JP3956978B2 - 重金属類含有水の処理方法および処理装置 - Google Patents
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Description
(1)重金属類含有水に還元性鉄化合物を添加する工程〔鉄化合物添加工程〕、還元性鉄化合物を添加した重金属類含有水を反応槽に導いて沈澱を生成させる工程〔沈澱化工程〕、生成した沈澱(汚泥)を固液分離する工程〔固液分離工程〕、分離した汚泥の全部または一部をアルカリ性にして反応槽に返送する工程〔汚泥返送工程〕を有し、重金属類含有水に還元性鉄化合物を添加して重金属類を沈澱化し、この沈澱を固液分離して重金属類を除去する処理方法であって、還元性鉄化合物として第一鉄化合物を用い、沈澱化工程において密閉反応槽を用い、該反応槽に返送する汚泥をpH11〜13に調整し、さらにこのアルカリ性汚泥を混合した反応槽内をpH8.5〜11のアルカリ性に調整し、非酸化性雰囲気下で反応させ、グリーンラストと鉄フェライトの混合物からなり2価鉄イオンと全鉄イオンの比〔Fe2+/Fe(T)〕が0.4〜0.8である還元性の鉄化合物沈澱を生成させることによって、該沈澱に重金属類を取り込ませて系外に除去することを特徴とする重金属類含有水の処理方法。
(2)上記処理方法において、鉄化合物添加工程の前に、重金属類含有水に鉄化合物またはアルミニウム化合物を添加し、アルカリ性下で鉄またはアルミニウムの水酸化物を沈殿させることによって、ケイ酸イオン、アルミニウムイオン、微量有機物の少なくとも何れかを上記水酸化物と共に沈澱化し、この沈澱を濾過除去する前処理工程を設け、上記沈殿物を除去した重金属類含有水について、上記還元性鉄化合物添加工程、上記沈澱化工程、上記固液分離工程、上記汚泥返送工程の各処理を行う請求項1に記載する重金属類含有水の処理方法。
(3)セレン、カドミウム、六価クロム、鉛、亜鉛、銅、ニッケル、ヒ素、アンチモンの何れか1種または2種以上の重金属類を含有する排水について、上記重金属類の初期濃度2mg/Lの排水に、Fe2+イオン濃度400〜600mg/Lになるように第一鉄化合物を添加して溶解させ、この第一鉄化合物を添加した排水に、アルカリを添加してpH11〜13にした沈澱スラリーを混合し、空気の混入を遮断した密閉反応槽で、10℃〜30℃の温度下、pH9.0〜9.3で30分〜3時間反応させ、生成した沈澱を固液分離し、沈澱の一部にアルカリを添加して反応槽に返送し、繰り返し使用することによって、排水中の金属類の濃度を0.01mg/L以下に低減する上記(1)または上記(2)に記載する重金属類含有水の処理方法。
(4)固液分離手段において分離した汚泥について、反応槽に返送しない汚泥を濾過脱水し、水分を系外に排出する一方、濾渣に別系統の排水を通水し、濾渣に残存する還元力を利用して上記排水に含まれる汚染を分解する上記(1)〜上記(3)の何れかに記載する重金属類含有水の処理方法。
(5)重金属類含有水に第一鉄化合物を添加する槽、第一鉄化合物を添加した重金属類含有水を反応させる非酸化性雰囲気の密閉反応槽、該反応槽から抜き出したスラリーを固液分離する手段、分離した汚泥にアルカリを添加する槽、アルカリ性汚泥を反応槽に返送する管路、これらの各槽および固液分離手段を連通する管路を備え、上記(1)の処理系を形成したことを特徴とする重金属類含有水の処理装置。
(6)上記(5)の処理装置において、重金属類含有水に還元性鉄化合物を添加する槽の前に、該重金属類含有水に鉄化合物またはアルミニウム化合物を添加する槽、および生成した沈澱の固液分離手段を有する重金属類含有水の処理装置。
本発明の処理方法は、重金属類含有水に還元性鉄化合物を添加して重金属類を沈澱化し、この沈澱を固液分離して重金属類を除去する処理方法において、上記重金属類含有水に還元性鉄化合物を添加する工程〔鉄化合物添加工程〕、還元性鉄化合物を添加した重金属類含有水を反応槽に導いて沈澱を生成させる工程〔沈澱化工程〕、生成した沈澱(汚泥)を固液分離する工程〔固液分離工程〕、分離した汚泥の全部または一部をアルカリ性にして反応槽に返送する工程〔汚泥返送工程〕を有し、上記沈澱化工程において、還元性鉄化合物を添加した重金属類含有水とアルカリ性汚泥とを混合し、非酸化性雰囲気下、アルカリ性下で反応させて還元性の鉄化合物沈澱を生成させ、該沈澱に重金属類を取り込んで系外に除去する重金属類含有水の処理方法である。
〔FeII (6-x)FeIII x(OH)12〕x+〔Ax/n・yH2O〕x- …(1)
(0.9<x<4.2、Fe2+/全Fe=0.3〜0.85)。
図1に示す本発明の処理フローに従い、重金属類を含む排水を回分式で以下のように処理した。まず、重金属類含有水(各重金属類濃度:各々2mg/L)2.0Lを添加槽10に導入して硫酸第一鉄をFe(II)として600mg/Lになるように添加した。一方、固液分離した沈澱の全量をアルカリ添加槽20に返送し、消石灰1.5gを添加してpH12の強アルカリに調整した。この強アルカリ沈澱を反応槽に戻し、硫酸第一鉄を添加した排水と混合して2時間反応させた。次いで、反応槽から抜き出したスラリーをシックナーで20時間静置して沈澱を沈降させて固液分離した。この沈澱の全量を上記のとおり強アルカリ性に調整して反応槽に戻し、沈澱の生成分離を30回繰り返した。処理条件と共に処理結果を表1に示した。
表1に示す処理条件とした他は実施例1と同様にして重金属類を含む排水を処理した。この結果を表1に示した。また、重金属類のうちセレンについて、実施例1と実施例2の処理回数に応じた排水中のセレン濃度を図2のグラフに示した。
ケイ酸イオンおよびアルミウムイオンをおのおの100ppm含み、さらにセレン2ppmを含有する模擬排水2Lに、塩化第二鉄溶液を1.0ml/Lとなるように加え、さらにアルカリを加えて排水のpHを8〜8.5に調整し、沈澱を生成させた。この沈澱を濾過分離した後に、その濾液について実施例1と同様の処理を行った。一方、この前処理を行わずに実施例1と同様の処理を行った結果を対比して表2に示した。表2に示すように、前処理を行ってアルミニウムイオンおよびケイ酸イオンをおのおの1ppm、15ppmに低減した排水は、フェライト化処理によってセレン濃度が0.01ppm未満に低減しており、フェライト化が十分に進行しているので高い除去効果を達成している。一方、前処理を行わない排水のセレン濃度は処理後0.07ppmであり、前処理を行ったものより除去効果が低い。
微量有機物(TOC)を50ppm含み、セレン2ppmを含有する模擬排水2Lに、塩化第二鉄溶液を1.0ml/Lとなるように加え、さらにアルカリを加えて排水のpHを8〜8.5に調整し、沈澱を生成させ、この沈澱を濾過分離して、排水のTOC濃度を20ppm以下にした。この濾液について実施例1と同様の処理を行った。一方、この前処理を行わずに実施例1と同様の処理を行った結果を対比して表3に示した。表3に示すように、前処理を行った排水はセレン濃度が低く、かつ濃縮汚泥容量比が20であって、磁性の強いものであり、フェライト化が十分に進行したものであった。一方、前処理を行わない排水はセレン濃度がやや高く、かつ濃縮汚泥容量比が25であって、磁性の弱くフェライト化が不十分であった。なお、濃縮汚泥容積比は、静置前のスラリー全容積に対する静置沈降したスラリー容積の比〔濃縮汚泥容積比%=(静置沈降したスラリー容積)/(静置前のスラリー全容積)〕である。
図3に示す本発明の処理フローに従い、重金属類を含む排水を回分式で以下のように処理した。まず、重金属類含有水(各重金属類濃度:各々2mg/L)2.0Lを添加槽10に導入して硫酸第一鉄をFe(II)として600mg/Lになるように添加した。一方、固液分離した沈澱の全量をアルカリ添加槽20に返送し、消石灰1.5gを添加してpH12の強アルカリに調整した。この強アルカリ沈澱を反応槽に戻し、硫酸第一鉄を添加した排水と混合して2時間反応させた。次いで、反応槽から抜き出したスラリーをシックナーで20時間静置して沈澱を沈降させて固液分離した。この沈澱の全量を強アルカリ性に調整して反応槽に戻し、沈澱の生成分離を60回繰り返した。この結果生じた余剰殿物をフィルタープレスで濾過し、790g(湿量)の濾渣を得た。この濾渣に上記重金属類含有排水とは別系統の重金属類含有排水をpH9に調整して2.0L通水したところ、排水中の重金属類の濃度が表4に示すように何れも1/10以下に低下した。濾渣に通水前(処理前)と通水後(処理後)の重金属類濃度を表4に示す。
図1に示す本発明の処理フローに従い、重金属類を含む地下水を回分式で以下のように処理した。まず、Se濃度0.5mg/L、As濃度0.2mg/L、Cr(VI)0.3mg/L含有する地下水2.0Lを添加槽10に導入して硫酸第一鉄をFe(II)として600mg/Lになるように添加した。一方、固液分離した沈澱の全量をアルカリ添加槽20に返送し、消石灰1.5gを添加してpH12の強アルカリに調整した。この強アルカリ沈澱を反応槽に戻し、硫酸第一鉄を添加した排水と混合して2時間反応させた。次いで、反応槽から抜き出したスラリーをシックナーで20時間静置して沈澱を沈降させて固液分離した。この沈澱の全量を強アルカリ性に調整して反応槽に戻し、沈澱の生成分離を30回繰り返した。その結果処理後の地下水に含まれるSe濃度は0.002mg/L、As濃度は0.001mg/L、Cr(VI)濃度は0.005mg/Lに低減した。
図1に示す本発明の処理フローに従い、重金属類を含む河川水を回分式で以下のように処理した。まず、Se濃度0.05mg/L、Zn濃度0.3mg/L、Cu0.1mg/L含有する河川水2.0Lを添加槽10に導入して硫酸第一鉄をFe(II)として600mg/Lになるように添加した。一方、固液分離した沈澱の全量をアルカリ添加槽20に返送し、消石灰1.5gを添加してpH12の強アルカリに調整した。この強アルカリ沈澱を反応槽に戻し、硫酸第一鉄を添加した排水と混合して2時間反応させた。次いで、反応槽から抜き出したスラリーをシックナーで20時間静置して沈澱を沈降させて固液分離した。この沈澱の全量を強アルカリ性に調整して反応槽に戻し、沈澱の生成分離を30回繰り返した。その結果処理後の河川水に含まれるSe濃度は<0.001mg/L、Zn濃度は0.003mg/L、Cu濃度は0.002mg/Lに低減した。
Claims (6)
- 重金属類含有水に還元性鉄化合物を添加する工程〔鉄化合物添加工程〕、還元性鉄化合物を添加した重金属類含有水を反応槽に導いて沈澱を生成させる工程〔沈澱化工程〕、生成した沈澱(汚泥)を固液分離する工程〔固液分離工程〕、分離した汚泥の全部または一部をアルカリ性にして反応槽に返送する工程〔汚泥返送工程〕を有し、重金属類含有水に還元性鉄化合物を添加して重金属類を沈澱化し、この沈澱を固液分離して重金属類を除去する処理方法であって、還元性鉄化合物として第一鉄化合物を用い、沈澱化工程において密閉反応槽を用い、該反応槽に返送する汚泥をpH11〜13に調整し、さらにこのアルカリ性汚泥を混合した反応槽内をpH8.5〜11のアルカリ性に調整し、非酸化性雰囲気下で反応させ、グリーンラストと鉄フェライトの混合物からなり2価鉄イオンと全鉄イオンの比〔Fe2+/Fe(T)〕が0.4〜0.8である還元性の鉄化合物沈澱を生成させることによって、該沈澱に重金属類を取り込ませて系外に除去することを特徴とする重金属類含有水の処理方法。
- 上記処理方法において、鉄化合物添加工程の前に、重金属類含有水に鉄化合物またはアルミニウム化合物を添加し、アルカリ性下で鉄またはアルミニウムの水酸化物を沈殿させることによって、ケイ酸イオン、アルミニウムイオン、微量有機物の少なくとも何れかを上記水酸化物と共に沈澱化し、この沈澱を濾過除去する前処理工程を設け、上記沈殿物を除去した重金属類含有水について、上記還元性鉄化合物添加工程、上記沈澱化工程、上記固液分離工程、上記汚泥返送工程の各処理を行う請求項1に記載する重金属類含有水の処理方法。
- セレン、カドミウム、六価クロム、鉛、亜鉛、銅、ニッケル、ヒ素、アンチモンの何れか1種または2種以上の重金属類を含有する排水について、上記重金属類の初期濃度2mg/Lの排水に、Fe 2+ イオン濃度400〜600mg/Lになるように第一鉄化合物を添加して溶解させ、この第一鉄化合物を添加した排水に、アルカリを添加してpH11〜13にした沈澱スラリーを混合し、空気の混入を遮断した密閉反応槽で、10℃〜30℃の温度下、pH9.0〜9.3で30分〜3時間反応させ、生成した沈澱を固液分離し、沈澱の一部にアルカリを添加して反応槽に返送し、繰り返し使用することによって、排水中の金属類の濃度を0.01mg/L以下に低減する請求項1または請求項2に記載する重金属類含有水の処理方法。
- 固液分離手段において分離した汚泥について、反応槽に返送しない汚泥を濾過脱水し、水分を系外に排出する一方、濾渣に別系統の排水を通水し、濾渣に残存する還元力を利用して上記排水に含まれる汚染を分解する請求項1〜請求項3の何れかに記載する重金属類含有水の処理方法。
- 重金属類含有水に第一鉄化合物を添加する槽、第一鉄化合物を添加した重金属類含有水を反応させる非酸化性雰囲気の密閉反応槽、該反応槽から抜き出したスラリーを固液分離する手段、分離した汚泥にアルカリを添加する槽、アルカリ性汚泥を反応槽に返送する管路、これらの各槽および固液分離手段を連通する管路を備え、請求項1の処理系を形成したことを特徴とする重金属類含有水の処理装置。
- 請求項5の処理装置において、重金属類含有水に還元性鉄化合物を添加する槽の前に、該重金属類含有水に鉄化合物またはアルミニウム化合物を添加する槽、および生成した沈澱の固液分離手段を有する重金属類含有水の処理装置。
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