JP2017205719A - 排水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原水に高い濃度で溶解している除去対象となる金属成分を不溶化して固形成分化する際に、生成される固形成分の濃度を、従来より低減化できる排水処理方法を提供する。【解決手段】排水処理方法は、溶解した金属成分の濃度が、予め定められた基準濃度により、次の前処理を行うことを特徴とする排水処理方法において、前処理は、基準濃度以下と見なされる通常濃度原水については、原水槽に連続して供給して貯留し、金属成分の濃度が、基準濃度を超えると見なされる高濃度原水については、濃度センサーで高濃度原水中の金属成分の濃度を計測し、濃度の計測結果に基づき、高濃度原水の供給量を変えて原水槽に供給して貯留し、原水槽に貯留された通常濃度原水と前記高濃度原水とを合わせた原水を反応槽に移送して貯留し、前処理後において、反応槽に貯留された原水中に含まれる金属成分を不溶化して固形成分化する反応処理を行うことにより、固形成分を含む反応処理水を生成し、反応処理水を沈殿分離槽に移送し、重力を利用して反応処理水に含まれる固形成分を沈殿させることにより、沈殿した固形成分と上澄み水とに分離し、未沈殿の固形成分を含む上澄み水を、濾過膜を備える濾過装置に移送し、濾過膜で濾過することにより、濾過膜上の固形成分と、濾過膜を透過した濾過処理水とに分離する、

Description

本発明は、メッキ排水等に含まれるクロム、ニッケル、銅などの金属成分を不溶化して除去又は回収するための排水処理設備及び排水処理方法に関する。

このような排水処理設備では、処理対象となるメッキ排水等（以下、「原水」と呼ぶ）のｐＨ値を調整して金属成分を水酸化物にすることにより不溶化し、原水中に浮揚している他の固形物（以下では固形成分と呼ぶ）と合わせて、沈殿分離装置により固液分離（比重分離）する。沈殿分離装置では、比重（重力）を利用して固形成分を沈殿させ、上澄み水を回収して、例えば、一次固液分離する。この上澄み水には、通常、微小な固形成分が残っている。そこで、濾過分離装置により膜濾過し、濾過処理水を生成する。この種の濾過膜は、ＭＦ膜（精密濾過膜）、ＲＯ膜（逆浸透膜）などがあり、原水の粒径、及び／又は原水（濃度など）の種類などで、適宜の孔径により選択使用される。ここで膜濾過された処理水（濾過処理水）は、環境基準の範囲内の数値になるようにｐＨ値が調整され、河川、水路等に放流、又は工場内の他の用途に再利用される。

この種のメッキ排水（原水）に関して、特許第５４７１０５４号公報（特許文献１）の発明がある。この発明によれば、原水を、凝集・酸化槽内でｐＨ調整し、回収対象金属の鉄を水に不溶の水酸化物にして析出させる鉄不溶化工程と、この処理水を、沈殿分離装置の沈殿槽に貯留し、固液分離し、ＭＦ膜で膜濾過する固液分離工程と、ＲＯ膜による逆浸透膜分離工程と、この逆浸透膜分離工程による処理水を、晶析法により、液中の金属を炭酸塩として析出する晶析工程とにより、鉄成分を含む固形成分の含有量を低減した処理水を得ることができる。この発明では、回収若しくは除去の対象となる金属は鉄であるが、ニッケル、銅、クロムなどの金属も、基本的には同様の処理により除去できる。

特許第５４７１０５４号公報

特許文献１の排水処理設備では、処理対象となる原水は、原水槽に貯留され、この原水槽に貯留された原水は、反応槽に移送される。反応槽では、原水中に含まれている金属成分を固形成分化する処理がなされ、反応処理水が生成される。反応処理水は沈殿槽に移送され、そこで、重力により、反応処理水中の固形成分が沈殿し、上澄み水が生成される。この上澄み水は、固形成分を更に低減する為に、濾過処理装置に移送され、濾過される。しかし、原水中に含まれる金属成分の濃度が高い場合には、反応槽で多量に固形成分が生成されるため、沈殿槽で生成される上澄み水の中には、固形成分が、未だ多量に残存していることは十分あり得る。そのような場合は、後続の濾過処理装置のＭＦ膜等の濾過膜に、より大きな負担がかかることとなる。

即ち、上澄み水に混入する固形成分の濃度が高くなった場合、濾過処理装置では、短い期間で濾過膜の目詰まりが生じ、濾過処理の効率が低下する。濾過処理効率の性能維持には、濾過処理装置の濾過膜の逆洗浄処理の頻度を高くするか、場合によっては濾過膜を交換する頻度を高める必要がある。従って、このような排水処理設備では、設備の維持管理の手間と費用が増加する。

その他として、例えば、排水処理設備において、除去処理の対象となる複数種類の金属を含む原水に対して、含まれている金属毎に沈殿槽と濾過分離装置を備え、それぞれで処理した処理水を、再度沈殿分離処理することがある。この場合には、再度沈殿分離処理した沈殿槽の上澄み水を濾過処理せずに中和処理のみ行った後に、最終処理水を、他の工程に利用するか又は一般環境中に放流する。しかしながら、この簡易な処理では、上澄み水に含有される金属水酸化物を含む固形成分の濃度が高くなり、問題となる。いずれの例においても、上澄み水中の固形成分の濃度が高くなるのは、原水の金属成分の濃度が高い場合に、金属成分の不溶化処理により原水中で生成される固形成分の濃度が高くなることに起因する。

上述の事情に鑑み、本発明は、原水に高い濃度で溶解している除去対象となる金属成分を不溶化して固形成分化する際に、生成される固形成分の濃度を、従来より低減化できる排水処理設備及び排水処理方法を提供することを目的とする。

第１の観点に係る排水処理設備は、溶解した金属成分を含む原水を貯留する原水槽と、予め定められた基準濃度よりも低い濃度の原水であると見なされる通常濃度原水については、そのまま前記原水槽に供給し、前記基準濃度以上の濃度の原水であると見なされる高濃度原水については、前記原水槽への供給量を、前記高濃度原水中の金属成分の濃度に応じて変える制御を行う制御部と、前記原水槽から前記原水の供給を受けて、該原水中の前記金属成分を不溶化して固形成分化する反応槽と、を備える。

第２の観点に係る排水処理設備では、前記原水槽は、ニッケル及び／又は銅を処理対象となる前記金属成分として含むニッケル／銅系原水用の原水槽で構成され、前記反応槽は、ニッケル／銅の反応槽で構成されている。

第３の観点に係る排水処理設備では、前記原水槽は、クロムを処理対象となる前記金属成分として含むクロム系原水用の原水槽で構成され、前記反応槽は、クロム還元槽と、滞留槽と、ｐＨ槽との組合せで構成されている。

第４の観点に係る排水処理設備では、前記原水槽は、３価クロムを処理対象となる前記金属成分として含むとともに酸性又はアルカリ性の３価クロム・酸・アルカリ系原水用の原水槽で構成され、前記反応槽は、硫酸・苛性ソーダ・塩化第二鉄を含む混合槽と、硫酸・苛性ソーダを含む反応槽と凝集槽との組合せで構成されている。

第５の観点に係る排水処理設備は、前記高濃度原水中の、前記処理対象となる金属成分の濃度を計測するセンサーを備え、前記制御部は、前記センサーの計測結果に基づき、前記原水槽への前記高濃度原水の供給量を変える制御を行う、ことを特徴とする。

第６の観点に係る排水処理設備は、前記原水槽から移送された前記原水を貯留し、前記原水中の前記金属成分を不溶化して固形成分を含む反応処理水を生成する反応槽と、前記反応処理水に含まれる前記固形成分を重力により沈殿分離させて、上澄み水を生成する沈殿分離槽と、前記上澄み水を濾過する濾過装置と、を備える。

第７の観点に係る排水処理方法は、溶解した金属成分を含む原水を貯留する原水槽に、前記金属成分の濃度が、予め定められた基準濃度よりも低い原水であると見なされる通常濃度原水については、そのまま供給し、前記金属成分の濃度が、前記基準濃度以上の濃度の原水であると見なされる高濃度原水については、前記原水槽への供給量を、前記高濃度原水中の金属成分の濃度に応じて変える制御を行い、前記原水槽から移送された前記原水を反応槽に貯留し、該反応槽で、前記金属成分を不溶化して固形成分を含む反応処理水を生成する、ことを特徴とする。

本発明による排水処理設備及び排水処理方法によれば、原水に高い濃度で溶解している除去対象となる金属成分を不溶化して固形成分化する際に、生成される固形成分の濃度を、従来より低減化できる。従って、沈殿分離処理を行う場合に、処理後の上澄み水中に残存している固形成分の濃度を低減でき、そのような上澄み水を、ＭＦ膜等の濾過膜を使用した濾過分離装置で濾過処理する場合には、濾過分離装置に使用される濾過膜の目詰まりを、従来より軽減することができる。即ち、濾過膜の目詰まり復旧のための濾過分離装置の逆洗浄処理、若しくは最悪の場合の濾過膜の交換処理の頻度を、従来よりも低減することができる。

本発明の実施の形態に係る排水処理設備の構成例を示す図である。 図１における沈殿分離装置の構成例を示す図である。 図１に示す排水処理設備での排水処理方法を示すフロー図である。 複数の処理系統のそれぞれに対応した実施の形態に係る排水処理設備を組み込んだ排水処理システムの概略構成例を示す図である。 図４のＮｉ、Ｃｕ系沈殿処理系及び関連するスラリー処理系の装置構成を示す図である。 図４のクロム系沈殿処理系の装置構成を示す図である。 図４の３価クロム・酸・アルカリ系沈殿処理系の装置構成を示す図である。 商品名『第１スイレイシック』の側面断面概念図である。 商品名『第２スイレイシック』の上面図である。 図９のＥ−Ｅ断面図である。 試験に使用したサンプルがニッケル系原水の場合の、濾過試験結果を示す図である。 試験に使用したサンプルがニッケル系原水の場合の、濾過試験結果を示す写真である。 試験に使用したサンプルがニッケル系上澄み水の場合の、濾過試験結果を示す図である。 試験に使用したサンプルがニッケル系上澄み水の場合の、濾過試験結果を示す写真である。 試験に使用したサンプルがニッケル系原水の場合とニッケル系上澄み水の場合の、濾過試験時のＦＬＵＸの変化の違いを示す図である。 試験に使用したサンプルが銅系原水の場合の、濾過試験結果を示す図である。 試験に使用したサンプルが銅系原水の場合の、濾過試験結果を示す写真である。 試験に使用したサンプルが銅系上澄み水の場合の、濾過試験結果を示す図である。 試験に使用したサンプルが銅系上澄み水の場合の、濾過試験結果を示す写真である。 試験に使用したサンプルが銅系原水の場合と銅系上澄み水の場合の、濾過試験時のＦＬＵＸの変化の違いを示す図である。

図１は、本発明の実施の形態に係る排水処理設備の一例を示すが、この排水処理設備は、原水を処理して、フロックやスラッジなどの固形成分を生成し、フロックを沈殿分離する沈殿処理系５００と、沈殿処理系５００でフロックを分離した上澄み水を濾過し、濾過処理水を得る濾過処理系６００と、沈殿処理系５００及び濾過処理系６００で処理して生成されるスラッジをスラリーとして処理するスラリー処理系７００と、濾過処理水を最終的に中和する中和処理系８００とを備える。以下、沈殿処理系５００、濾過処理系６００、スラリー処理系７００、及び中和処理系８００の構成について説明する。

沈殿処理系５００は、高濃度原水槽１０、濃度センサー１２、制御部１３、原水槽１、反応槽２、及び沈殿分離装置３を備え、濾過処理系６００は濾過分離装置４を備え、スラリー処理系７００は、スラリー槽５と脱水機６を備え、中和処理系８００は、中和槽７を備える。なお、濾過処理系６００は、原水の種別に応じてその要否が異なる。スラリー処理系７００と中和処理系８００は種別の異なる原水に対する共通の処理系として設置されてもよい。

高濃度原水槽１０は、処理対象となる金属成分の濃度が、予め定められた濃厚・半濃厚と分類される原水（以下では高濃度原水と呼ぶ）を一時的に貯留する。濃度センサー１２は、高濃度原水中の金属成分の濃度を計測し、計測結果を制御部１３に送信する。制御部１３は、濃度センサー１２から得た計測結果に従って、高濃度原水を原水槽１に分注移送する制御を行う。原水の分注移送とは、原水槽１への原水の移送を、複数回に分割して間欠的に実行する、あるいは、移送量を制御して実行することである。制御部１３は、図示を省略したポンプの駆動のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うか、又は図１に示す流量制御弁１１を制御することにより原水の移送量を制御する。これにより、高濃度原水が原水槽１に分注移送される。

原水槽１は、排水処理設備の処理対象となる原水を貯留する。原水槽１は、原水中に含まれる金属成分に対応して、個別に設置される。従って、図１に示す排水処理設備のうち、沈殿処理系５００は、原水の種別毎に装備される。原水は、含まれる金属成分が通常濃度である供給源と濃厚・半濃厚に分類される供給源とがわかっている場合がある。このような場合は、図１に示すように、通常濃度原水については連続して原水槽１に移送され、高濃度原水については、既に説明したように、制御部１３の制御により、高濃度原水槽１０を介して、原水槽１に分注移送される。通常濃度か濃厚・半濃厚かは、当該施設毎に定める基準による。

この分注移送により、原水槽１内に貯留されている原水中の金属成分の濃度の変化の程度は、分注移送を行わない場合と比べると、小さくなる。即ち、濃度の最大値は、より低くなる。

反応槽２は、ｐＨ値を制御することにより、原水槽１から、図示を省略した第１配管を介して移送された原水の中の金属成分を、水に不溶の固形成分である金属水酸化物にするための原水の貯留槽である。反応槽２では、貯留されている原水のｐＨ値を制御するために、苛性ソーダなどのアルカリ剤が添加される。ｐＨ値の制御処理がなされた水は、反応処理水として、固形成分を分離するために沈殿分離装置に移送される。なお、反応槽２では固形成分を分離しやすくするために凝集剤等も添加される。また、原水中に含まれる金属成分の種類によっては、金属酸化物が生成されやすくなるように酸化又は還元剤が添加されることもある。原水に対して複数の反応処理を実行するために、反応槽２は、原水の種別に応じて、複数の異なる反応槽を含んで構成されることもある。分注移送制御により、原水槽１から反応槽２に移送される原水中の金属成分の濃度の最大値は、分注移送の制御を行わない場合と比べると、低くなる。そのため、高濃度の原水を処理する場合、反応槽２で生成される固形成分の生成量は、分注移送の制御を行わない場合に比べて、小さく抑えられる。

沈殿分離装置３は、反応槽２から、図示を省略した第２配管を介して移送された反応処理水中の金属水酸化物を含む固形成分を沈殿させ、沈殿分離汚泥（スラッジ）として分離し、上澄み水を生成する装置である。スラッジは、スラリーとしてスラリー処理系７００に移送され、上澄み水は濾過処理系６００に移送される。沈殿分離装置３は、一次分離槽３０とバッファー槽３２とを備える。図２に一次分離槽３０とバッファー槽３２の構成例を示す。沈殿分離装置３は、少なくとも一槽の一次分離槽３０と、一次分離槽３の後に設置される少なくとも一槽のバッファー槽３２とを備える。前記一次分離槽３０とバッファー槽３２とは、それぞれの槽数の組み合わせがあり、例えば、原水の種類や、後述する濾過分離装置の膜の密度・その他の精度などに対応してどのような組み合わせがよいかが選択される。

一次分離槽３０は、反応処理水を貯留して、重力により反応処理水中の固形成分を沈殿させるところである。一次分離槽３０は、図２に示すように、貯水容器３００と、貯水容器３００の上部に設けられた上澄み水貯留容器３０１と、傾斜板３０２とを備える。上澄み水貯留容器３０１内には上澄み水貯留室３０１０が設けられている。上澄み水貯留室３０１０を除く、貯水容器３００内の領域は分離室３００１である。傾斜板３０２は、分離室３００１内に貯留された反応処理水中の固形成分の沈殿処理を効率的に実行するために、通常は複数個、分離室３００１内に設置される。固形成分は、沈殿により、スラッジ３０３として貯水容器３００の底部３０００に堆積する。従って、貯水容器３００に貯留された貯留水の貯留水面近傍の水は、固形成分が沈殿により分離された上澄み水となる。上澄み水貯留容器３０１の内側の容器壁は貯水容器３００の容器壁より低く作られている。そのため、貯水容器３００内の貯留水面が上澄み水貯留容器３０１の内側の容器壁の高さを超えると、上澄み水は、堆積物、即ちスラッジ３０３に影響を与えることなく上澄み水貯留容器３０１内に流入し貯留される。

一次分離槽３０内に移送される反応処理水中の固形成分の濃度は、分注移送により、分注移送を行わなかった場合に比べて低くなる。従って、上澄み水に固形成分が混入する恐れも、分注移送を行わなかった場合に比べて小さくなる。

バッファー槽３２は、一次分離槽３０から、図示を省略した第３配管を介して移送されてきた上澄み水を貯留し、貯留した上澄み水を、後続の濾過処理系６００に供給する貯水容器３２０を備える。一次分離槽３０からバッファー槽３２への上澄み水の移送は重力を利用した移送、又はポンプによる移送のいずれでもよい。上澄み水は、貯水容器３２０のバッファー貯水室３２０１に貯留される。バッファー槽３２に貯留された上澄み水は、バッファー槽３２から、重力又はポンプ等を利用して濾過処理系６００に移送される。バッファー貯水室３２０１内に貯留される上澄み水は、一次分離槽３０の上澄み水貯留容器３０１内の上澄み水が移送されたものであるから、固形成分の量は低減されている。

濾過処理系６００は、バッファー槽３２から、図示を省略した第４配管を介して移送されてきた上澄み水を処理する濾過分離装置４を備える。濾過分離装置４は、沈殿分離装置３の上澄み水に含まれる沈殿分離装置３で分離除去できなかった固形成分を除去するための濾過装置である。濾過膜には、除去対象とする固形成分の大きさに応じて、ＭＦ膜やＵＦ膜などが選択使用される。濾過処理により生成されるスラリー（膜分離濃縮液）は、沈殿分離装置３で分離されたスラッジと合わせて、二系統で、スラリーとして、図示を省略した第６配管を介して、スラリー処理系７００に移送される。一方、濾過により固形成分が除去された上澄み水である濾過処理水は、中和処理系８００に移送される。

スラリー処理系７００のスラリー槽５は、沈殿処理系５００から、第６配管を介して移送される二系統からのスラリーを一時的に貯留し、脱水機６は、スラリー槽５から移送されたスラリーを脱水する。脱水機６により、固形物と抽出水（清澄水）とが得られる。固形物は、人体に有害な金属成分を含むため、例えば産業廃棄物として廃棄される。この金属成分が産業利用可能な金属成分を含む場合は、それらの金属成分を抽出する処理に付されてもよい。抽出水は、後述する酸・アルカリ系の原水を処理する排水処理設備に還流されて再度処理される。

中和処理系８００は、後述する酸・アルカリ系原水の処理系の一部であり、濾過分離装置４から、第５配管を介して移送されてきた濾過処理水を処理する中和槽７を備える。中和槽７は、前述の如く、濾過分離装置４からの濾過処理水を一時的に貯留し、一般環境中に放流するために必要なｐＨ値に中和する働きがある。

この排水処理設備を使って実行される排水処理方法をフロー図の形で図３に示す。排水処理は、沈殿処理系５００を使用して原水の沈殿処理を実行する沈殿処理工程Ｓ１と、沈殿処理工程Ｓ１の後、濾過処理系６００を使用して実行する濾過処理工程Ｓ２と、沈殿処理工程Ｓ１及び濾過処理工程Ｓ２で生成されるスラリーに対して、スラリー処理系７００を使用して実行するスラリー処理工程Ｓ３と、濾過処理工程Ｓ２で生成される濾過処理水に対して、中和処理系８００を使用して実行する中和処理工程Ｓ４とで構成される。ただし、原水の種別に応じて濾過処理工程Ｓ２は省かれることがあり、スラリー処理工程Ｓ３と、中和処理工程Ｓ４とは、複数の沈殿処理工程Ｓ１が実行された後にまとめて実行されてもよい。

沈殿処理工程Ｓ１では、対象となる原水を原水槽１に分注移送の選択も含めて供給する（ステップＳ１０）。通常濃度と見なされる原水は、原水槽１に連続して供給される。一方高濃度原水槽１０内の高濃度原水については、制御部１３は、濃度センサー１２により計測された、高濃度原水槽１０内の高濃度原水の濃度が、予め設定された値を超えない場合は、原水を原水槽１に連続的に供給し、予め設定された値を超える場合は、その濃度に応じて原水槽１への原水の移送流量を制御するか、又は、移送をバッジ処理にする場合は、移送の時間間隔を制御する。即ち、濃度が高くなるに従って、原水槽１への高濃度原水の供給量が低減される。濃度の増加による高濃度原水の供給量の低減の程度は、排水処理設備の運用に応じて予め自由に設定できる。原水槽１に供給された原水は、反応槽２に移送され、ここで、金属成分の不溶化処理がなされる（ステップＳ１１）。不溶化処理とは、原水に苛性ソーダなどのアルカリ剤を注入することにより、所定の数値範囲になるように原水のｐＨ値を制御することである。このｐＨ値制御により、原水中に含まれ、分離の対象となる金属成分は、水に不溶な水酸化物、即ち固形成分になる。なお、反応槽２には塩化第２鉄などの凝集剤を添加する。凝集剤の添加により固形成分は凝集して大きくなり、沈殿しやすくなる。

このような処理を行った後の反応槽２の貯留水は、反応処理水として沈殿分離装置３の一次分離槽３０を構成する貯水容器３００に移送され、そこで重力を利用して反応処理水中の固形成分が沈殿分離される（ステップＳ１２）。その結果、貯水容器３００の底部３０００近傍には固形成分であるスラッジ３０３が堆積し、貯水容器３００の貯留水の上方には固形成分の少ない上澄み水が存在する。貯水容器３００内に移送される反応処理水の量が大きくなるにつれて貯留水面が上昇する結果、上澄み水は上面から上澄み水貯留容器３０１の上澄み水貯留室３０１０内に流れ込む。このとき貯水容器３００の底部近傍には水流の影響はないため、底部３０００に堆積したスラッジには、これを攪拌するような力は働かない。従って、上澄み水貯留室３０１０内に流れ込む上澄み水には、巻き上げに伴うスラッジは含まれない。

また、原水槽１に供給される原水に、高濃度原水が含まれる場合には、分注移送を行うことにより、分注移送を行わない場合に比べて、原水槽１に貯留された原水中の金属成分の濃度は、低くなる。そのため、反応槽２内で生成される固形成分の濃度は、分注移送により低減する。従って、固形成分の濃度が低い反応処理水を沈殿分離装置で処理した結果得られる上澄み水に残存する固形成分の量も、分注移送しない場合と比べると、小さくなる。

ステップＳ１２で実行される一次分離槽３０での沈殿分離処理では、スラッジと上澄み水とが生成される。これらはいずれも処理の対象となるが、スラッジの処理は、一定周期、又はスラッジの堆積状況に応じて実行される。スラッジ又は上澄み水という処理の対象に応じて（ステップＳ１３）、それ以降の工程が異なる。

ステップＳ１３で、スラッジの処理がなされる場合（ステップＳ１３；ＹＥＳ）は、スラッジはスラリーとして、後述するスラリー処理工程Ｓ３で処理される。

一方、ステップＳ１３で、上澄み水の処理がなされる場合（ステップＳ１３；ＮＯ）は、上澄み水貯留室３０１０内の上澄み水は、バッファー槽３２の貯水容器３２０に移送され、貯留される（ステップＳ１４）。上澄み水貯留室３０１０内の上澄み水は、分離室３００１の底部３０００近傍に堆積しているスラッジ３０３とは隔絶されているので、この移送においても、バッファー槽３２に移送される上澄み水に、分離室３００１の底部３０００近傍に堆積したスラッジが巻き上げられて混入するということが避けられる。ステップＳ１４の処理の後は濾過処理工程Ｓ２に移行する。

濾過処理工程Ｓ２では、バッファー槽３２のバッファー貯水室３２０１内に貯留した上澄み水を濾過分離装置４に通水し、この上澄み水に分離されずに残っている微小な固形成分を濾過して分離する（ステップＳ２０）。その結果、濾過分離装置４では濾過されて濾過膜上に残った固形成分と、濾過膜による濾過で固形成分が除去された濾過処理水とが得られる。濾過膜は使用時間と共に目詰まりが進行して濾過効率が低下するので、所定の頻度で逆洗浄して濾過膜上に付着した固形成分を除去しなければならない。この逆洗浄処理のときは濾過分離装置４でスラリーが生成される。従って、ステップＳ２０の後、逆洗浄処理、即ち濾過膜のクリーニング処理を実行するかどうか、を判断し（ステップＳ２１）、逆洗浄処理を実行するときは（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、スラリーが発生するため、スラリー処理工程Ｓ３に移行する。逆洗浄処理を実行しないとき（ステップＳ２１；ＮＯ）は濾過処理水を次の中和処理工程Ｓ４に移送する。

スラリー処理工程Ｓ３では、沈殿分離処理工程ステップＳ１２で生成されたスラッジを処理する際に（ステップＳ１３；ＹＥＳ）発生するスラリー及び／又は濾過分離装置４の逆洗浄処理の実行時（ステップＳ２１；ＹＥＳ）に生成されるスラリーをスラリー槽５に供給する（ステップＳ３０）。次に、スラリー槽５内のスラリーは脱水機６に供給され脱水処理される（ステップＳ３１）。その結果、脱水処理によりスラリーから抽出された抽出水と、脱水後に残る固形物とが得られる。固形物は、例えば産業廃棄物として処理基準に従って廃棄処分を行う。固形物は、含有する金属成分を抽出するために有価金属抽出工程に移送されてもよい。抽出水は定められた基準に従って処理されるが、通常はｐＨ値を所定の範囲内の数値にするための処理がなされていないため、酸・アルカリ系の排液処理用の原水を処理するための原水槽１に還流させ、その後、ｐＨ値を所定の範囲内の数値にするための処理が行われる。

中和処理工程Ｓ４では、濾過分離装置４で得られる濾過処理水が、ステップＳ２１の「ＮＯ」に対応して、中和槽７に供給される（ステップＳ４０）。中和槽７では、酸又はアルカリ剤を添加して濾過処理水のｐＨ値を環境放出可能な値にまで調整する中和処理が実行される（ステップＳ４１）。中和処理が終わった濾過処理水は処理完了水として、通常は一般環境に放出されるが、他の用途に再利用してもよい。

以上、説明したように、この排水処理設備では、高い濃度で金属成分を含む原水を、金属成分の濃度に従って、原水槽１に分注移送することにより、反応処理水中の固形成分の濃度が低減するため、沈殿分離装置３の上澄み水に含まれる固形成分の濃度が低減する。従って、沈殿分離装置３の後に、例えば濾過分離装置４を設置して上澄み水を更に濾過する場合に、分注移送を行わない場合に比べて、濾過膜の目詰まりの程度が軽減し、濾過分離装置４の逆洗浄処理や濾過膜の交換処理の頻度が低減するという効果を奏することができる。濾過分離装置４を後置しない場合であっても、上澄み水中の、通常、人体に有害と考えられる金属成分を含む固形成分の濃度が低減する為、処理水の一般環境放出や他の用途への再利用が可能になるという効果を奏することができる。

なお、沈殿分離装置３の一次分離槽３０が、図２に示すように構成された上澄み水貯留容器を備えたので、一次分離槽３０から移送される上澄み水に含まれる固形成分の量が更に低減する。

図１に示す排水処理設備を実際の排水処理システムとして展開した例を図４〜図１０に示す。図４は排水処理システムの概略構成を示す図である。

図４に例示する排水処理システム１０００は、図１の沈殿処理系５００に対応したものを３系統、濾過処理系６００に対応したものを２系統備える。図１の沈殿処理系５００に対応した３系統は、それぞれ、Ｎｉ、Ｃｕを含む原水の沈殿処理を行うＮｉ、Ｃｕ系沈殿処理系５１０、クロムを含む原水の沈殿処理を行うクロム系沈殿処理系５２０、及び酸・アルカリ系に３価クロム、無電解Ｎｉを含む原水の沈殿処理を行う３価クロム・酸・アルカリ系沈殿処理系５３０である。図１の濾過処理系６００に対応した２系統は、それぞれ、Ｎｉ、Ｃｕ系濾過処理系６１０とクロム系濾過処理系６２０である。スラリー処理系７００と中和処理系８００は、それぞれ１系統のみであり、３系統の沈殿処理系、及び２系統の濾過処理系に対して共通で使用される。

Ｎｉ、Ｃｕ系沈殿処理系５１０で得られた上澄み水はＮｉ、Ｃｕ系濾過処理系６１０で濾過され、濾過処理水Ａとして中和処理系８００に供給される。同様に、クロム系沈殿処理系５２０で得られた上澄み水はクロム系濾過処理系６２０で濾過され、濾過処理水Ｂとして中和処理系８００に供給される。３価クロム・酸・アルカリ系沈殿処理系５３０で得られた上澄み水は中和処理系８００に供給される。Ｎｉ、Ｃｕ系沈殿処理系５１０及びＮｉ、Ｃｕ系濾過処理系６１０で得られるスラリーを合わせたスラリーＡ、クロム系沈殿処理系５２０及びクロム系濾過処理系６２０で得られるスラリーを合わせたスラリーＢ、及び３価クロム・酸・アルカリ系沈殿処理系５３０で得られるスラリーＣは、それぞれスラリー処理系７００に供給され、固形物と抽出水とが得られる。抽出水は還流水Ａとして処理用に３価クロム・酸・アルカリ系沈殿処理系５３０に還流される。中和処理系８００は、供給された濾過処理水Ａ、Ｂ及び上澄み水を中和して処理完了水として一般環境に放出する。

図５は、Ｎｉ、Ｃｕ系沈殿処理系５１０とこれに関連するＮｉ、Ｃｕ系濾過処理系６１０及びスラリー処理系７００の構成を示す。図６は、クロム系沈殿処理系５２０とこれに関連するクロム系濾過処理系６２０の構成を示す。図７は、図４に示した３価クロム・酸・アルカリ系沈殿処理系５３０とこれに関連する中和処理系８００の構成を示す。

まず、図５について説明する。図５に示すＮｉ、Ｃｕ系沈殿処理系５１０は、金属成分としてＮｉ、Ｃｕを含む原水（Ｎｉ、Ｃｕ系原水）の金属成分を沈殿処理により分離する設備で、Ｎｉ、Ｃｕ系原水を貯留するＮｉ、Ｃｕ系原水槽１Ａと、原水中に含まれるＮｉ、Ｃｕ成分から水に不溶の金属水酸化物を生成するＮｉ、Ｃｕ系反応槽２Ａと、Ｎｉ、Ｃｕ系反応槽２Ａで生成された金属水酸化物を含む固形成分を沈殿処理により分離して上澄み水を取り出す沈殿分離装置３Ａとを備える。

Ｎｉ、Ｃｕ系原水槽１Ａは、図１の原水槽１に対応するもので、金属成分としてＮｉ、Ｃｕを含む原水を、貯留する。なお、原水は、含まれる金属成分の濃度に応じて、Ｎｉ、Ｃｕ系原水槽１Ａに分注移送される。

Ｎｉ、Ｃｕ系反応槽２Ａは、図１の反応槽２に対応し、Ｎｉ、Ｃｕ系原水槽１Ａから供給される原水中に含まれるＮｉ、Ｃｕ成分を水に対して不溶な金属水酸化物にするための原水の貯留槽である。この反応を促進するために、苛性ソーダが加えられ、ｐＨ値が調整されるとともに、生成された金属水酸化物を凝集させて沈殿しやすくするための凝集剤として塩化第二鉄が添加される。Ｎｉ、Ｃｕ系反応槽２Ａ内の原水は、上記の添加剤の添加後には、金属水酸化物等の固形成分を含む反応処理水となり、沈殿分離装置３Ａに移送される。分注移送により、反応処理水中の固形成分の濃度は低減する。

沈殿分離装置３Ａは、Ｎｉ、Ｃｕ系反応槽２Ａからの反応処理水を貯留して、その中に含まれる固形成分を分離し、上澄み水を得るための貯留槽である。沈殿分離装置３Ａは、図１の沈殿分離装置３に対応し、同様に、一次分離槽３０Ａとバッファー槽３２Ａとは、それぞれ図１の一次分離槽３０とバッファー槽３２とに対応している。それぞれの構成及び機能も図１で説明したとおりである。分注移送により、反応処理水中の固形成分の濃度が低下しているので、上澄み水中に残存する固形成分の濃度も、分注移送を行わないときよりも低減する。

図５に示すＮｉ、Ｃｕ系濾過処理系６１０は、バッファー槽３２Ａから移送される上澄み水を濾過することにより、上澄み水に含まれる微小な固形成分を除去した濾過処理水、すなわち、Ｎｉ、Ｃｕ成分を更に除去した濾過処理水を得るための設備である。Ｎｉ、Ｃｕ系濾過処理系６１０は、図１に示す濾過分離装置４に対応する、ＭＦ膜分離装置４Ａ、具体的には濾過塔４０Ａ、及び分離汚泥槽４１Ａを備える。この濾過塔４０Ａは濾過膜として、Ｎｉ、Ｃｕ系の金属水酸化物の濾過に最適な孔径を有するＭＦ膜を備えたものである。上澄み水は濾過塔４０Ａで濾過される。分離汚泥槽４１Ａは、沈殿分離装置３Ａからのスラッジをスラリーとしたもの及び濾過塔４０Ａの逆洗浄時に排出されるスラリーを貯留する。貯留されたスラリーはスラリー処理系７００にスラリーＡとして移送される。濾過塔４０Ａで濾過された濾過処理水Ａは、図７に示す中和処理系８００に移送される。分注移送により、バッファー槽３２ＡからＮｉ、Ｃｕ系濾過処理系６１０に移送される上澄み水中に残存する固形成分の濃度は低下するので、その分ＭＦ膜の負担が小さくなり、濾過の効率をより長く維持することができ、逆洗浄処理又はＭＦ膜の交換の頻度を低減することができる。

図５に示すスラリー処理系７００は、図１に示すスラリー処理系７００と同じくスラリー槽５を備えると共に、貯水槽６０を備える。図５に示すスラリー処理系７００のスラリー槽５には分離汚泥槽４１Ａから移送されるスラリーＡのみでなく、他の沈殿電処理系から移送されるスラリーＢ、Ｃも供給される。脱水機６はスラリー槽５に貯留したスラリーの供給を受けて脱水処理する。脱水処理により、スラリーから抽出された抽出水は貯水槽６０に貯留され還流水Ａとして、酸・アルカリ系原水槽１Ｃに戻される。脱水処理により得られた固形物は、例えば産業廃棄物として処理される。

次に、図６について説明する。図６に示すクロム系沈殿処理系５２０は、金属成分としてクロムを含む原水（クロム系原水）の沈殿処理を行う設備で、クロム系原水を貯留するクロム系原水槽１Ｂと、原水に含まれるクロム成分から水に不溶の金属水酸化物を生成するクロム系反応槽２Ｂと、クロム系反応槽２Ｂで生成された金属水酸化物を含む固形成分を沈殿処理により分離して上澄み水を取り出す沈殿分離装置３Ｂとを備える。

クロム系原水槽１Ｂは、図１の原水槽１に対応するもので、金属成分としてクロムを含む原水を貯留する。なお、原水は、含まれる金属成分の濃度に応じて、クロム系原水槽１Ｂに分注移送される。

クロム系反応槽２Ｂは、図１の反応槽２に対応するもので、クロム系原水槽１Ｂから供給される原水中に含まれるクロム成分を水に対して不溶な金属水酸化物にするための貯水槽である。クロム系反応槽２Ｂは、具体的には、図６に示すように、クロム還元槽２０Ｂと、滞留槽２１Ｂと、ｐＨ調整槽２２Ｂとで構成される。厳密に言えば図１の反応槽２に対応するのはｐＨ調整槽２２Ｂであり、クロム還元槽２０Ｂと、滞留槽２１ＢとはｐＨ調整槽２２Ｂにおける反応の前準備のための貯水槽である。

クロム還元槽２０Ｂは、原水中に通常含まれる６価のクロムイオンを還元して、水酸化物の生成に必要な３価のクロムイオンにするための原水の貯水槽である。還元剤には、例えば重亜硫酸ソーダが使用され、更に重亜硫酸ソーダの還元剤としての働きを促進するために苛性ソーダや硫酸を添加してｐＨ値を所定の範囲内に調整する。

滞留槽２１Ｂは、上記クロムイオンの還元反応を更に促進するために原水を滞留させるための貯水槽であり、重亜硫酸ソーダとｐＨ値調整のための硫酸とが添加される。

ｐＨ調整槽２２Ｂは、３価に還元されたクロムイオンが含まれる貯留水に苛性ソーダを添加することにより貯留水のｐＨ値を所定の範囲に調整するために原水を貯留する貯留槽である。これにより貯留水に含まれる３価のクロムイオンから水に不溶なクロム水酸化物が生成される。即ち、ｐＨ調整槽２２Ｂ内の貯留水は、金属水酸化物等の固形成分を含む反応処理水となり、沈殿分離装置３Ｂに移送される。

沈殿分離装置３Ｂは、ｐＨ調整槽２２Ｂからの反応処理水を貯留して、その中に含まれる固形成分を分離し、上澄み水を得る装置である。沈殿分離装置３Ｂは、図１の沈殿分離装置３に対応し、一次分離槽３０Ｂとバッファー槽３２Ｂはそれぞれ図１の一次分離槽３０とバッファー槽３２とに対応している。それぞれの構成及び機能も図１で説明したとおりである。

図６に示すクロム系濾過処理系６２０は、バッファー槽３２Ｂから移送される上澄み水を濾過することにより、上澄み水に含まれる微小な固形成分を除去した濾過処理水、すなわち、クロム成分を更に除去した濾過処理水を得るための設備である。クロム系濾過処理系６２０は、図１に示す濾過分離装置４に対応するクロム系ＭＦ膜分離装置４Ｂ、具体的には濾過塔４０Ｂと、分離汚泥槽４１Ｂとを備える。この濾過塔４０Ｂは濾過膜として、クロム水酸化物の濾過に最適な孔径を有するＭＦ膜を備えたものである。上澄み水は濾過塔４０Ｂで濾過される。分離汚泥槽４１Ｂは、沈殿分離装置３Ｂからのスラッジをスラリーとしたもの及び濾過塔４０Ｂの逆洗浄時に排出されるスラリーを貯留する。貯留されたスラリーはスラリー処理系７００のスラリー槽５にスラリーＢとして移送される。濾過塔４０Ｂで濾過された濾過処理水Ｂは、図７に示す中和処理系８００の中和槽７に移送される。分注移送により、すでに説明したように、バッファー槽３２Ｂから濾過処理系６２０に移送される上澄み水中に残存する固形成分の濃度は低下するので、その分、ＭＦ膜の負担が小さくなり、濾過の効率をより長く維持することができ、逆洗浄処理又はＭＦ膜の交換の頻度を低減することができる。

次に図７について説明する。図７は、３価クロム・酸・アルカリ系沈殿処理系６３０の装置構成を示す図である。３価クロム・酸・アルカリ系沈殿処理系６３０は、金属成分として、無電解Ｎｉを含む酸性又はアルカリ性の原水（以下、「酸・アルカリ原水」とする）の沈殿処理を行う設備であり、処理対象となる原水を貯留する酸・アルカリ原水槽１Ｃと、酸・アルカリ原水槽１Ｃに移送するために３価クロム系原水を貯留する３価クロム系原水槽１Ｄと、原水中に含まれる３価クロム及び無電解Ｎｉから水に不溶な金属水酸化物を生成する酸・アルカリ系反応槽２Ｃと、酸・アルカリ系反応槽２Ｃで生成された金属水酸化物を含む固形成分を沈殿処理により分離して上澄み水を取り出す沈殿分離装置３Ｃと、を備える。

酸・アルカリ系原水槽１Ｃは、図１の原水槽１に対応するもので、金属成分として３価クロムと無電解Ｎｉとを含む酸性又はアルカリ性の原水を貯留する。また、スラリー処理系７００から還流される還流水Ａ（図５参照）、及び後述する沈殿分離装置３Ｃで得られる上澄み水の一部も還流水Ｃとして酸・アルカリ系原水槽１Ｃに供給される。なお、３価クロム系原水槽１Ｄは、最初に３価クロム系原水を貯留する貯留槽で、３価クロム系原水は、この３価クロム系原水槽１Ｄを介して酸・アルカリ系原水槽１Ｃに移送される。これは酸・アルカリ系原水槽１Ｃに移送される３価クロム系原水の量をコントロールするための措置である。ここで、無電解Ｎｉ系原水は、その金属成分の濃度に応じて、酸・アルカリ原水槽１Ｃに分注移送され、３価クロム系原水は、その金属成分の濃度に応じて、３価クロム系原水槽１Ｄに分注移送される。なお、３価クロム系原水は、３価クロム系原水槽１Ｄから酸・アルカリ原水槽１Ｃに移送されるときに、分注移送されてもよい。

酸・アルカリ系反応槽２Ｃは、図１の反応槽２に対応しており、混合槽２０Ｃと反応槽２１Ｃと凝集槽２２Ｃとを備える。

混合槽２０Ｃは、原水に含まれる金属成分を水酸化物にするための薬剤を添加して十分に混合させるために、原水を貯留する貯留槽である。原水のｐＨ値は不明のため、ｐＨ値調整のために添加される薬剤は硫酸と苛性ソーダである。塩化第二鉄は生成された固形成分を凝集させて沈殿速度を速めるための凝集剤である。

反応槽２１Ｃは、添加した添加剤による金属成分の水酸化物を生成させる反応を起こさせ、生成された金属水酸化物の凝集を促進するために、混合槽２０Ｃから移送された添加物が混合された原水を貯留する貯留槽である。原水には、反応及び凝集の促進のために更に硫酸と苛性ソーダが添加され、原水のｐＨ値が所定の範囲内になるように調整される。

凝集槽２２Ｃは、反応槽２１Ｃから移送された反応処理後の水を貯留する貯留槽である。貯留された水には、金属水酸化物を更に凝集させるための高分子凝集剤である、例えば、スイフロック（商品名）が添加される。金属水酸化物が凝集した後の金属水酸化物等の固形成分を含む水は反応処理水として沈殿分離装置３Ｃに移送される。

沈殿分離装置３Ｃは、図１の沈殿分離装置３に対応しており、凝集槽２２Ｃから移送された反応処理水中の固形成分を分離し、上澄み水を得る。沈殿分離装置３Ｃは、図１に示す沈殿分離装置３の一次分離槽３０に対応する第１スイレイシック（スイレイシックは沈殿分離装置の商品名である）３０Ｃと、図１に示すバッファー槽３２を代替する第２スイレイシック３２Ｃとを備える。スイレイシックは商品名であり、傾斜板効果を利用した高速凝集沈殿槽のことである。図８に、第１スイレイシック３０Ｃの構成を、図９、図１０に第２スイレイシック３２Ｃの構成を例示する。

図８に例示する第１スイレイシック３０Ｃは、基本的には、特公平８−４６８４号公報に開示されている構造を踏襲しており、傾斜板を利用した沈殿分離装置の一種である。第１スイレイシック３０Ｃは、下方に開く形の円錐形の傾斜板３０２０Ｃと、同様に下方に開く形の円錐形の傾斜板３０２１Ｃとを備える。傾斜板３０２０Ｃの内側空洞部は、傾斜板３０２０Ｃの上方に設けられた上澄み水貯留容器３０１Ｃに連通している。また、この傾斜板３０２１Ｃの内側空洞部は、傾斜板３０２１Ｃの上方に設けた反応処理水注入容器３０４Ｃに連通している。給水管３０５Ｃ（取込み管）が、貯水容器３００Ｃの側壁を貫通して内側に延び、反応処理水注入容器３０４Ｃに連通している。同様に、取水管３０６Ｃ（排出管）が、貯水容器３００Ｃの側壁及び反応処理水注入容器３０４Ｃの壁面を貫通して内側に延び、上澄み水貯留容器３０１Ｃに連通している。また、円錐形の傾斜板３０２０Ｃの中心軸に沿って回転軸３０７Ｃが配置され、貯水容器３００Ｃの底面中心に回転自在に固定され、第１スイレイシック３０Ｃの上部に設置されたモーター３０８Ｃにより回転する。貯水容器３００Ｃの底部３０００Ｃは中心方向に傾斜した斜面で形成され、その中心部にスラッジ貯留室３００２Ｃが形成されている。回転軸３０７Ｃは、貯水容器３００Ｃの傾斜した底部３０００Ｃ近傍で回転軸３０７Ｃに取り付けた掻寄板取付棒３０９Ｃと、掻寄板取付棒３０９Ｃに取り付けられ、底部３０００Ｃに接触する形状に形成された掻寄板３１０Ｃとを備える。

反応処理水は給水管３０５Ｃを経由して第１スイレイシック３０Ｃに供給され、反応処理水注入容器３０４Ｃの内側壁と上澄み水貯留容器３０１Ｃの外側壁とで囲まれた領域及びその下方にある傾斜板３０２１Ｃの内壁面と傾斜板３０２０Ｃの外壁面とで囲まれた領域を通路として貯水容器３００Ｃ内を下降し、間隙部３００３Ｃを経由して分離室３００１Ｃ内に達する。この途上で反応処理水に含まれている固形成分は重力により傾斜板３０２０Ｃ上に沈殿するとともに、分離室３００１Ｃ内でも固形成分は沈殿して、貯水容器３００Ｃの底部３０００Ｃに堆積する。傾斜板３０２０Ｃ上に堆積した固形成分も重力により傾斜板を滑り落ちて貯水容器３００Ｃの底部３０００Ｃに堆積する。

反応処理水が、第１スイレイシック３０Ｃに供給され続けると、貯水容器３００Ｃ内の水面は上昇する。このとき固形成分は貯水容器３００Ｃの底部３０００Ｃに堆積するので、水面近傍は固形成分が除去された上澄み水となる。水面が上昇して上澄み水貯留容器３０１Ｃ内に達すると取水管３０６Ｃでの上澄み水の取り出しが可能となる。この上澄み水は第２スイレイシック３２Ｃに移送される。

貯水容器３００Ｃの底部３０００Ｃに堆積した固形成分（スラッジ）は、適宜モーター３０８Ｃを駆動させて掻寄板３１０Ｃを底部３０００Ｃに沿って回転させることにより、底部３０００Ｃからスラッジ貯留室３００２Ｃに掻き寄せられる。スラッジ貯留室３００２Ｃ内のスラッジは、スラッジ排出管３１１Ｃを介してスラリー槽５に排出される。

第２スイレイシック３２Ｃは、傾斜板を利用した他の種類の沈殿分離装置である。図１のバッファー槽３２は上澄み水の貯留のみであったが、第２スイレイシック３２Ｃは、第１スイレイシック３０Ｃで得られた上澄み水になお残留する固形成分を分離して、より固形成分の少ない上澄み水を得るためのものである。

第２スイレイシック３２Ｃは、図９及び図１０に示すように、貯水槽３２０Ｃと、第１スイレイシック３０Ｃの上澄み水を取り込む給水管（取込み管）３２５Ｃと、貯水槽３２０Ｃの上部に貯水槽３２０と同心状に配置され、給水管３２５Ｃと連通し、給水管３２５Ｃを介して取り込んだ上澄み水を一旦貯留する上澄み水貯留室３２４Ｃと、を備え、この上澄み水貯留室３２４Ｃには、図９、図１０に示すように、上澄み水貯留室３２４Ｃの底面を、同心状に２つの環状体３２１Ｃ、３２３Ｃが貫通する。それぞれの環状体の外壁面が上澄み水貯留室３２４Ｃの底面を貫通する部位は、溶接などにより密閉されている。内側の環状体３２１Ｃの壁面は、その上端が上澄み水貯留室３２４Ｃの壁面の上端と同じ高さ又はそれ以上の高さを有し、その下端は、上澄み水貯留室３２４Ｃの底面位置よりも低い位置まで伸びて、後述する傘状の傾斜板３２２Ｃの上部と連通する。２つの環状体のうち、より外側の環状体３２３Ｃの壁面は、その上端が、上澄み水貯留室３２４Ｃの壁面の上端よりも低い位置にあり、その下端は、環状体３２１Ｃの下端と同程度又は幾分低い位置にある。この環状体３２３Ｃをオーバーフロー壁３２３Ｃと呼んでもよい。上澄み水貯留室３２４Ｃの下方には、環状体３２１Ｃと、その下端で連通する傘状の傾斜板３２２Ｃが設けられる。この傾斜板３２２Ｃの最大広がり裾野と、貯水槽３２０Ｃの内面との間には、間隙部３２０３Ｃが環状に形成される。貯水槽３２０Ｃの内部は固形成分分離のために上澄み液が滞留する分離室３２０１Ｃである。環状体３２１Ｃには、この内部に貯留された上澄み水を第２スイレイシック３２Ｃ外に取り出すための取水管３２６Ｃが連通している。貯水槽３２０Ｃの下端には堆積したスラッジを取り出すためのスラッジ排出管３３１Ｃが取り付けられる。

第１スイレイシック３０Ｃの上澄み水は、給水管３２５Ｃを介して上澄み水貯留室３２４Ｃに一旦貯留され、貯留された上澄み水の水面がオーバーフロー壁３２３Ｃを超えると超えた分の上澄み水は、オーバーフロー壁３２３Ｃと環状体３２１Ｃの管壁との間の空間を通路として下降し、傾斜板３２２Ｃの上面に沿って更に下降する。傾斜板３２２Ｃの下端まで下降した上澄み水は間隙部３２０３Ｃを介して上澄み水滞留室３２０１Ｃに滞留する。移送された上澄み水は、傾斜板３２２Ｃに沿って下降するとき、及び上澄み水滞留室３２０１Ｃに滞留する間に、上澄み水中に残留する固形成分は更に沈殿し、上澄み水滞留室３２０１Ｃの上方にある傾斜板３２２Ｃの内側の上方に貯留される上澄み水の中の固形成分は更に減少する。第１スイレイシック３０Ｃから第２スイレイシック３２Ｃに移送される上澄み水の総量が増えるにつれて、上澄み水滞留室３２０１Ｃの水面が上昇し、傾斜板３２２Ｃの内側に貯留された上澄み水の液面も上昇する。この液面が取水管３２６Ｃの位置を超えると、ここに貯留された上澄み水は、取水管３２６Ｃ（排出管）より次の工程、即ち、最終中和処理系８００に送られる。前記流下隙間Ｓを流れた固形物、夾雑物等は、貯水槽３２０Ｃの底部３２００Ｃに向かって沈下し、堆積する。

図７に示す３価クロム・酸・アルカリ系沈殿処理系５３０の場合には濾過処理系がないが、分注移送により、すでに説明したように、沈殿処理系３Ｃの上澄み水中に残存する固形成分の濃度は低下する。従って、上澄み水のその後の処理が簡便化されるとともに再利用の場が広がる。

以上、詳述したように、原水が金属成分を高い濃度で含む場合に、金属成分の濃度に応じて、原水を分注移送することにより、反応処理水中の固形成分の濃度を低く抑えられるため、沈殿処理後の上澄み水中に残存する固形成分の濃度を低減することができる。沈殿処理後に得られる上澄み水に対して更に濾過処理を行う場合には、濾過膜に対する目詰まり等の負担が軽減される。

以下では、原水の金属成分を固形成分化して除去する際に、原水を直接濾過処理する場合と、沈殿処理を実行した後の上澄み水を濾過処理する場合の、濾過性に対する影響を調べた試験結果を示す。この試験結果は濾過処理の対象となる水に含まれる固形成分の量の違いによる濾過性への影響を示している。一方、本願の特徴である分注移送については、その有無により、濾過対象となる上澄み水の中に含まれる固形成分の量が異なる。したがって、本試験の結果は、分注移送の効果の一例を示す、参考データとなりうる。

試験は、メッキ排水を原水とし、この原水中の金属成分を反応槽で処理して、固形成分であるＳＳ（浮遊物質）を含む反応処理水と、この反応処理水を沈殿処理し、固形成分であるＳＳ（浮遊物質）を沈降させて得られる上澄み水とを濾過処理対象として、それぞれ、濾過した時の、濾過膜の濾過性を比較した。以下では反応処理水を原水と呼ぶ。また濾過膜を膜と略称する。

１．試料名：メッキ排水
・ニッケル系反応槽 原水の性状：空色懸濁水
・銅系反応槽 原水の性状：黒色懸濁水
２．試験方法
２．１ 濾過試験
濾過方式：外圧全濾過方式（定圧濾過）
濾過圧：０．１ＭＰａ
膜銘柄：Ｍ０２−１００
膜素材：ＰＶＤＦ 孔径：０．０２μｍ、膜面積：０．０１５２ｍ（９７ｃｍ×５本）
物理洗浄（逆洗浄）方式：工ア押し（０．２ＭＰａ、１０秒）、工アバブリング（０．１ＭＰａ、６０秒）
物理洗浄間隔：濾過量 １００Ｌ／ｍ^２毎に洗浄
濾過処理対象としたサンプル：
サンプル（１）；ニッケル系原水・・・沈殿処理なし
サンプル（２）；ニッケル系上澄み水・・・次のような沈殿処理あり。原水１６Ｌを１０分撹拌→１時間静置後、上澄み水を１４Ｌ採取。
サンプル（３）；銅系原水・・・沈殿処理なし。
サンプル（４）；銅系上澄み水・・・次のような沈殿処理あり。原水１８Ｌを１０分撹拌→１時間静置後、上澄み水を１４Ｌ採取。
２．２ 水質分析：
分析サンプル：サンプル（１）、（３）の原水、及びサンプル（２）、（４）の上澄み水
分析項目：浮遊物質量（ＳＳ）、粒度分布

３．試験結果
３．１ 水質分析結果
表１に、サンプル（１）から（４）についての水質分析結果を示した。

３．２ 濾過試験結果
サンプル（１）のニッケル系原水に対しては表２と図１１Ａ及び図１１Ｂに、サンプル（２）のニッケル系上澄み水に対しては表３と図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１３に、サンプル（３）の銅系原水に対しては表４と図１４Ａ、図１４Ｂに、そしてサンプル（４）の銅系上澄み水に対しては表５と図１５Ａ、図１５Ｂ及び図１６に、それぞれの濾過試験結果を示した。

［サンプル（１）：ニッケル系原水］
ｉ）原水は空色懸濁水で、膜処理水は無色透明であった。
ｉｉ）膜の処理水透過の程度を示すＦＬＵＸは、濾過の進行とともに徐々に低下した。物理洗浄によるＦＬＵＸの回復効果は良好で、全般的には安定傾向がみられた。
ｉｉｉ）膜表面に多量のＳＳが付着するが、物理洗浄で綺麗に剥離し、除去できた。
ｉｖ）試験後の膜の新膜に対する透水性保持率は８９％であった。
［サンプル（２）：ニッケル系上澄み水］
ｉ）原水は空色微濁水で、膜処理水は無色透明であった。
ｉｉ）ＦＬＵＸは、濾過進行中も殆ど低下すること無く、試験開始時の値を安定に維持した。サンプル（１）と比べると、濾過性は良好であった。
ｉｉｉ）膜表面に微量のＳＳが付着するが、物理洗浄で綺麗に剥離し、除去できた。
ｉｖ）試験後の膜の新膜に対する透水性保持率は９６％であった。
［サンプル（３）：銅系原水］
ｉ）原水は黒色懸濁水で、膜処理水は無色透明であった。
ｉｉ）ＦＬＵＸは、濾過の進行とともに徐々に低下した。物理洗浄によるＦＬＵＸの回復効果は良好で、全般的には安定傾向がみられた。
ｉｉｉ）膜表面に多量のＳＳが付着するが、物理洗浄で綺麗に剥離し、除去できた。
ｉｖ）試験後の膜の新膜に対する透水性保持率は９７％であった。
［サンプル（４）：銅系上澄み水］
ｉ）原水は黒色微濁水で、膜処理水は無色透明であった。
ｉｉ）ＦＬＵＸは、濾過進行中も殆ど低下すること無く、試験開始時の値を安定に維持した。サンプル（３）と比べると、濾過性は良好であった。
ｉｉｉ）膜表面に微量のＳＳが付着するが、物理洗浄で綺麗に剥離し、除去できた。
ｉｖ）試験後の膜の新膜に対する透水性保持率は９８％であった。

４．結果のまとめ
４．１ ニッケル系排水
ニッケル系排水について、サンプル（１）の原水は空色懸濁水で、その膜処理水は無色透明であった。サンプル（２）の上澄み水は空色微濁水で、その膜処理水は無色透明であった。濾過性は、サンプル（１）の原水に対しては、濾過の進行とともにＦＬＵＸが徐々に低下した。膜の物理洗浄によるＦＬＵＸの回復効果は良好で、全般的には安定傾向がみられた。サンプル（２）に対しては、濾過進行中もＦＬＵＸの低下は殆どなく、ほぼ試験開始時の値を安定に維持した。水質については、浮遊物質量は、サンプル（１）では１６２０ｍｇ／Ｌで、サンプル（２）では６７ｍｇ／Ｌであった。
４．２ 銅系排水
銅系排水について、サンプル（３）の原水は黒色懸濁水で、その膜処理水は無色透明であった。サンプル（４）の上澄み水は黒色微濁水で、その膜処理水は無色透明であった。濾過性は、サンプル（３）に対しては、濾過の進行とともにＦＬＵＸが徐々に低下した。膜の物理洗浄によるＦＬＵＸの回復効果は良好で、全般的には安定傾向がみられた。サンプル（４）に対しては、濾過進行中もＦＬＵＸの低下は殆どなく、ほぼ試験開始時の値を安定に維持した。水質については、浮遊物質量は、サンプル（３）では２９０ｍｇ／Ｌで、サンプル（４）では４．８ｍｇ／Ｌであった。

今回の試験結果から、ニッケル系排水及び銅系排水ともに、膜処理前にＳＳを沈降させて得られる上澄み水を濾過することにより、濾過膜への負担が軽減され、設備の安定運転が期待できることがわかる。高濃度原水の分注移送により、上澄み水中の固形成分の濃度は低減するので、分注移送を行わない場合に比べると、この試験結果の場合と同様に、濾過膜への負担が軽減され、設備をより安定して運転することが期待できる。

上記実施の形態に示す例は、本発明の好ましい一例を示したものであり、同様な効果と特徴を有する他の構造、手段は、本発明の範疇である。

１ 原水槽
１Ａ Ｎｉ、Ｃｕ系原水槽
１Ｂ クロム系原水槽
１Ｃ 酸・アルカリ系原水槽
１Ｄ ３価クロム系原水槽
２ 反応槽
２Ａ Ｎｉ、Ｃｕ系反応槽
２Ｂ クロム系反応槽
２Ｃ 酸・アルカリ系反応槽
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ 沈殿分離装置
４ 濾過分離装置
４Ａ Ｎｉ、Ｃｕ系ＭＦ膜分離装置
４Ｂ クロム系ＭＦ膜分離装置
５ スラリー槽
６ 脱水機
７ 中和槽
１０ 高濃度原水槽
１１ 流量制御弁
１２ 濃度センサー
１３ 制御部
２０Ｂ クロム還元槽
２０Ｃ 混合槽
２１Ｂ 滞留槽
２１Ｃ 反応槽
２２Ｂ ｐＨ調整槽
２２Ｃ 凝集槽
３０、３０Ａ、３０Ｂ 一次分離槽
３０Ｃ 第１スイレイシック
３２、３２Ａ、３２Ｂ バッファー槽
３２Ｃ 第２スイレイシック
４０Ａ Ｎｉ、Ｃｕ系濾過塔
４０Ｂ クロム系濾過塔
４１Ａ、４１Ｂ 分離汚泥槽
６０ 貯水槽
７０ 放流確認槽
３００、３００Ｃ、３２０、 貯水容器
３０１ 上澄み水貯留容器
３０１Ｃ 上澄み水貯留容器
３０２、３０２Ｃ、３２２Ｃ 傾斜板
３０３ スラッジ
３０４Ｃ 反応処理水注入容器
３０５Ｃ、３２５Ｃ 給水管（取込み管）
３０６Ｃ、３２６Ｃ 取水管（排出管）
３０７Ｃ 回転軸
３０８Ｃ モーター
３０９Ｃ 掻寄板取付棒
３１０Ｃ 掻寄板
３１１Ｃ、３３１Ｃ スラッジ排出管
３２０Ｃ 貯水槽
３２１Ｃ 環状体
３２３Ｃ 環状体（オーバーフロー壁）
３２４Ｃ 上澄み水貯留室
３３１Ｃ スラッジ排出管
５００ 沈殿処理系
５１０ Ｎｉ、Ｃｕ系沈殿処理系
５２０ クロム系沈殿処理系
５３０ ３価クロム・酸・アルカリ系沈殿処理系
６００、６１０、６２０ 濾過処理系
７００ スラリー処理系
８００ 中和処理系
１０００ 排水処理システム
３０００、３０００Ｃ、３２００、３２００Ｃ 底部
３００１、３００１Ｃ、３２０１Ｃ 分離室
３００２Ｃ スラッジ貯留室
３００３Ｃ、３２０３Ｃ 間隙部
３０１０、３０１０Ｃ 上澄み水貯留部
３０２０Ｃ、３０２１Ｃ 傾斜板
３２０１ バッファー貯水室
３２１１Ｃ 上澄み水貯留部
３２４１Ｃ 注入上澄み水貯留部

本発明は、メッキ排水等に含まれるクロム、ニッケル、銅などの金属成分を不溶化して除去又は回収するための排水処理方法に関する。

上述の事情に鑑み、本発明は、原水に高い濃度で溶解している除去対象となる金属成分を不溶化して固形成分化する際に、生成される固形成分の濃度を、従来より低減化できる排水処理方法を提供することを目的とする。

第１の観点に係る排水処理方法は、溶解した金属成分の濃度が、予め定められた基準濃度により、次の前処理を行うことを特徴とする排水処理方法において、
この前処理は、
前記基準濃度以下と見なされる通常濃度原水については、原水槽に連続して供給して貯留し、
前記金属成分の濃度が、前記基準濃度を超えると見なされる高濃度原水については、濃度センサーで前記高濃度原水中の前記金属成分の濃度を計測し、前記濃度の計測結果に基づき、前記高濃度原水の供給量を変えて前記原水槽に供給して貯留し、
前記原水槽に貯留された前記通常濃度原水と前記高濃度原水とを合わせた原水を反応槽に移送して貯留し、
前記前処理後において、
前記反応槽に貯留された前記原水中に含まれる前記金属成分を不溶化して固形成分化する反応処理を行うことにより、該固形成分を含む反応処理水を生成し、
前記反応処理水を沈殿分離槽に移送し、重力を利用して前記反応処理水に含まれる前記固形成分を沈殿させることにより、沈殿した固形成分と上澄み水とに分離し、
未沈殿の前記固形成分を含む前記上澄み水を、濾過膜を備える濾過装置に移送し、前記濾過膜で濾過することにより、前記濾過膜上の前記固形成分と、前記濾過膜を透過した濾過処理水とに分離する、
ことを特徴とする。

第２の観点に係る排水処理方法では、前記原水は、ニッケル及び／又は銅を処理対象となる前記金属成分として含むニッケル／銅系原水である。

第３の観点に係る排水処理方法では、前記原水は、クロムを処理対象となる前記金属成分として含むクロム系原水であり、前記原水槽から前記クロム系原水が前記反応槽に移送された後で、且つ前記反応処理の前に、前記クロム系原水中の前記クロムを還元する処理を行う。

第４の観点に係る排水処理方法では、前記高濃度原水は、流量制御弁を経由してポンプにより前記原水槽に供給され、前記流量制御弁の流量を、前記濃度計測結果に基づいて変えることにより、前記高濃度原水の前記原水槽への供給量を変える。

第５の観点に係る排水処理方法では、前記高濃度原水は、ポンプにより前記原水槽に間欠的に供給され、前記ポンプの駆動のＯＮ／ＯＦＦの時間制御を、前記濃度計測結果に基づいて変え、その結果、前記原水槽への前記高濃度原水の前記間欠的な供給のパターンが変わることにより、前記原水槽への前記高濃度原水の供給量を変える。

本発明による排水処理方法によれば、原水に高い濃度で溶解している除去対象となる金属成分を不溶化して固形成分化する際に、生成される固形成分の濃度を、従来より低減化できる。従って、沈殿分離処理を行う場合に、処理後の上澄み水中に残存している固形成分の濃度を低減でき、そのような上澄み水を、ＭＦ膜等の濾過膜を使用した濾過分離装置で濾過処理する場合には、濾過分離装置に使用される濾過膜の目詰まりを、従来より軽減することができる。即ち、濾過膜の目詰まり復旧のための濾過分離装置の逆洗浄処理、若しくは最悪の場合の濾過膜の交換処理の頻度を、従来よりも低減することができる。

Claims (7)

1. 溶解した金属成分を含む原水を貯留する原水槽と、
   予め定められた基準濃度よりも低い濃度の原水であると見なされる通常濃度原水については、そのまま前記原水槽に供給し、前記基準濃度以上の濃度の原水であると見なされる高濃度原水については、前記原水槽への供給量を、前記高濃度原水中の金属成分の濃度に応じて変える制御を行う制御部と、
   前記原水槽から前記原水の供給を受けて、該原水中の前記金属成分を不溶化して固形成分化する反応槽と、
   を備えることを特徴とする排水処理設備。
2. 前記原水槽は、ニッケル及び／又は銅を処理対象となる前記金属成分として含むニッケル／銅系原水用の原水槽で構成され、前記反応槽は、ニッケル／銅の反応槽で構成された請求項１に記載の排水処理設備。
3. 前記原水槽は、クロムを処理対象となる前記金属成分として含むクロム系原水用の原水槽で構成され、前記反応槽は、クロム還元槽と、滞留槽と、ｐＨ槽との組合せで構成された請求項１に記載の排水処理設備。
4. 前記原水槽は、３価クロムを処理対象となる前記金属成分として含むとともに酸性又はアルカリ性の３価クロム・酸・アルカリ系原水用の原水槽で構成され、前記反応槽は、硫酸・苛性ソーダ・塩化第二鉄を含む混合槽と、硫酸・苛性ソーダを含む反応槽と凝集槽との組合せで構成された請求項１に記載の排水処理設備。
5. 前記高濃度原水中の、前記処理対象となる金属成分の濃度を計測するセンサーを備え、
   前記制御部は、前記センサーの計測結果に基づき、前記原水槽への前記高濃度原水の供給量を変える制御を行う、
   ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の排水処理設備。
6. 前記原水槽から移送された前記原水を貯留し、前記原水中の前記金属成分を不溶化して固形成分を含む反応処理水を生成する反応槽と、
   前記反応処理水に含まれる前記固形成分を重力により沈殿分離させて、上澄み水を生成する沈殿分離槽と、
   前記上澄み水を濾過する濾過装置と、
   を備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の排水処理設備。
7. 溶解した金属成分を含む原水を貯留する原水槽に、前記金属成分の濃度が、予め定められた基準濃度よりも低い原水であると見なされる通常濃度原水については、そのまま供給し、前記金属成分の濃度が、前記基準濃度以上の濃度の原水であると見なされる高濃度原水については、前記原水槽への供給量を、前記高濃度原水中の金属成分の濃度に応じて変える制御を行い、
   前記原水槽から移送された前記原水を反応槽に貯留し、該反応槽で、前記金属成分を不溶化して固形成分を含む反応処理水を生成する、
   ことを特徴とする排水処理方法。