JP2017196577A - 廃水の処理方法及び廃水処理剤 - Google Patents

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英則 佐々木
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Abstract

【課題】
各種産業廃水の浄化効果に優れ、生成する凝集スラッジの量(スラッジボリューム)の極小化に優れる廃水の処理方法を提供することである。
【解決手段】
カチオン水溶性高分子(A)、無機多価金属塩(B)及び非金属アンモニウム塩(C)からなる混合水溶液を廃水に添加し混合する工程(1);
工程(1)に引き続き、アニオン高分子凝集剤(D)を添加し、混合する工程(2);
並びに工程(2)に引き続き、固液分離する工程(3)を含むことを特徴とする廃水の処理方法を用いる。
カチオン水溶性高分子(A)、無機多価金属塩(B)の酸化物換算値及び非金属アンモニウム塩(C)の含有比率(A/B/C)が0.2〜13/60〜99.5/0.3〜38である混合水溶液を用いることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は廃水の処理方法及び廃水処理剤に関する。
「ポリジメチルジアリルアンモニウムクロライドと硫酸イオンをSOとして1〜5重量%含有するポリ塩化アルミニウムとの混合物を用いて凝集処理することを特徴とする銑鉄鋳物製造廃水の処理方法」(特許文献1)が知られている。
特開平6−182354号公報
しかし、従来の廃水の処理方法では、各種産業廃水の浄化は十分でないという問題がある。また、生成する凝集スラッジの量(スラッジボリューム)の極小化が不十分であるという問題がある。
本発明の目的は、各種産業廃水の浄化効果に優れ、生成する凝集スラッジの量(スラッジボリューム)の極小化に優れる廃水の処理方法を提供することである。
本発明の廃水の処理方法の特徴は、カチオン水溶性高分子(A)、無機多価金属塩(B)及び非金属アンモニウム塩(C)からなる混合水溶液を廃水に添加し混合する工程(1);
工程(1)に引き続き、アニオン高分子凝集剤を添加し、混合する工程(2);
並びに工程(2)に引き続き、固液分離する工程(3)を含む点を要旨とする。
本発明の廃水処理剤の特徴は、カチオン水溶性高分子(A)、無機多価金属塩(B)、非金属アンモニウム塩(C)及び水からなる点を要旨とする。
本発明の廃水の処理方法は、各種産業廃水の浄化効果に優れ、生成する凝集スラッジの量(スラッジボリューム)の極小化に優れる。
本発明の廃水処理剤は、各種産業廃水の浄化効果に優れ、生成する凝集スラッジの量(スラッジボリューム)の極小化に優れる。
カチオン水溶性高分子(A)としては、公知のカチオン性高分子凝集剤が含まれ(たとえば、高分子薬剤入門、409〜418頁、三洋化成工業株式会社、1992年発行、特開2003−251107号公報、特開2012−86117号公報等に記載されたもの)、たとえば、カチオン性アクリル水溶性高分子、カチオン性ジアリルアミン水溶性高分子、グアニジン縮合水溶性高分子、アミン縮合水溶性高分子及びその他の含窒素水溶性高分子が使用できる。
カチオン性アクリル水溶性高分子としては、ハロゲン化トリメチルアンモニオエチル(メタ)アクリレートの単独重合体、ハロゲン化トリメチルアンモニオエチル(メタ)アクリレート/アクリルアミド共重合体、ハロゲン化トリメチルアンモニオエチル(メタ)アクリレート/ハロゲン化ジメチルベンジルアンモニオエチル(メタ)アクリレート共重合体、トリメチルアンモニオエチル(メタ)アクリルアミドメチル硫酸塩/アクリロニトリル共重合体、トリメチルアンモニオエチル(メタ)アクリレートメチル硫酸塩/ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート共重合体、ハロゲン化トリメチルアンモニオエチル(メタ)アクリレート/アクリルアミド/(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリレート/アクリルアミド共重合体、ハロゲン化トリメチルアンモニオエチル(メタ)アクリレート/ハロゲン化ジメチルベンジルアンモニオエチル(メタ)アクリレート共重合体及びこれらの部分微架橋体等が挙げられる。
カチオン性ジアリルアミン水溶性高分子としては、ハロゲン化ジアリルジメチルアンモニウム重合体、ハロゲン化ジアリルジメチルアンモニウム/二硫化硫黄共重合体及びこれらの部分微架橋体等が挙げられる。
グアニジン縮合水溶性高分子としては、ジシアンジアミド/ホルマリン縮合物及びビスシアノグアニジノメタン/ホルマリン縮合物等が挙げられる。
アミン縮合水溶性高分子としては、ジメチルアミン/エピハロヒドリン縮合物及びエチレンジアミン/ジベンジルハライド縮合物等が挙げられる。
その他の含窒素水溶性高分子としては、ポリビニルイミダゾリン塩、ポリアミジン塩、ポリアリルアミン塩及びポリエチレンイミン塩等が挙げられる。
これらのカチオン水溶性高分子のうち、各種産業廃水の浄化効果及び生成する凝集スラッジの量(スラッジボリューム)の極小化の観点から、カチオン性アクリル水溶性高分子及びカチオン性ジアリルアミン水溶性高分子が好ましく、さらに好ましくはハロゲン化トリメチルアンモニオエチル(メタ)アクリレートの単独重合体、ハロゲン化トリメチルアンモニオエチル(メタ)アクリレート/アクリルアミド共重合体、トリメチルアンモニオエチル(メタ)アクリルアミドメチル硫酸塩/アクリロニトリル共重合体、ハロゲン化トリメチルアンモニオエチル(メタ)アクリレート/アクリルアミド/(メタ)アクリル酸共重合体、ハロゲン化ジアリルジメチルアンモニウム重合体、ハロゲン化ジアリルジメチルアンモニウム/二硫化硫黄共重合体及びこれらの部分微架橋体、特に好ましくはクロロトリメチルアンモニオエチル(メタ)アクリレートの単独重合体、クロロトリメチルアンモニオエチル(メタ)アクリレート/アクリルアミド共重合体、クロロトリメチルアンモニオエチル(メタ)アクリレート/アクリルアミド/(メタ)アクリル酸共重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド/二硫化硫黄共重合体及びこれらの部分微架橋体、最も好ましくはジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド/二硫化硫黄共重合体及びこれらの部分微架橋体である。
無機多価金属塩(B)としては、廃水処理に用いられる公知の無機多価金属塩(無機凝集剤)が含まれ、無機アルミニウム塩{硫酸アルミニウム(硫酸バンド)、ポリ塩化アルミニウム(PAC)及びアルミニウムクロロハイドレート(ACH)等}及び無機鉄塩{塩化第二鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸鉄及び鉄明礬等}等が使用できる。これらのうち、各種産業廃水の浄化効果及び生成する凝集スラッジの量(スラッジボリューム)の極小化の観点から、無機アルミニウム塩が好ましく、さらに好ましくは硫酸アルミニウム(硫酸バンド)及びポリ塩化アルミニウム(PAC)である。
非金属アンモニウム塩(C)としては、金属を含まない公知のアンモニウム塩が含まれ、無機酸アンモニウム{硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウム及びスルファミン酸アンモニウム等}及び有機酸アンモニウム{酢酸アンモニウム、シュウ酸アンモニウム及びリンゴ酸アンモニウム等}等が使用できる。これらのうち、各種産業廃水の浄化効果及び生成する凝集スラッジの量(スラッジボリューム)の極小化の観点から、無機酸アンモニウムが好ましく、さらに好ましくは硫酸アンモニウム及びリン酸亜アンモニウムである。
アニオン高分子凝集剤(D)としては、公知のアニオン性高分子凝集剤が含まれ(たとえば、高分子薬剤入門、409〜418頁、三洋化成工業株式会社、1992年発行、特開2003−251107号公報、特開2012−86117号公報等に記載されたもの)、たとえば、アクリルアミド/(メタ)アクリル酸塩共重合体、アクリルアミド/(メタ)アクリル酸塩/2−アクリルアミド−2,2’−ジメチルプロパンスルホン酸塩(別名:2−アクリロイルアミノ−2,2’−ジメチルプロパン−1−スルホン酸塩)共重合体が使用できる。これらのうち、各種産業廃水の浄化効果及び生成する凝集スラッジの量(スラッジボリューム)の極小化の観点から、アクリルアミド/アクリル酸塩共重合体、アクリルアミド/アクリル酸塩/2−アクリルアミド−2,2’−ジメチルプロパンスルホン酸塩が好ましく、さらに好ましくはアクリルアミド/アクリル酸ナトリウム塩共重合体、アクリルアミド/アクリル酸ナトリウム塩/2−アクリルアミド−2,2’−ジメチルプロパンスルホン酸塩である。
アニオン高分子凝集剤(D)は、水溶液であることが好ましく、水溶液濃度は0.05〜0.2重量%程度である。
カチオン水溶性高分子(A)、無機多価金属塩(B)の酸化物換算値及び非金属アンモニウム塩(C)の含有比率(A/B/C)は、0.2〜13/60〜99.5/0.3〜38が好ましく、さらに好ましくは0.5〜5/68〜99/0.5〜30である。この含有比率であると、各種産業廃水の浄化効果がさらに良好となり、生成する凝集スラッジの量(スラッジボリューム)の極小化がさらに良好となる。
無機多価金属塩(B)の酸化物換算値とは、本業界で用いられている換算値であり、金属酸化物の重量に換算した値である。たとえば、硫酸アルミニウム(硫酸バンド)であれば、JIS K1450−1996に準拠してAlとして換算され、ポリ塩化アルミニウム(PAC)であれば、JIS K1475−1996に準拠してAlとして換算され、その他の無機多価金属塩も同様に換算される。
混合水溶液に含まれる水の含有量は、取り扱い性等によって適宜決定できる。
工程(1)において、カチオン水溶性高分子(A)、無機多価金属塩(B)及び非金属アンモニウム塩(C)からなる混合水溶液は廃水に添加されれば制限がなく公知の方法等が適用でき、連続添加してもよく、断続添加してもよい。また、混合は、均一混合されれば制限がなく公知の方法等が適用でき、機械的な強制攪拌等によってもよく、廃水の流れや落差等による自然混合等によるものでもよい。
上記の混合水溶液の添加量は、廃水の汚染具合等によって適宜決定できるが、カチオン水溶性高分子(A)が0.1〜20(好ましくは0.2〜10)ppmになる濃度、無機多価金属塩(B)の酸化物換算値が5〜1000(10〜500)ppmになる濃度、非金属アンモニウム塩(C)が0.5〜20(1〜10)ppmとなる濃度が好ましい。
工程(2)において、アニオン高分子凝集剤(D)の添加、混合も工程(1)と同様に制限がなく、公知の方法等が適用できる。
アニオン高分子凝集剤(D)の添加量は、廃水の汚染具合等によって適宜決定できるが、0.1〜10ppm程度が好ましい。
工程(1)及び(2)において、他の助剤を併用してもよい。他の助剤としては、pH調整剤(苛性ソーダ等)、キレート剤(ニトリロ三プロピオン酸:NTP)、浮上促進剤、消臭剤、消泡剤、脱色剤及び濾過助剤等が挙げられる。
工程(3)において、固液分離は廃水中に含まれる固体成分と液体成分とを分離できれば制限がなく公知の固液分離(重力による沈殿分離、浮上濃縮、機械濃縮及び濾過分離)法等が適用できる。
本発明の廃水の処理方法において、廃水は、カチオン水溶性高分子(A)、無機多価金属塩(B)及び非金属アンモニウム塩(C)からなる混合水溶液と混合処理{工程(1)}され、ついでアニオン高分子凝集剤(D)と混合処理{工程(2)}される。すなわち、工程(1)において、廃水中の汚染物質が混合水溶液により微少な凝結体を形成し、工程(2)において、微少な凝結体がアニオン高分子凝集剤によって大きな凝集体となって、固液分離(沈殿分離又は浮上分離)が容易となる。
工程(1)において、カチオン水溶性高分子(A)、無機多価金属塩(B)及び非金属アンモニウム塩(C)からなる混合水溶液を廃水に添加し混合するかわりに、カチオン水溶性高分子(A)、無機多価金属塩(B)及び非金属アンモニウム塩(C)を別々に廃水に添加し混合しても、本発明の効果を奏し得ない。すなわち、カチオン水溶性高分子(A)、無機多価金属塩(B)及び非金属アンモニウム塩(C)の三成分を混合水溶液として用いることにより本発明の効果を奏することができる。この混合水溶液中でこれらの三成分間で何らかの相互作用が生じているものと推察される。
本発明の廃水処理剤は、カチオン水溶性高分子(A)、無機多価金属塩(B)、非金属アンモニウム塩(C)及び水からなる、すなわち、上記の混合水溶液と同じである。
本発明の廃水処理剤(上記の混合水溶液)の製造方法は、カチオン水溶性高分子(A)、無機多価金属塩(B)、非金属アンモニウム塩(C)及び水が均一混合されれば制限がない。混合温度にも制限はないが、5〜40℃程度が好ましい。
本発明の廃水の処理方法及び廃水処理剤は、COD成分を含む廃水(たとえば、食品加工廃水、染色廃水、メッキ廃水、化学工場廃水、製紙廃水、金属加工廃水、生活廃水、屎尿の三次処理廃水及び畜産廃水等)等を処理するのに適している。
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、特記しない限り、%は重量%を意味する。
実施例及び比較例において使用したカチオン水溶性高分子(A)、無機多価金属塩(B)、非金属アンモニウム塩(C)及びアニオン高分子凝集剤(D)はそれぞれ次の通りである。
カチオン水溶性高分子(a1):ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド系カチオン水溶性高分子(株式会社エス・エヌ・エフ、DB45SH)の0.3%水溶液
カチオン水溶性高分子(a2):メタクリロイルエチルトリメチルアンモニウムクロライド系カチオン水溶性高分子(三洋化成工業株式会社、サンフロックc−009p、「サンフロック」は同社の登録商標である。)の0.3%水溶液
無機多価金属塩(b1):ポリ塩化アルミニウム水溶液(PAC水溶液、Alとして10%、浅田化学工業株式会社)
無機多価金属塩(b2):硫酸アルミニウム水溶液(硫酸バンド水溶液、Alとして8%、浅田化学工業株式会社)
非金属アンモニウム塩(c1):硫酸アンモニウムの0.2%水溶液
非金属アンモニウム塩(c2):塩化アンモニウムの0.2%水溶液
アニオン高分子凝集剤(d1):アクリルアミド系アニオン高分子凝集剤(三洋化成工業株式会社、サンフロックAH−2025p)
アニオン高分子凝集剤(d2):アクリルアミド系アニオン高分子凝集剤(三洋化成工業株式会社、サンフロックAS−110p)
<実施例1>
カチオン水溶性高分子(a1)1.25g、無機多価金属塩(b1)1.25g及び非金属アンモニウム塩(c1)1gを均一混合して本発明の廃水処理剤(混合水溶液)<1>を調製した。
A社化学工場廃水(淡褐色濁状、SS110ppm、COD420ppm、pH6.9)500mlに廃水処理剤<1>の全量を添加し、ジャーテスター(宮本理研工業株式会社、JMD−6HSA)で200rpm1分間攪拌混合した後、アニオン高分子凝集剤(d1)の0.1%水溶液2.5gを添加し、ジャーテスターで200rpm1分間攪拌混合した。攪拌停止し直ちに、処理水を500mlメスシリンダーに移して3分間静置した後、スラッジボリューム(生成する凝集スラッジの廃水全体に対する容量%)を計測した。また、JIS K0102:2016に準拠して、上澄み液の外観、SS及びCOD(過マンガン酸カリウム法)を評価した。
<実施例2〜9>
「カチオン水溶性高分子(a1)1.25g、無機多価金属塩(b1)1.25g及び非金属アンモニウム塩(c1)1g」を表1に記載した成分及び使用量に変更したこと以外、実施例1と同様にして、本発明の廃水処理剤(混合水溶液)<2>〜<9>を調製した。
廃水処理剤<1>を廃水処理剤<2>〜<9>に変更したこと、アニオン高分子凝集剤(d1)を表2に記載したアニオン高分子凝集剤(d1)又は(d2)に変更したこと以外、実施例1と同様にして、廃水を処理して、処理水を500mlメスシリンダーに移して3分間静置した後、スラッジボリューム(生成する凝集スラッジの廃水全体に対する容量%)を計測した。また、JIS K0102:2016に準拠して、上澄み液の外観、SS及びCOD(過マンガン酸カリウム法)を評価した。
<比較例1>
「A社化学工場廃水500mlに廃水処理剤<1>の全量を添加すること」を「カチオン水溶性高分子(a1)1.25g、無機多価金属塩(b1)1.25g及び非金属アンモニウム塩(c1)1g(実施例1で用いた成分と同じ)をそれぞれ順に、A社化学工場廃水(淡褐色濁状、SS110ppm、COD420ppm、pH6.9)500mlに添加すること」に変更したこと以外、実施例1と同様に廃水を処理して、処理水を500mlメスシリンダーに移して3分間静置した後、スラッジボリューム(生成する凝集スラッジの廃水全体に対する容量%)を計測した。また、JIS K0102:2016に準拠して、上澄み液の外観、SS及びCOD(過マンガン酸カリウム法)を評価した。
<比較例2〜4>
「カチオン水溶性高分子(a1)1.25g、無機多価金属塩(b1)1.25g及び非金属アンモニウム塩(c1)1g」を表1に記載した成分及び使用量に変更したこと以外、実施例1と同様にして、比較用の廃水処理剤(混合水溶液)<h1>〜<h3>を調製した。
廃水処理剤<1>を廃水処理剤<h1>〜<h3>に変更したこと以外、実施例1と同様にして、廃水を処理して、処理水を500mlメスシリンダーに移して3分間静置した後、スラッジボリューム(生成する凝集スラッジの廃水全体に対する容量%)を計測した。また、JIS K0102:2016に準拠して、上澄み液の外観、SS及びCOD(過マンガン酸カリウム法)を評価した。
Figure 2017196577
表中の数字の単位はgであるが、カッコ内の数字はカチオン水溶性高分子(A)、無機多価金属塩(B)の酸化物換算値及び非金属アンモニウム塩(C)の含有比率(A/B/C)を示す。
Figure 2017196577
本発明の廃水処理剤(混合水溶液)を用いて、本発明の廃水の処理方法を適用すると、比較例に比べて、外観、SS及びCODの良好な処理水が得られると共に、スラッジボリュームが著しく小さかった。




Claims (4)

  1. カチオン水溶性高分子(A)、無機多価金属塩(B)及び非金属アンモニウム塩(C)からなる混合水溶液を廃水に添加し混合する工程(1);
    工程(1)に引き続き、アニオン高分子凝集剤(D)を添加し、混合する工程(2);
    並びに工程(2)に引き続き、固液分離する工程(3)を含むことを特徴とする廃水の処理方法。
  2. カチオン水溶性高分子(A)、無機多価金属塩(B)の酸化物換算値及び非金属アンモニウム塩(C)の含有比率(A/B/C)が0.2〜13/60〜99.5/0.3〜38である混合水溶液を用いる請求項1に記載の廃水の処理方法。
  3. カチオン水溶性高分子(A)、無機多価金属塩(B)、非金属アンモニウム塩(C)及び水からなることを特徴とする廃水処理剤。
  4. カチオン水溶性高分子(A)、無機多価金属塩(B)の酸化物換算値及び非金属アンモニウム塩(C)の含有比率(A/B/C)が0.2〜13/60〜99.5/0.3〜38である請求項3に記載の廃水処理剤。
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