JPH0137979B2

JPH0137979B2 -

Info

Publication number: JPH0137979B2
Application number: JP4851083A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Watanabe; Hideyoshi Matsubara; Masayoshi Katayama
Original assignee: Ishigaki Mechanical Industry Co Ltd
Current assignee: Ishigaki Mechanical Industry Co Ltd
Priority date: 1983-03-23
Filing date: 1983-03-23
Publication date: 1989-08-10
Also published as: JPS59173188A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、固形質、懸濁物質、アルミニウム、
鉄等の不純物を含有する含亜鉛廃水を、逆浸透膜
法等で亜鉛成分を濃縮する際の該液の前処理方法
に関するものである。

亜鉛を主成分とする酸性廃水は、鉱山やメツキ
工場等、亜鉛を取扱う工場等から排出される。こ
れらの廃水には、通常、砂、炭素粒等の懸濁物質
や、鉄、アルミニウム、その他の微量の重金属類
のイオンが含まれる事が多い。

従来、これらの廃水は、亜鉛の水酸化物の溶解
度の最も小さいPH10付近にて、他の金属水酸化物
と共に、沈殿分離し、汚泥は脱水後、廃棄処分さ
れることが多かつた。この処理方法では、PH４以
下の廃水をPH10まで高めるのに、まず、多量のア
ルカリ剤が必要であり、さらに、亜鉛、鉄、アル
ミニウム、その他の金属イオンが水酸化物となる
時にも、化学量論的に多量のアルカリ剤を消費
し、かつ、共存不純物の存在のために、高価な亜
鉛の回収、循環使用を妨げていた。アルカリ剤と
しては、安価で入手しやすい事から、従来法では
水酸化カルシウム、カーバイト滓、または、水酸
化ナトリウムを用いるのが通例であつたが、この
うち、凝集フロツクの沈降分離性や沈降物の脱水
過性の点からカーバイト滓または水酸化カルシ
ウムが用いられることが多い。しかし、水酸化カ
ルシウムの場合には、PH調整用として加えた水酸
化カルシウムのうち、不溶性の水酸化カルシウム
が汚泥に混入するため、含亜鉛廃棄物の汚泥発生
量が増大する欠点があつた。また、水酸化ナトリ
ウムを用いた場合には、汚泥発生量は少なくてす
むが、水酸化カルシウムの様な、凝集及び脱水の
助剤としての効果が少ないために、発生した汚泥
は、金属水酸化物が大半の沈殿分離性、脱水性の
悪いものとなる。このため、沈殿分離槽は大きな
水面積が必要であり、かつ、脱水速度がおそいた
め、汚泥の過脱水設備が大きくなる欠点があつ
た。

以上の様に、従来の方法で処理した場合には多
量のアルカリ剤が必要となり、かつ、発生する汚
泥の処分費または処理設備に費用がかさむなど重
大な欠点があつた。

本発明の目的は、これらの従来法の欠点に対し
て、使用アルカリ剤を少なくし、同時に汚泥発生
量を減少させる事によつて、薬剤費、汚泥処分
費、汚泥脱水設備費用を節減する方法を提供する
事にある。

近時、環境上、資源再利用などの点から廃水中
の金属イオンを回収、再利用することが多くなつ
たが、一般に、金属イオンを濃縮する方法として
蒸発法、冷凍濃縮法、イオン交換法、電気透析
法、抽出法、逆浸透法があるが、最近、所要エネ
ルギーが低く、液を加圧するだけで、他に薬剤を
使用することが少なく、操作が簡単である等か
ら、逆浸透膜法による濃縮法に関心が持たれてい
る。

逆浸透法濃縮で最も重要な問題は、膜の目詰り
である。すなわち、膜面への液中の懸濁物質の付
着及び溶解成分より析出するスケールによる汚染
である。これらの膜面汚染防止に対して薬品によ
る目詰り成分の溶解洗浄、水流によるフラツシン
グ洗浄、スポンジや気泡による物理的洗浄が用い
られているが、いずれも完全なものはなく、膜汚
染によつて透過水量が極端に減少した場合には、
膜交換にたよらざるを得ない状況であり、膜面汚
染が起きないように未然に防ぐ事が重要となる。

水処理において、懸濁物質を除く場合には、無
機系の硫酸第一鉄、ポリ塩化第二鉄、硫酸アルミ
ニウム、ポリ塩化アルミニウム等の凝集剤を添
加、さらに、PH調整をなし、金属水酸化物の重合
体を形成する事で懸濁物質と共に凝集させて、固
液分離するのが通例である。

本発明の他の目的は、亜鉛廃水に含まれる共存
金属イオンの性質を巧みに利用することで、凝集
剤を新たに添加する事なく、PH調節だけで懸濁物
質等の不純物を凝集し、固液分離させ、さらに
は、スケールの発生しない濃縮可能な液を安価に
作る方法を提供する事にある。

図面を参照した本発明を詳しく説明すれば、第
１図において、PH4.0以下の原水は流入管１から
撹拌槽２に導入され、水酸化ナトリウム等のアル
カリ剤によつて、濃縮を目的とする亜鉛の水酸化
物が析出しないで、アルミニウム及び鉄の水酸化
物のみ析出するPH5.5〜6.5の範囲内に予かじめ調
製し、撹拌機３によつて撹拌する事で、新たに凝
集剤を加える事なく凝集させる事ができる。これ
は、原水の亜鉛排液中に共存不純物として含まれ
ている鉄イオン及びアルミニウムイオンが水酸化
物の重合体となつて析出し、原水に含まれる懸濁
物質、また、スケールを形成し易いシリカや一部
の溶解物質を共沈させるためである。場合によつ
ては、撹拌槽２は原水とアルカリ剤を均一に混合
する事を目的とする急速撹拌槽と凝集フロツクの
熟成を目的とする緩速撹拌槽の二槽に分ける場合
もある。

これらの凝集したフロツクを含んだ原水は、導
管４によつて沈殿槽５に流入し、凝集したフロツ
クは沈降し、上澄水と分離される。本説明では、
図に示した様な沈殿槽５を用いて、沈殿分離を行
つたが、他の高速凝集沈殿槽等を用いても分離可
能である。沈殿槽５からの上澄水は導管６によつ
て、中間貯槽７に導入される。

この上澄液は、沈殿槽で分離し得なかつた微小
の固形物が含まれており、さらに、過によつて
清澄化する必要がある。そのため、上澄水は中間
貯槽７と導管８を介して接続された過ポンプ９
によつて導管１０より過槽１１に導入され、
過槽１１内に充填された材１２により過され
る。材１２は、通常、砂又は砂とアンスラサイ
トを用いるが、原水中にマンガンイオンが含まれ
る場合には、マンガンイオンの酸化吸着除去のた
めにマンガン砂を砂の代りに用いても良い。な
お、過槽１１を重力式の過槽を用いて、沈殿
槽５からの上澄水を導管６で直接過槽に導入し
ても過し得る場合には、中間貯槽７、液ポン
プ９、導管８，１０は省略することができる事は
言うまでもない。また、本図では省略したが、
過槽１１は定期的に過水によつて逆洗するもの
である。

この様に、少ないアルカリ剤で亜鉛廃水中の共
存する鉄イオン、アルミニウムイオンを利用し
て、逆浸透膜法にて濃縮中に、膜面に付着しやす
い懸濁物質、シリカや液中に析出する鉄イオン、
アルミニウムイオンを極めて経済的に、かつ、容
易に除去することができる。

過水槽１４に貯留された過水は、導管１５
を通つてブースターポンプ１６により、導管１７
を通つて膜保護のために用いる精密過器１８に
供給される。この導管１７に塩酸等の酸を添加
し、PHをさらに3.5〜5.5に再調製する。これは亜
鉛を濃縮した時に、膜面に亜鉛やその他の金属水
酸化物層の形成や炭酸カルシウム等のスケールの
析出を防止するための配慮である。この時のPH値
は、装置の耐蝕性の点からは、PHが中性であるこ
とが望ましいが、亜鉛の最終濃縮濃度によつて、
亜鉛の水酸化物が析出しないPH値を設定したもの
である。

以上で、逆浸透法で濃縮するための前処理は完
了し、以後、精密過器１８と導管１９にて連結
する加圧ポンプ２０により、20〜60Kg／cm²程度加
圧し、導管２１を通つて逆浸透２３を内蔵するモ
ジユール２２に供給され、濃縮水２５と膜透過水
２４に分けられる。濃縮水２５は、この後、亜鉛
の再利用及び回収に供される。また、透過水は水
質が良好であれば、用水として再利用も可能であ
る。

なお、沈殿槽５で沈殿分離した汚泥は、導管２
６によつて脱水設備２７に導かれ、脱水処理後、
脱水ケーキ２８として排出される。また、脱水
液は導管２９によつて、導管１で原水と混合され
再処理される。

本発明により発生する汚泥は、亜鉛以外の不純
物で、特に、微粒砂、炭素質の懸濁物質、鉄イオ
ン、アルミニウムイオンが主体となるために、廃
水中の不純物に対する亜鉛の比率が多ければ多い
程、従来のPH10にて、亜鉛イオンを含めた全量を
汚泥として処理する方法に比べ、汚泥発生比率が
少なくなり、アルカリ剤の消費量はもちろんの
事、汚泥処理費用が少なくなり、亜鉛の濃縮、回
収メリツトも大きくなる。

なお、他の実施例として原水中に含まれる鉄イ
オンに２価の鉄イオンが含まれる場合には、酸化
する必要があり、この場合には、撹拌槽２に、次
亜塩素酸ソーダまたは塩素等の酸化剤を添加する
事によつて、容易に３価の鉄イオンとする事がで
き、鉄イオンを沈殿槽５にて完全に分離すること
ができる。

また、原水中にカルシウムイオンが含まれる場
合には、濃縮時にカルシウム系のスケールが発生
する場合があるので、導管１７にカルシウムイオ
ンのイオン封鎖剤としてポリリン酸等のキレート
剤を添加すれば、スケール発生を防止する事がで
きる。

以上に述べたように、本発明は固形質、懸濁物
質やアルミニウムイオン、鉄イオンが共存する亜
鉛廃水を予じめ、特定のPHに調節する簡単な操作
だけで、逆浸透膜を用いる亜鉛の濃縮法が可能と
なつたもので、主成分の亜鉛を汚泥化しないため
に、PH調製剤の量が少なく、発生汚泥量も少なく
なるので処理費用が安く、また、亜鉛の濃縮水は
比較的不純物が少なくなつて、循環利用も可能
で、付加価値の高い方法を確立し得たのである。
また、廃水中の亜鉛イオン濃縮が高い程、従来法
では処理費が高くなるが、本発明では、亜鉛イオ
ンの濃縮のメリツトが高くなり、非常に有用な方
法である。

次に、本発明の実験例をもとに説明する。

実験例１某工場より排出される亜鉛廃水を水酸化ナトリ
ウムでPH滴定を行うと、第２図のような結果を得
た。

この廃水には、亜鉛イオン1500ppm、アルミニ
ウムイオン10ppm、鉄イオン21ppm、溶解性シリ
カを20ppm、懸濁物質を11ppm含んでおり、PHは
2.5であつた。

第２図から、この廃水をPH6.5にするには水酸
化ナトリウムが350ppm必要であり、PH10.0にす
るには1650ppm必要であつた。

この結果より、本発明では、従来法に比べアル
カリ剤が約1/5で良い事がわかつた。

実験例２実験例１と同様の原水を水酸化ナトリウムでPH
6.5とし、析出したフロツクを沈殿分離し、上澄
水をアンスラサイトと砂を充填した過槽で過
し、その後、塩酸でPH4.0に調節すると、亜鉛
1400ppm、アルミニウム0.1ppm以下、鉄0.1ppm
以下、溶解性シリカ7.0ppm、懸濁物質0.1ppm以
下となり非常に清澄な液を得ることができた。

この前処理液を、膜面積0.7m²の逆浸透膜をモ
ジユール化した逆浸透装置を用い、圧力50Kg／cm²
で濃縮を行つた結果、膜透過水量は平均55／m²
Hrで、亜鉛濃度11000ppmまで濃縮する事ができ
た。この時の亜鉛の回収率は、原水の亜鉛量に対
して78.5％であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の前処理方法と逆浸透膜装置に
よる濃縮法を組合せたフローシートである。第２
図は某工場廃水を苛性ソーダでPH滴定を行つた時
のPHと苛性ソーダ必要量との関係を示すグラフで
ある。符号説明、２……撹拌槽、５……沈殿槽、７…
…中間貯槽、９……過ポンプ、１１……過
槽、１４……過水槽、１６……ブースターポン
プ、１８……精密過器、２０………高圧ポン
プ、２２……逆浸透モジユール、２７……脱水設
備。

Claims

【特許請求の範囲】

１ PH４以下のアルミニウムイオンを含む、強酸
性亜鉛廃水から亜鉛成分を濃縮するに際して、ま
ず、該廃水をアルカリ剤でPHを5.5〜6.5に調整
し、発生するフロツク状の固形物を分離除去した
後、さらに、該液のPHを3.5〜5.5に再調整して、
亜鉛成分を濃縮する、亜鉛廃水の濃縮のための前
処理方法。