(57)【要約】【課題】排水を短時間で確実に清浄化することにある。【解決手段】ｐＨ調整及び非イオン系高分子凝集剤（凝集剤）によって排水中に含まれる金属を金属水酸化物として沈降させる沈降槽５、７と、沈降槽７において金属が金属水酸化物として沈降した後の処理水を中和させる中和槽１０と、この中和槽１０で中和した後の処理水を通すことにより、処理水中の塩類を濃縮する電気透析装置１１と、電気透析装置１１で塩類が濃縮された後の処理水から水分を蒸発させることにより、処理水中に含有する塩類を結晶化させる蒸発缶（晶析手段）１２とを備えた構成になっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐＨ調整及び凝集剤によって排水中に含まれる金属を金属水酸化物として沈降させる沈降槽と、
この沈降槽において上記金属が金属水酸化物として沈降した後の処理水を中和させる中和槽と、
この中和槽で中和した後の処理水を通すことにより、当該処理水中の塩類を濃縮する電気透析装置と、
この電気透析装置で塩類が濃縮された後の処理水から水分を蒸発させることにより、当該処理水中に含有する塩類を結晶化させる晶析手段とを備えてなることを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
上記沈降槽において沈降剤として用いる上記凝集剤は、非イオン系高分子凝集剤及び／又は無機系粉末凝集剤であることを特徴とする請求項１に記載の排水処理装置。
【請求項３】
上記電気透析装置で塩類が希釈された後の処理水及び／又は上記晶析手段で蒸発によって得られた処理水を熱伝達媒介水として利用する熱循環回路を備えてなり、
上記熱循環回路に、上記熱伝達媒介水中に含まれる重金属イオン類を電場及び磁場により固体化して回収する物理的処理手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の排水処理装置。
【請求項４】
上記電気透析装置で塩類が希釈された後の処理水及び／又は上記晶析手段で蒸発によって得られた処理水を浄化する清浄手段を備えてなり、
上記清浄手段は、上記処理水中から重金属イオン類を回収するイオン交換装置及び／又は上記処理水中からアンモニアを回収するアンモニアストリッピング装置を備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の排水処理装置。
【請求項５】
上記電気透析装置で塩類が希釈された後の処理水及び／又は上記晶析手段で蒸発によって得られた処理水を浄化する第２の清浄手段を備えてなり、
上記第２の清浄手段は、上記処理水中から重金属イオン類を回収する化学的処理装置であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の排水処理装置。
【請求項６】
上記排水は、廃棄物の溶融処理によって発生したガスを洗浄した後の当該ガス中に含有する不純物が混入された排水であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の排水処理装置。
【請求項７】
排水中に含まれる金属を沈降槽においてｐＨ調整及び凝集剤によって金属水酸化物として沈降させ、
上記金属が金属水酸化物として沈降した後の処理水を中和槽において中和させ、
この中和した後の処理水を電気透析装置に通すことにより、当該処理水中の塩類を濃縮させ、
この塩類を濃縮した後の処理水を晶析手段に送り当該処理水から水分を蒸発させることにより、当該処理水中に含有する塩類を結晶化させることを特徴とする排水処理方法。
【請求項８】
上記凝集剤は、非イオン系高分子凝集剤及び／又は無機系粉末凝集剤であることを特徴とする請求項７に記載の排水処理方法。
【請求項９】
上記電気透析装置で塩類が希釈された後の処理水及び／又は上記晶析手段で蒸発によって得られた処理水を熱伝達媒介水として熱循環回路に供給し、
上記熱循環回路に電場及び磁場を発する物理的処理手段を設けることにより、上記熱伝達媒介水中に含まれる重金属イオン類を上記電場及び磁場により固体化して回収することを特徴とする請求項７又は８に記載の排水処理方法。
【請求項１０】
上記電気透析装置で塩類が希釈された後の処理水及び／又は上記晶析手段で蒸発によって得られた処理水を、重金属イオン類を回収するイオン交換装置及び／又はアンモニアを回収するアンモニアストリッピング装置を備えた清浄手段で浄化することを特徴とする請求項７〜９の何れかに記載の排水処理方法。
【請求項１１】
上記電気透析装置で塩類が希釈された後の処理水及び／又は上記晶析手段で蒸発によって得られた処理水を、重金属イオン類を回収する化学的処理装置としての第２の清浄手段で浄化することを特徴とする請求項７〜１０の何れかに記載の排水処理方法。
【請求項１２】
上記排水は、廃棄物の溶融処理によって発生したガスを洗浄した後の当該ガス中に含有する不純物が混入された排水であることを特徴とする請求項７〜１１の何れかに記載の排水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水に含有された金属等の不純物を回収して、排水の清浄化を図るのに好適な排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の排水処理装置としては、廃棄物の溶融処理によって発生したガスを洗浄した後の上記ガス中の不純物を含有する排水を処理するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この排水処理装置は、重金属イオン類を水酸化物として沈降させて回収する沈降槽を備えていると共に、この沈降槽の後工程位置に、塩類を濃縮するための逆浸透膜を有する逆浸透手段を備えた構成のものになっている。
【０００４】
ところで、上記排水処理装置においては、重金属水酸化物を急速に沈降させる上で高分子凝集剤を用いることが好ましいが、この高分子凝集剤を用いた場合には、逆浸透膜が短時間でファウリング（汚れ、目詰まり）を起こすことになるという欠点がある。
【０００５】
このため、高分子凝集剤を使用することができず、よって排水を清浄化するのに多くの時間と大きな装置が必要になるという問題があった。
【特許文献１】特許第３２２０６６９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、上記事情に鑑みてなされたものであり、排水を小型の装置で短時間で確実に清浄化することのできる排水処理装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の排水処理装置は、ｐＨ調整及び凝集剤によって排水中に含まれる金属を金属水酸化物として沈降させる沈降槽と、この沈降槽において上記金属が金属水酸化物として沈降した後の処理水を中和させる中和槽と、この中和槽で中和した後の処理水を通すことにより、当該処理水中の塩類を濃縮する電気透析装置と、この電気透析装置で塩類が濃縮された後の処理水から水分を蒸発させることにより、当該処理水中に含有する塩類を結晶化させる晶析手段とを備えてなることを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の排水処理装置は、請求項１に記載の発明において、上記凝集剤は、非イオン系高分子凝集剤及び／又は無機系粉末凝集剤であることを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載の排水処理装置は、請求項１または２に記載の発明において、上記電気透析装置で塩類が希釈された後の処理水及び／又は上記晶析手段で蒸発によって得られた処理水を熱伝達媒介水として利用する熱循環回路を備えてなり、上記熱循環回路に、上記熱伝達媒介水中に含まれる重金属イオン類を電場及び磁場により固体化して回収する物理的処理手段を設けたことを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載の排水処理装置は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、上記電気透析装置で塩類が希釈された後の処理水及び／又は上記晶析手段で蒸発によって得られた処理水を浄化する清浄手段を備えてなり、上記清浄手段は、上記処理水中から重金属イオン類を回収するイオン交換装置及び／又は上記処理水中からアンモニアを回収するアンモニアストリッピング装置を備えていることを特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載の排水処理装置は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、上記電気透析装置で塩類が希釈された後の処理水及び／又は上記晶析手段で蒸発によって得られた処理水を浄化する第２の清浄手段を備えてなり、上記第２の清浄手段は、上記処理水中から重金属イオン類を回収する化学的処理装置であることを特徴としている。
【００１２】
請求項６に記載の排水処理装置は、請求項１〜５の何れかに記載の発明において、上記排水は、廃棄物の溶融処理によって発生したガスを洗浄した後の当該ガス中に含有する不純物が混入された排水であることを特徴としている。
【００１３】
請求項７に記載の排水処理方法は、排水中に含まれる金属を沈降槽においてｐＨ調整及び凝集剤によって金属水酸化物として沈降させ、上記金属が金属水酸化物として沈降した後の処理水を中和槽において中和させ、この中和した後の処理水を電気透析装置に通すことにより、当該処理水中の塩類を濃縮させ、この塩類を濃縮した後の処理水を晶析手段に送り当該処理水から水分を蒸発させることにより、当該処理水中に含有する塩類を結晶化させることを特徴としている。
【００１４】
請求項８に記載の排水処理方法は、請求項７に記載の発明において、上記凝集剤は、非イオン系高分子凝集剤及び／又は無機系粉末凝集剤であることを特徴としている。
【００１５】
請求項９に記載の排水処理方法は、請求項７又は８に記載の発明において、上記電気透析装置で塩類が希釈された後の処理水及び／又は上記晶析手段で蒸発によって得られた処理水を熱伝達媒介水として熱循環回路に供給し、上記熱循環回路に電場及び磁場を発する物理的処理手段を設けることにより、上記熱伝達媒介水中に含まれる重金属イオン類を上記電場及び磁場により固体化して回収することを特徴としている。
【００１６】
請求項１０に記載の排水処理方法は、請求項７〜９の何れかに記載の発明において、上記電気透析装置で塩類が希釈された後の処理水及び／又は上記晶析手段で蒸発によって得られた処理水を、重金属イオン類を回収するイオン交換装置及び／又はアンモニアを回収するアンモニアストリッピング装置を備えた清浄手段で浄化することを特徴としている。
【００１７】
請求項１１に記載の排水処理方法は、請求項７〜１０の何れかに記載の発明において、上記電気透析装置で塩類が希釈された後の処理水及び／又は上記晶析手段で蒸発によって得られた処理水を、重金属イオン類を回収する化学的処理装置としての第２の清浄手段で浄化することを特徴としている。
【００１８】
請求項１２に記載の排水処理方法は、請求項７〜１１の何れかに記載の発明において、上記排水は、廃棄物の溶融処理によって発生したガスを洗浄した後の当該ガス中に含有する不純物が混入された排水であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
上記のように構成された請求項１〜１２に記載の発明によれば、沈降槽において例えばｐＨを５〜６に維持することによって、鉄及びアルミニウムをFe(OH)3 及びAl(OH)3 として沈降させることができる。この際、Fe(OH)3 やAl(OH)3 は、凝集しながら急速に沈降することになる。また、排水中に含有される微細な粒子（例えば、不溶性シリカやカーボン等のサブミクロン粒子）も、Fe(OH)3 やAl(OH)3 と共に凝集してフロックを形成することになる。即ち、ｐＨ調整及び凝集剤により鉄やアルミニウム等の金属や、不溶性シリカやカーボン等の微細な粒子を回収することができる。
【００２０】
なお、２価の鉄イオン（Fe2+）は、上述したｐＨ６程度では溶解したままとなり、Fe(OH)2 として析出しないので、予め過酸化水素（H2 O2 ）で酸化させて３価の鉄イオン（Fe3+）に変換しておく必要がある。
【００２１】
また、鉄やアルミニウム等を除去した後の処理水のｐＨを例えば１０〜１０．５に調整し、この処理水に凝集剤を加えて他の沈降槽に移すことにより、亜鉛や鉛等を金属水酸化物として沈降させて回収することができる。この場合も、亜鉛や鉛等の金属水酸化物が凝集剤によって凝集してフロックを形成し急速に沈降することになる。
【００２２】
このため、沈降槽の上澄みによって得られる処理水は、金属イオン及び微粒子の極めて少ないものとなる。
【００２３】
そこで、沈降槽の上澄みとしての処理水を中和槽で中和し、この中和した後の処理水を電気透析装置に通すことにより、塩類が十分に濃縮された処理水と、塩類が十分に希釈された処理水を得ることができる。
【００２４】
電気透析装置は、陽極と陰極との間にカチオン膜とアニオン膜を交互に並べて多室電気透析槽を構成したものであり、陽極と陰極とに直流電圧を作用させながら所定のカチオン膜とアニオン膜との間に処理水を供給することにより、他の所定のカチオン膜とアニオン膜との間を通る処理水の塩類が濃縮され、更に他の所定のカチオン膜とアニオン膜との間を通る処理水の塩類が希釈されるようになっている。
【００２５】
この場合、イオンの状態で濃縮されるので、カチオン膜やアニオン膜からなるイオン交換膜がファウリング（汚れや目詰まり）を起こすことがない。しかも、塩類が析出しない範囲であれば、約２０％まで塩類を濃縮することが可能である。
【００２６】
そして、晶析手段において、塩類が濃縮された処理水から水分を蒸発させることにより、短時間で、塩類の結晶化を図ることができると共に、塩類の十分に排除された処理水を得ることができる。
【００２７】
以上、沈降槽において排水中に含有する金属を短時間で回収することができると共に、電気透析装置及び晶析手段において塩類を短時間で回収することができ、かつ電気透析装置においてイオン交換膜にファウリングが生じるのを防止することができるので、排水を短時間で確実に清浄化することができる。
【００２８】
また、沈降槽において、Fe(OH)3 やAl(OH)3 、亜鉛や鉛等の金属水酸化物が急速に沈降することから、沈降槽の容積を小さくすることができるので、排水処理装置の小型化を図ることができる。
【００２９】
請求項２及び８に記載の発明によれば、凝集剤が非イオン系高分子凝集剤及び／又は無機系粉末凝集剤であるので、電気透析装置のイオン交換膜にファウリングが生じるのを確実に防止することができる。
【００３０】
なお、上記非イオン系高分子凝集剤は、ノニオン系高分子凝集剤及び弱イオン系高分子凝集剤を含む高分子凝集剤を意味している。また、上記弱イオン系高分子凝集剤は、弱アニオン系高分子凝集剤及び弱カチオン系高分子凝集剤の範囲にある高分子凝集剤を意味する。
【００３１】
上記非イオン系高分子凝集剤以外のイオン系高分子凝集剤（アニオン系高分子凝集剤及びカチオン系高分子凝集剤がある）を使用した場合には、金属水酸化物等の微粒子の凝集効果が上がるものの、高分子凝集剤が電気透析装置におけるイオン交換膜の表面電荷と結合するため、当該イオン交換膜にファウリングが生じやすくなるという欠点があり、イオン交換膜の交換が増加し、この結果、排水を浄化する速度が低下することになる。
【００３２】
一方、無機系粉末凝集剤としては、硫酸バンドやＰＡＣ（ポリアルミニウムクロライド）等が知られており、この場合も電気透析装置のイオン交換膜にファウリングが生じるのを防止することができる。また、この無機系粉末凝集剤は、非イオン系高分子凝集剤と組み合わせて使用することにより、金属水酸化物等の微粒子の沈降速度を高めることができる。
【００３３】
請求項３及び９に記載の発明によれば、電気透析装置や晶析手段によって塩類が十分除去された処理水を熱伝達媒介水として利用する熱循環回路に、熱伝達媒介水中の重金属イオン類を電場及び磁場により固体化して更に除去する物理的処理手段を設けているので、熱循環回路を構成する例えば配管内や熱交換器内に重金属イオン類の固体化によって生じるスケールが付着するのを防止することができる。
【００３４】
請求項４及び１０に記載の発明によれば、電気透析装置や晶析手段によって塩類が十分除去された処理水を清浄化する清浄手段を備え、この清浄手段がイオン交換装置及び／又はアンモニアストリッピング装置を備えた構成になっているので、電気透析装置や晶析手段によって塩類が十分除去された後の処理水を更に清浄化することができる。
【００３５】
即ち、清浄手段としてイオン交換装置のみを備えたものにおいては、イオン交換樹脂によって処理水中の重金属イオン類を更に除去することができる。また、清浄手段としてアンモニアストリッピング装置のみを備えたものにおいては、処理水中のアンモニア成分を除去することができる。更に、清浄手段としてイオン交換装置及びアンモニアストリッピング装置を備えたものにあっては、処理水中の重金属イオン類及びアンモニア成分を除去することができる。
【００３６】
従って、清浄手段で処理後の処理水を排水処理装置の系内における上述した熱伝達媒介水等として使用することにより、熱循環回路を構成する配管等内にスケールが発生するのを確実に防止することができると共に、当該処理水を系外に安全に排出することができる。
【００３７】
請求項５及び１１に記載の発明によれば、電気透析装置や晶析手段によって塩類が十分除去された処理水から更に重金属イオン類を除去する第２の清浄手段としての化学的処理装置を備えているので、電気透析装置や晶析手段等によって塩類が除去された後の処理水を更に清浄化することができる。
【００３８】
化学的処理装置は、例えばスケール防止剤等の薬品を処理水中に投入することによって、当該処理水中に残留する重金属イオン類を除去するようになっている。
【００３９】
請求項６及び１２に記載の発明によれば、廃棄物の溶融処理によって発生したガスを洗浄した後の当該ガス中に含有する不純物が混入した排水を清浄化することができる。この場合、排水を短時間で確実に清浄化することができるので、より大量の廃棄物について滞りなく溶融処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明を実施するための最良の形態としての一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４１】
この実施形態で示す排水処理方法を実施する装置は、図１及び図２に示すように、廃棄物の溶融処理によって発生したガスを洗浄した後の当該ガス中に含有する不純物が混入された排水を清浄化するためのものであり、ｐＨ調整及び非イオン系高分子凝集剤（凝集剤）によって排水中に溶解する重金属イオン類を金属水酸化物として沈降させて回収する沈降槽としての第１沈降槽５及び第２沈降槽７と、第２沈降槽７において上澄みとなった処理水に溶解するカルシウムを二酸化炭素によって炭酸カルシウムとして析出させる第３反応槽８と、この第３反応槽８で析出した炭酸カルシウムを沈降させて回収する炭カル沈降槽９と、この炭カル沈降槽９において上澄みとなった処理水であって上記カルシウムを含む金属を沈降処理した後の処理水に対して中和処理を行う中和槽１０と、この中和槽１０で中和した後の処理水を通すことにより、当該処理水中の塩類を濃縮する電気透析装置１１と、この電気透析装置１１で塩類が濃縮された後の処理水から水分を蒸発させることにより、当該処理水中の重金属イオン類を結晶化させる蒸発缶（晶析手段）１２とを備えたことを基本構成としている。
【００４２】
即ち、廃棄物の溶融処理によって発生したガスは、急冷塔１において、シャワー状に噴射される水によって急冷されると共に洗浄され、当該ガス中に含有された金属、塩化物、アンモニア、カーボン粒子、シリカ等の不純物が水中に混入されることになる。更に、ガスは、後述する酸洗浄塔５１内を通ることにより、当該酸洗浄塔５１内においてシャワー状に噴射される水によって洗浄され、上記不純物が更に水中に混入されることになる。
【００４３】
このようにして不純物が混入した排水は、大部分が傾斜板沈殿槽２を介して急冷塔１及び酸洗浄塔５１に再び送られると共に、余剰部分が傾斜板沈殿槽２を介して原水槽３に送られることになる。
【００４４】
即ち、傾斜板沈殿槽２において上澄みとなった排水は、そのほとんどが管路（流路）１ａを介して急冷塔１に供給されてガスの冷却及び洗浄に使われると共に、管路１ａから分岐する分岐管路（分岐流路）１ｂを介して酸洗浄塔５１に送られて当該ガスの酸洗浄に使われることになる。急冷塔１から排出される排水は酸洗浄塔５１の下部に送られ、酸洗浄塔５１内でガスを洗浄した排水と共に傾斜板沈殿槽２に送られることになる。
【００４５】
排水のｐＨは、傾斜板沈殿槽２から急冷塔１及び酸洗浄塔５１に送られて再び傾斜板沈殿槽２に戻ることになるが、ｐＨ２〜４に達しない場合には塩酸等の酸性薬剤を酸洗浄塔５１に投入することにより、またｐＨ２〜４を超えて酸性が強くなる場合には苛性ソーダ等のアルカリ性薬剤を酸洗浄塔５１に投入することにより、ｐＨ２〜４に調整するようになっている。
【００４６】
このため、上記循環過程で余剰となり傾斜板沈殿槽２から原水槽３に送られる排水も、ｐＨ２〜４に調整されたものとなる。なお、原水槽３には、洗車後の排水や、廃棄物の溶融設備に設けられたプラットホームを洗浄後の排水、及び合併浄化槽の処理水等もばっ気処理によりＢＯＤを除去した後、供給されるようになっている。
【００４７】
傾斜板沈殿槽２は、２〜３μｍ以上の粗大カーボン粒子等を沈降させることにより回収するようになっている。
なお、不溶性シリカの大部分は、急冷塔１の下部に設けられた図示しないミネラル回収装置から回収されることになる。
【００４８】
原水槽３に蓄えられた排水は、酸化剤としての過酸化水素を添加することによって、２価の鉄イオン（Fe2+）を３価の鉄イオン（Fe3+）に変換してから、第１反応槽４を介して第１沈降槽５に送られるようになっている。
【００４９】
第１反応槽４は、排水にアルカリ性薬剤としての苛性ソーダ（NaOH）及び非イオン系高分子凝集剤を投入すると共に、当該排水を十分に攪拌して、ｐＨが５〜６の所定の値に均一に調整された溶液を得るようになっている。
【００５０】
非イオン系高分子凝集剤は、ノニオン系高分子凝集剤及び弱イオン系高分子凝集剤を含む高分子凝集剤である。また、弱イオン系高分子凝集剤は、弱アニオン系高分子凝集剤及び弱カチオン系高分子凝集剤の範囲にある高分子凝集剤である。
【００５１】
第１沈降槽５は、第１反応槽４で得られた溶液を静的な状態に保持することによって析出したFe(OH)3 、Al(OH)3 等の金属水酸化物を急速に凝集させて沈降させるようになっている。
【００５２】
傾斜板沈殿槽２で沈降せずに排水中に残留した２〜３μｍ未満の微小カーボン粒子や不溶性シリカ等の微粒子についても、非イオン系高分子凝集剤によって凝集して急速に沈降することになる。
【００５３】
第１沈降槽５において上澄みとなった処理水は、第２反応槽６を介して第２沈降槽７に送られるようになっている。
【００５４】
第２反応槽６は、第１沈降槽５における上澄みとしての処理水にアルカリ性薬剤としての苛性ソーダ（NaOH）及び非イオン系高分子凝集剤を投入すると共に、当該処理水を十分に攪拌して、ｐＨが１０〜１０．５の所定の値に均一に調整された溶液を得るようになっている。
【００５５】
第２沈降槽７は、第２反応槽６で得られた溶液を静的な状態に保持することによって析出したZn(OH)2 、Pb(OH)2 等の金属水酸化物を急速に凝集させて沈降させるようになっている。
【００５６】
第２沈降槽７において上澄みとなった処理水は、第３反応槽８を介して炭カル沈降槽９に送られるようになっている。
【００５７】
第３反応槽８は、第２沈降槽７における上澄みとしての処理水に非イオン系高分子凝集剤を投入し、かつ炭酸ガス（CO2 ）としての燃焼ガスを吹き込む（又は炭酸ナトリウム
（Na2 CO3 ）水溶液を投入する）と共に、処理水を十分に攪拌して、処理水と非イオン系高分子凝集剤と燃焼ガス（又は炭酸ナトリウム水溶液）とを均一に混合するようになっている。
【００５８】
炭カル沈降槽９は、第３反応槽８で得られた溶液を静的な状態に保持することによって、カルシウムイオン（Ca2+）をCaCO3 として析出させると共に、当該炭酸カルシウムを急速に凝集させて沈降させるようになっている。
【００５９】
炭カル沈降槽９において上澄みとなった処理水は、中和槽１０に送られるようになっている。
【００６０】
中和槽１０は、炭カル沈降槽９における上澄みとしての処理水に塩酸を投入する共に、処理水を十分に攪拌して、均一に中和した溶液を得るようになっている。
【００６１】
中和槽１０で中和された後の処理水は、電気透析装置１１に供給されるようになっている。
【００６２】
電気透析装置１１は、図示しない陽極と陰極との間に複数のカチオン膜とアニオン膜を交互に並べて多室電気透析槽を構成したものであり、陽極と陰極とに直流電圧を電圧を作用させながら所定のカチオン膜とアニオン膜との間に処理水を供給することにより、他の所定のカチオン膜とアニオン膜との間を通る処理水の塩類が濃縮され、更に他の所定のカチオン膜とアニオン膜との間を通る処理水の塩類が極めて希釈された状態になるようになっている。
【００６３】
電気透析装置１１で塩類が濃縮された処理水は、蒸発缶１２に送られるようになっており、同電気透析装置１１で塩類が十分に除去された処理水は、排水処理装置の系内の例えば熱循環回路１３において再利用されるようになっている。
【００６４】
蒸発缶１２で水分の蒸発後に残った塩類は、例えばソーダ工場に搬出されることになる。また、蒸発した水分は凝縮してから排水処理装置の系内の例えば熱循環回路１３において再利用されるようになっている。
【００６５】
また、急冷塔１の下部のミネラル回収装置で回収された不溶性シリカ、傾斜板沈殿槽２で回収された粗大カーボン粒子等、第１沈降槽５で回収された鉄、アルミニウム等の金属水酸化物やその他の微粒子及び炭カル沈降槽９で回収された炭酸カルシウム等は、分離機１４に送られ、第２沈降槽７で回収された亜鉛、鉛等の金属水酸化物は、フィルタープレス１５に送られるようになっている。
【００６６】
分離機１４は、不溶性シリカ、粗大カーボン粒子、金属水酸化物やその他の微粒子及び炭酸カルシウム等と、水分とを分離するようになっている。分離機１４で分離された不溶性シリカ、粗大カーボン粒子、金属水酸化物やその他の微粒子及び炭酸カルシウム等は、廃棄物の溶融処理を行う高温反応炉に投入されることになる。また、分離機１４で分離された水分は、例えば第２反応槽６に送り処理される。
【００６７】
フィルタプレス１５は、５〜１５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で圧搾する高圧圧搾型のもので構成されており、亜鉛、鉛等の金属水酸化物などに対する水分付着率を６５％以下に抑えるようになっている。
【００６８】
フィルタプレス１５で分離された亜鉛、鉛等の金属水酸化物などは、非鉄製錬工場等に搬送されるようになっている。また、フィルタプレス１５で分離された水分は、例えば第３反応槽８に送り処理される。
【００６９】
そして、上記原水槽３、第１反応槽４、第１沈降槽５、第２反応槽６、第２沈降槽７、第３反応槽８、炭カル沈降槽９、中和槽１０、電気透析装置１１及び蒸発缶１２によって、排水浄化部１００が構成され、この排水浄化部１００のうちの電気透析装置１１及び蒸発缶１２によって塩製造部１０１が構成されている。
【００７０】
熱循環回路１３は、貯水槽１３ａ、熱交換器１３ｂ、冷却塔１３ｃ及びこれらを接続する管路（流路）１３ｄを備えた構成になっている。
【００７１】
貯水槽１３ａは、排水浄化部１００における電気透析装置１１及び蒸発缶１２で塩類がほとんど取り除かれた後の処理水を熱伝達媒介水として受け入れるようになっている。
【００７２】
熱交換器１３ｂは、傾斜板沈殿槽２と分岐管路１ｂとの間の管路１ａと、貯水槽１３ａと冷却塔１３ｃとの間の管路１３ｄとに接続されており、管路１３ｄを通る熱伝達媒介水によって、管路１ａを通る排水を冷却し、当該排水の温度を所定の温度（例えば５０〜６０℃）に制御するようになっている。
【００７３】
冷却塔１３ｃは、熱伝達媒介水を落下させることにより、その一部を大気中に蒸発させ、その際の気化熱を利用して、熱伝達媒介水自体の温度を下げるように構成されている。
【００７４】
また、貯水槽１３ａと熱交換器１３ｂとの間の管路１３ｄには、熱伝達媒介水中に含まれる微少量の重金属イオン類を電場及び磁場により固体化して回収する物理的処理手段１６が設けられている。
【００７５】
熱循環回路１３には、その貯水槽１３ａに排水浄化部１００から浄化処理後の水が供給されるようになっているが、冷却塔１３ｃにおいて大気中に蒸発する熱伝達媒介水の量も多いため、当該熱伝達媒介水の不足分を補うべく、例えば井戸水の供給を可能とする水源１３ｅが貯水槽１３ａに接続されている。
【００７６】
また、排水処理方法は、上記排水処理装置において、当該排水処理装置によって処理される順序を要件とするものであり、基本的には、排水中に含まれる重金属イオン類等を沈降槽５、７、９においてｐＨ調整及び凝集剤等によって重金属水酸化物等として沈降させ、この重金属水酸化物等として沈降した後の処理水を中和槽１０において中和させ、この中和した後の処理水を電気透析装置１１に通すことにより、当該処理水中の塩類を濃縮させ、この塩類を濃縮した後の処理水を蒸発缶１２に送り当該処理水から水分を蒸発させることにより、当該処理水中に含有する塩類を結晶化させることを特徴としている。
【００７７】
上記のように構成された排水処理装置及び排水処理方法においては、第１沈降槽５において、ｐＨを５〜６に維持することによって、図３に示すように、鉄及びアルミニウム等をFe(OH)3 及びAl(OH)3 等として沈降させることができる。この際、凝集剤の添加によってFe(OH)2 やAl(OH)3 等が凝集しながら急速に沈降することになる。また、排水中に含有される２〜３μｍ未満の微小カーボン粒子や不溶性シリカ等の微粒子（不溶性シリカやカーボン等のサブミクロン粒子を含む）も、Fe(OH)2 やAl(OH)3 等と共に凝集してフロックを形成することになる。即ち、ｐＨ調整及び凝集剤により鉄やアルミニウム等の金属や、不溶性シリカやカーボン等の微細な粒子を回収することができる。
【００７８】
なお、２価の鉄イオンは、上述したｐＨ６程度では溶解したままとなり、Fe(OH)2 として析出しないので、過酸化水素（H2 O2 ）で酸化させて３価の鉄イオンに変換した。
【００７９】
また、鉄やアルミニウム等を除去した後の処理水を第２沈降槽７において、ｐＨ１０〜１０．５に維持することにより、亜鉛や鉛等を金属水酸化物として沈降させて回収することができる。この場合も、亜鉛や鉛等の金属水酸化物が凝集剤によって凝集してフロックを形成し急速に沈降することになる。
【００８０】
このため、第２沈降槽７の上澄みによって得られる処理水は、金属イオン及び微粒子の極めて少ないものとなる。
【００８１】
そこで、第２沈降槽７の上澄みとして得られた処理水を中和槽１０に移して中和し、この中和した後の処理水を電気透析装置１１に通すことにより、塩類が濃縮された処理水と、塩類が極めて希釈された状態の処理水とを得ることができる。
【００８２】
電気透析装置１１では、塩類をイオンの状態で濃縮することになるので、カチオン膜やアニオン膜からなるイオン交換膜がファウリングを起こすことがない。しかも、塩類が析出しない範囲であれば、約２０％まで塩類を濃縮することが可能である一方、塩類をほとんど除去した水を得ることもできる。
【００８３】
そして、塩類が十分濃縮された後の処理水から水分を蒸発させることにより、塩類を短時間で結晶化させて回収することができる。
【００８４】
以上、排水中に含有する金属や微粒子等の不純物をｐＨ調整と凝集剤の投入により短時間で回収することができると共に、電気透析装置１１及び蒸発缶１２において塩類を短時間で回収することができ、かつ電気透析装置１１のイオン交換膜にファウリングを生じさせることもないので、排水を短時間で確実に清浄化することができる。
【００８５】
しかも、排水を短時間で確実に清浄化することができることから、より大量の廃棄物について滞りなく溶融処理を行うことができる利点がある。
【００８６】
また、凝集剤として非イオン系高分子凝集剤を用いているので、電気透析装置１１のイオン交換膜にファウリングが生じるのを確実に防止することができる。
【００８７】
なお、非イオン系高分子凝集剤以外のイオン系高分子凝集剤（アニオン系高分子凝集剤及びカチオン系高分子凝集剤がある）を使用した場合には、金属水酸化物等の微粒子の凝集効果が上がるものの、高分子凝集剤が電気透析装置１１におけるイオン交換膜の表面電荷と結合するため、当該イオン交換膜にファウリングが生じやすくなるという欠点があり、イオン交換膜の交換が増加し、この結果、排水を浄化する速度が低下することになる。
【００８８】
一方、電気透析装置１１や蒸発缶１２によって塩類が十分除去された処理水を熱伝達媒介水として有効に利用することができる利点がある。
【００８９】
しかも、熱循環回路１３には熱伝達媒介水中の重金属イオン類を電場及び磁場により固体化して除去する物理的処理手段１６が設けられているので、熱循環回路１３における管路１３ｄ内、熱交換器１３ｂ内、冷却塔１３ｃ内に重金属イオン類の固体化によって生じるスケールが付着するのを防止することができる。
【００９０】
なお、上記実施形態においては、凝集剤として非イオン系高分子凝集剤を用いた例を示したが、この非イオン系高分子凝集剤に代えて硫酸バンドやＰＡＣ（ポリアルミニウムクロライド）等の無機系粉末凝集剤を用いてもよい。この無機系粉末凝集剤を用いた場合にも、電気透析装置１１のイオン交換膜にファウリングが生じるのを防止することができる。また、無機系粉末凝集剤は、非イオン系高分子凝集剤と組み合わせて使用することにより、水酸化物等の微粒子の沈降速度を更に高めることができる。
【００９１】
また、電気透析装置１１で塩類が希釈された後の処理水及び蒸発缶１２で蒸発によって得られた処理水中から重金属イオン類を更に回収するイオン交換装置（清浄手段）を設けてもよく、また当該処理水中からアンモニアを回収するアンモニアストリッピング装置（清浄手段）を設けてもよい。この場合、イオン交換装置及びアンモニアストリッピング装置の双方を同時に設けてもよい。
【００９２】
このように構成した場合には、ｐＨ調整及び沈降分離によって重金属イオン類が十分除去された後の処理水から更に重金属イオン類を除去することができると共に、アンモニア成分を除去することができる。
【００９３】
従って、イオン交換装置及び／又はアンモニアストリッピング装置で処理した後の処理水を排水処理装置の系内の上記熱伝達媒介水として使用することにより、熱循環回路１３における管路１３ｄ、熱交換器１３ｂ等にスケールが発生するのを極力防止することができると共に、当該処理水を排水処理装置の系外にも安全に排出することができる。
【００９４】
一方、電気透析装置１１で塩類が希釈された後の処理水及び蒸発缶１２で蒸発によって得られた処理水中から重金属イオン類を更に除去するための化学的処理装置（第２の清浄手段）を設けるように構成してもよい。
【００９５】
化学的処理装置は、例えばスケール防止剤等の薬品を処理水中に投入することによって、当該処理水中に残留する重金属イオン類を除去するようになっている。
【００９６】
上記化学的処理装置を設けた場合にも、電気透析装置１１や蒸発缶１２等によって塩類が除去された後の処理水から更に重金属イオン類を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】この発明の一実施形態として示した排水処理装置のブロック図である。
【図２】同排水処理装置における熱循環回路を示すブロック図である。
【図３】同排水処理装置において金属水酸化物を析出するためのｐＨと金属イオンの溶解度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９８】
５  第１沈降槽（沈降槽）
７  第２沈降槽（沈降槽）
１０  中和槽
１１  電気透析装置
１２  蒸発缶（晶析手段）
１３  熱循環回路
１６  物理的処理手段
【図１】
2005161188.tif 000003
【図２】
2005161188.tif 000004
【図３】
2005161188.tif 000005