JP2023167782A - Method and apparatus for treating wastewater containing organic chelating agent and heavy metals - Google Patents

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Abstract

To provide a method for removing heavy metals that is applicable to wastewater containing heavy metals and chelating agents with biological treatment inhibitory effects.SOLUTION: There is provided a method for treating wastewater containing organic chelating agents and heavy metals, in which (1) a Fenton reagent containing hydrogen peroxide and ferrous chloride at a molar equivalent ratio of Fe/H2O2 of 0.10 to 0.26 is added to the wastewater, (2) a calcium source is added so that Ca is at a molar equivalent ratio of 0.15 to 0.45 times or more with respect to Fe in the Fenton reagent, (3) the wastewater to which the Fenton reagent and calcium source are added is treated at a pH of 9.0 to 10.5 or less, and (4) an amphoteric polymer flocculant is added to the wastewater after aeration treatment, and solid-liquid separation is performed under alkaline conditions of pH between 9.0 and 10.5.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、有機系キレート剤及び重金属類を含む排水の処理方法及び処理装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for treating wastewater containing an organic chelating agent and heavy metals.

半導体、電子部品、医療機器、バイオ機器、装飾品等の製品を製造する際にはめっき工程が必要不可欠である。めっき工程から排出される廃液は、重金属類をはじめとする様々な有害物質及び有機物を含有している。廃液中の重金属類の処理としては、アルカリ性条件下で重金属類を不溶化させて凝集沈殿処理を行うことが一般的である。しかし、重金属類に加えてキレート剤を含む廃液は、重金属類がキレート剤と化合しているため、重金属類を不溶化することができず、アルカリ性条件下での凝集沈殿処理では重金属類を除去することができない。 Plating processes are essential when manufacturing products such as semiconductors, electronic components, medical equipment, bio-equipment, and decorative items. The waste liquid discharged from the plating process contains various harmful substances and organic substances including heavy metals. As a treatment for heavy metals in waste liquid, it is common to insolubilize the heavy metals under alkaline conditions and perform a coagulation-precipitation treatment. However, in wastewater that contains chelating agents in addition to heavy metals, the heavy metals are combined with the chelating agent, so the heavy metals cannot be insolubilized, and heavy metals cannot be removed by coagulation and precipitation under alkaline conditions. I can't.

キレート剤を含有する廃液の処理方法として、特開2007-125482号公報(特許文献1)に、カルシウム化合物を添加して不溶化物を形成する凝集沈殿処理の前に、微生物により原水中のキレート剤由来の有機成分を分解する方法が提案されている。しかし、廃液に含まれる重金属類及びキレート剤が生物阻害作用を有する場合には、凝集沈殿処理前の生物処理が有効ではない。 As a method for treating waste liquid containing a chelating agent, Japanese Patent Laid-Open No. 2007-125482 (Patent Document 1) discloses that, before coagulation and precipitation treatment in which a calcium compound is added to form an insolubilized substance, a chelating agent is extracted from raw water by microorganisms. A method has been proposed to decompose the organic components derived from the plant. However, if the heavy metals and chelating agents contained in the waste liquid have a biological inhibitory effect, biological treatment before coagulation and sedimentation treatment is not effective.

生物処理及び凝集処理でも除去できない汚染物質を分解する処理として、フェントン試薬を用いたフェントン処理が知られている。フェントン試薬は、過酸化水素水に第一鉄塩を加えた強い酸化力を有する試薬である。一般的には、酸性条件下で、難生物分解性有機物を含む排水にフェントン試薬を添加して、ヒドロキシラジカルを発生させて有機物を分解する。特開2007―130518号公報(特許文献2)には、一般的なフェントン処理の条件は、pH2~4、H[mg/L]/被処理水TOC[mg/L]=3~6、Fe[mg/L]/被処理水TOC[mg/L]=3.5~7であることが記載されている。 Fenton treatment using a Fenton reagent is known as a treatment for decomposing contaminants that cannot be removed by biological treatment or flocculation treatment. Fenton's reagent is a reagent with strong oxidizing power that is made by adding ferrous salt to hydrogen peroxide solution. Generally, Fenton's reagent is added to wastewater containing difficult-to-biodegradable organic substances under acidic conditions to generate hydroxyl radicals and decompose the organic substances. JP-A No. 2007-130518 (Patent Document 2) states that the conditions for general Fenton treatment are pH 2 to 4, H 2 O 2 [mg/L]/TOC of treated water [mg/L] = 3 to 4. 6. It is stated that Fe [mg/L]/TOC of treated water [mg/L] = 3.5 to 7.

同公報には、キレート剤を含む排水からフッ素及び/又はリンを除去するために、フェントン法を利用することが開示されている。カルシウム化合物を作用させて不溶化物を形成する前に、第一鉄イオンと過酸化水素の存在下でフェントン処理する工程を設けると、カルシウムキレートの生成を防止して、フッ素及び/又はリンとのカルシウム化合物を形成できるが、第一鉄イオンを大量に必要とするため薬品費が高く、添加した第一鉄塩に起因する水酸化鉄(III)の汚泥が大量に発生するため、薬品費を低減して汚泥の大量発生を防止するために第一鉄イオンを第二鉄イオンまたは第二鉄塩を光触媒に接触させながら光を照射することにより発生させる方法が記載されている。同公報には、フェントン処理時のpHは2~4とすること、カルシウム塩を添加する際のpHは3~12とすること、カルシウム化合物反応後の被処理水にアルミニウム系無機凝集剤を添加してpHを5~8.5とすることが記載されている。大量の第一鉄塩の添加及び大量の汚泥発生を防止するために、光触媒に接触させながら光を照射することが必要であり、処理装置が複雑になる。また、フッ素及び/又はリンを不溶化させるためには、大量のカルシウム塩を必要とする。大量のカルシウム塩の使用は、カルシウムスケール発生のリスクを増大させる。 This publication discloses the use of the Fenton method to remove fluorine and/or phosphorus from wastewater containing a chelating agent. By providing a step of Fenton treatment in the presence of ferrous ions and hydrogen peroxide before acting with a calcium compound to form an insolubilized product, the formation of calcium chelate is prevented and the interaction with fluorine and/or phosphorus is prevented. Calcium compounds can be formed, but the chemical costs are high because a large amount of ferrous ions are required, and a large amount of iron (III) hydroxide sludge is generated due to the added ferrous salts, so the chemical costs are high. A method is described in which ferrous ions are generated by irradiating light while bringing ferric ions or ferric salts into contact with a photocatalyst in order to reduce the amount of sludge and prevent the generation of a large amount of sludge. The publication states that the pH during Fenton treatment should be 2 to 4, the pH when adding calcium salt should be 3 to 12, and that an aluminum-based inorganic flocculant should be added to the water to be treated after the calcium compound reaction. It is described that the pH is adjusted to 5 to 8.5. In order to prevent the addition of a large amount of ferrous salt and the generation of a large amount of sludge, it is necessary to irradiate the photocatalyst with light while bringing it into contact with the photocatalyst, which complicates the processing equipment. Furthermore, a large amount of calcium salt is required to insolubilize fluorine and/or phosphorus. The use of large amounts of calcium salts increases the risk of calcium scale development.

重金属類、キレート剤及びリンを含有する排水を処理する方法は、当該排水に第一鉄を添加して過酸化水素の存在下でフェントン処理するフェントン処理工程と、フェントン処理水に水酸化ナトリウムを添加して過酸化水を除去する曝気工程と、曝気処理後に高分子凝集剤を添加してpHを調整して凝集させ、固液分離する固液分離工程と、を含み、凝集汚泥を固液分離後に別処理設備にて処理する。リンを除去するために、大量の第一鉄を添加することが必要であり、汚泥発生量が増加する。第一鉄塩の添加量を削減するためには、リンをあらかじめ除去することが必要となり、別途処理設備が必要となる。高分子凝集剤を添加して凝集させる際に、pHを4.5~5.0にするとフェントン処理に使用した第一鉄塩を用いてリンを処理することが可能であるが、アルカリ側で処理する必要がある重金属類が残留してしまう。pHを9.0~10.0に調整すると重金属類を除去できるが、リンが残留してしまう。いずれの場合も残留したリン又は重金属類を除去するために別処理設備が必要となる。したがって、従来の処理装置は、追加の処理を行う設備が必要となり、装置全体が大きくなり、複雑になる。 The method for treating wastewater containing heavy metals, chelating agents, and phosphorus includes the Fenton treatment process in which ferrous iron is added to the wastewater and Fenton treatment is performed in the presence of hydrogen peroxide, and the Fenton treatment process involves adding sodium hydroxide to the Fenton-treated water. The process includes an aeration process in which peroxide is removed by adding water peroxide, and a solid-liquid separation process in which a polymer flocculant is added after the aeration treatment to adjust the pH and cause the flocculation to separate solid and liquid. After separation, it is processed in separate processing equipment. To remove phosphorus, it is necessary to add large amounts of ferrous iron, which increases sludge production. In order to reduce the amount of ferrous salt added, it is necessary to remove phosphorus in advance, which requires separate processing equipment. When adding a polymer flocculant to flocculate, it is possible to treat phosphorus using the ferrous salt used in Fenton treatment if the pH is set to 4.5 to 5.0, but on the alkaline side Heavy metals remain that need to be disposed of. Although heavy metals can be removed by adjusting the pH to 9.0 to 10.0, phosphorus remains. In either case, separate processing equipment is required to remove residual phosphorus or heavy metals. Therefore, conventional processing equipment requires additional processing equipment, making the overall equipment larger and more complex.

特開2007-125482号公報Japanese Patent Application Publication No. 2007-125482 特開2007―130518号公報Japanese Patent Application Publication No. 2007-130518

半導体、配線基板、電子部品等の製造に必要なエッチング工程や無電解ニッケルめっき工程において、銅及びニッケルなどの重金属類及びリンを含む排水が発生する。また、他の工程においてキレート剤を含む排水が発生し、工場排水には重金属類、リン及びキレート剤が含まれる。このような排水から重金属類を除去するために、含有されているキレート剤とは異なる凝集処理用のキレート剤を添加すると、大量のキレート剤が必要となり、また、リンを除去できないことがわかった。陽イオンキレート剤を含む排水の場合、陽イオンキレート剤と錯体を形成している重金属よりも陽イオンキレート剤と選択的に結合するカルシウム塩やマグネシウム塩を添加することで、重金属を分離させ、不溶化させることができる。しかし、強力なキレート剤と錯体を形成している重金属は、カルシウム塩やマグネシウム塩を添加しても重金属との置換が進行せず、重金属はキレート剤と錯体を形成したままとなって分離しないため、不溶化させることができないことがわかった。また、置換できる場合でも大量のカルシウム塩やマグネシウム塩が必要となるため、スケールの問題が発生することがわかった。 In the etching process and electroless nickel plating process necessary for manufacturing semiconductors, wiring boards, electronic components, etc., wastewater containing heavy metals such as copper and nickel and phosphorus is generated. In addition, wastewater containing chelating agents is generated in other processes, and factory wastewater contains heavy metals, phosphorus, and chelating agents. In order to remove heavy metals from such wastewater, it was found that if a chelating agent for flocculation treatment, which is different from the chelating agent contained in the wastewater, was added, a large amount of chelating agent would be required, and phosphorus could not be removed. . In the case of wastewater containing a cation chelating agent, heavy metals are separated by adding calcium salts or magnesium salts that bind more selectively to the cation chelating agent than to heavy metals that form complexes with the cation chelating agent. It can be made insoluble. However, heavy metals that form a complex with a strong chelating agent will not be replaced by the heavy metal even if calcium salts or magnesium salts are added, and the heavy metal will remain complexed with the chelating agent and will not separate. Therefore, it was found that insolubilization could not be achieved. Furthermore, even if substitution is possible, large amounts of calcium and magnesium salts are required, resulting in scaling problems.

キレート剤を処理するために、特許文献1に提案されている凝集沈殿処理の前に生物処理を行う方法を検討したが、生物阻害作用を有する銅やキレート剤を含む排水や難分解性有機物を含有する排水には適用できないことがわかった。 In order to treat the chelating agent, we investigated a method of biological treatment before the coagulation and sedimentation treatment proposed in Patent Document 1, but it is difficult to treat wastewater or persistent organic matter that contains copper and chelating agents, which have a biological inhibitory effect. It was found that this cannot be applied to wastewater containing

キレート剤を処理するために、フェントン処理を検討したところ、重金属類を不溶化することができ、アルカリ性条件下での凝集沈殿処理により重金属類を除去することが確認できた。しかし、リンを除去するためには、酸性条件下での凝集沈殿処理が必要であり、鉄試薬を大量に用いる必要があることがわかった。 When Fenton treatment was investigated to treat the chelating agent, it was confirmed that heavy metals could be insolubilized and that heavy metals could be removed by coagulation and precipitation treatment under alkaline conditions. However, it was found that in order to remove phosphorus, coagulation and precipitation treatment under acidic conditions was necessary, and a large amount of iron reagent needed to be used.

本発明は、生物処理阻害作用のある重金属類及びキレート剤を含有する排水にも適用可能な重金属類を除去する方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for removing heavy metals that can be applied to wastewater containing heavy metals and chelating agents that inhibit biological treatment.

また、本発明は、カルシウムスケールの発生を抑制することができる、重金属類及びキレート剤を含有する排水から重金属類を除去する方法を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a method for removing heavy metals from wastewater containing heavy metals and a chelating agent, which can suppress the formation of calcium scale.

さらに、本発明は、リンを除去することができる、重金属類及びキレート剤を含有する排水から重金属類を除去する方法を提供することを目的とする。 Furthermore, the present invention aims to provide a method for removing heavy metals from wastewater containing heavy metals and chelating agents, which is capable of removing phosphorus.

また、本発明は、試薬使用量、汚泥発生量及び汚泥体積を削減できる、重金属類及びキレート剤を含有する排水から重金属類を除去する方法を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a method for removing heavy metals from wastewater containing heavy metals and chelating agents, which can reduce the amount of reagents used, the amount of sludge generated, and the volume of sludge.

さらに、本発明は、重金属類及びリンの除去を同一プロセスで行うことができる、小型化された処理装置を提供することを目的とする。 Furthermore, it is an object of the present invention to provide a downsized processing device that can remove heavy metals and phosphorus in the same process.

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究した結果、フェントン試薬を用いることによって有機系キレート剤を分解し、有機系キレート剤と結合している重金属類を分離して重金属類を不溶化させ、残留するキレート剤はカルシウムイオンを添加して結合させて
処理することができることを知見し、本発明を完成するに至った。
As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventor decomposed the organic chelating agent by using Fenton's reagent, separated the heavy metals bound to the organic chelating agent, and made the heavy metals insolubilized. They found that the remaining chelating agent can be treated by adding and binding calcium ions, and have completed the present invention.

本発明によれば、下記態様の処理方法及び処理装置が提供される。
[1]有機系キレート剤及び重金属類を含有する排水の処理方法であって、
(1)当該排水に、過酸化水素及び第一鉄塩をFe/Hのモル当量比0.10以上0.26未満で含むフェントン試薬を添加し、
(2)フェントン試薬中のFeに対してCaが0.15倍以上0.45倍以下のモル当量比となるようにカルシウム源を添加し、
(3)フェントン試薬及びカルシウム源が添加された排水をpH9.0以上10.5以下のアルカリ性条件下で曝気処理し、
(4)曝気処理後の排水に、両性高分子凝集剤を添加し、pH9.0以上10.5以下のアルカリ性条件下で固液分離する
ことを含むことを特徴とする排水の処理方法。
[2]前記重金属類は、ニッケル、銅、鉛、亜鉛、マンガン、及びカドミウムから選択される1種以上を含むことを特徴とする上記[1]に記載の排水の処理方法。
[3]前記排水は、さらにリンを含むことを特徴とする上記[1]又は[2]に記載の排水の処理方法。
[4]有機系キレート剤及び重金属類を含有する排水の処理装置であって、
当該排水に、過酸化水素及び第一鉄塩をFe/Hのモル当量比0.10以上0.26未満で含むフェントン試薬を添加するフェントン試薬添加手段と、
フェントン試薬中のFeに対してCaが0.15倍以上0.45倍以下のモル当量比となるようにカルシウム源を添加するカルシウム源添加手段と、
少なくともフェントン試薬が添加された排水をフェントン処理するフェントン処理槽と
フェントン処理後の排水をpH9.0以上10.5以下のアルカリ性条件下で曝気処理する曝気処理槽と、
曝気処理後の排水に、両性高分子凝集剤を添加する両性高分子凝集剤添加手段と、
凝集処理後の不溶化された重金属を含む排水をpH9.0以上10.5以下のアルカリ性条件下で固液分離する固液分離装置と、
を含むことを特徴とする排水の処理装置。
According to the present invention, a processing method and a processing apparatus according to the following aspects are provided.
[1] A method for treating wastewater containing an organic chelating agent and heavy metals, comprising:
(1) Adding a Fenton reagent containing hydrogen peroxide and ferrous salt at a Fe/H 2 O 2 molar equivalent ratio of 0.10 or more and less than 0.26 to the wastewater,
(2) Adding a calcium source so that the molar equivalent ratio of Ca to Fe in the Fenton reagent is 0.15 times or more and 0.45 times or less,
(3) aerating the wastewater to which the Fenton reagent and calcium source have been added under alkaline conditions with a pH of 9.0 or more and 10.5 or less;
(4) A method for treating wastewater, which comprises adding an amphoteric polymer flocculant to wastewater after aeration treatment, and performing solid-liquid separation under alkaline conditions with a pH of 9.0 or more and 10.5 or less.
[2] The method for treating wastewater according to [1] above, wherein the heavy metals include one or more selected from nickel, copper, lead, zinc, manganese, and cadmium.
[3] The method for treating wastewater according to [1] or [2] above, wherein the wastewater further contains phosphorus.
[4] A treatment device for wastewater containing an organic chelating agent and heavy metals,
Fenton reagent addition means for adding a Fenton reagent containing hydrogen peroxide and ferrous salt at a molar equivalent ratio of Fe/H 2 O 2 of 0.10 or more and less than 0.26 to the wastewater;
A calcium source addition means for adding a calcium source so that the molar equivalent ratio of Ca to Fe in the Fenton reagent is 0.15 times or more and 0.45 times or less;
a Fenton treatment tank for treating wastewater to which at least Fenton reagent has been added; and an aeration treatment tank for aerating the wastewater after Fenton treatment under alkaline conditions with a pH of 9.0 or more and 10.5 or less;
an amphoteric polymer flocculant addition means for adding an amphoteric polymer flocculant to wastewater after aeration treatment;
a solid-liquid separator that separates wastewater containing insolubilized heavy metals after coagulation treatment into solid-liquid under alkaline conditions with a pH of 9.0 or more and 10.5 or less;
A wastewater treatment device characterized by comprising:

本発明の排水処理方法は、生物阻害作用があるキレート剤及び重金属類を含む排水にも適用でき、排水から重金属類を除去することができる。 The wastewater treatment method of the present invention can also be applied to wastewater containing a chelating agent and heavy metals that have a bioinhibitory effect, and can remove heavy metals from the wastewater.

フェントン試薬として添加される鉄に対してカルシウムの添加量を規制することにより、カルシウムのスケールの発生を抑制できる。また、フェントン処理はpH4.0以下で行うため炭酸イオンの残留が少ないフェントン処理液に対してカルシウムを添加することにより、炭酸カルシウムの生成を抑制できる。 By regulating the amount of calcium added to the iron added as the Fenton reagent, the formation of calcium scale can be suppressed. Further, since the Fenton treatment is performed at a pH of 4.0 or lower, the production of calcium carbonate can be suppressed by adding calcium to the Fenton treatment solution in which few carbonate ions remain.

固液分離時のpHを9.0以上10.5以下のアルカリ性条件下とすることにより、フェントン処理後の第二鉄イオンとリンイオンとが結合することによるリンの除去効果を維持することができる。また、フェントン試薬に加えて、カルシウム源を添加することにより、リン酸カルシウムが形成されるため、高効率のリン除去が可能となる。さらに、フェントン処理液にカルシウムと錯体を形成し易いキレート剤が残留する場合には、カルシウムを添加することでカルシウム錯体を形成させる、すなわち、キレート剤をカルシウムでマスキングする効果もある。 By setting the pH at the time of solid-liquid separation to an alkaline condition of 9.0 or more and 10.5 or less, the phosphorus removal effect due to the combination of ferric ions and phosphorus ions after Fenton treatment can be maintained. . Furthermore, by adding a calcium source in addition to the Fenton reagent, calcium phosphate is formed, making it possible to remove phosphorus with high efficiency. Furthermore, when a chelating agent that tends to form a complex with calcium remains in the Fenton treatment solution, adding calcium has the effect of forming a calcium complex, that is, masking the chelating agent with calcium.

さらに、フェントン試薬として添加する鉄を低減することができ、汚泥発生量を削減でき、汚泥体積を減容化できる。 Furthermore, the amount of iron added as a Fenton reagent can be reduced, the amount of sludge generated can be reduced, and the volume of sludge can be reduced.

本発明の処理方法によれば、キレート剤、重金属類及びリンを同一プロセスで処理することができるため、装置構成を最小化できる。 According to the treatment method of the present invention, the chelating agent, heavy metals, and phosphorus can be treated in the same process, so the equipment configuration can be minimized.

本発明の処理方法を説明する処理フローを示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a processing flow for explaining the processing method of the present invention. 本発明の処理装置の装置構成を示す概略説明図。FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing the device configuration of a processing device of the present invention. 比較例1及び2で用いたフェントン処理のみの処理フローを示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a processing flow of only Fenton processing used in Comparative Examples 1 and 2. 実施例1~3のCa/FeとCu、Ni及びPの処理水濃度(残留)との関係を示すグラフ。A graph showing the relationship between Ca/Fe and the concentration (residual) of Cu, Ni, and P in the treated water in Examples 1 to 3.

好ましい実施形態Preferred embodiment

以下、添付図面を参照しながら本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in further detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto.

本発明の有機系キレート剤及び重金属類を含有する排水の処理方法は、
(1)当該排水に、過酸化水素及び第一鉄塩をFe/Hのモル当量比0.11以上0.19以下で含むフェントン試薬を添加し、
(2)フェントン試薬中のFeに対してCaが0.15倍以上0.45倍以下のモル当量比となるようにカルシウム源を添加し、
(3)フェントン試薬及びカルシウム源が添加された排水をpH9.0以上10.5以下のアルカリ性条件下で曝気処理し、
(4)曝気処理後の排水に、両性高分子系凝集剤を添加し、pH9.0以上10.5以下のアルカリ性条件下で固液分離する
ことを含むことを特徴とする。
The method for treating wastewater containing an organic chelating agent and heavy metals of the present invention includes:
(1) Adding a Fenton reagent containing hydrogen peroxide and ferrous salt at a Fe/H 2 O 2 molar equivalent ratio of 0.11 to 0.19 to the wastewater,
(2) Adding a calcium source so that the molar equivalent ratio of Ca to Fe in the Fenton reagent is 0.15 times or more and 0.45 times or less,
(3) aerating the wastewater to which the Fenton reagent and calcium source have been added under alkaline conditions with a pH of 9.0 or more and 10.5 or less;
(4) It is characterized by adding an amphoteric polymer flocculant to the wastewater after the aeration treatment, and performing solid-liquid separation under alkaline conditions with a pH of 9.0 or more and 10.5 or less.

図1に、本発明の処理フローを示す。排水にフェントン試薬を添加してフェントン処理を行い、カルシウム源を添加した後に曝気処理を行い、ついで、両性高分子凝集剤を添加して凝集させ、固液分離する。 FIG. 1 shows a processing flow of the present invention. A Fenton reagent is added to the wastewater to perform Fenton treatment, a calcium source is added and then aeration treatment is performed, and then an amphoteric polymer flocculant is added to cause flocculation, followed by solid-liquid separation.

フェントン処理は、過酸化水素(H)が第一鉄イオン(Fe2+)などの金属イオンによってヒドロキシラジカル(HO・)とヒドロキシイオン(OH)に分解するフェントン反応を利用し、ヒドロキシラジカル(HO・)により有機物を酸化させる方法である。 The Fenton treatment utilizes the Fenton reaction, in which hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is decomposed by metal ions such as ferrous ions (Fe 2+ ) into hydroxy radicals (HO・) and hydroxy ions (OH ). This is a method of oxidizing organic substances using radicals (HO.).

本発明の処理方法において、有機系キレート剤及び重金属類を含有する排水をフェントン試薬と反応させることにより、フェントン反応により生じたヒドロキシラジカル(HO・)が、有機系キレート剤を酸化分解して重金属類に対するキレート作用を低減・消失させることで、重金属類を解離させて不溶化させる。ヒドロキシラジカル(HO・)は、有機キレート剤をカルシウムと錯体を形成しやすい形態に変化させ次いでカルシウム源を添加することにより、カルシウム錯体を形成することによって重金属類を解離させて不溶化させる。フェントン処理後にカルシウム源を添加することにより、カルシウムイオン(Ca2+)が排水中のリンと結合してヒドロキシアパタイト(HAP)などのカルシウム塩が形成され、リンを不溶化させる。次いで、高分子凝集剤を添加することにより、不溶化された重金属類及びリンは凝集され、固液分離されて、排水から除去される。 In the treatment method of the present invention, by reacting wastewater containing an organic chelating agent and heavy metals with Fenton's reagent, hydroxyl radicals (HO) generated by the Fenton reaction oxidize and decompose the organic chelating agent to remove heavy metals. By reducing or eliminating the chelating effect on metals, heavy metals are dissociated and made insoluble. Hydroxy radicals (HO.) change an organic chelating agent into a form that easily forms a complex with calcium, and then add a calcium source to form a calcium complex, thereby dissociating and insolubilizing heavy metals. By adding a calcium source after the Fenton treatment, calcium ions (Ca 2+ ) combine with phosphorus in the wastewater to form calcium salts such as hydroxyapatite (HAP), making the phosphorus insoluble. Next, by adding a polymer flocculant, the insolubilized heavy metals and phosphorus are flocculated, solid-liquid separated, and removed from the wastewater.

フェントン試薬は、過酸化水素及び第一鉄塩をFe/Hのモル当量比0.10以上、好ましくは0.10超過、より好ましくは0.11以上、0.26未満、好ましくは0.19以下、より好ましくは0.13以下で含む。Fe/Hのモル当量比がこの範囲内であれば、有機系キレート剤を含む排水から、重金属類及びリンを良好に除去でき、汚泥の発生量が増加することも防止できる。第一鉄塩としては、塩化第一鉄、硫酸第一鉄等があげられ、塩化第一鉄を好ましく用いることができる。過酸化水素は、排水に含有されるCODCrのモル当量比で0.50倍以上1.5倍以下、好ましくは1.0倍以上1.5倍以下とすることが望ましい。この範囲内であれば、有機系キレート剤を含む排水から、重金属類及び有機物を除去することができる。 Fenton's reagent contains hydrogen peroxide and a ferrous salt at a Fe/H 2 O 2 molar equivalent ratio of 0.10 or more, preferably more than 0.10, more preferably 0.11 or more and less than 0.26, preferably It is contained at 0.19 or less, more preferably at 0.13 or less. When the molar equivalent ratio of Fe/H 2 O 2 is within this range, heavy metals and phosphorus can be successfully removed from wastewater containing an organic chelating agent, and an increase in the amount of sludge generated can also be prevented. Examples of the ferrous salt include ferrous chloride and ferrous sulfate, with ferrous chloride being preferably used. The molar equivalent ratio of hydrogen peroxide to COD Cr contained in the waste water is desirably 0.50 times or more and 1.5 times or less, preferably 1.0 times or more and 1.5 times or less. Within this range, heavy metals and organic substances can be removed from wastewater containing an organic chelating agent.

フェントン反応はpH4.0以下で生じることから、フェントン試薬を添加した排水のpHは1.5~4.0、好ましくは2.5~3.0に調整することが望ましい。 Since the Fenton reaction occurs at a pH of 4.0 or lower, it is desirable to adjust the pH of the wastewater to which the Fenton reagent has been added to 1.5 to 4.0, preferably 2.5 to 3.0.

フェントン試薬と排水との反応時間は、一般的には長くすることが必要であるが、本発明による処理では30分でも60分でも同等の効果が得られたことから、30分以上、好ましくは30分以上60分以内とすることが望ましい。 Generally, the reaction time between Fenton's reagent and waste water needs to be long, but in the treatment according to the present invention, the same effect was obtained with 30 minutes or 60 minutes, so the reaction time is preferably 30 minutes or more. It is desirable that the duration be 30 minutes or more and 60 minutes or less.

フェントン試薬に加えて、カルシウム源を添加する。カルシウム源の添加量は、フェントン試薬中の鉄(Fe)に対してカルシウム(Ca)が0.09倍以上0.45倍以下、好ましくは0.13倍以上0.45倍以下、より好ましくは0.18倍以上0.45倍以下のモル当量比となる量が望ましい。 In addition to Fenton's reagent, add a calcium source. The amount of calcium source added is such that calcium (Ca) is 0.09 times or more and 0.45 times or less, preferably 0.13 times or more and 0.45 times or less, more preferably 0.13 times or more and 0.45 times or less, relative to iron (Fe) in the Fenton reagent. It is desirable that the amount provides a molar equivalent ratio of 0.18 times or more and 0.45 times or less.

鉄の添加量と、カルシウム源の添加量とは、重金属類を不溶化させて除去することができる比率とすることが好ましい。フェントン試薬中の鉄に対するカルシウムの添加量が、モル当量比でCa/Fe=0.09以上0.45以下の場合には、排水中の銅及びニッケルを除去することができる。モル当量比がCa/Fe=0.18以上0.45以下の場合には、排水中の銅、ニッケル及びリンを効率よく除去することができる。 It is preferable that the amount of iron added and the amount of calcium source added are in a ratio that allows heavy metals to be insolubilized and removed. When the amount of calcium added to iron in the Fenton reagent is Ca/Fe=0.09 or more and 0.45 or less in molar equivalent ratio, copper and nickel in the waste water can be removed. When the molar equivalent ratio of Ca/Fe is 0.18 or more and 0.45 or less, copper, nickel, and phosphorus in the waste water can be efficiently removed.

また、Feの濃度比率が一方的に高い場合には、後段の曝気工程におけるカルシウム塩(HAP)の形成または鉄塩(FePO)の形成が阻害されてしまい、Caの濃度比率が一方的に高い場合には、カルシウムスケールが発生してしまう。よって、Caは50mg/L以上300mg/L以下、好ましくは100mg/L以上250mg/L以下、より好ましくは150mg/L以上200mg/L以下、Feは400mg/L以上900mg/L以下、好ましくは500mg/L以上900mg/L以下、より好ましくは600mg/L以上850mg/L以下となる範囲での添加が好ましい。Feの添加量が多くなるほど排水中の銅、ニッケル及びリンの除去効果は高くなるが、Feの添加量が多いとFe(OH)主体の汚泥が多量に発生するため、Feの添加量は少量とすることが望ましい。 In addition, if the Fe concentration ratio is unilaterally high, the formation of calcium salt (HAP) or iron salt (FePO 4 ) in the subsequent aeration process will be inhibited, and the Ca concentration ratio will be unilaterally high. If it is high, calcium scale will occur. Therefore, Ca is 50 mg/L or more and 300 mg/L or less, preferably 100 mg/L or more and 250 mg/L or less, more preferably 150 mg/L or more and 200 mg/L or less, and Fe is 400 mg/L or more and 900 mg/L or less, preferably 500 mg/L. It is preferable to add in a range of from 600 mg/L to 850 mg/L, more preferably from 600 mg/L to 850 mg/L. The greater the amount of Fe added, the higher the effectiveness of removing copper, nickel, and phosphorus from wastewater. It is desirable to use a small amount.

カルシウム源としては、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、が挙げられる。特に安価で入手が容易い水酸化カルシウムを好ましく用いることができる。 Calcium sources include calcium hydroxide and calcium chloride. In particular, calcium hydroxide, which is inexpensive and easily available, can be preferably used.

次いで、フェントン試薬及びカルシウム源が添加された排水をpH9以上10.5以下のアルカリ性条件下で曝気処理する。pH9.0以上10.5以下のアルカリ性条件下で曝気することにより、残留する過酸化水素を除去するとともに、カルシウム塩(HAP)を形成させる。過酸化水素は凝集を阻害するため、凝集・固液分離工程の前に除去することが必要である。pH調整は、水酸化ナトリウムなどのpH調整剤を添加することにより行うことができる。なお、曝気処理時に排水中にカルシウムが存在していればよく、カルシウム源の添加は、フェントン処理工程でも曝気処理工程でもよい。 Next, the wastewater to which the Fenton reagent and calcium source have been added is aerated under alkaline conditions with a pH of 9 or more and 10.5 or less. By aeration under alkaline conditions of pH 9.0 or more and 10.5 or less, residual hydrogen peroxide is removed and calcium salt (HAP) is formed. Since hydrogen peroxide inhibits coagulation, it is necessary to remove it before the coagulation/solid-liquid separation step. pH adjustment can be performed by adding a pH adjuster such as sodium hydroxide. Note that it is sufficient that calcium is present in the waste water during the aeration treatment, and the calcium source may be added in either the Fenton treatment step or the aeration treatment step.

曝気処理時間は、過酸化水素を除去し、カルシウム化合物が形成されればよく特に限定されないが、30分以上60分以下が望ましい。曝気処理時間が長くなると、曝気槽内にHAPの付着(スケール)が生じるため、好ましくは50分以下、より好ましくは40分以下が望ましい。 The aeration treatment time is not particularly limited as long as hydrogen peroxide is removed and calcium compounds are formed, but it is preferably 30 minutes or more and 60 minutes or less. If the aeration treatment time becomes longer, HAP adhesion (scale) will occur in the aeration tank, so the aeration treatment time is preferably 50 minutes or less, more preferably 40 minutes or less.

次に、曝気処理後の排水に、両性高分子系凝集剤を添加し、不溶化された重金属類及びリンを凝集させ、pH9.0以上10.5以下のアルカリ性条件下で固液分離する。固液分離工程を曝気処理工程と同じpH9.0以上10.5以下のアルカリ性条件下で行うことにより、曝気処理工程でヒドロキシアパタイト(HAP)及びFePOが形成されることによるリンの不溶化に加えて、重金属類を不溶化させたまま沈降させることができ、固液分離により、リン及び重金属類を同時に除去することができる。なお、フェントン試薬として添加した鉄が第二鉄イオンとしてリンをFePOとして不溶化させる反応は酸性域で生じるとされているが、本発明においてはpH9.0以上10.5以下のアルカリ性条件下でもFePOとして不溶化できることを実験によって確認している。また、水処理においてはアルカリ性条件下で凝集を行う場合、一般的にアニオン系高分子凝集剤を使用するが、本発明では両性高分子凝集剤を使用することによって、アルカリ性条件下でも凝集性及び固液分離性が優れたフロックが形成されることを実験によって確認している。固液分離は、沈殿池による自然沈降を好ましく用いることができる。 Next, an amphoteric polymer flocculant is added to the aerated wastewater to flocculate the insolubilized heavy metals and phosphorus, followed by solid-liquid separation under alkaline conditions with a pH of 9.0 to 10.5. By performing the solid-liquid separation process under the same alkaline conditions as the aeration process, with a pH of 9.0 to 10.5, in addition to the insolubilization of phosphorus due to the formation of hydroxyapatite (HAP) and FePO4 in the aeration process, By using this method, heavy metals can be precipitated while being insolubilized, and phosphorus and heavy metals can be simultaneously removed by solid-liquid separation. Note that the reaction in which iron added as a Fenton reagent turns into ferric ions and insolubilizes phosphorus as FePO4 is said to occur in an acidic region, but in the present invention, it can be carried out even under alkaline conditions of pH 9.0 to 10.5. It has been confirmed through experiments that it can be insolubilized as FePO4 . In addition, in water treatment, anionic polymer flocculants are generally used when flocculating under alkaline conditions, but in the present invention, by using an amphoteric polymer flocculant, the flocculating properties can be improved even under alkaline conditions. It has been confirmed through experiments that flocs with excellent solid-liquid separation properties are formed. For solid-liquid separation, natural sedimentation using a settling tank can be preferably used.

両性高分子凝集剤は、カチオン性モノマー単位、アニオン性モノマー単位及びノニオン性モノマー単位の共重合体である。両性高分子凝集剤は、懸濁粒子の中和効果(カチオン)と高分子鎖により絡まりあい(高分子量体)、その絡まりあいをアニオンとカチオンの電荷による静電引力(カチオンとアニオン)により補強できる。本発明で特に効果がある両性高分子凝集剤としては、例えば、ジメチルアミノエチルアクリレートとジメチルアミノエチルメタクリレートの少なくとも一方(いずれも塩化メチル4級化物が好ましい)と、アクリルアミドと、アクリル酸との共重合体を好ましく挙げることができる。 The amphoteric polymer flocculant is a copolymer of cationic monomer units, anionic monomer units, and nonionic monomer units. Amphoteric polymer flocculants have a neutralizing effect on suspended particles (cations) and entanglement with polymer chains (high molecular weight), and this entanglement is reinforced by electrostatic attraction due to the charges of anions and cations (cations and anions). can. Examples of amphoteric polymer flocculants that are particularly effective in the present invention include at least one of dimethylaminoethyl acrylate and dimethylaminoethyl methacrylate (both are preferably quaternized methyl chloride), acrylamide, and acrylic acid. Preferred examples include polymers.

本発明の有機系キレート剤及び重金属類を含有する排水の処理装置の概略構成を図2に示す。本発明の処理装置は、該排水に、過酸化水素及び第一鉄塩をFe/Hのモル当量比0.10以上0.13以下で含むフェントン試薬を添加するフェントン試薬添加手段12と、フェントン試薬中のFeに対してCaが0.15倍以上0.45倍以下のモル当量比となるようにカルシウム源を添加するカルシウム源添加手段22と、少なくともフェントン試薬が添加された排水をフェントン処理するフェントン処理槽10と、フェントン処理後の排水をpH9以上10.5以下のアルカリ性条件下で曝気処理する曝気処理槽20と、曝気処理後の排水に、両性高分子凝集剤を添加する両性高分子凝集剤添加手段32と、凝集処理後の不溶化された重金属を含む排水をpH9以上10.5以下のアルカリ性条件下で固液分離する固液分離装置30と、を含むことを特徴とする。 FIG. 2 shows a schematic configuration of an apparatus for treating wastewater containing an organic chelating agent and heavy metals according to the present invention. The treatment apparatus of the present invention includes a Fenton reagent addition means 12 for adding a Fenton reagent containing hydrogen peroxide and ferrous salt at a Fe/H 2 O 2 molar equivalent ratio of 0.10 to 0.13 to the wastewater. , a calcium source addition means 22 for adding a calcium source so that the molar equivalent ratio of Ca to Fe in the Fenton reagent is 0.15 times or more and 0.45 times or less, and wastewater to which at least Fenton's reagent has been added. an aeration treatment tank 20 that aerates the wastewater after the Fenton treatment under alkaline conditions with a pH of 9 or more and 10.5 or less, and an amphoteric polymer flocculant is added to the wastewater after the aeration treatment. and a solid-liquid separator 30 for separating solid-liquid wastewater containing insolubilized heavy metals after coagulation treatment under alkaline conditions of pH 9 or more and 10.5 or less. shall be.

カルシウム源添加手段22は、フェントン処理後曝気処理前の廃水にカルシウム源を添加することができれば、フェントン処理槽10、曝気処理槽20又はフェントン処理槽から曝気処理槽に排水を送水する配管14にカルシウム源を添加することができるように設けられていればよい。曝気処理槽20に添加するように設けられていることが好ましい。 If the calcium source addition means 22 can add a calcium source to the wastewater after the Fenton treatment and before the aeration treatment, the calcium source addition means 22 can be added to the Fenton treatment tank 10, the aeration treatment tank 20, or the piping 14 that conveys wastewater from the Fenton treatment tank to the aeration treatment tank. It is sufficient if it is provided so that a calcium source can be added. Preferably, it is provided so as to be added to the aeration treatment tank 20.

固液分離装置30は、沈殿池など自然沈降による固液分離を行うことができる装置であればよい。両性高分子凝集剤添加手段32は、固液分離対象となる排水に両性高分子凝集剤を添加することができればよく、曝気処理槽20から固液分離装置30に排水を送る配管24又は固液分離装置30に両性高分子凝集剤を添加することができるように設けられていればよい。固液分離装置30に添加するように設けられていることが好ましい。 The solid-liquid separation device 30 may be any device that can perform solid-liquid separation by natural sedimentation, such as a settling tank. The amphoteric polymer flocculant addition means 32 only needs to be capable of adding an amphoteric polymer flocculant to the wastewater to be subjected to solid-liquid separation, and may be connected to the piping 24 that sends the wastewater from the aeration treatment tank 20 to the solid-liquid separator 30 or the solid-liquid It is sufficient if the separation device 30 is provided so that the amphoteric polymer flocculant can be added thereto. Preferably, it is provided so as to be added to the solid-liquid separator 30.

本発明の処理装置は、フェントン処理槽において重金属類を不溶化させ、次いで曝気処理槽においてリンを不溶化させ、凝集・固液分離槽において不溶化させた重金属類とリンを沈降させて固液分離することができ、追加の処理設備が不要であるため、装置構成が簡単である。 The treatment device of the present invention insolubilizes heavy metals in a Fenton treatment tank, then insolubilizes phosphorus in an aeration treatment tank, and sediments the insolubilized heavy metals and phosphorus in a flocculation/solid-liquid separation tank to perform solid-liquid separation. Since no additional processing equipment is required, the equipment configuration is simple.

[フェントン試薬のFe/H比率]
フェントン試薬中のFe/H比率の適正範囲を求めるため、カルシウム源を添加せずに、フェントン処理する際の過酸化水素とFeとの比率を表1に示すように変えて処理対象排水に添加して曝気し、次いでポリアクリル酸エステル系両性高分子凝集剤を添加して凝集及び固液分離を行い、得られた処理水の銅(S-Cu)、ニッケル(S-Ni)、カルシウム(S-Ca)を高周波誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP)で分析した。また、総リン(S-T-P)は、ペルオキソ二硫酸カリウム分解法によって測定した。
[Fe/H 2 O 2 ratio of Fenton reagent]
In order to determine the appropriate range of the Fe/H 2 O 2 ratio in the Fenton reagent, the ratio of hydrogen peroxide to Fe during Fenton treatment was changed as shown in Table 1 without adding a calcium source. Copper (S-Cu) and nickel (S-Ni) in the resulting treated water are added to wastewater and aerated, and then a polyacrylic acid ester-based amphoteric polymer flocculant is added to perform flocculation and solid-liquid separation. , calcium (S-Ca) was analyzed by high-frequency inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP). Further, total phosphorus (STP) was measured by potassium peroxodisulfate decomposition method.

処理対象排水として、Niを58.2mg/L、Cuを11.4mg/L含み、総リン(T-P)が94.0mg/Lであり、キレート剤を含む排水を用いた。
フェントン試薬の過酸化水素量は4100mg/Lとし、Fe源として硫酸第一鉄7水和物を用いた。
As the wastewater to be treated, wastewater containing 58.2 mg/L of Ni, 11.4 mg/L of Cu, 94.0 mg/L of total phosphorus (TP), and a chelating agent was used.
The amount of hydrogen peroxide in the Fenton reagent was 4100 mg/L, and ferrous sulfate heptahydrate was used as the Fe source.

フェントン処理時のpHは2.5、フェントン処理時間は60分、凝集・固液分離時のpHは9.0とした。凝集・固液分離時のpHの調整には、pH調整剤として水酸化ナトリウム及び硫酸を用いた。処理試験条件及び結果を表1に示す。 The pH during Fenton treatment was 2.5, the Fenton treatment time was 60 minutes, and the pH during aggregation and solid-liquid separation was 9.0. To adjust the pH during coagulation and solid-liquid separation, sodium hydroxide and sulfuric acid were used as pH adjusters. The treatment test conditions and results are shown in Table 1.

表1から、フェントン試薬中のFe/H比率が0.10以上でCu及びNiの除去効果が顕著に改善され、比率が高くなるほどCu、Ni及びPの除去効果が改善されることがわかる。No.6とNo.7の比較から、Fe/H比率が0.19及び0.26におけるCuとNiの除去効果が同等であり、Fe/H比率が0.26の方がPの除去効果が高いが、汚泥の発生が認められる。したがって、フェントン試薬中のFe/H比率は0.10以上0.26未満、好ましくは0.19以下とすることで、汚泥発生を抑制して、キレート剤を含む排水から重金属類及びリンを除去できることが確認できた。 From Table 1, it can be seen that when the Fe/H 2 O 2 ratio in the Fenton reagent is 0.10 or more, the removal effect of Cu and Ni is significantly improved, and as the ratio becomes higher, the removal effect of Cu, Ni, and P is improved. I understand. No. 6 and no. 7, the removal effect of Cu and Ni is the same when the Fe/H 2 O 2 ratio is 0.19 and 0.26, and the removal effect of P is better when the Fe/H 2 O 2 ratio is 0.26. However, sludge generation is observed. Therefore, by setting the Fe/H 2 O 2 ratio in the Fenton reagent to 0.10 or more and less than 0.26, preferably 0.19 or less, sludge generation can be suppressed and heavy metals and It was confirmed that phosphorus could be removed.

[フェントン試薬のFe/H比率とカルシウム源の添加量]
フェントン処理する際の過酸化水素とFeとの比率、水酸化カルシウムの添加量を表2に示すように変えて処理対象排水に添加して曝気し、次いでポリアクリル酸エステル系両性高分子凝集剤を添加して凝集及び固液分離を行い、得られた処理水の銅(S-Cu)、ニッケル(S-Ni)、カルシウム(S-Ca)を高周波誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP)で分析した。また、総リン(S-T-P)は、ペルオキソ二硫酸カリウム分解法によって測定した。
[Fe/H 2 O 2 ratio of Fenton reagent and amount of calcium source added]
During the Fenton treatment, the ratio of hydrogen peroxide to Fe and the amount of calcium hydroxide added were changed as shown in Table 2, and the mixture was added to the wastewater to be treated and aerated, and then a polyacrylate-based amphoteric polymer flocculant was added. Copper (S-Cu), nickel (S-Ni), and calcium (S-Ca) in the resulting treated water were analyzed using high-frequency inductively coupled plasma emission spectroscopy (ICP). analyzed. Further, total phosphorus (STP) was measured by potassium peroxodisulfate decomposition method.

処理対象排水として、Niを62.1mg/L、Cuを11.7mg/L含み、総リン(T-P)が94.0mg/Lであり、キレート剤を含む排水を用いた。
フェントン試薬の過酸化水素量は4100mg/Lとし、Fe源として塩化第一鉄4水和物を用いた。
As the wastewater to be treated, wastewater containing 62.1 mg/L of Ni, 11.7 mg/L of Cu, 94.0 mg/L of total phosphorus (TP), and a chelating agent was used.
The amount of hydrogen peroxide in the Fenton reagent was 4100 mg/L, and ferrous chloride tetrahydrate was used as the Fe source.

フェントン処理時のpHは2.5、フェントン処理時間は60分、凝集・固液分離時のpHは9.0とした。凝集・固液分離時のpHの調整には、pH調整剤として水酸化ナトリウム及び硫酸を用いた。処理試験条件及び結果を表2に示す。 The pH during Fenton treatment was 2.5, the Fenton treatment time was 60 minutes, and the pH during aggregation and solid-liquid separation was 9.0. To adjust the pH during coagulation and solid-liquid separation, sodium hydroxide and sulfuric acid were used as pH adjusters. The treatment test conditions and results are shown in Table 2.

本発明の処理を行うことにより、処理対象排水中の銅、ニッケル及びリンを除去できることがわかる。フェントン試薬中のFe/Hの比率は0.10及び0.13のいずれも銅、ニッケル及びリンの除去効果が高いが、水酸化カルシウムを添加しないNo.11とNo.14の対比から、Fe/Hの比率を0.1から0.13に増やすと、リンの除去効果は同等であるが、銅及びニッケルの除去効果が顕著に改善されることがわかる。水酸化カルシウムを添加するNo.12とNo.16の対比及びNo.13とNo.17の対比から、Fe/Hの比率を0.1から0.13に増やすと、ニッケルとリンの除去効果が顕著に改善されることがわかる。No.16及びNo.17の銅は0.1mg/L未満であり、水酸化カルシウムを添加しないNo.14と比較すると顕著な除去効果があることがわかる。Fe/Hの比率が同じNo.11~No.13の対比及びNo.14~17の対比から、水酸化カルシウムの添加量が100mg/L以下よりも200mg/L及び300mg/Lで銅、ニッケル及びリンの除去効果が顕著に改善されることがわかる。以上の結果から、フェントン試薬中のFe/Hの比率は0.10以上0.13以下で特に良好な重金属類及びリンの除去効果があることが確認できた。 It can be seen that by performing the treatment of the present invention, copper, nickel, and phosphorus in the wastewater to be treated can be removed. Both Fe/H 2 O 2 ratios in the Fenton reagent of 0.10 and 0.13 are effective in removing copper, nickel, and phosphorus, but No. 2 does not contain calcium hydroxide. 11 and no. 14, it can be seen that when the Fe/H 2 O 2 ratio is increased from 0.1 to 0.13, the removal effect of phosphorus is the same, but the removal effect of copper and nickel is significantly improved. . No. adding calcium hydroxide. 12 and no. 16 comparisons and no. 13 and no. 17 shows that increasing the Fe/H 2 O 2 ratio from 0.1 to 0.13 significantly improves the nickel and phosphorus removal effect. No. 16 and no. The copper content in No. 17 is less than 0.1 mg/L, and the copper content in No. 17 is less than 0.1 mg/L. When compared with No. 14, it can be seen that there is a remarkable removal effect. No. 2 with the same Fe/H 2 O 2 ratio. 11~No. 13 comparisons and no. From the comparison of Nos. 14 to 17, it can be seen that the removal effect of copper, nickel, and phosphorus is significantly improved when the amount of calcium hydroxide added is 200 mg/L and 300 mg/L, compared to when it is 100 mg/L or less. From the above results, it was confirmed that when the Fe/H 2 O 2 ratio in the Fenton reagent was 0.10 or more and 0.13 or less, there was a particularly good effect of removing heavy metals and phosphorus.

[実施例1~3及び比較例1~2]
図1に示す本発明の処理方法(実施例1~3)及び図3に示す処理方法(比較例1~2)に従い、薬品注入量を表3に示すように変えて、処理対象排水を処理し、処理水中の銅(S-Cu)、ニッケル(S-Ni)、をICPで分析し、スラッジ総量(vol%)、及び汚泥発生量(g/L)を測定した。総リン(S-T-P)はペルオキソ二硫酸カリウム分解法によって測定した。
[Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2]
According to the treatment method of the present invention (Examples 1 to 3) shown in Figure 1 and the treatment method (Comparative Examples 1 to 2) shown in Figure 3, the amount of chemical injection was changed as shown in Table 3, and the wastewater to be treated was treated. Then, copper (S-Cu) and nickel (S-Ni) in the treated water were analyzed by ICP, and the total amount of sludge (vol%) and amount of sludge generated (g/L) were measured. Total phosphorus (STP) was measured by potassium peroxodisulfate decomposition method.

処理対象排水として、Niを62.1mg/L、Cuを11.7mg/L含み、総リン(T-P)が94.0mg/Lであり、キレート剤を含む排水を用いた。
実施例1~3及び比較例1ではFeCl・4HOを3000mg/L、Hを4100mg/L含むフェントン試薬(Fe/H=0.13)を用い、比較例2ではFeSO・7HOを8200mg/L、Hを4100mg/L含むフェントン試薬(Fe/H=0.24)を用いた。
As the wastewater to be treated, wastewater containing 62.1 mg/L of Ni, 11.7 mg/L of Cu, 94.0 mg/L of total phosphorus (TP), and a chelating agent was used.
In Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, Fenton's reagent (Fe/H 2 O 2 =0.13) containing 3000 mg/L of FeCl 2.4H 2 O and 4100 mg/L of H 2 O 2 was used, and Comparative Example 2 Here, Fenton's reagent (Fe/H 2 O 2 =0.24) containing 8200 mg/L of FeSO 4 .7H 2 O and 4100 mg/L of H 2 O 2 was used.

実施例及び比較例ともに、曝気処理工程においてpH調整剤としてNaOHを2000mg/L添加して曝気し、凝集及び固液分離工程はpH9.0に調整して自然沈降分離させた。処理試験条件及び試験結果を表3に示す。なお、表3中、Fe/H及びCa/Feは、それぞれモル当量比を示す。 In both Examples and Comparative Examples, 2000 mg/L of NaOH was added as a pH adjuster in the aeration treatment step and aeration was performed, and in the coagulation and solid-liquid separation steps, the pH was adjusted to 9.0 and natural sedimentation was performed. The treatment test conditions and test results are shown in Table 3. In addition, in Table 3, Fe/H 2 O 2 and Ca/Fe each indicate a molar equivalent ratio.

[比較例1]
図3に示すフェントン処理のみを行った。フェントン処理工程においてFeCl・4HOを3000mg/L、Hを4100mg/L含むフェントン試薬を排水に添加し、曝気処理工程においてNaOHを2000mg/L添加して曝気し、ポリアクリル酸エステル系両性高分子凝集剤を添加し、凝集・固液分離工程はpH9.0で自然沈降分離させた。処理水のS-T-Pは24.1mg/L、S-Cuは1.7mg/L、S-Niは9.4mg/L、スラッジは34.3vol%、汚泥発生量は1.6g/Lであった。スラッジが多く、凝集性が安定していなかった。
[Comparative example 1]
Only the Fenton treatment shown in FIG. 3 was performed. In the Fenton treatment step, Fenton reagent containing 3000 mg/L of FeCl 2 4H 2 O and 4100 mg/L of H 2 O 2 was added to the wastewater, and in the aeration treatment step, 2000 mg/L of NaOH was added and aerated, and polyacrylic acid An ester amphoteric polymer flocculant was added, and the flocculation/solid-liquid separation process was carried out by natural sedimentation at pH 9.0. S-T-P of the treated water is 24.1 mg/L, S-Cu is 1.7 mg/L, S-Ni is 9.4 mg/L, sludge is 34.3 vol%, and the amount of sludge generated is 1.6 g/L. It was L. There was a lot of sludge and the cohesion was not stable.

[比較例2]
フェントン試薬としてFeSO・7HOを8200mg/L添加し、曝気処理工程においてNaOHを3300mg/L添加した以外は比較例1と同様に処理した。処理水のS-T-Pは2.0mg/L、S-Cuは0.1mg/L未満、S-Niは0.2mg/Lと残留量が非常に減少して除去効果が認められたが、スラッジは55.0vol%、汚泥発生量は3.2g/Lと大幅に増加した。水酸化カルシウムを添加せずに、Cu、Ni及びPをすべて不溶化して除去するためには、Feの添加量を1650mg/L以上とする必要があることがわかった。
[Comparative example 2]
The process was carried out in the same manner as in Comparative Example 1, except that 8200 mg/L of FeSO 4 .7H 2 O was added as a Fenton reagent and 3300 mg/L of NaOH was added in the aeration process. The residual amount of S-T-P in the treated water was 2.0 mg/L, S-Cu was less than 0.1 mg/L, and S-Ni was 0.2 mg/L, and the removal effect was recognized. However, the amount of sludge was 55.0 vol%, and the amount of sludge generated was significantly increased to 3.2 g/L. It was found that in order to insolubilize and remove all Cu, Ni, and P without adding calcium hydroxide, the amount of Fe added must be 1650 mg/L or more.

[実施例1]
フェントン試薬として添加するFeに対するCaのモル当量比Ca/Feが0.09となるように、図1の曝気工程においてCa(OH)を100mg/L添加した。曝気工程の排水のpHは9.0に調整し、両性高分子凝集剤を添加して、pH9.0に維持したまま、自然沈降により固液分離した。処理水のS-T-Pは15.1mg/L、S-Cuは1.4mg/L、S-Niは8.4mg/Lであり、比較例1よりもCu、Ni及びPの残留量は減少しており、重金属類及びリンの除去が改善されていることがわかる。特に、リンの除去率は比較例1よりも約9.6ポイントも改善された。本発明の処理方法では、比較例2の鉄の添加量1650mg/Lの約半分の848mg/LでCu、Ni及びPを不溶化させて除去できることがわかった。
[Example 1]
100 mg/L of Ca(OH) 2 was added in the aeration step of FIG. 1 so that the molar equivalent ratio Ca/Fe to Fe added as a Fenton reagent was 0.09. The pH of the wastewater from the aeration process was adjusted to 9.0, an amphoteric polymer flocculant was added, and solid-liquid separation was performed by natural sedimentation while maintaining the pH at 9.0. The S-T-P of the treated water is 15.1 mg/L, the S-Cu is 1.4 mg/L, and the S-Ni is 8.4 mg/L, and the residual amounts of Cu, Ni, and P are lower than in Comparative Example 1. It can be seen that the removal of heavy metals and phosphorus has been improved. In particular, the phosphorus removal rate was improved by about 9.6 points compared to Comparative Example 1. It was found that in the treatment method of the present invention, Cu, Ni, and P can be insolubilized and removed at 848 mg/L, which is about half of the iron addition amount of 1650 mg/L in Comparative Example 2.

[実施例2]
フェントン試薬として添加するFeに対するCaのモル当量比Ca/Feが0.18となるように、図1の曝気工程においてCa(OH)を200mg/L添加した以外は実施例1と同様に処理した。処理水のS-T-Pは4.3mg/L、S-Cuは0.1mg/L未満、S-Niは0.3mg/Lであり、比較例1よりもCu、Ni及びPの残留量が大幅に減少しており、重金属類及びリンの除去が非常に改善されていることがわかる。特に、リンの除去率は比較例1よりも約21ポイントも改善された。
[Example 2]
The process was carried out in the same manner as in Example 1, except that 200 mg/L of Ca(OH) 2 was added in the aeration step of FIG. 1 so that the molar equivalent ratio of Ca to Fe added as the Fenton reagent, Ca/Fe, was 0.18. did. The S-T-P of the treated water was 4.3 mg/L, the S-Cu was less than 0.1 mg/L, and the S-Ni was 0.3 mg/L. It can be seen that the removal of heavy metals and phosphorus is greatly improved. In particular, the phosphorus removal rate was improved by about 21 points compared to Comparative Example 1.

[実施例3]
フェントン試薬として添加するFeに対するCaのモル当量比Ca/Feが0.27となるように、図1の曝気工程においてCa(OH)を300mg/L添加した以外は実施例1と同様に処理した。処理水のS-T-Pは2.0mg/L、S-Cuは0.1mg/L未満、S-Niは0.9mg/L未満であり、比較例1よりもCu、Ni及びPの残留量が大幅に減少しており、重金属類及びリンの除去が非常に改善されていることがわかる。特に、リンの除去率は比較例1よりも約21ポイントも改善された。スラッジは25.0vol%、汚泥発生量は1.9g/Lであり、比較例2よりもスラッジは30ポイント、汚泥発生量は40.6ポイント改善が見られ、大幅に減容化されていることがわかる。また、鉄の添加量が同等である比較例1よりもスラッジは9.3ポイント改善しており、凝集性が安定したことがわかる。
[Example 3]
Processing was carried out in the same manner as in Example 1, except that 300 mg/L of Ca(OH) 2 was added in the aeration step of FIG. 1 so that the molar equivalent ratio Ca/Fe to Fe added as the Fenton reagent was 0.27. did. S-T-P of the treated water is 2.0 mg/L, S-Cu is less than 0.1 mg/L, S-Ni is less than 0.9 mg/L, and Cu, Ni and P are lower than in Comparative Example 1. It can be seen that the residual amount is significantly reduced, and the removal of heavy metals and phosphorus is greatly improved. In particular, the phosphorus removal rate was improved by about 21 points compared to Comparative Example 1. The sludge was 25.0 vol% and the amount of sludge generated was 1.9 g/L, which was an improvement of 30 points in sludge and 40.6 points in the amount of sludge generated compared to Comparative Example 2, and the volume was significantly reduced. I understand that. Furthermore, the sludge was improved by 9.3 points compared to Comparative Example 1 in which the amount of iron added was the same, indicating that the cohesiveness was stabilized.

実施例1~3のCa/Feモル当量比と処理水中Cu、Ni及びPの残留量との関係を図4に示す。図4より、Cu、Ni及びPのすべてを減少させるためには、Ca/Feモル当量比を0.9以上とすることが必要で、Ca/Feモル当量比が0.18でNi及びPがほぼ検出されない程度に除去され、Ca/Feモル当量比が0.27以上でCuが90%以上除去されることがわかる。 FIG. 4 shows the relationship between the Ca/Fe molar equivalent ratio and the residual amounts of Cu, Ni, and P in the treated water in Examples 1 to 3. From FIG. 4, in order to reduce all of Cu, Ni and P, it is necessary to make the Ca/Fe molar equivalent ratio 0.9 or more, and when the Ca/Fe molar equivalent ratio is 0.18, Ni and P It can be seen that 90% or more of Cu is removed when the Ca/Fe molar equivalent ratio is 0.27 or more.

Claims (4)

有機系キレート剤及び重金属類を含有する排水の処理方法であって、
(1)当該排水に、過酸化水素及び第一鉄塩をFe/Hのモル当量比0.10以上0.26未満で含むフェントン試薬を添加し、
(2)フェントン試薬中のFeに対してCaが0.15倍以上0.45倍以下のモル当量比となるようにカルシウム源を添加し、
(3)フェントン試薬及びカルシウム源が添加された排水をpH9.0以上10.5以下のアルカリ性条件下で曝気処理し、
(4)曝気処理後の排水に、両性高分子凝集剤を添加し、pH9.0以上10.5以下のアルカリ性条件下で固液分離すること
を含むことを特徴とする排水の処理方法。
A method for treating wastewater containing an organic chelating agent and heavy metals, the method comprising:
(1) Adding a Fenton reagent containing hydrogen peroxide and ferrous salt at a Fe/H 2 O 2 molar equivalent ratio of 0.10 or more and less than 0.26 to the wastewater,
(2) Adding a calcium source so that the molar equivalent ratio of Ca to Fe in the Fenton reagent is 0.15 times or more and 0.45 times or less,
(3) aerating the wastewater to which the Fenton reagent and calcium source have been added under alkaline conditions with a pH of 9.0 or more and 10.5 or less;
(4) A method for treating wastewater, which comprises adding an amphoteric polymer flocculant to wastewater after aeration treatment, and performing solid-liquid separation under alkaline conditions with a pH of 9.0 or more and 10.5 or less.
前記重金属類は、ニッケル、銅、鉛、亜鉛、マンガン、及びカドミウムから選択される1種以上を含むことを特徴とする請求項1に記載の排水の処理方法。 The method for treating wastewater according to claim 1, wherein the heavy metals include one or more selected from nickel, copper, lead, zinc, manganese, and cadmium. 前記排水は、さらにリンを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の排水の処理方法。 The wastewater treatment method according to claim 1 or 2, wherein the wastewater further contains phosphorus. 有機系キレート剤及び重金属類を含有する排水の処理装置であって、
当該排水に、過酸化水素及び第一鉄塩をFe/Hのモル当量比0.10以上0.26未満で含むフェントン試薬を添加するフェントン試薬添加手段と、
フェントン試薬中のFeに対してCaが0.15倍以上0.45倍以下のモル当量比となるようにカルシウム源を添加するカルシウム源添加手段と、
少なくともフェントン試薬が添加された排水をフェントン処理するフェントン処理槽と、
フェントン処理後の排水をpH9.0以上10.5以下のアルカリ性条件下で曝気処理する曝気処理槽と、
曝気処理後の排水に、両性高分子凝集剤を添加する両性高分子凝集剤添加手段と、
凝集処理後の不溶化された重金属を含む排水をpH9.0以上10.5以下のアルカリ性条件下で固液分離する固液分離装置と、
を含むことを特徴とする排水の処理装置。
A treatment device for wastewater containing an organic chelating agent and heavy metals,
Fenton reagent addition means for adding a Fenton reagent containing hydrogen peroxide and ferrous salt at a molar equivalent ratio of Fe/H 2 O 2 of 0.10 or more and less than 0.26 to the wastewater;
A calcium source addition means for adding a calcium source so that the molar equivalent ratio of Ca to Fe in the Fenton reagent is 0.15 times or more and 0.45 times or less;
a Fenton treatment tank that performs a Fenton treatment on wastewater to which at least a Fenton reagent has been added;
an aeration treatment tank for aerating wastewater after Fenton treatment under alkaline conditions with a pH of 9.0 or more and 10.5 or less;
an amphoteric polymer flocculant addition means for adding an amphoteric polymer flocculant to wastewater after aeration treatment;
a solid-liquid separator that separates wastewater containing insolubilized heavy metals after coagulation treatment into solid-liquid under alkaline conditions with a pH of 9.0 or more and 10.5 or less;
A wastewater treatment device characterized by comprising:
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