JP6352211B2

JP6352211B2 - 水処理システム、及び水処理方法

Info

Publication number: JP6352211B2
Application number: JP2015067115A
Authority: JP
Inventors: 大輔島倉; 雄介小室
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2018-07-04
Anticipated expiration: 2035-03-27
Also published as: JP2016185521A

Description

本発明は、水処理システム、及び水処理方法に関する。

従来の水処理システムとして、特許文献1に示すものが知られている。特許文献１に記載の水処理システムは、重金属を含む被処理水である塩水に重金属除去剤を供給することで、重金属を固体として除去するシステムである。

特開２００１−２７８６２１号公報

ここで、重金属を含む被処理水を処理する水処理システムでは、固液分離部で固体として除去された回収重金属が、上流側へ返送される場合がある。これによって、重金属の凝集性が向上し、効率よく被処理水中の重金属を回収することができる。しかしながら、更に効率よく被処理水中の重金属を回収することが求められていた。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、効率よく被処理水から重金属を除去することができる水処理システム及び水処理方法を提供する。

本発明に係る水処理システムは、重金属を含む被処理水から該重金属を固体として除去する固液分離部を有する水処理システムにおいて、固液分離部で固体として除去された重金属と被処理水とを混和する混和部と、混和部で混和された混和液と重金属除去剤とを反応させる反応部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る水処理システムは、固液分離部で固体として除去された重金属と被処理水とを混和する混和部を備えている。従って、反応部で重金属除去剤と反応させる前段階で、混和部にて被処理水と固液分離部で固体として除去された重金属とを混和しておくことができる。これにより、混和液中の重金属と重金属除去剤との反応を、安定した条件下で行うことができる。以上より、効率よく被処理水から重金属を除去することができる。

また、本発明に係る水処理システムにおいて、被処理水は、塩水であってよい。塩水が飽和した状態に係る被処理水中に含まれる重金属は、塩水をそのまま反応部に供給した場合は、重金属除去剤反応後の凝集分離に必要な状態（凝集状況）とするための応答性が悪い。従って、混和部で塩水と固液分離部で除去された重金属とを予め混和させておくことで、反応部での凝集反応性を高めることができる。

また、本発明に係る水処理システムにおいて、固液分離部は、重金属を凝集沈殿させて除去する装置によって構成されてよい。これによって、重金属を凝集沈殿させることで効率よく除去することができる。

また、本発明に係る水処理システムにおいて、混和部は、被処理水を貯留する槽によって構成されてよい。これによって、混和部にて被処理水と固液分離部で固体として除去された重金属とを混和させるための十分な時間を確保することが可能となる。

本発明に係る水処理方法は、重金属を含む被処理水から該重金属を固体として除去する固液分離工程と、固液分離工程で固体として除去された重金属を被処理水と混和する混和工程と、混和工程で混和された混和液と重金属除去剤を反応させる反応工程と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る水処理方法によれば、上述の水処理システムと同様な作用・効果を得ることができる。

本発明によれば、効率よく被処理水から重金属を除去することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る水処理システムの構成を示す概略構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る水処理システムの構成を示す概略構成図である。図３は、比較例に係る水処理システムの構成を示す概略構成図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明による水処理方法を実行する水処理システムの一実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示すように、水処理システム１００は、混和部１、反応部２、固液分離部３をこの順に接続して備える。また、水処理システム１００は、混和部１に被処理水を供給するラインＬ１と、混和部１と反応部２とを接続するラインＬ２と、反応部２に重金属除去剤を供給するラインＬ３と、反応部２と固液分離部３とを接続するラインＬ４と、固液分離部３から処理水を排出するラインＬ５と、固液分離部３と混和部１とを接続する返送ラインＬ６と、を備える。水処理システム１００は、重金属を含む被処理水から該重金属を固体として除去するシステムである。重金属を含む被処理水として、例えば、カルシウム、マグネシウム等の不純物を含む塩水、フッ素を含む排水等が挙げられる。

混和部１は、固液分離部３で固体として除去された重金属（以下、回収重金属と称する）と被処理水とを混和する。混和部１には、被処理水を供給するラインＬ１と、固液分離部３からの回収重金属を返送する返送ラインＬ６と、が接続されている。従って、混和部１は、返送ラインＬ６から返送された回収重金属をラインＬ１から供給された被処理水と混和する。混和部１では、被処理水中に回収重金属が略均一に拡散した状態となっている。なお、「被処理水中に回収重金属が略均一に拡散した状態」とは、被処理水が収容されている空間（ここでは混和部１を構成する空間であり、混和部１が槽の場合は槽の内部空間であり、混和部１がラインの場合はラインの管内空間）内ではいずれの箇所での濃度は同じという状態である。

例えば、混和部１は、被処理水を貯留する槽によって構成されてよい。混和部１は、当該槽の中に撹拌器等を有していてもよい。その他、混和部１は、被処理水が流れるラインＬ１に返送ラインＬ６が直接接続されることによって構成されてよい。

反応部２は、混和部１で混和された混和液と重金属除去剤とを反応させる。反応部２には、混和部１で混和された混和液を供給するラインＬ２と、重金属除去剤を供給するラインＬ３と、が接続されている。従って、反応部２は、ラインＬ３から供給された重金属除去剤をラインＬ２から供給された混和液に反応させる。混和液中の重金属が重金属除去剤と反応することにより、フロックが形成される。被処理水が塩水である場合、重金属除去剤としてＮａＯＨ、Ｎａ_２ＣＯ_３等を用いてよい。例えば、被処理水がフッ素を含む排水である場合、重金属除去剤としてＣａＣＯ_３、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）₂等を用いてよい。

例えば、反応部２は、混和液を貯留する槽によって構成されてよい。反応部２は、当該槽の中に撹拌器等を有していてもよい。その他、反応部２は、混和液が流れるラインＬ２に重金属除去剤を供給するラインＬ３が直接接続されることによって構成されてよい。なお、重金属除去剤は、作業者が所定のタイミングで手動で反応部２へ投入されてもよく、制御によって自動的に反応部２へ投入されてもよい。

固液分離部３は、重金属を含む被処理水から該重金属を固体として除去する。固液分離部３は、重金属を含む被処理水を処理水と重金属とに固液分離することで、当該重金属を除去する。固液分離部３には、重金属除去剤による反応後の被処理水を供給するラインＬ４と、固液分離後の処理水を排出するラインＬ５と、回収重金属を混和部１へ返送する返送ラインＬ６と、が接続されている。従って、固液分離部３は、処理水中のフロックを固液分離することで、処理水をラインＬ５から排出し、回収後のフロックを回収重金属として返送ラインＬ６で混和部１へ返送する。例えば、固液分離部３は、重金属を凝集沈殿させることで除去する装置、例えば高速凝集沈殿装置等によって構成されてよい（詳細な説明は後述する）。あるいは、固液分離部３は、膜を用いてフロックを除去する膜分離装置等によって構成されてもよい。

本実施形態においては、水処理システム１００を用いて水処理方法が実行される。まず、混和部１にて、後述の固液分離工程で固体として除去された重金属を被処理水と混和する混和工程が実行される。重金属を含む被処理水がラインＬ１を介して混和部１に供給される。また、固液分離部３で回収された回収重金属が返送ラインＬ６を介して混和部１に供給される。混和部１内で、回収重金属は被処理水中に十分に拡散することで、回収重金属と被処理水とが混和する。混和部１で混和された混和液は、反応部２に供給される。

次に、混和工程で混和された混和液と重金属除去剤を反応させる反応工程が実行される。具体的には、重金属除去剤がラインＬ３を介して反応部２に供給される。反応部２内で、被処理水中の重金属と重金属除去剤とが反応しフロックが形成される。このとき、回収重金属が十分に被処理水中に拡散しているため、安定して重金属を凝集することができる。反応後の混和液がラインＬ４を介して固液分離部３に供給される。

次に、重金属を含む被処理水から該重金属を固体として除去する固液分離工程が実行される。具体的には、固液分離部３内で、重金属が固体として処理水から分離される。固液分離部３で分離された重金属は回収されて返送ラインＬ６を介して混和部１へ返送される。また、固液分離部３で重金属が固体として除去された処理水は、ラインＬ５を介して排出される。

次に、図２を参照して、被処理水として塩水を処理する場合を例にして、水処理システム２００の構成の一例について説明する。水処理システム２００は、混和部１としての汚泥混和槽１１と、反応部２としての反応槽１２と、固液分離部３としての高速凝集沈殿装置１３と、を備えている。汚泥混和槽１１は、被処理水を貯留する槽である。

反応槽１２は、混和水を重金属除去剤と反応させる槽である。反応槽１２には、重金属除去剤としてのＮａＯＨを供給するラインＬ１１と、重金属除去剤としてのＮａ_２ＣＯ_３を供給するラインＬ１２と、残留塩を還元するＮａＳＯ_３を供給するラインＬ１３と、が接続されている。反応槽１２では、塩水中のＣａがＮａ_２ＣＯ_３と反応することによってＣａＣＯ_３のフロックが形成され、塩水中のＭｇがＮａＯＨと反応することによってＭｇ（ＯＨ）_２のフロックが形成される。

高速凝集沈殿装置１３は、反応槽１２からのフロックを含む処理水をラインＬ４を通して導入されると共に、ラインＬ１４を介して高分子凝集剤が添加され、フロックを粗大化した粗大フロックを生成する装置である。

高速凝集沈殿装置１３は、槽１３ａと、槽１３ａ内に直立状態で配設されたミキシングチャンバ１３ｂと、ミキシングチャンバ１３ｂ内に配設された回転ミキサ１３ｃと、ミキシングチャンバ１３ｂに接続されて放射状に延び回転する分配管１３ｄと、を備える。ミキシングチャンバ１３ｂには、ラインＬ１４から高分子凝集剤が供給される。

高速凝集沈殿装置１３は、ミキシングチャンバ１３ｂ内にフロックを含む処理水をラインＬ４から導入すると共に、ミキシングチャンバ１３ｂ内に高分子凝集剤が添加され、この状態で、回転ミキサ１３ｃの回転による撹拌を行う。これにより、高速凝集沈殿装置１３は、高分子凝集剤とフロックとの接触性を高めてフロックを集合させ粗大化した粗大フロックを生成すると共に、このミキシングチャンバ１３ｂ内の粗大フロックを含む処理水を、分配管１３ｄから槽１３ａ内に均等に分散供給する。高速凝集沈殿装置１３は、槽１３ａ内に均等な上昇流を形成することで、粗大フロックを沈降分離させて槽１３ａ内底部に濃縮汚泥層を形成する一方で、この濃縮汚泥層の上に、凝集フロック層、上澄みである清澄層を順に形成する。清澄層の清澄水が処理水として排出される。濃縮汚泥層の粗大フロックの一部は、回収重金属として、返送ラインＬ６を介して汚泥混和槽１１へ返送される。

次に、本実施形態に係る水処理システム１００，２００の作用・効果について説明する。

まず、比較例として、図３に係る水処理システム３００について説明する。図３に示す水処理システム３００は、汚泥混和槽（混和部）を備えていない点で、本実施形態に係る水処理システム２００と相違する。水処理システム３００では、反応槽１２に、塩水を供給するラインＬ１、及び回収重金属を返送する返送ラインＬ６が接続されている。従って、反応槽１２では、被処理水中に回収重金属が拡散しながら同時に重金属除去剤との反応も行われる。従って、反応槽１２内の所定の箇所では回収重金属の濃度が高くなる一方、他の箇所では回収重金属が十分に拡散しないことで濃度が低くなるなど、反応条件にムラが出来る場合があった。従って、被処理水中の重金属と重金属除去剤との反応を安定的に行えない可能性があった。

これに対し、本実施形態に係る水処理システム１００，２００は、固液分離部３で固体として除去された重金属と被処理水とを混和する混和部１を備えている。従って、反応部２で重金属除去剤と反応させる前段階で、混和部１にて被処理水と固液分離部で固体として除去された重金属とを混和しておくことができる。これにより、混和液中の重金属と重金属除去剤との反応を、安定した条件下で行うことができる。以上により、効率よく被処理水から重金属を除去することができる。

混和部１にて被処理水と回収重金属を混和することで、当該混和部１よりも後段での凝集性、沈降性、上澄み水の水質等が向上する。これによって、重金属除去剤の量を削減することができ、固液分離部３より後段における処理の負荷を低減することができる。

また、図２に示す水処理システム２００のように、被処理水は、塩水であってよい。塩水が飽和した状態に係る被処理水中に含まれる重金属は、塩水をそのまま反応部に供給した場合は、重金属除去剤反応後の凝集分離に必要な状態（凝集状況）とするための応答性が悪い。従って、混和部で塩水と固液分離部で除去された重金属とを予め混和させておくことで、反応部での凝集反応性を高めることができる。すなわち、被処理水が塩水である場合、本発明の効果が一層顕著となる。

また、図２に示す水処理システム２００のように、固液分離部３は、重金属を凝集沈殿させることで除去する高速凝集沈殿装置１３によって構成されてよい。これによって、重金属を凝集沈殿させることで効率よく除去することができる。

また、図２に示す水処理システム２００のように、混和部１は、被処理水を貯留する汚泥混和槽１１によって構成されてよい。これによって、混和部１にて被処理水と回収重金属とを混和させるための十分な時間を確保することが可能となる。

本実施形態に係る水処理方法は、重金属を含む被処理水から該重金属を固体として除去する固液分離工程と、固液分離工程で固体として除去された重金属を被処理水と混和する混和工程と、混和工程で混和された混和液と重金属除去剤を反応させる反応工程と、を備える。本実施形態に係る水処理方法によれば、上述の水処理システムと同様な作用・効果を得ることができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態の各構成要素の配置やラインの接続関係は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない限り、あらゆる構成を採用してもよい。また、本発明の趣旨から逸脱しない限り、他の構成要素が付加されていてもよい。

１…混和部、２…反応部、３…固液分離部、１１…汚泥混和槽（混和部）、１２…反応槽（反応部）、１３…高速凝集沈殿装置（固液分離部）、１００，２００…水処理システム。

Claims

重金属を含む被処理水から該重金属を固体として除去する固液分離部を有する水処理システムにおいて、
前記固液分離部で固体として除去された前記重金属と前記被処理水とを混和する混和部と、
前記混和部で混和された混和液と重金属除去剤とを反応させる反応部と、を備え、
前記被処理水は、塩水であることを特徴とする水処理システム。
前記固液分離部は、前記重金属を凝集沈殿させて除去する装置によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の水処理システム。
前記混和部は、前記被処理水を貯留する槽によって構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の水処理システム。
重金属を含む被処理水から該重金属を固体として除去する固液分離工程と、
前記固液分離工程で固体として除去された前記重金属を前記被処理水と混和する混和工程と、
前記混和工程で混和された混和液と重金属除去剤を反応させる反応工程と、を備え、
前記被処理水は、塩水であることを特徴とする水処理方法。