JPH08173990A

JPH08173990A - ２価鉄含有排水の処理装置

Info

Publication number: JPH08173990A
Application number: JP32614794A
Authority: JP
Inventors: Osamu Miki; 理三木; Yasushi Kamori; 裕史嘉森; Hideaki Yabe; 英昭矢部; Yukihiro Nomura; 幸弘野村; Naoya Takahashi; 直哉高橋
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】２価鉄を含む排水を、鉄酸化細菌を用いて効
率的に安定して処理する。【構成】処理槽中央部に鉄酸化細菌により排水中の２
価鉄を３価鉄に酸化する曝気部を、周辺部に処理水と鉄
酸化細菌を沈降分離する沈殿部を有する処理槽を設けた
ことを特徴とする２価鉄含有排水の処理装置。【効果】曝気部と沈殿部を一体化することにより、曝
気部での鉄酸化細菌の濃度維持が容易になるため、設備
がコンパクト化されるとともに、維持管理も容易にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排水の生物学的処理、
より詳細には、２価鉄を含む排水を鉄酸化細菌を用いて
生物学的に効率的、かつ、安定して処理する装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】２価鉄を含む排水は、製鉄業、金属精練
工業、鉱山などから主として発生する。例えば、製鉄業
においては、冷延鋼板あるいは亜鉛メッキ、錫メッキな
どにより表面処理鋼板を製造する際に大量に発生する。
すなわち、鋼板表面のスケール、汚れ、酸化膜、錆など
を除去するために、硫酸または塩酸により、鋼板の洗浄
（酸洗処理）が行なわれる。この他に、鋼材の清浄化に
も酸洗処理が広く行われている。これらの鉄鋼材料の酸
洗処理には、濃度３〜２０％程度の塩酸、硫酸などが用
いられることが多い。しかし、これらの酸は、一定期間
以上使用し、酸洗能力が低下すると、廃棄される。ま
た、鉄鋼材料は、酸洗後、鉄鋼材料に付着している塩
酸、硫酸などを除去するために大量の水によって洗浄さ
れるが、これらの洗浄水も廃棄される。

【０００３】これらの排水は、ｐＨが２〜３と低く、ま
た、大量の２価鉄を含んでおり、このまま公共用水域に
放流することはできない。さらに、亜鉛メッキ、錫メッ
キなどの表面処理鋼板の酸洗排水の場合、２価鉄の他
に、亜鉛、錫、クロムなどの金属イオンを含有してい
る。また、良好なメッキ性を得るために用いられる有機
化合物を含有している場合がある。したがって、これら
の金属イオンやＣＤＯによって表示される有機化合物も
２価鉄と同様、除去後、公共用水域に放流する必要があ
る。

【０００４】このような排水中の２価鉄の除去方法に
は、大きく分けて物理化学的方法と生物学的方法とがあ
る。物理化学的方法であるが、以下の方法が考えられ
る。まず、２価鉄を３価鉄まで空気酸化し、水酸化第二
鉄として除去する方法がある。しかし、２価鉄から３価
鉄への酸化速度は、ｐＨが４以下では、極めて処理速度
が遅く、ほとんど反応は進行しない。例えば、１５０日
に反応の５％が進行するのみである（例えば、Ｗ・スタ
ム、Ｊ・Ｊ・モルガン、一般水質化学、共立出版、p ５
００〜p ５０１参照）。したがって、通常は、２価鉄を
含む排水に、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムなどの
アルカリ剤を添加し、ｐＨを９〜９．５に維持し、大量
の空気を吹き込み、２価鉄を３価鉄まで空気酸化した
後、水酸化第二鉄として除去している。なお、水酸化第
二鉄は、ｐＨを４以上にすれば、溶解度が５．６mg/l以
下と小さく、また、沈降性も良好なので処理水への流出
が少ないが、水酸化第一鉄は、ｐＨを９以上にしなけれ
ば、溶解度が５．６mg/l以下とならず、また、沈降速度
も遅いため、ほとんど用いられない。さらに、排水に含
まれている２価鉄を３価鉄まで酸化する方法として、次
亜塩素酸ソーダ、過酸化水素などの薬剤やオゾンなどを
用いて酸化し、水酸化第二鉄として処理する方法も広く
知られている。

【０００５】次に、生物学的方法であるが、２価鉄を３
価鉄まで酸化する際に発生するエネルギーを用いて増殖
する鉄酸化細菌を用いる方法がある。鉄酸化細菌として
は、中性・糸状細菌と酸性・非糸状細菌に大別される
が、ここで用いる細菌は、後者の酸性・非糸状細菌であ
り、化学合成独立細菌であるThiobachillus ferrooxida
nsが代表的な細菌である（例えば、土壌微生物実験法、
養賢堂、p ３２９〜p ３３１，１９７５）。廃水中の２
価鉄を３価鉄まで酸化する生物化学的方法、いわゆる鉄
酸化細菌によって酸化する方法は、特公昭４７−３８９
８１号、特公昭５５−１８５５９号、特公昭５５−２２
３４５号、特公昭５７−４４３９３号公報などが知られ
ている。これらの対象の廃水は、鉱山、炭鉱、精練廃水
などであり、用いられている細菌は、金属鉱山廃水など
に存在している鉄酸化細菌である。また特開昭６３−５
１０７６号公報に記載されている鉄酸化細菌を用いる方
法は、鉄鉱関連の酸洗工程とメッキ工程から排出された
集水ピットに生息しているバクテリアの集合体であるス
ラッジやスライムから、鉄酸化細菌を利用し、２価鉄を
３価鉄まで酸化すると同時に有機物を除去する方法であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】現在までに知見されて
いる２価鉄を含む排水の処理方法については、以下のよ
うな課題を有している。まず、物理化学的方法である
が、ｐＨが低い段階で、曝気によって２価鉄を３価鉄ま
で酸化し、水酸化第二鉄として回収する方法は、処理速
度が極めて遅く、実用化はほとんど不可能である。２価
鉄を含む排に、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムなど
のアルカリ剤を添加し、ｐＨを９〜９．５に維持し、大
量の空気を吹き込み、２価鉄を３価鉄まで空気酸化した
後、水酸化第二鉄として鉄を回収する方法は、水酸化第
二鉄の溶解度が５．６mg/l以下と小さく、また、沈降性
も良好なので処理水への流出が少ないという利点があ
る。しかし、反面、鉄以外の金属も水酸化物として析出
してしまうため、鉄のみの分離回収ができず、また、こ
のスラッジは、発生量も大きく、大量のカルシウム化合
物、鉄、亜鉛、錫などの水酸化物を含有しているため、
スラッジの有効利用がほとんど不可能となる問題点があ
る。２価鉄を次亜塩素酸ナトリウムや過酸化水素などの
薬剤で酸化する方法は、酸化剤の添加量の制御が難しく
処理水質が安定しない。また、２価鉄の濃度が高い場
合、酸化剤の処理コストが極めて高くなる欠点がある。

【０００７】次に、鉄酸化細菌を用いる生物学的方法で
あるが、ｐＨが２〜３で生息あるいは活性のある鉄酸化
細菌により２価鉄を含む排水を処理する場合、ｐＨが低
い段階で、２価鉄を３価鉄まで、迅速に酸化することが
できる。また、この３価鉄をｐＨが３〜４として水酸化
第二鉄として沈殿除去し、回収することが可能である。
このｐＨでは、排水中に含まれる他の亜鉛、錫などの金
属は、水酸化物を作らない。したがって、鉄のみを他の
金属から分離して回収することが可能となる利点があ
る。また、鉄酸化細菌を用いる生物学的方法は、薬品を
用いる化学的方法と比較して、きわめて処理コストが小
さい利点がある。

【０００８】しかし、従来の鉄酸化細菌を用いる処理方
法にも以下のような課題が残されている。まず、通常、
鉄酸化細菌は、金属硫化物の鉱石、とくに黄鉄鉱（Ｆｅ
Ｓ₂）を含む鉱山からの排水が生じる場所や製鉄所の酸
洗排水ピットに多く見られる。これらの場所から、汚泥
やスラッジを採取し、これをＦｅＳＯ₄を中心とした溶
液（例えば、９Ｋ倍地、土壌微生物実験法、養賢堂、p
３９４）を用いて鉄酸化細菌を増殖させ、その後、排水
処理に用いられていることが多い。このような鉄酸化細
菌を入手できる場所は、ｐＨが低く、かつ２価鉄が存在
し、好気的雰囲気が保たれている極めて特殊な地点に限
られている。このため、このような環境が無い場所にお
いては、鉄酸化細菌を容易に増殖させることがかなり困
難である。したがって、鉄酸化細菌を、大量に培養する
技術を確立することが、実用上の観点から、重要な課題
である。

【０００９】さらに、このような鉄酸化細菌は、以下の
反応式に見られるように、金属硫化物を含む環境に生息
していることが多い。２ＦｅＳ₂＋２Ｈ₂Ｏ＋７Ｏ₂ → ２ＦｅＳＯ₄＋２
Ｈ₂ＳＯ₄ ２ＦｅＳＯ₄＋２Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｏ₂ → ２Ｆｅ₂（Ｓ
Ｏ₄）₃＋２Ｈ₂Ｏ

【００１０】このため、従来の鉄酸化細菌は、ＦｅＳＯ
₄は酸化できるが、ＦｅＣｌ₂など、塩素イオンが存在
する場合、塩素イオンの阻害を受けやすい欠点がある。
塩素イオンが、硝化細菌など、ある種の細菌の成育に阻
害作用があることは、広く認められている。鉄鋼排水の
場合、例えば、ＨＣｌを用いる酸洗排水に対して、この
鉄酸化細菌を適用すると、塩素イオン濃度としては３０
００〜４０００mg/l程度が限界である。これ以上の塩素
イオン濃度になると２価鉄の酸化率は急速に低下する。
したがって、塩素イオン耐性の高い鉄酸化細菌を、大量
かつ迅速に培養する技術を確立することは、極めて重要
な課題である。

【００１１】このような従来の鉄酸化細菌を用いる処理
方法の課題に対して、本発明者らは、２価鉄を酸化する
とともに塩素イオン耐性がある鉄酸化細菌を、都市下水
や産業排水の処理を行っている活性汚泥から容易に大量
に増殖できることを見いだした。さらに、この鉄酸化細
菌は、馴養によって、海水程度の塩素イオン濃度（２０
０００mg/l）があっても、ｐＨ域が２〜３で、２価鉄を
３価鉄まで酸化できることを見いだし、塩素イオン耐性
がある鉄酸化細菌処理プロセスを提示している。（特願
平６−２２０８２２号）

【００１２】しかし、このような鉄酸化細菌を用いる処
理プロセスにも以下のような課題が残されている。ま
ず、従来の曝気部と沈殿部を分けたプロセスでは（図３
参照）、曝気部での鉄酸化細菌濃度が、沈殿部で濃縮し
た鉄酸化細菌の濃度と返送汚泥量によって決定されてい
る。したがって、処理の効率化を計るため、曝気部での
鉄酸化細菌の濃度を高めようとすると、鉄酸化細菌の沈
降性を向上させるか、または、返送汚泥量を増加させる
必要がある。しかし、鉄酸化細菌の沈降性の向上を人為
的に行うことはかなり困難である。また、返送汚泥量を
増加させるためには、返送汚泥ポンプの設備コストの増
大を招いてしまう。このように、曝気部と沈殿部を分け
た従来のプロセスでは、曝気部での鉄酸化細菌の高濃度
化に限界がある。

【００１３】また、曝気部と沈殿部を分けた従来のプロ
セスでは、沈殿部で濃縮した鉄酸化細菌を返送汚泥ポン
プにより曝気部に返送する必要があるが、沈殿部におい
て濃縮した水酸化鉄および鉄酸化細菌の濃度が、２０〜
６０重量％にもなるため、沈殿部のレーキ、返送汚泥ポ
ンプ、返送用配管の仕様（強度、耐酸性、配管流速）を
十分に考慮する必要があり、設備コストの増大を招いて
しまう。また、維持管理の点から問題がある。例えば、
返送汚泥ポンプの流量が低下すると、曝気部での鉄酸化
細菌の濃度が急速に低下してしまう。

【００１４】さらに、鉄酸化細菌は、有機物を分解する
ような従属栄養細菌と比較すると、細菌の増殖速度が極
めて小さく、また、フロックを形成する能力が小さい。
したがって、曝気部での鉄酸化細菌の濃度管理が極めて
重要である。例えば、曝気部へのエアレーション量が過
大であると、鉄酸化細菌のフロックが破壊され、鉄酸化
細菌はＳＳとして沈殿池から処理水に流出してしまう。
この結果、沈殿部から曝気部に鉄酸化細菌が返送されな
いため、曝気部での鉄酸化細菌の濃度が急速に低下する
場合がある。前述したように、鉄酸化細菌は、増殖速度
が極めて小さいため、曝気部で細菌の濃度が低下してし
まうと、所定の濃度に回復させるためには１か月程度の
時間が必要となる。したがって、曝気部でのエアレーシ
ョン量管理がきわめて重要な課題である。

【００１５】また、鉄酸化細菌の培養中や２価鉄含有排
水処理時に、曝気部で生成する水酸化第二鉄によって、
曝気部に設置した散気管の閉塞が生じやすい問題点があ
る。散気管のトラブルが生じると、エアレーション量が
不足するため、鉄酸化細菌の活性が低下し、処理水質が
悪化してしまう。このように、鉄酸化細菌を用いて２価
鉄含有排水を安定的かつ効率的に処理するためには、こ
れらの課題を解決する必要がある。

【００１６】本発明は、曝気部と沈殿部を分けた従来の
鉄酸化細菌のプロセスの問題点を解決し、２価鉄含有排
水を安定的かつ効果的に処理することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、以下の（１）〜（３）を特徴とする。（１）鉄酸化細菌により排水中の２価鉄を３価鉄に酸化
する曝気部と、鉄酸化細菌および該３価鉄を水酸化第二
鉄として沈降分離させ回収する沈殿部を有する２価鉄含
有排水の処理装置において、中央部に鉄酸化細菌により
排水中の２価鉄を３価鉄に酸化する曝気部を、周辺部に
鉄酸化細菌および該３価鉄を水酸化第二鉄として沈降分
離する沈殿部を有する処理槽を設けたことを特徴とする
２価鉄含有排水の処理装置。（２）（１）の処理槽が円筒状で、かつ、該処理槽下部
が下向き円錐部からなり、曝気部中央にエアリフト管を
設けたことを特徴とする２価鉄含有排水の処理装置。（３）（１）、（２）において、処理槽周辺の沈殿部下
部から処理槽中央の曝気部下部の円錐部の底部傾斜角度
が、水平方向に対して３０〜４５度とすることを特徴と
する２価鉄含有排水の処理装置。

【００１８】

【作用】以下、本発明の作用を詳細に説明する。まず、
都市下水や産業廃水の有機物の処理を行っている活性汚
泥処理場の活性汚泥から、バッチ処理により、鉄酸化細
菌を馴養する。下水処理場の曝気槽から採取した活性汚
泥を図２に示す鉄酸化細菌処理装置の曝気部に投入し、
活性汚泥を沈降させ、上澄液を放流する。既に、濃縮さ
れた返送汚泥を用いる場合、そのまま汚泥を用いてもか
まわない。次に、硫酸第二鉄水溶液（Ｆｅ²⁺濃度；５０
０〜２０００mg/l）、およびＮＨ₄−Ｎを５〜２０mg/
l、ＰＯ₄−Ｐを１〜１０mg/l程度添加する。その後、
曝気槽のｐＨを２〜３に制御しながら、エアレーション
を連続して行い、混合液のＦｅ²⁺がＦｅ³⁺まで酸化され
ることを水質分析により確認する。この場合、曝気部内
でｐＨを２〜３とするため、ｐＨが中性で活性のある細
菌はほとんどが死滅する。曝気部内で、Ｆｅ²⁺が９０％
以上酸化されたならば、汚泥を沈降させ上澄液を放流
し、先に述べた操作を繰り返す。

【００１９】そして、バッチ処理においてＦｅ²⁺が９０
％以上酸化される時間が２４時間以内となった段階で、
鉄酸化細菌がある程度増殖したとみなし、連続処理に移
行する。

【００２０】２価鉄を含有する排水の連続処理は以下の
方法で実施する。まず、２価鉄を含有する排水を、曝気
部の水理学的滞留時間（ＨＲＴ）が１２時間になるよう
に供給する。この場合、曝気部のエアレーション量管理
が極めて重要である。先にも述べたように、曝気部への
エアレーション量が過大であると、鉄酸化細菌のフロッ
クが破壊され、鉄酸化細菌はＳＳとし沈殿部から処理水
に流出してしまう。この結果、曝気部での鉄酸化細菌の
濃度が急速に低下する危険性がある。２価鉄含有水の供
給開始直後は、鉄酸化細菌が十分に育っていないため、
曝気部のＯＲＰが、＋５５０mV以下（Ａｇ／ＡｇＣｌ電
極基準）であり、エアレーションを増大させて曝気部の
＋５５０mV以上に維持するのがかなり困難である。

【００２１】したがって、曝気部のＤＯを指標として、
曝気部のＤＯが１〜５mg/lに維持されるように運転す
る。曝気部のＤＯが１〜５mg/l程度存在すれば、ＤＯ不
足により、鉄酸化細菌がＤＯ不足により阻害を受けるこ
とは無い。また、曝気部のＤＯを５mg/l以上に維持する
ことは、エアレーション量が過大となり、不経済とな
る。このように、鉄酸化細菌が十分に増殖していない段
階で曝気槽のＯＲＰを急激に上昇させようとすると、エ
アレーション量が増大するため、鉄酸化細菌のフロック
を破壊する結果を招きやすい。このため、連続処理の開
始直後は、曝気部のＤＣを指標として、エアレーション
量を制御する方法が望ましい。

【００２２】さらに、２価鉄を含有する排水の供給開始
後、鉄酸化細菌の馴養が進み、Ｆｅ²⁺のＦｅ³⁺への酸化
反応が進行すると、曝気部のＯＲＰが徐々に上昇し、Ｏ
ＲＰによるエアレーション量の制御が可能となる。処理
水のＦｅ²⁺は曝気部のＯＲＰが＋５５０mV以上になる
と、ほとんど検出されなくなり、また、処理水のＣＯＤ
も著しく低下する。還元性化合物であるＦｅ²⁺が、十分
にＦｅへ酸化された場合、曝気部のＯＲＰは、約＋５５
０〜６００mV（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）となるので、
排水処理として機能するＯＲＰの下限値は、５５０mV前
後とすることが望ましい。

【００２３】曝気部のＯＲＰを＋５５０mV以上に維持が
できる状態になれば、曝気部のＨＲＴが１２時間→８時
間→６時間→４時間→３時間→２時間→１時間となるよ
うに、７〜１０日毎に排水の供給量を増加させ、処理性
能を検討し、排水のＦｅ濃度に応じたＨＲＴを決定す
る。

【００２４】さらに、ＨＲＴを短くするためには、酸素
を曝気部に十分に供給することが重要である。通常、曝
気部での鉄酸化細菌の濃度は、ＭＬＶＳＳ（mixed liqu
or volatile suspended solids：有機性浮遊物質）とし
て、１００００〜８００００mg/l（１〜８％）にも達す
るので、曝気を効率的に行うことが必要となる。この方
策の一つとして、酸素移動効率の高い微細気泡を生じる
ことが可能な気孔径が０．１mm〜０．５mm程度の散気管
を用いることがある。しかし、このような微細気泡型散
気管を用いると、曝気部で生成した鉄酸化物によって、
微細気泡型散気管の気孔の閉塞がきわめて生じやすい。
したがって、散気方法としては、以下のような装置を設
置することが望ましい。すなわち、水および／または硫
酸によって微細気泡型散気管の内部を定期的に洗浄する
水添式散気管を曝気部下部に設置する。タイマー付き洗
浄ポンプによって、水および／または硫酸を微細気泡型
散気管内部に１時間に１５秒〜１分程度通水する。散気
管への通水量は、排水の２価鉄の濃度によって異なる
が、通常処理推量の１％以下である。

【００２５】また、散気管として、気孔径が１mm〜５mm
程度の粗気泡性散気管を用いる場合には以下の方法が望
ましい。すなわち、水および／または硫酸添加を伴う気
孔径が１mm〜５mm程度の粗気泡性散気管と水中エアレー
ターを併用する方法である。粗気泡性散気管は、気孔径
がかなり大きいため、閉塞がさらに生じにくいが、酸素
移動効率が低下する欠点がある。しかし、粗気泡性散気
管上部に水中エアレーターを設置すれば、水中エアレー
ターのインペラの回転によって、粗気泡性散気管から生
じる粗気泡を微細気泡にすることができる。このような
水中エアレーターを併用する方法を用いると、気孔の閉
塞がさらに少なくなると同時に、酸素移動効率が高まる
ために、粗気泡性散気管単独の場合より、曝気量を削減
できる。水中エアレーターのインペラの回転数を、曝気
槽のＯＲＰが＋５５０〜＋６００mVに制御することも可
能であり、ブロアのエアレーション量と水中エアレータ
ーのインペラの回転数を同時にＯＲＰによって制御する
と、エアレーション量をかなり削減することができる。

【００２６】また、曝気部での鉄酸化細菌の濃度は、Ｍ
ＬＶＳＳ（mixed liquor volatilesuspended solids：
有機性浮遊物質）として、１〜１０％、ＭＬＳＳとして
２〜３０％、また、沈殿部での鉄酸化細菌の濃度は、５
０〜６０％にも達することがあるので、曝気部と沈殿池
を分離した場合、配管などの磨耗や閉塞が生じやすい。
このため、曝気槽と沈殿池を分け、返送汚泥ポンプによ
って鉄酸化細菌を曝気槽に返送する従来プロセスでは、
返送が行われないため、曝気槽での鉄酸化細菌の濃度が
急速に低下する危険性がある。

【００２７】このため、処理槽の中央に曝気部を設定
し、処理槽の周辺に沈殿部を設置することにより曝気部
と沈殿部を一体化すると、周囲の沈殿部から内部の曝気
部に、返送汚泥ポンプを用いずに、自然流下により硫鉄
酸化細菌を返送できるので、曝気部での鉄酸化細菌の濃
度を容易に維持できる。この場合、沈殿部から曝気部へ
の底部傾斜角度は、鉄酸化細菌の堆積を防ぐため、底部
水平方向から３０度〜４５度とすることが望ましい。傾
斜角度が３０度未満では、鉄酸化細菌が底部に堆積しや
すい問題がある。傾斜角度を４５度超にしても問題は無
いが、設備が過大となる。

【００２８】処理槽の周辺に曝気部を設定し、処理槽の
中央に沈殿部を設置することも原理的には可能である
が、処理槽の周辺の曝気部上部から排水を添加した場
合、エアレーションによる空気の方向と水流の方向が逆
であり、鉄酸化細菌の循環が生じにくい問題がある。

【００２９】さらに、鉄酸化細菌が処理槽の曝気部に堆
積するのを防止するためには、曝気部の散気管上部にエ
アリフト管を設けることが望ましい。すなわち、エアリ
フト効果によって、曝気部においては上昇流が、また、
沈殿部では下降流が生じ易いため、曝気部と沈殿部の鉄
酸化細菌の循環が容易となり、堆積が防止できる効果が
ある。また、沈殿部の水面積負荷は、曝気槽での鉄酸化
細菌の濃度に依存するが、５〜２０ｍ／日程度とれば十
分である。

【００３０】さらに、曝気部のｐＨを３．０に制御すれ
ば、鉄酸化細菌の活性が低下せず、また、曝気部で鉄酸
化細菌によって生成した３価鉄をほぼ完全に水酸化第二
鉄として沈殿部で回収することができるため、新たに、
沈殿部の後段にｐＨ調整槽を設置して、水酸化第二鉄を
回収する必要が無くなる利点がある。

【００３１】このように、本プロセスは曝気部での鉄酸
化細菌の濃度維持が容易であり、また、従来のプロセス
で必要であった返送汚泥ポンプやレーキが不要となるた
め、設備費を削減できる。また、配管の閉塞や磨耗など
のトラブルを減少させることができ、維持管理の上から
も利点がある。

【００３２】

【実施例】次に本発明を実施例に基に詳細に説明する。
本発明の方法を、製鉄所から発生する表面処理鋼板排水
への適用を検討した。適用した排水は、ｐＨが２〜３、
Ｆｅ²⁺濃度が平均５００mg/l（３００〜１５００mg/
l）、Ｃｌ^-濃度が平均５００mg/l（２００〜１５００m
g/l）、また、亜鉛イオンを２０００〜３０００mg/l、
錫イオンを５０〜１００mg/l、３価クロムイオンを５０
〜１００mg/l程度含有している。排水の水温は、１０℃
〜３５℃程度である。このような製鉄所から発生する表
面処理鋼板排水の処理に本装置を適用した例について説
明する。

【００３３】図２に示す鉄酸化細菌実験装置は、円筒状
の曝気部１の周囲に円筒状の沈殿部２を設けた一体型と
なっており、曝気部と沈殿部の底部は、傾斜角度が水平
方向から４５度の下向き円錐型となっている。また、曝
気部１内部には、エアリフト管４が設置されている。さ
らに、曝気部のエアリフト管４の下に、気孔径が０．５
mmのセラミックス製の微細気泡型散気管５が設置されて
おり、また、散気管５は、閉塞を防止するため、タイマ
ー付き洗浄ポンプによって、毎日、１時間ごとに３０秒
間、処理水で洗浄される。さらに、洗浄水量は、総処理
水量の１％に設定されている。

【００３４】鉄酸化細菌の馴養と２価鉄含有排水の処理
は、以下の方法で実施した。まず、都市下水の有機物の
処理を行っている下水処理場の活性汚泥混合液（活性汚
泥濃度：１０００mg/l）を曝気部に投入し、沈殿させ、
上澄液を捨てた。鉄酸化細菌を馴養するため、曝気部の
ｐＨを３に制御し、Ｆｅ²⁺濃度が５００mg/l塩素イオン
濃度が５００mg/l、亜鉛イオンが３０００mg/l、錫イオ
ンが１００mg/l、３価クロムイオンが１００mg/lの排水
を添加した。

【００３５】曝気部１には、ＯＲＰセンサー９とＤＯセ
ンサー１１を設置し、鉄酸化細菌の馴養期は、曝気部の
ＤＯを３mg/lと設定して、ＤＯによってブロアの回転数
を制御して、酸素含有空気の吹き込み量を調整した。曝
気部のＯＲＰ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準）が＋５５０mV以上
に上昇したら、ＯＲＰ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準）制御に変
更し、ＯＲＰ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準）によって、ブロア
の回転数を制御し、エアレーションを行った。また、曝
気部のｐＨは、１０％硫酸および１０％ＮａＯＨ水溶液
によって、３．０に制御した。窒素、リンは、それぞ
れ、硫酸アンモニウム、リン酸を１０mg/lずつ、曝気部
に添加した。

【００３６】曝気部に排水を供給してから１４日後に、
曝気部のＯＲＰが＋５５０mV以上となり、処理水のＦｅ
²⁺が１０mg/l以下となった。この段階で、再び、曝気部
の汚泥を沈殿させ、上澄液をすて、同じ廃液を供給す
る。この操作を繰り返すと２４時間以内に、処理水のＦ
ｅ²⁺が１０mg/l以下となる。

【００３７】この段階で、連続操作に移行する。すなわ
ち、曝気部の水理学的滞留時間（ＨＲＴ）が７日毎に、
８時間→６時間→４時間→３時間→２時間→１．５時間
→１時間となるように短縮した。いずれの条件において
も、処理水のＦｅ²⁺は１０mg/l以下に除去されており、
鉄酸化細菌の馴養が完了したと判断した。さらに、鉄酸
化細菌の馴養が完了すると、この後、約１年間、曝気部
のＨＲＴを変動させ、連続処理を行った。

【００３８】この結果、連続処理の処理水は、表１に示
すように、どのＨＲＴの条件においても、Ｆｅ²⁺が１５
mg/l以下まで除去されており、ＣＯＤも１５mg/l以下と
良好であった。

【００３９】曝気部の周囲に設置した沈殿部は、水面積
負荷を１０ｍ／日に設定した。この結果、実験期間中、
沈殿部からの鉄酸化細菌の大きな流出は見られず、表２
に示すように、曝気部の鉄酸化細菌の濃度は、ＭＬＶＳ
Ｓとして、３００００〜７５０００mg/l、ＭＬＳＳとし
て、１０００００〜３０００００mg/lと高濃度に維持で
きた。また、このような濃度で、しかも、ＭＬＶＳＳと
ＭＬＳＳの比が０．２〜０．３に維持されていれば、鉄
酸化細菌の沈降速度は、２０ｍ／日〜３０ｍ／日程度あ
り、また、沈降性の指標であるＳＶＩも、１０以下と極
めて良好であることが確認された。

【００４０】したがって、図１に示す曝気部と沈殿部を
一体化した本プロセスは、従来のプロセスと比較して、
曝気部での鉄酸化細菌の濃度維持が容易であり、また、
返送汚泥ポンプなどの沈降部の付帯設備を省略できるこ
とが明らかになった。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【発明の効果】本発明により、鉄酸化細菌によって２価
鉄含有排水を処理するプロセスにおいて、曝気部と沈降
部を一体化することにより、曝気部で鉄酸化細菌を容易
に高濃度化できるため、処理効率、処理水質が向上し、
維持管理が容易になるとともに、曝気部および沈降部の
コンパクト化が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプロセスを示す概要図。

【図２】本発明を実施する処理装置の１実施例を示す。

【図３】従来のプロセスを示す概要図。

【符号の説明】

１曝気部２沈殿部３排水４エアリフト管５水添加式散気管６ルーツブロア７ｐＨセンサー８ｐＨ制御装置９ＯＲＰセンサー１０ＯＲＰ制御装置１１ＤＯセンサー１２ＤＯ制御装置１３硫酸ポンプ１４硫酸タンク１５ＮａＯＨポンプ１６ＮａＯＨタンク１７処理水１８沈殿汚泥１９水添ポンプ２０処理水槽２１処理槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野村幸弘千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者高橋直哉千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄酸化細菌により排水中の２価鉄を３価
鉄に酸化する曝気部と、鉄酸化細菌および該３価鉄を水
酸化第二鉄として沈降分離させ回収する沈殿部を有する
２価鉄含有排水の処理装置において、中央部に鉄酸化細
菌により排水中の２価鉄を３価鉄に酸化する曝気部を、
周辺部に鉄酸化細菌および該３価鉄を水酸化第二鉄とし
て沈降分離する沈殿部を有する処理槽を設けたことを特
徴とする２価鉄含有排水の処理装置。
【請求項２】処理槽が円筒状で、かつ、該処理槽下部
が下向き円錐部からなり、曝気部中央にエアリフト管を
設けたことを特徴とする請求項１記載の２価鉄含有排水
の処理装置。
【請求項３】処理槽周辺の沈殿部下部から処理槽中央
の曝気部下部の円錐部の底部傾斜角度が、水平方向に対
して３０〜４５度とすることを特徴とする請求項１また
は２記載の２価鉄含有排水の処理装置。