鉄含有排水の処理方法
【課題】 工場や鉱山などから排出される鉄を含む排水、特に鉄がコロイド状態ないし懸濁状態などとして存在している「赤い水」から、鉄を水酸化物として迅速に沈降させ、効率よく且つ完全に鉄を分離除去する方法を提供する。
【解決手段】 排水中に含まれる鉄を固液分離する際に、排水１ｍ３当たり亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）を５〜５０ｇ添加した後、空気を吹き込んで酸化中和処理を行い、ノニオン系凝集剤などの通常の凝集剤を加えて排水中の鉄を固液分離する。
【解決手段】 排水中に含まれる鉄を固液分離する際に、排水１ｍ３当たり亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）を５〜５０ｇ添加した後、空気を吹き込んで酸化中和処理を行い、ノニオン系凝集剤などの通常の凝集剤を加えて排水中の鉄を固液分離する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水中に含まれる鉄を効率良く固液分離する鉄含有排水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場などから排出される排水や、鉱山から排出される坑水には重金属が含まれているため、中和処理やイオン交換樹脂処理などの方法により、含有されている重金属を除去する必要がある。特に鉄は多くの排水や坑水に含まれており、効率的に除去しなければならない元素の一つである。例えば、操業中あるいは終掘後の鉱山から排出される坑水中には一般的に鉄が含まれているため、これを除去することは環境の保護及び生活環境の安全性の観点から極めて重要である。
【０００３】
近年、排水や坑水中に含まれる鉄による「赤い水」が、自然環境に障害を与えるとして問題になっている。特にｐＨが中性付近の坑水中には、一般的に鉄化合物がコロイド状や懸濁状などの状態で存在していることが多い。このような状態の鉄化合物は非常に微細であるため、長期間静置しても沈降することがない。そのため、イオン形態の鉄が存在しなくても、このような沈殿しない鉄化合物が「赤い水」の原因となっている。
【０００４】
従来から、排水中に含まれる鉄などの一般的な除去方法として、凝集処理法、酸化法、ろ過法、鉄バクテリア法、イオン交換法があり、これらの方法を併用した処理も実施されている。例えば、特開２０００−１１７２７０号公報や特開２００５−２６２２０７号公報などには、これらの方法を利用した排水の処理方法が記載されている。
【０００５】
しかしながら、上記した従来の方法によっても、鉄を含む排水から満足すべき効率で鉄を固液分離することは難しかった。特に排水の「赤い水」に懸濁している鉄化合物は、その殆どが水酸化物などであって、しかも非常に細か状態であり、場合によってはコロイド状態で存在していることもあるため、このような微細な鉄化合物は、凝集剤を加えても大きなフロックに成長せず、従って長期間放置しても分離除去することが難しかった。このような事情から、排水に含まれる鉄を、迅速に且つ効率よく分離除去する方法の提供が望まれている。
【特許文献１】特開２０００−１１７２７０号公報
【特許文献２】特開２００５−２６２２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記した従来の事情に鑑み、鉄を含む排水や坑水（以下、単に排水と称する）から、効率よく且つ完全に鉄を分離除去する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明が提供する鉄含有排水の処理方法は、排水中に含まれる鉄を固液分離する際に、排水１ｍ３当たり亜硫酸ナトリウムを５〜５０ｇ添加した後、酸化中和処理を行い、凝集剤を加えて排水中の鉄を固液分離することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、排水中に含まれる鉄がコロイド状態ないし懸濁状態などとして存在している場合であっても、排水中の鉄を大きなフロックに凝集させ、沈降速度を高めて迅速な固液分離を可能とすると共に、鉄を効率よくしかも完全に固液分離することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明方法においては、通常のごとく排水に凝集剤を添加する前に、排水に亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）を添加する。その後、通常の固液分離と同様に、酸化中和処理と凝集剤の添加によって、亜硫酸ナトリウムを添加しない場合に比べて、鉄殿物の沈降速度が速くなり、しかも鉄濃度がより低い処理排水を得ることができる。
【００１０】
尚、亜硫酸ナトリウムの添加により鉄殿物の沈降速度が速くなる理由は、次のように考えられる。即ち、亜硫酸ナトリウムの添加により、鉄の表面は溶解度の低い亜硫酸塩となり、この亜硫酸塩は引き続き行われる酸化中和処理により徐々に硫酸塩となる。鉄の硫酸塩は溶解度が大きいため、表面の鉄の一部は一旦溶解することになるが、すぐに中和されて水酸化物に変化する。この亜硫酸塩の酸化は徐々に進むため、鉄の水酸化物は比較的ゆっくりと生成して粒子が大きくなりやすく、また隣接する鉄化合物と密着した状態で水酸化物が成長する。その結果、元来の鉄の水酸化物に比べ大きな粒子が生成し、沈降しやすくなるものと考えられる。
【００１１】
排水に添加する亜硫酸ナトリウムの添加量は、排水１ｍ３当たり５〜５０ｇの範囲であればよい。排水１ｍ３当たりの添加量が５ｇ未満では鉄の水酸化物を効率よく沈降させることができず、また５０ｇを超えて添加しても添加量の増加に見合う効果が得られないことから好ましくない。更に、排水１ｍ３当たりの添加量を２５〜５０gとすれば、排水中の鉄濃度の低減に有効であるため好ましい。
【００１２】
亜硫酸ナトリウム添加後の酸化中和処理は、従来から知られている一般的な方法を用いることができ、例えば、撹拌した排水中に、ボールフィルターなどを用いて空気を吹き込む方法がある。また、凝集剤としては、従来から鉄などの金属の凝集に使用されているものでよく、例えば、ノニオン系凝集剤やポリアルミニウムクロライド（Ｐｏｌｙ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）などを用いることができる。
【実施例】
【００１３】
［実施例１］
鉄を１.７ｍｇ／ｌ含む坑水原水１リットルに対し、凝集効果があると思われる試薬としてＮａ２ＳＯ３、ＦｅＳＯ４、ＦｅＣｌ３のいずれか１種を、それぞれ５ｇ／ｍ３あるいは５０ｇ／ｍ３添加した。次に、撹拌機を用いて２００ｒｐｍで撹拌しながら、ダイヤフラム式ポンプを用いてボールフィルターにより空気を１０分間吹き込んだ。
【００１４】
その後、ノニオン系凝集剤（商品名：スミフロックＦＮ−２０Ｈ）を０.５ｇ／ｍ３及びポリアルミニウムクロライド（ＰＡＣ）を２０ｇ／ｍ３添加し、６時間静置した。また、従来例として、上記試薬を添加しない坑水原水についても、上記と同様にして試験した。
【００１５】
上記本発明例及び従来例による各試料について、凝集物が沈降した後の上澄み液を採取し、ＩＣＰ発光分析法にて鉄の分析を行った。得られた結果を下記表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
上記表１から分るように、他の薬剤に比べてＮａ２ＳＯ３の添加が最も有効であり、特にＮａ２ＳＯ３を５０ｇ／ｍ３添加した場合に沈降６時間後の上澄み液のＦｅ濃度は０.０９ｍｇ／ｌと最も低い値を示した。この結果から、鉄化合物が微細な粒子状で存在し、凝集剤のみでは固液分離が困難である坑水に対して、凝集剤添加前にＮａ２ＳＯ３を添加することによって、鉄を効率よく固液分離できることが分る。
【００１８】
［実施例２］
坑水原水１リットルに対し、Ｎａ２ＳＯ３を１０、２５、５０ｇ／ｍ３添加した後、撹拌機を用いて２００ｒｐｍで撹拌しながら、ダイヤフラム式ポンプを用いてボールフィルターにより空気を１０分間吹き込んだ。次に、ノニオン系凝集剤（商品名：スミフロックＦＮ−２０Ｈ）を０.５ｇ／ｍ３及びポリアルミニウムクロライド（ＰＡＣ）を２０ｇ／ｍ３添加し、６時間静置した。また、比較のために、ノニオン系凝集剤及びポリアルミニウムクロライド（ＰＡＣ）を添加しなかった以外は上記と同様にして試験を行った。
【００１９】
凝集物が沈降した後の上澄み液を採取し、ＩＣＰ発光分析法にて鉄の分析を行った。得られた結果を図1に示す。Ｎａ２ＳＯ３を２５〜５０ｇ／ｍ３添加した場合、凝集剤の添加量に関わらず、上澄み液のＦｅ濃度は比較的低い値を示したことから、坑水中のＦｅ濃度が数ｐｐｍの場合、Ｎａ２ＳＯ３の添加量は排水１ｍ３に対して２５〜５０gとすることが鉄の低減に有効であることが分る。
【００２０】
［実施例３］
塩化第二鉄を用いて鉄濃度が約２ｍｇ／ｌの液を作製し、通常の坑水原水と同程度のｐＨとなるように消石灰によりｐＨ７に調整した。この疑似液１リットルに対しＮａ２ＳＯ３を２５ｇ／ｍ３添加し、２００ｒｐｍで撹拌しながら、ダイヤフラム式ポンプを用いてボールフィルターにより空気を１０分間吹き込んだ。
【００２１】
その後、ノニオン系凝集剤（商品名：スミフロックＦＮ−２０Ｈ）を０.５ｇ／ｍ３及びポリアルミニウムクロライド（ＰＡＣ）を２０ｇ／ｍ３添加し、６時間静置した。また、従来例として、Ｎａ２ＳＯ３を添加しなかった以外は上記と同様にして試験を行った。
【００２２】
上記本発明例及び従来例による各試料について、凝集物が沈降した後の上澄み液を採取し、ＩＣＰ発光分析法にて鉄の分析を行った。また、沈降した殿物の粒度分布をマイクロトラックにより測定した。得られた結果を下記表２に示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】
凝集剤のみの場合よりもＮａ２ＳＯ３を添加した方が、鉄澱物の固液分離に有効であることが分る。また、鉄殿物のマイクロトラックで測定した平均粒径は、Ｎａ２ＳＯ３無添加有が１４.６μｍであるのに対し、Ｎａ２ＳＯ３を添加した場合は２０.５μｍであることから、Ｎａ２ＳＯ３を添加した方が粒子が大きくなり、固液分離に有効であることが分る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】Ｎａ２ＳＯ３添加量と上澄み液のＦｅ濃度との関係を示すグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水中に含まれる鉄を効率良く固液分離する鉄含有排水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場などから排出される排水や、鉱山から排出される坑水には重金属が含まれているため、中和処理やイオン交換樹脂処理などの方法により、含有されている重金属を除去する必要がある。特に鉄は多くの排水や坑水に含まれており、効率的に除去しなければならない元素の一つである。例えば、操業中あるいは終掘後の鉱山から排出される坑水中には一般的に鉄が含まれているため、これを除去することは環境の保護及び生活環境の安全性の観点から極めて重要である。
【０００３】
近年、排水や坑水中に含まれる鉄による「赤い水」が、自然環境に障害を与えるとして問題になっている。特にｐＨが中性付近の坑水中には、一般的に鉄化合物がコロイド状や懸濁状などの状態で存在していることが多い。このような状態の鉄化合物は非常に微細であるため、長期間静置しても沈降することがない。そのため、イオン形態の鉄が存在しなくても、このような沈殿しない鉄化合物が「赤い水」の原因となっている。
【０００４】
従来から、排水中に含まれる鉄などの一般的な除去方法として、凝集処理法、酸化法、ろ過法、鉄バクテリア法、イオン交換法があり、これらの方法を併用した処理も実施されている。例えば、特開２０００−１１７２７０号公報や特開２００５−２６２２０７号公報などには、これらの方法を利用した排水の処理方法が記載されている。
【０００５】
しかしながら、上記した従来の方法によっても、鉄を含む排水から満足すべき効率で鉄を固液分離することは難しかった。特に排水の「赤い水」に懸濁している鉄化合物は、その殆どが水酸化物などであって、しかも非常に細か状態であり、場合によってはコロイド状態で存在していることもあるため、このような微細な鉄化合物は、凝集剤を加えても大きなフロックに成長せず、従って長期間放置しても分離除去することが難しかった。このような事情から、排水に含まれる鉄を、迅速に且つ効率よく分離除去する方法の提供が望まれている。
【特許文献１】特開２０００−１１７２７０号公報
【特許文献２】特開２００５−２６２２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記した従来の事情に鑑み、鉄を含む排水や坑水（以下、単に排水と称する）から、効率よく且つ完全に鉄を分離除去する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明が提供する鉄含有排水の処理方法は、排水中に含まれる鉄を固液分離する際に、排水１ｍ３当たり亜硫酸ナトリウムを５〜５０ｇ添加した後、酸化中和処理を行い、凝集剤を加えて排水中の鉄を固液分離することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、排水中に含まれる鉄がコロイド状態ないし懸濁状態などとして存在している場合であっても、排水中の鉄を大きなフロックに凝集させ、沈降速度を高めて迅速な固液分離を可能とすると共に、鉄を効率よくしかも完全に固液分離することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明方法においては、通常のごとく排水に凝集剤を添加する前に、排水に亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）を添加する。その後、通常の固液分離と同様に、酸化中和処理と凝集剤の添加によって、亜硫酸ナトリウムを添加しない場合に比べて、鉄殿物の沈降速度が速くなり、しかも鉄濃度がより低い処理排水を得ることができる。
【００１０】
尚、亜硫酸ナトリウムの添加により鉄殿物の沈降速度が速くなる理由は、次のように考えられる。即ち、亜硫酸ナトリウムの添加により、鉄の表面は溶解度の低い亜硫酸塩となり、この亜硫酸塩は引き続き行われる酸化中和処理により徐々に硫酸塩となる。鉄の硫酸塩は溶解度が大きいため、表面の鉄の一部は一旦溶解することになるが、すぐに中和されて水酸化物に変化する。この亜硫酸塩の酸化は徐々に進むため、鉄の水酸化物は比較的ゆっくりと生成して粒子が大きくなりやすく、また隣接する鉄化合物と密着した状態で水酸化物が成長する。その結果、元来の鉄の水酸化物に比べ大きな粒子が生成し、沈降しやすくなるものと考えられる。
【００１１】
排水に添加する亜硫酸ナトリウムの添加量は、排水１ｍ３当たり５〜５０ｇの範囲であればよい。排水１ｍ３当たりの添加量が５ｇ未満では鉄の水酸化物を効率よく沈降させることができず、また５０ｇを超えて添加しても添加量の増加に見合う効果が得られないことから好ましくない。更に、排水１ｍ３当たりの添加量を２５〜５０gとすれば、排水中の鉄濃度の低減に有効であるため好ましい。
【００１２】
亜硫酸ナトリウム添加後の酸化中和処理は、従来から知られている一般的な方法を用いることができ、例えば、撹拌した排水中に、ボールフィルターなどを用いて空気を吹き込む方法がある。また、凝集剤としては、従来から鉄などの金属の凝集に使用されているものでよく、例えば、ノニオン系凝集剤やポリアルミニウムクロライド（Ｐｏｌｙ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）などを用いることができる。
【実施例】
【００１３】
［実施例１］
鉄を１.７ｍｇ／ｌ含む坑水原水１リットルに対し、凝集効果があると思われる試薬としてＮａ２ＳＯ３、ＦｅＳＯ４、ＦｅＣｌ３のいずれか１種を、それぞれ５ｇ／ｍ３あるいは５０ｇ／ｍ３添加した。次に、撹拌機を用いて２００ｒｐｍで撹拌しながら、ダイヤフラム式ポンプを用いてボールフィルターにより空気を１０分間吹き込んだ。
【００１４】
その後、ノニオン系凝集剤（商品名：スミフロックＦＮ−２０Ｈ）を０.５ｇ／ｍ３及びポリアルミニウムクロライド（ＰＡＣ）を２０ｇ／ｍ３添加し、６時間静置した。また、従来例として、上記試薬を添加しない坑水原水についても、上記と同様にして試験した。
【００１５】
上記本発明例及び従来例による各試料について、凝集物が沈降した後の上澄み液を採取し、ＩＣＰ発光分析法にて鉄の分析を行った。得られた結果を下記表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
上記表１から分るように、他の薬剤に比べてＮａ２ＳＯ３の添加が最も有効であり、特にＮａ２ＳＯ３を５０ｇ／ｍ３添加した場合に沈降６時間後の上澄み液のＦｅ濃度は０.０９ｍｇ／ｌと最も低い値を示した。この結果から、鉄化合物が微細な粒子状で存在し、凝集剤のみでは固液分離が困難である坑水に対して、凝集剤添加前にＮａ２ＳＯ３を添加することによって、鉄を効率よく固液分離できることが分る。
【００１８】
［実施例２］
坑水原水１リットルに対し、Ｎａ２ＳＯ３を１０、２５、５０ｇ／ｍ３添加した後、撹拌機を用いて２００ｒｐｍで撹拌しながら、ダイヤフラム式ポンプを用いてボールフィルターにより空気を１０分間吹き込んだ。次に、ノニオン系凝集剤（商品名：スミフロックＦＮ−２０Ｈ）を０.５ｇ／ｍ３及びポリアルミニウムクロライド（ＰＡＣ）を２０ｇ／ｍ３添加し、６時間静置した。また、比較のために、ノニオン系凝集剤及びポリアルミニウムクロライド（ＰＡＣ）を添加しなかった以外は上記と同様にして試験を行った。
【００１９】
凝集物が沈降した後の上澄み液を採取し、ＩＣＰ発光分析法にて鉄の分析を行った。得られた結果を図1に示す。Ｎａ２ＳＯ３を２５〜５０ｇ／ｍ３添加した場合、凝集剤の添加量に関わらず、上澄み液のＦｅ濃度は比較的低い値を示したことから、坑水中のＦｅ濃度が数ｐｐｍの場合、Ｎａ２ＳＯ３の添加量は排水１ｍ３に対して２５〜５０gとすることが鉄の低減に有効であることが分る。
【００２０】
［実施例３］
塩化第二鉄を用いて鉄濃度が約２ｍｇ／ｌの液を作製し、通常の坑水原水と同程度のｐＨとなるように消石灰によりｐＨ７に調整した。この疑似液１リットルに対しＮａ２ＳＯ３を２５ｇ／ｍ３添加し、２００ｒｐｍで撹拌しながら、ダイヤフラム式ポンプを用いてボールフィルターにより空気を１０分間吹き込んだ。
【００２１】
その後、ノニオン系凝集剤（商品名：スミフロックＦＮ−２０Ｈ）を０.５ｇ／ｍ３及びポリアルミニウムクロライド（ＰＡＣ）を２０ｇ／ｍ３添加し、６時間静置した。また、従来例として、Ｎａ２ＳＯ３を添加しなかった以外は上記と同様にして試験を行った。
【００２２】
上記本発明例及び従来例による各試料について、凝集物が沈降した後の上澄み液を採取し、ＩＣＰ発光分析法にて鉄の分析を行った。また、沈降した殿物の粒度分布をマイクロトラックにより測定した。得られた結果を下記表２に示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】
凝集剤のみの場合よりもＮａ２ＳＯ３を添加した方が、鉄澱物の固液分離に有効であることが分る。また、鉄殿物のマイクロトラックで測定した平均粒径は、Ｎａ２ＳＯ３無添加有が１４.６μｍであるのに対し、Ｎａ２ＳＯ３を添加した場合は２０.５μｍであることから、Ｎａ２ＳＯ３を添加した方が粒子が大きくなり、固液分離に有効であることが分る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】Ｎａ２ＳＯ３添加量と上澄み液のＦｅ濃度との関係を示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水中に含まれる鉄を固液分離する方法において、排水１ｍ３当たり亜硫酸ナトリウムを５〜５０ｇ添加した後、酸化中和処理を行い、凝集剤を加えて排水中の鉄を固液分離することを特徴とする排水の処理方法。
【請求項２】
前記亜硫酸ナトリウム添加後の排水に、空気を吹き込んで酸化中和処理を行うことを特徴とする、請求項１に記載の排水の処理方法。
【請求項１】
排水中に含まれる鉄を固液分離する方法において、排水１ｍ３当たり亜硫酸ナトリウムを５〜５０ｇ添加した後、酸化中和処理を行い、凝集剤を加えて排水中の鉄を固液分離することを特徴とする排水の処理方法。
【請求項２】
前記亜硫酸ナトリウム添加後の排水に、空気を吹き込んで酸化中和処理を行うことを特徴とする、請求項１に記載の排水の処理方法。
【図１】
【公開番号】特開２００８−６２１４７（Ｐ２００８−６２１４７Ａ）
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４０９６６（Ｐ２００６−２４０９６６）
【出願日】平成１８年９月６日（２００６．９．６）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月６日（２００６．９．６）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
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