(57)【要約】【課題】銅粒子含有水中の銅粒子を効率的に沈降させて固液分離することにより銅を回収すると共に、放流可能な良好な水質の処理水を得る。【解決手段】銅粒子含有水に銅イオンを添加混合し、ｐＨを８〜１０に調整して水酸化銅のフロックを生成させるとともに、このフロック内に銅粒子を取り込ませ、次いで固液分離する銅粒子含有水の処理方法。固液分離は、浮上濾材層を有する濾過装置を用いて行うのが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅粒子含有水に銅イオンを添加混合し、ｐＨを８〜１０に調整して水酸化銅のフロックを生成させるとともに、このフロック内に銅粒子を取り込ませ、次いで固液分離することを特徴とする銅粒子含有水の処理方法。
【請求項２】
請求項１において、浮上濾材層を有する濾過装置を用いて前記固液分離を行うことを特徴とする銅粒子含有水の処理方法。
【請求項３】
請求項２において、前記濾過装置が、
筒軸方向を上下方向とした筒形の濾過塔内に浮上濾材による濾過層が形成された浮上濾過装置であって、
該濾過層の下部に原水を旋回方向に導入して該濾過層下部に旋回流動を生じさせる原水導入配管と、
該濾過層下部から該浮上濾材の一部を取り出し再度該濾過層下部に導入する濾材循環手段と、
該濾過塔の底部から浮上濾材含有沈降物が導入され該浮上濾材含有沈降物から浮上濾材を分離するための沈降物受入槽と、
該沈降物受入槽内で固形分が分離された浮上濾材を前記原水導入配管に導く浮上濾材返送手段と、
を備えてなり、
該浮上濾材返送手段は、前記原水導入配管に設けられたエゼクタ式吸引手段を有し、該エゼクタ式吸引手段によって該沈降物受入槽から浮上濾材を吸引して該原水導入配管に返送するものであることを特徴とする銅粒子含有水の処理方法。
【請求項４】
銅粒子含有水に銅イオンを添加混合する混合手段と、該混合手段で得られた混合水をｐＨを８〜１０に調整して水酸化銅のフロックを生成させるとともに、このフロック内に銅粒子を取り込ませるｐＨ調整手段と、該ｐＨ調整手段からの水を固液分離する手段とを備えることを特徴とする銅粒子含有水の処理装置。
【請求項５】
請求項４において、前記固液分離手段が、浮上濾材層を有する濾過装置であることを特徴とする銅粒子含有水の処理装置。
【請求項６】
請求項５において、前記濾過装置が、
筒軸方向を上下方向とした筒形の濾過塔内に浮上濾材による濾過層が形成された浮上濾過装置であって、
該濾過層の下部に原水を旋回方向に導入して該濾過層下部に旋回流動を生じさせる原水導入配管と、
該濾過層下部から該浮上濾材の一部を取り出し再度該濾過層下部に導入する濾材循環手段と、
該濾過塔の底部から浮上濾材含有沈降物が導入され該浮上濾材含有沈降物から浮上濾材を分離するための沈降物受入槽と、
該沈降物受入槽内で固形分が分離された浮上濾材を前記原水導入配管に導く浮上濾材返送手段と、
を備えてなり、
該浮上濾材返送手段は、前記原水導入配管に設けられたエゼクタ式吸引手段を有し、該エゼクタ式吸引手段によって該沈降物受入槽から浮上濾材を吸引して該原水導入配管に返送するものであることを特徴とする銅粒子含有水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅粒子含有水中の銅粒子を効率的に除去する銅粒子含有水の処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅は有価金属であるため、これを多量に含有する排水から銅を除去して銅原料として回収利用されている。例えば、銅を銅イオンとして含む排水の処理方法としては、排水にアルカリを添加して銅を水酸化銅として不溶化させて固液分離する方法があり、特許第３５９３７２６号公報には、硫酸が共存する銅含有排水にアルカリを添加して銅不溶化物を固液分離する方法が提案されている。
【０００３】
一方、銅を銅イオンとしてではなく、固体の銅粒子として含む排水であれば、これを固液分離処理することにより銅粒子を回収することが可能であると考えられる。
【０００４】
しかし、銅製品の研磨工程等から排出される銅粒子含有水は、粒径０．１〜１０μｍ程度の微細な銅粒子から粒径１０〜１００μｍ程度の比較的粗大な銅粒子まで、様々な粒径の銅粒子を多量に含むものであり、そのままでは、長時間静置しても銅粒子は殆ど沈降しない。
【０００５】
この銅粒子含有水中の銅粒子の難沈降性は、固液分離に先立ち、銅粒子含有水に高分子凝集剤を添加して凝集処理を行っても殆ど変わることはない。しかも、長時間の沈降分離によりある程度の銅粒子を分離除去しても、分離水中にはなお微細な銅粒子が含まれるため、これをそのまま放流することができないという問題もあった。
【特許文献１】特許第３５９３７２６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、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、銅粒子含有水中の銅粒子を効率的に沈降させて固液分離することにより銅を回収すると共に、放流可能な良好な水質の処理水を得ることができる銅粒子含有水の処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明（請求項１）の銅粒子含有水の処理方法は、銅粒子含有水に銅イオンを添加混合し、ｐＨを８〜１０に調整して水酸化銅のフロックを生成させるとともに、このフロック内に銅粒子を取り込ませ、次いで固液分離することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の銅粒子含有水の処理方法は、請求項１において、浮上濾材層を有する濾過装置を用いて前記固液分離を行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の銅粒子含有水の処理方法は、請求項２において、前記濾過装置が、筒軸方向を上下方向とした筒形の濾過塔内に浮上濾材による濾過層が形成された浮上濾過装置であって、該濾過層の下部に原水を旋回方向に導入して該濾過層下部に旋回流動を生じさせる原水導入配管と、該濾過層下部から該浮上濾材の一部を取り出し再度該濾過層下部に導入する濾材循環手段と、該濾過塔の底部から浮上濾材含有沈降物が導入され該浮上濾材含有沈降物から浮上濾材を分離するための沈降物受入槽と、該沈降物受入槽内で固形分が分離された浮上濾材を前記原水導入配管に導く浮上濾材返送手段と、を備えてなり、該浮上濾材返送手段は、前記原水導入配管に設けられたエゼクタ式吸引手段を有し、該エゼクタ式吸引手段によって該沈降物受入槽から浮上濾材を吸引して該原水導入配管に返送するものであることを特徴とする。
【００１０】
本発明（請求項４）の銅粒子含有水の処理装置は、銅粒子含有水に銅イオンを添加混合する混合手段と、該混合手段で得られた混合水をｐＨを８〜１０に調整して水酸化銅のフロックを生成させるとともに、このフロック内に銅粒子を取り込ませるｐＨ調整手段と、該ｐＨ調整手段からの水を固液分離する手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の銅粒子含有水の処理装置は、請求項４において、前記固液分離手段が、浮上濾材層を有する濾過装置であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の銅粒子含有水の処理装置は、請求項５において、前記濾過装置が、筒軸方向を上下方向とした筒形の濾過塔内に浮上濾材による濾過層が形成された浮上濾過装置であって、該濾過層の下部に原水を旋回方向に導入して該濾過層下部に旋回流動を生じさせる原水導入配管と、該濾過層下部から該浮上濾材の一部を取り出し再度該濾過層下部に導入する濾材循環手段と、該濾過塔の底部から浮上濾材含有沈降物が導入され該浮上濾材含有沈降物から浮上濾材を分離するための沈降物受入槽と、該沈降物受入槽内で固形分が分離された浮上濾材を前記原水導入配管に導く浮上濾材返送手段と、を備えてなり、該浮上濾材返送手段は、前記原水導入配管に設けられたエゼクタ式吸引手段を有し、該エゼクタ式吸引手段によって該沈降物受入槽から浮上濾材を吸引して該原水導入配管に返送するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、銅粒子含有水中の銅粒子を銅イオンを不溶化させて生成させた水酸化銅（Ｃｕ（ＯＨ）２）のフロック内に取り込ませることにより、良好な共沈作用で円滑に沈降させることができる。このため、銅粒子の沈降性の悪い銅粒子含有水であっても、効率的に固液分離処理して銅を回収すると共に、そのままで、或いは必要に応じて軽微な後処理を施した後、放流可能な良好な水質の処理水を得ることができる。
【００１４】
なお、銅イオンではなく、鉄イオン（例えば、塩化第二鉄）、或いは鉄イオンとカオリン等の粘土鉱物を添加してアルカリ性にｐＨ調整しても銅粒子を水酸化鉄のフロックに取り込んで固液分離することが可能であるが、この場合には、回収された汚泥は、銅と鉄、或いは更にカオリンとを含むものとなり、銅の回収再利用には不利である。
【００１５】
本発明によれば、銅粒子を水酸化銅のフロック内に取り込んで効率的に沈降させることができるが、なお、その沈降性は十分ではなく、浮上し易いフロックも存在する。従って、本発明では、固液分離は浮上濾材層を有する濾過装置を用いて行い、沈降し易いフロックを沈降分離し、浮上し易いフロックは浮上濾材層で捕捉するようにすることが好ましい（請求項２，５）。
【００１６】
そして、この浮上濾材層を有する濾過装置としては、筒軸方向を上下方向とした筒形の濾過塔内に浮上濾材による濾過層が形成された浮上濾過装置において、該濾過層の下部に原水を旋回方向に導入して該濾過層下部に旋回流動を生じさせる原水導入配管と、該濾過層下部から該浮上濾材の一部を取り出し再度該濾過層下部に導入する濾材循環手段と、該濾過塔の底部から浮上濾材含有沈降物が導入され該浮上濾材含有沈降物から浮上濾材を分離するための沈降物受入槽と、該沈降物受入槽内で固形分が分離された浮上濾材を前記原水導入配管に導く浮上濾材返送手段とを備えてなり、該浮上濾材返送手段は、前記原水導入配管に設けられたエゼクタ式吸引手段を有し、該エゼクタ式吸引手段によって該沈降物受入槽から浮上濾材を吸引して該原水導入配管に返送するものである浮上濾過装置が好ましく（請求項３，６）、この浮上濾過装置であれば、次のような効果のもとに効率的な固液分離を行える。
【００１７】
(1)  浮上濾材による濾過層の下部が旋回流動するので、濾過層の下面部が懸濁物質で目詰りしにくい。そのため、洗浄頻度を少なくしても低圧損で濾過運転を継続することができる。また、浮上濾材として粒度の小さいものを用いても、目詰りによる圧損の増大が十分に抑制される。
(2)  濾過運転を行っているときに、濾過層の下部から該浮上濾材の一部を取り出し再度該濾過層下部に導入するが、この濾過層下部に再導入される濾材が濾過層に衝突して濾過層下部を撹乱させ、旋回流動層の形成と濾過層下部の更新が促進される。また、濾材の衝突により濾材に付着している付着物が剥離するので、濾過層の目詰りが抑制される。
(3)  濾過運転を行っていると、浮上濾材に固形分が付着して一部の浮上濾材が濾過塔の底部に沈降する。この浮上濾材含有沈降物は、濾過塔から沈降物受入槽に導入され、この沈降物受入槽内において浮上濾材と付着固形分とが分離される。浮上濾材は、この沈降物受入槽内において浮上し、原水導入配管を介して濾過塔に戻される。
(4)  原水導入配管にエゼクタ式吸引手段を設け、このエゼクタ式吸引手段によって沈降物受入槽内の浮上濾材を吸引して原水導入配管に導くようにしているので、浮上濾材が沈降物受入槽から原水導入配管へスムーズに移送される。このため、沈降物受入槽内に浮上濾材が残留することが防止される。
【００１８】
なお、この浮上濾過装置の浮上性濾材は、比較的高比重かつ大粒径の大粒径濾材と比較的低比重かつ小粒径の小粒径濾材とを含んでおり、小粒径濾材により濾過層の上部側が構成され、大粒径濾材により濾過層の下部側が構成されており、濾過操作時に原水が大粒径濾材よりなる濾過層の上下方向の途中部分に導入され、これにより、濾過操作時には、濾過層には上から順に小粒径濾材よりなる固定層、大粒径濾材よりなる固定層及び大粒径濾材よりなる流動層が形成されるものであることが好ましく、このような浮上濾過装置によると、濾過層の下部が大粒径濾材よりなる流動層となっていることから、濾過層の目詰りを長期にわたって抑制することができる。また、濾過層の上部が小粒径濾材よりなるため、純度の高い濾過処理水を得ることができる。
【００１９】
また、この場合においては、沈降物受入槽内に、大粒径濾材よりも開口が小さいフィルタが設けられ、フィルタ通過物を沈降物受入槽から排出するものであることが好ましく、このようにすることで、沈降物受入槽内に設けられたフィルタにより、濾材の流出が防止される。このフィルタの開口が比較的大きいので、フィルタの目詰りも抑制される。
【００２０】
更に、この場合において、沈降物受入槽内には、フィルタによって区画された上室及び下室が設けられており、フィルタの下側に気体を供給する手段が設けられていることが好ましく、このようにすることで、フィルタの下側に空気等の気体を導入することにより、固形分が付着した浮上濾材が該沈降物受入槽内で撹拌され、付着固形分が浮上濾材から効率良く分離される。また、沈降物受入槽内で固まった汚泥がほぐれて細かくなり、フィルタを通して排出できるようになる。
【００２１】
更に、この場合において、沈降物移送用の弁を開くことにより濾過塔内の沈降物を沈降物受入槽に流入させることが好ましい。濾過塔底部においても、比較的高比重且つ大粒径の濾材が比較的低比重且つ小粒径の濾材の下側に沈積しているので、弁を開いたときに先に大粒径の濾材が沈降物受入槽内に流入し、後から小粒径の濾材が流入してくる。そのため、沈降物受入槽内のフィルタの開口が小粒径濾材の粒径よりも大きくても、小粒径濾材はフィルタを殆ど通過しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明の銅粒子含有水の処理方法及び装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
［銅粒子含有水］
本発明において、処理対象となる銅粒子含有水は、銅製品の研磨工程、銅粒子を原料として製品に加工する工程等から排出される銅粒子含有水であって、このような銅粒子含有水は、一般に銅粒子をＳＳ濃度として１０〜１０００ｍｇ／Ｌ程度含み、その他は、ほぼ純水であるｐＨ５〜８程度の排水である。このような銅粒子含有水中の銅粒子は通常酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）の形態で存在しており、従って排水は茶褐色を呈している。
【００２４】
本発明は、このような銅粒子含有水のうち、特に銅粒子の粒径分布が広く、沈殿分離するには時間がかかりすぎ、ふるいで分離するには、適切なふるいがない場合に有効である。
【００２５】
［銅イオン］
銅粒子含有水に添加する銅イオンとしては、特に制限はないが、硫酸銅、塩化第二銅、硝酸銅、炭酸銅等の銅化合物由来のものが用いられる。これらは、通常５〜２５重量％水溶液として銅粒子含有水に添加される。また、銅イオン供給源として、銅メッキ工程、銅製品酸洗浄工程等から排出される銅イオン含有排水を用いることもできる。銅イオンは各種の銅化合物や排水由来のものを１種を単独で用いても良く、２種以上を混合して用いても良い。
【００２６】
銅イオンの添加量は、銅粒子含有水中の銅粒子を十分な共沈作用で沈降させうる量であれば良く、銅粒子含有水中の銅粒子の量やその沈降性（粒径等）によっても異なるが、通常銅粒子含有水中の銅粒子の銅換算量に対して添加する銅イオン量が０．１〜５重量倍、特に０．５〜２重量倍程度となる量であることが好ましい。
【００２７】
［ｐＨ調整］
銅粒子含有水に銅イオンを添加して混合した後は、必要に応じてアルカリ等のｐＨ調整剤を添加してｐＨ８〜１０、好ましくはｐＨ９〜１０に調整して水酸化銅のフロックを生成させると共に、フロック内に銅粒子を取り込む。ここで、生成したフロック内に十分に安定に銅粒子を取り込ませるために、アルカリの添加に先立ち、銅粒子含有水と添加した銅イオン（銅イオン含有水）とを十分に撹拌混合することが好ましい。
【００２８】
前述の如く、銅粒子含有水は通常ｐＨ５〜８程度の中性排水であり、これに銅イオンを添加した後の混合液もｐＨ５〜８程度であるため、通常ｐＨ調整剤としては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等のアルカリが用いられる。ここで、調整ｐＨが低過ぎると、水中の銅イオンを水酸化銅として十分にフロック化することができず、高過ぎてもフロックの生成量には大差はなくアルカリ添加量が増え不経済であると共に、処理水の放流のために酸を添加してｐＨ調整を行う必要が生じ好ましくない。
【００２９】
［凝集処理］
銅粒子含有水に銅イオンを添加してｐＨ８〜１０に調整した後は、生成したフロックを固液分離するが、固液分離に先立ち凝集剤を添加して凝集処理を行うことが好ましい。
【００３０】
この凝集処理に用いる凝集剤としては有機高分子凝集剤、特にポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミドの部分加水分解物等が好ましく、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
【００３１】
凝集剤の添加量は、処理する銅粒子含有水の水質や調整ｐＨ等によっても異なるが、通常０．１〜５ｍｇ／Ｌ程度である。
【００３２】
凝集処理により、水中のフロックを１〜１０ｍｍ程度に増大化させて、固液分離性を高めることができる。
【００３３】
［固液分離処理］
前述の如く、銅粒子を取り込んだ水酸化銅フロックは、銅粒子含有水中の銅粒子よりも沈降性が改善されるが、なお、更に、沈降性の悪いものも混在しているため、本発明ではこのようなフロックの固液分離は、浮上濾材層を有する濾過装置、好ましくは後述の図２，３に示す浮上濾過装置を用いて行うことが好ましい。
【００３４】
なお、このような浮上濾過装置を用いて固液分離を行う場合、この通水ＬＶが大き過ぎるとフロックが沈降せずにその大部分が浮上濾材層に捕捉されることにより浮上濾材層の差圧が急速に上昇し、濾過不能になるおそれがある。また、浮上濾材層に捕捉されたフロック自体が濾材機能を本来有しているが、通水ＬＶが大き過ぎると、フロックがこわれて、ＳＳの捕捉性が悪くなり、処理水水質が低下すると共に濾過塔の下部へフロックが沈降しにくくなるため、分離汚泥の濃度も低いものとなる。従って、通水ＬＶは２５ｍ／ｈｒ以下であることが好ましい。濾過効率の面からは、通水ＬＶは７ｍ／ｈｒ以上、特に１０〜２０ｍ／ｈｒとすることが好ましい。
【００３５】
ただし、固液分離は、浮上濾材層を有する濾過装置に限らず、浮上分離装置、沈殿槽と固定濾過層を有する濾過装置とを組合せたもの等を用いて行うこともできる。
【００３６】
固液分離で得られた汚泥は、フィルタープレス、スクリュープレス、ベルトプレス等の脱水機で脱水処理された後、銅の回収工程に供される。一方、分離水は必要に応じて更にｐＨ調整等の後処理を施した後、放流、又は現場作業用水等の工業用水として回収される。
【００３７】
［処理フロー］
図１に本発明の実施に好適な処理フローの一例を示す。
【００３８】
原水の銅粒子含有水は混合槽６１に導入され、銅イオン、例えば硫酸銅含有排水や銅化合物水溶液等が添加され５〜１０分程度撹拌混合される。混合槽６１からの混合水は、ｐＨ調整槽６２に導入され、ＮａＯＨ等のアルカリが添加され、ｐＨ８〜１０、好ましくは９〜１０に調整される。このｐＨ調整槽６２では、５〜１５分程度の撹拌混合を行うのが好ましい。
【００３９】
ｐＨ調整槽６２からのｐＨ調整水は高分子凝集剤が添加された後、濾過装置６３で固液分離され、分離水は処理水槽６４を経て系外へ排出され放流される。
【００４０】
一方、分離汚泥は、汚泥槽６５を経て脱水機６６で脱水処理され、脱水ケーキは系外へ排出され銅回収工程へ送給される。
【００４１】
図１は本発明の実施の形態の一例を示すものであり、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示の態様に限定されるものではない。
【００４２】
例えば、ｐＨ調整槽６２と濾過装置６３との間に凝集槽を設けても良く、また、種晶作用を得るために、濾過装置６３で分離された汚泥の一部をｐＨ調整槽６２に返送しても良く、また、この汚泥をアルカリと混合してｐＨ調整槽６２に添加しても良い。
【００４３】
［浮上濾材層を有する濾過装置］
以下に本発明におけるフロックの固液分離手段として好適な浮上濾材層を有する濾過装置について、図２，３を参照して説明する。
【００４４】
図２は本発明におけるフロックの固液分離に用いる濾過装置として好適な浮上濾過装置の一例を示す系統図であり、図３はその濾過塔の水平断面図である。
【００４５】
この浮上濾過装置は、原水槽１内の原水を配管２、バルブＶ１、ポンプＰ、配管３、バルブＶ２、配管４を介して濾過塔１０内に導入し、浮上性濾材よりなる濾過層１３によって濾過し、集水管１４及び配管３０より濾過処理水として取り出し、この濾過処理水をバルブＶ３及び配管３１を介して濾過水槽３３に導くようにしたものである。
【００４６】
なお、濾過水槽３３内の水を配管２に導くためにバルブＶ４を備えた配管５が配管２に合流しており、また、配管３から分岐した配管６がバルブＶ５及び配管８を介して濾過塔１０の頂部近傍に接続されている。
【００４７】
この濾過塔１０は、上端部及び下端部付近を除いて円筒形状であり、筒軸方向を上下方向にして設置されている。この濾過塔１０内の最上部には集水管１４が設けられている。また、濾過塔１０内の上部には、浮上性濾材よりなる濾過層１３が形成されている。この濾過層１３は、小粒径濾材よりなる濾過層（以下、「小粒径層」と称することがある。）１１と、その下側の大粒径濾材よりなる濾過層（以下、「大粒径層」と称することがある。）１２とからなる。
【００４８】
大粒径濾材及び小粒径濾材の比重は原水の比重と同等以下であり、確実に浮上するように比重は原水の比重よりも所要程度小さいことが好ましい。小粒径濾材の比重は大粒径濾材の比重よりも小さく、後述の通り、逆洗後に小粒径濾材の方が大粒径濾材よりも先に浮上するように、小粒径濾材の比重が大粒径濾材の比重よりも所要程度小さいものとなっている。例えば、小粒径濾材の比重が０．０８〜０．３０、大粒径濾材の比重が０．５０〜０．９５であることが好ましく、特に小粒径濾材の比重が０．１０〜０．１５、大粒径濾材の比重が０．８５〜０．９５であることが好ましい。
【００４９】
これら大粒径濾材及び小粒径濾材の粒径は、原水中の懸濁物質の粒径や要求処理水水質に応じて適宜選択されるが、通常の場合、大粒径濾材は０．７〜２．５ｍｍとりわけ１．０〜１．５ｍｍ、小粒径濾材は０．１〜０．６ｍｍとりわけ０．３〜０．５ｍｍ程度のものが好適である。
【００５０】
浮上性濾材の材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの合成樹脂、無機質発泡体など各種のものを用いることができるが、中でも発泡スチロール等の発泡合成樹脂が好適である。
【００５１】
大粒径濾材及び小粒径濾材は、表面に界面活性剤やポリビニルアルコールを担持させる等の表面親水化処理を施すことが好ましい。これにより、後述の逆洗後の静置時に、大粒径濾材と小粒径濾材との凝集が防止され、適切に大粒径層と小粒径層を形成することができる。
【００５２】
これら大粒径濾材及び小粒径濾材の充填量は、該濾過層１３の下面が配管４の接続部よりも若干下位となるようにする。また、小粒径層１１と大粒径層１２との界面が配管４の接続部よりも所要距離上位となるようにする。
【００５３】
この原水導入用の配管４は、図３に示される通り、それから濾過塔１０内に導入される原水の導入方向が円筒形濾過塔１０の水平断面において旋回方向となるように接続されており、好ましくは該配管４は円筒形濾過塔１０に対し接線方向に接続される。
【００５４】
濾過塔１０の側面には、濾過層１３の下部より若干下方に、浮上性濾材と原水の混合物を取り出すための配管２１が接続されている。この配管２１は、上記配管２のうち原水ポンプＰより下流の位置に接続されている。この配管２１にはバルブＶ６が設けられている。
【００５５】
前記濾過水取り出し用の配管３０には、該配管３０内を大気に連通させるための大気開放用バルブＶ７が設けられている。
【００５６】
配管３０からは配管３２が分岐しており、該配管３２はバルブＶ８を介して汚泥貯槽６０に導かれている。
【００５７】
濾過塔１０の下部は下端に向かって縮径するテーパ形状となっている。
【００５８】
濾過塔１０の下端には、沈降した汚泥及び濾材を排出するための配管４１が設けられ、この配管４１にはバルブＶ９が設けられている。配管４１を介して排出された汚泥及び濾材は、沈降物受入槽５０に導入される。この沈降物受入槽５０内は、略逆円錐形のフィルタ５１によって上室５２と下室５３とに区画されており、汚泥及び濾材は該上室５２に導入される。このフィルタ５１の開口の大きさは大粒径濾材よりも小さいが小粒径濾材よりも大きいものとなっている。なお、この沈降物受入槽５０は、濾過塔１０の下端より下の位置に設けられると、沈降物が濾過塔１０から沈降物受入槽５０に移行し易いので好ましい。
【００５９】
沈降物受入槽５０の上端は、濾材の流出用の配管５４、バルブＶ１０及び配管５５を介 
して原水導入用配管３に接続されている。この配管５５は、該配管３の下流側に向って徐々に配管３に接近するように該配管３に対し斜交している。このため、配管３内をポンプＰから水が流れると、配管３と配管５５と合流付近に対し配管５５内の水がエゼクタ作用により配管３内に吸引されるようになっている。ただし、配管５５を配管３に斜交させる代りにエゼクタを配管３に設け、このエゼクタに配管５５を接続してもよい。
【００６０】
配管５４からは、バルブＶ１１付きの配管５６が分岐している。
【００６１】
上室５２内から汚泥を汚泥貯槽６０へ排出するように、バルブＶ１２付きの配管５７が該沈降物受入槽５０内に差し込まれている。この配管５７は、フィルタ５１の中央部から上方に立ち上げられている。
【００６２】
下室５３内から汚泥を汚泥貯槽６０へ排出するように、バルブＶ１３付きの配管５８が沈降物受入槽５０の底部に接続されている。
【００６３】
この実施の形態では、下室５３内に空気を吹き込むように、バルブＶ１４付きの配管５９が沈降物受入槽５０に接続されている。
【００６４】
なお、汚泥貯槽６０内の汚泥は、ポンプを有する汚泥取り出し用配管（図示略）を介して汚泥処理工程へ送泥可能とされている。
【００６５】
このように構成された浮上濾過装置を用いて浮上濾過運転を行う作動について次に説明する。
【００６６】
第１工程：水張り
先ず濾過運転の準備運転として、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ７，Ｖ９，Ｖ１０を開とし、その他のバルブ（Ｖ３〜Ｖ６，Ｖ８，Ｖ１１〜Ｖ１４）を閉として、ポンプＰを駆動する。このポンプＰを駆動することにより、原水槽１内の原水が配管２，３，４を介して濾過塔１０内に導入され、この濾過塔１０内の空気がバルブＶ７から放出され、濾過塔１０内が満水状態とされる。また、濾過塔１０内の水の一部が配管４１を介して沈降物受入槽５０内に導入され、この沈降物受入槽５０内が満水状態とされた後、余剰の原水は配管５５を介して配管３に戻される。なお、この沈降物受入槽５０への水張りの初期において、バルブＶ１０を閉、バルブＶ１１を開とし、沈降物受入槽５０内の空気が配管５６から放出されるようにしてもよい。
【００６７】
第２工程：濾材撹拌
次に、バルブＶ２，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ９，Ｖ１０を開とし、その他のバルブＶ１，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ７，Ｖ８，Ｖ１１〜Ｖ１４を閉とし、ポンプＰを作動させる。これにより、濾過塔１０内の水が配管３，４，６及び配管２１，４１，５５を介して循環し、濾過層１３の濾材全体が撹拌される。
【００６８】
第３工程：沈静
次に、ポンプＰを停止すると共に、バルブＶ２，Ｖ９，Ｖ１０を開とし、それ以外のすべてのバルブを閉とする。これにより、濾過塔１０内の水が沈静化し、濾過塔１０内に上側の小粒径層１１及び下側の大粒径層１２よりなる濾過層１３が形成される。
【００６９】
第４工程：濾材層洗浄
濾過運転を開始するに先立って、濾過層１３の洗浄工程を行う。この洗浄工程にあっては、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ６，Ｖ８，Ｖ９，Ｖ１０を開、その他のバルブを閉とし、ポンプＰを駆動する。これにより、原水槽１内の原水が配管３，４、濾過層１３、配管３２の 
順に流れ、汚泥貯槽６０へ排出される。この通水を継続すると、濾過層１３の流出水水質が次第に良好になってくるので、流出水水質が規定よりも良好となった時点でこの洗浄工程を終了する。
【００７０】
なお、この洗浄運転中には、大粒径層１２の下部が配管４からの流入水により旋回流動し、旋回流動層１２ａを形成する。また、配管２１と、配管４１、沈降物受入槽５０、配管５５とを介して濾過塔１０内の水の一部が配管３へ吸い出されて循環する。後述の第５工程においても同様である。
【００７１】
第５工程：通水
そこで、第４工程の状態からバルブＶ８を閉、バルブＶ３を開とし（即ち、Ｖ１〜Ｖ３，Ｖ６，Ｖ９，Ｖ１０を開、その他のバルブを閉とし）、ポンプＰを駆動する。これにより、原水槽１内の原水が配管３，４、濾過塔１０内の濾過層１３、配管３０，３１の順に流れ、濾過水が濾過水槽３３に導入される。
【００７２】
即ち、ポンプＰを駆動することにより、原水槽１内の原水が配管２，３，４を介して濾過塔１０内に旋回方向に導入されると共に、大粒径層１２の下部の大粒径濾材の一部が水と共に配管２１を介して配管２に導入され、さらにポンプＰ、配管３を介して循環する。このように、浮上濾過運転中は、この導入された原水及び循環浮上濾材により、大粒径層１２の下部に旋回流動層１２ａが形成される。原水は、この旋回流動層１２ａを含む大粒径層１２及び小粒径層１１を通って濾過処理された後、集水管１４を通り、配管３０，３１から濾過水槽３３へ送られる。この濾過運転に際し、濾過層１３の下部が旋回流動層１２ａを形成するため、濾過層１３の下部での浮上性濾材の目詰りが抑制され、濾過層１３の洗浄頻度を著しく少なくしても、低圧損にて連続して長期に亘り濾過運転を続行することができる。濾過層１３のうち、目詰りが生じ易い下部は大粒径濾材よりなる流動層１２ａ及び大粒径層１２であるため目詰りが防止される。また、濾過層１３の上部が小粒径層１１となっているため、高精度の濾過が可能であり、これにより、高純度の濾過処理水を得ることができる。
【００７３】
上述のように、原水が旋回方向に導入されることにより濾過層１３下部に大粒径濾材の旋回流動層１２ａが形成されるが、この際、原水と共に旋回流動層１２ａに循環浮上性濾材も導入されるので、濾材が濾過層下表面へ衝突して濾過層下部を撹乱させ、旋回流動層１２ａの形成と更新を容易にする。また、濾材の衝突は濾材に付着している付着物を剥離させ、目詰りの抑制に寄与する。さらに、大粒径濾材で形成される固定層は旋回流の影響で逆円錐形となるので、最も目詰りの起こりやすい濾過層下面の面積が大きくなる。従って、この浮上濾過装置は、例えばＳＳ１０００ｍｇ／Ｌ以上のＳＳ濃度が非常に高い原水を濾過することも可能である。
【００７４】
そして、旋回流動が形成されることにより、濾過層下方の濾過塔１０内の水も旋回し、原水に含有されている比較的重質の懸濁物質、旋回流動によって濾材から剥離した濾滓がサイクロン作用によって濾過塔１０内中央部付近に集合して沈降しやすい状態になり、濾過塔１０の底へ沈降する。濾過塔１０の底部に沈降した汚泥は配管４１から沈降物受入槽５０へ排出される。
【００７５】
なお、原水導入用のポンプＰを用いて浮上性濾材を循環させる実施例を示したが、濾過塔５０の大きさ等の条件によっては、濾材循環専用のポンプを設置し、旋回流動をさらに強く起こすようにしてもよい。
【００７６】
浮上濾過運転中に沈降物受入槽５０の下部に溜まった汚泥を抜き出す際には、バルブＶ１３を開としてこの汚泥を配管５８を介して汚泥貯槽６０に抜き出す。
【００７７】
上記の如く、濾過運転を長期に亘り継続すると、次第に濾過圧損が増大してくるので、濾過層１３の逆洗を行う。
【００７８】
この逆洗に先立って、まず前記第３工程のバルブ状態として沈静化させるのが好ましい。これは、濾過層１３の下部に混在することがある小粒径濾材をなるべく濾過層１３の上側に戻し、次の排泥工程時に小粒径濾材が沈降物受入槽５０へ流出しないようにするためである。ただし、この逆洗に先立って沈静化工程は省略されてもよい。
【００７９】
第６工程：排泥
ポンプＰを停止した状態で、バルブＶ７，Ｖ９，Ｖ１３を開、その他のバルブを閉とする。これにより、濾過塔１０内の水が配管４１、沈降物受入槽５０及び配管５８を介して汚泥貯槽６０へ排出され、濾過塔１０及び沈降物受入槽５０内に沈積していた汚泥が汚泥貯槽６０へ排出される。濾過塔１０へは上部からバルブＶ７を介して空気が導入される。
【００８０】
第７工程：水張り
次に、バルブＶ２，Ｖ４，Ｖ７，Ｖ９，Ｖ１０を開、その他のバルブを閉とし、ポンプＰを駆動し、濾過水槽３３内の濾過水で濾過塔１０内を満たす。濾過塔１０内の空気はバルブＶ７を介して大気へ放出される。
【００８１】
第８工程：逆洗
そこで、バルブＶ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ９，Ｖ１０を常開とし、その他のバルブを閉とし、ポンプＰを駆動する。これにより、濾過塔１０の下部及び底部からそれぞれ配管２１及び配管４１、沈降物受入槽５０、配管５５を介して水が抜き出されると共に、この水が配管８を介して濾過塔１０の上部に導入され、濾過塔１０内の水が循環され、濾過層１３が逆洗される。なお、間欠的にバルブＶ８又はＶ１３を開弁させ、逆洗中に水の一部を配管３２又は５８を介して汚泥貯槽６０へ排出する。このように水を汚泥貯槽６０へ排出するときには濾過水槽３３内の水が配管５，３，６，８を介して濾過塔１０へ補充される。
【００８２】
バルブＶ８を開閉すると、そのときの衝撃により集水管１４も洗浄される。
【００８３】
なお、このように濾過塔１０内の水を循環させて逆洗する工程にあっては、大粒径濾材及び小粒径濾材は撹拌、混合される。この際、濾材同士が衝突し、濾材に付着した異物が剥離する。特に、濾材には比重の大きい大粒径濾材が含まれており、この大粒径濾材は衝突力が大きいことから、小粒径濾材のみしかない場合に比べて洗浄効果が大幅に向上する。
【００８４】
第９工程：フィルタ洗浄
その後、ポンプＰを停止すると共にバルブＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１４を開、その他のバルブを閉とする。また、配管５９を介して沈降物受入槽５０内に空気を吹き込む。これにより、フィルタ５１その他の沈降物受入槽５０内部が洗浄される。空気混じりの水は配管５７を介して排出される。このとき、沈降物に巻き付かれて小粒径濾材が下室５３にまで落ちてしまったとしても、空気の吹き込み効果で沈降物が小粒径濾材から剥れ、この小粒径濾材がフィルタ５１を通過して濾過塔１０に返送可能となるので、小粒径濾材が汚泥貯槽６０に排出される心配がない。なお、沈降物受入槽５０に気体を供給する手段としてバルブＶ１４付きの配管５９を設けたが、この配管５９に代えて又はこの配管５９と共に、沈降物受入槽５０に振動機を取り付けてもよい。この場合、振動機による効果で沈降物が小粒径濾材から剥れる。
【００８５】
第１０工程：排泥
その後、バルブＶ７，Ｖ９，Ｖ１３を開とし、その他のバルブを閉とする。これにより、濾過塔１０内の水が配管４１、沈降物受入槽５０、配管５８を介して汚泥貯槽６０へ排出され、濾過塔１０及び沈降物受入槽５０内の汚泥も汚泥貯槽６０へ排出される。
【００８６】
その後、好ましくは、上記第６工程〜第１０工程の一連の工程を１〜５回繰り返す。
【００８７】
その後、第１工程に復帰し、第２工程〜第４工程の各工程を経て第５工程の通水運転に移行し、濾過運転を行う。
【実施例】
【００８８】
以下に実験例及び実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００８９】
実験例１
銅製品のバフ研磨工程から排出された表１に示す水質の銅粒子含有水を用いて、沈降性を調べる実験を行った。
【００９０】
この銅粒子含有水は、茶褐色の粒状銅を含む液体であり、その色より、銅は酸化銅(Ｉ)Ｃｕ２Ｏの状態で存在していることがわかる。この銅粒子含有水中の銅粉は長時間静置で沈降するが、銅粒子の粒径がマチマチで沈降しないものは、いつまでも沈降しない。
【００９１】
【表１】
2007083179.tif 000003
【００９２】
＜Ｎｏ．１，２＞
銅イオン供給源として銅盤を硫酸で洗浄する洗浄工程から排出された、上記表１に示す水質の硫酸銅含有排水を添加して処理を行った。
【００９３】
硫酸銅含有排水をＣｕ換算添加量として表２に示す量となるように銅粒子含有水に添加して１分撹拌した後、ＮａＯＨを添加して表２に示すｐＨに調整し、３分撹拌した。その後、高分子凝集剤として栗田工業（株）製アニオン系高分子凝集剤「ＰＡ−３３１」を表２に示す量添加し、１分撹拌した後静置して、フロックの９割が沈降するに要する時間を調べ、結果を表２に示した。
【００９４】
＜Ｎｏ．３＞
硫酸銅含有排水の代りに硫酸銅五水和物の１重量％水溶液を用い、その添加量、調整ｐＨを表２に示す通りとした以外は、上記Ｎｏ．１と同様に処理を行い、結果を表２に示した。
【００９５】
＜Ｎｏ．４＞
銅粒子含有水をそのまま静置して沈降時間を調べ、結果を表２に示した。
【００９６】
＜Ｎｏ．５＞
銅粒子含有水に高分子凝集剤を表２に示す量添加するのみで静置して沈降時間を調べ、結果を表２に示した。
【００９７】
＜Ｎｏ．６，７＞
銅粒子含有水に硫酸銅含有排水の代りに塩化第二鉄を表２に示す量添加したこと以外はＮｏ．１と同様に処理を行い、結果を表２に示した。
【００９８】
【表２】
2007083179.tif 000004
【００９９】
表２より、銅粒子含有水は沈降性が悪く、そのままでは銅粒子が沈降し得ず、また、高分子凝集剤を添加しても沈降性は改善されないことが分かる（Ｎｏ．４，５）。
【０１００】
塩化第二鉄を添加することにより沈降性は改善するが、十分ではなく、また、この場合には分離汚泥中に鉄が混入するという不具合がある（Ｎｏ．６，７）。
【０１０１】
これに対して、銅イオンを添加することにより沈降性が顕著に改善され１分程度の沈降時間でフロックを沈降させることができることが分かる（Ｎｏ．１〜３）。
【０１０２】
なお、硫酸銅含有排水と高分子凝集剤を多量に添加したＮｏ．２では、沈降時間は速いが沈降汚泥は水ぶくれ状態であった。これは過剰添加された高分子凝集剤が液中に残留したためと考えられる。
【０１０３】
実施例１
表１に示す銅粒子含有水と銅イオン供給源としての硫酸銅含有排水と、高分子凝集剤として栗田工業（株）製アニオン系高分子凝集剤「ＰＡ−３３１」を用い、図１に示すフローで処理を行った。濾過装置としては図２，３に示す浮上濾過装置を用いた。この浮上濾過装置の仕様は下記の通りである。
【０１０４】
＜浮上濾過装置＞
濾過塔１０：直径３００ｍｍ×高さ１０００ｍｍの円筒状
濾材層高：大粒径層（１２，１２ａ）２５０ｍｍ
小粒径層（１１）        ２５０ｍｍ
沈降物受入槽：直径１５０ｍｍ×高さ６００ｍｍの円筒状
【０１０５】
混合槽６１で銅粒子含有水に硫酸銅含有排水を銅イオン換算添加量が５０ｍｇ−Ｃｕ／Ｌとなるように添加して１分間撹拌混合した後、ｐＨ調整槽６２でＮａＯＨを添加して３分間撹拌混合してｐＨ９．２６に調整し、その後高分子凝集剤を０．４ｍｇ／Ｌをライン注入して浮上濾過装置で固液分離した。このときの通水ＬＶは１０ｍ／ｈｒとした。
【０１０６】
この結果、浮上濾過装置では半分以上のフロックは沈降し、残部が浮上濾材層に供給されて捕捉された。このときの浮上濾過装置における差圧の経時変化は図４に示す通りであった。また、得られた処理水（浮上濾過装置の濾過水）の水質と分離汚泥（浮上濾過装置の沈降物受入槽内に溜った汚泥）の濃度は表３に示す通りであった。
【０１０７】
実施例２
実施例１において、浮上濾過装置の通水ＬＶを２０ｍ／ｈｒとしたこと以外は同様に処理を行った。このときの浮上濾過装置における差圧の経時変化は図５に示す通りであった。また、処理水の水質、汚泥濃度は表３に示す通りであった。
【０１０８】
【表３】
2007083179.tif 000005
【０１０９】
実施例１，２の結果から次のことが分かる。
【０１１０】
銅粒子含有水に硫酸銅含有排水を添加してｐＨアルカリ性に調整することにより、銅粒子を水酸化銅のフロックに取り込んで沈降性を改善することができ、これを固液分離することにより、良好な水質の処理水が得られるが、その際の浮上濾過装置の通水ＬＶは処理効率に影響し、ＬＶ２０ｍ／ｈｒで行った実施例２では、大部分のフロックは沈降せずに浮上濾材層に供給されるため、急速に差圧が上昇して濾過不能となった。また、汚泥濃度も低く、処理水への若干のＳＳの流出も認められた。
【０１１１】
これに対して、通水ＬＶ１０ｍ／ｈｒで処理した実施例１では、半分以上のフロックは沈降し、残りが浮上濾材層に供給されたため、差圧の上昇もそれほど大きくなく、３０分以上の運転継続が可能であった。
【０１１２】
また、汚泥も高濃度に圧密されており、その後の脱水処理に有利であり、処理水のＳＳ濃度も低く、良好な水質の処理水が得られた。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の銅粒子含有水の処理方法及び装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】本発明におけるフロックの固液分離に好適な濾過装置の一例を示す系統図である。
【図３】図２の濾過塔の水平断面図である。
【図４】実施例１における浮上濾過装置の濾過差圧の経時変化を示すグラフである。
【図５】実施例２における浮上濾過装置の濾過差圧の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１４】
１  原水槽
１０  濾過塔
１１  小粒径層
１２  大粒径層
１２ａ  流動層
１３  濾過層
３３  濾過水槽
５０  沈降物受入槽
６０  汚泥貯槽 
６１  混合槽
６２  ｐＨ調整槽
６３  濾過装置
６４  処理水層
６５  汚泥槽
６６  脱水機
【図１】
2007083179.tif 000006
【図２】
2007083179.tif 000007
【図３】
2007083179.tif 000008
【図４】
2007083179.tif 000009
【図５】
2007083179.tif 000010