(57)【要約】【課題】２価鉄イオンを含む酸性廃液を、安価に処理して、脱水性を改善した鉄含有スラリーとする廃液からの鉄分の回収方法を提供する。【解決手段】鉄酸化細菌と微生物担体とが投入されてエアレーションされている第１の反応槽内に、２価鉄イオンを含む酸性廃液を供給して、２価鉄イオンを３価鉄イオンに酸化すると共に、第１の反応槽内のｐＨを３以上５以下に調整して水酸化鉄（III）粒子を生成し、処理後の水酸化鉄（III）粒子及び微生物担体を含むスラリーを第１の沈殿槽で沈降分離し、沈降した微生物担体を第１の反応槽に返送し、処理後の水酸化鉄（III）粒子を含むスラリーに凝集槽で高分子凝集剤を添加して、水酸化鉄（III）粒子のフロックを形成し、処理後の水酸化鉄（III）粒子のフロックを含むスラリーを第２の沈殿槽で沈降分離し、沈降した前記水酸化鉄（III）粒子を含むスラリーを回収する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄酸化細菌と、コークス粉、活性炭、石炭粉、軽石粉、及び発泡スラグからなる群から選ばれたいずれか１つ以上からなり、水中で沈降する前記鉄酸化細菌の微生物担体とが投入され、且つ、エアレーションにより攪拌されている第１の反応槽内に、２価鉄イオンを含む酸性廃液を供給して、前記鉄酸化細菌により前記２価鉄イオンを３価鉄イオンに酸化すると共に、前記第１の反応槽内のｐＨを３以上５以下に調整して水酸化鉄（III）粒子を生成する水酸化鉄（III）粒子の生成工程と、
前記水酸化鉄（III）粒子の生成工程から排出された前記水酸化鉄（III）粒子及び前記微生物担体を含むスラリーを、第１の沈殿槽で沈降分離し、沈降した微生物担体を前記第１の反応槽に返送する微生物担体の沈降分離工程と、
前記微生物担体の沈降分離工程から排出された前記水酸化鉄（III）粒子を含むスラリーを凝集槽に送液し、高分子凝集剤を添加して、前記水酸化鉄（III）粒子のフロックを形成するフロック形成工程と、
前記フロック形成工程から排出された前記水酸化鉄（III）粒子のフロックを含むスラリーを、第２の沈殿槽で沈降分離し、沈降した前記水酸化鉄（III）粒子のフロックを含むスラリーを回収する鉄分回収工程とを有することを特徴とする廃液からの鉄分の回収方法。
【請求項２】
前記第１の反応槽における槽内の後段に前記微生物担体の沈降部を設け、当該沈降部で前記微生物担体を沈降させ、沈降により分離された前記水酸化鉄（III）粒子を含むスラリーを前記第１の反応槽から排出することで、前記第１の反応槽が前記第１の沈殿槽を兼ねることを特徴とする請求項１記載の廃液からの鉄分の回収方法。
【請求項３】
前記第１の反応槽において、前記微生物担体の質量と前記水酸化鉄（III）粒子の質量の合計量に対する、前記微生物担体の質量を、７０質量％以上９５質量％以下とすることを特徴とする請求項１又は２記載の廃液からの鉄分の回収方法。
【請求項４】
前記鉄分回収工程において前記第２の沈殿槽で沈降した前記水酸化鉄（III）粒子のフロックを含むスラリーの一部を、前記第１の反応槽に戻すことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の廃液からの鉄分の回収方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の廃液からの鉄分の回収方法において、前記２価鉄イオンを含む酸性廃液は、更に、ニッケルイオン、又は亜鉛イオンの少なくともいずれか１種を含んでなり、前記鉄分回収工程の第２の沈殿槽で水酸化鉄（III）粒子のフロックを沈降分離した後の上澄みを第３の反応槽に供給し、ｐＨを６以上１０以下に調整して、ニッケル、又は亜鉛の少なくともいずれかを含む金属水酸化物粒子を生成する金属水酸化物粒子の生成工程と、
前記金属水酸化物粒子の生成工程から排出された前記金属水酸化物粒子を含むスラリーを沈降分離し、沈降した前記金属水酸化物粒子を含むスラリーを回収する金属水酸化物粒子回収工程とを、更に有することを特徴とする廃液からの鉄分の回収方法。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の廃液からの鉄分の回収方法において、前記回収した水酸化鉄（III）粒子のフロックを含むスラリー、又は、前記回収した水酸化鉄（III）粒子のフロックを含むスラリー及び金属水酸化物粒子を含むスラリーを、更に脱水処理してケーキとすることを特徴とする廃液からの鉄分の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板の酸洗廃液やめっき廃液等の複数の金属を含む廃液や、酸性で重金属を含む金属鉱山排水を処理して、廃液中の鉄分を回収する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板の表面に表面処理等を施す際には、前処理として酸洗処理やアルカリ処理を行い、鋼板の表面に生成したスケールの除去を行っている。この酸洗処理では、硫酸、硝酸、硝弗酸等を含む酸性の液を用いるため、鋼板の場合には、鋼板中の鉄、ニッケルなどの金属を溶解した酸性廃液が発生し、めっき鋼板の場合には、めっき液中に含まれるニッケルや亜鉛、母材中の鉄などの金属を溶解した廃液が発生する。つまり、これら廃液は、２価鉄イオンと３価鉄イオンのほかにニッケルイオンと亜鉛イオンなどの金属イオンを含んだ酸性廃液となる。
【０００３】
このような酸性廃液は、通常、アルカリ液を加えて中和処理を行った後、凝集剤を添加してシックナーなどの沈殿池を利用して金属水酸化物を沈殿させてスラリーとし、このスラリーを脱水してスラッジケーキに加工することによって処理される。従って、スラッジケーキ中には、鉄以外にニッケル、亜鉛などの金属水酸化物が含まれており、鉄源としてリサイクルするには成分上問題となる。また、これらの金属水酸化物は、粒子が小さいため、スラッジケーキの含水率も高く、鉄源としてリサイクルするには、スラッジケーキの乾燥費用が高くなる。さらに、スラッジケーキの含水率が高いことから、多量に水を含んだ状態で搬送することになるため、輸送費用が増加する等の問題がある。
【０００４】
また、２価鉄イオンを含んだ酸性廃液としては、他に金属鉱山から発生する鉱山廃水がある。金属鉱山では、主として硫化鉱物を採掘するため、採掘後には黄鉄鉱、黄銅鉱、閃亜鉛鉱などの鉱物が残り、これらが地下水や空気中の酸素と反応して酸性で２価鉄イオンをはじめ、重金属を含んだ鉱山廃水が発生する。
【０００５】
特許文献１および特許文献２では、これらの２価鉄イオンを含んだ酸性排水の処理方法が開示されている。これらの特許文献においては、鉄酸化細菌を保持している反応槽に上記廃液を投入し、２価鉄イオンを３価鉄イオンに酸化し、かつ、ｐＨを３〜５に調整し、３価鉄イオンを水酸化鉄（III）として析出させて、その後、高分子凝集剤を添加によりフロックを作成し、それを沈殿池で回収し、その一部を反応槽に戻す方法が提案されている。酸性廃液中の２価鉄イオンを酸化処理するためには、反応槽内の鉄酸化細菌総量（細菌濃度×容量）を保持することが必要である。また、鉄酸化細菌は、析出した水酸化鉄（III）に付着しており、反応槽内の鉄酸化細菌総量を保持するということは、反応槽内に水酸化鉄（III）からなる固形物を保持することである。反応槽内の固形物濃度を大きくすると、粒子同士の緩衝頻度が大きくなり、沈降速度が小さくなるため、沈殿槽を大きくせねばならず、一方、反応槽内の固形物濃度を小さくすると、粒子同士の緩衝頻度は小さくなり、沈降速度は大きくなるが、反応槽容量は大きくなり、攪拌動力も多く必要となるという問題があった。
【特許文献１】特開２００４−２０２４８８号公報
【特許文献２】特開２００５−２９６８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、設備コストを抑制し、かつ、反応槽内攪拌動力や高分子凝集剤使用量を抑制しながら安価に、２価の鉄イオンを含む酸性廃液を処理する方法を提供することを第１の目的とする。
【０００７】
また、回収する水酸化鉄（III）粒子のフロックを含むスラリーを、脱水性を改善した鉄含有スラリーとし、これを脱水して得られる鉄含有脱水ケーキの含水率を低下させることが可能な方法を提供することを第２の目的とする。
【０００８】
さらに、２価鉄イオンを含む酸性廃液中にニッケルイオン、亜鉛イオンの少なくともいずれかを含む場合、ニッケルや亜鉛の濃度が高いケーキを得ることを第３の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記目的を解決するために、２価鉄イオンを含む酸性廃液を、沈降性の良い微生物担体を予め投入してエアレーションにより攪拌している第１の反応槽内に供給するとともに、鉄酸化細菌により２価鉄イオンを酸化しながらアルカリ剤投入により該廃液のｐＨを３以上５以下に調整し、水酸化鉄（III）主体の粒子を生成させ、まず、沈降性の良い微生物担体を回収した後、高分子凝集剤を添加して水酸化鉄（III）主体の粒子を凝集し、その凝集体を液体より分離・回収し、脱水して鉄含有脱水ケーキを製造する方法を鋭意検討した。その結果、第１の反応槽内に沈降性の良い微生物担体を予め投入し、これより廃液処理の下流側で沈降性の良い微生物担体を回収し、回収した微生物単体の全量を第１の反応槽に再投入し、一方、第１沈殿槽で沈降しなかった水酸化鉄（III）主体の粒子を含むスラリーを凝集槽に投入し、高分子凝集剤によりフロックを形成し、沈降性を改善してから、第２の沈殿槽で水酸化鉄（III）主体の粒子を回収することで、或いは回収した水酸化鉄（III）主体の粒子の一部を再度第１の反応槽に投入することで、スラリーが緻密な水酸化鉄（III）主体の粒子となり、スラリーの脱水性が向上し、残りの水酸化鉄（III）主体の粒子を脱水して低含水率の脱水ケーキを製造できることを見出した。
【００１０】
また、沈降速度の大きい微生物担体を採用することで、第１の反応槽中の微生物濃度を上昇でき、その結果、第１の反応槽を小さくでき、これに伴い、攪拌動力を抑制できることを見出した。
【００１１】
更に、第１の反応槽内に沈降速度が大きい微生物担体を投入することで、高分子凝集剤を添加しなくても第１の沈殿槽又は沈降部を備えた第１の反応槽で鉄酸化細菌が付着した微生物担体を回収することができるため、第２の沈殿槽へ送られる水酸化鉄（III）主体のスラリー中のスラリー濃度を低下するこができ、高分子凝集剤の添加量を削減できるとともに、第２の沈殿槽での沈降速度を上昇でき、第２の沈殿槽をコンパクトにできることを見出した。
【００１２】
更にまた、２価鉄イオンを含む酸性廃液中にニッケルイオンおよび／又は亜鉛イオンを含む場合、第２の沈殿槽で水酸化鉄（III）粒子のフロックを沈降分離した後の上澄み（以下、「１次処理水」という場合がある）を、第３の反応槽に供給し、かつ、第３の反応槽内の該処理液を攪拌し、該処理液のｐＨを６以上１０以下に調整して、ニッケルおよび／又は亜鉛の金属水酸化物粒子を生成させ、該金属水酸化物粒子を含むスラリーを固液分離して濃縮し、その後、脱水してケーキを得ることで、ニッケルおよび／又は亜鉛濃度の高いケーキを得ることができることを見出した。
【００１３】
すなわち、本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
【００１４】
（１）鉄酸化細菌と、コークス粉、活性炭、石炭粉、軽石粉、及び発泡スラグからなる群から選ばれたいずれか１つ以上からなり、水中で沈降する前記鉄酸化細菌の微生物担体とが投入され、且つ、エアレーションにより攪拌されている第１の反応槽内に、２価鉄イオンを含む酸性廃液を供給して、前記鉄酸化細菌により前記２価鉄イオンを３価鉄イオンに酸化すると共に、前記第１の反応槽内のｐＨを３以上５以下に調整して水酸化鉄（III）粒子を生成する水酸化鉄（III）粒子の生成工程と、
前記水酸化鉄（III）粒子の生成工程から排出された前記水酸化鉄（III）粒子及び前記微生物担体を含むスラリーを、第１の沈殿槽で沈降分離し、沈降した微生物担体を前記第１の反応槽に返送する微生物担体の沈降分離工程と、
前記微生物担体の沈降分離工程から排出された前記水酸化鉄（III）粒子を含むスラリーを凝集槽に送液し、高分子凝集剤を添加して、前記水酸化鉄（III）粒子のフロックを形成するフロック形成工程と、
前記フロック形成工程から排出された前記水酸化鉄（III）粒子のフロックを含むスラリーを、第２の沈殿槽で沈降分離し、沈降した前記水酸化鉄（III）粒子のフロックを含むスラリーを回収する鉄分回収工程とを有することを特徴とする廃液からの鉄分の回収方法である。
【００１５】
（２）前記第１の反応槽における槽内の後段に前記微生物担体の沈降部を設け、当該沈降部で前記微生物担体を沈降させ、沈降により分離された前記水酸化鉄（III）粒子を含むスラリーを前記第１の反応槽から排出することで、前記第１の反応槽が前記第１の沈殿槽を兼ねることを特徴とする前記（１）記載の廃液からの鉄分の回収方法である。
【００１６】
（３）前記第１の反応槽において、前記微生物担体の質量と前記水酸化鉄（III）粒子の質量の合計量に対する、前記微生物担体の質量を、７０質量％以上９５質量％以下とすることを特徴とする前記（１）又は（２）記載の廃液からの鉄分の回収方法である。
【００１７】
（４）前記鉄分回収工程において前記第２の沈殿槽で沈降した前記水酸化鉄（III）粒子のフロックを含むスラリーの一部を、前記第１の反応槽に戻すことを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の廃液からの鉄分の回収方法である。
【００１８】
（５）前記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の廃液からの鉄分の回収方法において、前記２価鉄イオンを含む酸性廃液は、更に、ニッケルイオン、又は亜鉛イオンの少なくともいずれか１種を含んでなり、前記鉄分回収工程の第２の沈殿槽で水酸化鉄（III）粒子のフロックを沈降分離した後の上澄みを第３の反応槽に供給し、ｐＨを６以上１０以下に調整して、ニッケル、又は亜鉛の少なくともいずれかを含む金属水酸化物粒子を生成する金属水酸化物粒子の生成工程と、
前記金属水酸化物粒子の生成工程から排出された前記金属水酸化物粒子を含むスラリーを沈降分離し、沈降した前記金属水酸化物粒子を含むスラリーを回収する金属水酸化物粒子回収工程とを、更に有することを特徴とする廃液からの鉄分の回収方法である。
【００１９】
（６）前記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の廃液からの鉄分の回収方法において、前記回収した水酸化鉄（III）粒子のフロックを含むスラリー、又は、前記回収した水酸化鉄（III）粒子のフロックを含むスラリー及び金属水酸化物粒子を含むスラリーを、更に脱水処理してケーキとすることを特徴とする廃液からの鉄分の回収方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の方法によれば、設備コストを抑制し、かつ、反応槽内攪拌動力や高分子凝集剤使用量を抑制しながら安価に、２価の鉄イオンを含む酸性廃液を処理することができる。
また、本発明の方法によれば、回収する水酸化鉄（III）粒子のフロックを含むスラリーを、脱水性を改善した鉄含有スラリーとし、これを脱水して得られる鉄含有脱水ケーキの含水率を低下させることが可能となる。
更に、本発明の方法によれば、２価鉄イオンを含む酸性廃液中にニッケルイオン、又は亜鉛イオンの少なくともいずれかを含む場合においては、ニッケルや亜鉛の濃度が高いケーキを得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の全体プロセスについて、説明する。
予め鉄酸化細菌とこの鉄酸化細菌の微生物担体とが投入され、エアレーションにより攪拌されている第１の反応槽内に２価鉄イオンを含む酸性廃液を供給する。このうち、微生物担体については、コークス粉、活性炭、石炭粉、軽石粉、及び発泡スラグからなる群から選ばれたいずれか１つ以上からなり、これらはいずれも沈降速度が大きく、水中で沈降する。第１の反応槽内では鉄酸化細菌により２価鉄イオンを３価鉄イオンに酸化すると共に、更にアルカリを第１の反応槽に投入することにより、第１の反応槽内のｐＨを３以上５以下に調整して、鉄イオンを水酸化鉄（III）として析出させる。そして、水酸化鉄（III）粒子及び前記微生物担体を含むスラリーを第１の沈殿槽に送り、この第１の沈殿槽で微生物担体を回収し、回収した微生物担体を第１の反応槽に投入する。一方、第１の沈殿槽からオーバーフローした水酸化鉄（III）主体の粒子を含むオーバーフロースラリーを凝集槽に送り、高分子凝集剤を添加してフロックを形成する。その後、水酸化鉄（III）粒子のフロックを含むスラリーを第２の沈殿槽で固液分離してスラリーを濃縮し、沈降した前記水酸化鉄（III）粒子のフロックを含むスラリーを回収する。この際、好ましくは、沈降した水酸化鉄（III）粒子のフロックを含むスラリーの一部を第１の反応槽に返送し、余剰のスラリーを脱水して鉄含有脱水ケーキを得るようにしてもよい。
【００２２】
あるいは、第１の反応槽内の後段（反応槽における廃液処理の下流側）に微生物担体を沈降させる沈殿部を設け、第１の反応槽が前記第１の沈殿槽を兼ねるようにしてもよい。すなわち、２価鉄イオンを含む酸性廃液を、鉄酸化細菌と、沈降速度の大きいコークス粉、活性炭、石炭粉、軽石粉、及び発泡スラグからなる群から選ばれたいずれか１つ以上の微生物担体を予め投入してエアレーションにより攪拌している第１の反応槽兼沈殿槽内に供給し、鉄酸化細菌により２価鉄イオンを３価鉄イオンに酸化すると共に更にアルカリを第１の反応槽兼沈殿槽に投入することにより、第１の反応槽兼沈殿槽内のｐＨを３以上５以下に調整して鉄イオンを水酸化鉄（III）として析出させ、微生物担体を第１の反応槽兼沈殿槽内で保持したまま、第１の反応槽兼沈殿槽から水酸化鉄（III）主体の粒子を含むスラリーを凝集槽に投入し、高分子凝集剤を添加しフロックを形成した後、第２の沈殿槽で固液分離してスラリーを濃縮し、その後、該濃縮したスラリーを脱水してケーキを得る。
【００２３】
ところで、２価鉄イオンの酸化方法として、オゾンや過酸化水素などを用いた化学処理もあるが、コスト高となるため、本発明では、微生物処理を行う。
【００２４】
まず、微生物担体として沈降速度の大きいものを用いた場合の効果について述べる。
第１の反応槽における２価鉄イオンの酸化能力は、反応槽内の鉄酸化細菌の総量（微生物濃度×反応槽容量）が重要な要因である。特許文献１では、鉄酸化細菌が付着している水酸化鉄（III）主体の粒子を含むスラリーを沈殿槽で分離・回収し、大量のスラリーを反応槽へ返送することが必要であった。そのためには、高分子凝集剤を多用する必要があり、かつ、スラリー濃度が高いため、沈降速度が小さくなり、それに伴い沈殿槽の大きさが大きくなる。
【００２５】
これに対して、本発明の第１の実施形態では、沈降速度の大きい微生物担体を第１の反応槽内に投入し、鉄酸化細菌を微生物担体に付着させることによって、高分子凝集剤を投入することなしに第１の沈殿槽で回収し、それを第１の反応槽内に返送することで、その微生物担体を第１の反応槽内に保持することができ、所要の２価鉄イオン酸化能力を保持できる。微生物担体の沈殿槽中の沈降速度としては、２００〜２０００ｍ／Ｄが好ましい。微生物担体の大きさに置き換えると、微生物担体の比重にもよるが、３００〜２０００μｍ程度になる。３００μｍ未満であれば、沈降速度が小さくなり、第１の沈殿槽で回収できなくなる。２０００μｍ超であれば、第１の反応槽内の微生物担体の流動化に要する撹拌動力が大きくなり経済的でない。
【００２６】
微生物担体の材料としては、水酸化鉄(III)の付着性が良く且つ水中で沈降する、活性炭、コークス粉、石炭粉、軽石、発泡スラグなどがあげられる。これらを混合して用いても構わない。
【００２７】
酸性領域において、水酸化鉄（III）はプラスに帯電するのに対し、前記微生物担体はマイナスに帯電するため付着性がよく、かつ、比表面積が大きいため、多くの水酸化鉄（III）を付着させることができる。微生物担体の比表面積については０．５〜５００ｍ2／ｇ（ＢＥＴ値）が好ましい。０．５ｍ2／ｇ未満であれば、単位質量あたりの２価鉄イオンの酸化速度は小さくなり、第１の反応槽での２価鉄イオンの酸化能力は低下する。これは、微生物担体単位質量あたりの水酸化鉄（III）の付着量が低下し、鉄酸化細菌が少なくなるためと考える。また、５００ｍ2／ｇ超の場合、単位質量あたりの２価鉄イオンの酸化速度はあまり大きくならず、第１の反応槽での２価鉄イオンの酸化能力は向上しない。これは、超微細な孔は、微生物担体表面に析出する水酸化鉄（III）相により、塞がれてしまいやすいために、２価鉄イオン酸化能力に大きく寄与しないものと推定する。
【００２８】
第１の反応槽内の微生物担体が流動化するためには、微生物担体濃度は６０質量％以下が適当である。例えば５００〜１０００μｍの篩で選別したコークス粉の沈降速度とコークス粉濃度との関係を示したのが図２である。コークス粉濃度が上昇するにつれて、コークス粉同士が干渉するため、沈降速度は小さくなる。鉄酸化細菌自体は、別途馴養したものを投入しても良いし、本発明を適用する廃液中に存在する鉄酸化細菌を増殖させて用いても良い。
【００２９】
第１の反応槽内の鉄酸化細菌によって２価鉄イオンは３価鉄イオンに酸化されるが、ｐＨ３〜５の領域では、水酸化鉄（III）として析出する。析出した水酸化鉄（III）主体の粒子にも鉄酸化細菌は付着する。析出した水酸化鉄（III）は、後述する造粒操作および高分子凝集剤添加によっても沈降速度は改善する。そのスラリー濃度と沈降速度の関係として、図３がある。図３から明らかなように、スラリー濃度が小さいほど、粒子同士の干渉は少なく、沈降速度が大きくなる。
【００３０】
第１の反応槽内に沈降速度の大きい微生物担体を添加することで、高分子凝集剤を添加することなしに、第１の沈殿槽で鉄酸化細菌が付着した微生物担体を回収できる。第１の沈殿槽で析出した水酸化鉄（III）主体の粒子は第１の沈殿槽ではほとんど沈殿しない。第１の沈殿槽で沈降しなかった水酸化鉄（III）主体の粒子を含むオーバーフロースラリーは凝集槽で高分子凝集剤を添加し、凝集体を形成させることで、沈降速度が大きくなり、第２の沈殿槽で沈降する。第１の沈殿槽からのオーバーフロースラリーのスラリー濃度を３．５質量％以下にすることで、沈降速度を１００〜３５０ｍ／Ｄまで上昇させることができる。
【００３１】
次に、第２の沈殿槽で回収した水酸化鉄（III）主体の粒子を第１の反応槽に戻す量について述べる。
第２の沈殿槽で、沈殿し回収した水酸化鉄（III）主体の粒子は単独、もしくは、ファンデルスワールス力により凝集し、さらに、凝集槽で添加した高分子凝集剤により、ゆるく凝集している。その回収した水酸化鉄（III）主体の粒子群（水酸化鉄（III）粒子のフロックを含むスラリー）の一部を第１の反応槽に返送すると、水酸化鉄（III）主体の粒子の表面上に水酸化鉄（III）が析出し、それぞれの粒子が大きくなり、または、凝集している粒子が一体化することで緻密な粒子となり粒子径は大きくなる。緻密で粒子径が大きくなると、第２の沈殿槽の下部から引き抜くスラリーの脱水性は向上し、第１の反応槽に返送しない残りの水酸化鉄（III）主体の粒子を脱水して低含水率の脱水ケーキを製造できる。
【００３２】
そこで、第１の反応槽内の水酸化鉄（III）主体の固形物量をＡ（ｋｇ）とし、２価鉄イオンに加えて少なくともニッケルイオン、又は亜鉛イオンのいずれか１つ以上を含む酸性廃液中の２価鉄イオンを鉄酸化細菌により酸化し、アルカリ剤を投入して、水酸化鉄（III）主体の粒子が新たに析出する量、すなわち、第１の反応槽に投入する前記２価鉄イオンを含む酸性廃液中の２価鉄イオンおよび３価鉄イオンの総量をＢ（ｋｇ／日）としたとき、Ａ÷Ｂ（日）と脱水圧力０．５ＭＰａで脱水した際の脱水ケーキ中の水分との関係を図４に示す。図４からＡ÷Ｂが０．６日以上であれば、低含水率の脱水ケーキを得られることがわかる。また、Ａ÷Ｂが２．０日以上としても脱水ケーキ中の水分には差異があまりなく、Ａ÷Ｂを２．０日以上するのは、第２の沈殿槽からのスラリーの返送量が多くなり、経済的ではない。
なお、Ａ（ｋｇ）＝第１の反応槽内Ｆｅ濃度（ｋｇ／ｍ3）×第１の反応槽液量（ｍ3）
Ｂ（ｋｇ／日）＝酸性廃液のＦｅ濃度（ｋｇ／ｍ3）×酸性廃液投入量（ｍ3／日）
とする。
【００３３】
次に、予め篩い分けを行った３００〜２０００μｍの微生物担体を第１の反応槽に投入した場合を例に、第１の反応槽内に存在する微生物担体および第２の沈殿槽から返送された水酸化鉄（III）主体の粒子の表面上に付着している鉄酸化細菌による２価鉄イオンの酸化能力について述べる。
【００３４】
第１の反応槽内から得たスラリーを目開き３００μｍにより篩分けし、篩上の微生物担体を回収した。また、篩下のスラリーを目開き７４μｍにより篩分けし、篩下の水酸化鉄（III）主体の粒子からなるスラリーを回収した。微生物担体および水酸化鉄（III）主体の粒子からなるスラリーを、２価鉄イオンを含む酸性廃液に添加し、水酸化ナトリウム溶液でｐＨ４に調整しながら、エアレーションで攪拌を行った状態で、２価鉄イオン濃度の経時変化を測定し、単位質量あたりの２価鉄イオンの酸化速度を調べた。その結果、微生物担体では、平均0.12g-Fe2+／g-dry／日であり、水酸化鉄（III）主体の粒子では、平均0.15g-Fe2+／g-dry／日であった。
【００３５】
以上の知見より、単位質量あたりの酸化速度は微生物担体より水酸化鉄（III）主体の粒子の方が２〜３割大きいが、同じスラリー濃度での沈降速度は、微生物担体の方が５０〜３００倍大きいことが判明した。そこで、第１の反応槽内の固形物のうち、つまり、微生物担体質量と水酸化鉄（III）主体の粒子の総質量のうち、微生物担体質量の比率を７０〜９５質量％にすることで、第１の沈殿槽からのオーバーフロースラリーのスラリー濃度は低下できる。そのスラリー濃度を３．５質量％以下とすることで、凝集槽で高分子凝集剤添加後、沈降速度を１００〜３５０ｍ／Ｄまで上昇させることができ、第２の沈殿槽をコンパクト化できる。３．５質量%超の場合、沈降速度は小さくなり、第２の沈殿槽はコンパクトにできない。また、前記のＡ÷Ｂを０．６〜２．０日にすれば、脱水性に大きな差異は生じないので、第２の沈殿槽から第１の反応槽への返送スラリー量をさらに低減しても影響がなく、第１の反応槽内の水酸化鉄（III）主体の粒子の濃度を１質量％程度まで下げられ、さらに第２の沈殿槽を小さくできることが判明した。１質量％未満にすると、脱水性が悪化する。また、凝集槽から第２の沈殿槽へ流入する水酸化鉄（III）主体の固形物を低下することで、凝集槽で添加する高分子凝集剤の量を減少させることができることが判明した。
【００３６】
次に、元素分離について、述べる。
２価鉄イオン、３価鉄イオン、ニッケルイオンおよび亜鉛イオンを、それぞれ400mg/L、400mg/L、30mg/L、30mg/Lを含む溶液のｐＨと排水中元素の残存比率の関係を示したのが図１である。図１より、３価鉄イオンはｐＨ３〜５において析出し、亜鉛イオン、ニッケルイオンおよび２価鉄イオンはｐＨ６〜１０で析出する。
【００３７】
亜鉛イオンおよびニッケルイオンを鉄イオンから分離するためには、まず、２価鉄イオンを化学的酸化もしくは生物学的酸化により３価鉄イオンに酸化し、その後、ｐＨを３〜５に調整することで、水酸化鉄（III）が析出する。このスラリーから固液分離操作によって、固体部と液体部を分離し、固体部を回収する。その後、液体部のpHを６〜１０にすることで、水酸化亜鉛、水酸化ニッケルが析出する。このスラリーから固液分離操作によって、液体部のみを分離し、固体部を回収する。このようにすることで、鉄イオンはニッケルイオン、亜鉛イオンから分離できることになる。
つまり、金属化合物を析出させる過程において、pHで数段階に制御し、各段階で析出する金属化合物を抜き取ることにより、元素分離を行うことができる。
【００３８】
続いて、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
図５には、本発明の廃液からの鉄含有脱水ケーキの製造方法（廃液からの鉄分の回収方法）に係る処理装置の一例を示す。図５に示すように、本発明の一実施の形態に係る鉄含有脱水ケーキの製造方法に適用される排水処理装置１０は、例えば、薄鋼板を硫酸、硝酸、硝弗酸等の酸液で酸洗処理した後の廃液の一例である酸洗排水、または、表面処理した後のめっき廃液からなる酸洗めっき排水、または、金属鉱山を採掘した後に発生する酸性で重金属を含んだ鉱山排水などの２価鉄イオンを含む酸性廃液を処理する第１の反応槽１２と、第１の反応槽１２内をエアレーションにより攪拌するとともに鉄酸化細菌へ酸素を供給する散気装置１４と、鉄酸化細菌を付着させる微生物担体１３と、第１の反応槽１２内のｐＨを測定するｐＨ計１５と、第１の反応槽１２内の液のｐＨを調整する中和剤１７の投入制御する中和剤用バルブ１６と、微生物担体を回収する第１の沈殿槽１８と、回収した微生物担体を第１の反応槽１２へ戻す微生物担体返送ポンプ１９と、第１の沈殿槽１８からのオーバーフロースラリー中の水酸化鉄（III）主体の粒子をフロック化させる高分子凝集剤２１と、それを受ける凝集槽２０と、攪拌する攪拌機２２と、凝集槽２０でフロック化したスラリーを沈殿させる第２の沈殿槽２３と、沈殿したスラリーを返送スラリー２７として第１の反応槽１２に戻したり引抜きスラリー２６として脱水機へ引き抜いたりするスラリーポンプ２４とからなる。
【００３９】
第１の反応槽１２内の水酸化鉄（III）主体の粒子および微生物担体の固形物濃度は１０〜３０質量％である。微生物担体の質量と水酸化鉄（III）粒子の質量の合計量に対する微生物担体の質量は、７０〜９５質量％である。残りの固形物は、２価鉄イオンを含む酸性廃液１１の中和処理時に発生した水酸化鉄（III）主体の粒子とスラリーポンプ２４によって、第１の反応槽１２に返送した返送スラリー２７中の水酸化鉄（III）主体の粒子であり、反応槽１２内のスラリー中に１〜３．５質量％含んでいる。微生物担体の大きさは、微生物担体の比重にもよるが、３００〜２０００μｍに篩い分けし、鉄酸化細菌の付着性が良い活性炭、コークス粉、石炭粉、軽石、発泡スラグなどである。第１の沈殿槽１８におけるＯＦＲ（over flow rate、処理水量÷沈殿槽水面積）は２００〜２０００ｍ／Ｄの範囲で設定することが好ましい。また、第２の沈殿槽に流入するスラリー濃度は１〜３．５質量％なので、第２の沈殿槽２３におけるＯＦＲは５０〜３５０ｍ／Ｄの範囲で設定できる。図３からは、ＯＦＲ１００ｍ／Ｄ以上となるが、余裕率を考慮し、５０ｍ／Ｄとしている。なお、第１の反応槽１２内の微生物担体濃度としては、予め第１の反応槽１２内に投入する微生物担体の質量を測定することで管理できる。もしくは、第１の反応槽１２内の浮遊固形物質を目開き３００μｍの篩いで３００μｍ以上の粒子群を分離し、その固形物量を測定することでも管理することができる。
【００４０】
次に、図５に基づいて、本発明である鉄含有脱水ケーキの製造方法の一実施形態について説明する。
薄鋼板を酸洗処理した後の酸洗廃液やめっき廃液からなる酸洗めっき排水、または鉱山排水等の２価鉄イオンを含む酸性廃液１１を第１の反応槽１２内に連続して供給する。一般的な酸性廃液１１は、ｐＨが２以下で、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｎｉ等の金属を総量で０．０１〜１質量％溶解しており、これらの金属のほとんどは金属イオンとして存在しているが、少量は懸濁粒子として存在している。
【００４１】
第１の反応槽１２内には、スラリー中の微生物担体１３濃度が７〜２８質量％になるように添加し、馴養させた鉄酸化細菌を添加しておき、その中に酸性廃液１１を連続して供給し、第１の反応槽１２内で散気装置１４により攪拌する。酸性廃液１１中に含まれる２価鉄イオンは鉄酸化細菌によって酸化され、水酸化鉄（III）を生成する。ｐＨ計１５で第１反応槽１２内のｐＨを連続測定しながら、中和剤用バルブ１６を調整してＮａＯＨ、Ｃａ(ＯＨ)2、あるいは、Ｍｇ(ＯＨ)2溶液からなる中和剤１７を第１の反応槽１２に添加して、第１の反応槽１２内のｐＨを３〜５に調整する。ここで、ｐＨ３未満になると、酸性めっき廃液中の３価鉄イオンの析出が悪くなる。一方、ｐＨが５超になると、ニッケルや亜鉛等の金属水酸化物が析出し易くなり、鉄の金属水酸化物を分離することができにくくなる。つまり、この第１回目の中和処理によって、図１に示すように、水酸化鉄（III）を主体とした粒子が析出し、酸性廃液１１中から３価鉄イオンを分離することができる。
【００４２】
第１の反応槽１２から第１の沈殿槽１８に、微生物担体１３と水酸化鉄（III）主体の粒子が流れ込む。高分子凝集剤が添加されていないので、フロック化しておらず、水酸化鉄（III）主体の粒子は沈降速度が１０ｍ／Ｄ以下と非常に小さい。また、第１の沈殿槽１８のＯＦＲは、２００〜２０００ｍ／Ｄであるため、沈降速度の大きい微生物担体は第１の沈殿槽１８で沈殿するが、水酸化鉄（III）が主体の粒子のほとんどは沈降せずに、次の凝集槽２０に送液される。第１の沈降槽１８で沈殿し回収した微生物担体１３は、微生物担体返送ポンプ１９によって、第１の沈降槽１８中の一部のスラリーと共に第１の反応槽１２に返送される。
【００４３】
第１の沈殿槽１８から凝集槽２０にオーバーフローした水酸化鉄（III）主体の粒子を含むオーバーフロースラリーに、高分子凝集剤２１を添加し、攪拌機２２で攪拌することにより、沈降性のよいフロックを形成させる。凝集槽２０で形成したフロックは第２の沈殿槽２３に送液され、沈殿槽２３で沈殿する。沈殿槽上部からは、１次処理水２５が排出される。１次処理水２５はｐＨが３〜５で、ニッケル、亜鉛などの金属イオンを含んでいる。第２の沈殿槽の下部に沈積した水酸化鉄（III）主体のフロックは、スラリーポンプ２４によって第１の反応槽１２に返送スラリー２７として返送される。返送量は、第１の反応槽１２内のＦｅ量をＡ（ｋｇ）とし、２価鉄イオンを含む酸性廃液中のＦｅ量をＢ（ｋｇ／日）としたとき、Ａ÷Ｂを０．６〜２．０日にするのが好ましい。余剰となった水酸化鉄（III）主体のスラリーは引抜きスラリー２６として間欠的に引き抜かれ、後述の方法で脱水される。
【００４４】
第２の沈殿槽２３からの１次処理水２５は、図示していないが、後段の中和槽で中和剤を投入しｐＨ６〜１０に調整し、１次処理水中のニッケル・亜鉛などの金属イオンを水酸化物として析出させた後、さらに後段の凝集槽で高分子凝集剤を加えフロック状態にし、さらに後段の沈殿槽でニッケル・亜鉛などの水酸化物を含有するスラリーを分離する。分離されたスラリーは後述の方法で脱水される。
【００４５】
第２の沈殿槽２３で分離した水酸化鉄（III）主体のスラリーおよび図示していないニッケル・亜鉛などの水酸化物を含有するスラリーを分離する沈殿槽からのスラリーは、それぞれ脱水されて、スラッジケーキに加工する。脱水方法としては、フィルタープレス、真空脱水機、遠心脱水機などの脱水機を使用して脱水する方法や天日乾燥によって脱水する方法がある。この脱水されたスラッジケーキは、それぞれ資源として有効活用することができる。なお、脱水方法によって脱水後の水分は大きく異なるが、フィルタープレスで脱水した場合、第２の沈殿槽２３から回収される水酸化鉄（III）主体の脱水ケーキは、水分４０〜５０質量％であり、図示していない沈殿槽から回収されるニッケル・亜鉛などの金属水酸化物からなる脱水ケーキは、水分６５〜８５質量％である。水分に大きな差が生じるのは、回収される金属水酸化物に結晶水を含むためである。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の範囲である。
【００４７】
例えば、図５では、第１の沈殿槽１８と微生物担体返送ポンプ１９で微生物担体１３を回収し、第１の反応槽１２に返送しているが、図６に示すように、反応槽と沈殿槽を一体型にした第１の反応槽兼沈殿槽３０を用いることができる。すなわち、第１の反応槽兼沈殿槽３０は、反応部３１と沈降部３２を有し、反応部３１の下部に反応部３１内を攪拌する散気装置３４があり、酸性廃液１１と微生物担体１３を混合している。沈降部３２のＯＦＲは２００〜２０００ｍ／Ｄで、沈降終末速度以下に設定しているため、沈降速度の大きい微生物担体１３のみ沈降し、再度、反応部３１に自動的に戻る。
【００４８】
また、図５では、第１の沈降槽１８の下部に微生物担体回収用にポンプ１９および返送配管を設置しているが、その代わりに沈殿物を掻き揚げる装置、例えばスクリュー型、コンベヤ型などの装置を設置してもよい。更に、第１の反応槽１２内の混合として、散気装置１４のかわりに散気装置と攪拌機を併用して用いても良い。
【００４９】
また、２価鉄イオンを含む酸性廃液中に３価のクロムイオンを含む場合、３価のクロムは鉄酸化細菌によって酸化された３価鉄イオンとともに第１の反応槽１２で析出し、高分子凝集剤２１を添加する凝集槽２０でフロックを形成し、第２の沈殿槽２３で沈殿・分離される。
【００５０】
［実施例］
次に、本発明の廃液からの鉄含有脱水ケーキの製造方法の実施例を挙げるが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、本実施例は、実廃水と相関関係を取りながら、室内実験で行った実施例であり、この実験結果は、スラッジリサイクル上、望ましい結果であり、実廃水と何ら相違ないものと考える。
【００５１】
（実施例１）
酸洗めっき廃液として、表１に示す２価鉄イオン、ニッケルイオン、亜鉛イオンを含む溶液を使用し、図５の処理装置を用いて、この酸洗めっき模擬排水の処理を行った。また、微生物担体１３として５００〜１０００μｍに粒度調整したコークス粉（４０ｋｇ）を第１の反応槽に添加した。コークス粉の沈降速度は、おおよそ１７００ｍ／Ｄであった。
【００５２】
第１の反応槽１２および凝集槽２０の容量はそれぞれ、２７０Ｌ、１５Ｌであり、第１の沈殿槽１８の水表面積は１５４cm2でＯＦＲは８００m／D、第２の沈殿槽２３の水表面積は３２４cm2でＯＦＲは２２７m/Dである。なお、第１の反応槽１２内には、予め、鉄酸化細菌を投入している。
【００５３】
酸洗めっき廃液を第１の反応槽１２に５．１Ｌ／分で連続的に供給するとともに、苛性ソーダ水溶液を中和剤１７として添加し、第１の反応槽１２内のｐＨを４で制御し、さらに、第１の反応槽１２の底部に設置した散気装置１４から空気を２０ＮＬ／分で吹き込み、第１の反応槽１２内の攪拌を行った。
【００５４】
第１の反応槽１２に投入された酸洗めっき廃水中の２価鉄イオンは、コークス粉表面上および第２の沈殿槽２３から返送したスラリー中に含まれる水酸化鉄（III）主体の粒子表面上に付着している鉄酸化細菌によって３価鉄イオンにほぼ全量酸化され、水酸化鉄（III）として水酸化鉄（III）主体の粒子表面上およびコークス粉の表面上に析出し、粒子を大きくさせた。第１の沈殿槽１８でコークス粉は沈降し微生物担体返送ポンプ１９によって、第１の反応槽１２に戻し、水酸化鉄（III）主体の粒子を含む上澄水は、凝集槽２０に投入され、高分子凝集剤２１（アニオン系）により水酸化鉄（III）主体の粒子はフロックを形成し、第２の沈殿槽２３で分離した。分離したスラリーのスラリー濃度は９〜１１質量％であり、第１の反応槽１２内のスラリー濃度が１６質量％（１５．５〜１６．５質量％）になるように、スラリーポンプ２４にて、約０．７Ｌ／分で第１の反応槽兼沈殿槽３０に返送スラリー２７として返送した。第１の反応槽１２内のスラリーのうち、コークス粉に起因するものが約９２質量％である。余剰となったスラリーは、間欠的に引抜きスラリー２６として引抜き、０．５ＭＰａの加圧力を有するフィルタープレス脱水機で脱水して、脱水ケーキとした。なお、前述のＡ÷Ｂは、約０．７２日であった。
【００５５】
第２の沈殿槽２３で分離した上澄水（１次処理水２５）は、ニッケルイオンおよび亜鉛イオンを含んでいる。図示していないが、後段の中和槽で中和剤を投入しｐＨ９に調整し、１次処理水２５中のニッケル・亜鉛の金属イオンを水酸化物として析出させた後、さらに後段の凝集槽で高分子凝集剤（アニオン系）を加えフロック状態にし、さらに後段の沈殿槽でニッケル・亜鉛の水酸化物を含有するスラリーを分離した。
【００５６】
この際の１次処理水２５中の成分を表１に、第２の沈殿槽２３から引き抜いた引抜きスラリー２６を脱水した後の脱水ケーキの成分を表２に示す。表１の１次処理水水質より２価鉄イオンが主体に析出しており、表２のケーキ成分からも水酸化鉄（III）主体の成分になり、かつ、水分は４８質量％（含水ケーキ［ｗｅｔ］中の水分量の割合）と低いため、水分の低い他原料との混練等の操作を加えることで、鉄源として利用できるようになった。また、ケーキ成分中のＣ分は少し含まれているが、後述する比較例とほぼ同レベルであり、微生物担体として添加したコークス粉はほとんど流出していない。
【００５７】
なお、スラリーポンプ２４にて、第１の反応槽１２に返送しなかった場合も実施したが、その場合は、第２の沈殿槽２３で分離したスラリーを０．５ＭＰａの加圧力を有するフィルタープレス脱水機で脱水した脱水ケーキ中の水分が５７質量％になり、スラリーポンプ２４にて、第１の反応槽１２に返送した場合と比較して、脱水性は低下した。
【００５８】
（実施例２）
酸洗めっき廃液として、表１に示す２価鉄イオン、ニッケルイオン、亜鉛イオンを含む溶液を使用し、図６の処理装置を用いて、この酸洗めっき模擬排水の処理を行った。また、微生物担体１３として５００〜１０００μｍに粒度調整したコークス粉（４０ｋｇ）を第１の反応槽兼沈殿槽に添加した。コークス粉の沈降速度は、おおよそ１７００ｍ／Ｄであった。
【００５９】
反応部３１および凝集槽２０の容量はそれぞれ、２７０Ｌ、１５Ｌであり、沈降部３２の水表面積は１５４cm2でＯＦＲは８００m／D、第２の沈殿槽２３の水表面積は３２４cm2でＯＦＲは２２７m/Dである。なお、第１の反応槽兼沈殿槽３０内には、予め、鉄酸化細菌を投入している。
【００６０】
酸洗めっき廃液を第１の反応槽兼沈殿槽３０に５．１Ｌ／分で連続的に供給するとともに、苛性ソーダ水溶液を中和剤１７として添加し、第１の反応槽兼沈殿槽３０内のｐＨを４で制御し、さらに、反応部３１の底部に設置した散気装置１４から空気を２０ＮＬ／分で吹き込み、反応部３１内の攪拌を行った。
【００６１】
第１の反応槽兼沈殿槽３０に投入された酸洗めっき廃水中の２価鉄イオンは、コークス粉表面上および第２の沈殿槽２３から返送したスラリー中に含まれる水酸化鉄（III）主体の粒子表面上に付着している鉄酸化細菌によって３価鉄イオンにほぼ全量酸化され、水酸化鉄（III）として水酸化鉄（III）主体の粒子表面上およびコークス粉の表面上に析出し、粒子を大きくさせた。沈降部３２でコークス粉は沈降し反応部３１内に戻り、水酸化鉄（III）主体の粒子を含む上澄水は、凝集槽２０に投入され、高分子凝集剤２１（アニオン系）により水酸化鉄（III）主体の粒子はフロックを形成し、第２の沈殿槽２３で分離した。分離したスラリーのスラリー濃度は９〜１１質量％であり、第１の反応槽兼沈殿槽３０内のスラリー濃度が１６質量％（１５．５〜１６．５質量％）になるように、スラリーポンプ２４にて、約０．７Ｌ／分で第１の反応槽兼沈殿槽３０に返送スラリー２７として返送した。第１の反応槽兼沈殿槽内のスラリーのうち、コークス粉に起因するものが約９２質量％である。余剰となったスラリーは、間欠的に引抜きスラリー２６として引抜き、０．５ＭＰａの加圧力を有するフィルタープレス脱水機で脱水して、脱水ケーキとした。なお、前述のＡ÷Ｂは、約０．７２日であった。
【００６２】
第２の沈殿槽２３で分離した上澄水（１次処理水２５）は、ニッケルイオンおよび亜鉛イオンを含んでいる。図示していないが、後段の中和槽で中和剤を投入しｐＨ９に調整し、１次処理水２５中のニッケル・亜鉛の金属イオンを水酸化物として析出させた後、さらに後段の凝集槽で高分子凝集剤（アニオン系）を加えフロック状態にし、さらに後段の沈殿槽でニッケル・亜鉛の水酸化物を含有するスラリーを分離した。
【００６３】
この際の１次処理水２５中の成分を表１に、第２の沈殿槽２３から引き抜いた引抜きスラリー２６を脱水した後の脱水ケーキの成分を表２に示す。表１の１次処理水水質より２価鉄イオンが主体に析出しており、表２のケーキ成分からも水酸化鉄（III）主体の成分になり、かつ、水分は４７質量％（含水ケーキ［ｗｅｔ］中の水分量の割合）と低いため、水分の低い他原料との混練等の操作を加えることで、鉄源として利用できるようになった。また、ケーキ成分中のＣ分は少し含まれているが、後述する比較例とほぼ同レベルであり、微生物担体として添加したコークス粉はほとんど流出していない。
【００６４】
なお、スラリーポンプ２４にて、第１の反応槽兼沈殿槽３０に返送しなかった場合も実施したが、その場合は、第２の沈殿槽２３で分離したスラリーを０．５ＭＰａの加圧力を有するフィルタープレス脱水機で脱水した場合、脱水ケーキ中の水分が５７質量％になり、スラリーポンプ２４にて、第１の反応槽兼沈殿槽３０に返送した場合と比較して、脱水性は低下した。
【００６５】
（比較例１）
酸洗めっき廃液として、表１に示す２価鉄イオン、ニッケルイオン、亜鉛イオンを含む溶液を使用し、図７の処理装置を用いて、この酸洗めっき模擬排水の処理を行った。微生物担体は添加していない。
【００６６】
第１の反応槽１２および凝集槽２０の容量はそれぞれ、７３０Ｌ、１５Ｌであり、第２の沈殿槽２３の水表面積は２，１９０ｃｍ2でＯＦＲは３４ｍ／Dである。なお、第１の反応槽１２内には、予め、鉄酸化細菌を投入している。
【００６７】
酸洗めっき廃液を第１の反応槽１２に５．１Ｌ／分で連続的に供給するとともに、苛性ソーダ水溶液を中和剤１７として添加し、第１の反応槽１２内のｐＨを４で制御し、さらに、第１の反応槽１２の底部に設置した散気装置１４から空気を５５ＮＬ／分で吹き込み、第１の反応槽１２内の攪拌を行った。
【００６８】
第１の反応槽１２に投入された酸洗めっき廃水中の２価鉄イオンは、第２の沈殿槽２３から返送した返送スラリー２７中に含まれる水酸化鉄（III）主体の粒子表面上に付着している鉄酸化細菌によって３価鉄イオンにほぼ全量酸化され、酸洗めっき廃液中に含まれていた鉄イオンが水酸化鉄（III）として水酸化鉄（III）主体の粒子表面上に析出し、粒子を大きくさせた。第１の反応槽１２から水酸化鉄（III）主体の粒子を含むスラリーは、凝集槽２０に投入され、高分子凝集剤２１により水酸化鉄（III）主体の粒子はフロックを形成し、第２の沈殿槽２３で分離した。分離したスラリーのスラリー濃度は９〜１１質量％であり、第１の反応槽１２内のスラリー濃度が５〜６質量％になるように、スラリーポンプ２４にて、約２．６Ｌ／分で第１の反応槽１２に返送スラリー２７として返送した。余剰となったスラリーは、間欠的に引抜きスラリー２６として引抜き、０．５ＭＰａの加圧力を有するフィルタープレス脱水機で脱水して、脱水ケーキとした。なお、前述のＡ÷Ｂは、約９．１日であった。
【００６９】
第２の沈殿槽２３で分離した上澄水（１次処理水２５）は、ニッケルイオンおよび亜鉛イオンを含んでいる。図示していないが、中和槽で中和剤を投入しｐＨ９に調整し、１次処理水中のニッケル・亜鉛の金属イオンを水酸化物として析出させた後、凝集槽で高分子凝集剤を加えフロック状態にし、沈殿槽でニッケル・亜鉛の水酸化物を含有するスラリーを分離した。
【００７０】
この際の１次処理水２５中の表１に、第２の反応槽２３から引き抜いたスラリーを脱水した後の脱水ケーキの成分を表２に示す。表１の１次処理水水質よりFe2+イオンが主体に析出しており、表２のケーキ成分からも水酸化鉄（III）主体の成分になり、かつ、水分は４９質量％と低いため、水分の低い他原料との混練等の操作を加えることで、鉄源として利用できる。
【００７１】
【表１】
2008264687.tif 000003
【００７２】
【表２】
2008264687.tif 000004
【００７３】
実施例と比較例ともに、脱水性に大きさ差異はない。しかしながら、それを具現化するのに必要な反応槽と凝集槽の容量は、実施例１および２：２８１Ｌ、  比較例１：７４５Ｌとなり、また、沈殿槽の水表面積は、実施例１および２：４７８ｃｍ2、  比較例１：２,１９０ｃｍ2 となり、実施例の方が槽容量および水表面積が小さく、設備コストは抑制できる。
【００７４】
また、高分子凝集剤使用量は、実施例１：２１ｇ−ｄｒｙ／Ｄ、実施例２：１９ｇ−ｄｒｙ／Ｄ、比較例１：７３ｇ−ｄｒｙ／Ｄであり、高分子凝集剤使用量は低減できる。
【００７５】
更に、攪拌動力として投入した反応槽（１２と３０）内への空気吹き込み量は、実施例１：２０ＮＬ／分、実施例２：２０ＮＬ／分、比較例１：５５ＮＬ／分  であり、攪拌動力も削減できる。
表１記載の２価鉄を含んだ酸洗廃液（５ｍ3／分）を処理した場合の設備費・ランニングコストの試算を行ったのが表３（比較例１を１００として、相対比較）である。表３より、設備費およびランニングコストともに、実施例が優れていることがわかる。
【００７６】
【表３】
2008264687.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】廃液のｐＨと廃液中の金属イオンの残存比率（質量比）の関係を示した図である。
【図２】コークス粉（５００〜８５０μｍ）の沈降速度とスラリー濃度との関係を示した図である。
【図３】水酸化鉄（III）主体の粒子の沈降速度とスラリー濃度との関係を示した図である。
【図４】第１の反応槽１２内の水酸化鉄（III）主体の固形物量をＡ（ｋｇ）とし、鉄イオンと他の複数の金属イオンを含む酸性廃液にアルカリ剤を投入して、水酸化鉄（III）主体の粒子が新たに析出する量をＢ（ｋｇ／日）としたとき、Ａ÷Ｂ（日）と脱水圧力０．５ＭＰａで脱水した際の脱水ケーキ中の水分との関係を示した図である。
【図５】本発明の廃水からの鉄含有脱水ケーキの製造方法に係る処理装置の一例である。
【図６】反応槽兼沈殿槽を利用した本発明の廃水からの鉄含有脱水ケーキの製造方法に係る処理装置の一例である。
【図７】比較例で適用した処理装置である。
【符号の説明】
【００７８】
１０・・・鉄含有脱水ケーキの製造方法に適用される排水処理装置
１１・・・２価鉄イオンを含む酸性廃液
１２・・・第１の反応槽
１３・・・微生物担体
１４・・・散気装置
１５・・・ｐＨ計
１６・・・中和剤用バルブ
１７・・・中和剤
１８・・・第１の沈殿槽
１９・・・微生物担体返送ポンプ
２０・・・凝集槽
２１・・・高分子凝集剤
２２・・・攪拌機
２３・・・第２の沈殿槽
２４・・・スラリーポンプ
２５・・・１次処理水
２６・・・引抜スラリー
２７・・・返送スラリー
３０・・・第１の反応槽兼沈殿槽
３１・・・反応部
３２・・・沈降部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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