JP3225777B2

JP3225777B2 - 廃水の処理方法

Info

Publication number: JP3225777B2
Application number: JP06528195A
Authority: JP
Inventors: 徹男萱原; 秀行門脇; 新一佐藤
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1995-03-01
Filing date: 1995-03-01
Publication date: 2001-11-05
Anticipated expiration: 2016-11-05
Also published as: JPH08229571A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉱工業廃水などの重金属
含有廃水の処理方法に関し、特に、鉱工業廃水などから
重金属分を除去する際に、処理水の水質低下を招く微粒
子の発生を抑えて従来法よりも清澄な処理水を得、かつ
重金属が含まれる固形分を取扱性の優れた脱水ケーキと
して得ることを可能とする廃水処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉱工業の各分野においては、酸性鉱山排
水、メッキ廃水等の酸性電解廃液、酸性抽出液、酸洗液
など重金属を含有する各種の酸性廃水が発生する。この
重金属含有廃水を処理する方法として、石灰等のアルカ
リを廃水に添加し、重金属を酸化物、水酸化物あるいは
塩などの不溶性物質（本明細書において「中和殿物」と
云う。）に転化して沈殿させ、固液分離する方法が従来
から実施されている。

【０００３】この場合、アルカリを廃水に直接添加せず
に、固液分離された汚泥の一部を返送してアルカリを加
え、この混合物を廃水に加える方法（アルカリ汚泥法）
は、生成される汚泥の固形分濃度が高い効果的な処理方
法として知られている。その概要を図３に示す。まず、
第一反応槽において石灰等のアルカリ性中和剤と汚泥を
混合する。ここで用いられる汚泥は廃水処理により固液
分離された汚泥の一部を再循環したものである。アルカ
リを加えた汚泥は第二反応槽に導入され、廃水と混合さ
れる。第二反応槽において、廃水中の金属はアルカリに
よって水酸化物となり、あるいは空気の吹き込みなどに
よって酸化され中和殿物を形成する。中和殿物を含む懸
濁液はシックナーに導かれ、処理水と汚泥に分離され
る。分離された汚泥の一部は前述の通り再循環され残部
は系外に排出される。（米国特許第3,738.932 号、米国
特許第4,465,597 号、特公昭61-156号公報）

【０００４】

【発明の解決課題】しかしながら、従来のアルカリ汚泥
法では、汚泥の粘性が過大になったり液性限界値が低い
ために、汚泥を脱水して得たケーキのべとつきが大きく
取扱性に劣り、また汚泥粒子が微細化して処理水の濁度
が高く、排水基準を満足する程度に清澄化しないなどの
問題がある。このような従来のアルカリ汚泥法の欠点を
解消するために、特開平5-57292 号の方法は、汚泥の返
送量を中和殿物の１５〜４０倍とすることを提案してい
るが、この方法によっても汚泥から得た脱水ケーキの液
性限界は従来の場合と大差なく、依然としてべとつき易
く、装置に付着して作業性が著しく低下する問題は解決
されていない。本発明は、従来の処理方法における上記
問題を解決したものであって、従来法に比べてより清澄
な処理水が得られ、また脱水ケーキの処理も容易な廃水
処理方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【発明の構成】本発明者等は、アルカリ汚泥法の中和処
理工程において、アルカリを添加した汚泥と共にアルカ
リを添加しない汚泥を、好ましくはアルカリ添加汚泥よ
りも多く、廃水に加えることにより、処理水の濁度が低
下し、脱水ケーキの取扱性も改善される予想外の効果を
見出した。本発明は上記知見に基づくものであり、本発
明によれば以下の構成を有する廃水処理方法が提供され
る。

【０００６】（１）重金属を含有する廃水にアルカリ
を添加して重金属が含まれた中和殿物を生成させ、該中
和殿物を含有する汚泥と処理水とに固液分離する際に、
上記汚泥をアルカリ添加工程に返送し、該返送汚泥にア
ルカリを混合して廃水に加える処理方法において；返送
汚泥の一部にアルカリを添加し、アルカリを添加した返
送汚泥（アルカリ汚泥）とアルカリ未添加の返送汚泥
（中和汚泥）とを併せて上記廃水に加えて中和澱物を生
成させることを特徴とする廃水の処理方法。（２）アルカリ汚泥の量が返送汚泥の１０〜５０重量
％である上記(1) の廃水処理方法。（３）中和殿物の生成後、液中に凝集剤を添加し、し
かる後に固液分離を行なう上記(1) または(2) の廃水処
理方法。（４）固液分離して得た脱水汚泥の液性限界値が６０
％以上である上記(1)(2)または(3) の廃水処理方法。（５）固液分離して得た処理水の濁度が１０mg/l以下
である上記(1) 〜(4) のいずれかに記載の廃水処理方
法。（６）固液分離により回収される汚泥のうち中和処理
により新たに生成した汚泥に相当する量を系外に抜き出
し、残量を返送汚泥に用いる上記(1) 〜(5) のいずれか
に記載の廃水処理方法。（７）固液分離により回収される汚泥が所定量に達す
るまではその全量を返送汚泥に用い、所定量を越えたと
きに、その超過する量を系外に抜き出し、残量を返送汚
泥に用いる上記(1) 〜(5) のいずれかに記載の廃水処理
方法。

【０００７】

【具体的な説明】本発明の処理対象となる重金属を含有
する廃水は、重金属イオンや重金属キレート錯体等を含
む酸性の廃水を対象とする。例えば酸性鉱山排水、酸性
抽出液、メッキ廃水等の酸性電解廃液、酸洗液等が挙げ
られる。重金属の例としては銅、亜鉛、ニッケル、カド
ミニウム、マンガン、鉄、鉛、鉄等が挙げられる。酸性
度は特に制限されない。

【０００８】以下、本発明の方法を装置構成例を参照し
て説明する。図１は本発明の方法を実施する装置構成の
一例を示す概略図である。同図に示すように、本処理装
置は、廃水が供給される中和槽２、中和処理された廃水
が導入される凝集槽６、廃水の固液分離を行う固液分離
槽９、分離した汚泥を返送する管路１６、返送汚泥を分
配する分配槽１７、分配槽から送られた返送汚泥の一部
が導入されるアルカリ添加槽２０、分配槽から送られた
アルカリを添加しない返送汚泥を中和槽に導入する管路
４、および、その他の管路を有する。（本明細書におい
て、返送汚泥のうちアルカリを添加したものをアルカリ
汚泥、アルカリ無添加のものを中和汚泥と云う場合があ
る。）

【０００９】重金属を含有する廃水は管路１を通じて中
和槽２に導入される。中和槽２にはアルカリ汚泥の一部
が管路３を通じて導入される。さらに、中和槽２には分
配槽から送られたアルカリ無添加の中和汚泥が管路４を
通じて導入される。廃水、アルカリ汚泥および中和汚泥
は中和槽２で十分に撹拌され、廃水中の重金属は酸化
物、水酸化物、塩等に転化され中和殿物を形成する。な
お、中和槽では反応を促すように適当な曝気手段を併設
しても良い。

【００１０】中和槽２の廃水は所定の滞留時間を経た後
に管路５を通じて凝集槽６に送られる。凝集槽６には必
要に応じて管路７を通じて凝集剤が添加される。凝集剤
の種類は特に限定されないが、例えばポリアクリルアミ
ド等の高分子凝集剤を用いることができる。凝集槽６で
凝集処理された廃水は管路８を通じてシックナーなどの
固液分離槽９に送られる。固液分離槽９において中和澱
物を含む汚泥は槽底に沈積して処理水と分離する。固液
分離槽９の上澄水（処理水）は溢流部１０に流出し、さ
らに管路１１を通じて系外に排出される。固液分離槽９
の底部に沈積した汚泥は排出口１２に連なる排出管１３
を通じて抜き出される。

【００１１】抜き出された汚泥の一部は系外に導かれて
脱水処理され、脱水ケーキとなる。さらに汚泥の一部は
管路１４、ポンプ１５、管路１６を経て分配槽１７に返
送される。汚泥の抜き出しは連続的に行っても良く、ま
た断続的に行っても良い。連続的に汚泥を抜出す方法と
しては、廃水の中和処理により新たに生成した量に相当
する量の汚泥を系外に導き、残量を分配槽１７に返送す
る。断続的に汚泥を抜出す方法としては、汚泥が所定量
に達するまで固液分離槽９に蓄積し、所定量を超える毎
に抜き出しを行ない、過剰量を分配槽１７に返送する。
あるいは固液分離により回収される汚泥が所定量を一定
割合超過するまではその全量を分配槽１７に返送し、所
定量を超過したときに超過分を系外に抜き出し、残量を
返送してもよい。

【００１２】なお、汚泥の返送量は廃水の導入量、系各
部の容量、アルカリの添加量などによって決まる。基本
的には、中和槽２において添加されるアルカリ汚泥が廃
水を中和処理にするに十分な量のアルカリを含み、かつ
アルカリ汚泥とアルカリ無添加の中和汚泥との重量比が
後述の一定割合になる量であればよい。

【００１３】分配槽１７に返送された汚泥は一定量比に
分配され、その一部は管路１８を経てアルカリ添加槽２
０に送られ、ここでアルカリが添加されてアルカリ汚泥
となる。アルカリ剤としては、消石灰の他に水酸化ナト
リウム等が用いられる。これらは溶液ないしスラリーな
ど適当な状態で添加すればよい。アルカリの量は廃水中
の重金属イオン濃度によって決められる。

【００１４】一方、返送汚泥の残量はアルカリ無添加の
まま管路４を経て中和槽２に導入される。アルカリ汚泥
は管路３を通じて中和槽２に供給される。このように中
和槽２には処理すべき廃水と共にアルカリ汚泥およびア
ルカリ無添加の中和汚泥とが導入され、これらが併存す
る状態で廃水処理が行われる。後述の実施例に示すよう
に、アルカリ汚泥と中和汚泥の重量比は、１：９〜５：
５の範囲、即ち、返送汚泥の１０〜５０重量％をアルカ
リ汚泥とするのが適当である。アルカリ汚泥の量が１０
重量％未満では処理水の懸濁度は低下するがアルカリの
量が過少になり重金属の除去効果が劣る。一方、アルカ
リ汚泥量が５０重量％を超えると、処理水の濁度が高く
なり、また脱水汚泥ケーキの液性限界値が５０％台まで
低下し、べと付き易くなるので処理作業に支障をきた
す。因みに良好な取扱性を得るためには脱水ケーキの液
性限界値は６０％以上が適当であり、７０％以上である
ことが好ましい。

【００１５】本発明においては、以上のように廃水の中
和処理が行なわれる際にアルカリ汚泥と中和汚泥とを併
存させることが重要である。従来のアルカリ汚泥法で
は、図３に示す通り、アルカリ汚泥のみ用い、アルカリ
無添加の中和汚泥は併用されていない。一般に、中和殿
物の生成には析出核が必要であり、汚泥を加えると汚泥
粒子がその核となって中和澱物が生成する。この場合、
アルカリ汚泥はその粒子表面にアルカリが存在するので
汚泥粒子表面に重金属の水酸化物などが脱水縮合して生
成する。

【００１６】ところで、従来のアルカリ汚泥法のよう
に、返送汚泥の全量をアルカリ汚泥とする方法では、大
部分の汚泥粒子表面に中和殿物が優先的に析出し、いず
れも粒径が比較的大きな汚泥粒子となる。このため沈積
する汚泥の固体濃度は高くなるものの汚泥の脱水ケーキ
において粒子間隙が大きく自由間隙水が多くなり、従っ
て液性限界値が低くなる。このため機器に付着し易く取
扱性が悪くなる（図２Ａ参照）。また、大部分の汚泥粒
子表面が中和澱物によって飽和した後は、新たに生成し
た中和澱物が保持されずに微細な澱物粒子のまま浮遊す
るので固液分離の効果が低下し、処理水の濁度が高くな
る。さらに過剰に成長した汚泥粒子は槽内の攪拌により
破壊されて微粒子を生じ、懸濁し易くなる。

【００１７】一方、返送汚泥を全くアルカリ処理せずに
廃水に加え、アルカリは返送汚泥とは別に廃水に添加す
る方法では、処理水の濁度は低下するが、中和澱物に対
する汚泥粒子の吸着力が弱く、従って汚泥粒子が小さい
ので沈積した汚泥の固体濃度が低く、比較的長い脱水時
間を必要とする（第２図Ｂ参照）。また重金属の除去効
果が低い。

【００１８】ところが、本発明の処理方法においては、
中和処理の際にアルカリ汚泥と共に中和汚泥が併用され
ており、アルカリ汚泥の粒子表面はアルカリ濃度が圧倒
的に高いため中和澱物が優先的に沈積し、比較的大きな
粒子になる。一方、中和汚泥はアルカリ汚泥よりも小さ
いが多数存在するために、アルカリ汚泥の粒子表面が中
和澱物によって飽和されても、新たに生成した中和澱物
が中和汚泥を核として沈積するので、液中の微粒子が効
果的に除去され、処理水の濁度が大幅に低下する。ま
た、アルカリ汚泥粒子を核とした比較的大きな粒子と中
和汚泥を核とした比較的小さな粒子が混在するので、粒
子間隙が少なく、沈積した汚泥の固体濃度が高く、しか
も脱水ケーキの自由間隙水が少なくなり液性限界値が６
０％以上、好ましくは７０％以上と高いのでべと付きの
少ない取扱性の良い脱水ケーキが得られる（図２Ｃ参
照）。

【００１９】

【実施例および比較例】実施例１〜３、比較例１〜２図１に示す処理装置を用い、表１の水質を有する鉱山廃
水について、表１の処理条件下で廃水処理を行なった。
なお、アルカリ添加槽２０、中和槽２および凝集槽６の
容量は各々２００リットル、固液分離槽は内径２ｍ、高さ３
ｍである。２か月間連続処理を行ない。各条件における
処理が定常状態に達した段階で固液分離槽から排出され
た溢流水中の固体分の濃度（濁度）、固液分離した沈積
汚泥の固体濃度および沈積汚泥から得た脱水ケーキの含
水量および液性限界値を測定した。この結果を表２に示
した。また脱水ケーキの性状を表３に示した。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】

【表３】

【００２３】脱水ケーキは、脱水室から下部のシュート
に自然落下し、シュートからベルトコンベア上に滑り落
ちストックヤードに運ばれるが、従来の処理方法ではケ
ーキが脱水室の排出口から落下せずに濾布に付着し、あ
るいはシュートから滑落せずに残留することが暫々あ
る。表３のケーキの剥離性、シュートからの滑落性はそ
れぞれこのような残留部分の量を示す。また、剥離時間
および排出時間は濾布あるいはシュート上に残留したケ
ーキを１人当たりの作業員が掻き落とすのに要する時間
を表わし、ケーキの取扱性を実際的に表現した数値であ
る。総所要時間は汚泥の脱水処理、脱水ケーキの濾布か
らの剥離およびシュートからベルトコンベアへの掻き落
としのための所要時間を合計したものである。

【００２４】表２に示されるように、溢流水の濁度（懸
濁濃度）はアルカリ汚泥の割合が高いほど大きくなり、
比較例１に示す従来のアルカリ汚泥法では溢流水の濁り
が顕著であった。また、固液分離槽より排出される沈積
汚泥の固体濃度はアルカリ汚泥の割合が高い程大きい
が、本発明の実施例４に示すように、アルカリ汚泥の割
合がを１０％程度でも固体濃度は９７g/l であり、汚泥
が高濃度化されている。一方、排出汚泥の脱水ケーキの
液性限界値はアルカリ汚泥の添加率が高いほど低く、液
状化し易い。従って従来の方法（比較例１）は脱水ケー
キのべと付きが著しく、脱水工程から排出したケーキの
全量が濾布に付着し、さらにこれをシュートに掻き落と
すと今度はシュートに全量が付着し、ケーキの剥離、掻
落しの作業負担が著しい。

【００２５】ところが本発明の処理方法による脱水ケー
キでは液状限界値は全て概ね６０％以上の値を示してお
り、特に中和汚泥の割合が２０重量％以上では７０％を
超える値となっており、従来の処理方法と比べて脱水ケ
ーキの取扱性が大きく改善されている。また、固液分離
後の処理水の濁度も１０mg/l以下であり、懸濁度が低い
清澄な処理水が得られる。さらに沈積汚泥の固定濃度は
９０g/l 以上、好ましくは１００g/l 以上であり、汚泥
も高濃縮化されている。

【００２６】

【発明の効果】本発明の廃水処理方法によれば、従来の
アルカリ汚泥法に比べて格段に懸濁度の低い清澄な処理
水が得られるので、塩析剤のような微粒子沈降剤や微粒
子沈降プールのような特別の薬剤や設備を用いた後処理
が不要となる。また、沈積汚泥中の固形濃度が高く、重
金属の除去効果は従来のアルカリ汚泥法に匹敵する。さ
らに、汚泥の脱水ケーキはべと付きが少なく取扱い易い
ので作業能率が大幅に向上する。しかも、返送汚泥をア
ルカリ汚泥と中和汚泥に分配して添加するだけであり、
特別な設備を必要としないので実施し易く、処理コスト
も低い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に係る装置例の処理プロセスの
模式図。

【図２】汚泥粒子の状態を対比して示した模式図。

【図３】従来の方法に係る装置例の処理プロセスの模
式図。

【符号の説明】

２−中和槽、６−凝集槽、９−固液分離槽、１７−分配
槽、２０−アルカリ添加槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＣ０２Ｆ 1/66 ５３０Ｃ０２Ｆ 1/66 ５３０Ｄ (56)参考文献特開平６−182359（ＪＰ，Ａ) 特開平７−136661（ＪＰ，Ａ) 特開平７−241572（ＪＰ，Ａ) 特開平８−132066（ＪＰ，Ａ) 特開平８−132069（ＪＰ，Ａ) 特開平８−132068（ＪＰ，Ａ) 特開平７−88481（ＪＰ，Ａ) 特開平７−80478（ＪＰ，Ａ) 特開平７−60262（ＪＰ，Ａ) 特開平５−337474（ＪＰ，Ａ) 特開平５−57292（ＪＰ，Ａ) 特開平５−7879（ＪＰ，Ａ) 特開平８−24877（ＪＰ，Ａ) 特開平７−88479（ＪＰ，Ａ) 特開平７−165464（ＪＰ，Ａ) 特開平５−57292（ＪＰ，Ａ) 特開平４−176384（ＪＰ，Ａ) 特開平４−176383（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−75093（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 1/00 - 11/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重金属を含有する廃水にアルカリを添加
して重金属が含まれた中和殿物を生成させ、該中和殿物
を含有する汚泥と処理水とに固液分離する際に、上記汚
泥をアルカリ添加工程に返送し、該返送汚泥にアルカリ
を混合して廃水に加える処理方法において；返送汚泥の
一部にアルカリを添加し、アルカリを添加した返送汚泥
（アルカリ汚泥）とアルカリ未添加の返送汚泥（中和汚
泥）とを併せて上記廃水に加えて中和澱物を生成させる
ことを特徴とする廃水の処理方法。
【請求項２】アルカリ汚泥の量が返送汚泥の１０〜５
０重量％である請求項１の廃水処理方法。
【請求項３】中和殿物の生成後、液中に凝集剤を添加
し、しかる後に固液分離を行なう請求項１または２の廃
水処理方法。
【請求項４】固液分離して得た脱水汚泥の液性限界値
が６０％以上である請求項１、２または３の廃水処理方
法。
【請求項５】固液分離して得た処理水の濁度が１０mg
/l以下である請求項１〜４のいずれかに記載の廃水処理
方法。
【請求項６】固液分離により回収される汚泥のうち中
和処理により新たに生成した汚泥に相当する量を系外に
抜き出し、残量を返送汚泥に用いる請求項１〜５のいず
れかに記載の廃水処理方法。
【請求項７】固液分離により回収される汚泥が所定量
に達するまではその全量を返送汚泥に用い、所定量を越
えたときに、その超過する量を系外に抜き出し、残量を
返送汚泥に用いる請求項１〜５のいずれかに記載の廃水
処理方法。