排水処理装置および排水処理方法
【課題】シリカを含む酸性排液を処理する際に、沈降性のよい凝集物を生成させることができると共に、小型化しやすい排水処理装置等を提供する。
【解決手段】シリカを含む酸性の排水に水酸化ナトリウムを添加することでｐＨの調整を行なう第１反応槽２０と、第１反応槽２０によりｐＨの調整を行なった排水に水酸化カルシウムを添加しｐＨの調整を行なうことで、凝集物を生成する第２反応槽３０と、第２反応槽３０により生成した凝集物を分離する沈殿槽５０と、を備えることを特徴とする排水処理装置１。
【解決手段】シリカを含む酸性の排水に水酸化ナトリウムを添加することでｐＨの調整を行なう第１反応槽２０と、第１反応槽２０によりｐＨの調整を行なった排水に水酸化カルシウムを添加しｐＨの調整を行なうことで、凝集物を生成する第２反応槽３０と、第２反応槽３０により生成した凝集物を分離する沈殿槽５０と、を備えることを特徴とする排水処理装置１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理装置等に係り、より詳しくは、例えば、シリカを含む酸性の排水を処理するために使用する排水処理装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体製造、液晶、および太陽電池の製造を行なう電子産業分野において、原料として多結晶シリコンを使用することがある。
そして多結晶シリコンを製造する際には、その製造工程からシリカを含む酸性の排水が排出される。この場合排水は、中性領域までｐＨ調整すると共に、排水に含有するシリカを予め定められた濃度以下にしてから外部に放出することが求められる。
【０００３】
ここで、特許文献１には、酸性を示すシリカゾルを含有する排水に、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、または硫酸アルミニウムを添加した後に、ｐＨ調整剤として水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、または水酸化カルシウムを添加しｐＨを８〜１１として排水中のシリカ分をフロック化し、このフロックを除去するシリカゾル含有排水の処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２５１１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、シリカを含む酸性排液を処理するのに、一般的なアルカリ剤である水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等のアルカリ金属の水酸化物のみを添加して中性領域まで中和する方法では、排水に含有するシリカがゲル状の凝集物として析出する。このゲル状の凝集物は、沈降しにくく、濃縮や脱水を行なうのが困難となりやすい。また更に凝集剤を添加しても沈降性は、ほとんど改善されない。
また酸性を示すシリカゾルを含有する排水に、塩化マグネシウム等を添加した後に、ｐＨ調整剤として水酸化ナトリウム等を添加しｐＨを８〜１１とする方法では、排水に含まれるシリカゾルが高濃度で含まれる場合、シリカゾルがゲル化し排水に含まれるシリカが除去できないことがある。
【０００６】
本発明は、従来の技術が有する上記の問題点に鑑みてなされたものである。
即ち、本発明の目的は、シリカを含む酸性排液を処理する際に、沈降性のよい凝集物を生成させることができると共に、小型化しやすい排水処理装置等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かくして本発明によれば、シリカを含む酸性の排水にアルカリ金属の水酸化物を添加することでｐＨの調整を行なう第１のｐＨ調整手段と、第１のｐＨ調整手段によりｐＨの調整を行なった排水にアルカリ土類金属の水酸化物を添加しｐＨの調整を行なうことで、凝集物を生成する第２のｐＨ調整手段と、第２のｐＨ調整手段により生成した凝集物を分離する凝集物分離手段と、を備えることを特徴とする排水処理装置が提供される。
【０００８】
ここで、第１のｐＨ調整手段は、排水のｐＨを０．５〜０．８に調整し、第２のｐＨ調整手段は、第１のｐＨ調整手段によりｐＨの調整を行なった排水のｐＨを６〜８に調整することが好ましい。また第１のｐＨ調整手段で添加するアルカリ金属の水酸化物は、第２のｐＨ調整手段で添加するアルカリ土類金属の水酸化物に対しモル当量比で３以下であることが好ましい。そして第１のｐＨ調整手段によりｐＨの調整を行なった排水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段を更に有することが好ましい。
【０００９】
また本発明によれば、シリカを含む酸性の排水にアルカリ金属の水酸化物を添加することで、排水を凝集物を生成させない予め定められた範囲のｐＨに調整を行なうｐＨ調整手段と、ｐＨ調整手段によりｐＨの調整を行なった排水にアルカリ土類金属の水酸化物を添加し、凝集物を生成させる凝集物生成手段と、凝集物生成手段により生成した凝集物を分離する凝集物分離手段と、を備えることを特徴とする排水処理装置が提供される。
【００１０】
ここで、ｐＨ調整手段で添加するアルカリ金属の水酸化物は、凝集物生成手段で添加するアルカリ土類金属の水酸化物に対しモル当量比で３以下であることが好ましい。
【００１１】
更に本発明によれば、シリカを含む酸性の排水にアルカリ金属の水酸化物を添加することでｐＨの調整を行なう第１のｐＨ調整工程と、第１のｐＨ調整工程によりｐＨの調整を行なった排水にアルカリ土類金属の水酸化物を添加しｐＨの調整を行なうことで、凝集物を生成する第２のｐＨ調整工程と、第２のｐＨ調整工程により生成した凝集物を分離する凝集物分離工程と、を備えることを特徴とする排水処理方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、シリカを含む酸性排液を処理する際に、沈降性のよい凝集物を生成させることができると共に、小型化しやすい排水処理装置等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態の排水処理装置について説明した図である。
【図２−１】図１に示した排水処理装置を使用した場合の排水処理方法を説明したフローチャートである。
【図２−２】図１に示した排水処理装置を使用した場合の排水処理方法を説明したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施する形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。
【００１５】
（シリカ含有排水）
本実施の形態で処理するシリカを含む酸性の排液は、例えば、多結晶シリコンを製造する際に排出される排液である。
多結晶シリコンの製造方法の一例としては、まず金属反応炉（還元炉）内に設置された複数本の細いシリコン芯（シード）を通電加熱（例えば、１０００℃以上）しておき、精製された高純度トリクロロシランの蒸気と水素を混合したガスを流す。その結果、シリコン芯の表面にシリコンが析出し、太い棒状に生成された高品位の多結晶シリコンが得られる。なおこの際に四塩化珪素が副生する。また多結晶シリコンはダイヤモンドカッター等で用途に応じた形に加工され、酸によるエッチングが行なわれた後に、純水による洗浄が行なわれる。
そのため多結晶シリコンを洗浄した際に排出される排液は酸性であり、そのｐＨは、例えば０．２〜０．３である。更にこの排液には、トリクロロシランや四塩化珪素等のクロロシラン類が加水分解したものが含まれる。排液には、これらの成分を含むシリカが、例えば、ゾル状となって含有している。またシリカの形態は、固体状の他に、水ガラス等に例示される液体状の形態をとり得る。排液中に含まれるシリカの濃度は、例えば５０００ｍｇ／Ｌである。
【００１６】
（アルカリ金属の水酸化物）
本実施の形態で使用するアルカリ金属の水酸化物は、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）である。
詳しくは後述するが、アルカリ金属の水酸化物は、水溶液の状態で、排液に添加される。アルカリ金属の水酸化物として水酸化ナトリウムを使用した場合、水酸化ナトリウム溶液として、水酸化ナトリウムが２０ｗｔ％〜３０ｗｔ％の濃度となるように作製することができる。
【００１７】
（アルカリ土類金属の水酸化物）
本実施の形態で使用するアルカリ土類金属の水酸化物は、例えば、水酸化カルシウム（消石灰：Ｃａ（ＯＨ）２）や水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）である。
詳しくは後述するが、アルカリ土類金属の水酸化物は、スラリーの状態で、排液に添加することができる。つまり水に水酸化カルシウム等の微粒子が分散した状態で排液に添加される。アルカリ土類金属の水酸化物として水酸化カルシウムを使用した場合、このスラリーは、水酸化カルシウムが５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の濃度となるように作製することができる。
【００１８】
（凝集剤）
本実施の形態で使用することができる凝集剤は、無機凝集剤および高分子凝集剤に分類することができる。
無機凝集剤は、被処理水に添加することで、被処理水中に分散している粒子表面の電荷を中和し、ファンデルワールス力（分子間引力）により粒子を集合させる凝結作用により凝集を生じさせる。
本実施の形態で使用する無機凝集剤は特に限定されるものではなく、一般的に利用されているものを使用できる。即ち、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ：Poly Aluminum Chloride）；硫酸アルミニウム（硫酸バンド）；硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ４）、硫酸第二鉄（Ｆｅ２（ＳＯ４）３）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、ポリ硫酸第二鉄、ポリ塩化第二鉄等の鉄系凝集剤、などが使用できる。ただし本実施の形態では凝集作用がより高いという観点から、特にポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を好適に使用することができる。
【００１９】
高分子凝集剤は、その吸着・架橋作用により凝集物を更に大きな凝集物とすることができる。本実施の形態では、無機凝集剤により凝結した凝集物である微小フロックを、更に大きな凝集物である粗大フロックとすることで、沈降分離を行ないやすくする。高分子凝集剤は、例えば、分子量１０４〜１０８程度の長鎖の有機ポリマーであって、カチオン系高分子凝集剤、アニオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤などに分類される。カチオン系高分子凝集剤としては、例えば、アクリレート系４級塩、メタクリレート系４級塩、メタクリレート系３級塩、両性４級塩、アミニジン、ポリアミニジン系、ポリアクリルエステル系、ポリアクリルアミド系のものが挙げられる。またアニオン系高分子凝集剤としては、例えば、ポリアクリルアミド系、ポリアクリル酸ソーダ系のものが挙げられる。更にノニオン系高分子凝集剤としては、例えばポリアクリルアミド系のものが挙げられる。本実施の形態では、この中でも特にカチオン系高分子凝集剤を好適に使用することができる。
【００２０】
図１は、本実施の形態の排水処理装置について説明した図である。また図２−１および図２−２は、図１に示した排水処理装置を使用した場合の排水処理方法を説明したフローチャートである。以下、図１、図２−１、および図２−２を使用し、本実施の形態の排水処理装置および排水処理方法について説明を行なう。
【００２１】
図１に示す排水処理装置１は、シリカを含む酸性の排水を導入し一時的な保管を行なう排水貯留槽１０と、排水にアルカリ金属の水酸化物を添加することでｐＨの調整を行なう第１のｐＨ調整手段の一例としての第１反応槽２０と、第１反応槽２０によりｐＨの調整を行なった排水にアルカリ土類金属の水酸化物を添加しｐＨの調整を行なうことで凝集物を生成する第２のｐＨ調整手段の一例としての第２反応槽３０と、高分子凝集剤を添加する凝集槽４０と、第２反応槽３０により生成した凝集物を分離する凝集物分離手段の一例としての沈殿槽５０と、沈殿槽５０により分離された凝集物からなる汚泥に含まれる水分を脱水する脱水機６０とから主要部が構成される。
また排水貯留槽１０、第１反応槽２０、第２反応槽３０、凝集槽４０、沈殿槽５０、脱水機６０は、それぞれ配管７２，７３，７４，７５，７６によって直列に接続されている。そして排水処理装置１は、排液を排水貯留槽１０に導入する配管７１と、沈殿槽５０により凝集物を分離した後の処理水を排出する配管７７を備える。更に、配管７２の途中には、排水貯留槽１０から第１反応槽２０へ排水を送出する排水移送ポンプ８１を備え、配管７６の途中には、沈殿槽５０の底部に沈殿した凝集物である汚泥を脱水機６０へ送出する汚泥移送ポンプ８２を備える。更に排水処理装置１は、排水処理装置１の全体を制御する図示しない制御部を備える。
【００２２】
本実施の形態において、シリカを含む酸性の排液を処理するには、まず、排水を排水貯留槽１０に導入する（ステップ１０１）。排水は、直接第１反応槽２０に導入してもよいが、排水の量がそれほど多量でない場合は、この排水貯留槽１０に一時的に保管することができる。そして排水が、一定の量以上になったときに、これから述べる処理を行なうことで、より効率的に排水の処理を行なうことができる。
【００２３】
次に、排水移送ポンプ８１を使用して、排水を、排水貯留槽１０から第１反応槽２０へ送出する（ステップ１０２）。
【００２４】
第１反応槽２０には、撹拌機２１およびｐＨ計測器２２が備えられている。排水は、撹拌機２１により撹拌されつつ、ｐＨが０．５〜０．８になるように調整される（ステップ１０３：第１のｐＨ調整工程）。即ち、ｐＨ計測器２２の示すｐＨ値がこの範囲内になるように水酸化ナトリウム溶液が添加手段２３から添加される。本実施の形態では、ｐＨ計測器２２からのｐＨ値を制御部が受け取り、このｐＨ値に従い、制御部が、添加手段２３に備えられたバルブを開閉する制御を行なう。そしてこれにより添加される水酸化ナトリウム溶液の量が調整される。本実施の形態において第１反応槽２０における処理は、凝集物を生成させずに排液のｐＨを上述した範囲内にすることが目的である。
第１反応槽２０で、ｐＨの調整が行なわれた排液は、オーバーフローにより第２反応槽３０に移る。
【００２５】
第２反応槽３０には、撹拌機３１およびｐＨ計測器３２が備えられている。排水は、撹拌機３１により撹拌されつつ、ｐＨが６〜８の中性領域になるように調整される（ステップ１０４：第２のｐＨ調整工程）。即ち、ｐＨ計測器３２の示すｐＨ値がこの範囲内になるように水酸化カルシウムのスラリーが添加手段３３から添加される。本実施の形態では、ｐＨ計測器３２からのｐＨ値を制御部が受け取り、このｐＨ値に従い、制御部が、添加手段３３に備えられたバルブを開閉する制御を行なう。そしてこれにより添加されるカルシウムのスラリーの量が調整される。
【００２６】
また本実施の形態では、添加手段３４により、第２反応槽３０に無機凝集剤であるポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）が添加される（ステップ１０５）。本実施の形態では、ポリ塩化アルミニウムは、予め定められた一定量を添加する。ポリ塩化アルミニウムを添加することにより排水のＰＨ値は下降する。そのため第２反応槽３０で排水のｐＨ値をより適切に調整するには、上述した水酸化カルシウムのスラリーの添加と同時に行なうか、水酸化カルシウムのスラリーの添加の前に行なうことが好ましい。
第２反応槽３０において、これらのｐＨ調整およびポリ塩化アルミニウムの添加を行なうことで、第２反応槽３０内には、ケイ酸カルシウム等からなる凝集物が生成する。この凝集物は、排水と共に、オーバーフローにより凝集槽４０に移る。
【００２７】
凝集槽４０では、撹拌機４１が備えられている。排水は、撹拌機４１により撹拌されると共に、高分子凝集剤が添加される（ステップ１０６）。本実施の形態では、制御部が、高分子凝集剤の添加手段４３を制御することで高分子凝集剤の添加量を調整している。凝集槽４０において、第２反応槽３０で生成した凝集物は更に大きく成長する。なお本実施の形態において、第２反応槽３０に備えられたポリ塩化アルミニウムを添加する添加手段３４、および凝集槽４０に備えられた高分子凝集剤を添加する添加手段４３は、第１反応槽２０によりｐＨの調整を行なった排水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段として把握することができる。なお無機凝集剤や高分子凝集剤の添加は、必須ではない。ただしこのような凝集剤を添加することで、次の沈殿槽５０において凝集物の沈降速度をより速めることができる。
凝集槽４０で、高分子凝集剤が添加された排液は、オーバーフローにより沈殿槽５０に移る。
【００２８】
沈殿槽５０では、まず凝集槽４０で更に大きく成長した凝集物を沈殿させることで分離する（ステップ１０７：凝集物分離工程）。つまり沈殿槽５０では、沈殿する固体としての凝集物と上澄み液である液体としての処理水とに固液分離する。本実施の形態で生成した凝集物は、詳しくは後述するが粒子状であり、そのため静置を行なうことで容易に凝集物を沈殿させることができる。
そして沈殿した凝集物は、汚泥として沈殿槽５０の底部に溜まる。そして、底部に溜まった汚泥は、沈殿槽５０の下部から抜き取られ、汚泥移送ポンプ８２により脱水機６０に送出される（ステップ１０８）。また汚泥を除去した後の上澄み水は処理水として外部に放出される（ステップ１０９）。なお処理水は、中性領域に更にｐＨを合わせることを目的とするｐＨ調整処理や、処理水中に含まれる可能性がある懸濁物質を取り除くことを目的とするろ過処理を行なってから外部に放出してもよい。なお処理水中に残留するシリカは、１５０ｍｇ／Ｌ以下の濃度であることが好ましい。ただしシリカは基本的には無害であるためこの濃度以上になることを妨げるものではない。
【００２９】
脱水機６０では、汚泥から更に水分が除去され、除去された水分は廃棄される（ステップ１１０）。また水分が除去された汚泥は、脱水ケーキとして廃棄される。
本実施の形態では、脱水機６０として、例えばフィルタープレスを用いることができる。
【００３０】
なお以上述べた排水処理装置１は、シリカを含む酸性の排水にアルカリ金属の水酸化物を添加することで、排水を凝集物を生成させない予め定められた範囲のｐＨに調整を行なうｐＨ調整手段と、ｐＨ調整手段によりｐＨの調整を行なった排水にアルカリ土類金属の水酸化物を添加し、凝集物を生成させる凝集物生成手段と、凝集物生成手段により生成した凝集物を分離する凝集物分離手段と、を備えるものとしても把握することができる。この場合、ｐＨ調整手段は、第１反応槽２０に対応し、凝集物生成手段は、第２反応槽３０および凝集槽４０に対応し、凝集物分離手段は、沈殿槽５０に対応する。
【００３１】
更に以上述べた排水の処理手順は、シリカを含む酸性の排水にアルカリ金属の水酸化物を添加することでｐＨの調整を行なう第１のｐＨ調整工程と、第１のｐＨ調整工程によりｐＨの調整を行なった排水にアルカリ土類金属の水酸化物を添加しｐＨの調整を行なうことで凝集物を生成する第２のｐＨ調整工程と、第２のｐＨ調整工程により生成した凝集物を分離する凝集物分離工程と、を備えることを特徴とする排水処理方法としても捉えることができる。
【００３２】
以上詳述したように本実施の形態では、まず水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物を添加し、その後で水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物を添加する。アルカリ土類金属の水酸化物を使用することにより生成する凝集物はゲル状になりにくく、粒子状とすることができる。その結果、凝集物の沈降性がよくなり沈降速度が速くなると共に、沈降した後の容積もより小さくすることができる。よって沈殿槽５０の大きさを小型化しやすくなる。また脱水機６０による脱水もより容易となる。更に本実施の形態では、凝集物の生成速度が速くなりやすい。そのため凝集物の生成速度が遅いことに起因して、沈殿槽５０で凝集物を分離した後に、更に処理水に凝集物が生じることが起こりにくくなる。
【００３３】
また本実施の形態では、アルカリ金属の水酸化物をまず添加しｐＨを調整することで、アルカリ土類金属の水酸化物の使用量を抑えることができる。つまり水酸化カルシウム等は、スラリーとして添加する必要があり、添加する際に使用するポンプの容量やスラリーの貯留タンクの容量が大きくなりやすい。そのため排水処理装置が大型化しやすく、その結果、排水処理装置が高価なものになる。そしてこれは排液の処理コストの上昇につながる。一方、本実施の形態では、アルカリ土類金属の水酸化物の使用量を抑えることができるため、排水処理装置が小型化しやすく、製造する際に費用がかかりにくく排液の処理コストを抑えやすい。
【００３４】
なおアルカリ土類金属の水酸化物の使用量を更に抑えるために、第１反応槽２０においてより多くのアルカリ金属の水酸化物を使用し、ｐＨを調整すると、凝集物がゲル化しやすくなる。凝集物のゲル化を抑制しつつ、アルカリ土類金属の水酸化物の使用量を抑えるためには、第１反応槽２０においてアルカリ金属の水酸化物で調整する排液のｐＨは、上述したとおり０．５〜０．８であることが好ましい。またモル当量比で見た場合、第１反応槽２０で添加するアルカリ金属の水酸化物は、第２反応槽３０で添加するアルカリ土類金属の水酸化物に対しモル当量比で３以下であることが好ましい。なおこの場合のモル当量比は、（アルカリ金属の水酸化物のモル数）／（アルカリ土類金属の水酸化物のモル数）として算出することができる。
【００３５】
更に本実施の形態の排水処理装置１では、排水に高濃度のシリカが含まれる場合でも処理が可能である。よって高濃度でシリカが排液中に含まれる場合に、本実施の形態の排水処理装置１は、より好適に使用することができる。具体的には排水中にシリカが５０００ｍｇ／Ｌ以上含む場合でも、処理が可能であり、排液中のシリカの濃度が１％以上含まれる場合でも、本実施の形態の排水処理装置１は、排水中からシリカを除去することができる。
【００３６】
なおアルカリ金属の水酸化物とアルカリ土類金属の水酸化物の添加する順序は逆とすることはできない。つまりまず先にアルカリ土類金属の水酸化物を添加しｐＨ調整を行ない、後からアルカリ金属の水酸化物を添加しｐＨ調整を行なうことで凝集物を生成する方法では、凝集物がゲル化しやすい。これは、特にシリカが高濃度で排水に含まれる場合に生じやすい。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明を実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限りこれらの実施例により限定されるものではない。
【００３８】
〔排水の処理〕
（実施例１）
図１に示した排水処理装置１を使用し、図２−１および図２−２で説明した排水処理法法で、シリカを含む酸性の排液の処理を行なった。ただし以下に説明するように第２反応槽３０および凝集槽４０において凝集剤の添加は行なわなかった。
この際に使用した排液は、シリカ濃度が、７４００ｍｇ／Ｌであり、ｐＨが０．３であった。また第１反応槽２０には、２５ｗｔ％の水酸化ナトリウム溶液を添加してｐＨが０．６となるように調整し、更に第２反応槽３０には、１０ｗｔ％の水酸化カルシウムスラリーを添加してｐＨが８．０となるように調整して凝集物を生成させた。このときの水酸化ナトリウムと水酸化カルシウムのモル当量比は、０．８であった。そして沈殿槽５０で静置を行なうことで凝集物を沈殿させた。
【００３９】
（実施例２）
実施例１に対し、第１反応槽２０でｐＨが０．８となるように調整したこと以外は、実施例１と同様にして排液の処理を行なった。なおこのときの水酸化ナトリウムと水酸化カルシウムのモル当量比は、３となった。
【００４０】
（実施例３）
実施例１に対し、第１反応槽２０でｐＨが１．０となるように調整したこと以外は、実施例１と同様にして排液の処理を行なった。なおこのときの水酸化ナトリウムと水酸化カルシウムのモル当量比は、５となった。
【００４１】
（実施例４）
実施例２に対し、凝集剤の添加を行ない排水の処理を行なった。即ち、第２反応槽３０で無機凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の量に換算して１００ｍｇ／Ｌの濃度になるように添加した。また凝集槽４０においてカチオン系高分子凝集剤を１０ｍｇ／Ｌの濃度になるように添加した、そしてこのこと以外は、実施例１と同様にして排液の処理を行なった。なおカチオン系高分子凝集剤として、ダイヤニトリック株式会社製のＫＰ２０１Ｇを使用した。
【００４２】
（比較例１）
排液として、実施例１〜４で使用したものと同様のものを使用した。そしてこの排液に無機凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の量に換算して１００ｍｇ／Ｌの濃度になるように添加した。更に２５ｗｔ％の水酸化ナトリウム溶液を添加しｐＨが７．７となるように調整することで凝集物を生成させた。そしてこの凝集物を沈殿させた。
【００４３】
（比較例２）
排液として、実施例１〜４で使用したものと同様のものを使用した。そしてこの排液に１０ｗｔ％の水酸化カルシウムスラリーを添加してｐＨが８．０となるように調整した。更にカチオン系高分子凝集剤としてダイヤニトリック株式会社製のＫＰ２０１Ｇを１０ｍｇ／Ｌの濃度になるように添加して凝集物を生成させた。そしてこの凝集物を沈殿させた。
【００４４】
〔評価方法〕
評価として、まず生成した凝集物の形態、沈殿速度、および沈降開始３０分後の汚泥の容積率を測定した。また処理水中に含まれる懸濁物質およびシリカの濃度を測定した。
結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】
〔評価結果〕
表１に示すように、実施例１〜４において、凝集物は、粒子状となり、沈殿速度は十分速く、沈降開始３０分後の汚泥の容積率も十分小さいものとなった。また処理水中に含まれる懸濁物質およびシリカの濃度も十分小さくなった。実施例１〜３について相互に比較すると、第１反応槽２０でｐＨ値が小さくなるように調整した方が、全ての評価項目について、よい結果となった。なお実施例３については、凝集物が一部ゲル状となり、また更に表１中には記載がないが、処理水を２日間静置したところゲル状の凝集物が更に生成することを確認した。これから第１反応槽２０で調整するｐＨ値は、０．８以下であることがより好ましいことがわかる。また実施例２および実施例４の結果から、凝集剤を添加した方が、全ての評価項目について、よい結果となった。
一方、比較例１のようにポリ塩化アルミニウムおよび水酸化ナトリウム溶液のみで排液を処理した場合は、凝集物は、ゲル状となった。そして実施例１〜４の場合に比較して全ての評価項目について、悪い結果となった。
また比較例２のように水酸化カルシウムスラリーとカチオン系高分子凝集剤のみで排液を処理した場合は、評価結果はよかったが、水酸化カルシウムスラリーの使用量が非常に多くなった。
【符号の説明】
【００４７】
１…排水処理装置、１０…排水貯留槽、２０…第１反応槽、３０…第２反応槽、４０…凝集槽、５０…沈殿槽、６０…脱水機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理装置等に係り、より詳しくは、例えば、シリカを含む酸性の排水を処理するために使用する排水処理装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体製造、液晶、および太陽電池の製造を行なう電子産業分野において、原料として多結晶シリコンを使用することがある。
そして多結晶シリコンを製造する際には、その製造工程からシリカを含む酸性の排水が排出される。この場合排水は、中性領域までｐＨ調整すると共に、排水に含有するシリカを予め定められた濃度以下にしてから外部に放出することが求められる。
【０００３】
ここで、特許文献１には、酸性を示すシリカゾルを含有する排水に、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、または硫酸アルミニウムを添加した後に、ｐＨ調整剤として水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、または水酸化カルシウムを添加しｐＨを８〜１１として排水中のシリカ分をフロック化し、このフロックを除去するシリカゾル含有排水の処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２５１１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、シリカを含む酸性排液を処理するのに、一般的なアルカリ剤である水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等のアルカリ金属の水酸化物のみを添加して中性領域まで中和する方法では、排水に含有するシリカがゲル状の凝集物として析出する。このゲル状の凝集物は、沈降しにくく、濃縮や脱水を行なうのが困難となりやすい。また更に凝集剤を添加しても沈降性は、ほとんど改善されない。
また酸性を示すシリカゾルを含有する排水に、塩化マグネシウム等を添加した後に、ｐＨ調整剤として水酸化ナトリウム等を添加しｐＨを８〜１１とする方法では、排水に含まれるシリカゾルが高濃度で含まれる場合、シリカゾルがゲル化し排水に含まれるシリカが除去できないことがある。
【０００６】
本発明は、従来の技術が有する上記の問題点に鑑みてなされたものである。
即ち、本発明の目的は、シリカを含む酸性排液を処理する際に、沈降性のよい凝集物を生成させることができると共に、小型化しやすい排水処理装置等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かくして本発明によれば、シリカを含む酸性の排水にアルカリ金属の水酸化物を添加することでｐＨの調整を行なう第１のｐＨ調整手段と、第１のｐＨ調整手段によりｐＨの調整を行なった排水にアルカリ土類金属の水酸化物を添加しｐＨの調整を行なうことで、凝集物を生成する第２のｐＨ調整手段と、第２のｐＨ調整手段により生成した凝集物を分離する凝集物分離手段と、を備えることを特徴とする排水処理装置が提供される。
【０００８】
ここで、第１のｐＨ調整手段は、排水のｐＨを０．５〜０．８に調整し、第２のｐＨ調整手段は、第１のｐＨ調整手段によりｐＨの調整を行なった排水のｐＨを６〜８に調整することが好ましい。また第１のｐＨ調整手段で添加するアルカリ金属の水酸化物は、第２のｐＨ調整手段で添加するアルカリ土類金属の水酸化物に対しモル当量比で３以下であることが好ましい。そして第１のｐＨ調整手段によりｐＨの調整を行なった排水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段を更に有することが好ましい。
【０００９】
また本発明によれば、シリカを含む酸性の排水にアルカリ金属の水酸化物を添加することで、排水を凝集物を生成させない予め定められた範囲のｐＨに調整を行なうｐＨ調整手段と、ｐＨ調整手段によりｐＨの調整を行なった排水にアルカリ土類金属の水酸化物を添加し、凝集物を生成させる凝集物生成手段と、凝集物生成手段により生成した凝集物を分離する凝集物分離手段と、を備えることを特徴とする排水処理装置が提供される。
【００１０】
ここで、ｐＨ調整手段で添加するアルカリ金属の水酸化物は、凝集物生成手段で添加するアルカリ土類金属の水酸化物に対しモル当量比で３以下であることが好ましい。
【００１１】
更に本発明によれば、シリカを含む酸性の排水にアルカリ金属の水酸化物を添加することでｐＨの調整を行なう第１のｐＨ調整工程と、第１のｐＨ調整工程によりｐＨの調整を行なった排水にアルカリ土類金属の水酸化物を添加しｐＨの調整を行なうことで、凝集物を生成する第２のｐＨ調整工程と、第２のｐＨ調整工程により生成した凝集物を分離する凝集物分離工程と、を備えることを特徴とする排水処理方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、シリカを含む酸性排液を処理する際に、沈降性のよい凝集物を生成させることができると共に、小型化しやすい排水処理装置等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態の排水処理装置について説明した図である。
【図２−１】図１に示した排水処理装置を使用した場合の排水処理方法を説明したフローチャートである。
【図２−２】図１に示した排水処理装置を使用した場合の排水処理方法を説明したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施する形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。
【００１５】
（シリカ含有排水）
本実施の形態で処理するシリカを含む酸性の排液は、例えば、多結晶シリコンを製造する際に排出される排液である。
多結晶シリコンの製造方法の一例としては、まず金属反応炉（還元炉）内に設置された複数本の細いシリコン芯（シード）を通電加熱（例えば、１０００℃以上）しておき、精製された高純度トリクロロシランの蒸気と水素を混合したガスを流す。その結果、シリコン芯の表面にシリコンが析出し、太い棒状に生成された高品位の多結晶シリコンが得られる。なおこの際に四塩化珪素が副生する。また多結晶シリコンはダイヤモンドカッター等で用途に応じた形に加工され、酸によるエッチングが行なわれた後に、純水による洗浄が行なわれる。
そのため多結晶シリコンを洗浄した際に排出される排液は酸性であり、そのｐＨは、例えば０．２〜０．３である。更にこの排液には、トリクロロシランや四塩化珪素等のクロロシラン類が加水分解したものが含まれる。排液には、これらの成分を含むシリカが、例えば、ゾル状となって含有している。またシリカの形態は、固体状の他に、水ガラス等に例示される液体状の形態をとり得る。排液中に含まれるシリカの濃度は、例えば５０００ｍｇ／Ｌである。
【００１６】
（アルカリ金属の水酸化物）
本実施の形態で使用するアルカリ金属の水酸化物は、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）である。
詳しくは後述するが、アルカリ金属の水酸化物は、水溶液の状態で、排液に添加される。アルカリ金属の水酸化物として水酸化ナトリウムを使用した場合、水酸化ナトリウム溶液として、水酸化ナトリウムが２０ｗｔ％〜３０ｗｔ％の濃度となるように作製することができる。
【００１７】
（アルカリ土類金属の水酸化物）
本実施の形態で使用するアルカリ土類金属の水酸化物は、例えば、水酸化カルシウム（消石灰：Ｃａ（ＯＨ）２）や水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）である。
詳しくは後述するが、アルカリ土類金属の水酸化物は、スラリーの状態で、排液に添加することができる。つまり水に水酸化カルシウム等の微粒子が分散した状態で排液に添加される。アルカリ土類金属の水酸化物として水酸化カルシウムを使用した場合、このスラリーは、水酸化カルシウムが５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の濃度となるように作製することができる。
【００１８】
（凝集剤）
本実施の形態で使用することができる凝集剤は、無機凝集剤および高分子凝集剤に分類することができる。
無機凝集剤は、被処理水に添加することで、被処理水中に分散している粒子表面の電荷を中和し、ファンデルワールス力（分子間引力）により粒子を集合させる凝結作用により凝集を生じさせる。
本実施の形態で使用する無機凝集剤は特に限定されるものではなく、一般的に利用されているものを使用できる。即ち、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ：Poly Aluminum Chloride）；硫酸アルミニウム（硫酸バンド）；硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ４）、硫酸第二鉄（Ｆｅ２（ＳＯ４）３）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、ポリ硫酸第二鉄、ポリ塩化第二鉄等の鉄系凝集剤、などが使用できる。ただし本実施の形態では凝集作用がより高いという観点から、特にポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を好適に使用することができる。
【００１９】
高分子凝集剤は、その吸着・架橋作用により凝集物を更に大きな凝集物とすることができる。本実施の形態では、無機凝集剤により凝結した凝集物である微小フロックを、更に大きな凝集物である粗大フロックとすることで、沈降分離を行ないやすくする。高分子凝集剤は、例えば、分子量１０４〜１０８程度の長鎖の有機ポリマーであって、カチオン系高分子凝集剤、アニオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤などに分類される。カチオン系高分子凝集剤としては、例えば、アクリレート系４級塩、メタクリレート系４級塩、メタクリレート系３級塩、両性４級塩、アミニジン、ポリアミニジン系、ポリアクリルエステル系、ポリアクリルアミド系のものが挙げられる。またアニオン系高分子凝集剤としては、例えば、ポリアクリルアミド系、ポリアクリル酸ソーダ系のものが挙げられる。更にノニオン系高分子凝集剤としては、例えばポリアクリルアミド系のものが挙げられる。本実施の形態では、この中でも特にカチオン系高分子凝集剤を好適に使用することができる。
【００２０】
図１は、本実施の形態の排水処理装置について説明した図である。また図２−１および図２−２は、図１に示した排水処理装置を使用した場合の排水処理方法を説明したフローチャートである。以下、図１、図２−１、および図２−２を使用し、本実施の形態の排水処理装置および排水処理方法について説明を行なう。
【００２１】
図１に示す排水処理装置１は、シリカを含む酸性の排水を導入し一時的な保管を行なう排水貯留槽１０と、排水にアルカリ金属の水酸化物を添加することでｐＨの調整を行なう第１のｐＨ調整手段の一例としての第１反応槽２０と、第１反応槽２０によりｐＨの調整を行なった排水にアルカリ土類金属の水酸化物を添加しｐＨの調整を行なうことで凝集物を生成する第２のｐＨ調整手段の一例としての第２反応槽３０と、高分子凝集剤を添加する凝集槽４０と、第２反応槽３０により生成した凝集物を分離する凝集物分離手段の一例としての沈殿槽５０と、沈殿槽５０により分離された凝集物からなる汚泥に含まれる水分を脱水する脱水機６０とから主要部が構成される。
また排水貯留槽１０、第１反応槽２０、第２反応槽３０、凝集槽４０、沈殿槽５０、脱水機６０は、それぞれ配管７２，７３，７４，７５，７６によって直列に接続されている。そして排水処理装置１は、排液を排水貯留槽１０に導入する配管７１と、沈殿槽５０により凝集物を分離した後の処理水を排出する配管７７を備える。更に、配管７２の途中には、排水貯留槽１０から第１反応槽２０へ排水を送出する排水移送ポンプ８１を備え、配管７６の途中には、沈殿槽５０の底部に沈殿した凝集物である汚泥を脱水機６０へ送出する汚泥移送ポンプ８２を備える。更に排水処理装置１は、排水処理装置１の全体を制御する図示しない制御部を備える。
【００２２】
本実施の形態において、シリカを含む酸性の排液を処理するには、まず、排水を排水貯留槽１０に導入する（ステップ１０１）。排水は、直接第１反応槽２０に導入してもよいが、排水の量がそれほど多量でない場合は、この排水貯留槽１０に一時的に保管することができる。そして排水が、一定の量以上になったときに、これから述べる処理を行なうことで、より効率的に排水の処理を行なうことができる。
【００２３】
次に、排水移送ポンプ８１を使用して、排水を、排水貯留槽１０から第１反応槽２０へ送出する（ステップ１０２）。
【００２４】
第１反応槽２０には、撹拌機２１およびｐＨ計測器２２が備えられている。排水は、撹拌機２１により撹拌されつつ、ｐＨが０．５〜０．８になるように調整される（ステップ１０３：第１のｐＨ調整工程）。即ち、ｐＨ計測器２２の示すｐＨ値がこの範囲内になるように水酸化ナトリウム溶液が添加手段２３から添加される。本実施の形態では、ｐＨ計測器２２からのｐＨ値を制御部が受け取り、このｐＨ値に従い、制御部が、添加手段２３に備えられたバルブを開閉する制御を行なう。そしてこれにより添加される水酸化ナトリウム溶液の量が調整される。本実施の形態において第１反応槽２０における処理は、凝集物を生成させずに排液のｐＨを上述した範囲内にすることが目的である。
第１反応槽２０で、ｐＨの調整が行なわれた排液は、オーバーフローにより第２反応槽３０に移る。
【００２５】
第２反応槽３０には、撹拌機３１およびｐＨ計測器３２が備えられている。排水は、撹拌機３１により撹拌されつつ、ｐＨが６〜８の中性領域になるように調整される（ステップ１０４：第２のｐＨ調整工程）。即ち、ｐＨ計測器３２の示すｐＨ値がこの範囲内になるように水酸化カルシウムのスラリーが添加手段３３から添加される。本実施の形態では、ｐＨ計測器３２からのｐＨ値を制御部が受け取り、このｐＨ値に従い、制御部が、添加手段３３に備えられたバルブを開閉する制御を行なう。そしてこれにより添加されるカルシウムのスラリーの量が調整される。
【００２６】
また本実施の形態では、添加手段３４により、第２反応槽３０に無機凝集剤であるポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）が添加される（ステップ１０５）。本実施の形態では、ポリ塩化アルミニウムは、予め定められた一定量を添加する。ポリ塩化アルミニウムを添加することにより排水のＰＨ値は下降する。そのため第２反応槽３０で排水のｐＨ値をより適切に調整するには、上述した水酸化カルシウムのスラリーの添加と同時に行なうか、水酸化カルシウムのスラリーの添加の前に行なうことが好ましい。
第２反応槽３０において、これらのｐＨ調整およびポリ塩化アルミニウムの添加を行なうことで、第２反応槽３０内には、ケイ酸カルシウム等からなる凝集物が生成する。この凝集物は、排水と共に、オーバーフローにより凝集槽４０に移る。
【００２７】
凝集槽４０では、撹拌機４１が備えられている。排水は、撹拌機４１により撹拌されると共に、高分子凝集剤が添加される（ステップ１０６）。本実施の形態では、制御部が、高分子凝集剤の添加手段４３を制御することで高分子凝集剤の添加量を調整している。凝集槽４０において、第２反応槽３０で生成した凝集物は更に大きく成長する。なお本実施の形態において、第２反応槽３０に備えられたポリ塩化アルミニウムを添加する添加手段３４、および凝集槽４０に備えられた高分子凝集剤を添加する添加手段４３は、第１反応槽２０によりｐＨの調整を行なった排水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段として把握することができる。なお無機凝集剤や高分子凝集剤の添加は、必須ではない。ただしこのような凝集剤を添加することで、次の沈殿槽５０において凝集物の沈降速度をより速めることができる。
凝集槽４０で、高分子凝集剤が添加された排液は、オーバーフローにより沈殿槽５０に移る。
【００２８】
沈殿槽５０では、まず凝集槽４０で更に大きく成長した凝集物を沈殿させることで分離する（ステップ１０７：凝集物分離工程）。つまり沈殿槽５０では、沈殿する固体としての凝集物と上澄み液である液体としての処理水とに固液分離する。本実施の形態で生成した凝集物は、詳しくは後述するが粒子状であり、そのため静置を行なうことで容易に凝集物を沈殿させることができる。
そして沈殿した凝集物は、汚泥として沈殿槽５０の底部に溜まる。そして、底部に溜まった汚泥は、沈殿槽５０の下部から抜き取られ、汚泥移送ポンプ８２により脱水機６０に送出される（ステップ１０８）。また汚泥を除去した後の上澄み水は処理水として外部に放出される（ステップ１０９）。なお処理水は、中性領域に更にｐＨを合わせることを目的とするｐＨ調整処理や、処理水中に含まれる可能性がある懸濁物質を取り除くことを目的とするろ過処理を行なってから外部に放出してもよい。なお処理水中に残留するシリカは、１５０ｍｇ／Ｌ以下の濃度であることが好ましい。ただしシリカは基本的には無害であるためこの濃度以上になることを妨げるものではない。
【００２９】
脱水機６０では、汚泥から更に水分が除去され、除去された水分は廃棄される（ステップ１１０）。また水分が除去された汚泥は、脱水ケーキとして廃棄される。
本実施の形態では、脱水機６０として、例えばフィルタープレスを用いることができる。
【００３０】
なお以上述べた排水処理装置１は、シリカを含む酸性の排水にアルカリ金属の水酸化物を添加することで、排水を凝集物を生成させない予め定められた範囲のｐＨに調整を行なうｐＨ調整手段と、ｐＨ調整手段によりｐＨの調整を行なった排水にアルカリ土類金属の水酸化物を添加し、凝集物を生成させる凝集物生成手段と、凝集物生成手段により生成した凝集物を分離する凝集物分離手段と、を備えるものとしても把握することができる。この場合、ｐＨ調整手段は、第１反応槽２０に対応し、凝集物生成手段は、第２反応槽３０および凝集槽４０に対応し、凝集物分離手段は、沈殿槽５０に対応する。
【００３１】
更に以上述べた排水の処理手順は、シリカを含む酸性の排水にアルカリ金属の水酸化物を添加することでｐＨの調整を行なう第１のｐＨ調整工程と、第１のｐＨ調整工程によりｐＨの調整を行なった排水にアルカリ土類金属の水酸化物を添加しｐＨの調整を行なうことで凝集物を生成する第２のｐＨ調整工程と、第２のｐＨ調整工程により生成した凝集物を分離する凝集物分離工程と、を備えることを特徴とする排水処理方法としても捉えることができる。
【００３２】
以上詳述したように本実施の形態では、まず水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物を添加し、その後で水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物を添加する。アルカリ土類金属の水酸化物を使用することにより生成する凝集物はゲル状になりにくく、粒子状とすることができる。その結果、凝集物の沈降性がよくなり沈降速度が速くなると共に、沈降した後の容積もより小さくすることができる。よって沈殿槽５０の大きさを小型化しやすくなる。また脱水機６０による脱水もより容易となる。更に本実施の形態では、凝集物の生成速度が速くなりやすい。そのため凝集物の生成速度が遅いことに起因して、沈殿槽５０で凝集物を分離した後に、更に処理水に凝集物が生じることが起こりにくくなる。
【００３３】
また本実施の形態では、アルカリ金属の水酸化物をまず添加しｐＨを調整することで、アルカリ土類金属の水酸化物の使用量を抑えることができる。つまり水酸化カルシウム等は、スラリーとして添加する必要があり、添加する際に使用するポンプの容量やスラリーの貯留タンクの容量が大きくなりやすい。そのため排水処理装置が大型化しやすく、その結果、排水処理装置が高価なものになる。そしてこれは排液の処理コストの上昇につながる。一方、本実施の形態では、アルカリ土類金属の水酸化物の使用量を抑えることができるため、排水処理装置が小型化しやすく、製造する際に費用がかかりにくく排液の処理コストを抑えやすい。
【００３４】
なおアルカリ土類金属の水酸化物の使用量を更に抑えるために、第１反応槽２０においてより多くのアルカリ金属の水酸化物を使用し、ｐＨを調整すると、凝集物がゲル化しやすくなる。凝集物のゲル化を抑制しつつ、アルカリ土類金属の水酸化物の使用量を抑えるためには、第１反応槽２０においてアルカリ金属の水酸化物で調整する排液のｐＨは、上述したとおり０．５〜０．８であることが好ましい。またモル当量比で見た場合、第１反応槽２０で添加するアルカリ金属の水酸化物は、第２反応槽３０で添加するアルカリ土類金属の水酸化物に対しモル当量比で３以下であることが好ましい。なおこの場合のモル当量比は、（アルカリ金属の水酸化物のモル数）／（アルカリ土類金属の水酸化物のモル数）として算出することができる。
【００３５】
更に本実施の形態の排水処理装置１では、排水に高濃度のシリカが含まれる場合でも処理が可能である。よって高濃度でシリカが排液中に含まれる場合に、本実施の形態の排水処理装置１は、より好適に使用することができる。具体的には排水中にシリカが５０００ｍｇ／Ｌ以上含む場合でも、処理が可能であり、排液中のシリカの濃度が１％以上含まれる場合でも、本実施の形態の排水処理装置１は、排水中からシリカを除去することができる。
【００３６】
なおアルカリ金属の水酸化物とアルカリ土類金属の水酸化物の添加する順序は逆とすることはできない。つまりまず先にアルカリ土類金属の水酸化物を添加しｐＨ調整を行ない、後からアルカリ金属の水酸化物を添加しｐＨ調整を行なうことで凝集物を生成する方法では、凝集物がゲル化しやすい。これは、特にシリカが高濃度で排水に含まれる場合に生じやすい。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明を実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限りこれらの実施例により限定されるものではない。
【００３８】
〔排水の処理〕
（実施例１）
図１に示した排水処理装置１を使用し、図２−１および図２−２で説明した排水処理法法で、シリカを含む酸性の排液の処理を行なった。ただし以下に説明するように第２反応槽３０および凝集槽４０において凝集剤の添加は行なわなかった。
この際に使用した排液は、シリカ濃度が、７４００ｍｇ／Ｌであり、ｐＨが０．３であった。また第１反応槽２０には、２５ｗｔ％の水酸化ナトリウム溶液を添加してｐＨが０．６となるように調整し、更に第２反応槽３０には、１０ｗｔ％の水酸化カルシウムスラリーを添加してｐＨが８．０となるように調整して凝集物を生成させた。このときの水酸化ナトリウムと水酸化カルシウムのモル当量比は、０．８であった。そして沈殿槽５０で静置を行なうことで凝集物を沈殿させた。
【００３９】
（実施例２）
実施例１に対し、第１反応槽２０でｐＨが０．８となるように調整したこと以外は、実施例１と同様にして排液の処理を行なった。なおこのときの水酸化ナトリウムと水酸化カルシウムのモル当量比は、３となった。
【００４０】
（実施例３）
実施例１に対し、第１反応槽２０でｐＨが１．０となるように調整したこと以外は、実施例１と同様にして排液の処理を行なった。なおこのときの水酸化ナトリウムと水酸化カルシウムのモル当量比は、５となった。
【００４１】
（実施例４）
実施例２に対し、凝集剤の添加を行ない排水の処理を行なった。即ち、第２反応槽３０で無機凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の量に換算して１００ｍｇ／Ｌの濃度になるように添加した。また凝集槽４０においてカチオン系高分子凝集剤を１０ｍｇ／Ｌの濃度になるように添加した、そしてこのこと以外は、実施例１と同様にして排液の処理を行なった。なおカチオン系高分子凝集剤として、ダイヤニトリック株式会社製のＫＰ２０１Ｇを使用した。
【００４２】
（比較例１）
排液として、実施例１〜４で使用したものと同様のものを使用した。そしてこの排液に無機凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の量に換算して１００ｍｇ／Ｌの濃度になるように添加した。更に２５ｗｔ％の水酸化ナトリウム溶液を添加しｐＨが７．７となるように調整することで凝集物を生成させた。そしてこの凝集物を沈殿させた。
【００４３】
（比較例２）
排液として、実施例１〜４で使用したものと同様のものを使用した。そしてこの排液に１０ｗｔ％の水酸化カルシウムスラリーを添加してｐＨが８．０となるように調整した。更にカチオン系高分子凝集剤としてダイヤニトリック株式会社製のＫＰ２０１Ｇを１０ｍｇ／Ｌの濃度になるように添加して凝集物を生成させた。そしてこの凝集物を沈殿させた。
【００４４】
〔評価方法〕
評価として、まず生成した凝集物の形態、沈殿速度、および沈降開始３０分後の汚泥の容積率を測定した。また処理水中に含まれる懸濁物質およびシリカの濃度を測定した。
結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】
〔評価結果〕
表１に示すように、実施例１〜４において、凝集物は、粒子状となり、沈殿速度は十分速く、沈降開始３０分後の汚泥の容積率も十分小さいものとなった。また処理水中に含まれる懸濁物質およびシリカの濃度も十分小さくなった。実施例１〜３について相互に比較すると、第１反応槽２０でｐＨ値が小さくなるように調整した方が、全ての評価項目について、よい結果となった。なお実施例３については、凝集物が一部ゲル状となり、また更に表１中には記載がないが、処理水を２日間静置したところゲル状の凝集物が更に生成することを確認した。これから第１反応槽２０で調整するｐＨ値は、０．８以下であることがより好ましいことがわかる。また実施例２および実施例４の結果から、凝集剤を添加した方が、全ての評価項目について、よい結果となった。
一方、比較例１のようにポリ塩化アルミニウムおよび水酸化ナトリウム溶液のみで排液を処理した場合は、凝集物は、ゲル状となった。そして実施例１〜４の場合に比較して全ての評価項目について、悪い結果となった。
また比較例２のように水酸化カルシウムスラリーとカチオン系高分子凝集剤のみで排液を処理した場合は、評価結果はよかったが、水酸化カルシウムスラリーの使用量が非常に多くなった。
【符号の説明】
【００４７】
１…排水処理装置、１０…排水貯留槽、２０…第１反応槽、３０…第２反応槽、４０…凝集槽、５０…沈殿槽、６０…脱水機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカを含む酸性の排水にアルカリ金属の水酸化物を添加することでｐＨの調整を行なう第１のｐＨ調整手段と、
前記第１のｐＨ調整手段によりｐＨの調整を行なった排水にアルカリ土類金属の水酸化物を添加しｐＨの調整を行なうことで、凝集物を生成する第２のｐＨ調整手段と、
前記第２のｐＨ調整手段により生成した前記凝集物を分離する凝集物分離手段と、
を備えることを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
前記第１のｐＨ調整手段は、前記排水のｐＨを０．５〜０．８に調整し、
前記第２のｐＨ調整手段は、前記第１のｐＨ調整手段によりｐＨの調整を行なった排水のｐＨを６〜８に調整することを特徴とする請求項１に記載の排水処理装置。
【請求項３】
前記第１のｐＨ調整手段で添加する前記アルカリ金属の水酸化物は、前記第２のｐＨ調整手段で添加する前記アルカリ土類金属の水酸化物に対しモル当量比で３以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の排水処理装置。
【請求項４】
前記第１のｐＨ調整手段によりｐＨの調整を行なった排水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の排水処理装置。
【請求項５】
シリカを含む酸性の排水にアルカリ金属の水酸化物を添加することで、当該排水を凝集物を生成させない予め定められた範囲のｐＨに調整を行なうｐＨ調整手段と、
前記ｐＨ調整手段によりｐＨの調整を行なった排水にアルカリ土類金属の水酸化物を添加し、凝集物を生成させる凝集物生成手段と、
前記凝集物生成手段により生成した前記凝集物を分離する凝集物分離手段と、
を備えることを特徴とする排水処理装置。
【請求項６】
前記ｐＨ調整手段で添加する前記アルカリ金属の水酸化物は、前記凝集物生成手段で添加する前記アルカリ土類金属の水酸化物に対しモル当量比で３以下であることを特徴とする請求項５に記載の排水処理装置。
【請求項７】
シリカを含む酸性の排水にアルカリ金属の水酸化物を添加することでｐＨの調整を行なう第１のｐＨ調整工程と、
前記第１のｐＨ調整工程によりｐＨの調整を行なった排水にアルカリ土類金属の水酸化物を添加しｐＨの調整を行なうことで、凝集物を生成する第２のｐＨ調整工程と、
前記第２のｐＨ調整工程により生成した前記凝集物を分離する凝集物分離工程と、
を備えることを特徴とする排水処理方法。
【請求項１】
シリカを含む酸性の排水にアルカリ金属の水酸化物を添加することでｐＨの調整を行なう第１のｐＨ調整手段と、
前記第１のｐＨ調整手段によりｐＨの調整を行なった排水にアルカリ土類金属の水酸化物を添加しｐＨの調整を行なうことで、凝集物を生成する第２のｐＨ調整手段と、
前記第２のｐＨ調整手段により生成した前記凝集物を分離する凝集物分離手段と、
を備えることを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
前記第１のｐＨ調整手段は、前記排水のｐＨを０．５〜０．８に調整し、
前記第２のｐＨ調整手段は、前記第１のｐＨ調整手段によりｐＨの調整を行なった排水のｐＨを６〜８に調整することを特徴とする請求項１に記載の排水処理装置。
【請求項３】
前記第１のｐＨ調整手段で添加する前記アルカリ金属の水酸化物は、前記第２のｐＨ調整手段で添加する前記アルカリ土類金属の水酸化物に対しモル当量比で３以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の排水処理装置。
【請求項４】
前記第１のｐＨ調整手段によりｐＨの調整を行なった排水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の排水処理装置。
【請求項５】
シリカを含む酸性の排水にアルカリ金属の水酸化物を添加することで、当該排水を凝集物を生成させない予め定められた範囲のｐＨに調整を行なうｐＨ調整手段と、
前記ｐＨ調整手段によりｐＨの調整を行なった排水にアルカリ土類金属の水酸化物を添加し、凝集物を生成させる凝集物生成手段と、
前記凝集物生成手段により生成した前記凝集物を分離する凝集物分離手段と、
を備えることを特徴とする排水処理装置。
【請求項６】
前記ｐＨ調整手段で添加する前記アルカリ金属の水酸化物は、前記凝集物生成手段で添加する前記アルカリ土類金属の水酸化物に対しモル当量比で３以下であることを特徴とする請求項５に記載の排水処理装置。
【請求項７】
シリカを含む酸性の排水にアルカリ金属の水酸化物を添加することでｐＨの調整を行なう第１のｐＨ調整工程と、
前記第１のｐＨ調整工程によりｐＨの調整を行なった排水にアルカリ土類金属の水酸化物を添加しｐＨの調整を行なうことで、凝集物を生成する第２のｐＨ調整工程と、
前記第２のｐＨ調整工程により生成した前記凝集物を分離する凝集物分離工程と、
を備えることを特徴とする排水処理方法。
【図１】
【図２−１】
【図２−２】
【図２−１】
【図２−２】
【公開番号】特開２０１２−５０９４８（Ｐ２０１２−５０９４８Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９７０３１（Ｐ２０１０−１９７０３１）
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（０００２３２８６３）日本錬水株式会社 (75)
【出願人】（３１１００２０６７）ＪＮＣ株式会社 (208)
【出願人】（５０２３６２７５８）ＪＸ日鉱日石金属株式会社 (482)
【出願人】（３９０００７２２７）東邦チタニウム株式会社 (191)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（０００２３２８６３）日本錬水株式会社 (75)
【出願人】（３１１００２０６７）ＪＮＣ株式会社 (208)
【出願人】（５０２３６２７５８）ＪＸ日鉱日石金属株式会社 (482)
【出願人】（３９０００７２２７）東邦チタニウム株式会社 (191)
【Ｆターム（参考）】
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