(57)【要約】【課題】塩素含有廃棄物、生ゴミ焼却灰、飛灰等を水洗した際に生じる排水中に含まれるタリウムを除去して、排水の水質の向上を図る、排水からのタリウムの除去回収方法及び除去回収装置を提供する。【解決手段】本発明の排水からのタリウムの除去回収方法は、前記排水に酸化剤を添加して該排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させ、該酸化タリウムを前記排水から分離する除去回収方法であり、好ましくは、更に、直流電流を通電することにより、該排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させ、該酸化タリウムを排水から分離回収する方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水に含まれるタリウムを除去回収する方法であって、
前記排水に酸化剤を添加して該排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させ、該酸化タリウムを前記排水から分離することを特徴とする、排水からのタリウムの除去回収方法。
【請求項２】
排水に含まれるタリウムを除去回収する方法であって、
前記排水に酸化剤を添加すると同時に直流電流を通電することにより、該排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させ、該酸化タリウムを排水から分離することを特徴とする、排水からのタリウムの除去回収方法。
【請求項３】
排水に含まれるタリウムを除去回収する方法であって、
前記排水に酸化剤を添加して該排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させ、該酸化タリウムを前記排水から分離し、次いで分離した二次排水に直流電流を通電して、該二次排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させ、該酸化タリウムを前記二次排水から分離することを特徴とする、排水からのタリウムの除去回収方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかの項記載のタリウムの除去回収方法において、酸化剤は、次亜塩素酸塩溶液、過マンガン酸塩溶液及び過酸化水素水からなる群より選ばれる酸化剤であることを特徴とする、排水からのタリウムの除去回収方法。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかの項記載の排水からのタリウムの除去方法において、前記排水は、塩素含有廃棄物を水洗した際に生じる排水、または生ゴミ焼却灰、飛灰、プラスチック焼却灰のうちいずれか１種または２種以上を水洗した際に生じる排水であることを特徴とする、タリウムの除去方法。
【請求項６】
排水に含まれるタリウムを除去回収する装置であって、
前記排水を貯留し、この貯留された排水に酸化剤を添加して前記排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させる反応槽と、
該析出物を前記排水から分離する固液分離手段とを備えることを特徴とする、排水からのタリウムの除去回収装置。
【請求項７】
請求項６記載の排水からのタリウム除去回収装置において、前記反応槽には、電気分解装置を付設し、酸化剤を添加すると同時に直流電流を通電することにより前記排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させることを特徴とする、排水からのタリウム除去回収装置。
【請求項８】
排水に含まれるタリウムを除去回収する装置であって、
前記排水を貯留し、この貯留された排水に酸化剤を添加して前記排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させる反応槽と、該析出物を前記排水から分離する固液分離手段と、前記固液分離手段から分離されて得られた濾液二次排水に、直流電流を通電することにより該二次排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させる電気分解手段とを備えることを特徴とする、排水からのタリウムの除去回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水からのタリウムの除去回収方法及び除去回収装置に関し、更に詳しくは、塩素含有廃棄物を水洗した際に生じる排水、あるいは生ゴミ焼却灰、飛灰、プラスチック焼却灰等を水洗した際に生じる排水中に含まれる、タリウムを除去回収する方法及び除去回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護が特に重要視されてきており、産業廃棄物を有効利用するセメント製造工場、産業廃棄物の最終処分施設及び石油化学プラント等の各種工場等において、種々の環境対策が施されている。
例えば、セメント製造工場および産業廃棄物の最終処分施設等の工場等から排出される排気ガスや排水の浄化について様々な方法や装置が提案され、実用化に至っている。
セメント製造設備においては、排気ガス中の有害な揮発性塩素成分を除去するために塩素バイパス装置が設置されており、かかる塩素バイパス装置は、セメントキルンの窯尻部から排出される排気ガスを抽気し冷却することにより、排気ガス中に含まれる塩素化合物を主とする揮発性成分を固化させた塩素ダストを生成させ、この塩素ダストを系外に排出することにより、セメントキルンと予熱機との間で揮発と凝縮を繰り返すことで発生し濃縮した塩素をセメントキルン内から除去する装置である。
【０００３】
この塩素バイパス装置にて発生した塩素バイパスダストは、多量の塩素化合物や重金属類等を含んでおり、再びセメント原料として再利用するには、これらの塩素化合物や重金属類等を取り除く必要がある。
そこで、塩素化合物を分離回収する塩素含有廃棄物の処理方法としては、例えば、塩素を含む廃棄物を水洗して塩素分および鉛分を溶出させて固液分離する水洗工程と、濾別した固形分にアルカリ溶液を加えて鉛分を溶出させると共にカルシウムを水酸化剤として濾別するアルカリ溶出工程と、この濾液を水洗工程にて分離した濾液に加え、硫化剤を添加して鉛を沈殿分離する脱鉛工程と、この脱鉛した濾液に炭酸源を加えてカルシウムを沈殿分離する脱カルシウム工程と、この濾液を加熱し塩化物を晶析させて分離回収する塩分回収工程を有する廃棄物の処理方法が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
一方、産業廃棄物の最終処分施設や一部の工場等においては、鉛、カドミウム、クロム等の重金属を含む排水により、土壌汚染等の環境汚染が生じるおそれがある。
このような重金属を含む排水は、河川等の水質を悪化させるのみでなく、大気汚染、土壌汚染等をも引き起こすおそれがあることから、排水中に含まれる重金属を極力除去し、水質を浄化する必要がある。
また、重金属を含む排水には、無機塩類、ダイオキシン等の有機ハロゲン化合物、環境ホルモンと称される内分泌攪乱物質、プラスチック材料等の難分解性物質等が含まれているために、これらの物質を除去し、水質を浄化する必要がある。
【０００５】
特開２００５−１０３５１８号公報には、鉄系吸着材を用いて排水中の重金属イオン成分を吸着・除去する重金属吸着装置と、この重金属吸着装置から排出される排水中に残存する重金属イオン成分をさらに除去する脱イオン装置と、脱イオン装置から排出される濃縮水を上記の重金属吸着装置に戻す循環手段とを備えた重金属排水処理装置が提案されている（特許文献２）。
また、特開２００５−１６１１８８号公報には、ｐＨ調整剤及び非イオン系高分子凝集剤により排水に含まれる金属を金属水酸化剤として沈降させる沈降槽と、この金属水酸化剤が沈降した後の処理水を中和させる中和槽と、この中和した処理水を通すことにより該処理水中の塩類を濃縮する電気透析装置と、この塩類が濃縮された後の処理水から水分を蒸発させることにより、この処理水中に含まれる塩類を結晶化させる蒸発缶とを具えた排水処理装置も提案されている（特許文献３）。
更に、特開２００７−１１７９６５号公報には、排水に直流電流を通電することにより排水中に含有される金属を酸化剤として析出回収する方法及び装置が開示されている（特許文献４）。
【０００６】
しかし、従来の塩素含有廃棄物の処理方法では、水洗工程にて濾別した固形分にアルカリ溶液を加えて鉛分を溶出させると共にカルシウムを水酸化剤として濾別し、得られた濾液を水洗工程にて分離された濾液に加え、硫化剤を添加して鉛を沈殿分離しているために、必ずしも十分に重金属を取り除くことができないという問題点があり、特に、タリウムは、硫化剤や還元剤等によって沈殿物として分離することが難しく、塩素化合物とともに濾液中に残存することが多い。
従って、この濾液を加熱し塩化物を晶析させて分離回収する場合に、回収された塩化物中にタリウム等の重金属が取り込まれて残存するおそれがあった。
【０００７】
また、従来の重金属排水処理装置や排水処理装置では、鉄系吸着材を用いて排水中の重金属イオン成分を吸着・除去したり、非イオン系高分子凝集剤により排水に含まれる金属を金属水酸化剤として沈降させているために、排水中に重金属が残存したまま排水されてしまうおそれがあった。このため、前処理を含め、このプロセスを行って排水中の重金属の濃度の低減処理を施さないと、そのまま排水することができない場合がある。
【０００８】
更に、排水に直流電流を通電することにより排水中に含有される金属を酸化剤として析出回収する方法では、排水中に溶解しているタリウムが酸化タリウムとなり褐色の沈殿が生じ、これを膜濾過することで、タリウムを排水から除去することができるが、その除去率は十分に満足できるものではなく、また、タリウムを排水から除去することができない場合も生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１２１８号公報
【特許文献２】特開２００５−１０３５１８号公報
【特許文献３】特開２００５−１６１１８８号公報
【特許文献４】特開２００７−１１７９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上記課題を解決するためになされたものであって、排水に含まれるタリウムを効率よく除去回収することで、レアメタルであるタリウムを回収し、排水中に含まれるタリウムの濃度を低減させて排水の水質を向上させることができる、排水からのタリウムの除去回収方法及び除去回収装置を提供することである。
好ましくは、排水中のタリウム濃度を０．２ｐｐｍ以下とすることができる、排水からのタリウムの除去回収方法及び除去回収装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の排水からのタリウムの除去回収方法は、前記排水に酸化剤を添加して該排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させ、該酸化タリウムを前記排水から分離することを特徴とする、排水からのタリウムの除去回収方法である。
【００１２】
本発明の第２の排水からのタリウムの除去回収方法は、前記排水に酸化剤を添加すると同時に直流電流を通電することにより、該排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させ、該酸化タリウムを排水から分離することを特徴とする、排水からのタリウムの除去回収方法である。
【００１３】
本発明の第３の排水からのタリウムの除去回収方法は、前記排水に酸化剤を添加して該排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させ、該酸化タリウムを前記排水から分離し、次いで分離した二次排水に直流電流を通電して、該二次排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させ、該酸化タリウムを前記二次排水から分離することを特徴とする、排水からのタリウムの除去回収方法である。
【００１４】
好適には、上記本発明のタリウムの除去回収方法において、酸化剤は、次亜塩素酸塩溶液、過マンガン酸塩溶液及び過酸化水素水からなる群より選ばれる酸化剤であることを特徴とする。
【００１５】
更に好適には、上記本発明の排水からのタリウムの除去回収方法において、前記排水は、塩素含有廃棄物を水洗した際に生じる排水、または生ゴミ焼却灰、飛灰、プラスチック焼却灰のうちいずれか１種または２種以上を水洗した際に生じる排水であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の排水に含まれるタリウムを除去回収する装置は、前記排水を貯留し、この貯留された排水に酸化剤を添加して前記排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させる反応槽と、該析出物を前記排水から分離する固液分離手段とを備えることを特徴とする、排水からのタリウムの除去回収装置である。
【００１７】
好適には、前記本発明の排水からのタリウム除去回収装置において、前記反応槽には、電気分解装置を付設し、酸化剤を添加すると同時に直流電流を通電することにより前記排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させることを特徴とする。
【００１８】
また、他の本発明の排水に含まれるタリウムを除去回収する装置は、前記排水を貯留し、この貯留された排水に酸化剤を添加して該排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させる反応槽と、該析出物を前記排水から分離する固液分離手段と、前記固液分離手段から分離されて得られた濾液二次排水に、直流電流を通電することにより該二次排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させる電気分解手段とを備えることを特徴とする、排水からのタリウムの除去回収装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の排水からのタリウムの除去方法によれば、排水からレアメタルのタリウムを効率よく回収することができ、排水中のタリウム濃度を著しく低下させることができる。したがって、回収したレアメタルのタリウムを再利用することができるとともに、排水の水質を向上させることができる。
特に、本発明の第２及び第３のタリウムの除去方法によれば、更に短時間で効率よくレアメタルであるタリウムを回収することができるとともに、排水中のタリウム濃度を著しく低下させることができる。
【００２０】
本発明の排水からのタリウムの除去装置によれば、上記本発明の排水からのタリウムの除去方法を効率よく適用することができ、また安価に取り除くことができるとともに、排水中のタリウム濃度を著しく低下させることが容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態の排水からのタリウムの除去回収装置を示す模式図である。
【図２】本発明の他の一実施形態の排水からのタリウムの除去回収装置を示す模式図である。
【図３】本発明の他の一実施形態の排水からのタリウムの除去回収装置を示す模式図である。
【図４】本発明に適用される排水を得る、塩素バイパスダストを水洗・濾過する水洗・濾過装置の一例を示す模式図である。
【図５】排水の電気分解における通電時間と残存タリウム濃度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の排水からの金属の除去回収方法及び除去回収装置の形態例について、図面に基づき説明するが、これらによって本発明は限定されるものではない。
本発明の第１の排水からのタリウムの除去回収方法は、排水に酸化剤を添加することにより該排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させ、該酸化タリウムを前記排水から分離して、排水からタリウムを除去回収する方法である。
【００２３】
当該第１の排水からのタリウムの除去回収方法では、排水中に含まれるタリウムが酸化タリウムとして析出沈殿するような酸化剤を排水中に添加し、析出・沈殿した酸化タリウムを含む排水を固液分離することで、排水中に含まれる金属であるタリウムを酸化タリウムとして除去・回収することができるものである。これにより、排水に含まれるタリウムが効率的に除去でき、その結果、排水の水質が良好となる。
【００２４】
本発明の第２の排水からのタリウムの除去回収方法は、前記排水に酸化剤を添加すると同時に直流電流を通電することにより、該排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させ、該酸化タリウムを排水から分離して、排水からタリウムを除去回収方法である。
【００２５】
本発明の第３の排水からのタリウムからの除去回収方法は、前記排水に酸化剤を添加して該排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させ、該酸化タリウムを前記排水から分離し、次いで分離した二次排水に直流電流を通電して、該二次排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させ、該酸化タリウムを前記二次排水から分離して、排水からタリウムを除去回収方法である。
【００２６】
前記第２又は第３の形態の排水からのタリウムの除去回収方法では、排水中に含まれるタリウムが酸化タリウムとして析出沈殿するような酸化剤を排水中に添加し、析出・沈殿した酸化タリウムを含む排水を固液分離することで、排水中に含まれる金属であるタリウムを酸化タリウムとして除去する上記第１の形態例の排水からのタリウムの除去回収を、より効率よく除去回収することができる方法である。
酸化剤を添加すると同時に通電することで、又は酸化剤を適用した後の二次排水中に残存する場合があるタリウムを効率よく除去する方法である。
具体的には、第２の形態は、排水に酸化剤と添加すると同時に、直流電流を通電させて酸化タリウムを短時間に効率よく酸化タリウムとして析出させて、この酸化タリウムを前記排水から固液分離して分離除去するものであり、また第３の形態は、酸化剤を添加して析出した酸化タリウムを分離した後に得られた二次排水に直流電流を通電することにより、該二次排水中に残存する場合がある少量の溶存タリウムを酸化タリウムとして析出させ、この酸化タリウムを前記二次排水から固液分離して分離除去するものである。これにより、二次排水中に残存するタリウムが効率的に取り除かれ、二次排水中にタリウムがほとんど含まれなくなり、その結果、二次排水の水質を十分に良好とすることができる。
【００２７】
上記したように、本発明の排水からのタリウムの除去回収方法においては、まず前記排水中に酸化剤を添加して排水中に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させる。
酸化剤としては、排水中の溶存タリウムが酸化タリウムを形成するものであれば任意の酸化剤を用いることができ、例えば次亜塩素酸塩、過酸化マンガン塩、過酸化水素水からなる群より選ばれる酸化剤を好適に用いることができる。塩としてはナトリウム塩、カリウム塩等が例示でき、酸化剤として水に溶解する形態となるものを用いることができる。
【００２８】
また更に、必要に応じて、上記本発明の排水からのタリウムの除去回収方法では、前記酸化タリウムを分離した後の排水または二次排水中に溶存する金属を、イオン交換樹脂により除去することが好ましい。
この方法では、酸化タリウムを分離した後の排水または二次排水中に僅かに溶存する金属をイオン交換樹脂により除去することにより、排水中に含まれる金属を更にイオン交換樹脂で取り除くこととなり、最終的な排水の水質がさらに向上する。
【００２９】
また、上記本発明の排水からのタリウムの第１の除去回収方法を適用することができる、本発明の排水からのタリウムの除去回収装置は、前記排水を貯留し、この貯留された排水に酸化剤を添加して前記排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させる反応槽と、該析出物を前記排水から分離する固液分離手段とを備える、排水からのタリウムの除去回収装置である。
【００３０】
また、本発明の排水からのタリウムの第２の除去回収方法を適用することができる、本発明の装置は、前記排水からのタリウムの除去回収装置における反応槽が、好適には、電気分解装置を付設し、酸化剤を添加すると同時に直流電流を通電することにより前記排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させるものである。
【００３１】
また、本発明の排水からのタリウムの第３の除去回収方法を適用することができる、本発明の他の排水からのタリウムの除去回収装置は、前記排水を貯留し、この貯留された排水に酸化剤を添加して前記排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させる反応槽と、該析出物を前記排水から分離する固液分離手段と、前記固液分離手段から分離されて得られた濾液二次排水に、直流電流を通電することにより該二次排水に溶存するタリウムを酸化タリウムとして析出させる電気分解手段を備える、排水からのタリウムの除去回収装置である。
【００３２】
上記本発明のタリウム除去回収装置により、排水中のタリウムを効率よく回収することができるとともに、最終的な排水中のタリウム濃度が著しく低下し、その結果、排水の水質を効率よく向上させることが可能となるものである。
【００３３】
更に本発明のタリウム除去回収装置では、必要に応じて、前記酸化タリウムを分離した後の排水または二次排水中に溶存する重金属を除去するイオン交換樹脂を設けてなることが好ましい。
酸化タリウムを分離した後の排水または二次排水中に僅かに溶存する重金属をイオン交換樹脂により除去することにより、排水中に含まれる重金属を更にイオン交換樹脂で取り除く手段を設けることとなり、最終的な排水の水質がさらに向上する。
【００３４】
以下に、本発明の排水からのタリウムの除去方法及び除去回収装置の好適例について、図１〜図３に基づき説明する。
図１〜図３は、本発明の一実施形態の排水からのタリウムの除去回収方法・装置を示す模式図であり、セメント製造設備に設置された塩素バイパス装置から排出される塩素バイパスダストを水洗してタリウム成分が溶出した排水からタリウムを分離除去する方法・装置を模式的に示す例である。
１は反応槽、２は沈殿槽、３は遠心分離装置、４はイオン交換装置、５は電気分解装置、６は精密濾過装置、１１は混合槽、１２はフィルタープレス、Ｓ１〜Ｓ６は排水、Ｍ１は溶液、Ｄは塩素バイパスダスト、Ｗは水、Ｃは脱塩ケーキ、Ｘは酸化剤である。
【００３５】
本発明の第１の実施形態の好適な排水からのタリウムの除去方法は、セメント製造設備に設置された塩素バイパス装置から排出され塩素バイパスダストを水洗してタリウムが溶出した排水に含まれる該タリウムを除去する方法であって、前記排水に、酸化剤を添加して前記排水に溶存するタリウムを酸化タリウムの形態で析出させ、この析出物を前記排水から固液分離して、タリウムを除去回収する方法である。
また、本発明の第２の実施形態の好適な排水からのタリウムの除去回収方法は、セメント製造設備に設置された塩素バイパス装置から排出され塩素バイパスダストを水洗してタリウムが溶出した排水に含まれる該タリウムを除去回収する方法であって、前記排水に酸化剤を添加すると同時に直流電流を通電することにより、該排水に溶存するタリウムを酸化タリウムの形態で析出させ、この析出物を前記排水から固液分離して、タリウムを除去回収する方法である。
また、本発明の第３の実施形態の好適な排水からのタリウムの除去回収方法は、セメント製造設備に設置された塩素バイパス装置から排出され塩素バイパスダストを水洗してタリウムが溶出した排水に含まれる該タリウムを除去回収する方法であって、前記排水に、酸化剤を添加して前記排水に溶存するタリウムを酸化タリウムの形態で析出させ、この析出物を前記排水から固液分離して二次濾液排水を生じさせ、該二次排水に直流電流を通電することにより該二次排水中に溶存するタリウムを酸化タリウムの形態で析出させ、この析出物を前記排水から固液分離して、タリウムを除去回収する方法である。
【００３６】
本発明のタリウムの除去方法及び除去回収装置において、処理対象とする排水は、排水中にタリウムを含む排水であれば特に制限がなく、都市ごみ焼却炉や産業廃棄物焼却炉から排出される焼却灰や飛灰、またはセメント焼成設備に付設した塩素バイパス装置で得られた高濃度の塩素化合物を含むダストを水洗してタリウム成分を溶出させた排水が例示でき、以下、セメント製造設備に設置された塩素バイパス装置から排出される塩素バイパスダストを水洗してタリウム成分を溶出させた排水を対象として説明する。
【００３７】
処理の対象となる排水として、例えば、図４に示す水洗・濾過装置から排出される排水が適用できる。
当該水洗・濾過装置は、セメント製造設備の塩素バイパス装置から排出される塩素バイパスダスト（塩素含有廃棄物）に水を添加し混合してスラリーとし、このスラリーを濾過により脱塩ケーキ（固形分）と該濾液とに分離する装置であり、得られた脱塩ケーキはセメント原料として用いることができる。
具体的には、一例の水洗・濾過装置としては、塩素バイパスダストＤと新たな水（以下、「新水」と称す。）Ｗとを混合し溶液Ｍ１とする水洗槽１１と、該溶液Ｍ１を加圧濾過することにより脱塩ケーキＣと排水Ｓ１とに分離するとともに、該加圧状態下で得られた脱塩ケーキＣに新水Ｗを添加して脱塩ケーキＣを洗浄するフィルタープレス１２とにより構成されている。
【００３８】
該水洗槽１１では、まず、所定量の新水Ｗ、例えば水洗する塩素バイパスダストＤに対して２〜４重量倍の新水Ｗを貯留し、この新水Ｗに所定量の塩素バイパスダストＤを投入し浸漬・攪拌して水洗し、塩素バイパスダストＤに含まれるタリウム等の可溶成分を溶出させ、溶液Ｍ１とする。
【００３９】
該水洗槽１１に貯留させる新水Ｗの注水量がダストの２重量倍未満であると、ダスト中の可溶成分であるタリウムの溶出が不十分なものとなり、濾過機１２で濾過して得られる脱塩ケーキＣ中にタリウム成分が残存する場合があり、さらに得られる溶液Ｍ１の粘性が高くなってしまい、該溶液Ｍ１のポンプ輸送が難しくなる場合があるからである。
また、新水Ｗの注水量がダストの４重量倍を超えると、カルシウム成分や重金属類等の他の成分の溶出が多くなり、後段の工程において、これらの成分を取り除くための薬剤の使用量が多くなってしまう場合があるからである。
【００４０】
該水洗槽１１内の温度は所定の温度範囲内に制御されていればよく、特に制限されるものではないが、タリウム成分の溶解速度を高めるために、例えば、４０℃以上とすることが好ましい。
次いで、該新水Ｗが貯留された水洗槽１１に塩素バイパスダストＤを配合して撹拌水洗をする。
撹拌時間は、塩素バイパスダストＤに含まれるタリウム成分を溶解するのに十分な時間であればよく、１０時間以内が好ましい。なお、１０時間を越える長時間の撹拌は、該ダストに含有されるカルシウムとアルカリ成分および塩素との複塩が生成して沈殿物が生じ、十分な脱塩が行われないおそれがあるので好ましくない。
【００４１】
上記水洗過程により該水洗槽１１で生成した水洗後の溶液Ｍ１は、フィルタープレス１２により脱塩ケーキＣと排水Ｓ１とに加圧濾過により濾別される。
該加圧濾過の際に、フィルタープレス１２内の脱塩ケーキに残留するタリウム成分に新水Ｗを添加洗浄して、更にタリウム成分が溶解した洗浄水を得ることが好ましい。該新水Ｗを用いた洗浄は、フィルタープレス１２を加圧した状態で脱塩ケーキに一方向から新水Ｗを圧送することにより、少ない水量で効率のよい洗浄を行う。
該添加洗浄する新水Ｗの添加量は、水洗される脱塩ケーキの量に対して０．５〜２．０重量倍が好ましい。
【００４２】
かかる新水Ｗを用いた脱塩ケーキの洗浄により、脱塩ケーキＣ中のタリウム成分を十分に低下させることができる。
また、得られた脱塩ケーキＣは、加圧濾過されていることで含水率が比較的低いことから、直接セメント製造設備に移送され、新たなセメント原料と混合されて、乾燥・粉砕等の後、粉末セメント原料としてセメント焼成工程にて再循環使用されて、セメントクリンカを製造するのに使用することができる。
一方、脱塩ケーキＣを洗浄した後の洗浄水は、排水Ｓ１に合流されて、本発明のタリウム除去処理に課される排水Ｓ１となる。
【００４３】
上記水洗・濾過装置から排出される洗浄後の水を含む排水Ｓ１は、ダスト中にはタリウム成分のほか、カルシウム成分、塩素成分等も含まれており、本発明においては特に該排水Ｓ１からタリウム成分を除去する方法である。
【００４４】
図１を参照しながら、本発明の第１の形態の排水からのタリウムの除去回収方法及び装置の一例を説明する。上記の水洗・濾過装置から排出される洗浄後の水を含む排水Ｓ１を反応槽１に注入し、この排水Ｓ１からタリウム成分を取り除くために、酸化剤Ｘ、例えば、次亜塩素酸ナトリウムや過酸化マンガンの水溶液Ｘを添加し反応させることにより、上記排水中に含まれるタリウム成分を酸化タリウムとして析出させる。
【００４５】
好適には、図２に示すように、本発明の第２の形態の一例においては、上記反応槽２において、酸化剤Ｘを添加すると同時に、反応槽２に電気分解装置５を付設して該反応槽２中の排水Ｓ１に直流電流を通電することにより、酸化剤及び通電することで反応を発生させて、上記排水中に含まれるタリウム成分を酸化タリウムとして析出させる。電気分解装置及び通電方法は、下記に詳細に説明するものを適用することができる。
【００４６】
次いで、反応が促進して酸化タリウムが析出して懸濁したスラリーを排水Ｓ２とする。
この懸濁している析出した酸化タリウムを含む排水Ｓ２は沈殿槽２に送られ、所定時間静置される。これにより、排水Ｓ２中の酸化タリウムが沈殿することとなる。
また、該沈殿槽２を必ず設ける必要はなく、反応槽１で析出した酸化タリウムを、下記遠心分離装置３に直接移送してもかまわない。
【００４７】
この沈殿槽２の沈殿物である酸化タリウムは、取り出した後に遠心分離装置３に送られる。
該遠心分離装置３は、連続式又はバッチ式のいずれの遠心分離装置も適用することができ、適宜選択して使用することができる。
遠心分離装置３では、酸化タリウムを遠心・脱水することで、酸化タリウムのケーキと、濾液とに濾別される。この濾液は反応槽１に送られる排水Ｓ１に添加されることで循環使用される。
なお、この酸化タリウムは、遠心分離装置３での分離後、新水にて洗浄してもかまわない。
【００４８】
一方、沈殿槽２から排出される上澄水である排水Ｓ３は、タリウム除去されたものである。
【００４９】
必要に応じて、該排水Ｓ３に残留している微量の溶存金属を取り除くため、この排水Ｓ３をイオン交換装置４に送り、イオン交換樹脂を用いて排水Ｓ４に微量に溶存する金属を吸着し取り除く。イオン交換樹脂としては、ＣＲ１１、ＩＲＹ等が用いられる。
このイオン交換樹脂により、排水Ｓ６の水質が向上するので、より排水として外部へ排出することが可能となる。
【００５０】
また本発明の第３の形態の一例の排水からのタリウムの除去回収方法及び装置を、図３を参照しながら説明する。
上記図１示す本発明の排水からのタリウムの除去回収方法及び装置における沈殿槽２で得られた排水Ｓ３を、電気分解装置５に移送する。なお、上記したように、該沈殿槽２を必ず設ける必要はなく、析出した酸化タリウムを、上記遠心分離装置３に直接移送するとともに、これにより反応槽１で排出された排水を直接該電気分解装置５に直接移送してもかまわない。
該電気分解装置５の電極を介して排水Ｓ３に通電を行い、排水Ｓ３の一部の水を電気分解することによって、残存している可能性があるごく少量の溶存タリウムを酸化タリウム（Ｔｌ２Ｏ３）として析出させ、微細な懸濁物質に変化させ、懸濁物質を含む排水Ｓ４とする。
この電気分解の際、電気分解装置５の陽極上に、鉛、銅、亜鉛等の金属が析出し、排水Ｓ３中から除去される。析出した鉛等の金属は、別途定期的に陽極上から回収することができる。
【００５１】
この懸濁物質を含む排水Ｓ４は、精密濾過装置６に送られ、メンブレンフィルタ（ＭＦ：精密濾過膜）によって排水Ｓ３中に残存している微量の酸化タリウムが有効に除去回収され、酸化タリウムをほとんど含まない排水Ｓ５となる。
この酸化タリウムは、上記遠心分離装置３に移送されて、上記と同様の処理を課される。
【００５２】
精密濾過装置６から排出される排水Ｓ５に残留している微量の溶存金属を取り除くため、必要に応じて設けられているイオン交換装置４に該排水Ｓ５を移送して、微量に溶存する金属を吸着し取り除くことは、上記で説明した通りである。
以上説明したように、本実施形態の排水からのタリウムの除去回収方法及び除去回収装置によれば、排水からのタリウムを効率よく個別簡単な操作及び装置で回収することができる。従って、タリウムを再度利用することも可能となる。さらに、排水からタリウムを除去回収するための時間を軽減し、コストも安価にすることができる。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明の排水からの金属の除去方法及び除去装置について実施例及び比較例により具体的に説明するが、これらによって何ら制限されるものではない。
なお、本実施例では、処理の対象となる排水としては、セメント製造設備に設置された塩素バイパス装置から排出され塩素バイパスダストを水洗してタリウム成分を溶出させた排水を用いた。
【００５４】
具体的には、図４に示す水洗・濾過装置を用いて、タリウム成分を溶出させた排水Ｓ１を得た。まず、３００重量部の新水を混合槽１１に注入して貯留させ、該混合槽１１に塩素バイパスダストＤ１００重量部を添加して撹拌し、該塩素バイパスダストに含有されるタリウム成分を溶出させた、ダストスラリーＭ１を生成した。
次いで、フィルタープレス１２を用いて、このダストスラリーＭ１を空気圧５Ｋｇ／ｃｍ２の圧力で圧搾して３１１重量部の排水濾液Ｓ１を得た。次いで、この圧搾状態を保ったまま、フィルタプレス１２内の脱塩ケーキに新水Ｗ１００重量部を濾液圧送方向から圧入し、この脱塩ケーキの貫通洗浄をおこなって、該貫通洗浄濾液１０４重量部を得た。
得られた脱塩ケーキの収量は８５重量部、その含水率は４０％、塩素含有率は０．３％であり、塩素の含有率が極めて低いことから、セメント原料として再利用が可能なものであった。
【００５５】
一方、得られた排水濾液と洗浄液とが合流した排水Ｓ１は４１５重量部であり、この排水には、タリウムが２０ｍｇ／ｌ含まれるものであった。
【００５６】
（実施例１〜３）
図１に示すタリウムの除去回収装置を用いて、上記排水Ｓ１に含まれているタリウムを除去する。
まず、この排水Ｓ１を反応槽１に注入し、該反応槽１に、１．２％次亜塩素酸ナトリウム水溶液Ｘを、３ｍｌ／Ｌ、６ｍｌ／Ｌ、１２ｍｌ／Ｌの量でそれぞれ添加して撹拌し、析出した懸濁物質を含む懸濁排水Ｓ２を得た。
該懸濁排水Ｓ２を沈殿槽２に移送して６０分間（但し、上記亜塩素酸ナトリウム水溶液Ｘ添加後からの時間）静置し、排水中の懸濁している析出物質を沈殿させた。
【００５７】
次いで、沈殿槽２から沈殿物ＴＸを取り出し、遠心分離装置３にて遠心・脱水を行い、該沈殿物を含むケーキと濾液とに分離した。
この沈殿槽２で得られた沈殿物は、酸化タリウムであることが確認された。
また、遠心分離装置３により固液分離した後の濾液は、反応槽１に投入する排水Ｓ１に加えて再利用を行った。
【００５８】
一方、沈殿槽２から排出される上澄水である排水Ｓ３中の残存タリウム濃度をそれぞれ表１に示した。
ついで、必要に応じて設けられたイオン交換装置４に該排水Ｓ３を移し、この排水中に残存する金属を、ＣＲ１１、ＩＲＹ等のイオン交換樹脂により取り除いて、排水Ｓ６とした。
【００５９】
（実施例４〜５）
図２に示すタリウムの除去装置を用いて、上記排水Ｓ１に含まれているタリウムを除去する。
まず、この排水Ｓ１を反応槽１に注入し、該反応槽１に、１．２％次亜塩素酸ナトリウム水溶液Ｘを、３ｍｌ／Ｌ、６ｍｌ／Ｌの量でそれぞれ添加して撹拌するとともに、付設された電気分解装置５を用いて該反応槽１に通電をした。電気分解装置５の電極としては白金電極を用い、この白金電極を介して排水Ｓ３に１５０ｃ／Ｌの直流電圧を印加し、通電を行った。この電気分解の際、白金電極上に、鉛、銅、亜鉛等の金属が析出したが、これらの金属の回収量は極めて微量であった。
この酸化剤の添加によって、及び、通電により排水中の一部の水が電気分解することによって排水中に溶存するタリウム（Ｔｌ）が酸化物として析出し、該酸化タリウム懸濁物質を含む排水Ｓ２を得た。
該排水Ｓ２中のタリウムは、容易に酸化して酸化タリウム（Ｔｌ２Ｏ３）になっていることが確認された。
該懸濁排水Ｓ２を沈殿槽２に移送して６０分間（但し、上記添加及び通電後からの時間）所定時間静置し、排水中の懸濁している析出物質を沈殿させた。
【００６０】
次いで、沈殿槽２から沈殿物ＴＸを取り出し、遠心分離装置３にて遠心・脱水を行い、該沈殿物を含むケーキと濾液とに分離した。
この沈殿槽２で得られた沈殿物は、酸化タリウムであることが確認された。
また、遠心分離装置３により固液分離した後の濾液は、反応槽１に投入する排水Ｓ１に加えて再利用を行った。
【００６１】
一方、沈殿槽２から排出される上澄水である排水Ｓ３中の残存タリウム濃度をそれぞれ表１に示した。
ついで、必要に応じて設けられたイオン交換装置４に該排水Ｓ３を移し、この排水中に残存する金属を、ＣＲ１１、ＩＲＹ等のイオン交換樹脂により取り除いて、排水Ｓ６とした。
【００６２】
（比較例１）
次亜塩素酸ナトリウムを添加しない以外は、実施例１と同様にして排水を処理した。排水Ｓ３中のタリウム濃度は、２０ｍｇ／Ｌであった。その結果を表１に示す。
【００６３】
（比較例２）
排水Ｓ１を電気分解装置５にて通電するが、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を添加せず、排水Ｓ１を処理した以外は、実施例４と同様にして排水を処理した。排水Ｓ５中のタリウム濃度は、２．４３ｍｇ／Ｌであった。その結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】
2011011103.tif 000003
【００６５】
（実施例６）
次亜塩素酸ナトリウムの代わりに、０．２モル／ＬのＫＭｎＯ４水溶液を１．５ｍｌ／Ｌ添加した以外は、実施例１と同様にして、排水を処理した。排水Ｓ３中のタリウム濃度は、０．０６ｍｇ／Ｌであった。その結果を表２に示す。
【００６６】
（実施例７〜８）
次亜塩素酸ナトリウムの代わりに、０．２モル／ＬのＫＭｎＯ４水溶液を、それぞれ０．１５ｍｌ／Ｌ、０．３ｍｌ／Ｌ添加した以外は、実施例４と同様にして、排水を処理した。排水Ｓ５中のタリウム濃度は、それぞれ０．２７ｍｇ／Ｌ、０．２２ｍｇ／Ｌであった。その結果を表２に示す。
なお、参考のために表２に、比較例１及び比較例２の結果も示す。
【００６７】
【表２】
2011011103.tif 000004
【００６８】
また、実施例７、実施例８、比較例２における、通電後の静置時間を変化させ、該静置時間と、排水Ｓ５中の残存タリウム濃度との関係を、表３及び図５に示す。
【００６９】
【表３】
2011011103.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、塩素バイパスダストの水洗水処理あるいは都市ごみ焼却灰、飛灰の水洗処理において生成された排水からのタリウムの除去回収に有効に適用することができ、タリウムを使用する分野への再利用が図られる。
【符号の説明】
【００７１】
１  反応槽
２  沈殿槽
３  遠心分離装置
４  イオン交換装置
５  電気分解装置
６  精密濾過装置
１１  混合槽
１２  フィルタープレス
Ｓ１〜Ｓ６  排水
Ｍ１  溶液
Ｄ  塩素バイパスダスト
Ｗ  水
Ｃ  脱塩ケーキ
Ｔ  酸化剤
【図１】
2011011103.tif 000006
【図２】
2011011103.tif 000007
【図３】
2011011103.tif 000008
【図４】
2011011103.tif 000009
【図５】
2011011103.tif 000010