(57)【要約】    【課題】  廃液処理効率の低下を抑制し得るクロム含有廃液の廃液処理方法とその装置とを提供することを課題としている。    【解決手段】  六価クロムイオンを含有するクロム含有廃液と、六価クロムイオンよりもイオン化傾向の大きな金属が用いられてなる還元部材とを接触させて前記金属をイオン化させることにより、前記クロム含有廃液中の六価クロムイオンを三価クロムイオンに還元させるクロム含有廃液の廃液処理方法であって、振動させた還元部材に前記クロム含有廃液を接触させて前記還元を実施することを特徴とする廃液処理方法を提供する。【選択図】  図１
2007014905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
六価クロムイオンを含有するクロム含有廃液と、六価クロムイオンよりもイオン化傾向の大きな金属が用いられてなる還元部材とを接触させて前記金属をイオン化させることにより、前記クロム含有廃液中の六価クロムイオンを三価クロムイオンに還元させるクロム含有廃液の廃液処理方法であって、
振動させた還元部材に前記クロム含有廃液を接触させて前記還元を実施することを特徴とする廃液処理方法。
【請求項２】
前記還元部材として六価クロムイオンよりもイオン化傾向の大きな金属の粒子を用い、該金属粒子を収容している縦型反応容器に前記クロム含有廃液を導入し、該導入させたクロム含有廃液に、前記金属粒子間を下方から上方に通過し且つ上方側に向けて流速を低下させた上向流を形成させ、前記上向流中の還元部材を振動させて前記還元を実施する請求項１に記載の廃液処理方法。
【請求項３】
前記金属粒子が鉄粒子である請求項２に記載の廃液処理方法。
【請求項４】
前記金属粒子の平均粒径が１〜２ｍｍである請求項２または３に記載の廃液処理方法。
【請求項５】
還元部材と接触している前記クロム含有廃液に超音波振動を与えることにより前記還元部材を振動させる請求項１乃至４のいずれかに記載の廃液処理方法。
【請求項６】
前記クロム含有廃液と接触している還元部材に交番磁界を与えることにより前記還元部材を振動させる請求項３に記載の廃液処理方法。
【請求項７】
六価クロムイオンを含有するクロム含有廃液と六価クロムイオンよりもイオン化傾向の大きな金属粒子とを接触させて前記クロム含有廃液中の六価クロムイオンを三価クロムイオンに還元させるクロム含有廃液の廃液処理装置であって、
縦型反応容器を備え、該縦型反応容器内部には、クロム含有廃液と金属粒子とを接触させる金属粒子収容部が形成され、該金属粒子収容部は、収容する金属粒子間にクロム含有廃液を下方から上方に向けて通過させ且つ下方側よりも上方側のクロム含有廃液の流速を低下させ得るように、上方に向けて流路面積が広大となる垂直流路とされ、該垂直流路に収容された金属粒子を振動させる振動機構が備えられていることを特徴とする廃液処理装置。
【請求項８】
前記金属粒子が鉄粒子である請求項７に記載の廃液処理装置。
【請求項９】
前記金属粒子の平均粒径が１〜２ｍｍである請求項７または８に記載の廃液処理装置。
【請求項１０】
前記振動機構には、金属粒子と接触している前記クロム含有廃液に超音波振動を与える超音波振動子が備えられている請求項７乃至９のいずれかに記載の廃液処理装置。
【請求項１１】
前記振動機構には、クロム含有廃液に接触している鉄粒子に交番磁界を与える電磁石が備えられている請求項８に記載の廃液処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、六価クロムイオンを含有する廃液の処理方法とその装置に関し、より詳しくは六価クロムイオンよりもイオン化傾向の大きな金属が用いられてなる還元部材を用いて六価クロムイオンを三価クロムイオンに還元させる還元工程を行うクロム含有廃液の廃液処理方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、産業廃液には種々の金属イオンが含有されていることがあり、例えば、クロムは、六価クロムイオンとしてメッキ工場廃液、皮なめし工場廃液などに含有されている。また、クロムは耐熱レンガなどの材料に用いられたりもしていることから、セメントなど高温の炉内で製造される製品に混入される場合があり、例えば、生コン工場などセメントを大量に使用する場所から出る廃液などにも六価クロムイオンが含まれたりしている。
この六価クロムについては、発ガン性などの健康被害をもたらす物質として知られており、土壌中の含有量など環境基準が定められ、前述のような廃液の処理においてはクロムを除去することが、従来行われている。
クロムイオンは六価の状態では、水に対する溶解度の低い塩を形成させることが困難であることから、六価クロムイオンを含有する廃液からクロムを除去する廃液処理方法においては、亜硫酸ナトリウムなどの亜硫酸塩を用いて六価クロムイオンを一旦三価クロムイオンに還元する還元工程を実施した後に、さらにアルカリ凝集沈殿などの沈殿工程によりＣｒ（ＯＨ）3などの状態で沈殿除去させたりしている。
しかし、この亜硫酸塩を用いる方法では、通常、沈殿除去されるクロムの金属クロム換算質量よりも大量の亜硫酸塩を必要とするなど廃液処理の処理効率の点で問題があることから、特許文献１に記載されているように、六価クロムイオンよりもイオン化傾向の大きな鉄を亜硫酸塩に代えて用いることが行われるようになってきている。
この特許文献１では、六価クロムイオンを三価クロムイオンに還元させる還元部材として粒径７５μｍ、２５０μｍといった細かな鉄の粒子（鉄粉）を用い、この鉄粉と砂とを混合した混合層中を、六価クロムイオンを含有するクロム含有廃液を流下させることにより鉄粉とクロム含有廃液とを接触させて鉄をイオン化して廃液中に溶出させつつ六価クロムイオンを三価クロムイオンに還元させている。
【０００３】
しかし、通常、六価クロムイオンを含有するクロム含有廃液には、他の金属イオンや油分などの有機物が含まれている。そのため、特許文献１に記載されているように、クロム含有廃液を単に鉄粉中を流下させるだけでは、鉄粉の表面に鉄よりもイオン化傾向の小さな金属が析出したり、有機物が付着したりして鉄粉とクロム含有廃液との接触面積が廃液処理時間の経過とともに低下してしまう。したがって、このような、鉄を用いた従来のクロム含有廃液の廃液処理方法においては、還元部材が六価クロムイオンを還元する還元効率が時間の経過とともに低下し処理効率を低下させてしまうおそれを有している。また、このような問題は、鉄粒子を還元部材として用いる場合のみならず、六価クロムイオンを含有するクロム含有廃液に、六価クロムイオンよりもイオン化傾向の大きな金属が用いられてなる還元部材とを接触させてクロム含有廃液中の六価クロムイオンを三価クロムイオンに還元する還元工程を実施するクロム含有廃液の廃液処理に共通するものである。
【０００４】
また、このような問題に対して、従来の鉄粉に比べて平均粒径がより小さなものを還元部材として用いて、還元部材とクロム含有廃液との接触面積を増大させることも考え得るが、その場合は、鉄粉が従来よりも早く溶けきってしまい六価クロムイオンの還元効率が急激に低下するという問題を有している。
さらに、鉄については水素よりもイオン化傾向が大きいことから、通常、クロム含有廃液の還元においては水素イオンも鉄により水素に還元されている。したがって、上記のように粒径を小さくして還元部材とクロム含有廃液との接触面積を増大させると、水素イオンの還元量も増大し、特に、酸性のクロム含有廃液の場合などには、鉄粉表面に多くの水素ガスを発生させる。したがって、従来よりも平均粒径が小さな鉄粉を還元部材に用いる場合には、六価クロムイオンの還元以外に水素の還元に消費される鉄の量が増大し、また、鉄粉表面に発生した水素ガスによりクロム含有廃液との接触面積が低下して、還元部材の六価クロムイオンの還元効率が低下するという問題を有している。
また、水素よりもイオン化傾向の大きな金属を平均粒径が小さな状態で還元部材として用いることも考え得るが、その場合には、六価クロムイオンとの還元電位の差が小さくなり、六価クロムイオンの還元効率を低下させてしまうおそれがある。
すなわち、従来のクロム含有廃液の廃液処理方法においては、処理効率の低下を抑制させることが困難であるという問題を有している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２２３４７２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、このような問題を解決するためになされたもので、廃液処理効率の低下を抑制し得るクロム含有廃液の廃液処理方法とその装置と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】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、クロム含有廃液の廃液処理方法に係る請求項１記載の発明は、六価クロムイオンを含有するクロム含有廃液と、六価クロムイオンよりもイオン化傾向の大きな金属が用いられてなる還元部材とを接触させて前記金属をイオン化させることにより、前記クロム含有廃液中の六価クロムイオンを三価クロムイオンに還元させるクロム含有廃液の廃液処理方法であって、振動させた還元部材に前記クロム含有廃液を接触させて前記還元を実施することを特徴とする。
【０００８】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の廃液処理方法において、前記還元部材として六価クロムイオンよりもイオン化傾向の大きな金属の粒子を用い、該金属粒子を収容している縦型反応容器に前記クロム含有廃液を導入し、該導入させたクロム含有廃液に、前記金属粒子間を下方から上方に通過し且つ上方側に向けて流速を低下させた上向流を形成させ、前記上向流中の還元部材を振動させて前記還元を実施することを特徴とする。
【０００９】
さらに請求項３記載の発明は、請求項２記載の廃液処理方法において、金属粒子が鉄粒子であることを特徴とする。また請求項４記載の発明は、請求項２または３に記載の廃液処理方法において、金属粒子の平均粒径が１〜２ｍｍであることを特徴とする。また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の廃液処理方法において、還元部材と接触している前記クロム含有廃液に超音波振動を与えることにより前記還元部材を振動させることを特徴とする。また、請求項６記載の発明は、請求項３に記載の廃液処理方法において、クロム含有廃液と接触している還元部材に交番磁界を与えることにより前記還元部材を振動させることを特徴とする。
【００１０】
さらにクロム含有廃液の廃液処理装置に係る請求項７記載の発明は、六価クロムイオンを含有するクロム含有廃液と六価クロムイオンよりもイオン化傾向の大きな金属粒子とを接触させて該クロム含有廃液中の六価クロムイオンを三価クロムイオンに還元させるクロム含有廃液の廃液処理装置であって、縦型反応容器を備え、該縦型反応容器内部には、クロム含有廃液と金属粒子とを接触させる金属粒子収容部が形成され、該金属粒子収容部は、収容する金属粒子間にクロム含有廃液を下方から上方に向けて通過させ且つ下方側よりも上方側のクロム含有廃液の流速を低下させ得るように、上方に向けて流路面積が広大となる垂直流路とされ、該垂直流路に収容された金属粒子を振動させる振動機構が備えられていることを特徴とする。
【００１１】
さらに請求項８記載の発明は、請求項７記載の廃液処理装置において、金属粒子が鉄粒子であることを特徴とする。
【００１２】
さらに請求項９記載の発明は、請求項７または８記載の廃液処理装置において、金属粒子の平均粒径が１〜２ｍｍであることを特徴とする。また、請求項１０記載の発明は、請求項７乃至９のいずれかに記載の廃液処理装置において、振動機構には、金属粒子と接触している前記クロム含有廃液に超音波振動を与える超音波振動子が備えられていることを特徴とする。また、請求項１１記載の発明は、請求項８記載の廃液処理装置において、振動機構には、クロム含有廃液に接触している鉄粒子に交番磁界を与える電磁石が備えられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、上述のように、振動させた還元部材にクロム含有廃液を接触させて該クロム含有廃液に含有される六価クロムイオンの還元を実施することから、還元部材の表面に付着した有機物や、還元部材の表面に析出した還元部材に用いられる金属よりもイオン化傾向の小さな金属などを還元部材の表面から脱落させて、還元部材とクロム含有廃液との接触面積が低下することを抑制し得る。したがって、六価クロムイオンを三価クロムイオンに還元する還元効率の低下を抑制させることができ、クロム含有廃液の廃液処理効率の低下を抑制させ得る。
【００１４】
また、前記還元部材として六価クロムイオンよりもイオン化傾向の大きな金属の粒子を用い、該金属粒子を収容している縦型反応容器に前記クロム含有廃液を導入し、該導入させたクロム含有廃液に、前記金属粒子間を下方から上方に通過し且つ上方側に向けて流速を低下させた上向流を形成させ、前記上向流中の還元部材を振動させて前記還元を実施することで、クロム含有廃液の上向流により金属粒子を流動させて、上方に向けて、すなわち、クロム含有廃液の流れの下流側に向けて粒径が小さくなるように金属粒子を傾斜配置させることができる。したがって、六価クロムイオンの還元が進行してクロム含有廃液の六価クロムイオンの濃度が低下するに従い、クロム含有廃液に粒径の小さな金属粒子を接触させ、クロム含有廃液と金属粒子との接触面積を増大させることができる。すなわち、このような上向流を形成させる場合以外に比べて、より多くの六価クロムイオンを三価クロムイオンに還元させ得る。
さらには、下方側よりも上方側の流速が低下するよう上向流が形成されることから、粒径の小さな金属粒子が反応容器から流失してしまうことを抑制させることができ、フィルター類などの金属粒子の流失防止手段を簡略化させ得る。したがって、クロム含有廃液の流動抵抗を低下させ得る。
【００１５】
また、金属粒子に鉄粒子を用いることで、六価クロムイオンとの還元電位の差を大きなものとすることができる。さらに、金属粒子の平均粒径が１〜２ｍｍとすることで金属粒子が短時間に溶けきることを抑制しつつ、クロム含有廃液との接触面積を大きなものとし得る。さらに平均粒径１〜２ｍｍの鉄粒子は、クロム含有廃液の流れによる流動性も高く、前述のような傾斜配置を容易に形成させ得る。
また、還元部材と接触している前記クロム含有廃液に超音波振動を与えることにより還元部材の表面に付着した有機物や、還元部材の表面に析出した還元部材に用いられる金属よりもイオン化傾向の小さな金属などを還元部材の表面から、より確実に脱落させることができ、還元部材とクロム含有廃液との接触面積が低下することをさらに抑制し得る。したがって、六価クロムイオンを三価クロムイオンに還元する還元効率の低下をさらに抑制させることができ、クロム含有廃液の廃液処理効率の低下をさらに抑制させ得る。
また、還元部材と接触している前記クロム含有廃液に超音波振動を与えることにより還元部材として鉄粒子などを用いて、鉄による還元によって水素が生じた場合でも、生じた水素を超音波振動によりクロム含有廃液中に素早く溶存させることができ鉄の表面に水素の気泡が形成され、クロム含有廃液と還元部材との接触面積が低減することをさらに抑制させ得る。
また、この溶存された水素は、気泡となった水素に比べて六価クロムイオンの還元により有効に活用することができることから、鉄の溶出量（消費量）を低減させることができ、クロム含有廃液の廃液処理効率の低下をさらに抑制させ得る。
【００１６】
また、クロム含有廃液と接触している鉄粒子に交番磁界を与えることにより前記還元部材を振動させる場合には、磁界により鉄粒子同士を接触状態とさせる作用を利用して、交番磁界を与えることで鉄粒子同士を衝突させることができ、還元部材の表面に付着した有機物や、還元部材の表面に析出した還元部材に用いられる金属よりもイオン化傾向の小さな金属などを還元部材の表面から、より確実に脱落させることができ、還元部材とクロム含有廃液との接触面積が低下することをより抑制し得る。したがって、六価クロムイオンを三価クロムイオンに還元する還元効率の低下をより抑制させることができ、クロム含有廃液の廃液処理効率の低下をさらに抑制させ得る。
【００１７】
また、クロム含有廃液の廃液処理装置が、六価クロムイオンを含有するクロム含有廃液と六価クロムイオンよりもイオン化傾向の大きな金属粒子とを接触させて該クロム含有廃液中の六価クロムイオンを三価クロムイオンに還元させるクロム含有廃液の廃液処理装置であって、縦型反応容器を備え、該縦型反応容器内部には、クロム含有廃液と金属粒子とを接触させる金属粒子収容部が形成され、該金属粒子収容部は、収容する金属粒子間にクロム含有廃液を下方から上方に向けて通過させ且つ下方側よりも上方側のクロム含有廃液の流速を低下させ得るように、上方に向けて流路面積が広大となる垂直流路とされ、該垂直流路に収容された金属粒子を振動させる振動機構が備えられている場合には、前述のごとく、金属粒子とクロム含有廃液との接触面積が低下することを抑制し、さらに、金属粒子を傾斜配置させることができることから、廃液処理装置に用いる金属粒子の量を従来の廃液処理装置に比べて減量させ得る。しかも、フィルター類などの金属粒子の流失防止手段を簡略化させ得ることから廃液処理装置をよりコンパクトで省スペース化されたものとし得る。
【００１８】
また、金属粒子に鉄粒子を用いる場合には、鉄粒子は、一般に入手容易で安価であるため装置の製造コスト、運転コストも安価なものとすることができる。
また、金属粒子に粒径が平均粒径１〜２ｍｍのものを用いることで、金属粒子が短時間に溶けきることを抑制しつつ、クロム含有廃液との接触面積を大きなものとし得ることから、金属粒子を廃液処理装置に補充する頻度を減少させることができ、この金属粒子補充手段を簡略化させることができる。また、補充のための金属粒子保管量を低減でき、金属粒子保管のためのスペースを削減させ得る。
さらに、振動機構に、金属粒子と接触している前記クロム含有廃液に超音波振動を与える超音波振動子（超音波発振子）が備えられている場合には、縦型反応容器内を全体的に振動させたり、クロム含有廃液の流れを大きく乱したりすることなく、局所的な振動を与え得ることから、金属粒子の振動に必要なエネルギーを低減させ得る。したがって、ランニングコストの低い廃液処理装置とし得る。また、振動機構に、クロム含有廃液に接触している鉄粒子に交番磁界を与える電磁石が備えられている場合には、鉄粒子のみを振動させることが可能で、鉄粒子の振動に必要なエネルギーを低減させ得る。また、交番磁界の周波数を変化させることで鉄粒子の振動周波数を変化させることができ、鉄粒子の振動周波数をクロム含有廃液処理に最適なものに容易に調整し得る。したがって、効率良く廃液処理装置を運転させることができ、ランニングコストを低減させ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態について図面に従って説明する。
【００２０】
本実施形態のクロム含有廃液の廃液処理装置は、縦型反応容器として図１に示すように、縦長のリアクター本体１を具備したものである。このリアクター本体１は、同図に示すように、リアクター上部２、リアクター中間部３、及びリアクター下部４からなり、それぞれ連設部５、６を介して連設されている。リアクター上部２、リアクター中間部３、及びリアクター下部４のそれぞれは同幅に形成されているが、リアクター上部２の断面積はリアクター中間部３の断面積より大きく形成され、リアクター中間部３の断面積はリアクター下部４の断面積より大きく形成されている。この結果、全体としてリアクター本体１の断面積が上方に向かって段階的に増加するように構成されている。尚、連設部５、６は、上向きに幅広なテーパ状に形成されている。
【００２１】
リアクター下部４の下側には、六価クロムイオンを含有するクロム含有廃液を流入するための略円錐形の流入用チャンバー７が設けられ、さらにその下部に流入管８が設けられている。流入管８には、図示しないが、逆止弁が設けられている。またリアクター上部２の上側には、上部チャンバー９が設けられ、その側部に、六価クロムイオンが三価クロムイオンに還元されたクロム含有廃液を排出するための排出管１０が設けられている。上部チャンバー９は、このような排出管１０によって還元処理がクロム含有廃液を排出するための部分であるとともに、還元部材となる金属粒子を投入する部分でもある。実際には、投入される金属粒子は、リアクター本体１全体に収容された状態となる。すなわち、リアクター本体１の全体を金属粒子収容部として用いてクロム含有廃液の還元をおこなうこととなる。
【００２２】
そして、流入管８から流入されたクロム含有廃液が排出管１０に至るまでの間に、その廃液が垂直方向に上昇する上向流を形成しつつ金属粒子による流動床を形成するように構成されている。さらに、クロム含有廃液中に含有されている六価クロムイオンを、前記金属粒子を振動させつつ還元させ得るように超音波発振子１１ａ、１１ｂ、１１ｃが、リアクター上部２、リアクター中間部３、及びリアクター下部４にそれぞれ設けられている。
【００２３】
本実施形態では、投入する金属粒子として平均粒径が１〜２．０ｍｍの鉄の粒子が用いられる。なお、平均粒径は、画像解析法あるいはＪＩＳ Ｚ ８８０１ふるい分け試験法等により測定することができる。
また、画像解析法による平均粒径の測定は、例えば、日機装製のミリトラックＪＰＡを用いることができる。また、ＪＩＳのふるい分け法では、平均粒径１〜２ｍｍの範囲とする場合は、例えば、呼び寸法２０００μｍふるい下で、１０００μｍふるい上となる金属粒子を用いればよい。
さらに、金属粒子の均一度は、５より小さいことが、処理効率や運転制御等の観点から好ましい。なお、この均一度については、粒度分布測定あるいは篩分け等によって、累積ふるい下曲線を作成し、この作成されたふるい下曲線からふるい下６０％となる粒径（Ｄ60）とふるい下１０％となる粒径（Ｄ10）とを求め、Ｄ60をＤ10で割った値を意図している。
【００２４】
そして、このような構成からなる廃液処理装置によってクロム含有廃液に含有される六価クロムイオンを三価クロムイオンに還元させる方法について説明すると、まず対象である廃液を流入管８から流入用チャンバー７を介してリアクター本体１内に流入する。その一方で、上部チャンバー９から還元部材となる金属粒子（鉄粒子）を投入する。リアクター本体１内においては、流入された廃液が垂直方向に上昇する一方で、上部チャンバー９から投入された金属粒子とが流動床を形成するように流動状態となる。
【００２５】
そして廃液中に含有されている六価クロムイオンと、投入された金属粒子とのイオン化傾向（標準還元電位）の相違に基づく、還元反応を生じさせる。
この標準還元電位（Ｅ0）について一例を示すと以下の通りとなる。
【００２６】
Ｆｅ2+＋２ｅ→Ｆｅ  …（１）      −０．４４（Ｖ）
Ｃｕ2+＋２ｅ→Ｃｕ  …（２）      ＋０．３４（Ｖ）
Ｓｎ2+＋２ｅ→Ｓｎ  …（３）      −０．１４（Ｖ）
Ｎｉ2+＋２ｅ→Ｎｉ  …（４）      −０．２５（Ｖ）
【００２７】
上記（１）〜（４）からも明らかように、Ｃｕ2+、Ｓｎ2+、Ｎｉ2+に比べて、Ｆｅ2+の標準還元電位が最も小さい。換言すれば、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉに比べて、Ｆｅのイオン化傾向が最も大きく、これらの金属に比べて鉄を用いることで六価クロムイオンをより有効に還元させ得ることがわかる。
【００２８】
そして、このような還元反応は、リアクター上部２、リアクター中間部３、及びリアクター下部４にそれぞれ設けられている超音波発振子１１ａ、１１ｂ、１１ｃを作動させて、クロム含有廃液に超音波振動を与えることによりリアクター内部の鉄粒子を振動させた状態で行う。なお、この超音波振動は、連続的に行っても、間欠的に行ってもよいが、通常、超音波振動は電歪素子に数十ｋＨｚの交流電圧を印加させるため連続的に運転させると超音波発振子が発熱により故障するおそれを有している。したがって、適度な休止期間を設けて超音波発振子の発熱を抑制させて超音波発振子が故障するおそれを抑制させ得る点において超音波振動は、間欠的に行うことが好ましく、例えば、２秒間の超音波振動後、８秒間の休止期間を設ける間欠運転などとすることができる。
【００２９】
このようにして鉄粒子に振動を与えつつクロム含有廃液に含有される六価クロムイオンを還元させることにより、還元部材として用いている鉄粒子の表面に付着した有機物や、鉄粒子の表面に析出した鉄よりもイオン化傾向の小さな金属などをその表面から脱落させて、鉄粒子とクロム含有廃液との接触面積が低下することを抑制し得る。
したがって、六価クロムイオンを三価クロムイオンに還元する還元効率の低下を抑制させることができ、クロム含有廃液の廃液処理効率の低下を抑制させ得る。
しかも、鉄粒子を還元部材として用いることで六価クロムイオンとの標準還元電位をＣｕ、Ｓｎ、Ｎｉなどに比べて大きくできる。なお、鉄粒子を還元部材として用いる場合は、このように六価クロムイオンの還元効率を高め得る反面、鉄よりもイオン化傾向の小さな水素が、鉄により還元されることとなるが、上記のように超音波振動子により鉄粒子を振動させる場合には、還元された水素をクロム含有廃液中に素早く溶存させることができ鉄の表面に水素の気泡が形成され、クロム含有廃液と還元部材との接触面積が低減することをさらに抑制させ得る。
また、この溶存された水素は、気泡となった水素に比べて六価クロムイオンの還元により有効に活用することができることから、上記のように超音波振動子により鉄粒子を振動させてクロム含有廃液を還元させる場合には、鉄の消費量を低減させることができ、ランニングコストなどの面からも廃液処理効率を良好なるものとさせ得る。
【００３０】
次に、このような超音波振動子による振動に代えて、鉄粒子に交番磁界を与えて振動させる他実施形態について図２、図３を参照しつつ説明する。
この鉄粒子に交番磁界を与えて振動させる方法に用いられる装置は、図３に示すような電磁石１２を具備したスライドボード１３が備えられている。このスライドボード１３は、水平断面が長方形のリアクター本体１の側方に設けられたガイドレール１４に昇降自在に装着されている。スライドボード１３は、図３に示すように中央に空間部１５を有し、その空間部１５内にリアクター本体１を挿入して該リアクター本体１を包囲するように配設されている。
そして、クロム含有廃液を流入用チャンバー７からリアクター本体１内に流入させ、上部チャンバー９から還元部材となる鉄粒子を投入し、投入された鉄粒子で六価クロムイオンが三価クロムイオンに還元されたクロム含有廃液を上部チャンバー９から排出させる方法については、超音波発振子を用いた場合と同様の方法とすることができる。また、この実施形態においては図２の矢印１６で示すように、スライドボード１３を上下に交互に移動させることによって、リアクター本体１内の鉄粒子を全体的に攪拌するとともに、多数の鉄粒子を相互に衝突させ、それによって鉄粒子の表面に付着した付着物を脱落させるものである。
なお、還元された水素をクロム含有廃液中に素早く溶存させることができ鉄の表面に水素の気泡が形成され、クロム含有廃液と還元部材との接触面積が低減することをさらに抑制させ得る点、ならびに、この溶存された水素を、六価クロムイオンの還元に有効に活用することができる、鉄の消費量を低減させることができ、ランニングコストなどの面からも廃液処理効率を良好なるものとさせ得る点において、交番磁界の印可時間が０．５〜５秒、休止時間が１〜１０秒で交互に磁場を印可するのが好ましい。尚、スライドボード１３の移動速度としては、５〜２０ｃｍ／秒、具体的には、１０ｃｍ／ｓとすることができる。
【００３１】
これらの実施形態のようにして六価クロムイオンが三価クロムイオンに還元されたクロム含有廃液は、沈殿槽などを用いてアルカリ沈殿などの沈殿処理によりＣｒ（ＯＨ）3などの状態で沈殿除去することができる。
【００３２】
また、これらの実施形態においては、鉄粒子が六価クロムイオンを還元させるに伴い、鉄粒子は鉄イオンとしてクロム含有廃液に溶出して、次第に粒径が小さくなる。そして、リアクター本体１では、クロム含有廃液が上向流となって流れているため、小さな鉄粒子ほどリアクター本体１内の上方部に流動し、傾斜配置された状態を形成させることができる。
【００３３】
また、クロム含有廃液に含まれる六価クロムイオンは、リアクター本体１の下部側から流入し、リアクター本体１内を通過する際に、鉄粒子に還元され、リアクター本体１の上部へ向かうほど濃度が低下する。
しかしながら、本実施形態では、リアクター本体１の上部ほど微細な鉄粒子が存在し、さらに、廃液の上向流の速度を徐々に減少させた場合には、金属粒子の数が増加すると認められることから、リアクター本体１の上部ほど金属粒子の総表面積は大きくなる。この結果、還元反応の反応速度が向上することから、六価クロムイオン濃度がより低濃度となるリアクター本体１の上部においても、六価クロムイオンを効率よく還元し三価クロムイオンとすることが可能となるのである。
このような点において、リアクター本体１は、鉄粒子を収容する鉄粒子収容部の底部に対して上端部の断面積比が１．４〜３に形成され、前記上端部を通過するクロム含有廃液の流速を０．５〜５ｃｍ／ｓｅｃとして廃液処理させることが好ましい。
また同じく、鉄粒子収容部は、平均滞留時間１〜１０ｍｉｎでクロム含有廃液を通過させるべく縦方向長さ、あるいは、その容積などが定められていることが好ましい。なお、この平均滞留時間：ｔave（ｍｉｎ）は、鉄粒子収容部の容積：Ｖ1（ｍ3）とこの鉄粒子収容部に収容されている鉄粒子の占める体積：Ｖ2（ｍ3）とこの鉄粒子収容部を単位時間あたりに通過させるクロム含有廃液の流量：Ｆ（ｍ3／ｍｉｎ）から、以下の式により算出することができる。
ｔave＝（Ｖ1−Ｖ2）／Ｆ
【００３４】
さらに、リアクター本体１の断面積が上方へ向かうほど段階的に大きくなるように形成されている実施形態においては、リアクター本体１内での廃液の上向流の速度は徐々に減少し、従って上記のように粒径が減少した鉄粒子は、断面積が増加していくリアクター本体１の上部においても、不用意に溢流することなくリアクター本体１内に保持される可能性が高くなる。なお、上記にはリアクター本体１の断面積が上方へ向かうほど段階的に大きくなるように形成されている実施形態として、クロム含有廃液の処理効率をより優れたものとし得る点において３段にわたり断面積が段階的に上方に向かって増加するように構成されているリアクターを縦型反応容器として用いた場合を例に説明したが、本発明においては、３段にわたり断面積が段階的に上方に向かって増加するように構成されているリアクターに代えて、２段のものや、４段以上のものを用いてもよく、逆円錐形状あるいは逆多角錐（例えば、逆四角錐）のように断面積が連続的に上方に向かって増加するように構成されているリアクターを用いても良い。また、縦型反応容器の断面積が上方に向かって増加する構成に限定するものではなく要すれば、縦型反応容器の断面積が上下方向に変化しない構成や、上方に向かって減少するような構成であってもよい。
【００３５】
また、クロム含有廃液と、六価クロムイオンよりもイオン化傾向の大きな金属が用いられてなる還元部材とを接触させて前記金属をイオン化させることにより、前記クロム含有廃液中の六価クロムイオンを三価クロムイオンに還元させるクロム含有廃液の廃液処理方法を縦型反応容器を用いるものに限定するものではない。
【００３６】
また、本実施形態においては、還元部材である鉄粒子が短時間に溶けきることを抑制しつつ、クロム含有廃液との接触面積を大きなものとし得ることから、鉄粒子として平均粒径１〜２ｍｍのものを用いた場合を例に説明したが、還元部材の平均粒径をこのような範囲に限定するものではない。また、還元部材を粒状物に限定するものではなく、繊維状、三次元網目状など種々の形態のものを用いることができる。また、還元部材に用いる金属を鉄に限定するものではない。
【００３７】
さらに、還元部材に用いる金属として鉄を用いた場合を例に説明したが、還元部材に用いる金属は、鉄に限定されるものではなく他の金属であってもよく、要すれば、鉄−アルミニウム合金、カルシウム−シリコン合金のような合金であってもよい。
【００３８】
また、本実施形態においては、還元部材を振動させる手段として超音波振動子を用いた場合と交番磁界を用いた場合を例に説明したが、本発明においては、還元部材の振動手段を超音波振動子や交番磁界に限定するものではない。
【００３９】
さらに、本実施形態においては、詳述していないが、一般の廃液処理に用いられる種々の装置や方法などを本発明の効果を損ねない範囲において適宜採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】一実施形態としてのクロム含有廃液の廃液処理装置の概略正面図。
【図２】他実施形態としてのクロム含有廃液の廃液処理装置の概略正面図。
【図３】スライドボードを示す平面図。
【符号の説明】
【００４１】
１…リアクター本体
【図１】
2007014905.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007014905.tif 000005