JP4457027B2 - 汚戻水の処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、汚戻水の処理方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、転炉集塵水系で発生する汚戻水中の微細な懸濁粒子を凝集処理により除去し、汚戻水のろ過装置への負荷を低減することができるか、又はろ過装置を必要としない汚戻水の処理方法に関する。
製鉄所の転炉からは、操業中に多量のガスが発生する。このガスの大部分は一酸化炭素であり、回収して燃料として利用される。しかし、このガスには多量のダストが含まれているので、清浄化する必要があり、その清浄化手段として、通常は湿式集塵器、例えば、ベンチュリースクラバーなどが用いられる。
図１は、転炉ＯＧ法の系統図の一例である。この例では、転炉１において発生したガスは、誘引通風ファン２により誘引され、ダクト３を経由して第一集塵器４に導かれてダストが除去され、さらに第二集塵器５に導かれてダストが除去される。ダストが除去された転炉ガスは、回収弁６及び水封Ｖ弁７を経由してガスホルダー８に貯留され、燃料として利用される。集塵用水が第二集塵器に供給され、第二集塵器から排出された集塵排水は、いったん第二集塵器ピット９に貯留されて、次いで第一集塵器に供給される。第一集塵器から排出された排水は、粗粒分離機１０で粗粒を除去したのち、シックナー１１に導かれて固液分離処理される。シックナーの処理水は、いったん処理水槽１２に貯留されたのち、第二集塵器に給水されて集塵用水として再利用される（特許文献１参照）。
この水系において、転炉の運転状況に応じて集塵用水が供給されるために、バランス上、第二集塵器ピットから集塵排水がオーバーフローし、その水は工場内の側溝で集水され、汚戻水ピット（図示しない。）に流入する。汚戻水ピットに流入する汚戻水には、工場内のダストや混銑車、溶銑鍋から飛散するグラファイトなどが混入し、懸濁物質は平均５００ｍｇ／Ｌ、最大３,０００ｍｇ／Ｌ程度となっている。従来は、この汚戻水は、粗粒分離機で懸濁物質を粗取りし、ろ過器で処理して懸濁物質４０ｍｇ／Ｌ以下としたのち、再度集塵用水として使用されていた。しかし、汚戻水に含まれるグラファイトが極めて微細なそのために、ろ過器がすぐに目詰まりを起こし、ろ過器の差圧上昇による通水量低下が発生し、頻繁に保守管理を行う必要があった。しかも、微細なグラファイトはろ材に固着してしまい、剥離するのに大変な手間を要していた。
特開２００２−１２６７８７号公報（第２頁、第３頁）
本発明は、転炉集塵水系で発生する汚戻水中の微細な懸濁粒子を凝集処理により除去し、汚戻水のろ過装置への負荷を低減することができるか、又はろ過装置を必要としない汚戻水の処理方法を提供することを目的としてなされたものである。
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、転炉集塵水系で発生する汚戻水に無機凝集剤を添加して懸濁物質を粗粒化したのち、高分子凝集剤を添加して凝集処理し、固液分離することにより、汚戻水中の微細な懸濁物質を効果的に除去して、ろ過装置への負荷を低減し得るか、又はろ過装置を不要とし得ることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）転炉集塵排水が集塵器ピットからオーバーフローし、工場内の側溝で集水された後、汚戻水ピットで貯留された汚戻水であって、転炉集塵水系で発生する酸化鉄と混銑車又は溶銑鍋から飛散するグラファイトを含む汚戻水に、無機凝集剤を添加して懸濁物質を粗粒化したのち、高分子凝集剤を添加して凝集処理し、固液分離した汚戻水を、集塵用水として再利用することを特徴とする汚戻水の処理方法、
（２）無機凝集剤が、ポリ塩化アルミニウム又は鉄塩である(１)記載の汚戻水の処理方法、
（３）転炉集塵水系で発生する酸化鉄とグラファイトを含む汚戻水に、半導体のエッチング工程から得られるｐＨ１以下の硫酸を含む廃ポリ塩化アルミニウムを無機凝集剤として添加して懸濁物質を粗粒化したのち、高分子凝集剤を添加して凝集処理し、固液分離することを特徴とする汚戻水の処理方法、及び、
（４）固液分離手段が、沈殿又はろ過である(１)ないし(３)のいずれか１項に記載の汚戻水の処理方法、
を提供するものである。
すなわち、本発明は、
（１）転炉集塵排水が集塵器ピットからオーバーフローし、工場内の側溝で集水された後、汚戻水ピットで貯留された汚戻水であって、転炉集塵水系で発生する酸化鉄と混銑車又は溶銑鍋から飛散するグラファイトを含む汚戻水に、無機凝集剤を添加して懸濁物質を粗粒化したのち、高分子凝集剤を添加して凝集処理し、固液分離した汚戻水を、集塵用水として再利用することを特徴とする汚戻水の処理方法、
（２）無機凝集剤が、ポリ塩化アルミニウム又は鉄塩である(１)記載の汚戻水の処理方法、
（３）転炉集塵水系で発生する酸化鉄とグラファイトを含む汚戻水に、半導体のエッチング工程から得られるｐＨ１以下の硫酸を含む廃ポリ塩化アルミニウムを無機凝集剤として添加して懸濁物質を粗粒化したのち、高分子凝集剤を添加して凝集処理し、固液分離することを特徴とする汚戻水の処理方法、及び、
（４）固液分離手段が、沈殿又はろ過である(１)ないし(３)のいずれか１項に記載の汚戻水の処理方法、
を提供するものである。
本発明の汚戻水の処理方法によれば、転炉集塵水系で発生する汚戻水中の酸化鉄とグラファイトを効果的に除去し、ろ過装置への負荷を低減することができる。本発明方法によれば、汚戻水中の懸濁物質を４０ｍｇ／Ｌ以下に低下させ、汚戻水の回収再生系統において、ろ過器の設置を省略することも可能となる。
本発明の汚戻水の処理方法においては、転炉集塵水系で発生する酸化鉄とグラファイトを含む汚戻水に、無機凝集剤を添加して懸濁物質を粗粒化したのち、高分子凝集剤を添加して凝集処理し、固液分離する。
本発明方法は、転炉集塵水系で発生する汚戻水の処理に適用する。転炉集塵水系で発生する汚戻水は、純酸素上吹転炉の排ガス回収装置において、第二集塵器ピットからオーバーフローした集塵排水が、工場内の側溝で集水され、汚戻水ピットに貯留された排水である。汚戻水ピットに流入する汚戻水には、工場内のダストや混銑車、溶銑鍋から飛散するグラファイトなどが混入し、懸濁物質として３００〜３,０００ｍｇ／Ｌ、平均的には４００〜８００ｍｇ／Ｌを含んでいる。汚戻水のｐＨは６〜１２の範囲で変動し、転炉の吹錬時にはｐＨ６〜８と低めであり、吹錬していないときにはｐＨ１０〜１２と高めとなる。
本発明方法においては、汚戻水に無機凝集剤を添加して懸濁物質を粗粒化する。無機凝集剤としては、例えば、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）などのアルミニウム化合物、塩化第二鉄、硫酸第一鉄などの鉄塩、消石灰などを挙げることができる。これらの中で、ポリ塩化アルミニウム及び鉄塩を好適に用いることができる。汚戻水のｐＨが高い場合は、鉄塩又はポリ塩化アルミニウムを、とりわけ半導体のエッチング工程などから得られるｐＨ１以下の硫酸を含む廃ポリ塩化アルミニウムを好適に用いることができる。無機凝集剤の添加量は、１〜１,０００ｍｇ／Ｌ、好ましくは２０〜２００ｍｇ／Ｌである。
本発明方法においては、汚戻水に無機凝集剤を添加して懸濁物質を粗粒化したのち、高分子凝集剤を添加して凝集処理する。高分子凝集剤としては、アニオン性高分子凝集剤、カチオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤のいずれをも用いることができる。アニオン性高分子凝集剤としては、例えば、ポリアクリル酸又はその塩、アクリルアミドとアクリル酸又はその塩との共重合体、ポリアクリルアミドの部分加水分解物又はその塩、ポリマレイン酸又はその塩、マレイン酸又はその塩の共重合体、カルボキシメチルセルロース又はその塩、アルギン酸又はその塩、ポリ−２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸又はその塩、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸又はその塩の共重合体などを挙げることができる。
カチオン性高分子凝集剤としては、例えば、ポリ(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライドとアクリルアミドとの共重合体、キトサン、アクリロニトリルとＮ−ビニルホルムアミドとの共重合物を加水分解、環化して得られるアミジン構造を有するカチオン性重合体、ポリジメチルジアリルアンモニウムクロライド、ジアルキルアミンとエピクロロヒドリンとの付加重合体、ポリエチレンイミン、アルキレンジクロライドとアルキレンジアミンとの付加重合体、ジシアンジアミドとホルムアルデヒドとの付加重合体などを挙げることができる。ノニオン性高分子凝集剤としては、例えば、ポリアクリルアミドなどを挙げることができる。高分子凝集剤の添加量は、０.１〜５ｍｇ／Ｌであることが好ましく、０.５〜３ｍｇ／Ｌであることがより好ましい。
本発明方法において、凝集処理後の固液分離方法に特に制限はなく、例えば、自然沈殿、遠心沈殿などの沈殿法、清澄ろ過、膜ろ過などのろ過法などを挙げることができるが、本発明方法において生成する凝集物は、粒径が大きく、酸化鉄を含んで密度が大きいので、それらを用いずとも自然沈殿法により良好に固液分離することができる。固液分離後の上澄水を採取し、集塵用水又はその他の用水として再利用することができる。
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例１
吹錬時の転炉集塵水系から発生した汚戻水を処理した。汚戻水の水質は、ｐＨ７.７、懸濁物質５００ｍｇ／Ｌであった。また、懸濁物質の成分分析結果は、酸化鉄２８.２重量％、酸化アルミニウム１５.５重量％、酸不溶解分１３.２重量％、強熱減量３５.２重量％であった。強熱減量は、グラファイトに相当する。
ビーカーに汚戻水１Ｌを取り、ポリ塩化アルミニウム５０ｍｇを添加して２分間撹拌し、次いでアニオン性高分子凝集剤（ポリアクリルアミドの部分加水分解物）１ｍｇを添加して１分間撹拌した。その後１時間静置して固液分離し、上澄液中の懸濁物質を、ＪＩＳ Ｋ ０１０２ １４.１に準じて測定した。懸濁物質は、１０ｍｇ／Ｌであった。
実施例２
アニオン性高分子凝集剤の代わりに、カチオン性高分子凝集剤（ポリメタクリロイルオキシトリメチルアンモニウムクロライド）１ｍｇを添加した以外は、実施例１と同じ操作を行った。上澄液中の懸濁物質は、１４ｍｇ／Ｌであった。
実施例１
吹錬時の転炉集塵水系から発生した汚戻水を処理した。汚戻水の水質は、ｐＨ７.７、懸濁物質５００ｍｇ／Ｌであった。また、懸濁物質の成分分析結果は、酸化鉄２８.２重量％、酸化アルミニウム１５.５重量％、酸不溶解分１３.２重量％、強熱減量３５.２重量％であった。強熱減量は、グラファイトに相当する。
ビーカーに汚戻水１Ｌを取り、ポリ塩化アルミニウム５０ｍｇを添加して２分間撹拌し、次いでアニオン性高分子凝集剤（ポリアクリルアミドの部分加水分解物）１ｍｇを添加して１分間撹拌した。その後１時間静置して固液分離し、上澄液中の懸濁物質を、ＪＩＳ Ｋ ０１０２ １４.１に準じて測定した。懸濁物質は、１０ｍｇ／Ｌであった。
実施例２
アニオン性高分子凝集剤の代わりに、カチオン性高分子凝集剤（ポリメタクリロイルオキシトリメチルアンモニウムクロライド）１ｍｇを添加した以外は、実施例１と同じ操作を行った。上澄液中の懸濁物質は、１４ｍｇ／Ｌであった。
比較例１
ビーカーに実施例１と同じ汚戻水１Ｌを取り、ポリ塩化アルミニウム５０ｍｇを添加して２分間撹拌した。その後１時間静置して固液分離し、実施例１と同様にして、上澄液中の懸濁物質を測定した。懸濁物質は、３３４ｍｇ／Ｌであった。
比較例２
ポリ塩化アルミニウムの添加量を１００ｍｇとした以外は、比較例１と同様にして汚戻水を処理し、上澄液中の懸濁物質を測定した。懸濁物質は、３２ｍｇ／Ｌであった。
比較例３
ビーカーに実施例１と同じ汚戻水１Ｌを取り、アニオン性高分子凝集剤（ポリアクリルアミドの部分加水分解物）１ｍｇを添加して１分間撹拌した。その後１時間静置して固液分離し、実施例１と同様にして、上澄液中の懸濁物質を測定した。懸濁物質は、１６６ｍｇ／Ｌであった。
比較例４
アニオン性高分子凝集剤の代わりに、カチオン性高分子凝集剤（ポリメタクリロイルオキシトリメチルアンモニウムクロライド）１ｍｇを添加した以外は、比較例３と同じ操作を行った。上澄液中の懸濁物質は、３３２ｍｇ／Ｌであった。
実施例３
非吹錬時の転炉集塵水系で、ｐＨ１１.０、懸濁物質７００ｍｇ／Ｌの汚戻水が発生したので、この汚戻水の処理を行った。
ビーカーにこの汚戻水１Ｌを取り、半導体のエッチング工程から得られたｐＨ１以下の硫酸を含む廃ポリ塩化アルミニウム５０ｍｇを添加して２分間撹拌した。液のｐＨは、１０.０となった。次いで、アニオン性高分子凝集剤（ポリアクリルアミドの部分加水分解物）２ｍｇを添加して１分間撹拌した。その後１時間静置して固液分離し、上澄液中の懸濁物質を、実施例１と同様にして測定した。懸濁物質は、２５ｍｇ／Ｌであった。
実施例１〜３及び比較例１〜４の結果を、第１表に示す。
ビーカーに実施例１と同じ汚戻水１Ｌを取り、ポリ塩化アルミニウム５０ｍｇを添加して２分間撹拌した。その後１時間静置して固液分離し、実施例１と同様にして、上澄液中の懸濁物質を測定した。懸濁物質は、３３４ｍｇ／Ｌであった。
比較例２
ポリ塩化アルミニウムの添加量を１００ｍｇとした以外は、比較例１と同様にして汚戻水を処理し、上澄液中の懸濁物質を測定した。懸濁物質は、３２ｍｇ／Ｌであった。
比較例３
ビーカーに実施例１と同じ汚戻水１Ｌを取り、アニオン性高分子凝集剤（ポリアクリルアミドの部分加水分解物）１ｍｇを添加して１分間撹拌した。その後１時間静置して固液分離し、実施例１と同様にして、上澄液中の懸濁物質を測定した。懸濁物質は、１６６ｍｇ／Ｌであった。
比較例４
アニオン性高分子凝集剤の代わりに、カチオン性高分子凝集剤（ポリメタクリロイルオキシトリメチルアンモニウムクロライド）１ｍｇを添加した以外は、比較例３と同じ操作を行った。上澄液中の懸濁物質は、３３２ｍｇ／Ｌであった。
実施例３
非吹錬時の転炉集塵水系で、ｐＨ１１.０、懸濁物質７００ｍｇ／Ｌの汚戻水が発生したので、この汚戻水の処理を行った。
ビーカーにこの汚戻水１Ｌを取り、半導体のエッチング工程から得られたｐＨ１以下の硫酸を含む廃ポリ塩化アルミニウム５０ｍｇを添加して２分間撹拌した。液のｐＨは、１０.０となった。次いで、アニオン性高分子凝集剤（ポリアクリルアミドの部分加水分解物）２ｍｇを添加して１分間撹拌した。その後１時間静置して固液分離し、上澄液中の懸濁物質を、実施例１と同様にして測定した。懸濁物質は、２５ｍｇ／Ｌであった。
実施例１〜３及び比較例１〜４の結果を、第１表に示す。
第１表に見られるように、転炉集塵水系で発生したｐＨ７.７、懸濁物質５００ｍｇ／Ｌの汚戻水に、ポリ塩化アルミニウム５０ｍｇ／Ｌを添加して懸濁物質を粗粒化したのち、アニオン性又はカチオン性高分子凝集剤１ｍｇ／Ｌを添加して凝集処理した実施例１と実施例２では、上澄水の懸濁物質はそれぞれ１０ｍｇ／Ｌ、１４ｍｇ／Ｌとなり、集塵用水として再利用するに際して、ろ過装置を必要としない水質に達している。
これに対して、汚戻水にポリ塩化アルミニウム５０ｍｇ／Ｌのみを添加して処理した比較例１では、上澄水の懸濁物質は３３４ｍｇ／Ｌであり、ポリ塩化アルミニウムの添加量を１００ｍｇ／Ｌとした比較例２でやっと、上澄水の懸濁物質は３２ｍｇ／Ｌまでに低下した。しかし、ポリ塩化アルミニウムの添加量増大はそのまま汚泥量の増大となり好ましくない。また、アニオン性又はカチオン性高分子凝集剤１ｍｇ／Ｌのみを添加した比較例３と比較例４では、上澄水の懸濁物質はそれぞれ１６６ｍｇ／Ｌと３３２ｍｇ／Ｌである。
この結果から、転炉集塵水系で発生する汚戻水に、無機凝集剤を添加して懸濁物質を粗粒化したのち、高分子凝集剤を添加して凝集処理し、固液分離することにより、処理水の水質を飛躍的に向上し得ることが分かる。
汚戻水の水質がｐＨ１１.０、懸濁物質７００ｍｇ／Ｌに変動しても、実施例３のように、ポリ塩化アルミニウムに代えて酸性度の強い廃ポリ塩化アルミニウム５０ｍｇ／Ｌを添加して懸濁物質を粗粒化し、アニオン性高分子凝集剤２ｍｇ／Ｌを添加して凝集処理することにより、上澄水の懸濁物質を２５ｍｇ／Ｌまで低下させることができる。
これに対して、汚戻水にポリ塩化アルミニウム５０ｍｇ／Ｌのみを添加して処理した比較例１では、上澄水の懸濁物質は３３４ｍｇ／Ｌであり、ポリ塩化アルミニウムの添加量を１００ｍｇ／Ｌとした比較例２でやっと、上澄水の懸濁物質は３２ｍｇ／Ｌまでに低下した。しかし、ポリ塩化アルミニウムの添加量増大はそのまま汚泥量の増大となり好ましくない。また、アニオン性又はカチオン性高分子凝集剤１ｍｇ／Ｌのみを添加した比較例３と比較例４では、上澄水の懸濁物質はそれぞれ１６６ｍｇ／Ｌと３３２ｍｇ／Ｌである。
この結果から、転炉集塵水系で発生する汚戻水に、無機凝集剤を添加して懸濁物質を粗粒化したのち、高分子凝集剤を添加して凝集処理し、固液分離することにより、処理水の水質を飛躍的に向上し得ることが分かる。
汚戻水の水質がｐＨ１１.０、懸濁物質７００ｍｇ／Ｌに変動しても、実施例３のように、ポリ塩化アルミニウムに代えて酸性度の強い廃ポリ塩化アルミニウム５０ｍｇ／Ｌを添加して懸濁物質を粗粒化し、アニオン性高分子凝集剤２ｍｇ／Ｌを添加して凝集処理することにより、上澄水の懸濁物質を２５ｍｇ／Ｌまで低下させることができる。
本発明の汚戻水の処理方法によれば、転炉集塵水系で発生する汚戻水中の酸化鉄、グラファイトなどの懸濁物質を効果的に除去し、汚戻水の回収再生系のろ過装置への負荷を低減することができる。本発明方法によれば、汚戻水中の懸濁物質を４０ｍｇ／Ｌ以下に低下させ、汚戻水の集塵用水への回収再生系において、ろ過器の設置を省略することも可能となる。本発明方法を採用することにより、転炉集塵水系で発生する汚戻水の処理装置の初期投資額を大幅に低減し、汚戻水の処理を安定して行うことができる。
１ 転炉
２ 誘引通風ファン
３ ダクト
４ 第一集塵器
５ 第二集塵器
６ 回収弁
７ 水封Ｖ弁
８ ガスホルダー
９ 第二集塵器ピット
１０ 粗粒分離機
１１ シックナー
１２ 処理水槽
２ 誘引通風ファン
３ ダクト
４ 第一集塵器
５ 第二集塵器
６ 回収弁
７ 水封Ｖ弁
８ ガスホルダー
９ 第二集塵器ピット
１０ 粗粒分離機
１１ シックナー
１２ 処理水槽
Claims (4)
- 転炉集塵排水が集塵器ピットからオーバーフローし、工場内の側溝で集水された後、汚戻水ピットで貯留された汚戻水であって、転炉集塵水系で発生する酸化鉄と混銑車又は溶銑鍋から飛散するグラファイトを含む汚戻水に、無機凝集剤を添加して懸濁物質を粗粒化したのち、高分子凝集剤を添加して凝集処理し、固液分離した汚戻水を、集塵用水として再利用することを特徴とする汚戻水の処理方法。
- 無機凝集剤が、ポリ塩化アルミニウム又は鉄塩である請求項１記載の汚戻水の処理方法。
- 転炉集塵水系で発生する酸化鉄とグラファイトを含む汚戻水に、半導体のエッチング工程から得られるｐＨ１以下の硫酸を含む廃ポリ塩化アルミニウムを無機凝集剤として添加して懸濁物質を粗粒化したのち、高分子凝集剤を添加して凝集処理し、固液分離することを特徴とする汚戻水の処理方法。
- 固液分離手段が、沈殿又はろ過である請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の汚戻水の処理方法。
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