(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄含有金属排水を２段中和して、生成する鉄及び他の金属の水酸化物を含む汚泥と処理水とに分離する方法において、
第１段の中和は、アルカリを添加することなく、ｐＨが３．５〜５．０となるように前記の分離した汚泥を排水に添加することにより行い、
第２段の中和は、前記の分離した汚泥を添加することなく、ｐＨが８．０〜９．５となるようにアルカリを直接排水に添加することにより行うと共に、該第２段の中和を行う中和槽に空気を散気してＦｅ２＋の酸化を行う
ことを特徴とする鉄含有金属排水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は鉄含有金属排水の処理方法に係り、特に鉄含有金属排水を中和して不溶性水酸化物を生成させ、この水酸化物を含む汚泥と処理水とに分離し、分離した汚泥を中和工程に返送する鉄含有金属排水の処理方法において、高濃度汚泥を得るために必要な汚泥返送量の制御を容易に行って、低コストで効率的な処理を行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
重金属含有排水の処理において、濃縮性に富み、脱水性に優れた高濃度重金属水酸化物汚泥を得る方法として、アルカリ汚泥法がある。この方法は、重金属含有排水にアルカリ剤を直接添加せずに、後工程のシックナーの排泥の一部と混合して添加する方法である（特公昭６１−１５６号公報）。即ち、アルカリ汚泥法の原理は、汚泥にアルカリを添加し、汚泥に吸着されたアルカリで原水（重金属含有排水）を中和することにある。
【０００３】
このようなアルカリ汚泥法において、汚泥分離工程から返送し、アルカリと混合して原水に添加する汚泥量については、下記式で算出される汚泥返送比Ｒが運転管理の指標として用いられ、この返送比Ｒは１５〜４０の範囲となるように、汚泥返送量が制御される（特開平５−５７２９２号公報）、即ち、原水量、発生ＳＳ量、汚泥濃度を測定し、これらの測定値から、下記式より算出される返送比（Ｒ）が１５〜４０の範囲となるように、汚泥返送量が制御されている。
【０００４】
【数１】
0003674062.tif 000002
【０００５】
このような汚泥返送比Ｒに基く制御によれば、得られる汚泥濃度は従来の２〜３％から２０〜３０％と、大幅に向上する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の方法では、汚泥返送量の制御のために、原水流量、発生ＳＳ量、汚泥濃度及び汚泥返送量の各因子を測定するための計測機器と、汚泥返送比Ｒを算出するための演算システムが必要となり、設備が複雑かつ高価になるという問題がある。
【０００７】
本発明者らは、上記従来の問題点を解決し、鉄含有金属排水を中和して不溶性水酸化物を生成させ、この水酸化物を含む汚泥と処理水とに分離し、分離した汚泥を中和工程に返送する方法において、高濃度汚泥を得るために必要な汚泥返送量の制御を、複雑な計測機器や演算システムを用いることなく容易に行って、低コストで効率的な処理を行う方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の鉄含有金属排水の処理方法は、鉄含有金属排水を２段中和して、生成する鉄及び他の金属の水酸化物を含む汚泥と処理水とに分離する方法において、第１段の中和は、アルカリを添加することなく、ｐＨが３．５〜５．０となるように前記の分離した汚泥を排水に添加することにより行い、第２段の中和は、前記の分離した汚泥を添加することなく、ｐＨが８．０〜９．５となるようにアルカリを直接排水に添加することにより行うと共に、該第２段の中和を行う中和槽に空気を散気してＦｅ２＋の酸化を行うことを特徴とする。
【０００９】
即ち、本発明者は、汚泥返送による重金属含有排水の中和処理について鋭意検討を重ねた結果、鉄（Ｆｅ3+）を含む排水であれば、前述の計測機器や演算システムを用いることなく、返送汚泥をｐＨ計と連動させて循環させる簡単なシステムで最適汚泥返送量を制御可能であることを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
【作用】
塩化第二鉄１０００ｐｐｍ（Ｆｅ3+として）溶液の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）による中和試験結果を下記表１に示す。表１より明らかなようにＦｅ3+はｐＨ４．０でほぼ完全に析出する。
【００１１】
更にＮａＯＨを添加すると、過剰になったＮａＯＨは析出した水酸化物に吸着され、ｐＨ８〜９では吸着ＮａＯＨ／析出水酸化物の比で１〜５％が吸着されていることが判明した。
【００１２】
【表１】
0003674062.tif 000003
【００１３】
従って、２段目の中和を８．０〜９．５で行って得られた汚泥を、第１段目の中和工程に原水の２０〜１００倍量返送すれば、この汚泥に吸着されているアルカリと原水中のＦｅ3+とが反応して中和反応を終了させることができる。
【００１４】
しかして、このときのｐＨはｐＨ３．５〜５．０、好適にはｐＨ４〜４．５で十分である。
【００１５】
ところで、原水中に遊離酸が存在すると汚泥中のアルカリは遊離酸と反応するため、Ｆｅ3+の析出は不完全となる。このため、原水中の遊離の酸は予め中和しておく必要がある。
【００１６】
通常、鉄を含む排水は酸洗ラインから排出される。酸洗ラインでは、一般には酸として塩酸，硫酸などの強酸が使用される。図２にＨ2 ＳＯ4 ９７０ｐｐｍを含む硫酸希薄溶液をＮａＯＨで中和した場合のｐＨ曲線を示す。この図２より、ｐＨ３〜４で遊離酸の中和はほぼ終了しており、従って、遊離酸を含む原水であれば、ｐＨ３〜３．５で予備中和しておくことにより、金属イオンのみを中和処理できることが明らかである。
【００１７】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の鉄含有金属排水の処理方法の一実施例方法を示す系統図である。
【００１９】
図１中、１は予備中和槽、２は第１中和槽、３は第２中和槽、４は沈殿槽、５はアルカリ貯槽であり、１１〜２２の各符号は配管を示す。配管１６，２１，１７には各々バルブＶ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 が設けられており、各バルブは、それぞれ、各中和槽１，２，３に設けられたｐＨ計１Ａ，２Ａ，３Ａに連動するよう構成されている。
【００２０】
本実施例の方法においては、原水（酸洗ラインから排出された遊離酸を含む、ｐＨ１．５〜２．０程度の鉄含有金属排水）は、まず、配管１１より予備中和槽１に導入され、アルカリ貯槽５から配管１６を経て添加されるアルカリにより予備中和される。この予備中和槽１においては、ｐＨ計１Ａに連動するバルブＶ1 の開閉により、系内のｐＨがｐＨ２．５〜３．５となるように予備中和することにより、原水中の遊離の酸を中和する。
【００２１】
予備中和槽１の流出液は、次いで配管１２より第１中和槽２に導入され、後段の沈殿槽４から配管１９，２１を経て返送される返送汚泥が添加されて、第１段目の中和が行われる。この第１中和槽２においては、ｐＨ計２Ａに連動するバルブＶ2 の開閉により、系内のｐＨがｐＨ３．５〜５．０、好ましくはｐＨ４〜４．５となるような汚泥量が返送される。この第１中和槽２における第１段目の中和により、返送汚泥表面に吸着しているアルカリとの反応で鉄の水酸化物が汚泥表面に析出する。
【００２２】
第１中和槽２の流出液は次いで配管１３より第２中和槽３に導入され、アルカリ貯槽５から配管１７を経て添加されるアルカリにより第２段目の中和が行われる。この第２中和槽３においては、ｐＨ計３Ａに連動するバルブＶ３の開閉により、系内のｐＨがｐＨ８．０〜９．５となるようにアルカリ添加量が調整され、汚泥表面へのアルカリの吸着が行われる。
【００２３】
なお、この第２中和槽３には、配管１８より空気が散気されており、これにより、Ｆｅ２＋の酸化が行われる。
【００２４】
第２中和槽３の流出液は、次いで配管１４より沈殿槽４に導入されるが、その過程で、配管２２よりポリマーが添加され、凝集が促進される。
【００２５】
沈殿槽４で分離された上澄水は、配管１５より処理水として系外へ排出される。一方、分離汚泥は配管１９より抜き出され、必要量が返送汚泥として配管２１より第１中和槽２に返送され、残部は配管２０より系外へ排出され、脱水工程へ送給される。
【００２６】
なお、原水中に第一鉄イオン（Ｆｅ2+）が多量に含まれる場合には、塩素系の酸化剤等を予備中和槽に添加して、予めＦｅ2+をＦｅ3+に酸化しておく。
【００２７】
本発明において、原水に添加するアルカリとしては、水酸化ナトリウム、消石灰等のアルカリ剤が挙げられ、ポリマーとしてはポリアクリルアミド、その部分加水分解物等が挙げられる。このポリマーは、別途、凝集槽を設けて添加しても良い。
【００２８】
このような方法により、複雑な測定機器や演算システムを必要とすることなく、一般的な汎用センサーであるｐＨ計との連動により、汚泥返送量を適確に制御して、良好な処理を行える。
【００２９】
なお、図示の方法は、本発明の一実施例方法であって、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示の方法に限定されるものではない。
【００３０】
例えば、予備中和槽は必ずしも必要とされず、原水中の遊離酸の量が少ない場合には、省略することができる。
【００３１】
また、本発明において、沈殿槽の代りに、固液分離手段として、膜分離手段を用いることも可能である。
【００３２】
以下に具体的な実施例及び比較例を挙げて本発明をより詳細に説明する。
【００３３】
実施例１
図１に示す本発明方法に従って下記水質の酸洗廃水の処理を行った。なお、装置の処理能力は５リットル／ｈｒである。
【００３４】
原水水質
ｐＨ：１．５〜２．５
Ｔ−Ｆｅ：１００〜３５０ｐｐｍ
Ｆｅ3+比率（Ｔ−Ｆｅ中のＦｅ3+の割合）：７０〜９０％
アルカリとしてはＮａＯＨを用い、各中和槽のｐＨは、表２に示す範囲となるように、各々、アルカリ添加量又は汚泥返送量を制御した。
【００３５】
得られた汚泥の濃度を表２に示す。
【００３６】
比較例１
実施例１において、汚泥の返送を行わなかったこと以外は同様にして処理を行い、得られた汚泥の濃度を表２に示した。
【００３７】
【表２】
0003674062.tif 000004
【００３８】
表２より、本発明の方法によれば、ｐＨ計による汚泥返送量の連動制御のみで、高濃度汚泥を得ることができることが明らかである。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の鉄含有金属排水の処理方法によれば、複雑な計測機器や演算システムを用いることなく、返送汚泥を一般的な汎用センサーであるｐＨ計と連動させて循環させる簡単なシステムで、最適汚泥返送量を容易かつ適確に制御して、極めて清澄度の高い高水質の処理水及び高濃度で脱水性に優れた汚泥を安定かつ効率的に、低コストにて得ることが可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鉄含有金属排水の処理方法の一実施例方法を示す系統図である。
【図２】硫酸希薄溶液をＮａＯＨで中和した場合のｐＨ曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
１  予備中和槽
１Ａ，２Ａ，３Ａ  ｐＨ計
２  第１中和槽
３  第２中和槽
４  沈殿槽
５  アルカリ貯槽
【図１】
0003674062.tif 000005
【図２】
0003674062.tif 000006