JPH11114598A - アルミニウム含有汚泥の処理方法 - Google Patents
アルミニウム含有汚泥の処理方法Info
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Abstract
水性の良好な水酸化アルミニウムとして回収でき、また
再利用した場合に処理水を悪化させない凝集剤として回
収することができるアルミニウム含有汚泥の処理方法を
提案する。 【解決手段】 水処理工程11から生じるアルミニウム
含有汚泥1に溶解槽2においてアルカリ剤22を添加し
てアルミニウムを溶解し、アルミニウム溶解液24に凝
集槽3で凝集剤25を添加して凝集処理し、この凝集処
理液28を固液分離し、分離液31に中和槽5で中和剤
32を添加し中和して水酸化アルミニウムを生成させ、
中和処理液37に凝集槽6で凝集剤38を添加して水酸
化アルミニウムを凝集処理し、凝集処理液を固液分離装
置7で水酸化アルミニウムを含む固形分を分離する工程
を含み、前記中和剤32が混合槽8において水酸化アル
ミニウム汚泥34と酸35との混合物であるアルミニウ
ム含有汚泥の処理方法。
Description
泥の処理方法に関する。
いては、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、アルミン
酸ナトリウムなどのアルミニウム系の凝集剤を添加して
凝集処理が行われている。これに伴ってアルミニウムを
含有するアルミニウム含有汚泥が生じるが、このアルミ
ニウム含有汚泥は濃縮性が悪いので、汚泥発生量が多い
という問題点がある。例えば、汚泥濃度1〜2重量%の
アルミニウム汚泥をフィルタープレスなどの高性能脱水
機で脱水処理を行っても、脱水ケーキの含水率は通常8
0重量%程度である。
てアルミニウム塩として回収し、この回収アルミニウム
を凝集剤として再利用することも行われている。しか
し、アルミニウム含有汚泥を単に酸で処理した場合、ア
ルミニウム含有汚泥中に含まれている有機物、リン酸
塩、フッ素化合物、微生物、粘土鉱物なども回収アルミ
ニウム中に移行するため、このような回収アルミニウム
を凝集剤として再利用すると、処理水が悪化する場合が
ある。このため、新しい凝集剤の補給量が多くなり、ア
ルミニウムの回収メリットは小さくなる場合がある。
アルミニウム水酸化物を含むアルミニウムスラッジにア
ルカリ性アルミニウム含有液を添加して反応させた後、
この反応混合物に酸または酸性アルミニウム含有液を添
加して中和し、アルミニウム水酸物を形成させるアルミ
ニウム含有液の処理方法が記載されている。また特公昭
51−37278号、特公昭49−36879号には、
アルミニウム水酸化物を含むアルミニウムスラッジにア
ルカリを加えて反応させた後、この反応混合物に、酸性
アルミニウム含有液または酸性アルミニウム含有液をア
ルカリで中和したアルミニウム含有液を添加し、アルミ
ニウム水酸化物を形成させる酸性アルミニウム含有液の
処理方法が記載されている。しかし上記従来の方法はい
ずれも、アルカリアルミン酸液に酸と水酸化アルミニウ
ムとの混合物を添加して中和することにより水酸化アル
ミニウムを形成させる方法ではない。
ミニウム含有汚泥からアルミニウムを脱水性の良好な水
酸化アルミニウム含有固形分として回収することがで
き、また再利用した場合に処理水を悪化させない凝集剤
として回収することができるアルミニウム含有汚泥の処
理方法を提案することである。
ム含有汚泥の処理方法である。 (1) アルミニウム含有汚泥にアルカリ剤を添加して
アルミニウムを溶解するアルミニウム溶解工程と、アル
ミニウム溶解工程で得られたアルミニウム溶解液に凝集
剤を添加して凝集処理する第一の凝集処理工程と、第一
の凝集処理工程で凝集処理した凝集処理液を固液分離す
る第一の固液分離工程と、第一の固液分離工程で固液分
離した分離液に中和剤を添加して中和し、水酸化アルミ
ニウムを生成させる中和工程と、中和工程で得られた中
和処理液に凝集剤を添加して水酸化アルミニウムを凝集
処理する第二の凝集処理工程と、第二の凝集処理工程で
凝集処理した凝集処理液を固液分離して水酸化アルミニ
ウムを含む固形分を分離する第二の固液分離工程とを含
み、前記中和剤が前記第二の固液分離工程で固液分離し
た水酸化アルミニウムを含む固形分と酸との混合物であ
ることを特徴とするアルミニウム含有汚泥の処理方法。 (2) アルミニウム含有汚泥がリン酸塩またはフッ素
化合物を含有するアルミニウム含有汚泥であり、アルカ
リ剤がアルカリおよびカルシウムイオンを含むものであ
る上記(1)記載の方法。 (3) 第一の固液分離工程で固液分離した分離固形分
をアルミニウム溶解工程に返送する上記(1)または
(2)記載の方法。 (4) 第二の固液分離工程で固液分離した水酸化アル
ミニウムを含む固形分に酸を加えてアルミニウム塩とし
て回収する上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の
方法。
有汚泥は、排水、工業用水、浄水などの水処理におい
て、アルミニウム化合物を含む凝集剤を用いて凝集処理
した凝集汚泥である。このような汚泥中には、アルミニ
ウムの他にリン酸塩またはフッ素化合物などが含まれて
いてもよい。汚泥濃度は特に限定されないが、通常1〜
2重量%である。
アルカリ剤を添加してアルミニウムを溶解する。このと
き使用するアルカリ剤としては、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウムなどのアルカリ化合物があげられる。アル
ミニウム含有汚泥がリン酸塩またはフッ素化合物を含む
場合は、アルカリ剤として上記アルカリ化合物と水中で
カルシウムイオンを生成するカルシウム化合物との混合
物を用いる。カルシウム化合物の具体的なものとして
は、水酸化カルシウム、塩化カルシウムなどがあげられ
る。アルカリ化合物とカルシウム化合物とは別々にアル
ミニウム含有汚泥に添加することができる。
有汚泥のpHが11.5〜13、好ましくは11.8〜
12.3となるように添加する。pHが11.5未満で
はアルミニウムの溶解が阻害され、またpHが13を超
える量を添加しても溶解に関与しないアルカリが増加
し、コスト高になる。
ニウム含有汚泥に含まれるリン酸塩やフッ素化合物の当
量以上とするが、通常1〜2倍当量で十分である。当量
計算は次の式から計算できる。リン酸塩では、 3PO4 3-+5Ca2++OH-→Ca5(PO4)3OH からリン酸イオンがPとしてx1mg/l汚泥に含まれ
ている場合、Caの必要量は、x1×5Ca/3P×1
〜2=x1×(200/91)×1〜2で表わされる。ま
たフッ素化合物では、 Ca2++2F-→CaF2 からFとしてx2mg/l汚泥に含まれている場合、C
aの必要量は、x2×(40/38)×1〜2となる。
すると、例えば下記式(1)〜(3)の反応によりアル
ミニウムがアルミン酸として水に溶解する。また水酸化
アルミニウムに吸着されていた有機物も溶解する。
液には凝集剤を添加して第一の凝集処理を行う。このと
き使用する凝集剤としては、ポリアクリルアミド、その
部分加水分解物、ポリアクリル酸等のアクリル酸系高分
子凝集剤などがあげられる。凝集剤の添加量は使用する
凝集剤の種類などにより異なるが、例えばポリアクリル
アミドの場合は5〜100mg/l、好ましくは10〜
20mg/lとするのが望ましい。凝集処理は急速攪拌
および緩速攪拌を組み合せて行うなど、公知の方法で行
うことができる。
理液は第一の固液分離工程において分離液と分離固形分
とに固液分離する。固液分離装置としては、シックナ
ー、浮上分離装置、沈降分離装置、遠心分離装置、膜分
離装置など公知の固液分離装置が使用できる。
物、リン酸塩、フッ素化合物、粘土鉱物などが固形分と
して分離される。この分離固形分は、アルミニウム溶解
工程でのアルミニウム溶解が不十分である場合、または
分離性が不十分である場合は、その一部または全部を前
記アルミニウム溶解工程または第一の凝集処理工程に返
送することができる。返送しない分離固形分は脱水機な
どで脱水した後処分することができる。この場合、分離
固形分はアルミニウム含量が少なく、また分離性が良好
な汚泥であるため、脱水性は良好であり、脱水ケーキの
生成量は大幅に低減する。
和工程において中和剤を添加して中和し、水酸化アルミ
ニウムを生成させる。中和剤としては、酸と後述の第二
の固液分離工程で固液分離した水酸化アルミニウムを含
む固形分(以下、水酸化アルミニウム汚泥という場合が
ある)とを混合した混合物を用いる。酸と水酸化アルミ
ニウム汚泥との混合は、通常混合槽を設け、この混合槽
に水酸化アルミニウム汚泥を第二の固液分離工程から返
送して酸と混合することにより行う。上記酸としては硫
酸、塩酸などの無機酸等があげられる。
まれているアルミン酸の中和当量ないし少過剰の量であ
る。この添加量は反応液のpHを指標にして決定するこ
とができ、通常pHが5.5〜7.5、好ましくはpH
6.5±0.3となるように添加する。また水酸化アル
ミニウム汚泥の混合槽への返送量は、下記式(4)で求
められる返送比(R)が20〜200、好ましくは30
〜80となるように返送するのが好ましい。
ニウム濃度(単位:kg/m3)、Q1は被処理水量(単
位:m3/hr)、C2は返送する水酸化アルミニウム汚泥
中の汚泥濃度(単位:kg/m3)、Q2は返送する水酸
化アルミニウム汚泥の量(単位:m3/hr)である。〕
すように添加して中和処理すると、従来のゲル状の水酸
化アルミニウムとは異なり、結晶性白色の脱水性が良好
な水酸化アルミニウムが形成する。この理由は明らかで
はないが、水酸化アルミニウム汚泥と酸とを混合すると
水酸化アルミニウムに水素イオンが吸着され、汚泥表面
に水酸化アルミニウムが析出し、この状態で下記式
(5)で示される中和反応が進行するためであると推測
される。
凝集剤を添加して、生成した水酸化アルミニウムを凝集
させた後、第二の固液分離工程においてこの水酸化アル
ミニウムを含む固形分(水酸化アルミニウム汚泥)を分
離する。この第二の凝集処理および第二の固液分離は前
記第一の凝集処理および第一の固液分離と同様にして行
うことができる。
は前記のように酸と混合して中和剤として使用する。残
部は、硫酸、塩酸または廃酸などを添加して溶解処理
し、アルミニウム塩として回収する。溶解処理はpH2
〜3で行うのが好ましく、pHが3を超えると溶解が不
十分となり、pHが2未満では酸が過剰となる。
て再利用することができる。例えば、上流の水処理工程
における凝集処理工程においてアルミニウム系の凝集剤
として再利用することができる。この場合、第一の固液
分離工程において不溶性の有機物、リン酸塩、フッ素化
合物、粘土鉱物などが固形分として分離されているの
で、処理水の悪化は招かない。
合は、脱水機などで脱水した後処分する。この場合、水
酸化アルミニウム汚泥は脱水性が良好であり、容易に脱
水処理することができ、含水量の少ない脱水ケーキを得
ることができる。このため従来より通常40〜60%ケ
ーキ発生量が少なくなる。
酸と水酸化アルミニウム汚泥との混合物からなる中和剤
を添加して中和処理しているので、アルミニウム含有汚
泥からアルミニウムを脱水性の良好な水酸化アルミニウ
ム含有固形分として回収することができ、また再利用し
た場合に処理水を悪化させない凝集剤として回収するこ
とができるアルミニウム含有汚泥の処理方法を得ること
ができる。
より説明する。図1は本発明のアルミニウム含有汚泥の
処理方法を示す系統図である。図1において、1はアル
ミニウム含有汚泥、2は溶解槽、3は第一の凝集槽、4
は第一の固液分離装置、5は中和槽、6は第二の凝集
槽、7は第二の固液分離装置、8は混合槽、9はアルミ
ニウム回収槽、10は脱水機である。
2、フロック形成槽13、固液分離槽14から構成され
る。水処理工程11では、原水15を凝集反応槽12に
導入し、アルミニウム化合物からなる凝集剤16および
pH調整剤17を添加し、攪拌機18で急速攪拌して凝
集反応を行い、さらにフロック形成槽13で高分子凝集
剤19を添加して攪拌機20で緩速攪拌を行ってフロッ
ク形成させ、固液分離槽14で固液分離し、分離液を処
理水21として排出する。
は水処理工程11における固液分離槽14で分離された
汚泥であり、原水中の懸濁物その他の不純物を、凝集剤
の成分であるアルミニウムの水酸化物が抱き込んだ状態
のものである。このアルミニウム含有汚泥1は溶解槽2
においてアルカリ剤22を添加して攪拌機23で攪拌
し、アルミニウムをアルミン酸として溶解させる。
液24は第一の凝集槽3に導入して高分子凝集剤25を
添加して攪拌機26により攪拌して第一の凝集処理を行
う。このとき使用する凝集剤としては、ポリアクリルア
ミド、その部分加水分解物、ポリアクリル酸等のアクリ
ル酸系高分子凝集剤などがあげられる。
理液28は第一の固液分離装置4において分離液と分離
固形分とに固液分離する。第一の固液分離装置4として
は、沈降分離装置が用いられるが、浮上分離装置、遠心
分離装置、膜分離装置などでもよい。
物、リン酸塩、フッ素化合物、粘土鉱物などが固形分と
して分離される。この分離固形分は、アルミニウム溶解
工程でのアルミニウム溶解が不十分である場合、または
分離性が不十分である場合は、その一部または全部を返
送汚泥29として溶解槽2に返送することができる。返
送しない分離汚泥30は脱水機10で脱水した後処分す
ることができる。この場合、分離汚泥30はアルミニウ
ム含量が少なく、含水率の低い良好な汚泥である。
1は中和槽5において中和剤32を添加し攪拌機33で
攪拌して中和し、水酸化アルミニウムを生成させる。中
和剤32としては、第二の固液分離装置7で固液分離し
た水酸化アルミニウムを含む返送汚泥34と酸35との
混合物を用いる。中和用の酸としては硫酸、塩酸などの
無機酸等があげられる。
測定した反応液のpHが5.5〜7.5、好ましくはp
H6.5±0.3となるように添加する。また返送汚泥
34の返送量は、前記式(4)で求められる返送比
(R)が20〜200、好ましくは30〜80となるよ
うに返送する。
高分子凝集剤38を添加して攪拌機39で攪拌して、生
成した水酸化アルミニウムを凝集させた後、第二の固液
分離装置7においてこの水酸化アルミニウムを含む固形
分(水酸化アルミニウム汚泥)を分離する。分離した分
離液は処理液40として排出する。
は前記のように返送汚泥34として混合槽8に返送し、
ここで酸35と混合して中和剤32として使用する。残
部は回収汚泥41としてアルミニウム回収槽9に送り、
ここで硫酸、塩酸または廃酸などの酸42を添加し攪拌
機43で攪拌して溶解処理し、アルミニウム塩44とし
て回収する。溶解処理はpH2〜3で行うのが好まし
い。アルミニウム塩44は水処理工程11の凝集反応槽
12に返送し、凝集剤16の一部または全部の代りに使
用する。
r−汚泥、Al含有量:3.2g/liter−汚泥、強熱減
量:30.8重量%/ドライケーキ、pH6.8)を2
liter−汚泥/hrの処理量で下記のようにして処理し
た。
トリウム水溶液をpHが12.5となるように添加して
アルミニウムを溶解した。溶解したアルミニウム量は、
2.9g/liter−浄水場汚泥で約90%以上溶解し
た。この溶解液のCODは250mg/lであった。次
に第一の凝集槽3でポリアクリルアミド系凝集剤(クリ
フロックPA−331、栗田工業(株)製、登録商標)
を10ppm注入して凝集処理した後、第一の固液分離
装置4で固液分離した。分離汚泥の溶解槽2への返送は
行わなかった。
と酸35とを混合した中和剤32を添加して、中和処理
することにより結晶性の水酸化アルミニウムを生成させ
た。このときのpHは6.5であった。続いて第二の凝
集槽6で凝集処理した後、第二の固液分離装置7で水酸
化アルミニウム汚泥を分離した。分離した水酸化アルミ
ニウム汚泥の汚泥濃度は18重量%であった。この水酸
化アルミニウム汚泥を返送汚泥34として3.1 liter
/hrの流量で混合槽8に移送し、硫酸35と混合して中
和剤32とした。返送汚泥34の返送比(R)は、溶解
アルミニウム2.9gがAl(OH)3になるとして
(180×3)/(2×3.2×78/27)=30で
ある。なお汚泥濃度18重量%の水酸化アルミニウム汚
泥を24時間静置した時の汚泥容積は47vol%であ
るため、実質的には38重量%濃度の汚泥といえる。
6mg/l、COD=190mg/lであった。このこ
とから、有機物の約76%は系外に排出されるため、有
機物の系内蓄積が起らないことが実証された。
ウム回収槽9でpH2.2で溶解処理した。その結果、
約60g/lのAl濃厚液が得られた。また水酸化アル
ミニウム汚泥の一部をフィルタープレスにより、ろ過圧
力=4kg/cm2、ろ過時間=2分、圧搾圧力=7k
g/cm2、圧搾時間=5分の条件で脱水処理した。そ
の結果、含水率52重量%の脱水ケーキが得られた。
生したアルミニウム含有汚泥1(汚泥濃度:21.6g
/l、Al:8.2g/l、F:0.5g/l、Ca:
1.7g/l)を実施例1と同様に処理した。たたし、
アルミニウム溶解槽2にCa(OH)2 1200mg
/lを水酸化ナトリウムと同時に添加し、フッ素をCa
F2として分離した。結果は次の通りである。 脱水ケーキ含水率:42重量%
例1と同様に脱水した。その結果、得られた脱水ケーキ
の含水率は79.5重量%であった。また汚泥を溶解し
てこれをアルミニウム系凝集剤として利用するため、濃
硫酸を理論量の17500mg/lより少過剰の190
00mg/l添加し、3時間反応させた。このろ液を分
析したところ、pH=2.2、Al3+濃度=3.0g/
l−原汚泥換算であり、汚泥に含まれるアルミニウムの
90%以上が溶解した。また有機物の指標であるCOD
はろ液で290mg/l−原汚泥換算であり、そのまま
使用するとCODが系内を循環することになり、回収再
利用することは困難であった。
例1と同様に脱水した。その結果、ケーキ含水率は7
2.6重量%であった。
から、実施例1の脱水ケーキの発生量は比較例1に比べ
て約57%低減することがわかる。同様に実施例2の脱
水ケーキの発生量は比較例2に比べて約53%低減する
ことがわかる。このように、脱水ケーキとして処分する
場合はケーキ発生量が大幅に低減する。またアルミニウ
ムを回収する場合は、不純物であるフッ素の大部分が分
離されることがわかる。
汚泥のX線回折を行った結果、結晶性を示す鋭い回折線
が得られ、Bayeriteの回折線と一致した。この
ことから、Bayerite Al(OH)3と同定さ
れた。一方、浄水場汚泥からは何らかの結晶の存在を示
す回折線は得られず、無定型であった。
示す系統図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 アルミニウム含有汚泥にアルカリ剤を添
加してアルミニウムを溶解するアルミニウム溶解工程
と、 アルミニウム溶解工程で得られたアルミニウム溶解液に
凝集剤を添加して凝集処理する第一の凝集処理工程と、 第一の凝集処理工程で凝集処理した凝集処理液を固液分
離する第一の固液分離工程と、 第一の固液分離工程で固液分離した分離液に中和剤を添
加して中和し、水酸化アルミニウムを生成させる中和工
程と、 中和工程で得られた中和処理液に凝集剤を添加して水酸
化アルミニウムを凝集処理する第二の凝集処理工程と、 第二の凝集処理工程で凝集処理した凝集処理液を固液分
離して水酸化アルミニウムを含む固形分を分離する第二
の固液分離工程とを含み、 前記中和剤が前記第二の固液分離工程で固液分離した水
酸化アルミニウムを含む固形分と酸との混合物であるこ
とを特徴とするアルミニウム含有汚泥の処理方法。 - 【請求項2】 アルミニウム含有汚泥がリン酸塩または
フッ素化合物を含有するアルミニウム含有汚泥であり、
アルカリ剤がアルカリおよびカルシウムイオンを含むも
のである請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 第一の固液分離工程で固液分離した分離
固形分をアルミニウム溶解工程に返送する請求項1また
は2記載の方法。 - 【請求項4】 第二の固液分離工程で固液分離した水酸
化アルミニウムを含む固形分に酸を加えてアルミニウム
塩として回収する請求項1ないし3のいずれかに記載の
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28236797A JP3864518B2 (ja) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | アルミニウム含有汚泥の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28236797A JP3864518B2 (ja) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | アルミニウム含有汚泥の処理方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH11114598A true JPH11114598A (ja) | 1999-04-27 |
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ID=17651491
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP28236797A Expired - Fee Related JP3864518B2 (ja) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | アルミニウム含有汚泥の処理方法 |
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| JP (1) | JP3864518B2 (ja) |
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