JP5175378B1

JP5175378B1 - 廃水処理方法

Info

Publication number: JP5175378B1
Application number: JP2011209269A
Authority: JP
Inventors: 行平加藤
Original assignee: 行平加藤
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2031-09-26
Also published as: JP2013066876A

Abstract

【課題】廃水処理に際し、大がかりな装置を必要とせず、有害物の放散の問題を生じない、廃水処理方法を提供する。
【解決手段】廃水とゲル化剤を混合して廃水をゲル化する第１のステップと、ゲル化した廃水の水分を減少する第２のステップと、水分の減少したゲル化廃水に更に廃水を注入し、その廃水をゲル化する第３のステップと、更に、ゲル化した廃水の水分を減少する第４のステップと、その水分の減少したゲル化廃水にグリコール類を加えて、固形化する第５のステップを有し、第３のステップと第４のステップを１回以上繰り返す。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に、廃水を処理する方法に関し、特に、廃水の容積を減じて、更に固形化することにより、その後の処理を容易にする方法に関する。

水分中に廃棄すべき不要な物質が混入している、廃水を処理する際には、その水分を減少させることが、その後の処理のためには有効である。そのような方法としては、例えば、廃液の状態で、加熱蒸発濃縮することが考えられる。

また、特許文献１に記載されているように、放射性廃液を、水分吸収剤を用いて固形化物とし、その固形化物をドラム缶などで保管するか、焼却する方法もある。

特開平６−２３８２６１

上述した加熱蒸発による方法では、加熱蒸発のための大がかりな設備が必要とされ、また、その運転コストも多大である。更に、加熱蒸発の際に、水蒸気とともに有害物質が気化または昇華して、大気中に放散される恐れもある。

一方、水分吸収剤を用いて固形化物とし、その固形化物をドラム缶などで保管するか、焼却する方法の場合にも、固形化物をそのまま保管すると、その容積はかなり大きく保管場所の問題が発生し、焼却すれば焼却の際の有害物の放散や有害物を含む燃えかすの処理の問題が発生する。

そこで、本発明では、廃水処理に際し、大がかりな装置を必要とせず、有害物の放散の問題を生じない、廃水処理方法を提供することを課題とする。

上記の問題を解決するための、本発明の一つの特徴に従った廃水処理方法は、廃水と、多孔質土類と高吸水性ポリマーからなるゲル化剤とを混合して、廃水をゲル化する第１のステップと、ゲル化した廃水の水分を減少する第２のステップと、水分の減少したゲル化廃水に更に廃水を注入し、その廃水をゲル化する第３のステップと、更にそのゲル化した廃水の水分を減少する第４のステップと、その水分の減少したゲル化廃水にグリコール類を加えて、固形化する第５のステップを有し、前記の第３のステップと第４のステップを１回以上繰り返す。

本発明の更に他の特徴に従った廃水処理方法は、高吸収性ポリマーがアクリル系重合体である。

本発明の更に他の特徴に従った廃水処理方法は、前記ゲル化した廃水の水分を減少する方法が、低温の乾燥空気を送風することである。

本発明の更に他の特徴に従った廃水処理方法は、処理される廃水が放射性物質を含む廃水である。

本発明の更に他の特徴に従った廃水処理方法は、廃水の組成、ゲル化剤の量などによる吸水性能の劣化に対応して、前記の、第３のステップと第４のステップの繰り返しの回数を決定する。

本発明によれば、廃水を繰り返しゲル化し、乾燥する過程で、その容積を大幅に減少させることができ、また、最終的に難水溶性の固形化したものとするため、この過程の間、及びその後の処理が、安全かつ低コストで、極めて容易になるという効果がある。

本発明の実施の形態に従った廃水処理方法の説明図である。

添付の図面を参照しながら、本発明の実施の形態について以下に説明する。

図１に、本発明の実施の形態に従った廃水処理方法の概略説明図を示す。まず、液体を保持できる適切な容器２１に、廃水をゲル化することができるゲル化剤１１を投入する。容器２１は、相対的に、開口部が広く、深さの浅い薄型のものが好ましいが、それに限定されない。

ゲル化剤１１は、高吸水性ポリマーと多孔質土類から構成される。高吸水性ポリマーとしては、ポリアクリル酸ナトリウムなどのアクリル系重合体が、吸水能力、安全性、入手容易性、及び低コストの面から好ましいが、これに限定されない。多孔質土類としては、水中の微粒子を吸着する能力を有する多孔質の土またはそれに類する材料、例えば、活性白土、酸性白土、珪藻土、ゼオライトなどが含まれ、特に活性白土が、吸着性能からは好ましいが、これに限定されない。高吸水性ポリマーと多孔質土類の重量比は、概ね２：１程度が好ましいが、その種類、用途に応じて適宜変更してもよい。

この高吸水性ポリマーと多孔質土類から構成されるゲル化剤１１としては、例えば、三興油脂製の「コアギュラント」（商品名）がこれに相当する。ゲル化剤１１の量は、純水の場合で、水に対して重量比で約５％程度のゲル化剤１１が好ましいが、これに限定されず、水の中の不純物の量により、ゲル化剤１１の量を増減させることが望ましい。

この容器２１に、図示しない廃水貯蔵タンクなどから、注水装置２２を経て廃水１２を注入する。なお、ここで廃水とは、水分中に廃棄すべき不要な物質が混入しているものであり、汚泥、医療機関やガソリンスタンドなどからの一般の廃水のほか、放射性物質を含む廃水も対象とする。注入完了後、例えば羽根部分を廃水中で回転させるような、攪拌装置２３にて攪拌する。すると、廃水１２中の微小な物質が多孔質土類に吸着されるとともに、それ以外の液体部分が高吸水性ポリマーに取り込まれ、ゲル化される。なお、ゲル化剤１１として、高吸水性ポリマーと多孔質土類の混合物を使用すると、ゲル化した状態の均質性が高く、いわゆる「ダマ」になりにくいことが確認されている。（第１のステップ）

放射性廃水の場合、放射性の微粒子は、この多孔質土類にて捕捉することができる。ゲル化した廃水１３は、こぼれる危険性をほとんど回避でき、また、アクリル系重合体によって廃水がゲル化したものの表面は、粗くざらざらした状態になっており、容器の形状を広口状にすることと相まって、大きな表面積を持つことになる。

ここで、このゲル化した廃水１３に、送風装置２４から低温の乾燥空気２５を送風する。この低温の乾燥空気２５は、温度が摂氏２０度から６０度までの間、相対湿度おおむね６０％以下が好ましく、更に温度摂氏３０度から４０度までの間、相対湿度３０％以下が最も好ましいが、これに限定されない。送風装置２４として、小規模な家庭用のエアコンあるいは除湿機を用いてもこれらの条件は満たすことができる。このような送風を継続すると、ゲル化廃水１３に内包した水分が、低温蒸発によって放出され、ゲル化廃水１３の容積が大幅に減少する。条件を選べば、ゲル化廃水１３の内包した水分のほぼ全量を蒸発させることも可能である。（第２のステップ）

特に、前述のように広い表面積を持つゲルの場合には、低温微風であっても水分の蒸発が十分できることが確認されている。なお、この乾燥処理は、水の持つ潜熱で蒸発にはコストがかかるとの先入観がもたれるが、比較的低温の送風であるため、大気温を有効に利用することで、低いエネルギーコストで済む。また、比較的低温であることから、水の分子運動が沸点近くのように活発にはならないので、廃水中の有害物質や高沸点の溶剤が蒸発する可能性が少なく、純水に近い状態の水蒸気が得られる。そのため、そのまま大気中に放出してもよいし、液化して水として回収し再利用することも可能である。

前述したように、放射性廃水の場合、放射性の微粒子は、多孔質土類にて捕捉することができるが、放射性の液体及び気体の一部は、水蒸気に含まれることも考えられる。その場合は、水蒸気または液化した水をフィルタリングすることで、放射性物質を取り除くことは従来からの技術で十分可能である。

水分量が所定の値より減少したら、この水分の減少したゲル化廃液１４を入れてある容器に、再度、廃水１２ａを注入し、攪拌する。ゲル化剤１１、特に高吸水性ポリマーについては、水分量が減少したことから、再び、水分を吸収できる状態となっているため、追加の廃水１２ａを取り込んでゲル化することができる。（第３のステップ）

更に、このゲル化した廃水１３ａに低温の乾燥空気２５を送風して、水分量を減少させる。（第４のステップ）

ここで、乾燥後のゲル化廃水１４または１４ａには、不純物や水分が残存するため、再度廃水を注入したときの吸水率は最初よりは劣化する。劣化の度合いはさまざまな条件によって異なるが、廃水のゲル化のステップ（第３のステップと第４のステップ）は、概ね２回程度までの繰り返しは可能である。

廃水を追加することが適切でない状態となったら、水分量が減少したゲル化廃水１４ａが入った容器２１に、液体を散布できる散布装置２６からグリコール類１５を散布する。グリコール類１５としては、入手容易で低コストであることからエチレングリコールが好ましいが、それに限定されない。エチレングリコールの場合には、使用したゲル化剤１１の３０〜４０％程度の量を散布することが好ましいが、その数字には限定されない。なお、グリコール類は、散布以外の方法でゲル化廃水１４ａに加えてもよい。すると、ゲル化廃水１４ａは、難水溶性の固形物１６になる。（第５のステップ）

これは、アクリル系重合体とグリコール類によるエステル反応が発生し、難水溶性のエステルとなったものと考えられる。この反応には、必要な場合には、グリコール類と併せて、触媒として苛性ソーダなどのアルカリ類を用いることが好ましいが、これに限定されず、反応を促進できる物質であればよい。また、必要な場合は、グリコール類を散布後、攪拌する。固形化した物質は、均一な状態となり、かつ、相対湿度７０％程度の多湿状態に数時間放置しても、重量の増加がほとんどないことが確認されている。

難水溶性の廃水固形化物１６は、その処理が極めて容易であり、そのままで一時保管ができ、また、焼却処理や埋立処理についても可能性がある。

このように、本発明の実施の形態によれば、廃水を繰り返しゲル化し、乾燥する過程で、その容積を大幅に減少させることができ、また、最終的に難水溶性の固形化したものとするため、この過程の間、及びその後の処理が、安全で極めて容易になるという効果を奏する。

なお、本発明の実施の形態によれば、容器２１に先にゲル化剤１１を投入し、その後に廃水１２を注入するとしたが、ゲル化剤１１と同時に廃水１２を注入してもよいし、逆に、廃水１２を注入したあとで、ゲル化剤１１を投入してもよい。

ゲル状の廃水の防腐化については、サルチル酸、石炭酸など、殺菌性のある有機ソーダ塩を、ゲル化剤１１に添加すればよい。

また、汚泥処理の場合には、安全性を高めるため、本発明の方法の実施の前に、汚泥に液体消毒剤を必要量注入しておくことが望ましい。固体消毒剤であれば、予めゲル化剤１１に必要量を混合しておいてもよい。汚泥に悪臭のある場合には香料を入れてマスキングしておいてもよい。

また、廃水に海水が混合していても、本発明の実施には問題ないが、焼却する場合は、塩素についての対策が必要となる。

更に、廃水に油脂類が含有している場合は、極少量では固形化の大きな妨げにはならないが、ある程度以上含まれる場合は、ポリプロピレン系の油吸着剤を併せて使用することが望ましい。

本発明の方法を実現するために、容器２１は、薄型のもの（例えば縦100cm、横50cm、深さ20cm程度）とすると、複数段重ねて設置することで、狭いスペースでも効率的に処理ができる。また、処理方法を実現する装置全体を、例えば、農業用ビニールハウスのような簡易な構造物で覆うことにより、屋外に仮設で、短期間で設営ができる。

１第１のステップ
２第２のステップ
３第３のステップ
４第４のステップ
５第５のステップ
１１、１１ａゲル化剤
１２、１２ａ廃水
１３、１３ａゲル化廃水
１４、１４ａ乾燥ゲル化廃水
１５グリコール類
１６固形化廃水
２１容器
２２注入装置
２３攪拌装置
２４送風装置
２５乾燥空気
２６散布装置

Claims

廃水と、多孔質土類とアクリル系重合体とからなるゲル化剤とを混合して前記廃水をゲル化する第１のステップと、前記ゲル化した廃水の水分を減少する第２のステップと、水分の減少した前記ゲル化廃水に更に廃水を注入し、その廃水をゲル化する第３のステップと、更に前記ゲル化した廃水の水分を減少する第４のステップと、前記水分の減少したゲル化廃水にグリコール類を加えて、固形化する第５のステップを有し、前記の第３のステップと第４のステップを１回以上繰り返すことを特徴とする廃水処理方法。
前記ゲル化した廃水の水分を減少する方法が、摂氏２０度から６０度までの間で、かつ、相対湿度が６０％以下である、低温の乾燥空気を送風することであることを特徴とする、請求項１に記載の廃水処理方法。
処理される前記廃水が放射性物質を含む廃水であることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の廃水処理方法。
前記第４のステップの終了時の、前記水分の減少したゲル化廃水の吸水率の劣化に対応して、前記第３のステップと前記第４のステップの繰り返しの回数を決定することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の廃水処理方法。