JPH05137905A - 汚水の浄化材及び浄化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種工場からの廃液とか一般家庭からの雑排
水及び浄化槽内の汚水中の汚泥物質の凝集作用を高め、
脱色、脱臭作用を合せて保持し、かつ、雑菌の殺菌作用
とイオン交換作用、重金属の吸着作用を有する汚水の浄
化材及び浄化方法を提供することを目的とする。 【構成】 黒音地から分離したアロフェン又は火山灰を
原材料とし、この原材料に所定の配合割合で水酸化カル
シウムを添加した浄化材、及び原材料に所定の配合割合
で水酸化カルシウム及びミョウバンを添加した浄化材、
更に原材料に水酸化カルシウム及び硫酸アルミニウムを
添加した浄化材、更に原材料に水酸化カルシウム及び硼
酸を添加した浄化材と、上記添加材を工場廃液又は汚水
中に投入して攪拌することにより、アロフェン又は火山
灰と水酸化カルシウムとから合成された粘着性を有する
水酸化アルミニウムと硫酸カルシウムの膜によって泥状
物，色素その他の不純物を包み込んで沈殿させた浄化方
法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は各種汚水の浄化材及び浄
化方法に関し、特に各種工場からの廃液とか一般家庭か
らの雑排水及び浄化槽内の汚水を、短時間に凝集沈殿さ
せて浄化することができる浄化材及び浄化方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近時の産業の発達に伴って、製紙工場と
か化学工場、もしくは染色・印刷工場等から多量の廃液
が排出されるが、これらの廃液をそのまま河川に流出さ
せると生活環境が汚染され、引いては地球環境の破壊に
つながる惧れがある。従って上記の廃液及び一般家庭か
らの雑排水を含む汚水は、浄化してから河川等に流出す
ることが要求される。

【０００３】このような各種工場からの廃液を大量に処
理する大規模な浄化手段として、一般に高分子凝集材が
採用されている。即ち、この高分子凝集材を上記廃液中
に添加することにより、化学反応により汚泥物質が凝集
沈殿するので、清浄化された上澄液を流出させ、貯留さ
れた沈殿物は乾燥無害化して別途に廃棄している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の汚水浄化手段に用いられている高分子凝集材
は、汚泥物質の凝集沈殿作用が必ずしも満足できるもの
とは言えず、価格的にも高価であるという課題があっ
た。

【０００５】即ち、これらの高分子凝集材を用いた場
合、汚泥物質が凝集沈殿するまでに所定の時間を必要と
するので、大量の廃液処理には長時間を要し、更に廃液
の持つ色や臭いを効果的に脱色、脱臭することができな
い。また、上記高分子凝集材では汚水中の種々の金属イ
オンとか可溶性イオン、或は重金属等は取り除くことが
できなかった。また従来の高分子凝集材では２次凝集を
起こしてしまい新たな公害の原因となってしまう。更に
これら高分子凝集材は殺菌作用を有していないため、上
澄液中にバクテリヤ等の雑菌が残存してしまうという難
点がある。

【０００６】そこで本発明はこのような従来の汚水の浄
化手段が有している課題を解消して、汚泥物質の凝集作
用を高めるとともに脱色、脱臭作用を合せて保持し、か
つ、雑菌の殺菌作用を有する上、汚水中の各種の陽イオ
ン，陰イオン並びに溶性有機物を更には重金属を吸着化
合して浄化する汚水の浄化材及び浄化方法を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、基本的な構成として、黒音地から分離した
アロフェン又は火山灰を原材料とし、この原材料に所定
の配合割合で水酸化カルシウムを添加した浄化材の構成
にしてある。更に上記原材料に、所定の配合割合で水酸
化カルシウム及びミョウバンを添加した浄化材、原材料
に水酸化カルシウム及び硫酸アルミニウムを添加した浄
化材、原材料に水酸化カルシウム及び硼酸を添加した浄
化材の構成にしてある。

【０００８】更に本発明は、上記原材料に、所定の配合
割合で水酸化カルシウムを添加した浄化材を、工場廃液
又は汚水中に投入して攪拌することにより、アロフェン
又は火山灰と水酸化カルシウムとから合成された粘着性
を有する水酸化アルミニウムと硫酸カルシウムの膜によ
って泥状物，色素その他の不純物を包み込み、沈殿させ
て前記廃液又は汚水を浄化する汚水の浄化方法と、前記
浄化材に所定の配合割合で水酸化カルシウムとミョウバ
ンもしくは硫酸アルミニウムの何れか一方もしくは両方
を添加することにより、泥状物等の凝集沈降速度を高め
た汚水の浄化方法を提供する。

【０００９】

【作用】かかる浄化材を工場廃液又は汚水中に投入して
攪拌すると、黒音地から分離したアロフェン又は火山灰
と水酸化カルシウムとから合成された粘着性を有する水
酸化アルミニウムと硫酸カルシウムの膜が生じて、この
膜が汚水中の泥状物，色素その他の不純物を包み込み、
短時間で沈殿させる。この沈殿作用により廃液又は汚水
が浄化され、脱色・脱臭されて透明な上澄液が生成され
る。更に陽イオンのアロフェンが陰イオンに変化して陽
イオンを吸着し、陽性，陰性の電荷を有するイオンが交
換されて汚水の浄化作用が向上する。また、重金属や有
機物も効果的に浄化することができる。

【００１０】また、水酸化カルシウムを適量添加した上
記原材料中にミョウバン及び硫酸アルミニウムの一方も
しくは両方を添加すると、ミョウバン及び硫酸アルミニ
ウムと水酸化カルシウムから石膏及び強粘着性皮膜を有
する水酸化アルミニウムが生成し、泥状物等の凝集沈降
速度が高められる。

【００１１】

【実施例】以下本発明にかかる汚水の浄化材及び浄化方
法の各種実施例を説明する。本実施例では、先ず原材料
として黒音地土から比重差を利用して風選或は水選ぶに
より得られたアロフェン又は火山灰を採用し、この原材
料に水酸化カルシウムCa(OH)₂(消石灰)を適量添加して
浄化材としたことが特徴となっている。なお、黒音地土
から比重差を利用して得られたアロフェンには黒音地土
のフミン酸質が残っていても良く、又火山灰は好ましく
は微粉状のシラスが適している。更に水酸化カルシウム
を適量添加した上記原材料中に、ミョウバン（明礬）又
は硫酸アルミニウムの一方又は両方を適量添加した浄化
材の構成にしてある。

【００１２】更に本実施例では水酸化カルシウムを適量
添加した上記原材料中に、硼酸(H₃BO₃)を適量添加して
浄化材としてある。この硼酸は廃液又は汚水の減菌作用
を高める効果がある。

【００１３】一般に我が国土の約１５％を占める黒音地
土は別名黒ボクとも呼称され、主に洪積台地や山麓傾斜
面に分布している腐蝕酸に富む黒い表層土を持つ土壌で
ある。この黒音地土は約１億年前に火山から噴出した軟
質火山灰が地球上の繁茂したカヤ類等の植物上に厚く降
下し、約５０００年以上埋没している間に植物は加水分
解を起こして微酸性の黒色のフミン酸質に変化し、その
酸性により火山灰中の可溶硅酸分が流出してイオン性を
帯びた多孔質のアロフェンに変化し、他方陽イオンと結
合する性質を帯びたフミン酸質と結合して「クロボク」
又は黒音地と名付けられた前記土壌に変化したものであ
る。そしてこの黒音地土は酸性度が約ＰＨ６．８であ
り、活性なアルミニウムに富み、低い容積重と高いリン
酸保持能を有している。

【００１４】現在黒音地土の日本最大の埋蔵地として
は、九州と北海道で表面積の約３０％の地表下３０ｃｍ
〜１００ｃｍに埋蔵されている。通常水分約３５％、微
砂礫約１０％、アロフェン約３０％、珪酸ゲル約５％、
フミン酸約２０％の組成を有している。この黒音地土を
加熱乾燥しつつ粉砕して風選することによりアロフェ
ン、微砂礫、フミン酸、草根繊維を分離させてアロフェ
ンを捕集するものである。

【００１５】また、アロフェンに変化する前の火山灰そ
のものには、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、二酸化硅
素（ＳｉＯ₂）以外に微量の酸化第二鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）、
二酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化マンガン（ＭｎＯ）、
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（Ｃａ
Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ₂
Ｏ）等を含有するが、一般に酸化アルミニウムと二酸化
硅素（硅酸）とが約１対１の割合に結合した物質と考え
ることができる。そして前記したように火山灰が地球上
のカヤ類等の植物とともに地中に埋没して、約５０００
年以上経過した際に、植物の加水分解作用によってでき
たフミン酸の酸性により、二酸化硅素の一部がコロイド
硅酸、ｘＳｉＯ₂・ｙＨ₂Ｏで表わされる組成不定の化合
物となり、溶液とか結晶性沈殿にならずにヒドロゾルを
形成し、一部はゲル状となってアロフェンとして残る。
このアロフェンは、酸化アルミニウムと二酸化硅素とが
約１７％対５０％の割合に結合した物質であり、陽性，
陰性の電荷を有するイオンを交換する機能を持ってい
る。即ち、陽イオンのアロフェンは陰イオンに変化し、
陽イオンを吸着する性能を有している。

【００１６】上記のようにして得られたアロフェン又は
火山灰そのものを充分に低温乾燥し、微粉砕して原材料
とする。この原材料中に水酸化カルシウムCa(OH)₂を適
量添加して浄化材としたことが本実施例の特徴となって
いる。更に本実施例では、水酸化カルシウムを適量添加
した上記原材料中に、ミョウバン（明礬）又は硫酸アル
ミニウムの一方又は両方を適量添加して浄化材を製造す
る。

【００１７】本実施例におけるアロフェン又は火山灰と
水酸化カルシウムCa(OH)₂の配合割合は、重量比で３：
１に設定すれば良い。更に水酸化カルシウムを適量添加
した上記原材料中に添加するミョウバン又は硫酸アルミ
ニウムと水酸化カルシウムとの配合割合は、(１〜５)：
１に設定する。尚、実験的にはミョウバンと水酸化カル
シウムとの配合割合は３．２：１として良好な結果を得
た。尚、本実施例では原材料としてのアロフェン中にフ
ミン酸質が含有されていても差支えない。

【００１８】このようにして得られた浄化材を、工場廃
液又は汚水中に投入して攪拌すると、火山灰中に含まれ
るアロフェンと水酸化カルシウムとから粘着性を有する
水酸化アルミニウムと硫酸カルシウムの膜が生じて、こ
の膜が泥状物，色素その他の不純物を包み込み、短時間
で沈殿させる。反応式は以下の通りである。 Al₂(SO₄)₃・18H₂O＋3Ca(OH)₂⇒2Al(OH)₃(沈殿)＋3CaSO₄(沈殿) このような沈殿作用によって廃液又は汚水が浄化され、
脱色・脱臭されて透明な上澄液が生成されるので、この
上澄液を河川等に流出させ、貯留された沈殿物は乾燥無
害化して別途に廃棄する。

【００１９】一方、水酸化カルシウムを適量添加した上
記原材料中に、ミョウバンを添加すると、 KAl(SO₄)₂・12H₂O＋2Ca(OH)₂⇒KOH＋Al(OH)₃(沈殿)＋2CaSO₄(沈殿) という反応が進行する。即ちミョウバンと水酸化カルシ
ウムから水酸化カリウムKOHと強粘着性皮膜を有する水
酸化アルミニウムAl(OH)₃及び石膏CaSO₄が生成し、泥状
物等の凝集沈降速度を高めることができる。

【００２０】更に、水酸化カルシウムを適量添加した上
記原材料中に、硫酸アルミニウムを添加すると、 Al₂(SO₄)₃・18H₂O＋3Ca(OH)₂⇒3CaSO₄(沈殿)＋2Al(OH)₃(沈殿) という反応が進行する。即ちミョウバンを添加した場合
と同様に硫酸アルミニウムと水酸化カルシウムから石膏
CaSO₄及び強粘着性皮膜を有する水酸化アルミニウムAl
(OH)₃が生成し、泥状物等の凝集沈降速度を高め、汚水
の透明度を上昇させることができる。

【００２１】上記ミョウバン及び硫酸アルミニウムは必
ずしも両方を必要とするものではなく、何れか一方もし
くは両方を原材料に水酸化カルシウムとともに配合割合
で混合すれば良い。

【００２２】更に水酸化カルシウムを適量添加した原材
料中に硼酸(H₃BO₃)を適量添加したことにより、廃液又
は汚水の減菌作用が高められる。この時の反応式は 2H₃BO₃＋Ca(OH)₂⇒Ca(BO₂)₂ である。

【００２３】次に各種の試験汚水２００ｍｌ中に、本実
施例にかかる浄化材を適量投入した際の臭い、色、大腸
菌の有無、濁度、沈降時間及びＰＨの変化を実測した結
果を表１に示す

【００２４】

【表１】

【００２５】本実施例にかかる浄化材を汚水中に適量投
入することにより、全ての試験汚水の濁度が１以下とな
る上、悪臭及び着色が消え、しかも陽イオンのアロフェ
ンが陰イオンに変化し、陽イオンを吸着するので、陽
性，陰性の電荷を有するイオンが交換されて汚水の浄化
作用が向上する。更に、硼酸を添加した場合は大腸菌等
の雑菌が大幅に減菌されたことが観測された。

【００２６】また、本実施例にかかる浄化材により金属
を吸着するための例として、鉄含有水溶液、燐酸含有水
溶液、鉛含有水溶液、銅含有水溶液、６価クロム含有水
溶液のそれぞれ１００ｍｌに本実施例にかかる浄化材
０．１ｇを加えて撹拌し、次に消石灰と硫酸アルミニウ
ムを同量加えて撹拌し、沈殿させたもの上澄液を愛媛工
業試験場にて分析をした。その結果を表２に示す

【００２７】

【表２】

【００２８】本実施例にかかる浄化材を前記金属含有水
溶液に添加することにより、全ての金属において含有量
が大幅に低減している。例えば鉄は５４ｐｐｍから０．
８ｐｐｍに低減しており、本発明にかかる浄化材により
金属が吸着されて除去されることが分析された。

【００２９】更に、コンゴーレッドに塩化コバルト１ｇ
を添加した液１００ｍｌに本実施例にかかる浄化材０．
５ｇを添加して撹拌後、消石灰と硫酸アルミニウムを同
量加えて撹拌して沈殿させると無色の清澄水を得ること
ができた。これによりた本発明にかかる浄化材は各種色
素を効果的に吸着することが観測された。また、家庭用
の悪臭を生じている生活排水並びに製紙工場の黒色排水
に１００ｍｌに本実施例にかかる浄化材０．５ｇを添加
して撹拌後、消石灰と硫酸アルミニウムを同量加えて撹
拌して沈殿させると無色、無臭の清澄水を得ることがで
きた。これによりた本発明にかかる浄化材は各種色素及
び臭いを効果的に吸着することが観測された。

【００３０】従って本実施例にかかる浄化材は、各種工
場からの廃液とか一般家庭からの雑排水及び浄化槽内の
汚水を、短時間に凝集沈殿させることができる上、汚水
の消臭作用と脱色作用，各種重金属の除去、イオン交換
作用及び減菌作用を有する浄化材及び浄化方法を提供す
ることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる浄化材及び浄化方法によれば、以下に記す作用効果
がもたらされる。即ち、本発明にかかる浄化材を工場廃
液又は汚水中に投入して攪拌すると、黒音地から分離し
たアロフェン又は火山灰と水酸化カルシウムとから合成
された粘着性を有する水酸化アルミニウムと硫酸カルシ
ウムの膜が生じて、この膜が汚水中の泥状物，色素その
他の不純物を包み込み、短時間で沈殿させることができ
る。この沈殿作用により廃液又は汚水が浄化される。

【００３２】従って汚泥物質が凝集沈殿するまでに時間
が短縮されて、大量の廃液を迅速に処理することが可能
となり、しかも廃液の持つ色や臭いを効果的に脱色、脱
臭することができる上、陽イオンのアロフェンが陰イオ
ンに変化して陽イオンを吸着し、陽性，陰性の電荷を有
するイオンが交換されて汚水の浄化作用を向上させるこ
とができる。また、重金属や有機物も効果的に浄化する
ことができる。更に浄化材の持つ殺菌作用によって処理
液中にバクテリヤ等の雑菌が残存しないという効果が得
られる。

【００３３】更に水酸化カルシウムを適量添加した上記
原材料中にミョウバン及び硫酸アルミニウムの一方もし
くは両方を添加することにより、ミョウバン及び硫酸ア
ルミニウムと水酸化カルシウムから石膏及び強粘着性皮
膜を有する水酸化アルミニウムが生成し、泥状物等の凝
集沈降速度をより一層高めることが出来る。

【００３４】特に本発明で採用した原材料としてのアロ
フェン又は火山灰は地上に豊富にあるので、資源の有効
利用をはかることが可能となり、しかも得られた浄化材
の価格は低廉であるという効果が発揮される。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 黒音地から分離したアロフェン又は火山
   灰を原材料とし、この原材料に所定の配合割合で水酸化
   カルシウムを添加して成ることを特徴とする浄化材。
2. 【請求項２】 黒音地から分離したアロフェン又は火山
   灰を原材料とし、この原材料に所定の配合割合で水酸化
   カルシウム及びミョウバンを添加して成ることを特徴と
   する浄化材。
3. 【請求項３】 黒音地から分離したアロフェン又は火山
   灰を原材料とし、この原材料に所定の配合割合で水酸化
   カルシウム及び硫酸アルミニウムを添加して成ることを
   特徴とする浄化材。
4. 【請求項４】 黒音地から分離したアロフェン又は火山
   灰を原材料とし、この原材料に所定の配合割合で水酸化
   カルシウム及び硼酸を添加して成ることを特徴とする浄
   化材。
5. 【請求項５】 上記黒音地から分離したアロフェンから
   なる原材料中に黒音地土に含まれるフミン酸質を含有し
   て成る請求項１，２，３，４記載の浄化材。
6. 【請求項６】 酸性度ＰＨが７〜９である請求項１，
   ２，３，４，５記載の浄化材。
7. 【請求項７】 黒音地から分離したアロフェン又は火山
   灰に所定の配合割合で水酸化カルシウムを添加した浄化
   材を、工場廃液又は汚水中に投入して攪拌することによ
   り、アロフェン又は火山灰と水酸化カルシウムとから合
   成された粘着性を有する水酸化アルミニウムと硫酸カル
   シウムの膜によって泥状物，色素その他の不純物を包み
   込み、沈殿させて前記廃液又は汚水を浄化することを特
   徴とする汚水の浄化方法。
8. 【請求項８】 前記浄化材に所定の配合割合で水酸化カ
   ルシウムとミョウバンもしくは硫酸アルミニウムの何れ
   か一方もしくは両方を添加することにより、泥状物等の
   凝集沈降速度を高めたことを特徴とする請求項７記載の
   汚水の浄化方法。