JP2023010580A - 集塵水の処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]排ガスの湿式集塵処理により得られる集塵水中の懸濁物質を固液分離する固液分離設備と、前記固液分離設備で得られた分離液の一部を洗浄水として前記湿式集塵処理に供する循環設備とを用いて、前記集塵水を処理する方法であって、
前記集塵水は、さらにペンタシアノカルボニル鉄錯体を含有し、
前記集塵水中の前記懸濁物質が亜鉛及び銅の一方又は両方を含む条件1、及び前記集塵水にさらに亜鉛塩及び銅塩の一方又は両方を添加する条件2のうちの少なくとも一方を満たす条件下、前記集塵水に、アミン構造を有するカチオン性化合物を添加して、前記固液分離設備で固液分離処理することを含む、集塵水の処理方法。
[2]前記集塵水中の前記懸濁物質が亜鉛及び銅の一方又は両方を含み、
少なくとも前記条件1を満たす条件下、前記集塵水に前記カチオン性化合物を添加することを含む上記[1]に記載の集塵水の処理方法。
[3]前記条件2として、前記集塵水に、前記亜鉛塩及び前記銅塩の一方又は両方を添加することを含む上記[1]又は[2]に記載の集塵水の処理方法。
[4]前記カチオン性化合物は、ジメチルアミン・エピクロロヒドリン重縮合物、ジシアンジアミド・ホルムアルデヒド重縮合物、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体、ジメチルアミン・エピクロロヒドリン・ポリエチレンポリアミン重縮合物、アリルアミン塩酸塩重合体、及びアリルアミン塩酸塩・ジアリルアミン塩酸塩共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む上記[1]~[3]のいずれかに記載の集塵水の処理方法。
[5]前記カチオン性化合物は、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体を含む上記[1]~[4]のいずれかに記載の集塵水の処理方法。
[6]前記カチオン性化合物は、オレイルアミンを含む上記[1]~[3]のいずれかに記載の集塵水の処理方法。
[7]前記カチオン性化合物は、オレイルアミンとジデシルジメチルアンモニウムクロリドの混合物を含む上記[1]~[3]のいずれかに記載の集塵水の処理方法。
[8]前記集塵水は、さらにシアン化物イオンを含有し、
前記集塵水;前記循環設備に供給される前の前記分離液;及び前記循環設備に供給された前記分離液;のうちの少なくともいずれかに、酸化剤を添加することを含む上記[1]~[7]のいずれかに記載の集塵水の処理方法。
[9]前記酸化剤は、少なくとも過酸化水素を含む上記[8]に記載の集塵水の処理方法。
[10]前記酸化剤は、過酸化水素と、次亜塩素酸又はその塩との組み合わせ;過酸化水素と、触媒量としての銅塩との組み合わせ;過酸化水素と、還元性硫黄化合物との組み合わせ;次亜塩素酸又はその塩と、還元性硫黄化合物との組み合わせ;からなる群より選ばれる少なくとも1種の組み合わせを含む上記[8]に記載の集塵水の処理方法。
本試験例では、処理対象である集塵水として、以下に述べる、シアン成分を含有する原水と、懸濁物質とを混合して調製した模擬集塵水を用いた。
所定の工場における排ガスの洗浄を行う排ガス処理装置から排出された、未燃カーボン、鉄分、及び亜鉛分等の懸濁物質を含有する廃水を沈降分離して得られた上澄水を用意した。この上澄水を原水とし、採取した日が異なる3種の原水No.1~3を用意した。これらの原水について、JIS K0102:2013における全シアンの測定方法により、全シアン(T-CN)濃度を測定し、JIS K0102:2013におけるシアン化物の測定法のうちの通気法により、遊離シアン(F-CN)濃度を測定した。また、T-CN濃度の測定値からF-CN濃度の測定値を差し引いた値をシアノ錯体濃度として算出した。その結果を表1に示す。
(測定条件)
カラム;ODSカラム(商品名「L-Column2」;粒子径5μm、内径4.6mm、カラム長150mm、2連;化学物質評価研究機構製)
移動相;アセトニトリルと25mMリン酸緩衝液(pH7.0、イオンペア試薬として15mMリン酸二水素テトラブチルアンモニウムを含む)との体積比40:60の混合物
流速;0.8mL/分
カラム温度;40℃
検出器;ICP-MS及びフォトダイオードアレイ(PDA)(検出波長:210~400nm)
ICP-MSにおける検出対象元素:Fe(原子量56)、Cu(原子量63)、Ni(原子量60)、Co(原子量59)、Zn(原子量66)
注入量;50~100μL
所定の工場における排ガスの洗浄を行う排ガス処理装置から排出された、未燃カーボン、鉄分、及び亜鉛等を含む懸濁物質(SSNo.1)と、亜鉛及び銅を含まない懸濁物質(SSNo.2)を用意した。これらの懸濁物質(SS)の元素組成を蛍光X線分析によって求め、表2に示した。後述する通り、これらの懸濁物質(SSNo.1又はSSNo.2)と、上述した原水(原水No.1~3のいずれか)とを混合して模擬集塵水を調製した。
原水(原水No.1~3のいずれか)を100mLビーカーにとり、50℃になるように加熱撹拌し、塩酸によりpH7.5に調整した。原水に対し、懸濁物質(SSNo.1又はSSNo.2)、又はSSNo.2と上記金属水酸化物懸濁液を、合計SS濃度が後述する試験例で示す通りになるように添加した。このようにして、シアン成分、及び懸濁物質(SSNo.1~13のいずれか)を含有する模擬集塵水を調製した。各試験例で処理対象とした模擬集塵水に使用した原水及び懸濁物質(SS)の種類(No.)、並びに当該集塵水中のSS濃度、及び亜鉛(Zn)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、又はマンガン(Mn)の濃度を、後記表5~10の模擬集塵水欄に示す。
原水No.1を100mLビーカーにとり、50℃になるように加熱撹拌し、塩酸によりpH7.5に調整した。この原水にSSNo.2を2000mg/L添加して模擬集塵水とし、その模擬集塵水に対して、硫酸亜鉛7水和物の10質量%濃度水溶液を硫酸亜鉛(ZnSO4)として10mg/L、後記表4に示すカチオン性化合物Aを10mg/L添加した。それらの添加後、予備試験1では20秒間、予備試験2では300秒間(5分間)撹拌して反応させ、反応液を得た。得られた反応液をろ紙(5種C)でろ過し、ろ液を得た。このろ液中の全シアン(T-CN)濃度を、後記の「処理水のT-CN濃度の測定」と同様の方法で測定した。予備試験1及び2の結果を、原水No.1のT-CN濃度値とともに表3に示す。
以下に述べる試験例では、カチオン性化合物として下記表4に示す化合物A~Lを用い、また、比較のための化合物Mとしてアクリルアミド・アクリル酸ナトリウム共重合物を用いた。化合物A~Hはアミン構造を有するカチオン性ポリマーである。化合物Iは第4級アンモニウムの構造を有するカチオン性モノマーであり、化合物Jは第1級アミンの構造を有するカチオン性モノマーである。また、化合物K及びLは、2種のカチオン性化合物(オレイルアミン及びジデシルジメチルアンモニウムクロリド)の混合物であるが、便宜上、化合物と記載する。
(試験方法)
上記「模擬集塵水の調製」の通り、原水No.1にSSNo.2をSS濃度が2000mg/Lとなるように添加して調製した模擬集塵水を処理対象とした。この50℃、pH7.5の模擬集塵水に、表4に示すカチオン性化合物Aを10mg/L、及び金属塩溶液を下記表5の処理条件欄に示す金属としての添加濃度(金属塩中の金属元素換算の添加濃度)にて添加し、5分間撹拌した後、その模擬集塵水を含む液(以下、反応液)をろ紙(5種C)でろ過した。得られたろ液を処理水とした。ただし、試験例1-1では、ブランク試験として、模擬集塵水にカチオン性化合物A及び金属塩溶液のいずれも添加せずに試験を行い、試験例1-2では、金属塩を添加せずに試験を行った。上記金属塩溶液には、Zn2+源として硫酸亜鉛7水和物の水溶液、Cu+源として酸化第一銅の塩酸溶液、Cu2+源として硫酸銅5水和物の水溶液、Ni2+源として硫酸ニッケル6水和物の水溶液、Mn2+源として硫酸マンガン5水和物の水溶液、及びFe2+源として塩化第一鉄の水溶液を用いた(それぞれ、表中、Zn2+、Cu+、Cu2+、Ni2+、Mn2+、及びFe2+と記す。)。
得られた処理水について、JIS K0102の38.1.2で規定される「pH2以下で発生するシアン化水素」で前処理し、JIS K0102の38.3で規定される「4-ピリジンカルボン酸-ピラゾロン吸光光度法」に準じた方法を用いることで全シアン(T-CN)濃度を測定した。結果を表5の処理水欄に示す。
上記「模擬集塵水の調製」の通り、原水No.1に、下記表6の模擬集塵水欄に示す懸濁物質(SSNo.2~13のいずれか)を2000mg/L含むように調製した模擬集塵水を処理対象とした。この50℃、pH7.5の模擬集塵水に、表4に示すカチオン性化合物Aを下記表6の処理条件欄に示す添加濃度にて添加し、5分間撹拌した後、反応液をろ紙(5種C)でろ過した。得られたろ液を処理水とした。ただし、試験例2-1~2-8では、模擬集塵水にカチオン性化合物Aを添加せずに試験を行った。得られた処理水中の全シアン(T-CN)濃度を、上記の「処理水のT-CN濃度の測定」と同様の方法で測定した。その結果を表6の処理水欄に示す。
上記「模擬集塵水の調製」の通り、原水No.1に、下記表7の模擬集塵水欄に示す懸濁物質(SSNo.1又はSSNo.6)を当該欄に示すSS濃度にて含むように調製した模擬集塵水を処理対象とした。この50℃、pH7.5の模擬集塵水に、表4に示すカチオン性化合物Aを10mg/L添加し、5分間撹拌した後、反応液をろ紙(5種C)でろ過した。得られたろ液を処理水とした。ただし、試験例3-1~3-6では、模擬集塵水にカチオン性化合物Aを添加せずに試験を行った。得られた処理水中の全シアン(T-CN)濃度を、上記の「処理水のT-CN濃度の測定」と同様の方法で測定した。その結果を表7の処理水欄に示す。
上記「模擬集塵水の調製」の通り、原水No.1にSSNo.1を2500mg/L添加して調製した模擬集塵水を処理対象とした。この50℃、pH7.5の模擬集塵水に、下記表8の処理条件欄に示す化合物A~M(表4参照)のいずれかを15mg/L添加し、試験例4-3及び4-15~4-29ではさらに、試験例1シリーズで述べた「Zn2+源」又は「Cu+源」の金属塩溶液を下記表8の処理条件欄に示す金属としての添加濃度(金属塩中の金属元素換算の添加濃度)にて添加し、5分間撹拌した後、反応液をろ紙(5種C)でろ過した。得られたろ液を処理水とした。ただし、試験例4-1では、模擬集塵水に化合物A~Mのいずれも添加せずに試験を行った。得られた処理水中の全シアン(T-CN)濃度を、上記の「処理水のT-CN濃度の測定」と同様の方法で測定した。その結果を表8の処理水欄に示す。
上記「模擬集塵水の調製」の通り、原水No.2にSSNo.1をSS濃度が2000mg/Lとなるように添加して調製した模擬集塵水を処理対象とした。この50℃、pH7.5の模擬集塵水に、下記表9の処理条件欄に示す化合物A~M(表4参照)のいずれかを20mg/L添加し、また、同欄中に示す薬剤を各試験例の条件に応じて添加し、5分間撹拌した。ただし、試験例5-1~5-3では、模擬集塵水に化合物A~Mのいずれも添加せずに試験を行った。上記薬剤には、35質量%濃度の過酸化水素水、12質量%濃度の次亜塩素酸水溶液、及び1質量%濃度の硫酸銅(II)5水和物の水溶液を用いた。各試験例における過酸化水素水のH2O2としての添加濃度(mg(H2O2)/L)、次亜塩素酸水溶液のNaClOとしての添加濃度(mg(NaClO)/L)、硫酸銅(II)水溶液のCuとしての添加濃度(mg(Cu)/L)を、表9の薬剤欄に示す。
上記5分間の撹拌後、残存した過酸化水素及び次亜塩素酸を重亜硫酸ナトリウムの添加によって除去した上で、反応液をろ紙(5種C)でろ過して得られたろ液を処理水とした。得られた処理水中の全シアン(T-CN)濃度を、上記の「処理水のT-CN濃度の測定」と同様の方法で測定した。その結果を表9の処理水欄に示す。
上記「模擬集塵水の調製」の通り、原水No.3にSSNo.1をSS濃度が2000mg/Lとなるように添加して調製した模擬集塵水を処理対象とした。この50℃、pH7.5の模擬集塵水に、下記表10の処理条件欄に示す化合物A~M(表4参照)のいずれかを20mg/L添加し、また、同欄中に示す薬剤を各試験例の条件に応じて添加し、5分間撹拌した。ただし、試験例6-1~6-3では、模擬集塵水に化合物A~Mのいずれも添加せずに試験を行った。上記薬剤には、35質量%濃度の過酸化水素水、12質量%濃度の次亜塩素酸水溶液、及び1質量%濃度の硫酸銅(II)5水和物の水溶液を用いた。各試験例における過酸化水素水のH2O2としての添加濃度(mg(H2O2)/L)、次亜塩素酸水溶液のNaClOとしての添加濃度(mg(NaClO)/L)、硫酸銅(II)水溶液のCuとしての添加濃度(mg(Cu)/L)を、表10の薬剤欄に示す。
上記5分間の撹拌後、残存した過酸化水素及び次亜塩素酸を重亜硫酸ナトリウムの添加によって除去した上で、反応液をろ紙(5種C)でろ過して得られたろ液を処理水とした。得られた処理水中の全シアン(T-CN)濃度を、上記の「処理水のT-CN濃度の測定」と同様の方法で測定した。その結果を表10の処理水欄に示す。
2:湿式集塵機
31、32、33、35、36、37:流路
40:固液分離設備
42:カチオン性化合物添加装置
44:亜鉛塩添加装置
46:銅塩添加装置
50:循環設備
52:貯槽
54:流路
56:循環ポンプ
62:酸化剤添加装置
Claims (10)
- 排ガスの湿式集塵処理により得られる集塵水中の懸濁物質を固液分離する固液分離設備と、前記固液分離設備で得られた分離液の一部を洗浄水として前記湿式集塵処理に供する循環設備とを用いて、前記集塵水を処理する方法であって、
前記集塵水は、さらにペンタシアノカルボニル鉄錯体を含有し、
前記集塵水中の前記懸濁物質が亜鉛及び銅の一方又は両方を含む条件1、及び前記集塵水にさらに亜鉛塩及び銅塩の一方又は両方を添加する条件2のうちの少なくとも一方を満たす条件下、前記集塵水に、アミン構造を有するカチオン性化合物を添加して、前記固液分離設備で固液分離処理することを含む、集塵水の処理方法。 - 前記集塵水中の前記懸濁物質が亜鉛及び銅の一方又は両方を含み、
少なくとも前記条件1を満たす条件下、前記集塵水に前記カチオン性化合物を添加することを含む請求項1に記載の集塵水の処理方法。 - 前記条件2として、前記集塵水に、前記亜鉛塩及び前記銅塩の一方又は両方を添加することを含む請求項1に記載の集塵水の処理方法。
- 前記カチオン性化合物は、ジメチルアミン・エピクロロヒドリン重縮合物、ジシアンジアミド・ホルムアルデヒド重縮合物、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体、ジメチルアミン・エピクロロヒドリン・ポリエチレンポリアミン重縮合物、アリルアミン塩酸塩重合体、及びアリルアミン塩酸塩・ジアリルアミン塩酸塩共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項1~3のいずれか1項に記載の集塵水の処理方法。
- 前記カチオン性化合物は、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体を含む請求項1~3のいずれか1項に記載の集塵水の処理方法。
- 前記カチオン性化合物は、オレイルアミンを含む請求項1~3のいずれか1項に記載の集塵水の処理方法。
- 前記カチオン性化合物は、オレイルアミンとジデシルジメチルアンモニウムクロリドの混合物を含む請求項1~3のいずれか1項に記載の集塵水の処理方法。
- 前記集塵水は、さらにシアン化物イオンを含有し、
前記集塵水;前記循環設備に供給される前の前記分離液;及び前記循環設備に供給された前記分離液;のうちの少なくともいずれかに、酸化剤を添加することを含む請求項1~3のいずれか1項に記載の集塵水の処理方法。 - 前記酸化剤は、少なくとも過酸化水素を含む請求項8に記載の集塵水の処理方法。
- 前記酸化剤は、過酸化水素と、次亜塩素酸又はその塩との組み合わせ;過酸化水素と、触媒量としての銅塩との組み合わせ;過酸化水素と、還元性硫黄化合物との組み合わせ;次亜塩素酸又はその塩と、還元性硫黄化合物との組み合わせ;からなる群より選ばれる少なくとも1種の組み合わせを含む請求項8に記載の集塵水の処理方法。
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