JPH09262592A

JPH09262592A - 水処理装置

Info

Publication number: JPH09262592A
Application number: JP8099193A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Ogose; 勤生越; Shin Hodozawa; 伸保土沢
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1996-03-28
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】排水を鉄金属粒子と接触処理するに際して、鉄
金属粒子の逸失のおそれがなく、運転管理が容易な水処
理装置を提供する。【解決手段】水導入口及び処理水排出口を有し、その間
に鉄金属粒子の充填層を形成した反応槽であって、充填
層下部に磁石を配置してなることを特徴とする水処理装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水処理装置に関す
る。さらに詳しくは、本発明は、鉄金属粒子を充填した
容器に排水を通水し、鉄金属と排水を接触させる処理に
おいて、鉄金属粒子の逸失を防止することができる水処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所などにおいて、石炭又は石油
を燃焼した際に発生する排ガスの脱硫装置から排出され
る排煙脱硫排水は、重金属、非金属類などの種々の有害
物質を含有するので、排煙脱硫排水よりこれらの有害物
質を除去する必要がある。排煙脱硫排水の水質は、火力
発電所における燃料の燃焼の効率化や、排煙脱硫方式の
改良により変化し、水質の変化に対応した排煙脱硫排水
の処理方法が必要とされている。排煙脱硫排水にペルオ
キソ硫酸、ヨウ素酸、セレン酸などが含まれている場合
は、これらの除去は容易ではなかったが、本発明者らは
先に、これらの有害物質を含む排煙脱硫排水のpHを５以
下に調整して鉄金属と接触させたのち、凝集処理及び固
液分離を行うことにより、排水中のペルオキソ硫酸、ヨ
ウ素酸、セレン酸などが溶出した２価の鉄イオンによっ
て還元され、さらに、凝集処理により水中に溶解してい
る鉄イオンを水不溶性の水酸化鉄として沈殿させると
き、重金属、フッ素などの有害物質も同時に効率的に除
去されることを見いだした。排水を鉄金属と接触させる
方法として、反応槽において排水に鉄金属微粒子を添加
する方法があるが、鉄金属微粒子の添加量や、鉄金属微
粒子を均一に分散させるための撹拌強度を管理したり、
分散した鉄金属微粒子の流出を防止するなど、運転管理
上の問題が多い。これに対して、鉄金属粒子を充填した
層に通水して接触させる方法は、運転管理は比較的容易
であるが、微細になった鉄金属粒子が落下して逸失する
という問題がある。通常、充填層を形成するときは、通
水口を多数有する多孔板を配置し、その上に充填材を充
填するが、鉄金属粒子は比重が大きいので、充填層から
落下して水導入口内に侵入して目詰まり現象を起こしや
すい。さらに、通水速度を大きくすると、微細化した鉄
金属粒子が水とともに溢流し、排出されるという問題が
ある。このため、本発明者らは、運転管理が容易で鉄金
属粒子の逸失のおそれがなく、排水と鉄金属粒子の接触
を行うことができる水処理装置の研究を行った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、排水を鉄金
属粒子と接触処理するに際して、鉄金属粒子の逸失のお
それがなく、運転管理が容易な水処理装置を提供するこ
とを目的としてなされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、反応槽内の鉄金
属粒子の充填層下部に磁石を配置することにより、鉄金
属粒子の逸失を防止し得ることを見いだし、この知見に
基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、本発明
は、（１）水導入口及び処理水排出口を有し、その間に
鉄金属粒子の充填層を形成した反応槽であって、充填層
下部に磁石を配置してなることを特徴とする水処理装
置、を提供するものである。さらに、本発明の好ましい
態様として、（２）水導入口を反応槽下部に有し、処理
水排出口を反応槽上部に有し、被処理水を反応槽下部か
ら上部へ上向流方式で通水する第(１)項記載の水処理装
置、（３）磁石の磁束密度が、１００ガウス以上である
第(１)項又は第(２)項記載の水処理装置、（４）磁石
が、耐酸性材料で被覆されてなる第(１)項、第(２)項又
は第(３)項記載の水処理装置、（５）磁石が、反応槽下
部の多孔板上に充填された第(１)項、第(２)項、第(３)
項又は第(４)項記載の水処理装置、及び、（６）さら
に、充填槽上部にも磁石が配置された第(１)項、第(２)
項、第(３)項、第(４)項又は第(５)項記載の水処理装
置、を挙げることができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の水処理装置は、排水の鉄
金属粒子との接触処理に使用することができ、特に酸性
の排水を鉄金属粒子と接触し、鉄金属を鉄イオンとして
溶出させる処理に好適に使用することができる。図１
は、本発明の水処理装置の一態様の説明図である。本装
置は、カラム状の反応槽１の下部に水導入口２、上部に
処理水排出口３を有し、反応槽内の下部に多孔板４を備
えている。多孔板の上には磁石５が配置されて支持床を
形成し、その上に鉄金属粒子６が充填されて充填層を形
成している。反応槽の上部には、鉄金属粒子供給口７を
有する。反応槽内の上部には、さらにもう１枚の多孔板
８が備えられ、この多孔板の上にも磁石９が配置されて
いる。本発明の水処理装置においては、支持床が磁石に
より形成されているので、充填層の鉄金属粒子が微細化
し、充填層の下方に移動してきても、磁石に引きつけら
れて支持床内に止まり、支持床を通り抜けて落下するこ
とがない。従来から支持床材料として使用されているガ
ラスビーズや砂利にはこのような作用効果がなく、鉄金
属粒子が支持床を通り抜けて落下し、水導入口の詰まり
の原因となりやすい。本発明装置に使用する多孔板は、
耐酸性材料からなることが好ましい。耐酸性材料として
は、例えば、耐酸性合金、セラミックス、プラスチック
などを挙げることができる。多孔板の孔径は、通水抵抗
が小さく、排水中の懸濁物による目詰まりが生じにくい
大きさで、磁石の落下を防ぐために磁石の直径より小さ
い範囲で適宜選ぶことができる。通常は、多孔板の孔径
は２〜５mmとすることが好ましく、３〜４mmとすること
がより好ましい。多孔板の孔径が２mm未満であると、長
期間通水すると排水中の懸濁物による目詰まりが生ずる
おそれがある。多孔板の孔径が５mmを超えると、使用す
べき磁石の直径が大きくなり、支持床の材料としては不
適当となるおそれがある。本発明装置に使用する多孔板
は、上下に連通する通水口を多数設けたものとすること
ができ、あるいは、上面部にスリットを設けた集散水ノ
ズルを板状体に貫通して設けたものとすることができ
る。本発明装置においては、多孔板は整流板としての作
用効果をも兼ね備える。

【０００６】本発明装置に使用する磁石は、磁束密度が
１００ガウス以上であることが好ましい。磁束密度が１
００ガウス未満であると、磁場の強さが不足し、鉄金属
粒子が支持床を通り抜けて落下するおそれがある。本発
明装置に使用する磁石は、耐酸性材料で被覆することが
好ましい。被覆に用いる耐酸性材料としては、例えば、
ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレンなどを挙げ
ることができる。磁石の被覆は、粒状体磁石を粒状体ご
とに被覆することができ、磁石を複数個まとめて被覆す
ることができ、あるいは、被覆に代えて磁石を耐酸性で
通水孔を有する容器に充填することができる。本発明装
置に使用する磁石は、粒状体又は板状体とすることがで
きる。磁石が粒状体であると、鉄金属粒子の充填層の支
持床としても使用することができ、また整流効果を有す
るので好ましい。本発明装置においては、永久磁石又は
電磁石のいずれをも使用することができる。また、磁石
は、充填層下部の全面に均一に配置することができ、あ
るいは、ガラスビーズ、砂利、プラスチック粒子などを
併用して、磁石を点在するように配置することができ
る。磁石が点在していても、鉄粒子自体が磁化されてブ
リッジを形成するよう結合し、落下が抑制される。磁石
は、多孔板の上又は下に配置することができるが、多孔
板の上に配置することがより好ましい。本発明装置に使
用する磁石の大きさは、多孔板の孔から落下しない大き
さであれば特に制限はないが、通常は３〜１０mmである
ことが好ましく、５〜８mmであることがより好ましい。
磁石からなる支持床の高さは、１０mm以上であることが
好ましく、５０mm以上であることがより好ましい。磁石
からなる支持床の高さが５０mm以上であると、鉄金属粒
子を捕捉する効果が十分に発揮され、さらに通水に均等
な上向流を形成することができる。

【０００７】本発明の水処理装置においては、通水を上
向流とすることが好ましい。酸性の排水を鉄金属粒子と
接触処理するとき、鉄金属が２価の鉄イオンとなって溶
出するとともに、水素ガスが発生するので、上向流とす
ることにより、発生する水素ガスは、鉄金属粒子の充填
層を上昇して、反応槽上部から容易に放出される。ま
た、鉄イオンの溶出により微粒子化した鉄金属粒子は、
充填層の中を下方に移動し、磁石に引きつけられるが、
通水を上向流とすることにより、比較的に酸性の強い排
水が先ず微粒子化した鉄金属粒子と接触するので、微粒
子化した鉄金属粒子が早期に消費される。本発明の水処
理装置において使用する鉄金属粒子の形状には特に制限
はなく、球状の粒子や不定形の粒子を使用することがで
きる。鉄金属粒子の大きさは、球状として換算したと
き、直径が０.０１〜１０mmに相当することが好まし
く、０.５〜１.５mmに相当することがより好ましく、
０.１〜１mmに相当することがさらに好ましい。直径が
０.０１mm未満に相当する大きさであると、表面積が大
きく溶解性はよいが消耗が早く、また鉄金属粒子の充填
層の展開を防ぐために通水速度が制限される。直径が１
０mm超に相当する大きさであると、単位量当たりの溶解
量が低下し多量の充填が必要になって、反応槽が大型化
する。鉄金属粒子が直径０.５mmの球状である場合、上
向流の通水速度が８０ｍ／hrに達すると鉄金属粒子の充
填層は展開しはじめるが、この場合でも、処理水排出口
のパイプが鉄金属粒子の充填層の界面より１００mm以上
の位置にあれば流出はしない。本発明装置においては、
反応槽の上部に鉄金属粒子供給口を設けることが好まし
い。反応槽内の鉄金属粒子が、鉄イオンの溶出により消
費され減少したとき、鉄金属粒子供給口より容易に鉄金
属粒子を補給することができる。鉄金属粒子の補給によ
り、必要な鉄金属粒子の量を確保するとともに、通水の
上向流のショートパスやチャンネリングを防止すること
ができる。

【０００８】本発明の水処理装置においては、反応槽の
上部にさらにもう１枚の多孔板を備えて、この多孔板の
上にも磁石を配置することができる。反応槽の上部に磁
石を配置することにより、水流に伴って上方へ運ばれる
ごく微細な鉄金属粒子を磁石により引きつけ、鉄金属粒
子が水とともに流出することを防ぐことができる。水流
に伴って上方へ運ばれる鉄金属粒子はごく微細で比表面
積が大きいので、反応槽の上部の酸性が弱くなった水に
よっても比較的短時間で溶解し、多量に蓄積されるおそ
れはない。上向流の通水速度が３０ｍ／hr以下の場合
は、ごく微細な鉄金属粒子でも水流に伴って上方へ運ば
れることはなく、反応槽の上部に磁石を配置する必要は
ない。本発明装置においては、反応槽の下部に２枚の多
孔板を設け、２枚の多孔板の間に磁石を挟んだ構造とす
ることができる。２枚の多孔板の間に磁石を挟むことに
より、磁石の取り替えが容易で、かつ必要な磁石の量が
少なくなる。本発明の水処理装置は、充填層下部に配置
した磁石により鉄金属粒子の落下を防止するので、鉄金
属粒子を用いる水処理に広く好適に使用することができ
る。このような水処理としては、ペルオキソ硫酸、ヨウ
素酸、セレン酸などを含有する排水の処理、重金属を含
有する排水の処理、有機塩素化合物を含有する排水の処
理、鉄よりイオン化傾向の小さい金属イオンの析出処
理、鉄金属粒子表面への重金属の吸着処理、アルカリ塩
素法により遊離シアンを処理したのちのフェリシアン及
びフェロシアンの除去、キレート錯塩中の重金属の処
理、カルシウム塩法によるフッ素処理で生じたフッ化カ
ルシウムの吸着共沈などを挙げることができる。これら
の水処理において、排水は必要に応じて酸性又は中性で
鉄金属粒子と接触させる。鉄を２価の鉄イオンとして溶
出させて利用する場合には、排水を酸性にすると、鉄が
溶出しやすく還元力が強化されるので好ましい。

【０００９】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。なお、実施例及び比較例に用い
た排水は、硫酸酸性でpH２.５であり、第１表に示す成
分を含むものでいる。

【００１０】

【表１】

【００１１】実施例１内径１００mm、高さ５００mmのアクリル製カラム下部
に、孔径３mm、ピッチ１０mmの多孔板を取り付け、その
上に直径５mmのポリエチレンで被覆したフェライト磁石
を５０mmの高さに充填して支持床を形成した。フェライ
ト磁石の磁束密度は５００ガウスであり、密度は５g／c
m³であった。さらに、このフェライト磁石からなる支持
床上に、粒子径０.６mmの均一な球状の鉄金属粒子を２
００mmの高さに充填し、鉄金属粒子を充填したカラムを
作製した。このカラム下部の水導入口から、上向流で工
業用水を通水した。通水速度が６０ｍ／hrまでは鉄金属
粒子の展開は起こらなかったが、通水速度が６０ｍ／hr
を超えると鉄金属粒子の充填層の界面が上昇しはじめ
た。一定の通水速度で通水し、鉄金属粒子の充填層の界
面の上昇した距離の、通水しないときの鉄金属粒子の充
填層の高さ２００mmに対する比を展開率として求めた。
通水速度７０ｍ／hrのとき、展開率は１.７％であっ
た。さらに、通水速度を８０、１００、１２０、１４
０、１６０及び１８０ｍ／hrとし、それぞれの通水速度
における展開率を求めた。通水速度１８０ｍ／hrのと
き、展開率は３７.９％であった。その他の展開率の値
を第２表に、通水速度と展開率の関係を図２に示す。上
記と同じ多孔板を取り付けたアクリル製カラムに、ポリ
エチレンで被覆したフェライト磁石を５０mmの高さに充
填し、さらに粒子径０.６mmの球状の鉄金属粒子を２０
０mmの高さに充填し、展開率の測定に用いたものと同じ
鉄金属粒子を充填したカラムを作製した。このカラム
に、pH２.５の排水を通水速度５０ｍ／hrで１時間通水
し、１０分間通水を停止する操作を２０回繰り返し、延
べ２０時間の通水を行った。通水終了後の鉄金属粒子の
充填層の高さは２００mmで、試験開始前と変化はなかっ
た。比較例１実施例１と同じカラムの下部に同じ多孔板を取り付け、
その上に直径５mmのガラスビーズを１００mmの高さに充
填した。さらに、このガラスビーズ支持床上に、実施例
１で用いたものと同じ粒子径０.６mmの球状の鉄金属粒
子を２００mmの高さに充填し、鉄金属粒子を充填したカ
ラムを作製した。このカラムに、pH２.５の排水を通水
速度２０ｍ／hrで１時間通水し、１０分間通水を停止す
る操作を２０回繰り返し、延べ２０時間の通水を行っ
た。その間に鉄金属粒子はガラスビーズの空隙を落下
し、通水終了後の鉄金属粒子の充填層の高さは１５０mm
に減少した。実施例２実施例１と同じカラム、多孔板及びフェライト磁石の支
持床を用い、その上に粒子径０.５〜１.５mmの鉄金属粒
子を２００mmの高さに充填し、鉄金属粒子を充填したカ
ラムを作製した。このカラム下部の水導入口から、上向
流で工業用水を通水した。通水速度が１００ｍ／hrまで
は鉄金属粒子の展開は起こらなかったが、通水速度が１
００ｍ／hrを超えると鉄金属粒子の充填層の界面が上昇
しはじめた。一定の通水速度で通水し、鉄金属粒子の充
填層の界面の上昇した距離の、通水しないときの鉄金属
粒子の充填層の高さ２００mmに対する比を展開率として
求めた。通水速度１２０ｍ／hrのとき、展開率は２.０
％であった。さらに、通水速度を１４０、１６０、１８
０及び２００ｍ／hrとし、それぞれの通水速度における
展開率を求めた。通水速度２００ｍ／hrのとき、展開率
は２４.４％であった。その他の展開率の値を第２表
に、通水速度と展開率の関係を図２に示す。同じカラ
ム、多孔板及びフェライト磁石の支持床を用い、その上
に粒子径０.５〜１.５mmの鉄金属粒子を２００mmの高さ
に充填し、展開率の測定に用いたものと同じ鉄金属粒子
を充填したカラムを作製した。このカラムに、pH２.５
の排水を通水速度１００ｍ／hrで１時間通水し、１０分
間通水を停止する操作を２０回繰り返し、延べ２０時間
の通水を行った。通水終了後の鉄金属粒子の充填層の高
さは２００mmで、試験開始前と変化はなかった。

【００１２】

【表２】

【００１３】比較例２実施例１と同じカラムの下部に同じ多孔板を取り付け、
その上に直径５〜１０mmの砂利を１００mmの高さに充填
して支持床とした。さらに、この砂利からなる支持床上
に、実施例１で用いたものと同じ粒子径０.６mmの球状
の鉄金属粒子を２００mmの高さに充填し、鉄金属粒子を
充填したカラムを作製した。このカラムに、pH２.５の
排水を通水速度２０ｍ／hrで１時間通水し、１０分間通
水を停止する操作を２０回繰り返し、延べ２０時間の通
水を行った。その間に鉄金属粒子は砂利の空隙を落下
し、通水終了後の鉄金属粒子の充填層の高さは１２０mm
に減少した。比較例３実施例１で用いたものと同じ球状の鉄金属粒子の代わり
に、実施例２で用いたものと同じ粒子径０.５〜１.５mm
の鉄金属粒子を２００mmの高さに充填した以外は、比較
例２と同じ操作を繰り返した。延べ２０時間の通水終了
後の鉄金属粒子の充填層の高さは１２０mmに減少した。
実施例１〜２及び比較例１〜３の結果から分かるよう
に、ガラスビーズ又は砂利を支持床とする水処理装置で
は、鉄金属粒子が支持床の空隙を落下するのに対して、
充填層下部に磁石を配置して支持床とした本発明の水処
理装置では、鉄金属粒子が磁石によって保持され、支持
床の空隙を落下することがない。

【００１４】

【発明の効果】本発明装置によれば、排水を鉄金属粒子
と接触させる水処理において、充填層より下方に移動す
る鉄金属粒子が磁石によって保持されるので、支持床を
通過して落下し逸失することがなく、水導入口に目詰ま
りを起こすおそれがなく、安定して水処理を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の水処理装置の一態様の説明図
である。

【図２】図２は、通水速度と展開率の関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１反応槽２水導入口３処理水排出口４多孔板５磁石６鉄金属粒子７鉄金属粒子供給口８多孔板９磁石

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水導入口及び処理水排出口を有し、その間
に鉄金属粒子の充填層を形成した反応槽であって、充填
層下部に磁石を配置してなることを特徴とする水処理装
置。