(57)【要約】【課題】系内に流入する重金属の濃度変化に速やかに対応して過不足のない重金属不溶化剤を添加することができる重金属不溶化剤の添加方法および装置を提供する。【解決手段】重金属を含む排液を反応槽２９へ導き、反応槽２９で排液に硫黄成分を含む重金属不溶化剤を添加して排液中の重金属を不溶化するものであり、反応槽２９から排出する反応槽出口液中の硫黄イオン濃度をイオンメーター３７で計測して反応槽出口液中に残存する未反応の重金属不溶化剤の濃度を算出し、算出した残存重金属不溶化剤濃度を指標として反応槽２９へ添加する重金属不溶化剤の添加量を加減調整する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属を含む排液を反応槽へ導き、反応槽で排液に硫黄成分を含む重金属不溶化剤を添加して排液中の重金属を不溶化するものであり、反応槽から排出する反応槽出口液中の硫黄イオン濃度をイオンメーターで測定して反応槽出口液中に残存する未反応の重金属不溶化剤の濃度を算出し、算出した残存重金属不溶化剤濃度を指標として反応槽へ添加する重金属不溶化剤の添加量を加減調整することを特徴とする重金属不溶化剤の添加方法。
【請求項２】
反応槽から後工程へ流出する反応槽出口液中に所定濃度の重金属不溶化剤を残存させることを特徴とする請求項１に記載の重金属不溶化剤の添加方法。
【請求項３】
飛灰スラリーをｐＨ調整槽へ導入し、ｐＨ調整槽でｐＨ９〜１０に調整した飛灰スラリーを脱水機に導入して脱水処理し、脱水ろ液を排液として反応槽へ導くことを特徴とする請求項１に記載の重金属不溶化剤の添加方法。
【請求項４】
重金属を含む被処理液を導入する反応槽と、反応槽に硫黄成分を含む重金属不溶化剤を添加する供給ポンプを備えた重金属不溶化剤供給系と、反応槽から排出する反応槽出口液中の硫黄イオン濃度を計測するイオンメーターと、供給ポンプの運転を制御するコントローラとを有し、コントローラはイオンメーターの出力値に基づいて反応槽出口液中に残存する未反応の重金属不溶化剤の濃度を算出し、算出した残存重金属不溶化剤濃度を指標として供給ポンプの運転を制御して残存重金属不溶化剤濃度を設定値に維持することを特徴とする重金属不溶化剤の添加装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は重金属不溶化剤の添加方法および装置に関し、一般排水中の重金属、飛灰の洗浄排水中の重金属、最終処分場から出る飛灰浸出水中の重金属を除去する技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば図４に示す飛灰の処理方法においては、溶融炉等から排出する飛灰を等分の水と混合した飛灰スラリー１としてタンクローリーで施設に搬入する。飛灰スラリー１は溶融炉において下水汚泥等からガス化して揮散する例えばヒ素、鉛などの重金属を含むとともに、塩化カリウム、塩化ナトリウムを含んでいる。この塩化カリウム、塩化ナトリウム等の塩の除去のために飛灰スラリー１をｐＨ調整槽２において水酸化ナトリウムと攪拌混合してｐＨ調整した後に遠心脱水機３で脱水し、重金属を脱水ケーキ４として回収し、精錬所へ山元還元して再利用を図っている。
【０００３】
遠心脱水機３で分離できなかった重金属を含む脱水ろ液５は反応槽６に導く。反応槽６では、脱水ろ液５に重金属不溶化剤の液体キレート剤７を添加して重金属を不溶化して後に、塩化第２鉄８を添加して過剰な液体キレート剤７を除去し、さらに水酸化ナトリウム９を添加してｐＨ調整した後に凝集剤１０を添加する。反応槽６から排出する凝集処理液は沈殿槽１１に導いて重力沈降分離し、重金属は沈降した分離物とともに除去し、上澄液は砂ろ過塔１２でろ過した後に中和槽１３で中和処理して放流する。
【０００４】
この種の先行技術としては例えば特許文献１〜３のものがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−６１２８６号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平９−３０９７４８号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開平７−１３６６６１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記した構成において、脱水ろ液５に含まれた重金属を除去するためには、本来はその時々の重金属濃度に応じた重金属不溶化剤（キレート剤）を添加しなければならない。しかし、脱水ろ液５には種々の重金属が含まれているのでその濃度の測定には分析が必要であり、実用設備においてリアルタイムで重金属濃度を知ることができないので、重金属濃度の変動に対応して適量の重金属不溶化剤を添加することはできない。
【０００９】
脱水ろ液５の重金属濃度に対して重金属不溶化剤が不足する場合には溶解した重金属が系外へ流出することになるので、実験的に求めた過去の重金属濃度に対して不足することのない十分な量の重金属不溶化剤を添加する必要がある。このため、重金属濃度に対して重金属不溶化剤が過剰となるので、重金属除去後に脱水ろ液５に残留する余剰な重金属不溶化剤を塩化第２鉄の添加によって除去する必要がある。この塩化第２鉄を添加することでｐＨ調整のための水酸化ナトリウム９および凝集のための凝集剤１０の添加が必要となる。
【００１０】
本発明は上記した課題を解決するものであり、系内に流入する重金属の濃度変化に速やかに対応して過不足のない重金属不溶化剤を添加することができる重金属不溶化剤の添加方法および装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明の重金属不溶化剤の添加方法は、重金属を含む排液を反応槽へ導き、反応槽で排液に硫黄成分を含む重金属不溶化剤を添加して排液中の重金属を不溶化するものであり、反応槽から排出する反応槽出口液中の硫黄イオン濃度をイオンメーターで測定して反応槽出口液中に残存する未反応の重金属不溶化剤の濃度を算出し、算出した残存重金属不溶化剤濃度を指標として反応槽へ添加する重金属不溶化剤の添加量を加減調整するものである。
【００１２】
上記した構成により、反応槽に流入する排液中の種々の重金属の濃度を個別にリアルタイムに測定することは困難である。一方、反応槽において排液中の重金属と反応して重金属を不溶化する重金属不溶化剤の消費量は排液中の種々の重金属の濃度の変化に追従して変化し、反応後に残存する未反応の重金属不溶化剤の残存濃度は排液中の重金属の濃度変化を反映している。
【００１３】
このため、残存重金属不溶化剤濃度を測定し、その値を指標として反応槽へ添加する重金属不溶化剤の添加量を加減調整することで、重金属濃度の変化に対してリアルタイムで重金属不溶化剤の添加量を調整することができ、排液中の重金属を不溶化するのに必要な量の重金属不溶化剤を添加できるとともに、過剰な重金属不溶化剤の添加を防止できる。
【００１４】
請求項２に記載の本発明の重金属不溶化剤の添加方法は、反応槽から後工程へ流出する反応槽出口液中に所定濃度の重金属不溶化剤を残存させるものである。上記した構成により、重金属不溶化剤は排液に溶解した重金属に反応し、固体の重金属に反応しない。一方、排液中の固体の重金属は、反応槽以降の後工程、例えば不溶化した重金属を分離する沈殿槽、砂ろ過塔等において排液中に溶解する場合がある。このため、反応槽出口液中に所定濃度の重金属不溶化剤を残存させることで、反応槽以降の後工程において排液中に溶解した重金属を重金属不溶化剤と反応させて再度不溶化し、沈殿槽、砂ろ過塔等において除去することができる。
【００１５】
請求項３に記載の本発明の重金属不溶化剤の添加方法は、飛灰スラリーをｐＨ調整槽へ導入し、ｐＨ調整槽でｐＨ９〜１０に調整した飛灰スラリーを脱水機に導入して脱水処理し、脱水ろ液を排液として反応槽へ導くものである。
【００１６】
上記した構成により、飛灰スラリー中の重金属類を脱水機においてケーキとして排出するためには水酸化ナトリウム等の添加によってｐＨを高くする必要があるが、重金属のヒ素はｐＨが１０以上となると溶解性が高くなる。このため、飛灰スラリーをｐＨ９〜１０に調整して脱水機で脱水処理することで、反応槽へ流入する排液中の重金属濃度を低濃度に抑えることができる。
【００１７】
請求項４に記載の本発明の重金属不溶化剤の添加装置は、重金属を含む被処理液を導入する反応槽と、反応槽に硫黄成分を含む重金属不溶化剤を添加する供給ポンプを備えた重金属不溶化剤供給系と、反応槽から排出する反応槽出口液中の硫黄イオン濃度を計測するイオンメーターと、供給ポンプの運転を制御するコントローラとを有し、コントローラはイオンメーターの出力値に基づいて反応槽出口液中に残存する未反応の重金属不溶化剤の濃度を算出し、算出した残存重金属不溶化剤濃度を指標として供給ポンプの運転を制御して残存重金属不溶化剤濃度を設定値に維持するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、飛灰スラリー２１は溶融炉等から排出する飛灰を等分の水と混合してタンクローリーで施設に搬入してｐＨ調整槽２２に導く。飛灰スラリー２１は溶融炉において下水汚泥等からガス化して揮散する例えばヒ素、鉛などの重金属を含むとともに、塩化カリウム、塩化ナトリウムを含んでいる。
【００１９】
ｐＨ調整槽２２では、ｐＨメーター２３で飛灰スラリー２１のｐＨを測定し、測定したｐＨに基づいてコントローラ２４でアルカリ供給系２５の供給ポンプ２６の運転を制御して適量の水酸化ナトリウムを添加して攪拌混合し、ｐＨ９〜１０にｐＨ調整する。ｐＨ調整槽２２から排出する排液スラリーは遠心脱水機２７で脱水し、重金属を脱水ケーキ２８として回収し、精錬所へ山元還元して再利用を図る。
【００２０】
飛灰スラリー２１に含まれた重金属類を遠心脱水機２７において脱水ケーキ２８として排出するためには、水酸化ナトリウム等の添加によってｐＨを高くする必要があるが、図２に示すように、重金属のヒ素はｐＨが１０以上となると溶解性が高くなる。このため、飛灰スラリー２１をｐＨ９〜１０に調整して遠心脱水機２７で脱水処理することで、後述する反応槽２９へ流入する排液中の重金属濃度を低濃度（例えば溶解Ａｓ濃度０．００６ｍｇ／ｌ以下）に抑えることができる。
【００２１】
遠心脱水機２７で分離できなかった重金属を含む排液としての脱水ろ液３０を導く反応槽２９では、脱水ろ液３０に重金属不溶化剤として硫黄成分を含む液体キレート剤３１を添加して重金属を不溶化する。
【００２２】
ところで、反応槽２９に流入する排液中の種々の重金属の濃度を個別にリアルタイムに測定することは困難である。一方、反応槽２９において排液中の重金属と反応して重金属を不溶化する液体キレート剤３１の消費量は排液中の種々の重金属の濃度の変化に追従して変化し、反応後に残存する未反応の液体キレート剤３１の残存濃度は排液中の重金属の濃度変化を反映している。このため、液体キレート剤３１の添加は以下のように行う。
【００２３】
反応槽２９で液体キレート剤３１と反応後に沈殿槽４０へ流出する反応槽出口液の一部もしく反応槽出口液と同等の出口付近における反応槽２９の排液を測定槽３３へ導入する。ｐＨメーター３４で排液のｐＨを測定し、測定したｐＨに基づいてコントローラ２４でアルカリ供給系３５の供給ポンプ３６の運転を制御して適量の水酸化ナトリウムを添加してｐＨ１２以上にｐＨ調整し、イオンメーター３７のイオン電極の感度を適正に維持する。
【００２４】
この状態において、排液中の硫黄イオン濃度をイオンメーター３７で計測し、計測した硫黄イオン濃度から排液（反応槽出口液）中に残存する液体キレート剤３１の濃度を算出する。排液中の硫黄イオン濃度と未反応の液体キレート剤３１の濃度との間には相関があり、コントローラ２４に予め実験により求めた硫黄イオン濃度と液体キレート剤３１の濃度との相関式を格納し、イオンメーター３７で測定した硫黄イオン濃度から排液（反応槽出口液）中に残存する液体キレート剤３１の濃度をコントローラ２４で算出する。
【００２５】
コントローラ２４は算出した未反応の液体キレート剤３１の残存濃度（残存重金属不溶化剤濃度）を指標として液体キレート剤供給系３８の供給ポンプ３９の運転を制御し、反応槽２９へ添加する液体キレート剤３１の添加量を加減調整する。液体キレート剤３１の加減調整は、液体キレート剤３１の残存濃度が予め設定する設定残存値に比べて低い場合に液体キレート剤３１の添加量を増加させ、残存濃度が設定残存値に比べて高い場合に液体キレート剤３１の添加量を減少させ、液体キレート剤３１の残存濃度が設定残存値となるように行う。
【００２６】
このように、未反応の液体キレート剤３１の残存濃度をイオンメーター３７で測定する硫黄イオン濃度を媒介して算出し、残存濃度の値を指標として反応槽２９へ添加する液体キレート剤３１の添加量を加減調整することで、反応槽２９における重金属濃度の変化に対してリアルタイムで液体キレート剤３１の添加量を調整することができ、排液中の重金属を不溶化するのに必要な量の液体キレート剤３１を添加できるとともに、過剰な液体キレート剤３１の添加を防止できる。
【００２７】
この液体キレート剤３１の残存濃度は低い方が良いが、残存濃度を無にすることは反応槽２９において液体キレート剤３１が不足する事態が起こるので実際的でなく、また以下の理由によって、本実施の形態では残存濃度を設定残存値に維持する。
【００２８】
液体キレート剤３１は排液に溶解した重金属に反応し、固体の重金属に反応しない。一方、溶解した重金属が液体キレート剤３１と反応し不溶化することにより、重金属の溶解の平衡関係に従い、後述する沈殿槽４０、砂ろ過塔４１において排液中に重金属が溶解する場合がある。
【００２９】
このため、反応槽２９の反応槽出口液は所定濃度の液体キレート剤３１を残存させた状態で排出し、沈殿槽４０もしくは砂ろ過塔４１において排液中に溶解する重金属を液体キレート剤３１と反応させて再度不溶化させる。図３に示すように、液体キレート剤３１は消費されて設定最小値となる。
【００３０】
反応槽２９から沈殿槽４０に導いた排液は固液分離して不溶化した重金属を分離物とともに除去し、上澄液を砂ろ過塔４１でろ過して後にイオンメーター４２で液体キレート剤３１の残存濃度が設定最小値であることを検証し、中和槽４３で中和処理して処理水として系外へ取り出す。
【００３１】
イオンメーター４２の計測に際しては、砂ろ過塔４１の出口液の一部もしく出口液と同等の出口付近における排液を測定槽４４へ導入する。ｐＨメーター４５で排液のｐＨを測定し、測定したｐＨに基づいてコントローラ２４でアルカリ供給系４６の供給ポンプ４７の運転を制御して適量の水酸化ナトリウムを添加してｐＨ１２以上にｐＨ調整し、イオンメーター４２のイオン電極の感度を適正に維持する。この状態において、排液中の硫黄イオン濃度をイオンメーター４２で計測し、計測した硫黄イオン濃度から排液（反応槽出口液）中に残存する液体キレート剤３１の濃度を測定する。
【００３２】
イオンメーター４２で測定する残存濃度が設定最小値を超える場合に、コントローラ２４は液体キレート剤３１の添加を減少させ、反応槽出口液における液体キレート剤３１の残存濃度を抑制し、砂ろ過塔４１のろ過液中の液体キレート剤３１の残存濃度を設定最小値に制御する。
【００３３】
沈殿槽４０で分離した不溶化した重金属を含む分離物はｐＨ調整槽２２へ飛灰スラリー２１とともに導入し、不溶化した重金属は遠心脱水機２７で脱水ケーキ２８として取り出す。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、イオンメーターで測定する硫黄イオン濃度を媒介して残存重金属不溶化剤濃度を算出し、その値を指標として反応槽へ添加する重金属不溶化剤の添加量を加減調整することで、重金属濃度の変化に対してリアルタイムで重金属不溶化剤の添加量を調整することができ、排液中の重金属を不溶化するのに必要な量の重金属不溶化剤を添加できるとともに、過剰な重金属不溶化剤の添加を防止できる。反応槽出口液中に所定濃度の重金属不溶化剤を残存させることで、反応槽以降の後工程において排液中に溶解した重金属を重金属不溶化剤と反応させて再度不溶化し、沈殿槽、砂ろ過塔等において除去することができる。ｐＨ調整槽でｐＨ９〜１０に調整した飛灰スラリーを脱水機に導入して脱水処理し、脱水ろ液を排液として反応槽へ導くことで、重金属の溶解を抑制して脱水機における重金属の回収率を高めるとともに、反応槽へ流入する排液中の重金属濃度を低濃度に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における重金属不溶化剤の添加方法を示すフローシート図である。
【図２】同実施の形態におけるスラリーのｐＨと溶解Ａｓの関係を示すグラフ図である。
【図３】同実施の形態における反応槽以降の残留キレート剤の減少を示すグラフ図である。
【図４】従来の重金属不溶化剤の添加方法を示すフローシート図である。
【符号の説明】
２１　　飛灰スラリー
２２　　ｐＨ調整槽
２３　　ｐＨメーター
２４　　コントローラ
２５　　アルカリ供給系
２６　　供給ポンプ
２７　　遠心脱水機
２８　　脱水ケーキ
２９　　反応槽
３０　　脱水ろ液
３１　　液体キレート剤
３３　　測定槽
３４　　ｐＨメーター
３５、４６　　アルカリ供給系
３６、４７　　供給ポンプ
３７、４２　　イオンメーター
３８　　液体キレート剤供給系
３９　　供給ポンプ
４０　　沈殿槽
４１　　砂ろ過塔
４３　　中和槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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