JPH057880A

JPH057880A - 重金属含有廃水の処理方法

Info

Publication number: JPH057880A
Application number: JP3164424A
Authority: JP
Inventors: Isamu Kato; 勇加藤; Satoru Nagai; 悟長井
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1991-07-04
Filing date: 1991-07-04
Publication date: 1993-01-19
Anticipated expiration: 2015-11-27
Also published as: JP3111508B2

Abstract

(57)【要約】【目的】重金属含有廃水にアルカリを添加して不溶物
を生成させた後、精密濾過膜で膜分離して、処理水と濃
縮液とに分離する重金属含有廃水の処理方法において、
膜の透過速度を向上させる。高濃度で脱水性に優れた汚
泥を得る。【構成】分離された濃縮液の一部をアルカリと混合
し、得られた混合物を重金属含有水に添加する。【効果】アルカリが濃縮液中の汚泥と反応して得られ
たアルカリ汚泥は、重金属イオンと反応して脱水性に優
れた汚泥を生成する。このため膜の透過速度の向上、汚
泥の高濃度化、脱水性の向上が図れる。

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法として、最近に
なって、下記，の新技術が提案され、一部実用化さ
れている。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）で膜分離する方法（特開平
２−１５７０９０号公報）。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（特公昭６１−１５６号公
報。以下「アルカリ汚泥法」と称す。）。

【０００３】上記の方法は、従来のシックナーに代
り、ＭＦ膜を用いるものであり、これにより装置設置面
積の低減、処理水質の向上を可能とするものである。

【０００４】この方法は具体的には第２図に示す方法で
実施される。

【０００５】第２図において、２１は原水（重金属含有
廃水）の導入管２２及び薬剤の供給管２３を備えるｐＨ
調整槽、２４は循環槽、２５はＭＦ膜２６を備えるＭＦ
膜分離装置、２７は逆洗水槽、２８はｐＨ計、２９は循
環ポンプであり、これらが、配管３０，３１，３２で連
結されている。３３は処理水の排出管である。

【０００６】この方法では、ｐＨ調整槽２１に導入管２
２より原水（重金属含有廃水）を導入すると共に、供給
管２３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２４を経て、配管３０にてポンプ２９の動力でＭＦ
膜分離装置２５に供給される。ＭＦ膜分離装置２５に
て、ＭＦ膜２６を通過した処理水は配管３２、逆洗水槽
２７及び排出管３３を経て系外に排出される。一方、Ｍ
Ｆ膜分離装置２５の濃縮液は配管３１を経て循環槽２４
に循環される。

【０００７】これに対して、前記の方法は、第３図に
示す方法で実施される。第３図において、４１は原水
（重金属含有廃水）の導入管４２及び中和剤供給管４３
を備える中和槽、４４は凝集槽、４５はシックナー、４
６はアルカリ剤供給管４７及び汚泥返送管４８が接続さ
れた中和剤の反応槽であり、４９，５０は被処理水の移
送配管、５１は処理水の排出管である。この方法では、
反応槽４６において、汚泥返送管４８より返送された返
送汚泥と供給管４７から供給されるアルカリ剤が混合さ
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４３より中和槽４１に供給され、導
入管４２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４９を経て凝集槽４４に導入されて
凝集処理され、更に配管５０を経てシックナー４５に導
入され沈降分離される。シックナーの上澄水は配管５１
より処理水として排出される。一方、沈降した汚泥は配
管４８より反応槽４６に返送される。

【０００８】このアルカリ汚泥法は、汚泥濃度が高く、
その脱水性も高いという利点を有する。

【０００９】即ち、通常、重金属含有廃水の処理にあた
り、中和後の重金属水酸化物の汚泥分離手段としてシッ
クナーを用いた場合のシックナー排泥濃度は２００００
〜５００００ｍｇ／ｌであり、しかも、通常の中和によ
り生成する汚泥は、例えば、鉄イオンの場合、下記のよ
うな水酸化ゲルとなっており、水分は水酸化物の高分子
ゲルに包含されているため、濃縮が困難である。

【００１０】

【化１】

【００１１】これに対して、アルカリ汚泥法における中
和反応は、汚泥表面に吸着されたアルカリと金属イオン
との中和反応であるため、Ｆｅ（ＯＨ）₃，Ｆｅ（Ｏ
Ｈ）₂，Ｃｕ（ＯＨ）₂ ，Ｚｎ（ＯＨ）₂ などの単分子
水酸化物が汚泥表面に析出することから、水酸化ゲルと
ならず、３０〜４０重量％の高濃度かつ脱水性の良いシ
ックナー排泥が得られるのである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来法のうち、Ｍ
Ｆ膜を用いるの方法では、膜透過（濾過）速度が低い
ために、多数のＭＦ膜が必要となり、設備費が高くなる
という欠点がある。また、循環濃縮水の汚泥濃度が高く
なると極端に透過速度が低下するため、高濃度汚泥が得
られないという欠点もある。因みに、の方法により、
孔径０．２μｍのＭＦ膜（チューブラー）を用いて、膜
入口圧２ｋｇ／ｃｍ² 、循環水量８．５ｌ／ｍｉｎで処
理した場合の、汚泥（水酸化第二鉄汚泥）濃度に対する
フラックス（透過流束）の経時変化は第４図に示す通り
である。第４図より、汚泥濃度の上昇に併ない透過速度
は減少し、ＳＳ＝５００００ｍｇ／ｌ以上では特に低下
が著しいことが明らかである。

【００１３】一方、のアルカリ汚泥法では、高濃度で
脱水性の良好な汚泥が得られるが、シックナーを必要と
し、装置設置面積を低減することができず、工業的に不
利である。

【００１４】本発明は上記従来法の問題点を解決し、重
金属含有廃水の処理にあたり、シックナーを用いること
なく、ＭＦ膜により高い膜透過速度にて処理することに
より、脱水性の良好な高濃度汚泥を得ることを可能とす
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。

【００１５】

【課題を解決するための手段】重金属含有廃水にアルカ
リを添加して不溶物を生成させた後、ＭＦ膜で膜分離し
て処理水と濃縮液とに分離する重金属含有廃水の処理方
法において、分離された濃縮液の一部をアルカリと混合
し、得られた混合物を重金属含有水に添加することを特
徴とする。

【００１６】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。

【００１７】第１図において、１は原水（重金属含有
水）の導入管であり、中和層２に原水を導入する配管１
Ａと循環槽３に原水を導入する配管１Ｂとに分岐してい
る。４は中和槽２内の液を循環槽に送給する配管であ
り、５は循環槽３内の液をＭＦ膜６Ａを有するＭＦ膜分
離装置６に送給する配管である。７は処理水の排出管、
８は濃縮液の排出管、９は濃縮液を循環槽３へ送給する
配管である。１０は循環槽３内の液を反応槽１１に送給
する配管であり、１２はアルカリを反応槽１１に供給す
る配管である。１３は反応槽１１からアルカリが混合さ
れたアルカリ汚泥を中和槽２に送給する配管である。

【００１８】本実施例において、導入管１からの原水は
一部が配管１Ａより中和槽２へ、残部は配管１Ｂより循
環槽３に供給される。中和槽２では、原水は反応槽１１
から配管１３を経て供給されるアルカリ汚泥により中和
された後、配管４、循環槽３、配管５を経てＭＦ膜分離
装置６に導入され、膜分離処理される。しかして、膜分
離処理の透過水は処理水として配管７より排出される。
一方、濃縮液は、その一部が配管８より排出され、残部
は循環槽３に循環される。この循環槽３内の液は、配管
１０を経て反応槽１１に返送され、含有される汚泥が配
管１２より供給されるアルカリと混合される。このアル
カリ汚泥は配管１３より中和槽２に送給される。

【００１９】中和槽２においては、アルカリ汚泥によ
り、原水中の重金属イオンが効果的に不溶化され、脱水
性に優れた改質汚泥が生成する。

【００２０】ところで改質汚泥は十分に改質が進んだも
のでは、最大径５μｍ程度の粒子となる。このものは、
ＭＦ膜分離装置への液送給のための循環ポンプ（図示せ
ず）で破砕され粒径１μｍ以下の微細粒子となるものと
推定される。この微細粒子の一部はＭＦ膜の細孔を塞閉
させ、膜透過速度を低下させるものと考えられるが、こ
れらの微細粒子に無機凝集剤を作用させて粗粒子化を行
なえば、この透過速度の低下を防止することができる。
そこで、本実施例では、塩化鉄、硫酸バンド等の無機凝
集剤を添加する代りに、濃縮液が循環される循環槽３
に、原水の一部を注入（以下これを「分注」と称する場
合がある。）し、原水に含まれる重金属イオンを無機凝
集剤として作用させている。このように、原水の分注を
行なうことにより、膜の透過速度を更に２０〜５０％向
上させることができる。

【００２１】なお、原水の分注量は少な過ぎると上記効
果が得られず、逆に、多過ぎると濾過性の悪い水酸化ゲ
ルの増加をきたし、循環水のｐＨが低くなるため、分注
量は導入原水量に対して２〜２０％、特に５〜１０％と
するのが好ましい。

【００２２】このような方法において、反応槽１１への
アルカリの添加量は、中和槽２のｐＨが８．０〜１１．
０程度となる量であることが好ましい。また、ＭＦ膜分
離装置６から循環槽３への濃縮液循環量、循環槽３から
反応槽１１への液返送量は、次のような割合とするのが
好ましい。濃縮液循環量：原水量に対して２０〜６０倍液返送量：原水量に対して０．５〜３．０％なお、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、鋼板
の酸洗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。

【００２３】また、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
げられる。

【００２４】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。ＭＦ
膜の孔径は処理効率、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。

【００２５】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（図示せず）から処理水を膜
の透過側からＭＦ膜分離装置に返送して逆洗を行なうの
が好ましい。

【００２６】

【作用】ＭＦ膜で分離された濃縮水をアルカリと混合す
ることにより、前述のアルカリ汚泥法における場合と同
様に、濃縮水中の汚泥表面にアルカリが吸着される。こ
の汚泥表面に吸着されたアルカリを重金属含有廃水に添
加すると、廃水中の金属イオンは、汚泥表面のアルカリ
と反応して単分子水酸化物として汚泥表面に析出する。
このものは、濾過性に優れ、膜透過流束を低下させるこ
とがなく、透過速度を高く維持することができる。

【００２７】

【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。

【００２８】実施例１〜３第１図に示す本発明の方法に従って、下記水質の重金属
含有廃水の処理を行なった。原水水質ｐＨ＝１．７Ｆｅ³⁺＝５００ｍｇ／ｌＣｒ³⁺＝１００ｇ／ｌＮｉ＝２０ｇ／ｌなお、中和槽容量は１０リットル、循環槽容量は４０リ
ットル、ＭＦ膜（チューブラー）の管径は５．５ｍｍ、
孔径は０．２μｍとし、膜の入口圧は２ｋｇ／ｃｍ² で
運転した。アルカリ汚泥反応槽（１リットル容量）のア
ルカリは中和槽に設置したｐＨ計に連動して注入を行な
った。運転条件は、表１に示す通りであり、実施例１に
おいては原水の循環槽への分注を行なわず、実施例２，
３においては２リットル／ｈｒの割合で分注を行なっ
た。

【００２９】ＭＦ膜分離装置の透過速度の経時変化を表
１に示す。

【００３０】比較例１，２第２図に示す方法により、表１に示す運転条件にて、実
施例１で処理したと同水質の原水について処理を行な
い、ＭＦ膜分離装置の透過速度の経時変化を表１に示し
た。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１より明らかなように、本発明の方法に
よれば、膜分離装置の透過速度が従来の約２倍以上と、
大幅に向上し、汚泥濃度が高い割合でも、効率的に処理
を行なうことができる。

【００３３】

【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、装置設置面積の大きいシック
ナーを用いることなく、ＭＦ膜分離装置を用いて処理す
る方法において、透過速度を高く維持することができ
る。このため、膜の設置数を低減し、設備コストの低廉
化を図ることが可能とされる。また、汚泥濃度を高くす
ることも可能とされ、しかも脱水性の良好な汚泥を得る
ことができるため、後工程の汚泥脱水機への負荷を軽減
し、処理コストの低廉化、処理効率の向上を図ることが
できる。このようなことから、本発明によれば、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】

【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。

【図３】第３図は従来例を示す系統図である。

【図４】第４図はＳＳ濃度に対するＭＦ膜のフラックス
の経時変化を示すグラフである。

【符号の説明】２中和槽３循環槽６ＭＦ膜分離装置１１反応槽

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】重金属含有廃水にアルカリを添加して不
溶物を生成させた後、精密濾過膜で膜分離して、処理水
と濃縮液とに分離する重金属含有廃水の処理方法におい
て、分離された濃縮液の一部をアルカリと混合し、得られた
混合物を重金属含有水に添加することを特徴とする重金
属含有廃水の処理方法。