(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属資源回収溶解炉の集塵排水（原水）中の浮遊物質を凝集沈殿方式で分離処理する金属資源回収溶解炉からの集塵排水の処理方法において、コロイド当量が９〜１６ｍｅｑ／ｇであるアニオン系高分子凝集剤を用い、且つ、該凝集剤を被処理水中の濃度が少なくとも０．３（ｍｇ／ｌ）以上になるように原水に添加して凝集処理を行い、その後に沈澱処理を行うことを特徴とする金属資源回収溶解炉からの集塵排水の処理方法。
【請求項２】
前記凝集処理を、被処理水中の凝集剤の濃度が０．５以上１．０以下（ｍｇ／ｌ）となるようにして行う請求項１に記載の金属資源回収溶解炉からの集塵排水の処理方法。
【請求項３】
前記凝集処理を凝集槽で行い、その後の沈殿処理を沈澱槽で行う請求項１又は２に記載の金属資源回収溶解炉からの集塵排水の処理方法。
【請求項４】
前記アニオン系高分子凝集剤が、ポリアクリルアミド系化合物から選択されたものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属資源回収溶解炉からの集塵排水の処理方法。
【請求項５】
前記浮遊物質の主成分が、酸化鉄、二酸化ケイ素及び炭素である請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属資源回収溶解炉からの集塵排水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属資源回収を目的とした金属スクラップ等を溶解・再資源化する装置である金属溶解炉から発生する排ガス中のダストを含む集塵排水中の浮遊物質を効率的に除去する排水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属スクラップ等を溶解・再資源化して金属資源を回収することが行われている。その際に使用する金属スクラップ等を溶解する金属溶解炉としては、キューポラが知られている。キューポラは、コークスからなる高温炉床を有する炉であり、炉頂から金属スクラップ等を装入し、コークスの燃焼熱で金属を溶かすものであり、溶解した金属は、通常、鋳型に流し込んで鋳物として再利用されている。
【０００３】
上記したような金属溶解炉から発生する排ガスは、多くの種類及び量のダストを含むが、その処理は湿式集塵によって行われている。このため、集塵排水には、酸化鉄、二酸化ケイ素（シリカ）、炭素、酸化亜鉛等の種々の金属酸化物からなる浮遊物質が４，０００〜８，０００（ｍｇ／ｌ）含まれている。排水中に懸濁しているこれらの成分からなる浮遊物質は、粒径１μｍ以下程度のものも多く、分離することが困難である。
【０００４】
このため、従来より、金属溶解炉からの集塵排水は、凝集沈殿を主体とする排水処理装置によって、処理水の浮遊物質濃度が２００（ｍｇ／ｌ）以下になるようにする処理が行われている。具体的には、主に、硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウム等のアルミニウム塩、塩化第二鉄等の鉄塩、カルシウム塩等といった無機系の凝集剤と有機系の高分子凝集剤とを併用しての処理が行われている。
【０００５】
即ち、無機系の凝集剤は、強い凝集性能を有するものであるがランニングコストがかかり、効率的で経済性に優れた処理を行うためには検討が必要であるため、金属資源回収溶解炉からの集塵排水の処理方法では、従来より有機系の凝集剤を無機系の凝集剤と併用することが行われている。しかしながら、この場合には、図２に示したように、先ず、混合槽で無機系凝集剤を排水に混合させ、その後、有機系凝集剤を添加して凝集槽で処理する必要があり、処理の効率化の点で改善すべき問題がある。
【０００６】
ここで、有機系の凝集剤のみを用いて金属ダストを含む集塵水を処理する技術としては、高炉集塵水や転炉集塵水、或いは溶洗予備処理炉集塵水に対しての提案がある。例えば、高炉集塵水や転炉集塵水の循環再利用経路における集塵水の処理において、アニオン系高分子凝集剤で処理した場合に生じる時間の経過と共に凝集物がコロイド状となるという問題を、過酸化水素を添加した後、カチオン系凝集剤等の高分子凝集剤で行うことで解決することについての提案がある（特許文献１参照）。又、産業廃棄物の排出量を少なくするために、溶洗予備処理炉集塵水に対して、コロイド当量が特定の範囲にあるアクリル酸エステル系の低〜中カチオン性高分子凝集剤を添加してｐＨを所定の範囲に調製して処理することについての提案がある（特許文献２参照）。又、コロイド当量値が特定の値のアニオン性高分子凝集剤を使用した技術として、余剰汚泥等の有機性汚泥の凝集に関しての提案がある（特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−６２４６７号公報
【特許文献２】特開平７−２７５８６５号公報
【特許文献３】特開平６−１７０３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、分離することが困難な粒径１μｍ以下程度の種々の金属酸化物からなる浮遊物質を多く含む金属溶解炉からの集塵排水を、有機系の凝集剤のみを用いて処理することに関しての提案はない。
【０００９】
従って、本発明の目的は、ランニングコストの低減が可能な有機系の凝集剤のみを使用して、金属溶解炉からの集塵排水中から浮遊物質を良好な状態にまで分離でき、しかも経済的に処理することが可能な金属資源回収溶解炉からの集塵排水の処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的は、下記の本発明によって達成される。即ち、本発明は、［１］金属資源回収溶解炉の集塵排水（原水）中の浮遊物質を凝集沈殿方式で分離処理する金属資源回収溶解炉からの集塵排水の処理方法において、コロイド当量が９〜１６ｍｅｑ／ｇであるアニオン系高分子凝集剤を用い、且つ、該凝集剤を被処理水中の濃度が少なくとも０．３（ｍｇ／ｌ）以上になるように原水に添加して凝集処理を行い、その後に沈澱処理を行うことを特徴とする金属資源回収溶解炉からの集塵排水の処理方法である。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態としては、下記のものが挙げられる。［２］上記凝集処理を、被処理水中の凝集剤の濃度が０．５以上１．０以下（ｍｇ／ｌ）となるようにして行う上記［１］に記載の金属資源回収溶解炉からの集塵排水の処理方法。［３］上記凝集処理を凝集槽で行い、その後の沈殿処理を沈澱槽で行う上記［１］又は［２］に記載の金属資源回収溶解炉からの集塵排水の処理方法。［４］上記アニオン系高分子凝集剤が、ポリアクリルアミド系化合物から選択されたものである上記［１］〜［３］のいずれかに記載の金属資源回収溶解炉からの集塵排水の処理方法。［５］上記浮遊物質の主成分が、酸化鉄、二酸化ケイ素及び炭素である上記［１］〜［４］のいずれかに記載の金属資源回収溶解炉からの集塵排水の処理方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ランニングコストの低減が可能な有機系の高分子凝集剤のみを使用しているにもかかわらず、金属溶解炉からの集塵排水中から浮遊物質を良好な状態にまで分離でき、しかも経済的に処理することが可能な金属資源回収溶解炉からの集塵排水の処理方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、好ましい形態を挙げて、本発明を詳細に説明する。本発明者らは、上記の従来技術の課題を解決すべく、酸化鉄、シリカ、炭素等を主成分とする浮遊物質を含む金属溶解炉からの集塵排水に対して、無機系の凝集剤を使用することなく、有機系高分子凝集剤のみの使用によって、迅速で効率のよい凝集沈澱処理の方法について鋭意検討した結果、コロイド当量が９〜１６ｍｅｑ／ｇであるアニオン系高分子凝集剤を用いることが有効であることを知見した。そして、更なる検討の結果、凝集処理が行われる被処理水中における上記アニオン系高分子凝集剤の濃度が、０．３（ｍｇ／ｌ）以上となるように、より好ましくは、０．５以上１．０以下（ｍｇ／ｌ）となるように、上記アニオン系高分子凝集剤を添加して凝集処理を行うことが、迅速で効率のよい凝集沈澱処理を可能とするためには有効であることを見いだした。
【００１４】
ここで、コロイド当量とは、高分子凝集剤１ｇ当たりのイオン基のｍｇ等量（ｍｅｑ）のことである。従って、コロイド当量が低いと、当該高分子凝集剤のイオン性は低いことになり、コロイド当量が高いと、当該高分子凝集剤のイオン性は高くなる。上記したようなアニオン系高分子凝集剤としては、例えば、ポリアクリルアミド系化合物から選択されたものであることが好ましい。
【００１５】
本発明者らの検討によれば、酸化鉄、シリカ、炭素等を主成分とする浮遊物質を含む金属溶解炉からの集塵排水においては、コロイド当量が９〜１６ｍｅｑ／ｇであるアニオン系高分子凝集剤を用い、且つ、該凝集剤の濃度が少なくとも０．３（ｍｇ／ｌ）以上、より好ましくは０．５以上１．０以下（ｍｇ／ｌ）であるような状態で凝集処理することが有効であることがわかった。後述するように、金属溶解炉からの集塵排水に対して上記した条件で凝集沈澱処理を行うと、沈降し易い大きなフロックが迅速に形成され、これらのフロックが速やかに沈降することで、良好な処理水を得ることができる。被処理水中の凝集剤の濃度が０．３（ｍｇ／ｌ）よりも少ないと上記した効果が十分に得られない。一方、凝集剤の濃度を１．０（ｍｇ／ｌ）よりも多くしても、効果の更なる向上が認められず、かえって経済性の点で適当ではない。
【００１６】
本発明にかかる金属資源回収溶解炉からの集塵排水の処理方法の具体的な方法について説明する。本発明においては、図１に示したように、好ましくは、凝集槽と沈澱槽とに処理槽を分けて、先ず、凝集槽で、集塵排水（被処理水）に、先に述べたようなアニオン系高分子凝集剤を、薬液槽（不図示）から上記の条件となる量添加し、一定期間、撹拌混合する。この結果、沈降し易い大きなフロックが迅速に形成される。その後、被処理水を沈澱槽へと送って処理すると、当該フロックは迅速に沈降する。上記した一連の処理によって、集塵排水中の浮遊物質は、集塵排水中から迅速に沈降分離され、処理液である上澄水は、浮遊物質濃度が２００（ｍｇ／ｌ）以下の、微細な浮遊物質のない良好な状態のものとなる。
【実施例】
【００１７】
［実施例及び参考例］
以下に、種々のコロイド当量を有するアニオン系高分子凝集剤を用い、その濃度を種々に変えて、金属溶解炉からの実際の集塵排水［浮遊物質量＝約５，０００（ｍｇ／ｌ）］中の浮遊物質の凝集沈澱処理について検討した際の、試験方法、及び結果について説明する。アニオン系高分子凝集剤には、コロイド当量の異なる５種類のポリアクリルアミド系化合物（Ａ〜Ｅ、環境エンジニアリング（株）製）を用いたものの結果を表２に示す。上記試験に供した集塵灰の組成は、表１に示す通りである。尚、分析結果は、酸化物換算値で示した。又、該集塵灰の真比重は４．０９であった。
【００１８】
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【００１９】
表２に示したコロイド当量の異なる高分子凝集剤Ａ〜Ｅを、表２に示した各濃度となるように原水（排水）に添加して凝集処理試験を行った。処理には、図１に示したような、１．５リットルの凝集槽と、５リットルの沈澱槽とが連結されてなる装置を用いた。そして凝集槽に、０．１リットル／分の速度で原水を導入後、該凝集槽に不図示の薬品注入設備から所望量の各凝集剤を添加し、撹拌しながら、被処理水が凝集槽中に５分間以上（本例では１５分間）滞留するようにして凝集処理を行った。次に、凝集処理した被処理水を沈澱槽へと送り、沈澱処理を行った。
【００２０】
上記した試験結果を表２に示したが、凝集槽における（１）フロック形成速度、その際における（２）フロック形状、及び（３）微細フロックの有無、更に、（４）沈澱槽における上澄水の状態について、それぞれ下記の基準で評価した。これらの評価において、○で評価された状態以上が、特に良好な実施レベルである。
【００２１】
（１）フロック形成速度
×：遅い
△：やや速い
○：速い
◎：非常に速い
【００２２】
（２）フロック形状
×：微細
△：やや小さい
○：大きい
◎：非常に大きい
【００２３】
（３）微細フロック有無
×：多い
△：やや多い
○：少ない
◎：非常に少ない
【００２４】
（４）上澄水状態
×：悪い（濁りがある）
△：やや悪い（やや濁りがある）
○：良好
◎：非常に良好
【００２５】
表２中に太い枠で示した範囲が本発明で規定した範囲であるが、当該試験結果から、金属資源回収溶解炉の集塵排水においては、コロイド当量が９〜１６ｍｅｑ／ｇであるアニオン系高分子凝集剤を用い、且つ、該凝集剤を被処理水中の濃度が少なくとも０．３（ｍｇ／ｌ）以上になる条件で凝集処理を行えば、従来の無機系凝集剤と高分子凝集剤とを併用する方法の場合と遜色なく、微細なフロックが形成されることなく、大きなフロックの形成が迅速になされ、迅速な沈澱処理を行うことができることが確認された。又、特に、凝集処理を、被処理水中の凝集剤の濃度が０．５以上１．０以下（ｍｇ／ｌ）となるようにして行うことが、より好ましい条件であることがわかった。
【００２６】
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【００２７】
［比較例］
本比較例では、図２に示した装置を用い、無機系凝集剤と有機系凝集剤とを併用して、先の試験で用いた金属資源回収溶解炉の集塵排水について処理を行った。無機系凝集剤としてはポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を用い、これと併用する有機系凝集剤には、先に使用したコロイド当量１．５〜４．５ｍｅｑ／ｇのアニオン系高分子凝集剤を用いた。そして、表３に示したように、アニオン系高分子凝集剤の添加量を先の試験と同様に変化させ、且つ、無機系凝集剤（ＰＡＣ）が５０、１００及び１５０（ｍｇ／ｌ）の３段階で併存する条件で試験を行った。その結果を表３に示した。尚、表３中に、本発明の実施例に該当する、先に行った、無機系凝集剤を併用せずに、コロイド当量９〜１２ｍｅｑ／ｇのアニオン系高分子凝集剤のみを使用した場合の試験結果を合わせて示した。
【００２８】
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【００２９】
上記したコロイド当量１．５〜４．５ｍｅｑ／ｇのアニオン系高分子凝集剤は、表２に示されているように、先の試験において該凝集剤単独では良好な結果を得ることができなかったものである。しかしながら、表３に示したように、このアニオン系高分子凝集剤を０．３（ｍｇ／ｌ）以上の濃度条件で処理する場合において、５０（ｍｇ／ｌ）以上の無機凝集剤を併用することで、良好な凝集沈澱処理が可能になることがわかる。そして、その凝集沈澱処理の程度と、本発明の方法で規定するコロイド当量が９〜１６ｍｅｑ／ｇであるアニオン系高分子凝集剤を単独で使用した場合の凝集沈澱処理の程度を比較したところ、表３に示したように、その効果の点では同等であることがわかった。
【００３０】
しかしながら、比較例において行った有機系凝集剤と無機凝集剤とを併用して処理する場合には、図２に示したように、無機凝集剤を混合するための混合槽が必要になる。このため、本発明にかかる高分子凝集剤を単独使用する方法は、設備コストの点で、従来の方法に比較して有利である。更に、本発明にかかる高分子凝集剤を単独使用する方法は、無機凝集剤との併用系と比べて、使用する薬剤にかかるコストの点でも有利である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明にかかる金属資源回収溶解炉からの集塵排水の処理方法に使用する凝集槽及び沈澱槽を説明する図である。
【図２】従来の金属資源回収溶解炉からの集塵排水の処理方法に使用する装置を説明する図である。
【図１】
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【図２】
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