JPH0824910B2 - 金属含有廃液の処理装置 - Google Patents

金属含有廃液の処理装置

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JPH0824910B2
JPH0824910B2 JP781688A JP781688A JPH0824910B2 JP H0824910 B2 JPH0824910 B2 JP H0824910B2 JP 781688 A JP781688 A JP 781688A JP 781688 A JP781688 A JP 781688A JP H0824910 B2 JPH0824910 B2 JP H0824910B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属含有廃液の処理装置に関し、特に6価ク
ロム含有廃液を酸洗廃液を活用して好適に処理できるも
のである。
〔従来の技術〕
例えば冷延または熱延鋼板を表面処理加工して電気め
っき鋼板を製造する場合等に、原板面の錆・酸化皮膜を
除去し表面を活性化するために、前処理として塩酸や硫
酸を用いて原板に酸洗処理を施し、また電気めっき後は
耐食性を目的としてクロメート処理を施すなどのことが
一般的に行われている。このため、酸洗処理ラインから
は多量のFe2+やFe3+を含有した廃液が発生する。また、
クロメート処理ラインからはCr6+を含有した廃液が発生
する。
このような金属表面処理工程中に発生する酸洗廃液や
クロム含有廃液は、環境汚染防止の法規制に則り適正に
処理することが義務づけられており、従来から種々の廃
液処理方法や装置が提案されている。例えば、6価クロ
ム含有廃液の処理装置としては、第4図に示すようなも
のが公表されている(日本設備設計家協会発行雑誌,
「都市設計」vol12,No.4,P180〜186)。
このものは、クロム含有廃水槽1に貯えた6価クロム
を含む廃水を、還元槽2に移して亜硫酸ナトリウム(Na
2SO3)と硫酸(H2SO4)を添加し、次の反応により6価
クロムを3価クロムに還元する。
2H2CrO4+3Na2SO3+3H2SO4→Cr2(SO4+3Na2SO4+5
H2O ……(1) 一方、酸洗廃水槽3に貯えた第1鉄イオンFe2+を含む
廃水を、反応槽4に移すと共に、これに上記の還元処理
された3価クロムを含有廃水も移して消石灰等のアルカ
リ剤を添加し、クロムイオンと鉄イオンを、それぞれ次
の反応により沈澱させる。
2Cr3++3Ca(OH)→3Cr(OH)↓ ……(2) Fe2++Ca(OH)→Fe(OH)↓+Ca2+ ……(3) 生じた沈澱を含む廃水スラリーは、凝集槽5を経てシ
ックナー6に送り、固液分離した上澄み水はそのまま放
流する。濃縮沈澱物は汚泥貯槽7を経て脱水機8で脱水
処理する。
〔発明が解決しようとする課題〕
酸洗廃水中の第1鉄塩は還元機能を有しており、例え
ば硫酸鉄FeSO4の場合、次式のように6価クロムを還元
することができる。
2H2CrO4+6FeSO4+6H2SO4→Cr2(SO4+3Fe2(SO4
+3H2O ……(4) しかしながら、上記従来の6価クロム含有廃水の処理
装置では、酸洗廃水中の第1鉄塩はそのままアルカリ剤
で中和されて、上記(3)式に示される反応により単に
沈澱物として分離されるのみであり、その還元機能は有
効に利用されていないという問題があった。
そこで本発明の目的とするところは、酸洗廃液中の第
1鉄塩の還元機能を有効に利用して6価クロム含有廃液
を無害化できる金属含有廃液処理装置を提供することに
ある。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成する本発明は、クロム含有廃液還元
槽と、その還元槽に切り換え可能に連結された2価の鉄
イオン含有廃液の添加系および亜硫酸塩または重亜硫酸
塩等のクロム還元剤の添加系を有する還元剤添加手段
と、 前記鉄イオン含有廃液の添加系の廃液貯蔵量に応じて
前記還元剤添加手段の切り換え時期を制御するととも
に、参加還元電位の測定値に応じて前記2価の鉄イオン
含有廃液並びにクロム還元剤の添加量を制御する制御手
段と、 還元されたクロム含有液にアルカリを添加し水酸化ク
ロムとして沈澱させて除去する分離手段とを備えてい
る。
〔作用〕
鉄イオン含有廃液(酸洗廃液)の貯蔵量が所定以上あ
れば、制御手段の指令により還元剤添加手段のうちの2
価の鉄イオン含有廃液の添加量が優先的に作動する。こ
れによりクロム含有廃液還元槽内の6価クロム含有廃液
に還元機能を持つFe2+が添加されて、例えば上記(4)
式の反応が起こり、クロムは6価から3価に還元される
(Cr6+→Cr3+)。
このように、クロム酸を含む水溶液を第1鉄塩水溶液
で還元する場合、周知のように両者の当量数がちょうど
等しくなる点で酸化還元電位(oxidation reduction po
tential,以下ORPと略称する)は急速に変化する。これ
を利用して、上記Fe2+含有廃液の添加量を還元槽内のOR
P測定値に基づいて制御することができる。
一方、酸洗廃液が所定の貯蔵量に達しなければ、制御
手段の指令により還元剤添加手段のうちの亜硫酸塩また
は重亜硫酸塩等のクロム還元剤の添加系が作動する。こ
の場合は、還元槽内で例えば上記(1)式の反応が起こ
り、クロムは6価から3価に還元される。この場合のOR
P値は第1鉄塩添加の場合とは異なるが、等量点で急速
に変化する現象は同様であるから、クロム還元剤の添加
量は上記同様に還元槽内のORP測定値に基づいて制御す
ることができる。
沈澱分離手段では、上記6価クロムが還元された3価
クロム含有液に、例えば消石灰(Ca(OH))のような
アルカリ剤を添加する。これにより、上記(2)と
(3)の反応が起こり、3価のクロムイオン及び2価の
第1鉄イオンはそれぞれ水酸化物となり沈澱する。この
沈澱を含む廃水スラリーはその後、はぼ従来同様に固液
分離処理される。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。な
お、従来と同一または相当部分には同一の符号を付して
ある。
この金属含有廃液処理装置は、クロメート処理ライン
から出た廃水を貯えるクロム含有廃水槽1にポンプP1
介して接続されたクロム含有廃水の還元槽2を従来と同
じく有すると共に、更にこのクロム含有廃液槽2に対し
て還元剤を投入するための還元剤添加手段10を有してい
る。その還元剤添加手段10は、クロム含有廃水の還元槽
2に切り換え可能に連結された2価の鉄イオン含有廃液
からなるクロム還元剤(以下、鉄系還元剤という)の添
加系11、及び亜硫酸塩(例えばNa2SO3)または重亜硫酸
塩等のクロム還元剤(以下、亜硫酸系還元剤という)の
添加系12を有している。
前者11は、酸洗ラインから出た廃水を鉄系還元剤とし
て貯える酸洗廃水槽3と、その槽内の液レベルを検出す
る液面計13と、酸洗廃水槽3内の廃水をクロム含有廃水
の還元槽2に送るポンプP2を備えている。後者12は、亜
硫酸系還元剤を貯える薬品貯槽14と、その亜硫酸系還元
剤をクロム含有廃水の還元槽2に送るポンプP2を備えて
いる。
上記ポンプP2,P3は同時に運転することはなく、その
運転は制御手段としての設定器15で制御される。すなわ
ち、設定器15には液面計13からの信号とORP測定計Aか
らの信号とが入力されるとともに、各ポンプP2,P3の起
動,停止信号が出力されて、後述のように酸洗廃水槽3
における鉄系還元剤の貯蔵量、及びクロム含有廃水の還
元槽2内のORPの測定値に応じて、ポンプの起動,停止
が自動的に制御されるようにしてある。
更に、クロム含有廃水の還元槽2内で還元されたクロ
ム含有廃液を、アルカリ添加により水酸化クロムとして
沈澱させて除去する分離手段20として、従来と同じく、
反応槽4,凝集槽5,シックナー6,汚泥貯槽7,脱水機8を備
えている。
なお、図中のSは例えば回転翼式攪拌機、Pはポン
プ、BはpH計である。
次に作用を説明する。
クロメート処理ラインからの廃水は、一旦クロム含有
廃水槽1に貯えられた後、ポンプP1により還元槽2に移
送される。還元槽2では、先ずクロム還元に適したpH
(通常2〜3)の範囲に入るように、pH計Bの測定値に
基づいて硫酸が添加される。次に、6価クロムの還元剤
が添加される。
この還元剤添加は、還元剤添加手段10のうちの鉄系還
元剤の添加系11と亜硫酸系還元剤の添加系12のいずれか
を選択的に用いて行われる。
その理由は、次に述べるように、還元剤を添加する際
の指標となるORPは鉄系還元剤と亜硫酸系還元剤とでは
大幅に異なっており、従って両還元剤を同一のORPで制
御することは出来ないためである。また更に、酸洗廃水
中に含まれた鉄分は、Fe2+のみではなく、一部はFe3+
形成しているためであり、仮に、鉄系還元剤と亜硫酸系
還元剤との両者が混合して当時に添加されると、亜硫酸
ナトリウム中のSO3 2-がFe3+と錯体を形成する。その結
果、混合液はFex(SO3とSO3 2-の電位を示し、ORP制
御は困難になるからである。
酸洗廃水とその選択は、酸洗廃水槽3に貯えられる酸
洗廃水の貯蔵量に応じてなされるものであり、液面計13
で検知した液面が設定器15に設定されたポンプ注入可能
レベル値以上であれば、設定器15からポンプP2の始動信
号が出力されて、酸洗廃水槽3内の酸洗廃液が還元槽2
に添加される。
第2図は、6価クロムを約50ppm含有しているクロム
含有廃水に、第1鉄塩として硫酸鉄FeSO4を含有する酸
洗廃水を添加していったときの、6価クロムのイオンCr
6+濃度の変化とその際のORPの推移を示している。FeSO4
の濃度が600mg/までは液のORPはおよそ680mvを示し、
その間のCr6+濃度は僅かに減少するに過ぎない。然しFe
SO4の濃度が600mg/を越えると、Cr6+濃度は急激に減
少して900mg/でゼロになる。この変化に応じてORPの
曲線が480mv程度に急激に変曲する。この変曲点をORP測
定計Aで検出して設定器15に送り、ポンプP2の停止が指
令される。
一方、液面計13で検知した液面が設定器15に設定され
たポンプ注入可能レベル値を下回れば(すなわち、酸洗
廃水の貯蔵が不足のときは)、設定器15からポンプP3
始動信号が出力されて、薬品貯槽14内の亜硫酸系還元剤
が還元槽2に添加される。
第3図は、6価クロムを約50ppm含有しているクロム
含有廃水に、亜流酸ナトリウムNa2SO3水溶液を添加して
いったときの、6価クロムイオンCr6+濃度の変化とその
際のORPの推移を示している。Na2SO3の添加と同時にCr
6+濃度は略直線状に減少して、400mg/添加したときゼ
ロになる。その間、液のORPはおよそ460mv程度から緩や
かに減少を示すが、Na2SO3添加量が300mg/を越える
と、急激に減少して同添加量が400mg/で200mv程度に
減少する。このORPの曲線の変曲点をORP測定計Aで検出
して設定器15に送り、ポンプP3の停止が指令される。
このようにして、6価クロムが3価クロムに還元され
たクロム含有廃水には、反応槽4で消石灰が添加され
る。これにより、3価のクロムイオンは水に不溶の水酸
化クロムとなる。また酸洗廃水中に残留している3価の
鉄イオンは水に不溶の水酸化第2鉄Fe(OH)を形成す
る。そこでこれらの不溶性析出物を含む廃水を凝集槽5
に移し、以下従来と同様に固液分離処理する。すなわ
ち、凝集槽5では凝集剤と凝集助剤とが添加されて不溶
性生成物はフロック化される。そのフロックを含有した
廃水はシックナー6で処理され上澄み液は再中和された
後放流されるか、或いはカスケード冷却器の冷却用水と
して利用される。また、シックナー6底部に溜まった汚
泥は汚泥貯槽7へポンピングされて貯留した後、最後に
脱水機8にポンピングされて脱水処理され、埋め立てに
利用され、或いはまた、再資源化される。
なお、上記実施例は製鉄所におけるクロメート処理廃
液と酸洗処理廃液の処理に関して説明したが、必ずしも
そのような用途にのみ限定されるものではないことは勿
論である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、6価クロム
含有廃液の処理装置において、還元剤添加手段として、
従来は単に被処理物に過ぎなかった2価の鉄イオン含有
廃液の添加系と、亜硫酸塩または重亜硫酸塩等の本来の
クロム還元剤の添加系とを切り換え可能に設けて、2価
の鉄イオン含有廃液の方を優先的に還元剤として有効に
利用するようにした。そのため、亜硫酸塩または重亜硫
酸塩等の本来のクロム還元剤の消費量を大幅に節減でき
て、廃液処理コストの低減が図れるという効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の処理系統図、第2図,第
3図は第1図に示す処理装置によるクロム含有廃水の処
理データを示すもので、第2図は硫酸鉄添加量と6価ク
ロムイオンの濃度変化及びORPとの関係を表すグラフ、
第3図は亜硫酸ナトリウム添加量と6価クロムイオンの
濃度変化及びORPとの関係を表すグラフである。第4図
は従来の金属含有廃液処理装置の系統図である。 図中、1はクロム含有廃水槽、2はクロム含有廃液の還
元槽、3は酸洗廃水槽、10は還元剤添加手段、11は鉄イ
オン含有廃液の添加系(鉄系還元剤の添加系)、12は亜
硫酸塩等のクロム還元剤の添加系(亜硫酸系還元剤の添
加系)、13は液面計、15は制御手段、20は分離手段であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶井 馨 東京都新宿区西新宿3丁目4番7号 栗田 工業株式会社内 (72)発明者 長井 悟 東京都新宿区西新宿3丁目4番7号 栗田 工業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クロム含有廃液還元槽と、その還元槽に切
    り換え可能に連結された2価の鉄イオン含有廃液の添加
    系および亜硫酸塩または重亜硫酸塩等のクロム還元剤の
    添加系を有する還元剤添加手段と、 前記鉄イオン含有廃液の添加系の廃液貯蔵量に応じて前
    記還元剤添加手段の切り換え時期を制御するとともに、
    酸化還元電位の測定値に応じて前記2価の鉄イオン含有
    廃液並びにクロム還元剤の添加量を制御する制御手段
    と、 還元されたクロム含有液にアルカリを添加し水酸化クロ
    ムとして沈澱させて除去する分離手段とを備えてなる金
    属含有廃液の処理装置。
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