JP6754526B2 - 金属含有排水の処理システム - Google Patents

Description

本発明は、金属含有排水の処理システムに関する。

金属イオンを含有する排水から金属イオンを除去処理する手法としては、例えば、金属水酸化物として除去するアルカリ処理法や金属硫化物として除去する方法、すなわち、排水中に溶解した金属イオンを金属水酸化物や金属硫化物などの不溶性の化合物に変えて除去する方法や、金属キレートとして除去する方法などがある。

一方、上記の処理方法では、溶解している金属をフロック（不溶性物質）として析出させた後、沈殿分離、濾過分離、遠心分離などの固液分離処理を施し、排水中から金属を除去する必要がある。しかしながら、一般に、沈殿分離処理では、処理効率を確保するため、フロックの沈降速度が小さくなるほど沈殿槽の規模（設置面積）を大きくする必要が生じる。

これに対し、フロックの除去効率を高め、沈殿槽の規模を小さくすることを可能にする方法として、傾斜板を設置し有効処理面積を増加させる方法（例えば、特許文献１、特許文献２参照）、凝集剤に工夫を凝らしフロックの沈降速度を高める方法（例えば、特許文献３、特許文献４参照）が提案、実用化されている。

特開２００１−３２７９８１号公報 特開２００２−１３６８０８号公報 特開２０１１−０３１２２９号公報 特開２０１６−０２６８７１号公報

しかしながら、傾斜板を利用しフロックの除去効率をよくする方法においては、特に沈降速度が小さいフロックを除去する場合に、処理量と設置面積の制限が生じ、除去率１００％（略１００％の高除去率）を達成することが困難になるケースがあった。

また、凝集剤に工夫を凝らしフロックの沈降速度を高める方法においても、凝集剤の工夫で大きなフロックに成長させることには限界があり、さらに特殊な凝集剤を用いることで処理コストが増大してしまう。

このため、沈降速度が小さいフロックに対しても、より効果的且つ経済的に沈降分離処理することを可能にする処理方法が強く望まれていた。

上記事情に鑑み、本発明は、沈降速度が小さいフロックに対しても、より効果的且つ経済的に沈降分離処理することを可能にする金属含有排水の処理システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の金属含有排水の処理システムは、金属含有排水から金属を除去処理するためのシステムであって、処理対象の排水を一時的に貯留する環状の処理流路と、前記処理流路内に前記金属含有排水を供給する原水供給部と、前記処理流路内の前記排水を一方向に流して循環させるための流れ発生手段とを備えるとともに、前記処理流路に、前記排水にｐＨ調整剤を添加して前記排水のｐＨを調整するｐＨ調整部と、前記排水に凝集剤を添加する凝集剤添加部と、前記凝集剤によって凝集し沈降したフロックを捕集するフロック捕集部とを備えることを特徴とする。

本発明の金属含有排水の処理システムにおいては、前記ｐＨ調整部が前記流れ発生手段を基点にして前記排水の流通方向上流側、且つ前記原水供給部よりも前記流通方向下流側に設けられ、前記凝集剤添加部が前記ｐＨ調整部と前記流れ発生手段の間に設けられ、前記フロック捕集部が前記流れ発生手段よりも前記流通方向下流側に設けられていることが望ましい。

本発明の金属含有排水の処理システムにおいては、前記フロック捕集部に捕集された前記フロックを前記フロック捕集部から前記処理流路の外部に排出させて回収するためのフロック回収部と、前記フロックが沈降するとともに前記排水の上澄み水を取水して前記処理流路の外部に排出させるための集水トラフとを備えることがより望ましい。

本発明の金属含有排水の処理システムにおいては、前記流れ発生手段と前記フロック捕集部の間に設けられ、前記排水の流れを整えるための整流手段を備えることがさらに望ましい。

本発明の金属含有排水の処理システムにおいては、前記フロック捕集部が、前記処理流路の底面を上流側から下流側に向かうに従い漸次下方に傾斜し、最低部から下流側に向かうに従い漸次上方に傾斜してなるフロック集積凹部を備えて構成されていることが望ましい。

本発明の金属含有排水の処理システムにおいては、除去しきれなかったフロックが自動的に複数回、ｐＨ調整部、凝集剤添加部、フロック捕集部の各部で処理されながら循環するため、除去しきれなかったフロックをこの複数回の循環の中で確実に大きなフロックに成長させ、確実に除去することが可能になる。

すなわち、本発明の金属含有排水の処理システムにおいては、ｐＨ調整部、凝集剤添加部、フロック捕集部を通過した段階で必ずしも全てのフロックを除去しなくてもよい（除去率１００％でなくてもよい）システムとすることができ、排水を循環させるだけで、自動的に沈降性能が良いフロックに成長させ、確実に排水から除去することが可能になる。

また、複数の処理を一つのシステム内で連続して行えるように構成したことにより、添加するｐＨ調整剤の量を低減することができ、さらに、従来の各処理工程を結ぶポンプや配管を不要にできる。

よって、本発明の金属含有排水の処理システムによれば、沈降速度が小さいフロックに対しても、より効果的且つ経済的に沈降分離して確実に除去処理することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る金属含有排水の処理システムを示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る金属含有排水の処理システムを示す側断面図である。 本発明の一実施形態に係る金属含有排水の処理システムの変更例を示す側断面図である。

以下、図１から図３を参照し、本発明の一実施形態に係る金属含有排水の処理システムについて説明する。

本実施形態の金属含有排水の処理システムＡは、図１及び図２に示すように、処理対象の排水１を一時的に貯留する環状の処理流路２と、処理流路２内に金属含有排水１ａを供給する原水供給部３と、処理流路２内の排水１を一方向Ｔに流して循環させるための流れ発生手段４とを備えて構成されている。

また、金属含有排水の処理システムＡは、処理流路２に、排水１にｐＨ調整剤５を添加して排水１のｐＨを調整するｐＨ調整部６と、排水１に凝集剤７を添加する凝集剤添加部８と、凝集剤７によって凝集し沈降したフロックを捕集するフロック捕集部９とを備えている。

さらに、金属含有排水の処理システムＡは、フロック捕集部９に捕集されたフロックをフロック捕集部９から処理流路２の外部に排出させて回収するためのフロック回収部１０と、フロックが沈降するとともに排水１の上澄み水を取水して処理流路２の外部に排出させるための集水トラフ１１と、排水１の流れを整えるための整流手段１２を備えている。

流れ発生手段４は、環状の処理流路２内で排水１の一方向Ｔの流れをつくって循環させるためのものである。本実施形態の流れ発生手段４は、軸線周りに回転駆動する軸部４ａと、軸部４ａから径方向に延出された複数の回転板４ｂを備え、軸部４ａとともに軸線周りに回転する複数の回転板４ｂが排水１を順次一方向Ｔに押しかくことにより、一方向Ｔの流れ、ひいては循環流をつくるように構成されている。

ｐＨ調整部６は、排水１に水酸化ナトリウムなどのｐＨ調整剤５を添加して排水１を所定のｐＨ（ｐＨ範囲）に調整するためのものであり、流れ発生手段４よりも流通方向Ｔ上流側に設けられている。ｐＨ調整部６には、添加したｐＨ調整剤５と排水１を混合撹拌する撹拌手段１３と、排水１のｐＨを計測するｐＨ計測手段とが設けられている。そして、このｐＨ調整部６は、添加したｐＨ調整剤５と排水１を混合撹拌し、排水１のｐＨを所定範囲の値に調整するとともに、排水１に含まれた金属イオンを水酸化物にする。

凝集剤添加部８は、処理流路２のｐＨ調整部６と流れ発生手段４の間に設けられている。この凝集剤添加部８は、ｐＨ調整部６でｐＨが調整された排水１に、例えばアニオン系の高分子凝集剤などの凝集剤７を添加し、水酸化物のフロックを凝集して成長させる。凝集剤添加部８には、添加した凝集剤７と排水１を混合撹拌する撹拌手段１３が設けられている。

フロック捕集部９は、流れ発生手段４よりも排水１の流通方向Ｔ下流側に設けられている。このフロック捕集部９は、凝集剤添加部８で凝集剤７を添加することによって成長し、処理流路２の底面２ａに沈降するフロックを堆積させるように捕集する。また、本実施形態では、フロック捕集部９が、処理流路２の底面２ａを上流側から下流側に向かうに従い漸次下方に傾斜し、最低部２ｂから下流側に向かうに従い漸次上方に傾斜してなるフロック集積凹部１４を備えて構成されている。

フロック回収部１０は、フロック捕集部９に捕集され、フロック捕集部９の最低部２ｂ（フロック集積凹部１４）に堆積して収集されたフロックを処理流路２の外部に排出して回収するためのものであり、例えば、フロック捕集部９の最低部２ｂの底面に開口するフロック回収口に繋がる回収配管と、回収配管を通じてフロックを処理流路２から引き抜くためのポンプなどの回収駆動手段とを備えて構成されている。

集水トラフ１１は、例えば、フロック捕集部９よりも排水１の流通方向Ｔ下流側に設けられている。この集水トラフ１１は、フロックが沈降した後の排水１の上澄み水を取水して処理流路２の外部に排出させる。なお、集水トラフ１１は、排水１の上澄み水を取水して系外に排出させることが可能であれば、特にその位置を限定する必要はない。

整流手段１２は、流れ発生手段４とフロック捕集部９の間に設けられている。整流手段１２は、撹拌手段１３によって撹拌混合して乱れた排水１の流れを整えてフロック捕集部９に送るためのものであり、例えば、所定の間隔をあけ、平行配置された複数の整流板を備えて構成されている。

上記のように構成した本実施形態の金属含有排水の処理システムＡにおいては、流れ発生手段４によって処理流路２内の排水１に対し一方向Ｔの流れをつくり、環状の処理流路２内で排水１を循環させる。また、この排水１の循環流に原水供給部３から金属含有排水の原水１ａを適宜供給する。

そして、処理流路２を循環する排水１にｐＨ調整部６でｐＨ調整剤５が添加され、撹拌手段１３で撹拌されて排水１が所定のｐＨに調整される。このようにｐＨを調整すると、排水１中の金属イオンが水酸化物となり、フロックが形成される。

ｐＨ調整部６で形成されたフロックを含む排水１が凝集剤添加部８に達し、凝集剤７が添加されるとともに撹拌手段１３で撹拌混合されることにより、微細なフロック同士が凝集し、大きなフロックへと成長する。

凝集剤添加部８を通過した排水１は、整流手段１２を通過するとともに、撹拌手段１３で乱された流れが整えられる。

そして、排水１に含まれた大きなフロックが自重によって徐々に沈降し、処理流路２の底面２ａに達する。このとき、処理流路２の底面２ａ、流通方向下流側に向かうに従い漸次下方に傾斜し、最低部２ｂに達してから流通方向Ｔ下流側に向かうに従い漸次上方に傾斜するフロック捕集部９のフロック集積凹部１４が設けられていることにより、排水１の流れとともに移動しつつ処理流路２の底面２ａに達するフロックがフロック捕集部９のフロック集積凹部１４に自動的に捕集されて集積する。

フロック捕集部９（本実施形態では、フロック捕集部９の最低部２ｂ）に処理流路２内から外部にフロックを排出させるためのフロック回収口が設けられている。そして、フロック捕集部９で捕集されて集積したフロックが適宜タイミングでフロック回収口から処理流路２の外部に排出／抽出され、脱水処理装置１５で脱水処理される。これにより、金属含有排水１ａの金属が除去処理され、脱水ケーキ１６として処分される。

また、処理流路２内の排水の上澄み水（フロックが沈降して清浄化した処理水）１７が集水トラフ１１によって取水され、処理流路２の外部に排出される。この上澄み水１７は、ｐＨ調整槽１８でｐＨが調整され、最終処理水１９として排出される。

一方、本実施形態の金属含有排水の処理システムＡでは、フロックの沈降速度が小さくフロック捕集部９で捕捉／除去できなかった場合であっても、排水１が環状の処理流路２内で循環するため、除去できなかったフロックを含む排水１が再度ｐＨ調整部６、凝集剤添加部８に自動的に送られる。

したがって、本実施形態の金属含有排水の処理システムＡにおいては、除去しきれなかったフロックが自動的に複数回、各部で処理されながら循環するため、除去しきれなかったフロックをこの複数回の循環の中で確実に大きなフロックに成長させ、除去することが可能になる。

すなわち、本実施形態の金属含有排水の処理システムＡにおいては、ｐＨ調整部６、凝集剤添加部８、フロック捕集部９を通過した段階で必ずしも全てのフロックを除去しなくてもよい（除去率１００％でなくてもよい）システムとすることができ、排水１を循環させるだけで、自動的に沈降性能が良いフロックに成長させ、確実に排水から除去することが可能になる。

また、複数の処理を一つのシステム内で連続して行えるように構成したことにより、添加するｐＨ調整剤５の量を低減することができ、さらに、従来の各処理工程を結ぶポンプや配管を不要にできる。

よって、本実施形態の金属含有排水の処理システムＡによれば、沈降速度が小さいフロックに対しても、より効果的且つ経済的に沈降分離して確実に除去処理することが可能になる。

以上、本発明に係る金属含有排水の処理システムの一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、図３に示すように、集水トラフ１１の配置や数を工夫し、集水トラフ１１を利用して排水１の流速を低減させ、フロックの沈降を促進させるように構成してもよい。すなわち、フロック捕集部９でのフロックの捕集効率を向上させるように集水トラフ１１の配置や数を決めるようにしてもよい。

１ 排水
１ａ 原水（金属含有排水）
２ 処理流路
２ａ 底面
３ 原水供給部
４ 流れ発生手段
４ａ 軸部
４ｂ 回転板
５ ｐＨ調整剤
６ ｐＨ調整部
７ 凝集剤
８ 凝集剤添加部
９ フロック捕集部
１０ フロック回収部
１１ 集水トラフ
１２ 整流手段
１３ 撹拌手段
１４ フロック集積凹部
１５ 脱水処理装置
１６ 脱水ケーキ
１７ 上澄み水
１８ ｐＨ調整槽
１９ 最終処理水
Ａ 金属含有排水の処理システム
Ｔ 一方向（排水の流通方向）

Claims (5)

1. 金属含有排水から金属を除去処理するためのシステムであって、
   処理対象の排水を一時的に貯留する環状の処理流路と、
   前記処理流路内に前記金属含有排水を供給する原水供給部と、
   前記処理流路内の前記排水を一方向に流して循環させるための流れ発生手段とを備えるとともに、
   前記処理流路に、前記排水にｐＨ調整剤を添加して前記排水のｐＨを調整するｐＨ調整部と、前記排水に凝集剤を添加する凝集剤添加部と、前記凝集剤によって凝集し沈降したフロックを捕集するフロック捕集部とを備えることを特徴とする金属含有排水の処理システム。
2. 請求項１記載の金属含有排水の処理システムにおいて、
   前記ｐＨ調整部が前記流れ発生手段を基点にして前記排水の流通方向上流側、且つ前記原水供給部よりも前記流通方向下流側に設けられ、
   前記凝集剤添加部が前記ｐＨ調整部と前記流れ発生手段の間に設けられ、
   前記フロック捕集部が前記流れ発生手段よりも前記流通方向下流側に設けられていることを特徴とする金属含有排水の処理システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の金属含有排水の処理システムにおいて、
   前記フロック捕集部に捕集された前記フロックを前記フロック捕集部から前記処理流路の外部に排出させて回収するためのフロック回収部と、
   前記フロックが沈降するとともに前記排水の上澄み水を取水して前記処理流路の外部に排出させるための集水トラフとを備えることを特徴とする金属含有排水の処理システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の金属含有排水の処理システムにおいて、
   前記流れ発生手段と前記フロック捕集部の間に設けられ、前記排水の流れを整えるための整流手段を備えることを特徴とする金属含有排水の処理システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の金属含有排水の処理システムにおいて、
   前記フロック捕集部が、前記処理流路の底面を上流側から下流側に向かうに従い漸次下方に傾斜し、最低部から下流側に向かうに従い漸次上方に傾斜してなるフロック集積凹部を備えて構成されていることを特徴とする金属含有排水の処理システム。

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