JPH0647114B2 - 排水の浄化方法 - Google Patents

排水の浄化方法

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JPH0647114B2
JPH0647114B2 JP63040287A JP4028788A JPH0647114B2 JP H0647114 B2 JPH0647114 B2 JP H0647114B2 JP 63040287 A JP63040287 A JP 63040287A JP 4028788 A JP4028788 A JP 4028788A JP H0647114 B2 JPH0647114 B2 JP H0647114B2
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裕美 孫田
寿一 白鳥
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栄治 柳沢
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は硫酸第2鉄を用いて排水中のBOD、COD、
窒素、リン等の汚濁成分を除去する方法に関する。更
に、詳しくは鉄酸化バクテリアを酸化槽内で生育させ
て、硫酸第1鉄溶液から酸化生成せしめた硫酸第2鉄溶
液を安価な無機凝集剤として用い、中和処理後液中の汚
濁成分を凝集沈殿せしめて除去する排水の浄化方法に関
するものである。
(従来方法) 近年、我国の湖沼や内海など閉鎖系水域における富栄養
化現象の進行は、現在大きな社会問題となっている。
生物の異常な増殖をもたらす要因が何であるか、未だに
明確でないが窒素、リンをはじめとする栄養塩類の地域
的な増加も主要な要因の一つと考えられている。
排水中の窒素処理技術としては、これまでに多成分処理
法として電気透析法、イオン交換法、逆浸透膜法、蒸留
法などが知られている。
また、選択的処理法としてアンモニア・ストリツピング
法、ゼオライト吸着法、不連続塩素処理法、生物学的処
理法などが報告されている。
さらに上記生物学的処理法としては、藻類、光合成細
菌、メタン資化性細菌などを利用した微生物菌体への固
定法、アンモニア体窒素の硝酸体窒素への酸化を目的と
した硝化法または亜硝酸または硝酸体窒素を窒素ガスと
して除去する脱窒法、また両者を組み合わせた硝化脱窒
法などがある。
一方、排水中のリン処理技術としては、従来から生物処
理の終わった二次処理水に石灰、硫酸アルミニウムまた
は硫酸第1鉄などの凝集剤を混合して凝集、沈殿させた
後、さらに中和剤を加えてpH調整するといった化学的凝
集脱リン法が一般に使用されている。
また最近では、晶析脱リン法や生物脱リン法も知られて
いるが、これらの方法は、いずれも対象とする排水によ
っては効果を発揮するが普遍的でなく、一方前述の化学
的凝集脱リン法では汚泥発生量が多い欠点を有し、また
後者の二処理法は高濃度のリン含有水に対しては適正で
ない欠点を有していた。
(発明が解決しようとする問題点) 前記従来技術のうち、凝集沈殿法は処理工程の安定性が
良く、濾過を併用すれば処理後の水質を全リンで0.1mg
/以下にすることができると共に、柔軟性のある運転
ができ、さらに自動化も容易であるという利点を有して
いる。
このような長所を持つ凝集沈殿法において、無機凝集剤
としては、アルミニウム塩、硫酸第2鉄、硫酸第1鉄、
塩化第2鉄等が使用されていたが、実操作上アルミニウ
ム塩を用いたときは、汚泥の生成量が多く、この汚泥の
濃縮性や脱水性が顕著に悪く、その為高分子凝集剤を併
用するなど汚泥の後処理にかなりの設備や費用を必要と
していた。
一方、処理原理から3価の金属陽イオンである硫酸第2
鉄を加えての処理が可能であるが、硫酸第2鉄は単価が
高く処理費がかさむ欠点があった。
この為、価格の易い硫酸第1鉄を加えエアレーションで
酸化させながら処理する方法も試みられているが、動力
費等のランニング・コストが高くつく欠点を有してい
た。また、同様に価格の安い塩化第2鉄を使用している
ところもあるが、塩化物のため設備の腐食が発生すると
いう欠点を有していた。
(問題点を解決するための手段) 本発明者等は、これらの諸問題を解決する為鋭意研究し
ていたところ、製錬工程、酸洗い工程等から排出される
硫酸第1鉄溶液を、鉄酸化バクテリアによって酸化処理
した硫酸第2鉄溶液を汚濁成分を含有する排水に添加し
たところ、非常な高率で汚濁成分を除去できる事を見い
出した。
すなわち、本発明法は液中に懸濁浮遊させた支持体に着
床せしめた鉄酸化バクテリアにより、硫酸第1鉄溶液を
酸化させて硫酸第2鉄溶液を生成せしめる第1工程; 第1工程で得られた硫酸第2鉄溶液を無機凝集剤とし
て、汚濁成分を含有する排水に添加して中和処理した
後、汚濁成分を凝集沈殿せしめる第2工程;および 第2工程で凝集せしめた沈殿物を固液分離する第3工
程; からなることを特徴とする。この場合汚濁成分とは、B
OD、COD、窒素、リンであり、これらの成分が少な
くとも一種は含有されている排液が被処理液である。
(作用) 酸化工程における被処理液である含硫酸第1鉄溶液とし
ては、第1鉄イオンを含む非鉄金属鉱山排水や製錬排
水、前述の酸洗い工程、チタン工場の廃酸などの工場工
程水あるいは排水をそのままあるいは調整して使用する
ことができる。もちろん第1鉄化合物の試薬を用いて調
整することも可能である。Fe2+濃度が1〜80g/
の範囲であれば鉄酸化バクテリアにより充分酸化するこ
とができる(第1工程)。
反応液のpHは、反応装置内で沈殿を生ぜす且つ充分な酸
化効率が得られるように決定する。必要により前処理に
よってpH=1.8以下にすることによって、よい結果が得
られることを確認している。なお、製錬排水のように液
中に上記鉄バクテリアや、その栄養源を含まないものを
反応液として使用する場合には、バクテリアを増殖させ
る必要上N、P、Kなどの元素の塩類等を栄養源として
添加することが好ましい。
本発明の方法で用いることのできるバクテリアは、公知
のThiobacillus ferrooxidans等であり、例えば排水泥
を種菌として、該泥中の鉄酸化バクテリアを、第1鉄イ
オン等を高濃度(例えば約30g/)に含有する液で
培養した後、特に酸化能力の高いものだけを選択分離し
て得たものが特に好ましいものの一例である。
この方法によって選択分離して得られる鉄酸化バクテリ
アの酸化能力は、排水泥中に存在する通常の鉄酸化バク
テリアに比較すると2〜5倍に達する(寄託番号:微工
研寄7443号、同7444号、同7555号、同75
56号)。
さらに、増殖されたバクテリアを逃さずに処理液中に留
保しておくためには、キャリア剤として粒状の耐酸性多
孔質物質を添加して液中に懸濁浮遊させ、これらにバク
テリアを着床させ酸化槽の菌体濃度を高水準に保つよう
にしておくとよい。この耐酸性多孔質粒状物質は、一旦
液から分離回収した後、再び酸化槽に添加して繰り返し
使用するようにすることが好ましい。
ここに、耐酸性多孔質粒状物質とは可及的多数の鉄酸化
バクテリアが着床生息できる表面積の大きな多孔質物質
であって、液中において攪拌により容易に流動し、且つ
静止状態においては容易に沈降する性質を有するものを
意味している。本発明者等はこのような特性を有する粒
状物質としてゼオライト、活性炭、フラー土等の使用も
可能であるが、珪藻土が特に優れていることを確認して
いる。
なお、上記のごとき耐酸性多孔質粒状物質を使用する代
りに、吸収反応時の吸収液のpHを上昇させて該吸収液中
の硫酸第2鉄を加水分解させ、生成する鉄澱物をキャリ
アー剤として使用することもできる。
上記酸化槽で得られた硫酸第2鉄溶液は、直接そのまま
第2工程へ使用することができるが、濾過した分離後液
を用いた方が特に好ましい。
次いで上述の硫酸第2鉄溶液を、汚濁成分を含有する排
水に添加し、中和剤(消石灰、苛性ソーダなどで)pHを
7.0に調整し凝集沈殿せしめる(第2工程)。
この場合汚泥成分とは、BOD、COD、窒素、リン等
をいうが、これらにこだわらない。これらの汚濁成分を
含有する排水として家庭排水、し尿排水、各種工場から
の排水が対象となる。
本発明において流段第2鉄の添加量は、後述の比較例1
から知られるように排水中のリン1モルに対して、Fe
3+イオンとして1モル以上あればよいことを確認し
た。
また、反応pHは4〜8の間でよく、pH値の変動に対して
巾広い適応性を有していることを比較例2にしめすよう
に確認した。
次いで上述の如く得られた沈殿物を濾過分離して、分離
後液を排水として一般河川へ放出した(第3工程)。
本発明法では濾過分離にフィルタープレスを用いたが、
これにこだわらないのは勿論である。
(実施例) K鉱山の排水処理場で培養した鉄酸化バクテリア含有バ
ルブ20と操業時のバルブ濃度が15%となる量の珪
藻土とを入れた容量500の酸化槽に、硫酸を加えて
pH2.0に調節したA工場排出の酸洗い工程水であるFe
SO(Fe濃度5〜20g/)溶液を2/分の速
度で連続的に流入通過せしめ、さらに栄養剤としてのリ
ン酸アンモニウムをそれが槽内で50mg/の濃度とな
る割合で添加し、空気量80/分の割合で槽内の液に
エアーブローを行った(第1工程)。
得られた硫酸第2鉄溶液を無機凝集剤として、第1表に
示す組成のA下水処理場の排水に添加した。この場合、
第2鉄濃度としては全リンの2モル当量となるよう調整
して添加し、次いで苛性ソーダ(NaOH)を添加して
液中のpH値を7.0に中和処理した(第2工程)。
次いで第2工程で得られた凝集沈殿物をフィルタープレ
スで分離し、分離後液は一般河川へ放出した(第3工
程)。
該分離後液の組成品位を第1表に併せて記載する。
上記の第1表の結果から、汚濁成分中BOD、CODは
90%以上の高率で除かれると共に富栄養源たる窒素お
よびリンもそれぞれ66%、80%の除去率で除かれる
ことが理解された。
(比較例1) 硫酸第1鉄のFe濃度を30g/に調節した液を、鉄
酸化バクテリアにより硫酸第2鉄溶液に酸化したバクテ
リア酸化水Fe2(SO4)3と市販の無機凝集剤としての硫酸
バンドAl2(SO4)3、塩化第2鉄FeCl3とをそれぞれに用い
て、液中のPO4 3-を除去する場合の比較試験を行った。
先ず初期のリン酸濃度を100mg/とした被処理水
に、それぞれモル比別に調整したバクテリア酸化水Fe
2(SO4)3、硫酸バンドAl2(SO4)3、塩化第2鉄FeCl3を添
加し、pHを苛性ソーダで6.5に調整した場合の脱リン率
を求め、その結果を第1図に示した。
この結果から、モル比1では硫酸バンド、塩化第2鉄を
用いた場合の脱リン率は悪く、本発明のバクテリア酸化
水を用いた場合は、ほぼ100%の脱リン率を示すこと
が分かった。
このことからバクテリア酸化水を無機凝集剤として使用
する場合は、排水中のリン1モルに対して、Fe3+
オン1モルを加えればほぼ100%のリン除去が可能で
あることが理解される。
(比較例2) 比較例1と同様に初期のリン濃度を100mg/とした
被処理水に、2モル当量のバクテリア酸化水、硫酸バン
ド、塩化第2鉄を各pH毎に添加した場合の脱リン率を求
め、その結果を第2図に示した。
この結果から、pH4の酸性側とpH7以上のアルカリ側に
なると硫酸バンド、塩化第2鉄の場合はリンの除去率が
悪く、一方、本発明のバクテリア酸化水の場合は、pHの
変動に対して巾広い適応性があり、ほぼ100%の除去
ができた。
(比較例3) 比較例1および比較例2と同様な被処理水に対して、2
モル当量のバクテリア酸化水および硫酸バンドを添加
し、苛性ソーダでpH値を4.5に調整した場合における、
時間当たりの沈降殿物容量を求め、その結果を第3図に
示した。
この結果から、従来の無機凝集剤よりも本発明のバクテ
リア酸化水を用いた方が、凝集時間が短く且つ沈降量が
少なく安定することが分かった。
(発明の効果) 以上のように本発明法によって、従来の凝集沈殿法の欠
点とされていた汚泥の濃縮性や脱水性の悪さを改善する
ことができる他、工場排水等の硫酸第1鉄溶液から無機
凝集剤としてのバクテリア酸化水Fe2(SO4)3を使用でき
る為、通常の酸化剤などを使用する従来法に比べ、安価
に製造でき且つ安価に処理できる利点を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は、モル比別によるPO 3−の除去率を示す比
較図、第2図は、pH別によるPO 3−の除去率を示す
比較図および第3図は、生成殿物の沈降速度及び沈降量
を示す比較図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液中に懸濁浮遊させた支持体に着床せしめ
    た鉄酸化バクテリアにより、硫酸第1鉄溶液を酸化させ
    て硫酸第2鉄溶液を生成せしめる第1工程; 第1工程で得られた硫酸第2鉄溶液を無機凝集剤とし
    て、汚濁成分を含有する排水に添加して中和処理した
    後、汚濁成分を凝集沈殿せしめる第2工程;および 第2工程で凝集せしめた沈殿物を固液分離する第3工
    程; からなる排水の浄化方法。
  2. 【請求項2】前記汚濁成分が、BOD、COD、窒素、
    リンのうち少なくとも一種以上である請求項1に記載の
    方法。
  3. 【請求項3】前記硫酸第1鉄溶液が非鉄金属鉱山水、ま
    たは製錬工程もしくは酸洗い工程で発生する排水または
    工場工程水である請求項1に記載の方法。
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JP4520963B2 (ja) * 2006-06-29 2010-08-11 Dowaテクノエンジ株式会社 低pH廃水に含まれる第一鉄イオンのバクテリア酸化方法
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