JP3186094B2 - 重金属含有廃水の処理方法 - Google Patents

重金属含有廃水の処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は重金属含有廃水の処理方
法に係り、特に重金属含有廃水から重金属を効率的に除
去し、優れた処理水質の処理水を得ると共に、高濃度で
脱水性に優れた汚泥を得ることができる重金属含有廃水
の処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】重金属含有廃水の処理において、濃縮性
に富み、脱水性に優れた重金属水酸化物汚泥を得る方法
として、アルカリ汚泥法がある。この方法は、重金属含
有廃水にアルカリ剤を直接添加せずに、後工程のシック
ナーの排泥の一部と混合して添加する方法である(特公
昭61−156号公報)。
【0003】アルカリ汚泥法は、具体的には、第2図に
示す方法で実施される。第2図において、21は原水
(重金属含有廃水)の導入管22及び中和剤供給管23
を備える中和槽、24は凝集槽、25はシックナー、2
6はアルカリ剤供給管27及び汚泥返送管28が接続さ
れた中和剤の反応槽であり、29、30は被処理水の移
送配管、31は処理水の排出管である。この方法では、
反応槽26において、汚泥返送管28より返送された返
送汚泥と供給管27から供給されるアルカリ剤とが混合
されて調製された中和剤混合物(以下「アルカリ汚泥」
と称す。)が、供給管23より中和槽21に供給され、
導入管22からの原水と混合されて中和処理される。こ
の液は、次いで、配管29を経て凝集槽24に導入され
て凝集処理され、更に配管30を経てシックナー25に
導入され沈降分離される。シックナー25の上澄水は配
管31より処理水として排出される。一方、沈降した汚
泥は配管28より反応槽26に返送される。
【0004】このようなアルカリ汚泥法は、得られる汚
泥濃度が高く、その脱水性も高いという利点を有する。
【0005】即ち、通常のアルカリ中和法により重金属
含有廃水を処理した場合、シックナー排泥濃度は200
00〜50000mg/lであり、しかも、通常の中和
により生成する汚泥は、下記のような水酸化ゲルとなっ
ており、水分は水酸化物の高分子ゲルに包含されている
ため、濃縮、脱水が困難である。
【0006】
【化1】
【0007】これに対して、アルカリ汚泥法で得られる
汚泥は水酸化物が脱水縮合したものと考えられ(例え
ば、Fe(OH)3 →FeOOH,Cu(OH)2 →C
uO,Zn(OH)2 →ZnOなど)、結晶性の微粒子
であることから、濃縮性、脱水性に優れる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】アルカリ汚泥法におい
て、上記脱水縮合物は汚泥表面に析出するため、最大5
μ径程度の粒子も得られるが、反面、1μ以下の微細粒
子も存在する。この微細粒子は沈降分離性が悪く、処理
水中に混入して排出されるため、処理水水質が悪化する
という欠点がある。
【0009】これらの微細粒子は高分子凝集剤のみで粗
粒化することは困難であり、その除去にあたっては、無
機凝集剤で微細粒子の電荷を中和した後、高分子凝集剤
を添加して凝集処理するという、複雑な工程が必要とな
る。
【0010】本発明は上記従来の問題点を解決し、アル
カリ汚泥法により重金属含有廃水を処理する方法におい
て、工程を複雑化することなく、高濃度で脱水性に優れ
た汚泥を得ると共に、高水質の処理水を得ることができ
る重金属含有廃水の処理方法を提供することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の重金属含有廃水
の処理方法は、重金属含有廃水にアルカリを添加して不
溶化物を生成させ、これを処理水と汚泥とに固液分離す
る方法において、アルカリを、該分離された汚泥の一部
と混合して得られる混合物として前記廃水に添加して反
応させる方法であって、廃水の2〜10%を分取し、該
分取した廃水を、前記混合物と廃水との反応液に添加混
合して凝集処理することを特徴とする。
【0012】以下に本発明を図面を参照して詳細に説明
する。第1図は本発明の実施の一例を示す系統図であ
る。第1図において、1は原水(重金属含有廃水)の導
入管であり、中和槽2に原水を導入する配管1Aと凝集
槽3に原水を導入する配管1Bとに分岐している。2A
は中和槽2に設けられたpH計である。4は中和槽2内
の液を凝集槽3に送給する配管であり、5は凝集槽3内
の液をシックナー6に送給する配管である。7は処理水
の排出管、8はシックナー6で分離された汚泥の抜出管
であり、系外への排出管8Aと、反応槽9への返送管8
Bとに分岐している。10は反応槽9にアルカリを供給
する配管であり、11は凝集槽3にポリマー(高分子凝
集剤)を供給する配管である。12は反応槽9からアル
カリ汚泥を中和槽2に送給する配管である。
【0013】本実施例において、導入管1からの原水は
その一部(2〜10%)が配管1Aより中和槽2へ、残
部は配管1Bより凝集槽3に供給される。中和槽2にお
いて、原水は反応槽9から配管12を経て供給されるア
ルカリ汚泥により中和され、含有される重金属イオンが
効果的に不溶化された後、配管4を経て凝集槽3に送給
される。凝集槽3においては、この原水とアルカリ汚泥
との中和反応液に、更に配管1Bより原水が添加される
と共に(以下、系内に導入された原水の一部をこの中和
反応液に添加することを「分注」と言い、導入原水量に
対する分注原水量を「分注量」と称す。)、配管11よ
りポリマーが添加されて、凝集処理される。
【0014】即ち、前述の如く、アルカリ汚泥法におい
ては、脱水性、濃縮性の良好な粗大粒子と共に、粒径1
μ程度の沈降分離性の悪い微細粒子が得られるが、この
凝集槽3においては、この微細粒子が配管1Bから供給
される原水中に含有される重金属イオンで中和され、更
に配管11から供給されるポリマーで凝集されて粗大化
される。
【0015】凝集槽3にて、十分に粒子の粗大化がなさ
れた液は、配管5を経てシックナー6に供給されて沈降
分離処理される。そして、得られた処理水は配管7より
排出され、汚泥は抜出管8より抜き出され、その一部が
返送汚泥として配管8Bより反応槽9に返送され、残部
は配管8Aより系外へ排出される。
【0016】反応槽9に返送された汚泥は、配管10よ
り供給されるアルカリと反応して改質される。即ち、汚
泥表面にアルカリが吸着される。この改質汚泥は配管1
2より中和槽2に送給される。
【0017】本発明において、原水の分注量は、少な過
ぎると本発明による効果が十分に得られないが、多過ぎ
ると前述の水酸化ゲルが多量に生成してアルカリ汚泥法
による作用効果が失われる。このため、分注量は被処理
原水の10%以下とする。本発明では、原水中の重金属
イオンによる凝集効果及びアルカリ汚泥による作用効果
を勘案し、分注量2〜10%とする。
【0018】なお、本実施例方法において、反応槽9へ
のアルカリの添加量は、中和槽2のpHが8.0〜1
1.0程度となる量であることが好ましい。また、シッ
クナー6から反応槽9への返送汚泥量は原水量に対して
0.5〜3.0%とすることが好ましい。更に、凝集槽
3のpHは、原水の分注により7.0〜9.0とし、ポ
リマー添加量は原水量に対して2〜5mg/lとするこ
とが好ましい。
【0019】本発明において、処理対象となる重金属含
有廃水としては、重金属イオンや、重金属とキレート剤
との重金属錯体等を含む廃水であり、例えばメッキ廃水
などが挙げられる。重金属としては、銅、亜鉛、ニッケ
ル、カドミウム、マンガン、鉛、鉄等がある。一般に、
重金属錯体を含む廃水は酸性のものが多いが、本発明に
おいて、処理対象廃水のpHは4以下の酸性廃水であ
り、pHの高い廃水においてはpHを一旦2〜3に調整
すればよい。
【0020】これらの廃水に添加するアルカリとして
は、水酸化ナトリウム、消石灰等のアルカリ剤が挙げら
れ、ポリマーとしてはポリアクリルアミド、その部分加
水分解物等が挙げられる。
【0021】なお、本発明において、固液分離手段とし
ては、シックナーの他、膜分離手段を用いることも可能
である。
【0022】
【作用】本発明においては、分注した原水中の重金属イ
オンが、無機凝集剤として作用し、原水とアルカリ汚泥
との反応により生成した微細粒子の電荷中和、凝集粗大
化に有効に作用する。即ち、無機凝集剤としては、一般
には、アルミニウム塩、鉄塩が使用されるが、機能的に
は前述したような水酸化ゲルが生成する金属であればど
のような重金属でも荷電中和作用があるため、使用可能
である。このため、本発明においては、分注原水を無機
凝集剤として作用させることにより、工程の複雑化をき
たすことなく、微細粒子の粗大化を行なう。
【0023】本発明においては、このように微細粒子が
粗大化されるため、後工程のシックナーでの分離性が良
く、高水質の処理水が得られる。
【0024】ところで、リン酸と第一鉄イオンを含む廃
水をアルカリ汚泥法により処理する場合、次のような不
具合がある。即ち、第一鉄イオンを不溶化処理するため
にはpHを9.5以上にする必要があるが、このpH領
域では、リン酸の処理特性が悪化する。一方、リン酸の
除去のためには、系内のpHを8以下、好ましくはpH
5〜7の酸性域にする必要があるが、このような酸性域
では、一旦不溶化した第一鉄イオン(水酸化第一鉄)の
溶出が起こる。また、アルカリ汚泥法では、汚泥返送を
繰り返すため、空気酸化が生じ、水酸化第一鉄は水酸化
第二鉄に酸化され、リン酸第一鉄は酸化されて水酸化第
二鉄とリン酸イオンとなるので鉄は不溶化されるが、リ
ン酸の処理特性の悪化が増長される傾向があった。この
ため、従来リン酸と第一鉄イオンを含む廃水の処理は非
常に困難であった。
【0025】しかしながら、本発明の方法に従って、原
水の一部を分注することにより、原水は通常酸性である
ことから、系内のリン酸の除去pH、即ち、pH5〜
8、好ましくは5.5〜7に低下させることができ、リ
ン酸を効率的に除去することができる。しかして、分注
原水中の第一鉄イオンとリン酸イオンとが反応して不溶
性のリン酸第一鉄が生成するため、このpH領域におい
ても、鉄イオンの溶出は起こらず、良好な処理水を得る
ことが可能とされる。
【0026】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0027】実施例1 第1図に示す本発明の方法に従って、pH2,Cu2+
00mg/lの硫酸酸性廃水の処理を行なった。装置仕
様及び運転条件は下記の通りとした。
【0028】反応槽容量:200 ml 中和槽容量:500 ml 凝集槽容量:500 ml シックナー容量:3 l 処理原水量:3 l/hr 原水分注量:100 ml/hr 汚泥返送量:50 ml/hr 中和槽pH:9.0 ポリマー注入量:3 mg/l なお、アルカリとしては100g/l NaOH水溶液
を用い、中和槽に設置したpH計に連動して注入した。
処理水の水質の経時変化を表1に示す。
【0029】比較例1 中和槽のpHを8とし、原水の分注を行なわなかったこ
と以外は実施例1と同様に実施した。得られた処理水の
水質の経時変化を表1に示す。
【0030】
【表1】
【0031】実施例2 pH1.6,Fe2+500mg/lの硫酸酸性廃水を、
実施例1と同様にして処理し、得られた処理水の水質の
経時変化を表2に示した。
【0032】比較例2 pH1.6,Fe2+500mg/lの硫酸酸性廃水を、
比較例1と同様にして処理し、得られた処理水の水質の
経時変化を表2に示した。
【0033】
【表2】
【0034】実施例3 pH2.0,Fe2+500mg/l、PO4 −P100
mg/lの酸性廃水を実施例1と同様にして処理した。
なお、中和槽のpHは10とし、処理水のpHが7とな
るように、凝集槽への原水分注は150ml/hrとし
た。また、処理水の水質としては、濾紙No. 5Aで濾過
した濾液の水質を調べた。水質の経時変化を表3に示
す。
【0035】比較例3 原水の分注を行なわなかったこと以外は実施例3と同様
にして実施し、得られた処理水の水質の経時変化を表3
に示した。
【0036】
【表3】
【0037】表1〜表3より、本発明によれば、著しく
高水質の処理水が得られることが明らかである。特に、
表3より、本発明の方法によれば、リン酸と第一鉄イオ
ンを含む廃水をも良好に処理することができることが明
らかである。即ち、一般的には、pH9以下で第一鉄イ
オンの溶出が始まるため、処理水のFe濃度は高くなる
が、本発明に従って、原水の分注を行なった場合には、
鉄の溶出が殆どなく、鉄、リン酸共に高度に処理するこ
とができる。
【0038】これに対して、比較例3では、pHが高
く、リン酸の除去が不十分である。
【0039】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の重金属含有
廃水の処理方法によれば、アルカリ汚泥法により、容易
かつ効率的に処理を行なって、高濃度で脱水性に優れた
汚泥を得ると共に、高水質の処理水を得ることが可能と
される。特に、本発明の方法によれば、従来処理が困難
とされていたリン酸と第一鉄イオンを含む廃水も良好に
処理することができ、その工業的有用性は極めて大であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1図は本発明の重金属含有廃水の処理方法の
一実施例を示す系統図である。
【図2】第2図は従来例を示す系統図である。
【符号の説明】 2 中和槽 3 凝集槽 6 シックナー 9 反応槽

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重金属含有廃水にアルカリを添加して不
    溶化物を生成させ、これを処理水と汚泥とに固液分離す
    る方法において、アルカリを、該分離された汚泥の一部
    と混合して得られる混合物として前記廃水に添加して反
    応させる方法であって、 廃水の2〜10%を分取し、該分取した廃水を、前記混
    合物と廃水との反応液に添加混合して凝集処理すること
    を特徴とする重金属含有廃水の処理方法。
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