WO1983004376A1 - Deposition flocculant for use in water treatment - Google Patents

Description

明 細 水 処 理 用 析 出 凝 集 剤 技 術 分 野

本発明は、 廃水中に溶解 して る蛋白質、 ア ミ ノ酸、 炭化水素、 脂肪類等の有機物を析出 （ 不溶化 ）.させて 凝集させる添加剤 （ 以下析出凝集剤と う ） 、 該添加 剤の製法及び該添加剤を使用する廃水中か らの溶存有 機物の除ま方法に関する も のである。

背 景 技 術

従来、 凝集剤と して使用されて る無機質系及び高 分子系の も のは、 廃水中に安定な状態で分散 している コ 口 ィ ド状粒子を荷電中和作用に よ 互いに集合させ て大粒の凝塊 （ フ ロ ッ ク ） に成長させ、 これを浮上ま たは沈降させて分離する も のであるが、 この方法に よ る と き は水中の懸濁物質を凝集させるだけであって水 中に溶解し水の汚染の大部分を占める蛋白質、 ァ ミ ノ 酸、 炭化水素、 脂肪類等の有機物は凝集されずに残る ため、 引続き活性汚泥法等に よ ])処理する必要がある。 ま たこの よ う 凝集剤に よ j9—旦凝集させた懸濁物質 は振盪に よ ]9 再び分散して懸濁状態に戻る こ とが多い。

しかして廃水中に溶解している蛋白質、 ア ミ ノ酸、 炭化水素、 脂肪類等の有機物の処理は、 多 く は活性汚 泥法に よ ！）行われているが、 こ の方法は微生物に よ つ て有機物を分解させる ものであるので、 微生物を生存 させ効率よ く 活動させるため、 廃水の p H 、 温度及び 有機物濃度を一定の範囲に維持し、 エ ア レ ー シ ヨ ンを 行わなければ ら いが、 この よ う な煩雑る操作を行 つていても微生物が死滅し廃水処理がス ト ッ ブする危 険性は常につき ま と つて た。 しかも この方法は、 広

面積や大型の諸設備を必要とするほか、 生化学的酸 素要求量 （ B 0 D ) の低下には効果があるが、 化学的 酸素要求量 （ C O D ) の低下にはあま 効果が 場 合が多い等の欠点があった。 こ の よ う に、 活性汚泥法 には多 く の欠点があつたが、 いま ま ではこれに代る有 効な方法が存在しないので、 活性汚泥法での処理が不 適当 廃水であって も、 仕方な く 採用されているのが 現状である。

従って本発明は、 廃水中に溶解して る蛋白質、 ァ ミ ノ酸、 炭化水素、 脂肪類等の有機物を活性汚泥法を 使用する こ と ¾ く 除去する こ とができ る析出凝集剤を 提供する こ とを目的 とする ものである。

ま た本発明は、 活性汚泥法に よ っては処理するのが 困難な廃水中か ら有機物を除去する こ とができ る析出 凝集剤を提供する こ とを 目的 と している。

更に本発明は、 廃水中の懸濁物質と溶存有機物質と を同時に除去する こ とができ る析出凝集剤を提供する こ と を 目的と している。 .

本発明は、 他にこの よ う な析出凝集剤の製法を提供

0 ？ I する こ と を 目的と して る。 - 他に本発明は、 このよ う ¾析出凝集剤を使用する廃 水中か らの溶存有機物の餘去方法を提供する こ と を 目 的と している。

発 明 の 開 示

本発明は、 S i 0₂ 、 A 1 ₂0₃ 、 F e ₂0₃ 、 K₂0及び Mg O を主成分とする多種の金属酸化物及び非金属酸化物を 含む岩石及びま たはこの岩石と実質的に同 じ成分を含 む物質を無機酸水溶液に溶解して得た多種の金属塩及 び非金属塩を主成分と して含.有する酸性添加剤よ D ¾ ]3、 該添加剤を被処理液に添加する こ と に よ ]) 多種の 金属塩、 非金属塩に よ って懸濁物質を非.分散性の凝集 物にする と と に溶解している有機物を析出 （ 不溶化 ） させ、 前記凝集物と と も に凝集させる も のである。

こ こで析出 （ 不溶化 ） とは、 被処理液に溶解してい る有機物がこの液か ら不溶物と して分離する現象をい い、 有機物それ自体が水に不溶性の物質に変化する場 合も或いは塩析されやすい物質に変化する場合も ある と考え られるが、 その詳細 ¾理由は十分解明されて

い。

本発明に使用する S i 0₂ 、 A 1 ₂0₃ 、 F e ₂0₃ 、 K₂0及 び Mg O を主成分とする多種の金属酸化物及び、 非金属 酸化物を含む岩石ま たはこの岩石と実質的に同 じ成分 を含む物質と しては、 例えば雲母、 雲母を含有する岩 石 （ 例えば花崗岩 .） 、 雲母若 し く は花崗岩等の ( 例えばパ一 キ ュ ラ イ ト ） ま たはこれら腐蝕岩がさ らに風化した土壌が挙げられる 安価である こ と と無機酸との反応性が高いとい う理 由で、 腐蝕岩及びこの腐蝕岩がさ らに風化した土壌を 使用するのが好ま しい。 ま たその析出凝集作用の点で は黒色雲母を使用するのがよ ので、 黒色雲母の腐蝕 岩及びこの腐蝕岩がさ らに風化した土壌を使用するの が特に好ま し 。

次に花崗岩を母岩とする腐蝕岩の化学成分の一例を 花崗岩に含まれる雲母が風化したバ一 ミ キ ユ ラ ィ ト に つ て蛮地別に示すと次の とお 1) である。 産地 ア メ リ カ ア メ リ カ

曰 本 ア フ リ カ (サウス

(モンタナ）

成分 カロライナ)

S i0₂ 3 5.76 39.37 38.64 38.66

A1₂0₃ 1 8.70 1 2.08 14.94 17.36

Fe₂0₃ 1 8.30 5.45 9.29 8.45

MnO 0.42 0.30 0.11 0.1 2

MgO 7.82 23.37 22.68 20.04

CaO 1.40 1.46 .1.23 0.75

Na₂0 1.02 0.80

K₂0 3.61 2.46 7.84 5.24

Ti0₂ 1.25

Cr₂0₃ 痕 跡 0.29 0.50

*

FeO 1.17

Ο Π 尚上記の他に痕跡程度に P₂0₅、 C0₂、 Li₂0、 Zr0₂ V₂0₃ 、 NiO、 CoO、 BaO > Cl 、 F、 S 0₃ 、 S 等を 含有 している。 ま た H₂0は 5 〜 9 である。

本発明の析出凝集剤を製造するには、 例えば雲母若 し く は花崗岩の腐蝕岩ま たはこれ らがさ らに風化した 土壌に、 2 5 %前後の硫酸水溶液を好ま し く は原材料 ： 硫酸水溶液が 4 ： 3 〜 4 と なる重量比で加え、 攪拌 しながら室温 い し 100 °C付近で反応させればよい。

反応時間は反応温度に よ ]?数時間 いし数日間を要す るが、 反応温度が高 く なるほど反応時間が短 く てすむ のは勿論である。 例えば冬期 （ 温度約 0 °( ) 、 屋外で 実施する と、 約 2 0 時間要するが、 夏期 （ 温度約 3 0 °C ) には屋外で 7 時間位反応させればよ ぐ、 ま た 100 °Cに加熱した場合は、 3 〜 5 時間反応させればよい。

この よ う に して得られた本発明の析出凝集剤は、 例 えばそ ま ま若し く は^過 した後に濃縮乾固して固形 凝集剤 とするか或いは所望によ つ ては水を加えて適当 な濃度と した後、 ^過 して液状凝集剤 と して使用に供 せ られる。

本発明の凝集剤の使用の対象と る被処理水は主と して 自然物の腐敗に よ る廃水であって、 石油製品ゃメ ッ キ等の産業廃水には本発明の析出凝集剤だけを添加 したのではあま ]9効果は期待でき ない。 但し、 酸若し く はア ル カ リ 等に よ る前処理を施 した後、 本剤を使用 する と効果がある。 使用対象と る廃水と しては次の

v3 ' 、

CViPl よ う ¾ ものがある。

(a) 厨房廃水

ホ テ ル 、 レ ス ト ラ ン 、 - 般家庭の厨房廃水

(b) 食品加工業の廃水

魚肉加工、 ラ ー ド、 バタ 一、 ヘ ッ ド等の動物油脂 加工、 畜肉加工、 植物性油脂加工、 植物性食品加工 魚介類加工

(c) 畜産廃水

牛、 豚、 馬等の屎尿、 養鶏廃水、 畜産加工廃水 (d) 製紙廃水

—般製紙廃水、 高濃度抽出廃水、 c G P廃水

(e) そ の 他

鏡物砂廃棄堆積場の廃水

被処理水に対する凝集剤の添加量は被処理水の組成 濃度に よ っても異なるが、 一般的には被処理水が畜産 の屎尿廃水の場合は被処理水 100 ccに対して実施例 1 の固形凝集剤 5 、 厨房廃水の場合は被処理水 100 cc に対して実施例 1 の固形凝集剤 0. 1 〜 0. 5 ^、 食品 加工廃水の場合は被処理水 100 ccに対して実施例 1 の 固形凝集剤 0. 2 ^ 〜 1 ^、 製紙廃水の場合は実施例 1 の液状凝集剤 2 ^ 〜 3 ^ が用い られる。

被処理水に凝集剤を添加し、 所望によ つてはア ル力 リ で中和する と有機物の分餑に よ る と思われる炭酸ガ スが発生し、 液面にはフ ロ ッ ク が浮上する。 フ g ッ ク は時間の経過と と も に沈殺し、 液は清澄にな る。 この フ ロ ッ クは、 例えば焼成バー ミ キ ユ ラ ィ ト 、 ゼォ ラ イ ト 、 活性炭等の 材を通して' 過する とか或いは物理 的手段に よ つ.て浮上させて分取する とかの この種フ 口 ッ ク を除去する通常の手段に よ つて液と分離する こ と ができ る。 この よ う に して フ ロ ッ ク を分離 した液は、 通常の場合はそのま ま 放流する こ とができ る。

本発明の析出凝集剤は、 被処理水の種類に よ っ ては、 通常の高分子凝集剤と併用する こ とに よ つ て更にその 凝集作用を高める こ と ができ る。

本発明に よ る凝集 凝集作用はま だ充分に解明さ れてい いが、 腐蝕

含有されている C a、 A l、 Mg 、 F e 、 K、 N a等の多種の金属及び非金属の酸化物が無 機酸に よ って金属塩、 非金属塩を生成 し、 且つ多種の 元素が互いに複塩ゃ錯塩を生成し、 これらが懸濁物を 凝集し振盪に よ っ て も分散され難い凝集物と し、 さ ら に水中に溶解している有機物を不溶化して前述の凝集 物と と も に凝集する と考え られる。

本発明に よれば、 水に溶解している蛋白質、 ァ ミ ノ 酸、 炭化水素、 脂肪等を簡単に析出させ凝集させて除 去する こ とができ る。 特に活性汚泥法に よ っては処理 するのが困難な廃水を も処理し得る点で本発明が斯界 に貢献する と ころ大き い。

ま た原材料と して、 腐蝕岩ま たは腐蝕岩が更に風化 した土壌を用いた場合は、 こ の原材料が無機酸水溶液 に容易に溶解 し、 本発明の多種の金属塩、 非金属塩の

OMPI 混合物を含有する酸性添加剤が簡単に得られる と と も に原料費も非常に安価と る。

発明を実施するための最良の形態

析出凝集剤の製造例

実施例 1

前記表に記載の 日本産パー ミ キ ュ ラ イ ト に 2 5 硫 酸水溶液を原材料 ： 硫酸水溶液が 4 ： 3·の重量比と る量加え、 時々攪拌し がら 2 0 日間屋外 （ 冬期 ； 約 0 °C ) に放置する と、 原材料中の Al、 Mg、 Fe . K、 Na 、 Rb等の元素や酸化物が硫酸水溶液中に溶出 して上記の金属や非金属の硫酸塩や酸化物となる。 こ れらは単純な硫酸塩や酸化物の他複塩ゃ錯塩と して生 成される もの と考えられる。 さ らに上記以外に微量で あるが原材料中に元素または酸化物と して含まれる Li. Zr 、 V、 Ni 、 Co 、 P、 Ti 、 Ba、 \A /等の硫酸塩も 生成さ ^る。

以上の よ う に して得られた硫酸塩類を含む酸性液を 乾固 して固形凝集剤を得る。 この固形凝集剤中に含有 される硫酸水溶液に溶解した種々 の金属塩及び非金属 塩は全体で略 2 5 % である。

ま た 100 の前記原材料に 7 5 の 2 5 硫酸水-溶 液を加えて塩類と残渣を含む酸性液を生成し、 次に こ の水分の一部を蒸発させて 120 と した後 8 0 ^の水 を加えて原材料の倍量の 200 の水溶液と した後残渣 を^過する と液状凝集剤が得られる。 反応を室温で 2 0 日間放置させる代 j に、 100 °Cで 4 時間加温させる以外は上記実施例と 同様に実施 し、 同様の結果を得た。

析出凝集剤の使用例

実施例 2 〜 3

表 1 に記載の被処理水を粗^過して固形物を除去し た後、 実施例 1 に記載の固形凝集剤を表 1 に記載の割 合で添加した。 析出 した凝集物をバー ミ キ ユ ラ ィ ト を 通 して除去し、 ^液について種々 の測定を行ない、 表 1 に記載の結果を得た。

実施例 4 〜 6

粗^過 した表 1 に記載の被処理水に実施例 1 に記載 の液状凝集剤を添加し、 C a Oで中和する以外は前記実 施例 2 〜 3 と 同様に して表 1 に記載の結果を得た。

O PI

wiFO

注 1) 被処理水 100 ccに析出凝集剤 5 9を添加したことを意味する < 注 2) TO C ;全有機物

注 3) S S；固形懸濁物

OMPI 実施例 7

被処理水が豚原皮生産廃水である場合。

この廃水は豚原皮 （ 生の状態 ） を水洗い した際の廃 水で、 脂肪 （ ラ ー ド ） 、 血液、 蛋白質の多い懸濁水で 脂肪を主と した浮游物が多 く 悪臭が強い。

p H 7 の原水 100 ^ に実施例 1 の方法で得た 固形凝 集剤 1. 2 5 ^ を加えて攪拌する と、 浮游物が凝集 す る と と も に溶解有機物が析出 して凝集し、 これ らの凝集 物は炭酸ガ ス の発生に よ ]9—旦浮上 した後漸次沈下 し 全量が沈澱して無色透明の上澄液が得られる。 上澄液 の p H は 3 である。 次にパー ミ キ ユ ラィ ト を用いて沈 澱物を^過 して澄明る泸液を得た。

更に凝集剤の添加量を変化させた実験の結果から実 施例 1 の液状凝集剤を 5 倍の水で稀釈して 2 0 倍容量 の被処理水に加えた後バ ー ミ キ ュ ラ イ ト で沪過する方 法に よ ·、 p H 7 の無色透明の放流水が得られる こ と つ 。

実施例 8

被処理水が牛肉、 豚肉加工時の廃水である場合。 ' 被処理水は茶灰黒色で殆ん ど透明で僅かに懸濁 して いる。 p H 7 〜 6 、 悪臭が強い。

実施例 1 の方法で得た液状凝集剤を、 被処理水に対 して添加量を 0. 0 5 〜 1. 0 ^ の範囲内 で変化させて 添加 し、 反応の状態を観察 した。 .

添加量が 0. 2 以上で、 溶解有機物の分解が起 j 、 炭酸ガスが発生して凝集物が生成し固液分錐する状態 と な った。 添加量が 0. 2 〜 0. 3 5 %ま では液相部は 極微に濁っているが、 それ以上の添加の場合は殆んど 澄明に ¾ ]3、 色相は無色とるる。

実施例 9

被処理水が製紙廃水を高濃度で抽出 したも のであ ]? 白濁が強 く 、 無臭で p H は 1 2 である。 p H 値が高い ので腐敗もせず、 活性汚泥法によ る処理は殆んど無効 で ¾> る。

被処理液に重量比で 2. 5 % の実施例 1 の方法で得た 液状凝集剤を添加する と直ちに凝集反応が起 ]?、 静か に添加する と凝集物は徐々 に沈澱するが、 攪拌または 振盪すれば多量の炭酸ガスが発生し凝集物は浮上する そしてその後徐々 に沈澱する。 凝集物は微黃色で無臭 であ ]?、 非常に微粒状の ものである。 上澄水は微かに 黄色で p H は略 6 である。

産業上の利用可能'性

以上のよ う に、 本発明に係る析出凝集剤は、 水に溶 解している有機物を析出させて除去する こ とができ る ので、 特に種々 の理由か ら活性汚泥法が適用 しに く い か或いは適用 し得 い廃水中か ら有機物を除去する水 処理剤と して適している。

Claims

請 求 の 範 囲

(1) S i 0₂ 、 A 1 ₂0₃ 、 F e ₂0₃ > K₂0及び MgOを主成分 とする多種の金属酸化物及び非金属酸化物を含む岩 石及びま たはこの岩石と実質的に同 じ成分を含む物 質を、 無機酸水溶液に溶解して得た多種の金属塩及 び非金属塩を主成分と して含有する酸性添加剤よ

る こ と を特徴とする水処理用析出凝集剤。

(2) 雲母ま たは雲母を含有する岩石ま たはこれら と実 質的に同 じ成分を含有する物質を、 無機漦水溶液に 溶解する請求の範囲第 1 項記載の析出凝集剤。

(3) 雲母ま たは雲母を含有する岩石が、 腐蝕岩若し く . は腐蝕岩がさ らに風化 した土壌である請求の範囲第

2 項記載の析出凝集剤。

(4) 雲母が黒色雲母である請求の範囲第 3 項記載の析 出凝集剤。

(5) 無機酸水溶液が硫酸水溶液である請求の範囲第 1 項. い し第 4 項のいずれか 1 項に記載の析出凝集剤 _c

(6) S i 0₂ 、 A 1 ₂0₃ 、 F e ₂0₃ 、 K₂0及び Mg O を主成分 とする多種の金属酸化物及び非金属酸化物を含む岩 石及びま たはこ の岩石と実質的に同 じ成分か ら る 物質に、 無機酸水溶液を加え、 多種の金属塩及び非 金属塩が無機酸水溶液に溶解した酸性添加剤とする こ と を特徵とする水処理用析出凝集剤の製造方法。

(7) S i 0₂、 A 1 ₂0₃ 、 F e ₂0₃ 、 K₂0 及び Mg O を车成分 とする多種の金属酸化物及び非金属酸化物を含む岩

O PL 石及びま たはこの岩石と実質的に同 じ成分を含む物 質を、 無機酸水溶液に溶解して得た多種の金属塩及 び非金属塩を主成分とする酸性添加剤を、 有機物が 溶解して る廃水中に添加 し、 該有機物を廃水中か ら析出させ凝集させる こ とを特徵とする廃水中か ら の溶存有機物の除去方法。

(8) 廃水が厨房廃水、 食品加工業の廃水、 畜産廃水、 製紙廃水及び篛物砂廃棄堆積場の廃水等自然物の腐 敗によ る廃水である請求の範囲第 7項記载の廃水中 か らの溶存有機物の除去方法。