(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融亜鉛メッキ工程で排出される亜鉛及び鉄を含む酸廃液を被処理液として処理する方法において、該被処理液を、ｐＨ９以上で５０℃以上の水酸化カルシウム懸濁液に滴下混合して、５０℃以上の温度及び６〜１１のｐＨを有する混合液を形成することにより、該溶存亜鉛イオンと鉄イオンを難溶性物質として沈殿させ、それを回収することを特徴とする溶融亜鉛メッキ工程で排出される亜鉛及び鉄を含む酸廃液の処理方法。
【請求項２】
請求項１の方法において、酸化剤を併用する方法。
【請求項３】
該酸化剤が過酸化水素である請求項２の方法。
【請求項４】
該混合液中に凝集剤を添加する請求項１又は２の方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の溶融亜鉛メッキ工程で排出される亜鉛及び鉄を含む酸廃液を被処理液として処理する方法に用いられる装置であって、  亜鉛及び鉄を含む酸廃液用原水槽１と、水酸化カルシウム懸濁液を貯蔵し供給するユニット２と、温水を供給するユニット３と、亜鉛及び鉄を含む酸廃液と水酸化カルシウム懸濁液を混合する反応槽４と、酸化剤を添加するユニット５と、凝集剤を添加するユニット６と、凝集槽７と、該凝集槽で得られた沈殿物を分離するユニット８と、得られた沈殿物を濃縮脱水するユニット９と、スラッジを脱水するユニット１０を備えたことを特徴とする溶融亜鉛メッキ工程で排出される亜鉛及び鉄を含む酸廃液から酸化亜鉛を回収する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融亜鉛廃液を処理するための方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶融亜鉛メッキは施工単価が安く、塗装以上の防蝕耐久性能を持っているので様々な鋼構造物に広く採用されている。亜鉛溶融メッキの工程では種々の酸廃液が排出されるが、特に鉄鋼製品を溶融亜鉛メッキする際に発生する不良品のメッキ層を溶解した際に発生する亜鉛及び鉄を含有する塩酸廃液や硫酸廃液が、中和法以外に有効な処理方法がなく、問題である。
酸廃液をアルカリで中和すると、大量のアルカリが消費されただけでなく、中和の結果、大量の水酸化物のスラッジが形成される。このスラッジは、鉄と亜鉛が混在することから、水分と分離しても有効活用することができず、このため大量のスラッジを投棄しなければならないという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、溶融亜鉛メッキ工程で排出される亜鉛及び鉄を含む酸廃液を効率よくかつ低められたスラッジ発生量で処理するための方法及び装置を提供することをその課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、溶融亜鉛メッキ工程で排出される亜鉛及び鉄を含む酸廃液を被処理液として処理する方法において、該被処理液を、ｐＨ９以上で５０℃以上の水酸化カルシウム懸濁液に滴下混合して、５０℃以上の温度及び６〜１１のｐＨを有する混合液を形成することにより、必要に応じて酸化剤を添加して、該溶存亜鉛イオンと鉄イオンを難溶性物質として沈殿させ、それを回収することを特徴とする溶融亜鉛メッキ工程で排出される亜鉛及び鉄を含む酸廃液から酸化亜鉛を回収する方法が提供される。
さらに、本発明によれば、上記の溶融亜鉛メッキ工程で排出される亜鉛及び鉄を含む酸廃液を被処理液として処理する方法に用いられる装置であって、溶融亜鉛メッキ工程で排出される亜鉛及び鉄を含む酸廃液用原水槽１と、水酸化カルシウム懸濁液を貯蔵し供給するユニット２と、温水を供給するユニット３と、亜鉛及び鉄を含む酸廃液と水酸化カルシウム懸濁液を混合する反応槽４と、酸化剤を添加するユニット５と、凝集剤を添加するユニット６と、凝集槽７と、凝集槽で得られた沈殿物を分離するユニット８と、得られた沈殿物を濃縮脱水するユニット９と、スラッジを脱水するユニット１０とを備えたことを特徴とする溶融亜鉛メッキ工程で排出される亜鉛及び鉄を含む酸廃液から酸化亜鉛を回収する装置が提供される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の溶融亜鉛メッキ工程で排出される亜鉛及び鉄を含む酸廃液処理法の１つの態様は、該被処理液を、ｐＨ９以上で５０℃以上の水酸化カルシウム懸濁液に滴下混合して、５０℃以上の温度及び６〜１１のｐＨを有する混合液を形成し、さらに、必要に応じて酸化剤を添加して、該溶存亜鉛イオンと鉄イオンを難溶性物質として沈殿させることを特徴とするものである。
【０００６】
前記混合液のｐＨは、一般的には、６〜１１の範囲、好ましくは８〜１１の範囲である。その混合液の温度は５０℃以上、好ましくは５０〜６０℃である。
【０００７】
本発明で用いる水酸化カルシウム懸濁液において、水酸化カルシウムの濃度は、０．０５〜１０％、好ましくは０．１〜８％である。被処理液と水酸化カルシウム懸濁液との混合温度は５０℃以上、通常５０〜６０℃であるが、この混合温度を得るには、被処理液と水酸化カルシウムとの混合物を加熱して５０℃以上にする方法や、被処理液又は水酸化カルシウム懸濁液あるいはその両方を５０℃以上に加熱しておき、両者を混合して５０℃以上の混合液を得る方法等がある。本発明の場合、その混合温度が５０℃未満であると、スラッジの量が多くなる等の問題が生じるので好ましくない。
【０００８】
本発明において、被処理液には酸化剤を添加するのが好ましい。酸化剤を使用しなくても溶存する亜鉛、鉄を沈殿物として回収できるが、酸化剤を使用することにより沈殿物の量を大幅に削減できる。使用する酸化剤は、廃水の処理に用いられているものであり、このようなものには、過酸化水素、塩素系酸化剤、オゾン等が包含される。酸化剤の使用量は、水中における濃度で、１〜２００ｍｇ／Ｌ、好ましくは１〜１００ｍｇ／Ｌである。
酸化剤の添加時期は、水酸化カルシウム懸濁液を添加した後でもよいし、水酸化カルシウム懸濁液と同時に添加してもよいし、水酸化カルシウム懸濁液を添加する前でもよい。
【０００９】
本発明においては、凝集剤を併用するのが好ましい。この場合の凝集剤は、フロックの凝集に用いられているものであり、このようなものには、ポリアクリルアミドのカチオン化変性物、ポリアクリル酸ジメチルアミノエチルエステル、ポリメタクリル酸ジメチルアミノエチルエステル、ポリエチレンイミン、キトサン等のカチオン性有機系凝集剤、ポリアクリルアミド等のノニオン性有機系凝集剤、ポリアクリル酸、アクリルアミドとアクリル酸との共重合体及びその塩等のアニオン性有機系凝集剤が包含される。凝集剤の使用量は、水中における濃度で、１〜２００ｍｇ／Ｌ、好ましくは１〜１００ｍｇ／Ｌである。
【００１０】
前記凝集工程終了後の沈殿物のフロックを含む被処理液は、固液分離処理される。この場合の固液分離方法としては、慣用の方法、例えば、濾過分離、遠心分離、沈降分離等が挙げられる。
この固液分離処理により液中の沈殿物は除去され、スラッジとなる。このスラッジは亜鉛を主体とするものである。
【００１１】
次に、本発明を図面を参照して説明する。
図１は本発明を実施する場合の装置系統図の１例を示すもので、溶融亜鉛メッキ工程で排出される亜鉛及び鉄を含む酸廃液を処理しそのスラッジを回収するものである。
図１において、１は原水槽、２は水酸化カルシウム懸濁液供給ユニット、３は温水供給ユニット、４は廃液と水酸化カルシウム懸濁液とを混合する反応槽、５は酸化剤添加ユニット、６は凝集剤添加ユニット、７は凝集槽、８は沈殿分離ユニット、９は沈殿物を濃縮脱水するユニット、１０はスラッジ脱水ユニットを示す。
また、１１は原水タンク、１２、１３はｐＨ計、１４は温水タンクを示す。
【００１２】
亜鉛及び鉄を含む酸廃液の供給法には、特に制限はないが、例えば、廃液排除管を配置し、廃液を原水槽１に導入しても良いし、廃液の貯蔵槽を別途設置し、そこから廃液を原水槽１に導入しても良い。
亜鉛及び鉄を含む酸廃液を、反応槽４で５０℃以上に加温された水酸化カルシウム懸濁液と混合させる。
【００１３】
加温した水酸化カルシウム懸濁液の供給方法としては、所定の濃度の水酸化カルシウム懸濁液を所定温度に加温してから供給してもよいし、温水と所定濃度よりも濃い水酸化カルシウム懸濁液とを別々に、所定濃度になるように反応槽に添加してもよい。この場合の水酸化カルシウム懸濁液の濃度は、所定の濃度よりも当然高くなければならないが、その割合は特に限定されず、反応槽４の温度を５０℃以上に維持できるものであればよい。
【００１４】
反応槽４の反応液に酸化剤供給ユニット５から酸化剤が添加される。この反応液は、さらに凝集槽７に移され凝集剤が添加された後、沈殿分離ユニット（固液分離槽）８に移され、固液分離される。沈殿物は沈殿分離ユニット８の底部から汚泥濃縮脱水ユニット９に移され、さらに濃縮脱水される。濃縮脱水された固形分はスラッジ脱水ユニット１０で脱水され、亜鉛資源として回収再利用される。
【００１５】
５０℃以上に保たれた水酸化カルシウム懸濁液の反応槽４に亜鉛及び鉄を含む酸廃液と水酸化カルシウム懸濁液を滴下しｐＨが６〜１１、好ましくは９から１１になるように混合する。水酸化カルシウム懸濁液を５０℃以上に保つためには、反応槽にヒーターを取り付けたものを用いても良いし、あらかじめ５０℃以上に加温した水酸化カルシウム懸濁液を滴下しても良い。
【００１６】
反応槽４に添加される水酸化カルシウム懸濁液の濃度は、０．０１〜１０％、好ましくは０．１〜５％である。
【００１７】
凝集槽７で用いられる凝集剤は、フロックの凝集に用いられているものであり、このようなものには、ポリアクリルアミドのカチオン化変性物、ポリアクリル酸ジメチルアミノエチルエステル、ポリメタクリル酸ジメチルアミノエチルエステル、ポリエチレンイミン、キトサン等のカチオン性有機系凝集剤、ポリアクリルアミド等のノニオン性有機系凝集剤、ポリアクリル酸、アクリルアミドとアクリル酸との共重合体及びその塩等のアニオン性有機系凝集剤が包含される。凝集剤の使用量は、水中における濃度で、１〜２００ｍｇ／Ｌ、好ましくは１〜１００ｍｇ／Ｌである。
【００１８】
本発明で採用している濃縮脱水ユニット９としては、従来一般の慣用の脱水装置、例えば遠心装置を使用しても良いが、本発明では自動化のため汚泥濃縮脱水槽を用いるのがよい。
【００１９】
本発明で採用しているスラッジ脱水ユニット１０としては、従来一般の慣用スラッジ脱水装置、例えばフィルタープレスを使用しても良いが、本発明では自動化のためスクリュープレスを用いるのがよい。
【００２０】
【実施例】
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
【００２１】
実施例１
ｐＨが−１．８３、亜鉛濃度が２４２．５ｇ／Ｌ、鉄濃度が４８ｇ／Ｌ、塩素濃度が３８１ｇ／Ｌの溶融亜鉛メッキ工程で排出される亜鉛及び鉄を含む酸廃液を２５５ｍＬ／ｍｉｎ、５５℃に加温した水酸化カルシウム懸濁液（２％）６．４Ｌ／ｍｉｎを反応槽に送り撹拌混合し（ｐＨ約９．５〜１０となる）、過酸化水素水溶液（濃度３０％）２５．５ｍＬ／ｍｉｎを添加し（ｐＨ約９〜９．５となる）、滞留時間２０分で、凝集槽に送り、ここで高分子凝集剤ダイヤフロックＫＰ２０８ＢＨ  ０．１％水溶液を３２０ｍＬ／ｍｉｎで添加し撹拌し、滞留時間２分で、沈殿槽へ送り、滞留時間２０分で、上澄水を処理水として排出した。沈殿したスラッジのＳＶ値は３５％であった。これを底部から排出し、汚泥濃縮脱水槽へ送って濃縮脱水し、滞留時間２０分でスラッジ脱水ユニットへ送り脱水した。処理水の亜鉛、鉄、塩素濃度は、それぞれ０．５６ｍｇ／Ｌ、０．１４ｍｇ／Ｌ及び５２００ｍｇ／Ｌであった。スラッジケーキ量は、廃液１Ｌ当たり、６３５ｇであった。スラッジを硝酸で溶解し、亜鉛、鉄及びカルシウムをＩＣＰ発光分析装置で、塩素イオンをイオンクロマトグラフで測定した結果、スラッジの組成（重量％）は、それぞれ、４７．９％、９．０％、７．５％、１．１％であった。
【００２２】
実施例２
実施例１において、酸化剤の過酸化水素水溶液を添加しない他は同様にして処理したところ、スラッジのＳＶ値は約４５％であった。スラッジの組成（重量％）は、亜鉛４１％、鉄８．２％、カルシウム１１％、塩素３．４％であった。
【００２３】
比較例１
実施例１において、温度を常温で行った以外は実施例１と同様に処理したところ、スラッジのＳＶ値は約９０％であった。スラッジの組成は、亜鉛３４％、鉄７．５％、カルシウム１４％、塩素１７％であった。
【００２４】
実施例３
実施例１の廃液を２５５ｍＬ／ｍｉｎと５５℃に加温した水３．２Ｌ／ｍｉｎと水酸化カルシウム懸濁液（４％）３．２Ｌ／ｍｉｎを反応槽に送り撹拌混合し、滞留時間１０分で、凝集槽に送り、ここで高分子凝集剤ダイヤフロックＫＰ２０８ＢＨ  ０．１％溶液を３００ｍＬ／ｍｉｎで添加し撹拌し、滞留時間２分で沈殿槽へ送り、滞留時間２０分で、上澄水を処理水として排出した。沈殿したスラッジは底部から排出し、汚泥濃縮脱水槽へ送って濃縮脱水し、スラッジ脱水ユニニットで脱水した。得られた結果は、実施例１とほぼ同じであった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、亜鉛及び鉄を含む酸廃液を効率よくかつ低められたスラッジ発生量で処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施する場合の装置系統図の１例を示す。
【符号の説明】
１  原水槽
２  水酸化カルシウム懸濁液供給ユニット
３  温水供給ユニット
４  反応槽
５  酸化剤供給ユニット
６  凝集剤添加ユニット
７  凝集槽
８  沈殿槽
９  濃縮脱水ユニット
１０  スラッジ脱水ユニット
１１  原水タンク
１２、１３  ｐＨ計
１４  温水タンク
【図１】
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