(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム材の処理工程から排出されるアルミニウムイオンを含む廃酸をバッチ式で前段と後段の２段で中和処理する方法であって、
まず、前段の中和処理工程において、中和剤を含む水溶液中に前記アルミニウムイオン含有廃酸を添加して、得られる処理液のｐＨを３．５〜４の範囲に調整し、次いで後段の中和処理工程において、この処理液に中和剤を含む水溶液を添加して中和処理を行い、処理液のｐＨが５〜９の範囲で中和することを特徴とするアルミニウムイオン含有廃酸の処理方法。
【請求項２】
廃酸中のアルミニウムイオンの濃度が１０〜９０ｇ／ｌである請求項１記載のアルミニウムイオン含有廃酸の処理方法。
【請求項３】
前段の中和水溶液に使用する中和剤は炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウムのいずれか１種以上を１０〜３０Ｗｔ／Ｖ％含む請求項１又は２記載のアルミニウムイオン含有廃酸の処理方法。
【請求項４】
後段の中和水溶液に使用する中和剤は水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウムのいずれか１種以上を１０〜３０Ｗｔ／Ｖ％含む請求項１〜３のいずれかに記載のアルミニウムイオン含有廃酸の処理方法。
【請求項５】
アルミニウムイオン含有廃酸を中和処理した後に、得られた中和処理液を脱水濾過する請求項１〜４のいずれかに記載のアルミニウムイオン含有廃酸の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材の処理工程から排出されるアルミニウムイオン含有廃酸を中和処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化学工場など、アルミニウムを大量に使用する工場等では、各種の処理後、高濃度にアルミニウムイオンを含む廃酸が系外に排出されることがある。このアルミニウムイオンを含む廃酸は、塩酸等を含む酸でアルミニウムを高濃度に溶解してなるもので、当然ながら、一般排水とするため、中和処理後固形分の除去処理がなされる。
【０００３】
高濃度にアルミニウムイオンを含む廃酸の処理方法として、ｐＨ０程度の強酸性の塩化アルミニウム等を含む濃厚廃酸を無希釈で中和する場合、攪拌槽内にて炭酸カルシウム等のアルカリ水溶液を添加し、ｐＨ３程度とする。次いで、これに水酸化カルシウム等の水溶液を添加する。
【０００４】
すると、この処理液では、炭酸カルシウム等の水溶液が添加されることによって析出した高濃度の水酸化アルミニウムが、さらに水酸化カルシウム等の水溶液が添加されてＰＨが３．５〜４．０となった際、ゲル化してしまう。このようにして水酸化アルミニウムがゲル化してしまうと、攪拌ができなくなってしまうことから、これ以上水酸化カルシウム等の水溶液を添加しても中和処理が正常に進まなくなってしまう。
したがって、従来では、高濃度にアルミニウムイオンを含む廃酸を水等で１０倍以上に希釈することにより濃度を薄めてから中性化（中和）し、得られた大量の希釈液（中和処理液）を汚泥濃縮槽に入れてここで汚泥（スラッジ）を沈殿濃縮し、さらにこの汚泥を脱水するといった処理をする必要があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のごとく高濃度にアルミニウムイオンを含む廃酸を１０倍以上に希釈して中和処理する方法では、処理水量が多くなることから攪拌槽等の中和処理装置も大型のものが必要となり、また汚泥を沈殿濃縮するための汚泥濃縮槽が必要となり、さらに汚泥を脱水するための脱水装置も被処理汚泥の濃度が低いため、処理容量が大きい大型のものが必要となる。
【０００６】
このような背景から、高濃度にアルミニウムイオンを含む廃酸を水等で希釈することなく原液のままで中和することができれば、汚泥濃度が高いため汚泥濃縮槽が不要となり、また脱水装置も小型のものでよくなることにより、原液のままで高濃度にアルミニウムイオンを含む廃酸を処理する方法の提供が望まれている。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、原液のままで高濃度にアルミニウムイオンを含む廃酸を中和処理することができ、これにより汚泥濃縮槽等を不要にし、さらに脱水装置等も小型のものにできるアルミニウムイオン含有廃酸の処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のアルミニウムイオン含有廃酸の処理方法では、廃酸中のアルミニウムイオンの濃度が１０〜９０ｇ／ｌである廃酸を、バッチ式で前段と後段の２段で中和処理するに際して、
まず、前段の中和処理工程で炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウムのいずれか１種以上を含む水溶液中に前記のアルミニウムイオン含有廃酸を添加して、得られる処理液のｐＨを３．５〜４の範囲に調整し、次いで後段の中和処理工程において、この処理液に水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウムのいずれか１種以上を含む水溶液を添加して中和処理を行い、処理液のｐＨが５〜９の範囲で中和することを前記課題の解決手段とした。
【０００９】
この処理方法によれば、ｐＨが高い（ｐＨ８以上）炭酸カルシウム等を含む水溶液中にアルミニウムイオン含有廃酸を添加して、得られる処理液のｐＨを３．５〜４の範囲に調整するので、処理液がアルカリ側（高ｐＨ側）から徐々に低められて３．５〜４の範囲のｐＨに調整されることにより、水酸化アルミニウムのゲル化が起こらなくなる。これは、添加された処理液中のアルミニウムイオンが、酸性側から中和した場合ｐＨ３．５〜ｐＨ４．０で急激に水酸化アルミニウムとして全量析出するのに対し、本法では炭酸カルシウム等を含む水溶液中にて水酸化アルミニウムとして徐々に析出したためと考えられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明のアルミニウムイオン含有廃酸の処理方法を実施するのに好適な、処理装置の一例を示す図である。まず、本発明の処理方法を説明するのに先立ち、図１に示した処理装置について説明する。この処理装置は、被処理液となるアルミニウムイオン含有廃酸、すなわち１０〜９０ｇ／ｌのアルミニウムイオン含有廃酸を貯留するためのタンク１と、バッチ式の中和槽２と、中和槽２で中和されて得られるスラリー状の中和処理液を貯留するスラリー貯槽３と、脱水装置４と、を備えて構成されたものである。
【００１１】
タンク１には中和槽２に接続する配管（図示せず）が設けられており、さらにこの配管中にはポンプ５が設けられている。このような構成によりタンク１中に貯留されたアルミニウムイオン含有廃酸は、ポンプ５により配管を介して中和槽２に送出されるようになっている。
【００１２】
中和槽２は、攪拌機６を備えて構成されたもので、炭酸カルシウム水溶液槽７、および水酸化カルシウム水溶液槽８にそれぞれ配管（図示せず）を介して接続されたものである。炭酸カルシウム水溶液槽７は、１０〜３０Ｗｔ／Ｖ％（水１リットル中に１００〜３００ｇの炭酸カルシウムを溶解させた濃度）程度に調整された炭酸カルシウム水溶液を貯留したもので、図示しないポンプによって貯留した炭酸カルシウム水溶液を中和槽２に送出するよう構成されたものである。同様に水酸化カルシウム水溶液槽８は、１０〜３０Ｗｔ／Ｖ％（水１リットル中に１００〜３００ｇの水酸化カルシウムを溶解させた濃度）程度に調整された水酸化カルシウム水溶液を貯留したもので、図示しないポンプによって貯留した水酸化カルシウム水溶液を中和槽２に送出するよう構成されたものである。
【００１３】
また、この中和槽２には、公知のｐＨ計９、および液位計（レベルセンサ）１０が設けられている。このような構成によって中和槽２では、槽内の処理液のｐＨを連続的に検知することができ、かつ液位計１０によって予め設定した液位に被処理液（本例では後述するように炭酸カルシウム水溶液）の注入量を調整することができるようになっている。なお、この中和槽２にも、後段の装置となるスラリー貯槽３に接続する配管（図示せず）が設けられており、この配管中にはポンプ１１が設けられている。
【００１４】
スラリー貯槽３は、従来の汚泥濃縮槽と異なり、中和槽２で中和されて得られるスラリー状の中和処理液を単に貯留するだけのもので、脱水装置４で脱水処理する中和処理液をここに待機させるためのものである。なお、このスラリー貯槽３にも、後段の装置となる脱水装置４に接続する配管（図示せず）が設けられており、この配管中にはポンプ１２が設けられている。
脱水装置は、フィルタープレス等からなる公知のもので、スラリー状の中和処理液を脱水処理し、これにより該中和処理液を固液分離するものである。
【００１５】
次に、このような構成の処理装置による処理方法に基づき、本発明のアルミニウムイオン含有廃酸の処理方法の一例を説明する。
まず、炭酸カルシウム水溶液槽７中の１０〜３０Ｗｔ／Ｖ％炭酸カルシウム水溶液を、液位計１０によって予め設定した液位、すなわち設定した注入量となるように中和槽２内に注入する。
【００１６】
次に、攪拌機６で中和槽２内を攪拌しつつ、ポンプ５を作動させ、タンク１中のアルミニウムイオン含有廃酸を中和槽２に徐々に注入添加する。また、このとき中和槽２においては、炭酸カルシウム水溶液中にアルミニウムイオン含有廃酸が注入添加されてなる処理液のｐＨをｐＨ計９によって連続的に検知する。そして、この処理液のｐＨが３．５〜４の範囲となったら、ポンプ５の作動を停止してアルミニウムイオン含有廃酸の中和槽２への注入を停止する。
【００１７】
炭酸カルシウム水溶液中へのアルミニウムイオン含有廃酸の注入添加を、得られる処理液のｐＨが３．５〜４の範囲となるまで行って停止するのは、未反応の炭酸カルシウムを少なくすること、及び炭酸カルシウムよりも高価な水酸化カルシウムの使用量をできるだけ少なくするためである。
【００１８】
処理液のｐＨが３．５〜４の範囲となり、アルミニウムイオン含有廃酸の中和槽２への注入を停止したら、水酸化カルシウム水溶液槽８中の１０〜３０Ｗｔ／Ｖ％水酸化カルシウム水溶液を中和槽２内に徐々に注入添加する。このとき、先の場合と同様にして、水酸化カルシウム水溶液が注入添加されてなる処理液のｐＨを、ｐＨ計９によって連続的に検知する。そして、この処理液のｐＨが５〜９の範囲、好ましくは５〜８の範囲で中和処理を行い、すなわち本例ではｐＨ６程度の中性近傍となったら、水酸化カルシウム水溶液の注入添加を停止する。
【００１９】
このようにして中和処理を終了したら、ポンプ１１を作動させることによって得られた中和処理液をスラリー貯槽３に移送する。なお、このようにして得られた中和処理液は、中和処理によって生成した水酸化アルミニウムなどの固形分が多く含まれており、しかも従来のように希釈処理がなされることなく原液のままで処理されていることにより、スラリー濃度（汚泥濃度）が十分に高いものとなっている。
【００２０】
その後、ポンプ１２を作動することによってスラリー貯槽３中の中和処理液を脱水装置４に送り、ここで脱水濾過処理することによって該中和処理液を固液分離する。なお、固形分である脱水ケーキについては、産業廃棄物などとして搬出されるだけでなく、水酸化アルミニウムとして硫酸バン土等の原料としても利用可能である。
【００２１】
このようなアルミニウムイオン含有廃酸の処理方法にあっては、炭酸カルシウム水溶液中にアルミニウムイオン含有廃酸を添加し、得られる処理液のｐＨを３．５〜４の範囲に調整するので、処理液をアルカリ側（高ｐＨ側）から徐々に低めて３．５〜４の範囲のｐＨに調整することにより、水酸化アルミニウムのゲル化を防止することができる。したがって、原液を従来のごとく大量の水等で希釈してから中和することなく、そのまま（原液のまま）炭酸カルシウム水溶液と水酸化カルシウム水溶液とで中和処理することができることから、得られる中和処理液のスラリー濃度を高くすることができ、よって汚泥濃縮槽等を不要にすることができる。
また、中和処理液のスラリー濃度を高くすることができるため、脱水装置４の濾過速度が大きくなり、したがって、脱水装置４として処理容量が比較的小さい小型のものでも、十分に使用が可能になる。
【００２２】
（実験例）
ビーカーに２０Ｗｔ／Ｖ％炭酸カルシウム水溶液６００ｍｌを入れ、攪拌子で攪拌しつつ、この炭酸カルシウム水溶液中に塩化アルミニウムを含む廃酸を少量ずつ添加した。
ｐＨ計によってビーカー中の処理液のｐＨを連続的に検知し、ｐＨが３．５〜４になった時点で塩化アルミニウムを含む廃酸の添加を停止した。
その後、ビーカー内に２０Ｗｔ／Ｖ％水酸化カルシウム水溶液を添加し、ｐＨが６になった時点でその添加を停止した。
塩化アルミニウムを含む廃酸の添加量および水酸化カルシウム水溶液の添加量と、添加によって形成された処理液（中和処理液）のｐＨとの関係を図２に示す。
【００２３】
このようにして塩化アルミニウムを含む廃酸を中和処理したところ、水酸化アルミニウムのゲル化は起こらず、また攪拌も良好に行うことができた。
また、中和処理によって生成したスラリーを、濾紙によって濾過したところ、良好に脱水することができ、したがって本方法で得られた中和処理液は良好な脱水濾過性を有することが判明した。
【００２４】
なお、本発明は前記例に限定されることなく、アルミニウムイオン含有廃液としてアルミニウムイオン濃度１０ｇ／ｌ以上の無機酸に応用でき、また使用する炭酸カルシウム水溶液や水酸化カルシウム水溶液の濃度についても、前記例の濃度でなく、処理条件に応じて種々の濃度で用いることが可能である。
また、本発明の実施の形態では、前段の中和剤に炭酸カルシウムを用いたが、水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウムを用いても前記の例とほぼ同様の結果が得られる。一方、後段の中和剤としては、水酸化カルシウム以外に、水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウムのいずれかを用いても、前記の例とほぼ同様の結果が得られる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のアルミニウムイオン含有廃酸の処理方法は、炭酸カルシウム水溶液中にアルミニウムイオン含有廃酸を添加し、得られる処理液のｐＨを３．５〜４の範囲に調整するようにした方法であるから、処理液をアルカリ側（高ｐＨ側）から徐々に低めて３．５〜４の範囲のｐＨに調整することにより、水酸化アルミニウムのゲル化を防止することができる。したがって、原液を従来のごとく大量の水等で希釈してから中和することなく、そのまま（原液のまま）炭酸カルシウム水溶液と水酸化カルシウム水溶液とで中和処理することができることから、中和処理液のスラリー濃度を高くすることができ、よって汚泥濃縮槽等を不要にすることができる。
【００２６】
また、中和処理液のスラリー濃度を高くすることができるため、脱水装置の濾過速度が大きくなり、したがって、脱水装置として処理容量が比較的小さい小型のものが使用可能になり、これにより脱水装置の建設コストを低減できるとともに、その設置スペースも縮小することができる。
また、この方法によれば、形成された中和処理液のスラリー分の、脱水濾過性が良好になることから、中和処理後の処理効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のアルミニウムイオン含有廃酸の処理方法を実施するのに好適な、処理装置の一例の概略構成図である。
【図２】  アルミニウムイオン含有廃酸の添加量および水酸化カルシウム水溶液の添加量と、添加によって形成された処理液（中和処理液）のｐＨとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…タンク、２…中和槽、３…スラリー貯槽、４…脱水装置、７…炭酸カルシウム水溶液槽、８…水酸化カルシウム水溶液槽、９…ｐＨ計
【図１】
0004607373.tif 000002
【図２】
0004607373.tif 000003