(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属含有排水にアルカリを添加して不溶性金属水酸化物を生成させる前処理工程と、この前処理工程からの液を、該不溶性金属水酸化物を含む汚泥と処理水とに固液分離する汚泥分離工程とを備え、該汚泥分離工程で分離した汚泥を前処理工程に返送して金属含有排水に混合する方法であって、該返送汚泥の濃度に基いて前記返送汚泥量を決定する方法において、
該返送汚泥の所定高さの圧力を測定し、この測定値に基いて該返送汚泥の濃度を算出することを特徴とする金属含有排水の処理方法。
【請求項２】
請求項１において、鉛直部を有し、該鉛直部の上部に開放部が設けられた開放配管であって、該鉛直部の下部に圧力センサーが取り付けられた配管に、前記返送汚泥を導入し、該配管内部の汚泥の圧力を測定することにより、前記返送汚泥の所定高さの圧力を測定することを特徴とする金属含有排水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は金属含有排水の処理方法に係り、特に金属含有排水を中和して不溶性金属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金属含有排水の処理方法において、返送汚泥濃度を簡単な設備で迅速にかつ適確に求めることにより、高濃度汚泥を得るために必要な汚泥返送量の制御を確実に行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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（以下、アルカリと汚泥の混合物を「アルカリ汚泥」と称す。）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（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返送汚泥量については、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は原水中に含有される金属の種類によっても異なるが、通常の場合、１５〜４０の範囲となるように、返送汚泥量が制御される（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の範囲で、経験上又は事前試験により確認された値となるように、返送汚泥量が制御されている。
【０００４】
【数１】
0003567506.tif 000002
【０００５】
このように汚泥返送比Ｒに基いて返送汚泥量を制御することにより、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】
図５は、従来の返送汚泥量の制御システムを示す系統図である。
【０００７】
図５において、１１は原水（重金属含有排水）の導入管であり、中和槽１に原水を導入する。１Ａは中和槽１に設けられたｐＨ計である。１２は中和槽１内の液を、ｐＨ計２Ａを備える凝集槽２に送給する配管である。１３は凝集槽２内の液を沈殿槽（シックナー）３に送給する配管であり、１４は処理水の排出配管、１５は沈殿槽３で分離された汚泥の抜出管であり、汚泥を図示しない脱水機へ送る排出配管１６と、アルカリ混合槽４に返送する返送配管１７とに分岐している。１８はアルカリ貯槽５内のアルカリを供給する配管であり、中和槽１への供給配管１８Ａとアルカリ混合槽４への供給配管１８Ｂとに分岐している。１９は凝集槽２にポリマー（高分子凝集剤）を供給する配管であり、２０はアルカリ混合槽４からアルカリ汚泥を中和槽２に送給する配管である。
【０００８】
Ｐ１  ，Ｐ２  ，Ｐ３  はポンプであり、Ｖ１  ，Ｖ２  ，Ｖ３  は自動弁である。また、２２は流量計、２３は原水ＳＳ計、２４は汚泥濃度計であり、流量計２２で測定された原水流量と原水ＳＳ計２３で測定された原水水質と、汚泥濃度計２４で測定された汚泥濃度の各値が演算システム１０に入力され、所定の汚泥返送比となるように、ポンプＰ２  の作動及び自動弁Ｖ３  の開閉を制御するように構成されている。また、中和槽１のｐＨに応じて、中和槽１へのアルカリ添加量及びアルカリ混合槽４へのアルカリ添加量が制御されるように、自動弁Ｖ１  ，Ｖ２  の開閉は、ｐＨ計１Ａの測定値に基いて制御される。
【０００９】
このような制御システムにおいて、導入管１１からの原水は、中和槽１でそのｐＨ値に応じて配管１８からのアルカリ、及び、配管２０からのアルカリ汚泥が添加されて中和された後、配管１２より凝集槽２に送給され、配管１９より添加されるポリマーで凝集処理され、その後、配管１３を経て沈殿槽３に送給されて沈降分離される。沈殿槽３で分離された上澄水は処理水として配管１４より系外へ排出され、一方、分離汚泥は配管１５より抜き出され、演算システム１０で選定された所定量はポンプＰ２  を備える配管１７より返送汚泥としてアルカリ混合槽４に返送され、残部は配管１６より脱水機に送給され、脱水処理される。
【００１０】
配管１７よりアルカリ混合槽４に返送された汚泥は、アルカリ貯槽５より配管１８，１８Ｂを経て供給されるアルカリと反応する。即ち、汚泥表面にアルカリが吸着される。このアルカリ吸着汚泥は配管２０より中和槽１に添加される。
【００１１】
ところで、汚泥返送比を決定する因子のうち、原水中和時の発生ＳＳ量は、原水を中和した際に、原水中に溶解していた金属Ｍｎ＋が水酸化物（Ｍｎ＋→Ｍ（ＯＨ）ｎ  ）となり、ＳＳとして析出する量である。
【００１２】
従来の方法では、原水水質、原水流量の変動、及び、その結果変動する汚泥濃度を連続的に自動測定し、汚泥返送比Ｒが一定となるように返送汚泥量を調整している。
【００１３】
なお、従来、汚泥濃度を連続的に測定する方法としては、超音波法や近赤外線法が一般的であり、これらの測定方法は下水処理場の汚泥管理などにも採用されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の汚泥濃度測定方法のうち、超音波法では、汚泥から発生するＮ２  ，ＣＯ２  などのガス、或いは、ポンプのケーシングより混入する空気、圧力変化により発生する溶存空気などの影響により、正確な測定値が得られないという欠点がある。即ち、例えば、汚泥濃度が５ｋｇ／ｍ３  であっても、汚泥中に混入ガスがあると、この混入ガスは超音波を吸収するため、測定値としては１０〜３０ｋｇ／ｍ３  といった結果が得られる事態が頻発する。この問題を解決するために、汚泥に圧力を加え、気泡を発生させない工夫が採用されてはいるが、十分な効果は得られていない。
【００１５】
一方、近赤外線法も、汚泥発泡や濁質の色調の影響を受け易く、しかも、センサー部の発光・受光部の石英セルが汚染されると精度が致命的に劣化することから、セル周辺設備の保守管理が煩雑であるという欠点がある。
【００１６】
このように、従来のアルカリ汚泥法における返送汚泥量の制御においては、汚泥濃度の正確な測定が困難であるため、返送汚泥量の適確な制御及びこれによる汚泥濃度の向上が十分に行われていないのが現状である。
【００１７】
本発明は上記従来の問題点を解決し、金属含有排水にアルカリを添加して不溶性金属水酸化物を生成させる前処理工程と、この前処理工程からの液を、該不溶性金属水酸化物を含む汚泥と処理水とに固液分離する汚泥分離工程とを備え、該汚泥分離工程で分離した汚泥を前処理工程に返送して金属含有排水に混合する方法において、返送汚泥の濃度を簡単な設備で迅速かつ適確に求めることにより、返送汚泥量の制御を効果的に行って、高濃度汚泥を得る方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の金属含有排水の処理方法は、金属含有排水にアルカリを添加して不溶性金属水酸化物を生成させる前処理工程と、この前処理工程からの液を、該不溶性生成する金属水酸化物を含む汚泥と処理水とに固液分離する汚泥分離工程とを備え、該汚泥分離工程で分離した汚泥を前処理工程に返送して金属含有排水に混合する方法であって、該返送汚泥の濃度に基いて前記返送汚泥量を決定する方法において、該返送汚泥の所定高さの圧力を測定し、この測定値に基いて該返送汚泥の濃度を算出することを特徴とする。
【００１９】
【作用】
図２に示す如く、上部が開放した容器３０のような開放系において、圧力計３１で測定される水頭圧Ｐｍ−Ｈ２Ｏ  は、下記式で表される。
【００２０】
Ｐｍ−Ｈ２Ｏ  ∝Ｈ×ｓｇ      ……（１）
（Ｈ：圧力測定値から解放部までの高さ
ｓｇ：液比重）
一方、液比重ｓｇは、汚泥濃度Ｃの関数であり、下記式で表される。
【００２１】
Ｃ∝Ａ×ｓｇ            ……（２）
（Ａ：定数）
例えば、図３に、アルカリ汚泥法で改質された水酸化銅の返送汚泥濃度と比重との関係を示すが、図３より、この返送汚泥濃度Ｃと比重とは明らかに相関がある。
【００２２】
従って、上記（１）式及び（２）式より、下記式（３）が得られる。
【００２３】
Ｃ∝Ａ／Ｈ×Ｐｍ−Ｈ２Ｏ      ……（３）
ここで、Ｈを一定とすれば、Ａ／Ｈは定数となる。この定数をＢとすると、上記（３）式は下記（４）式となる。
【００２４】
Ｃ＝Ｂ×Ｐｍ−Ｈ２Ｏ          ……（４）
従って、水頭圧Ｐｍ−Ｈ２Ｏ  を圧力センサー等により測定すれば、簡単に汚泥濃度を求めることができる。
【００２５】
圧力センサー等による圧力の測定であれば、
▲１▼  汚泥への混入空気、発生ガスなどの影響を受けることがない。
▲２▼  汚泥の色調の変化に影響を受けることがない。
▲３▼  センサーが圧力計という単純な機構であるため故障が少ない。
▲４▼  取り付け、保守管理が容易である。
といった優れた効果が奏され、工業的に極めて有利である。
【００２６】
【実施例】
以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明の金属含有排水の処理方法における返送汚泥の圧力測定方法の一実施例を示す構成図であり、図５に示す制御システムの汚泥濃度計の代りに圧力センサーを取り付けた例を示すものである。
【００２８】
本実施例においては、図５の制御システムにおいて、沈殿槽３からアルカリ混合槽４に汚泥を返送する配管１７に分岐配管１７Ａを設け、この分岐配管１７Ａに取り付けた圧力センサー４０により、汚泥の圧力を測定する。
【００２９】
即ち、分岐配管１７Ａは、配管１７から分岐する水平部１７ａと、この水平部１７ａから立ち上げられた鉛直部１７ｂと、鉛直部１７ｂからアルカリ混合槽４の上方に延びる水平部１７ｃとで構成され、鉛直部１７ｂの上部には開放部１７ｄが設けられた開放配管であり、鉛直部１７ｂの下部に圧力センサー４０が取り付けられ、高さＨに相当する配管内部の汚泥の圧力を測定するように構成されている。
【００３０】
この圧力センサー４０は、検知した圧力を電流値に変換して、或いは、直読の圧力値として表示する機能を有し、この測定値は、図５に示す、演算システム１０に入力される。
【００３１】
演算システム１０においては、前述の（４）式より、予め求めた定数を用いて汚泥濃度を算出し、この算出値と、流量計２２の測定値及び原水ＳＳ計２３の測定値とから、所定の汚泥返送比Ｒの範囲内となるように返送汚泥量を算出し、前述の従来法と同様にポンプＰ２  及び自動弁Ｖ３  の制御信号を出力する。
【００３２】
なお、汚泥の圧力の測定は、任意の測定サイクルのバッチ方式で行う。即ち、汚泥が流動している条件下では、圧力の測定値が一定しないため、汚泥を配管１７Ａ内に滞留させた状態で圧力の測定を行う。
【００３３】
具体的には、自動弁Ｖ４  を閉，自動弁Ｖ３  を開として汚泥を配管１７Ａからアルカリ混合槽４に返送している状態から、圧力測定に際しては、自動弁Ｖ４  を開，自動弁Ｖ３  を閉として、配管１７Ａから汚泥を返送するようにする。圧力の測定に要する配管１７Ａ内の汚泥の滞留時間は約１０〜６０秒程度であるから、一般には、２〜３分間配管１７を経て汚泥の返送を行った後、自動弁を切り換えて配管１７Ａに汚泥を送り、圧力測定を行い、その後、配管１７Ａ内の汚泥をアルカリ混合槽４に投入する。この自動弁の切り換え、圧力測定に要する時間は約５分程度であるため、一般には、圧力の測定サイクルを５分以上の間隔に設定し、間欠測定を行う。
【００３４】
なお、汚泥の圧力の測定を行う配管１７Ａの鉛直部１７ｂの高さＨは高いほど圧力の測定誤差が少なく、汚泥濃度を正確に求めることができるが、通常の場合、２ｍ以上あれば十分である。
【００３５】
以下に具体的な実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。
【００３６】
実施例１
図５に示す制御システムにおいて、汚泥濃度計の代りに図１に示す圧力センサーを取り付け、下記水質の金属含有排水を原水として処理を行った。
【００３７】
原水水質
ｐＨ：２〜３
Ｃｕ：２００〜４００ｐｐｍ
Ｚｎ：２０〜３０ｐｐｍ
Ｃｒ：１〜３ｐｐｍ
なお、圧力センサーを取り付けた鉛直部の高さ（Ｈ）は３．５ｍとし、水頭圧を４〜２０ｍＡの電流値の汚泥濃度に変換して、演算システムを作動させた。
【００３８】
ここで得られた汚泥濃度と汚泥の水頭圧との関係は図４の通りであり、この図４より、汚泥濃度は圧力測定により容易に検知できることが明らかである。
【００３９】
この圧力測定により求めた汚泥濃度と、原水ＳＳ計及び流量計の測定値に基いて、汚泥返送比Ｒが３０〜４０となるように返送汚泥量を制御して処理を行ったところ、得られた汚泥濃度は２５〜３２％であり、従来の中和汚泥濃度２〜３％に比べて、汚泥濃度は格段に高められ、返送汚泥量の制御運転に、圧力センサーを有効に適用可能であることが確認された。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の金属含有排水の処理方法によれば、金属含有排水にアルカリを添加して不溶性金属水酸化物を生成させる前処理工程と、この前処理工程からの液を、該不溶性金属水酸化物を含む汚泥と処理水とに固液分離する汚泥分離工程とを備え、該汚泥分離工程で分離した汚泥を前処理工程に返送して金属含有排水に混合する方法であって、該返送汚泥の濃度に基いて前記返送汚泥量を決定する方法において、返送汚泥の圧力を測定することにより、返送汚泥濃度を簡単な設備で容易かつ迅速にしかも正確に求めることができる。このため、高濃度汚泥を得るために必要な返送汚泥量の制御を確実に行って、高濃度汚泥及び高水質処理水を効率的に得ることが可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属含有排水の処理方法における返送汚泥の圧力測定方法の一実施例を示す構成図である。
【図２】開放系の水頭圧を示す断面図である。
【図３】汚泥濃度と比重との関係を示すグラフである。
【図４】汚泥濃度と圧力との関係を示すグラフである。
【図５】アルカリ汚泥法における返送汚泥量の制御システムを示す系統図である。
【符号の説明】
１  中和槽
２  凝集槽
３  沈殿槽
４  アルカリ混合槽
５  アルカリ貯槽
１０  演算システム
４０  圧力センサー
【図１】
0003567506.tif 000003
【図２】
0003567506.tif 000004
【図３】
0003567506.tif 000005
【図４】
0003567506.tif 000006
【図５】
0003567506.tif 000007