(フッ素を含む塩)が析出する。フッ素化合物の析出により、排水中に含まれるフッ素イオンの濃度が低減される。熟成槽24での排水の滞留時間は、反応槽20での滞留時間より長くなるように設定されている。
図3は、第2実施形態に係る排水処理装置の前処理部の概略図である。第2実施形態の排水処理装置における前処理部2は、沈殿槽30で沈殿した種結晶を回収し、反応槽20に再投入する循環部40を備える点で、第1実施形態の排水処理装置と異なる。
ポンプ41は、種結晶を含むスラリーを沈殿槽30の底部から排出し、スラリーをサイクロン42に搬送する。
サイクロン42は、スラリーから種結晶と、凝集粒子(キレート化合物及び浮遊粒子)及び汚泥とを分離する。種結晶と他の成分の分離を容易にするため種結晶は0.03mm〜1mm程度の大きさが好ましい。また、フッ素化合物が析出した種結晶の比重は1.5〜4.5g/cm3であるのに対し、排水中の浮遊粒子等の比重は1.01g/cm3程度である。このように、フッ素化合物が析出した種結晶は比重が大きく粗大であるために、サイクロン42によりサイクロン42底部に集積される。集積された種結晶は、サイクロン42底部から反応槽20に投入される。
図4は、第3実施形態に係る排水処理装置の概略図である。
第3実施形態の排水処理装置の前処理部は、第1実施形態と同じ油分離装置50、反応槽60、熟成槽64及び沈殿槽70を備える。第3実施形態では、第1実施形態の種結晶投入部及び造粒槽は設置されていない。反応槽60に、キレートタンク61、凝集剤タンク62、アルカリタンク63、及び、ポリマータンク66が接続される。
図5は、第4実施形態に係る排水処理装置の前処理部の概略図である。第4実施形態の排水処理装置の前処理部は、第1実施形態と同じ油分離装置100、反応槽110、熟成槽114及び沈殿槽120を備える。油分離装置100は、ポンプ101及びオイルセパレータ102を備える。反応槽110に、キレートタンク111、鉄系凝集剤を収容する凝集剤タンク(第1の凝集剤タンク)112、アルカリタンク113及び、ポリマータンク116が接続される。凝集剤タンク(第2の凝集剤タンク)115は、反応槽110または熟成槽114に接続される。反応槽110に凝集タンク115を接続する場合は、反応槽110と熟成槽114との境界にある隔壁近傍に投入するように接続すると良い。第4実施形態では、造粒槽及び種結晶投入部は設置されていない。
表3に示す模擬水を用い、排水処理実験を行った。模擬水のpHは8.4であった。
(1):ケース1,2では、模擬水に対しCaCl2:62mg/l、Na2HPO4:146mg/lを添加した。ケース3,4では、模擬水に対しCaCl2:62mg/l、NaHPO4:146mg/l、リン鉱石:1000mg/lを添加した。それぞれ、HCl水溶液を用いて模擬水のpHを7程度に調整した。
(2):工程(1)で試薬を添加した模擬水を撹拌した。撹拌時間は、ケース1,3は30分、ケース2,4は120分とした。
(3):工程(2)の撹拌後、模擬水に対しFeCl3:100mg/lを添加し、HCl水溶液を用いて模擬水のpHを7程度に調整した。その後、5分間撹拌した。
(4):模擬水に対しアニオン系ポリマー(ヒシフロック305):1mg/lを添加した。その後、15分間撹拌した。
(5):工程(4)の撹拌後模擬水を5分間静置し、処理水中の不溶性物質を沈殿させた。上澄液を採取し、フッ素イオン濃度の分析を実施した。
実施例1に使用したリン鉱石を乳鉢で粉砕した。ケース3の条件で0.03〜1mm程度に粉砕したリン鉱石を添加し、実施例1の工程(1)〜(5)の操作を実施した。なお、リン鉱石の添加量は、1000mg/l、2000mg/l、3000mg/lとした。
表5に、処理水中の各イオン濃度及びフッ素除去率を示す。
2 前処理部
3 生物処理部
4 脱塩部
10,50,100 油分離装置
11,51,101 水中ポンプ
12,52,102 オイルセパレータ
20,60,110 反応槽
21,61,111 キレートタンク
22,62,112,115 凝集剤タンク
23,63,113 アルカリタンク
24,64 熟成槽
25 種結晶投入部
26,66,116 ポリマータンク
27 造粒槽
30,70,120 沈殿槽
40 循環部
41 ポンプ
42 サイクロン
43 スラリータンク
44 ポンプ
80 フッ素濃度低減部
81 流動床
82 容器
Claims (5)
- 微生物により排水中の有機物を分解除去する生物処理部と、前記生物処理部の下流側に設けられ、前記排水中から塩を生成するイオン分を除去する脱塩部とを含む排水処理装置であって、
前記生物処理部の上流側に、前記排水中からフッ素イオンを除去して前記排水中のフッ素イオンの濃度を低減させるフッ素濃度低減部を備える排水処理装置。 - 前記フッ素濃度低減部が、前記排水中に種結晶が投入可能とされた種結晶投入部を含む請求項1に記載の排水処理装置。
- 前記フッ素を含む塩を析出させた後に前記種結晶を沈殿させ、前記沈殿した種結晶を前記排水中に再投入する循環部を含む請求項2に記載の排水処理装置。
- 前記フッ素濃度低減部が、容器と、該容器内に収納され、内部に種結晶を収納する流動床とを含み、
前記容器の下方から前記排水が供給され、前記排水が前記流動床を通過するときに前記種結晶の表面に前記フッ素を含む塩を析出させて、前記排水中の前記フッ素イオンの濃度を低減させる請求項1に記載の排水処理装置。 - 前記フッ素濃度低減部が、前記排水中にアルミニウム系凝集剤を投入する凝集剤投入部を含む請求項1に記載の排水処理装置。
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