JP4661665B2

JP4661665B2 - イオン含有排水の凝集沈澱処理方法

Info

Publication number: JP4661665B2
Application number: JP2006105067A
Authority: JP
Inventors: 有之竹田
Original assignee: 日本錬水株式会社
Priority date: 2006-04-06
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2026-04-06
Also published as: JP2007275757A

Description

本発明はイオン含有排水の凝集沈澱処理方法に関する。

例えば、フッ化物イオンや各種の重金属イオンの様なイオンを含有する排水の凝集沈澱処理方法として、イオン含有排水に当該イオンと反応して難溶性塩を形成するアルカリ化合物を添加して難溶性塩から成る不溶物を生成させ、生成した不溶物を含有する汚泥に高分子凝集剤を添加して不溶物を凝集させ、凝集した不溶物を沈降分離して濃縮汚泥を回収し、回収された濃縮汚泥の一部と上記のアルカリ化合物とを混合し、得られたアルカリ化合物含有濃縮汚泥を前記の反応のアルカリ化合物として使用する方法が知られている（特許文献１〜３）。アルカリ化合物としては、例えばフッ化物イオン含有排水に対しては消石灰などのカルシウム化合物が使用され、高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミドやその部分加水分解物（アニオン系高分子凝集剤）が使用される。

特許第３４５７０１３号公報特許第３１８６９０４号公報特許第２９１４３４６号公報

上記の方法は、イオン含有排水にアルカリ化合物を直接添加して不溶物を生成させる従来法の問題、すなわち、生成された汚泥は三次元構造のゲル状物であるために含水率が高いという問題を解決するために提案された方法であり、汚泥の表面に吸着された属化合物によってイオンを不溶物化させることにより、一次元または二次元の含水率の低い汚泥を生成させる方法であるとされ、アルカリ汚泥法と呼ばれている。

ところで、上記の方法は、高濃度汚泥を得ると共に、高水質処理水を得ることが出来るため、種々の利点を有するが、本発明者が追試した結果、処理水における濁度が十分に低いとはいえないことが判明した。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、汚泥の一部を循環させ、当該循環汚泥にアルカリ化合物を混合してイオン含有排水に添加するイオン含有排水の処理方法において、特に処理水の濁度を改善して安定した処理水質が得られる様に改良されたイオン含有排水の処理方法を提供することにある。

本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意検討した結果、次の様な知見を得た。すなわち、アニオン系高分子凝集剤の添加により凝集した不溶物（フロック）の沈降分離は、通常、沈殿槽と呼ばれる設備でフロックと水とを重力により分離することにより行われる。ところで、沈殿槽への移送の際に衝撃でフロックが破砕し、処理水に微細な懸濁固体（ＳＳ）として流出することがある。斯かるフロックの破砕は、通常の凝集沈殿処理でも起こる現象であるが、破砕したフロックは沈殿槽内での固液分離の際に再凝集する場合が多い。しかしながら、アルカリ汚泥法で生成したフロックは高密度であるために破砕した際に、再凝集しづらい傾向が見られる。そのため、フロックが破砕して生じた微細な粒子が処理水に流出し、放流水の水質を悪化し、後工程にろ過塔やフッ素吸着塔を設置している場合は塔の圧力損失の上昇などのトラブルを引き起こす原因となる。

本発明者らは、上記の知見に基づき更に検討を重ねた結果、アニオン系高分子凝集剤にカチオン系高分子凝集剤を併用するならば、アルカリ汚泥法で生成したフロックの破砕が抑制れるのか、または、破砕されたフロックの再凝集が他のフロックと同様に再凝集しやすくなるのかは不明であるが、何れにしても、処理水の濁度が著しく改善されるとの知見を得た。

本発明は、上記の知見に基づき完成されたものであり、その要旨は、イオン含有排水に当該イオンと反応して難溶性塩を形成するアルカリ化合物を添加して難溶性塩から成る不溶物を生成させ、生成した不溶物を含有する汚泥に高分子凝集剤を添加して不溶物を凝集させ、凝集した不溶物を沈降分離して濃縮汚泥を回収し、回収された濃縮汚泥の一部と上記のアルカリ化合物とを混合し、得られたアルカリ化合物含有濃縮汚泥を前記の反応のアルカリ化合物として使用する、イオン含有排水の凝集沈澱処理方法において、上記の高分子凝集剤として、ポリアミン系またはポリジシアンジアミド系のカチオン系高分子凝集剤とアニオン系高分子凝集剤とを併用することを特徴とするイオン含有排水の凝集沈澱処理方法に存する。

本発明に係る含有排水の処理方法によれば、高濃度汚泥を得ると共に、高水質処理水を得ることが出来る。

以下、本発明を詳細に説明する。本発明において処理対象となるイオン含有排水としては、前述の先行技術に記載された各種の排水が挙げられる。具体的には、フッ化物イオン含有排水（例えば半導体製造工場などから排出されるフッ素含有排水）、銅、亜鉛、ニッケル、カドミウム、マンガン、鉛、亜鉛、鉄などの重金属イオン含有排水（例えばメッキ排水）、リン酸イオン含有排水（例えばリン酸製造工場排水）等が挙げられる。一方、イオン含有排水に当該イオンと反応して難溶性塩を形成するアルカリ化合物としては、例えば、消石灰、塩化カルシウム等のカルシウム化合物や水酸化ナトリウムが挙げられる。

一般的にカチオン系高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミドにホルマリンとアミン類で変成したポリアクリルアミドのカチオン化変成物、カチオン性ビニルラクタム−アクリルアミド共重合体、ジアリルアンモニウムハロゲン化物のかん化重合物、イソブチレンと無水マレイン酸との共重合物にジアミンを反応させた共重合体、ビニルイミダゾリン重合体、ジアルキルアミノエチルアクリレートの重合体、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ポリアミンとの重縮合物、ジシアンジアミドとホルマリンとの重縮合物、アニリンとホルマリンとの重縮合物、アミン類とエピクロヒドリンとの共重合体、アンモニアとエピクロヒドリンとの共重合体、アミン類とアスパラギン酸との共重合体、第４級アンモニウム塩を側鎖に有するアクリルポリマー等が挙げられるが、本発明ではポリアミン系またはポリジシアンジアミド系のカチオン系高分子凝集剤を使用する。

本発明で使用するアニオン系高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミド系、アニオン性ポリアクリルアミド系、ポリアクリルアミドの部分加水分解物などが挙げられる。

上記の高分子凝集剤は、何れも、周知であり、市販品として容易に入手することが出来る。因に、カチオン系高分子凝集剤の分子量は１万〜８００万程度であり、アニオン系高分子凝集剤の分子量は１２００万〜１８００万程度である。また、一般に、カチオン系高分子凝集剤の中でも、分子量が１万〜５万程度のポリアミン系またはポリジシアンジアミド系のものは、マイナスに荷電している水中の不溶物を中和することにより凝集体を形成すると考えられており、本発明においては、特に、この様なカチオン系高分子凝集剤が好適に使用される。一方、一般に、アニオン系高分子凝集剤は、線状の高分子によって不溶物を巻き込むことにより凝集体を形成すると考えられている。

また、本発明においては、不溶物の凝集を促進させるため、アルミニウム塩または鉄塩を使用することが出来る。アルミニウム塩としては、硫酸アルミニウム（硫酸ばんど）やポリ塩化アルミニウム（PAC）等の凝集剤として公知のアルミニウム塩が挙げられる。同様に、鉄塩としては、硫酸鉄、塩化鉄などの凝集剤として公知の鉄塩が挙げられる。

図１は、本発明の処理方法の好ましい態様の一例を示すフローシートであり、イオン含有排水としてフッ化物イオン含有排水を使用し、アルカリ化合物としてカルシウム化合物を使用した例を示す。

反応槽（１）においては、フッ化物イオン含有排水とカルシウム化合物とを反応させて不溶物を生成させる。フッ化物イオン含有排水は配管（１１）から供給され、カルシウム化合物は、後述の混合槽（３）から配管（３２）を経由し、縮汚泥とカルシウム化合物との混合液として供給される。

第１凝集槽（１ｂ）においては、反応槽（１）で生成した不溶物を含有する汚泥にアルミニウム塩（又は鉄塩）を添加することにより不溶物の凝集を促進させる。アルミニウム塩（又は鉄塩）の添加量は、原水に対して通常１０〜４０ｐｐｍである。また、第１凝集槽（１ｂ）においては、カチオン系高分子凝集剤（ＣＰ）を添加する。カチオン系高分子凝集剤（ＣＰ）の添加量は、原水に対して通常１〜１０ｐｐｍである。

ｐＨ調整槽（１ｃ）においては、汚泥に酸を添加することにより、上記のアルミニウム塩（又は鉄塩）及びカチオン系高分子凝集剤（ＣＰ）並びに後述のアニオン系高分子凝集剤（ＡＰ）の凝集効果を高める。ｐＨ調整槽（１ｃ）におけるｐＨは、通常６．０〜８．０である。また、斯かるｐＨ調整に使用する酸としては、硫酸、塩酸などが挙げられる。

第２凝集槽（１ｄ）においては、汚泥にアニオン系高分子凝集剤（ＡＰ）を添加することにより不溶物の凝集を更に促進させる。アニオン系高分子凝集剤（ＡＰ）の添加量は、原水に対して通常１〜５ｐｐｍである。

なお、上記の各槽は、通常、図示した様に攪拌機が備えられており、各槽への処理液の移動は、通常、図示した様に、オーバーフロー方式によって行われる。なお、アルミニウム塩（又は鉄塩）、カチオン系高分子凝集剤（ＣＰ）、酸、アニオン系高分子凝集剤（ＡＰ）は、それぞれ、配管（７）、（８）、（９）、（１０）から供給される。

沈殿槽（２）においては、反応槽（１）で生成した不溶物を含有する汚泥を沈降分離処理する。図示した例の場合、不溶物を含有する汚泥は、第２凝集槽（１ｄ）を経由し、配管（１２）から沈殿槽（２）に供給される。そして、沈殿槽（２）で得られた処理水は配管（１３）から取り出される。沈殿槽（２）としては、通常、シックナーが使用される。

混合槽（３）は、沈殿槽（２）の底部に備えられた汚泥排出配管（２１）に接続する汚泥返送配管（２２）から抜き出された濃縮汚泥とカルシウム化合物とを混合し且つ得られた混合液を上記の反応槽（１）に供給する。

汚泥抜出し用ポンプ（４）は、汚泥返送配管（２２）より上流側の汚泥排出配管（２１）に配置され、その駆動により、沈殿槽（２）の底部より濃縮汚泥を抜出す。符号（Ｖ１）〜（Ｖ３）は流量調節バルブである。

汚泥返送配管（２２）から抜き出されて混合槽（３）においてカルシウム化合物との混合に供される濃縮汚泥の固形分量は、フッ化物イオン含有排水（原水）とカルシウム化合物との中和で発生する不溶化物（汚泥）の量に対し、通常１０〜４０倍、好ましくは１５〜２０倍となる様に制御される（なお、斯かる比率を汚泥返送比と定義する）。斯かる制御は、汚泥返送配管（２２）の途中に設けられた手動弁（図示せず）の開度調節によって行うことが出来る。

一方、配管（３１）からバルブ（Ｖ４）を経由して供給されるカルシウム化合物（Ｃａ（ＯＨ）_２）の使用割合は、原水中のＦに対し、通常２〜５倍当量であるが、アルカリ性のカルシウム化合物（Ｃａ（ＯＨ）_２等）を使用する場合は、反応槽（１）におけるｐＨが８〜１１の範囲となる様に調整すればよい。符号（５）はｐＨ計であり、その信号により、Ｃａ（ＯＨ）_２の供給量が制御される。

なお、ＣａＣｌ_２等のアルカリ性でないカルシウム化合物を使用する場合には、原水のｐＨ調整のために、別途ＮａＯＨ等のアルカリを添加すればよい。

前述の排水処理装置を使用した排水の処理運転は、バルブ（Ｖ１）及び（Ｖ３）を開、バルブ（Ｖ２）を間欠的に開とし、且つ汚泥抜出し用ポンプ（４）を駆動させることにより行われる。

図２は、表１に示す条件下、フッ化物イオン含有排水（フッ素濃度：５０〜２００ｍｇ／Ｌ）の処理を行った場合の結果であり、沈殿槽（２）の配管（１３）から取り出された処理水中のフッ素濃度の経時変化を示すグラフである。但し、２０時間以降は、カチオン系高分子凝集剤（ＣＰ）の添加を停止した。図２に示す様に、カチオン系高分子凝集剤とアニオン系高分子凝集剤とを併用することにより、濁度の低い良好な水質の処理水が安定して得られる。

本発明の処理方法の好ましい態様の一例を示すフローシート処理水の水質変化を示すグラフ

符号の説明

１：反応槽
１ｂ：第１凝集槽
１ｃ：ｐＨ調整槽
１ｄ：第２凝集槽
２：沈殿槽
２１：泥排出配管
２２：汚泥返送配管
３：混合槽
４：汚泥抜出し用ポンプ
５：ｐＨ計
Ｖ１〜Ｖ４：バルブ

Claims

イオン含有排水に当該イオンと反応して難溶性塩を形成するアルカリ化合物を添加して難溶性塩から成る不溶物を生成させ、生成した不溶物を含有する汚泥に高分子凝集剤を添加して不溶物を凝集させ、凝集した不溶物を沈降分離して濃縮汚泥を回収し、回収された濃縮汚泥の一部と上記のアルカリ化合物とを混合し、得られたアルカリ化合物含有濃縮汚泥を前記の反応のアルカリ化合物として使用する、イオン含有排水の凝集沈澱処理方法において、上記の高分子凝集剤として、ポリアミン系またはポリジシアンジアミド系のカチオン系高分子凝集剤とアニオン系高分子凝集剤とを併用することを特徴とするイオン含有排水の凝集沈澱処理方法。
イオン含有排水がフッ化物イオン含有排水であり、アルカリ化合物がカルシウム化合物である請求項１に記載の凝集沈澱処理方法。