JPH02157090A - 重金属含有廃水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は重金属含有廃水の処理方法に係り、特に重金属
含有廃水から重金属を効率的に除去し、優れた処理水質
の処理水を得ることができる重金属含有廃水の処理方法
に関する。

［従来の技術］ 重金属含有廃水の処理法として、従来、水酸化カルシウ
ムなどのアルカリを添加して重金属を水酸化物の形で沈
殿分離する方法や、鉄塩、アルミニウム塩、マグネシウ
ム塩などを添加して共沈させる方法などが知られている
。例えば、特開昭６１−１９２３８６号には、マグネシ
ウム塩を添加してｐＨ１０〜１２で固液分離する方法が
開示されている。

また、生成した不溶化物の分離法としては、沈殿、濾過
、限外濾過膜や逆浸透膜による膜分離などが知られてい
る。例えば、特公昭５５３３９５３号には限外源Ａ膜に
よる分離法が開示されている。

凝集沈殿法のみでは良好な処理水が得られない。厳しい
排水基準をクリヤーするため、一般には凝集沈殿後、濾
過器で濾過する方式が採用されている。

しかしながら、この方式では、通常、１〜２回／日程度
の逆洗が必要であり、廃水中にキレート剤が共存する場
合には、重金属が濾過器よりリークして処理効果が悪く
なるなどの問題があった。また、沈殿池の設置面積を必
要とし、しかも、装置の保守管理が非常に煩雑であると
いう欠点もある。

このような問題点を解決する方法として、孔径０．１〜
１μｍ程度の精密濾過膜（ＭＦ膜）で膜分離する方法を
適用する試みがなされている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、ＭＦ膜による処理は、濾過速度が遅い、
膜が閉塞し易い等の欠点がある。

この原因としては種々挙げられるが、例えば次のような
ことが挙げられる。ジチオカルバメイト系の重金属捕集
剤あるいは硫化ソーダを使ったｐＨ中性での凝集沈殿処
理水の膜濾過では、膜表面にバクテリアが発生し膜の閉
塞を起す。一方、バクテリヤ発生が困難であるカルシウ
ム塩と鉄塩を併用するアルカリ凝集沈殿法を採用した場
合は、膜表面でのＣａＣＯ３スケール発生による膜閉塞
あるいはコロイド状の重金属水酸化物により濾過速度の
低下が起こる。

このようなことから、従来法において、ＭＦ膜を適用す
ることは実用上困難であった。

本発明は上記従来の問題点を解決し、重金属含有廃水を
ＭＦ膜による１ＩＵＩＡ理を適用して効率的に処理し、
優れた水質の処理水を得ることができる重金属含有廃水
の処理方法に関する。

［発明か解決しようとする課題］ 本発明の重金属含有廃水の処理方法は、重金属含有廃水
にマグネシウム化合物を添加した後、ｐＨをアルカリ性
に調節し、生成した不溶化物を精密濾過膜（ＭＦ膜）で
膜分離することを特徴とする。

以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の実施の一例を示す系統図である。図中
、１は重金属含有廃水の導入管１１及び薬剤の供給管１
２を備えるｐＨ調整槽、２は循環槽、３はＭＦ膜３ａを
備えるＭＦ膜分離装置、４は逆洗水槽、５はｐＨ計、６
は循環ポンプであり、これらが、配管１３，１４．１５
で連結されている。１６は処理水の排出管である。

本実施例においては、まず、ｐＨ調整槽１に導入管１１
より重金属含有廃水を導入すると共に、供給管１２より
マグネシウム化合物（例えばＭｇ塩）及び必要に応じて
ｐＨ調整剤を供給してｐＨをアルカリ性に調節し、重金
属含有廃水を凝集処理する。凝集処理水は循環槽２を経
て、配管１３にてポンプ６の動力でＭＦ膜分離装置３に
供給される。

ＭＦ膜分離装置３にて、ＭＦ［３ａを通過した処理水は
配管１５、逆洗水槽４及び排出管１６を経て系外に排出
される。一方、ＭＦ膜分離装置の濃縮水は配管１４を経
て循環槽２に循環される。

本発明において、処理対象となる重金属含有廃水として
は、重金属イオンや、重金属とキレート剤との重金属錯
体等を含む廃水であり、例えばメツキ廃水などが挙げら
れる。重金属としては、銅、亜鉛、ニッケル、カドミウ
ム、マンガン、鉛、鉄等がある。また、キレート剤とし
てはクエン酸、酒石酸、グルコン酸、マロン酸、ＥＤＴ
Ａ、ＮＴＡ等の有機酸、又はトリエタノールアミン等の
アミン類などがある。一般に、重金属錯体を含む廃水は
酸性のものが多いが、本発明において、処理対象廃水の
ｐＨは特に限定されない。

これらの廃水に添加するマグネシウム化合物としては、
酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシ
ウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウムなどがあり
、塩水精製、製塩の副産物である水酸化マグネシウム又
は塩化マグネシウムなど、マグネシウムを含む化合物で
あればよい。これらのマグネシウム化合物は、原水が酸
性の場合は酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム等の
固形のものを添加して溶解させることができるが、原水
が中性ないしアルカリ性の場合は塩化マグネシウム、硫
酸マグネシウム等の溶解性塩を添加するのが好ましい。

本発明の処理方法は、重金属含有廃水に上記マグネシウ
ム化合物を添加し、ｐＨをアルカリ性、好ましくはｐＨ
１０〜１２、より好ましくはｐＨ１０，５〜１１．５に
調整する。ｐＨが１０未満であると不溶化物の生成効率
が低く、また、ｐＨ１２を超えると不溶化物が分散する
と共に、ｐＨ調整剤を多量に必要とするようになリ、不
利である。なおここで、ｐＨ調整に用いるｐ　Ｈ調整剤
としては、水酸化ナトリウム、消石灰等のアルカリ剤が
挙げられる。

このようにして重金属含有廃水にマグネシウム化合物を
添加してｐＨをアルカリ性に調整することにより、重金
属が水酸化物として不溶性化し、過剰のマグネシウムも
水酸化物として不溶性化する。従って、この不溶化物を
ＭＦ膜で膜分離することにより極めて高水質の処理水が
得られる。

なお、マグネシウム化合物の添加量はマグネシウム化合
物と重金属との反応当量ないしその２〜３倍過剰量とす
るのか適当であり、原水とする重金属含有廃水の重金属
濃度に応じて適宜決定される。なお、原水中の重金属量
は変動するので、過剰に添加して反応させるのが好まし
い。過剰に添加したマグネシウム化合物は汚泥として沈
殿するが、沈殿汚泥をｐＨ９〜１０に調整することによ
り、沈殿したマグネシウムの７０〜８０％が溶解して回
収でき、再利用可能である。

本発明において、ＭＦ膜の材質としては特に限定されず
、その操作条件にも特に制限はない。

ＭＦｌｉの孔径はＩＡ埋効率、処理水質の向上の面から
０．１〜１μｍ程度とするのが好ましい。また、ＭＦ膜
による膜分離方式についても特に制限はなく、全量式、
クロス・フロー式のいずれでも良いが、膜分離装置への
流入水の濁質濃度が高い場合には、膜面に対して平行に
原水を流入させるクロス・フロー式とするのが好ましい
。クロス・フロー式によれば、濁質濃度の高い原水であ
っても膜の目詰りを低減することができる。

なお、本発明の方法を実施する際、ＭＦ膜分離装置への
通水によりＭＦ膜表面には不溶化物のケーキ層が形成さ
れ、経時的に濾過速度が低下する。このため、一定時間
毎に逆洗水槽４から処理水を膜の透過側からＭＦ膜分離
装置３に返送して逆洗を行なうのが好ましい。

［作用］ 重金属含有廃水を高度処理する場合、通常、凝集沈殿工
程において鉄塩、アルミニウム塩等を共沈剤として添加
し、沈殿処理水を更に濾過処理する。この場合、鉄塩は
Ｆ　ｅ、　　（ＯＨ）　、　Ｌ　３　Ｘ−１’　ｌ　”
の無機ポリマーを、またアルミニウム塩はＡｌ１（ＯＨ
）　、　＋３ｘ−ｙ）＋の無機ポリマーを形成し、これ
が共沈剤として作用する。

これに対して、本発明で用いるマグネシウム化合物では
、Ｍｇｘ（□　Ｈ）　ｙ″ｘ−ｙｌ＋の無機ポリマーが
共沈剤となるが、ｌｖｌ　ｇ　Ｘ（Ｑ　）（）　、　＋
２ｘ−ｙｌ　＋の無機ポリマーは、他の無機ポリマーに
比べて、架橋の長さが短いため、粘性の低い汚泥（不溶
化物）が得られる。このため、汚泥の脱水効率が高めら
れ、脱水ケーキの含水率が低くなる。

一方、ＭＦ膜による膜分離において、濾過速度は汚泥の
粘性に影響され、粘性が増加すると濾過抵抗が大きくな
り、その結果、濾過速度は小さくなるが、本発明の方法
によれば、上述の如く、粘性の低い汚泥が形成され、高
い濾過速度が得られる。また、汚泥の粘着性が低いこと
から、逆洗も容易に行なえる。

ところで、マグネシウム化合物は、重金属錯体に対して
も極めて有効である。即ち、マグネシウム化合物を添加
してｐＨをアルカリ性に調整することにより、次のよう
な反応機構にて重金属錯体も効率的に分解、不溶化され
る。

Ｘ−Ｍ＋Ｍｇ”−＋Ｘ−Ｍｇ＋Ｍ” Ｘ−Ｍｇ＋Ｍ２＋＋２　（ＯＨ）−→ Ｘ　−Ｍｇ＋Ｍ　（ＯＨ）２↓ （Ｘ・キレート剤、Ｍ・重金属） このようなことから、本発明の方法によれば、重金属錯
体をも効率的に処理し、著しく高い水質の処理水が得ら
れる。

［実施例］ 以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。

実施例１ メツキ工場廃水（ｐＨ３，０，ＣＯＤ２０ｐｐｍ、Ｃｕ
１５．９ｐｐｍ、Ｆｅ１．ｉｐｐｍ）にＭｇ５ｏ４・７
Ｈ２０をＭｇとして１１００ｐｐ添加して、ＮａＯＨで
ｐＨ１１とし第１図に示す方法で郊埋を行なった。なお
、ＭＦ膜は孔径０２μのチューブ状のものを用いた。

運転条件は循環流量８．５℃／　ｍ　ｉ　ｎ、汚泥濃度
８０００ｐｐｍ、膜入口圧力２　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｒｎ
’とした。

処理結果を第１表に示す。

第１表より明らかなように、濾過水量は安定しており、
処理水水質はＣｕ、Ｆｅ共に０．ｌｐｐｍ未満と著しく
優れている。

比較例 Ｍｇ５Ｏ＋　・７Ｈ２０の代りにＦｅＣｆ１３６Ｈ２０
１００ｐ１００ｐｐとして）を用いたこと以外は、実施
例１と同様にして処理を行ない、結果を第１表に示した
。

第１表より明らかなように、鉄塩法はＭｇ塩凝集法に較
べ処理水がやや悪く濾過水量は約１／３であった。

なお、この場合において鉄塩法の濾過水量が低かったの
は無機ポリマーの濾過特性の差に加えて、鉄塩法では微
量のコロイド状重金属が残留するが、これが膜を閉塞さ
せたためと推定される。

比較例２ 実施例７と同じ廃水に対し、Ｍ　ｇ　Ｓ　Ｏ４７Ｈ２０
をＭｇとして１１００ｐｐ″ｒ：ｐＨ１１、又は、Ｆｅ
ＣＡ３・６Ｈ２０をＦｅとして１１００ｐｐでｐＨ１１
、又はＮａＯＨでｐＨ１１とした後、高分子凝集剤をそ
れぞれ＋ｐｐｍ添加してフロックを生成させ、濾紙Ｎｏ
、５Ａで濾過を行ない濾液の分析を行なった。結果を第
２表に示す。

第２表より明らかなように、Ｍｇ基塩法場合は、凝集沈
殿後、濾過方式でＭＦ膜処理と同等の処理水となるが、
鉄塩法はＭＦ膜処理水に較べ劣る。ＮａＯＨ法ではＣｕ
が残留することから供試水には分散剤又はキレート剤が
存在すると推定される。

第　　２　　表 実施例２ 電着塗装廃水（ｐＨ６，１，ＣＯＤ　　１３８ｐｐｍ、
Ｚｎ　　　６７、ｌｐｐｍ、Ｃｕ　　　２．８９ｐｐｍ
、Ｎｉ　　　８．４４ｐｐｍ、Ｆｅ　　　４．４１ｐｐ
ｍ）にＭｇＳＯ４・７Ｈ２０２００ｐｐｍ（Ｍｇとして
）を添加して、Ｎａ０ＨＴｐＨ１１とし、第１図に示し
た方法で処理した。膜の仕様と運転条件は実施例１と同
じとした。ただし、汚泥濃度は１１００００ｐｐとした
。

結果を第３表に示す。

第３表に示すように、濾過水量は安定しており、処理水
Ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅは０．ｌｐｐｍ以下であった。

比較例３ 廃水をＦｅＣｕ３・６Ｈ２０２００ｐｐｍ（Ｆｅとして
）で凝集（ＰＨＩＩ）Ｌ／たこと以外は、実施例２と同
様に運転した。

結果を第３表に示す。

第３表に示すように、鉄塩凝集法はＭｇ塩凝集法に比べ
て処理水質がやや悪く、濾過水量は約１／２であった。

比較例４ Ｍｇ塩を添加せず、廃水をＮａＯＨでｐＨ１１４にした
こと以外は、実施例２と同様に運転した。結果を第３表
に示す。

第３表に示すように、ＮａＯＨ法はＭｇ塩凝集塩法に比
べて処理水質が悪く、濾過水量は約１／３であった。

［発明の効果コ 以上詳述した通り、本発明の重金属含有廃水の処理方法
によれば、 ■　凝集沈殿後、濾過器にて濾過する方式に比へて、装
置の保守管理が容易である。

■　沈殿池を必要とせず、装置設置面積が約４０％程度
縮小される。

■　Ｍｇ系無機ポリマーの優れた凝集効果により、脱水
性、分離性の良好な不溶化物が得られる。

■　■より、ＭＦ膜の閉塞が防止され、濾過速度も高め
られる。また、濾過水１（ＩＡ埋水量）も多い。

■　重金属錯体の処理も可能とされる。

等の効果が奏され、重金属含有廃水を、簡単な操作で、
効率的に処理し、著しく水質の高い高度処理水を、大量
にかつ迅速に回収することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施の一例を示す系統図である。 １・・・ｐＨ調整槽、 ３・・・ＭＦ膜分離装置、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）重金属含有廃水にマグネシウム化合物を添加した
   後、ｐＨをアルカリ性に調節し、生成した不溶化物を精
   密濾過膜で膜分離することを特徴とする重金属含有廃水
   の処理方法。