(57)【要約】【課題】産業廃棄物としての汚泥の発生量を低減した処理方法を提供する。【解決手段】リン酸と亜鉛を含有する被処理水２０にアルカリ剤２２を添加して被処理水２０中の亜鉛を水酸化亜鉛とする第１工程と、第１工程を経た被処理水２４から水酸化亜鉛を固形分３０として分離する第２工程と、第２工程を経た被処理水３２を種晶が充填されたリン晶析槽１８に通水して晶析処理する第３工程とを含む。第２工程では沈澱分離処理又は膜分離処理が好ましく採用され、第３工程のリン晶析槽１８では、被処理水の量に対して１０〜３０倍の循環水を用いて被処理水４２を槽内に上向流で通水させ、種晶の流動床４４を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸と亜鉛を含有する被処理水にアルカリ剤を添加して前記被処理水中の亜鉛を水酸化亜鉛とする第１工程と、前記第１工程を経た被処理水から前記水酸化亜鉛を分離する第２工程と、前記第２工程を経た被処理水を種晶が充填されたリン晶析槽に通水して晶析処理する第３工程とを含むことを特徴とするリン酸と亜鉛を含有する廃水の処理方法。
【請求項２】
前記第２工程が沈澱分離処理又は膜分離処理であることを特徴とする請求項１に記載のリン酸と亜鉛を含有する廃水の処理方法。
【請求項３】
前記第３工程のリン晶析槽が流動床式のリン晶析槽であり、被処理水の量に対して１０〜３０倍の循環水を用いて前記被処理水を槽内に上向流で通水させ、その上向流によって槽内に充填した種晶の流動床を形成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のリン酸と亜鉛を含有する廃水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリン酸と亜鉛を含有する廃水の処理方法に係り、特に金属製基材の塗装前処理工程から排出されるリン酸亜鉛浴廃水に対して好適なリン酸と亜鉛を含有する廃水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属品製造工場などでは金属製の基材を塗装する際に、一般に前処理として基材表面の脱脂を行った後に、防錆用の被膜を形成するためにリン酸亜鉛処理を行う。このリン酸亜鉛処理では、基材をリン酸亜鉛含有液が満たされた浴槽に浸漬して基材表面にリン酸亜鉛の被膜を形成させる。次いで、浴槽から引き上げた基材をリンスし、基材表面に付着しているリン酸亜鉛含有液を洗い流す（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
したがって、この種の工場ではリン酸亜鉛処理後の基材をリンスした際に、リン酸と亜鉛とを高濃度に含有する洗浄廃水が多量に発生する。従来、このようなリン酸と亜鉛とを高濃度に含有する洗浄廃水を浄化する方法としては、凝集沈殿処理が汎用されていた。しかしながら、凝集沈殿処理ではリン酸や亜鉛などを含む沈澱汚泥が多量に発生し、その処理処分に多大なコストを必要とする。
【０００４】
一方、リン含有水からリンを除去する方法としてリン晶析法が知られている（例えば、特許文献２参照）。リン晶析法はリン含有水にカルシウム化合物を添加して種晶の固定床又は流動床に通水することにより、リンをリン酸ヒドロキシアパタイトなどのリン酸カルシウムの結晶として種晶表面に晶析させる方法である。このリン晶析法によれば、得られるリン酸カルシウム結晶は肥料などに有効利用でき資源回収に寄与できる。したがって、上記のようなリン酸と亜鉛とを含有する廃水に対してリン晶析法を適用すれば資源回収を兼ねた廃水処理を実現することができる。
【特許文献１】特開２００３−１６０８７８号公報
【特許文献２】特開２００１−３３４２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、リン酸と亜鉛とを含有する廃水にリン晶析法を適用するために、ｐＨを晶析反応に好適なアルカリ側に調整すると、被処理水中の亜鉛が水酸化亜鉛として析出し、この水酸化亜鉛がリンの晶析反応を妨害することが判明した。
【０００６】
本発明の目的は上記従来技術の問題点を改善し、汚泥の発生量を低減するとともに、水酸化亜鉛によるリンの晶析反応の妨害を回避しつつ被処理水中のリンをリン晶析法によって回収することができるリン酸と亜鉛とを含有する廃水の処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係るリン酸と亜鉛とを含有する廃水の処理方法は、リン酸と亜鉛を含有する被処理水にアルカリ剤を添加して前記被処理水中の亜鉛を水酸化亜鉛とする第１工程と、前記第１工程を経た被処理水から前記水酸化亜鉛を分離する第２工程と、前記第２工程を経た被処理水を種晶が充填されたリン晶析槽に通水して晶析処理する第３工程とを含むことを特徴とする。
前記第２工程では沈澱分離処理又は膜分離処理が好ましく採用される。
【０００８】
また、本発明は前記リン晶析槽が流動床式のリン晶析槽であり、前記廃水の量に対して１０〜３０倍の循環水を用いて前記廃水を槽内に上向流で通水させ、その上向流によって槽内に充填した種晶の流動床を形成するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のリン酸と亜鉛を含有する廃水の処理方法によれば、被処理水中に含まれる亜鉛の大部分が第１工程において水酸化亜鉛となり、第２工程では第１工程で生成した該水酸化亜鉛が固形分として被処理水から分離除去される。このため、第３工程においては水酸化亜鉛による妨害を回避しつつ被処理水中のリン酸を晶析反応によって、種晶の表面にリン酸ヒドロキシアパタイトとして安定に晶析させることができる。その結果、第３工程を経た処理水はリン酸及び亜鉛が除去された清澄水となる。
【００１０】
また、第２工程において分離される水酸化亜鉛は工業原料として再利用することができる。第３工程で種晶表面に晶析したリン酸ヒドロキシアパタイトも種晶ごと回収して肥料や工業原料として有効利用することができる。したがって、リン酸と亜鉛とを含有する廃水に対して産業廃棄物としての汚泥がほとんど発生せず、資源回収を兼ねた効果的な廃水処理を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明に係る処理方法の第１実施形態を示す系統図である。本方法を実施するための処理装置は主に第１工程の反応槽１０と、第２工程の凝集槽１２、沈澱分離槽１４と、第３工程の調整槽１６、リン晶析槽１８とによって構成される。
第１工程ではリン酸と亜鉛とを含有する被処理水２０が反応槽１０に供給される。反応槽１０にはアルカリ剤２２として例えば水酸化ナトリウムが添加され、被処理水２０のｐＨが７〜９に調整される。その結果、被処理水２０の亜鉛が水酸化亜鉛となる。なお、この反応槽１０ではアルカリ剤２２に加えて、水酸化亜鉛の生成を促進させるキレート剤を添加してもよい。ただし、ポリ塩化アルミニウムや硫酸第２鉄などの無機系の凝集剤は被処理水２０中のリン酸と反応して固形物を生成するので、反応槽１０には添加してはならない。
【００１２】
第２工程では、第１工程を経た被処理水２４が凝集槽１２に供給される。凝集槽１２には適量の高分子凝集剤２６が添加され、被処理水２４中の水酸化亜鉛を主体とする固形分がフロック化する。凝集槽１２を経た被処理水２８は次段の沈澱分離槽１４に供給され、被処理水２８中のフロック化した固形分が沈澱分離される。分離した固形分３０は前記したように水酸化亜鉛を主体としたものであるから、工業原料として再利用することができる。
沈澱分離槽１４の上澄水である被処理水３２はリン酸を含み、ｐＨが７〜９に維持された状態で、第３工程の調整槽１６に供給される。調整槽１６にはリン晶析槽１８を循環する循環水３４が流入し、被処理水３２と循環水３４が合流・混合される。また、調整槽１６には塩化カルシウムや水酸化カルシウムなどのカルシウム化合物３６が添加される。カルシウム化合物３６の添加量は添加したカルシウムが被処理水３２中のリンと反応して分子式がＣａ５(ＰＯ４)３ＯＨで代表されるリン酸ヒドロキシアパタイトを生成するために必要十分な量とし、通常はリンとの反応当量の１〜１．３倍とする。
【００１３】
前記したように被処理水３２はｐＨが７〜９に維持されており、このｐＨは後段のリン晶析槽１８での晶析反応に好適な範囲である。しかしながら、晶析反応をより一層、最適に促進させるために、調整槽１６にｐＨ調整剤３８を添加するようにしてもよい。調整槽１６には攪拌機４０が装備され、上記添加したカルシウム化合物３６及びｐＨ調整剤３８を被処理水３２に対して均一に混合する。
【００１４】
調整槽１６でカルシウム濃度とｐＨが調整された被処理水４２はリン晶析槽１８の底部からリン晶析槽１８に供給される。リン晶析槽１８は流動床式であり、内部に粒径が１ｍｍ程度の種晶が充填されている。種晶としてはリン酸カルシウムを主体とするリン鉱石が好ましく用いられる。ただし、種晶はこれに限らず、例えば骨炭や珪酸カルシウムを用いることもできる。
【００１５】
リン晶析槽１８の底部から流入させた被処理水４２をリン晶析槽１８内に上向流で通水させることによって、充填された種晶が流動しリン晶析槽１８内に種晶の流動床４４が形成される。被処理水４２がこの流動床４４を通過し種晶と接触する過程で、種晶の表面にリン酸ヒドロキシアパタイトなどが晶析して、水中の大部分のリンが回収される。流動床４４を通過した被処理水４２の大部分は槽上部に配置された集水手段４６によって集水され、循環水３４として調整槽１６に戻される。また、被処理水３２の流量に見合う量の処理水４８がリン晶析槽１８の上部から系外に排出される。
【００１６】
循環水３４の量は被処理水３２の量に対して通常１０〜３０倍に設定する。この被処理水４２の上向流によって種晶の流動床４４が適正に形成される。また、循環水３４は被処理水３２を希釈するので、被処理水３２のリン酸濃度の変動が大きい場合でも、その悪影響を緩和する役割を果たす。
【００１７】
なお、リン晶析槽１８では長期間の運転によって種晶表面での晶析が継続すると、種晶は晶析したリン酸ヒドロキシアパタイトなどによって肥大化し流動性が低下する。したがって、適当なタイミングで肥大化した種晶をリン晶析槽１８から抜き出して、新規の種晶に更新する。回収した肥大化種晶は肥料などに有効利用する。又は肥大化種晶を破砕やその他の手段を用いて一定の粒径に粒度調整し、種晶として再利用することもできる。
【００１８】
本実施形態のリン酸と亜鉛を含有する廃水の処理方法によれば、被処理水２０中に含まれる亜鉛の大部分が第１工程の反応槽１０において水酸化亜鉛となる。第２工程では第１工程で生成した該水酸化亜鉛が凝集槽１２でフロック化し、沈澱分離槽１４で固形分３０として分離除去される。このため、第３工程のリン晶析槽１８では水酸化亜鉛による妨害を回避しつつ被処理水中のリン酸を晶析反応によって、種晶の表面にリン酸ヒドロキシアパタイトとして安定に晶析させることができる。その結果、第３工程を経た処理水４８はリン酸及び亜鉛が除去された清澄水となる。また、第２工程において分離された水酸化亜鉛を主体とする固形分３０は工業原料として再利用することができる。第３工程で種晶表面に晶析したリン酸ヒドロキシアパタイトも種晶ごと回収して肥料や工業原料として有効利用することができる。したがって、リン酸と亜鉛とを含有する廃水に対して産業廃棄物としての汚泥がほとんど発生せず、資源回収を兼ねた効果的な廃水処理を実現することができる。
【００１９】
図２は本発明に係る処理方法の第２実施形態を示す系統図である。図２において図１と同一の符号を付した要素は前述の第１実施形態と同様の要素であり、その説明を省略する。本実施形態では第２工程が膜分離槽５０によって構成されている。膜分離槽５０には精密濾過膜又は限外濾過膜によって構成された膜分離手段５２が装備されており、第１工程を経た被処理水２４中の水酸化亜鉛は膜分離手段５２によって膜分離され、固形分３０として被処理水２４から分離除去される。被処理水２４中のリン酸は精密濾過膜又は限外濾過膜を透過し、被処理水３２に含まれて調整槽１６に送られる。この第２実施形態によれば、水面積負荷が小さく所要設置面積が大きな沈殿分離槽を必要としないので装置規模のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る処理方法の第１実施形態を示す系統図である。
【図２】本発明に係る処理方法の第２実施形態を示す系統図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０……反応槽、１２……凝集槽、１４……沈澱分離槽、１６……調整槽、１８……リン晶析槽、２０………被処理水、２２………アルカリ剤、２６……高分子凝集剤、３０……固形分、３４……循環水、３６……カルシウム化合物、３８……ｐＨ調整剤、４０……攪拌機、４４……流動床、４６……集水手段、４８……処理水、５０……膜分離槽。
【図１】
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【図２】
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