JP5644490B2

JP5644490B2 - 鉄鋼圧延廃水の水処理方法

Info

Publication number: JP5644490B2
Application number: JP2010293474A
Authority: JP
Inventors: 竹内　秀夫; 秀夫竹内; 正治松本; 伸二泉; 広和近藤; 成巳石原
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2030-12-28
Also published as: JP2012139633A

Description

本発明は、鉄鋼圧延廃水の水処理方法に関し、詳しくは、鉄鋼品の圧延製造工程例えば継目無鋼管の熱間圧延製造工程に使用した水（圧延廃水）を回収してｐＨ調整及び不純物除去をする水処理工程において、不純物濃度特に懸濁物質（略してＳＳ）濃度を、より大幅且つ有利に低減させうる、鉄鋼圧延廃水の水処理方法に関する。

一般的に、鉄鋼品の圧延製造工程（ミルライン）に使用した水（圧延廃水）は、回収されて水処理を受ける。水処理工程入側の水は原水と呼ばれる。原水は、水処理工程において、所定の水質基準を満たすようにｐＨ調整及び不純物除去をされた後、一部は環水と称されてミルラインの系内で再利用され、残りは系外に排出される。
前記ｐＨ調整及び不純物除去は概ね次のように行う。

原水中には汚れの素である懸濁粒子が浮遊している。これは、表面が負に帯電しているため反発し合って凝集せず、水と分離しにくい。そこで、無機凝集剤を加えることにより、懸濁粒子を電気的に中和（荷電中和）してその凝集を促し、微細フロック（粒径数ｍｍの塊）を形成させる。無機凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウムが使用される。これは、化学式が［Ａｌ_２（ＯＨ）_ｎＣｌ_６−ｎ］_ｍであって、ＰＡＣと略称される、ｐＨ２〜３の酸性液状の薬剤であり、正の電荷を有するので、前記荷電中和する効果を有する。但し、ＰＡＣの添加により原水のｐＨが低下して有効領域（ｐＨ５．０〜７．５）を外れると、その効果が著しく弱まる。そこで、ｐＨを前記有効領域に収める目的で、苛性ソーダ（ｐＨ１１〜１２）がＰＡＣと共に使用される。尚、苛性ソーダは、水を最終的に中性にするためにも使用される。

尤も、懸濁粒子を微細フロックにするだけではまだ除去しにくいため、更に、高分子凝集剤を加えることにより、微細フロックを凝集させて粗大フロックとする。高分子凝集剤はアニオン性であって接着剤の要素を有し、その架橋効果によって微細フロックを凝集させ、粗大フロックを形成させる。
この技術分野に関して、特許文献１には、鉄鋼製造業の圧延工程におけるアルカリ排水中の油分及びＣＯＤを良好な状態にするための、油分及び難分解性有機物を含有する鉄鋼製造排水を浄化処理する方法として、凝集剤による凝集加圧浮上又は凝集沈殿処理を行った後、更に、金属触媒の存在下、酸素系酸化剤で化学酸化処理を行うことが記載され、ＰＡＣ使用量は原水１リットルあたり２００〜１０００ｍｇ程度、高分子凝集剤使用量は原水１リットルあたり１〜２ｍｇとすればよいとしている。

又、特許文献２には、アルカリ脱脂廃水（原水）に最適量のｐＨ調整剤および無機調整剤を添加して、懸濁水中の懸濁物を粗大フロックとして効率よく除去することを目的としたアルカリ脱脂排水の処理方法として、ｐＨ調整槽に導かれる処理水の流量およびｐＨ値を測定する一方、原水のｐＨ値に対応して定まるｐＨ調整槽３内における懸濁水の最適ｐＨ値および所要無機凝集剤添加濃度の相関関係をそれぞれ予め求めておき、該相関関係を用いてｐＨ調整槽内の懸濁水が最適ｐＨ値および所要無機凝集剤添加濃度になるようにｐＨ調整剤および無機凝集剤を添加することにより懸濁水中の懸濁物を効率よく凝縮して粗大フロックを形成することが記載されている。

特開２００７−２５２９６９号公報特開２００１−１７０６５３号公報

工場では通常、その水処理設備の運転管理値を、その居所（市町村等）の水質規制値よりも厳しく設定する。例えば、某市の水質規制値（ｐＨ：５．８〜８．６、ＳＳ：３０ｐｐｍ未満、油分：２ｐｐｍ未満、ＣＯＤ:２０ｐｐｍ未満、窒素：２０ｐｐｍ未満、リン：２ｐｐｍ未満）に対し、同市内の継目無鋼管圧延製造工場ではその圧延排水を対象とした水処理設備（環水設備ともいう）の運転管理値を、ｐＨ：６．０〜８．４、ＳＳ：５ｐｐｍ未満、油分：２ｐｐｍ未満、ＣＯＤ：１８ｐｐｍ未満、窒素：１５ｐｐｍ、リン：１．５ｐｐｍ未満としている。尚、１ｐｐｍ＝１ｍｇ/Ｌである。しかし、環水のＳＳ濃度が時たま管理目標値を数ｐｐｍ程度超えて、製品鋼管の品質が不安定となるという、未解決の課題があった。この課題は、特許文献１及び特許文献２では考慮されていない。又、特許文献１に記載の方法では、既存設備の改造を要する憂いもある。

そこで、本発明は、既存設備の改造を要さずに環水のＳＳ濃度をごく低位に安定保持することができる鉄鋼圧延廃水の水処理方法を提供することを目的とする。

発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討し、その結果、ＳＳ濃度が同じ原水に対して同じ条件の水処理を施しても、その原水を生んだ圧延材（その原水になる前の水がミルラインで圧延に使用されつつあった時に圧延されつつあった圧延材）のＣｒ量グレードによって水処理後のＳＳ濃度が異なり、Ｃｒ量グレードが高いほど水処理後のＳＳ濃度が高くなること、更には最もＣｒ量グレードの高い圧延材に対しては圧延サイズによっても水処理後のＳＳ濃度が変化することを見出した。そして更に検討した結果、原水中のＳＳ濃度に基づくだけでなく、該原水を生んだ圧延材のＣｒ量グレード情報さらには圧延サイズ情報にも基づいて、該原水へのＰＡＣ及び高分子凝集剤の注入量を最適にコントロールすることによって水処理後のＳＳ濃度をごく低位に安定保持できることを見出し、以下の要旨構成になる本発明をなした。
（１）鉄鋼圧延に使った水を回収してなる原水にＰＡＣ及び高分子凝集剤を注入する工程を有する鉄鋼圧延廃水の水処理方法において、圧延材のＣｒ量グレード毎に且つ原水中のＳＳ濃度により異なるＰＡＣ及び高分子凝集剤の注入量の目標値を定めておき、現原水中のＳＳ濃度情報、現原水を生んだ圧延材のＣｒ量グレード情報に基づき、これら情報中のＳＳ濃度値、Ｃｒ量グレード値に対応する前記目標値に一致するように、現原水へのＰＡＣ及び高分子凝集剤の注入量を調整することを特徴とする鉄鋼圧延廃水の水処理方法。
（２）前記（１）において、さらに圧延材の圧延サイズ情報毎に異なるＰＡＣ及び高分子凝集剤の注入量の目標値を定めておき、現原水を生んだ圧延材の圧延サイズに基づき、対応する前記目標値に一致するように、現原水へのＰＡＣ及び高分子凝集剤の注入量を調整することを特徴とする鉄鋼圧延廃水の水処理方法。

本発明によれば、水処理後の水の鉄鋼圧延系内再利用形態である環水のＳＳ濃度をごく低位に安定保持することができ、鉄鋼製品の品質向上に寄与する。又、既存設備の改造を必要としない利点もある。

本発明の実施形態の１例を示す水処理フロー図

図１は、本発明の実施形態の１例として、継目無鋼管の造管圧延を行うミルライン１に付属した水処理設備に本発明を適用した場合を示す水処理フロー図である。この水処理設備では、従来との共通事項として、ミルライン１で造管圧延に使われた水を回収しスケールピット２に一旦貯めてから一次沈殿槽３へ送る。一次沈殿槽３では水中の異物をある程度まで沈殿させ、残りの上澄みを次の凝集反応処理段階の原水として凝集反応槽４へ送る。凝集反応槽４では、前述の目的でＰＡＣ、高分子凝集剤、中和剤（ＮａＯＨ）を注入し、原水中の懸濁物を凝集させて粗大フロックにする。この粗大フロックを含んだ水は、加圧浮上槽５に送り、加圧水の注入により粗大フロックを浮上させて形成した浮上スカムを除去した後、濾過原水槽６に貯め、次いで濾過器７に通して処理水槽８へ移し、そこから環水としてミルライン１へ送って再利用する。尚、前記浮上スカムは、シックナー槽から脱水機を経て脱水スラッジとされる。

従来は、一次沈殿槽３における水質検査から原水のＳＳ濃度情報を得、これに基づいてＰＡＣ及び高分子凝集剤の注入量を決定していた。これに対し本発明では、原水のＳＳ濃度情報に基づくのみならず、原水を生んだ圧延材（その原水になる前の水がミルライン１で圧延に使用されつつあった時に圧延されつつあった圧延材）のＣｒ量グレード情報を得、この情報にも基づいてＰＡＣ及び高分子凝集剤の注入量を決定する。この決定にあたっては、予め、原水中のＳＳ濃度毎、圧延材のＣｒ量グレード毎に異なるＰＡＣ及び高分子凝集剤の注入量の目標値を定めたテーブルを用意しておき、該テーブルを参照して、前記情報中のＳＳ濃度値、Ｃｒ量グレード値に対応する前記目標値を前記注入量の決定値とする。そして、ＰＡＣ注入量の決定値に対応する開度となるようにＰＡＣ注入ゲート１１の開度を調整し、且つ、高分子凝集剤注入量の決定値に対応する開度となるように高分子凝集剤注入ゲート１２の開度を調整する。

前記テーブルは、原水のＳＳ濃度値、原水を生んだ圧延材のＣｒ量グレード値の相異なる複数種の原水を試験水とし、ＰＡＣ及び高分子凝集剤の注入量を変化させたビーカテストを行って、試験水中のＳＳ濃度が最も速く低下するＰＡＣ、高分子凝集剤の注入量を求め、その結果を工場実験で検証し或いは更に補正して目標値とすることにより作成することができる。

尚、発明者らの調査によれば、Ｃｒ含有量の高い（具体的には１２mass％以上）の圧延材の場合には、圧延サイズによっても最適ＰＡＣ注入量、最適高分子凝集剤注入量は変化することがわかっている。したがって、Ｃｒ含有量の高いＣｒ量グレード値に対しては、圧延サイズ毎にもＰＡＣ及び高分子凝集剤の注入量目標値を別々に設定したテーブルとしておき、圧延材サイズ情報についてもＣｒ量グレード情報とともに得るようにして、得られた圧延材サイズ値に基づいて、テーブルを参照してＰＡＣ、高分子凝集剤の注入量を求めることが好ましい。

また、ＮａＯＨの注入量は、従来と同様、ＰＡＣの注入量に応じて決定される。

（実施例）
図１に示した水処理設備を用いる水処理に本発明を適用した実施例において、原水（一次沈殿槽３内の上澄み水）中のＳＳ濃度が２０〜５０ｐｐｍ程度のとき、ＰＡＣ注入量及び高分子凝集剤注入量の目標値を定めるために表１に示すテーブルを用いた。このテーブルでは、圧延材のＣｒ量グレードに関する指標としてＣｒ量グレードの低い順に「普通鋼」、「低Ｃｒ鋼」、「高Ｃｒ鋼」の３つを採用し、各指標毎に異なるＰＡＣ注入量及び高分子凝集剤注入量の目標値を定めている。尚、高Ｃｒ鋼については、鋼管の仕上外径によって、最適なＰＡＣ、高分子凝集剤の注入量が変化することが確認されたので、仕上外径に応じて２段階の注入量目標値を設定した。一方、前記原水中のＳＳ濃度が２０〜５０ｐｐｍ程度以外のとき、前記目標値はＳＳ濃度の増加に対して直線的に増加する関数で与えた。そして、ミルラインから圧延材のＣｒ量グレード情報及び圧延サイズ情報（鋼管仕上外径）をとり、且つ、当該圧延材から生まれた原水のＳＳ濃度情報をとり、これらの情報に対応して前記テーブル中の指標若しくは前記関数から定まる目標値に一致するように、前記原水に対するＰＡＣ注入量及び高分子凝集剤注入量を調整した。
（従来）
一方、従来においては、前記目標値は、Ｃｒ量グレードに関係なくＳＳ濃度の増加に対して直線的に増加する関数で与えた。そして、原水のＳＳ情報をとり、この情報に対応して前記関数から定まる目標値に一致するように、前記原水に対するＰＡＣ注入量及び高分子凝集剤注入量を調整した。

実施例における環水ＳＳ濃度は、安定して２ｐｐｍ以下を推移し、従来の環水ＳＳ濃度が４〜７ｐｐｍであったのと比べて、格段に低位安定に保持することができた。又、実施例では、月間平均で、高分子凝集剤の使用量が従来よりもやや増加したものの、ＰＡＣ及びＮａＯＨの使用量が従来よりも大幅に減少し、これら全体の使用コストの低減につながった。

１ミルライン
２スケールピット
３一次沈殿槽
４凝集反応槽
５加圧浮上槽
６濾過原水槽
７濾過器
８処理水槽
１１ＰＡＣ注入ゲート
１２高分子凝集剤注入ゲート

Claims

鉄鋼圧延に使った水を回収してなる原水にＰＡＣ及び高分子凝集剤を注入する工程を有する鉄鋼圧延廃水の水処理方法において、圧延材のＣｒ量グレード毎に且つ原水中のＳＳ濃度により異なるＰＡＣ及び高分子凝集剤の注入量の目標値を定めておき、現原水中のＳＳ濃度情報、現原水を生んだ圧延材のＣｒ量グレード情報に基づき、これら情報中のＳＳ濃度値、Ｃｒ量グレード値に対応する前記目標値に一致するように、現原水へのＰＡＣ及び高分子凝集剤の注入量を調整することを特徴とする鉄鋼圧延廃水の水処理方法。
請求項１において、さらに圧延材の圧延サイズ情報毎に異なるＰＡＣ及び高分子凝集剤の注入量の目標値を定めておき、現原水を生んだ圧延材の圧延サイズに基づき、対応する前記目標値に一致するように、現原水へのＰＡＣ及び高分子凝集剤の注入量を調整することを特徴とする鉄鋼圧延廃水の水処理方法。