(57)【要約】【課題】化学工業、アルミニウムの表面洗浄工程等で発生するアルミニウム含有排水や、アルミニウム系無機凝集剤を用いる排水処理で発生するアルミニウム含有排水から高密度で沈降性に優れた汚泥を得、これを効率的に沈殿分離するアルミニウム含有排水の処理方法及び処理装置を提供する。【解決手段】アルミニウム含有排水又はアルミニウム系無機凝集剤が添加された排水を凝集沈殿処理する方法において、ｐＨ９〜１２の条件下に該排水に炭酸ガスを含むガスを曝気する。曝気後の排水を、ｐＨ５．８〜８．６に調整し、高分子凝集剤を添加して凝集沈殿処理する。ｐＨ９〜１２のアルカリ条件下で炭酸ガスを含むガスを吹き込むことにより、水酸化アルミニウムフロックの濃縮を促進し、高密度で沈降に優れた凝集汚泥を得ることができ、これを効率的に沈殿分離することができる。【選択図】図１
2012170905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム含有排水又はアルミニウム系無機凝集剤が添加された排水を凝集沈殿処理する方法において、ｐＨ９〜１２の条件下に該排水に炭酸ガスを含むガスを曝気することを特徴とするアルミニウム含有排水の処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記炭酸ガスを含むガスが空気であることを特徴とするアルミニウム含有排水の処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記曝気後の排水を、ｐＨ５．８〜８．６に調整し、高分子凝集剤を添加して凝集沈殿処理することを特徴とするアルミニウム含有排水の処理方法。
【請求項４】
アルミニウム含有排水又はアルミニウム系無機凝集剤が添加された排水を凝集沈殿処理する装置において、該排水をｐＨ９〜１２に調整する手段と、ｐＨ調整された排水に炭酸ガスを含むガスを曝気する手段とを備えることを特徴とするアルミニウム含有排水の処理装置。
【請求項５】
請求項４において、前記炭酸ガスを含むガスが空気であることを特徴とするアルミニウム含有排水の処理装置。
【請求項６】
請求項４又は５において、前記曝気後の排水を、ｐＨ５．８〜８．６に調整する手段と、ｐＨ調整された排水に高分子凝集剤を添加して凝集沈殿処理する手段とを備えることを特徴とするアルミニウム含有排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学工業、アルミニウムの表面洗浄工程等で発生するアルミニウム含有排水や、アルミニウム系無機凝集剤を用いる排水処理で発生するアルミニウム含有排水から、高密度で沈降性に優れた汚泥を得、これを効率的に沈殿分離するアルミニウム含有排水の処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学工業や、アルミニウムの表面洗浄工程からは、アルミニウムを含有する排水が発生する。また、各種の水処理分野において、ＳＳ除去やフッ素処理、色度処理等の目的で、アルミニウム系無機凝集剤を用いて排水を凝集処理する工程からは、アルミニウムを含有する凝集処理水が発生する。
【０００３】
従来、アルミニウム含有排水は、ｐＨ調整により中性付近で水酸化アルミニウムの不溶化物を生成させた後、これを固液分離することにより処理されている。
また、ＳＳ除去や、色度処理にアルミニウム系凝集剤を用いる場合は、排水にアルミニウム系凝集剤を添加した後、ｐＨ調整により排水を中性付近として水酸化アルミニウムの不溶化物を生成させた後、固液分離することにより処理が行われている。
即ち、水中のアルミニウムイオンは、ｐＨ中性付近で以下の反応により水酸化アルミニウムとして析出する。
Ａｌ３＋  ＋  ３ＯＨ−  →  Ａｌ(ＯＨ)３
例えば、特許文献１の実施例１には、アルミニウム含有排水に不溶化剤として苛性ソーダを添加して、ｐＨ６．０〜６．５で不溶化処理することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５５２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アルミニウム含有排水やアルミニウム系無機凝集剤を添加した排水を、ｐＨ中性付近で不溶化して得られる水酸化アルミニウム汚泥は、ゲル状で、一般的に密度が低く、濃縮性、沈降性が悪い。
このため、固液分離のための沈殿槽が大きくなるという課題がある。
また、沈殿槽から引き抜かれる汚泥は、水を多く含み、次の脱水工程に供する汚泥容量が大きくなることから、脱水機の設備容量も大きくする必要があるという課題もある。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、化学工業、アルミニウムの表面洗浄工程等で発生するアルミニウム含有排水や、アルミニウム系無機凝集剤を用いる排水処理で発生するアルミニウム含有排水から、高密度で沈降性に優れた汚泥を得、これを効率的に沈殿分離するアルミニウム含有排水の処理方法及び処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、従来、アルミニウム含有排水中のアルミニウムの水酸化物フロックを生成させる場合、通常、ｐＨ５〜７．５程度が最適とされていたが、このｐＨを９以上とし、ここへ炭酸ガスを含むガスを曝気することにより、高密度で沈降性に優れたフロックが得られることを見出した。
なお、高濃度のアルミン酸溶液に炭酸ガスを吹き込むと、以下の反応により、結晶性の高い水酸化アルミニウムが析出、沈降するとされているが、排水処理に一般的に供される程度のアルミニウムの希薄溶液において、このようなことは知られていない。
ＮａＡｌＯ２  ＋  ２Ｈ２Ｏ  ＋  ＣＯ２  →  Ａｌ(ＯＨ)３  ＋  ＮａＨＣＯ３
【０００８】
本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。
【０００９】
［１］  アルミニウム含有排水又はアルミニウム系無機凝集剤が添加された排水を凝集沈殿処理する方法において、ｐＨ９〜１２の条件下に該排水に炭酸ガスを含むガスを曝気することを特徴とするアルミニウム含有排水の処理方法。
【００１０】
［２］  ［１］において、前記炭酸ガスを含むガスが空気であることを特徴とするアルミニウム含有排水の処理方法。
【００１１】
［３］  ［１］又は［２］において、前記曝気後の排水を、ｐＨ５．８〜８．６に調整し、高分子凝集剤を添加して凝集沈殿処理することを特徴とするアルミニウム含有排水の処理方法。
【００１２】
［４］  アルミニウム含有排水又はアルミニウム系無機凝集剤が添加された排水を凝集沈殿処理する装置において、該排水をｐＨ９〜１２に調整する手段と、ｐＨ調整された排水に炭酸ガスを含むガスを曝気する手段とを備えることを特徴とするアルミニウム含有排水の処理装置。
【００１３】
［５］  ［４］において、前記炭酸ガスを含むガスが空気であることを特徴とするアルミニウム含有排水の処理装置。
【００１４】
［６］  ［４］又は［５］において、前記曝気後の排水を、ｐＨ５．８〜８．６に調整する手段と、ｐＨ調整された排水に高分子凝集剤を添加して凝集沈殿処理する手段とを備えることを特徴とするアルミニウム含有排水の処理装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ｐＨ９〜１２のアルカリ条件下で炭酸ガスを含むガスを吹き込むことにより、水酸化アルミニウムフロックの濃縮を促進し、高密度で沈降に優れた凝集汚泥を得ることができ、これを効率的に沈殿分離することができる。
例えば、凝集汚泥の沈降性については、ｐＨアルカリ性で空気曝気を行った後掲の実施例１では、このような空気曝気を行っていない比較例１に比べて、沈降性の程度を示すＳＶ（２４ｈ）が１／９にも改善されており、また、汚泥密度も約９倍に向上している。
【００１６】
本発明では、このように、沈降性に優れた凝集汚泥を得ることができることから、沈殿槽の容量を小さくすることができ、また、得られる分離汚泥は高密度で含水量が少ないことから、脱水工程への汚泥の移送量も少なく、また、脱水機の設備容量も小さくて足り、効率的な脱水を行って低含水率の脱水ケーキを容易に得ることができる。
【００１７】
また、本発明の実施に当っては、既存の凝集沈殿設備にアルカリ性で曝気する反応槽を追加するのみでよく、或いはアルミニウム系無機凝集剤を添加する反応槽にアルカリ添加手段と曝気手段とを設けるのみでよく、既存の設備にも容易に適用することができる。
【００１８】
本発明において、炭酸ガスを含むガスとしては、空気を用いることができる（請求項２，５）。
また、曝気後は、ｐＨ５．８〜８．６の中性で高分子凝集剤を添加して凝集沈殿処理することにより、高密度で沈降性に優れた分離汚泥を得ると共に、分離水として清澄度の高い処理水を得ることができる（請求項３，６）。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のアルミニウム含有排水の処理方法及び処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】実施例１〜３及び比較例１〜３における排水Ａｌ濃度と汚泥のＳＳとの関係を示すグラフである。
【図３】実施例１〜３及び比較例１〜３における排水Ａｌ濃度と汚泥のＳＶ（２４ｈ）との関係を示すグラフである。
【図４】実施例１〜３及び比較例１〜３における排水Ａｌ濃度と沈降汚泥濃度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明のアルミニウム含有排水の処理方法及び処理装置を詳細に説明する。
【００２１】
本発明で処理する排水は、化学工業や、アルミニウムの表面洗浄工程等から排出されるアルミニウム含有排水、或いは、アルミニウム含有排水又はアルミニウムを含有しない排水に、ＳＳ除去、フッ素処理、色度処理等の目的で、硫酸バンド（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系無機凝集剤が添加された排水（以下、これらを含めて「アルミニウム含有排水」と称す。）である。本発明で処理するアルミニウム含有排水には、アルミニウム以外にフッ素、その他の成分が含まれていてもよい。
【００２２】
本発明では通常、このアルミニウム含有排水に水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリを添加してｐＨ９〜１２、好ましくはｐＨ９〜１０にｐＨ調整する。このｐＨが９より低いと、結晶性の高い水酸化アルミニウムのフロックを形成し得ず、本発明による効果が得られない。ｐＨが高過ぎると、水酸化アルミニウムがアルミン酸となって溶解するため、ｐＨは１２以下とする。アルミニウム含有排水が、ｐＨ１２以上となっている場合は、炭酸ガスを含むガスを曝気しながら酸を添加してｐＨ９〜１２にｐＨ調整する。
【００２３】
ｐＨ調整したアルミニウム含有排水に曝気する炭酸ガスを含むガスの炭酸ガス濃度としては、１００ｐｐｍ以上であることが、処理効率の面で好ましい。このような炭酸ガスを含むガスとしては、空気を用いるのが簡便かつ安価であるが、排水処理設備に近接して、炭酸ガスを含む排ガスを発生させる設備が存在する場合には、この排ガスを曝気してもよい。
【００２４】
ｐＨ調整したアルミニウム含有排水に炭酸ガスを含むガスを曝気することにより、排水中に生成した水酸化アルミニウムのフロックの濃縮が進み、高密度で沈降性に優れたフロックが形成される。この曝気量は排水の種類、曝気するガスの種類、アルミニウム濃度等により適宜決定されるが、空気曝気を行う場合、排水量に対して単位時間に１〜５ｍ３−空気／ｍ３−排水／ｍｉｎ程度で、１〜２４時間程度の曝気を行うことが好ましい。曝気量が少ないとフロックの濃縮が十分に進行せず、曝気量が多過ぎても曝気量の増加に見合う効果は得られず、徒に曝気コストが嵩み、また、処理時間が長くなるなど、好ましくない。
【００２５】
なお、炭酸ガスを含むガスを曝気することにより排水のｐＨは若干変化するため、必要に応じて曝気中にｐＨ９〜１２の範囲を維持するようにｐＨ調整を行うことが好ましい。
【００２６】
上記曝気後は、排水に塩酸、硫酸等の酸を添加して、ｐＨ５．８〜８．６の中性にｐＨ調整し、高分子凝集剤を添加して凝集沈殿処理することが清澄度の高い処理水を得る上で好ましい。
【００２７】
高分子凝集剤としては、アニオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤のいずれも用いることができ、中性域の処理であることから、アニオン系高分子凝集剤を用いることが好ましい。
【００２８】
高分子凝集剤の添加量は、用いる高分子凝集剤の種類、被処理排水の性状等によっても異なるが、通常０．５〜３ｍｇ／Ｌ程度である。
【００２９】
本発明は、既存の凝集沈殿設備にも容易に適用することができ、例えば、本発明のアルミニウム含有排水の処理装置は図１のような構成とすることができる。
図１において、１は反応槽、２は中和槽、３は凝集槽、４は沈殿槽であり、排水（この排水はアルミニウム含有排水であってもアルミニウムを含有しない排水であってもよい）は、反応槽１でアルミニウム系無機凝集剤が添加されると共にアルカリが添加されてｐＨ９〜１２に調整され、かつ、散気管１Ａで空気が曝気される。曝気処理水は次いで中和槽で酸が添加されてｐＨ５．８〜８．６に調整された後、凝集槽３で高分子凝集剤が添加されて凝集処理される。凝集処理水は沈殿槽４で固液分離され、上澄液（分離水）が処理水として取り出されると共に、高密度の分離汚泥が抜き出される。この分離汚泥は、通常更に脱水工程へ移送されて脱水処理される。
【実施例】
【００３０】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３１】
なお、以下において凝集汚泥の性状等は以下の方法で評価した。
＜ＳＳ＞
ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２  １４．１により求めた。
＜ＳＶ（２４ｈ）＞
凝集汚泥をメスシリンダ内に静置し、２４時間経過後のＳＶ（フラッジボリーム：凝集汚泥全容量に占めるＳＳ層の割合）を百分率で求めた。
＜沈降汚泥濃度＞
下記式により算出した。
沈降汚泥濃度＝｛汚泥のＳＳ濃度／ＳＶ（２４ｈ）｝×１００
また、水中のＡｌ濃度はＪＩＳ  Ｋ  ０１０２  ５８．４（ＩＣＰ発光分光分析法）により測定した。
【００３２】
［実施例１〜３］
染色排水に無機凝集剤として硫酸バンドを添加した、表１に示すＡｌ濃度のＡｌ含有凝集処理排水に、水酸化ナトリウムを添加してｐＨ９に調整し、その後空気曝気を２ｍ３／ｍ３／ｍｉｎの条件で一昼夜（２４時間）行った。曝気後、硫酸を添加してｐＨ７に調整し、アニオン系高分子凝集剤（栗田工業株式会社製「クリフロックＰＡ３３１」）を１ｍｇ／Ｌ添加して凝集汚泥を沈殿槽で固液分離した。
得られた凝集汚泥の性状と固液分離で得られた上澄液のＡｌ濃度を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2012170905.tif 000003
【００３４】
［比較例１〜３］
実施例１〜３において、ｐＨ９に調整しての空気曝気を行わず、Ａｌ含有凝集処理排水を直接ｐＨ７に調整してアニオン系高分子凝集剤を添加したこと以外はそれぞれ同様に処理を行い、得られた凝集汚泥の性状と上澄水のＡｌ濃度を表２に示した。
【００３５】
【表２】
2012170905.tif 000004
【００３６】
上記実施例１〜３及び比較例１〜３における排水Ａｌ濃度と凝集汚泥のＳＳ、ＳＶ（２４ｈ）、沈降汚泥濃度との関係を図２〜４に示す。これらの結果より、ｐＨアルカリ性で空気曝気を行うことにより、高密度で沈降性に優れた凝集汚泥を得ることができることが分かる。
【００３７】
［実施例４、比較例４，５］
Ａｌ濃度１０８ｍｇ／Ｌのアルミニウム表面洗浄排水に水酸化ナトリウムを添加して表３に示すｐＨに調整し、その後空気曝気を２ｍ３／ｍ３／ｍｉｎの条件で一昼夜（２４時間）行った。曝気後、硫酸を添加してｐＨ７に調整し、アニオン系高分子凝集剤（栗田工業株式会社製「クリフロックＰＡ３３１」）を１ｍｇ／Ｌ添加して凝集汚泥を沈殿槽で固液分離した。
得られた凝集汚泥の性状と固液分離で得られた上澄液のＡｌ濃度を表３に示す。
【００３８】
【表３】
2012170905.tif 000005
【００３９】
表３より、空気曝気時の排水ｐＨを９以上とすることにより、凝集汚泥の沈降性、汚泥密度を格段に高めることができることが分かる。
【符号の説明】
【００４０】
１  反応槽
２  中和槽
３  凝集槽
４  沈殿槽
【図１】
2012170905.tif 000006
【図２】
2012170905.tif 000007
【図３】
2012170905.tif 000008
【図４】
2012170905.tif 000009