JPH07214073A - 金属含有排水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 第二鉄の他に、種々の金属を含有する金属含
有排水中の金属の分離が極めて効率的であり、且つ生成
するスラッジの含水率が低くスラッジの処理が容易であ
る金属含有排水の処理方法を提供すること。 【構成】 第二鉄イオンと他の重金属イオンとが混在す
る金属含有排水を、第一反応槽においてアルカリを添加
してｐＨを３〜５．５に調整し、第二反応槽においてア
ルカリを添加してｐＨを６．５〜８．３に調整し、生成
した金属の水酸化物を凝集槽において高分子凝集剤を添
加して凝集させ、次いで金属の水酸化物を沈澱分離する
金属含有排水の処理方法において、沈澱槽で沈降分離し
たスラッジの一部を取り出して、上記第一反応槽及び第
二反応槽に添加混合することを特徴とする金属含有排水
の処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製鉄所や鋼鈑処理場等
から排出される鉄等の重金属を溶存含有している排水の
処理方法に関し、更に詳しくは各種の溶存重金属の分離
が極めて効率的であり、且つ生成するスラッジの含水率
が低く、スラッジの処理が容易である金属含有排水の処
理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、製鉄所や鋼鈑処理場等の如く鉄を
大量に処理する際には、大量の冷却水、表面処理水等が
発生し、これらの排水中には多量の第一鉄及び第二鉄の
他に、亜鉛、カドミウム、錫、ニッケル、アルミニウ
ム、銅等が含有されており、排水の放出或は再使用に際
しては、これらの溶存金属を充分に除去することが要求
されている。上記溶存金属の従来の除去方法としては、
金属含有排水を反応槽に導き、沈澱槽で沈降分離したス
ラッジの一部をアルカリ剤を加えてアルカリスラッジと
し、該アルカリスラッジを上記反応槽に導き、ｐＨをア
ルカリ性に調整して、溶存金属を水酸化物として析出さ
せ、該析出した水酸化物を凝集剤で凝集させ、凝集フロ
ックを沈澱槽で沈降分離する方法が行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとしている問題点】上記従来の沈澱
槽で沈降分離したスラッジを循環返送し、アルカリ剤を
添加したアルカリスラッジとして排水中の金属類を水酸
化物として沈澱折出させる処理方法において、第二鉄
（Ｆｅ³⁺）イオンの他に他の金属イオン、例えば、第一
鉄、亜鉛、カドミウム、錫、ニッケル、アルミニウム、
銅等を含有する排水を一括処理すると、第二鉄（Ｆ
ｅ³⁺）イオンと他の金属イオンとが折出沈澱するｐＨ領
域が異なる為に、第二鉄（Ｆｅ³⁺）イオンから生成する
水酸化物は結晶性の緻密な粒子とはならず、微細粒子と
して分散して折出沈澱する。この為、得られるスラッジ
は沈降性、濃縮性及び脱水性が低下し、又、析出した水
酸化物は、上澄水中に分散し沈澱槽から越流してしま
い、満足し得る処理水水質が得られないという問題があ
る。従って本発明の目的は、第二鉄の他に、種々の金属
を含有する金属含有排水中の金属の分離が極めて効率的
であり、且つ生成するスラッジの含水率が低くスラッジ
の処理が容易である金属含有排水の処理方法を提供する
ことである。

【０００４】

【問題点を解決する為の手段】上記目的は以下の本発明
によって達成される。即ち、本発明は、第二鉄イオンと
他の重金属イオンとが混在する金属含有排水を、第一反
応槽においてアルカリを添加してｐＨを３〜５．５に調
整し、第二反応槽においてアルカリを添加してｐＨを
６．５〜８．３に調整し、生成した金属の水酸化物を凝
集槽において高分子凝集剤を添加して凝集させ、次いで
金属の水酸化物を沈澱分離する金属含有排水の処理方法
において、沈澱槽で沈降分離したスラッジの一部を取り
出して、上記第一反応槽及び第二反応槽に添加混合する
ことを特徴とする金属含有排水の処理方法である。

【０００５】

【作用】溶存金属を水酸化物として折出沈澱させる処理
ｐＨ領域を、第一反応槽においてｐＨ＝３〜５．５と
し、且つ第二反応槽においてｐＨ＝６．５〜８．３に２
段階に調整し、夫々沈澱槽で沈降分離したスラッジを混
合することにより、第一反応槽では第二鉄（Ｆｅ³⁺）イ
オンが先ず折出沈澱し、第二反応槽でその他の金属類が
折出沈澱する。この様にして排水中に含有するすべての
金属イオンが結晶性の緻密なスラッジとして得られ、沈
降性、濃縮性及び脱水性が極めて高く維持される。又、
上澄水中に微細な金属水酸化物も分散せず十分満足し得
る処理水水質を得ることが出来る。

【０００６】

【好ましい実施態様】次に好ましい実施態様を挙げて本
発明を更に具体的に説明する。図１〜４は本発明の好ま
しい実施態様を説明する図である。先ず、工場排水であ
る第二鉄イオンと他の重金属イオンとが混在する金属含
有排水を原水（被処理水）として、予備中和槽に導入
し、この予備中和槽において被処理水のｐＨを好ましく
は２〜３に調整する。このｐＨ調整は被処理水が通常か
なりの酸を含有しているので、被処理水中の遊離の酸を
無くす為に行う。従って原水がｐＨ２〜３である場合に
は、予備中和槽を使用せず、被処理水を直ちに第一反応
槽に導入することが出来る。又、原水が既にｐＨ３以上
であり、第二鉄イオンが析出沈澱している場合には、原
水のｐＨを２〜３に調製して析出沈澱している水酸化第
二鉄を溶解してから第一反応槽に導入する。予備中和槽
及び後の工程でｐＨ調整に使用するアルカリ剤として
は、苛性ソーダ、消石灰、生石灰等の通常のアルカリ剤
が使用され、酸としては塩酸、硫酸等の通常の酸が使用
される。

【０００７】次に被処理水は第一反応槽に導かれ、ｐＨ
３〜５．５に調整される。このｐＨ調整は図１及び図２
に示す例では、沈澱槽から返送されたスラッジを第一ス
ラッジ反応槽（図２：スラッジ反応槽）においてアルカ
リ処理されたアルカリスラッジの添加によって行われる
が、図３及び図４に示す様に、返送スラッジを直接第一
反応槽に添加すると共に、第一反応槽内の被処理水のｐ
Ｈを３〜５．５にする量のアルカリ剤を別途添加して行
ってもよい。第一スラッジ反応槽（図２：スラッジ反応
槽）に添加されるアルカリ量は、第一反応槽に添加され
た時に第一反応槽内の被処理液のｐＨが３〜５．５にな
る量である。第一反応槽において、ｐＨが３未満である
と第二鉄イオンの水酸化物化が不十分であり、第二鉄の
析出が充分には行われない。一方、ｐＨが５．５を越え
ると第二鉄イオン以外の金属イオンまで水酸化物とな
り、生成する水酸化物の密度が低く、後の工程における
凝集沈降が不十分となる。

【０００８】第一反応槽に添加されるアルカリスラッジ
又はアルカリ処理されていないスラッジは、第一反応槽
において被処理水から析出する水酸化第二鉄の結晶化或
は凝集化の核剤或は触媒として作用するものと思われ
る。スラッジの添加量（固形分）は特に限定されない
が、第一反応槽で被処理水中から発生する第二鉄水酸化
物量に対して１１〜２５倍量（重量）の範囲が好まし
い。添加量が１１倍未満であると、新たに析出する水酸
化第二鉄の捕捉、凝集化及び緻密化が不十分であり、後
の沈降分離が不満足となる。一方、２５倍を越える量で
は全工程における処理効率が低下する。第一反応槽にお
ける反応時間（滞留時間）は撹拌装置（Ｍ）の撹拌効
率、被処理水の性状及び処理量等によって変化するが、
通常は約５〜１５分間程度である。

【０００９】続いて被処理水は第二反応槽に導かれ、ｐ
Ｈ６．５〜８．３に調整される。このｐＨ調整は図１に
示す例では、沈澱槽から返送されたスラッジを第二スラ
ッジ反応槽においてアルカリ処理されたアルカリスラッ
ジによって行われるが、図２及び図３に示す様に、スラ
ッジ反応槽からのアルカリスラッジと別途添加されるア
ルカリ剤によって行ってもよく、更に図４に示す様に、
スラッジをアルカリ処理しない場合には別途添加される
アルカリ剤の添加によって行ってもよい。

【００１０】第二スラッジ反応槽に添加されるアルカリ
量は、図１に示す例では第二反応槽に添加された時に第
二反応槽内の被処理液のｐＨが６．５〜８．３になる量
であるが、図２及び図３に示す例では、第一反応槽に添
加された時に第一反応槽内の被処理液のｐＨが３〜５．
５になる量であり、このアルカリ量では第二反応槽内の
被処理水のｐＨ調整に不十分である時は別途アルカリ剤
を添加する。又、図４に示す例では、第二反応槽に、第
二反応槽内の被処理液のｐＨが６．５〜８．３になる量
のアルカリ剤が添加される。

【００１１】第二反応槽において、ｐＨが６．５未満で
あると第二鉄イオン以外の金属イオンの水酸化物化が不
十分であり、これらの金属イオンの析出が充分には行わ
れない。一方、ｐＨが８．３を越えると、亜鉛、鉛、ア
ルミニウム等の両性元素が再溶解する可能性が高くな
り、又、使用するアルカリ剤の量も増加するので、いず
れにしても処理効率上好ましくない。第二反応槽に添加
されるアルカリスラッジ又はアルカリ処理されていない
スラッジの作用及び添加量は第一反応槽の場合と同様で
ある。第二反応槽における反応時間（滞留時間）は撹拌
装置（Ｍ）の撹拌効率、被処理水の性状及び処理量等に
よって変化するが、通常は約５〜１５分間程度である。
又、被処理水が第一鉄イオンを有意の量で含む場合に
は、第二反応槽で空気曝気を行い、第一鉄イオンを第二
鉄イオンに酸化して他の金属イオンと共に水酸化物とし
て析出させる。第一鉄イオンの酸化には空気曝気する他
に、オゾンや過酸化水素等を酸化剤として添加してもよ
い。

【００１２】続いて被処理水は、金属の水酸化物を析出
させた状態で凝集槽に送られる。凝集槽では、撹拌され
ながら公知の高分子凝集剤が添加される。高分子凝集剤
の添加量は、被処理水の高分子凝集剤濃度が約２〜５ｍ
ｇ／リットル程度となる量が一般的である。凝集剤添加
により被処理水中に析出している金属の水酸化物は、被
処理水に加えられた返送スラッジと共に大きな凝集フロ
ックとなる。凝集槽のおける処理時間（滞留時間）は撹
拌装置（Ｍ）の撹拌効率、被処理水の性状及び処理量等
によって変化するが、通常は約５〜１５分間程度であ
る。最後に被処理水は沈澱槽に導かれ、静置によって凝
集フロックは沈降し、上澄み液は必要に応じてｐＨ調整
されて処理済水として放流される。沈降した凝集フロッ
ク（スラッジ）の一部は返送スラッジとして処理系に返
送され、余剰のスラッジは余剰汚泥として排出及び処理
される。沈澱槽における処理時間（滞留時間）は生成し
た凝集フロックの性状、濃度、被処理水の性状及び処理
量等によって変化するが、通常は約０．５〜３時間程度
である。

【００１３】

【実施例】次に図面に示す実施例により本発明を更に具
体的に説明する。 実施例１（図１参照） 塩化第一鉄によりＦｅ²⁺＝２００ｍｇ／リットル及び塩
化第二鉄によりＦｅ³⁺＝２００ｍｇ／リットルの濃度に
調整し、塩酸を加えて液のｐＨを１．５に調整した模擬
排水を作製した。この模擬排水と図１に示す実験装置を
用いて、模擬排水を１リットル／ｍｉｎ．の流量で予備
中和槽に連続的に供給し、液のｐＨを予め２．５に調節
した後、第一反応槽において、沈澱槽で沈澱分離したス
ラッジを第一スラッジ反応槽に循環返送し、アルカリ剤
として消石灰懸濁液を添加してアルカリスラッジとし、
該アルカリスラッジを上記予備中和された排水に添加
し、混合液のｐＨを４に調節し、Ｆｅ³⁺を水酸化物とし
て折出させた（第一スラッジ反応槽に添加するアルカリ
量は第一反応槽の混合液がｐＨ＝４となる量である）。

【００１４】次いで、第一反応槽での処理液を第二反応
槽に送り、沈澱槽で沈澱分離したスラッジを第二スラッ
ジ反応槽に循環返送し、アルカリ剤として消石灰懸濁液
を添加してアルカリスラッジとし、該アルカリスラッジ
を上記第二反応槽に添加し、第二反応槽の混合液のｐＨ
を８に調節しながら空気曝気によりＦｅ²⁺の酸化を行
い、鉄水酸化物として折出させた（第二スラッジ反応槽
に添加するアルカリ量は、第二反応槽混合液がｐＨ＝８
となる量である）。第二反応槽での処理が完了した混合
液を凝集槽に送り、凝集槽で高分子凝集剤を４ｍｇ／リ
ットルの濃度になる様に添加して析出した水酸化物を凝
集させ、凝集したフロックを沈澱槽で沈降分離し、上澄
水は処理水として排出した。沈降分離したスラッジは沈
澱槽内で滞留濃縮後、返送スラッジとして第一スラッジ
反応槽及び第二スラッジ反応槽へ循環返送した。循環返
送したスラッジの量はＳＳ量として、第一反応槽及び第
二反応槽で折出する金属水酸化物量の２０倍量とした。

【００１５】実施例２（図２参照） 沈澱槽で沈澱したスラッジの一部をスラッジ反応槽に返
送し、アルカリ剤として消石灰懸濁液を添加してアルカ
リスラッジとした。該アルカリスラッジを第一反応槽及
び第二反応槽に夫々分注した。スラッジ反応槽に循環返
送するスラッジ量はＳＳ量として第一反応槽及び第二反
応槽で折出する金属水酸化物量の合計量の２０倍とし
た。又、第一反応槽及び第二反応槽に添加するアルカリ
スラッジの量はＳＳ量として第一反応槽及び第二反応槽
の夫々で折出する金属水酸化物量の２０倍量として添加
した。スラッジ反応槽へ添加するアルカリ剤の添加量は
第一反応槽混合液がｐＨ＝４となる量とし、第二反応槽
でアルカリ剤が不足する場合は別途第二反応槽へ直接ア
ルカリ剤を添加して第二反応槽ｐＨを８に調節した。そ
の他の操作は実施例１と同様に行った。

【００１６】実施例３（図３参照） 第一反応槽へは、沈澱槽から取り出したスラッジを直接
循環返送し、又、第一反応槽へ直接アルカリ剤を添加し
て第一反応槽混合液のｐＨを４に調節した。又、第二反
応槽には、沈澱槽からのスラッジをスラッジ反応槽へ循
環返送し、該スラッジ反応槽でアルカリ剤を添加してア
ルカリスラッジとした後、該アルカリスラッジを第二反
応槽へ添加した。スラッジ反応槽へ添加するアルカリ剤
の量は第二反応槽混合液がｐＨ＝８となる量とした。そ
の他の操作は実施例１と同様に行った。

【００１７】実施例４（図４参照） 第一反応槽及び第二反応槽の夫々に、沈澱槽からのスラ
ッジをそのまま循環返送し、第一反応槽及び第二反応槽
の夫々に直接アルカリ剤を添加し、第一反応槽混合液の
ｐＨを４に、そして第二反応槽混合液のｐＨを８に調節
した。その他の操作は実施例１と同様に行った。

【００１８】比較例１ 図１に示す実験装置におて、スラッジ反応槽を１槽と
し、且つ第一反応槽と第二反応槽を分けずに１槽とした
実験装置により、沈澱槽より循環返送するスラッジをス
ラッジ反応槽に返送し、アルカリ剤として消石灰懸濁液
を添加してアルカリスラッジとし、該アルカリスラッジ
を反応槽に添加し、反応槽混合液のｐＨを８に調節し
た、循環返送するスラッジ量はＳＳ量として反応槽で折
出する金属水酸化物量の２０倍量とした。スラッジ反応
槽へ添加するアルカリ剤の量は反応槽混合液がｐＨ＝８
となる量とした。又、凝集槽で添加する高分子凝集剤量
は４ｍｇ/ リットルとした。その他の操作は実施例１と
同様に行った。

【００１９】実施例１〜実施例４及び比較例において、
余剰汚泥として排出したスラッジの性状は以下の通りと
なった。 （１）汚泥の濃縮性 各実施例及び比較例における沈澱槽からの排泥濃度を表
１に示す。

【表１】 沈澱槽排泥濃度 〔単位：重量％〕

【００２０】（２）汚泥の沈降性 各実施例及び比較例における凝集槽混合液を１リットル
メスシリンダーに分取し、静置沈澱させた場合の沈降開
始から１分間の沈降速度を表２に示す。

【表２】 汚泥の沈降速度 〔単位：ｍ／Ｈｒ〕

【００２１】（３）汚泥の脱水性 各実施例及び比較例における沈澱槽より排泥した表１に
示したＳＳ濃度のスラッジについて、加圧脱水した場合
の脱水速度及び脱水ケーキの含水率を表３に示す。

【表３】 汚泥の脱水速度と脱水ケーキ含水率 〔単位：脱水速度＝ｋｇ−ＳＳ／ｍ² ・Ｈｒ、脱水ケー
キ含水率＝重量％〕

【００２２】

【効果】以上に示す様に、本発明によれば、本発明の方
法で得られる沈澱槽で沈降分離した汚泥（スラッジ）
は、従来方法である比較例に比べて、沈降性、濃縮性及
び脱水性が何れも著しく優れていることが明らかであ
る。

【００２３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の１実施例を説明する図

【図２】本発明の方法の１実施例を説明する図

【図３】本発明の方法の１実施例を説明する図

【図４】本発明の方法の１実施例を説明する図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅家 能成 東京都千代田区鍛冶町１−５−７ 環境エ ンジニアリング株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第二鉄イオンと他の重金属イオンとが混
   在する金属含有排水を、第一反応槽においてアルカリを
   添加してｐＨを３〜５．５に調整し、第二反応槽におい
   てアルカリを添加してｐＨを６．５〜８．３に調整し、
   生成した金属の水酸化物を凝集槽において高分子凝集剤
   を添加して凝集させ、次いで金属の水酸化物を沈澱分離
   する金属含有排水の処理方法において、沈澱槽で沈降分
   離したスラッジの一部を取り出して、上記第一反応槽及
   び第二反応槽に添加混合することを特徴とする金属含有
   排水の処理方法。
2. 【請求項２】 第一反応槽及び／又は第二反応槽に添加
   するアルカリ剤として、沈澱槽から取り出したスラッジ
   をアルカリ処理したアルカリスラッジを使用する請求項
   １に記載の金属含有排水の処理方法。
3. 【請求項３】 第一反応槽に導く前の金属含有排水のｐ
   Ｈを予めｐＨ２〜３に調整する請求項１に記載の金属含
   有排水の処理方法。
4. 【請求項４】 第二反応槽内の処理液を空気曝気する請
   求項１に記載の金属含有排水の処理方法。
5. 【請求項５】 第一反応槽及び第二反応槽に添加するス
   ラッジの量を、第一反応槽及び第二反応槽で原水中から
   発生する金属水酸化物量に対して１１〜２５倍量とする
   請求項１に記載の金属含有排水の処理方法。