JP2014087775A

JP2014087775A - 廃水処理剤および廃水処理方法

Info

Publication number: JP2014087775A
Application number: JP2012240753A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Isoda; 英典礒田; Hiroshi Hayashi; 浩志林
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2014-05-15

Abstract

【課題】特殊な装置や設備を必要とせず、白濁したゲル状の水酸化アルミニウム廃水を迅速に清浄な上澄水と水酸化アルミニウムゲルに固液分離することができ、かつ廃水中の有害微量成分も同時に除去することができる廃水処理剤及び廃水処理方法の提供。
【解決手段】カルシウムアルミネート１００質量部、硫酸アルミニウム１０〜１００質量部及び石灰５〜１００質量部を含有することを特徴とする廃水処理剤。
【選択図】なし

Description

本発明は、無機系廃水処理剤を用いた、アルミニウムを含有する廃水の処理に関するものである。

下水や各種産業界から排出される各種汚濁物質／有害成分を含む廃水は、排水基準の規制対象であり、これを満足するように各種汚濁物質／有害成分を除去した後に公共水域に放流される。近年は、環境保全の高まりから、排水基準が強化される傾向にあり、自治体によっては排水基準に上乗せして、環境基準値を採用するケースも見受けられる。

例えば、下水や各種産業界から最終的に排出される廃水は、一般的に中和処理（pH処理）した後に放流される。中でもアルミニウムを含有する廃水は、中和処理すると白濁したゲル状の水酸化アルミニウムが発生し、そのままでは放流することができない。このため、凝集沈降槽や固液分離槽を設置してゲル状の水酸化アルミニウムを分離し、中性上澄み水を放流している（特許文献１〜３）。

しかしながら、上記ゲル状の水酸化アルミニウムは、沈降速度が遅く、固液分離性の悪いゲルであって、ゲル自体も、のり状のものであり、ろ過の際に目詰まりを引き起こし、非常に時間を要するとともに、分離が困難であるなどの問題があった（特許文献４）。

このため、ゲル状の水酸化アルミニウムを効率良く分離するためには、遠心分離機等の特殊な装置を設置する必要があった（特許文献５）。

特公昭５２−４３１８４号公報特開平４−３２３３８６号公報特開平７−２３２１７５号公報特開２００７−３１２４５号公報特開２００９−１１８９７号公報

前述のように、アルミニウムを含有する廃水を中和処理する際に発生するゲル状の水酸化アルミニウムを迅速に分離することができ、かつ有害微量成分を同時に除去するできる廃水処理剤の開発が望まれている。

従って、本発明の課題は、特殊な装置や設備を必要とせず、白濁したゲル状の水酸化アルミニウム廃水を迅速に清浄な上澄水と水酸化アルミニウムゲルに固液分離することができ、かつ廃水中の有害微量成分も同時に除去することができる廃水処理剤及び廃水処理方法を提供することにある。

そこで、本発明者は、前述の従来技術の問題点を解決するため種々検討した結果、アルミニウムを含有する廃水の中和処理後に発生したゲル状の水酸化アルミニウム廃水にカルシウムアルミネート、硫酸アルミニウムおよび石灰から構成される無機系廃水処理剤を添加することによって、特殊な装置や設備を必要とすることなく、迅速にゲル状の水酸化アルミニウムを廃水から固液分離することができ、かつ廃水中のアルミニウム以外の有害微量成分も同時に除去することができることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、以下の〔１〕〜〔６〕を提供するものである。

〔１〕カルシウムアルミネート１００質量部、硫酸アルミニウム１０〜１００質量部及び石灰５〜１００質量部を含有することを特徴とする廃水処理剤。
〔２〕廃水１００質量部に対して０．１〜０．５質量部添加して使用するものである〔１〕記載の廃水処理剤。
〔３〕対象廃水が、少なくともアルミニウムを含有し、中和処理された廃水である〔１〕又は〔２〕記載の廃水処理剤。
〔４〕少なくともアルミニウムを含有し、中和処理された廃水に、〔１〕又は〔２〕記載の廃水処理剤を添加し、固液分離することを特徴とする廃水処理方法。
〔５〕中和処理が、廃水のpHを３．０〜８．０に調整するものである〔４〕記載の廃水処理方法。
〔６〕廃水が、アルミニウム及び他の排水基準対象成分を含有するものであり、当該アルミニウム及び他の排水基準対象成分を除去する方法である〔４〕又は〔５〕記載の廃水処理方法。

本発明の廃水処理剤を用いれば、遠心分離機等の特殊な設備を必要とすることなく、中和処理時に発生した廃水中のゲル状の水酸化アルミニウムを迅速に固液分離することができ、かつ廃水中のアルミニウム以外の有害微量成分も同時に除去することができる。

本発明の廃水処理剤は、カルシウムアルミネート１００質量部、硫酸アルミニウム１０〜１００質量部、及び石灰５〜１００質量部を含有する。

カルシウムアルミネートは、ＣａＯとＡｌ₂Ｏ₃を主成分とする化合物である。例えば、３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃、１２ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃、１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＦ₂などが使用できるが、水酸化アルミニウムの凝集沈殿促進効果及び他の有害成分の除去効果の点から、ＣａＯ及びＡｌ₂Ｏ₃の含有量の多いカルシウムアルミネートが好ましく、１２ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃、１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＦ₂がより好ましく、１２ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃がさらに好ましい。またカルシウムアルミネートは結晶質あるいは非晶質のものがあるが、非晶質のカルシウムアルミネートが好ましい。
カルシウムアルミネートの粉末度は特に限定されるものではないが、水酸化アルミニウムの凝集促進効果の点からブレーン比表面積で、３０００〜９０００ｃｍ²／ｇが好ましく、さらには４０００〜６０００ｃｍ²／ｇがより好ましい。

硫酸アルミニウムは、一般に硫酸バンドと呼ばれる粉末の試薬および工業品であれば特に限定されず、望ましくはＪＩＳＫ１４２３に準拠したものがより好ましい。
硫酸アルミニウムの含有量は、廃水処理剤中にカルシウムアルミネート１００質量部に対して１０〜１００質量部である。硫酸アルミニウムの含有量が、１０質量部未満では、廃水のpHが高くなる傾向があり、１００質量部を超えると十分な水酸化アルミニウムの凝集促進効果が得られない。好ましい硫酸アルミニウムの含有量は２０〜９０質量部であり、さらに好ましくは３０〜８０質量部である。

石灰としては、例えば消石灰、生石灰、石灰石微粉末などが挙げられるが、消石灰および生石灰が好ましく、さらに生石灰が好ましい。
生石灰の粉末度は特に限定されるものではないが、水酸化アルミニウム凝集促進効果の点からブレーン比表面積で３０００〜１００００ｃｍ²／ｇが好ましく、４０００〜８０００ｃｍ²／ｇがより好ましい。
石灰の含有量は、廃水処理剤中にカルシウムアルミネート１００質量部に対して５〜１００質量部である。石灰の含有量が５質量部未満では廃水のpHが高くなる傾向があり、１００質量部を超えると十分な水酸化アルミニウム凝集促進効果が得られない。好ましい石灰の含有量は１０〜８０質量部であり、より好ましくは１０〜６０質量部である。なお、石灰は無水物換算、硫酸アルミニウムは、水和物総重量換算である。

本発明の廃水処理剤は、前記カルシウムアルミネート、硫酸アルミニウム及び石灰を含有していればよく、廃水のpH、水酸化アルミニウムの凝集性に影響を与えなければ、他の成分を含有していてもよい。

本発明の廃水処理剤を用いれば、廃水中のアルミニウムだけでなく、他の有害物質、すなわち排水基準により有害物質として規制されている成分（排水基準対象成分）も除去することができる。当該排水基準対象成分としては、環境省が定める排水基準に定められている物質が挙げられ、例えば、リン、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｂ、Ｆ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃｒ⁶⁺等が挙げられる。

本発明による処理の対象となる廃水は、少なくともアルミニウムを含有し、中和処理された廃水である。本発明による廃水処理によれば、アルミニウムと一緒に他の有害成分も除去できるので、廃水中にはアルミニウム以外の有害成分が含まれていてもよい。本発明で処理の対象となる廃水には、下水、産業界から排水される廃水、アルミニウム製造業、半導体製造業等の各種製造業や鉱工業、重金属回収業やリサイクル業界からの廃水等が挙げられる。
また、アルミニウムを水酸化アルミニウムとするため、廃水は中和処理する必要がある。中和処理としては、pHを３．０〜８．０とする処理が挙げられ、好ましくはpH５．０〜８．０とする処理であり、酸又はアルカリを添加することにより行なわれる。

本発明の廃水処理方法は、少なくともアルミニウムを含有し、中和処理された廃水に、前記の廃水処理剤を添加し、固液分離する方法である。中和処理により廃水中には水酸化アルミニウムゲルが生成している。廃水処理剤の添加量は、廃水１００質量部に対して０．１〜０．５質量部が好ましく、０．１〜０．４質量部がより好ましい。

廃水処理剤を添加した廃水は、水酸化アルミニウムゲルの凝集を促進させるため、混合するのが好ましい。混合手段は、特に限定されず、通常の攪拌機を用いればよい。廃水処理剤添加後の廃水中の水酸化アルミニウムゲルは、凝集が促進されるため、１０〜６０分後には沈殿が生じ、二層に分離する。特殊な装置を使用せず、例えば沈降分離、すなわち沈降分離槽等の設置により固液分離すれば、水層からはアルミニウム及び他の有害物質が除去されている。また、水層のpHは下水排除基準内の５．０〜９．０となっている。

処理後の液層（水層）は、アルミニウム及び他の有害成分の含有量が顕著に低下しているので、そのまま放流することができる。一方、固層は、水酸化アルミニウムやアルミナ等の原料の一部として許容可能な範囲でリサイクルすればよい。

次に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

実施例及び比較例に使用した材料及び分析方法は以下の通りである。
＜使用材料＞
（１）アルミニウム含有廃水：下水処理場有価物回収後処理水（放流前pH＝１２．２）
（２）中和剤：希硫酸
（３）廃水系処理剤
カルシウムアルミネート（略号：ＣＡ）：太平洋マテリアル(株)製
硫酸アルミニウム（略号：ＡＬＳ）：大明化学工業(株)製
生石灰（略号：ＣＡＯ）：太平洋マテリアル(株)製

＜分析方法＞

表２に示す割合で上記使用材料を配合し、本実施例の廃水処理剤および比較例の廃水処理剤を作製した。

（廃水処理剤の処方検討）
アルミニウム含有廃水に希硫酸を加え、pH６．０に調整し、水酸化アルミニウムゲルを発生させた後、５００mlをビーカーに入れ、廃水処理剤を廃水に対して外割で０．２５質量％添加し、撹拌機（回転数２００ｒｐｍ）で５分間混合した。撹拌混合後、直ちに５００mlのメスシリンダーに移し、６０分経過後まで白濁ゲルの沈降高さと上澄水のpHを測定した。表２に測定結果を示す。廃水処理剤の処理効果が良好な目安として、２０分経過後に沈降高さが半分の２５０ml以下であること、上澄水のpHが５．０〜９．０の範囲内に入っていることを効果の目安とした。結果を表３に示す。

表３から明らかなように、カルシウムアルミネート（ＣＡ）１００質量部、硫酸アルミニウム（ＡＬＳ）１０〜１００質量部及び石灰（ＣＡＯ）５〜１００質量部を含有する廃水処理剤を用いれば、水酸化アルミニウムゲルの凝集が速やかに生じ、簡単に固液分離可能となった。また、廃水のpHが５．０〜９．０になっていた。

（廃水のpH調整範囲と処理剤添加量の検討）
アルミニウム含有廃水に希硫酸を加え、廃水のpHを任意に調整して水酸化アルミニウムゲルを発生させ、５００mlをビーカーに入れ、表４の配合で調整した廃水処理剤を廃水に対して外割で各添加量を設定し、処方検討と同様に処理効果を確認した。表５に測定結果を示す。

表５から明らかなように、廃水のpHを３．０〜８．０に調整した後に、廃水１００質量部に対して本発明の廃水処理剤を０．１〜０．５質量％添加することにより、水酸化アルミニウムの凝集が顕著に促進でき、廃水のpHが５．０〜９．０になっていることがわかる。

（廃水処理剤の微量成分除去効果）
アルミニウム含有廃水に希硫酸を加え、pH５．０に調整し、表４の廃水処理剤を廃水に対して０．１質量％および０．５質量％添加したときの上澄水中の微量成分分析を行った。分析結果を表６に示す。アルミニウムだけでなく他の有害成分に対する下水排除基準を満足するとともに環境基準値もクリアすることが可能であった。

Claims

カルシウムアルミネート１００質量部、硫酸アルミニウム１０〜１００質量部及び石灰５〜１００質量部を含有することを特徴とする廃水処理剤。
廃水１００質量部に対して０．１〜０．５質量部添加して使用するものである請求項１記載の廃水処理剤。
対象廃水が、少なくともアルミニウムを含有し、中和処理された廃水である請求項１又は２記載の廃水処理剤。
少なくともアルミニウムを含有し、中和処理された廃水に、請求項１又は２記載の廃水処理剤を添加し、固液分離することを特徴とする廃水処理方法。
中和処理が、廃水のpHを３．０〜８．０に調整するものである請求項４記載の廃水処理方法。
廃水が、アルミニウム及び他の排水基準対象成分を含有するものであり、当該アルミニウム及び他の排水基準対象成分を除去する方法である請求項４又は５記載の廃水処理方法。