JP3495420B2 - 着色廃水の処理方法 - Google Patents

着色廃水の処理方法

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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、塩素系酸化剤と異種の
ハロゲン化物の併用による廃水の処理方法に関し、その
代表例として着色廃水の効率的且つ経済的な脱色処理方
法を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】浮遊物質やCOD,BOD成分を含む廃
水は、一般には凝集沈殿処理、活性汚泥処理、吸着処
理、酸化処理等を施して放流されるが、廃水中に含有す
る着色成分は、このような単独処理のみによって除去で
きない場合が多く、また実際の水質以上に汚染されたご
とく視覚上非常に目立つため、美観上の見地から好まし
いものとはいえない。また、各種産業より排出される着
色廃液中の着色成分の種類はその排出源によって千差万
別であり、さらに同一排出源であっても複数の廃水経路
から合流する場合は多種類の着色成分が混在することが
あり、特に化学的安定性の高い着色成分を含有する場合
は甚だ処理が困難であるとされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】次に従来における着色
廃液の主な処理方法とその問題点について述べる。
【0004】凝集沈殿法 廃液中の着色成分の化学的組成により処理条件を一定で
きない場合とか、着色成分が水溶性である場合には特に
脱色効果が低い。またこの処理法のみでは、例えば酸性
媒染料等のように殆ど脱色効果を期待できない場合があ
る。さらには、大がかりな処理設備を必要とし、汚泥が
多量に発生しその処分についての問題がある。
【0005】活性汚泥処理法 廃液中のCODやBOD成分以外、着色成分の除去効果
は殆ど期待できない。例えば比較的生物分解を受けやす
いとされるし尿や糖質醗酵廃液でも処理水中の色相が残
留する。さらには、設備に多大の設置面積を要し、厄介
な日常管理が必要となるため、設備費と維持管理費が非
常に高くなる。
【0006】活性炭吸着法 除去できる着色成分の種類が限られ、塩基性染料、酸性
染料の場合はある程度効果的であるが、硫化染料、媒染
染料等の場合には殆ど効果がない。さらに、吸着性能が
比較的短時間で著しく低下することに加え、活性炭の費
用が高額であることから経済的に不利であるという大き
な欠点があるほか、使用済み老廃炭の処分の問題があ
る。
【0007】酸化分解法 多量の酸化剤が必要であるうえ、処理に長時間を要し、
特に懸濁物質や有機性物質が共存すると脱色効果が低下
し易い。また、酸化剤、例えば塩素ガス、さらし粉、次
亜塩素酸ナトリウム、オゾン等は一般に高価であり、単
独で多量に使用する際のコストはかなり割り高となる。
【0008】電解凝集法(電気化学的方法) 電力消費量が多く、また電極材料の消耗量が多く処理費
用が増大するため、低コストによる処理が困難となる。
【0009】一般に着色廃水中には着色成分以外の汚濁
成分を含んでいることが多く、特に染色廃水と他工程か
らの廃水とが混入しているような場合、単独処理では期
待する処理効果を得られないことが多く、複数の処理方
式を組み合わせることが多い。従って、廃水処理にあた
って基準値を満たしつつ十分な脱色効果を得るために
は、高い処理コストの負担など多大の企業努力が必要と
なっている。
【0010】
【課題を解決するための手段】着色廃水の脱色処理方法
において、着色廃水中に海水(自然海水もしくは海水成
分を含有する人工海水、本発明ではこれらを海水と総称
する)を添加するとともに塩素系酸化剤(海水を電解し
て生成する次亜塩素酸を除く)を添加して混合した後、
該混合液にアルカリ剤を加えてpH10〜12に調整
し、次いで生成した沈殿物を分離する着色廃水の処理方
法であって、前記着色廃水又は海水中に臭素化合物を添
加することを特徴とするものである。
【0011】すなわち、本発明の一実施例である図1に
従って詳しく説明すると、各工程から排出された着色排
水11は、混合槽1における水添加工程にて攪拌しな
がら海水(自然海水もしくは人工海水)12が添加され
る。ついで、反応槽2における塩素系酸化剤注入工程に
て引き続き攪拌しながら次亜塩素酸ナトリウム、亜塩素
酸ナトリウム等の塩素系酸化剤13を注入し十分に混合
する。それによって着色成分が酸化して脱色し始める
が、このとき臭素化合物が存在すると脱色反応が著しく
促進される。
【0012】こうして、海水と酸化剤が混合された廃水
には、pH調整槽3もしくは分離槽4にて水酸化ナトリ
ウム等のアルカリ剤14を注入し、pH9以上、好まし
くはpH10〜12に調整する。そして分離槽4におけ
沈殿物分離工程では水酸化マグネシウムのフロックが
沈降し、酸化されずに残存した着色成分の殆どはこの沈
殿物に吸着されて汚泥16として排出され、処理水15
はほぼ完全に脱色された状態となる。なお実験の結果、
この場合も臭素化合物が存在することにより水酸化マグ
ネシウムのフロック生成と着色成分の吸着性が改善され
有効に脱色されるものと考えられる。
【0013】
【作用】次に本発明における作用を述べる。本発明を適
用できる廃水としては、染色工業における染料、染色助
剤、顔料、重金属等を含む廃水の他、リグニン、カラメ
ル、ラノリン、フミン等生物処理のみでは分解の難しい
廃水も含まれる。
【0014】着色廃水には反応槽等を利用して海水、
えば海水や市販の人工海水等を添加し攪拌などして十分
に混合する。なお、海水は自然海水によって所望の効果
が得られるが、市販されている粉状の人工海水を溶解し
て使用してもよく、この場合濃度の調節が任意となり、
特に処理水量の減少が望まれる場合は高濃度の溶液を使
用すればよい。
【0015】ついで塩素系酸化剤、例えば次亜塩素酸塩
等を添加してさらに十分な混合を行う。この工程により
廃水中の着色成分のうち一部は酸化されて脱色される
が、酸化還元に関与しない着色成分は残留する。このと
き臭素化合物が共存することによって着色成分の分解を
促進する効果があるとみられるが、海水成分中の臭素化
合物量では不足することがあるのでこの場合は所要量添
加しておく必要がある。
【0016】そして、該混合液にアルカリ剤、例えば水
酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム等を
添加してpH9以上、好ましくはpH10〜12に調整
する。このpH調整により、海水成分中のマグネシウム
は水酸化物となって凝集する。ここで、好ましくは高分
子凝集剤を添加することにより凝集効果を向上させるこ
とができるが、後続の処理手段すなわち分離方法を適宜
選択することによって添加する必要のない場合もある。
【0017】この反応の際、液中に可溶化もしくはコロ
イド状に分散している着色物質が水酸化マグネシウムに
吸着し、脱色される。さらに、この反応においては、前
記塩素系酸化剤のみによって着色成分を単に酸化する以
外に、臭素化合物が存在することによって、水酸化マグ
ネシウムに吸着された着色物質の酸化活性と沈殿生成直
前のマグネシウムイオンの吸着活性を高める作用によっ
て、脱色効果を一層向上させる傾向がみられる。
【0018】着色成分を吸着し凝集した水酸化マグネシ
ウムは、分離工程で例えばろ過、遠心脱水等によって固
液分離が可能であり、従ってこれらを分離した水溶液は
ほぼ完全に脱色された状態となる。なお、これらの操作
により得られた処理水には、残留塩素が含まれる場合が
あり、さらに還元剤を添加したり活性炭吸着処理をして
おくことが望ましい。
【0019】この場合、処理水の残留塩素濃度を測定
し、その値に基づき処理水に対して当量の還元剤を注入
する。還元剤としては、例えば亜硫酸ナトリウムやチオ
硫酸ナトリウム等が使用できる。また前記還元剤の注入
に代えて、さらに処理水を活性炭吸着処理すれば残留塩
素以外の不純成分も除去することができる。これによっ
て放流のためのpH調整が不要となる利点がある。
【0020】
【実施例】
【0021】(実施例1) 以下、本発明の実施例について説明する。着色物質とし
て反応性染料を次の割合で純水に溶解し、70℃で30
分間温浴中で加熱後放冷して模擬排水を調整した。 反応性染料 2g/リットル 炭酸ナトリウム(Na2 CO3 ) 20g/リットル 硫酸ナトリウム(Na2 SO4 ) 50g/リットル
【0022】ここに、反応性染料の種類を2種類とし、
試料(1)と(2)とを調整した。 試料(1):反応性染料〔住友化学製,商品名:Sumifi
x Supra Red 3BF 〕 試料(2):反応性染料〔チバ化学製,商品名:Cibacr
on Red F-B〕
【0023】この試料に対し、表1に示す組成の人工海
水を次に示す所定量注入し、攪拌しながら次亜塩素酸ナ
トリウム溶液を有効塩素が2000mg/リットル となるよう
添加した後、アルカリ剤によりpH9に調整して10分
間攪拌し、この溶液を酸化処理液とした。なお上記人工
海水は、それに含まれる臭素(Br)の量とその後に添
加する次亜塩素酸ナトリウム量の比によって注入量を変
更し、臭素(Br)/有効塩素(Cl)(モル比)がほ
ぼ0.1となるよう排水中に注入した。
【0024】酸化処理液の透過率測定結果は表2に示す
とおりであり、表1の人工海水のうち臭化マグネシウム
(MgBr2 )含有率の低い組成の人工海水を添加した
ものは、脱色率が低い傾向がみられた。そこで、活性塩
素量に対する臭素化合物量の脱色効果に及ぼす影響を検
証するため、前記人工海水Bまたは人工海水Fに臭化ナ
トリウム(NaBr)を添加してBr/Cl(モル比)
を0/100〜100/0とし、前記と同様に操作して
透過率の傾向を調べ図2に示した。
【0025】その結果、Br/Cl(モル比)が5/9
5〜70/30が実用範囲であり、10/90〜60/
40では脱色率(吸光光度による透過率%)が最も高
かった。なお、海水成分中の臭素化合物濃度のみでは不
足する場合が多く、特に処理水量を増やさないために
は、市販の粉体状となった海水成分含有物に臭素化合物
を所要量添加して使用することが望ましい。ついで、上
記反応後の混合液にはアルカリ剤として0.1N水酸化
ナトリウム溶液を添加してpH10.0〜11.0に調
整し、5分間攪拌した。
【0026】ここで海水中に含まれるマグネシウム化合
物が水酸化物となって沈殿する。 Mg2++2(OH- )→ Mg(OH)2 OCl2 - → OCl- +O 〔例えばNaOCl2 の場合〕 OCl- → Cl- +O また、その際人工海水中に含有する臭化マグネシウムも
次式に従って反応する。 MgBr2 +2NaOH → Mg(OH)2 +2NaBr
【0027】こうして、沈殿物を生成した懸濁液を約1
5分間静置し、その上澄液をろ紙(No.5A)により
ろ過したものを凝集処理液とし、波長540nmでの透過
度を測定し脱色効果を比較した。その結果を前記表2に
示した。それによると、臭素イオン(Br- )濃度が高
い人工海水では脱色効果が一層向上する傾向がみられ、
臭素イオンにより沈殿生成直前のマグネシウムイオンの
活性度を高めて吸着効果を促進する効果があると考えら
れたため次の実験を行った。
【0028】すなわち、試料(1)について表2に示す
各人工海水A,C,D,E,Fの他、人工海水Aよりさ
らに臭化ナトリウム(NaBr)量を増やしたものを加
え、Br/Mg(モル比)を0,0.01,0.1,
1,10,100として前記と同様に操作し、マグネシ
ウムイオンに対する臭素イオンの影響を調べた。その結
果は図3に示すとおりであり、Br/Mg(モル比)が
0.1以上でほぼ実用範囲とみられ、1以上ではほぼ上
限に達しこの範囲で処理することが最も望ましいことが
判明した。
【0029】
【表1】
【0030】
【表2】
【0031】このように、試料(模擬着色廃水)につい
て実験した結果、脱色効果は試料(1)(2)ともほぼ
同等であった。前述したような活性塩素に加え臭素化合
物のみ添加した場合(上記G)も有効に脱色される傾向
がみられたが、さらに試料中のMg量に対してBr量を
多くした場合(上記A,B,C)、すなわちBr/Mg
(モル比)を高くするほどさらに脱色効果を向上させる
ことが判明した。
【0032】なお自然海水の場合、臭素化合物濃度が所
定量に比べて不足する場合が多く、特に処理水量を増や
さないためには、海水成分および臭素化合物を粉末で添
加することが望ましい。
【0033】(比較例1) さらに、次亜塩素酸ナトリウム等塩素系酸化剤だけを、
試料に2000〜3000mg/リットル 添加して上記と同様
の処理を行ったが、酸化処理液および凝集処理液ともに
表2の人工海水Hと同様に脱色効果は得られなかった。
【0034】(実施例2) 実施例1の試料(1)の反応性染料を用いた模擬排水
に、アンモニア性窒素(NH4-N)が250mg/リットル と
なるように塩化アンモニウムを添加し、実施例1と同様
にして、次亜塩素酸ナトリウム2000mg/リットル と表1
に示す人工海水A〜Hを添加して、pH7に調整した。
この溶液を酸化処理液とし、さらにアルカリでpH12
に調整して、この液を凝集処理液とした。これらの溶液
の透過率、全窒素(T−N)およびアンモニア性窒素
(NH4-N)を測定した。その結果、脱色率は表2とほ
ぼ同じであった。このときの酸化処理液および凝集処理
液の全窒素(T−N)、アンモニア性窒素(NH4-N)
を表3に示す。
【0035】表3から、実施例1と同様に、活性塩素に
加え臭素化合物のみ添加した場合(人工海水G)も有効
にアンモニ性窒素を酸化分解する傾向がみられたが、
さらに試料中のBr量を多くした場合(上記A,B,
C,DおよびE)、アンモニ性窒素の酸化分解効果が
向上し、残存する全窒素を低減すること、すなわちクロ
ラミン類や硝酸等の生成を抑制することが判明した。な
お実施例1の試料(2)の反応性染料で、上記のアンモ
ニア性窒素(NH4-N)濃度を含む模擬排水を使用し
て、上記と同様の処理を行ったところ、ほぼ同様の結果
が得られた。
【0036】(比較例2) 実施例2と同様の模擬排水を用いて、次亜塩素酸ナトリ
ウムのみを2000mg/リットル となるように添加した。そ
の結果比較例1と同じように、脱色効果は得られず、そ
の酸化処理液の全窒素(T−N)、アンモニア性窒素
(NH4-N)はそれぞれ210mg/リットル 、30mg/リットル
で、アンモニア性窒素の酸化分解は不十分であった。
【0037】
【表3】
【0038】(実施例3) アンモニア性窒素(NH4-N)が500mg/リットル となる
ように調整した模擬排水および人工海水CとGを使用
し、その他の操作は実施例2と同様にして酸化処理およ
び凝集処理を行った。その結果、脱色率は表2とほぼ同
じであった。このときの酸化処理液および凝集処理液の
全窒素(T−N)、アンモニア性窒素(NH4-N)を表
4に示す。
【0039】表4からMgの共存によって、凝集処理液
の全窒素、アンモニア性窒素が減少した。なお実施例1
の試料(2)の反応性染料で、上記のアンモニア性窒素
(NH4-N)濃度を含む模擬排水を使用して、上記と同
様の処理を行ったところ、ほぼ同様の結果が得られた。
【0040】(比較例3) 実施例3と同様の模擬排水を用いて、次亜塩素酸ナトリ
ウムが2000mg/リットル となるように添加した。その結
果比較例2と同じように、脱色効果は得られず、その酸
化処理液の全窒素(T−N)、アンモニア性窒素(NH
4-N)はまったく減少せず、アンモニア性窒素の酸化分
解はされていないことが判明した。
【0041】
【表4】
【0042】
【発明の効果】以上の構成によって、本発明の次の効果
を奏功する。
【0043】(1)通常使用される次亜塩素酸ナトリウ
ム等塩素系酸化剤に加えて臭素化合物を添加することに
より、廃水中の着色成分の脱色効率を著しく向上させる
とともに、着色成分の存在下でもアンモニア性窒素の酸
化分解反応を促進し、次亜塩素酸ナトリウム等塩素系酸
化剤の使用量を節減することができる。また、優れた脱
色効率が得られることから後続処理への負担も軽減する
ことができる。
【0044】(2)安価且つ無尽蔵に存在する海水成分
を有効利用することにより、その含有成分中の臭素化合
物の一部を供給して脱色処理に寄与するとともに、後続
のpH調整により生成する水酸化マグネシウムが残存す
る着色成分を吸着して確実に脱色することができ薬品の
使用量を大幅に節減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係わる着色廃水の脱色処理方
法の模式図。
【図2】ブロム塩と次亜塩素酸塩の添加比率と脱色率と
の関係を示すグラフ。
【図3】ブロム塩とマグネシウム塩の添加比率と脱色率
との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
1 混合槽 2 反応槽 3 pH調整槽 4 分離槽 11 着色廃水 12 海水 13 塩素系酸化剤 14 アルカリ剤 15 処理水 16 汚泥
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C02F 9/00 503 C02F 9/00 503C 504 504B (72)発明者 佐藤 貞雄 神戸市兵庫区小松通五丁目1番16号 株 式会社神菱ハイテック内 (56)参考文献 特開 昭57−68196(JP,A) 特開 昭57−65399(JP,A) 特開 昭55−24514(JP,A) 特開 昭52−115562(JP,A) 特開 昭50−30359(JP,A) 特開 平6−480(JP,A) 特開 昭52−764(JP,A) 特開 平6−198289(JP,A) 実開 平3−41851(JP,U) 特表 平3−502068(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/00 - 1/78

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】着色廃水中に海水を添加するとともに塩素
    系酸化剤(海水を電解して生成する次亜塩素酸を除く)
    を添加して混合した後、該混合液にアルカリ剤を加えて
    pH10〜12に調整し、次いで生成した沈殿物を分離
    する着色廃水の処理方法であって、前記着色廃水又は海
    水中に臭素化合物を添加することを特徴とする着色廃水
    の処理方法。
  2. 【請求項2】着色廃水中に臭素(Br):酸化性塩素
    (Cl)のモル比が1:5〜0.05となるよう着色
    廃水又は海水に塩素系酸化剤及び/又は臭素化合物を
    加することを特徴とする請求項1に記載された着色廃水
    の処理方法。
  3. 【請求項3】着色廃水中に臭素(Br):マグネシウム
    (Mg)のモル比が、1:10〜0.1となるように着
    色廃水又は海水に臭素化合物を添加することを特徴とす
    請求項1に記載された着色廃水の処理方法。
  4. 【請求項4】着色廃水中に臭素(Br):酸化性塩素
    (Cl):マグネシウム(Mg)のモル比が、1:5〜
    0.05:10〜0.1となるように着色廃水又は海
    に塩素系酸化剤及び/又は臭素化合物を添加することを
    特徴とする請求項1に記載された着色廃水の処理方法。
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