水処理用固液分離方法
【課題】従来、重金属イオン排水に鉄イオンを用いて凝集沈降処理する際、沈降処理されなかった錯イオンなどの重金属がイオンとして溶出することを抑制させ、沈降速度を増加させて、凝集沈降処理を図る。
【解決手段】金属イオンを有する排水処理時に、排水にあらかじめ鉄イオンを含む凝集剤のほかに水処理用固液分離剤として金属イオンを含む無機酸素化合物を溶解しておくことにより、溶解した鉄イオンを含む凝集剤の共沈する効果を利用し，重金属イオンが凝集され、沈降速度が増加されて、重金属イオンが排水に溶出することを抑制する。
【解決手段】金属イオンを有する排水処理時に、排水にあらかじめ鉄イオンを含む凝集剤のほかに水処理用固液分離剤として金属イオンを含む無機酸素化合物を溶解しておくことにより、溶解した鉄イオンを含む凝集剤の共沈する効果を利用し，重金属イオンが凝集され、沈降速度が増加されて、重金属イオンが排水に溶出することを抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属表面処理など重金属を含有する排水を対象とした水処理用固液分離剤と分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属表面処理では銅、ニッケル、亜鉛、クロム、マンガン、アルミニウム、スズ、カドミウム、鉛、ヒ素、水銀などの重金属を含有する排水処理に固液分離剤として、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、またはポリ硫酸第二鉄等の鉄塩を添加し、水酸化ナトリウムまたは水酸化カルシウムにてｐＨ調整する凝集沈殿法が用いられてきた。同様な処理として例えば、ダストの水洗時に発生する排水から重金属類を除去する排水処理方法（特許文献１）が提案されているが、表面処理剤に含まれる錯形成物質として、グルコン酸、エチレンジアミン四酢酸、カルボン酸化合物、アンモニア、アミン化合物などが用いられている場合には重金属が十分に固液分離することができず、一部処理水中に流出することが多かった。また、鉄塩系凝集剤に酸化剤を添加することで凝集沈殿する方法（特許文献２）が提案されているが、沈殿分離した固形スラッジ量が増加すると、廃棄物量の増加を招く欠点があった。
【０００３】
鉄塩系凝集剤の代わりに、またはそれと併用して硫化ナトリウムや硫化物系処理剤を使用する方法（特許文献３）が提案されているが、臭気や、酸性下での有毒ガスの発生などの問題があり、添加量の厳密な管理が必要であった。また、これらを用いて凝集沈殿により生成したフロックは沈降速度が遅いため、フロックが排水の流れに随伴して流出し、結果として重金属の排水規制値を越えてしまう欠点があった。
【先行技術文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１２９８６
【特許文献２】特開２００７−３８１９６
【特許文献３】特開２００９−１０６８５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、金属表面処理など重金属を含有する排水処理において、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、またはポリ硫酸第二鉄等の鉄塩系凝集剤のみでは、重金属の十分な処理効果が得られず、さらにはスラッジ量の増加を招く排水処理、また、硫化ナトリウムや硫化物系処理剤の使用では、凝集沈殿における沈降性が良好でない排水処理に用いる。
【０００６】
本発明は、重金属イオン排水に鉄イオンを用いて凝集沈降処理する際、沈降処理されなかった錯イオンなどの重金属がイオンとして溶出することを抑制させ、沈降速度を増加させて凝集沈降処理することで、重金属の処理を可能とする固液分離剤および分離方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述目的を達成するため、本発明は以下のような特徴的な構成を備える。
【０００８】
（１）金属イオン添加剤及び無機酸素化合物添加剤を用いた共沈凝集剤であって、ｐＨを３以下の酸性にすることを特徴とする水処理用固液分離剤と分離法。
（２）金属イオン添加剤としては、リチウム、バリウム、カルシウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ガリウム、ナトリウム、インジウム、イットリウム、セリウム、チタン、ジルコニウム、スズ、鉄、コバルト、ニッケル、バナジウム、ニオブ、タングステン、クロム、モリブデン、マンガン、鉄、銅、銀、アンチモンなどのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする水処理用固液分離剤。
（３）無機酸素化合物添加剤としては、亜鉛酸素化合物、カドミウム酸素化合物、アルミニウム酸素化合物、ガリウム酸素化合物、インジウム酸素化合物、イットリウム酸素化合物、セリウム酸素化合物、チタン酸素化合物、ジルコニウム酸素化合物、スズ酸素化合物、鉄酸素化合物、コバルト酸素化合物、ニッケル酸素化合物、バナジウム酸素化合物、ニオブ酸素化合物、タングステン酸素化合物、クロム酸素化合物、モリブデン酸素化合物、マンガン酸素化合物、銅酸素化合物、アンチモン酸素化合物、ケイ素酸素化合物、カルシウム酸素化合物、マグネシウム酸素化合物などのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする水処理用固液分離剤。
【０００９】
金属イオン添加剤および無機酸素化合物添加剤としては、鉄鋼製錬排水、非鉄金属製錬排水、研磨加工排水、脱脂洗浄排水、酸洗浄排水、染料排水、顔料排水、窯業排水、土木排水、建築排水、ごみ処理排水、上水処理廃棄物排水、下水処理廃棄物排水などに含まれる成分であり、少なくとも一種類以上の排水、廃水または廃棄物を利用する。
【００１０】
本発明の固液分離剤を用いる処理において、上記固液分離剤だけの添加でも効果はあるが、鉄塩系凝集剤を同時に添加するとさらに効果がある。また、鉄塩系凝集剤は、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、またはポリ硫酸第二鉄のいずれであっても良い。鉄として１０〜１０００ｍｇ／Ｌの添加が好ましい。
【００１１】
金属イオン添加剤及び無機酸素化合物添加剤の添加順序は、特に制限されるべきものではないが、無機酸素化合物添加剤をｐＨ３以下の酸性下で添加した後に金属イオン添加剤を添加することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、排水中の重金属を不溶化し固液分離することが可能である。また、従来の凝集剤に比較して、より粗大なフロックが生成でき、沈降速度が増して清澄な処理水を得ることができる。
【００１３】
また、本発明は、カルシウム化合物やアルミニウム化合物などの無機凝集剤の添加が不要または少量で済むため、環境に調和した水処理が可能になる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明による固液分離剤について、その効果を確認するために次のような実験を行った。
【００１５】
実施例１、比較例１
実施例１に使用した亜鉛系めっき排水はジンケート浴、亜鉛−ニッケル合金めっき浴の水洗水が混在している排水であり、処理前の亜鉛濃度は９６ｍｇ／Ｌであった。亜鉛系めっき排水１Ｌについて、ｐＨ３以下の酸性雰囲気を保持した状態で金属製錬排水および研磨加工排水を各１ｍｌ添加した。次いで、水酸化ナトリウムにてｐＨを９〜１０に調整した（実施例１）。また、これとの比較のため、同様に、上記亜鉛めっき系排水について、ｐＨ３以下の酸性雰囲気下にて鉄塩系凝集剤を添加し、水酸化ナトリウムにてｐＨを９〜１０に調整した。鉄塩は塩化第二鉄とし、鉄として３００ｍｇ／Ｌを添加した（比較例１）。
【００１６】
処理後の水は原子吸光光度法により亜鉛を定量した。表１は本発明の固液分離剤、および鉄塩系凝集剤による亜鉛の処理試験結果を示す。
【表１】
【００１７】
実施例２、比較例２
実施例２に使用した亜鉛系めっき排水はアンモニウム浴、亜鉛−ニッケル合金めっき浴の水洗水が混在している排水であり、処理前の亜鉛濃度は４１３ｍｇ／Ｌであった。亜鉛系めっき排水１Ｌについて、ｐＨ３以下の酸性雰囲気を保持した状態で金属製錬排水および研磨加工排水を各１ｍｌ添加した。次いで、水酸化ナトリウムにてｐＨを９〜１０に調整した（実施例２）。また、これとの比較のため、同様に、上記亜鉛めっき系排水について、ｐＨ３以下の酸性雰囲気下にて鉄塩系凝集剤を添加し、水酸化ナトリウムにてｐＨを９〜１０に調整した。鉄塩は塩化第二鉄とし、鉄として３００ｍｇ／Ｌを添加した（比較例２）。
【００１８】
処理後の水は原子吸光光度法により亜鉛を定量した。表２は本発明の固液分離剤、および鉄塩系凝集剤による亜鉛の処理試験結果を示す。
【表２】
【００１９】
鉄塩系凝集剤のみの場合と比較すると、本発明の固液分離剤を添加した処理では凝集性、共沈性が良好で、沈降速度が増し、明らかに処理効果が向上した。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
金属表面処理で銅、ニッケル、亜鉛、クロム、マンガン、アルミニウム、スズ、カドミウム、鉛、ヒ素、水銀などの重金属を含有する排水処理において、固液分離剤として、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、またはポリ硫酸第二鉄等の鉄塩を添加し、水酸化ナトリウムまたは水酸化カルシウムにてｐＨ調整し凝集沈降処理する際に沈降性の良くない排水を処理することが可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属表面処理など重金属を含有する排水を対象とした水処理用固液分離剤と分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属表面処理では銅、ニッケル、亜鉛、クロム、マンガン、アルミニウム、スズ、カドミウム、鉛、ヒ素、水銀などの重金属を含有する排水処理に固液分離剤として、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、またはポリ硫酸第二鉄等の鉄塩を添加し、水酸化ナトリウムまたは水酸化カルシウムにてｐＨ調整する凝集沈殿法が用いられてきた。同様な処理として例えば、ダストの水洗時に発生する排水から重金属類を除去する排水処理方法（特許文献１）が提案されているが、表面処理剤に含まれる錯形成物質として、グルコン酸、エチレンジアミン四酢酸、カルボン酸化合物、アンモニア、アミン化合物などが用いられている場合には重金属が十分に固液分離することができず、一部処理水中に流出することが多かった。また、鉄塩系凝集剤に酸化剤を添加することで凝集沈殿する方法（特許文献２）が提案されているが、沈殿分離した固形スラッジ量が増加すると、廃棄物量の増加を招く欠点があった。
【０００３】
鉄塩系凝集剤の代わりに、またはそれと併用して硫化ナトリウムや硫化物系処理剤を使用する方法（特許文献３）が提案されているが、臭気や、酸性下での有毒ガスの発生などの問題があり、添加量の厳密な管理が必要であった。また、これらを用いて凝集沈殿により生成したフロックは沈降速度が遅いため、フロックが排水の流れに随伴して流出し、結果として重金属の排水規制値を越えてしまう欠点があった。
【先行技術文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１２９８６
【特許文献２】特開２００７−３８１９６
【特許文献３】特開２００９−１０６８５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、金属表面処理など重金属を含有する排水処理において、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、またはポリ硫酸第二鉄等の鉄塩系凝集剤のみでは、重金属の十分な処理効果が得られず、さらにはスラッジ量の増加を招く排水処理、また、硫化ナトリウムや硫化物系処理剤の使用では、凝集沈殿における沈降性が良好でない排水処理に用いる。
【０００６】
本発明は、重金属イオン排水に鉄イオンを用いて凝集沈降処理する際、沈降処理されなかった錯イオンなどの重金属がイオンとして溶出することを抑制させ、沈降速度を増加させて凝集沈降処理することで、重金属の処理を可能とする固液分離剤および分離方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述目的を達成するため、本発明は以下のような特徴的な構成を備える。
【０００８】
（１）金属イオン添加剤及び無機酸素化合物添加剤を用いた共沈凝集剤であって、ｐＨを３以下の酸性にすることを特徴とする水処理用固液分離剤と分離法。
（２）金属イオン添加剤としては、リチウム、バリウム、カルシウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ガリウム、ナトリウム、インジウム、イットリウム、セリウム、チタン、ジルコニウム、スズ、鉄、コバルト、ニッケル、バナジウム、ニオブ、タングステン、クロム、モリブデン、マンガン、鉄、銅、銀、アンチモンなどのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする水処理用固液分離剤。
（３）無機酸素化合物添加剤としては、亜鉛酸素化合物、カドミウム酸素化合物、アルミニウム酸素化合物、ガリウム酸素化合物、インジウム酸素化合物、イットリウム酸素化合物、セリウム酸素化合物、チタン酸素化合物、ジルコニウム酸素化合物、スズ酸素化合物、鉄酸素化合物、コバルト酸素化合物、ニッケル酸素化合物、バナジウム酸素化合物、ニオブ酸素化合物、タングステン酸素化合物、クロム酸素化合物、モリブデン酸素化合物、マンガン酸素化合物、銅酸素化合物、アンチモン酸素化合物、ケイ素酸素化合物、カルシウム酸素化合物、マグネシウム酸素化合物などのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする水処理用固液分離剤。
【０００９】
金属イオン添加剤および無機酸素化合物添加剤としては、鉄鋼製錬排水、非鉄金属製錬排水、研磨加工排水、脱脂洗浄排水、酸洗浄排水、染料排水、顔料排水、窯業排水、土木排水、建築排水、ごみ処理排水、上水処理廃棄物排水、下水処理廃棄物排水などに含まれる成分であり、少なくとも一種類以上の排水、廃水または廃棄物を利用する。
【００１０】
本発明の固液分離剤を用いる処理において、上記固液分離剤だけの添加でも効果はあるが、鉄塩系凝集剤を同時に添加するとさらに効果がある。また、鉄塩系凝集剤は、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、またはポリ硫酸第二鉄のいずれであっても良い。鉄として１０〜１０００ｍｇ／Ｌの添加が好ましい。
【００１１】
金属イオン添加剤及び無機酸素化合物添加剤の添加順序は、特に制限されるべきものではないが、無機酸素化合物添加剤をｐＨ３以下の酸性下で添加した後に金属イオン添加剤を添加することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、排水中の重金属を不溶化し固液分離することが可能である。また、従来の凝集剤に比較して、より粗大なフロックが生成でき、沈降速度が増して清澄な処理水を得ることができる。
【００１３】
また、本発明は、カルシウム化合物やアルミニウム化合物などの無機凝集剤の添加が不要または少量で済むため、環境に調和した水処理が可能になる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明による固液分離剤について、その効果を確認するために次のような実験を行った。
【００１５】
実施例１、比較例１
実施例１に使用した亜鉛系めっき排水はジンケート浴、亜鉛−ニッケル合金めっき浴の水洗水が混在している排水であり、処理前の亜鉛濃度は９６ｍｇ／Ｌであった。亜鉛系めっき排水１Ｌについて、ｐＨ３以下の酸性雰囲気を保持した状態で金属製錬排水および研磨加工排水を各１ｍｌ添加した。次いで、水酸化ナトリウムにてｐＨを９〜１０に調整した（実施例１）。また、これとの比較のため、同様に、上記亜鉛めっき系排水について、ｐＨ３以下の酸性雰囲気下にて鉄塩系凝集剤を添加し、水酸化ナトリウムにてｐＨを９〜１０に調整した。鉄塩は塩化第二鉄とし、鉄として３００ｍｇ／Ｌを添加した（比較例１）。
【００１６】
処理後の水は原子吸光光度法により亜鉛を定量した。表１は本発明の固液分離剤、および鉄塩系凝集剤による亜鉛の処理試験結果を示す。
【表１】
【００１７】
実施例２、比較例２
実施例２に使用した亜鉛系めっき排水はアンモニウム浴、亜鉛−ニッケル合金めっき浴の水洗水が混在している排水であり、処理前の亜鉛濃度は４１３ｍｇ／Ｌであった。亜鉛系めっき排水１Ｌについて、ｐＨ３以下の酸性雰囲気を保持した状態で金属製錬排水および研磨加工排水を各１ｍｌ添加した。次いで、水酸化ナトリウムにてｐＨを９〜１０に調整した（実施例２）。また、これとの比較のため、同様に、上記亜鉛めっき系排水について、ｐＨ３以下の酸性雰囲気下にて鉄塩系凝集剤を添加し、水酸化ナトリウムにてｐＨを９〜１０に調整した。鉄塩は塩化第二鉄とし、鉄として３００ｍｇ／Ｌを添加した（比較例２）。
【００１８】
処理後の水は原子吸光光度法により亜鉛を定量した。表２は本発明の固液分離剤、および鉄塩系凝集剤による亜鉛の処理試験結果を示す。
【表２】
【００１９】
鉄塩系凝集剤のみの場合と比較すると、本発明の固液分離剤を添加した処理では凝集性、共沈性が良好で、沈降速度が増し、明らかに処理効果が向上した。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
金属表面処理で銅、ニッケル、亜鉛、クロム、マンガン、アルミニウム、スズ、カドミウム、鉛、ヒ素、水銀などの重金属を含有する排水処理において、固液分離剤として、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、またはポリ硫酸第二鉄等の鉄塩を添加し、水酸化ナトリウムまたは水酸化カルシウムにてｐＨ調整し凝集沈降処理する際に沈降性の良くない排水を処理することが可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属イオン排水に鉄イオンを用いて凝集沈降処理する際、金属イオンおよび無機酸素化合物を溶解しておくことによる水処理用固液分離剤の使用方法。
【請求項２】
前記重金属イオン排水に対して排水中で凝集共沈効果を与えることを特徴とする水処理用固液分離剤の使用方法。
【請求項３】
前記凝集共沈効果を与える添加剤として、金属イオン添加剤を含む無機酸素化合物添加剤を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の重金属イオン排水への水処理用固液分離剤の使用方法。
【請求項４】
前項金属イオン添加剤としては、リチウム、バリウム、カルシウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ガリウム、ナトリウム、インジウム、イットリウム、セリウム、チタン、ジルコニウム、スズ、コバルト、ニッケル、バナジウム、ニオブ、タングステン、クロム、モリブデン、マンガン、鉄、銅、銀、アンチモンなどのイオンのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする重金属イオン排水への水処理用固液分離剤の使用方法。
【請求項５】
請求項３の無機酸素化合物添加剤としては、亜鉛酸素化合物、カドミウム酸素化合物、アルミニウム酸素化合物、ガリウム酸素化合物、インジウム酸素化合物、イットリウム酸素化合物、セリウム酸素化合物、チタン酸素化合物、ジルコニウム酸素化合物、スズ酸素化合物、鉄酸素化合物、コバルト酸素化合物、ニッケル酸素化合物、バナジウム酸素化合物、ニオブ酸素化合物、タングステン酸素化合物、クロム酸素化合物、モリブデン酸素化合物、マンガン酸素化合物、銅酸素化合物、アンチモン酸素化合物、ケイ素酸素化合物、カルシウム酸素化合物、マグネシウム酸素化合物などのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする重金属イオン排水への水処理用固液分離剤の使用方法。
【請求項６】
金属イオン、無機酸素化合物添加剤の添加量はそれぞれ０．００１重量％以上１０重量％以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の重金属イオン排水への水処理用固液分離剤の使用方法。
【請求項７】
請求項１乃至６に記載の発明における前記重金属イオン排水への水処理用固液分離剤は、鉄鋼製錬排水、非鉄金属製錬排水、研磨加工排水、脱脂洗浄排水、酸洗浄排水、染料排水、顔料排水、窯業排水、土木排水、建築排水、ごみ処理排水、上水処理廃棄物排水、下水処理廃棄物排水などに含まれる成分のうち少なくとも一種類以上の排水、廃水または廃棄物を利用することを特徴とする添加剤。
【請求項１】
重金属イオン排水に鉄イオンを用いて凝集沈降処理する際、金属イオンおよび無機酸素化合物を溶解しておくことによる水処理用固液分離剤の使用方法。
【請求項２】
前記重金属イオン排水に対して排水中で凝集共沈効果を与えることを特徴とする水処理用固液分離剤の使用方法。
【請求項３】
前記凝集共沈効果を与える添加剤として、金属イオン添加剤を含む無機酸素化合物添加剤を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の重金属イオン排水への水処理用固液分離剤の使用方法。
【請求項４】
前項金属イオン添加剤としては、リチウム、バリウム、カルシウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ガリウム、ナトリウム、インジウム、イットリウム、セリウム、チタン、ジルコニウム、スズ、コバルト、ニッケル、バナジウム、ニオブ、タングステン、クロム、モリブデン、マンガン、鉄、銅、銀、アンチモンなどのイオンのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする重金属イオン排水への水処理用固液分離剤の使用方法。
【請求項５】
請求項３の無機酸素化合物添加剤としては、亜鉛酸素化合物、カドミウム酸素化合物、アルミニウム酸素化合物、ガリウム酸素化合物、インジウム酸素化合物、イットリウム酸素化合物、セリウム酸素化合物、チタン酸素化合物、ジルコニウム酸素化合物、スズ酸素化合物、鉄酸素化合物、コバルト酸素化合物、ニッケル酸素化合物、バナジウム酸素化合物、ニオブ酸素化合物、タングステン酸素化合物、クロム酸素化合物、モリブデン酸素化合物、マンガン酸素化合物、銅酸素化合物、アンチモン酸素化合物、ケイ素酸素化合物、カルシウム酸素化合物、マグネシウム酸素化合物などのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする重金属イオン排水への水処理用固液分離剤の使用方法。
【請求項６】
金属イオン、無機酸素化合物添加剤の添加量はそれぞれ０．００１重量％以上１０重量％以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の重金属イオン排水への水処理用固液分離剤の使用方法。
【請求項７】
請求項１乃至６に記載の発明における前記重金属イオン排水への水処理用固液分離剤は、鉄鋼製錬排水、非鉄金属製錬排水、研磨加工排水、脱脂洗浄排水、酸洗浄排水、染料排水、顔料排水、窯業排水、土木排水、建築排水、ごみ処理排水、上水処理廃棄物排水、下水処理廃棄物排水などに含まれる成分のうち少なくとも一種類以上の排水、廃水または廃棄物を利用することを特徴とする添加剤。
【公開番号】特開２０１２−２５０２２６（Ｐ２０１２−２５０２２６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３４５８７（Ｐ２０１１−１３４５８７）
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（５９６１０２８１６）日本フイルター株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（５９６１０２８１６）日本フイルター株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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