JPH0557292A - 重金属含有廃水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルカリ汚泥法により重金属含有廃水を処理
する方法において、常に、安定かつ確実に高濃度で脱水
性に優れた汚泥を得ると共に、高水質の処理水を得る。 【構成】 アルカリと混合する返送汚泥の固形分量を、
アルカリ汚泥による廃水の中和で生成する不溶化物量の
１５〜４０倍とする。 【効果】 廃水の中和に必要な量のアルカリを適切に吸
着させる汚泥返送量を確保して、確実に中和処理するこ
とができる。このため、脱水性に優れた高濃度汚泥及び
高清澄処理水を、安定かつ確実に得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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と共に、高濃度で
脱水性に優れた汚泥を安定に得ることができる重金属含
有廃水の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】重金属含有廃水の処理において、濃縮性
に富み、脱水性に優れた高濃度重金属水酸化物汚泥を得
る方法として、アルカリ汚泥法がある。この方法は、重
金属含有廃水にアルカリ剤を直接添加せずに、後工程の
シックナーの排泥の一部と混合して添加する方法である
（特公昭６１−１５６号公報）。

【０００３】アルカリ汚泥法は、具体的には、第２図に
示す方法で実施される。第２図において、２１は原水
（重金属含有廃水）の導入管２２及び中和剤供給管２３
を備える中和槽、２４は凝集槽、２５はシックナー、２
６はアルカリ剤供給管２７及び汚泥返送管２８が接続さ
れた中和剤の反応槽であり、２９、３０は被処理水の移
送配管、３１は処理水の排出管である。この方法では、
反応槽２６において、汚泥返送管２８より返送された返
送汚泥と供給管２７から供給されるアルカリ剤とが混合
されて調製された中和剤混合物（以下「アルカリ汚泥」
と称す。）が、供給管２３より中和槽２１に供給され、
導入管２２からの原水と混合されて中和処理される。こ
の液は、次いで、配管２９を経て凝集槽２４に導入され
て凝集処理され、更に配管３０を経てシックナー２５に
導入され沈降分離される。シックナー２５の上澄水は配
管３１より処理水として排出される。一方、沈降した汚
泥は配管２８より反応槽２６に返送される。

【０００４】このようなアルカリ汚泥法は、得られる汚
泥濃度が高く、その脱水性も高いという利点を有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいて、適正な返送汚泥量を決定する方法が確立されて
いなかったために、場合によっては、得られる汚泥の粘
性が異常に高くなって流動性がなくなったり、凝集フロ
ックのリークが異常に多くなり、同時に汚泥濃度が低下
するなどの問題が生じ、高濃度汚泥及び高水質処理水を
常に安定かつ確実に得ることができないという欠点があ
った。

【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決し、アル
カリ汚泥法により重金属含有廃水を処理する方法におい
て、常に、安定かつ確実に、高濃度で脱水性に優れた汚
泥を得ると共に、高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を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の重金属含有廃水
の処理方法は、重金属含有廃水にアルカリを添加して不
溶化物を生成させ、これを処理水と汚泥とに固液分離す
る方法であって、アルカリは前記分離した汚泥の一部と
混合して得られる混合物として前記廃水に添加する方法
において、アルカリと混合する前記分離した汚泥の固形
分量をアルカリと前記廃水とが反応して生成する不溶化
物の量の１５〜４０倍とすることを特徴とする。

【０００８】即ち、本発明者らは、アルカリ汚泥法によ
る重金属含有廃水の処理にあたり、高濃度汚泥及び高清
澄処理水を安定かつ確実に得ることかできる条件につい
て検討した結果、返送汚泥量に極めて厳しい条件があ
り、ある一定範囲においてのみ、高濃度汚泥及び高清澄
処理水が得られることを見出し、当該一定範囲の制御手
段を特定することにより、本発明を完成させた。

【０００９】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。第１図において、１は原水（重金属含有廃水）の導
入管であり、中和槽２に原水を導入する。２Ａは中和槽
２に設けられたｐＨ計である。４は中和槽２内の液を凝
集槽３に送給する配管であり、５は凝集槽３内の液をシ
ックナー６に送給する配管である。７は処理水の排出
管、８はシックナー６で分離された汚泥の抜出管であ
り、系外への排出管８Ａと、反応槽９への返送管８Ｂと
に分岐している。１０は反応槽９にアルカリ貯槽１１内
のアルカリを供給する配管であり、１２は凝集槽３にポ
リマー（高分子凝集剤）を供給する配管である。１３は
反応槽９からアルカリ汚泥を中和槽２に送給する配管で
ある。１４、１５はポンプであり、このうち、配管１０
に設けられたアルカリ供給用ポンプ１５は前記ｐＨ計２
Ａに連動するように設けられている。

【００１０】本実施例において、導入管１からの原水は
中和槽２へ供給され、中和槽２において、原水は反応槽
９から配管１３を経て供給されるアルカリ汚泥により中
和され、含有される重金属イオンが効果的に不溶化され
た後、配管４を経て凝集槽３に送給される。凝集槽３に
おいては、この原水とアルカリ汚泥との中和反応液に、
配管１２よりポリマーが添加されて、凝集処理される。

【００１１】凝集槽３にて、十分に粒子の粗大化がなさ
れた液は、配管５を経てシックナー６に供給されて沈降
分離処理される。そして、得られた処理水は配管７より
排出され、汚泥は抜出管８より抜き出され、その一部が
返送汚泥として配管８Ｂより反応槽９に返送され、残部
は配管８Ａより系外へ排出される。

【００１２】反応槽９に返送された汚泥は、アルカリ貯
槽１１より配管１０を経て供給されるアルカリと反応す
る。即ち、汚泥表面にアルカリが吸着される。このアル
カリ吸着汚泥は配管１３より中和槽２に送給される。

【００１３】本発明においては、このような方法におい
て、配管８Ｂより反応槽９に返送する汚泥の固形分量
を、廃水とアルカリ汚泥との中和で発生する不溶化物
（ＳＳ）の量の１５〜４０倍となるように返送汚泥量を
制御する。（以下、中和で発生する不溶化物の量に対す
る、返送汚泥の固形分量の比を「返送比」と称する場合
がある。）返送比が１５よりも低いと高濃度汚泥が得ら
れない。逆に、返送比が４０よりも高くても汚泥濃度が
低くなる上に、処理水水質が低下する。本発明において
は、特に返送比を２０〜３０の範囲とすることにより、
より一層優れた効果が得られる。

【００１４】なお、本実施例方法において、反応槽９へ
のアルカリの添加量は、中和槽２のｐＨが８．０〜１
１．０程度となる量であることが好ましい。また、凝集
槽３へのポリマー添加量は原水量に対して２〜５ｍｇ／
ｌとすることが好ましい。

【００１５】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、例えばメッキ廃水
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。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４以下の酸性廃水であ
り、ｐＨの高い廃水においてはｐＨを一旦２〜３に調整
すればよい。

【００１６】これらの廃水に添加するアルカリとして
は、水酸化ナトリウム、消石灰等のアルカリ剤が挙げら
れ、ポリマーとしてはポリアクリルアミド、その部分加
水分解物等が挙げられる。

【００１７】なお、本発明において、固液分離手段とし
ては、シックナーの他、膜分離手段を用いることも可能
である。

【００１８】

【作用】アルカリ汚泥法では水酸化物が汚泥表面に脱水
縮合物として生成するため、通常の水酸化物法により得
られる雲状水酸化物と異なり、数ミクロン以下の微粒子
となる。このため、汚泥の濃縮性、脱水性が優れる。因
みに、通常の水酸化物法とアルカリ汚泥法とでは、脱水
濃縮物の化学式が下記のように異なる。

【００１９】

【表１】

【００２０】アルカリ汚泥法で得られた脱水縮合物は上
記のような化学式で示される微粒子であるため、清澄な
処理水を得るためには無機凝集剤（ポリマー）の添加が
必要である。無機凝集剤は下式のような重金属Ｍの水酸
化物重合体であるため、原水中の重金属について一部通
常の中和を行なえば、外部より添加する必要がないが、
通常の水酸化物は粘性があり、濃度も高くならない欠点
がある。

【００２１】

【化１】

【００２２】このようなことから、通常の水酸化物と改
質された粒子状縮合物の存在比により汚泥性状、処理水
質は大幅に変化することとなる。

【００２３】混合比の差異による生成汚泥性状等を比較
すると下記の如くである。

【００２４】

【表２】

【００２５】従って、上記Ｂの通常の水酸化物と脱水縮
合物が適切量比で存在している状態が最も好ましいこと
が明らかである。

【００２６】一方、アルカリ汚泥法による改質機構は、
次の通りである。即ち、返送汚泥とアルカリとの混合に
より、返送汚泥表面にアルカリが吸着する。この際、未
吸着アルカリが適量残留する。この返送汚泥とアルカリ
との混合物を原水と混合すると、アルカリ吸着汚泥から
脱水縮合物が、また、未吸着アルカリから通常の水酸化
物が生成する。このように、脱水縮合物と通常の水酸化
物とが適切な量比で生成するのが高濃度汚泥、高清澄処
理水を得るための最適条件である。

【００２７】アルカリ汚泥法において、原水の中和に必
要なアルカリ量は、原水中の重金属イオン濃度によって
決まる。しかして、汚泥は、この必要量のアルカリを、
適切な吸着状態、即ち、適切な吸着アルカリ量と未吸着
アルカリ量が得られるように吸着させるに必要な汚泥
（返送汚泥）量となるようにその返送量を調整して返送
する必要がある。

【００２８】本発明においては、中和に要するアルカリ
量を、原水中和時に発生する不溶化物（ＳＳ）に換算
し、この発生不溶化物に対する返送汚泥量の最適割合を
求めた。即ち、返送比１５〜４０、好ましくは２０〜３
０であれば、上述の如く、適切な吸着状態にて必要量の
アルカリを吸着して、吸着アルカリ量及び未吸着アルカ
リ量を最適割合とし、前記Ｂの状態にて、高濃度汚泥及
び高清澄処理水を安定かつ確実に得ることができる。

【００２９】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。

【００３０】実施例１ 第１図に示す本発明の方法に従って、原水として下記水
質の重金属含有廃水の処理を行なった。原水水質 Ｆｅ：５００ｍｇ／ｌ Ｚｎ：１００ｍｇ／ｌ Ｍｎ：５０ｍｇ／ｌ Ｈ₂ ＳＯ₄ ：６５０ｍｇ／ｌ 装置仕様及び運転条件は下記の通りとした。

【００３１】反応槽容量：２００ ｍｌ 中和槽容量：５００ ｍｌ 凝集槽容量：５００ ｍｌ シックナー容量：４ ｌ 処理原水量：３ ｌ／ｈｒ 中和槽ｐＨ：９〜１０ ポリマー注入量：３ ｍｇ／ｌ なお、アルカリとしては１００ｇ／ｌ ＮａＯＨ水溶液
を用い、中和槽に設置したｐＨ計に連動して注入した。
中和時の発生ＳＳ量は９２０ｍｇ／ｌであった。

【００３２】返送汚泥量を表３に示す如く変えて行なっ
た場合の、処理水水質、汚泥濃度、汚泥粘度を表３に示
した。なお、返送比Ｒは、下記式で求めた値である。

【００３３】

【数１】

【００３４】即ち、本実施例において、中和時の発生Ｓ
Ｓ量は９２０（ｍｇ／ｌ）であり、処理原水量は３（ｌ
／ｈｒ）であるので、上記式中、分母の部分は９２０
（ｍｇ／ｌ）×３（ｌ／ｈｒ）＝２．７６（ｇ／ｈｒ）
である。また、表３のNo４では、返送汚泥中の固形分量
は２３０（ｇ／ｌ）×０．３０（ｌ／ｈｒ）＝６９（ｇ
／ｈｒ）であり、従って、Ｒ＝６９／２．７６＝２５倍
となる。

【００３５】

【表３】

【００３６】表３より次のことが明らかである。即ち、
返送比Ｒが低い場合（No２、３）は、処理水は清澄であ
るが汚泥濃度が低く、粘度も高い。返送比Ｒ＝２５のNo
４で、汚泥濃度は最高となり、更にＲが大きくなると
（No５、No６）汚泥粘性は低くなるが汚泥濃度は低下
し、特に返送比Ｒが高いNo６では処理水質も悪化する。

【００３７】

【発明の効果】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、アルカリ汚泥法により、容易
かつ効率的に処理を行なって、 安定かつ確実に高濃度で脱水性に優れた汚泥を得る
ことができるため、汚泥処理にあたり、高い脱水速度に
て含水率の低い脱水ケーキを得ることができる。 極めて清澄度の高い処理水を安定かつ確実に回収す
ることができる。 等の効果が奏され、その工業的有用性は極めて大であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は本発明の重金属含有廃水の処理方法の
一実施例を示す系統図である。

【図２】第２図は従来例を示す系統図である。

【符号の説明】

２ 中和槽 ３ 凝集槽 ６ シックナー ９ 反応槽 １１ アルカリ貯槽 １４、１５ ポンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重金属含有廃水にアルカリを添加して不
   溶化物を生成させ、これを処理水と汚泥とに固液分離す
   る方法であって、アルカリは前記分離した汚泥の一部と
   混合して得られる混合物として前記廃水に添加する方法
   において、 アルカリと混合する前記分離した汚泥の固形分量をアル
   カリと前記廃水とが反応して生成する不溶化物の量の１
   ５〜４０倍とすることを特徴とする重金属含有廃水の処
   理方法。