JP3340029B2 - SiO2 含有廃水の処理方法 - Google Patents

SiO2 含有廃水の処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、SiO2 含有廃水
の処理方法に係り、特に、SiO2 を含有する地下水及
び産業廃水等から、SiO2 を効率よく凝集して分離除
去する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】廃水中のSiO2 を除去する方法として
は、溶解性のSiO2 は、RO膜による膜分離除去とア
ニオン交換樹脂による吸着除去の2種類が一般的であ
り、コロイド状のSiO2 は、ポアサイズが0.01μ
m以下の限外ろ過膜(以下、UF膜とする)による固液
分離が一般的であった。上記の従来法の内、アニオン樹
脂による吸着では、溶解性SiO2 以外に他のイオン性
物質が吸着されてしまうため、これらの方法は純水製造
用として使用する場合には適しているが、溶解性SiO
2 のみを除去することが主目的である場合はあまり効率
的ではなく、場合によっては吸着された有用なイオンを
再度添加する必要が生じることもあった。また、溶解性
SiO2 が高濃度である場合は、必要樹脂容量が大き
い、再生頻度が多い、コスト高等の問題があった。RO
膜、UF膜では、SiO2 粒子が膜表面に徐々に堆積
し、緻密な層を形成してろ過効率を悪くするために、膜
ユニットを頻繁に交換する必要があり、コスト高である
上、膜の交換頻度を特定しにくい等のメンテナンス上の
問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術の欠点に鑑み、SiO2 含有廃水を従来より低
コスト、且つ効率よく除去することを可能にした処理方
法を提供することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、SiO2 を含有する廃水からSiO2
を凝集して分離する処理方法において、該廃水に、アル
ミニウム化合物と硫酸を添加して、pHを3.8〜4.
8に数分間維持し、前記SiO2 粒子を粒径数〜数十μ
mに凝集させ、次に、アルカリ剤を添加しpH6〜8に
調整した後、高分子凝集剤を添加した凝集沈殿分離、又
は1μm以下のポアサイズの膜を使用した固液分離を行
うことを特徴とするSiO2 含有廃水の処理方法とした
ものである。前記処理方法において、膜を使用した固液
分離では、膜表面に形成されるケーキ層の厚さを1〜1
0mmに制御する機構を備えた膜分離装置を用いるのが
よい。また、前記処理方法で処理する廃水には、予かじ
め前処理として粒径0.03〜0.6μmの微粒子が添
加されているのがよく、該添加する微粒子はコロイド状
のSiO2 がよい。更に、本発明では、前記のSiO2
含有廃水の処理方法で処理した処理水を、更にRO膜及
び/又はイオン交換樹脂により処理することにより、S
iO2 を極微量まで除去することができる。
【0005】
【発明の実施の形態】次に、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いるSiO2 含有廃水に添加するアルミニウ
ム化合物としては、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド
等が有効であり、その添加率はポリ塩化アルミニウムの
場合、溶液中のSiO2 に対してAl2 3 換算で0.
5〜3.0重量%が適正な範囲である。硫酸を添加して
pHを3.8〜4.8にした状態で、凝集体の粒子径は
数〜数十μmまで成長しているが、このままでは機械的
強度が小さく、大きい攪拌力で壊れやすい傾向がある。
また、pHが3.8以下になると、凝集体の粒径は再び
小さくなる傾向がある。
【0006】アルカリ剤は、水酸化ナトリウム、水酸化
カルシウム、水酸化マグネシウム等いずれも有効であ
る。凝集体の強度から判断すると、水酸化マグネシウム
による凝集体が最も優れている。アルカリ剤を添加した
時点で、凝集体は攪拌機の攪拌力に壊れない程度の強度
を持ち、ろ過性に優れ、スケールを形成しにくい性質を
もった粒子に変化している。この凝集体を以下に凝集体
Aとする。凝集体Aは、高分子凝集剤により凝集沈殿が
可能である。特にアニオンポリマーによる凝集性能は高
く、0.2(%to−TS)の添加率で、フロック径;
10mm以上、沈降速度;100mm/min以上の凝
集フロックが形成される。また、凝集体Aは精密ろ過
法、ダイナミックろ過法、または真空ろ過による膜分離
が可能になる。特に、膜表面に堆積したケーキ層を一定
厚に制御する運転方式を行うことにより、ろ過効率の低
下を防ぎ長期間の連続運転が可能になる。
【0007】また、廃液中のSiO2 が溶解性SiO2
のみであり、且つ高濃度である場合は、粒径0.03〜
0.6μmの微粒子を添加した後に上記の凝集操作を行
うことで、微粒子の表面に溶解性SiO2 の凝集が促進
され、処理効率が大きくなる。特に添加する微粒子とし
て0.1〜0.4μmのコロイド状のSiO2 を採用す
ると、SiO2 の凝集反応速度が大きくなり、且つ生成
された凝集体の粒子径が均一でろ過分離しやすい性質を
もつようになる。コロイド状のSiO2 の適正添加量の
範囲は、溶解性SiO2 の濃度によって異なる。溶解性
SiO2 が数十mg/リットルの場合は、その1/10
程度のコロイド状SiO2 を添加すると効果的である。
また、溶液中のSiO2 をppb以下の極微量なレベル
まで除去する場合は、RO膜や、アニオン交換樹脂を用
いる方法が一般的である。この場合においても、原液の
濃度が大きい場合は、上記の処理法を前処理として採用
することは有効である。
【0008】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 実施例1 従来法と実施例により、同一のSiO2 含有廃水の連続
処理を行った。コロイダルシリカが主成分である半導体
工場の廃水で、平均TS濃度が14.5g/リットル、
全蒸発残留物の中の0.4μm以下の粒径のコロイド状
SiO2 含有率が95%以上である溶液を原水とした。
処理速度は平均124リットル/hとし、30日間の連
続運転を行った。処理条件を表1に示す。
【0009】
【表1】 実施例1は、ポリ塩化アルミニウムを溶液中のSiO2
に対して、Al2 3換算で2.0重量%添加し、硫酸
によりpHを4.0に調製し、水酸化マグネシウムでp
H7.0にした後、回転平膜型MF膜を装填した濃縮機
に供給し、膜分離を行う方式とした。この装置は、膜表
面上に形成されるケーキ層の厚みを6mmに制御する機
構をもっている。従来例は、原水を無薬注でキャピラリ
ー型UF膜を装填した膜モジュールに供給し、濃縮水を
再び原水タンクにもどし、定期的に濃縮水の一部を排出
する方式とした。
【0010】表2に処理結果を示す。表2において、処
理水の清澄性は、0.1μmフィルターによりろ過して
得た懸濁物質(以下SS0.1 とする)で、濃縮水の濃度
は、TS濃度でそれぞれ評価し、実施期間中の処理結果
の平均値を示す。
【表2】
【0011】従来例では、処理水は清澄であるが、濃縮
濃度が大きくなると透過水量が小さくなり、キャピラリ
ー膜内部が目詰まりする傾向があった。処理速度を一定
に維持するためには、濃縮濃度を80g/リットル以上
にすることは困難であった。96時間の時点で処理量が
急激に減少し、連続運転を継続することができなかっ
た。実施例1では、処理水が清澄であるうえ、濃縮濃度
も従来例の約2倍の濃度まで濃縮可能であり、濃縮液T
S濃度は143.1g/リットルであった。700時間
以上の連続運転が可能であった。
【0012】実施例2 次に、高分子凝集剤を添加した凝集沈殿分離の実施例を
示す。実施例1と同じSiO2 含有廃水に対して、ポリ
塩化アルミニウム(PAC)をAl2 3 で2.0重量
%添加し、硫酸によりpHを4.0に調整し、水酸化マ
グネシウムでpH7.0にした後、アニオン系高分子凝
集剤を2.0mg/リットル添加して、凝集沈殿分離を
行った。沈殿槽の水面積負荷は2m/hとし、濃縮液は
連続的に排泥した。その処理結果の平均値を表3に示
す。
【0013】
【表3】 本方式のような簡単な凝集沈殿分離装置により、約4倍
に濃縮でき、メンテナンスフリーで、従来例と比較して
もあまりそん色ない。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、コロ
イド状SiO2 を含有する廃水において、アルミニウム
化合物の添加と2度のpH制御により、コロイド状Si
2 を成長又は凝集させ、膜分離処理が容易な粒径及び
強度を持った凝集体に変えることが可能になり、しかも
この凝集体は高分子凝集剤により沈殿分離が可能にな
り、コロイド状SiO2 含有廃水を効率的に除去するこ
とができる。それにより従来方式の比較的透過水量の小
さいUF膜でなく、透過水量の大きいMF膜による固液
分離が可能になり、濃縮濃度が約2倍に増加するために
処理水の回収効率が高くなる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C02F 1/44 ZAB C02F 1/44 ZABE 1/56 ZAB 1/56 ZABK (56)参考文献 特開 昭62−91288(JP,A) 特開 平9−29263(JP,A) 特開 平8−309342(JP,A) 特開 平8−164304(JP,A) 特開 平7−185527(JP,A) 特開 平7−185557(JP,A) 特開 平7−108458(JP,A) 特開 平6−134469(JP,A) 特開 平6−87607(JP,A) 特開 平4−358594(JP,A) 特開 昭63−49291(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/52 - 1/56 B01D 21/01 C02F 1/44

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SiO2 を含有する廃水からSiO2
    凝集して分離する処理方法において、該廃水に、アルミ
    ニウム化合物と硫酸を添加して、pHを3.8〜4.8
    に数分間維持し、前記SiO2 粒子を粒径数〜数十μm
    に凝集させ、次に、アルカリ剤を添加しpH6〜8に調
    整した後、高分子凝集剤を添加した凝集沈殿分離、又は
    1μm以下のポアサイズの膜を使用した固液分離を行う
    ことを特徴とするSiO2 含有廃水の処理方法。
  2. 【請求項2】 前記膜を使用した固液分離は、膜表面に
    形成されるケーキ層の厚さを1〜10mmに制御する機
    構を備えた膜分離装置を用いることを特徴とする請求項
    1に記載のSiO2 含有廃水の処理方法。
  3. 【請求項3】 前記処理する廃水は、予かじめ前処理と
    して粒径0.03〜0.6μmの微粒子が添加されてい
    ることを特徴とする請求項1に記載のSiO2 含有廃水
    の処理方法。
  4. 【請求項4】 前記添加する微粒子が、SiOである
    ことを特徴とする請求項3に記載のSiO含有廃水の
    処理方法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項記載の方法
    で処理した処理水を、更にRO膜及び/又はイオン交換
    樹脂により処理することを特徴とするSiO2 含有廃水
    の処理方法。
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