JP2019171367A - 酸性凝集物含有廃液の処理方法および水処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
<1>下記工程(i)〜(iv)を有する酸性凝集物含有廃液の処理方法。
(i):酸性凝集物および被酸化性の汚染物質を含む酸性凝集物含有廃液のpHを1.0以上4.0以下に調整するとともに、フェントン反応を行って、前記被酸化性の汚染物質を酸化し、反応液を得る酸化工程
(ii):前記反応液に含まれる第二鉄イオンを、鉄還元触媒の存在下で第一鉄イオンに還元する還元工程
(iii):前記反応液のpHを4.3以上6.5未満に調整し、前記第一鉄イオンおよび前記第二鉄イオンを不溶化させ、第一鉄化合物および第二鉄化合物が懸濁した懸濁液を得る中和工程
(iv):前記懸濁液を、前記第二鉄化合物を含む汚泥と処理水とに分離する固液分離工程
<2>下記工程(i)〜(iii)および下記工程(a)、(b)を有する酸性凝集物含有廃液の処理方法。
(i):酸性凝集物および被酸化性の汚染物質を含む酸性凝集物含有廃液のpHを1.0以上4.0以下に調整するとともに、フェントン反応を行って、前記被酸化性の汚染物質を酸化し、反応液を得る酸化工程
(ii):前記反応液に含まれる第二鉄イオンを、鉄還元触媒の存在下で第一鉄イオンに還元する還元工程
(iii):前記反応液のpHを4.3以上6.5未満に調整し、前記第一鉄イオンおよび前記第二鉄イオンを不溶化させ、第一鉄化合物および第二鉄化合物が懸濁した懸濁液を得る中和工程
(a):前記懸濁液に凝集剤を添加する凝集工程
(b):前記凝集剤が添加された前記懸濁液を、前記第二鉄化合物を含む汚泥と処理水とに分離する固液分離工程
<3>前記工程(a)と前記工程(b)との間に、下記工程(v)を有する<2>の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
(v):前記凝集剤が添加された前記懸濁液を中和する再中和工程
<4>前記凝集剤が高分子凝集剤である<2>または<3>の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
<5>前記高分子凝集剤がノニオン系高分子凝集剤である<4>の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
<6>前記工程(iv)または前記工程(b)の後に、下記工程(vi)をさらに有する<1>〜<5>のいずれかの酸性凝集物含有廃液の処理方法。
(vi):前記処理水に含まれる前記被酸化性の汚染物質を微生物により分解し、生物処理水を得る生物処理工程
<7>下記工程(vii)をさらに有する<1>〜<6>のいずれかの酸性凝集物含有廃液の処理方法。
(vii):前記汚泥の少なくとも一部を前記工程(i)に返送する汚泥返送工程
<8>前記鉄還元触媒は、活性炭およびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも一つである<1>〜<7>のいずれかの酸性凝集物含有廃液の処理方法。
<9>前記活性炭が酸化鉄ナノ粒子を有する、<8>の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
<10>前記工程(i)において、酸を用いて前記酸性凝集物含有廃液のpHを1.0以上4.0以下に調整する<1>〜<9>のいずれかの酸性凝集物含有廃液の処理方法。
<11>前記酸として、硫酸または塩酸を用いる<10>の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
<12>前記酸性凝集物含有廃液としてフォトレジスト現像廃液を処理する<1>〜<11>のいずれかの酸性凝集物含有廃液の処理方法。
<13>下記(1)〜(3)を備える、水処理装置。
(1):酸性凝集物および被酸化性の汚染物質を含む酸性凝集物含有廃液中の前記被酸化性の汚染物質をフェントン反応により酸化するとともに、前記フェントン反応により生成した第二鉄イオンを、鉄還元触媒により第一鉄イオンに還元し、反応液を得る反応槽
(2):前記反応液のpHを4.3以上6.5未満に調整し、前記第一鉄イオンおよび前記第二鉄イオンを不溶化させ、第一鉄化合物および第二鉄化合物が懸濁した懸濁液を得る中和槽
(3):前記懸濁液を、前記第二鉄化合物を含む汚泥と処理水とに分離する濃縮装置
<14>下記(1)、(2)および下記(A)、(B)を備える、水処理装置。
(1):酸性凝集物および被酸化性の汚染物質を含む酸性凝集物含有廃液中の前記被酸化性の汚染物質をフェントン反応により酸化するとともに、前記フェントン反応により生成した第二鉄イオンを、鉄還元触媒により第一鉄イオンに還元し、反応液を得る反応槽
(2):前記反応液のpHを4.3以上6.5未満に調整し、前記第一鉄イオンおよび前記第二鉄イオンを不溶化させ、第一鉄化合物および第二鉄化合物が懸濁した懸濁液を得る中和槽
(A):前記懸濁液に凝集剤を添加する凝集装置
(B):前記凝集剤が添加された前記懸濁液を、前記第二鉄化合物を含む汚泥と処理水とに分離する濃縮装置
<15>下記(4)をさらに備える<14>の水処理装置。
(4):前記凝集剤が添加された前記懸濁液を中和する再中和槽
<16>前記(3)または前記(B)の後に、下記(5)をさらに備える<13>〜<15>のいずれかの水処理装置。
(5):前記処理水に含まれる前記被酸化性の汚染物質を微生物により分解し、生物処理水を得る生物処理槽
<17>下記(6)をさらに備える<13>〜<16>のいずれかの水処理装置。
(6):前記汚泥の少なくとも一部を前記(1)に返送する汚泥返送手段
<18>前記鉄還元触媒は、活性炭およびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも一つである<13>〜<17>のいずれかの水処理装置。
<19>前記活性炭が酸化鉄ナノ粒子を有する、<18>の水処理装置。
<20>前記(1)に酸またはアルカリを供給して前記酸性凝集物含有廃液のpHを調整する第一pH調整装置と、
前記(2)にアルカリを供給して前記反応液のpHを調整する第二pH調整装置と、をさらに備える<13>〜<19>のいずれかの水処理装置。
<21>前記(3)または前記(B)は、脱水機を有する<13>〜<20>のいずれかの水処理装置。
<22>前記(3)または前記(B)は、濾過膜を有する<13>〜<21>のいずれかの水処理装置。
<23>前記(3)または前記(B)は、前記(2)の内部に設けられている<13>〜<22>のいずれかの水処理装置。
[1]下記工程(i)〜(v)を有する酸性凝集物含有廃液の処理方法。
(i):酸性凝集物および被酸化性の汚染物質を含む酸性凝集物含有廃液のpHを1.0以上4.0以下に調整するとともに、フェントン反応を行って、前記被酸化性の汚染物質を酸化し、反応液を得る酸化工程
(ii):前記フェントン反応により生成し、前記反応液に含まれる第二鉄イオンを、鉄還元触媒の存在下で第一鉄イオンに還元する還元工程
(iii):前記反応液のpHを4.3以上6.0未満に調整し、前記第一鉄イオンおよび前記第二鉄イオンを不溶化させ、第一鉄化合物および第二鉄化合物が懸濁した懸濁液を得る中和工程
(iv):前記懸濁液に凝集剤を添加する凝集工程
(v):前記凝集剤が添加された前記懸濁液を、前記第二鉄化合物を含む汚泥と処理水とに分離する固液分離工程
[2]下記工程(vi)をさらに有する[1]に記載の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
(vi):前記汚泥の少なくとも一部を前記工程(i)に返送する汚泥返送工程
[3]前記工程(iv)と、前記工程(v)と、の間に、下記工程(vii)を有する[2]に記載の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
(vii):前記凝集剤が添加された前記懸濁液を中和する再中和工程
[4]前記凝集剤が高分子凝集剤である[2]または[3]に記載の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
[5]前記高分子凝集剤がノニオン系高分子凝集剤である[4]に記載の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
[6]前記鉄還元触媒は、活性炭およびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも一つである[1]〜[5]のいずれか1項に記載の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
[7]前記工程(i)において、酸を用いて前記酸性凝集物含有廃液のpHを1.0以上4.0以下に調整する[1]〜[6]のいずれか1項に記載の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
[8]前記酸として、硫酸または塩酸を用いる[7]に記載の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
[9]前記工程(v)の後に、さらに下記工程(viii)を有する[1]〜[8]のいずれか1項に記載の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
(viii):前記処理水に含まれる前記被酸化性の汚染物質を微生物により分解し、生物処理水を得る生物処理工程
[10]前記酸性凝集物含有廃液としてフォトレジスト現像廃液を処理する[1]〜[9]のいずれか1項に記載の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
[11]下記(1)〜(4)を備える、水処理装置。
(1):酸性凝集物および被酸化性の汚染物質を含む酸性凝集物含有廃液中の前記被酸化性の汚染物質をフェントン反応により酸化するとともに、前記フェントン反応により生成した第二鉄イオンを、鉄還元触媒により第一鉄イオンに還元し、反応液を得る反応槽
(2):前記反応液のpHを4.3以上6.0未満に調整し、前記第一鉄イオンおよび前記第二鉄イオンを不溶化させ、第一鉄化合物および第二鉄化合物が懸濁した懸濁液を得る中和槽
(3):前記懸濁液に凝集剤を添加する凝集装置
(4):前記凝集剤が添加された前記懸濁液を、前記第二鉄化合物を含む汚泥と処理水とに分離する濃縮装置
[12]下記(5)を備える[11]に記載の水処理装置。
(5):前記汚泥の少なくとも一部を前記(1)に返送する汚泥返送手段
[13]下記(6)を備える[12]に記載の水処理装置。
(6):前記凝集剤が添加された前記懸濁液を中和する再中和槽
[14]前記(1)に酸またはアルカリを供給して前記酸性凝集物含有廃液のpHを調整する第一pH調整装置と、
前記(2)にアルカリを供給して前記反応液のpHを調整する第二pH調整装置と、を備える[11]〜[13]のいずれか1項に記載の水処理装置。
[15]前記(4)は、脱水機を有する[11]〜[14]のいずれか1項に記載の水処理装置。
[16]前記(4)は、濾過膜を有する[11]〜[14]のいずれか1項に記載の水処理装置。
[17]前記(4)は、前記(2)の内部に設けられている[11]〜[16]のいずれか1項に記載の水処理装置。
[18]前記(4)の後に、下記(7)を備える[11]〜[17]のいずれか1項に記載の水処理装置。
(7):前記処理水に含まれる前記被酸化性の汚染物質を微生物により分解し、生物処理水を得る生物処理槽
本実施形態の酸性凝集物含有廃液の処理方法は、下記工程(i)〜(iii)および下記工程(a)、(b)を有する。
(i):酸性凝集物および被酸化性の汚染物質を含む酸性凝集物含有廃液のpHを1.0以上4.0以下に調整するとともに、フェントン反応を行って、被酸化性の汚染物質を酸化し、反応液を得る酸化工程
(ii):反応液に含まれる第二鉄イオンを、鉄還元触媒の存在下で第一鉄イオンに還元する還元工程
(iii):反応液のpHを4.3以上6.5未満に調整し、第一鉄イオンおよび第二鉄イオンを不溶化させ、第一鉄化合物および第二鉄化合物が懸濁した懸濁液を得る中和工程
(a):懸濁液に凝集剤を添加する凝集工程
(b):凝集剤が添加された懸濁液を、第二鉄化合物を含む汚泥と処理水とに分離する固液分離工程
以下、第1実施形態の酸性凝集物含有廃液の処理方法に用いる処理装置について説明する。図1は、第1実施形態の処理装置の概略構成を示す図である。以下、「酸性凝集物含有廃液」を単に「廃液」と称することがある。また、「酸性凝集物含有廃液の処理装置」を単に「処理装置」と称することがある。また、「酸性凝集物および被酸化性の汚染物質を含む酸性凝集物含有廃液」を単に「酸性凝集物含有廃液」または「廃液」と称することがある。
処理装置1は、酸性凝集物および被酸化性の汚染物質を含む廃液を、フェントン反応を利用して酸化処理する。
フミン質の代表的な元素組成は、炭素:50〜65%、水素:4〜6%、酸素:30〜41%であり、その他微量の窒素、リン、イオウなどを含んでいる。また、フミン質は、主に芳香族からなり、カルボキシル基、フェノール性水酸基、カルボニル基、水酸基などの官能基を有する。
亜リン酸や次亜リン酸は、めっき工場の工場廃液などに含まれている。
反応槽11は、廃液に含まれる被酸化性の汚染物質をフェントン反応により酸化するとともに、フェントン反応により生成した第二鉄イオンを鉄還元触媒により第一鉄イオンに還元する。反応槽11には、少なくとも第一鉄イオン(Fe2+)を発生させる鉄試薬、過酸化水素および鉄還元触媒が充填されている。
反応液輸送流路13には、反応槽11から中和槽21に輸送される反応液が流れている。
pH調整装置14は、供給される廃液のpHに応じて、反応槽11内に酸またはアルカリを添加し、反応槽11の廃液のpHを調整する。
反応槽11の廃液のpHは、2.0以上3.0以下に調整されることが好ましく、2.5以上3.0以下に調整されることがより好ましい。酸性凝集物は、pHが1.0以上4.0以下の条件で、廃液に含まれる水に対して不溶化する。
これらの酸は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらのアルカリは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
鉄試薬添加手段15は、反応槽11の廃液に鉄試薬を添加する。
触媒添加手段17は、反応槽11の廃液に鉄還元触媒を添加する。
鉄還元触媒としては、活性炭およびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも一つであることが好ましく、触媒効率や廃触媒の処理の観点から、活性炭がより好ましい。
例えば、活性炭がγ−オキシ水酸化鉄を主成分とする酸化鉄ナノ粒子を有する場合、鉄還元触媒から電子が移動し、γ−オキシ水酸化鉄中の第三鉄イオン(Fe3+)が過酸化水素の存在下で還元され、下式(I)で示すフェントン様反応が進行し、ラジカルが発生する。
Fe3++H2O2 → Fe2++H++HO2・ ・・・(I)
過酸化水素添加手段16は、反応槽11の廃液に過酸化水素を添加する。
中和槽21は、第一鉄イオン、およびフェントン反応により生成した第二鉄イオンを反応液から除去するために不溶化させ、第一鉄化合物および第二鉄化合物を生成させる。
pH調整装置24は、反応槽11から供給される反応液のpHに応じて、中和槽21内にアルカリを添加し、中和槽21の反応液のpHを調整する。中和槽21の反応液のpHは、第一鉄イオンおよび第二鉄イオンを不溶化させることが可能であり、かつ、酸性凝集物が水に対して不溶な状態に維持可能である範囲に調整される。中和槽21の反応液のpHは、4.3以上6.5未満の範囲に調整される。中和槽21の反応液のpHが4.3以上であると、第一鉄イオンおよび第二鉄イオンを十分に不溶化させることができると考えられる。
凝集装置51は、第二鉄化合物を含む汚泥が凝集した凝集懸濁液を得る。本明細書において、凝集懸濁液とは、汚泥が凝集した懸濁液を意味する。凝集装置51は、凝集剤添加装置52と、凝集槽54と、を備える。
凝集装置51の凝集槽54から供給される凝集懸濁液は、第二鉄化合物を含む汚泥が凝集している。濃縮装置41は、この凝集懸濁液を、第二鉄化合物を含む汚泥と処理水とに固液分離する。濃縮装置41は、濃縮槽44を備えている。濃縮槽44は、凝集懸濁液中で汚泥を沈降させることにより、凝集懸濁液を汚泥と処理水とに固液分離する、いわゆる沈殿池である。濃縮槽44の上部には、処理水が多く存在し、濃縮槽44の下部には、汚泥が多く存在する。
処理水貯留槽71は、処理水を貯留する。処理水貯留槽71には、第一処理水輸送流路42が接続されている。処理水貯留槽71に貯留された処理水は、例えば、廃液を放出した工場等に返送され、再利用されるか、場合によっては工業用水などで希釈され、河川などに放流されてもよい。
図1に示す処理装置1を用いる酸性凝集物含有廃液の処理方法について説明する。以下、「酸性凝集物含有廃液の処理方法」を単に「処理方法」と称することがある。本実施形態の処理方法は、酸化工程、還元工程、中和工程、凝集工程および固液分離工程をこの順で行う。なお、酸化工程と、還元工程とが、同時に行われてもよい。
この場合、本実施形態の酸性凝集物含有廃液の処理方法は、下記工程(i)〜(iv)を有する。
(i):酸性凝集物および被酸化性の汚染物質を含む酸性凝集物含有廃液のpHを1.0以上4.0以下に調整するとともに、フェントン反応を行って、被酸化性の汚染物質を酸化し、反応液を得る酸化工程
(ii):反応液に含まれる第二鉄イオンを、鉄還元触媒の存在下で第一鉄イオンに還元する還元工程
(iii):反応液のpHを4.3以上6.5未満に調整し、第一鉄イオンおよび第二鉄イオンを不溶化させ、第一鉄化合物および第二鉄化合物が懸濁した懸濁液を得る中和工程
(iv):懸濁液を、第二鉄化合物を含む汚泥と処理水とに分離する固液分離工程
よって、凝集工程を省略し、中和工程で得られる懸濁液を、第二鉄化合物を含む汚泥と処理水とに分離する場合でも、最終的に得られる処理水に鉄イオンが溶出するのを抑制することができる。
[酸性凝集物含有廃液の処理装置]
以下、第2実施形態の酸性凝集物含有廃液の処理方法に用いる処理装置について説明する。図2は、第2実施形態の処理装置の概略構成を示す図である。
汚泥返送手段32は、濃縮装置41の濃縮槽44から反応槽11に汚泥の少なくとも一部を返送する。汚泥には、不溶化した酸性凝集物が含まれている。汚泥に含まれている酸性凝集物は、反応槽11で再び処理される。汚泥返送手段32は、汚泥返送流路33と、汚泥返送流路33の途中に設けられたポンプ33aと、を備えている。汚泥返送流路33は、ポンプ33aによって、濃縮槽44から反応槽11に汚泥の少なくとも一部を返送する。
図2に示す処理装置2を用いる酸性凝集物含有廃液の処理方法について説明する。本実施形態の処理方法は、酸化工程、還元工程、中和工程、凝集工程、固液分離工程および汚泥返送工程をこの順で行う。なお、第1実施形態と同様に、酸化工程と、還元工程とが、同時に行われてもよい。
[酸性凝集物含有廃液の処理装置]
以下、第3実施形態の酸性凝集物含有廃液の処理方法に用いる処理装置について説明する。図3は、第3実施形態の処理装置の概略構成を示す図である。
再中和槽61は、第二鉄化合物を含む汚泥が凝集した懸濁液を中和する。再中和槽61には、凝集懸濁液輸送流路53と、中和懸濁液輸送流路63と、が接続されている。
図3に示す処理装置3を用いる酸性凝集物含有廃液の処理方法について説明する。本実施形態の処理方法は、酸化工程、還元工程、中和工程、凝集工程、再中和工程および固液分離工程をこの順で行う。なお、第1実施形態と同様に、酸化工程と、還元工程とが、同時に行われてもよい。
[酸性凝集物含有廃液の処理装置]
以下、第4実施形態の酸性凝集物含有廃液の処理方法に用いる処理装置について説明する。図4は、第4実施形態の処理装置の概略構成を示す図である。
生物処理槽81は、処理水に含まれる易分解化された被酸化性の汚染物質を微生物により分解し、生物処理水を得る。生物処理槽81には、第一処理水輸送流路42と、生物処理水輸送流路82と、が接続されている。
生物処理水貯留槽91は、生物処理水を貯留する。生物処理水貯留槽91には、生物処理水輸送流路82が接続されている。
図4に示す処理装置4を用いる酸性凝集物含有廃液の処理方法について説明する。本実施形態の処理方法は、酸化工程、還元工程、中和工程、凝集工程、再中和工程、固液分離工程および生物処理工程をこの順で行う。なお、第1実施形態と同様に、酸化工程と、還元工程とが、同時に行われてもよい。
処理水中の全鉄濃度の測定は、デジタルパックテストマルチ(株式会社共立理化学研究所製)により測定した。
鉄還元触媒:活性炭(三菱ケミカルアクア・ソリューションズ株式会社製、「DiaFellow CT」)
鉄試薬:硫酸鉄(II)七水和物(FeSO4・7H2O)
凝集剤溶液:溶液全量に対して0.1質量%ノニオン系高分子凝集剤(三菱ケミカルアクア・ソリューションズ社製、「NP500」)を含む溶液
2000mLの容器Aにフォトレジスト現像廃液(モデル排水)1500mLを入れ、さらに、フォトレジスト現像廃液を撹拌しながら容器Aに硫酸を添加してpHを2.9に調整した。
中和工程において、反応液のpHを5.1としたこと以外は、実施例1と同様に行った。処理水の全鉄濃度は35mg/Lであった。
中和工程において、反応液のpHを5.5としたこと以外は、実施例1と同様に行った。処理水の全鉄濃度は38mg/Lであった。
中和工程において、反応液のpHを5.9としたこと以外は、実施例1と同様に行った。処理水の全鉄濃度は51mg/Lであった。
中和工程を行わなかったこと以外は、実施例1と同様に行った。処理水の全鉄濃度は636mg/Lであった。
中和工程において、反応液のpHを3.1としたこと以外は、実施例1と同様に行った。処理水の全鉄濃度は282mg/Lであった。
中和工程において、反応液のpHを3.5としたこと以外は、実施例1と同様に行った。処理水の全鉄濃度は187mg/Lであった。
中和工程において、反応液のpHを3.9としたこと以外は、実施例1と同様に行った。処理水の全鉄濃度は111mg/Lであった。
中和工程において、反応液のpHを6.7としたこと以外は実施例1と同様に行った。
処理水の全鉄濃度は106mg/Lであった。
中和工程において、反応液のpHを7.1としたこと以外は実施例1と同様に行った。
処理水の全鉄濃度は160mg/Lであった。
高分子凝集剤添加後、十分に汚泥フロックが形成した後に、pHが7.0となるよう再中和を行い、得られた不溶化液を、鉄化合物および鉄還元触媒を含む汚泥と処理水とに分離したこと以外は実施例1と同様に行った。
凝集工程後、固液分離工程までの間において、十分に汚泥の凝集体が形成したことを確認してから、凝集懸濁液のpHが7.0となるよう再中和を行ったこと以外は実施例2と同様に行った。処理水の全鉄濃度は31mg/Lであった。
凝集工程後、固液分離工程までの間において、十分に汚泥の凝集体が形成したことを確認してから、凝集懸濁液のpHが7.0となるよう再中和を行ったこと以外は実施例3と同様に行った。処理水の全鉄濃度は39mg/Lであった。
凝集工程後、固液分離工程までの間において、十分に汚泥の凝集体が形成したことを確認してから、凝集懸濁液のpHが7.0となるよう再中和を行ったこと以外は実施例4と同様に行った。処理水の全鉄濃度は40mg/Lであった。
中和工程において、反応液のpHを4.3としたこと以外は実施例1と同様に行った。
処理水の全鉄濃度は65mg/Lであった。
凝集工程後、固液分離工程までの間において、十分に汚泥の凝集体が形成したことを確認してから、凝集懸濁液のpHが7.0となるよう再中和を行ったこと以外は実施例9と同様に行った。処理水の全鉄濃度は30mg/Lであった。
中和工程において、反応液のpHを6.3としたこと以外は実施例1と同様に行った。
処理水の全鉄濃度は92mg/Lであった。
なお、全鉄の除去率は、反応液全量に対する鉄試薬の質量濃度に対する、処理水全量に対する鉄試薬の質量濃度の割合を採用した。
反応液における鉄還元触媒の表面状態は、走査型電界放出型透過電子顕微鏡(以下「(S)TEM」と記載する。)により観察した。
・電界放出型透過電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JEM 2100F」)
・エネルギー分散型X線分光装置(日本電子株式会社製「JED−2300T」)
・TEM明視野法
・高角度環状暗視野走査透過型電子顕微鏡法((S)TEM−HAADF)
・(S)TEM二次電子法
・TEM/(S)TEMエネルギー分散型X線分析(EDS)分析
XAFS装置:高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所放射光実験施設のBL−12Cの測定装置
・光子数:5×1010photons/s
・分光器:Si(111)二結晶分光器
・検出器:19素子SSD
・測定法:透過法(電離箱ガス:窒素ガス100%)
・エネルギー範囲:7090〜7190eV
解析ソフトとしてEXAFSH2およびXMCDを使用して、XANES(X−ray Absorption Near Edge Structure)およびEXAFS(Extended X−ray Absorption Fine Structure)を下記の方法でそれぞれ解析した。
吸収端前のバックグラウンドを下式(II)で示すVictoreen関数に類似の関数で除去した後、エッジジャンプを1として規格化し、ナノサイズの粒子の組成を解析した。
μt=Cλ3−Dλ4 ・・・(II)
ここで式(II)中、μは波長λ(オングストローム)のX線に対する質量吸収係数であり、tは試料の厚み(cm)であり、CおよびDは元素により決まる係数(https://www.kspub.co.jp/download/153295−3CD.pdf参照)であり、λはX線の波長である。
バックグラウンド除去後、吸収立ち上がりの変曲点をE0としてX線エネルギーEを、下式(III)で示す光電子の波数kに変換し、原子吸収分を除去して規格化した。次いで、動径構造関数であるEXAFS関数にk3の重みをかけ、複素フーリエ変換して、ナノサイズの粒子の組成を解析した。
k=2m(E−E0)h/2π ・・・(III)
ここで式(III)中、mは電子質量であり、hはプランク定数であり、πは円周率である。(h/2π)はディラック定数である。
装置、21…中和槽、32…汚泥返送手段、41…濃縮装置、51…凝集装置、61…再中和槽、81…生物処理槽
Claims (23)
- 下記工程(i)〜(iv)を有する酸性凝集物含有廃液の処理方法。
(i):酸性凝集物および被酸化性の汚染物質を含む酸性凝集物含有廃液のpHを1.0以上4.0以下に調整するとともに、フェントン反応を行って、前記被酸化性の汚染物質を酸化し、反応液を得る酸化工程
(ii):前記反応液に含まれる第二鉄イオンを、鉄還元触媒の存在下で第一鉄イオンに還元する還元工程
(iii):前記反応液のpHを4.3以上6.5未満に調整し、前記第一鉄イオンおよび前記第二鉄イオンを不溶化させ、第一鉄化合物および第二鉄化合物が懸濁した懸濁液を得る中和工程
(iv):前記懸濁液を、前記第二鉄化合物を含む汚泥と処理水とに分離する固液分離工程 - 下記工程(i)〜(iii)および下記工程(a)、(b)を有する酸性凝集物含有廃液の処理方法。
(i):酸性凝集物および被酸化性の汚染物質を含む酸性凝集物含有廃液のpHを1.0以上4.0以下に調整するとともに、フェントン反応を行って、前記被酸化性の汚染物質を酸化し、反応液を得る酸化工程
(ii):前記反応液に含まれる第二鉄イオンを、鉄還元触媒の存在下で第一鉄イオンに還元する還元工程
(iii):前記反応液のpHを4.3以上6.5未満に調整し、前記第一鉄イオンおよび前記第二鉄イオンを不溶化させ、第一鉄化合物および第二鉄化合物が懸濁した懸濁液を得る中和工程
(a):前記懸濁液に凝集剤を添加する凝集工程
(b):前記凝集剤が添加された前記懸濁液を、前記第二鉄化合物を含む汚泥と処理水とに分離する固液分離工程 - 前記工程(a)と前記工程(b)との間に、下記工程(v)を有する請求項2に記載の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
(v):前記凝集剤が添加された前記懸濁液を中和する再中和工程 - 前記凝集剤が高分子凝集剤である請求項2または3に記載の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
- 前記高分子凝集剤がノニオン系高分子凝集剤である請求項4に記載の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
- 前記工程(iv)または前記工程(b)の後に、下記工程(vi)をさらに有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
(vi):前記処理水に含まれる前記被酸化性の汚染物質を微生物により分解し、生物処理水を得る生物処理工程 - 下記工程(vii)をさらに有する請求項1〜6のいずれか1項に記載の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
(vii):前記汚泥の少なくとも一部を前記工程(i)に返送する汚泥返送工程 - 前記鉄還元触媒は、活性炭およびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも一つである請求項1〜7のいずれか1項に記載の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
- 前記活性炭が酸化鉄ナノ粒子を有する、請求項8に記載の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
- 前記工程(i)において、酸を用いて前記酸性凝集物含有廃液のpHを1.0以上4.0以下に調整する請求項1〜9のいずれか1項に記載の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
- 前記酸として、硫酸または塩酸を用いる請求項10に記載の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
- 前記酸性凝集物含有廃液としてフォトレジスト現像廃液を処理する請求項1〜11のいずれか1項に記載の酸性凝集物含有廃液の処理方法。
- 下記(1)〜(3)を備える、水処理装置。
(1):酸性凝集物および被酸化性の汚染物質を含む酸性凝集物含有廃液中の前記被酸化性の汚染物質をフェントン反応により酸化するとともに、前記フェントン反応により生成した第二鉄イオンを、鉄還元触媒により第一鉄イオンに還元し、反応液を得る反応槽
(2):前記反応液のpHを4.3以上6.5未満に調整し、前記第一鉄イオンおよび前記第二鉄イオンを不溶化させ、第一鉄化合物および第二鉄化合物が懸濁した懸濁液を得る中和槽
(3):前記懸濁液を、前記第二鉄化合物を含む汚泥と処理水とに分離する濃縮装置 - 下記(1)、(2)および下記(A)、(B)を備える、水処理装置。
(1):酸性凝集物および被酸化性の汚染物質を含む酸性凝集物含有廃液中の前記被酸化性の汚染物質をフェントン反応により酸化するとともに、前記フェントン反応により生成した第二鉄イオンを、鉄還元触媒により第一鉄イオンに還元し、反応液を得る反応槽
(2):前記反応液のpHを4.3以上6.5未満に調整し、前記第一鉄イオンおよび前記第二鉄イオンを不溶化させ、第一鉄化合物および第二鉄化合物が懸濁した懸濁液を得る中和槽
(A):前記懸濁液に凝集剤を添加する凝集装置
(B):前記凝集剤が添加された前記懸濁液を、前記第二鉄化合物を含む汚泥と処理水とに分離する濃縮装置 - 下記(4)をさらに備える請求項14に記載の水処理装置。
(4):前記凝集剤が添加された前記懸濁液を中和する再中和槽 - 前記(3)または前記(B)の後に、下記(5)をさらに備える請求項13〜15のいずれか1項に記載の水処理装置。
(5):前記処理水に含まれる前記被酸化性の汚染物質を微生物により分解し、生物処理水を得る生物処理槽 - 下記(6)をさらに備える請求項13〜16のいずれか1項に記載の水処理装置。
(6):前記汚泥の少なくとも一部を前記(1)に返送する汚泥返送手段 - 前記鉄還元触媒は、活性炭およびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも一つである請求項13〜17のいずれか1項に記載の水処理装置。
- 前記活性炭が酸化鉄ナノ粒子を有する、請求項18に記載の水処理装置。
- 前記(1)に酸またはアルカリを供給して前記酸性凝集物含有廃液のpHを調整する第一pH調整装置と、
前記(2)にアルカリを供給して前記反応液のpHを調整する第二pH調整装置と、をさらに備える請求項13〜19のいずれか1項に記載の水処理装置。 - 前記(3)または前記(B)は、脱水機を有する請求項13〜20のいずれか1項に記載の水処理装置。
- 前記(3)または前記(B)は、濾過膜を有する請求項13〜21のいずれか1項に記載の水処理装置。
- 前記(3)または前記(B)は、前記(2)の内部に設けられている請求項13〜22のいずれか1項に記載の水処理装置。
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