JP4135261B2

JP4135261B2 - クロム含有排水の処理装置

Info

Publication number: JP4135261B2
Application number: JP17863399A
Authority: JP
Inventors: 一樹林; 勇加藤
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1999-06-24
Filing date: 1999-06-24
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2019-06-24
Also published as: JP2001009474A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はクロム含有排水の処理装置に係り、特に、６価クロム（Ｃｒ⁶⁺）含有排水に第一鉄イオン（Ｆｅ²⁺）を添加して６価クロムを３価クロムに還元処理する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、６価クロムを含有する排水から６価クロムを除去する方法として、硫酸第一鉄等の第一鉄塩を用いて下記（１）の反応式に従って６価クロムを３価クロム（Ｃｒ³⁺）に還元し、水酸化クロム（Ｃｒ（ＯＨ）₃）の不溶性化合物として沈殿除去する方法がある。
【０００３】
この方法は、特に還元時のｐＨに制約がなく、ｐＨ０〜１４の範囲で還元処理が可能であるという特長を有する。
【０００４】
この第一鉄塩による還元処理における薬注制御法として、下記（１）の還元反応が下記（２）の酸化反応に優先して起こることを利用して、Ｃｒ⁶⁺の還元反応の終了を過剰のＦｅ²⁺が溶存酸素（ＤＯ）と反応することによるＤＯの減少により検知する薬注制御方法が提案されている。また、この反応は酸化還元電位（ＯＲＰ）の変化を伴うため、ＯＲＰ計により反応の終了を検知する薬注制御方法も提案されている。
【０００５】
【化１】

【０００６】
ＤＯ計やＯＲＰ計による薬注制御を行う場合、特定のｐＨ条件で還元を行うための還元槽と、その後水酸化クロムの沈殿を検出させるためにｐＨ調整を行う中和槽とが必要であった。即ち、ＤＯ計による薬注制御では、センサ部の材質保護のために、ｐＨ１１以下で検出を行う必要があり、一方、図３に示す如く、ｐＨ４以下ではＤＯとＦｅ²⁺とが殆ど反応しないため、ｐＨ４〜１１で還元反応させる必要がある。また、ＯＲＰ計による薬注制御は、図４に示す如く、変曲点の明確なｐＨ５以上の薬注制御に好適であるが、ｐＨ５以上の薬注制御では図５に示す如く、ＯＲＰが安定するためには２０分以上を要することから、実際には応答速度の速いｐＨ２以下で還元反応が行われている。
【０００７】
このようなことから、６価クロムの還元反応自体は全てのｐＨ範囲で実施可能であるにもかかわらず、薬注制御のために所定のｐＨ範囲で還元する還元槽と、沈殿を析出させるための中和槽が必要とされ、更にその後段に沈殿槽が必要とされていた。
【０００８】
なお、特開平３−２２４６９１号公報には、ｐＨを９以上に調整してＯＲＰが−２００ｍＶ以下になるように第一鉄塩を添加する方法が提案されている。この方法は、具体的にはｐＨ調整と第一鉄塩による還元を行う還元中和剤と沈殿物の固液分離を行う沈殿槽からなる装置で実施される。
【０００９】
また、特開平７−８０４７８３号公報には、第一鉄塩を２回に分けて、ＤＯが所定値以下となるように第一鉄塩の一部を添加し、その後残部を添加する方法が提案されている。この方法は、第一鉄塩の一部を添加する還元中和槽と第一鉄塩の残部を添加する還元中和凝集槽と沈殿槽からなる装置で実施される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＯＲＰ計やＤＯ計による薬注制御法では、原水の全量に対してＯＲＰ計やＤＯ計による計測を行うことから、次のような欠点があった。
【００１１】
(1) ＯＲＰ計により、ｐＨ２以下で薬注制御を行う場合、例えば、中性ないしアルカリ性の排水の全量をｐＨ２以下として還元処理し、その後再びｐＨを中性に戻すこととなるが、この場合、ｐＨ調整のための多量の薬剤を必要とし、不経済である。
(2) ＯＲＰ計によりｐＨ５以上で薬注制御を行う場合、ＯＲＰ検出値が安定するまでに２０分以上の時間を必要とする。このため、反応時間を長く必要とすると共に、滞留時間（ＤＴ）２０分以上の還元反応槽が必要となる。例えば、１０ｍ³／ｈｒで排水を処理する場合、ＤＴ２０分以上の還元反応槽の容量は３．３ｍ³以上もの大容量となり、装置が大型化するという不具合がある。
(3) ＤＯ計による薬注制御でも、上記(1)と同様にｐＨ調整の問題が起こり得ると共に、ＤＯ計による薬注制御でも、ＤＯ検出値が安定する場合には３分以上の時間が必要であり、ＤＴ３分以上とするためには、例えば１０ｍ³／ｈｒの排水処理の場合、還元反応槽の必要容量は５００Ｌ以上となり、やはり装置の大型化につながる。
(4) 原水の全量に対して計測を行うために、ＯＲＰ計やＤＯ計等の計測機器のセンサ等も大型化すると共に、その保守管理も煩雑となる。
(5) 計測対象水量が多いため、調整ないし計測に要する時間が長く、原水変動に対して迅速な対応を行えない。
【００１２】
本発明は上記従来の問題点を解決し、６価クロムを含有する排水に、第一鉄イオンを添加して６価クロムを３価クロムに還元処理するに当り、薬剤コストの低減、装置の小型化、保守管理の軽減が可能で、原水の水質変動に対しても迅速に対応することができるクロム含有排水の処理装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のクロム含有排水の処理装置は、６価クロムを含有する排水を原水とし、該原水に、第一鉄イオンを添加して６価クロムを３価クロムに還元処理するクロム含有排水の処理装置において、原水を受ける原水槽と、計測槽と、中和槽と、原水槽内の原水の一部を計測槽に供給する手段と、原水槽内の原水の残部を中和槽に供給する手段と、計測槽内の水の水質を計測する手段と、該計測手段の計測結果に基いて、原水槽内の原水の残部を中和槽に供給する手段内または中和槽内の水に第一鉄イオンを添加する手段とを備えてなり、原水槽内にはバッフル板を設けて原水の急激な変動が直接後段の計測槽に影響しないようにしたことを特徴とする。
【００１５】
本発明では、原水の一部のみを計測槽に分取して、この少量の原水に対して、必要なｐＨ調整を行ってＯＲＰやＤＯの計測を行うため、ｐＨ調整のための薬剤量はごく少量で足りる。また、計測槽は小容量の槽で良く、センサも小型なもので足り、保守管理も容易である。そして、このような計測槽を設けることにより、従来の還元反応槽を不要とすることができ、装置の小型化を図ることができる。
【００１６】
また、少量の原水に対して計測を行うため、計測に要する時間も短縮され、原水の水質変動に対して迅速に対応することができるようになる。
【００１７】
本発明では計測のために分取した分取水は中和槽で原水と共に処理するのが好ましい。
【００１８】
なお、本発明においては、原水の水質を安定させるために、原水を原水槽に受けて、一部を計測槽へ、残部を中和槽へ送給するのが好ましく、この場合において、原水槽内にはバッフル板を設けて原水の急激な変動が直接後段の計測槽に影響しないようにする。
【００１９】
また、本発明では、計測槽を設けることで還元反応槽を省略し中和槽で直接原水に第一鉄塩を添加すると共にｐＨ調整を行って沈殿を析出させることができるが、好ましくは中和槽の前段にラインミキサーを設け、このラインミキサーの入口側で第一鉄イオンを添加するのが、原水への第一鉄イオンの混合を十分に行って、還元反応を円滑に進行させる上で好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
図１，２は本発明のクロム含有排水の処理装置の実施の形態を示す系統図である。なお、図１，２において、同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
【００２２】
図１において、１は原水槽であり、バッフル板１Ａが設けられている。２は計測槽でありｐＨ計２ＡとＤＯ計２Ｂを備える。３はラインミキサー、４は中和凝集槽でありｐＨ計４Ａを備える。５は沈殿分離槽、１０は演算器である。Ｖ₁，Ｖ₃は第一鉄塩の薬注バルブであり、これらはＤＯ計２Ｂの計測結果が入力される演算器１０の演算結果に基づいて開閉ないし開度が制御される。またＶ₂，Ｖ₄はｐＨ調整剤の薬注バルブであり、それぞれｐＨ計２Ａ，４Ａに連動する。
【００２３】
原水（６価クロム含有排水）は、まず原水槽１に導入された後、一部が計測槽２へ残部がラインミキサー３を経て中和凝集槽３へ送給される。
【００２４】
この原水槽１にはバッフル板１Ａが設けられているため、原水の原水槽１内での滞留時間を確保することができ、原水の水質の急激な変動が直接計測槽２等に影響することを防止することができる。このようなバッフル板１Ａを設け、バッフル板１Ａ以降の領域内で原水の滞留時間を１０〜１５分程度とすることにより、後段の計測及び薬注制御を適切に行うことができるようになる。
【００２５】
計測槽２にはｐＨ計２ＡとＤＯ計２Ｂとが設けられ、ｐＨ計２Ａに連動するｐＨ調整剤の薬注バルブＶ₂の開閉又は開度調整で計測槽２内のｐＨ調整が行われると共に、ＤＯ計２Ｂの計測結果が入力される演算器１０の演算結果に基いて第一鉄塩の薬注バルブＶ₁の開閉又は開度調整が行われる。
【００２６】
この計測槽２は、ｐＨ計２ＡとＤＯ計２Ｂが浸潰できる程度の大きさであれば良く、一般に１〜３Ｌ容量程度の小型なもので十分である。
【００２７】
この計測槽２の調整ｐＨは４〜１１、特に６〜８とするのが好ましい。これは、このｐＨ範囲であれば、図３に示す如く、ＤＯの変曲点が大きく、また電極も劣化せず、このためＤＯ計２Ｂの応答性が向上し、薬注制御が容易になるためである。
【００２８】
この計測槽２における第一鉄塩の薬注制御は、前述の（１）の反応が（２）の反応より優先すること、即ち、６価クロムの還元反応において、第一鉄塩が不足している場合には（２）の反応が起きず、従ってＤＯが多く、逆に第一鉄塩が過剰であれば（２）の反応によりＤＯが減少することを利用して、ＤＯ計２Ｂの計測値がある値以上、例えば３ｍｇ／Ｌ以上で第一鉄塩の薬注ＯＮ（薬注バルブＶ₁開）、ある値以下、例えば２ｍｇ／Ｌ以下で第一鉄塩の薬注ＯＦＦ（薬注バルブＶ₁閉）となるように、演算器１０による自動制御で行われる。この計測槽２で処理された水は中和凝集槽４に送給される。
【００２９】
一方、原水の残部は第一鉄塩が添加されラインミキサー３で十分に混合された後中和凝集槽４に送給されるが、本実施の形態においては、薬注バルブＶ₁とＶ３とを同時に開閉すると共に、演算器１０において、原水の残部への第一鉄塩の薬注制御を、計測槽２への第一鉄塩の添加量と計測槽２への原水流量及びラインミキサー３への原水流量に基いて算出し、この結果に基いて実施する。
【００３０】
即ち、原水槽１からの原水の流出量をＱ₁，計測槽２への原水流量をＱ₂，ラインミキサー３への原水流量をＱ₃，計測槽２への第一鉄塩添加量をＱ₄，ラインミキサー３の入口側への第一鉄塩添加量をＱ₅とすると（Ｑ₁＝Ｑ₂＋Ｑ₃）、
Ｑ₅＝Ｑ₄×（Ｑ₃／Ｑ₂）
となるように薬注制御を行う。
【００３１】
前記（１）式の還元反応は反応速度が速く、Ｃｒ⁶⁺は第一鉄塩によりＣｒ³⁺に瞬時に還元される。このため、上記演算式で求めた第一鉄塩量をライン注入してラインミキサー３で混合するのみで、原水の残部に対しても計測槽２と同一条件で適正な薬注制御が行われ、Ｃｒ⁶⁺はＣｒ³⁺に十分に還元される。
【００３２】
ラインミキサー３の処理水は、計測槽２からの水と共に中和凝集槽４に送給され、この中和凝集槽４でｐＨ調整してＣｒ³⁺＋３ＯＨ^-→Ｃｒ（ＯＨ）₃の反応で析出した沈殿が凝集剤（ポリマー）の添加で凝集処理される。
【００３３】
この中和凝集槽４におけるｐＨ調整は、ｐＨ計４Ａに連動する薬注バルブＶ₄の開閉又は開度調整で行われる。この中和凝集槽４の調整ｐＨはｐＨ８前後とするのが好ましい。
【００３４】
この中和凝集槽４の凝集処理水は沈殿分離槽５に送給されて水酸化クロムのスラッジが固液分離され、処理水は系外へ排出される。
【００３５】
図２はラインミキサーを省略し、第一鉄塩を直接中和凝集槽４に添加すると共に、中和凝集槽４のｐＨ調整も計測槽２におけるｐＨ調整剤の薬注量に基いて実施するようにしたものであり、その他は、図１と同様の構成とされている。
【００３６】
即ち、この図２の実施の形態では、第一鉄塩を中和凝集槽４に前述の図１における薬注制御方法と同様に、Ｑ₅＝Ｑ₄×（Ｑ₃／Ｑ₂）の添加量で直接添加する。
【００３７】
また、計測槽２の調整ｐＨを７前後として演算器１０に計測槽２へのｐＨ調整剤の添加量を入力し、計測槽２へのｐＨ調整剤の添加量をＱ₆，中和凝集槽４へのｐＨ調整剤の添加量をＱ₇とした場合
Ｑ₇＝Ｑ₆×（Ｑ₃／Ｑ₂）
の添加量で、演算器１０により中和凝集槽４へのｐＨ調整剤の薬注制御を行う。
【００３８】
これにより、計測槽２への第一鉄塩及びｐＨ調整剤の添加濃度と中和凝集槽４への第一鉄塩及びｐＨ調整剤の添加濃度とが同一となり、第一鉄塩及びｐＨ調整剤の適正な薬注制御を自動制御にて行うことができる。
【００３９】
なお、このように計測槽２のｐＨ調整剤の添加量に基いて、中和凝集槽４のｐＨ調整剤の薬注制御を行う場合、計測槽２の滞留時間と中和凝集槽４の滞留時間を同等にすることが重要である。
【００４０】
図１，２に示す装置は本発明の実施の形態の一例であって本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示のものに限定されるものではない。
【００４１】
例えば、図１の装置においても、図２に示す如く、中和凝集槽４のｐＨ調整を演算器１０による演算結果に基いて行っても良い。また、図１においてもラインミキサーを設けず、図２に示す如く、第一鉄塩を直接中和凝集槽４に供給するようにしても良い。ただし、第一鉄塩と原水中の６価クロムとの反応を円滑に行うためには、図１に示す如く、中和凝集槽４の前段に第一鉄塩混合用のラインミキサー３を設けるのが好ましい。また、沈殿の分離には、図１，２に示す沈殿分離槽に限らず、他の分離手段を用いても良い。
【００４２】
また、第一鉄塩の薬注制御はＯＲＰ計による計測結果に基いて行っても良いが、応答性の点からＤＯ計を用いるのが有利である。
【００４３】
本発明で用いる第一鉄塩の種類には特に限定はなく、例えば、硫酸第一鉄が最も一般的であるが、他に塩化第一鉄、硫酸第一鉄アンモニウム、硝酸第一鉄、水酸化第一鉄等を使用できる。また、これらの純粋溶液に限らず、これらの第一鉄塩を含有する一般廃液、例えば製鉄工業等の酸洗廃液、非鉄金属の製錬廃水等も使用できる。
【００４４】
ｐＨ調整剤としては、カセイソーダ、消石灰、ソーダ灰等のアルカリや硫酸、塩酸等の酸を用いることができ、凝集剤としては、各種有機ポリマーを用いることができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明のクロム含有排水の処理装置によれば、次のような効果が奏されクロム含有排水を低コストで効率的に処理することが可能とされる。
【００４６】
(1) 小型の計測槽を設けるのみで、従来の還元反応槽を省略するか或いはラインミキサーに置き換えることができ、装置設置スペースの省スペース化、建設費の削減が可能である。
(2) 水質計測のためのセンサが小型化され、保守管理も容易となる。
(3) ｐＨ調整等のための薬剤使用量を大幅に低減することができる。
(4) 計測に要する時間が短縮され、原水の水質変動に対して迅速に対応して適切な薬注制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクロム含有排水の処理方法及び装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】本発明のクロム含有排水の処理方法及び装置の他の実施の形態を示す系統図である。
【図３】６価クロムの還元反応におけるＤＯ曲線を示すグラフである。
【図４】６価クロムの還元反応におけるＯＲＰ曲線を示すグラフである。
【図５】ＯＲＰ計，ＤＯ計の応答時間を示すグラフである。
【符号の説明】
１原水槽
１Ａバッフル板
２計測槽
２Ａ，４ＡｐＨ計
２ＢＤＯ計
３ラインミキサー
４中和凝集槽
５沈殿分離槽
１０演算器

Claims

６価クロムを含有する排水を原水とし、該原水に、第一鉄イオンを添加して６価クロムを３価クロムに還元処理するクロム含有排水の処理装置において、
原水を受ける原水槽と、
計測槽と、
中和槽と、
原水槽内の原水の一部を計測槽に供給する手段と、
原水槽内の原水の残部を中和槽に供給する手段と、
計測槽内の水の水質を計測する手段と、
該計測手段の計測結果に基いて、原水槽内の原水の残部を中和槽に供給する手段内または中和槽内の水に第一鉄イオンを添加する手段と
を備えてなり、原水槽内にはバッフル板を設けて原水の急激な変動が直接後段の計測槽に影響しないようにしたことを特徴とするクロム含有排水の処理装置。
請求項１において、計測槽内の水を中和槽に供給する手段を備えることを特徴とするクロム含有排水の処理装置。
請求項１又は２において、中和槽の前段にラインミキサーを設け、このラインミキサーの入口側で第一鉄イオンを添加するようにしたことを特徴とするクロム含有排水の処理装置。