JPS591118B2 - 有機性排水の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、有機性排水の処理に際して触媒として利用し
た第１鉄塩を中和し析出させたのち水酸化第２鉄として
回収して、再利用する方法に関するものであり、更に詳
しくは有機性排水に含有している有機物質を、前記の如
くして回収した水酸化第２鉄スラツジを鉱酸で溶解して
得られた第２鉄塩溶液を凝集剤として前段工程で利用す
る有機性排水の処理方法に関するものである。

従来から有機性物質を含有する排水の処理において、設
備が簡単なこと、ランニングコストが安価であることか
ら、生物学的処理方式が用いられているが、生物学的処
理方式と云えども万能ではなく、特に鉱油、動植物油脂
や重金属による浄化阻害、懸濁物質の流出、界面活性剤
による泡沫汚染、あるいは色度成分の除去効果等に問題
が指摘されている。

有機性排水中の生物易分解性物質の濃度が高い場合には
低濃度の生物学的処理に比してより多くの発色性の微生
物代謝物質を生成させ、化学的酸素要求量（以下ＣＯＤ
Ｍｎと略す）を高水準に維持させたり、この発色性の微
生物代謝物質が生物益解速度を著しく低下させることが
知られている。

このため、排水の高度処理を目標として、前段、あるい
は後段に各種プロセスを付加した各種の処理方法が開発
されているが、いずれも一長一短があり更に優れた処理
方法が要求されており、本発明者らはかかる状況下に対
処する有機性排水の高度処理法について、鋭意研究を重
ねた結果、本発明を完成したものである。

本発明は、有機性排水に第２鉄塩凝集剤を添加して有機
物質及び懸濁物質を凝集分離する第一工程、第一工程処
理水中の生物易分解性物質を生物学的に分解除去する第
二工程、第二工程処理水に第１鉄塩触媒の存在下に過酸
化水素を添加して、生物難分解性物質、生物代謝老廃物
質を酸化分解して除去する第三工程、第三工程処理水に
アルカリを加え鉄塩触媒を水酸化第２鉄スラツジとして
分離回収する第四工程からなる有機性排水の処理方法に
おいて、第四工程から回収される水酸化第２鉄スラツジ
を強酸でｐＨ２以下で溶解して得られた第２鉄塩溶液を
第一工程の第２鉄塩凝集剤としてｐＨ３以上で利用する
ことを特徴とする有機性排水の処理方法を要旨とする。

以下本発明の詳細な説明する。

従来、有機性排水、特に産業排水中の懸濁物質、界面活
性剤、鉱油、動植物油脂、あるいは重金属等の浄化阻害
物質の除去方法としては、一般的に３価の鉄、アルミニ
ウム等の酸性金属塩類を用い、アルカリを添加して金属
水酸化物として凝集分離する方法が用いられている。

また生物学的処理水中に含有されている懸濁物質、生物
難分解性物質および生物代謝老廃物質を除去するために
、上記凝集分離の後活性炭吸着等の高度処理方式を付帯
しているので、設備費、ランニングコストが高価になる
ばかりでなく処理性能の面でも必ずしも満足するもので
はなかった。

本発明者らは、有機性排水に第２鉄塩凝集剤を添加して
有機物質及び懸濁物質を凝集分離する第一工程、第一工
程処理水中の生物易分解性物質を生物学的に分解除去す
る第二工程、第二工程処理水に第１鉄塩触媒の存在下に
過酸化水素を添加して、生物難分解性物質、生物代謝老
廃物質を酸化分解して除去する第三工程、第三工程処理
水にアルカリを加え鉄塩触媒を水酸化第２鉄スラツジと
して分離回収する第四工程からなる有機性排水の処理方
法において、第四工程で回収される水酸化第２鉄スラツ
ジは、酸化還元電位の高い過酸化水素を用い、触媒で強
力に酸化されているため、有機部分酸化物を含むことな
く無害であり、これを鉱酸で溶解した第２鉄塩凝集剤は
、新鮮な第２鉄塩と同様な効果を有することを確めた。

本発明の第三工程に用いる触媒には、過酸化水素の分解
能の高い第１鉄塩を使用するが、第２鉄塩は触媒として
の効果が低く、使用できない。

第１鉄塩としては鉄鋼業、チタン精製工業等から大量に
廃棄物として排出される硫酸第１鉄、塩化第１鉄等が使
用でき、産業廃棄物の有効利用を可能にした点で公害防
止上極めて顕著な効果を奏するものである。

すなわち、本発明の特徴は、第１鉄塩は第２鉄塩とは異
り、工業的価値が低いため極めて安価であるが、そのま
まの状態では凝集剤として使用できないため、まず第三
工程の触媒として使用して第２鉄塩とし、第四工程で水
酸化第２鉄スラツジとして回収し、鉱酸で溶解して第一
工程の第２鉄塩凝集剤として有効利用する点にあり、安
価な処理費用で高い排水の処理効果ならびに処理の安定
化を達成し得るものである。

第二工程で処理された生物学的処理水は、第三工程にお
いて攪拌を加えつつ、鉄塩触媒、過酸化水素が添加され
る。

酸化触媒として添加される第１鉄塩は、硫酸第１鉄、塩
化第１鉄等のＦｅ（Ｉｆ）イオンを含有する化合物、あ
るいはその水溶液であるが酸化触媒としての活性度、価
格の低床さから通常は硫酸第１鉄を用いる。

第１鉄塩は、（１）式に示す如く過酸化水素と反応して
、強力な酸化性を有する水酸基ラジカルを生成すると共
に第１鉄イオンは第２鉄イオンに酸化され触媒としての
能力を失う。

Ｆｅ２＋＋Ｈ２０□→Ｆｅ３＋＋ＯＨ−＋ＯＨ・（１）
反応液のｐＨは鉄塩の加水分解によって、反応至適のｐ
Ｈ４以下になるが必要に応じｐＨ調整剤を添加して調整
する。

第１鉄塩触媒の添加量は、被酸化物質の種類、濃度、過
酸化水素の注入量ならびに反応時間によって決定するこ
とが可能であるが、通常は、第一工程で第２鉄塩凝集剤
として使用される鉄の有効量に合せ決定されるもので、
第一工程と同様、鉄原子換算で１０ ｐｐｍ乃至１１０
００ｐｐの範囲で添加される。

過酸化水素の添加量は、特に限定はないが排出中の被酸
化性物質の種類、濃度、処理水質目標等により決定され
るが、通常は、排水中のＣＯＤＭｎ量に対して過酸化水
素中の有効酸素換算で０．１乃至２倍の範囲で添加され
る。

酸化反応時間は、排水中の被酸化性物質の種類、濃度、
反応温度、第１鉄塩触媒量ならびに過酸化水素量により
異なるが、通常は常温で５分乃至２４時間で完結する。

反応温度は高い程迅速に効率良く反応する傾向があるが
、常温においても十分、本発明の目的は達成されるので
、特に限定されるものではない。

第四工程において酸化反応処理水中の鉄塩触媒を析出分
離する際、鉄塩触媒がＦｅ（ＩＩＩ）イオンの形態で存
在する場合は、ｐＨ４以上で水酸化第２鉄フロックを生
成するので、これを分離し、鉱酸で溶解したのち第一工
程の第２鉄塩凝集剤として循環使用することができる。

しかし、第１鉄塩触媒の添加量が過剰で未反応のＦｅ（
損イオンの形態で存在している場合には、ｐＨ７以上に
維持しながら曝気を行ない未反応のＦｅ（ＩＩ）イオン
をＦｅ（ＩＩｌ）イオンに酸化して水酸化第２鉄として
析出分離し使用する。

また酸化反応処理水に、未反応の過酸化水素が残留して
いる場合には、ＣＯＤＭｎ測定時においてＣＯＤＭｎ値
として検出され、見掛けのＣＯＤＭｎ値を増大させるた
め、第１鉄塩、つまり硫酸第１鉄、塩化第１鉄等のＦｅ
（Ｉ）イオンを添加し、過酸化水素を還元除安する。

その際添加したＦｅ（ＩＩ）イオンは酸化され、水酸化
第２鉄を生成するため、第１鉄塩触媒からの水酸化第２
鉄スラツジと共に、鉱酸で溶解したのち第一工程の有機
物の第２鉄塩凝集剤として利用する。

第四工程において中和に要するアルカリ剤は、水に溶解
してアルカリ性を呈する苛性ソーダ、苛性カリ、消石灰
であれば良いが沈降性、価格等を考慮して消石灰が用い
られる。

中和された処理水は、凝集助剤を添加して、沈殿あるい
は浮上法によって固液分離され、水酸化第２鉄スラツジ
と処理水に分けられ、放流されるか、あるいは又、ｐＨ
再調整を行なったのち、より高度の処理を目標として、
他の処理工程に送られる。

一方、凝集分離された水酸化第２鉄スラツジは、鉱酸を
加え、溶解したのち、第一工程において第２鉄塩凝集剤
として利用する。

水酸化第２鉄スラツジの溶解方法は、鉱酸を加えて一定
時間攪拌するか、あるいは又連続的に行なわれる。

ここで水酸化第２鉄は鉱酸と反応して溶解するものであ
り、鉱酸の使用量は、水酸化第２鉄が鉱酸の鉄塩となる
化学量論量以上が必要であるが、常にスラッジ濃度が変
動する分離液においては、ｐＨ２以下に酸添加量を制御
することにより完全に溶解することができる。

溶解する過程でｐＨが２以上であると、水酸化第２鉄の
溶解は不完全であり、第一工程で第２鉄塩凝集剤として
使用する場合に、その効果が劣る。

溶解に使用する鉱酸は強酸であれば使用することが可能
であるが、通常は、富栄養化等の問題を考慮して、硫酸
又は塩酸が使用される。

溶解温度は、高い程、迅速に効率良く反応する傾向があ
るが常温においても十分本発明の目的は達せられるので
、特に限定されるものではない。

溶解時間は、ｐＨ１攪拌強度、水酸化第２鉄濃度により
一定ではないが、通常は１２０分以内に完了する。

かくして回収された水酸化第２鉄スラツジは第２鉄塩凝
集剤として、再生され第一工程で使用される。

次に本発明の第一工程ならびに第二工程について詳細に
説明する。

第一工程に流入する有機性排水は、生物易分解性物質濃
度の高い、し尿、廃棄物理立場浸出汚水、下水で、生物
学的処理の結果、多量の発色性生物代謝老廃物質を発生
するものでは、有機物濃度の低減化のため回収第２鉄塩
凝集を行なう。

又、産業排水の処理においては、負荷低減と共に鉱油、
動植物油脂、重金属等の浄化阻害物質の除去のため回収
第２鉄塩凝集を行なって生物学的処理を高度に、しかも
安定させるものである。

第一工程では、有機性排水を攪拌しつつ、第２鉄塩凝集
剤を添加し、所定のｐＨに調整して排出水の有機物、重
金属を水酸化第２鉄フロツクと共に析出分離させる。

ここで使用される第２鉄塩凝集剤は、定常運転時には、
第四工程で回収された第２鉄塩が使用されるが、装置の
試運転時や補給用には、新鮮な第２鉄塩が使用される。

使用される第２鉄塩は、硫酸第２鉄、塩化第２鉄、硝酸
第２鉄のいずれでも使用することができるが、通常は硝
酸第２鉄は処理水に与える影響を考慮して用いられない
。

第２鉄塩凝集剤の添加量は、排水中に含まれる有機物、
油脂、重金属によりその添加量に差はあるものの、通常
は第２鉄塩の添加量に比例して処理効果は良好になるが
、鉄原子換算で１０ｐｐｍ乃至１０００ ｐｐｍ添加さ
れる。

第２鉄塩凝集剤の添加と同時に、アルカリを添加してｐ
Ｈ３以上で水酸化第２鉄フ田ンクと共に有機物を凝集分
離することは可能であるが、有機性排出中の主成分が蛋
白質である場合や醸造工業排水の如く生物代謝老廃物質
を含む場合以外は酸性条件での凝集は用いられず通常は
そのまま生物処理が可能になる中性付近で凝集を行ない
、重金属を含む排水でも水酸化第２鉄と共沈させる。

中和に用いるアルカリは苛性ソーダ、苛性カリ硝石灰等
の強アルカリであれば良いが、価格、沈降性を考慮して
硝石灰が用いられる。

中和に要する時間は、通常の強酸、強アルカリの反応と
同様１乃至２０分程度で完了し、析出する水酸化第２鉄
フロツクと共に有機物が分離される。

中和液は、凝集助剤が添加されて、凝集沈殿あるいは加
圧浮上環により処理水とスラッジに分離されるが、スラ
ッジは必要に応じ設けられるスラッジ濃縮槽で濃縮され
、脱水処理される。

第一工程で固液分離された処理水は第二工程の生物学的
処理工程に送られ、生物易分解性有機物が分解除去され
る。

生物学的処理の方式としては活性汚泥、散水炉床、回転
円盤、接触酸化のいずれの方法でも処理することができ
るが、生物学的酸素要求量が低く、かつ又懸濁物質が除
去されているため散水炉床、回転円盤、接触酸化等の固
定床方式の方が管理が容易で、しかも処理水の安定性が
高く、第二工程での処理性が良好である。

生物学的処理水は、汚泥を分離したのち、第三工程で高
度処理される。

以上述べた如く、本発明は有機物含有量が高く、かつ又
浄化阻害物質を含む有機性排水の処理において第四工程
で発生する水酸化第２鉄スラツジを回収し、利用するこ
とにより、生物学的処理を良好にし、かつ安定化させ、
第三工程における酸化分解時の過酸化水素量を大巾に低
減化することを可能にした。

それと共に本発明は産業廃棄物として多量に排出されて
いる第１鉄塩を、第三工程の酸化触媒のみならず第２鉄
スラツジとして回収し、第一工程にて第２鉄塩凝集剤と
して高度にかつ有効に利用することを可能にしたもので
益々高度な処理が要求される有機性排水の工業的処理方
法にして、極めて価値の高いものである。

次に実施例を上げて、本発明の方法を、さらに具体的に
説明するが本発明はこれらの実施例によって限定される
ものではない。

実施例 １ 界面活性剤含有排水に対し、第四工程で分離除去した水
酸化第２鉄スラツジに硫酸を添加し、液−を１．５に調
整して溶解した鉄塩を主とする凝集剤を鉄原子換算で１
００ ｐｐｍ添加し苛性ソーダで液ｐＨを７に調整して
凝集処理した第一工程処理水及び第一工程処理水を生物
処理として接触酸化法にて処理した第二工程処理水並び
に第二工程処理水に第三工程において新たに鉄塩触媒と
して硫酸第１鉄を鉄原子換算で１００ ｐｐｍと過酸化
水素を有効酸素換算で２５ ｐｐｍ添加し、液ｐＨを２
に調整して３時間攪拌反応を行った。

反応終了後液ｐＨを７に保ちながら３０分間空気攪拌を
行い残留する第１鉄を水酸化第２鉄に酸化し、この水酸
化第２鉄フロツクを沈降分離した第四工程処理水のＣＯ
ＤＭｎ値を表−１に示す。

実施例 ２ 機械プレス加工排水に対し、第四工程で分離除去した水
酸化第２鉄スラツジに硫酸を添加し、液ｐＨを１，５に
調整して溶解した鉄塩を主体とした凝集剤を鉄原子換算
で１００ ｐｐｍ添加し、苛性ソーダで液ｐＨ７番こ調
整し凝集処理を行った第一工程処理水及び第一工程処理
水を生物処理として接触酸化法にて処理した第二工程処
理水並びに第二工程処理水に第三工程において新たに鉄
塩触媒として硫酸第１鉄を鉄原子換算で１００ ｐｐｍ
添加し、酸化剤として過酸化水素を有効酸素換算で１０
ｐｐｍ（ＡＩ ）、２５ｐｐｍ（４２）及び３５ｐｐｍ
（＄３）添加し、液ｐ）Ｉを２に調整して３時間攪拌反
応を行った。

第三工程の反応終了後液ｐＨを７に保ちながら３０分間
空気攪拌を行ない残留する第１鉄を水酸化第２鉄に酸化
し、この水酸化第２鉄フロツクを沈降分離した第四工程
処理水（実施Ａ、 １、２、３ ）のＣＯＤＭｎ値を表
−２に示す。

実施例２の７Ｖ）、１〜３において、第三工程での過酸
化水素の添加量と処理水ＣＯＤＭ、の関係を第１図に示
１゜ 実施例 ３ （１）廃棄物理立場浸出汚水（ＢＯＤ ２４０〜／ｌ。

Ｃ０Ｄ２１０■／Ａ’）に第四工程で分離回収した水酸
化第２鉄スラツジに硫酸を添加し、ｐＨを１．７に調整
して水酸化第２鉄を溶解した回収第２鉄塩凝集剤を鉄原
子換算で５０．１００ 。

２００■／ｌ添加し、ｐＨ５，０にて凝集処理した結果
を表−３に示す。

同時に、同じ浸出汚水に新鮮な塩化第２鉄凝集剤を鉄原
子換算で５０゜１００．２００ｍ９／Ａ’添加し、ｐＨ
５，０にて換算で５０．１００．２００〜／ｌ添加し、
ｐＨ５，０にて凝集処理した結果を表−３に示す。

表−３により明らかなように回収第２鉄塩凝集剤と新鮮
な塩化第２鉄凝集剤の間で、はとんど処理効果に差は認
められず、回収第２鉄塩凝集剤は新鮮な第２鉄塩凝集剤
と同様な効果を有することがわかる。

表−５より明らかな如く、回収第２鉄塩凝集剤にて凝集
処理を行った本発明の方法が、少ない過酸化水素の添加
量で高い処理効果を発揮することがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例２の機械プレス加工排水に対し、本発
明になる処理法を適用した場合の第三工程に於ける過酸
化水素の添加量と処理水ＣＯＤＭｎの関係を示すグラフ
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 有機性排水に第２鉄塩凝集剤を添加して有機物質及
   び懸濁物質を凝集分離する第一工程、第一工程処理水中
   の生物易分解性物質を生物学的に分解除去する第二工程
   、第二工程処理水に第１鉄塩触媒の存在下に過酸化水素
   を添加して、生物難分解性物質、生物代謝老廃物質を酸
   化分解して除去する第三工程、第三工程処理水にアルカ
   リを加え鉄塩触媒を水酸化第２鉄スラツジとして分離回
   収する第四工程からなる有機性排水の処理方法において
   、第四工程から回収される水酸化第２鉄スラツジを強酸
   でｐＨ２以下で溶解して得られた第２鉄塩溶液を第一工
   程の凝集剤としてｐＨ３以上で利用することを特徴とす
   る有機性排水の処理方九