JPS63224789A - 排水の浄化処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、メッキ排水、重金属排水等の産業排水等にイ
オン化して溶解している重金属類を吸着除去し、所謂、
公害の原因を除去する排水浄化処理方法に関する。

従来の技術 産業排水等には重金属類がイオン化して溶解しており、
これがそのまま川、湖、海に流入すると水底に堆積し、
公害の原因となる。

これを防止するため、従来において、重金属類を含有す
る産業排水を処理するには、産業排水をＰＨ調整槽に導
いてアルカリ性とし、これを凝集槽に導いて高分子凝集
剤を加え、続いて沈澱槽に導いて金属イオンをフロック
状の水酸化物として沈澱させる。沈澱物は脱水機により
汚泥ケーキに形成し、一方、沈澱槽で分離された排水は
ろ過器でろ過し、中和槽で中和した後、放流していた。

発明が解決しようとする問題点 しかし、上記従来の処理方法では、処理工程が複雑であ
るので、処理に長時間を要し、しかも設備費が高価とな
る。また重金属類を含む汚□　泥ケーキが発生し、これ
をそのまま投棄すると溶出等により公害の原因となるの
で、その処分に困急していた。

そこで、本発明は、簡単な処理工程で排水中の重金属類
を確実に除去することができ、従って処理に要する時間
を短縮し、処理コストの低下を図ることができるように
した排水の浄化処理方法を提供しようとするものである
。

問題点を解決するための手段 そして上記問題点を解決するための本発明の技術的な手
段は、重金属類を含有する排水を、疎水性吸着性及び親
水性吸着性を有すると共に電荷を有し、造粒連続孔体で
ある吸着剤を納めた吸着塔に通過させ、重金属類を吸着
剤に吸着させるようにしたものである。

作用 」−記技術的手段による作用は次のようになる。

吸着剤は疎水性吸着と親水性吸着の性能、即ち液相、気
相の両方の吸着性能を持つと共に電荷を持っているので
、この吸着剤を納めた吸着塔に重金属類を含有した制水
を通過させることにより、吸着剤に重金属類を吸着させ
ることができ、臭気がある場合にはこの臭気をも吸着さ
せることができる。そして上記性質の吸着剤を用いるこ
とにより重金属類を含有した排水を直接処理することが
できるので、処理工程が簡単となる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明の一実施例を示す概略説明図である。

第１図において、■は吸着塔で、吸着剤２が充填され、
上部に流入管３が連結され、下部に流出管４が連結され
ている。５は流出管４に連結された中和槽、６は中和槽
５に連結された流出管である。

而して流入管３より産業排水を吸着塔１に流入させ、吸
着塔１内の吸着剤２に重金属類を吸着させ、産業排水に
臭気がある場合には、この臭気を吸着剤２に吸着させ、
処理水を流出管４で中和槽５に導き、中和した後、流出
管６により川、湖、海等へ排出する。

１−記吸着剤２は疎水性吸着性及び親水性吸着性を有す
ると共に電荷を有している。この吸着剤２の詳細につい
て説明すると、吸着剤２は、石炭フライアッシュ及びセ
メントを主原料とし、塩化アンモニウム、塩化カリウム
、塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム
、硫酸ナトリウム、クエン酸及び塩化コバルトを添加し
、５１０４・Ａｌ２Ｏ午の四面体が酸素原子を共有して
酸素環を形成し、これを連続させた三次元骨組構造とな
り、−１価の電荷を持った造粒連続孔体であり、必要に
応じて電磁場が与えられ、また必要に応じて表面に過マ
ンガン酸カリウムが担持される。

そして主原料である石炭フライア・ンシュ１０００ｋｇ
とセメント５０〜２００ｋｇに対し、塩化アンモニウム
０．０４〜０．０５％、塩化カリウム０．０７〜０．０
９５％、塩化マグネシウム０．０１５〜０．０２％、塩
化ナトリウム０．０１５〜０．０２％、塩化カルシウム
０．０１．５〜０．０２％、硫酸ナトリウム０゜００１
〜０．００２％、クエン酸ｏ　、　ｏｏ。

５〜０．００１％、塩化コバルトｏ　、　ｏｏ。

ｌ〜０．０００２％の配合比で用い、電磁場を与える場
合には、カオリンナイト５〜２０％、酸化バリウム０．
００１〜０．０１％の配合比で用い、また過マンガン酸
カリウムを用いる場合には、０．００２〜０．０１％の
配合比で用いる。

石炭フライアッシュとセメントの水溶液による混合によ
りセメントが液相の時にカルシウムイオン反応を活発に
させると共に、セメントの固化反応を阻害している高分
子化合物であるフミン酸等を塩化アンモニウム、硫酸ナ
トリウム、クエン酸と反応させて除去し、石炭フライア
ッシュの主成分であるＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ１
Ｋ　、Ｎａの粒子とセメントのカルシウムとを反応させ
てセメントの水和凝結反応を正常にする。

塩化ナトリウム、塩化カリウムの働きによりセメントの
カルシウムイオンに浸透性を与えることにより凝結され
た硬化体はセメント固化物とは逆の造粒連続孔体となる
。このとき、塩化カルシウムをセメントと反応させるこ
とによりセメントの水利凝結時間を短縮させることがで
き、カルシウムイオンと塩化マグネシウムを反応させる
ことによりセメントの収縮を防止することができ、塩化
コバルトを用いることにより上記各反応を活発化させる
ことができる。この造粒連続孔体の化学組成は５ｉＯ２
５０〜７０％、Ａｌ２Ｏ２１０〜３０％、ＭｇＯ２〜３
％、Ｃａ０１０〜２０％、Ｎａ５〜１０％であって、５
ｉ０４”　　Ａｌ２Ｏ４四面体が酸素原子を共有して酸
素環を形成させ、これを連続させた三次元骨組構造とな
り、孔径が５０Ａ　〜３００Ａで比表面積が１０ｍ’／
ｇ〜１５　ｍ’　／　ｇとなり、この中の幾つかのＳ】
がＡＩで置換されることにより一１価の電荷を生じ、こ
れを中和する形でＮａ　、Ｋ　、　Ｃａ　　寺の陽イオ
ンを内部に有するアルミケイ酸化合物となる。この造粒
連続孔体の製造に際し、必要に応じ電磁場が与えられる
が、このとき、カオリンナイトと酸化バリウムにより電
磁場を与えたときの磁力の持続力の低下を防止すること
ができる。また造粒連続孔体の表面に過マンガン酸カリ
ウムを担持させることにより臭気の離脱を防止し、造粒
連続孔体の比表面積を増大することができる。

ここで、塩化アンモニウムが０．０４％より少ないと過
マンガン酸カリウムを除く各成分が溶解し難く、０．０
５％より多いと造粒連続孔体の強度が低下する。塩化カ
リウムが０．０７％より少ないとセメントのカルシウム
イオンの浸透能力に劣り、０．０９５％より多いと溶解
し難いばかりでなく、カルシウムイオンに浸透性を与え
る効果が向」−シない。塩化マグネシウムが０．０１５
％より少ないと造粒連続孔体に収縮クラックが発生し、
０．０２％より多いと造粒連続孔体が１膨張する。塩化
ナトリウムが０．０１５％より少ないとセメントのカル
シウムイオンの浸透能力に劣り、０．０２％より多いと
溶解し難いばかりでなく、カルシウムイオンに浸透力を
与える効果が向上しない。塩化カルシウムが０．０１５
％より少ないと、造粒連続孔体の強度を促進させること
ができず、０゜０２％より多いと破水現象により造粒連
続孔体を破壊するおそれがある。硫酸すトリウムが０．
００１％より少ないとセメントを急速硬化させることが
できず、０．００２％より多いとセメントの強度の長期
安定性に劣る。クエン酸が０．０００５％より少ないと
過マンガン酸カリウムを除く各成分が溶解し難く、０．
００１％より多いと造粒連続孔体の強度が低下する。

塩化コバルトが０．０００１％より少ないと過マンガン
酸カリウムを除く各成分のイオン活動を活発にすること
ができず、０．０００２％より多いと効果が向上しない
ばかりでなく、高価となる。また必要に応じて添加する
カオリンナイト、酸化バリウム、過マンガン酸カリウム
の中、カオリンナイトが５％より少ないとアルミ成分及
び微量元素が不足して置換能力が低下し、２０％より多
いと配合比でＡ　Ｉ２０３が不足して効力が低下する。

酸化バリウムが０．００１％より少ないと電磁場を与え
たときに磁力の永続性が無くなり、０．０１％より多い
と効力が低下するばかりでなく、高価となる。過マンガ
ン酸カリウムが０．００２％より少ないと酸化能力に劣
り、０．０１％より多くしても効果が向上しない。

また主原料である石炭フライアッシュ中に含まれる５ｉ
Ｏｚ、Ａｌ２Ｏ３の成分が不足する場合にはベントナイ
ト、粘土により補充し、また造粒連続孔体としての強度
を大きくする必要がある場合にはセメント量を増し、骨
材として砂を用いればよく、この場合、砂は石炭フライ
アッシュ１０００ｋｇに対し、２０〜４０％用いるのが
望ましい。

」二記吸着剤２はミクロ孔とマクロ孔による造粒連続孔
体に構成されているので、水、気体を良好に流通させる
ことができ、しかも全体として空隙、即ち比表面積が大
きい。また疎水性吸着と親水性吸着の性能、所謂、液相
、気相両方の吸着性能を持つと共に、Ｎａ、に、Ｃａ　
　−￥の陽イオンを電気的に捕捉している。而して吸着
剤２と接触している廃液等の中に含まれている各種金属
イオンが多数のミクロ孔、マクロ孔に入り込み、電気的
に捕捉されている陽イオンとイオン交換されて吸着され
る。例えばＣａ”イオンを含む溶液がＮａ＋イオンを電
気的に捕捉している本発明に用いる吸着剤２と接触した
場合、下記の交換反応を示す。

２　Ａ　＋　Ｎａ”　＋　Ｃａ”　→Ａ２Ｃａ　＋　２
　Ｎａまた廃液等の中の臭気も多数のミクロ孔、マクロ
孔に入り込んで吸着され、過マンガン醇カリウムにより
その吸着された臭気の離脱を防止することができる。ア
ルカリ悪臭成分と酸性悪臭成分に対する本発明に用いる
吸着剤２の反応式を下記に示す。

〔アルカリ悪臭成分に対する反応式〕

ＮＨ３＋Ａ−ＨＮＨ４−Ａ （ＣＨ３）３　＋Ａ−Ｈ−−−→（ＣＨ３）Ｂ　ＮＨ−
ＡＨ２Ｓ　＋　Ｂ　−ＯＨＢ−ＨＳ　＋　Ｈｚ　ＯＣＨ
３Ｓ　Ｈ＋Ｂ　−ＯＨ−〉ＣＨ３Ｓ　−Ｂ　十Ｈｚ　Ｏ
〔酸性悪臭成分に対する反応式〕 ＮＯ十ＫＭｎｏＩＩＫＮ０３＋Ｍｎｏ□Ｇ　Ｈｚ　Ｓ　
＋８　Ｋ　Ｍ　ｎ　Ｏ４−）３　Ｋ　２　Ｓ　Ｏ午＋　
８　Ｍ　ｎ　０２　＋　２　Ｋ　ＯＨ＋　２　Ｈ２０（
ＥＨ３ＳＨ＋２ＫＭｎ０４−ンＣＨｓＳＯ３に＋２Ｍｒ
＋Ｏｚ＋ＫＯＨ３（ＣＨ３）ｚＳ＋４ＫＭｎＯ４＋２Ｈ
ｚＱ−＋　３（ＣＨ３）２　Ｓ０２＋４Ｍｎ０ｚ＋４Ｋ
ＯＨまた本発明に用いる吸着剤２に上記のように電磁場
を与えることによって上記の本来の吸着効果を促進させ
ることができる。即ち、単独水分子の構造は分子中に存
在する１０個の電子（５対）のうち、１対の電子（内部
）は酸素接近くに配器され、残り４対の電子（外部）の
うち、１対は酸素核と個々の陽子との間に共有され、他
の２対は非分割のまま残り、陽子と反対側の四面体頂点
を占める。このように水はその中に水素結合の鎖が存在
する協同系であるので、隣接分子との水素結合参加を容
易にする。

そして水は常に溶解したミクロ不純物を含有し、水分子
とその化合物や水利イオン、或は不純物のミクロ粒子が
一定のエネルギーに相当する振動移動を行っているが、
この系に最適周波数の電磁場が作用すると、」二記結合
をひずませて構造特性を変化させ、エネルギーの発生を
伴う共振が可能になる。電磁場による水自体の性質の変
化は水分子の原子価角を変化させる。即ち分子の双極子
モーメントの増大と分子間相τ作用を変化させ、それら
の重合体を粗大化させる。水の磁化率は正分極磁気のベ
クトルと負の反磁成分の総和である分子相互間の結合の
強化につれて増大し、分子の磁化度はその化学的ポテン
シャルが大きいほど大きくなる。ΔＦ＞０のときは偽欠
陥内の水の磁化度が偽骨格内よりも大きい。ΔＦ＞０の
時は逆の相互関係が成立する。電磁場の作用化における
磁化度の差は分子の分布の変化をもたらし、これが水中
の化学反応の進行条件に影響を与える。従って電磁場の
作用は水の構造や水利能力を増大させることができ、親
水性、疎水性吸着の性能を持ち、電磁場を与えた造粒連
続孔体は氷が含有している重金属イオン、臭気等に対し
吸着効果がある。

Ｊ二記吸着剤２は産業排水等の農度と、産業排水等との
接触時間等により適宜使用量を選択すればよい。

次に本発明に用いる吸着剤２の具体例について説明する
。

石炭フライアッシュ１０００ｋｇ、ポルトランドセメン
ト１３０ｋｇ、砂３００ｋｇに対し、塩化アンモニウム
４００ｇ、塩化カリウム９００ｇ、塩化マグネシウム１
７５ｇ、塩化ナトリウム１７５ｇ、塩化カルシウム１７
５ｇ、硫酸ナトリウム１５ｇ、クエン酸７．５ｇ、塩化
コバル）１．５ｇの配合比となるようにして選定した。

上記配合比により次のようにして吸着剤２を製造した。

石炭フライアッシュ１０００ｋｇと、混合して粉末化し
である塩化アンモニウム４００ｇ及び塩化カリウム６０
０ｇを水１５０文に溶解し、ミキサーで混合して２０’
Ｏ（５〜８０’Ｏの間で適宜選択することができる）で
乾燥させ、石炭フライアッシュに吸着されているイオン
を中和させた。次に二次処理として、上記−次処理後の
石炭フライアッシュに砂３００ｋｇを加えて混合し、続
いてポルトランドセメント１３Ｏｋｇを加えて混合した
。続いて混合して粉末化しである塩化カリウム３００ｇ
、塩化マグネシウム１７５ｇ、塩化ナトリウム１７５ｇ
、４化力ルシウム１７５ｇ、硫酪ナトリウム１５ｇ、ク
エン酸７．５ｇ及び塩化コバルト１．５ｇを水１００文
の中に溶解して水溶液にし、この水溶液を上記混合中の
ミキサーの中にスプレーにより添加し、混合して８０’
Ｏ（５〜８０°Ｃの間で適宜選択することができ、温度
を高くすることにより硬化を促進させることができる）
で乾燥させた。これにより造粒ｉ！！統孔体を形成する
ことができた（造粒連続孔体の表面に添着する過マンガ
ン酸カリウムは金属イオンの吸着には影響を及ぼさない
ので、これを添着しなかった。）。

このようにして製造した吸着剤２である造粒連続孔体を
模式的に表わすと第２図に示すようになり、この造粒連
続孔体は５ｉ０４・Ａ　Ｉ２０４四面体が酸素原子を共
有して酸素環を形成させ、これを連続させた三次元骨組
構造となっており、孔２ａ（小）、２ｂ（犬）の径が５
０Ａ〜３００Ａであり、比表面積が１０〜１５ｒｎ’／
ｇであった。石炭フライアッシュの比表面積は０゜９〜
１ゴ／ｇであるので、上記吸着剤２はこれを大幅に増大
することができた。

次に上記吸着剤２である造粒連続孔体により排水処理試
験を行った例について説明する。

産業排水の濃度は毎日変化し、その性質も排水場所によ
り異なるので、水質に関しては模擬排水及び通水条件を
下記の試験例のように選定して試験した。

〔第１試験例〕 水質　ｐＨ６、１ Ｐｂ９　、８　　ｍｇ／ＪＬ、ＮａＣｌ３５００　　ｍ
ｇ／４１通水条件　ＳＶ＝　２５　Ｈｒ−’　（０、５
１’／　Ｈｒ）ＬＶ＝　０　、６ｍ／Ｈｒ　（１０ｍｍ
φ）吸着剤２０ｇ 上記水質、通水条件で試験した結果、ｐｂに対する吸着
能（飽和）は２２　ｋ　ｇ／ｒｎ’であった。

〔第２試験例〕 水質　ｐ）１４ ＣＩ−５０００ｍｇ／ｕ、Ｈｇ　　３ＯＢ／ｉ、％ｎ　
　５０　　ｍｇ／ｕ、　Ｃｄ　　　５０　　ｍｇ／ｕ　
、Ｚｎ　　　５０　　ｒｎｇ／Ｊｊ　、　Ｎｉ　　　５
０　　ｒｎｇ／ｎ　、Ｃｕ５０ｍｇ／文 通水条件　ＳＶ＝　２５Ｈｒ−（０、５ｎ／　Ｈｒ）Ｌ
Ｖ＝　　０　．６ｍ／Ｈｒ　（１０＋ｎｍφ）吸着剤２
０ｇ 上記水質、通水条件で試験した結果、各重金属に対する
吸着能（飽和）は下表の通りであった。

上記各試験結果より上記吸着剤２を用いた本発明の処理
方法を用いることにより、各種産業排水に対し、充分な
浄化処理を行うことができることが明らかである。

また窒素化合物についても」二記悪臭成分に対する反応
式より明らかなように本発明に用いる吸着剤２に吸着さ
せることができる。

上記のように重金属類を含有した排水を吸着塔１の吸着
剤２に通過させ、重金属類を吸着剤２に吸着させて排水
するので、水質の汚染等、公害の原因を除去することが
できる。

なお、本発明に用いる吸着剤２に電磁場を与えるには、
上記二次処理工程において、カオリンナイトｚｏｏｋｇ
、醇化バリウム１ｋｇを添加し、二次処理工程の反応途
中で電磁場を与えればよく、このように電磁場を与える
ことにより上記吸着効果を更に向上させることができる
。また上記二次処理後、三次処理として、粉末化しであ
る過マンガン酸カリウム５０ｇを水１００文に溶解して
加え、ミキサーで混合し、２０°Ｏ（５〜８０　’Ｃで
適宜選択することができる）で乾燥させることにより過
マンガン酸カリウムを担持した吸着剤を製造することが
でき、これにより臭気の離脱を防止することができる。

発明の効果 以」二要するに本発明によれば、簡単な処理工程で排水
中の重金属類を確実に除去することができ、従って処理
に要する時間を短縮することができ、処理コストの低下
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は木発明の排水の浄化処理方法の一実施例を示す
概略説明図、第２図は木発明に用いる吸着剤を示す模式
図である。 ■・・・吸着塔、２・・・吸着剤、５・・・中和槽。 特許出願人　株式会社田口研究所 ＋１−１ ”７同 佑　９１５３２１゜ ２ｐ　−ｋ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重金属類を含有する排水を、疎水性吸着性及び親水性吸
   着性を有すると共に電荷を有し、造粒連続孔体である吸
   着剤を納めた吸着塔に通過させ、重金属類を吸着剤に吸
   着させることを特徴とする排水の浄化処理方法。