(57)【要約】【課題】  複数の金属を含む廃液を処理して、ろ過性や脱水性を改善した鉄含有スラリーとし、これを脱水して低含水率の脱水ケーキを製造する方法の提供。【解決手段】  本発明に係る方法は、２価鉄イオン及び３価鉄イオンに加えて複数の金属イオンを含む酸性廃液を、第１の反応槽内に供給し、生物学的酸化手段又は化学的酸化手段により、２価鉄イオンを３価鉄イオンに酸化すると共に、中和剤を添加して当該廃液の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、当該粒子を含む廃液のスラリーの一部を第２の反応槽に供給し、アルカリ剤を添加して第２の反応槽内のスラリーのｐＨを５以上１３以下に調整し、当該粒子同士を凝集させた後、第１の反応槽に戻し、当該凝集した粒子を含むスラリーを固液分離して濃縮し、その後、当該濃縮したスラリーを脱水してケーキとすることを特徴とする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２価鉄イオン及び３価鉄イオンに加えて複数の金属イオンを含む酸性廃液を、第１の反応槽内に供給し、生物学的酸化手段又は化学的酸化手段により、２価鉄イオンを３価鉄イオンに酸化すると共に、中和剤を添加して当該廃液の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、当該粒子を含む廃液のスラリーの一部を第２の反応槽に供給し、アルカリ剤を添加して第２の反応槽内のスラリーのｐＨを５以上１３以下に調整し、当該粒子同士を凝集させた後、第１の反応槽に戻し、当該凝集した粒子を含むスラリーを固液分離して濃縮し、その後、当該濃縮したスラリーを脱水してケーキとすることを特徴とする廃液からの鉄含有脱水ケーキの製造方法。
【請求項２】
２価鉄イオン及び３価鉄イオンに加えて複数の金属イオンを含む酸性廃液を、第１の反応槽内に供給し、生物学的酸化手段又は化学的酸化手段により、２価鉄イオンを３価鉄イオンに酸化すると共に、中和剤を添加して当該廃液の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、さらに、マイナスに帯電した微粉または泥状の物質を投入し、当該粒子と当該マイナスに帯電した微粉または泥状の物質を凝集させ、当該凝集した粒子を含むスラリーを固液分離して濃縮し、その後、当該濃縮したスラリーを脱水してケーキとすることを特徴とする廃液からの鉄含有脱水ケーキの製造方法。
【請求項３】
前記第１の反応槽内に、マイナスに帯電した微粉又は泥状の物質をさらに投入することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記生物学的酸化手段として、第１の反応槽内に鉄酸化細菌を添加し、空気又は酸素を吹き込んで、当該廃液を攪拌することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の金属イオンが、ニッケルイオン、亜鉛イオン、銅イオンの１種又は２種以上であって、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法によりスラリーを固液分離して濃縮した後、排出された処理液を、第３の反応槽に供給し、かつ、第３の反応槽内の当該処理液を攪拌し、当該処理液のｐＨを６以上１０以下に調整して、ニッケル、亜鉛、銅の１種又は２種以上の金属水酸化物粒子を生成させ、当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、脱水してケーキとすることを特徴とする廃液からの鉄含有脱水ケーキの製造方法。
【請求項６】
前記マイナスに帯電した物質が、有機排水を生物学的処理法で処理した際に発生する活性汚泥であることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記マイナスに帯電した物質の投入量を、第１の反応槽で析出する水酸化鉄（III ）主体の粒子の単位時間当りに発生する質量に対して０．２質量％以上２質量％以下（ドライ換算）とすることを特徴とする、請求項２〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の反応槽内及び／又は第３の反応槽内のスラリーの一部を分離膜により固液分離することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記分離膜の孔径が、１μm以上１００μm以下であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の反応槽内の前記分離膜上及び／又は前記第３の反応槽内の前記分離膜上において、それぞれ、前記粒子と前記金属水酸化物粒子を補足し、当該分離膜上に形成するケーキ層の厚みを１mm以上５０mm以下に制御することを特徴とする、請求項８又は9に記載の方法。
【請求項１１】
酸性廃液中の懸濁濃度が酸性廃液中の溶解性鉄イオン濃度の３分の１以下（質量濃度）であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【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】
従来、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。
【０００３】
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。
【０００４】
この廃液は、酸又は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。
【０００５】
これに対し、本発明者は、以下の特許文献１において、廃液の中和処理を複数段階に分けてpHの調整を行い、金属種類別に金属水酸化物を析出させることにより、金属水酸化物を金属種別に容易に分離回収する廃液の処理方法を提案している。また、中和処理後の廃液の攪拌をさらに行うことにより、析出した金属水酸化物の粒子同士を接触させて粒子径を大きくし、脱水の処理効率を高めて低水分率のスラッジにして有効利用を図る処理方法を提案している。
【０００６】
また、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重金属を含んだ鉱山排水が発生する。この鉱山排水は、消石灰などの中和剤によって中和され、その後、沈殿池で固液分離を行い、上澄水は放流され沈殿物は脱水後、廃棄されている。この澱物中には、鉄分を多く含むものの、砒素、銅、亜鉛などの不純物を含み、かつ、含水率が６０〜８０％と高いことから、製鉄業における鉄源としては利用できない。
【０００７】
しかしながら、以下の特許文献１に記載された方法では、雨水の流入もしくは廃液の組成変動やｐＨ変動などにより、酸洗・めっき廃液や金属鉱山廃水中の懸濁物質が大きく変動した場合や、既に発生したスラッジを投入した場合において、反応槽内の粒子数が著しく増加し、核となる粒子が多すぎて、金属水酸化物の粒子径を大きくできない場合があることが判明した。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−７１２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、鉄イオンと他の複数の金属イオンを含む酸性廃液を、第１の反応槽で、酸性廃液を連続して第１の反応槽内に供給するとともに中和処理を行って、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、その粒子を液体より分離し、液体部を排出する複数の金属を含む廃液の処理方法において、廃液を処理して、ろ過性や脱水性を改善した鉄含有スラリーとし、これを脱水して低含水率の脱水ケーキを製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記目的を解決するために、鉄イオンと他の複数の金属イオンを含む酸性廃液を、第１の反応槽で、酸性廃液を連続して第１の反応槽内に供給するとともに中和処理を行って、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、その粒子を液体より分離し、液体部を排出する複数の金属を含む廃液の処理方法において、鋭意検討した結果、第１の反応槽で析出した水酸化鉄(III )主体の粒子を含むスラリーを第２の反応槽に送液し、水酸化鉄（III ）主体の粒子同士が凝集するpH領域にpHを一時的に調整し、粒子同士をより多く凝集させ、大径化し、その後、その大径化した凝集粒子を第１の反応槽へ戻し、大径化した凝集粒子に第１の反応槽中の水酸化鉄（III ）主体の化合物を析出させて、一体化・緻密化し、ろ過性および脱水性が大きく改善できることを発見した。
【００１１】
また、第１の反応槽に、マイナスに帯電した微粉または泥状の物質を投入することにより、電気的引力で凝集させることで、凝集作用を増大させ、大径化し、その後、金属イオンを含む廃液を連続して容器内に供給しながら、中和処理を行ない、大径化した凝集粒子に第１の反応槽中の水酸化鉄（III ）主体の化合物を析出させて、一体化・緻密化し、ろ過性および脱水性が大きく改善できることをも発見した。
【００１２】
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。
【００１３】
（１）２価鉄イオン及び３価鉄イオンに加えて複数の金属イオンを含む酸性廃液を、第１の反応槽内に供給し、生物学的酸化手段又は化学的酸化手段により、２価鉄イオンを３価鉄イオンに酸化すると共に、中和剤を添加して当該廃液の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、当該粒子を含む廃液のスラリーの一部を第２の反応槽に供給し、アルカリ剤を添加して第２の反応槽内のスラリーのｐＨを５以上１３以下に調整し、当該粒子同士を凝集させた後、第１の反応槽に戻し、当該凝集した粒子を含むスラリーを固液分離して濃縮し、その後、当該濃縮したスラリーを脱水してケーキとすることを特徴とする廃液からの鉄含有脱水ケーキの製造方法。
【００１４】
（２）２価鉄イオン及び３価鉄イオンに加えて複数の金属イオンを含む酸性廃液を、第１の反応槽内に供給し、生物学的酸化手段又は化学的酸化手段により、２価鉄イオンを３価鉄イオンに酸化すると共に、中和剤を添加して当該廃液の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、さらに、マイナスに帯電した微粉または泥状の物質を投入し、当該粒子と当該マイナスに帯電した微粉または泥状の物質を凝集させ、当該凝集した粒子を含むスラリーを固液分離して濃縮し、その後、当該濃縮したスラリーを脱水してケーキとすることを特徴とする廃液からの鉄含有脱水ケーキの製造方法。
【００１５】
（３）前記第１の反応槽内に、マイナスに帯電した微粉又は泥状の物質をさらに投入することを特徴とする、前記（１）に記載の方法。
【００１６】
（４）前記生物学的酸化手段として、第１の反応槽内に鉄酸化細菌を添加し、空気又は酸素を吹き込んで、当該廃液を攪拌することを特徴とする、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の方法。
【００１７】
（５）前記複数の金属イオンが、ニッケルイオン、亜鉛イオン、銅イオンの１種又は２種以上であって、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の方法によりスラリーを固液分離して濃縮した後、排出された処理液を、第３の反応槽に供給し、かつ、第３の反応槽内の当該処理液を攪拌し、当該処理液のｐＨを６以上１０以下に調整して、ニッケル、亜鉛、銅の１種又は２種以上の金属水酸化物粒子を生成させ、当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、脱水してケーキとすることを特徴とする廃液からの鉄含有脱水ケーキの製造方法。
【００１８】
（６）前記マイナスに帯電した物質が、有機排水を生物学的処理法で処理した際に発生する活性汚泥であることを特徴とする、前記（２）〜（５）のいずれかに記載の方法。
【００１９】
（７）前記マイナスに帯電した物質の投入量を、第１の反応槽で析出する水酸化鉄（III ）主体の粒子の単位時間当りに発生する質量に対して０．２質量％以上２質量％以下（ドライ換算）とすることを特徴とする、前記（２）〜（６）のいずれかに記載の方法。
【００２０】
（８）前記第１の反応槽内及び／又は第３の反応槽内のスラリーの一部を分離膜により固液分離することを特徴とする、前記（１）〜（７）のいずれかに記載の方法。
【００２１】
（９）前記分離膜の孔径が、１μm以上１００μm以下であることを特徴とする、前記（８）に記載の方法。
【００２２】
（１０）前記第１の反応槽内の前記分離膜上及び／又は前記第３の反応槽内の前記分離膜上において、それぞれ、前記粒子と前記金属水酸化物粒子を補足し、当該分離膜上に形成するケーキ層の厚みを１mm以上５０mm以下に制御することを特徴とする、前記（８）又は（９）に記載の方法。
【００２３】
（１１）酸性廃液中の懸濁濃度が酸性廃液中の溶解性鉄イオン濃度の３分の１以下（質量濃度）であることを特徴とする、前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の方法。
【発明の効果】
【００２４】
大径化した緻密な粒子にすることにより、それを含むスラリーのろ過性や脱水性を改善でき、この水酸化鉄（III ）を主体とする低含水率である脱水ケーキを製鉄業における鉄源として有効利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明について、以下に詳細に説明する。
本発明に係る廃液からの鉄含有脱水ケーキの製造方法は、鉄イオンと他の複数の金属イオンを含む廃液をその処理対象とする。
【００２６】
まず、２価の鉄イオン、３価の鉄イオン、ニッケルイオン、亜鉛イオンおよび銅イオンを、それぞれ400mg/L、400mg/L、30mg/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。
【００２７】
この図より、３価の鉄イオンはpH３〜５において析出し、亜鉛イオン、ニッケルイオン、２価の鉄イオンおよび銅イオンはpH６〜９で析出する。
【００２８】
亜鉛イオン、ニッケルイオンおよび銅イオンを鉄イオンから分離するためには、まず、２価の鉄イオンを化学的酸化もしくは生物学的酸化により３価の鉄イオンに酸化し、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、水酸化銅が析出する。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、銅イオンから分離できることになる。
【００２９】
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。
【００３０】
一方、析出した水酸化鉄（III ）のｐHに対する帯電状況を示したのが、図２である。酸性領域ではプラスに微弱に帯電し、アルカリ領域ではマイナスに微弱に帯電し、中性付近では、帯電していないことが分かる。
【００３１】
水酸化鉄（III ）からなる粒子同士が凝集するかどうかは、表面の帯電状況による電気的引力または電気的反発力と、ファンデルワールス力などによる引力の総和で決定される。実際には、水酸化鉄（III ）からなる粒子は、ｐＨ５．０以上ｐＨ１３．０以下で凝集し、好ましくはｐＨ６．０以上ｐＨ１２．０以下で凝集する。つまり、鉄を析出させて他の元素から分離するためのpH領域と凝集を行なうpH領域は一致しておらず、元素分離と凝集による粒子径増大化を達成するには、pHを２段階でコントロールしていくことが重要となる。
【００３２】
また、酸性領域で、水酸化鉄(III )からなる粒子が、プラスに微弱に帯電していることを利用し、マイナスに帯電した物質を投入することにより、電気的引力により凝集させ、元素分離と凝集による粒子径増大化を達成させることができる。
【００３３】
そこで、鉄イオンと他の複数の金属イオンを含む酸性廃液を、第１の反応槽で、酸性廃液を連続して第１の反応槽内に供給するとともに中和処理を行って、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、その粒子を液体より分離し、液体部を排出する複数の金属を含む廃液の処理方法において、第１の反応槽内で生成した水酸化鉄（III ）主体の粒子を含むスラリーの一部を連続的に第２の反応槽に供給し、第２の反応槽内のスラリーのｐＨを５以上１３以下、好ましくは、ｐＨを６以上１２以下に調整し、水酸化鉄（III ）主体の粒子同士を凝集させた後、第１の反応槽に戻すことにより、凝集した粒子群表面に水酸化鉄（III ）主体の物質を析出させることにより、凝集した粒子群を一体化させ、粒子径の大きく緻密な粒子にでき、濾過性や脱水性が改善される。
【００３４】
さらに、第１の反応槽内に表面がマイナスに帯電した微粉または泥状の物質を投入し、水酸化鉄（III ）主体の粒子と凝集させ、凝集した粒子群表面に水酸化鉄（III ）主体の物質を析出させることにより、凝集した粒子群を一体化させ、粒子径の大きく緻密な粒子にでき、濾過性や脱水性が改善される。このマイナスに帯電した微粉または泥状の物質を投入する場合は、第２の反応槽とそこでの処理を省略することも可能である。
【００３５】
マイナスに帯電した微粉または泥状の物質としては、微粉炭、活性炭、バイオマスなどが適当である。バイオマスとしては、食品加工過程で排出される食品残渣、有機排水を生物学的に処理する際に発生する活性汚泥がある。マイナスに帯電した微粉または泥状の物質の投入量は、第１の反応槽で析出する水酸化鉄（III ）主体の粒子の単位時間あたりに発生する質量に対して、２質量％以下（ドライ換算）、好ましくは１質量％以下が良い。２質量％を越える場合、投入されるマイナスに帯電した粒子が多くなり、マイナスに帯電した粒子表面の全体を水酸化鉄（III ）主体の粒子で覆いつくせなくなり、水酸化鉄（III ）からなる粒子の間隔があいてしまい、緻密な粒子を形成しにくくなる。逆に、０．２質量％未満では、マイナスに帯電した粒子の数が少なすぎて、凝集しないままの水酸化鉄（III ）主体の粒子が残るため良くない。単位時間あたりに発生する水酸化鉄（III ）主体の粒子の質量は、酸性廃液中に含まれる水酸化鉄（III ）量と、酸性廃液中の２価鉄イオンが第１の反応槽内で３価鉄イオンに酸化され、その後、析出した水酸化鉄（III ）量と、酸性廃液中の３価鉄イオンが第１の反応槽内で析出した水酸化鉄（III ）量との総和をさし、酸性廃液中の全鉄濃度と酸性廃液投入量から、単位時間あたりに発生する水酸化鉄（III ）を計算することができる。
【００３６】
また、マイナスに帯電した粒子の径は、２００μm以下が良い。２００μmより大きいとマイナスに帯電した粒子表面の全体を水酸化鉄（III ）主体の粒子で覆いつくせなくなり、水酸化鉄（III ）からなる粒子の間隔があいてしまい、緻密な粒子を形成しにくくなる。
【００３７】
また、酸性廃液中の懸濁濃度（ＳＳ）が酸性廃液中の溶解性鉄イオン濃度の３分の１以下（質量濃度）が良い。懸濁物質濃度が溶解性鉄イオン濃度の３分の１（質量濃度）より大きいと、凝集物表面に析出し凝集物を一体化し緻密化させる鉄イオン量に比べ、第１の反応槽内に供給される微細粒子数が多くなり、一体化できにくくなる。また、一次核が多くなりすぎ、粒子径が大きくなりにくくなる。なお、溶解性鉄イオン濃度とは、溶解状態にある鉄イオンをさし、２価鉄イオン濃度と３価鉄イオン濃度の和を指す。
【００３８】
酸性廃液中の懸濁濃度を鉄イオン濃度の３分の１以下（質量濃度）にする方法として、酸性廃液中に酸を加え、ｐＨを低下させることで、金属成分は酸溶解し、懸濁物質濃度は低下することができる。ｐH２以下にすることで、多くの金属成分は溶解する。また、酸性廃液として３種類以上あり、その１つ以上の廃水のｐＨが２以下の場合、そのｐＨ２以下の廃水を懸濁物質濃度が高い廃水に混合することにより懸濁物質濃度を下げ、残りの廃水と混ぜることなしに、直接、第１の反応槽へ投入することで、酸性排水中の懸濁物質濃度を低下させることができる。
【００３９】
なお、第１の反応槽内で析出する水酸化鉄（III ）主体の粒子内には、廃液中に含まれるニッケル、亜鉛、銅のうち、分離できなかった微量分を含み、廃水中に含まれるヒ素やクロムも微量ながら含む。
【００４０】
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３には、本発明の廃液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を示す。
図３に示すように、本発明の一実施の形態に係る鉄含有スラリーの改質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排水１１を一旦貯蔵する排水タンク１２と、排水タンク１２からポンプ１３を介して排水１１を受け入れて中和処理する第１の反応槽１６と、第１の反応槽１６内のスラリーを第２の反応槽１７に、スラリーを送水するポンプ１８と、苛性ソーダ、炭酸カルシウム、消石灰あるいは水酸化マグネシウム等の中和剤を入れたアルカリ液タンク１４と、アルカリ液を第２の反応槽１７に添加するためのポンプ１５と、第２の反応槽１７内を攪拌する攪拌機１９と、第２の反応槽１７からオーバーフローしたスラリーを投入する配管と、マイナスに帯電した物質を一時保管しておくホッパー２０と、ホッパー２０から少量切り出しを行なう切り出し装置２１と、第１の反応槽１６の出側に設けられた第１の反応槽１６で処理された後の廃液を吸引して圧送するポンプ２７を有している。
【００４１】
第１の反応槽１６には、反応槽１６内のpHを測定するpH計２２と、第１の反応槽１６内の余剰水を濾過する分離膜の一例であるろ過体２３が取り付けられている。ろ過体２３は、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリル、ポリビニールアルコール等の素材からなるろ過布を用い、孔径が１〜１００μｍで、ろ過体２３の内部には、処理後の排水を吸引するポンプ２７が連通している。孔径が１μｍより小さくなると、水酸化鉄主体の細かい粒子が詰まって濾過速度が著しく低下する。一方、孔径が１００μｍより大きくなると、分離膜の孔をそのまま通過する粒子が増加し、水酸化鉄（III ）主体の粒子の回収効率が低下する。さらに、図示しない圧縮気体源に連通した供給管２４に接続された多数の吹き出し孔２５ａから気体を吹き込み、第１の反応槽１６内の排水を攪拌し循環する圧縮気体ヘッダ２５が取り付けられている。圧縮気体としては、空気または酸素が好ましい。
【００４２】
さらに、第１の反応槽１６内には、ろ過体のケーキ厚みを一定にするために、スクレーパー２９を固定したスクレーパー支持構造物２８があり、それを上下に稼動させる駆動装置３０と、駆動装置３０とスクレーパー支持構造物２８を連結させる連結器３１を設置している。スクレーパー長さ、スクレーパー本数およびスクレーパーの剥離回数は、次の式が成立するように、設計することが好ましい。
【００４３】
ろ過面積(ｍ2)÷(スクレーパー長さ(ｍ／本)×スクレーパー本数)÷スクレーパー剥離回数(回／分)＜０．３
【００４４】
ただし、ろ過面積は一定である。
【００４５】
この値より大きいと、ケーキ厚が大きくなり、高いろ過速度が得られない。
【００４６】
つまり、常にスクレーパー２９により、ろ過体２３表面に堆積したケーキ層表面を削り取ることで、ケーキ厚みを一定にし、循環流により、その削り取ったケーキをろ過体２３間の空間より排出することにより、高いろ過速度を得ることができる。また、時間が経過するにつれて、ろ過体２３表面に形成されたケーキ層は緻密になり、ろ過性能が低下するため、一定時間ごとに、ろ過体２３内部に洗浄水を逆洗用ポンプ３２にて圧入し、ろ過体２３表面に堆積したケーキを剥離する。第１の反応槽１６の底部には、析出した水酸化鉄（III ）などの水酸化物を含むスラリーを排出するスラリー排出管２６を備えている。
【００４７】
第３の反応槽４０には、苛性ソーダ、炭酸カルシウム、消石灰あるいは水酸化マグネシウム等の中和剤を入れたアルカリ液タンク４１と、そのアルカリ液を第３の反応槽４０に投入するポンプ４２を備えており、さらに廃液のpHを測定するpH計４６と、第３の反応槽４０内の余剰水を濾過する分離膜の一例であるろ過体４７が取り付けられている。ろ過体４７は、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリル、ポリビニールアルコール等の素材からなるろ過布を用い、孔径が１〜１００μｍで、ろ過体４７の内部には、処理後の廃液を吸引するポンプ４８が連通している。孔径が１μｍより小さくなると、金属水酸化物の細かい粒子が詰まって濾過速度が著しく低下する。一方、孔径が１００μｍより大きくなると、分離膜の孔をそのまま通過する粒子が増加し、金属水酸化物の回収効率が低下する。さらに、図示しない圧縮気体源に連通した供給管２４に接続された多数の吹き出し孔４９ａから気体を吹き込み、第３の反応槽４０内の廃液を攪拌する圧縮気体ヘッダ４９が取り付けられている。圧縮気体としては、空気または酸素が好ましい。
【００４８】
さらに、第３の反応槽４０内には、ろ過体のケーキ厚みを一定にするために、スクレーパー５２を固定したスクレーパー支持構造物５１があり、それを上下に稼動させる駆動装置５３と、駆動装置５３とスクレーパー支持構造物５１を連結させる連結器５４を設置している。スクレーパー長さおよびスクレーパーの剥離回数は、次の式が成立するように、設計することが好ましい。
【００４９】
ろ過面積(ｍ2)÷(スクレーパー長さ(ｍ／本)×スクレーパー本数)÷スクレーパー剥離回数(回／分)＜０．３
【００５０】
ただし、ろ過面積は一定である。
【００５１】
この値より大きいと、ケーキ厚が大きくなり、高いろ過速度が得られない。
【００５２】
つまり、常にスクレーパー５２により、ろ過体４７表面に堆積したケーキ層表面を削り取ることで、ケーキ厚みを一定にし、循環流により、その削り取ったケーキをろ過体４７間の空間より排出することにより、常に高いろ過速度を得ることができるのである。また、時間が経過するにつれて、ろ過体４７表面に形成されたケーキ層は緻密になるため、一定時間ごとに、ろ過体４７内部に洗浄水を逆洗用ポンプ５５にて圧入し、ろ過体４７表面に堆積したケーキを剥離する。第３の反応槽４０の底部には、析出した金属水酸化物のスラリーを排出するスラリー排出管５０を備えている。
【００５３】
次に、図３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。
【００５４】
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１１を貯蔵した排水タンク１２に連結したポンプ１３を作動して、排水１１を第１の反応槽１６内に６〜３，０００ｍ3／ｈで連続して供給を行うことが好ましい。６ｍ3／ｈ以下の場合は、対象水量が小さく、本発明を実施する投資額に対してメリットが小さく経済的でない。一方、３，０００ｍ3／ｈ以上の場合は、固液分離装置が大きくなりすぎ固液分離装置の安定的な操業の維持が難しい。一般的な排水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。
【００５５】
第１の反応槽１６内には、排水１１を連続して供給し、第１の反応槽内で攪拌される。第１の反応槽１６内の液体をポンプ１８により第２の反応槽１７に一部送液しながら、その中に、アルカリ液タンク１４に連通したポンプ１５を作動して、ＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）2、あるいは、Ｍｇ（ＯＨ）2溶液からなるアルカリ液を添加して、攪拌機１９で攪拌した後、第２の反応槽１７から第１の反応槽１６へ投入する。第１の反応槽１６内のpHを３以上５以下の範囲に調整する。ここで、pH３以下になると、酸性めっき廃液中の３価の鉄イオンの析出が悪くなる。一方、pHが５以上になると、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、排水１１中から３価鉄イオンを分離することができる。
【００５６】
第１の反応槽１６には、圧縮気体ヘッダ２５の吹き出し孔２５ａから空気を吹き込み、第１の反応槽１６内を攪拌する。第１の反応槽１６内で析出したばかりの水酸化鉄（III ）を主体とした粒子の粒子径は小さいが、攪拌および排水の連続的な供給により、水酸化鉄（III ）を主体とした粒子に排水中に含まれる鉄イオンとが接触して、粒子の表面にさらに水酸化鉄（III ）を析出させることや、水酸化鉄（III ）主体の粒子同士を結合させることができ、粒子径をある程度大きくすることができる。この圧縮気体ヘッダ２５の吹き出し孔２５ａから供給する空気または酸素の量は、反応槽の大きさにもよるが、反応槽の単位容積当り、０．００３〜０．２Ｎｍ3／m3／分が好ましい。０．００３Ｎｍ3／m3／分以下であると、析出した水酸化鉄（III ）の粒子が沈降し反応槽底部に堆積し、０．２Ｎｍ3／m3／分以上では送風に電力がかかりすぎ経済的でない。また、ろ過体表面に堆積したケーキ層の厚みを制御するため、スクレーパー２９を３０秒に１回上下に動かすことによって、ケーキ厚みを１〜５０ｍｍに制御する。ケーキ厚は薄ければ薄いほどろ過速度は大きく取れるが、例えば、ケーキ厚が０mmでは処理水の水質が悪化し、また、ケーキ厚を制御する上でも１mm以上のケーキ厚みは必要となる。また、ケーキ厚を５０mm以上にすると、ろ過速度が低下すると同時に、ケーキ厚を確保するために装置が大きくなるという問題が発生する。よって、ケーキ厚は１〜５０mmとするのが望ましい。
【００５７】
さらに、粒子径を大きくするために、第１の反応槽１６からポンプ１８により一部のスラリーを引き抜き、第２の反応槽１７へ投入する。第２の反応槽１７にはアルカリ液１４が投入され、第２の反応槽１７内のpHは、５〜１３に変動する。このpH領域では、水酸化鉄（III ）を主体とした粒子同士の凝集が起こり、粗大粒子となる。しかしながら、凝集作用だけでは、その形状は不安定で維持できないが、第１の反応槽１６内へ、凝集状態で戻すことにより、第１の反応槽１６内で析出する水酸化鉄（III ）が、凝集状態にある粒子群の表面上で析出することにより、粒子間において強固な結合がおこり、緻密な粒子が形成される。ポンプ１８によるスラリーの引き抜き量は１分間当たり、第１の反応槽１６の容量の５００分の１以下にするのが好ましい。第２の反応槽内のpHは５〜１３であり、後述する鉄酸化細菌の活性領域外となり、引き抜き量が大きいと第１の反応槽へ戻したときに第１の反応槽中の鉄酸化細菌の活性が低下し、細菌数が増加しにくくなり、２価鉄イオンの酸化能力を維持しにくくなるために、第２の反応槽内に送水するスラリー量を１分間当たり、第１の反応槽１６の容量の５００分の１以下にするのが好ましい。
【００５８】
また、さらに粒子径を大きくするためには、マイナスに帯電した微粉または泥状の物質をホッパー２０から切り出し装置２１によって少量切り出しを行い、第１の反応槽へ投入する。第１の反応槽内で析出した水酸化鉄（III ）主体の粒子は、酸性領域でプラスに帯電しているため、ホッパー２０から投入されたマイナスに帯電した微粉または泥状の物質とファンデルワールス力と電気的引力により、凝集し、粒子径が増大する。しかしながら、凝集作用だけでは、その形状は不安定で維持できないが、第１の反応槽１６内で析出する水酸化鉄（III ）が、凝集状態にある粒子群の表面上に析出することにより、粒子間において強固な結合がおこり、緻密な粒子が形成される。
【００５９】
また、粒子径を増大化させ緻密化させる処理では、第２の反応槽１７での処理を省略し、第１の反応槽１６へマイナスに帯電した物質を投入する処理のみで行うことも可能である。
【００６０】
第１の反応槽１６内には、鉄酸化細菌を添加して、鉄イオンの内の２価鉄イオンを３価鉄イオンに酸化し、水酸化鉄（III ）を生成しやすくする。この反応は、鉄酸化細菌の反応活性が高いpH２以上５以下が好ましい。析出した水酸化鉄（III ）主体の粒子は、鉄酸化細菌の担体として作用するため、鉄酸化細菌は第１の反応槽１６内に長時間にわたり滞留させることができ、２価鉄イオンの３価鉄イオンへの酸化反応を安定して連続的に行うことができる。鉄酸化細菌としては、中性領域で育成する糸状細菌や、酸性領域で育成する糸状細菌、非糸状細菌を用いることができる。例えば、一般に使用されている酸性領域で育成する非糸状細菌であって化学独立栄養細菌であるチオバチルス・フェロオシオキシダンスを用いることができる。
【００６１】
または、第１の反応槽１６内に、オゾンガス、過酸化水素、塩素ガスなどの酸化剤を投入して、２価の鉄イオンを３価の鉄イオンへ酸化することもできる。
【００６２】
第１の反応槽１６の出側には吸引ポンプ２７を配置し、吸引ポンプ２７を作動してろ過体２３内を負圧に吸引して廃液を固液分離し、ニッケルや亜鉛等の金属イオンを含む処理液を第３の反応槽４０に連続で供給する。処理液排出後の第１の反応槽１６内のスラリーは濃縮され、固形分として３〜５０％にすることができ、スラリー排出管２６から排出される。
【００６３】
次に、第３の反応槽４０内には、第１の反応槽１６で処理された酸性めっき廃液を連続して供給するとともに、第２回目の中和処理として、アルカリ液タンク４１に連通したポンプ４２を作動して、ＮａＯＨやＣａ（ＯＨ）2溶液からなるアルカリ液を添加して、酸性めっき廃液のpHを６以上１０以下の範囲に調整する。この中和処理によって、ニッケルや亜鉛等を主体とする金属水酸化物が析出する。図１に示すように、pH６以上にすることでニッケル、亜鉛や残存する２価の鉄イオンは析出し、pH１０以上でほぼ全量析出することができる。
【００６４】
第３の反応槽４０には、圧縮気体ヘッダ４９の吹き出し孔４９ａから空気を吹き込み、第３の反応槽４０内の廃液を攪拌する。析出したばかりの金属水酸化物は粒子が小さいが、攪拌および酸性めっき廃液の連続的な供給により、析出したばかりの金属水酸化物に廃液中に含まれる金属イオンが接触して、金属水酸化物の表面にさらに金属イオンを析出させることや、金属水酸化物の粒子同士を結合させることができ、金属水酸化物の粒子径を大きくすることができる。
【００６５】
この圧縮気体ヘッダ４９の吹き出し孔４９ａから供給する空気または酸素の量は、反応槽の大きさにもよるが、反応槽の単位容積当り、０．００３〜０．２Ｎｍ3／m3／分が好ましい。
【００６６】
０．００３Ｎｍ3／m3／分以下であると、析出した金属水酸化物の粒子が沈降し反応槽底部に堆積し、０．２Ｎｍ3／m3／分以上では送風に電力がかかりすぎ経済的でない。また、ろ過体表面に堆積したケーキ層の厚みを制御するため、スクレーパー２９を３０秒に１回上下に動かすことによって、ケーキ厚みを約１〜５０ｍｍに制御する。ケーキ厚は薄ければ薄いほどろ過速度は大きく取れるが、例えば、ケーキ厚が０mmでは処理水の水質が悪化し、また、ケーキ厚を制御する上でも１mm以上のケーキ厚みは必要となる。また、ケーキ厚を５０mm以上にすると、ろ過速度が低下すると同時に、ケーキ厚を確保するために装置が大きくなるという問題が発生する。よって、ケーキ厚は１〜５０mmとするのが望ましい。
【００６７】
第３の反応槽４０の出側には吸引ポンプ４８を配置し、吸引ポンプ４８を作動してろ過体４７内を負圧に吸引して廃液を連続して濾過する。濾過廃液排出後の第３の反応槽内のスラリーは、固形分として１〜１０％にすることができ、スラリー排出管５０から排出される。
【００６８】
第１および第３の反応槽から排出されるスラリーは、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１の反応槽から回収される水酸化鉄（III ）主体の脱水ケーキは、水分２０〜４０％であり、第３の反応槽から回収される金属水酸化物からなる脱水ケーキは、水分６５〜８５％である。水分に大きな差が生じるのは、第３の反応槽から回収される金属水酸化物に結晶水を含むためである。
【００６９】
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。
【００７０】
例えば、図３では、ｐＨ計２２を第１の反応槽１６内に設置し、アルカリ液投入量を制御しているが、ｐＨ計を弟２の反応槽１７内にも設置し、弟２の反応槽内のｐＨを５〜１３の範囲内に入るように制御することも本発明の範囲である。
【００７１】
また、固液分離装置の一例として、ケーキろ過を示したが、沈殿方式や精密ろ過方式で行なってもよい。
【００７２】
また、ケーキろ過をするろ過体として、平板状のろ過体を使用しているが、回転円盤状のろ過体を用いてもよい。
【実施例】
【００７３】
次に、本発明の複数の金属を含む酸性廃液の処理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。
【００７４】
実施例１
酸洗めっき模擬廃液として、表１に示す２価鉄イオン、３価鉄イオン、ニッケルイオン、亜鉛イオン、懸濁物質（ＳＳ）を含む溶液を使用し、図４の処理装置を用いて、この酸洗めっき模擬廃液の処理を行った。第１の反応槽、第２の反応槽、第３の反応槽の容量はそれぞれ、３L、０．０５L、３Lである。なお、第１の反応槽内には、予め、鉄酸化細菌を投入している。
【００７５】
【表１】
2005296866.tif 000003
【００７６】
酸洗めっき模擬廃液を第１の反応槽１６に２０ｍＬ／分で連続的に供給するとともに、苛性ソーダ水溶液を第２の反応槽１７を経由して第１の反応槽１６内に添加して、第１の反応槽１６内の酸洗めっき模擬廃液のpHを４で制御し、さらに、第１の反応槽１６の底部に設置した圧縮気体ヘッダ２４の吹き出し孔２４ａから空気を０．５ＮＬ／分で吹き込んで、第１の反応槽１６内の攪拌を行った。第１の反応槽１６内には予め鉄酸化細菌を投入している。第１の反応槽１６内に投入された酸洗めっき模擬廃水中の２価の鉄イオンは、鉄酸化細菌によって３価の鉄イオンにほぼ全量酸化され、酸洗めっき模擬廃液中に含まれていた鉄イオンが水酸化鉄（III ）として析出した。その析出した水酸化鉄（III ）を含むスラリーをポンプ１８によって、３ｍＬ／分で連続的に、第２の反応槽１７に送液し、その中に、苛性ソーダ水溶液を間欠的に投入することで、第２の反応槽内のpHは６〜１２の範囲内で変動し、水酸化鉄（III ）からなる粒子の凝集性が増加する。凝集した粒子を含むスラリーは、第１の反応槽１６内にオーバーフローで戻し、第１の反応槽内で析出する水酸化鉄（III ）を粒子群の表面上で析出させ、粒子を緻密化して一体化し、粒子径を大きくした。第１の反応槽１６で余剰となった液部分は、ろ過体２３で固液分離し、濾過液はポンプ２７で吸引した。また、ろ過体表面に堆積したケーキ層の厚みを制御するため、スクレーパー２９を３０秒に１回上下に動かすことによって、ケーキ厚みを約１０ｍｍに制御した。濾過液中には、酸洗めっき模擬廃液中と同程度の亜鉛イオンやニッケルイオンが含まれており、第１の反応槽１６内では亜鉛イオンとニッケルイオンはほとんど析出していない。一方、第１の反応槽１６内のスラリーを間欠に引き抜き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。
【００７７】
次に、第１の反応槽１６からの濾過液を、第３の反応槽４０に供給するとともに苛性ソーダ水溶液を第３の反応槽４０内に添加して、第３の反応槽４０内のpHを８．５に制御し、さらに第３の反応槽４０の底部に設置した圧縮気体ヘッダ４９の吹き出し孔４９ａから空気を０．５NＬ／分で吹き込んで、第３の反応槽４０内の攪拌を行った。第１の反応槽１６からの濾過液中に含まれる亜鉛イオンおよびニッケルイオンは、金属水酸化物として析出した。さらに、その析出した金属水酸化物表面上に亜鉛イオンおよびニッケルイオンが金属水酸化物として析出したり、粒子間に金属水酸化物が析出することで、粒子径を大きくした。第３の反応槽４０で余剰となった液部分は、ろ過体４７で固液分離し、濾過液はポンプ４８で吸引し処理水として放出した。また、ろ過体表面に堆積したケーキ層の厚みを制御するため、スクレーパー５２を３０秒に１回上下に動かすことによって、ケーキ厚みを約１０ｍｍに制御した。一方、第３の反応槽４０内のスラリーを間欠に引き抜き、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。
【００７８】
この際の第１の反応槽１６からの濾過水質、第３の反応槽４０からの濾過液の水質を以下の表２に、第１の反応槽１６内および第３の反応槽４０内における脱水後の脱水ケーキの成分と定常状態における大径化した粒子の平均粒子径を以下の表３に示す。
【００７９】
【表２】
2005296866.tif 000004
【００８０】
【表３】
2005296866.tif 000005
【００８１】
以下の表４に示すように、第１の反応槽内からの脱水ケーキ成分は、ほとんど鉄分のみとなり、ニッケルと亜鉛はなくなっており、かつ、水分は３０％と低いため、水分の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。
【００８２】
実施例２
酸洗めっき模擬廃液として、表４に示す２価鉄イオン、３価鉄イオン、ニッケルイオン、亜鉛イオン、懸濁物質（ＳＳ）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廃液の処理を行った。第１の反応槽、第３の反応槽の容量は各３Lである。なお、第１の反応槽内には、予め、鉄酸化細菌を投入している。
【００８３】
【表４】
2005296866.tif 000006
【００８４】
酸洗めっき模擬廃液を第１の反応槽１６に２０ｍＬ／分で連続的に供給するとともに、ホッパー２０からマイナスに帯電した水分８５％の活性汚泥を５ｇ／日で、１日１回、間欠投入を行い、苛性ソーダ水溶液を第１の反応槽１６内に添加して、第１の反応槽１６内の酸洗めっき模擬廃液のpHを４で制御し、さらに、第１の反応槽１６の底部に設置した圧縮気体ヘッダ２４の吹き出し孔２４ａから空気を０．５ＮＬ／分で吹き込んで、第１の反応槽１６内の攪拌を行った。第１の反応槽１６内には予め鉄酸化細菌を投入している。第１の反応槽１６内に投入された酸洗めっき模擬廃水中の２価の鉄イオンは、鉄酸化細菌によって３価の鉄イオンにほぼ全量酸化され、酸洗めっき模擬廃液中に含まれていた鉄イオンが水酸化鉄（III ）として析出した。析出した水酸化鉄（III ）はｐＨ４においてプラスに帯電しているため、マイナスに帯電している活性汚泥と凝集し、粒子群を形成する。第１の反応槽内で析出する水酸化鉄（III ）を粒子群の表面上で析出させ、粒子を緻密化して一体化し、粒子径を大きくした。第１の反応槽１６で余剰となった液部分は、ろ過体２３で固液分離し、濾過液はポンプ２７で吸引した。また、ろ過体表面に堆積したケーキ層の厚みを制御するため、スクレーパー２９を３０秒に１回上下に動かすことによって、ケーキ厚みを約１０ｍｍに制御した。濾過液中には、酸洗めっき模擬廃液中と同程度の亜鉛イオンやニッケルイオンが含まれており、第１の反応槽１６内では亜鉛イオンとニッケルイオンはほとんど析出していない。一方、第１の反応槽１６内のスラリーを間欠に引き抜き、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。
【００８５】
次に、第１の反応槽１６からの濾過液を、第３の反応槽４０に供給するとともに苛性ソーダ水溶液を第３の反応槽４０内に添加して、第３の反応槽４０内のpHを８．５に制御し、さらに第３の反応槽４０の底部に設置した圧縮気体ヘッダ４９の吹き出し孔４９ａから空気を０．５NＬ／分で吹き込んで、第３の反応槽４０内の攪拌を行った。第１の反応槽１６からの濾過液中に含まれる亜鉛イオンおよびニッケルイオンは、金属水酸化物として析出した。さらに、その析出した金属水酸化物表面上に亜鉛イオンおよびニッケルイオンが金属水酸化物として析出したり、粒子間に金属水酸化物が析出することで、粒子径を大きくした。第３の反応槽４０で余剰となった液部分は、ろ過体４７で固液分離し、濾過液はポンプ４８で吸引し処理水として放出した。また、ろ過体表面に堆積したケーキ層の厚みを制御するため、スクレーパー５２を３０秒に１回上下に動かすことによって、ケーキ厚みを約１０ｍｍに制御した。一方、第３の反応槽４０内のスラリーを間欠に引き抜き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。
【００８６】
この際の第１の反応槽１６からの濾過水質、第３の反応槽４０からの濾過液の水質を以下の表５に、第１の反応槽１６内および第３の反応槽４０内における脱水後の脱水ケーキの成分と定常状態における大径化した粒子の平均粒子径を以下の表６に示す。
【００８７】
【表５】
2005296866.tif 000007
【００８８】
【表６】
2005296866.tif 000008
【００８９】
表６に示すように、第１の反応槽内からの脱水ケーキ成分は、ほとんど鉄分のみとなり、ニッケルと亜鉛はなくなっており、かつ、水分は３３％と低いため、水分の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。
【００９０】
なお、本実施例２において、マイナスに帯電した活性汚泥を投入量が少ないので、間欠投入したが、投入量が大きくなった場合、連続で投入しても、効果は変化しない。
【００９１】
比較例
酸洗めっき模擬廃液として、表２−１に示す２価鉄イオン、３価鉄イオン、ニッケルイオン、亜鉛イオン、懸濁物質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廃液の処理を行った。第１の反応槽、第３の反応槽の容量はそれぞれ、３L、３Lである。
【００９２】
酸洗めっき模擬廃液を第１の反応槽１６に２０ｍＬ／分で連続的に供給するとともに、苛性ソーダ水溶液を第１の反応槽１６内に添加して、第１の反応槽１６内の酸洗めっき模擬廃液のpHを４で制御し、さらに、第１の反応槽１６の底部に設置した圧縮気体ヘッダ２４の吹き出し孔２４ａから空気を０．５ＮＬ／分で吹き込んで、第１の反応槽１６内の攪拌を行った。第１の反応槽１６内には予め鉄酸化細菌を投入している。第１の反応槽１６内に投入された酸洗めっき模擬廃水中の２価の鉄イオンは、鉄酸化細菌によって３価の鉄イオンにほぼ全量酸化され、酸洗めっき模擬廃液中に含まれていた鉄イオンが水酸化鉄（III ）として析出した。さらに、その析出した水酸化鉄（III ）粒子の表面上に、３価の鉄イオンが水酸化鉄（III ）として析出したり、粒子間に水酸化鉄（III ）が析出することで、粒子径をある程度大きくした。第１の反応槽１６で余剰となった液部分は、ろ過体２３で固液分離し、濾過液はポンプ２７で吸引した。また、ろ過体表面に堆積したケーキ層の厚みを制御するため、スクレーパー２９を３０秒に１回上下に動かすことによって、ケーキ厚みを約１０ｍｍに制御した。濾過液中には、酸洗めっき模擬廃液中と同程度の亜鉛イオンやニッケルイオンが含まれており、第１の反応槽１６内では亜鉛イオンとニッケルイオンはほとんど析出していない。一方、第１の反応槽１６内のスラリーは一部、引き抜き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、脱水ケーキとした。
【００９３】
次に、第１の反応槽１６からの濾過液を、第３の反応槽４０に供給するとともに苛性ソーダ水溶液を第３の反応槽４０内に添加して、第３の反応槽４０内のpHを８．５に制御し、さらに第３の反応槽４０の底部に設置した圧縮気体ヘッダ４９の吹き出し孔４９ａから空気を０．５NＬ／分で吹き込んで、第３の反応槽４０内の攪拌を行った。第１の反応槽１６からの濾過液中に含まれる亜鉛イオンおよびニッケルイオンは、金属水酸化物として析出した。さらに、その析出した金属水酸化物表面上に亜鉛イオンおよびニッケルイオンが金属水酸化物として析出したり、粒子間に金属水酸化物が析出することで、粒子径を大きくした。第３の反応槽４０で余剰となった液部分は、ろ過体４７で固液分離し、濾過液はポンプ４８で吸引し処理水として放出した。また、ろ過体表面に堆積したケーキ層の厚みを制御するため、スクレーパー５２を３０秒に１回上下に動かすことによって、ケーキ厚みを約１０ｍｍに制御した。一方、第３の反応槽４０内のスラリーは一部、引き抜き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、脱水ケーキとした。
【００９４】
この際の第１の反応槽１６からの濾過水質、第３の反応槽４０からの濾過液の水質を以下の表７に、第１の反応槽１６内および第３の反応槽４０内における脱水後の脱水ケーキの成分と定常状態における平均粒子径を以下の表８に示す。
【００９５】
【表７】
2005296866.tif 000009
【００９６】
【表８】
2005296866.tif 000010
【００９７】
表８に示すように、第１の反応槽内の脱水ケーキ成分は、ほとんど鉄分のみとなり、ニッケルと亜鉛はなくなっているが、平均粒子径が４．２μmと小さいので、脱水後の水分は５７％と高くなり、鉄源として利用するには、ハンドリング性が悪く、鉄源として利用する際に行なう他の原料との均一混合がしにくい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【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】水酸化鉄（III ）のｐHに対する帯電状況（ゼータ電位）を示した図である。
【図３】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４】実施例１で適用した処理装置。
【図５】実施例２で適用した処理装置。
【図６】比較例で適用した処理装置。
【符号の説明】
【００９９】
１０…廃液からの鉄含有脱水ケーキの製造方法に係る処理装置
１１…排水
１２…排水タンク
１３…ポンプ
１４…アルカリ液タンク
１５…ポンプ
【０１００】
１６…第１の反応槽
１７…第２の反応槽
１８…ポンプ
１９…攪拌機
２０…ホッパー
【０１０１】
２１…切り出し装置
２２…pH計
２３…ろ過体
２４…供給管
２５…圧縮気体ヘッダ
２５a…吹き出し孔
【０１０２】
２６…スラリー排出管
２７…ポンプ
２８…スクレーパー支持構造物
２９…スクレーパー
３０…駆動装置
【０１０３】
３１…連結器
３２…逆洗用ポンプ
４０…第３の反応槽
【０１０４】
４１…アルカリ液タンク
４２…ポンプ
４６…pH計
４７…ろ過体
４８…ポンプ
４９…圧縮気体ヘッダ
４９a…吹き出し孔
【０１０５】
５０…スラリー排出管
５１…スクレーパー支持構造物
５２…スクレーパー
５３…駆動装置
５４…連結器
５５…逆洗用ポンプ
【図１】
2005296866.tif 000011
【図２】
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【図３】
2005296866.tif 000013
【図４】
2005296866.tif 000014
【図５】
2005296866.tif 000015
【図６】
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