JP2018047417A - 排水処理装置及び当該排水処理装置を用いた排水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、排水のｐＨ調整を容易にし、アルカリ剤及び酸化剤の使用量を節減し、亜鉛濃度が極めて低い逆浸透膜処理水を得ることができる排水処理装置、及び当該排水処理装置を用いた排水処理方法を提供することである。【解決手段】亜鉛を含有する排水を処理するための排水処理装置であって、アルカリ剤を用いてｐＨ１１以上に調整する第一攪拌槽と、食品添加物を含有する中性の凝集剤と共沈剤を添加してｐＨ１０以上ｐＨ１２以下に調整する第二攪拌槽と、酸化剤を添加してｐＨ９以上ｐＨ１１以下に調整する第三攪拌槽と、ｐＨ８以上ｐＨ９以下に調整する中和槽と、凝集物を沈降させる沈殿槽と、逆浸透膜ろ過装置を有するろ過装置とを備える排水処理装置、及び当該排水処理装置を用いた排水処理方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、亜鉛を含有する排水を処理する排水処理装置、及び当該排水処理装置を用いた排水処理方法に関する。

メッキ工場の排水は、被メッキ物である鉄等の金属や、メッキ用金属である亜鉛・ニッケル・クロム等の金属を含有する。そのため、排水中の毒物や重金属類の除去や、排水の酸性・塩基性の中和が要求されている。

排水処理の方法は、排水に水酸化ナトリウム等のアルカリ剤を添加して重金属イオンを水酸化物にして析出・沈殿させて、うわ水のｐＨを調整するアルカリ沈殿法が知られている。

しかし、メッキ工場、電子部品・機械部品製造工場、自動車工場の排水は、シアン化物・酸性薬品・アルカリ性薬品等の溶剤及び洗浄剤等に由来する窒素等の無機物や、油脂抽出物やＣＯＤ・ＢＯＤに関連する有機物も含有する。更に、これらの工場の排水は、クエン酸・グルコン酸等の有機酸、ＥＤＴＡ、シアン、アミン、アンモニア及びポリリン酸等の錯生成能力を有する化合物も含有する。そのため、重金属が排水中で錯体として安定的に存在すると、アルカリ沈殿法では排水中の重金属を処理できない場合がある。

ここで、重金属錯体を含有する排水に無害な対イオンを添加し、重金属と置換させることで、重金属を水酸化物として分離する置換法が採用される場合がある。置換法に使用する薬剤は、カルシウム・マグネシウム等のアルカリ土類金属であり、更に、共沈作用を得るために鉄塩を併用する場合もある（特許文献１及び２参照）。

自動車工場における塗装排水につき、各種沈殿法によって処理した場合の比較例を表１に示す。

また、クエン酸１０００ｍｇ／Ｌと各種重金属をそれぞれ２０ｍｇ／Ｌ含有する合成排水を、消石灰のみを添加して置換法による処理をし、合成排水をｐＨ１１に調整した場合と、消石灰に加え、鉄塩（塩化第三鉄（ＩＩＩ））１０００ｍｇ／Ｌを添加して置換法による処理をし、合成排水をｐＨ１１に調整をした場合の比較を表２に示す。

特開２０１４−１０４４５６号公報 特許第５４８９９８２号公報

ところで、メッキ工場においては、亜鉛メッキの場合に塩化アンモニウムを使用することが多く、亜鉛メッキ排水はアンモニア等の無機態窒素も多量に含有する。そして、酸性の亜鉛メッキ排水において、アンモニアは数１に示す態様で存在する。

アンモニアを除去する方法として、アンモニアストリッピング法や、不連続点塩素処理法や、生物処理法を挙げることができるが、アンモニアストリッピング法は水温が低下すると除去率が低下し、不連続点塩素処理法はトリハロメタンを生成し、生物処理法は大規模で高度な汚泥管理が要求されるという問題を有する。

ただし、アルカリ沈殿法によると、排水中におけるアンモニアが過剰量であるため、数１に示すように、排水中のアンモニアは、ＮＨ^４＋からＮＨ^３となり、亜鉛と金属錯体（［Ｚｎ（ＮＨ_３）_４）］^２＋）を形成する。これにより、水酸化物として亜鉛を析出するｐＨ範囲が極端に縮小し、微細な懸濁物質（ＳＳ）を生じるため、排水中から亜鉛を析出・凝集することが困難となる。

そこで、本発明の目的は、亜鉛を含有する排水のｐＨ調整を容易にし、アルカリ剤及び酸化剤の使用量を節減し、亜鉛濃度が極めて低い逆浸透膜処理水を得ることができる排水処理装置及び排水処理方法を提供することにある。

本発明の発明者は、上記課題に鑑み、鋭意研究を行った。その結果、排水から亜鉛を含む汚染物質を除去するための排水処理装置に、アルカリ剤を添加して排水をｐＨ１１以上に調整する第一攪拌槽と、共沈剤と食品添加物を含有する中性の凝集剤を添加して排水をｐＨ１０以上ｐＨ１２以下に調整する第二攪拌槽と、酸化剤を添加して排水をｐＨ９以上ｐＨ１１以下に調整する第三攪拌槽と、排水中の凝集物を沈殿させる沈殿槽と、うわ水をｐＨ９以上ｐＨ１０以下に調整する中和槽と、逆浸透膜ろ過装置を有するろ過装置とを配置することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

（１） 本発明の第一の態様は、亜鉛を含有する排水を処理するための排水処理装置であって、排水にアルカリ剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ１１以上に調整する第一攪拌槽と、前記第一攪拌槽から送水される排水に共沈剤及び凝集剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ１０以上ｐＨ１２以下に調整する第二攪拌槽と、前記第二攪拌槽から送水される排水に酸化剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ９以上ｐＨ１１以下に調整する第三攪拌槽と、前記第三攪拌槽から送水される排水を静置する沈殿槽と、前記沈殿槽から送水されるうわ水に前記酸化剤を添加し、うわ水を攪拌してｐＨ９以上ｐＨ１０以下に調整する中和槽と、前記中和槽から送水されるうわ水をろ別するろ過装置とを備え、前記アルカリ剤は、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、又は炭酸ナトリウムであり、前記共沈剤は、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、又は硫酸であり、前記凝集剤は、ゼオライト、パーライト、及び食品添加物を含有する中性の凝集剤であり、前記酸化剤は、硫酸であり、前記ろ過装置は、砂ろ過器、活性炭ろ過器、精密ろ過装置及び逆浸透膜ろ過装置であることを特徴とする排水処理装置である。

（２） 本発明の第２の態様は、（１）に記載の排水処理装置であって、前記アルカリ剤が水酸化ナトリウムであり、前記共沈剤が硫酸第一鉄であり、前記第三攪拌槽に、高分子凝集剤を添加し、前記逆浸透膜ろ過装置を２つ以上設けることを特徴とする。

（３） 本発明の第３の態様は、亜鉛を含有する排水を処理するための排水処理方法であって、第一攪拌槽において、排水にアルカリ剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ１１以上に調整する第一工程と、第二攪拌槽において、前記第一攪拌槽から送水される排水に共沈剤及び凝集剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ１０以上ｐＨ１２以下に調整する第二工程と、第三攪拌槽において、前記第二攪拌槽から送水される排水に酸化剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ９以上ｐＨ１１以下に調整する第三工程と、沈殿槽において、前記第三攪拌槽から送水される排水を静置する第四工程と、中和槽において、前記沈殿槽から送水されるうわ水に前記酸化剤を添加し、うわ水を攪拌してｐＨ９以上ｐＨ１０以下に調整する第五工程と、ろ過装置において、前記中和槽から送水されるうわ水をろ別する第六工程とを備え、前記アルカリ剤は、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、又は炭酸ナトリウムであり、前記共沈剤は、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、又は硫酸であり、前記凝集剤は、ゼオライト、パーライト、及び食品添加物を含有する中性の凝集剤であり、前記酸化剤は、硫酸であり、前記ろ過装置は、砂ろ過器、活性炭ろ過器、精密ろ過装置及び逆浸透膜ろ過装置であることを特徴とする排水処理方法である。

（４） 本発明の第４の態様は、（３）に記載の排水処理方法であって、前記アルカリ剤が水酸化ナトリウムであり、前記共沈剤が硫酸第一鉄であり、前記第三工程には、前記第三攪拌槽に、高分子凝集剤を添加する工程を有し、前記第六工程には、前記逆浸透膜ろ過装置を２つ以上設けてろ別する工程を有することを特徴とする。

本発明においては、第一攪拌槽においてアルカリ剤を添加して排水をｐＨ１１以上に調整し、第二攪拌槽において共沈剤と中性の凝集剤を添加して排水をｐＨ１０ｐＨ以上１２以下に調整し、第三攪拌槽において酸化剤を添加して排水をｐＨ９以上ｐＨ１１以下に調整する。これにより、アルカリ剤と、酸性又は塩基性である共沈剤と、酸化剤とを別々の槽に添加し、かつ食品添加物を含有する中性の凝集剤を用いることになる。そのため、各槽において容易に排水のｐＨを調整でき、アルカリ剤・共沈剤・酸化剤の使用量を減らすことができる。さらに、沈殿槽において排水を静置し、中和槽においてうわ水をｐＨ９以上ｐＨ１０以下に調整した後、逆浸透膜ろ過装置を有するろ過装置にて排水を処理する。そのため、メッキ工場の排水を、亜鉛濃度が極めて低く、飲料水の原水に使用できる逆浸透膜処理水に処理することができる。

本発明の排水処理装置における排水処理工程の概略図である。

以下、本発明の実施形態に係る排水処理装置及び排水処理方法について説明する。

［排水処理装置］
図１は、本発明の排水処理装置における排水処理工程の概略図である。排水処理装置１は、メッキ工場等の排水が送水される原水槽１０と、原水槽１０の排水が送水される第一攪拌槽１１と、第一攪拌槽１１の排水が送水される第二攪拌槽１２と、第二攪拌槽１２の排水が送水される第三攪拌槽１３と、第三攪拌槽１３の排水が送水される沈殿槽１４と、沈殿槽１４のうわ水が送水される中和槽１５と、中和槽１５から送水されるうわ水をろ別するろ過装置３０とを備える。ろ過装置３０は、砂ろ過器３１、活性炭ろ過器３２、精密ろ過装置３３及び逆浸透膜ろ過装置３４である。また、逆浸透膜ろ過装置３４によってろ別された濃縮水を貯水する濃縮水貯水槽４１と、逆浸透膜ろ過装置３４によって処理された逆浸透膜処理水のｐＨを最終調整する最終ｐＨ調整槽４２と、最終ｐＨ調整槽４２の逆浸透膜ろ過水を放流する放流槽４３とを備える。

＜原水槽＞
原水槽１０において、メッキ工場等から送水される排水にアルカリ剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ６以上ｐＨ８以下に調整し、好ましくは、排水をｐＨ６．５以上ｐＨ７．５以下に調整する。メッキ工場における亜鉛メッキ排水はｐＨ３以上ｐＨ４以下であることが多く、ｐＨ調整されていない排水を、ポンプを使用して原水槽１０から第一攪拌槽１１に送水すると、ポンプが腐食しやすくなる。そのため、原水槽１０において、排水にアルカリ剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ６以上ｐＨ８以下に調整することで、ポンプを保護することができる。

（アルカリ剤槽）
アルカリ剤槽２１はアルカリ剤を備える。アルカリ剤は、原水槽１０、第一攪拌槽１１、及び最終ｐＨ調整槽４２へ適宜ポンプによって添加される。

アルカリ剤としては、強塩基のアルカリ剤であり、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムが好ましく、水酸化ナトリウムであることがより好ましい。

＜第一攪拌槽＞
第一攪拌槽１１において、原水槽１０から送水される排水にアルカリ剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ１１以上に調整し、好ましくは、排水をｐＨ１１以上１２以下に調整する。排水がｐＨ７以下の場合、排水中に含有される亜鉛は、亜鉛イオンの態様となっていて排水中に溶解しており、亜鉛を排水中から除去できないが、排水がｐＨ８以上の場合、亜鉛イオンが水酸化物として析出するため、析出物を分離することで亜鉛を排水中から除去できる。そして、排水がｐＨ１１以上の場合、第二攪拌槽１２において添加される共沈剤は酸性であることが多いため、酸性の共沈剤を添加することで、共沈作用と排水をｐＨ８以上に調整する効果を同時に得ることができる。

＜第二攪拌槽＞
第二攪拌槽１２において、第一攪拌槽１１から送水される排水に、共沈剤と凝集剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ１０以上ｐＨ１２以下に調整し、好ましくは排水をｐＨ１０以上ｐＨ１１．５以下に調整する。排水がｐＨ１２を超えると、排水中の亜鉛はテトラヒドロキソ亜鉛酸イオンの態様となって排水中に溶解する。そのため、酸性の共沈剤を用いて排水をｐＨ１２以下に調整することで、排水中の亜鉛を水酸化物として析出させることができる。

（共沈剤槽）
共沈剤槽２２は共沈剤を備える。共沈剤は、第二攪拌槽１２へ適宜ポンプによって添加される。

共沈剤としては、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸等の酸性の共沈剤が好ましく、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、又は硫酸アルミニウムがより好ましく、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄がさらに好ましい。金属系の酸性の共沈剤は、共沈作用によって、排水中の重金属類を水酸化物として析出させやすくする。更に、鉄系の酸性の共沈剤であると、ｐＨ４以上ｐＨ１１以下の広範囲の排水に使用でき、また、質量がアルミニウムに比べて比較的重いために、共沈作用によって析出する水酸化物を沈殿させやすくすることができる。

（凝集剤）
凝集剤は、食品添加物を含有する中性の凝集剤であり、好ましくは、ゼオライト、パーライト、及びその他の食品添加物を含有する凝集剤であり、より好ましくは、ゼオライト、パーライト、水酸化カルシウム、アルギン酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、二酸化ケイ素、及びその他の食品添加物からなる凝集剤であり、特殊凝集剤（ＳＦＰ）である「スーパーフロックレーションパウダー」（商品名、内田水処理研究所製）を用いることが特に好ましい。これにより、排水のｐＨを、共沈剤と酸化剤の酸性度のみで調整でき、凝集剤を人体にも安全なものとすることができる。また、凝集剤を分子量が大きい食品添加物とすることで、より多くの析出物を凝集し嵩高く沈降性に優れる凝集物を生成することができる。

＜第三攪拌槽＞
第三攪拌槽１３において、第二攪拌槽１２から送水される排水に、酸化剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ９以上ｐＨ１１以下に調整し、好ましくは排水をｐＨ９以上ｐＨ１０以下に調整する。
（酸化剤槽）
酸化剤槽２３は酸化剤を備える。酸化剤は、第三攪拌槽１３へ適宜ポンプによって添加される。

酸化剤としては、硫酸等の強酸の酸化剤であり、硫酸が好ましい。

（高分子凝集剤）
第三攪拌槽１３には、高分子凝集剤を添加してもよく、高分子凝集剤は、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸エステル、ポリメタアクリル酸エステル、キトサン、又はカルボキシメチルセルロースを含有することが好ましい。排水中に析出した亜鉛の水酸化物は、食品添加物を含有する中性の凝集剤によって嵩高く凝集し、沈殿しやすくなっているが、高分子凝集剤を添加することで、凝集物の体積をさらに増加させ、凝集物をより沈殿しやすくすることができる。

ここで、近年の環境問題に対する意識の高まりから、公共下水道に排出される排水中の亜鉛については、水質汚濁防止法において、平成１８年１２月１１日より、排水基準が５ｍｇ／Ｌから２ｍｇ／Ｌと厳しくなり、自治体によっては、１ｍｇ／Ｌとなっている。

ただし、無機顔料製造業や金属鉱業や電気メッキ業の工場の排水は、亜鉛を高濃度で含有するため、一般的な排水基準である２ｍｇ／Ｌ以下に処理することが困難である。そのため、特定業種の工場から排水される亜鉛の排水基準は、暫定措置として、平成２３年１２月１０日まで、５ｍｇ／Ｌとされていた。

ところが、金属鉱業、電気メッキ業等の工場の排水については、排水が亜鉛を特に高濃度で含有するため排水中から亜鉛を排水基準以下に除去することが特に困難である。また、排水が亜鉛に加えアンモニアを高濃度で含有する場合には、数１に示すように、亜鉛を水酸化物として析出させるｐＨ範囲が極端に縮小する。そのため、一般的な凝集法では、亜鉛とアンモニアが金属錯体（［Ｚｎ（ＮＨ_３）_４）］^２＋）を形成し、微細なＳＳを形成しやすく、排水中の亜鉛を排水基準以下に除去することが困難である。そのため、更なる暫定措置として、平成２８年１２月１０日まで、亜鉛の排水基準は、なおも５ｍｇ／Ｌとされている。

本発明の排水処理装置１では、第一攪拌槽１１にアルカリ剤を添加し、第二攪拌槽１２に共沈剤と食品添加物を含有する中性の凝集剤を添加し、第三攪拌槽１３に酸化剤を添加する。そして、第一攪拌槽１１において排水をｐＨ１１以上に調整し、第二攪拌槽１２において排水をｐＨ１０以上ｐＨ１２以下に調整し、第三攪拌槽１３において排水をｐＨ９以上ｐＨ１１以下に調整する。これにより、アルカリ剤、共沈剤及び凝集剤のｐＨによって、各槽においてｐＨを調整することになる。そのため、金属鉱業や電気メッキ工業等の工場の排水が亜鉛やアンモニアを高濃度に含有していても、排水のｐＨを容易に調整ができ、アルカリ剤と酸化剤の使用量を低減させることができ、亜鉛を水酸化物として析出させて凝集剤によって沈降性の良い凝集物を得ることができ、排水中から亜鉛を効果的に除去することができる。

＜送水管＞
排水処理装置１は、第一攪拌槽１１から第二攪拌槽１２へ、及び第二攪拌槽１２から第三攪拌槽１３へ排水を送水する送水管１６を備える。排水の送水を、ポンプによらずに行うことで、より安価な排水処理装置１を提供することができる。また、送水管１６によって、排水を断続的に、第一攪拌槽１１から第二攪拌槽１２へ送水し、そして、第二攪拌槽１２から第三攪拌槽１３へと送水するため、第二攪拌槽１２又は第三攪拌槽１３において排水のｐＨが急激に変化し、水酸化物の亜鉛が排水中に再溶解することを防ぐことができる。

送水管１６は、第三攪拌槽１３から沈殿槽１４へ、及び沈殿槽１４から中和槽１５へと設置することもでき、最終ｐＨ調整槽４２から放流槽４３へと設置することもできる。

送水管１６の送水口を、接続する槽同士において同一の高さに設置することができる。また、第一攪拌槽１１に接続される送水口の高さを第二攪拌槽１２に接続される送水口の高さより高くし、第二攪拌槽１２に接続される送水口の高さを第三攪拌槽１３に接続される送水口の高さより高くしてもよい。その場合、第二攪拌槽１２から第一攪拌槽１１への排水の逆流、第三攪拌槽１３から第二攪拌槽１２への排水の逆流を防止することができ、ポンプによらずに、排水のｐＨを各槽ごとにより容易に調整することができる。また、第一攪拌槽１１の上部から第二攪拌槽１２の中部へ送水管１６の送水口を斜めに接続し、第二攪拌槽１２の上部から第三攪拌槽１３の中部へ送水管１６の送水口を斜めに接続してもよい。その場合、各槽の中部へ排水が送水されるため、攪拌機１７によって排水をより攪拌し、排水のｐＨを均一にすることができる。

＜攪拌機＞
排水処理装置１は、第一攪拌槽１１、第二攪拌槽１２、及び第三攪拌槽１３の各槽内の排水を攪拌する攪拌機１７を備える。これにより、第一攪拌槽１１、第二攪拌槽１２、及び第三攪拌槽１３の各槽内の排水のｐＨを均一に調整することができる。

攪拌機１７は、中和槽１５、最終ｐＨ調整槽４２の各槽に設けてもよい。

＜沈殿槽＞
沈殿槽１４において、第三攪拌槽１３から送水される排水を静置する。排水中の凝集物を沈殿させ、亜鉛等の重金属類の水酸化物が除去されたうわ水を得ることができる。うわ水におけるＳＳは、５ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましい。

＜中和槽＞
中和槽１５において、沈殿槽１４から送水されるうわ水に、酸化剤を添加し、うわ水を攪拌して、うわ水をｐＨ９以上１０以下に調整する。これにより、ろ過装置３０、特に精密ろ過装置３３及び逆浸透膜ろ過装置３４の腐食を抑止することができる。

沈殿槽１４から中和槽１５への送水は、送水管１６によって送水されてもよく、また、ポンプによって送水されてもよい。

＜ろ過装置＞
ろ過装置３０は、砂ろ過器３１、活性炭ろ過器３２、精密ろ過装置３３及び逆浸透膜ろ過装置３４を備える。

（砂ろ過器）
砂ろ過器３１は、６２．５μｍ以上２ｍｍ以下の粒子の砂を用いる。砂ろ過器３１を設けることによって、凝集過程において除去されなかった微細なＳＳを除去することができる。また、逆浸透膜ろ過装置３４の前に砂ろ過器３１を設置することで、膜孔径が小さく濾材が目詰まりしやすい逆浸透膜を保護することができる。

（活性炭ろ過器）
活性炭ろ過器３２は、表面に細孔を有する多孔質体である活性炭を用いる。活性炭ろ過器３２を設けることで、うわ水に含有される油分や、凝集過程において除去されなかった重金属を除去することができる。また、逆浸透膜ろ過装置３４の前に活性炭ろ過器３２を設置することで、膜孔径が小さく濾材が目詰まりしやすい逆浸透膜を保護することができる。

（精密ろ過装置）
精密ろ過装置３３は、０．１μｍ以上１０μｍ以下、好ましくは５μｍの孔を有する膜を用いる。逆浸透膜ろ過装置３４の前に設置することで、膜孔径が小さく濾材が目詰まりしやすい逆浸透膜を保護することができる。精密ろ過装置３３は２つ以上設けてもよく、その場合、より逆浸透膜ろ過装置３４にかかる負担を少なくすることができる。

（逆浸透膜ろ過装置）
逆浸透膜ろ過装置３４は、膜孔径が１ｎｍ以上２ｎｍ以下の細孔を有する膜を用いる。微細なウイルスも除去することができるため、飲料水の原水としても安全な逆浸透膜処理水をえることができる。

また、逆浸透膜ろ過装置３４は２つ以上設けてもよい。逆浸透膜ろ過装置３４を１つのみで長時間運転すると、逆浸透膜への負担が大きくなり目詰まりしやすくなってしまうことから、例えば、２つの逆浸透膜ろ過装置３４を交互に稼働させる等によって、逆浸透膜への負担を少なくすることができる。

また、ろ別された濃縮水は、例えば、第一攪拌槽１１に送水して再利用することができる。仮に、亜鉛濃度が７０ｍｇ／Ｌである排水を、一日当たり１００ｍ^３処理する場合、排水中の亜鉛は、１００ｍ^３×０．０７ｋｇ／ｍ^３＝７ｋｇである。本発明の排水処理装置１によって、凝集反応後の中和槽１５のうわ水において、亜鉛を８０％除去したとすると、うわ水中の亜鉛は、１．４ｋｇである。本発明の排水処理装置１によって、逆浸透膜ろ過装置３４による処理後、逆浸透膜処理水を７０％（最高で８０％））得るとすると、濃縮水は３０ｍ^３であり、亜鉛を１．４ｋｇ含有していることになる。この濃縮水を翌日の１００ｍ^３の排水（亜鉛含有量７ｋｇ）に混合すると、１３０ｍ^３（亜鉛含有量８．４ｋｇ）の排水中の亜鉛濃度は、８．４ｋｇ÷１３０ｍ^３＝０．０６４５ｋｇ／ｍ^３＝６４．５ｍｇ／Ｌである。そのため、逆浸透膜ろ過装置３４による処理後の濃縮水を第一攪拌槽１１に送水することで、排水中の亜鉛濃度を低減させて排水処理を行うことができる。なお、亜鉛以外の金属やＢＯＤ・ＣＯＤについても同様に各濃度を低減させて排水処理を行うことができる。また、逆浸透膜ろ過装置３４を２つ以上設けた場合、亜鉛等の金属やＢＯＤ・ＣＯＤの濃度がより低減された濃縮水を得ることができ、排水中の各物質等の濃度をより低減させて排水処理を行うことができ、放流水量も減量することができる。

＜濃縮水貯水槽＞
濃縮水貯水槽４１において、逆浸透膜ろ過装置３４によってろ別された濃縮水を貯水する。貯水された濃縮水は、例えば第一攪拌槽１１に送水する。これにより、第一攪拌槽１１内の排水中の水の割合を増加させることで、排水のｐＨを中性にしやすくし、アルカリ剤の使用を低減させることができる。

＜最終ｐＨ調整槽＞
最終ｐＨ調整槽４２において、逆浸透膜ろ過装置３４によって処理された逆浸透膜処理水を放流する前に、逆浸透膜処理水をｐＨ７以上ｐＨ８以下に調整する。これによって、放流前にろ過水の最終のｐＨを調整することができる。ｐＨの調整には、アルカリ剤又は酸化剤を用いることができる。

＜放流槽＞
放流槽４３において、最終ｐＨ調整槽４２によってｐＨ調整された逆浸透膜処理水を貯水する。

［排水処理方法］
本発明の排水処理装置１によれば、以下の各工程によって、逆浸透膜処理水を得ることができる。

＜原水処理工程＞
原水処理工程では、原水槽１０において、排水にアルカリ剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ６以上ｐＨ８以下に調整する。

アルカリ剤としては、強塩基のアルカリ剤であればよく、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム等の強塩基が好ましく、水酸化ナトリウムであることがより好ましい。

＜第一工程＞
第一工程では、第一攪拌槽１１において、原水槽１０から送水される排水にアルカリ剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ１１以上に調整し、好ましくは、排水をｐＨ１１以上ｐＨ１２以下に調整する。

（第二工程）
第二工程では、第二攪拌槽１２において、第一攪拌槽１１から送水される排水に共沈剤と食品添加物を含有する中性の凝集剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ１０以上ｐＨ１２以下に調整し、好ましくは排水をｐＨ１０以上ｐＨ１１．５以下に調整する。

共沈剤としては、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸、又はその他の酸性の酸化剤でよく、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、又は硫酸アルミニウムが好ましく、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄がより好ましい。

凝集剤は、食品添加物を含有する中性の凝集剤であり、好ましくは、ゼオライト、パーライト、及びその他の食品添加物を含有する凝集剤であり、より好ましくは、ゼオライト、パーライト、水酸化カルシウム、アルギン酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、二酸化ケイ素、及びその他の食品添加物からなる凝集剤である。

（第三工程）
第三工程では、第三攪拌槽１３において、第二攪拌槽１２から送水される排水に、酸化剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ９以上ｐＨ１１以下に調整し、好ましくは排水をｐＨ９以上ｐＨ１０以下に調整する。

酸化剤としては、硫酸、その他の強酸性の酸化剤でよく、硫酸が好ましい。

第三攪拌槽１３に、高分子凝集剤を添加する工程があってもよく、高分子凝集剤は、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸エステル、ポリメタアクリル酸エステル、キトサン、及びカルボキシメチルセルロースが好ましい。

（第四工程）
第四工程では、沈殿槽１４において、第三攪拌槽１３から送水される排水を静置する。

（第五工程）
第五工程では、中和槽１５において、沈殿槽１４から送水されるうわ水に、酸化剤を添加し、うわ水をｐＨ９以上ｐＨ１０以下に調整する。

（第六工程）
第六工程では、ろ過装置３０において、中和槽１５から送水されるうわ水をろ別する。ろ過装置３０は、砂ろ過器３１、活性炭ろ過器３２、精密ろ過装置３３、及び逆浸透膜ろ過装置３４である。逆浸透膜ろ過装置３４を２つ以上設けてもよい。

以下の実施例により本発明を更に具体的に説明する。なお、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。

＜実施例１＞
本発明の排水処理装置を用いて、以下のように排水処理を行った。
［Ａ１］１２ｍ^３の原水槽に、メッキ工場の亜鉛メッキ排水を断続的に送水した。排水に水酸化ナトリウムを添加して、排水を攪拌してｐＨ６以上ｐＨ８以下に調整した。
［Ａ２］原水槽の排水を、ポンプによって、１ｍ^３の第一攪拌槽に送水し、水酸化ナトリウムを添加し、排水を攪拌機で攪拌してｐＨ１１以上１２以下に調整した。
［Ａ３］第一攪拌槽の排水を、送水管を経由して、１ｍ^３の第二攪拌槽に断続的に送水し、第一硫酸鉄と、特殊凝集剤（ＳＦＰ）として、「スーパーフロックレーションパウダー」（商品名、内田水処理研究所製）を添加し、排水を攪拌機で攪拌してｐＨ１０以上ｐＨ１１．５以下に調整した。
［Ａ４］第二攪拌槽の排水を、送水管を経由して、１ｍ^３の第三攪拌槽に断続的に送水し、硫酸を添加し、排水を攪拌機で攪拌してｐＨ９以上９．５以下に調整した。また、第三攪拌槽には、高分子凝集剤（商品名：ＳＲ−ＥＺ１，株式会社スイレイ製）を用いた。
［Ａ５］第三攪拌槽の排水を、ポンプによって、５ｍ^３の沈殿槽に送水し、排水を静置して排水中の凝集物を沈降させた。
［Ａ６］沈殿槽のうわ水を、送水管を経由して、１ｍ^３の中和槽に断続的に送水し、硫酸を添加して、うわ水をｐＨ９以上ｐＨ１０以下に調整した。
［Ｂ１］中和槽のうわ水を、砂ろ過器、活性炭ろ過器、５μｍの精密ろ過装置、１台目の８インチの逆浸透膜ろ過装置（商品名：ＥＰＡ２−ＭＡＸ，日東電工株式会社）、及び２台目の４インチの逆浸透膜ろ過装置（商品名：ＥＰＰＡ２−４０４０，日東電工株式会社）に順次送水し、ろ過した。
［Ｂ２］１台目と２台目の逆浸透膜ろ過装置によってろ別された濃縮水は、第一攪拌槽に送水した。
［Ｃ１］２台目の逆浸透膜ろ過装置によって処理された逆浸透膜処理水を、１ｍ^３の最終ｐＨ調整槽に送水し、水酸化ナトリウム又は硫酸を添加して、逆浸透膜処理水をｐＨ７以上ｐＨ８以下に調整した。
［Ｃ２］最終ｐＨ調整槽の逆浸透膜処理水を、送水管を経由して、放流槽に送水し、貯水後、放流した。

表３は、本発明の排水処理装置による処理前の排水と処理後の放流槽における処理水についての分析結果（計量証明事業愛知県事業登録を受けた株式会社愛研による分析結果）である。

本発明の排水処理装置及び当該排水処理装置を用いた排水処理方法による処理前においては、排水は亜鉛濃度が８．６ｍｇ／Ｌであり、高濃度の亜鉛を含有していたが、処理後においては、処理水は亜鉛濃度が０．０２ｍｇ／Ｌという極めて低濃度の亜鉛を含有するにとどまった。水質汚濁防止法では、暫定措置によって、電気メッキ業等の工場における排水中の亜鉛濃度につき、排水基準を依然として５ｍｇ／Ｌとしているところ、本発明の排水処理装置及び当該排水処理装置を用いた排水処理方法によれば、亜鉛を高濃度で含有する排水を、亜鉛が極めて低濃度な水に処理することができる。

また、処理前においては、排水はＢＯＤが８３ｍｇ／Ｌであり、ＣＯＤ（_Ｍｎ）が１５０ｍｇ／Ｌであったが、処理後においては、処理水はＢＯＤが１．９ｍｇ／Ｌであり、ＣＯＤ（_Ｍｎ）が２．４ｍｇ／Ｌであった。逆浸透膜ろ過装置を含むろ過装置によって排水がろ過されることにより、飲料水の原水として優れた水に処理することができた。

１ 排水処理装置
１０ 原水槽
１１ 第一攪拌槽
１２ 第二攪拌槽
１３ 第三攪拌槽
１４ 沈殿槽
１５ 中和槽
１６ 送水管
１７ 攪拌機
２１ アルカリ剤槽
２２ 共沈剤槽
２３ 酸化剤槽
３０ ろ過装置
３１ 砂ろ過器
３２ 活性炭ろ過器
３３ 精密ろ過装置
３４ 逆浸透膜ろ過装置
４１ 濃縮水貯水槽
４２ 最終ｐＨ調整槽
４３ 放流槽

Claims (4)

1. 亜鉛を含有する排水を処理するするための排水処理装置であって、
   排水にアルカリ剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ１１以上に調整する第一攪拌槽と、
   前記第一攪拌槽から送水される排水に共沈剤及び凝集剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ１０以上ｐＨ１２以下に調整する第二攪拌槽と、
   前記第二攪拌槽から送水される排水に酸化剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ９以上ｐＨ１１以下に調整する第三攪拌槽と、
   前記第三攪拌槽から送水される排水を静置する沈殿槽と、
   前記沈殿槽から送水されるうわ水に前記酸化剤を添加し、うわ水を攪拌してｐＨ９以上ｐＨ１０以下に調整する中和槽と、
   前記中和槽から送水されるうわ水をろ別するろ過装置と、
   を備え、
   前記アルカリ剤は、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、又は炭酸ナトリウムであり、
   前記共沈剤は、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、又は硫酸であり、
   前記凝集剤は、ゼオライト、パーライト、及び食品添加物を含有する中性の凝集剤であり、
   前記酸化剤は、硫酸であり、
   前記ろ過装置は、砂ろ過器、活性炭ろ過器、精密ろ過装置及び逆浸透膜ろ過装置であること、
   を特徴とする排水処理装置。
2. 前記アルカリ剤が水酸化ナトリウムであり、
   前記共沈剤が硫酸第一鉄であり、
   前記第三攪拌槽に、高分子凝集剤を添加し、
   前記逆浸透膜ろ過装置を２つ以上設けること、
   を特徴とする、請求項１に記載の排水処理装置。
3. 亜鉛を含有する排水を処理するための排水処理方法であって、
   第一攪拌槽において、排水にアルカリ剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ１１以上に調整する第一工程と、
   第二攪拌槽において、前記第一攪拌槽から送水される排水に共沈剤及び凝集剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ１０以上ｐＨ１２以下に調整する第二工程と、
   第三攪拌槽において、前記第二攪拌槽から送水される排水に酸化剤を添加し、排水を攪拌してｐＨ９以上ｐＨ１１以下に調整する第三工程と、
   沈殿槽において、前記第三攪拌槽から送水される排水を静置する第四工程と、
   中和槽において、前記沈殿槽から送水されるうわ水に前記酸化剤を添加し、うわ水を攪拌してｐＨ９以上ｐＨ１０以下に調整する第五工程と、
   ろ過装置において、前記中和槽から送水されるうわ水をろ別する第六工程と、
   を備え、
   前記アルカリ剤は、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、又は炭酸ナトリウムであり、
   前記共沈剤は、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、又は硫酸であり、
   前記凝集剤は、ゼオライト、パーライト、及び食品添加物を含有する中性の凝集剤であり、
   前記酸化剤は、硫酸であり、
   前記ろ過装置は、砂ろ過器、活性炭ろ過器、精密ろ過装置及び逆浸透膜ろ過装置であること、
   を特徴とする排水処理方法。
4. 前記アルカリ剤が水酸化ナトリウムであり、
   前記共沈剤が硫酸第一鉄であり、
   前記第三工程には、前記第三攪拌槽に、高分子凝集剤を添加する工程を有し、
   前記第六工程には、前記逆浸透膜ろ過装置を２つ以上設けてろ別する工程を有すること、
   を特徴とする、請求項３に記載の排水処理方法。